KR102160620B1 - IoT 기반의 지능형 동기 제어 LED 전광판 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 영상의 연속적 출력을 위한 동기(Sync), 비동기(Async)의 지능형 IoT 전광판 시스템에 있어서, n*n픽셀(n은 정수)의 발광 소자로 구성된 발광 모듈이 복수개 마련되는 전광판; 운영실과 통신하여 컨텐츠 신호를 수신하고 가공된 컨텐츠 신호를 송신하되, 동기(Sync) 또는 비동기(Async)의 2-채널 제어를 수행하는 주 제어기; 상기 주 제어기로부터 가공된 컨텐츠 신호를 수신받고, 전광판을 구성하는 발광 모듈에 클럭 신호를 발진하는 부 제어기; 상기 발광 소자의 2차원 어드레스에 대응되는 룩업 테이블이 저장되고, 상기 룩업 테이블에는 상기 발광 소자의 감마값이 저장된 룩업 테이블 저장부; 상기 룩업 테이블 저장부에 저장된 감마값을 참조하여 상기 발광 모듈의 픽셀 단위의 감마값을 감산 또는 가산하는 제어 회로부; 상기 제어 회로부의 설정 정보를 저장하는 비휘발성 저장장치; 및 상기 전광판과 근거리 통신으로, 상기 서버의 중앙관제형 시스템으로 파악이 어려운 상기 전광판의 비정상 작동을 감지하여 상기 제어 회로부를 통해 상기 전광판을 제어하는 IoT 단말을 포함하여, 상기 서버에서 파악하기 어려운 상기 전광판의 상태 파악과 제어가 가능하며, 상기 서버와 상기 주 제어기의 통신불능시 비동기(Async)의 채널 제어로 상기 비휘발성 저장장치의 설정정보가 출력되는 것을 특징으로 한다.

Description

IoT 기반의 지능형 동기 제어 LED 전광판 및 그 방법{IoT-BASED INTELLIGENT SYNCHRONOUS ASYNCHRONOUS LED DISPLAY AND METHOD}
본 발명은 관리자가 근거리에서 전광판의 직접 제어가 가능한 지능형 IoT 동기 제어 컨트롤러와 영상의 연속적 출력을 위한 동기(Sync), 비동기(Async)의 2채널 제어로 구현된 지능형 IoT 전광판 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 디스플레이 시스템은 복수개의 게이트 라인과 데이터 라인이 배열되어 매트릭스 형태의 픽셀 영역을 갖는 전광판과, 전광판으로 구동 신호와 데이터 신호를 공급하는 부 제어기(Sub Controller)가 함께 발광 모듈이 패널로 구성되고, 패널부의 부 제어기로 외부의 컨텐츠 신호를 전송하는 주 제어기(Main Controller)가 운영실에 설비된다. 한편, 전광판을 운용하는 외부의 운영실에는 송출용 PC, 관리서버, A/V mixer, Video 등 영상 컨텐츠 제적 및 송부를 위한 주지의 구성이 포함된다.
운영실은 촬영장치로부터 획득한 컨텐츠 신호를 제어 PC를 통해 송출하고, 송출된 컨텐츠 신호는 운영실에 마련된 주 제어기가 송신받고, 전광판에 설비되는 부 제어기에 전송하여, 부 제어기가 LED 발광 모듈에 수신된 영상 정보를 표출한다. 여기서, 종래의 경우 주 제어기는 운영실에 설비되고, 부 제어기는 전광판에 설비됨에 주목한다.
한편, 이러한 종래의 전광판 시스템은 천재지변이나, 순간정전, 통신상태 불량 등으로 긴급히 복구되어야 하는 상태가 발생되면, 24시간 내로 출동한 작업자에 의해서 복구 작업이 진행된다. 작업자의 복구 작업이 진행되는 동안 전광판은 점검중으로 표시되며 기존의 영상 송출 기능이 정지된다. 이는, 운영실과 전광판의 네트워크가 단절되어, 운영실의 주 제어PC로부터 컨텐츠 신호가 전광판의 부 제어기로 송신되지 못하기 때문이다.
전광판 시스템은 재난문자, 기상정보, 실시간 뉴스 등 및 광고, 홍보 등을 알리기 위하여 기능한다. 그러나, 정작 사람의 생명과 관련 있는 자연재해의 상황에서 전광판의 비상동작은 이루어지지 않고 있어, 운영실의 제어가 불가능한 자연재해의 상황에서도 전광판은 주변의 상황을 전달하거나 기존의 설정 정보를 유지할 수 있도록 보급되는 것이 바람직할 것이다.
관련 종래기술로 한국등록특허 제10-1288025호는 ‘재난 알림 전광판’을 개시한다. 상기의 종래기술은 일정 지역 내에 재난 발생시 전광판 알림, 스피커 알림 이외에도 해당 지역의 통신 단말로 재난 알림 메시지를 전송하는 시스템을 개시하지만, 전술한 재난 발생시 전광판 자체적인 복구 기능 관련 문제의식을 제공하지 못한다.
이에, 전광판의 제어를 운영실과의 통신이 정상적인 동기(Sync)인 상황과 운영실과 통신이 단절된 비동기(Async)의 상황 모두에서 전광판이 지속적으로 출력될 수 있도록 제어 시스템의 제안이 요구된다.
한편, 전술한 운영실과 통신이 두절된 경우뿐만 아니라 운영실과 통신이 정상적으로 유지되는 동기(Sync) 상황에서도 전광판의 제어에 기술적 이슈가 존재한다. 운영실의 서버를 통한 전광판의 제어는 통상적으로 1대 다수의 제어 관계를 갖기 때문에 예측하지 못한 현장의 환경으로, 비정상 작동되는 전광판이 몇몇 발생되며 이를 체크하기 위한 관리자가 수반되어야 하는 문제가 발생된다.
이와 관련, 도 1은 종래의 전광판 제어시스템을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 종래의 전광판 제어시스템은 전광판과 각 전광판의 상황을 모니터링하는 PC 및 이를 관리하는 서버가 연결되는 형태로 구성된다. 전광판은 복수개가 병렬 연결될 수 있고, 전광판에 PC가 개별적으로 연결되어 각 전광판의 상황을 모니터링하도록 구성될 수 있다. 복수개의 PC는 하나의 서버에 통합 연결될 수 있으며, 중앙관제형 시스템으로 하나의 서버에 의해 복수개의 전광판이 제어될 수 있다. 또는, 중앙의 서버 없이 각 PC가 개별적으로 서버의 역할을 수행할 수 있다.
그러나, 도 1과 같이 하나의 서버로 제어되는 중앙관제형 시스템은 전광판과 연결된 PC가 여러 이유로 장애 또는 불량이 발생한 경우 또는 통신 장애 등의 이유로 서버에서 PC로의 접속이 원활하지 않거나 끊긴 경우에는 전광판을 관리가 불가능하다는 단점이 있다. 특히, 서버의 중앙관제형 연결 방식과 대형 LED 전광판의 특수성을 고려할 때, 전광판의 오류는 다양하게 발생할 수 있다. 다수의 전광판 중 일부에 오류나 장애가 발생하거나 전광판의 발광 모듈 중 일부에 오류나 장애가 발생할 수 있다. 또한, 이러한 장애는 다양한 조건과 상황에서 발생할 수 있다.
예상할 수 있는 다양한 조건과 상황은 이하 열거하는 경우를 예시로 할 수 있다. 전광판 기기 장애는 낙뢰 또는 침수 등의 천재지변으로 인해 발생할 수 있으며, 전광판이 설치된 위치에서의 통신환경 조건에 의해 장애가 발생할 수 있다. 위치 또는 지역에 따라 통신환경이 상이하므로 네트워크 성능의 차이가 발생할 수 있다. 즉, 전광판이 설치된 위치가 도심지인지, 국도 또는 고속도로 주변인지, 또는 산간지역인지에 따라 통신환경이 상이하므로 네트워크 성능에 차이가 생기는 것이다. 한편, 전광판과 PC를 연결함에 있어서 비용 문제로 인해 유선 연결을 많이 사용한다. 전광판과 PC를 유선 연결하는 경우에는 랜선 등의 외부 통신선 자체의 장애가 발생할 수 있고, 이로 인해 전광판을 제어하는 것이 불가능하다. 따라서 PC 자체의 불량 또는 통신장애로 인한 전광판을 제어하는 것이 불가능 경우도 가정할 수 있다.
이에, 향상된 전광판 시스템을 제공하기 위해서는 정기적으로 점검하는 관리자가 전광판을 근거리에서 직접 제어할 수 있도록 IoT 시스템이 연동되는 것이다. 이 경우, 중앙관제형의 시스템의 문제로부터 벗어나 서버가 개입되지 않거나 개입될 수 없는 경우에도 전광판을 제어 및 관리할 수 있을 것이다.
정리하면, 본 출원인은 자연재해 등의 사정으로 운영실과의 통신이 단절된 전광판이 자체적으로 영상 송출을 복구하여 재난문자, 기상정보, 실시간 뉴스 등의 정보를 지속 디스플레이 하며, 한편으로는 자연재해의 현장을 촬영 내지 감지하여 위성을 통해 중앙 관제실로 송부하여 현장의 상황을 신속하고 안전하게 전달받을 수 있도록 동기(Sync), 비동기(Async)의 2-채널 제어를 수행할 수 있는 전광판 시스템을 고안하게 되었으며, 특히 동기(Sync) 상황에서도 1대 다수의 중앙관제형 시스템의 에로사항을 해결할 수 있도록 서버를 경유하지 않고 근거리 직접 제어가 가능한 IoT 기술이 접목된 전광판 시스템을 고안하게 되었다.
