JP2006109190A - 画像データ処理装置 - Google Patents
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Abstract
【構成】 画像データは最初、プログレッシブスキャン方式に従って入力エリアに書き込まれる。入力エリアに8ライン分の画像データが書き込まれたとき、書き込まれた画像データは8×8のブロック単位で読み出され、圧縮される。圧縮された画像データは、圧縮エリアに書き込まれ、その後、書き込み速度の2倍の速度で2回読み出される。こうして読み出された画像データは伸長され、表示エリアに書き込まれる。表示エリアに1ブロック列分の画像データが書き込まれたとき、書き込まれた1ブロック列に含まれる8ラインのうち奇数ラインだけが飛び越し走査によって読み出され、そして、後に表示エリアに同じ1ブロック列分の画像データがもう一度書き込まれたとき、書き込まれた1ブロック列に含まれる8ラインのうち偶数ラインだけが飛び越し走査によって読み出される。
【効果】 小容量のメモリを用いて画像データの走査態様を変換することができる。
【選択図】 図4
【効果】 小容量のメモリを用いて画像データの走査態様を変換することができる。
【選択図】 図4
Description
この発明は、画像データ処理装置に関し、特にたとえば、プログレッシブスキャン方式に従う画像データをインターレーススキャン方式に従う画像データに変換する、画像データ処理装置に関する。
従来この種の装置としては、特許文献1に開示されたものが知られている。この従来技術は、表示メモリおよびメモリコントローラを含む。表示メモリは2つのバンク(バンクAおよびB)に区分されており、メモリコントローラは、まず第1垂直走査期間で第1フレームの画像データをバンクAに書き込む。続く第2垂直走査期間では、第2フレームをバンクBに記録すると同時に、期間の前半でバンクAからまず第1フレームの奇数ライン(第1フィールド)を読み出し、期間の後半で同じ第1フレームの偶数ライン(第2フィールド)を読み出す。さらに続く第3垂直走査期間では、第3フレームの画像データをバンクAに書き込むと同時に、期間の前半でバンクBから第2フレームの奇数ライン(第3フィールド)を読み出し、期間の後半で同じ第2フレームの偶数ライン(第4フィールド)を読み出す。以降同様に、1垂直走査期間毎に2つのバンクAおよびBを切り換えながら、現フレームのプログレッシブスキャン方式に従う書き込みと、前フレームのインターレーススキャン方式に従う読み出しとを並列的に行う。こうして表示メモリからは、画像データがインターレーススキャン方式に従って毎秒30フレーム(=毎秒60フィールド)の速さで読み出される。
特開平11−164265号公報〔H04N 7/01,G06T 1/60〕
しかし、従来技術では、プログレッシブ/インターレース変換のための表示メモリとして、2フレーム分の画像データに相当する容量をSDRAM内に確保しなければならない。たとえば、データ形式がYUV(4:2:2)、1フレームのサイズが水平640画素×垂直480画素である画像データを変換する場合、1画素当たりのデータ量は約2バイトなので、必要な表示メモリの容量は、640×480×2×2=1,228,800バイト程度となる。このことが、ディジタルカメラやカメラ付き携帯電話機などのように大容量のSDRAMを持たない機器で変換を行う場合特に、限られたメモリ資源の有効利用を困難にする。
それゆえに、この発明の主たる目的は、小さな容量のメモリを用いて、画像データの走査態様を変換することができる、画像データ処理装置を提供することである。
請求項1の発明に従う画像データ処理装置は、順次走査態様で第1期間毎に入力される画像データを圧縮状態で第1メモリに書き込む第1書き込み手段、第1メモリに格納された画像データを第1期間の1/N(N:2以上の整数)である第2期間毎に伸長する伸長手段、および伸長手段によって伸長された画像データのうち飛び越し走査された1/Nの画像データを出力する出力手段を備える。
画像データは、順次走査態様で第1期間毎に入力される。第1書き込み手段は、入力された画像データを圧縮状態で第1メモリに書き込む。第1メモリに格納された画像データは、第1期間の1/Nである第2期間毎に、伸長手段によって伸長される。つまり、各画面の画像データはN回ずつ伸長される。出力手段は、こうして伸長された画像データのうち飛び越し走査された1/Nの画像データを出力する。
