JP2006295607A - 映像信号処理装置及びその映像信号処理装置を備えたディスプレイ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】映像信号処理装置の製造コスト及び消費電力を低減する。
【手段】水平同期信号に同期させて元映像信号における実質的な映像情報を有する有効表示期間に含まれる各水平走査ラインの信号を所定の周波数でサンプリングして出力すると共に、有効表示期間において水平同期信号を所定の周期毎に間引いたタイミングにおいて表示装置における改行のタイミングを示すゲートクロックとして出力するタイミングコントローラを備える映像信号処理装置により上記課題を解決することができる。
【選択図】図1
【手段】水平同期信号に同期させて元映像信号における実質的な映像情報を有する有効表示期間に含まれる各水平走査ラインの信号を所定の周波数でサンプリングして出力すると共に、有効表示期間において水平同期信号を所定の周期毎に間引いたタイミングにおいて表示装置における改行のタイミングを示すゲートクロックとして出力するタイミングコントローラを備える映像信号処理装置により上記課題を解決することができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、離散的な画素を有するディスプレイに表示される映像信号を生成する映像信号処理装置に関する。また、その映像信号処理装置を備えたディスプレイ装置に関する。
現在、TV等の映像信号としてのNTSC方式若しくはPAL方式等のビデオ信号、又は、480i、480p,1080i等のハイビジョン信号が採用されている。このような映像信号に基づいて離散的な画素を有する液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等に映像を表示させる際には、映像信号をアナログ/デジタル変換すると共に、垂直方向への画像サイズを一致させるために、インターレース(Interlace)方式からプログレッシブ(Progresive)方式に変更するI/P変換処理やディスプレイの解像度に合わせて解像度変換処理を行う必要がある(特許文献1〜3)。
従来の映像信号処理装置100は、図12に示すように、アナログ/デジタル変換器(A/D変換器)10、デコーダ12、画質補正回路14、変換処理回路16及びタイミングジェネレータ18を含んで構成される。タイミングジェネレータ18は、外部からのシステムクロックを受けて、映像信号処理装置100の各部で使用されるクロック信号を生成し、それぞれ各部へ出力する。これによって、映像信号処理装置100の各部を同期させることができる。
A/D変換器10は、処理対象となるアナログ・ビデオ信号を装置外部から受けて、所定のサンプリング周波数でアナログ信号からデジタル信号に変換する。デジタル化された映像信号はデコーダ12へ出力される。デコーダ12は、映像信号に対して各種の処理を行う。例えば、映像信号から輝度(Y)信号及び色差(C)信号に分離するY/C分離処理を行う。画質補正回路14は、デコーダ12で処理された信号に対して、画質を補正する各種の処理を行う。例えば、色差信号をRGB信号に変換するカラー変換処理や色信号に対してΓ補正を行う。変換処理回路16は、画質補正された映像信号に対して、I/P変換処理や解像度変換処理を行う。変換処理を受けた映像信号は、外部のディスプレイ装置102へ出力される。
ディスプレイ装置102は、タイミングジェネレータ18から同期信号を受けて、内蔵されたタイミングコントローラによって同期信号に同期させて処理された映像信号を表示する。
一般的に、映像信号処理装置100は、専用の映像信号処理チップとしてテレビ受信機やディスプレイ装置に搭載されることが多い。しかしながら、上記従来の映像信号処理装置100の構成では、I/P変換処理や解像度変換処理を行うための変換処理回路16を備える必要がある。これらの変換処理は複雑であるので、映像信号処理装置100の回路規模が大きくなり、チップサイズの増大や製造コストの増加が問題となる。
また、I/P変換処理回路や解像度変換処理回路を設けることにより、映像信号処理装置100における消費電力が増大し、ディスプレイ装置全体としても消費電力が増大する問題がある。
本発明は、上記従来技術の問題を鑑み、所望の解像度のディスプレイ装置への表示を可能とすると共に、回路規模を小さくした映像信号処理装置及びその映像信号処理装置を備えたディスプレイ装置を提供することを目的とする。
本発明は、1水平走査ラインの信号が水平同期信号によって区切られ、複数の水平走査ラインの信号が垂直同期信号によって区切られて1フィールド又は1フレームの画像が構成されている元映像信号を受信して、表示装置に対応する処理済映像信号に変換して出力する映像信号処理装置であって、前記水平同期信号に同期させて前記元映像信号における実質的な映像情報を有する有効表示期間に含まれる各水平走査ラインの信号を所定の周波数でサンプリングした映像信号を出力すると共に、前記有効表示期間において前記水平同期信号を所定の周期毎に間引いたタイミングにおいて前記表示装置における改行のタイミングを示すゲートクロックパルスとして出力するタイミングコントローラを備えることを特徴とする。
ここで、前記タイミングコントローラは、前記元映像信号がODDフィールドであるかEVENフィールドであるかを検出するフレーム検出回路を備え、奇数フィールドである場合と偶数フィールドである場合とのそれぞれにおいて前記水平同期信号を間引くタイミングを異ならせることが好適である。
例えば、1080i方式のハイビジョン映像信号を元映像信号としてVGA方式のディスプレイ装置に表示可能な信号に変換する場合、前記タイミングコントローラは、連続する3つの前記水平同期信号のうちいずれか1つを除去したタイミングにおいて前記ゲートクロックパルスを出力することが好適である。
