(57)【要約】【課題】  デジタル映像信号に高品位なオンスクリーンデータを表示することを課題とする。【解決手段】  フレーム同期化された映像信号レベルを３／８倍する３／８倍演算回路１１と、映像信号と３／８倍された映像信号とを切り換えるビデオスイッチ回路１２と、映像信号とオンスクリーン信号との各レベルを比較し、ビデオスイッチ回路１２を切り換え制御するオンスクリーンデータ検出回路１３と、オンスクリーン信号レベルを３倍増幅させる３倍演算回路１６とを具備し、オンスクリーンデータ検出手段は、オンスクリーン信号を検出したときの映像信号のレベル値を取得し、このレベルが所定の基準よりも大きい場合はビデオスイッチ回路１２を３／８倍演算回路１１側に切り換え、又取得したレベルが所定の基準以下である場合は映像信号側に切り換えるよう制御し、ビデオスイッチ回路１２からの出力と３倍演算回路１６からの出力とを加算するように構成した。【選択図】      図１
2006074170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタルオンスクリーン信号とデジタル映像信号とをそれぞれフレーム同期させて加算し、この加算された加算信号の信号レベルを所定のレベル値以下に変換してオンスクリーン合成信号を生成するオンスクリーン合成装置において、
前記フレーム同期化された同期化映像信号の信号レベルを所定レベル以下に変換する第１のレベル変換手段と、
前記所定レベル以下に変換する前の同期化映像信号と前記第１のレベル変換手段によりレベル変換された信号とを切り換える映像信号切換手段と、
前記所定レベル以下に変換する前の同期化映像信号と前記フレーム同期化された同期化オンスクリーン信号との各信号レベルを比較し、この比較結果に基づいて前記映像信号切換手段を切り換え制御する信号レベル検出手段と、
前記同期化オンスクリーン信号の信号レベルを所定レベルまで増幅させる第２のレベル変換手段とを具備し、
前記信号レベル検出手段は、前記同期化オンスクリーン信号を検出したときの前記同期化映像信号のレベル値を取得し、この取得したレベル値が所定の基準値よりも大きい場合は、前記映像信号切換手段を前記第１のレベル変換手段の出力側に切り換えるよう制御し、
前記取得したレベル値が前記所定の基準値以下である場合は、前記映像信号切換手段を前記同期化映像信号側に切り換えるよう制御し、
前記映像信号切換手段からの出力データと前記第２のレベル変換手段からの出力データとを加算するように構成した
ことを特徴とするオンスクリーン合成装置。
【請求項２】
前記加算して得られた加算信号から色信号のみを除去する色信号除去手段を更に具備し、
前記信号レベル検出手段は、前記同期化オンスクリーン信号が供給されたときに前記色信号除去手段を動作させるよう制御する
ことを特徴とする請求項１に記載のオンスクリーン合成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、文字や図形情報を映像画面上に表示させるオンスクリーン合成装置に関し、特にアナログのオンスクリーン信号をデジタル変換してデジタル映像信号に合成するオンスクリーン合成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビ放送受信装置や映像再生装置等の映像機器においては、機器のセットアップ画面や映像画面の付帯情報等を映像画面上に表示させる処理機能を有したものが多い。このオンスクリーン表示は、例えば図８に示すように映像画面上の右下位置に時間情報を表示するような場合に用いられる。これを実現するため、従来はオンスクリーン表示専用ＩＣを用いてアナログのオンスクリーン信号を発生させて、映像画面上のオンスクリーン表示部におけるアナログ映像信号を一定レベルの信号に置き換えるといったアナログ的合成手法によってオンスクリーン表示をさせていた。また、近年の映像機器分野においては、映像信号自体がデジタル信号処理されることが一般的となり、映像信号とオンスクリーン信号との合成をデジタル信号の状態で処理することが多くなってきた。
【０００３】
