KR20160144061A - 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3840×2160의 해상도를 갖는 4K 모드의 초고선명 텔레비전(Ultra-High Definition television, 이하 UHD TV)에서 UHD 방송 수신 및 영상 재생을 안정적으로 지원하고, 기존 제품들 대비 전력소모가 적고 성능이 뛰어난 UHD TV 보급형 메인보드(main board)를 제공하기 위한 것으로서, 데이터 제공 장치로부터 제공받은 데이터를 편집부로 제공하며, 상기 편집부로부터 제공받은 데이터를 컨텐츠 재생 장치로 제공하는 컨텐츠 입출력부; 및 상기 컨텐츠 입출력부로부터 제공받은 데이터를 UHD 데이터로 변환하여 상기 컨텐츠 입출력부로 제공하는 편집부를 포함함으로써, 기존 보급형 UHD TV 메인보드들과 다르게 HDMI 포트를 통해 3840×2160의 영상을 전송할 수 있게 되며, 전원부의 안정성과 시스템의 최적화 설계를 통해서 TV 세트에 안정적으로 전원을 공급할 수 있고, 국내 중소규모의 TV 제조업체에 본 발명에 따른 보급형 UHD TV 메인보드를 우선적으로 공급함으로써 해당 업체들의 제품 경쟁력 향상, 제품 개발기간 단축 및 비용절감 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 본 발명은 저렴한 보급형 제품을 공급함으로써 국내 UHD TV 보급률 향상 및 세계시장 점유율 향상에도 기여할 수 있다.

Description

초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드{Popular mainboard for ultra-high definition television}

본 발명은 초고선명 텔레비전(Ultra-High Definition television, 이하 UHD TV)에 관한 것으로서, 특히 3840×2160의 해상도를 갖는 4K 모드의 UHD 방송 수신 및 영상 재생을 안정적으로 지원하고, 기존 제품들 대비 전력소모가 적고 성능이 뛰어난 UHD TV 보급형 메인보드(main board)에 관한 것이다.

UHD TV는 기존의 HDTV가 제공하는 화질보다 4배에서 16배 선명한 초고선명 비디오(4K, 3840×2160 ~ 8K, 7680×4320)와 다채널(10채널 이상) 오디오 재현으로 초현장감 체험을 가능하게 하는 차세대 실감 방송이다.

기존의 HDTV가 제공하는 화질보다 4배 선명한 4K UHD TV 시장은 2014년부터 폭발적으로 증가하여 2017년까지 연평균 70~80%의 성장률을 보일 것으로 예상되고 있다(출처: Display Search).

전 세계 지역별 UHD TV 판매량의 84%를 차지하는 중국 시장의 경우 보급형 제품을 중심으로 시장이 형성되어 있으므로, UHD TV 시장은 중국 위주로 형성된 뒤 점차 북미, 서유럽 시장으로 확대될 전망이다. 즉, 보급형 제품을 위주로 시장이 형성될 것으로 전망됨에 따라, 무엇보다 가격 경쟁력이 판매에 가장 민감한 요소이다.

현재 세계 시장에서 판매되는 우리나라의 UHD TV 제품은 삼성전자와 LG전자의 제품이 있지만, 최적화 사양이 아닌 동급 최고화 사양을 추구함으로써 보급형 시장에서는 경쟁력이 부족한 실정이다. 중국 업체들의 저가 공세가 강화됨에 따라 각 업체들은 가격인하 행렬에 가담하여 가격이 빠르게 떨어지고 있다. 업계에서는 UHD TV 가격이 추가로 인하될 것으로 보고 있으며, 보급화를 위해 사양을 낮춘 보급형 제품이 큰 폭으로 늘어날 것으로 전망하고 있다.

이러한 UHD TV 시장을 선점하기 위해서는 "UHD TV 보급 → 콘텐츠 수요 확대 → UHD TV 수요 증대 → 재투자"로 연결되는 선순환 구조를 조기에 구축하는 것이 중요하며, UHD TV를 빠르게 보급하는 것이 제일 시급하다. 따라서 고가의 프리미엄 제품보다는 소비자가 손쉽게 접근할 수 있는 보급형 제품의 공급이 절실한 상황이다.

