JP4374286B2 - Image synthesizer - Google Patents

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Description

本発明は、複数の入力チャンネルから入力される画像を合成して出力する画像合成装置に関するものである。   The present invention relates to an image synthesizing apparatus that synthesizes and outputs images input from a plurality of input channels.

かかる画像合成装置は、次のような産業分野で用いられている。例えば、複数台のカメラで地平方向360゜の画像を取り込み、複数の入力画像を合成してパノラマ画像として出力することが可能である。また、多点視点の入力画像を画像合成して一点視点の画像をとして出力することも可能であり、死角を排除した画像の合成などにも利用可能である。また、複数の監視カメラを用いた監視システムでは、複数のカメラから入力された入力画像を画像合成して、1つの出力画像として出力して不審者侵入等の監視を行っている。   Such an image synthesizing apparatus is used in the following industrial fields. For example, it is possible to capture an image of 360 ° in the horizontal direction with a plurality of cameras, synthesize a plurality of input images, and output as a panoramic image. It is also possible to combine multipoint viewpoint input images and output them as single point viewpoint images, which can also be used to synthesize images from which blind spots are eliminated. Further, in a monitoring system using a plurality of monitoring cameras, input images input from a plurality of cameras are combined and output as one output image to monitor suspicious person intrusion or the like.

その他に、画像(静止画)ファイリングシステムやCG(コンピュータ・グラフィックス)、放送などで多用されるDVE(デジタルビデオエフェクト)効果を簡単に付加することができるので、映像編集の分野やパーソナルモニター表示(例えば、カーナビの表示)等にも用いられている。例えば、画素再配置の機能を用いると、ワイプやロールといった画像の差し替え、画像の上下左右反転、ピクチャーインピクチャー、マルチ分割画面の表示、文字やキャラクターのスーパーインポーズ、合成によるディゾルブといった映像効果を簡単に与えることができる。   In addition, it can easily add DVE (Digital Video Effect) effects that are frequently used in image (still image) filing systems, CG (computer graphics), broadcasting, etc. It is also used for (for example, car navigation display). For example, using the pixel rearrangement function, image effects such as image replacement such as wipe and roll, upside down image flip, picture in picture, multi-split screen display, superimposition of characters and characters, and dissolve by synthesis Can be given easily.

かかる画像合成装置の従来技術として、例えば、下記特許文献1に開示される画像合成装置が知られている。この画像合成装置は、N(2≦N)の部分画像をNの部分画像間の隠顕関係に基づいてNの部分画像を一の画像に重畳するものである。この画像合成装置によれば、高速で画像を合成できると共に、合成画像製する画像数の増加に応じて、装置の拡張が容易であり微細な合成が可能である。   As a prior art of such an image synthesizing apparatus, for example, an image synthesizing apparatus disclosed in Patent Document 1 below is known. This image synthesizing apparatus superimposes N (2 ≦ N) partial images on one image based on the hidden relationship between the N partial images. According to this image synthesizing apparatus, images can be synthesized at high speed, and the apparatus can be easily expanded and finely synthesized as the number of synthesized images increases.

しかしながら、装置としては非常に大掛かりであり、パーソナルユースや監視システム、モバイル用途には適していない。
特開2003−323635号公報
However, the apparatus is very large and is not suitable for personal use, monitoring system, and mobile use.
JP 2003-323635 A

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、低コストで高速かつ自在に画像合成可能な画像合成装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an image composition apparatus capable of freely composing images at high speed and at low cost.

上記課題を解決するため本発明に係る画像合成装置は、
画像が入力される複数の入力チャンネルと、
各入力チャンネルに入力された画像データを読み出し可能に格納する入力メモリと、
各入力チャンネルに対応して設けられ、予め設定されたアドレス情報に基づいて、入力画像を構成する任意の画素を前記入力メモリから読み出し、出力画像の任意の位置に配置して出力する画素再配置装置と、
予め設定された合成比率情報に基づいて、出力画像として読み出された画素を合成するための画像合成部とを備え、
画素再配置装置により、出力画像を構成する画素をすべて読み出して再配置した後に、前記画像合成部において、各画素について合成比率情報に基づく画像合成処理を行うように構成したことを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, an image composition device according to the present invention provides:
Multiple input channels into which images are input,
An input memory that stores image data input to each input channel in a readable manner;
Pixel rearrangement that is provided corresponding to each input channel and reads out any pixel constituting the input image from the input memory based on preset address information, arranges it at any position in the output image, and outputs it Equipment,
An image synthesis unit for synthesizing pixels read out as an output image based on synthesis ratio information set in advance;
The pixel rearrangement device is configured to perform image synthesis processing based on synthesis ratio information for each pixel in the image synthesis unit after reading out and rearranging all the pixels constituting the output image. It is.

かかる画像合成装置の作用・効果を説明する。画像が入力される複数の入力チャンネルを備え、夫々のチャンネルには、入力された画像データを読み出し可能に格納するための入力メモリが設けられる。この入力メモリを構成するためのメモリの種類は、例えば高速SRAMが用いられるが、特定の種類のものに限定されるものではない。画像合成を行うためには、予め設定されたアドレス情報に基づいて、入力メモリから任意の画素を読み出し、これを出力画像の任意の位置に出力する。このような画素の出力を画素の再配置と呼び、これを行うための装置が画素再配置装置である。この画素再配置装置は、各入力チャンネルに対応して設けられる。   The operation and effect of the image composition apparatus will be described. A plurality of input channels through which images are input are provided, and an input memory for storing the input image data in a readable manner is provided in each channel. For example, a high-speed SRAM is used as the type of memory for configuring the input memory, but it is not limited to a specific type. In order to perform image synthesis, an arbitrary pixel is read out from the input memory based on preset address information, and this is output to an arbitrary position in the output image. Such pixel output is called pixel rearrangement, and a device for doing this is a pixel rearrangement device. This pixel rearrangement device is provided corresponding to each input channel.

一方、画像合成を行うためには、ある画素と、その画素位置に対応する別の画素とを所定の合成比率に基づいて画像合成する。画像合成をする場合の合成する画素数は、適宜設定することができるものであり、特定の数に限定されるものではない。   On the other hand, in order to perform image composition, an image is composed of a certain pixel and another pixel corresponding to the pixel position based on a predetermined composition ratio. The number of pixels to be combined when combining images can be set as appropriate, and is not limited to a specific number.

そして、画素再配置装置により、出力画像を構成する画素をすべて読み出して再配置した後に、画像合成部において前述の合成比率を用いた画像合成が行われる。このように、画素の再配置が終わった後に、合成を行う様にしているので、画像を入力するためのチャンネルを容易に拡張することができる。また、画素を入力メモリから読み出して出力するときに、合成比率を用いた合成処理を行うと、各画素再配置装置に合成回路が必要になり回路構成が複雑となるが、本発明のように再配置が終わった最終段で画像合成を行うようにしているので、回路構成を簡単にできるというメリットがある。その結果、低コストで高速かつ自在に画像合成可能な画像合成装置を提供することができる。   Then, after all the pixels constituting the output image are read and rearranged by the pixel rearrangement device, the image synthesis unit performs image synthesis using the above-described synthesis ratio. As described above, since the composition is performed after the rearrangement of pixels, the channel for inputting an image can be easily expanded. Further, when a pixel is read out from the input memory and output, if a synthesis process using a synthesis ratio is performed, a synthesis circuit is required for each pixel rearrangement device, and the circuit configuration becomes complicated. Since image composition is performed at the final stage after rearrangement, there is an advantage that the circuit configuration can be simplified. As a result, it is possible to provide an image synthesizing apparatus that can synthesize images freely at high speed at low cost.

本発明において、出力画像を構成する個々の画素と対応した合成情報の集合体である合成テーブルが提供され、各画素に対応した各合成情報には、読み出すべき画素の前記アドレス情報と、その画素の前記合成比率情報とが少なくとも含まれているものがあげられる。   In the present invention, a synthesis table that is a collection of synthesis information corresponding to individual pixels constituting an output image is provided, and each synthesis information corresponding to each pixel includes the address information of the pixel to be read and the pixel And the above-mentioned synthesis ratio information.

