JP3804915B2 - 画像合成装置 - Google Patents
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Description
技術分野
この発明は、画像合成装置に関し、主として衛星放送のテレビジョン画面上に文字や図形等を合成して表示させる技術に利用して有効な技術に関するものである。
背景技術
テレビジョン画像などの自然画像にCG(コンピュータグラフィックス)画像を合成する画像合成法として、特開平6−276434号公報がある。上記公報の画像合成法では、CG画像に対してダイオードの非線型特性、あるいはCG画像信号をA/D変換して、デジタル的にγ補正し、それをD/A変換してテレビジョン画像などと合成する。
本願発明者等においては、100チャンネル等のような多チャンネルの衛星放送を受信するテレビジョン受像機では、画面上にチャンネル情報を表示させて、その中から特定のチャンネルを選択するようにすることを考えた。この場合、画面上には多色を使った文字や図形等の組み合わせによりチャンネルの表示を行わせることが便利であり、そのための色指定においてCRT(Cathod−Ray Tube)表示装置の持つ非直線特性に合わせるべく指定された色が正しく表示させるためのγ補正を行うとともに、上記文字や図形を作成側及び上記放送側のシステムに柔軟に適用できるような画像合成装置を考えた。
したがって、この発明は、それが搭載されるシステムに柔軟に対応でき、かつ使い勝手を良くした画像合成装置を提供することを目的としている。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
発明の開示
本発明は、デジタルカラー画素データを生成する信号源回路から出力されたデジタルカラー画素データに基づいてCRT非線形特性に対応したγ補正を行い、上記γ補正出力信号を合成すべき信号形態に対応して選択的にデータ変換を行うデータ変換回路を設け、上記CRT画面上に表示すべき画像信号と、上記データ変換回路を通した画像データとをデータ合成回路で合成させる。
発明を実施するための最良の形態
この発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
第8図には、この発明に係る画像合成装置が用いられるデジタル衛星放送受信装置の一実施例のブロック図が示されている。この実施例のデジタル衛星放送受信装置は、大きく分けると受信部100、システム制御部200、MPEGビデオ部300、カラーエンコーダ20及びCRT表示装置30から構成される。
受信部100は、衛星放送アンテナから必要とする周波数の電波のみを選択するチューナ部、受信した電波からデジタルデータを抽出するQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)などの復調部、抽出したデジタルデータに対して誤り訂正処理を施す訂正部から構成されている。
システム制御部200は、DEMUX(デマルチプレクサ)部及びそれを制御するためのCPU(中央処理装置;マイクロプロセッサ)から構成される。DEMUXは、受信部100より送られてくるデジタル信号にパケット多重されている複数の映像や音声プログラム情報やシステム制御情報及び放送に付随した情報などを選択分配する。
MPEGビデオ部300は、MPEG2デコーダ(フレームメモリを含む)と本願発明に係るOSD(オン・スクリーン・ディスプレイ)デコーダ及びミキシング部から構成される。DEMUXより出力されるビットストリームからMPEG2デコーダでMPEG画像の復号を行い第1映像信号を再生する。上記DEMUXより出力されるビットストリームの中には、音声プログラム情報も含まれており、MPEG2デコーダでは音声信号の再生も行われる(図示せず)。
MPEG2(Moving Picture Experts Group Phase 2)は、動画像圧縮の国際標準方式であり、周知のように5種類のプロファイル(符号化の機能)と4種類のレベル(解像度などのパラメータ)の組み合わせのうち、11種類が規定されている。
CPUからOSDデコーダに文字情報等のデータを供給することにより、OSDとして第2映像信号を生成する。ミキシング部では、第1映像信号と第2映像信号を合成し、新たな第3映像信号として出力する。
カラーエンコーダ20では、CRT表示装置30に表示できるように、上記第3映像信号をアナログのコンポジット信号又はコンポーネント信号に変換する。
第1図には、この発明に係る画像合成装置の一実施例のブロック図が示されている。この実施例の画像合成装置は、前記第8図に示したMPEGビデオ部300を構成するものであり、特に制限されないが、同一の半導体基板上に形成される。
前記DEMUXより符号化されて出力された画像のビットストリームは、MPEG2デコーダ1に入力され、ここで復号化が行われ、輝度信号Ymと色差信号Cbm及びCrmの画像データが得られる。この実施例では、CRT表示装置の表示信号を形成するカラーエンコーダに対応して、2通りのデータフォーマットを選ぶことができるようにされる。つまり、上記輝度信号Ymと色差信号Cbm及びCrmをRGBの三原色カラー信号Rm、Gm及びBmに変換するマトリクス回路と、かかる三原色カラー信号Rm、Gm及びBm又は上記MPEG2デコーダ1から出力される画像データYm、Cbm及びCrmのいずれかを選択して出力させるセレクタ3が設けられる。
上記セレクタ3は、パラメータレジスタ5から出力される制御信号CTRLにより、上記MPEG2デコーダ1から出力される輝度信号Ymと色差信号Cbm及びCrm又はマトリクス回路2から出力される三原色カラー信号Rm、Gm及びBmのいずれか一方を出力させる。
