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문제 정의
- 기존에는 이들 카메라를 아날로그 형태로 연결하여 영상을 전송하여 디스플레이 함으로서 화질 저하, 전선의 무게로 인한 연비 저하 및 전자파 간섭 문제가 있다. 본 논문에서는 차량용 MOST 멀티미디어 광 네트워크를 이용하여 차량용 카메라 데이터의 실시간 전송을 위한 DSP 지반 영상 송.수신 시스템을 개발하였다.
- 특히 카메라에서 입력되는 영상 데이터는 넓은 대여폭을 가진다. 이에 본 논문에서는 차량에 장착되는 카메라들을 차량용 멀티미디어 네트워크인 MOST로 연결하여 영상을 전송할 수 있는 시스템을 구현하였다. MOST 네트워크는 오디오와 비디오 데이터의 동기화 전송을 제공할 뿐만 아니라, 복잡성을 처리하기 위해 매우 높은 추상화 단계 에서 인터 페 이 스와 기능을 정의 하는 애 플리 케 이션 프레임워크를 제공하며, 다양한 멀티미디어 컴퍼넌트를링 하나로 결합한다.
제안 방법
- MOST는 1998년 BMW, 다임러크라이슬러., 아우디를 주축으로 MOST 협회를 창설하고 차량용 고성능 멀티미디어네트워크를 개발하였다. MOST는 동기화된 통신에 기반하고 대용량의 멀티미디어 정보를 전달하기 위해 물리적 매체로 광케 이블(Plastic Optical Fiber : POF)을 이용하여 라디오, 비디오 및 제어정보를 전송하는 통신 시스템이다.
- DSP를 이용하여 MPEG-2 인코딩과 디코딩을 수행하도록 하여 영상을 처리하는 시간을 단축시켜 실시간으로 디스플레이 하도록 하였다. DSP 의 영상 데이터를 스트림 형태로 MOST 네트워크에 전달하기 위해서 MediaLB(Media Local Bus) 통신으로 연결하였으며, MediaLB를 통해 전송되는 스트림 데이터를 DSP 에 전송하기 위해 FPGA를 이용하여 데이터를 전달한다.
- 수신할 수 있는 시스템을 설계 및 구현하였다. DSP를 이용하여 MPEG-2 인코딩과 디코딩을 수행하도록 하여 영상을 처리하는 시간을 단축시켜 실시간으로 디스플레이 하도록 하였다. DSP 의 영상 데이터를 스트림 형태로 MOST 네트워크에 전달하기 위해서 MediaLB(Media Local Bus) 통신으로 연결하였으며, MediaLB를 통해 전송되는 스트림 데이터를 DSP 에 전송하기 위해 FPGA를 이용하여 데이터를 전달한다.
- 수신 인터페이스의 하드웨어 구성은 다음과 같다. MCtj는 Atmel사의 ATmegal281, DSP는 TI사의 TM8320DM648, INICe SMSC의 OS81050 등의 칩들을 사용하여 하드웨어를 구현하였다. 구현한 보드는 EHC 부분에서 INIC, DSP를 제어하기 위해 I2C로 연결되고, 스트림데이터 전송을 위해 DSP와 INICe MediaLB 로 연결되며 DSP에서 MediaLB와의 통신을 위해 FPGA# 이용하였다.
- MOST 네트워크 기반 영상전송 시스템을 구현하기 위하여 차량에 장착되, 뿐 카메라로부터 영상데이터를 입력받아 MPEG-2 포맷으로 압축하여 MOST 네트워크로 영상을 송신하는 송신 인터페이스와 MOST를 통해 전송된 영상을 받아서 MPEG-2 포맷의 압축을 해제하여 실시간으로 디스플레이하는 수신 인터페이스를 구현하였다. MOST 시스템은 하나의 마스터 (Master)와 하나 이상의 슬레이브(Slave) 들로 구성되는데, 제안된 시스템에서는 수신노드가 마스터가 될 수 있도록 구현하였다.
- MOST 네트워크 컨트롤러인 INIC의 포트, 仝켓을 제어하여 영상 스트림을 네트워크의 스트림 채널에 할당하여 송신하고 수신 인터페이스에서 수신하고자 하는 스트림 채널에 연결하여 스트림 데이터를 수신하는 Connection Manager의 동작 과정을 표 1에 나타내었다.
