CN1697490B - 影像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种影像装置以及摄像装置，通过使用共同的OSD数据，合成重叠在各分辨率的影像上的OSD数据，而能够削减电路规模。因此，在本发明中，由影像分辨率变换单元把HD(高分辨率)影像信号变换为NTSC或PAL等的SD(标准分辨率)影像信号。向存储器控制单元提供与把HD影像信号分频而得到的SD影像相同的同步信号、基于SD影像信号的同步信号，并根据各个同步信号，从存储器读出OSD数据(1像素4比特)。基于SD影像信号而读出的OSD数据在SD_OSD_MIX单元中与SD影像信号合成，并输出。另一方面，按照与HD同步的SD同步信号读出的OSD数据，被OSD分辨率变换单元变为整数倍，由HD_OSD_MIX单元与HD影像信号合成，并输出。

Description

影像装置
技术领域
本发明涉及在具有不同的显示分辨率的多个显示装置上显示影像时，在影像上复用OSD(on screen display：屏幕显示)的技术。 
背景技术
以往，在数码摄像机等影像装置中，具有附属于主体的液晶显示屏或者EVF(Electrical View Finder)、用于输出到外部显示装置(TV监视器等)的行输出(合成影像输出、或者独立传送亮度和色差信号的S输出等)等多个显示端。而且，显示或者输出到这些显示端的影像信号通常是相同的分辨率。另外，还存在对于各个显示端，复用/不复用相同的OSD的切换功能。 
另一方面，如果观看视频格式的环境，则不仅是以往的NTSC或者PAL格式(以后记为SD格式)，还混合存在分辨率更高的高清晰的格式(以后记为HD格式)。关于相对应的各种数字格式，由ITU(Internatjonal Telecommunication Union：国际电气通信联合会)或者SMPTE(Society of Motion Picture and Television Engineers)等团体规定。 
至今为止，在民用的摄像机中，能够以SD格式和HD格式的任一种格式进行记录再现的装置也被产品化了。还存在在显示时，例如，在HD格式下的再现时，以HD格式向能够接收HD格式并进行显示的显示装置输出的同时，把在设备内从HD格式向SD格式降变换了影像分辨率的图像，以SD格式输出到能够接收SD格式并进行显示的显示装置中的设备(例如，日本特开2002-125193号公报)。 
在这样的背景下，以往，在分别显示或者输出不同的视频格式时， 进行把各自专用的OSD数据复用在各个视频格式中来进行OSD显示，或者，把OSD数据复用在原来的影像中后进行合成，使分辨率变换后显示，但是必须按每种分辨率来准备要显示的OSD数据，有时损坏OSD数据的品质。 
发明内容
因此，本发明要提供一种以简单的构造、且不降低OSD的品质地将一个共同的OSD数据，复用到分辨率不同的视频格式中的技术。 
为了解决上述课题，例如本发明的影像装置具备以下的结构。即， 
一种生成多种分辨率的影像信号的影像装置，其特征在于，包括： 
输入装置，输入由摄像单元获得的高分辨率影像信号； 
变换装置，将由上述输入装置所输入的高分辨率影像信号变换为像素数量比上述高分辨率影像信号的像素数量少的标准分辨率影像信号； 
存储器，保存标准分辨率影像用的OSD数据； 
读出装置，以与上述高分辨率影像信号同步的定时从上述存储器读出上述标准分辨率影像用的OSD数据，并且，以与上述标准分辨率影像信号同步的定时从上述存储器读出上述标准分辨率影像用的OSD数据； 
放大装置，通过将以与上述高分辨率影像信号同步的定时读出的OSD数据在水平方向和垂直方向变为整数倍来放大由上述读出装置读出的上述标准分辨率影像用的OSD数据，以生成高分辨率影像用的放大了的OSD数据； 
