KR102140889B1 - 확장형 hdmi v/a 매트릭스 시스템 - Google Patents

확장형 hdmi v/a 매트릭스 시스템 Download PDF

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Abstract

확장형 HDMI V/A 매트릭스 시스템이 개시된다. 상기 매트릭스 시스템은, 복수 개의 매트릭스 유닛들과, 복수 개의 매트릭스 유닛들 간을 연결하기 위한 광 케이블들을 포함하며, 상기 복수 개의 매트릭스 유닛들은 각각의 입력 채널을 통해서 입력되는 HDMI 영상 신호들을 상기 광 케이블들을 이용하여 상기 복수 개의 매트릭스 유닛들 모두에서 공유하며, 상기 매트릭스 유닛은, M개의 영상 설비들로부터의 HDMI 영상 신호들을 입력받는 M개의 HDMI 입력 채널들 - 상기 M은 2 이상의 자연수임 - 과, 상기 M개의 HDMI 입력 채널들을 통해서 입력되는 HDMI 영상 신호들을 N개의 출력 장치들로 출력하기 위한 N개의 HDMI 출력 채널들 - 상기 N은 2 이상의 자연수임 - 을 포함한다.

Description

확장형 HDMI V/A 매트릭스 시스템{EXTENSIBLE HDMI V/A MATRIX SYSTEM}
본 발명은 확장형 HDMI V/A 매트릭스 시스템에 관한 것이며, 더 구체적으로는, 비압축 영상을 패킷화하여 전송함으로써 기존의 매트릭스 시스템의 확장성 및 화질 저하의 단점을 보완할 수 있는 확장형 HDMI V/A 매트릭스 시스템을 제공하는 것이다.
일반적으로, LCD 또는 반도체 제조 설비 등과 같이 다수의 설비들을 모니터링하거나 방송국 등과 같이 다수의 영상 설비들이 사용되고 있는 환경에서, 이들 설비들을 다수의 사용자가 입출력 장치들을 통해 모니터링하고 각각의 설비를 제어하는 작업을 하기 위해, 설비들의 비디오/오디오(V/A) 신호(이하, '영상 신호'로 일컬어짐), 키보드/마우스 신호(KM) 및 UART 신호와 같은 각종 제어 신호를 효율적으로 처리하기 위해 매트릭스(matrix) 시스템이 구축되어 활용되고 있다.
종래의 HDMI(High Definition Multimedia Interface) V/A Video/Audio) 매트릭스 시스템의 예들로서, 비압축 영상 매트릭스 시스템 및 IP 기반의 영상 장비를 이용하는 매트릭스 시스템이 있다. 전자와 관련된 내용은 본 출원인에 의해 특허출원되어 등록된 대한민국등록특허 제10-1498667호(2015.02.26.등록, "매트릭스를 이용하는 영상 신호 처리 시스템")에 일부 개시되어 있으며, 후자와 관련된 내용은 본 출원인에 의해 특허출원되어 등록된 대한민국등록특허 제10-1751669호(2017.06.20.등록, "인터넷 프로토콜 통신을 이용하는 비디오 신호 처리 시스템", 도 6 참조)에 개시되어 있다.
전자의 경우, 영상 데이터가 압축되지 않은 상태로 전송되는 방식이므로 압축으로 인한 지연시간이 없고 화질면에서도 장점을 갖고는 있으나, 확장성 면에서는 미흡한 점이 있다. 후자의 경우, 이와는 반대로, 확장성 면에서는 장점을 갖고는 있으나, 도 6에 도시된 바와 같이, 인코딩부, 디코딩부, 머지부, 디머지부 등과 같은 구성요소들을 이용하여 영상 데이터를 압축하여 전송하는 방식이 사용되고 있으므로 이로 인한 지연 시간이나 화질 왜곡이 많이 발생하는 단점이 있다.
따라서, 비압축 영상 매트릭스 시스템에서의 단점 및 IP 기반의 영상 장비를 이용하는 매트릭스 시스템에서의 단점을 보완할 수 있는 새로운 개념의 HDMI V/A 매트릭스 시스템이 요구되고 있다.
