JP4876848B2 - ビデオスケーリングシステムおよびテレビ受像装置 - Google Patents

Description

この発明は、テレビ画面の上下左右に表示されることのある黒帯映像を除去するビデオスケーリングシステム、ならびに、このような黒帯映像を除去する機能を備えたテレビ受像装置に関する。

例えば、映像のアスペクト比とテレビ画面のアスペクト比とが異なる場合など、映像の上下に黒帯映像を付加して映像の全てがテレビ画面に収まるように表示されることがある。さらに、このような黒帯映像が付加された画面では、映像内容が小さく表示されてしまうため、映像サイズを拡大するとともに映像の左右をトリミングして黒帯映像の無い映像出力を行う機能を備えたテレビ受像装置も開発されている（例えば特許文献１〜３）。

従来の黒帯映像を除去するスケーリング処理では、例えば、チューナ部で受信した映像信号や、外部入力された映像信号から黒帯映像の有無の検出を行って、この検出に基づきスケーリング処理を行うのが通常であった。

また、デジタルテレビ放送を受信して映像出力を行うシステムや、光ディスクに格納された映像コンテンツを再生して映像出力を行うシステム等では、放送信号や再生信号に含まれる制御データによって映像のアスペクト比の情報を得ることが出来るため、この情報に基づいて所望のスケーリング処理を行うように制御されるのが一般であった。
特開平０３−０４６８０９号公報 特開平０７−２９８２０７号公報 特開２００１−２３８１４９号公報

デジタルテレビ放送の映像ストリーム、外部入力される映像信号、光ディスクから再生された映像コンテンツなど、複数種類の映像入力ソースがある場合、これら全ての映像入力ソースで黒帯映像の除去処理を行うためには、一般に、各映像入力ソースにそれぞれ対応した複数方式の黒帯映像検出手段を設ける必要があると考えられる。

また、デジタルテレビ放送では、例えば、昔のアナログ映像をデジタル放送用の映像ストリームに載せて放送する際など、黒帯映像が映像ストリームの中に既に含まれてしまっていることがあり、このような場合、放送信号に含まれる制御データには黒帯映像を含んだ映像全体の情報しか入力されていないため、これらの制御データに基づいて黒帯映像の除去を行うことは難しい。

また、光ディスクに格納される映像データについても、例えば個人がビデオカメラ映像を記録して作成した場合など、映像データ中に既に黒帯映像部分が入ってしまっている場合には、光ディスクの標準的な規格に基づく黒帯映像の除去処理は行えなくなる。

この発明の目的は、複数種類の映像入力ソースがある場合でも、一つの処理方式で黒帯映像の除去処理を行うことが可能なビデオスケーリングシステム並びにテレビ受像装置を提供することにある。

この発明の他の目的は、デジタルテレビ放送や光ビデオディスクなど、規格で定められた情報に基づいて黒帯映像の付加や除去を行えるようにされたシステムにおいて、規格で定められていない黒帯映像が映像に含まれているような場合でも、その除去処理が可能なビデオスケーリングシステム並びにテレビ受像装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、映像の上下部分または左右部分に黒帯映像が含まれる場合にこの黒帯映像を除去するビデオスケーリングシステムにおいて、映像信号処理により映像サイズの拡大縮小ならびに枠部分の切り落としが可能なスケーリング手段と、該スケーリング手段より後段の映像信号を監視して黒帯映像の有無を検出する監視手段と、該監視手段の検出情報に基づいて前記スケーリング手段の動作を制御するスケーリング制御手段とを備えた構成とした。

具体的には、前記監視手段が監視する映像信号は、表示部の駆動回路へ入力される直前の映像信号とすると良い。さらに具体的には、前記監視手段が監視する映像信号は、デジタル又はアナログのＲＧＢ映像信号とすることが出来る。

このような手段によれば、種々の信号処理を経て表示部の駆動用に生成された映像信号を監視して黒帯映像の検出を行うので、複数種類の映像入力ソースがあった場合でも、一つの方式で黒帯映像の処理を行うことが出来る。また、実際に表示部に表示出力される映像の信号から黒帯映像の検出を行うため、規格に定められていない黒帯映像であっても、問題なく除去処理することが出来る。

