KR970006546B1 - 자동 셔터 속도제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

자동 셔터 속도제어장치 및 방법

제1도는 본 발명의 자동 셔터 속도제어장치를 나타낸 블럭구성도.

제2도는 본 발명의 자동 셔터 속도제어방법을 나타낸 상세 흐름도.

제3도는 본 발명에 적용되는 퍼지법칙의 멤버쉽 함수를 나타낸 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 자동 촛점조절부 2 : 아이리스조절부

3 : 셔터속도조절부 4 : 화이트 밸런스 자동조절부

5 : 움직임 검출부 6 : 조리개 열림량 검출부

7 : 색온도검출부 8 : 키스캔부

9 : 휘도레벨검출부 10 : 마이콤

본 발명은 캠코더나 카메라등에 있어서, 특히 퍼지(Fuzzy)를 이용하여 셔터(shutter) 속도를 자동으로 제어하는 자동 셔터 속도제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 캠코더나 카메라의 셔터 속도는 1/60 또는 1/50초에서 1/10,000초까지로써 종래에는 사용자가 스위치를 통해 적절한 셔터속도를 수동으로 선정하고 마이콤이 이를 수신하여 셔터속도제어 IC(Integrated Circuit)를 제어함으로써 원하는 셔터속도를 제어하였다.

그러나 사용자가 수동으로 셔터속도를 선택하면 촬영하고자 하는 장면에 따라 셔터속도를 바꾸어 주어야 하기 때문에 매우 불편하고 장면의 변화에 신속하게 대응할 수 없는 문제점이 있었다.

즉, 빠르게 움직이는 피사체를 찍기위해 셔터속도를 높여두면 화면전체가 어두어져서 정지하고 있는 피사체도 어둡게 촬영되고 셔터속도를 낮추면 빠르게 움직이면 피사체에 대응하지 못하게 되는 것이다.

또한 야외촬영시 흑백 뷰파인더(view finder)를 통해 적절한 밝기가 유지되는 고속 셔터속도를 선정하기 매우 어려우며 최근 적용중인 부분 자동기능은 몇주기 주변상황에 따라 셔터속도모드가 설정되어 있지만 사용자가 선택한 모드에 따라 동작되므로 완전한 자동화라고 할 수 없으므로 주변상황에 즉각 대응할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 캠코더 또는 카메라등의 셔터속도제어를 피사체의 움직임, 조리개 열림량, 색온도, 휘도레벨등의 퍼지법칙(Fuzzy Rule)을 이용하여 최적의 셔터속도를 자동으로 제어할 수 있는 자동 셔터 속도제어장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 자동 셔터 속도제어장치를 나타낸 블럭 구성도로써, 피사체와의 거리를 측정하여 자동으로 촛점을 조절해주는 자동 촛점조절부(1), 화면 밝기를 적절한 상태로 유지하기 위해 조리개의 양을 조절하는 아이리스(Iris)조절부(2), 빠르게 이동하는 피사체를 찍을때 화면의 끌림현상을 제거하기 위해 셔터속도를 조절해주는 셔터속도 조절부(3), 현재의 색온도를 검출하여 원색과 같도록 R(red) 및 B(Bule)신호의 이득을 조절하는 화이트 밸런스(White balance) 자동조절부(4), 화면내에서 주피사체의 움직임을 검출하는 움직임 검출부(5), 화면밝기를 적정 수준으로 조절하기 위해 조절된 조리개의 열림량을 검출하는 조리개 열림량 검출부(6), 현재 입력되는 신호에서 실제의 R(Red), G(Green), B(Blue) 신호의 크기를 검출하여 색온도를 추정하는 색온도검출부(7), 각종 키를 입력받는 키 스캔(key scan)부(8), 휘도레벨을 검출하는 이를 전체 화면에 대해 적분하여 현재 화면 전체 밝기를 검출하는 휘도레벨검출부(9), 조리개 열림량과 움직임 검출량과 휘도레벨 및 색온도를 검출하여 검출값에 따라 셔터속도를 계산하고 계산된 셔터 속도와 현재의 셔터속도에 따라 셔터속도를 제어하는 마이콤(10)으로 구성된다.

