KR100795076B1 - 고해상도 영상처리 기반의 전광판 시스템 및 제어방법 - Google Patents

고해상도 영상처리 기반의 전광판 시스템 및 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, DVI VGA 신호를 출력하는 PC; 상기 PC로부터 출력되는 H_Sync 신호에 따라 각 라인의 영상 데이터를 각각 저장하기 위한 Line Address 신호를 발생시키는 영상획득 제어장치; 상기 영상획득 제어장치로부터 출력되는 Line Address 신호에 따라 영상 데이터의 각 라인을 번갈아 저장하는 한쌍의 메모리; 및 상기 한쌍의 메모리로부터 번갈아 저장된 영상 데이터를 입력받아 합성하여 완성된 영상 데이터를 생성하는 MUX를 포함하는 고해상도 영상처리 기반의 전광판 시스템을 제공한다.
이를 통하여 본 발명은 고해상도 영상처리 기반의 전광판 시스템의 부피를 최소화하여, 가격을 현재 유통되는 가격의 1/4 수준으로 형성할 수 있으며, 1개의 MCU로 높은 해상도의 전광판을 구현할 수 있다. 또한, RAM은 1라인 분의 영상데이터를 저장할 수 있는 적은량의 메모리가 필요하므로, 외장형 RAM을 사용할 수도 있고, 영상획득 제어장치(PLD) 내의 내장용 RAM을 사용할 수도 있어, PCB의 크기에 구애받지 않으며, 높은 주파수의 해상도를 요구하는 영상 처리에도 적합하다.
PC, LED, 전광판

Description

고해상도 영상처리 기반의 전광판 시스템 및 제어방법{LED BOARD SYSTEM BASIS ON HIGH RESOLUTION IMAGE HANDLING METHOD AND CONTROL METHOD THERE OF}
본 발명은 PC로부터 DVI, VGA 신호를 받아 높은 주파수의 영상신호를 전광판까지 전달할 경우 MCU의 내부 메모리에 영상 데이터의 한라인씩을 분산저장하여 전광판에 전송하는 고해상도 영상처리 기반의 전광판 시스템 및 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 광고간판은 상점 등에서 업소명이나 취급제품명 등을 광고하기 위하여 사용하는 것으로, 그 구조나 재질 등에 따라 다양하게 구분되며, 또한 설치방법에 따라 입간판, 벽간판 등으로 구분된다. 상기한 광고간판은 사람들의 눈에 쉽게 띄는 곳에 설치되어 패널을 통해 제공되는 광고문안이 사람들에게 시각을 통해 인식되도록 함으로써 광고효과를 발휘하게 된다. 이때, 상기 패널은 대개 아크릴 수지 등으로 이루어지고, 전면패널상에 광고문안을 부착하는 형태가 되게 된다. 따라서, 패널에 부착된 하나의 광고문안만을 광고하게 되는 단점이 있게 된다. 또한, 상기한 패널은 야간에도 광고효과를 높이기 위해 패널 내측에 다수의 형광등을 설치하여 빛을 내도록 구성된다. 따라서, 다수의 형광등을 구동시키기 위해 많은 소비 전력을 필요로 하게 된다. 그리고, 상기 다수의 형광등 중 특정 형광등의 상태가 불량하게 되면 광고간판의 외측으로 표출되는 광고문안이 얼룩져 보이게 되는 문제가 있게 된다.
이에, 최근에는 다양한 광고정보를 변경하여 제공할 수 있도록 된 LED를 이용한 광고간판이 제안되고 있다. 일반적으로 전광판은 하나의 패널상에 다수의 LED를 배치시키고, 제어장치에서 광고문안에 대응되는 LED제어정보를 LED로 제공함으로써, 각 LED 구동을 통해 다양한 광고문안을 제공할 수 있도록 구성된다.
일반적으로 LED 전광판의 사용은 서면 또는 일반적인 단순 신호(정지 화면)에 반해 시각효과가 탁월하여 광고를 목적으로 사용되고 있으며, 이러한 LED 전광판 표지장치는 병원, 철도, 공항, 고속도로 등의 여러 장소에서 폭 넓게 활용되며 전광판을 통한 각종 정보 및 안내 등의 다양한 정보를 매우 효과적으로 제공하고 있다.
