JP3824084B2 - ビデオ画像キャプチャ回路 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ビデオ機器から取り出されアナログビデオ信号をデジタル化しながらビデオメモリに書き込むことにより動画像の再生を可能とするとともに、その動画像中の1場面を取り込み可能とするビデオ画像キャプチャ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来この種のビデオ画像キャプチャ回路にあっては、デジタル化された画像データを、動画像の表示用メモリとキャプチャ画像格納用メモリとに並行して格納するものが一般的であった(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−169244号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、キャプチャ回路と動画像の表示回路とは共通部分を多く含むため、並列して備えることは無駄が多い。かかる不都合に対し、本発明者は考察を行った結果、ビデオメモリに書き込まれている画像データの書き込みアドレスを1フレーム分の書き込み中に対応して変更することにより、キャプチャ回路としての付加的な構成を最小限に抑制しながら、動画像の表示品質の劣化を防止できることを知見した。
【0005】
本発明はかかる知見に基づいてなされたものであって、動画像データが格納されるビデオメモリ中に静止画像データの記憶領域を設け、その領域に1フレーム分のデータを書き込むことにより、回路構成の簡略化を図りながら動画像の表示品質の劣化を最小限に抑制可能としたビデオ画像キャプチャ回路を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるビデオ画像キャプチャ回路は、図1にその具体的な構成を例示する如く、入力されたアナログビデオ信号Saをデジタルビデオ信号Sdに変換するA/D変換部15の様な信号変換手段と、変換されたデジタルビデオ信号Sdから画像データDgを取り出す画像データ作成手段16と、取り出された画像データDgをビデオメモリ14に格納するDRAMコントローラ28の様なデータ格納手段と、画像データDg中から静止画像データの取得時期を規制する指示手段47とを備えている。
【0007】
ビデオメモリ14には、図7の様に動画像データの記憶領域41と静止画像データの記憶領域48とを区別して備え、データ格納手段により、常時は1フレーム分の画像データを前記動画像データ記憶領域41に繰り返して書き込む一方、指示手段47の指示に対応して、1フレーム分の画像データを前記静止画像データ記憶領域48に書き込むことを特徴とする。
【0008】
更に、信号変換手段から取り出された画像データの変形処理を施す画像変形手段17と、その変形された画像データに対してマスキング処理を施し、使用すべき画像データを特定するマスキング手段18とを備えることができる。
【0009】
ここで、画像変形手段17は画像データDgで表示される画像の拡大または縮小の少なくとも何れか一方を可能とするものであり、マスキング手段18は、表示枠27で包囲された所定座標範囲内の画像に対応する画像データDg’を取り出し可能とするものである。そして、動画像データの書き込み中と静止画像データの書き込み中とでは、前記画像変形手段17およびマスキング手段18は異なったデータ処理条件を設定可能とすることが好ましい。
【0010】
また、画像変形手段17における変形動作とマスキング手段18におけるマスク動作とは、画像データDg中におけるビデオメモリ14に書き込むべきデータを順次に特定していくことにより行われる。更にアナログビデオ信号Saはインターレス形式のものであって、デジタルビデオ信号Sdは奇数フィールドと偶数フィールドの走査位置に対応した画像データDgが交互に送られるものである。
【0011】