アナログのオンスクリーン信号をデジタル映像信号に合成する技術として、例えば特許文献１に記載された技術が知られている。この開示された技術によれば、デジタル放送受信機用オンスクリーン合成装置は、オンスクリーン情報発生装置から出力されたアナログのオンスクリーン信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換装置と、このデジタル信号化されたオンスクリーンデータを入力してマトリクス変換処理を行うマトリクス変換装置と、このマトリクス変換出力をシリアルデータ化するパラレル・シリアル変換装置と、デジタルビデオデータとシリアルデータ化されたオンスクリーンデータとをマルチプレックスするデジタルマルチプレクサとから構成され、デジタル映像信号をアナログ信号に変換することなくオンスクリーン合成を可能とするものである。
【０００４】
また、別の例として、オンスクリーン信号から位置情報として２値データを生成し、この２値データに基づき映像信号を一定レベルに置き換えてオンスクリーン合成させる技術も知られている。より具体的に説明するために、このオンスクリーン合成手段の概略構成を示した機能ブロックを図５に示す。同図によれば、従来のオンスクリーン合成装置５０１は、デジタルデコーダ回路５１でデジタル信号化されたオンスクリーン信号が、入来するデジタル映像信号と共にフレームシンクロナイザ回路５２及び５３で同期化され、コンパレータ回路５４によって一定の閾値に基づいた２値化信号としてビデオスイッチ回路５５のスイッチ制御信号となり、このビデオスイッチ回路５５に供給されるフレームシンクロナイザ回路５３からのデジタル映像信号と固定レベルの映像信号発生回路５６からの固定レベル信号とをスイッチ制御信号で切り換えることによってオンスクリーン信号と映像信号とを合成するものである。そして、ビデオスイッチ回路５５から出力された合成信号は、デジタルエンコーダ回路５６でデジタルコンポジット信号やデジタルコンポーネント信号等にフォーマット変換されて出力される。
【０００５】
さらに別の例として、映像画面上の任意の位置にオンスクリーン表示を行う範囲を決定し、その範囲内でのみ単純にデジタル映像信号とデジタルオンスクリーン信号とを合成する技術も知られている。これについての概略構成を示した機能ブロックを図６に示す。同図によれば、従来のオンスクリーン合成装置６０１は、デジタル信号化されたオンスクリーン信号とデジタル映像信号とが同期化された後、ミキシング回路６１でミキシング処理されて１／２倍演算回路６２でレベル値が１／２倍され、更にリミッタ回路６３を介してビデオスイッチ回路６４の一方の入力とし、そして同期化後のデジタル映像信号を他方の入力として外部から供給される選択信号によってオンスクリーンデータを含む映像と含まない映像との選択を行うものである。
【０００６】
上記オンスクリーン合成装置６０１によって生成されるオンスクリーン信号とデジタル映像信号との合成波形について図７を参照して説明する。同図は、映像画面上所定の水平１ラインの信号を模式的に表した波形である。映像信号ａ及びオンスクリーン信号ｂは、ミキシング回路６１の入力信号であるとする。これら２つの波形は、ミキシング回路６１でデジタル合成されて合成出力信号ｅ’が得られる。次に、合成出力信号ｅ’は、１／２倍演算回路６２によってレベルが１／２倍されて１／２倍出力信号ｆ’が得られる。そして次に、１／２倍出力信号ｆ’はリミッタ回路６３で信号の上部がカットされてリミッタ出力信号ｇ’が得られる。このリミッタ出力信号ｇ’の波形において、Ａ’は視覚的には文字アウトラインの幅であり、オンスクリーン文字は元の映像信号を１／２倍したものとの差分Ｂ’として認識される。また、文字アウトラインの境界部はＣ’の如く傾斜を持つものである。
【特許文献１】特開平９−９８４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したような従来のオンスクリーン合成装置においては以下のような課題がある。具体的には、オンスクリーン表示専用ＩＣを用いてオンスクリーン表示させた場合では、文字フォント、文字の大きさ、及び表示位置がオンスクリーン表示専用ＩＣの仕様によって固定されている場合が多く、このような構成において画面上の任意の位置に任意のフォント等でオンスクリーン表示を行うことは極めて困難である。
【０００８】
