JP3827057B2 - データレート変換装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は方式の異なる映像信号のフレームレート変換等のデータレートを変換する方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
映像信号方式としてはNTSC方式またはPAL方式が用いられることが多い。NTSC方式の映像信号とPAL方式の映像信号ではフレームレートが異なっている。本明細書においてフレームレートとは、1画面を表示するために必要な時間を意味するものとする。
【0003】
NTSC方式ではフレームレートは、約30フレーム/秒(周期1/30秒)である(正確には30×1000/1001フレーム/秒である)。PAL方式ではフレームレートは、25フレーム/秒(周期1/25秒)である。そのためNTSC方式の画像信号をPAL方式で表示しようとする場合、または逆にPAL方式の画像信号をNTSC方式で表示しようとする場合にはフレームレートの変換を行うことが必要となる。
【0004】
従来のデータレートを変換する方法としては、特開平8−172573号公報に示される低速レートのデータフレームを高速レートのデータフィールドに変換する方法がある。ここで1フレーム=2フィールドであり、1画面=1フレームである。
【0005】
上記特開平8−172573号公報では、高速レートの低速レートに対する比すなわち高速化率より、1フレーム期間において整数回数だけフィールドが繰り返されるような基本フィールド繰り返しレートを定め、高速化率から低速レートに対する1フレーム期間内のフィールド数の比を引くことにより繰り返しレートの比の微分を計算し、フィールド繰り返しレートの微分と該比の微分とを比較して双方が互いに変動する場合にフィールドを加えるまたは除くことによって、データレートを変換する。
【0006】
従来技術によった場合、PAL方式の映像信号のフレームレート(25フレーム/秒)からNTSC方式の映像信号のフィールドレート(約60フィールド/秒)への変換は次のように行われる。PAL方式とNTSC方式のデータレートの比(60/25=2.4)すなわち高速化率より、上記従来技術の方法で繰り返しレートを計算すると、繰り返しレートは2フィールドと3フィールドに定められる。高速化率の微分演算を行い、その変動より繰り返されるフィールド数は、上記従来技術の方法で計算すると、2,3,2,2,3と求められる。
【0007】
図5は、PAL方式からNTSC方式への変換を行うタイミングを示すグラフである。上記繰り返されるフィールド数2,3,2,2,3より、入力フレームf1〜f5に対してフレームf1,f1,f2,f2,f2,f3,f3,f4,f4,f5,f5,f5と出力することによりデータレートの変換を行うことができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術は低速データレートの情報(PAL方式の映像信号、周期1/25秒)をより高速データレートの情報(NTSC方式の映像信号、周期1/30秒)に変換するため、逆に高速データレートの情報を低速データレートの情報に変換する場合には適用することはできない。
【0009】
また図5中の入力フレームf1の開始時刻T1に示されるように、入力フレームと出力フレームの間で同期を取る必要がある。
【0010】
本発明は任意データレートの入力情報を任意データレートの出力情報へ同一構成で変換することが可能であり、加えて入力情報と出力情報が非同期である場合にもデータレートを変換することが可能である装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るデータレート変換装置は、第1フレームレートで1フレーム単位の情報であるフレーム情報が順次入力される情報入力装置と、前記第1フレームレートに対応する第1同期信号を出力する入力同期検出装置と、前記情報入力装置による前記各フレーム情報の入力の終了を検出して入力終了検出信号を出力する入力終了検出装置と、前記各フレーム情報をそれぞれ保存する複数のバッファを有する情報保存メモリと、前記複数のバッファのいずれか1つを選択して、選択されたバッファに、前記第1同期信号に応答して前記フレーム情報を書き込むとともに、選択されたバッファを表す第1バッファ情報を、次の書き込み動作のためにバッファが選択されるまで保持する書き込み制御装置と、前記第1フレームレートと異なる第2フレームレートに対応する第2同期信号を出力する出力同期検出装置と、前記書き込み制御装置によって書き込みが終了したバッファを表す第2バッファ情報を保持するとともに、前記第2同期信号に対応して、前記第1バッファ情報で表されるバッファの前記フレーム情報を、前記第2フレームレートで読み出す、読み出し制御装置と、前記読み出し制御装置が読み出した前記フレーム情報を出力する情報出力装置と、を備え、前記書き込み制御装置は、前記フレーム情報を書き込むバッファを、初期設定に基づいて選択した後に、前記入力終了検出信号が出力されるタイミングにおいて、前記第2バッファ情報にて表されるバッファおよび前記フレーム情報が読み出されているバッファ以外のバッファから選択して前記第1バッファ情報とすることを特徴とし、そのことにより上記目的が達成される。
