Design of Video Encoder activating with variable clocks of CCDs for CCTV applications

SONY corporation preoccupies $80\%$ of a market of the CCD used in a CCTV system. The CCD of SONY have high duality which can not follow the progress of capability. But there are some problems which differ the clock frequency used in CCD from the frequency used in common video encoder. To get the result by using common video encoder, the system needs a scaler that could adjust image size and PLL that synchronizes CCD's with encoder's clock So, this paper proposes the video encoder that is activated at equal clock used in CCD without scaler and PLL. The encoder converts ITU-R BT.601 4:2:2 or ITU-R BT.656 inputs from various video sources into NTSC or PAL signals in CVBS. Due to variable clock, property of filters used in the encoder is automatically changed by clock and filters adopt multiplier-free structures to reduce hardware complexity. The hardware bit width of programmable digital filters for luminance and chrominance signals, along with other operating blocks, are carefully determined to produce hish-quality digital video signals of ${\pm}1$ LSB error or less. The proposed encoder is experimentally demonstrated by using the Altera Stratix EP1S80B953C6ES device.

CCTV용 CCD를 위한 가변 clock으로 동작되는 비디오 인코더의 설계

CCTV(Closed Circuit TeleVision)에 사용되는 CCD(Charge Coupled Device)는 일본의 소니가 시장을 $80\%$ 선점하고 있다. 이는 다른 회사가 따라오지 못할 만큼의 성능을 가지고 있기 때문인데, 문제는 CCD에서 사용되는 clock 주파수가 범용 비디오 인코더에서 사용하는 주파수와 다르다는 것이다. 이 때문에 범용 비디오 인코더를 사용하여 TV 출력을 만들려면, 화면 크기를 조절해 주는 scaler와 2개 clock의 동기를 잡아주는 PLL(Phase Loop Lock)이 필요하다. 그래서 본 논문에서는 scaler와 PLL을 사용하지 않고도 TV 출력 신호를 만들 수 있도록 CCD와 동일한 clock으로 동작하는 비디오 인코더를 제안한다. 본 비디오 인코더는 ITU-R BT.601 4:2:2, ITU-R BT.656 중 하나의 입력을 받아서 NTSC, PAL등의 S-video 신호와 CVBS(Composite Video Baseband Signals)로 바꾸어 준다. 입력 클럭이 가변하기 때문에 인코더 내부에서 사용하는 필터의 특성도 가변되도록 설계하였고 하드웨어 크기를 줄이기 위해서 곱셈기를 사용하지 않는 구조로 설계하였다. 명암 신호와 색차 신호를 위한 디지털 필터의 bit width는 하드웨어 설계 시 발생할 수 있는 오차를 ${\pm}1$ LSB(Least Significant Bit) 이하가 되도록 정하여 양질의 복합 영상 신호를 만들 수 있도록 하였다. 제안된 시스템은 Altera FPGA인 Stratix EP1S80B953C6ES을 이용하여 검증을 수행하였다.