KR102258501B1 - Multiple channel image combining output apparatus based on fpga - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복수 개의 입력 채널들을 통해 입력되는 입력 영상을 조합하여 하나의 디스플레이 장치로 디스플레이하기 위한 다 채널 영상 조합 출력 장치에 관한 것이며, 구체적으로는, FPGA(Field Programmable Gate Array) 기반의 다 채널 영상 조합 출력 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-channel image combination output device for combining input images input through a plurality of input channels and displaying them on a single display device, and specifically, a multi-channel image based on an FPGA (Field Programmable Gate Array). It relates to a combination output device.
다양한 영상 신호 처리 방식 중 영상 신호의 다중 입력 다중 출력이 가능하고 영상 신호 간의 변환 처리가 가능하도록 한 다중 매트릭스 형식의 영상 신호 처리 시스템이 많이 개발되고 있다. 예컨대, 등록특허 제10-0951875호(2010년 04월 01 등록), 등록특허 제10-1498667호(2015년 02월 26일 등록), 및 등록특허 제10-1498674호(2015년 02월 26일 등록) 등에 그러한 예들이 개시되어 있다. 또한, 이러한 다중 입력 다중 출력 영상 처리에 있어서 특히 초고화질 UHD 입력 영상 신호의 동기 결합, 영상 및 음성 전환 지연 방지를 위한 동기결합(Generation Lock) 매트릭스 시스템이 등록특허 제10-1856177호(2018년 05월 02일 등록)에 개시된 바 있다.Among various image signal processing methods, a number of multi-matrix image signal processing systems have been developed that enable multiple inputs and multiple outputs of image signals and convert processing between image signals. For example, Registered Patent No. 10-0951875 (registered on April 01, 2010), Registered Patent No. 10-1498667 (registered on February 26, 2015), and Registered Patent No. 10-1498674 (registered on February 26, 2015) Registration) and the like are disclosed. In addition, in such multi-input multi-output image processing, in particular, a synchronous combination of ultra-high-quality UHD input video signals and a generation lock matrix system for preventing delay in video and audio conversion is disclosed. (Registration on February 02).
하지만, 위와 같은 종래 기술에 있어서는, 다중 입력 채널들을 통해 입력되는 영상들을 처리함에 있어서, 복수 개의 스케일러(스케일링부)을 모두 칩 형태로 구성하여 시스템을 구현하여야 하므로, 비용 상승이 불가피했다. 뿐만 아니라, 디스플레이를 통한 통합 영상의 출력을 위해, 스케일러들에서 입력 영상들의 해상도를 맞추는 과정, 라인 버퍼들에 저장하는 과정, 그리고 라인 버퍼들에 저장된 데이터들을 가져와서 축소 스케일링하는 과정, 그리고, 프레임 단위로 저장하는 과정, 이들을 가져와서 영상 합성하는 과정 등, 전반적인 영상 처리 과정에서 딜레이가 많이 발생하여, 최종적으로 디스플레이되는 통합 영상에 있어서 깜빡거림이나 오류가 발생하여 화질의 저하를 초래하는 문제가 있다. 이러한 문제는 1920 X 1080의 해상도를 갖는 FHD(Full High Definition)에서도 발생하나, 특히 3840 X 2160의 해상도를 갖는 초고화질의 UHD(Ultra High Definition)에서의 실시간 영상 처리에서 두드러진다.However, in the prior art as described above, in processing images input through multiple input channels, it is necessary to implement a system by configuring all of a plurality of scalers (scaling units) in a chip form, and thus, an increase in cost is inevitable. In addition, for the output of the integrated image through the display, the process of matching the resolution of the input images by the scalers, the process of storing them in the line buffers, the process of fetching and scaling the data stored in the line buffers, and the frame There is a problem that a lot of delay occurs in the overall image processing process, such as the process of storing as a unit and the process of importing and synthesizing images, causing flicker or errors in the finally displayed integrated image, resulting in deterioration of image quality. . This problem occurs even in FHD (Full High Definition) having a resolution of 1920 X 1080, but is particularly noticeable in real-time image processing in Ultra High Definition (UHD) having a resolution of 3840 X 2160.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 디스플레이를 통한 통합 영상의 출력을 위해, 스케일러들에서 입력 영상들의 해상도를 맞추는 과정, 라인 버퍼들에 저장하는 과정, 그리고 라인 버퍼들에 저장된 데이터들을 가져와서 축소 스케일링하는 과정, 그리고, 프레임 단위로 저장하는 과정, 이들을 가져와서 영상 합성하는 과정 등, 전반적인 처리 과정에서 딜레이가 많이 발생하여, 최종적으로 디스플레이되는 통합 영상에 있어서 흠결이나 오류가 발생하여 화질의 저하를 초래하는 문제를 해결하고, 영상 처리 시스템이 복수 개의 스케일러 칩들로 구현됨으로 인한 비용 상승 문제를 해결할 수 있는, FPGA(Field Programmable Gate Array) 기반의 다 채널 영상 조합 출력 장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is a process of matching the resolution of input images by scalers, a process of storing them in line buffers, and a reduction scaling by bringing data stored in the line buffers to output an integrated image through a display. There are many delays in the overall processing process, such as the process of processing, the process of storing in units of frames, and the process of importing and synthesizing the images, resulting in defects or errors in the finally displayed integrated image, resulting in deterioration of image quality. It is to provide a field programmable gate array (FPGA)-based multi-channel image combination output device capable of solving the problem of solving the problem and solving the problem of increasing the cost due to the implementation of the image processing system with a plurality of scaler chips.