JP4412744B2 - フレーム・レート変換を伴うマルチフォーマット音声・映像制作システム - Google Patents

Description

【０００１】
発明の分野
この発明は、一般的に映像制作、写真画像処理、そしてコンピュータグラフィックデザインに関するもので、とりわけ高品位テレビ番組を含む、テレビ、その他の用途に使用される映像の業務用品質の編集と処理をすることができるマルチフォーマット映像制作システムに関する。
【０００２】
発明の背景
種々の番組配給方法（ケーブルＴＶ、ホームビデオ、放送など）を通じて利用可能なテレビチャンネル数が急激に増え続けており、それにともなう番組制作、とりわけ高品質のＨＤＴＶの番組、の需要が番組制作者にとり技術的にも経済的にも特別な課題となってきている。業務用の編集機や画像処理機器の値段は、Ｒ＆Ｄやその他の要因により、上がり続けているが、一方、パーソナルコンピュータを含む、一般向けのハードウェアに関しては、プロでない人、または初心者でも、十分に手の届くコストで、かなりの特殊効果を行うことができる。結果として、これら二つの分野の区別がつきにくくなっている。一般向けのＰＣベースの機器は現段階では業務用機器が持つ実時間でフル解像度の画像を処理できる能力を持ち合わせていないが、次々と紹介される新しい世代のマイクロプロセッサの処理はどんどん早くなっており、より高速で高解像度の適用業務に使えるようになってきている。さらに、メモリ回路やその他のデータ記憶装置の値段も継続して下がりつづけ、そのような機器の能力は劇的に増加してきている。そしてこれらの発展によって、ＰＣベースの画像処理システムを業務用の用途に使用する可能性が高まっている。
【０００３】
専用機器の分野に関しては、伝統的に二つの分野の業務用画像処理システムの発展に関心が持たれている。その一つは最高品質の映画の特殊効果を目的としており、そしてもう一つは現在の放送システムの現実と経済性の中で完全な３５ｍｍ劇場映画の品質を提供できるテレビ放送用を目的としている。従来の一般的な３５ｍｍ劇場映画の品質は、上映用で１２００本同等かそれ以上の解像度があり、カメラのネガティブでは２５００本かそれ以上の解像度があると思われてきた。これらを踏まえて、現在、審議されている画像方式は、２５００本かそれ以上の走査線を持つ映像システムを高レベルの制作用途として指向しており、階層構造的に高レベル制作のＨＤＴＶ方式から、ＮＴＳＣ、ＰＡＬへ下位変換することで導出できる互換性をもたせた方式になっている。提案されているほとんどのものが順次走査方式を使っているが、飛び越し走査も発展的な処理の一つとして認められた方式として検討されている。もう一つの重要な問題はコンピュータグラフィックと互換性がある方式である。
【０００４】
現在のコンピュータおよび画像処理の技術的な方向性は、１２００本より少ない走査線の制作機器を用いて画像を拡大し、上位変換する階層構造の方式により、画像を劇場上映用や映画の特殊効果用そして映画の記録用に変換できるようにすることである。さらに、一般用のハードウェアの発展は、これまで参照されたどの文献にも詳細に述べられていない主題である経済的な制作の観点に取り組むことを可能にしている。
【０００５】
発明の要約
本発明は、一般用のハードウェアをできるだけ利用して、経済的なマルチフォーマット映像制作システムを提供することである。本発明の好ましい実施例においては、高性能パーソナルコンピュータかワークステーションに特別の画像処理の機能を含ませて、入力した映像番組の編集と処理をユーザが行い、異なったフレーム・レート、異なったピクセルの大きさ、あるいは両方が異なった最終の方式の出力番組を制作することを可能にする。このシステムの内部制作方式は、標準テレビ、ワイドスクリーンテレビ、高品位テレビ、そして映画に関連する、現存する、そして将来計画されている方式に最大の互換性を提供できるように、選択されている。映画と互換性をもたせるために、内部制作方式のフレーム・レートは好ましくは毎秒２４フレーム（２４ｆｐｓ）である。画像は、個々の適用業務の特定の要求を充足させるように、システムにより拡大・縮小して、リサイズされ、そしてフレーム・レートは、フレーム間補間によって処理されたり、あるいは伝統的に使われている毎秒２４から３０フレームに変換する３：２プルダウンにより処理される。単純なスピードアップ（２４ｆｐｓから２５ｆｐｓ変換）あるいはスローダウン（２５ｆｐｓから２４ｆｐｓ変換）再生、または非同期の読み出しそして書き込み能力を持つ番組記録設備を使用しても、フレーム変換を処理できる。
【０００６】
本発明は、複数のインターフェース機器で構成されていて、それはある入力方式の映像番組を標準・ワイドスクリーンの方式の画像を表す出力信号に変換するための標準・ワイドスクリーン・インターフェース機器を含み、そして付属の表示機器に信号を出力する。高品位テレビインターフェース機器は、入力した方式の映像番組をＨＤＴＶの方式の画像を表す出力信号に変換するように作用して、そして表示機器に信号を出力する。映像番組入力、グラフィック・プロセッサ、そしてオペレータ用のインターフェース間を通信、操作する集中制御器は、オペレータがグラフィック・プロセッサによって、テレビインターフェースを使用して、一つあるいはそれ以上の変換ができるように命令を出すことができる。
【０００７】
本発明は、このように、低価格の一般用のハードウェアを使用してそして高いＳ／Ｎ比を維持するために、比較的低いピクセルの大きさでの制作を促進する。そして、その後に、高品位方式の最終番組に結果を拡大します。これは、本発明と競争している研究方法とは、対照的である。そのやり方というのは、高解像度で扱うことを推薦していて、必要ならば、より低価格の方式に下方変換するといったものであり、本発明が削減しようと努力している高いコストの専用のハードの必要性を助長するものとなっている。さらに、柔軟性のある記録及び再生装置により、番組素材の再生を広範囲に制御して、フレーム・レートを調整して変更ができる。そして、器材が別の場所にあるなど、番組素材のフレーム・レートを直接制御が現実的でない場合、あるいは多くの場所で受信し、同じ供給信号の再生の一連のデータから違ったフレーム・レートの出力を同時に出す場合は、番組再生の開始時間と終了時間を変更できるようにする。本発明は、商業的実用に際しては、パン・スキャンの情報とそして地域的あるいは地理的販売計画により視聴を制限することを認識する情報などの強調した情報を受け付けて、処理できるようになっている。
【０００８】
図の簡単な説明
図１Ａから１Ｄは、好ましいピクセルの画像アスペクト比および代替的な画像アスペクト比を示す概略図。
図２は、ディスク・ベースの映像記録の機能を示す概略図。
図３は、マルチフォーマット音声・映像制作システムを構成する部分を示す概略図。
図４は、フレーム・レート変換を実行するために非同期の読み出しおよび書き込み能力を有する、映像番組記録手段の他の実施例を示すブロック図。
図５は、マルチフォーマット音声・映像制作システムの、種々の現存するそして計画されている表示方式への相互関係を示す図。
図６は、放送局、衛星受信器、そしてデータネット・ワークインターフェースから供給される信号を含む、完全なテレビ制作システムの実施例を示す概略図。
図７は、いくつかの最も一般的なフレーム・レート選択間の変換方法のための好ましい方法を示す図。
図８は、マルチフォーマットに使用するユニバーサル再生機器の実施例を示すブロック図。
【０００９】
本発明の好ましい実施例の詳細の説明
本発明は、主として、現在そして未来の画像処理やテレビの方式と互換性を保ちながら、アスペクト比、解像度、そしてフレーム・レートの相互関連性を確立する為に、不可欠なフレーム・レート変換を含む、異なる画像処理またはテレビ方式の変換に関する。
これらの方式は、現在実用のマルチスキャン・コンピュータ・モニタ上に表示可能なピクセルの大きさの画像、そしてこれらのモニタの能力を越える高いピクセル数のフレームを見ることができるよう計画される専用のハードウェアも含む。
【００１０】
