JP5697376B2 - 信号処理装置 - Google Patents

Description

本発明は信号処理装置に関する。

従来、放送分野等で用いられる業務用のビデオカメラでは、外部で発生した基準信号に対してカメラ内部のクロックを同期させることで、複数のビデオカメラで扱うビデオ信号の位相や周波数を合わせる機能を持っている（例えば、特許文献１参照）。この種の機能をゲンロック（Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｌｏｃｋ）機能と呼ぶ。

また、業務用のビデオカメラでは、一旦、外部の基準信号に対してゲンロックを行った後、基準信号が無くなった状態でも、クロックの周波数が複数のビデオカメラの間で数時間にわたってずれないことが求められる。

特開２００８−０４２５８６号

例えば、基準信号を発生する機器が複数のビデオカメラに対して同時に基準信号を供給できない場合がある。そのような場合、複数のビデオカメラを順次接続しながら、各ビデオカメラのゲンロックを行うことがある。

しかし、基準信号を発生する機器が電源を投入したばかりで、基準信号の周波数変動がまだ安定していない状態で各ビデオカメラがゲンロックを行うと、ビデオカメラの間でクロックの周波数が異なってしまう。

そのため、数時間経過すると、ビデオカメラの間で撮影され、記録されるビデオ信号の同期がずれるという問題があった。

そのため、ユーザは、基準信号の周波数変化が安定するまで待ってから、ビデオカメラに対する基準信号の供給を停止してゲンロック機能を停止させる必要がある。

しかし、従来は、基準信号の周波数が安定しているのかどうかをユーザが確認することができないので、必要以上に長い間、ゲンロックを行っているという問題もあった。

本発明はこの様な問題を解決し、外部からの基準信号の周波数の状態をユーザが容易に判別可能な装置を提供することを一つの目的とする。

本発明においては、外部機器から供給された基準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基準信号とクロックとの位相差を検出する位相検出手段と、前記位相検出手段の出力に応じた周波数の前記クロックを発生する発生手段と、所定の間隔で前記位相検出手段の出力信号を取得して、複数の前記取得した位相検出手段の出力信号に基づいて前記基準信号の周波数変化を検出し、前記基準信号の周波数変化の状態を示す情報を表示装置に表示する制御手段とを備える。

外部からの基準信号の周波数の状態をユーザが容易に判別可能となる。

本発明の実施形態におけるビデオカメラの構成を示すブロック図である。 タイミング生成部の構成を示すブロック図である。 ゲンロック処理を示すフローチャートである。 電圧制御水晶発振器の周波数変化の様子を示す図である。 ゲンロック処理を示すフローチャートである。 ゲンロック処理を示すフローチャートである。 外部の基準信号の周波数ずれと２フレームずれるのに要する時間、及び２時間後のフレームずれ量の様子を示す図である。

（第１の実施形態）
図１は本発明に係る信号処理装置としてのビデオカメラ１００の構成を示すブロック図である。図１において、撮像部１０１はＣＰＵ１０６の指示に従い、被写体の画像を撮影し、動画像信号を生成して画像処理部１０２に出力する。画像処理部１０２はＣＰＵ１０６の指示に従い、撮影時においては撮像部１０１から出力された動画像信号に対して公知の圧縮符号化処理を施して記録再生部１０７に出力する。また、撮影時には、画像処理部１０２は撮影された動画像信号を表示制御部１０４に出力し、表示制御部１０４は表示部１０５に対して被写体の動画像を表示する。また、画像処理部１０２は、再生時においては、再生された動画像信号を復号、伸張処理して出力部１０９に出力する。また、画像処理部１０２は、再生された動画像信号を表示制御部１０４に送り、表示制御部１０４は表示部１０５に再生画像を表示する。

メモリ１０３は、画像処理部１０２による処理のために動画像信号を一時的に記憶する。表示制御部１０４は、記録時においては撮影された動画像を表示部１０５に表示し、再生時においては再生された動画像を表示部１０５に表示する。また、表示制御部１０４は、ＣＰＵ１０６の指示により、メニュー情報等の各種の情報を表示部１０５に表示する。表示部１０５は液晶パネル等の表示装置を有する。

ＣＰＵ１０６は、不図示の不揮発メモリに記憶されたプログラムに基づいてビデオカメラ１００の各部の動作を制御する。また、ＣＰＵ１０６は操作部１１０からの指示に基づいて各部を制御する。記録再生部１０７は、記録時においては画像処理部１０２からの動画像信号を記録媒体１０８に記録し、再生時においては記録媒体１０８から動画像信号を再生して画像処理部１０２に出力する。

