KR101481072B1 - 계조 bit(데이터)에 따라 가변적 재생률을 갖는 영상 표시 장치, 영상 처리 방법 및 그를 이용한 전광판 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영상 표시 장치, 영상 처리 방법, 및 그를 이용한 전광판 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 표시 장치는, 다수의 광원이 배열된 전광판 모듈; 및 상기 전광판 모듈의 구동을 제어하되, 영상을 표현하기 위한 계조 데이터의 크기에 따라 상기 영상의 재생률을 변경하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

계조 bit(데이터)에 따라 가변적 재생률을 갖는 영상 표시 장치, 영상 처리 방법 및 그를 이용한 전광판 시스템{IMAGE DISPLAY DEVICE HAVING VARIABLE REFRESH RATE ACCORDING TO GRADATION BIT(DATA), IMAGE PROCESSING METHOD AND ELECTRONIC DISPLAY SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 영상 표시 장치, 영상 처리 방법, 및 그를 이용한 전광판 시스템에 관한 것이다.
LED 등을 매트릭스 형태로 배열하여 각종 문자나 그림 등의 영상을 표시하는 전광판 시스템이 알려져 있다. 전광판 시스템은 DVD, VCR, 방송 장비 등과 같은 장치로부터 제공되는 영상 신호를 적절한 신호로 변환하여 전광판에 영상을 표시한다.
일반적으로, 전광판을 통해 표시되는 영상은 전광판의 각 화소에 해당하는 광원의 밝기를 소정의 계조(gradation)에 따라 조절하여 표현된다. 여기서, 계조란 영상이 밝은 부분에서 어두운 부분까지 점차적으로 변화하는 농도의 단계를 의미하며, 계조를 나타내는 단계가 많을수록 영상을 충실하게 재현할 수 있다.
또한, 전광판 시스템은 소정의 재생률(refresh rate)로 전광판에 영상을 표시하여 화면을 유지한다. 재생률은 1초 동안 디스플레이 장치에 영상 프레임을 제공하는 횟수로서, 재생률이 높을수록 화면이 깜박거리는 현상(flicker)이 줄어든다.
종래의 전광판 시스템은 계조에 관계없이 항상 동일한 재생률로 전광판에 영상을 표시하였다.
본 발명의 실시예는 화면이 깜박거리는 현상을 개선하는 영상 표시 장치, 영상 처리 방법 및 그를 이용한 전광판 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 표시 장치는, 다수의 광원이 배열된 전광판 모듈; 및 상기 전광판 모듈의 구동을 제어하되, 영상을 표현하기 위한 계조 데이터의 크기에 따라 상기 영상의 재생률을 변경하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 계조 데이터는 다수의 비트를 갖는 이진 코드이며, 상기 제어부는: 상기 계조 데이터를 기반으로 상기 광원에 인가되는 펄스 신호의 폭을 조절하되, 상기 계조 데이터를 구성하는 각 비트마다 서로 다른 펄스 폭을 할당하고, 비트 값에 따라 해당 비트에 대응하는 펄스 폭을 갖는 펄스 신호의 인가 여부를 결정하며, 상기 계조 데이터의 비트 수를 검출한 뒤, 상기 비트 수에 설정된 프레임 반복 횟수만큼 상기 광원으로 상기 계조 데이터에 대응하는 펄스 신호 그룹을 반복하여 인가할 수 있다.
