JP3434093B2 - ビデオキャプチャ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パソコン、ワープ
ロ、その他マルチメディア対応情報機器等に使用される
ビデオキャプチャ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パソコン、ワープロに代表されるマルチ
メディア情報機器において、画像データを扱うことは必
修事項となっている。しかし画像データは、その美しさ
を追求すれば解像度、表示色数が増えることにより、必
然的に大容量のデータとなる。この大容量のデータを表
示装置がリアルタイムで扱う場合、１画面分の画像デー
タを扱うためのメモリ・アクセス時間が、画像データの
表示品位に比例して長くなることから、表示回路の動作
を高速化しない限り、動画表示時のコマ落ち等の問題が
発生する。

【０００３】この問題を回避するために、例えば特開平
7-72851号公報に記載された発明では、ビデオ・メモリ
への書き込み、読み出しのバスを分離している。ビデオ
・メモリへのバスを分離することは、ビデオ・メモリへ
の書き込み読み出し回路を、個別に制御することができ
る。これはビデオ・メモリに対して画像データの、書き
込み読みだしの動作が同時に行えることによって、メモ
リアクセスに必要とする時間を軽減している。その結果
大容量の画像データをリアルタイムで表示することを実
現している。

【０００４】しかしながら、特開平7-72851号公報に記
載された発明を含む従来の技術に於いては、情報機器の
オペレータが作業の目的として、高品位の画像データを
必要としているか否かにかかわらず、大容量のデータを
扱っていることに変わりはない。その結果表示装置全体
として、動作速度を高速化することにより、データ転送
に要する時間を短縮し、肥大化するデータに対応してい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ビデオキャプチャ装置
による画像取込は、２つの作業から成り立っている。一
つ目はビデオキャプチャ装置に入力された画像信号が、
画像取込の対象となる画像データか否かを確認する確認
作業であり、二つ目はビデオキャプチャ装置に入力され
た画像信号を、画像データとして取込む取込作業であ
る。

【０００６】この２つの作業は矛盾する点を含んでい
る。画像データはその精細さと鮮やかさを追求すれば、
その画像データが有するデータ容量は必然的に増加する
ことが問題となる主因である。取込作業においては、大
容量の画像データを扱うことによる処理速度の低下を招
いても、精細な画像データを取込むことを目的とする。
しかし入力された画像信号を、オーバーレイ表示を行っ
て確認するだけであれば、画像信号として入力された信
号が十分確認できることが目的であって、オーバーレイ
表示装置全体の動作速度を低下させるほどの高品位な画
像データを扱う必要はない。この矛盾点を解決するため
に回路の動作速度を高速化させることが行われており、
高速で動作する回路を実現するために、技術的な問題点
とコスト的な問題点を含んでいる。

【０００７】画像データが有するデータ量の増大原因と
して、扱える色数の増加が上げられる。表示できる色数
を増加させる事は、鮮やかな画像を表現するために必要
不可欠である。しかし１ドットを表現するために必要と
するビット数が増える事により、画像データ全体として
扱わなければならないデータ量の増加原因となってい
る。

【０００８】入力された画像信号を取込む取込作業にお
いては、画像データのデータ量の増加につながっても、
鮮やかな画像データを取込む事が目的である。しかし入
力された画像信号をオーバーレイ表示で確認するだけで
あれば、細かな色合いを確認する事は現実的に不可能で
ある。またその様な画像データを扱っても実際にデータ
としては残らない。この現実的にはあまり意味を持たな
い情報を扱うために、表示装置の動作速度を高速化させ
ている。

【０００９】ビデオキャプチャ装置の動作モードを２つ
に分けることにより、表示装置の動作速度の高速化を押
さえることができる。しかしビデオキャプチャ回路とし
ては、基本的には同一の画像情報でありながら、条件の
異なったデータを扱わなければならないという、新たな
問題が発生する。この異なった条件のデータを同一のメ
モリ空間上で扱うことは、概念的な混乱を招きやすくす
る。その結果設計上のミスを誘発しかねない。

