KR940000471B1 - 화상처리를 위한 피일드 보간회로 및 방식 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

화상처리를 위한 피일드 보간회로 및 방식

제1도는 종래의 디지탈 스틸 비디오 카메라의 회로도.

제2도는 종래의 제1도에서 처리한 데이타를 재생하기 위한 재생기의 회로도.

제3도는 제1도의 CCD(101)의 출력 및 샘플 앤드 홀드회로(102)의 출력 예시도.

제4도는 제1도의 신호처리회로(107)의 출력예시도.

제5도는 제1도의 서브샘플회로(109)의 출력예시도.

제6도는 움직이는 피사체 촬영시의 하면 예시도.

제7도는 본 발명에 따른 디지탈 스틸 비디오 카메라의 회로도.

제8도는 본 발명에 따른 제7도의 CCD(101)에서의 피일드 및 프레임 축적 설명도.

제9도는 본 발명에 다른 제7도의 CCD(11)에서의 주파수 인터리이브방식의 주사방법 예시도.

제10도는 본 발명에 따른 제7도의 디지탈 스틸 비디오 카메라에서 처리한 데이타를 재생하기 위한 재생기의 회로도.

본 발명은 화상처리를 위한 피일드(Field) 보간회로 및 방식에 관한 것으로, 특히 디지탈 스틸 비디오 카메라(Digital Still Video Camera)에 있어서 빠르게 움직이는 피사체 촬영시 1피일드의 촬상으로부터 1프레임(Frame)의 화상신호를 발생시켜 기록토록함으로써 재생시 화면의 떨림을 방지하는 피일드 보간회로 및 방식에 관한 것이다.

일반적으로 디지탈 스틸 비디오 카메라 시스템은 제1도와 같은 카메라와 제2도와 같은 재생기로 구성된다. 제1도 및 제2도의 구성 및 동작은 일본국 도시바사에서 1988년 12월 26일자로 대한민국에 출원된 특허출원 번호 제88-17537호에 상세히 개시되어 있다. 제1도의 디지탈 스틸 비디오 카메라는 피사체를 촬영하고 촬영에 따른 화상을 디지탈 데이타로 변환시켜 기록매체인 메모리카드(Memory Card)(1)에 기록하는 장치이며, 제2도의 디지탈 스틸 비디오 재생기는 메모리카드(1)에 기록된 화상정보를 재생하여 재생된 화상을 TV(Television) 수상기등에 디스플레이(Display)하는 장치이다. 그리고 피사체를 촬영시에는 통상적인 카메라와 같이 렌즈(Lens)계의 조작으로 포커싱(Focusing)되며, 셔터(Shutter)속도도 여러가지중 하나로 선택가능하나 제1도에서는 도시하지 않고 생략하였다. 셔터는 전자셔터를 사용하며 이는 촬상소자인 CCD(Charge Coupled Device)(101)의 전하 축적시간의 제어로 셔터속도가 조정되는 것이다.

제1도는 종래의 디지탈 스틸 비디오 카메라의 회로도로서, 메모리카드(1)와, 화이트 밸런스(White Balance : 이하 "W.B."라 함) 센서(Sensor)(2)와, 인터페이스(Interface)회로(3)와, 선택부(4)와, 표시부(5)와, (CPU)Central Processing Unit)(111)와, 인터페이스회로(112)와, 신호발생기(113)와, 촬상부(100)와, 감마(Gamma)보정 및 W.B.보정회로(104)와, LPF(Low Pass Filter)(105)와, A/D변환(Analog-to-Digital Conversion)회로(106)와, 신호변환부(600)와, 기록부(700)로 구성된다.

상기 제1도의 구성중 촬상부(100)는 CCD(101)와, 샘플 앤드 홀드(Sample and Hold)회로(102)와, 증폭회로(103)와, CCD구동회로(114)로 구성된다.

신호변환부(600)는 신호처리회로(107)와, 전치저감필터(108)와, 서브샘플(Sub Sample)회로(109)와, 데이타 압축회로(110)와, 스위치회로(115)로 구성된다. 기록부(700)는 메모리 인터페이스회로(116)와, 버퍼(Buffer) 메모리(117)와, 데이타 발생회로(118)로 구성된다.

제2도는 종래의 제1도에서 처리한 데이타를 재생하기 위한 회로도이다.

제1도 및 제2도와 같이 구성되는 디지탈 스틸 비디오 카메라 시스템의 개략적인 동작을 전술한 특허출원번호 제88-17537호를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 사용자가 제1도와 같은 카메라의 전원을 "온(ON)"시키면, 표시부(5)에 현재 카메라의 상태에 관한 내용이 디스플레이된다. 다음에 사용자가 선택부(4)를 통해 소망하는 촬영모드(Mode)를 선택한후 릴리이즈 버튼(Release Button)(도시하지 않았음)을 반쯤 누르면, 전원회로(도시하지 않았음)에서 전원전압이 각 전자회로부에 공급된다. 그리고 노출센서(도시하지 않았음)가 입사광량을 계측하여 그 결과를CPU(111)에 입력시키면 CPU(111)는 입사광량에 따라 조리개를 제어한다. 상기한 사항을 일반적인 기술로서 제1도 및 후술하는 제4도에 나타내지는 않았으며 전술한 특허출원번호 제88-17537호를 참조하면 알 수 있을 것이다. 또한 W.B.센서(2)에 의해 외부의 색온도가 계측되며, 계측된 색온도 데이타는 W.B.를 위한 정보로써 인터페이스회로(3)를 거쳐 CPU(111)에 입력된다.

