KR19990000882A - 풀 컬러 엘이디(led) 전광판 알지비(r/g/b) 휘도 미세분할조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 휘도조절단계를 65,536 단계로 확대하여 풀 칼라 LED 전광판을 옥외 또는 옥내에 설치시 다양한 주위 환경의 변화조건을 맞추어 전광판을 시청하는 사람들에게 항상 선명한 화질을 제공할 수 있도록 된 풀 컬러 엘이디(LED) 전광판 알지비(R/G/B) 휘도 미세분할조절장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은, 외부에서 입력되는 아날로그 비디오신호(1)를 디지탈신호로 변환시키는 A/D콘버터(2)와; 휘도값을 제어 및 설정하는 CPU(6); 이 CPU(6)로부터 출력되는 휘도값을 기초로 휘도펄스를 256단계로 미세하게 분할하는 휘도 클럭 제너레이터(3); 상기 A/D콘버터(2)를 통해 변조된 R/G/B 데이터를 확장하여 전송 및 분배하는 전송 및 분배기(4); R/G/B 컬러값을 결정하는 리플레시 컬러 플레인 제너레이터(5); 상기 전송 및 분배기(4)로부터의 확장된 R/G/B 데이터와, 상기 컬러 플레인 제너레이터(5)에서 결정된 R/G/B 컬러 값을 수신하여 비교한 후, R/G/B 컬러 값에 대응하는 펄스를 출력하는 비교기(7); 상기 휘도 클럭 제너레이터(3)에서 미세하게 분할된 듀티 펄스와 상기 비교기(7)에서 출력되는 R/G/B 컬러 값에 따른 펄스를 인가받아 65,536 단계로 신호를 변조하여 출력하는 컬러 데이터 휘도변조기(8) 및; 이 컬러 데이터 휘도변조기(8)로부터 출력된 신호에 따라 구동되는 R/G/B LED 픽셀(9)을 구비하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

풀 컬러 엘이디(LED) 전광판 알지비(R/G/B) 휘도 미세분할조절장치

본 발명은 풀 컬러(full color) 엘이디(LED) 전광판 R/G/B 출력신호에 따른 미세 분할조정 및 휘도 출력값 조절장치와 관련한 풀 컬러 LED 전광판 R/G/B 휘도 미세분할조절장치에 관한 것이다.

일반적으로 LED의 단계별 휘도조절은 단위 시간내에 LED가 점등되는 시간폭의 비율, 즉 듀티 사이클(DUTY CYCLE)을 가변함으로써 얻어지는데, 보통 일정 시간 폭을 갖는 단위 펄스(1/255 DUTY의 펄스)의 갯수를 변화시켜 0/255∼255/255의 256단계의 휘도조절을 한다. 그러나, LED의 점등 작동 특성 및 이를 눈으로 보아 느껴지는 시감특성은 비록 입력신호 펄스의 개수가 선형적으로 변화하더라도 선형적으로 보이지 않고, 도 4와 같이 비선형적으로 느껴진다.

즉, 어두운 쪽에서는 밝기 변화가 심하게 느껴지고, 밝은 쪽에서는 금방 포화가 되어 중간 밝기 이상이 되면, 그 밝기 변화를 거의 느끼지 못하게 되는, 소위 자극의 역치현상이 발생되게 된다.

실제로 비디오영상 등을 표출할 경우, 어두운 배경화면에 노이즈가 심하게 튀어 보이는 현상과 밝은 쪽이 포화되어 뭉게져 보이는 현상이 상기한 자극의 역치현상으로 인해 야기되는 것이다.

풀 컬러 LED 방식의 전광판에서는 이를 방지하기 위해 시감특성과 반대되는 도 5와 같은 변환작용을 거쳐 결과적으로 도 6과 같이 선형적으로 보이게 하는 작업이 반드시 필요로 된다. 일반적으로 일정 단위시간폭의 펄스 개수를 계조에 따라 증가시키는 방법(ROM TABLE 방식 또는 LOOK UP TABLE 방식으로 칭함)을 사용하고 있으나, 엄밀히는 256가지의 밝기변화 조차 줄 수 없다. 그 이유는 상기한 바와 같이 LED가 초기에는 밝기 곡선이 급격하게 변하고, 포화점에 이르러서는 완만하게 변화하기 때문에, 입력신호와 출력신호간 1:1 신호전환이 불가능하여 특정의 보정값으로 이를 조절하게 되는데, 예컨대 입력단 0∼255의 변화값으로 전환시 출력단의 휘도 상승폭이 급격한 초기값의 경우 입력단 0∼3의 값을 출력단의 값으로는 0으로 지정하고, 입력단 3∼6까지의 값을 출력단 1의 값으로 지정하게 되는 현상이 나타내고 되고, 출력단의 휘도 상승폭의 값이 완만한 포화점 근처에서는 입력단 233의 값을 출력단 233∼235의 값으로 지정하게 되는 현상이 나타나게 된다. 따라서, 실질적으로는 휘도 조절단계가 256가지가 아닌 그 이하의 값으로 밖에 구현할 수 없기 때문에, 고화질, 고선명도의 미세한 화면을 구현하기에는 어려움이 따르게 된다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, LED방식으로 고화질, 고선명도의 풀 컬러 동영상 화면을 구현할 경우, 일반적으로 사용되는 방식인 256 단계 이하에서 조절되는 휘도조절단계를 65,536 단계로 확대하여 풀 컬러 LED 전광판을 옥외 또는 옥내에 설치시 다양한 주위 환경의 변화조건(태양의 직광, 야간, 우천시, 안개등)을 맞출 수 있게 되어 전광판을 시청하는 사람들에게 항상 선명한 화질을 제공할 수 있도록 된 풀 컬러 엘이디(LED) 전광판 알지비(R/G/B) 휘도 미세분할조절장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 전체 시스템 구성도,

