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디지털 사이니지를 더욱 효과적으로 만들어주는 TI DLP 기술

기사승인 2017.11.16  10:28:35

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[EPNC=이나리 기자] 디지털 사이니지는 공공장소에서 정보가 전달되는 방법을 변화시키고 있다. 현재, 디지털 사이니지는 제품이나 가격 업데이트와 같은 실시간 데이터를 디스플레이하고, 관련 정보를 인쇄된 자료보다 더 빠르고 친환경적으로 사람들에게 전달한다. 이런 장점을 바탕으로디지털 사이니지는 시청자와 소비자의 정보 수신 방법을 변화시키고 있다. 여기에 DLP 프로젝션 기술을 통합하면 디지털 사이니지 솔루션의 효과를 높이고 한층매력적인 시청 경험을 제공할 수 있다.

DLP 기술 기반의 프로젝션 솔루션을 디지털 사이니지에 추가하면 몇 가지 이점을 얻을 수 있다. 예를 들어,일상에서 흔히 보이는 표면과 물체를 정보 전달에 이용하고, 제품 디스플레이를 몰입형 경험 정보 툴로 변화시킬 수도 있다.

TI DLP 기술

텍사스 인스트루먼트의 DLP 기술은 DMD(Digital Micromirror Device)를 이용해 광을 조절하는 MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) 기술이다. [그림 1]에서 볼 수 있듯이,각각의 DMD에는 색상 순차 광과 동기화돼 독립적으로 전환되는 수 백만 개의 미러가 포함돼 있는데, 이는화면에 하나 이상의 픽셀을 만들어 밝고 다채로운 디스플레이를 구현한다. DLP 기술은 디지털 시네마 프로젝터에서 태블릿까지 전세계 디스플레이 제품에 적용되고 있다.

[그림 1] 디지털 마이크로미러 디바이스(Digital Micromirror Device, DMD)

디지털 사이니지의 진화

인쇄물에서 디지털 사이니지로의 변환은 정보 전달 방식에 큰 영향을 끼쳤다. 게시판, 전단지, 팜플렛과 같은 고전적인 사이니지 형태에서 디지털 형태로 바뀌면서 현대의 정보 공유 방식을 받아들일 수 있게 됐다. 디지털 사이니지가 정보를 전달하고웹 기반 시스템의 수 많은 디스플레이를 즉시 업데이트하는 능력은 소비자의 관심을 새로운 차원으로 끌어올렸다.

오늘날 대부분의 디지털 사이니지는 평면 디스플레이로 구현되지만, 이 방식에는 본질적으로 한계가 있다. 평판은 그 속성상 평평한 직사각형이다. 이것은 크기가 크며, 가장자리에는 베젤이 있어 시청자에게 매끄러운 이미지가 표시되지 않는다. 평면 패널 디스플레이는 실시간 정보를 제공하는 실용적인 솔루션이지만, 현재는 훨씬 더 많은 것이 가능하다.

프로젝션 기반 디스플레이는 대부분의 다른 디스플레이 기술을 뛰어넘는 유연성을 갖고 있다. 이는 거의 모든 장소에서 거의 모든 표면에 사용할수 있다. 프로젝션 디바이스는 좀더 은폐된 장소에 설치해 정보를 꺼야 할 때에는 디스플레이 하드웨어를 보이지 않게 숨길 수도 있다. 프로젝션 기반 디스플레이를 이용할 경우, 기업은 필요에 따라 디스플레이의 크기를 원하는 대로 바꾸고 여러 이미지들을 매끄럽게 섞을 수 있다. 이런 속성을 통해 이전보다 더 다양하고 혁신적인 디지털 사이니지 솔루션이 가능해졌다.

[그림 2] 타원형 디지털 사이니지 디스플레이의 예

디지털 사이니지에서 프로젝션 기술이 갖는 역량

프로젝션을 이용해 기존의 디지털 사이니지의 기능을 향상시키는 방법은 여러가지가 있다. 예를 들어, 2D 형태의 디스플레이 기능, 공통 제품에 정보를 통합, 다양한 설정과 환경에 콘텐
츠를 매끄럽게 삽입할 수 있는 기능 등이 있다.

