JP2000333127A - 信号処理回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＳＤモードに比して圧縮率の高いＳＤＬモー
ド時であっても信号処理回路の多くを共用できるように
する。 【解決手段】 １３．５ＭＨｚで動作する図示せぬ信号
処理回路で処理された輝度信号は信号補間回路１に入力
され、信号補間回路１は水平方向に隣接する４画素に対
して補間生成された３画素分の画素データと１画素分の
ダミーデータとを出力する。レート変換回路２内のメモ
リには、信号補間回路１からの３画素分の画素データの
みが書き込まれ、ダミーデータは書き込まれない。レー
ト変換回路２からは高周波のシステムクロックにより、
輝度信号及び色差信号が時分割多重方式で出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の異なる画素
配列を有する画像信号を複数の記録モードで記録再生可
能な記録再生装置において、その記録モードに応じた信
号を生成させることの可能な信号処理回路に関する

【0002】

【従来の技術】民生用デジタルビデオ装置の規格とし
て、ＤＶと呼ばれる規格が提案されている。このＤＶ規
格では、記録する映像信号の種類あるいは圧縮率に応じ
ていくつかのモードが設定されており、例えば、ＮＴＳ
Ｃ放送信号相当の精細度を有する映像信号を２５Ｍｂｐ
ｓの記録レートで記録するモードはＳＤモードとして規
定され、このＳＤモードで映像信号を記録再生する記録
再生装置は既に製品化されている。

【0003】一方、ＤＶ規格ではＳＤモードに対して情報圧
縮率を更に高めたモードがＳＤＬモードとして規定され
おり、ＳＤモードに対して記録レートを下げることによ
り、同一の磁気テープを使用した場合でも、ＳＤモード
に比して長時間の信号記録が可能となる。

【0004】ここで、ＳＤモードとＳＤＬモードとを比較す
ると、ＳＤモードでは記録する輝度信号のサンプリング
レートが１３．５ＭＨｚに設定されているものの、ＳＤ
Ｌモードでは輝度信号のサンプリングレートがＳＤモー
ドの３／４倍の周波数に相当する１０．１２５ＭＨｚに
設定されている。

【0005】従って、現在入手することが比較的容易で、し
かもコスト的に有利な１３．５ＭＨｚで動作するＳＤモ
ード用のカラーエンコーダ・デコーダ回路や電子ズーム
回路等の信号処理回路をＳＤＬモードでも使用できるよ
うにするためには、このような１３．５ＭＨｚで動作す
るＳＤモード用の信号処理回路で輝度信号を処理した後
にサンプリングレートを１０．１２５ＭＨｚに変換して
記録する必要があり、また、再生時には１０．１２５Ｍ
Ｈｚで記録される輝度信号を１３．５ＭＨｚに変換する
必要がある。

【0006】図１０は、サンプリングレートｆｍでサンプリ
ングされた輝度信号をサンプリングレートｆｎ（但し、
ｆｍ：ｆｎ＝Ｍ：Ｎであり、Ｍ及びＮは共に整数）の輝
度信号に変換する従来のサンプリングレート変換方法を
説明するための図である。なお、同図では、Ｍ＝４、Ｎ
＝３の場合を示している。ここで、同図（ａ）はサンプ
リングレートｆｍの輝度信号を示しており、この輝度信
号がＮ倍のサンプリングレートにアップサンプリングさ
れた後に、１／Ｍ倍のサンプリングレートにダウンサン
プリングされる。

【0007】即ち、同図（ｂ）に示す如く、入力輝度信号の
データ１周期内に、Ｎ−１個の零値が挿入され、その後
同図（ｃ）に示す如く、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）で
イメージング成分除去とデータ補間を行ったうえで、同
図（ｄ）のようなサンプリングレートｆｎの輝度信号に
リサンプリングされる。

【0008】

【発明が解決しようとする課題】ところが、以上のよう
なサンプリングレート変換方法では、入力輝度信号のサ
ンプリングレートｆｍに同期したｆｍ×Ｎの周波数のク
ロック、そして変換後のサンプリングレートｆｎの周波
数のクロックが必要であり、これらのクロックを生成す
るための発振回路を設ける必要があった。