- 수신 인터페이스를 구현하였다. MOST 시스템은 하나의 마스터 (Master)와 하나 이상의 슬레이브(Slave) 들로 구성되는데, 제안된 시스템에서는 수신노드가 마스터가 될 수 있도록 구현하였다. 본 논문에서 적용한 MOST 네트워크의 종류는 MOST25를 기반으로 하였으며, 네트워크 컨트롤러 보드만 바꾸면 MOST150을 바로 적용할 수 있다.
- NetServices API는 기본계층인 Layer I과 애플리케이션 소켓 계층인 Layer II로 나뉘어 구현되어 있으며, 플랫폼 독립적으로 C언어로 구현되어 있다. NetServices API를 이용하여 INIC과 EHC간의 통신 및 네트워크 관리를 수행한다. 그림 5는 NetServices API를 이용하여 MOST 네트워크 인터페이스를 초기화하고 MOST 네트워크 서비스를 실행하는 등 MOST 인터페이스가 데이터를 송.
- 수신 시스템을 테스트하기 위하여 그림 8과 같이 시스템을 구성하여 테스트하였다. 두 개의 송신 노드에서 각각 카메라를 통해 입력받은 영상 데이터를 MOST 네트워크를 통해 전송하고, 수신 노드에서는 두 개의 송신 노드에서 보내온 영상 가운데 하나를 선택하여 영상을 출력한다. 하나의 수신 노드에서 두 개의 영상을 각각 출력할 수도 있고, 두 개의 수신 노드가 하나의 송신 노드에서 보내온 영상을 동시에 출력할 수도 있다.
- 첫 번째는 MOST 프로토콜 스택이 구현된 NetServices API를 통해 INIC과 통신하여 INIC을 컨트롤하는 I2C 기반의 디바이스 드라이버를 구현한다. 두 번째는 INIC과 EHC 사이에 스트림 데이터, 패킷 데이터, 컨트롤 메시지를 동시에 전송하기 위한 MediaLB 버스 통신 드라이버를 구현한다. 그림 4는 영상 송.
- 본 논문에서 MOST25의 경우는 아날로그로 입력된 영상을 30프레임의 320x240 픽셀의 해상도를 가진 디지털 영상으로 변환한 후 MPEG 2로 압축하여 MOST 프레임의 동기식 데이터 영역에 8바이트씩 할당하여 전송하였다. 그 결과 일반적인 MPEG 2 압축방식 통하여 4개의 입력 영상까지 동시에 실시간으로 전송하여 디스플레이 하는 것이 가능하였다.
- MOST 시스템은 하나의 마스터 (Master)와 하나 이상의 슬레이브(Slave) 들로 구성되는데, 제안된 시스템에서는 수신노드가 마스터가 될 수 있도록 구현하였다. 본 논문에서 적용한 MOST 네트워크의 종류는 MOST25를 기반으로 하였으며, 네트워크 컨트롤러 보드만 바꾸면 MOST150을 바로 적용할 수 있다. 전체 시스템 구조는 그림 3과 같다.
- 본 논문에서 제안한 영상 전송을 위한 인터페이스에서는 DSP를 사용하여 MPEG-2 영상 인코딩 및 디코딩을 수행하였으며, 영상을 디스플레이 하기 위한 처리를 하였다. 현재의 차량용 카메라들은 대부분 아날로그 형태의 카메라로서 영상을 획득하여 아날로그 형태로 연결하여 디스플레이하도록 되어 있다.
- 현재의 차량용 카메라들은 대부분 아날로그 형태의 카메라로서 영상을 획득하여 아날로그 형태로 연결하여 디스플레이하도록 되어 있다. 본 논문에서는 아날로그 형태로 입력받은 영상을 MOST 네트워크를 통해 전달하기 위해서는 디지털 형태로 영상을 바꾸고 네트워크의 대여폭을 고려하여 영상을 압축하여 보내는 것이 필요하다. 이에 제안된 시스템에서는 카메라와 연결된 송신 인터페이스에서 영상을 입력받아 DSP를 사용하여 MPEG-2로 인코딩한 후 전송하고 디스플레이와 연결된 수신 인터페이스에서 MPEG-2로 디코딩하여 출력한다.
