KR101545472B1 - 풀-컬러 전광판의 소비전력 절감장치 및 그 방법 - Google Patents

풀-컬러 전광판의 소비전력 절감장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

모듈, 구동드라이버, SMPS와 같은 부품의 추가적인 보완 및 전원제어부 추가 없이, 적은 비용으로 간단하게 소비전력을 줄일 수 있도록 한 풀-컬러 전광판의 소비전력 절감장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 전광판에 표출할 영상 신호를 출력하는 산업용 PC; 상기 산업용 PC로부터 출력되는 영상 신호를 픽셀단위로 구분하고, 픽셀 단위로 화이트계열의 색상의 밝기를 회색 계조로 낮춘 후, 흐릿해지는 영상을 대비를 통해 선명하게 하는 영상 처리 보드; 및 상기 영상 처리 보드에서 출력되는 영상의 디스플레이를 제어하는 메인 컨트롤러를 포함하여 풀-컬러 전광판의 소비전력 절감장치를 구현하고, 원 영상보다 편안하면서 명암 대비를 통한 밝기를 통해 시인성을 높이면서 LED모듈 발광시 소요되는 전류를 낮추어, 소비 전력을 절감할 수 있게 된다.

Description

풀-컬러 전광판의 소비전력 절감장치 및 그 방법{Power saving device and method for full-color signage}
본 발명은 풀-컬러 전광판(full-color signage)에 관한 것으로, 특히 모듈, 구동드라이버, SMPS와 같은 부품의 추가적인 보완 및 전원제어부 추가 없이, 적은 비용으로 간단하게 소비전력을 줄일 수 있도록 한 풀-컬러 전광판의 소비전력 절감장치 및 그 방법에 관한 것이다.
LED(Light Emitting Diode)는 빛을 발하는 반도체 소자인 발광 다이오드를 말하는 것으로, 적색, 녹색, 청색, 황색 등의 다양한 색상으로 각종 전자제품류와 계기판 등의 전자 표시판 등에 널리 사용되고 있다.
이 중 전광판은 다수의 LED를 매트릭스 형태로 배열하고, 매트릭스 형태로 배열된 다수의 LED가 이미지를 표시하기 위한 픽셀을 형성함으로써, 영상의 표시가 가능하게 된다.
전광판은 하나의 픽셀(Pixel)을 구성하는 LED의 개수 및 색상에 따라 풀-컬러(Full-Color) 전광판과, 3-컬러(3-Color) 전광판으로 구분된다. 풀-컬러 전광판은 빛의 삼원색인 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED가 하나의 픽셀을 구성하여 색의 풀 컬러의 구현이 가능하고, 3-컬러 전광판은 청색을 제외한 2개의 LED, 예컨대 녹색 LED와 적색 LED가 하나의 픽셀을 구성하여 색의 재현성이 제한적이다.
도 1은 일반적인 풀 컬러 전광판의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 풀 컬러 전광판은 전광판에 실장된 산업용 PC(10)의 그래픽카드 DVI 출력포트가 메인컨트롤러(20)와 연결된다. 메인컨트롤러(20)에서 기 설정된 값에 따라 해당 섹션 보드(30)로 영상데이터를 광으로 전달한다. 섹션 보드(30)에서 픽셀 당 RGB화소 값에 대응하는 컬러 값을 LED모듈(40)에 표출한다.
이러한 일반적인 풀 컬러 전광판은 각종 정보를 가시적인 상태로 표시하기 위한 시스템으로서, 상업 광고용, 경기장용, 멀티비전용, 교통 신호용, 정보나 메시지의 전달용으로 널리 사용되고 있다. 전광판용으로 초기에 전구가 주로 사용되었으나, 전구의 사용 전력량을 감안하여 형광등이 주로 사용되어 왔다. 그러나 전구 또는 형광등의 경우에 그 크기를 줄이는 데 한계가 있어서 영상을 표현하기에는 부적합한 면이 있었다. 이런 이유로, 최근에는 CRT(음극선관) 등이 사용되나, 대형화의 한계로 인하여, LED로 구성되는 전광판이 대세를 이루고 있다.