画像は、各々の用途の特定な必要性を充足させるように、システムによって、大きく、あるいは小さくリサイズされる。そしてフレーム・レートは、フレーム間補間または伝統的な方法、例えば（毎秒２４から３０フレームに変換され、映画からＮＴＳＣ変換）３：２プルダウン、またはフレーム速度自身（ＰＡＬのテレビ表示の為に、２４から２５ｆｐｓに）を早めること、により対応されている。
【００１１】
リサイズの操作は、画像のアスペクト比の保存を含むか、あるいは、ある部分を切り落とすことにより、画像を圧搾するようなノンリニアの変化を行うことにより、パン操作やスキャン操作やその他のために映像の中心を変化させること、によって、アスペクト比を変えることができる。
【００１２】
映画が、しばしば普遍方式として参照される（これは、主として、３５ｍｍの映画機器が標準として、世界中で使用されているからである）。好ましい内部あるいは“制作”のフレーム・レートは毎秒２４フレームが提案されている。この選択は、２４フレームの速度が、３０フレームより感度の高いカメラの実現を可能にする、追加の長所をさらに持つ。これは、順次走査を使用するシステムにとっては、より一層重大である（なぜならばある他の提案によるシステムにおいては、そのレートは毎秒６０フィールドに対して、毎秒４８フィールドになるから）。
【００１３】
選択された画像の大きさは、通常のＣＣＤタイプのカメラを使用することが可能であるが、全体の信号の回路を通して、直接にデジタル処理を使用することが好まれ、そしてこれは、典型的アナログＲＧＢ処理回路を完全なデジタル回路で入れ替えることによって実現される。制作の効果は、いかなる大きさの画像が適切であっても行うことができ、そして記録するために、リサイズされる。画像は、可搬型ハードディスク、可搬型媒体のハードディスクドライブ、光学か光学磁気ベースのドライブ、あるいはテープベースのドライブを使用した記録機器に好ましくは圧縮されたデータの形で、デジタルデータを書き込むことにより記録される。画像処理のデータ速度とディスクドライブとの読み書きが早くなるので、現在数秒必要としている多くの処理はすぐに実時間で達成できるようになり、遅い速度で映画のフレームを記録する必要がなくなる。スローモーションやファーストモーションのようなその他の制作効果も組み込まれ、そして今日の技術で、どうしても限界があるのが、これらの効果のフレーム処理速度だけである。特に、ノンリニア編集、アニメーション、そして特殊効果のような技術は、このシステムの実現から有利になる。音声の場合に、データ速度の必要条件は、音質に大きく機能する。音声信号は、制作の為に、インターロックされた、または同期されたシステムによって、別々に扱われることができ、あるいは音声データは映像データストリームの間に交互に挿入できる。この方法の選択は、望まれる制作処理のタイプにより、そして現在の技術の限界による。
【００１４】
幅広い種々の表示方式と機器の構成が本発明に適用できるが、このシステムは、現在利用可能な機器および方法に最も互換性があるように、説明される。
【００１５】
図１Ａは、互換性のあるシステムの画像のサイズおよびピクセルの大きさの一つの例を表わしている。選択されるフレーム・レートは、映画の要素との互換性の為に、毎秒２４フレーム（２：１のインターレースで）が好まれ、選択される画像のピクセルの大きさは、全てのＨＤＴＶシステムに予定されている１６：９のワイドスクリーンアスペクト比に互換性を持たせる為に、１０２４ｘ５７６（０．５６２５Ｍｐｘｌ）が好まれ、そして通常の４：３のアスペクト比が、ＰＡＬシステム（７６８ｘ５７６−０．４２１８７５Ｍｐｘｌ）に使用される。全ての実施例においては、他のピクセルの形も使用できるが、正方形のピクセルによることが好まれる。
【００１６】
２０４８ｘ１１５２（２．２５Ｍｐｘｌ）へのリサイズ（多くの画像処理ソフトのパッケージで実用的な良く知られた複雑なサンプル技術を使用するか、あるいは代わりに、これから説明するハードの回路を使用して）は、ＨＤＴＶ表示に、あるいは劇場上映システムにも向いた画像を提供する。そして、さらなる４０９６ｘ２３０４（９．０Ｍｐｘｌ）へのリサイズは、最も要求の厳しい制作効果にも適応できる。画像は、１６：９のワイドスクリーンＴＶフレームの為に５：１にデータ圧縮され、あるいはＨＤＴＶの為に１０：１に圧縮される。データ・ファイルは、そして通常のディスク・ドライブに記憶されるが、ＲＧＢのワイドスクリーンのフレームでは、だいたい８．１ＭＢ／ｓｅｃだけ必要で、ＲＧＢのＨＤＴＶのフレームでは１６．１ＭＢ／ｓｅｃだけ必要とする。
【００１７】
本発明のもう一つの実施例は、図１Ｂに示されている。この場合、ユーザは、４：３のアスペクト比で撮影される、映画制作に一般的に使用される技術に従う。ワイドスクリーンに上映される時は、フレームの上と下がアパチャープレートにより遮られて、画像が望むアスペクト比（典型的に１．８５：１か１．６６：１）を表す。
【００１８】
もし元の画像の方式が、４：３の比で、１０２４ｘ７６８のピクセルの大きさで、毎秒２４フレームで記録されたならば、全ての画像処理は、この大きさを保ちます。現存の方式との完全な互換性は、大きさを変えてこれらの画像から直接にＮＴＳＣやＰＡＬの画像を制作できることで実現される。そして前述のワイドスクリーン画像は、画像の上から９６本の列を、そして画像の下から９６本の列を取り除いて、結果として、上記で説明した、１０２４ｘ５７６の画像の大きさになって提供される。これらの方式のそれぞれのデータの容量は０．７５Ｍｐｘｌになり、そして上記で説明したデータ記録の必要条件は、同様に影響されます。
【００１９】
本発明の他の実施例が、図１Ｃに描かれている。このシステムは、ＦＣＣ（連邦通信委員会）のＡＴＳＣ（アドバンスド・テレビジョン・スタデイ）研究委員会によって検討され、そして幾つか提案されているデジタルＨＤＴＶフォーマットの中で、推薦されている画像の大きさに従う。採用されるとされるこの方式は、１２８０ｘ７２０のピクセルの大きさを持つワイドスクリーンを想定しています。これらの画像の大きさ（毎秒２４フレーム、２：１のインターレースで）を使用して、現存の方式との互換性は、その画像のそれぞれの側から、１６０本の縦線を取り除くことによって、このフレームサイズから得られるＮＴＳＣとＰＡＬの画像として、実現できる。その結果として、９６０ｘ７２０のピクセルの大きさを持つ画像になる。この新しい画像は、大きさを変えて、ＮＴＳＣの６４０ｘ４８０か、ＰＡＬ比の７６８ｘ５７６のピクセルの大きさを持つ画像を創る。それに対応したワイドスクリーンの方式は、それぞれ、８５４ｘ４８０そして１０２４ｘ５７６になります。この場合、１２８０ｘ７２０のピクセルの大きさを持つ画像は、０．８７８９０６２５Ｍｐｘｌを含み、１６：９のアスペクト比につきおおよそ８００本のＴＶ水平解像度の画像に対応する。さらに、ＦＣＣのＡＴＳＣで評価中のこのシステムは、また、二つのクロミナンス信号の１０分の１を想定し単に６４０ｘ３６０のピクセルの詳細さが維持される。従って、上記で説明されたこのデータ記録の必要条件は同じ様に影響される。プログレッシブ走査での毎秒２４フレームの開発の方向は、２０４８ｘ１１５２のピクセルの大きさを持つ画像を制作する以前に説明した方法を使用するように、はっきりと明示され、そして実際的でもある。
【００２０】
本発明のさらなる別の実施例を、図１Ｄに示す。図１Ｂの参照で説明したシステムでのように、ユーザは、４：３のアスペクト比の画像で撮影される映画制作に一般的に使用される技術に従う。ワイドスクリーン方式の画像として上映された時、アパチャープレートによって上と下の場所が再び遮られて、画像が望まれるアスペクト比（典型的に１．８５：１か１．６６：１）を表示する。元の画像方式が、４：３の比で、そして１２８０ｘ９６０のピクセルの大きさで、毎秒２４フレームで記録されているので、全ての画像処理はこれらの大きさを保ちます。現存の方式との完全な互換性は、大きさを変えることにより、これらの画像から直接にＮＴＳＣとＰＡＬの画像を制作できる結果を生み、そして前述したワイドスクリーン画像は、画像の上から１２０本の横列のピクセルを、画像の下から１２０本の横列のピクセルを取り除きくことで提供され、結果として、上記で説明した１２８０ｘ７２０の画像サイズになる。これらのフレームのそれぞれのデータ容量は、０．８７８９０６２５Ｍｐｘｌで、そしてデータ記録の必要性は同じ様に影響を受ける。