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 양상에 따라 복수 개의 입력 채널들 각각을 통해 입력되는 입력 영상 신호들을 조합하여 통합 영상을 디스플레이에 출력하기 위한 다 채널 영상 조합 출력 장치는, N(N은 2 이상의 자연수임) 개의 입력 채널들 각각을 통해 입력되는 N 개의 입력 영상 신호들을 동기화(Sync)하고 해상도를 동일하게 조절하기 위해, 상기 N 개의 입력 채널들 각각에 대응되게 구비된 N 개의 제1 스케일러들을 포함하는 제1 스케일러 그룹 - 상기 입력 영상 신호들 각각은 상기 입력 채널들 각각을 통해서 입력되고, 상기 제1 스케일러들은 상기 입력 채널들 각각에 대응되게 하나씩 구비됨 - 과, 상기 제1 스케일러 그룹에 의해 동기화되고 해상도 조절된 상기 입력 영상 신호들 중 오드 라인 데이터(Odd Line Data)를 저장하기 위한 오드 라인 버퍼와 상기 입력 영상 신호들 중 이븐 라인 데이터(Even Line Data)를 저장하기 위한 이븐 라인 버퍼를 포함하는 N 개의 라인 버퍼 쌍들 - 상기 라인 버퍼 쌍들에서 하나의 라인 버퍼 쌍은, 상기 제1 스케일러들 중 하나의 제1 스케일러에 연결되고 하나의 오드 라인 버퍼와 하나의 이븐 라인 버퍼를 포함하며, 상기 오드 라인 데이터와 상기 이븐 라인 데이터는 각각 상기 오드 라인 버퍼와 상기 이븐 라인 버퍼에 번갈아 가면서 저장됨 - 과, 상기 라인 버퍼 쌍들에 저장된 입력 영상 신호들을 리드(Read)하여 상기 디스플레이에 디스플레이될 상기 통합 영상의 화면 구성에 맞게 각각 축소되어 디스플레이되도록 하기 위해 리드(Read)한 입력 영상 신호들을 축소 스케일링하는, 제2 스케일러 그룹 - 상기 제2 스케일러 그룹은, 하나의 제2 스케일러가 상기 하나의 라인 버퍼 쌍에 대응되도록 N 개의 제2 스케일러들을 포함함 - 과, 상기 제1 스케일러 그룹 내의 상기 제1 스케일러들에서 상기 입력 영상 신호들에 대한 동기화에 있어서 기준 동기화 신호를 제공하고 상기 입력 영상 신호들의 해상도를 동일하게 조절함에 있어서 기준 해상도를 제공하기 위한, 싱크 제너레이터(Sync Generator)와, 상기 제2 스케일러 그룹 내의 상기 제2 스케일러들에 의해 축소 스케일링된 입력 영상 신호들을 프레임(Frame) 단위로 저장하기 위해, 제1 프레임 버퍼와 제2 프레임 버퍼를 포함하는, 프레임 버퍼부와, 상기 프레임 버퍼부에 저장된 프레임들을 저장하기 위한 제1 메모리 및 제2 메모리와, 상기 프레임 버퍼부에 저장된 프레임들을 리드하여 상기 제1 메모리 및 상기 제2 메모리에 라이트하고 상기 1 메모리 및 상기 제2 메모리에 저장된 프레임들을 리드하여 하기 영상 합성부로 제공하는, 컨트롤부와, 상기 컨트롤부로부터 제공되는 상기 제1 메모리 및 상기 제2 메모리에 저장된 프레임들을 영상 합성하여 상기 통합 영상을 생성하고, 상기 통합 영상을 상기 디스플레이로 출력하기 위한, 영상 합성부를 포함한다.In order to solve the above problem, according to an aspect of the present invention, a multi-channel image combination output device for outputting an integrated image to a display by combining input image signals input through each of a plurality of input channels, N (N is 2 The above natural number) In order to synchronize the N input image signals input through each of the input channels and adjust the resolution equally, the N first scalers provided corresponding to each of the N input channels are used. A first scaler group including-Each of the input image signals is input through each of the input channels, and one of the first scalers is provided to correspond to each of the input channels-and, by the first scaler group Includes an odd line buffer for storing Odd Line Data among the synchronized and resolution-adjusted input image signals and an even line buffer for storing Even Line Data among the input image signals. N number of line buffer pairs-one line buffer pair of the line buffer pairs is connected to one of the first scalers and includes one odd line buffer and one even line buffer, the odd Line data and the even line data are alternately stored in the odd line buffer and the even line buffer, respectively-and, by reading input image signals stored in the pair of line buffers, the integrated image to be displayed on the display A second scaler group that reduces and scales the read input image signals so that they are respectively reduced and displayed according to the screen configuration-In the second scaler group, one second scaler corresponds to the one line buffer pair. Includes N second scalers as much as possible-And, in the synchronization of the input image signals in the first scalers in the first scaler group, a reference synchronization signal is provided, and the resolution of the input image signals is the same. In order to store the input image signals reduced and scaled by a sync generator and the second scalers in the second scaler group in a frame unit to provide a reference resolution in the second scaler group. A frame buffer unit including a first frame buffer and a second frame buffer, a first memory and a second memory for storing frames stored in the frame buffer unit, and frames stored in the frame buffer unit are read and the first A control unit that writes to a memory and the second memory and reads the frames stored in the first memory and the second memory to provide the following image synthesis unit, and the first memory and the second memory provided from the control unit. And an image synthesizing unit for synthesizing the stored frames to generate the integrated image, and outputting the integrated image to the display.
일 실시예에 따라, 상기 제1 스케일러들 중 하나의 제1 스케일러에 의해 동기화되고 해상도 조절된 입력 영상 신호들 중 오드 라인 데이터가 상기 하나의 제1 스케일러에 대응되는 오드 라인 버퍼에 저장되는 동안, 상기 하나의 제1 스케일러에 의해 동기화되고 해상도 조절된 입력 영상 신호들 중 이븐 라인 데이터는 상기 제2 스케일러들 중 상기 하나의 제1 스케일러에 대응되는 이븐 라인 버퍼에 연결된 하나의 제2 스케일러에 의해 리드(Read)되고, 상기 하나의 제1 스케일러에 의해 동기화되고 해상도 조절된 입력 영상 신호들 중 이븐 라인 데이터가 상기 하나의 제1 스케일러에 대응되는 이븐 라인 버퍼에 저장되는 동안, 상기 하나의 제1 스케일러에 의해 동기화되고 해상도 조절된 입력 영상 신호들 중 오드 라인 데이터는 상기 제2 스케일러들 중 상기 하나의 제1 스케일러에 대응되는 오드 라인 버퍼에 연결된 상기 하나의 제2 스케일러에 의해 리드된다.According to an embodiment, while odd line data among input image signals synchronized and resolution-adjusted by one of the first scalers are stored in the odd line buffer corresponding to the one first scaler, Even line data among input image signals synchronized by the one first scaler and adjusted for resolution are read by one second scaler connected to an even line buffer corresponding to the one first scaler among the second scalers While the even line data among input image signals synchronized by the one first scaler and adjusted for resolution are stored in the even line buffer corresponding to the one first scaler, the one first scaler The odd line data of the input image signals synchronized by and resolution-adjusted are read by the one second scaler connected to the odd line buffer corresponding to the one first scaler among the second scalers.
