JP2003522428A - フレーム速度変換ワイドバンド・マルチフォーマット・オーディオ／ビデオ制作システム - Google Patents

フレーム速度変換ワイドバンド・マルチフォーマット・オーディオ／ビデオ制作システム

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 実用になっている一般用の技術を利用して経済的なマルチフォーマットのデジタル映像制作システムを提供する。 【解決手段】 マルチフォーマットデジタル制作システム(図３)は、使用者が入力ビデオ番組(100, 102, 104, 134)を、異なったフレーム速度又は画素数あるいは両方を持った最終フォーマットの番組出力形式(122, 126, 130, 132)にすることを可能にする。24fpsの内部の制作フォーマットは、HDTV標準4:3あるいは16:9ワイドスクリーン高品質テレビか映画に関係した既存のそして計画されている方式に最も互換性を提供するように選択されることが望まれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的に、ビデオ制作、写真の画像処理、コンピューター画像処理に
関し、そしてより詳細には、この主題の題材の全帯域解像度を維持するマルチフ
ォーマットデジタルビデオ制作システムに関係し、そしてこのシステムは、デジ
タルHDTV番組制作を含むデジタルテレビや、他の用途の為の業務用品質の編集や
画像処理の機能を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルTV(DTV)放送、ケーブルTV、ホームビデオ、一般の放送等の種々の番
組配給方法により、テレビのチャンネルが非常に多くなり、それに伴い番組制作
者にとって、特に高品質のHDTV方式の番組の需要は、技術的にも経済的にも、特
別な問題を提起している。業務用の編集や画像処理装置にかかる費用は、研究開
発費の高騰やその他の要因により、どんどん上がっているが、パソコンを含む一
般的なハードは、プロでない人、または初心者でも、十分に手の届くコストで、
驚くべき特殊効果を実現することができるようになっている。結果として、この
二つの分野の機材の識別をはっきりさせることができなくなっている。一般的な
PCによる機材は、実時間で、全解像度での業務用の画像作成はできないものの、
新しい世代のマイクロプロセッサーは、飛躍的にその処理が早くなり、より高解
像度な用途に使えるようになってきている。さらに、メモリ回路や他のデーター
保存ハードウェアの値段が急速に下がり、それらの機器の保存容量も劇的に増大
して、PCによる画像処理システムが業務用の用途に使用できる可能性が高まって
いる。
【０００３】 専用機器においては、その関心は、伝統的に二つの業務用の画像処理システム
の開発に集中している。その一つは、映画での特殊効果を実施する為のより高品
質な段階を目指し、そしてもう一つは、現在の放送システムの現状と経済的な範
囲内で、完全な35mmの劇場映画の品質を提供するテレビ放送を目指している。こ
れまで、映画のネガではその解像度が2500本以上で、劇場で上映されている35mm
映画の品質は、1200本かそれ以上と考えられてきた。こうした結果、現在検討さ
れている画像方式は、高級な制作用途として、2500本かそれ以上の解像度を持つ
ビデオシステムに向けられてきた。それは、HDTV放送から、その方式をダウンコ
ンバートして、NTSCやPALの互換性のある方式まで階層構造になっています。そ
して多くの場合はプログレッシブの走査が用いられいるが、この革命的な処理の
一部の代わりとして、インターレースも受け入れることが検討されている。もう
一つの重要な事項はコンピューターの画像処理と互換性がある方式に対応できる
ことである。
【０００４】 コンピューターと画像処理の現在の技術の方向は、画素拡大により、劇場上映
、映画の特殊効果、映画へと上位変換の方式の階層構造により行うことができる
、走査線1200以下の制作機材を可能にしています。さらに、汎用目的のハードウ
ェアの発展は、現在実用になっているどの機材にも、深く考慮されていない課題
である制作の経済的な側面を解決できるようになってきている。
【０００５】 米国では、最初の50年間のテレビの歴史において、放送用ビデオ制作の為に、
純粋アナログによるシステムの継続的開発と改良がなされてきた。またNTSCシス
テムの特性はだいたいテレビの水平解像度340本に相当する4.2MHzの映像帯域に
制限されている。PALやSECAMが採用されている国々では、その帯域は、だいたい
テレビの水平解像度440本に相当する5.5MHzになっている。
【０００６】 ところがこの十年間に、デジタル処理は映像制作機器の標準になって来た。し
かし既存の機器や方式との互換性を保つ為に、映像帯域は必然的に4-6MHz（NTSC
かPALの用途により違う）制限されてきた。またデジタル処理は、映像制作の段
階で画質の劣化を減らすようになっている。
【０００７】 またこの５年間ぐらいで、デジタル画像圧縮技術が飛躍的に成熟してきた。そ
の結果、多くの互換性のない圧縮方式が出てきた。たとえば、JPEGシステムの違
った形、クイックタイムシステム、MPEG-1、そしてMPEG-2方式の多くの形などが
ある。さらに、ビデオ制作システムの最近の記録方式では、ソニーや松下から出
されている1/4インチのDVC方式を含む種々の新しい方式が紹介されている。多く
の世代を経るアナログの制作システムにおいて信号劣化の特徴は良く知られてい
ますが、デジタル圧縮のこれらの方式間の変換や再圧縮から生じる不完全さは、
非常に大きな問題であり、予測がつかない。実際には、この繰り返されるアナロ
グからデジタルへ（A-D）の変換や、デジタルからアナログへ（D-A）の変換、そ
してデーターの圧縮と伸張も同様に多くの信号劣化と、種々の形の信号ノイズを
発生させる。デジタル映像制作システムは、多世代の制作処理に、世代間のノイ
ズを無くすことを約束しているが、種々の互換性のない画像データ圧縮方式が使
われる時に、データーの圧縮と伸張も含めて繰り返されるA-DとD-A変換により、
実際は違ってきている。
【０００８】 一方最近20年間の間のTVカメラ技術は、既存の製作機器の性能をはるかに超え
るところまで発展してきている。映像の帯域の幅は(TV水平解像度の340本に相当
する)4.2MHzから(TV水平解像度1000本に相当する)12MHzに増加してきている。と
ころが既存の放送や制作機器の制約により、今日の高性能カメラシステムにより
生み出される画質面のほとんどの詳細情報が失なわれてしまっている。
【０００９】 HDTVにおいて、一つの目標は、だいたい30MHzの帯域を必要とする画面の高さ
に対してだいたい1000本のTV解像度を持つ画像を制作することである。そのかわ
りに、これは、S/N比が悪くなるといった新しい問題を発生させる。既存の放送
用カメラは10ビットのデジタル処理をしても65dBものS/N比の信号をつくれるが
、HDTVカメラでは、８ビットの処理だけで、典型的に、54dBのS/N比の信号しか
出せない。さらにHDTVカメラは典型的に２百万画素のCCDを使用するが、これは
一画素あたりの大きさは既存の放送カメラのだいたい1/4の大きさになる。これ
では感度が非常に下がり(1から2のレンズのしぼりの損失に相当)、スミアが増え
て、高輝度の圧縮が落ちてしまうことを意味する。
【００１０】 日本のMUSEのようなアナログのHDTVシステムは、1000本のTV解像度の設計目標
を出していない。現実には、1/4の画像情報しか送られていない。静止画におい
ては、20MHzに減らされたルミナンスの帯域は600TV解像度を見せるが、動画にな
ると450本ぐらいの解像度に劇的に減る。クロミナンスの帯域は、サブサンプリ
ングによりさらに減り、(静止画で)I信号が280本に、Q信号は100本に、そして(
動画で)I信号が140本に、Q信号では50本まで落ちる。このシステムは16:9のアス
ペクト比のワイドスクリーンを提供するが、高品位テレビシステムとしての品質
に値しないものである。
【００１１】 以前に述べた互換性の関係により、既存のビデオレコーダーは、現在のカメラ
システムの技術的性能に到達することができないことは明白である。D-6の方式
のデジタルレコーダーは実用化されていますが、その費用とその機材の複雑さに
より多くの放送局が採用する枠から離してしまっている。さらに、既存のスイッ
チャーや他の機器も、まだ現実のカメラシステムの性能に到達していない。
【００１２】 1/2インチの携帯レコーダー(Uni-Hi)のような他のレコーダーも製作されてい
るが、これはアナログ領域での記録である。この仕様ゆえに、多世代の編集には
使用できない。さらに、ルミナンスの帯域は20MHzだけで、だいたい600本のTV解
像度に相当する。
【００１３】 W-VHS(広帯域VHS)レコーダーはワイドなアスペクト比を提供しているが、300
本ほどの水平解像度しかなく、どのような業務用の用途にも向かない。（D-VHS
のような）他の配給用の方式は、データーの高圧縮を必要として、記録できるデ
ーター比を制限します。そしてこれらは、(400本TV解像度以下の）W-VHS品質に
しか到達していない。
【００１４】 新しく紹介されたHDデジタルベータカム方式は(HDCAM)ビデオレコーダーは、4
:2:2の処理でなく3:1:1のデジタル処理を採用している。しかし、700本のTV解像
度に相当する24MHzのルミナンス帯域しかない。そして、狭いクロミナンス帯域
である。このシステムは既存のどのアナログHDTVレコーディングシステムよりは
るかに優れているが、HDTVデジタルカメラによりつくられるフル解像度を記録す
るには、まだ不足している。データー圧縮方式が専用であるために、制作処理は
、A/D、D-A変換のみでなく、データーの圧縮、伸張を繰り返すことになり、結果
として、多くの信号ノイズを発生させる。
【００１５】 要約すると、業務用の業界で使われている既存のカメラ技術は、30MHzの帯域
を持ち、そして1000本のTV解像度がある。ところが、(解像度とS/N比に関しては
）民生機のグレードの機器の特性の品質しか出していない。さらに、これらのシ
ステムの値段が、非常に高くて、経済的恩恵もなく、ただのアナログタイプの性
能を出しているデジタルシステムとしか機能していない。
【００１６】
【発明の要約】
本発明は、経済的なマルチフォーマットのデジタル映像制作システムを提供す
る為に、すでに実用になっている一般用の技術を利用している。本発明の実施に
際して、特別な画像処理の能力が、高性能のPCかワークステーションに含まれて
いて、使用者が入力する番組を編集、処理をして、違ったフレーム速度と画像サ
イズの両方を持つ最終方式のものを出力する番組を制作することができる。内部
の制作方式は、標準4:3比のHDTV、ワイドスクリーン16:9比のHDTV、そして映画
に関連した既存の、そして予定されている方式の最も互換性があるものに選ばれ
ている。映画との互換性の為に、（元が映画方式の番組素材には）24fpsを、（
スポーツ中継のような生中継の番組素材には）毎秒48フィールドを薦める。画像
は水平、垂直にピクセル補間されて、それぞれの用途に合うように画像サイズを
大きくしたり小さくしたりします。フレーム速度はフレーム間補間によるか、24
から30fps変換の為の3:2プルダウンを含む伝統的手法により変換される。再生す
る際に、（24から25への変換は）簡単な、スピードを上げるか、（25から24への
変換は）スピードを落とすか、非同期の読み書きのできる番組保存設備を使うこ
となどにより、フレーム速度の処理をする。HDTV方式への信号変換の段階は、（