【００１０】確認作業と取込作業は切り替えて使用する
こと、またこれら２つの作業が使用する画像情報は、本
来同一の物であり、また常に書き換えられるものであ
る。このため確認作業と取込作業が使用するメモリ空間
は、物理的に同一のメモリ空間が使用でき、また同一の
メモリ空間を使用したほうが物理的には有効利用したこ
とになる。

【００１１】ビデオキャプチャ回路の動作概念を明確に
する上で、画像情報の確認作業と取込作業の使用するメ
モリ空間を、分けたほうが理解しやすくまた設計上のミ
スも発生しにくい。しかし物理的には同一のメモリ空間
を使用したほうが、実際の回路規模として縮小できる。

【００１２】この２つの課題は明らかに矛盾しており、
設計者は開発上の概念を明瞭にすることと物理的に使用
部品を有効利用することとのどちらかを選択しなければ
ならない。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
発明は、ビデオキャプチャ装置において、画像データを
記憶する画像メモリと、画像データにおける色データの
上位ビットを取り込み圧縮データを生成するものであっ
て、青データのビット数を赤データ及び緑データのビッ
ト数より少なくし画像データを偶数ビット長に圧縮する
圧縮手段と、入力される画像データを前記画像メモリに
記憶し静止画として前記表示手段に表示する画像取込モ
ードと、入力された画像データを前記圧縮手段を用いて
圧縮し動画として前記表示手段に表示する動画モードを
制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものであ
る。

【００１４】そのため、動画モードでは画像データの取
込精度を制限することでデータ量を圧縮し、画像取込モ
ードでは画像データの取込精度の制限を行わない。さら
に、動画モードにおいて扱うことができる色数を制限し
て、画像取込モードにおいて扱うことができる色数より
も少なくすることによって、１ドットを表現するために
必要とするデータ量が少なくなる。その結果、動画モー
ドにて扱う画像データ全体として情報の圧縮が実現でき
る。

【００１５】詳細には、ビデオキャプチャ回路の動作を
動画モードと画像取込モードに分けることにより、各モ
ードにおける画像データの表示品位を目的に応じて分け
ることができる。そこで、動画モードにおいては表示品
位を下げることにより、画像データが有するデータ量を
減らし、その結果ビデオ・メモリに対するアクセス時間
を軽減できる。画像取込モードにおいては表示品位をも
とに戻すことにより、画像データが有するデータ量を増
やし、その結果精細な画像を取込むことができる。

【００１６】請求項２に係る発明の画像メモリは、動画
モード用のメモリ空間と画像取込モード用のメモリ空間
との２つのメモリ空間を有することを特徴とするもので
ある。

【００１７】詳細には、ビデオキャプチャ回路が使用す
るメモリ空間を２つに分ける。そして、動画モード、画
像取込モードそれぞれのモードに対して独立したアドレ
ス空間を割り付ける。その結果、ビデオキャプチャ回路
を作成する上で、回路構成が明瞭になると共に、各モー
ドの回路的な切り分けを行いやすくする。

【００１８】本発明のビデオキャプチャ装置は、動画モ
ードと画像取込モードとの異なるモードにおいて、同一
のメモリを使用することを特徴とするものである。

【００１９】詳細には、動画モードと画像取込モードは
同時に動作することはなく、それぞれのモードが有する
メモリ空間は、同一の画像信号によって常時書き換えが
行われている。その結果、動画モード用メモリと画像取
込モード用メモリは異なった条件のもとで動作している
にもかかわらず、現実的には同一のメモリを使用するこ
とができる。そこで、動画モード用メモリ空間と画像取
込モード用メモリ空間をオーバーラップさせ、動画表示
の場合と画像取込の場合とで同一のメモリ空間を使い分
ける。各モードにおけるメモリ空間を同一の物を使用す
ることで、ビデオキャプチャ装置が必要とするメモリの
量を抑制できる。

