KR200303462Y1 - 멀티 영상수신 및 논리 제어 카드 인터페이스 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 컴퓨터에 장착 가능한 카드형태로 구성되어 텔레비전 아날로그 영상과 다중의 아날로그 영상을 수신하여 디지털 영상 신호로 변환하며, 디지털 신호로 제어되는 외부장치와 연결하여 흠 오토메이션을 가능하게 하는 하드웨어 보드형태의 멀티 영상 수신 및 논리 제어 카드 인터페이스 장치에 관한 것이다.

이와 관련된 기존의 장치는 영상 수신기 장치와 논리회로를 포함한 논리 제어 장치가 서로 분리되어있었다. 본 고안은 컴퓨터 메인보드에 장착되는 하나의 하드웨어 보드 카드 형태이면서, 아날로그 다중 영상 수신과 TV 수신 기능을 동시에 수행하며, 각종 디지털 입출력 장치를 구비하여 홈 오토메이션을 수행할 수 있는 논리 제어 카드 장치를 제공하고자 한다.

본 고안의 멀티 영상수신 및 논리 제어 카드 인터페이스 장치는 아날로그 방송을 수신할 수 있는 아날로그 방송용 튜너(10), 아날로그 영상 접속장치와 연결하기 위하여 연결되는 다중 아날로그 영상 입력부(11), 다중 아날로그 영상 입력부(11)와 아날로그 방송용 튜너(10) 등 복수의 영상 입력을 선택하여 제어할 수 있는 영상 선택기(13), 선택된 아날로그 영상 장치의 출력을 외부 모니터 기기나 비디오 장치에 연결하기 위한 아날로그 영상 출력부(12), 마찬가지로 선택된 아날로그 영상 장치의 아날로그 영상 데이터를 디지털 데이터로 변환 시켜주는 비디오 디코더(14), 외부 기기의 제어 신호 출력이나 상태 신호를 입력받는 디지털 입/출력부(19), 논리 연산을 수행하며 제어 명령을 수행하는 논리 제어기(18), 논리제어기(18)와 비디오 디코더(14)의 데이터 전송을 위한 PCI 제어기(15), 호스트 컴퓨터(17)와 PCI 제어기(15)를 물리적으로 연결 시켜주는 컨넥터인 PCI 컨넥터(16)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 의하면, 하나의 하드웨어 보드 형태의 카드로써 컴퓨터에서 아날로그 TV 방송을 수신할 수 있으며, 다중 아날로그 영상 입력부를 통해 카메라나 비디오 장치로부터 영상 신호를 수신할 수 있으며, 또한 외부의 센서나 감지기 등의 디지털 신호를 받아 논리 제어가 가능하게 구성되어 전등이나 경보 장치 등의 외부기기를 제어하는 것이 가능하므로 홈 오토메이션 기능을 제공할 수 있다.

Description

멀티 영상수신 및 논리 제어 카드 인터페이스 장치{Interface card apparatus of multi video receiver and control logic}

본 고안은 컴퓨터에 장착 가능한 카드형태로 구성되어 텔레비전 영상을 수신하는 아날로그 튜너(Tuner)와 다중 아날로그 영상을 하나의 장치로 스위칭하는 멀티플렉서(Multiplexer)를 이용하여 디지털 영상데이터로 변환하는 비디오 디코더 장치와 디지털 신호로 제어되는 외부장치 연결 가능한 장치 모두를 PCI(Peripheral Component Interconnection) Bus에 인터페이스를 수행함에 있어서 각각의 제어 신호를 하드웨어로 구현한 멀티 영상 수신 및 논리 제어 카드 인터페이스에 관한 것이다.