出力部１０９は、画像処理部１０２から出力された動画像信号を外部機器に出力する。操作部１１０は電源スイッチや撮影開始、停止を指示するスイッチ、再生スイッチ等の各種のスイッチを備える。ユーザは操作部１１０を操作することにより、ビデオカメラ１００の動作を指示する。

タイミング生成部１１１は、入力端子１１２に対して外部の基準信号発生装置から供給された基準信号に従って、基準クロックを生成する。タイミング生成部１１１からの基準クロックは、ビデオカメラ１００の各部の動作クロックとして使われる。

次に、ビデオカメラ１００における基本的な記録再生処理について説明する。

操作部１１０により電源が投入されると、撮像部１０１が被写体を撮影し、デジタル信号として動画像信号を出力する。画像処理部１０２は撮影された動画像信号を表示制御部１０４に送り、表示制御部１０４は被写体の動画像を表示部１０５に表示して、撮影待機状態となる。撮影待機状態において、操作部１１０から撮影開始の指示があると、ＣＰＵ１０６は画像処理部１０２、記録再生部１０７に対し、撮影開始を指示する。画像処理部１０２は撮影開始の指示に応じて、撮像部１０１により撮影された動画像信号を圧縮し、記録再生部１０７に出力する。記録再生部１０７は、撮影開始の指示に応じて、画像処理部１０２からの動画像信号を記録媒体１０８に記録する。本実施形態では、記録媒体１０８としてフラッシュメモリを用いるが、もちろんこれ以外の記録媒体を用いることも可能である。また、不図示の装着、排出機構により、記録媒体１０８を容易に装着、排出可能な構成としてもよい。ＣＰＵ１０６は操作部１１０により撮影停止の指示があると、画像処理部１０２と記録再生部１０７に対し、撮影停止を指示する。撮影停止の指示に応じて、画像処理部１０２は動画像信号の圧縮処理を停止して、記録再生部１０７は動画像信号の記録を停止する。本実施形態では、撮影開始から撮影停止までの間に記録された動画像信号を一つのファイルとして記録媒体１０８に記録する。

ＣＰＵ１０６はタイミング生成部１１１から出力される基準クロックや垂直同期信号、水平同期信号に従って各部の動作タイミングを制御する。また、ＣＰＵ１０６はタイマを内蔵し、タイミング生成部１１１から出力された基準クロックに従って記録開始からの経過時間（時、分、フレーム）を示すタイムコードを生成し、記録再生部１０７に送る。記録再生部１０７は、動画像信号の各フレームに対してタイムコードを付加して記録する。

次に、再生時の処理を説明する。操作部１１０により記録媒体１０８に記録された動画像の再生指示があると、ＣＰＵ１０８は、指定された動画像信号を記録媒体１０８から再生するように記録再生部１０７に指示する。記録再生部１０７は記録媒体１０８から指定された動画像信号を再生し、画像処理部１０２に出力する。画像処理部１０２は、再生された動画像信号を復号し、表示制御部１０４に出力する。表示制御部１０４は再生された動画像を表示部１０５に表示する。また、画像処理部１０２は、再生された動画像信号を出力部１０９に出力する。出力部１０９は、画像処理部１０２から出力された動画像信号を外部機器に対して出力する。

次に、タイミング生成部１１１によるゲンロック処理について説明する。本実施形態では、ユーザが操作部１１０を操作してゲンロックモードを設定した後、ＣＰＵ１０６が、入力端子１１２に対して基準信号発生装置からの基準信号が供給されたことを検出すると、タイミング生成部１１１によるゲンロック処理を開始する。

図２はタイミング生成部１１１を含む信号処理装置１００の要部構成を示すブロック図である。図２において、入力端子１１２から入力された基準信号が同期分離部２０１に供給される。同期分離部２０１は、入力された基準信号から水平同期信号を検出し、位相検出部２０２に出力する。また、同期分離部２０１は、基準信号が入力されると、その旨をＣＰＵ１０６に知らせる。

位相検出部２０２には、同期信号生成部２１１により基準クロックから生成された水平同期信号も供給される。位相検出部２０２は、同期分離部２０１からの水平同期信号と同期信号生成部２１１からの水平同期信号との位相差を検出し、位相差を示す信号をループフィルタ２０３の乗算器２２１、２２２に出力する。

位相検出部２０２からの位相差信号は乗算器２２１により所定の係数が乗算され、加算器２２６に出力される。また、位相検出部２０２からの位相差信号は乗算器２２２に供給され、乗算器２２２、加算器２２３、リミッタ２２４、レジスタ２２５から構成される積分回路にて積分処理される。そして、リミッタ２２４からの位相差信号の積分値が加算器２２６に出力される。加算器２２６は、乗算器２２１からの位相差信号と、リミッタ２２４からの積分値とを加算し、スイッチ２０４のａ端子に出力する。

