KR101374648B1 - 온 시스템 led 개별 보정과 보정계수 이미지화로 검증과 보정이 용이한 전광판 시스템 - Google Patents

온 시스템 led 개별 보정과 보정계수 이미지화로 검증과 보정이 용이한 전광판 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 온 시스템 LED 개별 보정과 보정계수 이미지화로 검증과 보정이 용이한 전광판 시스템에 관한 것이다. 전광판 시스템(40)은 제어 컴퓨터 시스템(47), 메인컨트롤러(45), 전광판 표시부(41)를 다수 구획으로 분할하여 각 구획 내 LED 모듈(11)의 구동을 담당하는 다수의 로컬 컨트롤러(43)를 포함하며; 제어 컴퓨터 시스템은, 전광판 표시부(41)의 표시화면 크기와 제어 컴퓨터 시스템(47)의 모니터의 표시화면 크기를 1:1로 하여 보정계수를 이미지화하여 저장하는 보정계수 데이터베이스를 구비하며; 상기 로컬 컨트롤러(43) 각각은, 감마 변환회로(431), 보정계수와 영상데이터를 조합하는 보정값 연산기(432), LED 광도 및 색도 보정계수를 보관하는 보정계수 메모리(436), 보정한 영상 데이터 또는 보정하지 않은 영상 데이터를 선택할 수 있는 선택기(433), 실제 표출데이터를 저장하는 필드메모리(434), LED 모듈(11)로 영상 및 제어신호를 전송하는 표출부 드라이브 회로(435)를 포함하여, 상기 LED 모듈(11)의 LED 개별 광도 및 색도 보정을 실행하도록 구성된다. 이에 따라 전광판의 LED 모듈로부터 표출되는 영상 데이터를 개별적으로 보정하여 전광판의 화질을 개선하고 균일한 휘도와 색도를 얻을 수 있도록 하기 위한 측정 시스템을 전광판 시스템에 일체화함으로써 전광판 셋업시 각각의 LED 모듈에 대한 측정과 보정이 용이하도록 하는 등의 현저한 효과를 제공한다.

Description

온 시스템 LED 개별 보정과 보정계수 이미지화로 검증과 보정이 용이한 전광판 시스템{Sign Board System of Easy Check and Correction with Separate LED Correcting and Imaging Coefficients}
본 발명은 일반적으로 전광판의 LED개별 광도 및 색도의 측정과 보정에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전광판의 화소(Pixel)를 이루고 있는 발광소자인 적, 녹, 청색 LED를 점등시켜 각각의 광도와 색 좌표를 측정하고 LED를 개별적으로 보정하여 전광판 화면표출이 목표치의 균일한 휘도와 색도를 얻을 수 있도록 하며 기존 전광판 시스템 개조 없이 전광판 시스템에서 측정 및 보정이 가능토록 측정 및 보정 시스템과 전광판 시스템을 일체화함으로써 구성을 단순화하고 보정 데이터를 이미지화하여 보정치를 모니터에서 육안으로 확인하면서 보정할 수 있어 보정을 용이하게 하고 전광판 구성을 변화시키지 않고 기존 전광판 시스템을 활용하여 보정을 구현하는 온 시스템 보정 및 보정계수 이미지화로 측정과 보정이 용이하도록 한 새로운 LED 모듈의 보정이 용이한 전광판 시스템에 관한 것이다.
근래 영상 기술과 반도체 기술의 발달로 고화질 방송(HDTV)이 상용화되고, LCD 텔레비전이 대중화되면서 영상매체 전반에 걸쳐 고급화가 급속히 진행되고 있다. 전광판의 경우에도 순녹(pure green) LED가 개발되어 전광판에 적용되면서, 풀 컬러화가 급속히 진행되고 있다. 그러나 이렇게 단순히 영상을 표출하는 기술의 발전 뿐만 아니라, 천연색에 가까운 영상 보정과 얼룩이 없는 미려한 영상을 구현하기 위한 디지털 영상 처리 기술이 요구되고 있다.
이러한 요구에 부응하기 위하여 에러 감지 장치 및 보정 기술이 구현되고 있다. 예를 들어, 국내 등록 특허 제468209호 및 제623036호에서 다양한 영상 소스와 스케일링 처리 및 다이나믹 보간주사에 의해 해상도를 향상시킨 전광판 시스템이 제안되어 있다. 이들 전광판 시스템은 디지털 영상 데이터를 고해상도로 표출시킬 수 있도록 한다는 장점을 제공한다. 그러나, 대형 전광판의 경우 수십에서 수백만 개의 LED 모듈이 조합되어 구성되지만, 각각의 LED 모듈의 밝기나 색상이 균일하지 않아 전체 전광판 디스플레이 중에 미세한 얼룩이 발생하는 등의 한계가 여전히 존재하였다.
따라서, 수십에서 수백만 개의 LED 모듈을 포함하는 전광판 시스템에서 고화질을 구현하기 위해 각각의 LED 모듈에 대해 휘도와 색도를 측정하고 보정하는 기술이 요구되었다. 이러한 요구에 부응하기 위해 예컨대 국내 등록 특허 제975025호에서, 발광소자이며 화면의 화소를 구성하는 광원인 LED 모듈을 하나 이상 포함하여 구성되는 측정시료를 이용하여, 별도의 측정시스템에 의해 각각의 LED에 대해 휘도와 색도 보정과 표시 에러를 검출하며, 보간에 의해 전광판에서 표출되는 데이터의 해상도를 고화질 해상도로 구현하는 디지털 영상 처리 시스템이 제안되어 있다.
