JP4635453B2 - 映像信号処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、アナログ映像信号をサンプリングしてデジタル映像信号に変換する際に必要なドットクロックを生成する映像信号処理装置であって、特に種々のフォーマットのアナログ映像信号の入力を可能としたマルチスキャン対応の映像信号処理装置に関する。

映像信号のフォーマットには様々なものが存在する。例えば、コンピュータ装置の出力映像信号としてＶＧＡ（６４０×４８０ドット）、ＳＶＧＡ（８００×６００ドット）、ＸＧＡ（１０２４×７６８ドット）等、画像表示画素数が異なる映像信号が存在する。これらの映像信号を液晶モニタに表示する場合やＤＶＤ等のデジタルメディアに記録する場合には、それぞれの映像信号のサイズに一致したドットクロックを発生させる必要がある。そこで、入力された映像信号の垂直同期信号の周波数と水平同期信号の周波数からその映像信号の規格を判断して、この判断結果に応じて水平同期信号を逓倍することによりドットクロックを発生させる。しかしながら、映像信号には上記のように規格に定められたもの以外にも、医療用の高解像度の映像信号等、特に規格の定められていない特殊な映像信号も種々存在するため、すべての映像信号のフォーマットを判断することができず、結果として入力された映像信号のサンプリングが正しく行われず、モニタに表示した画像が縦長もしくは横長になる場合がある。そこで、入力される映像信号をモニタに表示させて、ユーザがこの表示画面を目視しながら、ドットクロック周波数を可変して最終的な調整を行うようにしている。
特開２０００−３３８９２４号公報

しかしながら、外部映像出力装置から入力される映像信号は様々であって一様ではないため、この映像信号の表示画面を目視しながら最適な画像となるよう調整することは困難を要する。例えば、映像信号が黒映像であった場合には、調整の指標となるものが存在せず、目視による調整は不可能である。これに対して、入力される映像信号が特定の画像であれば、調整しやすくなるが、この場合映像を出力する装置にそのような特定の画像を出力する機能を設ける必要があり、すべての映像出力装置に対応することができない。

そこで本発明は、映像出力装置に特別な機能を設けることなく、ユーザが容易に最適な画像を得ることができるように調整可能なマルチスキャン対応の映像信号処理装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、アナログ映像信号をサンプリングしてデジタル映像信号に変換するドットクロックを生成する映像信号処理装置において、アナログ映像信号とともに入力される水平同期信号及び垂直同期信号より垂直同期信号の１垂直同期期間内の水平同期信号の数をカウントして垂直ライン数を求める垂直ライン数算出手段と、水平同期信号の１水平同期期間をクロックでカウントして水平同期周波数を求める水平同期周波数算出手段と、垂直ライン数に予め設定されたアスペクト比を乗算して映像信号のドット数を算出する手段と、ドット数算出手段の出力に基づいてドットクロックを生成する手段と、ドット数とライン数の比が１：１の調整用画像が記憶されたメモリと、ドットクロックに基づいてメモリから読み出された調整用画像を画像表示装置に出力する手段と、ドットクロックを調整する調整手段と、調整されたドットクロックによってアナログ映像信号をサンプリングしてデジタル映像信号に変換する手段と、デジタル映像信号とともに算出された垂直ライン数及び水平同期信号周波数のデータを記録するデジタル記録装置と、デジタル記録装置から再生されたデジタル映像信号をアナログ映像信号に変換する手段と、デジタル映像信号とともにデジタル記録装置から再生された垂直ライン数及び水平同期信号周波数のデータに基づき垂直同期信号及び水平同期信号を生成する手段とを有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、メモリに記憶された調整用画像は真円を表す画像であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、ドットクロック生成手段が、ドット数算出手段の出力に基づいて分周比を設定してドットクロックを生成するＰＬＬ回路からなることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、装置内部に調整用画像を記憶しておき、これを水平同期信号及び垂直同期信号から生成されたおおよそのドットクロックにより読み出してモニタに調整用画面を表示させることにより、接続される映像出力装置が調整用の特定画像を出力するような機能を有していない場合でも、容易に最適ドットクロックの調整が可能となる。また、垂直ライン数に予め設定されたアスペクト比を乗算してドット数を算出してドットクロックを生成することにより、多種多様な映像信号フォーマットに対するドットクロック数のすべてをテーブル化して記憶する必要がなく、おおよそのドットクロックを生成して調整を行うことから、テーブル化されたデータを記憶するために必要とされるメモリ容量が不要である。さらに、最適ドットクロックによってサンプリングされデジタル化された映像信号が出力されることから、外部映像出力装置から送出されたフォーマットを維持した状態のまま映像信号の記録が行われる。

