JP4458925B2 - 映像処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、異なる表示解像度を持つ複数の表示装置に映像を表示する際の映像上にOSD(On Screen Display)を多重化する技術に関するものである。
従来、デジタルビデオカメラなどの映像装置では、本体に付属した液晶表示パネルやEVF(Electrical View Finder)、外部表示装置(TVモニタ等)に出力するためのラインアウト(コンポジット映像出力や、輝度と色差信号を独立して伝送するS出力等)など、複数の表示先を持っている。そして、これらの表示先に表示または出力する映像信号は通常、同一解像度であった。また、個々の表示先に対して同一OSDを多重化するか/多重化しないかの切り替え機能などは存在した。
一方、映像フォーマットの環境を見ると、従来のNTSCやPALフォーマット(以後、SDフォーマット)だけでなく、より解像度の高いハイビジョンのフォーマット(以後、HDフォーマット)が混在しつつある。対応する各種デジタルフォーマットについては、ITU(International Telecommunication Union:国際電気通信連合)やSMPTE(Society of Motion Picture and Television Engineers)などの団体により規定されている。
昨今では、民生用のデジタルビデオカメラにおいても、SDフォーマットとHDフォーマットのどちらのフォーマットでも記録再生できるものも製品化されている。表示においては、例えば、HDフォーマットでの再生時には、HDフォーマットを受けて表示できる表示装置にHDフォーマットで出力しながら、機器内でHDフォーマットからSDフォーマットに映像の解像度をダウンコンバートしたものを、SDフォーマットを受けて表示する表示装置にSDフォーマットで出力できるものも存在する(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−125193号公報(第19図)
こうした背景の下、従来、異なる表示フォーマットをそれぞれ表示または出力する場合に、それぞれ専用のOSDデータをそれぞれの映像フォーマットに多重化してOSD表示を行っているものや、OSDデータを元の映像に多重化した後で、合わせて解像度変化をして表示していたが、表示しようとするOSDデータを各解像度毎に用意しなければならないし、OSDデータの品位が損なわれることもあった。
そこで、本発明は、一つの共通のOSDデータから、解像度の異なる映像フォーマットに、簡便な仕組みで、かつ、OSDの品位を落とすことなく多重化する技術を提供しようとするものである。
上記課題を解決するため、例えば本発明の映像処理装置は以下の構成を備える。すなわち、
第1の映像信号を入力する入力手段と、
前記入力手段により入力された第1の映像信号を前記第1の映像信号の画素数よりも少ない画素数の第2の映像信号に変換する映像信号変換手段と、
OSDデータを格納するメモリと、
前記OSDデータを前記第1の映像信号に同期したタイミングで前記メモリよりOSDデータを読み出すと共に前記第2の映像信号に同期したタイミングで前記メモリよりOSDデータを読み出す読出し手段と、
前記第1の映像信号に同期したタイミングで読み出されたOSDデータを拡大するOSDデータ拡大手段と、
前記第1の映像信号に対して前記OSDデータ拡大手段により拡大されたOSDデータを合成する第1の合成手段と、
前記第1の合成手段により合成された信号を出力する第1の出力手段と、
前記第2の映像信号に対して前記第2の映像信号に同期したタイミングで読み出されたOSDデータを合成する第2の合成手段と
前記第2の合成手段により合成された信号を出力する第2の出力手段とを有し、
前記第1の合成手段と、前記第2の合成手段は、前記OSDデータをアドレスとして入力し、OSDの表示形態を決定するデータを出力するルックアップテーブルを、それぞれ有する
また好適な実施態様に従えば、OSDデータの解像度変換は、水平、垂直とも前記メモリより読出したOSDデータをM倍(Mは整数)ることが望ましい。
本発明によれば、共通なOSDデータを用いて、各解像度の映像に重畳するOSDデータを合成することになり、回路規模が削減できる。また、OSDデータの解像度変換を整数倍とすることにより、解像度変換に伴う品質劣化を防止することが可能になる。
以下、添付図面に従って本発明にかかる実施形態を詳細に説明する。
<装置構成の説明>
図1は、実施形態における映像装置のブロック構成図である。ここでは映像装置としてデジタルビデオカメラによる構成例をあげている。なお、カメラ部の撮像解像度(CCD)は、HD(High Definition)で有効最大表示エリアの解像度は1920×1080画素とし、解像度変換部124によりSDフォーマット(Standard Definition=NTSC、PALフォーマット)、有効最大表示エリアの解像度720×480、または、720×576にダウンコンバートする機能を有しているものとする。
