아날로그 비디오를 연결하는 디지털 인터페이스를 살펴보면, 고화질 형식에 대한 개념을 갖추고 있습니다. 고화질 형식의 경우, 샘플링 및 데이터 전송률이 빠를 것이며 빠른 데이터 전송률로 작동하는 회로의 크기를 최소화하기 위해 시스템 전체에 걸쳐 luma 및 chroma에 대한 별개의 10 비트 버스들을 유지하여야 할 수도 있습니다.
1. RGB카메라와 디지털 신호 처리
감마 보정 RGB 선형 행렬에서 luma 컴포넌트인 Y', 그리고 두 스케일 된 색 컴포넌트인 P'b 및 P'r로 변환됩니다. 인간의 눈은 색상의 변화보다 밝기 (디테일)의 변화에 더욱 민감하므로, 이는 시스템을 통해 Y' 신호가 높은 대역폭 (표준 화질의 경우 5.5 MHz)에서 전달됩니다. luma 및 색 신호는 저역 통과 필터를 거쳐 샘플링 (디지타이징) 프로세스에서 앨리어싱을 일으킬 수 있는 높은 비디오 주파수들을 제거하게 됩니다. 여과된 luma 신호는 아날로그 대 디지털 변환기에서 13.5 MHz의 속도로 샘플링되어 13.5 MB/s의 10비트 데이터 스트림을 생성합니다. 두 색 채널은 여과된 다음, 아날로그 대 디지털 변환기에서 6.75 MHz의 속도로 샘플링되어 6.75 MB/s의 두 데이터 스트림을 생성합니다. 세 가지 비디오 채널이 다중화되어 27 MB/s의 단일 10 비트 병렬 데이터 스트림을 생성하게 됩니다.
2. 병렬 데이터 프로세싱
보조 처리기를 사용하여 타이밍 레퍼런스 신호, AES/EBU 형식 디지털 오디오, 기타 보조 데이터를 추가합니다. 데이터에 대한 체크섬 (checksum) 을 계산하여 병렬 데이터 스트림에 추가하는 방식입니다. 그런 다음, 27 MB/s, 10 비트 병렬 데이터가 쉬프트 레지스터 또는 직렬 변환기로 로드되어, 270 Mb/s의 속도로 클럭 되고 표준 화질 ITU-R.BT-656/ SMPTE 259M에 준하는 효율적인 전송을 위해 스크램블 됩니다. 표준 화질 ITU-R.BT-656/SMPTE 259M에 준하는 신호들은 거의 100%에 이르는 데이터 무결성으로 최대 약 300 미터까지의 표준 비디오 케이블로 전송될 수 있으며, 데이터 전송률이 1.485 Gb/s인 고화질 SMPTE 292M에 준하는 신호들은 약 100 미터까지로 제한됩니다.
3. SDI수신기와 디지털 신호처리
수신기에서 반 클럭 주파수의 에너지가 감지되어 인입되는 270 Mb/s 데이터 신호에 적절한 아날로그 등화가 적용됩니다. 새로운 270 MHz 클럭이 NRZI 신호 단에서 복구되고, 등화 신호가 샘플링되어 그 로직 상태를 결정하게 됩니다. 직병렬 변환기는 부호기의 스크램블링 알고리즘에 맞는 알고리즘을 이용하여 데이터를 해독하고 27 MB/s의 10 비트 데이터 스트림을 출력합니다. 수신기가 내장된 체크섬을 추출하여 수신 데이터에서 생성한 새로운 체크섬과 비교한 다음 오류를 보고하고 데이터 스트림에 고유의 플래그를 추가합니다. 보조 처리기는 오디오 또는 기타 보조 데이터를 추출합니다.
4. 병렬데이터 RGB복원
1) RGB복원 워크플로우(Workflow)
- 10 비트 데이터는 디지털 luma 및 색 데이터 스트림으로 역다중화
- 세 개의 디지털 대 아날로그 변환기를 통해 아날로그로 변환
- 개별적인 데이터 레벨들을 원만한 아날로그 파형으로 복원하도록 여과
- 디스플레이를 위해 원래의 R'G'B'로 다시 행렬화
지금까지 간단히 살펴 본 시스템 개요는 시스템 작동 원리의 이해에 도움이 될 것입니다.
- 601 샘플링
ITU-R BT.601은 625/50 및 525/60 텔레비전 시스템용 디지털 컴포넌트 비디오에 대한 파라미터를 정하기 위해 공동 SMPTE/EBU 특별팀이 제시한 샘플링 표준입니다. 이 작업은 1981년에 SMPTE가 후원한 일련의 테스트에 의해 완성되었으며, CCIR Recommendation 601 (지금은 ITU-R BT.601로 알려진)을 낳게 되었습니다. 이 문서는 525 및 625주 사선 신호에 쓰이는 샘플링 메커니즘을 규정하고 있습니다. 이는 아날로그 휘도에 대하여 13.5 MHz에서의 그리고 두 아날로그 색차 신호에 대하여 6.75 MHz에서의 직교 샘플링을 규정하고 있습니다.
이번 포스팅에선 디지털 인터페이스를 통한 영상신호 처리 과정에 대해 정리해 보았습니다. 아날로그에서 디지털, 디지털에서 아날로그로 변환되는 과정이 무척 흥미롭습니다. 각 과정을 이해하시고 공부하시기 바랍니다.
'Broadcast Tech.' 카테고리의 다른 글
| 양자화(Quantization)를 통한 영상신호 압축 (0) | 2023.06.06 |
|---|---|
| 표본화를 통한 디지털(Digital) 영상 신호 변환 과정 (0) | 2023.06.05 |
| 아날로그 영상신호와 디지털 영상신호 방식 (0) | 2023.06.03 |
| 디지털 영상신호의 개요와 색차신호, 휘도신호 샘플링 (0) | 2023.06.02 |
| 아날로그 TV원리와 영상신호 (0) | 2023.06.01 |
댓글