KR101104917B1 - Circuit for processing gray scales of electric sign board - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 펄스폭 변조(Pulse-Width Modulated, 이하 "PWM"이라함.)분산 스캐닝에 의한 구동IC에 계조비트를 늘리는 전광판에 관한 것이다. 더 상세하게는 저비트의 계조 처리 회로를 이용하여 고비트의 계조를 표출할 수 있도록 구성함으로써 상대적으로 간단하고 저렴한 하드웨어 회로를 사용하여 상대적으로 고화질의 해상도를 구현할 수 있게 한 새로운 펄스폭 변조(PWM)분산 스캐닝에 의한 구동IC에 계조비트를 늘리는 전광판 에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
근래 영상기술의 발달로 HDTV방송과 같은 고해상도 방송의 상용화가 실현되고 있으며, 옥외에 설치되는 전광판의 경우도 고품위, 고품질의 디지털 영상신호를 처리할 수 있는 장치가 요구되고 있다.Recently, with the development of image technology, commercialization of high-definition broadcasting such as HDTV broadcasting has been realized. In the case of an outdoor display board, an apparatus capable of processing high-quality and high-quality digital video signals is required.
전광판 영상 표출에 있어서는, 동일한 휘도 및 색도 데이터에서 균일한 휘도와 색도를 재현함으로써 얼룩이 없도록 하며, 픽셀의 밀도를 높여 해상도 높은 화질을 구현할 수 있게 하고, 더 나아가 계조 레벨을 더 많은 수로 구현함으로써 고품질의 전광판을 제공할 수 있게 하려는 기술적 요구가 있다.In the image display of the electric signboard, the uniform brightness and chromaticity are reproduced in the same brightness and chromaticity data, so that there are no spots, the density of pixels is increased to realize high resolution image quality, and furthermore, the number of gradation levels is realized by high quality. There is a technical need to be able to provide an electronic sign.
계조 레벨을 구현하기 위하여 종래에 펄스폭변호(PWM) 방식을 사용하는 계조 드라이버 IC가 개발되어 시판되고 있다. 시판되는 계조 드라이버 IC는 8비트 계조에서부터 16비트 계조에 이르기까지 많은 종류가 있는데, 8비트 계조 드라이버 IC는 2의 8승인 256 단계의 계조 레벨들에 걸쳐서 계조를 표현할 수 있게 하며, 16비트 계조 드라이버 IC는 2의 16승인 65,536 단계의 계조 레벨들에 걸쳐서 계조 표현이 가능하다. 따라서 고비트일수록 계조 레벨들의 수가 급격하게 상승하며, 따라서 더 높은 계조의 영상 처리가 가능하다.In order to implement the gradation level, a gradation driver IC using a pulse width modulation (PWM) method has been developed and commercially available. There are many types of gradation driver ICs available on the market, ranging from 8-bit gradation to 16-bit gradation.The 8-bit gradation driver IC enables to express gradation over 256 levels of gradation levels, which are 8 powers of 2. The IC can express gradation over gradation levels of 65,536 steps, which is 16 in two. Therefore, the higher the bit, the faster the number of gradation levels, thus enabling higher gradation image processing.
그러나 상대적으로 고비트의 계조 드라이버 IC는 상대적으로 저비트의 계조 드라이버 IC에 비하여 부품가격이 높기 때문에, 전광판 제조 비용이 상승한다는 문제가 있었다. 예컨대 1비트가 추가되는 경우 약 7%의 가격상승요인이 발생할 수 있었다. 더 나아가 판매되고 있는 비트수의 계조보다 더 높은 비트수의 계조 표현을 할 수 없다는 한계도 있었다. 예컨대 현재 가장 높은 비트 계조 드라이버 IC는 16비트 계조 드라이버 IC이므로, 이보다 더 높은 계조 표현이 불가능하였다.However, a relatively high bit gray scale driver IC has a higher component price than a low bit gray scale driver IC, thereby causing an increase in the manufacturing cost of an electronic board. For example, a price increase of about 7% could occur when 1 bit is added. Furthermore, there was a limit that it was not possible to express gradation of a higher number of bits than the gradation of the number of bits sold. For example, since the highest bit gray scale driver IC is a 16 bit gray scale driver IC, higher gray scale expression is not possible.
따라서 전광판의 고품질 영상처리 분야에 있어서, 전광판의 제작가격을 상승시키지 않으면서 시중에서 구할 수 있는 부품에만 한정되지 않게 자유로운 계조 표현이 가능하게 하는 새로운 전광판 계조 처리 기술에 대한 요구는 여전히 존재한다.Therefore, in the field of high quality image processing of electronic display panels, there is still a need for a new electronic display gradation processing technology that enables free expression of gradations without being limited to commercially available components without increasing the manufacturing price of electronic displays.
