KR100851282B1

KR100851282B1 - 3ｄ 그래픽 가속기를 이용한 패턴 생성 장치

Info

Publication number: KR100851282B1
Application number: KR1020060114358A
Authority: KR
Inventors: 서대화; 이연정; 박진홍
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2006-08-01
Filing date: 2006-11-20
Publication date: 2008-08-08
Also published as: KR20080012104A

Abstract

본 발명은 동화상 패턴을 생성하는 패턴 생성 장치에 관한 것이다. 상기 패턴 생성 장치는 적어도 하나 이상의 패턴에 대한 정보를 저장하는 데이터 저장매체, 적어도 하나 이상의 2차원 텍스쳐 이미지를 저장하는 텍스쳐 메모리, 전체 동작을 제어하는 중앙 제어부, 3D 그래픽 가속기, 프레임 버퍼 및 영상 신호 생성부를 구비한다. 상기 중앙 제어부는 패턴을 구성하는 프리미티브의 좌표 및 텍스쳐 정보를 생성하여 3D 그래픽 가속기로 전송한다. 3D 그래픽 가속기는 중앙 제어부로부터 전송되는 정보들을 이용하여 동화상 패턴을 갖는 3차원 그래픽 영상을 2차원 영상 정보로 변환시켜 프레임 버퍼에 저장하고, 상기 프레임 버퍼에 저장된 영상 정보는 상기 영상 신호 생성부를 통해 디스플레이 장치에서 디스플레이될 수 있는 형태의 영상 신호로 변환된 후 출력된다.

본 발명에 따른 패턴 생성 장치는 3D 그래픽 가속기를 이용하여 동화상 패턴을 갖는 영상 신호를 생성하여 출력함으로써, 패턴의 확대, 축소, 좌표 이동 등이 용이하여 다양한 형태의 동화상 패턴을 구현할 수 있게 된다.

패턴, 동화상, 3D 그래픽 가속기

Description

3Ｄ 그래픽 가속기를 이용한 패턴 생성 장치{Pattern generator using 3D graphic accelerator}

도 1은 일반적인 패턴 생성 장치를 디스플레이 장치에 연결시켜 테스트하는 상태를 예시적으로 도시한 구성도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패턴 생성 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 패턴 생성 장치

100 : 중앙 처리부

110 : 데이터 저장 매체

120 : 사용자 인터페이스부

130 : 텍스쳐 메모리

140 : 3D 그래픽 가속기

150 : 프레임 버퍼

160 : 영상 신호 생성부

본 발명은 3D 그래픽 가속기를 이용한 패턴 생성 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 3D 그래픽 가속기를 이용하여 동화상 패턴을 생성하여 출력할 수 있는 패턴 생성 장치에 관한 것이다.

일반적으로 패턴(pattern)은 비디오 시험 신호(Video Test Signal)라고도 불리우는데, 텔레비젼 전송계, 수상계 방송기기, 모니터, 비디오 카세트 레코드(VCR) 등과 같은 영상 신호 처리 장치들의 화면에 대한 비디오 관련 특성을 측정하기 위하여 사용되는 테스트 신호를 말한다. 이러한 패턴은 영상 신호 처리 장치들의 화면에 디스플레이되는 영상에 대한 화질을 평가하기 위하여 사용되는 것으로서, 영상 신호 처리 장치의 표면에 디스플레이된 영상의 휘도 신호, 색신호 등이 사전에 규정된 레벨, 색상, 위상으로 표현되었는지 여부를 판단하게 된다.

도 1은 패턴 생성 장치(Pattern Generator)를 영상 신호 처리 장치에 연결시켜 테스트하는 상태를 예시적으로 도시한 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 패턴 생성 장치(1)가 텔레비젼 등과 같은 영상 신호 처리 장치(2)에 연결되어, 상기 영상 신호 처리 장치로 임의의 패턴을 갖는 영상 신호를 전송하게 된다. 상기 영상 신호 처리 장치는 상기 패턴 생성 장치로부터 전송되는 패턴을 갖는 영상 신호를 화면에 디스플레이시킨 후, 화면에 디스플레이된 영상과 패턴의 원래 형상에 대한 비교를 통해 영상 신호 처리 장치의 비디오 관련 특성들을 측정하게 된다.