図1において、127は映像装置全体の制御を司るシステム制御部であり、マイクロコンピュータで構成される。
101はメモリ制御部で、SD同期分離部103からの同期信号に同期して、映像解像度変換部115でダウンコンバートしたSD映像に多重化するOSDデータをメモリ102より読み出す。同様に、分周回路133を介して入力したHD用の同期信号に同期して、カメラ部122またはCODEC125から映像セレクタ123により選択されたHD映像に多重化するOSDデータをメモリ102より読み出す。
102はメモリで、本実施形態でカメラ部122またはCODEC125から映像セレクタ123により選択されたHD映像に対して最終的に多重化されるビットマップOSDデータや、各種制御手段を実現するためのプログラムおよびデータ等を納め、制御実行のために必要に応じて作業領域としても使用するROM及びRAMである。
103はSD同期分離部で、映像解像度変換部124でHD映像からダウンコンバートされたSD映像から垂直同期信号(VD)および水平同期信号(HD)を分離し、表示ピクセルに同期したドットクロック(SD_DOT_CLK)を生成し、メモリ制御部101およびSD_OSD_MIX部105に送る。なお、この段階で、HD映像信号とSD映像信号は非同期となる。
104は4ビット入力、16ビット出力のSDカラーLUT(ルックアップテーブル)で、システム制御部127から格納データを変更(書き込み)可能とするためRAMで構成される。入力4ビットで表わされるアドレスは0乃至15であり、各アドレスに16ビットのデータが格納されるわけであるから、SDカラーLUT104の容量は16×16=256ビット=32バイトの容量となる。出力される16ビットには、輝度Y、色差Cr、Cbの値、映像との多重化の方法(透過や上書き、単純加算や相加平均、ブリンク可/不可など)が割り当てられている(詳細後述)。
105はSD_OSD_MIX部で、映像解像度変換部124でHD映像からダウンコンバートされたSD映像に対して、SD同期部103で同期分離された同期信号に同期して、メモリ102から読み出されたOSDデータ(16ビット)により指定されたSDカラーLUT104に基づくOSDの多重化を行う。
106はDAC(Digital Analog Converter)で、デジタル映像信号をアナログ映像信号に変換する。107は液晶ドライバーで、DAC106で変換されたアナログ映像信号を液晶表示パネル108に表示するためのものである。108は液晶表示パネルで、カメラ部122から映像セレクタ123、映像解像度変換部124、SD_OSD_MIX部105、DAC106、ドライバー107を経由してくる映像信号や、同様に記録再生部126からCODEC125、映像セレクタ123を経由してくる再生映像信号や、装置が備える操作部130、各種センサ131からのユーザによる入力操作情報に基づき、システム制御部126により制御されるOSD(On Screen Display)情報などを表示する。
109はDAC(Digital Analog Converter)で、DAC106と同じものである。110は液晶ドライバーで、EVF111を駆動して表示を行う。111はEVF(Electrical View Finder)で、液晶表示パネル108と同等の表示を行う。
112はDAC(Digital Analog Converter)で、DAC106、DAC109と同じものである。113は75Ωドライバーで、ラインアウトコネクタを経由して、外部に接続されたTVモニタ等(不図示)を駆動して映像信号を伝達する。114はラインアウトコネクタ部で、NTSCやPALフォーマットの映像信号をコンポジット信号または、輝度と色差を独立して送るS信号として出力する。
115はHD同期分離部で、カメラ部122またはCODEC125から映像セレクタ123により選択されたHD映像から垂直同期信号(HD_VD)および水平同期信号(HD_HD)を分離し、表示ピクセルに同期したドットクロック(HD_DOT_CLK)を生成し、分周回路133及びHD_OSD_MIX部118に送る。
分周回路133は、入力したHD_VD、HD_HD、HD_DOT_CLKを、SDフォーマットの同期信号SD_VD’、SD_HD’、SD_DOT_CLK’としてメモリ制御部101に出力する。
116はOSD解像度変換部で、メモリ102からメモリ制御部101経由で読み出したOSDデータを、システム制御部127からの制御で、水平方向および垂直方向を独立して任意に整数倍する。メモリ102からは、SD用のOSDデータが出力されるので、水平、垂直方向に整数倍することでHD用のOSDデータを生成することになる。