현재 이러한 LED 전광판은 모듈화되어 있으며, 각 모듈은 가로, 세로로 배열된 복수의 픽셀로 이루어져 있다. LED 픽셀 모듈은 한 개의 픽셀 단위에 하나 또는 그 이상의 LED를 사용하여 색상을 변화시킬 수 있는 기초 단위를 의미한다. 상기 픽셀은 LED의 모양과 크기에 따라서 여러 가지 종류가 있는데, 조합되는 LED의 개수에 따라 RG(Red-Green) 픽셀, RGB(Red-Green-Blue) 픽셀 등으로 분류될 수 있다. 즉 개별 제어가 가능한 최소 단위로서 한 개의 픽셀 모듈을 구성하는, RGB로 구성되는 풀 컬러 LED는 R, G, B 각각의 램프를 조합해 구성하거나 3in1 RGB 램프로 구성된다.
이러한 풀 컬러 전광판은 많은 LED의 사용으로 인해 소비전력이 높다.
예컨대, 엘이디 전광판 4m×3m 기준(약 200인치)에서 도트 피치(Dot Pitch)가 10mm이면, 총 픽셀(Pixel) 수는 400×300 = 120,000 픽셀이 되며, 엘이디 Red, Green, Blue 각각 소비 전류가 20mA, 구동 전압이 5V일 경우 전체 소비전력은 " 120,000(픽셀)×0.06A(R, G, B 각 0.02A)×5V(구동전압) = 36KW"에 이르게 된다. 이때, 상기 36KW는 순수 엘이디 소비전력이며, 이외 각 전자부품의 구동전력은 별도이다. 따라서 업계에서는 절전을 위해 엘이디의 소비전력을 감소시키기 위한 장치의 개선, 제어 프로그램의 개선이 요구되었다.
하지만, 대부분의 풀 컬러 대형 전광판은 상기 예의 사이즈보다 훨씬 더 대형화되어 있어 사실 엄청난 전력소비의 주범이 되고 있고, 별도의 전기공사가 필요한 실정이다.
풀 컬러 전광판에 대한 종래 기술이 하기에 개시된다.
예컨대, <특허문헌 1> 등록특허 10-1306794호(2013.09.04. 등록)(초절전용 전광판 및 전력제어방법)는 영상 변화부를 통해 동영상 콘텐츠의 전력검사를 통해 평상시에는 평균전력만을 엘이디 패널에 공급하고, 피크 전력의 요청이 있는 경우 충전전력을 보강하여 전달한다.
<특허문헌 2> 등록특허 10-1079289호(2011.10.27. 등록)(픽셀 라인 단위의 절전이 가능한 LED 전광판)는 출력될 영상 신호를 분석하여 각 LED 모듈 단위로 블랙으로 처리되는 픽셀 라인을 추출하는 추출부를 구성하여, 전원 공급부로부터 블랙으로 처리된 픽셀 라인에 공급되는 구동 전원을 차단한다.
아울러 <특허문헌 3> 등록특허 10-1169020호(2012.07.20. 등록)(엘이디 전광판)는 전광판을 통해 디스플레이되는 멀티미디어 데이터의 색상에 근거해 색 온도 시비율을 설정하고, 설정된 시비율에 따라 전원을 공급하여 전력 소모를 최소화한다.
또한, <특허문헌 4> 등록특허 10-1375982호(2014.03.12. 등록)(풀 컬러 표시장치 및 방법)는 사용자의 선택에 따라 풀 컬러 영상신호 및 흑백 계조 신호를 동시에 표출할 수 있고, 표시부의 표시 면적을 제어하여 발광 표시 면의 소비 전력 절감 및 눈의 피로도 경감 등의 기능을 구현한다.
아울러 <특허문헌 5> 등록특허 10-0350306호(2002.08.14. 등록)(전광판 화이트밸런스 유지장치)는 전광판 주위의 온도에 따라 적색 광과 녹색 광의 휘도 값을 보정하여 주어 일정한 화이트 밸런스를 유지할 수 있도록 하여, 온도변화가 심한 겨울철이나 여름철에도 정확한 색 재현을 구현한다.
