JP3694232B2 - ディジタル放送信号のデコーディング及びディスプレー方法 - Google Patents

ディジタル放送信号のデコーディング及びディスプレー方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル放送信号のデコード及び表示方法に係るもので、詳しくは、ディジタル放送信号のデコード及び表示を行う際にスクリーン上の表示ウインドウの位置やサイズに無関係なフレームバッファでの衝突を防止するためデコードされた映像の格納方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、ディジタル放送とは、同様の周波数帯域幅を利用してNTSC級プログラムを4〜6個まで伝送するか、あるいはHDTV級の1個チャンネルを伝送するなど、周波数資源を幅広く使用し得る技術の放送をいうもので、1998年にアメリカがディジタル放送を開始して以来、多くの国がディジタル放送受信専用のディジタルテレビ(DTV)と、一般のテレビを利用してディジタル放送を受信し得るディジタルテレビ(DTV)用セット−トップボックスとを活発に開発している。最近では、テレビ番組を視聴しながら同時にテレビ画面上の小画面でウエッブベースの通信サービスを享受するための双方向セット−トップボックスが開発されている。
【0003】
なお、一般のユーザーにとってはディジタルTVが高価であるため、モデム及びグラフィックカードのようにPCに内蔵できるカードの形態に構成して、前記セット−トップボックスよりも低廉な価格でディジタル放送を受信し得るディジタル放送受信カードの研究を盛んに行っている。
【0004】
ディジタル放送受信カードは、デコードされた放送映像信号を特定規格(VIP1.1)のポートを介してグラフィックカードに出力し、そのグラフィックカードにより一般のグラフィック及び放送映像を各ウインドーに同時に表示する。このとき、放送映像ウインドーも一般のグラフィックウインドーと同様にPCウインドー本来の機能を利用して、ウインドーの大きさ及びディスプレー位置を自由に調節することができる。
【0005】
ところが、放送映像が高画質(HD)出力であるときは、新しい規格(VIP2.0)のポートを介して映像信号をグラフィックカードに出力することが推奨されている。しかしながら、この新しい規格のグラフィックカードは未だ普及しておらず、そのため、アナログオーバーレイ(Analog Overlay)技術を利用して高画質の放送映像を表示する方法が採られている。
【0006】
アナログオーバーレイ技術は、ディジタル放送受信カードからディジタル放送映像信号(DTV信号)の入力を受け、グラフィックカードから一般のグラフィック映像信号(PC信号)を受けて、PCモニターの任意の位置に可変サイズのウインドーを構築し、そのウインドーの内部に放送映像信号を出力する技術である。すなわち、このアナログオーバーレイ技術を利用すると、PCを介してディジタルTVの放送を視聴しながら、同時に他の作業も実行し得るマルチタスキング機能が可能になる。
【0007】
ディジタル放送映像信号は動画像圧縮アルゴリズム(MPEG)によって圧縮伝送されるもので、連続する全ての映像フレームを個別の静画像に圧縮することなく、連続フレーム間では類似点が多いということを利用して、所定個数の静画像のみを挿入して圧縮する方式である。前記静画像に圧縮されたフレームをI−フレーム(Intra-coded frame)、単方向予測のみを行ったフレームをP−フレーム(Precdictive-coded frame)、両方向予測を行ったフレームをB−フレーム(Bidirectional-coded frame)という。
【0008】
ディジタル放送映像信号は前記3種類のフレームを所定パターンに混ぜて伝送するが、前記B−フレームを使用して圧縮された映像の伝送を受けてデコードする過程は、実際のMPEGストリームの順番とは異なる場合がある。なぜならば、B−フレームの後に出力されるP−フレームはB−フレームの復元時に必要であるのでP−フレームが先に復元されなければならないからである。
【0009】
従来のバッファメモリを有するディジタル放送信号のデコード及び表示装置においては、図4に示したように、送信側からディジタル放送信号が受信側に伝送されると、受信側のディジタル放送受信カードはディジタル放送信号をデコーダ1によりデコードし、I、P、B−フレームのデータにそれぞれ変換させてバッファメモリ2に格納する。ついで、このバッファメモリ2に格納された各データを読み出してディスプレー装置3に表示する。