また、特許文献１に記載されたデジタル放送受信機用オンスクリーン合成装置においては、オンスクリーン情報発生装置から出力されたアナログのオンスクリーン信号は、Ａ／Ｄ変換装置によってデジタル信号に変換されてデジタルビデオデータと合成されるが、この合成手段としてはマトリクス変換装置、パラレルシリアル変換装置、及びデジタルマルチプレックス装置を有しているのみであり、デジタルビデオデータとオンスクリーンデータとの切り換え制御がＹｓ信号によって、又デジタルビデオデータの輝度レベルの変更がＹｍ（半輝度制御信号）によって制御されるのみであるため、デジタルビデオ信号のレベル変化によるオンスクリーンデータの見えやすさや品位については考慮がされていないものである。
【０００９】
また、従来のオンスクリーン合成装置５０１においては、オンスクリーン信号は、デジタルデコーダ回路５１によってデジタル変換される前の帯域制限等の影響のため、例えばパルス状のオンスクリーン信号のエッジ部分の情報が欠落し、任意の閾値でオンスクリーン信号のレベルを判定させた場合に、アナログ信号の微細なレベル変動やノイズ、又はデジタル変換時の量子化ノイズ等の影響によって合成後のオンスクリーン文字のエッジ部がジッタ成分を持つこととなる。これにより、映像信号のレベルが高いほどチリチリしたノイズによって非常に見ずらいものとなってしまうという問題がある。また、数ドット単位の文字表示を考慮した場合にコンパレータ回路５４にヒステリシス特性を持たせる事は、オンスクリーン信号の検出レベルが波形の立ち上がりと立下りとで異なる事になるため、特に細かいオンスクリーン文字や複雑な文字などでは文字が歪んだり一部の文字が欠落してしまうことが予想され現実的ではない。
【００１０】
さらに、従来のオンスクリーン合成装置６０１においては、映像信号aのレベルが高くなるほどオンスクリーン文字の輪郭が不鮮明となるだけでなく、映像信号ａのレベルは常に変化するため、リミッタ出力信号ｇ’における文字アウトライン幅Ａ’は映像信号ａのレベル変化と共に変化し、これがオンスクリーン文字の輝度の変化や文字の太さの変化して認識されるためにたいへん見苦しくなるといった問題がある。
【００１１】
そこで、本発明はアナログのオンスクリーン信号をデジタル映像信号に合成させる場合において、上述したようなオンスクリーン表示の見苦しさを改善し、高品位なオンスクリーン表示を可能とするオンスクリーン合成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、デジタルオンスクリーン信号とデジタル映像信号とをそれぞれフレーム同期（１５，１０）させて加算し、この加算された加算信号の信号レベルを所定のレベル値以下に変換してオンスクリーン合成信号を生成するオンスクリーン合成装置において、前記フレーム同期化された同期化映像信号の信号レベルを所定レベル以下に変換する第１のレベル変換手段（１１）と、前記所定レベル以下に変換する前の同期化映像信号と前記第１のレベル変換手段によりレベル変換された信号とを切り換える映像信号切換手段（１２）と、前記所定レベル以下に変換する前の同期化映像信号と前記フレーム同期化された同期化オンスクリーン信号との各信号レベルを比較し、この比較結果に基づいて前記映像信号切換手段を切り換え制御する信号レベル検出手段（１３）と、前記同期化オンスクリーン信号の信号レベルを所定レベルまで増幅させる第２のレベル変換手段（１６）とを具備し、前記信号レベル検出手段は、前記同期化オンスクリーン信号を検出したときの前記同期化映像信号のレベル値を取得し、この取得したレベル値が所定の基準値よりも大きい場合は、前記映像信号切換手段を前記第１のレベル変換手段の出力側に切り換えるよう制御し、前記取得したレベル値が前記所定の基準値以下である場合は、前記映像信号切換手段を前記同期化映像信号側に切り換えるよう制御し、前記映像信号切換手段からの出力データと前記第２のレベル変換手段からの出力データとを加算する（１７）ように構成したことを特徴とするオンスクリーン合成装置（１００）を提供する。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、前記加算して得られた加算信号から色信号のみを除去する色信号除去手段（２４）を更に具備し、前記信号レベル検出手段は、前記同期化オンスクリーン信号が供給されたときに前記色信号除去手段を動作させるよう制御することを特徴とする請求項１に記載のオンスクリーン合成装置（２００）を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、映像画面上に合成されるオンスクリーン文字について、特にアウトラインの輪郭がシャープとなって見やすくなるという大きな効果を有する。また、デジタル映像信号の信号レベルが変動しても、アウトライン周囲にジッタ等によるノイズの発生やにじみを極めて低く抑えることができるという格別な効果を有する。