【0009】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明に係る信号処理回路は、ｆｍのサンプリン
グレートを有する第１の輝度信号をｆｎ（但し、ｆｍ：
ｆｎ＝Ｍ：Ｎであり、Ｍ及びＮは共に整数且つＮ＜Ｍ）
のサンプリングレートを有する第２の輝度信号として色
差信号と共に記録可能な信号記録装置における信号処理
回路であり、前記第１の輝度信号が入力され、前記第１
の輝度信号におけるＭ画素に対してＮ画素の割合でＮ画
素分の画素データを補間生成すると共にＭ−Ｎ画素分の
ダミーデータを出力する信号補間手段と、前記信号補間
手段の出力する前記Ｎ画素分の画素データ及び前記色差
信号の画素データが書き込まれる一方、前記ダミーデー
タは書き込まれないよう制御され、前記ｆｍに比して大
なる周波数クロックで前記Ｎ画素分の画素データ及び前
記色差信号の画素データが時分割多重方式で読み出され
るレート変換手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。

【0010】また、本発明に係る信号処理回路は、前記色差
信号と共に記録媒体に記録される前記第２の輝度信号を
前記第１の輝度信号として再生可能な信号再生装置にお
ける信号処理回路であり、前記ｆｍに比して大なる周波
数クロックで前記Ｎ画素分の画素データ及び前記色差信
号の画素データが書き込まれ、読み出し時には読み出し
クロックにおけるＭクロック毎にＭ−Ｎ回読み出しアド
レスをホールドして前記Ｎ画素分の画素データをＭクロ
ックで読み出すレート変換手段と、前記レート変換手段
の出力するＮ画素に対してＭ画素の割合でＭ画素分の画
素データを補間生成する信号補間手段とを備えたことを
特徴とするものである。

【0011】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る信号処理回
路を適用した記録再生装置の信号記録系を説明するため
の図であり、ここで示す記録再生装置は少なくともＳＤ
Ｌモードで入力信号を記録再生できるＤＶ規格に基づく
記録再生装置であるものとして説明する。また、本発明
に係る信号処理回路を適用した記録再生装置では、図示
しない電子ズーム回路等から入力される１３．５ＭＨｚ
の輝度信号を一旦１０．１２５Ｈｚの輝度信号に変換す
ることなくＳＤＬモード記録を行い、また再生時には、
１０．１２５ＭＨｚのクロックを用いることなくＳＤＬ
モード再生を可能としている。

【0012】同図において、１は１３．５ＭＨｚのサンプリ
ングレートを有する輝度信号が入力され、必要に応じて
輝度データを補間生成して出力する信号補間回路、２は
信号補間回路１を介した輝度信号及び入力色差信号をそ
の内部のメモリに一旦蓄えた後に、システムクロックの
タイミングで高速読み出しするレート変換回路、３は１
画面内に分散する複数のマクロブロックを集める処理を
行うシャフリング回路、４はシャフリング回路３にて集
められた複数のマクロブロック単位でのデータ量が所定
値を越えないように圧縮処理を施す圧縮回路、５は圧縮
処理を終えた信号に誤り訂正符号を付して出力する誤り
訂正符号化回路である。

【0013】また、６はシャフリング回路３でのシャフリン
グ処理、圧縮回路４での圧縮処理、誤り訂正符号化回路
５での誤り訂正符号付加時に一時的に信号を蓄える画像
メモリ、７はシャフリング回路３、圧縮回路４、誤り訂
正符号化回路５、画像メモリ６に対して夫々タイミング
信号を出力するタイミング制御回路である。なお、ここ
で信号補間回路１は１３．５ＭＨｚのクロックで動作す
るよう設計され、それ以降の回路はシステムクロックで
動作するよう設計されている。

