제1부: CCD (Charge Coupled Device) 촬상소자의 기초 이론
■ CCD(Charge Coupled Device)의 기본원리와 성능 요소 해설
- CCD의 동작원리와 특징(Interline형 CCD, Frame Interline형 CCD, Frame Transfer형 CCD, 축적부가 없는 Frame Transfer형 CCD
- CCD의 기본 동작(수광부, 수직전송부, 수평전송부, 출력부)
- CCD의 성능을 결정하는 요소(화소수에 따라 정해지는 해상도, aperture response(수광부 개구 형상)에 의한 MTF, 샘플링에 의한 Aliasing 일그러짐
- CCD의 감도(마이크로 렌즈에 의한 집광, overflow drain 구조, 검출 앰프 FDA(Floating Diffusion Amplifier)의 고효율화, dynamic range
- CCD의 포화신호 레벨, CCD의 노이즈, CCD의 전자셔터,
CCD의 노이즈 저감회로(상관 이중 샘플링 회로)
- 광학 로패스 필터(Optical Low pass fiIter)의 원리와 전달특성
■ CCD의 광학계와 광파이버의 기초 이론
- 빛의 강도에 관한 기초지식: 방사량과 측광량, 방사속에서
광속으로 변환, 점광원으로부터 임의의 입체각에 방사되는 빛의 강도, 방사조도와
조도
- 렌즈의 기본기술: 렌즈의 결상, 상의 밝기와 F number,
렌즈의 주변광량
- 이미지 사이즈와 초점거리: 화각에 대하여, 이미지센서(image
sensor)의 사이즈와 초점거리
- 초점심도와 피사계 심도: 초점심도를 구하는 방법, 피사계 심도를 구하는 방법
- 광파이버로부터 조명에 의한 촬상 시스템: 광원으로부터
방사하는 광속, 광파이버의 전달효율, 파시체의 조도, CCD 촬상면상의 조도,
조리개값의 결정
- 광파이버의 기초지식: 물질속 빛의 작용, 광파이버내에서 빛의 전송, 개구수 NA(numerical aperture), 분광투과율, 빛의 손실, 개구율
■ CCD의 영상신호처리 이론
- 동축케이블에 의한 신호전송: 전달속도와 지연시간, 특성 임피던스, 정전용량, 동축케이블의 사양, 용량성 부하의 구동, 임피던스 매칭
- 신호 증폭회로의 구성: CCD로부터의 신호 증폭, 차동 증폭기에 의한 신호의 증폭과 노이즈의 제거, common mode noise를 제거하는 회로의 예
- 신호 증폭회로(비디오 앰프), C-E 피드백 앰프의 직류/교류 동작, feedback clamp 회로의 동작과 전달함수
-
감마보정의 원리와 동작, γ특성차에 따른 영상에 대한 영향, A/D 변환과 D/A 변환회로(양자화 잡음과 S/N, A/D 변환의 스펙트럼), 아날로그/디지털 신호처리의 기본동작, LPF와 HPF
- 영상신호의 특징: 해상도, S/N(신호 대 잡음비), 계조
특성, 주파수, 위상 특성
■ CCD의 색 재현성에 관한 기초 이론
- 색 정보에 관한 기초지식: 색과 조명, 표준광, 등색과
등색함수에 대하여,
- 색을 표시하는 방법(XYZ 표색계), 컬러카메라와 TV계의
색 재현(색재현성을 결정하는 요소, 피사체의 3자극값), 벡터스코프(vector scope)에 의한 평가
■ CCD 촬상소자의 응용 사례(전자 내시경)
- 전자 내시경 시스템의 CCD 응용: 촬상원리와 방식, CCD의
화소수와 해상도, 주변기기 시스템, 전자 내시경 시스템의 사례
- 면순차 방식 전자 내시경, 표준 TV 방식에 대응한 화소수의 CCD에 의한 촬상, 특수 CCD에 의한 촬상
- 동시 방식의 전자 내시경: CCD의 색필터 배열, 휘도신호의
생성, 색차신호의 생성, 휘도신호와 색신호의 스펙트럼, 보색신호에서 원색신호를
생성
- 면순차 방식과 동시 방식의 비교: 해상도, 휘도신호,
색신호, 색의 재현성, 색 일그러짐(색 어긋남, 상 흔들림), 전자 내시경의 금후 기술 동향
■ CCD 센서 응용분야의 EMC 기초기술
- 노이즈를 고려한 EMC 설계 기술: 노이즈의 종류의 대책
방법, normal mode noise와 common mode noise, 공통 임피던스에 의한 노이즈,
디지털 회로의 노이즈, 디지털 회로의 배선 패턴에 의한 직렬공진, 고속 스위칭에 의한 불요 복사 노이즈
-
그라운드(GND)의 중요성과 노이즈 대책: GND 부실에 의한
영향 , 인터페이스 케이블로부터의 방사, deferential mode noise의 방사,
케이블로부터의 코먼 모드 노이즈의 방사
