(57)【要約】【課題】  比較的小容量のフレームメモリを用いて少ない演算量でフレーム同期処理を実行すること。【解決手段】  フレーム同期装置(1)は、時間的に連続する複数枚のフレーム画像からなる入力映像信号を一時的に蓄積するフレームメモリ(14)と、前記複数枚のフレーム画像の配列状態を検出する検出部(13B)と、前記フレームメモリから、前記配列状態に応じた順序で前記フレーム画像を出力映像信号として読み出すフレームメモリ制御部(13A)と、を備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
適応型フレーム同期装置であって、
時間的に連続する複数枚のフレーム画像からなる入力映像信号を一時的に蓄積するフレームメモリと、
前記複数枚のフレーム画像の配列状態を検出する検出部と、
前記フレームメモリから、前記配列状態に応じた順序で前記フレーム画像を出力映像信号として読み出すフレームメモリ制御部と、
を備えることを特徴とする適応型フレーム同期装置。
【請求項２】
請求項１記載の適応型フレーム同期装置であって、
前記入力映像信号は、各前記フレーム画像が第１フィールド画像と第２フィールド画像からなるプルダウン映像信号であり、
前記検出部が前記プルダウン映像信号の配列状態を検出したとき、前記フレームメモリ制御部は、前記プルダウン映像信号のうちの連続する２枚の前記第１フィールド画像の一方を飛び越し、且つ連続する２枚の前記第２フィールド画像の一方を飛び越す順序で前記フレーム画像を読み出すことを特徴とする適応型フレーム同期装置。
【請求項３】
請求項１記載の適応型フレーム同期装置であって、
前記入力映像信号は、各前記フレーム画像が第１フィールド画像と第２フィールド画像からなるプルダウン映像信号であり、
前記検出部が前記プルダウン映像信号の配列状態を検出したとき、前記フレームメモリ制御部は、前記プルダウン映像信号のうちの連続する２枚の前記第１フィールド画像以外の第１フィールド画像を繰り返し、且つ連続する２枚の前記第２フィールド画像以外の第２フィールド画像を繰り返す順序で前記フレーム画像を読み出すことを特徴とする適応型フレーム同期装置。
【請求項４】
請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の適応型フレーム同期装置であって、
前記入力映像信号は、各前記フレーム画像が第１フィールド画像と第２フィールド画像からなるインターレース映像信号であり、
前記検出部が前記インターレース映像信号の配列状態を検出し且つ異なるフレーム画像間で発生したシーンチェンジを検出したとき、前記フレームメモリ制御部は、当該シーンチェンジの直前または直後の連続する前記第１および第２フィールド画像を飛び越す順序で前記フレーム画像を読み出すことを特徴とする適応型フレーム同期装置。
【請求項５】
請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の適応型フレーム同期装置であって、
前記入力映像信号は、各前記フレーム画像が第１フィールド画像と第２フィールド画像からなるインターレース映像信号であり、
前記検出部が前記インターレース映像信号の配列状態を検出し且つ同一フレーム画像の前記第１および第２フィールド画像間で発生したシーンチェンジを検出したとき、前記フレームメモリ制御部は、当該第１および第２フィールド画像を飛び越す順序で前記フレーム画像を読み出すことを特徴とする適応型フレーム同期装置。
【請求項６】
請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の適応型フレーム同期装置であって、
前記入力映像信号は、各前記フレーム画像が第１フィールド画像と第２フィールド画像からなるインターレース映像信号であり、
前記検出部が前記インターレース映像信号の配列状態を検出し且つ異なるフレーム画像間で発生したフレームチェンジを検出したとき、前記フレームメモリ制御部は、当該シーンチェンジの直前または直後の前記第１および第２フィールド画像を繰り返す順序で前記フレーム画像を読み出すことを特徴とする適応型フレーム同期装置。
【請求項７】
請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の適応型フレーム同期装置であって、
前記入力映像信号は、各前記フレーム画像が第１フィールド画像と第２フィールド画像からなるインターレース映像信号であり、