例えば、出力画像がVGAによる640×480画素の構成であれば、合成テーブルも同じように640×480の合成情報を有する。そして、各合成情報には、その合成情報の位置に出力されるべき画素のアドレス情報と、その画素の合成比率情報が少なくとも含まれる。なお、アドレス情報や合成比率情報のデータ構成において、アドレスの記述の仕方、合成比率の数値(所定段階のレベルで表わすか、%で表わすか等)については、種々の方法が考えられ、特定のデータ構造に限定されるものではない。   For example, if the output image has a configuration of 640 × 480 pixels by VGA, the synthesis table similarly has 640 × 480 synthesis information. Each combination information includes at least address information of a pixel to be output at the position of the combination information and combination ratio information of the pixel. In the data structure of the address information and the composition ratio information, various methods can be considered for the address description method and the composition ratio numerical value (representing at a predetermined level or%). It is not limited to the data structure.

本発明において、合成テーブルを格納するデータメモリと、
このデータメモリから合成テーブルのデータを順次読み出して格納するバッファとを備え、
このバッファから格納されたデータを読み出して、合成ストリームとして各画素再配置装置へと送出するように構成し、
さらに、このバッファから合成ストリームを送出するに際して、出力画像と同期した形で送出するための同期信号発生部を備えていることが好ましい。
In the present invention, a data memory for storing a synthesis table;
A buffer for sequentially reading out and storing data of the synthesis table from the data memory;
The data stored from this buffer is read out and configured to be sent to each pixel rearrangement device as a composite stream.
Further, it is preferable that a synchronization signal generation unit is provided for transmitting the synthesized stream from the buffer in a form synchronized with the output image.

合成情報の集合体として、前述の合成テーブルをデータメモリに格納し、このデータメモリから順次データを読み出していき、バッファに格納する。このバッファは、データの送出速度を調整するものであり、具体的には、出力画像と同期した形でバッファから夫々の(各入力チャンネルの)画素再配置装置へと送出されていく。この送出されるデータを合成ストリームと称する。合成テーブルは、先ほど説明したように、出力画像と同様のフレーム構成となっているので、例えば、水平期間分の合成情報要素を順番に読み出していき、バッファで速度変換をした上で、合成ストリームとして送出して行くことができる。このように、出力画像と同期させることで、実際に出力画像として出力するときに、再度フレームバッファなどで出力の同期を取る必要がなくなる。従って、入出力間の画像の遅延を短縮することができる。   As a set of synthesis information, the above-described synthesis table is stored in a data memory, and data is sequentially read from the data memory and stored in a buffer. This buffer adjusts the data transmission speed. Specifically, the buffer is sent from the buffer to each pixel rearrangement device (for each input channel) in synchronization with the output image. This transmitted data is called a composite stream. As described above, since the composition table has the same frame configuration as the output image, for example, the composition information elements for the horizontal period are sequentially read out, the speed is converted in the buffer, and then the composition stream is read. Can be sent out as. Thus, by synchronizing with the output image, it is not necessary to synchronize the output again with a frame buffer or the like when actually outputting as an output image. Therefore, it is possible to reduce the delay of the image between input and output.

本発明において、合成ストリームの前記合成情報のアドレス情報部分を画素再配置装置により読み出された画素と順次差し替えていくことで、出力画像を徐々に生成していくように構成される。   In the present invention, the output information is gradually generated by sequentially replacing the address information portion of the composite information of the composite stream with the pixels read by the pixel rearrangement device.

このように、画素を順次差し替えていく構成にすれば、出力画像用に専用のストリームを流す必要がなく、接続I/O数の低減ができるなど、回路構成を簡素化して、低コストを実現することができる。   In this way, if the configuration is such that the pixels are sequentially replaced, there is no need to send a dedicated stream for the output image, and the number of connected I / Os can be reduced, simplifying the circuit configuration and realizing low cost. can do.

本発明において、前記画素再配置装置は、前記アドレス情報に対応した画素が、入力画像にヒットするか否かを判別する画素ヒット判別部と、
この画素ヒット判別部による判別結果に関わらず、前記入力メモリから画素を読み出すためのアドレスを発生するアドレス発生部と、
読み出された画素を出力画像を構成する画素として出力するか否かを制御する画素出力制御部とを備え、
この画素出力制御部は、ヒットされていない画素を読み出した場合には、読み出された画素を出力せずに破棄するように構成される。
In the present invention, the pixel rearrangement device includes a pixel hit determination unit that determines whether or not a pixel corresponding to the address information hits the input image;
Regardless of the determination result by the pixel hit determination unit, an address generation unit that generates an address for reading a pixel from the input memory;
A pixel output control unit that controls whether or not to output the read pixel as a pixel constituting the output image,
The pixel output control unit is configured to discard a read pixel without outputting it when a pixel that has not been hit is read.

アドレス情報に基づいて画素を読み出そうとする場合に、そのチャンネルの入力画像の画素ではなく、他のチャンネルの画素が指定されていることもある。この場合は、その入力画像にヒットしていないので、画素を読み出す必要はないのであるが、画素を読み出したり読まなかったりする制御を行うと、高速での画素読み出しが行えない。そこで、画素がヒットしているかどうかに関わらず、常時画素の読み出しを行うようにしている。これにより、高速な処理を行うことができる。なお、画素出力制御部を備えているので、ヒットしていない画素を読み出したとしても、それは出力画像として出力されず破棄されるので問題はない。従って、ヒットしていない画素は、適宜のアドレスの画素を読み出すようにすれば良い。   When trying to read a pixel based on address information, a pixel of another channel may be designated instead of a pixel of an input image of the channel. In this case, since the input image is not hit, it is not necessary to read out the pixel. However, if control is performed so that the pixel is read or not read out, the pixel cannot be read out at high speed. Therefore, the pixel is always read regardless of whether the pixel is hit or not. Thereby, high-speed processing can be performed. Since the pixel output control unit is provided, there is no problem even if a non-hit pixel is read out because it is discarded as it is not output as an output image. Therefore, it is only necessary to read out a pixel at an appropriate address for a non-hit pixel.

本発明に係る画素再配置装置及びこれが用いられる画像合成装置の好適な実施形態を図面を用いて説明する。この画像合成装置の全体構成を図1のブロック図により説明する。   A preferred embodiment of a pixel rearrangement device according to the present invention and an image composition device using the same will be described with reference to the drawings. The overall configuration of this image composition apparatus will be described with reference to the block diagram of FIG.

<画像合成装置の構成>
この画像合成装置は、入力される複数チャンネルの画像(動画像/静止画像)のうち、任意の入力画像の任意の画素Xと、任意の入力画像の任意の画素Yとを任意の合成割合で合成し、出力画像の任意の位置に配置(再配置)して出力可能である。この画像合成装置は、高速に画像合成を行うことができると共に、容易に被合成画像入力数の拡張が可能となっている。
<Configuration of image composition device>
This image synthesizing apparatus is configured to arbitrarily combine an arbitrary pixel X of an arbitrary input image and an arbitrary pixel Y of an arbitrary input image among an input image of a plurality of channels (moving image / still image). It can be combined and placed (rearranged) at an arbitrary position in the output image. This image composition device can perform image composition at high speed and can easily expand the number of composite image inputs.

NTSC入力ブロック1には、Nチャンネルの入力画像を取り込むことができ、Nチャンネル分のNTSCデコーダー10が設けられている。本発明としては、チャンネル数Nは、適宜設定することができるものであり、また、任意に増減することができる。NTSCデコーダー10によりデコードされた画像データは、例えば、輝度・色信号が各8ビットの4:2:2方式で次段のメモリブロック2へと送られる。   The NTSC input block 1 can capture N channel input images and is provided with N channel NTSC decoders 10. In the present invention, the number of channels N can be set as appropriate, and can be arbitrarily increased or decreased. The image data decoded by the NTSC decoder 10 is sent to the next memory block 2 in a 4: 2: 2 format, for example, in which luminance and color signals are 8 bits each.

