KR102225161B1 - An apparatus and method to high quality image implementation technology for improving outdoor visibility of LED display Board - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a high-quality image realization system for improving the outdoor visibility of an LED electronic display board, wherein a human eye perceives that the luminance of the LED electronic display board is low in daytime when daylight illuminance rises relative to a change in ambient brightness, that is, the daylight illuminance of the external environment. The present invention focuses on the fact that the luminance of the LED electronic display board is perceived as high at night when the daylight illuminance falls, and at night, the brightness, saturation, and gamma correction are adaptively processed to improve visibility by increasing a contrast ratio while lowering the brightness of images with bright grayscale values as well as dark grayscale values.

Description

LED 전광판의 옥외 시인성 향상을 위한 고 품질 영상구현 시스템{An apparatus and method to high quality image implementation technology for improving outdoor visibility of LED display Board}An apparatus and method to high quality image implementation technology for improving outdoor visibility of LED display Board}

본 발명은 LED 전광판의 옥외 시인성 향상을 위한 고 품질 영상구현 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LED 전광판의 휘도 및 감마보정을 사람의 인지능력에 적응적으로 대응할 수 있도록 디밍제어장치를 이용하여 주광조도의 변화에 맞추어서 낮에는 어두운 계조와 밝은 계조값을 갖는 영상의 밝기를 높게 처리하면서 휘도 및 명암비를 높이고, 밤에는 어두운 계조뿐만 아니라 밝은 계조값을 갖는 영상의 밝기를 낮게 처리하면서 휘도 및 명암비를 높여서 시인성을 향상시킬 수 있도록 하며, 또한 입력영상의 정보가 출력영상 정보에 왜곡되지 않고 전달되도록 밝기, 명암, 채도, 감마보정을 적응적으로 처리하여 항상 고품질의 영상을 시청할 수 있는 LED 전광판의 옥외 시인성 향상을 위한 고 품질 영상구현 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a high-quality image realization system for improving the outdoor visibility of an LED sign, and more particularly, a main light control device using a dimming control device to adaptively respond to the luminance and gamma correction of the LED sign. In accordance with the change in degree, the brightness and contrast ratio are increased while processing the brightness of images with dark and bright gradation values during the day, and lowering the brightness of images with bright gradation values as well as dark gradations at night, while reducing the luminance and contrast ratio. It is possible to improve the visibility by increasing it. Also, it is possible to see high-quality images at all times by adaptively processing brightness, contrast, saturation, and gamma correction so that the information of the input image is transmitted without distortion to the output image information. It relates to a high-quality image realization system for improving visibility.

종래의 LED 전광판은 컴퓨터나 DVD 플레이어 등과 같은 디지털영상 재생장치를 이용하여 이 장치가 갖고 있는 밝기, 명암, 채도, 감마보정 등의 영상에 대한 품질을 향상시키는 기능을 수행하여 생성된 디지털영상데이터 및 제어신호를 LED 전광판에 전송하고, 이 신호들을 이용하여 LED 전광판에 탑재되어 있는 밝기 및 색상제어장치에 의해서 비트변환, 감마보정, 디밍제어 등의 기능을 수행하여 LPM(LED Pixel Module)모듈의 규격에 맞는 영상데이터 및 제어신호로 변환하고 LPM 모듈에 전송하여 영상을 재현하게 된다. Conventional LED display boards use a digital image playback device such as a computer or DVD player to improve the quality of images such as brightness, contrast, saturation, and gamma correction. The standard of LPM (LED Pixel Module) module by transmitting control signals to the LED signboard and performing functions such as bit conversion, gamma correction, and dimming control by the brightness and color control device mounted on the LED signboard using these signals. It converts the video data and control signal to fit and transmits it to the LPM module to reproduce the video.

또한 종래의 LED 전광판에서는 영상의 품질을 향상시키기 위하여 디지털영상 재생장치에 내장된 밝기, 명암, 감마보정 등을 수학식 (1)을 이용하여 수행한다. 수학식 (1)은 이하와 같다.In addition, in a conventional LED display board, brightness, contrast, gamma correction, etc. built into a digital image reproducing apparatus are performed using Equation (1) in order to improve the quality of an image. Equation (1) is as follows.

f(x) = gain× X gamma ±offset 수학식 (1)f(x) = gain× X gamma ± offset equation (1)

gain=명암조절 상수gain=contrast control constant

offset=밝기조절 상수offset=brightness adjustment constant

gamma =감마값조절 상수 gamma = Gamma value adjustment constant

이때, 입력되는 적색, 녹색, 청색의 각각 8비트 디지털영상데이터 값을 X라고 할 때에 LED 전광판의 밝기(휘도)를 증가하기 위하여 8비트 디지털영상데이터는 계조가 0~255로 256단계로 표시하는데 이 256단계의 계조에 똑같이 밝기조절 상수로 30을 더한다면 도 1과 같이 계조값이 30만큼 증가하게 되어 어두운 부분은 밝아지게 되나 밝은 부분의 계조값인 225 이상은 255로 포화가 되는 문제점을 가지고 있다.At this time, when the input red, green, and blue 8-bit digital image data value is X , the 8-bit digital image data is displayed in 256 steps with a gray scale of 0 to 255 in order to increase the brightness (luminance) of the LED billboard. If 30 is added as a brightness control constant to the 256-step grayscale, the grayscale value increases by 30 as shown in FIG. 1, so that the dark part becomes bright, but the grayscale value of the bright part, which is 225 or more, is saturated to 255. .

밝기를 감소시키기 위하여 밝기조절 상수로 30을 뺀다면 도 2와 같이 0~30까지의 계조는 모두 0이 되고 255는 225가 되는 등의 모든 계조들이 동일한 수준으로 밝기가 낮아지며 어두운 계조는 0값에 포화되게 된다.In order to reduce the brightness, if 30 is subtracted by the brightness control constant, as shown in Fig. 2, all grayscales from 0 to 30 become 0, 255 becomes 225, and all grayscales are lowered to the same level, and dark grayscales are reduced to 0. Become saturated.

또한, 명암을 증가하기 위하여 명암조절 상수를 1.3으로 하였을 때에 명암은 곱하기 기능이기 때문에 어두운 계조에서는 별 차이가 없지만 도 3과 같이 밝은 계조로 갈수록 반응이 커져, 명암을 올리면 명암비가 높아지지만 밝은 색부분에서 포화가 된다.In addition, in order to increase the contrast, when the contrast control constant is set to 1.3, since the contrast is a multiply function, there is no significant difference in dark gradations, but the response increases as the contrast increases as shown in FIG. 3, and increasing the contrast increases the contrast ratio, but the bright color part. Becomes saturated at

명암을 감소하기 위하여 명암조절 상수를 0.8으로 하였을 때에 도 4와 같이 명암은 밝은 계조에서 반응이 커져 어두워지는 비율이 높아짐에 따라서 영상이 전체적으로 어둡게 된다.In order to reduce the contrast, when the contrast control constant is set to 0.8, as shown in FIG. 4, the response increases in the bright gradation and the image becomes dark as the ratio of darkening increases.

옥외에 설치된 LED 전광판은 낮에는 휘도가 6,000~10,000Cd/㎡ 이상이 되고 밤에는 빛 방사허용기준에 의거하여 해진 후 60분~24:00까지는 1,500Cd/㎡ 이하로 유지하고, 24:00~해뜨기 전 60분까지는 1,000Cd/㎡ 이하로 유지해야하기 때문에 휘도변화가 매우 심하게 되어 앞에서 설명한 밝기, 명암을 조절하게 되면 고품질의 영상을 디스플레이할 수 없게 되는 문제가 있다.LED billboards installed outdoors have a luminance of 6,000~10,000Cd/㎡ or more during the day, and at night, according to the light emission allowance standard, keep below 1,500Cd/㎡ from 60 minutes to 24:00 after sunset, and 24:00~ Since it must be kept below 1,000Cd/m2 until 60 minutes before sunrise, the luminance change becomes very severe, and if the brightness and contrast described above are adjusted, there is a problem that high-quality images cannot be displayed.

인간의 시각은 베버의 법칙(Weber's law)에 따라 밝기에 대해 비선형적으로 반응한다. 이 때문에 일실시예를 들어 적색, 녹색, 청색에 대하여 각각 8비트로 한정된 정보표현 량(bit depth)안에서 선형적으로 빛의 밝기를 디스플레이하면, 사람의 눈이 민감하게 반응하는 어두운 부분의 경우 밝기가 변할 때 부드럽게 느껴지지 않고 단절되어 보이는 현상( posterization)이 발생하여 주어진 정보표현량의 한계 안에서 최적의 화질을 보여주기 위해선 비선형적으로 어두운 부분을 더 자세히 디스플레이할 필요가 있다. Human vision responds nonlinearly to brightness according to Weber's law. For this reason, for example, if the brightness of light is displayed linearly within a bit depth limited to 8 bits for each of red, green, and blue, the brightness of a dark part where the human eye reacts sensitively is reduced. When it changes, it does not feel smooth, but a phenomenon that looks disconnected (posterization) occurs, so it is necessary to display non-linearly dark areas in more detail in order to show optimal image quality within the limits of a given amount of information expression.

따라서 영상의 에지 선명도를 향상시켜 영상의 품질을 개선하기 위하여 밝기, 명암보다는 감마보정 값을 2.0~2.5의 범위 내에서 조절하여 사용하고 있다. Therefore, in order to improve the image quality by improving the edge sharpness of the image, the gamma correction value rather than the brightness and contrast is adjusted within the range of 2.0 to 2.5 and used.

종래의 LED 전광판은 디지털영상 재생장치에서 전송되어진 적색, 녹색, 청색에 대하여 각각 8비트 디지털영상데이터를 LPM 모듈의 규격에 맞는 신호로 변환하여 스크린에서 재생하게 되면 휘도가 매우 낮게 되어 8비트 영상데이터를 12비트에서 16비트 이내로 비트변환을 수행하고 감마값을 2.0 또는 2.5로 보정하여 영상을 재생하게 된다. Conventional LED display boards convert 8-bit digital image data for red, green, and blue transmitted from a digital image reproducing device into signals conforming to the standard of the LPM module and play them back on the screen, resulting in very low luminance and 8-bit image data. The image is reproduced by performing bit conversion from 12 bits to within 16 bits and correcting the gamma value to 2.0 or 2.5.

그러나 LED 전광판의 휘도는 낮에는 10,000Cd/㎡ 이상으로 밤에는 1,000Cd/㎡ 이하로 유지되어 휘도변화가 매우 심하게 되며, LED 전광판의 주변조도 또한 낮에는 주광조도가 약 80,000Lux이상이 되고 밤에는 거의 0Lux에 근접하게 되어 주광조도 변화가 매우 심하다는 것을 알 수 있는데, 도 5와 같이 사람의 눈은 주광조도에 변화에 따라서 상대적으로 인지되기 때문에 주광조도가 상승하는 낮에는 LED 전광판의 휘도가 10,000Cd/㎡ 이상일지라도 낮게 인지되고, 주광조도가 하강하는 밤에는 휘도가 1,000Cd/㎡ 이하로 유지되어도 높게 인지된다. However, the luminance of the LED signboard is maintained above 10,000Cd/㎡ during the day and below 1,000Cd/㎡ at night, so the luminance change is very severe. The peripheral illumination of the LED display board is also about 80,000Lux or more during the day, and at night. It can be seen that the change in the daylight illuminance is very severe as it approaches 0Lux. As shown in FIG. 5, the human eye is relatively perceived according to the change in the daylight illuminance, so during the day when the daylight illuminance increases, the brightness of the LED signboard is 10,000. Even if it is Cd/m2 or more, it is perceived as low, and at night when the daylight illuminance is lowered, it is perceived as high even if the luminance is maintained at 1,000 Cd/m2 or less.

