JP5172825B2 - オンスクリーンディスプレイ情報をビデオ信号に追加するシステムと方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に通信システム中のビデオ信号の処理の改良に関する。特に、本発明は、オンスクリーンディスプレイ（ＯＳＤ）情報をデジタルビデオ信号に追加するシステムと方法に関する。

ビデオプログラムを表示するシステムでは、表示された画像にアルファベットや数字の文字をオーバーレイすることが時々望ましい。これらの文字は典型的にはオンスクリーンディスプレイ（ＯＳＤ）情報と呼ばれる。ＯＳＤ情報の使用の例は、ビデオプログラミング用のクローズドキャプションやサブタイトルを含む。他の例は、ビデオディスプレイシステム上の命令ボタンが押された時の“ＰＬＡＹ”や“ＰＡＵＳＥ”のような命令名の表示である。

典型的なアナログビデオシステムでは、ＯＤＳ情報をビデオディスプレイに施す一つの既知の方法は、アルファベットや数字の文字および／またはアイコンのセットを文字リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）に格納することを含む。典型的な文字ＲＯＭは、アルファベットや数字とグラフィックの両方の、１２８または２５６個の個々の文字（またはより多く）からなっても良い。そのようなシステムでは、文字ＲＯＭに格納された文字は典型的には、鋭く定義されたエッジを有する。これは文字自体とそれらの背景の間のコントラストが非常に大きいことを意味する。多くの場合、このコントラストは、１画像エレメントまたはピクセルのスペースに渡って最大ピクセル値から最小ピクセル値までの範囲になる。いくつかの応用では、鋭い遷移はアーチファクトを作り出し、それらはディスプレイ上で可視であるかまたはそれらはシステムの他の部分にとって分断的な無線周波数エネルギーを作り出すので難点がある。

文字ＲＯＭはアナログビデオシステムでは実効性があるが、それらはデジタルビデオシステムでは問題を呈する。一つの問題は、アナログシステムのＯＳＤ発生器は、典型的には３ＭＨｚから１２ＭＨｚの範囲の比較的低いクロック速度を有するピクセルクロックを採用していることである。しかし、デジタルビデオシステムははるかに速いピクセルクロックを要求する。例えば、デジタルＯＳＤ発生器システムのピクセルクロックは、典型的にはアナログＯＳＤ発生器システムのピクセルクロックよりも３−４倍速く動作する。いくつかのデジタルシステムは、典型的な最小アナログピクセルクロック速度の３ＭＨｚの４．５倍である、約１３．５ＭＨｚのピクセルクロック速度で動作する。文字ＲＯＭサイズ要求はピクセルクロックレートに直接比例するので、クロック速度の３−４倍（またはより多く）の増加は、文字ＲＯＭのサイズに比例した増加を必要とする。例えば、１２×１８文字ディスプレイを採用しているシステムのピクセルクロックが４倍に増加された時、文字ＲＯＭも４倍に増加されなければならない。よって、典型的な最小アナログピクセルクロック速度の３ＭＨｚで文字ＲＯＭの２１６バイトを要求する単一の文字は、ピクセルクロック速度がデジタルシステムの典型的な最小ピクセルクロック速度の１３，５ＭＨｚに増加された時には、文字ＲＯＭの少なくとも８６４バイトを要求する。１２８文字セットでは、より高いデジタルピクセルクロック速度での総文字ＲＯＭ要求は１１０，５９２バイトである。追加のメモリ要求は、典型的な文字ＲＯＭ方式の使用を、デジタルビデオシステムにおいて望ましくなく高価な解決策とする。

デジタルシステムにおける文字ＲＯＭの使用への既知の代替策は、同様に高価であるかおよび／または望ましくない結果を生み出す。そのような代替策の一つは、文字をデジタルビデオストリームに挿入する前にデジタルビデオデータとＯＳＤ文字自体がアナログ形式に変換されるデュアル変換方式である。アナログフィルタ技術がそれから使われて、挿入の前にＯＳＤ文字をスムーズにする。残念ながら、このプロセスは、それ自身のアーチファクトを導入するデジタル形式に戻す追加の変換を要求する。そのようなデュアル変換形式に付随するコストはかなりである。遷移アーチファクトを削減する、ＯＳＤ情報をデジタルビデオストリームに挿入する効率的なシステムと方法が望ましい。

開示された実施形態は、デジタルビデオデータを処理するように適応されたシステムに関する。システムの例示的実施形態は、デジタルビデオデータストリームを作成するプロセッサと、文字生成器と関連付けられたメモリに格納された文字の表現に基づいて、デジタルビデオデータストリームに挿入する複数の標準データラインの一つからピクセルデータ値を選択するように適応された文字生成器と、からなる。

例示的な方法は、デジタルビデオデータを処理することに関する。例示的な方法は、デジタルビデオデータストリームを作成し、メモリに格納された文字の表現に基づいて、複数の標準データラインの一つからピクセルデータ値を選択し、ピクセルデータ値をデジタルビデオデータストリームに挿入する行為からなる。

上述したものおよびその他の本発明の特徴と利点、およびそれらを遂げる方法は、添付された図面と共に発明の一実施形態の以下の記載を参照することによって明らかとなり、より良く理解されるであろう。

いくつかの図を通して、対応する参照文字は対応する部分を示す。ここに説明する例示は発明の好ましい実施形態を一つの形で描き、そのような例示は、発明の範囲をいかなるやり方においても制限するものと理解されるべきではない。

このセクションは、以下に記載されおよび／または請求される本発明の様々な側面に関連し得る技術の様々な側面を読者に紹介することを意図している。この議論は、本発明の様々な側面のより良い理解を容易にする背景情報を読者に提供するのに有用であると信じる。従って、これらの言明は従来技術の承認としてではなく、この見方で読まれるべきものであることが理解されるべきである。