일 실시예에 따라, 상기 컨트롤부에서 상기 제1 프레임 버퍼에 저장된 프레임을 리드하여 상기 제1 메모리에 라이트하는 동안, 상기 제2 스케일러 그룹 내의 상기 제2 스케일러들에 의해 축소 스케일링된 입력 영상 신호들은 상기 제2 프레임 버퍼에 라이트되고, 이와는 반대로 상기 제2 프레임 버퍼에 저장된 프레임을 리드하여 상기 제1 메모리에 라이트하는 동안, 상기 제2 스케일러 그룹 내의 상기 제2 스케일러들에 의해 축소 스케일링된 입력 영상 신호들은 상기 제1 프레임 버퍼에 라이트된다.According to an embodiment, while the control unit reads a frame stored in the first frame buffer and writes it to the first memory, input image signals reduced and scaled by the second scalers in the second scaler group are An input image signal that is reduced and scaled by the second scalers in the second scaler group while reading the frame stored in the second frame buffer and writing it to the first memory. Are written to the first frame buffer.
일 실시예에 따라, 상기 컨트롤부는, 상기 제1 프레임 버퍼 또는 상기 제2 프레임 버퍼에 저장된 프레임들을 상기 제1 메모리에 라이트하는 동안, 상기 제2 메모리에 저장된 프레임들을 상기 영상 합성부로 제공하도록 컨트롤하고, 이와는 반대로 상기 제1 프레임 버퍼 또는 상기 제2 프레임 버퍼에 저장된 프레임들을 상기 제2 메모리에 라이트하는 동안, 상기 제1 메모리에 저장된 프레임들을 상기 영상 합성부로 제공하도록 컨트롤한다.According to an embodiment, the control unit controls to provide the frames stored in the second memory to the image synthesis unit while writing frames stored in the first frame buffer or the second frame buffer to the first memory, Conversely, while the frames stored in the first frame buffer or the second frame buffer are written to the second memory, the frames stored in the first memory are provided to the image synthesizing unit.
일 실시예에 따라, 상기 다 채널 영상 조합 출력 장치는, 상기 영상 합성부(160)에 의해 생성된 통합 영상을 복수 개의 디스플레이들로 출력할 수 있도록 복수 개의 출력 채널들을 더 포함한다.According to an embodiment, the multi-channel image combination output device further includes a plurality of output channels to output the integrated image generated by the
일 실시예에 따라, 상기 다 채널 영상 조합 출력 장치는, 하나의 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구현된다.According to an embodiment, the multi-channel image combination output device is implemented as one field programmable gate array (FPGA).
본 발명은 FPGA(Field Programmable Gate Array) 기반의 다 채널 영상 조합 출력 장치를 제공함으로써, 기존의 영상 처리 시스템에 있어서 디스플레이를 통한 통합 영상의 출력함에 있어서 스케일러들에서 입력 영상들의 해상도를 맞추는 과정, 라인 버퍼들에 저장하는 과정, 그리고 라인 버퍼들에 저장된 데이터들을 가져와서 축소 스케일링하는 과정, 그리고, 프레임 단위로 저장하는 과정, 이들을 가져와서 영상 합성하는 과정 등, 전반적인 처리 과정에서 딜레이가 많이 발생하여, 최종적으로 디스플레이되는 통합 영상에 있어서 흠결이나 오류가 발생하여 화질의 저하를 초래하게 되는 문제를 해결할 수 있으며, 복수 개의 스케일러 칩들로 구현되던 기존의 영상 처리 시스템을 FPGA 기반으로 구현함으로써 비용을 대폭 절감할 수 있는 효과가 있다.The present invention provides an FPGA (Field Programmable Gate Array)-based multi-channel image combination output device, so that the resolution of input images is matched by scalers in outputting an integrated image through a display in an existing image processing system. There are a lot of delays in the overall processing process, such as the process of storing in buffers, the process of fetching and scaling data stored in the line buffers, and the process of storing in frame units, and the process of fetching and synthesizing images. It is possible to solve the problem of deterioration of image quality due to defects or errors in the finally displayed integrated image, and by implementing the existing image processing system implemented with multiple scaler chips based on FPGA, the cost can be greatly reduced. There is an effect that can be.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 FPGA 기반의 다 채널 영상 조합 출력 장치(100)를 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an FPGA-based multi-channel image
