JP3655258B2 - Display device for video scaling - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、入力された映像をスケーリングして表示する表示デバイスに関する。
【0002】
【従来の技術】
コンピュータで作成された映像を液晶プロジェクタなどの他の表示デバイスに表示したい場合がある。このような場合には、その表示デバイスの解像度に応じた映像信号をコンピュータ側で作成する必要がある。なお、この明細書において、「解像度」とは映像の水平方向のドット数(画素数)と垂直方向のライン数( 走査線数)を意味する。なお、水平方向のドット数を「水平解像度」と呼び、垂直方向のライン数を「垂直解像度」と呼ぶ。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
コンピュータにおいて生成できる映像の解像度と階調数は、コンピュータ内のビデオRAM(VRAM)の容量で制限されている。すなわち、大きな解像度(すなわち大きな画面サイズ)で表示する場合には階調数が少なくなり、階調数を大きくすると解像度が小さくなるという関係がある。このため、表示デバイスの画面サイズが大きな場合などには、コンピュータで生成する映像信号の解像度を表示デバイスの解像度に合わせることができない場合もあった。このような問題は、コンピュータ以外の映像(例えばテレビジョンの映像)をテレビジョン以外の表示デバイスに表示する場合にも同様であった。
【0004】
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、入力された映像の解像度に拘らず、その映像を表示デバイスの解像度に変換して表示することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明による映像スケーリング装置は、映像信号の同期信号の周波数と解像度との関係を記憶する解像度決定テーブルと、
前記解像度決定テーブルに記憶された同期信号の周波数と解像度との関係に基づいて、スケーリング対象となる映像信号の解像度を決定する解像度決定手段と、
フレームメモリから前記映像信号を読み出す際に前記映像信号で表わされる映像を垂直方向および水平方向に非整数倍の倍率で拡大することによって、前記映像信号の解像度を表示デバイスの解像度に一致するように変換するスケーリング手段と、
を備え、
前記解像度決定テーブルは、同一の解像度に対して複数種類の異なる周波数が対応する場合を記憶しており、
前記フレームメモリからの映像信号の読み出し時の読出アドレスの垂直方向と水平方向の範囲は、前記映像信号の解像度によって設定され、
前記スケーリング手段は、
前記表示デバイスの解像度と前記映像信号の解像度との比で決定される水平倍率の逆数と垂直倍率の逆数を算出する手段と、
前記水平倍率の逆数と垂直倍率の逆数を、等倍表示時における水平方向と垂直方向の読出アドレスにそれぞれ乗じた値を整数化することによって、拡大表示のための水平方向と垂直方向の読出アドレスをそれぞれ生成する手段と、
を備えることを特徴とする。
【0006】
表示デバイスの解像度は既知なので、入力された映像信号の解像度を解像度決定テーブルを用いて判別すれば、映像信号の解像度と表示デバイスの解像度の比率を求めることができる。従って、この比率で映像を拡大・縮小すれば、映像信号の解像度を表示デバイスの解像度に一致させて表示させることができる。
【0007】
前記解像度決定手段は、前記同期信号の周波数および期間幅に基づいて映像信号の解像度を決定するようにしてもよく、また、前記同期信号の周波数と、インターレースの有無とに基づいて映像信号の解像度を決定するようにしてもよい。
【0008】
同期信号の周波数のみでなく、同期信号の期間幅やインターレースの有無に基づいて映像信号の解像度を決定すれば、解像度を決定する際の誤りを少なくすることができる。
【0014】
映像信号としては、コンピュータで生成された映像信号や、テレビジョンの映像信号などを適用することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図1は、この発明の第1実施例である液晶プロジェクタの構成を示すブロック図である。この液晶プロジェクタは、パーソナルコンピュータ100で生成された映像を大サイズのスクリーン(図示せず)上に投影する装置であり、CPU20と、メインメモリ22と、入力手段としての入力パネル24と、A/D変換器32と、フレームメモリ34と、ビデオスケーラ36と、LCDドライバ38と、LCDパネル(液晶表示パネル)40と、光源42とを備えている。なお、フレームメモリ34は、RGB信号を記憶するための3枚のメモリプレーンを有している。
【0016】
CPU20は、パーソナルコンピュータ100から与えられた同期信号SYNCの周波数を決定する周波数決定部26としての機能と、同期信号SYNCの周波数に対応する解像度を決定する解像度決定部28としての機能とを有する。これらの機能は、CPU20がメインメモリ22に記憶されたソフトウェアプログラムを実行することによって実現される。
【0017】
A/D変換器32は、パーソナルコンピュータ100から与えられた映像信号VPCをA/D変換してデジタル映像信号DPCを生成し、これをビデオスケーラ36に入力する。ビデオスケーラ36には、このデジタル映像信号DPCとともに、パーソナルコンピュータ100からの同期信号SYNCも入力されている。なお、この明細書において、「映像信号」とは、同期信号を含まない狭義の映像信号を意味する場合と、同期信号を含む広義の映像信号を意味する場合とがある。
【0018】
ビデオスケーラ36は、入力されたデジタル映像信号DPCをフレームメモリ34に書き込むとともに、フレームメモリ34から映像信号を読出してLCDドライバ38に供給する。この際、ビデオスケーラ36は、映像を拡大・縮小することによって、LCDパネル40の標準解像度に合うように映像信号の解像度を調整する。LCDドライバ38は、ビデオスケーラ36から与えられた映像をLCDパネル40に表示する。そして、LCDパネル40に表示された映像が、光源42によってスクリーン上に投影される。
【0019】
図2は、ビデオスケーラ36の機能を示す説明図である。図2の左側に示すように、パーソナルコンピュータで生成される映像には、種々の解像度(640ドット×400ライン、640ドット×480ライン、800ドット×600ライン、1024ドット×768ライン、1600ドット×1200ライン等)のものがある。一方、LCDパネル40の標準解像度は一定であり、図2の例では800ドット×600ラインである。そこで、ビデオスケーラ36は、入力映像信号VPCを拡大または縮小することによって、LCDパネル40の標準解像度を有する映像信号を生成する。こうすれば、パーソナルコンピュータ100で生成された映像信号VPCをこの液晶プロジェクタに入力すれば、LCDパネル40の画面一杯にその映像を表示することができる。すなわち、液晶プロジェクタにおける解像度は、入力映像信号VPCの解像度とは無関係になる。従って、パーソナルコンピュータ100側において所望の解像度と階調数の映像を生成し、その映像をLCDパネル40の画面一杯に表示することができる。