마지막으로 <특허문헌 6>은 공개특허 10-2009-0128216호(2009.12.15. 공개)(전광판의 자동 밝기조절장치)는 전광판 주변의 광량을 별도의 광량 감지수단을 통해 모듈의 밝기를 자동으로 제어, 즉 주간/야간을 고려하여 전광판의 밝기를 제어하는 수단으로 전광판의 시인성과 명시성을 향상시킨다.
등록특허 10-1306794호(2013.09.04. 등록) 등록특허 10-1079289호(2011.10.27. 등록) 등록특허 10-1169020호(2012.07.20. 등록) 등록특허 10-1375982호(2014.03.12. 등록) 등록특허 10-0350306호(2002.08.14. 등록) 공개특허 10-2009-0128216호(2009.12.15. 공개)
그러나 상기와 같은 종래기술들은 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, <특허문헌 1> 은 전원제어부가 추가로 구성이 되어야 하고, 평균전력 공급시 밝기의 보완을 위해 SMD엘이디 모듈 전면에 개별 집광렌즈를 추가로 부착함으로써 모듈 공급단가를 상승시킨다. 그리고 피크 전력 요청시를 대비하여 충전전력을 공급할 수 있도록 별도의 회로구성이 이뤄져야 하므로 원가상승을 유발한다.
아울러 해당 동영상 콘텐츠를 분석하여 전력소모량을 측정한 후 MIN, AVERAGE, MAX, PEAK로 구분하여 전력을 공급하는 경우, 평상시 공급되는 평균 전력시 영상 콘텐츠의 화질 및 색감을 보장할 수 없는 단점이 있다.
또한, <특허문헌 2>는 LED모듈별로 구동 전원 차단을 위해 스위칭 모드 파워 서플라이(SMPS)가 구성이 되어야 하므로 전광판 조립시 배선이 복잡하고, 대형 풀 컬러 전광판인 경우 SMPS가 모듈 개수만큼 부착이 되어야 하고, 해당 SMPS에 공급되는 AC전원구성도 복잡해지는 단점이 있으며, 너무 많은 구성품이 조합되므로 유지보수에도 어려움이 있다.
아울러 고화질 풀 컬러 영상인 경우 완전히 블랙으로 즉, RGB의 값이 0, 0, 0인 경우는 드물고 실제로 블랙인 경우, 해당 모듈에서 엘이디에 부하로 작용하는 밝기 값이 없으므로 사실 모듈에 부착되어 있는 IC의 대기전류 소모량만 미약하게 절약할 수 있어 조립 및 구성 상승비로 따졌을 땐 현실성이 없다.
그리고 <특허문헌 3>은 3개의 색상 즉 R, G, B로 이뤄진 픽셀 당 개별 제어가 가능한 전원회로를 구성하는 경우 하나의 모듈이 색상당 256개로 이뤄지므로 총 768개의 VCC구성이 이뤄져야 하므로 사실 현실성이 없다. 즉, 모듈의 인쇄회로기판(PCB)의 복층화와 구동회로가 복잡하여 상용성에 어려운 단점이 있다.
아울러 <특허문헌 4>는 3개의 색상 즉 R, G, B 램프 외에 백색램프(W) 혹은 흑백계조신호(Y)로 표시 면을 구성한 후 사용자의 선택에 의해서 하나 이상의 특정 신호를 선택해서 출력하는 내용으로서, 사용자의 선택을 통해 색상 출력 값을 조정하는 방식이므로 간단한 문자나 정지화상 즉 이미지를 표출하는 경우에는 사용자가 개입하여 적정 값으로 조정할 수 있지만 실시간 동영상 즉 초당 30프레임 이상의 영상을 사용자가 소비전력을 줄이기 위해 조정한다는 것은 불가능하다는 단점이 있다.