また、請求項２に記載の発明によれば、真円のように縦横比が1：1の調整用画像によりドットクロックの調整を行うことにより、ドットクロックが正しければ、モニタには真円が表示され、正しくなければ楕円になって表示されることになって、画面の表示が正しいかどうかの判断がしやすく最適ドットクロックの調整を容易に行える。

本発明の映像信号処理装置のブロック図を図１に示す。本装置は、医療用Ｘ線撮像装置等の種々の映像フォーマットを有する外部映像出力装置に接続され、外部映像出力装置から出力されるアナログＲＧＢ映像信号、水平同期信号、垂直同期信号を入力として、ドットクロックを生成するとともに生成されたドットクロックに基づいて映像信号をサンプリングしてデジタル映像信号に変換して出力するものであり、ＤＶＤ記録装置等のデジタル記録機器に接続され、外部映像出力装置から送出されたフォーマットを維持した状態のまま映像信号を記録することを可能とするものである。

図１において、Ｓは外部映像出力装置から入力される入力アナログＲＧＢ映像信号、Ｈは水平同期信号、Ｖは垂直同期信号、１は水平同期信号をカウントするカウンタ、２は水平同期信号を内部クロックでカウントして水平周波数を求めるとともに水平周波数から水平同期信号を発生するカウンタ、３はマイコン、４は水平同期信号に正確に同期し且つ安定化したドットクロックを発生するためのＰＬＬ回路、５はＰＬＬ回路４よりのドットクロックに基づき、アナログＲＧＢ映像信号をサンプリングしてデジタル映像信号に変換するＡ／Ｄ変換器、６は調整用画像データを記憶している調整用画像メモリ、７，９はスイッチ、８はＡ／Ｄ変換器５によってＡ／Ｄ変換された映像信号及び画像メモリ６から読み出された映像信号をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器、１０は画像調整用ボタン、１１は水平同期信号をカウントして垂直同期信号を出力するカウンタ、Ｄ−ＳはデジタルＲＧＢ映像出力、Ａ−ＳはアナログＲＧＢ映像出力、Ｒ−Ｈは記録時における水平同期信号出力、Ｒ−Ｖは記録時における垂直同期信号出力、Ｐ−Ｈは再生時における水平同期信号出力、Ｐ−Ｖは再生時における垂直同期信号出力である。

次に、各部の動作について説明する。外部映像出力装置から入力された水平同期信号Ｈ及び垂直同期信号Ｖはカウンタ１に入力される。カウンタ１は、垂直同期信号が入力されることによってカウント値をクリアにした後、水平同期信号が入力されるごとにカウンタ値を増加させて１垂直同期期間内の水平同期信号の数をカウントし、カウント値をマイコン３に送出する。また、水平同期信号はカウンタ２にも入力される。カウンタ２は、内部に周波数ｆｓのクロックを発生する発振器を有しており、１水平同期期間を内部発振器のクロックでカウントしてカウント値をマイコン３に送出する。マイコン３は、カウンタ１より入力されたカウント値より入力映像信号の垂直ライン数を求め、マイコン内のメモリに記憶する。また、カウンタ２より入力されたカウント値より水平同期周波数Ｙを求め、マイコン内のメモリに記憶する。続いてマイコン３は、垂直ライン数に基づいて以下の式（１）により、１垂直ライン内のおおよそのドット数Ｐを求める。
Ｐ＝Ｎ・Ｘ ・・・（１）
ここで、Ｎは垂直ライン数、Ｘは予め設定されたアスペクト比に基づく係数である。この係数Ｘは、アスペクト比がＶＥＳＡ規格やＮＴＳＣ規格等多くの映像信号フォーマットにおいて４：３又はこれに近い値であることから、４／３に設定しておく。なお、係数値については、種々の映像フォーマットのアスペクト比に応じたものを複数用意してＥＥＰＲＯＭ等のメモリに記憶しておき、ユーザが複数の係数値の中から選択できるようにしてもよい。

