JP2007300568A - Video signal processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、映像信号処理装置に関し、特に外部より入力された映像信号を、出力する同期信号に乗せ変えを行うフレームシンクロ動作に関するものである。 The present invention relates to a video signal processing apparatus, and more particularly to a frame synchronization operation for changing a video signal input from the outside to a synchronizing signal to be output.
近年、デジタル放送を受信するTVやレコーダにおいては、デコードしたデジタル映像を出力する際、PCRに同期したクロックを分周して生成した同期信号基準でデコードされた映像信号を出力している。この同期信号は、画面表示時の映像乱れを防ぐため、出力する映像の解像度を切り替える場合を除き、連続性を保証して出力している。また、多くの機器では、入力される映像の解像度が変化した場合においても画面表示時の映像乱れが起こらないよう、画像をフィルタ補間により変換して、出力が常に同じ解像度・フレームレートとなるようにしている。これらの機器において、外部入力端子より入力された非同期の映像信号を表示出力する場合は、出力する同期信号の連続性を保証する手法として、入力された映像信号をメモリに書き込み、出力同期信号基準によってフレーム画像単位で読み出すフレームシンクロが一般的に用いられている。 In recent years, TVs and recorders that receive digital broadcasts output a decoded video signal based on a synchronization signal generated by dividing a clock synchronized with PCR when outputting a decoded digital video. This synchronization signal is output with guaranteed continuity, except when switching the resolution of the video to be output, in order to prevent image disturbance during screen display. Also, in many devices, even when the resolution of the input video changes, the image is converted by filter interpolation so that the image is not disturbed during screen display so that the output always has the same resolution and frame rate. I have to. In these devices, when displaying and outputting an asynchronous video signal input from the external input terminal, as a method to guarantee the continuity of the output synchronization signal, the input video signal is written to the memory, and the output synchronization signal reference In general, a frame sync that reads out in units of frame images is used.
図5は、従来の映像信号処理装置のブロック図であって、1は入力端子1、2はデコーダ、3はメモリ手段1、4は第1のメモリ制御手段、5はフィルタ手段、6は出力端子、7は入力端子2、8はAD変換、9はメモリ手段2、10は色復調手段、11は第2のメモリ制御手段、20はYC分離で、ライン相関に基づいてYC分離を行う2次元YC分離21と、フレーム相関に基づいてYC分離を行う3次元YC分離22と、フレーム差分より動き情報を生成する動き検出23と、動き情報に基づいて2次元YC分離出力と3次元YC分離出力を切り替えるセレクタ24により構成されている。また、図中、実線は、映像信号が流れる経路であり、破線は制御情報の経路を示す。
FIG. 5 is a block diagram of a conventional video signal processing apparatus, where 1 is an
デジタル放送受信時は、MPEG圧縮されたストリームが1の入力端子1より入力され、2のデコーダでデコードされた映像信号が3のメモリ手段1の領域(a)に置かれる。4の第1のメモリ制御手段は、デコードするストリームのPCRに同期したクロックで分周して生成された出力同期信号基準で、デコーダからの情報を基に映像信号の読み出しを行う。また、この時同時にデコーダからの画像サイズ情報と出力する画像解像度から、5のフィルタ手段の水平、垂直拡大率等を制御して6の出力端子より出力される。
At the time of digital broadcast reception, an MPEG compressed stream is input from the
アナログ放送受信時は、7の入力端子2から入力されたアナログ複合映像信号が8のAD変換でデジタルデータに変換された後、20のYC分離で輝度信号と変調色信号に分離される。変調色信号は、10の色復調手段により色差信号に変換された後、輝度信号と一緒に11の第2のメモリ制御手段によってメモリ手段1の(b)の領域へ書き込まれる。尚、20のYC分離では、9のメモリ手段2に書き込むことにより生成されたフレーム遅延データを用いて、3次元YC分離が行なわれている。
At the time of analog broadcast reception, the analog composite video signal inputted from the
デジタル放送からアナログ放送に切り替えられた場合は、4の第1のメモリ制御手段が3のメモリ手段1から読み出す映像信号を、メモリ手段1の(b)の領域に書き込まれた信号に切り替える。アナログ入力時は、入力される映像信号と、出画する映像信号が非同期である為、画面上で映像の追い越し、追い越されが発生しないよう、11のメモリ制御手段2の映像書き込み位置の情報を基に、フレーム単位で読み出し映像を制御することによりフレームシンクロを行う。