【0020】
図3は、ビデオスケーラ36の内部構成を示すブロック図である。ビデオスケーラ36は、第1の色変換部50と、書込同期信号発生部52と、入力用のFIFOバッファ54と、DRAMコントローラ56と、アドレスコントローラ58と、CPUアクセスコントローラ60と、出力用の2つのFIFOバッファ61,62と、フィルタ部64と、第2の色変換部66と、読出同期信号発生部68とを備えている。なお、図3に示されているように、この実施例では、フレームメモリ34がダイナミックRAMで構成されている。DRAMコントローラ56は、このフレームメモリ34への映像信号の書込みと、フレームメモリ34からの映像信号の読出しとを制御する回路である。
【0021】
図1のA/D変換器32で生成されたデジタル映像信号DPCは、第1の色変換部50に与えられ、必要に応じてRGB信号への色変換が行なわれる。例えば、入力されたデジタル映像信号DPCがYCrCb信号である場合には、色変換部50においてRGB信号に変換される。
【0022】
パーソナルコンピュータ100から与えられた同期信号SYNCは、水平同期信号HSYNC1と垂直同期信号VSYNC1とを含んでいる。書込同期信号発生部52は、水平同期信号HSYNC1または垂直同期信号VSYNC1の周波数を内部の図示しないPLL回路によってN0 倍することによってドットクロック信号DCK1を生成する。このドットクロック信号DCK1は、水平方向のドット位置の更新タイミングを示す信号である。ドットクロック信号DCK1は、水平同期信号HSYNC1および垂直同期信号VSYNC1とともにアドレスコントローラ58に供給される。
【0023】
第1の色変換部50で変換された映像信号は、FIFOバッファ54で一時的に記憶され、DRAMコントローラ56によってフレームメモリ34内に書き込まれる。FIFOバッファ54は、書込みのタイミングを調整するために用いられている。フレームメモリ34への書込み動作は、書込同期信号発生部52から与えられた書込同期信号{DCK1,HSYNC1,VSYNC1}に同期して行なわれる。すなわち、各ドット位置(水平方向アドレス)はドットクロック信号DCK1に同期して更新され、走査線位置(垂直方向アドレス)は水平同期信号HSYNC1に同期して更新され、各フレーム(各フィールド)は垂直同期信号VSYNC1に同期して更新される。DRAMコントローラ56は、また、フレームメモリ34に格納されている映像信号を読出してFIFOバッファ61,62に交互に書き込む制御も行なう。フレームメモリ34からの読出動作は、読出同期信号発生部68で生成される読出同期信号{DCK2,HSYNC2,VSYNC2}に同期して行なわれる。この読出同期信号{DCK2,HSYNC2,VSYNC2}は、LCDドライバ38にも与えられて、LCDパネル40における表示の同期信号として使用される。アドレスコントローラ58は、書込アドレスや読出アドレスを生成してDRAMコントローラ56に供給する回路であり、映像を拡大・縮小するスケーリング部70を備えている。
【0024】
出力用の2つのFIFOバッファ61,62には、フレームメモリ34から読出された1ライン分の映像信号が交互に書き込まれる。この時、書込みが行なわれていない方のバッファから映像信号が読出されてフィルタ部64に与えられる。フィルタ部64は、γ補正(入/出力階調変換)や、映像の左右反転、上下反転等の各種のフィルタリング処理を行なう回路である。フィルタリング処理が行なわれた映像信号は、色変換部66において必要に応じて色変換が行なわれて出力映像信号DOUT に変換される。出力映像信号DOUT は、LCDドライバ38(図1)に供給される。
【0025】
図1のCPU20は、図3のCPUアクセスコントローラ60を介してビデオスケーラ36内の各部にアクセスすることができる。入力映像信号VPCに対応する同期信号SYNCの周波数を決定する場合には、CPU20は、CPUアクセスコントローラ60を介して書込同期信号発生部52からの信号を受け取る。CPU20は、まず、周波数決定部26(図1)として機能し、書込同期信号発生部52に入力された水平同期信号HSYNC1と垂直同期信号VSYNC1の周波数をそれぞれ測定する。次に、解像度決定部28として機能し、これらの周波数に基づいて入力映像信号VPCの解像度を決定する。
【0026】
図4は、解像度と周波数との関係を示す解像度決定テーブルである。この解像度決定テーブルには、種々の解像度(ドット数×ライン数)と、水平同期信号および垂直同期信号の周波数との関係が登録されている。解像度決定テーブルは、メインメモリ22に格納されている。CPU20の動作クロックの周波数は数十MHzであり、水平同期信号の周波数は数十kHz,垂直同期信号の周波数は数十Hzなので、ソフトウェア処理によって周波数決定部26の機能を実行し、これらの周波数を十分精度良く測定することが可能である。例えば、CPU20が一定周期でカウントアップを行ない、水平同期信号HSYNC1のエッジ(例えば立下りエッジ)の間のカウント数を求めるようにすれば、そのカウント数から水平同期信号HCYNC1の周波数を求めることができる。垂直同期信号VSYNC1についても同様である。こうして、同期信号HSYNC1,VSYNC1の周波数が決定されると、解像度決定部28が解像度決定テーブル(図4)を参照して、対応する解像度を決定する。
【0027】
ところで、図4にも例示されているように、同じ解像度でも同期信号の周波数にいくつかの種類がある場合がある。従って、解像度決定テーブルには、市販されている多数の機器で使用されている解像度と周波数との関係をできるだけ多く登録しておくことが好ましい。しかし、解像度決定テーブルに登録されていない周波数の映像信号が入力される場合も考えられる。この場合には、CPU20は、LCDパネル40(または入力パネル24の表示部)に入力映像信号VPCの周波数が未登録である旨を表示する。そして、ユーザが入力パネル24を用いてその入力映像信号VPCの解像度(ドット数×ライン数)を設定することによって、解像度決定テーブルにその周波数と解像度の関係を登録する。この処理を実現するためには、解像度決定テーブルをRAMやフラッシュメモリなどの書込可能なメモリに格納しておくことが好ましい。
【0028】