レジスタ２２５に蓄積された位相差信号の積分値は、ＣＰＵ１０６から読み出せるように構成されている。基準クロックを外部からの基準信号の位相が同期している時には、外部からの基準信号と基準クロックとの周波数のずれの平均値がレジスタ２２５に蓄えられる。そのため、レジスタ２２５の出力を読み出すことにより、外部からの基準信号の周波数と基準クロックの周波数とのずれをＣＰＵ１０６により検出することができる。また、一定期間ごとのレジスタ２２５の出力を比較することで、外部からの基準信号の変化の状態を検出することができる。レジスタ２２５の値は、位相差信号を積分した結果であるので、読み出される数値は急変することは無く、安定している。

スイッチ２０４のｂ端子には、ＣＰＵ１０６からの設定値が供給される。スイッチ２０４はＣＰＵ１０６により制御される。ＣＰＵ１０６は、外部からの基準信号が供給されている間はスイッチ２０４をａ端子に接続する。また、基準信号の供給が停止されると、スイッチ２０４をｂ端子に接続する。

スイッチ２０４からの出力はデジタル発振器（ＤＶＣＯ）２０５に供給される。ＤＶＣＯ２０５は、温度補償された水晶発振器（ＴＣＸＯ）２０６からのタイミング信号に従って動作し、基準信号とクロックとの位相差に応じた周波数の正弦波信号を発生する。ＴＣＸＯ２０６は温度補償された水晶発振器であり、温度変化の影響をほとんど受けずに一定周波数のクロックを発生する。ＴＣＸＯの温度特性は、例えば摂氏−３０度〜８５度で±１．５ｐｐｍ（ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｍｉｌｌｉｏｎ：１００万分の１）である。ここでは、ＴＣＸＯ２０６は２６メガヘルツ（ＭＨｚ）のクロックを発生するものとして説明する。

加算器２３１は、ＴＣＸＯ２０６からのクロックが入力される度にスイッチ２０４からの位相差信号とレジスタ２３３の出力を加算して、加算器２３２に出力する。加算器２３２は、ＴＣＸＯ２０６からのクロックが入力される度に、加算器２３１からの出力に対して所定値を加算する。なお、加算器２３２に対しては、ＣＰＵ１０６から所定値が供給される。

本実施形態では、ループフィルタ２０３からの出力が２０４８のときにＤＶＣＯ２０５からの正弦波信号の周波数が中心周波数となる。また、ループフィルタ２０３からの出力が０のときにＤＶＣＯ２０５から出力される正弦波信号の周波数が最小周波数となり、４０９５のときにＤＶＣＯ２０５から出力される正弦波信号の周波数が最大周波数となる。また、本実施形態では、加算器２３２に供給する所定値を８７０９２１９（１６進数で８４Ｅ４６３）とする。また、加算器２３１、２３２、並びにレジスタ２３３のビット幅を３１ビットとし、加算したときに生じるオーバーフローは無視する。

そして、加算器２３２の加算結果の上位８ビットをサイン波テーブル２３４に出力する。サイン波テーブル２３４は、入力された８ビットの値に応じて正弦波信号を発生する。サイン波テーブル２３４では、入力された８ビットの値がそれぞれ、正弦波の１周期における位相に対応している。

３１ビットのレジスタ２３３が一周する周期は、例えば、ＤＶＣＯ２０５に対してスイッチ２０４から値２０４８が供給されている場合には、２＾３１÷（８７０９２１９＋２０４８）÷２６ｅ６＝９．４８１４６ｅ−６となる。そのため、サイン波テーブル２３４から出力される正弦波信号の周波数は、加えられる数値をｎとすると、（１）式に示す通りとなる。
周波数＝２６Ｅ６×（８７０９２１９＋ｎ）÷２＾３１…（１）
この様に、ループフィルタ２０３から出力された、０〜４０９５の１２ビットの値によって、（１）式で関連付けられた周波数のサイン波を発生する。従って、ＤＶＣＯ２０５からの正弦波信号の周波数は、ループフィルタ２０３からの位相差信号の値によって変動する。

ＤＶＣＯ２０５からの正弦波信号は位相検出部２０７の乗算器２４１に出力される。乗算器２４１には、後述する比較信号生成部２１０からの正弦波信号が加えられる。位相検出部２０７は、これら二つの正弦波信号の間の位相差を検出し、位相差を示す信号をＤＡ変換器２０８に出力する。

位相検出部２０７は、乗算器２４１とローパスフィルタ（ＬＰＦ）２４２で構成されている。そして、二つの正弦波信号を乗算した時に、以下に示す積和の公式（２）により生成される位相差に相当する差の成分ｃｏｓ（α−β）と２倍周波数成分ｃｏｓ（α＋β）のうち、２倍周波数成分をＬＰＦ２４２で除去することにより、低域の位相差成分を抽出する。
ｓｉｎαｓｉｎβ＝−１／２｛ｃｏｓ（α＋β）−ｃｏｓ（α−β）｝…（２）

