JP3695861B2 - スキャンコンバータ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はコンピュータより出力されるR、G、B信号をテレビジョン(以下、「TV」という)に表示するためのスキャンコンバータに関し、特にパーソナルコンピュータ(以下、「PC」という)の画面をTVに表示するスキャンコンバータに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のスキャンコンバータを図2を用いて説明する。図2は従来のスキャンコンバータのブロック図である。スキャンコンバータはパーソナルコンピュータ(PC)1より出力されるR、G、B信号、周波数FHの水平同期信号及び周波数FVの垂直同期信号から成る信号をテレビジョン信号Video OUTに変換するものである。ただし、R、G、B信号はアナログ信号である。水平同期信号は繰り返しの周波数がFHのパルス波形の信号であり、垂直同期信号は繰り返し周波数がFVのパルス波形の信号である。以下、水平同期信号も「FH」といい、垂直同期信号も「FV」ということにする。
【0003】
通常、PC1より出力される映像は専用のディスプレイ10にR、G、B信号、水平同期信号FH及び垂直同期信号FVをそのまま伝送することにより、ディスプレイ10に映し出されるが、スキャンコンバータはPC1が出力する映像をテレビジョン信号Video OUTに変換してテレビジョン(TV)7に映し出すものである。
【0004】
テレビジョン信号Video OUTは、例えば、NTSC(National Television System Commitee)方式の信号であり、走査線が525本で飛び越し走査を行い、2回のフィールド走査で1回のフレーム走査となる信号である。テレビジョン信号Video OUTには水平同期信号と垂直同期信号が各所定の周波数で付加されて複合化しており、その水平同期信号の周波数は15.734kHz、垂直同期信号の周波数は59.94Hzである。
【0005】
PC1より出力される垂直同期信号の周波数FVはテレビジョン信号Video OUTの垂直同期信号の周波数と等しく、59.94Hzとする。水平同期信号の周波数FHはテレビジョン信号Video OUTの水平同期信号の周波数(15.734kHz)の2倍の周波数(31.468kHz)とする。水平同期信号FHを31.468kHzとするのは、PC1より出力される信号が、飛び越し走査を行わない順次走査の信号であるためである。
【0006】
PC1より出力されるアナログのR、G、B信号はアナログ/ディジタル変換器(A/D変換器)11でそれぞれディジタル信号に変換される。これらのディジタル信号はラインバッファ12に一時的に記憶される。ラインバッファ12に記憶されたディジタル信号はディジタル/アナログ変換器(D/A変換器)13によってそれぞれアナログ信号に変換され、アナログ信号を処理するエンコーダ14に入力される。
【0007】
更に、エンコーダ14にPC1より出力される垂直同期信号FVがそのまま入力される。水平同期信号の周波数FHは分周器5で半分の周波数Fhに変換されてから、エンコーダ14に入力される。即ち、周波数Fhは15.734kHzとなり、NTSC方式の水平同期信号の周波数となる。尚、分周器5はパルス波形の信号が2回入力されるとパルス波形の信号を1回出力する。
【0008】
エンコーダ14において、まず、アナログのR、G、B信号が1走査線毎に飛び越されながら読み込まれ、R、G、B信号は輝度信号と色差信号に変換される。そして、エンコーダ14に入力される水平同期信号Fhと垂直同期信号FVを輝度信号に付加する。色差信号を所定の関係で色副搬送波で変調して、カラーバーストと共に輝度信号に付加する。このようして、R、G、B信号が複合化したテレビジョン信号Video OUTに変換され、エンコーダ14よりテレビジョン信号Video OUTが出力される。テレビジョン信号Video OUTがTV7に入力され、TV7に映像が映し出される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のスキャンコンバータ(図2)ではアナログ/ディジタル変換器11が必要であった。また、エンコーダ14はアナログ信号を処理する装置であった。そのため、色副搬送波の発振器が必要であった。このように従来のスキャンコンバータでは装置が複雑になり、高コストになるという欠点があった。本発明はこのような課題を解決するもので、アナログ/ディジタル変換器を不要とし、処理が簡単で低コストなスキャンコンバータを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第1の構成では、コンピュータより出力される水平同期信号、垂直同期信号及びディジタルのR、G、B信号を、エンコーダにてディジタル処理してテレビジョン信号に変換する際に、前記エンコーダは4×fsc(但し、fscはテレビジョン信号の色副搬送波の周波数)のレートでディジタル処理している。