이처럼 주광조도가 높은 옥외에서는 LED 전광판에서 내보내는 빛이 상대적으로 적어지므로 영상을 정확하게 인지하기 어렵게 되며, LCD, PDP, OLED로 구성되는 디스플레이장치는 휘도가 1,000Cd/㎡ 이하인 관계로 영상이 보이지 않게 된다. 이와 같은 현상은 화면에 반사되는 빛의 밝기가 디스플레이에서 보여주는 영상보다 밝으면 영상이 어둡게 보여 인지하기 힘들게 되는 문제가 발생한다.As such, outdoors with high daylight illuminance, the amount of light emitted from the LED display becomes relatively small, making it difficult to accurately recognize the image, and the display device composed of LCD, PDP, and OLED is not visible because the luminance is less than 1,000Cd/m². . Such a phenomenon causes a problem in that if the brightness of light reflected on the screen is brighter than the image displayed on the display, the image appears dark, making it difficult to recognize.

또한, UHD 방송이 상용화됨에 따라서 실감나는 영상 서비스를 제공받기를 원하는 사람들의 관심은 단순히 해상도 확장과 같은 1차원적 요소에만 머무는 것이 아니라 고화질 구현을 위하여 영상의 해상도, 비트 수, 프레임 속도, 색 영역, 밝기(다이나믹 레인지)를 고려한 복합적 요소에까지 이르게 되어 옥외에 설치되는 LED 전광판에 대하여 옥외 시인성 향상을 위해서는 주변의 주광조도 변화에 맞추어 낮에는 고 명암비를 유지하면서 영상을 밝게 처리하고 밤에는 고 명암비를 유지하면서 영상의 밝기를 낮게 처리하여 항상 고품질의 영상을 디스플레이 할 수 있도록 밝기와 감마보정 값을 조절해야하는데 종래의 LED 전광판은 디밍제어장치를 이용하여 밝기를 제어하고 있는데 앞에서 설명한 바와 같이 영상이 포화되거나 단절되고 고 명암비를 유지할 수 없게 되어 고품질의 영상을 재현하는 데에는 문제가 있다. In addition, as UHD broadcasting is commercialized, the interest of those who want to receive realistic video services is not only limited to one-dimensional elements such as resolution expansion, but the resolution, number of bits, frame rate, and color gamut of video for high-definition implementation. , In order to improve the visibility of the outdoor LED signboards installed outdoors by reaching a complex factor that considers the brightness (dynamic range), the image is brightly processed while maintaining a high contrast ratio during the day according to the change of the surrounding daylight illumination, and a high contrast ratio is achieved at night. It is necessary to adjust the brightness and gamma correction values so that the brightness of the image is lowered while maintaining it so that the high-quality image can be displayed at all times. The conventional LED signboard uses a dimming control device to control the brightness. As described above, the image is saturated. There is a problem in reproducing a high-quality image because it is disconnected or disconnected, and the high contrast ratio cannot be maintained.

선행특허는 광고판의 MCU 내에 ITS와 ATS로 구분하여 양방향으로 ATS 자동 절체 동작을 통해 원거리에서 감마 보정, 자동 디밍, 전광판 밝기값, 전광판의 모듈불량 확인이 가능하고, 밤과 낮의 영상 명암비율을 자동으로 조절, 온도 제어 및 영상표출 켈리브레이션에 필요한 전광판 구동 연동제어가 가능하도록 구성한 원거리에서 2WAY 하이 스피드로 전광판 상태를 점검하도록 하는 구성이 기재되어 있다.The preceding patent is divided into ITS and ATS within the MCU of the billboard, and through ATS automatic switching operation in both directions, gamma correction, automatic dimming, brightness value of the billboard, module defects of the billboard can be checked from a distance, and the image contrast ratio of night and day can be checked. A configuration is described to check the status of the electronic signboard at 2WAY high speed from a long distance, configured to enable automatic control, temperature control, and linkage control of electronic signage required for image display calibration.

그러나 선행특허는 자동으로 전광판의 상태를 점검하거나 디밍제어를 통해 명암 만을 조절하므로, 이에 때른 색감 저하는 방지할 수 없는 문제점이 있으며, 이에 따라 밤에는 LED 전광판의 시인성이 감소되는 문제점이 있다.However, since the prior patent automatically checks the state of the electronic signboard or adjusts only the contrast through dimming control, there is a problem that it cannot be prevented from improper color deterioration, and accordingly, there is a problem that the visibility of the LED signboard at night decreases.

선행특허 : 한국 등록특허공보 제10-2015644호(2019.08.22.)Prior patent: Korean Patent Publication No. 10-2015644 (2019.08.22.)

본 발명은 사람의 눈은 외부 환경인 주변 밝기 즉, 주광조도의 변화에 대하여 상대적으로 주광조도가 상승하는 낮에는 LED 전광판의 휘도가 낮게 인지되고, 주광조도가 하강하는 밤에는 높게 인지되기는 것에 착안하여 LED 전광판의 밝기와 명암을 주광조도의 변화에 맞추어서 옥외 시인성이 향상될 수 있도록 낮에는 어두운 계조와 밝은 계조값을 갖는 영상을 밝게 처리하면서 명암비를 높이고, 밤에는 어두운 계조뿐만 아니라 밝은 계조값을 갖는 영상의 밝기를 낮게 처리하면서 명암비를 높임으로서 시인성을 향상시킬 수 있도록 밝기, 채도, 감마보정을 적응적으로 처리하여 항상 고품질의 영상을 시청할 수 있는 LED 전광판의 옥외 시인성 향상을 위한 고 품질 영상구현 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention focuses on the fact that the human eye perceives low luminance of the LED signboard during the daytime when the daylight illuminance increases relative to the change in the ambient brightness, that is, the daylight illuminance, which is an external environment, and is perceived as high at night when the daylight illuminance decreases. In order to improve the visibility of the outdoor by matching the brightness and contrast of the LED display to the change of the daylight illuminance, the image with dark and bright gradations during the day is processed brightly, increasing the contrast ratio, and not only the dark gradations at night, but also the bright gradation values. Implement high-quality images to improve the outdoor visibility of LED display boards that can always watch high-quality images by adaptively processing brightness, saturation, and gamma correction to improve visibility by increasing the contrast ratio while lowering the brightness of the image. Its purpose is to provide a system.

본 발명은 컴퓨터, DVD 플레이어 등의 디지털영상 재생장치, 영상신호분배장치, 밝기 및 색상제어장치 그리고 LPM 모듈들을 조합한 스크린으로 구성되는 LED 전광판에 있어서, LED 전광판에 디스플레이할 화면을 디지털 영상신호로 변환하고, 상기 디지털 영상신호를 DVI/HDMI 전송신호인 TMDS 신호로 변환하여 영상신호분배장치에 전송하고, LED 전광판의 화면 크기 및 위치 설정, 화면분할 제어, ON/Off, 운영시간 예약, 영상의 디스플레이 순서 결정 등의 영상 스케줄 기능과 명암, 감마보정, 밝기, 채도 조절 등의 기능을 수행하는 디지털영상 재생장치; 상기 DVI/HDMI 전송신호인 TMDS 신호를 전송받는 DVI/HDMI 수신부, 디밍제어기, 영상 및 디밍데이터 처리장치, 타이밍 및 비디오 제어신호 발생기, 디밍데이터와 영상데이터를 DVI/HDMI 신호인 TMDS신호로 변환하여 DVI, HDMI, UTP 케이블 등을 사용하여 여러 개의 LED 전광판의 밝기 및 색상제어장치에 전송하는 중계기( Repeater)를 포함하여 구성되는 디지털 영상신호 분배장치; 상기 DVI, HDMI, UTP 등의 케이블을 이용하여 전송된 DVI/HDMI신호인 TMDS 신호를 입력받아 다음 단에 연결된 다른 밝기 및 색상제어장치에 이 신호를 전송할 수 있는 중계기와 이 신호를 클록신호, 영상데이터신호, 영상제어신호, 디밍데이터신호로 변환하는 타이밍 및 LPM모듈 신호발생부와, 하나의 FPGA에 R, G, B 기억장치, 8비트 영상 데이터를 12비트에서 20비트로 변환하기 위하여 연산을 수행하는 연산장치, 영상의 품질을 향상시키기 위한 밝기조절, 채도향상, 감마보정의 기능을 수행하는 컬러강화장치, 또한 이 장치들을 제어할 수 있도록 제어신호를 발생하는 비트변환 및 컬러강화처리부를 포함하는 밝기 및 색상제어장치 및 상기 밝기증가, 감소 및 컬러강화를 수행하여 생성된 12비트에서 20비트의 영상데이터를 LPM 모듈에 전송할 수 있도록 LPM 모듈의 규격에 맞는 쉬프트클록신호, 출력인에이블신호, 스트로브신호, 스캔라인선택신호 등의 제어신호를 만들어 LPM 모듈에 전송하는 역할과 이 제어신호에 동기화되어 디스플레이할 R, G, B 영상데이터를 생성하고 전송하는 LED 전광판 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an LED display comprising a computer, a digital video playback device such as a DVD player, a video signal distribution device, a brightness and color control device, and a screen combining LPM modules, wherein the screen to be displayed on the LED sign is converted into a digital video signal. And converts the digital video signal into a DVI/HDMI transmission signal, TMDS signal, and transmits it to the video signal distribution device. A digital image reproducing apparatus that performs an image schedule function such as determining a display order, and functions such as contrast, gamma correction, brightness, and saturation adjustment; A DVI/HDMI receiver receiving the DVI/HDMI transmission signal TMDS signal, a dimming controller, an image and dimming data processing device, a timing and video control signal generator, and converting the dimming data and image data into a DVI/HDMI signal TMDS signal. A digital video signal distribution device comprising a repeater for transmitting to a brightness and color control device of a plurality of LED display boards using a DVI, HDMI, UTP cable, or the like; A repeater capable of receiving TMDS signals, which are DVI/HDMI signals transmitted using cables such as DVI, HDMI, UTP, etc., and transmitting the signals to other brightness and color control devices connected to the next stage, and clock signals and video signals. Timing and LPM module signal generator for converting data signals, image control signals, and dimming data signals, R, G, B memory devices in one FPGA, and perform operations to convert 8-bit image data from 12 bits to 20 bits A color enhancement device that performs functions of brightness control, saturation enhancement, and gamma correction to improve image quality, and a bit conversion and color enhancement processing unit that generates a control signal to control these devices. Brightness and color control device and shift clock signal, output enable signal, strobe that meet the standard of the LPM module so that the 12-bit to 20-bit image data generated by performing the brightness increase, decrease, and color enhancement can be transmitted to the LPM module. It characterized in that it comprises a control signal, such as a signal, a scan line selection signal and the role of transmitting to the LPM module, and the control signal is synchronized with the control signal to generate and transmit R, G, B image data to be displayed and transmits.

