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デジタル子画面映像処理回路 - 松下電器産業株式会社
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発明の名称 デジタル子画面映像処理回路
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−193835
公開日 平成7年(1995)7月28日
出願番号 特願平5−333385
出願日 平成5年(1993)12月27日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小鍜治 明 (外2名)
発明者 森田 久雄 / 亀岡 二未王
要約 目的
書き込み処理用クロックと読み込み処理用クロックを1つで行い、クロック干渉によるジッターを防ぐための妨害対策のための回路の削減や、PLL回路の削減にともなうプリント基板面積の縮小を含め、安定した子画面映像表示とコストダウンが可能とするデジタル子画面映像処理回路を提供する。

構成
輝度信号入力に対し、輝度ピーキング回路1と、入力輝度ローパスフィルタ2と、入力輝度時間軸圧縮回路3、色差信号入力に対し、入力色差ローパスフィルタ4と、入力色差時間軸圧縮回路5と、時間軸圧縮された輝度信号と色差信号は、第1のセレクタ6と、垂直圧縮フィルタ7と、第1のタイミング発生回路8と、第2のタイミング発生回路9と、メモリ10と、第2のセレクタ11と、輝度信号伸長回路12と、輝度スキュー回路13と、色差信号伸長回路14と、色差スキュー回路15とで構成される。
特許請求の範囲
【請求項1】 テレビ受像機において、第1の映像に第2の映像を縮小・挿入して子画面映像表示する為に、デジタル化された第2の映像の輝度信号を入力し2.4MHzを中心にピーキング処理を行う輝度ピーキング回路と、前記輝度ピーキング回路によってピーキング処理された輝度信号をローパス処理する輝度ローパスフィルタと、前記輝度ローパスフィルタによってローパス処理された輝度信号を水平方向に圧縮する輝度信号時間軸圧縮回路と、デジタル化された第2の映像の色差信号を入力しローパス処理を施す色差ローパスフィルタと、前記色差ローパスフィルタによってローパス処理された色差信号を水平方向に圧縮する色差信号時間軸圧縮回路と、前記輝度信号時間軸圧縮回路と前記色差信号時間軸圧縮回路より出力される時間軸圧縮後の輝度信号と色差信号を時分割多重する第1のセレクタと、前記第1のセレクタによって時分割多重された輝度信号と色差信号を垂直方向に圧縮する垂直圧縮フィルタと、第2の映像に同期した、書き込み処理系水平同期信号と書き込み処理系垂直同期信号をもとに、メモリーへの書き込み処理タイミングパルスを発生する第1のタイミング発生回路と、第1の映像に同期した、読み出し処理系水平同期信号と読み出し処理系垂直同期信号をもとに、メモリーからの読み出しタイミングパルスを発生する第2のタイミング発生回路と、前記垂直圧縮フィルタから出力を入力し、書き込み処理タイミングパルスをもとにデータの書き込み処理が行われ、読み出しタイミングパルスをもとにデータの読み出し処理が行われるメモリーと、前記メモリからの時分割多重された輝度信号と色差信号出力を分離する第2のセレクタと、前記第2のセレクタ出力のうち輝度信号出力を入力し補間処理を行う輝度伸長回路と、前記輝度伸長回路によって補間処理された輝度信号に対し、読み出し処理系水平同期信号とデジタル子画面信号処理回路のシステムクロック間に生じるサブクロックスキューを補正を施す輝度スキュー回路と、前記第2のセレクタ出力のうち色差信号出力を入力し補間処理を行う色差伸長回路と、前記色差伸長回路によって補間処理された色差信号に対し、読み出し処理系水平同期信号とデジタル子画面信号処理回路のシステムクロック間に生じるサブクロックスキューおよび、読み出し処理系色差信号タイミングパルスと読み出し処理系水平同期信号との間のクロックスキューとの両方の補正を施す色差スキュー回路から構成されるデジタル子画面映像処理回路。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、テレビ受像機において第1の映像に第2の映像を縮小・挿入して子画面表示するデジタル映像処理回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、テレビ受像器の高画質化や多機能化にともない、多画面表示などデジタル的に映像データを圧縮するときに必要とされる、デジタル子画面映像処理回路が重要視されている。