이러한 종래의 시스템은 본 명세서에 첨부된 도 1에 도시된 바와 같이, 전광판의 개별 LED 모듈의 휘도 및 색도 보정을 위한 측정 시스템을 포함한다. 이 측정 시스템은 측정시료(10), 측정기(20), 및 측정시료 제어기(30)를 포함하여 구성된다. 측정시료(10)는 전광판의 화소를 이루는 LED 모듈(11)과 비휘발성 메모리인 플래시 메모리(13)를 포함할 수 있다. 측정기(20)는 LED 모듈(11)을 촬영하는 카메라(21)와 이 카메라(21)에서 촬영된 데이터로부터 휘도 및/또는 색도 데이터와 같은 측정값을 추출하는 측정값 처리부(23)를 포함할 수 있다. 측정시료 제어기(30)는 측정값 처리부(23)로부터 휘도 및 색도에 대한 측정값을 수신하고 소정 기준값에 대하여 휘도 및 색도의 보정 데이터 및 제어 데이터를 출력하는 제어부(31)와 제어부(31)로부터의 보정 데이터와 제어 데이터에 따라 측정시료의 LED 모듈(11)을 점등시킬 수 있는 점등 컨트롤러(33)를 포함할 수 있다. 점등 컨트롤러(33)는 제어부(31)로부터 수신한 보정 데이터를 측정시료(10)의 플래시 메모리(13)에 저장할 수 있다.
도시된 바와 같은 종래 LED 모듈의 측정 및 보정 시스템의 구성은 전광판 시스템과는 별개의 측정용 시스템이라고 할 수 있다. 이 경우, 측정 후, 보정 데이터 즉 보정계수 데이터(coefficient data)는 측정시료(10)의 메모리(13)에 저장한다. 이 메모리(13)는 비휘발성 메모리로서 데이터를 재저장하지 않는 한 한번 저장된 데이터는 없어지지 않고 유지된다.
이와 같이 종래의 시스템에 있어서, 전광판의 보정 작업은 별개의 측정기에서 측정되어 LED모듈 내의 비휘발성 메모리에 저장한 보정계수 데이터를, 전광판의 셋업시 전광판의 제어 유닛이 LED모듈의 메모리로부터 읽어내어 다시 보정한 후 전체 전광판을 보정하는 과정으로 이루어질 수 있었다.
그런데, 종래 시스템에 있어서, 통상 광원 측정은 주변 불빛에 매우 민감하여 암실에서 측정이 이루어지고, 측정 카메라 해상도의 한계로 측정시료 크기도 제한되며, 또한 발광 소자인 LED와 이것의 구동회로인 IC는 온도에 민감하여 온도에 따라 밝기가 현저하게 차이가 나기 때문에 모든 측정시료를 균일한 조건에서 측정한다는 것은 사실상 불가능하다. 따라서 반드시 측정된 데이터의 보정이 필요하다. 이러한 측정 오차는 종래에 전광판에 표출되는 영상 이미지를 통해 재보정하고 있다. 이러한 재보정 과정을 통해 전광판 셋업 작업이 이루어지는데, 재보정 과정 자체가 매우 번거롭고 어렵기 때문에 전광판 셋업 과정에 많은 시간이 필요하다는 단점이 있었다.
또한 측정되어 보정한 보정 데이터 처리에 있어서, 측정시료의 개별 모듈의 비휘발성 메모리(예컨대, 플래시 메모리)에 저장하거나, 또는 측정시료의 제어부의 비휘발성 메모리에 저장한 후, 전광판 셋업 시 저장되어 있는 보정 데이터를 읽어내어 재가공하는 형태로 이루어지고 있다. 이 경우, LED모듈 또는 측정시료의 제어부 유닛 내에 별도의 비휘발성 메모리를 반드시 구비해야 할 필요가 있었다. 또한 전광판 전체 셋업 과정에서 각 개별 LED 모듈의 보정 데이터를 전광판 제어 시스템이 읽어 다시 연산 처리하여야 하므로, 전원 투입 후 이러한 보정 데이터를 읽고 연산하는 과정 때문에 많이 시간이 소요된다는 단점이 있었다.
더 나아가, 이 종래의 시스템에 있어서, 측정 시스템과 전광판 시스템이 별개로 서로 분리되어 있기 때문에, 측정 시스템과 전광판 시스템이 별도로 운영되기 때문에 작업 과정이 불편하다는 단점도 있었다.
그러므로, 전광판의 LED모듈로부터 표출되는 영상 데이터를 개별적으로 보정하여 전광판의 화질을 개선하고 균일한 휘도와 색도를 얻을 수 있도록 하기 위한 측정 시스템을 전광판 시스템에 일체화하여 보정이 용이하도록 한 기술에 대한 요구가 여전히 존재한다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 보완하고 다양한 추가 장점을 제공하기 위하여 안출된 것으로서, 특히 다수의 LED(발광다이오드)모듈을 사용하여 디지털 영상을 표출하는 전광판 시스템에서, 전광판의 LED모듈로부터 표출되는 영상 데이터를 개별적으로 보정하여 전광판의 화질을 개선하고 균일한 휘도와 색도를 얻을 수 있도록 하기 위한 보정 시스템을 전광판 시스템에 일체화함으로써 전광판 셋업시 각각의 LED모듈에 대한 측정과 보정이 용이하도록 한 전광판 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 전광판의 화소(Pixel)를 이루고 있는 발광소자인 적, 녹, 청색 LED를 점등시켜 각각의 광도와 색좌표를 측정하고 LED를 개별적으로 보정하여 전광판 화면표출이 목표치의 균일한 휘도와 색도를 얻을 수 있도록 하며 기존 전광판 시스템 개조 없이 전광판 시스템에서 측정 및 보정이 가능토록 측정 및 보정 시스템과 전광판 시스템을 일체화함으로써 구성을 단순화하고 보정 데이터를 이미지화하여 보정치를 모니터에서 육안으로 확인하면서 보정할 수 있어 보정을 용이케 하고 전광판 구성을 변화시키지 않고 기존 전광판 시스템을 활용하여 보정을 구현하는 온 시스템 보정 및 보정계수 이미지화로 측정과 보정이 용이하도록 한 새로운 LED 모듈의 보정이 용이한 전광판 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라 제공되는 온 시스템 LED 개별 보정과 보정계수 이미지화로 검증과 보정이 용이한 전광판 시스템에 의하여 달성된다.