ＤＡ変換器２０８は位相差信号をアナログ信号に変換、電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）２０９に出力する。ＶＣＸＯ２０９は、加えられた電圧に応じて、発振周波数を±１５０ｐｐｍ程度、変化させることが可能な水晶発振器である。ここではＶＣＸＯ２０９の中心周波数は２７ＭＨｚであるとする。ＶＣＸＯ２０９の発生したクロックは、ビデオカメラ１００の基準クロックとして各部に供給される。また、ＶＣＸＯ２０９からのクロックは、比較信号生成部２１０と同期信号生成部２１１にも出力される。

比較信号生成部２１０は、ＶＣＸＯ２０９からの出力を８ビットのカウンタで構成される分周器２５１で分周する。そして、分周した結果の０〜２５５の数値をサイン波テーブル２５２に加えることで、０〜２５５で１周期となる正弦波信号を発生する。２７ＭＨｚのクロックを２５６分周しているので、発生する正弦波信号の周波数は、ここでは１０５４６８．７５Ｈｚ±１５０ｐｐｍである。この正弦波信号を位相検出部２０７に出力する。

同期信号生成部２１１は、ＶＣＸＯ２０９が出力する２７ＭＨｚのクロックを分周することで、水平同期信号と垂直同期信号を生成し、各部に出力する。なお、本実施形態では、ビデオカメラ１００においてはＮＴＳＣ方式の動画像信号を扱うものとし、同期信号生成部２１１は、ＮＴＳＣ方式に対応した周波数の水平同期信号と垂直同期信号を生成する。

このように、位相検出部２０２により検出した位相差信号をループフィルタ２０３で平均化する。ループフィルタ２０３の出力を、ＴＣＸＯ２０６が発生するクロックに従って動作するＤＶＣＯ２０５に加えることで、温度補償された正弦波信号を発生し、位相検出部２０７に加える。そして、位相検出部２０７の出力をＤＡ変換器２０８によりデジタル信号に変換してＶＣＸＯ２０９に出力することで、外部からの基準信号に、同期信号生成部２１１から出力される水平同期信号を位相ロックさせるようなフィードバックループを構成している。

ここで、ＶＣＸＯ２０９の中心周波数が２７ＭＨｚであるので、ＤＶＣＯ２０５の発生した正弦波信号の周波数は、（３）式に示すように２７ＭＨｚに逓倍される。
ＶＣＸＯ２０９の発振周波数＝ＤＶＣＯ２０５の周波数×分周器２５１の分周比…（３）
このように、ＤＶＣＯ２０５に供給する定数（加算器２３２に供給される値）により、温度補償され、かつ周波数が可変できる２７ＭＨｚのクロックを、基準クロックとして、ＶＣＸＯ２０９の出力に得ることができる。

そのため、ＣＰＵ１０６から加算器２３２に供給した定数に従い、温度ドリフトの影響をほとんど受けず、与える数値対周波数特性が線形なＶＣＸＯ２０９により基準クロックを生成することができる。

また、図２の構成では、大きなフィードバックループ（位相検出部２０２→ループフィルタ２０３→ＤＶＣＯ２０５→位相検出部２０７→ＤＡ変換器２０８→ＶＣＸＯ２０９→同期信号生成部２１１→位相検出部２０２）を備える。そして、この大きなループの中に、小さなフィードバックループ（位相検出部２０７→ＤＡ変換器２０８→ＶＣＸＯ２０９→比較信号生成部段２１０→位相検出部２０７）を構成している。そのため、後者のループ利得は、前者のループ利得より、数倍以上大きく設計しておく必要がある。

次に、ＣＰＵ１０６によるゲンロック処理について説明する。図３はＣＰＵ１０６によるゲンロック処理を示すフローチャートである。

ユーザが操作部１１０を操作して、ゲンロックモードが設定されると、ＣＰＵ１０６は、ループフィルタ２０３の積分値の初期値として、所定値を設定する（Ｓ３０１）。ここで設定する初期値は、外部からの基準信号が供給されるまでの間、ＶＣＸＯ２０９を自走で発振させるための値であり、工場出荷時等に設定されてＣＰＵ１０６内部のメモリに保存される。

次に、ＣＰＵ１０６は、入力端子１１２に対して外部の基準信号発生装置から基準信号が供給されたかどうかを判別する（Ｓ３０２）。外部からの基準信号が供給されていない場合には、ＣＰＵ１０６は、Ｓ３０１で設定した初期値をスイッチ２０４のｂ端子に出力し、更に、スイッチ２０４をｂ端子に接続して初期値をＤＶＣＯ２０５に供給する（Ｓ３１１）。そして、ＣＰＵ１０６は、表示制御部１０４を制御し、外部からの基準信号が無い旨を示す情報を表示部１０５に表示する（Ｓ３０９）。