【0003】以下に、図2を用いて第1の映像に第2の映像を縮小・挿入して子画面表示する従来の子画面用映像圧縮回路を説明する。図2は、従来のデジタル子画面用映像処理回路のブロック図を示すものである。
【0004】図2において、20は第2の映像に同期した第2の水平同期信号を入力し、第2の水平同期信号に対して、位相同期した書き込み処理用クロックを発生する第1のPLLである。21は第1の映像に同期した第1の水平同期信号を入力し、第1の水平同期信号に対して、位相同期した読み出し処理用クロックを発生する第2のPLLである。22は第2の映像に同期した、第2の水平同期信号と第2の垂直同期信号を入力し、第2の映像のサンプリングタイミングパルスなどを発生する第1のタイミング発生回路である。23は第2の映像のY信号、R−Y信号、B−Y信号を入力し、第1のタイミング発生回路23から出力されるサンプリングタイミングパルスでY、R−Y、Y、B−Yの周期で時分割多重して出力する第1のセレクターである。24は第1のセレクター23の出力信号を入力し、書き込み処理用クロックで入力信号をサンプリングして、アナログ信号からデジタルデータに変換するA/D変換器である。25はA/D変換器24の出力信号を入力し、垂直方向に第2の映像を圧縮する垂直フィルターである。26は垂直フィルター25の出力を入力し、書き込み処理用クロックでデータが書き込まれ、読み出し処理用クロックによって、メモリーに格納されたデータが読み出されるメモリーである。27は第1の映像に同期した、第1の水平同期信号と第1の垂直同期信号を入力し、メモリーから出力される時分割多重されたY、R−Y、B−Yデータを分離するためのデータ分離パルスを発生する第2のタイミング発生回路である。28はメモリー26から出力される時分割多重されたY、R−Y、B−Yデータを入力し、第2のタイミング発生回路27で発生されたデータ分離パルスをもとにデータの分離を行う第2のセレクターである。29は第2のセレクター28から出力されたY、R−Y、B−Yデータを入力し、読み出し処理用クロックに同期して、デジタルデータからアナログ信号に変換してアナログのY、R−Y、B−Y信号を出力する3チャンネルのD/A変換器である。
【0005】以上のように構成されたデジタル子画面映像処理回路について、以下図2を用いて動作の説明をする。まず、図2で示されるように、第2の映像に同期した第2の水平同期信号を第1のPLL20に入力し、第2の水平同期信号に対して、位相同期した書き込み処理用クロックを発生させる。また、第1の映像に同期した第1の水平同期信号は第2のPLL21に入力し、第1の水平同期信号に対して、位相同期した読み出し処理用クロックを発生させる。第2の映像のY信号、R−Y信号、B−Y信号は第1のセレクター23に入力し、サンプリングタイミングパルスによって、Y、R−Y、Y、B−Y順で信号を時分割多重する。第1のセレクター23の出力信号はA/D変換器24に入力し、第1のPLL20で発生された書き込み処理用クロックでサンプリングして、アナログ信号からデジタルデータに変換される。このデジタルデータは次に垂直フィルター25に入力し、垂直方向に間引きをして、第2の映像を垂直方向に画像圧縮する。垂直フィルタ25の出力データは、メモリー26に入力し、書き込み処理用クロックによってデータが書き込まれる。メモリー26に書き込まれたデータは、第2のPLL21で発生された読み出し処理用クロックで読み出され、第2のセレクター28に入力して、第2のタイミング発生回路27から出力されるデータ分離パルスをもとに時分割多重されているY、R−Y、Y、B−Y順のデータを別々に分離する。第2のセレクター28で分離されたY、R−Y、B−Yデータは3チャンネルのD/A変換器に入力し、読み出し処理用クロックに同期して、デジタルデータからアナログ信号に変換してアナログのY、R−Y、B−Y信号となる。これらの動作により、第2の映像が子画面として画面に表示されるときのその水平方向の画面サイズは、第1のPLL20と第2のPLL21で発生されるそれぞれのクロック周波数比で決定され、たとえば、第2のPLL21で発生される読み出し処理用クロックが、書き込み処理用クロックと比べて3倍の周波数を有するとき、映像としては水平方向に1/3に圧縮されたものとなって表示される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の構成では、メモリへのデータの書き込むための書き込み処理用クロックと、メモリーからデータを読み出すための読み出し処理用クロックの比によって第2の画面の水平圧縮率を変化させるため、読み出し処理用クロックは、水平圧縮率に応じてクロック周波数を可変しなければならない。