652 방송공학회논문지제 21 권제 5 호, 2016 년 9 월 (JBE Vol. 21, No. 5, September 2016) Ⅰ. 서론 디지털사이니지 는옥내 외의공공장소에설치되는고정형디스플레이나각종교통수단에탑재된이동형디스플레이에광고, 뉴스, 공익정보, 재난정보등의

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세경 이
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1 박형일외 4 인 : 초고해상도멀티디지털사이니지영상동기화기술의설계와구현 651 특집논문 (Special Paper) 방송공학회논문지제 21 권제 5 호, 2016 년 9 월 (JBE Vol. 21, No. 5, September 2016) ISSN (Online) ISSN (Print) 초고해상도멀티디지털사이니지영상동기화기술의설계와구현 박형일 a), 유선규 b), 문영태 c), 김미옥 d), 신용태 a) The Design and Implementation of Multiple Digital Signage Video Sync Technology for Ultra-high Resolution Hyoungyill Park a), Sunkyu Yoo b), Youngtai Moon c), Miok Kim d), and Yongtae Shin a) 요 약 최근의디지털사이니지는대형고해상도디스플레이를이용해사용자에게초고해상도파노라마형태의볼거리를제공하거나사용자와인터렉션등을통해맞춤형광고를제공하는등다양한형태로발전하고있다. 또개방형디지털사이니지의발전과함께대형멀티사이니지를이용한초고화질영상콘텐츠를다양한서비스단말장치의연동과웹기반의상호운용성을갖춘관리시스템이활발히연구될것으로보인다. 본논문에서는수십대에서백여대이상의고해상도디스플레이를연동하여초고해상도영상표출의기술의구현방안과정형화된영상해상도가아닌초고화질영상의개별콘텐츠에대한동기화시키는기술을이용하여멀티콘텐츠플레이단말기에서고해상도영상을 Play Sync 하는기술을연구한다. Abstract Digital signage has recently developed as a variety of forms of a large, high-resolution display provides ultra-high resolution panoramic sights to the user or provide personalized advertising through user interaction. It is also expected research and development of the open digital signage and to be equipped web-based interoperability content management system for ultra high-definition video content services with terminal equipment of a large multi display signage. In this paper, we study the implementation displayed in conjunction with more than a dozen high-resolution display in the ultra-high-resolution video and the technology of a multi-play sync video terminal using the synchronization technique for the several individual content of atypical picture resolution high definition video. Keyword : UHD, Digital Signage, CMS, Multi-play video sync. a) 숭실대학교컴퓨터학과 (Department of Computer Science Soongsil University) b) ( 주 )SDCompany c) ( 주 ) 에이번 (avern) d) 엘지디스플레이 (LG Display) Corresponding Author : 신용태 (Yongtae Shin) shin@ssu.ac.kr Tel: ORCID: Manuscript received June 21, 2016; Revised August 18, 2016; Accepted August 18, 2016.

652 방송공학회논문지제 21 권제 5 호, 2016 년 9 월 (JBE Vol. 21, No. 5, September 2016) Ⅰ. 서론 디지털사이니지 는옥내 외의공공장소에설치되는고정형디스플레이나각종교통수단에탑재된이동형디스플레이에광고, 뉴스, 공익정보, 재난정보등의다양한멀티미디어정보를전달하는서비스를제공한다.