なお、入力映像信号VPCの解像度を決定する際には、水平同期信号と垂直同期信号の周波数のみでなく、それらの期間幅HH ,HV や、インターレースの有無に基づいて決定するようにしてもよい。図5は、水平同期信号と垂直同期信号の期間幅HH ,HV を説明するための説明図である。但し、図示の便宜上、図5ではコンポジット映像信号の波形を示している。同期信号の周波数のみでなく、それらの期間幅HH ,HV や、インターレースの有無に基づいて入力同期信号の解像度を決定するようにすれば、解像度を決定する際の誤りを少なくすることができる。
【0029】
解像度決定部28によって決定された水平解像度と垂直解像度は、CPUアクセスコントローラ60(図3)を介してアドレスコントローラ58に与えられる。アドレスコントローラ58内のスケーリング部70は、これらの解像度をLCDパネル40の標準解像度に変換するために、図2で説明したような映像の拡大・縮小を実行する。
【0030】
図6は、スケーリング部70の内部構成を示すブロック図である。スケーリング部70は、PLL回路142と、分周器144と、水平アドレス形成部146と、垂直アドレス形成部148と、3ステートバッファ部160と、インバータ162とを有している。図6に示すデータラッチ164は、DRAMコントローラ56内の回路である。水平アドレス形成部146は、ラッチミス除去回路150と、第1のカウンタ152と、第1のラッチ154とを有している。垂直アドレス形成部148は、第2のカウンタ156と、第2のラッチ158とを有している。
【0031】
PLL回路142は、読出用の水平同期信号HSYNC2から、そのN倍の周波数を有する第2のドットクロック信号DCKXを生成する。分周器144は、読出用のドットクロック信号DCK2を1/M分周することによってラインインクリメント信号LINCXを生成する。PLL回路142と分周器144における設定値N,Mは、入力映像信号VPCの解像度をLCDパネル40の解像度に変換するための値であり、CPU20によってそれぞれ設定される。なお、これらの設定値N,Mの決定方法については後述する。
【0032】
図7は、垂直アドレス形成部148の動作を示すタイミングチャートである。第2のカウンタ156は、読出用の垂直同期信号VSYNC2(図7(a))でリセットされた後に、ラインインクリメント信号LINCXのパルス数をカウントする。また、第2のカウンタ156のカウント値HC(図7(d))は、水平同期信号HSYNC2の立ち上がりエッジに応じてラッチされ、垂直アドレスVADDとして3ステートバッファ160に与えられる。図7(e)の例では、垂直アドレスVADDの値は、0,1,1,2…のように更新されている。
【0033】
図8は、映像の拡大の様子を示す説明図である。図8(A)は、フレームメモリ34内に記憶された映像データを示しており、図8(B)は拡大された映像データを示している。また、これらの図の各枠内に記載された数字は映像データの値である。図7(e)のタイミングチャートでは、VADD=0の走査線上の映像を1回読出し、VADD=1の走査線上の映像を2回,VADD=2の走査線上の映像を2回…、という順序でフレームメモリ34から映像データが読出されている。従って、読出された映像は図8(B)に示すように垂直方向に拡大されることになる。垂直方向の倍率MV2は、水平同期信号HSYNC2の周波数fHSYNC2と、ラインインクリメント信号LINCXの周波数fLINCX の比で与えられる。従って、分周器144(図7)の設定値Mを調整することによって、映像を垂直方向に任意の倍率で拡大することが可能である。なお、倍率MV2の値を1以下に設定すれば、垂直方向に縮小することも可能である。
【0034】
図9は、水平アドレス形成部146の動作を示すタイミングチャートである。ラッチミス除去回路150(図6)は、第1と第2のドットクロック信号DCK2,DCKX(図9(b),(d))に応じて第3のドットクロック信号DCKXX(図9(e))を生成する。
【0035】
図10は、ラッチミス除去回路150の内部構成を示すブロック図である。ラッチミス除去回路150は、遅延部170と、EXNOR回路172と、D型フリップフロップ174とを有している。EXNOR回路172の出力信号DKFFは、第1のドットクロック信号DCK2と、このドットクロック信号DCK2を所定の時間だけ遅延させて得られた信号との排他的論理和を取って反転した信号である。従って、この信号DKFFは、図9(c)にも示されているように、第1のドットクロック信号DCK2の立上がりと立下りのタイミングを示す信号である。
【0036】
EXNOR回路172の出力信号DKFFは、フリップフロップ174のクロック入力端子に与えられている。また、このフリップフロップ174のD入力端子には、第2のドットクロック信号DCKXが与えられている。従って、フリップフロップ174の出力である第3のドットクロック信号DCKXXは、図9(e)に示されているように、EXNOR回路172の出力信号DKFFの立ち上がりエッジにおける第2のドットクロック信号DCKXのレベルを示す信号である。この第3のドットクロック信号DCKXXは、第2のドットクロック信号DCKXと等しい周波数を有している。また、EXNOR回路172の出力信号DKFFは、第1のドットクロック信号DCK2のエッジから所定の遅延時間だけ遅れて立上るので、第3のドットクロック信号DCKXXのレベル変化のタイミングも、第1のドットクロック信号DCK2のエッジから所定の遅延時間だけ遅延している。このような第3のドットクロック信号DCKXXをラッチミス除去回路150で生成する理由は、第1のラッチ154でラッチされる水平アドレスの値が不安定になるのを防止するためであるが、この理由については更に後述する。
【0037】
水平アドレス形成部146の第1のカウンタ152(図6)は、水平同期信号HSYNC2のパルスでリセットされた後に、ラッチミス除去回路150で生成された第3のドットクロック信号DCKXXのパルス数をカウントアップして、そのカウント値DC(図9(f))を第1のラッチ154に供給している。ところで、第3のドットクロック信号DCKXXは第2のドットクロック信号DCKXと等しい周波数を有しているので、第1のカウンタ152のカウント値DCは、実質的に第2のドットクロック信号DCKXのパルス数を示している。第1のラッチ154は、第1のドットクロック信号DCK2に同期してカウント値DCをラッチし、3ステートバッファ160に水平アドレスHADD(図9(g))として与えている。すなわち、水平アドレスHADDは第2のドットクロック信号DCKXのパルス数を示す値であり、その値は第1のドットクロック信号DCK2の立上がりエッジに応じて更新されている。従って、第1のドットクロック信号DCK2の周波数fDCK2と、第2のドットクロック信号DCKXの周波数fDCKXとを調整することによって、水平アドレスHADDの値をどのように更新するかを設定することができる。図9(g)の例では、水平アドレスHADDの値が0,0,1…のように変化していることが解る。