상기 계조 데이터의 비트 수가 작을수록 상기 프레임 반복 횟수는 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법은, 이진 코드로 구성된 계조 데이터의 비트 수를 검출하는 단계; 및 상기 계조 데이터의 비트 수에 따라 영상의 재생률을 변경하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전광판 시스템은, 영상 신호를 제공하는 영상 신호원; 및 상기 영상 신호를 입력받아 영상을 표시하는 전광판을 포함하며, 상기 전광판은: 다수의 광원이 배열된 전광판 모듈; 및 상기 전광판 모듈의 구동을 제어하되, 상기 영상을 표현하기 위한 계조 데이터의 크기에 따라 상기 영상의 재생률을 변경하는 제어부;를 포함하는 단위 영상 표시 장치를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 계조 데이터의 크기가 작아질수록 재생률이 증가하여 플리커가 줄어들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전광판 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전광판을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 영상 표시 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 스태틱(static) 방식으로 구동하는 영상 표시 장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 다이내믹(dynamic) 방식으로 구동하는 영상 표시 장치의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 계조 데이터를 기반으로 광원을 구동하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법을 설명하는 예시적인 흐름도이다.
전술한 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은, 이해의 편의를 제공할 의도 이외에는 다른 의도 없이, 개시된 내용이 보다 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 소자 또는 라인들이 대상 소자 블록에 연결된다라고 언급된 경우에 그것은 직접적인 연결뿐만 아니라 어떤 다른 소자를 통해 대상 소자 블록에 간접적으로 연결된 의미까지도 포함한다.
또한, 각 도면에서 제시된 동일 또는 유사한 참조 부호는 가급적 동일 또는 유사한 구성 요소를 나타낸다. 일부 도면들에 있어서, 소자 및 라인들의 연결관계는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 나타나 있을 뿐이며, 다른 소자나 회로 블록들이 더 구비될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전광판 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 전광판 시스템(10)은 영상 신호원(100) 및 전광판(200)을 포함할 수 있다. 상기 영상 신호원(100)은 전광판(200)으로 영상 신호를 제공한다. 상기 전광판(200)은 상기 영상 신호를 입력받아 영상을 표시한다.
상기 영상 신호원(100)은 전광판(200)에 표시될 영상 신호를 공급하는 소스로서, DVD 또는 VCR과 같은 영상 매체를 재생하는 장치이거나, 메모리에 저장된 영상 데이터를 불러와 전광판(200)으로 전송하는 컴퓨터일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
상기 전광판(200)은 영상 신호원(100)으로부터 입력받은 영상 신호를 기반으로 화면에 영상을 표시한다. 상기 전광판(200)은 다수의 단위 영상 표시 장치들을 조립하여 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전광판(200)을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전광판(200)은 다수의 단위 영상 표시 장치(210)가 P × Q의 매트릭스 구조로 배열되어 하나의 화면을 형성할 수 있다. 도 2에 도시된 전광판(200)은 P가 4, Q가 6으로 구성되어 총 24 개의 단위 영상 표시 장치(210)가 사용되었으나, 화면의 크기, 종횡비 등에 따라 P 및 Q는 다양하게 결정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 영상 표시 장치(210)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 영상 표시 장치(210)는 전광판 모듈(211) 및 제어부(212)를 포함할 수 있다. 상기 전광판 모듈(211)은 다수의 광원(2110)이 배열되어 구성될 수 있다. 상기 제어부(212)는 상기 전광판 모듈(211)의 구동을 제어할 수 있다.
상기 전광판 모듈(211)은 다수의 광원(2110)이 l 개의 로우(row) 라인 및 m 개의 컬럼(column) 라인을 갖는 매트릭스 구조로 배열되어 구성될 수 있으며, 여기서 l 및 m은 2 이상의 자연수이다. 도 3에 도시된 전광판 모듈(211)은 광원(2110)이 16 × 16으로 배열되어 구성되었으나, 상기 광원의 배열은 이에 제한되지 않고 16 × 32, 24 × 24, 32 × 32 등 다양하게 구성될 수 있다.
상기 광원(2110)은 제어부(212)로부터 구동 전류를 인가받아 소정의 밝기로 발광한다. 일 실시예에 따르면, 상기 광원(2110)은 LED(예컨대, SMD 타입 등) 또는 램프일 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.
영상 표시 장치(210)가 풀 컬러로 영상을 표시하는 경우, 하나의 화소는 적색 광원, 녹색 광원 및 청색 광원으로 구성될 수 있다.