이에 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 모듈, 구동드라이버, SMPS와 같은 부품의 추가적인 보완 및 전원제어부 추가 없이, 적은 비용으로 간단하게 소비전력을 줄일 수 있도록 한 풀-컬러 전광판의 소비전력 절감장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 풀-컬러 전광판의 소비전력 절감장치는 전광판에 표출할 영상 신호를 출력하는 산업용 PC; 상기 산업용 PC로부터 출력되는 영상 신호를 픽셀단위로 구분하고, 픽셀 단위로 화이트계열의 색상의 밝기를 회색 계조로 낮춘 후, 흐릿해지는 영상을 대비를 통해 선명하게 하는 영상 처리 보드; 상기 영상 처리 보드에서 출력되는 영상의 디스플레이를 제어하는 메인 컨트롤러를 포함한다.
상기에서 영상 처리 보드는 상기 산업용 PC로부터 출력되는 영상 신호를 입력받는 영상 입력부; 상기 영상 입력부를 통해 입력받은 영상 신호를 표본화하고 양자화하여 픽셀 단위로 구분하는 표본화 및 양자화부; 상기 표본화 및 양자화부에서 구분된 픽셀 단위의 영상 데이터를 색상 정보와 명도 정보로 분리하는 색상/명도 정보 분리부; 상기 색상/명도 정보 분리부에서 분리한 색상 정보의 밝기를 낮추고, 흐릿해진 영상을 대비를 통해 선명한 영상으로 변환하여 상기 메인 컨트롤러로 출력하는 영상 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 색상/명도 정보 분리는 입력되는 픽셀 단위 영상의 R.G.B 색상 컬러를 H.S.I 색상 컬러로 변환하여 색상 정보와 명도 정보를 분리하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 영상 변환부는 화소 점 처리의 산술연산과 논리연산을 통해 영상을 변환하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 영상 변환부는 픽셀 단위 영상의 색상에 대해서는 화소 점 처리의 뺄셈 연산을 통해 화이트계열의 색상의 밝기를 회색 계조로 낮추고, 화소 점 처리의 곱셈 연산을 통한 대비를 이용하여 흐릿해진 영상을 선명하게 하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 풀-컬러 전광판의 소비전력 절감방법은 (a) 전광판에 표출할 영상 신호를 산업용 PC로부터 입력받는 단계; (b) 상기 입력받은 영상 신호를 표본화하고 양자화하여 픽셀 단위로 구분하는 단계; (c) 구분된 픽셀 단위의 영상 데이터를 색상 정보와 명도 정보로 분리하는 단계; (d) 분리한 색상 정보의 밝기를 낮추고, 흐릿해진 영상을 대비를 통해 선명한 영상으로 변환하여 메인 컨트롤러에 전광판 표출 영상으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 (c)단계는 입력되는 픽셀 단위 영상의 R.G.B 색상 컬러를 H.S.I 색상 컬러로 변환하여 색상 정보와 명도 정보를 분리하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 (d)단계는 화소 점 처리의 산술연산과 논리연산을 통해 영상을 변환하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 (d)단계는 픽셀 단위 영상의 색상에 대해서는 화소 점 처리의 뺄셈 연산을 통해 화이트계열의 색상의 밝기를 회색 계조로 낮추고, 화소 점 처리의 곱셈 연산을 통한 대비를 이용하여 흐릿해진 영상을 선명하게 하여 영상을 변환하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 모듈, 구동드라이버, SMPS와 같은 부품의 추가적인 보완 및 전원제어부 추가 없이, 적은 비용으로 간단하게 풀-컬러 전광판의 소비전력을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 풀-컬러 전광판의 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 풀-컬러 전광판의 소비전력 절감장치의 구성도,
도 3은 도 2의 영상 처리 보드의 실시 예 구성도,
도 4는 도 2의 영상 처리 보드의 외관 예시도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 풀-컬러 전광판의 소비전력 절감방법을 보인 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 풀-컬러 전광판의 소비전력 절감장치 및 그 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 풀-컬러 전광판의 소비전력 절감장치의 개략 구성도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 풀-컬러 전광판의 소비전력 절감장치는 산업용 PC(10), 영상 처리 보드(50) 및 메인 컨트롤러(20)를 포함한다.
