KR20180101608A - 영상 전환 장치를 구비한 부호화 장치 및 영상 전환 검지 방법을 포함하는 부호화 방법 - Google Patents

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Abstract

과제 : 본 발명의 목적은, 영상 신호의 부호화를 수반하는 전환 시에 화질 열화를 방지하는 것이다.
해결 수단 : 본 발명의 영상 전환 장치는, 적어도 2개의 영상 신호 입력부를 갖는 영상 전환부와 부호화 장치를 구비한 영상 전환 장치로서, 영상 전환부는 상이한 상태의 변화에 의해 프리 제어 신호와 카메라 전환 신호의 2개 신호를 출력하는 스위치부와, 2개의 영상 신호를 전환하는 카메라 영상 전환부를 갖고, 부호화 장치는 영상 신호를 부호화하는 부호화부와 프리 제어 신호에 의해 부호화부의 발생 부호량을 저감시키는 제어부를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

영상 전환 장치를 구비한 부호화 장치 및 영상 전환 검지 방법을 포함하는 부호화 방법
본 발명은, 영상 전환 장치를 구비한 부호화 장치 및 영상 전환 검지 방법을 포함하는 부호화 방법에 관한 것이다.
종래의 영상 전환 장치에 대하여, 도 3~도 8을 이용하여 설명한다.
도 3은 종래의 영상 전환 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
영상 전환 장치(500)는, 영상 전환부(510)와 부호화 장치(520)로 구성되어 있다.
영상 전환부(510)는, 스위치부(511)와 카메라 영상 전환부(112)로 구성되고, 영상 신호 VID1(Video1), VID2(Video2)를 입력하는 2개의 입력 단자와, 영상 신호 SI-VID(Selected-Video)를 출력하는 출력 단자를 갖고 있다.
스위치부(511)는, 눌리면, 고 레벨 또는 저 레벨의 카메라 전환 지시 신호 SW-cnt를 카메라 영상 전환부(112)에 출력한다.
카메라 영상 전환부(112)는, 카메라 전환 지시 신호 SW-cnt에 근거하여 VID1 또는 VID2의 영상 신호를 출력한다. 카메라 영상 전환부(112)는, 예컨대, 카메라 전환 지시 신호 SW-cnt가 저 레벨인 경우에는 VID1을 출력하고, 카메라 전환 지시 신호 SW-cnt가 고 레벨인 경우에는 VID2를 출력한다.
또, 영상 신호 VID1, VID2는, 예컨대, 카메라(101, 102) 등으로부터 출력된다.
부호화 장치(520)는, 제어부(521)와 부호화부(130)와 SG(Sync Generator)부(140)로 구성되어 있다.
제어부(521)는, 비트레이트 제어 신호와 SUM을 입력하고, comp 제어 신호와 I/P0 제어 신호를 출력한다.
또한, 제어부(521)로부터 출력하는 I/P0은, 화면 상부로부터 프레임마다 대상 범위를 하단으로 비키어 놓으면서 변화하는 신호이다.
화상 압축을 행하는 부호화부(130)는, I(Intra-coded Picture) 처리부(131), P(Predictive-coded Picture) 처리부(132), 선택부(133), 버퍼 메모리부(134), 복호부(135)로 구성되어 있다.
부호화부(130)는, 입력된 영상 신호 SI-VID에 대하여 I 처리부(131)에서 압축 데이터 I-CD를 생성하고, P 처리부(132)에서 압축 데이터 P-CD를 생성하고, 선택부(133)에서 압축 데이터 I-CD 또는 P-CD를 선택하고, 선택한 데이터 S-CD를 버퍼 메모리부(134)에 출력하고, 버퍼 메모리부(134)로부터 압축 데이터를 출력한다. 또, 복호부(135)는 S-CD를 복호하고, 복호한 영상 신호 V-DEM을 P 처리부(132)에 출력한다.
도 6은 I 처리부의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
I 처리부(131)는, 변환부(801), 양자화부(802), 허프만 부호부(803)로 구성되고, 입력된 영상 신호 SI-VID를 변환부(801)에서 예컨대 DCT(Discrete Cosine Transform) 변환하고, 양자화부(802)와 허프만 부호부(803)에서 압축 데이터 I-CD를 작성하여 출력한다.
