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KR102238151B1 - 영상 신호 변환 장치 및 방법 - Google Patents

영상 신호 변환 장치 및 방법 Download PDF

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KR102238151B1
KR102238151B1 KR1020150041650A KR20150041650A KR102238151B1 KR 102238151 B1 KR102238151 B1 KR 102238151B1 KR 1020150041650 A KR1020150041650 A KR 1020150041650A KR 20150041650 A KR20150041650 A KR 20150041650A KR 102238151 B1 KR102238151 B1 KR 102238151B1
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김성곤
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한화테크윈 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 신호 변환 방법은 NTSC 또는 PAL 표준에 따라 영상을 출력하는 모니터 장치에 전송하기 위하여, 매트릭스 형태로 배열된 복수의 픽셀들로 이루어진 영상 센서를 통해 획득한 디지털 영상 신호를 아날로그 영상 신호로 변환하는 방법에 있어서, 상기 NTSC 또는 상기 PAL 표준에 따른 수평 주사 시간에 부합하도록, 상기 디지털 영상 신호의 수평 픽셀 수에 기초하여 샘플링 주파수를 생성하는 단계 및 상기 샘플링 주파수에 따라, 상기 디지털 영상 신호의 수평 픽셀들의 영상 데이터를 상기 아날로그 영상 신호로 변환하는 단계를 포함하는 영상 신호 변환 방법을 개시한다.

Description

영상 신호 변환 장치 및 방법{Apparatus and method for converting video signal}
본 발명은 영상 신호 변환 장치 및 영상 신호 변환 방법에 관한 것이다.
텔레비전 방송 규격인 NTSC, PAL과 같은 표준을 지원하는 아날로그 방식의 카메라에서는 CCD 센서의 낮은 해상도 및 NTSC, PAL 표준의 제약에 의해 낮은 해상력의 출력을 제공한다. 최근 고 해상력을 갖는 CMOS 센서가 일반화 됨에 따라서 NTSC, PAL 표준에 부합하면서 동시에 고 해상력을 갖는 카메라 기술의 개발이 필요하다. 카메라 장치가 고해상도 영상을 촬영하는 경우, 해당 카메라 장치에 의해 촬영된 고해상도 영상을 전송 및 재생하기 위해서는 고해상도 영상 데이터를 처리할 수 있는 전송 장치 및 고해상도 영상 데이터를 재생할 수 있는 디스플레이 장치를 별도로 설치해야 한다.
그러나, 전송 장치는 영상 전송 시스템의 인프라에 해당되는 것으로 이미 아날로그 영상 데이터의 전송을 위해 널리 포설된 전송 장치 이외의 별도의 전송 장치를 포설한다는 것에 어려움이 있다. 또한, 이미 널리 설치된 아날로그 방식의 텔레비전 방송 표준에 따른 디스플레이 장치들을 디지털 방식의 텔레비전 방송 표준에 따르는 디스플레이 장치들로 교체하기 위해서는 많은 비용과 시간이 필요하다.
따라서, 아날로그 방식의 텔레비전 방송 표준에 의한 아날로그 영상 데이터의 전송을 위해 이미 설치된 전송 장치 및 디스플레이 장치를 그대로 이용하면서, 카메라 장치를 통해 생성된 고해상도 영상 데이터를 전송받아 저장하거나 재생할 수 있는 기술이 개발될 필요가 있다.
한국공개특허공보 10-2008-0035195
아날로그 방식의 텔레비전 방송 표준에 부합하는 영상 신호를 생성하는 영상 신호 변환 장치 및 방법을 제공하고자 한다. 본 발명의 실시 예들이 해결하고자 하는 과제는 상기된 바와 같은 과제로 한정되지 않으며, 이하의 실시 예들로부터 또 다른 과제들이 유추될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 신호 변환 방법은 NTSC 또는 PAL 표준에 따라 영상을 출력하는 모니터 장치에 전송하기 위하여, 매트릭스 형태로 배열된 복수의 픽셀들로 이루어진 영상 센서를 통해 획득한 디지털 영상 신호를 아날로그 영상 신호로 변환하는 방법에 있어서, 상기 NTSC 또는 상기 PAL 표준에 따른 수평 주사 시간에 부합하도록, 상기 디지털 영상 신호의 수평 픽셀 수에 기초하여 샘플링 주파수를 생성하는 단계 및 상기 샘플링 주파수에 따라, 상기 디지털 영상 신호의 수평 픽셀들의 영상 데이터를 상기 아날로그 영상 신호로 변환하는 단계를 포함하는 영상 신호 변환 방법을 개시한다.