상기 산업용 PC(10)는 전광판에 표출할 영상 신호를 출력하는 역할을 하며, 상기 메인 컨트롤러(20)는 출력되는 영상의 디스플레이를 위해 LED모듈을 제어하는 역할을 한다.
여기서 산업용 PC(10)와 메인 컨트롤러(20)는 도 1에 개시된 일반적인 풀-컬러 전광판에 개시된 산업용 PC(10) 및 메인 컨트롤러(20)의 구성 및 작용과 동일하므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 산업용 PC(10)와 메인 컨트롤러(20)의 사이에 영상 처리 보드(50)를 부가하여, 상기 산업용 PC(10)로부터 출력되는 영상 신호를 픽셀단위로 구분하고, 픽셀 단위로 화이트계열의 색상의 밝기를 회색 계조로 낮춘 후, 흐릿해지는 영상을 대비를 통해 선명하여, 모듈, 구동드라이버, SMPS와 같은 부품의 추가적인 보완 및 전원제어부 추가 없이, 적은 비용으로 간단하게 소비전력을 줄이게 된다.
이러한 영상 처리 보드(50)는 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 산업용 PC(10)로부터 출력되는 영상 신호를 입력받는 영상 입력부(51); 상기 영상 입력부(51)를 통해 입력받은 영상 신호를 표본화하고 양자화하여 픽셀 단위로 구분하는 표본화 및 양자화부(52); 상기 표본화 및 양자화부(52)에서 구분된 픽셀 단위의 영상 데이터를 색상 정보와 명도 정보로 분리하는 색상/명도 정보 분리부(53); 상기 색상/명도 정보 분리부(53)에서 분리한 색상 정보의 밝기를 낮추고, 흐릿해진 영상을 대비를 통해 선명한 영상으로 변환하여 상기 메인 컨트롤러(20)로 출력하는 영상 변환부(54)를 포함한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 풀-컬러 전광판의 소비전력 절감장치의 동작을 첨부한 도면 도 2 내지 도 4를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 영상 처리 보드(50)를 산업용 PC(10)와 메인 컨트롤러(20)에 연결한다. 연결 방식은 도 4에 도시한 바와 같이, DVI케이블의 일단을 DVI입력 단자(56)에 연결하고, 다른 단을 산업용 PC(10)의 그래픽 카드 DVI출력 포트에 연결한다. 아울러 다른 DVI케이블의 일단을 DVI출력단자(57)에 연결하고, 다른 단을 메인 컨트롤러(20)에 연결한다. 여기서 영상 처리 보드(50)에는 HDMI형식 데이터를 처리하기 위해, HDMI입력단자(58)와 HDMI출력단자(59)를 포함한다. 아울러 영상 처리 보드(50)는 세팅 시작 및 종료를 위한 SET버튼, 그레이레벨 조정모드, 전광판 모듈 사이즈 조정 모드, 화면 좌표값 조정 모드와 같은 모드 선택을 위한 MODE버튼, 세팅 값을 올리기 위한 UP버튼, 세팅 값을 내리기 위한 DOWN버튼을 포함할 수 있다. 여기서 모듈사이즈는 전광판 X(가로), Y(세로)를 입력하면 처리해야 할 영상 사이즈를 계산할 수 있으며, 좌표값을 통해 모니터 해상도를 기준으로 영상에 보여지는 시작 위치를 결정할 수 있다.
이러한 연결 이후, 산업용 PC(10)에서 출력되는 영상 신호는 영상 처리 보드(50)에서 처리된 후, 메인 컨트롤러(20)에 전달된다.
예컨대, 산업용 PC(10)에서 출력되는 영상 데이터는 영상 처리 보드(50)의 영상 입력부(51)에 입력된 후, 표본화 및 양자화부(52)에 전달된다.
상기 표본화 및 양자화부(52)는 통상의 영상 데이터 처리 기법을 이용하여, 입력되는 영상 신호를 샘플링(sampling)하여 표본화하고, 양자화(quantization)하여 픽셀 단위의 영상 데이터로 구분하여 색상/명도 정보 분리부(53)에 전달한다.