- 본 논문에서는 차량용 멀티미디어 네트워크인 MOST를 이용하여 DSP 기반으로 실시간 영상을 송.수신할 수 있는 시스템을 설계 및 구현하였다.
- 네트워크 서비스는 직접 설계를 하여 구현할 수 있지만 일반적으로 SMSC에서 제공하는 MOST 네 星워크 서비스를 표준으로 구현한 API인 NetServices API 를 이용한다. 본 논문에서도 MOST 네트워크를 통해 데이터를 전송하기 위한 프로토콜 스택을 구현하기 위해서 NetServices API를 적용하였다. NetServices API는 기본계층인 Layer I과 애플리케이션 소켓 계층인 Layer II로 나뉘어 구현되어 있으며, 플랫폼 독립적으로 C언어로 구현되어 있다.
- 본 논문의 영상 전송 시스템은 카메라 입력 영상의 제어와 영상의 출력형태 정의를 위해 두 개의 FBlock을 정의하였다. 영상 송샖 보드는 FBlock을 VideoIn으로 정하고 ID 는 0xF2로 설정하였으며, 영상 수신 보드는 VideoOut으로 ID는 0xF3로 설정하였다.
- 차량에서 사용되는 카메라의 입력을 DSP에서 MPEG 2 데이터로 변환하여 MOST 네트워크를 이용하여 전송하고, DSP에서 이를 수신하여 영상을 디코딩하여 출력할 수 있는 시스템을 구현하였다. 본 연구에서 개발한 시스템은 다양한 목적으로 차량에 장착되는 카메라 영상을 MOST 네트워크를 통해 송.수신하여 통합함으로써 운전자의 필요에 따라 선택하여 디스플레이하여 볼 수 있도록 하였다.
- 본 논문에서는 차량용 MOST 멀티미디어 광 네트워크를 이용하여 차량용 카메라 데이터의 실시간 전송을 위한 DSP 지반 영상 송.수신 시스템을 개발하였다. 차량에서 사용되는 카메라의 입력을 DSP에서 MPEG 2 데이터로 변환하여 MOST 네트워크를 이용하여 전송하고, DSP에서 이를 수신하여 영상을 디코딩하여 출력할 수 있는 시스템을 구현하였다.
- 본 연구에서 개발한 시스템은 다양한 목적으로 차량에 장착되는 카메라 영상을 MOST 네트워크를 통해 송.수신하여 통합함으로써 운전자의 필요에 따라 선택하여 디스플레이하여 볼 수 있도록 하였다. 개발된 내용을 테스트한 결과 MOST 25에서 도 640x480 영상을 최대 4개의 인터페이스에서 동시에 전송 가능하였다.
- 이에 본 논문에서는 차량에 장착되는 카메라를 차량용 멀티미디어 네트워크인 MOST로 연결하여 실시간으로 영상을 송.수신할 수 있는 시스템을 개발하였다.
- DSP 기반으로 실시간 영상을 송.수신할 수 있는 시스템을 설계 및 구현하였다. DSP를 이용하여 MPEG-2 인코딩과 디코딩을 수행하도록 하여 영상을 처리하는 시간을 단축시켜 실시간으로 디스플레이 하도록 하였다.
- 수신 인터페이스 보드는 MCU 가 장착된 메인 보드와 MOST 광 네트워크와 연결하여 데이트를 송.수신할 수 있도록 트랜스미터와 리시버가 장착되고 네트워크 컨트롤러 역할을 하는 INIC 이 장착된 MOST 네트워크 인터페이스 보드, 영상을 MPEG-2 데이터로 인코딩/디코딩하■여 처리하는 DSP 보드 등 세 개의 부분을 각각 보드로 구현하여 하나로 통합하였다. 이렇게 설계한 이유는 네트워크 컨트롤러와 일부 소스코드의 수정으로 MOST150 전송도 적용하여 테스트하기 위함이다.
- 수신 할 수 없다. 이에 본 논문에서는 FPGA를 이용하여 MediaLB로 전송돠브 스트림 영상을 DSP로. 전달할 수 있도록 구현하였다.