본 실시 예에 있어서, 상기 NTSC 또는 상기 PAL 표준에 따른 수직 해상도에 부합하도록, 상기 디지털 영상 신호의 수평 주사선 수를 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 실시 예에 있어서, 상기 영상 센서는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 영상 센서일 수 있다.
본 실시 예에 있어서, 상기 NTSC 표준에 따른 수평 주사 시간은 63.556μs일 수 있다.
본 실시 예에 있어서, 상기 수평 픽셀 수는 1320개의 유효 픽셀 수를 포함하고, 상기 수평 주사 시간은 53.333μs의 유효 수평 주사 시간을 포함하고, 상기 샘플링 주파수는 24.75MHz로 생성될 수 있다.
본 실시 예에 있어서, 상기 수평 픽셀 수는 1200개의 유효 픽셀 수 및 230개의 더미 픽셀 수를 포함하고, 상기 샘플링 주파수는 22.5MHz로 생성될 수 있다.
본 실시 예에 있어서, 상기 PAL 표준에 따른 수평 주사 시간은 64μs일 수 있다.
본 실시 예에 있어서, 상기 수평 픽셀 수는 1200개의 유효 픽셀 수 및 240개의 더미 픽셀 수를 포함하고, 상기 샘플링 주파수는 22.5MHz로 생성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 신호 변환 장치는 NTSC 또는 PAL 표준에 따라 영상을 출력하는 모니터 장치에 전송하기 위하여, 매트릭스 형태로 배열된 복수의 픽셀들로 이루어진 영상 센서를 통해 획득한 디지털 영상 신호를 아날로그 영상 신호로 변환하는 장치에 있어서, 상기 디지털 영상 신호를 수신하는 수신부, 상기 NTSC 또는 상기 PAL 표준에 따른 수평 주사 시간에 부합하도록, 상기 디지털 영상 신호의 수평 픽셀 수에 기초하여 샘플링 주파수를 생성하고, 상기 샘플링 주파수에 따라 상기 디지털 영상 신호의 수평 픽셀들의 영상 데이터를 상기 아날로그 영상 신호로 변환하는 제어부 및 상기 아날로그 영상 신호를 상기 모니터 장치에 전송하는 송신부를 포함하는 영상 신호 변환 장치를 개시한다.
본 실시 예에 있어서, 상기 제어부는 상기 NTSC 또는 상기 PAL 표준에 따른 수직 해상도에 부합하도록, 상기 디지털 영상 신호의 수평 주사선 수를 변경할 수 있다.
본 실시 예에 있어서, 상기 디지털 영상 신호의 상기 수평 픽셀 수는 1200개의 유효 픽셀 수를 포함하고, 상기 제어부는 22.5MHz의 샘플링 주파수를 생성하고, 상기 아날로그 영상 신호를 증폭하는 비디오 앰프 및 증폭된 아날로그 영상 신호를 통과시키고, 11.25MHz의 차단 주파수를 가지는 저역 통과 필터를 더 포함할 수 있다.
상술한 실시 예들에 따르면, 아날로그 방식의 텔레비전 방송 표준에 부합하는 영상 신호를 생성하는 영상 신호 변환 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 NTSC 표준에 따른 영상 신호의 샘플링 주파수를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 PAL 표준에 따른 영상 신호의 샘플링 주파수를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 신호 변환 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 신호 변환 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 신호 변환 장치의 대역폭을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 영상 신호 변환 장치의 대역폭을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 영상 신호 변환 장치의 대역폭에 따른 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 영상 신호 변환 장치의 샘플링 주파수에 따른 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 신호 변환 장치의 회로도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저역 통과 필터를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하, 샘플링 주파수(Sample Frequency)와 샘플링 레이트(Sample Rate)는 동일한 의미로 사용될 수 있다.