【0038】
前述した図8(A),(B)には、図9(g)における水平アドレスHADDの更新に応じた映像の拡大の様子が図示されている。図9に示したタイミングチャートは、垂直アドレスVADDが0である一番上の走査線における水平方向のアドレス生成のタイミングに相当している。図9(g)に示すように、水平アドレスHADDは、0,0,1…と更新されている。従って、この走査線上では、水平アドレスHADD=0の画素の映像データが2回読出され、次に、HADD=1の画素の映像データが1回…、という順序で、各画素の映像データがフレームメモリ34から順次読出されている。
【0039】
このように水平アドレスHADDは、2つのドットクロック信号DCK2,DCKXの周波数の関係に依存する。従って、これらのドットクロック信号DCK2,DCKXの周波数を調整することによって、映像を水平方向に拡大/縮小することができる。すなわち、読出時における映像の水平方向の倍率MH2は、図8の下部にも示すように、第1のドットクロック信号DCK2の周波数fDCK2と第2のドットクロック信号DCKXの周波数fDCKXとの比で与えられる。従って、PLL回路142の設定値Nを調整することによって、映像を水平方向に任意の倍率で拡大/縮小することが可能である。
【0040】
なお、ラッチミス除去回路150で信号DCKXXを生成する理由は次の通りである。図9(f)に示すように、第1のカウンタ152のカウント値DCは、水平同期信号HSYNC2(図9(a))がHレベルに復帰した後に、第3のドットクロック信号DCKXX(図9(e))の立上がりエッジに同期して変化する。一方、前述したように第3のドットクロック信号DCKXXのエッジは、第1のドットクロック信号DCK2のエッジから所定の時間だけ遅延しているので、第1のラッチ154におけるラッチのタイミングがカウント値DCの変化のタイミングと重なることがなく、従って、水平アドレスHADDの値が不安定になることもない。
【0041】
以上のように、図6に示すPLL回路142の設定値Nと分周器144の設定値Mを調整することによって、図8の下部に示すように水平方向倍率MH2と垂直方向倍率MV2をそれぞれ独立に設定することが可能である。従って、水平方向倍率MH2を(LCDパネル40の水平解像度)/(入力映像信号VPCの水平解像度)に等しく設定し、また、垂直方向倍率MV2を(LCDパネル40の垂直解像度)/(入力映像信号VPCの垂直解像度)に等しく設定すれば、LCDパネル40の画面一杯に映像を表示することができる。
【0042】
図11は、本発明の第2実施例としてのダウンコンバータの構成を示すブロック図である。このダウンコンバータは、図1に示す液晶プロジェクタの入力部に映像信号選択部200を追加し、また、LCDドライバ38をビデオエンコーダ202で置き換えるとともに、LCDパネル40および光源42を各種の出力装置(テレビジョン204、ビデオプレーヤ206、および、書込可能なコンパクトディスク装置208)に置き換えた構成を有している。
【0043】
映像信号選択部200は、パーソナルコンピュータによって生成された映像信号{VPC,SYNC}の他に、テレビジョン用の2種類の映像信号STV1 ,STV2 を受け取り、それらのうちの1つを選択するセレクタである。なお、テレビジョン用の映像信号STV1 ,STV2 は同期信号を含むコンポジット映像信号である。コンポジット映像信号を選択する場合には、映像信号選択部200内のデコーダ(図示せず)によって、そのコンポジット映像信号からコンポーネント映像信号VINと同期信号SYNCとが生成される。
【0044】
ビデオエンコーダ202は、ビデオスケーラ36から出力されたデジタル映像信号DOUT と読出同期信号(DCK2,HSYNC2,VSYNC2)からコンポジット映像信号を生成する。このコンポジット映像信号は、テレビジョン204とビデオプレーヤ206に供給される。書込可能なコンパクトディスク装置208に映像を書き込む場合には、ビデオエンコーダはコンポジット映像信号を生成せずに、デジタル映像信号DOUT と読出同期信号とをそのまま書込可能なコンパクトディスク装置208に供給する。ビデオスケーラ36は、映像を所望の解像度に変更することができるので、ユーザが解像度を設定することによって、各種の出力装置に応じた所望の解像度で映像を出力することが可能である。図11の装置を「ダウンコンバータ」と呼ぶ理由は、このように各種の入力映像信号を各種の出力映像信号に変換することができるという意味を有している。
【0045】
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【0046】
(1)上記実施例においてソフトウェア処理で実現していた周波数決定部26や解像度決定部28(図1)の機能を、ハードウェア回路によって実現するようにすることも可能である。
【0047】
(2)上記実施例では、フレームメモリ34から映像を読出す際に拡大・縮小を行なうようにしていたが、フレームメモリ34に映像を書き込む際に拡大・縮小を行なうようにすることも可能である。
【0048】
(3)拡大・縮小を行なう方法としては、上述した周波数制御以外のものを適用することも可能である。例えば、読出アドレスまたは書き込みアドレスに係数を乗算することによってアドレスを変更し、これによって拡大・縮小を行なうことも可能である。図12は、読出アドレスに係数Kを乗じることによって画像の拡大・縮小を行なう方法を示す説明図である。図12(A)は、フレームメモリ34に記憶されている画像を示しており、また、図12(B1)〜(B3)は、拡大・縮小されて表示される画像を示している。Di,j は、フレームメモリ34内のアドレス(i,j)に書き込まれている画像データを示している。
【0049】
図12において、メモリ解像度をMx(ドット)×My(ライン)とし、また、表示解像度をNx(ドット)×Ny(ライン)とすると、アドレスに乗ずる係数K(Kx,Ky)は、次の式で与えられる。
【0050】
Kx=Mx/Nx …(1a)
Ky=My/Ny …(1b)
【0051】
フレームメモリ34から画像データを読出すための読出アドレス(XADD ,YADD )は、以下の式によって新たな読出アドレス(XADD',YADD')に変換される。
【0052】
XADD'=INT(Kx × XADD ) …(2a)
YADD'=INT(Ky × YADD ) …(2b)
【0053】
ここで、演算子INT()は、括弧内の整数部を取る演算を表わしている。
【0054】