画像データを圧縮状態で第1メモリに格納することで、各画面のメモリ容量を抑制できる。また、圧縮された各画面の画像データをN回ずつ伸長し、伸長された画像データの1/Nを飛び越し操作態様で出力することで、走査態様の変換が実現される。
請求項2の発明に従う画像データ処理装置は、請求項1に従属し、順次走査態様で第1期間毎に入力される画像データを順次走査態様で第2メモリに書き込む第2書き込み手段、第2メモリに格納された画像データをブロック単位で読み出す第1読み出し手段、および第1読み出し手段によって読み出された画像データを圧縮する圧縮手段をさらに備え、第1書き込み手段は圧縮手段によって圧縮された画像データを第1メモリに書き込む。
順次走査態様で第1期間毎に入力される画像データは、第2書き込み手段によって順次走査態様で第2メモリに書き込まれる。第2メモリに格納された画像データは、第1読み出し手段によってブロック単位で読み出される。第1読み出し手段によって読み出された画像データは、圧縮手段によって圧縮される。第1書き込み手段は、こうして圧縮された画像データを第1メモリに書き込む。
圧縮手段の圧縮処理はブロック単位で行われるため、圧縮手段へは画像データをブロック単位で与えなければならない。このため、順次走査態様で入力される画像データは、ひとまず第2書き込み手段によって第2メモリに書き込まれる。そして、第2メモリに格納された画像データが第1読み出し手段によってブロック単位で読み出され、読み出された画像データが圧縮手段に与えられる。
請求項3の発明に従う画像データ処理装置は、請求項2に従属し、ブロックには垂直方向にm画素(m:2以上の整数)が含まれ、第1読み出し手段は第2メモリにmライン分の画像データが書き込まれる毎に画像データの読み出しを行う。
1つのブロックが垂直方向にm画素を含んでいるとすると、第1読み出し手段は、第2メモリにmライン分の画像データが書き込まれる毎に画像データの読み出しを行う。このため、第2メモリは、2mライン分の画像データのデータ量に相当する程度の容量を有していればよい。このように、画像データを圧縮するためには第2メモリが必要となるが、第2メモリの容量は、圧縮によって削減される第1メモリ容量に比べてわずかである。
請求項4の発明に従う画像データ処理装置は、請求項2または3に従属し、伸長手段はブロック単位で伸長を行い、伸長手段から出力される画像データを第3メモリに書き込む第3書き込み手段、および第3メモリに格納された画像データを飛び越し走査態様で読み出す第2読み出し手段をさらに備え、出力手段は第2読み出し手段によって読み出された画像データを出力する。
伸長手段の伸長処理もまた、ブロック単位で行われる。伸長手段から出力される画像データは、第3書き込み手段によって第3メモリに書き込まれ、第3メモリに格納された画像データは、第2読み出し手段によって飛び越し走査態様で読み出される。出力手段は、こうして読み出された画像データを出力する。
請求項5の発明に従う画像データ処理装置は、請求項4に従属し、第2読み出し手段は第3メモリに1ブロック列分の画像データが書き込まれる毎に画像データの読み出しを行う。
第2読み出し手段は、第3メモリに1ブロック列つまりmライン分の画像データが書き込まれる毎に画像データの読み出しを行う。このため、第3メモリは、2ブロック列つまり2mライン分の画像データのデータ量に相当する程度の容量を有していればよい。このように、画像データのうち飛び越し走査された1/Nの画像データを出力するためには第3メモリが必要となるが、第3メモリの容量は、圧縮によって削減される第1メモリ容量に比べてわずかである。
請求項6の発明に従う画像データ処理装置は、請求項1ないし5のいずれかに従属し、第1期間は1つの垂直走査期間に対応し、第2期間は第1期間の1/2である。
第1メモリには第1期間つまり1垂直走査期間毎に1画面の圧縮画像データが書き込まれ、第1メモリに格納された画像データは1/2垂直走査期間毎に伸長される。つまり、各画面の画像データは2回ずつ伸長される。出力手段からは、こうして伸長された画像データのうち飛び越し走査された1/2の画像データが出力される。これにより、NTSCエンコーダに適した走査態様の画像データが得られる。