本発明は、表示用のデジタルビデオストリームにＯＳＤ情報を効率的に挿入するシステムと方法に関する。本発明の例示的実施形態は、アナログビデオシステムで典型的であるのとほぼ同じ解像度を使って各文字の粗いバイナリ画像（またはビットマップ）を格納する文字メモリを採用する。要求される文字メモリは、従って、アナログシステムで要求される文字メモリよりもそれほど大きくない。加えて、ディスプレイラインに対応する少ない数の前もって定義された“標準”データ信号が高解像度形式で格納される。ここで使われるように、“標準データ信号”または“標準データライン”という用語は、はるかに大きい文字のセットを作り出すのに使われ得る比較的小さいデータ信号またはデータラインの組の一つを指すのに使われる。それら自身はいかなる特定の文字も表さない標準データラインは、文字セット中のあらゆる文字を作り出すのに格納された文字データと併せて使用される。よって、文字メモリの唯一の増加は、少ない数（例えば、４個）の標準データラインを高解像度デジタル形式で格納するのに必要な追加のメモリである。標準データラインは、スムーズな遷移で定義され、ＯＳＤ文字がデジタルビデオデータストリームに挿入された時の望ましくないアーチファクトの生成を削減する。

本発明の例示的実施形態は、各文字のための実際の最小、中間、最大ピクセルレベルデータを格納する必要を除去する。その代わりに、各文字のためにメモリに格納された情報は、ＯＳＤ文字生成器のような適応的アドレス生成器がそれによって望ましい文字を構築する少なくかつ有限の数の標準データラインの一つを選択する、決定ポイントの集合を提供する。適応的アドレス生成器は、適当な立ち上がり／落ち下がりエッジと最大／最小レベル値を採用する。ＯＳＤ文字は、一般的立ち上がり／落ち下がりエッジと所定の最大／最小レベル値の挿入によって作り出される。このようにして、あらゆるアルファベットや数字の文字またはアイコンを、従来のシステムに対してメモリ要求を顕著に増加することなく、作り出し得る。

図1は、本発明の例示的実施形態に従ったデジタルビデオシステムのブロック図である。ビデオシステムは、全体的に参照番号１００によって参照される。ビデオシステム１００は、ＤＶＤプレーヤー等（図示せず）のようなソースからデジタルビデオデータを取得するプロセッサ１１０からなる。プロセッサ１１０は、デジタルビデオデータストリーム１１２を作成し、それを更なる処理のためのＯＳＤ文字生成器１１４に配送する。ＯＳＤ文字発生器１１４は、メモリンターフェース１１６によってメモリ１１８に接続されている。メモリ１１８は、ＯＳＤ文字情報への変換のための様々なアルファベットや数字およびアイコンデータのビットマップ表現を格納する。そのようなＯＳＤ情報は、ＯＳＤ文字生成器１１４によってデジタルビデオデータストリーム１１２に挿入されて、ＯＳＤ情報を含んだデジタルビデオデータストリームを作成する。そのデータストリームはここで、ＯＳＤデジタルビデオデータストリーム１２０と呼ばれる。ＯＳＤデジタルビデオデータストリーム１２０は、システムのユーザによる閲覧のために、ディスプレイ１２２上に画像を作り出すのに使われる。

図２は、本発明の例示的実施形態に従ったＯＳＤ文字生成器回路のブロック図である。

ＯＳＤ文字生成器１１４（図１）の部品である図２に示されるＯＳＤ文字生成器回路は、全体的に参照番号２００によって参照される。ＯＳＤ文字生成器回路２００は、回路の動作を全体的に制御するマイクロコントローラ２０４を含む。マイクロコントローラ２０４は、ＯＳＤ文字をデジタルビデオデータストリーム１１２（図１）に挿入し、それによってＯＳＤ付きデジタルビデオ出力信号１２０を作成するように動作する。第一のスイッチ回路２０６は、ＯＳＤデータ（位置ａ）またはデジタルビデオデータストリーム１１２からのデジタルビデオデータ（位置ｂ）を選択的に受け取る。図２に機能的描写のためだけに機械的スイッチとして示されている第一のスイッチ回路２０６は、マルチプレクサおよび／または他の適当な回路からなっても良いことを当業者は理解するであろう。しかも、第一のスイッチ回路２０６の特定の部品および構築の詳細は、本発明の本質的な特徴ではない。

第二のスイッチ回路２０８は、複数の標準データラインの一つを選択して、デジタルビデオデータストリーム１１２への挿入のためのＯＳＤ文字を作り出す。図２に機能的描写のためだけに機械的スイッチとして示されている第二のスイッチ回路２０８は、マルチプレクサまたは他の回路からなっても良い。しかも、第二のスイッチ回路２０８の特定の部品および構築の詳細は、本発明の本質的な特徴ではない。第二のスイッチ回路２０８によって選択された個別の標準データラインは、インフェーズデータ２１２、オールハイデータ２１４、アンチフェーズデータ２１６、オールローデータ２１８としてメモリ１１８に格納される。これらのデータラインの特定の成分は、以下に詳細に論じる。メモリ１１８に格納されたデータライン２１２−２１８は、文字メモリ２１０に格納された比較的低解像度の文字データと組み合わされて第二のスイッチ回路２０８によるデジタルビデオデータストリーム１１２への挿入のためのアルファベットや数字および／またはグラフィックのＯＳＤ文字を作り出し、それによってＯＳＤ付きデジタルビデオ出力信号１２０を形成する。

以下の例は、ＯＳＤ文字生成器２００によるデジタルビデオデータストリーム１１２へのＯＳＤ文字の挿入を説明する。マイクロコントローラ２０４は、オンスクリーンディスプレイを作り出すことを意図した、ユーザ入力のような入力を受け取る。そのような入力の例は、ＯＳＤ文字発生器回路２００と関連付けられているＤＶＤプレーヤー上の“プレイ”ボタンを押すことによって作り出された信号である。ＯＳＤデータの必要を示す外部刺激は、マイクロコントローラ２０４に第一のスイッチ回路２０６を位置ａに置くようにさせる。発明の例示的実施形態では、“プレイ”ボタンを押すことは、システムと関連付けられたビデオスクリーン上に“ＰＬＡＹ”という言葉が表示されるようにすることを意図している。マイクロコントローラ２０４は、文字メモリ２１０から“Ｐ”、“Ｌ”、“Ａ”、“Ｙ”のアルファベットや数字の文字を選択する。文字メモリ２１０からの情報を使って、マイクロコントローラはインフェーズデータ２１２、オールハイデータ２１４、アンチフェーズデータ２１６、オールローデータ２１８からデータを（以下の記載するように）適切に選んで、適当な文字をデジタルビデオデータストリーム１１２に挿入する。結果として得られるＯＳＤデジタルビデオデータストリーム１２０は、元のビデオデータと加えられたＯＳＤ文字データの両方を含む。ＯＳＤ文字データが挿入された後、第一のスイッチ回路２０６は位置ｂに戻される。