そしてマスキング手段18には、水平方向の走査位置に対応するピクセルが有効か否かを判定する水平方向判定部21と、各走査ラインが有効か否かを判定する垂直方向判定部25とを備え、垂直方向判定部25では、判定する走査ライン位置を偶数フィールドと奇数フィールドとで1ラインずつずらせながら判定していく。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下本発明を、図1に例示する如く、ビデオレコーダやビデオカメラの様なアナログ式のビデオ機器10から出力されるアナログビデオ信号Saをデジタル変換してディスプレイ11上に動画像12を表示しながら、その一場面を静止画として保存可能とするビデオ画像キャプチャ回路13に実施した一例に基づいて詳細に説明する。
【0013】
ここでビデオ機器10から出力されるアナログビデオ信号SaはNTSC方式であって、図2に示す如く、走査線の総数は525本であるが奇数ライン群L・L・・・と偶数ライン群L・L・・・による水平走査を1回毎に繰り返すことにより、奇数と偶数のフィールドで1つのフレームを構成し、それを1秒間に30フレーム表示するインターレス方式のものである。
【0014】
更に、アナログビデオ信号Saはビデオデコーダの様なA/D変換部15に入力され、デジタルビデオ信号Sdに変換される。このデジタルビデオ信号Sdは、図3(c)に示す如く、1つのフィールドの切れ目を示す垂直同期信号Sと、奇数フィールドか偶数フィールドかを示すフィールド位置信号Sとを備えることにより、1フレーム分のデータの区切りが示される。
【0015】
更にまた、2つの垂直同期信号S・S間では1回分の水平走査の開始および終了時期に対応して水平同期信号Sを出力するとともに、図3(b)の様に2つの水平同期信号S・S間において、1ライン分のYUVデータDyが出力される。
【0016】
ここでYUVデータDyは、輝度信号Yと2種類の色差信号CR・CBとから構成されるが、色差信号は図3(a)の様に1ピクセル毎に一方が省略される4:2:2フォーマットのものが使用されている。したがって、このフォーマットのデータから画像を再現するためには、次の画像データ作成手段16において、1ピクセル毎に間引かれた色差信号CBまたはCRを補完する様な所定のデータ処理を必要とする。
【0017】
本実施例にあっては更に、画像データ作成手段16において上記した走査位置に対応した一連の画像データDgを作成するが、その画像データDgを予め想定した最高品質の画像データ、すなわち最大量のデータとする。その一方、画像データ作成手段16から出力される画像データDgの全体をそのままビデオメモリ14に格納するのではなく、また画像データDgを直接的にデータ処理するのでもなく、下記する画像変形手段17あるいはマスキング手段18において表示に不要なデータの間引き位置を順次に特定して行くことにより、データ書込み手順の統一化を図って回路構成の簡易化を実現しながら、ビデオメモリ14に記憶すべきデータ量の減少を図っている。
【0018】
ここで画像変形手段17は、図4に例示する如く、原画像19における水平方向の変形手段21と、垂直方向の変形手段25とを個別に備える。例えば、水平方向における最大の倍率を2倍に設定した場合にあっては、画像データ作成手段16から出力される各ピクセルのデータを2つずつ繰り返すことにより、横方向を2倍に拡大した基準画像19aに対応した画像データDgが作成される。
【0019】
更に、水平方向変形手段21に対して制御部22から原画像19を横方向に2倍に拡大する指示を受けた場合にあっては、各水平方向のラインにおける画像データDgの全てのデータを有効にすることを指示する有効ピクセル信号Spを出力することにより対応される。同様に、原画像19を横方向に拡大しない場合は、画像データDgにおける各データを1つおきに有効なピクセルとして指定し、2分の1に縮小する場合は4つおきに有効なピクセルを指定する有効ピクセル信号Spを出力することにより対応される。それ以外の倍率にあって、画像データDg中のどのピクセルを有効にするかの決定方法は従来のアルゴリズムを使用して行われるので、ここでは詳細な説明は省略する。
【0020】
