KR20080002275A - The video composition control device using fpga - Google Patents

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Abstract

A video synthesis control device using FPGA(Field-Programmable Gate Array) is provided to edit and produce various videos such as a still image, a moving picture, a general video image, and a computer image, and synthesize the produced video with an overlay video inputted by a user. A first signal processor(120) converts an external video signal and an overlay video signal, inputted through a video input unit(110), into digital video signals. A synchronizing unit(130) synchronizes the converted external video signal and overlay video signal. A synthesizing unit(140) synthesizes the synchronized external video and overlay video into one video. A storage(150) stores the overlay video signal inputted through the video signal input unit. A second signal processor(160) converts the video signal, synthesized by the synthesizing unit, into an analog video signal. A video signal output unit(170) outputs the synthesized video, converted into the analog video signal, to an external device. A central control unit(180) controls the above units.

Description

ＦＰＧＡ를 이용한 영상합성 제어장치{The video composition control device using FPGA}The video composition control device using FPGA {The video composition control device using FPGA}

도 1 는 본 발명의 일실시예에 따른 FPGA를 이용한 영상합성 제어장치에 관한 구성도.1 is a block diagram of an image synthesis control apparatus using an FPGA according to an embodiment of the present invention.

도 2 는 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 FPGA를 이용한 영상합성 제어장치에 관한 구성도. 2 is a block diagram of an image synthesis control apparatus using an FPGA according to another embodiment of the present invention.

도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 FPGA를 이용한 영상합성 제어장치가 프리젠테이션에 적용된 모습을 보여주는 도면. 3 is a view showing a state in which an image synthesis control apparatus using an FPGA according to an embodiment of the present invention is applied to a presentation.

도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 FPGA를 이용한 영상합성 제어장치가 노래방기기에 적용된 모습을 보여주는 도면.4 is a view showing a state in which an image synthesis control apparatus using an FPGA according to an embodiment of the present invention is applied to a karaoke device.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

110: 영상입력수단 111: 외부영상 입력부110: image input means 111: external image input unit

112: 오버레이영상 입력부 120: 제 1 신호처리수단112: overlay image input unit 120: first signal processing means

130: 동기화 수단 140: 합성수단130: synchronization means 140: synthesis means

150: 저장수단 160: 제 2 신호처리수단150: storage means 160: second signal processing means

170: 영상출력수단 180: 중앙제어수단 170: image output means 180: central control means

190: 비동기 통신수단190: asynchronous communication means

본 발명은 영상합성 제어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정지영상, 동영상, 일반 비디오 영상, 컴퓨터 영상과 같은 다양한 영상을 편집할 수 있으며, 이를 사용자에 의해 입력되는 오버레이영상과 합성할 수 있는 FPGA를 이용한 영상합성 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to an image synthesis control device, and more particularly, an FPGA capable of editing various images such as still images, moving images, general video images, and computer images, and synthesizing them with overlay images input by a user. It relates to an image synthesis controller using.

일반적으로, 영상합성 기술은 크로마키 기법과 오버레이 기법으로 대분할 수 있다. 먼저, 크로마키(Chroma-key) 기법은 배경 처리되는 영상을 미리 촬영한 후, 또 다른 영상을 파랑 또는 초록 스크린을 바탕으로 촬영하여, 마치 하나의 화면으로 보이도록 하는 것이다. 이는 합성장치를 통해 파랑 또는 초록을 분리하여 이 부분에 촬영된 다른 배경영상을 대체함으로써, 보는 이로 하여금 하나의 화면으로 인식되도록 하는 것이다. In general, image synthesis techniques can be divided into chroma key techniques and overlay techniques. First, in the chroma-key technique, a background processed image is photographed in advance, and another image is photographed based on a blue or green screen, so that it is displayed as one screen. This is to separate the blue or green through the synthesizer to replace the other background image photographed in this part, so that the viewer is recognized as one screen.

