KR19990058743A - 디지탈 스틸 카메라의 영상신호 변환장치 - Google Patents

디지탈 스틸 카메라의 영상신호 변환장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디지탈 스틸 카메라에서 출력되는 영상신호를 NTSC 방식의 영상신호로 엔코딩하여 출력하거나 PAL방식으로 엔코딩하여 출력할 수 있도록 하기 위하여, 씨씨디(33)를 통해 입력되는 영상신호를 외부 장치에 저장하거나 디스플레이하는데 적당한 형식으로 처리하고, 인핸스먼트 등을 수행하는 씨씨디신호 처리부(35)와; 상기 씨씨디신호 처리부(35)에서 출력되는 영상신호를 공급받아 NTSC방식으로 엔코딩 처리하거나, 576개의 수직 라인신호 중 480개의 라인신호는 상기 씨씨디(33)에서 출력되는 라인신호를 사용하고 나머지의 라인신호는 블랙레벨로 처리함과 아울러 수평방향에 대해서도 같은 비율로 압축처리하여 PAL방식으로 변환한 다음 엔코딩 처리하는 NTSC/PAL 엔코더(36)와; 상기 NTSC/PAL 엔코더(36)의 출력모드에 따라 NTSC 방식에 적당한 클럭신호를 발생하거나 PAL방식에 적당한 클럭신호를 발생하는 NTSC/PAL 타이밍 발생기(37)를 포함하여 구성한 것이다.

Description

디지탈 스틸 카메라의 영상신호 변환장치
본 발명은 디지탈 스틸 카메라(Digital Still Camera)의 영상신호 처리기술에 관한 것으로, 특히 VGA용 씨씨디를 통해 입력되는 영상신호를 NTSC 방식으로 처리하여 출력하는 시스템에서 간단한 간단한 설계변경으로 PAL 방식의 영상신호도 출력할 수 있도록한 디지탈 스틸 카메라의 영상신호 변환장치에 관한 것이다.
디지탈 스틸 카메라는 피씨(PC)의 화상 입력을 위해 사용되는 것으로, 디지탈 스틸 카메라에 사용되는 VGA급 씨씨디는 피씨의 VGA 화면(640×480 화소)에 화상을 디스플레이하는데 적당하도록 개발되었다. 따라서, VGA 씨시디는 NTSC 방식의 영상신호를 출력하기에 적합한 화소 구성을 갖는다.
도 1은 종래기술에 의한 디지탈 스틸 카메라의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 피사체(11)의 촬영에 따른 광신호를 전기적인 영상신호 변환하기 위한 렌즈(12) 및 씨씨디(13)와; 상기 씨씨디(13)에서 출력되는 아날로그의 영상신호를 디지탈신호로 변환하는 A/D변환기(14)와; 상기 A/D변환된 영상신호를 필요에 따라 보간처리하고, 인핸스먼트 등을 수행하는 씨씨디신호 처리부(15)와; 상기 씨씨디신호 처리부(15)에서 출력되는 영상신호를 공급받아 NTSC방식으로 부호화 처리하는 NTSC 엔코더(16)로 구성되었다.
상기 씨씨디신호 처리부(15)는 도 2에서와 같이, A/D변환기(14)를 통해 입력되는 영상신호가 기준 레벨에 정렬되도록 클램핑하는 디지탈 클램핑부(21)와; 상기 디지탈 클램핑부(21)의 출력 영상신호를 공급받아 화이트 발란스를 보정해주는 화이트 발란스 보정부(22)와; 상기 화이트 발란스 보정부(22)의 출력 영상신호를 대상으로 충실한 색재현을 위해 특정 함수를 사용하여 감마보정을 수행하는 감마보정부(23)와; 상기 감마보정된 영상신호를 공급받고, 주변의 화소값을 근거로 보간처리하여 소정 비트의 적,녹,청색용 신호 R<0:9>,G<0:9>,B<0:9>를 생성하는 보간부(24)와; 상기 적,녹,청색용 신호 R<0:9>,G<0:9>,B<0:9>에 대해 인핸스먼트를 수행하는 인핸스먼트 수행부(25)와; 상기 인핸스먼트 수행부(25)에 의해 강화된 적,녹,청색용 신호 R<0:9>,G<0:9>,B<0:9>를 소정 비트의 휘도신호 Y<0:7>와 크로마신호 Cr<7:0>, Cb<7:0>로 변환하는 휘도 및 크로마신호 변환부(26)로 구성된 것으로, 이의 작용을 설명하면 다음과 같다.