본 발명의 일 양상에 따라 제공되는 온 시스템 LED 개별 보정과 보정계수 이미지화로 검증과 보정이 용이한 전광판 시스템은, 온 시스템 LED 개별 보정과 보정계수 이미지화로 검증과 보정이 용이한 전광판 시스템으로서, 상기 전광판 시스템은 제어 컴퓨터 시스템, 메인컨트롤러, 전광판 표시부를 다수 구획으로 분할하여 각 구획 내 LED 모듈의 구동을 담당하는 다수의 로컬 컨트롤러를 포함하며, 또한 상기 LED 모듈의 광도 및 색도를 측정하는 카메라를 포함하는 측정기에 연결될 수 있으며; 상기 제어 컴퓨터 시스템은, 상기 전광판 표시부의 표시화면의 화소 (pixel)수와 상기 제어 컴퓨터 시스템의 모니터의 표시화면의 화소수를 1:1로 하여 보정계수를 이미지화하여 저장하는 보정계수 데이터베이스를 구비하고, 이렇게 이미지화한 보정계수를 상기 전광판 표시부에 표출하지 않으면서 상기 제어 컴퓨터 시스템의 모니터에서 시뮬레이션함으로써 미세 보정할 수 있도록 구성되며; 상기 로컬 컨트롤러 각각은, 감마 변환회로, 보정계수와 영상데이터를 조합하는 보정값 연산기, LED 광도 및 색도 보정계수를 보관하는 보정계수 메모리, 보정한 영상 데이터 또는 보정하지 않은 영상 데이터를 선택할 수 있는 선택기, 실제 표출데이터를 저장하는 필드메모리, LED 모듈(11)로 영상 및 제어신호를 전송하는 표출부 드라이브 회로를 포함하여, 상기 LED 모듈의 LED 개별 광도 및 색도 보정을 실행하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 로컬 컨트롤러는, 표출위치에 일치된 보정계수가 보정계수 메모리에 저장되도록 보정계수 메모리의 데이터 쓰기 어드레스(Write Address)와 필드 메모리 데이터 쓰기 어드레스를 공유하고, 영상표출 시에는 보정계수 메모리의 읽기 어드레스(Read Address)를 감마 변환회로의 데이터 출력 타이밍과 일치시키고 보정계수 메모리의 데이터 읽기 어드레스를 필드 메모리의 쓰기 어드레스의 위상보다 1클럭 빠르게 발생시켜 보정값 연산기를 거친 광도/색도가 보정된 표출영상 데이터가 표시부 LED 위치에 일치하도록 제어 신호를 생성하는 로컬 컨트롤러의 어드레스 제어 신호발생기를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 상기 로컬 컨트롤러의 보정값 연산기의 보정 연산은 소스 데이터에 계측기에서 측정된 보정비율을 곱하고 다시 8 비트(bit)의 십진수 최대값 256를 곱해 주고 결과를 다시 256으로 나누어 보정계수를 산출{보정계수 출력 = 소스 데이터*(보정비율*256)/256}할 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 전광판 전원 초기인가시 상기 로컬 컨트롤러의 파워온 리셋(Power On Reset) 회로는 상기 로컬 컨트롤러가 시작하도록 리셋신호를 발생시키고, 보정계수 쓰기 선택신호는 이 리셋신호에 의해 셋트되어 하이(HIGH) 상태가 되고 보정계수 쓰기 명령신호에 따라 보정계수 메모리에 쓰기 시퀀스를 허용하여 보정계수를 메모리에 저장하고, 저장이 끝나면 보정계수 쓰기 명령 신호의 로우 고잉 에지(Low going Edge) 신호를 받아 리셋시켜 로우(LOW) 상태를 유지하여 보정계수 메모리의 쓰기 시퀀스를 금지시켜 보정계수 메모리의 쓰기는 금지되어 저장된 데이터의 안전을 보장하도록 할 수 있다.
그리고 또 다른 실시예에 있어서, 상기 제어 컴퓨터 시스템은, 하기 연산식과 같이, 상기 측정기로부터 각 칼라별 보정값을 보정 최대수(10,000)로 나누고 상기 제어 컴퓨터 시스템(47)의 소정 그래픽 카드의 계조비트를 곱하여 2진수로 변환하고 그 출력값을 BMP 이미지 영상으로 전환하고 이미지화된 보정계수를 상기 제어 컴퓨터 시스템의 모니터에 표출함으로써 측정된 보정계수 상태를 모니터로 시각적으로 확인할 수 있게 하며, 보정값/10,000*256 = bmp영상전환,
교정시 각 모듈의 RED, GREEN, BLUE 색상별 보정계수(Coefficient Data)에 일정 값을 더하거나 빼어 보정계수를 교정하도록 할 수 있다.
상술한 구성을 가지는 본 발명은, 다수의 LED(발광다이오드) 모듈을 사용하여 디지털 영상을 표출하는 전광판 시스템에서, 전광판의 LED 모듈로부터 표출되는 영상 데이터를 개별적으로 보정하여 전광판의 화질을 개선하고 균일한 휘도와 색도를 얻을 수 있도록 하기 위한 측정 시스템을 전광판 시스템에 일체화함으로써 전광판 셋업시 각각의 LED 모듈에 대한 측정과 보정이 용이하도록 할 수 있다.
