디지털 비디오 신호의 분석 및 특징

안녕하세요. 방송실 희동이 입니다.
오늘은 디지털 비디오 신호의 분석 및 특징에 대해서 포스팅하려고 합니다.

많은 관심과 사랑 부탁드립니다.

■ 비디오 디지타이즈(비디오를 디지털화하는 방법)

RGB 색공간에서 설명한 것처럼 빛으로 표현되는 이미지는 적색, 녹색, 청색의 세 가지 빛을 적절히 섞어 나타낼 수 있습니다. 비디오 디지타이즈도 오디오 디지타이즈와 크게 차이가 나는 것은 없습니다. 다만 오디오 디지타이즈는 입력되는 신호 자체를 디지털로 변환하기만 하면 되는 반면 비디오 디지타이즈는 디지털로 변환하기 전에 입력되는 신호를 R, G. B의 세 가지 채널로 나누어 병렬로 이뤄진다는 것에서 차이가 있습니다.
카메라의 이미지 센서(Image sersor)는 그 구성 방식에 따라 단판식과 3판식으로 나눌 수 있는데, 이들 둘의 차이는 이름 그대로 센서가 1장으로 이뤄진 것과 3장으로 나누어져 있는 것을 의미합니다. 3판식은 이미지 센서 앞에 여러 개의 프리즘과 필터로 구성된 '빔스플리터'(Beam spliter)라는 장치를 통해 카메라로 들어온 빛을 R, G, B로 분리해 3개로 구성된 이미지 센서들을 통해 각각의 R, G, B 색을 독립적으로 입력받아 신호화합니다. 단판식은 1장으로 구성된 '이미지 센서 어레이(Image sersor array)에 격자 또는 층간 구조 형태로 R, G, B를 담당하는 센서들이 배치되어있고 이를 통해 각각의 색을 신호화합니다.
빛을 이용한 이미지 역시 소리와 마찬가지로 파장이기 때문에 이후의 과정은 오디오 디지타이즈와 마찬가지로 과정을 거쳐 양자화 및 2진 부호화 과정을 거쳐 디지털 비디오 신호로 전환됩니다.

■ 디지털 신호 Introduction

☞ 디지털 소스기기(디지털 카메라) > 디지털 전송 > 디지털 디스플레이(LCD)

디지털 신호를 전송하기 위해서는 오직 전송된 신호에 들어오는 비트가 High인지 Low인지 또한 완벽히 복원하여 전송된 신호인지를 결정하는 것을 필요로 합니다. 이것은 아날로그 전송과는 대조적으로 각자의 증폭 위치와 노이즈 그리고 시그널이 감쇄됨에 따라 비디오 신호의 정확한 복구는 가능하지 않습니다.
아날로그 전송에는 본연의 신호를 주의 깊게 설계하는 것에 의해 충분하고 적합하게 복원할 수 있으나 결과는 정확히 같은 원래 신호라 할 수 없습니다.

> 디지털 전송은 실제 원래 신호를 완전히 복원합니다.

따라서 디지털 전송은 비디오 신호의 보다 큰 면역성과 가능하면 완벽한 전송, 그리고 복사와 재생을 약속합니다. 소스와 디스플레이 사이에 디지털 비디오 전송을 위해 사용되는 신호 포맷 표준은 다음과 같습니다.

- DVI : Digital Visual Interface
- HDMI : High Definition Multimedia Interface
- MHL : Mobile High-definition Link
- DiplayPort
- SDI : Serial Digital Interface

SDI는 많은 세월간 사람들에게 현재까지 사용되고 있으며 HDMI와 DisplayPort와 같은 것은 계속해서 새로운 디스플레이에 맞춰 업데이트 중입니다. 각 포맷은 고유의 기술적인 이점을 갖고 있으며 마찬가지로 AV 산업에 요구되는 특수한 통합의 유일한 가능성을 만나게 될 것 입니다. 아직도 기술표준화 경쟁은 치열합니다. SDI, DVI, HDMI 및 DiplayPort를 포함한 모든 표준 디지털 비디오 신호 형식은 동기 신호입니다. 즉 클럭이라고 하는 기준 신호에 따라 결정된 특정 간격으로만 동기 디지털 신호 값이 바뀔 수 있습니다. 디지털 비디오 신호는 특성상 이진 신호입니다. 신호값은 "하이" 또는 "로우" 레벨이 될 수 있습니다.
디지털 신호가 로우에서 하이로 전환되는데 걸리는 시간을 상승 시간이라고 하고 하이에서 로우로 전환되는데 걸리는 시간을 하강 시간이라고 합니다. 하이 및 로우 값 사이의 신호 레벨 차이를 신호 스윙이라 부릅니다. 전환 간의 최소 허용시간 간격을 클럭주기라고 합니다.
수신기가 정확한 타이밍으로 하이 신호 값과 로우 신호 값을 구분할 수 있는 능력을 넘어서까지 신호 품질이 저하되면 수신기 출력이 통일성이 없어져 신호가 사라집니다. 이것을 클리프 효과라고 합니다. 이와 대조적으로 아날로그 전송에서는 신호 품질이 악화될 때 수신기 출력이 점진적으로 감소되지만 신호 품질이 저하된 상태로도 여전히 한참 표시됩니다.
타이밍 오류의 주된 원인 가운데 하나는 지터입니다. 지터는 기준 클럭 신호에 대비한 클럭 주기의 변동으로 정의되고 저품질의 케이블 길이가 길거나 소스와 대상 사이 여러 디지털 장치의 캐스케이딩(다단분대)으로 인한 영향이 누적되면 지터가 발생할 수 있습니다.
입력 신호 이퀄라이제이션 및 출력 신호 리클로킹과 같은 기능을 통해 디지털 비디오 장비 내에 신호 처리를 적용할 수 있습니다. 이 고급 기능은 신호 체인 전반의 손실을 보정합니다.
그러나 비디오 해상도, 신호 주파수 증가하고 신호 케이블 길이가 늘어나면 불연속에 더운 민감해지고 이러한 불연속은 반사를 일으켜 복구할 수 없을만큼 신호 품질을 저하시킵니다. 따라서 케이블의 곡률 반경을 최대한 크게 유지하고 젠더 사용을 최대한 피해야합니다.

그림처럼 두 케이블 사이에 커플러를 삽입하는 것만으로도 발생할 수 있는 심각한 품질 저하가 나타납니다.
표준 케이블 사용의 대안으로는 능동형 전송기와 수신기 세트로 사용하여 표준, 차폐 CAT6 또는 광섬유 케이블 상에서 디지털 신호를 전송하는 것입니다. 이 접근 방식을 통해 벽을 통하거나 가구 내부에 편리하게 케이블을 배선하고 현장에서 편리하게 커넥터를 단자 처리하며 상당한 거리에서 신호를 전송할 수 있습니다.

이상으로 디지털 비디오 신호의 분석 및 특징 포스팅을 마무리 하겠습니다.

감사합니다.