第一合成装置，对上述高分辨率影像信号和由上述放大装置获得的上述放大了的OSD数据进行合成，并输出所合成的高分辨率影像信号； 
第二合成装置，以与上述标准分辨率影像信号同步的定时对上述标准分辨率影像信号和由上述读出装置获得的OSD数据进行合成，并在输出由上述第一合成装置合成的高分辨率影像信号的同时输出所合成的标准分辨率影像信号，其中上述第一合成装置具有第一查找表，上 述第一查找表用于指定由上述放大装置获得的、要与上述高分辨率影像信号进行合成的上述放大了的OSD数据的显示方式，并且其中所述第二合成装置具有独立于上述第一查找表的第二查找表，上述第二查找表用于指定以与上述标准分辨率影像信号同步的定时从上述存储器读出的、要与上述标准分辨率影像信号进行合成的OSD数据的显示形式，其中由上述第二合成装置要进行合成的OSD数据的显示颜色与由上述第一合成装置要进行合成的OSD数据的显示颜色能够独立设置。 
本发明的其它特征和优点将从以下结合附图进行的说明中得到明确，其中，相同的参考标号在所有的附图中指代相同或者相似的部分。 
附图说明
附图使说明书具体化，是说明书的一部分，说明本发明的具体实施方式，并且与描述结合在一起，用于说明本发明的原理。 
图1是实施方式中的数字摄像机的与OSD相关的结构框图。 
图2是实施方式中的存储器控制单元的结构框图。 
图3是表示实施方式中的没有进行SD彩色LUT以及HD彩色LUT的输出数据的位分配的图。 
图4是表示在影像信号中合成了OSD数据的例子的图。 
图5是表示实施方式中的HD的显示画面与NTSC的显示画面以及OSD数据区的关系的图。 
图6是表示实施方式中的HD的显示画面与PAL的显示画面以及OSD数据区的关系的图。 
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。 
<装置结构的说明> 
图1是实施方式中的影像装置的结构框图。这里，作为影像装置，举出数码摄像机的结构例。另外，假设照相机单元(CCD)的摄像分辨率在HD(高分辨率)下，有效最大显示区的分辨率为1920×1080像素，具有由影像分辨率变换单元124降变换为SD格式(标准分辨率＝NTSC、PAL格式)、有效最大显示区的分辨率为720×480或者720×576的功能。 
图1中，127是负责影像装置总体的控制的系统控制单元，由微机构成。 
101是存储器控制单元，与来自SD同步分离单元103的同步信号同步地、从存储器102读出要复用在由影像分辨率变换单元124降变换了的SD影像上的OSD数据。同样，与经由分频电路133输入的HD用的同步信号同步地、从存储器102读出要复用在由影像选择器123从照相机单元122或者CODEC125选择出的HD影像上的OSD 数据。 
102是存储器，在本实施方式中保存最终复用到由影像选择器123从照相机单元122或者CODEC125选择出的HD影像上的位图OSD数据，和用于实现各种控制手段的程序和数据等，是为了执行控制而根据需要也作为工作区使用的ROM以及RAM。 
103是SD同步分离单元，从由影像分辨率变换单元124从HD影像降变换了的SD影像中分离垂直同步信号(VD)和水平同步信号(HD)，生成与显示像素(pixel)同步的点时钟(SD_DOT_CLK)，并发送到存储器控制单元101以及SD_OSD_MIX单元105。另外，在该阶段，HD影像信号与SD影像信号不同步。 
104是4比特输入、16比特输出的SD彩色LUT(查找表)，为了能够从系统控制单元127变更(写入)存储数据，用RAM构成。用输入4比特表示的地址是0～15，由于在各地址中保存16比特的数据，因此SD彩色LUT104的容量为16×16＝256比特＝32字节的容量。在输出的16比特中，分配了亮度Y、色差Cr和Cb的值、与影像复用的方法(透过或者盖写、单纯相加或者相加平均、闪烁(blink)允许/不允许等)(详细情况在后面叙述)。 