상기와 같은 상태에서 릴리이즈 버튼이 완전히 눌러지면 CPU(111)는 W.B.를 위한 정보 및 노출량의 정보에 의해 셔터펄스를 발생한다. 그러면 신호발생기(113)는 셔터펄스에 응답하여 셔터의 작동스피드에 따라 CCD구동회로(114), 샘플 앤드 홀드회로(102), 증폭회로(103), 감마보정 및 W.B.보정회로(104), A/D변환 회로(106), 신호처리회로(107), 데이타 압축회로(110), 스위치회로(115)로 제어신호를 출력한다. 이에 따라 CCD구동회로(114)에 의해 CCD(101)가 구동되어 피사체를 촬상하여 광전변환함으로써 화상신호를 출력하게 되고, CCD(101)에서 출력된 화상신호는 샘플 앤드 홀드회로(102)와 증폭회로(103)를 거쳐 감마보정 및 W.B.보정회로(104)에 입력되어 보정된다. 이때 감마보정 및 W.B.보정회로(104)는 인터페이스회로(112)를 통한 CPU(111)의 제어신호에 의해 감마보정 및 W.B.보정을 행한다. 이와같은 기술은 일반적으로 공지된 기술로서 상기 특허출원번호 제88-17537호에 개시되어 있다. 상기 보정된 화상신호는 LPF(105)에서 저역통과필터링되고, A/D변환회로(106)에서 디지탈 화상신호로 변환된후 신호처리회로(107)에서 휘도신호(Y1)와 색차신호(CR1, CB1)로 분리된다.

한편 CCD(101)에서 출력되는 화상신호는 시간적으로 불연속적인 신호이므로 샘플 앤드 홀드회로(102)에서 시간적으로 연속적인 신호가 되도록하여 증폭회로(103)로 출력한다. 즉, CCD구동회로(114)에서 출력되는 제3도(a)와 같은 CCD구동클럭에 의해 구동되는 CCD(101)의 제3도(b)와 같은 신호 즉, 기준전위와 CCD 각 화소의 축적 전하량과의 차이전위를 샘플 앤드 홀드회로(102)에서 제3도(c)와 같이 CCD구동클럭의 한주기 동안 홀드한다. 그리고 증폭회로(103)는 제3도(c)와 같은 샘플앤드홀드회로(102)의 출력신호를 A/D변환회로(106)의 입력신호 레벨로 증폭하여 출력한다. A/D변환회로(106)는 신호발생기(113)의 제어신호 즉, 제3도(d)와 같은 샘플링 클럭의 "하이" 또는 "로우"일때 LPF(105)를 통하여 입력되는 제3도(c)와 같이 홀드된 샘플 앤드 홀드회로(102)의 출력을 데이타의 유실없이 샘플링하여 디지탈 화상 신호로 변환하게 되는 것이다.

신호처리부(107)에서 휘도신호(Y1)와 색차신호(CR1, CB1)로 분리된 화상정보는 전치저감필터(108)에서 필터링되어 서브샘플회로(109) 및 데이타 압축회로(110)에 의해 데이타가 압축된다. 이때 전치저감필터(108)는 서브샘플회로(107)에서 서브샘플링(Sub-sampling)으로 인해 발생하는 에일리어싱(Aliasing)을 방지하기 위한 디지탈 필터로써, 신호처리회로(109)로부터 출력되는 휘도신호(Y1)와 색차신호(CR1, CB1)에서 서브샘플링 주파수의 1/2이상의 주파수를 갖는 신호를 제거함으로써 에일리어싱을 방지하기 위해 사용된다. 그리고 전치저감필터(108)로는 그룹지연(Group Delay)이 없는 통상적인 FIR필터가 사용된다. 또한 서브샘플회로(109)는 전치저감필터(108)에서 필터링된 휘도신호(Y1)와 색차신호(CR1, CB1)를 1/2로 라인 오프셋(Line Off Set) 서브샘플링하여 데이타를 압축시킨다.

그리고 데이타 압축회로(110)는 서브샘플회로(19)에서 시스템플링된 데이타를 데이타 압축방식을 사용하여 한 화소(Pixel)당 소요되는 비트수를 삭감시켜 데이타를 압축시킨다. 이때 데이타 압축방식으로는 변환코딩(Transform Coding)방식, DPCM(Delta Pulse Code Modulation), ADPCM(Adaptive Delta Pulse Code Modulation)등이 사용되어질 수 있다. 이때 신호처리회로(107)의 출력의 샘플점은 제4도와 같으며, 서브샘플회로(109)의 출력의 샘플점은 제5도와 같다.

한편 사용자는 촬영에 앞서 선택부(4)의 조작을 통해 메모리카드(1)에 기록할 데이타의 형식을 선택할 수 있다. 이때 선택부(4)를 조작하여 화질이 다른 복수의 모드중에서 소망하는 모드를 선택하여 설정하는 것으로서, 선택부(4)에 의한 모드 선택에 따라 메모리카드(1)에 기록하는 1프레임의 정지화상에 대한 디지탈 데이타량을 변화시킬 수 있다. 즉, 한장의 메모리카드(1)에 기록할 수 있는 정지화상 프레임수를 변화시킬 수 있다. 선택부(4)에 의해 선택할 수 있는 모드는 제1-제4모드가 있을 수 있다. 예를들어 한장의 메모리카드(1)의 메모리 사이즈가 18M bit(메가비트)라고 하고, 1프레임의 화상신호의 데이타량이 6M bit라고 가정하면 선택모드에 따른 데이타 기록은 다음과 같이 된다.

