JP2005347805A - 垂直同期信号検出回路 - Google Patents

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徳人 大内
Takeshi Shimomura
武 下村
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Abstract

【課題】 簡易な構成で安定的に検出できるディジタル回路構成の垂直同期信号検出回路を提供する。
【解決手段】 本発明の垂直同期信号検出回路は、(1)各水平走査ラインについて、垂直同期信号を含む水平走査ラインにおいて垂直同期信号が位置し、垂直同期信号を含まない水平走査ラインにおいて同期信号系の信号が一切位置しない水平方向の1又は複数の箇所の被検出信号の振幅を、垂直同期信号の振幅であるか否かを切り分けることができる閾値と比較する垂直同期箇所弁別手段と、(2)被検出信号が1水平走査ラインずれる毎に変化する、上記垂直同期箇所弁別手段の比較結果のパターンが所定のパターンか否かに基づいて、垂直同期信号を検出する垂直同期判定手段とを有する。
【選択図】 図1

Description

本発明は垂直同期信号検出装置に関し、例えば、テレビジョン信号から垂直同期信号を検出する場合に適用し得るものである。
アナログテレビジョン放送で使用されているテレビジョン信号を、テレビジョン受像機で表示させたりVTRテープに記録させたりする際や、ディジタル化してMPEG2に代表される符号化処理をしたりする際には、映像信号部分の水平方向及び垂直方向の開始タイミングを決定するために、テレビジョン信号から水平同期信号及び垂直同期信号を分離したり検出したりする必要がある。
従来では、非特許文献1に開示されているように、アナログ回路によって、まず、複合映像信号(テレビジョン信号)から複合同期信号を分離し、分離された複合同期信号を、積分回路を通過させた後、閾値と比較することにより、垂直同期信号の分離を行っている場合が多い。なお、垂直同期信号を分離できたことは、垂直同期信号を検出したことと同様である。
また、最近のディジタル技術の進展に伴い、全てのビデオ信号処理をディジタル回路で実行する方法が一般的になってきているが、その場合でも、アナログ回路をディジタル回路に置き換えることによって、ディジタル回路での積分回路やコンパレータを用いて垂直同期信号の分離や検出を行っている場合が多い。
日本放送協会編、「カラーテレビ受信技術」、日本放送出版協会刊(平成2年12月増補版 111頁〜117頁)
しかしながら、ディジタル回路によって、垂直同期信号分離回路や垂直同期信号検出回路を構成するには、時定数の長い積分回路を多段のディジタルフィルタ等で実現する必要があり、言い換えると、多段のディジタルフィルタ等、大規模な回路が必要となる。また、家庭用VTRなどからの非標準ビデオ信号や、ノイズや歪みが多い入力ビデオ信号の場合には、垂直同期期間での積分が正常になされず、垂直同期信号分離回路や垂直同期信号検出回路が正しく動作しない恐れがある。
そのため、簡易な構成で安定的に動作する、ディジタル回路構成の垂直同期信号検出回路が望まれていた。
かかる課題を解決するため、本発明は、ディジタル化された映像信号又は複合同期信号でなる被検出信号から垂直同期信号を検出する垂直同期信号検出回路において、(1)各水平走査ラインについて、垂直同期信号を含む水平走査ラインにおいて垂直同期信号が位置し、垂直同期信号を含まない水平走査ラインにおいて同期信号系の信号が一切位置しない水平方向の1又は複数の箇所の被検出信号の振幅を、垂直同期信号の振幅であるか否かを切り分けることができる閾値と比較する垂直同期箇所弁別手段と、(2)被検出信号が1水平走査ラインずれる毎に変化する、上記垂直同期箇所弁別手段の比較結果のパターンが所定のパターンか否かに基づいて、垂直同期信号を検出する垂直同期判定手段とを有することを特徴とする。
本発明の垂直同期信号検出回路によれば、縦横領域の1又は複数箇所の振幅が、垂直同期信号を含む縦横領域の1又は複数箇所の振幅パターンに合致しているかに基づいて、垂直同期信号を検出しているので、簡易な構成で安定的に垂直同期信号を検出できる。
(A)第1の実施形態