【0014】次に、ＳＤモード及びＳＤＬモード時における
輝度信号及び色差信号の画素配列を図２を用いて説明す
る。ここで、同図（ａ）はＳＤモード時の画素配列、同
図（ｂ）はＳＤＬモード時の画素配列を示しており、Ｓ
Ｄモード時には色差信号のサンプリングレート（３．３
７５ＭＨｚ）が輝度信号のサンプリングレート（１３．
５ＭＨｚ）の１／４倍となり、また各ライン毎に色差信
号Ｃｒ及びＣｂがサンプリングされるいわゆる４：１：
１の信号となっている（ＮＴＳＣ放送信号の場合）。

【0015】これに対し、ＳＤＬモード時には、色差信号の
サンプリングレート（３．３７５ＭＨｚ）が輝度信号の
サンプリングレート（１０．１２５ＭＨｚ）の１／３倍
となり、また１ライン毎に色差信号Ｃｒ又はＣｂの何れ
か一方が間引かれたいわゆる３：１：０の信号となって
いる。

【0016】即ち、ＳＤモードで記録するためにサンプリン
グ処理された１３．５ＭＨｚの輝度信号及び３．３７５
ＭＨｚの色差信号をＳＤＬモードで記録させる場合に
は、色差信号に関しては、１ライン毎に色差信号Ｃｒ又
はＣｂの何れか一方を間引けば良いものの、輝度信号に
関しては水平方向に隣接する４つの画素データから３つ
の画素データを新たに生成し、且つ、そのサンプリング
レートを変換する必要がある。

【0017】ここで、図１に示す記録再生装置は、入力信号
をＳＤモードで記録することもＳＤＬモードで記録する
ことも可能であるが、輝度信号に関しては何れのモード
で記録する際にも、図２（ａ）に示す輝度信号が信号補
間回路１に入力され、色差信号に関しては、ＳＤモード
時には図２（ａ）に示す色差信号、ＳＤＬモード時には
図２（ｂ）に示す色差信号がレート変換回路２に入力さ
れる。

【0018】次に、信号補間回路１の内部構成を図３に示
す。信号補間回路１の内部には複数の係数回路１ａ乃至
１ｃ、０値出力回路１ｄ、切替器（ＳＷ）１ｅが設けら
れており、入力される１３．５ＭＨｚの輝度信号をＳＤ
モードで記録する際には、切替器１ｅが入力輝度信号を
そのまま出力する一方、ＳＤＬモードで記録する際に
は、係数回路１ａ、１ｂ、１ｃ及び０値出力回路１ｄの
夫々から出力されるデータを１画素データ毎に順に切替
えて出力するよう切替信号による切替え制御が行われ
る。

【0019】なお、係数回路１ａ乃至１ｃは水平方向に隣接
する複数の画素データを所定の割合で混ぜ合わせて出力
するようその係数が夫々設定されており、このようなフ
ィルタリング処理により画素データが補間生成される。
また、図４は１３．５ＭＨｚの輝度信号から１０．１２
５ＭＨｚの輝度信号を得る方法を説明するための図であ
り、同図に示すｙ１は係数回路１ａから出力された画素
データ、ｙ２は係数回路１ｂから出力された画素デー
タ、ｙ３は係数回路１ｃから出力された画素データとな
っている。また、０は０値出力回路１ｄから出力された
画素データであり、このように信号補間回路１からは１
３．５ＭＨｚのクロックタイミングでｙ１、ｙ２、ｙ
３、０の画素データが順に出力される。

【0020】そして、このようにして信号補間回路１から出
力される輝度信号の画素データは、レート変換回路２に
入力される。図５は、レート変換回路２の内部構成を示
す図であり、同図に示す如くレート変換回路２には複数
のメモリ２ａ及び２ｂ、切替器（ＳＷ）２ｃが設けられ
ている。

【0021】ここで、メモリ２ａ及び２ｂには、夫々信号補
間回路１からの輝度信号の画素データが入力されると共
に、色差信号の画素データも入力され、１３．５ＭＨｚ
の書込クロックのタイミングで輝度信号の画素データが
書き込まれると共に３．３７５ＭＨｚの書込クロックの
タイミングで色差信号が書き込まれる一方、システムク
ロックである読出クロックのタイミングで輝度信号の画
素データと共に色差信号の画素データが読み出される。