첫번째로 제1모드가 선택되면 신호처리회로(107)의 출력이 스위치회로(115)에서 선택 출력되어 데이타 압축없이 메모리카드(1)에 기록된다. 그러므로 제1모드가 선택되는 3프레임 화상신호 즉, 3장의 정지화상이 기록될 수 있다. 두번째로 제2모드가 선택되면 서브샘플회로(109)의 출력이 스위치회로(115)에서 선택 출력되어 메모리카드(1)에 기록된다. 이때 데이타량은 신호처리회로(107)의 출력데이타량의 1/2인 3M bit가 되며, 이는 상기한 바와 같이 서브샘플(109)의 출력이 제5도와 같이 서브샘플링된 데이타이기 때문이다. 그러므로 제2모드가 선택되면 6프레임 즉, 6장의 화상이 기록될 수 잇다.

세번째로 제3모드 또는 제4모드가 선택되면 데이타 압축회로(110)의 출력이 스위치회로(115)에서 선택출력되어 메모리카드(1)에 기록되는데 데이타 압축회로(110)는 제3모드일 경우에는 입력데이타를 1/2로 압축하여 제4모드일 경우에는 1/4로 압축하여 출력한다. 그러므로 제3모드가 메모리카드(1)에 기록되는 데이타량은 신호처리 회로(107)의 출력데이타량의 1/4인 1/5M bit가 된다. 이에 따라 제3모드가 선택되면 12프레임 즉, 12장의 화상이 기록될 수 있다. 또한 제4모드가 선택되면 메모리카드(1)에 기록되는 데이타량은 신호처리회로(107)의 출력데이타량의 1/8인 750Kbit가 된다. 이에 따라 제4모드가 선택되면 24프레임 즉, 24장의 화상이 기록될 수 있다.

이때 데이타 압축회로(110)에서 압축방식으로 변환코딩방식중 화상데이타의 중복성(Redundancy)을 최소화하므로써 데이타 압축을 실현하는 이산여현변환(DCT : Discrete Cosine Transform)방식을 사용할 경우, 일반적으로 1/20정도의 데이타 압축까지는 화질의 열화없이 압축할 수 있으므로 더 많은 압축이 이루어지는 모드의 선정도 가능하다.

한편 메모리카드(1)에 기록되는 정보로는 화상데이타 뿐만 아니라 CPU(111)의 제어에 의해 데이타 발생회로(118)에서 발생되는 화면번호, 특정 화상에 기록하고 싶은 데이타등이 함께 기록된다.

이하 상기와 같이 제1도의 카메라에 의해 화상데이타가 기록되어진 메모리카드(1)의 화상데이타를 재생하는 제2도의 재생기의 동작을 전술한 특허출원번호 제88-17537호를 참조하여 상세히 설명한다.

먼저 사용자가 메모리카드(1)를 제2도와 같은 재생기에 삽입하고 키보드부(213)의 조작으로 화일(File)번호(화상번호)를 지정하면, CPU(201)는 카드 인터페이스 회로(202)를 통하여 메모리카드(1)의 디렉토리(Directory)영역의 정보를 판독한다. 이때 CPU(201)는 지정된 지정된 화일번호의 정보분류가 화상데이타인지의 여부와 화상방식 및 데이타압축 모드를 확인하는 동시에 이에 따른 정보에 의하여 신호처리의 경로를 제어한다. 즉 메모리카드(1)의 정보에 의해 카드 인터페이스회로(202)로 부터 모드신호가 출정회로(211)는 모드신호에 의해 모드를 판정하여 판정결과에 따라 스위치(205)의 절환을 제어하는 동시에 데이타 복원회로(203) 및 보간회로(206)의 동작도 절환 제어한다. 이때 예를 들어 선택된 화일이 제1도의 카메라에서 제3모드 또는 제4모드로 기록된 화상이라면 카드 인터페이스회로(202)를 통하여 출력되는 데이타는 데이타 복원회로(203)에서 각각 2배, 4배의 데이타로 신장되어 복원된다. 데이타 복원회로(203)에서 복원된 데이타는 스위치(205)를 거쳐 보간회로(206)에 입력되어 보간이 된후 휘도신호(Y1)와 색차신호(CR1, CB1)로 출력됨으로써 프레임 메모리(207)에 1프레임의 데이타가 기입된다. 그리고 제1모드 또는 제2모드인 경우에는 데이타 복원회로(203)를 경유하지 않고 스위치(205)를 통하여 보간회로(206)에 입력되며 보간회로(206)에서 보간이 된후 휘도신호(Y)와 색차신호(CR, CB)로 출력됨으로써 프레임 메모리(207)에 1프레임의 데이타가 기입된다. 또한 카드 인터페이스회로(202)에서 출력되는 화상데이타 이외의 데이타는 데이타회로(204)를 통하여 프레임 메모리(207)에 화상데이타와 마찬가지로 기입된다.

상기와 같이 1프레임의 데이타가 프레임 메모리(207)에 기입되면, 신호발생기(215)에서 제공되는 클럭에 맞춰 휘도신호(Y) 및 색차신호(CR, CB)가 각각 D/A변환(Digital-to-Analog Conversion) 회로(209)에서 아나로그 화상신호로 변환된다. 이때 D/A변환회로(209)의 출력은 도시하지 않은 LPF를 거쳐 매끄럽게 되고 엔코더(Encoder) 및 매트릭스(Matrix)회로(210)에 입력되어 엔코더 및 매트릭스회로(210)에서 복합영상신호 또는 R, G, B 콤포넌트(Component)신호로 변환된후 모니터(216)에 인가됨으로써 모니터(216)에 화상이 디스플레이된다.

