WO2016140451A1 - 고해상도 아날로그 영상 송신 장치, 고해상도 아날로그 영상 전송 시스템 및 고해상도 아날로그 영상 전송 방법 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a video signal transmission technology, and more particularly, to an analog transmission technology of high resolution video.
- HD-SDI High Definition Serial Data Interface
- SMPTE Society of Motion Picture and Television Engineers
- HD-CVI The HD Composite Video Interface (HD-CVI) proposed by Dahua Technology Inc. in China around 2010 differs from HD-SDI, which transmits uncompressed digital video signals in that it transmits analog video signals through coaxial cable.
- HD-CVI uses Baseband and Quadrature Amplitude Modulation (QAM) technology to avoid CVBS (Composite Video Blanking Sync) cross-talk.Brightness and Hue
- QAM Baseband and Quadrature Amplitude Modulation
- CVBS Composite Video Blanking Sync
- the signals are transmitted over a single cable with complete separation on the frequency domain. Longer transmission lengths, virtually no use of existing analog transmission infrastructure, and relatively inexpensive devices such as chipsets, the adoption of HD-CVI can result in lower overall upgrade and maintenance costs than with HD-SDI technology. .
- HD-CVI technology separates a luminance component and a color component for each scan line from a frame of an image captured by a camera.
- the luminance component (Y) is mounted in the baseband, and the color components, precisely the chrominance components (Cb, Cr), are mounted in a QAM modulated state on a high frequency carrier selected so as not to overlap with the bandwidth of the baseband, and every scan Front waveforms, horizontal syncs, back porches, colorbursts, blanks, and active video are generated and transmitted over the cable every cycle. do.
- the modulation signal of the luminance component and the chrominance component is transmitted in the active video section. Color burst is necessary for modulation and restoration of chrominance components Cb and Cr.
- HD-CVI derives from the fact that, like conventional analog composite video signal transmission technology, luminance and color signals are transmitted together on one channel. Since human vision perceives the difference in luminance better than the difference in color, it is reasonable to mount the luminance information on a baseband with low distortion and good restoration, and the color information on a high frequency carrier which is vulnerable to attenuation.
- HD-CVI technology however, has the wide bandwidth of the baseband itself, which is required because of its high resolution, which significantly increases the frequency of the carrier on which color signals are mounted, so the degradation of color signals in coaxial cable cannot be ignored.
- the receiver in order to recover the color signal mounted on the high frequency carrier, the receiver must be implemented to sample the signal with a higher sampling frequency, which is difficult to design and consumes a large amount of current.
- An object of the present invention is to provide a rearrangement transmission method of a high resolution analog video signal, a high resolution analog video signal transmission device, a high resolution analog video signal reception device, and a high resolution analog video transmission system.
- the problem to be solved by the present invention is to simplify the structure of the transmitting and receiving devices, in particular, the structure of the transmitting device and to minimize the power consumption, and thus high resolution analog video signal that can prevent the deterioration of the characteristics of the image sensor due to heat generation of the transmitting device
- the video receiving apparatus receives the received scan scene. Identifying timing signals including a horizontal sync signal from a call data stream, and extracting component rearranged image data streams in a received scan signal data stream based on the timing signals, and the image receiving apparatus further comprises: Rearranging the array image data streams for each pixel position to restore pixel data of the luminance-color difference based color space.
- the existing analog transmission infrastructure can be used and upgraded. Low cost and maintenance cost
- the high resolution analog image transmission system 10 may include a high resolution analog image transmitting apparatus 100, a high resolution analog image receiving apparatus 200, and a cable 300.
- the high resolution analog image receiving apparatus 200 may include an image signal processor 210 and an analog signal receiving unit 220.
- the analog signal transmitter 120 of the high resolution analog image transmission apparatus 100 may include a color space converter 121, a pixel data rearranger 122, and a timing signal generator.
- the unit 123 may include a signal data stream generator 124, a digital analog converter 125, and an analog scan signal output unit 126.
- the pixel data reconstruction unit 224 may reconstruct the extracted pixel data of the second color space by rearranging the rearranged image data streams for each pixel location.
- pixel data is grouped by component, and a rearranged image data array is illustrated.
- the pixel data of the pixels belonging to each row of the picture may be grouped into a luminance component (Y) group, a group of chrominance components (Cb), and a group of chrominance components (Cr), respectively.