メモリブロック2には、入力した画像をフレーム単位で書き込むためのフレームメモリ20(入力メモリに相当する。)が設けられる。フレームメモリ20は、各チャンネルの夫々に3面設けられる。すなわち、図10に示すようなA,B,Cの3面のフレームメモリに入力画像が時間順次で書き込まれている。各入力チャンネルのメモリブロック2は、図10に示すようなブロック構成となっており、スイッチAにより書き込み面を指定し、スイッチBで再配置のための読み出し可能面を指定している。読み出し可能面は、直前に書き込みを完了している面(レディ状態)である。そのほかに、これから書き込みが開始されようとしているか、もしくは、書き込み中の面(ビジー状態)と、再配置中に書き込み面が変更になった場合のための待機面(ウェイト状態)とが用意されている。これら3つの状態が、サイクリックに各面を移動しており、再配置は絶えずレディな面(最新の入力画像フレーム)の画素を用いてなされる。   The memory block 2 is provided with a frame memory 20 (corresponding to an input memory) for writing an input image in units of frames. Three frames of the frame memory 20 are provided for each channel. In other words, the input images are written in time sequence in the three-frame frame memories A, B, and C as shown in FIG. The memory block 2 of each input channel has a block configuration as shown in FIG. 10, and a write surface is designated by the switch A, and a readable surface for rearrangement is designated by the switch B. The readable surface is a surface (ready state) for which writing has been completed immediately before. In addition to this, writing is about to start or a writing surface (busy state) and a standby surface (wait state) in case the writing surface changes during relocation are prepared. Yes. These three states are cyclically moving on each surface, and rearrangement is constantly performed using pixels on the ready surface (latest input image frame).

このように、レディ状態(書き込み済み)のメモリ、ビジー状態(書き込み中)のメモリ、待機状態のメモリをサイクリックに切り換えて使用するために各入力チャンネルに3面分のフレームメモリが設けられている。3面のフレームメモリを用いることで、各入力画像の非同期状態を吸収することができる。   In this way, each input channel is provided with a frame memory for three planes in order to cyclically switch between a ready (written) memory, a busy (writing) memory, and a standby memory. Yes. By using a three-plane frame memory, the asynchronous state of each input image can be absorbed.

具体的には、1入力画像あたり、4Mビットの高速SRAMを6個使用することで、フレームメモリ3面を構成している。書き込みは、NTSCデコーダー10に同期した周波数(12.2727MHz)で行い、読み出しは、同時に複数の合成ストリーム(出力チャンネルや合成すべき画素数が複数ある場合)に出力を必要とするため、書き込みの数倍(例えば、同時に3合成ストリームに出力するのであれば、4倍速=49.0908MHz)で行われる。合成ストリームについては後述する。   Specifically, the frame memory 3 plane is configured by using six high-speed SRAMs of 4 Mbits per input image. Writing is performed at a frequency (12.2727 MHz) synchronized with the NTSC decoder 10, and reading requires simultaneous output to a plurality of combined streams (when there are a plurality of output channels and the number of pixels to be combined). It is performed several times (for example, if output to three composite streams at the same time, quadruple speed = 49.0908 MHz). The composite stream will be described later.

画像合成ブロック3は、合成テーブル(画素再配置のためのアドレス情報が記録されているテーブルデータ)の解釈と、フレームメモリ20からの該当する画素の読み出し、及び、読み出した画素の合成を行う機能を有する。後で詳しく説明するが、合成テーブルは、出力フレーム画像のイメージで構成されており、この出力フレーム画像の各画素位置に、入力画像から読み出した画素を差し替え(再配置)ていくことで、最終的に出力画像を生成するものである。図1では、出力チャンネルは3チャンネルであるため、出力画像を生成する合成ストリームもS1,S2,S3と3つ示されている。そして、この合成ストリームに画素を再配置していくための本発明に係る画素再配置装置30が配置される。   The image synthesis block 3 has a function of interpreting a synthesis table (table data in which address information for pixel rearrangement is recorded), reading out corresponding pixels from the frame memory 20, and synthesizing the read pixels. Have As will be described in detail later, the synthesis table is composed of an image of the output frame image, and the pixel read from the input image is replaced (rearranged) at each pixel position of the output frame image. In this way, an output image is generated. In FIG. 1, since there are three output channels, three composite streams for generating an output image are also shown as S1, S2, and S3. A pixel rearrangement device 30 according to the present invention for rearranging pixels in the composite stream is arranged.

また、オーバーレイパターン発生器31が設けられており、他の入力画像と同様にオーバーレイ画像を画像合成することができる。オーバーレイ画像の入力と、他の画像入力とは、画素の再配置や画像合成においては違いはない。従って、オーバーレイパターン発生器31は、図1に示す位置ではなく、他の位置、例えば、合成ストリームの上流側に配置することもできる。なお、オーバーレイパターン発生器31は必ずしも必要ではない。   Also, an overlay pattern generator 31 is provided, and an overlay image can be synthesized as with other input images. There is no difference between the input of the overlay image and the other image input in pixel rearrangement and image synthesis. Therefore, the overlay pattern generator 31 can be arranged at a position other than the position shown in FIG. 1, for example, upstream of the composite stream. The overlay pattern generator 31 is not always necessary.

出力画像用同期信号発生器32は、読み出された合成テーブルを出力画像に同期させる機能を有する。合成テーブルブロック4には、合成テーブルを格納するための合成テーブルデータメモリ40,41(以下、データメモリと称する。)が用意される。データメモリ40,41の容量は、合成テーブルのデータサイズと、格納される合成テーブルの数に応じて設定することができる。後述するように、合成情報の数が640×480であり、各合成情報が3バイトで構成されるのであれば、1つの合成テーブルのデータサイズは、640×480×3=921,600バイトとなる。これを基準に格納されるべき合成テーブルの数分の容量を設定することができる。   The output image synchronization signal generator 32 has a function of synchronizing the read synthesis table with the output image. In the synthesis table block 4, synthesis table data memories 40 and 41 (hereinafter referred to as data memories) for storing the synthesis table are prepared. The capacities of the data memories 40 and 41 can be set according to the data size of the synthesis table and the number of synthesis tables stored. As will be described later, if the number of synthesis information is 640 × 480 and each synthesis information is composed of 3 bytes, the data size of one synthesis table is 640 × 480 × 3 = 921,600 bytes. Become. Based on this, it is possible to set the capacity corresponding to the number of synthesis tables to be stored.

本実施形態では、2画素の画像合成を行う構成例であり、データメモリ40はA面用として,データメモリ41はB面用として用意される。夫々のデータメモリ40,41には、同じデータが格納される。例えば、コンパクトフラッシュ(登録商標)5に64の合成テーブルが格納されているのであれば、その64の合成テーブルをデータメモリ40,41に同じように格納させることができる。もちろん、これに限定されるものではなく、コンパクトフラッシュ(登録商標)5に128の合成テーブルを格納し、そのうちの64の合成テーブルをA面用のデータメモリ40に格納し、残りの64の合成テーブルをB面用のデータメモリ41に格納するようにしてもよい。   In the present embodiment, a configuration example in which image synthesis of two pixels is performed, the data memory 40 is prepared for the A side and the data memory 41 is prepared for the B side. The same data is stored in the respective data memories 40 and 41. For example, if 64 synthesis tables are stored in the compact flash (registered trademark) 5, the 64 synthesis tables can be stored in the data memories 40 and 41 in the same manner. Of course, the present invention is not limited to this. 128 composite tables are stored in the compact flash (registered trademark) 5, 64 of which are stored in the data memory 40 for the A plane, and the remaining 64 composite tables are stored. The table may be stored in the data memory 41 for the B side.