전술한 바와 같은 제1도 및 제2도의 종래의 디지탈 스틸 비디오 시스템에서 제1도의 카메라는 촬상소자인 CCD(101)로서 피사체를 촬상할때, 처음 1/60초동안 첫번째 피일드를 촬상하여 출력하고 다음 1/60초동안 두번째 피일드를 촬상하여 출력하여 신호처리후 기록하게 된다. 이때 만일 빠르게 움직이는 피사체를 촬영하게 되면, 첫번째 피일드의 움직이는 피사체의 제6도(a)와 같은 위치(S)와 두번째 피일드의 움직이는 피사체의 제6도(b)와 같은 위치(S′)가 서로 다른 상태에서 촬상된다. 그러므로 이를 제2도의 재생기로서 재생하여 모니터(216)를 통해 디스플레이하면 1/60초마다 서로 다른 화면이 디스플레이된다. 여기서 1/60초는 수직동기신호 주파수가 1/60일 경우를 예를 든 것이다.

따라서 1/60초를 주기로 화면이 떨리는 현상이 나타나는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 디지탈 스틸 비디오 카메라에 있어서, 빠르게 움직이는 피사체 촬영시 1피일드 촬상으로부터 1프레임의 화상신호를 발생시켜 기록토록 함으로써 재생시 안정된 화면을 모니터링(Monitering)할 수 있는 피일드 보간회로 및 방식을 제공함에 있다.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제7도는 본 발명에 따른 디지탈 스틸 비디오 카메라의 회로도로서, 소정의 메모리 사이즈(Size)를 가지며 데이타를 기록 및 재생할 수 있는 메모리카드(1)와, 외부의 색온도를 예측하여 색온도 데이타를 W.B.정보로서 출력하는 W.B.센서(2) 및 이를 인터페이싱하는 인터페이스회로(3)와, 사용자에 의해 피일드 촬영모드와 프레임 촬영모드중 어느 하나의 촬영모드 및 데이타 압축모드를 선택하는 선택부(4)와, 인터페이스회로(112)를 통하여 CPU(111)에 접속되며 시스템을 제어하는 제어신호를 출력하는 신호발생기(113)와, 촬상소자를 내부에 가지며 피사체를 촬상소자로서 촬상하여 광전 변환한후 샘플 앤드 홀드하여 제1, 제2피일드 화상신호로서 순차적으로 출력하는 촬상부(100)와, 촬상부(100)의 출력 화상신호를 디지탈 화상신호로 변환 출력하는 A/D변환회로(106)와, A/D변환회로(106)에서 출력되는 화상신호중 제1피일드 화상신호를 소정 제어에 의해 저장 및 출력하는 제1피일드 메모리(200)와, 제1피일드 메모리(200)에 저장된 제1피일드 화상신호를 입력하고 입력한 제1피일드 화상신호에 대하여 인접한 상하 수평주사라인의 화상신호의 값을 촬상소자의 구조에 따라 서로 다르게 평균하여 제2피일드 화상신호로 변환하여 출력하는 피일드 변환회로(300)와, A/D변환회로(106)에서 출력되는 제2피일드 화상신호와 피일드 변환회로(300)에서 출력되는 제2피일드 화상신호중 하나를 소정 제어에 의해 선택 입력하여 저장 및 출력하는 제2피일드 메모리(400)와, 피일드 촬영모드시 피일드 변환회로(300)에서 출력되는 제2피일드 화상신호를 제2피일드 메모리(400)에 저장 및 출력시키며 프레임 촬영모드시 A/D변환회로(106)에서 출력되는 제2피일드 화상신호를 제2피일드 메모리(400)에 저장 및 출력시키는 프레임 메모리(500)와, 선택부(4)에서 피일드 촬영모드로 선택될 경우에는 프레임 메모리 제어부(500)가 피일드 변환회로(300)에서 출력되는 제2피일드 화상신호를 제2피일드 메모리(400)에 저장 및 출력시키도록 하며, 선택부(4)에서 프레임 촬영모드로 선택될 경우에는 프레임 메모리 제어부(500)가 A/D변환회로(106)에서 출력되는 제2피일드 화상신호를 제2피일드 메모리(400)에 저장 및 출력시키도록 하는 CPU(111)와, 제1, 제2피일드메모리(300, 400)에서 출력되는 화상신호를 휘도신호(Y1)와 색차신호(CR1, CB1)로 분리하고 저감필터링한 후 서브샘플링 및 데이타압축하여 선택부(4)의 선택모드에 따라 데이타량이 다른 화상신호를 출력하는 신호변환부(600)와, 신호변환부(600)의 출력 화상신호를 화상정보에 함께 메모리카드(1)에 기록하는 기록부(700)로 구성된다.

상기 제7도의 구성중 촬상부(100)와 신호변환부(600)와 기록부(700)는 각각 전술한 제1도의 촬상부(100)와 신호변환부(600)와 기록부(700)와 동일하다.

제8도는 본 발명에 따른 제7도의 CCD(101)에서의 및 프레임 축적 설명도로서, (a)는 CCD(101)가 피일드 축적구조일때의 기수피일드 및 우수피일드 화상신호의 발생을 나타낸 것이고, (b)는 CCD(101)가 프레임 축적구조일때의 기수피일드 및 우수피일드 화상신호의 발생을 나타낸 것이다.

제9도는 본 발명에 따른 제7도에서의 CCD(101)의 주파수 인터리이브(Interleave)방식의 주사방법 예시도로서, (a)는 CCD(101)가 피일드 축적구조일때의 주파수 인터리브 방식의 주사방법을 나타낸 것이고, (b)는 CCD(101)가 프레임 축적구조일때의 주파수 인터리브방식의 주사방법을 나타낸 것이다.

이하 본 발명에 따른 제7도의 동작예를 제8도의 설명도 및 제9도의 예시도를 참조하여 상세히 설명한다.

