TV 방송 카메라 조정과 영상신호 블랙(Black)조정 방법

TV방송의 영상 신호는 어떻게 조정하느냐에 따라 밝기와 색감이 다르게 표현됩니다. TV방송 카메라와 영상신호의 조정을 어떻게 조정하는지 간단하게 정리해 보며 각 파라미터들의 역할을 알아보겠습니다. 

 

 

1. 카메라 조정

카메라 조정요소로는 Focusing, Beam Alignment, Registration, Shading, Black Balance, Black Set, Flare, Gamma, Gain, Knee, White Clip, DTL이 있습니다. 이 조정요소 중 CCD 카메라를 사용하면서 Beam Alignment, Registration 조정은 카메라 제작 시 고정되기 때문에 조정이 불가하며 문제가 생겼을 때는 CCD를 교체하는 것 외에는 방법이 없습니다. 카메라의 초점을 정확하게 조정하기 위해서는 조리개를 최대로 개방한 후 조정해야 합니다.

 

만약 화면이 과도하게 밝아지면 조리개를 최대한 개방해도 피사체가 보일 정도로 ND Filter의 투과율을 조정합니다. 이것은 렌즈의 초점심도를 얕게 하여 보다 정확하게 초점을 조정하기 위함입니다. 만약, 초점이 정확하게 맞지 않은 상태로 윤곽보정(Detail)을 조정하게 되면 실제 운용에서 윤곽선이 과도하게 표현되는 경우가 생길 수 있습니다.

 

2. 영상신호의 Black 조정

카메라의 블랙을 조정하면서 혼동하는 개념이 setup과 pedestal의 차이 입니다.

(1) setup 레벨

setup 레벨은 비디오 신호에서 가장 낮은 영상신호 레벨을 정한 것을 말하며, NTSC 신호에서는 7.5 IRE를 setup level로 정의되어 있으나 한국과 일본에서 Setup 레벨을 0IRE로 사용하는 경우가 있습니다. setup 레벨이 다른 것은 운용하는데 있어서 큰 문제가 없습니다. 영상신호의 어두운 부분을 어디까지 표현할 것인가를 결정하는 요소이기 때문입니다. 실제 방송사에서 0setup level을 기준으로 제작했더라도 시청자들이 보는 디스플레이가 7.5IRE 이하를 재현하지 못한다면 아무 소용이 없는 일입니다. 대부분의 CRT 형태의 TV가 7.5 setup level로 설정되어 있어 방송사에서 0 setup level을 사용한 것이 별 효과가 없었다는 의견이 있습니다.

 

Black 레벨은 카메라의 cap을 닫았을 때, 즉 외부 광량이 없는 상소에서의 최소 Beam Current를 정의하는 것을 말합니다. 카메라에서 발생시키는 영상신호의 최저치를 규정하는 것입니다. 직전에 표현한 setup level보다 약간 높게 설정합니다. 아날로그나 SD 카메라의 경우 0setup을 사용하는 시스템에서 Black level을 5 IRE 기준으로 조정했습니다. 시청자들의 디스플레이가 이 이하의 신호는 재현하지 못한다고 판단해서 설정된 값인 것 같습니다. 하지만 HD 카메라에서는 Black level을 더 낮게 조정합니다. HD 디스플레이들이 어두운 영상의 재현력이 아날로그 디스플레이에 비해 개선되었기 때문에 영상신호의 시작점을 더 낮게 조정해도 디스플레이에서 재현하는 것을 볼 수 있습니다. 실제 카메라의 블랙레벨은 방송사마다 약간의 차이를 보이고 있습니다. Black set 조정은 간단히 표현하면 카메라에서 전기적 이득을 보통 -3dB에서 +12dB까지 조정할 수 있습니다. 이렇게 전기적 이득을 변화시키더라도 카메라의 블랙레벨은 변하지 않도록 또는 변화를 최소화하도록 하는 과정을 말합니다. 카메라에 따라 Black set, Pre Blanking, Pulse cancel, Blanking zero 등으로 불리기도 합니다. Auto Black Balance 조정과정에 같이 조정되는 경우가 대부분입니다.