【0018】
前記第1同期信号は、前記フレーム情報の入力が開始されるタイミングを表す信号を含んでもよい。
【0019】
前記第2同期信号は、前記フレーム情報の出力が開始されるタイミングを表す信号を含んでもよい。
【0020】
前記情報保存メモリは、3個の前記バッファを含んでもよい。
【0021】
本発明のある局面に従えば、情報入力装置から1フレームの情報入力が終了した時刻で、次入力フレーム情報を書き込むバッファと次出力フレーム情報を読み出すバッファを選択し、次入力フレーム開始時刻で書き込み制御装置が選択しているバッファに情報を書き込み、次出力フレーム開始時刻で読み出し制御装置が選択しているバッファの情報を読み出すようにしたものである。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図1〜図3を用いて説明する。
【0023】
図1は任意データレートのフレーム情報を任意データレートのフレーム情報へ変換するデータレート変換装置100の構成を示すブロック図、図2は図1におけるNTSC方式の映像信号のデータレートからPAL方式の映像信号のデータレートヘのデータレート変換を説明するための図、図3は図1におけるPAL方式の映像信号のデータレートからNTSC方式の映像信号のデータレートヘのデータレート変換を説明するための図である。
【0024】
図1において10は情報入力装置、11は入力終了検出装置、20は書き込み制御装置、30は入力同期検出装置、40は情報保存メモリ、AとBとCはバッファ、50は読み出し制御装置、60は情報出力装置、70は出力同期検出装置である。
【0025】
情報入力装置10に入力されたフレーム情報101は、書き込み制御装置20によって選択された情報保存メモリ40内のバッファA、バッファBおよびバッファCのうちの1つのバッファに書き込まれる。
【0026】
フレーム情報101が書き込まれるバッファは書き込み制御装置20によって次のように選択される。書き込み制御装置20は、フレーム情報101の情報入力装置10への入力終了時刻で入力終了検出装置11から検出される入力終了検出信号102により、フレーム情報101を書き込むバッファとして、その入力終了時刻においてフレーム情報101の書き込みが終了したバッファと、出力フレーム情報103を読み出し中のバッファを除いたバッファを選択し、次の選択が実行されるまで選択されたバッファを表すバッファ情報を保持し続ける。
【0027】
フレーム情報101の入力の開始時刻では、入力同期検出装置30によって検出される同期信号104に応答して、書き込み制御装置20が保持しているバッファ情報が表すバッファが選択され、フレーム情報101が書き込まれる。
【0028】
情報出力装置60から出力されるフレーム情報103は、読み出し制御装置50によって情報保存メモリ40内のバッファA、バッファBおよびバッファCから1つのバッファが選択され読み出される。
【0029】
(実施例1)
本発明の第1の実施例として、図2のタイミング図を用いてNTSC方式のデータレートの入力フレーム情報をPAL方式のデータレートの出力フレーム情報に変換する場合について説明する。
【0030】
初期設定として情報入力装置10に入力されるフレーム情報F1は、書き込み制御装置20によりバッファAに書き込まれ、出力されるフレーム情報はバッファCから読み出し制御装置50により読み出されるものとする。
【0031】
フレーム情報F1の情報入力装置10への入力が終了する時刻t11で入力終了検出装置11から検出される入力終了検出信号102に応答して、書き込み制御装置20は次に入力される入力フレーム情報F2を書き込むバッファとして、時刻t11において3個のバッファA、バッファBおよびバッファCからフレーム情報F1の書き込みが終了したバッファAと、フレーム情報を読み出し中のバッファCとを除いたバッファBを選択し、この情報を保持する。
【0032】
読み出し制御装置50は、次に出力するフレーム情報103を読み出すバッファとしてフレーム情報F1の書き込みが終了したバッファAを選択し、この情報を保持する。
【0033】
次に入力されるフレーム情報F2は、フレーム情報F2の入力開始時刻で入力同期検出装置30から検出される同期信号104により、書き込み制御装置20が保持しているバッファ情報が表すバッファ、すなわちバッファBに書き込まれる。
【0034】