また、書き込み処理用クロックは、第2の映像として入力される信号の水平同期信号に対して同期したラインロッククロックで、読み出し処理のクロックは、第1の映像として入力される信号の水平同期信号に対して同期したラインロッククロックとなっており、両者の周波数は、入力する水平同期周波数によって、無相関に変調されており、かつ水平圧縮率が1/3や1/4のように、整数分の1となる場合、書き込み処理のクロックの高調波成分と読み出しのクロックの周波数が近接するため、クロック発生回路への妨害を受けやすく、表示される子画面映像にジッターが生ずるといった問題が生じやすくなっていた。そして、このようなジッターを防ぐために、妨害対策として、冗長な回路が必要となったり、クロック発生用のPLL回路を2つ持つため、プリント基板面積の増大を含め、経済性に大きな影響を与えていた。
【0007】本発明は、上記問題を解決するためのものであり、書き込み処理用クロックと読み込み処理用クロックを1つで行い、クロック干渉によるジッターを防ぐための妨害対策のための回路の削減や、PLL回路の削減にともなうプリント基板面積の縮小を含め、安定した子画面映像表示とコストダウンを可能とするデジタル子画面映像処理回路を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するために、本発明では、デジタル化された第2の映像の輝度信号を入力し2.4MHzを中心にピーキング処理を行う輝度ピーキング回路と、前記輝度ピーキング回路によってピーキング処理された輝度信号をローパス処理する輝度ローパスフィルタと、前記輝度ローパスフィルタによってローパス処理された輝度信号を水平方向に圧縮する輝度信号時間軸圧縮回路と、デジタル化された第2の映像の色差信号を入力しローパス処理を施す色差ローパスフィルタと、前記色差ローパスフィルタによってローパス処理された色差信号を水平方向に圧縮する色差信号時間軸圧縮回路と、前記輝度信号時間軸圧縮回路と前記色差信号時間軸圧縮回路より出力される時間軸圧縮後の輝度信号と色差信号を時分割多重する第1のセレクタと、前記第1のセレクタによって時分割多重された輝度信号と色差信号を垂直方向に圧縮する垂直圧縮フィルタと、第2の映像に同期した、書き込み処理系水平同期信号と書き込み処理系垂直同期信号をもとに、メモリーへの書き込み処理タイミングパルスを発生する第1のタイミング発生回路と、第1の映像に同期した、読み出し処理系水平同期信号と読み出し処理系垂直同期信号をもとに、メモリーからの読み出しタイミングパルスを発生する第2のタイミング発生回路と、前記垂直圧縮フィルタから出力を入力し、書き込み処理タイミングパルスをもとにデータ書き込み処理が行われ、読み出しタイミングパルスをもとにデータの読み出し処理が行われるメモリーと、前記メモリからの時分割多重された輝度信号と色差信号出力を分離する第2のセレクタと、前記第2のセレクタ出力のうち輝度信号出力を入力し補間処理を行う輝度伸長回路と、前記輝度伸長回路によって補間処理された輝度信号に対し、読み出し処理系水平同期信号とデジタル子画面信号処理回路のシステムクロック間に生じるサブクロックスキューを補正を施す輝度スキュー回路と、前記第2のセレクタ出力のうち色差信号出力を入力し補間処理を行う色差伸長回路と、前記色差伸長回路によって補間処理された色差信号に対し、読み出し処理系水平同期信号とデジタル子画面信号処理回路のシステムクロック間に生じるサブクロックスキューおよび、読み出し処理系色差信号タイミングパルスと読み出し処理系水平同期信号との間のクロックスキューとの両方の補正を施す色差スキュー回路から構成される。
【0009】
【作用】書き込み処理用クロックと読み込み処理用クロックを1つで行い、クロック干渉によるジッターを防ぐための妨害対策のための回路の削減や、PLL回路の削減にともなうプリント基板面積の縮小を含め、安定した子画面映像表示とコストダウンを可能とする。
【0010】
【実施例】本発明の一実施例を示す第1の映像に第2の映像を縮小・挿入して子画面表示するデジタル子画面映像処理回路について、図1を用いて説明する。図1は、本発明の一実施例を示すディジタル子画面映像処理回路の構成図である。