 

 

(2) Shading

Shading이란 일정한 밝기의 피사체를 촬영했을 때 영상신호 출력에도 밝기에 차이가 없도록 조정하는 것을 말합니다. 이는 렌즈의 중심부와 주변부에서의 광량의 불균일에 의한 것으로 광을 차단할 때는 Black shading이라고 하고, 일정한 광을 입사시켰을 때는 White Shading이라고 합니다.

동일한 조명을 받는 피사체의 좌우를 같게 만드는 것을 Horizontal Shading, 상하를 같게 만드는 것은 Vertical Shading이라고 합니다. 이런 Shading의 보정을 위해 TV카메라에 Sawtooth 또는 Parabola 신호를 R, G, B 신호에 중첩시켜서 Shading을 보정합니다. <그림 3>은 Black Shading 보정이 필요한 영상신호의 예를 보여주고 있습니다. <그림 3(a)>는 Horizontal shading 보정이 필요한 신호를 보여주고 있습니다. 첫 번째인 R 신호의 경우 Sawtooth 보정이 필요하고, 두 번째 G의 경우 Parabolar 보정이 필요합니다. 세 번째 B 신호의 경우는 Shading 특성이 보정이 필요 없는 경우를 보여줍니다. <그림 3(a)>는 Vertical 신호에 대해서 예를 보여주고 있습니다. Black Shading을 조정하기 위해서는 카메라의 Cap을 닫고 Detail, Knee, Matrix, White Clip을 OFF 한 상태에서 조정해야 합니다. R, G, B Component 신호를 Waveform 모니터로 보면서 조정해야 합니다.

Black shading 보정이 필요한 예

 

 

(3) Black Balance

Black Balance 조정은 카메라의 Cap을 닫았을 때 영상신호의 가장 시작점에서 R, G, B 신호의 레벨이 균일하도록 조정하는 것을 말한다. 기준 블랙 신호 레벨은 G 신호를 기준으로 조정한다. 방송사에 따라 기준 레벨이 약간 차이가 있으나 2-5 IRE 사이를 기준레벨로 정하여 사용한다.  Waveform의 gain을 ×1로 했을 때는 R, G, B 신호가 너무 낮아서 조정하기가 어렵습니다. 

 

 

Waveform의 gain을 ×5 확대하면 블랙레벨을 조정하기가 훨씬 수월해집니다. 아날로그 카메라의 경우는 아날로그 Waveform으로 sub Carrier를 최소화시키도록 조정하였다. 하지만 HD 카메라의 경우는 subcarrier가 존재하지 않으므로 RGB모드에서 같은 레벨이 되도록 조정하면 됩니다. R, G, B 신호 중에 B 신호가 가장 특성이 좋지 않은 것을 알 수 있습니다. B신호의 주파수가 제일 높기 때문에 생긴 현상이다. 선명도가 저하되지 않는 상태에서 블랙신호의 파형이 깨끗하게 나오는 카메라의 S/N비가 더 우수합니다.

 

Vectorscope로 Black Balance조정

 

Waveform으로 Black Balance를 조정하는 것이 아날로그 카메라를 조정할 때 보다 불편하다면  Vectorscope를 가지고 Black Balance를 조정할 수 있습니다. 아날로그 Vectorscope와 달리 R-Y, B-Y로 표시되지만 무채색에 대해서는 아날로그 Vectorscope와 같은 파형을 나타냅니다. 이런 Black Balance 조정과정을 수행하는 것이 귀찮다고 생각되면 Auto Black Balance를 실행시키면 Black set, Black Balance가 자동으로 Reference 파일에 저장된 값으로 수렴하여 조정됩니다. 실행이 종료된 후 제대로 조정되었는가를 Waveform으로 확인하는 것이 좋습니다.