전술한 패턴 생성 장치는 영상 신호 처리 장치의 내부에 내장되어 영상 신호 처리 장치와 일체형으로 제작되기도 하나, 일반적으로 영상 신호 처리 장치와는 분 리되어 제작된다.

최근, 영상 신호 처리 장치들인 디스플레이 장치들은 기능이나 종류 등이 매우 다양해지고 있으며, 상기 디스플레이 장치들에서 재생될 멀티미디어 콘텐츠, 동영상 등도 매우 다양해지고 있다. 특히, 디스플레이 장치들 중 액정 표시 장치(LCD)가 다양한 장점으로 인하여 널리 사용되고 있는데, 액정 표시 장치는 응답 속도가 다른 디스플레이 장치들보다 나쁘기 때문에 잔상 효과 등이 발생한다. 이러한 특성을 갖는 액정 표시 장치나 대형화되고 있는 디스플레이 장치들은 종래의 2차원적인 정지 화상 형태의 패턴을 이용하여서는 비디오 관련 특성을 완전하게 테스트하기 어렵게 되었다.

한편, 3차원 그래픽은 3차원 공간의 물체를 높이, 폭, 길이의 3가지 축을 이용하여 표현한 뒤 그 영상을 보다 사실적으로 2차원인 모니터 화면에 나타내는 기술이다. 3차원 그래픽 가속기(3-dimensional graphic accelerator)는 형상 모델러(modeler)에 의해 기술된 기하학 형상을 입력으로 하여 시점이나 조명과 같은 파라미터를 적용하여 출력함으로써 화상을 생성하는 장치이다.

이와 같은 3차원 그래픽 가속기는 크게 기하학 처리부(geometry processing)와 렌더링부(rendering)로 나뉜다. 기하학 처리부는 주로 3차원 좌표계의 물체를 시점에 따라 변환시키고 2차원 좌표계로 투영 처리하는 과정을 수행하며, 렌더링부는 2차원 좌표계의 이미지에 색깔값을 결정하여 프레임 버퍼에 저장시키는 과정을 수행한다. 일반적으로 기하학 처리부와 렌더링부는 성능을 높이기 위하여 파이프라인화되어 있다.

한편, 3차원 그래픽 가속기는 입력되는 프리미티브(primitive)의 처리 순서에 따라 크게 객체 순서 방식과 영상 순서 방식으로 나뉜다. 여기서, 프리미티브는 점, 선, 폴리곤(polygon)가 해당되며, 일반적인 대부분의 응용 분야에서는 폴리곤가 프리미티브들 중 대다수를 차지하고 있으며, 하드웨어 가속기는 폴리곤를 고속으로 처리하도록 구성되어 있다.

따라서, 본 출원인은 3차원 그래픽 가속기를 이용하여 액정 표시 장치나 대형화된 디스플레이 장치들에 최적화되어 사용될 수 있는 패턴 생성 장치를 제안하고자 한다.

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 디스플레이 장치의 응답 속도 등을 효율적으로 테스트할 수 있는 동화상 패턴을 갖는 영상 신호를 생성하여 출력하는 패턴 생성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 3차원 그래픽 가속기를 이용한 동화상 패턴을 갖는 영상 신호를 생성하여 출력하는 패턴 생성 장치를 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 패턴 생성 장치는

적어도 하나 이상의 패턴들에 대한 정보를 저장 및 관리하는 데이터 저장 매체와,

적어도 하나 이상의 2차원 텍스쳐 이미지를 저장하는 텍스쳐 메모리와,

상기 데이터 저장 매체로부터 하나의 패턴에 대한 정보를 판독하여 패턴을 구성하는 프리미티브에 대한 좌표를 생성하고, 상기 텍스쳐 메모리로부터 2차원 텍스쳐 이미지를 판독하여 텍스쳐 정보를 생성하여 전송하는 중앙 처리부와,

하나의 프레임에 대한 영상 정보를 일시적으로 저장하는 프레임 버퍼와,

상기 중앙 처리부로부터 전송되는 프리미티브에 대한 좌표 및 텍스쳐 정보를 이용하여 동화상 패턴을 갖는 영상 정보를 생성하여 상기 프레임 버퍼에 저장시키는 3D 그래픽 가속기와,