When the digital broadcast is switched to the analog broadcast, the video signal read by the four first memory control means from the memory means 1 is switched to the signal written in the area (b) of the memory means 1. At the time of analog input, since the input video signal and the video signal to be output are asynchronous, information on the video write position of the
外部入力端子より入力された映像信号がインターレース信号で、出力するフレーム周期が、入力信号のフレーム周期より短い場合のフレームシンクロ動作を例に、図6を用いて説明する。図6の(a)は、入力される映像信号を、(b)はフレームシンクロ後の出力映像を示す。図中、フレーム画像をAn(n=1,2,・・・・)で表わし、Anの第1フィールド画像をAn−1、第2フィールド画像をAn−2で表している。入力信号をフレーム単位でメモリに書き込み、出力同期信号基準で読み出すことによって、同期信号の乗り換えを行っている。出力するフレーム周期が入力信号のフレーム周期より短い為、図中のXで示すタイミングにおいては、映像の書き込み側と読み出し側のタイミングが近く、画面追い越しが起きないよう、1フレーム前のフレーム画像A1を再度出力している。この為、A1−1のフィールド画像の後にA1−2のフィールド画像が出力され、動きの早い画像では、時間の戻った画が表示されてしまう。この為、図6のXのタイミングではA1のフレーム画像を出力するのではなく、A1、A2の画像より補間画像をあらかじめ作成して出力する手法等が提案されている(例えば特許文献1参照。)。
解決しようとする問題点は、通常のフレームシンクロ構成では、図6のXに示した時間戻りが発生してしまう。また、この不具合を防ぐ為には、補間画像作成部等、かなり規模の大きい回路追加が必要となる点である。 The problem to be solved is that a time return indicated by X in FIG. 6 occurs in a normal frame sync structure. In addition, in order to prevent this problem, it is necessary to add a considerably large circuit such as an interpolation image creating unit.
本発明に係る映像信号処理装置は、符号化圧縮されたストリームを復号するデコーダと、デコーダにより復号された映像信号が記録されるメモリ手段と、メモリ手段から映像信号を読み出す第1のメモリ制御手段と、第1のメモリ制御手段により読み出された映像信号を出力画像サイズに変換するフィルタ手段と、アナログ映像信号を、第1のメモリ制御手段が読み出し可能な形式に変換する映像変換手段と、映像変換手段の出力を、メモリ手段に書き込む第2のメモリ制御手段とを備え、第1のメモリ制御手段が読み出すアドレスを、第2のメモリ制御手段が書き込んだ映像信号の位置に変更することにより、フィルタ手段よりアナログ映像信号を出力可能にしたことを特徴とするものである。 A video signal processing apparatus according to the present invention includes a decoder for decoding an encoded and compressed stream, memory means for recording a video signal decoded by the decoder, and first memory control means for reading the video signal from the memory means. A filter means for converting the video signal read by the first memory control means into an output image size, a video conversion means for converting the analog video signal into a format readable by the first memory control means, Second memory control means for writing the output of the video conversion means to the memory means, and changing the address read by the first memory control means to the position of the video signal written by the second memory control means The analog video signal can be output from the filter means.
また、本発明に係る映像信号処理装置において、第1のメモリ制御手段がフレーム映像の読み出しを開始する際、前回読み出したフレーム映像の次のフレーム映像を読み出すか、前回読み出したフレーム映像と同じ映像をもう一度読み出すか、前回読み出したフレーム映像の次のフレーム映像を飛ばして、その次のフレーム映像を読み出すかを、第2のメモリ制御手段の映像書き込み情報を基に制御を行なう事を特徴とする。 In the video signal processing apparatus according to the present invention, when the first memory control means starts reading the frame video, the next frame video of the previously read frame video is read or the same video as the previously read frame video Is controlled based on the video writing information of the second memory control means whether to read the next frame video from the previously read frame video and to read the next frame video. .
