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

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1 4 : (Special Paper) 21 5, (JBE Vol. 21, No. 5, September 2016) ISSN (Online) ISSN (Print) a), b), c), d), 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).. Play Sync. 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) (Department of Computer Science Soongsil University) b) ( )SDCompany c) ( ) (avern) d) (LG Display) Corresponding Author : (Yongtae Shin) shin@ssu.ac.kr Tel: ORCID: Manuscript received June 21, 2016; Revised August 18, 2016; Accepted August 18, 2016.

652 방송공학회논문지 제21권 제5호, 2016년 9월 (JBE Vol. 21, No. 5, September 2016) Ⅰ. 서 론 디지털 사이니지 는 옥내 외의 공공장소에 설치되는 고 정형 디스플레이나 각종 교통수단에 탑재된 이동형 디스플 레이에 광고, 뉴스, 공익정보, 재난정보 등의 다양한 멀티미 디어 정보를 전달하는 서비스를 제공한다.

2 652 방송공학회논문지 제21권 제5호, 2016년 9월 (JBE Vol. 21, No. 5, September 2016) Ⅰ. 서 론 디지털 사이니지 는 옥내 외의 공공장소에 설치되는 고 정형 디스플레이나 각종 교통수단에 탑재된 이동형 디스플 레이에 광고, 뉴스, 공익정보, 재난정보 등의 다양한 멀티미 디어 정보를 전달하는 서비스를 제공한다. 최근 들어 전통 적인 미디어의 광고효과가 줄어들고 사용자 맞춤형 광고의 필요성이 증가됨에 따라 고해상도 디지털 사이니지의 산업 시장이 급격히 성장하고 있다. 2012년 말 디지털 방송 전환이 완료되면서 HD(High Definition)급 이상의 고품질 콘텐츠에 익숙해지고 더 나아 가 초고품질 방송 서비스를 요구하게 되었다. 사용자는 실 감방송을 위한 고해상도 디스플레이와 콘텐츠에 대한 사용 자의 요청이 날로 증가하고 있으며, 국내외 가전업계에서 는 초고해상도(3840x2160 혹은 4,096 2,160) 이상 UHD (Ultra High Definition) 영상을 최적화하여 출력할 수 있는 50인치 이상의 대형 TV를 경쟁적으로 출시하고 있고, 최 근에는 디지털 사이니지 분야까지 확장되고 있다. 가까운 미래에 8K(7,680 4,320 혹은 8,192 4,320)해상도를 지원 하는 각종 제품들이 출시가 멀지 않은 것으로 예상 된다. 그림1은 서울타워에 구축된 16:9 또는 4:3 화면비율이 아닌 곡면형 비정형의 초대형 고해상도 디지털 사이니지가 설치 되고 운용되는 사진이다. 첫 번째는 55인치 Full HD 70대 (10단 7열)로 구성된 19,200x7,560 픽셀의 터널형 디지털 사이니지이며, 두 번째 사진은 55인치 48대(12열 4단)로 구 성된 23,040x7,680 파노라마형 디지털 사이니지이고, 세 번 째 사진은 55인치 120대(6단 20열)이 웨이브형으로 설치된 38,4000x11,520 디지털 사이니지이다. 대형의 고해상도 디스플레이를 이용한 디지털 사이니지 를 구축하고 운영하기 위한 주요 기술은 고해상도의 콘텐 [1] [2] [3] 그림 1. 초대형 UHD 올래드 디지털 사이니지(서울타워 플라자) Fig 1. UHD OLED Digital Signage in Seoul Tower Plaza 츠를 제작하고 획득하는 기술, 콘텐츠를 관리 및 재생하는 콘텐츠 관리시스템 기술과 콘텐츠의 분배와 전송 네트워크 기술, 고해상도 영상콘텐츠를 압축하고 복원하는 코덱 기 술, 고해상도를 원활하게 표출을 위한 디스플레이 기술 등 이 갖추어져 있어야 한다. 고해상도 대형 디스플레이 장치의 경우 다수의 스크린을 연결한 멀티비전 형태와 웹기반의 상호운영성을 가진 관리 시스템이 함께 공존하여 발전하고 있다. 디지털 사이니지 콘텐츠는 제작 방법과 단말장치에 따라 다양한 포맷으로 제작되고 있으며, 이로 인해 시스템 구축은 물론 네트워크 를 통한 전송과 콘텐츠의 연동에 많은 어려움이 존재한다. 본 논문에서는 수십 ~ 수백대의 고해상도 디스플레이를 연계하는 디지털 사이니지의 콘텐츠 디스플레이 제작, 획 득, 관리시스템과 멀티 고해상도 영상의 디스플레이 동기 화 기술에 대한 메커니즘을 연구하고 구현한다. 2장에서는 디지털 사이니지의 표준 요소기술과 구성을 위한 기본 아 키텍처를 알아보고, 3장에서는 수십대의 멀티비젼 디스플 레이 단말기에서 HD, UHD 플레이를 위한 메카니즘을 제 안하며 메카니즘의 실제 구현을 바탕으로 4장에서 결과를 알아보고, 5장에서 결론을 맺는다. [3] [4] Ⅱ. 디지털 사이니지 기술 1. 표준 아키텍처 디지털 사이니지 서비스는 본질이 멀티미디어 콘텐츠를 서버로부터 전송 받아 단말기에서 플레이 표시한다는 관점 에서 보면 IPTV와 유사하므로, IPTV 서비스 인프라와 관 련 기술표준을 이용하여 디지털 사이니지에 대한 표준개발