105是SD_OSD_MIX单元，对于由影像分辨率变换单元124从HD影像降变换了的SD影像，与由OSD同步单元103同步分离了的同步信号同步地、基于由从存储器102读出的OSD数据(16比特)所指定的SD彩色LUT104进行OSD的复用。 
106是DAC(数模转换器)，把数字影像信号变换为模拟影像信号。107是液晶驱动器，用于使由DAC106变换了的模拟影像信号显示在液晶显示屏108上。108是液晶显示板，根据从照相机单元122经由影像选择器123、影像分辨率变换单元124、SD_OSD_MIX单元105、DAC106、驱动器107而来的影像信号，或者同样地从记录再现单元126经由CODEC125、影像选择器123而来的再现影像信号，或者来自装置所具备的操作单元131和各种传感器132的、由用户输入的输入操作信息，显示由系统控制单元127控制的OSD(屏幕显示) 信息等。 
109是DAC(数模转换器)，与DAC106相同。110是液晶驱动器，驱动EVF111进行显示。111是EVF(Electrical View Finder)，进行与液晶显示板108同等的显示。 
112是DAC(数模转换器)，与DAC106、DAC109相同。113是75Ω驱动器，经过线输出(line out)连接器，驱动与外部连接的TV监视器等(未图示)，传递影像信号。114是线输出连接器单元，把NTSC或者PAL格式的影像信号作为合成信号、或者独立传送亮度和色差的S信号进行输出。 
115是HD同步分离单元，从由影像选择器123从照相机单元122或者CODEC125选择出的HD影像中，分离垂直同步信号(HD_VD)和水平同步信号(HD_HD)，生成与显示像素同步的点时钟(HD_DOT_CLK)，并传送给分频电路133和HD_OSD_MIX单元118。 
分频电路133把输入的HD_VD、HD_HD、HD_DOT_CLK作为SD格式的同步信号SD_VD’、SD_HD’、SD_DOT_CLK’输出到存储器控制单元101。 
116是OSD分辨率变换单元，使从存储器102经由存储器控制单元101而读出的OSD数据，在来自系统控制单元127的控制下，沿着水平方向以及垂直方向独立地任意变为整数倍。由于从存储器102输出SD用的OSD数据，因此通过在水平、垂直方向变为整数倍，而生成HD用的OSD数据。 
117与SD彩色LUT104一样，是4比特输入16比特输出的HD彩色LUT(查找表)，能够由系统控制单元127变更其数据内容。另外，从该HD彩色LUT117输出的16比特的各比特的意义，与SD彩色LUT104相同，分配有亮度Y、色差Cr和Cb的值、与影像复用的方法(透过或者盖写、单纯相加或者相加平均、闪烁允许/不允许等)(详细情况在后面叙述)。 
118是HD_OSD_MIX单元，与由HD同步单元115同步分离了的同步信号同步地、基于由变为整数倍后的OSD数据所指定的HD 彩色LUT117，对由影像选择器123从照相机单元122或者CODEC125选择出的HD影像进行OSD的复用，其中，上述变为整数倍后的OSD数据是由OSD分辨率变换单元116使从存储器102读出的OSD数据沿着水平方向以及垂直方向独立地任意变为整数倍的。 
119是DAC(数模转换器)，具有能够DA转换到HD分辨率的显示的高速变换特性。120是75Ω驱动器，驱动与D端子连接的外部HD对应监视器等(未图示)，传递影像信号。121是D端子连接器，是基于JEITA：社团法人电子信息技术产业协会(过去的EIAJ)做出的“CP-4120数字调谐器与电视接收机的D端子连接”的连接器，是使用另外的D端子电缆(未图示)，与外部TV监视器等(未图示)连接的连接器。 
122是照相机单元，这里，包括镜头、CCD(电荷耦合器件)，以及其它在摄像中所需要的外围电路·功能，可以进行HD影像的摄影。 