【0022】なお、同図に示すレート変換回路２は、メモリ
２ａ及び２ｂの２つのメモリを設けて、メモリ２ａ及び
２ｂに交互に入力データを書き込み、書き込みの行われ
ていないメモリからは読み出し動作が行えるよう構成し
た例を示しているが、更に多くの数のメモリを設けても
構わない。

【0023】図６は、メモリ２ａ又は２ｂへの輝度信号の画
素データの書き込み動作を説明するための図であり、同
図（ａ）は信号補間回路１から出力された輝度信号の画
素データを示しており、１３．５ＭＨｚの書込クロック
により先頭の画素データから順にデータが書き込まれ
る。

【0024】ここで、同図（ｂ）はＳＤＬモード時にレート
変換回路２に入力されるメモリへの書き込み禁止を示す
制御信号、また同図（ｃ）はメモリにデータを書き込む
際の書き込みアドレスを示しており、図示の如く、ｙ
１、ｙ２、ｙ３に続く０の画素データが入力される際に
は、書き込み禁止を示す制御信号がＨとなり、書き込み
アドレスも更新されないため、メモリ内には、ｙ１、ｙ
２、ｙ３の画素データのみが書き込まれることになる。

【0025】そして、輝度信号の画素データ及び色差信号の
画素データが所定量メモリ内に書き込まれると、書込ク
ロックと比して充分高い周波数である読出クロックによ
り輝度信号の画素データと色差信号の画素データとが時
分割多重方式で読み出され、切替器２ｃは読み出しの行
われているメモリからの画素データを切替信号に基づき
選択して、これをシャフリング回路３に出力する。

【0026】なお、ＳＤモード時には図２（ａ）に示す如く
輝度信号及び色差信号がレート変換回路２にそのまま入
力されるため、書き込み禁止を示す制御信号は常にＬと
なり、また書き込みアドレスも入力画素データ毎に更新
されるため、入力される全ての画素データが全てメモリ
内に書き込まれ、読出クロックのタイミングで読み出さ
れることになる。

【0027】以上のような動作にて、輝度信号及び色差信号
の画素データが高速の読出クロックで読み出されると、
シャフリング回路３は１画面内に分散する複数のマクロ
ブロックによりビデオセグメントを形成し、圧縮回路４
ではビデオセグメント毎の圧縮後のデータ量が所定値を
越えないように圧縮処理が施される。また、誤り訂正回
路５では、圧縮処理を終えた信号に対して内符号及び外
符号よりなる誤り訂正符号を付した後に記録媒体に信号
が記録される。

【0028】このように、本発明に係る信号処理回路では、
信号補間回路１で水平方向に隣接する複数の画素データ
から補間画素データを生成すると共にダミーデータを生
成し、レート変換回路２ではダミーデータを除く画素デ
ータのみを１３．５ＭＨｚのクロックで書き込むと共
に、ＳＤモードでの読出クロックと同一のクロックでメ
モリから信号を読み出すようにしたため、輝度信号の画
素データのサンプリングレートを一旦１０．１２５ＭＨ
ｚに変換する必要がなく、従って、１３．５ＭＨｚのク
ロックの３倍の周波数である４０．５ＭＨｚのアップサ
ンプリング用のクロックやＳＤＬモード時の輝度信号の
サンプリングクロックである１０．１２５ＭＨｚのクロ
ックを用いることなく、ＳＤＬモードでの信号記録が可
能となる。

【0029】また、レート変換回路２はＳＤモード用のレー
ト変換回路に対して、書き込み禁止の制御機能を持たせ
ただけのものであり、最小限の設計変更によりＳＤＬモ
ードに対応したレート変換回路を得ることができる。

【0030】次に、本発明に係る信号処理回路を適用した記
録再生装置の信号再生系を説明する。ＳＤＬモードで記
録媒体に記録された画像信号を再生する際には、図１に
示した信号記録系の逆の処理である誤り訂正符号に基づ
く誤り訂正処理、圧縮処理された信号の伸張処理が行わ
れ、その後伸張処理を終えた輝度信号及び色差信号の画
素データが図示しないレート変換回路内のメモリに書き
込まれ、更に１３．５ＭＨｚの読出クロックのタイミン
グで輝度信号の画素データが読み出される。