본 발명의 목적은, 상술한 종래의 전광판 영상 처리 중 계조 처리 기술을 개선 및 보완하고 다양한 추가 장점을 제공하기 위하여 발명된 것으로, 저비트의 계조 처리 회로를 이용하여 고비트의 계조를 표출할 수 있도록 구성함으로써 상대적으로 간단하고 저렴한 하드웨어 회로를 사용하여 상대적으로 고화질을 구현할 수 있게 한 펄스폭 변조(PWM)분산 스캐닝에 의한 구동IC에 계조비트를 늘리는 전광판을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to invent and improve the above-described gray scale processing technology of the image display and to provide various additional advantages, it is possible to express a high bit gray scale using a low bit gray scale processing circuit. The present invention provides an electronic display board that increases grayscale bits in a driver IC by pulse width modulation (PWM) distributed scanning, which enables relatively high image quality by using a relatively simple and inexpensive hardware circuit.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 펄스폭 변조(PWM)분산 스캐닝에 의한 구동IC에 계조비트를 늘리는 전광판은, 8비트 계조 영상 입력데이터를 16 비트 계조 영상 데이터로 변환해주는 신호 처리부; 계조클럭신호를 생성하는 타이밍 콘트롤 로직; 상기 신호 처리부로부터 입력된 16 비트 계조 영상 데이터를, 사용하는 구동 IC의 계조능력인 12비트 계조 보다 1단계 낮은 11 비트 계조 의 상위비트와 나머지 하위5비트로 분리하여 16비트 계조 영상 데이터를 구동 IC의 계조능력에 적응토록 상위 11 비트에 하위 5비트는 5비트인 32개 구간을 시공간적으로 분할하여 분할된 각 구간에 상위 11비트에 하위 5비트 데이터값을 더하여 12비트로 변환한 계조 데이터를 출력하는 계조 비트 변환 로직; 상기 계조 비트 변환 로직에서 출력되는 병렬(parallel)12비트화된 계조 영상 데이터를 구동 IC에 대응한 직렬(serial) 12비트화된 계조 영상 데이터로서 변환하는 병렬-직렬 변환기(parallel to serial Converter); 상기 병렬-직렬 변환기로부터 출력된 12비트화된 계조영상 데이터를 처리하여 LED표시기의 화소를 점등시키는 PWM 방식의 계조 드라이버 IC를 포함하며, 목표한 영상계조비트를 위해 구동IC의 능력이상의 계조비트데이터는 시공간으로 분할하고 분할된 시공간에 부족한 계조비트를 분산배치하여 구동 IC능력 이상의 계조를 달성하게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 계조 비트 변환 로직은: 16비트 계조영상 입력데이터인 ID0~ID15를 자릿수 상위 비트인 ID5~ID15를 선택하여 11비트로 구분하여 D0~D10로 출력하고 나머지 ID0~ID4는 AD0~AD4로 출력하는 데이터 분리 및 변환 회로와; 상기 타이밍 콘트롤 로직으로부터 입력되는 제어신호로부터 상기 하위비트 데이터(AD0~AD4)와 같은 비트수의 스캔어드레스 신호를 생성하여 비교데이터(BD0~BD4)로서 출력하는 펄스 삽입순서 변환회로와; 상기 데이터 분리 및 변환 회로에서 출력된 하위비트 데이터(AD0~AD4)와 상기 펄스 삽입 순서 변환 회로에서 출력된 비교데이터(BD0~BD4)를 비교하여 그 비교 결과에 따라 삽입데이터(P)를 생성하여 출력하는 비교기 회로와; 상기 데이터 분리 및 변환 회로(11)에서 출력된 11비트 변환데이터(D0~D10)에 상기 비교기에서 출력된 삽입데이터(P)를 합하여 12비트화된 영상계조 데이터를 출력하는 가산기 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 데이터 분리 및 변환 회로는, 삽입데이터(P)에 의해 올림수가 발생하여 실제 데이터보다 작아짐을 방지하기 위해 상기 변환데이터(D0~D10)의 최상위비트(MSB) D11에‘0’을 입력하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 삽입데이터에 해당하는 하위 5비트인 32개 구간을 시공간적으로 분할할때 BCD 최대값이 31이므로 1개의 더미(DUMMY)구간을 추가하여 32개의 PWM 사이클 구간을 맞추는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 펄스 삽입순서 변환회로는, 하위 비트에서의 플리커(flicker)를 줄이기 위하여 생성된 스캔어드레스 신호를 비교데이터로 변환할 때 그 데이터 순서를 랜덤하게 또는 교차시켜 분산시키는 것을 특징으로 한다. According to an embodiment of the present invention, there is provided an electronic board for increasing grayscale bits in a driving IC by pulse width modulation (PWM) distributed scanning, the signal processing unit converting 8-bit grayscale image input data into 16-bit grayscale image data; Timing control logic to generate a gradation clock signal; The 16-bit grayscale image data input from the signal processor is separated into upper bits of the 11-bit grayscale and the remaining lower 5 bits, which are one step lower than the 12-bit grayscale, which is the gray scale capability of the driving IC, to separate the 16-bit grayscale image data of the driving IC. In order to adapt to the gradation capability, the upper 11 bits and the lower 5 bits are divided into 32 sections which are 5 bits in time and space, and the gradation data which is converted into 12 bits by outputting the lower 11 bits to the upper 11 bits and the data value is converted to 12 bits. Bit conversion logic; A parallel-to-serial converter for converting parallel 12-bit gradation image data output from the gradation bit conversion logic into serial 12-bit gradation image data corresponding to a driving IC; It includes a PWM type gray scale driver IC for processing the 12-bit grayscale image data output from the parallel-to-serial converter to turn on the pixel of the LED display, the gray scale bit data beyond the capability of the driving IC for the target image gray bit Is divided into space-time and distributedly arranges the gray-bit that is lacking in the divided space-time to achieve gradation above the driving IC capability.