また水平方向変形手段21は、図4に例示する如く、各走査ラインの開始位置を示す水平同期信号Sと、画像データDgの各ピクセルに同期して出力されるクロック信号Sをカウントすることにより判定される走査位置のピクセル番号と、制御部22から入力される拡大あるいは縮小倍率を示す数値Hnとを利用して第1の水平方向判定部23で上記間引き動作を行うことにより、拡大縮小に関係なく同一の回路構成およびアルゴリズムを利用して水平方向の拡大縮小動作が行われる。
【0021】
以上の様に水平方向に拡大する場合にあっては、画像データ作成手段16において1ピクセル分のデータを記憶可能とするだけで対応できるが、垂直方向についても同様に拡大処理する場合にあっては、画像データ作成手段16に1ライン分のデータを記憶するメモリを必要とする。
【0022】
そこで本実施例にあっては、垂直方向に対する事前の拡大処理は行わずに、必要に応じて縮小処理のみを行ってビデオメモリ14に格納した後、原画像19の縦方向の拡大表示が必要な場合にあっては、ビデオメモリ14から読み出したデータを別途用意した垂直方向拡大手段24を用いて各ラインの重複表示を行うことにより対応している。しかしながら、垂直方向についても画像変形手段17において拡大処理させて良いことは勿論である。
【0023】
一方、垂直方向の縮小表示に関しては、図3に示す1つのフィールドにおける開始位置を示す垂直同期信号Sと、各水平ラインの開始位置を示す水平同期信号Sと、奇数フィールドか偶数フィールドかを示すフィールド位置信号Sと、垂直方向の縮小倍率を示す数値Vnとを垂直方向変形手段25に対する入力データとする。
【0024】
ところで、アナログビデオ信号Saはインターレスであり、画像データ作成手段16から出力される画像データDgも、奇数行の水平ライン群L・L・・・からなる奇数フィールドと、偶数行の水平ライン群L・L・・・からなる偶数フィールドとを合成することにより、1つのフレームが構成される。
【0025】
そこで原画像19を垂直方向に縮小する場合にあっては、第1の垂直方向判定部20において、有効とするラインが1つのフィールド中で偏らないようにするばかりか、1つのフレームとして合成した場合にあっても、フレーム全体に均一に間引きラインが分散するように判定する構成とすることが好ましい。なお、縮小率の違いに対応して画像データDg中におけるどのラインを実際に有効にするかは、従来のアルゴリズムを利用して決定できる。
【0026】
次にマスキング手段18は、画像変形手段17で拡大縮小した変形画像19bの全体をディスプレイ11に表示するのではなく、その一部のみを限定して表示可能とするものである。本実施例にあっては、画像変形手段17から出力される変形画像19bを基準とし、その変形画像19b中における表示の開始ライン位置Lsnと表示ライン数Lwn、開始ピクセル位置Psnと表示ピクセル数Pwnとを図2の如く個別に指定することにより表示枠27を規定し、その表示枠27内に入った画像データDgについてのみ書込み要求信号SwをDRAMコントローラ28に送ることにより、矩形状の範囲内の画像に対する画像データDg’が限定してビデオメモリ14に書き込まれ、ディスプレイ11に動画像12として表示可能とするのである。
【0027】
より具体的には、図5および図6に例示する如く、第2の水平方向判定部29における第1レジスタ30には開始ピクセル位置Psが、第2レジスタ31には表示ピクセル数Pwが水平同期信号Sの入力と連動してCPU32により入力される。ここで第1レジスタ30はダウンカウンタであって、有効ピクセル信号Spが1つ入力される毎に1つずつカウント値を減算して行き、カウント値がゼロになると表示枠27内に入ったものと判定され、第1フリップフロップ33をセットする。すると、第1フリップフロップ33の出力Qは「1」となり、AND回路34に有効ピクセル信号Spと共に入力される結果、有効ピクセル信号Spが第2レジスタ31に入力される。
【0028】
ここで第2レジスタ31もダウンカウンタであり、その後は第1レジスタ30に代わって第2レジスタ31がカウント動作を開始する。そして、第2レジスタ31にセットされた数値Pwがゼロになると表示枠27の外に出たことが判定されて第1フリップフロップ33をリセットする結果、AND回路26の入力が「0」となり、画像データ書き込み手段として備えたDRAMコントローラ28に対する書込み要求信号Swを強制的に停止する。