【００２１】
ここに説明されたどの場合でも、位置と画像の中心の信号をデータストリームの中に含むことにより、パンとスキャン操作を実行する為に受像機か表示モニタが利用できる情報を含むことができる。そしてその情報により、表示装置のアスペクト比と違う信号を適切に表示することができる。例えば、ワイドスクリーン方式で送信された番組が、今までの一般的な４：３のアスペクト比の表示器が自動的に適切な位置にパンするように、画像の中心の位置を変えるように指示する情報を含む。クレジットや特別なパノラマ映像の表示には、モニタはオプションとしていっぱいのレターボックスに切り替えることができるか、画像を中心にして中間の状態に対応する情報を含むように画像の両側面を取り去ったいっぱいの高さといっぱいの幅で表示装置の画像の上下を何もないようにしたレターボックスとの中間のような画面に大きさを変える。この位置と大きさの情報は、使用する表示方式の制限の中で、元の素材の芸術的価値を維持できるように、映画から映像に変換する時の典型的な操作であるパンとスキャンをオペレータが制御することで決定される。
【００２２】
通常のＣＣＤ素子カメラは、ｆ８で２０００ｌｕｘの感度で、そしてＳ／Ｎ比６２ｄＢで、水平輝度（Ｙ）解像度８００本以上、４：３のアスペクト比の画像を創る。しかし、典型的なＨＤＴＶカメラでは、１，０００ＴＶ本の解像度と、同様な感度で、広帯域アナログ増幅器とＣＣＤ素子の物理的大きさの制限により５４ｄＢだけのＳ／Ｎ比の画像を創る。
【００２３】
本発明のカメラシステムは、より一般的ＣＣＤ素子を使用しながら、コンピュータでの画像のリサイズによりＨＤＴＶタイプの画像を創ることで、より改善されたＳ／Ｎ比を維持できる。この新しい設計手法に沿ったカメラを実際に具体化することで、大規模な照明の用意の必要がなくなり、それによりロケーション制作での発電機そして、スタジオ用途でのＡＣ電源の需要を少なくすることができる。
【００２４】
ＣＣＤベースのカメラで、赤と青のＣＣＤの画素は合わせ、緑のＣＣＤ画素は１／２ピクセル幅だけ水平にずらして装着することで、見かけの解像度を上げる技術が一般的である。この場合、画像情報は位相があっているが、アリアジングのために擬似情報は位相がずれている。三つのカラー信号が混合された時、画像情報は、そこなわれていないが、ほとんどのアリアス情報は、打ち消される。この技術は、対象が単一の色である時は、きわめて効果が少なく、アリアス情報を抑える為に、それぞれのＣＣＤに光学低域フィルターを実装するのが一般的な方法である。さらに、この技術は、コンピュータベースのグラフィックスには、カラーのピクセル画像が常に合っているので、用いる事ができない。しかし、一般的用途の映像では、この画素ずらしの適用結果は、見かけの輝度信号（Ｙ）の水平解像度を、約８００本に上げることができる。
【００２５】
累進的により大きい容量および速いデータ送信速度のハードディスクドライブが利用可能になることで、継続的により長い番組時間、そして高い解像度の画像の表示を実時間で可能にする。前述したデータ速度で、ワイドスクリーンフレームは、毎分４８６ＭＢが必要であり、そのことから、現在実用の１０ＧＢのディスクドライブは、２１分以上の映像を記録できる。今後予想される１００ＧＢのディスクドライブ（２．５インチか３．５インチのコバルトクロームを使用したディスク、バリウムフェライト、あるいは他の高密度磁気記録素材を使用して、）が実用になった時、これらの機器は２１０分あるいは３．５時間の映像を記録できる。この用途で、データ記録機器は、編集や制作活動を容易にすることができ、そしてこれらの機器が、ベータカムや報道（ＥＮＧ）カメラで、そして映像制作で現在使用される映像カセットと全く同じ様に働くことが期待される。
【００２６】
このデータ記録機器は、可搬型記録媒体の、磁気、光学、光学磁気ディスクドライブによって、あるいはＰＣＭＣＩＡの標準のような、可搬型ディスクドライブ機器によって、実現される。ＰＣＭＣＩＡ媒体は、１．８インチの大きさで、一方の可搬型媒体の記録機器は、この限界に制限されるのではなく、そして２．５インチか３．５インチディスクのようなより大きい媒体を働かせることができ、これによって、より長い継続番組のデータ記録をできるようにするか、あるいは同じ大きさの媒体の限界の中で、データ圧縮比を低くするか、より高いピクセル数の画像を記録するように適応できる。
【００２７】
図２は、映像カメラの中であるいは分離された編集と制作設備の中で働く記録機器ベースのデジタルレコーダーの機能図を示す。示されているように、可搬型ハードディスクドライブ７０は、バス制御器７２を通して、インターフェースされる。実際には、光学、あるいは光学磁気ドライブのような、代わりの記録方法が、ＳＣＳＩかＰＣＭＣＩＡのような種々のインターフェースバス方式により、使用できる。このディスクドライブシステムは、現在、毎秒２０ＭＢのデータ送信速度を達成していますが、より高速なデータ送信速度または高容量可搬型メモリモジュールのような他のデータ記録機器が待ち望まれている。
【００２８】
マイクロプロセッサ７４が、６４ビットか、それより広いデータバス８０を制御し、種々の構成部分をまとめる。現在、実用のマイクロプロセッサは、ＤＥＣ社のＡｌｐｈａ２１０６４、あるいはＭＩＰＳ社のＭＩＰＳ R４４００が含まれるが、将来においては、データ送信速度毎秒１００ＭＢを維持することができる、既に紹介されたＩｎｔｅｌ社のＰ６あるいはＰｏｗｅｒＰＣ６２０に依存する。７６に示されている２５６ＭＢまでのＲＯＭは、７８に示されている２５６ＭＢあるいはそれ以上のＲＡＭのように操作用に使用される。
【００２９】
現在のＰＣベースの映像制作システムは、複雑な編集効果ができるように最低６４ＭＢのＲＡＭを装備している。グラフィックプロセッサ８２は、入力映像信号８４と、出力映像信号８６を処理するのに必要な、種々の巧みな操作を行う専用のハード・ウェアを代表します。それらの信号は、ＲＧＢの方式で示されているが、入力か出力は、Ｙ／Ｒ−Ｙ／Ｂ−Ｙ、ＹＩＱ、ＹＵＶ、あるいは他の普通に使用されている代わりの方式で構成できる。
【００３０】
とくに、プロセッサ８２のソフトベースの実現は可能であるが、標準・ワイドスクリーン信号（ＮＴＳＣ／ＰＡＬ／ワイドスクリーン）には５：１のデータ圧縮を働かせるシステムと共に、そしてＨＤＴＶ信号（上で説明されたように、２０４８ｘ１１５２の）には１０：１のデータ圧縮比を働かせるシステムと共に、ハードウェアベースで実現されることが好まれる。このデータ圧縮の多くの実用的なオプションの一つの例は、現在実用なモーションＪＰＥＧシステムです。画像のリサズは、Genesis Microchip社のｇｍ８６５ｘ１かｇｍ８３３ｘ３のような、専用マイクロプロセッサによって実行されます。
【００３１】
音声信号は、ＦＣＣによって既に評価中のデジタルテレビ送信のいくつかのシステムの中で提案されているようなデータストリーム中に、あるいは、マイクロソフト社のＡＶＩ（音声・映像の交互の重ね合わせ）ファイル方式のようなマルチメディア記録仕様で使用される音声・映像信号をまとめるのに実用的な方法の一つによって、含み込まれる。代わりのものとしては、音声信号を記録する独立したシステムが、同じシステムと電気回路によって制御された分離したデジタル記録設備を働かせることによってか、あるいは上記で説明されたカメラシステムの外部の完全に分離した機器を実現することによって、具体化される。
【００３２】
