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전력을 고려한 RGB 색 공간 분할 기법 및 이를 활용한 AMOLED 디스플레이의 소모 전력 모델 생성 그리고 평가
Generation and Evaluation of Power Model for Mobile AMOLED Display Using RGB Color Space Partitioning Method Considering Power 원문보기

정보처리학회논문지. KIPS transactions on software and data engineering. 소프트웨어 및 데이터 공학, v.7 no.9, 2018년, pp.335 - 344  

백두산 (아주대학교 전자공학과) ,  최유림 (아주대학교 전자공학과) ,  이병정 (서울시립대학교 컴퓨터과학부) ,  이정원 (아주대학교 전자공학과)

초록
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모바일 AMOLED 디스플레이의 소모 전력을 소프트웨어 수준에서 참조하기 위해서는 소모 전력에 대한 모델이 필요하다. 하지만, 전력 모델을 얻기 위한 기존 연구들은 전력 측정 활동을 위한 실험 환경 및 장비가 필수적으로 요구되었다. 또한, 모델링을 위해 사용된 RGB 값의 조합이 무분별하고, 매우 적어 RGB 값들 간의 상호 영향을 모델에 반영하기 어려웠다. 본 연구는 이러한 문제점을 해결하기 위해 RGB 색 공간분할 기법으로 구성된 맵핑 테이블 제공 방법을 제안한다. 제안된 분할 기법을 통해 색과 함께 전력을 고려하며 RGB 조합들을 샘플링하고, 제안된 맵핑 테이블 제공 방법에 따라 샘플링된 RGB 조합들로 구성된 맵핑 테이블을 생성한다. 실험을 통해 색 차원과 전력 차원에서의 분할 기법에 따른 샘플들의 특징을 분석하였고, 이를 바탕으로 AMOLED 디스플레이에 대한 맵핑 테이블을 생성하였다. 더불어, 맵핑 테이블을 활용하여 각기 다른 4개의 전력 모델을 평가함으로써 맵핑 테이블의 재사용 가능성을 확인하였다. 이러한 맵핑 테이블은 연구자들에게 제공되어 전력 측정 활동 없이도 전력 모델을 생성하는데 활용될 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The power model is needed to handle the power consumption of mobile AMOLED display at the software level. However, the existing studies to generate the power model have required the experimental environment and equipment for the power measurement activity. In addition, the combination of RGB values ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 더불어, 본 연구는 으로 구성된 맵핑 테이블 제공 방법에 대해 제안한다. RGB 색 공간 분할 기법을 통해 얻어진 RGB 값의 조합을 대상으로 소모 전력을 측정하였으며, 이를 맵핑 테이블로 생성하였다.
  • 하지만, 분할 과정은 높은 정확성이 요구되지 않으며, 전력 모델을 사용할 경우, 샘플링 과정이 매우 빠르기 때문에 실측 이전에 샘플들의 추세를 지켜볼 수 있다는 장점을 가지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 전력 모델을 활용하여 분할을 위한 전력 정보를 제공 받는다. 다양한 전력 모델 중 본 연구에서는 모델 생성에 필요한 샘플의 수가 적은 [7] 에서 제안한 OLED 전력 모델을 사용한다.
  • 본 논문은 모바일 AMOLED 디스플레이의 전력 모델을 생성하는 과정에서 전력 측정 활동을 제거하기 위해 RGB 값과 소모 전력으로 구성된 맵핑 테이블을 제공하는 방법에 대해 제안한다. 또한, 모든 RGB 조합을 테스트할 수 없는 한계를 개선하기 위한 색 차원과 전력 차원을 고려한 2가지의 서로 다른 RGB 색 공간 분할 기법을 제안한다.
  • 본 논문은 이러한 현실 상황을 반영하여, 주어진 시간에서 가장 효과적인 샘플들의 조합을 가진 [RGB 값, 소모 전력] 맵핑 테이블을 제공하기 위한 소모 전력 제공 방법을 제안한다.
  • 본 연구는 위와 같은 문제를 해결하기 위해서 여러 RGB 값의 조합으로 구성된 단일 색 이미지들을 통해 소모 전력을 사전에 측정하여 [RGB 값, 소모 전력] 맵핑 테이블의 형태로 제공한다. Fig.
  • 본 연구는 이러한 문제점을 해결하기 위해 RGB 색 공간 분할 기법을 제안한다. RGB 색 공간 분할 기법은 모든 RGB 값의 조합을 테스트할 수 없는 한계를 개선하고자, 주어진 테스트 제약 사항(테스트 시간 등)에 기반하여 색 차원과 전력 차원에서 효율적인 샘플을 추출하는 방법이다.
  • 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 연구들도 진행되고 있다. 이러한 연구들은 AMOLED 디스플레이의 특징을 반영하기 위해 RGB 값에 따른 소모 전력을 추정하는 모델을 제안한다. [6]은 모바일 AMOLED 디스플레이의 소모 전력 모델을 처음으로 제안한 연구로서 R 채널, G 채널, B 채널을 구성하는 각각의 값과 소모 전력 간의 선형성에 기반한 모델을 제안하였다.
  • 모바일 AMO모든 RGB 값의 조합을 평가할 수 없기 때문에 가장 효과적인 RGB 값의 조합을 샘플링해야 한다. 이를 위해 본 연구에서는 RGB 색 공간 분할 기법을 제안한다. Fig.