以下、本発明による垂直同期信号検出回路を、アナログ映像信号が入力され、それに対応するディジタル映像データを出力する映像信号ディジタル化装置に適用した第1の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
図1は、第1の実施形態に係る映像信号ディジタル化装置の構成を示すブロック図である。
図1において、第1の実施形態に係る映像信号ディジタル化装置1は、アナログ/ディジタル(A/D)変換器2、クロック抽出(CLK抽出)器3、水平方向カウンタ4、水平方向カウンタリセット回路5、垂直方向カウンタ6、垂直方向カウンタリセット回路7及びディジタル映像データ生成器8を有する。なお、水平方向カウンタ4、水平方向カウンタリセット回路5及び垂直方向カウンタリセット回路7が、垂直同期信号検出回路を構成している。
第1の実施形態の場合、垂直方向カウンタリセット回路7は、第1及び第2の垂直同期ライン検出器11及び21と、第1及び第2の5ライン検出結果メモリ12及び22と、第1及び第2の垂直同期パターン検出器13及び23と、垂直同期判定器9とを有する。
クロック抽出器3は、入力されたアナログ映像信号(アナログ映像入力)からディジタル処理用のクロックを抽出するものである。クロック抽出器3は、例えば、入力されたアナログ映像信号からカラーバースト信号を分離し、分離したカラーバースト信号に対してPLL回路などを動作させて、カラーバースト周波数(3.58MHz)の4倍の周波数(14.3MHz)を有するクロックを形成するものである。
アナログ/ディジタル変換器2は、クロック抽出器3からのクロックに基づいて(図1では信号線は省略している)、入力されたアナログ映像信号をディジタル信号に変換するものである。
水平方向カウンタ4は、例えば、クロック抽出器3からのクロックが与えられる毎にカウントアップする、0〜909を巡回する巡回カウンタである。水平方向カウンタ4のカウント値は、1水平走査ラインでの位置を表すものとなっている。
水平方向カウンタリセット回路5は、アナログ/ディジタル変換器2からのディジタル信号に基づいて、水平同期信号を検出したときに、水平方向カウンタ4にリセット指令を与え、水平方向カウンタ4のカウント値を強制的に所定値にさせるものである。
垂直方向カウンタ6は、例えば、クロック抽出器3からのクロックに基づいて(なお、水平方向カウンタ4のカウント値を利用するようにしても良い)、水平走査ラインが次の水平走査ラインに移行する毎にカウントアップする、1〜525を巡回する巡回カウンタである。垂直方向カウンタ6のカウント値は、垂直方向の位置を表すものとなっている。
垂直方向カウンタリセット回路7は、後述するように、アナログ/ディジタル変換器2からのディジタル信号に基づいて、垂直同期信号を検出したときに、垂直方向カウンタ6にリセット指令を与え、垂直方向カウンタ6のカウント値を強制的に所定値にさせるものである。
ディジタル映像データ生成器8は、アナログ/ディジタル変換器2からのディジタル信号と、クロック抽出器3からのクロック(信号線は省略している)と、水平方向カウンタ4のカウント値と、垂直方向カウンタ6のカウント値などに基づいて、出力するディジタル映像データ(ディジタル映像出力)を形成するものである。
垂直方向カウンタリセット回路7の構成要素については、図2をも参照しながら、機能を説明する。
図2は、アナログ/ディジタル変換器2からのディジタル信号(映像データ)と、水平方向カウンタ4のカウント値と、垂直方向カウンタ6のカウント値との理想的な関係を示す説明図である。
図2において、ハッチ部分は、水平同期信号や垂直同期信号などのために、映像データが黒レベル以下の値をとる位置である。図2の例の場合、垂直同期信号に係る期間は、第1フィールドでは、垂直方向カウンタ6のカウント値が「4」〜「6」でかつ水平方向カウンタ4のカウント値が「790〜909、0〜261」である期間と、垂直方向カウンタ6のカウント値が「4」〜「6」でかつ水平方向カウンタ4のカウント値が「340〜716」である期間であり、第2フィールドでは、垂直方向カウンタ6のカウント値が「266」〜「268」でかつ水平方向カウンタ4のカウント値が「340〜716」である期間と、垂直方向カウンタ6のカウント値が「267」〜「269」でかつ水平方向カウンタ4のカウント値が「790〜909、0〜261」である期間である。
