JP2004007628A - 画像信号入出力処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】コンピュータで画像処理が簡単に行え、かつデータ圧縮も容易に行える画像信号、特にテレビジョン信号の信号フォーマットの技術を提供する。
【解決手段】アスペクト比が16:9の従来の順次走査方式の有効走査線数は480本であるので、画素をスクエアにする為には、水平有効画素数を約853に設定すれば良い。しかしながら、画像データを、JPEGやMPEGを用いる場合、離散コサイン変換(DCT)の1ブロックは8画素×8画素であり、色差情報は一般的に輝度の半分のサンプル点とする為、画素数が16の倍数になっている方が都合がよい。16の倍数で、853に最も近い倍数は848であるが、この848は他の画像信号からの変換を考えると、変換時のハードウェアの規模が増大してしまう。そこで、水平有効画素数を約853に近く16の倍数である864画素とした。
【選択図】図1
【解決手段】アスペクト比が16:9の従来の順次走査方式の有効走査線数は480本であるので、画素をスクエアにする為には、水平有効画素数を約853に設定すれば良い。しかしながら、画像データを、JPEGやMPEGを用いる場合、離散コサイン変換(DCT)の1ブロックは8画素×8画素であり、色差情報は一般的に輝度の半分のサンプル点とする為、画素数が16の倍数になっている方が都合がよい。16の倍数で、853に最も近い倍数は848であるが、この848は他の画像信号からの変換を考えると、変換時のハードウェアの規模が増大してしまう。そこで、水平有効画素数を約853に近く16の倍数である864画素とした。
【選択図】図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像信号の信号フォーマット、及び変換技術に関し、特にテレビジョン信号における信号フォーマット、及び変換技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、高画質の要求から、走査方式がインタレース方式から順次走査方式に移行しつつある。代表的な順次走査方式のディジタルインタフェースとしては、525順次走査(以下、525pと言う)アナログ信号の輝度信号を周波数27MHzでサンプリングし、色差信号を13.5MHzでサンプリングする4:2:2p方式と、525順次走査アナログ信号の輝度信号を周波数27MHzでサンプリングし、色差信号を6.75MHzでサンプリングする4:2:0p方式とが知られている。
【0003】
上述の4:2:2p方式及び4:2:0p方式は、有効走査線数が480本、有効水平画像数が720画素であり、そのアスペクト比は16:9である。一方、近年のコンピュータの隆盛に伴い、画像もコンピュータで処理する場合が多くなってきた。
【0004】
ところで、画像データはデータ量が巨大なものとなる為、画像をデジタル化して伝送したり、CD−ROMやハードディスクなどの記録媒体に記録したりする場合には通常圧縮符号化される。
【0005】
圧縮符号化方式の中では、画像の空間周波数が低周波に集中する性質を利用して圧縮を行うDCTをベースとした符号化方式が比較的多く使用されている。これはJPEG(Joint Photographic Experts Group)やMPEG(Moving PictureExperts Group)などの国際標準である符号化方式でも採用されている。図4(a)〜(f)にMPEGに準拠した符号フォーマットの階層図を示す。MPEGの符号は図4(a)に示すようにいくつかの階層構造となっている。一番上の階層が図4(a)に示したビデオ・シーケンスであり、複数のGOP(Group Of Picture) から構成される。
【0006】
GOPは図4(b)に示したとおり、複数のピクチャから構成される。そして、1つのピクチャが1枚の画像を示している。ピクチャはフレーム内符号であるIピクチャと、前方向のみのフレーム間符号であるPピクチャと、前後の双方間のフレーム間符号であるBピクチャの3種類がある。ピクチャは図4(c)に示したように任意の領域に分割された複数のスライスから構成される。スライスは左から右へ、または上から下への順序で並んだ複数のマクロブロックから構成される。
【0007】
マクロブロックは図4(e)に示したように16×16ドットのブロックを更に8×8ドットのブロックに分割して輝度成分(Y1,Y2,Y3,Y4)と輝度成分に一致する領域の8×8ドットのブロックの色差成分(Cb,Cr)の6個のブロックとから構成される。従って、ピクチャが16×16ドットのブロックに分割されることが前提となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の如く4:2:2p方式及び4:2:0p方式は、有効走査線数が480本、有効水平画像数が720画素であり、そのアスペクト比は16:9である。従って、各画素の形状はスクエア(正方)ではなく、4:2:2p方式及び4:2:0p方式の画像信号はコンピュータで簡単に画像処理することは出来なかった。何故なら、コンピュータで画像を処理する場合、例えばある画像を画面上で回転する場合、各画素の形状がスクエアでないと、回転した画像が元の画像と異なった形状となってしまう。
【0009】
そこで本発明の目的は、コンピュータで画像処理が簡単に行え、かつデータ圧縮も容易に行える画像信号、特にテレビジョン信号の信号フォーマット、及び従来の画像信号をその画像信号に変換する技術を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成する第1の発明は、画像信号入出力処理装置であって、