가설 설정

  • 4) 분할이 완료된 직육면체를 구성하는 모든 꼭지점은 전력 측정의 대상이 된다. 다만, 인접 직육면체의 샘플로서 이미 전력 측정의 대상이었다면, 반복할 필요가 없기 때문에 제외한다.
  • 5) 테스터가 설정한 시간, 샘플의 개수 등 제약 사항을 비교하고, 분할 과정을 반복하거나, 중지한다.
  • 본 논문에서 제안하는 방법은 보다 포괄적인 전력 측정값들을 제공하기 위해, 선험적으로 샘플의 개수(Nsample)를 알 수 없다고 가정한다. 따라서 RGB 색 공간에서의 전력 분할은 순차적으로 진행하며, 위 예에서는 Fig.
  • 본 논문에서는 모바일 AMOLED 디스플레이의 소모 전력 모델링에 관한 기존 연구들과 같이 픽셀 상호간의 의존성은 없다고 가정한다. 그럼에도 불구하고, 픽셀을 구성하는 RGB 값 상호간에는 의존성을 반영하기 때문에 RGBA8888의 경우, 모든 RGB 값의 조합은 총 16,777,216(256×256×256)개가 존재하며 각 조합을 1초씩 측정한다 해도 약 194일이 소요된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
AMOLED 디스플레이의 이점은? 모바일 기기의 디스플레이는 크게 AMOLED (Active-Matrix Organic Light Emitting Diode) 디스플레이와 LCD 디스플레이로 나뉘어진다. AMOLED 디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display)와 달리 백라이트 유닛, 컬러필터 등이 필요없어 얇게 만들 수 있으며, 적은 전력 소비량, 상대적으로 높은 명암비, 시야각, 색재현율 등의 이점을 갖고 있어 모바일 기기의 디스플레이로 각광받고 있다. 근래에 들어 LCD와의 기술 격차(해상도 등)가 줄어드는 한편, 단가 또한 저렴해지고 있어, 2020년 이후에는 AMOLED 디스플레이의 출하량이 LCD의 출하량을 넘을 것이라 예상된다[5].
모바일 기기의 디스플레이는 어떻게 나누어지는가? 모바일 기기의 디스플레이는 크게 AMOLED (Active-Matrix Organic Light Emitting Diode) 디스플레이와 LCD 디스플레이로 나뉘어진다. AMOLED 디스플레이는 LCD(Liquid Crystal Display)와 달리 백라이트 유닛, 컬러필터 등이 필요없어 얇게 만들 수 있으며, 적은 전력 소비량, 상대적으로 높은 명암비, 시야각, 색재현율 등의 이점을 갖고 있어 모바일 기기의 디스플레이로 각광받고 있다.
RGB 색 공간 분할의 2가지 방법은 무엇인가? 첫 째, 실시간으로 샘플 추출기에서 모바일 기기로 각 샘플의 출력을 지시 한 뒤, 전력 정보를 수집하며 RGB 색 공간을 분할하는 것이다. 이 방법은 실측을 기반으로 하고 있기 때문에 정확한 분할이 가능하나, 무선 통신(블루투스 등) 과정에서 소모되는 전력의 다변적인 특성으로 인해 전체 소모 전력에서 디스플레이만의 소모 전력을 추출하는데 어려운 한계를 가지고 있다. 또한, USB를 통한 유선 통신은 USB를 통해 인가된 전류 중 통신을 위한 전류와 충전을 위한 전류를 구별할 수 없기 때문에 전력 측정에 한계를 갖는다. 두 번째 방법은 전력 모델을 활용하여 RGB 색 공간을 분할하는 것이다. 이와 같은 방법은 실측을 기반으로 분할하는 첫번째 방법에 비해 정확성은 떨어지는 단점을 가지고 있다. 하지만, 분할 과정은 높은 정확성이 요구되지 않으며, 전력 모델을 사용할 경우, 샘플링 과정이 매우 빠르기 때문에 실측 이전에 샘플들의 추세를 지켜볼 수 있다는 장점을 가지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 전력 모델을 활용하여 분할을 위한 전력 정보를 제공 받는다.
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참고문헌 (16)