また、外部からの基準信号が供給されていた場合、ＣＰＵ１０６は、スイッチ２０４をａ端子に接続し、ループフィルタ２０３の出力をＤＶＣＯ２０５に供給する。また、このとき、位相検出部２０２によりクロックと外部からの水平同期信号との位相差が検出され、ループフィルタ２０３のレジスタ２２５には位相差信号の積分値が蓄積される。そこで、ＣＰＵ１０６は、所定のタイミングでレジスタ２２５の出力信号（積分値）を取得し、内部のレジスタに保存する（Ｓ３０３）。そして、保存した積分値に基づいて、外部から供給されている基準信号の周波数の変化を検出し、周波数の変化が安定しているかどうかを判別する（Ｓ３０４）。

例えば、ＣＰＵ１０６は、所定のタイミングで定期的にレジスタ２２５の値を取得して保存する。そして、ＣＰＵ１０６は、所定回数、レジスタ２２５の値を取得すると、保存された所定回数分の値の差分を算出する。そして、ＣＰＵ１０６は、差分値を複数の閾値と比較し、外部からの基準信号の状態が、安定している状態、安定途中の状態、不安定な状態の何れの状態であるかを判別する。

判別の結果、安定状態であった場合、ＣＰＵ１０６はレジスタ２２５の値を取得し、内部のレジスタに保存する（Ｓ３１０）。そして、ＣＰＵ１０６は、表示制御部１０４を制御して、基準信号が供給されており、基準信号の周波数変化が安定している旨の情報を表示部１０５に表示する（Ｓ３０６）。そして、ＣＰＵ１０６は、再度、基準信号が入力されているかどうかを検出し（Ｓ３０７）、入力されている場合にはＳ３０３に戻る。また、外部の基準信号の供給が停止されると、ＣＰＵ１０６は、スイッチ２０４をｂ端子に接続し、Ｓ３１０にて保存した積分値をＤＶＣＯ２０５に出力する（Ｓ３０８）。そして、ＣＰＵ１０６は、表示制御部１０４を制御し、外部からの基準信号が無い旨を示す情報を表示部１０５に表示する（Ｓ３０９）。

このように、外部からの基準信号が無くなった際には、基準信号が入力されている間に最後に保存したレジスタ２５５の値を、スイッチ２０４経由でＤＶＣＯ２０５に出力することにより、温度補償された基準クロックを発生することができる。

また、Ｓ３０４で、外部からの基準信号の周波数変化が安定途中であると判別した場合、ＣＰＵ１０６は、保存していたレジスタ２２５の値に基づいて、周波数変化が安定した場合の積分値を予測して算出する（Ｓ３０５）。

例えば、外部の基準信号発生装置が、ＶＣＸＯを使って基準信号を発生している場合、図４に示す様に、ＶＣＸＯの発振周波数は、電源投入後、３０分程度かかって安定する特性を持つ。これを式（４）に示す指数関数曲線で表す。
ｙ＝ａ・ｅｘｐ（−ｂ・ｘ）＋ｃ…（４）

ＣＰＵ１０６は、保存された積分値に基づいて式（４）の変数を演算し、安定する時点の数値を算出して保存する。そして、ＣＰＵ１０６は、表示制御部１０４を制御して、基準信号が供給されており、基準信号の周波数変化が安定している旨の情報を表示部１０５に表示する（Ｓ３０６）。その後、ＣＰＵ１０６は、再度、基準信号が入力されているかどうかを検出し（Ｓ３０７）、ＣＰＵ１０６は、入力されている場合にはＳ３０３に戻る。また、外部の基準信号の供給が停止されると、スイッチ２０４をｂ端子に接続し、Ｓ３１０にて保存した積分値をＤＶＣＯ２０５に出力する（Ｓ３０８）。

このように、本実施形態では、外部から供給されている基準信号に対して内部のクロックを同期させるゲンロック処理の際に、位相差信号に基づいて、基準信号の周波数変化を検出する。そして、基準信号の周波数変化が安定しているかどうかを判別し、判別結果を表示しているので、ユーザは、基準信号の周波数変化が安定した状態でゲンロックしているかどうかを容易に判別することができる。

そのため、基準信号の周波数変化が安定した状態でゲンロックした後に、ビデオカメラに対する基準信号の供給を停止し、他のビデオカメラへ基準信号を供給することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態においても、ビデオカメラ１００の構成は図１、図２に示した構成と同様であり、また、基本的な記録、再生処理についても第１の実施形態と同様である。第２の実施形態では、ゲンロック処理が第１の実施形態とは異なる。