それぞれのデータメモリに格納された合成テーブルの内から、マイコン等により指定されたテーブルは、A面、B面共に、例えば60MHzの超高速スピードで読み出される。読み出された合成テーブルは、FIFOバッファ33,34(先入れ先だしバッファ)により、出力画像に同期した形で送出される。本明細書において、データメモリ40,41に格納されている状態、あるいは、ここから読み出されたデータ列の部分を合成テーブルと定義することとし、FIFOバッファ33,34を通過して出力画像のタイミングに同期したものを合成ストリームと定義する。   Of the synthesis tables stored in the respective data memories, the tables designated by the microcomputer or the like are read out on both the A side and the B side at an ultra high speed of 60 MHz, for example. The read synthesis table is sent out in synchronization with the output image by the FIFO buffers 33 and 34 (first-in first-out buffer). In the present specification, the state stored in the data memories 40 and 41, or the portion of the data string read out from the data memory 40 and 41 is defined as a synthesis table. A stream synchronized with the timing is defined as a composite stream.

なお、合成テーブルは、コンパクトフラッシュ(登録商標)5を介してデータメモリ40,41に入力させる。合成テーブルは、パソコン等を使用して予め作成したものをコンパクトフラッシュ(登録商標)5に格納しておくことができる。コンパクトフラッシュ(登録商標)5には、例えば、64通りの合成テーブルを格納させておくことができる。このコンパクトフラッシュ(登録商標)5内のすべての合成テーブルは、電源投入等のイベントにより、前述のデータメモリ40,41内の所定のエリアに転送され格納される。   The synthesis table is input to the data memories 40 and 41 via the compact flash (registered trademark) 5. The composite table created in advance using a personal computer or the like can be stored in the compact flash (registered trademark) 5. The compact flash (registered trademark) 5 can store, for example, 64 kinds of synthesis tables. All the synthesis tables in the compact flash (registered trademark) 5 are transferred to and stored in predetermined areas in the data memories 40 and 41 by an event such as power-on.

このデータメモリ40,41へ格納させた多数の合成テーブルのうち、A面用の合成テーブルと、B面用の合成テーブルをマイコン等で指定することで、A面用・B面用の合成ストリームとして流すことができる。指定する合成テーブルを変更することで、異なる画像合成を行うことができる。なお、外部記憶媒体は、コンパクトフラッシュ(登録商標)5以外のものを使用してもよい。   Of the large number of synthesis tables stored in the data memories 40 and 41, the A-side synthesis table and the B-side synthesis table are designated by a microcomputer or the like, whereby the A-side / B-side synthesis stream is specified. Can be shed as Different image synthesis can be performed by changing the designated synthesis table. An external storage medium other than CompactFlash (registered trademark) 5 may be used.

NTSCエンコーダ6は、画像合成部35において合成された出力信号をNTSC信号の形で出力する。画像合成部35に関する詳細は後述する。NTSCエンコーダ6は、出力チャンネルの数だけ設けられる。出力チャンネルの本数は、適宜設定することができる。   The NTSC encoder 6 outputs the output signal synthesized by the image synthesis unit 35 in the form of an NTSC signal. Details regarding the image composition unit 35 will be described later. There are as many NTSC encoders 6 as the number of output channels. The number of output channels can be set as appropriate.

<合成テーブル>
次に、アドレス情報が記述される合成テーブルについて説明する。この合成テーブルを用いて、入力画像から任意の画素を読み出し、出力画像の任意の位置に再配置を行うことができる。まず、合成テーブルを作成するに先立ち、各入力画像の画素を予めマッピングしておく必要がある。これを図2により説明する。なお、入力画像の構成画素数は640×480であるものとして説明する。そこで、画像走査に従って、0〜640×480−1とマッピングできる。複数の画像入力に対応するには、この後にマッピングするか、別に入力画像用アドレスを付加して区別できる。図2に示す例は、連番構成のマッピングを示す。なお、OVLは、キャラクター等をオーバーレイするための原色(RGB)指定領域によるオフセット分であり、例えば、16ビットRGBをオーバーレイに使用する場合、OVL=65,536(=216)となる。
<Composite table>
Next, a synthesis table in which address information is described will be described. Using this synthesis table, any pixel can be read from the input image and rearranged at any position in the output image. First, prior to creating the synthesis table, it is necessary to map the pixels of each input image in advance. This will be described with reference to FIG. In the following description, it is assumed that the number of constituent pixels of the input image is 640 × 480. Therefore, it can be mapped as 0 to 640 × 480-1 according to image scanning. In order to deal with a plurality of image inputs, it is possible to distinguish them by mapping after this, or by adding an input image address separately. The example shown in FIG. 2 shows the mapping of the serial number configuration. Note that OVL is an offset by a primary color (RGB) designation area for overlaying a character or the like. For example, when 16-bit RGB is used for overlay, OVL = 65,536 (= 2 16 ).

次に、合成テーブルの構成を図3により説明する。この図からも分かるように、合成テーブルは、出力フレーム画像と同じイメージとなっている。図3において、L1P1と表記されているのは、第1ラインの第1画素を意味している。これが1画素分の合成情報に相当する。出力画像がVGAに基づくものであれば、640×480の合成情報から構成されることになる。そして、夫々の合成情報は、図2のようにマッピングされた画素のアドレス情報(画素を指定するための情報)と、合成比率情報とから構成される。このアドレス情報と合成比率情報で「合成情報」を構成する。例えば、L1P1における合成情報は、この位置に再配置するべき入力画像のアドレス情報と、そのアドレスにある画素をどのような比率で画素合成するかという合成比率の情報により構成されることになる。そして、図3に示す合成テーブルを合成ストリームとして送出し、各合成情報のアドレス情報の部分が、読み出された画素により差し替えられる。すなわち、差し替えられていくことで、最終的に出力画像が生成されるものである。   Next, the composition of the synthesis table will be described with reference to FIG. As can be seen from this figure, the synthesis table is the same image as the output frame image. In FIG. 3, the notation L1P1 means the first pixel of the first line. This corresponds to synthesis information for one pixel. If the output image is based on VGA, it is composed of composite information of 640 × 480. Each combination information includes pixel address information (information for specifying a pixel) mapped as shown in FIG. 2 and combination ratio information. This address information and composition ratio information constitute “composition information”. For example, the combination information in L1P1 is configured by address information of an input image to be rearranged at this position and information on a combination ratio indicating the ratio of pixel combination at the pixel at the address. Then, the synthesis table shown in FIG. 3 is sent out as a synthesis stream, and the address information portion of each synthesis information is replaced by the read pixel. That is, the output image is finally generated by the replacement.

合成テーブルを構成する各合成情報について更に詳しく説明する。本実施形態において、合成テーブルは、3チャンネル出力に対して、独立した2つの合成テーブル(A面用テーブル/B面用テーブル)を設定することができる。任意の出力のある画素の合成は、A面用テーブルの該当画素の合成情報と、B面用テーブルの該当画素の合成情報を使用して行われる。なお、画像合成を行う場合の合成比率情報は、A面用テーブルの当該画素に組み込まれた値は無視され、B面用テーブルの当該画素に組み込まれた値により決定される。合成比率のレベルは、適宜設定することができ、例えば、0(透明)〜7(不透明)の8段階とすることができる。従って、例えば、B面用テーブルの当該画素の合成比率が6であれば、A面用テーブルの当該画素の合成比率は、自動的に7−6=1となる。   Each combination information constituting the combination table will be described in more detail. In the present embodiment, as the synthesis table, two independent synthesis tables (A-side table / B-side table) can be set for 3-channel output. The synthesis of a pixel having an arbitrary output is performed using the synthesis information of the corresponding pixel in the A-side table and the synthesis information of the corresponding pixel in the B-side table. Note that the composition ratio information when performing image composition is determined by the value incorporated in the pixel of the B-side table, ignoring the value incorporated in the pixel of the A-side table. The level of the composition ratio can be set as appropriate, and can be, for example, eight levels from 0 (transparent) to 7 (opaque). Therefore, for example, if the composition ratio of the pixel in the B-side table is 6, the composition ratio of the pixel in the A-side table is automatically 7-6 = 1.

