KR20040011022A - 단일 전송선로를 이용한 궤도 차량용 정보표시 시스템 및방법 - Google Patents

단일 전송선로를 이용한 궤도 차량용 정보표시 시스템 및방법 Download PDF

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KR20040011022A KR1020020044094A KR20020044094A KR20040011022A KR 20040011022 A KR20040011022 A KR 20040011022A KR 1020020044094 A KR1020020044094 A KR 1020020044094A KR 20020044094 A KR20020044094 A KR 20020044094A KR 20040011022 A KR20040011022 A KR 20040011022A
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Abstract

본 발명은 궤도상에서 운행되는 궤도 차량 내에 설치되는 정보표시 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서버의 디지털 영상신호와 음성신호 및 제어신호 등을 단일 전송선로를 이용하여 장거리로 전송하고 고정장소 또는 이동체에 설치된 단말장치에서의 재현 및 재전송을 할 수 있도록 하는 단일 전송선로를 이용한 궤도 차량용 정보표시 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명의 시스템은 역정보 안내와 일반광고 및 멀티미디어 정보 등과 같은 각종 정보를 제공하는 정보제공 서버와, 각각의 궤도 차량 내에 설치되고 상기 정보제공 서버로부터 단일 전송선로를 통해 각종 정보를 전달받아 화면상에 재현하여 디스플레이 하는 동시에 다음 단으로 재전송하는 다수의 정보표시 단말기를 포함하되; 상기 정보표시 단말기에는 상기 단일 전송선로를 통해 디지털 영상신호를 입력받아 두개의 포트를 통해 다음 단으로 전송하기 위한 TTL 신호와, 화면상의 표출을 위해 LVDS 신호를 출력하는 디지털 리시버와; 상기 디지털 리시버로부터 TTL 신호를 입력받아 동축케이블이나 광케이블 또는 무선 등을 이용한 단일 전송선로를 통해 다음 단으로 전송하는 원거리 전송장치와; 상기 디지털 리시버로부터 LVDS 신호를 입력받아 액정표시장치(LCD)를 통해 화면상에 표출되도록 하는 LVDS 리시버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

단일 전송선로를 이용한 궤도 차량용 정보표시 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DISPLAYING INFORMATION OF A TRAIN USING SINGLE TRANSMISSION　LINE}
본 발명은 궤도상에서 운행되는 궤도 차량 내에 설치되는 정보표시 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서버의 디지털 영상신호와 음성신호 및 제어신호 등을 단일 전송선로를 이용하여 장거리로 전송하고 고정장소 또는 이동체에 설치된 단말장치에서의 재현 및 재전송을 할 수 있도록 하는 단일 전송선로를 이용한 궤도 차량용 정보표시 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근, 지하철, 전철 혹은 철도차량과 같이 궤도 차량에는 정보표시 시스템이 설치되어 승하차역 안내와 같은 역정보 안내와, 뉴스/스포츠/증시/경제/일기예보등과 같은 일반정보 및 정지영상 혹은 동영상 광고를 포함한 멀티미디어 정보를 제공할 수 있도록 하고 있다.
도 1은 일반적인 궤도 차량용 정보표시 시스템의 연결상태를 설명하기 위한 블록도이다.
상기 첨부도면 도 1을 참조하면, 참조번호 1은 역정보 안내, 일반정보 및 멀티미디어 정보를 제공하는 정보제공 서버를 나타내고, 2 및 3은 각각의 궤도 차량 내에 설치되고 상기 정보제공 서버(1)로부터 각종 정보를 전달받아 화면상에 디스플레이 하는 동시에 다음 단으로 재전송하는 정보표시 단말기를 나타낸다.
이때, 상기 정보제공 서버(1)로서 일반적인 컴퓨터(PC)를 사용할 수 있다. 또한, 상기 정보제공 서버(1)는 인터넷 등을 포함한 유무선 통신망을 통해서 데이터를 수신하며, 상기 정보제공 서버(1)와 정보표시 단말기(2)사이, 그리고 각 정보표시 단말기(2,3)는 서로 단일 전송선로(동축 케이블, 광케이블, 무선)로써 연결된다.
도 2는 종래 기술에 의한 정보표시 단말기의 구성을 나타내는 블록도이다.
상기 첨부도면 도 2를 참조하면, 참조번호 10은 상기 정보제공 서버(1)에 포함되어 각종 영상정보를 아날로그 RGB 신호로 출력하는 비디오 카드(Video Card)를 나타내고, 20은 상기 정보표시 단말기(2,3)에 포함되고 상기 비디오 카드(10)로부터 수신된 정보신호를 분배하는 분배기를 나타내고, 31 및 32는 상기 분배기(20)에서 분배된 아날로그 RGB 신호를 각각 입력받아 디지털 TTL 신호로 변환시키는 아날로그/디지털 보드(A/D Board)를 나타내고, 41,42는 상기 아날로그/디지털보드(31,32)에서 디지털 TTL 신호로 변환된 각종 정보를 디스플레이 하는 액정표시장치(LCD)를 나타내고, 50은 상기 분배기(20)에서 분배된 아날로그 RGB 신호를 입력받아 TV 신호 규약인 NTSC 신호로 변환하는 엔티에스씨 엔코더(NTSC Encoder)를 나타낸다.