그러나, 이러한 표시장치는 탁월한 홍보효과를 기대할 수 있지만 일반적인 입수간판이나 정지화면을 제공하는 광고장치에 비해 설치 및 관리에 따른 비용이 너무 많이 소요되어 활용하기가 어렵다는 단점이 있다. 특히, 전광판을 통하여 제공하고자 하는 내용이 단순한 문자의 조합이나, 점등 또는 소등이 아닌 동영상을 나타내고자 할 경우에는 매우 고가의 모듈을 사용하여야만 하는 문제점이 있고, 컴퓨터 화면에 표시되는 내용을 LED 전광판 표시장치에 디스플레이하기 위해서는 신호전환장치가 필요한데 종래에는 구동회로가 그래픽 카드의 피처(feature) 커넥터로부터 나오는 RGB 영상데이터를 A/D 변환하여 사용하므로 인하여 구동회로가 매우 복잡하게 구성될 수밖에 없는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위하여 한쌍의 메모리를 구성하고, 하나의 메모리에 한 프레임을 저장하고, 상기 저장된 프레임을 출력하는 동안 다른 메모리에 다음 프레임을 저장하는 핑퐁 방식의 데이터 출력 방식을 사용한 종래 기술에 제안되었다.
이하, 도면을 참조하여 보다 상세히 기술한다.
도 1은 종래 LED 전광판의 제어장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 종래 LED 전광판의 제어장치는 핑퐁 방식(Ping Pong Type)으로 제어되는 RAM A(14) 및 RAM B(15)와, DVI VGA 신호를 출력하는 PC(11)와, 상기 PC(11)로부터 제공된 출력신호의 V_Sync, H-Sync, Clock에서 영상데이터를 추출하여 RAM A(14) 및 RAM B(15)에 각각 저장시키기 위하여 사용되는 Coloum Address, Line Address 신호를 발생시키면서 상기 PC(11)로부터 제공된 출력신호의 RGB 데이터신호를 look up table을 통하여 LED 모듈의 데이터신호 형식으로 변환시키고, 상기 PC(11)로부터 제공된 출력신호의 V_Sync 신호를 이용하여 홀수(odd) 프레임(Frame)에서는 RAM A(14)에 영상데이터를 저장시키면서 RAM B(15)에 있는 영상데이터 신호를 출력시키도록 제어하고, 짝수(even) 프레임(Frame)에서는 RAM B(15)에 영상데이터를 저장시키면서 RAM A(14)에 저장되어 있는 영상데이터 신호를 출력시키도록 제어하는 영상획득 제어장치(12)와, 상기 영상획득 제어장치(12)로부터 출력되는 어드레스에 따라 프레임별 데이터를 저장하는 RAM A(14)와, RAM B(15) 및 상기 RAM A(14)와, RAM B(15)로부터 출력되는 1초 당 60 Frame 이상 256 컬러 이상의 영상 데이터를 합성하여 완성된 영상 데이터를 생성하는 MUX(16)를 포함한다.
상기 PC(11)는 640X480, 800X600, 1024X768, 1280X1024의 고화질 고용량의 영상 데이터를 출력할 수 있으며, 640X480의 데이터를 출력하는 경우 V_Sync는 60Hz, H-Sync는 31KHz, Clock은 25MHz 일 수 있다.
상기 종래 영상획득 제어장치(12)는 상기 PC(11)로부터 제공된 출력신호의 V_Sync, H-Sync, Clock에서 영상데이터를 추출하여 RAM A(14) 및 RAM B(15)에 각각 저장시키기 위하여 사용되는 Coloum Address, Line Address 신호를 발생시키면서 PC(11)로부터 제공된 출력신호의 RGB 데이터신호를 look up table을 통하여 LED 모듈의 데이터신호 형식으로 변환시킨다. 상기 Coloum Address, Line Address 에 따라 데이터가 저장되는 메모리가 결정되며, 각 프레임별 데이터가 RAM A(14)와, RAM B(15)에 번갈아 저장된다. 상기 프레임별 저장되는 데이터는 V_Sync에 의해 제어된다.