도 1은 종래의 LED 모듈 휘도 및 색도 보정을 위한 측정 시스템의 구성을 보여주는 개략적인 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온 시스템 LED 개별 보정과 보정계수 이미지화로 검증과 보정이 용이한 전광판 시스템의 전체 구성을 보여주는 개략적인 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 온 시스템 LED 개별 보정과 보정계수 이미지화로 검증과 보정이 용이한 전광판 시스템의 제어 컴퓨터 시스템의 구성을 보여주는 개략적인 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 온 시스템 LED 개별 보정과 보정계수 이미지화로 검증과 보정이 용이한 전광판 시스템의 로컬 컨트롤러의 구성을 보여주는 개략적인 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 온 시스템 LED 개별 보정과 보정계수 이미지화로 검증과 보정이 용이한 전광판 시스템의 제어 신호의 타이밍 차트.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 온 시스템 LED 개별 보정과 보정계수 이미지화로 검증과 보정이 용이한 전광판 시스템의 측정기의 LED 모듈별 휘도 및 색도 보정계수의 예를 보여주는 표.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 온 시스템 LED 개별 보정과 보정계수 이미지화로 검증과 보정이 용이한 전광판 시스템에서, 측정단위의 이미지화된 보정계수를 제어 컴퓨터 시스템의 디스플레이에 표출한 예시도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 온 시스템 LED 개별 보정과 보정계수 이미지화로 검증과 보정이 용이한 전광판 시스템에서, 측정다위의 모듈을 보정하는 운영메뉴 예시도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 온 시스템 LED 개별 보정과 보정계수 이미지화로 검증과 보정이 용이한 전광판 시스템에서, 제어 컴퓨터 시스템의 디스플레이 상에서 보정계수를 교정하여 이미지화한 예.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 온 시스템 LED 개별 보정과 보정계수 이미지화로 검증과 보정이 용이한 전광판 시스템에서, 측정단위의 유닛 또는 모듈 배치 및 보정계수 파일을 적용한 예.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적인 예를 들어 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 전체 시스템 블록도이며 전광판(40)에 측정기(10)를 통신라인(유/무선)으로 연결한 구성을 가진다. 이는 도 1의 시스템에 비교하면 측정시료 제어기(30)와 측정시료(10) 내에서 보정 데이터를 저장하는 별도의 저장 장치인 플래시 메모리(13)가 없이 단순화되어 있다. 도 2와 같이 시스템을 구성하고 보정할 경우, 측정시료를 구동하는 제어기 기능과 보정 데이터의 생성 및 저장 기능을 전광판(40)이 포함하여야 한다. 이를 위하여, 본 발명에 따라, 기존 전광판 시스템의 제어 컴퓨터 시스템은 전광판 제어와 감시 뿐만 아니라 그래픽 영상소스를 재생하는 기능도 수행하는 특징이 있다.
본 발명은 기존 전광판에 포함되어 있는 제어 컴퓨터 시스템에 보정 데이터 즉 보정계수 데이터 베이스를 구축하고 전광판의 LED모듈로 된 표시부와 제어용 컴퓨터 시스템의 모니터와 1:1로 보정계수를 이미지화하여 저장한다. 다시 말하면, 제어용 컴퓨터시스템의 모니터의 가로,세로 해상도와 전광판 표시부의 해상도를 1:1로 한다는 의미인데, 좀더 구체적으로는 전광판 표시부의 가로,세로 화소(Pixel)수와 제어용 컴퓨터시스템의 모니터의 가로,세로 화소수를 일치시켜 전광판 표시부의 화소(Pixel)와 제어용 컴퓨터시스템의 모니터의 표시화면의 화소를 1:1로 되도록 일치하는 것이다.
그리고 이러한 이미지화된 보정계수 데이터를 로컬 컨트롤러의 메모리(RAM)에 다시 전송, 일시 저장하며 로컬 컨트롤러에서 연산 처리하여 전광판 표시부의 LED를 1:1로 보정하는 것이다. 즉 전광판 표시부 전체 보정계수를 이미지화하여 제어 컴퓨터 시스템에 저장하고 보정시는 보정데이터를 표시부의 로컬컨트롤러에 전송하여 램(RAM)에 일시저장하여 이 저장된 보정계수를 표시부 LED와 1:1로 보정하므로 모듈에 비휘발성 메모리 장치가 필요 없도록 하는 장점을 제공할 수 있다.
전광판(40)은, 도 2에 예시된 바와 같이, 다수의 LED 모듈(11) 및 이에 대응하는 다수의 로컬 컨트롤러(43)로 구성된 전광판 표시부(41), 메인 컨트롤러(45), 제어 컴퓨터 시스템(47), 및 비디오 영상소스(49)를 구비하여 구성될 수 있다.
제어 컴퓨터 시스템(47)은 그래픽 표출과 제어를 담당하며, 비디오 영상소스(49)는 영상소스를 내장하거나 외부로부터 입력받을 수 있다. 메인컨트롤러(45)는 전광판 표시부 전체에서 표출하는 영상 데이터를 처리하며, 각각의 로컬 컨트롤러(43)는 메인컨트롤러(45)로부터 수신한 데이터를 각각의 LED 모듈(11)에 표출하도록 제어한다. 본 발명에서 LED 개별 광도 및 색도 보정은, 제어 컴퓨터 시스템(47) 및 로컬 컨트롤러(43)에서 실행한다. 특히 전광판 표시부(41)의 면적이 클수록 화소(PIXEL)가 많고 각 화소를 구성하는 LED가 많아 그에 따라 데이터량이 많으므로 표시부를 분할하여 분할된 화면의 구역 각각을 LED 모듈(11)로 하고, 각 LED 모듈(11)을 로컬 컨트롤러(43)에서 담당하여 속도 및 데이터량에 대응토록 할 수 있다.