図３は、デジタルビデオデータストリーム１１２（図１）にＯＳＤ情報として挿入されるデータを定義するのに使われた文字マップの使用を描いた図である。図は全体的に参照番号３００によって参照される。文字マップグリッド３０２は、文字マップ中のアルファベットや数字およびアイコンの定義のための枠組みを提供する。文字マップグリッド３０２は、文字メモリ２１０（図２）のような文字メモリに格納された文字を表す１２×１８配列の要素（正方形として示されているが、参照はされていない）からなる。各要素は、所定の数のディスプレイピクセルを含む。描写の目的で、図３は文字マップグリッド３０２中の数字４を描いている。

個々の要素内のピクセルの各々は、それに関連付けられた個別の相当するピクセルデータ値を有する、図４に示された例では、文字マップグリッド３０２の各要素は、ピクセルデータ３０４のセットによって示されるように、３ピクセルのデータを表す。異なるデジタルビデオシステムでは、文字マップの各要素によって表されるピクセルの数は変動するが、要素毎に３から４ピクセルが典型的である。しかも、文字マップグリッド３０２の各要素によって表されるピクセルの数は、本発明の本質的な特徴ではない。各ピクセルデータ値は、例えば８ビットのデジタルデータワードからなっていても良い。上述したように、デジタルビデオシステムに典型的な増加されたクロックレートは、文字マップグリッド３０２の各要素のために３または４ピクセル、および対応する文字メモリのサイズの増加を必要とすることになる。

ピクセル遷移データ３０６の例示的セットは、鋭いデータ遷移によって起こされるアーチファクト作成の問題を描いている。遷移データ３０６中の最初の３ピクセルのピクセルデータ値はＦＥｈである。この値は、典型的な８ビットデジタルビデオシステムにおける最大ピクセルデータ値を表す。図３に示された例では、値ＦＥｈは黒色と対応する。図３に示された例では、右３つのデータ位置３０６（０２ｈ）のピクセルデータ値は、最大ピクセルデータ値ＦＥｈに対して可能な限りのコントラストを提供する白色を表す。遷移データ３０６に見られるように、値の最大遷移はピクセル３および４の間で起こる、即ち可能な最大ピクセルデータ値（ＦＥｈ）から可能な最小ピクセル値（０２ｈ）への遷移は一つのピクセル（第３の値）から次のピクセル（第４の値）で起こる、そのようなピクセルデータ値の鋭い遷移は、ビデオディスプレイ上に表示された時に望ましくないアーチファクトを作り出す可能性が高い。以下に記載するように、本発明の例示的実施形態は、鋭い遷移と結果として得られる望ましくないアーチファクトのないＯＳＤデータを作成し、高解像度文字マップの使用によって必要とされる増加されたシステムメモリを要求することなくそれを行う。

図４は、スムーズな遷移データと鋭い遷移データ、および関連付けられたデータ信号波形を描いた図である。グラフは全体的に参照番号４００によって参照される。図４は、本発明の例示的実施形態によって達成され得るメモリ節約を説明するのに便利である。スムーズな遷移データは、各文字について文字メモリ中にプログラムすることができるが、そうすることは３から４倍のメモリ増加を招くことに注意すべきである。しかしながら、本発明の実施形態は、スムーズな遷移を達成しながら文字メモリ要求に比較的少ない増加だけを要求し得る。

図４は、その各々が１ピクセル値に相当する、複数の鋭い遷移データ値４０２を示している。最初の４つの鋭い遷移データ値４０２は、典型的な８ビットデジタルビデオシステムにおける最大値であるＦＥｈの値を持つ。これらのバイトには、典型的なシステムにおける最小許容値である０２ｈの値を持つ４バイトが続く。結果は、相当するデータがデジタルビデオデータストリーム１１２（図１）のようなデジタルビデオデータストリームに印加された時の鋭い遷移波形４０４である。

図４はまた、複数のスムーズな遷移データ値４０６も示している。最大値の４つのデータ要素を採用する代わりに、スムーズな遷移データ要素は、２つの順次より小さい値のデータ要素が続く最大値（ＦＥｈ）の２つのデータ要素だけを採用する。図４に示された例では、２つの順次より小さいデータ要素の第一のものは５６ｈの値を持ち、順次より小さいデータ要素の第二のものは２８ｈの値を持つ。残りの４つのスムーズな遷移データ値４０６は最小値の０２ｈを持つ。デジタルビデオデータストリーム１１２（図１）のようなデジタルビデオデータストリームに印加された時には、望ましくないビデオアーチファクトの生成は急激に遷移するデータ値に対して実質的に削減され得る。挑戦となるのは、従来のデジタルビデオシステムにおいて文字マッピングのために典型的に必要とされるメモリ容量のかなりの増加を伴わずにスムーズな遷移を作り出すことである。この挑戦の更なる描写は、図５を参照して以下で説明する。

図５は、文字ＲＯＭシステムにおいてＯＳＤ情報を作り出すのに使われたデータ信号を描いた図である。文字マップ動作を説明する図は全体的に参照番号５００によって参照される。文字マップグリッド５０２は、１８ラインのデータを有する。文字マップグリッド３０２（図３）と同様に、文字マップグリッド５０２の要素（正方形）の各々は、表示画面上の多数のピクセルに対応する。文字マップグリッド５０２は、数字８と数字９の２つの文字の表現を含んでいる。

