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애플리케이션 노트  4133

MAX7461 동기 손실 (Loss-of-Sync) 알람을 사용하여 간편하고 신속하게 SD (Standard-Definition) 비디오 감지

저자: David Fry

개요: MAX7461 동기 손실 알람은 NTSC, PAL 및 SECAM 애플리케이션에서 컴포지트 동기 신호를 검출한다. 이 소자는 설계가 간편하며 몇 라인 이내에 동기의 존재 또는 손실을 빠르게 검출한다. MAX7461은 SDTV와 HDTV 동기도 구별할 수 있으므로 외부 부품을 추가하지 않아도 동기의 존재나 손실을 검출하는 완벽한 솔루션을 제공한다. 따라서 하나 이상의 비디오 입력을 폴링하고 프로세싱하는 소프트웨어 오버헤드 없이 유효한 비디오 동기 신호 존재 여부를 시스템 프로세서가 신속히 결정할 수 있다.

소자의 기능 설명

MAX7461 내에서 비디오 신호는 먼저 싱크 팁 (sync-tip) 클램핑되어 DC 레벨을 생성한다(그림 1 참조). 이것은 50Hz 또는 60Hz hum과 같은 저주파 잡음을 제거할 뿐 아니라 입력으로 다중 소스가 스위칭될 때 DC 바운스를 줄여준다.

Figure 1. The MAX7461 block diagram.
그림 1. MAX7461 블록 다이어그램

클램핑 후 신호는 저역통과 필터링된다. 저역통과 필터링은 버스트 및 색도(chrominance)를 제거하여 동기 검출 오류를 방지하고 잡음 내성을 증가시킨다. 클램핑되고 필터링된 비디오는 슬라이스되어 동기 슬라이스 레벨과 비교하여 동기를 추출한다.

이렇게 추출된 동기 트레인(sync train)은 LOS 필터에 인가된다. 동기 트레인은 블록 형태로 되어 있어 소자가 안정적으로 신속하게 동기를 검출할 수 있다. LOS 필터는 동기 폭과 동기 주파수를 모두 측정한다.

소자 성능

MAX7461은 동기의 존재를 검출해야 할 뿐 아니라 유효성도 검증해야 한다. 소자는 그림 2와 같이 동기의 폭과 주파수를 측정하여 이를 수행한다.

Figure 2. Measurement of sync timing parameters.
그림 2. 동기 타이밍 파라미터 측정

동기 펄스 폭의 일반적인 값은 4.7µs이다. 동기 펄스 간격의 일반적인 값은 63.55µs(NTSC) 및 64µs(PAL)이다. 그러나 보통 여러 가지 컬러 표준이 사용되기 때문에 동기 펄스 폭은 4.19µs ~ 5.76µs 사이가 될 수 있다. 예외적으로 동기 펄스 간격이 63.492µs인 경우도 있다. 따라서 소자는 동기 펄스 폭 및 간격에 대해 윈도우 범위를 설정한다. 신호가 유효한 동기를 표시하려면 소자는 보통 2.2ms 동안 윈도우 구간 안에서 여러 개의 동기를 검출해야 한다. 일단 유효한 동기가 검출되면, 소자가 동기 손실을 나타내기 전에 이러한 동기는 보통 3.4ms 동안 손실되어야 한다. 검출 및 해제 시간에 대한 허용오차는 아래의 표 1에 나와 있다.

표 1. MAX7461LOS 검출 및 해제 시간
Parameter Symbol Min Typ Max Units
LOS release time tRT 1.7 2.2 2.7 ms
LOS detect time tDT 1.9 3.4 4.9

여러 개의 동기에 대해 동기 폭과 동기 간격을 측정하는 이러한 알고리즘과 히스테리시스는 매우 견고하면서 잡음에 강한 동기 검출 방법을 제공한다.

동기 폭과 간격에 대한 윈도우 구간은 모든 SDTV 동기 패턴을 오류 없이 검출할 수 있도록 내부적으로 설정된다. HDTV 동기가 입력으로 사용되면 소자는 동기 손실을 표시한다. 여러 가지 표준이 혼용되는 환경에서는 HD 신호가 자칫 SD 입력에 연결될 수도 있기 때문에 이 기능이 특히 중요하다.