4 :,, IPTV [5]. ITU-T H.780(Digital signage: Service requirements and IPTV-based architecture) IPTV,, 2012 6. H.780, Application,,,,,,,. 2 IPTV ITU-T Y.1910 IPTV. Terminal, Application.

3 4 :,, IPTV [5]. ITU-T H.780(Digital signage: Service requirements and IPTV-based architecture) IPTV,, H.780, Application,,,,,,,. 2 IPTV ITU-T Y.1910 IPTV. Terminal, Application. Content Delivery Application. Network IP, quality of service (QoS). Content provider. Service control system, network, service. [5]. Use case 3.,.,. Playlist [6]. 3. Work flow Fig. 3. Work flow for digital signage 2. Frame Lock 2. IPTV[ITU-T Y.1910] ITU-T H.780 Fig 2. Overview of digital signage H.780 architecture (based on [ITU-T Y.1910]) SW HW. SW CMS(Contents Management System)

[8], 4K HEVC. LG,,,, TV UHD, 55 65, 85 [3]., 4 [9].,,,,,.,, 4. Fig. 4. Digital signage architecture 5.

4 (JBE Vol. 21, No. 5, September 2016), HW,,. HW SW [7]. 4K, 4K / 4K / H.264/AVC(Advanced Video Coding), 2 HEVC(High Efficiency Video Coding) 2013 [8], 4K HEVC. LG,,,, TV UHD, 55 65, 85 [3]., 4 [9].,,,,,.,, 4. Fig. 4. Digital signage architecture 5. Fig. 5. Client architecture of Digital signage

5 4 : 7. Fig 7. Architecture of Platform for Multiple Digital Signage,,,. 5,. Playlist Playlist / Play, Play.,. MPEG MediaSync [10].. 3, 6. PC Frame Lock [11] Fig 6. Frame Lock synchronization Process and time of Muti slave PC[11]

6 (JBE Vol. 21, No. 5, September 2016) Video,,.. Frame Lock Slave Start Frame Frame. 6 Slave PC Frame Lock. MP Guimarães 16KB, 5slaves 60Hz 14ms, [11]. Frame Lock Frame.,,,,,. Player. Network, PC. 2.. Contents Multi Sync. 1. Contents Multi Sync. IPTV,, & [5]. Network 7. PC UDP Multi Sync.., 2K(2048x 1080).. WUXGA(1920x1080) Sync. 5760x PC. 3 STB(Set Top Box) Sync. Multiple ~ PC [9]. Contents Multi Sync Play

4 : 8. Full HD 120 PC 8. PC and Network Configuration of 120 FHD Display in Seoul Tower. PC PC, back-end. ms Latency PC Coherent [11]. 8 55 Full HD 120 OLED Player PC. 38,400x 6,480, 4 1 PC, 30 PC. 3. Contents Multi Sync.

7 4 : 8. Full HD 120 PC 8. PC and Network Configuration of 120 FHD Display in Seoul Tower. PC PC, back-end. ms Latency PC Coherent [11] Full HD 120 OLED Player PC. 38,400x 6,480, 4 1 PC, 30 PC. 3. Contents Multi Sync., 1,000 ~ 1,000,000, 1ms 1,000,000.. Duration. 1, [size:] d, 'k', 'm' or 'g' to KB, MB, GB. [duration:] HH:MM:SS.nnnnnnnnn : :,, timecodes:a[,b[,c...],, ms, duration. [size:], [duration:], timecodes: [12]. Contents Multi Sync ( 9). 1) PC, PC PC Full HD. 2) Master Slave PC 1. 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

8 (JBE Vol. 21, No. 5, September 2016) 9. PC Fig 9. Configuration of Sync_communication for Muti PC & Media. Master Mac Address Table, Slave Table Master. 3), Sync Server. 10 Master Slave 10. Multi Fig. 10. Syncronization Process of Multi display digital signage

9 4 :. Master Synchronizer Mac Address Table UDP. Master Slave UDP Manager Slave UDP, ms Address Table. Master Slave Slave. Master Sync Server. Master Slave Lock PC 4CPU, 2.4GHz, 4GB RAM 30. Gigabit Ethernet PC Windows7 OS. PC,. 15Hz 66, 60Hz 16ms [11]. 2 Mater PC Client PC Play time Wireshark, 48, 70, 120 Client PC Play time Play. Frame Lock PC. Contents Multi Sync. PC UDP Multi Sync., PC,.. UHD 38,400x6,480. PC WQXGA (2048x1536).. 2. Multi PC Table 2. Timecode Delay at Multi Slave PCs Displays PCCluster 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

본고의 실험은 영상을 다운로드&플레이 방식에 적용 되며, 스트리밍 기반의 플레이어에서 구현은 어렵다.