文字マップグリッド５０２におけるデータの対応するラインの２つの生成を描いた２つのデータ信号が図５に示されている。文字データ信号５０４は、文字マップグリッド５０２のライン１１を作成するのに使われたデータを示す。文字データ信号５０６は、文字マップグリッド５０２のライン１２を作り出すのに使われたデータを示す。ライン１１に最大ピクセルデータ値（ＦＥｈ）がある文字マップグリッド５０２の対応する要素について、文字データ信号５０４はハイであり、それ以外はロー（０２ｈ）である。ＦＥｈの値を持つ要素（濃くされたまたはべた組みの要素として示されている）は表示されている文字（図５では数字８と９）の部分を実際に形成する要素であり、一方、０２ｈの値を持つ要素（空白または色無しの要素として示されている）は文字の部分を形成しない（または表示された文字の空白スペースを形成する）。同様に、対応するグリッド要素について文字データ信号５０６はハイであり、データ値はライン１２で最大ピクセルデータ値（ＦＥｈ）であり、それ以外は最小ピクセルデータ値（０２ｈ）である。

文字マップグリッド５０２上の数字８と９を作り上げる文字セグメントの検査は、ライン１、２、１７、１８が同一であることを明らかにする。それらのラインは常に最小値（０２ｈ）である。ライン６、７、１３も、それらのラインの全ての要素において最大（ＦＥｈ）と最小（０２ｈ）の値の同一の配置を持つので、同一である。同様に、ライン３と１６も同一である。文字マップグリッド５０２の１８ラインには、１０個の異なるバリエーションまたは独自のラインパターンがある。よって、図５に示された表示の生成は、１８（文字マップグリッド５０２のラインの総数）ではなく１０ラインのデータだけを使って果たすことができる。一度だけ繰り返されるラインを文字メモリに格納し、それらのパターンの引き続く発現については格納されたラインをアクセスしなおすことによって、システムメモリは節約される。但し、１０ラインのデータによって作り出すことができる文字だけについて節約が引き出されるので、獲得されたメモリ節約は限られた実用性しかない。しかしながら、本発明の例示的実施形態は、ここ以降により特定に記載されるようにスムーズな遷移を持ったＯＳＤ文字を作り出すのに標準データ信号を使うことによって、従来のデジタルビデオシステムに対して実質的なメモリ節約を達成する。

図６は、本発明の例示的実施形態に従ったＯＳＤ文字情報を作り出す標準データ信号の使用を描いた図である。図は全体的に参照番号６００によって参照される。数字８と数字９の表示を描いている文字マップグリッド６０２が示されている。文字マップグリッド３０２（図３）および文字マップグリッド５０２（図５）と同様に、文字マップグリッド６０２の要素（正方形）の各々は、表示画面上の多数のピクセルに対応する。

本発明の例示的実施形態は、デジタルビデオビットストリームへの挿入が望まれるあらゆる文字が作り出し得る４つの個別の標準データラインを採用する。この例示的実施形態では、文字セット全体（例えば１２８または２５６文字）は、ビットマップのような粗い形式で格納される。この粗い形式は、完全なデジタルビデオピクセルレートで文字を作り出すのに必要な解像度のほぼ３分の１または４分の１だけである。つまり、文字セットの格納のためのメモリ要求は、典型的なアナログシステムについてとほぼ同じである。

文字セットの粗い表現に加えて、追加の４つのラインのデータがフル解像度（即ち、フルデジタルビデオピクセルレートでの表示に十分な）で格納される。これらの４つのラインは、スムーズで比較的アーチファクトの無い遷移を作成しながら、文字セットの全ての文字を作り出すのに選択的にアクセスされる標準データラインを作り上げる。

図６に示された例示的実施形態では、フル解像度形式で格納された４つの標準データラインは、インフェーズデータライン６０４、オールハイデータライン６０６、アンチフェーズデータライン６０８、オールローデータライン６１０を含む。アンチフェーズデータライン６０８は、インフェーズデータライン６０４の反対である、即ちアンチフェーズデータライン６０８は百八十（１８０）度インフェーズデータライン６０４と位相がずれている。従来のアナログシステムに対して必要とされる唯一の追加のメモリは、高解像度形式で４つの標準データライン６０４、６０６、６０８、６１０を格納するのに使われるメモリ量である。よって、高解像度形式で１２８または２５６文字の文字セット全体を格納するのに要求されるメモリサイズに対して、本発明の例示的実施形態ではメモリサイズのかなりの節約が達成される。

例として、以下は本発明の例示的実施形態に従ってどのように図６におけるラインｎが作り出され、デジタルビデオデータストリームに挿入されるかの説明である。ラインｎは図５に描かれたライン１１と同じである。参考までに、図６はラインの各要素に相当する順番になった参照番号（ラインｎの直下かまたは下方に示された）を含む、ラインｎ自身は、文字表示のその要素のためのピクセルの対応するピクセルデータ値によって０か１を含む。１（ピクセルデータ値ＦＥｈ）は、実際の文字自体を形成するために必要な文字グリッドマップ６０２の要素に相当する一方、０は文字グリッドマップ６０２の全ての他の要素に相当する。０であるラインｎの要素１と２は、マイクロコントローラ２０４（図２）によるオールローデータライン６１０の選択によって形成される。オールローデータライン６１０は、文字メモリに格納された粗い画像データ中の数字８のラインｎの対応する要素のためのデータを参照することによって選択される。

図６に示された例では、ラインｎの要素３は、その要素が文字マップ６０２中の数字８を形成するのに必要であるので、１である。前の状態は０であったので、要素３のために立ち上がりエッジが必要である。従って、マイクロコントローラ（図２）は、要素３に印加されるものとしてアンチフェーズデータライン６０８を選択する。要素４と５もハイであるので、マイクロコントローラ（図２）は、これらの要素を提供するようにオールハイデータライン６０６を選択する。要素６は０であり、それはマイクロコントローラ（図２）によって落ち下がりエッジが選択されたことを意味する、この時点で、アンチフェーズデータライン６０８は落ち下がりエッジを提供するので、アンチフェーズデータライン６０８がマイクロコントローラ（図２）によって選択される。それ以降は、要素６，７，８，９のためのデータはオールローデータライン６１０によって提供され、ラインｎの残りの要素１０−２４についても同様である。上述したように、本発明の例示的実施形態は従って、システムメモリ要求を目立って増加することなく、粗い解像度の文字マップに格納されたいかなる文字をも形成する。