국내 업체 중 2014년 1/4분기 매출기준 세계 UHD TV 시장 점유율 1위(21.6%)와 4위(10.6%)를 차지하고 있는 삼성전자와 LG전자를 비롯하여, 2013년 3분기까지는 압도적인 시장 점유율로 1위를 차지하고 있었으나, 가격 경쟁력에서 밀려 갈수록 점유율이 떨어져 2014년 1/4분기 매출기준 세계 UHD TV 시장 점유율 5위(9.8%)인 소니(Sony)와 대형 inch의 제품을 중심으로 라인업을 구축하고 있는 샤프(Sharp) 모두 UHD TV 메인보드(main board)를 자체 생산하여 사용하고 있다.

이와는 대조적으로, 중국 내 UHD TV 시장에서 가격경쟁력과 영업망을 기반으로 23.3%의 시장 점유율로 1위를 기록하고 있으며, 2014년 1/4분기 매출기준 세계 UHD TV 시장 점유율 3위(13.6%)를 차지하고 있는 중국기업인 스카이워스(Skyworth)를 비롯하여, 중국내 UHD TV 시장에서 19.2%의 시장 점유율로 2위를 기록하고 있는 창홍(Changhong), 시장 점유율 3위(17.6%)의 하이센스(Hisense), 4위(14.2%)의 TCL 및 5위(14.1%)의 콘카(Konka) 모두 UHD TV 메인보드를 자체 생산하지 않고 Cultraview(ShenZhen Cultraview Digital Technology)의 제품을 사용한다. Cultraview는 보급형 UHD TV 메인보드의 90% 이상을 공급하고 있으며, 그 외 중국 내 일부 TV 제조업체들이 Mstar 칩셋 등을 이용하여 자체적으로 생산하고 있는 상황이다.

그러나 기존 보급형 UHD TV 메인보드 제품들은 저가의 Full HD 메인보드에 3840×2160 해상도를 지원하도록 단순하게 접목시킨 형태로서 방송국에서 송출하는 UHD 영상의 수신은 가능하지만, HDMI 포트를 이용하여 외부 영상을 UHD TV에서 재생하는 경우 최대 해상도가 1920x1080 밖에 지원되지 않으므로 해상도가 3840×2160인 4K 영상은 재생이 지원되지 않으므로, TV 해상도를 제외하고는 UHD TV 메인보드라고 부를 수 없을 정도의 성능을 보인다.

따라서 전술한 시장상황 및 기술상황을 고려해 볼 때, 세계적인 선도기업인 삼성전자와 LG전자뿐만 아니라 중소 TV 제조업체들도 경쟁력 있는 UHD TV 제품을 손쉽게 출시하기 위해서는 기존 중국 보급형 제품들보다 성능과 안정성이 개선되고 가격 경쟁력이 있는 제품의 개발이 시급한 실정이다.

KR 10-2013-0079686 A (2013.07.11.) KR 10-2013-0128266 A (2013.11.26.) KR 10-2014-0044664 A (2014.04.15.)