도 7은 P 처리부의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
P 처리부(132)는, 차분부(904), 변환부(801), 양자화부(802), 허프만 부호부(803)로 구성되고, 차분부(904)에서 입력된 현재 프레임의 영상 신호 SI-VID와 이전 프레임의 영상 신호 V-DEM의 차분을 취하고, 차분의 영상 신호를 변환부(801)에서 예컨대 DCT(Discrete Cosine Transform) 변환하고, 양자화부(802)와 허프만 부호부(803)에서 압축 데이터 P-CD를 작성하여 출력한다.
부호화부(130)에 있어서, 통상의 영상은, 이전 프레임과 동일한 그림이, 일부 위치 이동하거나 하고, 이전 프레임과 상관이 높은 그림이 주체가 된다. 그래서, P 처리로 불리는, 이전 프레임 영상과 현재 프레임 영상의 차분을 취하고, 그 차분에 부호화＆양자화를 행하여, 압축 데이터를 작성한다.
이와 같은, I 처리를 영상의 일부분에 행하고, 다른 부분은, P 처리를 행한다.
또, 통상의 영상은, 프레임 사이에서의 차분은 대체로 적고, 보다 적은 데이터량이 되도록 고안되어 있다. 특히 정지 화면이면, 이전 프레임과 거의 동일한 그림이 되기 때문에, 차분은 0이 되고, P 처리에서 새롭게 보내는 데이터 발생은, 거의 0이 된다.
도 4는 도 3의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, I 처리의 범위를 전체 영상 중 일부분으로 제한하고 있지만, 그 부분을 프레임마다 이동시켜, 데이터량은 증가하지만, 복호측에서의 영상 오차의 축적을 방지하고 있다.
그런데, 통상의 영상은, 프레임 사이에서의 차분은 대체로 적고, 화상의 대부분을 P 처리하는 것에서의 발생 데이터량은 적다.
그러나, 영상 제작의 형편에 따라, 다른 카메라 영상으로 전환을 행하는 운용이 있다. 이 경우, 이전 프레임 영상과의 상관성은 없어지기 때문에, 차분이더라도 변화가 크고, 그 때문에 P 처리이더라도, 보내야 하는 데이터량이 크게 증가한다. 또한 부호 발생량에 제약을 붙일 필요가 있고, 대략적인 양자화를 행하고, 미소 성분의 잘라버림을 행하여, 발생 데이터량을 저감시킨다.
도 5는 화상의 I 처리 및 P 처리에 있어서의 프레임 사이에서의 유사 화상과 이종 화상의 발생 데이터량과 화질을 설명하기 위한 도면이다.
도 5(a)는 양자화를 일정하게 한 경우의 발생 데이터량을 나타내고 있다. I 처리에 있어서, 유사 화상과 이종 화상 모두 발생 데이터량은 대(大)이다. 또한, P 처리에 있어서, 유사 화상은 발생 데이터량이 소(小)이고, 이종 화상은 발생 데이터량이 대이다.
도 5(b)는 데이터량을 일정하게 한 경우의 화질을 나타내고 있다. I 처리에 있어서, 유사 화상과 이종 화상 모두 화질은 나쁘다. 또한, P 처리에 있어서, 유사 화상은 화질이 좋고, 이종 화상은 화질이 나쁘다.
도 8은 종래의 영상 전환에 의한 화상을 설명하기 위한 도면이다.
변환부(801) 출력의 미소 성분을 잘라버린 후에 복호한 경우에, 원래의 영상 차분과의 오차가 증가하고, 결과적으로 영상의 재현성이 저하, 화질 열화가 된다. 이 특성을 도 5 및 도 8에 나타낸다.
도 8에 있어서, 3프레임째(c)는, 그림 전체가 변경되었기 때문에, 각 P 처리는 이종 화상이 되어 변화가 증대, 발생 데이터량도 증가 경향이 되기 때문에, 대략적인 양자화로서, 데이터량을 줄인다.
또한, 각 P 처리에서 발생 데이터량이 증가 경향에 있는 과도기에 있어서, I 처리로의 할당 가능 데이터량도 줄이는 상태가 된다. 그 때문에, 복호되는 영상은, 결과적으로 화면 전체의 세부가 생략된 화질 열화한 내용이 된다.
선행 기술 문헌으로서, 예컨대, 특허문헌 1에서는, 현용(現用)계와 적어도 1개의 예비계를 갖는 영상 송출 장치에 있어서, 디지털 영상 신호를 현용계와 예비계에 분배하고, 영상 변화 검지기로, 현용계의 복호 출력에 있어서의 각 영상 프레임의 화상 데이터량을 산출하고, 각 영상 프레임의 화상 데이터량에 변화가 없는 것을 검지했을 때, 예비계로 전환하여 출력하도록 하고 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 2007-43520호 공보
본 발명의 목적은, 영상 신호의 부호화를 수반하는 전환 시에 화질 열화를 방지하는 것이다.