【0031】図７は、再生系のレート変換回路における輝度
信号の画素データの読み出し動作を説明するための図で
あり、同図（ａ）はその読み出しアドレス、同図（ｂ）
は読み出された画素データを示している。即ち、ＳＤＬ
モード時には、１３．５ＭＨｚの読出クロックのタイミ
ングで輝度信号の画素データを読み出すものの、３クロ
ックにつき１回は読み出しアドレスを更新せずホールド
するため、１／３．３７５ＭＨｚの周期で実質的には３
画素分の画素データが読み出されることになる。

【0032】そして、このようにして読み出された輝度信号
の画素データは、図８に示す信号補間回路１１に入力さ
れる。信号補間回路１１の内部には、図示の如く、係数
回路１１ａ乃至１１ｄ、切替器（ＳＷ）１１ｅが設けら
れており、ＳＤモードでの再生時には、切替器１１ｅが
再生輝度信号をそのまま出力する一方、ＳＤＬモードで
の再生時には、係数回路１１ａ乃至１１ｄの夫々から出
力されるデータを１画素データ毎に順に切替えて出力す
るよう切替信号による切替え制御が行われる。

【0033】なお、係数回路１１ａ乃至１１ｄは水平方向に
隣接する複数の画素データを所定の割合で混ぜ合わせて
出力するようその係数が夫々設定されており、夫々の係
数に基づくフィルタリング処理が施される。また、係数
回路１１ａ乃至１１ｄには、ホールド信号が供給されて
おり、図７で示した読み出しアドレスが更新されなかっ
た期間では、各係数回路内の画素データがホールドされ
るため、水平方向に隣接する実質３画素分の画素データ
に対して４画素の割合で画素データを生成補間すること
が可能となる。

【0034】また、図９は信号補間回路１１での動作を説明
するための図であり、同図に示すＹ１は係数回路１１ａ
から出力された画素データ、Ｙ２は係数回路１１ｂから
出力された画素データ、Ｙ３は係数回路１１ｃから出力
された画素データ、Ｙ４は係数回路１１ｄから出力され
た画素データとなっている。そして、図示の如く、信号
補間回路１１からは、１３．５ＭＨｚのクロックタイミ
ングでＹ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４の画素データが順に出力
される。

【0035】このように、本発明に係る信号処理回路では、
図示しないレート変換回路で読み出しアドレスを制御す
ると共に、信号補間回路１１において水平方向に隣接す
る複数の画素データから補間画素データを生成して出力
するため、輝度信号を一旦１０．１２５ＭＨｚのサンプ
リングレートに変換する必要がなく、従って４０．５Ｍ
Ｈｚのアップサンプリング用のクロックや１０．１２５
ＭＨｚのクロックを用いることなく、ＳＤＬモードでの
信号再生が可能となる。

【0036】また、本発明に係る信号処理回路では、ＳＤＬ
モードでの信号記録時には、レート変換回路２内のメモ
リにおける書き込み禁止制御、また信号再生時には、図
示しないレート変換回路内のメモリからの読み出しアド
レスの設定により１０．１２５ＭＨｚの輝度信号の記録
再生を行っているため、サンプリングレート変換のため
の新たなバッファメモリを設ける必要がない。

【0037】また、ＳＤＬモードでの再生時に信号補間回路
１１から出力される輝度信号のサンプリングレートは、
１３．５ＭＨｚとなっているため、その出力信号をＳＤ
モードで使用しているディジタル信号処理回路及びＤ／
Ａ変換回路等にそのまま入力し、動作させることができ
ることは言うまでもない。