【００１５】
さらに、請求項２に記載の発明によれば、オンスクリーン表示部分の色を消して文字周囲の色にじみを抑制することができ、更に高品位なオンスクリーン文字を見やすく表示させることができるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態につき好ましい実施例を示して説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明に係るオンスクリーン合成装置の第１実施例におけるオンスクリーン合成装置１００の概略構成を示した機能ブロック図である。同図によれば、外部から供給されたデジタル映像信号（８ビット幅）はフレームシンクロナイザ回路１０に供給される。このフレームシンクロナイザ回路１０は、入来したデジタル映像信号を外部から供給されたリファレンス信号によってフレーム同期化するものである。同期化されたデジタル映像信号は、３／８倍演算回路１１、ビデオスイッチ回路１２、オンスクリーンデータレベル検出回路１３、及びビデオスイッチ回路２０の一方の入力にそれぞれ供給される。
【００１８】
また、アナログのオンスクリーン信号は、デジタルデコーダ回路１４でデジタル映像信号と同じフォーマットのデジタルデータに変換されてフレームシンクロナイザ回路１５に供給される。このフレームシンクロナイザ回路１５は、供給されたデジタルオンスクリーン信号を前述したリファレンス信号によってフレーム同期化するものである。これにより、デジタル映像信号とオンスクリーン信号とは同期化されて処理されることとなる。そして、フレームシンクロナイザ回路１５で同期化されたオンスクリーン信号は、オンスクリーンデータレベル検出回路１３及び３倍演算回路１６に供給される。そして、３倍演算回路１６は、オンスクリーン信号のレベルを３倍（１０ビット幅）してミキシング回路１７へ供給するものである。
【００１９】
一方、３／８倍演算回路１１は、供給されたデジタル映像信号のレベルを３／８倍するものである。これにおいて、本実施例では倍率を３／８倍としたが、この倍率は他の倍率であっても勿論よく、本願出願人の実験によれば１／４倍では視覚的にオンスクリーン文字のエッジ部でのジッタによるノイズが若干目立ち、１／２倍では文字のエッジ部強調効果に物足りなさが残るといった結果を得ている。
【００２０】
オンスクリーンデータレベル検出回路１３は、フレーム同期化されたデジタル映像信号及びオンスクリーン信号のそれぞれの信号レベルを常に判定しながらビデオスイッチ回路１２の切り換えを制御する。具体的には、オンスクリーン信号をトリガとしてその時点でのデジタル映像信号のレベルを判定する。この判定においては、デジタル映像信号のレベルが予めオンスクリーンデータレベル検出回路１３に設定した基準値よりも大きいときは、ビデオスイッチ回路１２の入力を３／８倍演算回路１１の出力側へ、又デジタル映像信号のレベルが基準値以下であるときは、ビデオスイッチ回路１２の入力をフレームシンクロナイザ回路１０の出力側へ切り換えるというものである。このように制御されたビデオスイッチ回路１２の出力はミキシング回路１７に供給される。なお、上記予め設定した基準値は外部から自在に値を変更可能とするものである。
【００２１】
次に、ミキシング回路１７は、ビデオスイッチ回路１２から供給された映像信号と３倍演算回路１６から供給されたオンスクリーン信号とを合成処理（１０ビット幅）して１／２倍演算回路１８に供給し、この１／２倍演算回路１８で合成信号の信号レベルを１／２倍（９ビット幅）してリミッタ回路１９に供給する。なお、本実施例においては、合成処理は加算処理で行うものである。リミッタ回路１９は、１／２倍された合成信号の信号レベルの上限をカットするためのものであり、本実施例ではリミッタ回路１９は信号レベルの上限をデータ値２００（約９０％ホワイト）に設定している。そして、リミッタ回路１９の出力（８ビット幅）は前述したビデオスイッチ回路２０の他方の入力に供給される。