한국등록특허 제10-1288025호
본 발명은 전광판에 영상 표시 시스템의 오동작뿐만 아니라, 순간 정전 또는 UPS(무정전 전원 장치)가 설치되지 않는 환경에서 주 제어 PC의 전원이 꺼지는 경우, 또는 자연재해 등 재난 발생으로 인한 침수 등으로 통신설비가 마비되어 주 제어 PC와 전광판의 부 제어기의 통신이 두절된 경우 등, 전광판의 제어가 불능인 비상상황에서, 자동으로 기 설정된 시점부터 데이터를 복구하여 영상의 지속 송출이 가능한 동기(Sync), 비동기(Async)의 2-채널 제어가 가능한 전광판 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 동기(Sync) 상황에서도 1대 다수의 중앙관제형 시스템의 에로사항을 해결할 수 있도록 서버를 경유하지 않고 근거리 직접 제어가 가능한 IoT 기술이 접목된 IoT 전광판 시스템을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 영상의 연속적 출력을 위한 동기(Sync), 비동기(Async)의 지능형 IoT 전광판 시스템에 있어서, n*n픽셀(n은 정수)의 발광 소자로 구성된 발광 모듈이 복수개 마련되는 전광판; 운영실과 통신하여 컨텐츠 신호를 수신하고 가공된 컨텐츠 신호를 송신하되, 동기(Sync) 또는 비동기(Async)의 2-채널 제어를 수행하는 주 제어기; 상기 주 제어기로부터 가공된 컨텐츠 신호를 수신받고, 전광판을 구성하는 발광 모듈에 클럭 신호를 발진하는 부 제어기; 상기 발광 소자의 2차원 어드레스에 대응되는 룩업 테이블이 저장되고, 상기 룩업 테이블에는 상기 발광 소자의 감마값이 저장된 룩업 테이블 저장부; 상기 룩업 테이블 저장부에 저장된 감마값을 참조하여 상기 발광 모듈의 픽셀 단위의 감마값을 감산 또는 가산하는 제어 회로부; 상기 제어 회로부의 설정 정보를 저장하는 비휘발성 저장장치; 및 상기 전광판과 근거리 통신으로, 상기 서버의 중앙관제형 시스템으로 파악이 어려운 상기 전광판의 비정상 작동을 감지하여 상기 제어 회로부를 통해 상기 전광판을 제어하는 IoT 단말을 포함하여, 상기 서버에서 파악하기 어려운 상기 전광판의 상태 파악과 제어가 가능하며, 상기 서버와 상기 주 제어기의 통신불능시 비동기(Async)의 채널 제어로 상기 비휘발성 저장장치의 설정정보가 출력되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 본 발명에 따른 IoT 전광판 시스템은 상기 주 제어기와 운영실의 통신 불능을 감지하여, 통신 불능으로 감지된 경우, 상기 주 제어기의 비동기(Async) 채널 제어 과정으로 상기 비휘발성 저장장치의 설정 정보를 상기 주 제어기가 컨텐츠 신호로 송신하도록 제어하는 재난 대응 모듈을 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 전광판은, 상기 발광 모듈에 입력 또는 출력되는 전압을 측정하는 전압 측정부를 더 포함하고, 상기 IoT 단말은, 상기 전압 측정부에서 측정된 전압 데이터를 수신받아 상기 발광 모듈의 정상 작동 여부를 판단할 수 있다.
바람직하게, 상기 IoT 단말은, 상기 발광 모듈의 비정상 작동이 판단된 경우, 상기 제어 회로부와 통신하여 비정상으로 판단된 상기 발광 모듈의 감마값을 보정할 수 있다.
바람직하게, 상기 IoT 단말은, 상기 룩업 테이블의 감마값을 참조하여 상기 발광 모듈로부터 출력되는 전압이 상기 발광 모듈에 입력되는 전압으로부터 감소한 비율을 통해 상기 발광 모듈의 정상 작동 여부를 판단하는 판단 모듈을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 주 제어기는, 위성과 통신 가능한 통신 수단을 구비하고, 상기 전광판 내에 상기 부 제어기와 함께 마련되어, 운영실과 정상적인 통신 상황에서 동기(Sync) 채널로 운영실의 컨텐츠 신호를 송신하고, 운영실과 비정상적인 통신 상황에서 비동기(Async) 채널로 상기 비휘발성 저장장치의 저장된 컨텐츠 신호를 송신할 수 있다.
바람직하게, 상기 발광 소자의 위치가 2차원 어드레스에서 1차원의 어드레스로 변형되어 저장된 데이터베이스부를 더 포함하고, 상기 제어 회로부는, 상기 룩업 테이블 저장부의 상기 룩업 테이블의 감마값을 상기 데이터베이스부의 상기 1차원 어드레스에 매핑하여, 상기 발광 모듈의 픽셀 단위의 감마값을 감산 또는 가산하여, 다계층의 신호처리를 위한 어드레스의 차원축소로 전광판을 픽셀 단위로 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 비휘발성 저장장치는, 상기 발광 소자 별 룩업 테이블의 감마값 관련 기본 저장 값 및 최근 적용 값을 저장하여, 상기 전광판에 운영실의 컨텐츠 신호가 두절되어도 상기 제어 회로부가 감산 또는 가산한 감마값의 보정 정보가 실시간으로 복구될 수 있다.
본 발명에 따르면, 주 제어기가 동기(Sync) 또는 비동기(Async)의 2-채널 제어를 수행하여 전광판을 제어한다. 운영실의 정상작동시는 동기(Sync) 채널을 통하되, IoT 단말을 통해 근거리에서 서버를 거치지 않고 직접적인 전광판의 보정이 가능하며, 운영실에서의 비상상황으로 주 운영 PC 또는 주 제어 PC에 고장이 발생하거나, 단시간 복구가 불가능한 통신불능의 발생시 주 제어기는 비상 제어 채널인 비동기(Async) 루트를 통해 비휘발성저장장치의 최근 정보를 바로 로딩하여 컨텐츠의 연속적인 출력을 수행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전광판과 운영실의 네트워크 환경에 문제가 있더라도 전광판의 데이터는 재난 문자 메시지, 재난 영상, 긴급 이재민 처리, 대피명령 등의 정보를 지속적으로 표출할 수 있다. 나아가, 본 발명에 따르면 전광판이 자체적으로 촬영한 정보, CCTV 영상 등을 관리 서버에 자체적으로 송출하여 비상상황시의 지역 정보를 신속하게 피드백 받을 수 있도록 한다.
보다 상세하게, 본 발명은 주 제어기가 운영실이 아닌 전광판 내에 부 제어기와 함께 모듈화되고, 전광판 내에 별도의 비휘발성 저장장치를 구비하여 기 설정 및 최근의 룩업 테이블 정보를 저장 및 대기하며, 발광 소자 또한 동기(Sync) 또는 비동기(Async)의 2-채널로 구성한다. 본 발명은 운영실의 비상상황시 주 제어기가 비휘발성 저장장치의 최근의 룩업 테이블 정보를 백업하여 발광 소자 개별의 설정값을 모두 복원시킬 수 있고, 나아가 발광 소자의 기존 신호경로에 문제가 발생하여도 2-채널의 주변 재난 상황정보를 송출할 수 있다. 결국, 본 발명은 예측하지 못한 상황에서도 전광판이 끝까지 가동될 수 있도록 시스템이 구현되며, 나아가 주변의 환경 정보를 역으로 송신하여 비상상황에서 전광판의 정보를 운영실로 송신할 수 있고, 운영실의 정보를 복원하여 양방향의 정보 송출이 가능한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 전광판과 유무선 통신하는 서버를 통하지 않고 직접적으로 전광판과 통신하여 전광판의 이상 여부를 판단할 수 있고, 판단 결과에 따라 실시간으로 발광 모듈을 제어할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전광판을 제어함에 있어 발광 모듈 정보를 송수신하는 서버를 요하지 않으므로 서버에 접근이 제한되거나 서버를 이용할 수 없는 경우에도 전광판을 실시간으로 제어할 수 있다는 장점을 갖는다. 실시간으로 전광판의 불량 여부 및 수리요청을 하여 신속하게 대처함으로써 전광판의 에너지 소비효율을 높일 수 있다. 또한, 전광판에 정상적인 영상이 출력되는 시간이 지연되는 문제를 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 전광판 제어시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 IoT 전광판 시스템의 구성 개요를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 IoT를 위한 전광판의 구성도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전광판과 IoT 단말의 TCP··기타 프로토콜을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 특정 발광 모듈의 발광 소자를 제어하는 IoT 단말의 화면을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자 구성도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 룩업 테이블 저장부에서 산출되는 감마값과 해당 감마값에 대항하는 감마 인덱스를 매칭한 표를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 룩업 테이블을 이용하여 발광 소자의 감마값을 보정하는 과정을 나타낸다.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해 질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지능형 IoT 전광판 시스템의 구성 개요를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 지능형 IoT 전광판 시스템은 전광판(10), IoT단말(30), 영상센서(3), 부 제어기(13), 주 제어기(11), 제어 회로부(40), 및 재난 대응 모듈(50)을 포함할 수 있다.
전광판(10)은 n*n픽셀(n은 정수)의 발광 소자(1101)로 구성된 발광 모듈(110)이 복수개 마련된다. 발광 모듈(110)은 n*n픽셀(n은 정수)의 발광 소자(1101)를 포함하여, 발광 소자(1101)가 모듈 단위로 어셈블된 영역을 총칭할 수 있다. 전광판(10)은 특정 발광 모듈(110) 또는 발광 소자(1101)가 계속 사용됨에 따라 최초 설치 시보다 밝기의 세기가 약해질 수 있다. 이 경우, 종래에는 특정 발광 모듈(110)의 밝기 값을 조정하거나, 특정 발광 소자(1101)만의 밝기 값을 조정할 방법이 없어, 전광판(10) 전체의 감마값을 일괄적으로 조정하거나, 발광 모듈(110) 전체를 교체해야 했다. 본 실시예에 따른 전광판(10)은 특정 발광 모듈(110) 또는 특정 발광 소자(1101)의 밝기 값이 의도된 설정값대로 출력되지 않는 경우, 부분적인 조정과 제어가 가능한 시스템을 제공할 수 있다.
본 실시예에 따른 전광판(10)에는 부 제어기(13), 주 제어기(11), 제어 회로부(40), 재난 대응 모듈(50)이 함께 마련될 수 있다. 일반적으로 주 제어기(11)는 운영실 내지 서버가 위치한 인접한 곳에 배치된다. 본 실시예에서는 주 제어기(11)가 전광판(10) 상에 실장됨에 주목한다. 주 제어기(11)가 전광판(10)에 부 제어기(13)와 함께 마련되는 기술적 이유는 후술한다.
전광판(10)은 발광 모듈에 입력 또는 출력되는 전압을 측정하는 전압 측정부(130)를 더 포함할 수 있다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 IoT를 위한 전광판(10)의 구성도를 나타낸다. 도 3을 참조하면, 전광판(10)에는 발광 모듈(110)의 각각에 전압 측정부(130)가 마련되며, 전압 측정부(130)의 데이터는 컨트롤러(150)에 전송될 수 있다. 본 실시예로, 도 3에서 도시한 컨트롤러(150)는 제어 회로부(40)가 함께 마련된 주 제어기(11), 부 제어기(13)의 부속 구성을 총칭할 수 있다.