특허문헌 0001 : 대한민국등록특허 제10-1498667호(2015.02.26.등록) 특허문헌 0002 : 대한민국등록특허 제10-1751669호(2017.06.20.등록)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 비압축 영상을 패킷 변환하여 전송함으로써 기존의 매트릭스 시스템의 확장성 결여 및 화질 저하의 단점을 보완할 수 있는 확장형 HDMI V/A 매트릭스 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 확장형 HDMI V/A 매트릭스 시스템은, 복수 개의 매트릭스 유닛들과, 복수 개의 매트릭스 유닛들 간을 연결하기 위한 광 케이블들을 포함하며, 상기 복수 개의 매트릭스 유닛들은 각각의 입력 채널을 통해서 입력되는 HDMI 영상 신호들을 상기 광 케이블들을 이용하여 상기 복수 개의 매트릭스 유닛들 모두에서 공유하며, 상기 매트릭스 유닛은, M개의 영상 설비들로부터의 HDMI 영상 신호들을 입력받는 M개의 HDMI 입력 채널들 - 상기 M은 2 이상의 자연수임 - 과, 상기 M개의 HDMI 입력 채널들을 통해서 입력되는 HDMI 영상 신호들을 N개의 출력 장치들로 출력하기 위한 N개의 HDMI 출력 채널들 - 상기 N은 2 이상의 자연수임 - 을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 복수 개의 매트릭스 유닛들 중 가장 전단에 연결된 매트릭스 유닛과 가장 후단에 연결된 매트릭스 유닛은 상기 광 케이블을 통해 하나의 매트릭스 유닛에만 연결되고, 나머지 매트릭스 유닛들은 두 개의 매트릭스 유닛에 연결된다.
일 실시예에 따라, 상기 매트릭스 유닛은, 상기 M개의 입력 HDMI 채널들을 통해서 입력되는 영상 신호들을 상기 광 케이블들을 통해 다른 매트릭스 유닛들과 공유하기 위해, 패킷화(packetizing) 및 직렬화(serializing)하는, 데이지 체인부(110)와, 작업자의 제어에 따른 CPU에서의 제어에 의존하여, 상기 M개의 출력 HDMI 채널들에 연결된 출력 장치들로 영상 신호들을 출력하기 위한, 영상신호 스위칭부(120)를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 데이지 체인부(110)에 의해 패킷화 및 직렬화된 최종 패킷은, 상기 M개의 HDMI 입력 채널들 각각을 통해서 입력되는 각각의 압축되지 않은 HDMI 영상 신호와 상기 M개의 HDMI 입력 채널들 각각에 대응되는 헤더를 입력 HDMI 채널별로 구분되게 포함한다.
본 발명의 다른 양상에 따른 확장형 HDMI V/A 매트릭스 시스템은, 복수 개의 매트릭스 유닛들과, 상기 복수 개의 매트릭스 유닛들에 공유되는 네트워크 허브와, 상기 복수 개의 매트릭스 유닛들 각각과 상기 네트워크 허브 간을 연결하기 위한 광 케이블들을 포함하며, 상기 복수 개의 매트릭스 유닛들은 각각의 입력 채널을 통해서 입력되는 HDMI 영상 신호들을 상기 광 케이블들 및 상기 네트워크 허브를 이용하여 상기 복수 개의 매트릭스 유닛들 모두에서 공유하며, 상기 매트릭스 유닛은, M개의 영상 설비들로부터의 HDMI 영상 신호들을 입력받는 M개의 HDMI 입력 채널들 - 상기 M은 2 이상의 자연수임 - 과, 상기 M개의 HDMI 입력 채널들을 통해서 입력되는 HDMI 영상 신호들을 N개의 출력 장치들로 출력하기 위한 N개의 HDMI 출력 채널들 - 상기 N은 2 이상의 자연수임 - 을 포함한다.
본 발명은 개선된 확장형 HDMI V/A 매트릭스 시스템을 제공함으로써, 기존의 방식에서의 화질 저하 문제, 확장성 결여 문제, 지연시간 발생의 문제를 해결하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 HDMI V/A 매트릭스 시스템을 설명하기 위한 도면이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 HDMI V/A 매트릭스 시스템을 설명하기 위한 도면이고,
도 3 및 도 4는 본 발명에서 매트릭스 유닛의 구성 예를 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 매트릭스 유닛의 데이지 체인부에 의해 패킷화 및 직렬화된 이후의 최종 패킷의 일 예를 설명하기 위한 도면이고,
도 6은 종래의 HDMI V/A 매트릭스 시스템의 일 예를 나타낸 도면이고,
도 7은 종래의 매트릭스를 이용한 영상 신호 처리 시스템의 구현 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 종래의 HDMI V/A 매트릭스 시스템의 한계인 확장성 부분, 그리고 압축 방식을 사용함으로 인한 화질 왜곡의 단점을 개선하기 위한 확장형 HDMI V/A 매트릭스 시스템이다.