図12(B1)は、係数Kx,Kyが1.0よりも大きな場合(例えばKx=Ky=2.0の場合)に表示される画像の一例である。元の水平アドレスXADD が0,1,2…と1ずつ増加すると、変換後の水平アドレスXADD'は上記(2a)に従って0,2,4…と変化する。垂直アドレスYADD についても同様である。フレームメモリ34からはこの読出アドレスXADD',YADD'に従って画像データが読出されるので、図12(B1)に示すように、画像が縮小表示される。この時の水平倍率と垂直倍率は、1/Kx,1/Kyにそれぞれ等しい。
【0055】
図12(B2)に示すように、係数Kx,Kyが1.0に等しい場合には、フレームメモリ34内の画像が等倍で表示される。
【0056】
図12(B3)は、係数Kx,Kyが1.0よりも小さな場合(例えばKx=Ky=0.7の場合)に表示される画像の一例である。元の水平アドレスXADD が0,1,2,3…と1ずつ増加すると、変換後の垂直アドレスXADD'は0,0,1,2…と変化する。垂直アドレスYADD についても同様である。フレームメモリ34からはこの読出アドレスXADD',YADD'に従って画像データが読出されるので、図12(B3)に示すように、画像が拡大表示される。
【0057】
なお、Kx,Kyの値はそれぞれ独立に任意の値に設定することが可能である。
【0058】
(4)フレームメモリ34としては、シンクロナスDRAM等の高速な読出し/書込みメモリを使用すれば、画像信号の高速な読出し/書込みを行なうことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例である液晶プロジェクタの構成を示すブロック図。
【図2】ビデオスケーラ36の機能を示す説明図。
【図3】ビデオスケーラ36の内部構成を示すブロック図。
【図4】解像度決定テーブルの内容を示す説明図。
【図5】コンポジット映像信号の波形を示す説明図。
【図6】スケーリング部70の内部構成を示すブロック図。
【図7】垂直アドレスの形成動作を示すタイミングチャート。
【図8】映像の拡大の様子を示す説明図。
【図9】水平アドレスの形成動作を示すタイミングチャート。
【図10】ラッチミス除去回路150の内部構成を示すブロック図。
【図11】本発明の第2実施例としてのダウンコンバータの構成を示すブロック図。
【図12】読出アドレスに係数Kを乗じることによって画像の拡大・縮小を行なう方法を示す説明図。
【符号の説明】
20…CPU
22…メインメモリ
24…入力パネル
26…周波数決定部
28…解像度決定部
32…A/D変換器
34…フレームメモリ
36…ビデオスケーラ
38…LCDドライバ
40…LCDパネル
42…光源
50…色変換部
52…書込同期信号発生部
54…FIFOバッファ
56…DRAMコントローラ
58…アドレスコントローラ
60…CPUアクセスコントローラ
61,62…FIFOバッファ
64…フィルタ部
66…色変換部
68…読出同期信号発生部
70…スケーリング部
100…パーソナルコンピュータ
142…PLL回路
144…分周器
146…水平アドレス形成部
148…垂直アドレス形成部
150…ラッチミス除去回路
152…カウンタ
154…ラッチ
156…カウンタ
158…ラッチ
162…インバータ
164…データラッチ
170…遅延部
172…EXNOR回路
174…D型フリップフロップ
200…映像信号選択部
202…ビデオエンコーダ
204…テレビジョン
206…ビデオプレーヤ
208…CD−RAM[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a display device that scales and displays input video.
[0002]
[Prior art]
There are cases where it is desired to display a video created by a computer on another display device such as a liquid crystal projector. In such a case, a video signal corresponding to the resolution of the display device needs to be created on the computer side. In this specification, “resolution” means the number of dots in the horizontal direction (number of pixels) and the number of lines in the vertical direction (number of scanning lines). The number of dots in the horizontal direction is called “horizontal resolution”, and the number of lines in the vertical direction is called “vertical resolution”.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The resolution and the number of gradations of video that can be generated by a computer are limited by the capacity of a video RAM (VRAM) in the computer. That is, there is a relationship that the number of gradations decreases when displaying with a large resolution (that is, a large screen size), and the resolution decreases when the number of gradations is increased. For this reason, when the screen size of the display device is large, the resolution of the video signal generated by the computer may not be matched with the resolution of the display device. Such a problem is the same when a video other than the computer (for example, a television video) is displayed on a display device other than the television.