본 발명의 영상 전환 장치는, 적어도 2개의 영상 신호 입력부를 갖는 영상 전환부와 부호화 장치를 구비한 영상 전환 장치로서, 영상 전환부는 상이한 상태의 변화에 의해 프리 제어 신호와 카메라 전환 신호의 2개 신호를 출력하는 스위치부와, 2개의 영상 신호를 전환하는 카메라 영상 전환부를 갖고, 부호화 장치는 영상 신호를 부호화하는 부호화부와 프리 제어 신호에 의해 부호화부의 발생 부호량을 저감시키는 제어부를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어부는, 스위치부로부터 카메라 전환 신호가 출력되면, 부호화부의 발생 부호량을 원래로 되돌리는 제어를 행하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 영상 전환 방법은, 적어도 2개의 영상 신호를 입력하는 스텝과, 프리 제어 신호에 의해 발생 부호량을 저감시키는 스텝과, 카메라 전환 신호에 의해 출력하는 영상 신호를 전환하는 스텝을 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 영상 전환 방법은, 카메라 전환 신호가 출력되면 발생 부호량을 원래로 되돌리는 스텝을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 영상 신호의 부호화를 수반하는 전환 시에 화질 열화를 방지할 수 있다. 보다 구체적으로는, 부호화부의 발생 부호량을 미리 저감하여 두고, 전환되는 새로운 영상에 기인하여 증가하는 발생 부호량에 대비함으로써, 영상 신호의 부호화를 수반하는 전환 시에 화질 열화를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련되는 영상 전환 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 3은 종래의 영상 전환 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 도 3의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 5는 화상의 I 처리 및 P 처리에 있어서의 유사 화상과 이종 화상의 발생 데이터량과 화질을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 I 처리부의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 P 처리부의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 종래의 영상 전환에 의한 화상을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련되는 영상 전환 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1에 있어서, 영상 전환 장치(100)는, 영상 전환부(110)와 부호화 장치(120)로 구성되어 있다.
영상 전환부(110)는, 스위치부(111)와 카메라 영상 전환부(112)로 구성되고, 영상 신호 VID1(Video1), VID2(Video2)를 입력하는 2개의 입력 단자와, 영상 신호 SI-VID(Selected-Video)를 출력하는 출력 단자와, 프리 제어 신호 PRE-SW를 출력하는 출력 단자를 갖고 있다.
또, 영상 신호 VID1, VID2는, 예컨대, 카메라(101, 102) 등으로부터 출력된다.
스위치부(111)는, 눌리는 깊이에 따라 2종류의 신호를 출력한다.
스위치부(111)는, 눌리는 깊이가 얕은 경우에는 프리 제어 신호 PRE-SW를 출력하고, 눌리는 깊이가 깊어진 경우에는 카메라 전환 지시 신호 SW-cnt를 출력한다.
또, 스위치부(111)는, 3D(Three Dimensions) 터치와 같은 누르는 압력의 차이에 따라, 2종류의 신호를 출력하는 것이더라도 좋다.
또한, 스위치부(111)가 눌리는 깊이가 아닌, 스위치부(111)가 눌린 것을 계기로 상기의 깊이가 얕은 경우로 하고, 스위치부(111)가 눌린 후에 릴리스된 것을 계기로 상기의 깊이가 깊어진 경우로 하면, 스위치부(111)를 누르고 있는 시간에 의해, 상기와 같이 스위치부(111)의 깊이가 얕은 상태와 깊은 상태의 검출과 마찬가지의 제어가 실현 가능하게 된다. 이와 같은 스위치부(111)의 상이한 상태의 변화를 기초로 제어함으로써, 통상의 터치 패널 등에 의해서도 마찬가지의 실현이 가능하게 된다. 또한, 터치 패널에서의 탭 수나, 터치 위치의 슬라이드 조작에 의해서도 마찬가지의 실현이 가능하게 된다.
카메라 영상 전환부(112)는, 영상 전환 신호 SW-cnt에 근거하여 VID1 또는 VID2의 영상 신호를 출력한다. 카메라 영상 전환부(112)는, 예컨대, 카메라 전환 지시 신호 SW-cnt가 저 레벨인 경우에는 VID1을 출력하고, 카메라 전환 지시 신호 SW-cnt가 고 레벨인 경우에는 VID2를 출력한다.