본 발명에서의 복수 개의 매트릭스 유닛들에서는 기본적으로, 심리스(Seamless)를 구현하기 위해 Gen-lock(Generator locking)을 사용하고 있다. 일반적으로 디지털 영상 데이터는 pixel clock, horizontal sync, vertical sync, Data Enable signal, pixel data 형태로 구성되어 있고, 입력 장치들(송신측)은 동일하지 않은 pixel clock, horizontal sync, vertical sync, Data Enable signal를 가지므로 동기화가 이뤄지지 않은 상태이다. 이러한 결과로, 입력 장치들에서 상이한 영상을 전환하는 경우 수신측(작업자 측의 디스플레이)에서 새로운 동기화 작업이 이뤄질 시간이 필요하므로, 이로 인해 디스플레이 측에서 깜빡임이 발생하게 된다. 본 발명의 매트릭스 유닛에서는 기본적으로 모든 입력을 동일한 동기로 맞추는 작업을 통해 심리스를 구현하고 있다.
예컨대, 입력 영상 신호의 해상도가 서로 상이한 경우, 스케일링 작업을 통해 동일한 해상도로 맞추고, 해상도가 같더라도 서로 동기화가 되지 않은 경우, 하나를 기준으로 하여 동기화 작업을 진행하고, 모든 동기화 작업이 이뤄진 상태라고 하더라도 영상이 표출되고 있는 순간에 스위칭할 경우에는 중간에 데이터가 바뀌는 경우 디스플레이상 이질감이 나타나게 되는데, 이러한 이질감을 방지하기 위해 horizontal sync, vertical sync, Data Enable signal 를 체크해 Video Blank 구간(Video Data Off 구간)에 스위칭을 진행한다.
이에 관한 기본적인 내용을 우선, 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 종래의 매트릭스를 이용한 영상 신호 처리 시스템의 구현 예를 설명하기 위한 도면으로서, 로컬 사이트(10)와 원격 사이트(20)의 기본적인 개념은 본 발명에도 그대로 적용될 수 있다. 도 7을 참조하면, 복수의 설비들(110_1 ~ 110_n)을 포함하는 로컬 사이트(local site)(100)와, 로컬 사이트(10)의 복수의 설비들(110_1 ~ 110_n)을 광케이블(optical cable)로 연결하여, 복수의 사용자 데스크들(300)의 입출력 장치들(미도시)을 통해 복수의 설비들(110_1 ~ 110_n)을 원격으로 모니터링하고 제어하는 원격 사이트(remote site)(20)를 포함한다. 로컬 사이트(10)는, 복수의 설비들(110_1 ~ 110_n) 및 복수의 송신부들(120_1 ~ 120_n)을 포함한다. 또한, 복수의 로컬 입출력부들(130_1 ~ 130_n)을 더 포함할 수 있다. 복수의 설비들(110_1 ~ 110_n)은, 예컨대, LCD 또는 반도체 공정 설비들일 수 있으나, 이러한 설비들만으로 한정되지 않고, 복수의 사용자들이 복수의 설비들을 원격으로 제어할 필요가 있는 환경이라면 어디에나 적용될 수 있다. 복수의 송신부들(120_1 ~ 120_n)은 복수의 설비들(110_1 ~ 110_n)을 각각에 연결되어, 연결된 설비의 영상과 복수의 사용자 데스크들(300)의 입출력 장치 관련 제어 데이터를 광신호(optical signal)로 변환하여 원격 사이트(20) 측으로 전송한다. 로컬 입출력부들(130_1 ~ 130_n)은 송신기들(120_1 ~ 120_n) 각각에 대응되게 연결되어 송신기들(120_1 ~ 120_n) 각각을 통해 해당 설비를 로컬 사이트(10) 내에서 직접적으로 제어할 수도 있다.