123是影像选择器，根据来自系统控制单元126的控制，选择来自照相机单元122或者CODEC单元125的影像信号。 
124是影像分辨率变换单元，这里，使之具有把来自照相机单元的HD影像降变换为SD影像的功能。 
125是CODEC单元，根据MPEG2(Moving Picture Experts Group：活动图像专家组)格式，对HD影像信号进行MPEG2编码，传送到记录再现单元126，并记录在记录介质(未图示)中。另外，再现时，在记录再现单元126中，从记录介质(未图示)读出记录数据，由CODEC单元进行MPEG2解码，传送到影像选择器123。 
126是记录再现单元，在磁带、光盘、或者HDD等记录介质(未图示)中记录由CODEC125编码了的影像数据。另外，再现时，从上述记录介质读出被编码了的影像数据，传送到CODEC125。 
127是负责装置总体的控制的系统控制单元，连接有用户进行操作的操作单元131(录像按钮、再现按钮、快进等指示开关)、各种传感器132(电池余量传感器、记录介质有无传感器、计时器等)。 系统控制单元进行摄影、再现的切换，另外，经由存储器控制单元101把用于重叠显示在适当的摄影影像上的OSD数据(1像素＝4比特)写入到存储器102中。 
<存储器控制单元101> 
图2表示实施方式中的存储器控制单元101的框图结构与存储器102的关系。假设实施方式中的影像装置，作为SD格式输出NTSC(720×480像素)，作为HD格式输出1920×1080像素的影像信号。 
这种情况下，实施方式中的存储器102把每一个像素取为4比特，对于水平、垂直，具有NH×NV像素数的容量。这里，虽然是NH、NV，但是比SD格式的尺寸小，而且在把其变为整数倍时不超过HD的尺寸。例如，NH＝600，NV＝400。 
存储器控制单元101由地址产生电路400、401和地址总线仲裁电路402构成。 
地址产生电路400根据从SD同步分离单元103产生的同步信号SD_VD、SD_HD以及SD_DOT_CLK，产生用于从存储器102读出OSD数据的光栅扫描顺序的地址信号。 
另外，地址产生电路401根据从分频电路133输出的同步信号SD_VD’、SD_HD’、以及SD_DOT_CLK’，产生同样的地址信号。由于分频电路133根据来自HD同步分离单元115的HD格式的同步信号，生成SD格式的同步信号，因此地址产生电路401产生用于从D端子连接器121输出的OSD数据读入地址。 
地址总线仲裁电路402进行OSD位图数据从系统控制单元127向存储器102的写入/读出，以及上述2个地址产生电路400、401的地址的仲裁。但是，由于所读出的OSD数据是与SD格式对应的分辨率的数据，因此如果用HD格式显示，则变得较小。因此，对于以HD格式输出的OSD数据，在OSD分辨率变换单元116中，在水平、垂直方向都变为整数倍(在实施方式中分别是2倍)后输出。 
另外，由于以前的存储器实际上能够以数百M的时钟进行访问，因此地址总线仲裁电路402与存储器102的带宽对于OSD数据的读 出确保了充分的带宽。因此，即使在进行用于来自各个地址产生电路400、401的OSD显示的OSD数据的读出的过程中，系统控制单元127也能够对存储器102进行要显示的OSD数据的写入。 
<LUT的说明> 
如前面说明过的那样，从存储器102读出的1像素的OSD数据为4比特。该4比特的数据由SD彩色LUT104、HD彩色LUT117分别解码为16比特的数据，在各OSD_MIX单元105、118中进行影像数据与OSD数据的合成处理。 
如图3所示那样分配16比特的各比特的意义。MSB(比特15)作为表示使摄像影像或者再现影像(以下，简单地称为影像数据)、OSD数据的某一个通过的比特。在使摄像数据通过的情况下，比特14以下的比特没有意义。换言之，以下的说明仅在至少显示OSD数据时有意义。 