부호화 장치(120)는, 제어부(121)와 부호화부(130)와 SG(Sync Generator)부(140)로 구성되어 있다.
제어부(121)는, 프리 제어 신호 PRE-SW와 비트레이트 제어 신호와 SUM을 입력하고, comp 제어 신호와 I/P1 제어 신호를 출력한다.
또, 제어부(121)는, 카메라 전환 지시 신호 SW-cnt를 입력하도록 하더라도 좋다.
화상 압축을 행하는 부호화부(130)는, I(Intra-coded Picture) 처리부(131), P(Predictive-coded Picture) 처리부(132), 선택부(133), 버퍼 메모리부(134), 복호부(135)로 구성되어 있다.
SG부(140)는, 부호화 장치(120) 및 영상 전환부(110)의 전체에 동기 신호를 공급하는 것이다.
또, I 처리부(131)와 P 처리부(132)의 동작 설명은, 상술한 도 6과 도 7에서 설명하고 있기 때문에 생략한다.
부호화부(130)는, 입력된 영상 신호 SI-VID에 대하여 I 처리부(131)에서 압축 데이터 I-CD를 생성하고, P 처리부(132)에서 압축 데이터 P-CD를 생성하고, 선택부(133)에서 압축 데이터 I-CD 또는 P-CD를 선택하고, 선택한 데이터 S-CD를 버퍼 메모리부(134)에 출력하고, 버퍼 메모리부(134)로부터 압축 데이터를 출력한다. 또, 복호부(135)는 S-CD를 복호하고, 복호한 영상 신호 V-DEM을 P 처리부(132)에 출력한다.
제어부(121)로부터 출력하는 comp 제어 신호(부호화 목표)는, I 처리와 P 처리의 발생 부호량을 증감시키는 제어 신호이고, I 처리부와 P 처리부는 양자화의 정도를 변화시킴으로써, 발생 부호량을 증감시키는 것이다.
또한, 제어부(121)로부터 출력하는 I/P1 제어 신호에 근거하여, 선택부(133)로의 제어 신호가, I 처리에 의한 부호인지, P 처리에 의한 부호인지를 선택한다. 화면의 상부로부터 차례로 선택되도록, 주사선 1280개이면, 1프레임째는 1~64개의 기간, 2프레임째는 65개~128개의 기간, …을 선택한다.
또한, 제어부(121)에 입력하는 SUM은, 버퍼 메모리부(134)에 모인 압축 데이터량에 관한 신호이다.
제어부(121)는, SUM의 양의 다소(多少)를 보면서, comp 제어 신호(부호화 목표)로 양자화 정도, 즉 새로운 발생 데이터량의 다소를 컨트롤한다.
도 2는 도 1의 동작을 설명하기 위한 타이밍 차트이다.
도 2에 있어서, 카메라 영상 전환부(112)의 조작자는, 예컨대, 영상 신호 VID1의 화상 감시로 상황 변화를 시각 A에 검출한 경우에 영상 신호 VID2로의 전환 판단을 약 200㎳에 행하고, 시각 B에 스위치부(111)를 누른다.
스위치부(111)는, 눌리면, 예컨대, 약 30㎳ 후의 시각 C에, 저 레벨로부터 고 레벨로 천이시킨 프리 제어 신호 PRE-SW를 부호화 장치(120)의 제어부(121)에 출력한다.
부호화 장치(120)의 제어부(121)는, 예컨대, 부호화 목표 comp를 45Mbps로 하고, 45Mbps가 되도록 양자화를 중(中) 정도로 하여, 발생 부호량 S-CD의 발생을 줄인다. 이것에 의해, 영상 신호 VID1의 화질이 약간 저하한다.
버퍼 축적 부호량 SUM은 서서히 저하하기 시작한다. 또, 저하량은 허용 하한(예컨대, 60%)까지로 한다.
스위치부(111)는, 더 눌리면, 예컨대, 약 100㎳ 후의 시각 D에, 저 레벨로부터 고 레벨로 천이시킨 카메라 전환 지시 신호 SW-cnt를 카메라 영상 전환부(112)에 출력한다.
카메라 영상 전환부(112)는, 출력하는 영상 신호 SI-VID를 영상 신호 VID1로부터 영상 신호 VID2로 전환한다.
제어부(121)는, 시각 D에 있어서, 부호화 목표 comp를 45Mbps로부터 60Mbps로 되돌린다.
