JP2007049666A - 映像出力系統 - Google Patents

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Abstract

【課題】映像出力系統の提供。
【解決手段】映像取り込み装置から発生する目標映像データを受信した後アナログ映像データを出力する映像出力系統であり、位相比較器、映像同期信号発生器、ビデオエンコーダが含まれる。当該映像出力系統は、電源供給を受けて電圧比較器により転換されることによりディジタル信号を受信し、当該ディジタル信号を参考に、系統から発生した垂直同期信号に対してクロック周期および位相補償を行うものである。
【選択図】図6

Description

本発明は一種の映像処理系統であり、特に映像出力系統に関するものである。
第1図に一般式の撮影監視系統を示す。当該撮影監視系統10には四台の撮影装置111〜114、制御系統12、モニター13が含まれる。撮影監視系統10は撮影装置111〜114がそれぞれ撮影した監視区域の映像を利用して、制御系統12を通して四個の映像O1、O2、O3、O4に分けてモニター13へと出力して監視の目的を達成するものである。
撮影装置111〜114は、第2図に示すように、それぞれが映像処理系統20を含む。当該映像処理系統20は映像出力系統20'(点線部分)と映像取り込み装置(Image acquisition device)23を含む。そのうち当該映像出力系統20'は電圧比較器(Voltage comparator)21、映像同期信号発生器(Image synchronous generator)22、ビデオエンコーダ(Video encoder)24、PLL(Phase lock loop)25、タイミングジェネレータ(Timing generator)26を含む。ここで、当該映像処理系統20はPLL25が交流電源14と同期の出力クロック信号P1を映像同期信号発生器22、映像取り込み装置23まで送り、ビデオエンコーダ24が一般ディジタル系統中のシステムクロックに取って代わり、映像同期信号発生器22、映像取り込み装置23、およびビデオエンコーダ24の三者は電源同期となり、電源周波数がロックされる効果を達成することができることは注意されてよい。
当該映像処理系統20中の映像出力系統20'は交流電源14を電圧比較器21で変換後、デジタル信号V1を発生させる。PLL25はアナログ方式でディジタル信号V1を必要とされる周波数にまで上げ、出力クロック信号P1を発生させる。映像同期信号発生器22が出力クロック信号P1を受けて垂直同期信号(VSYNC,Vertical Synchronous signal)を発生させる。その後、PLL25が垂直同期信号VSYNCを受信し、垂直同期信号VSYNCとディジタル信号V1とを比較し、出力クロック信号P1の周波数を調整する。よって、垂直同期信号VSYNCの周波数は電源同期の効果を達成することになる。そして、出力映像部分の映像取り込み装置23は垂直同期信号VSYNCと出力クロック信号P1を受信し、取り込んだ映像を処理した後、目標映像データTを発生させる。その後、映像出力系統20'中のビデオエンコーダ24が出力クロック信号P1、目標映像データTおよびタイムジェネレータ26から発生したクロック信号CKを受信し、これらの信号P1、T、CKに対して整合・符号化した後、アナログ映像データ0を作成する。
一般のアナログ方式で処理された撮影監視系統10、その制御系統12は、撮影装置111〜114が取り込んだ映像をモニター13へと出力する方式であり、四個の映像は画面切換の方式で時を分けて同一モニター13へと送られる。ただし、映像出力系統20'のPLL25は実際に運用されるに当たりノイズに弱く、電源のノイズが大きい場合には、出力クロック信号P1が電源周波数をロックするのが難しくなり、映像同期信号発生器22、映像取り込み装置23、ビデオエンコーダ24に至るまで交流電源14同期となることが困難になり、その結果、制御系統が画面切換を行うに当たり、画面表示に点滅や途切れ等の不良現象が現れる。第4図に示すように、14Pは交流電源信号、 O1〜O4は撮影装置111〜114の画面が表示するアナログ映像データ、13Oはモニター13の画面表示信号である。ノイズが小さいときは、LLP25の出力クロック信号P1と交流電源14の周波数は同期である。よって、アナログ映像データO1〜O4もまた交流電源信号14Pと同期である。それゆえ、制御系統12が画面を切り替えるに当たり、非常に正確な時間t1に撮影装置111の画面O1'を表示し、時間t2において撮影装置112の画面O2'を表示し、以下同様。しかし、電源ノイズが大きい場合には、LLP25 は交流電源14をロックできず、アナログ映像データO1〜O4と交流電源信号14Pの位相も同期はずれとなっており、その結果、制御系統12が画面切換を行うに当たり、正確な時間に画面表示できなくなる(第5図参照)。この図において、アナログ映像データO1は時間t1において交流電源信号14Pの先を行き、アナログ映像データO2は時間t2において交流電源信号14Pに遅れており、画面O1'は時間に先駆けて表示、画面O2'は遅れて表示を余儀なくされ、制御系統12がモニター13の表示画面の切換を行うに当たり、画面の点滅や途切れ現象が現れる。