前記検出部が前記インターレース映像信号の配列状態を検出し且つ同一フレーム画像の前記第１および第２フィールド画像間で発生したフレームチェンジを検出したとき、前記フレームメモリ制御部は、当該シーンチェンジの直前または直後において互いに異なるフレーム画像の前記第１および第２フィールド画像を繰り返す順序で前記フレーム画像を読み出すことを特徴とする適応型フレーム同期装置。
【請求項８】
請求項１から７のうちのいずれか１項に記載の適応型フレーム同期装置であって、
前記入力映像信号はプログレッシブ映像信号であり、
前記検出部が前記プログレッシブ映像信号の配列状態を検出したとき、前記フレームメモリ制御部はフレーム画像を飛び越す順序で前記フレーム画像を読み出すことを特徴とする適応型フレーム同期装置。
【請求項９】
請求項１から７のうちのいずれか１項に記載の適応型フレーム同期装置であって、
前記入力映像信号はプログレッシブ映像信号であり、
前記検出部が前記プログレッシブ映像信号の配列状態を検出したとき、前記フレームメモリ制御部はフレーム画像を繰り返す順序で前記フレーム画像を読み出すことを特徴とする適応型フレーム同期装置。
【請求項１０】
請求項１から９のうちのいずれか１項に記載の適応型フレーム同期装置であって、
前記入力映像信号に同期した入力オーディオ信号を一時的に蓄積するオーディオメモリと、
前記オーディオメモリから、前記出力映像信号と同期するように前記オーディオ信号を読み出して出力するオーディオメモリ制御部と、
をさらに備えることを特徴とする適応型フレーム同期装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力映像信号のフォーマットなどを変換するフレーム同期技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）方式に準拠するアナログ映像信号には水平同期信号と垂直同期信号が重畳されている。それら水平／垂直同期信号の位相は、ディスプレイ装置内部で生成される同期信号の位相とずれていたり、両者間で同期周波数が異なる場合がある。かかる場合に対処すべく、ディスプレイ装置は、外部から入力するアナログ映像信号をＡ／Ｄ変換した後にフレームメモリに一旦バッファリングし、装置内部の同期信号に同期させた映像信号をフレームメモリから読み出すフレーム同期回路を搭載している。
【０００３】
また、ディスプレイ装置では、インターレース映像信号やプログレッシブ映像信号などの種々のフォーマットの信号が採用されており、ディスプレイ装置の中には、入力映像信号を内部フォーマットの信号に変換するフォーマット変換装置を搭載している装置が存在する。この種のフォーマット変換装置も前述のフレーム同期回路を搭載している。たとえば、特許文献１（特開２００１−３０９２０２号公報）に記載のフレーム同期回路（フレームシンクロナイザ）は、映像の動きのぎこちなさを解消するために、映像のシーンチェンジまたは動きベクトルを検出し、シーンチェンジまたは動きベクトルに基づいてフレーム画像の内挿補間または外挿補間を行っている。しかしながら、特許文献１記載のフレーム同期方法では、フレーム画像の内挿補間または外挿補間を行うために大容量のフレームメモリが必要となり、その演算量も多く、回路構成が大規模になりやすいという問題がある。
【特許文献１】特開２００１−３０９２０２号公報（第００１６〜００１８段落，図３など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上の問題などに鑑みて本発明の主目的は、比較的小容量のフレームメモリを用いて少ない演算量でフレーム同期処理を実行することができ、しかも高画質の出力映像を生成し得るフレーム同期装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成すべく、請求項１記載の発明は、適応型フレーム同期装置であって、時間的に連続する複数枚のフレーム画像からなる入力映像信号を一時的に蓄積するフレームメモリと、前記複数枚のフレーム画像の配列状態を検出する検出部と、前記フレームメモリから、前記配列状態に応じた順序で前記フレーム画像を出力映像信号として読み出すフレームメモリ制御部と、を備えることを特徴としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る種々の実施例について説明する。
【０００７】
図１は、本発明に係るフレーム同期装置の構成を概略的に示すブロック図である。フレーム同期装置１は、映像信号処理部１０，同期分離部１１，映像用Ａ／Ｄ変換器１２、フレーム同期部１３，フレームメモリ１４および映像出力部２０Ａを備え、さらに、オーディオ信号処理部１５，オーディオ用Ａ／Ｄ変換器１６，オーディオメモリ１７およびオーディオ出力部２０Ｂを備えている。クロック生成部１８は、フレーム同期部１３の動作クロックを生成し供給する回路である。