【００２０】本発明のビデオキャプチャ装置は、仮想ア
ドレスを実アドレスに変換するアドレスデコーダを用い
て、一つのメモリを動画モード用メモリと画像取込モー
ド用メモリとの２つのメモリを有するように見せかける
ことを特徴とするものである。

【００２１】詳細には、ビデオキャプチャ回路がビデオ
ＲＡＭをアクセスする際に、アドレスデコーダを介在さ
せる。このアドレスデコーダによって、ビデオキャプチ
ャ回路の側からは仮想メモリ空間として、動画表示用メ
モリ空間と静止画像取込用メモリ空間は、異なったメモ
リ空間として扱わせる。しかし、実際に使用される物理
的なメモリ空間に対しては、実アドレスとして同一のア
ドレスをアクセスさせることにより、ビデオＲＡＭ側の
アドレスを実アドレスとして扱うことができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に、マルチメディア情報機器
における本発明の実施例を示す。実施条件として表示空
間はＶＧＡ（640×480ト゛ット）1600万色とし、ビデオキャ
プチャの性能もＶＧＡ（640×480ト゛ット）1600万色とす
る。

【００２３】図１はパーソナルコンピュータ等情報機器
において、パーソナルコンピュータそのものの表示を行
う一般表示画面101と、ＶＴＲ，ＴＶ，ＶＩＤＥＯ−Ｃ
Ｄ等から入力された画像信号を一般表示画面101に重ね
あわせて表示するキャプチャ画面102とを表示させた場
合の概略図である。

【００２４】図２は図１のような表示を行うためのシス
テム構成図である。図２において、表示制御回路201は
オーバーレイ表示機能を有したパソコンの表示回路全般
を制御する回路である。表示制御回路201は、ビデオキ
ャプチャを行うためのビデオキャプチャ回路202と、一
般表示画面101の表示とキャプチャ画面102のオーバーレ
イ表示をするためのビデオ・コントローラ203とを内蔵
しており、表示制御回路201全体としてビデオ・データ
バス204、ビデオ・アドレスバス205、アドレス・デコー
ダ206を介してビデオＲＡＭ207に接続されている。ま
た、表示制御回路201は情報処理装置本体のＶＬバス250
に接続されており、表示装置としてアナログＲＧＢ210
を介してＣＲＴディスプレイ213とディジタルＲＧＢ211
を介してフラット・パネル・ディスプレイ214をサポー
トしている。さらにビデオキャプチャ回路202は、ディ
ジタルビデオ信号ＹＵＶ212を介してディジタル・ビデ
オ・デコーダ220及び、ＭＰＥＧデコーダ230に接続され
ている。ディジタル・ビデオ・デコーダ220はビデオ入
力端子221を介してＴＶ222,ＶＴＲ223,ＴＶチューナー2
24に接続され外部からのビデオ信号が入力可能である。
ＭＰＥＧデコーダ230は、ワークエリアとしてＲＡＭ231
に接続されており、また情報処理装置本体のＩＳＡバス
251に接続され、ＩＳＡ−ＢＵＳ251を介してＣＤ−ＲＯ
Ｍ240よりＶＩＤＥＯ−ＣＤ等のデータを受け取ること
ができる。

【００２５】図２の表示システム全体の流れは、一般表
示画面101を表示するために、情報処理装置本体の制御
信号及び一般表示画面101の一般表示データをビデオ・
コントローラ203が受け取る。ビデオコントローラ203は
情報処理装置本体より受け取った一般表示データを、ビ
デオＲＡＭ207に記録すると共に、ＣＲＴディスプレイ2
13、フラット・パネル・ディスプレイ214に出力する。