상기 색상/명도 정보 분리부(53)는 상기 표본화 및 양자화부(52)에서 구분된 픽셀 단위의 영상 데이터를 색상 정보와 명도 정보로 분리한다. 여기서 픽셀 단위의 영상 데이터를 색상/명도 정보로 분리하기 위해서, HSI(Hue, Saturation, Intensity) 색 모델(color model)을 이용하는 것이 바람직하다. 여기서 HSI 색 모델은 인간이 색을 인지하는 방식과 깊은 관계가 있다. 따라서 풀-컬러 전광판에 보여줄 콘텐츠도 HSI 색 모델을 가지고 처리한다. HSI 색 모델은 색상(색의 종류), 채도(탁하고 선명한 정도), 명도(밝기)로 색을 표현, 원뿔을 상하로 붙여놓은 모양으로 정의된다. 이러한 HSI 색 모델을 이용하여 입력되는 픽셀 단위 영상 데이터의 R.G.B 색상 컬러를 H.S.I 색상 컬러로 변환하여 색상 정보와 명도 정보를 분리한다.
이렇게 분리된 색상 정보 및 명도 정보는 영상 변환부(54)에 전달되고, 영상 변환부(54)에서 분리한 색상 정보의 밝기를 낮추고, 흐릿해진 영상을 대비를 통해 선명한 영상으로 변환하여 상기 메인 컨트롤러(20)로 출력한다. 여기서 영상 변환부(54)는 화소 점 처리(pixel point processing)의 산술연산과 논리연산을 통해 영상을 변환하는 것이 바람직하다. 여기서 화소 점 처리란 이웃 화소와는 독립적으로 각 화소의 값을 바꾸는 연산을 말한다. 일반적으로 덧셈이나 뺄셈 연산은 밝기 값 조절을, 곱셈이나 나눗셈 연산은 명암 대비 값을 조절하는 데 이용된다. 이러한 연산 방식 중 본 발명에서는 밝기를 낮추기 위해 뺄셈연산을 이용하고, 영상을 선명하게 하기 위해 곱셈 연산을 이용한다.
즉, 그레이 계열(검정에서 백색)의 픽셀을 뺄셈 연산을 통해 70% 정도 낮춘다. 그리고 그레이계열을 제외한 나머지 픽셀에 대해서 곱셈 연산을 하여 명암 대비를 조정한다. 다음으로, 히스토그램을 통해 화소 값 분포가 한쪽에 편중되지 않고 골고루 넓게 퍼져있도록 하여 추가로 좋은 명암 대비를 갖도록 한다. 필요에 따라 영상 처리 분야에서 일반적으로 사용하는 영상 보정 방법을 부가할 수도 있다.
다시 말해, 영상 변환부(54)는 픽셀 단위 영상의 색상에 대해서는 화소 점 처리의 뺄셈 연산을 통해 화이트계열의 색상의 밝기를 회색 계조로 낮추고, 화소 점 처리의 곱셈 연산을 통한 대비를 이용하여 흐릿해진 영상을 선명하게 한다.
이러한 영상 변환을 통해 인간의 눈으로 인식하는데 있어서, 원 영상보다 편안하면서 인지력은 좋게 만들면서 LED모듈 발광시 소요되는 전류를 낮출 수 있어, 소비 전력을 절감할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 풀-컬러 전광판의 소비전력 절감방법을 보인 흐름도로서, S는 단계(step)를 나타낸다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 풀-컬러 전광판의 소비전력 절감방법은 (a) 전광판에 표출할 영상 신호를 산업용 PC로부터 입력받는 단계(S10); (b) 상기 입력받은 영상 신호를 표본화하고 양자화하여 픽셀 단위로 구분하는 단계(S20); (c) 구분된 픽셀 단위의 영상 데이터를 색상 정보와 명도 정보로 분리하는 단계(S30); (d) 분리한 색상 정보의 밝기를 낮추고, 흐릿해진 영상을 대비를 통해 선명한 영상으로 변환하여 메인 컨트롤러에 전광판 표출 영상으로 전송하는 단계(S40 ~ S50)를 포함한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 풀-컬러 전광판의 소비전력 절감방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 영상 처리 보드(50)를 산업용 PC(10)와 메인 컨트롤러(20)에 연결한 상태에서, 단계 S10에서와 같이 산업용 PC(10)에서 출력되는 영상 신호는 영상 처리 보드(50)의 영상 입력부(51)에 입력된다.
