JP3959425B2 - 受信装置及び表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、映像を画面に違和感なく表示させることができる映像圧縮拡大装置に関する。

高品位テレビの試験放送が１９９１年より始まり、画面のアスペクト比が１６
：９の受信機も家庭用としての普及が始まりつつある。画面のアスペクト比が１
６：９の受信機は、従来放送との整合性をとることが普及の重要なポイントであ
り、従来放送のアスペクト比をいかに１６：９に変換するかが大きな課題となっ
ている。さらに、最近のパッケージソフト等に多数存在する映画サイズ、即ち、
映像の上下に黒帯が付いて全体のアスペクト比が４：３である、いわゆるレター
ボックスの映像（映像のアスペクト比は様々である）は、画面のアスペクト比が
１６：９の表示装置に映した場合、垂直方向に拡大することによって１６：９に
近いアスペクト比を得ることができるため、垂直方向への拡大も必須の技術とな
っている。

例えば、特開平１−１９４７８４号公報では、ラインメモリの書き込み周波数
と読みだし周波数を変えることによって映像を水平方向に圧縮し、アスペクト比
が１６：９の画面の中にアスペクト比が４：３の映像をはめ込む方法と、偏向回
路の出力振幅を変化させることによって映像を垂直方向に拡大し、上下の映像の
一部分を切って表示する方法とを併用する方式が開示されている。

また、特開平３−１１８９１号公報では、映像の垂直方向の拡大をディジタル
信号処理で行う技術が開示されている。図２に、ディジタル信号処理によって走
査線を補間し、映像を垂直方向に拡大する、この既提案例における構成を示す。

図２において、２０１、２０２はディジタル化された映像信号の入力端子と出
力端子、２０３は少なくとも１２０ライン程度の容量を持ったメモリ、２０４は
１ラインメモリ、２０５、２０６は入力信号を係数倍するＲＯＭテーブル、２０
７は加算器、２０８はメモリ２０３の制御信号の入力端子、２０９はＲＯＭ２０
５，２０６のテーブルを切り換える制御信号の入力端子である。

この既提案例では、メモリ２０３は、入力端子２０８からの制御信号に従って
、あらかじめ定められたライン周期で同一ラインを再度読み出すよう制御される
。１ラインメモリ２０４で１ライン映像信号を遅延した結果、ＲＯＭ２０５、２
０６には上下２ラインの走査線信号が供給され、入力端子２０９からの制御信号
によって選択されたＲＯＭテーブルにおける係数が乗ぜられ、加算器２０７より
正しい走査線の重心を持った信号を得ることができる。

この様にして得られた拡大映像は、順次走査の信号では、偏向回路の出力振幅
を変化させることによって拡大した場合に比べて、走査線の間隔が変化しないた
め、大画面の表示装置においても高画質な映像を得ることができる。

この様に、アスペクト比が４：３の映像を、アスペクト比が１６：９の画面に
表示させるために、様々な工夫が為されていた。

特開平１−１９４７８４号公報 特開平３−１１８９１号公報

上記した２つの既提案例は、それぞれ、アスペクト比が４：３の映像を、アス
ペクト比が１６：９の画面に表示させる方式としては優れている。しかしながら
、最近のパッケージソフトに多く見られる映画ソフトのレターボックスの映像に
は、様々なアスペクト比を持ったものが存在し、これらを、画面のアスペクト比
が１６：９である表示装置にとって最適な大きさに合わせることは困難になって
いる。

また、大半を占めるアスペクト比が４：３の映像を圧縮して表示する方法につ
いては、特に、プロジェクションタイプの表示装置において、画面が焼き付く恐
れもある。

本発明の目的は、映像を画面に違和感なく表示させるための受信装置を提供することである。

上記課題を解決するため、例えば、映像信号を入力して表示部に出力する受信装置であって、映像信号が入力される入力手段と、 前記入力手段に入力された映像信号が表示された場合の表示位置に対応した拡大率ルックアップテーブルを用いてを決定するデータ参照型の拡大率決定手段と、前記拡大率決定手段を用いて、前記入力された映像信号の垂直方向及び／または水平方向に連続的に映像を拡大させることにより、前記映像信号を前記表示部の所定のアスペクト比に合うように前記映像信号を制御する手段と、を備えるように構成すればよい。