도 3의 실시예는 서버의 개입 없이도 독립적으로 전광판(10)을 제어할 수 있도록, IoT를 위한 전압 측정부(130)의 센서가 집적된다. 또한, IoT 제어를 위한 IoT 단말(30)의 구성을 제시한다.
대형 전광판(10)의 경우 통신환경이 좋은 도시 중심부 보다 도시 외곽에 설치되는 것이 일반적이다. 도시 외곽 지역은 도심지에 비해 비교적 통신환경이 나쁘고, 관리자가 직접 접근하여 관리하기 어려워 접근성이 떨어진다. 관리자의 관리가 요구되지 않도록 전광판(10)이 제어되는 것이 가장 바람직하겠으나, 아무리 완벽한 통신 설비와 라인이 구현되어도 시스템적으로 몇몇 전광판(10)은 반드시 관리자의 확인이 요구되는 실정이다. 이와 관련, 배경기술에서 전술한 바 중복 원용을 생략한다. 따라서, 관리자는 서버가 정상 상태이며 동기(Sync) 채널을 통해 설정된 컨텐츠가 다수의 전광판(10)에 뿌려지는 것으로 운영실에서 제어를 하더라도, 반드시 현장의 확인이 필요하다.
서버에서는 정상적인 작동으로 노출되나, 실제 환경에서는 지나치게 강한 햇빛으로 인해 사실상 출력 화면이 보이지 않아 전반적인 감마값을 조정해야 하는 경우가 있거나, 특정 발광 모듈(110)의 노후화, 이물질 유입 등으로 인한 전기적 성능이 저하되어 설정된 밝기값이 출력되지 않는 경우가 발생된다. 보다 상세하게, 전광판(10)은 동일한 환경에 대해서도 전광판(10)이 설치되는 각도와 설치되는 위치에 따라 주변 환경으로부터 받는 영향이 상이하다. 즉, 조도가 상승할 때, 전광판(10)의 발광 모듈(110) 중 빛을 등지고 있는 발광 모듈(110)은 상대적으로 잘 보인다. 반면에, 빛의 방향과 마주하는 발광 모듈(110)은 강한 빛의 영향 때문에 상대적으로 잘 보이지 않는다. 따라서, 전광판(10)은 일괄적으로 제어하지 않고, 상황과 위치에 따라 각 발광 모듈(110) 또는 발광 소자(1101) 별로 개별적으로 제어되어야 한다.
이러한 상황에서, 현장점검을 나선 관리자가 현장상태에서 해당 전광판(10)을 직접적으로 제어할 수 있는 수단이 없었던 것이 현실이다. 본 실시예는 이러한 상황에서 현장의 상황을 고려하여 관리자가 직접 IoT 단말(30)을 통해 전광판(10)을 제어할 수 있도록 한다.
현장에 나선 관리자는 전광판(10)을 구성하는 복수개의 발광 모듈(110) 중 육안으로 판단된 특정 발광 모듈(110)이 불량(비정상) 동작 상태인 경우, 그 자리에서 IoT 단말(30)을 이용해 발광 모듈(110)의 컨텐츠 또는 감마값을 조정할 수 있다. 한편, 발광 모듈(110) 자체가 아니라 발광 모듈(110)을 구성하는 발광 소자(1101) 중 일부가 정상 동작하지 않는 경우에는 육안으로 판단하는 것은 불가능하다. 개별 발광 소자(1101)는 크기가 작아 전체 전광판(10)에서 미치는 영향이 작고 육안으로 판단이 어려우므로, 본 실시예에서는 전압 측정부(130)를 통한 전기적인 검증으로 특정 소자의 비정상 여부를 검출하게 된다.
전압 측정부(130)는 발광 모듈(110)과 대응되도록 구비되어, 각 발광 모듈(110)과 개별적으로 연결될 수 있다. 전압 측정부(130)는 각 발광 모듈(110)에 입력 또는 출력되는 전압을 측정할 수 있다. 전압 측정부(130)에서 측정된 발광 모듈(110)의 입출력 전압은 데이터베이스(1501)에 저장된 룩업 테이블(1503)의 감마값을 참조하여, 발광 모듈(110)의 정상 작동 여부를 판단하는 지표가 될 수 있다.
전압 측정부(130)는 각 발광 모듈(110)에 연결되어 있는 전원 라인을 기점으로 설정하여, 이 지점에 대한 전원 레벨의 전압을 측정할 수 있다. 측정된 전압은 D/A 컨버터를 이용하여 아날로그 전압으로 변환되고, 변환된 전압은 MCU(MAIN 컨트롤러)를 이용하여 전압 레벨이 측정될 수 있다. 이때, 발광 모듈(110)과 발광 소자(1101)는 후술하는 바와 같이 모듈 번호 또는 소자 번호가 부여될 수 있으며, 각 발광 모듈(110)과 발광 소자(1101)에 따라 어드레스가 설정될 수 있다. 따라서, 전압 측정부(130)에서 측정된 전압 데이터는 해당 발광 모듈(110) 또는 발광 소자(1101)의 번호 또는 어드레스에 따라 발광 모듈(110) 또는 발광 소자(1101)와 매칭되어 분류될 수 있다.
데이터베이스(1501)는 전광판(10)을 구성하는 복수개의 발광 모듈(110)의 어드레스별로 감마값이 설정된 룩업 테이블(1503)을 저장할 수 있다. 본 실시예에 따른 데이터베이스(1501)는 도 3의 실시예에서 전광판(10) 상에 구비된 것으로 예시하였으나, 운영실의 서버에 마련되어도 무방하다. 제어 모듈(350)은 룩업 테이블(1503)에 저장된 발광 모듈(110)의 감마값을 보정함으로써 전광판(10)의 출력 화질을 발광 모듈(110) 단위로 제어할 수 있다. 이 경우, 도 2의 구성도가 참조될 수 있으며, 컨트롤러(150)는 운영실의 서버에 마련되는 데이터베이스부(403)와 통신하여 룩업 테이블(1503)의 값을 수신받을 수 있다.
전광판(10)은 계속 사용됨에 따라 최초 설치 시보다 밝기의 세기가 약해질 수 있는데, 그 중에서도 일부의 특정 발광 모듈(110) 또는 특정 발광 소자(1101)의 사용빈도가 높을 경우 해당 위치의 밝기만 약해질 수 있다. 본 실시예에 따른 지능형 IoT 전광판 시스템은 사용빈도가 높은 특정 발광 모듈(110) 또는 발광 소자(1101)를 선택적으로 제어하여 전광판(10)의 밝기 특성을 최대한 보정함으로써 설치 시간이 흐른 후에도 전광판(10)의 초기 설치시의 밝기와 동일하게 유지되도록 보수할 수 있다. 이에 따라, 각 발광 모듈(110) 또는 발광 소자(1101)의 효율을 최대한 끌어올려 전광판(10)의 수명을 오래 유지할 수 있다.
데이터베이스(1501)는 개별 발광 소자(1101) 각각의 2차원 위치 좌표(x,y)에 대하여 감마값을 맵핑하여 저장할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 해상도에 따라 복수개의 감마 인덱스가 생성될 수 있고, 각 인덱스는 발광 소자(1101) 별로 감마값을 저장할 수 있다. Index=(x,y)[R], Index+1=(x,y)[G], Index+2=(x,y)[B]의 형태로 배열 Index의 내용인 값은 해당 x, y 좌표에 R, G, B별 설정할 감마값을 가질 수 있다. 예를 들어, 0=(0,0)[RED], 1=(0,0)[GREEN], 2=(0,0)[BLUE], 3=(0,0)[RED], 4=(1,0)[GREEN], 5=(1,0)[BLUE], ... (n,n)[RED], (n,n)[GREEN], (n,n)[BLUE]로 나타낼 수 있다. 이때 n은 전광판(10)의 해상도에 따라 달라질 수 있다.
데이터베이스(1501)에 저장된 특정 발광 소자(1101)의 감마값은 제어 모듈(350)에서 가산 또는 감산되어 보정될 수 있다. 이후 제어 모듈(350)을 통해 보정된 감마값은 데이터베이스(1501)에 저장될 수 있고, 해당 발광 소자(1101)에 대해 보정된 감마값이 적용되어 해당 발광 소자(1101)의 휘도 또는 색도 등이 조정될 수 있다. 룩업 테이블(1503)의 감마값(γ)은 [발광 화소 출력값=입력최대치*(발광 화소 입력값/입력최대치)γ]으로 정의되어 보정될 수 있다.
IoT 단말(30)은 데이터를 송수신하는 이동형 장치로서 휴대용 단말기, 스마트폰, 웨어러블 디바이스, 태블릿 PC 등 일 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 IoT 단말(30)은 서버의 중앙관제형 시스템으로 제어가 어렵거나, 서버를 통해서는 진단 및 검출하기 어려운 전광판(10)을 신속하게 실시간으로 관리할 수 있다는 점에 주목한다. 서버를 이용할 수 없는 경우에도 전광판(10)의 상태 정보를 근거리 무선 통신하여 전송받을 수 있으며, 전송받은 데이터를 바탕으로 전광판(10)의 상태를 판단할 수 있다. 이를 바탕으로 실시간으로 발광 모듈(110) 또는 발광 소자(1101)의 감마값을 선택적으로 보정하여 전체의 밝기 조정 또는 전체의 부품 교체 등의 유지보수 없이도 전광판(10)의 지속 운용이 가능하게 한다. IoT 단말(30)은 전광판(10)의 상태 정보를 전송받는 출력 도구이자 룩업테이블(1503)에 저장된 감마값을 보정할 수 있는 입력 도구로도 사용될 수 있다.
IoT 단말(30)의 구성으로 도시된 통신 모듈(310), 판단 모듈(330) 및 제어 모듈(350)은 설명의 편의를 위하여 정의된 것으로 실제 물리적으로 구분되지 않고 통합 구현되어도 무방하다.
통신 모듈(310)은 전광판(10)과 Zigbee, 무선랜, 블루투스 등을 이용하여 근거리 통신할 수 있으며, 통신 모듈(310)은 전광판(10)과 UDP 또는 TCP 프로토콜을 이용할 수 있다.