디지탈 스틸 비디오 카메라로서의 일반적인 동작은 전술한 제1도의 카메라의 동작설명과 같다. 그러므로 상세한 동작설명을 생략한다. 사용자가 제7도와 같은 카메라의 전원을 "온"시키면, 표시부(5)에 현재 카메라의 상태에 관한 내용이 디스플레이 된다. 다음에 사용자가 선택부(4)를 조작하여 소망하는 촬영모드를 선택한다. 이때 전술한 제1도에서와 같이 메모리카드(1)에 기록되어야 할 데이타의 모드를 선택할 수 있는데, 전술한 제1-제4모드외에도 피일드 촬영모드와 프레임 촬영모드를 선택할 수 있다. 여기서 피일드 촬영모드라 함은 빠르게 움직이는 피사체를 촬영하고자할때 선택하는 모드를 말하고, 프레임 촬영모드라함은 제1도의 카메라와 같은 일반적인 전자 카메라에서와 같이 피사체를 촬영하고자 할때 선택하는 모드를 말한다.

사용자가 선택부(4)를 통해 모드선택한후 릴리이즈 버튼을 반쯤 누르면 전술한 제1도의 동작설명과 같이 전원전압이 각 전자회로부에 공급되고, CCD(101)가 구동되어 피사체를 촬상하여 광전변환함으로써 화상신호를 출력하게 된다.

이때 CCD(101)에서 피사체의 상에 따라 광전변환된 전하를 축적하여 출력하는 것은 CCD(101)의 구조에 따라 구분되는데, 일반적으로 제8도(a)와 같은 피일드 축적과 제8도(b)와 같은 프레임 축적이 있다. 먼저 피일드 축적인 경우 기수피일드 화상신호 출력시에는 제8도(a)의 (a)와 같이 감광부(P1-P2)에서 감광된 전하가 전송부(T1-T2)에서 I11+I21, I21+I22, I31+I41, I32+I42와 같은 방법으로 합쳐져서 처음 1/60초동안 출력된다. 우수피일드 화상신호 출력시에는 제8도(a)와 (b)와 같이 감광부(P1-P2)에서 감광된 전하가 전송부(T1-T2)에서 I11, I12, I21+I31, I22+I32, I41+I51, I42+I52, …와 같은 방법으로 합쳐져서 다음 1/60초동안 출력된다. 다음에 프레임 축적인 경우 처음 1/60초동안의 기수피일드 화상신호 출력시에는 제8도(b)의 (a)와 같이 감광부(P1-P2)에서 감광된 전하가 I11, I12, I31, I32, …, 순으로 출력된다. 그리고 다음 1/60초동안의 우수피일드 화상신호 출력시에는 제8도(b)의 (b)와 같이 감광부(P1-P2)에서 감광된 전하가 I21, I22, I41, I42, …,순으로 출력된다.

제8도에서는 CCD(101)의 일부를 나타낸 것이며 I11-I42등은 CCD(101)의 각 화소에서 광전변환된 전하를 나타낸다. 또한 상기한 바와 같이 CCD(101)에 측적된 전하를 전송하여 출력하는 방식은 통상적으로 주파수 인터리이브 방식의 주사방법이 사용되며 제9도에 나타낸 바와 같다. 제9도에서 화이트(W : White), 그린(G : Green), 시안(Cy : Cyan), 옐로우(Ye : Yellow) 부분은 각각 화이트, 그린, 시안, 옐로우 성분의 빛을 수광하여 감광하는 CCD(101)의 감광부를 나타낸 것이다.

먼저 CCD(101)가 제8도(B)와 같이 프레임 축적을 하는 경우에 주파수 인터리이브방식의 주사방법을 설명하면 다음과 같다. 처음 1/60초동안 기수피일드 주사시에는 제9도(A)와 같이 홀수의 수평주사라인(L1,L3,L5,L7)에 감강된 신호 O1-O4가 기수피일드 화상신호로써 출력된다. 다음 1/60초동안 우수피일드 주사시에는 제9도(A)오 같이 짝수의 수평주사라인(L2,L4,L6,L8)에 감광된 신호 E1-E4가 우수피일드 화상신호로서 출력된다.

다음에 CCD(101)가 제8도(a)와 같이 피일드 축적을 하는 경우 주파수 인터리이브 방식의 주사방법을 설명하면 다음과 같다. 처음 1/60초동안의 기수피일드 주사시에는 상기한 프레임 축적시와 달리 제9도(b)와 같이 인접 수평주사라인간에 두수평주사라인씩 쌍으로 합쳐진 신호 즉, 수평주사라인(L1)과 수평주사라인(L2)의 신호가 합쳐진 신호 O1′, 수평주사라인(L3)과 수평주사라인(L4)의 신호가 합쳐진 신호 O2′, 수평주사라인(L5)과 수평주사라인(L6)의 신호가 합쳐진 신호 O3′, 수평주사라인(L7)과 수평주사라인(L8)의 신호가 합쳐진 신호 O4′가 기수피일드 화상신호로써 출력된다. 다음 1/60초동안의 우수피일드 주사시에 우수피일드 화상신호는 제9도(b)와 같이 수평주사라인(L2)와 수평주사라인(L3)의 신호가 합쳐진 신호 E1′, 수평주사라인(L4)과 수평주사라인(L5)의 신호가 합쳐진 신호 E2′, 수평주사라인(L6)과 수평주사라인(L7)의 신호가 합쳐진 E3′가 출력되며 수평주사라인(L1)과 수평주사라인(L8)의 신호가 그대로 출력되는 형태가 된다.

제9도에는 CCD(101)의 감광부중의 일부를 나타낸 것이며 화이트(W), 그린(G), 시안(Cy), 옐로우(Ye)와 같은 보색신호를 촬상하는 CCD의 예를 들었으나 R, G, B의 형태로 촬상하는 CCD도 있다. 그리고 각 색의 배열도 여러가지의 형태가 있으나 생략한다.