상기 밝기 및 색상제어장치는 LED 전광판에서 주광조도의 변화에 대응할 수 있도록 디밍데이터값을 이용하여 감마보정 상수 값과 휘도조절 상수를 자동으로 선택하여 주변의 주광조도 및 LED 전광판의 휘도에 관계없이 항상 고 명암비를 유지할 수 있도록 제어하는 고명암 유지모듈을 구비하고, 상기 디밍데이터에 의하여 여러 개의 감마보정 값들 중에서 하나를 선택하여 옥외 시인성 향상시킬 수 있도록 8비트인 0~255의 값을 갖는 입력영상데이터에 대하여 일실시예로서 LED 전광판의 휘도가 10,000Cd/㎡값을 갖도록 16비트로 비트변환하고, 상기 감마보정 값의 감마보정 상수 값을 1.75, 2.0, 2.25, 2.5, 2.75, 3.0, 3.25, 3.5, 3.75 등으로 구분하여 영상데이터를 발생하는 디밍데이터가 3비트 0~7값 즉, 8단계로 구성되고 디밍데이터 값이 7이면 주광조도 값이 매우 높은 한 낮일 때라고 한다면 이때에 감마값을 1.75로 선택하여 어둡게 나타나는 계조의 휘도를 상승시키고, 주광조도가 한 단계 낮은 디밍데이터 값이 6이면 감마값을 2.0으로 선택하여 어둡게 나타나는 계조의 휘도를 한 단계 낮추도록 하고, 상기 주광조도가 점점 낮아져 밤일 때인 디밍데이터 값이 0일 때에는 감마값을 3.5로 선택하여 어두운 부분을 더 어둡게 한다면 앞에서 설명한 LED 전광판의 밝기와 명암을 주광조도의 변화에 맞추어서 옥외 시인성이 향상될 수 있도록 낮에는 어두운 계조와 밝은 계조값을 갖는 영상을 밝게 처리하면서 명암비를 높이고, 밤에는 어두운 계조뿐만 아니라 밝은 계조값을 갖는 영상의 밝기를 낮게 처리하면서 명암비를 높임으로서 시인성을 향상시킬 수 있도록 밝기, 채도, 감마보정을 적응적으로 처리하여 항상 고품질의 영상을 시청할 수 있는 것을 특징으로 한다.The brightness and color control device automatically selects the gamma correction constant value and the luminance control constant using the dimming data value so as to respond to the change in the main light illuminance in the LED billboard, so that it is always irrespective of the surrounding main light illuminance and the brightness of the LED billboard. Input image data having a value of 0 to 255, which is 8 bits, to improve outdoor visibility by selecting one of several gamma correction values according to the dimming data and having a high contrast maintenance module that controls to maintain a high contrast ratio. As an exemplary embodiment, bit conversion is performed into 16 bits so that the brightness of the LED display board has a value of 10,000 Cd/m 2, and the gamma correction constant value of the gamma correction value is 1.75, 2.0, 2.25, 2.5, 2.75, 3.0, 3.25, 3.5, If the dimming data that generates the image data by dividing it into 3.75, etc. is composed of 3-bit 0~7 values, that is, 8 steps, and the dimming data value is 7, the daylight illuminance value is very high. If the dimming data value that appears dark is increased and the dimming data value of which the daylight illuminance is lower by one level is 6, the gamma value is selected as 2.0 to lower the brightness of the grayscale that appears dark by one step, and the daylight illuminance is gradually lowered and the dimming data value at night. When this is 0, if the gamma value is set to 3.5 to make the dark part darker, the image with dark and bright gradation values during the day is displayed so that outdoor visibility can be improved by matching the brightness and contrast of the LED display board described above to the change in the main light illuminance. Brightness, saturation, and gamma correction are adaptively processed to improve visibility by increasing the contrast ratio while processing the brightness of images with bright gradation values as well as dark gradations low at night. It is characterized by being able to watch video.

상기 밝기 및 색상제어장치는 LED 전광판의 밝기와 명암을 주광조도의 변화에 맞추어서 디밍데이터를 이용하여 자동으로 감마보정 상수 값과 휘도조절 상수를 선택해 옥외 시인성이 향상될 수 있도록 낮에는 어두운 계조와 밝은 계조값을 갖는 영상을 밝게 처리하면서 명암비를 높이고, 밤에는 어두운 계조뿐만 아니라 밝은 계조값을 갖는 영상의 밝기를 낮게 처리하면서 명암비를 높임으로서 시인성을 향상시킬 수 있도록 하여 항상 고품질의 영상을 시청할 수 있는 것을 특징으로 한다.The brightness and color control device automatically selects the gamma correction constant value and the brightness control constant using dimming data by matching the brightness and contrast of the LED display board to the change in the main light illuminance. High-quality images can be viewed at all times by enhancing the contrast ratio while processing images with gradation values brightly, and by increasing the contrast ratio while lowering the brightness of images with bright gradations as well as dark gradations at night. It is characterized by that.

본 발명은 LED 전광판의 밝기와 명암을 주광조도의 변화에 맞추어서 옥외 시인성이 향상될 수 있도록 낮에는 어두운 계조와 밝은 계조값을 갖는 영상을 밝게 처리하면서 명암비를 높이고, 밤에는 어두운 계조뿐만 아니라 밝은 계조값을 갖는 영상의 밝기를 낮게 처리하면서 명암비를 높임으로서 시인성을 향상시킬 수 있도록 하여 항상 고품질의 영상을 시청할 수 있는 효과가 있다.The present invention enhances the contrast ratio while brightly processing images having dark and bright grayscale values during the day so that outdoor visibility can be improved by matching the brightness and contrast of the LED signboard with the change of the main light illuminance, and at night, not only the dark grayscale but also the bright grayscale. By reducing the brightness of an image having a value and increasing the contrast ratio, the visibility can be improved, so that a high-quality image can be viewed at all times.

또한, 입력영상의 정보가 출력영상 정보에 왜곡되지 않고 전달되어 항상 고품질의 영상을 디스플레이할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the information of the input image is transmitted without distortion to the output image information, there is an effect of always displaying a high-quality image.

또한, LED 전광판에서 주광조도의 변화에 대응할 수 있도록 디밍데이터 값을 이용하여 감마보정 상수 값과 휘도조절 상수를 자동으로 선택하여 주변의 주광조도 및 LED 전광판의 휘도에 관계없이 항상 고 명암비를 유지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the gamma correction constant value and the luminance control constant are automatically selected using the dimming data value to respond to the change in the main light illuminance in the LED billboard, so that the high contrast ratio can always be maintained regardless of the surrounding daylight illuminance and the luminance of the LED billboard. There is an effect.

도 1은 종래의 LED 전광판에서 밝기증가(offset=30, gamma=1)를 설명하기 위한 곡선이다.
도 2는 종래의 LED 전광판에서 밝기감소(offset=-30, gamma=1)를 설명하기 위한 곡선이다.
도 3은 종래의 LED 전광판에서 명암증가(gain=1.3, gamma=1)를 설명하기 위한 곡선이다.
도 4는 종래의 LED 전광판에서 명암감소(gain=0.8, gamma=1)를 설명하기 위한 곡선이다.
도 5는 주광조도의 변화에 대한 인지된 밝기예측 영상데이터를 설명하기 위한 곡선이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 전광판의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상신호분배기의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 밝기 및 색상제어장치의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 입력영상데이터 값에 대한 출력영상데이터 값(휘도 10,000[Cd/㎡])을 설명하기 위한 곡선이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 입력영상데이터 값에 대한 출력영상데이터 값(휘도 1,500[Cd/㎡])을 설명하기 위한 곡선이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 감마보정 값의 변화에 의한 옥외 시인성을 향상시키는 방법(휘도 10,000[Cd/㎡])을 설명하기 위한 곡선이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 주변 주광조도 변화에 의한 밝기(휘도)와 감마곡선 관계를 설명하기 위한 곡선이다.
1 is a curve for explaining an increase in brightness (offset=30, gamma=1) in a conventional LED display.
2 is a curve for explaining a reduction in brightness (offset=-30, gamma=1) in a conventional LED display.
3 is a curve for explaining an increase in contrast (gain = 1.3, gamma = 1) in a conventional LED display.
4 is a curve for explaining the reduction in contrast (gain = 0.8, gamma = 1) in a conventional LED display.
5 is a curve for explaining perceived brightness prediction image data for a change in daylight illuminance.
6 is a block diagram schematically showing the configuration of an LED billboard according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram schematically showing the configuration of a video signal divider according to an embodiment of the present invention.
8 is a block diagram schematically showing the configuration of a brightness and color control apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 is a curve for explaining an output image data value (luminance 10,000 [Cd/m2]) with respect to an input image data value according to an embodiment of the present invention.
10 is a curve for explaining an output image data value (luminance 1,500 [Cd/m2]) with respect to an input image data value according to an embodiment of the present invention.
11 is a curve for explaining a method of improving outdoor visibility (luminance 10,000 [Cd/m2]) by changing a gamma correction value according to an embodiment of the present invention.
12 is a curve illustrating a relationship between brightness (luminance) and a gamma curve due to a change in ambient daylight illuminance according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 컴퓨터, DVD 플레이어 등의 디지털영상 재생장치(100), 영상신호분배장치, 밝기 및 색상 제어장치(311) 그리고 LPM 모듈들을 조합한 스크린으로 구성되는 LED 전광판에 있어서, LED 전광판에 디스플레이할 화면을 디지털 영상신호로 변환하고, 상기 디지털 영상신호를 DVI/HDMI 전송신호인 TMDS 신호로 변환하여 영상신호분배장치에 전송하고, LED 전광판의 화면 크기 및 위치 설정, 화면분할 제어, ON/Off, 운영시간 예약, 영상의 디스플레이 순서 결정 등의 영상 스케줄 기능과 명암, 감마보정, 밝기, 채도 조절 등의 기능을 수행하는 디지털영상 재생장치(100); 상기 DVI/HDMI 전송신호인 TMDS 신호를 전송받는 DVI/HDMI 수신부(211), 디밍제어기(220), 영상 및 디밍데이터 처리장치(212), 타이밍 및 비디오 제어신호 발생기(214), 디밍데이터와 영상데이터를 DVI/HDMI 신호인 TMDS신호로 변환하여 DVI, HDMI, UTP 케이블 등을 사용하여 여러 개의 LED 전광판의 밝기 및 색상제어장치(300)에 전송하는 중계기( Repeater)를 포함하여 구성되는 디지털 영상신호 분배장치(200); 상기 DVI, HDMI, UTP 등의 케이블을 이용하여 전송된 DVI/HDMI신호인 TMDS 신호를 입력받아 다음 단에 연결된 다른 밝기 및 색상제어장치(300)에 이 신호를 전송할 수 있는 중계기와 이 신호를 클록신호, 영상데이터신호, 영상제어신호, 디밍데이터신호로 변환하는 타이밍 및 LPM모듈 신호발생부(320)와, 하나의 FPGA에 R, G, B 기억장치(312), 8비트 영상 데이터를 12비트에서 20비트로 변환하기 위하여 연산을 수행하는 연산장치(313), 영상의 품질을 향상시키기 위한 밝기조절, 채도향상, 감마보정의 기능을 수행하는 컬러강화장치, 또한 이 장치들을 제어할 수 있도록 제어신호를 발생하는 비트변환 및 컬러 강화처리부(310)를 포함하는 밝기 및 색상제어장치(300) 및 상기 밝기증가, 감소 및 컬러강화를 수행하여 생성된 12비트에서 20비트의 영상데이터를 LPM 모듈에 전송할 수 있도록 LPM 모듈의 규격에 맞는 쉬프트클록신호, 출력인에이블신호, 스트로브신호, 스캔라인선택신호 등의 제어신호를 만들어 LPM 모듈에 전송하는 역할과 이 제어신호에 동기화되어 디스플레이할 R, G, B 영상데이터를 생성하고 전송하는 LED 전광판 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is an LED display consisting of a computer, a digital video playback device 100 such as a DVD player, a video signal distribution device, a brightness and color control device 311, and a screen in which LPM modules are combined, which can be displayed on the LED display board. Converts the screen into a digital video signal, converts the digital video signal into a DVI/HDMI transmission signal, TMDS signal, and transmits it to the video signal distribution device, setting the screen size and position of the LED billboard, controlling the screen division, ON/Off, A digital image reproducing apparatus 100 for performing an image schedule function such as scheduling an operating time and determining a display order of an image, and a function such as contrast, gamma correction, brightness, and saturation control; A DVI/HDMI receiving unit 211, a dimming controller 220, an image and dimming data processing device 212, a timing and video control signal generator 214, and a dimming data and image receiving the TMDS signal, which is the DVI/HDMI transmission signal. A digital video signal comprising a repeater that converts data into a DVI/HDMI signal TMDS signal and transmits it to the brightness and color control device 300 of multiple LED billboards using DVI, HDMI, UTP cables, etc. Distribution device 200; A repeater capable of receiving the TMDS signal, which is a DVI/HDMI signal transmitted using a cable such as DVI, HDMI, UTP, etc., and transmitting the signal to another brightness and color control device 300 connected to the next stage, and clocking the signal A timing and LPM module signal generator 320 for converting signals, video data signals, video control signals, and dimming data signals, and R, G, B memory devices 312, and 8-bit video data to 12 bits in one FPGA A computing device 313 that performs an operation to convert from to 20 bits, a color enhancement device that performs functions of brightness control, saturation enhancement, and gamma correction to improve image quality, and a control signal to control these devices. The brightness and color control device 300 including the bit conversion and color enhancement processing unit 310 that generates and transmits the 12-bit to 20-bit image data generated by performing the brightness increase, decrease, and color enhancement to the LPM module. The role of generating control signals such as shift clock signals, output enable signals, strobe signals, scan line selection signals, etc. that meet the specifications of the LPM module and transmitting them to the LPM module, and the R, G, B to be displayed in synchronization with this control signal. It characterized in that it comprises an LED display control unit for generating and transmitting image data.