望ましくは、前記監視手段は、表示画面の上下および左右の複数画素に対応する映像信号を監視するとともに、前記スケーリング制御手段は、映像の上下部分または左右部分に黒帯映像が含まれると判断した場合に、前記スケーリング手段に予め設定されている所定量の映像サイズの拡大処理および枠部分の切り落とし処理を実行させる構成とすると良い。

さらに望ましくは、連続する複数フレームの映像信号の監視部位に黒レベルの映像信号が連続して含まれている場合に、黒帯映像が含まれていると判断する構成にすると良い。

このような構成によれば、画面の上下又は左右に黒帯映像が含まれている場合に、徐々に映像内容の拡大と枠部分のトリミングとが行われて、少しずつ黒帯映像が取り除かれていく。このような徐々に行われるスケーリング処理により、間違いの少ない黒帯映像の除去処理を実現できる。また、黒帯映像でないのに黒帯映像と誤検出してスケーリング処理が行われても、ユーザによりそれを簡単に認識させることが出来る。それにより、例えば、スケーリング解除の操作を行わせるなど、ユーザに修正の操作を行わせることも出来る。

以上説明したように、本発明に従うと、映像入力ソースの種類に拘わらずに一つの方式で映像に含まれる黒帯映像の除去処理を行える、また、規格に定められていない黒帯映像であっても問題なく除去処理を行えるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態のテレビ受像装置の全体構成を示すブロック図である。
この実施の形態のテレビ受像装置１は、例えば地上デジタルテレビ放送の受信と外部映像信号の入力との２系統の映像入力ソースに基づき映像の出力が可能なテレビ受像機であり、アンテナＡＮ１を介してデジタルテレビ放送の信号を選択的に受信するデジタルチューナ部１１と、外部映像信号を入力する外部入力端子１２と、映像処理の統括的な制御を行うシステムＬＳＩ（大規模集積回路）２０と、画質補正に関わる種々の映像処理を行う画質エンジンＬＳＩ３０と、制御処理や信号処理に必要な作業メモリ空間を提供するメインメモリ１４と、ユーザからの操作指令を入力する例えばリモコン受光器や操作パネルを有する操作入力部１６と、操作入力部１６からの信号入力処理やデジタルチューナ部１１の受信チャンネルの変更処理などユーザインターフェース関連の制御処理を行うサブ制御ＩＣ１７と、映像の表示出力を行う液晶パネル１８等を備えている。

システムＬＳＩ２０は、内部に、テレビ放送信号により伝送されてきた映像ストリーミングデータや音声ストリーミングデータを復号するデコード回路２１と、外部入力端子１２から入力される例えばアナログの輝度信号や色差信号をデジタルのＹＣｂＣｒ信号に変換するデジタル変換回路２２と、デジタルチューナ部１１からの信号或いは外部入力端子１２からの信号とを選択的に切り替えて出力するスイッチ回路２３と、制御プログラムに従って種々の制御処理を実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）２４と、制御プログラムや制御データが格納される不揮発性メモリ（図示略）等を備えている。

このうちＣＰＵ２４は、サブ制御ＩＣ１７からのコマンドに基づいて、スイッチ回路２３の選択を切り替えたり、画質エンジンＬＳＩ３０にコマンドを出力したりする。また、このＣＰＵ２４はスケーリング制御手段としての機能も担い、液晶パネル１８に出力されるデジタルＲＧＢ映像信号から抽出された所定画素のデータを監視して黒帯映像を除去する処理を行うようになっている。

画質エンジンＬＳＩ３０は、映像の拡大や縮小および枠部分のトリミング処理などを行うスケーリング回路３１と、種々の映像補正処理により映像画質を向上させる画質調整回路３２と、映像信号をデジタルＲＧＢ信号にして且つ高速伝送可能なＬＶＤＳ（小振幅差動信号）に変換して出力するＬＶＤＳ変換回路３３等を備えている。

スケーリング回路３１は、システムＬＳＩ２０のＣＰＵ２４からの指令に基づき指定された倍率（スケーリング率と呼ぶ）で映像の拡大縮小処理をしたり、指定量のトリミング処理をしたり、或いは、縮小映像を画面座標上の指定位置へ移動させる処理が可能なものである。