また、本発明は、上記本発明における映像信号処理装置を備え、前記ゲートクロックパルスに応じて水平ラインの同期処理を行うことを特徴とするディスプレイ装置である。
本発明によれば、所望の解像度を有するディスプレイ装置に映像を表示可能としつつ、従来よりも回路規模を小さくした映像信号処理装置及びディスプレイ装置を提供することができる。これにより、製造コスト及び消費電力を低減することができる。
本実施の形態では、1080i方式のハイビジョン映像信号をVGA方式のディスプレイ装置にレターボックス形式で表示可能に変換する映像信号処理装置について説明する。ただし、本発明の適応範囲はこれに限定されるものではない。
本発明の実施の形態における映像信号処理装置200は、図1に示すように、アナログ/デジタル変換器(A/D変換回路)20、デコーダ22、画質補正回路24、タイミングコントローラ26及びタイミングジェネレータ28を含んで構成される。映像信号処理装置200からの出力は外部のディスプレイ装置300に入力される。なお、図1では、映像信号処理装置200とディスプレイ装置300とを別々の装置として示したが、ディスプレイ装置300に映像信号処理装置200を搭載して1つの装置としても良い。
ディスプレイ装置300は、図2に示すように、ソースドライバ30、ゲートドライバ32及び表示画素マトリックス34を含んで構成される。ソースドライバ30は、シフトレジスタ30a、ラッチ回路30a’、ラッチ回路30b及びデジタル/アナログ変換回路30cを含んで構成される。ゲートドライバ32は、シフトレジスタ32a及び出力ゲート回路32bを含んで構成される。
ソースドライバ30に含まれるシフトレジスタ30aは、図2に示すように、ディスプレイ装置300の1水平ラインの有効表示画素数(640画素)に対応する数のラッチ回路(D−フリップ・フロップ)の直列回路を含んで構成される。シフトレジスタ30aは、ソーススタートパルスをシフトさせ、ラッチ回路30a’のラッチパルスに使用する。ラッチ回路30a’は、ソーススタートパルスがシフトして選ばれたラッチを有効にし、順次デジタル化された映像信号を1水平ライン分だけバッファリングするために用いられる。
ラッチ回路30a’の各段は、デジタル化された映像信号を表現するビット数に相当するD−フリップ・フロップが並列に配置された構成にできる。例えば、1画素分の映像信号が8ビットで表現される場合、ラッチ回路30a’に含まれる各段のラッチ回路は8個のD−フリップ・フロップが並列に設けられた回路で構成され、各D−フリップ・フロップが映像信号の各ビットのデータ値を格納及び保存するために用いられる。各ラッチ回路の各D−フリップ・フロップの入力(D)端子には、映像信号処理装置200から出力された映像信号の各ビットのデータがそれぞれ入力される。各段の各ビットのD−フリップ・フロップの出力(Q)端子は次段のラッチ回路30bの対応するビットのD−フリップ・フロップの入力(D)端子に接続される。シフトレジスタ30aに含まれる総てのD−フリップ・フロップのクロック(C)端子にはソースクロックSCLKが共通に入力される。これによって、ソースクロックSCLKが立ち上がる度に、デジタル化された映像信号がラッチ回路30a’のラッチ回路を順次右方向へシフトされながら保持される。なお、図2では、図を簡略化するためにラッチ回路を1つのフリップ・フロップ素子として図示している。
ラッチ回路30bは、ディスプレイ装置300の1水平ラインの有効表示画素数(640画素)に対応する数のラッチ回路を含んで構成される。ラッチ回路30bは、シフトレジスタ30aにバッファリングされた1水平ライン分の映像信号を更にバッファリングするために用いられる。
ラッチ回路30bの各段は、シフトレジスタ30aと同様に、デジタル化された映像信号を表現するビット数に相当するD−フリップ・フロップを並列に配置して構成できる。例えば、1画素分の映像信号が8ビットで表現される場合、ラッチ回路30bに含まれるラッチ回路の各段は8個のD−フリップ・フロップが並列に配置され、各D−フリップ・フロップが映像信号の各ビットのデータ値を格納及び保存するために用いられる。ラッチ回路30a’の各段の各ビットに対応するD−フリップ・フロップの出力(Q)端子は、ラッチ回路30a’の各段に対応するラッチ回路30bの各ビットに対応するD−フリップ・フロップの入力(D)端子に接続される。なお、図2では、図を簡略化するためにラッチ回路を1つのフリップ・フロップ素子として図示している。
デジタル/アナログ変換回路(D/A変換回路)30cは、ディスプレイ装置300の水平画素数に対応する数のD/A変換器を含んで構成される。各D/A変換器は、ラッチ回路30bの各段のラッチ回路から出力されているデジタルの映像信号をアナログに変換して表示画素マトリックス34へ出力する。例えば、ラッチ回路30bのラッチ回路の各段が8個のD−フリップ・フロップで構成されている場合、各段から出力される信号を8ビットのデジタル信号としてアナログ信号に変換して出力する。
ゲートドライバ32に含まれるシフトレジスタ32aは、ディスプレイ装置300の垂直画素数に対応する数のラッチ回路の直列回路を含んで構成される。シフトレジスタ32aは、1水平ライン毎にゲート信号を順次シフトして出力するために用いられる。
初段のラッチ回路(D−フリップ・フロップ)の入力(D)端子には映像信号処理装置200から出力されたゲートスタートパルスVSPが入力される。各段の各ビットのD−フリップ・フロップの出力(Q)端子は次段のラッチ回路の対応するビットのD−フリップ・フロップの入力(D)端子に接続されてラッチ回路の直列回路が形成される。シフトレジスタ32aに含まれる総てのD−フリップ・フロップのクロック(C)端子にはゲートクロックVCLKが共通に入力される。これによって、ゲートクロックVCLKが立ち上がる度に、初段から最終段のD−フリップ・フロップまでゲート信号が順次シフトされながら出力される。