高いサンプリング周波数を使った）広帯域の信号の改造されたアップコンバージ
ョンにより行われ、画像サイズを変換してHDTV方式にする。
【００１７】 本発明は、一つかそれ以上のインターフェース機器と組み合わさっていて、使
用者が標準、ワイドスクリーンのインターフェース機器が入力の方式の番組を、
標準、ワイドスクリーン方式にした画像に変換する機能を含む。そして、付属の
表示装置に出力する。HDTVインターフェース機器は入力の方式の番組を、HDTV方
式の画像になる出力信号に変換でき、そして、表示装置に出力する。入力の映像
番組と関係する中心の制御器や使用者インターフェースは、使用者によって、画
像処理器が、テレビインターフェースを使って、一つかそれ以上の変換をできる
ように命令するとができる。本発明は、このように、比較的低い画素の大きさの
制作を推奨して、低いコストの一般用の技術を使い、そして高いS/N比を維持す
る。そしてさらに、結果として、いわゆるアップコンバートした番組に画像を拡
大する。これは、今までのやりかたとは対照的です。それらは、HDTVタイプの解
像度での制作を推奨して、必要ならば小さい画像方式にダウンコンバートする。
これは高価な専用機器の使用を促し、本発明がこれらを除こうとする必要を促し
、さらに、柔軟な記録部と再生装置が、番組素材の再生を細かく制御して、フレ
ーム速度を調整したり変換できる。そして、番組再生の開始と終了を時間的にず
らすことができる。その場合は、機器の設置が離れていたり、同じソース信号の
再生データーストリ−ムから違ったフレーム速度を同時に多くの受信点で出力す
る場合である。商用化する際には、本発明は、パン、スキャンの情報や地域や地
域的販売計画による鑑賞を制限する表示情報のような、拡大した情報を処理した
り受け入れたりすることに既に対応している。
【００１８】 この方法と関連の技術により、（16:9のアスペクト比で、画の高さ方向のTV解
像度を600本以上に相当する15MHzまでの）現在のカメラの元の広帯域を維持する
ことができる。そして、現在実用化されているパナソニックのDVCPRO、DVCPRO50
、ソニーのDVCAM、JVCのDigital-S、ソニーのBetacamSXレコーダーのような、一
般的記録機器の容量を十分に使うことができるように、圧縮技術を適正化する。
このシステムは、全体の制作処理を通して、（Motion-JPEGのタイプや、DV方式
のレコーダー、MPEG-2の4:2:2P＠MLで使用されているシステムのような）フレー
ム内圧縮だけを使用して、一定の圧縮方式を働かせることを推奨する。これは信
号の劣化を防ぎ、高いS/N比を確保する。そして番組素材をデーター圧縮した状
態で編集を可能にしする。これにより、画の高さ方向のTV解像度を600本以上の
本来のカメラの性能を維持することができるようになる。そして、4:2:2処理に
より、クローマ帯域を7.5MHzまで提供する。また10ビットの処理を使って、S/N
比の性能を65dBにしている。そして（f-11の比に）カメラの感度を向上させてい
る。反対に、現在の、また今後予定されているHDTVシステムは、8ビット処理で
、54dB以下のS/N比の性能、カメラの感度もf-8しか提供していない。
【００１９】 本発明は現在実用の記録媒体の最適化も同様に提供している。ハードディスク
、（DVD、DVD-R、やDVD-RAMなどの）光学ディスク、光学磁気ディスク、あるい
は（DAT方式、DVC、DVCPRO、DVCAM、Digital-Sまたは8mm方式のような）デジタ
ルテープを使って、記録されるデーター速度は既存のHDTVシステムの比のほとん
ど1/4になっている。そして、この制作方式の圧縮で60分以上の記録に、毎秒50M
bかそれ以下でのデーター速度を使って、たった20GBを使うだけである。これは
特定の既存の記録機器の容量以内に十分に入っている。水平と垂直の画素補間の
技術は、画像を4倍にして、結果として1920ｘ1080ピクセルのフレーム画像の大
きさまで出力することが可能である。そして最終の番組の情報は、MPEG-2のよう
な既存の圧縮方式で配信できる。
【００２０】 三つの画像フレームサイズを、意図する用途により推奨する。一般的な使用に
は、1024ｘ576の画像フレームサイズを推奨する。オプションとして1280x720か1
920x1080の画像フレームサイズを毎秒24フレームで使用する。ルーミナンスに74
.25MHzまでのサンプリング周波数では1920x1080を使用する。37MHzまでのサンプ
リング周波数では、1024x576と1280x720を使用することを推奨する。クローマの
部分は4:2:2システムで一定にサンプルされて、10ビットの精度が推奨される。
【００２１】 表示装置の技術や方法は他の機器と同様に進歩して、インターレース信号をプ
ログレッシブ走査に、走査線の倍化に、水平と垂直の画素補間の進んだ一般的技
術で変換できるようになっている。表示装置の一部としてこれらの仕様の実用化
は、マルチフォーマットデジタル制作を実現する処理を簡単にしている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明は、現在実用のマルチスキャンモニターで表示できるピクセルの数の画
像を含み、現在と予定されている画像、テレビ方式に互換性を保ったまま、アス
ペクト比、解像度そしてフレーム速度を相互互換できるように、不可欠なフレー
ム速度変換を含み、異なる画像処理またはテレビ方式の変換を行うものである。
専用のハードにより、これらのモニターの能力を超える高いピクセル数のフレー
ムを見ることができるようにしている。画像は、各々の用途の特定な必要性を充
足させるように、システムによって、大きく、あるいは小さくリサイズされ、そ
して、フレーム速度は、フレーム間補間によって、あるいは（図7Cに示す毎秒24
フレーム(fps)のプログレッシブから30fpsのインターレースに変換するか、
映画からNTSC変換で使われるような、48fpsプログレッシブを60fpsプログレッシ
ブに変換するような）3:2プルダウンを利用するような伝統的な方法によって行
われる。あるいは（PALのテレビ表示の為に、24から25fpsに）フレーム速度自身
を早めることによって行われる。リサイズの操作は、画像のアスペクト比の保存
に関係するか、あるいは、ある部分を切り落とすことにより、画像を圧搾するよ
うなノンリニアの変化を行うことによって、あるいは、パン、スキャン、そして
その他の映像の中心を変化させることによって、アスペクト比を変えることがで
きる。映画が、しばしば普遍の方式として、参照されるのは、（主に、35mmの映
画機器が標準として、世界中で使用されているからで、）本発明の内部の、ある
いは制作のフレーム速度は、24fpsであることが推奨されている。この選択は、
また、24フレーム速度が30fpsより感度の高いカメラの実現を可能にする、追加
の長所を持ち、それは、プログレッシブ走査を使用するシステムにとっては、よ
り一層重大である。（その為に、その速度が、ある他の提案によるシステムにお
ける毎秒60フィールドのインターレースに対して、毎秒48フィールドのインター
レース（あるいは24fpsのプログレッシブ）になる。） 画像の大きさは、今までのCCDタイプのカメラを使用することが可能であるが
、全体の信号の回路を通して、直接にデジタル処理をすることが薦められ、そし
て、これは、典型的アナログ処理回路を完全なデジタル回路で入れ替えることに
よって実現される。制作の効果は画像の大きさが適切である時はいつでも行うこ
とができ、そして記録する為に、リサイズされる。画像は保存機器にデジタルデ
ーターを書き込むことにより記録される。そしてそれは、内部か可搬型ハードデ
ィスクドライブ、可搬型媒体でのハードディスクドライブ、光学か光学磁気ベー
スのドライブ、DVD-RかDVD-RAMタイプのドライブ、テープベースのドライブある
いは半導体ベースのメモリー機器により、圧縮されたデーターの形が推奨される
。
【００２３】 画像処理のデーターレートとディスクドライブとの読み書きが、早くなるので
、現在数秒必要としている多くの処理は、すぐに実時間で達成できるようになる
。これによって、遅い速度で、映画のフレームを記録する必要がなくなります。
スローモーションやファーストモーションのような、その他の特殊効果も、具体
化される。そして今日の技術で、どうしても限界があるのが、これらの効果のフ
レーム速度だけである。特に、ノンリニア編集、アニメーション、そして特殊効
果のような技術は、このシステムの実現により有利になる。音声の場合に、デー
ターレートの必要条件は、音質に大きく影響します。音声信号は、制作の為の、
交互に噛み合った、また同期したシステムによって、別々に扱われ、あるいは音
声データーはビデオストリームの中に交互に重ね合わせられる。この方法の選択
は、望まれる制作処理のタイプにより、そして現在の技術の限界による。
【００２４】 幅広い種々のビデオの方式と機器の構成が、本発明に応用できるが、このシス
テムは、現在実用の機器そして方法に最も互換性があるものとして、説明される
。図1Aは、画像のサイズ、そしてピクセルの数の互換性があるシステムの一つの
例を表している。選択されるフレーム速度は、（映画の要素との互換性の為に）
毎秒24フレームのプログレッシブが、（スポーツ中継のような生中継の番組素材
の為に）毎秒48フィールドのインターレースが推奨される。選択される画像のピ
クセル数は、全てのHDTVシステムに予定されている16:9のワイドスクリーンのア
スペクト比に互換性を持たせる為に、1024x576(0.5625Mpxl）が推奨され、そし
て今までの4:3のアスペクト比が、PALシステム[768x576(0.421875Mpxl)]に、あ
るいはNTSC(640x480−0.3072Mpxl)に使用される。全ての具体化では、他のピク
セルの形も使用されるが、正方形のピクセルが望まれる。（多くの画像処理ソフ
トのパッケージで実用的な良く知られた、複雑なサンプル技術を使用するか、あ
るいは代わりに、これから説明する水平と垂直に画素補間するハードの回路を使
用した）1280x720(0.922Mpxl)か1920x1080(2.14Mpxl)へのどちらかのリサイズは
、HDTV表示に、あるいは劇場上映システムにも、向いた映像を提供する。そして
、さらなる3840x2160(8.3Mpxl)へのリサイズは、最も要求の厳しい制作効果にも
適切である。画像は、DV方式の機器を使うなどして、MotionJPEGタイプで5:1、
あるいはMPEG-2 4:2:2P@MLの圧縮で10:1にデーター圧縮される。
【００２５】 この高解像度の信号の広帯域を維持する為に、より高いサンプリング周波数が
エンコードに必要となる。1024x576の24fpsには、だいたい20MHzが推奨され、走
査線あたりのサンプリングの総数は1250になり、フレームで総数625本になる。
このサンプリングの割合ではルミナンス信号を10MHzの帯域で処理をすることが
でき、これは画の高さ方向の解像度がだいたい600TV本に相当する。本発明と対
照に、既存のSDTVのデジタルコンポーネントシステムは13.5MHzのサンプル周波
数を用いて、（画の高さ方向の解像度がだいたい300から360TV本の）5から6MHz
のルミナンス帯域を提供するだけである。これらの広帯域のデーターファイルは
既存の磁気か光学のディスクドライブに保存されるか、テープベースに保存され
るが、（8ビットサンプルで4:2:2システムとして）Y/R-Y/B-YでSDTVのワイドス
クリーンのフレームでだいたい毎秒5.5MBの容量が必要なだけである。このシス
テムの最終データの速度は毎秒50Mbitsより小さくなり、BetacamSX、DVCPRO50あ