일반적으로 텔레비전 영상신호란 2차원의 화상정보를 주사선으로 분해해서 송수하는 영상신호를 말하며, 텔레비전방송의 신호, 텔레비전 카메라의 출력신호, 비디오 테이프 레코더(VTR)의 입출력신호, 퍼스널 컴퓨터의 CRT 모니터에의 신호등이 있다. 이 영상신호는 2차원 화상의 계조(階調) 및 시간적 변화의 정보를 전달할 수가 있다. 이것에 포함되는 정보는 휘도(輝度) 계조를 디지털화하면 가령 8비트(256단계)로 하면 매초 수 메가바이트라는 막대한 것이 된다. 영상신호를 컴퓨터에 접속할 수 있다면 여러가지의 신호처리를 컴퓨터에서 실행할 수가 있다.

텔레비전의 화면은 2차원이며 게다가 계조나 시간적 변화가 수반된다. 영상신호는 이것을 1개의 신호로 한다. 1개의 신호로 면정보를 전달하기 위해 텔레비전은 주사(scan)를 실행하고 있는데, 상기 주사에 의해 1차원화한 화면의 밝기를 가르키는 신호가 영상신호이다. 하지만 이 신호만으로는 화면을 재생할 수는 없다. 그래서 프린터의 개행에 상당하는 수평동기 신호와 마찬가지로 개(改) 페이지에 상당하는 수직동기가 필요하다. 이것들의 동기 신호를 영상 신호와 나누어서 전송하는 경우도 있으나, 흔히 사용되는 것은 이것들을 하나로 묶은 복합영상신호(Composite Video Signal)이다. 일반적으로 방송용 아날로그 튜너는 텔레비전 수상기에 장착되어 여러 채널의 방송을 수신하는 모듈로서 튜너는 복합영상신호로 출력이 된다. 카메라나 VTR등의 출력이 역시 복합영상신호로 출력되므로 복수의 복합 영상신호를 하나의 장치에서 처리하여 멀티 영상 수신기로 사용할 수 있다.

0과 1로 대표되는 디지털 신호를 조합에 대하여 미리 정해진 논리판단을 내리고, 그 결과를 1과 0으로 출력하는 것을 논리회로라고 부르는데, 논리판단의 차이에 따라 많은 종류로 분류 할수 있다. 즉 AND , OR , NOT , NAND , Exclusive OR , Exclusive NOR 등이 대표적인데, 예를 들면 NAND는 입력이 전부 1이 되었을 때에만 출력이 0으로 되고, 그 이외의 모든 입력의 조합에 대해서 출력은 언제나 1인 채로 있는 것이 NAND 논리의 특성이다. 이러한 각기 다른 논리회로를 이용하여 디지털로 제어되는 회로를 구성할 수 있다. 이는 다양한 디지털 입력에 따라 정의된 논리연산에 따라 디지털 제어출력을 가질 수 있으며, 이를 이용하여 외부기기의 제어를 조합하여 제어 할 수 있다.

PCI SIG(Special Interest Group)에서는 CPU와 외부 디바이스간에 디지털 데이터의 원할한 흐름을 제어하고 전송할 수 있는 버스(BUS)를 제안하게 되었는데, 현재 개인용 컴퓨터에 하드웨어 구조에 범용적으로 사용되고 있는 PCI(Peripheral Component Interconnection) Bus이다. PCI 버스의 최대 장점은 디지털 데이터를 초당 132MB 이상 고속 전송 할 수 있다는 것과 PCI 디바이스 인식 및 어드레싱 영역을 편리하게 변경할 수 있는 장점이 있다.

이러한 멀티 영상 수신기와 논리회로를 포함한 논리 제어 기능을 하나의 하드웨어 보드형태의 카드로 수행하며, 고속의 디지털 데이터를 호스트 컴퓨터에 전송하기 위하여 PCI버스를 이용한 시스템을 고안한다.

본 고안은 컴퓨터 메인보드에 장착되는 하나의 하드웨어 보드 카드 형태로 아날로그 다중 영상 캡쳐의 기능과 TV수신 기능을 수행하여 멀티 영상수신 장치를 구현하며, 본 카드에 연결되어 디지털 신호로 제어되는 외부 장치를 이용하여 홈 오토메이션과 같은 기능을 구현할 수 있도록 각종 디지털 입출력 장치를 구비한 논리 제어 카드에 관련된 것이다.