The gradation bit conversion logic may include: ID0 to ID15, which are 16-bit grayscale image input data, are divided into 11 bits by selecting ID5 to ID15, the upper digits of the digits, and output as D0 to D10, and the remaining ID0 to ID4 are output to AD0 to AD4. Separation and conversion circuits; A pulse insertion order converting circuit for generating a scan address signal having the same number of bits as the lower bit data AD0 to AD4 from the control signal input from the timing control logic and outputting the same as the comparison data BD0 to BD4; Compare the lower bit data AD0 to AD4 output from the data separation and conversion circuit with the comparison data BD0 to BD4 output from the pulse insertion order conversion circuit, and generate the insertion data P according to the comparison result. An output comparator circuit; And an adder circuit for adding the 11-bit converted data D0 to D10 output from the data separation and
In addition, the data separation and conversion circuit inputs '0' to the most significant bit MSB D11 of the conversion data D0 to D10 in order to prevent the rounding number from being generated by the insertion data P and smaller than the actual data. Characterized in that.
In addition, since the BCD maximum value is 31 when the 32 sections, which are the lower five bits corresponding to the inserted data, are space-time-divided, one dummy section is added to match 32 PWM cycle sections.
The pulse insertion order converting circuit is characterized in that the data order is distributed randomly or alternately when converting the generated scan address signal to comparative data in order to reduce flicker in the lower bits.
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본 발명에 의하면, 저 비트의 계조 처리 회로를 이용하여 고 비트의 계조를 표출할 수 있도록 구성함으로써 상대적으로 간단하고 저렴한 하드웨어 회로를 사용하여 상대적으로 고화질의 해상도를 구현할 수 있게 한다.According to the present invention, a high bit gray level can be expressed using a low bit gray level processing circuit, so that a relatively high resolution can be realized using a relatively simple and inexpensive hardware circuit.
이에 따라 전광판의 제작 원가 상승 없이 부품의 성능에만 제한되지 않고 자유롭게 원하는 고품질의 계조 표현이 가능하게 한 전광판을 제공할 수 있게 한다.Accordingly, it is possible to provide an electronic display board that can freely express high-quality gradation desired without being limited to the performance of components without increasing the manufacturing cost of the electronic display board.
도 1 및 도 2는 일반적인 16 비트 계조 드라이버 IC의 동작을 설명하기 위한 개념도.
도 3은 5비트의 2의 5승인 32구간의 분할 개념을 설명하는 개념도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전광판 계조 처리 회로에서 비트를 분산 삽입하는 개념을 예시하기 위한 개념도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전광판 계조 처리 회로의 전체적인 구성을 보여주는 블록도.
도 6은 도 5에 도시된 구성 중 계조 비트 변환 로직 회로를 상세히 보여주는 블록도.
도 7은 도 6에 도시된 계조 비트 변환 로직 회로의 데이터 분리 및 변화 회로의 동작을 설명하기 위한 개략도.
도 8은 도 6에 도시된 계조 비트 변환 로직 회로의 펄스 삽입 순서 변환 회로의 동작을 설명하기 위한 개략도.
도 9는 도 5에 도시된 구성 중 타이밍 콘트롤 로직의 동작을 설명하기 위한 개략도.1 and 2 are conceptual diagrams for explaining the operation of a general 16-bit gradation driver IC.
Fig. 3 is a conceptual diagram for explaining a concept of division of 32 divisions of 5 bits, which are 5 powers of two.
4 is a conceptual diagram illustrating a concept of distributedly inserting bits in a gray scale processing circuit according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram showing the overall configuration of a gray scale gray scale processing circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing details of a gradation bit conversion logic circuit in the configuration shown in FIG. 5; FIG.
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining an operation of a data separation and change circuit of the gradation bit conversion logic circuit shown in FIG. 6; FIG.
8 is a schematic diagram for explaining the operation of the pulse insertion order conversion circuit of the gradation bit conversion logic circuit shown in FIG.
9 is a schematic diagram for explaining the operation of timing control logic in the configuration shown in FIG.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적인 예를 들어 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings illustrating the present invention with a specific example as follows.
본 발명에 따라 제공되는 전광판의 계조(Gray Scale) 처리 회로는 PWM 분산 스캐닝 방식을 적용하여 낮은 비트(bit)의 계조 드라이브 IC를 사용하면서도 높은 비트의 계조 드라이브 IC를 사용한 것과 동일한 계조 표현을 가능하게 하는 특징을 가진다.Gray scale processing circuit of the electronic display board provided in accordance with the present invention is PWM dispersion The scanning method is applied to enable the same gray level expression as that using the high bit gray scale drive IC while using the low bit gray scale drive IC.