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 설명한다. 첨부되는 도면들 및 이를 참조하여 설명되는 실시예들은 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자로 하여금 이 발명에 관한 이해를 돕기 위한 의도로 간략화되고 예시된 것임에 유의하여야 할 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the accompanying drawings and embodiments described with reference to the drawings are simplified and illustrated with the intention of helping those of ordinary skill in the art to understand the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 FPGA 기반의 다 채널 영상 조합 출력 장치(100)는, 제1 스케일러 그룹(110), 복수 개의 라인 버퍼 쌍들(120), 제2 스케일러 그룹(130), 프레임 버퍼부(140), 메모리부(M1, M2), 컨트롤부(151), 영상 합성부(160) 및 싱크 제너레이터(170)를 포함한다. 도 1에는 구체적으로 도시되어 있지 않으나, 영상 합성부(160)를 통해서 디스플레이부(20) 측으로 출력되는 통합 영상은 디스플레이부(20) 내의 복수 개의 디스플레이들(B1, B2, B3, ..., Bm)에 대응되게 복수 개의 출력 채널들이 구비된다.Referring to FIG. 1, the FPGA-based multi-channel image
제1 스케일러 그룹(110)은, N(N은 2 이상의 자연수임) 개의 입력 채널들을 통해서 입력되는 N 개의 입력 영상 신호들을 동기화(Sync)하고 해상도를 모두 동일하게 조절한다. 예컨대, 입력 채널들을 통해서 입력되는 N 개의 입력 영상 신호들은, PC(A1), DVD(A2), 및 카메라(A3) 등 다양한 입력 소스들(A1 ~ An, 총괄하여 10)로부터 제공되는 입력 영상에 관한 신호들이다. 이러한 다양한 입력 소스들(10)로부터 제공되는 입력 영상 신호들은 그 해상도가 HD, FUD, UHD 등 제각각일 수 있으므로, 최종적으로 출력 채널에 연결된 디스플레이에 일정 수준 이상의 통합 영상을 디스플레이하기 위해서는 이들의 해상도를 동일하게 조절할 필요가 있다. 뿐만 아니라, 이들 입력 영상 신호들에 대한 동기화도 함께 이뤄진다. 이와 같이, 입력 영상 신호들에 대해 동기화하고 해상도를 동일하게 맞춤으로써, 입력 영상 신호들의 시작시점과 종료시점이 같아지도록 한다. 본 명세서 내에서 통합 영상이라 함은 복수 개의 입력 채널들을 통해 들어오는 영상들(분할 영상들)을 하나의 디스플레이에 통합하여 표시하게 되는데, 이 때 디스플레이에 표시되는 분할 영상들의 조합을 일컫는다.The
제1 스케일러 그룹(110)은 N 개의 입력 채널들 각각에 대응되게 N 개의 제1 스케일러들(S11, S12, S13, ..., S1n)을 포함한다. 즉, 하나의 입력 채널에 대응되게 하나의 제1 스케일러가 구비됨으로써, 입력 영상 신호들 각각이 입력 채널들 각각을 통해서 입력될 수 있도록 구성되어 있다. 제1 스케일러의 개수는 8 개(즉, N = 8)이고, 그에 대응되는 입력 채널들의 개수도 또한 8 개일 수 있으나, 이러한 개수로 한정되는 것은 아니다.The
N 개의 라인 버퍼 쌍들(120)은 제1 스케일러 그룹(110)에 의해 동기화되고 해상도 조절된 입력 영상 신호들을 오드 라인 데이터(Odd Line Data)와 이븐 라인 데이터(Even Line Data) 별로 구별하여 저장한다. 예컨대, 3840 X 2160의 해상도를 갖는 FHD 영상인 경우, 가로 방향으로의 라인은 2160 개인데, 홀수 번 째 라인에 대한 데이터(Odd Line Data)과 짝수 번 째 라인에 대한 데이터(Even Line Data)가 교대로 번갈아가면서 N 개의 라인 버퍼 쌍들(120)에 저장된다. 즉, 하나의 라인 버퍼 쌍(LB11, LB12)을 기준으로 보면, 제1 스케일러(S11)에 연결되어 제1 스케일러(S11)에 의해 다른 입력 영상 신호들과 해상도가 같아지고 동기화된 입력 영상 신호 중에서 오드 라인 데이터는 오드 라인 버퍼(LB11)에 저장되고, 이븐 라인 데이터는 이븐 라인 버퍼(LB12)에 저장된다. 이와 같이 계속해서 번갈아가면서 홀수 번 째 데이터와 짝수 번 째 데이터가 각각의 라인 버퍼 LB11 및 LB12에 저장된다. The N
N 개의 라인 버퍼 쌍들(120) 각각은 이와 같이 한 쌍의 라인 버퍼들을 포함한다. 즉, 제1 스케일러들 각각에 대응되게 한 쌍의 라인 버퍼들이 대응되게 연결되어 있다. S11에는 LB11과 LB12가 연결되어 있고, S12에는 LB21과 LB22가 연결되어 있고, S13에는 LB31과 LB32가 연결되어 있으며, S1n에는 LBn1과 LBn2가 연결되어 있다.Each of the N
제2 스케일러 그룹(130)은 라인 버퍼 쌍들(120)에 저장된 입력 영상 신호들은 리드(Read)하여 리드한 입력 영상 신호들이 디스플레이(20)에 디스플레이될 통합 영상의 화면 구성에 맞게 각각 축소되어 디스플레이되도록 하기 위해 리드한 입력 영상 신호들을 축소 스케일링한다. 제2 스케일러 그룹(130)은 하나의 라인 버퍼 쌍에 대응되게 구비된다. 디스플레이(20)에 디스플레이될 통합 영상의 화면 구성은 사용자가 마우스나 키보드 등의 입출력 장치들(미도시)을 통해 적절히 제어 명령을 입력함으로써 이루어지게 된다. 본 명세서 내에서 리드(Read)는 어떤 구성요소에서 다른 구성요소로 데이터를 가져오는 것을 의미하고, 라이트(Write)는 어떤 구성요소에서 다른 구성요소에 데이터를 저장하는 것을 의미한다.The