상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 4K 모드의 UHD TV 영상 재생을 안정적으로 지원하고, 각각의 부품들이 원활하게 동작하며 대기전력을 감소시킬 수 있는 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 HDMI 포트를 통해 3840×2160의 영상을 전송할 수 있는 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드는, 초고선명 텔레비전(Ultra-High Definition television, 이하 UHD TV)용 메인보드에 있어서, 데이터 제공 장치로부터 제공받은 데이터를 편집부로 제공하며, 상기 편집부로부터 제공받은 데이터를 컨텐츠 재생 장치로 제공하는 컨텐츠 입출력부; 및 상기 컨텐츠 입출력부로부터 제공받은 데이터를 UHD 데이터로 변환하여 상기 컨텐츠 입출력부로 제공하는 편집부를 포함함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드에 있어서, 상기 컨텐츠 입출력부는, 상기 데이터 재생 장치로부터 데이터를 수신하는 입력 인터페이스; 상기 입력 인터페이스로부터 전달받은 데이터를 분석하는 파서; 상기 파서로부터 전달받은 데이터를 부호화하는 전처리 모듈; 상기 전처리 모듈로부터 전달받은 데이터를 압축하는 압축 모듈; 상기 압축 모듈로부터 전달받은 데이터를 패킷화하는 패킷타이저를 포함함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드에 있어서, 상기 컨텐츠 입출력부는, 상기 변환 장치로부터 전달받은 패킷 데이터를 역패킷화하는 역패킷타이저; 상기 역패킷타이저로부터 전달받은 데이터의 압축을 해제하는 재생 모듈; 상기 재생 모듈로부터 전달받은 데이터를 복호화하는 후처리 모듈; 상기 후처리 모듈로부터 전달받은 데이터를 설정된 포맷으로 변환하는 포맷터; 상기 포맷터로부터 전달받은 데이터를 컨텐츠 재생 장치로부터 전달하는 출력 인터페이스 모듈을 포함함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드에 있어서, 상기 편집부는, 상기 컨텐츠 입출력부로부터 제공받은 데이터를 UHD 컨텐츠로 변환하는 UHD F/F 모듈; 상기 UHD F/F 모듈에서 처리한 데이터를 임시 저장하는 저장매체를 포함함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드에 있어서, 상기 편집부는, 상기 UHD F/F 모듈에서 처리한 데이터를 상기 저장매체에 임시 저장하도록 제어하는 저장 미디어 콘트롤러를 포함함을 특징으로 한다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드는, 데이터 제공 장치로부터 데이터를 제공받으며, 컨텐츠 재생 장치로 UHD 컨텐츠를 제공하는 디지털 입출력부; 상기 디지털 입출력부로부터 전달받은 데이터를 부호화하거나, 변환된 UHD 데이터를 부호화하거나 복호화하는 부복호화부; 다채널로 입력되는 오디오 및 비디오 데이터를 다중화하거나 역다중화하며, 동기화된 데이터를 PCIe 프로세스부로 전달하는 AV 프로세스부; 상기 AV 프로세스부로부터 전달받은 동기화된 데이터를 임시 저장하도록 지시하는 PCIe 프로세스부;를 포함함을 특징으로 하는 컨텐츠 입출력부; 상기 컨텐츠 입출력부로부터 전달받은 데이터를 편집하는 편집부;를 포함함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드에 있어서, 상기 편집부는, 캡쳐부에 의해 캡쳐된 비디오 데이터를 설정된 방식에 따라 변환하는 영상 변환부; 상기 캡쳐부에 의해 캡쳐된 비디오 데이터를 부호화하는 비디오 코덱; 상기 캡쳐부에 의해 캡쳐된 오디오 데이터를 부호화하는 오디오 코덱; 상기 부호화된 비디오 또는 오디오 데이터를 설정된 포맷으로 변환하는 파일 포맷부를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명은 기존 보급형 UHD TV 메인보드들과 다르게 HDMI 포트를 통해 3840×2160의 영상을 전송할 수 있게 되며, 전원부의 안정성과 시스템의 최적화 설계를 통해서 TV 세트에 안정적으로 전원을 공급할 수 있다.

또한, 본 발명은 국내 중소규모의 TV 제조업체에 본 발명에 따른 보급형 UHD TV 메인보드를 우선적으로 공급함으로써 해당 업체들의 제품 경쟁력 향상, 제품 개발기간 단축 및 비용절감 효과를 얻을 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 저렴한 보급형 제품을 공급함으로써 국내 UHD TV 보급률 향상 및 세계시장 점유율 향상에도 기여할 것으로 기대된다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드의 초고화질 영상을 위한 입출력 시스템도,
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드의 컨텐츠 입출력부의 블록구성도,
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드의 편집부의 블록구성도,
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드의 컨텐츠 입출력부와 편집부의 구성을 상세하게 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드의 컨텐츠 입출력부의 블록구성도.

이하에서는 본 발명에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드에 대한 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시 예는 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것으로, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않고 다양한 형태로 구현될 수 있다.

도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타낸다. 하기의 설명에서 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것일 뿐, 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.

이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.

컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드는 3840×2160의 해상도를 갖는 4K 모드의 UHD 방송 수신 및 영상 재생을 안정적으로 지원하고, 기존 제품들 대비 전력소모가 적으며, 성능을 개선하기 위해서 HDMI 포트를 통한 3840×2160의 영상 전송을 지원하고 대기전력이 300mW 이하가 되도록 구현된다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명과 관련하여 UHD TV 방송 장비는 다음과 같은 기술을 요구한다.