그러므로 CCD(101)는 상기한 바와 같이 프레임 촬상을 위해서는 두번을 촬상하여 각각 1/60초마다 신호처리하게 되는 것이다.

CCD(101)에서 상기한 바와 같이 발생되어 출력되는 화상신호는 전술한 제1도의 동작 설명에서와 같이 샘플 앤드 홀드회로(102) 및 증폭회로(103)를 통해 증폭 출력된다. 이때 증폭회로(103)의 출력 화상신호는 전술한 제1도에서와 달리 감마보정 및 W.B.보정을 하지 않으며 저역통과필터링없이 바로 A/D변환회로(106)에서 디지탈 화상신호를 변환한다. 상기 감마보정 및 W.B.보정은 후술하는 바와 같이 재생시에 하게 되며, 이는 종래의 전술한 제1도에서와 같이 보정후 데이타를 압축시켜 기록하면 제2도에서와 같이 재생시에 보간을 한다해도 데이타를 압축 및 신장하는 과정을 거치게 됨으로써 보정효과가 저하되기 때문이다.

만일 프레임 촬영모드로 선택되었다면 즉, 빠르게 움직이지 않는 피사체를 촬영할 때는 CCD(101)에서 처음 1/60초동안 촤살되어 신호처리된 기수피일드 화상신호는 제1피일드 메모리(200)에 제1피일드신호로써 저장하며, 다음 1/60초동안 촬상되어 신호처리된 우수피일드 화상신호는 제2피일드 메모리(400)에 제2피일드신호로써 저장한다.

한편 프레임 메모리 제어부(500)는 A/D변환회로(106)에서 디지탈 변환된 화상 신호를 사용자가 선택부(4)를 통해 선택한 피일드 촬영모드 또는 프레임 촬영모드에 따라 다음과 같이 제1피일드 메모리(200) 또는 제2피일드 메모리(400)에 선택적으로 저장된다.

상기한 바와 달리 피일드 촬영모드로 선택되었다면, 즉 빠르게 움직이는 피사체를 촬영할때는 처음 1/60초동안 촬상되어 신호처리된 기수피일드 화상신호만을 제1피일드 메모리(200)에 제1피일드신호로써 저장하며, 다음 1/60초동안 촬상되어 신호처리된 화상신호는 저장하지 않는다. 즉, 기수피일드의 화상신호만을 처리하고 우수피일드의 화상신호는 처리하지 않게되는 것이며, 이 방법으로는 CCD(101), 샘플 앤드 홀드회로(102), A/D변환회로(106), 제1, 제2피일드 메모리(200, 400)중 어느 한 단계에서 우수피일드의 화상신호를 처리하지 않도록 할 수 있다.

상기한 바와 같이 피일드 촬영모드 또는 프레임 촬영모드에 따라 촬상되어 제1피일드 메모리(200) 또는 제2피일드(400)에 저장된 화상신호는 다음과 같은 두가지 방식으로 신호처리된다.

첫번째로 지금 프레임 촬영모드로 선택되었다면 제1피일드 메모리(200)에 저장되어 있는 제1피일드 화상신호가 먼저 프레임 메모리 제어부(500)에 의해 리드(Read)되어 신호처리회로(107)로 입력됨으로써 휘도신호(Y1)와 2개의 색차신호(CR1, CB1)로 분리된다. 다음에 제2피일드 메모리(400)에 저장되어 있는 제2피일드 화상신호가 리드되어 신호처리부(107)로 입력됨으로써 휘도신호(Y1)와 2개의 색차신호(CR1, CB1)로 분리된다. 이때 상기한 바와 달리 제1피일드 메모리(200)에 저장되어 있는 제1피일드 화상신호중 제1수평주사라인의 화상신호가 먼저 리드되어 신호처리부(107)에 입력되도록 하고, 다음에 제2피일드 메모리(400)에 저장되어 있는 제2피일드 화상신호중 제1수평주사라인의 화상신호가 리드되어 신호처리부(107)에 입력되도록 마지막 수평주사라인까지 반복함으로써 제1피일드 화상신호와 제2피일드 화상신호를 1수평주사라인씩 처리하는 방식도 적용될 수 있다.

두번째로 지금 피일드 촬영모드로 선택되었다면 상기한 바와 같이 제2피일드 메모리(400)에는 화상신호가 저장되어 있지 않고 제1피일드 메모리(200)에만 제1피일드의 화상신호가 저장되어 있는 상태이므로, 제1피일드의 화상신호를 피일드 변환회로(300)에서 제2피일드의 화상신호로 변환시켜 제2피일드 메모리(400)에 저장시킨다. 피일드 변환회로(300)에서의 제1피일드 화상신호를 제2피일드 화상신호를 변환시키는 방식은 다음과 같은 과정에 의해 수행된다.

먼저 제1피일드 메모리(200)에 저장되어 있는 제1피일드 화상신호가 제9도(a)와 같이 CCD(101)에서 프레임 축적에 의해 출력된 기수피일드 화상신호라면, 하기(1)-(4)식과 같은 연산을 통해 우수피일드 화상신호로 변환한다.

상기 (1)-(4)식에서 c=a+b이고, a>b로 설정한다.

상기 (1)식은 제9도(a)에서와 같이 E1신호를 감광하는 감광부의 위치(L2)가 O1과 O3의 가운데 있지 않고 O1쪽으로 치우쳐 있으므로 화상의 상관도가 큰 쪽이 강조되도록 가중치를 다르게 적용시켜 평균하여 기수피일드의 E1신호를 산출하는 것이다. 그리고 상기 (2)-(4)식도 역시 화상의 상관도가 큰 쪽이 강조되도록 가중치를 다르게 적용시켜 평균하며 기수피일드의 E2, E3, E4신호를 산출하는 것이다. 여기서 가중치인 a, b값은 시뮬레이션(Simulation) 및 실험을 통하여 적절한 값으로 설정한다.