合成テーブルの各構成要素は、3バイト分のデータ構成になっている。これを図4により説明する。D23〜D21の3ビット分は、先ほど説明したように、8段階の合成比率を表わしている。ただし、合成テーブルがA面用テーブルに指定された場合には、この3ビットは無効になり、B面用テーブルの合成比率情報に依存する。なお、合成比率の具体的なデータは、これに限定されるものではない。   Each component of the synthesis table has a data configuration of 3 bytes. This will be described with reference to FIG. As described above, the three bits D23 to D21 represent an eight-stage composition ratio. However, when the synthesis table is designated as the A-side table, these 3 bits are invalid and depend on the synthesis ratio information of the B-side table. The specific data of the composition ratio is not limited to this.

D20〜D0は、入力画像の読み出しアドレスもしくはオーバーレイ画像16ビットカラーコードを指定する。入力画像のアドレスは、図2で説明したように、画像の左上を原点とし、右/下(テレビの走査線の要領で)方向にアドレスは上がって行き、右下の画素のアドレスは640×480−1となる。また、入力チャンネルは、640×480(n−1)のオフセットで指定される。   D20 to D0 designate the read address of the input image or the overlay image 16-bit color code. As described with reference to FIG. 2, the address of the input image has the origin at the upper left of the image, the address goes up in the right / lower direction (in the manner of a scanning line of a television), and the address of the lower right pixel is 640 × 480-1. The input channel is specified by an offset of 640 × 480 (n−1).

例えば、入力画像2の第5画素を指定する場合は、
アドレス=640×480×(2−1)+4となる。
For example, when specifying the fifth pixel of the input image 2,
Address = 640 × 480 × (2-1) +4.

例えば、入力が5チャンネルであり、16ビットカラーのオーバーレイ入力がある場合は、次のようなアドレスが指定される。
16ビットカラー: 0〜65,535番地
入力画像1 : 65,536〜372,735番地
入力画像2 : 372,736〜679,935番地
入力画像3 : 679,936〜987,135番地
入力画像4 : 987,136〜1,294,335番地
入力画像5 :1,294,336〜1,601,535番地
無効 :1,601,536〜2,097,151番地
なお、このようなアドレッシングであれば、入力チャンネルの増設に対して、容易に対応することができる。すなわち、入力チャンネルの増設には、上方へのアドレッシングを追加していけばよく、オーバレイ入力のアドレスを変更することなく、対応可能となる。
For example, when the input is 5 channels and there is a 16-bit color overlay input, the following address is specified.
16-bit color: 0 to 65,535 address input image 1: 65,536 to 372,735 address input image 2: 372,736 to 679,935 address input image 3: 679,936 to 987,135 address input image 4: 987, 136 to 1,294, 335 Input image 5: 1,294,336 to 1,601,535 Invalid address: 1,601,536 to 2,097,151 If such addressing is used, It is possible to easily cope with the expansion of input channels. In other words, the addition of input channels may be performed by adding upward addressing, and can be handled without changing the address of the overlay input.

<画像合成装置の詳細>
本発明に係る画像合成装置は、パーソナルユースや業務用途向けの低コストで高速にかつ自在に画像合成可能な装置を提供している。画像合成を行うための合成情報は、既に説明したように合成テーブルの形で提供される。この合成テーブルは、予めパソコン等のコンピュータを用いて、いくつかのパターンを作成しておくことができ、外部メディア(図1ではコンパクトフラッシュ(登録商標)5)を経由して合成テーブルデータメモリ40,41に格納しておくことができる。外部メディアから、データメモリ40,41へのデータ転送は、例えば、装置への電源投入、リロードスイッチの押し下げ等をトリガに行うことができる。合成テーブルは、行いたい画像合成の内容に合わせて多数の合成テーブルをデータメモリ40,41に用意しておくことができる。どの合成テーブルを使用するかは、例えば、マイコン等を用いて切り換えることができる。これは固定的であってもよいし、時間的制御で切り替えることも可能である。かかる切り替え制御により、DVEなど、合成の動きを表現することができる。
<Details of image synthesizer>
The image synthesizing apparatus according to the present invention provides an apparatus that can synthesize images freely and at high speed for personal use and business use. Composition information for performing image composition is provided in the form of a composition table as described above. This composite table can be created in advance by using a computer such as a personal computer. The composite table data memory 40 can be created via an external medium (Compact Flash (registered trademark) 5 in FIG. 1). , 41 can be stored. Data transfer from the external medium to the data memories 40 and 41 can be triggered by, for example, turning on the power to the apparatus, pressing the reload switch, or the like. As the composition table, a large number of composition tables can be prepared in the data memories 40 and 41 in accordance with the contents of the desired image composition. Which synthesis table is used can be switched using, for example, a microcomputer. This may be fixed or switched by temporal control. By such switching control, it is possible to express a synthetic motion such as DVE.

画像合成を行う場合、合成テーブルデータメモリ40,41は出力画像の1画素について、合成したい画素数の面数が用意される。図1の実施形態では、合成したい画素数は2つであり、データメモリ40,41もA面用、B面用の2つが用意される。例えば、出力画像の任意の画素を任意の3画素で合成する場合には、3面(A面、B面、C面)が用意される。   When image synthesis is performed, the synthesis table data memories 40 and 41 are provided with the number of faces of the number of pixels desired to be synthesized for one pixel of the output image. In the embodiment of FIG. 1, the number of pixels to be combined is two, and two data memories 40 and 41 are prepared for the A side and B side. For example, when combining arbitrary pixels of the output image with arbitrary three pixels, three surfaces (A surface, B surface, C surface) are prepared.

図1では、各出力チャンネルについて、合成ストリームとしてS1,S2,S3が示されている。概念的には、図5に示すように、2画素の合成を行う場合には、2つの合成ストリームS1−1,S1−2が存在するものと考えることができる。すなわち、A面用のデータメモリ40からの合成ストリームS1−1と、B面用のデータメモリ41からの合成ストリームS12の2つである。   In FIG. 1, S1, S2, and S3 are shown as composite streams for each output channel. Conceptually, as shown in FIG. 5, when two pixels are combined, it can be considered that there are two combined streams S1-1 and S1-2. That is, there are two streams: a composite stream S1-1 from the data memory 40 for the A side and a composite stream S12 from the data memory 41 for the B side.

このように、合成したい画素数の面数が必要とされる。その理由は、出力1画素について、合成される入力画像の画素の各アドレスを指定する必要があるからである。なお、図1,5では、2つの画素を合成するために、2つの面(A面、B面)を用いているが、これは物理的に全く別のデータメモリを使用する必要はない。例えば、その1面から時分割で高速に2つの合成テーブルを読み出すことで、仮想的に2面が存在するように扱うことも可能である。   In this way, the number of faces for the number of pixels to be combined is required. This is because it is necessary to specify each address of the pixel of the input image to be synthesized for one output pixel. In FIGS. 1 and 5, two surfaces (A surface and B surface) are used to synthesize two pixels, but it is not necessary to use physically different data memories. For example, it is possible to handle two virtual tables as if they exist virtually by reading two synthesis tables at high speed in a time-sharing manner from the one plane.

仮に、物理的に別のデータメモリを2面分用意すれば、出力チャンネルの設定数に対応して、I/Oが増加するという問題がある。すなわち、本実施形態の場合、合成テーブルを構成する合成情報は3バイトで構成されているから、3バイト幅の合成ストリームとなる。従って、出力チャンネルが3チャンネルであれば、3バイト×2面×3チャンネル=18バイト(=144本)のI/Oが必要となる。そこで、I/Oを削減するため、1面分のデータメモリから、高速で合成テーブルを読み出すようにすることが好ましい。   If two physically separate data memories are prepared, there is a problem that I / O increases corresponding to the number of output channels set. That is, in the case of this embodiment, since the synthesis information constituting the synthesis table is composed of 3 bytes, it becomes a 3 byte wide synthesized stream. Therefore, if there are 3 output channels, I / O of 3 bytes × 2 sides × 3 channels = 18 bytes (= 144 lines) is required. Therefore, in order to reduce I / O, it is preferable to read the synthesis table from the data memory for one surface at a high speed.

