JP2511132B2 - ビデオメモリ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は映像信号をフィールド単位に記憶するフィー
ルドメモリを用いたビデオメモリ装置に関し、特にフィ
ールドメモリを用いてフィールド単位に画面を加算し多
重合成画面を形成するものである。

〔従来の技術〕

半導体メモリの低価格化および大容量化にともない民
生用映像機器へのディジタルメモリおよびディジタル信
号処理技術の導入が活発化している。例えばテレビジョ
ン受像機ではピクチャーインピクチャーなどの多画面機
能、ノンインターレース変換、輝度信号と色信号との分
離を初めとするディジタル信号処理などに応用されてい
る。

また映像信号の記録・再生を行うビデオテープレコー
ダ（以下、VTR、という）では、１フィールド分のメモ
リを用いて静止画機能、静止画の書き替えによるスロー
モーション機能、ピクチャーインピクチャーなどの多画
面機能、高速サーチ時のノイズバー除去機能、フィール
ド相関を利用してノイズを低減する画質改善機能などに
応用されている。

第３図は従来のビデオメモリ装置の一例を示す構成図
である。このビデオメモリ装置は入力ビデオ信号Aiをデ
ィジタルビデオデータDiに変換するAD変換器20、ビデオ
信号Aiから同期信号SYを分離する同期分離回路21、ビデ
オデータの書き込みおよび読み出しを同時に行うことが
出来るフィールドメモリ22、同期信号SYによりクロック
の位相同期およびアドレス規制を受けメモリ22に対する
ビデオデータの書き込みおよび読み出しを制御する制御
回路23、メモリ22から読み出したビデオデータDoを出力
ビデオ信号Aoに変換するDA変換器24から構成されてい
る。制御回路23はAD変換器20およびメモリ22を制御して
メモリ22にビデオデータを書き込む書込制御回路25、メ
モリ22およびDA変換器24を制御してメモリ22からビデオ
データを読み出す読出制御回路26から成る。

この構成によれば、入力ビデオ信号AiはAD変換器20お
よび同期分離回路21に供給され、AD変換器20でディジタ
ルビデオデータDiに変換されてメモリ22に出力されると
共に、同期分離回路21で水平および垂直同期信号SYが分
離されて制御回路23に出力される。同期分離回路21では
偶数・奇数フィールドの判別や異常同期信号に対する保
護を行う。AD変換時のサンプリング周波数は必要とされ
るビデオ帯域の２倍以上に設定されることはナイキスト
の標本化定理として周知である。

制御回路23はメモリ22の２次元アドレスに対する入力
データ自体の２次元アドレスの関係を管理し、メモリ22
へのアドレスコードや命令コードを生成する。書込制御
回路25が同期信号SYによって規制され読出制御回路26が
自走状態のときは書き込みと読み出しとを独立かつ非同
期に行うことができ、書込制御回路25によってメモリ22
に対するデータの書き込み位置の拡大または縮小制御を
行うことによって多画面機能が可能となる。またメモリ
22に記憶されているビデオデータが同期信号周波数の変
化する信号、例えば静止画，倍速再生などの信号であっ
ても読出制御回路26によって所定の同期信号周波数を有
するビデオデータとして出力することが出来る。

書込制御回路25および読出制御回路26が共に同期信号
SYによって規制されるときはメモリ22に対する書込アド
レスおよび読出アドレスを一致させることが出来るた
め、入力ビデオデータDiと出力ビデオデータDoとを演算
回路（不図示）で演算し、その演算結果をメモリ22に書
き込むことによりフィールド相関性を利用したノイズ低
減処理を行うことが出来る。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のビデオメモリ装置はフィールドメモリを用いて
静止画機能，ノイズ低減機能等いずれも一画面の画像処
理を行うもので、複数フィールドの画面を加算して多重
合成画面を形成することは出来なかった。

本発明はフィールドメモリを用いて複数の画面を多重
化することの出来る新規なビデオメモリ装置を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によるビデオメモリ装置は、ディジタル符号化
された入力ビデオデータの振幅レベルをレベルに対応し
て圧縮すると共に振幅レベル全体を圧縮する圧縮手段
と、ビデオデータを同時かつ同期して書き込みおよび読
み出し可能なメモリ手段と、上記圧縮手段で圧縮された
ビデオデータと上記メモリ手段から読み出されるビデオ
データとを加算しその加算結果を上記メモリ手段に書込
ビデオデータとして供給する加算手段とを設け、上記メ
モリ手段に複数画面を多重化したビデオデータを記憶す
るようにし、さらに上記圧縮手段における圧縮量を多重
化する画面数に応じて変化させるように構成する。

〔作用〕

ディジタル符号化された入力ビデオデータは圧縮手段
に供給され、多重化する画面数に応じて振幅レベルの圧
縮が行われる。ビデオ信号は最大振幅が規定されている
ため、多重化する画面数をＮフィールドとした場合、ビ
デオデータの振幅を1/Nに抑え振幅の大きいところでも
飽和しないようにする。