도 3에는 제어 컴퓨터 시스템(43)의 구성의 예를 예시한다. 제어 컴퓨터 시스템(43)은 프로세싱부(471), 내장메모리(473), 입력장치(475), 및 디스플레이(477)를 포함하여 구성할 수 있다. 프로세싱부(471)는 제어 컴퓨터 시스템(43)의 각부를 제어하고, 측정기(20)로부터 수신된 데이터를 처리하여 보정계수 데이터를 생성하고, 생성된 보정계수 데이터를 내장메모리(473)에 저장할 수 있고 로컬 컨트롤러(43)에 송신하도록 출력할 수 있다. 입력장치(475)는 사용자가 조작하여 데이터나 명령을 입력할 수 있는 키보드, 터치스크린 및/또는 마우스와 같은 입력 장치일 수 있으며, 디스플레이(477)는 사용자가 전광판 표시부의 표출 내용을 용이하게 시각적으로 확인할 수 있도록 하는 모니터일 수 있다.
도 4는 로컬컨트롤러(43)의 블록도이며 영상의 감마 변환회로(431)와 각각의 LED 휘도 및 색도 보정계수를 보관하는 보정계수 메모리(436), 보정계수와 영상데이터를 조합하는 보정값 연산기(432), 보정한 영상 데이터나 보정하지 않은 영상 데이터 중 어느 하나를 선택할 수 있는 선택기(433), 선택된 실제 표출데이터를 저장하는 필드메모리(434), LED 모듈(11)로 영상 및 제어신호를 전송하는 표출부 드라이브 회로(435)로 크게 구분된다.
감마(Gamma)변환회로(431)는 영상이미지 데이터를 표출하는데 인체의 시감도와 LED발광소자 특성에 맞게 보정하는 회로이며 일반 영상표출시 반드시 사용한다. 그러나 LED의 광도 및 색도 보정 시에는 정비례로 보정되어야 하는데 감마커브 특성으로 인해 비율이 맞지 않아 보정이 제대로 이루어 지지 않아 선택기(433)로 보정을 위한 측정의 경우는 감마 보정되지 않은 이미지 영상 신호를, 실제 영상 표출 경우는 감마변환을 적용하고 보정한 영상데이타가 선택되어 표시부에 표출하도록 한다.
보정계수 메모리(436)는 측정기(20)에서 측정 및 보정한 보정계수를 제어 컴퓨터 시스템(47)에서 이미지화하여 재보정한 후 완성된 최종 보정계수를 저장하는 곳으로 신속한 데이터 처리를 위해 RAM으로 구성되어 있으며 로컬 컨트롤러(43)의 담당한 표출 구획의 보정계수만 보관하고 보정값 연산기(432)에 보내져 개별 보정 시 사용된다.
표출위치에 일치되어 보정계수가 보정계수 메모리(436)에 저장되도록 하기 위해 보정계수 메모리의 데이터 쓰기 어드레스(Write Address)와 필드 메모리 데이터 쓰기 어드레스를 공유하였으며 영상표출 시에는 보정계수 메모리의 읽기 어드레스(Read Address)를 감마 변환회로의 데이터 출력 타이밍과 일치시키고 보정계수 메모리의 데이터 읽기 어드레스를 필드 메모리의 쓰기의 위상보다 1클럭 빠르게 발생시키므로 보정값 연산기를 거친 광도/색도가 보정된 표출영상 데이터가 정확한 위치에 표출할 수 있다. 이러한 기능은 어드레스 제어 신호발생기(437)에서 수행한다.
표시소자인 LED의 광도/색도 보정은 보정값 연산기(432)에서 보정되는데 각 화소별 영상 데이터에 보정계수 비율을 적용하여 보정한다. 보정계수가 75%이며 8 Bit 포맷계수를 사용하고 보정할 소스 데이터(영상 데이터)가 R로 가정하면 디지털 연산이 용이하도록 배분율 데이터를 정수화하기 위해 8bit의 십진수 최대값 256을 곱해 주고 결과를 다시 256으로 나누어 주는 방법을 사용한다. 즉 75%인 0.75에 256을 곱하여 로컬 컨트롤러(43)에 전송하고 연산이 끝난 최종 데이터를 다시 256으로 나누는 형태로 적용된다.
보정계수 출력 = R*(0.75*256)/256
= R*192/256가 된다.
여기서 192의 HEX값인 C0를 로컬 컨트롤러에 보내며 로컬 컨트롤러 보정값 연산기에서 R * C0 / 256의 연산을 수행하여 출력한다.
그리고 8 bit 계조의 영상데이터를 8 bit 포맷의 보정계수를 적용하여 보정하는 경우는 8bit 영상data * 8bit 보정계수 = 16 bit data로 16 bit 데이터가 출력되어 보정계수 비트 수만큼 비트수가 늘어난다. 따라서 이 출력값에 HEX값 100를 나누어 주어야 다시 8bit의 보정된 영상데이터를 얻게 된다.
예를 들어 가정하여 설명하면 다음과 같다.
A : 8 bit 영상데이터( HEX값 "75" : 117 / 256)
B : 8 bit 보정 계수 ( HEX값 "C0" : 192 / 256)
C : 1차 연산 출력
R : 최종 보정 영상데이터
라고 가정하면
C = A * B = "75" * "C0" = "57C0"
R = "57C0" / "100" = "57"
Figure 112013079167952-pat00001
상기 보정 상태의 데이터 정밀도를 알아보기 쉽게 십진수 산출값과 비교해 보면 최종 출력된 HEX값 57은 십진수 87에 해당하고 십진수 계산식으로 117 * 0.75 (%) = 87.75 이므로 십진수 0.75만 절삭된 값이 최종 출력됨을 알 수 있으며 비교적 정확한 값이므로 이 보정된 영상데이터를 표출하여도 무방하다.