- 따라서 이들 카메라를 효과적으로 통합하여 활용하기 위해서 네트워크로 연결하는 것이 요구되고 있다. 이에 본 논문에서는 차량에 장착되는 카메라를 차량용 멀티미디어 네트워크인 MOST로 연결하여 실시간으로 영상을 송.수신할 수 있는 시스템을 개발하였다.
- 본 논문에서는 아날로그 형태로 입력받은 영상을 MOST 네트워크를 통해 전달하기 위해서는 디지털 형태로 영상을 바꾸고 네트워크의 대여폭을 고려하여 영상을 압축하여 보내는 것이 필요하다. 이에 제안된 시스템에서는 카메라와 연결된 송신 인터페이스에서 영상을 입력받아 DSP를 사용하여 MPEG-2로 인코딩한 후 전송하고 디스플레이와 연결된 수신 인터페이스에서 MPEG-2로 디코딩하여 출력한다. 차량에 장착된 카메라 중 일부는 안전과 관련되기 때문에 실시간으로 영상을 전송해야 하므로 MPEG-2 인코딩 및 디코딩 시간을 단축하기 위해서 DSP 를 사용하였다.
- 이에 제안된 시스템에서는 카메라와 연결된 송신 인터페이스에서 영상을 입력받아 DSP를 사용하여 MPEG-2로 인코딩한 후 전송하고 디스플레이와 연결된 수신 인터페이스에서 MPEG-2로 디코딩하여 출력한다. 차량에 장착된 카메라 중 일부는 안전과 관련되기 때문에 실시간으로 영상을 전송해야 하므로 MPEG-2 인코딩 및 디코딩 시간을 단축하기 위해서 DSP 를 사용하였다. 일반적으로 MOST 네트워크에서 비디오 영상을 보내는 경우 H.
- 수신 시스템을 개발하였다. 차량에서 사용되는 카메라의 입력을 DSP에서 MPEG 2 데이터로 변환하여 MOST 네트워크를 이용하여 전송하고, DSP에서 이를 수신하여 영상을 디코딩하여 출력할 수 있는 시스템을 구현하였다. 본 연구에서 개발한 시스템은 다양한 목적으로 차량에 장착되는 카메라 영상을 MOST 네트워크를 통해 송.
- LLD는 기본적으로 주변 장치를 인식하기 위한 주요 드라이버 이외에 크게 두 가지 드라이버를 구현한다. 첫 번째는 MOST 프로토콜 스택이 구현된 NetServices API를 통해 INIC과 통신하여 INIC을 컨트롤하는 I2C 기반의 디바이스 드라이버를 구현한다. 두 번째는 INIC과 EHC 사이에 스트림 데이터, 패킷 데이터, 컨트롤 메시지를 동시에 전송하기 위한 MediaLB 버스 통신 드라이버를 구현한다.
- 표 3은 해상도에 따라 실시간 영상을 전송할 수 있는 Source 노드의 수를 테스트한 결과이며, 압축 방식은 MPEG2로 하였다. MOST25의 결과를 바탕으로 MOST150 을 이용한 경우를 시뮬레이션 한 결과 HD급 영상은 2개 이상을 실시간으로 보내는 것에 문제가 없으며, SD급 영상은 8개 이상 가능한 것으로 확인되었다.
대상 데이터
- MOST150의 龔레임읊 384바이트이며 패킷데이터와 스트리밍 데이터를 전송하기 위해 372바이트를 사용하며, 컨트롤 메시지를 위해 4바이트를 사용한다. MOST 네트워크는 패킷 데이터와 스트리밍 테이터의 크.
- 핀 수가 증가할수록 더욱 많은 데이터 보낼 수 있다. 본 논문에서는 MOST25, MOST150 통신의 동시 지원을 위해 3핀 인터페이스를 이용하였다.
- 하나의 송신 보드에서 영상을 전송하기 위하여 MOST 프레임의 동기식 데이터 영역에 8바이트裆 할당하였으며, 샘플률은 44.1kHz, 비트율(Bit Rates)은 352.8Kbps 정도이다. 그림 9는 영상 전송 시스템을 테스트하기 위한 테스트인터페이스와 여러 개의 인터페이스를 연결하여 실제 테스트 하는 장면을 보여주고 있다.