【００２６】ビデオキャプチャ回路202はディジタルビ
デオ信号ＹＵＶ212を介してＭＰＥＧデコーダ230からＶ
ＩＤＥＯ−ＣＤのビデオ信号を、またディジタル・ビデ
オ・デコーダ220からＶＴＲ223等より出力されたビデオ
信号を受け取る。さらにビデオキャプチャ回路202は、
受け取ったビデオ信号をキャプチャ画像データに変換
し、ビデオキャプチャ用のフレームバッファとして使用
するビデオＲＡＭ207に記録すると共に、ビデオキャプ
チャ空間302に記録されたキャプチャ画像データを読み
出し、キャプチャ画像としてビデオ・コントローラ203
に対して出力する。ビデオ・コントローラ203は一般表
示データを基に作成した一般表示画面の上に、ビデオキ
ャプチャ回路202から受け取ったキャプチャ画像を、キ
ャプチャ画面102にオーバーレイ表示として重ね合わせ
る。その結果できあがった図１の様な画像をＣＲＴディ
スプレイ213及びフラット・パネル・ディスプレイ214に
出力する。

【００２７】ビデオキャプチャ回路202はキャプチャ画
像データをビデオキャプチャ空間302に対して読み書き
を行うが、扱う画像データが仮に横６４０ドット×縦４
８０ドット×２４Bit（ＲＧＢ各８Bit：１６００万色に
対応）とするならば、一画面あたりのキャプチャ画像デ
ータは９００KByteになる。この巨大なデータをリアル
タイムで扱うことは、表示システムに対して大きな負担
となる。

【００２８】〈第１の実施例〉 表示システムがオーバーレイ表示を行っているだけの間
は、動画モードとしてキャプチャ画像データに対して、
データの間引きを行いデータ量を圧縮し、静止画像を取
込む場合は画像取込モードとしてキャプチャ画像データ
のすべての情報を扱う。その結果キャプチャ画像データ
をリアルタイムで扱う場合、ビデオキャプチャ回路202
とビデオＲＡＭ207のアクセス回数が減り、ビデオデー
タバス204、ビデオアドレスバス205に時間的な余裕がで
きる。静止画像を取込む場合は時間的な余裕を考慮する
必要がないため、大容量のデータを扱うことが出来る。

【００２９】〈第２の実施例〉 上記のデータ圧縮を扱う色数を制限することにより実現
する。例えば扱う色数を１６００万色から２５６色まで
制限することによって、各ドット毎のビット数が２４Bi
t必要であったものから８Bitで足りるようになり、画面
全体で９００KByteの容量を有していたデータが３００K
Byteにまで圧縮されたデータになる。実際の色データの
圧縮には幾つか種類があるが、図３の場合はＲＧＢ各８
Bit合計２４Bitの元データ301に対して、赤302のＲ７、
Ｒ６、Ｒ５の３Bitを赤312、緑303のＧ７、Ｇ６、Ｇ５
の３Bitを緑313、青304のＢ７、Ｂ６の２Bitを青314と
して、合計８Bitをもって圧縮データ411としている。動
画モードにおいてビデオキャプチャ回路202がビデオＲ
ＡＭ207に対してアクセスする場合、圧縮データ311を用
いることによって元データ301を用いた場合と比較し
て、アクセスに必要とする時間が１／３となる。取込モ
ードにおいては、元データ301を用いることによってフ
ルカラーの画像データとして取込むことができる。

【００３０】〈第３の実施例〉 上記のような２つのモードを有するビデオキャプチャ回
路は扱うデータ構造として２つの種類がある。そこでこ
のようなビデオキャプチャ回路を構成する上で、回路の
構成概念を簡素化するために、表示制御回路201が有す
るメモリ空間を図４のように設ける。図４において一般
表示空間401はビデオ・コントローラ203が、一般表示画
面101を表示するために使用するメモリ空間である。画
像取込空間402はビデオキャプチャ回路202が静止画像を
取込むために使用するメモリ空間である。動画フレーム
・バッファ403はビデオキャプチャ回路202が動画を表示
するために、フレーム・バッファとして使用するメモリ
空間である。