2 652 방송공학회논문지제 21 권제 5 호, 2016 년 9 월 (JBE Vol. 21, No. 5, September 2016) Ⅰ. 서론 디지털사이니지 는옥내 외의공공장소에설치되는고정형디스플레이나각종교통수단에탑재된이동형디스플레이에광고, 뉴스, 공익정보, 재난정보등의다양한멀티미디어정보를전달하는서비스를제공한다. 최근들어전통적인미디어의광고효과가줄어들고사용자맞춤형광고의필요성이증가됨에따라고해상도디지털사이니지의산업시장이급격히성장하고있다 [1]. 2012년말디지털방송전환이완료되면서 HD(High Definition) 급이상의고품질콘텐츠에익숙해지고더나아가초고품질방송서비스를요구하게되었다. 사용자는실감방송을위한고해상도디스플레이와콘텐츠에대한사용자의요청이날로증가하고있으며, 국내외가전업계에서는초고해상도 (3840x2160 혹은 4,096 2,160) 이상 UHD (Ultra High Definition) 영상을최적화하여출력할수있는 50인치이상의대형 TV를경쟁적으로출시하고있고 [2], 최근에는디지털사이니지분야까지확장되고있다. 가까운미래에 8K(7,680 4,320 혹은 8,192 4,320) 해상도를지원하는각종제품들이출시가멀지않은것으로예상된다. [3] 그림1 은서울타워에구축된 16:9 또는 4:3 화면비율이아닌곡면형비정형의초대형고해상도디지털사이니지가설치되고운용되는사진이다. 첫번째는 55인치 Full HD 70대 (10단 7열 ) 로구성된 19,200x7,560 픽셀의터널형디지털사이니지이며, 두번째사진은 55인치 48대 (12열 4단 ) 로구성된 23,040x7,680 파노라마형디지털사이니지이고, 세번째사진은 55인치 120대 (6단 20열 ) 이웨이브형으로설치된 38,4000x11,520 디지털사이니지이다. 대형의고해상도디스플레이를이용한디지털사이니지를구축하고운영하기위한주요기술은고해상도의콘텐 츠를제작하고획득하는기술, 콘텐츠를관리및재생하는콘텐츠관리시스템기술과콘텐츠의분배와전송네트워크기술, 고해상도영상콘텐츠를압축하고복원하는코덱기술, 고해상도를원활하게표출을위한디스플레이기술등이갖추어져있어야한다 [3]. 고해상도대형디스플레이장치의경우다수의스크린을연결한멀티비전형태와웹기반의상호운영성을가진관리시스템이함께공존하여발전하고있다. 디지털사이니지콘텐츠는제작방법과단말장치에따라다양한포맷으로제작되고있으며, 이로인해시스템구축은물론네트워크를통한전송과콘텐츠의연동에많은어려움이존재한다 [4]. 본논문에서는수십 ~ 수백대의고해상도디스플레이를연계하는디지털사이니지의콘텐츠디스플레이제작, 획득, 관리시스템과멀티고해상도영상의디스플레이동기화기술에대한메커니즘을연구하고구현한다. 2장에서는디지털사이니지의표준요소기술과구성을위한기본아키텍처를알아보고, 3장에서는수십대의멀티비젼디스플레이단말기에서 HD, UHD 플레이를위한메카니즘을제안하며메카니즘의실제구현을바탕으로 4장에서결과를알아보고, 5장에서결론을맺는다. Ⅱ. 디지털사이니지기술 1. 표준아키텍처디지털사이니지서비스는본질이멀티미디어콘텐츠를서버로부터전송받아단말기에서플레이표시한다는관점에서보면 IPTV와유사하므로, IPTV 서비스인프라와관련기술표준을이용하여디지털사이니지에대한표준개발 그림 1. 초대형 UHD 올래드디지털사이니지 ( 서울타워플라자 ) Fig 1. UHD OLED Digital Signage in Seoul Tower Plaza

박형일외 4 인 : 초고해상도멀티디지털사이니지영상동기화기술의설계와구현 653 작업을추진이시작되었으며, 그결과, 디지털사이니지서비스에대한일반적인요구사항과 IPTV 기반의디지털사이니지서비스제공구조를정의하는권고가개발되었다 [5]. 디지털사이니지표준권고 ITU-T H.