- each pixel of the picture is represented by a Y component, a Cb component, and a Cr component. Therefore, the entire picture is composed of M ⁇ N Y component values, M ⁇ N Cb component values, and M ⁇ N Cr component values.
- the pixel data rearranging unit 122 may collect and group the Y components, the Cb components, and the Cr components, respectively, to form an image data array having a size of 3M ⁇ N from a 3M ⁇ N picture.
- the image data stream for output in each scan period in each row of the image data array may be composed of M Y component values, M Cb components, and M Cr components.
- the high-resolution analog image transmitting apparatus 100 specifically, the pixel data rearranging unit 122 groups the second pixel data of the second color space by component, and the rearrangement data of the component.
- the size may be reduced by decimation and downsampling, and an image data stream may be generated from the reduced component rearrangement data.
- each pixel of the picture is 4 Y for every 4 pixels of 2 ⁇ 2.
- Components, one Cb component and one Cr component, so that the picture as a whole is M ⁇ N Y component values, (M / 2 ⁇ N / 2) Cb component values, (M / 2 ⁇ N / 2 ) Cr component values.
- the pixel data rearranging unit 122 collects and groups the Y components, the Cb components, and the Cr components, respectively, and groups the Cb components and the Cr components to be repeated every two lines, thereby grouping 1.5M ⁇ N pictures. Can be made into a 1.5M ⁇ N image data array.
- an image data stream for output in a scan period corresponding to even rows of the image data array is composed of M Y component values and M / 2 Cb components, and scans corresponding to odd rows of the image data array.
- the image data stream for output in a period may be composed of M Y component values and M / 2 Cr components.
- 4 and 5 are waveform diagrams illustrating waveforms of an analog scan signal transmitted in a high resolution analog image transmission system according to embodiments of the present invention.
- the timing signal generator 123 transforms and generates the horizontal sync signal so that the color burst signal having a predetermined frequency and amplitude is synthesized with respect to the horizontal sync signal.
- the signal data stream generator 124 may generate a scan signal data stream based on the modified horizontal sync signal and the image data stream, and the digital analog converter 125 may convert the analog signal to digital analog to convert the analog scan signal. Can be generated.
- the timing signal generator 123 may be formed between a horizontal sync signal and an analog video waveform, similar to the case of existing analog image systems.
- a color burst signal having a predetermined frequency and amplitude to be inserted is generated, and the signal data stream generator 124 generates a scan signal data stream based on the horizontal sync signal, the color burst signal and the image data stream, and generates a digital analog converter ( 125 may convert this to digital analog to generate an analog scan signal.
- the high resolution analog image receiving apparatus 200 specifically, the transmitting device controller 226, the distortion of the channel based on the distortion of the amplitude of the color burst signal detected in the received analog scan signal Can be evaluated
- the high-resolution analog image transmitting apparatus 100 specifically, the timing signal generating unit 123, according to the color burst control signal received from the image receiving apparatus 200 or according to a predetermined schedule on its own, You can change the frequency or amplitude.
- the high resolution analog image transmitting apparatus 100 and the high resolution analog image receiving apparatus 200 transmit and receive an analog scan signal while changing the frequency or amplitude of the color burst signal several times, based on the amplitude distortion of the color burst signal. This allows accurate estimation of channel distortions over broadband.
- the high resolution analog image transmission apparatus 100 specifically includes the analog scan signal output unit 126 to compensate for the distortion of the channel with respect to the analog scan signal. Pre-emphasis may be performed and a pre-emphasized analog scan signal may be transmitted.
- the high resolution analog image receiving apparatus 200 specifically, the transmitting device controller 226 generates a preemphasis control signal based on the evaluated distortion of the channel, and generates the generated preemphasis control.
- the signal may be transmitted to the high resolution analog image transmitting apparatus 100.
- the high resolution analog image transmitting apparatus 100 specifically, the analog scan signal output unit 126 performs preemphasis to compensate for distortion of the channel with respect to the analog scan signal according to the preemphasis control signal.
- the pre-emphasized analog scan signal can be transmitted.
- the high resolution analog image receiving apparatus 200 may control signals, for example, free, for controlling the operation of the high resolution analog image transmitting apparatus 100 using a band not overlapping a frequency band of the analog scan signal.
- An emphasis control signal or a color burst control signal can be transmitted.