CRT表示装置30の非直線特性に合わせたγ補正は、三原色カラーデータに対して行われるために、γ補正回路12に供給される補正データはRGBの三原色カラーデータにする必要がある。
したがって、OSDデコーダ8は、CPUからの文字情報等に基づいて上記三原色のカラーデータRGBを生成する。これに対して、上記MPEGデコードデータ1からの画像データは、上記のようにセレクタ3による2通りのデータフォーマットが用意されているので、それとミキシング回路(データ合成回路)4により合成されるγ補正回路12の出力データもそれに対応したデータフォーマットにするため、逆マトリクス13とセレクタ14が設けられる。つまり、γ補正された3原色カラーデータR(γ)、G(γ)及びB(γ)は逆マトリクス13によりγ補正された輝度信号Y(γ)、色差信号Cb(γ)、Cr(γ)に変換される。そして、セレクタ14により、上記γ補正された輝度信号Y(γ)と色差信号Cb(γ)、Cr(γ)とγ補正された三原色カラーデータR(γ)、G(γ)及びB(γ)を選択的に出力させる。このセレクタ14もパラメータレジスタ5から出力される制御信号CTRLにより、上記セレクタ3により選択されたデータフォーマット(YmとCbm及びCrm)又は(Rm、Gm及びBm)に対応したデータフォーマットY(γ)とCb(γ)及びCr(γ)又はR(γ)、G(γ)及びB(γ)のいずれか一方を出力させる。
第2図には、この発明に係る画像合成装置の他の一実施例のブロック図が示されている。この実施例では、OSDデコーダ側でも2通りのデータフォーマットでの信号生成を行うような機能が付加される。つまり、CPUを用いて形成する画像データの生成に当たり、輝度信号と色差信号からなるデータフォーマットと三原色カラーデータRGBからなるデータフォーマットのいずれにも適用できるような配慮がなされている。この実施例では、ビットマップを記憶する第1メモリ7とそれぞれのビットのカラーデータを記憶する第2メモリ9とを用いて、1つの画素データが生成される。
CPUは、第1メモリ7に対して表示するOSD画像のビットマップデータに格納させる。また、第2メモリ9には、表示すべき色を指定するパレットデータを格納させる。OSDデコーダ8は、上記MPEG2デコーダ1の動作に対応して、言い換えるならば、CRT画面のラスタスキャンタイミングに同期させて、第1メモリ7のビットマッブデータを読み出し、そのデータをデコードして第2メモリ9をアクセスしてカラーデータを形成する。このとき、生成されるカラーデータとしては、上記2通りのデータフォーマットY/R、Cb/G、Cr/Bが形成される。
上記OSDデコーダの出力部には、マトリクス10とセレクタ11とが設けられる。つまり、前記のようにγ補正回路12では、三原色カラーデータRGBに対してγ補正を行うものであるので、上記OSDデコーダにより、輝度信号Yと色差信号Cb、Crであるときには、セレクタ11によりマトリクス10で変換された3原色カラーデータを選ぶようにするものである。このセレクタ11も、前記セレクタ3及び14と同様にパラメータ5からの制御信号CTRLで制御される。
図示しない前記のカラーエンコーダ20に対してRGBフォーマットのカラーデータを出力させる場合の動作は、次の通りである。
MPEG2デコーダ1で形成されたYmCbmCrmフォーマットのカラーデータは、マトリクス2とセレクタ3を通したRmGmBmの三原色カラーデータとされる。上記MPEG2デコードデータとミキシングされるOSDデータも上記MPEG2デコードデータ側の出力フォーマットに一致させておく必要がある。OSDデータを生成するには、前記のようにCPU6から表示するOSD画像のビットマップデータを第1メモリ7に格納し、第2メモリ9にはパレットデータを格納している。OSDデコーダ8は、第1メモリ7に格納されたビットマップデータをデコードし、第2メモリ回路9から対応するパレットを読み出す。このパッレトのRGB成分がOSDデータとなり、セレクタ11ではマトリクス10をバイパスした経路を選択してγ補正回路12に入力させる。γ補正回路12では、CRT表示装置の発光特性と逆の特性を有するγ補正が行われ、RGBの信号レベルが補正されたカラーデータR(γ)、G(γ)、B(γ)が形成される。
補正されたカラーデータR(γ)、G(γ)、B(γ)は、セレクタ14において、逆マトリクス回路13をバイパスした信号を選択してミキシング回路4に送られる。ミキシング回路4は、上記MPEG2データとOSDデータを合成し、新たなビデオ信号を生成し、前記のカラーエンコーダに出力する。
図示しない前記のカラーエンコーダ20に対してYCbCrフォーマットのカラーデータを出力させる場合の動作は、次の通りである。
MPEG2デコーダ1で形成されたYmCbmCrmフォーマットのカラーデータは、セレクタ3によりマトリクス回路2をバイパスさせてYmCbmCrmのカラーデータを出力させる。上記MPEG2デコードデータとミキシングされるOSDデータも上記MPEG2デコードデータ側の出力フォーマットに一致させておく必要がある。OSDデータを生成するには、前記同様にCPU6から表示するOSD画像のビットマップデータを第1メモリ7に格納し、第2メモリ9にはパレットデータを格納している。OSDデコーダ8は、第1メモリ7に格納されたビットマップデータをデコードし、第2メモリ回路9から対応するパレットを読み出す。このパッレトにYCbCrが格納されているならそれがOSDデータとなり、セレクタ11ではマトリクス10を通した経路を選択してRGBフォーマットに変換してγ補正回路12に入力させる。γ補正回路12では、CRT表示装置の発光特性と逆の特性を有するγ補正が行われ、RGBの信号レベルが補正されたカラーデータR(γ)、G(γ)、B(γ)が形成される。