【００３１】ビデオキャプチャ回路202は静止画像を取
込む時、元データ301を用いて画像取込空間402をアクセ
スする。またオーバーレイ表示として動画を表示する
時、圧縮データ311を用いて動画フレーム・バッファ403
をアクセスする。

【００３２】圧縮データ311を用いた場合の一画面あた
りの画像データの容量は、元データ301を用いた場合の
一画面あたりの画像データの容量と比較して、小さな情
報となっている。このため動画フレーム・バッファ403
は、画像取込空間402と比較して小さなメモリ空間とし
ている。

【００３３】〈第４の実施例〉 ビデオキャプチャ回路202の動作として、動画表示を行
う機能と、静止画像を取込む機能が同時に動作すること
はない。また画像取込空間402と動画フレームバッファ4
03に記録されるデータは、ビデオキャプチャ回路202に
よって常に書き換えられるデータである。さらに画像取
込空間402と動画フレームバッファ403に記録されたデー
タは、ビデオキャプチャ回路202がディジタルビデオ信
号ＹＵＶ212を介して受け取った画像データであるた
め、基本的には同じデータである。このため画像取込空
間402と動画フレームバッファ403が使用するメモリ空間
は、同一の空間を使用することができる。そこでビデオ
ＲＡＭ207のメモリ空間を図５のように画像取込時501と
動画表示時551の２つの状態に分けて使用する。

【００３４】〈第５の実施例〉 ビデオキャプチャ回路202の回路構成において、図４の
ようなメモリマップを使用したほうが、構成概念として
シンプルであり、また動画表示モードと静止画像取込み
モードの回路の切り分けが簡単である。しかしながら図
５のように同一のメモリ空間を使い分けたほうが、実際
の回路にて使用するメモリの量が少なくて済む。そこで
表示制御回路201とビデオＲＡＭ207の間にアドレス・デ
コーダ206を設ける。

【００３５】アドレス・デコーダ206は概念的に図６の
ような操作を行っている。アドレス・デコーダ631表示
制御回路201から出力されたアドレスを仮想アドレス601
として扱い仮想アドレス601に対応した実アドレス651を
出力する。仮想アドレス601における一般表示空間602は
実アドレス651の一般表示空間652として出力され、仮想
アドレス601の画像取込空間603は実アドレス651の画像
取込空間653として出力される。この仮想アドレス601の
００００(H)から０７ＦＦ(H)までは、実アドレス651
の ００００(H)から０７ＦＦ(H)までと一対一で対応し
ている。しかし仮想アドレス601における動画フレーム
・バッファ604の ０８００(H)ら０９ＦＦ(H)までは、
実アドレス651の動画フレーム・バッファ654の ０４０
０(H)から０５ＦＦ(H)として出力される。ここで実アド
レス651における画像取込空間653の一部と、動画フレー
ム・バッファ654の全部はオーバーラップしており、現
実的に図５のようなメモリ構成を実現できる。

【００３６】

【発明の効果】本願発明は以上の如く構成されるもので
あるから、以下に示すような本発明特有の作用効果を奏
するものである。一般に、動画モードと画像取込モード
においては、より精細で鮮やかな画像データが取込める
ことが最重要課題である。それに対し、動画モードにお
いては、入力された画像信号を確認することが目的であ
る。更に動画モードにおいては、表示された画像の細部
まで確認することは難しく、むしろスムーズな画像の変
化が要求される。現状ではこの問題にたいし、表示装置
の動作を高速化することで補っている。しかしながら表
示回路の高速化は回路構成の難しさと、それに伴う大幅
なコストアップ要因を含んでいる。そこで、動画モード
では画像データの取込精度を制限することでデータ量を
圧縮し、メモリアクセスにかかる負荷を軽減すると共
に、動画表示のコマ落ちを無くす。画像取込モードでは
画像データの取込精度を向上させることで、詳細な画像
データを取込むことができる。