117は、SDカラーLUT104と同様、4ビット入力16ビット出力のHDカラーLUT(ルックアップテーブル)であって、システム制御部127からそのデータ内容が変更可能となっている。なお、このHDカラーLUT117から出力される16ビットの各ビットの意味は、SDカラーLUT104と同じで、輝度Y、色差Cr、Cbの値、映像との多重化の方法(透過や上書き、単純加算や相加平均、ブリンク可/不可など)が割り当てられている(詳細後述)。
118はHD_OSD_MIX部で、カメラ部122またはCODEC125から映像セレクタ123により選択されたHD映像に対して、HD同期部115で同期分離された同期信号に同期して、メモリ102から読み出されたOSDデータをOSD解像度変換部116で水平方向および垂直方向を独立して任意に整数倍したOSDデータにより指定されたHDカラーLUT117に基づくOSDの多重化を行う。
119はDAC(Digital Analog Converter)で、HD解像度の表示までDA変換可能な高速変換特性を有している。120は75Ωドライバーで、D端子に接続された、外部HD対応モニタ等(不図示)を駆動して映像信号を伝達する。121はD端子コネクタで、JEITA:社団法人電子情報技術産業協会(旧EIAJ)が作成した「CP-4120 デジタルチュ−ナとテレビジョン受信機のD端子接続」に基づくコネクタで、別途D端子ケーブル(不図示)を用いて、外部TVモニタ等(不図示)と接続コネクタある。
122はカメラ部で、ここでは、レンズやCCD(Charge Coupled Device)、その他撮像に必要な周辺回路・機能を含み、HDの撮影が行えるものとする。
123は映像セレクタで、システム制御部126からの制御により、カメラ部122またはCODEC部125からの映像信号を選択する。
124は映像解像度変換部で、ここでは、カメラ部からのHD映像をSD映像にダウンコンバートする機能を有するものとする。
125はCODEC部で、MPEG2(Moving Picture Experts Group)フォーマットによりHD映像信号をMPEG2エンコード(符号化)して、記録再生部126に送り、記録媒体(不図示)に記録する。また、再生時は記録再生部126において記録媒体(不図示)から記録データを読み出し、CODEC部でMPEG2デコード(復号化)して映像セレクタ123に送る。
126は記録再生部で、磁気テープや光ディスク、HDDなどの記録媒体(不図示)にCODEC125でエンコードされた映像データを記録する。また、再生時は、上記記録媒体から、エンコードされている映像データを読み出し、CODEC部125に渡す。
127は装置全体の制御を司るシステム制御部で、ユーザが操作する操作部131(録画ボタン、再生ボタン、早送り等の指示スイッチ)、各種センサ132(バッテリー残量センサ、記録媒体有無センサ、タイマ等)が接続されていて、撮影、再生の切り換えは勿論、それぞれにおいて適宜撮影映像に重畳表示するためのOSDデータ(1画素=4ビット)をメモリ制御部101を介してメモリ102に書き込むことになる。
<メモリ制御部101>
図2は実施形態におけるメモリ制御部101のブロック構成と、メモリ102との関係を示している。実施形態における映像装置はSDフォーマットとしてNTSC(720×480画素)、HDフォーマットとして1920×1080画素のビデオ信号をそれぞれ出力するものとする。
この場合、実施形態におけるメモリ102は、1画素当たり4ビットとし、水平、垂直に対してNH×NV画素数分の容量を有する。ここでNH,NVであるが、SDフォーマットのサイズより少なく、且つ、それを整数倍した際にHDフォーマットのサイズを越えないものである。例えば、NH=600、NV=400である。
メモリ制御部101は、アドレス発生回路400、401とアドレスバス調停回路402で構成される。
アドレス発生回路400は、SD同期分離部103より発生した同期信号SD_VD、SD_HD、及びSD_DOT_CLKに基づき、メモリ102からOSDデータを読み出すためのラスタースキャン順のアドレス信号を発生する。
また、アドレス発生回路401は、分周回路133から出力された同期信号SD_VD’、SD_HD’、及びSD_DOT_CLK’に基づき、同様のアドレス信号を発生する。分周回路133は、HD同期分離部115からのHDフォーマットの同期信号に基づき、SDフォーマットの同期信号を生成するので、アドレス発生回路401はD端子コネクタ121より出力するためのOSDデータ読み込みアドレスを発生することになる。
アドレスバス調停回路402は、システム制御部127からのメモリ102へのOSDビットマップデータの書き込み/読出しと、上記の2つのアドレス発生回路400、401のアドレスの調停を行う。ただし、読み出されたODSデータは、SDフォーマットに対応する解像度のデータであるので、HDフォーマットで表示すると小さなものとなってしまう。そこで、HDフォーマットで出力するOSDデータについては、OSD解像度変換部116において水平、垂直とも整数倍(実施形態ではそれぞれ2倍)にして出力する。