상기 제어부(212)는 전광판 모듈(211)의 구동을 제어한다. 예를 들어, 상기 제어부(212)는 영상 신호를 수신하고, 이를 기반으로 전광판 모듈(211)의 각 광원(2110)을 구동하기 위한 구동 전류를 생성한다.
상기 영상 표시 장치(210)는 전광판 모듈(211)의 구동 방식에 따라 크게 스태틱(static) 방식과 다이내믹(dynamic) 방식으로 분류될 수 있다.
스태틱 방식은 전광판 모듈(211)을 구성하는 각각의 광원(2110)을 개별적으로 제어하여 영상을 표시하는 방식이다. 다이내믹 방식은 전광판 모듈(211)을 구성하는 광원 전부를 한꺼번에 구동하지 않고, 한 번에 일부 광원만을 구동하고 순차적으로 또는 비순차적으로 다른 광원들을 구동하여 영상을 표시하는 방식이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 스태틱 방식으로 구동하는 영상 표시 장치(210)의 블록도이다.
스태틱 방식으로 구동하는 영상 표시 장치(210)는 제어부(212)가 전광판 모듈(211)을 구성하는 모든 광원에 연결되어 구동 전류를 인가한다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 전광판 모듈(211)이 총 256 개의 화소로 구성되며, 화소 하나가 적색 광원, 녹색 광원 및 청색 광원으로 구성되는 경우, 상기 제어부(212)는 256 개의 적색 광원에 연결되어 이들에게 해당 화소의 R값에 대응하는 구동 전류를 인가하는 적색 광원 제어부(2121), 256 개의 녹색 광원에 연결되어 이들에게 해당 화소의 G값에 대응하는 구동 전류를 인가하는 녹색 광원 제어부(2122), 및 256 개의 청색 광원에 연결되어 이들에게 해당 화소의 B값에 대응하는 구동 전류를 인가하는 청색 광원 제어부(2123)를 포함할 수 있다.
상기 스태틱 방식의 영상 표시 장치(210)는 제어부(212)가 영상 신호를 수신하고, 이를 기반으로 전광판 모듈(211)의 모든 화소에 한꺼번에 구동 전류를 인가하여 영상을 표시한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 다이내믹 방식으로 구동하는 영상 표시 장치(210)의 블록도이다.
스태틱 방식과 달리, 다이내믹 방식으로 구동하는 영상 표시 장치(210)는 화소를 전광판 모듈(211)의 로우 라인별로 순차적으로 또는 비순차적으로 구동한다. 이 경우, 구동되는 라인의 개수에 따라 듀티 비(duty ratio)가 결정된다. 예를 들어, 16 개의 로우 라인들 중 1, 5, 9 및 13 번째 라인이 구동된 뒤, 2, 6, 10 및 14 번째 라인이 구동되고, 그러고 나서 3, 7, 11 및 15 번째 라인이 구동되고, 마지막으로 4, 8, 12 및 16 번째 라인이 구동되어 총 4 개의 라인들이 순차적으로 구동되는 경우, 듀티 비는 1/4로 설정된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 다이내믹 방식의 영상 표시 장치(210)는 전광판 모듈(211), 구동 제어 회로(2121), 시프트 레지스터 및 래치부(2122), 컬럼 라인 구동 회로(2123) 및 로우 라인 구동 회로(2124)를 포함할 수 있다.
로우 라인 구동 회로(2124)는 구동 제어 회로(2121)로부터 스캔 제어 신호(TIL)를 수신하고, 이에 응답하여 전광판 모듈(211)의 로우 라인을 구동한다.
컬럼 라인 구동 회로(2123)는 구동 제어 회로(2121)로부터 컬럼 제어 신호(TIM)를 수신하고, 시프트 레지스터 및 래치부(2122)로부터 계조 데이터를 수신하고, 기준 전류(Iref)를 인가받아 전광판 모듈(211)의 컬럼 라인을 펄스폭 변조 방식(PWM)으로 구동한다.