【００３７】この結果、ビデオキャプチャ回路の動作を
極端に高速化させる必要がなくなり、それに伴う回路構
成の簡易さとコストの抑制ができる。

【００３８】また、表示された画像が常に変化する動画
モードにおいて、細かな色合いを認識することは難し
い。そこで動画モードにて扱うことができる色数を、画
像取込モードにて扱うことができる色数よりも少なくす
る。即ち、青データのビット数を赤データ及び緑データ
のビット数より少なくし画像データを偶数ビット長に圧
縮することにより、動画モードにて扱う画像データ全体
として情報の圧縮が実現でき、メモリアクセスにかかる
回路の負担が軽減できる他、青データ量が少なくても人
間の目には特に違和感なく動画を表示することができ
る。

【００３９】更に、ビデオキャプチャ回路が使用するメ
モリ空間を２つに分ける。そして、動画モード、画像取
込モードそれぞれのモードに対して独立したアドレス空
間を割り付ける。その結果ビデオキャプチャ回路を作成
する上で、回路構成が明瞭になると共に、各モードの回
路的な切り分けを行いやすくする。

【００４０】

【００４１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のビデオキャプチャ装置によるオーバー
レイ表示の画面表示例を示す図である。

【図２】本発明のシステム構成図である。

【図３】本発明における画像データの扱いを説明する図
である。

【図４】本発明のビデオキャプチャ回路側のメモリマッ
プを説明する図である。

【図５】本発明のビデオＲＡＭ側のメモリマップを説明
する図である。

【図６】本発明のアドレス・デコーダの動作概念を説明
する図である。

【符号の説明】

101 一般表示画面 102 キャプチャ画面 201 表示制御回路 202 ビデオキャプチャ回路 204 ビデオ・データバス 205 ビデオ・アドレスバス 206 アドレス・デコーダ 207 ビデオＲＡＭ 210 アナログＲＧＢ 211 ディジタルＲＧＢ 212 ディジタルビデオ信号ＹＵＶ 213 ＣＲＴディスプレイ 214 フラット・パネル・ディスプレイ 220 ディジタル・ビデオ・デコーダ 221 ビデオ入力端子 222 ＴＶ 223 ＶＴＲ 224 チューナー 230 ＭＰＥＧデコーダ 231 ＭＰＥＧワークＲＡＭ 240 ＣＤ−ＲＯＭ 250 ＶＬ−ＢＵＳ 251 ＩＳＡ−ＢＵＳ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−30788（ＪＰ，Ａ) 山中隆一，「ＶＩＤＥＯ ＦＵＮ」, ＰＣ ＷＡＶＥ，株式会社電波実験社, 1995年 ５月 １日，ｖｏｌ．３，Ｎ ｏ．５，136−138 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/38 - 5/46 G09G 5/36 H04N 5/222 - 5/257

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ビデオキャプチャ装置において、画像データを記憶する画像メモリと、 画像データにおける色データの上位ビットを取り込み圧
   縮データを生成するものであって、青データのビット数
   を赤データ及び緑データのビット数より少なくし画像デ
   ータを偶数ビット長に圧縮する圧縮手段と、 入力される画像データを前記画像メモリに記憶し静止画
   として前記表示手段に表示する画像取込モードと、入力
   された画像データを前記圧縮手段を用いて圧縮し動画と
   して前記表示手段に表示する動画モードを制御する制御
   手段 とを備えたことを特徴とするビデオキャプチャ装
   置。
2. 【請求項２】 前記画像メモリは、動画モード用のメモ
   リ空間と画像取込モード用のメモリ空間との２つのメモ
   リ空間を有することを特徴とする請求項１記載のビデオ
   キャプチャ装置。