次に出力されるフレーム情報103は、フレーム情報F1の出力開始時刻t21で出力同期検出装置70から検出される同期信号105により、読み出し制御装置50が保持しているバッファ情報が表すバッファ、すなわちバッファAから読み出される。
【0035】
フレーム情報F2はバッファBに書き込まれ、フレーム情報F2の情報入力終了時刻t12で書き込み制御装置20は書込みが終了したバッファBと読み出し中のバッファA以外のバッファCを選択し、読み出し制御装置50は書込みが終了したバッファBを選択する。
【0036】
フレーム情報F3はバッファCに書き込まれ、情報入力終了時刻t13で読み出し制御装置50は出力バッファとして書込みが終了したバッファCを選択する。
【0037】
しかしながら、次出力フレーム開始時刻t23よりも前の時刻t14においてフレーム情報F4への書込みが終了するので、読み出し制御装置50は出力バッファとして書込みが終了したバッファAを選択する。よって入力情報は2フレーム分(フレーム情報F3およびフレーム情報F4)保存されるが、最新フレームの情報(フレーム情報F4)のみが出力される。
【0038】
以上のようにフレームF1〜F6の入力情報に対して、フレームF1,F2,F4,F5,F6と出力することによりフレームレートの変換が可能である。
【0039】
図3は、実施の形態に係るデータレート変換装置100の動作を示すフローチャートである。書き込み制御装置20は最初に入力するフレーム情報を書き込むバッファとして、バッファAを選択する。読み出し制御装置50は最初に出力するフレーム情報を読み出すバッファとして、バッファCを選択する(S301)。
【0040】
書き込み制御装置20は、フレーム情報の入力が開始される時刻か否かを判断する(S302)。フレーム情報の入力が開始される時刻であると判断した場合には(S302でYES)、書き込み制御装置20は選択しているバッファへ入力されたフレーム情報の書込みを開始する(S303)。
【0041】
フレーム情報の入力が開始される時刻でないと判断した場合(S302でNO)、または書き込み制御装置20が選択しているバッファへ入力されたフレーム情報の書込みを開始した場合には(S303)、書き込み制御装置20は、フレーム情報の入力が終了した時刻か否かを判断する(S304)。
【0042】
フレーム情報の入力が終了した時刻であると判断した場合には(S304でYES)、書き込み制御装置20は次に入力されるフレーム情報を書き込むバッファとして、直前にフレーム情報の書込みが終了したバッファと、その時刻で読み出し制御装置50がフレーム情報を読み出しているバッファとを除いたバッファを選択する(S305)。読み出し制御装置50は次に出力されるフレーム情報を読み出すバッファとして、直前にフレーム情報の書込みが終了したバッファを選択する(S306)。
【0043】
フレーム情報の入力が終了した時刻でないと判断した場合(S304でNO)、または読み出し制御装置50が次に出力されるフレーム情報を読み出すバッファとして、直前にフレーム情報の書込みが終了したバッファを選択した場合(S306)には、読み出し制御装置50はフレーム情報の出力が開始される時刻か否かを判断する(S307)。
【0044】
読み出し制御装置50がフレーム情報の出力が開始される時刻であると判断した場合には(S307でYES)、読み出し制御装置50は選択しているバッファからフレーム情報の読み出しを開始する(S308)。その後、処理はS302へ戻る。
【0045】
具体的には以下のように動作する。
【0046】
書き込み制御装置20は最初に入力するフレーム情報F1を書き込むバッファとして、バッファAを選択する。読み出し制御装置50は最初に出力するフレーム情報を読み出すバッファとして、バッファCを選択する(S301)。
【0047】
フレーム情報の入力が開始される時刻t10であると判断した場合には(S302でYES)、書き込み制御装置20は選択しているバッファAへ入力されるフレーム情報F1の書込みを開始する(S303)。
【0048】
フレーム情報の入力が終了した時刻t11であると判断した場合には(S304でYES)、書き込み制御装置20は次に入力されるフレーム情報F2を書き込むバッファとして、直前にフレーム情報F1の書込みが終了したバッファAと、その時刻で読み出し制御装置50がフレーム情報を読み出しているバッファCとを除いたバッファBを選択する(S305)。読み出し制御装置50は次に出力されるフレーム情報を読み出すバッファとして、直前にフレーム情報F1の書込みが終了したバッファAを選択する(S306)。
【0049】
読み出し制御装置50がフレーム情報の出力が開始される時刻t21であると判断した場合には(S307でYES)、読み出し制御装置50は選択しているバッファAからフレーム情報F1の読み出しを開始する(S308)。
【0050】
(実施例2)