3 박형일외 4 인 : 초고해상도멀티디지털사이니지영상동기화기술의설계와구현 653 작업을추진이시작되었으며, 그결과, 디지털사이니지서비스에대한일반적인요구사항과 IPTV 기반의디지털사이니지서비스제공구조를정의하는권고가개발되었다 [5]. 디지털사이니지표준권고 ITU-T H.780(Digital signage: Service requirements and IPTV-based architecture) 은그프레임워크가 IPTV를기반으로디지털사이니지콘텐츠, 네트워크, 단말기및메타데이터에대한요구사항과메커니즘을기술하는표준화작업을토대로 2012 년 6월에승인되었다. H.780 는서비스제공을위한요구사항, 디지털사이니지 Application 과단말에대한요구기능, 전송및제어메커니즘, 그리고콘텐츠정보, 단말정보, 주환경정보, 결과정보등에대한메타데이터에대해기술하며, 단말에대한다양한입출력인터페이스와코덱, 데이터형식등에대해기술하고있다. 그림 2는 IPTV에대한구조를기술하고있는 ITU-T Y.1910 권고를기반으로 IPTV 구조기반의디지털사이니지서비스제공을위한개요도를보여준다. Terminal 의기능그룹은디지털사이니지터미널과서비스인프라사이의중계를수행하며, Application 의기능그룹은터미널에존재하는콘텐츠아이템을선택하여동작시킨다. Content Delivery 기능그룹은네트워크의기능과서비스제어의기능을사용하여 Application 기능그룹으로부터터미널로콘텐츠를저장하여프로세싱하여전송한다. Network 기능그 룹은터미널디바이스들과다른기능그룹을 IP 계층에서접속기능과전송기능을담당하며, 디지털사이니지에서필요한 quality of service (QoS) 을제공하기위한기능을담당한다. Content provider 기능그룹은콘텐츠자산에대한소유권을가지며판매와사용권에대한권한을가진다. Service control 기능그룹은디지털사이니지서비스를제공하기위한 system, network, service 의할당과제어를담당한다. 이외에도예외로요구되는기능그룹을개발할수있다 [5]. 디지털사이니지의콘텐츠를생산하고배포하는과정의 Use case 를그림 3은보여준다. 처음콘텐츠를생성해서디지털사이니지어플리케이션으로관련데이터와콘텐츠를보내면, 어플리케이션기능그룹은수많은터미널디바이스의위치를고려하며그들의콘텐츠와전달을관리한다. 콘텐츠들사이에빈영역으로콘텐츠를위치시키는프로세싱을하고, 콘텐츠와스케쥴링을설정하여각단말로전송을한다. 디지털사이니지단말기에서는 Playlist 에따라콘텐츠가디스플레이에서표출되고서비스된로그를모아서리포트를생성하여콘텐츠제공사업자와비즈니스고객에게전달된다 [6]. 그림 3. 디지털사이니지의 Work flow Fig. 3. Work flow for digital signage 2. 디지털사이니지요소기술과 Frame Lock 동기화 그림 2. IPTV[ITU-T Y.1910] 기반의디지털사이니지 ITU-T H.780 아키텍처 Fig 2. Overview of digital signage H.780 architecture (based on [ITU-T Y.1910]) 디지털사이니지시스템의요소기술은정보제공 관리를위한 SW적기술요소와단말기의 HW적요소로구분된다. 최근의 SW적기술이슈는 CMS(Contents Management System) 를이용한고해상도의콘텐츠의표현기술과사용

654 방송공학회논문지제 21 권제 5 호, 2016 년 9 월 (JBE Vol. 21, No. 5, September 2016) 자를위한맞춤형정보기술을구현하는관리기술등이있고, HW적기술이슈는스크린의대형화, 고해상도대용량콘텐츠사용가능단말기, 다양한디스플레이기술등을통한영상서비스제공등이다.

264/AVC(Advanced Video Coding), 그보다 2배우수한최신압축표준인 HEVC(High Efficiency Video Coding) 가 2013 년에완성되어여러분야에서많이사용되고있으며 [8], 소프트웨어기반의 4K HEVC 코덱이이미개발되었다.

4 654 방송공학회논문지제 21 권제 5 호, 2016 년 9 월 (JBE Vol. 21, No. 5, September 2016) 자를위한맞춤형정보기술을구현하는관리기술등이있고, HW적기술이슈는스크린의대형화, 고해상도대용량콘텐츠사용가능단말기, 다양한디스플레이기술등을통한영상서비스제공등이다. 향후디지털사이니지는디스플레이 HW분야보다 SW영역의기술을이용하여다양한콘텐츠의재생과맞춤형정보의제공분야의성장성이높게예측된다 [7]. 해상도 4K급동영상데이터전송량이지속적으로증가함에따라기존압축기술보다효율이높은새로운압축기술들이요구되고있고, 4K급영상의압축 / 복원을지원하는 4K급영상의압축 / 복원을지원하는기존압축방식인 H.264/AVC(Advanced Video Coding), 그보다 2배우수한최신압축표준인 HEVC(High Efficiency Video Coding) 가 2013 년에완성되어여러분야에서많이사용되고있으며 [8], 소프트웨어기반의 4K HEVC 코덱이이미개발되었다. 고해상도영상을재현하는디스플레이장치는 LG, 삼성, 소니, 도시바, 파나소닉등기존 TV제조업체들이 UHD급해 상도를지원하는대형디스플레이장치를개발하고있는데, 디지털사이니지를위한디스플레이는대부분 55인치를기반으로 65인치, 85인치등다양한크기의디스플레이를상용화하고있다 [3]. 콘텐츠를관리, 재생하는기술은그림 4와같이콘텐츠관리시스템과디스플레이시스템으로구성된디지털사이니지시스템아키텍처내에모듈들로구성된다 [9]. 콘텐츠관리시스템은사이니지콘텐츠와화면설정을관리하는프로젝트매니저, 디스플레이장치를통해출력될콘텐츠스케쥴을관리하는스케쥴러, 콘텐츠를저장하고데이터베이스를관리하는콘텐츠매니저, 화면의출력레이아웃을설정하고편집할수있는디스플레이레이아웃, 단말기의상태와네트워크상태를모니터링할수있는모니터링, 그리고인코더를구동할수있는인코딩모듈로구성된다. 디스플레이시스템은콘텐츠를재생하는플레이어, 플레이어를제어하는콘트롤매니저, 광고및자막등을화면에 그림 4. 디지털사이니지의아키텍처 Fig. 4. Digital signage architecture 그림 5. 디지털사이니지클라이언트아키텍처 Fig. 5. Client architecture of Digital signage