도 1은 NTSC 표준에 따른 영상 신호의 샘플링 주파수를 설명하기 위한 도면이다.
도 1a를 참조하면, NTSC 표준에 따른 영상 신호의 샘플링 주파수는 13.5MHz이다. 이하에서, 수평 주사선 수는 수직 해상도를 나타내고, 수평 픽셀 수는 수평 주사선당 픽셀 수를 의미한다.
영상 신호의 수평 주사 시간은 수평 픽셀 수를 샘플링 주파수로 나눈 값이다. 예를 들면, 수평 픽셀 수가 858개(samples)인 경우, 수평 주사 시간은 63.556μs이다. 이때, 유효 픽셀 수가 720개인 경우에 유효 수평 주사 시간은 53.333μs이고, 더미 픽셀 수가 138개인 경우에 더미 수평 주사 시간은 10.222μs이다.
도 1b를 참조하면, NTSC 표준에 따른 수평 주사 시간 중 더미 수평 주사 시간은 수평 동기 신호(HSYNC Pulse) 및 색 동기 신호(Color Burst)의 전송 기간을 포함하고, 유효 수평 주사 시간은 유효 영상 신호(Video)의 전송 기간을 포함한다.
도시되지 않았으나, NTSC 표준에 따른 영상 신호의 수직 해상도는 525선(lines)이고, 프레임 레이트는 30Hz이다.
도 2는 PAL 표준에 따른 영상 신호의 샘플링 주파수를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a를 참조하면, PAL 표준에 따른 영상 신호의 샘플링 주파수는 13.5MHz이다.
영상 신호의 수평 주사 시간은 수평 픽셀 수를 샘플링 주파수로 나눈 값이다. 예를 들면, 수평 픽셀 수가 864개인 경우, 수평 주사 시간은 64μs이다. 이때, 유효 픽셀 수가 720개인 경우에 유효 수평 주사 시간은 53.333μs이고, 더미 픽셀 수가 144개인 경우에 더미 수평 주사 시간은 10.667μs이다.
도 2b를 참조하면, PAL 표준에 따른 수평 주사 시간 중 더미 수평 주사 시간은 수평 동기 신호(HSYNC Pulse) 및 색 동기 신호(Color Burst)의 전송 기간을 포함하고, 유효 수평 주사 시간은 유효 영상 신호(Video)의 전송 기간을 포함한다.
도시되지 않았으나, PAL 표준에 따른 영상 신호의 수직 해상도는 625선이고, 프레임 레이트는 25Hz이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 신호 변환 장치의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 신호 변환 장치(100)는 수신부(110), 제어부(120), 저장부(130), 및 송신부(140)를 포함한다.
수신부(110)는 디지털 영상 신호를 수신한다.
예를 들면, 수신부(110)는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 픽셀들로 이루어진 영상 센서 예컨대, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 영상 센서를 포함할 수 있다. 영상 센서의 유효 픽셀 수는 960개, 1200개 또는 1320개일 수 있다. 영상 센서는 피사체의 광 신호를 전기 신호로 변환 및 증폭하여 디지털 신호로 저장할 수 있다.
다른 예를 들면, 수신부(110)는 영상 센서로부터 디지털 영상 신호를 수신할 수 있다. 수신부(110)를 통해 수신한 디지털 영상 신호의 유효 픽셀 수는 960개, 1200개 또는 1320개일 수 있다.
수신부(110)는 NTSC 또는 PAL 표준에 관한 정보를 수신한다.
예컨대, 수신부(110)는 NTSC 또는 PAL 표준에 따른 유효 수평 주사 시간, 수직 해상도, 및 프레임 레이트에 관한 정보를 수신할 수 있다.