比特14表示是以单纯OSD进行显示，还是影像数据与OSD数据的相加平均进行显示。如果设置了单纯OSD，则其相对应的像素仅显示OSD。另外，在相加平均的情况下，通过OSD与摄影影像各50％地混合，透过OSD地显示摄影图像。 
比特13表示闪烁(亮灭)显示/不显示。 
比特9至12表示备用，比特0至7存储Y、Cb、Cr的数据。 
从而，系统控制单元127例如像图4所示那样，在进行摄影年月日、时刻以及电池余量的OSD的情况下，在存储器102中写入摄影年月日、时刻的文字图形以及表示电池余量的符号图形。这时，在OSD彩色查找表104的地址0至15的位置，如果写入图3所示那样的数据，则能够以所希望的颜色以及所希望的形态进行显示。 
同样，对于HD彩色LUT117，通过预先写入同样的数据，也能够成为HD用的OSD。 
另外，如从上述说明中明确的那样，如果把HD彩色LUT117的0至15的所有地址的16比特数据中的MSB设定为使影像数据通过，则虽然在液晶显示板108等上显示OSD，但是能够在与D端子连接 的HD对应显示装置上仅显示影像数据。 
即，通过对SD格式和HD格式分别设置独立的彩色LUT，而且，各个OSD_MIX单元105、118独立地进行OSD显示时的处理，能够共用1个OSD数据，同时，能够使显示颜色、显示效果独立，而且，由于在即将输出最终显示的影像数据之前与OSD合成，因此能够防止OSD的画质恶化。 
<与显示画面的关系> 
这里，图5中表示实施方式中的HD显示画面及OSD显示画面与复用了OSD数据时的关系，以下进行说明。 
图5中，201表示HD的有效显示区的全分辨率1920×1080(水平1920像素、垂直1080行/帧)。显示为隔行显示，每一场成为1920×540(在1帧中是1920×1080)。 
202表示HD显示对应的显示装置的有效显示区。根据各种电视监视器的使用，有效显示区的分辨率各不相同。有效显示区201的大约85％前后成为一个基准。 
203表示以SD分辨率、复用了OSD时的SD-NTSC的全分辨率720×480(水平720像素、垂直480行/帧)。由于显示是隔行显示，因此场的大小成为720×240。 
204是在各种显示装置中，为了无缺欠地进行显示，是使复用OSD的区域比SD-NTSC的全分辨率203更靠近内侧的OSD AREA图形区。这里，当把OSD AREA图形区的尺寸假定为NH×NV(水平NH像素、垂直NV行/帧)时，NH、NV是整数，且NH≤720，NV≤480。 
205表示使SD-NTSC的全分辨率203沿水平方向变为2倍，沿垂直方向也变为2倍后的SD-NTSC(×2)的分辨率1440×960(水平1140像素、垂直960行/帧)。 
206表示使OSD AREA204沿水平方向变为2倍，沿垂直方向也变为2倍后的OSD AREA(×2)的分辨率2NH×2NV(水平2NH像素、垂直2NV行/帧)。
在实施方式的情况下，为了在OSD显示、HD显示的任一种情况下，共同的OSD数据都无缺欠地显示，使得 
2NH≤1440，2NV≤960。 
前面说明过的600×400满足上述条件。 
以上是采用NTSC作为SD格式的例子，图6表示PAL格式的情况。 
与图5的情况的不同点是尺寸。特别要注意的一点是，如果使SD-PAL的全分辨率的区域303沿水平方向变为2倍，沿垂直方向也变为2倍，则超出HD全分辨率的区域201。因此，成为OSD区304的2倍的区域306如果决定PH和PV使得进入到HD显示对应的显示装置的有效显示区域302的范围内，则可知在上述实施方式中的OSD的复用显示中不会发生问题。这种情况下，可以说PH＝600、PV＝400是满足该条件的代表例。 