일반적으로 계조 비트가 늘어나면 전광판의 명암 대비가 더욱 부드럽게 향상된 영상을 재현할 수 있다. 더 나아가 PWM 제어시 긴 블랭크(blank) 구간에 의해 발생되는 영상의 플리커(flicker) 현상이 감소될 수 있다. 한편 다이나믹(Dynamic) 방식의 모듈을 사용하는 전광판은, 시선이 빠르게 이동할 때 주사선 잡음이나 스캐닝에 따른 화면의 어른거림이 발생하는 문제가 있는데, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 더 빠른 고속 스캐닝에 의하여 화면 재생 빈도를 높여야 하는데, 이 경우 1 PWM 사이클이 짧아지게 되어 많은 계조를 향상시키기가 어려웠다. 본 발명에 다르면 이러한 다이나믹 방식의 전광판의 경우에도 계조를 향상시킬 수 있다.In general, as the gradation bit increases, the image may be reproduced more smoothly with improved contrast. Furthermore, the flicker phenomenon of the image caused by the long blank period during PWM control can be reduced. On the other hand, an electronic board using a dynamic module has a problem that scan line noise or screen flicker due to scanning occurs when the line of sight moves quickly. To solve this problem, the screen is reproduced by faster and faster scanning. The frequency needs to be increased, in which case one PWM cycle is shortened, making it difficult to improve many gradations. According to the present invention, the gradation can be improved even in the case of such a dynamic display board.
이하에서는 본 발명에 따라, 프레임 속도(frame rate)가 60프레임/초인 화면 표출일 때 12비트 계조 드라이버 IC를 이용하여 16비트 계조를 구현하는 구체적인 실시예를 설명하지만, 본 발명이 설명되는 실시예에만 국한되지는 않는다.Hereinafter, according to the present invention, a specific embodiment for implementing 16-bit gradation using a 12-bit gradation driver IC when the frame rate is 60 frames / second will be described, but the embodiment will be described. It is not limited to this.
종래에는 16비트 계조를 PWM 방식으로 처리하기 위해서는 16비트 계조 드라이버 IC를 사용하였다. 16비트 계조 처리란, 가장 어두운 계조 레벨에서 가장 밝은 계조 레벨의 단계를 2의 16승 즉 65,536 계조 레벨로 세분화하여 표출하는 것을 말한다. 도 1에는 16비트 계조 드라이버 IC에 공급되는 수직동기신호와 계조클럭신호(GSCLK)의 상관관계가 도시되어 있으며, 도 2에는 GSCLK와 계조데이터(GS데이터)의 상관관계가 도시되어 있다. 프레임 속도가 60 frame/sec인 경우 60 Hz의 수직동기신호 구간 내를 16비트, 즉 65,536개의 구간으로 더 분할하고, 이렇게 세분화된 구간을 기초로 서로 구분되는 계조데이터를 실어 발광소자인 LED를 점등함으로써 명암을 표현한다. 따라서 이러한 PWM 제어용 계조클럭 펄스도 역시 65,536개가 필요하다. 본 명세서에서 구간이라는 용어는, 특별히 다르게 명시하지 않는 한 시간 구간을 말하는 것이다.In the past, a 16-bit gray scale driver IC was used to process 16-bit gray scales using a PWM method. 16-bit gradation processing refers to subdividing the level of the lightest gradation level from the darkest gradation level into 16 powers of 2, that is, 65,536 gradation levels. 1 illustrates a correlation between a vertical synchronization signal supplied to a 16-bit gray scale driver IC and a gray clock signal GSCLK, and FIG. 2 illustrates a correlation between GSCLK and gray data (GS data). When the frame rate is 60 frames / sec, the LED is a light emitting device by dividing the vertical synchronization signal section of 60 Hz into 16 bits, that is, 65,536 sections, and by dividing gradation data based on the subdivided sections. By expressing contrast. Therefore, 65,536 gradation clock pulses for PWM control are also required. In this specification, the term section refers to a time section unless otherwise specified.
본 발명에 따라 12비트 계조 드라이버 IC를 이용하여 16비트 계조를 적용할 때는, 계조 드라이버 IC가 처리할 수 있는 성능이 4비트가 모자란 상황이 된다. 따라서 본 발명에서는 부족한 4 비트수 만큼의 가상구간을 설정한 후, 설정된 가상구간 내에 12비트 계조 드라이버 IC가 통상적으로 동작할 때 설정되는 계조데이터를 삽입하는 방식으로 목표하는 16비트 계조를 구현하는 방식을 이용한다.According to the present invention, when 16-bit gradation is applied using a 12-bit gradation driver IC, there is a situation in which 4 bits are insufficient in the performance that the gradation driver IC can process. Therefore, the present invention implements a target 16-bit gradation by inserting gradation data set when the 12-bit gradation driver IC normally operates within the set virtual section after setting the virtual section corresponding to the insufficient 4 bit number. Use
그런데, 실제로 12비트 계조 + 4 비트 분할에 의한 삽입 형태로 사용할 경우에, 12비트 계조 드라이버 IC의 통상 계조데이터 중 각 비트가 모두 1인 2진수(111 111 111 111)의 경우 분할에 의한 1비트가 더해질 경우 올림수가 발생하여 모두 0인 2진수(000 000 000 000)가 되므로, 최대로 밝은 계조데이터임에도 불구하고 LED가 점등되지 않는 에러가 발생하게 된다.By the way, in the case of actually using in the form of insertion by 12 bit gradation + 4 bit division, in the case of binary number (111 111 111 111) in which each bit is all 1 in the normal gradation data of the 12 bit gradation driver IC, 1 bit by division If is added, the rounding number is generated and becomes a binary number (000 000 000 000), which is all zeros, and thus an error in which the LED does not light despite the brightest gray scale data occurs.