상기 시프트 레지스터 및 래치부(2122)는 입력받은 R, G, B 영상 신호를 기반으로 소정의 듀티 비를 구현하기 위해 시프팅 클럭에 따라 데이터를 시프트하고 래치하는 기능을 수행한다.
상기 구동 제어 회로(2121)는 상기 시프트 레지스터 및 래치부(2122)와 상기 컬럼 라인 구동 회로(2123)를 제어 신호(CON)로 제어하여 각 라인의 화소들이 해당 영상을 표시하도록 한다. 여기서, 상기 구동 제어 회로(2121)는 표시되는 라인들의 순서를 경우에 따라 다양하게 변경할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 스태틱 방식 및 다이내믹 방식 모두 화소의 밝기는 소정의 크기를 갖는 계조 데이터를 기반으로 표현될 수 있다. 상기 계조 데이터는 다수의 비트를 갖는 이진 코드로 구성될 수 있다.
상기 계조 데이터가 n bit의 이진 코드로 구성되는 경우, 해당 영상의 계조는 총 2n 단계로 표현될 수 있다. 예를 들어, 계조 데이터가 8 bit의 크기를 갖는 경우, 해당 영상의 계조는 총 28 = 256 단계로 표현될 수 있다. 이와 같이, 계조의 단계 수는 계조 데이터의 크기인 비트 수에 의해 결정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 화소를 구성하는 광원(2110)으로 인가되는 구동 전류는 펄스 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 제어부(212)는 상기 광원(2110)으로 인가되는 펄스 신호의 폭을 조절하는 펄스 폭 변조 방식으로 광원(2110)을 구동할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 계조 데이터를 기반으로 광원(2110)을 구동하는 과정을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(212)는 계조 데이터를 기반으로 광원(2110)에 인가되는 펄스 신호의 폭을 조절할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부(212)는 계조 데이터를 구성하는 각 비트마다 서로 다른 펄스 폭을 할당하고, 비트 값에 따라 해당 비트에 대응하는 펄스 폭을 갖는 펄스 신호의 인가 여부를 결정할 수 있다.
일 예로, 도 6에 도시된 바와 같이, 계조 데이터가 8 bit로 구성되는 경우, 상기 계조 데이터의 각 비트는 T, 2T, 4T, 8T, 16T, 32T, 64T 및 128T의 펄스 폭을 갖는 펄스 신호에 대응할 수 있다. 다시 말해, 계조 데이터의 i 번째 비트에 대응하는 펄스 폭은 2i-1T로 설정되어, 상기 계조 데이터의 어느 한 비트에 대응하는 펄스 폭은 이전 비트에 대응하는 펄스 폭보다 2 배 더 넓을 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 펄스 신호가 생성되기 전에는 해당 펄스에 대한 계조 데이터를 시프트하고 래칭하기 위해 소정의 시간이 소요된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부(212)는 계조 데이터의 크기에 따라 영상의 재생률을 변경할 수 있다.
이 실시예에 따르면, 상기 제어부(212)는 계조 데이터의 비트 수를 검출한 뒤, 상기 비트 수에 설정된 프레임 반복 횟수만큼 광원(2110)으로 계조 데이터에 대응하는 펄스 신호 그룹을 반복하여 인가할 수 있다.
여기서, 상기 계조 데이터의 비트 수가 작을수록 상기 프레임 반복 횟수는 증가하도록 설정될 수 있다.
예를 들어, 계조 데이터가 x bit일 때 프레임 반복 횟수가 y 회라면, 상기 제어부(212)는 계조 데이터의 비트 수가 x-1 bit로 줄어드는 경우 y보다 큰 z 회만큼 프레임을 반복하여 제공할 수 있다(즉, y < z).