以下の説明では、物理的に2面のデータメモリ40,41を用意した場合の構成を説明する。データメモリ40,41からの合成テーブルデータの読み出しは、出力画像の垂直同期信号と水平同期信号に同期させて行う。これは、図1に示す出力画像用同期信号発生器32の機能によるものである。データメモリ40,41にシンクロナスDRAMを用いることで、非常に高速で合成テーブルのデータを読み出すことができる。従って、出力画像の一水平同期期間に2つ以上の合成テーブルのデータの各1水平期間分(640画素分の情報)を読み出すことができる。出力画像をNTSC方式の画像とすれば、一水平同期期間は63.5μsであるから、640画素分のデータ読み出しは4〜5回できることになる。   In the following description, a configuration in the case where two data memories 40 and 41 are physically prepared will be described. The synthesis table data is read from the data memories 40 and 41 in synchronization with the vertical synchronization signal and horizontal synchronization signal of the output image. This is due to the function of the output image synchronization signal generator 32 shown in FIG. By using a synchronous DRAM for the data memories 40 and 41, the data of the synthesis table can be read out at a very high speed. Therefore, one horizontal period (information for 640 pixels) of data of two or more synthesis tables can be read out in one horizontal synchronization period of the output image. If the output image is an NTSC image, since one horizontal synchronization period is 63.5 μs, data reading for 640 pixels can be performed 4 to 5 times.

高速に読み出されたA面・B面の合成テーブルのデータは、後段の速度変換部で出力画像と同期した形に速度制御される。この速度変換の機能は、図1に示すようにFIFOバッファ33,34を用いることで実現することができる。以上の点は、図6のタイミングチャートにより表わされている。すなわち、出力画像の1水平期間内に、A面のデータメモリ40から出力3チャンネル分の合成テーブルのデータ(C1TX,C2TY,C3TZで示されており、それぞれ1水平期間の640画素分のデータ)が高速で読み出される。また、B面のデータメモリ41からも同様に出力3チャンネル分のデータ(C1Tx,C2Ty,C3Tz)が高速で読み出される。この1水平期間分の合成テーブルデータが、ラインバッファであるFIFOバッファ33,34に格納される。そして、このFIFOバッファ33,34により速度変換がされ、出力画像と同期した形でFIFOバッファ33,34から送出される。送出されるときの、A面用・B面用の640画素分のデータの長さは、水平有効映像期間と一致する様に引き伸ばされることになる。図6では、便宜上、合成テーブルの読み出しと、速度変換後の状態を同じ時間軸上で描いているが、もちろん、速度変換されてデータが送り出されるのは、実際には約1水平期間遅れとなる。図6において、出力チャンネル1におけるA面の合成ストリームがS1−1で示され、B面の合成ストリームがS1−2により示される。他の出力チャンネルについても同様である。このように、合成テーブルは、1水平期間のデータが順次送り出され、合成ストリームとなる。   The data of the A table / B surface composite table read at high speed is speed-controlled in a form synchronized with the output image by the speed conversion unit at the subsequent stage. This speed conversion function can be realized by using FIFO buffers 33 and 34 as shown in FIG. The above points are represented by the timing chart of FIG. That is, within one horizontal period of the output image, the data of the synthesis table for 3 channels output from the A-side data memory 40 (indicated by C1TX, C2TY, C3TZ, each of data for 640 pixels in one horizontal period) Are read at high speed. Similarly, data (C1Tx, C2Ty, C3Tz) for three output channels are also read from the data memory 41 on the B surface at high speed. The combined table data for one horizontal period is stored in the FIFO buffers 33 and 34 which are line buffers. Then, the speed conversion is performed by the FIFO buffers 33 and 34, and the data is transmitted from the FIFO buffers 33 and 34 in synchronization with the output image. The length of 640 pixels of data for A-side and B-side at the time of transmission is extended so as to coincide with the horizontal effective video period. In FIG. 6, for convenience, the reading of the synthesis table and the state after the speed conversion are drawn on the same time axis. However, of course, the data is sent after the speed conversion is actually delayed by about one horizontal period. Become. In FIG. 6, the A-side composite stream in the output channel 1 is indicated by S1-1, and the B-side composite stream is indicated by S1-2. The same applies to the other output channels. In this way, the synthesis table becomes a synthesized stream by sequentially sending out data for one horizontal period.

さらに、この合成ストリームについての詳細な具体例を図6Aにより説明する。ここには、1合成情報分(=24ビット)のデータが示されている。前述のように、合成テーブルはA面・B面共に高速(60MHz)で読み出される。各合成ストリームは、24ビット(=3バイト)幅のストリームであるが、出力チャンネル数が増えるとI/Oの数もそれに応じて増加するので、図6A(a)に示すように、A面とB面とを12.2727MHz内(NTSCの1画素期間に相当)で時間的多重を行う。これにより、I/Oの本数を半分にすることができる。   Furthermore, a detailed specific example of this composite stream will be described with reference to FIG. 6A. Here, data for one composite information (= 24 bits) is shown. As described above, the synthesis table is read at a high speed (60 MHz) for both the A side and the B side. Each composite stream is a stream having a width of 24 bits (= 3 bytes). However, as the number of output channels increases, the number of I / Os increases accordingly, so as shown in FIG. And B side are temporally multiplexed in 12.2727 MHz (corresponding to one pixel period of NTSC). Thereby, the number of I / O can be halved.

更に、図6A(b)に示すように、上位ワードAL,BL(16ビット)と下位ワードAU,BU(16ビット)に分けて時間的多重を行う。この場合、合成情報は24ビットであるので、未使用のビットが生じる。このビットを後述の画素再配置装置30による再配置がされたか否かの管理バイトとして使用できる。図6A(b)のようにすれば、合成ストリームの速度は4倍となり、I/Oを更に減らすことができる。   Further, as shown in FIG. 6A (b), temporal multiplexing is performed by dividing into upper words AL and BL (16 bits) and lower words AU and BU (16 bits). In this case, since the synthesis information is 24 bits, unused bits are generated. This bit can be used as a management byte indicating whether or not rearrangement by the pixel rearrangement device 30 described later has been performed. If it is made like FIG. 6A (b), the speed | rate of a synthetic | combination stream will be 4 times, and I / O can be reduced further.

このようにして送り出された合成ストリームにより、各入力画像のチャンネルにおいて、合成テーブルに記述されているアドレス情報により、レディ状態のフレームメモリ20から該当画素を読み出す動作を連続して行う(アドレス発生部30A参照)。すなわち、図7に示す画素再配置装置30により、画素の再配置が順次されていく。図1では、画素再配置装置30は、1入力画像につき1つ(1出力チャンネルにつき)が図示されているが、図5に示すように、合成ストリームが2つ存在するので、夫々に対して、合成ストリームの数に対応した数の画素再配置装置30が設けられる。   With the composite stream sent out in this way, the operation of reading out the corresponding pixel from the frame memory 20 in the ready state is continuously performed in the channel of each input image according to the address information described in the composite table (address generation unit). 30A). That is, the pixel rearrangement device 30 shown in FIG. 7 sequentially rearranges the pixels. In FIG. 1, one pixel rearrangement device 30 is shown for each input image (per output channel), but there are two composite streams as shown in FIG. The number of pixel rearrangement devices 30 corresponding to the number of combined streams is provided.

図7に示すように、画素再配置装置30において、フレームメモリ20から画素を読み出す場合には、高速でかつランダムにアドレッシングがなされる。従って、フレームメモリ20は高速SRAMにより構成される。更に、画素の読み出しは、アドレッシングがヒットしていようがいまいが、合成テーブルのアドレス情報をフレームメモリ20に対して与える。すなわち、フレームメモリ20から読み出される画素が必要か否かにかかわらず、常に画素を読み出すようにすることで、高速読み出しを実現する。   As shown in FIG. 7, in the pixel rearrangement device 30, when reading pixels from the frame memory 20, addressing is performed at high speed and randomly. Therefore, the frame memory 20 is composed of a high-speed SRAM. Further, in reading out the pixels, the address information of the synthesis table is given to the frame memory 20 regardless of whether the addressing hits. That is, regardless of whether or not a pixel read from the frame memory 20 is necessary, high-speed reading is realized by always reading the pixel.