図７は、本発明の例示的実施形態に従ったインフェーズデータ、アンチフェーズデータ、および関連付けられたデータ信号を示す図である。グラフは全体的に参照番号７００によって参照される。図７は、かなり異なった強度（例えば、ＦＥｈと０２ｈ）のピクセルデータ値を持つピクセル間で鋭くなくスムーズな遷移を提供し、それによって結果として得られる望ましくない画像アーチファクトを回避するように、本発明の例示的実施形態がどのように採用され得るかを示している。インフェーズデータ信号６０４（図６）とアンチフェーズデータ信号６０８（図６）は、状態を変化するピクセルデータ値を表すデータ信号であるので、それらは（関連つけられた文字メモリとは違い）高解像度形式で格納される。高解像度データ信号として、インフェーズとアンチフェーズのデータ信号６０４、６０８は、図7に示されるように、表示された時にスムーズな遷移が結果として得られるようなピクセルデータ値によってプログラムされるかまたはそれらを含む。複数のインフェーズピクセルデータ値７０２ａ、ｂ、ｃ、．．．ｎはスムーズなインフェーズ信号６０４のセグメント７０４に対応する。インフェーズピクセルデータ値７０２ａ、ｂ、ｃ、．．．ｎの各々は、それぞれのメモリ位置（図示せず）に格納される。最初の２つのインフェーズピクセルデータ値７０２ａ、ｂは、ＦＥｈのような高いまたは最大のピクセルデータ値である。ピクセルデータ値７０２ｃにおいて、ハイからローへの遷移が始まる。図７に示す例示的実施形態では、第三のピクセルデータ値７０２ｃは遷移的値５６ｈを有し、続くピクセルデータ値７０２ｄは２８ｈのような順次低くなった遷移的値でプログラムされる。次の２つのピクセルデータ値（７０２ｅと７０２ｆ）は０２ｈのような最小値を有し、続く２つのピクセルデータ値７０２ｇ、ｈ、ｉにおけるローからハイへの遷移が続く、ローからハイへの遷移は、図７に示すように、ピクセルデータ値７０２ｇ、ｈ、ｉを２８ｈ、５６ｈ、ＦＥｈのような順次大きくなる値でプログラムすることによって果たされる。

同様に、スムーズなアンチフェーズデータ信号６０８（図６）のセグメント７０６が、対応するアンチフェーズピクセルデータ値７０８ａ、ｂ、ｃ、．．．と共に示されている。アンチフェーズピクセルデータ値７０８ａ、ｂ、ｃ、．．．の各々は、それぞれのメモリ位置（図示せず）に格納される。最初の２つのアンチフェーズピクセルデータ値７０８ａ、ｂは、０２ｈのような低いまたは最小の値である。続くローからハイへの遷移は、ピクセルデータ値７０８ｃ、ｄを含み、それらには順次より高い遷移的値、即ちピクセルデータ値７０８ｃには２８ｈ、ピクセルデータ値７０８ｄには５６ｈ、が付与される。後続のスムーズな遷移は、ピクセルデータ値の極端な違いまたは急峻な反対ではなく遷移的データ値を使って同様に果たされる。このようにして、粗く格納された文字データと標準データライン６０４、６０６、６０８、６１０の組み合わせは、典型的なアナログビデオシステムと比較してメモリの最小の増加によるスムーズな遷移を持って、デジタルビデオビットストリームにあらゆる望ましい文字の作成と挿入を許容する。

図８は、本発明の例示的実施形態に従った、複数の標準データ信号のどの一つがその対応するピクセルデータ値をディスプレイの実際のピクセル要素に付与するためにアクセスされるかを決定する決定ポイントの使用を描いた図である。図は全体的に参照番号８００によって参照される。本発明の例示的実施形態では、ＯＳＤ文字データは、その各々が１ピクセルデータ値に相当する、４バイトのグループで提供される。これは、全ての４ピクセルデータ値について、現在表示されている文字マップ６０２から文字の表示を作り出すのに必要な次の順次のピクセルデータ値を含むのは標準データラインのどれであるかについて決定をしなければならないことを意味
する。例えば、もしインフェーズデータライン６０４（図６）からのインフェーズデータ８０２が現在表示のために選ばれていれば、（アンチフェーズデータ８０６のような）標準データラインの他のものに対応するピクセルデータ値に切り替えるかどうかに関する決定が、全ての第四のピクセルデータ値に対応する、複数の決定ポイント８０４の各々で起こる。つまり、４つの標準データラインの現行のものに対応するピクセルデータ値を表示し続けるか、標準データラインの異なるものからのピクセルデータ値に切り替えるかの決定が、全ての４つのピクセルデータ値についてなされる。本発明の例示的実施形態における決定プロセスの詳細は、図９を参照して以下に記載される。

図９は、本発明の例示的実施形態の動作を説明するのに便利な状態ダイアグラムである。状態ダイアグラムは全体的に参照番号９００によって参照される。状態ダイアグラム９００は、１２ビットメモリアドレッシング方式を採用した本発明の例示的実施形態の動作を記載している、２つの最大有意アドレスビット（ＭＳＢｓ）Ａ_１０とＡ_１１が４つの格納された高解像度の標準データラインの特定の一つを選択するのに使われ得る。４つの標準データラインの各々が行をなすとして、２つのＭＳＢアドレスビットは、行アドレスと考えられても良い。この例では、１０個の最小有意ビット（ＬＳＢｓ）Ａ_０からＡ_９が、２つのＭＳＢｓによって選択された標準データラインの各々のための個別のデータ値のアドレスを提供する。よって、１０ＬＳＢアドレスラインは、列アドレスと考えられても良い。この例では、１０ＬＳＢデータラインは、ビデオラインと同期された１０ビットアップカウンターによって生成されても良い。ＭＳＢアドレスラインは、状態ダイアグラム９００に従うマイクロコントローラ２０４（図２）のような適応的アドレス生成器によって選択されても良い。図８を参照して上述された通り、必要であれば、アドレス切り替えは周期的決定ポイントで行われる。

状態ダイアグラム９００によって表される動作は、標準インフェーズデータライン６０４（図６）のためのあるピクセルデータ値が、特定のインフェーズピクセルデータ値を保持するメモリ位置にアクセスするのに使われるアドレスラインの一つの値に対応するように意図的に選ばれているという事を利用している。より詳細には、本発明の例示的実施形態では、標準インフェーズデータラインのデータ値（“０”か“１”のどちらか）は、アドレスラインＡ_２の値と同じになるように選ばれる。つまり、インフェーズデータライン６０４（図６）に対応する最大および最小ピクセルデータ値は、これらのピクセルデータ値の状態がこれらのメモリ位置のためのＡ_２アドレスラインの値と同じになることを許容するように選ばれたメモリ位置に、意図的に格納される。このようにして、インフェーズデータラインのためのピクセルデータ値は、実際のデータ値そのものをチェックすることなく、アドレスラインＡ_２の状態によって決定されても良い。

本発明の例示的実施形態では、ＯＳＤ文字データが定義によって４つのピクセル値のグループに組織されているので、Ａ_２の値は標準データラインの特定の一つのピクセルデータ値に対応するように選択される。個別のアドレス位置は、データの４つのピクセル値の各々のために必要である。従って、２つの最小有意アドレスライン（Ａ_０とＡ_１）は、それらがデータにアクセスするのに４つのピクセルグループのデータ毎に変わらなければならないので、データに対応するように絶対的に定義することができない。つまり、アドレスラインＡ_２はいかなる４つのデータ値のグループにとっても一定であることが保証されている最小有意アドレスラインであるので、アドレスラインＡ_２はデータの値に対応するように選ばれる。

この方式を採用することにより、４つの標準データラインの全てのデータ値は、ただ標準インフェーズデータライン６０４（図６）のためのアドレスラインＡ_２の値を知ることによって知られる。詳細には、インフェーズデータライン６０４（図６）のデータの値は（定義によって）Ａ_２の値と同じである。標準アンチフェーズデータライン６０８（図６）の対応する値は、標準インフェーズデータライン６０４（図６）の値とは反対である。

標準オールハイデータライン６０６（図６）とオールローデータライン６１０（図６）の値は一定である。これは、標準データラインのどれがピクセルデータ値の次の４つのピクセルグループに貢献するのに選ばれるべきであるかを決定するのに、Ａ_２の値が各遷移ポイントにおいてテストされ得ることを意味する。

ＯＳＤ文字データの４つのピクセルグループの各メンバーのためのピクセルデータ値は同じである必要はないことに注意すべきである。事実、順次増加するまたは減少する中間地を持つのに（各セットの第二と第三の値のような）４つの値のグループの要素を定義することは、上述したように、スムーズな遷移を許容しアーチファクトの作成を削減する、４つのピクセル値のグループの各々は、この例では立ち上がりエッジまたは落ち下がりエッジのどちらかからなる。

状態ダイアグラム９００はインフェーズデータ状態９０２、アンチフェーズデータ状態９０４、オールハイデータ状態９０６、オールローデータ状態９０８を示している、これらのデータ状態の各々は、ここに記載された４つの標準データラインの一つに対応している。しかも、ＯＳＤ文字データを作成するのにそれが標準データラインの中から選ぶので、
状態ダイアグラム９００はマイクロコントローラ２０４（図２）の動作を統治するプログラミングを作り出すのに有用であることが当業者には理解されるであろう。もしマイクロコントローラ２０４がインフェーズデータライン２１２（図２）からのピクセルデータ値を選択していれば、マイクロコントローラ２０４は、“インフェーズデータ状態９０２にある”とここで言及される。同様に、マイクロコントローラ２０４がオールハイデータライン２１４（図２）を選択していた時には、マイクロコントローラ２０４は、“オールハイデータ状態９０６にある”とここで言及される、等々である。

もしマイクロコントローラ２０４がインフェーズデータ状態９０２であれば、決定ポイントで、アドレスラインＡ_２の現状態が表示される（文字メモリ２１０（図２）に格納された粗く格納された文字表現からの）次の文字ビットと同じでなければ、それはそこに留まる。もし、決定ポイントにおいて、マイクロコントローラ２０４がインフェーズデータ状態９０２であり、文字メモリ２１０（図２）からの次の文字ビットは１であり、アドレスラインＡ_２の現状態は１であれば、マイクロコントローラ２０４はオールハイデータ状態９０６に遷移する。もし、決定ポイントにおいて、マイクロコントローラ２０４がインフェーズデータ状態９０２であり、文字メモリ２１０（図２）からの次の文字ビットが０であり、アドレスラインＡ_２の現状態が０であれば、マイクロコントローラ２０４はオールローデータ状態９０８に遷移する。

もしマイクロコントローラ２０４がオールハイデータ状態９０６であれば、文字メモリ２１０（図２）からの次の文字ビットが１である限り、それはその状態に留まる。もし、決定ポイントにおいて、マイクロコントローラ２０４がオールハイデータ状態９０６であり、文字メモリ２１０（図２）からの次の文字ビットが０であり、アドレスラインＡ_２の現状態も０であれば、マイクロコントローラ２０４はアンチフェーズデータ状態９０４に遷移する。もし、決定ポイントにおいて、マイクロコントローラ２０４がオールハイデータ状態９０６であり、文字メモリ２１０（図２）からの次の文字ビットが０であり、アドレスラインＡ_２の現状態が１であれば、マイクロコントローラ２０４はインフェーズデータ状態９０２に遷移する。

もしマイクロコントローラ２０４がオールローデータ状態９０8であれば、文字メモリ２１０（図２）からの次の文字ビットが０である限り、それはそこに留まる。もし、決定ポイントにおいて、マイクロコントローラ２０４がオールローデータ状態９０８であり、文字メモリ２１０（図２）からの次の文字ビットが１であり、アドレスラインＡ_２の現状態も１であれば、マイクロコントローラ２０４はアンチフェーズデータ状態９０４に遷移する。もし、決定ポイントにおいて、マイクロコントローラ２０４がオールローデータ状態９０８であり、文字メモリ２１０（図２）からの次の文字ビットが１であり、アドレスラインＡ_２の現状態が０であれば、マイクロコントローラ２０４はインフェーズデータ状態９０２に遷移する。