상기 내용은 설명이 쉽도록 8 bit 계조 비트일 경우를 설명하였으며 12 bit 계조나, 16bit 계조의 영상을 처리하는 데도 동일하게 적용할 수 있음은 물론이다.
입력 영상데이터는 감마 변환과 보정을 위한 연산과정을 거치게 되는데 디지털 영상을 하는 과정에서 절감에 의한 화질의 열화로 이루어지며 특히 지수함수인 감마변환 시 낮은 레벨의 영상 부분에 심한 데이터 손실을 가져 오게 된다. 이러한 점에 대한 보완은 본 발명자가 고안한 특허 제10-1104917호 펄스폭 변조(PWM) 분산 스캐닝에 의한 구동 IC에 계조비트를 늘리는 전광판 적용기술을 이용하여 하위비트 절감 없이 보정된 데이터를 표출할 있다. 8 bit인 256단계 계조에서 117은 16 bit인 65,536 단계 계조에서29,952에 해당하고 75%를 보정계수를 적용하면 22,464계조 이므로 매우 정밀한 연산결과를 얻을 수 있어 low level 단계의 데이터 손실 없이 영상 재현이 가능하다.
그리고 보정값 연산기(432)는 감마변환회로(431)에서 변환 출력되는 표출영상데이터와 보정계수 메모리에서 출력되는 보정계수로 다음의 연산과정을 거쳐 보정되며 3 * 3 매트릭스를 형태로 계산된다.
Figure 112013079167952-pat00002
R, G, B out은 적, 녹, 색 출력 데이터이며 R, G, B in은 적, 녹, 색 입력데이터이며 중앙 각 보정 계수는 다음과 같다.
Figure 112013079167952-pat00003
DRLB : 적색표출을 위한 청색보정계수
DGLB : 녹색표출을 위한 청색보정계수
D B L B : 주 청색 보정계수
상기 매트릭스로부터 출력되는 각 색상별 데이터 출력은 다음과 같다.
Figure 112013079167952-pat00004
이렇게 각 색상별로 보정된 영상데이터가 필드 메모리에 저장되고 다시 표출부 드라이버회로에서 표시부 모듈이나 유니트로 전송되어 균일한 광도와 색상의 표출이 이루어진다.
색상을 제외하고 광도만 균일하게 할 경우에는 주 보정계수인
Figure 112013079167952-pat00005
부분만 활용하고 나머지는 삭제하면 된다.
본 발명에서 전광판 사용 시 전원투입 시점에 제어 컴퓨터 시스템에 저장된 보정계수를 로컬 컨트롤러에 전송하여 보정된 영상을 표출한다.
로컬 컨트롤러(43)의 보정계수 메모리(436)는 응답속도 때문에 일반적으로 휘발성 메모리인 RAM이 사용되며 입력신호 상태가 불안정하거나 기타 요소로 인해 기억된 보정계수가 소실되거나 변해버릴 위험이 있어 이를 방지하기 위하여 본 발명은 어드레스 제어신호 발생기에서는 초기 전원 투입 시 최초 상태에서 시작되도록 리셋(Reset) 기능이 있는 파워온 리셋(Power On Reset) 회로(439)에서 리셋신호 입력이 있은 후 1회만 보정계수를 보정계수 메모리에 저장한 다음 쓰기 기능이 차단되도록 하였으며 전광판을 재조정하거나 보정계수를 재입력 할 경우에는 시리얼 통신라인을 통해 MCU(438)를 통해 리셋이 가능하다.
이러한 보정계수가 보정계수 메모리에 안정하게 저장되고 변하지 않도록 하는 일련의 제어신호의 타이밍 챠트를 도 5에서 표시하고 있다.
수직동기 신호는 영상소스에서 나오는 동기신호이며 전광판에 전원을 투입하면 파워온 리셋회로(439)는 콘덴서 충전과 로직회로로 초기 상태에서 로컬 컨트롤러가 시작하도록 리셋신호를 발생시키며 보정계수 쓰기 선택 신호는 이 리셋신호에 의해 셋트되어 HIGH" 상태가 되고 보정계수 쓰기 명령신호에 따라 보정계수 메모리에 쓰기 시퀀스를 허용하여 보정계수를 메모리에 저장(Write)하고 저장이 끝나면 보정계수 쓰기 명령신호의 Low going Edge신호를 받아 리셋시켜 LOW"상태를 유지하여 보정계수 메모리의 쓰기 시퀀스를 금지시켜 전원을 OFF시킨 후 재공급하여 MCU의 셋트 신호가 없는 한 보정계수 메모리의 쓰기는 금지되어 저장된 데이터의 안전이 보장된다.
개발기술 및 개발기술의 필요성에 언급하였지만 발광소자인 발광다이오드 (LED)와 구동회로인 IC는 온도에 민감하여 측정하는 시간대의 주변온도와 LED 점등 시간(점등 시간이 길어질수록 어두워짐)에 따라 측정오차가 심하게 발생(RED LED의 변화가 가장 심함)하며 LED는 지향각이 있으므로 측정시료와 카메라의 각도의 영향도 받는다.
이러한 여러 영향으로 모든 시료를 균일하게 측정한다는 것이 사실상 불가능하여 반드시 측정된 데이터의 보정을 실시하는데 전광판 전체를 조립하고 육안과 휘도 측정기로 측정하면서 설치 현장에서 보정하므로 조명에 의한 오차와 보정시간이 많이 소요되는 단점이 있다.