따라서 본 발명에 있어서, 12비트 계조 드라이버 IC는 마치 11비트 계조 드라이버 IC처럼 활용하고, 나머지 부족분인 5비트 즉 2의 5승인 32개의 가상구간을 설정하여 각 가상구간마다 통상 계조데이터를 삽입한다. 즉 하드웨어적으로는 12비트 계조 드라이버 IC를 이용하지만, 논리적으로는 11비트 계조 드라이버 IC를 활용하여 5비트의 가상구간을 설정함으로써 16비트 계조를 구현하는 방식인 것이다.Therefore, in the present invention, the 12-bit gradation driver IC is used as an 11-bit gradation driver IC, sets 32 virtual sections of 5 bits, that is, 5 powers, which are the remaining shortages, and inserts the normal gradation data into each virtual section. In other words, hardware uses 12-bit gray scale driver IC, but logically, 11-bit gray scale driver IC is used to set 16-bit gray scale by setting 5 bit virtual section.
도 3에는 본 발명에 따라, 1 프레임 구간이 5비트 즉 32개의 가상구간으로 분할된 후, 각각의 가상구간 내에 2049개의 GSCLK이 배당되어 2048개의 계조 레벨이 삽입되는 것이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 2048개의 계조 레벨은 11비트의 계조 즉 2047개의 계조 레벨과 삽입된 1개의 계조 레벨로 구성되고, 이것이 32개의 PWM 사이클마다 분산 삽입되고 1개의 더미(dummy) 계조를 차감함으로써, 모두 16비트 즉 65536개의 계조 레벨이 구현될 수 있다.FIG. 3 shows that one frame section is divided into 5 bits, that is, 32 virtual sections, and then 2049 GSCLKs are allocated and 2048 gradation levels are inserted in each virtual section. As shown, the 2048 gradation levels consist of 11 bits of gradation, that is, 2047 gradation levels and one gradation level inserted, which are distributedly inserted every 32 PWM cycles and subtract one dummy gradation, 16 bits, or 65536 gray levels, may be implemented.
이때 11비트는 상위 비트이며 분할된 가상구간에 의한 5비트는 하위비트에 기초하여 생성될 수 있다. 더미 계조 레벨은, 확장된 16비트 계조 레벨 중 상위 11비트를 제외한 하위 5비트의 최대 BCD 값이 31이므로 1 PWM 사이클 기간의 여분으로 발생하게 된 계조 구간을 말한다.In this case, 11 bits are upper bits and 5 bits of the divided virtual section may be generated based on the lower bits. The dummy gradation level refers to a gradation section generated as an extra 1 PWM cycle period because the maximum BCD value of the lower 5 bits excluding the upper 11 bits among the extended 16 bit gradation levels is 31.
도 4는 본 발명에 따른 비트 분산 삽입 개념을 예시한다. 5비트 즉 32개의 계조데이터를 32 개의 스캔 구간의 각 PWM 사이클에 1 계조 펄스씩 분산 삽입하고 있다. 이때 앞서 1개의 PWM 사이클 구간(도면에서 32번째 구간)에는 데이터를 삽입하지 않고 비워 두게 된다. 이런 방식의 분산 배치 형태를 낮은 계조에서의 플리커를 감소시킨다.4 illustrates a bit distributed insertion concept in accordance with the present invention. 5 bits, or 32 gray scale data, are distributed and inserted by 1 gray pulse in each PWM cycle of 32 scan intervals. At this time, one PWM cycle section (32th section in the drawing) is left blank without inserting data. This arrangement of distributed arrangements reduces flicker in low gradations.