本発明の第2の実施例として、図4のタイミング図を用いてPAL方式のデータレートの入力情報をNTSC方式のデータレートの出力情報に変換する場合について説明する。
【0051】
初期設定として情報入力装置10に入力されるフレーム情報f1は、書き込み制御装置20により選択されるバッファAに書き込まれるものとし、出力されるフレーム情報103は読み出し制御装置50により選択されるバッファCから読み出されるものとする。
【0052】
フレーム情報f1はバッファAに書き込まれ、フレーム情報f1の情報入力終了時刻t31で書き込み制御装置20は書込みが終了したバッファAと読み出し中のバッファC以外のバッファBを選択し、読み出し制御装置50は書込みが終了したバッファAを選択する。フレーム情報f2はバッファBに書き込まれ、情報入力終了時刻t32で読み出し制御装置50は書込みが終了したバッファBを選択する。
【0053】
しかしながら次に入力されるフレーム情報f3の情報入力終了時刻t33よりも前の時刻t43において、次のフレーム情報の出力が開始される。
【0054】
このため、読み出し制御装置50は出力バッファとして保持している情報により、時刻t43において再びバッファBを選択する。この結果、情報出力装置60からの出力されるフレーム情報は再度バッファBから読み出される。
【0055】
以上のように本実施の形態によれば、フレーム情報F1〜F5の入力情報に対して、フレーム情報F1,F2,F2,F3,F4,F5と出力することによりフレームレートの変換が可能である。
【0056】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、任意データレートの入力情報を任意データレートの出力情報へ同一構成の装置で変換することが可能であり、加えて入力情報と出力情報が非同期である場合にもデータレートを変換することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態におけるフレームレート変換装置の構成ブロック図。
【図2】実施の形態におけるNTSC方式の映像信号からPAL方式の映像信号へのデータレート変換にて使用バッファを示すタイミング図。
【図3】実施の形態におけるフレームレート変換装置の動作を示すフローチャート。
【図4】実施の形態におけるPAL方式の映像信号からNTSC方式の映像信号へのデータレート変換にて使用バッファを示すタイミング図。
【図5】従来技術によるフレームレート変換を示すタイミング図。
【符号の説明】
10 情報入力装置
11 入力終了検出装置
20 書き込み制御装置
30 入力同期検出装置
40 情報保存メモリ
A,B,C バッファ
50 読み出し制御装置
60 情報出力装置
70 出力同期検出装置
Claims (4)
- 第1フレームレートで1フレーム単位の情報であるフレーム情報が順次入力される情報入力装置と、
前記第1フレームレートに対応する第1同期信号を出力する入力同期検出装置と、
前記情報入力装置による前記各フレーム情報の入力の終了を検出して入力終了検出信号を出力する入力終了検出装置と、
前記各フレーム情報をそれぞれ保存する複数のバッファを有する情報保存メモリと、
前記複数のバッファのいずれか1つを選択して、選択されたバッファに、前記第1同期信号に応答して前記フレーム情報を書き込むとともに、選択されたバッファを表す第1バッファ情報を、次の書き込み動作のためにバッファが選択されるまで保持する書き込み制御装置と、
前記第1フレームレートと異なる第2フレームレートに対応する第2同期信号を出力する出力同期検出装置と、
前記書き込み制御装置によって書き込みが終了したバッファを表す第2バッファ情報を保持するとともに、前記第2同期信号に対応して、前記第1バッファ情報で表されるバッファの前記フレーム情報を、前記第2フレームレートで読み出す、読み出し制御装置と、
前記読み出し制御装置が読み出した前記フレーム情報を出力する情報出力装置と、
を備え、
前記書き込み制御装置は、前記フレーム情報を書き込むバッファを、初期設定に基づいて選択した後に、前記入力終了検出信号が出力されるタイミングにおいて、前記第2バッファ情報にて表されるバッファおよび前記フレーム情報が読み出されているバッファ以外のバッファから選択して前記第1バッファ情報とすることを特徴とするデータレート変換装置。 - 前記第1同期信号は、前記フレーム情報の入力が開始されるタイミングを表す信号を含む、請求項1に記載のデータレート変換装置。
- 前記第2同期信号は、前記フレーム情報の出力が開始されるタイミングを表す信号を含む、請求項1に記載のデータレート変換装置。
- 前記情報保存メモリは、3個の前記バッファを含む、請求項1記載のデータレート変換装置。
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