1. UHD 콘텐츠 실시간 입출력 기술

-채용 규격 고려 (SMPTE292M, [0016] SMPTE372M 등)

- bandwidth 고려: 3.xGbps 대, 7.xGbps 대, 30Gbps대

- 테스트를 위한 상용 인터페이스 구현 고려 (HD/3G-SDI, HDMI 등)

- 저장/재생을 위한 버스 규격 검토 및 선정

2. 무손실 UHD 영상 압축 기술 및 편집용 시각적 무손실 압축 기술(비디오 압축 기술)

- 무손실 영상 압축 기술은 ISO/IEC 14495-1/2 인 JPEG-LS 또는 고압축률을 보이는 FFV1 알고리듬을 기반으로 복잡도를 최소로 유지하면서, 압축률은 향상시키는 알고리듬을 개발.

- 특히 R/G/B 간의 인터 플레인 상관관계를 이용하여 압축률을 높일 예정임. 다만 무손실 압축의 특성상 1/2 내지 1/3의 낮은 압축률로 인해 UHD 콘텐츠, 특히 8K 영상의 경우 실시간 저장에 난관이 예상되므로 그 대안으로 편집용 시각적 무손실 영상 압축 기술도 동시에 개발.

3. 무손실 다채널 오디오 압축 기술(오디오 압축 기술)

- 저 복잡도 고효율 무손실 오디오 코덱 기술은 최대 지원 가능 채널이 1023 ch, 지원 가능 샘플 분석도 8, 16, 24, 32 bits, IEEE 32-bit floating point, 최대 샘플링 주파수 192 kHz으로 다른 무 손실 오디오 압축 코덱보다 높은 확장성 및 고품질 오디오를 제공할 수 있는 MPEG-4 ALS를 기반으로 저복잡도 성능 개선

- 낮은 복잡도의 무손실 오디오 코덱의 개발은 PCM 데이터가 갖는 데이터 사이즈에 대한 문제점을 해결할 수 있으며, 낮은 복잡도에 의해 전체 시스템에 미치는 영향은 미비

- 항상 모든 채널이 전체 오디오 서비스에서 같은 영향을 미치지 않기 때문에 일부 채널은 전체 오디오 신호에서 상당히 중요한 반면 일부 채널은 중요도가 낮게 됨. 그러므로 중요도가 높은 채널에 대해서는 무손실 압축방법을 적용하고 중요도가 낮은 채널에 대해서는 기존의 손실 압축방식을 적용함으로써 기존의 손실 오디오 압축 방법 보다 상당히 높은 품질의 오디오 서비스가 가능함.

4. UHD 영상 저장 포맷 기술 (파일 포맷 기술)

- MXF 파일 포맷을 분석 및 확장

- 개발된 MXF 기반 UHD용 확장 파일 포맷 모듈 구현을 수행하고, 구현된 모듈의 최적화 및 성능 테스트

- UHD 영상 및 다채널 오디오를 포함하는 통합 파일 포맷의 라이브러리화를 통해 편집용 S/W 와의 연동

5. HD-to/from-UHD 영상 변환 기술(영상 확대/축소 기술)

- 초고해상도 영상 복원 기술: 부파수 영역 접근 방법, 비균등 보간 접근 방법, 최적화 접근 방법, 표본 기반 접근 방법

- 정칙화된 반복적 영상 보간법: 저해상도 영상으로부터 복원하여 고해상도 영상시퀀스 복원, 개선단계의 많은 정보량은 보간된 영상시퀀스가 고해상도 원영상 시권스에 근접하면 급격하게 감소, 스테일러를 부호화 방법에 적용 가능

6. 영상간 컬러보정 기술(영상 정합/보정 기술)

- 통계적 컬러왜곡 모델 생성

- 컬러 및 구조 왜곡 모델을 독립적으로 생성하고 테스트를 통한 단일화

- 최소의 에러 구현을 위한 반복형 알고리즘 생성

- 실영상에서 상호정보 [0038] 추정을 위한 영상 정합 기술 개발

-소량의 상호정보로부터 성능 향상을 위한 최적화 기술 개발

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드의 초고화질 영상을 위한 입출력 시스템도로서, 이하 도 1을 참조하여 본 발명의 일실시 예에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드의 초고화질 영상을 위한 입출력 시스템을 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드의 초고화질 영상을 위한 입출력 시스템은 데이터(컨텐츠) 제공 장치, 컨텐츠 입출력부, 편집부, 컨텐츠 재생 장치를 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 상술한 시스템에 포함될 수 있음은 자명한다.