10 660 방송공학회논문지 제21권 제5호, 2016년 9월 (JBE Vol. 21, No. 5, September 2016) 우선 재생 Delay를 발생하지 않도록 과도하게 엔코딩 되 지 않은 코덱의 콘텐츠를 기반으로 정확한 동기화를 구현 하여야 한다. 멀티 디스플레이에서 16ms 기준시간 이하의 동기화 구현을 위해 시스템 타임코드에 의해 정확히 실행 되도록 시스템 프레임워크가 설계되어야 한다. 지연시간을 줄이기 위해서 콘텐츠 제작시 인코딩 프로파일은 Key Frame 5이하, Frame Rate 24이상을 유지하는 것이 자연스 럽다. 본고의 실험은 영상을 다운로드&플레이 방식에 적용 되며, 스트리밍 기반의 플레이어에서 구현은 어렵다. 대형 멀티플 디지털 사이니지를 이용해서 하나의 영상스 토리를 다수의 분산된 디스플레이에서 수ms이하의 동기화 를 유지하는 플레이를 가능하기 위해서는 네트워크와 분산 된 클러스터 PC 들의 동기화를 빠르게 유지해주며, Decoding과 Play에서 발생하는 차이를 보정해 주는 것이 중요하다. 참 고 문 헌 (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, HighDefinition 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 2월 : 경희대학교 물리학과 학사 년 6월 ~ : 정보통신기술사 년 8월 : 연세대학교 공학대학원 컴퓨터공학과 석사 년 9월 ~ 현재 : YTN 디지털기획팀, 정보시스템팀 근무 : 주관심분야 : 방송클라우드, 서버 가상화, 스토리지 가상화, 네트워크 가상화, 영상처리, 뉴미디어, 초고속 통신망 ORCID 유선규 - 년 3월 : 수원대학교 컴퓨터과학과 학사 년 3월 ~ 2009년 2월 : (주)엠엔티 기술개발 연구소 팀장 년 3월 ~ 2013년 9월 : (주)럼퍼스 미디어웍스사업부 부장 년 1월 ~ 현재 (주)SDCompany 대표이사 주관심분야 : 미디어플랫폼 및 영상처리 개발

박형일 외 인 초고해상도 멀티 디지털 사이니지 영상 동기화 기술의 설계와 구현 661 4 : 저자소개 문영태 년 5월 : (주)에이번 전략사업연구소 RnD센터장 년 6월 :

대학원 졸업 년 ~ 2009년 : LG 전자 PDP 사업부 년 ~ 현재 : LG Display CTO 현재 : OLED TV 상품기획팀 주관심분야 : OLED 및 디스플레이 기획, 영상처리,

박사 Full-time Instructor, Michigan State University 1995년 ~ 현재 : Professor, Department of Computer Science

11 박형일 외 인 초고해상도 멀티 디지털 사이니지 영상 동기화 기술의 설계와 구현 : 저자소개 문영태 년 5월 : (주)에이번 전략사업연구소 RnD센터장 년 6월 : 한국정보통신기술협회(TTA)디스플레이 기술위원 주관심분야 : 디스플레이영상시스템설계, 다면영상시스템 김미옥 - 년 : 건국대학교 전자공학과 졸업 년 : 건국대학교 대학원 졸업 년 ~ 2009년 : LG 전자 PDP 사업부 년 ~ 현재 : LG Display CTO 현재 : OLED TV 상품기획팀 주관심분야 : OLED 및 디스플레이 기획, 영상처리, 뉴미디어 ~ 신용태 - 한양대학교 산업공학과 학사 University of lowa 컴퓨터학과 석사 University of lowa 컴퓨터학과 박사 Full-time Instructor, Michigan State University 1995년 ~ 현재 : Professor, Department of Computer Science Soongsil University ORCID : 주관심분야 : 컴퓨터 네트워크, 그룹통신, 분산 컴퓨팅, 인터넷 프로토콜, 초고속 통신망, 전자상거래 기술

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

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 박형일외 4 인 : 초고해상도멀티디지털사이니지영상동기화기술의설계와구현 651 특집논문 (Special Paper) 방송공학회논문지제 21 권제 5 호, 2016 년 9 월 (JBE Vol. 21, No. 5, September 2016) http://dx.doi.org/10.5909/jbe.2016.21.5.651 ISSN 2287-9137 (Online)