【0029】
垂直方向のマスキング処理に関しても基本的には同様であって、図5における第2の垂直方向判定部35における第3レジスタ36には開始ライン位置Lsが、第4レジスタ37には表示ライン数Lwが垂直同期信号Sの入力と連動してCPU32により入力される。ここで第3レジスタ36はダウンカウンタであって、有効ライン信号Slが1つ入力される毎に1つずつカウント値を減算して行き、カウント値がゼロになると表示枠27内に入ったものと判定され、第2フリップフロップ33aをセットする。すると、第2フリップフロップ33aの出力は「1」となり、AND回路38に有効ライン信号Slと共に入力される結果、有効ライン信号Slが第4レジスタ37に入力される。
【0030】
更に第4レジスタ37もダウンカウンタであり、その後は第3レジスタ36に代わって第4レジスタ37がカウント動作を開始する。そして、第4レジスタ37にセットされた数値Lwが「0」になると枠外に出たことが判定されて第2フリップフロップ33aをリセットする結果、AND回路26の入力が「0」となり、DRAMコントローラ28に対する書込み要求信号Swを強制的に停止するのである。
【0031】
ところで、上記した図2に示す開始ライン位置Lsnと表示ライン数Lwnは1フレームに換算した値、即ちディスプレイ11上におけるライン数であるのに対し、ビデオメモリ14に書き込まれる画像データDgは、奇数ライン群L・L・・・と偶数ライン群L・L・・・とが交互に出力されるインターレス方式に対応したものである。
【0032】
そこで本実施例にあっては、図6の如く、開始ライン位置Lsnと表示ライン数Lwnを各々第1演算部51と第2演算部52とによって共に2分の1にするとともに、偶数フィールドにあっては更に1ライン下にずらせるた値を上記したLs・Lwとすることにより、フレームとフィールド間の違いを吸収するようにしている。
【0033】
上記の様にして書き込み要求信号Swが出された画像データDgは、DRAMコントローラ28の制御により図7の如くビデオメモリ14に書き込まれる。ここで、ビデオメモリ14上に書き込まれる画像データの書き込み開始アドレスA11は、CPU32から図4に示すアドレスデータ発生部50の第1レジスタ39に格納される値を変更することにより、任意に設定される。
【0034】
更に、ビデオメモリ14に書き込まれるべき画像データDg’は1フレーム分であるが、送られてくる画像データDgはフィールド単位である。そこでDRAMコントローラ28に送られる書き込み用のアドレスデータDaも、アドレスデータ発生部50のアドレス演算部40において開始アドレスA11から2ライン分ずつ増加させるとともに、偶数フィールドにあっては開始アドレスそれ自体を1ライン分増加させてA12とし、その値を第2レジスタ53に格納することにより、ビデオメモリ14上に1フレーム分の動画像データ記憶領域41が構成される。
【0035】
このビデオメモリ14上の動画像データ記憶領域41に書き込まれた1フレーム分の画像データDg’を所定のタイミングで読み出し、必要に応じて垂直方向に拡大処理したあとディスプレイ11に表示することにより、ビデオ機器10から送られる原画像19を拡大縮小するとともに、不要部分が表示枠27によりマスキングされた動画像12が表示されるのである。
【0036】
本発明にあっては上記構成に加えて、図1に示す指示手段47による手動操作あるいは他の回路から送られる任意タイミングの制御信号と連動して、1フレーム分の静止画像をビデオメモリ14上に取り込み可能とする。この場合、上記の様にしてディスプレイ11に表示中の動画像12に対応するデータをそのまま1フレーム分、静止画像として取り込むことも可能である。
【0037】