데이터(컨텐츠) 제공 장치(100)는 다채널 오디오 입력 장치, HD/UHD 비디오 카메라, HD-VTR 등을 포함하며, 오디오 신호 또는 비디오 신호를 포함하는 데이터를 컨텐츠 입출력부(110)로 전달한다.

컨텐츠 재생 장치(130)는 영상기, UHDTV, 모디터, 다채널 오디오 재생 장치를 포함하며, 컨텐츠 입출력부(110)로부터 제공받은 오디오 신호 또는 비디오 신호를 재생한다.

컨텐츠 입출력부(110)는 데이터 제공 장치(100)로부터 오디오 신호 또는 비디오 신호를 입력받으며, 필요한 경우 가공한 오디오 신호 또는 비디오 신호를 컨텐츠 재생 장치(130)로 제공한다. 컨텐츠 입출력부(110)는 데이터 제공 장치(100)로부터 제공받은 오디오 또는 비디오 신호를 필요한 경우 편집부(120)로 제공한다.

편집부(120)는 컨텐츠 입출력부(110)로부터 제공받은 오디오 또는 비디오 신호를 설정된 방식에 따라 편집한 후 컨텐츠 입출력부(110)로 제공한다. 편집부(120)는 컨텐츠 입출력부(110)로부터 제공받은 오디오 또는 비디오 신호를 일시 저장하거나 편집한 오디오 또는 비디오 신호를 일시 저장하기 위한 저장장치를 포함한다. 편집부(120)에서 수행되는 동작은 초당 프레임(fps), 해상도, 오디오 채널 수를 가변적으로 조정한다. 이하에서는 컨텐츠 입출력부의 구성 및 동작에 대해 상세하게 알아보기로 한다.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드의 컨텐츠 입출력부의 블록구성도로서, 이하 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시 예에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드의 컨텐츠 입출력부를 상세히 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드의 컨텐츠 입출력부는 디지털 입출력부, 부복호화부, MCU 제어부, 제어 SW부, PCIe 프로세스부, A/V 프로세스부를 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 컨텐츠 입출력부에 포함될 수 있음은 자명하다.

디지털 입출력부(250)는 SDI 입출력, Optic 입출력, HDMI 입출력 인터페이스가 가능하며, 각 입출력은 모듈방식으로 향후 외부 인터페이스의 변화에 따른 적용이 용이하도록 구성한다. Optic 비디오 인터페이스 모듈은 내부에 전기 신호를 광 신호로 광 신호를 전기 신호로 변환하는 구성을 포함하고 있다. SDI 입출력 모듈은 영상과 더불어 오디오도 최대 24개 채널을 사용할 수 있어야 하기 때문에 IC 한 개당 8개의 오디오를 처리할 수 있도록 한다. HDMI 입출력 모듈은 무압축, 무손실을 기반으로 한 영상 및 음성 공용 인터페이스이다.

A/V 프로세스부(240)는 병렬 분산 녹화 및 재생을 담당하며, A/V 프로세스부는 다채널로 입력되는 오디오 및 비디오 데이터를 다중화/역다중화하며, 입력되는 오디오 및 비디오 데이터의 동기화를 위해서 임시로 저장한다. A/V 프로세스부(240)에서 최종적으로 동기화 및 통합된 데이터는 A/V 제어 신호에 따라 PCIe 프로세스부(230)로 송수신된다.

대용량 고속 데이터를 전송하고, 저장하기 위한 PCIe 프로세스부(230)는 통합된 비디오 및 오디오 데이터가 입력되면, 이 데이터를 PCIe 변환층(Transaction Layer) 포맷으로 변경하여 PCIe Lane를 통해서 PC로 전송하고, 출력할 때는 위의 입력 스퀀스에 역 루틴을 수행한 후 A/V 프로세스부에 비디오 및 오디오 데이터를 전송한다.