제 1도는 종래의 영상 수신 카드 장치를 나타낸 블록도.

제 2도는 본 고안의 멀티 영상수신 및 논리 제어 카드 인터페이스 장치에 대한 블록도.

제 3도는 본 고안의 영상 선택기에 대한 상세 블록도.

제 4도는 본 고안의 PCI 제어기의 상세 블록도.

제 5도는 본 고안의 논리 제어기에 대한 상세 블록도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1, 10...아날로그 방송용 튜너 2, 14...비디오 디코더

3, 15...PCI 제어기 4, 16...PCI 컨넥터

5, 17...호스트 컴퓨터 11...다중 아날로그 영상 입력부

12...아날로그 영상 출력부 13...영상 선택기

18...논리 제어기 19...디지털 입/출력부

20, 21...먹스(MUX) 22, 23...버퍼

24...ALU(Arithmetic Logic Unit) 25...레지스터 (Register)

26...출력 버퍼 27...디먹스(De-Mux)

28...디지털 출력부 30...더블워드정렬

31...피포디바이스(Fifo Device) 32...피포출력제어

33...마스터로직 34...피포입력제어

35...마스터 레이턴시 타이머 36...어드레스 생성기

37...어드레스/데이터 먹스 38...패리티(Parity)

39...슬레이브 로직(Slave Logic) 100...멀티플렉서 출력

101...출력버퍼출력

이하 첨부된 도면을 참조하여 종래의 영상 수신카드장치를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 영상 수신 카드 장치를 나타낸 블록도를 나타낸 도면이다.

도시 된 바와 같이, 종래의 영상 수신 카드 장치는 아날로그 방송신호를 수신하여 원하는 채널의 방송을 선택하는 역할을 수행하는 아날로그 방송용 튜너(1), 상기 아날로그 방송용 튜너(1)로부터 출력되는 복합영상 신호를 영상 및 동기 신호를 분리하여 색차 신호 및 휘도신호 각각을 디지털로 변환시키는 비디오 디코더(2), 디지털화된 영상신호를 호스트 컴퓨터(5)로 전송하기 위하여 PCI 버스에 DMA 제어를 이용하여 다수의 디지털 데이터를 지연 없이 고속전송 가능하게 하는 PCI 제어기(3), 상기 PCI 제어기(3) 출력을 호스트 컴퓨터(5)에 PCI Slot에 장착하기 위한 PCI 컨넥터(4)로 구성되어 있다

상기와 같이 구성된 종래의 영상 수신 카드 중 TV 수신카드에 대한 동작은 아날로그 방송용 튜너(1)에 연결된 외부 안테나나 케이블을 통하여 수신된 방송신호를 아날로그 방송용 튜너(1) 내부에서 중간대역 주파수(Intermediate Frequency)의 신호로 바꾸어 I2C로 제어되는 PLL 동조회로에 의하여 원하는 방송 채널을 제어하게 된다. 이 때 주파수 록킹된 채널 신호는 주파수 복조 과정을 거쳐 복합영상신호 형태로 아날로그 방송용 튜너(1) 출력을 갖는다. 복합영상 신호는 방송규격에 따라 수평,수직 동기 신호 및 컬러버스트, 휘도 신호를 포함하고 있는데, 각각의 동기 신호에 따라 휘도 신호와 색차신호는 A/D 변환기로 전달하여 디지털화한다.이 때 변환되는 디지털 데이터는 CCIR601이나 CCIR656형태의 데이터 포맷을 이용하여 4:2:2의 YCrCb 신호를 PCI 제어기(3)에 클릭과 동기시켜 전달한다. PCI 제어기(3)에서는 전달받은 디지털 영상신호를 일정한 피포(FIFO) 메모리에 저장하고 메모리가 채워지면 즉시 DMA 마스터 기능을 이용하여 PCI 컨넥터(4)를 통해 호스트 컴퓨터(5)로 데이터를 전송한다. 호스트 컴퓨터(5)는 전송받은 디지털 영상데이터를 자체 메모리의 일정 영역에 저장 하여 영상 한프레임이 모두 전송받게 되면 디스플레이나 비디오 신호 처리를 위한 응용분야에 맞는 프로그램 수행의 데이터로 이용된다.