るいはDigital-S50のような現在実用になっているビデオレコーディング機器の
能力で記録できる。もし高いデーター圧縮が用いられるならば、DVC、DVCPROかD
VCAMのような機器を使っても記録できる。8ビットよりも10ビットでの精度のサ
ンプリングをしたいならば、BetacamSX、DVCPRO50かDigital-S50が使える。
【００２６】 本発明のもう一つの具体化が図1Bに示されている。この場合は、使用者は4:3
のアスペクト比で撮影される、映画制作に一般に使用される技術に従う。ワイド
スクリーンに上映される時は、フレームの上と下がアパチャープレートにより、
遮られて、画像が望むアスペクト比(典型的に1.85:1か1.66:1）を表す。もし元
の画像が毎秒24フレームで、4:3の比で1024x576のピクセル数で記録されたなら
ば、全ての画像処理はこの大きさを保つ。現存の方式との完全な互換性を持つ為
には、これらの画像の大きさを変えて、直接にNTSCやPALの画像を制作できるよ
うになり、そして、前述のワイドスクリーン画像は、画像の上から96本の列を、
そして画像の下から96本の列を取り除いて、結果として1024x576の画像の大きさ
となる。これらの方式のそれぞれのフレームのデーターの容量は、0.75Mpxlにな
り、そして上記で説明したデーター記録の必要性は、同様となる。
【００２７】 本発明のもう一つの具体化は、図1Cに描かれている。このシステムは、FCC(連
邦通信委員会)のATSC研究委員会によって検討され、そして幾つか提案されてい
るデジタルHDTV方式の中で、推薦されている画像の大きさに従う。採用されてい
るこの方式は、1280x720のピクセル数を持つワイドスクリーンを想定しています
。この画像の大きさを使って、(しかし24fpsのプログレッシブで）現存の方式と
の互換性は、その画像のそれぞれの側から、160本の縦線を取り除くことによっ
て、、このフレームサイズから得られるNTSCとPALの画像として、実現し、その
結果として、960x720のピクセル数を持つ画像となる。この新しい画像は、大き
さを変えて、NTSCの640x480か、PALの768x576のピクセル数を持つ画像を作る。
それに対応したワイドスクリーンの方式は、それぞれ、854x480そして1024x576
になる。4:2:2の方式で、1280x720の画像は、８ビットのサンプリング精度で、1
.85MB必要になり、10ビットのサンプリング精度で、2.3MB必要である。これらの
信号が、記録用に、10:1のデーター圧縮がされた時に、この二つの画像サイズは
、それぞれ、(毎秒35.5Mbits)毎秒4.44MBか（毎秒44.4Mbits）毎秒5.55MBのデー
ター速度が必要となる。
【００２８】 この高解像度の信号の15MHzの全帯域を確保する為には、サンプリング周波数
がだいたい30MHzをエンコードするのに必要となり、24fpsで1280x720の画像には
、走査線の全域で1650サンプルで、フレーム全体で750本になる。これと対照的
に、典型的なHDシステムは、30MHzの帯域を提供する74MHzのサンプリング周波数
が必要である。この場合、1280x720の画像のピクセル数は0.87890625Mpxlとなり
、720TV本の水平解像度を持ちます。さらに、FCCのATSCで評価中のこのシステム
はまた、ただの640x360のピクセルを維持した詳細な、二つのクローマ信号の10
分の１を想定している。全体として、このシステムのデーター速度は、10ビット
精度で4:2:2サンプリングを使って、毎秒50Mbits以下である。これは、現在実用
になっているBetacamSX、DVCPRO50やDigital-S50などでのビデオ記録機器の能力
内にあります。（東芝のD-6方式、HDCAMやD-5方式のような）高価で早いデータ
ー速度のレコーダーは、本発明を使用することにより、必要なくなりますし、こ
の用途の機器や制作システムのコストは、劇的に下がる。24fpsのプログレッシ
ブの開発の道のりは非常にはっきりしていて実用的である。それは1920x1080の
ピクセル数を持つ画像を制作する先に記述された方法を使うことになる。
【００２９】 本発明の三つめの具体化は、図1Dに描かれている。この代わりのシステムは、
FCCのATSCによって考慮されている、幾つかの提案されたデジタルHDTV方式に推
奨されている画像の大きさに従う。採用された方式は、(2.1Mpxlの)1920x1080の
ピクセルの数を持つワイドスクリーンを想定するが、24fpsのプログレッシブで
ある。4:2:2のサンプリング方法を使って、この1920x1080の画像は8ビットの精
度でサンプリングした時に、4.2MB、そして10ビットの精度でサンプリングした
時に、5.2MBを必要とする。これらの信号を記録する為に、10:1の圧縮比を使っ
て圧縮された時に、二つの画像は、それぞれ毎秒(80Mbits)10MBか、毎秒(96Mbit
s)12.5MBのデーター速度が必要になる。この高解像度の全帯域を保持する為には
、74.25MHzのサンプリング周波数がエンコードに必要になり、走査線あたり2750
のサンプリングとなり、フレームあたり全体で1125本になる。この場合、これら
の大きさの画像は、画の高さ方向の解像度が1200TV本になり、30MHzを超えたル
ミナンスの帯域になる。（R-Y/B-Yのような）クローマの帯域は15MHzになる。19
20x108で、30fpsのインターレースの場合は、対照的に、74.25MHzのサンプリン
グ周波数により、高さ方向の解像度が（上記より200本少ない）1000本しか出な
い。
【００３０】 全体で、このシステムのデーター速度は、10ビット精度で4:2:2のサンプリン
グを使って、毎秒100Mbits以下である。これは、パナソニックのDVCPRO100かJVC
のDigital-S100のような、近い将来に実用になるビデオ記録機器の能力内で使用
できます。(東芝のD-6方式、HDCAMそしてD-5方式のような)高価で早いデーター
速度の記録機は、本発明を使用することにより必要なくなり、この用途の機器や
製作システムのコストは劇的に下がります。これらの画像は7680x4320の大きさ
までリサイズされて、IMAXとそれらが使う65mmのカメラネガのような特別な光学
効果、あるいは他の特別な映画方式などに役立てることができる。さらに、この
下記に述べる他のHDTV方式を制作する為の、変換処理が可能である。(それは24f
psの1280x720プログレッシブ、25fpsの1920x1080インターレース、50fpsの1920x
1080プログレッシブ、30fpsの1920x1080のインターレース、60fpsの1920x1080プ
ログレッシブである。）あるいはSDTVの代わりの方式に変換する。（それは25fp
sで1024x576、25fpsで768x576、30fpsで853x480あるいは30fpsで640x480である
。） これまで記述されたそれぞれの場合に、データーストリームの中に、位置とか
、画像の中心信号を含むことができ、受信機器か表示モニターによって役立つ情
報を含むことにより、パン・スキャンの操作を可能にする。そして、その情報に
より、表示機のアスペクト比と違う信号を表示するように、適切に働きます。例
えば、ワイドスクリーンで送信された番組は、今までの一般的な4:3のアスペク
ト比の表示機が自動的に適切な位置にパンするように(水平、垂直に)、画像の中
心の位置を変えるように指示する情報を含む。クレジットや特別なパノラマ映像
の表示には、モニターはオプションとして、いっぱいのレターボックス表示に切
りかえることができるか、画像を中心にして、（画像の両側面を取り去った）い
っぱいの高さと（いっぱいの幅で、しかし表示機の画像の上下を何もないように
した）レターボックスとの中間のような、中間の状態に対応する情報を含んで、
画面の大きさを変える。この位置と大きさの情報は、使用する表示方式の制限の
中で、元の素材の芸術的価値を維持できるように、（映画からビデオにトランス
ファーする時の典型的な操作であるパンとスキャンを）使用者が制御して決定で
きる。
【００３１】 現在のCCD素子のカメラはf11で2000luxの感度、水平輝度(Y)解像度900本以上
、そして、S/N比65dB以上の画像を創る。けれども、典型的なHDTVカメラでは、1
000TV本の解像度と、f8の感度で、広帯域のアナログの増幅器とCCD素子の物理的
な大きさの制限により、54dBだけのS/N比で、画像を創る。本発明のカメラシス
テムでもって、より一般的CCD素子を使用し、そしてコンピューターでの、画像
のリサイズにより、HDTVタイプの画像を創ることで、より改善されたS/N比が得
られる。この新しい設計のアプローチに順応したカメラが実際に具体化する場合
において、大規模な照明を用意する必要がなくなり、その次に、リモート制作で
の発電機そして、スタジオ用途でのAC電源の需要が少なくなる。
【００３２】 CCDベースのカメラで、赤と青のCCDの画素は合わせ、緑のCCDの画素は、1/2ピ
クセルだけ水平にずらして、ある用途では垂直もずらして、見かけ上の解像度を
上げる技術は一般的になってきている。この場合、画像の情報は合っているが、
アリアジングのゆえに擬似情報は位相がずれている。二つのカラー信号が混合さ
れた時、画像情報は、そこなわれないが、ほとんどの偽情報は、打ち消されてし
まう。この技術は、対象が単一の色である時は、きわめて効果が少なく、偽情報
を押さえる為に、それぞれのCCDに光学低域フィルターを実装するのが一般的な
方法である。さらに、この技術は、コンピューターベースの画像には、カラーの
ピクセル画像が常に合っているので、用いることができない。けれども、Y/R-Y/
R-Bの映像で、この画素ずらしの用途の結果は、輝度信号の水平解像度を、約900
本（4:3のアスペクト比で走査線一本あたり1200の有効ピクセル）に上げること
ができ、そして、垂直の見かけ上の解像度を50-100本改善する。
【００３３】 新しい制作の標準として、24fps記録を普及させる変遷の期間に、既存の16:9
のワイドスクリーン可能なCCDカメラ(25fpsか30fpsで働く)を、本発明による、
これらのカメラの広帯域の性能を保持するように、広帯域記録方法を役立てるこ
とができる。正方形のピクセルの必要性をあきらめれば、ルミナンスを30MHzま
でのサンプリング周波数（クロミナンスを15MHz）が使われることが推奨される
が、これは今までのシステムの典型的HDTVルミナンス信号で使われている74MHz
のサンプリング周波数の半分以下である。クローマの信号は4:2:2システムで一
定にサンプルされるべきである。この広帯域データーストリームは、10ビットで
MPEG-2 4:2:2P@MLを使い、その後10:1に圧縮される。この結果のデーター速度
は、まだ毎秒50Mbits以内である。10:1に圧縮比率を上げる単純な改造で、この
信号は、PanasonicのDVCPRO50、JVCのDigital-S50、SONYのBetacamSXを含む幾つ
かの既存の記録機器のどれでも使って記録できる。そこで、（画の高さ方向に80
0TV本の解像度までの）広帯域信号を保持できる。ここで記述した画像リサイズ
やフレーム速度変換の為の適切な技術を使うことにより、1280x720 50fpsプロ
グレッシブ、1280x720 24fpsプログレッシブ、1920x1080 25fpsインターレー
ス、1920x1080 30fpsインターレース、1920x1080 50fpsプログレッシブ、1920
x1080 60fpsプログレッシブなどのビデオシステムを、本発明により問題なく実