ドット数Ｐが求められると、マイコン３はこのドット数Ｐをマイコン内に記憶するとともにＰＬＬ回路４に送出する。図２はこのＰＬＬ回路４の構成を示す。ＰＬＬ回路４は、位相比較器２１，フィルタ２２，電圧制御発振器２３，分周器２４から構成されており、マイコン３からの信号は分周器２４の制御信号として分周器２４に入力されるようになっている。分周器２４は、マイコン３から入力された制御信号のドット数Ｐに応じて分周比を設定する。次にＰＬＬ回路４の動作を説明する。映像出力装置から送出された水平同期信号は位相比較器２１に入力され、分周器２４の出力と位相比較され、位相差信号が出力される。位相比較器２１からの位相差信号はフィルタ２２を介して電圧制御発振器２３に入力される。電圧制御発振器２３は位相差信号に基づいてクロック信号の出力周波数を変化させる。電圧制御発振器２３の出力は分周器２４を介して位相比較器２１に帰還される。ここで分周器２４はマイコン３からの制御信号によりドット数Ｐに応じた分周比に設定されており、電圧制御発振器２３からのクロック信号は分周比に応じて分周されることから、ＰＬＬ回路は入力水平同期信号に同期したドットクロックを生成して出力する。

しかしながら、ここで生成されたドットクロックは、あくまでも入力映像信号のアスペクト比を４：３であると仮定した場合のものであり、実際の映像信号のアスペクト比はこれとは異なる場合もあり得るため、必ずしも正しいドットクロックであるとは限らない。したがって、ドットクロックの調整が必要である。そこで、装置内に記憶されたドットクロック調整用の画像を生成されたドットクロックに基づいて読出してモニタ画面上に表示させ、ユーザがこのモニタ画面を見ながら手動によりドットクロックの調整を行う。

図１において、画像メモリ６にはドットクロック調整用画像が記憶されており、読み出し用のクロックとしてＰＬＬ回路４の出力が入力されるようになっている。スイッチ７は、Ａ／Ｄ変換器５から出力される映像信号及び画像メモリ６から読み出される調整用画像信号を切り替えるスイッチであり、マイコン３より供給されるスイッチコントロール信号により２つの映像信号の切り替えを行うようになっている。Ｄ／Ａ変換器８の出力は外部のモニタ装置（図示せず）に接続される。さらに、外部モニタ装置には水平同期信号出力Ｒ−Ｈ及び垂直同期信号出力Ｒ−Ｖが接続される。

映像出力装置から出力されたアナログＲＧＢ映像信号はＡ／Ｄ変換器５に入力され、ＰＬＬ回路４から生成されたドットクロックでサンプリングされてデジタル映像信号に変換される。また、調整用画像信号がＰＬＬ回路４から生成されたドットクロックに基づいて画像メモリ６から読みだされる。２つの映像信号はスイッチ７にて合成され、Ｄ／Ａ変換器８でＤ／Ａ変換されて外部モニタ装置への映像信号が出力され、モニタに合成画像が表示される。

ここで画像メモリ６には、ドット数とライン数が１：１である真円を表す画像が記憶されている。したがって、もしドットクロックが正しければモニタには図３Ａに示すように真円が表示される。しかしながら、ドットクロック周波数が本来の正しいクロック周波数より高ければ、ドット間隔が本来のドット間隔より短くなるため、図３Ｂに示すような縦長の楕円が表示される。逆にドットクロック周波数が本来の正しいクロック周波数より低ければ、ドット間隔が本来のドット間隔より長くなるため、図３Ｃに示すように横長の楕円が表示されることになる。したがって、このことによってユーザは正しく画像が画面上に表示されているかどうか、すなわち、ドットクロックが正しいかどうかを容易に知ることができる。ユーザはこのモニタの画面を見ながら、画像調整用ボタン１０を操作する。調整用ボタンの操作により、マイコン３はＰＬＬ回路４の分周比を可変し、これによってドットクロック周波数が変化することにより、モニタの画像を変化させる。画像が真円になったところでこの調整を終了する。

調整が終了したら、マイコン３は調整された正しいドットクロックの値をメモリ内に記憶する。正しいドットクロックが設定されると、この正しいドットクロックによってサンプリングされデジタル化された外部映像出力装置からの映像信号がデジタル映像出力端子より出力される。デジタル映像信号出力端子にはＤＶＤ記録装置が接続されており、これによって外部映像出力装置から送出されたフォーマットを維持した状態のまま映像信号の記録が行われる。

以上は、外部映像出力装置からのアナログ映像信号を最適なドットクロックによりデジタル映像信号に変換してＤＶＤ記録装置に記録することに関してであったが、このようにして記録されたデジタル映像信号を再生する場合について以下に説明する。