【００２２】
ビデオスイッチ回路２０は、外部からの制御によってオンスクリーン信号を合成する範囲のみＯＮ（有効）してリミッタ回路１９からの合成信号出力を選択し、逆に範囲外のときはＯＦＦ（無効）してフレームシンクロナイザ回路１０の出力をそのまま出力する。そして、デジタルエンコーダ回路２１は、ビデオスイッチ回路２０から供給された映像信号をデジタルコンポジット信号又はデジタルコンポーネント信号に変換し出力する。
【００２３】
以上の構成によるオンスクリーン合成装置１００の動作について、図３の各信号波形を参照しながら説明する。同図において、各波形の例は水平１ライン分の信号を抽出したものである。映像信号ａはフレームシンクロナイザ回路１０の出力波形であり、オンスクリーン信号ｂはフレームシンクロナイザ回路１５の出力波形を模式的に表したものである。映像信号ａは、３／８倍演算回路１１、オンスクリーンデータ検出回路１３、及びビデオスイッチ回路１２にそれぞれ供給され、次のような処理によってビデオスイッチ回路１２の出力波形ｃを得る。つまり、オンスクリーンレベル検出回路１３は、映像信号ａ及びオンスクリーン信号ｂの各レベルを常に判定し、オンスクリーン信号ｂをトリガとしてその時点での映像信号ａのレベルが予めオンスクリーンデータレベル検出回路１３に設定した基準値よりも大きいと判定されると、ビデオスイッチ回路１２の入力を３／８倍演算回路１１の出力側に切り換え、映像信号ａのレベルが基準値以下に下がったと判定されると、ビデオスイッチ回路１２の入力をフレームシンクロナイザ回路１０の出力側に切り換える。このような処理によってビデオスイッチ出力信号ｃが得られる。
【００２４】
３倍演算出力信号ｄは３倍演算回路１６でオンスクリーン信号ｂの信号レベルを３倍に増幅したものである。これは、後段のミキシング回路部１７でミキシングした後に１／２倍演算回路１８で１／２倍してもオンスクリーンデータに一定以上の輝度レベルを確保させるためである。３倍×１／２倍＝１．５倍という倍率は、映像信号aにレベル変動が生じたとしてもオンスクリーンデータが一定以上の輝度レベルを確保するには十分である。
【００２５】
合成出力信号ｅは、ビデオスイッチ出力信号ｃと３倍演算出力信号ｄとをミキシング回路１７で合成した出力波形である。この合成出力信号ｅは、１／２倍演算回路１８に供給され１／２倍されて１／２倍出力信号ｆとなる。この１／２倍出力信号ｆは、映像信号ａに対して輝度信号レベルが１／２となるため従来方式と比較して一層オンスクリーン文字を認識しやすく、オンスクリーン文字のエッジノイズの影響を軽減させることができる。そして、この１／２倍出力信号ｆがリミッタ回路１９に供給されて信号レベルの上部がカットされたリミッタ出力信号ｇとなる。本実施例によるオンスクリーン合成表示例を図４に示す。
【００２６】
本実施例に係るオンスクリーン合成装置１００によれば、合成された信号波形であるリミッタ出力信号ｇの波形において、Ａは視覚的には文字アウトラインの幅であり、オンスクリーン文字は映像信号ａを１／２倍したものとの差分Ｂとして認識される。この差分Ｂは、映像信号ａを３／８倍演算回路１１を通すことによって大きく確保することができ、且つ文字アウトラインの境界部はＣの如く傾斜を大きくできるため輪郭がシャープになって見やすい。また、合成するデータを従来例のような固定データとせずに映像信号ａのレベルを３／８倍して合成させることにより、映像信号ａのレベルが変化しても文字周囲にジッタ等によるノイズの発生やにじみを抑制することができる。さらに、映像信号ａとオンスクリーン信号ｂとの輝度の差が小さいときは、積極的に輝度の差を大きくすることで、オンスクリーン表示が認識しやすくなるものである。
【実施例２】
【００２７】