この発明によれば、小さなメモリを用いて、画像データの走査態様を順次走査から飛び越し走査に変換することができる。
この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
図1を参照して、この実施例のディジタルカメラ10は、CPU22を含む。電源ボタン24が押されると、CPU22は、プリ露光および間引き読み出しの繰り返しをタイミングジェネレータ(TG)20に命令する。TG20は、撮像ユニット12のプリ露光とこれによって生成された生画像信号の間引き読み出しとを繰り返し実行する。撮像ユニット12からは、被写体の光学像に対応する生画像信号がプログレッシブスキャン方式に従って出力される。
出力された生画像信号は、カメラ処理回路14によってA/D変換,色分離,YUV変換などの処理を施され、カメラ処理回路14からはYUV形式の画像データが同じくプログレッシブスキャン方式に従って出力される。カメラ処理回路14から出力される画像データは、図2に示すように、水平640画素×垂直480画素の解像度を有する。
カメラ処理回路14から出力された画像データは、SRAM36に一時的に格納される。SRAM36に格納された画像データは、メモリ制御回路16へ向けて出力される。コントローラ34は、画素データの書き込みを要求するリクエストをメモリ制御回路16に与える。リクエストには、書き込みをプログレッシブスキャン方式で行う旨が記述される。メモリ制御回路16は、リクエストに応じ、SRAM36からの画像データをプログレッシブスキャン方式に従ってSDRAM18の入力エリアに書き込む。
図3を参照して、SDRAM18には、水平640画素×垂直(8×2)画素の入力エリアと、水平640画素×垂直{(480×α)×2}画素(ただしαは圧縮率;0<α<1)の圧縮エリアと、水平640画素×垂直(8×2)画素の表示エリアとが形成される。
入力エリアに8ライン分の画像データが書き込まれると、コントローラ38は、画素データの読み出しを要求するリクエストをメモリ制御回路16に与える。リクエストには、読み出しを8×8のブロック単位で行う旨が記述される。メモリ制御回路16は、リクエストに応じ、画像データをSDRAM18の入力エリアから8×8のブロック単位で読み出す。なお、入力エリアに対する書き込みおよび読み出し処理の詳細は後述する。
入力エリアから読み出された画像データは、SRAM40に一時的に格納される。SRAM40に格納された画像データは、JPEG圧縮回路26へ向けて出力される。JPEG圧縮回路26は、画像データにJPEG方式に基づく圧縮処理を施す。圧縮処理を施された画像データ(圧縮画像データ)は、SRAM44に一時的に格納される。
SRAM44に格納された圧縮画像データは、メモリ制御回路16へ向けて出力される。コントローラ42は、画素データの書き込みを要求するリクエストをメモリ制御回路16に与える。メモリ制御回路16は、リクエストに応じ、SRAM44からの圧縮画像データをSDRAM18の圧縮エリアに書き込む。
圧縮エリアに1フレーム分の圧縮画像データが書き込まれると、コントローラ46は、画素データの読み出しを要求するリクエストをメモリ制御回路16に与える。リクエストには、読み出しを倍速つまり書き込み速度(30フレーム/秒)の2倍の速度(60フレーム/秒)で、かつ1フレームにつき2回ずつ行う旨が記述される。メモリ制御回路16は、リクエストに応じ、圧縮画像データをSDRAM18の圧縮エリアから倍速で2回ずつ読み出す。すなわち、圧縮エリアに書き込まれた1フレーム分の圧縮画像データは、1垂直走査期間の前半で1回読み出され、後半にもう1回読み出される。なお、圧縮エリアに対する書き込みおよび読み出し処理の詳細は後述する。
圧縮エリアから読み出された圧縮画像データは、SRAM48に一時的に格納される。SRAM48に格納された圧縮画像データは、JPEG伸長回路28へ向けて出力される。JPEG伸長回路28は、圧縮画像データにJPEG方式に基づく伸長処理を施す。伸長処理を施された画像データは、SRAM52に一時的に格納される。