제어 SW부(220)는 컨텐츠 입출력부 전반을 제어하며, 다수의 블록으로 구성된다. Register control 블록은 Internal Register, PCIe Register, MCU 레지스터를 제어를 할 수 있으며 여러 개의 보드를 장착할 경우 해당되는 보드를 선택하여 여러 대의 UHD보드를 장착한 시스템에 용이하도록 구성된다. 또한 DMA control 블록은 PCI Express DMA 메모리 사이즈를 설정하는 블록으로 PC 시스템에 따라 PCI Express에 할당되는 메모리 사이즈가 틀리기 때문에 PC 및 OS에 따라 가변적으로 구성한다. Capture 블록은 Capture시에 소프트웨어 및 하드웨어 셋팅을 제어하는 부분으로서 Video 입력소스를 선택하고 파일이 저장될 위치를 정하고 시작 버튼을 누르면 파일 저장 과정이 이루어지고, DMA 카운트 또는 파일 저장 카운트 정보를 모니터링 하게 되어 있다. Display file control블록은 Play시에 소프트웨어 및 하드웨어 셋팅을 제어하는 부분으로서 File 소스를 선택하고 불러올 파일을 선택하고 시작 버튼을 누르면 재생 과정이 이루어진다. MCU 제어부(210)는 주변 IC 및 FPGA의 초기 [0052] 레지스터를 설정하며 제어한다.

부복화부(200)는 디지털 입출력부로부터 제공받은 디지털 신호를 부호화하거나 필요한 복호화한다.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드의 편집부의 블록구성도로서, 이하 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시 예에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드의 편집부를 상세히 설명한다.

도 3에 의하면, 편집부는 편집 SW 기반 프레임워크, 영상 변환부, 비디오 코덱, 오디오 코덱, 파일 포맷부를 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 편집부에 포함될 수 있음은 자명하다.

편집 SW 기반 프레임워크(300)은 영상 변환부(310), 비디오 코덱(320), 오디오 코덱(330), 파일 포맷부(340)의 상위단에 위치하며, 해당 구성의 동작을 제어한다.

영상 변환부(310)는 캡쳐부에 의해 캡쳐된 영상을 설정된 방식에 따라 변환한다. 즉, 영상 변환부(310)는 캡쳐된 영상을 UHD 영상으로 변환한다. 비디오 코덱(320)은 캡쳐부에 의해 캡쳐된 비디오를 압축 처리하며, 오디오 코텍(330)은 캡쳐부에 의해 캡쳐된 오디오를 압축 처리한다.

압축된 영상의 SMPTE 표준인 MXF(Material Exchange Format)를 주로 이용하여 비트스트림을 저장한다. 예를 들어, 디지털시네마 표준의 경우, 압축되지 않은 영상은 TIFF에 저장하고, JPEG-2000으로 압축된 이후에는 MXF에 저장한다. MXF (Material eXchange Format; 콘텐츠 교환 포맷)는 방송용 데이터(영상, 오디오 및 메타데이터 등)을 서로 다른 방송장비 간에 주고받을 수 있도록 고안된 표준으로, 방송 및 영상관련 표준을 제정하는 SMPTE(Society of Motion Pictures and Television Engineers) 377M에서 표준화된 파일 저장 포맷 표준이다. 예전 아날로그 시대에는 방송 제작, 편집 환경이 선형 (linear) 구조였으나, 디지털 시대로 오면서 비선형 (nonlinear, NLE) 구조가 가능하여, 상호간 호환이 중요하게 되었다.

파일 포맷부(340)는 상술한 바와 같이 표준에서 요청하는 방식인 MXF 파일 포맷을 변경한다.

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드의 컨텐츠 입출력부와 편집부의 구성을 상세하게 도시한 도면으로서, 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시 예에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드의 컨텐츠 입출력부와 편집부를 상세히 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드의 컨텐츠 입출력부와 편집부는 광 입력 인터페이스 모듈, 입력 인터페이스 모듈, 파서, 전처리 모듈, UHD 비디오/오디오 압축(부호화) 모듈, 패킷 타이저, 역패킷 타이저, UHD 비디오/오디오 재생(또는 복호화) 모듈, 후처리 모듈, 포맷터, 광 출력 인터페이스 모듈, 출력 인터페이스 모듈, UHD F/F 모듈, 저장 미디어 컨트롤러, 메인 제어부, 저장 매체를 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 컨텐츠 입출력부와 편집부에 포함될 수 있다.

광 입력 인터페이스 모듈(400)은 외부 장치로부터 UHD 데이터를 수신한다. 입력 인터페이스 모듈(420)은 외부장치로부터 SDI, HDMI 데이터를 수신한다. 파서(402)는 광 입력 인터페이스 모듈(400) 또는 인터페이스 모듈(420)로부터 수신된 데이터를 편집한다.

전처리 모듈(404)은 파서(402)로부터 편집한 데이터에 대해 전처리를 수행한다. 본 발명과 관련하여 전처리는 수신된 데이터에 대한 부호화 과정이 포함될 수 있다.

UHD 비디오/오디오 압축(부호화) 모듈(406)은 전처리 모듈(404)에서 전처리를 수행한 데이터를 압축한다. 압축된 데이터는 패킷타이저(408)로 제공된다. 패킷타이저(408)는 압축된 데이터를 패킷화한다.

패킷화된 데이터는 UHD F/F 모듈(422)로 제공된다. UHD F/F모듈(422)은 패킷타이저(408)로부터 수신한 데이터를 UHD 데이터로 변환한 후 저장된다. 저장된 UHD 데이터는 필요한 경우 역패킷 타이저(410)로 전달한다.

역패킷 타이저(410)는 수신한 UHD 패킷 데이터를 일반적인 데이터로 변환한다. UHD 비디오/오디오 재생(복호화) 모듈(412)은 수신한 데이터의 압축을 해제하고, 후처리 모듈(414)은 수신한 데이터에 대한 복호화 과정을 수행한다.

포맷터(416)는 복호화 과정을 수행한 데이터를 설정된 포맷으로 변환한 후 광 출력 인터페이스 모듈(418) 또는 출력 인터페이스 모듈(420)을 통해 외부 재생 장치로 제공한다.

저장 미디어 콘트롤러(424)는 UHD F/F(File Format, 파일 포맷) 모듈(422)에서 처리한 데이터를 제어한다. 즉, 저장 미디어 콘트롤러(424)는 UHD F/F 모듈(422)에서 처리한 데이터를 저장 매체(430)에 저장하도록 제어한다.

메인 제어부(428)는 편집부의 전반적인 동작을 제어한다. 저장매체(430)는 저장 미디어 콘트롤러(424)의 명령에 따라 UHD F/F 모듈(422)에서 처리한 데이터를 임시 저장한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드의 컨텐츠 입출력부의 블록구성도로서, 이하 도 5를 참조하여 도2와 또 다른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드의 컨텐츠 입출력부를 상세히 설명한다.

도 5를 참조하면, 컨텐츠 입출력부는 HD/SD SDI 입력포트, HD/SD SDI 출력포트, USB 포트, 복수의 저장 매체, 복수의 칩, 파워 소켓, 전원부, 젠록(genlock) 입력부, 젠록 출력부를 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 컨텐츠 입출력부에 포함될 수 있음은 자명하다.

HD/SD SDI 입력포(500)트는 외부로부터 HD 또는 SD 영상을 입력받는 포트이며, HD/SD SDI 출력포트(506)는 외부로 HD 또는 SD 영상을 출력하는 포트이다. USB 포트(520)는 USB를 이용하여 영상을 입력받거나 출력하는 포트이다.

복수의 칩(508, 510, 512, 514)은 비디오 부호화 칩, 비디오 복호화 칩, 오디오 부호화 칩, 오디오 복호화칩, 펌웨어 칩으로 구성되며, 하나의 칩에서 복수의 기능을 수행할 수 있다. 즉, 비디오 부호화 칩에서 오디오 부호화 및 복호화를 동시에 수행할 수 있다. 각 칩은 DDR3(516)와 FPGA PROM(516)와 같은 메모리를 이용하여 필요한 데이터를 안전하게 저장한다.

파워 소켓(526)은 외부로 전원을 공급받는 소켓이며, 파워(524)는 파워 소켓을 통해 공급받은 전원을 이용하여 컨텐츠 입출력부를 구동한다.

젠록은 4K 보드간의 동기를 맞추기 위해 사용된다. 일 예로 4K 보드를 2장 장착하여 4K용 입체형 비디오를 구현한다고 하면 좌우측 4K 영상간 동기는 젠록 모듈이 담당한다. 젠록 입력부(502)는 젠록 신호를 입력하며, 젠록 출력부(504)는 젠록 신호를 출력한다.