원격 사이트(20)는, 복수의 사용자 데스크들(300), 복수의 수신부들(210_1 ~ 210_n) 및 메인 매트릭스부(250)를 포함한다. 또한, 원격 사이트(20)는, 서버 데스크(240), 백업용 매트릭스부(260), 제1 및 2 매트릭스 선택부(미도시), 콘솔 박스부(280) 및 제어라인 확장부(290) 등의 구성요소들을 더 포함한다. 복수의 사용자 데스크들(300) 각각은 입출력 장치들(미도시)을 포함한다. 각각의 사용자 데스크(300)에는 복수 개의 설비들(110_1 ~ 110_n) 중 어느 하나의 설비를 선택하고자 할 경우, 모니터링을 위한 표시장치나 설비운용을 위한 표시장치에 선택적으로 디스플레이하기 위한 매트릭스 키패드가 구비된다. 복수의 수신부들(210_1 ~ 210_n)은 복수의 송신부들(110_1 ~ 110_n) 각각에 대응되게 광케이블로 연결되어, 송신부들(110_1 ~ 110_n) 각각으로부터 광신호를 수신하여, 복수의 사용자 데스크들(300)의 입출력 장치들에 호환되는 표준 신호로 변환한다. 물론, 상기 표준 신호는 원격 사이트(20) 내의 다른 입출력 장치들에도 호환되어야 한다. 메인 매트릭스부(250)는, 복수의 사용자 데스크들(300) 각각으로 하여금, 복수의 설비들(110_1 ~ 110_n)과 복수의 사용자 데스크들(300) 간의 연결 상태를 확인가능하도록 한다. 또한, 메인 매트릭스부(250)는, 제1 사용자 데스크에 의해 복수의 설비들(110_1 ~ 110_n) 중 특정 설비가 선택되는 경우, 선택되는 해당 설비의 영상이 상기 제1 사용자 데스크(300) 측으로 제공되도록 스위칭하고, 또한 상기 제1 사용자 데스크(300)의 입출력 장치 관련 제어 데이터가 상기 선택되는 설비 측으로 제공되도록 스위칭한다. 이와 함께, 선택된 해당 설비는 그 밖의 사용자 데스크들에 의해서는 선택되지 않도록 스위칭한다. 이렇게 함으로써, 제1 사용자 데스크에서 작업자가 특정 설비에 대하여 작업을 하고 있는 경우, 다른 작업자가 다른 사용자 데스크를 통해 그 설비로 접근하는 것을 차단할 수 있다. 본 발명의 확장형 HDMI V/A 매트릭스 시스템은 특히, 상기 메인 매트릭스부(250)에 관한 것이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들이 설명된다. 첨부된 도면들 및 실시예들은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자로 하여금 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 의도로 간략화되고 예시된 것임에 유의하여야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 HDMI V/A 매트릭스 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 상기 확장형 HDMI V/A 매트릭스 시스템은, 복수 개의 매트릭스 유닛들(U1, U2, ..., Un-1, Un)과 이들을 연결하기 위한 광 케이블들(OP1, OP2, ..., OPn-1, OPn)을 포함한다.
복수 개의 매트릭스 유닛들(U1, U2, ..., Un-1, Un)은 각각의 입력 채널(INPUT : HDMI M CH)을 통해서 입력되는 HDMI 영상 신호들을 상기 광 케이블들을 이용하여 상기 복수 개의 매트릭스 유닛들 모두에서 공유한다. 입력 채널(INPUT : HDMI M CH) 각각에는 영상 설비들이 연결되어 있으며, 이들 영상 설비들은 로컬 사이트의 제조 설비들(예컨대, LCD 설비, 반도체 제조 설비 등) 각각에 할당되어 해당 설비들을 상시 촬영하고 있으며, 이들 설비들을 원격 사이트의 다수의 사용자가 입출력 장치들을 통해 모니터링하고 각각의 설비를 제어하는 작업을 하기 위해, 각종 영상 신호, 키보드/마우스 신호(KM) 및 UART 신호와 같은 각종 입력 제어 신호를 이러한 매트릭스 유닛 내의 CPU에서 효율적으로 처리하게 된다. 방송국인 경우, 상기 영상 설비들은 복수 개의 카메라일 수 있고, 이 경우에도 마찬가지로, 다수의 사용자에 의해 제공되는 키보드/마우스 신호(KM) 및 UART 신호와 같은 각종 입력 제어 신호, 그리고 각종 영상 신호를 매트릭스 유닛 내의 CPU에서 효율적으로 처리하게 된다. 로컬 사이트와 원격 사이트는 도 3에서 각각 LS와 RS로 구분되어 있으며, 로컬 사이트는 매트릭스 유닛을 기준으로 하여, 영상 신호의 입력 측이고, 원격 사이트는 상기 매트릭스 유닛을 포함하여 상기 영상 신호들을 출력하고 키보드/마우스 신호(KM) 및 UART 신호와 같은 각종 입력 제어 신호를 입력하는 작업자 측으로 정의된다. 작업자는 각종 입력 제어 신호를 마우스, 키보드, 또는 터치 패널 등을 통하여 입력하게 된다.