따라서, 제1 스케일러 그룹(110), N 개의 라인 버퍼 쌍들(120) 및 제2 스케일러 그룹(130) 간의 관계를 더 구체적으로 살펴보면, 하나의 제1 스케일러(예컨대, S11)에 하나의 라인 버퍼 쌍(LB11, LB12)이 대응되게 연결되어 있고, 또 이러한 하나의 라인 버퍼 쌍(LB11, LB12)에 하나의 제2 스케일러(S21)가 대응되게 연결되어 있다. 모든 제1 스케일러(S11, S12, S13, ..., S1n)에 대하여, 하나의 라인 버퍼 쌍 및 하나의 제2 스케일러가 대응되게 연결되어 있다.Therefore, looking at the relationship between the
이렇게 연결되어, 제1 스케일러들 중 하나의 제1 스케일러(예컨대, S11)에 의해 동기화되고 해상도 조절된 입력 영상 신호들 중 오드 라인 데이터(Odd Line Data)가 하나의 제1 스케일러(S11)에 대응되는 오드 라인 버퍼(LB11)에 저장되는 동안, 하나의 제1 스케일러(S11)에 의해 동기화되고 해상도 조절된 입력 영상 신호들 중 이븐 라인 데이터(Even Line Buffer)는 제2 스케일러들(130) 중 하나의 제1 스케일러(S11)에 대응되는 이븐 라인 버퍼(LB12)에 연결된 하나의 제2 스케일러(S21에 의해 리드(Read)되고, 하나의 제1 스케일러(S11)에 의해 동기화되고 해상도 조절된 입력 영상 신호들 중 이븐 라인 데이터가 하나의 제1 스케일러(S11)에 대응되는 이븐 라인 버퍼(LB12)에 저장되는 동안, 하나의 제1 스케일러(S11)에 의해 동기화되고 해상도 조절된 입력 영상 신호들 중 오드 라인 데이터는 제2 스케일러들(120) 중 하나의 제1 스케일러(S11)에 대응되는 오드 라인 버퍼(LB11)에 연결된 하나의 제2 스케일러(S21)에 의해 리드된다. 즉, 제1 스케일러(S11), 하나의 라인 버퍼 쌍(LB11, LB12), 그리고 제2 스케일러(S21) 사이에서, 오드 라인 데이터가 제1 스케쥴러(S11)에서 오드 라인 버퍼(LB11)에 라이트되는 동안에는 제2 스케쥴러(S21)에서 이븐 라인 데이터를 이븐 라인 버퍼(LB12)에서 리드하고, 이븐 라인 데이터가 제1 스케쥴러(S11)에서 이븐 라인 버퍼(LB12)에 라이트되는 동안에는 제2 스케쥴러(S21)에서 오드 라인 데이터를 오드 라인 버퍼(LB11)에서 리드하는 방식으로 진행된다. 입력 영상 신호에는 이븐 라인 데이터와 오드 라인 데이터가 계속 교대로 존재하므로, 라인 버퍼 쌍들(120)에도 이븐 라인 버퍼(LB12)와 오드 라인 버퍼(LB11)에 번갈아 가면서 데이터가 라이트되고, 그에 따라 제2 스케일러(S21)에서도 오드 라인 버퍼(LB11)와 이븐 라인 버퍼(LB12)에서 번갈아가면서 각각의 데이터를 리드하게 된다. 제1 스케일러(110), 라인 버프 쌍들(120) 및 제2 스케일러(130) 간의 라이트 또는 리드 과정은 도 1에는 직접적으로 표현되어 있지 않으나, 컨트롤부(151)에 의해 컨트롤될 수 있다.In this way, Odd Line Data among input image signals synchronized and resolution-adjusted by one of the first scalers (e.g., S11) corresponds to one first scaler (S11). While being stored in the odd line buffer LB11, the Even Line Buffer among the input image signals synchronized and resolution-adjusted by one first scaler S11 is one of the
제1 스케일러(S11)에서 하나의 라인 버퍼 쌍(LB11, LB12)에 저장(즉, 라이트)하는 과정과 하나의 라인 버퍼 쌍(LB11, LB12)으로부터 제2 스케일러(S21)에서 리드하는 과정은 서로 동시에 이뤄지기는 어려우므로, 기존에 하나의 라인 버퍼만 있는 경우에는 라이트와 리드에 있어서 인터벌이 필요하게 되고 이로 인해 디스플레이(20) 측에서의 실시간 디스플레이에 있어서는 깜빡거림이나 통합 영상에 있어서의 불량이 발생하게 된다. 따라서, 본 발명은 오드 라인 버퍼와 이븐 라인 버퍼를 포함하는 하나의 라인 버퍼 쌍을 각각의 제1 스케일러 및 제2 스케일러에 대응되게 구비함으로써 이러한 기존의 문제점을 해소한다.The process of storing (i.e., writing) in one line buffer pair LB11 and LB12 in the first scaler S11 and the process of reading in the second scaler S21 from one line buffer pair LB11 and LB12 are each Since it is difficult to do this at the same time, if there is only one line buffer in the past, an interval for writing and reading is required, which causes flicker or defects in the integrated image in the real-time display on the
싱크 제너레이터(Sync Generator)(170)는 제1 스케일러 그룹(110) 내의 제1 스케일러들(S11, S12, S13, ..., S1n)에서 입력 영상 신호들에 대한 동기화에 있어서 기준 동기화 신호를 제공하고 이와 함께 제1 스케일러들(S11, S12, S13, ..., S1n)에서 입력 영상 신호들의 해상도를 모두 동일하게 조절함에 있어서 기준 해상도를 제공하기 위한 구성요소이다.The