補正されたカラーデータR(γ)、G(γ)、B(γ)は、セレクタ14において、逆マトリクス回路13を通してY(γ)、Cb(γ)、Cr(γ)のフォーマットに変換した信号を選択してミキシング回路4に送られる。ミキシング回路4は、上記MPEG2データとOSDデータを合成し、新たなビデオ信号を生成し、前記のカラーエンコーダに出力する。
第3図には、この発明に画像合成装置に用いられるγ補正回路の一実施例を示すブロック図が示されている。この発明に係る画像合成装置では、デジタル信号を扱うものであることから、γ補正回路もデジタル信号の特徴を生かした回路とされる。CRT非直線特性はリニアな特性曲線を持つものであるが、それを複数の直線により近似し、各直線に対応した利得1から利得5に分割する。特に制限されないが、利得1ないし利得5は、乗数を記憶するものであり、入力データに対して上記各利得回路の乗数を乗算させて補正データを得るものである。上記複数通りの補正データは、レベル検出回路により形成された制御信号により選択制御されるセクレタを通し入力信号に対応してγ補正された上記演算データが出力される。
この実施例では、三原色のカラーデータOSDR−data、OSDG−data、OSDB−dataに対応して三組の回路が設けられる。この実施例では、上記3原色カラーデータの各レベルに対応して、例えばR信号成分では、利得2が選択され、G信号成分は利得3が選択され、B信号成分は利得4が選ばれて、それぞれγ補正されたR(γ)、G(γ)及びB(γ)信号が形成される。
第4図には、この発明に画像合成装置に用いられるγ補正回路の他の一実施例を示すブロック図が示されている。この実施例では、回路の簡素化を図るために1組の上記レベル検出回路と利得回路を時分割的に使用し、回路規模を大幅に低減させるようにするものである。つまり、上記カラーデータOSDR−data、OSDG−data、OSDB−dataに対するγ補正は、同一の利得回路(テーブル)の特性が同じであるので、同一の回路を時間的に分割して上記OSDR−data、OSDG−data、OSDB−dataに共用するものである。
上記のような時分割的なγ補正動作を行うようにするため、入力部にはパラレル−シリルア変換回路が設けられ、出力部には逆にシリアル−パラレル変換回路が設けられる。
パラレル−シリルア変換回路では、R−data、G−data、B−dataを切換信号により第5図の波形図に示すようにシリアルデータR−G−Bに変換して時間多重させる。これにより、1組の利得回路とレベル検出回路によりγ補正されたシリアルな画像データR(γ)−data、G(γ)−data、B(γ)−dataは、第6図に示したようにシリアル−パラレル変換回路でパラレルデータに戻される。例えば、シリアル−パラレル変換回路は、上記シリアルデータを順次受けるシフトレジスタにより構成され、矢印で示したタイミングで各段のデータを取り出すことによりパラレル変換された補正データR(γ)−data、G(γ)−data、B(γ)−dataを得ることができる。
第7図には、この発明に係るγ補正回路の動作を説明するための特性図が示されている。この実施例では、デジタルカラーデータは量子化が8ビットの例が示され、入力レベルは十進法で表すと0〜51、52〜102、103〜153、154〜204、205〜255に分けられる。それぞれの入力レベルに対して、同図に直線で示したように出力階調レベルの補正が行われる。つまり、各直線の分岐部での入力レベル51に対して出力レベルは122にされ、入力レベル102に対して出力レベルは168、入力レベル153に対して出力レベルは202、入力レベル204に対して出力レベルは230に、入力レベル255に対して出力レベルが255になるように補正される。
例えば、入力信号aに対して、次式(1)〜(5)の演算が行われて出力信号bが形成される。
b(γ)=0+((50+a)−50)×X0 ・・・・(1)
b(γ)=122+((51+a)−102)×X1 ・・・・(2)
b(γ)=168+((52+a)−153)×X2 ・・・・(3)
b(γ)=202+((49+a)−204)×X3 ・・・・(4)
b(γ)=230+((51+a)−255)×X4 ・・・・(5)
上記X0〜X4は、上記各直線の傾きであり、同図においてはX0は2.4、X1は0.9、X2は0.65、X3は0.55、X4は0.5にそれぞれ設定される。
上記γ補正は、ROMを用いて変換するものであってもよい。例えば、上記8ビット精度の場合には、8ビットの入力データをアドレス信号してγ補正された8ビットのデータを読み出すようにすればよい。この構成では、256×8=2048ビットの記憶容量のROMで高い精度でのγ補正を実現できるものである。
上記の画像合成装置では、それが搭載されるシステムに柔軟に適応できるものとなる。例えば、OSDデータは、前記のように2通りのデータフォーマットのいずれでも対応できるし、合成された画像データも使用するカラーエンコーダに対応して2通りのデータフォーマットを選択することができる。7
例えば衛星放送受信装置に適用した場合、100チャンネルもの多数チャンネルの中から目的のチャンネルを探し出すには、受信画面上に文字や図形を組み合わせて表示させることが便利であり、この場合に色によってチャンネルの区分けや文字を表示させることが便利であり、そのためにγ補正された色を用いることにより、CPUにて作成したカラーデータに忠実な色再現には上記γ補正は不可欠なものとなる。
上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りである。