アスペクト比が16:9であり、有効走査線数が480本、有効水平画素数が864個の画像信号が入出力されることを特徴とする。
【0011】
本発明の目的を達成する第2の発明は、画像信号の変換装置であって、
アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が720個の画像信号における輝度のサンプリングレートを6/5倍に変換し、アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が864個の画素信号に変換する手段を有することを特徴とする。
【0012】
本発明の目的を達成する第3の発明は、画像信号の変換装置であって、
アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が640個の画像信号における輝度のサンプリングレートを27/20倍に変換し、アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が864個の画素信号に変換する手段を有することを特徴とする。
【0013】
本発明の目的を達成する第の4発明は、画像信号の変換装置であって、
アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が1280個の画像信号における輝度のサンプリングレートを27/40倍に変換し、アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が864個の画素信号に変換する手段を有することを特徴とする。
【0014】
本発明の目的を達成する第5の発明は、画像信号の変換装置であって、
アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が1440個の画像信号における輝度のサンプリングレートを3/5倍に変換し、アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が864個の画素信号に変換する手段を有することを特徴とする。
【0015】
本発明の目的を達成する第6の発明は、画像信号の変換装置であって、
アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が1920個の画像信号における輝度のサンプリングレートを9/20倍に変換し、アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が864個の画素信号に変換する手段を有することを特徴とする。
【0016】
本発明が提案する、この信号フォーマットは、各画素の形状がほぼスクエアであり、縦横の画素数が16の倍数となる為、そのままJPEGやMPEGの圧縮符号化方式を用いることが出来る。
【0017】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の信号フォーマットについて説明する。本発明の信号フォーマットは、図1に示す如く、アスペクト比が16:9の画面において、有効走査線数が480本、有効水平画素数が864個であることを特徴とする。
【0018】
アスペクト比が16:9の従来の順次走査方式の有効走査線数は480本である。この有効走査線数を変更せずに各画素が正方な画素を得るためには、画素数が下記の式を満足するものであればよい。
【0019】
画素数=16/9×480=853.3
従って、水平有効画素数を約853に設定すれば、各画素がスクエアな画素となり、コンピュータでの画像処理が容易に出来る。
【0020】
ところで、この画像データを記録・伝送する場合、非圧縮の状態では画像のデータ量は膨大なものとなり、データ圧縮は欠かせない。しかし、上述したJPEGやMPEGを用いる場合、離散コサイン変換(DCT)の1ブロックは8画素×8画素であり、色差情報は一般的に輝度の半分のサンプル点とする為、画素数が16の倍数になっている方が都合がよい。
【0021】
16の倍数で、853に最も近い倍数は848であるが、この848は他の画像信号からの変換を考えると、変換時のハードウェアの規模が増大してしまう。例えば、走査線480本飛越走査(以下、480iと呼ぶ)や、走査線480本順次走査(以下、480pと呼ぶ)フォーマットでは、水平有効画素数が720画素である。従って、この画素数を848個にする為には、輝度のサンプリングレートを53/45倍、すなわち、ハードウェ的には輝度のサンプリングレートを53倍周した後に45分周しなければならない。他の信号フォーマットも同様なことが起こる。
【0022】
そこで、他の画像フォーマットからも変換が容易で、かつ、JPEGやMPEG等の画像圧縮の使用を考慮し、正方に近い画素を得るため、水平有効画素数を約853に近く16の倍数である864画素とした。これにより、コンピュータでの画像処理が容易にでき、更にJPEGやMPEG等の画像圧縮の技術が用いることができる。
【0023】
実際、本発明が提案する水平有効画素数が864個の画像信号は、水平画素数が異なる他の信号フォーマットからの変換にも都合が良い。
【0024】
例えば、VGAフォーマットでは、水平有効画素数が640画素である。従って、この画素数を本発明が提案する水平有効画素数が864画素に変換する為には、輝度のサンプリングレートを27/20にすれば良く、ハードウェアの規模を増大させずに、変換装置を設計することができる。
【0025】