また、本発明に係る映像信号処理装置において、処理する映像信号がインターレース信号で、第1のメモリ制御手段が前回読み出したフレーム映像と同じ映像信号をもう一度読み出す場合に、第1フィールドを出力する読み出しタイミングでは、メモリ上の第2フィールドの映像信号を読み出し、第2フィールドを出力する読み出しタイミングでは、メモリ上の第2フィールドの映像信号をもう一度読み出すことを特徴とする。 Further, in the video signal processing apparatus according to the present invention, when the video signal to be processed is an interlace signal and the first memory control means reads again the same video signal as the previously read frame video, the readout that outputs the first field At the timing, the video signal of the second field on the memory is read, and at the read timing at which the second field is output, the video signal of the second field on the memory is read again.
また、本発明に係る映像信号処理装置において、映像変換手段は、映像信号をフレーム遅延させ、映像のフレーム間差分を生成して処理を行なう機能を有し、処理する映像信号がインターレース信号で、第1のメモリ制御手段が前回読み出したフレーム映像と同じ映像信号をもう一度読み出す場合に、第1フィールドを出力する読み出しタイミングにおいて、メモリ上の第1フィールドの映像信号を読み出すか、第2フィールドの映像信号を読み出すかを、前記映像変換手段で生成される映像のフレーム間差分により生成される情報に基づいて切り替えを行なう事を特徴とする。 Further, in the video signal processing device according to the present invention, the video conversion means has a function of delaying the video signal by frame, generating a difference between frames of the video, and processing, and the video signal to be processed is an interlace signal, When the first memory control means reads again the same video signal as the previously read frame video, the video signal of the first field on the memory is read or the video of the second field is read at the read timing for outputting the first field. Whether to read a signal is switched based on information generated by the inter-frame difference of the video generated by the video conversion means.
また、本発明に係る映像信号処理装置において、第1のメモリ制御手段が、第1フィールドを出力する読み出しタイミングにメモリ上の第2フィールドの映像信号の読み出しを行なう場合に、フィルタ手段を制御することにより、出力するフィールド映像の映像重心を、第1フィールドの映像重心に変換して出力する事を特徴とする。 In the video signal processing apparatus according to the present invention, the first memory control means controls the filter means when reading the video signal of the second field on the memory at the read timing for outputting the first field. Thus, the image center of gravity of the field image to be output is converted into the image center of gravity of the first field and output.
また、本発明に係る映像信号処理装置において、映像変換手段は、映像のフレーム間差分を用いてノイズ低減を行なう事を特徴とする。 In the video signal processing apparatus according to the present invention, the video conversion means performs noise reduction using a difference between frames of the video.
また、本発明に係る映像信号処理装置において、映像変換手段は、映像のフレーム間差分を用いて、複合映像信号から輝度信号と変調色信号の分離を行なう事を特徴とする。 In the video signal processing apparatus according to the present invention, the video conversion means separates the luminance signal and the modulated color signal from the composite video signal using the inter-frame difference of the video.
また、本発明に係る映像信号処理装置において、映像変換手段は、AD変換装置とYC分離装置及び色復調手段とから構成され、前記YC分離装置が2次元YC分離手段と3次元YC分離手段及び動き検出手段を備えたことを特徴とする。 In the video signal processing apparatus according to the present invention, the video conversion means includes an AD conversion apparatus, a YC separation apparatus, and a color demodulation means, and the YC separation apparatus includes a two-dimensional YC separation means, a three-dimensional YC separation means, A motion detection means is provided.