出力ゲート回路32bは、シフトレジスタ32aからのゲート信号の表示画素マトリックス34への伝達を制御する。出力ゲート回路32bは、シフトレジスタ32aの各ラッチ回路の出力(Q)端子にそれぞれ接続されたディスプレイ装置300の垂直画素数に対応する数のトランスファーゲートを含んで構成される。各トランスファーゲートは、映像信号処理装置200から出力されたアウトイネーブル信号OE(バー)を受けて、アウトイネーブル信号OE(バー)がローレベルのときに各ラッチ回路の出力(Q)端子から出力されているゲート信号を表示画素マトリックス34の対応する行の制御トランジスタのゲートに伝達させる。アウトイネーブル信号OE(バー)がハイレベルのときには、シフトレジスタ32aと表示画素マトリックス34との接続を断つ。
すなわち、ゲートスタートパルスVSPを受けたシフトレジスタ32aはゲートクロックVCLKを受ける度に垂直走査方向に向けてラッチ回路のいずれか1つの出力をハイレベルとし、アウトイネーブル信号OE(バー)がローレベルのときに出力ゲート回路32bによりシフトレジスタ32aの出力が表示画素マトリックス34に伝達される。これによって、表示画素マトリックス34のいずれかの行がアクティブとされる。
表示画素マトリックス34は、行列配置された複数の表示画素を含んで構成される。例えば、VGA方式のディスプレイ装置300では、非有効表示領域を含めず縦480画素×横640画素の表示画素のアクティブ・マトリックスから構成される。各表示画素は、それぞれ制御用トランジスタを備える。各行のトランジスタのゲートには、その行に対応する出力ゲート回路32bのトランスファーゲートの出力端子が共通に接続される。また、各列のトランジスタのドレインには、その列に対応するD/A変換回路30cのD/A変換器の出力端子が共通に接続される。シフトレジスタ32aで各行が順に選択されると、選択された行の制御用トランジスタのみがオンとなり、その行の各表示素子に対応するD/A変換回路30cからの出力に応じた強度でその行の各表示素子が発光する。これによって、1水平ライン毎に映像を表示させることができる。
なお、カラー映像を処理対象とした場合には、赤(R),緑(G),青(B)等の基準色毎にソースドライバ30、ゲートドライバ32及び表示画素マトリックス34をそれぞれ一組ずつ設けることによってカラー映像を表示することができる。
以下、図4(図9)のタイミングチャートを参照して映像信号処理装置200及びディスプレイ装置300における処理について説明する。図4は、ODDフィールドの1フィールド分のタイミングチャートを示している。図9は、EVENフィールドの1フィールド分のタイミングチャートを示している。すなわち、アナログ映像信号に含まれる垂直同期信号VSの立ち上がりから次の垂直同期信号VSの立ち上がりまでのタイミングチャートが示されている。1フレームは、垂直同期信号VSの立ち上がりから有効表示期間の開始までの期間であるブランク表示期間、実際に映像信号をディスプレイ装置300の画面上に表示する期間である有効表示期間、有効表示期間の終了時から次の垂直同期信号VSの立ち上がりまでの期間であるブランク表示期間に分けられる。
A/D変換回路20は、外部からアナログの映像信号を受けて、タイミングジェネレータ28から入力されるサンプリングクロックDCLKに同期して所定のサンプリング周波数fsで映像信号をサンプリングしてデジタル信号に変換する。サンプリングクロックDCLKは、タイミングジェネレータ28において、入力映像信号の垂直同期信号VS及び水平同期信号HS並びにシステムの基本クロックであるシステムクロックCLKに基づいて生成される。デジタル化された映像信号は、デコーダ22に送信される。
1080i方式のハイビジョン映像信号は、図3(a)に示すように、無効走査線数を含めると1125ライン、有効走査線数では1080ラインの水平走査線を有するインターレース方式の信号である。すなわち、1フィールド(1/2フレーム)の映像は有効走査線数1080/2=540ライン(無効走査線数を含めると1125/2=562.5ライン)で表現される。また、ハイビジョン放送における映像のアスペクト比は縦:横=9:16である。したがって、有効表示領域における1水平ラインの映像信号は1920画素(無効走査線の領域を含めると2200画素)で表現される。
本実施の形態の場合では、図3(b)に示すように、ディスプレイ装置300を横640画素の有効表示領域(非有効表示領域733画素)のVGA方式としているので、有効表示領域において1水平ラインが1920画素である映像信号を640画素で表現されるようにサンプリング周波数を設定する。
例えば、元の映像信号の1920画素に対して74.25MHzの画素クロック周波数であったとすると、タイミングジェネレータ28において、映像信号の水平同期信号HSと同期させて1水平ラインの映像信号を24.74MHzのサンプリング周波数を有するサンプリングクロックDCLKでサンプリングする。これにより、水平方向に対して1080i方式の1920画素(非有効表示領域では2200画素)がVGA方式の640画素(非有効表示領域では733画素)に画素数変換される。このとき、適宜画素間の補間処理を行って解像度を変換することも好適である。
デコーダ22は、A/D変換回路20でデジタル化された映像信号に対して各種の処理を行う。例えば、映像信号から輝度(Y)信号及び色差(C)信号に分離するY/C分離処理を行う。これらの処理は従来技術を適用することができるので詳細な説明は省略する。