그림 5는디지털사이니지의클라이언트는제어프로세서, 미디어프로세서및스토리지로구성된다. 제어프로세스는 Playlist 들과 Playlist 의스케쥴에따라비디오 / 오디오등멀티미디어의 Play 명령을실행하며, Play의로그를모아서상위어플리케이션에리포트를전송한다.

5 박형일외 4 인 : 초고해상도멀티디지털사이니지영상동기화기술의설계와구현 655 그림 7. 구축된멀티디스플레이디지털사이니지의플랫폼 Fig 7. Architecture of Platform for Multiple Digital Signage 오버레이가능한오버레이, 디코더구동을제어하는디코더매니저, 콘텐츠간혹은콘텐츠와자막간의동기화를구현하는싱크로나이저, 디스플레이어댑터를제어하는디스플레이인터페이스모듈등으로구성된다. 그림 5는디지털사이니지의클라이언트는제어프로세서, 미디어프로세서및스토리지로구성된다. 제어프로세스는 Playlist 들과 Playlist 의스케쥴에따라비디오 / 오디오등멀티미디어의 Play 명령을실행하며, Play의로그를모아서상위어플리케이션에리포트를전송한다. 미디어프로세스는보유한하드웨어, 소프트웨어코덱을이용하여멀 티미디어를디코딩하여디스플레이에표출할수있을뿐만아니라표준그래픽과텍스트등의표현도가능하다. MPEG 을이용하여프리젠테이션계층에서여러가지의화면구성을위한시간적배치를나타내는뷰요소들과화면내미디어요소들의시간적배치를나타내는 MediaSync 요소들이필요하다 [10]. 서비스디스커버리는터미널이콘텐트전달서버와접속에변화가생길때중요한보고기능을수행한다. 클라이언트에서멀티디지털사이니지를구현하기위해서는약 3레벨의동기화를필요로하는데, 각노드에전달 그림 6. 멀티클라이언트 PC 의 Frame Lock 동기화프로세스와동기화시간 [11] Fig 6. Frame Lock synchronization Process and time of Muti slave PC[11]