제어부(120)는 수신부(110), 저장부(130), 및 송신부(140) 각각의 동작을 제어한다.
제어부(120)는 수신부(110)를 통해 수신한 디지털 영상 신호를 분석한다. 예컨대, 제어부(120)는 디지털 영상 신호의 수평 주사선 수 및/또는 수평 픽셀 수를 분석할 수 있다.
제어부(120)는 NTSC 또는 PAL 표준에 따른 수직 해상도에 부합하도록, 디지털 영상 신호의 수평 주사선 수를 변경한다. 예컨대, 제어부(120)는 NTSC 또는 PAL 표준에 따른 수직 해상도에 따라, 디지털 영상 신호의 유효 수평 주사선 수가 486선 또는 576선이 되도록, 디지털 영상 신호를 수직 방향으로 압축할 수 있다.
제어부(120)는 디지털 영상 신호의 수평 픽셀 수에 기초하여 NTSC 또는 PAL 표준에 따른 수평 주사 시간에 부합하는 샘플링 주파수를 생성한다. 앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, NTSC 또는 PAL 표준에 따른 유효 수평 주사 시간은 53.333μs이다.
예컨대, 제어부(120)는 디지털 영상 신호의 유효 픽셀 수가 960개인 경우, NTSC 또는 PAL 표준에 따라 유효 수평 주사 시간이 53.333μs가 되도록 샘플링 주파수를 18MHz로 생성할 수 있다.
다른 예를 들면, 제어부(120)는 디지털 영상 신호의 유효 픽셀 수가 1200개인 경우, NTSC 또는 PAL 표준에 따라 유효 수평 주사 시간이 53.333μs가 되도록 샘플링 주파수를 22.5MHz로 생성할 수 있다.
또 다른 예를 들면, 제어부(120)는 디지털 영상 신호의 유효 픽셀 수가 1320개인 경우, NTSC 또는 PAL 표준에 따라 유효 수평 주사 시간이 53.333μs가 되도록 샘플링 주파수를 24.75MHz로 생성할 수 있다.
이어서, 제어부(120)는 샘플링 주파수에 따라, 디지털 영상 신호를 아날로그 영상 신호로 변환한다.
예컨대, 제어부(120)는 18MHz의 샘플링 주파수에 따라, 유효 픽셀 수가 960개인 디지털 영상 신호의 수평 픽셀들의 영상 데이터를 아날로그 영상 신호로 변환할 수 있다.
다른 예를 들면, 제어부(120)는 22.5MHz의 샘플링 주파수에 따라, 유효 픽셀 수가 1200개인 디지털 영상 신호의 수평 픽셀들의 영상 데이터를 아날로그 영상 신호로 변환할 수 있다.
또 다른 예를 들면, 제어부(120)는 24.75MHz의 샘플링 주파수에 따라, 유효 픽셀 수가 1320개인 디지털 영상 신호의 수평 픽셀들의 영상 데이터를 아날로그 영상 신호로 변환할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 제어부(120)는 디지털 영상 신호를 아날로그 영상 신호로 변환함에 있어서, QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 방식으로 인코딩된 디지털 영상 신호를 아날로그 영상 신호로 변환할 수도 있고, QAM 방식으로 인코딩된 아날로그 영상 신호를 출력할 수도 있다. 예컨대, 제어부(120)는 QAM 방식으로 디지털 영상 신호를 인코딩하는 TV 인코더(TV encoder) 및 인코딩된 디지털 영상 신호의 고주파 성분이 보존되도록 아날로그 영상 신호로 변환하는 디지털-아날로그 컨버터(DAC, Digital-Analog Converter)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
저장부(130)는 수평 주사 시간, 수평 픽셀 수에 따른 샘플링 주파수, 수직 해상도, 및 프레임 레이트에 관한 정보를 저장한다.