また振幅を単に1/N圧縮しただけでは多重化した後に
明瞭度が落ちてしまうことが有るため、所定の折線圧縮
または非折線圧縮によってレベルに対応して振幅レベル
の圧縮を施して明瞭度を改善するようにする。

圧縮手段で圧縮処理されたビデオデータは加算手段に
供給され、メモリ手段から読み出されたビデオデータと
共に加算されてその加算結果は再びメモリ手段に書き込
まれる。多重化する画面数がＮフィールドの場合はこの
処理をＮ回繰り返す。

こうしてメモリ手段に蓄積された多重化ビデオデータ
は加算手段を介して出力され、外部に接続されているテ
レビ受像機上にＮフィールドの多重合成画面が再生され
る。

〔実施例〕

第１図は本発明によるビデオメモリ装置の一実施例を
示す構成図である。

本実施例は、入力ビデオデータの振幅レベルが微小レ
ベルのときにそのレベルを零とするリミッタ回路１、ビ
デオデータをフィールド平均レベルを中心に折線圧縮す
る折線圧縮器２、入力ビデオデータのフィールド平均レ
ベルを演算し折線圧縮器２に供給する平均レベル検出器
３、フィールド単位に画面を多重する際に合成する画面
数に応じてビデオデータの振幅を圧縮する振幅圧縮器
４、ビデオデータをフィールド単位に記憶するフィール
ドメモリ５、このフィールドメモリ５からの読出ビデオ
データをラッチするラッチ回路６、振幅圧縮器４の出力
とラッチ回路６の出力とを加算しその加算結果をフィー
ルドメモリ５に書込ビデオデータとして供給すると共に
外部に出力する加算器７、フィールドメモリ５の書き込
みおよび読み出しを制御しさらに振幅圧縮器４およびラ
ッチ回路６を制御する制御回路８からなる。

入力ビデオデータD1はビデオ信号をフィールドメモリ
５に書き込めるようにディジタルデータに変換したもの
で、カラーサブキャリアの重畳されたコンポジット形式
または輝度信号と色差信号とに分離されたコンポーネン
ト形式のいずれでもよい。ただし、コンポジット形式で
は部分的な書き替えを行うときに境目でのカラーサブキ
ャリアの位相の連続性を確保することが困難であるため
サブキャリアの位相を考慮する必要のないコンポーネン
ト形式で記憶することがVTRのメモリ装置では一般的で
ある。

入力ビデオデータD1はリミッタ回路１によって振幅レ
ベルが微小なときに零レベルに変換される。これにより
入力ビデオデータD1が微小なときにクランプレベルが上
昇して画面が白くなることを防いでいる。リミッタ回路
１の構成は入力ビデオデータD1からリミッタ動作レベル
のデータを減算し演算結果が負となった場合に出力を零
とするような構成でもよいし、ビデオデータD1のレベル
をコンパレータで検知しリミッタの動作レベルより小さ
いときはビデオデータD1をクリアするような構成でもよ
い。

リミッタ回路１でリミッタを掛けられたビデオデータ
D2は折線圧縮器２および振幅圧縮器４で圧縮処理され
る。ビデオ信号は最大振幅が規定されているため、仮に
Ｎフィールドの画面を多重合成するとするとフィールド
メモリ５への書込データの振幅を1/N以下に抑えないと
振幅の大きいところでは飽和してしまい階調が表現でき
ずに画面が白くなってしまう。そこで振幅圧縮器４で振
幅を1/N圧縮するようにしているが、振幅を単に1/N圧縮
しただけでは多重した後に振幅の小さな部分の明瞭度が
落ちてしまう。そこで折線圧縮器２でビデオデータD2を
折線圧縮して明瞭度を改善するようにしている。

第２図（Ａ）は折線圧縮器２における圧縮特性を示す
特性図で、特定のレベルを中心にある範囲を設定しその
範囲を超えたレベルおよびその範囲以下のレベルをそれ
ぞれ1/2圧縮するものである。本実施例では平均レベル
検出器３で検出した１フィールドの平均レベルを特定の
レベルに設定しているが、ビデオ信号の中で最も情報量
が多いと考えられる50IREを特定のレベルに設定しても
よい。平均レベル検出器３は加算器で構成され、入力ビ
デオデータD1と加算器の出力データD3とをそれぞれ1/2
にして加算し平均レベルを求めている。

この圧縮特性によるとビデオ信号の中で最も情報量が
多く重要であると考えられる部分の明瞭度を大きくする
ことが出来る。またこの圧縮特性はビデオ信号の振幅が
小さい部分を圧縮しているのでリミッタ回路１を省略し
てもリミッタと略同様の効果が得られる。折線圧縮はデ
ィジタル信号処理としてはデータをシフト操作すること
によって行うことが出来るので比較的容易に構成するこ
とが出来る。

第２図（Ｂ）は折線圧縮器２の他の圧縮特性を示す特
性図で、入力データの振幅が50IRE以下のときはそのま
まとし50IREを超える部分を1/2に圧縮するようにしてい
る。この結果50IRE以下の明瞭度が大きくなる。