6 656 방송공학회논문지제 21 권제 5 호, 2016 년 9 월 (JBE Vol. 21, No. 5, September 2016) 되는 Video 신호의동기화, 다이나믹한정보의데이터의동기화, 모든프레임이끝날때정확하게이미지를맞추는동기화를필요로한다. 이러한동기화기능은여러가지형태로동기화데이터를공유하며구현된다. 디지털사이니지에서사용되는대표적인 Frame Lock 동기화기술은멀티미디어각각의 Slave 에 Start 코드를주고그것에응답으로각각의 Frame 을동기화하고다음 Frame 을시작한다. 그림 6은다중의 Slave PC로부터 Frame Lock 동기화프로세스와슬레이브에서동기화를위한응답시간의제한값을보여준다. MP Guimarães 의논문실험표는 16KB의콘텐츠를사용할때, 5slaves 에서 60Hz로콘텐츠를플레이하기위해 14ms 의멀티플레이어의동기화를위한적절한응답시간을보장하며, 콘텐츠가클수록응답시간이길어짐을보여준다 [11]. 따라서 Frame Lock 동기화기술은에이전트로 Frame 동기화를모두수신하여클라이언트들의동기화를위해서는다중의클라이언트에서수신하는응답시간에영향을받는다. 텐츠스케쥴을관리하는스케쥴러, 화면의출력레이아웃을설정하는디스플레이레이아웃, 콘텐츠의디스플레이결과를보관하는통계기능, 단말기의상태와네트워크상태를모니터링할수있는기능과장애관리기능, 콘텐츠전송을위한전송관리기능을보유하며, 관리자가관리를위해접속하는웹서버와보안기능등의모듈들로구성되어있다. Player 인터페이스는멀티디스플레이에분배된영상파일의리스트를디코딩하기위한코덱과디스플레이들의리소스를상태를관리하며네트워크모듈을통해서동기화를유지하는감시기능을갖는다. 마지막으로콘텐츠관리장비및디스플레이의통신을위한 Network 모듈은네트워크의기본기능을수행하며, 마스터와슬레이브디스플레이 PC 의상태와플레이되는영상의상태를수신하며동기화를위한어플리케이션등으로구성되어있다. 2. 멀티디지털사이니지동기화아키텍처 Ⅲ. Contents Multi Sync. 플레이어의구현 1. 멀티디지털사이니지제어세부프레임워크본고의 Contents Multi Sync. 기술은디지털사이니지서비스의표준프레임워크가 IPTV를기반으로하는디지털사이니지콘텐츠, 네트워크, 단말기로구성되어다운로드 & 플레이형태로구성되어있다 [5]. 따라서구축된디지털사이니지시스템의기술은콘텐츠관리시스템과디스플레이시스템을중심으로 Network 으로시스템이연결되어제어되도록그림 7와같은구조의모듈들로구성되어있다. 본고는디지털사이니지의표준프레임워크를기반으로하는멀티디스플레이사이니지의인프라구성과마스터 PC 에서 UDP Multi Sync. 메시지로타임코드테이블을갱신하는동기화메커니즘이네트워크상의수십대디스플레이플레이어의동기화를위해얼마나효과적인지를측정한다. 콘텐츠매니저는콘텐츠를저장하고데이터베이스를관리하는콘텐츠매니저, 디스플레이장치를통해출력될콘 일반적인모니터가지원하는최대해상도는 2K(2048x 1080) 이상은컴퓨팅자원의리소스를많이사용한다. 따라서노출콘텐츠의해상도가그이상일경우단일모니터를가지고구현하는것은경제적이지않다. 따라서대부분 WUXGA(1920x1080) 를지원하는모니터를여러대설치하여고해상도의콘텐츠를각각의모니터에서지원하는최대해상도로분할제작하여플레이 Sync 를동기화시켜디스플레이한다. 예를들어콘텐츠의사이즈가 5760x1080 일경우콘텐츠를 3개의콘텐츠로나누어플레이된다. 그러면 3개의콘텐츠는 3대의 PC에서각각동기화되어플레이되어야한다. 이렇게플레이되려면 3대의 STB(Set Top Box) 에서콘텐츠재생시동시에플레이되어야하는이슈발생와플레이중시스템사양및외부환경때문에 Sync 가틀어지는부분을방지하기위한이슈가발생한다. 특히초대형의 Multiple 디지털사이니지는네트워크를통해중앙서버로부터콘텐츠를수대 ~ 수십대의 PC 클러스터로전송하고여러개의디스플레이장치에동시에콘텐츠가플레이되도록구성한다 [9]. 이때필요한기술이 Contents Multi Sync Play 기

박형일외 4 인 : 초고해상도멀티디지털사이니지영상동기화기술의설계와구현 657 그림 8. Full HD 120 대의디스플레이를구동하기위한 PC 와네트워크의구성그림 8. PC and Network Configuration of 120 FHD Display in Seoul Tower 술이다.

7 박형일외 4 인 : 초고해상도멀티디지털사이니지영상동기화기술의설계와구현 657 그림 8. Full HD 120 대의디스플레이를구동하기위한 PC 와네트워크의구성그림 8. PC and Network Configuration of 120 FHD Display in Seoul Tower 술이다. 디스플레이를위한 PC 클러스터는수십대의 PC 조합으로써주어진정보를오프라인, 배치또는동기화하여표출하기위해서 back-end 에서다양한문제를해결해야한다. 특히전체시스템에서수ms 단위이하의 Latency 제한사항을해결해야각각의 PC들에분산된영상들에대해서연속적이고 Coherent 한디스플레이를보장받을수있다 [11]. 그림 8은 55 Full HD 디스플레이가 120패널로구성된초대형 OLED 디지털사이니지의 Player 의 PC 클러스터와네트워크구성도를보여준다. 전체디스플레이의사이즈는 38,400x 6,480이며, 4대의디스플레이를 1대의 PC가담당하며, 총 30대의단말기 PC에서콘텐츠를나누어동기화플레이하여플레이한다. 3. Contents Multi Sync. 플레이제어메커니즘타임코드와영상길이는비디오, 오디오의정확성을유지하기위해 1,000 ~ 1,000,000 값을가지며, 일반적으로 1ms 이하의정확성을유지하기위해 1,000,000 값을사용한다. 하지만이는패킷의오버헤드를증가시키는원인이되기도 한다. 타임코드는 Duration 을쪼개서사용하거나상세한타임코드를분할하여사용한다. 그예로표 1의동기화를위한다양한시간표현을보여주는데, [size:] 의파라미터 d는파일의사이즈를나타내며, 'k', 'm' or 'g' to KB, MB, GB를가리킨다. [duration:] HH:MM:SS.nnnnnnnnn 은시 : 분 : 초, 나노초를표현하며, timecodes:a[,b[,c...] 는시작, 끝시간, 초를 ms 단위이하로표현하며, duration 의형식과같다. 같은코덱을사용하는영상에서 [size:], [duration:] 는생략될수있으나, 본논문에서구현하는타임코드방식의 timecodes: 는생략할수없다 [12]. Contents Multi Sync 플레이어가동작되는형태는다음과같다 ( 그림 9). 1) 콘텐츠관리시스템으로부터멀티디지털사이니지에서플레이해야하는영상파일을각각의 PC로전송하고, 다중의멀티미디어플레이 PC들은동시에플레이되어야하는동일한타임코드를가진여러미디어를각각의 PC 저장장치에 Full HD로나누어저장한다. 2) Master 의스타트명령을받아플레이를시작하면 Slave 의각 PC에나누어저장된영상파일은타임코드 표 1. 다양한멀티미디어타임코드옵션 Table 1. Timecode option for several multimedia files Syntax Examples --split [size:]d[k m g] --split size:700m or --split split [duration:]hh:mm:ss. nnnnnnnnn ds --split duration:00:60: or --split 3600s --split timecodes:a[,b[,c...]] --split timecodes:00:45:00.000,01:20:00.250, 6300s