ＬＶＤＳ変換回路３３は、デジタルＲＧＢ映像信号に、該映像信号がパネル上の何れの画素のデータであるかを表わすタイミング信号を付加して液晶パネル１８の駆動回路１８ａへ出力する。さらに、このＬＶＤＳ変換回路３３は、該回路内のバッファメモリ上に展開された映像データの中から所定の複数画素（図３の画素Ｐ１〜Ｐ４）のＲＧＢデータを、映像フレームごとに抽出してシステムＬＳＩ２０のＣＰＵ２４に出力する機能を有している。この画素Ｐ１〜Ｐ４のＲＧＢデータを抽出する機能と、ＣＰＵ２４によるこれらＲＧＢデータの判定処理により、黒帯映像の有無を検出する監視手段が構成されている。

液晶パネル１８は、内部に、例えばソース線やゲート線を駆動するソースドライバおよびゲートドライバからなる駆動回路１８ａを有し、この駆動回路１８ａにＬＶＤＳ変換回路３３の信号が入力されて、映像出力が行われるようになっている。

次に、上記構成のテレビ受像装置１０による黒帯映像の除去処理について説明する。
図２は、ＣＰＵ２４により実行されるスケーリング制御処理の手順を表わしたフローチャートである。図３には、スケーリング処理で監視される映像の画素ポイントを表わした説明図を示す。
このスケーリング制御処理は、１フレームの映像信号の伝送がある毎にＣＰＵ２４により繰り返し実行される処理である。１フレームの映像信号の伝送があって、このスケーリング制御処理が開始されたら、先ず、ステップＳ１において、当該フレームの映像の縦横の画素数（映像解像度と呼ぶ）の情報をデコード回路２１やデジタル変換回路２２から取得し、前回のフレームの映像と比較して映像解像度が変更されていないか判別する（ステップＳ２）。

そして、映像解像度に変更があれば、初期設定として、先ず、フレームカウンタを０にリセットする（ステップＳ３）。このフレームカウンタは、黒帯映像と見なすことが可能な黒レベルの画像が続けて検出されたフレーム数を計数するものである。

続いて、初期設定として、スケーリング率をパネル１８の解像度と映像解像度とにより決められる最適な値に設定する（ステップＳ４）。例えば、パネル解像度が１３６６×７６８画素で、映像解像度が１９２０×１０８０画素であれば、水平方向と垂直方向ともに０．７１倍のスケーリング率が設定される。

例えば、放送番組の切り替り時や、番組放送とコマーシャル放送との切り替り時などには映像解像度が変更されるので、このような切り替わり時に上記の初期設定が行われる。初期設定がなされたら、次に、ステップＳ５に移行する。

一方、映像解像度に変更がなければ、そのままステップＳ５に移行する。
ステップＳ５では、設定されているスケーリング率で映像の拡大或いは縮小を行うようにスケーリング回路１３にコマンドを送信する。これにより、スケーリング回路３１において指定のスケーリング率で映像内容の拡大或いは縮小が行われる。また、映像内容が拡大されてパネル１８の解像度を超える場合には、超えた部分のトリミング処理が行われる。

次いで、ステップＳ６において、スケーリング処理後の映像信号の中から図３の画素Ｐ１〜Ｐ４の映像データをＬＶＤＳ変換回路３３により抽出させて取得する。ここで、画素Ｐ１〜Ｐ４は、液晶パネル１８の表示領域１８Ａにおける上下左右縁部の各中央のポイントに設定されている。

これらの画素データを抽出したら、ステップＳ７，Ｓ８で、画素Ｐ１，Ｐ２はどちらも黒レベルデータかの判定、並びに、画素Ｐ３，Ｐ４はどちらも黒レベルデータかの判定とを行う。そして、両判定処理の何れかでＹｅｓであれば黒帯映像が含まれる可能性があるとしてステップＳ１０に移行するが、両判定処理で共にＮｏであれば黒帯映像が含まれないものとしてステップＳ９に移行する。

黒帯映像が含まれる可能性があるとしてステップＳ１０に移行したら、該ステップで、フレームカウンタの値を’１’加算して、左右端または上下端に黒レベルの画像が含まれている連続するフレーム数を計数していく。そして、フレームカウンタの値が規定値（例えば数フレーム〜数拾フレーム）を超えたか判別し（ステップＳ１１）、規定値を超えていれば黒帯映像であると確定して、スケーリング率を最小単位だけ大きくし（ステップＳ１２）、規定値を超えていなければ次のフレームに判断を持ち越す。