하나의 매트릭스 유닛(예컨대, U1)은, 이하에서 도 3 및 도 4를 참조하여 설명되는 바와 같이, M개의 영상 설비들(IN1)로부터의 HDMI 영상 신호들을 입력받는 M개의 HDMI 입력 채널들을 포함한다. 여기서 M은 2 이상의 자연수이다. 그리고, 상기 매트릭스 유닛(U1)은, 상기 M개의 HDMI 입력 채널들을 통해서 입력되는 HDMI 영상 신호들을 N개의 출력 장치들로 출력하기 위한 N개의 HDMI 출력 채널들을 포함한다. 여기서 N은 2 이상의 자연수이다. 이러한 출력 채널들을 통해, 디스플레이 등의 출력 장치들을 통해서 원격으로 제어 또는 모니터링하게 된다. 출력 채널들을 통해 영상 신호들이 출력되고, 작업자에 의한 키보드/마우스 신호(KM) 및 UART 신호와 같은 각종 입력 제어 신호도 또한 이 출력 채널들에 연결된 출력 장치들을 통해 입력된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 복수 개의 매트릭스 유닛들(U1, U2, ..., Un-1, Un) 중 가장 전단에 연결된 매트릭스 유닛(U1)과 가장 후단에 연결된 매트릭스 유닛(Un)은 광 케이블을 통해 하나의 매트릭스 유닛에만 연결된다. 즉 매트릭스 유닛 U1은 매트릭스 유닛 U2에만 연결되고, 매트릭스 유닛 Un은 매트릭스 유닛 Un-1에만 연결된다. 그리고 중간의 매트릭스 유닛들(U2, ..., Un-1)은 양측의 매트릭스 유닛들에 연결된다. 광 케이블을 통한 매트릭스 유닛들의 이와 같은 연결 하에서, 어느 하나의 매트릭스 유닛들에 입력되는 HDMI 영상 신호들은, 광 케이블들을 이용하여 상기 복수 개의 매트릭스 유닛들 모두에서 공유하게 된다.
예컨대, M과 N이 모두 8, 즉 8 x 8 입출력 채널이고, 하나의 채널당 5GHz의 대역폭이 요구되는 경우라고 가정하면, 입력 8개의 채널(CH)에 대하여 최소 40GHz(8CH x 5GHz)의 대역폭이 요구된다. 광 케이블들 각각이 120GHz의 대역폭을 갖는 경우, 3개의 매트릭스 유닛들을 연결하는 것이 가능해진다. 이 경우, 토탈 입출력 채널을 계산하여 보면, 24 x 24 입출력 채널이 된다. 이에 더하여, 120GHz의 대역폭을 갖는 광 케이블을 3개의 포트로 구성하게 되면, 총 9개의 매트릭스 유닛들을 연결하는 것이 가능해진다. 또한, 이와 같은 구성을 통해 본 발명에서 하나의 매트릭스 유닛(예컨대, U1)은 자신의 입력 채널들을 통해서 인가되는 영상 신호 또는 광 케이블을 통해 공유되는 패킷(즉, 다른 매트릭스 유닛의 영상 신호들을 포함함) 중 선택적으로, 출력 장치를 통해 디스플레이하는 것이 가능해진다. 이렇듯, 기존의 매트릭스 시스템이 확장에 있어서 용이하지 않음에 비해서, 본 발명의 매트릭스 시스템은 확장성면에서 이점을 보일 수 있다. 다만, 도 1에 도시된 실시예에 있어서도 광 케이블의 포트 수 또는 하나의 광 케이블의 대역폭에 따라서 연결할 수 있는 매트릭스 유닛의 개수가 제한되는 한계가 있기는 하다.
도 3 및 도 4는 본 발명에서 매트릭스 유닛의 구성 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 매트릭스 유닛의 데이지 체인부에 의해 패킷화 및 직렬화된 이후의 최종 패킷의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 3 내지 도 5를 참조하면, 매트릭스 유닛(예컨대, U1)은 M개의 입력 HDMI 채널들을 통해서 입력되는 영상 신호들을 광 케이블들을 통해 다른 매트릭스 유닛들과 공유하기 위해, 패킷화(packetizing) 및 직렬화(serializing)하는 데이지 체인부(110)와, 작업자의 제어, 즉, M개의 영상 설비들의 일부 또는 전부의 상태를 모니터링하기 위한 외부 요청에 따른 CPU(130)에서의 제어에 의존하여, M개의 출력 HDMI 채널들 각각에 연결된 출력 장치들로 영상 신호들을 출력하기 위한, 영상신호 스위칭부(120)를 포함한다. M개의 출력 HDMI 채널들 각각에 연결된 출력 장치들은, 예컨대, 영상 신호들을 출력하기 위해 원격 사이트 측에 위치한 디스플레이, 빔 프로젝터 등일 수 있다. 데이지 체인부(110)에 의해 패킷화 및 직렬화된 최종 패킷은, 도 5에 도시된 바와 같이, 매트릭스 유닛의 M개의 입력 HDMI 채널들 각각에 대응되는 헤더(H1, H2, ..., Hm)와 압축되지 않은 소스 데이터, 즉 M 개의 HDMI 입력 채널들 각각을 통해서 입력되는 각각의 압축되지 않은 HDMI 영상 신호를, 입력 HDMI 채널별로 구분되게 포함한다. 최종 패킷은 도 5에 도시된 바와 같이, 헤더 + 소스 데이터(비압축 HDMI 영상 신호) + 헤더 + 소스 데이터 + ..... + 헤더 + 소스 데이터 방식으로 직렬화되어 있다. 데이지 체인부에 의해 수행되는 패킷화 및 직렬화에서, 패킷화라는 용어는 하나의 입력 채널로 입력되는 비압축 HDMI 영상 신호에 헤더를 포함하도록 하는 처리를 의미하고, 직렬화는 하나의 매트릭스 유닛 내에서 이렇게 패킷화된 상태로 입력 채널별로 구별되도록 한 후 이들을 직렬화하여 최종 패킷을 생성하는 처리를 의미한다.