しかしながら、本実施例にあっては、表示中の動画像12と静止画像とで異なった拡大率あるいは表示枠内の画像を取り込み可能とするため、図4および図6に示す如く、拡大あるいは縮小率を決める値Hn・VnとHc・Vc、表示枠27を決める値Psn・Pwn・Lsn・LwnとPsc・Pwc・Lsc・Lwcおよびビデオメモリ14上における画像データの記憶領域41・48における開始アドレスA11とA21を格納するためのレジスタ群を動画像用と静止画像用とに区別して設け、キャプチャ時期制御部42から出力される切換信号Ssによりスイッチ群43・43・・・を一斉に切り換え、フレームの切れ目に対応して両レジスタ群を択一的に切り換える。
【0038】
キャプチャ時期制御部42は、図4の如く2つのフリップフロップ44・45と、1つのAND回路46とから構成され、両方のフリップフロップ44・45はフレーム端信号Sfで常時はリセットされ、各スイッチ43・43・・・には「0」の切換信号Ssが送られてレジスタ群は動画像用が使用可能となる。
【0039】
かかる状態で、フレームの途中に指示部47に対する指示に対応し、静止画像の取り込みを指示するキャプチャ信号Scがフリップフロップ44のセット端子に印加されると、そのフリップフロップ44は直ちにセットされてAND回路46の一方の入力端に「1」信号が入力される。更に、フレームの切れ目になるとAND回路46の他端にもフレーム端信号Sfにより「1」信号が印加される結果、フリップフロップ45もセットされてスイッチ群43・43・・・は静止画側に切り替わる。
【0040】
このとき、ビデオメモリ14の書き込みアドレスDaが静止画像データ記憶領域48の先頭アドレスA21に変更される結果、図7の如く動画像データ記憶領域41に代えて静止画像データ記憶領域48に画像データDg’が記憶されて行く。このスイッチ43の切り換え状態は、次のフレームの切れ目でリセットされるため、1フレーム分の画像データDg’のみが静止画像データとして取り込まれるのである。
【0041】
このようにして取り込まれた静止画像データは、動画像12の表示停止中の様な適宜時期に取り出され、ハードディスク等の他のメモリに書き込まれたあと、必要に応じてデータ圧縮して送信したり印刷するなどのデータ利用が行われる。
【0042】
なお、上記実施例では1回のキャプチャ指示に対応して1つの静止画像データを保存する様に構成したがこれに限らず、所定時間間隔で複数枚の静止画像を同時に取り込む様に構成することも可能である。その場合、静止画像データの記憶領域48を複数フレーム分確保して個別に格納することも可能であるし、記憶領域48を1フレーム分として書き込みと読出しとを交互に繰り返すこともできる。
【0043】
更に、静止画像の取り込み時期は、指示手段47に対する操作者の指示動作に対応させるものに限定されず、所定の検知動作やタイマーによる設定時間経過など、所定のイベントが発生する毎に自動的にキャプチャ動作を行わせるなど限定されるものではない。
【0044】
また、ディスプレイ11上に表示する動画像12の拡大率や表示枠27の設定は、ディスプレイ11の画面上においてその変更状態を視認しながら設定変更可能としたり、メニュー形式の指示手段47を備えて具体的な数値を設定するなど、適宜変更して実施できる。また、図4の如く描画手段49を更に備え、基準画像19aにオーバーラップさせた状態で静止画を表示させることもできる。
【0045】
上記実施例では、マスキング手段18において原画像19における所定座標範囲内の画像を表示枠27を用いて限定的に取り込むようにしたが、マスクする内容は座標範囲に限らず、カラー動画像における特定色をマスクしたり、三次元動画像における奥行き情報をマスクするなど、マスクする内容は適宜変更して実施できる。
【0046】
マスキング処理する前に原画像を拡大縮小処理を施したが、その様な処理の一部または全部を省略し、あるいは他のデータ処理動作を付加することも同様に可能である。
【0047】
【発明の効果】
本発明は上記のごとく、動画像データが格納されるビデオメモリ14中に静止画像データの記憶領域48を設け、キャプチャ指示時に対応してその領域48に1フレーム分のデータを書き込むことにより、回路構成の簡略化および共通化を最大限図りながら、動画像の表示品質の劣化を最小限に抑制可能とした。
【0048】