- the high resolution analog image receiving apparatus 200 receives control signals for controlling the operation of the high resolution analog image transmitting apparatus 100 using a band that does not overlap with a band of the analog scan signal.
- the apparatus may further include a transmitting device controller 226 for transmitting to.
- the image receiving apparatus may transmit control signals to the image transmitting apparatus during the vertical synchronization time.
- FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of transmitting a high resolution analog scan signal according to embodiments of the present invention.
- a method of transmitting a high resolution analog scan signal is a method of transmitting a high resolution analog image signal from a high resolution analog image transmitting apparatus to a high resolution analog image receiving apparatus.
- the high resolution analog image transmitting apparatus 100 may convert first pixel data of the first color space received from the image sensor 110 into second pixel data of the second color space.
- the high resolution analog image transmitting apparatus 100 instead of the high resolution analog image transmitting apparatus 100 receiving the entire first pixel data of a picture from the image sensor and converting the entire first pixel data of the picture into second pixel data of the second color space, Whenever one pixel data is output line by line, the pixel data may be converted into second pixel data based on the output first pixel data of one or more lines.
- the high resolution analog image transmission apparatus 100 may group the color space-converted second pixel data for each component and generate an image data stream from the grouped component-specific rearrangement data.
- the high resolution analog image transmitting apparatus 100 configures and rearranges the rearranged image data array by grouping the color space-converted second pixel data by component, and the image is represented by each row of the image data array. You can create a data stream.
- the high resolution analog image transmitting apparatus 100 groups the color space-converted second pixel data by component, and decimates, downsamples, or groups the grouped rearrangement data by component. Compressed and reduced, it is possible to generate an image data stream from the reduced rearranged data for each component.
- the high resolution analog image transmission apparatus 100 may generate a scan signal data stream in which every timing period and the image data stream are arranged according to a predetermined scan signal format.
- the high resolution analog image transmission apparatus 100 synthesizes and transforms a color burst signal of a predetermined frequency and amplitude into a horizontal sync signal among the timing signals, and transforms the modified horizontal sync signal and the image data stream. Can generate a scan signal data stream based on.
- step S63 the high resolution analog image transmitting apparatus 100 inserts a color burst signal having a predetermined frequency and amplitude between the horizontal sync signal and the image data stream among the timing signals, and the horizontal sync signal and color.
- a scan signal data stream may be generated based on the burst signal and the image data stream.
- the high resolution analog image transmitting apparatus 100 may generate the color burst signal while gradually changing the frequency and amplitude of the color burst signal.
- the high resolution analog image transmitting apparatus 100 may transmit an analog scan signal obtained by digitally analog converting the scan signal data stream through the cable 300. According to an embodiment, in step S64, the high resolution analog image transmission apparatus 100 may perform preemphasis to compensate for distortion of a channel with respect to the analog scan signal.
- the high resolution analog image receiving apparatus 200 may generate a received scan signal data stream by analog-to-digital converting the received analog scan signal.
- the high resolution analog image receiving apparatus 200 identifies timing signals including a horizontal sync signal from the received scan signal data stream, and rearranges the components by component in the received scan signal data stream based on the timing signals. Extract the data streams.
- the high resolution analog image reception apparatus 200 controls the operation of the high resolution analog image transmission apparatus 100 using a band that does not overlap with the band of the analog scan signal.
- the method may further include transmitting control signals.
- the high resolution analog image transmission method of the present invention includes the steps of transmitting, by the high resolution analog image transmission apparatus 100, an analog scan signal including a vertical sync waveform for synchronization between a picture and a high resolution analog image;
- the receiving apparatus 200 may further include transmitting control signals for controlling an operation of the high resolution analog image transmitting apparatus 100 using a time interval in which the vertical sync waveform is received.
- the high resolution analog image transmission system according to the embodiments of the present invention described above has only an analog transmission interface characterized by relatively low performance, low cost, low power, and low heat instead of an image transmission device having a high performance digital image processing processor.
- a transmitting device can be provided.
Abstract
Description
Claims (17)
- 휘도-색차 기반 색공간의 픽셀 데이터들을 성분 별로 재배열한 영상 데이터 스트림을 생성하는 픽셀 데이터 재배열부;타이밍 신호들과 상기 영상 데이터 스트림을 소정의 스캔 신호 포맷에 따라 배열한 스캔 신호 데이터 스트림을 매 스캔 주기마다 생성하는 신호 데이터 스트림 생성부; 및상기 생성된 스캔 신호 데이터 스트림을 디지털 아날로그 변환한 아날로그 스캔 신호를 송신하는 아날로그 스캔 신호 출력부를 포함하는 고해상도 아날로그 영상 송신 장치.