도 5 및 도 6에는 본 발명에 따른 계조비트 확장을 구현하는 회로 구성의 일예가 도시된다. 도 5에 도시된 계조 처리 회로(1)는, 신호 처리부(2), 병렬-직렬 변환기(parallel to serial Converter)(3), PWM 방식의 계조 드라이버 IC(4) 및 LED표시기(5)를 구비하며, 특히 계조 비트 변환 로직(10)과 타이밍 콘트롤 로직(20)을 포함하여 구성될 수 있다.5 and 6 show an example of a circuit configuration for implementing gradation bit extension according to the present invention. The
신호 처리부(2)는 전광판의 화면을 구성하는 LED표시기(5)에 표시된 영상신호의 적, 청, 녹 색신호를 처리하고 계조데이터를 생성한다. 도시된 예에서 신호 처리부(2)는 8비트 입력 영상 신호를 처리하여 원하는 16비트의 계조 데이터를 생성하고, 이를 각각의 색신호에 대응하는 휘도 처리 즉 계조 표출을 위하여 사용하도록 제공한다.The
병렬-직렬 변환기(parallel to serial Converter)(3)는 병렬신호를 직렬신호로 변환해주는 소자이며, PWM 방식의 계조 드라이버 IC(4)는 본 실시예에서 12비트 계조 드라이버 IC이다.The parallel to
계조 비트 변환 로직(10)은 적, 녹, 청 컬러 각각에 대하여 구비되며, 각 컬러에 대하여 동일한 구성을 가지며, 도 6에 상세한 내부 구성이 도시되어 있다. 계조 비트 변환 로직(10)에는 16비트 계조 신호가 입력되며, 이를 32 구간으로 분할된 PWM 방식의 12 비트 계조신호(11비트+1비트추가)로 변환하여 주는 로직으로서 본 발명의 핵심이다.The gradation
타이밍 콘트롤 로직(20)은 수직동기신호를 입력받고 이를 기초로 제어신호를 제공하는데, 특히 계조클럭신호(GSCLK)를 제공하는 카운터와 PWM 사이클을 32개로 분주하는 분주 카운터를 포함한다.The
도 6을 참조하면, 계조 비트 변환 로직(10)은 데이터 분리 및 변환 회로(11), 펄스 삽입순서 변환회로(13), 비교기 회로(15), 및 가산기 회로(17)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 6, the gradation
데이터 분리 및 변환 회로(11)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 영상신호의 색신호를 처리하는 신호 처리부(2)로부터 입력되는 고비트 즉 16비트의 입력 계조데이터(ID)를 분리하여, 그 상위 비트들 즉 상위 11비트를 변환하여 저비트 즉 11비트의 변환데이터(D)로 출력하고 그 하위비트들 즉 하위 5비트를 하위비트 데이터(AD)로서 출력한다. 데이터 분리 및 변환 회로(11)는 입력된 계조 데이터 중 상위 11비트 ID(15~5)를 변환데이터 D(10~0)에 넣고 MSB D(11)에는 "0"를 넣는다. MSB D(11)에 "0"을 넣는 것은, 입력 데이터의 상위비트가 전부 "1"일 때 비교기회로(15)로부터의 삽입 데이터 "1"이 가산될 경우 오버플로우가 생겨 데이터가 전부 "0"이 되어 화소가 소등되는 에러가 발생되는 경우를 방지하기 위해서이다.As shown in Fig. 7, the data separation and
비교기 회로(15)는 데이터 분리 및 변환 회로(11)에서 출력된 5비트의 하위비트 데이터(AD) AD(4~0)와 펄스 삽입 순서 변환 회로(13)에서 출력된 5비트의 스캔어드레스 즉 비교데이터(BD) BD(4~0)를 32회에 걸쳐 순차적으로 비교하고, 이 비교 결과에 따라 32개의 1 계조 삽입데이터(P)를 생성하여 출력한다. 비교기 회로(15)에서 사용하는 비교 로직의 VHDL(VHSIC hardware description language)의 예는 다음과 같다. 즉 5비트의 하위비트 데이터가 비교데이터보다 크면 삽입데이터에 '1'을 삽입하도록 하고, 작으면 '0'을 삽입하도록 한다.The
P <= '1' when ( AD(4~0) > BD(4~0) ) else '0'P <= '1' when (AD (4 ~ 0)> BD (4 ~ 0)) else '0'
펄스 삽입순서 변환회로(13)는, 타이밍 콘트롤 로직(20)으로부터 입력되는 제어신호 즉 계조클럭신호로부터 하위비트 데이터(AD)와 같은 비트수 즉 5비트의 스캔어드레스 신호(SA)를 생성하여, 도 8에 직관적으로 도시한 바와 같이 이를 비교데이터(BD)로서 분산시킨 후 출력한다. 이렇게 분산시키는 이유는 위에서 언급한 바와 같이 플리커 현상을 제거하기 위해서이다.The pulse insertion
가산기 회로(17)는 데이터 분리 및 변환 회로(11)에서 출력된 변환데이터(D) D(11~0)에 비교기(15)에서 출력된 삽입데이터(P)를 합하여 디스플레이 데이터(CD)로서 출력한다. 이 출력된 디스플레이 데이터(CD)는 병렬-직렬 변환기(4)를 통과한 후 12비트 계조 드라이버 IC(4)에 의해 사용되어 16비트 계조를 구현하게 된다.The
도 9에는 타이밍 콘트롤 로직(20)의 타임차트가 도시된다. 본 실시예에서, 프레임 속도(frame rate)는 60 frame/sec이고, 화면 재생빈도(refresh rate)는 60 frame/sec ㅧ 32 cycle/frame = 1.92 kHz 이다. 적, 녹, 청 컬러 데이터는 각각 16비트이며, 사용하는 계조 드라이버 IC는 12비트 PWM 계조 드라이버이며, 실제로 이용하는 계조 비트는 11비트 PWM 드라이버로서 사용한다.9 shows a time chart of the
이 경우 계조클럭(GSCLK)의 설정은, 다음과 같이 한다. 첫 번째 GSCLK > 화면 재생빈도ㅧ(2N+1) 이어야 한다는 조건을 만족해야 한다. 본 실시예에서 1.92 kHzㅧ(211+1) = 3.94 MHz 이므로 제어신호 구간 등의 여유를 고려하여 GSCLK를 4 MHz로 설정하면 1 PWM 사이클 구간의 클럭 수는 ( 4 MHz/60 Hz )/32 구간 = 2083 클럭이다. 두 번째 GSCLK 카운트 수 < (2N+1) + 제어신호이어야 한다는 조건을 만족해야 한다. (211+1) + 34 = 2083 클럭이고, 1 어드레스 구간 내에 GSCLK가 2049 이므로 모두 만족한다.In this case, the setting of the gradation clock GSCLK is as follows. The condition that the first GSCLK> screen refresh rate ㅧ (2 N +1) must be satisfied. In this embodiment, 1.92 kHz ㅧ (2 11 +1) = 3.94 MHz, so that the number of clocks in one PWM cycle is (4 MHz / 60 Hz) / 32 Interval = 2083 clocks. The condition that the second GSCLK count number <(2 N +1) + control signal must be satisfied. (2 11 +1) + 34 = 2083 clock, and all are satisfied because GSCLK is 2049 within 1 address period.