658 방송공학회논문지제 21 권제 5 호, 2016 년 9 월 (JBE Vol. 21, No. 5, September 2016) 그림 9. 멀티미디어파일과멀티 PC 들간의동기화메시지교환을위한구성도 Fig 9. Configuration of Sync_communication for Muti PC & Media 에의해제어된다.

8 658 방송공학회논문지제 21 권제 5 호, 2016 년 9 월 (JBE Vol. 21, No. 5, September 2016) 그림 9. 멀티미디어파일과멀티 PC 들간의동기화메시지교환을위한구성도 Fig 9. Configuration of Sync_communication for Muti PC & Media 에의해제어된다. Master 는타임라인의동기화를위해등록된 Mac Address Table에타임코드를발행하며, 각각의콘텐츠를플레이하는동안에 Slave는 Table에주기적으로동기화타임코드메시지를보내고 Master 와타임코드를비교하며플레이메시지체크를실행하여에이전트스스로동기화를수행한다. 3) 동일한영상을각각의로컬플레이어에서동기화된시 간에지정된영역만큼만플레이를진행하며, 하나의이벤트가끝날때마다 Sync Server 가전체동기화를체크하고다음콘텐츠의버퍼링을위해준비하는시간을갖는다. 그림 10은다중디스플레이를가진디지털사이니지의 Master와 Slave 노드가네트워크상의메시지를사용해서 그림 10. Multi 디스플레이사이니지동기화프로세스 Fig. 10. Syncronization Process of Multi display digital signage