現できる。
【００３４】 どんどん早くなる送信速度と大容量のハードディスクの実用は、長時間番組の
記録に役立ち、そして高解像度表示を実時間でできるようにしている。以前述べ
たデーター速度で、（1024x576ピクセル、24fps、4:2:2処理、8ビット精度そし
て5:1の圧縮で）ワイドスクリーンのフレームは、毎分330MB必要として、現在実
用の10GBのディスクドライブで、映像を30分以上記録できる。予定されている50
GBのディスクドライブ（5.25インチディスク）が一年以内にシーゲートから実用
になった時に、これらの機器は150分、あるいは2.5時間の記録ができるようにな
る。この用途としては、データー記録機器では、編集や制作活動ができるように
なり、そして、BetacamSPやENGカメラに使われたり、ビデオ制作に使われたりす
る現在のビデオカセットとほとんど同じように、これらの機器が役立てられるよ
うになることが期待されている。このデーター記録機器は、磁気、光学（DVD-R
かDVD-RAMのような）ディスクか可搬型媒体を持つ磁気光学ディスクドライブを
使うことにより、PCMCIA標準のような可搬型ディスクドライブにより、テープベ
ースの記録手段により、半導体ベースのメモリーより実現できる。将来の進んだ
記録技術はより長い時間の記録を可能にする。代わりに、記録容量は低いデータ
ー圧縮で、高いサンプリング精度（10ビットかそれ以上）あるいはピクセル数の
大きい画像を、同じ大きさの媒体の制限の中で実現できる。
【００３５】 図２は、ビデオカメラの中か、別途の編集や制作設備の中で働く記録機器ベー
スのデジタルレコーダーの機能図を示す。示されているように、可搬型のハード
ディスクドライブ70はバス制御器72を通して、インターフェースされている。実
際に、（DVD-RやDVD-RAMのような）光学ドライブか磁気光学ドライブが代わりに
、SCSI-2のような種々のインターフェースバス標準により、使用することができ
る。このディスクドライブは、現在、毎秒40MBのデーター送信速度を達成してい
て、これはさらに早くなり、高容量の可搬型メモリーモジュールのような他のデ
ーター記録器が、期待されている。もしデジタルテープ方式が選ばれたならば、
テープドライブ88がバス制御器72を通してインターフェースされる。現在実用に
なっているデジタルテープベースの方式は、DVCPRO、DVCPRO50、DVCAM、BetacamS
X、DigitalS-50や他の機器を含む。これらの機器は、典型的に、30から50GBの範
囲の記録容量を提供する。マイクロプロセッサー74は、64ビットかそれ以上のデ
ーター幅のバス80を制御し、種々の部分を含む。現在実用のプロセッサーは、DE
C社からのAlpha21164か、MIPS社のMIPSプロセッサーファミリーを含む。将来の
実現性として、インテル社のペンティアムか、PowerPCに期待でき、それらは毎
秒100MBのデータートランスファーを確保する。
【００３６】 操作用に256MBまでのROMが76に示されている。78に256MBかそれ以上のRAMが示
されている。現在のPCベースの制作システムは、最低64MBのRAMを装備していて
、複雑な編集効果を処理できる。グラフィックプロセッサー82は、種々の処理を
、入力映像信号84と出力映像信号86に施す専用のハードを代表する。RGB方式で
の使用を示しているが、入力か出力のどちらも、代わりの方式として、Y/R-Y/B-
Y、YUVか他の一般的に使われる代わりの方式でも構成できる。実際に、プロセッ
サー82のソフトウェアーベース処理による実現もできるが、（NTSC/PAL/ワイド
スクリーンの)既存/ワイドスクリーンの信号を5:1の圧縮比を使い専用のハード
による実現が推奨される。そして、（この上記で記述された1280x720か1920x108
0の）HDTV信号を10:1の圧縮比で処理する。このデーター圧縮の多くの実用的な
オプションの一つの例は、現在実用なMotionJPEGシステムやMPEGシステムである
。画像のリサイズは、Genesis Microchip社のgm865x1かgm833x3のような、専用
マイクロプロセッサーによって実行される。音声信号は、FCCによって、あるい
はマイクロソフト社のAVI(音声、ビデオの交互の重ね合わせ)ファイル方式のよ
うな、マルチメディア記録機構で使用される、音声、ビデオ信号をまとめるのに
実用的な方法の一つによって、既に評価中のデジタルテレビ送信のいくつかのシ
ステムの中で、提案されているような、データーストリームの中に含まれる。代
わりのものとして、音声信号を記録する独立したシステムが、同じシステムと電
気回路によって制御された、別れたデジタル記録設備を働かせることによってか
、あるいは上記で説明されたカメラシステムの外部の完全に別れた機器を実現す
ることによって、具体化される。
【００３７】 図3はマルチフォーマットA/V制作システムを構成する構成部分を示す。図2の
コンピューターディスクかテープベースの記録システムの場合のように、インタ
ーフェースバス制御器106は、内部ハードディスクドライブ100、テープドライブ
102、そして可搬型媒体を持ったハードディスクドライブ、あるいは可搬型ハー
ドディスクドライブ104を含むことが推奨され、種々の記録機器を利用できるよ
うに提供する。（ここには図示しないが）高容量のデーター記録の他の可能な方
式は、光学、磁気光学か磁気記録の技術が含まれ、特定の用途に適切なものとな
る。具体化されたインターフェースバスの標準は、SCSI-2や他のものを含む。デ
ーターは、マイクロプロセッサー110の制御のもとで、これらの機器間を相互に
受け渡しされる。現在、データーバス108は、図3のコンピューターベースのビデ
オレコーダに推薦されているような、マイクロプロセッサーを使用した、64ビッ
ト幅で示されたように使用されるが、PowerPC G-3のような、より高性能のマイ
クロプロセッサーが実用になり次第、データーバスは128ビットに適用するよう
に広げれる。そして一つのプロセッサーで1000MIPSの目標が期待されて、複数の
並列処理の使用ができるようになる。256MBまでのROM112は、必要なソフトを働
かせる事が期待され、そして、最低でも1024MBのRAM114は、複雑な画像操作、フ
レーム間補間、そして複雑な制作効果に必要なフレーム間補間を可能にし、種々
の画像フォーマットとの間の変換を可能にする。
【００３８】 このシステムの重要な点は、一般的に116と示されたグラフィックプロセッサ
ーの柔軟性である。実質的には、専用のハードが、画像処理や拡大・縮小のよう
な操作には、最も良い性能を発揮するが、これらの機能を想定したシステムを必
要とはせず、また、このシステムの全ての構成をグラフィックプロセッサーに含
ませた、これらの全ての機能も必要としない。三つの別々のセクションは、三つ
の分類された信号を処理するように働く。以下に説明するビデオ入力と出力信号
は、例えば、RGBとして、示されているが、Y/R-Y/B-Y、YIQ、YUV、あるいは他の
代わりのもののようなどれでもこの説明の一部として働かせることができる。一
つの可能性の、ある具体化として下記に説明されているような、それぞれのセク
ションに別々の回路を作ることで、現在、あるいは未来のPCベースの電気的、そ
して、物理的相互接続の標準と互換できるように、これらの基板が製造されるべ
きですある。
【００３９】 標準・ワイドスクリーンビデオインターフェース120は、1024x576、1280x720
、1024x768、854x480、640x480か1280x960の画像のサイズ内で、作られることを
目的として、一般的に122に示されているように、デジタルRGBかY/R-Y/B-Y信号
を処理する為に受け入れ、これらの方式にデジタルRGBかY/R-Y/B-Y出力を創る。
D/A変換機と関連したアナログ増幅器を持った、これまでの内部回路は、内部画
像を、アナログRGBかY/R-Y/B-Y信号そしてコンポジット信号を含む、２番目のセ
ットの出力に変換するように働きます。これらの出力は、オプションとして、一
般的なマルチスキャンコンピュータービデオモニターか、RGBかY/R-Y/B-Y(示さ
れていない)信号入力機能を持った、一般的なビデオモニターのどちらにも供給
される。三番目のセットの出力は、アナログY/Cビデオ信号を供給します。グラ
フィックプロセッサーは、標準のNTSC、PAL、あるいはSECAMのフォーマットのこ
れらの信号を受けたり、あるいは出力したりするように構成され、そして追加と
して、医療画像あるいは他の特別な用途の為の方式に役立ち、あるいはコンピュ
ーターグラフィックの用途の、どのような望まれる方式の為にも役立つ。これら
の毎秒24フレームの画像を30フレーム(実際には29.97フレーム)NTSCに、あるい
は画像を毎秒25フレームPALへの変換は、映画素材を走査するのに使用されてい
るのと同様の方法で実施され、それは、一般的な3:2プルダウンのフィールド処
理を使用してNTSCに、あるいは画像を毎秒25フレームのより早い速度で走らせる
ことによってPALにする。
【００４０】 もしソース信号が24fpsのインターレースの場合は、これらの画像は最初48fps
のプログレッシブにディインターレースして、それはGenesis Microchips社に
よるgmVLD8かgmVLD10のような専用のマイクロプロセッサーで行うことができる
、その後、四番目のフレームを繰り返すこと（この四番目の繰り返しは毎回行う
）により60fpsのプログレッシブに変換する。次に、信号は、60fpsのインターレ
ース信号をつくるように、インターレースされ、そして、半分のフィールドは捨
てられて、（図7Fに説明されているように）30fpsのインターレースに創る。も
しソース方式が25fpsのインターレースビデオ(既存のPALの機器を、あるいはこ
の発明に基づき改造したPALタイプの機器を結果として使える)であるならば、最
初に、24fpsのインターレースとして再生するように、フレーム速度を落とす。次
に、（上記で説明したように）48fpsのプログレッシブにディインターレースし
、そして四番目のフレームを繰り返して60fpsプログレッシブに変換する。最後
の段階として、信号は、60fpsのインターレース信号をつくるように、インター
レースされ、そして、半分のフィールドは捨てられて30fpsのインターレースに
創る。代わりに、もしソース信号が24fpsのプログレッシブであったならば、（
以前に説明した3:2プルダウンの処理に似た）図7Gに示された3:2フレーム繰り返
し処理により、60fpsのプログレッシブを直接に創る。他のHDTVのフレーム速度
、アスペクト比と走査線の数、フレーム内とフレーム間の補間、そして画像変換
は、コンピューターグラフィックやテレビの良く知られている同等の技術を使う
ことにより行うことができる。
【００４１】 1920x1080か他の、大きい画像サイズ(必要ならリサイズして)で操作すること
を意図した、HDTVビデオインターフェース124は、126で一般的に示されているよ
うに、同じ画像方式に、デジタル出力を処理して創り出すように、デジタルRGB
かY/R-Y/B-Y信号(あるいはその代わり)を受け付ける。標準・ワイドスクリーン
インターフェース120の場合は、D/A変換機を構成して、アナログ増幅器と関連の
ある既存の内部回路は、アナログRGB信号とコンポジットビデオ信号の為に、内
部画像を二つのセットの出力に変換するように働く。代わりの実現方法として、
この機能は、この本発明の広帯域信号を処理する外部のアップコンバーターによ
り行われる。現在実用のアップコンバーターの改造は、本発明に従い、この信号