종래 LED 전광판의 제어장치를 이용하면, V_Sync에 따라 1 화면분의 데이터를 저장하고 읽어야하므로 시스템이 복잡해지고, 가격이 증가하며, PCB 및 기타 부품의 사이즈가 증가하는 문제점이 있다. 또한, 노이즈(NOISE)에 취약하고, 부품이 많이 소요되며, 고속화 구현시 더 많은 부품이 요구됨으로 크기가 더욱 비대해지는 문제점이 있다. 또한 최근 대용량(640X480, 800X600, 1024X768, 1280X1024)의 영상 데이터에 대한 요구가 증가하고 있으므로, MCU(Main Controller)의 PCB 사이즈와 부품이 많이 소요되며, 가격이 상승하고, 많은 수의 MCU가 요구되는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 최소의 설치 공간에서, 가격과, 부피를 최소화하며, 데이터 전송의 고속화를 달성하기 위하여 MCU의 내부 메모리에 영상 데이터의 한라인씩을 분산저장하여 전광판에 전송하는 고해상도 영상처리 기반의 전광판 시스템 및 제어방법를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, DVI VGA 신호를 출력하는 PC; 상기 PC로부터 출력되는 H_Sync 신호에 따라 각 라인의 영상 데이터를 각각 저장하기 위한 Line Address 신호를 발생시키는 영상획득 제어장치; 상기 영상획득 제어장치로부터 출력되는 Line Address 신호에 따라 영상 데이터의 각 라인을 번갈아 저장하는 한쌍의 메모리; 및 상기 한쌍의 메모리로부터 번갈아 저장된 영상 데이터를 입력받아 합성하여 완성된 영상 데이터를 생성하는 MUX를 포함하는 고해상도 영상처리 기반의 전광판 시스템을 제공한다.
바람직하게는, 상기 PC는 640X480, 800X600, 1024X768, 1280X1024 중 어느 하나의 고화질 고용량의 영상 데이터를 출력할 수 있다.
또한, 상기에서 메모리는 ASIC 형태로 이루어지는 SDRAM 또는 FRAM 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 영상획득 제어장치는 칩(Chip) 형태의 FPGA로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은, (A) PC에서 VGA 및 비디오 소스(VIDEO SOURCE)가 출력되는 단계; (B) 상기 출력된 VGA 및 비디오 소스 신호에서 H_Sync(수평동기)를 검출하는 단계; (C) 상기 H_Sync에 따라 데이터를 저장할 RAM을 결정하는 단계; (D) 1 라인의 영상 데이터를 상기 결정된 RAM에 저장하는 단계; (E) 상기 1 라인의 데이터 쓰기가 완료되는 경우 저장할 RAM을 변경하는 단계; 및 (F) MUX에서 상기 (C) 내지 (E) 단계를 반복 수행하여 얻어지는 각라인의 영상 데이터를 합성하는 단계를 포함하는 고해상도 영상처리 기반의 전광판 시스템을 통한 제어방법을 제공한다.
본 발명은, 최소의 설치 공간에서, 가격과, 부피를 최소화하며, 데이터 전송의 고속화를 달성하기 위하여 MCU의 내부 메모리에 영상 데이터의 한라인씩을 분산저장하여 전광판에 전송하는 고해상도 영상처리 기반의 전광판 시스템 및 제어방법를 제공한다.
이를 통하여 본 발명은 LED 전광판의 제어장치의 부피를 최소화하여, 가격을 현재 유통되는 가격의 1/4 수준으로 형성할 수 있으며, 1개의 MCU로 높은 해상도의 전광판을 구현할 수 있다. 또한, RAM은 1라인 분의 영상데이터를 저장할 수 있는 적은량의 메모리가 필요하므로, 외장형 RAM을 사용할 수도 있고, 영상획득 제어장치(PLD) 내의 내장용 RAM을 사용할 수도 있어, PCB의 크기에 구애받지 않으며, 높은 주파수의 해상도를 요구하는 영상 처리에도 적합하다.