  1. M. A. Hoque et al., "Modeling, profiling, and debugging the energy consumption of mobile devices," ACM Computing Surveys (CSUR), Vol.48, No.3, p.39, 2016. 

  2. A. Carroll, and G. Heiser, "The systems hacker's guide to the galaxy energy usage in a modern smartphone," Proceedings of the 4th Asia-Pacific Workshop on Systems, ACM, 2013. 

  3. M. Dong and L. Zhong, "Chameleon: a color-adaptive web browser for mobile OLED displays," IEEE Transactions on Mobile Computing, Vol.11, No.5, pp.724-738, 2012. 

  4. D. Li, A. H. Tran, and W. G. Halfond, "Making web applications more energy efficient for OLED smartphones," Proceedings of the 36th International Conference on Software Engineering, (pp. 527-538), ACM, 2014. 

  5. OLED Readies LCD Takeover in Smartphones [Internet], https://epsnews.com/2016/07/25/oled-readies-lcd-takeover-smartphones/ 

  6. S. Iyer et al., "Energy-Adaptive Display System Designs for Future Mobile Environments," MobiSys., Vol.3. pp.245-258, 2003. 

  7. M. Dong, Y.-S. K. Choi, and L. Zhong, "Power modeling of graphical user interfaces on OLED displays," Proceedings of the 46th Annual Design Automation Conference, (pp. 652- 657), ACM, 2009. 

  8. Seongwoo Hong, Suk-Won Kim, and Young-Jin Kim, "3 channel dependency-based power model for mobile AMOLED displays," Proceedings of the 54th Annual Design Automation Conference 2017 (p. 4). ACM, 2017. 

  9. Z. Yang, "Powertutor-a power monitor for android-based mobile platforms," EECS, University of Michigan, retrieved September 2 (2012): 19. 

  10. Chanmin Yoon et al., "AppScope: Application Energy Metering Framework for Android Smartphone Using Kernel Activity Monitoring," USENIX Annual Technical Conference, Vol.12. 2012. 

  11. Dongwon Kim, Wonwoo Jung, and Hojung Cha, "Runtime power estimation of mobile AMOLED displays," Design, Automation & Test in Europe Conference & Exhibition (DATE), 2013. IEEE, 2013. 

  12. D. Baek et al., "Generation and Evaluation of Power Model for Mobile AMOLED Display using RGB Color Space Partitioning Method," Korea Conference on Software Engineering (KCSE), 2018 20th: 42-43. 

  13. LineageOS [Internet], https://lineageos.org 

  14. Android Open Source Project [Internet], https://source. android.com/devices/graphics/arch-sf-hwc 

  15. Barsukov, Yevgen, and Jinrong Qian. Battery power management for portable devices. Artech house, p.67, 2013. 

  16. NI PCI-6250-National Instruments [Internet], http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/ko/nid/14122 

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