또한 타이밍 콘트롤 로직(20) 내에는 32 PWM Cycle 분주 카운터가 포함된다. 이 분주 카운터는 수직동기 신호에 동기하여 수직동기 신호기간을 2083 클럭 단위로 32분주하는 BCD 카운터일 수 있다. 이 BCD 카운터는 5비트 스캔 어드레스 신호 SA(4~0)를 생성하고 PWM 사이클 디코딩을 위해 계조비트 변환로직(10)에 전달한다. 이때 1 어드레스 구간 내에 GSCLK으로서 2049 클럭을 카운트하여 보낸다.Also included in the
상술한 바와 같이 본 발명은, 하드웨어에 의해 정형화된 부품(IC)의 기능에 구속되는 것이 아니라, 시간적 개념을 도입하여 부품이 가지는 고유 기능보다 업그레이드된 기능을 발휘할 수 있게 한다.As described above, the present invention is not limited to the function of the component (IC) modeled by hardware, but introduces a temporal concept so that the upgraded function can be exhibited rather than the inherent function of the part.
근래 HDTV 상용화에 대한 부수효과로서 전광판에 대한 소비자의 요구수준이 높아지고 있으며 이러한 요구사항을 만족하려면 제조원가 상승이 필수적이지만, 본 발명에 따르면 원가상승없이 제어기술에 의해 고품위영상의 구현이 가능하다.In recent years, as a side effect of commercialization of HDTV, consumer demand for electronic display boards is increasing and manufacturing cost is required to satisfy these requirements, but according to the present invention, high-quality images can be realized by control technology without cost increase.
앞으로도 영상기술과 데이터 전송기술이 더욱 진보 발달할 것으로 기대되지만, 계조 비트를 계속적으로 증가시킨 부품이 시의적절하게 개발되지 못할 수도 있다. 그런데 본 발명에 따르면 이러한 부품의 개발과는 상관없이 자유롭게 고품위 계조 표출이 가능하게 한다.Imaging technology and data transmission technology are expected to be further developed in the future, but parts that continuously increase gradation bits may not be developed in a timely manner. However, according to the present invention, it is possible to freely display high-quality gray scales regardless of the development of such components.
이상에서는 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 설명하였으나, 당업자라면 본 명세서에서 설명된 여러 가지 특징을 참조하고 조합하여 다양하고 변형된 시공법이 가능하다. 본 발명이 12비트 계조 드라이버 IC를 이용하여 16비트 계조를 표출하는 실시예를 중심으로 설명하였으나, 하위비트의 수를 늘이면 17비트 계조, 18비트 계조도 역시 가능하다. 따라서 본 발명의 범위가 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 함을 지적해둔다.In the above, the present invention has been described through specific embodiments, but those skilled in the art can refer to and combine various features described in the present disclosure, and various and modified construction methods are possible. Although the present invention has been described with reference to an embodiment of expressing 16-bit grayscale using a 12-bit grayscale driver IC, increasing the number of lower bits also enables 17-bit grayscale and 18-bit grayscale. Therefore, it should be pointed out that the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be interpreted by the appended claims.