예컨대, 저장부(130)는 외부로부터 전송된 NTSC 또는 PAL 표준에 따른 유효 수평 주사 시간, 수직 해상도, 및 프레임 레이트에 관한 정보를 저장할 수 있다. 저장부(130)는 외부로부터 전송된 NTSC 또는 PAL 표준에 따른 샘플링 주파수에 관한 정보 및/또는 제어부(120)에서 NTSC 또는 PAL 표준에 부합하도록 수평 픽셀 수에 기초하여 생성한 샘플링 주파수에 관한 정보를 저장할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
송신부(140)는 아날로그 영상 신호를 외부로 전송한다. 예컨대, 송신부(140)는 아날로그 영상 신호를 NTSC 또는 PAL 표준에 따라 영상을 출력하는 모니터 장치에 전송할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 신호 변환 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 신호 변환 장치(100)는 수신부(110)를 통해 획득한 디지털 영상 신호를 수신한다(S101).
이어서, 제어부(120)는 저장부(130)로부터 NTSC 또는 PAL 표준 정보를 검출한다(S103). NTSC 표준 정보는 예컨대, 수직 해상도 525선 및/또는 유효 수평 주사 시간 53.333μs일 수 있다. PAL 표준 정보는 예컨대, 수직 해상도 625선 및/또는 유효 수평 주사 시간 53.333μs일 수 있다.
제어부(120)는 NTSC 또는 PAL 표준에 따른 수직 해상도에 부합하도록 디지털 영상 신호의 수평 주사선 수를 변경한다(S105). 예컨대, 제어부(120)는 NTSC 표준에 따르는 경우, 디지털 영상 신호의 유효 수평 주사선 수가 486선이 되도록, 디지털 영상 신호를 수직 방향으로 압축할 수 있다. 다른 예를 들면, 제어부(120)는 PAL 표준에 따르는 경우, 디지털 영상 신호의 유효 수평 주사선 수가 576선이 되도록, 디지털 영상 신호를 수직 방향으로 압축할 수 있다.
제어부(120)는 NTSC 또는 PAL 표준에 따른 수평 방향 주사 시간에 부합하도록 디지털 영상 신호의 수평 픽셀 수에 기초하여 샘플링 주파수를 생성한다(S107).
예컨대, 제어부(120)는 NTSC 표준에 따른 유효 수평 주사 시간 53.333μs에 부합하도록 유효 픽셀 수가 960개인 디지털 영상 신호의 샘플링 주파수를 18MHz로, 유효 픽셀 수가 1200개인 디지털 영상 신호의 샘플링 주파수를 22.5MHz로, 유효 픽셀 수가 1320개인 디지털 영상 신호의 샘플링 주파수를 24.75MHz로 생성할 수 있다.
다른 예를 들면, 제어부(120)는 PAL 표준에 따른 유효 수평 주사 시간 53.333μs에 부합하도록 유효 픽셀 수가 960개인 디지털 영상 신호의 샘플링 주파수를 18MHz로, 유효 픽셀 수가 1200개인 디지털 영상 신호의 샘플링 주파수를 22.5MHz로, 유효 픽셀 수가 1320개인 디지털 영상 신호의 샘플링 주파수를 24.75MHz로 생성할 수 있다.
이어서, 제어부(120)는 샘플링 주파수에 따라, 디지털 영상 신호의 수평 방향 픽셀들의 영상 데이터를 아날로그 영상 신호로 변환한다(S109).
예컨대, 제어부(120)는 샘플링 주파수 18MHz, 22.5MHz, 24.75MHz 각각에 따라, 유효 픽셀 수가 각각 960개, 1200개, 1320개인 디지털 영상 신호를 아날로그 신호로 변환할 수 있다.
다음으로, 송신부(140)는 제어부(120)를 통해 변환된 아날로그 영상 신호를 NTSC 또는 PAL 표준에 따라 영상 출력하는 모니터 장치에 전송한다(S111).