그리고, 오버레이(Overay) 기법은 두 가지 영상신호를 받아들여, 두 영상신호의 비율을 조절하는 방식으로, 두 가지 별개의 화면이 겹쳐 보이도록 하는 것이다. 이는 영화 속의 회상장면 등에서 흔히 볼 수 있으며, 근래에 들어 노래방 기기에 주로 사용되고 있다. The overlay technique receives two video signals and adjusts the ratio of the two video signals so that two separate screens overlap each other. This is commonly seen in the scenes of recollections in movies, and these days, it is mainly used in karaoke equipment.

그러나, 노래방 기기에 사용되는 영상합성기술은, 이를 실행하는 컴퓨터 및 프로그램이 고가로 형성된 것에 반해, 그 해상도의 품질이 떨어지는 문제점이 있었으며, 비디오 영상에 단순히 자막 또는 글씨를 합성하는 역할만을 수행하였다.However, the image synthesis technology used in the karaoke device has a problem that the quality of the resolution is inferior to that of a computer and a program that executes it, and only plays a role of simply synthesizing the caption or the text into the video image.

본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 사용자가 원하는 영상을 고해상도로 제작 및 편집할 수 있으며, 이를 외부영상과 합성할 수 있는 FPGA를 이용한 영상합성 제어장치를 제공함에 그 특징적인 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, the user can create and edit the desired image in high resolution, and provides an image synthesis control apparatus using an FPGA that can be synthesized with the external image. It has a purpose.

본 발명은 FPGA를 이용한 영상합성 제어장치에 관한 것으로서, 외부영상 신호 및 오버레이영상 신호를 입력받는 영상 입력수단; 영상 입력수단을 통해 입력된 상기 외부영상 신호 및 오버레이영상 신호를 디지털 영상신호로 변환하는 제 1 신호처리수단; 제 1 신호처리수단을 통해 변환된 외부영상 신호 및 오버레이영상 신호를 동기화하는 동기화 수단; 동기화된 외부영상 및 오버레이 영상을 하나의 영상으로 합성하는 합성수단; 영상신호 입력수단을 통해 입력된 오버레이 영상신호를 저장하는 저장수단; 합성수단을 통해 합성된 영상신호를 아날로그 영상신호로 변환하는 제 2 신호처리수단; 아날로그 영상신호로 변환된 합성영상을 외부기기로 출력하는 영상 출력수단; 및 영상 입력수단과, 제 1 신호처리수단과, 동기화 수단과, 합성수단과, 저장수단과, 제 2 신호처리수단, 및 영상 출력수단을 제어하는 중앙제어수단; 을 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to an image synthesis control apparatus using an FPGA, comprising: image input means for receiving an external image signal and an overlay image signal; First signal processing means for converting the external image signal and the overlay image signal input through the image input means into a digital image signal; Synchronization means for synchronizing the external image signal and the overlay image signal converted by the first signal processing means; Synthesizing means for synthesizing the synchronized external image and the overlay image into one image; Storage means for storing the overlay image signal inputted through the image signal input means; Second signal processing means for converting the video signal synthesized through the combining means into an analog video signal; Image output means for outputting a composite image converted into an analog image signal to an external device; And central control means for controlling image input means, first signal processing means, synchronization means, synthesizing means, storage means, second signal processing means, and image output means; Characterized in that it comprises a.

바람직하게 상기 영상 입력수단은, 노트북, 캠코더와 같은 외부영상기기로부터 영상신호를 입력받는 외부영상 입력부; 및 사용자에 의해 입력되는 신호를 키보드, 마우스, 타블렛과 같은 입력장치로부터 수신하여, 영상신호로 변환하는 오버레이영상 입력부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the image input means includes: an external image input unit for receiving an image signal from an external image device such as a laptop or a camcorder; And an overlay image input unit which receives a signal input by a user from an input device such as a keyboard, a mouse, or a tablet, and converts the signal into an image signal. Characterized in that it comprises a.