2D 형태

프로젝션 기반 디스플레이는 다양한 형태와 크기로 정보를 전달한다. 예를 들어, 공항 키오스크는 기존의 직사각형 패널 디스플레이에서 사람의 이미지가 투영되는 인간형 표면으로 업그레이드를 할 수 있다. 이 가상 도우미는 추가된 개인적인 접속으로 여행자들을 돕는다. [그림 2]는 어떻게 전시장이나 공연장에서 프로젝션이 대형 타원형 디스플레이를 가능하게 하는 지에 대한 예를 보여준다. 프로젝션은 디스플레이 표면 양쪽에 콘텐츠를 보여주고, 대형 평면 패널을 매달기 위한 설치의 어려움을 해결해준다.

엔터테인먼트를 통한 정보 전달

디지털 사이니지를 기존 제품에 통합시켜 새롭고 재미있는 방식으로 정보를 전달하거나, 엔터테인먼트 형태로 이용할 수도 있다. 예를 들어, 레스토랑 주인은 [그림 3]처럼 프로젝션을 레스토랑 테이블 위의 라이트로 구현하여 평범한 테이블에서 즐거운 식사 경험을 할 수 있게 도와준다.

고객은 음식이 만들어질 때까지 기다리는 동안, 테이블에서 요리 과정이나 메인 요리의 재료의 영상이 디스플레이되는 것을 상상할 수 있다. 시청자의 관점에서 3D 콘텐츠가 나타나도록 정보를 디스플레이 할 수도 있다. 이렇게 정보나 엔터테인먼트를 기존 환경에 구현해 잊을 수 없는 경험을 제공한다. 

[그림 3] 레스토랑에 구현된 디지털 사이니지

제품 환경에 매끄럽게 통합 

프로젝션 기반 디지털 사이니지에는 설정이나 제품 환경에 정보를 직접 통합시킬 수 있는 고유한 장점이 많다. [그림 4]는 소매점에서 누군가 제품을 집어 들었을 때, 프로젝션 기반 디스플레이가 어떻게 제품의 정보를 즉각 동적으로 표시하는지를 보여준다.

소매업체는 고객이 묻지 않아도 크기와 색상, 재고, 기타 등등의 정보를 전달할 수 있다. 프로젝션 기반 사이니지는 디스플레이 장치를 숨기고 필요할 때마다 표시되는 정보를 켜거나 끌 수도 있다. 이것은 한 가지 예에 불과할 뿐, 패널을 매달거나 공간을 차지할 필요 없이 그 밖에 필요한 때 정보를 전달하기 위한 프로젝션의 쓰임새는 많다. 

[그림 4] 소매점에서 구두 정보를 보여주는 디지털 사이니지

디지털 사이니지의 시스템 고려사항

프로젝션 기반 사이니지 솔루션을 만들 때의 설계 고려사항으로는 광학 엔진 크기, 밝기, 해상도, 가로세로비, 광원, 이미지 처리 소프트웨어 등이 있다. 

광학 엔진 크기

광학 엔진의 물리적인 크기는 원하는 이미지 크기와 성능에 따라 크게 달라진다. 일반적으로 필요한 밝기가 늘어날수록, 광학 아키텍처에는 더 많은 레이저나 LED 또는 더 큰 램프와 열 관리 컴포넌트들이 추가돼야 한다.

일부 애플리케이션은 더 큰 열 부하를 견디고 높은 수준의 밝기가 요구되는 디스플레이가 필요할 수 있다. 또한 광학의 크기는 기본적으로 디스플레이 칩의 대각선 길이에 좌우되는데, 이것은 전체 시스템 크기에 큰 영향을 미친다. 이러한 시스템 요건을 염두에 두고, 설계자는 모든 옵션들과 절충안을 고려해 최종 시스템 크기를 결정해야 한다.