(1) デジタルカラー画素データを生成する信号源回路から出力されたデジタルカラー画素データに基づいてCRT非線形特性に対応したγ補正を行い、上記γ補正出力信号を合成すべき信号形態に対応して選択的にデータ変換を行うデータ変換回路を設け、上記CRT画面上に表示すべき画像信号と、上記データ変換回路を通した画像データとをデータ合成回路で合成させることにより、2通りのデータフォーマットに対応した合成画像信号を得ることができるという効果が得られる。
(2) 上記信号源回路として、表示すべき画像に対応したビットマップが格納されたビットマップメモリと、上記表示すべき画素の色を指定するカラーパレットメモリを用い、CRT画面上に表示すべき画像信号に同期させてビットマップメモリとカラーパレットメモリからのデータを受け取ってRGBの三原色のカラーデータを生成することにより、文字等のパターンとその色を別々に指定できるから使い勝手の良い画像合成装置を得ることができるという効果が得られる。
(3) 上記信号源回路として、RGBの三原色からなるカラーデータ又は輝度信号と2つの色差信号からなるカラーデータを形成する信号生成回路と、上記輝度信号と2つの色差信号からなるカラーデータをRGBからなる三原色のカラーデータに変換するマトリクス回路と、上記マトリマス回路の出力又は入力信号を選択して上記γ補正回路に供給されるRGBの三原色からなるカラーデータを出力させるセレクタとで構成することにより、OSDデータとして2通りの作り方ができるから使い勝手の良い画像合成装置を得ることができるという効果が得られる。
(4) 上記データ変換回路として、γ補正回路から出力される補正されたRGBからなる三原色カラーデータを輝度信号と2つの色差信号に変換する逆マトリクス回路と、上記γ補正回路の出力又は上記逆マトリクス回路の出力を選択して上記データ合成回路に伝えるデータセレクタとで構成することにより、上記2つのデータフォーマットに対応した2通りのカラーエンコーダに適用できるという効果が得られる。
(5) 上記γ補正回路として、入力レベルを複数に領域に分けて各々の領域毎でのCRTの非直線特性に近似された乗数を持つ複数からなる乗算回路と、上記複数の領域に対応した入力レベルを判定するレベル検出回路と、上記レベル検出回路の検出信号により上記入力信号に該当する領域に対応した乗算回路の出力信号を選択する出力セレクタとで構成することにより、比較的簡単な構成でのデジタルカラーデータのγ補正を行うようにすることができるという効果が得られる。
(6) 上記複数の乗算回路とレベル検出回路の入力部に、パラレル−シリアル変換回路を設けて補正させるべきRGBの三原色カラーデータを時分割的に入力し、上記出力セレクタの出力部にシリアル−パラレル変換回路を設けることにより、γ補正回路の回路規模を大幅に低減させることができるという効果が得られる。
以上本発明者よりなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、第4図において、パラレル−シリアル変換回路又はパラレル−シリアル変換回路は、シフトレジスタを用いるものの他に同図のような切り換えスイッチ(セレクタ)と必要に応じてラッチ回路を組み合わせて構成するもの等種々の実施形態を取ることができる。γ補正回路の直線近似による分割は、分割数を多くして精度を高くするものであってもよい。これらの画像合成装置を構成する各回路ブロックの具体的構成種々の実施形態をとることができる。
産業上の利用可能性
この発明は、前記のデジタル衛星放送受像機の他、地上波のデジタルカラーテレジビョン受像機、デジタルケーブルテレビジョン受像機あるいはデジタルVTR(ビデオ・テープ・レコーダ)に搭載される画像合成装置に広く利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明に係る画像合成装置の一実施例を示す概略ブロック図であり、
第2図は、この発明に係る画像合成装置の他の一実施例を示すブロック図であり、
第3図は、この発明に係る画像合成装置に用いられるγ補正回路の一実施例を示すブロック図であり、
第4図は、この発明に係る画像合成装置に用いられるγ補正回路の他の一実施例を示すブロック図であり、
第5図は、第4図のγ補正回路の動作を説明するためのタイミング図であり、
第6図は、第4図のγ補正回路の動作を説明するためのタイミング図であり、
第7図は、第3図又は第4図に示されたγ補正回路の動作を説明するための特性図であり、
第8図は、この発明に係る画像合成装置が用いられる衛星放送受信装置の一実施例のブロック図である。
この発明は、画像合成装置に関し、主として衛星放送のテレビジョン画面上に文字や図形等を合成して表示させる技術に利用して有効な技術に関するものである。
背景技術
テレビジョン画像などの自然画像にCG(コンピュータグラフィックス)画像を合成する画像合成法として、特開平6−276434号公報がある。上記公報の画像合成法では、CG画像に対してダイオードの非線型特性、あるいはCG画像信号をA/D変換して、デジタル的にγ補正し、それをD/A変換してテレビジョン画像などと合成する。
本願発明者等においては、100チャンネル等のような多チャンネルの衛星放送を受信するテレビジョン受像機では、画面上にチャンネル情報を表示させて、その中から特定のチャンネルを選択するようにすることを考えた。この場合、画面上には多色を使った文字や図形等の組み合わせによりチャンネルの表示を行わせることが便利であり、そのための色指定においてCRT(Cathod−Ray Tube)表示装置の持つ非直線特性に合わせるべく指定された色が正しく表示させるためのγ補正を行うとともに、上記文字や図形を作成側及び上記放送側のシステムに柔軟に適用できるような画像合成装置を考えた。