상기와 같은 시스템에서는 상기 정보제공 서버(1)에서 출력되는 아날로그 RGB 신호를 정보표시 단말기(2,3)에서 입력받아 분배기(20)의 두개의 포트에서 출력하여 전송과 재현의 두 가지 용도로 사용한다. 이때, 하나는 아날로그/디지털 보드(31,32)에 입력하여 디지털 TTL 신호로 변환시킨 다음 이것을 다시 내부회로를 거쳐 액정표시장치(41,42)의 구동을 위한 신호로 변환하여 상기 액정표시장치(41,42)에 영상을 표출하는데 사용하고, 다른 하나는 엔티에스씨 엔코더(50)에 입력하여 TV 신호 규약인 NTSC 신호로 변환하는데 사용한다.
이렇게 전송된 신호는 각각의 정보표시 단말기(2,3)에서 신호를 분배하여 그 정보표시 단말기(2,3)의 아날로그/디지털 보드(31,32)를 이용하여 액정표시장치 (41, 42)에 영상을 표출하고, 나머지는 다음 단말기로 전송한다.
그러나, 이러한 종래 기술에 의한 시스템에서는 상기 각 정보표시 단말기(2,3)의 송신단에서 RGB 신호(1024*768)를 NTSC 신호(640*480)로 변환하는 과정에서, 그리고 다음단의 정보표시 단말기(2,3)의 수신단에서 NTSC 신호를 RGB 신호로 역변환하는 과정에서 영상의 열화가 발생하는 문제점이 있다.
그 이유를 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 상기 정보제공 서버(1)에서 나오는 아날로그 영상신호는 Red, Green, Blue, HS, VS, GND 신호로 구성되기 때문에 이들 신호를 정확히 전달하기 위해서는 전송품질이 좋은 6가닥의 전선이 필요하다. 즉, 6가닥의 전송선로에 각각의 신호를 실어주는 것이 회로적인 측면이나, 영상품질의 측면에서도 유리한 것이다.
그러나, 궤도 차량에 이러한 시스템이 적용되기 위해서는 전동차의 조건상 6가닥의 전송선로를 확보하기가 어렵기 때문에 전송선로의 수를 줄여야 하는 문제가 발생한다. 그와 같은 이유로 인해 최근에 단일 전송선로를 이용해서 영상정보를 전송하는 기술의 필요성이 제시되었다.
종래 기술에 의한 시스템에서는 6가닥으로 출력되는 영상신호를 단일 전송선로를 사용하여 전송하기 위해서 아날로그 콤포지트 방식을 사용하였다. 그러나, XGA급(1024*768) 원본영상이 아날로그 콤포지트 신호인 NTSC 영상으로 변환되면서 해상도의 변화가 생긴다. 즉, 송신단에서 1024*768 해상도의 영상이 전송을 위해 640*480 해상도로 바뀌었다가 그 정보가 다시 수신단에서 1024*768 해상도의 영상으로 변환되기 때문에 도 3에 도시된 바와 같이 화질의 손상을 피할 수가 없게 되는 문제점이 있다.
상기 첨부도면 도 3을 참조하면, (A)의 도면을 63%로 축소시킨 것이 (B)의 도면이며, 다시 (B)의 도면을 160%로 확대시킨 것이 (C)의 도면이다. 이때, 각 (A),(B),(C) 도면간의 변환비율은 1024*768과 640*480 사이의 비율과 동일하다.
이러한 문제는, 아날로그 콤포지트 신호는 PC에서 제공되는 SVGA급 이상의 고해상도 영상신호를 수용할 수 없기 때문에 전송과정에서 해상도가 변화하는 구간이 있다면 피할 수 없게 된다.
또한, 아날로그 신호는 외부에서 잡음신호가 유입되는 경우에 수신단에서 원신호를 판별해 내는데 많은 어려움이 있다. 아날로그 콤포지트 신호 역시 이러한 문제를 갖고 있으며, Vpp가 1V 이내이므로 장거리 전송시에는 외부잡음으로 치명적인 화질저하가 발생한다. 이러한 문제점을 보완해 주기 위해서는 RF변조를 사용하여 신호를 전송해야 되지만, 소요되는 장비의 가격 역시 무시할 수 없는 문제점을 갖고 있다.