밝기

루멘 단위로 측정되는 프로젝터의 밝기는 주변 광 조건에 기반하여 전사된 이미지를 얼마나 쉽게 볼 수 있는 지에 영향을 미친다. 이미지 크기와 프로젝션 표면 역시 밝기에 영향을 미치는 주요 파라미터들로, 특정 용도에 적합한 사이니지 솔루션을 설계할 때 고려되어야 한다. 화면 크기의 대각선이 100% 늘어날 때마다 프로젝터 밝기를 400%까지 증가시켜야 일정한 이미지 밝기를 유지할 수 있다. 이처럼 주변 채광이 좋은 환경이나 백색이 아닌 광택 프로젝션 표면을 보정하려면 더 밝은 프로젝션 시스템이 필요하다. 밝기 사양과 그것이 시스템 절충에 미치는 영향에 대해 보다 자세한 내용은 밝기 요건 및 절충안 애플리케이션 노트를 참고하면 된다. 

해상도와 가로세로비

해상도는 기본적으로 눈에 보이는 디테일의 정도에 영향을 미친다. 일반적으로 고정된 이미지 크기에서 해상도가 증가할수록, 더 많은 콘텐츠와 정교한 디테일을 볼 수 있다. 원하는 이미지의 크기가 크게 늘어난다면, 콘텐츠의 디테일을 동일한 수준으로 내놓기 위해서는 더 높은 해상도의 디스플레이가 필요하다. 

해상도의 또 다른 특징은 가로세로비로, 이미지의 너비 대 높이 비율로 정의된다. 이미지 형태의 크기에 따라, 가로세로비는 여러 형태들을 얼마나 효율적으로 디스플레이할 수 있는 지에 영향을 미친다. 원하는 형태가 그 이미지에서 최대한 영역을 차지할 때 화면에 투사되는 광량이 최대가 된다. 예를 들어, [그림 5]는 4:3 가로세로비가 원형을 디스플레이 할 때 16:9 가로세로비보다 낭비되는 빛이 적어 더 효율적으로 디스플레이 한다는 것을 보여준다. 그 외 길쭉한 형태 같은 경우에는 16:9나 16:10 가로세로비가 더 효율적일 수 있다. 또한 모든 고해상도 옵션들은 16:9 형식과 16:10 형식이다.

[그림 5] 4:3 비율은 16:9 비율보다 낭비되는 빛이 적어 원형을 보다 효율적으로 디스플레이 한다.

광원

디지털 사이니지 시스템 내의 광원은 제품의 수명과 유지관리 비용에 큰 영향을 미친다. 프로젝션 시스템에서 가장 일반적인 광원의 유형은 램프와 LED, 레이저 인광체, 다이렉트 레이저이다. 램프 광은 초기에는 비용효과가 가장 크지만, 정기적으로 전구를 교체해야 해서 시간이 지나면 유지관리 비용이 증가한다. LED 광은 색상이 뛰어나고 성능 지속 시간이 가장 길지만, 용도에 따라 밝기가 제한적일 수 있다. 

또한 레이저 인광체는 평생 성능이 뛰어나고 LED보다 훨씬 더 높은 루멘을 낼 수 있다. 마지막으로, 다이렉트 레이저는 매우 효율적인 고휘도 광원이지만, 다른 옵션들보다 구현 비용이 훨씬 비싸다. 특정 시스템 설계에 적합한 광을 선택하려면 이렇게 비용과 성능을 절충할 필요가 있다. 

이미지 처리 소프트웨어

프로젝션 맵핑과 엣지 블렌딩과 같이 많은 이미지 처리 솔루션들이 있어, 디지털 사이니지의 프로젝션의 잠재적인 옵션들을 늘어난다. 프로젝션 맵핑은 어떤 기하학적 형태든지 디스플레이 표면으로 바꿀 수 있다. 예를 들어, 프로젝션 맵핑을 이용해 자동차의 외관 곡선을 캔버스 삼아 이미지들의 배열을 디스플레이 할 수 있다. 에지 블렌딩은 디스플레이 된 여러 이미지들을 매끄럽게 섞어 몰입형 디스플레이 경험을 만들어낼 때 사용된다.  

넓은 장소에서 건물의 한 면 전체를 간판으로 변환시키는 경우이다. 프로젝션 맵핑과 에지 블렌딩은 어떻게 소프트웨어를 사용하여 기존의 디지털 사이니지를 확장시킬 수 있는지를 보여주는 두 가지 사례에 불과하다. 전체적으로 써드파티의 가장 최신 소프트웨어 솔루션들을 이용한다면, 독특하고 혁신적인 맞춤형 디지털 사이니지 시스템의 가능성은 무궁무진해진다.