일반적으로, 재생률은 1초 동안 제공되는 영상 프레임의 수에 프레임 반복 횟수를 곱한 값이므로, 초당 제공되는 영상 프레임의 수가 60인 경우, 계조 데이터가 x bit일 때 영상의 재생률은 60y Hz이며, 계조 데이터가 x-1 bit일 때 영상의 재생률은 60z Hz로 계조 데이터의 비트 수가 감소할수록 재생률은 증가하게 된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 계조 데이터의 비트 수가 감소함에 따라 광원(2110)으로 인가되는 펄스 신호 그룹이 차지하는 시간이 줄어들어 유휴 시간이 확보될 수 있으며, 상기 유휴 시간 동안 광원(2110)으로 펄스 신호 그룹을 더 인가함으로써 프레임 반복 횟수를 늘릴 수 있으며, 그 결과 영상의 재생률을 높일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 방법을 설명하는 예시적인 흐름도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 영상 처리 방법(300)은 이진 코드로 구성된 계조 데이터의 비트 수를 검출하는 단계(S310), 및 상기 계조 데이터의 비트 수에 따라 영상의 재생률을 변경하는 단계(S320)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 재생률을 변경하는 단계(S320)는, 비트 수에 설정된 프레임 반복 횟수만큼 광원(2110)으로 계조 데이터에 대응하는 펄스 신호 그룹을 반복하여 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 계조 데이터의 비트 수가 줄어들수록 프레임 반복 횟수가 늘어나 영상의 재생률이 증가하게 되며, 그에 따라 영상이 깜박거리는 플리커 현상이 개선될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서를 통해 본 발명의 다양한 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
10: 전광판 시스템
100: 영상 신호원
200: 전광판
210: 영상 표시 장치
211: 전광판 모듈
212: 제어부
2110: 광원

Claims (5)

  1. 다수의 광원이 배열된 전광판 모듈; 및
    상기 전광판 모듈의 구동을 제어하되, 영상을 표현하기 위한 계조 데이터의 비트 수가 작을수록 프레임 반복 횟수는 증가하도록 설정하는 제어부;
    를 포함하는 영상 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 계조 데이터는 다수의 비트를 갖는 이진 코드이며,
    상기 제어부는:
    상기 계조 데이터를 기반으로 상기 광원에 인가되는 펄스 신호의 폭을 조절하되, 상기 계조 데이터를 구성하는 각 비트마다 서로 다른 펄스 폭을 할당하고, 비트 값에 따라 해당 비트에 대응하는 펄스 폭을 갖는 펄스 신호의 인가 여부를 결정하며,
    상기 계조 데이터의 비트 수를 검출한 뒤, 상기 비트 수에 설정된 프레임 반복 횟수만큼 상기 광원으로 상기 계조 데이터에 대응하는 펄스 신호 그룹을 반복하여 인가하는 영상 표시 장치.
  3. 삭제
  4. 이진 코드로 구성된 계조 데이터의 비트 수를 검출하는 단계; 및
    상기 계조 데이터의 비트 수가 작을수록 프레임 반복 횟수는 증가하도록 설정하는 단계;
    를 포함하는 영상 처리 방법.
  5. 영상 신호를 제공하는 영상 신호원; 및
    상기 영상 신호를 입력받아 영상을 표시하는 전광판을 포함하며, 상기 전광판은:
    다수의 광원이 배열된 전광판 모듈; 및
    상기 전광판 모듈의 구동을 제어하되, 상기 영상을 표현하기 위한 계조 데이터의 비트 수가 작을수록 프레임 반복 횟수는 증가하도록 설정하는 제어부;
    를 포함하는 단위 영상 표시 장치를 포함하는 전광판 시스템.
KR20130122880A 2013-10-15 2013-10-15 계조 bit(데이터)에 따라 가변적 재생률을 갖는 영상 표시 장치, 영상 처리 방법 및 그를 이용한 전광판 시스템 KR101481072B1 (ko)

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