SRAM52に格納された画像データは、メモリ制御回路16へ向けて出力される。コントローラ50は、画素データの書き込みを要求するリクエストをメモリ制御回路16に与える。メモリ制御回路16は、リクエストに応じ、SRAM52からの画像データをSDRAM18の表示エリアに書き込む。
表示エリアに1ブロック列分つまり8ライン分の画像データが書き込まれると、コントローラ54は、画素データの読み出しを要求するリクエストをメモリ制御回路16に与える。リクエストには、読み出しを飛び越し走査により行う旨が記述される。メモリ制御回路16は、リクエストに応じ、画像データをSDRAM18の表示エリアから飛び越し走査によって読み出す。かくして表示エリアからは、図2に示す画像データがインターレーススキャン方式に従って出力されることとなる。なお、表示エリアに対する書き込みおよび読み出し処理の詳細は後述する。
表示エリアから読み出された画像データは、SRAM56に一時的に格納される。SRAM56に格納された画像データは、NTSCエンコーダ30へ向けて出力される。NTSCエンコーダ30は、SRAM56からの画像データをNTSCフォーマットに従うコンポジットビデオ信号に変換し、変換されたコンポジットビデオ信号をLCDモニタ32に与える。この結果、被写体のスルー画像がモニタ画面に表示される。
次に、図3に示す入力エリア,圧縮エリアおよび表示エリアの各々に対する書き込みおよび読み出し処理について、図4および図5により詳しく説明する。なお、JPEG圧縮回路26,JPEG伸長回路28およびNTSCエンコーダ30は、ここでは十分高速な処理速度を持つものとする。
図4を参照して、SDRAM18内の入力エリアは、各々が水平640画素×垂直8画素を記録する2つのバンク(バンクAおよびB)を含む。このように構成された入力エリアに対して、メモリ制御回路16は、まず、図5に示す第1垂直走査期間の第1〜第8水平走査期間で第1フレームの画像データの第1〜第8ラインをバンクAに書き込む。続く第9〜第16水平走査期間では、同じ第1フレームの第9〜第16ラインをバンクBに記録すると同時に、バンクAから第1〜第8ラインの画像データを8×8のブロック単位で読み出す。
続く第17〜第24水平走査期間では、同じ第1フレームの第17〜第24ラインをバンクAに書き込むと同時に、バンクBから第9〜第16ラインを8×8のブロック単位で読み出す。以降同様に、8水平走査期間毎に2つのバンクAおよびBを切り換えながら、プログレッシブスキャン方式による書き込みとブロック単位の読み出しとを並列的に行う。こうして入力エリアからは、画像データが複数ブロックからなるストリームの態様で毎秒30フレームの速さで出力され、JPEG圧縮回路26は、入力エリアから出力された画像データを30フレーム/秒の速さで圧縮する。
SDRAM18内の圧縮エリアは、各々が1フレーム分の圧縮画像データつまり水平640画素×垂直(480×α)画素に相当する容量を有する2つのバンク(バンクAおよびB)に区分される。このように構成された圧縮エリアに対して、メモリ制御回路16は、まず第1垂直走査期間で第1フレームの圧縮画像データを圧縮エリアのバンクAに書き込む。続く第2垂直走査期間では、第2フレームをバンクBに記録すると同時に、バンクAから第1フレームの圧縮画像データを2回にわたって読み出す。
さらに続く第3垂直走査期間では、第3フレームの圧縮画像データをバンクAに書き込むと同時に、バンクBから第2フレームを2回にわたって読み出す。以降同様に、1垂直走査期間毎に2つのバンクAおよびBを切り換えながら、現フレームの圧縮画像データの書き込みと前フレームの圧縮画像データの倍速2回読み出しとを並列的に行う。こうして圧縮エリアからは、圧縮画像データが毎秒60フレームの速さで読み出され、JPEG伸長回路28は、圧縮エリアから読み出された圧縮画像データを60フレーム/秒の速さで伸長する。
SDRAM18内の表示エリアは、各々が水平640画素×垂直8画素つまり水平80ブロック×垂直1ブロックの画像データに相当する容量を有する2つのバンク(バンクAおよびB)に区分される。このように構成された表示エリアに対して、メモリ制御回路16は、まず第2垂直走査期間の第1〜第4水平走査期間で第1フレームの第1〜第8ラインつまり第1列目の80ブロックをバンクAに書き込む。このように、表示エリアへの書き込みはブロックを単位として倍速つまり毎秒60フレームの速さで行われる。続く第5〜第8水平走査期間では、同じ第1フレームの第9〜第16ラインつまり第2列目の80ブロックをバンクBに書き込むと同時に、バンクAから奇数ラインつまり第1,第3,第5および第7ラインを読み出す。