9 박형일외 4 인 : 초고해상도멀티디지털사이니지영상동기화기술의설계와구현 659 동기화기능을호출하는동기화프로세스를보여준다. Master 노드의 Synchronizer 쓰레드는모든슬레이브의 Mac Address Table과타임코드상태를 UDP 통신으로메시지를전송하며영상이플레이되는동안지속적으로동기화를관리한다. Master 노드는 Slave 노드들로스타트타임코드를최초 UDP Manager 를통해송신하고각각의 Slave 노드는지속적으로발생되는타임코드의상태를 UDP 메세지로송신하며, 자신의타임코드를 ms 단위로자신노드의 Address Table에업데이트한다. Master 노드와 Slave는이를모니터링하면서타임코드의시간차이가기준시간이상이될경우제어메시지를이용하여해당 Slave의플레이타임라인을수정하도록제어명령을수행한다. 하나의이벤트가끝나면 Master 노드는 Sync Server 가전체동기화를체크하고다음콘텐츠의버퍼링을위해준비하는시간을갖는다. 이때 Master 노드는모든 Slave 노드에서완료시간메시지를수신할때까지 Lock을걸고대기한다. Ⅳ. 성능평가 120개의디스플레이를위한 PC클러스터노드는 4CPU, 2.4GHz, 4GB RAM과그래픽카드로구성된 30대의플레이어이다. 네트워크는 Gigabit Ethernet 스위치로구성되며모든 PC는 Windows7 OS로실행된다. 동기화테스트가진행되는동안 PC는오직플레이어만을실행하며, 네트워크상의다른트래픽에영향받지않도록구성한다. 15Hz의영상동기화를위해서는 66밀치초이하, 60Hz의고화질영상의자연스러운표현을구현하기위해서는최대 16ms 이 하로동기화를해야한다 [11]. 표 2는타임코드는 Mater PC 에수신되는각 Client PC들의 Play time을 Wireshark 프로그램으로캡처한값으로써, 48, 70, 120대의디스플레이를구성하는 Client PC 전체가거의동일한 Play time으로동영상이 Play 되고있음을보여준다. 기존의 Frame Lock 동기화는각클라이언트 PC의동기화를위해서콘텐츠의크기와동기화를위한클라이언트의대수에제한을받았다. 하지만본고에서제안된 Contents Multi Sync. 플레이기술은수십대의 PC클러스터에서하나의영상을플레이하기위해서 UDP Multi Sync. 메시지로타임코드테이블을갱신하고이를참조하여고해상도수십개의영상의동기화를구현하는방식으로써, 각클라이언트 PC들의지연과대기시간을현저히줄일수있으며, 더많은멀티디지털사이니지의동기화를구현할수있음을보여준다. Ⅴ. 결론최근다양하고대형화되는디지털사이니지는비정형적인구성을가지는경우가많으면서고화질 UHD 와그이상의디스플레이를연결하여 38,400x6,480 같은대형의화면사이즈를구성하는경우가많아지고있다. 경제적인다양하고대형화되는디지털사이니지기술을구현하기위해서일반적으로 PC가지원하는모니터해상도는 WQXGA (2048x1536) 이상을지원하기어렵다. 따라서비교적경제적인단말의구성을통해대형화된멀티디지털사이니지에고화질콘텐츠를정확하게동기화하여디스플레이하기위해서는여러가지의제약조건이있다. 표 2. Multi 슬레이브 PC 에서타임코드지연실험값 Table 2. Timecode Delay at Multi Slave PCs Displays 구성 PCCluster 구성 Master Play time Client 2 Play time Client 3 Play time Client 4 Play time Client n Play time 48 OLEDs 12 PCs OLEDs 20 PCs OLEDs 30 PCs

660 방송공학회논문지제 21 권제 5 호, 2016 년 9 월 (JBE Vol. 21, No. 5, September 2016) 우선재생 Delay 를발생하지않도록과도하게엔코딩되 지않은코덱의콘텐츠를기반으로정확한동기화를구현 하여야한다. 멀티디스플레이에서 16ms 기준시간이하의 동기화구현을위해시스템타임코드에의해정확히실행 되도록시스템프레임워크가설계되어야한다.

대형멀티플디지털사이니지를이용해서하나의영상스 토리를다수의분산된디스플레이에서수 ms 이하의동기화 를유지하는플레이를가능하기위해서는네트워크와분산 된클러스터 PC 들의동기화를빠르게유지해주며, Decoding 과 Play 에서발생하는차이를보정해주는것이 중요하다.