[0004]
The present invention has been made to solve the above-described problems in the prior art, and an object of the present invention is to convert the video into the resolution of the display device and display it regardless of the resolution of the input video.
[0005]
[Means for solving the problems and their functions and effects]
In order to solve at least a part of the above-described problems, a video scaling device according to the present invention includes a resolution determination table that stores a relationship between a frequency and a resolution of a synchronization signal of a video signal,
Resolution determining means for determining the resolution of the video signal to be scaled based on the relationship between the frequency and resolution of the synchronization signal stored in the resolution determination table;
When the video signal is read from the frame memory, the video represented by the video signal is enlarged by a non-integer multiple in the vertical and horizontal directions so that the resolution of the video signal matches the resolution of the display device. Scaling means to convert;
With
The resolution determination table stores a case where a plurality of different frequencies correspond to the same resolution,
The vertical and horizontal ranges of the read address when reading the video signal from the frame memory are set according to the resolution of the video signal,
The scaling means includes
The reciprocal of the horizontal magnification and the reciprocal of the vertical magnification determined by the ratio of the resolution of the display device and the resolution of the video signalMeans for calculating;
The reciprocal of the horizontal magnification and the reciprocal of the vertical magnification,Values multiplied by the horizontal and vertical read addresses at the same magnification displayMeans for generating horizontal and vertical read addresses for enlarged display, respectively,
WithIt is characterized by that.
[0006]
Since the resolution of the display device is known, the input video signalresolutionTheUsing resolution determination tableIf discriminated, the video signalresolutionAnd display deviceresolutionCan be obtained. Therefore, if the image is enlarged or reduced at this ratio,resolutionDisplay device'sresolutionCan be displayed in accordance with.
[0007]
The resolution determining means may determine the resolution of the video signal based on the frequency and period width of the synchronization signal, and the resolution of the video signal based on the frequency of the synchronization signal and the presence / absence of interlace. May be determined.
[0008]
If the resolution of the video signal is determined based not only on the frequency of the synchronization signal but also on the period width of the synchronization signal and the presence or absence of interlacing, errors in determining the resolution can be reduced.