통신 모듈(310)은 전광판(10)과 통신하여 전압 측정부(130)에서 측정된 전압 데이터를 수신받을 수 있다. 전압 데이터는 각 발광 모듈(110) 별로 개별적으로 측정된 복수개의 데이터로 구성될 수 있다. 발광 모듈(110)은 구별을 위해 각 모듈 번호가 부여될 수 있고, 통신 모듈(310)로 전송되는 전압 데이터는 각 발광 모듈(110)의 모듈 번호와 해당 발광 모듈(110)에서 측정된 전압값이 매칭되어 전송될 수 있다.
판단 모듈(330)은 룩업 테이블(1503)의 감마값을 참조하여, 통신 모듈(310)로부터 전송받은 전압 데이터로 발광 모듈(110)의 정상 동작 여부를 판단할 수 있다. 판단 모듈(330)은 룩업 테이블(1503)의 감마값을 참조하여 발광 모듈(110)로부터 출력되는 전압이 발광 모듈(110)에 입력되는 전압으로부터 감소한 비율을 통해 발광 모듈(110)의 정상 작동 여부를 판단할 수 있다. 발광 모듈(110) 각각은 만약 특정 R,G,B 값이 출력되는 모듈인 경우 전력 소모량이 높고, 컨텐츠가 출력되지 않는 발광 모듈(110)은 전력 소모량이 낮은 특성을 갖는다.
따라서, 컨텐츠가 출력되는 발광 모듈(110)의 경우, 입력 전압값 대비 출력 전압값의 소모량이 큰 것이 정상이고, 컨텐츠가 출력되지 않는 영역의 발광 모듈(110)은 입력 전압값 대비 출력 전압값의 소모량이 작은 것이 정상임은 자명하다.따라서, 전압 검출로 발광 모듈(110)의 정상 작동 여부를 판단하기 위해서는 해당 발광 모듈(110)의 전력 소모량의 비교 대상이 되는 기준값의 설정이 필요하다.
본 실시예에서는, 룩업 테이블(1503)에 설정된 발광 모듈(110)의 감마값을 참조하여 입력 대비 출력 전압값의 정상 여부를 판단한다. 룩업 테이블(1503)에 컨텐츠 출력 별로 할당된 감마값이 발광 모듈(110) 별로 지정되므로, 발광 모듈(110) 별로 상이한 감마값을 반영하여 입력 대비 출력 전압값의 정상 여부를 판단한다.
판단 모듈(330)은 동작 상태가 판단되는 해당 발광 모듈(110) 또는 발광 소자(1101)에 대한 룩업 테이블(1503)의 감마값을 매칭시킴으로써 감마값에 따른 정상 전압강하 비율을 설정할 수 있으며, 이 범위를 기준으로 발광 모듈(110) 또는 발광 소자(1101)의 정상 동작 여부를 판단할 수 있다.
판단 모듈(330)은 룩업 테이블(1503)의 감마값을 참조하며, 발광 모듈(110)로부터 출력되는 전압이 기 설정된 기준 전압이 포함된 일정 범위 이내인 경우 발광 모듈(110)을 정상 작동 상태로 판단할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 기준 전압은 5V일 수 있다. 5V 전압을 기준으로 하여 발광 모듈(110) 또는 발광 소자(1101)의 HIGH/LOW 상태를 판단할 수 있다. 기준 전압의 ±10% 범위를 정상 작동 범위로 설정할 수 있으며, 이 범위를 벗어나는 출력 전압에 대해서는 해당 전광판(10), 발광 모듈(110) 또는 발광 소자(1101)를 비정상 상태 또는 불량으로 판단할 수 있다. 정상 작동 범위를 벗어난 발광 모듈(110) 또는 발광 소자(1101)에 대해서는 모듈 번호를 매칭하고, 룩업 테이블(1503)을 참조하여 감마값을 매칭할 수 있다. 감마값을 통해 발광 모듈(110) 또는 발광 소자(1101)의 정확한 위치를 파악하여 해당 발광 모듈(110) 또는 발광 소자(1101)의 정상 작동 여부를 판단할 수 있다.
제어 모듈(350)은 판단 모듈(330)의 판단 결과를 참조하여, 복수개의 발광 모듈(110) 중 비정상으로 판단된 특정 발광 모듈(110)의 감마값을 보정하여 발광 모듈(110)을 제어할 수 있다. 즉, 제어 모듈(350)은 룩업 테이블(1503)에 저장된 감마값을 실시간으로 감산 또는 가산하는 제어를 함으로써 발광 소자(1101)의 수명을 연장하고, 최적의 표시환경을 유지할 수 있다.
제어 모듈(350)은 전광판(10)의 주변 상황의 변화에 따라 복수개의 발광 모듈(110) 중 특정 발광 모듈(110)의 감마값을 보정하여 발광 모듈(110)을 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전광판(10)과 IoT 단말(30)의 TCP 프로토콜을 나타낸다. 전광판(10)과 IoT 단말(30)의 통신 모듈(310)은 다음과 같이 통신할 수 있다. 온라인·오프라인에 해당하는 전광판 메시지는 xml 형식으로 지정될 수 있으며, 전광판(10)과 IoT 단말(30)이 온라인 연결이 되었을 때에는 온라인시 지정하는 컨텐츠를 재생하고, 전광판(10)과 IoT 단말(30)의 온라인 연결이 끊겼을 때에는 오프라인시 지정된 컨텐츠를 재생할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 사용되는 프로토콜은 UDP와 TCP 프로토콜일 수 있다. UDP 프로토콜은 동일한 네트워크 상에 연결된 전광판(10)을 찾기 위한 프로토콜로서 브로드캐스팅되어 전광판(10)의 TCP 주소를 모르더라도 쉽게 전광판 클라이언트를 찾을 수 있다. 그러나, UDP 프로토콜은 라우터가 3개 내지 4개인 다중 라우터에서는 클라이언트 전광판을 찾을 수 없다.
반면, TCP 프로토콜은 동일한 네트워크에서도 가능하고, 다중 라우터·허브를 이용한 네트워크에서도 가능하다. TCP 프로토콜은 다중 라우터에서 매니저를 직접 찾을 수 있도록 특정 포트 번호를 사용할 수 있다. 전광판(10)과 IoT 단말(30)의 통신 주기는 1분 내지 4분으로 설정될 수 있으며, 네트워크 트래픽을 감안하여 접속이 지연될 경우 10분 내지 15분으로 설정될 수 있다. IoT 단말(30)에서는 매니저를 사용하여 온라인·오프라인에 해당하는 전광판(10) 메시지를 xml 형식의 명령어 패킷으로 전광판(10)에 보낼 수 있다.
도 4는 TCP 버전을 얻기 위해 전송하는 데이터 패킷이다. IoT 단말(30)은 데이터 패킷을 받으면 전광판(10)의 현재 TCP 버전 정보를 보낸다. 버전 정보는 현재 F/W Version, TCP/IP 주소 및 장치 정보를 포함할 수 있다. IoT 단말(30)은 온라인시 출력 동영상과 정지영상에 대한 시나리오와 오프라인시 출력 동영상과 정지영상에 대한 시나리오를 컨트롤러(150)에 전송할 수 있다. 전광판(10)의 컨트롤러(150)는 수신된 xml 명령어 패킷을 분석하여 전광판(10)과 IoT 단말(30)이 연결된 경우 온라인으로 가정하여 출력 영상 시나리오를 전광판(10)에 송출한다. 만일 전광판(10)과 IoT 단말(30)의 연결이 종료된 경우에는 수신된 xml 명령어 패킷을 분석하여 오프라인 출력 영상을 전광판(10)에 송출할 수 있다.
전송되는 데이터 패킷은 최대 9K일 수 있으며, 전송할 데이터 패킷이 9K보다 큰 경우에는 9K 단위로 나누어 멀티 매킷을 보내어 처리할 수 있다. 패킷의 길이는 2+2+4+4+N 바이트일 수 있으며, XmlData Length는 전체 xml data의 길이이다. 최대 길이는 2*1024*1024일 수 있다. Index는 현재 데이터 패킷에서 XmlData의 인덱스 위치를 나타내며 XmlData는 현재패킷에서 9*1024-(2+2+4+4)의 최대길이를 갖는다. 한편, 장치 ID는 최대 15자리 일 수 있다. 예를 들어, D603-D00-A000, D30-D001-A0000, A-002-029-C000, A-015-029-D000과 같은 장치 ID일 수 있다.뒷부분은 '/0'Null로 구성할 수 있다. 매니저는 UTF-8 형식을 사용하여 전송하며, 장치의 ID는 사이트 환경에 따라 쉽게 인지할 수 있도록 설정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 특정 발광 모듈(110)의 발광 소자(1101)를 제어하는 IoT 단말(30)의 화면을 나타낸다. 보다 상세하게, 비정상 상태로 판단된 발광 모듈(110)을 확대하고, 그 중 불량이 발생한 발광 소자(1101)에 대해 해칭하여 표현한 모습이다. IoT 단말(30)의 화면은 비정상의 발광 모듈(110)의 발광 소자(1101) 및 발광 소자(1101)가 디스플레이 된 모습이다.
전광판(10)에는 복수개의 발광 모듈(110)이 2차원 배열로 구비될 수 있다. 도 5는 본 발명의 실시 예에로서 전광판(10)에 2행 3열로 구성된 6개의 발광 모듈(110)이 구비된 모습을 나타낸다. 전술한 바와 같이 발광 모듈(110)은 모듈 번호가 부여될 수 있다. 번호는 다양한 형태로 부여될 수 있다. 예를 들면, 2차원 배열로 나타낸 경우 (1, 1), (1, 2), (1, 3), (2, 1), (2, 2), (2, 3)의 형태로 모듈 번호가 부여될 수 있으며, 1차원 배열로 나타낸 경우에는 1 내지 6으로 모듈 번호가 부여될 수 있다. 도 5에서 점선으로 표시한 발광 모듈(110)은 (2, 2) 또는 5번 발광 모듈(110)로 표현할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예로서 5번 발광 모듈(110)이 비정상 상태인 것으로 검출된 것으로 가정한다.