当該映像出力系統20'には、LLP25のノイズへの弱さによりもう一つの問題がある。第3図を参照すると、当該ビデオエンコーダ24にはビデオタイミングジェネレーター(Video timing generator)241、ルミナンス/同期信号発生器(Luminance/synchronous singal generator)242、二台のディジタル/アナログ変換器(Digital/analog converter)243、245、クロマ/バースト信号発生器(Chroma/burst generato)244が含まれる。クロマ/バースト信号発生器244が、彩度とバースト信号を処理するに当たり、非常に正確に(許容誤差範囲は非常に小さい)クロック信号と歩調を合わせる必要がある。しかしLLP25がノイズに弱いため、出力クロック信号P1は出力されるに当たり安定さと正確さを欠くことになり、クロマ/バースト信号発生器244に高度に正確な(誤差範囲のごく小さな)クロック信号CK(たとえば、全米テレビジョン方式委員会(NTSC,National Television System Committee)では、クロマ/バースト信号処理に必要なクロック信号はCKは3.579545MHzであり、その許容誤差はわずかに±5Hzである)を提供するには、映像出力系統20'はタイミングジェネレータ26を別途増設する必要がある。よって、ルミナンス/同期信号発生器242、クロマ/バースト信号発生器244は異なる規格のクロック信号CK、P1を受信し、異なる規格の信号が発生することになり、それゆえに二台のディジタル/アナログ変換機243、245を使って別々にディジタル/アナログ変換を行わなければならない。一般的にディジタル/アナログ変換機は高価であり、二台のディジタル/アナログ変換機を同時に使用すると、映像出力系統20'のコストも大幅に増加する。
電源ノイズが大きいときに、いかにして電源周波数と同期の映像出力系統を提供し、撮影装置111〜114とモニター13において画面切換時に発生する画面の点滅、途切れといった現象を解消するのか、ならびにいかにしてディジタル/アナログ変換機の原価を抑えるのかが、急を要する問題である。
上述の問題に関して、電源ノイズが大きい時に映像出力系統が電源周波数と同期を維持でき、画面切換時に発生する画面の点滅、途切れといった現象を解消して画面表示の品質を向上させるような映像出力系統を提供するのが本発明の目的である。
本発明が提供するのは、映像取り込み装置から発生する目標映像データを受信した後アナログ映像データを出力する映像出力系統である。当該映像出力系統には位相比較器、映像同期信号発生器、ビデオエンコーダが含まれる。当該位相比較器はデジタル信号と垂直同期信号を受信し、当該デジタル信号と垂直同期信号のクロック周期および位相を比較し、クロック修正信号を発生させる。映像同期信号発生器はクロック修正信号を受けるに当たり、垂直同期信号を用いて、当該クロック修正信号に依拠して映像同期信号発生器から発生する次の垂直同期信号のクロック周期を修正する。ビデオエンコーダは映像同期信号と目標映像データを受信し、当該映像同期信号と当該目標映像データに対して符号化を行い、アナログ映像データとして出力する。
本発明の映像出力系統はセンサー/ビデオ信号補償器(位相比較器、映像同期信号発生器を含む)を利用し、アナログ信号と周波数同期となるディジタル信号を参考に、映像同期信号発生器から発生する垂直同期信号に対してクロック周期と位相の補償を行う。その結果、当該垂直同期信号はごく小さな誤差の範囲内にまで制御され、アナログ信号は周波数同期を達成し、電源ノイズが大きい時においても映像出力系統は電源と周波数同期を達成できる。よって、本発明における映像出力系統を一般の撮影監視系統に応用するに当たり、従来の技術においてPLLが電源の周波数同期をロックできなかったことにより、撮影監視系統における場面切替に当たり発生する画面の点滅、途切れといった問題の解決を達成するものであり、同時にディジタル/アナログ変換器の使用量を減少させて、製造コストを下げるものである。