이와 같이, 본 발명의 실시 예들에 따른 영상 신호 변환 방법에 따르면, 고해상도 영상을 NTSC 또는 PAL 표준에 따른 아날로그 모니터 장치 상에 출력할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 신호 변환 장치의 대역폭을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, NTSC 또는 PAL 표준에 따른 아날로그 영상 신호를 출력하기 위한 TV 인코더의 테스트 패턴(1)은 수직 선으로 표시될 수 있고, 블랙 선 및 화이트 선은 각각 1 픽셀을 의미한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 TV 인코더의 샘플링 주파수(2)는 22.5MHz이고, 영상 신호의 루마 컴포넌트(3)만을 분리하여 살펴보면, 영상 신호의 루마 컴포넌트의 대역폭(4)은 11.25MHz이다. 따라서, TV 인코더의 출력을 수신하는 디지털-아날로그 컨버터(DAC)의 크기 응답은 11.25MHz에서 좋은 특성을 가진다. 또한, 디지털-아날로그 컨버터(DAC)의 출력을 수신하는 비디오 앰프의 대역폭은 영상 신호의 고해상도 보존에 충분한 정도인 11.25MHz 이상이어야 한다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 영상 신호 변환 장치의 대역폭을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, TV 인코더는 동일한 입력 테스트 패턴(11)에 대하여, 각기 다른 샘플링 주파수를 적용함으로써, 각기 다른 출력 영상(13, 15, 17)들을 얻을 수 있다. 입력 테스트 패턴(11)은 예컨대, 유효 픽셀 수가 1200개이고, 교대로 배치된 블랙 픽셀과 화이트 픽셀을 포함할 수 있다.
예를 들면, TV 인코더는 입력 테스트 패턴(11)에 대하여, 22.5MHz의 샘플링 주파수(23)를 적용함으로써, 입력 테스트 패턴(11)과 동일한 패턴의 출력 영상(13)을 얻을 수 있다. 다른 예를 들면, TV 인코더는 입력 테스트 패턴(11)에 대하여, 각각 18MHz 및 13.5MHz의 샘플링 주파수(25, 27)를 적용함으로써, 입력 테스트 패턴(11)과 상이한 패턴의 출력 영상(15, 17)을 각각 얻을 수 있다.
이처럼, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 신호 변환 시, 아날로그 영상 신호의 해상도에 비례하는 샘플링 주파수를 적용함으로써, NTSC 또는 PAL 표준에 따른 수평 주사 시간이 일정하게 유지되어 고해상도 영상을 NTSC 또는 PAL 표준에 맞게 출력할 수 있다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 영상 신호 변환 장치의 대역폭에 따른 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, TV 인코더에 입력할 테스트 패턴은 가장 높은 주파수를 가지는 제1 패턴(31) 및 가장 낮은 주파수를 가지는 제2 패턴(32)을 포함하며, 제1 패턴(31)과 제2 패턴(32) 사이에는 복수의 테스트 패턴들이 존재할 수 있다.
도 8을 참조하면, 가장 낮은 주파수를 가지는 제2 패턴(32)에 대하여, 유효 픽셀 수가 1200개인 디지털 영상 신호의 샘플링 주파수인 22.5MHz로 샘플링한 출력 패턴과, 유효 픽셀 수가 720개인 디지털 영상 신호의 샘플링 주파수인13.5MHz로 샘플링한 출력 패턴이 동일하다. 즉, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 낮은 주파수의 영상이 입력되는 경우에는 샘플링 주파수와 관계 없이 출력되는 영상의 해상력에 차이가 없다.
도 9를 참조하면, 가장 높은 주파수를 가지는 제1 패턴(31)에 대하여, 유효 픽셀 수가 1200개인 디지털 영상 신호의 샘플링 주파수인 22.5MHz로 샘플링한 출력 패턴은 제1 패턴(31)과 동일한 반면, 유효 픽셀 수가 720개인 디지털 영상 신호의 샘플링 주파수인 13.5MHz로 샘플링한 출력 패턴은 제1 패턴(31)과 상이하다. 즉, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 높은 주파수의 영상이 입력되는 경우에는 샘플링 주파수가 높아질수록 출력되는 영상의 해상력이 높아진다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 영상 신호 변환 장치의 샘플링 주파수에 따른 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 10a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 신호의 수평 픽셀 수는 1430개, 유효 픽셀 수는 1200개이고, 수평 주사 시간은 63.556μs이고, 샘플링 주파수는 22.5MHz이며, 수직 해상도는 525선, 프레임 레이트는 30Hz이다. 이처럼 본 발명의 실시 예들에 따르면, 입력된 영상 신호가 고해상도라 하더라도, 이에 비례하는 샘플링 주파수가 적용됨으로써 고주파 성분이 뭉개지지 않고 보존될 수 있으며(41), NTSC 또는 PAL 표준에 부합하는 수평 주사 시간 및 수직 해상도를 갖게 되므로 표준에도 부합한다.
