KR200309017Y1

KR200309017Y1 - 디.브이.알용 메트릭스 스위처

Info

Publication number: KR200309017Y1
Application number: KR20-2002-0038070U
Authority: KR
Inventors: 지창환
Original assignee: 지창환
Priority date: 2002-12-23
Filing date: 2002-12-23
Publication date: 2003-03-29

Abstract

본 고안은 폐쇄회로 텔레비젼(CCTV : Closed Circuit television)용 각종 제어장치 중 영상선택을 위한 장치로써 다수의 입력라인과 다수의 출력 라인을 임의의 포인트로 접속시켜서 공급되는 입력신호를 원하는 출력신호로 출력하는 매트릭스 스위치이며 특히 폐쇄회로용 카메라에서 입력되는 비디오 신호(아날로그 신호)를 영상 캡처 보드에서 캡처하여 컴퓨터 하드디스크에 고화질의 디지털 신호로 바꾸어 압축, 저장했다가 녹화된 디지털 영상을 동화상 국제 압축 표준으로 영상을 압축 복원하여 장시간 녹화 및 재생하여 볼 수 있는 고해상도의 녹화 시스템방식인 DVR(Digital Video Recorder)에 사용하는 디.브이.알 용 매트릭스 스위치에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 디.브이.알(D.V.R - Digital Video Recorder)의 영상신호에 대하여 매트릭스 방식으로 신호를 분배할 수 있도록 디.브이.알내부의 영상신호를 콘넥터(전기신호를 접속하기 위한 장치)를 통하여 입력회로에 전달하는 비디오신호 접속부와; 비디오신호 접속부에서 영상 선택시 화면 쇼크 등의 비디오 노이즈를 없애기 위해 사용하는 비디오 레벨 클램프(Video Level Clamp) 회로와; 비디오 레벨 클램프에서 나온 영상신호를 받아서 마이컴(MICOM)에서 전달된 영상선택신호에 의해 화면을 선택하는 비디오 아날로그 스위처(Video Analog Switch)부와; 선택된 영상신호에 시간이나, 카메라 번호, 카메라의 위치 등의 관련정보를 비디오신호상에 전기적 신호로 발생시키는 문자자막 발생부(O.S.D.Generator)와; 모니터, TV, VTR등의 일반적인 영상기기에 접속하여 영상을 출력하는 영상출력부와; 디.브이.알 자체에서 발생하는 제어신호 또는 외부기기에서 발생되는 제어신호를 수신하여 매트릭스형식에 따른 각종 기능을 수행하는 마이컴(MICOM)부와; RS-232, 또는 RS-485형식으로 이루어진 디.브이.알과 각종 외부기기에서 발생되는 신호를 마이컴(MICOM)부에서 받아 들일수 있도록 티.티.엘(T.T.L-transistor transistor logic)신호로 변환하는 기능을 수행하는 데이터 컨버터부와; 다수의 디.브이.알 시스템을 운용하거나 한 개의 디.브이.알장치에 다수의 매트릭스 스위처 카드(Matris Switcher Card)를 사용하고자 할 목적으로 각 카드마다 고유의 번호를 할당하여 한 개의 디.브이.알 또는 외부기기로 다수개의 매트릭스 스위처 카드를 운용하는 그룹 코드(Group Code)설정용 스위치부와; 전원 콘넥너를 통해 전원을 공급받고, 공급되는 전원으로부터 유기되는 각종 노이즈를 제거하거나 자체회로에서 발생될 수 있는 노이즈를 디.브이.알내부의 다른 카드, 또는 장치류로 전원배선을 통해 전이되지 않도록 하는 전원 안정화 회로부로 구성된다.

Description

디.브이.알용 메트릭스 스위처 {Matrix Switcher for Digital Video Recorder}

본 고안은 폐쇄회로 텔레비젼(CCTV : Closed Circuit television)용 각종 제어장치 중 영상선택을 위한 장치로써 다수의 입력라인과 다수의 출력 라인을 임의의 포인트로 접속시켜서 공급되는 입력신호를 원하는 출력신호로 출력하는 매트릭스 스위치이며 특히 각 출력에 대응하는 입력을 용이하게 확인할 수 있도록 한 매트릭스 스위치이다.