また、特に480iや、480pフォーマットでは、水平有効画素数が720画素である。従って、この画素数を本発明が提案する水平有効画素数が864画素に変換する為には、輝度のサンプリングレートを6/5にすれば良く、非常にハードウェアの規模が小さい変換装置を設計することができる。
【0026】
更に、有効走査線720本順次走査(以下、720p呼ぶ)フォーマットでは、水平有効画素数が1280画素である。従って、この画素数を本発明が提案する水平有効画素数が864画素に変換する為には、輝度のサンプリングレートを27/40にすれば良く、ハードウェアの規模を増大させずに、変換装置を設計することができる。
【0027】
更に、有効走査線1080本飛越走査(以下、1080iと呼ぶ)や、有効走査線1080本順次走査(以下、1080pと呼ぶ)フォーマットのうち、水平有効画素数が1920画素の場合には、本発明が提案する水平有効画素数が864画素の画像信号に変換する為には、輝度のサンプリングレートを9/20にすれば良く、ハードウェアの規模を増大させずに、変換装置を設計することができる。
【0028】
更に、1080iや、1080pフォーマットのうち、水平有効画素数が1440画素の場合、本発明が提案する水平有効画素数が864画素の画像信号に変換する為には、輝度のサンプリングレートを3/5にすれば良く、非常にハードウェアの規模が小さい変換装置を設計することができる。
【0029】
次に、変換装置の一例として、4:2:2p方式の信号を本発明の信号フォーマットに変換する装置について説明する。
【0030】
4:2:2p方式はディジタルインタフェースであり、525pアナログ信号の輝度信号がサンプリング周波数27MHzで、色差信号が13.5MHzでサンプリングされた8:4:4方式の映像データを、ライン一本毎にインタレース状に抜き出したものを一組のインタレースデータとし、抜き出したラインと相補関係にあるラインを別のインタレースデータとして分けた後、時間軸上に2倍に伸長して、各々が13.5MHzサンプリングの525インタレースデジタルコンポーネント信号と同一データ構造の二つのビットストリームでインタフェースするものである。
【0031】
従って、4:2:2p方式の輝度データYのサンプリング周波数は27MHzであり、色差データCB,CRのサンプリング周波数は13.5MHzである。
【0032】
そこで、輝度データY及び色差データCB,CRのサンプリングレートを6/5倍に変更して、有効水平画素数を864個に変換する。
【0033】
以下、4:2:2p方式の信号を本発明の信号フォーマットに変換する装置について、図2を参照しながら説明する。図2は本変換装置のブロック図である。
【0034】
21は分離回路である。この分離回路21は4:2:2p方式のデータを、輝度データY、色差データCB及び色差データCRに分離する。22は第1のPLL回路であり、輝度データYのサンプリング周波数である27MHzに同期した6倍の周波数の162MHzのクロック信号を生成する。231は第2のPLL回路であり、色差データCBのサンプリング周波数である13.5MHzに同期した6倍の周波数の81MHzのクロック信号を生成する。
【0035】
232は第3のPLL回路であり、色差データCRのサンプリング周波数である13.5MHzに同期した6倍の周波数の81MHzのクロック信号を生成する。24は第1の内挿/フィルタ回路である。この内挿/フィルタ回路24は、PLL回路22からの162MHzのクロック信号に基づいて、各画素の輝度データYの間に0データを5個挿入する。そして、挿入したことによる生じる高調波成分を除去する。更に、内挿/フィルタ回路24は、0を挿入したことによりレベルが低下するので、6倍のゲインを与えている。
【0036】
251は第2の内挿/フィルタ回路である。この内挿/フィルタ回路251は、PLL回路22からの81MHzのクロック信号に基づいて、各画素の色差データCBの間に0データを5個挿入する。そして、挿入したことによる生じる高調波成分を除去する。更に、内挿/フィルタ回路251は、0を挿入したことによりレベルが低下するので、6倍のゲインを与えている。
【0037】
252は第3の内挿/フィルタ回路である。この内挿/フィルタ回路252は、PLL回路22からの81MHzのクロック信号に基づいて、各画素の色差データCRの間に0データを5個挿入する。そして、挿入したことによる生じる高調波成分を除去する。更に、内挿/フィルタ回路252は、0を挿入したことによりレベルが低下するので、6倍のゲインを与えている。
【0038】
26は第1の分周回路である。この分周回路26は、PLL回路22からの162MHzのクロック信号を入力し、この162MHzのクロック信号を5分周して32.4MHzのクロック信号を生成する。271は第2の分周回路である。この分周回路27は、PLL回路231からの81MHzのクロック信号を入力し、この81MHzのクロック信号を5分周して16.2MHzのクロック信号を生成する。
【0039】
272は第2の分周回路である。この分周回路27は、PLL回路232からの81MHzのクロック信号を入力し、この81MHzのクロック信号を5分周して16.2MHzのクロック信号を生成する。28は第1の間引き回路である。この間引き回路28は、分周回路26からの32.4MHzのクロック信号に基づいて、内挿された輝度データYを間引きする。そして、水平有効画素数が864個のデータを出力する。
【0040】