한편, 아날로그 신호를 그대로 전송하는 종래 기술에 의한 시스템에서는 분배기에서 신호를 배분할 때마다 그 신호의 세기가 약화되어 전송거리의 제한이 발생하는 문제점과 상기 분배의 횟수가 증가할수록 노이즈의 영향을 많이 받게 되는 문제점이 발생한다. 또한 PC의 영상이 아날로그로 변환되는 과정에서 비디오 카드의 특성에 따른 왜곡이 발생하기도 하며, 아날로그 신호가 디지털 신호로 변환될 때에는 A/D보드에 장착된 프로세서의 특성에 따른 왜곡이 발생하는 문제가 생기기도 한다. 또한 두개 이상의 LCD에 영상을 표출하기 위해서는 RGB신호를 복제, 증폭시키기 위한 추가 장비가 필요하며 이 때에도 화질의 손상은 따르게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 PC의 비디오 카드에서 출력되는 디지털 영상신호를 아날로그 신호로의 변환없이 최종 출력단까지 모두 디지털 신호처리를 하여 화질의 열화없이 원거리로 전송하여 재현할 수 있는 단일 전송선로를 이용한 궤도 차량용 정보표시 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 전송에 사용되는 단일 전송선로를 저렴한 동축케이블에서부터 고가의 광케이블에 이르기까지 다양하게 선택하여 사용할 수 있도록 하는 단일 전송선로를 이용한 궤도 차량용 정보표시 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 유동인구가 많은 장소에 설치되어 실시간 뉴스와 기상, 공익광고 등의 생활정보들을 동영상으로 신속하게 제공함으로써 새로운 광고매체로서의 역할을 기대할 수 있도록 하며, 광고효과를 극대화시킬 수 있는 단일 전송선로를 이용한 궤도 차량용 정보표시 시스템 및 그 방법을 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 단일 전송선로를 이용한 궤도 차량용 정보표시 시스템은, 각종 영상정보 신호들을 제공하는 정보제공 서버(1)와, 각각의 궤도 차량 내에 설치되고 상기 정보제공 서버로부터 단일 전송선로를 통해 각종 정보를 전달받아 화면상에 디스플레이 하는 동시에 다음 단으로 재전송하는 다수의 정보표시 단말기(2, 3)를 포함하는 궤도 차량용 정보표시 시스템에 있어서, 상기 정보표시 단말기에는 상기 서버 또는 상기 단일 전송선로를 통해 디지털 영상신호를 입력받아 다음 단으로 전송하기 위한 TTL 신호와, 화면상의 표출을 위한 LVDS 신호를 출력하는 디지털 리시버(120)와; 상기 디지털 리시버로부터 TTL 신호를 입력받아 단일 전송선로(동축케이블, 광케이블, 무선)를 통해 다음 단으로 전송하는 원거리 전송장치(150)와; 상기 디지털 리시버로부터 LVDS 신호를 입력받아 액정표시장치(141, 142)를 통해 화면상에 표출되도록 하는 LVDS리시버(131, 132)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 LVDS 리시버(131)에는, 액정표시장치(LCD)가 두 개 이상 연결된 경우에, 각각의 액정표시장치(LCD)를 구동하기 위한 신호를 생성하는 제어장치가 더 포함되어 구성된 것을 특징으로 하거나,
상기 원거리 전송은 상기 영상 신호가 프레임 다운 되어져서 전송된 후, 수신단에서 프레임 업 되어져서 디스플레이 되어지는 것을 특징으로 하거나,
상기 서버(1)로부터의 음성정보 또는 제어정보 중의 적어도 어느 하나가 상기 영상정보와 혼합되어 전송되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 단일 전송선로를 이용한 궤도 차량용 정보표시 방법은, 각종 영상정보 신호들을 제공하는 정보제공 서버(1)와, 각각의 궤도 차량 내에 설치되고 상기 정보제공 서버로부터 단일 전송선로를 통해 각종 정보를 전달받아 화면상에 디스플레이 하는 동시에 다음 단으로 재전송하는 다수의 정보표시 단말기(2, 3)를 포함하는 궤도 차량용 정보표시 시스템에 적용하기 위한 정보표시 방법에 있어서, (a) 제1 초당 프레임(frame) 속도로 제공되는 원시영상을 제2 초당 프레임 속도로 프레임 다운(Frame Down)하여 저장하는 단계; (b) 상기 프레임 다운된 영상정보 데이터를 단일 전송선로로 출력하기 위해 신호를 변조시키는 단계; (c) 상기 단일 전송선로를 통해 수신된 신호를 분배하고 그 분배된 신호 중 하나를 다음 단의 정보표시 단말기로 재전송하는 단계; (d) 액정표시장치(LCD)의 정격에 부합시키기 위해 상기 제2 초당 프레임 속도로 프레임 다운된 신호를 프레임 업(Frame Up)시키는 단계; 및 (e) 상기 복원된 영상을 액정표시장치(LCD)에 표출시키는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, (f) 단일 전송선로를 이용하기 위해 상기 (a) 단계에서 저장된 영상 정보를 직렬화(Serialize)시키는 단계; 및 (g) 상기 (c) 단계에서 수신된 직렬화된 영상신호 데이터를 병렬화(Parallelize)시키는 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하거나,
상기 제1 초당 프레임 속도는 원본영상의 프레임 수와 관련이 있으며, 상기 제2 초당 프레임 속도는 전송선로의 전송률을 고려하여 프레임 다운하는 것을 특징으로 하거나,
상기 전송되는 정보는 영상정보 외에도 서버(1)로부터의 음성정보 또는 제어정보 중의 적어도 어느 하나가 더 포함되어 상기 영상정보와 혼합되어 전송되는 것을 특징으로 한다.
도 1은 일반적인 궤도 차량용 정보표시 시스템의 연결상태를 설명하기 위한 블록도.
도 2는 종래 기술에 의한 정보표시 단말기의 구성을 나타내는 블록도.
도 3은 종래 기술에 의한 전송과정에서 해상도가 변화할 때 화질이 손상되는 것을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 정보표시 단말기의 구성을 나타내는 블록도.
도 5는 본 발명에 의하여 궤도 차량에서 정보를 표시하는 과정을 나타내는 흐름도.