- 실드재와 실드 효과, 페라이트 코어의 효과적인 사용법(ferrite core의 동작과 임피던스 특성, 사용시의 주의 사항)
- EMC를 고려한 설계의 실제: 회로에서 EMC 설계의 사례(일반적인
회로, 아날로그/디지털 혼재 회로), 시스템 GND, 레이아웃(Layout)
제2부: 최신 컬러 CCD 센서 구동회로의 설계 실무
CCD의 출력에서 Y/C신호, RGB 신호처리 기법
■ 컬러 CCD 촬상소자의 구동방법과 신호처리
- CCD 촬상소자의 용도별 분류와 광학계/패키지 구조(광학 블록의 구성, 필터의 역할)
- 컬러 CCD 촬상소자의 신호처리 기법: 단판 컬러 CCD 센서의 신호 출력, 칼러필터의 배열, CCD 센서의 신호출력, 광학적 흑레벨
-
동화상용 CCD 센서의 신호처리(원색분리 신호처리): CCD
센서의 출력신호, 원색분리의 전처리(휘도/색차신호의 복조), 원색분리 신호처리
- 정지화상용 CCD 센서의 시스템 구성과 컬러필터 및 신호
출력(신호처리의 흐름, 고속 draft mode)
- CCD 센서의 구동부터 A-D 변환까지: 구동 타이밍과 출력
파형, ICX205AK를 사용한 구체적인 회로의 해설
- 영상신호처리와 필터의 역할: 대역제한과 잡음 제거, sub-carrier와 chroma 성분의 제거, 주파수 특성의 보상, 유니버설 필터 BF2400의 특성과 사용 소감
color image sensor의 구동과 신호처리 기법
■ 컬러 CMOS 촬상소자의 구동회로 설계
- CCD와 CMOS 촬상소자의 구조와 비교: CMOS 촬상소자(image sensor)란, CCD와 CMOS 촬상소자의 차이점과 내부구조 및 특성
- CMOS 촬상소자의 신호처리 동작과 응용회로, 내부 블록과
커맨드의 설명(셀 부분, 내부동기, 외부동기, 모니터링 모드, A-D 컨버터, 커맨드
설정
- 신호처리 시스템 LSI의 동작: CMOS 센서와 신호처리 IC의
접속, 카메라 신호처리 IC TC90A70F의 해설, 화상 사이즈와 출력 포맷, 응용회로의 사례
제3부: 영상신호처리 기법의 실무
■ NTSC/디지털 영상신호의 기초
- NTSC 방식 영상신호의 기초 : TV의 투영 원리와 CCD 카메라의 촬상 원리, NTSC composite 영상신호의 파형, 화상의 주사(scan)
방법[비월주사:interlace, 순차주사:progressive, blanking 기간과 동기신호]
- NTSC 신호의 파라미터, 현재의 NTSC 신호: 복합동기신호(composite sync, C sync), 수평 블랭킹 기간과 수직 블랭킹 기간, 수직동기신호와 수평동기신호의
관계, NTSC 인코더
- 색신호의 구성: Y/색차 컴포넌트 신호, color sub-carrier
신호, 색신호의 성질과 전송[I신호(In phase signal)와 Q신호(Quardrature phase
signal], color burst 신호, 주파수 interleave, 4 field sequence, SCH(Sub Carrier phase to Horizontal)], NTSC 신호의 문제점
-
디지털 영상신호의 기초지식: 디지털 영상신호의 생성과
특징, 콤퍼지트 디지털 신호와 컴포넌트 디지털 신호, 디지털 영상신호의 전송과
측정
- 디지털 방송의 방식 표시에 대하여: SMPTE 170M, NTSC
신호의 레벨, NTSC 방식의 음성전송 방법과 전송대역, Color bar 신호의 구성과 표기
■ 영상신호의 A-D/D-A 변환의 기초 실무
- 영상신호를 디지털 처리하기 위한 예비지식: 디지털 신호처리의
이점, 영상신호를 A-D 변환하기 전의 예비 지식, 디지털 신호처리에 필요한 주변회로(동기분리회로,
클록 발생회로에 대하여)
- A-D/D-A 변환의 기초와 시험회로의 제작: A-D 컨버터의
기초지식과 선택법, A-D 컨버터의 기본 구성과 사용법, D-A 컨버터의 기초지식과
구성 및 선택방법
- 모자이크 처리 방법: mosaic의 개념과 실제의 모자이크
발생회로, 시험회로의 제작과 동작
콤퍼지트 영상신호의 디지털 변환기술
■ 비디오 디코더의 원리와 회로 설계
- 디지털 변환의 기초와 비디오 디코더: 아날로그-디지털
변환의 기초지식, video decoder의 기본 구성
- 비디오 디코더의 동작 해설과 주변회로: 동기분리회로,
샘플링 클록의 생성과 A-D 변환(샘플링 주파수를 정하는 요소, 변환 정밀도를
더욱 높이기 위한 대책, A-D 컨버터의 요건, A-D 컨버터 주변회로의 설계 사례)