画質補正回路24は、デコーダ22で処理された信号に対して、画質を補正する各種の処理を行う。画質補正処理としては、例えば、色差信号をRGB信号に変換するカラー変換処理、色信号に対するΓ補正処理、輪郭補正処理、ホワイトバランス調整処理等があげられる。これらの処理には従来技術を適用することができるので、詳細な説明は省略する。
タイミングジェネレータ28は、装置外部から映像信号(ここでは、1080i方式のハイビジョン映像信号)を受けて、映像信号から水平同期信号HS及び垂直同期信号VSを分離抽出する。水平同期信号HS及び垂直同期信号VSの分離抽出には、比較器等を用いた従来の信号分離技術を用いることができる。さらに、外部からシステムクロックCLKを受けて、サンプリングクロックDCLK等の映像信号処理装置200の各部で使用される信号を生成する。これによって、映像信号処理装置200の各部を適宜同期させて制御することができる。
本実施の形態では、水平同期信号HSに同期してシステムクロックCLKをカウントすることによって、1水平ラインの映像信号を24.74MHzのサンプリング周波数でサンプリングするようにサンプリングクロックDCLKが生成される。具体的には、水平同期信号HSが入力されたタイミングからシステムクロックCLKのカウントを開始し、カウンタ値が40.4nsに相当する値の倍数になる度にサンプリングクロックDCLKのパルスを出力する。生成されたサンプリングクロックDCLKは、A/D変換回路20に送られる。また、垂直同期信号VS及び水平同期信号HSもタイミングコントローラ26へ送信される。
タイミングコントローラ26は、タイミングジェネレータ28から水平同期信号HS及び垂直同期信号VSを受けて、ディスプレイ装置300における表示処理を行うための各種の制御信号を生成して外部のディスプレイ装置300へ出力すると共に、クロック信号に同期させてデジタル化された映像信号を外部のディスプレイ装置300へ出力する。
タイミングコントローラ26は、垂直同期信号VSを受けると、水平同期信号HSの立ち上がり回数のカウントを始める。図4(図9)に示すように、垂直同期信号VSの立ち上がりから水平同期信号HSが11回立ち上がるまでの非有効表示期間(ブランク期間)はデータイネーブル信号DEをローレベルに維持する。データイネーブル信号がハイレベルのときにタイミングコントローラ26から出力される映像信号が有効であり、データイネーブル信号がローレベルのときにタイミングコントローラ26から出力される映像信号が無効とされる。水平同期信号HSの12回目の立ち上がりから540回目の立ち上がりまでの有効表示期間では、水平同期信号HSの立ち上がりに同期した周期で1水平ラインの水平走査期間よりも短いパルス幅のパルスをデータイネーブル信号DEとして立ち上げる。データイネーブル信号DEが立ち上がっている間に、ディスプレイ装置300へ1水平ライン分の映像信号が転送される。そして、水平同期信号HSの541回目の立ち上がりから次の垂直同期信号VSの立ち上がりまでの非有効表示期間(ブランク期間)では、再びデータイネーブル信号DEをローレベルに維持する。
また、タイミングコントローラ26は、図5に示すように、インターレース信号の第1フィールド(ODDフィールド)と第2フィールド(EVENフィールド)とを検出するためのフィールド検出回路60を含んで構成される。フィールド検出回路60は、カウンタ62、デコーダ64、エッジ検出回路66、アンド素子68及びラッチ素子70を含んで構成される。
カウンタ62は、タイミングジェネレータ28から水平同期信号HS及びシステムクロックCLKを受信する。カウンタ62は、水平同期信号HSの立ち上がりのタイミングでリセットされ、その後入力されてくるシステムクロックCLKのパルス数をカウントする。カウンタ62は、システムクロックCLKのカウンタ値Hfをデコーダ64へ出力する。
デコーダ64は、カウンタ62からカウンタ値Hfを受けて、付設されたレジスタHALF_H_UP及びHALF_H_DOWN(図示しない)のレジスタ値に基づいて1/2水平ライン検出信号HALF_Hを出力する。なお、デコーダ64の初期出力はローレベルとする。
レジスタHALF_H_UPの値は水平同期信号HSの周期の1/4に相当するカウンタ値に予め設定し、レジスタHALF_H_DOWNの値は水平同期信号HSの周期の3/4に相当するカウンタ値に予め設定しておく。カウンタ値Hfが、レジスタHALF_H_UPの値と一致したタイミングで1/2水平ライン検出信号HALF_Hをハイレベルとして出力する。次に、カウンタ値Hfが、レジスタHALF_H_DOWNの値と一致したタイミングで1/2水平ライン検出信号HALF_Hをローレベルに戻す。これによって、図6に示すように、水平同期信号HSの周期の半分を中心として、前後1/4周期の幅をもつパルスが1/2水平ライン検出信号HALF_Hとして生成される。
エッジ検出回路66は、タイミングジェネレータ28から垂直同期信号VSを受けて、垂直同期信号VSのエッジを検出し、システムクロックCLKの1クロック幅のパルス幅を有するパルスをエッジ信号VEDGEとして出力する。具体的には、エッジ検出回路66は、図7に示すように、フリップ・フロップ66a及びアンド素子66bにより構成することができる。垂直同期信号VSをフリップ・フロップ66aの入力(D)端子に入力し、システムクロックCLKをクロック(C)端子に入力する。図6のタイミングチャートに示すように、垂直同期信号VSが立ち上がったタイミングにおいて、システムクロックCLKが立ち上がるとフリップ・フロップ66aの出力(Q)端子がハイレベルに維持される。アンド素子66bは、フリップ・フロップ66aの出力(Q)端子からの出力と垂直同期信号VSとを受けて、両方の信号がハイレベルにあるタイミングにおいてハイレベルの信号を出力する。これによって、垂直同期信号VSの立ち上がりのエッジを検出し、エッジ信号VEDGEを生成することができる。