【0011】
このような構成では、コンピュータより水平同期信号、垂直同期信号及びディジタルのR、G、B信号が出力される。R、G、B信号はエンコーダにおいて所定の関係式によって輝度信号と色差信号に変換される。色差信号は所定の関係式で色副搬送波で変調された色信号となり、輝度信号と合成してテレビジョン信号となる。更に、コンピュータより出力された水平同期信号及び垂直同期信号を用いて、エンコーダでテレビジョン信号に水平同期信号、垂直同期信号及びカラーバーストが付加され、複合化したテレビジョン信号がエンコーダより出力される。尚、エンコーダでの信号の変換はディジタル処理で行われ、エンコーダより出力されるテレビジョン信号もディジタル信号である。
【0012】
このとき、エンコーダは4×fscのレートで処理して、R、G、B信号をディジタルのテレビジョン信号に変換する。エンコーダより出力されるテレビジョン信号がディジタル/アナログ変換され、テレビジョンに入力されることにより、映像がテレビジョンに映し出される。エンコーダが4×fscで処理することにより、エンコーダで色差信号を所定の関係で色副搬送波で変調するときに、色副搬送波の特定の位相のみ処理されるので、エンコーダでのディジタル処理が簡単になる。
【0013】
このように、本構成では、ディジタルでR、G、B信号をコンピュータから読み込んでいるので、アナログ/ディジタル変換器が不要となっている。また、エンコーダが4fscのクロックでディジタル処理することにより、エンコーダの処理も簡単になる。
【0014】
また、本発明の第2の構成では、上記第1の構成において、前記水平同期信号の周波数は4×fsc/N(但し、Nは自然数)とし、前記垂直同期信号の周波数は4×fsc/M(但し、Mは自然数)としている。
【0015】
このような構成では、コンピュータより出力される水平同期信号の周波数は4×fsc/N、垂直同期信号の周波数は4×fsc/Mである。これにより、水平同期信号、垂直同期信号はエンコーダの処理レートに同期するようになる。エンコーダで水平同期信号及び垂直同期信号を用いて、テレビジョン信号に水平同期信号や垂直同期信号を付加するとき、付加するタイミングがずれにくくなる。
エンコーダより出力されるテレビジョン信号がディジタル/アナログ変換されてテレビジョンで映像を映し出すときに、映像が上下左右に揺れ動いたり、振動したりするジッタという現象が発生しにくくなる。
【0016】
また、本発明の第3の構成では、上記第1の構成又は上記第2の構成において、前記コンピュータより出力されるディジタルのR、G、B信号を一旦レート変換した後、前記エンコーダでテレビジョン信号に変換している。
【0017】
このような構成では、コンピュータより出力されるディジタルのR、G、B信号は一旦、エンコーダの処理レートと同期するようにレート変換される。レート変換されたR、G、B信号がエンコーダに入力される。エンコーダでは処理レートと同期したR、G、B信号が入力される。これにより、R、G、B信号を直接変換すればよいので、エンコーダの処理が簡単になる。
【0018】
また、本発明の第4の構成では、上記第1の構成乃至第3の構成のいずれかにおいて、前記コンピュータより出力されるディジタルのR、G、B信号のディジタル値ER、EG、EBを用いて、前記エンコーダで輝度信号EY及び色信号ESを、
EY=0.299×ER+0.587×EG+0.114×EB
ES=(ER−EY)cos(ωt)/1.14+(EB−EY)sin(ωt)/2.03
(ω=2π×fsc、tは時間)
という式で計算し、テレビジョン信号がEY+ESで計算されるようにしている。
【0019】
このような構成では、まず、エンコーダでER、EG、EBより、上記式に従って、輝度信号EYと色信号ESが計算される。エンコーダの処理レートは4×fscであるので、色信号ESを計算するときに、cos(ωt)、sin(ωt)の値は0、+1又は−1のいずれかに限ることができる。そのため、色信号ESの計算は容易になる。次に、EY+ESを計算することにより、NTSC方式のテレビジョン信号となる。このように、上記式で簡単な計算をするだけで、R、G、B信号がNTSC方式のテレビジョン信号に変換される。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明の1実施形態を図1を用いて説明する。図1は本実施形態のスキャンコンバータのブロック図である。パーソナルコンピュータ(PC)1に内蔵されている映像処理のためのVGA(Video Graphics Array)コントローラ2よりディジタル信号のR、G、B信号を読み込み、ラインメモリ3に入力する。ラインメモリ3は1本の走査線のR、G、B信号を記憶することのできる記憶装置である。このとき、PC1はクロック周波数Vclkで動作しているとすると、VclkのレートでR、G、B信号はラインメモリ3に入力され、記憶される。
【0021】