본 발명과 본 발명의 동작성의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 LED 전광판의 제어장치를 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 LED 전광판의 제어장치는 핑퐁 방식(Ping Pong Type)으로 제어되는 RAM A(140) 및 RAM B(150)와, DVI VGA 신호를 출력하는 PC(110)와, 상기 PC(110)로부터 제공된 출력신호의 V_Sync, H-Sync, Clock에서 영상데이터를 추출하여 RAM A(140) 및 RAM B(150)에 각각 저장시키기 위하여 사용되는 Line Address 신호를 발생시키면서, 상기 PC(110)로부터 제공된 출력신호의 RGB 데이터 신호를 look up table을 통하여 LED 모듈의 데이터 신호 형식으로 변환시키고, 상기 PC(110)로부터 제공된 출력신호의 H_Sync 신호를 이용하여 예를 들어, 홀수(odd) 라인(Line)은 RAM A(140)에 영상데이터를 저장시키면서 RAM B(150)에 있는 영상데이터 신호를 출력시키도록 제어하고, 짝수(even) 라인에서는 RAM B(150)에 영상데이터를 저장시키면서 RAM A(140)에 저장되어 있는 영상데이터 신호를 출력시키도록 제어하는 영상획득 제어장치(120)와, 상기 영상획득 제어장치(120)로부터 출력되는 어드레스에 따라 각 라인별 데이터를 저장하는 RAM A(140)와, RAM B(150) 및 상기 RAM A(140)와, RAM B(150)로부터 640X480 경우 31KHz의 속도로 출력되는 각 라인의 영상 데이터를 합성하여 완성된 영상 데이터를 생성하는 MUX(160)를 포함한다.
상기 PC(110)는 640X480, 800X600, 1024X768, 1280X1024의 고화질 고용량의 영상 데이터를 출력할 수 있으며, 640X480의 데이터를 출력하는 경우 V_Sync는 60Hz, H-Sync는 31KHz, Clock은 25MHz 일 수 있다.
상기 영상획득 제어장치(120)는 상기 PC(110)로부터 제공된 출력신호의 V_Sync, H-Sync, Clock에 따라 영상데이터를 추출하여 RAM A(140) 및 RAM B(150)에 각각 저장시키기 위하여 사용되는 Line Address 신호를 발생시키면서 상기 PC(110)로부터 제공된 출력신호의 RGB 데이터신호를 look up table을 통하여 LED 모듈의 데이터신호 형식으로 변환시킨다. 종래와 달리 각 라인별 데이터를 RAM A(140)와, RAM B(150)에 번갈아 저장함으로 Coloum Address는 불필요하며, 이를 통하여 상기 RAM A(140)와, RAM B(150)의 크기 및 용량을 줄일 수 있다. 상기 Line Address 에 따라 데이터가 저장되는 메모리가 결정되며, 각 프레임별 데이터가 RAM A(140)와, RAM B(150)에 번갈아 저장된다. 상기 프레임별 저장되는 데이터는 H_Sync에 의해 제어된다. 상기에서 RAM(140, 150)은 ASIC 형태로 이루어지는 SDRAM, FROM 또는 FRAM 등 메모리로 동작하는 여타의 구성요소로 대체할 수 있음은 물론이다.
상기 영상획득 제어장치(120)는 칩(Chip) 형태로 이루어질 수 있으며, VHDL(VHSIC Hardware Description Language)로 코딩된 프로그램이 수록된 FPGA(field-programmable gate array)로 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 LED 전광판의 제어장치를 통한 제어방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 LED 전광판을 제어하기 위하여 VGA 및 비디오 소스(VIDEO SOURCE)를 출력한다(S100). 상기 출력된 VGA 및 비디오 소스 신호에서 H_Sync(수평동기)를 검출하고(S110), 데이터를 저장할 RAM을 결정한다(S120). 예를 들어 RAM A(140)에 데이터 쓰기 모드(Write Mode)일 경우 상기 RAM A(140)에 1 라인의 데이터를 쓰고(S130), 상기 1 라인의 데이터 쓰기가 완료되었는지 판단한다(S140). 데이터 쓰기가 완료되지 않은 경우 계속하여 데이터를 상기 RAM A(140)에 쓰고, 데이터 쓰기가 완료되는 경우 저장할 RAM을 RAM B(150)로 변경한다(S150). 즉, RAM A(140)로부터 데이터를 독출하여 읽고, RAM B(150)에 데이터를 쓴다.