상기 중앙 처리부의 제어에 따라 상기 프레임 버퍼에 저장된 영상 정보를 소정의 영상 신호로 변환시켜 출력하는 영상 신호 생성부를 구비하며, 상기 영상 신호 생성부에서 생성된 영상 신호는 디스플레이 장치로 출력되어 상기 디스플레이 장치의 화면상에 동화상 패턴을 갖는 영상 신호를 출력시킨다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동화상 패턴을 생성하는 패턴 생성 장치를 제공하는 것이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 패턴 생성 장치(10)의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 패턴 생성 장치(10)는 중앙 처리부(100), 데이터 저장 매체(110), 사용자 인터페이스부(120), 텍스쳐 메모리(130), 3D 그래픽 가속기(140), 프레임 버퍼(150) 및 영상 신호 생성부(160)을 구비한다. 이하, 상기 패턴 생성 장치를 구성하는 각 요소들의 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.

먼저 상기 데이터 저장 매체(110)는 디스플레이 장치를 테스트할 수 있는 적 어도 하나 이상의 패턴에 대한 정보를 저장 및 관리한다. 이때, 상기 데이터 저장 매체(110)에 저장되는 상기 패턴에 대한 정보는 표시될 패턴을 구성하는 도형에 대한 좌표 정보 및 2차원 텍스쳐 이미지인 Bitmap 이미지의 좌표 정보를 포함한다. 다만 이 정보는 2차원 그래픽 정보이므로 3차원 계산에 필요한 폴리곤 좌표 설정이나 시점 정보 등은 포함하지 않는다. 3차원 정보는 여기에 있는 2차원 그래픽 정보를 이용하여 중앙 처리부에서 계산한 뒤 3D 그래픽 가속기로 전달하는 정보이다.

상기 텍스쳐 메모리(130)는 적어도 하나 이상의 2차원 텍스쳐 이미지들(2-Dimensional Texture Images)을 저장 및 관리한다. 상기 2차원 텍스쳐 이미지는 패턴상에 표시될 폴리곤의 표면 처리에 사용되는 이미지들이다.

상기 사용자 인터페이스부(120)는 사용자로부터의 명령을 입력받는 것으로서, 상기 데이터 저장 매체에 저장된 패턴들의 종류 및 상기 텍스쳐 메모리에 저장된 2차원 텍스쳐 이미지의 종류들을 제공하고 사용자로 하여금 선택할 수 있도록 하거나, 사용자로부터 동작 명령을 입력받아 처리하게 된다.

상기 중앙 처리부(100)는 패턴 생성 장치의 전체 동작을 제어하여 최종적으로 영상 신호 생성부를 통해 동화상 패턴을 갖는 영상 신호를 디스플레이 장치로 출력시키게 된다. 전술한 바와 같이 동화상 패턴을 갖는 영상 신호를 출력하기 위하여, 상기 중앙 처리부는 상기 사용자 인터페이스부(120)로부터 입력된 명령에 따라 선택된 패턴에 대한 정보 및 텍스쳐 이미지를 상기 데이터 저장 매체(110) 및 상기 텍스쳐 메모리(150)로부터 각각 판독한 후, 해당 패턴을 만들기 위한 하나의 폴리곤을 구성하는 3개의 좌표 정보 (x1, y1, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3) 및 텍스쳐 이미지가 저장된 메모리 위치 정보 및 투영되는 시점 좌표 정보를 계산하여 상기 3D 그래픽 가속기(140)로 전송한다. 이때, 상기 프리미티브(primitive)는 점, 선, 폴리곤(polygon)이 될 수 있으며, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 편의상 폴리곤인 프리미티브에 대하여 설명한다.

그리고 중앙 처리부에 의해 계산되는 상기 텍스쳐 이미지는 3개의 좌표로 하나의 면을 구성하는 폴리곤(polygon) 내부를 채우는 무늬로서 작성할 패턴의 형태에 따라 단순한 단색의 화상이 될 수도 있고 복잡한 화상이 될 수도 있다. 예를 들어 사각형 파란색 패턴을 표시하려고 할 경우 삼각형 형태의 두 개의 폴리곤를 사각형 모양으로 시점에서 깊이 0인 지점에 표시하고 그 면을 파란색의 비트맵 텍스쳐 이미지로 처리하면 된다.