また、コントローラ2より水平同期信号FH及び垂直同期信号FVが出力される。更に、テレビジョン信号の色副搬送波の周波数fscの4倍の繰り返し周波数のパルス波形の信号4fscもコントローラ2より出力される。ラインメモリ3はレート変換器になっており、Vclkのレートで入力されるR、G、B信号を、4fscのレートで出力する。水平同期信号FHは分周器5で周波数が半減された水平同期信号Fhとなる。エンコーダ4はR、G、B信号、周波数4fscの信号、垂直同期信号FV及び水平同期信号Fhが入力される。エンコーダ4でR、G、B信号が4fscのレートでテレビジョン信号Video OUTに変換される。
【0022】
以下、エンコーダ4でR、G、B信号がNTSC方式のテレビジョン信号Video OUTに変換されるものとする。エンコーダ4に入力されるR、G、B信号のディジタル値をそれぞれER、EG、EBとする。ER、EG、EBから次式のように輝度信号EYと色信号ESを求める。
EY=0.299×ER+0.587×EG+0.114×EB
ES=(ER−EY)cos(ωt)/1.14+(EB−EY)sin(ωt)/2.03…………………………………………………………(1)
但し、ω=2π×fsc、tは時間である。NTSC方式では、fsc=3.5795MHzである。(1)式に、cos(ωt)やsin(ωt)が含まれているが、エンコーダ4が4fscのレートでディジタル処理を行うことにより、cos(ωt)、sin(ωt)の値が0、+1又は−1の値しかとらなくなる。そのため、色信号ESは簡単に求められる。尚、輝度信号EYと色信号ESを求める式は他に同等の効果を与えるものであってもよい。次に、次式のように輝度信号EYと色信号ESを合成してテレビジョン信号Vとなる。
V=EY+ES
最後に、信号Vに水平同期信号Fh、垂直同期信号FV及びカラーバーストを付加し、複合化したテレビジョン信号Video OUTがエンコーダ4より出力される。テレビジョン信号Video OUTはディジタル信号であるので、これをディジタル/アナログ変換器6でアナログ信号に変換して、TV7に入力することにより、TV7に映像が映し出される。
【0023】
本実施形態では、PC1のクロック周波数Vclkを4fsc×16/9=25.454MHzとする。水平同期信号の周波数FH=Vclk/816=4×fsc/459=31.194kHzとする。これにより、垂直同期信号の周波数FV=FH/525=59.417Hzとなる。尚、水平同期信号FHから周波数を分周器5で半減させた水平同期信号Fhと垂直同期信号FVの周波数はNTSC方式の標準値と僅かに異なっているが、テレビジョン7の許容範囲内にあり、問題ない。
【0024】
FH、FVは共にVclkをある自然数で割った値となり、4fscをある自然数で割った値にもなっている。4fscのいずれにも自然数で割った値となる。これにより、水平同期信号FH、垂直同期信号FVはVclk及び4fscに同期した信号となる。エンコーダ4でテレビジョン信号Vに水平同期信号Fh、垂直同期信号FVを付加するときにタイミングがずれるラッチミスが発生しにくくなる。テレビジョン7に映像を映し出したとき、上下左右に映像が揺れ動いたり、振動したりするジッタ現象が発生しにくくなる。
【0025】
また、テレビジョン信号はNTSC方式以外に、例えばPAL方式があり、エンコーダ4はそれに対応した処理を行えばよい。PAL方式のテレビジョン信号では、処理方法がほぼNTSC方式と同じであるが、走査線数、水平同期信号の周波数FH、垂直同期信号の周波数FV及び色副搬送波の周波数fscが異なっている。また、(1)式で(ER−EY)cos(ωt)/1.14(ER−EY)の項が走査線毎に位相が反転し、符号が反転する。
【0026】
図1に示すスキャンコンバータでPAL方式のテレビジョン信号Video OUTがエンコーダ4より出力される場合の各周波数の例を説明する。PAL方式の色副搬送波の周波数fscは4.4336MHzであるので、4fsc=17.734MHzになる。PC1のクロック周波数Vclk=4fsc×32/23=24.674MHzとする。垂直同期信号の周波数FH=Vclk/800=4fsc/575=30.842kHzとする。PAL方式では走査線が625本あり、垂直同期信号の周波数FV=FH/625=49.348Hzとなる。
【0027】
尚、水平同期信号FHから周波数を分周器5で半減させた周波数Fh=15.421kHzと、垂直同期信号の周波数FVがPAL方式の標準値と僅かに異なっているが、TV7の許容範囲内にあり、問題ない。テレビジョン信号Video OUTがNTSC方式の場合とPAL方式の場合との各周波数の対応を次に示す。
【0028】
【0029】
尚、各周波数の数値の有効桁数は5桁である。NTSC方式、PAL方式のいずれも水平同期周波数FH、垂直同期周波数FVは、クロック周波数Vclkと4fscを自然数で割っている。これにより、水平同期信号FHと垂直同期信号FGはクロック周波数Vclk、エンコーダ4の4fscの変換レートと同期がとれて、エンコーダ4でラッチミスが発生しにくくなる。
【0030】