상기와 같이 구성된 종래의 TV 영상 수신장치는 방송 수신 매체에 따라 안테나, 케이블 등의 외부 연결과 함께 아날로그 방송 신호를 수신하는 아날로그 방송용 튜너(1)만를 사용하여 컴퓨터에 TV수신용 카드보드로 사용하고 있다. 또한 아날로그 방송용 튜너(1)를 제외하고 영상입력단자만을 이용한 비디오 캡처 카드 보드 역시 영상신호를 받는 입력단자만 있다. 기존의 디브이알(DVR: Digital Video Recorder) 아날로그 다중 영상 캡쳐카드는 일반적으로 아날로그 영상신호를 입력받는 카메라 입력단자만 있었다. 또한 컴퓨터를 이용하여 텔레비전을 보기 위해서는 TV수신 카드를 별도로 장착해야 하는 제한점이 있었다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 멀티 영상수신 및 논리 제어장치를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안의 멀티 영상수신 및 논리 제어 카드 인터페이스 장치에 대한 블록도를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 고안의 멀티 영상수신 및 논리 제어 장치의 구성은 아날로그 방송을 수신할 수 있는 아날로그 방송용 튜너(10), 아날로그 영상 접속장치와 연결하기 위하여 연결되는 다중 아날로그 영상 입력부(11), 다중 아날로그 영상 입력부(11)와 아날로그 방송용 튜너(10) 등 복수의 영상 입력을 선택하여 제어할 수 있는 영상 선택기(13), 선택된 아날로그 영상 장치의 출력을 외부 모니터 기기나 비디오 장치에 연결 하기위한 아날로그 영상 출력부(12), 마찬가지로 선택된 아날로그 영상 장치의 아날로그 영상 데이터를 디지털 데이터로 변환 시켜주는 비디오 디코더(14), 외부 기기의 제어 신호 출력이나 상태 신호를 입력 받는 디지털 입/출력부(19), 논리 연산을 수행하며 제어 명령을 수행하는 논리 제어기(18), 논리 제어기(18)와 비디오 디코더(14)의 데이터 전송을 위한 PCI 제어기(15), 호스트컴퓨터(17)와 PCI 제어기(15)를 물리적으로 연결 시켜주는 컨넥터인 PCI 컨넥터(16) 등으로 이루어짐을 특징으로 한다.

도 3은 본 고안의 영상 선택기에 대한 상세 블록도를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 도 2의 아날로그 방송용 튜너(10)와 다중 아날로그 영상 입력부(11)에서 출력되는 복합 영상신호는 영상 선택기(13)에서 멀티 영상수신 신호를 선택하게 되는데, 도 3의 영상 선택기 상세도를 살펴보면 다중의 복합영상 신호는 먹스(20)에서 선택신호(Select signal)에 의해 하나의 신호가 선택되어진다. 이때 선택된 영상신호는 멀티플렉서 출력(100)으로서 비디오 디코더(14) 입력으로 전해져서 동기 신호에 따라 휘도 신호와 색차신호로 분리되어, 각각을 A/D(Analog/Digital) 변환기를 이용하여 디지털화한다.

도 2의 비디오 디코더(14)에서 나오는 출력은 CCIR(International Radio Consultative Committee)의 디지털 비디오 포맷인 CCIR601이나 CCIR656 형태의 데이터 포맷을 이용하여 휘도와 색차 신호를 표현한 4:2:2의 YCrCb 신호를 PCI 제어기(15)에 클릭과 동기시켜 전달한다.