피사체(11)를 촬영하여 획득되는 광신호가 렌즈(12) 및 씨씨디(13)를 통해 전기적인 영상신호로 변환되고, 그 아날로그의 영상신호가 A/D변환기(14)를 통해 디지탈신호로 변환된다.
상기 디지탈신호로 변환된 영상신호는 씨씨디신호 처리부(15)에 의해 보간처리되고, 인핸스먼트가 수행된 후 NTSC 엔코더(16)에 의해 NTSC방식으로 부호화 처리된다.
여기서, NTSC 타이밍 발생기(17)는 상기 씨씨디(13), 씨씨디신호 처리부(15) 및 NTSC 엔코더(16)에 타이밍신호를 공급하기 위해 사용된 것이다.
입력되는 디지탈 영상신호가 디지탈 클램핑부(21)에 의해 클램핑되어 기준 레벨에 정렬된 다음 화이트 발란스 보정부(22)에 의해 화이트 발란스가 보정되고, 다시 감마보정부(23)에 의해 충실한 색재현이 가능하도록 감마보정된다.
보간부(24)는 상기 감마보정된 영상신호를 입력받아 주변의 화소값을 근거로 보간처리하여 소정 비트의 적,녹,청색용 신호 R<0:9>,G<0:9>, B<0:9>를 생성하게 된다.
상기 보간처리된 적,녹,청색용 신호 R<0:9>,G<0:9>,B<0:9>는 인핸스먼트 수행부(25)에 공급되어 인간의 시각적인 인식을 개선시킬 수 있도록 강화되고, 이렇게 처리된 영상신호가 휘도 및 크로마신호 변환부(26)를 통해 휘도신호 Y<7:0>와 크로마신호 Cr<7:0>,Cb<7:0>로 변환되어 상기 NTSC 엔코더(16)측으로 전달된다.
그러나, 종래의 디지탈 스틸 카메라에 적용되는 VGA급 씨씨디는 NTSC 방식의 영상신호를 출력하는데 적합한 화소 구성을 가지므로 외부에서 PAL 방식의 영상신호를 요구하는 경우 그에 대응할 수 없는 결함이 있었다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 디지탈 스틸 카메라서 기존의 NTSC 엔코더의 간단한 설계변경에 의해 NTSC 방식의 영상신호는 물론 PAL 방식의 영상신호를 출력할 수 있도록한 디지탈 스틸 카메라의 영상신호 변환장치를 제공함에 있다.
도 1은 종래기술에 의한 디지탈 스틸 카메라의 블록도.
도 2는 도 1에서 씨씨디신호 처리부의 상세 블록도.
도 3은 본 발명에 의한 디지탈 스틸 카메라의 영상신호 변환장치의 예시 블록도.
도 4는 도 3에서 촬영된 영상신호의 화면 구성도.
도 5의 (가)는 피씨의 화면에 디스플레이되는 영상의 설명도.
도 5의 (나)는 NTSC 방식으로 처리된 영상의 화면 출력 설명도.
도 5의 (다)는 본 발명에 의한 PAL방식으로 처리된 영상의 화면 출력 설명도.
도 6은 도 3의 NTSC/PAL 타이밍 발생기에서 출력되는 타이밍신호의 파형도.
도 7은 도 3에서 NTSC/PAL 엔코더의 상세 블록도.
도 8은 도 7에서 디티오의 상세 블록도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
31 : 피사체 32 : 렌즈
33 : 씨씨디 34 : A/D변환기
35 : 씨씨디신호 처리부 36 : NTSC/PAL 엔코더
37 : NTSC/PAL 타이밍발생기
도 3은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 디지탈 스틸 카메라의 영상신호 변환장치의 일실시 예시 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 피사체(31)의 촬영에 따른 광신호를 전기적인 영상신호 변환하기 위한 렌즈(32) 및 씨씨디(33)와; 상기 씨씨디(33)에서 출력되는 아날로그의 영상신호를 디지탈신호로 변환하는 A/D변환기(34)와; 상기 A/D변환된 영상신호를 외부 장치에 저장하거나 디스플레이하는데 적당한 형식으로 처리하고, 인핸스먼트 등을 수행하는 씨씨디신호 처리부(35)와; 상기 씨씨디신호 처리부(35)에서 출력되는 영상신호를 공급받아 NTSC방식으로 엔코딩 처리하거나, 576개의 수직 라인신호 중 480개의 라인신호는 상기 씨씨디(33)에서 출력되는 라인신호를 사용하고 나머지의 라인신호는 블랙처리함과 아울러 수평도 같은 비율로 압축처리하여 PAL방식으로 변환한 다음 엔코딩 처리하는 NTSC/PAL 엔코더(36)와; 상기 NTSC/PAL 엔코더(36)의 출력모드에 따라 NTSC 방식에 적당한 클럭신호를 발생하거나 PAL방식에 적당한 클럭신호를 발생하는 NTSC/PAL 타이밍 발생기(37)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 4 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 3을 참조하여 입력영상신호의 전반적인 처리과정을 설명하면 다음과 같다.