291は第2の間引き回路である。この間引き回路291は、分周回路27からの16.2MHzのクロック信号に基づいて、内挿された色差データCBを間引きする。そして、水平有効画素数が864/2個のデータを出力する。は第3の間引き回路である。この間引き回路292は、分周回路27からの16.2MHzのクロック信号に基づいて、内挿された色差データCRを間引きする。そして、水平有効画素数が864/2個のデータを出力する。
【0041】
30はデジタル圧縮エンコーダであり、水平有効画素が864個の輝度データYと、水平有効画素数が864/2個の色差データCB及び水平有効画素数が864/2個の色差データCRとを入力し、デジタル圧縮する。
【0042】
次に、4:2:0p方式の信号を本発明の信号フォーマットに変換する装置について説明する。
【0043】
4:2:0p方式は、上述した8:4:4方式の映像データの色差信号のみを垂直低域通過フィルタに通した後、垂直方向に1本毎にインタレース状に間引いたデータ方式である。従って、輝度信号は27MHzサンプリングの順次走査データを持ち、色差信号は6.75MHzサンプリングのデータを持つ。従って、上述の4:2:0p方式における変換装置のPLL回路231及びPLL回路232が、色差データのサンプリング周波数である6.75MHzに同期した40.5MHzのクロック信号を生成するようにすればよい。
【0044】
以下、図3を参照しながら動作を説明する。4:2:0p方式のデータが分離回路21に入力され、輝度データY、色差データCB及び色差データCRに分離される。そして、輝度データYは、PLL回路22で生成された162MHzのクロック信号に基づいて、内挿/フィルタ回路24で内挿されて高調波成分が除去される。すなわち、輝度データYは、画素数が6倍のデータに変換されたことになる。
【0045】
又、色差データCB,は、PLL回路231で生成された40.5MHzのクロック信号に基づいて、内挿/フィルタ回路251で内挿されると共に、高調波成分が除去される。すなわち、色差データCBは、画素数が6倍のデータに変換されたことになる。同様に、色差データCRは、PLL回路232で生成された40.5MHzのクロック信号に基づいて、内挿/フィルタ回路252で内挿されると共に、高調波成分が除去される。すなわち、色差データCRは、画素数が6倍のデータに変換されたことになる。
【0046】
一方、PLL回路22で生成された162MHzのクロック信号は、分周回路26により5分周される。そして、32.4MHzのクロック信号が生成される。又、PLL回路231及びPLL回路232で生成された40.5MHzのクロック信号は、分周回路271及び分周回路272により5分周される。そして、8.1MHzのクロック信号が生成される。
【0047】
内挿された輝度データYは、間引き回路28により、32.4MHzサンプルで間引きされる。すなわち、6個の画素毎に5個間引きされ、864サンプルの輝度データが出力される。又、内挿された色差データCBは、間引き回路291により、8.1MHzサンプルで間引きされる。すなわち、6個の画素毎に5個間引きされる。同様に、内挿された色差データCRは、間引き回路292により、8.1MHzサンプルで間引きされる。すなわち、6個の画素毎に5個間引きされる。そして、色差データとしては、864/2サンプルのデータが出力される。
【0048】
そして、デジタル圧縮エンコーダ30により、864サンプルの輝度データと864/2サンプルの色差データとはデジタル圧縮される。尚、図2、図3の例では説明を解りやすくする為、Y、CB及びCR毎にPLL回路を設けたが、実際にはPLL回路22の一つでよく、図2の例では1/2分周、図3の例では1/4分周して各々81MHz、40.5MHzのクロックを得ることが可能である。
【0049】
尚、本発明の画像信号入出力装置の適用例として、変換装置について説明したが、アスペクト比が16:9であり、有効走査線数が480本、有効水平画素数が864個の画像信号が入出力される装置、例えばディスプレ等であっても良い。
【0050】
また、上述の実施の形態では、4:2:0pと4:2:2pとの例を示したが、VGA、720p、1080i、1080pでも基本的に同じ原理で変換が可能であり、PLLの周波数倍率や分周周波数、フィルタの設定値が異なるだけである。
【0051】
【発明の効果】
本発明の画像信号の信号フォーマットは、アスペクト比が16:9において各画素が正方であるので、コンピュータでの画像処理が容易にできる。又、縦横の画素数が16の倍数であるため、JPEGやMPEG等のデータ圧縮にも適している。
【0052】
更に、他の信号フォーマットの画像信号を、本発明の画像信号に変換する際にも、複雑なレート変換器を用いることなく、簡単な構成で変換することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の画像信号の信号フォーマットを説明する為の図である。
【図2】図2は本発明の変換装置のブロック図である。
【図3】図3は本発明の変換装置のブロック図である。
【図4】図4はデータ圧縮の技術について説明する為の図である。
【符号の説明】
21 分離回路
22,23 PLL回路
24,25,25内挿/フィルタ回路
26,27 分周回路
28,291,292間引き回路
30 エンコーダ
【発明の属する技術分野】