請求項1の発明は、映像取り込み装置から発生した目標映像データを受信後、アナログ映像データを出力し、
ディジタル信号と垂直同期信号を受信し、当該ディジタル信号と垂直同期信号のクロック周期と位相を比較し、修正クロック信号を発生させる位相比較器、
前述の修正クロック信号を受信し、前述の垂直同期信号を発生させて、当該修正クロック信号をベースに当該垂直同期信号のクロック周期を修正する映像同期信号発生器、
前述の垂直同期信号と前述の目標映像データを受信し、当該垂直同期信号と当該目標映像データに対して符号化を行い、アナログ映像データを出力するビデオエンコーダ、
を含み、そのうち、前述のディジタル信号はアナログ信号から変換されたものである映像出力系統としている。
請求項2の発明は、請求項1で述べられた映像出力系統において、前述のディジタル信号受信を受けて、当該ディジタル信号の移送を調整ならびに遅延させる位相調整器を含む映像出力系統としている。
請求項3の発明は、請求項1で述べられた映像出力系統において、前述のアナログ信号を受信、変換して、当該アナログ信号と周波数同期のディジタル信号を発生させ、当該アナログ信号が交流電源である電圧比較器を含む映像出力系統としている。
請求項4の発明は、請求項1で述べられた映像出力系統において、
前述の垂直同期信号を受信し、当該垂直同期信号をベースにビデオクロックデータを発生させるビデオタイミングジェネレータ、
前述のビデオクロックデータと目標映像データを受信し、当該ビデオクロックデータと当該目標映像データに対してルミナンス、クロマ、バースト処理を行い、映像同期の整合と符号化処理を行って、ディジタル映像データを発生させるルミナンス/クロマ/バースト同期信号発生器、
前述のディジタル映像データを受信して、前述のアナログ映像データを発生させるディジタル/アナログ変換器、を含むビデオエンコーダとしている。
本発明の映像出力系統はセンサー/ビデオ信号補償器を利用し、アナログ信号と周波数同期となるディジタル信号を参考に、映像同期信号発生器から発生する垂直同期信号に対してクロック周期と位相の補償を行う。その結果、当該垂直同期信号はごく小さな誤差の範囲内にまで制御され、アナログ信号は周波数同期を達成し、電源ノイズが大きい時においても映像出力系統は電源と周波数同期を達成できる。よって、本発明における映像出力系統を一般の撮影監視系統に応用するに当たり、従来の技術においてPLLが電源の周波数同期をロックできなかったことにより、撮影監視系統における場面切替に当たり発生する画面の点滅、途切れといった問題の解決を達成するものであり、同時にディジタル/アナログ変換器の使用量を減少させて、製造コストを下げるものである。
以下、図面を参考にしながら本発明である映像出力系統の詳細説明を行うが、共通するユニットに関しては共通のコード番号を用いることとする。
第6図は本発明における映像処理系統を示している。当該映像処理系統50には映像出力系統50'と映像取り込み装置53が含まれるが、映像処理系統50の運用方式は、映像処理系統50'を利用して映像取り込み装置53から発生した目標映像データT'を受けて、当該目標映像データT'の符号化処理を行った後、アナログ映像データOvを出力するものである。そして、当該映像出力系統50'には電圧比較器51、センサー/ビデオ信号補償器(Sensor/Video period compensation unit)52、ビデオエンコーダ54が含まれる。ここで、当該映像処理系統50中のすべてのユニットは、一貫して最初の系統クロック信号を採用して運用され、この点で従来の映像処理系統20とは異なっていることは注意されるべきである。よって、第6図においては各ユニットが受信する系統クロック信号は特に描かれていない。
映像出力系統50'中の電圧比較器51がアナログ信号Asを受信し、当該アナログ信号Asに対してアナログ/ディジタル変換を行い、当該アナログ信号Asと周波数同期のデジタル信号Vsを発生させる。電圧比較器51は周知の技術であり、上述の機能が達成できるものであれば、すなわちアナログ/ディジタル変換器(A/D,/Analog to digital converter)等の機能があれば、すべて電圧比較器51として使用できるので、詳細な実施方式は省く。もちろん、電圧比較器51の中にノイズ消去機能を持つ回路、たとえばディジタルフィルター等を別途増加して、ディジタル信号Vsの品質を向上させることができ、しかもアナログ信号Asを交流電源とすることもできる。