5번 발광 모듈(110)의 하단 그림은 발광 모듈(110)을 확대하여 발광 모듈(110)을 구성하는 발광 소자(1101)를 나타낸 모습이다. 본 발명의 실시예에 따른 5번 발광 모듈(110)은 (5x5의 발광 소자(1101)로 구성될 수 있다. 각 발광 소자(1101) 또한 발광 모듈(110)과 마찬가지로 소자 번호가 부여될 수 있고, 본 발명의 실시예와 같이 2차원의 (x, y)로 나타낼 수 있다. 본 발명의 실시예인 도 5에서는 설명의 편의 및 본 발명에 대한 이해를 위해, 소자 번호와 룩업테이블(1503)에 저장되는 감마값도 함께 표시한다. 룩업테이블(1503)은 각 발광 소자(1101) 별로 감마값을 저장하므로, IoT 기반 전광판 제어시스템(1)은 발광 소자(1101)의 감마값을 제어할 수 있다. 도 5를 참고하면, 행을 기준으로하여 r1, r2, r3 ... 순으로 번호가 부여될 수 있다. 해칭된 발광 소자(1101)는 (1, 4)이며, (1, 4) 발광 소자(1101)의 감마값은 r4로 가정한다.
도 5를 참고하면, IoT 단말(30)은 5번 발광 모듈(110)과 5번 발광 모듈(110)을 구성하는 발광 소자(1101) 및 감마값을 조절하는 조절기(3501)를 화면에 나타낼 수 있다. 도 5는 본 발명의 일 실시예로서 (1, 4) 발광 소자(1101)의 감마값인 r4이 IoT 단말(30)의 조절기(3501)를 통해 제어되는 모습이다. 조절기(3501)의 범위는 감마값이 보정될 수 있는 범위에 한정되며, 발광 소자(1101) 또는 전광판(10)의 종류에 따라 상이할 수 있다. 조절기(3501)가 IoT 단말(30)에 표현되는 형태는 제한되지 않으며, 도 5와 같이 막대 형태로 표현될 수 있다.
주 제어기(11)는 운영실과 통신하여 컨텐츠 신호를 수신하고 가공된 컨텐츠 신호를 송신하되, 동기(Sync) 또는 비동기(Async)의 2-채널 제어를 수행할 수있다.
주 제어기(11)는 위성과 통신 가능한 통신 수단을 구비하고, 전광판 내에 상기 부 제어기와 함께 마련되어, 운영실과 정상적인 통신 상황에서 동기(Sync) 채널로 운영실의 컨텐츠 신호를 송신하고, 운영실과 비정상적인 통신 상황에서 비동기(Async) 채널로 비휘발성 저장장치(405)의 저장된 컨텐츠 신호를 송신할 수 있다.
주 제어기(11)에 마련되는 통신 수단은 위성과 무선통신이 가능한 LTE/5G의 통신 수단이 포함될 수 있다. 본 실시예로, 주 제어기(11)는 전광판(10)에 부 제어기(13)와 함께 배치됨에 주목한다. 일반적인 전광판 시스템은 주 제어기가 전광판과는 이격된 위치에 있는 운영실의 PC와 함께 설비된다. 반면, 본 실시예에 따른 지능형 복구 전광판 시스템(50)은 운영실과의 독립적인 전광판(10) 운용을 가능하게 하기 위해 전광판(10)에 부 제어기(13)와 함께 주 제어기(11)가 마련된다. 이에 따라, 주 제어기(11)가 운영실의 컨텐츠 신호를 송신하는 상태가 중단된 경우, 비동기(Async) 채널을 가동하여 별도의 재난 대응 프로토콜이 독립적으로 실행될 수 있다. 주 제어기(11)는 IPC(Inter Processor Control, 내부통신제어) 인터페이스를 사용하여 주기적으로 체크될 수 있고, Watchdog Timer를 두어 서로간의 주 제어기(11)가 문제없는지 Heartbeat Signal을 사용하여 확인할 수 있다.
주 제어기(11)는 구체적인 실시예를 후술하겠으나, 룩업 테이블을 이용한 표시장치의 화소 제어가 가능한 특징을 가지며, 예시로서 RGB각각 8Bit의 영상신호를 입력받아 각 12비트로 변환하며(총 36비트), 화면의 해상도가 320 x 240인 경우로 설명하기로 한다. 영상신호는 8bit에 국한되는 것은 아니며, HDMI 또는 DVI의 규격에 부합하는 bit의 영산신호를 입력 받아도 무방하다. 주 제어기(11)는 구체적인 하위 구성을 생략하겠으나 영상신호를 입력받는 부속 모듈이 포함될 수 있으며, HDMI, DVI 또는 아날로그 신호를 포함한 영상신호를 입력받아 디지털 영상신호(RGB 각 12bit)로 변환하고, 수평 동기 신호(H SYNC), 수직 동기 신호(V SYNC)를 생성하여 룩업 테이블 저장부(401)로 인가할 수 있다. 이와 관련, 하기의 구성을 통해 보다 상세히 설명할 것이다.
부 제어기(13)는 주 제어기(11)로부터 가공된 컨텐츠 신호를 수신받고, 전광판(10)을 구성하는 발광 모듈(110)에 클럭 신호를 발진할 수 있다. 부 제어기(13)는 일반적인 전광판(10)의 운용을 위한 주지의 구성을 그대로 채용하여도 무방하다.
제어 회로부(40)는 룩업 테이블 저장부(401), 데이터베이스부(403) 및 비휘발성 저장장치(405)를 포함할 수 있다. 룩업 테이블 저장부(401), 비휘발성 저장장치(405), 데이터베이스부(403)는 제어 회로부(40)와는 별도의 모듈로 전광판(10) 상에 구비되어도 무방하고, 제어 회로부(40)의 FPGA 칩 설계 상에 함께 구성되어도 무방하다. 도 2에서는 제어 회로부(40)의 FPGA 설계로 룩업 테이블 저장부(401), 비휘발성 저장장치(405), 데이터베이스부(403)가 함께 구비된 컨트롤러를 예시하였다. 제어 회로부(40)는 영상 센서(3)의 영상 신호를 처리할 수 있는 비디오엔코더 기능이 내장될 수 있다.
룩업 테이블 저장부(401)는 발광 소자의 2차원 어드레스에 대응되는 룩업 테이블이 저장되고, 상기 룩업 테이블에는 상기 발광 소자의 감마값이 저장될 수 있다.
본 실시예에 따른 지능형 복구 전광판(10)은 발광 모듈(110)의 발광 소자(1101) 각각의 휘도값 보정이 가능하다. 룩업 테이블 저장부(401)는 독립적인 발광 소자(1101)의 제어를 위한 본 발명 특유의 신호 처리 프로세스를 위한 구성으로 이해될 수 있다. 여기서, 발광 소자(1101)는 발광 모듈(110)의 어셈블시 x, y의 2차원 좌표, 예를 들어 16 x 16 으로 패키징 될 수 있다. 발광 소자(1101)는 n x n 에 대응되는 x, y의 2차원 좌표를 갖는다. 룩업 테이블 저장부(401)는 발광 소자(1101)의 2차원 어드레스에 대응되는 룩업 테이블로 초기의 감마값을 저장한다. 이에, 전광판(10) 구동에 따라 특정 발광 모듈(110)의 특정 픽셀이 저하되는 문제가 발생시 해당 룩업 테이블의 위치 및 감마값을 참조하여 보정할 수 있다. 제어 회로부(40)는 룩업 테이블 저장부(401)에 저장된 감마값을 참조하여 상기 발광 모듈의 픽셀 단위의 감마값을 감산 또는 가산할 수 있다. 데이터베이스부(303)는 발광 소자(1101)의 위치가 2차원 어드레스에서 1차원의 어드레스로 변형되어 저장될 수 있다. 이와 관련, 도 6, 7을 통해 보다 상세히 설명한다.
제어 회로부(40)는 룩업 테이블 저장부(401)에 저장된 감마값을 참조하여 상기 발광 모듈의 픽셀 단위의 감마값을 감산 또는 가산할 수 있다.
데이터베이스부(403)는 발광 소자(1101)의 위치가 2차원 어드레스에서 1차원의 어드레스로 변형되어 저장될 수 있다. 제어 회로부(40)는 룩업 테이블 저장부(401)의 룩업 테이블 감마값을 데이터베이스부(403)의 1차원 어드레스에 매핑할 수 있다. 제어 회로부(40)는 발광 모듈(110)의 픽셀 단위의 감마값을 감산 또는 가산하여, 다계층의 신호처리를 위한 어드레스의 차원축소로 데이터처리량을 저감시키며, 전광판(10)을 픽셀 단위로 제어할 수 있다.
비휘발성 저장장치(405)는 제어 회로부(40)의 설정 정보를 저장할 수 있다.
비휘발성 저장장치(405)는 발광 소자(1101) 별 룩업 테이블의 감마값 관련 기본 저장 값 및 최근 적용 값을 저장하여, 전광판(10)에 운영실의 컨텐츠 신호가 두절되어도 제어 회로부(40)가 감산 또는 가산한 감마값의 보정 정보가 실시간으로 복구될 수 있도록 한다. 비휘발성 저장장치(405)는 NAND FLASH MEMORY로 제공될 수 있다.
본 실시예에서는, 발광 모듈(110)의 발광 소자(1101)의 개별 감마값 보정이 가능한 데이터 처리 프로토콜을 제시한다. 이 경우, 본 실시예의 특수성으로 인하여 종래의 발광 모듈과 달리 본 실시예에 따른 각각의 발광 소자(1101)는 특유의 보정된 감마값이 설정된다. 이 때, 만약 주 제어 PC에 문제가 발생되어 주 제어기(11)와 통신이 단절되는 경우, 컨텐츠 신호의 송출이 중단됨은 물론 전광판(10)이 오프되어 보정되었던 고유의 감마값 정보가 모두 손실될 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 지능형 복구 전광판(10)은 비휘발성 저장장치(405)를 추가적으로 구비함에 주목한다.
재난 대응 모듈(50)은 주 제어기(11)와 운영실의 통신 불능을 감지하여, 통신 불능으로 감지된 경우, 주 제어기(11)의 비동기(Async) 채널 제어 과정으로 비휘발성 저장장치(405)의 설정 정보를 주 제어기(11)가 컨텐츠 신호로 송신하도록 제어 할 수 있다.
재난 대응 모듈(50)은 운영실의 PC가 시스템 오작동으로 오프되거나, 순간 정전 또는 무정전 전원 장치의 미구비 환경으로 즉시 복구가 불가하여 주 제어기(11)가 컨텐츠 신호를 수신받지 못하는 에러 상황을 감지한다. 재난 대응 모듈(50)은 상기의 에러 상황이 감지되었을 때 비상상황을 판단하여 비휘발성 저장장치(405)의 데이터를 로드한다. 비휘발성 저장장치(405)의 데이터는 최근의 발광 소자(1101) 감마값 정보를 포함하여 컨텐츠 신호 정보가 포함되므로 이러한 최근 송출 정보를 즉시 주 제어기(11)에 송출하도록 제어함으로써 전광판(10)의 연속적인 디스플레이가 가능하도록 한다.
영상 센서(3)는 영상 사이즈에 제약이 있기 때문에 Loop Recoding을 지원하여 유사시에 기능이 Trigger되도록 함이 바람직하다.
영상 센서(3)는 전광판(10)의 주변부에 설치되어도 무방하며, 재난 대응 모듈(50)의 비상상황 감지시 동작되어, 비상상황시 즉각적으로 주변상황을 촬영할 수 있다. 영상 센서(3)의 정보는 부 제어기(13)를 통해 발광 소자(1101)의 다른 채널로 송신될 수 있다.
본 실시예로, 발광 소자(1101)는 2-채널의 병렬 LED 소자로 구성되며, 제1 채널은 주 제어기(11)의 컨텐츠 신호가 송신되는 채널로 이용될 수 있고, 제2 채널은 영상 센서(3)의 모니터링 신호가 송신되는 채널로 이용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 발광 소자(1101) 구성도를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 하나의 발광 소자(1101)에 패키징되는 되는 R, G, B 3개의 LED 소자를 확인할 수 있다. 여기서, 본 실시예로, 발광 소자(1101)는 각각의 R, G, B의 3종 LED 소자가 2-채널에 대응되는 이중화 구조를 갖는다. 제어 회로부(40)는 재난 대응 모듈(50)이 주 제어기(11)와 운영실의 통신 불능을 감지한 경우, 발광 소자(1101)의 2채널 중 다른 한 채널을 이용하여 영상 센서(3)의 모니터링 영상을 전광판에 출력시킬 수 있다.
도 6에서, Red의 LED 소자의 경우, 좌측의 발광 소자(5011(a))(이하, 제1 발광 소자)와 우측의 발광 소자(5011(b))(이하, 제2 발광 소자)가 한 쌍으로 패키징될 수 있다. 제1 발광 소자(5011(a))는 제1 채널(CH.A)에 결선될 수 있고, 제2 발광 소자(5011(b))는 제2 채널(CH.B)에 결선될 수 있다. 제1 발광 소자(5011(a))와 제2 발광 소자(5011(b))는 패키징시 중앙을 축으로 서로 근접하도록 기울어진 대칭 배치를 갖는다. 상기의 패키징은 어느 한 채널이 구동하지 않은 경우, 예를 들어 제1 발광 소자(5011(a))가 Off 되고 제2 발광 소자(5011(b))만 구동중인 경우에도, 어색하지 않은 Red LED 출력이 가능하도록 한다.
본 실시예로, 발광 소자(1101)는 병렬인 이중화로 구성되어 각각이 2채널에 결선됨에 따라, 어느 한 채널의 불능시 다른 채널을 통해 발광 소자(1101)를 지속 구동 시킬 수 있다. 또는, 다른 채널을 통해 다른 컨텐츠 영상(예를 들어, 영상 센서(3)의 영상)을 송신하여 전광판(10)에 선택적인 디스플레이가 가능하도록 한다. 예를 들어, 발광 소자(1101)는 제1 채널을 통해 제1 발광 소자(5011(a))가 비휘발성 저장 장치(305)의 복구된 컨텐츠 신호를 충분히 송출한 이후, 전환될 수 있다. 발광 소자(1101)는 복구된 기존의 컨텐츠 신호를 충분히 송출한 경우, 영상 센서(3)의 주변 모니터링 영상을 제2 채널을 통해 제2 발광 소자(5011(b))가 송출할 수 있도록 스위칭 될 수 있다. 재난 대응 모듈(50)은 상기 2-채널 결선라인의 이상 여부 역시 감지할 수 있음이 바람직하고, 어느 한 채널(CH.A)의 불능시 다른 채널(CH.B)을 가동하여 전광판(10)의 송출이 멈추지 않도록 제어할 수 있다.
전광판(10)은 특정 발광 모듈(110) 또는 발광 소자(1101)가 계속 사용됨에 따라 최초 설치 시보다 밝기의 세기가 약해질 수 있다. 이에, 제어 회로부(40)는 발광 모듈(110) 또는 발광 소자(1101)의 밝기 특성을 최대한 보정함으로써 설치 시간이 흐른 후에도 전광판(10)의 초기 설치시의 밝기와 동일하게 유지할 수 있다. 이하의 실시예는, 룩업 테이블(LUT)을 전광판(10)의 발광 소자별(5011)로 적용하여 전광판(10)의 실시간 제어·사이트 환경에 맞게 기설정된 값(프리셋) 설정 등 세부제어가 가능하며, 각 발광 소자(1101)의 좌표 데이터를 최소화하는 방법을 통해 지연 없이 픽셀을 제어할 수 있는 해결 수단을 제시한다. 이하의 실시예에 의하면, 발광 모듈(110)뿐만 아니라 발광 소자(1101) 단위의 보정이 가능하여 개별 화소의 경년변화나 열화에 의해 주변 화소들과 밝기 차이가 나는 경우에 특정 개별 화소의 밝기만 보정할 수 있고, 특정 소자의 특성 오류로 전체 발광 모듈을 교체해야 하는 비용을 줄일 수 있다. 또한, 발광 소자(1101) 각각의 위치좌표를 인텍싱하여 해당 위치좌표와 룩업 테이블의 좌표를 맵핑함으로써 데이터의 양을 줄여 개별 화소 각각의 휘도 및 색도 조정이 용이하게 하고, 더불어 FPGA(Field-Programmable Gate Array)를 이용하여 화소 제어 시스템을 설계함으로써 영상데이터 출력의 지연 및 시간 부족 등의 문제를 방지할 수 있는 실시예를 제시한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따라 산출되는 감마값과 해당 감마값에 대항하는 감마 인덱스를 매칭한 표를 나타낸다. 주 제어기(11)의 영상 신호 입력 모듈은 컨텐츠 신호를 RGB 신호로 변환하고, 룩업 테이블 저장부(401)로 RGB 신호를 출력할 수 있다. 신호 변환은 FPGA에서 처리되며, RGB 신호는 입력 픽셀 클럭에 맞게 RED(16비트), GREEN(16비트), BLUE(16비트)로 총 48비트로서 입력 픽셀 클럭인 pixel_clk_i에 맞게 실시간으로 변환된다. 각 색상에서의 16비트 중 8비트가 선택되어 한 픽셀 클럭당 RED(8비트), GREEN(8비트), BLUE(8비트)로 총 24비트로 구성되거나, RED(16비트), GREEN(16비트), BLUE(16비트)로 총 48비트로도 한 pixel_clk_i으로 전송될 수 있다. 이때, 데이터 처리 또는 컬러 성능 향상을 위해 각 픽셀당 2비트 또는 4비트를 또는 Alpha 값이나 Deep Color 지원으로 16비트를 추가하여 입력신호를 생성할 수 있다. 클럭당 4픽셀을 지원하는 경우 192비트가 한 클럭에 초고속으로 전송된다. 룩업 테이블 저장부(401)은 발광 모듈(110)을 구성하는 발광 소자(n*n 픽셀, n은 정수)(5011)의 2차원 어드레스에 대응되는 룩업 테이블이 저장될 수 있고, 룩업 테이블에는 발광 소자(1101)의 감마값이 저장될 수 있다. 룩업 테이블 저장부(401)에 저장되는 룩업 테이블은 전광판(10)의 해상도에 의해 결정되며, 해상도에 따라 다양하게 생성될 수 있다.
룩업 테이블의 감마값(γ)은 1행의 배열로 구성될 수 있고, 1행의 배열은 화질에 따른 해상도와 전광판(10)의 모듈 개수로 결정될 수 있으며, 1행의 개수는 (수평해상도/수평모듈)*(수직해상도/수직모듈)*3개로 구성될 수 있다. 감마값(γ)은 픽셀출력값=입력최대치*(픽셀입력값/입력최대치)r로 정의할 수 있으며, 입력최대치는 255이고 픽셀입력값은 0~255(256단계)의 범위를 가진다. 또한 Deep Color를 지원하는 시스템을 위해 0~65,535(65,536단계)의 범위를 또한 지원한다. 0.6986 감마 적용시 픽셀출력값=입력최대치*(픽셀입력값/입력최대치)1/1.45 이며, 2.0000 감마 적용시 픽셀출력값=입력최대치*(픽셀입력값/입력최대치)2/1.00 이다. 위 수식에서 감마값(γ)이 지수이며 값이 승수의 값이 적을수록 밝은 이미지로 나타나며, 2.0과 같이 지수의 값이 클수록 밝고 어두움이 명확한 이미지로 보정 할 수 있다. 이는 LED 모듈의 랭크 밝기 전압을 동일하게 인가(Drive)하더라도 발광 모듈(110)을 구성하는 해당 LED의 특성이 떨어져 이미지의 왜곡 부조화가 발생할 수 있기 때문에 좀더 높은 전압을 인가하여 부조화를 없애고 자연스럽게 표현할 수 있다.
FPGA에서 x, y 좌표 Coordinator는 입력 픽셀 클럭 pixel_clk_i의 개수를 계산한다. 4K 전광판의 경우, 4096개의 클럭 개수를 계수하여 88개의 입력 픽셀 클럭을 계산한다. HFP(Horizontal Front Porch, 수평신호 출력 전 대기시간) 88개 입력픽셀 영역이 지나면 입력 영상신호에서 HSYNC(Horizontal Sync, 수평동기신호) 신호 88개를 입력을 받는다. 이때 FPGA에서는 수평 출력 픽셀의 수가 한계치까지 온 것으로 인식하게 된다. 이후에 오는 픽셀 128개 클럭은 HBP(Horizontal Back Porch, 수평신호 출력 후 대기시간)로 CounterY의 값을 1씩(4씩, Quad 처리시) 증가시키고 x좌표가 0지점으로 이동(리턴) 되기 때문에 CounterX 값을 0으로 리셋(초기화) 한다.
이와 같은 방법으로 CounterX는 0부터 (4096-1)까지 범위로 증가하고, CounterY 값은 0부터 (2160-1)까지 범위로 증가한다. CounterX는 입력되는 y의 위치를 담당하는 CounterY를 증가시킨다. Y의 값이 최대치인 (2160-1)에 도달하는 경우, HFP, HSYNC, HBP 처리 후에는 수직의 보이지 않는 부분을 처리할 수 있다.
4K 전광판의 경우 VFP(Vertical Front Porch, 수직동기신호 출력 전 대기시간)는 8 픽셀클럭, VSYNC(Vertical Sync, 수직동기 신호)는 10 픽셀클럭, VBP(Vertical Back Porch, 수직신호 출력후 대기시간)는 72 픽셀클럭으로 처리한다. Ultra HD는 3840x2160 해상도를 가지며, HFP는 88 픽셀클럭, HSYNC 88픽셀클럭, HBP 296 픽셀클럭, VFP 8 픽셀클럭, VSYNC 10 픽셀클럭, VBP는 72 픽셀클럭으로 처리할 수 있다. 이때, 해상도에 따라 픽셀클럭이 다를 수 있다.
이와 같은 방식으로 계속해서 픽셀데이터가 영상신호로부터 입력되면 x, y 좌표 수신부에서 픽셀클럭을 계산하여 화면 해상도에 픽셀을 표출하고자 하는 위치를 계산한다. 이는 입력 영상신호에서 x, y 좌표를 주지 않고 연속해서 48비트 RGB(클럭당 Quad[4배] 처리시 192비트) 데이터를 주며, 수평해상도에서 HFP, HSYNC, HBP를 처리한 후, HSYNC를 기준으로 y 좌표를 1씩증가시킨다.
동일한 방식으로 계속해서 수직해상도 최대값에 도달하면 VFP, VSYNC, VBP를 픽셀클럭당 처리를 하며, VSYNC를 감지하여 y 좌표를 0으로 리셋하여 [수평해상도 * 수직해상도] 데이터를 모두 처리하게 된다. 입력된 x, y 좌표 계수기인 CounterX, CounterY를 기준으로 발광 모듈(110)(예를 들어, 16*16 매트릭스 모듈)에 해당하는 pixel_module_xpos과 pixel_module_ypos을 계산한다. pixel_lookup_xpos과 pixel_lookup_ypos는 입력된 x, y 좌표 계수기인 CounterX, CounterY를 기준으로 픽셀 룩업 테이블에서 계산할 수 있다. 모듈당 룩업 테이블 처리가 아닌 픽셀당 룩업 테이블 처리이기 때문에, 실제 pixel_lookup_xpos은 x와 동일하며, pixel_lookup_ypos은 y와 동일하다. 그 후 입력된 x, y 좌표에 해당하는 좌표가 특정 픽셀 룩업 테이블에 적용되어 FPGA에서 실시간으로 계산할 수 있다.
본 발명은 해상도에 따라 복수개의 감마 인덱스를 생성할 수 있고, 본 발명에서의 감마 인덱스는 1행의 배열로 구성될 수 있다. 각 인덱스는 픽셀 별 감마값을 저장할 수 있다. Index=(x,y)[R], Index+1=(x,y)[G], Index+2=(x,y)[B]의 형태로 배열 Index의 내용인 값은 해당 x, y 좌표에 R, G, B별 설정할 감마값을 가질 수 있다. 예를 들어, 0=(0,0)[RED], 1=(0,0)[GREEN], 2=(0,0)[BLUE], 3=(1,0)[RED], 4=(1,0)[GREEN], 5=(1,0)[BLUE], ... (n,n)[RED], (n,n)[GREEN], (n,n)[BLUE]로 나타낼 수 있다. 이때 n은 전광판(10)의 해상도에 따라 달라질 수 있다. 입력신호에 해당하는 픽셀 룩업 테이블 정보가 존재하는 경우, RED 색상은 RLUT_PIXEL_MGR 테이블에서 설정된 감마값을 추출하여 적용할 수 있다. 해당 감마는 R의 16비트 중 추출된 16비트에 대한 RED의 컬러 인덱스(Index) 값에 해당하는 값이다. RED_Gamma 테이블의 RED 컬러 인덱스 값에 해당하는 감마값을 변환테이블에서 변경하여 적용할 수 있다.
GREEN 색상이나 BLUE 색상의 경우에도 위의 과정도 동일하게 진행된다. GREEN 색상은 GLUT_PIXEL_MGR 테이블을 통해 감마값을 변경하여 적용할 수 있으며, BLUE 색상은 BLUT_PIXEL_MGR 테이블을 이용할 수 있다. 픽셀 룩업 테이블을 통한 신호 변환은 도 8에서 설명한다.
x, y 좌표 계수기인 CounterX, CounterY를 통해 구한 pixel_lookup_xpos과 pixel_lookup_ypos을 이용하여 입력된 픽셀에 보정하고자 하는 픽셀룩업이 있을 경우, RED 색상의 감마 값은,
RLUT_PIXEL_MGR[(PIXEL_X_COUNT_4LUT*pixel_lookup_ypos)+pixel_lookup_xpos] 테이블을 이용하여 적용할 감마 인덱스 값을 구할 수 있다. 데이터베이스부(403)는 감마 인덱스에 해당하는 픽셀의 룩업 테이블을 통해 감마값을 수정하여 제어회로부(30)로 보낼 수 있다(PIXEL_X_COUNT_4LUT는 수평최대해상도 4400에 해당한다).
GREEN 색상 또한,
GLUT_PIXEL_MGR[(PIXEL_X_COUNT_4LUT* pixel_lookup_ypos)+pixel_lookup_xpos] 테이블을 이용하여 적용할 감마 인덱스 값을 구할 수 있다.
BLUE 색상은,
BLUT_PIXEL_MGR[(PIXEL_X_COUNT_4LUT*pixel_lookup_ypos)+pixel_lookup_xpos] 테이블을 통해 적용할 감마 인덱스 값을 구할 수 있다.
제어 회로부(40)는 룩업 테이블 저장부(401)의 룩업 테이블의 감마값을 데이터베이스부(403)의 1차원 어드레스에 매핑하여, 발광 모듈(110)의 픽셀 단위의 감마값을 감산 또는 가산할 수 있다. 룩업 테이블의 감마값(γ)은 [픽셀 출력값=입력최대치*(픽셀입력값/입력최대치)r]으로 정의되어 가변될 수 있다.
제어 회로부(40)에서는 한 모듈에서 두 개의 룩업 테이블이 적용될 수 있다. 두 개의 룩업 테이블을 적용하는 경우, 우선적으로 픽셀 룩업 테이블 값을 적용하고, 모듈 룩업 테이블의 적용은 해당 모듈에 픽셀 룩업 테이블을 적용하지 않는 경우에만 적용하였다. 이는 하나의 모듈에 룩업 테이블을 이중으로 적용할 경우 먼저 적용한 픽셀 룩업 테이블 값이 초기화되기 때문이다. 다만, 픽셀 룩업 테이블과 모듈 룩업 테이블이 겹치는 발광 소자는 밝기가 감소하므로, 특정 발광 소자에 대해서 감산 룩업 테이블 또는 가산 룩업 테이블을 적용하여 화소를 제어할 수 있다. 즉, 룩업 테이블에 저장된 감마값을 감산 또는 가산함으로써 발광 소자의 수명을 연장하고, 최적의 표시환경을 유지할 수 있다.
제어 회로부(40)는 아래의 연산을 통해 빠르게 감마값을 감산 또는 가산할 수 있다. 감마값의 출력최대치=입력최대치*(1/입력최대치)γ으로 계산될 수 있다. 예를 들어 입력최대치 감마값이 1인 경우, 입력최대치=출력최대치가 되는 원본이미지 그대로를 전광판으로 출력하는 기능을 한다. 0~255 컬러값을 기준으로 출력최대치를 계산하면 64=64*(1/64)1이고, 128=128*(1/128)1이다. 감마값이 1/1.45인 0.6896의 경우에는 98=64*(1/64)1/1.45이고, 158=128*(1/255)1/1.45이다. 위의 감마값에 대하여 실시간으로 계산하여도 되지만, 컬러 입력값에 대하여 미리 계산해 놓은 테이블을 설정해 놓고 선택하여 사용 및 적용하면 빠른 데이터 처리가 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 x, y 좌표의 계산을 위하여 CounterX, CounterY를 사용할 수 있다. CounterX, CounterY를 이용하여 산출한 x, y 좌표에 해당하는 모듈 룩업 테이블(pixel_module_xpos, pixel_module_ypos)과 픽셀 룩업 테이블(pixel_lookup_xpos, pixel_lookup_ypos)을 계수기로 사용할 수 있다. 위의 전술한 계수기를 사용하여 수평 픽셀 룩업 테이블의 계수기를 계산하고, 수직 모듈 룩업 테이블의 계수기를 계산할 수 있다. 이후, n개의 감마 테이블이 구비된 데이터베이스부(305)에서 특정 감마 테이블을 선택하고, 실시간으로 설정 및 추출된 감마 값은 픽셀 룩업 테이블 또는 모듈 룩업 테이블을 통해 제어 회로부(40)에서 변경될 수 있다. 입력 신호는 변경된 감마값이 적용되고, RGB 출력 신호로 변환 된 후 전광판(10)에 출력될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 룩업 테이블 저장부에서 산출되는 감마값과 해당 감마값에 대항하는 감마 인덱스를 매칭한 표를 나타낸다. 초고속 데이터의 픽셀 룩업 테이블을 적용하기 위해서는 입력된 영상·이미지 데이터의 각 픽셀의 (x,y) 주소를 계산하여 해당 주소에 해당하는 픽셀의 룩업 테이블을 적용하여야 하므로, 데이터의 양이 많아지면 픽셀 룩업 테이블을 적용함에 있어 지연이 발생할 수 있다. 이에 도 7은 픽셀 룩업테이블을 적용하는 것으로 인한 지연(Delay)이 없도록 매번 계산식에 따라 계산하기 하지 않고 다양한 감마값을 테이블을 구비한 것이다.
입력신호로부터 픽셀클럭을 계산하여 x, y 값으로 변환된 값은 CounterX, CounterY에 해당한 레지스터 값으로 변환된다. 먼저 추출된 (x,y) 좌표에 해당하는 픽셀 룩업 테이블의 존재 여부를 파악한다. pixel_lookup_xpos, pixel_lookup_ypos의 인덱스와 대응하는 RLUT_PIXEL_MGR, GLUT_PIXEL_MGR, BLUT_PIXEL_MGR 테이블의 인덱스를 추출하여 감마 테이블의 해당 인덱스에 대한 감마값을 선택하여 입력신호에 적용한다.