도 10b를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 신호의 수평 픽셀 수는 1144개, 유효 픽셀 수는 960개이고, 이고, 수평 주사 시간은 63.556μs이고, 샘플링 주파수는 18MHz이며, 수직 해상도는 525선, 프레임 레이트는 30Hz이다. 도 10b는 도 10a에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예들에 따라 해상도에 비례하는 샘플링 주파수가 적용된 경우이나, 보다 작은 샘플링 주파수가 적용된 경우에는 보다 큰 샘플링 주파수가 적용된 경우보다 고주파 성분이 뭉개져서 출력됨을 알 수 있다(42).
도 10c를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 신호의 수평 픽셀 수는 858개, 유효 픽셀 수는 720개이고, 이고, 수평 주사 시간은 63.556μs이고, 샘플링 주파수는 13.5MHz이며, 수직 해상도는 525선, 프레임 레이트는 30Hz이다. 이처럼, 가장 낮은 샘플링 주파수가 적용된 경우에는 고주파 성분이 상당히 뭉개져서 출력됨을 알 수 있다(43).
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 신호 변환 장치의 회로도이다.
도 11을 참조하면, TV 인코더(51), DAC(Digital-to-Analog Converter, 52), 비디오 앰프(53), 저역 통과 필터(54), 동축 케이블(55), 및 모니터 장치(56)가 연결되고, TV 인코더(51)는 모니터 장치(56)를 통해 NTSC 또는 PAL 표준에 부합하는 영상을 출력하기 위하여, 아날로그 영상 신호를 출력한다.
DAC(52)는 TV 인코더(51)로부터 출력된 디지털 영상 신호를 아날로그 영상 신호로 변환한다. DAC(52)의 후단에 병렬로 연결된 제1 저항(R1)의 크기는 75Ω일 수 있다.
비디오 앰프(53)는 앞서 도 5를 참조하여 설명한 영상 신호의 루마 컴포넌트의 대역폭인 11.25MHz를 통과시킬 수 있는 차단 주파수를 갖는 디바이스일 수 있다.
저역 통과 필터(54)는 제2 저항(R2) 및 제3 커패시터(C3)로 구성될 수 있다. 제2 저항(R2)의 크기는 75Ω일 수 있다. 저역 통과 필터(54)는 앞서 도 5를 참조하여 설명한 영상 신호의 루마 컴포넌트의 대역폭인 11.25MHz를 차단 주파수로 결정할 수 있다. 따라서, 제3 커패시터(C3)의 크기는, 제2 저항(R2)의 크기 및 저역 통과 필터(54)를 통해 통과되어야 하는 주파수 대역에 기초하여 계산된 188pF 이하일 수 있다.
저역 통과 필터(54)는 아날로그 영상 신호의 비디오 신호 대역을 통과시키고 고역의 노이즈를 제거할 수 있다. 이하에서, 도 12를 참조하여 저역 통과 필터(54)를 설명한다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저역 통과 필터를 설명하기 위한 도면이다.
도 12a를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 저역 통과 필터(54)는 약 9MHz 보다 낮은 주파수 대역의 신호를 통과시킨다.