매트릭스 스위처(Matrix Switcher)란, 신호선의 흐름을 행(500_a)과 열(500_b)의 방식으로 구성한 후 행(또는 열)에는 영상신호의 입력을, 열(또는 행)에는 영상신호의 출력을 할 수 있게끔 하고 각 Cross Point(501-1~ 512-9)에 Analog Switch회로를 구성한 후 수동조작, 또는 별개의 MICOM을 이용한 외부장치를 조작하여 사용자가 원하는 영상을 출력할 수 있도록 한 시스템 장치로써 다수의 입출력 단자가 있어서 정해진 순서에 관계없이 입력된 CCTV 카메라(도1:100, 도5:Prm1~:)의 영상 신호를 시스템 관리자의 취향에 맞춰 원하는 모니터(도1:410,도5:Aus1~)에 임의로 출력할 수 있으며, CCTV 카메라의 설치 규모에 따라 매트릭스 시스템을 확장, 축소하여 구성할 수 있다. 이러한 매트릭스 시스템은 단지 스위처(Switcher)의 개념으로만 제작된 것이 아니라 매우 복잡한 구성품들로 이루어진 방범용 종합 시스템으로 사용되며 시스템의 특징을 살펴보면 구성된 각각의 장비들을 원격 제어한다는 점에서 각 장비들은 모두 통신용 포트를 내장하고 있어, 구성장비가 각각 분산돼 있다고 하더라도 한 장소에 컨트롤 장비 하나로 일괄 제어할 수 있다. 다수의 카메라와 다수의 모니터, 팬/틸트, 각종 센서들을 복합적으로 설치하는 곳에 유리하며, 구성품은 각 제조업체마다 그 명칭과 기능에 다소 차이가 있음은 물론 구성형태도 매우 다양한 편이다.

D.V.R(Digital Video Recoding - 이하 D.V.R)이란 CCTV에서 입력되는 비디오 신호(아날로그 신호)를 영상 캡처 보드에서 캡처하여 컴퓨터 하드디스크에 고화질의 디지털 신호로 바꾸어 압축, 저장했다가 녹화된 디지털 영상을 동화상 국제 압축 표준인 JPEG(Joint Photographic Coding Experts Group), MPEG(Moving Picture Experts Group)등으로 영상을 압축 복원하여 장시간 녹화 및 재생하여 볼 수 있는 고해상도의 녹화 시스템방식이다. 또한 녹화뿐만 아니라 모션 디텍션(Motion Detection)기능, 센서와 연결녹화, 자동팬(Auto Pan)/틸트(Tilt)/줌(Zoom)/조절(Control)기능 및 화상 확대, 편집기능 등 다양한 선택메뉴 기능이 있으며, 자료를 대용량저장장치(HDD), 디지털 저장장치 등에 반영구적으로 보관하는 기능을 갖추고 있다. 또한, CCＴＶ화면을 컴퓨터의 하드디스크에 기록하는 장비로 반복사용에 따른 화질감소가 없고 관리하기가 쉬운 장점을 가지고 있다. 또한,시스템 한대로 10여 대 이상의 폐쇄회로 카메라를 제어할 수도 있으며 원격지에서 사용자가 순간 검색할 수 있는 녹화 및 검색기능과, 여러 대의 카메라 영상을 1대의 모니터에서 분할하여 감시할 수 있도록 한 모니터링 기능, 원격지에서도 전화선이나 LAN, 전용선, 인터넷상에서 녹화검색 및 실시간 화면을 감시할 수 있는 화상 전송기능을 수용할 수 있도록 개발된 다기능의 비디오 디지털 녹화 및 감시 시스템 장비로 요약할 수 있으며 가격도 저렴하여 기존의 아날로그 CCTV를 대체할 수 있는 하이테크(Hightechnology) 감시장비이다. 현재 D.V.R은 최신의 보안 시스템으로 효과적인 범죄예방 및 개선관리된 보안 시스템을 제공한다. 일반적으로 보드(Board) 형 D.V.R과 일반적인 PC에 영상녹화용 D.V.R 보드를 결합한 형태로써 보드스타일 D.V.R의 안정성 문제를 해결하기 위해 PC와 보드를 일체형으로 만든 제품인 PC 타입의 D.V.R과 별도의 메인보드를 기반으로 독자적인 D.V.R 시스템을 구축한 형태로 표준형(stand alone)제품이라고도 불리우는 셋톱박스(Settop Box)형 D.V.R 등이 현재 개발되어 있다.