の全帯域を保持する為に、サンプルクロックの周波数を高くするようにしなくて
はいけない。この場合、サンプルクロックの周波数は幾つかの実用の周波数の一
つを使えるように調整できることが望まれる。
【００４２】 図3に示されているグラフィックプロセッサー116の三番目のセクションは、フ
ィルム出力ビデオインターフェース128で、レーザーフィルムレコーダーのよう
な機器を使うようにした特別なセットのビデオ出力130を構成している。これら
の出力は、必要ならば、ここに説明した方式変換の為のリサイズの技術を使って
、3840x2160か他の内部で働かせて画像をより大きくして提供できるように構成
される。24fpsは映画では標準のフレーム速度ですが、ある制作では30fps(特にN
TSC素材が使われた時に)あるいは25fps(特にPAL素材が使われた時に)が使われる
。そしてこれらの代わりのフレーム速度、代わりの画像サイズと内部のアスペク
ト比も同様に、そして出力方式は、内部の24fps番組素材を30fpに変換するのに3
:2プルダウンを役立てて、そして25fpsは、自動的に24fpsの映画を、PALタイプ
の素材に役立てるように25fpsの速度で映画のプロジェクターを走らせることに
より行われて、本発明の用途に合っていることがわかる。
【００４３】 このシステムの幾つかの追加のオプションの機能が図3の紹介されている。グ
ラフィックプロセッサーは、またカラープリンターを使う特別な出力132を含む
。スクリーン表示から最も高い品質の印刷を生み出す為には、プリンターの解像
度を画像の解像度に合わせて調整する必要があり、そしてこれは、システムによ
って創られる種々の画像サイズに対して、グラフィックプロセッサーによって自
動的に最適化される。さらに、光学の画像をシステムの中に取り入れる、静止画
スキャナー、あるいはフィルムスキャナーとして実現されている、画像スキャナ
ー134を含む用意がされている。オプションの音声プロセッサー136は、アナログ
かデジタルの形のどちらでも音声信号を受け取れるように用意され、138で一般
的に指摘されている部分に示されているように、アナログかデジタルのどちらの
信号も出力する。ここで説明されているようなビデオ信号と内部混合された音声
を含む素材の為に、これらの信号は、編集効果の為に音声プロセッサーに送られ
、そして他の機器へのインターフェースを提供する。
【００４４】 図３は、信号入力のそれぞれの種類の一つの組み合わせだけを示しているが、
システムは、複数のソースそして種々の方式から、同時に信号をあつかうことが
できることが重要であることを特記する。望まれる性能のレベル、信号の画像サ
イズ、そしてフレーム速度により、システムは、複数のハードディスクと他の大
容量記録機器とバス制御器そして複数のグラフィックプロセッサーと共に実現さ
れ、そこで実況カメラ信号、記録された素材、そしてスキャンされた画像の、ど
の組み合わせでもまとめる事を可能にする。改良されたデーター圧縮機構とハー
ドのスピードの発展は、実時間で、段々に早いフレーム速度と画像サイズを処理
することを可能にする。
【００４５】 単純な再生によりPAL信号を出力することは、大きな問題ではない。何故なら
、記録されたビデオ信号は、望まれるどのようなフレーム速度でも再生できるか
らで、そして、映画素材が毎秒25フレームで表示されることはさしつかえない。
実際に、これは、PALとかSECAMのテレビ方式の国々で映画からビデオテープに移
すのに使われている標準の方法である。NTSCと映画の速度の画像の両方を同時に
出力することは、3:2のフィールドの重ね合わせの方法で行うことができる。そ
れは、5x24＝120＝2x60すなわち二つのフレームを五つのフィールドに散らばせ
ることです。このように同時に24fpsの映画の映像と30fpsのビデオ映像を再生す
ることが可能になる。30fpsとNTSCの正確な29.97fpsの速度の違いは、システム
のフレーム速度を23.976fpsに少し改造することによる僅かなものになる。これ
は普通の映画上映では気が付かないし、普通の映画の速度から許容できる逸脱で
ある。
【００４６】 24fpsの制作用途に構成されたシステムから25fpsのPALタイプの出力を管理す
ること(またはその逆の場合)は、説明すべき技術的課題を提供する。これらの変
換とその他のフレーム変換を実現する代わりの方法は図4に参照して説明される
。デジタルの番組の信号404は信号圧縮回路408に供給され、もし入力の番組の信
号がアナログの形402で供給されているならば、その時は、A/D変換機406で処理
されてデジタルの形に変えられる。信号圧縮器408は実効データー速度を落とす
ように、入力の番組の信号を処理する。それは、業界において、よく知られてい
るJPEGやMPEG-1やMPEG-2などの一般的に使われているデーター圧縮方式を使って
いる。その代わりとして、デジタルの番組の信号404はデーター圧縮された形で
供給される。この時点で、デジタルの番組の信号はデーターバス410に供給され
る。参考の方法として、記録手段Aの412と記録手段Bの414として指定された幾つ
かのデジタル記録機は、コントローラー418の管理のもとに、デジタルバス410に
供給されたデジタルの番組の信号を記録することを含む。
【００４７】 二つの記録手段412と414は交互に使われて、一つが容量が一杯になるまで、ソ
ース信号を記録する。この時点でその他の記録手段がその容量がまたいっぱいに
なるまで、番組の信号を記録し続ける。番組の信号の最大番組記録容量は、入力
信号のフレーム速度やピクセルでのフレームの大きさやデーターの圧縮比や記録
手段の全体の数と容量などの種々の要因により決められる。利用できる記録容量
がいっぱいになった時は、このデーター記録方法は自動的に以前に書き込まれた
信号の上に再び書き込まれるようになる。さらに追加の記録手段が用意されれば
、時間の遅延とフレーム速度の変換の容量は増加し、全ての記録手段が同じタイ
プあるいは同じ容量である必要はない。実際に記録手段は、一般的に実用になっ
ている記録技術のどれでも使うことができる。例えば、磁気ディスクか光学(DVD
-RAMディスクのような)あるいは磁気光学ディスクまたは半導体の記憶装置など
がある。
【００４８】 番組の信号の再生の開始が望まれる時は、制御器418の管理の下で、そして使
用者インターフェース420を通して、信号処理器416が供給されている種々の記録
手段から記録された番組の信号を取り出す。そして必要とされるどのような信号
変換も行う。例えば、もし入力の番組の信号が(625本の放送システムに対応する
)25fpsの速度で供給されたならば、信号処理は画面の大きさを調整して(525本の
放送システムに対応する)30fpsの信号に変換されるようにフレーム間補間がされ
る。(PALからNTSCなどへのカラー信号符号化変換か、フレームの大きさやアスペ
クト比の変換のような)他の変換も必要ならば行われる。信号処理機の出力はそ
の後デジタルの形となり、422から取り出せますし、D/A変換機424により、アナ
ログの形で426から取り出せる。実際には、ここには図示しないが、別々に分か
れたデーターバスが出力信号を供給する。そして、記録手段はビデオ表示用途に
使われているデュアルポートRAMか、マルチヘッドアクセスのディスク状の記録
機などのような、デュアルアクセス(同時利用)の方法を用いることができ、それ
によって、同時にランダムアクセスで読んだり書き込んだりできるように構成で
きる。単一ヘッドの記録手段で実行する場合は、それに合った入力と出力のバッ
ファーを用意することを含み、記録・再生のヘッドの物理的な位置変換の時間を
許容する。
【００４９】 上記で述べたばかりの、同期して記録、そして再生できることを含む番組の記
録手段の使用に際して、もし再生を始める前にその全てが記録されることがわか
っていれば、入力と出力信号の流れの間に、何も重なる部分がなくなる。そして
代表的に言えば、どの記録された方式が最も少ない記憶装置を必要とするかによ
るが、最初の記録の前か後のどちらでも番組の必要とするフレーム速度への変換
を効率良く行なえるであろう。例えば、番組の入力が毎秒24フレームの速度であ
れば、そのプログラムはたいていそのフレーム速度のまま記録できるようにする
ことが最も効率が良いであろう。そして出力する時に、早いフレーム速度に変換
を行う。さらに、特定の出力の形に変換される前に、全ての番組が記録されるよ
うな場合には、テープによる方式か新しい大容量のDVDタイプのディスクのよう
な方式のどちらでも、これらのタイプの記録のビット単位のコストの低いことを
考慮して、番組を記録することが最も効果的である。もちろん既存の大容量のデ
イスクも使えるし、その記録容量が増え続けているので、より実用的になるであ
ろう。もし番組が入力されるか記録される間に、別のフレーム速度に出力しなく
てはならないことがわかっている場合は、ディスクに記録することが最も効率が
良く、上記で説明した技術の一つを使って、継続するかたちでフレーム速度の変
換を行う。この場合、大容量ビデオ記録手段は、実際に、最も早いアクセス時間
を提供できる大きいビデオバッファーの役割をするものとする。経済的な考慮や
その他の要因にもよりるが、全ての固体の半導体タイプを使う場合を含むその他
の記憶装置の手段(タイプ)も使える。
【００５０】 代わりの実現方法の例として。マルチフォーマットA/V制作システムの記録手
段100か104は、二重のヘッドの再生機能と、そして(120,124と128として示され
ている一般的ハードと同一である）普通のグラフィックプロセッサーのハードの
機能に似ている二つ目のセット（ここに示されていない）のグラフィックプロセ
ッサーのハードを装備していて、そして(122．126、130と132として示される一
般的な設備と同一である）類似した信号出力の機能を持っている。この場合、こ
の二つのヘッドはそれぞれ独立に働き、同時に、違ったフレーム速度で非同期再
生することができる。いってみれば、一つのヘッドは(例えば、25fpsの)一つの
フレーム速度に対応する一連のデーターを提供できるように、処理されて、その
間、二つ目のヘッドは(例えば、次に3:2プルダウン技術を使用して、30fpsに変
換される24fpsの）二つ目のフレーム速度に対応する一連のデーターを提供でき
るように処理される。実際に、このシステムの記録手段と内部バスの構成の両方
とも、同時に二つの流れを供給するのに、非常に増大したデーター速度を維持し
なければならない。そうでなければ、代わりに、二つ目の別のデーターバスが提
供される。
【００５１】 ある特定の用途の場合、より複雑な変換方法が必要とされる。例えば、今まで
の設計のフレーム速度変換において、もし番組の信号が24fpsの速度の方式を25f
psの速度で表示したいのであれば、単純に25fpsの速度で信号を供給できるよう
にソースの信号の再生する速度をあげれば良いことは、良く知られている方法で
ある。これは24fpsの映画素材を25fpsのPALの方式に変換するのに使われる手順
である。けれども、これを実現するには、出力信号の使用者はソース信号の再生
に関して、制御できなければならない。(直接の放送衛星による送出のような)広
範囲な送出システムにおいては、これは不可能なことである。24fpsで送出され
たソースの信号は(良く知られている3:2プルダウンの技術を使用して)30fpsに変
換することは容易にできるが、同時に25fpsへの変換は容易にはできない。それ
は24フレームの進行をフレーム間の補間をする必要回路の処理は複雑で高価であ
る為である。けれども、図４のシステムを使っての変換は簡単である。もし、例