【0010】
なお、図示された2つのIorP−フレームバッファ1、2にはそれぞれI−フレームデータまたはP−フレームデータが格納され、B−フレームバッファにはB−フレームデータが格納される。
【0011】
従って、一方側のIorP−フレームバッファ1からデータ読み出しを行うときは、他方側のIorP−フレームバッファ2にデータを格納し、逆に、他方側のIorP−フレームバッファ2からデータ読み出し作業を行うときは、一方側のIorP−フレームバッファ1にデータを格納するようになる。
【0012】
しかしながら、B−フレームバッファは上記のIorP−フレームバッファ群とは異なって1つのバッファにより構成されているため、データの格納及び読み出し作業が互いに衝突しないように注意しなければならない。言い換えれば、B−フレームバッファに格納された既存のデータが読み出される前に新しいデータが格納されることを防止し、また、データの格納が完了される前に読み出し作業を開始しないことが必要である。
【0013】
以下、B−フレームバッファでのデータの格納及び読み出し過程について、図5のタイミング図及び図6のメモリマップを参照して説明する。
【0014】
先ず、図5は、放送映像ウインドーの大きさがモニターの全体画面の大きさと同様であるときのデータ格納時間と読み出し時間とを比較したタイミング図である。図示しているように、B−フレームデータを基準にして、表示データの読み出し時間はデコードデータの格納時間よりも1/2フレーム遅れて開始される。すなわち、B1−フレームのデコードデータ(B1)について言えば、表示フィールドIDが半周期経過して「b」から「t」に反転したとき、B1−フレームのトップ−フィールド(B1t)の読み出しが開始され、更に半周期が経過したとき、ボトム−フィールド(B1b)の読み出しが開始される。
【0015】
ここで、前記トップ−フィールド及びボトム−フィールドとは、それぞれインタレース方式で走査されるモニターにおいて、奇数番目(あるいは偶数番目)ラインからなるフィールド及び偶数番目(あるいは奇数番目)ラインからなるフィールドをそれぞれ意味する。
【0016】
このとき、前記デコードデータの格納時間及び表示データの読み出し時間は、それぞれのデコードフィールドID及びディスプレーフィールドIDに同期して行われる。すなわち、B1−フレームのデコードデータは、デコードフィールドIDに同期して格納され、引き続いてその半周期後にディスプレーフィールドIDに同期してトップ−フィールドデータが全て読み出され、さらにボトム−フィールドデータが全て読み出されるよう構成されている。
【0017】
図6は、放送映像ウインドーの大きさがモニター全体画面の大きさと同様であるときのデータ格納及び読み出し時間を比較するメモリマップをに示したものである。図示されているように、バッファメモリにはトップ−フィールドデータ及びボトム−フィールドデータが順次格納される(W1)。
【0018】
次いで、デコードフィールドIDの半周期が経過した後からトップ−フィールドデータ(top_line(0)〜top_line(N−2))を順次読み出し(R1)て表示した後、ボトム−フィールドデータ(bot_line(1)〜bot_line(N−1))を順次読み出し(R2)て表示する。
【0019】
このように、放送映像の表示ウインドーがモニターの画面全体に一致すなわち放送映像が画面全体に表示される場合では、デコードデータの格納タイミングと表示データの読み出しタイミングとが同期しているのでデータの格納及び読み出しタイミングによる誤り(衝突)は発生しない。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図7(A)に示すように16:9の画面比率を有する映像をレターボックスモードに設定して4:3の画面比率を有するディスプレー装置に表示させる場合あるいは図7(B)に示すように放送映像ウインドーの大きさ及び位置を可変して表示する場合には、全体画面の上端部又は下端部に映像が表示されない空き空間(T−ギャップ、B−ギャップ)が発生する。このため、表示データの読み出し時間が短縮され、よって、デコードデータの格納タイミングと表示データの読み出しタイミングとがずれてデータの格納及び引出タイミングによる誤りが発生する。