【0011】図1において、1はデジタル化された第2の映像の輝度信号を入力し2.4MHzを中心にピーキング処理を行う輝度ピーキング回路である。2は輝度ピーキング回路1によってピーキング処理された輝度信号をローパス処理する輝度ローパスフィルタである。3は輝度ローパスフィルタ2によってローパス処理された輝度信号を水平方向に圧縮する輝度信号時間軸圧縮回路である。4はデジタル化された色差信号を入力しローパス処理を施す色差ローパスフィルタである。5は色差ローパスフィルタ4によってローパス処理された色差信号を水平方向に圧縮する色差信号時間軸圧縮回路である。6は輝度信号時間軸圧縮回路3と色差信号時間軸圧縮回路5より出力される時間軸圧縮後の輝度信号と色差信号を時分割多重する第1のセレクタである。7は第1のセレクタ6によって時分割多重された輝度信号と色差信号を垂直方向に圧縮する垂直圧縮フィルタである。8は第2の映像に同期した、書き込み処理系水平同期信号と書き込み処理系垂直同期信号をもとに、メモリーへの書き込み処理タイミングパルスを発生する第1のタイミング発生回路である。9は第1の映像に同期した、読み出し処理系水平同期信号と読み出し処理系垂直同期信号をもとに、メモリーからの読み出しタイミングパルスを発生する第2のタイミング発生回路である。10は垂直圧縮フィルタ7からの出力を入力し、書き込み処理タイミングパルスをもとにデータ書き込み処理が行われ、読み出しタイミングパルスをもとにデータの読み出し処理が行われるメモリーである。11はメモリ10からの時分割多重された輝度信号と色差信号出力を分離する第2のセレクタである。12は第2のセレクタ出力のうち輝度信号出力を入力し補間処理を行う輝度伸長回路である。13は輝度伸長回路12によって補間処理された輝度信号に対し、読み出し処理系水平同期信号とデジタル子画面信号処理回路のシステムクロック間に生じるサブクロックスキューを補正を施す輝度スキュー回路である。14は第2のセレクタ11出力のうち色差信号出力を入力し補間処理を行う色差伸長回路である。15は色差伸長回路14によって補間処理された色差信号に対し、読み出し処理系水平同期信号とデジタル子画面信号処理回路のシステムクロック間に生じるサブクロックスキューと、読み出し処理系色差信号タイミングパルスと読み出し処理系水平同期信号との間のクロックスキューとの両方の補正を施す色差スキュー回路である。
【0012】以上のように構成されたディジタル子画面映像処理回路の動作について、以下図1を用いて説明をする。
【0013】第2の映像のデジタル化された輝度信号入力に対し、輝度ピーキング回路1によって2.4MHzを中心に+3dB〜+14dBのピーキング処理を行う。輝度ピーキング回路1は例えば、【0014】
【数1】

【0015】なる伝達関数をもつ。但し、Pはピーキングレベル指定のデータである。また、ピーキングはオフする事もできる。更に、ここでは輝度信号と色差信号のディレイ調整もする。輝度ローパスフィルタ2では輝度ピーキング回路1によってピーキング処理された輝度信号を入力とし、次段の時間軸圧縮に伴う、折り返し歪を低減させる為、高域成分を減衰させる。ローパスフィルタ2の伝達関数は、【0016】
【数2】

【0017】または、【0018】
【数3】

【0019】と選択できる。輝度信号時間軸圧縮回路3では、輝度ローパスフィルタ2で高域成分を減衰された輝度信号を入力し、データの水平間引きを行い、第2の映像の輝度信号に対する水平圧縮処理を行う。圧縮率は1/3、1/4、3/16とを選択できる。
【0020】色差信号入力に対しても、輝度信号と同様に、時間軸圧縮の際の折り返し歪を低減させる為、色差ローパスフィルタ4により、ローパス処理が行われる。そして、色差信号時間軸圧縮回路5で、色差ローパスフィルタ4で高域を減衰させた色差信号を入力して、データの水平間引きを行い、第2の映像の色差信号に対する水平圧縮処理を行う。圧縮率は1/3、1/4、3/16とを選択できる。
【0021】時間軸圧縮された輝度信号と色差信号は第1のセレクタ6で時分割多重されて垂直圧縮フィルタ7に入力し、第2の映像に対する圧縮率に応じて走査線間引きを行い、垂直方向の画像圧縮を行う。垂直圧縮フィルタ7の出力はメモリーに入力し、書き込み処理タイミングパルスをもとにデータ書き込み処理が行われ、読み出しタイミングパルスをもとにデータの読み出し処理が行うことにより、第1の映像と第2の映像とのフレームシンクをとり、第1の映像に対する第2の映像を圧縮した子画面映像表示タイミングの調整を行う。