また、本発明に係る映像信号処理装置において、映像変換手段は、AD変換装置と2次元YC分離装置と3次元NR装置及び色復調手段とから構成され、前記3次元NR装置が動き検出手段を備えたことを特徴とする。 In the video signal processing apparatus according to the present invention, the video conversion means includes an AD conversion apparatus, a two-dimensional YC separation apparatus, a three-dimensional NR apparatus, and a color demodulation means, and the three-dimensional NR apparatus serves as a motion detection means. It is characterized by having.
また、本発明に係る映像信号処理装置において、映像変換手段は、AD変換装置と2次元YC分離手段と3次元YC分離手段及び動き検出手段を備えたYC分離装置及び色復調手段とから構成され、前記色復調手段の後段にセレクタ手段を介して3次元NR装置が配設されたたことを特徴とするものである。 In the video signal processing apparatus according to the present invention, the video conversion means includes an AD conversion apparatus, a two-dimensional YC separation means, a three-dimensional YC separation means, and a YC separation apparatus and a color demodulation means provided with a motion detection means. Further, a three-dimensional NR device is disposed after the color demodulating means via a selector means.
本発明の映像信号処理装置は、入力されたアナログ信号処理内の3次元処理で用いられている動き情報によってメモリからの読み出し位置と出力解像度変換のフィルタ手段の画像重心変換を制御することにより、少ない回路追加で、動きの速いインターレース信号での時間戻りした映像出力や、静止画での解像度劣化のない、良好なフレームシンクロ画像を得ることができる。 The video signal processing apparatus of the present invention controls the readout position from the memory and the image centroid conversion of the output resolution conversion filter means by the motion information used in the three-dimensional processing in the input analog signal processing, By adding a small number of circuits, it is possible to obtain a time-reversed video output with a fast-moving interlace signal and a good frame-synchronized image with no resolution degradation in a still image.
デジタル放送とアナログ放送のどちらにも受信対応した機器において、動きの速いインターレース信号での時間戻りした映像出力や、静止画での解像度劣化のない、良好なフレームシンクロ画像を実現した。 In equipment that supports reception of both digital and analog broadcasts, we have realized a good frame-synchronized image without time-reversed video output with a fast-moving interlaced signal and resolution degradation in still images.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施の形態のブロック図であって、1は入力端子1、2はデコーダ、3はメモリ手段1、4は第1のメモリ制御手段、5はフィルタ手段、6は出力端子、7は入力端子2、8はAD変換、9はメモリ手段2、10は色復調手段、11は第2のメモリ制御手段、20はYC分離で、ライン相関に基づいてYC分離を行う2次元YC分離21と、フレーム相関に基づいてYC分離を行う3次元YC分離22と、フレーム差分より動き情報を生成する動き検出23と、動き情報に基づいて2次元YC分離出力と3次元YC分離出力を切り替えるセレクタ24により構成されている。また、図中、実線は、映像信号が流れる経路であり、破線は制御情報の経路を示す。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention, where 1 is an
デジタル放送受信時は、MPEG圧縮されたストリームが1の入力端子1より入力され、2のデコーダでデコードされた映像信号が3のメモリ手段1の領域(a)に置かれる。4の第1のメモリ制御手段は、デコードするストリームのPCRに同期したクロックで分周して生成された出力同期信号基準で、デコーダからの情報を基に映像信号の読み出しを行う。また、この時同時にデコーダからの画像サイズ情報と出力する画像解像度から、5のフィルタ手段の水平、垂直拡大率等を制御して6の出力端子より出力される。
At the time of digital broadcast reception, an MPEG compressed stream is input from the
アナログ放送受信時は、7の入力端子2から入力されたアナログ複合映像信号が8のAD変換でデジタルデータに変換された後、20のYC分離で輝度信号と変調色信号に分離される。変調色信号は、10の色復調手段により色差信号に変換された後、輝度信号と一緒に11の第2のメモリ制御手段によってメモリ手段1の(b)の領域へ書き込まれる。尚、20のYC分離では、9のメモリ手段2に書き込むことにより生成されたフレーム遅延データを用いて、3次元YC分離が行なわれている。
At the time of analog broadcast reception, the analog composite video signal inputted from the