もしマイクロコントローラ２０４がアンチフェーズデータ状態９０４であれば、アドレスラインＡ_２の現状態が文字メモリ２１０（図２）からの次の文字ビットと同じである限り、それはそこに留まる。もし、決定ポイントにおいて、マイクロコントローラ２０４がアンチフェーズデータ状態９０４であり、文字メモリ２１０（図２）からの次の文字ビットが１であり、アドレスラインＡ_２の現状態が０であれば、マイクロコントローラはオールハイデータ状態９０６に遷移する。もし、決定ポイントにおいて、マイクロコントローラ２０４がアンチフェーズデータ状態９０４であり、文字メモリ２１０（図２）からの次の文字ビットが０であり、アドレスラインＡ_２の現状態が１であれば、マイクロコントローラ２０４はオールローデータ状態９０８に遷移する。

本発明の例示的実施形態に従って文字メモリのためのメモリ要求を削減することに対して、一つ以上の文字ブロックの整数倍においてインフェーズとアンチフェーズのデータラインが繰り返せば、より大きなメモリ節約が実現され得る。例えば、もし８×１２文字マップが使われたなら、与えられたラインに渡って３２バイトが繰り返されたとすると、３２バイトだけが必要となる。その場合には、全ラインの各ピクセルをカウントするのに、前述した１０ビットカウンターの代わりに５ビットカウンターを使うことができる。１６×２４文字マップは６４バイトと、それらをアドレスするのに６ビットカウンターが必要であろう、等々である。

発明は様々な変形や代替形を許しても良いが、特定の実施形態が例として図面に示されており、ここに詳細に記載される。しかし、発明は、特定の開示された形態に限定されることを意図したものではないことは理解されるべきである。むしろ、発明は、以下の添付された請求項によって定義される発明の精神と範囲内に入る全ての変形、同等物および代替物を包含する。

図1は、本発明の例示的実施形態に従ったデジタルビデオシステムのブロック図である。 図２は、本発明の例示的実施形態に従ったＯＳＤ文字生成器のブロック図である。 図３は、ＯＳＤ情報を提供する文字マップの使用を描いた図である。 図４は、スムーズな遷移データと鋭い遷移データ、および関連付けられたデータ信号を描いた図である。 図５は、アナログビデオシステムにおいてＯＳＤ情報を作り出すのに使われたデータ信号を描いた図である。 図６は、本発明の例示的実施形態に従ったＯＳＤ文字情報を作り出す標準データ信号の使用を描いた図である。 図７は、本発明の例示的実施形態に従ったインフェーズデータ要素、アンチフェーズデータ要素、および関連付けられたデータ信号を示す図である。 図８は、本発明の例示的実施形態に従った複数の標準データ信号の一つを示す決定ポイントの使用を描いた図である。 図９は、本発明の例示的実施形態の動作を説明するのに便利な状態ダイアグラムである。

Claims (40)