상기 밝기 및 색상 제어장치(311)는 LED 전광판에서 주광조도의 변화에 대응할 수 있도록 디밍데이터값을 이용하여 감마보정 상수 값과 휘도조절 상수를 자동으로 선택하여 주변의 주광조도 및 LED 전광판의 휘도에 관계없이 항상 고 명암비를 유지할 수 있도록 제어하는 고명암 유지모듈을 구비하고, 상기 디밍데이터에 의하여 여러 개의 감마보정 값들 중에서 하나를 선택하여 옥외 시인성 향상시킬 수 있도록 8비트인 0~255의 값을 갖는 입력영상데이터에 대하여 일실시예로서 LED 전광판의 휘도가 10,000Cd/㎡값을 갖도록 16비트로 비트변환하고, 상기 감마보정 값의 감마보정 상수 값을 1.75, 2.0, 2.25, 2.5, 2.75, 3.0, 3.25, 3.5, 3.75 등으로 구분하여 영상데이터를 발생하는 디밍데이터가 3비트 0~7값 즉, 8단계로 구성되고 디밍데이터 값이 7이면 주광조도 값이 매우 높은 한 낮일 때라고 한다면 이때에 감마값을 1.75로 선택하여 어둡게 나타나는 계조의 휘도를 상승시키고, 주광조도가 한 단계 낮은 디밍데이터 값이 6이면 감마값을 2.0으로 선택하여 어둡게 나타나는 계조의 휘도를 한 단계 낮추도록 하고, 상기 주광조도가 점점 낮아져 밤일 때인 디밍데이터 값이 0일 때에는 감마값을 3.5로 선택하여 어두운 부분을 더 어둡게 한다면 앞에서 설명한 LED 전광판의 밝기와 명암을 주광조도의 변화에 맞추어서 옥외 시인성이 향상될 수 있도록 낮에는 어두운 계조와 밝은 계조값을 갖는 영상을 밝게 처리하면서 명암비를 높이고, 밤에는 어두운 계조뿐만 아니라 밝은 계조값을 갖는 영상의 밝기를 낮게 처리하면서 명암비를 높임으로서 시인성을 향상시킬 수 있도록 밝기, 채도, 감마보정을 적응적으로 처리하여 항상 고품질의 영상을 시청할 수 있는 것을 특징으로 한다.The brightness and color control device 311 automatically selects the gamma correction constant value and the luminance control constant using dimming data values so as to respond to the change in the main light illuminance in the LED billboard to adjust the surrounding daylight illuminance and the brightness of the LED billboard. It is equipped with a high-contrast maintenance module that controls to always maintain a high contrast ratio, and has a value of 0 to 255, which is 8 bits, to improve outdoor visibility by selecting one of several gamma correction values according to the dimming data. As an embodiment of the input image data, bit conversion is performed into 16 bits so that the brightness of the LED display board has a value of 10,000 Cd/m 2, and the gamma correction constant value of the gamma correction value is 1.75, 2.0, 2.25, 2.5, 2.75, 3.0, 3.25. , 3.5, 3.75, etc., if the dimming data that generates the image data is composed of 3 bits 0~7 values, that is, 8 steps, and the dimming data value is 7, the gamma value is 1.75 at this time if the daylight illuminance value is very high. Select to increase the luminance of dark gradations, and if the dimming data value of which the daylight illuminance is lower by one level is 6, the gamma value is set to 2.0 to lower the luminance of the dark gradations by one step. When the dimming data value is 0, if the gamma value is set to 3.5 to make the dark part darker, the brightness and contrast of the LED billboard described above are adjusted to the change in the daylight illuminance to improve the outdoor visibility. Brightness, saturation, and gamma correction are adaptively processed to improve the visibility by increasing the contrast ratio while processing the brightness of images with bright gradation values as well as dark gradations low at night. It is characterized by being able to watch high-quality images at all times.

상기 밝기 및 색상 제어장치(311)는 LED 전광판의 밝기와 명암을 주광조도의 변화에 맞추어서 디밍데이터를 이용하여 자동으로 감마보정 상수 값과 휘도조절 상수를 선택해 옥외 시인성이 향상될 수 있도록 낮에는 어두운 계조와 밝은 계조값을 갖는 영상을 밝게 처리하면서 명암비를 높이고, 밤에는 어두운 계조뿐만 아니라 밝은 계조값을 갖는 영상의 밝기를 낮게 처리하면서 명암비를 높임으로서 시인성을 향상시킬 수 있도록 하여 항상 고품질의 영상을 시청할 수 있는 것을 특징으로 한다.The brightness and color control device 311 automatically selects the gamma correction constant value and the brightness control constant using dimming data in accordance with the change of the main light illuminance by matching the brightness and contrast of the LED display board to the dark during the day so that outdoor visibility can be improved. The contrast ratio is increased by processing images with gradation and bright gradation values brightly, and by increasing the contrast ratio while lowering the brightness of images with bright gradation values as well as dark gradations at night, high-quality images are always produced. It is characterized by being able to watch.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 전광판의 구성을 개략적으로 도시한 블록도로서, 컴퓨터, DVD 플레이어 등의 디지털영상 재생장치(100), 영상신호분배장치, 밝기 및 색상 제어장치(311) 그리고 LPM 모듈들을 조합한 스크린으로 구성되는 LED 전광판에 있어서, LED 전광판에 디스플레이할 화면을 디지털 영상신호로 변환하고, 상기 디지털 영상신호를 DVI/HDMI 전송신호인 TMDS 신호로 변환하여 영상신호분배장치에 전송하고, LED 전광판의 화면 크기 및 위치 설정, 화면분할 제어, ON/Off, 운영시간 예약, 영상의 디스플레이 순서 결정 등의 영상 스케줄 기능과 명암, 감마보정, 밝기, 채도 조절 등의 기능을 수행하는 디지털영상 재생장치(100); 상기 DVI/HDMI 전송신호인 TMDS 신호를 전송받는 DVI/HDMI 수신부(211), 디밍제어기(220), 영상 및 디밍데이터 처리장치(212), 타이밍 및 비디오 제어신호 발생기(214), 디밍데이터와 영상데이터를 DVI/HDMI 신호인 TMDS신호로 변환하여 DVI, HDMI, UTP 케이블 등을 사용하여 여러 개의 LED 전광판의 밝기 및 색상제어장치(300)에 전송하는 중계기( Repeater)를 포함하여 구성되는 디지털 영상신호 분배장치(200); 상기 DVI, HDMI, UTP 등의 케이블을 이용하여 전송된 DVI/HDMI신호인 TMDS 신호를 입력받아 다음 단에 연결된 다른 밝기 및 색상제어장치(300)에 이 신호를 전송할 수 있는 중계기와 이 신호를 클록신호, 영상데이터신호, 영상제어신호, 디밍데이터신호로 변환하는 타이밍 및 LPM모듈 신호발생부(320)와, 하나의 FPGA에 R, G, B 기억장치(312), 8비트 영상 데이터를 12비트에서 20비트로 변환하기 위하여 연산을 수행하는 연산장치(313), 영상의 품질을 향상시키기 위한 밝기조절, 채도향상, 감마보정의 기능을 수행하는 컬러강화장치, 또한 이 장치들을 제어할 수 있도록 제어신호를 발생하는 비트변환 및 컬러 강화처리부(310)를 포함하는 밝기 및 색상제어장치(300) 및 상기 밝기증가, 감소 및 컬러강화를 수행하여 생성된 12비트에서 20비트의 영상데이터를 LPM 모듈에 전송할 수 있도록 LPM 모듈의 규격에 맞는 쉬프트클록신호, 출력인에이블신호, 스트로브신호, 스캔라인선택신호 등의 제어신호를 만들어 LPM 모듈에 전송하는 역할과 이 제어신호에 동기화되어 디스플레이할 R, G, B 영상데이터를 생성하고 전송하는 LED 전광판 제어부를 포함한다.6 is a block diagram schematically showing the configuration of an LED billboard according to an embodiment of the present invention, a digital image reproducing apparatus 100 such as a computer and a DVD player, a video signal distribution apparatus, and a brightness and color control apparatus 311 ) And in the LED signboard consisting of a screen combining LPM modules, the screen to be displayed on the LED signboard is converted into a digital video signal, and the digital video signal is converted into a TMDS signal, which is a DVI/HDMI transmission signal, and a video signal distribution device. It transmits to and performs video schedule functions such as setting the screen size and position of the LED display board, screen division control, ON/OFF, scheduling of operating hours, and determining the display order of images, and functions such as contrast, gamma correction, brightness, and saturation control. A digital image reproducing apparatus 100; A DVI/HDMI receiving unit 211, a dimming controller 220, an image and dimming data processing device 212, a timing and video control signal generator 214, and a dimming data and image receiving the TMDS signal, which is the DVI/HDMI transmission signal. A digital video signal comprising a repeater that converts data into a DVI/HDMI signal TMDS signal and transmits it to the brightness and color control device 300 of multiple LED billboards using DVI, HDMI, UTP cables, etc. Distribution device 200; A repeater capable of receiving the TMDS signal, which is a DVI/HDMI signal transmitted using a cable such as DVI, HDMI, UTP, etc., and transmitting the signal to another brightness and color control device 300 connected to the next stage, and clocking the signal A timing and LPM module signal generator 320 for converting signals, video data signals, video control signals, and dimming data signals, and R, G, B memory devices 312, and 8-bit video data to 12 bits in one FPGA A computing device 313 that performs an operation to convert from to 20 bits, a color enhancement device that performs functions of brightness control, saturation enhancement, and gamma correction to improve image quality, and a control signal to control these devices. The brightness and color control device 300 including the bit conversion and color enhancement processing unit 310 that generates and transmits the 12-bit to 20-bit image data generated by performing the brightness increase, decrease, and color enhancement to the LPM module. The role of generating control signals such as shift clock signals, output enable signals, strobe signals, scan line selection signals, etc. that meet the specifications of the LPM module and transmitting them to the LPM module, and the R, G, B to be displayed in synchronization with this control signal. It includes an LED display control unit that generates and transmits image data.