本発明は画像信号の信号フォーマット、及び変換技術に関し、特にテレビジョン信号における信号フォーマット、及び変換技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、高画質の要求から、走査方式がインタレース方式から順次走査方式に移行しつつある。代表的な順次走査方式のディジタルインタフェースとしては、525順次走査(以下、525pと言う)アナログ信号の輝度信号を周波数27MHzでサンプリングし、色差信号を13.5MHzでサンプリングする4:2:2p方式と、525順次走査アナログ信号の輝度信号を周波数27MHzでサンプリングし、色差信号を6.75MHzでサンプリングする4:2:0p方式とが知られている。
【0003】
上述の4:2:2p方式及び4:2:0p方式は、有効走査線数が480本、有効水平画像数が720画素であり、そのアスペクト比は16:9である。一方、近年のコンピュータの隆盛に伴い、画像もコンピュータで処理する場合が多くなってきた。
【0004】
ところで、画像データはデータ量が巨大なものとなる為、画像をデジタル化して伝送したり、CD−ROMやハードディスクなどの記録媒体に記録したりする場合には通常圧縮符号化される。
【0005】
圧縮符号化方式の中では、画像の空間周波数が低周波に集中する性質を利用して圧縮を行うDCTをベースとした符号化方式が比較的多く使用されている。これはJPEG(Joint Photographic Experts Group)やMPEG(Moving PictureExperts Group)などの国際標準である符号化方式でも採用されている。図4(a)〜(f)にMPEGに準拠した符号フォーマットの階層図を示す。MPEGの符号は図4(a)に示すようにいくつかの階層構造となっている。一番上の階層が図4(a)に示したビデオ・シーケンスであり、複数のGOP(Group Of Picture) から構成される。
【0006】
GOPは図4(b)に示したとおり、複数のピクチャから構成される。そして、1つのピクチャが1枚の画像を示している。ピクチャはフレーム内符号であるIピクチャと、前方向のみのフレーム間符号であるPピクチャと、前後の双方間のフレーム間符号であるBピクチャの3種類がある。ピクチャは図4(c)に示したように任意の領域に分割された複数のスライスから構成される。スライスは左から右へ、または上から下への順序で並んだ複数のマクロブロックから構成される。
【0007】
マクロブロックは図4(e)に示したように16×16ドットのブロックを更に8×8ドットのブロックに分割して輝度成分(Y1,Y2,Y3,Y4)と輝度成分に一致する領域の8×8ドットのブロックの色差成分(Cb,Cr)の6個のブロックとから構成される。従って、ピクチャが16×16ドットのブロックに分割されることが前提となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の如く4:2:2p方式及び4:2:0p方式は、有効走査線数が480本、有効水平画像数が720画素であり、そのアスペクト比は16:9である。従って、各画素の形状はスクエア(正方)ではなく、4:2:2p方式及び4:2:0p方式の画像信号はコンピュータで簡単に画像処理することは出来なかった。何故なら、コンピュータで画像を処理する場合、例えばある画像を画面上で回転する場合、各画素の形状がスクエアでないと、回転した画像が元の画像と異なった形状となってしまう。
【0009】
そこで本発明の目的は、コンピュータで画像処理が簡単に行え、かつデータ圧縮も容易に行える画像信号、特にテレビジョン信号の信号フォーマット、及び従来の画像信号をその画像信号に変換する技術を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成する第1の発明は、画像信号入出力処理装置であって、
アスペクト比が16:9であり、有効走査線数が480本、有効水平画素数が864個の画像信号が入出力されることを特徴とする。
【0011】
本発明の目的を達成する第2の発明は、画像信号の変換装置であって、
アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が720個の画像信号における輝度のサンプリングレートを6/5倍に変換し、アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が864個の画素信号に変換する手段を有することを特徴とする。
【0012】
本発明の目的を達成する第3の発明は、画像信号の変換装置であって、
アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が640個の画像信号における輝度のサンプリングレートを27/20倍に変換し、アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が864個の画素信号に変換する手段を有することを特徴とする。
【0013】
本発明の目的を達成する第の4発明は、画像信号の変換装置であって、
アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が1280個の画像信号における輝度のサンプリングレートを27/40倍に変換し、アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が864個の画素信号に変換する手段を有することを特徴とする。
【0014】
本発明の目的を達成する第5の発明は、画像信号の変換装置であって、
アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が1440個の画像信号における輝度のサンプリングレートを3/5倍に変換し、アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が864個の画素信号に変換する手段を有することを特徴とする。