중앙 처리부에서 3D 그래픽 가속기에 전달되는 인자는 하나의 폴리곤 당 폴리곤를 구성하는 3개의 좌표 (x1, y1, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3)와 텍스쳐 이미지가 저장된 메모리 위치 및 투영되는 시점 좌표가 전달된다. 3D 그래픽 가속기는 이 인자들을 바탕으로 가상의 3차원 공간에 폴리곤를 그리고 이것을 시점 좌표에서 본 화상을 프레임 버퍼에 기록한다.

상기 3D 그래픽 가속기(140)는 상기 중앙 처리부(100)로부터 프리미티브에 대한 좌표 및 텍스쳐 이미지에 대한 정보를 입력받아 기하학 처리 과정과 렌더링 과정을 순차적으로 수행하여 동화상 패턴을 갖는 영상 정보를 생성하여 프레임 버퍼에 저장하게 된다. 이때, 상기 기하학 처리 과정은 상기 중앙 처리부로부터 입력된 3차원 좌표계의 프리미티브를 시점에 따라 변환시킨 후, 2차원 좌표계로 투영 처리하게 된다. 그리고, 상기 렌더링 과정은 상기 기하학 처리 과정에 의해 2차원 좌표계로 투영 처리된 프리미티브의 이미지에 텍스쳐를 맵핑시켜 상기 프레임 버퍼(150)에 저장하게 된다.

상기 프레임 버퍼(150)는 상기 3D 그래픽 가속기(140)로부터 전송된 프레임에 대한 영상 정보를 저장하고, 상기 영상 정보는 상기 영상 신호 신호 생성부(160)로 전송된다.

상기 영상 신호 생성부(160)는 상기 중앙 제어부의 제어에 따라 상기 프레임 버퍼로부터 전송되는 하나의 프레임에 대한 영상 정보를 디스플레이 장치에서 디스플레이될 수 있는 형태의 영상 신호로 변환시킨 후 출력하게 된다.

따라서, 본 발명의 바람직한 실시예 따른 패턴 생성 장치로부터 출력되는 동화상 패턴을 갖는 영상 신호는 디스플레이 장치로 전송되어 디스플레이 장치의 화면에 디스플레이됨으로써, 해당 디스플레이 장치의 비디오 관련 특성을 테스트할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 패턴 생성 장치의 구성 및 동작을 설명한다. 본 실시예에 따른 패턴 생성 장치의 구성은 전술한 바람직한 실시예의 구성과 동일하므로 반복되는 설명은 생략한다. 본 실시예에 따른 패턴 생성 장치는 테스트하고자 하는 디스플레이 장치를 선택할 수 있도록 하여 별도의 장치 추가나 설계 변경없이 다양한 종류의 디스플레이 장치를 검사할 수 있는 동화상 패턴을 갖는 영상 신호를 생성하여 출력할 수 있게 된다.

본 실시예에 따른 패턴 생성 장치의 영상 신호 생성부는 영상 정보를 다양한 형태의 영상 신호로 변환시킬 수 있도록 함으로써, 프레임 버퍼로부터 영상 정보가 입력되면 상기 중앙 제어부에 의해 선택된 디스플레이 장치에서 디스플레이될 수 있는 형태의 영상 신호로 변환시켜 출력하게 된다.

상기 사용자 인터페이스부는 사용자로부터 테스트하고자 하는 디스플레이 장치의 종류를 입력받을 수 있으며, 사용자로부터 입력된 디스플레이 장치의 종류에 대한 정보는 중앙 제어부로 전송한다.

상기 중앙 제어부는 사용자 인터페이스부로부터 특정 디스플레이 장치의 종류가 입력되면, 해당 디스플레이 장치에 대한 정보를 상기 영상 신호 생성부로 전송한다.

본 실시예에 따른 패턴 생성 장치는 테스트하고자 하는 디스플레이 장치를 선택할 수 있도록 함으로써, 특정 디스플레이 장치를 테스트할 수 있는 동화상 패턴을 갖는 영상 신호를 선택적으로 생성하여 출력할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에서 3D 그래픽 가속기의 구체적인 처리 과정이나 처리 방법은 패턴 생성 장치의 전체적인 성능을 향상시키기 위하여 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 따른 패턴 생성 장치는 3D 그래픽 가속기를 이용하여 동화상 패턴을 생성할 뿐만 아니라 동화상 패턴의 빠른 이동 및 전환을 구현할 수 있게 됨으로써, 응답 속도, 잔상 효과 등과 같은 항목을 테스트할 필요가 있는 액정 표시 장치와 같은 디스플레이 장치들에 대한 비디오 관련 특성을 테스트할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 패턴 생성 장치는 3D 그래픽 가속기를 이용함으로써, 패턴에 대한 확대, 축소, 좌표 이동을 용이하게 수행할 수 있게 되어 대형화된 디스플레이 장치들에 대한 비디오 관련 특성도 테스트할 수 있게 된다.