フィールド検出回路60のアンド素子68は、1/2水平ライン検出信号HALF_Hとエッジ信号VEDGEとを受けて、これらの信号の論理積を出力する。アンド素子68の出力はラッチ素子70によって保持される。
1080i方式のハイビジョン映像信号では、図6に示すように、第1フィールド(ODDフィールド)と第2フィールド(EVENフィールド)とにおいて垂直同期信号VSのエッジ位置と水平同期信号HSのエッジ位置とが水平同期信号HSの半周期だけずらされている。したがって、第1フィールド(ODDフィールド)と第2フィールド(EVENフィールド)とにおいてローレベルとハイレベルとが交互に切り替えられてフィールド検出信号ODD/EVENとして出力される。
さらに、タイミングコントローラ26は、図8に示すように、第1の制御信号生成回路26a、第2の制御信号生成回路26b及び垂直DE開始終了検出回路50を含んで構成される。第1の制御信号生成回路26aは、Hカウンタ40a、Hデコーダ42a、Vカウンタ44a、Vデコーダ46a及び論理回路48を含む。第2の制御信号生成回路26bは、Hカウンタ40b、Hデコーダ42b、Vカウンタ44b及びVデコーダ46bを含む。フィールド検出回路60から出力されたフィールド検出信号ODD/EVENは、第1の制御信号生成回路26aに含まれる論理回路48に入力される。
第1の制御信号生成回路26a及び第2の制御信号生成回路26bは垂直DE開始終了検出回路50によって排他的に切り替えられて使用される。垂直有効表示期間においては、第1の制御信号生成回路26aが使用され、第1の制御信号生成回路26aからの出力信号がディスプレイ装置300へ出力される。垂直非有効表示期間においては、第2の制御信号生成回路26bが使用され、第2の制御信号生成回路26bからの出力信号がディスプレイ装置300へ出力される。以下では、まず第1の制御信号生成回路26aについて説明し、続いて第2の制御信号生成回路26bについて説明する。
Hカウンタ40aは、データイネーブル信号DE及びサンプリングクロックDCLKを受ける。Hカウンタ40aは、データイネーブル信号DEの立ち上がり、または、レジスタR0で設定したカウンタ値になったタイミングでリセットされ、その後入力されてくるサンプリングクロックDCLKのパルス数をカウントする。Hカウンタ40aは、カウンタ値HaをHデコーダ42bへ出力する。また、Hカウンタ40aは、カウンタ値Haがディスプレイ装置300の1水平ラインの総画素数に相当する値、本実施の形態では733、に到達したタイミング、または、レジスタR0で設定したカウンタ値になったタイミングでパルスをキャリー信号Caとして出力する。キャリー信号CaはVカウンタ44aへ出力される。
Hデコーダ42aは、Hカウンタ40aからカウンタ値Haを受けて、付設されたレジスタのレジスタ値R1,R1’,R2,R2’に基づいてソーススタートパルスHSP及びソースラッチ信号STRBを生成して出力する。図2に示すように、有効表示期間においては、これらの制御信号がディスプレイ装置300のソースドライバ30に入力される。以下、これらの信号について詳細に説明する。
レジスタ値R1を0に設定しておくことにより、Hデコーダ42aは、図4(図9)に示すように、カウンタ値Haが0になるタイミング、すなわちデータイネーブル信号DEの立ち上がりに応じたタイミングでハイレベルとなるパルスをソーススタートパルスHSPとして出力する。立ち下がりは、レジスタ値R1’で設定する。ソーススタートパルスHSPは、ソースドライバ30に含まれるシフトレジスタ30aに入力される。
ソースクロックパルスSCLKは、サンプリングクロックDCLKと同一であり、シフトレジスタ30aに含まれる総てのラッチ回路(D−フリップ・フロップ)のクロック(C)端子に共通に入力される。また、タイミングコントローラ26は、ソースクロックパルスSCLKに同期させて、シフトレジスタ30aの初段のラッチ回路の入力(D)端子へソーススタートパルスHSPを、ラッチ回路30a’に1画素分のデジタル化された映像信号を出力する。すなわち、Hカウンタ40aがサンプリングクロックDCLKを受ける度に、タイミングコントローラ26からソーススタートパルスHSPと1画素分の映像信号が出力される。これによって、1水平ライン分の有効表示640画素に対応する映像信号がラッチ回路30a’のラッチ回路に順次シフトされながら格納及び保持される。
また、Hデコーダ42aは、カウンタ値Haがレジスタ値R2と一致したタイミングでソースラッチ信号STRBのパルスを出力する。例えば、レジスタ値R2を734に設定しておくことによって、図4(図9)に示すように、カウンタ値Haが734になったタイミングでハイレベルとなるパルスがソースラッチ信号STRBとして出力される。立ち下がりは、レジスタ値R2’で設定する。
図2に示すように、ラッチ回路30bに含まれる総てのラッチ素子のクロック(C)端子にはソースラッチ信号STRBが共通に入力される。レジスタ値R2を水平表示有効画素数よりも大きく設定しておくことによって、シフトレジスタ30aに1水平ライン分の映像信号が保持された後に、ソースラッチ信号STRBが立ち上がりに応じてシフトレジスタ30aに保持されている1水平ライン分の映像信号が一括してラッチ回路30bに転送される。
また、Hデコーダ42aは、カウンタ値Haがレジスタ値R3,R4,R5,R6と一致したタイミングで論理制御信号のパルスを出力する。これらがそれぞれゲートスタートパルスVSP、ゲートクロックVCLK、出力許可OE(バー)の元となる信号及び極性信号POLの変化点を示す信号となる。レジスタ値R3,R4,R5,R6をレジスタ値R2よりも大きい値、例えば735、に設定しておくことによって、ソースラッチ信号STRBが出力された後にハイレベルとなるパルスが論理制御信号として出力される。立ち下がりは、レジスタ値R3’,R4’,R5’,R6’で設定する。論理制御信号は、論理回路48へ出力される。