図３は、マルチフォーマット音声・映像制作システムを構成する構成部分を示す。図２のコンピュータ・ディスク・ベースの記録システムの場合のように、インターフェースバス制御器１０６は多様な記憶装置へのアクセスを提供し、特定の適用業務に適合するように、内部ハードディスクドライブ１００、テープバックアップドライブ１０２、可搬型媒体を持ったハードディスクドライブあるいは可搬型ハードディスクドライブ１０４、または図示しないが光学、光磁気または磁気記録技術を使用した他の可能な大容量データ記録器を含むことが好ましい。実現されるインターフェースバス標準としては、とりわけＳＣＳＩ−２、あるいはＰＣＭＣＩＡを含む。データは、マイクロプロセッサ１１０の制御のもとでこれら機器間を相互に送信される。現在、データバス１０８は、図３のコンピュータ・ディスク・ベースの映像記録装置に推薦されるようなマイクロプロセッサを使用した６４ビット幅で示されているように操作されるが、ＰｏｗｅｒＰＣ６２０のような、より高性能のマイクロプロセッサが実用になりしだいデータバスは、１２８ビットに適応するように広げられる。そして、一つのプロセッサが１，０００ＭＩＰＳの目標が期待され、複数の並列処理の使用ができるようになる。必要なソフトウェアを支援するには２５６ＭＢまでのＲＯＭ１１２が予想され、そして最低でも１，０２４ＭＢのＲＡＭ１１４が、複雑な画像処理、フレーム間補間、そして洗練された制作効果に必要なフレーム補間を可能にし、種々の画像方式間の変換を可能にする。
【００３３】
このシステムの重要な点は、一般的に１１６と示されたグラフィックップロセッサの柔軟性である。結果的には、専用のハードウェアが画像処理や拡大・縮小のような操作に最も良い性能を発揮するが、これらの機能を想定したシステムは必要条件ではない。三つの別々のセクションが、三つの分類された信号を処理するように働く。以下に説明するように映像入力と出力信号は、例えば、ＲＧＢとして、示されるが、Ｙ／Ｒ−Ｙ／Ｂ−Ｙ、ＹＩＱ、ＹＵＮ、あるいは他の代わりのものどれでもこの実施例の一部として働かすことができる。一つの可能性のある具体的実施例としては、下記に説明されているようにそれぞれのセクションに別々の回路基板を作ることで、現在、あるいは未来のＰＣベースの電気的そして物理的相互接続の標準と互換できるようにこれらの基板が製造される。
【００３４】
標準・ワイドスクリーン・映像・インターフェース１２０は、１０２４ｘ５７６か１０２４ｘ７６８の画像サイズ内で操作するように構成され、デジタルＲＧＢ信号を処理する為に受け入れて、一般的に１２２に示されているこれらの方式のデジタルＲＧＢ出力を創る。Ｄ／Ａ変換器および関連したアナログ増幅器を持った従来型の内部回路は、内部画像をアナログＲＧＢ信号とコンポジット映像信号を含む２番目のセットの出力に変換するように働く。これらの出力は、通常のマルチスキャン・コンピュータ・映像モニタか、ＲＧＢ信号入力（示されていない）機能を持った一般的映像モニタのどちらかに選択的に供給される。三番目のセットの出力は、アナログＹ／Ｃ映像信号を供給する。グラフィックプロセッサは、これらの信号を標準ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、あるいはＳＥＣＡＭのフォーマットで受けたり、あるいは出力したりするように構成される。そして追加として、医療画像あるいは他の特別な用途に用いられる他の方式、またはコンピュータグラフィック用のどのような望まれる方式、でも利用できるように構成される。
【００３５】
これらの毎秒２４フレームの画像を３０フレーム（実際には２９．９７フレーム）ＮＴＳＣと２５フレームＰＡＬへの変換は、映画素材を走査するのに使用されているのと同様の方法で実施される。すなわち、一般的な３：２プルダウンのフィールド処理を使用してＮＴＳＣに、あるいは画像を毎秒２５フレームのより早い速度で走らせることによってＰＡＬに変換する。他のＨＤＴＶのフレーム速度、アスペクト比、そしてライン速度に対しては、フレーム内およびフレーム間補間そして画像変換が、コンピュータグラフィックやテレビの分野で良く知られている同等の技術を使って実行できる。
ＨＤＴＶ映像インターフェース１２４は、２０４８ｘ１１５２か２０４８ｘ１５３６の画像サイズ（必要ならばリサイズして）内で操作することを目的として、デジタルＲＧＢ（あるいは代わり）の信号を処理の為に受け取り、そして１２６に一般的に示されているように、同じ画像方式でデジタル出力を創る。標準・ワイドスクリーンインターフェース１２０の場合と同様に、Ｄ／Ａ変換器および関連したアナログ増幅器を有する従来型の内部回路は、内部画像を変換して、二つ目のセット出力であるアナログＲＧＢ信号とコンポジット映像信号にするために使用される。
【００３６】
図３に示されているグラフィックプロセッサ１１６の三つ目の部分は、映画出力映像インターフェース１２８で、レーザーフィルムレコーダーのような機器と使用することを目的とした特別な映像出力１３０を含む。これらの出力は、以下に説明する方式変換に必要なリサイズ技術を使用して、内部で使用される画像サイズから４０９６ｘ２３０４か４０９６ｘ３０７２の画像サイズを提供できるように構成されることが好ましい。映画用の標準のフレーム・レートは毎秒２４フレームであるが、ある制作には毎秒３０フレーム（特にＮＴＳＣの素材の時）が使用され、あるいは毎秒２５フレーム（特にＰＡＬの素材の時）が使用される。そしてこれら代替フレーム・レートは、内部方式または出力方式の代替画像サイズおよびアスペクト比と同様に、本発明の予想される適当な応用である。すなわち、内部の毎秒２４フレーム番組素材は３：２プルダウンによって毎秒３０フレームに変換され、ＰＡＬ方式の素材では、フィルムプロジェクターで毎秒２４フレームを自動的に毎秒２５フレームで回転させることにより変換できる。
【００３７】
図３には、このシステムの幾つかの追加の機能が表わされている。グラフィックプロセッサは、カラープリンタでの使用に必要な特別な出力１３２を含む。スクリーン表示から最も高い品質の印刷を生み出す為には、プリンタの解像度を画像の解像度に合わせて調整する必要があり、そしてこれは、システムによって創られる種々の画像サイズに対して、グラフィックプロセッサによって自動的に最適化される。さらに、光学画像をシステムの中に取り入れる静止画像スキャナあるいはフィルムスキャナで構成される画像スキャナ１３４を含む。オプションのオーディオプロセッサ１３６は、１３８で一般的に示されるアナログまたはデジタルの形式のどちらでも音声信号を受け取れるように用意されて、アナログかデジタル形式のどちらの信号も出力する。ここで説明されているような映像信号と内部混合された音声を含む素材は、オーディオプロセッサに送られ、編集活動および他の機器へのインターフェースを行う。
【００３８】
図３は、それぞれの種類の信号入力の一つの組みだけを示すが、このシステムは同時に複数のソースからそして種々の方式の信号を扱うことができる。望まれる性能レベル、画像サイズ、そして信号のフレーム・レートに応じて、このシステムは、複数のハードディスク機器または大容量記憶手段とバス制御器そして複数のグラフィックプロセッサと共に実現されることができる。そこで実況カメラ信号、記録された素材、そしてスキャンされた画像のどの組み合わせも統合する事を可能にする。改良されたデータ圧縮機構とハードウェアのスピードの発展は、実時間で、累進的に高いフレーム・レートと画像サイズを処理することを可能にする。
【００３９】
単純な再生によりＰＡＬ信号を出力することは大きな問題ではない。何故なら記録された映像信号は望まれるどのようなフレーム・レートでも再生でき、映画の素材が毎秒２５フレームで表示されることには差し支えが無い。実際これは、ＰＡＬとかＳＥＣＡＭのテレビの国々で映画から映像テープに移すのに使われている標準の方法である。ＮＴＳＣと映画速度の画像の両方を同時に出力することは、３：２のフィールドの交互挿入の方法で行うことができる。５ｘ２４＝２ｘ６０すなわち二つのフレームを五つの映像のフィールドに散らばらせる。このように同時に毎秒２４フレームの映画の画像と毎秒３０フレームの映像の画像を再生することが可能になる。３０ｆｐｓとNTSCの正確な２９．９７ｆｐｓの速度の違いは、システムのフレーム・レートを２３．９７６ｆｐｓに少し改造することにより僅かなものとできる。これは普通の映画上映では気がつかないし、普通の映画の速度から許容できる逸脱である。
【００４０】