【０００８】
映像信号処理部１０は、外部から入力した映像コンポジット信号から映像信号を抽出し、映像信号からノイズなどを除去したアナログ映像信号をＡ／Ｄ変換器１２に出力する。Ａ／Ｄ変換器１２は、入力アナログ映像信号をＡ／Ｄ変換してデジタル映像信号を生成しこれをフレーム同期部１３に出力する。同期分離部１１は、外部から入力した映像コンポジット信号から水平／垂直同期信号Ａsyncを分離しこれをフレーム同期部１３に供給している。
【０００９】
フレーム同期部１３は、フレームメモリ制御部１３Ａ，検出部１３Ｂ，オーディオメモリ制御部１３Ｃを備えている。フレーム同期部１３は、制御プログラムなどを記録する不揮発性メモリ，マイクロプロセッサ，ＲＡＭ，内部バス，入出力インターフェースなどを備えた集積回路である。フレームメモリ制御部１３Ａ、検出部１３Ｂおよびオーディオメモリ制御部１３Ｃは、ハードウェアで構成されてもよいし、あるいは、前記マイクロプロセッサで実行されるプログラムまたは一連の命令群で構成されてもよい。
【００１０】
フレームメモリ１４は、データの書き込みと読み出しを同時並行に実行し得る２ポートメモリである。フレームメモリ制御部１３Ａは、Ａ／Ｄ変換器１２からの入力映像信号をフレームメモリ１４に書き込むと同時に、フレームメモリ１４から映像信号を読み出してこれを映像出力部２０Ａに出力することができる。フレーム同期部１３に入力した映像信号は、フレームメモリ制御部１３Ａにより、フレームメモリ１４に一旦蓄積された後に所定の順序で読み出され出力される。
【００１１】
入力映像信号は、時間的に連続する複数枚のフレーム画像で構成されている。図２は、各種入力映像信号の配列を概略的に示す図である。図２（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、インターレース映像信号，プログレッシブ映像信号およびプルダウン映像信号を示している。インターレース映像信号では、各フレーム画像が、奇数番目ラインの画素データからなるトップフィールド画像と、偶数番目ラインの画素データからなるボトムフィールド画像とで構成されている。図２（Ａ）では、時間軸に沿って、トップフィールド画像１ｔ，２ｔ，３ｔ，４ｔ，…と、ボトムフィールド画像１ｂ，２ｂ，３ｂ，４ｂ，…とが交互に配列している。
【００１２】
また、プログレッシブ映像信号では、フレーム画像がトップフィールド画像とボトムフィールド画像とに分離せずに配列している。図２（Ｂ）は、説明の便宜上、各フレーム画像を、トップフィールド画像１ｔ，２ｔ，３ｔ，４ｔ，…と、ボトムフィールド画像１ｂ，２ｂ，３ｂ，４ｂ，…とに分離して表示している。
【００１３】
また、プルダウン映像信号は、映画のフィルム映像をビデオ信号に変換する３：２プルダウン技術により生成される映像信号である。３：２プルダウンとは、２４コマ／秒のフィルム映像信号を約６０フィールド画像／秒のインターレース映像信号に変換することを意味する。よって、図２（Ｃ）に示すように、５枚のフィールド画像に１枚の周期で、同一極性のフィールド画像を繰り返すことでプルダウン映像信号が構成される。図２（Ｃ）では、トップフィールド画像２ｔとボトムフィールド画像４ｂとが繰り返されている。
【００１４】
検出部１３Ｂは、入力映像信号のフィールド画像の配列状態を検出することで、入力映像信号が、上記インターレース映像信号，プログレッシブ映像信号またはプルダウン映像信号のいずれかであるかを判定する機能を有している。また、検出部１３Ｂは、フレーム画像間の相関を演算し、フレーム画像間の相関が閾値よりも小さくなる点をシーンチェンジとして検出する機能を有している。
【００１５】
外部から入力したオーディオ信号は、オーディオ信号処理部１５で処理された後に、Ａ／Ｄ変換器１６でＡ／Ｄ変換された後、フレーム同期部１３に入力する。オーディオメモリ１７は、データの書き込みと読み出しを同時並行に実行し得る２ポートメモリである。オーディオメモリ制御部１３Ｃは、Ａ／Ｄ変換器１６からの入力オーディオ信号をオーディオメモリ１７に書き込むと同時に、オーディオメモリ１７からオーディオ信号を読み出してこれをオーディオ出力部２０Ｂに出力する。
【００１６】
以上の構成を有するフレーム同期装置１の動作例を以下に説明する。図３は、本実施例の適応型フレーム同期処理の手順を概略的に示すフローチャートである。図３を参照すると、ステップＳ１では、フレームメモリ制御部１３Ａがフレームメモリ１４のデータ蓄積量が閾値を超えたか否かを判定し、データ蓄積量が閾値を超えたと判定する迄待機している。図４に、フレームメモリ１４のデータ蓄積量と経過時間（ｔ）との関係を示す。フレームメモリ１４のデータ蓄積量は、経過時間ｔとともに次第に上昇し、上限値Ｑ1 の６０％〜７０％程度の閾値を超えた時点ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 でフレームメモリ１４から映像信号が読み出されることとなる。