次に、Vカウンタ44a及びVデコーダ46aについて詳細に説明する。Vカウンタ44aは、外部からデータイネーブル信号DE及びHカウンタ40aからキャリー信号Caを受けて処理を行う。
Vカウンタ44aは、1フィールドの映像信号における垂直有効表示期間の開始のタイミングを検出し、カウンタ値Vaをリセットする。例えば、データイネーブル信号DEが所定時間より長くローレベルに維持されたのちに、データイネーブル信号DEが再び立ち上がるタイミングを垂直有効表示期間の開始のタイミングとして検出することができる。Vカウンタ44aは、カウンタ値Vaをリセットした後、キャリー信号Caを受ける毎にカンウタ値Vaを1ずつ増加させ、リセット後にキャリー信号Caを受信した回数をカウンタ値VaとしてVデコーダ46aへ出力する。カウンタ値Vaは、1垂直期間の水平ラインの数を示す。
Vデコーダ46aは、カウンタ値Vaを受けて、レジスタR7によりゲートスタートパルスVSPを出力するラインを示す信号と、カウンタ値Vaが増加するたびにパルス信号をライン・トグルする信号TOGとを出力する。ゲートスタートパルスVSPを出力するラインを示す信号とライン・トグルする信号TOGは、論理回路48へ入力される。
論理回路48は、フィールド検出信号ODD/EVEN、ゲートスタートパルスVSPを出力するラインを示す信号、ライン・トグルする信号TOG及びHデコーダ42aから論理制御信号を受けて、ゲートスタートパルスVSP、ゲートクロックVCLK及び出力許可OE(バー)及び極性信号POLを生成して、ディスプレイ装置300のゲートドライバ32へ出力する。
論理回路48は、フィールド検出信号ODD/EVENがハイレベル、すなわち第1フィールド(ODDフィールド)の処理を行っている場合、図4に示すように、Hデコーダ42aから受ける論理制御信号のパルスのうち第3n−1番目(nは1以上の整数)のパルスを除いてゲートクロックVCLKとして出力する。すなわち、第1番目、第3番目、第4番目、第6番目、第7番目・・・第3n−2番目、第3n番目・・・第540番目のパルスをゲートクロックVCLKとして出力する。さらに、ゲートクロックVCLKに同期させて、ゲートクロックVCLKの出力期間に含まれる期間においてローレベルとなる出力許可OE(バー)と同期間においてライン反転する極性信号POLを生成して出力する。
このように、第3n−1番目のパルスを除いてゲートクロックVCLKとして出力させることによって、図10(a)に示すように、1080i方式である元映像信号の有効表示領域のうち第3n−1行目の映像信号が省かれて、垂直走査方向に2/3に圧縮された映像が表示される。すなわち、1フレームのハイビジョン映像信号における540ラインの有効水平ラインが360ラインに圧縮されて表示される。1水平ラインは1920画素の有効表示画素数から640画素の有効表示画素数へ圧縮されているので、ハイビジョン方式のアスペクト比9:16が保たれた映像がVGA方式のディスプレイ装置300に表示される。
一方、フィールド検出信号ODD/EVENがローレベル、すなわち第2フィールド(EVENフィールド)の処理を行っている場合、図9に示すように、Hデコーダ42aから受ける論理制御信号のパルスのうち第3m番目(mは、1以上の整数)のパルスを除いてゲートクロックVCLKとして出力する。すなわち、第1番目、第2番目、第4番目、第5番目、第7番目・・・第3m−1番目、第3m+1番目・・・第539番目のパルスをゲートクロックVCLKとして出力する。さらに、ゲートクロックVCLKに同期させて、ゲートクロックVCLKの出力期間に含まれる期間においてローレベルとなる出力許可OE(バー)と同期間においてライン反転する極性信号POLとを生成して出力する。
このように、第3m番目のパルスを除いてゲートクロックVCLKとして出力させることによって、図10(b)に示すように、1080i方式である元映像信号の有効表示領域のうち第3m行目の映像信号が省かれて、垂直走査方向に2/3に圧縮された映像が表示される。この場合も、1フレームのハイビジョン映像信号における540ラインの有効水平ラインが360ラインに圧縮されて表示され、ハイビジョン方式のアスペクト比9:16が保たれた映像がVGA方式のディスプレイ装置300に表示される。
本実施の形態では、複雑なI/P変換処理や解像度変換処理を行わず、有効表示期間における水平同期信号に対応するデータイネーブル信号を所定周期で間引いたタイミングでゲートクロックVCLKを出力する。すなわち、水平走査ラインを所定周期で間引いてディスプレイ装置300に表示をさせる。したがって、処理回路を従来に比べて簡素化及び小型化することができる。
また、図10(a)及び図10(b)に示すように、ODDフィールドとEVENフィールドとにおいて異なる行が省かれて表示される。これによって、ディスプレイ装置300に表示される映像を垂直表示方向において時間的に平均化して表示することができ、映像の画質を高めることができる。このとき、垂直のライン間引きを想定した補間処理を前もって行ってもよい。
次に、第2の制御信号生成回路26bによる非有効表示期間における処理について説明する。非有効表示期間では、ディスプレイ装置300の画面の上下部分に帯状の黒レベルの画像を表示させる処理を行う。
垂直DE開始終了検出回路50では、データイネーブル信号DEが受信され、垂直有効表示期間の終了のタイミングで第1の制御信号生成回路26aから第2の制御信号生成回路26bへの切り替えが行われる。また、垂直有効表示期間の開始のタイミングで第2の制御信号生成回路26bから第1の制御信号生成回路26aへの切り替えが行われる。垂直有効表示期間の開始のタイミングは、データイネーブル信号DEが所定時間だけローレベルを維持した後にハイレベルになったタイミングとして検出することができる。また、垂直有効表示期間の終了のタイミングは、データイネーブル信号DEが所定時間だけハイレベルを維持した後にローレベルに変更されたタイミングとして検出することができる。