しかし、２４ｆｐｓの制作用途に構成されたシステムから２５ｆｐｓのＰＡＬタイプの出力を管理すること（またその逆の場合）は、説明すべき技術的課題を提供する。図４を参照して、これらの変換とその他のフレーム・レートの変換を実現するための一つの方法を説明する。デジタル番組の信号４０４は信号圧縮回路４０８に供給され、もし入力番組の信号がアナログの形４０２で供給されているならば、その時は、Ａ／Ｄ変換機４０６で処理されてデジタル形式に代えられる。
【００４１】
信号圧縮器４０８は実効データ速度を落とすように、入力の番組の信号を処理する。それは業界においてよく知られているＪＰＥＧやＭＰＥＧ−１やＭＰＥＧ−２などの一般的に使われているデータ圧縮方法を使用する。この代わりに、デジタル番組の信号４０４はデータ圧縮された形で供給される。この時点で、デジタル番組の信号はデータバス４１０に供給される。たとえば、記憶手段Ａ４１２と記憶手段Ｂ４１４として示された幾つかの高容量デジタル記憶器が設けられて、制御器４１８の管理のもとに、デジタルバス上４１０に供給されたデジタル番組の信号を記録する。二つの記憶手段４１２と４１４は交互に使われて、一つが容量がいっぱいになるまで、ソース信号を記録する。この時点で他方の記録手段が同じくその容量がいっぱいになるまで、番組の信号を記録し続ける。最大番組記録容量は、入力信号のフレーム・レートやピクセルでのフレームの大きさやデータの圧縮比や記憶手段の全体の数と容量などのような種々の要因により決められる。利用できる記憶容量がいっぱいになった時は、このデータ記憶方法は自動的に以前に書き込まれた信号の上に再び書き込まれるようになる。さらに追加の記録手段が追加されれば、時間の遅延とフレーム速度の変換の容量は増加する。全ての記憶手段が同じタイプあるいは同じ容量である必要は無い。実際に記憶手段は一般に実用になっている記憶技術のどれでも使うことができる。例えば、磁気ディスクか光学あるいは磁気光学ディスクまたは半導体の記憶装置などである。
【００４２】
番組信号の再生開始が望まれる時は、制御器４１８の管理の下でそしてユーザ・インターフェース４２０を通して、信号プロセッサ４１６が備えられている種々の記憶手段から記録された番組の信号を取り出す。そして必要とされるどのような信号変換も行う。例えば、もし入力の番組の信号が６２５本の放送システムに対応する２５ｆｐｓの速度で供給されたならば、信号処理器は画面の大きさを調整して５２５本の放送システムに対応する３０ｆｐｓの信号に変換されるようにフレーム間補間がされます。ＰＡＬからＮＴＳＣなどへのカラー信号符号化システム変換からフレームの大きさの変換やアスペクト比の変換のような他の変換も必要ならば行われる。信号プロセッサの出力は４２２として示されるデジタル形式となりその後利用できる。さらにＤ／Ａ変換器４２４により処理してアナログ形式で４２６として利用できる。実際には、別個のデータバス（図示されない）が出力信号を供給する。そして記録手段は、映像表示用途につかわれているデュアルポートＲＡＭかマルチヘッドアクセスのディスクあるいはディスク記憶器などのようなデュアルアクセス（同時利用）の方法を用いることができ、それにより同時にランダムアクセスで読んだり書き込んだりできるように構成できる。単一ヘッドの記録手段で実行する場合は、それに合った入力と出力のバッファ機構を備えて、記録・再生のヘッドの物理的な位置変換の時間を許容する。
【００４３】
上述した形式の同期された記録および再番組能力を有する番組の記録手段の使用の際、もし再生開始前にその番組の全てが記録されることがわかっていれば、入力と出力信号の流れの間に何も重なる部分がなくなる。どの記録された方式が最も少ない記憶装置を必要とするかに依存するが、最初の記録の前か後のいずれかにおいて番組の所望のフレーム変換を行うことが、典型的に効率が良い。例えば、番組の入力が毎秒２４フレームの速度であれば、そのプログラムはたいていそのフレーム・レートのまま受け取り記録し、そして出力する時により高いフレーム・レートに変換することが最も効率が良い。
【００４４】
さらに、特定の出力方式に変換される前に、番組の全体が記録されるような場合には、記録のビット単位のコストの低いことを考慮して、テープによる方式で番組を記録するかまたは新しい高容量ＤＶＤディスクの方式で記録するのが最も効率が良い。もちろん、通常の高容量ディスク記憶装置を使用することもできるし、その記録容量が増え続けそしてコストが減少し続けているので、より実用的になるであろう。もし番組が入力されるか記録される間のフレーム・レートとは異なるフレーム・レートで出力すべきことがわかっている場合は、ディスクに記録し、上記で説明した技術の一つを使って、継続するかたちでフレーム・レートの変換を行うことが最も好ましい。この場合、高容量映像記録は実際に最も早い十用的アクセス時間を提供できる大きい映像バッファの役割を担う。経済的な考慮やその他の要因にも依存するが、全ての固体の半導体タイプを使う場合を含む、その他の記憶手段も使える。
【００４５】
他の実施例として、マルチフォーマット映像／音声制作システムの記憶手段１００または１０４は、二重のヘッド再生機能を備えていて、そして（１２０、１２４と１２８として示されている一般的なハードウェアと同一である）普通のグラフィックプロセッサのハードウェアの機能に類似している二つ目のセット（図示ない）のグラフィックプロセッサのハードウェアを装備している。そして、（１２２、１２６、１３０と１３２として示される一般的な設備と同一である）類似した信号出力の機能を有する。この場合、この二つのヘッドはそれぞれ独立に動き、同時に、違ったフレーム・レートで非同期再生することができる。すなわち、一つのヘッドは一つ目のフレーム・レート（例えば、２５ｆｐｓの）に対応する一連のデータを提供できるように操作されて、その間二つ目のヘッドは二つ目のフレーム・レート（例えば、２４ｆｐｓの、次に３：２プルダウン技術を使用して、３０ｆｐｓに変換される）に対応する一連のデータを提供できるように操作される。明らかに、このシステムの記憶手段と内部バスの構成の両方とも、同時に二つの信号の流れを供給するため、非常に増大したデータ速度を支援しなければならない。そうでなければ、代わりに、二つ目の別個のデータバスが提供される。
【００４６】
ある特定の用途の場合、より複雑な変換方法が必要とされる。例えば、従来の設計のフレーム・レート変換システムにおいて、もし番組の信号が２４ｆｐｓのレートの方式を２５ｆｐｓのレートで表示したいのであれば、２５ｆｐｓのレートで信号を供給できるようにソースの信号の再生する速度を単純にあげれば良いことは、よく知られている方法である。これは２４ｆｐｓの映画素材を２５ｆｐｓのＰＡＬの方式に変換するのに使用される手順である。しかし、これを実現するには、出力信号のユーザがソース信号の再生に関して制御することができなくてはならない。広域送出システム（直接の放送衛星による送出のような）においては、これは不可能なことである。２４ｆｐｓで送出されたソース信号は良く知られている３：２プルダウンの技術を使用して、３０ｆｐｓに変換することは容易であるが、２５ｆｐｓへの変換は容易にでない。それは２４フレーム進行にフレーム間補間をするに必要な処理回路は高価で複雑だからである。
【００４７】
しかし、図４のシステムを使っての変換は簡単である。もし、例えば、１２０分続く２４ｆｐｓの番組がその方式で送信されるならば、全体で１７２，８００（１２０分ｘ６０秒ｘ２４フレーム）フレームがあり、２５ｆｐｓでのスピードを早めた番組の表示は、入力のフレーム・レートは毎秒につき一フレームづつ、番組全体を通しては７，２００フレームだけ、出力のフレーム・レートより遅れることを意味する。２４ｆｐｓの送信速度で、これは３００秒の送信時間に対応する。言い換えれば、２４ｆｐｓの入力番組と２５ｆｐｓの出力番組が同時に終わる為には、入力の処理は出力の処理を始める３００秒前に開始させなくてはならない。そこで、この処理を行う為には、３００秒の番組素材を維持する容量の記録手段を必要とする。すなわち、実際に信号のバッファとして働く。
【００４８】