이상과 같이 상기 기술한 매트릭스 스위처와 D.V.R이 폐쇄회로 텔레비젼 시스템에 어떻게 구성되어 사용되는 지를 그림을 통해 살펴보면,

도1은 매트릭스 스위치가 폐쇄회로 텔레비젼에 적용된 사례로써, 다수의 카메라에서 촬상된 영상신호가 중앙에 위치한 매트릭스 스위치에 입력되며, 매트릭스 스위치에 연결된 주관리소와 매트릭스 제어판이 있어 원거리에 있는 CCTV모니터에 영상을 출력하고 있다. 여기에 있는 원거리의 모니터는 동축선 등으로 직접 연결할 수 있는 구조로써 동일내 건물, 카메라와 인접거리 내의 비교적 단거리이거나 PC설치가 용이하지 않은 경우에 주로 사용되고 있다.

도2는 PC 내부의 매트릭스 프로그램이 폐쇄회로 텔레비젼에 적용된 사례로써, 다수의 카메라에서 촬상된 영상신호가 중앙에 위치한 PC에 입력되며, PC에 입력된 영상신호와 데이터 신호는 근거리 통신망이나 인터넷을 타고 원거리에 있는 PC화면에 카메라 영상을 띄워주게 된다. 현재 상기 기술한 PC를 사용한 매트릭스 프로그램이 많은 개발을 통해 진행되고 있으며 DVR에서도 매트릭스 프로그램을 DVR 내부에 프로그램화 하여 사용하고 있다.

그런데, 이 와 같은 종래의 D.V.R(도2)에 의하면 다음과 같은 문제점들이 발생한다. 기존의 PC 시스템은 원거리, 또는 장거리에서 다양한 통신매체를 이용하여 또 다른 감시장소를 확장할 수 있었으나, 실상 동일 지역내의 근거리에서 감시장소를 확대하기 위해서는 최소한 컴퓨터와 컴퓨터간의 가장 기본적인 통신망인 LAN(Local Area Network)을 이용할 수 밖에 없어 기존의 아날로그 시스템에 비하여 많은 비용이 추가로 소요되며, 현재 CCTV를 관리하는 일반인이 사용하기에는 컴퓨터의 원천기술에 접근할 정도의 많은 지식이 요구된다는 점, 그리고 복잡한 OS(Operating System)가 필요하며 고장시 보수 및 운영이 어렵다는 등의 문제점이 발생한다.

이에 대한 대안으로써 실용신안 제 0297895호는 매트릭스 기능을 카드화 하여 D V R에 장착하게 되었다. 이에 따라서 D.V.R 시스템과 매트릭스시스템을 사용하는데 하나의 D.V.R에 매트릭스 스위처(Matrix Switcher)를 접목시켜 D.V.R사용자외의 다수의 관측자가 일반 모니터를 통하여 D.V.R에서 전송되어진 영상을 관찰할 수 있도록 할 수 있다. 그러나 이 방식은 매트릭스 크기의 제한에 따흔 매트릭스 확장에 한계가 있으며 따라서, 본 고안에서는 매트릭스 스위치를 외장형으로 개발하여 DVR 혹은 PC와 연결하여 사용함으로써, PC 및 DVR에 설치된 매트릭스 프로그램을 통하여 랜 및 인터넷을 사용한 장거리 원격 제어망을 구성함과 더불어 상기 기술한 문제점들을 보완하기 위하여 D.V.R 및 PC에 대하여 매트릭스의 개념을 이용한 아나로그 신호처리 기술을 도입함으로써 저렴한 가격과 간단한 케이블 포설만으로 한 대의 D.V.R에 다수의 모니터(305)를 설치하여 근거리 감시장소를 확장 운용할 수 있는 사용자 인터페이스가 향상된 디,브이,알 용 매트릭스 스위처(Matrix Switcher)를 개발하였다.