프레임 버퍼부(140)는, 제2 스케일러 그룹(130)에 의해 축소 스케일링된 입력 영상 신호들을 프레임(Frame) 단위로 저장하기 위한 구성요소이다. 프레임 버퍼부(140)는 제1 프레임 버퍼(FB1)와 제2 프레임 버퍼(FB2)를 포함한다. 프레임 버퍼부(140)는 제2 스케일러 그룹(130)의 제2 스케일러들(S21, S22, S23, ..., S2n)에 의해 축소 스케일링된 입력 영상 신호들을 제1 메모리(M1) 및 제2 메모리(M2)에 저장하기 위해 프레임 단위로 저장한다. 제1 메모리(M1)에 입력 영상 신호가 저장(라이트)되는 동안, 즉 제1 프레임 버퍼(FB1)에서의 리드(Read) 과정 동안에는 제1 프레임 버퍼(FB1)에 그 다음의 프레임이 라이트(Write)될 수 없으므로, 그 다음의 프레임을 저장할 수 있도록 제2 프레임 버퍼(FB2)가 구비되는 것이다. 제2 프레임 버퍼(FB2)에서 제2 메모리(M2)에 입력 영상 신호가 저장(라이트)되는 동안, 즉 제2 프레임 버퍼(FB2)에서의 리드(Read) 과정 동안에는 제1 프레임 버퍼(FB1)에 그 다음의 프레임이 라이트된다. 이와 같이 하나의 프레임과 그 다음의 프레임을 번갈아 가면서 저장할 수 있도록 하여 데이터 손실(프레임 손실)을 방지할 수 있게 된다.The
제1 메모리(M1) 및 제2 메모리(M2)는 프레임 버퍼부(140)에 저장된 프레임들, 즉 프레임 단위의 입력 영상 신호를 저장(라이트)하기 위한 구성요소이다.The first memory M1 and the second memory M2 are elements for storing (writing) frames stored in the
컨트롤부(151)는 프레임 버퍼부(140)에 저장된 프레임들, 즉 프레임 단위의 입력 영상 신호를 리드하여 제1 메모리(M1) 및 제2 메모리(M2)에 라이트하고, 제1 메모리(M1) 및 제2 메모리(M2)에 저장된 프레임들, 즉 프레임 단위의 입력 영상 신호를 리드하여 영상 합성부(160)로 제공한다. 제1 메모리(M1) 및 제2 메모리(M2)와 컨트롤부(151)는 하나의 유닛(150)으로 구성될 수도 있다.The
제1 메모리(M1) 및 제2 메모리(M2), 컨트롤부(151), 프레임 버퍼부(140 간의 동작에 있어서도, 앞서와 유사하게, (151)컨트롤부에서 제1 프레임 버퍼(FB1)에 저장된 프레임을 리드하여 제1 메모리(M1)에 라이트하는 동안, 제2 스케일러 그룹(130) 내의 제2 스케일러들(S21, S22, S23, ..., S2n)에 의해 축소 스케일링된 입력 영상 신호들은 제2 프레임 버퍼(FB2)에 라이트되고, 이와는 반대로 제2 프레임 버퍼(FB2)에 저장된 프레임을 리드하여 제1 메모리(M1)에 라이트하는 동안, 제2 스케일러 그룹(130) 내의 제2 스케일러들(S21, S22, S23, ..., S2n)에 의해 축소 스케일링된 입력 영상 신호들은 제1 프레임 버퍼(FB1)에 라이트되는 방식으로 동작함으로써, 하나의 프레임과 그 다음의 프레임을 번갈아 가면서 저장할 수 있도록 하여 데이터 손실(프레임 손실)을 방지할 수 있게 된다.In the operation between the first memory M1 and the second memory M2, the
영상 합성부(Image Synthesis)(160)는 컨트롤부(151)로부터 제공되는 제1 메모리(M1) 및 제2 메모리(M2)에 저장된 프레임들을 영상 합성하여 통합 영상을 생성하여 생성된 통합 영상을 디스플레이(20) 측으로 출력하기 위한 구성요소이다. 즉, 영상 합성부(160)는, 입력 소스들(10)로부터 입력 채널을 통해 입력되는 복수 개의 입력 영상 신호들을 축소되고 N 개로 분할된 영상을 하나의 디스플레이에 전부 나타내기 위하여 입력 영상 신호들을 합성하여 원하는 위치 및 사이즈로 하나의 디스플레이 화면에 나타내기 위해 영상 합성하는 역할을 한다. 합성된 영상 데이터, 즉 통합 데이터는 고선명 멀티미디어 인터페이스(High Definition Multimedia Interface, HDMI)로 출력 포트를 통해 디스플레이(20) 측으로 영상 출력된다.The
프레임 버퍼부(140), 컨트롤부(151), 제1 메모리(M1), 제2 메모리(M2) 및 영상 합성부(160) 간의 동작에 있어서도 앞서와 유사하게, 제1 프레임 버퍼(FB1) 또는 제2 프레임 버퍼(FB2)를 제1 메모리(M1)에 라이트 하는 동안에는, 제2 메모리(M2)에 저장된 프레임들을 영상 합성부(160)로 제공하도록 컨트롤하고, 이와는 반대로 제1 프레임 버퍼(FB1) 또는 제2 프레임 버퍼(FB2)에 저장된 프레임들을 제2 메모리(M2)에 라이트하는 동안에는 제1 메모리(M1)에 저장된 프레임들을 영상 합성부(160)로 제공하도록 컨트롤한다.Similar to the above, the first frame buffer FB1 or the operation between the
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다 채널 영상 조합 출력 장치는, 복수 개의 디스플레이들(20) 각각에 N 개의 입력 소스들(10)로부터 입력 채널을 통해 입력되는 복수 개의 입력 영상 신호들이 하나의 디스플레이 화면에 전부 디스플레이될 수 있도록 통합 영상을 복수 개의 디스플레이들(20) 각각에 출력하기 위한 복수 개의 출력 채널들을 포함할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 1, the multi-channel image combination output apparatus of the present invention includes a plurality of input image signals input through input channels from
그리고, 앞서 언급한 바와 같이, 본 발명의 다 채널 영상 조합 출력 장치는 하나의 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구현됨으로써, 기존에 복수 개의 스케일러들을 모두 칩 형태로 구성함으로 인한 부품수의 증가 그리고 그에 따른 비용 상승을 줄일 수 있게 된다.And, as mentioned above, the multi-channel image combination output device of the present invention is implemented as a single FPGA (Field Programmable Gate Array), so that the number of components is increased due to the configuration of all of the existing scalers in the form of a chip. The resulting cost increase can be reduced.