[0014]
As the video signal, a computer generated video signal, a television video signal, or the like can be applied.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described based on examples. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the liquid crystal projector according to the first embodiment of the present invention. This liquid crystal projector is a device that projects an image generated by the
[0016]
The
[0017]
The A / D converter 32 A / D converts the video signal VPC given from the
[0018]
The
[0019]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the function of the
[0020]
FIG. 3 is a block diagram showing the internal configuration of the
[0021]
The digital video signal DPC generated by the A /
[0022]
The synchronization signal SYNC given from the
[0023]
The video signal converted by the first
[0024]
Video signals for one line read from the
[0025]
The
[0026]
FIG. 4 is a resolution determination table showing the relationship between resolution and frequency. In this resolution determination table, the relationship between various resolutions (number of dots × number of lines) and the frequency of the horizontal synchronization signal and the vertical synchronization signal is registered. The resolution determination table is stored in the
[0027]
By the way, as illustrated in FIG. 4, there may be several types of frequencies of the synchronization signal even at the same resolution. Therefore, it is preferable to register as many relations as possible between the resolution and frequency used in many commercially available devices in the resolution determination table. However, there may be a case where a video signal having a frequency not registered in the resolution determination table is input. In this case, the
[0028]
When determining the resolution of the input video signal VPC, the resolution may be determined based not only on the frequency of the horizontal synchronizing signal and the vertical synchronizing signal but also on their period widths HH and HV and the presence / absence of interlace. . FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the period widths HH and HV of the horizontal synchronizing signal and the vertical synchronizing signal. However, for convenience of illustration, FIG. 5 shows the waveform of the composite video signal. If the resolution of the input synchronization signal is determined based not only on the frequency of the synchronization signal but also on their period widths HH and HV and the presence or absence of interlace, errors in determining the resolution can be reduced.
[0029]
The horizontal resolution and the vertical resolution determined by the
[0030]
FIG. 6 is a block diagram illustrating an internal configuration of the
[0031]
The
[0032]
FIG. 7 is a timing chart showing the operation of the vertical
[0033]
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a state of video enlargement. FIG. 8A shows video data stored in the
[0034]
FIG. 9 is a timing chart showing the operation of the horizontal
[0035]
FIG. 10 is a block diagram showing an internal configuration of the latch
[0036]
The output signal DKFF of the
[0037]
The first counter 152 (FIG. 6) of the horizontal
[0038]
FIGS. 8A and 8B described above illustrate how the video is enlarged in accordance with the update of the horizontal address HADD in FIG. 9G. The timing chart shown in FIG. 9 corresponds to the address generation timing in the horizontal direction on the uppermost scanning line where the vertical address VADD is zero. As shown in FIG. 9G, the horizontal address HADD is updated to 0, 0, 1,. Therefore, on this scanning line, the video data of the pixel with the horizontal address HADD = 0 is read twice, and then the video data of the pixel with HADD = 1 is once in the order of the video data of each pixel. The data is sequentially read from the
[0039]
Thus, the horizontal address HADD depends on the frequency relationship between the two dot clock signals DCK2 and DCKX. Therefore, by adjusting the frequency of these dot clock signals DCK2 and DCKX, the video can be enlarged / reduced in the horizontal direction. That is, the horizontal magnification MH2 of the video at the time of reading is given by the ratio between the frequency fDCK2 of the first dot clock signal DCK2 and the frequency fDCKX of the second dot clock signal DCKX, as shown in the lower part of FIG. It is done. Therefore, by adjusting the setting value N of the
[0040]
The reason why the signal DCKXX is generated by the latch
[0041]
As described above, by adjusting the setting value N of the
[0042]
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a down converter as a second embodiment of the present invention. This down-converter adds a video
[0043]
The video
[0044]
The
[0045]
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.
[0046]
(1) The functions of the
[0047]
(2) In the above embodiment, the enlargement / reduction is performed when the image is read from the
[0048]
(3) As a method of enlarging / reducing, it is possible to apply a method other than the frequency control described above. For example, it is possible to change the address by multiplying the read address or the write address by a coefficient, thereby enlarging or reducing the address. FIG. 12 is an explanatory diagram showing a method of enlarging / reducing an image by multiplying the read address by a coefficient K. FIG. 12A shows images stored in the
[0049]
In FIG. 12, when the memory resolution is Mx (dot) × My (line) and the display resolution is Nx (dot) × Ny (line), the coefficient K (Kx, Ky) to be multiplied by the address is expressed by the following equation: Given in.
[0050]
Kx = Mx / Nx (1a)
Ky = My / Ny (1b)
[0051]
A read address (XADD, YADD) for reading image data from the
[0052]
XADD ′ = INT (Kx × XADD) (2a)
YADD ′ = INT (Ky × YADD) (2b)
[0053]
Here, the operator INT () represents an operation that takes an integer part in parentheses.
[0054]
FIG. 12B1 is an example of an image displayed when the coefficients Kx and Ky are larger than 1.0 (for example, when Kx = Ky = 2.0). When the original horizontal address XADD increases by 1, 0, 1, 2,..., The converted horizontal address XADD ′ changes to 0, 2, 4,... According to (2a) above. The same applies to the vertical address YADD. Since the image data is read from the
[0055]
As shown in FIG. 12B2, when the coefficients Kx and Ky are equal to 1.0, the image in the
[0056]
FIG. 12B3 is an example of an image displayed when the coefficients Kx and Ky are smaller than 1.0 (for example, when Kx = Ky = 0.7). When the original horizontal address XADD increases by 1 such as 0, 1, 2, 3,..., The converted vertical address XADD ′ changes to 0, 0, 1, 2,. The same applies to the vertical address YADD. Since the image data is read from the
[0057]
Note that the values of Kx and Ky can be set to arbitrary values independently of each other.