えば、120分続く24fpsの番組がその方式で送信されるならば、全体で172,800(12
0x60x24)フレームがあり、25fpsでのスピードを早めた番組の表示は、入力のフ
レーム速度は毎秒につき一フレームづつ番組全体を通して、7,200フレームだけ
出力のフレーム速度より遅れることを意味する。24fpsの送信速度で、これは300
秒の送信時間に対応する。別に言い換えれば、(24fpsの)入力の番組と(25fps)の
出力の番組が同時に終わる為には、入力の処理は出力の処理を始める300秒前に
出発しなくてはいけない。そこで、この処理を行う為には、300秒の番組素材を
維持する容量の記録手段を必要とし、実際に信号のバッファーとして働く。例と
して、ここに発表されるシステムは圧縮されたデーター速度の範囲が(24fps標準
/ワイドスクリーンのY/R-Y/B-Y方式のTV方式でMPEGかMotionJPEGのような5倍の
圧縮を使用して、8ビット精度の4:2:2処理で)5.5MB/秒から(HDTVのY/R-Y/B-Y方
式でMPEGやMotionJPEGのような10倍の圧縮を使用して、8ビット精度の4:2:2処理
で）10MB/秒である。このシステムは、3.3GBまでのデーターを記録する必要があ
り、それは複数のディスクか一般の記録技術を利用します。実際には、再生を始
める300秒前に番組の送信を始めて、そして再生が一度始まると、バッファーの
信号の量は、最後の信号を受け取るまで、再生する一秒ごとに一フレームづつ減
少してゆく。
【００５２】 この場合の全く反対の状況は、25fpsの信号を24fpsで表示する場合、あるいは
(30fpsのような)24fpsからの変換によりできるその他のデーター速度の場合と同
じような状況が起こる。この場合は、ソース信号は出力の信号より早いフレーム
速度で供給され、それは送信の最初から番組を見る視聴者は、ソースの信号の速
度より遅れることになる。そして、記録手段により、ソースの信号が到着した後
、表示する時間として番組のフレームをある程度保持する必要がある。上記のよ
うに、120分番組の場合、ソース信号の視聴者はソース信号が終わった後、300秒
で終わることになり、そして同様の計算が記録手段の容量に当てはまる。この場
合は、送信が完全に終了するまで、余分なフレームの内容がバファーの中にどん
どん蓄積されてゆき、最後の300秒は記録手段から直接再生される。
【００５３】 30fpsから24fpsへの、あるいは25fpsへのフレーム速度の変換は、より複雑で
ある。何故ならば、何らかのフレーム補間が必要だからである。ある場合は、複
数のフレーム記録装置を通して、一般的に良く知られている方法であるこの種の
補間、それはNTSCからPAL(30fpsから25fps)への変換に典型的に用いられるのと
同じ、が実行される。この時点で、上記に説明した方法と機器により25fpsから2
4fpsへの変換が行われる。
【００５４】 特記すべきこととして、例えば、DVD-R、DVD-RAMかその他の可搬型の磁気記録
媒体が選択された場合は、MPEG-2のコード技術により劇的に高い圧縮比の実現に
より、120分かそれ以上の長さの全体の番組を一枚の媒体に記録することができ
るようになる。この方法によれば、番組の全部が、このディスクバッファーに保
存され、そこで使用者が本当の時間をずらして番組を放送することができる。あ
るいは、番組の所有者が本発明によるソフトの配信の方式を実現できる。
【００５５】 このフレーム変換を実行する別の方法は、次の処理を使用することによりなさ
れる。30fpsのインターレース信号は、最初、60fpsにディインターレースされる
。その後、毎回5番目のフレームを削除して、48fpsのプログレッシブ信号のスト
リームにする。次に、これらの残ったフレームを、図7I(5番目のフレーム削除)
に説明されているように、24fpsのインターレースに変換する。もし元のソース
素材が24fps(例えば、映画)からであったならば、そして、繰り返されているフ
ィールド(例えば、3:2の順序の3フィード)が変換の時に、表示されたならば、そ
の時、これらのフィールドの除去は素材の元の状態に戻す。もし所望の変換が30
fpsから25fpsへであれば、この上記に説明されているように、同様の処理が、記
録によるフレーム変換の方法を使って行うことができる。代わりの方法として、
30fpsのインターレース信号は、最初に、60fpsにディインターレースされ、その
後、毎回の順序(6番目のフレーム削除)から６番目のフレームを削除する。残り
のフレームは、図7Hに説明されているように、25fpsのインターレースを創る為
に、インターレース処理がされる。元のソース素材のフレーム速度と中間の変換
によるが、使用者は、画質を損なうことをなるべくすくなくするような方法を選
ぶべきである。
【００５６】 使用者がソース番組素材のフレーム速度に対して、制御ができる場合は、一つ
の代わりの方法が使用可能になっている。それはちょうど25fpsのPAL方式への映
画からビデオへの変換のように、24fpsの映画素材の再生速度を速めて使用する
。そして、25fpsの速度で供給する（それは必要とする出力フレーム速度に合致
する）。この反対の処理では、使用者が25fpsの元の素材を使用して、24fpsでの
再生を可能にする。それはここで上記に開示しているように、(3:2プルダウンの
方式のような)伝統的な方法で容易に24fpsの素材の変換は扱われる。このように
して、ソース素材のオペレーター制御は使用者に、標準かワイドスクリーンのPA
L方式のソースの元の素材を編集や制作に役立てるようにできる。そして、24fps
で結果として得られた番組を再生して、3:2プルダウン処理を行うことによって
、全て30fpsインターレースに、標準かワイドスクリーンのNTSC出力素材、ある
いはHDTV方式の素材までも変換できる。
【００５７】 もしソースの方式が25fpsインターレースビデオ(結果として既存のPALタイプ
のCCDのワイドスクリーンカメラを使うことになる)であるならば、30fpsのイン
ターレース信号を創る代わりの方法が使用可能となる。24fpsのインターレース
信号を創る為に、速度を落として行う代わりに、25fpsのインターレース信号は
、最初に、50fpsプログレッシブにディインターレースされる。次に、4番目のフ
レームを繰り返す処理を行い、62.5fpsのプログレッシブ信号に結果としてなる
。この信号は62.5fpsのインターレースに変換され、そしてフィールドの半分が
捨てられた後、31.25fpsのインターレースが創られる。データー圧縮された後に
、信号は、減速処理により、30fpsのインターレース信号を結果として創り、図7
Dに説明されているように、毎秒10MB以下の圧縮データー速度になる。この処理
を通して、CCDカメラから30fpsのインタレースへの最終変換までの全体の処理は
ただの一回のデーター圧縮の段階で働かせることができる。代わりには、カメラ
の出力が既にデーター圧縮された方式であるならば、その時に、この信号は、こ
のリストされた処理を行う前に、伸張されなければいけない。正確な変換を確保
する為には、インターレースとディインターレースの処理は、伸張された信号の
みに、ほどこされるべきである。反対に、加速と減速の処理は圧縮されたデータ
ーであるほうが良いであろう。何故ならば、画像のピクセルの数やフレーム速度
により、非圧縮のビデオの生のデーターの速度は、毎秒30-100MBの範囲になり、
現在の記録機器の技術では、現実的ではない。
【００５８】 違うフレーム速度を持った(インターレースとプログレッシブ両方の)方式間の
種々の変換、そしてこれらの可能な変換の順序の幾つかは、図7Aから7Iに示され
ている。これらのリストは、広範囲であるが、全ての代わりの方法の完全なリス
トを掲載しているのではない。多くの場合には、同じ変換の効果を出せる方法の
組み合わせは、一つ以上ある。特定の用途により、違った手順が選ばれて、そし
て、これらの違った手順は、いくぶん効果的な結果をもたらす。
【００５９】 この種々の代わりの方法は、これらのタイプの変換に以前に用いられていない
幾つかの技術を用いている。例えば、60fpsプログレッシブから30fpsプログレッ
シブの変換は単純に交互にフレームを削除することによって、効果的に行える。
他方、3:2フレーム繰り返しは、最初のフレームを二回繰り返し、そして二つ目
を三回繰り返すことを含み、それで次のフレームは二回繰り返す。そこで、二フ
レームを(図7Gに描かれているように)五フレームに変換する。
【００６０】 ソース素材が24fpsのプログレッシブか24fpsインターレースかにより、違った
解決方法が30fpsのインターレースへの変換に使われる。一つ目の場合、24fpsの
プログレッシブは最初に、24fpsのインタレースに変換する。四つの連続したフ
レームは、1A1B、2A2B、3A3B、4A4Bに示されている。これらのフレームを組替え
なおすことにより、(しかし30fpsの速さで出力して)次に示すフィールドの順番
；1A1B、1A2B、2A3B、3A4B、4A4Bに従う。この順番を毎回四フレームごとに繰り
返す。それは、毎回五フレームの出力になる（図7Cに描かれているように）。
【００６１】 代わりに、24fpsインターレースでの元の信号には、元の四フレームの順序は
同一である。けれども、この状態は、絶対的なフレームの順序が保持されなくて
はならないので、より複雑である。この理由の故に、フィールド間の適切なイン
ターレースの関係を維持する為に、フィールドの交互のグループのフィールドID
をひっくり返すことが必要である。事実上、(24fpsインターレースの)8フィール
ドの連続の中で、毎回、四番目と七番目のフィールドは繰り返されるが、(図7E
に描かれているように)フィールドIDがひっくり返される。四番目の入力フィー
ルドはそのIDがひっくり返された(五番目の出力フィールドを創る為に)時に、次
の連続の二つの入力フィールド(六と七番目の出力フィールドに対応する)も、適
切なインターレースを保持する為に、またフィールドがひっくり返される必要が
ある。さらに、七番目のフィールドが繰り返された時、始めて、八番目の出力フ
ィールドからフィールドがひっくり返った表示が現れる。この手順で、最終的フ
ィールドの連続は、1A1B、2A2B、2B*3A*、3B*4A*、4A4B(フィールドのIDがひっ
くり返っているフィールドは*シンボルで印してある)になる。この連続は毎回四
入力フレームごとに繰り返され、それは、毎回五つの出力フレームになる。
【００６２】 さらに、四番目のフィールド(繰り返された時)のフィールドIDのひっくり返し
は、以前に二番目の走査線に表示されていた情報が、今度最初の走査線に表示さ
れる結果となる。それゆえ、次のひっくり返されたフィールドの最初の線は捨て
られる必要があり、それで、新しいフィールドの二番目の走査線に表示される情
報は、以前に、次の(ひっくり返された)フィールドの三番目の線に表示されてい
た情報です。七番目の入力フィールドが繰り返された後(八番目の出力フィール
ドを創る為に)、それに続くフィールドは、この種類のさらなる調整なしで、再
び適切な順序になる(図7Eに説明さているように)。
【００６３】 内部の記録方式内において完全な画像処理をする為には、インターレースに関
する処理があってはならず、グラフィックプロセッサーは、個別の走査線でなく
、正方形の画像ピクセルだけを処理する。そのようなフィールドIDは、奇数の走
査線か、偶数の走査線のどちらかの画像ピクセルの場所からのみ受け付けられる
。インターレースのIDの調整は表示機器に出力する時だけになされる。これらの
用途において、記録手段の出現により、視聴者が番組の送出を制御できるように