前述した実施例１によれば、デジタル映像信号にオンスクリーン信号を合成すると、オンスクリーン部には必然的に色信号が含まれることとなる。特に、この色信号は文字アウトラインの境界部において顕著に見られるものであるが、視覚的には文字周囲に背景となる映像の色づきと色にじみが発生することとなるため違和感が生じる場合がある。本実施例では、この違和感を改善したオンスクリーン合成装置について概略構成を示した機能ブロックを図２に示して説明する。なお、同図においては、図１に示した構成と同一のものについては同一番号を付与して説明を省略する。
【００２８】
図２に示したように、本実施例に係るオンスクリーン合成装置２００と実施例１に係るオンスクリーン合成装置１００との構成上の相違点は、ビデオスイッチ回路２０の出力先にディレイ回路２３及びカラーミュート回路２４を追加したことである。このカラーミュート回路２４は、オンスクリーンデータレベル検出回路１３から供給される信号により制御される。具体的には、オンスクリーンデータレベル検出回路１３はデジタル映像信号及びオンスクリーン信号の各信号レベルを常時検出しているが、オンスクリーン信号が検出されるとカラーミュート回路２４をＯＮ（動作）させてディレイ回路２３を介して供給された映像信号から色信号のみを除去し、逆にオンスクリーン信号が検出されないときは、色信号の除去処理はせずに映像信号をそのまま通過させる。このような処理によって、オンスクリーン文字部の色成分は除去される。
【００２９】
次に、ディレイ回路２３について説明する。前述したとおり、色にじみは文字アウトラインの境界部で特に顕著に視認される。そこで、ディレイ回路２３によって水平ライン方向にオンスクリーン信号を所定時間分だけ遅延させるようにした。本実施例においては、水平方向に１ドット分に相当する時間を遅延させるようにした。以上により、オンスクリーン表示部分の色を消して文字周囲の色にじみを抑制することができ、本オンスクリーン合成装置２００によれば、実施例１に開示したオンスクリーン合成装置１００で合成したオンスクリーン文字よりも更に高品位なオンスクリーン文字を見やすく表示させることができる。
【００３０】
なお、前述した各実施例においては、基本的な最小バス幅を８ビットとして説明したが、このバス幅はこれに限定されるものではないことは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明に係るオンスクリーン合成装置は、デジタル映像信号処理を行う映像機器において、オンスクリーン信号をデジタル信号として合成して特に高品位なオンスクリーン文字を表示させる用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る実施例１におけるオンスクリーン合成装置１００の概略構成を示した機能ブロック図である。
【図２】本発明に係る実施例２におけるオンスクリーン合成装置２００の概略構成を示した機能ブロック図である。
【図３】オンスクリーン合成装置１００の各構成部における信号波形を示した図である。
【図４】本発明に係るオンスクリーン合成装置の実施例１におけるオンスクリーン合成表示例を示した図である。
【図５】従来のオンスクリーン合成装置５０１の概略構成を示した機能ブロック図である。
【図６】従来のオンスクリーン合成装置６０１の概略構成を示した機能ブロック図である。
【図７】従来のオンスクリーン合成装置６０１の各構成部における信号波形を示した図である。
【図８】従来のオンスクリーン合成装置におけるオンスクリーン合成表示例を示した図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  フレームシンクロナイザ回路
１１  ３／８倍演算回路
１２  ビデオスイッチ回路
１３  オンスクリーンデータ検出回路
１４  デジタルデコーダ回路
１５  フレームシンクロナイザ回路
１６  ３倍演算回路
１７  ミキシング回路
１８  １／２倍演算回路
１９  リミッタ回路
２０  ビデオスイッチ回路
２１  デジタルエンコーダ回路
【図１】
2006074170.tif 000003
【図２】
2006074170.tif 000004
【図３】
2006074170.tif 000005
【図４】
2006074170.tif 000006
【図５】
2006074170.tif 000007
【図６】
2006074170.tif 000008
【図７】
2006074170.tif 000009
【図８】
2006074170.tif 000010