다음으로, 단계 S20에서 영상 처리 보드(50)의 표본화 및 양자화부(52)는 통상의 영상 데이터 처리 기법을 이용하여, 입력되는 영상 신호를 샘플링(sampling)하여 표본화하고, 양자화(quantization)하여 픽셀 단위의 영상 데이터로 구분한다.
이어, 단계 S30에서 영상 처리 보드(50)의 색상/명도 정보 분리부(53)는 상기 구분된 픽셀 단위의 영상 데이터를 색상 정보와 명도 정보로 분리한다. 여기서 픽셀 단위의 영상 데이터를 색상/명도 정보로 분리하기 위해서, HSI(Hue, Saturation, Intensity) 색 모델(color model)을 이용하는 것이 바람직하다. 여기서 HSI 색 모델은 인간이 색을 인지하는 방식과 깊은 관계가 있다. 따라서 풀-컬러 전광판에 보여줄 콘텐츠도 HSI 색 모델을 가지고 처리한다. HSI 색 모델은 색상(색의 종류), 채도(탁하고 선명한 정도), 명도(밝기)로 색을 표현, 원뿔을 상하로 붙여 놓은 모양으로 정의된다. 이러한 HSI 색 모델을 이용하여 입력되는 픽셀 단위 영상 데이터의 R.G.B 색상 컬러를 H.S.I 색상 컬러로 변환하여 색상 정보와 명도 정보를 분리한다.
이렇게 분리된 색상 정보 및 명도 정보는 영상 변환부(54)에 전달되고, 단계 S40에서 영상 변환부(54)는 분리한 색상 정보의 밝기를 낮추고, 흐릿해진 영상을 대비를 통해 선명한 영상으로 변환하여 상기 메인 컨트롤러(20)로 출력한다. 여기서 영상 변환부(54)는 화소 점 처리(pixel point processing)의 산술연산과 논리연산을 통해 영상을 변환하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 밝기를 낮추기 위해 뺄셈연산을 이용하고, 영상을 선명하게 하기 위해 곱셈 연산을 이용한다.
예컨대, 그레이 계열(검정에서 백색)의 픽셀을 뺄셈 연산을 통해 70% 정도 낮춘다. 그리고 그레이계열을 제외한 나머지 픽셀에 대해서 곱셈 연산을 하여 명암 대비를 조정한다. 다음으로, 히스토그램을 통해 화소 값 분포가 한쪽에 편중되지 않고 골고루 넓게 퍼져있도록 하여 추가로 좋은 명암 대비를 갖도록 한다. 필요에 따라 영상 처리 분야에서 일반적으로 사용하는 영상 보정 방법을 부가할 수도 있다.
다시 말해, 영상 변환부(54)는 픽셀 단위 영상의 색상에 대해서는 화소 점 처리의 뺄셈 연산을 통해 화이트계열의 색상의 밝기를 회색 계조로 낮추고, 화소 점 처리의 곱셈 연산을 통한 대비를 이용하여 흐릿해진 영상을 선명하게 한다.
즉, 대비를 통한 밝기를 통해 시인성을 높인다. 실제 밝기보다는 명암대비를 조정하면 시각적으로 더 좋은 효과를 얻을 수 있다. 이는 인간의 눈이 밝기의 차이에 더 민감하게 반응하기 때문이다.
이러한 영상 변환을 통해 인간의 눈으로 인식하는데 있어서, 원 영상보다 편안하면서 인지력은 좋게 만들면서 LED모듈 발광시 소요되는 전류를 낮출 수 있어, 소비 전력을 절감할 수 있게 되는 것이다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명은 풀-컬러 전광판 등과 같이 LED모듈을 사용하는 전광판 장치에서 시인성을 높이면서도 소비전력을 낮추기 위한 기술에 적용된다.