[0058]
(4) If a high-speed read / write memory such as a synchronous DRAM is used as the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a liquid crystal projector according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing functions of the
3 is a block diagram showing an internal configuration of a
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the contents of a resolution determination table.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a waveform of a composite video signal.
6 is a block diagram showing an internal configuration of a
FIG. 7 is a timing chart showing a vertical address forming operation.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a state of video enlargement.
FIG. 9 is a timing chart showing a horizontal address forming operation.
10 is a block diagram showing an internal configuration of a latch
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a down converter as a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a method for enlarging / reducing an image by multiplying a read address by a coefficient K.
[Explanation of symbols]
20 ... CPU
22 ... Main memory
24 ... Input panel
26: Frequency determining unit
28: Resolution determination unit
32 ... A / D converter
34 ... Frame memory
36 ... Video Scaler
38 ... LCD driver
40 ... LCD panel
42 ... Light source
50: Color conversion unit
52. Write synchronization signal generator
54 ... FIFO buffer
56 ... DRAM controller
58 ... Address controller
60 ... CPU access controller
61, 62 ... FIFO buffer
64: Filter section
66 ... color conversion unit
68. Read synchronization signal generator
70: Scaling unit
100: Personal computer
142 ... PLL circuit
144: Frequency divider
146: Horizontal address forming section
148 ... Vertical address forming section
150 ... Latch miss elimination circuit
152 ... Counter
154 ... Latch
156 ... Counter
158 ... Latch
162: Inverter
164: Data latch
170 ... delay part
172 ... EXNOR circuit
174 ... D-type flip-flop
200 ... Video signal selection section
202 ... Video encoder
204 ... Television
206: Video player
208 ... CD-RAM
Claims (5)
前記解像度決定テーブルに記憶された同期信号の周波数と解像度との関係に基づいて、スケーリング対象となる映像信号の解像度を決定する解像度決定手段と、
フレームメモリから前記映像信号を読み出す際に前記映像信号で表わされる映像を垂直方向および水平方向に非整数倍の倍率で拡大することによって、前記映像信号の解像度を表示デバイスの解像度に一致するように変換するスケーリング手段と、
を備え、
前記解像度決定テーブルは、同一の解像度に対して複数種類の異なる周波数が対応する場合を記憶しており、
前記フレームメモリからの映像信号の読み出し時の読出アドレスの垂直方向と水平方向の範囲は、前記映像信号の解像度によって設定され、
前記スケーリング手段は、
前記表示デバイスの解像度と前記映像信号の解像度との比で決定される水平倍率の逆数と垂直倍率の逆数を算出する手段と、
前記水平倍率の逆数と垂直倍率の逆数を、等倍表示時における水平方向と垂直方向の読出アドレスにそれぞれ乗じた値を整数化することによって、拡大表示のための水平方向と垂直方向の読出アドレスをそれぞれ生成する手段と、
を備えることを特徴とする映像スケーリング装置。A resolution determination table for storing the relationship between the frequency of the synchronizing signal of the video signal and the resolution;
Resolution determination means for determining the resolution of the video signal to be scaled based on the relationship between the frequency and resolution of the synchronization signal stored in the resolution determination table;
When the video signal is read from the frame memory, the video represented by the video signal is enlarged in the vertical and horizontal directions at a non-integer multiple magnification so that the resolution of the video signal matches the resolution of the display device. Scaling means to convert;
With
The resolution determination table stores a case where a plurality of different frequencies correspond to the same resolution,
The vertical and horizontal ranges of the read address when reading the video signal from the frame memory are set according to the resolution of the video signal,
The scaling means includes
Means for calculating a reciprocal of horizontal magnification and a reciprocal of vertical magnification determined by a ratio between the resolution of the display device and the resolution of the video signal ;
By multiplying the reciprocal of the horizontal magnification and the reciprocal of the vertical magnification by the readout addresses in the horizontal direction and the vertical direction at the same magnification display, respectively, the values are converted into integers, so that the horizontal and vertical readout addresses for enlarged display are displayed. Each of which generates
Video scaler, characterized in that it comprises a.
前記解像度決定手段は、前記同期信号の周波数および期間幅に基づいて映像信号の解像度を決定する、映像スケーリング装置。The video scaling device according to claim 1, comprising:
The video scaling device, wherein the resolution determining means determines a resolution of a video signal based on a frequency and a period width of the synchronization signal.
前記解像度決定手段は、前記同期信号の周波数と、インターレースの有無とに基づいて映像信号の解像度を決定する、映像スケーリング装置。The video scaling device according to claim 1, comprising:
The video scaling device, wherein the resolution determination means determines the resolution of the video signal based on the frequency of the synchronization signal and the presence or absence of interlace.
請求項1ないし3のいずれかに記載の映像スケーリング装置と、
を備えた表示デバイス。A light source;
The video scaling device according to any one of claims 1 to 3,
Display device with.
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