さらに続く第9〜第13水平走査期間では、同じ第1フレームの第17〜第24ラインつまり第3列目の80ブロックをバンクAに書き込むと同時に、バンクBから奇数ラインつまり第9,第11,第13および第15ラインを読み出す。以降同様に、4水平走査期間毎に2つのバンクAおよびBを切り換えながら、1列分のブロックの倍速書き込みと、1列分のブロックに含まれる8ラインのうち奇数ライン(4ライン)を読み出す読み出しとを並列的に実行する。これにより表示エリアからは、第2垂直走査期間の前半において、第1フレームの奇数ラインつまり第1,第3,…,第479ラインが出力される。
同じ第2垂直走査期間の後半においては、上記同様の処理により、第1フレームの偶数ラインつまり第2,第4,…,第480ラインが出力される。従って表示エリアからは、第2垂直走査期間において、前半にまず第1フレームの奇数ライン(第1フィールド)が出力され、後半に同じ第1フレームの偶数ライン(第2フィールド)が出力されることとなる。
さらに表示エリアからは、上記と同様にして第3垂直走査期間の前半に第2フレームの奇数ライン(第3フィールド)が出力され、同じ第3垂直走査期間の後半には第2フレームの偶数ライン(第4フィールド)が出力される。こうして表示エリアからは、画像データがインターレーススキャン方式に従って毎秒30フレーム(=毎秒60フィールド)の速さで出力される。
以上から明らかなように、この実施例では、カメラ処理回路14からのプログレッシブスキャン方式に従う画像データは、メモリ制御回路16により、最初プログレッシブスキャン方式に従って入力エリア(図4参照)に書き込まれる。入力エリアに8ライン分の画像データが書き込まれたとき、書き込まれた8ライン分の画像データは、同じメモリ制御回路16によって8×8のブロック単位で読み出され、JPEG圧縮回路26は、メモリ制御回路16によって読み出された画像データを圧縮する。
こうして圧縮された圧縮画像データは、メモリ制御回路16によって圧縮エリアに書き込まれ、その後、同じメモリ制御回路16によって書き込み時の2倍の速度で2回に渡って読み出される。JPEG伸長回路28は、圧縮エリアから読み出された圧縮画像データを伸長し、メモリメモリ制御回路16は、伸長された画像データを表示エリアに書き込む。表示エリアに1ブロック列分の画像データが書き込まれたとき、メモリ制御回路16は、書き込まれた1ブロック列に含まれる8ライン分の画像データのうち奇数番目のラインに対応する画像データだけを飛び越し走査によって読み出し、そして、後に表示エリアに同じ1ブロック列分の画像データがもう一度書き込まれたとき、書き込まれた1ブロック列に含まれる8ライン分の画像データのうち偶数番目のラインに対応する画像データだけを飛び越し走査によって読み出す。これにより、表示エリアからは、インターレーススキャン方式に従う画像データが出力される。
このように、画像データを圧縮し、圧縮画像データをSDRAM18に書き込みつつ同じSDRAM18から圧縮画像データを倍速で2回読み出すので、SDRAM18(表示メモリ)には、圧縮エリアとして2フレーム分の圧縮画像データに相当する容量を確保すればよい。ただしこの場合、圧縮処理および伸長処理はブロック単位で行われるため、SDRAM18にはさらに、入力エリアとして(8×2)ライン分の画像データに相当する容量を確保し、かつ表示エリアとして(8×2)ライン分の画像データに相当する容量を確保する必要がある。
つまり、必要な表示メモリの容量は、2フレーム分の圧縮画像データのデータ量と、(8×4)ライン分の元画像データのデータ量との合計に相当する容量となる。後者のデータ量は前者のデータ量に比べて遥かに小さいので、必要な表示メモリの容量は圧縮率(α)に沿って削減される結果となる。