상기한 구성으로된 본 발명의 동작을 제2도에 나타난 흐름도로써 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 자동 촛점조절부(1)는 상기 마이콤(10)의 제어에 의해 자동 촛점조절을 수행하고(100), 상기 아이리스 조절부(2)는 퍼지 아이리스를 행하며(101) 상기 마이콤(10)은 상기한 퍼지법칙중 법칙 1)은 피사체의 움직임이 크면 셔터속도를 높여야 하는데 조리개가 최대로 열려 있는 상태에서 셔터속도를 높이면 화면이 어두어지기 때문에 조리개 열림량이 큰상태에서는 셔터속도를 더이상 높일 수 없도록 하기 위한 것이고, 법칙 2)는 현재의 휘도레벨이 높은 상태인데도 조리개가 최소로 열린 상태라면 조리개만 가지고는 화면의 휘도레벨이 적정하게 유지될 수 없으므로 셔터속도를 높혀서 휘도레벨을 낮추어 줌으로써 조리개 역할을 대신하기 위함이며 법칙 3)은 실외에서는 색온도가 높고 실내에서는 백열전구등에 의해 색온도가 낮은데 실내에서는 조명의 밝기가 제한적으로 피사체의 움직임이 비교적 큰 상태가 아니므로 셔터속도를 제한적으로 높이기 위한 것이다.

또한 법칙 4)는 휘도레벨이 높은 상태에서 움직임 크면 셔터속도를 더 높여도 적정화면 밝기를 유지할 수 있고 움직이는 피사체를 더욱 선명하게 촬영할 수 있기 때문이다.

조리개 열림량 검출부(6)와 색온도검출부(7)에 의해 현재 조리개 열림량과 색온도를 검출한다(102,103).

또한 색온도검출에 따라 상기 화이트 밸런스 자동 조절부(4)는 R, G, B 신호의 이득을 조절하고(104), 상기 움직임 검출부(5)는 피사체의 움직임을 검출하며(105), 상기 휘도레벨 검출부(9)는 현재 화면전체의 밝기를 검출한다(106).

상기 마이콤(10)은 상기에서 검출한 피사체의 움직임량, 조리개의 열림량, 색온도 및 휘도레벨에 따라 기설정한 피지법칙과 제3도의 (a)(b)(c)(d)의 멤버 쉽(member ship)함수를 이용하여 각 퍼지법칙의 최소값인 μi를 구하는데 퍼지법칙은 다음과 같다(107).

법칙 1)조리개 열림량이 작고 움직임 검출량이 크면 셔터속도를 높여라.

법칙 2)휘도레벨이 높고 조리개 열림량이 작으면 셔터속도를 높여라.

법칙 3)색온도가 높고 움직임 검출량이 크면 셔터속도를 높여라.

법칙 4)휘도레벨이 높고 움직임 검출량이 크면 셔터속도를 높여라.

상기한 퍼지법칙중 법칙 1)은 피사체의 움직임이 크면 셔터속도를 높여야 하는데 조리개가 최대로 열려있는 상태에서 셔터속도를 높이면 화면이 어두어지기 때문에 조리개 열림량이 큰 상태에서는 셔터속도를 더이상 높일 수 없도록 하기 위한 것이고, 법칙 2)는 현재의 휘도레벨이 높은 상태인데도 조리개가 최소로 열린 상태라면 조리개만 가지고는 화면의 휘도레벨이 적정하게 유지될 수 없으므로 셔터속도를 높혀서 휘도레벨을 낮추어 줌으로써 조리개 역할을 대신하기 위함이며 법칙 3)은 실외에서는 색온도가 높고 실내에서는 백열전구등에 의해 색온도가 낮은데 실내에서는 조명의 밝기가 제한적이고 피사체의 움직임이 비교적 큰 상태가 아니므로 셔터속도를 제한적으로 높이기 위한 것이다.

또한 법칙 4)는 휘도레벨이 높은 상태에서 움직임이 크면 셔터속도를 높여도 적정화면 밝기를 유지할 수 있고 움직이는 피사체를 더욱 선명하게 촬영할 수 있기 때문이다.

상기 퍼지법칙으로 부터 최소값 μi를 구하고, 각 퍼지법칙이 셔터속도에 영향을 주는 정도에 따라 웨이트(weight) 값(Wi)을 부여하는데, 예를 들어 셔터속도에 영향을 주는 정도가 법칙 1)법칙 2)법칙 4)법칙 3)의 순서인 경우, W₁: W₂: W₃: W₄=4 : 3 : 1 : 2 형태를 줄수 있으며, 이는 실험에 의해 적절히 조절 가능하고 상기한 최소값 μi와 웨이트값(Wi)으로 셔터속도 제어식(제1식)을 계산한다(108).

이때 상기 퍼지법칙에서 최소값 μi를 구하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

법칙 1)과 같은 경우 피사체의 움직임이 0.7x이면 μ=0.7이고(제3도(a)), 조리개의 열림량이 0.9Y이면 μ=0.1이 되는데(제3도 (b)), 상기에서 설명한 바와 같이 피사체의 움직임이 0.7X로써 크면 셔터 속도를 높여야 하는데 조리개 열림량이 0.9Y로써 최대로 열린 상태에서 μi를 0.7으로 선정하여 셔터속도를 높이면 화면이 어두어지게 된다.