【0021】
例えば、画面の上端部に放送映像が表示されない場合のデータの格納時間と読み出し時間とを比較すると、図8(A)に示したように、各フィールド(トップ−フィールド、ボトム−フィールド)データは、映像が表示されない空き空間の走査時間だけ(図中A部分)遅れて読み出される。したがって、B2−フレームのデコードデータ(B2)を格納するべき時点になってもフレームバッファには未だ読み出されていないB1−フレームのボトム−フィールドデ−タ(B1b)が残ることとなる。したがって、データの格納及び読み出しタイミングによる誤りが発生する。
【0022】
また、画面の下端部に放送映像が表示されない場合のデータの格納時間と読み出し時間とを比較すると、図8(B)に示すように、各フィールド(トップ−フィールド、ボトム−フィールド)データは、映像が表示されない空き空間の走査時間だけ(図中B部分)速く、データの読み出し作業が終了してしまう。したがって、フレームバッファにB1−フレームのデコードデータ(B1)が未だ完全に格納されてない状態で、B1−フレームのトップ−フィールドデ−タ(B1t)の読み出しを完了するようになるため、データの格納及び読み出しタイミングによる誤りが発生する。
【0023】
このような問題点を防止しようとすると、映像が表示されない領域に対するデコード時間を補償し得るだけのバッファメモリを追加的に備えるか、あるいはより速いCPUを備えてデコード速度を高める必要があるが、コストが上昇するという不都合な点があった。
【0024】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、画面の上端部に表示されない空き空間があっても、バッファメモリを追加的に備えることなく、データの格納及び読み出しタイミングによる誤り発生を防止するディジタル放送信号のデコード及びディスプレー方法を提供することを目的とする。
【0025】
また、本発明の他の目的は、画面の下端部に表示されない空き空間があっても、各タイミングを調節して、データの格納及び読み出しタイミングによる誤り発生を防止するディジタル放送信号のデコード及び表示方法を提供することを目的とする。
【0026】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係るディジタル放送信号のデコード及び表示方法においては、
放送映像が画面に表示されない領域を検出する過程と、
前記放送映像が表示されない領域が前記画面の下端部であるかを判断する過程と、
前記放送映像が表示されない領域が画面の下端部であるとき、前記表示されない領域の時間だけデコードフィールドIDをシフトさせ、そのエッジタイミングを表示終了時点に合わせて調整する過程と、
表示すべきデータの読み出しタイミングとデコードデータの格納タイミングとが衝突しないようにメモリに対して表示すべきデータの読み出し及びデコードデータの格納を行わせる過程と、
を順次行わせるよう構成した。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0028】
先ず、本発明に係るディジタル放送信号のデコード及びディスプレー方法中、画面の上端部に映像が表示されないときに行われる第1メモリ制御モードを説明する。
図1(A)に示すように、第1のB−フレームのデコードデータ(B1)の最初の半分を最初の半周期において最上位番地(0)から一つおきの0、2、4、...、N−2番地までW2の順に格納する。この格納が最終番地(N−2)まで行われると、次に次の半周期において前記各番地の間の番地1、3、5、...、N−1番地に、残りの半分のデータがW3の順に格納される。
すなわち、最初に偶数番地(2X、ここで、X=0、1、2、...)にデータを順次格納した後(W2)、次に奇数番地(2X+1、ここで、X=0、1、2、...)にそれぞれデータを格納する(W3)。
【0029】
このとき、前記デコードデータはトップ−フィールドデータとボトム−フィールドデータとが交互にコーディングされているため、この第1メモリ制御モードでは、最初の番地(0)にトップ−フィールドデータ(top_line(0))が格納され、1番地を飛び越して2番目の番地にボトム−フィールドデータ(bot_line(1))が格納され、更に1番地を飛び越した4番目の番地にトップ−フィールドデータ(top_line(2))が格納される。このように、このモードでは連続した各フィールドデータ(top_line(0)、top_line(2)、...又はbot_line(1)、bot_line(3)、...)の間には4つの番地差が存在する。