たとえば、ここに開示されたシステムは圧縮されたデータ速度の範囲が（２４ｆｐｓ標準／ワイドスクリーンのＲＧＢ方式のＴＶ方式でＭＰＥＧかモーションＪＰＥＧのような５倍の圧縮を使用した）８．１ＭＢ／秒から（ＨＤＴＶのＲＧＢ方式でＭＰＥＧやモーションＪＰＥＧのような１０倍の圧縮を使用した）１６．２ＭＢ／秒である。このシステムは、４．７ＧＢまでのデータを記録する必要があるが、これは一般の記録技術を利用した複数ディスク記憶装置により容易に可能である。実際には、再生を始める３００秒前に番組の送信を始めて、そして再生が一度始まると、バッファの信号の量は、最後の信号が受け取られ即座に送られるまで、再生する一秒ごとに一フレームづつ減少してゆく。
【００４９】
この状況の鏡のような状況は、２５ｆｐｓの信号を２４ｆｐｓで表示する場合、あるいは３０ｆｐｓのように２４ｆｐｓから容易に変換できるその他のデータ・レートの場合にも生じる。この場合は、ソース信号は出力信号より早いフレーム・レートで供給され、それは送信の最初から番組を見る視聴者はソース信号の速度より遅れることになる。そして、記憶手段により、ソース信号が到着した後に表示するため番組のフレームをある程度保持する必要がある。上記のように１２０分番組の場合、ソース信号の視聴はソース信号が終わった後３００秒で終わることになり、そして同様の計算が記録手段の容量に当てはまる。この場合は、送信が完全に終了するまで、余分なフレームの内容がバッファーの中にどんどん蓄積されてゆき、最後の３００秒は記録手段から直接再生される。
【００５０】
３０ｆｐｓから２４ｆｐｓへのあるいは２５ｆｐｓへのフレーム・レートの変換は、より複雑である。何故ならば、何らかのフレーム間補間が必要だからである。ある場合においては、複数フレーム記憶装置により、一般的に良く知られている方法でこの種の補間ができる。それはＮＴＳＣからＰＡＬ（３０ｆｐｓから２５ｆｐｓ）への変換に典型的に用いられる方法である。この時点で上記に説明した方法と機器により２５ｆｐｓから２４ｆｐｓへの変換が行われる。
【００５１】
特筆すべきこととして、ＤＶＤ−Ｒタイプの記録メディアが選択された場合は、ＭＰＥＧ−２のコード技術による劇的に高い圧縮比の実現により、１２０分かそれ以上の長さの全体の番組を一枚のメディアに記録することができるようになります。この方法によれば、番組の全部がこのディスク／バッファーに保存され、そこで本発明によれば、ユーザが本当の時間をずらして番組を実行することができ、あるいは、番組の権利の所有者がソフトウェアの配信の一方式を実現できる。
【００５２】
このフレーム変換を実行する別の方法は、実質的に、３：２プルダウンの手順と反対を行うことである。連続する信号の毎５フィールドを選びそして一つを間引いたら、残ったフィールドは５：４の結果の比率となり、３０ｆｐｓから２４ｆｐｓに変換するのに望まれる結果になる。この場合は、四つの連続するフィールドについて、それぞれ奇数を偶数フィールドに、偶数を奇数フィールドにするなどして、フィールドの表示を反対にすることにより映像信号を再インターレースしなければならない。そして信号の流れが奇数と偶数フィールドの間で交代して継続するようにする。次の四つのフィールドは保持されて、五番めのフィールドが取り去られる。そしてその次の四つのフィールドの表示が再び反対になる。このパターンは番組を通して継続される。もしオリジナルのソース素材が映画のような２４ｆｐｓからであれば、そしてもし繰り返されるフィールド（すなわち、例えば３：２の連続の３フィールド）が変換するときに同定されていたならば、これらのフィールドを取り除くことは単純にその元の形に戻すだけである。
【００５３】
もし所望の変換が３０ｆｐｓから２５ｆｐｓであるならば、上述された記憶装置をベースにしたフレーム変換方法を用いることで同様な手順で行える。あるいは、代替方法として、３０ｆｐｓから２４ｆｐｓへの変換で説明した方法により、毎六フィールドごとに間引きすればできる。オリジナルのソース素材のフレーム・レートと中間の変換とに依存して、ユーザは画質の劣化が最も少ない方法を選ぶ。
【００５４】
ユーザがソース番組素材のフレーム速度に対して制御ができる場合は、一つの代わりの方法が実用になっている。それはちょうど２５ｆｐｓのＰＡＬ表示方式への映画−映像変換のように、２４ｆｐｓの映画素材の再生速度を上げ２５ｆｐｓの速度で供給する（これにより必要とする出力フレーム速度に合致する）。この反対の処理では、ユーザが２５ｆｐｓの元の素材を使用して、２４ｆｐｓでの再生を可能にする。上述したように、（３：２プルダウンの方式のような）伝統的な方法で容易に２４ｆｐｓの素材の変換は扱われる。このようにして、ソース素材のオペレータ制御は、ユーザが通常かワイドスクリーンのＰＡＬ方式のソースが元になっている素材を編集や制作に役立てることができる。そして、得られた番組を２４ｆｐｓで再生して、３：２プルダウン処理を行うことによって、全て３０ｆｐｓに、標準かワイドスクリーンのＮＴＳＣ出力素材あるいはＨＤＴＶ方式の素材までも変換できる。
【００５５】
これらの用途において、記憶手段の出現により、視聴者が番組の表示を制御できる。それはユーザインターフェース４２０を使って、信号が記録されているときかまたはその後で、信号の再生の遅延やその他の特性を制御することによる。実際に、このシステムにより、ここに開示されるフレーム・レート変換のいろいろな方法の中から最もふさわしいものを選ぶことで、非常に広い範囲での入力フレーム・レートと出力フレーム・レートの変換が利用可能になっている。
【００５６】
図５は、全ての可能な具体例は含まれてはいないが、本発明と互換性がある種々の映画と映像の方式の内部相関関係を示す。典型的操作では、マルチフォーマット音声・映像制作システム（ＭＡＰＳ）１６２は、映画ベースの素材１６０を受け取り、そして既に好ましい毎秒２４フレームの内部方式にある現場で制作された素材とそれらを組み合わせます。実際、素材は、いかなるフレーム・レートあるいは方式での映像を含む他のどの方式からでも変換できる。制作効果が実施された後、出力信号は、１６４に示されている毎秒３０フレームでのＨＤＴＶ、１６６で示されている毎秒３０フレームのＮＴＳＣ／ワイドスクリーン、１７０に示されている毎秒２５フレームのＰＡＬ−ＳＥＣＡＭ／ワイドスクリーン、あるいは１７２に示されている毎秒２５フレームのＨＤＴＶを含み、しかし、それだけに限られるのではなく、必要とされるどの使用にも構成することができる。さらに、毎秒２４フレームでの出力信号は、フィルム記録器１６８で使用できます。
【００５７】
図６は、ユニバーサルテレビ制作システムを提供する、画像サイズ、アスペクト比、そしてフレーム・レートの選択可能の一つに関係する具体例を示します。図示されたように、信号は、普通の放送信号２１０、衛星受信機２１２、そして高帯域データネットワーク２１４を含む、幾つかのソースのどれからでも供給されます。これらの信号は、データの伸長プロセッサ２２２に供給される前に、データネットワークあるいは情報スーパーハイウェイの為に、適切なアダプタ器２２０そしてデジタルチューナー２１８へ提供されます。プロセッサ２２２は、必要などのようなデータ伸長そして種々の信号ソースの為の信号調整を提供して、一般目的のコンピュータの為のプラグイン回路基板として実現されることが好まれる。そしてデジタルチューナー２１８、そしてアダプタ２２０は、オプションとして現存するハードウェアの一部として含まれる。
【００５８】