도 6은 본 발명에 따른 서버 및 정보표시 단말기의 블록도.
도 7은 도 6의 영상획득부의 프레임 다운 수단의 상세 블록도.
도 8은 본 발명에 따른 전송 신호의 타이밍도.
도 9는 본 발명에 따른 정보표시 단말기의 수신 및 중계부의 일 실시예의 블록도.
도 10은 본 발명에 따른 정보표시 단말기의 수신 및 중계부의 다른 실시예의 블록도.
도 11a 및 도 11b는 영상신호와 음성신호의 합성 및 변복조 동작을 나타내는 동작도.
도 11c 및 도 11d는 영상신호와 제어신호의 합성 및 변복조 동작을 나타내는 동작도.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 비디오 카드(Video Card)
120 : 디지털 리시버(Digital Receiver)
131, 132 : LVDS 리시버
141, 142 : 액정표시장치(LCD)
150 : 원거리 전송장치
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
첨부도면 도 4는 본 발명에 따른 정보표시 단말기의 구성을 나타내는 블록도이며, 도 6은 본 발명에 따른 맨 처음 단의 정보표시 단말기를 구비한 서버의 구성을 나타내는 블록도이며, 도 7은 영상획득부의 프레임 다운(frame down) 수단의 샘플링 방식의 일례를 나타내는 블록도이다.
상기 첨부도면 도 6에서 보는 바와 같이, 맨 처음 단의 정보표시 단말기를구비한 서버는, CPU(210), HDD(220), VGA 카드(230) 그리고 변환 및 전송부(240, 250, 260, 270)로 구성된다. 도 6에서는 정보표시 단말기 중에서 변환 및 전송부만을 도시하였고, 수신 및 중계부는 생략하였다.
즉, 원본 영상을 제공하는 서버(200)는 영상표출 장치에서 디스플레이할 동영상 및 정지영상 자료와 전체 시스템을 운영하는 제어 신호를 무선 또는 CD-ROM과 같은 저장매체(200)로부터 수신하여 영상정보의 전송 및 시스템의 운용상태를 확인하는 역할을 수행한다.
프레임 다운 모듈(도 7)은 PC서버(200)의 그래픽 카드(230)로부터 디지털 영상을 입력받아 데이터의 송신 속도를 조절하기 위해 프레임다운(frame down)하여 저장한다. 현재 PC에서 출력할 수 있는 최대 칼라의 수는 1600만 가지(24bit true color)이지만, 이것을 5:6:5(R:G:B) 즉, 16bit 칼라로 표현하여도 사람의 눈이 인지할 수 있는 범위의 색은 모두 표현할 수 있다. 즉, 실제 데이터에 있어서는 1/3의 손실이 있었지만, 사람의 육안으로는 화질의 저하를 알아차릴 수가 없다.
변환 및 전송부에 대하여 좀더 상세히 설명하면, 이는 VGA 카드(230)에서 출력되는 비디오 신호를 전송선로의 전송률을 고려하여 적절한 샘플링 속도로 영상을 획득하고 이를 저장하여 송신부에 전달할 데이터를 준비하는 영상획득부(240)와, 프레임 다운(frame down)된 비디오 신호와 오디오 신호 및/또는 제어신호를 믹싱하는 믹서(250)와, 상기 믹싱된 디지털 병렬데이터를 직렬데이터로 변환하는 직렬화기(260) 및 변환된 직렬데이터를 증폭 및 전송하기 위한 신호구동기(270)를 포함한다. 전송은 광케이블이나 동축케이블을 사용한다.
이는, 사람의 시각이 30 frame/sec 이상의 샘플링만 해 주면 그 움직임의 끊어짐을 인지하지 못하게 되는 특성을 이용하는 것이다. 따라서 모든 영상저장매체는 그 재현속도를 30 frame/sec에 맞춰서 설계되어지고 있는 실정이다. 한편, TV 신호나 모니터 신호의 깜박거림을 보이지 않게 하기 위해서는 재생주파수가 60Hz 이상이어야 시각이 인지하지 못하게 된다.
따라서, 본 발명에서의 영상전송시의 열화방지를 위해 비디오 신호를 전송선로의 전송률을 고려한 샘플링 속도로 영상을 획득하고 다시 복원시에는 동일한 프레임을 중복하여 끼워넣음으로써 LCD정격에 부합하는 속도로 복원하여 디스플레이 시키도록 하는 것이다.
즉, 종래에는 모니터 신호를 TV 신호로 바꾸어 전송하였는바, TV신호를 전송하는 경우에는 TV 신호의 특성상 화소단위가 모니터 출력 단위보다 섬세하지 못하여, 축소 및 확대하는 과정에서 화질의 열화가 발생하였는데, 본 발명에서는 영상 획득시 VGA 출력 신호를 모니터 출력에 맞는 디지털 데이터로 변환하여 저장하며 이를 그대로 전송하되, 다만 프레임의 개수만을 줄이게 되기 때문에 화질의 열화가 발생하지 않으면서 사람의 시각이 이를 느끼지도 않으므로, 화질의 열화가 없는 깨끗한 화면을 단일 전송선로로 전송하는 것이 가능하게 된다.