根据以上所述，依据本实施方式的影像装置，通过使影像和用于复用到影像上的OSD数据的分辨率独立地变换后再进行复用，不会损伤各自的品质，而且，根据共同的OSD数据，对于原始影像相同而分辨率不同的多个影像，在有效显示区内，能够进行也可以独立控制显示色的OSD数据的复用显示。即，以往需要分别具有复用到不同分辨率的影像上的OSD数据，而本发明可以仅准备单一的OSD数据，能够削减ASIC化时等的电路规模。在OSD的显示品质方面，通过使OSD的分辨率变换成为整数倍，能够防止随着分辨率变换而引起的品质恶化。 
另外，在实施方式中，以NTSC和HD、PAL和HD为例进行了说明，但也可以适用于具有NTSC、PAL、HD的3种显示功能的装置中。另外，在实施方式中，说明了SD格式的影像信号在液晶显示板、EVF、线输出连接器中共用的例子，但由于例如液晶显示板或者EVF是固定地设置在装置中的部件，因此这些部件不需要与从线输出连接器输出的分辨率相同。即，在实施方式中，以2种分辨率为例进行了说明，但也可以是3种或者更多。
如以上说明的那样，依据本发明，通过使用共同的OSD数据，对重叠在各分辨率的影像上的OSD数据进行合成，能够削减电路规模。另外，通过使OSD数据的分辨率变换成为整数倍，能够防止随着分辨率变换而引起的品质恶化。 
在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本发明可以具有大量的不同实施方式，除权利要求中定义的以外，本发明不受这些特殊实施方式的限定，这一点是非常明确的。

Claims (4)

1.一种影像装置，其特征在于，包括：
输入装置，输入由摄像单元获得的高分辨率影像信号；
变换装置，将由上述输入装置所输入的高分辨率影像信号变换为像素数量比上述高分辨率影像信号的像素数量少的标准分辨率影像信号；
存储器，保存标准分辨率影像用的OSD数据；
读出装置，以与上述高分辨率影像信号同步的定时从上述存储器读出上述标准分辨率影像用的OSD数据，并且，以与上述标准分辨率影像信号同步的定时从上述存储器读出上述标准分辨率影像用的OSD数据；
放大装置，通过将以与上述高分辨率影像信号同步的定时读出的OSD数据在水平方向和垂直方向变为整数倍来放大由上述读出装置读出的上述标准分辨率影像用的OSD数据，以生成高分辨率影像用的放大了的OSD数据；
第一合成装置，对上述高分辨率影像信号和由上述放大装置获得的上述放大了的OSD数据进行合成，并输出所合成的高分辨率影像信号；
第二合成装置，以与上述标准分辨率影像信号同步的定时对上述标准分辨率影像信号和由上述读出装置获得的OSD数据进行合成，并在输出由上述第一合成装置合成的高分辨率影像信号的同时输出所合成的标准分辨率影像信号，
其中上述第一合成装置具有第一查找表，上述第一查找表用于指定由上述放大装置获得的、要与上述高分辨率影像信号进行合成的上述放大了的OSD数据的显示方式，并且其中所述第二合成装置具有独立于上述第一查找表的第二查找表，上述第二查找表用于指定以与上述标准分辨率影像信号同步的定时从上述存储器读出的、要与上述标准分辨率影像信号进行合成的OSD数据的显示形式，
其中由上述第二合成装置要进行合成的OSD数据的显示颜色与由上述第一合成装置要进行合成的OSD数据的显示颜色能够独立设置。
2.根据权利要求1所述的影像装置，其特征在于：
上述放大装置对从上述存储器读出的OSD数据进行放大，使得放大了的OSD数据的区域尺寸小于上述高分辨率影像的影像区域尺寸。
3.根据权利要求1所述的影像装置，其特征在于：
上述第一查找表和上述第二查找表保存有用于选择显示影像数据和OSD数据、或不显示OSD数据而显示影像数据、或不显示影像数据而显示OSD数据的数据，以及OSD数据的颜色数据。
4.根据权利要求1所述的影像装置，其特征在于：
上述第二合成装置将所合成的标准分辨率影像信号输出到上述影像装置所具有的液晶显示面板。
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