Hカウンタ40bは、垂直DE開始終了検出回路50からのデータイネーブル信号DEの終了を示すデータイネーブル終了信号(DE終了信号)及びサンプリングクロックDCLKを受ける。Hカウンタ40bは、DE終了信号でリセットされ、その後入力されてくるサンプリングクロックDCLKのパルス数をカウントし、カウンタ値Hbとして出力する。また、Hカウンタ40bは、カウンタ値HbがレジスタR8に相当する値になった場合にリセットされ、その後入力されてくるサンプリングクロックDCLKのパルス数をカウントし、カウンタ値Hbとして出力する。レジスタR8を垂直有効表示期間の水平総画素数の1/3とすれば、1水平周波数も1/3となる。
Hカウンタ40bは、カウンタ値HbをHデコーダ42bに出力する。また、カウンタ値HbがレジスタR8と一致したタイミングでパルスをキャリー信号Cbとして出力する。キャリー信号CbはVカウンタ44bへ出力される。
Hデコーダ42bは、カウンタ値Hbを受けて、付設されたレジスタのレジスタ値R9,R10に基づいてソーススタートパルスHSP及びソースラッチ信号STRBを生成して出力する。垂直非有効表示期間においては、これらの制御信号がディスプレイ装置300に入力される。以下、これらの信号について詳細に説明する。
Hデコーダ42bは、レジスタ値R9を0に設定しておくことにより、図4(図9)に示すように、カウンタ値Hbが0になるタイミングでローレベルとなるパルスをソーススタートパルスHSPとして出力する。立ち下がりはレジスタR9’で設定する。Hデコーダ42bは、非有効表示期間において、データイネーブル信号DEがローレベルとなった非有効表示期間の開始直後において1度だけソーススタートパルスHSPを生成して出力するようにしても良い。ソーススタートパルスHSPは、ソースドライバ30に含まれるシフトレジスタ30aへ出力される。
Hデコーダ42bからソーススタートパルスHSPのパルスが出力されたタイミングでは、タイミングコントローラ26から0レベル(黒レベル)の映像信号が出力されるようにする。従って、シフトレジスタ30aでは、Hデコーダ42bからソーススタートパルスHSPのパルスによって、総てのラッチ回路(D−フリップ・フロップ)に0レベル(黒レベル)が伝播される。
また、Hデコーダ42bは、カウンタ値Hbがレジスタ値R10になったタイミングでハイレベルとなるパルスをソースラッチ信号STRBとして出力する。レジスタ値R10をレジスタ値R9よりも大きい値、例えば1、に設定しておくことによって、Hデコーダ42bは、ソーススタートパルスHSPのパルスが出力された後にソースラッチ信号STRBのパルスを出力する。立ち下がりはレジスタR10’で設定する。Hデコーダ42bは、非有効表示期間において1度だけソースラッチ信号STRBのパルスを出力するようにしても良い。
図2に示すように、ラッチ回路30bに含まれる総てのラッチ回路のクロック(C)端子にソースラッチ信号STRBが共通に入力される。これによって、0レベル(黒レベル)がセットされたシフトレジスタ30aの出力を受けて、ラッチ回路30bも0レベル(黒レベル)にセットされる。ラッチ回路30bの出力は、非有効表示期間において0レベル(黒レベル)に維持される。
また、Hデコーダ42bは、カウンタ値Hbがレジスタ値R11,R12,R13,R14と一致したタイミングで論理制御信号のパルスを出力する。これらがそれぞれゲートスタートパルスVSP、ゲートクロックVCLK、出力許可OE(バー)の元となる信号及び極性信号POLの変化点を示す信号となる。レジスタ値R11,R12,R13,R14をレジスタ値R10よりも大きい値、例えば2、に設定しておくことによって、ソースラッチ信号STRBが出力された後にハイレベルとなるパルスが論理制御信号として出力される。立ち下がりは、レジスタ値R11’,R12’,R13’,R14’で設定する。論理制御信号は、論理回路49へ出力される。
次に、Vカウンタ44b及びVデコーダ46bについて詳細に説明する。Vカウンタ44bは、外部からデータイネーブル信号DE及びHカウンタ40bからキャリー信号Cbを受けて処理を行う。
Vカウンタ44bは、垂直DE開始終了検出回路50のDE終了信号によりカウンタ値Vbをリセットする。Vカウンタ44bは、カウンタ値Vbをリセットした後、キャリー信号Cbを受ける毎にカウンタ値Vbを1ずつ増加させ、キャリー信号Cbを受信した回数をカウンタ値VbとしてVデコーダ46bへ出力する。カウンタ値Vbは、1垂直期間の垂直非有効表示期間において出力された水平ラインの数を示す。
Vデコーダ46bは、カウンタ値Vbを受けて、レジスタR15によりゲートスタートパルスVSPを出力するラインを示す信号と、カウンタ値Vbが増加する毎にパルス信号をライン・トグルする信号TOGを出力する。ゲートスタートパルスVSPを出力するラインを示す信号と信号TOGとは論理回路49へ入力される。
論理回路49は、ゲートスタートパルスVSPを出力するラインを示す信号とライン・トグルする信号TOG及びHデコーダ42bから論理制御信号を受けて、ゲートスタートパルスVSP、ゲートクロックVCLK及び出力許可OE(バー)及び極性信号POLを生成して、ディスプレイ装置300のゲートドライバ32へ出力する。