プロセッサ２２２の出力は、内部データバス２２６に供給されます。このシステムマイクロプロセッサ２２８は、データバスを制御して、そして１６から６４ＭＢのＲＡＭ２３０、そして６４ＭＢまでのＲ０Ｍ２３２を備えている。このマイクロプロセッサは、ＰｏｗｅｒＰＣ ６０４かＰｏｗｅｒＰＣ ６２０のような、以前に説明されたものの一つを使用して、実行される。ハードディスク・ドライブ制御器２３４は、例えば、内部ハードディスクドライブ器２３６、可搬型ハードディスクドライブ器２３８、あるいはテープドライブ２４０を含む、種々の記録媒体にアクセスでき、これらの記憶器はまた上述したように、ＰＣを映像レコーダーとして、機能させる。グラフィックプロセッサ２４２は、オプションとして、別なプラグイン回路基板として実施される、専用のハードを構成して、種々のフレームサイズ（ピクセルで）、アスペクト比、そしてフレーム・レートとの間の変換に必要とする画像操作を行う。このグラフィックプロセッサは、望まれる表示出力のタイプにより、１６から３２ＭＢのＲＡＭそして２から８ＭＢのＶＲＡＭを使用する。アスペクト比１６：９で１２８０ｘ７２０のフレームサイズには、低い範囲のＤＲＡＭとＶＲＡＭで十分だが、２０４８ｘ１１５２のフレームサイズでは、高い範囲のＤＲＡＭとＶＲＡＭが必要である。一般に、１２８０ｘ７２０のサイズは、２０インチまでの普通のマルチーシンク・コンピュータ表示モニタには十分で、そして２０４８ｘ１１５２のサイズは、３５インチまでの普通のマルチーシンク・コンピュータ表示モニタが、適切である。アナログ映像出力２４４は、これらの種々の表示器の為に、利用される。このシステムを使用して、（毎秒２５フレームには、毎秒２４フレームの信号をスピードアップによって見れる）７６８ｘ５７６のＰＡＬ／ＳＥＣＡＭ、１０２４ｘ５７６ワイドスクリーン、そして２０４８ｘ１１５２のＨＤＴＶ、そして（毎秒３０フレームには、良く知られた３：２プルダウンの技術、そして毎秒３０フレームをわずかに遅くして見せた毎秒２９．９７フレームにする技術を役立てて）６４０ｘ４８０ＮＴＳＣと８５４ｘ４８０ワイドスクリーン、そして１２８０ｘ７２０ＵＳＡと１９２０ｘ１０８０ＮＨＫ（Ｊａｐａｎ）ＨＤＴＶを含む、種々の方式を表示できる。
【００５９】
最も高品質の番組素材は元の撮影を３５ｍｍのフィルムで行うのが、完成度の高い芸術的な制作には、歓迎される。それゆえ２５ｆｐｓか３０ｆｐｓの素材から２４ｆｐｓの素材に信号素材を再構成し直す変換は、データまたは番組素材にいかなる劣化も起こすことはない。さらに、現在実用の手段（速度を上げ２４ｆｐｓから２５ｆｐｓへ、３：２プルダウンによる２４ｆｐｓから３０ｆｐｓへ）における低いか同等のフレーム速度のソース信号からインターレースした信号は、元のフレームが適切に合致したフィールドから作り替えられるようにして、偽信号を発生させないように、プログレッシブ走査のフレームとして非インターレース化し、再構成することもできる。これらの技術は図７に要約されている。
【００６０】
図８は、本発明に基づいた、ユニバーサル再生装置の一つの実現可能なものである。たとえば、ＤＶＤタイプの映像ディスク８０４は、速度制御装置８０６の制御のもとに、モーター８０４が回転して、動かされます。一つあるいはそれ以上のレーザーの読み出し用または読み書き両用のヘッド８０８は、位置制御装置８１０により動かされます。ユーザインターフェース８１４の指示で、全体のシステム制御器８１２によって、速度制御装置と位置制御装置の両方が指示されます。上述されたさまざまな実施例に使用された技術を選択することにより、読み出し用あるいは読み書き両用のヘッドの数および構成方法が決められることに注記すべきである。レーザーヘッドから復調された信号は信号処理器８２０に送られ、そして、データの流れは、一つは（音声処理装置８２２に供給される）音声データの流れと（画像処理装置８３０に供給される）映像データの流れに分けられる。
【００６１】
音声信号の復調処理において、（例えば、速度制御調整で２４ｆｐｓから２５ｆｐｓになる）再生フレーム・レートの変換は、音声の素材のピッチ補正の必要性を示唆するかもしれない。もしこの処理を望まれるならばオーディオプロセッサ８２２の一部でも実現されるし、あるいは（図示しない）Ｌｅｘｉｃｏｎのような多くの供給元から提供されている外部の別の装置でもできる。一般的に８３０で示されるように、映像のデータの流れは、グラフィックプロセッサの中で、望まれる最終の出力方式に応じて、多くの改造を受ける。必要とされる出力が３０ｆｐｓの一般のフレーム速度でのＮＴＳＣか、ある他の方式のワイドスクリーンか、あるいはＨＤＴＶ信号出力であるとしたならば、２４ｆｐｓのディスクから供給された信号は、（この上記で説明した）変換処理の一部として、唐R：２プルダウン”の改造を受ける。もし２５ｆｐｓのディスクから供給された信号であった場合は、３：２プルダウンの処理が施される前に、２４ｆｐｓに速度が落とされる。
【００６２】
ここで特筆することは、３０ｆｐｓと２９．９７ｆｐｓの違いは、０．１％であって、１２０分の番組の全体で、１７３フレームのバッファが必要とされるだけである。そして、（標準／ワイドスクリーンでは）毎秒８．１ＭＢのデータ速度では、これに対応するのは約５７ＭＢの記録容量である。また、（ＨＤＴＶでは）１１５ＭＢの記録容量である。これらの記録容量は半導体メモリでもすでに実用になっている。いずれにしても、名目的に２４ｆｐｓでグラフィックプロセッサに供給される信号は同時に、上述した本発明により、（標準／ワイドスクリーン映像インターフェース８３２で）ＮＴＳＣとＮＴＳＣワイドスクリーンの両方に互換のある画像のフレームに、そして（ＨＤＴＶ映像インターフェース８３４で）ＨＤＴＶに、３０ｆｐｓと２９．９７ｆｐｓの両方の出力をすることができる。上述したように、オプションのフィルム出力映像インターフェース８３６を含むことで、フィルムレコーダーにデジタル映像を出力します。全体的に、グラフィックプロセッサ８３０の出力は、図５に示され、そこで説明されたマルチフォーマット音声・映像制作システムのそれらと類似している。
【００６３】
さらに、ソースの信号のアスペクト比とは異なる方式の出力の信号には、出力するフレームの範囲内に、ソース番組の素材の動きの中心部が入るように、パンとスキャンの機能を行う必要がある。この機能は、ソース番組の素材に付随したトラッキング信号を使ってグラフィックプロセッサの内部にて実現される。トラッキング信号としては、例えば、それぞれのフレームの一連のデータの一部として付随し、あるいは、代わりに、ソース素材の表示中に適用されるべき変更を識別する一覧を通して行われる。トラッキング情報がない場合は、ソース番組のアスペクト比を出力のフレームのアスペクト比に適合するように、画像のフレームは上下か横両側が取り除かれる。この後者の技術は、図１Ａから１Ｄを参照して、上記に詳述されている。
【００６４】
さらに、番組素材は、特定の販売地域内で番組素材の視聴を制御するように指示する地域や地理的情報か、（ハードウェアは米国かドイツでしか売られていないというような）器材の識別するクラスのような、保安の為の情報を含みます。この情報は、他のディスクとテープによるシステムで使用するためにすでに開示されているような、たいていソフトウェアの素材の法律的契約事項としての問題に関係しています。これは、パンとスキャンのトラッキング信号の検知と用途に似た方法で処理され、そして、この信号プロセッサ８２０は、制御器８１２の指示のもとにこれらの規制を強制するように実行する。
【００６５】
代わりに、もし２５ｆｐｓの出力が望まれるならば、ディスク８０２の映像の情報を早いフレーム・レートで、繰り返し再生するように、システムの種々の部品を構成するだけの単純なことである。制御器は、（必要ならば）速度制御器８０６が、早いフレーム・レートに合うように、増加したデータ速度を維持するように、モーター８０４を非常に早い速度で回転するように構成される。音声プロセッサ８２２はもしそれが装備されていたならば、早いフレーム・レートに関連したピッチを変える補正をするように構成される。そして、グラフィックスプロセッサは、全ての出力信号を２５ｆｐｓのフレーム・レートで、供給するように構成されます。
【００６６】
さらに別の方法では、２５ｆｐｓで制作されて、ディスクの形式の大規模記録手段に保存された素材は、伝統的な標準／ワイドスクリーンのＰＡＬ方式の信号から供給できます。減速の方法を使って、これらの信号は既に２４ｆｐｓのフレーム・レートに変換できるようになっているし、上述したように、この２４ｆｐｓから種々の３０ｆｐｓの方式への変換は実現できる。この機能は、ほぼ伝統的なＰＡＬ方式の器材を使用した経済的な制作を可能にして、ＨＤＴＶのマーケットに向けた素材の供給を大変に容易にするなど、ＨＤＴＶの商業的発展に意義がある。
【００６７】