프레임 축적에 의한 기수피일드 화상신호를 우수피일드 화상신호로 변환하는 상기한 방식은 하나의 예를 든 것이며 소망하는 결과에 따라 다르게 할 수 있다. 또한 상기 (3)-(4)식에서 제9도에 도시되지 않은 O5-O6신호는 수평주사라인(L8)에 인접되는 도시하지 않은 수평주사라인(L9)과 다음 다음의 수평주사라인(L11)에 감광된 신호를 나타낸 것이다.

또한 제1피일드 메모리(200)에 저장되어 있는 제1피일드 화상신호가 제9도(b)와 같이 CCD(101)에서 피일드 축적에 의해 출력된 기수피일드 화상신호라면, 하기 (5)-(7)식과 같은 연산을 통해 우수피일드 화상신호로 변환한다.

상기 (5)식은 제9도(b)에서와 같이 E1′신호가 상하의 O1′신호와 O2′신호의 중간이 되므로 인접한 상하 수평주사라인의 기수피일드 화상신호(O1′, O2′)를 산술 평균하여 우수피일드 화상신호 E1′를 산출하는 것이다. 그리고 상기 (6)-(7)식도 역시 변환할 우수피일드 화상신호 E2′, E3′의 인접한 상하 수평주사라인의 기수피일드 화상신호 O2′와 O3′, O3′와 O4′를 각각 산술 평균하여 우수피일드 화상신호 E2′, E3′를 산출하는것이다.

피일드 축적에 의한 기수피일드신호를 우수피일드 화상신호 변환하는 상기한 방식은 하나의 예를 든 것이며 소망하는 결과에 따라 다르게 할 수 있다.

상기 (1)-(4)식 또는 (5)-(7)식은 1피일드분의 우수피일드 화상신호중 일부분의 변환예를 든 것이다. 상기한 방식으로 1피일드분의 기수피일드 화상신호를 모두 우수피일드 화상신호로 변환하게 된다.

제1피일드 메모리(200)에 저장된 제1피일드 화상신호를 피일드 변환회로(300)에서 상기한 바와 같은 방식으로 제2피일드 화상신호로 변환한후 제2피일드 메모리(400)에 저장하면, 제1, 제2피일드 화상신호는 상기한 프레임 촬영모드시처럼 처리되어 신호처리부(107)에서 휘도신호(Y1)와 2개의 색차신호(CR1, CB1)로 분리된다.

신호처리부(107)에서 분리된 휘도신호(Y1)와 2개의 색차신호(CR1, CB1)는 전술한 제1도의 동작설명에서와 같이 선택부(7)의 데이타 형식에 대한 선택모드에 따라 처리되어 메모리카드(1)에 기록된다. 이때 전술한 제1도의 카메라와 달리 감마보정 및 W.B.보정을 재생시에 할 수 있도록 화상데이타와 함께 W.B.센서(2)에서 측정한 색온도 데이타, 플래시(Flash) 사용유무, 노출데이타(또는 조리게 데이타) 및 셔터 스피드 등의 촬상데이타등과 같이 메모리카드(1)에 기록한다.

제10도는 본 발명에 따른 제7도의 카메라에서 처리하여 메모리카드(1)에 기록한 화상데이타를 재생하는 재생기의 회로도로서, A/D 변환회로(209)와 엔코더 및 매트릭스회로(210) 사이에 감마보정 및 W.B.보정회로(230)가 접속되어 인터페이스회로(220)를 통하여 데이타회로(204)로부터 입력되는 감마보정 및 W.B.보정에 대한 정보에 따라 D/A 변환회로(209)의 출력 휘도신호(Y) 및 색차신호(CR, CB)에 대하여 감마보정 및 W.B.보정을 하여 엔코더 및 매트릭스회로(210)로 출력토록 구성된 부분만이 전술한 제2도의 재생기의 구성과 다르게 된다.

이하 상술한 구성에 의거하여 제10도의 동작을 설명한다.

우선 메모리카드(1)에 기록되어 있는 화상데이타를 복원시켜 D/A 변환회로(209)에서 아나로그 화상신호로 변환하여 출력되는 과정은 전술한 제2도의 동작설명과 같으므로 생략한다.

그리고 메모리카드(1)에는 제7도의 카메라에서 감마보정 및 W.B.보정을 위한 정보를 기록해 두었음으로, 재생동작이 수행되면 감마보정 및 W.B.보정회로(230)는 메모리카드(1)에 기록되어 있는 감마보정 및 W.B.보정을 위한 정보를 인터페이스회로(220)를 통해 입력하여 D/A 변환회로(209)의 출력 휘도신호(Y)와 색차신호(CR, CB)에 대한 감마보정 및 W.B.보정을 행한후 엔코더 및 매트릭스회로(210)로 출력한다.

상기한 바와 같이 제1도 및 제2도의 디지탈 스틸 비디오 시스템에서와 달리 감마보정 및 화이트 보정을 재생시에 함으로써, 기록시의 데이타 압축 및 재생시의 데이타 복원에 따른 보정효과의 저하를 방지할 수 있다.

엔코더 및 매트릭스회로(210)는 감마보정 및 W.B.보정회로(230)의 출력을 복합영상신호 또는 R, G, B콤포넌트 신호로 변환하여 모니터(216)로 출력하여 디스플레이토록 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 디지탈 스틸 비디오 카메라에 있어서, 빠르게 움직이는 피사체 촬영시 1피일드 촬상으로부터 1프레임의 화상신호를 발생시켜 기록함으로써 재생시 안정된 화면을 모니터링할 수 있는 잇점이 있다.