Claims

적어도 하나 이상의 패턴들에 대한 정보를 저장 및 관리하는 데이터 저장 매체;

적어도 하나 이상의 2차원 텍스쳐 이미지를 저장하는 텍스쳐 메모리;

상기 데이터 저장 매체로부터 하나의 패턴에 대한 정보를 판독하여 패턴을 구성하는 폴리곤에 대한 좌표를 생성하고, 상기 텍스쳐 메모리로부터 2차원 텍스쳐 이미지를 판독하여 텍스쳐 정보를 생성하여 전송하는 중앙 처리부;

하나의 프레임에 대한 영상 정보를 일시적으로 저장하는 프레임 버퍼;

상기 중앙 처리부로부터 전송되는 정보들을 이용하여 동화상 패턴을 갖는 영상 정보를 생성하여 상기 프레임 버퍼에 저장시키는 3D 그래픽 가속기;

상기 중앙 처리부의 제어에 따라 상기 프레임 버퍼에 저장된 영상 정보를 소정의 영상 신호로 변환시켜 출력하는 영상 신호 생성부

를 구비하며, 상기 영상 신호 생성부에서 생성된 영상 신호는 디스플레이 장치로 출력되어 상기 디스플레이 장치의 화면상에 동화상 패턴을 갖는 영상 신호를 출력시키는 것을 특징으로 하는 패턴 생성 장치.
제1항에 있어서, 상기 패턴 생성 장치는 사용자로부터 명령을 입력받는 사용자 인터페이스부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 패턴 생성 장치.
제2항에 있어서, 상기 패턴 생성 장치는 상기 사용자 인터페이스부를 통해 상기 데이터 저장 매체에 저장된 패턴들 중 하나를 선택하고 상기 텍스쳐 메모리에 저장된 2차원 텍스쳐 이미지 중 하나를 선택하며, 상기 중앙 처리부는 상기 사용자 인터페이스부를 통해 선택된 패턴에 대한 정보 및 텍스쳐 이미지를 이용하여 동화상 패턴을 갖는 영상 신호를 생성하여 출력시키도록 하는 것을 특징으로 하는 패턴 생성 장치.
제1항에 있어서, 상기 3D 그래픽 가속기는 상기 중앙 처리부로부터 입력되는 정보들을 이용하여 동화상 패턴을 갖는 영상 정보를 생성한 후, 상기 영상 정보에 텍스쳐 정보를 매핑시켜 프레임 버퍼로 전송하는 것을 특징으로 하는 패턴 생성 장치.
제1항에 있어서, 상기 영상 신호 생성부는 적어도 하나 이상의 디스플레이 장치에 적합한 영상 신호를 생성할 수 있으며,

상기 중앙 처리부는 상기 영상 신호 생성부를 제어하여 상기 프레임 버퍼로부터 전송되는 영상 정보를 검사하고자 하는 디스플레이 장치에서 디스플레이될 수 있는 형태의 영상 신호로 변환시켜 출력하도록 하는 것을 특징으로 하는 패턴 생성 장치.
제2항에 있어서, 상기 영상 신호 생성부는 다양한 형태의 영상 신호를 생성할 수 있으며,

상기 패턴 생성 장치는 상기 사용자 인터페이스부를 통해 테스트하고자 하는 디스플레이 장치의 종류를 선택받고,

상기 중앙 처리부는 상기 영상 신호 생성부를 제어하여 상기 프레임 버퍼로 부터 전송되는 영상 정보를 상기 선택된 디스플레이 장치에서 디스플레이될 수 있는 형태의 영상 신호로 변환시켜 출력하도록 하는 것을 특징으로 하는 패턴 생성 장치.
제1항에 있어서, 상기 중앙 처리부가 상기 3D 그래픽 가속기로 전송하는 정보는 폴리곤(Polygon)을 구성하는 좌표 정보들, 텍스쳐 이미지가 저장된 메모리의 위치 정보, 투영되는 시점 좌표 정보인 것을 특징으로 하는 패턴 생성 장치.