10: 산업용 PC
20: 메인 컨트롤러
50: 영상 처리 보드
51: 영상 입력부
52: 표본화 및 양자화부
53: 색상/명도 정보 분리부
54: 영상 변환부

Claims (9)

  1. 전광판에 표출할 영상 신호를 출력하는 산업용 PC;
    상기 산업용 PC로부터 출력되는 영상 신호를 픽셀단위로 구분하고, 픽셀 단위로 화이트계열의 색상의 밝기를 회색 계조로 낮춘 후, 흐릿해지는 영상을 대비를 통해 선명하게 하는 영상 처리 보드; 및
    상기 영상 처리 보드에서 출력되는 영상의 디스플레이를 제어하는 메인 컨트롤러;를 포함하고,
    상기 영상 처리 보드는
    상기 산업용 PC로부터 출력되는 영상 신호를 입력받는 영상 입력부;
    상기 영상 입력부를 통해 입력받은 영상 신호를 표본화하고 양자화하여 픽셀 단위로 구분하는 표본화 및 양자화부;
    상기 표본화 및 양자화부에서 구분된 픽셀 단위의 영상 데이터를 색상 정보와 명도 정보로 분리하는 색상/명도 정보 분리부;
    상기 색상/명도 정보 분리부에서 분리한 색상 정보의 밝기를 낮추고, 흐릿해진 영상을 대비를 통해 선명한 영상으로 변환하여 상기 메인 컨트롤러로 출력하는 영상 변환부;를 포함하고,
    상기 영상 변환부는 화소 점 처리의 산술연산과 논리연산을 통해 영상을 변환하고,
    상기 영상 변환부는 픽셀 단위 영상의 색상에 대해서는 화소 점 처리의 뺄셈 연산을 통해 화이트계열의 색상의 밝기를 회색 계조로 낮추고, 화소 점 처리의 곱셈 연산을 통한 대비를 이용하여 흐릿해진 영상을 선명하게 하는 것을 특징으로 하는 풀-컬러 전광판의 소비전력 절감장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 색상/명도 정보 분리는 입력되는 픽셀 단위 영상의 R.G.B 색상 컬러를 H.S.I 색상 컬러로 변환하여 색상 정보와 명도 정보를 분리하는 것을 특징으로 하는 풀-컬러 전광판의 소비전력 절감장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. (a) 전광판에 표출할 영상 신호를 산업용 PC로부터 입력받는 단계;
    (b) 상기 입력받은 영상 신호를 표본화하고 양자화하여 픽셀 단위로 구분하는 단계;
    (c) 구분된 픽셀 단위의 영상 데이터를 색상 정보와 명도 정보로 분리하는 단계; 및
    (d) 분리한 색상 정보의 밝기를 낮추고, 흐릿해진 영상을 대비를 통해 선명한 영상으로 변환하여 메인 컨트롤러에 전광판 표출 영상으로 전송하는 단계;를 포함하고,
    상기 (d)단계는 화소 점 처리의 산술연산과 논리연산을 통해 영상을 변환하고,
    상기 (d)단계는 픽셀 단위 영상의 색상에 대해서는 화소 점 처리의 뺄셈 연산을 통해 화이트계열의 색상의 밝기를 회색 계조로 낮추고, 화소 점 처리의 곱셈 연산을 통한 대비를 이용하여 흐릿해진 영상을 선명하게 하여 영상을 변환하는 것을 특징으로 하는 풀-컬러 전광판의 소비전력 절감방법.
  7. 제6항 있어서,
    상기 (c)단계는 입력되는 픽셀 단위 영상의 R.G.B 색상 컬러를 H.S.I 색상 컬러로 변환하여 색상 정보와 명도 정보를 분리하는 것을 특징으로 하는 풀-컬러 전광판의 소비전력 절감방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
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KR102101422B1 (ko) * 2019-04-15 2020-05-15 주식회사콘스탄텍 잉여 전압 제어를 통한 저전력 전광판

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