ここで、水平方向カウンタ4のカウント値が「197〜199」の水平方向の位置に着目した場合、これら水平方向の位置の値が黒レベル以下となるのは、垂直同期信号を含む水平走査ライン(垂直方向カウンタ6のカウント値が「4」〜「6」及び「267」〜「269」の水平走査ライン)だけであり、他の水平走査ラインではこれら水平方向の位置の値は黒レベルより大きいレベルに係る値をとる。
また、水平方向カウンタ4のカウント値が「647〜649」の水平方向の位置に着目した場合、これら水平方向の位置の値が黒レベル以下になるのは、垂直同期信号を含む水平走査ライン(垂直方向カウンタ6のカウント値が「4」〜「6」及び「266」〜「268」の水平走査ライン)だけであり、他の水平走査ラインではこれら水平方向の位置の値は黒レベルより大きいレベルに係る値をとる。
この第1の実施形態は、このような水平方向カウンタ4のカウント値と、アナログ/ディジタル変換器2からのディジタル信号(映像データ)の値との関係を利用して、垂直同期タイミングの検出(言い換えると、垂直同期信号の検出)を行うこととしたものである。
垂直方向カウンタリセット回路7における第1の垂直同期ライン検出器11は、水平方向カウンタ4のカウント値が「197」、「198」及び「199」のときに、ディジタル信号(映像データ)の値と閾値とを比較し、3個の比較結果共に、ディジタル信号(映像データ)の値が閾値以下であるという結果の場合に論理「1」をとり、3個の比較結果のうちの1個でも、ディジタル信号(映像データ)の値が閾値より大きいという結果の場合に論理「0」をとる信号を出力するものである。
第2の垂直同期ライン検出器21は、第1の垂直同期ライン検出器11と同様な処理を、水平方向カウンタ4のカウント値が「647」、「648」及び「649」のときに実行するものである。
第1の5ライン検出結果メモリ12は、例えば、5ビットのFIFOメモリでなり、第1の垂直同期ライン検出器11からの出力ビットを、連続する5水平走査ライン分(5ビット)だけ保持するものである。
第2の5ライン検出結果メモリ22も、例えば、5ビットのFIFOメモリでなり、第2の垂直同期ライン検出器21からの出力ビットを、連続する5水平走査ライン分(5ビット)だけ保持するものである。
第1の垂直同期パターン検出器13は、第1の5ライン検出結果メモリ12の5ビットが「01110」であることを検出するものである。第1の5ライン検出結果メモリ12の5ビットが「01110」をとるときは、図2を用いて言えば、垂直方向カウンタ6のカウント値が「7」で水平方向カウンタ6のカウント値が「199」になったタイミングか、又は、垂直方向カウンタ6のカウント値が「270」で水平方向カウンタ6のカウント値が「199」になったタイミングかである(ここでは、処理遅延がないとして表現している)。
第2の垂直同期パターン検出器23は、第2の5ライン検出結果メモリ22の5ビットが「01110」であることや「11100」であることを検出するものである。第2の5ライン検出結果メモリ22の5ビットが「01110」をとるときは、図2を用いて言えば、垂直方向カウンタ6のカウント値が「7」で水平方向カウンタ6のカウント値が「649」になったタイミングか、又は、垂直方向カウンタ6のカウント値が「269」で水平方向カウンタ6のカウント値が「649」になったタイミングかである(ここでは、処理遅延がないとして表現している)。また、第2の5ライン検出結果メモリ22の5ビットが「11100」をとるときは、図2を用いて言えば、垂直方向カウンタ6のカウント値が「8」で水平方向カウンタ6のカウント値が「649」になったタイミングか、又は、垂直方向カウンタ6のカウント値が「270」で水平方向カウンタ6のカウント値が「649」になったタイミングかである(ここでは、処理遅延がないとして表現している)。
垂直同期判定器9は、第1及び第2の垂直同期パターン検出器13及び23の検出結果に基づいて、垂直方向カウンタ6に対するリセット指令を形成するものである。
(1)第1の垂直同期パターン検出器13の検出出力が第1の5ライン検出結果メモリ12の内容が「01110」であることを表し、しかも、第2の垂直同期パターン検出器23の検出出力が第2の5ライン検出結果メモリ22の内容が「01110」であることを表している場合には、垂直方向カウンタ6へ「7」をセットさせるリセット指令を出力する。