【0030】
第1メモリ制御モードにより格納されたデータは、ディスプレーフィールドIDに同期して、まず符号R3、R4で示すトップ−フィールドデータ(top_line(0)、top_line(2)、...)を読み出して表示した後、符号R5、R6で示すボトム−フィールドデータ(bot_line(1)、bot_line(3)、...)を読み出して表示する。
【0031】
第1のB−フレームデータ(B1)のトップ−フィールドデータを表示するため符号R3、R4で示す順で画像データが読み出される。同様に、そのボトム−フィールドデータを表示するため符号R5、R6で示す順で画像データが読み出される。
トップ−フィールドデータが表示されると、そのトップ−フィールドデータが格納されていた番地(4X、4X+1、ここで、X=0、1、2、...)はフリーとなる。したがって、B−フレームデータ(B1)のボトム−フィールドデータの表示が開始されていない場合であっても、次のB−フレームデータ(B2)のデコードされたデータをそのメモリ内に格納することができる。
【0032】
次に、本発明に係るディジタル放送信号のデコード及び表示方法中、画面の上端部に映像が表示されないときに実行される第2メモリ制御モードを説明する。
【0033】
図1(B)に示すように、第1メモリ制御モードにおいてトップ−フィールドデータが格納され読み出され(R3、R4)て空きとなった番地(4X、4X+1、ここで、X=0、1、2、...)に、第2のB−フレームデータ(B2)の最初の半分のデータが、符号W4で示す順序で格納される。
また、ボトム−フィールドデータが格納され読み出され(R5、R6)て空きとなった番地(4X+2、4X+3、ここで、X=0、1、2、...)に、第2のB−フレームデータ(B2)の次の半分のデータが、符号W5で示す順序で格納される。
【0034】
第2のB−フレームデータ(B2)を表示するために、トップ−フィールドデータに関してはR7及びR8に示す順序で、ボトム−フィールドデータに関してはR9及びR10に示す順序で読み出される。トップ−フィールドデータを表示すると、第3のB−フレームデータ(B3)が第1メモリ制御モードで格納される。
【0035】
このように、前記第1、2メモリ制御モードを交互に使用してデータを格納及び読み出すことによって、バッファメモリは未だ読み出されていないデータと新たに格納されるデータ間の衝突によって誤りが発生することはない。
【0036】
図2は、デコードフィールドIDのタイミングを調整したときのデータの格納時間と読み出し時間とを比較する図である。デコードフィールドIDを時間“C”だけシフトさせてデータの格納完了タイミングと読み出し完了タイミングとを一致させるよう調整することによって、デコード時間のロスがデコード処理の開始によってB−ギャップ分だけ速く補償される。
【0037】
すなわち、このときには、データの格納開始タイミングと読み出し開始タイミングとがずれるようになって、前記画面の上端部に映像が表示されないときと同様の状況になる。従って、上述したように前記第1、2メモリ制御モードを交互に実行してデータの格納及び読み出しを行うと、タイミングの誤りが発生しない。なお、画面の下端部に放送映像が表示されないということは、デコードデータの格納完了時間よりも該デコードデータを読み出して表示する時間が短いということを意味する。
【0038】
したがって、本発明では、ソフトウエア的な方法を利用してデコードデータの格納開始時点を早くさせ、少なくともデータの読み出し完了時間まではデータの格納を完了させている。
また、前記デコードフィールドIDのシフト時間は、映像が表示されない領域の走査線の個数を検出し、該検出された走査線数に走査時間を乗算して求めることが可能で、これらの情報はPCの動作原理から容易に求めることができる。
【0039】
次いで、前記デコードフィールドIDのシフト時間が決定されると、ハードウエア的にデコードフィールドIDの垂直同期発生器(未図示)から出力される垂直同期信号を前記シフト時間だけ調節して出力する。
従って、デコードデータの格納完了時点と表示すべきデータの引出完了時点とが一致して、画面の上端部に映像が表示されないときと同様な状況になるので、上述したように前記第1、2メモリ制御モードを交互に実行してデータの格納及び読み出しを行い、タイミング誤りの発生を防止することができる。