디지털 사이니지를 위한 DLP 기술

DLP 기술은 대다수 디지털 사이니지 시스템 및 애플리케이션의 디스플레이 요건들을 충족시키는 다양한 DMD 포트폴리오를 갖추고 있다. [그림 6]은 전자장치 및 광학 엔진으로 구성된 전형적인 DLP 디스플레이 시스템 블록 다이어그램을 보여준다. 전자장치에는 프론트 엔드 프로세서와 포매터 PCB, 광 드라이버 등이 있으며, 광학 엔진에는 DMD PCB와 광원, 광학기기 등이 있다.

[그림6] 전형적인 DLP 디스플레이 시스템 블록 다이어그램


광원과 광학

프론트엔드 멀티미디어 프로세서와 포매터 PCB, DMD PCB 외에도, 광원 및 광학기기와 같이 전체 DLP 디스플레이 시스템을 만드는데 필요한 컴포넌트들이 있다. 이러한 광원과 광학기기는 DMD PCB와 함께 광학 엔진을 구성한다. 광학기기에 필요한 구성요소들로는 광원에서 빛을 모아 적절한 각도로 광 경로를 따라 그것을 DMD로 유도하기 위한 렌즈와 폴드 미러, 이색성 미러 등이 있다.

프로젝션 광학기기의 렌즈 컴포넌트들은 DMD가 반사시킨 빛을 모아 프로젝션 경로를 따라 그 빛을 디스플레이 표면으로 모은다. 광학엔진은 애플리케이션 및 시스템 요건에 따라 그 크기가 달라질 수 있다. 디자인과 크기, 능력, 성능이 서로 다른 여러 DLP 광학엔진들은 DLP 에코시스템에 속한 여러 광학 모듈 제조사들(OMM)에서 구할 수 있다. 기존의 광학엔진들을 이용해 최종 장비 생산자들은 특정 전문지식이나 자원 없이도 제품 개발 주기를 단축할 수 있다.

DLP 기술의 이점

DLP 기술에는 디지털 사이니지에 이상적인 몇 가지 주요 이점들이 있다:

- 해상도와 폼 팩터 : nHD에서 4K UHD까지 다양한 DLP 이미저 해상도와 패키지 타입들을 통해 여러 가지 사이니지 시스템 크기와 성능이 가능하면서도 아름다운 비디오와 이미지를 전달할 수 있다.
- 높은 명암 : DLP 기술은 최대 2000:1의 높은 명암비로 짙은 검정색을 만들고, 밝기 및 이미지 품질을 개선한다.
- 밝기 : DLP 기술은 500 루멘에서 최대 60,000 루멘까지 디스플레이 하는 프로젝터에 사용된다. DLP 칩셋은 눈길을 사로잡는 생생한 디지털 사이니지를 위한 대형 고휘도 디스플레이의 열 특성을 가지고 있다.
- 전력 효율 : DLP 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)는 반사율이 매우 높은 알루미늄 마이크로미러들이 있어 밝고 전력효율적인 디지털 사이니지 제품을 가능하게 해준다.
- 광원 불가지론 : DLP 기술은 레이저와 LED 등 거의 모든 광원과 호환되므로 사이니지 용도에 맞춰 설계자는 최대한 자유롭게 변용할 수 있다.

디지털 사이니지용 DLP 칩셋

텍사스 인스트루먼트는 디지털 사이니지 애플리케이션의 다양한 필요성에 적합한 광범위한 DLP DMD 디바이스 포트폴리오들을 선보이고 있다. 텍사스 인스트루먼트의 가장 최신 DLP 칩셋 목록은 텍사스인스트루먼트 홈페이지를 참고하면 된다. [표 1]은 디지털 사이니지 애플리케이션들에 적합한 DMD를 요약한 것이다.

글: 팀 크리스웰(Tim Criswell) TI 제품 마케팅 엔지니어

 

이나리 기자 narilee@epnc.co.kr

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