図５は、第２の実施形態におけるゲンロック処理を示すフローチャートである。図５の処理は、ＣＰＵ１０６が各部を制御することにより実行される。

ユーザが操作部１１０を操作して、ゲンロックモードが設定されると、ＣＰＵ１０６は、ループフィルタ２０３の積分値の初期値として、所定値を設定する（Ｓ５０１）。ここで設定する初期値は、外部からの基準信号が供給されるまでの間、ＶＣＸＯ２０９を自走で発振させるための値であり、工場出荷時等に設定されてＣＰＵ１０６内部のメモリに保存される。

次に、ＣＰＵ１０６は、入力端子１１２に対して外部の基準信号発生装置から基準信号が供給されたかどうかを判別する（Ｓ５０２）。外部からの基準信号が供給されていない場合には、ＣＰＵ１０６は、Ｓ５０１で設定した初期値をスイッチ２０４のｂ端子に出力し、更に、スイッチ２０４をｂ端子に接続して初期値をＤＶＣＯ２０５に供給する（Ｓ５０９）。そして、ＣＰＵ１０６は、表示制御部１０４を制御し、外部からの基準信号が無い旨を示す情報を表示部１０５に表示する（Ｓ５０８）。

また、外部からの基準信号が供給されていた場合、ＣＰＵ１０６は、スイッチ２０４をａ端子に接続し、ループフィルタ２０３の出力をＤＶＣＯ２０５に供給する。また、このとき、位相検出部２０２によりクロックと外部からの水平同期信号との位相差が検出され、ループフィルタ２０３のレジスタ２２５には位相差信号の積分値が蓄積される。そこで、ＣＰＵ１０６は、所定のタイミングで定期的にレジスタ２２５の出力信号（積分値）を取得し、内部のレジスタに保存する（Ｓ５０３）。そして、保存した積分値に基づいて、外部から供給されている基準信号の周波数ずれ量を算出する。そして、この周波数ずれ量に基づいて、外部の基準信号により計測した時間（フレーム数）とＶＣＸＯ２０９からの基準クロックにより計測した時間（フレーム数）とが、Ｎ（Ｎは１以上の所定の整数）フレームずれるのに要する時間を算出する（Ｓ５０４）。そして、ＣＰＵ１０６は、表示制御部１０４により、算出した時間の情報を表示部１０５に表示する（Ｓ５０５）。

そして、ＣＰＵ１０６は、再度、基準信号が入力されているかどうかを検出し（Ｓ５０６）、入力されている場合にはＳ５０３に戻る。これにより、外部からの基準信号が入力されている間、ＣＰＵ１０６は、Ｎフレームずれるのに要する時間を周期的に算出し、表示部１０５に表示させる。また、外部の基準信号の供給が停止されると、ＣＰＵ１０６は、スイッチ２０４をｂ端子に接続し、Ｓ５０３にて保存した積分値をＤＶＣＯ２０５に出力する（Ｓ５０７）。そして、ＣＰＵ１０６は、表示制御部１０４を制御し、外部からの基準信号が無い旨を示す情報を表示部１０５に表示する（Ｓ５０８）。

次に、Ｓ５０４における算出処理と、Ｓ５０５における表示処理について説明する。周波数ずれをΔｆ、Ｎフレームずれるまでの時間経過をＴとすると、これらの関係式は以下の通りである。
Ｔ＝Ｘ÷Δｆ÷１０８０００（放送方式がＮＴＳＣの場合）
Ｔ＝Ｘ÷Δｆ÷９００００（放送方式がＰＡＬの場合） …（５）
この様に、周波数ずれ量Δｆが分かれば、Ｎフレームずれるのに要する時間Ｔは、（５）式で算出可能である。例えば、信号処理装置１００で扱う動画像信号の放送方式がＮＴＳＣで、２フレームずれるのに要する時間Ｔと周波数ずれ量Δｆの様子を図７（ａ）に示す。

本実施形態では、温度補償された基準クロックを発生しているので、基準クロックの周波数変動は極めて少ない。例えば、前述の様に、ＶＣＸＯ２０９からの基準クロックの周波数変動が１．５ｐｐｍとすると、図７（ａ）に示す様に、２フレームずれるのにかかる時間は１０時間以上（１２時間２０分）となる。一方、外部の基準信号を発生する装置が、温度補償されていないＶＣＸＯを使って基準信号を発生している場合、基準信号の周波数変動は１０ｐｐｍ程度の場合もある。そのため、図７（ａ）の様に、周波数変動が５ｐｐｍなら３時間４２分、１０ｐｐｍなら１時間５１分と、２時間も経たないうちに２フレームの誤差が出る可能性があることが分かる。