【0040】
さらに、画面の上、下端部の一部がディスプレーされないときも、下端部が表示されてない分を上端部がディスプレーされてないものと見なして計算をし、画面の上端部が表示されないときの表示方法を利用して、データの格納及び読み出しに誤りが発生することを防止する。
【0041】
以下、本発明に係るディジタル放送信号のデコード及び表示方法の動作過程を、図3に基づいて説明する。
先ず、放送映像が表示されない領域を検出し(S1)、該領域が画面の下端部であるかを判断する(S2)。ここで、図1(A)及び図1(B)に示したように、第1、第2のメモリ制御モードでデータの格納及び読み出しを行う場合には、上端部分に非表示領域があるか否かの検出及び判断は必要ない。
【0042】
その判断結果(S2)において、表示されない領域が画面の下端部にある場合、該非表示下端部領域の走査線の個数を検出する(S3)。
ついで、検出された走査線の個数に走査時間を乗算して、デコードフィールドIDのエッジタイミングを表示終了時点に合わせるようシフト時間を決定する(S4)。
【0043】
次いで、前記シフト時間だけデコードフィールドIDの垂直同期信号を遅延して出力し(S5)、前記エッジタイミングを表示終了時点に合わせる。
ここで、表示フィールドIDの垂直同期信号は、実際にモニターに表示するためのもので、ハードウエア的に固定されているので、本発明では、デコードフィールドIDの垂直同期信号が調整されることになる。
【0044】
次いで、デコードフィールドIDのエッジタイミングの調整が完了すると、前記第1、2メモリ制御モードを交互に実行して(S6)、本発明に係るディジタル放送信号のデコード及び表示を行う。
【0045】
一方、前記判断結果(S2)が、表示されない領域が画面の上端部にあると判定した場合には、直ちに第1、2メモリ制御モードを実行して(S6)、本発明に係るディジタル放送信号のデコード及び表示を行う。
すなわち、前記第1、2メモリ制御モードを交互に実行することによって、放送映像ウインドーの大きさ及び位置に拘わらず、デコードデータの格納及び読み出しタイミングに誤りが発生することを防止することができる。
【0046】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、デコードされたB−フレームデータは効率よくメモリに格納することができる。2つの異なる格納スキムにより、トップ−フィールドデータ及びボトム−フィールドデータが独立して格納され、読み出される。交互に2つのスキムを実行することにより、追加のフレームバッファを増設することなく、T−ギャップの待ち時間を必要としない。
【0047】
さらに、この発明によれば、最初にデコードフィールドIDをB−ギャップ分だけシフトすることにより、デコード処理をB−ギャップ分だけ速く開始することができ、B−ギャップが存在したとしてもデコード時間が減ることはない。
【0048】
以上説明したように、本発明に係るディジタル放送信号のデコード及び表示方法においては、使用者がディジタル放送受信カードをPCに内蔵して放送を視聴するとき、メモリの必要以上の拡張若しくはCPUの速度をアップグレードさせることなく、放送映像ウインドーの大きさ及び位置によるデータの格納及び読み出しタイミングに誤りが発生することを防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 画面の上端部に放送映像が表示されないときに実行される、本発明に係るディジタル放送信号のデコード及び表示方法を示したメモリマップで、(A)は第1メモリ制御モード時のメモリマップ、(B)は第2メモリ制御モード時のメモリマップである。
【図2】 デコードフィールドIDのタイミングを調整したときのデータの格納時間と読み出し時間とを比較したタイミング図である。
【図3】 本発明に係るディジタル放送信号のデコード及びディスプレー方法の処理過程を示したフローチャートである。
【図4】 従来のバッファメモリを有するディジタル放送信号のデコード及びディスプレー装置を示した例示図である。
【図5】 放送映像ウインドーの大きさがモニターの全体画面の大きさと同様であるときのデータの格納時間と読み出し時間とを比較したタイミング図である。