일례로, VGA카드(230)로부터 출력되는 영상신호는 레드(R)와 그린(G) 블루(B)가 각각 8비트이며, 수평동기(H), 수직동기(V), 디스플레이스먼트(D) 및 메인클럭(M) 신호가 추가되어 28비트의 신호가 65M의 속도로 출력되나, 레드(R)와 그린(G) 블루(B)를 각각 5비트, 6비트 및 5비트의 총 16비트의 신호로 만든다. 그런데, 이 신호를 그대로 보내게 되면 16×65M 의 속도로 보내기에는 속도가 너무 높아 전송선로 가격이 너무 높게 된다. 이상의 768라인을 일 프레임으로 하는 원본영상 신호를 영상획득부는 전송선로의 전송률을 고려한 샘플링 속도로 영상을 획득하는 것이다.
이상의 프레임 다운 동작은, 좌측의 원본영상의 일부가 샘플링 도중 누락되어 저장 및 전송되어 진다.
즉, 도 7의 프레임 다운수단의 블록도에서 보는 바와 같이, 입력되는 고속 데이터를 제어기(241)는 제1 저장부(242)에 고속으로 기록하게 되며, 이때 제2 저장부(243)는 저속으로 출력하는 전송모드로 된다. 제1 및 제2 저장부는 동일 크기의 메모리이나, 속도가 상이한 관계로 제2 저장부가 다 비워지기 전에 제1 저장부는 다 채워지게 되며, 그럼에도 불구하고 제1 저장부는 처음부터 다시 덧씌움을 하며 계속 기록을 행하게 된다. 제2 저장부가 출력을 다 행하여 비워졌을 때에 제어기는 입력과 출력을 절환하여, 다음 단계에서 제2 저장부(243)에 같은 방식으로 고속으로 기록을 행하게 되며, 제1 저장부(242)에서 저속으로 출력을 하게 된다. 이를 반복하게 됨으로써, 결국 일부 프레임이 손실되고 샘플링을 행하게 된다. 일례로 상기 제어기(241)로부터의 출력신호는 컨트롤 신호 1비트를 포함하여 17비트의 신호가 병렬로 출력된다.
송신시의 전송신호의 타이밍도를 살펴보면 도 8에서와 같다. 처음 시작을 알리는 8비트 클럭이 주어지며, 다음 10비트는 비워지는데 이는 오디오 정보나 상태정보 등의 제어정보를 위해 비워지며, 다음 1024 비트의 영상정보 비트가 이어지며, 마지막으로 끝을 알리는 소정 개수의 정지비트가 추가된다.
상기 첨부도면 도 4를 참조하여 본 발명에 의한 정보표시 단말기의 구성을 설명하면, 참조번호 110은 상기 정보제공 서버(도 1의 1 참조)에 포함되어 각종 정보를 디지털 신호로 출력하는 비디오 카드(Video Card)단을 나타내고, 120은 상기 정보표시 단말기(도 1의 2,3 참조)에 포함되고 상기 비디오 카드(110)로부터 수신된 디지털 신호를 분배하는 디지털 리시버를 나타낸다. 예를 들면 DVI (Digital Video Interface)가 사용될 수 있으나, 비디오 신호에 한정되는 것은 아니다. 이때, 상기 디지털 리시버(120)는 단일 전송선로를 통해서 디지털 영상정보를 입력받아 두개의 포트를 통해 서로 다른 신호를 출력한다. 그 서로 다른 신호는 다음 단으로 전송하기 위한 TTL 신호와, 화면상의 표출을 위한 LVDS (Low Voltage Differential Signaling) 또는 TMDS (Transition Minimized Differential Signaling) 신호이다.
또한, 참조번호 131 및 132는 상기 디지털 리시버(120)에서 분배된 LVDS (또는 TMDS, 이하 같다) 신호를 입력받아 화면상에 표출되기 위한 신호로 변환하는 LVDS 리시버를 나타내고, 141 및 142는 상기 LVDS 리시버(131,132)에서 변환된 각종 정보 신호를 디스플레이 하는 액정표시장치(LCD)를 나타내고, 150은 상기 디지털 리시버(131,132)로부터 TTL 신호를 입력받아 동축케이블을 통해 다음 단으로 전송하는 원거리 전송장치를 나타낸다.
이때, 상기 LVDS 리시버(131,132)에는 액정표시장치(141,142)가 두 개 이상 연결된 경우에, 각각의 액정표시장치(141,142)를 구동하기 위한 신호를 생성하는제어장치가 더 포함되어 구성된다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 동작을 첨부한 도 5의 흐름도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 정보제공 서버(도 1의 1 참조)의 비디오 카드(110)에서 원시영상 정보를 전송매체의 전송율을 고려하여 프레임다운(Frame Down)하고(S11 단계 참조), 단일 전송선로를 이용하기 위해 프레임 다운된 영상 정보를 직렬화(Serialize)시킨 후 변조하여 디지털신호를 전송선로로 출력하게 된다.(S12 단계 참조)
상기 전송선로에 출력된 신호는 정보표시 단말기(도 1의 2 참조)에서 수신되는데, 상기 디지털신호 리시버(120)에서 신호를 수신하여 증폭된 후 TTL 신호와 LVDS 신호로 분배된다. 그 분배된 신호 중 하나 즉, TTL 신호를 원거리 전송장치(150)를 통해 다음 단의 정보표시 단말기(도 1의 3 참조)로 재전송하게 된다.(S13 단계 참조)
상기 디지털 리시버(120)에서 분배된 다른 하나의 신호 즉, LVDS 신호는 상기 LVDS 리시버(131,132)에서 원 신호와 같은 형태로 하기 위하여 병렬화가 이루어지고(S14 단계 참조), LCD정격에 부합하도록 다시 프레임 업(Frame up) 된다.(S15 단계 참조)
그 후, 상기 액정표시장치(141,142)에서는 상기 LVDS 리시버(131,132)에서 출력되는 영상 신호에 따라 정보를 표출시키게 된다.