선택부(133)는, 시각 D에 있어서, 영상이 이전 프레임과 크게 상이한 것으로부터, I 처리의 선택 비율이 대폭 높아진다.
그것에 따라, 선택부(133)로부터 출력하는 발생 부호량 S-CD도 증가하지만, 그것을 모으는 버퍼 메모리부(134)는, 버퍼 축적 부호량 SUM이 이미 적어져 있기 때문에, 발생 부호량 S-CD의 양을 극단적으로 억제할 필요는 없다.
일시적으로 60Mbps를 넘은 발생이더라도, 버퍼 축적 부호량 SUM은 중 정도의 양자화로 충분하다.
결과적으로, 영상 신호 VID2의 화질의 유지가 가능하게 된다.
시각 E에 있어서, 버퍼 메모리부(134)의 버퍼 축적 부호량 SUM이 소정량에 도달하고, 이 상태를 제어부(121)는 버퍼 축적 부호량 SUM으로부터 통지를 받아, 발생 부호량 S-CD를 억제하기 위해, 양자화를 통상 동작으로 되돌린다.
본 발명의 실시 형태인 영상 전환 장치는, 영상 신호의 부호화를 수반하는 전환 시에 화질 열화를 방지할 수 있다. 특히, 부호화부의 발생 부호량을 미리 저감하여 두고, 전환되는 새로운 영상에 기인하여 증가하는 발생 부호량에 대비함으로써, 영상 신호의 부호화를 수반하는 전환 시에 화질 열화를 방지할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 카메라 2대를 전환하는 경우에 대하여 상세하게 설명했지만, 3대 이상의 카메라를 전환하는 경우의 전환 장치이더라도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 그 경우의 스위치의 전환은, 경로 수만큼을 갖는 경우도 있다.
또한, I 처리부(131)에 양자화부(802)나 허프만 부호화부(803)를 포함하는 구성을 전제로 했지만, 선택부(133)의 후단에 양자화 처리나 허프만 처리를 마련하는 구성으로 하더라도 좋다. 또, P 처리부에 관해서도, 상기와 마찬가지의 구성으로 하더라도 좋다.
이 출원은, 2016년 3월 24일에 출원된 일본 특허 출원 2016-060413을 기초로 하여 우선권의 이익을 주장하는 것이고, 그 개시의 전부를 인용에 의해 여기에 포함한다.
(산업상 이용가능성)
영상 신호를 전환하기 전에 부호화 목표를 저감시키는 것에 의해, 버퍼 메모리부에 여유가 생기므로, 영상 신호의 부호화를 수반하는 전환 시의 화질 열화를 방지하고자 하는 용도에 적용할 수 있다.
100, 500 : 영상 전환 장치
101, 102 : 카메라
110, 510 : 영상 전환부
111, 511 : 스위치부
112 : 카메라 영상 전환부
120, 320, 520 : 부호화 장치
121, 321, 521 : 제어부
130 : 부호화부
131 : I 처리부
132 : P 처리부
133 : 선택부
134 : 버퍼 메모리부
135 : 복호부
140 : SG부
801 : 변환부
802 : 양자화부
803 : 허프만 부호부
904 : 차분부

Claims (4)

  1. 적어도 2개의 영상 신호 입력부를 갖는 영상 전환부와 부호화 장치를 구비한 영상 전환 장치로서,
    상기 영상 전환부는, 상이한 상태의 변화에 의해 프리 제어 신호와 카메라 전환 신호의 2개 신호를 출력하는 스위치부와, 2개의 영상 신호를 전환하는 카메라 영상 전환부를 갖고,
    상기 부호화 장치는, 영상 신호를 부호화하는 부호화부와, 상기 프리 제어 신호에 의해 상기 부호화부의 발생 부호량을 저감시키는 제어부를 갖는
    것을 특징으로 하는 영상 전환 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 스위치부로부터 카메라 전환 신호가 출력되면, 상기 부호화부의 발생 부호량을 원래로 되돌리는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 영상 전환 장치.
  3. 적어도 2개의 영상 신호를 입력하는 스텝과,
    프리 제어 신호에 의해 발생 부호량을 저감시키는 스텝과,
    카메라 전환 신호에 의해 출력하는 영상 신호를 전환하는 스텝
    을 갖는 것을 특징으로 하는 영상 전환 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    카메라 전환 신호가 출력되면 발생 부호량을 원래로 되돌리는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 영상 전환 방법.
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