피사체(31)를 촬영하여 획득되는 광신호가 렌즈(32) 및 씨씨디(33)를 통해 전기적인 영상신호로 변환되고, 그 아날로그의 영상신호가 A/D변환기(34)를 통해 디지탈신호로 변환된다. 이렇게 디지탈신호로 변환된 영상신호는 씨씨디신호 처리부(35)에 의해 소정의 영상형식으로 처리된다.
NTSC/PAL 엔코더(36)는 상기 씨씨디신호 처리부(35)에서 출력되는 영상신호를 공급받아 NTSC 방식의 영상신호로 엔코딩하여 출력하거나 PAL 방식의 영상신호로 엔코딩하여 출력하게 되고, 이때, NTSC/PAL 타이밍 발생기(37)는 해당 모드에서 필요로 하는 타이밍신호를 발생하여 상기 씨씨디(33), 씨씨디신호 처리부(35) 및 NTSC/PAL 엔코더(36)에 공급하게 된다.
도 4는 VGA 씨씨디 어레이의 유효 픽셀구간 및 블랙레벨 영역을 나타낸 것이다. 도 5의 (가)는 촬영된 영상신호가 도 3의 처리과정을 통해 피씨의 화면에 디스플레이된 예(1/30 1프레임 출력)를 보인 것이고, (나)는 NTSC 방식의 화면 출력형태(1/60 1필드 출력, 12.2727MHz 사용)를 보인 것이다. 또한, 도 5의 (다)는 NTSC/PAL 엔코더(36)에 의해 PAL 방식의 영상 포맷으로 변환되어 디스플레이된 예(1/60 1필드 출력,14.7272 MHz 사용)를 보인 것이다.
먼저, 도 7을 참조하여 상기 NTSC/PAL 엔코더(36)에서 NTSC 방식의 영상신호를 출력하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
각각 8비트의 휘도신호 Y<7:0>, 크로마신호 CB<7:0>, CR<7:0>이 YUV 변환기(701)를 통해 휘도신호(Y)와 색차신호(Y),(V)로 변환된다.
상기 변환된 휘도신호(Y)는 가산기(702)에서 블랙레벨(BLACK_L)과 가산된다. 멀티플렉서(703)에서는 복합동기신호(CSync)와 블랭크신호(BLK)에 따라 상기 가산기(702)의 출력레벨, 블랭크레벨(BLANK_L), 동기레벨(SYNC_L)이 멀티플렉싱되고, 이와 같은 과정을 통해 생성된 복합영상신호 형태의 신호가 가산기(713)의 일측 입력으로 공급된다.
또한, 상기 색차신호(Y),(V)는 저역필터(705),(706)를 각기 통해 저역필터링(1.3MHz)된 후 승산기(710),(711)에 공급되고, 여기서 코사인 롬(708), 사인 롬(709)에서 각기 출력되는 cos, sin신호와 각기 곱해진다.
상기 승산기(710),(711)의 출력신호는 가산기(712)에서 서로 더해진 후 다시 상기 가산기(713)에서 멀티플렉서(703)의 출력신호와 더해져 이로 부터 완전한 형태의 복합영상신호 CVBS<8:0>가 출력된다.
이때, 상기 코사인 롬(708), 사인 롬(709)에서 출력되는 cos,cos 신호는 상기 씨씨디(33)에서 사용되는 클럭신호를 이용하여 생성하게 된다. NTSC의 버스트신호와 클럭신호는 일정한 주파수 관계를 가지므로 디티오(DTO:Digital Time Oscillator) (707)를 이용하여 클럭신호로 부터 버스트 및 sin, cos 신호를 생성할 수 있게 된다.