Vデコーダ46bは、付設されたレジスタのレジスタ値R16に基づいてカウンタ値Vbが増加するたびにゲートクロックVCLK及び出力許可OE(バー)を生成して出力する。レジスタ値R16を垂直非有効表示期間の水平ライン数、ここでは120、に設定しておくことによって、図4(図9)に示すように、カウンタ値Vbがレジスタ値R16に到達するまで、一定の周期でカウンタ値Vbが増加される毎にそれに応じてゲートクロックVCLKが出力される。さらに、ゲートクロックVCLKに同期させて、ゲートクロックVCLKの出力期間に含まれる期間においてローレベルとなる出力許可OE(バー)及び極性信号POLを生成して出力する。
以上の処理によって、図11に示すように、有効表示期間後、レジスタ値R16に設定された行数の0レベル(黒レベル)の水平ラインの表示が行われる。これによって、1フレームの垂直走査が終了する。その後、有効表示期間に移行する。
ここで、垂直非有効表示期間におけるゲートクロックVCLKの出力周期は垂直有効表示期間におけるゲートクロックVCLKの出力周期よりも短くなるようにする。例えば、垂直非有効表示期間のゲートクロックVCLKが垂直有効表示期間のゲートクロックVCLKの3倍の周波数を有する場合、垂直非有効表示期間におけるゲートクロックVCLKの出力周期は有効表示期間における3倍の周波数でゲートクロックVCLK及び出力許可OE(バー)が出力されることとなる。
すなわち、垂直非有効表示期間においては、垂直有効表示期間よりも高い垂直走査周波数で0レベル(黒レベル)の水平ラインが垂直走査方向に順次走査されながら表示される。垂直非有効表示期間を高い周波数で走査することによって、順次受信される映像信号と同期を取りつつ、ディスプレイ装置の形式に変換して表示させることができる。なお、第1の制御信号生成回路26aによる垂直有効表示期間の処理と、第2の制御信号生成回路26bによる垂直非有効表示期間の処理と、の両方を必ずしも実行させる必要はなく、いずれか一方のみを実行しても良い。
また、本実施の形態では、1080i方式のハイビジョン映像信号をVGA方式のディスプレイ装置に表示可能な信号に変換する例を示したが本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。変換元の映像信号における水平ラインの画素数(水平走査周波数)と変換先の信号の水平ラインの画素数(水平走査周波数)との比、及び、変換元の映像信号の垂直走査ライン数と変換先の信号の垂直走査ライン数との比、に応じてタイミングコントローラ26の各レジスタ値を適宜変更することによって、変更ソーススタートパルスHSP、ソースラッチ信号STRB、ゲートスタートパルスVSP、ゲートクロックVCLK、出力許可OE(バー)及び極性信号POLの出力タイミングを変更することができる。これによって、本実施の形態とは異なる方式の映像信号とディスプレイ装置との相互変換を行うことができる。
以上のように、本実施の形態によれば、所望の解像度を有するディスプレイ装置に映像を表示可能としつつ、I/P変換処理や解像度変換処理を必要としない映像信号処理装置を提供することができる。
10 アナログ/デジタル変換器、12 デコーダ、14 画質補正回路、16 変換処理回路、18 タイミングジェネレータ、20 アナログ/デジタル変換回路、22 デコーダ、24 画質補正回路、26 タイミングコントローラ、26a,26b 制御信号生成回路、28 タイミングジェネレータ、30 ソースドライバ、30a シフトレジスタ、30a’ ラッチ回路、30b ラッチ回路、30c アナログ変換回路、32 ゲートドライバ、32a シフトレジスタ、32b 出力ゲート回路、34 表示画素マトリックス、40a,40b Hカウンタ、42a,42b Hデコーダ、44a,44b Vカウンタ、46a,46b デコーダ、48,49 論理回路、50 垂直DE開始終了検出回路、60 フィールド検出回路、62 カウンタ、64 デコーダ、66 エッジ検出回路、66a フリップ・フロップ、66b アンド素子、68 アンド素子、70 ラッチ素子、100 映像信号処理装置、102 ディスプレイ装置、200 映像信号処理装置、300 ディスプレイ装置。
Claims (4)
- 1水平走査ラインの信号が水平同期信号によって区切られ、複数の水平走査ラインの信号が垂直同期信号によって区切られて1フィールド又は1フレームの画像が構成されている元映像信号を受信して、表示装置に対応する処理済映像信号に変換して出力する映像信号処理装置であって、
前記水平同期信号に同期させて前記元映像信号における実質的な映像情報を有する有効表示期間に含まれる各水平走査ラインの信号を所定の周波数でサンプリングした映像信号を出力すると共に、
前記有効表示期間において前記水平同期信号を所定の周期毎に間引いたタイミングにおいて前記表示装置における改行のタイミングを示すゲートクロックパルスとして出力するタイミングコントローラを備えることを特徴とする映像信号処理装置。 - 請求項1に記載の映像信号処理装置において、
前記タイミングコントローラは、前記元映像信号がODDフィールドであるかEVENフィールドであるかを検出するフレーム検出回路を備え、
奇数フィールドである場合と偶数フィールドである場合とのそれぞれにおいて前記水平同期信号を間引くタイミングを異ならせることを特徴とする映像信号処理装置。 - 請求項1又は2に記載の映像信号処理装置において、
前記タイミングコントローラは、連続する3つの前記水平同期信号のうちいずれか1つを除去したタイミングにおいて前記ゲートクロックパルスを出力することを特徴とする映像信号処理装置。 - 請求項1〜3のいずれか1つに記載の映像信号処理装置を備え、
前記ゲートクロックパルスに応じて水平ラインの同期処理を行うことを特徴とするディスプレイ装置。
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2005
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