이때, 상기 LED 전광판은 디지털영상 재생장치(100), 영상신호분배장치(200), 밝기 및 색상제어장치(300) 그리고 LPM 모듈을 조합한 LED 스크린(400)으로 구성되며 도 6 ~ 12를 참조하여 설명하면 다음과 같다.At this time, the LED display board is composed of a digital image reproducing device 100, an image signal distribution device 200, a brightness and color control device 300, and an LED screen 400 in which an LPM module is combined, see Figs. 6 to 12. It will be described as follows.

상기 디지털영상 재생장치(100)는 컴퓨터, DVD 플레이어(110)와 같은 디지털영상 재생장치들로 구성되며, 이 장치는 LED 전광판에 디스플레이할 화면을 디지털 영상신호로 변환하고 이 영상신호를 DVI/HDMI신호인 TMDS신호로 변환하여 영상신호분배장치(200)에 전송하는 역할을 담당한다. The digital image reproducing device 100 is composed of digital image reproducing devices such as a computer and a DVD player 110, which converts a screen to be displayed on an LED billboard into a digital image signal, and converts the image signal to DVI/HDMI. It converts the signal into a TMDS signal and transmits it to the image signal distribution device 200.

상기 디지털영상 재생장치(100)는 주로 컴퓨터로 구성되며 역할로는 LED 전광판의 화면 크기 및 위치 설정, 화면분할 제어, ON/Off, 운영시간 예약, 영상의 디스플레이 순서 결정 등의 영상 스케줄 기능과 명암, 감마보정, 밝기, 채도 조절(120) 등의 기능을 수행한다.The digital image reproducing apparatus 100 is mainly composed of a computer, and its roles include image scheduling functions such as setting the screen size and position of the LED billboard, controlling the screen division, ON/Off, scheduling operating hours, and determining the display order of images, and contrast. , Gamma correction, brightness, saturation control 120, etc. are performed.

상기 영상신호분배장치(200)는 도 7과 같이 DVI/HDMI 수신부(211), 디밍제어기(230), 영상 및 디밍데이터 처리장치(212), 타이밍 및 비디오 제어신호 발생기(214), DVI/HDMI 신호를 DVI, HDMI, UTP, 광케이블 등을 사용하여 여러 개의 LED 전광판의 밝기 및 색상제어장치(300)에 전송할 수 있는 중계기(Repeater)(213) 등으로 구성된다.As shown in FIG. 7, the video signal distribution device 200 includes a DVI/HDMI receiver 211, a dimming controller 230, an image and dimming data processing device 212, a timing and video control signal generator 214, and a DVI/HDMI. It is composed of a repeater (Repeater) 213 that can transmit signals to the brightness and color control device 300 of a plurality of LED display boards using DVI, HDMI, UTP, optical cables, and the like.

상기 DVI/HDMI 수신부(211)는 디지털영상 재생장치(100)에서 전송된 DVI/HDMI신호인 TMDS 영상신호를 클록신호, 영상데이터(적색, 녹색, 청색)신호, 영상제어(클록, 수평동기, 수직동기, 데이터 인에이블)신호로 변환하여 영상 및 디밍데이터처리장치(212)에 전송하는 역할을 수행한다. The DVI/HDMI receiver 211 receives the TMDS video signal, which is the DVI/HDMI signal transmitted from the digital video playback device 100, as a clock signal, video data (red, green, blue) signal, and video control (clock, horizontal synchronization, It converts into a vertical synchronization, data enable) signal and transmits it to the image and dimming data processing apparatus 212.

상기 디밍제어기(230)는 CdS 광센서로부터 입력된 주광조도 값을 이용하여 디밍데이터를 생성하고, 영상 및 디밍데이터처리장치(212)에 전송한다. 영상 및 디밍데이터 처리장치(212)는 디밍데이터 값과 영상데이터신호를 이용하여 영상의 품질을 향상시킬 수 있는 각종 연산을 수행하여 클록신호, 영상데이터신호, 영상제어신호, 디밍데이터를 재생성하여 DVI/HDMI 중계기(213)에 전송한다. The dimming controller 230 generates dimming data using the daylight illuminance value input from the CdS optical sensor, and transmits the dimming data to the image and dimming data processing device 212. The image and dimming data processing apparatus 212 performs various operations that can improve image quality using dimming data values and image data signals to regenerate clock signals, image data signals, image control signals, and dimming data to be /Transmit to the HDMI repeater 213.

상기 타이밍 및 비디오 제어신호 발생기(214)는 디밍제어기(230), 영상 및 디밍데이터 처리장치(212)를 동작시킬 수 있는 클록신호, 각종 제어신호를 생성하여 각각의 장치들에게 제공한다. DVI/HDMI 중계기(213)는 영상 및 디밍데이터처리장치(212)에서 전송된 클록신호, 영상데이터신호, 영상제어신호, 디밍데이터신호를 TMDS 신호로 변환하고 이 신호를 전송 케이블을 이용하여 여러 개로 구성되는 LED 전광판의 밝기 및 색상제어장치(300)에 동시에 전송하는 역할을 수행한다.The timing and video control signal generator 214 generates clock signals and various control signals capable of operating the dimming controller 230 and the image and dimming data processing device 212 and provides them to respective devices. The DVI/HDMI repeater 213 converts the clock signal, video data signal, video control signal, and dimming data signal transmitted from the video and dimming data processing device 212 into TMDS signals, and converts these signals into multiple units using a transmission cable. It plays a role of simultaneously transmitting to the brightness and color control device 300 of the configured LED display board.

상기 LED 전광판의 밝기 및 색상제어장치(300)는 도 8과 같이 DVI/HDMI 중계기 및 수신부(330), 비트변환 및 컬러 강화처리부(310), 타이밍 및 LPM모듈 신호발생부(320) 등으로 구성된다.The brightness and color control device 300 of the LED display includes a DVI/HDMI repeater and a receiver 330, a bit conversion and color enhancement processing unit 310, a timing and LPM module signal generation unit 320, as shown in FIG. do.

상기 DVI/HDMI 중계기 및 수신부(330)는 영상신호분배장치(200)에서 전송케이블을 이용하여 전송된 TMDS 신호를 입력 받아 다음 단에 연결된 다른 밝기 및 색상제어장치( 300)에 이 신호를 전송할 수 있는 중계기와 이 신호를 클록신호, 영상데이터신호, 영상제어신호, 디밍데이터신호로 변환하여 비트변환 및 컬러강화처리부(310)에 제공하는 수신부로 구성된다. The DVI/HDMI repeater and receiver 330 receives the TMDS signal transmitted from the video signal distribution device 200 using a transmission cable and transmits the signal to another brightness and color control device 300 connected to the next stage. It consists of a repeater and a receiving unit that converts the signal into a clock signal, an image data signal, an image control signal, and a dimming data signal to provide the bit conversion and color enhancement processing unit 310.

상기 비트변환 및 컬러강화처리부(310)는 하나의 FPGA에 R, G, B 기억장치(312), 8비트 영상 데이터를 12비트에서 20비트로 변환하기 위하여 연산을 수행하는 연산장치(313), 영상의 품질을 향상시키기 위한 밝기조절(316), 채도향상(317), 감마보정(318)의 기능을 수행하는 컬러강화장치(315), 또한 이 장치들을 제어할 수 있도록 제어신호를 발생하는 제어장치(311) 등으로 구성된다.The bit conversion and color enhancement processing unit 310 includes an R, G, B memory device 312 in one FPGA, an operation device 313 that performs an operation to convert 8-bit image data from 12 bits to 20 bits, and an image A color enhancement device 315 that performs the functions of brightness control 316, saturation enhancement 317, and gamma correction 318 to improve the quality of the image, and a control device that generates a control signal to control these devices. (311) and the like.

상기 제어장치(311)는 DVI/HDMI 수신부(330)에서 입력되는 시프트클록신호, 수직동기신호, 수평동기신호, DE신호를 이용하여 디지털 영상신호인 각각 적색, 녹색, 청색의 8비트 영상데이터를 R, G, B 기억장치(312)에 저장하거나 저장된 영상데이터를 읽어내어 연산장치(313)에 전송할 수 있는 메모리 어드레스 신호, 메모리 제어신호를 발생하고, 비트변환과 감마보정과 등의 연산을 수행하도록 연산장치(313)를 제어할 수 있는 연산 제어신호를 발생한다. The control device 311 uses a shift clock signal, a vertical synchronization signal, a horizontal synchronization signal, and a DE signal input from the DVI/HDMI receiving unit 330 to receive 8-bit image data of red, green, and blue digital video signals, respectively. Generates a memory address signal and a memory control signal that can be stored in the R, G, B memory device 312 or read out and transmitted to the computing device 313, and performs operations such as bit conversion and gamma correction. It generates an operation control signal capable of controlling the operation device 313 so as to be performed.

그리고 상기 디밍데이터를 이용하여 밝기조절(316), 채도향상(317), 감마보정(318) 기능을 수행할 수 있는 제어신호를 발생하고, LPM 모듈의 타이밍 및 신호발생장치(320)를 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 역할을 한다. And, by using the dimming data, to generate a control signal capable of performing the functions of brightness control 316, saturation enhancement 317, and gamma correction 318, and control the timing and signal generator 320 of the LPM module. It plays a role of generating a control signal for.