更に、入力された画像データDgの全てをビデオメモリ14に格納するのではなく、予め表示枠27を設定して限定した範囲内のデータのみを選択的にビデオメモリ14に格納することにより、書き込むべきデータ量を必要最小限に抑制し、動画像12の表示時の様な頻繁なアクセスを必要とする場合にあっても、表示品質の低下を未然に防止できる。
【0049】
また、画像データDgをビデオメモリ14に先立ってデータ処理する際、画像データそれ自体を処理するのではなく、画像データDg中における書き込むべきデータ位置をデータ処理していくことにより、回路構成とデータ処理アルゴリズムが動画像の場合と静止画像の場合とで同一となるために簡略化され、容易に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明をビデオ画像キャプチャ回路に実施した一例を示す説明図であって、回路構成を概略的に示すブロック図と画像の変更過程とを対比して示す。
【図2】画像データと表示枠との関係を示す説明図である。
【図3】デジタルビデオ信号の詳細を示す波形図である。
【図4】画像変形部手段一例を示すブロック図である。
【図5】マスキング手段の一例を示すブロック図である。
【図6】マスキングに対するパラメータの受け渡し状態を示すブロック図である。
【図7】ビデオメモリにおける画像データの格納状況を示す説明図である。
【符号の説明】
10 ビデオ機器
11 ディスプレイ
12 動画像
13 ビデオ画像キャプチャ回路
14 ビデオメモリ
15 A/D変換部
16 画像データ作成手段
17 画像変形手段
18 マスキング手段
19 原画像
19a 基準画像
19b 変形画像
20 第1の垂直方向判定部
21 水平方向変形手段
22 制御部
23 第1の水平方向判定部
24 垂直方向拡大手段
25 垂直方向変形手段
27 表示枠
28 DRAMコントローラ
29 第2の水平方向判定部
32 CPU
35 第2の垂直方向判定部
40 アドレス演算部
41 動画像データ記憶領域
42 キャプチャ時期制御部
43 スイッチ
47 指示手段
48 静止画像データ記憶領域
49 描画手段
50 アドレスデータ発生部
51 第1演算部
52 第2演算部

Claims (1)

  1. 入力されたアナログビデオ信号をデジタルビデオ信号に変換するとともに、該デジタルビデオ信号中の画像データに所定のデータ処理を施しながらビデオメモリに格納するビデオ画像キャプチャ回路において、
    前記画像データに対し、表示される画像の拡大または縮小の少なくとも何れか一方を可能とするデータ処理を施す画像変形手段と、
    該画像変形手段で変形された画像データに対してマスキング処理を施し、所定座標範囲内の画像に対応する画像データを取り出し可能とするマスキング手段と、
    該マスキング手段で特定された画像データをビデオメモリに格納するデータ格納手段と、
    前記画像データ中から静止画像データの取得時期を規制する指示手段と、を備える一方、
    前記アナログビデオ信号はインターレス形式であり、前記デジタルビデオ信号は奇数フィールドと偶数フィールドの走査位置に対応した画像データが交互に送られることにより1フレーム分の画像データが構成されるものであって、
    前記ビデオメモリには、動画像データの記憶領域と静止画像データの記憶領域とを区別して備えるとともに
    前記格納手段により、常時は1フレーム分の画像データを前記動画像データ記憶領域に繰り返して書き込む一方、
    前記指示手段の指示に対応して、1フレーム分の画像データを前記静止画像データ記憶領域に書き込むものであり、更に、
    前記マスキング手段には、
    水平方向の走査位置に対応するピクセルが有効か否かを判定する水平方向判定部と、
    各走査ラインが有効か否かを判定する垂直方向判定部とを備え、
    該垂直方向判定部では、偶数フィールドと奇数フィールドとで1ラインづつ、判定する走査ライン位置をずらせながら判定していくことを特徴とするビデオ画像キャプチャ回路。
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