【００１７】
フレームメモリ制御部１３Ａがデータ蓄積量が閾値を超えたと判定したとき、検出部１３Ｂは、入力映像信号の配列状態とシーンチェンジとを検出する入力映像信号状態認識処理を実行する（ステップＳ２）。次いで、検出部１３Ｂは、入力映像信号の配列状態がプルダウン映像信号のそれか否かを判定し（ステップＳ３）、否と判定した場合は、ステップＳ４に処理を移行させる。一方、検出部１３Ｂが入力映像信号がプルダウン映像信号であると判定した場合は、フレームメモリ制御部１３Ａがプルダウン適応処理を実行する（ステップＳ５）。図５および図６は、プルダウン適応処理を説明するための図である。各図（Ａ）は、入力映像信号のフレーム画像群を、各図（Ｂ）は、出力映像信号のフレーム画像群をそれぞれ示している。
【００１８】
入力プルダウン映像信号からフレーム画像を削除する場合は、図５に示すように、フレームメモリ制御部１３Ａは、入力プルダウン映像信号のフィールド画像１ｔ，１ｂ，２ｔ，２ｂ，３ｔ，３ｂ，…のうち、連続する２枚のトップフィールド画像２ｔ，２ｔの一方を飛び越し、且つ、連続する２枚のボトムフィールド画像４ｂ，４ｂの一方を飛び越す順序でフィールド画像を読み出して出力する。
【００１９】
一方、入力プルダウン映像信号にフレーム画像を追加する場合は、図６に示すように、フレームメモリ制御部１３Ａは、入力プルダウン映像信号のフィールド画像１ｔ，１ｂ，２ｔ，２ｂ，３ｔ，３ｂ，…のうち、連続する２枚のトップフィールド画像２ｔ，２ｔ以外のトップフィールド画像３ｔを繰り返し、且つ、連続する２枚のボトムフィールド画像４ｂ，４ｂ以外のボトムフィールド画像３ｂを繰り返す順序でフィールド画像を読み出して出力する。
【００２０】
なお、図７（Ａ）に示すように、境界線で示すタイミングでトップフィールド画像２ｔとボトムフィールド画像３ｂを繰り返すと、図７（Ｂ）に示すように、同じトップフィールド画像２ｔ，２ｔ，２ｔが３枚連続し、同じボトムフィールド画像３ｂ，３ｂが２枚連続するため、出力映像信号の画像が不自然になり画質が低下してしまう。図６に示す順序でフィールド画像を読み出すことで、画質低下を防止することが可能である。
【００２１】
以上のプルダウン適応処理（ステップＳ５）が終了した後は、上記ステップＳ１以後の処理が繰り返し実行される。
【００２２】
一方、ステップＳ４では、検出部１３Ｂが入力映像信号をインターレース映像信号か否かを判定し、否と判定した場合は、入力映像信号をプログレッシブ映像信号であると判定してステップＳ７に処理を移行させる。他方、検出部１３Ｂが入力映像信号をインターレース映像信号であると判定した場合は、フレームメモリ制御部１３Ａはインターレース適応処理を実行する（ステップＳ６）。図８〜図１１は、インターレース適応処理を説明するための図である。各図（Ａ）は、入力映像信号のフレーム画像群を、各図（Ｂ）は、出力映像信号のフレーム画像群をそれぞれ示している。
【００２３】
図８および図９は、入力インターレース映像信号からフレーム画像を削除する場合の処理を示している。図８（Ａ）に示すように、検出部１３Ｂがインターレース映像信号の配列状態を検出し且つ異なるフレーム画像間で発生したシーンチェンジを検出したとき、図８（Ｂ）に示すように、フレームメモリ制御部１３Ａは、当該シーンチェンジの直前の同一フレーム画像のトップおよびボトムフィールド画像２ｔ，２ｂを飛び越す順序でフィールド画像を読み出す。あるいは、図８（Ｃ）に示すように、フレームメモリ制御部１３Ａは、当該シーンチェンジの直後の同一フレーム画像のトップおよびボトムフィールド画像３ｔ，３ｂを飛び越す順序でフィールド画像を読み出してもよい。
【００２４】
また、図９（Ａ）に示すように、検出部１３Ｂがインターレース映像信号の配列状態を検出し且つ同一フレーム画像のトップおよびボトムフィールド画像２ｔ，２ｂ間で発生したシーンチェンジを検出したとき、図９（Ｂ）に示すように、フレームメモリ制御部１３Ａは、当該トップおよびボトムフィールド画像２ｔ，２ｂを飛び越す順序でフィールド画像を読み出す。
【００２５】