상기 R, G, B 기억장치(312)는 DVI/HDMI 수신부(330)로부터 입력되는 각각의 적색, 녹색, 청색의 8비트 영상데이터를 R, G, B 기억장치(312)에 일시적으로 저장할 수 있는 기억장치이다. The R, G, B memory device 312 can temporarily store each red, green, and blue 8-bit image data input from the DVI/HDMI receiver 330 in the R, G, B memory device 312. It is a memory device.

상기 메모리는 짝수 프레임의 영상데이터와 홀수프레임의 영상데이터를 저장할 수 있도록 구성된다. The memory is configured to store image data of even frames and image data of odd frames.

이와 같은 상기 메모리의 저장방식은 상기 디지털영상 재생장치(100) 등에서 출력되는 짝수 프레임의 영상데이터를 저장할 때 홀수 프레임의 영상데이터를 연산장치(313)와 컬러강화장치(315)를 거쳐 LPM 모듈에 전송하고, 반대로 홀수 프레임의 영상데이터를 저장할 때 짝수 프레임의 영상데이터가 연산장치(313)와 컬러강화장치(315)를 거쳐 LPM 모듈에 전송하는 방식을 사용한다. In such a storage method of the memory, when the image data of even frames output from the digital image reproducing apparatus 100 is stored, the image data of odd frames is transferred to the LPM module through the computing device 313 and the color enhancement device 315. Conversely, when the image data of odd frames is stored, the image data of even frames is transmitted to the LPM module through the computing device 313 and the color enhancement device 315.

상기 휘도 증가 및 감소를 위한 비트변환 연산장치(313)는 먼저 입력되는 적색, 녹색, 청색의 각각 8비트 디지털영상데이터 값을 X라고 할 때에 이 디지털영상데이터 값 X에 대하여 휘도 증가 및 감소를 위한 비트변환과 옥외 시인성 향상을 위하여 수학식 (2)를 수행한다. 수학식 (2)는 이하와 같다.Bit conversion arithmetic unit 313 for the luminance increase and decrease the first input red, green, and each 8-bit digital video data values of the blue color when said X is for luminance increase and decrease with respect to the digital image data value X is Equation (2) is performed to convert bits and improve outdoor visibility. Equation (2) is as follows.

Figure 112020077864110-pat00001
수학식 (2)
Figure 112020077864110-pat00001
Equation (2)

X= 영상데이터 값 X = image data value

scale = 비트조절 상수 scale = bit control constant

gain= 휘도조절 상수 gain = brightness control constant

gamma = 감마보정 상수 gamma = Gamma correction constant

offset = 오버플로우(overflow) 보정상수 offset = overflow correction constant

일실시예로서 수학식 (2)를 이용한 비트변환과 감마보정의 연산은 먼저 감마보정을 위하여 디지털영상데이터 X에 감마보정상수 값을 1.75~3.75의 범위 내에서 영상분배장치에서 전송된 디밍데이터 값에 의하여 하나를 선택하여 연산을 수행하고, 휘도구현 비트를 12비트에서 20비트 이내인 영상 데이터 값으로 변환하는데 있어서 비트 값 조절상수를 곱하여 비트변환을 수행한다. As an embodiment, in the bit conversion and gamma correction operation using Equation (2), first, for gamma correction, the gamma correction constant value in the digital image data X is set within the range of 1.75 to 3.75 and the dimming data value transmitted from the image distribution device. By selecting one and performing an operation, the bit conversion is performed by multiplying the bit value adjustment constant in converting the luminosity bit into an image data value within 12 to 20 bits.

또한, 8비트인 0~255의 값을 갖는 영상데이터를 이용하여 LED 전광판의 휘도가 10,000Cd/㎡가 되도록 디밍데이터 값에 의하여 감마보정 상수 값 2.5를 선택하고, 0~ 65,535를 갖는 16비트로 변환하기 위해서는 수학식 (2)를 이용하여 먼저 휘도조절 상수 값을 1로 설정한다. In addition, by using image data having a value of 0 to 255, which is 8 bits, the gamma correction constant value of 2.5 is selected according to the dimming data value so that the brightness of the LED signboard becomes 10,000 Cd/m 2, and converted into 16 bits of 0 to 65,535. To do this, first set the brightness control constant value to 1 using Equation (2).

그리고 f(x) 값이 65,535 보다 크거나 가깝도록 비트조절 상수 값을 설정하고 scale× gamma 값이 65,535 보다 크면 16비트의 범위를 초과한 값을 오버플로우 보정상수로 설정하고 뺄셈을 수행하여 f(x) 값이 0~65,535이 되게 하는데, 도 9에 감마보정 상수 값이 2.5인 출력영상 데이터 곡선을 나타내었다. 여기에서 비트 값 65,535는 LED 전광판의 최대 휘도 10,000Cd/㎡에 대응되는 비트 값이 된다.And set the bit control constant value so that the f(x) value is greater than or close to 65,535, and scale× gamma If the value is greater than 65,535, the value exceeding the range of 16 bits is set as the overflow correction constant and subtraction is performed so that the f(x) value becomes 0~65,535. Data curves are shown. Here, the bit value of 65,535 becomes a bit value corresponding to the maximum luminance of 10,000Cd/m2 of the LED display.

또한, 다른 일실시예로서 수학식 (2)를 이용하여 LED 전광판의 휘도를 1,500Cd/㎡로 감소시키기 위해서는 앞에서 설명한 방법으로 설정한 비트조절 상수, 감마보정 상수 값을 그대로 유지하고 휘도조절 상수 값을 조절하여 비트 값이 0~9,830, 즉 휘도 값 1,500Cd/㎡가 되도록 휘도조절 상수 값을 설정하면 되는데 도 10에 LED 전광판의 휘도가 1,500Cd/㎡, 감마보정 상수 값 2.5인 출력영상 데이터 곡선을 나타내었다.In addition, as another embodiment, in order to reduce the brightness of the LED display board to 1,500Cd/m2 using Equation (2), the bit control constant and gamma correction constant values set by the above-described method are maintained as they are, and the brightness control constant value. Adjust the bit value to set the luminance control constant value so that the bit value is 0~9,830, that is, the luminance value 1,500Cd/㎡.In Fig. 10, the output image data curve with the luminance of the LED signboard is 1,500Cd/㎡ and a gamma correction constant value of 2.5. Shown.

여기에서 비트 값 9,830은 LED 전광판의 휘도 1,500Cd/㎡에 대응되는 비트 값이 된다.Here, the bit value of 9,830 becomes a bit value corresponding to the luminance 1,500Cd/m2 of the LED display.

도 9에 나타낸 휘도 값 10,000[Cd/㎡]을 도 10에 나타낸 휘도 값을 15%이하인 1,500[Cd/㎡]로 감소시켜도 입력영상데이터 값에 대응한 출력영상데이터 값은 포화 되거나 잘리지 않는다. Even if the luminance value of 10,000 [Cd/m2] shown in FIG. 9 is reduced to 1,500 [Cd/m2], which is 15% or less, the output image data value corresponding to the input image data value is not saturated or cut off.

이것은 상기 입력영상데이터 값이 비트변환을 통하여 최소 자신의 값보다 증가하였기 때문에 입력영상의 정보가 출력영상 정보에 왜곡되지 않고 전달된 것을 의미한다. This means that the information of the input image is transmitted without distortion to the output image information because the value of the input image data has been increased from the minimum itself through bit conversion.

그러나 종래의 LED 전광판은 수학식 (1)을 이용하여 구현하기 때문에 앞에서 설명한 바와 같이 입력영상 데이터는 밝은 부분에서 포화되거나 어두운 부분은 사라지게 된다.However, since a conventional LED signboard is implemented using Equation (1), input image data is saturated in a bright part or disappeared in a dark part as described above.

상기 디스플레이장치에서 명암비는 가장 밝은 색과 가장 어두운 색을 얼마나 잘 표현하는가를 나타내는 수치로 완전한 검정색과 완전한 흰색 사이의 단계를 측정하여 표시한다. 즉 얼마나 많은 단계의 음영을 표시할 수 있는지에 대한 데이터라고 볼 수 있다. In the display device, the contrast ratio is a numerical value indicating how well the lightest color and the darkest color are expressed, and the level between complete black and complete white is measured and displayed. In other words, it can be seen as data on how many levels of shading can be displayed.

기본적으로 모든 영상은 밝은 부분과 어두운 부분으로 나뉘는데 명암비가 높은 디스플레이장치는 어두운 부분을 좀 더 강하게 강조시키고, 윤곽선을 뚜렷하게 보여주는 것으로써 명암비가 높다는 것은 사람이 실제 눈으로 보는 것처럼 어두움과 밝음의 차이를 명확하게 보여주어 섬세한 색 표현이 가능하게 된다.Basically, all images are divided into bright and dark areas. A display device with a high contrast ratio emphasizes the dark areas more strongly and shows the outline clearly. By clearly showing it, it is possible to express delicate colors.

상기 옥외에 설치된 LED 전광판은 휘도가 낮에는 10,000Cd/㎡ 이상이 되고 밤에는 1,500Cd/㎡이하로 낮게 디스플레이 되어 휘도변화가 매우 크게 된다. 또한 사람의 눈은 주광조도의 변화에 상대적으로 인지되기 때문에 주광조도가 약 80,000Lux 이상으로 상승하는 낮에는 LED 전광판의 휘도가 10,000Cd/㎡일지라도 낮게 인지되고, 주광조도가 약 0Lux에 가깝게 하강하는 밤에는 휘도가 1,500Cd/㎡일지라도 높게 인지되기 때문에 옥외 시인성 향상을 위한 영상의 품질을 높이기 위해서는 주광조도에 맞추어서 고 명암비를 유지하면서 휘도조절과 감마보정을 수행하여야 한다.The outdoor LED signboard has a luminance of 10,000 Cd/m2 or more during the day and a low display of 1,500 Cd/m2 or less at night, so that the luminance change is very large. In addition, since the human eye is relatively perceived by the change in the daylight illuminance, during the day when the daylight illuminance rises to about 80,000Lux or more, even if the brightness of the LED signboard is 10,000Cd/㎡, it is perceived as low, and the daylight illuminance falls close to about 0Lux At night, even if the luminance is 1,500Cd/m2, it is perceived as high. In order to improve the quality of the image to improve outdoor visibility, luminance control and gamma correction must be performed while maintaining a high contrast ratio in accordance with the daylight illuminance.

앞에서 설명한 바와 같이 종래의 LED 전광판은 밝기, 명암비를 증가하거나 감소시키면 어두운 부분이나 밝은 부분에서 영상데이터 값이 포화되어 이 부분의 정보가 사라지는 문제가 있다. 따라서 본 발명에서는 수학식 (2)를 이용하여 밝기 및 색상제어장치를 구현하여 이 문제를 해결하였다. 그러나 수학식 (2)를 이용하여 밝기 및 색상제어장치를 구현하여도 사람 눈의 인지시각에 맞추어 디스플레이를 할 수 없게 되어 본 발명에서는 이 문제를 해결하기 위하여 영상분배장치에 디밍제어장치를 부착하고 CdS 광센서에서 주광조도를 감지하여 디밍데이터를 생성하고 LED 전광판의 밝기 및 색상제어장치에 전송하여 이 디밍데이터에 의하여 영상정보 값이 사라지지 않고 자동으로 고 명암비를 유지하면서 밝기조절, 감마보정을 수행할 수 있는 방법을 창안하였다. As described above, when the brightness and contrast ratio are increased or decreased in the conventional LED signboard, the image data value is saturated in the dark or bright area, and the information in this area disappears. Therefore, in the present invention, this problem is solved by implementing a brightness and color control device using Equation (2). However, even if the brightness and color control device is implemented using Equation (2), the display cannot be performed according to the perceived time of the human eye. In the present invention, in order to solve this problem, a dimming control device is attached to the image distribution device. The CdS optical sensor detects the daylight illuminance, generates dimming data, and transmits it to the brightness and color control device of the LED signboard, and the image information value does not disappear by this dimming data and automatically maintains a high contrast ratio while adjusting brightness and gamma correction. Invented a way to do it.

