KR920001802Y1 - 감마 보정을 이용한 비디오 카메라의 화질 개선회로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

감마 보정을 이용한 비디오 카메라의 화질 개선회로

제 1 도는 일반적인 광전변환 특성도.

제 2 도는 종래의 감마 보정 특성도.

제 3 도는 본 고안에 따른 감마 보정 특성도.

제 4 도는 본 고안에 관련된 켐코더의 블럭도.

제 5 도는 본 고안에 따른 제2감마 보정부의 구체회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 전치 증폭부 20 : 가변이득 증폭 및 과대광량 압축부

30 : 제1감마 보정부 40 : 엔코딩부

50 : 제2감마 보정부

본 고안은 비디오 카메라(Video Camera)의 화질 개선회로에 관한 것으로, 특히 높은 압사광이나 낮은 입사광에서의 화질 개선회로에 관한 것이다.

일반적으로 비디오 카메라는 입사되는 영상을 전기적인 신호로 대응시켜 변환하는 촬상 소자를 구비하고 있다. 그런데 자연계의 명상은 매우 넓은 다이나믹 레인지(Dinamic Range)(활성영역)를 가지고 있음에 비해 상기 촬상소자를 통하여 광전변환 시킬 수 있는 영역은 통상적으로 한정되어 있다. 그래서 비디오 카메라 관련 분야 에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 꾸준한 노력을 경주하고 있다. 이러한 노력의 결과로 종래에 여러가지 방법이 개발되어 왔는데 그중 몇가지를 소개한다.

상기 몇가지 방법중에는 조리개를 이용하여 입사광의 광량을 조절하여 화질을 개선하는 방법과, 1차적으로 광전변환된 전기신호를 가변이득 증폭 및 비직선 증폭하는 방법등이 있다.

그러나 상기 전자의 방법에서는 저조도시 또는 역광 촬영등의 특수한 조건 하에서는 화질의 개선을 도모할수 없다. 또한 상기 후자의 방법을 이용한 경우에도 기준공량 이하의 영역에서는 제 1 도에 도시한 것처럼 가변이득 증폭기의 이득을 높여서 증폭도를 크게하고, 역광 촬영등을 수행함으로서 입사되는 광량이 과대할 경우에는 비직선 증폭하여 처리 허용범위 내로 감마보정 앞축하고 있는데, 이는 제 2 도의 감마 특성도에 나타낸 바와갈이 촬상소자의 광전변환 특성과 수상관의 발공특성을 일치시키기 위한 감마 보정을 y=x0.45정도로 행하게되므로 상기 감마 보정은 흑영역의 이득이 백영역의 이득보다 상대적으로 매우 높게되는 결과를 초래하여, 상기 감마 보정의 감마 조정량은 고정되어 있기 때문에 저조도동작을 위하여 가변이득 증폭기의 이득을 증가시킬 경우에는 노이즈(noise)가 많이 포함되는 단점이 있다. 그리고 이경우에 상기 저조도 영역의 이득이 크게 증폭되므로 저조도 부분에서 노이즈가 크게 나타나 화질에 손상을 주는 문제점이 있게된다. 또한 역광인 피사체의 촬영시에 목적 피사체는 배경보다 상대적으로 저조도의 흑영역에 놓이게 된다. 그래서 상술한 일정 포인트(point)를 기준으로 비직선 증폭한 과대광량 압축기능으로는 알맞은 화상을 재현하기 곤란한 문제점이 있게 된다.

따라서 본 고안의 목적은 비디오 카메라에 있어서 피사체의 조도가 지나치게 높거나 낮을 시에 감마 보정의 기울기를 조절하여 신호대 잡음비 및 콘트라스트비를 개선 할 수 있는 감마 보정을 이용한 비디오 카메라의 화질 개선회로를 제공함에 있다.