尚、クロック周波数Vclkの値は一例として載せたものである。その他の値でも、水平同期周波数FHと垂直同期周波数FVが、クロック周波数Vclkをある自然数で割った値と、4fscをある自然数で割った値とテレビジョン信号の標準値と許容範囲内で一致するような関係のある値であれば、TV7より映像が映し出される。
【0031】
また、VGAコントローラ2より出力される2本の走査線のR、G、B信号がラインメモリ3に記憶される期間に、1本の走査線のテレビジョン信号Video OUTがエンコーダ4より出力される。VGAコントローラ2より出力されるR、G、B信号は順次走査の信号であり、テレビジョン信号Video OUTは飛び越し走査する信号であるので、ラインメモリ3は1本の走査線のR、G、B信号を記憶するだけで充分である。
【0032】
更に、家庭用ビデオゲーム機に50から成る部材を内蔵する。これにより、家庭用ゲーム機はTV7に映像を映し出すことができるようになる。また、上記従来のスキャンコンバータ(図2)を内蔵した家庭用ビデオゲームと比較すると、本実施形態のスキャンコンバータは簡単な構成なので低コストになる。
【0033】
【発明の効果】
コンピュータより出力されるディジタル信号のR、G、B信号を処理することにより、従来のスキャンコンバータに必要であったアナログ/ディジタル変換器が不要となる。また、エンコーダでは入力されるR、G、B信号をディジタル処理してテレビジョン信号に変換することにより、処理を簡単にすることができる。これにより、コンピュータから出力される映像を低コストで簡単にテレビジョンに映し出すことができる。
【0034】
水平同期信号の周波数は4×fsc/Nとし、垂直同期信号を4×fsc/Mとすることにより、水平同期信号、垂直同期信号がエンコーダの処理レート4×fscと同期するようになる。これにより、テレビジョン信号に水平同期信号及び垂直同期信号を付加するときに、付加するタイミングがずれにくくなる。テレビジョン信号をアナログ/ディジタル変換して、テレビジョンに入力することにより、テレビジョンに映像が映し出されるときに、同期がとれているので、この映像が上下左右に揺れ動いたり、振動したりするジッタ現象が防止される。
【0035】
コンピュータより出力されるR、G、B信号は一旦レート変換される。変換後のレートはエンコーダでディジタル処理するレートにすると、エンコーダではR、G、B信号をダイレクトにテレビジョン信号に変換すればよいので、エンコーダに入力されるR、G、B信号や変換したテレビジョン信号を記憶しておくための記憶装置をエンコーダに設ける必要がない。このように、エンコーダの処理が簡単になる。
【0036】
エンコーダで、入力されるR、G、B信号を式に従って計算することにより、NTSC方式のテレビジョン信号がつくられる。エンコーダはディジタル処理するので色副搬送波の発振器も必要とせず、簡単である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の1実施形態のスキャンコンバータのブロック図。
【図2】 従来のスキャンコンバータのブロック図。
【符号の説明】
1 パーソナルコンピュータ
2 VGAコントローラ
3 ラインメモリ
4 エンコーダ
5 分周器
6 ディジタル/アナログ変換器
7 テレビジョン
10 ディスプレイ
11 アナログ/ディジタル変換器
Claims (2)
- 第1周波数で動作し、ディジタルのR、G、B信号、第1周波数を有する第1クロック信号、第2周波数を有する第2クロック信号、第3周波数を有する水平同期信号、及び、第4周波数を有する垂直同期信号を出力するコントローラと;前記R、G、B信号と第1、第2クロック信号が入力され、第1周波数のレートで入力されるR、G、B信号を第2周波数のレートで出力するラインメモリと;該ラインメモリでレート変換されたR、G、B信号、第2クロック信号、前記水平同期信号、及び、前記垂直同期信号が入力され、前記R、G、B信号を第2周波数のレートでテレビジョン信号に変換するエンコーダと;を有して成るスキャンコンバータであって、第1、第2クロック信号、前記水平同期信号、及び、前記垂直同期信号は、互いに同期した信号とされており、かつ、第2周波数は、前記テレビジョン信号の色副搬送波の周波数の4倍の値とされ、第3、第4周波数は共に、第1周波数をある自然数で割った値となり、また、第2周波数をある自然数で割った値にもなっていることを特徴とするスキャンコンバータ。
- 前記コントローラより出力されるディジタルのR、G、B信号のディジタル値ER、EG、EBを用いて、前記エンコーダで輝度信号EY及び色信号ESを、
EY=0.299×ER+0.587×EG+0.114×EB
ES=(ER−EY)cos(ωt)/1.14+(EB−EY)sin(ωt)/2.03
(ω=2π×fsc、tは時間)
という式で計算し、テレビジョン信号がEY+ESで計算されることを特徴とする請求項1に記載のスキャンコンバータ。
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