したがって、この発明は、それが搭載されるシステムに柔軟に対応でき、かつ使い勝手を良くした画像合成装置を提供することを目的としている。この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
発明の開示
本発明は、デジタルカラー画素データを生成する信号源回路から出力されたデジタルカラー画素データに基づいてCRT非線形特性に対応したγ補正を行い、上記γ補正出力信号を合成すべき信号形態に対応して選択的にデータ変換を行うデータ変換回路を設け、上記CRT画面上に表示すべき画像信号と、上記データ変換回路を通した画像データとをデータ合成回路で合成させる。
発明を実施するための最良の形態
この発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。
第8図には、この発明に係る画像合成装置が用いられるデジタル衛星放送受信装置の一実施例のブロック図が示されている。この実施例のデジタル衛星放送受信装置は、大きく分けると受信部100、システム制御部200、MPEGビデオ部300、カラーエンコーダ20及びCRT表示装置30から構成される。
受信部100は、衛星放送アンテナから必要とする周波数の電波のみを選択するチューナ部、受信した電波からデジタルデータを抽出するQPSK(Quadrature Phase Shift Keying)などの復調部、抽出したデジタルデータに対して誤り訂正処理を施す訂正部から構成されている。
システム制御部200は、DEMUX(デマルチプレクサ)部及びそれを制御するためのCPU(中央処理装置;マイクロプロセッサ)から構成される。DEMUXは、受信部100より送られてくるデジタル信号にパケット多重されている複数の映像や音声プログラム情報やシステム制御情報及び放送に付随した情報などを選択分配する。
MPEGビデオ部300は、MPEG2デコーダ(フレームメモリを含む)と本願発明に係るOSD(オン・スクリーン・ディスプレイ)デコーダ及びミキシング部から構成される。DEMUXより出力されるビットストリームからMPEG2デコーダでMPEG画像の復号を行い第1映像信号を再生する。上記DEMUXより出力されるビットストリームの中には、音声プログラム情報も含まれており、MPEG2デコーダでは音声信号の再生も行われる(図示せず)。
MPEG2(Moving Picture Experts Group Phase 2)は、動画像圧縮の国際標準方式であり、周知のように5種類のプロファイル(符号化の機能)と4種類のレベル(解像度などのパラメータ)の組み合わせのうち、11種類が規定されている。
CPUからOSDデコーダに文字情報等のデータを供給することにより、OSDとして第2映像信号を生成する。ミキシング部では、第1映像信号と第2映像信号を合成し、新たな第3映像信号として出力する。
カラーエンコーダ20では、CRT表示装置30に表示できるように、上記第3映像信号をアナログのコンポジット信号又はコンポーネント信号に変換する。
第1図には、この発明に係る画像合成装置の一実施例のブロック図が示されている。この実施例の画像合成装置は、前記第8図に示したMPEGビデオ部300を構成するものであり、特に制限されないが、同一の半導体基板上に形成される。
前記DEMUXより符号化されて出力された画像のビットストリームは、MPEG2デコーダ1に入力され、ここで復号化が行われ、輝度信号Ymと色差信号Cbm及びCrmの画像データが得られる。この実施例では、CRT表示装置の表示信号を形成するカラーエンコーダに対応して、2通りのデータフォーマットを選ぶことができるようにされる。つまり、上記輝度信号Ymと色差信号Cbm及びCrmをRGBの三原色カラー信号Rm、Gm及びBmに変換するマトリクス回路と、かかる三原色カラー信号Rm、Gm及びBm又は上記MPEG2デコーダ1から出力される画像データYm、Cbm及びCrmのいずれかを選択して出力させるセレクタ3が設けられる。
上記セレクタ3は、パラメータレジスタ5から出力される制御信号CTRLにより、上記MPEG2デコーダ1から出力される輝度信号Ymと色差信号Cbm及びCrm又はマトリクス回路2から出力される三原色カラー信号Rm、Gm及びBmのいずれか一方を出力させる。
CRT表示装置30の非直線特性に合わせたγ補正は、三原色カラーデータに対して行われるために、γ補正回路12に供給される補正データはRGBの三原色カラーデータにする必要がある。
したがって、OSDデコーダ8は、CPUからの文字情報等に基づいて上記三原色のカラーデータRGBを生成する。これに対して、上記MPEGデコードデータ1からの画像データは、上記のようにセレクタ3による2通りのデータフォーマットが用意されているので、それとミキシング回路(データ合成回路)4により合成されるγ補正回路12の出力データもそれに対応したデータフォーマットにするため、逆マトリクス13とセレクタ14が設けられる。つまり、γ補正された3原色カラーデータR(γ)、G(γ)及びB(γ)は逆マトリクス13によりγ補正された輝度信号Y(γ)、色差信号Cb(γ)、Cr(γ)に変換される。そして、セレクタ14により、上記γ補正された輝度信号Y(γ)と色差信号Cb(γ)、Cr(γ)とγ補正された三原色カラーデータR(γ)、G(γ)及びB(γ)を選択的に出力させる。このセレクタ14もパラメータレジスタ5から出力される制御信号CTRLにより、上記セレクタ3により選択されたデータフォーマット(YmとCbm及びCrm)又は(Rm、Gm及びBm)に対応したデータフォーマットY(γ)とCb(γ)及びCr(γ)又はR(γ)、G(γ)及びB(γ)のいずれか一方を出力させる。