저역 통과 필터(54)는 도 12b에 도시된 다양한 주파수를 갖는 입력 테스트 패턴에 대하여, 도 12c에 도시된 다양한 크기를 갖는 출력 테스트 패턴을 얻을 수 있다. 낮은 주파수 예컨대, 1MHz 또는 4MHz의 입력 테스트 패턴에 대응하는 출력 패턴(61)은 블랙과 화이트가 선명하게 구별되어 표시되나, 높은 주파수 예컨대, 10MHz의 입력 테스트 패턴에 대응하는 출력 패턴(62)은 출력 전압이 1VP-P보다 낮기 때문에 어두운-회색으로 표시되고, 블랙과 화이트가 구별되어 표시되지 않는다.
따라서, 제3 커패시터(C3)의 크기는, 제2 저항(R2)의 크기 및 저역 통과 필터(54)의 통과 대역에 기초하여 계산된 188pF 이하일 수 있다.
다시 도 11을 참조하면, 저역 통과 필터(54)를 통과한 아날로그 영상 신호는 동축 케이블(55)을 통해 모니터 장치(56)에 표시될 수 있다. 모니터 장치(56)는 75Ω의 크기를 갖는 제3 저항(R3) 성분을 포함하여 6dB 비디오 앰프(53)를 통과한 신호의 2분의 1 크기의 신호를 출력할 수 있다.
상술한 실시 예들은 도면에 도시된 바를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시 예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 상술한 실시 예들의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 영상 신호 변환 장치
110: 수신부
120: 제어부
130: 저장부
140: 송신부

Claims (11)

  1. NTSC 표준 또는 PAL 표준에 따라 영상을 출력하는 모니터 장치에 전송하기 위하여, 매트릭스 형태로 배열된 복수의 픽셀들로 이루어진 영상 센서를 통해 획득한 디지털 영상 신호를 아날로그 영상 신호로 변환하는 방법에 있어서,
    상기 NTSC 표준 또는 상기 PAL 표준에 따른 수직 해상도에 부합하도록, 상기 디지털 영상 신호의 수평 주사선 수를 변경하는 단계;
    상기 디지털 영상 신호의 수평 픽셀 수를 상기 NTSC 표준 또는 상기 PAL 표준에 부합하는 수평 주사 시간으로 나누어 샘플링 주파수를 생성하는 단계; 및
    상기 샘플링 주파수에 따라, 상기 디지털 영상 신호의 수평 픽셀들의 영상 데이터를 상기 아날로그 영상 신호로 변환하는 단계를 포함하는 영상 신호 변환 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 NTSC 표준에 따른 수평 주사 시간은 63.556μs이고,
    상기 수평 픽셀 수는 1200개의 유효 픽셀 수 및 230개의 더미 픽셀 수를 포함하고,
    상기 샘플링 주파수는 22.5MHz로 생성되는 영상 신호 변환 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 PAL 표준에 따른 수평 주사 시간은 64μs이고,
    상기 수평 픽셀 수는 1200개의 유효 픽셀 수 및 240개의 더미 픽셀 수를 포함하고,
    상기 샘플링 주파수는 22.5MHz로 생성되는 영상 신호 변환 방법.
  8. 삭제
  9. NTSC 표준 또는 PAL 표준에 따라 영상을 출력하는 모니터 장치에 전송하기 위하여, 매트릭스 형태로 배열된 복수의 픽셀들로 이루어진 영상 센서를 통해 획득한 디지털 영상 신호를 아날로그 영상 신호로 변환하는 장치에 있어서,
    상기 디지털 영상 신호를 수신하는 수신부;
    제어부는 상기 NTSC 표준 또는 상기 PAL 표준에 따른 수직 해상도에 부합하도록 상기 디지털 영상 신호의 수평 주사선 수를 변경하고, 상기 디지털 영상 신호의 수평 픽셀 수를 상기 NTSC 표준 또는 상기 PAL 표준에 따른 수평 주사 시간으로 나누어 샘플링 주파수를 생성하고, 상기 샘플링 주파수에 따라 상기 디지털 영상 신호의 수평 픽셀들의 영상 데이터를 상기 아날로그 영상 신호로 변환하는 제어부; 및
    상기 아날로그 영상 신호를 상기 모니터 장치에 전송하는 송신부를 포함하는 영상 신호 변환 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
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