100 : 본 발명의 다 채널 영상 조합 출력 장치
110 : 제1 스케일러 그룹
120 : 라인 버퍼 쌍들
LB11, LB21, LB31, LBn1 : 오드 라인 버퍼
LB12, LB22, LB32, LBn2 : 이븐 라인 버퍼
130 : 제2 스케일러 그룹
140 : 프레임 버퍼부
151 : 컨트롤부
160 : 영상 합성부
170 : 싱크 제너레이터100: Multi-channel video combination output device of the present invention
110: first scaler group
120: line buffer pairs
LB11, LB21, LB31, LBn1: Odd line buffer
LB12, LB22, LB32, LBn2: Even Line Buffer
130: second scaler group
140: frame buffer unit
151: control unit
160: image synthesis unit
170: sync generator
Claims (6)
N(N은 2 이상의 자연수임) 개의 입력 채널들 각각을 통해 입력되는 N 개의 입력 영상 신호들을 동기화(Sync)하고 해상도를 동일하게 조절하기 위해, 상기 N 개의 입력 채널들 각각에 대응되게 구비된 N 개의 제1 스케일러들을 포함하는 제1 스케일러 그룹(110) - 상기 입력 영상 신호들 각각은 상기 입력 채널들 각각을 통해서 입력되고, 상기 제1 스케일러들은 상기 입력 채널들 각각에 대응되게 하나씩 구비됨 - ;
상기 제1 스케일러 그룹에 의해 동기화되고 해상도 조절된 입력 영상 신호들 중 오드 라인 데이터(Odd Line Data)를 저장하기 위한 오드 라인 버퍼와 상기 입력 영상 신호들 중 이븐 라인 데이터(Even Line Data)를 저장하기 위한 이븐 라인 버퍼를 포함하는 N 개의 라인 버퍼 쌍들(120) - 상기 라인 버퍼 쌍들에서 하나의 라인 버퍼 쌍은, 상기 제1 스케일러들 중 하나의 제1 스케일러에 연결되고 하나의 오드 라인 버퍼와 하나의 이븐 라인 버퍼를 포함하며, 상기 오드 라인 데이터와 상기 이븐 라인 데이터는 각각 상기 오드 라인 버퍼와 상기 이븐 라인 버퍼에 번갈아 가면서 저장되고, 상기 오드 라인 데이터와 상기 이븐 라인 데이터는 상기 입력 채널들 중 동일한 입력 채널을 통해 동일한 입력 소스로부터 제공되는 데이터임 - ;
상기 라인 버퍼 쌍들에 저장된 입력 영상 신호들을 리드(Read)하여, 리드(Read)한 입력 영상 신호들이 상기 디스플레이에 디스플레이될 상기 통합 영상의 화면 구성에 맞게 각각 축소되어 디스플레이되도록 하기 위해 상기 리드한 입력 영상 신호들을 축소 스케일링하는, 제2 스케일러 그룹(130) - 상기 제2 스케일러 그룹은, 하나의 제2 스케일러가 상기 하나의 라인 버퍼 쌍에 대응되도록 N 개의 제2 스케일러들을 포함함 - ;
상기 제1 스케일러 그룹 내의 상기 제1 스케일러들에서 상기 입력 영상 신호들에 대한 동기화에 있어서 기준 동기화 신호를 제공하고 상기 입력 영상 신호들의 해상도를 동일하게 조절함에 있어서 기준 해상도를 제공하기 위한, 싱크 제너레이터(Sync Generator)(170);
상기 제2 스케일러 그룹 내의 상기 제2 스케일러들에 의해 축소 스케일링된 입력 영상 신호들을 프레임(Frame) 단위로 저장하기 위해, 제1 프레임 버퍼와 제2 프레임 버퍼를 포함하는, 프레임 버퍼부(140);
상기 프레임 버퍼부에 저장된 프레임들을 저장하기 위한 제1 메모리(M1) 및 제2 메모리(M2);
상기 프레임 버퍼부에 저장된 프레임들을 리드하여 상기 제1 메모리 및 상기 제2 메모리에 라이트하고 상기 제1 메모리 및 상기 제2 메모리에 저장된 프레임들을 리드하여 하기 영상 합성부로 제공하는, 컨트롤부(151); 및
상기 컨트롤부로부터 제공되는 상기 제1 메모리 및 상기 제2 메모리에 저장된 프레임들을 영상 합성하여 상기 통합 영상을 생성하고, 상기 통합 영상을 상기 디스플레이로 출력하기 위한, 영상 합성부(160);를 포함하고,
상기 제1 스케일러들 중 하나의 제1 스케일러에 의해 동기화되고 해상도 조절된 입력 영상 신호들 중 오드 라인 데이터가 상기 하나의 제1 스케일러에 대응되는 오드 라인 버퍼에 저장되는 동안, 상기 하나의 제1 스케일러에 의해 동기화되고 해상도 조절된 입력 영상 신호들 중 이븐 라인 데이터는 상기 제2 스케일러들 중 상기 하나의 제1 스케일러에 대응되는 이븐 라인 버퍼에 연결된 하나의 제2 스케일러에 의해 리드(Read)되고, 상기 하나의 제1 스케일러에 의해 동기화되고 해상도 조절된 입력 영상 신호들 중 이븐 라인 데이터가 상기 하나의 제1 스케일러에 대응되는 이븐 라인 버퍼에 저장되는 동안, 상기 하나의 제1 스케일러에 의해 동기화되고 해상도 조절된 입력 영상 신호들 중 오드 라인 데이터는 상기 제2 스케일러들 중 상기 하나의 제1 스케일러에 대응되는 오드 라인 버퍼에 연결된 상기 하나의 제2 스케일러에 의해 리드되며 - 상기 하나의 제1 스케일러에 대응되는 이븐 라인 버퍼에 연결된 하나의 제2 스케일러와 상기 하나의 제1 스케일러에 대응되는 오드 라인 버퍼에 연결된 하나의 제2 스케일러는 동일한 스케일러임 -,
상기 컨트롤부에서 상기 제1 프레임 버퍼에 저장된 프레임을 리드하여 상기 제1 메모리에 라이트하는 동안, 상기 제2 스케일러 그룹 내의 상기 제2 스케일러들에 의해 축소 스케일링된 입력 영상 신호들은 상기 제2 프레임 버퍼에 라이트되고, 이와는 반대로 상기 제2 프레임 버퍼에 저장된 프레임을 리드하여 상기 제1 메모리에 라이트하는 동안, 상기 제2 스케일러 그룹 내의 상기 제2 스케일러들에 의해 축소 스케일링된 입력 영상 신호들은 상기 제1 프레임 버퍼에 라이트되는 것을 특징으로 하는, 다 채널 영상 조합 출력 장치.