따라서 0.7과 0.1중 작은 값인 μi=0.1을 제1식)에 대입한 값으로 셔터속도를 제어하여 셔터속도를 일정속도 이상 높일 수 없도록 하는 것이다.

또는 법칙 4)와 같은 경우 휘도레벨이 0.3×255이면 μ=0.3이고(제3도 (c)), 움직임 검출량이 0.8X이면 μ=0.8이 되는데(제3도 (a)) 상기에서 설명한 바와 같이 피사체의 움직임이 0.8X로써 크면 셔터속도를 높여야 하는데 휘도레벨이 0.3×255로써 작아 이상태에서 피사체의 움직임에 맞게 셔터속도를 높이면 피사체를 선명하게 촬영할 수 없게 된다.

따라서, μ값이 작은 μi=0.3을 제1식에 대입한 값으로 셔터속도를 제어하는 것이다.

상기 과정후 최종적으로 셔터속도를 결정하기 위해 1/60 또는 1/50초에서 1/10000초 사이의 각각의 값과 상기에서 계산된 셔터 속도제어값에 의해 실험적으로 최적의 셔터 속도를 구한 후 이를 테이블화하여 마이콤(10) 내부의 롬에 저장한다.

따라서 현재의 셔터속도와 상기에서 검출한 셔터 속도제어식에 대응된 셔터속도를 테이블상에서 검출하여 셔터속도를 자동적으로 제어한다(109).

상기한 바와 같이 본 발명은 피사체의 움직임을 검출하여 그 움직임의 정도에 따라 적절한 셔터속도를 조절하여 줌으로써 고정 피사체로부터 고속으로 움직이는 피사체까지를 가장 적절한 셔터속도를 조절하여 부드러운 화면이 촬영하게 하는 효과가 있다.

또한 조리개 열림량, 휘도레벨 및 색온도를 검출하여 실내, 외까지 구분한 모든 장면에 가장 적절한 화면이 구성될 수 있도록 하고 조리개 조절만으로 대응할 수 없는 매우 밝은 장면을 촬영할때도 셔터속도로 조리개 조절의 한계를 극복하여 최적의 화면상태로 촬영할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 피사체의 움직임을 검출하는 움직임 검출부(5), 화면밝기를 적정 수준으로 조절하기 위해 조절된 조리개의 열림량을 검출하는 조리개 열림량 검출부(6), 현재 입력되는 신호에서 색신호의 크기를 검출하여 색온도를 추정하는 색온도검출부(7), 휘도레벨을 검출하고 이를 전체 화면에 대해 적분하여 현재 화면전체의 밝기를 검출하는 휘도레벨검출부(9), 조리개 열림량과 움직임 검출량과 휘도레벨 및 색온도를 검출하고 기설정된 셔터속도를 검출하여 셔터속도를 제어하는 마이콤(10)을 구비하여 구성함을 특징으로 하는 셔터 속도 제어장치.
2. 자동 촛점조절 및 피지 아이리스를 실행하는 제1단계(100,101), 조리개 열림량 및 색온도를 검출하고 색온도를 검출하고 색온도검출에 따라 색신호의 이득을 제어하는 제2단계(102,103,104), 피사체의 움직임량과 현재 화면 전체의 전체의 밝기를 검출하는 제3단계(105,106), 상기에서 검출한 피사체의 움직임량과 조리개의 열림량, 색온도 및 휘도레벨을 이용하여 퍼지법칙에 따른 멤버쉽 함수의 최소값(μi)을 계산하는 제4단계(107), 상기 제4단계에서 계산된 멤버쉽 함수의 최소값(μi)으로 셔터 속도제어값을 검출하고 검출된 셔터 속도제어값에 의해 셔터속도를 조절하는 제5단계(108,109)로 이루어짐을 특징으로 하는 자동 셔터 속도제어방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 제4단계의 퍼지법칙은

   법칙 1)조리개 열림량이 작고 움직임 검출량이 크면 셔터속도를 높여라.

   법칙 2)휘도레벨이 높고 조리개 열림량이 작으면 셔터속도를 높여라.

   법칙 3)색온도가 높고 움직임 검출량이 크면 셔터속도를 높여라.

   법칙 4)휘도레벨이 높고 움직임 검출량이 크면 셔터속도를 높여라.

   로 이루어짐을 특징으로 하는 자동 셔터 속도제어방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 제5단계의 셔터속도 제어값은

   S_con: 셔터속도제어값

   Wi : 각 퍼지법칙의 웨이트 값

   μi : 각 퍼지법칙에 따른 멤버쉽 함수의 최소값

   과 같은 식으로 계산함을 특징으로 하는 자동 셔터 속도제어방법.