본 발명은 이러한 단점을 보완코자 측정하면서 모니터로 측정된 보정계수 상태를 확인하고 보정이 가능하며 시뮬레이션 할 수 있는 용이한 발명이다.
도 6은 LED 모듈을 측정기로 측정하여 전송한 보정계수를 캡쳐한 것으로 첫 번째 가로 라인의 데이터가 다음과 같다.
Figure 112013079167952-pat00006
다음에 따르는 녹색과 청색도 동일한 순임으로 생략한다.
설명을 쉽게 하기 위해 RED만 볼 때 순수 RED 보정계수가 6117인데 이는 10,000이 100%이고 6117은 61.17%의 불 밝기로 조정하라는 의미이다.
제어 컴퓨터 시스템에서 이러한 보정값을 모니터링 하기 위해서는 보정값을 이미지화하여야 하는데 그래픽 카드가 일반적으로 색상당 8bit이므로 RED 보정값을 8 bit bmp파일로 전환해야 하며 다음의 연산식을 거친다.
보정값 / 10,000 * 256 =bmp영상전환
즉, 상기 연산식은, 상기 보정계수를 제어 컴퓨터의 모니터 영상인 bmp로 전환하기 위해서는 일반적 컴퓨터용 그래픽카드 적,녹,청 색상당 8bit이므로 보정 값을 8bit 2진수로 전환하여야 하는데 100% 밝기의 보정 값이 10,000임으로 보정 값을 10,000으로 나누고 2진수인 8bit인 256을 곱하는 것을 의미한다.
다만 제어 컴퓨터 시스템가 칼라당 10 혹은 12Bit라면 8 bit의 곱수인 256 대신 1,024나 4,096를 곱한 후 2진수로 변환하고 다시 bmp 영상으로 전환하여 대응한다.
RED보정값 6117을 위 식에 적용하면 156.5952이나 소숫점 이하는 반올림 하여 157로 이미지화하며 8 bit HEX 값은 1001 1101로 변환되어 이러한 값이 보정계수이미지 데이터로 표출된다.
삭제
도 7은 측정 후 이미지화된 보정계수를 제어 컴퓨터 시스템의 모니터에 표출한 것으로 측정단위별로 측정오차가 발생한 예를 샘플링한 것이다.
즉, 전광판 전체를 조립하여 보정계수를 적용하여 전광판에 표출하지 않아도 모니터 상으로 확인할 수 있으며 도 8은 측정단위의 모듈을 보정하는 메뉴이다.
각 모듈의 RED, GREEN, BLUE 색상별 보정계수(Coefficient Data)에 일정값을 더하거나 빼어 교정계수 이미지를 적용하여 주변모듈과 균일한지 확인하고 교정값 버퍼에 적용하여 보정계수(Coefficient Data)를 변경시킨다.
도 9는 이렇게 제어 컴퓨터 시스템에서 보정계수를 교정하여 이미지화한 예이다.
측정한 보정계수를 이미지화하여 모니터에 표출하므로 교정이 쉬울 뿐 아니라 측정조건셋팅 경우에서 1 단위 측정 보정계수 영상을 을 좌, 우 전, 후에 대비한 경계면을 확인하여 측정조건이 양호한지를 확인 할 수도 있어 매우 용이한 발명이라 하겠다.
도 10은 전광판과 동일하게 측정데이터를 배열하는 메뉴를 여러 종류를 예시한 것이다. 도 10의 (가)는 측정단위의 유니트 혹은 모듈을 전광판 표시부와 동일하게 배치하는 운영 메뉴로 모니터상의 가로, 세로 유니트 배치와 보정계수 영상 시작점 등를 선정한다. 이러한 행위는 모니터와 전광판 표시부를 일치시키는 것으로 전광판 표시부 해당 화소(pixel)에 일치된 보정계수를 적용시키기 위해 중요하다. 도 10의 (나)는 가로, 세로 해당 구역에 측정단위의 보정계수 파일을 적용한 예이다.
측정된 보정값 (Coefficient Data)관리는 도 6과 같은 형태와 도 9와 같이 이미지 bmp file 형태 어느 것이나 보관이 가능하며 최초 측정시는 도 6의 형태가 제어 컴퓨터 시스템에 자동 적으로 저장된다.
본 발명은 전광판의 LED개별 광도 및 색도의 측정과 보정에 있어서 보정 데이터를 이미지화 하고 모니터에 표출하여 초기 측정 조건에서도 측정조건이 양, 불을 확인하여 측정오차를 줄이고 측정 시 온도 등에 따라 발광특성이 차이를 전광판에 직접 표출하지 않고서도 모니터링으로도 미세 보정토록 하여 측정단위의 교정이 용이토록 하였으며 측정시스템과 전광판 시스템을 일체화하여 측정을 용이하게 하고 사용 중인 전광판도 현장에서 직접 보정을 가능케 하며 기존 전광판의 메모리를 이용하여 보정계수를 저장하므로 별도의 비 휘발성 메모리를 부가하지 않아 원가 상승이 없는 일체형 전광판 시스템을 제공한다.
이상에서는 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 설명하였으나, 당업자라면 본 명세서에서 설명된 여러 가지 특징을 참조하고 조합하여 다양하고 변형된 구성이 가능하다. 따라서 본 발명의 범위가 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 함을 지적해둔다.