도 2는 휘도 미세분할조절장치의 계통도,

도 3은 펄스분할 개념도,

도 4는 종래의 장치에 있어서 LED 입력 듀티와 시감 밝기의 관계를 나타낸 그래프,

도 5는 종래의 장치에 있어서 화면 밝기 입력 데이터와 시감 밝기의 관계를 나타낸 그래프,

도 6은 종래의 장치에 있어서 화면 밝기 입력데이터와 시감 밝기의 관계를 나타낸 그래프이다.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 --- 외부입력 비디오신호(NTSC 또는 PAL)

2 --- A/D 콘버터

3 --- 휘도 클럭 제너레이터

4 --- 전송 및 분배기

5 --- 리플레시 컬러 플레인 제너레이터

6 --- CPU

7 --- 비교기(컬러 레벨 데이터 제너레이터)

8 --- 컬러 데이터 휘도변조기

9 --- R/G/B LED 픽셀(RED, GREEN, BLUE LED의 집합 모듈 단위, 색 원점)

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 풀 컬러 엘이디(LED) 전광판 알지비(R/G/B) 휘도 미세분할조절장치는, 외부에서 입력되는 비디오신호를 디지탈신호로 변환시키는 A/D콘버터와; 휘도값을 제어 및 설정하는 CPU; 이 CPU로부터 출력되는 휘도값을 기초로 휘도펄스를 256 단계로 미세하게 분할하는 휘도 클럭 제너레이터; 상기 A/D콘버터를 통해 변조된 R/G/B 데이터를 확장하여 전송 및 분배하는 전송 및 분배기; R/G/B 컬러값을 결정하는 리플레시 컬러 플레인 제너레이터; 상기 전송 및 분배기로부터의 확장된 R/G/B 데이터와, 상기 컬러 플레인 제너레이터에서 결정된 R/G/B 컬러값을 수신하여 비교한 후, R/G/B 컬러값에 대응하는 펄스를 출력하는 비교기; 상기 휘도 클럭 제너레이터에서 미세하게 분할된 DUTY 펄스와 상기 비교기에서 출력되는 R/G/B 컬러값에 따른 펄스를 인가받아 65,536 단계로 신호를 변조하여 출력하는 컬러 데이터 휘도변조기 및; 이 컬러 데이터 휘도변조기로부터 출력된 신호에 따라 구동되는 R/G/B LED 픽셀을 구비하여 구성된 것을 특징으로 한다.

일반적으로 풀 컬러의 동영상 화면을 LED 전광판에 표출시 입력 소스로서의 기본 삼색인 RED, GREEN, BLUE 각각의 신호를 디지탈신호로 바꾼 후, 메모리장치에 저장하여 맵핑(mapping)된 LED 픽셀에 표출하게 된다.

LED 소자들의 구동특성은 초기 전류 투입시 휘도의 증가가 급속히 이루어지다가 일정 값을 넘으면 전류 투입값에 비해 휘도의 증가가 극히 적게 이루어지게 된다.

따라서, 입력되는 소스신호와 출력되는 신호 사이에 특정한 보정값을 제공할 수 있는 장치가 없을 경우, 정상적인 고화질의 화면이 입력된다 하더라도 LED소자의 작동 특성으로 인하여 어두운 화면의 부분은 극히 어두워지고, 밝은 부분의 화면은 극히 밝아 뿌연 번짐현상으로 나타나게 되어 고화질을 요구하는 상업용 광고 전광판에서는 치명적인 결함을 주게 되어 자연스럽지 못한 화질로 인해 전광판을 시청하는 사람들에게 섬세한 화면을 표현하지 못함으로 인해 거부감을 주게 된다.

본 발명에 따른 장치는 이를 개선하여 R/G/B 각각의 미세한 밝기 조정으로 옥외, 또는 옥내에 설치시 주위 환경(낮에는 태양의 직광, 밤에는 어두움, 안개가 낀 환경, 비가 오는 환경등)에 따른 조건에 따라 휘도가 자동으로 조절되어 자연스러운 화질을 만들어 전광판의 상업성 가치를 극대화 시킬 수 있게 된다.