- 청구항 1에 있어서,3원색 기반 색공간의 제1 픽셀 데이터들을 상기 휘도-색차 기반 색공간의 상기 픽셀 데이터들로 변환하는 색공간 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고해상도 아날로그 영상 송신 장치.
- 청구항 2에 있어서, 상기 색공간 변환부는 상기 휘도-색차 기반 색공간의 색차 성분들을 서브샘플링(subsampling)함으로써 상기 픽셀 데이터들로 변환하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 고해상도 아날로그 영상 송신 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 픽셀 데이터 재배열부는 상기 픽셀 데이터들을 성분 별로 그룹화되도록 재배열하여 영상 데이터 어레이를 생성하고, 상기 영상 데이터 어레이의 각 행마다 성분 별로 재배열된 데이터들로부터 상기 영상 데이터 스트림을 생성하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 고해상도 아날로그 영상 송신 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 픽셀 데이터 재배열부는 상기 픽셀 데이터들을 성분 별로 그룹화되도록 재배열하여 영상 데이터 어레이를 생성하고, 상기 영상 데이터 어레이의 각 행마다 성분 별로 재배열된 데이터들을 데시메이션(decimation) 또는 압축하여 감축하며, 감축된 상기 영상 데이터 어레이의 각 행으로부터 상기 영상 데이터 스트림을 생성하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 고해상도 아날로그 영상 송신 장치.
- 청구항 5에 있어서, 상기 픽셀 데이터 재배열부는 상기 영상 데이터 어레이의 각 행마다 적어도 어느 한 성분 별 그룹에 속하는 재배열 데이터들을 데시메이션 또는 압축함으로써 감축하며, 감축된 상기 재배열 데이터들로부터 상기 영상 데이터 스트림을 생성하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 고해상도 아날로그 영상 송신 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 아날로그 스캔 신호 출력부는 상기 아날로그 스캔 신호에 대해 채널의 왜곡을 보상하기 위해 프리엠퍼시스(pre-emphasis)를 수행하고 프리엠퍼시스된 상기 아날로그 스캔 신호를 송신하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 고해상도 아날로그 영상 송신 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 신호 데이터 스트림 생성부는 수평 싱크 신호에 소정 주파수 및 진폭의 컬러버스트 신호를 합산하여 변형하고, 상기 변형된 수평 싱크 신호과 상기 영상 데이터 스트림에 기초하는 상기 스캔 신호 데이터 스트림을 생성하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 고해상도 아날로그 영상 송신 장치.
- 청구항 1에 있어서, 상기 신호 데이터 스트림 생성부는 수평 싱크 신호와 상기 영상 데이터 스트림 사이에 소정 주파수 및 진폭의 컬러버스트 신호를 삽입하고, 상기 수평 싱크 신호, 상기 컬러버스트 신호 및 상기 영상 데이터 스트림에 기초하는 상기 스캔 신호 데이터 스트림을 생성하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 고해상도 아날로그 영상 송신 장치.
- 아날로그 스캔 신호를 출력하는 영상 송신 장치, 및 영상 수신 장치를 포함하는 고해상도 아날로그 영상 전송 시스템으로서, 상기 영상 수신 장치는,상기 아날로그 스캔 신호를 아날로그 디지털 변환하여 수신 스캔 신호 데이터 스트림을 생성하는 아날로그 디지털 변환부; 및상기 수신 스캔 신호 데이터 스트림 내에서 추출된 성분 별 재배열 영상 데이터 스트림을 픽셀 위치 별로 재배열하여 휘도-색차 기반 색공간의 픽셀 데이터를 복원하는 픽셀 데이터 복원부를 포함하고,상기 아날로그 스캔 신호는상기 휘도-색차 기반 색공간의 픽셀 데이터들이 성분 별로 재배열된 영상 데이터 스트림과 타이밍 신호들을 소정의 스캔 신호 포맷에 따라 배열한 스캔 신호 데이터 스트림을 상기 영상 송신 장치가 매 스캔 주기마다 디지털 아날로그 변환하여 출력하는 신호인 것을 특징으로 하는 고해상도 아날로그 영상 전송 시스템.