デジタル放送からアナログ放送に切り替えられた場合は、4の第1のメモリ制御手段が3のメモリ手段1から読み出す映像信号を、11の第2のメモリ制御手段が3のメモリ手段1に書き込んだ情報を基に読み出しを行うことにより切り替えをおこなう。4の第1のメモリ制御手段が読み出しに用いる同期信号は、切り替え前後で連続性が保証されている。また、7の外部入力端子2より入力された映像信号がインターレース信号で、フレームシンクロによってフレーム画像が繰り返し出力される場合には、20のYC分離内の23の動き検出より得られる動き情報に基づいて、4の第1のメモリ制御手段が読み出すフィールド画像と5のフィルタ手段の補間位相を制御することにより、最適なフレームシンクロ画像が得られるよう制御がなされている。
When the digital broadcasting is switched to the analog broadcasting, the information written by the 11 second memory control means to the memory means 1 by the 11 second memory control means is read by the 4 first memory control means from the 3 memory means 1 Switching is performed by reading based on the above. The synchronization signal used for reading by the first
以下、図2を用いてこのフレームシンクロ動作を説明する。図2の(a)と(c)は、11の第2のメモリ制御手段により3のメモリ手段1に書き込まれる映像信号を、図2の(b)と(d)は、4の第1のメモリ制御手段によって読み出される映像信号を示す。尚、図2の(a)と(b)は動きの激しい映像信号の場合を、(c)と(d)は動きの少ない静止画に近い映像信号の場合を示している。図中、フレーム画像をAn(n=1,2,・・・・)で表わし、Anの第1フィールド画像をAn−1、第2フィールド画像をAn−2で表している。映像の書き込み側と読み出し側のタイミングが近く、フレーム画像を繰り返す必要があるXのタイミングにおいては、図1の23の動き検出より得られる動き情報が所定値より大きくなったことを検出して、A1のフレーム画像をリピート出力する際、第1フィールドの出力信号タイミングにおいて、図1の11の第2のメモリ制御手段より伝えられたA1の第2フィールド画像位置を基にA1の第2フィールド画像を読み出す。この際、画像重心が1ラインずれてしまう為、図1の5のフィルタ手段を制御して、出力解像度へ拡大・縮小する設定を変更し、あわせて画像重心の補正を行なうようにしている。図中、A1−2の映像信号の画像重心を第1フィールドの重心に変換した画像を、(A1−2)’で表している。この結果、Xのタイミングにおいても、時間が戻った画像が出力されてしまうことを防ぐことができる。
Hereinafter, the frame synchronization operation will be described with reference to FIG. 2 (a) and 2 (c) show video signals written in the third memory means 1 by the eleventh second memory control means, and FIGS. 2 (b) and 2 (d) show the four first signals. The video signal read by a memory control means is shown. 2A and 2B show the case of a video signal with intense motion, and FIGS. 2C and 2D show the case of a video signal close to a still image with little motion. In the figure, the frame image is represented by An (n = 1, 2,...), The first field image of An is represented by An-1, and the second field image is represented by An-2. At the timing of X when the video writing side and reading side timing are close and the frame image needs to be repeated, it is detected that the motion information obtained from the motion detection of 23 in FIG. When the frame image of A1 is output repeatedly, the second field image of A1 based on the position of the second field image of A1 transmitted from the second memory control unit of FIG. 11 at the output signal timing of the first field. Is read. At this time, since the center of gravity of the image is shifted by one line, the
静止画では、画像重心を変換すると、垂直解像度の低下が目立ってしまう。この為、図1の23の動き検出より得られる動き情報が所定値より小さい場合は、(d)で示すように、Xのタイミングにおいて、第1フィールド出力タイミングには第1フィールド画像A1−1を読み出し、図1の5のフィルタ手段では画像重心補正を行なわない様に制御して垂直解像度の低下が起こらないように画素単位で制御される。 In a still image, when the image center of gravity is converted, the reduction in vertical resolution becomes conspicuous. For this reason, when the motion information obtained from the motion detection of 23 in FIG. 1 is smaller than a predetermined value, as shown in (d), at the timing of X, at the first field output timing, the first field image A1-1. The filter means 5 in FIG. 1 is controlled so as not to perform image center of gravity correction, and is controlled in units of pixels so that the vertical resolution does not deteriorate.