위와 동일한 방법으로 상기 S120 단계에서, RAM B(150)에 데이터 쓰기 모드(Write Mode)일 경우 상기 RAM B(150)에 1 라인의 데이터를 쓰고(S230), 상기 1 라인의 데이터 쓰기가 완료되었는지 판단한다(S240). 데이터 쓰기가 완료되지 않은 경우 계속하여 데이터를 상기 RAM B(150)에 쓰고, 데이터 쓰기가 완료되는 경우 저장할 RAM을 RAM A(140)로 변경한다(S250). 즉, RAM B(150)로부터 데이터를 독출하여 읽고, RAM A(140)에 데이터를 쓴다.
상기 과정을 거쳐 한라인씩 독출되는 영상 데이터는 MUX(160)를 통하여 합성되어 LED 전광판으로 출력된다(S160).
본 발명의 LED 전광판의 제어장치를 이용하면, 각라인의 데이터를 저장하고, 읽음으로써 Coloum Address가 불필요하여 시스템이 간단해짐으로 다음과 같은 장점이 있다.
즉, 시스템이 간단하고, 가격이 저가이며, PCB 및 기타 부품의 사이즈가 줄어들 수 있다. 또한, 노이즈에 강하고, 부품이 적게 소요되며 고속화 구현이 용이할 뿐만 아니라 1024X768 이상의 모드에서도 1 장의 PCB 만으로 시스템을 구성할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 종래 LED 전광판의 제어장치를 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명의 LED 전광판의 제어장치를 나타내는 블록도.
도 3은 본 발명의 LED 전광판의 제어장치를 통한 제어방법을 나타낸 플로우 차트.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110 : PC 120 : 영상획득 제어장치
140 : RAM A 150 : RAM B
160 : MUX

Claims (5)

  1. DVI VGA 신호를 출력하는 PC;
    상기 PC로부터 출력되는 H_Sync 신호에 따라 각 라인의 영상 데이터를 각각 저장하기 위한 Line Address 신호를 발생시키는 영상획득 제어장치;
    상기 영상획득 제어장치로부터 출력되는 Line Address 신호에 따라 영상 데이터의 각 라인을 번갈아 저장하는 한쌍의 메모리; 및
    상기 한쌍의 메모리로부터 번갈아 저장된 영상 데이터를 입력받아 합성하여 완성된 영상 데이터를 생성하는 MUX를 포함하는 고해상도 영상처리 기반의 전광판 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 PC는 640X480, 800X600, 1024X768, 1280X1024 중 어느 하나의 고화질 고용량의 영상 데이터를 출력할 수 있는 고해상도 영상처리 기반의 전광판 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기에서 메모리는 ASIC 형태로 이루어지는 SDRAM, FROM 또는 FRAM 중 어느 하나인 고해상도 영상처리 기반의 전광판 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 영상획득 제어장치는 칩(Chip) 형태의 FPGA로 형성되는 고해상도 영상처리 기반의 전광판 시스템.
  5. (A) PC에서 VGA 및 비디오 소스(VIDEO SOURCE)가 출력되는 단계;
    (B) 상기 출력된 VGA 및 비디오 소스 신호에서 H_Sync(수평동기)를 검출하는 단계;
    (C) 상기 H_Sync에 따라 데이터를 저장할 RAM을 결정하는 단계;
    (D) 1 라인의 영상 데이터를 상기 결정된 RAM에 저장하는 단계;
    (E) 상기 1 라인의 데이터 쓰기가 완료되는 경우 저장할 RAM을 변경하는 단계; 및
    (F) MUX에서 상기 (C) 내지 (E) 단계를 반복 수행하여 얻어지는 각라인의 영상 데이터를 합성하는 단계를 포함하는 고해상도 영상처리 기반의 전광판 시스템을 통한 제어방법.
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