すなわち、画素ヒット判別部30Bにより、画素のアドレスがヒットしていないと判別された場合であっても、何らかの画素をフレームメモリ20から読み出す。この場合に読み出す画素のアドレスは、基本的にはどのアドレスでも良いが、例えば、画像の左上のアドレス(その入力画像の最小物理アドレス)を指定することができる。なお、このようにヒットしていないにも関わらず読み出される画素は、図7のスイッチ(画素挿入部30Cの機能)の制御により出力画像として再配置されることはない。かかる観点から、どのアドレスの画素を読み出してもよい。このように、読み出された画素を出力するか否かを制御する画素出力制御部の機能が設けられている(画素挿入部30C参照)。   That is, some pixels are read from the frame memory 20 even when the pixel hit determination unit 30B determines that the pixel address is not hit. In this case, the address of the pixel to be read out may be basically any address, but for example, the upper left address of the image (the minimum physical address of the input image) can be designated. It should be noted that pixels that are read out in spite of such a hit are not rearranged as an output image under the control of the switch (function of the pixel insertion unit 30C) in FIG. From this point of view, the pixel at any address may be read out. As described above, a function of a pixel output control unit that controls whether or not to output the read pixel is provided (see the pixel insertion unit 30C).

SRAMであるフレームメモリ20から高速読み出しを行おうとすると、読み出しを制御するOE#(アウトプットイネーブル制御ライン)を制御して、データを読み出したり読まなかったりすることは制御的に困難である。そこで、OE#制御ラインは、絶えずL(ロー)レベルに固定しておいて、アドレスのみを順次切り換えて所望のアドレスの画素を読み出している。このように、ヒット画素と、不必要画素の両方を読み出すようにすることで、高速読み出しを実現している。   When high-speed reading is performed from the frame memory 20 which is an SRAM, it is difficult to control whether or not data is read or not by controlling the OE # (output enable control line) that controls reading. Therefore, the OE # control line is constantly fixed at the L (low) level, and only the address is sequentially switched to read out the pixel at the desired address. In this way, high-speed reading is realized by reading both hit pixels and unnecessary pixels.

前述のように、合成ストリームは、合成したい画素数分が存在する。例えば、最大2画素の合成であれば、2合成ストリーム分の処理が、1画素期間内(例えば、NTSCでは12.2727MHz)に必要である。出力画像のチャンネル数が2つになると、更に、1画素期間内に読み出す画素数が増えることになる。このような高速での処理が必要とされるので、上述のようなアドレッシング情報がヒットしているか否かに関わらず画素を読み出す構成は非常に有効な方法である。   As described above, there are as many synthesized streams as there are pixels to be synthesized. For example, if a maximum of two pixels are combined, processing for two combined streams is required within one pixel period (for example, 12.2727 MHz for NTSC). When the number of channels of the output image becomes two, the number of pixels read out within one pixel period further increases. Since such high-speed processing is required, a configuration for reading out pixels regardless of whether or not the addressing information is hit is a very effective method.

1画素期間内に処理することで、すべての画素読み出しと画像合成(これは後述)が実時間で行われるため、画像を最終的に出力する直前に、更にフレームメモリを用意し、出力画像が構築されたフレームを順次出力する構成を採用する必要はない。かかる点は、入出力間遅延を短縮する上で非常に重要な事項である。   By performing processing within one pixel period, all pixel readout and image synthesis (which will be described later) are performed in real time, so a frame memory is prepared immediately before the image is finally output, and the output image is It is not necessary to adopt a configuration that sequentially outputs the constructed frames. This is a very important matter in reducing the delay between input and output.

なお、合成ストリームの速度を4倍とする例を既に説明したが、これはIC間を渡るI/O数を減らすために行っており、画素再配置装置30では、逆に12.2727MHzの速度に落とした上で再配置を行い、再配置を行った後、再び49.0908MHzの高速で次段にデータが渡されていく。   In addition, although the example which makes the speed | rate of a synthetic | combination stream 4 times was already demonstrated, this is performed in order to reduce the number of I / O crossing between IC, and in the pixel rearrangement apparatus 30, conversely, the speed | rate of 12.2727MHz. After rearrangement, the data is transferred to the next stage again at a high speed of 49.0908 MHz.

以上説明してきたように、画像入力をNチャンネル通過してきた合成ストリームは、オーバーレイを行うアドレス以外は、すべて入力画素に置き換わっている。4:2:2方式の場合は、アドレッシングデータをRGBマトリクス回路(原色/色差変換)を通過させて得られた輝度/色差を画像データとして差し替え、RGB方式の場合は、アドレッシングデータをそのまま画素データとして、差し替えることでオーバーレイを実現する(図8参照)。データを差し替えるか否かの制御は、画素挿入部30C内のスイッチの切り替え制御により行われる。   As described above, the combined stream that has passed through the N channels of the image input is replaced with input pixels except for the address to be overlaid. In the case of 4: 2: 2, the luminance / color difference obtained by passing the addressing data through an RGB matrix circuit (primary color / color difference conversion) is replaced as image data. In the case of the RGB method, the addressing data is directly used as pixel data. As a result, the overlay is realized by replacement (see FIG. 8). Whether or not to replace data is controlled by switching control of switches in the pixel insertion unit 30C.

以上のように、画像合成部35(図1参照)の直前まで到達した合成ストリームは、そのすべてのアドレスが、画素に置き換わっている。すなわち、画素データ+合成比率の形になっている。そこで、図9に示すように、合成ストリームS1−1から合成比率情報を抽出すると共に、合成ストリームS1−2からも合成比率情報を抽出する。そして、合成ストリームS1−1の画素G1と合成ストリームS1−2の同じ位置の画素G2を合成するにあたり、画素G1の合成比率K1と、画素G2の合成比率K2を用いて、乗算器によりG1×K1とG2×K2を演算した後、加算器で両者を加算することで、合成した出力画素が得られる。すなわち、合成ストリームS1−1により生成された画像と、合成ストリームS1−2により生成された画像を重ね合わせることで合成された出力画像が得られる。合成ストリームが3つ以上ある場合も同じように考えることができる。   As described above, all addresses of the composite stream that has arrived just before the image composition unit 35 (see FIG. 1) are replaced with pixels. That is, it is in the form of pixel data + composition ratio. Therefore, as shown in FIG. 9, the synthesis ratio information is extracted from the synthesis stream S1-1, and the synthesis ratio information is also extracted from the synthesis stream S1-2. Then, when combining the pixel G1 of the combined stream S1-1 and the pixel G2 at the same position of the combined stream S1-2, the multiplier uses the combining ratio K1 of the pixel G1 and the combining ratio K2 of the pixel G2 to multiply G1 × After calculating K1 and G2 × K2, a combined output pixel is obtained by adding both by an adder. That is, an output image synthesized by superimposing the image generated by the combined stream S1-1 and the image generated by the combined stream S1-2 is obtained. The same can be considered when there are three or more composite streams.

なお、既に説明したが、合成ストリームS1−2の合成比率K1のみを有効にし、合成ストリームS1−1の合成比率K2を無効にすることもできる。この場合は、合成ストリームS1−2側の合成比率は、例えば、100%−K1で求めることができる。   As already described, it is also possible to validate only the composition ratio K1 of the composite stream S1-2 and invalidate the composition ratio K2 of the composite stream S1-1. In this case, the synthesis ratio on the side of the synthesis stream S1-2 can be obtained by 100% -K1, for example.

以上のような構成によれば、各入力画像の画素を再配置するときは、画素の合成処理は行わず、画素の再配置が終了した後の最終段階で画像合成が行われる。かかる構成によれば、入力チャンネルを容易に拡張することができる。また、合成ストリームを出力画像に同期して流すことにより、画像を出力する手前で再度フレームバッファなどで出力の同期をとる必要はなく、このために、入出力間の画像の遅延を短縮できる。   According to the above configuration, when rearranging the pixels of each input image, the pixel composition processing is not performed, and the image composition is performed at the final stage after the rearrangement of the pixels is completed. With this configuration, the input channel can be easily expanded. In addition, by sending the composite stream in synchronization with the output image, it is not necessary to synchronize the output again with a frame buffer or the like before outputting the image, and therefore, the delay of the image between input and output can be shortened.