10 : 측정시료 11 : LED 모듈
13 : 플래시 메모리 20 : 측정기
21 : 카메라 23 : 측정값 처리부
30 : 측정시료 제어기 31 : 측정시료 제어부
33 : 점등 컨트롤러 40 : 전광판 시스템
41 : 전광판 표시부 43 : 로컬 컨트롤러
431 : 감마 변환회로 432 : 보정값 연산기
433 : 선택기 434 : 필드 메모리
435 : 표출부 드라이브 회로 436 : 보정계수 메모리
437 : 어드레스 제어신호 발생기 438 : MCU
439 : 파워온 리셋회로 45 : 메인컨트롤러
47 : 제어컴퓨터 시스템 471 : 프로세싱부
473 : 내장메모리 475 : 입력장치
477 : 디스플레이 49 : 비디오 영상소스

Claims (5)

  1. 온 시스템 LED 개별 보정과 보정계수 이미지화로 검증과 보정이 용이한 전광판 시스템으로서,
    상기 전광판 시스템(40)은 제어 컴퓨터 시스템(47), 메인컨트롤러(45), 전광판 표시부(41)를 다수 구획으로 분할하여 각 구획 내 LED 모듈(11)의 구동을 담당하는 다수의 로컬 컨트롤러(43)를 포함하며, 또한 상기 LED 모듈(11)의 광도 및 색도를 측정하는 카메라(21)를 포함하는 측정기(20)에 연결될 수 있으며;
    상기 제어 컴퓨터 시스템(47)은, 상기 전광판 표시부(41)의 표시화면 화소(pixel)와 상기 제어 컴퓨터 시스템(47)의 모니터의 표시화면 화소(pixel)를 1:1로 하여 보정계수를 이미지화하여 저장하는 보정계수 데이터베이스를 구비하고, 이렇게 이미지화한 보정계수를 상기 전광판 표시부(41)에 표출하지 않으면서 상기 제어 컴퓨터 시스템(47)의 모니터에서 시뮬레이션함으로써 미세 보정할 수 있도록 구성되며;
    상기 로컬 컨트롤러(43) 각각은, 감마 변환회로(431), 보정계수와 영상데이터를 조합하는 보정값 연산기(432), LED 광도 및 색도 보정계수를 보관하는 보정계수 메모리(436), 보정한 영상 데이터 또는 보정하지 않은 영상 데이터를 선택할 수 있는 선택기(433), 실제 표출데이터를 저장하는 필드메모리(434), LED 모듈(11)로 영상 및 제어신호를 전송하는 표출부 드라이브 회로(435)를 포함하여, 상기 LED 모듈(11)의 LED 개별 광도 및 색도 보정을 실행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 온 시스템 LED 개별 보정과 보정계수 이미지화로 검증과 보정이 용이한 전광판 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 로컬 컨트롤러(43)는, 표출위치에 일치된 보정계수가 보정계수 메모리에 저장되도록 보정계수 메모리의 데이터 쓰기 어드레스(Write Address)와 필드 메모리 데이터 쓰기 어드레스를 공유하고, 영상표출 시에는 보정계수 메모리의 읽기 어드레스(Read Address)를 감마 변환회로의 데이터 출력 타이밍과 일치시키고 보정계수 메모리의 데이터 읽기 어드레스를 필드 메모리의 쓰기 어드레스의 위상보다 1클럭 빠르게 발생시켜 보정값 연산기를 거친 광도/색도가 보정된 표출영상 데이터가 표시부 LED 위치에 일치하도록 제어 신호를 생성하는 로컬 컨트롤러의 어드레스 제어 신호발생기(437)를 포함하는 것을 특징으로 하는 온 시스템 LED 개별 보정과 보정계수 이미지화로 검증과 보정이 용이한 전광판 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 로컬 컨트롤러(43)의 보정값 연산기(432)의 보정 연산은 소스 데이터에 계측기에서 측정된 보정비율을 곱하고 다시 8 비트(bit)의 십진수 최대값 256를 곱해 주고 결과를 다시 256으로 나누어 보정계수를 산출{보정계수 출력 = 소스 데이터*(보정비율*256)/256}하는 것을 특징으로 하는 온 시스템 LED 개별 보정과 보정계수 이미지화로 검증과 보정이 용이한 전광판 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 전광판 전원 초기인가시 상기 로컬 컨트롤러(43)의 파워온 리셋(Power On Reset)회로(439)는 상기 로컬 컨트롤러가 시작하도록 리셋신호를 발생시키고, 보정계수 쓰기 선택신호는 이 리셋신호에 의해 셋트되어 하이(HIGH)상태가 되고 보정계수 쓰기 명령신호에 따라 보정계수 메모리에 쓰기 시퀀스를 허용하여 보정계수를 메모리에 저장하고, 저장이 끝나면 보정계수 쓰기 명령 신호의 로우 고잉 에지(Low going Edge) 신호를 받아 리셋시켜 로우(LOW) 상태를 유지하여 보정계수 메모리의 쓰기 시퀀스를 금지시켜 보정계수 메모리의 쓰기는 금지되어 저장된 데이터의 안전을 보장하도록 하는 것을 특징으로 하는 온 시스템 LED 개별 보정과 보정계수 이미지화로 검증과 보정이 용이한 전광판 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제어 컴퓨터 시스템(47)은, 하기 연산식과 같이, 상기 측정기(20)로부터 각 칼라별 보정값을 보정 최대수(10,000)로 나누고 상기 제어 컴퓨터 시스템(47)의 소정 그래픽 카드의 계조비트를 곱하여 2진수로 변환하고 그 출력값을 bmp이미지 영상으로 전환하고 이미지화된 보정계수를 상기 제어 컴퓨터 시스템(47)의 모니터에 표출함으로써 측정된 보정계수 상태를 모니터로 시각적으로 확인할 수 있게 하며; 보정값/10,000*256 =bmp영상전환
    교정시 각 모듈의 RED, GREEN, BLUE 색상별 보정계수(Coefficient Data)에 일정값을 더하거나 빼어 보정계수를 교정하도록 하는 것을 특징으로 하는 온 시스템 LED 개별 보정과 보정계수 이미지화로 검증과 보정이 용이한 전광판 시스템.
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