10 660 방송공학회논문지제 21 권제 5 호, 2016 년 9 월 (JBE Vol. 21, No. 5, September 2016) 우선재생 Delay 를발생하지않도록과도하게엔코딩되 지않은코덱의콘텐츠를기반으로정확한동기화를구현 하여야한다. 멀티디스플레이에서 16ms 기준시간이하의 동기화구현을위해시스템타임코드에의해정확히실행 되도록시스템프레임워크가설계되어야한다. 지연시간을 줄이기위해서콘텐츠제작시인코딩프로파일은 Key Frame 5 이하, Frame Rate 24 이상을유지하는것이자연스 럽다. 본고의실험은영상을다운로드 & 플레이방식에적용 되며, 스트리밍기반의플레이어에서구현은어렵다. 대형멀티플디지털사이니지를이용해서하나의영상스 토리를다수의분산된디스플레이에서수 ms 이하의동기화 를유지하는플레이를가능하기위해서는네트워크와분산 된클러스터 PC 들의동기화를빠르게유지해주며, Decoding 과 Play 에서발생하는차이를보정해주는것이 중요하다. 참고문헌 (References) [1] Telecommunications Technology Association, ICT Standardization Strategy Map, Comprehensive Report2(Content Convergence SW), [2] Yejin Sohn et al., Design of MMT-based Broadcasting System for UHD Video Streaming over Heterogeneous Networks, Journal of Broadcast Engineering(JBE) Vol. 20, pp. 17, January 2015 [3] H. T. Jung, "2014 Electronics and Telecommunications Trends, High- Definition Digital Signage Technology and Industry Trends", 73page, 2014 [4] G.S. Kang, "Digital Signage Standardization Trend", Jounal of Telecommunications and Network(JCN), 30(8), 76page, July [5] ITU-T H.780, Digital signage: Service requirements and IPTV-based architecture, ITU-T SG16, June [6] Final Report : Policy Planning Workout, Development Plan for Digital Signage Advertising Industry, June [7] H. T. Jung et al., Digital Signage System for Supporting High Quality Resolution, Proc. ICCCT 2012, pp , Dec 3-5th, [8] Jaehyun Kim et al., "A Programmable Multi-Format Video Decoder", Journal of Broadcast Engineering(JBE) Vol. 20, pp. 963, November 2015 [9] Y.K. Chung, "Case Analysis of Multi Display and A Study on Management Interface", Korea Design Knowledge Society Journal, vol. 18, pp , 2011 [10] MinKyu Park et al. MMT-based Broadcasting Services Combined with MPEG-DASH, JBE Vol. 20, pp , March 2015 [11] MP Guimarães, PA Bressan, MK Zuffo, "Frame Lock Syncronization for Multiprojection Immersive Enviroment based on PC Graphics Clusters", Proocedings of the 5th SBC Symposium on Virtual Reality, 89-96, 2002 [12] "Merge multimedia streams into a Matroska (tm) file, Matroska Media Container, 2016 저자소개 박형일 년 2 월 : 경희대학교물리학과학사 년 6 월 ~ : 정보통신기술사 년 8 월 : 연세대학교공학대학원컴퓨터공학과석사 년 9 월 ~ 현재 : YTN 디지털기획팀, 정보시스템팀근무 - ORCID : - 주관심분야 : 방송클라우드, 서버가상화, 스토리지가상화, 네트워크가상화, 영상처리, 뉴미디어, 초고속통신망 유선규 년 3 월 : 수원대학교컴퓨터과학과학사 년 3 월 ~ 2009 년 2 월 : ( 주 ) 엠엔티기술개발연구소팀장 년 3 월 ~ 2013 년 9 월 : ( 주 ) 럼퍼스미디어웍스사업부부장 년 1 월 ~ 현재 ( 주 )SDCompany 대표이사 - 주관심분야 : 미디어플랫폼및영상처리개발

박형일외 4 인 : 초고해상도멀티디지털사이니지영상동기화기술의설계와구현 661 문영태 저자소개 - 2009 년 5 월 : ( 주 ) 에이번전략사업연구소 RnD 센터장 - 2016 년 6 월 : 한국정보통신기술협회 (TTA) 디스플레이기술위원 - 주관심분야 : 디스플레이영상시스템설계,

OLED 및디스플레이기획, 영상처리, 뉴미디어 신용태 - 한양대학교산업공학과학사 - University of lowa 컴퓨터학과석사 - University of lowa 컴퓨터학과박사 - Full-time Instructor, Michigan State University - 1995 년 ~

11 박형일외 4 인 : 초고해상도멀티디지털사이니지영상동기화기술의설계와구현 661 문영태 저자소개 년 5 월 : ( 주 ) 에이번전략사업연구소 RnD 센터장 년 6 월 : 한국정보통신기술협회 (TTA) 디스플레이기술위원 - 주관심분야 : 디스플레이영상시스템설계, 다면영상시스템 김미옥 년 : 건국대학교전자공학과졸업 년 : 건국대학교대학원졸업 년 ~ 2009 년 : LG 전자 PDP 사업부 년 ~ 현재 : LG Display CTO ~ 현재 : OLED TV 상품기획팀 - 주관심분야 : OLED 및디스플레이기획, 영상처리, 뉴미디어 신용태 - 한양대학교산업공학과학사 - University of lowa 컴퓨터학과석사 - University of lowa 컴퓨터학과박사 - Full-time Instructor, Michigan State University 년 ~ 현재 : Professor, Department of Computer Science Soongsil University - ORCID : - 주관심분야 : 컴퓨터네트워크, 그룹통신, 분산컴퓨팅, 인터넷프로토콜, 초고속통신망, 전자상거래기술

4 : (Hyoungyill Park et al.: The Design and Implementation of Multiple Digital Signage Video Sync Technology for Ultra-high Resolution) (Special Paper

4 : (Hyoungyill Park et al.: The Design and Implementation of Multiple Digital Signage Video Sync Technology for Ultra-high Resolution) (Special Paper 4 : (Special Paper) 21 5, 2016 9 (JBE Vol. 21, No. 5, September 2016) http://dx.doi.org/10.5909/jbe.2016.21.5.651 ISSN 2287-9137 (Online) ISSN 1226-7953 (Print) a), b), c), d), a) The Design and Implementation