도1은 종래의 CCTV 시스템의 구성도이고

도2는 PC 형식의 매트릭스 프로그램이 사용된 CCTV 시스템의 구성도이고

도3은 본 고안(디브이알용 매트릭스 스위처)이 사용된 CCTV 시스템의 구성도이고 ,

도4은 디브이알용 매트릭스 스위처(Matrix Switcher)의 내부적 구성을 성명하기 위한 블록도이다.

도5는 매트릭스의 원리를 설명하기 위한 개략도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 Data Lines

20 Video Lines

30 Len, 인터넷

100: 폐쇄회로 텔레비젼용 카메라

110 팬틸트

120 리시버

200:디.브이.알용(D.V.R) 메트릭스 스위처(Matrix Switcher)

200-1:메트릭스 스위처(Matrix Switcher)

201: 입력단자

202: 데이터 컨버터(Data Convertor)부

203: 안정화 회로부

204: 그룹카드(Group Card) 설정용 스위치부

205: 마이컴(MICOM)부

206: 비디오 신호접속부

207: 비디오레벨 클램프(Video Level Clamp)부

208: 비디오 아니로그 스위치(Video Analog Switch)부

209: 문자자막발생부

210: 증폭기(Buffer)

211: 출력부

212: 영상출력부

213: 영상선택부

213: 영상입력부

214: 문자발생신호부

215: 영상선택신호부

300 :주관리소내 디브알(Digital Video Recorder) 본체

400: 원격지의 디.브이,알 or PC

410: 원격지의 일반 모니터링시스템

411: 원격지의 일반 모니터링시스템의 콘트롤러

411: 원격지의 일반 모니터링시스템의 모니터

500A: 행: 카메라 입력라인

500B: 열: 출력라인

501-1~512-9: 크로스 포인트(Cross point)

본 고안은 실용신안 제 0297895호의 기본개념을 연장시키고 있으며, 상기 기술한 실용신안 제 0297895호에서는 디.브이.알용 매트릭스 스위치가 PCI 카드 형식으로 만들어져 있는 관계로 DVR이나 PC의 PCI 슬롯에 고정되어 있어 채널의 확장이 PCI 슬롯의 크기에 의해 제한을 받게 되나 본 고안에서는 외장형의 디,브이,알, 용 매트릭스 방식으로 매트릭스의 출력과 입력체널의 확장성이 용이하도록 개발된 디.브이.알 용 매트릭스 스위치이다.

상기 기술한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구성은 D.V.R의 영상신호에 대하여 매트릭스 방식으로 신호를 분배할 수 있도록 DVR에 연결되는 디.브이.알 용 매트릭스 스위치에 있어서;

비디오 신호 접속부(206)와 비디오 레벨 클램프회로(207)와 비디오 아나로그 스위처(208)부와 문자자막 발생부(209;O.S.D 제네레이터)와 버퍼(210;Buffer)와 출력부(211)로 구성되어 영상신호를 전송하는 영상출력부(212)와;,

D.V.R자체에서 발생하는 제어신호 또는 외부기기에서 발생되는 제어신호를 수신하여 매트릭스 형식에 따른 각종 기능을 수행하는 마이컴부(205)와;

D.V.R과 외부기기에서 발생되는 데이터신호를 마이컴부에서 받아 들일 수 있는 신호로 변환하는 기능을 수행하는 데이터 컨버터부(202)와;

각 카드마다 고유의 번호를 할당하여 한 개의 D.V.R 또는 외부기기로서 다수개의 매트릭스 스위처 카드를 운용하는 그룹카드(Group Card) 설정용 스위처부(204)와;

전원 콘넥너를 통해 전원을 공급받고, 공급되는 전원으로부터 유기되는 각종 노이즈를 제거하거나 자체회로에서 발생될수 있는 노이즈를 D.V.R내부의 다른 카드, 또는 장치류로 전원배선을 통해 전이되지 않도록 하는 안정화 회로부(203)로 구성된다.