なり、それは、ユーザーインターフェース420を使って、信号が記録されている
時か、その後で、信号の再生の遅延やその他の特性を制御することできる。実際
に、非常に広い範囲での入力のフレーム速度と出力のフレーム速度の変換が、こ
こに説明された信号のフレーム速度を変えるのに、最も適切な種々の方法を選択
することで、このシステムにより使用可能になっている。
【００６４】 図5は、全ての可能な具体的例を含んではいないが、本発明と互換性がある種
々の映画とビデオの方式の内部相関関係を示す。典型的操作により、マルチフォ
ーマットA/V制作システム162は、映画ベースの素材160を受け取り、そして毎秒2
4フレームの内部の方式で、既に現場で制作された素材とそれらを組み合わせる
。実際、素材は、どのフレーム速度あるいは方式での、ビデオを含む他のどの方
式からでも変換できる。制作効果が実施された後、出力信号は、164に示されて
いる30/60fpsでのHDTV、166で示されている30/60fpsでのワイドスクリーン、170
に示されている25fpsのワイドスクリーン、172に示されている25/50fpsのHDTVを
含み、しかし、それだけに限られるのではなく、必要とされるどの使用にも構成
することができる。さらに、24fpsでの出力信号は、フィルム記録器168を使用で
きる。
【００６５】 図6に、信号は、既存の放送信号210、衛星受信機212そして高速データーネッ
トワーク214へのインターフェースを含む、幾つかのソースのどれからでも提供
される。これらの信号は、データー圧縮処理器222に供給される前に、高速デー
ターネットワークにアクセスする為に、デジタルチューナー218と適切なアダプ
ター機器220に提供される。オプションとして、追加のデーター圧縮は、高速デ
ーターネットワーク214に、ローカルのシステムから信号の送信を提供する。プ
ロセッサー222は、必要な、どのようなデーター伸張そして種々の信号ソースの
為の信号調整を提供して、そして、デジタルチューナー218、そしてアダプター2
20は、オプションとして現存するハードの一部として含まれるが、汎用目的のコ
ンピューターの為の、プラグイン回路基板として実現されることが望まれる。
【００６６】 出力プロセッサー222の出力は内部データーバス226に提供されている。システ
ムマイクロプロセッサー228は、データーバスを制御して、そして、32から128MB
のRAM230、また64MBまでのROM232を備えている。このプロセッサーは、PowerPC6
04、G3、ペンティアムシリーズか他のプロセッサーのような、以前に説明された
ものの一つを使用して、実行される。ハードディスク制御器234は、例えば、内
部ハードディスクドライブ器236、可搬型ハードディスクドライブ238、可搬型に
磁気、光学、磁気光学の媒体(ここに図示されていない)を使った機器、あるいは
テープドライブ240を含む、種々の記録媒体にアクセスでき、これらの記録器は
また、上記で説明したように、PCをレコーダーとして機能させられる。グラフィ
ックプロセッサー242は、オプシションとして、別プラグイン回路基板として実
施される、専用のハードウェアを構成して、種々のフレームサイズ(ピクセルで)
、アスペクト比、そしてフレーム速度との間の変換に必要とする画像操作を行う
。このグラフィックプロセッサーは、望まれる表示出力のタイプにより、16から
32MBのRAM、そして2から8MBのVRAMを使用する。アスペクト比16:9で1280x720の
フレームサイズには、低い範囲のDRAMとVRAMは必要でかつ十分であるが、1920x1
080のフレームサイズでは、高い範囲のDRAMとVRAMが必要である。一般に1280x72
0のサイズは、20インチまでの普通のマルチシンクコンピューター表示モニター
で十分で、そして1920x720のサイズは、35インチまでの普通のマルチシンクコン
ピューター表示モニターが適切である。アナログビデオ出力244は、これらの種
々の表示器の為に、役立っている。このシステムを使用して、(25fpsには、24fp
sの信号を加速して見れる)768x576のPAL/SECAM、1024x576ワイドスクリーン、そ
して1280x720/1920x1080のHDTV、そして(30fpsと60fpsには、良く知られている3
:2プルダウンの技術、そして30fpsをわずかに遅くして見せた29.97fpsにする技
術を役立てて)640x480NTSCと854x480ワイドスクリーン、そして1280x720USAと19
20x1080NHK(Japan)HDTVを含む、種々の方式を表示ができる。
【００６７】 最も高品質の番組素材としては元の撮影を24fpsの35mmのフィルムで行うこと
が、完成度の高い芸術的な制作には歓迎される。そして、それ故の25fpsか30fps
の素材から24fpsの素材に信号素材を構成し直すようにする変換は、データーま
たは番組素材のどのような劣化も起こすことはない。さらに、現在の実用の手段
(加速して24fpsから25fpsへ、3:2プルダウンによる24fpsから30fpsへ)の、遅い
か、同等のフレーム速度のソース信号からインターレースした信号は、元のフレ
ームから適切に合致したフィールドに創りかえらるようにして、偽信号を発生さ
せないように、プログレッシブ走査のフレームとして再構成することもできる。
24fpsのインターレース、25fpsのインターレース、あるいは30fpsのインターレ
ースを早いフレーム速度のプログレッシブ信号から(48fpsプログレッシブ、50fp
sプログレッシブ、あるいは60fpsプログレッシブからそれぞれ)創ることが望ま
れるならば、これらは、信号をインターレースして、必要のないデーターを捨て
ることによって行われる。代わりに、もし、24fpsプログレッシブ、25fpsプログ
レッシブ、30fpsプログレッシブ、あるいは、48fpsプログレッシブ信号をより早
いフレーム速度のプログレッシブ信号(48fpsプログレッシブ、50fpsプログレッ
シブ、60fpsプログレッシブあるいは96fpsプログレッシブからそれぞれ)から創
られることが望まれるならば、これらは、2:1のフレーム削除を行うことにより
できる。これらの技術は図7Aに、図7Bと7Cに典型的な処理のフローチャートを示
した変換チャートと共に、要約されている。
【００６８】 図8は、本発明に基づいた、ユニバーサル再生装置の一つの実現可能なもので
ある。参考例として、DVDタイプのビデオディスク802は、速度制御装置806の制
御のもとに、モーター804が回転して、動かされる。一つあるいはそれ以上のレ
ーザーの読み出し用または、読み書き両様のヘッド808は、位置制御装置810によ
り動かされる。ユーザーインターフェース814の指示で、全体のシステム制御器8
12によって、速度制御装置と位置制御装置の両方が動かされる。この上記に発表
されている種々の実現された技術の選択により、読み出し用あるいは読み書き両
用のヘッドはいくつもの構成方法が決められることを注記する。レーザーヘッド
から復調された信号は信号処理器820に送られ、そして、データーの流れは、一
つは(音声処理装置822に供給される)音声データーの流れと、(画像処理装置830
に供給される)映像データーの流れに分けられる。音声信号の復調処理において
、(例えば、速度制御調整で24fpsから25fpsになる)再生フレーム速度変換は、音
声の素材のピッチ補正の必要性が薦められる。もしこの処理を望まれるならば、
音声処理器822の一部でも実現されるし、あるいは(ここには図示されていないが
)Lexiconのような多くの供給社から提供されている外部の別の装置でもできる。
【００６９】 一般的に830で示されているように、映像のデーターの流れは、グラフィック
スプロセッサーの中で、望まれる最終の出力方式により、多くの改造を受ける。
その必要とされる出力が30fpsの、一般のフレーム速度でのNTSCか、ある他の方
式のワイドスクリーンか、あるいはHDTV信号出力であるとしたならば、24fpsの
ディスクから供給された信号(上記で説明した)変換処理の一部として、“3:2プ
ルダウンの改造を受ける。もし25fpsのディスクから供給された信号であった場
合は、3:2プルダウンの処理が施される前に、24fpsに減速されている。ここで特
筆すべきことは、30fpsと29.97fpsの違いは、0.1%であって、120分の番組の全体
で、173フレームのバッファーが必要とされるだけである。そして、(標準・ワイ
ドスクリーンでは)毎秒5.5MBのデーター速度で、これに対応するのは、約39MBの
記録容量である。また(HDTVでは)79MBの記録容量である。これらの記録容量は半
導体メモリーでもすでに実用になっている。どのような場合でも、一般の24fps
でグラフィックスプロセッサーに供給される信号は同時に、この上記に説明され
た本発明により、(標準・ワイドスクリーン映像インターフェース832で)NTSCとN
TSCワイドスクリーンの両方に互換性のある画像のフレームに、そして、(HDTV映
像インターフェース834で)HDTVに、30fpsと29.97fpsの両方の出力をすることが
できる。
【００７０】 上記で説明したように、オプションのフィルム出力映像インターフェース836
を含むことで、フィルムレコーダーにデジタル映像を出力する。全体的に、グラ
フィックプロセッサー830の出力は、図5に示し、そしてここで上記に説明したマ
ルチフォーマットA/V制作システムのそれらと類似している。さらに、供給され
た信号のアスペクト比と違った方式の出力の信号には、出力するフレームの範囲
内に供給された番組の動きの中心部が入るように、水平か垂直のパンとスキャン
の機能を行う必要がある。この機能は、供給番組の素材に関係したトラッキング
信号を使ってグラフィックプロセッサーの内部において実現される。例えば、そ
れぞれのフレームの一連のデーターの一部として、あるいは、代わりに、供給さ
れた素材の表示中に適用される変更を識別する一覧を通して行われる。トラッキ
ング情報がない場合は、供給番組のアスペクト比を出力のフレームのアスペクト
比に適合するように、画像のフレームを上下か横両側が取り除かれる。この後者
の技術は、図1Aから1Dに参照されているように、上記に説明されている。さらに
、番組素材は、特定の販売地域内で番組素材の視聴を制御するように指示する地
域や地理的情報か、(ハードウェアは米国かドイツでしか売られていないような)
機材の識別するクラスのような、保安の為の情報を含む。この情報は、他のディ
スクとテープによるシステムで使用され、発表されていて、いつもソフトの素材
の法律的契約事項としての問題に関係している。これは、パンとスキャンのトラ
ッキング信号の検出と応用に似た方法で処理され、そして、この信号処理器820
は、制御器812の指示のもとにこれらの規制を強制するように実行する。
【００７１】 代わりに、もし25fpsの出力が望まれるならば、ディスク802のビデオの情報を
早いフレーム速度で、繰り返し再生するように、システムの種々の部品を構成す
るだけであり、単純なことである。制御器は、(必要ならば)速度制御器806が、
早いフレーム速度に合うように、増加したデーター速度を維持するように、モー
ター804を非常に早い速度で回転するように形成される。音声処理器822、はもし
それが装備されていたならば、早いフレーム速度に関連したピッチを変える補正
をするように形成される。そして、グラフィックプロセッサーは、全ての出力信
号を25fpsのフレーム速度で、供給するように形成される。音声のピッチを補正
する代わりの方法として、既に補正された追加の音声データーがディスクに保存
される。フレーム速度が変わった時、対応する音声データーが本発明により選択