이러한 상태의 최종 패킷들을 광 케이블들(도 2의 OP1, OP2, ..., OPn-1, OPn)을 통해 연결된 모든 매트릭스 유닛들이 서로 공유하게 되고, 어느 하나의 매트릭스 유닛에 대하여 작업자에 의한 요청이 있는 경우, 요청된 영상 신호는 해당 매트릭스 유닛의 출력 채널들에 연결된 출력 장치들을 통해 제공된다.
다음으로, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 HDMI V/A 매트릭스 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 앞서, 도 1에 도시된 실시예에 있어서는 광 케이블의 포트 수 또는 하나의 광 케이블의 대역폭에 따라서, 연결가능한 매트릭스 유닛의 개수가 제한되는 한계가 있으나, 도 2에 도시된 바와 같이, 네트워크 허브를 이용하는 경우에는 이러한 한계도 극복하여 확장성 면에서 더 효과적일 수 있다.
상기 확장형 HDMI V/A 매트릭스 시스템은, 복수 개의 매트릭스 유닛들(U1, U2, ..., Uk-1, Uk), 매트릭스 유닛들(U1, U2, ..., Uk-1, Uk)에 공유되는 네트워크 허브(N-Hub), 복수 개의 매트릭스 유닛들(U1, U2, ..., Uk-1, Uk) 각각과 네트워크 허브(N-Hub) 간을 연결하기 위한 광 케이블들(OP1, OP2, ..., OPk-1, OPk)을 포함한다.
복수 개의 매트릭스 유닛들(U1, U2, ..., Uk-1, Uk)은 각각의 입력 채널을 통해서 입력되는 HDMI 영상 신호들을 광 케이블들(OP1, OP2, ..., OPk-1, OPk) 및 네트워크 허브(N-Hub)를 이용하여 복수 개의 매트릭스 유닛들(U1, U2, ..., Uk-1, Uk) 모두에서 공유한다. 즉, 하나의 매트릭스 유닛(U1) 측에서 작업자에 의한 요청이 있는 경우, 예컨대, 매트릭스 유닛 U2 측의 특정 입력 채널(예컨대, 1 CH)로 입력되는 영상 신호를 매트릭스 유닛 U1 측의 출력 채널에 연결된 출력 장치들을 통해 디스플레이하고자 하는 경우, 광 케이블들(OP1, OP2)에 의해 연결된 네트워크 허브(N-Hub)를 통해 해당 매트릭스 유닛(U2)의 해당 입력 채널의 영상 신호를 매트릭스 유닛 U1 측의 출력 채널로 내보내게 된다.
이와 같이 하여, 복수 개의 매트릭스 유닛들(U1, U2, ..., Uk-1, Uk)은 광 케이블들과 네트워크 허브를 이용하여 모두 공유할 수 있게 된다. 즉, 이러한 구성을 통해 본 발명에서 하나의 매트릭스 유닛(예컨대, U1)은 자신의 입력 채널들을 통해서 인가되는 영상 신호 또는 광 케이블로 연결된 네트워크 허브(N-Hub)를 통해 공유되는 패킷(즉, 다른 매트릭스 유닛의 영상 신호들을 포함함) 중 선택적으로, 출력 장치를 통해 디스플레이하는 것이 가능해진다.
복수 개의 매트릭스 유닛들(U1, U2, ..., Uk-1, Uk) 각각은, M 개의 영상 설비들로부터의 HDMI 영상 신호들을 입력받는 M개의 HDMI 입력 채널들을 갖는다. 여기서 M은 2 이상의 자연수이다. 또한, 복수 개의 매트릭스 유닛들(U1, U2, ..., Uk-1, Uk) 각각은 M개의 HDMI 입력 채널들을 통해서 입력되는 HDMI 영상 신호들을 N개의 출력 장치들로 출력하기 위한 N개의 HDMI 출력 채널들을 갖는다. 여기서 N은 2 이상의 자연수이다.