(2)第1の垂直同期パターン検出器13の検出出力が第1の5ライン検出結果メモリ12の内容が「01110」であることを表し、しかも、第2の垂直同期パターン検出器23の検出出力が第2の5ライン検出結果メモリ22の内容が「11100」であることを表している場合には、垂直方向カウンタ6へ「270」をセットさせるリセット指令を出力する。
例えば、入力されているアナログ映像信号の信号源が切り替わって、直前の垂直同期信号と同期していないアナログ映像信号が入力されるようになったとする。
このような場合であっても、水平走査ライン毎に(全てのラインとは限らないが)カラーバースト信号が重畳されており、また、水平走査ライン毎に水平同期信号が挿入されているので、クロック抽出器3からのクロックは速やかに安定し、水平方向カウンタ4の同期化も速やかになされる。
アナログ映像信号の信号源が切り替わった直後においては、垂直方向カウンタ6のカウント値は正しいものではないが、水平方向カウンタ4の同期化が速やかになされるので、水平方向カウンタ4のカウント値は正しいものとなっている。
信号源が切り替わった後でも、垂直同期信号を含む水平走査ラインになると、第1や第2の垂直同期ライン検出器11及び21は、水平方向カウンタ4のカウント値が「199」や「649」のタイミングで論理「1」を出力する。垂直同期信号を含む3個の水平走査ラインが終わり、その次の水平走査ラインになって、水平方向カウンタ4のカウント値が「199」や「649」のタイミングでは、第1や第2の垂直同期ライン検出器11及び21は、論理「0」を出力する。
これにより、第1の5ライン検出結果メモリ12に格納されている5ビットが「01110」になり、第2の5ライン検出結果メモリ22に格納されている5ビットが「01110」又は「11100」になるタイミングが生じる。垂直同期判定器9は、第1及び第2の垂直同期パターン検出器13及び23の検出結果により、第1の5ライン検出結果メモリ12の5ビットが「01110」で第2の5ライン検出結果メモリ22の5ビットが「01110」と認識したときには、垂直方向カウンタ6に対し、カウント値を「7」にするリセット指令を発し、また、第1の5ライン検出結果メモリ12の5ビットが「01110」で第2の5ライン検出結果メモリ22の5ビットが「11100」と認識したときには、垂直方向カウンタ6に対し、カウント値を「270」にするリセット指令を発する。
このリセット指令により、垂直方向カウンタ6がリセット動作し、信号源が切り替わったアナログ映像信号に対して垂直同期が確立される。
以上のように、第1の実施形態の垂直同期信号検出回路によれば、垂直同期信号の中央付近で判定を行い、かつ、パターン検出により、各フィールドの1水平走査ライン当たり6箇所の値で判定を行っているため、従来の方法のように積分回路によって垂直同期の立下りを検出するような方法に比べ、誤動作の少ない精度の高い、良好な垂直同期信号の検出を行うことができる。
(B)第2の実施形態
次に、本発明による垂直同期信号検出回路の第2の実施形態を、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。
図3は、第2の実施形態に係る映像信号ディジタル化装置の構成を示すブロック図であり、上述した第1の実施形態に係る図1との同一、対応部分には同一符号を付して示している。
図3及び図1の比較から明らかなように、第2の実施形態の場合、第1及び第2の垂直同期パターン副検出器14及び24をさらに備え、垂直同期判定器9は、第1及び第2の垂直同期パターン検出器13及び23、並びに、第1及び第2の垂直同期パターン副検出器14及び24の検出出力により、垂直方向カウンタ6のリセットタイミングを判定するようになされている。
第2の実施形態は、入力されるアナログ映像信号が非標準信号の場合でも、垂直同期信号を検出できるようにしたものである。第1の実施形態の場合、入力アナログ映像信号にノイズや歪みが混入されていても精度良く垂直同期信号を検出できるが、検出条件が厳しいため、VTRの一時停止、早送り、巻き戻し時などに生じる非標準信号に対しては垂直同期信号の検出が行えない場合がある恐れがあり、第2の実施形態は、この点を考慮してなされたものである。