なお、昨今のメモリは実に数百Mクロックでアクセスできるので、アドレスバス調整回路402とメモリ102との帯域は、OSDデータの読出しに対して十分な帯域が確保されている。従って、各アドレス発生回路400、401からのOSD表示のためのOSDデータの読出しを行っている最中でも、システム制御部127はメモリ102に対して、表示すべきOSDデータの書き込みは可能となっている。
<LUTの説明>
先に説明したように、メモリ102から読み出された1画素のOSDデータは4ビットとしている。この4ビットのデータがSDカラーLUT104、HDカラーLUT117にてそれぞれ16ビットのデータにデコードされ、それぞれのOSD_MIX部105、118にて、映像データとOSDデータの合成処理が行われる。
16ビットの各ビットの意味は、図3に示すように割り当てられている。MSB(ビット15)は、撮像映像もしくは再生映像(以下、単に撮像データという)、OSDデータのいずれを通過させるかを示すビットとした。撮像データを通過させる場合には、ビット14以下のビットは無意味になる。換言すれば、以下の説明は、少なくともOSDデータを表示する場合にのみ意味を持つことになる。
ビット14は単純OSD、映像データとOSDデータとの相加平均のいずれで表示するのかを示すものである。単純OSDがセットされていれば、その該当する画素はOSDのみが表示されることになる。また、相加平均の場合、OSDと撮像映像が50%ずつ混合することで、OSDに透けて撮像画像が表示されることになる。
ビット13はブリンク(点滅)表示する/しない示すものである。
ビット9乃至12はリザーブを示し、ビット0乃至7はY,CB,Crのデータが格納される。
従って、システム制御部127は、例えば図4に示すように、撮影年月日、時刻、並びにバッテリー残量のOSDを行う場合には、メモリ102に撮影年月日、時刻の文字パターン、並びにバッテリー残量を示すシンボルパターンをメモリ102に書き込む。このとき、SDカラールックアップテーブル104のアドレス0乃至15の位置に、図3に示す様なデータを書き込んでおけば、所望とする色、及び、所望とする形態で表示を行わせることが可能となる。
同様に、HDカラーLUT117に対しても、同様のデータを書き込んでおくことで、HD用のOSDが可能となる。
なお、上記説明からもわかるように、HDカラーLUT117の0乃至15の全アドレスの16ビットデータ中のMSBを、映像データを通過するように設定すると、液晶表示パネル108等にはOSDが表示されるものの、D端子に接続されたHD対応ディスプレイ装置には映像データのみを表示することが可能になる。
つまり、SDフォーマットとHDフォーマットそれぞれに独立したカラーLUTを設け、且つ、それぞれのOSD_MIX部105、108がOSD表示する際の処理を独立して行うことで、1つのOSDデータを共有しながらも、表示色、表示効果を独立させることが可能となり、なおかつ、最終的に表示する映像データを出力する直前でOSDと合成するので、OSDの画質劣化を防ぐことが可能となる。
<表示画面との関係>
ここで、実施形態におけるHD表示画面及びSD表示画面と、OSDデータを多重化した際の関係を図5に示し、以下に説明する。
図5において、201はHDの有効表示エリアのフル解像度1920×1080(水平1920ピクセル、垂直1080ライン/フレーム)を表している。表示はインターレス表示とし、フィールド当たりは、1920×540となる(1フレームでは1920×1080)。
202はHD表示対応の表示装置の有効表示エリアを表している。各種テレビモニタの使用により、有効表示エリアの解像度はそれぞれ異なる。おおよそ有効表示エリア201の85%前後が一つの目安となる。
203はSD解像度のままで、OSDを多重化した場合のSD−NTSCのフル解像度720×480(水平720ピクセル、垂直480ライン/フレーム)を表している。表示はインターレス表示なので、フィールドの大きさは720×240となる。
204は、各種表示装置において、欠けて表示されないように、OSDを多重化するエリアをSD−NTSCのフル解像度203よりも内側にとったOSD AREAイメージエリアである。ここで、OSD AREAイメージエリアのサイズをNH×NV(水平NHピクセル、垂直NVライン/フレーム)と仮定したとき、NH、NVは整数で、NH≦720、NV≦480とする。
205はSD−NTSCのフル解像度203を水平方向に2倍、垂直方向にも2倍したSD−NTSC(×2)の解像度1440×960(水平1440ピクセル、垂直960ライン/フレーム)を表している。