그리고 바람직하게 상기 영상합성 제어장치는 비동기 통신수단; 을 더 포함하되, 중앙제어수단의 제어에 따라 모뎀 또는 직렬장치들과 통신하거나 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 한다. And preferably the image synthesis control device comprises: asynchronous communication means; It further includes, characterized in that the communication with the modem or serial devices or transmit and receive data under the control of the central control means.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in the present specification and claims are defined in the technical spirit of the present invention on the basis of the principle that the inventor can appropriately define the concept of the term in order to explain his invention in the best way. It should be interpreted to mean meanings and concepts. In addition, when it is determined that the detailed description of the known function and its configuration related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, it should be noted that the detailed description is omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 FPGA를 이용한 영상합성 제어장치에 관해 상세하게 설명한다. Hereinafter, an image synthesis control apparatus using an FPGA according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 특징적인 일 양상에 따른 FPGA를 이용한 영상합성 제어장치에 관한 구성을 도 1 및 도 2 를 참조하여 설명하면 다음과 같다.A configuration of an apparatus for controlling image synthesis using an FPGA according to an aspect of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 as follows.

도시된 바와 같이, FPGA를 이용한 영상합성 제어장치(100)는 영상 입력수단(110)과, 제 1 신호처리수단(120)과, 동기화수단(130)과, 합성수단(140)과, 저장수단(150)과, 제 2 신호처리수단(160)과, 영상 출력수단(170), 및 중앙제어수단(180)을 포함한다. As shown, the image synthesis control apparatus 100 using an FPGA includes an image input means 110, a first signal processing means 120, a synchronization means 130, a synthesizing means 140, and a storage means. 150, a second signal processing means 160, an image output means 170, and a central control means 180.

구체적으로 설명하면, 영상 입력수단(110)은 외부기기로부터 영상신호를 입 력받는 기능을 수행하는 바, 노트북, 캠코더, 실물 화상기 등과 같은 외부영상기기로부터 영상신호(Analog RGB)를 입력받는 외부영상 입력부(111), 및 사용자에 의해 입력되는 신호를 키보드, 마우스, 타블렛 등과 같은 입력장치로부터 수신하여, 영상신호로 변환하는 오버레이영상 입력부(112)를 포함한다.In detail, the image input unit 110 performs a function of receiving an image signal from an external device, and receives an image signal (Analog RGB) from an external image device such as a notebook computer, a camcorder, a real imager, or the like. The input unit 111 and an overlay image input unit 112 for receiving a signal input by the user from an input device such as a keyboard, a mouse, a tablet, and the like and converting the signal into an image signal.

제 1 신호처리수단(120)은 아날로그 방식으로 입력된 외부 영상신호 및 오버레이 영상신호를 디지털 영상신호로 변환하는 기능을 수행한다. The first signal processing unit 120 converts an external video signal and an overlay video signal input in an analog manner into digital video signals.

동기화 수단(130)은 제 1 신호처리수단(120)을 통해 변환된 외부 영상신호 및 오버레이 영상신호를 동기화하는 기능을 수행한다.The synchronizing means 130 performs a function of synchronizing the external image signal and the overlay image signal converted by the first signal processing means 120.

합성수단(140)은 동기화 수단(130)을 통해 동기화된 외부영상 및 오버레이 영상을 하나의 영상으로 합성하는 기능을 수행한다.The synthesizing unit 140 performs a function of synthesizing the external image and the overlay image synchronized through the synchronizing means 130 into a single image.

저장수단(150)은 오버레이영상 입력부(112)를 통해 수신한 오버레이 영상신호를 저장하는 기능을 수행한다. The storage means 150 stores the overlay image signal received through the overlay image input unit 112.

제 2 신호처리수단(160)은 합성수단(140)을 통해 합성된 디지털 영상신호를 아날로그 영상신호로 변환하는 기능을 수행한다. The second signal processing unit 160 converts the digital video signal synthesized through the synthesizing unit 140 into an analog video signal.

영상 출력수단(170)은 아날로그 영상신호로 변환된 합성영상을 노트북, 프로젝터 스크린, TV와 같은 외부기기로 출력하는 기능을 수행한다. The image output means 170 outputs a composite image converted into an analog image signal to an external device such as a laptop, a projector screen, and a TV.