【0022】メモリ10から読み出される時分割処理されたデータは、第2のセレクタ11により再び、分離され、圧縮輝度信号と圧縮色差信号に分けられる。
【0023】圧縮輝度信号に対しては、アスペクト変換用に輝度信号伸長回路12で1/1または4/3の伸長率でデータを伸長する。4/3伸長の時は、メモリー10から読み出しタイミングパルスにより、3クロック分データを読み出したら、1クロック分メモリーからのデータの読み出しを中止して、この4クロック期間のデータを、輝度信号伸長回路12で読み出した3クロック分のデータから直線補間により4クロック分のデータ算出することにより、4/3のデータ伸長動作を実現している。輝度信号伸長回路12で伸長された輝度データは、スキュー回路11に入力し、読み出し処理系水平同期信号とデジタル子画面信号処理回路のシステムクロック間に生じるサブクロックスキューの補正が施される。これは、第1の映像の各ライン間における水平同期信号とシステムクロックとの位相関係は、サブクロックレベルで一定とは限らず、システムクロック単位で処理される子画面映像信号処理後に表示される映像の水平表示タイミングを決定する最小単位は、クロック単位であるため、水平同期信号とシステムクロックとの位相関係が変化すると、子画面映像の水平表示位置もサブクロックレベルで各ライン間でずれることになる。このため、このサブクロック単位の位相のずれを映像信号側で補間することによって補正するのがこの回路である。
【0024】また、第2のセレクタ10の出力である圧縮色差信号に関しても圧縮輝度信号と同様に、アスペクト変換用に色差信号伸長回路12で1/1または4/3の伸長率でデータを伸長する。伸長の方法については、圧縮輝度信号に対する処理と同様である。色差伸長回路14によって補間処理された色差信号は色差スキュー回路15に入力し、読み出し処理系水平同期信号とデジタル子画面信号処理回路のシステムクロック間に生じるサブクロックスキューと、読み出し処理系色差信号タイミングパルスと読み出し処理系水平同期信号との間のクロックスキューとの両方の補正が施される。圧縮色差信号はクロック単位でR−YとB−Yのデータが交互に現れる時分割処理が施されており、色差信号は輝度信号に対して1/2のデータレートとなっている。また、デジタル子画面映像処理回路から出力される色差信号タイミングは、第1の映像処理系からの読み出し処理系色差信号タイミングパルスにより決定され、このタイミングは2クロックが最小単位になっており、子画面映像信号処理後に表示される色差信号における映像の水平表示タイミングは2クロック単位でしか決定できず、水平同期信号と読み出し処理系色差信号タイミングパルス間の位相のずれの量は、水平同期信号とシステムクロックとの位相のずれの他に、クロック単位でも位相のずれが生じることになり、色差スキュー回路15による、読み出し処理系水平同期信号とデジタル子画面信号処理回路のシステムクロック間に生じるサブクロックスキューと、読み出し処理系色差信号タイミングパルスと読み出し処理系水平同期信号との間のクロックスキューとの両方の補正が必要となる。
【0025】また、デジタル子画面信号処理回路のシステムクロックには、書き込み処理にも、読み出し処理にも同一のクロックが用いられ、水平の映像圧縮率は、輝度信号時間軸圧縮回路3と色差信号時間軸圧縮回路5の圧縮率と、輝度信号伸長回路と色差信号伸長回路の伸長率を掛け合わせた割合で決定され、同一のクロックで、4:3、16:9のアスペクト比を持つブラウン管に対して、1/9、1/16の子画面映像の表示を可能とする。そして、このシステムクロックには、第1の映像系で使用するクロックを用いることができ、デジタル子画面信号処理回路用にクロック発生回路をもつ必要もなくなる。
【0026】本発明は上記した構成によって、書き込み処理用クロックと読み込み処理用クロックを1つで行い、クロック干渉によるジッターを防ぐための妨害対策のための回路の削減や、PLL回路の削減にともなうプリント基板面積の縮小を含め、安定した子画面映像表示とコストダウンが可能となる。
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明では、書き込み処理用クロックと読み込み処理用クロックを1つで行い、クロック干渉によるジッターを防ぐための妨害対策のための回路の削減や、PLL回路の削減にともなうプリント基板面積の縮小を含め、安定した子画面映像表示とコストダウンが可能となる。




 

 


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