第2図には、この発明に係る画像合成装置の他の一実施例のブロック図が示されている。この実施例では、OSDデコーダ側でも2通りのデータフォーマットでの信号生成を行うような機能が付加される。つまり、CPUを用いて形成する画像データの生成に当たり、輝度信号と色差信号からなるデータフォーマットと三原色カラーデータRGBからなるデータフォーマットのいずれにも適用できるような配慮がなされている。この実施例では、ビットマップを記憶する第1メモリ7とそれぞれのビットのカラーデータを記憶する第2メモリ9とを用いて、1つの画素データが生成される。
CPUは、第1メモリ7に対して表示するOSD画像のビットマップデータに格納させる。また、第2メモリ9には、表示すべき色を指定するパレットデータを格納させる。OSDデコーダ8は、上記MPEG2デコーダ1の動作に対応して、言い換えるならば、CRT画面のラスタスキャンタイミングに同期させて、第1メモリ7のビットマッブデータを読み出し、そのデータをデコードして第2メモリ9をアクセスしてカラーデータを形成する。このとき、生成されるカラーデータとしては、上記2通りのデータフォーマットY/R、Cb/G、Cr/Bが形成される。
上記OSDデコーダの出力部には、マトリクス10とセレクタ11とが設けられる。つまり、前記のようにγ補正回路12では、三原色カラーデータRGBに対してγ補正を行うものであるので、上記OSDデコーダにより、輝度信号Yと色差信号Cb、Crであるときには、セレクタ11によりマトリクス10で変換された3原色カラーデータを選ぶようにするものである。このセレクタ11も、前記セレクタ3及び14と同様にパラメータ5からの制御信号CTRLで制御される。
図示しない前記のカラーエンコーダ20に対してRGBフォーマットのカラーデータを出力させる場合の動作は、次の通りである。
MPEG2デコーダ1で形成されたYmCbmCrmフォーマットのカラーデータは、マトリクス2とセレクタ3を通したRmGmBmの三原色カラーデータとされる。上記MPEG2デコードデータとミキシングされるOSDデータも上記MPEG2デコードデータ側の出力フォーマットに一致させておく必要がある。OSDデータを生成するには、前記のようにCPU6から表示するOSD画像のビットマップデータを第1メモリ7に格納し、第2メモリ9にはパレットデータを格納している。OSDデコーダ8は、第1メモリ7に格納されたビットマップデータをデコードし、第2メモリ回路9から対応するパレットを読み出す。このパッレトのRGB成分がOSDデータとなり、セレクタ11ではマトリクス10をバイパスした経路を選択してγ補正回路12に入力させる。γ補正回路12では、CRT表示装置の発光特性と逆の特性を有するγ補正が行われ、RGBの信号レベルが補正されたカラーデータR(γ)、G(γ)、B(γ)が形成される。
補正されたカラーデータR(γ)、G(γ)、B(γ)は、セレクタ14において、逆マトリクス回路13をバイパスした信号を選択してミキシング回路4に送られる。ミキシング回路4は、上記MPEG2データとOSDデータを合成し、新たなビデオ信号を生成し、前記のカラーエンコーダに出力する。
図示しない前記のカラーエンコーダ20に対してYCbCrフォーマットのカラーデータを出力させる場合の動作は、次の通りである。
MPEG2デコーダ1で形成されたYmCbmCrmフォーマットのカラーデータは、セレクタ3によりマトリクス回路2をバイパスさせてYmCbmCrmのカラーデータを出力させる。上記MPEG2デコードデータとミキシングされるOSDデータも上記MPEG2デコードデータ側の出力フォーマットに一致させておく必要がある。OSDデータを生成するには、前記同様にCPU6から表示するOSD画像のビットマップデータを第1メモリ7に格納し、第2メモリ9にはパレットデータを格納している。OSDデコーダ8は、第1メモリ7に格納されたビットマップデータをデコードし、第2メモリ回路9から対応するパレットを読み出す。このパッレトにYCbCrが格納されているならそれがOSDデータとなり、セレクタ11ではマトリクス10を通した経路を選択してRGBフォーマットに変換してγ補正回路12に入力させる。γ補正回路12では、CRT表示装置の発光特性と逆の特性を有するγ補正が行われ、RGBの信号レベルが補正されたカラーデータR(γ)、G(γ)、B(γ)が形成される。
補正されたカラーデータR(γ)、G(γ)、B(γ)は、セレクタ14において、逆マトリクス回路13を通してY(γ)、Cb(γ)、Cr(γ)のフォーマットに変換した信号を選択してミキシング回路4に送られる。ミキシング回路4は、上記MPEG2データとOSDデータを合成し、新たなビデオ信号を生成し、前記のカラーエンコーダに出力する。
第3図には、この発明に画像合成装置に用いられるγ補正回路の一実施例を示すブロック図が示されている。この発明に係る画像合成装置では、デジタル信号を扱うものであることから、γ補正回路もデジタル信号の特徴を生かした回路とされる。CRT非直線特性はリニアな特性曲線を持つものであるが、それを複数の直線により近似し、各直線に対応した利得1から利得5に分割する。特に制限されないが、利得1ないし利得5は、乗数を記憶するものであり、入力データに対して上記各利得回路の乗数を乗算させて補正データを得るものである。上記複数通りの補正データは、レベル検出回路により形成された制御信号により選択制御されるセクレタを通し入力信号に対応してγ補正された上記演算データが出力される。
この実施例では、三原色のカラーデータOSDR−data、OSDG−data、OSDB−dataに対応して三組の回路が設けられる。この実施例では、上記3原色カラーデータの各レベルに対応して、例えばR信号成分では、利得2が選択され、G信号成分は利得3が選択され、B信号成分は利得4が選ばれて、それぞれγ補正されたR(γ)、G(γ)及びB(γ)信号が形成される。