ＤＶＤ装置から再生されたデジタル映像信号は映像信号処理装置のデジタル映像入力端子より入力され、映像信号処理装置はこのデジタル映像信号をアナログ映像信号に変換して外部モニタ装置に出力する（図示せず）。これと同時に、映像信号処理装置は、前述したように映像信号記録の際に測定してマイコン３内のメモリに記憶しておいた水平同期周波数Ｙを読出し、これをカウンタ２にセットする。カウンタ２は内部発振器のクロックでＹカウントするごとにパルスを発生することによって、水平同期信号Ｐ−Ｈを生成する。また、マイコン３は水平同期周波数Ｙとともに映像信号記録の際に測定して内部メモリ内に記憶しておいた垂直ライン数Ｎを読出し、これをカウンタ１１にセットする。カウンタ１１にはカウンタ２により生成された水平同期信号が入力され、カウンタ１１は水平同期信号がＮカウントされるごとにパルスを発生することによって、垂直同期信号Ｐ−Ｖを生成する。生成された水平同期信号Ｐ−Ｈ及び垂直同期信号Ｐ−Ｖは、映像信号とともに外部モニタ装置に出力される。これによって、記録時において外部映像出力装置から送出された映像フォーマットのままの映像信号が外部モニタ装置に表示される。なお、ここでは、水平同期信号周波数Ｙ及び垂直ライン数Ｎを映像信号処理装置のマイコン３内のメモリに記憶しておき、再生時にはこのメモリから読み出して水平同期信号及び垂直同期信号を生成したが、この水平同期信号周波数Ｙ及び垂直ライン数Ｎを映像信号とともにＤＶＤに記録しておき、再生時にはＤＶＤからこれらの値を読み出して水平同期信号及び垂直同期信号を生成するようにしてもよい。

上記実施例では、調整用画像信号として真円を表示する画像を用いたが、これに限らず、例えば正方形のように縦横比が判断しやすい図形を表示する画像であればどんな画像であってもよい。また、上記実施例では、ドットクロックの大まかな生成を垂直ライン数に所定のアスペクト比に応じた係数を乗算することによって求めたが、これに限らず種々のフォーマットの垂直同期周波数、水平同期周波数及びドットクロック周波数を予めテーブル化しておき、垂直同期周波数と水平同期周波数よりテーブルを参照し、直接ドットクロックを求めるようにしてもよい。また、画像メモリから調整用画像を読み出してモニタに表示する際に、映像出力装置からの映像信号と調整用画像信号を切り替えて合成画像を出力するようにしたが、これを映像出力装置からの映像信号に調整用画像信号を重畳して出力するようにしてもよい。また、調整用画像のみを読み出して出力するようにしてもよい。

本発明は、アナログ映像信号をデジタル映像信号に変換してＤＶＤ等のデジタルメディアに記録するための映像信号処理装置として、また変換装置を内蔵した液晶等のモニタ装置に適用可能である。

本発明の映像信号処理装置の全体構成図である。 本発明の映像信号処理装置内のＰＬＬ回路の構成図である。 調整用画像を用いて調整を行う時のモニタ画面を示す図である。

符号の説明

１ カウンタ
３ マイコン
４ ＰＬＬ回路
６ 調整用画像メモリ
１０ 画像調整用ボタン

Claims (3)

1. アナログ映像信号をサンプリングしてデジタル映像信号に変換するドットクロックを生成する映像信号処理装置において、
   前記アナログ映像信号とともに入力される水平同期信号及び垂直同期信号より前記垂直同期信号の１垂直同期期間内の前記水平同期信号の数をカウントして垂直ライン数を求める垂直ライン数算出手段と、前記水平同期信号の１水平同期期間をクロックでカウントして水平同期周波数を求める水平同期周波数算出手段と、前記垂直ライン数に予め設定されたアスペクト比を乗算して前記映像信号のドット数を算出する手段と、前記ドット数算出手段の出力に基づいてドットクロックを生成する手段と、ドット数とライン数の比が１：１の調整用画像が記憶されたメモリと、前記ドットクロックに基づいて前記メモリから読み出された前記調整用画像を画像表示装置に出力する手段と、前記ドットクロックを調整する調整手段と、調整されたドットクロックによって前記アナログ映像信号をサンプリングしてデジタル映像信号に変換する手段と、前記デジタル映像信号とともに前記算出された垂直ライン数及び水平同期信号周波数のデータを記録するデジタル記録装置と、前記デジタル記録装置から再生された前記デジタル映像信号をアナログ映像信号に変換する手段と、前記デジタル映像信号とともに前記デジタル記録装置から再生された前記垂直ライン数及び水平同期信号周波数のデータに基づき垂直同期信号及び水平同期信号を生成する手段とを有することを特徴とする映像信号処理装置。
2. 前記メモリに記憶された前記調整用画像は真円を表す画像であることを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
3. 前記ドットクロック生成手段は、前記ドット数算出手段の出力に基づいて分周比を設定して前記ドットクロックを生成するＰＬＬ回路からなることを特徴とする請求項１又は２記載の映像信号処理装置。

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