한편, 도 9에는 본 발명에 관한 정보표시 단말기(2, 3)의 수신 및 중계부의블록도가 도시되어 있다. 이전 단의 단말기에서 (맨 처음 단의 단말기의 경우에는 정보제공 서버에서) 전송되어 온 직렬 신호는 리피터 수단(310)에서 수신된 후, 병렬화 수단(320) 및 재전송 수단(350)으로 동시에 전송된다. 병렬화 수단에서 병렬신호로 변환된 신호는 프레임 업 수단(330)에서 다시 LCD정격에 부합하는 속도로 바뀐 후 액정표시장치(340)와 같은 디스플레이 장치를 통해 디스플레이 된다.
병렬화기(220)는 리피터(310)에서 출력된 직렬신호를 16bit 영상신호로 병렬화시키는 기능을 하며, 프레임 업(Frame Up) 모듈(330)은 송신단의 프레임 다운(Frame Down) 모듈(도 7)에서 낮췄던 플레임의 수를 LCD의 정격에 맞추어 60frame 으로 늘이는 기능을 한다. 액정표시장치(340)는 영상표출 매체로서, LCD 모니터의 표시정격에 맞게끔 신호를 표출한다.
프레임 업 수단(330)은 도 7의 프레임 다운 수단과 유사하나, 이 경우에는 입력과 출력의 속도가 바뀌어 입력되는 저속 데이터를 제어기(241)는 제1 저장부(242)에 저속으로 기록하게 되며, 이때 제2 저장부(243)는 고속으로 출력하는 전송모드로 된다. 제1 및 제2 저장부는 동일 크기의 메모리이나, 속도가 상이한 관계로 제1 저장부가 다 채워지기 전에 제2 저장부는 다 비워지게 되며, 그럼에도 불구하고 제2 저장부는 처음부터 다시 재출력을 하며 계속 표출을 행하게 된다. 제1 저장부가 입력을 다 행하여 다 채워졌을 때에 제어기는 입력과 출력을 절환하여, 다음 단계에서 제2 저장부(243)에 같은 방식으로 저속으로 기록을 행하게 되며, 제1 저장부(242)에서 고속으로 출력을 하게 된다. 이를 반복하게 됨으로써, 결국 일부 프레임이 추가되고 프레임 업이 행하여지게 된다.
리피터(310) 모듈은 시스템이 적용되는 환경이나 재전송의 횟수에 따라 표1과 같이 세 종류의 방법으로 구성될 수 있다.
명칭 증폭방법 비고
케이블 리피터Cable Repeater 수신된 직렬신호를 증폭처리한 후 출력. [1] 아날로그적인 처리방법이다.[2] 가장 간단하나 전송단의 수가 많아지면 고주파 디지털 영상신호가 손상되어 화질열화가 발생한다.
디지털 리피터Digital Repeater 수신된 직렬신호를 병렬신호로 변환시킨 후, 출력할 때 다시 직렬신호로 변환. [1] Cable Repeater보다 품질이 우수하다.[2] 전송단의 수가 많아지면, 영상신호의 동기에 문제가 생긴다.
버퍼링 리피터Buffering Repeater 수신된 직렬신호를 병렬신호로 변환시킨 후, DRAM에 저장한 후, Repeater의 Local OSC의 클럭에 맞추어 직렬신호로 변환시켜 출력. [1] 시스템의 구성이 복잡하지만, 증폭기(Repeater)의 자체 클럭(clock)에 맞춰서 영상정보를 전송하므로, 영상의 동기문제가 해결된다.[2] 세 가지 방법 중에서 전송된 영상의 화질이 가장 우수하다.
케이블 리피터나 디지털 리피터의 경우에는, 도 9에서 보는 바와 같이, 리피터(310)에서 두개의 포트를 통해서 신호가 출력된다. 한쪽은 영상복원부의 병렬화기(320)로 입력되며, 다른 쪽의 신호는 재전송수단(350)으로 입력되어 다음 단의 터미널의 리피터(미도시됨)로 입력된다. 그 이후의 신호의 흐름은 이전과 동일하다.
도 10은 버퍼링 리피터의 경우의 수신 및 중계부의 구성 블록도이다.