또한, 앞서 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명된 바와 같이, 복수 개의 매트릭스 유닛들(U1, U2, ..., Uk-1, Uk) 각각은, M개의 입력 HDMI 채널들을 통해서 입력되는 영상 신호들을 광 케이블들(OP1, OP2, ..., OPk-1, OPk) 및 네트워크 허브(N-Hub)를 통해 다른 매트릭스 유닛들과 공유하기 위해 패킷화(packetizing) 및 직렬화(serializing)하는 데이지 체인부(110; 도 4), M 개의 영상 설비들의 일부 또는 전부의 상태를 모니터링하기 위해, 작업자에 의해 키보드/마우스 신호(KM) 및 UART 신호와 같은 각종 제어 신호가 주어지는 경우, CPU(130; 도 4)는 이에 따라 M 개의 출력 HDMI 채널들에 연결된 출력 장치들로 영상 신호들을 출력하기 위한 영상신호 스위칭부(120)를 포함한다.
데이지 체인부(110)에 의해 패킷화 및 직렬화되는 최종 패킷은, M개의 HDMI 입력 채널들 각각을 통해서 입력되는 각각의 압축되지 않은 HDMI 영상 신호와 상기 M 개의 HDMI 입력 채널들 각각에 대응되는 헤더를 입력 HDMI 채널별로 구분되게 포함한다. 뿐만 아니라, 이 실시예에서는 네트워크 허브(N-Hub)에 공통으로 연결되어 서로의 로 데이터(raw data)를 공유하게 되므로, 헤더에는 채널별 MAC(Media Access Control) 어드레스, 채널별 IP(Internet Protocol) 어드레스를 모두 포함하도록 패킷화 및 직렬화된다. 최종 패킷은 도 5에 도시된 바와 같이, 헤더 + 소스 데이터(비압축 HDMI 영상 신호) + 헤더 + 소스 데이터 + ..... + 헤더 + 소스 데이터 방식으로 직렬화되어 있다.
이와 같이, 본 발명의 확장형 HDMI VA 매트릭스 시스템은, 각각의 매트릭스 유닛에서 타 매트릭스 유닛을 통해 입력되는 영상 신호들을 공유하기 위해 패킷 및 직렬화되는 형태로 가공된다.
데이지 체인부(도 4의 110)에 의한 패킷화 및 직렬화시 영상 지연을 최소화하기 위해 프레임 단위의 가공이 아니라 수평 라인(Horizontal Line) 별로 가공을 진행한다. 확장성을 고려하여 네트워크 허브(N-Hub)를 통한 자원 공유를 위해 로 데이터는 유지하면서 인터넷 프로토콜(IP) 형태의 패킷으로 가공한 후, 가공된 패킷을 광 케이블을 통해 송수신한다. 광 케이블을 통한 통신은 원거리 통신과 데이터 통신에 적합한 통신규격인 SFP(Small Form Factor Pluggable) 포트를 이용한 통신이다.
이러한 본 발명의 확장형 HDMI V/A 매트릭스 시스템 구현을 통해, 확장성이 용이할 뿐만 아니라, 다양한 해상도 및 최대 4K/60Hz 입력 영상 신호를 동기시켜 결합할 수 있고, 영상 전환시 심리스 기능을 구현함으로써 영상 전환시 지연을 방지할 수 있으며, 스케일링(scaling) 기술로 다양한 출력 해상도를 구현할 수 있는 이점이 있다.