一方、判別処理（ステップＳ７，Ｓ８）が共にＮｏでステップＳ９に移行したら、フレームカウンタの値をクリアする。

そして、このようなフレーム毎のスケーリング制御処理を一旦終了して、次のフレームの映像信号が伝送されるタイミングまで待機し、そのタイミングで再びステップＳ１からこのスケーリング制御処理を開始する。

図４には、上記のスケーリング制御処理により黒帯映像が除去されていく過程の第１例を表わした画像図を示す。
上記のようなスケーリング制御処理により、例えば、放送番組の切り替わり時やテレビ放送から外部入力に映像ソースを切り替えた際など、映像解像度が変化した場合にステップＳ２〜４の処理によりスケーリング処理の初期化がなされて、先ず、図４（ａ）に示すように、映像の全てがパネル１８上に表示されるスケーリング率で映像出力が行われる。

さらに、ステップＳ７〜ステップＳ１１の処理により、映像の左右端または上下端に黒レベルの映像が無いか検出が行われ、更に、これがある場合に、この黒レベルの映像が規定回数のフレームで連続するか確認がなされて、連続している場合に黒帯映像であると判別される。

そして、黒帯映像と判別されたら、ステップＳ１２のスケーリング率を最小単位加算する設定と次フレームで実行されるステップＳ５のスケーリング処理とにより、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、映像が少しずつ拡大され、且つ、拡大により枠からはみ出した部分がトリミングされていく。

そして、図４（ｃ）に示すように、映像の左右または上下の端部分に黒レベルの映像が無くなるまで拡大されたら、そのスケーリング率で固定されたスケーリング処理が毎フレーム行われて、この黒帯映像が除去された映像出力が続けられていく。

図５には、スケーリング処理により黒帯映像が除去されていく過程の第２例を表わした画像図を示す。
同図に示すように、例えば、アスペクト比が４：３のパネルにアスペクト比が１６：９の映像を表示する場合など、黒帯映像は上下に現われる。このような場合でも、上記のスケーリング制御処理により、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、映像が少しずつ拡大されて黒帯映像が除去された映像出力が続けられることとなる。

以上のように、この実施の形態のテレビ受像装置１によれば、種々の信号処理を経て液晶パネル１８に出力される映像信号を監視して黒帯映像の検出を行うので、映像入力ソースがテレビ放送のものであっても外部入力のものであっても、一つの方式で黒帯映像の除去処理を行うことが出来る。また、デジタルテレビ放送の映像中に規格に定められていない黒帯映像が含まれているような場合でも、問題なく黒帯映像の除去処理を行うことが出来る。

また、黒帯映像が含まれている場合に、映像の拡大と枠部分のトリミングとが少しずつ行われていくので、間違いの少ない黒帯映像の除去処理を実現できる。また、誤検出により誤ったスケーリング処理が実行されてしまった場合でも、ユーザにそれを簡単に認識させてスケーリングの解除など適宜修正操作を行ってもらうようにすることも出来る。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、黒レベルの映像データか監視する画素として表示画面の上下左右端部各中央４点の画素Ｐ１〜Ｐ４を採用しているが、例えば、上下左右端部の辺をそれぞれ複数に分割した各分割点を監視用の画素として設定しても良いし、また、画面端の画素でなく、数画素分内側に入った画素を監視用の画素として設定しても良い。また、各監視点を１画素により構成するのでなく、複数画素の集まりを１つの監視点としても良い。

また、上記実施形態では、黒帯映像と確定したときに、スケーリング率を最小単位ずつ加算してスケーリング処理を行うようにしているが、最小単位の２倍〜１０倍などの所定単位ずつ加算してより素早く黒帯映像が除去されるようにしても良い。

また、上記実施の形態では、ＬＶＤＳ変換回路３３のバッファメモリに展開される映像データから所定画素のデータを抽出してＣＰＵ２４に送ることで黒帯映像の監視を行っているが、駆動回路１８ａに接続される信号線から所定タイミングで映像データを抽出し、それから黒帯映像の監視を行うようにしても良い。

また、上記実施の形態では、表示部として液晶パネルを例示しているが、プラズマディスプレイ、有機ＥＬパネル、プロジェクタ、ＣＲＴディスプレイなど、種々の表示部に対しても本発明を同様に適用できる。また、表示部の駆動回路に出力される信号としてデジタルＲＧＢの小振幅差動信号を例示したが、ＥＣＬなど他規格の信号であっても同様に適用することが出来るし、また、表示部がＣＲＴディスプレイ等である場合には、デジタルでなくアナログＲＧＢの信号を所定のタイミングで抽出して監視することで黒帯映像の検出を行うことが可能である。