(실시예)

이하, 예시도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 전체 시스템 구성도이고, 도 2는 휘도 미세분할조절장치의 계통도이며, 도 3은 펄스분할 개념도이다. 도 1과 도 2에 있어서 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙인다.

A/D콘버터(2)는 NTSC나 PAL 등의 아날로그 외부 입력 비디오신호를 디지탈신호로 변환하여 전송 및 분배장치(4)로 출력한다.

전송 및 분배기(4)는 상기 A/D콘버터(2)로부터 전송받은 디지탈신호를 R/G/B 각각의 8비트 데이터값으로 비교기(7)에 전송한다.

리플레시 컬러 플레인 제너레이터(5)에서는 컬러 데이터값을 비교기(7)에 전송한다.

비교기(7)는 상기 전송 및 분배기(4)로부터 전송된 R/G/B 각각의 8비트 데이터값과, 상기 리플레시 컬러 플레인 제너레이터(5)에서 출력된 컬러 데이터값을 취합하여 도 3의 나 부분으로 도시된 바와 같이 1/60초에 256개로 분할되는 펄스를 컬러 데이터 휘도변조기(8)로 출력한다.

CPU(6)는 프로그램된 휘도값을 조정하여 휘도 클럭 제너레이터(3)에 출력한다.

휘도 클럭 제너레이터(3)는 상기 CPU(6)에서 제공된 휘도값을 도 3의 가 부분과 같이 미세 분할하여 컬러 데이터 휘도변조기(8)로 출력한다.

컬러 데이터 휘도변조기(8)는 상기 비교기(7)에서 전송된 1/60초에 256개로 분할된 펄스와, 상기 휘도 클럭 제너레이터(3)에서 전송된 미세 분할된 휘도값을 인가 받아 이를 결합하여 신호를 65,536 단계로 변조하여 R/G/B LED 픽셀(9)에 전송한다.

상기 R/G/B LED 픽셀(9)은 65,536 단계로 변조된 신호를 인가 받아 픽셀이 구동된다.

이하, 도 3을 참조하여 펄스 분할 개념을 더욱 상세히 설명한다.

종래에는 도 3의 다 부분에 도시한 바와 같이 1초를 1/60으로 구역 구분하고, 1/60으로 구역 구분된 시간내에서 도 3의 나 부분에 도시한 바와 같이 다시 1/256단계로 구분하여 아날로그신호를 디지탈신호로 변조한 8비트 256단계의 그레이(GRAY)를 범용적 휘도 조절단계로 사용하여 왔으나, 본 발명에 따른 방식에서는 휘도 클럭 미세분할방식을 사용함으로써 도 3의 가 부분에 도시된 바와 같이 256단계로 구분된 펄스의 폭을 다시 256단계로 미세 분할하여 65,536 단계의 미세 휘도조절 단계를 구현할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 미세 휘도 분할조절장치에서는 발광방식의 LED소자로 구성되는 대형 스크린에 고화질, 고선명도를 제공할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, LED방식의 풀 컬러 전광판의 휘도를 출력시 65,536 단계의 미세 분할조정을 함으로써 옥외에 설치될 경우, 주위 환경의 변화(낮에는 태양의 직광, 밤에는 어두움, 안개가 낀 환경, 비가 오는 환경등)에 따른 여러 가지 다양한 환경조건에 대응하여 고화질, 고선명도를 제공할 수 있게 되므로, 시청하는 사람들에게 항상 자연스러운 화질을 제공하게 되어 상업적 용도의 영상 매체로서 적극적 활용이 가능하게 된다.

Claims (1)

1. 외부에서 입력되는 아날로그 비디오신호(1)를 디지탈신호로 변환시키는 A/D콘버터(2)와;

   휘도값을 제어 및 설정하는 CPU(6);

   이 CPU(6)로부터 출력되는 휘도값을 기초로 휘도펄스를 256단계로 미세하게 분할하는 휘도 클럭 제너레이터(3);

   상기 A/D콘버터(2)를 통해 변조된 R/G/B 데이터를 확장하여 전송 및 분배하는 전송 및 분배기(4);

   R/G/B 컬러값을 결정하는 리플레시 컬러 플레인 제너레이터(5);

   상기 전송 및 분배기(4)로부터의 확장된 R/G/B 데이터와, 상기 컬러 플레인 제너레이터(5)에서 결정된 R/G/B 컬러 값을 수신하여 비교한 후, R/G/B 컬러 값에 대응하는 펄스를 출력하는 비교기(7);

   상기 휘도 클럭 제너레이터(3)에서 미세하게 분할된 듀티 펄스와 상기 비교기(7)에서 출력되는 R/G/B 컬러 값에 따른 펄스를 인가받아 65,536 단계로 신호를 변조하여 출력하는 컬러 데이터 휘도변조기(8) 및;

   이 컬러 데이터 휘도변조기(8)로부터 출력된 신호에 따라 구동되는 R/G/B LED 픽셀(9)을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 풀 컬러 엘이디(LED) 전광판 알지비(R/G/B) 휘도 미세분할조절장치.