이와 같이 주광조도의 변화에 대응할 수 있도록 디밍데이터 값을 이용하여 수학식(2)의 감마보정 상수 값과 휘도조절 상수를 자동으로 선택하여 주변의 주광조도 및 LED 전광판의 휘도에 관계없이 항상 고 명암비를 유지할 수 있도록 하였으며, In order to cope with the change of daylight illuminance in this way, the gamma correction constant value and the brightness control constant in Equation (2) are automatically selected using the dimming data value, and always high contrast ratio regardless of the surrounding daylight illuminance and the luminance of the LED signboard. To be able to maintain,

일실시예로서 도 11은 수학식(2)를 이용하여 8비트인 0~255의 값을 갖는 입력영상데이터에 대하여 LED 전광판의 휘도가 10,000Cd/㎡값을 갖도록 16비트로 비트변환하고, 감마보정 상수 값을 1.75, 2.0, 2.25, 2.5, 2.75, 3.0, 3.25, 3.5, 3.75로 구분하여 입력영상에 대한 출력영상데이터를 곡선으로 나타낸 것이다. As an embodiment, FIG. 11 shows bit conversion of input image data having a value of 0 to 255, which is 8 bits, to 16 bits so that the brightness of the LED signboard has a value of 10,000 Cd/m 2 using Equation (2), and gamma correction. The constant value is divided into 1.75, 2.0, 2.25, 2.5, 2.75, 3.0, 3.25, 3.5, 3.75, and the output image data for the input image is represented by a curve.

여기에서 상기 비트 값 65,535는 LED 전광판의 최대 휘도 10,000Cd/㎡에 대응되는 비트 값이 된다. Here, the bit values of 65,535 are bit values corresponding to the maximum luminance of 10,000Cd/m2 of the LED display.

상기 디밍데이터가 3비트 0~7값 즉, 8단계로 구성되고 디밍데이터 값이 7이면 주광조도 값이 매우 높은 한 낮일 때라고 한다면 이때에 감마값을 1.75로 선택하여 어둡게 나타나는 계조의 휘도를 상승시키고, 주광조도가 한 단계 낮은 디밍데이터 값이 6이면 감마값을 2.0으로 선택하여 어둡게 나타나는 계조의 휘도를 한 단계 낮추게 된다.If the dimming data consists of 3 bits 0 to 7 values, that is, 8 steps, and if the dimming data value is 7, the daylight illuminance value is very high and it is said that the daylight illuminance value is very high, the gamma value is selected as 1.75 to increase the luminance of dark grayscale, If the dimming data value of which the daylight illuminance is lower by one level is 6, the gamma value is selected as 2.0 to lower the luminance of dark gray levels by one level.

그리고 주광조도가 점점 낮아져 밤일 때인 디밍데이터 값이 0일 때에는 감마값을 3.5로 선택하여 어두운 부분을 더 어둡게 한다면 앞에서 설명한 LED 전광판의 명암을 주광조도의 변화에 맞추어서 옥외 시인성을 향상시킬 수 있도록 낮에는 어두운 계조의 영상을 밝게 처리하고, 밤에는 어두운 계조와 밝은 계조의 영상의 휘도를 낮게 처리하여 항상 시인성이 향상된 고품질의 영상을 디스플레이 할 수 있게 된다. And if the daylight illuminance gradually decreases and the dimming data value at night is 0, the gamma value is set to 3.5 to make the dark part darker. It is possible to display a high-quality image with improved visibility at all times by processing gradation images brightly and processing the luminance of dark gradation and bright gradation images to be low at night.

또한, 주광조도 변화에 의한 LED 전광판의 휘도조절은 앞에서 설명한 바와 같이 8단계의 디밍데이터 값을 이용하여 수학식 (2)의 휘도조절 상수 값에 의하여 휘도조절을 수행한다. In addition, the brightness control of the LED signboard by the change in the main light illuminance is performed by using the dimming data value of 8 steps as described above, according to the brightness control constant value of Equation (2).

즉, 일 실시예를 들어 설명하면, 상기 디밍데이터 값이 7일 때에는 LED 전광판의 휘도가 10,000Cd/㎡가 되게 출력영상 데이터 값 F(x)가 65,535가 되게 휘도조절 상수 값을 설정하고, 주변의 주광조도에 의하여 감마보정 상수를 사람 눈의 시각인지도에 맞추어 1.75 또는 2.0을 선택하고, 이와 같이 주변의 조도 변화에 맞추어 휘도와 감마조정 상수 값을 설정하여 항상 주변 주광조도에 맞게 시인성을 향상시켜 고품질의 영상을 디스플레이할 수 있게 된다.In other words, for example, when the dimming data value is 7, the luminance control constant value is set so that the output image data value F(x) is 65,535 so that the brightness of the LED signboard becomes 10,000Cd/m2, and the surrounding By selecting 1.75 or 2.0 according to the daylight illuminance of the human eye, the gamma correction constant is selected according to the visual perception of the human eye, and by setting the luminance and gamma adjustment constant values according to the change in the surrounding illuminance, the visibility is always improved according to the surrounding daylight illuminance. It is possible to display high-quality images.

도 12에는 다른 일 실시예로서 디밍데이터 값이 7일 때 최대 휘도가 10,000Cd/㎡이 되게 출력영상 데이터 F(x)가 65,535가 되게 휘도조절 상수 값을 설정하고 감마보정 상수 값 1.75를 선택하였다. In FIG. 12, as another example, when the dimming data value is 7, the luminance adjustment constant value is set so that the output image data F(x) is 65,535 so that the maximum luminance is 10,000 Cd/m2, and a gamma correction constant value of 1.75 is selected. .

그리고 디밍데이터 값이 6일 때는 최대 휘도의 85%가 되도록 F(x)=57,353가 되도록 휘도조절상수 값을 설정하였으며, 감마보정 상수 값은 2.0을 선택하였다. And when the dimming data value is 6, the luminance control constant value was set to be 85% of the maximum luminance, and F(x) = 57,353, and the gamma correction constant value was selected as 2.0.

이때, 상기 디밍데이터 값이 5일 때는 최대 휘도의 75%, 감마보정 상수 값은 2.25, 디밍데이터 값이 4일 때는 최대 휘도의 62.5%, 감마보정 상수 값은 2.5가 된다.At this time, when the dimming data value is 5, 75% of the maximum luminance, the gamma correction constant value is 2.25, and when the dimming data value is 4, 62.5% of the maximum luminance, and the gamma correction constant value is 2.5.

이처럼 상기 디밍데이터 값이 3일 때는 최대 휘도의 50%, 감마보정 상수 값은 2.75, 디밍데이터 값이 2일 때는 최대 휘도의 37.5%, 감마보정 상수 값은 3.0, 디밍데이터 값이 1일 때는 최대 휘도의 25%, 감마보정 상수 값은 3.25, 디밍데이터 값이 0일 때는 최대 휘도의 15%, 감마보정 상수 값은 3.5를 선택하여 사용한 결과를 곡선으로 나타내었다.As such, when the dimming data value is 3, 50% of the maximum luminance, the gamma correction constant value is 2.75, when the dimming data value is 2, 37.5% of the maximum luminance, the gamma correction constant value is 3.0, and the dimming data value is 1. When the luminance is 25%, the gamma correction constant is 3.25, the dimming data is 0, the maximum luminance is 15%, and the gamma correction constant is 3.5.

상기 타이밍 및 LPM모듈 신호발생부(320)는 비트변환 및 컬러강화처리부(310)에서 밝기 중가, 감소 및 컬러강화를 수행하여 생성된 12비트에서 20비트의 영상데이터를 LPM 모듈에 전송할 수 있도록 LPM 모듈의 규격에 맞는 쉬프트클록신호, OUT enable(OE) 신호, strobe(ST) 신호, 스캔라인선택신호인 제어신호를 만들어 LPM 모듈에 전송하는 역할과 이 제어신호에 동기화되어 디스플레이할 R, G, B 영상데이터를 생성하고 전송하게 된다.The timing and LPM module signal generation unit 320 is a bit conversion and color enhancement processing unit 310 to perform brightness increase, decrease, and color enhancement, so that the generated 12-bit to 20-bit image data can be transmitted to the LPM module. The shift clock signal, OUT enable (OE) signal, strobe (ST) signal, and scan line selection signal in accordance with the standard of the module are created and transmitted to the LPM module. B video data is created and transmitted.

이와 같이 이루어지는 본 발명은 본 발명은 LED 전광판의 밝기와 명암을 주광조도의 변화에 맞추어서 옥외 시인성이 향상될 수 있도록 낮에는 어두운 계조와 밝은 계조값을 갖는 영상을 밝게 처리하면서 명암비를 높이고, 밤에는 어두운 계조뿐만 아니라 밝은 계조값을 갖는 영상의 밝기를 낮게 처리하면서 명암비를 높임으로서 시인성을 향상시킬 수 있도록 하여 항상 고품질의 영상을 시청할 수 있는 효과가 있다.The present invention made in this way is to increase the contrast ratio while brightly processing an image having a dark gradation and a bright gradation value in the daytime so that outdoor visibility can be improved by matching the brightness and contrast of the LED display board to the change in the main light illuminance. By increasing the contrast ratio while lowering the brightness of an image having a bright gray scale value as well as dark gray scales, it is possible to improve visibility, so that high-quality images can be viewed at all times.

또한, 입력영상의 정보가 출력영상 정보에 왜곡되지 않고 전달되어 항상 고품질의 영상을 디스플레이할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the information of the input image is transmitted without distortion to the output image information, there is an effect of always displaying a high-quality image.

또한, LED 전광판에서 주광조도의 변화에 대응할 수 있도록 디밍데이터 값을 이용하여 감마보정 상수 값과 휘도조절 상수를 자동으로 선택하여 주변의 주광조도 및 LED 전광판의 휘도에 관계없이 항상 고 명암비를 유지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the gamma correction constant value and the luminance control constant are automatically selected using the dimming data value to respond to the change in the main light illuminance in the LED billboard, so that the high contrast ratio can always be maintained regardless of the surrounding daylight illuminance and the luminance of the LED billboard. There is an effect.