また、上記実施の形態では、すべての映像に対して黒帯映像の除去処理が行われるように説明したが、操作入力部を介したユーザの設定入力により、黒帯除去用のスケーリング処理のオン・オフを切り替えられるようにしても良い。

本発明は、種々のテレビ受像装置に適用することが出来る。また、本発明のビデオスケーリングシステムは、テレビ受像装置のみでなく、テレビ受像装置に映像信号を出力する映像再生装置、チューナ装置、セットトップボックスなど、種々の映像処理装置に組み込んで利用することが可能である。

本発明の実施の形態のデジタルテレビ受像装置の全体構成を示すブロック図である。 図１のＣＰＵにより実行されるスケーリング処理の手順を示すフローチャートである。 スケーリング処理で監視される映像中の画素ポイントを示す図である。 スケーリング処理により黒帯映像が除去されていく過程の第１例を示す画像図である。 スケーリング処理により黒帯映像が除去されていく過程の第２例を示す画像図である。

符号の説明

１ テレビ受像装置
１１ デジタルチューナ部
１２ 外部入力端子
１８ 液晶パネル
１８ａ 駆動回路
２０ システムＬＳＩ
２４ ＣＰＵ
３０ 画質エンジン
３１ スケーリング回路
３２ 画質調整回路
３３ ＬＶＤＳ変換回路

Claims (7)

1. デジタルテレビ放送信号を受信するチューナ部と、外部から映像信号を入力する映像入力端子と、映像を出力する表示部とを備えたテレビ受像装置であって、
   映像信号処理により映像サイズの拡大縮小ならびに枠部分の切り落としが可能なスケーリング手段と、
   前記表示部の駆動回路へ出力される、前記スケーリング手段より後段のデジタルＲＧＢの映像信号を監視して黒帯映像の有無を検出する監視手段と、
   該監視手段の検出情報に基づいて前記スケーリング手段の動作を制御するスケーリング制御手段とを備え、
   前記監視手段は、表示画面の上下端および左右端の複数画素に対応する映像信号を監視するとともに、
   前記スケーリング制御手段は、表示画面の上下端または左右端の監視部位に黒レベルの映像が複数フレーム連続して出力されたと検出した場合に、前記スケーリング手段に予め設定されている所定量の映像サイズの拡大処理および枠部分の切り落とし処理を実行させることを特徴とするテレビ受像装置。
2. 映像の上下部分または左右部分に黒帯映像が含まれる場合にこの黒帯映像を除去するビデオスケーリングシステムにおいて、
   映像信号処理により映像サイズの拡大縮小ならびに枠部分の切り落としが可能なスケーリング手段と、
   該スケーリング手段より後段の映像信号を監視して黒帯映像の有無を検出する監視手段と、
   該監視手段の検出情報に基づいて前記スケーリング手段の動作を制御するスケーリング制御手段と、
   を備えたことを特徴とするビデオスケーリングシステム。
3. 前記監視手段が監視する映像信号は、表示部の駆動回路へ出力される直前の映像信号であることを特徴とする請求項２記載のビデオスケーリングシステム。
4. 前記監視手段が監視する映像信号は、デジタル又はアナログのＲＧＢ映像信号であることを特徴とする請求項２又は３に記載のビデオスケーリングシステム。
5. 前記監視手段は、表示画面の上下および左右の複数画素に対応する映像信号を監視するとともに、
   前記スケーリング制御手段は、映像の上下部分または左右部分に黒帯映像が含まれると判断した場合に、前記スケーリング手段に予め設定されている所定量の映像サイズの拡大処理および枠部分の切り落とし処理を実行させることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載のビデオスケーリングシステム。
6. 前記スケーリング制御手段は、連続する複数フレームの映像信号の監視部位に黒レベルの映像信号が連続して含まれている場合に、黒帯映像が含まれていると判断することを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載のビデオスケーリングシステム。
7. 映像を出力する表示部と、
   請求項２〜６の何れかに記載のビデオスケーリングシステムとを備えたことを特徴とするテレビ受像装置。

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