이하, 상기 NTSC/PAL 엔코더(36) 및 NTSC/PAL 타이밍발생기(37)를 이용하여 PAL 방식의 영상신호를 생성하는 과정을 설명한다.
상기 씨씨디(33)에서 출력되는 480개 라인신호를 PAL 방식의 576개 라인신호 중 480개의 라인신호로 사용하고, 나머지의 라인(576-480=96)은 블랙으로 처리한다. 클럭주파수를 NTSC 방식과 같게 사용하면 화면이 수평방향으로 길게 나타나므로 클럭주파수를 빠르게 하여 화면 왜곡이 발생되지 않도록 하였다.
이와 같이, 576개의 수직 라인신호 중 480개의 라인신호는 씨씨디(33)에서 출력되는 라인신호를 사용하고, 나머지의 라인신호는 블랙처리하므로 수평도 이와 같은 비율로 압축되어야 한다. 따라서, 새로운 클럭주파수는 기존 클럭주파수의 576/480배로 하였다.
이렇게 처리함으로써 도 5의 (다)에서와 같이 화면의 상하 좌우가 검은 바탕이 되고, 가운데에는 씨씨디(33)에서 출력되는 영상신호가 디스플레이된다.
상기 씨씨디신호 처리부(35)에서 출력되는 영상신호를 PAL 방식의 영상신호로 엔코딩하기 위해서는 기본적으로 도 7과 같은 NTSC 엔코더를 공유하되, 여기서, 디티오(707)의 설계가 수정되고, 동기신호도 PAL 방식에 적당하도록 조정되어야 한다. 또한, NTSC/PAL 타이밍 발생기(37)에서 PAL 방식에 적당한 타이밍신호를 발생하여야 한다.
도 6은 상기 NTSC/PAL 타이밍 발생기(37)에서 발생되는 타이밍신호를 나타낸 파형도이다. 여기서, "VD"는 수직동기신호, "HD"는 수평동기신호를 의미한다. 또한, "OUT"은 씨씨디(33)에서 실제로 영상이 출력되는 타이밍 관계를 나타내고 있다. "XV1","XV2","XV3"은 수직구동 펄스로서 수직방향으로 씨씨디(33)의 출력신호를 이동시키기 위해 필요한 신호이다. "XSG"는 포토 다이오드의 신호를 씨씨디신호 전송부로 이동시키는 역할을 한다. 기타 나머지의 신호들은 씨씨디(33) 및 CDS/AGC를 위해 필요한 신호들이다.
도 5의 (다)와 같은 화면을 구성하기 위해 우선 상기 수평동기신호(HD)가 625개로 되어야 하며, 그 화면에 대응되게 XSG 신호가 발생되어야 한다.
상기의 설명에서와 같이 입력 영상신호를 PAL 방식의 영상신호로 엔코딩하기 위해 상기 도 7에서 코사인 롬(708), 사인 롬(709)에서 출력되는 cos, sin신호가 PAL 방식에 적당하도록 출력되어야 하고, 이를 위해 그 코사인 롬(708), 사인 롬(709)의 어드레스를 발생하는 상기 디티오(707)를 도 8과 같이 설계한 것으로, 이의 작용을 설명하면 다음과 같다.
2 프레임마다 발생되는 프레임식별신호(FRID)가 직접 앤드게이트(802)의 일측 입력으로 공급되고, D형 플립플롭(801)을 통해서는 상기 앤드게이트(802)의 반전입력단자에 공급된다.
상기 앤드게이트(802)의 출력신호는 앤드게이트(803)에서 리세트신호(RESET)와 앤드조합된 후 다음 앤드게이트(804),(805)의 반전입력단자에 공급된다.
상기 앤드게이트(804)는 상기 앤드게이트(803)의 출력신호와 D형 플립플롭(807)의 출력신호를 앤드조합하여 출력하게 되고, 상기 앤드게이트(805)는 상기 앤드게이트(803)의 출력신호와 모듈카운터 입력값(P)을 앤드조합하여 출력하게 되며, 이 앤드게이트(804),(805)의 출력신호가 가산기(806)에서 서로 더해진 후 상기 D형 플립플롭(807)의 입력단자(D)에 공급된다. 여기서, 모듈카운터 입력값(P)은 PAL 방식에 적당한 값으로 변경되어 입력된다.