LED 전광판의 옥외 시인성 향상을 위한 고 품질 영상구현 시스템High-quality video realization system to improve outdoor visibility of LED display boards

100 : 디지털영상 재생장치
110 : 컴퓨터, DVD플레이어 120 : 밝기, 명암, 채도, 감마제어
200 : 디지털 영상신호 분배장치
210 : 영상신호 분배장치
211 : DVI/HDMI 수신부 212 : 영상 및 디밍데이터 처리장치
213 : DVI/HDMI 중계기 214 : 타이밍 및 비디오 제어신호 발생기
220 : 디밍제어기
300 : 밝기 및 색상제어장치
310 : 비트변환 및 컬러강화처리부
311 : 제어장치 312 : R, G, B 기억장치
313 : 연산장치 315 : 칼라강화장치
316 : 밝기조절 317 : 채도향상
318 : 감마보정
320 : 타이밍 및 LPM모듈 신호발생부
100: digital video playback device
110: computer, DVD player 120: brightness, contrast, saturation, gamma control
200: digital video signal distribution device
210: video signal distribution device
211: DVI/HDMI receiver 212: video and dimming data processing device
213: DVI/HDMI repeater 214: Timing and video control signal generator
220: dimming controller
300: Brightness and color control device
310: Bit conversion and color enhancement processing unit
311: control device 312: R, G, B memory device
313: calculating device 315: color enhancing device
316: brightness control 317: saturation improvement
318: Gamma correction
320: Timing and LPM module signal generator

Claims (3)

컴퓨터, DVD 플레이어 등의 디지털영상 재생장치(100), 영상신호분배장치, 밝기 및 색상 제어장치(311) 그리고 LPM 모듈들을 조합한 스크린으로 구성되는 LED 전광판에 있어서,
LED 전광판에 디스플레이할 화면을 디지털 영상신호로 변환하고, 상기 디지털 영상신호를 DVI/HDMI 전송신호인 TMDS 신호로 변환하여 영상신호분배장치에 전송하고, LED 전광판의 화면 크기 및 위치 설정, 화면분할 제어, ON/Off, 운영시간 예약, 영상의 디스플레이 순서 결정 등의 영상 스케줄 기능과 명암, 감마보정, 밝기, 채도 조절 등의 기능을 수행하는 디지털영상 재생장치(100);
상기 DVI/HDMI 전송신호인 TMDS 신호를 전송받는 DVI/HDMI 수신부(211), 디밍제어기(220), 영상 및 디밍데이터 처리장치(212), 타이밍 및 비디오 제어신호 발생기(214), 디밍데이터와 영상데이터를 DVI/HDMI 신호인 TMDS신호로 변환하여 DVI, HDMI, UTP 케이블 등을 사용하여 여러 개의 LED 전광판의 밝기 및 색상제어장치(300)에 전송하는 중계기( Repeater)를 포함하여 구성되는 디지털 영상신호 분배장치(200);
상기 DVI, HDMI, UTP 등의 케이블을 이용하여 전송된 DVI/HDMI신호인 TMDS 신호를 입력받아 다음 단에 연결된 다른 밝기 및 색상제어장치(300)에 이 신호를 전송할 수 있는 중계기와 이 신호를 클록신호, 영상데이터신호, 영상제어신호, 디밍데이터신호로 변환하는 타이밍 및 LPM모듈 신호발생부(320)와, 하나의 FPGA에 R, G, B 기억장치(312), 8비트 영상 데이터를 12비트에서 20비트로 변환하기 위하여 연산을 수행하는 연산장치(313), 영상의 품질을 향상시키기 위한 밝기조절, 채도향상, 감마보정의 기능을 수행하는 컬러강화장치, 또한 이 장치들을 제어할 수 있도록 제어신호를 발생하는 비트변환 및 컬러 강화처리부(310)를 포함하는 밝기 및 색상 제어장치(311) 및
상기 밝기증가, 감소 및 컬러강화를 수행하여 생성된 12비트에서 20비트의 영상데이터를 LPM 모듈에 전송할 수 있도록 LPM 모듈의 규격에 맞는 쉬프트클록신호, 출력인에이블신호, 스트로브신호, 스캔라인선택신호 등의 제어신호를 만들어 LPM 모듈에 전송하는 역할과 이 제어신호에 동기화되어 디스플레이할 R, G, B 영상데이터를 생성하고 전송하는 LED 전광판 제어부를 포함하고,
상기 밝기 및 색상 제어장치(311)는 LED 전광판에서 주광조도의 변화에 대응할 수 있도록 디밍데이터값을 이용하여 감마보정 상수 값과 휘도조절 상수를 자동으로 선택하여 주변의 주광조도 및 LED 전광판의 휘도에 관계없이 항상 고 명암비를 유지할 수 있도록 제어하는 고명암 유지모듈을 구비하고,
상기 디밍데이터에 의하여 여러 개의 감마보정 값들 중에서 하나를 선택하여 옥외 시인성 향상시킬 수 있도록 8비트인 0~255의 값을 갖는 입력영상데이터에 대하여 일실시예로서 LED 전광판의 휘도가 10,000Cd/㎡값을 갖도록 16비트로 비트변환하고,
상기 감마보정 값의 감마보정 상수 값을 1.75, 2.0, 2.25, 2.5, 2.75, 3.0, 3.25, 3.5, 3.75 등으로 구분하여 영상데이터를 발생하는 디밍데이터가 3비트 0~7값 즉, 8단계로 구성되고 디밍데이터 값이 7이면 주광조도 값이 매우 높은 한 낮일 때라고 한다면 이때에 감마값을 1.75로 선택하여 어둡게 나타나는 계조의 휘도를 상승시키고, 주광조도가 한 단계 낮은 디밍데이터 값이 6이면 감마값을 2.0으로 선택하여 어둡게 나타나는 계조의 휘도를 한 단계 낮추도록 하고,
상기 주광조도가 점점 낮아져 밤일 때인 디밍데이터 값이 0일 때에는 감마값을 3.5로 선택하여 어두운 부분을 더 어둡게 한다면 앞에서 설명한 LED 전광판의 밝기와 명암을 주광조도의 변화에 맞추어서 옥외 시인성이 향상될 수 있도록 낮에는 어두운 계조와 밝은 계조값을 갖는 영상을 밝게 처리하면서 명암비를 높이고, 밤에는 어두운 계조뿐만 아니라 밝은 계조값을 갖는 영상의 밝기를 낮게 처리하면서 명암비를 높임으로서 시인성을 향상시킬 수 있도록 밝기, 채도, 감마보정을 적응적으로 처리하여 항상 고품질의 영상을 시청할 수 있는 것을 특징으로 하는 LED 전광판의 옥외 시인성 향상을 위한 고 품질 영상구현 시스템.
In the LED display consisting of a digital image reproducing apparatus 100 such as a computer, a DVD player, a video signal distribution apparatus, a brightness and color control apparatus 311, and a screen in which LPM modules are combined,
Converts the screen to be displayed on the LED signboard into a digital video signal, converts the digital video signal into a DVI/HDMI transmission signal, TMDS signal, and transmits it to the video signal distribution device, setting the screen size and position of the LED signboard, and controlling the screen division , ON/OFF, reservation of operating time, and a digital image reproducing apparatus 100 for performing functions such as image schedule functions such as determining the display order of images, and functions such as contrast, gamma correction, brightness, and saturation;
A DVI/HDMI receiving unit 211, a dimming controller 220, an image and dimming data processing device 212, a timing and video control signal generator 214, and a dimming data and image receiving the TMDS signal, which is the DVI/HDMI transmission signal. A digital video signal comprising a repeater that converts data into a DVI/HDMI signal TMDS signal and transmits it to the brightness and color control device 300 of multiple LED billboards using DVI, HDMI, UTP cables, etc. Distribution device 200;
A repeater capable of receiving the TMDS signal, which is a DVI/HDMI signal transmitted using a cable such as DVI, HDMI, UTP, etc., and transmitting the signal to another brightness and color control device 300 connected to the next stage, and clocking the signal Timing and LPM module signal generator 320 for converting signals, video data signals, video control signals, and dimming data signals, and R, G, B memory devices 312, and 8-bit video data to 12 bits in one FPGA A computing device 313 that performs an operation to convert from to 20 bits, a color enhancement device that performs functions of brightness control, saturation enhancement, and gamma correction to improve image quality, and a control signal to control these devices. Brightness and color control device 311 including a bit conversion and color enhancement processing unit 310 for generating
Shift clock signal, output enable signal, strobe signal, and scan line selection signal conforming to the standard of the LPM module so that the 12-bit to 20-bit image data generated by performing the brightness increase, decrease, and color enhancement can be transmitted to the LPM module. It includes an LED signboard controller that generates and transmits R, G, B image data to be displayed in synchronization with the role of creating and transmitting control signals such as, etc. to the LPM module,
The brightness and color control device 311 automatically selects the gamma correction constant value and the luminance control constant using dimming data values so as to respond to the change in the main light illuminance in the LED billboard to adjust the surrounding daylight illuminance and the brightness of the LED billboard. It is equipped with a high-contrast maintenance module that controls to maintain a high contrast ratio at all times, regardless of it.
As an example, for input image data having a value of 0 to 255, which is 8 bits, to improve outdoor visibility by selecting one of several gamma correction values according to the dimming data, the brightness of the LED display is 10,000 Cd/m². Convert bits to 16 bits to have
Dimming data generating image data by dividing the gamma correction constant value of the gamma correction value into 1.75, 2.0, 2.25, 2.5, 2.75, 3.0, 3.25, 3.5, 3.75, etc. If the dimming data value is 7 and the daylight illuminance value is very high, if the daylight is very high, the gamma value is set to 1.75 to increase the luminance of the dark grayscale. Select to lower the luminance of dark gradations by one level,
If the daylight illuminance is gradually lowered and the dimming data value at night is 0, the gamma value is set to 3.5 to make the dark part darker. Brightness, saturation, and contrast increase the contrast ratio while processing images with dark gradations and bright gradation values brightly, and lowering the brightness of images with bright gradation values as well as dark gradations at night. A high-quality image realization system for improving outdoor visibility of an LED signboard, characterized in that gamma correction is adaptively processed so that high-quality images can be viewed at all times.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 밝기 및 색상 제어장치(311)는 LED 전광판의 밝기와 명암을 주광조도의 변화에 맞추어서 디밍데이터를 이용하여 자동으로 감마보정 상수 값과 휘도조절 상수를 선택해 옥외 시인성이 향상될 수 있도록 낮에는 어두운 계조와 밝은 계조값을 갖는 영상을 밝게 처리하면서 명암비를 높이고, 밤에는 어두운 계조뿐만 아니라 밝은 계조값을 갖는 영상의 밝기를 낮게 처리하면서 명암비를 높임으로서 시인성을 향상시킬 수 있도록 하여 항상 고품질의 영상을 시청할 수 있는 것을 특징으로 하는 LED 전광판의 옥외 시인성 향상을 위한 고 품질 영상구현 시스템.
The method of claim 1,
The brightness and color control device 311 automatically selects the gamma correction constant value and the brightness control constant using dimming data in accordance with the change of the main light illuminance by matching the brightness and contrast of the LED display board to the dark during the day so that outdoor visibility can be improved. The contrast ratio is increased by processing images with gradation and bright gradation values brightly, and by increasing the contrast ratio while lowering the brightness of images with bright gradation values as well as dark gradations at night, high-quality images are always produced. A high-quality video realization system for improving the outdoor visibility of an LED signboard, characterized in that it can be viewed.
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