1 : 계조 처리 회로
2 : 신호 처리부
3 : 병렬-직렬 컨버터
4 : 12비트 계조 드라이버 IC
5 : LED 표시기
10 : 계조 비트 변환 로직
11 : 데이터 분리 및 변환 회로
13 : 펄스 삽입 순서 변환 회로
15 : 비교기 회로
17 : 가산기 회로
20 : 타이밍 콘트롤 로직1: gradation processing circuit
2: signal processing unit
3: parallel-serial converter
4: 12-bit gradation driver IC
5: LED indicator
10: gradation bit conversion logic
11: data separation and conversion circuit
13: pulse insertion order conversion circuit
15: comparator circuit
17: adder circuit
20: Timing Control Logic
Claims (5)
계조클럭신호를 생성하는 타이밍 콘트롤 로직;
상기 신호 처리부로부터 입력된 16 비트 계조 영상 데이터를, 사용하는 구동 IC의 계조능력인 12비트 계조 보다 1단계 낮은 11 비트 계조 의 상위비트와 나머지 하위5비트로 분리하여 16비트 계조 영상 데이터를 구동 IC의 계조능력에 적응토록 상위 11 비트에 하위 5비트는 5비트인 32개 구간을 시공간적으로 분할하여 분할된 각 구간에 상위 11비트에 하위 5비트 데이터값을 더하여 12비트로 변환한 계조 데이터를 출력하는 계조 비트 변환 로직;
상기 계조 비트 변환 로직에서 출력되는 병렬(parallel)12비트화된 계조 영상 데이터를 구동 IC에 대응한 직렬(serial) 12비트화된 계조 영상 데이터로서 변환하는 병렬-직렬 변환기(parallel to serial Converter); 및
상기 병렬-직렬 변환기로부터 출력된 12비트화된 계조영상 데이터를 처리하여 LED표시기의 화소를 점등시키는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식의 계조 드라이버 IC를 포함하며, 목표한 영상계조비트를 위해 구동IC의 능력이상의 계조비트데이터는 시공간으로 분할하고 분할된 시공간에 부족한 계조비트를 분산배치하여 구동 IC능력 이상의 계조를 달성하게 하는 펄스폭 변조(PWM)분산 스캐닝에 의한 구동IC에 계조비트를 늘리는 전광판.A signal processor for converting 8-bit grayscale image input data into 16-bit grayscale image data;
Timing control logic to generate a gradation clock signal;
The 16-bit grayscale image data input from the signal processor is separated into upper bits of the 11-bit grayscale and the remaining lower 5 bits, which are one step lower than the 12-bit grayscale, which is the gray scale capability of the driving IC, to separate the 16-bit grayscale image data of the driving IC. In order to adapt to the gradation capability, the upper 11 bits and the lower 5 bits are divided into 32 sections which are 5 bits in time and space, and the gradation data which is converted into 12 bits by outputting the lower 11 bits to the upper 11 bits and the data value is converted to 12 bits. Bit conversion logic;
A parallel-to-serial converter for converting parallel 12-bit gradation image data output from the gradation bit conversion logic into serial 12-bit gradation image data corresponding to a driving IC; And
It includes a PWM (Pulse Width Modulation) type gray scale driver IC for processing the 12-bit grayscale image data output from the parallel-to-serial converter to turn on the pixel of the LED display, and the driving IC for the target image gray bit An electronic board that increases gradation bits in a driver IC by pulse width modulation (PWM) distributed scanning, which divides gradation bit data beyond capability into space-time and distributes gradation bits insufficient in the divided space-time to achieve gradation above the driving IC capability.
16비트 계조영상 입력데이터인 ID0~ID15를 자릿수 상위 비트인 ID5~ID15를 선택하여 11비트로 구분하여 D0~D10로 출력하고 나머지 ID0~ID4는 AD0~AD4로 출력하는 데이터 분리 및 변환 회로와; 상기 타이밍 콘트롤 로직으로부터 입력되는 제어신호로부터 상기 하위비트 데이터(AD0~AD4)와 같은 비트수의 스캔어드레스 신호를 생성하여 비교데이터(BD0~BD4)로서 출력하는 펄스 삽입순서 변환회로와; 상기 데이터 분리 및 변환 회로에서 출력된 하위비트 데이터(AD0~AD4)와 상기 펄스 삽입 순서 변환 회로에서 출력된 비교데이터(BD0~BD4)를 비교하여 그 비교 결과에 따라 삽입데이터(P)를 생성하여 출력하는 비교기 회로와; 상기 데이터 분리 및 변환 회로(11)에서 출력된 11비트 변환데이터(D0~D10)에 상기 비교기에서 출력된 삽입데이터(P)를 합하여 12비트화된 영상계조 데이터를 출력하는 가산기 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스폭 변조(PWM)분산 스캐닝에 의한 구동IC에 계조비트를 늘리는 전광판.The method of claim 1, wherein the gradation bit conversion logic is:
A data separation and conversion circuit for selecting 16 bits of gradation image input data ID0 to ID15, selecting ID5 to ID15, which are upper order digits, and dividing them into 11 bits to output D0 to D10, and outputting remaining ID0 to ID4 to AD0 to AD4; A pulse insertion order converting circuit for generating a scan address signal having the same number of bits as the lower bit data AD0 to AD4 from the control signal input from the timing control logic and outputting the same as the comparison data BD0 to BD4; Compare the lower bit data AD0 to AD4 output from the data separation and conversion circuit with the comparison data BD0 to BD4 output from the pulse insertion order conversion circuit, and generate the insertion data P according to the comparison result. An output comparator circuit; And an adder circuit for adding the 11-bit converted data D0 to D10 output from the data separation and conversion circuit 11 to the inserted data P output from the comparator and outputting 12-bit image grayscale data. An electronic board for increasing gradation bits in a driving IC by pulse width modulation (PWM) distributed scanning.
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