図４に関して上述されたように、速度を上げたり、減速したり、３：２プルダウンにより、他のフィールドの再配列などの技術の組み合わせにより、幅広い範囲の出力フレーム・レートが利用可能になることが理解される。そして、これらの種々の組み合わせと手法も、本発明の範囲内であることに考慮すべきである。さらに、これらの技術は、実際のデータ・情報の速度を増加させずに、表示速度を増やすことによって、よりスムーズなはっきりした動きを提供できる表示装置のような、ラインダブルや非インターレースなどのような画像処理を行うハードウェアとソフトウェア、あるいはそれぞれを組み合わせられる。一つの例として、内部方式から２４ｆｐｓの信号を、非インターレースやラインダブルのようなフィールドを倍化する技術を使って、４８ｆｐｓの信号に変換する。その後、この処理はフレーム保存技術により、二倍のフレーム・レート９６ｆｐｓの出力を提供します。これらの表示関連の改善も、本発明と直接組み合わせることで、本発明の範囲内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】好ましいピクセルの画像アスペクト比および代替的な画像アスペクト比を示す概略図
【図１Ｂ】好ましいピクセルの画像アスペクト比および代替的な画像アスペクト比を示す概略図
【図１Ｃ】好ましいピクセルの画像アスペクト比および代替的な画像アスペクト比を示す概略図
【図１Ｄ】好ましいピクセルの画像アスペクト比および代替的な画像アスペクト比を示す概略図
【図２】ディスク・ベースの映像記録の機能を示す概略図
【図３】マルチフォーマット音声・映像制作システムを構成する部分を示す概略図
【図４】フレーム・レート変換を実行するために非同期の読み出しおよび書き込み能力を有する、映像番組記録手段の他の実施例を示すブロック図
【図５】マルチフォーマット音声・映像制作システムの、種々の現存するそして計画されている表示方式への相互関係を示す図
【図６】放送局、衛星受信器、そしてデータネット・ワークインターフェースから供給される信号を含む、完全なテレビ制作システムの実施例を示す概略図
【図７】いくつかの最も一般的なフレーム・レート選択間の変換方法のための好ましい方法を示す図
【図８】マルチフォーマットに使用するユニバーサル再生機器の実施例を示すブロック図

Claims (16)

1. 表示機器と共に使用されるように構成されたマルチフォーマット音声・映像制作システムにおいて、
   複数の表示方式の内の一つの音声・映像番組を代表する信号を受け取る信号入力手段と、
   非同期の番組記録再生機能を備えた高容量映像記録手段と、
   ユーザからの指令を受け取るユーザ入力手段と、
   グラフィックプロセッサと、を備え、
   前記グラフィックプロセッサが、前記信号入力手段と、前記高容量映像記録手段と、前記ユーザ入力手段と通信を行い、ユーザからの指令に基づいて、次の機能、すなわち、
   （ａ）前記信号入力手段を通して受け取った、毎秒２４又は２５フレームのフレーム・レートを本来有していた音声・映像番組の表示方式を、前記高容量映像記録手段で記録するための、毎秒２４又は２５フレームのフレーム・レートの中間制作方式に変換する機能、
   （ｂ）前記音声・映像番組を前記中間制作方式で記録する前記高容量映像記録手段に備わった非同期の記録再生機能を使用して、前記中間制作方式の音声・映像番組のフレーム・レート変換を実行する機能、
   （ｃ）前記信号入力手段を通して受け取った音声・映像番組とは異なる表示方式、あるいは異なるフレーム・レートを持つ番組を出力する機能、を実行可能である。
2. 請求項１記載のマルチフォーマット音声・映像制作システムにおいて、可搬型メディアの前記高容量映像記録手段方式を含む。
3. 請求項１記載のマルチフォーマット音声・映像制作システムにおいて、前記グラフィックプロセッサは、更に、前記中間制作方式の番組を、遠隔して設けられた単数又は複数の機器へ転送するための手段を有する。
4. ユーザ入力手段とカラー表示機器とを持つ汎用目的のコンピュータのプラットフォームの一部をなすマルチフォーマット音声・映像制作システムにおいて、
   音声・映像番組を受け取る手段と、
   高容量映像記録手段と、
   前記高容量映像記録手段内に記録し、カラー表示機器上でレビューするため、毎秒２４又は２５フレームのフレーム・レートを本来有していた前記音声・映像番組を毎秒２４又は２５フレームのフレーム・レートの中間制作方式に変換する第１グラフィックプロセッサと、
   前記音声・映像番組を受け取る手段から直接に、あるいは前記高容量映像記録手段に記憶されたものから、前記中間制作方式の音声・映像番組を次の出力方式、すなわち、
   ３０ｆｐｓのＮＴＳＣ、
   ２５ｆｐｓのＰＡＬ／ＳＥＣＡＭ、
   ２５ｆｐｓのＨＤＴＶ、
   ３０ｆｐｓのＨＤＴＶ、
   ２４ｆｐｓのフィルム記録器への出力方式、そして、
   ３０ｆｐｓのフィルム記録器への出力方式、の内の一つあるいは二つ以上の出力方式に変換し、前記出力方式で番組を提供する非同期番組記録再生機能を実行可能な第２グラフィックプロセッサと、
   を備える。
5. 請求項１または請求項４記載のマルチフォーマット音声・映像制作システムにおいて、前記中間制作方式の番組を一つかそれ以上の出力方式に変換する手段は、更に、前記中間制作方式に関連するピクセル数を拡張するための補間手段を含む。
6. 請求項１または請求項４記載のマルチフォーマット音声・映像制作システムにおいて、前記中間制作方式の番組を一つかそれ以上の出力方式に変換する手段は、更に、前記中間制作方式に関連するピクセル数を縮小するための補間手段を含む。
7. 請求項４記載のマルチフォーマット音声・映像制作システムにおいて、前記非同期番組記録再生機能は、毎秒２４フレームの中間制作方式のフレーム・レートから、毎秒２５フレームの出力フレーム・レートに、フレーム・レートを早めることに用いられる。
8. 請求項４記載のマルチフォーマット音声・映像制作システムにおいて、前記出力形式は、２４、２５又は３０ｆｐｓの整数倍のフレーム・レートである。
9. 請求項４記載のマルチフォーマット音声・映像制作システムにおいて、前記高容量映像記録手段は、ランダムアクセス可能な媒体である。
10. 請求項１または請求項４記載のシステムにおいて、前記音声・映像番組の映像成分は、デジタル圧縮方式で前記高容量映像記録手段に格納されている。
11. カラーモニタを持つ高性能パーソナルコンピュータにおいて、音声・映像番組を制作する方法であって、
    音声・映像番組を受け取る工程と、
    毎秒２４又は２５フレームのフレーム・レートを本来有していた前記音声・映像番組を、毎秒２４又は２５フレームのフレーム・レートとピクセルの画像の大きさを持つ中間制作方式に変換する工程と、
    フレーム・レート変換を行う為に、前記中間制作方式の音声・映像番組を非同期の番組記録再生機能を備えた高容量映像記録手段で記録する工程と、
    前記高容量映像記録手段に記録されている前記中間制作方式の前記音声・映像番組を、前記中間制作方式と同じ或いは異なる所望のフレーム・レートとピクセルの画像の大きさを持つ出力方式の音声・映像番組に変換して出力する工程と、を有する。
12. 請求項１１の方法であって、更に、受け取った前記音声・映像番組に対してパン・スキャンの制御処理を行う工程を含む。
13. 請求項１１の方法であって、更に、可搬型高容量映像記録手段を提供する工程を含む。
14. 請求項１１の方法であって、更に、遠隔して設けられた機器に前記出力方式の音声・映像番組を転送して、前記中間制作方式の音声・映像番組を高容量映像記録手段で記録する工程が行われる場所から遠隔した場所で視聴させる工程を有する。
15. 請求項１１の方法であって、前記中間制作方式の音声・映像番組および前記出力方式の音声・映像番組は、画像の大きさをピクセル数で表し、前記出力方式の音声・映像番組の前記画像の大きさは前記中間制作方式の音声・映像番組の前記画像の大きさと異なる。
16. 請求項１１の方法であって、前記音声・映像番組の映像成分は、デジタル圧縮方式で前記高容量映像記録手段に格納されている。

Images