第4図には、この発明に画像合成装置に用いられるγ補正回路の他の一実施例を示すブロック図が示されている。この実施例では、回路の簡素化を図るために1組の上記レベル検出回路と利得回路を時分割的に使用し、回路規模を大幅に低減させるようにするものである。つまり、上記カラーデータOSDR−data、OSDG−data、OSDB−dataに対するγ補正は、同一の利得回路(テーブル)の特性が同じであるので、同一の回路を時間的に分割して上記OSDR−data、OSDG−data、OSDB−dataに共用するものである。
上記のような時分割的なγ補正動作を行うようにするため、入力部にはパラレル−シリルア変換回路が設けられ、出力部には逆にシリアル−パラレル変換回路が設けられる。
パラレル−シリルア変換回路では、R−data、G−data、B−dataを切換信号により第5図の波形図に示すようにシリアルデータR−G−Bに変換して時間多重させる。これにより、1組の利得回路とレベル検出回路によりγ補正されたシリアルな画像データR(γ)−data、G(γ)−data、B(γ)−dataは、第6図に示したようにシリアル−パラレル変換回路でパラレルデータに戻される。例えば、シリアル−パラレル変換回路は、上記シリアルデータを順次受けるシフトレジスタにより構成され、矢印で示したタイミングで各段のデータを取り出すことによりパラレル変換された補正データR(γ)−data、G(γ)−data、B(γ)−dataを得ることができる。
第7図には、この発明に係るγ補正回路の動作を説明するための特性図が示されている。この実施例では、デジタルカラーデータは量子化が8ビットの例が示され、入力レベルは十進法で表すと0〜51、52〜102、103〜153、154〜204、205〜255に分けられる。それぞれの入力レベルに対して、同図に直線で示したように出力階調レベルの補正が行われる。つまり、各直線の分岐部での入力レベル51に対して出力レベルは122にされ、入力レベル102に対して出力レベルは168、入力レベル153に対して出力レベルは202、入力レベル204に対して出力レベルは230に、入力レベル255に対して出力レベルが255になるように補正される。
例えば、入力信号aに対して、次式(1)〜(5)の演算が行われて出力信号bが形成される。
b(γ)=0+((50+a)−50)×X0 ・・・・(1)
b(γ)=122+((51+a)−102)×X1 ・・・・(2)
b(γ)=168+((52+a)−153)×X2 ・・・・(3)
b(γ)=202+((49+a)−204)×X3 ・・・・(4)
b(γ)=230+((51+a)−255)×X4 ・・・・(5)
上記X0〜X4は、上記各直線の傾きであり、同図においてはX0は2.4、X1は0.9、X2は0.65、X3は0.55、X4は0.5にそれぞれ設定される。
上記γ補正は、ROMを用いて変換するものであってもよい。例えば、上記8ビット精度の場合には、8ビットの入力データをアドレス信号してγ補正された8ビットのデータを読み出すようにすればよい。この構成では、256×8=2048ビットの記憶容量のROMで高い精度でのγ補正を実現できるものである。
上記の画像合成装置では、それが搭載されるシステムに柔軟に適応できるものとなる。例えば、OSDデータは、前記のように2通りのデータフォーマットのいずれでも対応できるし、合成された画像データも使用するカラーエンコーダに対応して2通りのデータフォーマットを選択することができる。7
例えば衛星放送受信装置に適用した場合、100チャンネルもの多数チャンネルの中から目的のチャンネルを探し出すには、受信画面上に文字や図形を組み合わせて表示させることが便利であり、この場合に色によってチャンネルの区分けや文字を表示させることが便利であり、そのためにγ補正された色を用いることにより、CPUにて作成したカラーデータに忠実な色再現には上記γ補正は不可欠なものとなる。
上記の実施例から得られる作用効果は、下記の通りである。
(1) デジタルカラー画素データを生成する信号源回路から出力されたデジタルカラー画素データに基づいてCRT非線形特性に対応したγ補正を行い、上記γ補正出力信号を合成すべき信号形態に対応して選択的にデータ変換を行うデータ変換回路を設け、上記CRT画面上に表示すべき画像信号と、上記データ変換回路を通した画像データとをデータ合成回路で合成させることにより、2通りのデータフォーマットに対応した合成画像信号を得ることができるという効果が得られる。
(2) 上記信号源回路として、表示すべき画像に対応したビットマップが格納されたビットマップメモリと、上記表示すべき画素の色を指定するカラーパレットメモリを用い、CRT画面上に表示すべき画像信号に同期させてビットマップメモリとカラーパレットメモリからのデータを受け取ってRGBの三原色のカラーデータを生成することにより、文字等のパターンとその色を別々に指定できるから使い勝手の良い画像合成装置を得ることができるという効果が得られる。
(3) 上記信号源回路として、RGBの三原色からなるカラーデータ又は輝度信号と2つの色差信号からなるカラーデータを形成する信号生成回路と、上記輝度信号と2つの色差信号からなるカラーデータをRGBからなる三原色のカラーデータに変換するマトリクス回路と、上記マトリマス回路の出力又は入力信号を選択して上記γ補正回路に供給されるRGBの三原色からなるカラーデータを出力させるセレクタとで構成することにより、OSDデータとして2通りの作り方ができるから使い勝手の良い画像合成装置を得ることができるという効果が得られる。