センサー/ビデオ信号補償器52はディジタル信号Vsを受信して垂直同期信号VSYNC'を発生させ、当該垂直同期信号VSYNC’に対してクロック周期(Clock cycle)および位相補償を施し、垂直同期信号VSYNC'の周波数とその位相をディジタル信号Vsに合わせて同期ロックする。第7図に示すように、センサー/ビデオ信号補償器52には位相比較器(Phase comparator)522と同期信号発生器523が含まれる。当該位相比較器522はディジタル信号Vsおよび同期信号発生器523から発生する垂直同期信号VSYNC’を受信して、ディジタル信号Vsと垂直同期信号VSYNC’両者のクロック周期と位相のずれを比較し、修正クロック信号Ccを発生させる。同期信号発生器523は修正クロック信号Ccを受信し、しかも当該同期信号発生器523は垂直同期信号VSYNC’を発生させると同時に、修正クロック信号Ccをベースにして次の垂直同期信号VSYNC’のクロック周期の長さを修正する。このようにして、ディジタル信号Vsを参考に垂直同期信号VSYNC’のクロック周期修正を繰り返し、垂直同期信号VSYNC’をアナログ信号As周波数に合わせて同期ロックすることが可能となる。たとえば、ある時点において垂直同期信号VSYNC’の位相がアナログ信号Asと周波数同期のディジタル信号Vsの位相にクロック刻みで100単位分遅延しているとして、位相比較器522による比較を経て、当該位相比較器522は修正クロック信号Ccを発生させ、次のクロック周期において同期信号発生器523が垂直同期信号VSYNC’のクロック周期の長さを100単位分減少させて、垂直同期信号VSYNC'をアナログ信号As周波数に合わせて同期ロックすることを可能とする。そのうち、当該センサー/ビデオ信号補償器52は、第8図に示すようにディジタル信号Vsの位相を調整する位相調整器(Phase adjustment(Time delay)unit)521を備えており、当該位相調整器521は、当該ディジタル信号Vsのクロック周期を参考に、当該ディジタル信号Vsを設定された時点にまで遅延させる(すなわち、当該ディジタル信号Vsの位相調整)。当然、当該ディジタル信号Vsは、ファームウェア(Firmware)、ソフトウェア(Software)またはハードウェア(Hardware)の中の一つ或いは複数組合せの方式で当該ディジタル信号Vsの位相遅延を設定する。
映像入力部分である映像取り込み装置53は垂直同期信号VSYNC’を受信し、取り込まれた映像が処理されるのを待って、映像品質の良い目標映像データT'を作成する。
その後、映像出力系統50'中のビデオエンコーダ54が垂直同期信号VSYNC’と目標映像データT'を受信し、垂直同期信号VSYNC’をベースにして目標映像データT'の符号化を行い、アナログ映像データOvを作成する。第9図に示すように、当該ビデオエンコーダ54にはビデオタイミングジェネレータ541、ルミナンス/クロマ/バースト同期信号発生器(Luminance/Chroma/burst/synchronous signal generator)542、ディジタル/アナログ変換器543が含まれる。当該ビデオタイミングジェネレータ541は垂直同期信号VSYNC’を受信し、当該垂直同期信号VSYNC’をベースにビデオクロックデータVを作成する。ルミナンス/クロマ/バースト同期信号発生器542はビデオクロックデータVと目標映像データT'を受けて、彩度(Luminance)、クロマ(Chroma)、バースト(Burst)調整を行い、映像同期(Image synchronous)のための整合と符合か処理を行い、ディジタル映像データOdを作成する。ディジタル/アナログ変換器543はディジタル映像データOdを受信・変換して、アナログ映像データOvを発生させる。そのうち、映像出力系統50'におけるすべてのユニットは同一システムクロックを採用して運用されており、従来のPLL25とタイミングジェネレータ26を別途使用してビデオエンコーダ54に対して二種類の異なるクロックを提供する必要はなく、よってビデオエンコーダ54において周波数誤差範囲に対する要求が極めて高いクロマ/バースト信号処理(第3図におけるクロマ/バースト同期信号発生器244)に当たっても、ルミナンス同期信号処理(第3図のルミナンス同期信号発生器242)と同じシステムクロックを採用できることになる。そして周波数の異なるタイミングジェネレータ26(第2図)を別途増設して正確なクロック信号CKを提供する必要はなくなり、ゆえに二台目のディジタル/アナログ変換器245(第3図)を追加する必要もない。これによって、ビデオエンコーダ54において、第3図におけるルミナンス同期信号発生器242とクロマ/バースト同期信号発生器244を合併させ、一台のルミナンス/クロマ/バースト同期信号発生器542とすることも可能となり、当該ビデオエンコーダ54は一台のディジタル/アナログ変換器543でディジタル/アナログ変換が可能となり、映像出力系統20'のコストダウン機能を果たすことになる。