第２図（Ｃ）は圧縮器２の圧縮特性を非折線圧縮にし
たもので、非折線圧縮は圧縮器２をROMで構成すること
により可能である。すなわち、ROMのアドレスとして入
力データを用い各アドレスに対する全出力データを記憶
しておくことにより入力データに対応して任意に出力デ
ータを設定することが出来るため自由度も大きい。

こうして折線圧縮器２で圧縮されたビデオデータD4は
振幅圧縮器４に供給される。振幅圧縮器４は前述のよう
に多重する画面数に応じてビデオデータの振幅を圧縮す
るもので、多重数をＮとすると一般的には圧縮器４の圧
縮率を1/Nにしてビデオ信号が飽和しないようにしてい
る。しかしこれでは充分な明瞭度が得られないのでビデ
オ信号の少しの飽和を無視して圧縮率を1/N′（Ｎ′＜
Ｎ）に設定する方がよい結果が得られる。この圧縮率は
多重数と圧縮器２の圧縮特性によって設定する。

振幅圧縮器４により圧縮処理されたビデオデータD5は
加算器７に供給される。加算器７にはフィールドメモリ
５から読み出された読出ビデオデータD6がラッチ回路６
を介して供給されている。加算器７でこの両データD5お
よびD6が加算され、ビデオデータD7として外部に出力さ
れると共にフィールドメモリ５に供給される。

フィールドメモリ５は実質的にテレビ画面に相当する
２次元のデータ配列またはアドレス構成を有しており、
例えば一水平走査期間（以下、1H期間、という）のうち
有効画面期間に512の標本点、一垂直走査期間（以下、1
V期間、という）に256Hの有効走査線を定義すると、Ｈ
方向が９ビット、Ｖ方向が８ビットのアドレスとなり総
標本点数は512×256＝131072となる。各標本点の量子化
ビット数を８ビットとするとメモリ容量は131072×８≒
1.049Mビットとなる。

ビデオデータの書き込みおよび読み出しは制御回路８
の制御によって平行して行われ、あるアドレスに対する
書き込みは読み出し後に行われる。また制御回路８の制
御によって書き込む周期を任意に設定することができ、
多重する画面上の被写体の動くスピードに応じて書き込
み周期を変化させることが出来る。例えば被写体がゴル
フスウィングの場合は多重することによって見えるクラ
ブの間隔や本数を自由に設定することが出来る。また動
くスピードの異なる被写体に対し多重する速度をそれぞ
れに適応させることも可能である。

フィールドメモリ５の出力側に設けられているラッチ
回路６はクリア入力付きのＤ型フリップフロップで、多
重合成の際にフィールドメモリ５から最初に読み出され
るビデオデータのレベルを零レベルにクリアするための
ものである。その理由は圧縮処理されていないビデオデ
ータがフィールドメモリ５に記憶されている場合、加算
器７での加算の結果ビデオデータD7の振幅が飽和してし
まうのを防止するためである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、スポーツ選手のフォームの分析やト
リック撮影など写真の多重露出と同様の効果を奏するこ
とができ、また多重する被写体の動く速さに応じてフィ
ールドメモリの書き込み周期を設定することができ、操
作者が任意に多重合成画像を作成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるビデオメモリ装置の一実施例を示
す構成図、 第２図は圧縮器の特性を示す特性図、 第３図は従来のビデオメリ装置を示す構成図である。 １…リミッタ回路、２…折線圧縮器、３…平均レベル検
出器、４…振幅圧縮器、５…フィールドメモリ、７…加
算器。

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディジタル符号化された入力ビデオデータ
   の振幅レベルを、レベルに対応して圧縮すると共に振幅
   レベル全体を圧縮する圧縮手段と、 ビデオデータを同時かつ同期して書き込みおよび読み出
   し可能なメモリ手段と、 上記圧縮手段で圧縮されたビデオデータと上記メモリ手
   段から読み出されるビデオデータとを加算しその加算結
   果を上記メモリ手段に書込ビデオデータとして供給する
   加算手段とを有し、上記メモリ手段に複数画面を多重化
   したビデオデータを記憶する ことを特徴とするビデオメモリ装置。
2. 【請求項２】上記複数画面の多重化はフィールド単位で
   行うことを特徴とする請求項１記載のビデオメモリ装
   置。
3. 【請求項３】上記圧縮手段における振幅レベル全体を圧
   縮する圧縮量は多重化する画面数に応じて変化させるこ
   とを特徴とする請求項１記載のビデオメモリ装置。
4. 【請求項４】上記メモリ手段におけるビデオデータの書
   き込みおよび読み出し周期は任意に設定できることを特
   徴とする請求項１記載のビデオメモリ装置。
5. 【請求項５】上記圧縮手段で圧縮されたビデオデータと
   上記メモリ手段から読み出されるビデオデータとを加算
   しその加算結果を最初に上記メモリ手段に書き込む際
   は、上記メモリ手段から読み出されるビデオデータを零
   レベルに固定して加算することを特徴とする請求項１記
   載のビデオメモリ装置。
6. 【請求項６】上記入力ビデオデータの振幅レベルが微小
   レベルのときは零レベルに変換しビデオ信号のクランプ
   レベルの上昇を防止することを特徴とする請求項１記載
   のビデオメモリ装置。