(4) 上記データ変換回路として、γ補正回路から出力される補正されたRGBからなる三原色カラーデータを輝度信号と2つの色差信号に変換する逆マトリクス回路と、上記γ補正回路の出力又は上記逆マトリクス回路の出力を選択して上記データ合成回路に伝えるデータセレクタとで構成することにより、上記2つのデータフォーマットに対応した2通りのカラーエンコーダに適用できるという効果が得られる。
(5) 上記γ補正回路として、入力レベルを複数に領域に分けて各々の領域毎でのCRTの非直線特性に近似された乗数を持つ複数からなる乗算回路と、上記複数の領域に対応した入力レベルを判定するレベル検出回路と、上記レベル検出回路の検出信号により上記入力信号に該当する領域に対応した乗算回路の出力信号を選択する出力セレクタとで構成することにより、比較的簡単な構成でのデジタルカラーデータのγ補正を行うようにすることができるという効果が得られる。
(6) 上記複数の乗算回路とレベル検出回路の入力部に、パラレル−シリアル変換回路を設けて補正させるべきRGBの三原色カラーデータを時分割的に入力し、上記出力セレクタの出力部にシリアル−パラレル変換回路を設けることにより、γ補正回路の回路規模を大幅に低減させることができるという効果が得られる。
以上本発明者よりなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、第4図において、パラレル−シリアル変換回路又はパラレル−シリアル変換回路は、シフトレジスタを用いるものの他に同図のような切り換えスイッチ(セレクタ)と必要に応じてラッチ回路を組み合わせて構成するもの等種々の実施形態を取ることができる。γ補正回路の直線近似による分割は、分割数を多くして精度を高くするものであってもよい。これらの画像合成装置を構成する各回路ブロックの具体的構成種々の実施形態をとることができる。
産業上の利用可能性
この発明は、前記のデジタル衛星放送受像機の他、地上波のデジタルカラーテレジビョン受像機、デジタルケーブルテレビジョン受像機あるいはデジタルVTR(ビデオ・テープ・レコーダ)に搭載される画像合成装置に広く利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明に係る画像合成装置の一実施例を示す概略ブロック図であり、
第2図は、この発明に係る画像合成装置の他の一実施例を示すブロック図であり、
第3図は、この発明に係る画像合成装置に用いられるγ補正回路の一実施例を示すブロック図であり、
第4図は、この発明に係る画像合成装置に用いられるγ補正回路の他の一実施例を示すブロック図であり、
第5図は、第4図のγ補正回路の動作を説明するためのタイミング図であり、
第6図は、第4図のγ補正回路の動作を説明するためのタイミング図であり、
第7図は、第3図又は第4図に示されたγ補正回路の動作を説明するための特性図であり、
第8図は、この発明に係る画像合成装置が用いられる衛星放送受信装置の一実施例のブロック図である。
Claims (6)
- デジタルカラー画素データを生成する信号源回路と、
上記信号源回路から出力されたデジタルカラー画素データに基づいてCRT非線形特性に対応した補正を行うγ補正回路と、
上記γ補正回路の出力信号を合成すべき信号形態に対応して選択的にデータ変換を行うデータ変換回路と、
上記CRT画面上に表示すべき画像信号と、上記データ変換回路を通した画像データとを合成するデータ合成回路とを備えてなることを特徴とする画像合成装置。 - 上記信号源回路は、
表示すべき画像に対応したビットマップが格納されたビットマップメモリと、
上記表示すべき画素の色を指定するカラーパレットメモリと、
上記CRT画面上に表示すべき画像信号に同期させてビットマップメモリとカラーパレットメモリからのデータを受け取り、RGBの三原色のカラーデータを生成するものであることを特徴とする請求の範囲第1項記載の画像合成装置。 - 上記信号源回路は、
RGBの三原色からなるカラーデータ又は輝度信号と2つの色差信号からなるカラーデータを形成する信号生成回路と、
上記輝度信号と2つの色差信号からなるカラーデータをRGBからなる三原色のカラーデータに変換するマトリクス回路と、
上記マトリマス回路の出力又は入力信号を選択して上記γ補正回路に供給されるRGBの三原色からなるカラーデータを出力させるセレクタとを備えるものであることを特徴とする請求の範囲第2項記載の画像合成装置。 - 上記データ変換回路は、
上記γ補正回路から出力される補正されたRGBからなる三原色カラーデータを輝度信号と2つの色差信号に変換する逆マトリクス回路と、
上記γ補正回路の出力又は上記逆マトリクス回路の出力を選択して上記データ合成回路に伝えるデータセレクタとからなるものであることを特徴とする請求の範囲第1項記載の画像合成装置。 - 上記γ補正回路は、
入力レベルを複数に領域に分けて各々の領域毎でのCRTの非直線特性に近似された乗数を持つ複数からなる乗算回路と、
上記複数の領域に対応した入力レベルを判定するレベル検出回路と、
上記レベル検出回路の検出信号により上記入力信号に該当する領域に対応した乗算回路の出力信号を選択する出力セレクタとからなるものであることを特徴とする請求の範囲第1項記載の画像合成装置。 - 上記複数の乗算回路、レベル検出回路の入力部には、パラレル−シリアル変換回路が設けられて、補正させるべきRGBの三原色カラーデータが時分割的に入力され、
上記出力セレクタの出力部には、シリアル−パラレル変換回路が設けられて、補正されたRGBの三原色カラーデータが取り出されるものであることを特徴とする請求の範囲第5項記載の画像合成装置。
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