次に、図１０および図１１は、入力インターレース映像信号にフレーム画像を追加する場合の処理を示している。図１０（Ａ）に示すように、検出部１３Ｂがインターレース映像信号の配列状態を検出し且つ異なるフレーム画像間で発生したフレームチェンジを検出したとき、図１０（Ｂ）に示すように、フレームメモリ制御部１３Ａは、当該シーンチェンジの直前のトップおよびボトムフィールド画像２ｔ，２ｂを繰り返す順序でフィールド画像を読み出す。あるいは、図１０（Ｃ）に示すように、フレームメモリ制御部１３Ａは、当該シーンチェンジの直後のトップおよびボトムフィールド画像３ｔ，３ｂを繰り返す順序でフィールド画像を読み出してもよい。
【００２６】
また、図１１（Ａ）に示すように、検出部１３Ｂがインターレース映像信号の配列状態を検出し且つ同一フレーム画像のトップおよびボトムフィールド２ｔ，２ｂ間で発生したフレームチェンジを検出したとき、図１１（Ｂ）に示すように、フレームメモリ制御部１３Ａは、当該シーンチェンジの直前において互いに異なるフレーム画像のトップおよびボトムフィールド画像１ｂ，２ｔを繰り返す順序でフィールド画像を読み出す。あるいは、図１１（Ｃ）に示すように、フレームメモリ制御部１３Ａは、当該シーンチェンジの直後において互いに異なるフレーム画像のトップおよびボトムフィールド画像２ｂ，３ｔを繰り返す順序でフィールド画像を読み出してもよい。
【００２７】
以上のインターレース適応処理（ステップＳ６）が終了した後は、上記ステップＳ１以後の処理が繰り返し実行される。
【００２８】
なお、上記インターレース適応処理（ステップＳ６）および上記プルダウン適応処理（ステップＳ５）において、検出部１３Ｂがシーンチェンジを検出しない場合は、フレームメモリ制御部１３Ａは、任意のトップフィールド画像とボトムフィールド画像を飛び越しまたは繰り返す順序でフィールド画像を読み出せばよい。
【００２９】
一方、ステップＳ７では、フレームメモリ制御部１３Ａは、プログレッシブ適応処理を実行する。すなわち、シーンチェンジの有無に関係無く、フレームメモリ制御部１３Ａはフレーム画像を飛び越すまたは繰り返す順序でフレーム画像を読み出すこととなる。以上のプログレッシブ適応処理（ステップＳ７）が終了した後は、上記ステップＳ１以後の処理が繰り返し実行される。
【００３０】
上記の通り、本実施例のフレーム同期装置１によれば、フレームメモリ制御部１３Ａは、入力映像信号の配列状態とシーンチェンジの発生するタイミングとに応じて適応的にフレーム画像またはフィールド画像を繰り返しまたは飛び越すように制御するため、上記特許文献１に記載されるフレーム同期回路のように、大容量のフレームメモリを必要とせず、少ない演算量で高画質の出力映像信号を生成することが可能である。
【００３１】
次に、オーディオメモリ制御部１３Ｃによる同期処理について説明する。オーディオメモリ制御部１３Ｃは、オーディオメモリ１７から、出力映像信号と同期するようにオーディオ信号を読み出しこれをオーディオ出力部２０Ｂを介して出力する。なお、オーディオ信号をオーディオメモリ１７にバッファリングする代わりに、一連のオーディオ信号の中に無音部分を挿入したり、一連のオーディオ信号の一部を削除したりしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係るフレーム同期装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】各種入力映像信号の配列を概略的に示す図である。
【図３】適応型フレーム同期処理の手順を概略的に示すフローチャートである。
【図４】フレームメモリ１４のデータ蓄積量と経過時間（ｔ）との関係を示す図である。
【図５】プルダウン適応処理を説明するための図である。
【図６】プルダウン適応処理を説明するための図である。
【図７】フィールド画像の読み出し順序の一例を示す図である。
【図８】インターレース適応処理を説明するための図である。
【図９】インターレース適応処理を説明するための図である。
【図１０】インターレース適応処理を説明するための図である。
【図１１】インターレース適応処理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  フレーム同期装置
１０  映像信号処理部
１１  同期分離部
１２，１６  Ａ／Ｄ変換器
１３  フレーム同期部
１３Ａ  フレームメモリ制御部
１３Ｂ  検出部
１３Ｃ  オーディオメモリ制御部
１４  フレームメモリ
１５  オーディオ信号処理部
１７  オーディオメモリ
１８  クロック生成部
２０Ａ  映像出力部
２０Ｂ  オーディオ出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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