도 4는 본 고안의 PCI 제어기의 상세 블록도를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 비디오 디코더(14)로 부터 PCI 제어기(15)로 입력되는 8비트의 4:2:2의 YCrCb 신호 데이터는 더블워드정렬(30)에 의해 32비트의 데이터 형태로 변환되어진다. 상기 32비트의 데이터 형태는 피포디바이스(31)에 영상 데이터로 저장된다. 이때 저장되는 영상 데이터는 피포입력제어(34)와 피포출력제어(32)에 따라 PCI 버스의 최대전송비와 아날로그 복합영상신호의 디지털 변환을 고려하여 제어한다. 또한, PCI Bus Line과 연결되어 있는 마스터로직(33)과 슬레이브로직(39)은 PCI 버스의 상태 유무에 따라 호스트 컴퓨터(17)의 PCI 버스사용권을 요청하여, 마스터로 동작시에는 마스터로직(33)에 의해 어드레스 생성기(36)를 가동시켜 어드레스/데이터먹스(37)에서 PCI 버스의 신호를 생성시킨다. 동시에 패리티(38)에서는 데이터의 오류방지용 홀짝수 비트를 생성시킨다. 또한 일정한 PCI버스의 사용권을 유지하기 위한 마스터레이턴시 타이머(35)를 기동시켜 일정량의 시간 상수를 카운터 시킨다. 이러한 일련의 과정을 이용하여 취득한 영상 데이터를 호스트 컴퓨터(17)의 메모리로 직접 전송한다.

도 5는 본 고안의 논리 제어기에 대한 상세 블록도를 나타낸 도면이다.

외부기기에 대한 디지털 출력제어는 PCI 제어기(15)의 버스 신호에 의해서행해지거나 도 5의 논리 제어기(18)의 출력버퍼출력(101)에 의해 디먹스(27)에 신호를 전달함으로써 행해지게 된다.

먼저, 호스트 컴퓨터(17)에서 어떠한 제어 명령을 내릴 경우를 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 도 4의 PCI 제어기 상세도에서 PCI Bus Line을 통해 전달된 명령은 PCI 제어기(15)의 내부 슬레이브로직(39)에 의하여 명령 및 수행 데이터를 전송 받아 도 5의 디먹스(27)에 전송한다. 다른 한편, 논리 제어 수행출력으로부터 전달받은 경우에는 출력버퍼출력(101)에 의해 디먹스(27)에 신호를 전달하게된다. 앞에서 언급한 PCI 버스를 통한 제어와 논리 제어기를 통한 제어 데이터 모두를 디먹스(27)에 전달 받아 선택적으로 제어하게된다. 이때 외부장치와 내부신호의 전압레벨등의 문제가 발생할 수 있으므로 격리(isolation)가 가능한 디지털 출력부(28)내부의 릴레이를 사용하여 외부기기를 제어한다

도 2에서 외부기기에 의한 디지털 입력신호는 디지털 입/출력부(19)의 단자를 통하여 입력하게되는데, 도 5의 논리 제어기 상세도의 먹스(21)에 입력되어지고 선택신호에의해 선택되어진 신호는 버퍼(23)에 저장된다. 또한 또다른 버퍼(22)에는 미리 정의한 데이터 비트가 저장되어 있고, 이 두개의 버퍼 메모리로부터 ALU(24)는 산술 연산을 수행한다. ALU(24)는 논리적인 연산이 가능하기 때문에 호스트에서 명령한 논리 연산을 수행하고나면, 논리 연산 필요에 따라 레지스터(25)의 내용과 함께 데이터 가감을 수행하여 출력버퍼(26)에 저장한다. 출력버퍼출력(101)은 도 2의 PCI 제어기(15)에 전달되어 호스트 컴퓨터(17)로 전송하던지, 디지털 입/출력부(19)의 단자를 통하여 디지털 출력 제어를 수행한다.