すなわち、たとえば、α=0.1の場合、1画素当たりのデータ量を約2バイトとして計算すると、必要なメモリ容量は{(640×480)×0.1}×2×2+{640×(8×2)}×2×2=122,880+40,960=163,840バイト程度である。これは、圧縮を行わない場合に必要なメモリ容量(640×480×2×2=1,228,800バイト)の約0.13倍である。
α=0.05の場合、必要なメモリ容量は{(640×480)×0.05}×2×2+{640×(8×2)}×2×2=61,440+40,960=102,400バイト程度であり、圧縮を行わない場合に必要なメモリ容量の約0.083倍である。
表示メモリを小さくした結果、SDRAM18の空き容量が増え、空き容量の有効利用が可能となる。さらには、表示メモリをJPEG圧縮回路26,JPEG伸長回路28,NTSCエンコーダ30などを集積した集積回路に内蔵することも可能となる。
なお、この実施例では、図5に示されるように、第2垂直走査期間の前半において第1フレームの全ての奇数ライン(第1,第3,…第479ライン)を出力しているが、第1垂直走査期間の後半においてこれを行っても、NTSCエンコーダ30は理論上、破綻なくエンコードを行うことができる。あるいは、第1垂直走査期間の後半から第2垂直走査期間の前半に跨ってこれを行ってもよい。
また、この実施例では、JPEG圧縮回路26,JPEG伸長回路28およびNTSCエンコーダ30が十分高速な処理速度を持つものとして、これらの回路で生じる処理遅延を無視したが、実際のディジタルカメラでは、図4に示された入力エリア,圧縮エリアおよび表示エリアの各々に、この種の処理遅延を吸収する領域を追加する必要がある。
以上では、ディジタルカメラを用いて説明したが、この発明は、プログレッシブスキャン方式に従う画像データをインターレーススキャン方式に従う画像データに変換する画像変換機能を持つ様々な機器に適用できる。
10…ディジタルカメラ
12…撮像ユニット
14…カメラ処理回路
16…メモリ制御回路
18…SDRAM
20…タイミングジェネレータ(TG)
26…JPEG圧縮回路
28…JPEG伸長回路
30…NTSCエンコーダ
12…撮像ユニット
14…カメラ処理回路
16…メモリ制御回路
18…SDRAM
20…タイミングジェネレータ(TG)
26…JPEG圧縮回路
28…JPEG伸長回路
30…NTSCエンコーダ
Claims (6)
- 順次走査態様で第1期間毎に入力される画像データを圧縮状態で第1メモリに書き込む第1書き込み手段、
前記第1メモリに格納された画像データを前記第1期間の1/N(N:2以上の整数)である第2期間毎に伸長する伸長手段、および
前記伸長手段によって伸長された画像データのうち飛び越し走査された1/Nの画像データを出力する出力手段を備える、画像データ処理装置。 - 順次走査態様で第1期間毎に入力される画像データを前記順次走査態様で第2メモリに書き込む第2書き込み手段、
前記第2メモリに格納された画像データをブロック単位で読み出す第1読み出し手段、および
前記第1読み出し手段によって読み出された画像データを圧縮する圧縮手段をさらに備え、
前記第1書き込み手段は前記圧縮手段によって圧縮された画像データを前記第1メモリに書き込む、請求項1記載のデータ処理装置。 - 前記ブロックには垂直方向にm画素(m:2以上の整数)が含まれ、
前記第1読み出し手段は前記第2メモリにmライン分の画像データが書き込まれる毎に前記画像データの読み出しを行う、請求項2記載のデータ処理装置。 - 前記伸長手段は前記ブロック単位で伸長を行い、
前記伸長手段から出力される画像データを第3メモリに書き込む第3書き込み手段、および
前記第3メモリに格納された画像データを飛び越し走査態様で読み出す第2読み出し手段をさらに備え、
前記出力手段は前記第2読み出し手段によって読み出された画像データを出力する、請求項2または3記載のデータ処理装置。 - 前記第2読み出し手段は前記第3メモリに1ブロック列分の画像データが書き込まれる毎に前記画像データの読み出しを行う、請求項4記載のデータ処理装置。
- 前記第1期間は1つの垂直走査期間に対応し、
前記第2期間は前記第1期間の1/2である、請求項1ないし5のいずれかに記載のデータ処理装置。
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