また、フレームメモリ20の時間的アクセス制限を合成画素数と、出力チャンネル数に振り分けて利用できるため、画像合成装置の使用の自由度を増すことができる。例えば、フレームメモリ20を100MHzで動作可能な高速SRAMとすれば、出力画素速度(12.2727MHz)あたり8回の読み出しが可能となる。この8回を自由に振り分けを行うことができる。また、同一入力の画素どうしは合成しないという条件をつけると、より多くのチャンネルの画像出力を実現することができる。   Further, since the temporal access restriction of the frame memory 20 can be used by being distributed to the number of synthesized pixels and the number of output channels, the degree of freedom in using the image synthesizer can be increased. For example, if the frame memory 20 is a high-speed SRAM that can operate at 100 MHz, it is possible to read out eight times per output pixel speed (12.2727 MHz). The eight times can be freely distributed. Further, if a condition that pixels having the same input are not combined is added, image output of more channels can be realized.

また、合成ストリームのアドレス情報と画素の差し替えによる接続I/Oの低減を図ることができる。さらに、入力画像バッファへの読み出しのアクセスは、画素のヒット/ノーヒットに関わらず常時行うようにし、合成情報のアドレッシングを画素データに差し替えるか否かにより行っている。これにより、入力画像用のバッファに対して最速のアクセスが可能となる。   Further, connection I / O can be reduced by replacing the address information of the synthesized stream and the pixels. Further, read access to the input image buffer is always performed regardless of whether the pixel is hit or not, and whether or not the addressing of the composite information is replaced with pixel data. This enables the fastest access to the input image buffer.

<別実施形態>
本実施形態では、画像入力方式の一例としてNTSCを説明したが、これ以外の任意の画像入力方式の場合にも本発明は、応用できるものである。また、本実施形態では、画素数について640×480の画像を説明したが、これ以外の画素数の場合にも本発明は、適用できるものである。
<Another embodiment>
In the present embodiment, NTSC has been described as an example of an image input method. However, the present invention can also be applied to other arbitrary image input methods. In the present embodiment, an image of 640 × 480 has been described with respect to the number of pixels. However, the present invention can also be applied to other pixel numbers.

画像合成装置の全体構成を示すブロック図Block diagram showing the overall configuration of the image composition device 入力画像のマッピングを示す図Diagram showing input image mapping 合成テーブルの構成を示す図Diagram showing composition table composition 合成テーブルの1合成情報のデータ構造を示す図The figure which shows the data structure of 1 synthetic | combination information of a synthetic | combination table. 合成ストリームの生成過程を説明する図The figure explaining the synthetic stream generation process 合成テーブルデータの読み出しタイミングを説明する図The figure explaining the read-out timing of synthetic table data 合成ストリームの詳細な具体例を示す図A diagram showing a specific example of a composite stream 画素再配置装置による画素読み出し動作を説明する図The figure explaining the pixel read-out operation | movement by a pixel rearrangement apparatus. オーバレイの再配置を説明する図Diagram explaining overlay relocation 画像合成部における画像合成の方法を示すブロック図Block diagram showing the method of image composition in the image composition unit 3面のフレームメモリの切り替え構成を示す図The figure which shows the switching structure of the frame memory of 3 sides

符号の説明Explanation of symbols

1 NTSC入力ブロック
2 メモリブロック
3 画像合成ブロック
5 コンパクトフラッシュ(登録商標)
6 NTSCエンコーダ
10 NTSCデコーダー
20 フレームメモリ(入力メモリ)
30 画素再配置装置
30A 読み出しアドレス発生部
30B 画素ヒット判別部
30C 画素挿入部
31 オーバーレイパターン発生器
32 出力画像用同期信号発生器
33 FIFOバッファ
34 FIFOバッファ
35 画像合成部
40 合成テーブルデータメモリ
41 合成テーブルデータメモリ
1 NTSC input block 2 Memory block 3 Image composition block 5 Compact Flash (registered trademark)
6 NTSC encoder 10 NTSC decoder 20 Frame memory (input memory)
30 pixel rearrangement device 30A read address generation unit 30B pixel hit determination unit 30C pixel insertion unit 31 overlay pattern generator 32 output image synchronization signal generator 33 FIFO buffer 34 FIFO buffer 35 image synthesis unit 40 synthesis table data memory 41 synthesis table Data memory

Claims (2)

画像が入力される複数の入力チャンネルと、
各入力チャンネルに入力された画像データを読み出し可能に格納する入力メモリと、
各入力チャンネルに対応して設けられ、予め設定されたアドレス情報に基づいて、入力画像を構成する任意の画素を前記入力メモリから読み出し、出力画像の任意の位置に配置して出力する画素再配置装置と、
読み出すべき画素の前記アドレス情報と、その画素の合成比率情報とが少なくとも含まれ、かつ、出力画像を構成する個々の画素と対応した合成情報の集合体である合成テーブルを格納するデータメモリと、
このデータメモリから合成テーブルのデータを順次読み出して格納するバッファと、
前記バッファから格納されたデータを読み出して、合成ストリームとして各画素再配置装置へと送出する際に、出力画像と同期した形で送出するための同期信号発生部と、
前記画素再配置装置により、出力画像を構成する画素をすべて読み出して再配置した後に、出力画像として読み出された各画素について前記合成比率情報に基づく、画像合成処理をする画像合成部とを備え、
前記合成ストリームの前記合成情報のアドレス情報に対応する前記入力画像の画素を、画素再配置装置により読み出し、当該読み出された画素を当該アドレス情報部分に順次差し替えていくことで、出力画像を徐々に生成していくように構成したことを特徴とする画像合成装置。
Multiple input channels into which images are input,
An input memory that stores image data input to each input channel in a readable manner;
Pixel rearrangement that is provided corresponding to each input channel and reads out any pixel constituting the input image from the input memory based on preset address information, arranges it at any position in the output image, and outputs it Equipment,
A data memory that stores at least the address information of the pixel to be read and the composition ratio information of the pixel, and stores a composition table that is a collection of composition information corresponding to each pixel constituting the output image;
A buffer for sequentially reading out and storing the data of the synthesis table from this data memory;
When the data stored from the buffer is read out and sent to each pixel rearrangement device as a composite stream, a synchronization signal generator for sending out in a form synchronized with the output image;
An image composition unit that performs image composition processing based on the composition ratio information for each pixel read out as an output image after all the pixels constituting the output image are read out and rearranged by the pixel rearrangement device. ,
The pixel of the input image corresponding to the address information of the composite information of the composite stream is read by a pixel rearrangement device, and the output image is gradually replaced by sequentially replacing the read pixel with the address information portion. An image synthesizing apparatus characterized in that it is configured to be generated continuously.
前記入力メモリは、フレームメモリとしてのSRAMで構成され、
前記画素再配置装置は、前記アドレス情報に対応した画素が、入力画像にヒットするか否かを判別する画素ヒット判別部と、
この画素ヒット判別部による判別結果に関わらず、前記SRAMから画素を読み出すためのアドレスを発生するアドレス発生部と、
読み出された画素を出力画像を構成する画素として出力するか否かを制御する画素出力制御部とを備え、
前記画素出力制御部は、前記画素ヒット判別部でヒットしていないと判断され、ヒットされていない画素を読み出した場合には、読み出された画素を出力画像として用いずに破棄することを特徴とする請求項1に記載の画像合成装置。
The input memory is composed of SRAM as a frame memory,
The pixel rearrangement device includes: a pixel hit determination unit that determines whether a pixel corresponding to the address information hits an input image;
Regardless of the determination result by the pixel hit determination unit, an address generation unit that generates an address for reading out a pixel from the SRAM ;
A pixel output control unit that controls whether or not to output the read pixel as a pixel constituting the output image,
The pixel output control unit determines that the pixel hit determination unit does not hit and reads a pixel that is not hit , discards the read pixel without using it as an output image. The image composition device according to claim 1.
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