중앙제어수단(180)은 상기 영상 입력수단(110)과, 제 1 신호처리수단(120)과, 동기화 수단(130)과, 합성수단(140)과, 저장수단(150)과, 제 2 신호처리수단(160), 및 영상 출력수단(170)을 제어하는 기능을 수행한다. The central control means 180 is the image input means 110, the first signal processing means 120, the synchronization means 130, the synthesizing means 140, the storage means 150, the second signal It performs a function of controlling the processing means 160, and the image output means 170.

또한, FPGA를 이용한 영상합성 제어장치는, 모뎀 또는 직렬장치들과 통신하 거나 데이터를 송수신할 수 있는 비동기 통신수단(190)(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter: UART)을 더 포함할 수 있다.In addition, the apparatus for controlling image synthesis using an FPGA may further include an asynchronous communication unit 190 (Universal Asynchronous Receiver / Transmitter: UART) capable of communicating with a modem or serial devices or transmitting and receiving data.

이하, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 영상합성 제어장치(100)의 작동양상을 도 3 및 도 4 를 참조하여 설명한다. Hereinafter, the operation pattern of the image synthesis control device 100 having the above-described configuration will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

도 3 은 영상합성 제어장치를 노트북 및 타블렛과 연결한 것으로서, 영상합성 제어장치(100)의 외부영상 입력부(111)는 노트북을 통해 외부영상 신호를 입력받으며, 오버레이영상 입력부(112)는 사용자에 의해 입력되는 신호를 타블렛을 통해 입력받는다. 기존의 프리젠테이션시, 발표자는 모니터 또는 스크린에 레이저 포인트나 지휘봉을 이용하여 설명하는 방식이었으나, 본 발명에 따른 영상합성 제어장치는 도시된 바와 같이, 발표자는 타블렛과 영상자료가 준비된 노트북을 영상합성 제어장치(100)와 연결함으로써, 타블렛에 입력된 영상이 프로젝션 TV 또는 프로젝터 스크린을 통해 실시간으로 디스플레이된다.3 is connected to the image synthesis control device and a laptop and tablet, the external image input unit 111 of the image synthesis control device 100 receives an external image signal through the laptop, the overlay image input unit 112 to the user Receives a signal from the tablet. In the existing presentation, the presenter described a method using a laser point or a baton on a monitor or a screen. However, as shown in the image synthesizing control device according to the present invention, the presenter synthesizes a tablet and a notebook prepared with image data. By connecting to the control device 100, an image input to the tablet is displayed in real time through a projection TV or a projector screen.

또한, 도 4 는 영상합성 제어장치를 노래방기기와 연결한 것으로서, 외부영상에 사용자에 의한 오버레이영상을 합성할 수 있는 바, 도시된 바와 같이, 사용자가 나타내고자 하는 가사를 입력하여 영상을 제작할 수 있음은 물론, 외부영상과 합성하여 디스플레이할 수 있다. 기존의 경우, 비디오 영상에 단순히 가사를 합성한 것에 반해, 본 발명에 따른 영상합성 제어장치는 고해상도의 화면 제작 및 합성이 가능하며, 실시간으로 디스플레이된다.In addition, Figure 4 is connected to the image synthesis control device with a karaoke device, it is possible to synthesize the overlay image by the user to the external image, as shown, the user can input the lyrics to be displayed to produce the image Of course, it can be displayed by combining with the external image. Conventionally, in contrast to simply synthesizing lyrics into a video image, the image synthesis control device according to the present invention is capable of producing and synthesizing a high resolution screen, and is displayed in real time.

지금까지 상술한 바와 같은, 본 발명에 따른 FPGA를 이용한 영상합성 제어장 치는, 종래와 달리 사용자가 원하는 영상을 제작함과 아울러, 외부영상과 합성할 수 있다는 특징적인 장점을 갖는다.As described above, the image synthesis control device using the FPGA according to the present invention has a characteristic advantage of being able to produce an image desired by a user and synthesize it with an external image, unlike the conventional art.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다. As described above and described with reference to a preferred embodiment for illustrating the technical idea of the present invention, the present invention is not limited to the configuration and operation as shown and described as described above, it is a deviation from the scope of the technical idea It will be understood by those skilled in the art that many modifications and variations can be made to the invention without departing from the scope of the invention. Accordingly, all such suitable changes and modifications and equivalents should be considered to be within the scope of the present invention.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 정지영상, 동영상, 일반 비디오 영상, 컴퓨터 영상과 같은 다양한 영상을 편집 및 제작할 수 있으며, 이를 사용자에 의해 입력되는 오버레이영상과 합성할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, it is possible to edit and produce a variety of images, such as still images, moving images, general video images, computer images, there is an effect that can be synthesized with the overlay image input by the user.