이하 본 고안을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제 4 도는 본 고안에 관련된 캠코더의 블럭도로서, 촬상소자를 통해 광전변환된 영상신호를 검출하는 전치증폭부(10)와, 상기 전치증폭부(10)의 출력신호를 증폭한후 압축하여 리니어신호(S3)로서 출력하는 가변이득증폭 및 과대광량압축부(20)와, 상기 가변이득증폭 및 과대광량 압축부(20)의 출력신호의 비직선성을 보정하여 제1보정신호(S1)로서 출력하는 제1감마보정부(30)와, 상기 제1감마 보정부(30)의 제1감마보정신호(S1)와 상기 가변이득 증폭 및 과대광량 압축부(20)의 출력신호인 리니어신호(S3)를 받아 서로 혼합함으로서 상기 제1감마 보정부(30)에서의 보정외곡을 보정하는 제2감마보정부(50)와, 상기 가변이득증폭 및 과대광량 압축부(20)와 상기 제2감마보정부(50)의 이득을 제어하는 제1스위칭수단(SW1)과, 상기 제2감마보정부(50)가 상기 제1감마보정신호(S1)와 상기 리니어신호(S3)를 혼합할시 상기 리니어신호의 혼합비율을 높여줌으로서 흑영역에서의 에러를 보정 하도록 하는 제2스위칭수단(SW2)과, 상기 제2감마보정부(50)가 보정한 신호를 엔코딩하는 엔코딩부(40)로 구성한다.

제 5 도는 상기 제2감마보정부(50)의 구체 회로도로서, 콜렉터 공통접지되고 제1보정신호(S1)와 리니어신호(S3)를 각 베이스로 받는 두 트랜지스터(Q1,Q4)와 상기 두 트랜지스터(Q1,Q4)의 에미터 각각과 양의 전원단(+)에 접속된 두 저항(R1, R4)과, 상기 두 트랜지스터(Q1,Q4)의 에미터에 각각 한쪽단이 접속된 두 저항(R2,R3)과, 상기 두 저항(R2,R3)의 타단에 양끝단을 접속한 가변저항(VR1)과, 상기 두 저항(R2,R3)의 각 양단에 드래인단과 소스단을 접속한 두 전계효과 트랜지스터(Q2,Q3)와, 상기 두 전계효과 트랜지스터(Q2,Q3)의 게이트단과 접지단 사이에 한쌍식 직렬 접속되어 접속된 두 쌍의 저항들(R5,R9)(R6,R10)과, 상기 두쌍의 저항들(R5,R9)(R6,R10)의 연결점과 흑신호 확장신호 입력단 및 이득절환 신호 입력단간에 접속된 저항(R7,R8)과, 상기 가변저항(VR1)의 중간단에 접속하여 상기 가변저항(VR1)의 출력을 버퍼링하여 출력하는 버퍼로 구성한다.

상기한 구성 및 첨부한 도면을 참조로 본 고안의 실시예를 설명한다.

우선 제 4 도의 블럭도에서 전치증폭부(10)는 촬상소자를 통해 광전변환된 영상신호를 받아 소정 레벨로 증폭한다. 또한 가변이득증폭 및 과대광량 압축부(20)는 상기 전치증폭부(20)가 증폭한 신호를 받아 적정레벨로 증폭한후 전기신호 표현범위내로 압축한 리니어신호(S3)를 출력한다. 그리고 상기 가변이득증폭 및 과대광량압축부(20)의 출력신호는 제1감마 보정부(30)와 제2감마 보정부(50)로 입력된다. 이때 상기 제1감마보정부(30)는 입력신호의 비직선성을 제 2 도와 같은 특성으로 1차적으로 보정하고 그에 상응하는 제1감마보정신호(S1)를 출력한다.

또한 상기 제2감마 보정부(50)에서는 상기 제1감마 보정신호(S1)와 상기 가변이득 증폭 및 과대광량 압축부(20)의 출력신호인 리니어신호(S3)를 혼합함으로서 상기 제1감마보정된 신호를 제 3 도에서와 같이 입사광에 따라 상 또는 하로 보정한다.

그리고 이득절환 스위치(SW1)는 상기 가변이득 증폭 및 과대광량 압축부(20)와 상기 제2감마보정부(50)에 전원+Vcc를 밝기 제어전압으로써 공급 또는 차단함으로서, 상기 가변이득 증폭 및 과대량 압축부(20)와 상기 제2감마보정부(50)가 입력되는 신호를 증폭할때, 그 증폭도가 상기 밝기 제어전압에 의해 제어되는 상태로 증폭 하도록 한다.