도 10을 참조하면, 송신단에서 동축케이블을 이용하여 전송된 직렬신호는 리피터 수단(310) 및 병렬화기(320)를 거치면서 병렬신호로 변환되며, 이 신호는 영상복원을 위해 도 9에서처럼 프레임 업 수단(330)을 거쳐 액정표시장치(340)로 디스플레이됨과 동시에, 버퍼부(360)로 입력된다. 버퍼부(360)는 두개의 DRAM(362, 363)에 제어기(361)에 의해 스위칭 동작을 하면서 저장된다. 이렇게 저장된 신호는 로컬 발진기(370)의 클럭 수에 따라서 직렬화기(380)로 입력되며, 한쪽 DRAM의 데이터가 모두 직렬화기에 입력이 되면, 나머지 DRAM의 데이터가 입력되는 스위칭동작을 한다.
즉, 버퍼부(360)는, 상기 프레임 업 수단(330)과 유사하게, 제어기(361)와 제1 및 제2 다이내믹 램(362, 363)으로 구성되며, 어떤 시점에 두개의 다이내믹 램 중의 어느 하나는 저장부로 다른 하나는 직렬화기(380)로의 출력부로 동작하며, 다만 이 경우에는 프레임 업이나 다운이 필요치 않고 그대로 전송하는 것이기 때문에 제1 및 제2 다이내믹 램에 저장하거나 제1 및 제2 다이내믹 램으로부터 출력하는 속도가 동일하다. 역시 직렬화기(380)의 출력은 재전송단(350)을 거쳐 다음 단의 리피터(미도시됨)로 전송되어 진다.
한편, 도 11a 및 도 11b에는 송신단과 수신단에서 영상신호에 음성신호가 어떻게 혼합되어지고 분리되어지는 가를 설명하고 있다.
도 11a에서 보는 바와 같이, 송신시에는, PC의 사운드 카드(400)에서 출력된 음성신호는 커넥터(401)를 통해 오디오 신호가 오디오 코덱(402)으로 출력되어져 변조되며, 이는 오디오 데이터 획득부(403)에서 디지털 오디오 데이터로 변환되어 믹서(405)로 입력되며, 비디오 신호 역시 비디오 데이터 획득부(404)에서 디지털 비디오 데이터로 변환되어 믹서(405)로 입력되어, 믹서(405)에서 오디오 신호와 비디오 신호가 믹싱되어 직렬화기(406) 및 신호 구동기(407)를 거쳐 단일 전송선로를 통해 전송된다.
한편, 도 11b에서 보는 바와 같이, 수신된 직렬신호는 병렬화기(410)를 통해 병렬화되며, 분리기(411)에서 오디오 데이터와 비디오 데이터로 분리된 후, 비디오 데이터는 비디오 데이터 복원부(412)를 통해 LCD(416)에서 디스플레이 되며, 오디오 데이터는 오디오 데이터 복원부(413) 및 오디오 코덱(414)을 거쳐 음성신호로 복조되어 스피커(415)로 출력된다.
다른 한편, 도 11c 및 도 11d에는 송신단과 수신단에서 영상신호에 제어신호가 어떻게 혼합되어지고 분리되어지는 가를 설명하고 있다.
도 11c에서 보는 바와 같이, 송신시에는, PC의 마이크로프로세서(500)로부터의 제어신호는 커넥터(501)를 통해 제어 데이터 변조기(502)로 출력되어져 변조되어 믹서(505)로 입력되며, 비디오 신호 역시 비디오 데이터 획득부(504)에서 디지털 비디오 데이터로 변환되어 믹서(505)로 입력되어, 믹서(505)에서 제어 신호와 비디오 신호가 믹싱되어 직렬화기(506) 및 신호 구동기(507)를 거쳐 단일 전송선로를 통해 전송된다.
한편, 도 11d에서 보는 바와 같이, 수신된 직렬신호는 병렬화기(510)를 통해 병렬화되며, 분리기(511)에서 제어 데이터와 비디오 데이터로 분리된 후, 비디오 데이터는 비디오 데이터 복원부(512)를 통해 LCD(516)에서 디스플레이 되며, 제어 데이터는 마이크로프로세서(513)로 입력되어 주변장치(515)를 제어하게 된다.
이상 본 발명의 동작을 설명하면, PC서버의 비디오 카드에서 입력받은 영상신호는 두개의 포트를 통해 두 종류의 신호로 각각 출력이 되며, 하나는 다음 터미널로 전송하기 위한 TTL신호로 변환되어 동축케이블을 통해 전송이 되고, 나머지 하나는 LCD표출을 위한 LVDS신호로 변환되어 LVDS 리시버로 입력이 된다. 이렇게 입력된 LVDS신호는 TTL레벨의 영상신호로 변환이 되고, 이 정보를 이용하여 LVDS 리시버의 제어장치가 두개 이상의 LCD를 구동하기 위한 신호를 생성하여, LCD에 영상을 표출한다. 따라서, 이러한 영상복제의 방법은 다수의 LCD를 구동시키더라도 회로의 구성이 간단하며, 추가비용이 거의 없게 된다. 또한 디지털 신호의 복제이기 때문에 화질이 열화가 전혀 없게 된다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다. 또한, 상기 실시예에 나타나는 수치는 예시를 위한 것일 뿐, 결코 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 예를들어 제1 초당 프레임수는 서버에 따라 60이 넘을 수도 있고, 역시 전송선로의 품질에 따라 제2 초당 프레임수는 30이상 더는 50 이하의 수로 할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 단일 전송선로를 이용한 궤도 차량용 정보표시 시스템 및 그 방법을 적용하면, 비디오 카드에서 출력되는 디지털 영상신호를 아날로그 신호로의 변환없이 최종 출력단까지 모두 디지털 신호처리를 하므로, 단일 전송선로를 이용하여 화질의 열화없이 원거리로 전송하여 재현할 수 있도록 함으로써 새로운 광고매체로서의 역할을 기대할 수 있으며, 유동인구가 많은 장소에 설치될 경우 실시간 뉴스와 기상, 공익광고 등의 생활정보들을 동영상으로 신속하게 제공하여 광고 효과의 극대화를 기할 수 있는 효과가 있다.