따라서 유효한 동기를 검출하기 위해 MAX7461은 최소 2.2ms 동안 폭과 간격 윈도우 구간 내에서 동기를 검출해야 한다. 검출이 완료되면 유효한 동기는 최소 3.4ms 동안 손실되어야 하며 이는 53라인에 해당한다. 일반적인 값과 허용되는 값은 표 2에 나와 있다.

표 2. 일반 및 허용되는 동기 시간 값
Sync Period Parameter Symbol Min Typ Max Units
64µs LOS release time tRT 27 35 43 Lines
LOS detect time tDT 30 54 77
63.55µs LOS release time tRT 27 35 43
LOS detect time tDT 30 54 78

애플리케이션과 장점

여기에서는 일반 CCTV, 자동차 엔터테인먼트 및 가전 애플리케이션에 대해 설명한다. 이러한 시스템에서는 프로세서가 종종 1차적 기능으로 확대되고 동기 손실은 2차적 기능으로 간주되지만 여전히 중요한 기능임에는 틀림없다.

동기 손실 기능은 시스템 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 그러나 이러한 기능은 실시간으로 수행되어야 하므로 프로세싱의 많은 부분을 차지해버린다. 따라서 간단한 단일 소자로 동기 손실 기능을 구현하면 시스템 프로세서에 이러한 실시간 프로세싱 부하를 없앨 수 있다.

CCTV 보안 시스템

그림 3과 같은 일반적인 CCTV 보안 시스템은 시스템 프로세서가 동작하지 않는 비디오 소스가 없는지 알고 있어야 한다. 여러 대의 카메라로 감시하는 실내에서와 같이 대부분의 시스템은 시스템에 부착된 카메라 중에 선택된 수의 카메라에 대해서만 모니터링하고 레코딩할 수 있다. 일부 시스템은 어느 한 대의 카메라 소스가 손상되면 같은 방의 다른 카메라로 즉시 모니터링하고 레코딩할 수 있도록 프로그래밍할 수 있다. 이와 같이 가능한 신속하게 여러 소스 간에 스위칭할 수 있는 능력이 매우 중요하다.

Figure 3. The MAX7461 in a typical CCTV security system.
그림 3. 일반적인 CCTV 보안 시스템에 사용되는 MAX7461

백업 카메라가 통합된 자동차 엔터테인먼트 시스템

자동차 엔터테인먼트 시스템은 점점 더 복잡해지고 있다. 예를 들어 최근에는 운전자가 후방을 잘 보고 쉽게 후진할 수 있도록 백업 카메라가 추가되는 추세이다. 이러한 애플리케이션(그림 4 참조)에서 특히 시야가 제한되는 야간에는 백업 카메라의 비디오 신호를 지속적으로 모니터링하면서 신호가 실패할 경우 시스템이 즉시 응답할 수 있는 능력이 필수적이다. MAX7461은 시스템 프로세서의 부하를 덜어주어 신호 실패를 즉시 검출할 수 있다.

Figure 4. The MAX7461 is shown in a typical automotive backup camera application.
그림 4. 일반적인 자동차 백업 카메라 애플리케이션에 사용되는 MAX7461

개인용 비디오 레코더 (PVR) 시스템

일반적인 PVR 시스템은 종종 자체적인 내부 디코더뿐 아니라 보조 아날로그 입력으로부터 레코딩하는 기능을 제공한다. PVR 시스템에는 주로 비디오 신호를 프로세싱하는 데 사용되는 복잡한 시스템 프로세서가 내장되어 있다. 따라서 외부의 동기 손실 검출기를 사용하면 프로세서의 추가적인 부하를 피할 수 있어 유리하다. 그림 5는 MAX7461을 사용한 PVR 애플리케이션의 일반적인 블록 다이어그램이다.

Figure 5. A typical PVR system that incorporates the MAX7461.
그림 5. MAX7461이 내장된 일반적인 PVR 시스템

결론

이 애플리케이션 노트에서는 MAX7461이 어떤 방식으로 다양한 시스템에서 동기의 존재와 손실을 검출하는지에 대해 살펴보았다. MAX7461은 구현이 용이하며 시스템 프로세서에서 실시간 소프트웨어 부하를 줄여주는 간편한 방법을 제공한다.


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