図3の実施例は、デジタル信号受信と、VTRなどの外部アナログ信号入力に対応した機器において、動きの速いインターレース信号での時間戻りした映像出力や、静止画での解像度劣化のない、良好なフレームシンクロ画像を実現した。 The embodiment shown in FIG. 3 is good for a device that supports digital signal reception and external analog signal input such as a VTR, and that there is no time-returned video output with a fast-moving interlace signal and no resolution degradation in still images. A frame-synchronized image was realized.
(実施の形態2)
図3は、本発明装置の実施の形態2のブロック図であって、1〜10は図1と同じである。11は第2のメモリ制御手段で、輝度、色差信号の書き込みと、1フレーム前の輝度、色差信号の読み出しを行なっている。20はYC分離、30は3次元NRで、入力信号と11の第2のメモリ制御手段によって読み出されるフレーム遅延した信号との差分信号を生成するフレーム差分33と、フレーム差分信号を基に動き情報を生成する動き検出34と、フレーム差分信号と動き情報を基にノイズ信号を生成するノイズ抽出32と、入力信号からノイズ信号を除去するノイズ除去31により構成されている。経路の太線・実線・破線の意味合いはすべて図1と同じである。外部より入力されるVTR信号は、非標準信号の為、21のYC分離手段は、ライン相関を用いて分離を行なう2次元YC分離のみの構成が用いられる。また、VTR信号は、信号のS/Nが悪い為、フレーム相関を用いてノイズ低減を行なう30の3次元NRが構成されている。第1の実施の形態との違いは、フレームシンクロの制御を行なう動き情報の生成源が、30の3次元NR内の動き検出34となっている点にある。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a block diagram of
(実施の形態3)
図4は、本発明装置の実施の形態3のブロック図であって、1〜20は図1と同じであり、図1において3DNR30とセレクタ手段40を設けることにより、S/Nが良く、3次元NRをかけない標準信号の場合は、3次元YC分離より得られる動き情報を用い、3次元YC分離を行わない非標準信号に対して、フレーム相関を用いてノイズ低減を行なうことができるようにしたものであるの場合は、3次元NRより得られる動き情報を用いてフレームシンクロの制御を可能にしたものである。その他の構成はすべて図1と同じである。
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a block diagram of
本発明にかかる映像信号処理装置は、映像変換手段内の映像のフレーム間差分によって生成される動き情報を、フィールドまたはフレーム内で積分して動き判断を行ない、フレームシンクロ時にフレームリピートを行う際の図2の(b)と(d)の切り替えを、フィールドまたはフレーム単位で切り替えを行なう機器にも適用できる。 The video signal processing apparatus according to the present invention integrates motion information generated by the inter-frame difference of the video in the video conversion means in the field or frame to perform motion determination, and performs frame repeat at the time of frame synchronization. The switching between (b) and (d) in FIG. 2 can also be applied to devices that perform switching in field or frame units.
1 入力端子1
2 デコーダ
3 メモリ手段1
4 第1のメモリ制御手段
5 フィルタ手段
6 出力端子
7 入力端子2
8 AD変換手段
9 メモリ手段2
10 色復調手段
11 第2のメモリ制御手段
20 YC分離手段
21 2次元YC分離ブロック
22 3次元YC分離ブロック
23 動き検出ブロック
24 セレクタブロック
30 3次元NR
31 ノイズ除去ブロック
32 ノイズ抽出ブロック
33 フレーム差分ブロック
34 動き検出ブロック
40 セレクタ手段
1
2
4 First memory control means 5 Filter means 6 Output terminal 7
8 AD conversion means 9 Memory means 2
DESCRIPTION OF
31 noise removal block 32
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