상기 D형 플립플롭(807)의 출력신호는 가산기(808)에 공급되어 여기서 위상을 변화시키기 위한 오프셋신호 OFFSET<10:0>와 가산되고, 이의 출력신호가 D형 플립플롭(809)의 입력단자(D)에 공급되므로 이로부터 11 bit의 어드레스신호 ADDR<10:0>가 출력된다.
상기 D형 플립플롭(809)에서 출력되는 어드레스신호 ADDR<10:0> 중에서 9bit의 어드레스신호 ADDR<8:0> 이 직접, 인버터(811)를 통해 멀티플렉서(812)의 입력단자에 공급되어 상기 어드레스신호 ADDR<10:0> 중에서 어드레스신호 ADDR<9>에 의해 멀티플렉싱된다.
상기 멀티플렉서(812)에서 출력되는 신호가 한편으로는 사인롬(813), 코사인 롬(814)의 어드레스신호로 공급되어 이들로 부터 해당 sin,cos신호가 출력된다.
상기 D형 플립플롭(809)에서 출력되는 어드레스신호 ADDR<10:0> 중 어드레스신호 ADDR<10>이 직접 도 7의 사인 롬(709)의 사인 어드레스신호 SIN<7>로 공급되고, 익스클루시브 오아게이트(810)를 통해 어드레스신호 ADDR<10:0> 과 배타적 오아연산되어서는 코사인 롬(708)의 코사인 어드레스신호 COS<7>로 공급된다.
또한, 상기 사인 롬(813)에서 출력되는 데이터가 직접, 인버터(815)를 통해 멀티플렉서(817)의 입력신호로 공급되고, 상기 어드레스신호 ADDR<10:0>에 의해 멀티플렉싱되어 사인 어드레스신호 SIN<6:0>로 출력된다.
이와 마찬가지로, 상기 코사인 롬(814)에서 출력되는 데이터가 직접, 인버터(816)를 통해 멀티플렉서(818)의 입력신호로 공급되고, 상기 코사인 어드레스신호 COS<7>에 의해 멀티플렉싱되어 코사인 어드레스신호 COS<6:0>로 출력된다.
결국, 상기 도 8에서와 같은 처리과정을 통해 사인 롬(709), 코사인 롬(708)에서 출력되는 sin, cos신호를 변경시킴으로써 상기 도 7의 가산기(713)에서 "U*sin + - V*cos"의 복합영상신호(CVBS)가 출력되는데, 여기서 "+ -"는 라인마다 +와 -로 변경된다는 것을 의미한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 디지탈 스틸 카메라서 기존의 NTSC 엔코더의 간단한 설계에 의해 NTSC 방식의 영상신호는 물론 PAL 방식의 영상신호를 출력할 수 있도록 함으로써 프레임 메모리 등 부가장치를 구현하는데 기여할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 씨씨디(33) 및 A/D변환기(34)를 통해 입력되는 영상신호를 외부 장치에 저장하거나 디스플레이하는데 적당한 형식으로 처리하고, 인핸스먼트 등을 수행하는 씨씨디신호 처리부(35)와; 상기 씨씨디신호 처리부(35)에서 출력되는 영상신호를 공급받아 NTSC방식으로 엔코딩 처리하거나, 576개의 수직 라인신호 중 480개의 라인신호는 상기 씨씨디(33)에서 출력되는 라인신호를 사용하고 나머지의 라인신호는 블랙레벨로 처리함과 아울러 수평방향에 대해서도 같은 비율로 압축처리하여 PAL방식으로 변환한 다음 엔코딩 처리하는 NTSC/PAL 엔코더(36)와; 상기 NTSC/PAL 엔코더(36)의 출력모드에 따라 NTSC 방식에 적당한 클럭신호를 발생하거나 PAL방식에 적당한 클럭신호를 발생하는 NTSC/PAL 타이밍 발생기(37)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 디지탈 스틸 카메라의 영상신호 변환장치.
  2. 제1항에 있어서, NTSC/PAL 엔코더(36)는 PAL방식의 영상신호를 출력하기 위하여, 모듈카운터의 입력값(P)을 PAL 방식에 적당한 값으로 변경함과 아울러, 색신호 생성시 디티오(707)를 이용하여 사인롬, 코사인 롬에서 출력되는 sin, cos신호를 조정할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 디지탈 스틸 카메라의 영상신호 변환장치.
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