【0015】
本発明の目的を達成する第6の発明は、画像信号の変換装置であって、
アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が1920個の画像信号における輝度のサンプリングレートを9/20倍に変換し、アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が864個の画素信号に変換する手段を有することを特徴とする。
【0016】
本発明が提案する、この信号フォーマットは、各画素の形状がほぼスクエアであり、縦横の画素数が16の倍数となる為、そのままJPEGやMPEGの圧縮符号化方式を用いることが出来る。
【0017】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の信号フォーマットについて説明する。本発明の信号フォーマットは、図1に示す如く、アスペクト比が16:9の画面において、有効走査線数が480本、有効水平画素数が864個であることを特徴とする。
【0018】
アスペクト比が16:9の従来の順次走査方式の有効走査線数は480本である。この有効走査線数を変更せずに各画素が正方な画素を得るためには、画素数が下記の式を満足するものであればよい。
【0019】
画素数=16/9×480=853.3
従って、水平有効画素数を約853に設定すれば、各画素がスクエアな画素となり、コンピュータでの画像処理が容易に出来る。
【0020】
ところで、この画像データを記録・伝送する場合、非圧縮の状態では画像のデータ量は膨大なものとなり、データ圧縮は欠かせない。しかし、上述したJPEGやMPEGを用いる場合、離散コサイン変換(DCT)の1ブロックは8画素×8画素であり、色差情報は一般的に輝度の半分のサンプル点とする為、画素数が16の倍数になっている方が都合がよい。
【0021】
16の倍数で、853に最も近い倍数は848であるが、この848は他の画像信号からの変換を考えると、変換時のハードウェアの規模が増大してしまう。例えば、走査線480本飛越走査(以下、480iと呼ぶ)や、走査線480本順次走査(以下、480pと呼ぶ)フォーマットでは、水平有効画素数が720画素である。従って、この画素数を848個にする為には、輝度のサンプリングレートを53/45倍、すなわち、ハードウェ的には輝度のサンプリングレートを53倍周した後に45分周しなければならない。他の信号フォーマットも同様なことが起こる。
【0022】
そこで、他の画像フォーマットからも変換が容易で、かつ、JPEGやMPEG等の画像圧縮の使用を考慮し、正方に近い画素を得るため、水平有効画素数を約853に近く16の倍数である864画素とした。これにより、コンピュータでの画像処理が容易にでき、更にJPEGやMPEG等の画像圧縮の技術が用いることができる。
【0023】
実際、本発明が提案する水平有効画素数が864個の画像信号は、水平画素数が異なる他の信号フォーマットからの変換にも都合が良い。
【0024】
例えば、VGAフォーマットでは、水平有効画素数が640画素である。従って、この画素数を本発明が提案する水平有効画素数が864画素に変換する為には、輝度のサンプリングレートを27/20にすれば良く、ハードウェアの規模を増大させずに、変換装置を設計することができる。
【0025】
また、特に480iや、480pフォーマットでは、水平有効画素数が720画素である。従って、この画素数を本発明が提案する水平有効画素数が864画素に変換する為には、輝度のサンプリングレートを6/5にすれば良く、非常にハードウェアの規模が小さい変換装置を設計することができる。
【0026】
更に、有効走査線720本順次走査(以下、720p呼ぶ)フォーマットでは、水平有効画素数が1280画素である。従って、この画素数を本発明が提案する水平有効画素数が864画素に変換する為には、輝度のサンプリングレートを27/40にすれば良く、ハードウェアの規模を増大させずに、変換装置を設計することができる。
【0027】
更に、有効走査線1080本飛越走査(以下、1080iと呼ぶ)や、有効走査線1080本順次走査(以下、1080pと呼ぶ)フォーマットのうち、水平有効画素数が1920画素の場合には、本発明が提案する水平有効画素数が864画素の画像信号に変換する為には、輝度のサンプリングレートを9/20にすれば良く、ハードウェアの規模を増大させずに、変換装置を設計することができる。
【0028】
更に、1080iや、1080pフォーマットのうち、水平有効画素数が1440画素の場合、本発明が提案する水平有効画素数が864画素の画像信号に変換する為には、輝度のサンプリングレートを3/5にすれば良く、非常にハードウェアの規模が小さい変換装置を設計することができる。
【0029】
次に、変換装置の一例として、4:2:2p方式の信号を本発明の信号フォーマットに変換する装置について説明する。
【0030】
4:2:2p方式はディジタルインタフェースであり、525pアナログ信号の輝度信号がサンプリング周波数27MHzで、色差信号が13.5MHzでサンプリングされた8:4:4方式の映像データを、ライン一本毎にインタレース状に抜き出したものを一組のインタレースデータとし、抜き出したラインと相補関係にあるラインを別のインタレースデータとして分けた後、時間軸上に2倍に伸長して、各々が13.5MHzサンプリングの525インタレースデジタルコンポーネント信号と同一データ構造の二つのビットストリームでインタフェースするものである。