또한, 프레임 다운을 수행하여 시스템에서 전송에 사용되는 단일 전송선로를 저렴한 동축케이블에서부터 고가의 광케이블에 이르기까지 다양하게 선택하여 사용할 수 있기 때문에 설치 작업의 편의성을 향상시킬 수 있으며, 시스템의 설치비용 및 유지보수 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 각종 영상정보 신호들을 제공하는 정보제공 서버(1)와, 각각의 궤도 차량 내에 설치되고 상기 정보제공 서버로부터 단일 전송선로를 통해 각종 정보를 전달받아 화면상에 재현하여 디스플레이 하는 동시에 다음 단으로 재전송하는 다수의 정보표시 단말기(2, 3)를 포함하는 궤도 차량용 정보표시 시스템에 있어서,
    상기 정보표시 단말기에는 상기 서버 또는 상기 단일 전송선로를 통해 디지털 영상신호를 입력받아 다음 단으로 전송하기 위한 TTL 신호와, 화면상의 표출을 위한 LVDS 신호를 출력하는 디지털 리시버(120)와; 상기 디지털 리시버로부터 TTL 신호를 입력받아 단일 전송선로(동축케이블, 광케이블, 무선)를 통해 다음 단으로 전송하는 원거리 전송장치(150)와; 상기 디지털 리시버로부터 LVDS 신호를 입력받아 액정표시장치(141, 142)를 통해 화면상에 표출되도록 하는 LVDS 리시버(131, 132)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 전송선로를 이용한 궤도 차량용 정보표시 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 LVDS 리시버(131)에는, 액정표시장치(LCD)가 두 개 이상 연결된 경우에, 각각의 액정표시장치(LCD)를 구동하기 위한 신호를 생성하는 제어장치가 더 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 단일 전송선로를 이용한 궤도 차량용 정보표시 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 원거리 전송은 상기 영상 신호가 프레임 다운 되어져서 전송된 후, 수신단에서 프레임 업 되어져서 디스플레이 되어지는 것을 특징으로 하는 단일 전송선로를 이용한 궤도 차량용 정보표시 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 서버(1)로부터의 음성정보 또는 제어정보 중의 적어도 어느 하나가 상기 영상정보와 혼합되어 전송되는 것을 특징으로 하는 단일 전송선로를 이용한 궤도 차량용 정보표시 시스템.
  5. 각종 영상정보 신호들을 제공하는 정보제공 서버(1)와, 각각의 궤도 차량 내에 설치되고 상기 정보제공 서버로부터 단일 전송선로를 통해 각종 정보를 전달받아 화면상에 재현하여 디스플레이 하는 동시에 다음 단으로 재전송하는 다수의 정보표시 단말기(2, 3)를 포함하는 궤도 차량용 정보표시 시스템에 적용하기 위한 정보표시 방법에 있어서,
    (a) 제1 초당 프레임(frame) 속도로 제공되는 원시영상을 제2 초당 프레임 속도로 프레임 다운(Frame Down)하여 저장하는 단계;
    (b) 상기 프레임 다운된 영상정보 데이터를 단일 전송선로로 출력하기 위해 신호를 변조시키는 단계;
    (c) 상기 단일 전송선로를 통해 수신된 신호를 분배하고 그 분배된 신호 중 하나를 다음 단의 정보표시 단말기로 재전송하는 단계;
    (d) 액정표시장치(LCD)의 정격에 부합시키기 위해 상기 제2 초당 프레임 속도로 프레임 다운된 신호를 프레임 업(Frame Up)시키는 단계; 및
    (e) 상기 복원된 영상을 액정표시장치(LCD)에 표출시키는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단일 전송선로를 이용한 궤도 차량용 정보표시 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    (f) 단일 전송선로를 이용하기 위해 상기 (a) 단계에서 저장된 영상 정보를 직렬화(Serialize)시키는 단계; 및
    (g) 상기 (c) 단계에서 수신된 직렬화된 영상신호 데이터를 병렬화(Parallelize)시키는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단일 전송선로를 이용한 궤도 차량용 정보표시 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 초당 프레임 속도는 원본영상의 프레임 수와 관련하여 결정되며, 상기 제 2 초당 프레임 속도는 전송선로의 전송률을 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 단일 전송선로를 이용한 궤도 차량용 정보표시 방법.
  8. 제 5 항 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전송되는 정보는 영상정보 외에도 서버(1)로부터의 음성정보 또는 제어정보 중의 적어도 어느 하나가 더 포함되어 상기 영상정보와 혼합되어 전송되는 것을 특징으로 하는 단일 전송선로를 이용한 궤도 차량용 정보표시 방법.
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