- Y/C 분리회로(Cb 신호와 Cr 신호의 추출, 휘도신호의
추출), YC-RGB 변환회로, 최근의 비디오 디코더(내부 블록도, 출력신호의 타이밍
■ 영상신호용 메모리의 종류와 제어방법
- 영상신호용 메모리 종류와 SDRAM의 제어방법: 영상신호처리
시스템에 있어서 메모리의 역할, 화상처리용 메모리의 발전사와 종류(SRAM, DRAM,
비디오 전용 메모리, FIFO 메모리, SDRAM)
- SDRAM의 선정과 제어방법: SDRAM의 선택법과 내부동작,
제어방법
- 프레임 버퍼의 설계와 시험 사례: 시험 설계의 조건,
"Power Medusa"에 대한 자세한 설명, SDRAM의 제어(수평/수직방향의 제어), FPGA-SDRAM 보드간의 통신 데이터의 관측
아날로그 영상기기부터 디지털 방송 시스템까지
■ 각종 영상처리 시스템의 하드웨어 해설
- 영상처리 시스템의 하드웨어 해설: 영상 시스템의 추세,
아날로그/디지털 영상 시스템의 하드웨어(지상파 아날로그 TV, 아날로그 VTR,
MPEG 카메라, DVD 플레이어, 디지털 VTR, DV(Digital Video), TV 게임기, frame
synchronizer, digital video effector
- 디지털 방송 시스템의 개요와 특징: 다채널화와 고화질화, multipath 발생이 없음, 주파수의 유효 이용, 데이터의 송수신, 고품질의 스테레오
방송, 금후의 디지털 방송 시스템
제4부: 영상신호처리 장치의 설계 사례와 응용
각종 화상효과를 체험하는 디지털 신호처리
■ 실험용 영상신호처리 보드의 설계
- 영상신호처리 보드의 하드웨어: 설계한 영상신호처리
기판의 사양과 블록도
- 설계에 사용한 LSI의 상세한 내용 : 비디오 디코더
MSM7664BTB의 특징과 주변회로의 설계, 비디오 인코더 MSM7654GA의 특징과 주변회로
설계, 인코더와 디코더의 실측 특성, PLD EP1K30QC208-3에 대하여(PLD의 주변회로와
내부 블록도 설명
- 각종 화상효과의 처리 기법: 화상처리 알고리즘(효과
없음, monotone 표시/sepia color 표시, negative art 표시, paint, fade-in과
fade-out, brightness 조정과 contrast 조정)
- 약간 복잡한 화상처리: 와이프(wipe), 화면의 여러 개소에
있어서의 와이프, 모자이크 효과를 위한 회로, mirror 표시 효과를 위한 회로, ACEX 패밀리에 대하여
Rapid prototyping kit Power Medusa에 의한
■ 프레임 싱크로나이저의 설계와 시험
- frame synchronizer의 개요와 동작 원리, 디지털 비디오
디코더와 인코더, PLD 보드에 대하여
- rapid prototyping board에 의한 회로 구성: 프레임 싱크로나이저를 만드는 방법과 구성, Rapid prototyping kit "Power Medusa"에 대하여
Up/down Converter에 의한 영상신호의 처리
■ NTSC/VGA 변환기술의 기초 실무
- PC용의 영상신호 규격과 신호처리: PC용 영상신호의 규격과
처리상의 문제점, VGA를 사용하는 이유
- NTSC/VGA 변환장치의 설계: Up/down converter 회로의
구성, RGB decoder의 선택과 사용한 RGB 디코더에 대하여
- 라인 메모리 회로의 개요와 선택법, RGB encoder 회로, 업/다운 제어회로
최신 Scan converter의 철저한 분석과 해설
■ NTSC/VGA 상호 변환장치의 설계
- NTSC/VGA 변환장치(Scan converter)의 개요: Scan converter의
요건, Up-converter의 수평주파수 변환동작의 원리, down-converter의 수평주파수의
변환동작의 원리, 주사방식의 차이에 의한 문제점과 그 해결 방법
- 스캔 컨버터 회로의 설계: Up-converter의 회로 설계(digital decoder와 analog decoder, 디지털 디코더 MSM7664TB의 사용법, FIFO 메모리의
선정, 메모리 컨트롤, D-A 컨버터)
- Down-converter의 회로 설계: PLL 회로, A-D 컨버터,
메모리 컨트롤, digital encoder, 디지털 인코더의 트러블과 대책, 파형에 의한 동작 확인
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