As a multi-channel image combination output device 100 for outputting an integrated image to a display by combining input image signals input through each of a plurality of input channels, implemented as one field programmable gate array (FPGA),
In order to synchronize the N input image signals input through each of the N input channels (N is a natural number of 2 or more) and adjust the resolution equally, N is provided corresponding to each of the N input channels. A first scaler group 110 including ten first scalers-each of the input image signals is input through each of the input channels, and one of the first scalers is provided to correspond to each of the input channels -;
An odd line buffer for storing Odd Line Data among input image signals synchronized by the first scaler group and whose resolution is adjusted, and storing Even Line Data among the input image signals. N number of line buffer pairs 120 including an even line buffer for the line buffer pair. One line buffer pair of the line buffer pairs is connected to one of the first scalers, and is connected to one of the first scalers. It includes an even line buffer, wherein the odd line data and the even line data are alternately stored in the odd line buffer and the even line buffer, respectively, and the odd line data and the even line data are the same input among the input channels. -Data provided from the same input source through the channel;
The read input image so that the input image signals stored in the line buffer pairs are read, and the read input image signals are respectively reduced and displayed according to the screen configuration of the integrated image to be displayed on the display. A second scaler group 130 for reducing and scaling signals, the second scaler group including N second scalers such that one second scaler corresponds to the one line buffer pair;
A sync generator for providing a reference synchronization signal in synchronizing the input image signals in the first scalers in the first scaler group and providing a reference resolution in equally adjusting the resolution of the input image signals ( Sync Generator) 170;
A frame buffer unit 140 including a first frame buffer and a second frame buffer to store the input image signals reduced and scaled by the second scalers in the second scaler group in a frame unit;
A first memory (M1) and a second memory (M2) for storing frames stored in the frame buffer unit;
A control unit 151 for reading frames stored in the frame buffer unit, writing them to the first memory and the second memory, reading frames stored in the first memory and the second memory, and providing them to the following image synthesis unit; And
And an image synthesizing unit 160 for synthesizing the frames stored in the first memory and the second memory provided from the control unit to generate the integrated image, and outputting the integrated image to the display; and ,
While the odd line data of input image signals synchronized and resolution-adjusted by one of the first scalers are stored in the odd line buffer corresponding to the one first scaler, the one first scaler Even line data among input image signals synchronized by and resolution-adjusted are read by one second scaler connected to an even line buffer corresponding to the one first scaler among the second scalers, and the While even line data among input image signals synchronized and resolution-adjusted by one first scaler is stored in an even line buffer corresponding to the one first scaler, it is synchronized and resolution is adjusted by the one first scaler. Among the input image signals, the odd line data is read by the one second scaler connected to the odd line buffer corresponding to the one first scaler among the second scalers, and-corresponding to the one first scaler. One second scaler connected to the even line buffer and one second scaler connected to the odd line buffer corresponding to the one first scaler are the same scaler -,
While the control unit reads the frame stored in the first frame buffer and writes it to the first memory, the input image signals reduced and scaled by the second scalers in the second scaler group are stored in the second frame buffer. On the contrary, while reading the frame stored in the second frame buffer and writing it to the first memory, the input image signals reduced and scaled by the second scalers in the second scaler group are the first frame buffer. The multi-channel video combination output device, characterized in that the light is on.
상기 컨트롤부는,
상기 제1 프레임 버퍼 또는 상기 제2 프레임 버퍼에 저장된 프레임들을 상기 제1 메모리에 라이트하는 동안, 상기 제2 메모리에 저장된 프레임들을 상기 영상 합성부로 제공하도록 컨트롤하고, 이와는 반대로 상기 제1 프레임 버퍼 또는 상기 제2 프레임 버퍼에 저장된 프레임들을 상기 제2 메모리에 라이트하는 동안, 상기 제1 메모리에 저장된 프레임들을 상기 영상 합성부로 제공하도록 컨트롤하는 것을 특징으로 하는, 다 채널 영상 조합 출력 장치.
The method according to claim 1,
The control unit,
While the frames stored in the first frame buffer or the second frame buffer are written to the first memory, the frames stored in the second memory are controlled to be provided to the image synthesis unit, and conversely, the first frame buffer or the The apparatus for outputting a multi-channel image combination, comprising controlling to provide the frames stored in the first memory to the image synthesizing unit while writing frames stored in the second frame buffer to the second memory.
상기 다 채널 영상 조합 출력 장치는,
상기 영상 합성부(160)에 의해 생성된 통합 영상을 복수 개의 디스플레이들로 출력할 수 있도록 복수 개의 출력 채널들;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 다 채널 영상 조합 출력 장치.
The method according to claim 1,
The multi-channel video combination output device,
And a plurality of output channels to output the integrated image generated by the image synthesizing unit 160 to a plurality of displays.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210031151A KR102258501B1 (en) | 2021-03-10 | 2021-03-10 | Multiple channel image combining output apparatus based on fpga |
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CN114205486A (en) * | 2022-01-27 | 2022-03-18 | 卡莱特云科技股份有限公司 | Scaler-based video file real-time scaling method and video processor |
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KR20120081574A (en) * | 2011-01-11 | 2012-07-19 | 애플 인크. | Mirroring graphics content to an external display |
KR20160102823A (en) * | 2015-02-23 | 2016-08-31 | 삼성전자주식회사 | Image signal processor and devices having the same |
KR101856177B1 (en) | 2017-05-12 | 2018-05-09 | 주식회사 엘케이에스글로벌 | Multiple signal processing system |
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2021
- 2021-03-10 KR KR1020210031151A patent/KR102258501B1/en active IP Right Grant
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |