끊김 없는 화면 전환이 가능한 UHD 다채널 신호 재생 시스템 설계 및 구현

Abstract

UHD(Ultra High Definition)급 초고선명 영상을 지원하는 다중 채널 신호 재생 시스템은 다양한 콘텐츠를 다루는 방송 서비스 분야에서 필수적이다. 다중채널 신호 재생 시스템은 단순히 복수 개의 단일 신호 재생 시스템과하나의 매트릭스 스위처를 연동하여 구성할 수 있다. 그러나 이러한 연동 시스템은 구성이 간단하다는 장점이 있지만, 신호 재생 시스템과 매트릭스 스위처 간 영상 신호 처리를 위하여 채널당 9 Gbps 이상의 데이터 전송률이요구되어 기기간 연결 케이블 품질에 따른 화면 출력 문제를 야기할 뿐만 아니라, 비 동기적 다중 입력 신호에대한 매트릭스 스위처 화면전환 때 불안정한 신호 출력으로 인한 화면 끊김 문제를 초래할 수 있다. 본 논문에서는 다수의 신호재생 시스템을 독립 동작이 가능 하도록 모듈화 하고, 매트릭스 스위처는 고속 비디오 처리가 가능한 FPGA(Field Programmable Gate Array) 단일 칩으로 설계 하여 이를 결합한 다중 채널 신호 재생 시스템을구현하였다. 본 시스템은 신호재생 모듈에서 중복 컬러 데이터가 제거된 영상 데이터를 매트릭스 스위처로 전송하고 최종 화면 출력 부분에서 제거된 컬러 데이터를 추가 시켜 줌으로서 기존 시스템에 비하여 영상 데이터 전송률을 40% 줄일 수 있으며, 메모리 사용량은 25% 줄일 수 있었다. 화면 출력부분 매트릭스 스위처에서는 입력/출력 분리 설계를 통해 화면 전환 시에도 출력 신호가 끊김 없이 유지될 수 있도록 하였다. 실험을 통해 제안 시스템이 다양한 종류의 UHD 영상을 서로 다른 4개의 출력 포트로 다양하게 실시간 전송할 수 있고, 끊김 없는(Seamless) 화면 전환이 가능함을 보았다.