【0031】
従って、4:2:2p方式の輝度データYのサンプリング周波数は27MHzであり、色差データCB,CRのサンプリング周波数は13.5MHzである。
【0032】
そこで、輝度データY及び色差データCB,CRのサンプリングレートを6/5倍に変更して、有効水平画素数を864個に変換する。
【0033】
以下、4:2:2p方式の信号を本発明の信号フォーマットに変換する装置について、図2を参照しながら説明する。図2は本変換装置のブロック図である。
【0034】
21は分離回路である。この分離回路21は4:2:2p方式のデータを、輝度データY、色差データCB及び色差データCRに分離する。22は第1のPLL回路であり、輝度データYのサンプリング周波数である27MHzに同期した6倍の周波数の162MHzのクロック信号を生成する。231は第2のPLL回路であり、色差データCBのサンプリング周波数である13.5MHzに同期した6倍の周波数の81MHzのクロック信号を生成する。
【0035】
232は第3のPLL回路であり、色差データCRのサンプリング周波数である13.5MHzに同期した6倍の周波数の81MHzのクロック信号を生成する。24は第1の内挿/フィルタ回路である。この内挿/フィルタ回路24は、PLL回路22からの162MHzのクロック信号に基づいて、各画素の輝度データYの間に0データを5個挿入する。そして、挿入したことによる生じる高調波成分を除去する。更に、内挿/フィルタ回路24は、0を挿入したことによりレベルが低下するので、6倍のゲインを与えている。
【0036】
251は第2の内挿/フィルタ回路である。この内挿/フィルタ回路251は、PLL回路22からの81MHzのクロック信号に基づいて、各画素の色差データCBの間に0データを5個挿入する。そして、挿入したことによる生じる高調波成分を除去する。更に、内挿/フィルタ回路251は、0を挿入したことによりレベルが低下するので、6倍のゲインを与えている。
【0037】
252は第3の内挿/フィルタ回路である。この内挿/フィルタ回路252は、PLL回路22からの81MHzのクロック信号に基づいて、各画素の色差データCRの間に0データを5個挿入する。そして、挿入したことによる生じる高調波成分を除去する。更に、内挿/フィルタ回路252は、0を挿入したことによりレベルが低下するので、6倍のゲインを与えている。
【0038】
26は第1の分周回路である。この分周回路26は、PLL回路22からの162MHzのクロック信号を入力し、この162MHzのクロック信号を5分周して32.4MHzのクロック信号を生成する。271は第2の分周回路である。この分周回路27は、PLL回路231からの81MHzのクロック信号を入力し、この81MHzのクロック信号を5分周して16.2MHzのクロック信号を生成する。
【0039】
272は第2の分周回路である。この分周回路27は、PLL回路232からの81MHzのクロック信号を入力し、この81MHzのクロック信号を5分周して16.2MHzのクロック信号を生成する。28は第1の間引き回路である。この間引き回路28は、分周回路26からの32.4MHzのクロック信号に基づいて、内挿された輝度データYを間引きする。そして、水平有効画素数が864個のデータを出力する。
【0040】
291は第2の間引き回路である。この間引き回路291は、分周回路27からの16.2MHzのクロック信号に基づいて、内挿された色差データCBを間引きする。そして、水平有効画素数が864/2個のデータを出力する。は第3の間引き回路である。この間引き回路292は、分周回路27からの16.2MHzのクロック信号に基づいて、内挿された色差データCRを間引きする。そして、水平有効画素数が864/2個のデータを出力する。
【0041】
30はデジタル圧縮エンコーダであり、水平有効画素が864個の輝度データYと、水平有効画素数が864/2個の色差データCB及び水平有効画素数が864/2個の色差データCRとを入力し、デジタル圧縮する。
【0042】
次に、4:2:0p方式の信号を本発明の信号フォーマットに変換する装置について説明する。
【0043】
4:2:0p方式は、上述した8:4:4方式の映像データの色差信号のみを垂直低域通過フィルタに通した後、垂直方向に1本毎にインタレース状に間引いたデータ方式である。従って、輝度信号は27MHzサンプリングの順次走査データを持ち、色差信号は6.75MHzサンプリングのデータを持つ。従って、上述の4:2:0p方式における変換装置のPLL回路231及びPLL回路232が、色差データのサンプリング周波数である6.75MHzに同期した40.5MHzのクロック信号を生成するようにすればよい。
【0044】
以下、図3を参照しながら動作を説明する。4:2:0p方式のデータが分離回路21に入力され、輝度データY、色差データCB及び色差データCRに分離される。そして、輝度データYは、PLL回路22で生成された162MHzのクロック信号に基づいて、内挿/フィルタ回路24で内挿されて高調波成分が除去される。すなわち、輝度データYは、画素数が6倍のデータに変換されたことになる。
【0045】
又、色差データCB,は、PLL回路231で生成された40.5MHzのクロック信号に基づいて、内挿/フィルタ回路251で内挿されると共に、高調波成分が除去される。すなわち、色差データCBは、画素数が6倍のデータに変換されたことになる。同様に、色差データCRは、PLL回路232で生成された40.5MHzのクロック信号に基づいて、内挿/フィルタ回路252で内挿されると共に、高調波成分が除去される。すなわち、色差データCRは、画素数が6倍のデータに変換されたことになる。