PCI-E(522)는 PCIe 버스를 담당하여 대용량 UHD 데이터의 송수신을 담당한다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드는 HDMI 포트를 이용하여 해상도가 최대 3840×2160인 영상 재생이 가능하며 대기전력 소모를 기존 대비 100mW 이상 감소시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 첨부된 도면에 의해 참조되는 바람직한 실시 예를 중심으로 구체적으로 기술되었으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해서 정해져야 한다.

Claims (7)

1. 초고선명 텔레비전(Ultra-High Definition television, 이하 UHD TV)용 메인보드에 있어서,
   데이터 제공 장치로부터 제공받은 데이터를 편집부로 제공하며, 상기 편집부로부터 제공받은 데이터를 컨텐츠 재생 장치로 제공하는 컨텐츠 입출력부; 및
   상기 컨텐츠 입출력부로부터 제공받은 데이터를 UHD 데이터로 변환하여 상기 컨텐츠 입출력부로 제공하는 편집부를 포함함을 특징으로 하는 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 컨텐츠 입출력부는,
   상기 데이터 재생 장치로부터 데이터를 수신하는 입력 인터페이스;
   상기 입력 인터페이스로부터 전달받은 데이터를 분석하는 파서;
   상기 파서로부터 전달받은 데이터를 부호화하는 전처리 모듈;
   상기 전처리 모듈로부터 전달받은 데이터를 압축하는 압축 모듈;
   상기 압축 모듈로부터 전달받은 데이터를 패킷화하는 패킷타이저를 포함함을 특징으로 하는 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드.
   
3. 제 2항에 있어서, 상기 컨텐츠 입출력부는,
   상기 변환 장치로부터 전달받은 패킷 데이터를 역패킷화하는 역패킷타이저;
   상기 역패킷타이저로부터 전달받은 데이터의 압축을 해제하는 재생 모듈;
   상기 재생 모듈로부터 전달받은 데이터를 복호화하는 후처리 모듈;
   상기 후처리 모듈로부터 전달받은 데이터를 설정된 포맷으로 변환하는 포맷터;
   상기 포맷터로부터 전달받은 데이터를 컨텐츠 재생 장치로부터 전달하는 출력 인터페이스 모듈을 포함함을 특징으로 하는 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드.
   
4. 제 3항에 있어서, 상기 편집부는,
   상기 컨텐츠 입출력부로부터 제공받은 데이터를 UHD 컨텐츠로 변환하는 UHD F/F 모듈;
   상기 UHD F/F 모듈에서 처리한 데이터를 임시 저장하는 저장매체를 포함함을 특징으로 하는 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드.
   
5. 제 4항에 있어서, 상기 편집부는,
   상기 UHD F/F 모듈에서 처리한 데이터를 상기 저장매체에 임시 저장하도록 제어하는 저장 미디어 콘트롤러를 포함함을 특징으로 하는 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드.
   
6. 데이터 제공 장치로부터 데이터를 제공받으며, 컨텐츠 재생 장치로 UHD 컨텐츠를 제공하는 디지털 입출력부;
   상기 디지털 입출력부로부터 전달받은 데이터를 부호화하거나, 변환된 UHD 데이터를 부호화하거나 복호화하는 부복호화부;
   다채널로 입력되는 오디오 및 비디오 데이터를 다중화하거나 역다중화하며, 동기화된 데이터를 PCIe 프로세스부로 전달하는 AV 프로세스부;
   상기 AV 프로세스부로부터 전달받은 동기화된 데이터를 임시 저장하도록 지시하는 PCIe 프로세스부;를 포함함을 특징으로 하는 컨텐츠 입출력부;
   상기 컨텐츠 입출력부로부터 전달받은 데이터를 편집하는 편집부를 포함함을 특징으로 하는 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드.
   
7. 제 6항에 있어서, 상기 편집부는,
   캡쳐부에 의해 캡쳐된 비디오 데이터를 설정된 방식에 따라 변환하는 영상 변환부;
   상기 캡쳐부에 의해 캡쳐된 비디오 데이터를 부호화하는 비디오 코덱;
   상기 캡쳐부에 의해 캡쳐된 오디오 데이터를 부호화하는 오디오 코덱;
   상기 부호화된 비디오 또는 오디오 데이터를 설정된 포맷으로 변환하는 파일 포맷부를 포함함을 특징으로 하는 초고선명 텔레비전용 보급형 메인보드.

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