【0038】

【発明の効果】本発明に係る信号処理回路によれば、ｆ
ｍのサンプリングレートを有する第１の輝度信号をｆｎ
（但し、ｆｍ：ｆｎ＝Ｍ：Ｎであり、Ｍ及びＮは共に整
数且つＮ＜Ｍ）のサンプリングレートを有する第２の輝
度信号として記録する際に、一旦ｆｎのサンプリングク
ロックに変換することなく第１の輝度信号を記録し、ｆ
ｎのサンプリングレートで記録される第２の輝度信号を
ｆｍのサンプリングレートを有する第１の輝度信号とし
て出力する際に、一旦ｆｎのサンプリングクロックに変
換することなく第１の記録信号として出力するため、ｆ
ｍのＮ倍の周波数クロック及びｆｎの周波数クロックを
生成するための発振回路を設ける必要がないという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る信号処理回路を適用した記録再生
装置の信号処理系を説明するための図である。

【図２】ＳＤモード及びＳＤＬモード時における輝度信
号及び色差信号の画素配列を示す図である。

【図３】信号補間回路１の内部構成を示す図である。

【図４】１３．５ＭＨｚの輝度信号から１０．１２５Ｍ
Ｈｚの輝度信号を得る方法を説明するための図である。

【図５】レート変換回路２の内部構成を示す図である。

【図６】輝度信号のメモリへの書き込み動作を説明する
ための図である。

【図７】再生系のレート変換回路における輝度信号の画
素データの読み出し動作を説明するための図である。

【図８】信号補間回路１１の内部構成を示す図である。

【図９】信号補間回路１１での動作を説明するための図
である。

【図１０】従来のサンプリングレート変換方法を説明す
るための図である。

【符号の説明】

１、１１…信号補間回路 １ａ乃至１ｃ、１１ａ乃至１１ｄ…係数回路 １ｄ…０値出力回路 １ｅ、１１ｅ、２ｃ…切替器 ２…レート変換回路 ２ａ、２ｂ…メモリ ３…シャフリング回路 ４…圧縮回路 ５…誤り訂正符号化回路 ６…画像メモリ ７…タイミング制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 11/04 Ｆターム(参考） 5C053 FA22 GA11 GA20 GB21 HA33 HA40 KA03 5C055 AA01 BA05 CA01 CA03 CA04 EA02 EA04 FA13 FA19 GA09 HA31 5C057 AA07 AA11 BA01 DA03 DC01 EA02 EE01 EH01 EJ01 EL01 EN04 GG04 5C066 AA06 BA01 BA17 CA21 DA08 DD06 GA02 GA05 GA31 HA03 HA04 JA01 5D044 AB07 BC01 CC01 CC04 DE15 GK08 GK10

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】ｆｍのサンプリングレートを有する第１の
   輝度信号をｆｎ（但し、ｆｍ：ｆｎ＝Ｍ：Ｎであり、Ｍ
   及びＮは共に整数且つＮ＜Ｍ）のサンプリングレートを
   有する第２の輝度信号として色差信号と共に記録可能な
   信号記録装置における信号処理回路であり、 前記第１の輝度信号が入力され、前記第１の輝度信号に
   おけるＭ画素に対してＮ画素の割合でＮ画素分の画素デ
   ータを補間生成すると共にＭ−Ｎ画素分のダミーデータ
   を出力する信号補間手段と、 前記信号補間手段の出力する前記Ｎ画素分の画素データ
   及び前記色差信号の画素データが書き込まれる一方、前
   記ダミーデータは書き込まれないよう制御され、前記ｆ
   ｍに比して大なる周波数クロックで前記Ｎ画素分の画素
   データ及び前記色差信号の画素データが時分割多重方式
   で読み出されるレート変換手段とを備えたことを特徴と
   する信号処理回路。
2. 【請求項2】前記色差信号と共に記録媒体に記録される
   前記第２の輝度信号を前記第１の輝度信号として再生可
   能な信号再生装置における信号処理回路であり、 前記ｆｍに比して大なる周波数クロックで前記Ｎ画素分
   の画素データ及び前記色差信号の画素データが書き込ま
   れ、読み出し時には読み出しクロックにおけるＭクロッ
   ク毎にＭ−Ｎ回読み出しアドレスをホールドして前記Ｎ
   画素分の画素データをＭクロックで読み出すレート変換
   手段と、 前記レート変換手段の出力するＮ画素に対してＭ画素の
   割合でＭ画素分の画素データを補間生成する信号補間手
   段とを備えたことを特徴とする信号処理回路。