상기 영상선택부(212)의 구성을 자세히 살펴보면, 기존에 사용되는 D.V.R 내부의 영상신호의 배선은 콘넥터(전기신호를 접속하기 위한 장치)를 활용하여 입력회로로 사용하며, 또한 아나로그 스위치에서 영상 선택시 화면 쇼크 등의 비디오 노이즈를 없애기 위해 신호 클램프(Clamp)회로(207)를 입력회로에 부가하는 영상입력부(206)와;

D.V.R 또는 외부제어기기에서 발생되는 RS-232, 또는 RS-485신호는입력단자(201) 데이터 컨버터(202)를 통하여 마이컴(103)으로 연결하며, 마이컴내부에 탑재된 전용의 프로그램으로 비디오 아나로그 스위처(208)를 제어하고 영상 선택 신호를 출력하여 영상을 선택하도록 하는 영상선택부(213)와;

선택된 영상신호에 시간이나, 카메라 번호, 카메라의 위치 등의 관련정보를 비디오 신호상에 전기적 신호로 발생시키는 문자자막발생부(O.S.D.Generator)(209)와;

75오옴의 드라이버(Driver)를 내장하며 신호를 완충 증폭시키는 Buffer(210)와 모니터, TV, VTR등의 일반적인 영상기기(100; 500-B)에 접속하여 영상을 출력하는 출력부(211)로 구성된다.

상기 기술한 영상입력부를 구성하는 입력단자(201)는 DVR과 DVR의 연결을 위하여 적어도 하나이상의 콘넥터를 가지며, 멀티스크린을 위한 외부 스크린 연결을 위하여 적어도 하나이상의 콘넥터를 가지며, 영상신호와 데이터 신호의 입력을 위한 다수의 콘넥터를 가지게 된다.

상기 마이컴(205)부는 D.V.R자체에서 발생하는 제어신호 또는 외부기기에서 발생되는 제어신호를 수신하여 명령에 따라 영상선택신호(215)와 문자발생신호(214)를 발생시키고 각종 기능을 수행한다.

상기 데이터 컨버터부(202)는 RS-232, 또는 RS-485형식으로 이루어진 D.V.R과 각종 외부기기에서 발생되는 신호를 마이컴(205)부에서 받아들일 수 있도록 TTL 신호로 변환하는 기능을 수행한다.

상기 그룹코드설정용 스위치(204)는 다수의 D.V.R 시스템을 운용하거나 한개의 D.V.R 장치에 다수의 매트릭스 스위치 카드를 사용하고자 할 목적으로 각 카드마다 고유의 번호를 할당하여 한개의 D.V.R 또는 외부기기로 다수개의 매트릭스 스위치 카드를 운용하는 역할을 한다.

상기 전원 안정화 회로부(203)는 하드웨어 확장용 전원 콘넥터를 통해 전원을 공급받고, 공급되는 전원으로부터 유기되는 각종 노이즈를 제거하거나 자체회로에서 발생될 수 있는 노이즈를 D.V.R내부의 다른 카드, 또는 장치류로 전원배선을 통해 전이되지 않도록 한다.

본 고안은 실용신안 제 0297895호의 기본개념을 확장한 고안으로써,

본 고안에서 사용된 매트릭스의 기본개념을 [도 4]에 나타내었는데, 신호선의 흐름을 행과 열의 방식으로 구성한 후 행(또는 열)(500-B)에는 영상신호의 입력을, 열(또는 행)(500-A)에는 영상신호의 출력을 할 수 있게끔 하고 각 크로스 포인트(Cross Point)(501-1~512-9)에 아나로그 스위치회로를 구성한 후 수동조작, 또는 별개의 마이컴을 이용하여 외부장치에 의한 조작이 가능하도록 하여 이를 사용자에 의해 원하는 영상을 출력할 수 있도록 하였다. 따라서 다수의 사용자가 정해진 순서에 관계없이 입력된 CCTV 카메라의 영상 신호를 시스템 관리자의 취향에 맞춰 원하는 모니터에 임의로 출력할 수 있으며, CCTV 카메라의 설치 규모에 따라 매트릭스 시스템을 확장, 축소하여 구성할 수 있게 되었다.