제 5 도에서는 상기 제2감마보정부(50)의 구체회로를 도시하였는데 상기 제1감마본정부(30)의 출력인 제1감마보정신호(S1)는 트랜지스터(Q1)의 베이스 단에 인가되고, 상기 가변이득 증폭 및 과대광량 압축부(20)의 출력인 리니어신호(S3)는 트랜지스터(Q4)의 베이스단에 각각 인가된다.

상기 두 트랜지스터(Q1,Q4) 각각의 에미터단에는 두개의 부하저항(R1,R4)이 각각 전원전(+VCC)과 접속되어 있는데, 상기 두 트랜지스터(Q1,Q4)가 상기 제1감마보정신호(S1)와 상기 리니어신호(S3)를 완충 증폭할 때 상기 두 부하저항(R1,R4) 양단에는 증폭된 신호가 나타난다.

그리고 상기 두저항(R1,R4)양단에 나타난 신호는 두 전계효과 트랜지스터 (Q2,Q3) 각각의 드레인단과 소오스단 사이에 접속된 두 저항(R2,R3)과 이 두 전계효과 트랜지스터(Q2,Q3)의 드레인단 사이에 접속된 가변저항(VR1)에 의해 혼합된다.

상기 관계를 수식으로 표현하면 상기 두전계효과 트랜지스터(Q2,Q3)가 모두 오프된 상태라고 가정할때, 상기 가변저항(VR1)의 중간단의 출력전압(Vo)은 하기의 식 (1)식과 같은 상태를 갖는다.

상기 (1)식에서 a는 상기 트랜지스터(Q1) 에이터단에서 가변저항(VR1)일단간의 저항치 이므로 상기 가변저항(VR1)의 가변값에 따라 감마보정량을 조절할 수 있다. 또한 상기(1)식의 b는 상기 트랜지스터(Q4) 에미터단에서 상기 가변저항(VR1)의 타단간의 저항치이다.

여기서 저조도의 상태를 갖는 피사체의 촬영시 영상증폭 시점에서 증폭도를 크게 할경우는 흑영역에서 노이즈가 크게 나타난다. 그러나 제 4 도의 이득절환용 스위치 (SW1)를 턴온시키면, 상기 전계효과 트랜지스터(Q3)의 게이트단에는 바이어스저항(R8, R6, R10)을 통하여 바이어스 전압이 인가된다. 이때 상기 전계효과 트랜지스터(Q3)가 턴온되어 b부분의 저항치는 작게되는데, 이로인해서 상기 제1감마보정신호(S1)는 상기 리니어신호(S3)보다 적은 비율로 혼합되고, 상대적으로 상기 리니어 신호는 많은 비율로 혼합된다.

결국 출력되는 신호는 상기 리니어 신호(S3)의 영향을 많이 받게되어 제 3 도에 도시한 감마 특성도 γb와 가터이 상기 제1감마보정 신호(S1)의 감마 보정곡선을 낮추어 흑영역의 노이즈를 개선한다.

또한 과대광량 입사시 또는 역광촬영등에서 흑영역의 확장의 필요할때 제 4 도의 흑신호확장 스위치(SW2)를 턴온하게 되는데, 상기 흑신호 확장스위치(SW2)를 턴온하게 되면 상기 전계효과 트랜지스터(Q2)의 게이트단에는 바이어스저항(R7,R5,R9)을 통해 바이어스 전압이 인가된다.

이때 상기 전계효과 트랜지스터(Q2)는 턴온되고 이로인해 상기 a부분의 저항값은 작게 되어, 상기 제 3 도에 도시한 바와같은 감마 특성도 γc와 같이 감마 보정곡선은 상승하게 된다. 상기 감마 보정 곡선의 상승으로 흑영역의 증폭도는 확대되는데, 이로써 흑영역이 확장되어 결국 콘트라스트(Contrast) 비는 크게되 보다 명료도가 양호한 화상을 재현하게 된다.