第1の垂直同期パターン副検出器14は、第1の5ライン検出結果メモリ12の5ビットが「*111*」(*は0でも1でも良い)であることを検出するものである。第1の5ライン検出結果メモリ12の5ビットが「*111*」をとるときは、図2を用いて言えば、垂直方向カウンタ6のカウント値が「7」で水平方向カウンタ6のカウント値が「199」になったタイミングか、又は、垂直方向カウンタ6のカウント値が「270」で水平方向カウンタ6のカウント値が「199」になったタイミングが一番多いであろう(ここでは、処理遅延がないとして表現している)が、非標準信号の場合、ノイズによって、数水平走査ライン分だけ上下にタイミングがずれる可能性もある。
第1の垂直同期パターン副検出器14による検出条件「*111*」は、第1の垂直同期パターン検出器13による検出条件「01110」に比較すると、垂直同期信号を有する連続する3ライン(垂直方向カウンタ6のカウント値が「4」〜「6」又は「267」〜「269」)を検出し易いものである。
第2の垂直同期パターン副検出器24は、同様に、第2の5ライン検出結果メモリ22の5ビットが「*111*」(*は0でも1でも良い)であることを検出するものである。
第2の実施形態の場合、垂直同期判定器9は、第1及び第2の垂直同期パターン検出器13及び23、並びに、第1及び第2の垂直同期パターン副検出器14及び24の検出出力から、リセット指令を垂直方向カウンタ6に発するか否かの以下のような判定を行う。
(1)第1の垂直同期パターン検出器13の検出出力が第1の5ライン検出結果メモリ12の内容が「01110」であることを表し、かつ、第2の垂直同期パターン検出器23の検出出力が第2の5ライン検出結果メモリ22の内容が「01110」であることを表している場合には、第1及び第2の垂直同期パターン副検出器14及び24の検出出力の内容に拘わらず、垂直方向カウンタ6へ「7」をセットさせるリセット指令を出力する。
(2)第1の垂直同期パターン検出器13の検出出力が第1の5ライン検出結果メモリ12の内容が「01110」であることを表し、かつ、第2の垂直同期パターン検出器23の検出出力が第2の5ライン検出結果メモリ22の内容が「11100」であることを表している場合には、第1及び第2の垂直同期パターン副検出器14及び24の検出出力の内容に拘わらず、垂直方向カウンタ6へ「270」をセットさせるリセット指令を出力する。
上述の(1)及び(2)のリセット判定条件は、第1の実施形態の場合と同様である。(1)及び(2)のリセット判定条件が成立しない場合だけ、(3)のリセット判定条件が成立するか否か確認される。
(3)第1の垂直同期パターン副検出器14の検出出力が第1の5ライン検出結果メモリ12の内容が「*111*」であることを表し、かつ、第2の垂直同期パターン副検出器24の検出出力が第2の5ライン検出結果メモリ22の内容が「*111*」であることを表している場合には、第1及び第2の垂直同期パターン検出器13及び23の検出出力の内容に拘わらず、垂直方向カウンタ6へ「7」をセットさせるリセット指令を出力する。
なお、非標準信号であるための異常な垂直同期波形は、(3)のリセット判定条件が成立したと判定したほぼ1フィールド後にも出現するため、(3)のリセット判定条件の成立によりリセット指令を発した場合には、垂直同期判定器9は、その後、例えば、500水平走査ラインの間は、このパターンマッチングによるリセットを実施しない。
第2の実施形態によれば、第1の実施形態の効果に加え、VTRの一時停止や早送り時などの非標準映像信号に対しても、垂直同期検出を良好に実行できるという効果を奏することができる。
(C)他の実施形態
上記各実施形態では、垂直同期信号部分の検出のために、水平方向に連続する3箇所(例えば、「197」〜「199」)の映像データのレベルを対象としていたが、1箇所や2箇所でも良く、4箇所以上であっても良い。
また、上記各実施形態では、垂直同期信号を含む連続するライン数(3ライン)の上下に垂直同期信号を含まない1ラインずつ含めた計5ラインについて、パターンマッチングを行う場合を示したが、垂直同期信号を含まないラインの数は0でも2ライン以上でも良く、上側と下側とでライン数が異なっていても良く、また、垂直同期信号を含むラインを全て対象としていなくても良い。