- 청구항 10에 있어서,복원된 상기 휘도-색차 기반 색공간의 픽셀 데이터들을 3원색 기반 색공간의 제1 픽셀 데이터들로 변환하는 색공간 변환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고해상도 아날로그 영상 전송 시스템.
- 청구항 10에 있어서,상기 영상 수신 장치는, 상기 아날로그 스캔 신호에서 검출된 컬러버스트 신호의 진폭의 왜곡에 기초하여 채널의 왜곡을 평가하고, 채널 왜곡의 평가에 따라 제어 신호를 출력하는 송신 장치 제어부를 더 포함하고,상기 영상 송신 장치는 상기 영상 수신 장치로부터 수신되는 상기 제어 신호 또는 소정의 스케줄에 따라 컬러버스트 신호의 주파수 또는 진폭을 변경하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 고해상도 아날로그 영상 전송 시스템.
- 청구항 12에 있어서, 상기 송신 장치 제어부는 상기 평가된 채널의 왜곡에 기초하여 프리엠퍼시스 제어 신호를 생성하고, 생성된 프리엠퍼시스 제어 신호를 상기 영상 송신 장치에 송신하며,상기 영상 송신 장치는 상기 프리엠퍼시스 제어 신호에 따라 상기 아날로그 스캔 신호에 대해 채널의 왜곡을 보상하기 위해 프리엠퍼시스를 수행하고 프리엠퍼시스된 아날로그 스캔 신호를 송신하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 고해상도 아날로그 영상 전송 시스템.
- 청구항 10에 있어서, 상기 영상 수신 장치는, 상기 영상 송신 장치로부터 상기 아날로그 스캔 신호를 수신하는 케이블을 통해, 상기 영상 송신 장치로 전원을 공급하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 고해상도 아날로그 영상 전송 시스템.
- 청구항 10에 있어서, 상기 영상 수신 장치는, 상기 영상 송신 장치로부터 상기 아날로그 스캔 신호를 수신하는 케이블을 통해, 상기 아날로그 스캔 신호의 대역과 중첩되지 않는 대역을 이용하여 상기 영상 송신 장치의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 송신하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 고해상도 아날로그 영상 전송 시스템.
- 청구항 10에 있어서, 상기 영상 송신 장치는 프레임과 다음 프레임 사이에 프레임 동기를 위한 수직 싱크 파형을 포함하는 상기 아날로그 스캔 신호를 송신하고,상기 영상 수신 장치는, 상기 영상 송신 장치로부터 상기 아날로그 스캔 신호를 수신하는 케이블을 통해, 상기 수직 싱크 파형이 수신되는 시간 구간을 이용하여 상기 영상 송신 장치의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 송신하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 고해상도 아날로그 영상 전송 시스템.
- 영상 송신 장치와 영상 수신 장치 사이의 고해상도 아날로그 영상 신호 전송 방법으로서,상기 영상 송신 장치가, 휘도-색차 기반 색공간의 픽셀 데이터들을 성분 별로 그룹화하고, 그룹화된 성분 별 재배열 데이터들로부터 영상 데이터 스트림을 생성하는 단계;상기 영상 송신 장치가, 타이밍 신호들과 상기 영상 데이터 스트림을 소정의 스캔 신호 포맷에 따라 배열한 스캔 신호 데이터 스트림을 매 스캔 주기마다 생성하는 단계;상기 영상 송신 장치가, 상기 스캔 신호 데이터 스트림을 디지털 아날로그 변환한 아날로그 스캔 신호를 출력하는 단계;상기 영상 수신 장치가, 수신된 아날로그 스캔 신호를 아날로그 디지털 변환하여 수신 스캔 신호 데이터 스트림을 생성하는 단계;상기 영상 수신 장치가, 상기 수신 스캔 신호 데이터 스트림으로부터 수평 싱크 신호를 비롯한 타이밍 신호들을 식별하고, 타이밍 신호들을 기초로 수신 스캔 신호 데이터 스트림 내에서 성분 별 재배열 영상 데이터 스트림들을 추출하는 단계; 및상기 영상 수신 장치가, 상기 성분 별 재배열 영상 데이터 스트림들을 픽셀 위치 별로 재배열하여 휘도-색차 기반 색공간의 픽셀 데이터들을 복원하는 단계를 포함하는 고해상도 아날로그 영상 신호 전송 방법.
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