이론/모형
- 정의한다. 네트워크 서비스는 직접 설계를 하여 구현할 수 있지만 일반적으로 SMSC에서 제공하는 MOST 네 星워크 서비스를 표준으로 구현한 API인 NetServices API 를 이용한다. 본 논문에서도 MOST 네트워크를 통해 데이터를 전송하기 위한 프로토콜 스택을 구현하기 위해서 NetServices API를 적용하였다.
성능/효과
- 하였다. MOST25의 결과를 바탕으로 MOST150 을 이용한 경우를 시뮬레이션 한 결과 HD급 영상은 2개 이상을 실시간으로 보내는 것에 문제가 없으며, SD급 영상은 8개 이상 가능한 것으로 확인되었다. MOST150 네트워크에서 디지털 카메라를 이용한 영상입력을 할 경우에는실시갆 영상을 좀 더 효과적으로 쩐송할 수 있을 것이다.
- 수신하여 통합함으로써 운전자의 필요에 따라 선택하여 디스플레이하여 볼 수 있도록 하였다. 개발된 내용을 테스트한 결과 MOST 25에서 도 640x480 영상을 최대 4개의 인터페이스에서 동시에 전송 가능하였다. MOST150의 경우에는 HD급 영상의 전송에도 문제가 없을 것으로 판단된다.
- 데이터 영역에 8바이트씩 할당하여 전송하였다. 그 결과 일반적인 MPEG 2 압축방식 통하여 4개의 입력 영상까지 동시에 실시간으로 전송하여 디스플레이 하는 것이 가능하였다. 하지만 SD급 해상도를 가진 영상을 실시간으로 보내는 것은 1개 카메라 영상을 실시간으로 송.
- 이더넷픈적은 비용으로 가볍고 신뢰성 높은 케이블링을 제공할 뿐만 아니라 링, 스타, 버스, 트리형 등의 유연한 망 구성도 가능하다. 또한 확장 가능한 구성요소와 기술 유연성으로 컨트롤 메시지와 멀티미디어 데이터의 통합이 가능하며, 보안과 인증 기술 적용이 쉽고, 망 자체보다는 링크에 제한되는 대여폭을 제공하므로 10Mbps에서 lOGbps까지 다양한 대역폭을 실현할 수 있다. 기존의 이더넷은 비동기식 네트워크로서 차량의 멀티미디어 네트워크에 사용하기에는 부적합하다.
후속연구
- Around View 시스템이나 AVN 시스템 등에 다양하게 응용할 수 있도록 할 것이다,
- MOST25의 결과를 바탕으로 MOST150 을 이용한 경우를 시뮬레이션 한 결과 HD급 영상은 2개 이상을 실시간으로 보내는 것에 문제가 없으며, SD급 영상은 8개 이상 가능한 것으로 확인되었다. MOST150 네트워크에서 디지털 카메라를 이용한 영상입력을 할 경우에는실시갆 영상을 좀 더 효과적으로 쩐송할 수 있을 것이다.
- 이에 MOST (Media Oriented Systems Transport), 이더넷 (Ethernet), 1394 오토(Auto)와 같은 멀티미디어 네트워크에 대한 연구 및 개발도 활발하게 이루어지고 있다. 특히 차량 내 멀티미디어 네트워크 기술들은 사용자들이 다양한 종류의 영화나 PC 기반의 비디오 및 오디오를 자동차 내의 서로 다른 화면상에서 볼 수 있도록 해줄 것이며, 콘텐츠를 각 시청자들에 맞게 효과적으로 맞춤화해 줄 것이다. 그러나 다수의 비디오와 오디오는 넓은 대역폭을 필요로하며、높은 화질과 낮은 지연시간, 전송 신뢰성이 매우 중요하다 [1]] (2).
- 향후에는 디지털 카메라로 입력되는 고화질의 HD급 영상 데이터를 바로 네트워크로 전송하여 차량 주변인식, 차선 인식 등의 안전편의 시스템 개발에 응용할 수 있도록 할 것이다. Around View 시스템이나 AVN 시스템 등에 다양하게 응용할 수 있도록 할 것이다,
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