1. デジタルビデオデータストリーム（１１２）を作成するプロセッサ（１１０）と、
   文字生成器（２００）と関連付けられたメモリ（２１０）に格納された文字の粗いバイナリ画像またはビットマップ表現によって示された文字の形状に基づいて、各ピクセルが文字の部分を形成する粗いバイナリ画像またはビットマップ表現の要素に相当するか、文字の部分を形成しない粗いバイナリ画像またはビットマップ表現の要素に相当するか、あるいは文字のエッジにある粗いバイナリ画像またはビットマップ表現の要素に相当するかに従って、各ピクセルについて複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）の一つを選択することによって、デジタルビデオデータストリーム（１１２）に挿入される各ピクセルのピクセルデータ値を選択するように適応された文字生成器（２００）であって、複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）は、連続したハイピクセルデータ値を示すデータラインと、連続したローピクセルデータ値を示すデータラインと、ローピクセルデータ値からハイピクセルデータ値への遷移をする立ち上がりエッジを示すデータラインと、ハイピクセルデータ値からローピクセルデータ値への遷移をする落ち下がりエッジを示すデータラインを含むものと
   を含む、デジタルビデオデータを処理するように適応されたシステム（１００）。
2. 複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）は、文字の粗いバイナリ画像またはビットマップ表現よりも高い解像度で文字の粗いバイナリ画像またはビットマップ表現に加えてメモリ（２１０）に格納される、請求項１記載のシステム（１００）。
3. より高い解像度は、文字の粗いバイナリ画像またはビットマップ表現の解像度よりも３から４倍高い、請求項２記載のシステム（１００）。
4. 複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）の一つは、立ち上がりエッジと落ち下がりエッジを交互に示すインフェーズデータライン（６０４）である、請求項１記載のシステム（１００）。
5. 複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）の一つは、落ち下がりエッジと立ち上がりエッジを交互に示すアンチフェーズデータライン（６０８）である、請求項４記載のシステム（１００）。
6. 複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）の一つは、連続したハイピクセルデータ値を一定に示すオールハイデータライン（６０６）である、請求項１記載のシステム（１００）。
7. 複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）の一つは、連続したローピクセルデータ値を一定に示すオールローデータライン（６１０）である、請求項１記載のシステム（１００）。
8. 文字はオンスクリーンディスプレイ（ＯＳＤ）文字を含む、請求項１記載のシステム（１００）。
9. システム（１００）はＤＶＤプレーヤーを含む、請求項１記載のシステム（１００）。
10. システム（１００）は、文字の画像を表示するように適応されたディスプレイ（１２２）を含む、請求項１記載のシステム（１００）。
11. 複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）の少なくとも一つは、ローレベル（０）からハイ（１）レベルへの遷移データを示すデータラインである、請求項１記載のシステム（１００）。
12. 遷移データは、順次増加するピクセルデータ値の少なくとも一つのペアを示す、請求項１１記載のシステム（１００）。
13. 複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）の少なくとも一つは、ハイレベル（１）からロー（０）レベルへの遷移データを示すデータラインである、請求項１記載のシステム（１００）。
14. 遷移データは、順次減少するピクセルデータ値の少なくとも一つのペアを示す、請求項１３記載のシステム（１００）。
15. デジタルビデオデータストリーム（１１２）を作成することと、
    メモリ（２１０）に格納された文字の粗いバイナリ画像またはビットマップ表現によって示された文字の形状に基づいて、各ピクセルが文字の部分を形成する粗いバイナリ画像またはビットマップ表現の要素に相当するか、文字の部分を形成しない粗いバイナリ画像またはビットマップ表現の要素に相当するか、あるいは文字のエッジにある粗いバイナリ画像またはビットマップ表現の要素に相当するかに従って、各ピクセルについて複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）の一つを選択することによって、各ピクセルのピクセルデータ値を選択することであって、複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）は、連続したハイピクセルデータ値を示すデータラインと、連続したローピクセルデータ値を示すデータラインと、ローピクセルデータ値からハイピクセルデータ値への遷移をする立ち上がりエッジを示すデータラインと、ハイピクセルデータ値からローピクセルデータ値への遷移をする落ち下がりエッジを示すデータラインを含むことと、
    ピクセルデータ値をデジタルビデオデータストリーム（１１２）に挿入することと
    を含む、デジタルビデオデータを処理する方法。
16. 複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）を、文字の粗いバイナリ画像またはビットマップ表現よりも高い解像度で文字の粗いバイナリ画像またはビットマップ表現に加えてメモリ（２１０）に格納することを含む、請求項１５記載の方法。
17. より高い解像度は、文字の粗いバイナリ画像またはビットマップ表現の解像度よりも３から４倍高い、請求項１６記載の方法。
18. 複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）の一つは、立ち上がりエッジと落ち下がりエッジを交互に示すインフェーズデータライン（６０４）である、請求項１５記載の方法。
19. 複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）の一つは、落ち下がりエッジと立ち上がりエッジを交互に示すアンチフェーズデータライン（６０８）である、請求項１８記載の方法。
20. 複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）の一つは、連続したハイピクセルデータ値を一定に示すオールハイデータライン（６０６）である、請求項１５記載の方法。
21. 複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）の一つは、連続したローピクセルデータ値を一定に示すオールローデータライン（６１０）である、請求項１５記載の方法。
22. 文字はオンスクリーンディスプレイ（ＯＳＤ）文字を含む、請求項１５記載の方法。
23. 文字の画像を表示することを含む、請求項１５記載の方法。
24. ローレベル（０）からハイ（１）レベルへの遷移データを示すデータラインである複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）の少なくとも一つのピクセルデータ値を格納することを含む、請求項１５記載の方法。
25. 遷移データは、順次増加するピクセルデータ値の少なくとも一つのペアを示す、請求項２４記載の方法。
26. ハイレベル（１）からロー（０）レベルへの遷移データを示すデータラインである複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）の少なくとも一つのピクセルデータ値を格納することを含む、請求項１５記載の方法。
27. 遷移データは、順次減少するピクセルデータ値の少なくとも一つのペアを示す、請求項２６記載の方法。
28. デジタルビデオデータストリーム（１１２）を作成する手段（１１０）と、
    メモリ（２１０）に格納された文字の粗いバイナリ画像またはビットマップ表現によって示された文字の形状に基づいて、各ピクセルが文字の部分を形成する粗いバイナリ画像またはビットマップ表現の要素に相当するか、文字の部分を形成しない粗いバイナリ画像またはビットマップ表現の要素に相当するか、あるいは文字のエッジにある粗いバイナリ画像またはビットマップ表現の要素に相当するかに従って、各ピクセルについて複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）の一つを選択することによって、各ピクセルのピクセルデータ値を選択する手段（２０４）であって、複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）は、連続したハイピクセルデータ値を示すデータラインと、連続したローピクセルデータ値を示すデータラインと、ローピクセルデータ値からハイピクセルデータ値への遷移をする立ち上がりエッジを示すデータラインと、ハイピクセルデータ値からローピクセルデータ値への遷移をする落ち下がりエッジを示すデータラインを含むものと、
    ピクセルデータ値をデジタルビデオデータストリーム（１１２）に挿入するする手段（２０６、２０８）と
    を含む、デジタルビデオデータを処理するシステム（１００）。
29. 複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）は、文字の粗いバイナリ画像またはビットマップ表現よりも高い解像度で文字の粗いバイナリ画像またはビットマップ表現に加えてメモリ（２１０）に格納される、請求項２８記載のシステム（１００）。
30. より高い解像度は、文字の粗いバイナリ画像またはビットマップ表現の解像度よりも３から４倍高い、請求項２９記載のシステム（１００）。
31. 複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）の一つは、立ち上がりエッジと落ち下がりエッジを交互に示すインフェーズデータライン（６０４）である、請求項２８記載のシステム（１００）。
32. 複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）の一つは、落ち下がりエッジと立ち上がりエッジを交互に示すアンチフェーズデータライン（６０８）である、請求項３１記載のシステム（１００）。
33. 複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）の一つは、連続したハイピクセルデータ値を一定に示すオールハイデータライン（６０６）である、請求項２８記載のシステム（１００）。
34. 複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）の一つは、連続したローピクセルデータ値を一定に示すオールローデータライン（６１０）である、請求項２８記載のシステム（１００）。
35. 文字はオンスクリーンディスプレイ（ＯＳＤ）文字を含む、請求項２８記載のシステム（１００）。
36. 文字の画像を表示するように適応されたディスプレイ（１２２）を含む、請求項２８記載のシステム（１００）。
37. 複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）の少なくとも一つは、ローレベル（０）からハイ（１）レベルへの遷移データ示すデータラインである、請求項２８記載のシステム（１００）。
38. 遷移データは、順次増加するピクセルデータ値の少なくとも一つのペアを示す、請求項３７記載のシステム（１００）。
39. 複数の標準データライン（６０４、６０６、６０８、６１０）の少なくとも一つは、ハイレベル（１）からロー（０）レベルへの遷移データ示すデータラインである、請求項２８記載のシステム（１００）。
40. 遷移データは、順次減少するピクセルデータ値の少なくとも一つのペアを示す、請求項２８記載のシステム（１００）。

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