Claims (8)

1. 디지탈 스틸 비디오 카메라의 화상처리를 위한 피일드 보간회로에 있어서, 사용자에 의해 피일드 촬영모드와 프레임 촬영모드중 어느 하나의 촬영모드를 선택하는 선택부(4)와, 촬상소자를 내부에 가지며 피사체를 상기 촬상소자로서 촬상하여 광전 변환한후 샘플 앤드 홀드하여 제1, 제2피일드 화상신호로서 순차적으로 출력하는 촬상부(100)와, 상기 촬상부(100)의 출력 화상신호를 디지탈 화상신호로 변환출력하는 A/D변환회로(106)와, 상기 A/D변환회로(106)에서 출력되는 화상신호중 제1피일드 화상신호를 소정 제어에 의해 저장 및 출력하는 제1피일드 메모리(200)와, 상기 제1피일드 메모리(200)에 저장된 제1피일드 화상신호를 입력하고 입력한 제1피일드 화상신호에 대하여 인접한 상하 수평주사라인의 화상신호의 값을 상기 촬상소자의 구조에 따라 서로 다르게 평균하여 제2피일드 화상신호로 변환하여 출력하는 피일드 변환회로(300)와, 상기 A/D변환회로(106)에서 출력되는 제2피일드 화상신호와 피일드 변환회로(300)에서 출력되는 제2피일드 화상신호중 하나를 소정 제어에 의해 선택 입력하여 저장 및 출력하는 제2피일드 메모리(400)와, 피일드 촬영모드시 상기 피일드 변환회로(300)에서 출력되는 제2피일드 화상신호를 상기 제2피일드 메모리(400)에 저장 및 출력시키며 프레임 촬영모드시 상기 A/D 변환회로(106)에서 출력되는 제2피일드 화상신호를 상기 제2피일드 메모리(400)에 저장 및 출력시키는 프레임 메모리 제어부(500)와, 상기 선택부(4)에서 피일드 촬영모드로 선택될 경우에는 상기 프레임 메모리 제어부(500)가 상기 피일드 변환회로(300)에서 출력되는 제2피일드 화상신호를 상기 제2피일드 메모리(400)에 저장 및 출력시키도록 하며, 상기 선택부(4)에서 프레임 촬영모드로 선택될 경우에는 상기 프레임 메모리 제어부(500)가 상기 A/D변환회로(106)에서 출력되는 제2피일드 화상신호를 상기 제2피일드 메모리(400)에 저장 및 출력시키도록 하는 CPU(111)를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상처리를 위한 피일드 보간회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 촬상소자가 프레임 축적 구조의 CCD임을 특징으로 하는 화상처리를 위한 피일드 보간회로.
3. 제1항에 있어서, 상기 촬상소자가 피일드 축적 구조의 CCD임을 특징으로 하는 화상처리를 위한 피일드 보간회로.
4. CPU(111)와, 촬상소자를 내부에 가지는 촬상부(100)와, A/D변환회로(106)와, 제1, 제2피일드 메모리(200, 300)와, 피일드 변환회로(300) 및 프레임 메모리 제어부(500)와, 신호변환부(600)와, 기록부(700)를 구비한 디지탈 스틸 비디오 카메라의 화상신호 처리를 위한 피일드 보간방식에 있어서, 상기 촬상부의 촬상소자로서 피사체를 촬상하여 촬상에 따라 상기 촬상소자에 축적된 전하를 전기적인 화상신호로 변환하여 제1피일드 화상신호를 출력하는 촬상과정과, 상기 촬상과정의 제1피일드 화상신호를 상기 A/D변환회로로서 디지탈 화상 신호로 변환하는 디지탈변환과정과, 상기 디지탈변환과정의 디지탈 변환된 제1피일드 화상신호를 상기 제1피일드 메모리에 저장하는 저장과정과, 상기 저장과정에서 저장한 상기 제1피일드 화상신호에 대하여 인접한 상하 수평주사라인의 화상신호의 값을 상기 촬상소자의 구조에 따라 서로 다르게 평균하여 제2피일드 화상신호로 변환한후 상기 제2피일드 메모리에 저장하는 피일드보간과정과, 상기 저장과정 및 피일드보간과정에서 저장한 상기 제1, 제2피일드신호를 상기 신호변환부를 통해 상기 기록부로 출력하는 출력과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화상신호 처리를 위한 피일드 보간방식.
5. 제4항에 있어서, 상기 촬상과정이 촬상에 따라 상기 촬상소자에 피일드 축적된 전하를 상기 화상신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 화상신호 처리를 위한 피일드 보간방식.
6. 제4항에 있어서, 상기 촬상과정이 촬상에 따라 상기 촬상소자에 프레임 축적된 전하를 상기 화상신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 화상신호 처리를 위한 피일드 보간방식.
7. 제5항에 있어서, 상기 피일드보간과정이 상기 제1피일드 화상신호에 대하여 각각 인접한 상하 수평주사라인의 화상신호의 값을 산술 평균하여 상기 제2피일드 화상신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 화상신호 처리를 위한 피일드 보간방식.
8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 피일드보간과정이 상기 제1피일드 화상신호에 대하여 각각 한라인씩 건너 인접한 상하 수평주사라인의 화상신호의 값을 화상의 상관도가 큰 쪽이 강조되도록 가중치를 다르게 적용시켜 평균하여 상기 제2피일드 화상신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 화상신호 처리를 위한 피일드 보간방식.

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