また、本実施形態の信号処理装置１００では、外部からの基準信号に基づいてゲンロックした後、基準信号が停止されてもその周波数を保持するので、外部の基準信号もその状態が保たれれば外部の基準信号との誤差は出ない。しかし、元々数ｐｐｍ〜数十ｐｐｍずれているような外部の基準信号の生成装置は、概して温度などの環境変化に対しても周波数がずれやすい。そこで、外部からの基準信号の周波数の変動に基づき、Ｎフレームずれるのにどれだけの時間かかるかを表示することで、ユーザは、Ｎフレームずれるまでの時間の目安を容易に認識することができる。

更に、図７（ａ）からわかるように、周波数のずれ量とＮフレームずれるのにかかる時間は反比例の関係を持っている。そのため、ずれが無いところから、ずれが増え始めると、ある程度まで急激に減少する関係を持っている。外部の基準信号を発生する装置の中にはＴＣＸＯや、水晶振動子を常温より高いオーブンに入れて一定温度に保つことで精度を高めるようなものもある。

一方で、数十ｐｐｍ程度の周波数ずれやドリフトを許容しているものもある。この様な場合、本実施形態では、Ｎフレームずれるのに要する時間として、常に低い値、即ち、Ｎフレームずれるまでに要する時間が短い状態が表示される。また、外部からの基準信号の周波数ずれ量は少ないが、変動（ドリフト）がある場合、表示される時間は安定せずに変動する。

この様に、ゲンロック中に表示される時間を確認することで、ユーザは、長時間撮影してもずれる心配が問題ない、固定的なずれにより短い時間でＮフレームずれる可能性がある、ずれは少ないが変動がある、などの情報を容易に確認することができる。

なお、本実施形態では、操作部１１０を操作することにより、Ｓ５０４，Ｓ５０５で用いるフレーム数Ｎをユーザが任意に変更することが可能である。ＣＰＵ１０６は、ユーザによりＮが変更されると、式（５）により、Ｎフレームずれるまでに要する時間を再度算出し、表示部１０５に表示する。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。本実施形態においても、ビデオカメラ１００の構成は図１、図２に示した構成と同様であり、また、基本的な記録、再生処理についても第１の実施形態と同様である。第３の実施形態では、ゲンロック処理が第１、第２の実施形態とは異なる。

図６は、第２の実施形態におけるゲンロック処理を示すフローチャートである。図６の処理は、ＣＰＵ１０６が各部を制御することにより実行される。

ユーザが操作部１１０を操作して、ゲンロックモードが設定されると、ＣＰＵ１０６は、ループフィルタ２０３の積分値の初期値として、所定値を設定する（Ｓ６０１）。ここで設定する初期値は、外部からの基準信号が供給されるまでの間、ＶＣＸＯ２０９を自走で発振させるための値であり、工場出荷時等に設定されてＣＰＵ１０６内部のメモリに保存される。

次に、ＣＰＵ１０６は、入力端子１１２に対して外部の基準信号発生装置から基準信号が供給されたかどうかを判別する（Ｓ６０２）。外部からの基準信号が供給されていない場合、ＣＰＵ１０６は、Ｓ６０１で設定した初期値をスイッチ２０４のｂ端子に出力し、更に、スイッチ２０４をｂ端子に接続して初期値をＤＶＣＯ２０５に供給する（Ｓ６０９）。そして、ＣＰＵ１０６は、表示制御部１０４を制御し、外部からの基準信号が無い旨を示す情報を表示部１０５に表示する（Ｓ６０８）。

また、外部からの基準信号が供給されていた場合、ＣＰＵ１０６は、スイッチ２０４をａ端子に接続し、ループフィルタ２０３の出力をＤＶＣＯ２０５に供給する。また、このとき、位相検出部２０２によりクロックと外部からの水平同期信号との位相差が検出され、ループフィルタ２０３のレジスタ２２５には位相差信号の積分値が蓄積される。そこで、ＣＰＵ１０６は、所定のタイミングで定期的にレジスタ２２５の出力信号（積分値）を取得し、内部のレジスタに保存する（Ｓ６０３）。そして、ＣＰＵ１０６は、保存した積分値に基づいて、外部から供給されている基準信号の周波数ずれ量を算出する。ＣＰＵ１０６は、この周波数ずれ量に基づいて、Ｔ秒（Ｔは所定値）後における、外部の基準信号により計測した時間とＶＣＸＯ２０９からの基準クロックにより計測した時間との誤差（フレーム数）を算出する（Ｓ６０４）。そして、ＣＰＵ１０６は、表示制御部１０４により、算出したフレーム数の情報を表示部１０５に表示する（Ｓ６０５）。