도 7은 생성 가능한 복수개의 감마 인덱스에 대한 감마값 중 12개 계산하여 저장한 감마 테이블이다. 예를 들어, (x,y) 좌표인 (0, 0) 지점의 발광 소자(1101)에 대하여 특정 감마값을 변경할 경우, 다양한 감마값 12가지 중 한 개인지를 판단하여 적용할 수 있다. 이때, 감마 인덱스는 전술한 바와 같이 (수평해상도/수평모듈)*(수직해상도/수직모듈)*3개만큼 생성 가능하며, 감마 인덱스에 해당하는 감마값도 동일한 개수만큼 생성 가능하다.
감마값(γ)은 [픽셀 출력값=입력최대치*(픽셀입력값/입력최대치)r]으로 정의되어 가변될 수 있다. 감산 시에는 γ=1/1.45(감마 0.6986) 이하의 감마 룩업 테이블값을 적용하고, 가산 시에는 γ=2/1.0(감마 2.0000) 이상의 감마 룩업 테이블값을 적용하여 어두운 것은 좀 더 어둡게 조정하고, 밝은 것은 좀 더 밝게 조정함으로써 발광 화소 단위로 전광판(10)을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예로서 4K 전광판의 경우, 해상도는 4096*2160*60fps이다. 이 해상도에 따른 픽셀별 감마 인덱스는 0, 1, ... 2,073,600-1만큼 생성될 수 있고, 2,073,600은 1행의 배열로 구성될 수 있다. 1행의 배열은 각 인덱스마다 설정되는 픽셀별 감마 값을 저장할 수 있다. Index=(x,y)[R], Index+1=(x,y)[G], Index+2=(x,y)[B]의 형태로 배열 Index의 내용인 값은 해당 x, y 좌표에 R, G, B별 설정할 감마값을 가진다. 0=(0,0)[RED], 1=(0,0)[GREEN], 2=(0,0)[BLUE], 3=(1,0)[RED], 4=(1,0)[GREEN], 5=(1,0)[BLUE], ... (n,n)[RED], (n,n)[GREEN], (n,n)[BLUE]로 n은 4K 전광판시 (4096수평해상도/모듈수평크기)*(2160수직해상도/모듈수직크기)*3RGB별 LUT에 해당한다. 즉 마지막 n=((4096/16)*(2160/16)*3)-1로 n=256*135*3-1, n=2,073,600-1이다.
입력신호의 픽셀 개수를 카운트하여 표시할 픽셀의 (x,y) 좌표를 구한다. 해당 픽셀을 표시하기 전에 RED(적색) 픽셀의 룩업 테이블을 참조하여, 룩업 테이블 적용 값을 적용하여 전광판에 표출한다. 같은 방식으로 GREEN(녹색) 픽셀의 룩업 테이블 테이블을 참조하여 처리하고 BLUE(청색) 픽셀의 룩업 테이블도 처리한다. 물론 (x,y) 위치에 같은 발광 모듈(110)의 감마값이 적용된 경우 해당 발광 모듈(110)은 동일한 감마 룩업 테이블 값이 적용될 수 있다. RGB별 같은 룩업 테이블을 두어 일정한 감마 설정을 할 수 있다. 다만, 전광판 사이트 환경에 따라 적색, 녹색, 황색의 색상별로 다르게 적용하여야 하는 경우는 다르게 설정가능하다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 룩업 테이블을 이용하여 발광 소자(1101)의 감마값을 보정하는 과정을 나타낸다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 주 제어기(11)에서 변환된 RGB 신호는 RED 16비트, GREEN 16비트, BLUE 16비트로서 48비트이다. 48비트의 신호의 각 R, G, B 데이터를 8비트의 값과 8비트 Deep Color(230, 10억 컬러)를 지원하는 경우 Alpha 값으로 변환할 수 있다. 룩업 테이블은 색상별 및 픽셀별로 개별적으로 표현될 수 있고, 각 색상(R, G, B)에 따른 픽셀 보정을 위해 모듈별 3개의 룩업 테이블이 생성될 수 있다. 출력부가 출력하는 출력신호는 변환된 16비트 값에 해당하는 룩업 테이블에 저장된 감마값을 통해 변형된 신호이다.
본 발명의 일 실시 예로서, 16 비트 매트릭스 모듈의 경우, 16x16 모듈은 수평 256개, 수직 135개로 구성될 수 있어, 해상도는 4,096(16*256)×2,160(16*135)x3(RGB)으로 총 2,073,600개의 룩업 테이블이 생성될 수 있다.
도 8의 본 발명의 실시예에 따르면, 영상입력신호의 적색 R’의 8비트신호인 16은 해당 픽셀의 룩업테이블 감마값을 통한 화보 보정으로 R’37로 변환될 수 있고, 녹색 G’44는 71로 변환될 수 있다. 청색 B’은 입력신호가 239일 때 243의 신호를 출력할 수 있다. 이때 각 룩업 테이블은 다양하게 구성될 수 있고, 상황에 따라 감마값을 조정하여 다양하게 생성할 수 있다. 따라서 전광판의 설치 장소에 맞게 최적화하여 최고 품질의 영상을 출력할 수 있다. 16비트 컬러의 경우 상위 8비트를 Alpha Channel로 사용하거나, 특정 전광판·디스플레이에 맞게 보정하여 영상을 출력한다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.
10: 전광판
30: IoT 단말
310: 통신 모듈
330: 판단 모듈
350: 제어 모듈
3501: 조절기
110: 발광 모듈
1101, 5011: 발광 소자
130: 전압측정부
150: 컨트롤러
1503: 룩업 테이블
3: 영상센서
11: 주 제어기
13: 부 제어기
40: 제어 회로부
401, 1503: 룩업 테이블 저장부
403, 1501: 데이터베이스부
405: 비휘발성 저장장치
50: 재난 대응 모듈

Claims (8)

  1. 영상의 연속적 출력을 위한 동기(Sync), 비동기(Async)의 지능형 IoT 전광판 시스템에 있어서,
    n*n픽셀(n은 정수)의 발광 소자로 구성된 발광 모듈이 복수개 마련되는 전광판;
    운영실과 통신하여 컨텐츠 신호를 수신하고 가공된 컨텐츠 신호를 송신하되, 동기(Sync) 또는 비동기(Async)의 2-채널 제어를 수행하는 주 제어기;
    상기 주 제어기로부터 가공된 컨텐츠 신호를 수신받고, 전광판을 구성하는 발광 모듈에 클럭 신호를 발진하는 부 제어기;
    상기 발광 소자의 2차원 어드레스에 대응되는 룩업 테이블이 저장되고, 상기 룩업 테이블에는 상기 발광 소자의 감마값이 저장된 룩업 테이블 저장부;
    상기 룩업 테이블 저장부에 저장된 감마값을 참조하여 상기 발광 모듈의 픽셀 단위의 감마값을 감산 또는 가산하는 제어 회로부;
    상기 제어 회로부의 설정 정보를 저장하는 비휘발성 저장장치; 및
    상기 전광판과 근거리 통신을 수행하여, 중앙관제형 시스템으로 파악이 어려운 상기 전광판의 비정상 작동을 감지함으로써 상기 제어 회로부를 통해 상기 전광판을 제어하는 IoT 단말을 포함하여,
    중앙관제형 시스템과 상기 주 제어기의 통신불능시 비동기(Async)의 채널 제어로 상기 비휘발성 저장장치의 설정정보가 출력되는 것을 특징으로 하는 지능형 IoT 전광판 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 주 제어기와 운영실의 통신 불능을 감지하여, 통신 불능으로 감지된 경우, 상기 주 제어기의 비동기(Async) 채널 제어 과정으로 상기 비휘발성 저장장치의 설정 정보를 상기 주 제어기가 컨텐츠 신호로 송신하도록 제어하는 재난 대응 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 IoT 전광판 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전광판은,
    상기 발광 모듈에 입력 또는 출력되는 전압을 측정하는 전압 측정부를 더 포함하고,
    상기 IoT 단말은,
    상기 전압 측정부에서 측정된 전압 데이터를 수신받아 상기 발광 모듈의 정상 작동 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 지능형 IoT 전광판 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 IoT 단말은,
    상기 발광 모듈의 비정상 작동이 판단된 경우, 상기 제어 회로부와 통신하여 비정상으로 판단된 상기 발광 모듈의 감마값을 보정하는 것을 특징으로 하는 지능형 IoT 전광판 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 IoT 단말은,
    상기 룩업 테이블의 감마값을 참조하여 상기 발광 모듈로부터 출력되는 전압이 상기 발광 모듈에 입력되는 전압으로부터 감소한 비율을 통해 상기 발광 모듈의 정상 작동 여부를 판단하는 판단 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 IoT 전광판 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 주 제어기는,
    위성과 통신 가능한 통신 수단을 구비하고, 상기 전광판 내에 상기 부 제어기와 함께 마련되어,
    운영실과 정상적인 통신 상황에서 동기(Sync) 채널로 운영실의 컨텐츠 신호를 송신하고, 운영실과 비정상적인 통신 상황에서 비동기(Async) 채널로 상기 비휘발성 저장장치의 저장된 컨텐츠 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 지능형 IoT 전광판 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 소자의 위치가 2차원 어드레스에서 1차원의 어드레스로 변형되어 저장된 데이터베이스부를 더 포함하고,
    상기 제어 회로부는,
    상기 룩업 테이블 저장부의 상기 룩업 테이블의 감마값을 상기 데이터베이스부의 상기 1차원 어드레스에 매핑하여, 상기 발광 모듈의 픽셀 단위의 감마값을 감산 또는 가산하여,
    다계층의 신호처리를 위한 어드레스의 차원축소로 전광판을 픽셀 단위로 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 지능형 IoT 전광판 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 비휘발성 저장장치는,
    상기 발광 소자 별 룩업 테이블의 감마값 관련 기본 저장 값 및 최근 적용 값을 저장하여,
    상기 전광판에 운영실의 컨텐츠 신호가 두절되어도 상기 제어 회로부가 감산 또는 가산한 감마값의 보정 정보가 실시간으로 복구되는 것을 특징으로 하는 지능형 IoT 전광판 시스템.
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