제 4 도에서 상기 감마 조절된 제2감마보정 신호(S2)는 버퍼(R11,R12,Q5)의 트랜지스터(Q5) 베이스에 공급된다.

최종적으로 상기 트랜지스터(Q5) 에미터단에 연결된 부하저항(R12) 양단을 통해 감마 보정된 상기 제2감마보정 신호(S2)신호가 완충 증폭되어 출력된다. 그리고 상기 제2감마보정 신호(S2)신호는 제 4 도에 나타낸 바와같이 표준 텔레비젼 신호로 엔코딩부(40)에서 엔코딩되어 최종 비디오신호로서 출력된다.

상술한 바와같이 본 고안은 비디오 카메라의 저조도 촬영이나 과대광량을 갖는 역광촬영등에서 감마 보정량을 임의로 조정할 수 있음으로, 저조도 촬영시에는 흑영역의 노이즈를 감소시키고 과대광량 입사시에는 흑영역을 확장시켜 콘트라스트비를 개선함으로써, 피사체의 조도 변화에 순간적 절환으로 즉시 대응이 가능하기 때문에 작동상의 신속성 및 제품의 화질 향상을 도모할 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 비디오 카메라의 화질 개선회로에 있어서, 촬상소자를 통해 광전변환된 영상신호를 검출하는 전지증폭부(10)와, 상기 전치증폭부(10)의 출력신호를 증폭한후 압축하여 리니어신호(S3)로서 출력하는 가변이득증폭 및 과대광량압축부(20)와, 상기 가변이득증폭 및 과대광량 압축부(20)의 출력신호의 비직선성을 보정하여 제1보정신호(S1)로서 출력하는 제1감마보정부(30)와, 상기 제1감마 보정부(30)의 제1감마보정신호(S1)와 상기 가변이득 증폭 및 과대광량 압축부(20)의 출력신호인 리니어신호(S3)를 받아 서로 혼합함으로서 상기 제1감마보정부(30)에서의 보정외곡을 보정하는 제2감마보정부(50)와, 상기 가변이득증폭 및 과대광랑 압축부(20)와 상기 제2감마보정부(50)의 이득을 제어하는 제1스위칭수단(SW1)과, 상기 제2감마보정부(50)가 상기 제1감마보정신호(S1)와 상기 리니어신호(S3)의 혼합비율을 높여줌으로서 흑영역에서의 에러를 보정 하도록 하는 제2스위칭수단(SW2)과, 상기 제2감마보정부(50)가 보정한 신호를 엔코딩하는 엔코딩부(40)로 구성함을 특징으로 하는 감마보정을 이용한 비디오 카메라의 화질개선 회로.
2. 제 1 항에 있어서, 제2감마보정부(50)는, 콜렉터 공통접지 되고 제1감마보정신호(S1)와 리니어신호(S3)를 각 베이스로 받는 두 트랜지스터(Q1,Q4)와 상기 두 트랜지스터(Q1,Q4)의 에미터 각각과 양의 전원단(+)에 접속된 두 저항(R1,R4)과, 상기 두 트랜지스터(Q1,Q4)의 에미터에 각각 한쪽단이 접속된 두 저항(R2,R3)과, 상기 두 저항(R2,R3)의 타단에 양끝단을 접속한 가변저항(VR1)과, 상기 두 저항(R2,R3)의 각 양단에 드래인단과 소스단을 접속한 두 전계효과 트랜지스터(Q2,Q3)와, 상기 두 전계효과 트랜지스터(Q2,Q3)의 게이트단과 접지단 사이에 한쌍식 직렬 접속되어 접속된 두 쌍의 저항들(R5,R9)(R6,R10)과, 상기 두쌍의 저항들(R5,R9)(R6,R10)의 연결점과 흑신호 확장신호 입력단 및 이득절환 신호 입력단간에 접속된 저항(R7,R8)과, 상기 가변저항(VR1)의 중간단에 접속하여 상기 가변저항(VR1)의 출력을 버퍼링하여 출력하는 버퍼로 구성함을 특징으로 하는 감마보정을 이용한 비디오 카메라의 화질 개선회로.