ＣＰＵ１０６は、再度、基準信号が入力されているかどうかを検出し（Ｓ６０６）、入力されている場合にはＳ６０３に戻る。これにより、外部からの基準信号が入力されている間、ＣＰＵ１０６は、周期的に誤差を算出し、表示部１０５に表示させる。また、外部の基準信号の供給が停止されると、ＣＰＵ１０６は、スイッチ２０４をｂ端子に接続し、Ｓ６０３にて保存した積分値をＤＶＣＯ２０５に出力する（Ｓ６０７）。そして、ＣＰＵ１０６は、表示制御部１０４を制御し、外部からの基準信号が無い旨を示す情報を表示部１０５に表示する（Ｓ６０８）。

次に、Ｓ６０４における算出処理と、Ｓ６０５における表示処理について説明する。周波数ずれをΔｆ、Ｔ秒後における誤差（フレームずれ量）をＸとすると、これらの関係式は以下の通りである。
Ｘ＝Δｆ×１０８０００×Ｔ（放送方式がＮＴＳＣの場合）
Ｘ＝Δｆ×９００００×Ｔ（放送方式がＰＡＬの場合）…（６）

放送方式がＮＴＳＣで、２時間経過した際のフレームずれ量Ｘと周波数ずれ量Δｆの様子を図７（ｂ）に示す。図７（ｂ）において、横軸は外部からの基準信号とＶＣＸＯ２０９からの基準クロックとの周波数ずれ量の絶対値であり、縦軸は所定時間Ｔ（ここでは２時間）経過した際のフレームずれ量を示している。

ユーザは、ゲンロック中の表示を確認することにより、指定した時間後のフレームずれ量を容易に確認することができる。そのため、例えば、所定時間後のフレームずれ量を少なくしたい場合には、頻繁にゲンロック処理を行った方がよい、といった判断を行うことができる。

なお、本実施形態では、操作部１１０を操作することにより、Ｓ６０４，Ｓ６０５で用いる時間Ｔをユーザが任意に変更することが可能である。ＣＰＵ１０６は、ユーザによりＮが変更されると、式（６）により、Ｔ時間後におけるフレームずれ量を再度算出し、表示部１０５に表示する。

また、第１〜第３の実施形態では、本発明をビデオカメラに適用した場合について説明したが、これ以外にも、例えば外部の基準信号に同期したクロックを生成する装置に対しても同様に本発明を適用可能である。

Claims (6)

1. 外部機器から供給された基準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基準信号とクロックとの位相差を検出する位相検出手段と、
   前記位相検出手段の出力に応じた周波数の前記クロックを発生する発生手段と、
   所定の間隔で前記位相検出手段の出力信号を取得して、複数の前記取得した位相検出手段の出力信号に基づいて前記基準信号の周波数変化を検出し、前記基準信号の周波数変化の状態を示す情報を表示装置に表示する制御手段とを備える信号処理装置。
2. 前記発生手段は、温度補償された発振器からの信号を用いて前記クロックを発生することを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
3. 前記制御手段は、前記基準信号の周波数変化が安定していると判別した場合に前記位相検出手段の出力信号の値を保存し、前記入力手段に対する基準信号の供給が停止されると、前記位相検出手段の出力にかえて、前記保存した値を前記発生手段に出力することを特徴とする請求項１または２に記載の信号処理装置。
4. 前記制御手段は、前記位相差検出手段の出力信号の値を保存し、前記保存された値と、前記外部機器が前記基準信号を発生するために使う電圧制御水晶発振器の発振周波数の変化を示す関数とに基づいて、前記基準信号の周波数変化が安定する時点の、前記位相差検出手段の出力信号の値を算出することを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
5. 外部機器から供給された基準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基準信号とクロックとの位相差を検出する位相検出手段と、
   前記位相検出手段の出力に応じた周波数の前記クロックを発生する発生手段と、
   前記位相検出手段の出力に基づいて、前記入力手段により入力された基準信号の周波数と前記クロックの周波数との差を検出し、前記検出した差に基づいて、前記クロックにより計測した時間と前記基準信号により計測した時間との差がＮフレーム（Ｎは所定値）ずれるまでに要する時間を示す情報を表示装置に表示する制御手段とを備えることを特徴とする信号処理装置。
6. 外部機器から供給された基準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基準信号とクロックとの位相差を検出する位相検出手段と、
   前記位相検出手段の出力に応じた周波数の前記クロックを発生する発生手段と、
   前記位相検出手段の出力に基づいて、前記入力手段により入力された基準信号の周波数と前記クロックの周波数との差を検出し、前記検出した差に基づいて、Ｔ秒（Ｔは所定値）後における、前記クロックにより計測した時間と前記基準信号により計測した時間との差を示す情報を表示装置に表示する制御手段とを備えることを特徴とする信号処理装置。

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