される。
【００７２】 さらに別の方法では、25fpsで制作されて、ディスクの形式の大規模記録手段
に保存された素材は、伝統的な標準・ワイドスクリーンのPAL方式の信号から供
給できる。減速の方法を使って、これらの信号は既に24fpsのフレーム速度に変
換できるようになっているし、上記に説明されているように、24fpsから種々の3
0fpsのフレーム速度の変換は実現できる。この機能は、ほぼ伝統的なPAL方式の
機材を使うことにより、経済的な制作を可能にして、HDTVのマーケットに向けた
素材の供給を容易にするようにするなど、HDTVの商業的発展に意義がある。
【００７３】 出力のフレーム速度の幅広い範囲が、図4と図7A-7Eに関して、この上記で説明
されているように、加速、減速、3:2プルダウン、そして他のフィールドの再配
列、フレームの繰り返し、フレームの削除などの技術の組み合わせにより実用に
なっているし、そして、これらの種々の組み合わせと取り組み方も、本発明の範
囲に入るように検討されるべきである。さらに、これらの技術は、実際のデータ
ー・情報の速度を加速せずに、表示を増やすことによって、よりスムーズなはっ
きりした動きを提供できる表示装置のような、ラインダブル、ライン四倍化やデ
ィインターレースなどのような画像処理を行うハードとソフト、あるいはそれぞ
れを組み合わせる。一つの例は、内部方式の24fpsの信号を、ディインターレー
スやラインダブルのようなフィールドを倍化する技術を使って、48fpsの信号に
変換する。その後、この処理はフレーム保存技術により、フレームを繰り返した
96fpsの出力に処理できる。これらの表示関連の改善も、本発明の直接の関係と
して、ここに開示発表する発明の範囲の中に含まれるように、考慮されるべきで
ある。これらの種々の組み合わせと変換の方法の参考例が、図7Aの表と図7Bのチ
ャートの中に、示されている。
【００７４】 一般的に、ここに説明されている機能の全ては一つの機器に含まれる必要はな
く、（外部のデーターレコーダーや表示機器などのように）種々の外部の機器を
通して役割分担されたほうが良いであろう。さらに、このシステムの特定の構成
は、(30fpsNTSCでなく、25fpsPAL出力の使用のような)その用途に必要なグラフ
ィック機能だけを含み、そして、(プリンター出力などの)特定のオプションを取
り除いてもよい。そしてこれらの変形は本発明の範囲の中にあるように考慮され
るべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】 本発明の推奨する画像のアスペクト比とピクセルサイズを示す
図。
【図１ｂ】 本発明の推奨する画像のアスペクト比とピクセルサイズを示す
図。
【図１ｃ】 本発明の推奨する画像のアスペクト比とピクセルサイズを示す
図。
【図１ｄ】 本発明の推奨する画像のアスペクト比とピクセルサイズを示す
図。
【図２】 ディスク/テープによるビデオ記録の機能を示すブロック図。
【図３】 マルチフォーマットA/V制作システムを構成する部分を示すブロ
ック図。
【図４】 フレーム変換を行う非同期の読み書きができる映像番組の、保存
できる手段を実現する方法を示すブロック図。
【図５】 数多くの種類の既存の、そして予定の映像方式に対するマルチフ
ォーマットA/V制作システムとの相互関係を示すブロック図。
【図６】 地上放送、衛星受信機、そしてデーターネットワークインターフ
ェースにより供給される信号を含む完全なテレビ制作システムの実現を示すブロ
ック図。
【図７ａ】 幾つかの最も一般的に選択したフレーム速度を相互に変換する
方法を示す図。
【図７ｂ】 幾つかの最も一般的に選択したフレーム速度を相互に変換する
方法を示す図。
【図７ｃ】 フレーム速度変換処理の可能な方法の詳細を示す図。
【図７ｄ】 フレーム速度変換処理の可能な方法の詳細を示す図。
【図７ｅ】 フレーム速度変換処理の可能な方法の詳細を示す図。
【図７ｆ】 フレーム速度変換処理の可能な方法の詳細を示す図。
【図７ｇ】 フレーム速度変換処理の可能な方法の詳細を示す図。
【図７ｈ】 フレーム速度変換処理の可能な方法の詳細を示す図。
【図７ｉ】 フレーム速度変換処理の可能な方法の詳細を示す図。
【図８】 マルチフォーマット用のユニバーサル再生装置の実現を示すブロ
ック図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ビデオ番組の制作の方法であって、 入力フォーマットで入力番組を受け取り、 必要ならば、入力番組を18MHzを超えるサンプリング周波数でサンプルするこ
    とにより、入力ビデオ番組をデジタル制作フォーマットに変換し、 大容量デジタルビデオ保存手段を提供し、 希望するフレーム速度と画素数の画像大きさを持つ形式のビデオ番組を出力す
    るために、大容量ビデオ保存手段を選択的に使用してビデオ番組を制作フォーマ
    ットで処理する、 各ステップを有する方法。
  2. 【請求項２】 制作フォーマットは、毎秒24フレームのフレーム速度を使用
    する請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 ビデオ番組を制作フォーマットで処理するステップは、画素
    補間を使用する請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 番組の出力形式は、1024x576、1280x720、又は1920x1080の
    画素数の画像大きさを持つ請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 1024x576と1280x720の画素数の画像大きさで、37MHzまでの
    サンプル周波数を使用する請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 1920x1080の画素数の画像大きさで、74.25MHzまでのサンプ
    ル周波数を使用する請求項４に記載の方法。
  7. 【請求項７】 入力ビデオ番組は、標準かワイドスクリーンのNTSCかPALで
    ある請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 番組の出力形式は、標準かワイドスクリーンのNTSCかPALで
    ある請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】 入力ビデオ番組を受け取るステップは、600本以上の解像度
    を持つカメラから入力番組を受け取ることを含む請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 データー圧縮した方式で番組を保存するステップをさらに
    含む請求項１に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 圧縮方式が、MPEG-2である請求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 制作フォーマットのビデオ番組を処理するステップが、4:
    2:2の10ビット処理を使うことを含む請求項１に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 番組の出力形式のフレーム速度は、入力と制作フォーマッ
    トの内の一つあるいは両方よりも早い請求項１に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 番組の出力形式のフレーム速度は、入力と制作フォーマッ
    トの内の一つあるいは両方よりも遅い請求項１に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 大容量デジタルビデオ保存手段は、フレーム変換を行う為
    に使用される非同期の読み書きができる能力を含む請求項１に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 制作フォーマットのビデオ番組を処理するステップは、ラ
    インの2倍化又は4倍化を使用することを含む請求項１に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 向上した解像度のビデオ番組を制作する方法であって、 600本またはそれ以上の解像度の性能を持つソースから標準解像度テレビ(SDTV
    )の番組を受け取り、 18MHzを超えるサンプル周波数で、入力番組をサンプルすることによって入力
    ビデオ番組をデジタル制作フォーマットに変換し、 番組をデーター圧縮された状態で保存し、 所望のフレーム速度と画素数の画像大きさを持った向上した解像度の形式の番
    組を出力するために、制作フォーマットで番組を処理する、 各ステップを有する方法。
  18. 【請求項１８】 制作フォーマットは、毎秒24フレームのフレーム速度を使
    用する請求項１７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 SDTV番組は、標準かワイドスクリーンかNTSCかPALである
    請求項１７に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 番組の向上した解像度の形式.は、1024x576、1280x720、
    又は1920x1080の画素数の画像大きさを持つ請求項１７に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 1024x576、又は1280x720の画素数の画像大きさで、37MHz
    までのサンプル周波数を使用する請求項２０に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 1920x1080の画素数の画像大きさで、74.25MHzまでのサン
    プル周波数を使用する請求項２０に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 ソースがビデオカメラである請求項１７に記載の方法。
  24. 【請求項２４】 圧縮方式が、MPEG-2である請求項１７に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 制作フォーマットのビデオ番組を処理するステップは、4:
    2:2の10ビット処理を使用することを含む請求項１７に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 番組の向上した解像度の形式のフレーム速度は、入力と制
    作フォーマットの内の一つあるいは両方より早い請求項１７に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 番組の向上した解像度の形式のフレーム速度は、入力と制
    作フォーマットの内の一つあるいは両方より遅い請求項１７に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 制作フォーマットのビデオ番組を処理するステップが、画
    素補間を使用することを含む請求項１７に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 制作フォーマットのビデオ番組を処理するステップが、ラ
    イン2倍化あるいは４倍化を使用することを含む請求項１７に記載の方法。
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