Claims

본 고안은 실용신안 제 0297895호의 기본개념을 확장한 고안으로 D.V.R에 입력되는 다수의 영상신호에 대하여 매트릭스 방식으로 신호를 분배할 수 있는 디.브이.알 용 매트릭스 스위치로써,

비디오 신호 접속부와 비디오 레벨 클램프회로와 비디오 아나로그 스위치부와 문자자막 발생부 (O.S.D. Generator)와 영상출력부로 구성되어 영상신호를 전송하는 영상선택부와;,

D.V.R자체에서 발생하는 제어신호 또는 외부기기에서 발생되는 제어신호를 수신하여 Matrix 형식에 따른 각종 기능을 수행하는 마이컴부와;

D.V.R과 외부기기에서 발생되는 데이터신호를 마이컴부에서 받아 들일 수 있는 신호로 변환하는 기능을 수행하는 데이터 컨버터부와;

각 카드마다 고유의 번호를 할당하여 한 개의 D.V.R 또는 외부기기로서 다수개의 매트릭스 스위처 카드를 운용하는 그룹 코드설정용 스위치부와;

전원 콘넥터를 통해 전원을 공급받고, 공급되는 전원으로부터 유기되는 각종 노이즈를 제거하거나 자체회로에서 발생될 수 있는 노이즈를 D.V.R내부의 다른 Card, 또는 장치류로 전원배선을 통해 전이되지 않도록 하는 안정화 회로부를 포함하는 것을 특징으로 하는 외장형으로 개발된 디.브이.알 용 매트릭스 스위치
제 1항에 있어서, 상기 영상 선택부는,

D.V.R내부의 영상신호를 콘넥터(전기신호를 접속하기 위한 장치)를 통하여 입력회로에 전달하는 비디오 신호 접속부와;

상기 비디오 신호 접속부에서 영상 선택시 화면 쇼크 등의 비디오 노이즈를 없애기 위해 사용하는 비디오 레벨 클램프 회로와;

상기 비디오 레벨 클램프 회로에서 나온 영상신호를 받아서 마아컴에서 전달된 영상선택신호에 의해 화면을 선택하는 비디오 아나로그 스위치부와;

상기 선택된 영상신호에 시간이나, 카메라 번호, 카메라의 위치 등의 관련정보를 Video 신호상에 전기적 신호로 발생시키는 문자자막 발생부(O.S.D. Generator)와 ;

모니터, TV, VTR등의 일반적인 영상기기에 접속하여 영상을 출력하는 영상출력부를 포함하는 외장형으로 개발된 디.브이.알 용 매트릭스 스위치
제 1항에 있어서, 상기 마이컴부는,

D.V.R에서 발생하는 제어신호 및 외부기기에서 발생되는 제어신호를 수신하여 매트릭스 형식에 따른 명령을 이용하여 각종 기능을 수행하는 외장형으로 개발된 디.브이.알 용 매트릭스 스위치
제 1항에 있어서, 상기 데이터 컨버터부는,

RS-232, 또는 RS-485형식으로 이루어진 D.V.R과 각종 외부기기에서 발생되는 신호를 마이컴에서 받아 들일수 있도록 TTL 신호로 변환하는 기능을 수행하는 외장형으로 개발된 디.브이.알 용 매트릭스 스위치
제 1항에 있어서, 상기 그룹 코드 설정용 스위치는,

다수의 D.V.R 시스템을 운용하거나 한개의 D.V.R 장치에 다수의 매트릭스 스위치 카드를 사용하고자 할 목적으로 각 카드마다 고유의 번호를 할당하여 한개의 D.V.R 또는 외부기기로 다수개의 매트릭스 스위치 카드를 운용하는 기능을 수행하는 외장형으로 개발된 디.브이.알 용 매트릭스 스위치
제 1항에 있어서, 상기 전원 안정화 회로부는,

PCI 슬롯, 또는 하드웨어확장용 전원 콘넥너를 통해 전원을 공급받고, 공급되는 전원으로부터 유기되는 각종 노이즈를 제거하거나 자체회로에서 발생될 수 있는 노이즈를 D.V.R내부의 다른 카드, 또는 장치류로 전원배선을 통해 전이되지 않도록 하는 기능을 수행하는 외장형으로 개발된 디.브이.알 용 매트릭스 스위치
제 2항에 있어서, 비디오신호 접속부는

DVR과 DVR의 연결을 위하여 적어도 하나이상의 콘넥터를 가지며, 멀티스크린을 위한 외부 스크린 연결을 위하여 적어도 하나이상의 콘넥터를 가지며, 영상신호와 데이터 신호의 입력을 위한 다수의 콘넥터를 가지는 외장형으로 개발된 디.브이.알 용 매트릭스 스위치