本発明の映像出力系統50'と従来の映像出力系統20'の差異は、当該映像出力系統50'はセンサー/ビデオ信号補償器52を利用して、アナログ信号Asと周波数同期のディジタル信号Vsを参考に、同期信号発生器523から発生する垂直同期信号VSYNC’に対してクロック周期と位相補償を行い、その結果、当該垂直同期信号VSYNC’を極小の誤差範囲内に収め、しかもアナログ信号Asとの周波数同期と位相同期を達成させて、映像出力系統50'における電源ノイズが大きいときに、電源周波数と同期を維持できる点にある。よってここに、当該映像出力系統50'が第1図の撮影装置111〜114を適用し制御系統12を採用して映像切換を行う場合には、映像出力系統50'における電源ノイズが大きいときでも、電源との周波数同期と位相同期を維持できるので、撮影装置111〜114が撮影した映像はモニター13上に正確に表示され、画面の点滅、途切れ等の現象がない。つまり、従来の映像出力系統20'においてPPL25が電源周波数をロックできないことから、撮影監視系統において画面切換を行うに当たり発生する問題を解決しており、同時にディジタル/アナログ変換器の使用台数を減少させて、製造コストを低減するものである。
従来の撮影監視系統表示図である。 従来の映像処理系統表示図である。 従来のビデオエンコーダ表示図である。 従来の撮影監視系統における信号伝達の時間領域グラフである。 従来の撮影監視系統における信号伝達の別の時間領域グラフである。 本発明の撮影監視系統表示図である。 本発明におけるセンサー/ビデオ信号補償器表示図である。 本発明における別のセンサー/ビデオ信号補償器表示図である。 本発明におけるビデオエンコーダ表示図である。
符号の説明
10 撮影監視系統
20、50 映像処理系統
20'、50' 映像出力系統
111、112、113、114 撮影装置
12 制御系統
13 モニター
14 交流電源
21、51 電圧比較器
22、523 映像同期信号発生器
23、53 映像取り込み装置
24、54 ビデオエンコーダ
242 ルミナンス同期信号発生器
244 クロマ/バースト同期信号発生器
25 PLL
26 タイミングジェネレータ
14P、111O、112O、113O、114O、13O 信号
241、541 ビデオタイミングジェネレータ
542 ルミナンス/クロマ/バースト同期信号発生器
243、245、543 ディジタル/アナログ変換器
52 センサー/ビデオ信号補償器
522 位相比較器
521 位相調整器

Claims (4)

  1. 映像取り込み装置から発生した目標映像データを受信後、アナログ映像データを出力し、
    ディジタル信号と垂直同期信号を受信し、当該ディジタル信号と垂直同期信号のクロック周期と位相を比較し、修正クロック信号を発生させる位相比較器、
    前述の修正クロック信号を受信し、前述の垂直同期信号を発生させて、当該修正クロック信号をベースに当該垂直同期信号のクロック周期を修正する映像同期信号発生器、
    前述の垂直同期信号と前述の目標映像データを受信し、当該垂直同期信号と当該目標映像データに対して符号化を行い、アナログ映像データを出力するビデオエンコーダ、
    を含み、そのうち、前述のディジタル信号はアナログ信号から変換されたものである映像出力系統。
  2. 請求項1で述べられた映像出力系統において、前述のディジタル信号受信を受けて、当該ディジタル信号の移送を調整ならびに遅延させる位相調整器を含む映像出力系統。
  3. 請求項1で述べられた映像出力系統において、前述のアナログ信号を受信、変換して、当該アナログ信号と周波数同期のディジタル信号を発生させ、当該アナログ信号が交流電源である電圧比較器を含む映像出力系統。
  4. 請求項1で述べられた映像出力系統において、
    前述の垂直同期信号を受信し、当該垂直同期信号をベースにビデオクロックデータを発生させるビデオタイミングジェネレータ、
    前述のビデオクロックデータと目標映像データを受信し、当該ビデオクロックデータと当該目標映像データに対してルミナンス、クロマ、バースト処理を行い、映像同期の整合と符号化処理を行って、ディジタル映像データを発生させるルミナンス/クロマ/バースト同期信号発生器、
    前述のディジタル映像データを受信して、前述のアナログ映像データを発生させるディジタル/アナログ変換器、を含むビデオエンコーダ。
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