【0046】
一方、PLL回路22で生成された162MHzのクロック信号は、分周回路26により5分周される。そして、32.4MHzのクロック信号が生成される。又、PLL回路231及びPLL回路232で生成された40.5MHzのクロック信号は、分周回路271及び分周回路272により5分周される。そして、8.1MHzのクロック信号が生成される。
【0047】
内挿された輝度データYは、間引き回路28により、32.4MHzサンプルで間引きされる。すなわち、6個の画素毎に5個間引きされ、864サンプルの輝度データが出力される。又、内挿された色差データCBは、間引き回路291により、8.1MHzサンプルで間引きされる。すなわち、6個の画素毎に5個間引きされる。同様に、内挿された色差データCRは、間引き回路292により、8.1MHzサンプルで間引きされる。すなわち、6個の画素毎に5個間引きされる。そして、色差データとしては、864/2サンプルのデータが出力される。
【0048】
そして、デジタル圧縮エンコーダ30により、864サンプルの輝度データと864/2サンプルの色差データとはデジタル圧縮される。尚、図2、図3の例では説明を解りやすくする為、Y、CB及びCR毎にPLL回路を設けたが、実際にはPLL回路22の一つでよく、図2の例では1/2分周、図3の例では1/4分周して各々81MHz、40.5MHzのクロックを得ることが可能である。
【0049】
尚、本発明の画像信号入出力装置の適用例として、変換装置について説明したが、アスペクト比が16:9であり、有効走査線数が480本、有効水平画素数が864個の画像信号が入出力される装置、例えばディスプレ等であっても良い。
【0050】
また、上述の実施の形態では、4:2:0pと4:2:2pとの例を示したが、VGA、720p、1080i、1080pでも基本的に同じ原理で変換が可能であり、PLLの周波数倍率や分周周波数、フィルタの設定値が異なるだけである。
【0051】
【発明の効果】
本発明の画像信号の信号フォーマットは、アスペクト比が16:9において各画素が正方であるので、コンピュータでの画像処理が容易にできる。又、縦横の画素数が16の倍数であるため、JPEGやMPEG等のデータ圧縮にも適している。
【0052】
更に、他の信号フォーマットの画像信号を、本発明の画像信号に変換する際にも、複雑なレート変換器を用いることなく、簡単な構成で変換することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の画像信号の信号フォーマットを説明する為の図である。
【図2】図2は本発明の変換装置のブロック図である。
【図3】図3は本発明の変換装置のブロック図である。
【図4】図4はデータ圧縮の技術について説明する為の図である。
【符号の説明】
21 分離回路
22,23 PLL回路
24,25,25内挿/フィルタ回路
26,27 分周回路
28,291,292間引き回路
30 エンコーダ
Claims (6)
- 画像信号入出力処理装置であって、
アスペクト比が16:9であり、有効走査線数が480本、有効水平画素数が864個の画像信号が入出力されることを特徴とする画像信号入出力処理装置。 - 画像信号の変換装置であって、
アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が720個の画像信号における輝度のサンプリングレートを6/5倍に変換し、アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が864個の画素信号に変換する手段を有することを特徴とする変換装置。 - 画像信号の変換装置であって、
アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が640個の画像信号における輝度のサンプリングレートを27/20倍に変換し、アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が864個の画素信号に変換する手段を有することを特徴とする変換装置。 - 画像信号の変換装置であって、
アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が1280個の画像信号における輝度のサンプリングレートを27/40倍に変換し、アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が864個の画素信号に変換する手段を有することを特徴とする変換装置。 - 画像信号の変換装置であって、
アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が1440個の画像信号における輝度のサンプリングレートを3/5倍に変換し、アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が864個の画素信号に変換する手段を有することを特徴とする変換装置。 - 画像信号の変換装置であって、
アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が1920個の画像信号における輝度のサンプリングレートを9/20倍に変換し、アスペクト比が16:9であり、有効水平画素数が864個の画素信号に変換する手段を有することを特徴とする変換装置。
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