【図6】 放送映像ウインドーの大きさがモニターの全体画面の大きさと同様であるときのデータの格納時間と読み出し時間とを比較したメモリマップである。
【図7】 (A)は16:9の画面比率を有する映像を4:3の画面比率を有するディスプレー装置にディスプレーするときの例示図、(B)は放送映像ウインドーの大きさ及び位置を可変させてディスプレーするときの例示図である。
【図8】 (A)は画面の上端部に放送映像が表示されないときのデータ格納時間と読み出し時間とを比較したタイミング図、(B)は画面の下端部に放送映像が表示されないときのデータ格納時間と読み出し時間とを比較したタイミング図である。
【符号の説明】
1:ディジタルTVデコーダ
2:フレームバッファ
3:ディジタルTVディスプレー装置

Claims (2)

  1. 動画像圧縮アルゴリズムにより圧縮されたI,P,Bの各フレームデータを含む放送映像の信号をデコードしデコードした前記Bフレームデータを示すデータを、このデータの格納タイミングを示すデコードフィールドIDに基づいて1つのメモリに格納するとともに、前記デコードフィールドIDの半周期後に出力されるデータの表示タイミングを示す表示フィールドIDに基づいて前記メモリのデータを読み出し、前記放送映像の表示ウインドーの大きさよりサイズが大きい画面の所定領域に重ねてインタレース表示するディジタル放送信号のデコーディング及びディスプレー方法において、
    前記放送映像が表示されない領域が画面の上端部及び下端部であるとき、前記下端部の領域分のデータの格納時間に相当する時間だけ前記デコードフィールドIDをシフトさせ、データの格納完了タイミングを表すそのエッジタイミングをデータの読み出し完了タイミングに合わせる過程と、
    前記メモリに対して、前記データを所定の順序で格納すべき番地を変えて順次格納し、ついで表示すべきデータを表示順にしたがって順次前記メモリから読み出す動作を行う第1のメモリ制御モードと、前記第1のメモリ制御モードに基づく動作終了後にデコードされたデータを、前記第1のメモリ制御モードに基づく動作によって読み出されたことにより空きとなった前記メモリの番地に順次格納し、ついで表示すべきデータを表示順に順次前記メモリから読み出す動作を行う第2のメモリ制御モードとを交互に実行する過程と、
    を順次行い、
    前記第1のメモリ制御モードに基づく動作は、デコードフィールドIDのデコードされた最初の半分のデータを偶数番地(2X、ここで、X=0、1、2、...)に順次格納し、デコードされた次の半分のデータを奇数番地(2X+1、ここで、X=0、1、2、...)に順次格納するとともに、奇数番目のラインのデータを表すトップ−フィールドデータは先の番地(4X、ここで、X=0、1、2、...)のデータを先に読み出した後、次の番地(4X+1、ここで、X=0、1、2、...)のデータを順次読み出して表示する一方、偶数番目のラインのデータを表すボトム−フィールドデータは先の番地(4X+2、ここで、X=0、1、2、...)のデータを先に読み出した後、次の番地(4X+3、ここで、X=0、1、2、...)のデータを順次読み出して表示し、
    前記第2のメモリ制御モードに基づく動作は、デコードフィールドIDのデコードされた最初の半分のデータは第1のメモリ制御モードに基づく動作で表示順に読み出されて空きとなった番地(4X、4X+1、ここで、X=0、1、2、...)に順次格納し、デコードされた次の半分のデータは次に空きとなった番地(4X+2、4X+3、ここで、X=0、1、2、...)に順次格納するとともに、トップ−フィールドデータは先の番地(4X、ここで、X=0、1、2、...)のデータを先に読み出した後、次の番地(4X+2、ここで、X=0、1、2、...)のデータを順次読み出して表示する一方、ボトム−フィールドデータは先の番地(4X+1、ここで、X=0、1、2、...)のデータを先に読み出した後、次の番地(4X+3、ここで、X=0、1、2、...)のデータを順次読み出して表示する
    ことを特徴とするディジタル放送信号のデコーディング及びディスプレー方法。
  2. 前記デコードフィールドIDのシフト時間は、放送映像が表示されない領域の走査線の個数を検出し、該検出された走査線数に走査時間を乗算して算出することを特徴とする請求項1記載のディジタル放送信号のデコーディング及びディスプレー方法。
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