본 고안은 튜너(1)를 이용하여 컴퓨터에서 아날로그 TV방송을 수신할 수 있으며, 다중 아날로그 영상신호를 입력 받아 카메라나 비디오 장치와 연결 가능하게 하고, 하나의 하드웨어 보드 형태의 카드로써 멀티 영상수신 장치를 가능하게 한다. 또한 외부 디지털 입력단자를 통해 센서나 검지기 등의 단락(OPEN), 도통(CLOSE) 신호를 받아 논리 제어가 가능하게 구성하여 전등, 경보 장치등의 외부기기를 제어 가능하게 함으로써 홈 오토메이션 기능을 제공한다

Claims (1)

1. 아날로그 방송 신호를 수신하는 주파수 동조회로가 포함된 튜너인 아날로그 방송용 튜너(10), 여러 개의 아날로그 영상 장치 각각에 연결되어 다중의 아날로그 영상 신호를 입력받는 다중 아날로그 영상 입력부(11), 상기 아날로그 방송용 튜너(10)와 상기 다중 아날로그 영상 입력부(11)로부터 출력되는 복합 영상 신호를 받아 제어 명령에 따라 선택하는 선택신호와 디지털 선택소자인 먹스(20)를 포함하고 하나의 영상 신호를 선택하는 기능의 영상 선택기(13), 상기 영상 선택기(13)에 연결되어 영상 선택기(13)에서 선택된 아날로그 영상 신호를 외부 모니터 기기나 비디오 장치에 연결시키기 위한 물리적 단자인 아날로그 영상 출력부(12), 상기 영상 선택기(13)에 연결되어 영상 선택기(13)에서 선택된 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환시켜주는 회로를 포함한 소자인 비디오 디코더(14); 와

   상기 비디오 디코더(14)로부터 입력되는 8비트의 영상 신호를 32비트의 영상신호로 변환하는 디지털 회로소자인 더블워드정렬(30), 상기 32비트의 영상 신호를 저장하는 메모리소자인 피포디바이스(31), 상기 피포디바이스(31)를 제어하는 회로소자인 피포입력제어(34)와 피포출력제어(32), PCI 버스 라인에 연결되어 PCI 버스의 상태 유무에 따라 호스트 컴퓨터(17)의 PCI 버스에 대한 사용권을 요청하여 마스터로직(33) 회로에 의해 어드레스 생성기(36) 회로를 가동시켜 어드레스/데이터 먹스(37) 소자에서 PCI 버스의 신호를 생성시키며, 동시에 패리티(38) 회로에서 데이터의 체크섬 패리티 비트를 생성시키는 마스터로직(33) 회로와 슬레이브로직(39)회로, 그리고 일정한 PCI 버스의 사용권을 유지하기 위해서 일정량의 시간 상수를 카운트 시키는 마스터레이턴시타이머(35) 회로로 구성되는 회로소자인 PCI 제어기(15) ; 그리고

   외부 기기와 디지털 신호를 송수신 할 수 있는 디지털 입/출력부(19) 회로, 상기 디지털 입/출력부(19)로부터 디지털 신호를 받는 먹스(21) 소자, 상기 디지털 신호를 저장하는 버퍼(23) 메모리, 미리 정의한 데이터 비트가 저장되는 버퍼(22) 메모리, 상기 두 개의 버퍼에 저장된 신호를 산술 연산하며 논리 연산의 필요에 따라 레지스터(25) 메모리의 내용과 함께 데이터 가감을 수행한 결과를 임시로 저장하는 출력버퍼(26) 메모리에 저장하는 연산논리회로인 ALU(24), 상기 출력버퍼(26)로부터 신호를 받아 호스트 컴퓨터(17)로 전송하던가 디지털 입/출력부(19) 회로의 단자를 통해 디지털 출력제어를 선택적으로 수행하는 디먹스(27) 소자로 구성되는 회로인 논리 제어기(18); 및

   상기 PCI 제어기(15)를 호스트 컴퓨터(17)에 물리적으로 연결시켜주는 역할을 하는 PCI 컨넥터(16)로 구성되는 것을 특징으로 하는 멀티 영상수신 및 논리 제어 카드 인터페이스 장치.