U1, U2, ..., Un-1, Un, Uk-1, Uk : 매트릭스 유닛
OP1, OP2, ..., OPn-1, OPn, OPk-1, OPk : 광 케이블
110 : 데이지 체인부
120 : 영상 신호 스위칭부
130 : CPU
IN1, IN2, INn : 영상 설비
OUT1, OUT2, OUTn : 출력 장치

Claims (7)

  1. 확장형 HDMI V/A 매트릭스 시스템으로서,
    복수 개의 매트릭스 유닛들 - 상기 복수 개의 매트릭스 유닛들 각각은 심리스(Seamless)를 구현하기 위해 Gen-lock(Generator locking)을 사용하며, 상기 복수 개의 매트릭스 유닛들 각각은, M(M은 2 이상의 자연수임)개의 영상 설비들로부터의 HDMI 영상 신호들을 각각 입력받는 M개의 HDMI 입력 채널들과 상기 M개의 HDMI 입력 채널들을 통해서 입력되는 HDMI 영상 신호들을 N(N은 2 이상의 자연수임)개의 출력 장치들로 출력하기 위한 N개의 HDMI 출력 채널들을 포함하며, 상기 복수 개의 매트릭스 유닛들 각각은, 상기 M개의 HDMI 입력 채널들을 통해서 입력되는 영상 신호들을 하기 광 케이블들을 통해 다른 매트릭스 유닛들과 공유하기 위해 패킷화(packetizing) 및 직렬화(serializing)하는 데이지 체인부(110)와 작업자의 제어에 따른 CPU에서의 제어에 의존하여, 상기 N개의 HDMI 출력 채널들에 연결된 출력 장치들로 영상 신호들을 출력하기 위한, 영상신호 스위칭부(120)를 포함함 - ; 및
    상기 복수 개의 매트릭스 유닛들 간을 연결하기 위한 광 케이블들;을 포함하며,
    상기 복수 개의 매트릭스 유닛들 중 가장 전단에 연결된 매트릭스 유닛과 가장 후단에 연결된 매트릭스 유닛은 상기 광 케이블을 통해 하나의 매트릭스 유닛에만 연결되고, 나머지 매트릭스 유닛들은 상기 광 케이블을 통해 두 개의 매트릭스 유닛에 연결되며,
    상기 복수 개의 매트릭스 유닛들 각각은, 자신의 N개의 HDMI 출력 채널들에 연결되는 N개의 출력 장치들에, 자신의 M개의 HDMI 입력 채널들을 통해서 입력되는 영상 신호 또는 상기 광 케이블을 통해 공유되는 다른 매트릭스 유닛의 영상 신호들을 선택적으로 디스플레이하는 것을 특징으로 하는, 확장형 HDMI V/A 매트릭스 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 데이지 체인부(110)에 의해 패킷화 및 직렬화된 최종 패킷은,
    상기 M개의 HDMI 입력 채널들 각각을 통해서 입력되는 각각의 압축되지 않은 HDMI 영상 신호와 상기 M개의 HDMI 입력 채널들 각각에 대응되는 헤더를 HDMI 입력 채널별로 구분되게 포함하는 것을 특징으로 하는, 확장형 HDMI V/A 매트릭스 시스템.
  5. 확장형 HDMI V/A 매트릭스 시스템으로서,
    복수 개의 매트릭스 유닛들 - 상기 복수 개의 매트릭스 유닛들 각각은 심리스(Seamless)를 구현하기 위해 Gen-lock(Generator locking)을 사용하며, 상기 복수 개의 매트릭스 유닛들 각각은, M(M은 2 이상의 자연수임)개의 영상 설비들로부터의 HDMI 영상 신호들을 각각 입력받는 M 개의 HDMI 입력 채널들과 상기 M개의 HDMI 입력 채널들을 통해서 입력되는 HDMI 영상 신호들을 N(N은 2 이상의 자연수임)개의 출력 장치들로 출력하기 위한 N개의 출력 채널들을 포함하며, 상기 복수 개의 매트릭스 유닛들 각각은, 상기 M개의 입력 HDMI 채널들을 통해서 입력되는 영상 신호들을 하기 광 케이블들을 통해 다른 매트릭스 유닛들과 공유하기 위해 패킷화(packetizing) 및 직렬화(serializing)하는 데이지 체인부(110)와 작업자의 제어에 따른 CPU에서의 제어에 의존하여, 상기 M개의 출력 HDMI 채널들에 연결된 출력 장치들로 영상 신호들을 출력하기 위한, 영상신호 스위칭부(120)를 포함함 - ;
    상기 복수 개의 매트릭스 유닛들에 공유되는 네트워크 허브; 및
    상기 복수 개의 매트릭스 유닛들 각각과 상기 네트워크 허브 간을 연결하기 위한 광 케이블들;을 포함하며,
    상기 복수 개의 매트릭스 유닛들 각각은, 자신의 N개의 HDMI 출력 채널들에 연결되는 N개의 출력 장치들에, 자신의 M개의 HDMI 입력 채널들을 통해서 입력되는 영상 신호 또는 상기 광 케이블로 연결된 상기 네트워크 허브를 통해 공유되는 다른 매트릭스 유닛의 영상 신호들을 선택적으로 디스플레이하는 것을 특징으로 하는, 확장형 HDMI V/A 매트릭스 시스템.
  6. 삭제
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 데이지 체인부(110)에 의해 패킷화 및 직렬화된 최종 패킷은,
    상기 M개의 HDMI 입력 채널들 각각을 통해서 입력되는 각각의 압축되지 않은 HDMI 영상 신호와 상기 M개의 HDMI 입력 채널들 각각에 대응되는 헤더를 HDMI 입력 채널별로 구분되게 포함하는 것을 특징으로 하는, 확장형 HDMI V/A 매트릭스 시스템.
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JP2014527322A (ja) * 2011-06-02 2014-10-09 ルクシー エレクトロニクス コーポレーション ディジタル信号のスイッチングと分配のためのディジーチェインデバイスとシステム
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