第2の実施形態においては、非標準信号を対象としたパターンマッチングでは、垂直同期信号を含む連続するラインだけを対象としたが、垂直同期信号を含まないラインを対象としても良く、また、垂直同期信号を含む一部のラインをパターンマッチングの対象としないようにしても良い。要は、垂直同期の検出条件が、主たる検出条件より緩いものであれば良い。
本発明は、縦横(水平方向及び垂直方向)の所定領域内の複数箇所の映像信号レベルの配置(パターン)が、垂直同期信号を含む所定領域内の配置と一致するかにより、垂直同期信号を検出していれば、その一致の判定方法は、上記各実施形態のものに限定されるものではない。
上記各実施形態では、アナログ映像信号が入力され、それをディジタル信号に変換したものから垂直同期検出を行うものを示したが、当初より、ディジタル映像信号が入力される装置に対しても、本発明を適用することができる。また、垂直同期検出に供する入力信号は、映像信号に限定されず、複合同期信号であっても良い。
なお、垂直同期信号だけを含む信号を分離抽出したい場合であれば、例えば、上記各実施形態の垂直方向カウンタ及び水平方向カウンタのカウント値が所定の組合せのときに、論理「0」をとり、その他のときに論理「1」をとる信号を生成する回路を設けるようにすれば良い。
上記第2の実施形態の場合、非標準信号を意図した判定条件(3)を利用するか否かを選択可能にしても良く、また、判定条件(1)及び(2)に代えて、判定条件(3)だけを適用するという選択も可能とするようにしても良い。
上記各実施形態では、NTSCに代表される複合映像信号について説明したが、PALやSECAM方式の信号や、輝度信号と色差信号を別にしたコンポーネント信号での垂直同期検出においても、本発明の技術思想を適用することができ、また、モノクロ信号やノンインターレース信号での垂直同期検出においても、本発明の技術思想を適用することができる。
第1の実施形態の垂直同期信号検出回路を含む映像信号ディジタル化装置の構成を示すブロック図である。 第1の実施形態のアナログ/ディジタル変換器からのディジタル信号と、水平方向カウンタのカウント値と、垂直方向カウンタのカウント値との理想的な関係を示す説明図である。 第2の実施形態の垂直同期信号検出回路を含む映像信号ディジタル化装置の構成を示すブロック図である。
符号の説明
2…アナログ/ディジタル(A/D)変換器、3…クロック抽出(CLK抽出)器、4…水平方向カウンタ、5…水平方向カウンタリセット回路、6…垂直方向カウンタ、7…垂直方向カウンタリセット回路、9…垂直同期判定器、11、21…垂直同期ライン検出器、12、22…5ライン検出結果メモリ、13、23…垂直同期パターン検出器、14、24…垂直同期パターン副検出器。

Claims (3)

  1. ディジタル化された映像信号又は複合同期信号でなる被検出信号から垂直同期信号を検出する垂直同期信号検出回路において、
    各水平走査ラインについて、垂直同期信号を含む水平走査ラインにおいて垂直同期信号が位置し、垂直同期信号を含まない水平走査ラインにおいて同期信号系の信号が一切位置しない水平方向の1又は複数の箇所の被検出信号の振幅を、垂直同期信号の振幅であるか否かを切り分けることができる閾値と比較する垂直同期箇所弁別手段と、
    被検出信号が1水平走査ラインずれる毎に変化する、上記垂直同期箇所弁別手段の比較結果のパターンが所定のパターンか否かに基づいて、垂直同期信号を検出する垂直同期判定手段と
    を有することを特徴とする垂直同期信号検出回路。
  2. 上記垂直同期判定手段は、複数の水平走査ラインについての比較結果のパターンに基づいて、垂直同期信号を検出することを特徴とする請求項1に記載の垂直同期信号検出回路。
  3. 上記垂直同期判定手段は、垂直同期信号を検出するための所定のパターンとして、垂直同期信号部分が安定している標準信号用のものと、垂直同期信号部分が安定していない可能性がある非標準信号用のものとを別個に有していることを特徴とする請求項1又は2に記載の垂直同期信号検出回路。
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