206はOSD AREA204を水平方向に2倍、垂直方向にも2倍したOSD AREA(×2)の解像度2NH×2NV(水平2NHピクセル、垂直2NVライン/フレーム)を表している。
実施形態の場合、SD表示、HD表示のいずれであっても、共通のOSDデータが欠けることなく表示するため、
2NH≦1440、2NV≦960
となるようにした。先に説明した600×400は、上記条件を満たしている。
以上は、SDフォーマットとしてNTSCを採用する例であったが、PALフォーマットの場合を図6に示す。
図5の場合と異なるのは、サイズである。特に注意したい点は、SD−PALのフル解像度のエリア303を水平方向に2倍、垂直方向にも2倍にすると、HDフル解像度のエリア201を越えてしまう点である。従って、OSDエリア304の2倍にしたエリア306は、HD表示対応の表示装置の有効表示エリア302の範囲内に入るようにPHおよびPVを決めれば、上記実施形態におけるOSDの多重化表示には、問題が生じないことがわかる。この場合にも、PH=600、PV=400がこの条件を満たす代表例と言える。
以上より、本実施形態の映像装置によれば、映像と、映像に多重化するためのOSDデータの解像度を、独立して変換してから多重化することで、それぞれの品位を損なうことなく、かつ、共通のOSDデータから、元映像が同じで解像度の異なる複数の映像に対して、有効表示エリア内に表示色も独立して制御可能なOSDデータの多重化表示が可能になる。即ち、従来は、異なる解像度の映像に多重化するOSDデータをそれぞれ持つ必要があったものが、単一のOSDデータを用意するだけでよくなり、ASIC化する場合などの回路規模が削減できる。OSDの表示品位においても、OSDの解像度変換を整数倍とすることにより、解像度変換に伴う品質劣化を防止することが可能になる。
なお、実施形態では、NTSCとHD、PALとHDを例にして説明したが、NTSC,PAL、HDの3つの表示機能を有する装置に適用しても構わない。また、実施形態では、SDフォーマットの映像信号は、液晶表示パネル、EVF、ラインアウトコネクタに共通な例を説明したが、例えば液晶表示パネルやEVFは装置に固定的に設けられるものであるから、これらはラインアウトコネクタから出力する解像度と同じである必要もない。すなわち、実施形態では、2つの解像度を例にして説明したが、3つあるいはそれ以上でも構わない。
実施形態におけるデジタルビデオカメラのOSD関連のブロック構成図である。 実施形態にメモリ制御部のブロック構成図である。 実施形態におけるSDカラーLUT及びHDカラーLUTの出力データのビット割り当てないようを示す図である。 映像信号にOSDデータを合成した例を示す図である。 実施形態におけるHDの表示画面とNTSCの表示画面、及び、OSDデータエリアとの関係を示す図である。 実施形態におけるHDの表示画面とPALの表示画面、及び、OSDデータエリアとの関係を示す図である。

Claims (3)

  1. 第1の映像信号を入力する入力手段と、
    前記入力手段により入力された第1の映像信号を前記第1の映像信号の画素数よりも少ない画素数の第2の映像信号に変換する映像信号変換手段と、
    OSDデータを格納するメモリと、
    前記OSDデータを前記第1の映像信号に同期したタイミングで前記メモリよりOSDデータを読み出すと共に前記第2の映像信号に同期したタイミングで前記メモリよりOSDデータを読み出す読出し手段と、
    前記第1の映像信号に同期したタイミングで読み出されたOSDデータを拡大するOSDデータ拡大手段と、
    前記第1の映像信号に対して前記OSDデータ拡大手段により拡大されたOSDデータを合成する第1の合成手段と、
    前記第1の合成手段により合成された信号を出力する第1の出力手段と、
    前記第2の映像信号に対して前記第2の映像信号に同期したタイミングで読み出されたOSDデータを合成する第2の合成手段と
    前記第2の合成手段により合成された信号を出力する第2の出力手段とを有し、
    前記第1の合成手段と、前記第2の合成手段は、前記OSDデータをアドレスとして入力し、OSDの表示形態を決定するデータを出力するルックアップテーブルを、それぞれ有することを特徴とする映像処理装置。
  2. 前記ルックアップテーブルは、映像データとOSDデータをともに表示するか、OSDデータを表示しないで映像データを表示するか、映像データを表示しないでOSDデータを表示するかを選択するためのデータが格納されることを特徴とする請求項1に記載の映像処理装置。
  3. 前記ルックアップテーブルは、前記OSDデータの色データが格納されることを特徴とする請求項1に記載の映像処理装置。
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