Claims (3)

FPGA를 이용한 영상합성 제어장치에 있어서, In the image synthesis control apparatus using an FPGA, 외부영상 신호 및 오버레이영상 신호를 입력받는 영상 입력수단(110);Image input means 110 for receiving an external image signal and an overlay image signal; 상기 영상 입력수단(110)을 통해 입력된 상기 외부영상 신호 및 오버레이영상 신호를 디지털 영상신호로 변환하는 제 1 신호처리수단(120);First signal processing means (120) for converting the external image signal and the overlay image signal input through the image input means (110) into a digital image signal; 상기 제 1 신호처리수단을 통해 변환된 외부영상 신호 및 오버레이영상 신호를 동기화하는 동기화 수단(130);Synchronizing means (130) for synchronizing the external image signal and the overlay image signal converted by the first signal processing means; 상기 동기화된 외부영상 및 오버레이 영상을 하나의 영상으로 합성하는 합성수단(140);Synthesizing means for synthesizing the synchronized external image and the overlay image into a single image; 상기 영상신호 입력수단(110)을 통해 입력된 오버레이 영상신호를 저장하는 저장수단(150);Storage means (150) for storing an overlay video signal inputted through the video signal input means (110); 상기 합성수단(140)을 통해 합성된 영상신호를 아날로그 영상신호로 변환하는 제 2 신호처리수단(160);Second signal processing means (160) for converting the video signal synthesized through the synthesizing means (140) into an analog video signal; 상기 아날로그 영상신호로 변환된 합성영상을 외부기기로 출력하는 영상 출력수단(170); 및 Image output means (170) for outputting the synthesized image converted into the analog image signal to an external device; And 상기 영상 입력수단(110)과, 제 1 신호처리수단(120)과, 동기화 수단(130)과, 합성수단(140)과, 저장수단(150)과, 제 2 신호처리수단(160), 및 영상 출력수단(170)을 제어하는 중앙제어수단(180); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 FPGA를 이용한 영상합성 제어장치.The image input means 110, the first signal processing means 120, the synchronizing means 130, the synthesizing means 140, the storage means 150, the second signal processing means 160, and Central control means 180 for controlling the image output means 170; Image synthesis control apparatus using an FPGA, characterized in that it comprises a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 영상 입력수단(110)은,The image input means 110, 노트북, 캠코더와 같은 외부영상기기로부터 영상신호를 입력받는 외부영상 입력부(111); 및 An external image input unit 111 for receiving an image signal from an external image device such as a laptop or a camcorder; And 사용자에 의해 입력되는 신호를 키보드, 마우스, 타블렛과 같은 입력장치로부터 수신하여, 영상신호로 변환하는 오버레이영상 입력부(112); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 FPGA를 이용한 영상합성 제어장치.An overlay image input unit 112 for receiving a signal input by a user from an input device such as a keyboard, a mouse, or a tablet and converting the signal into an image signal; Image synthesis control apparatus using an FPGA, characterized in that it comprises a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 비동기 통신수단(190); 을 더 포함하되, 상기 중앙제어수단(180)의 제어에 따라 모뎀 또는 직렬장치들과 통신하거나 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 FPGA를 이용한 영상합성 제어장치.Asynchronous communication means 190; Further comprising, under the control of the central control means 180, a video synthesis control device using an FPGA, characterized in that for communicating with the modem or serial devices or transmit and receive data.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108055478A (en) * 2017-12-18 2018-05-18 天津津航计算技术研究所 A kind of multi-channel video superposed transmission method based on FC-AV agreements
CN112449139A (en) * 2020-11-12 2021-03-05 北京环境特性研究所 Video processing and video signal analog simulation output system and method

Cited By (2)

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