以上説明したように、本発明によれば、映像を画面に違和感なく表示させるための受信装置を提供することができる。

以下に、本発明の最良の実施形態を記載する。同一番号・記号は同一構成を意味するものとする。

本発明の一実施例を図１に示す。図１において、１０１はディジタル化した映
像信号の入力端子、１０２は映像信号の出力端子、１０３はフィールドメモリ、
１０４は垂直補間拡大回路、１０５は１ラインメモリ、１０６は垂直補間回路、
１０７は水平補間拡大回路、１０８は画素遅延回路、１０９は水平補間回路、１
１０は垂直拡大制御回路、１１１はメモリ制御回路、１１２は垂直補間係数発生
回路、１１３は水平拡大制御回路、１１４は画像遅延制御回路、１１５は水平補
間係数発生回路、１１６は第１の遅延回路、１１７は第２の遅延回路、１１８は
書き込みクロックの入力端子、１１９は読みだしクロック発生回路、１２０は垂
直拡大率設定値の入力端子、１２１は水平拡大率設定値の入力端子、１２２はメ
モリ制御信号の合成回路である。

図１において、入力端子１０１から入力された映像信号は、入力端子１１８か
らの書き込みクロックによってラインごとに管理され、順次フィールドメモリ１
０３に書き込まれる。クロック発生回路１１９は、入力された書き込みクロック
の約４／３倍の周波数を持つ読みだしクロックを発生し、合成回路１２２を通し
てフィールドメモリ１０３に供給する。従って、映像が水平方向に圧縮された映
像信号がフィールドメモリ１０３より読みだされることとなる。垂直拡大制御回
路１１０は、拡大率に応じたライン周期でフィールドメモリ１０３から映像信号
を読みだすよう、合成回路１２２を介して制御する。また、同様の周期で垂直拡
大回路１０４に含まれる１ラインメモリ１０５の書き込みを停止させ、フィール
ドメモリ１０３の出力信号のライン遅延出力を得る。この様子を図３に示す。

図３は垂直方向に４／３倍に拡大する場合の走査線の様子を示す説明図である
。（ｂ）はフィールドメモリ１０３の出力信号であり、メモリ制御回路１１１に
よるラインリセット（ａ）のタイミングで同一走査線が繰返し読みだされる。（
ｃ）は１ラインメモリ１０５の書き込み禁止制御信号でラインリセット（ａ）の
１ライン前で書き込みを停止させ、１ラインメモリ１０５の出力信号（ｄ）を得
る。この結果、垂直補間回路１０６には上下２つの走査線の信号が供給されるこ
ととなる。すなわち、(ｂ）と（ｄ）は必ず隣合わせの走査線の信号となる。

垂直補間回路１０６では、垂直拡大制御回路１１０からの制御信号にしたがっ
て、補間演算（ｅ）により走査線信号を作成する。

図４に、垂直拡大制御回路１１０の構成を示す。図４において、１２０は拡大
率に応じて決められた拡大設定値の入力端子、４０２は補間係数の出力端子、４
０３はメモリ制御信号の出力端子、４０４は１ライン周期のパルスの入力端子、
４０５は補間係数と入力端子１２０から入力された拡大設定値を加算する加算器
、４０６は加算器４０５の出力信号のラッチ回路、４０７は加算器４０５の桁上
がり信号のラッチ回路である。

この構成例は、出力される補間係数の精度を８ビットとしたものである。拡大
設定値とフィードバックされた補間係数を、入力端子４０４から入力されるパル
スに従って加算器４０５で繰り返し加算することにより、各ラインにおける新た
な補間係数が順次得られる。また、この時、加算器４０５の桁上がり信号は、フ
ィールドメモリ１０３で同一ラインを繰り返し読みだすためのメモリ制御信号と
なる。拡大率の設定値ｘと実際の拡大率ｚの関係は８ビットのシステムの場合、
次の式で表すことができる。

（数１）
ｚ＝２５６／（２５６−ｘ）
上式から判るようにビット精度をあげることによって、理論的には任意の拡大
率を得ることができる。

一方、垂直補間回路１０６によって得られた走査線は、図３（ｆ）に示す入力
映像信号（入力端子１０１から入力された映像信号）に対して（ｇ）の位置に重
心がある信号となる。これを実際の走査線の位置（ｈ）に表示することで、映像
が垂直方向に拡大された映像信号が得られる。

水平方向の拡大も垂直方向の拡大と同様の構成で行なうことができる。水平拡
大制御回路１１３で生成した遅延制御信号は合成回路１２２を通してフィールド
メモリ１０３に供給される。フィールドメモリ１０３では、遅延制御信号に従っ
て、拡大倍に応じた周期で同一画素を再度読みだす制御を行ない、映像が水平方
向に拡大された映像信号を得る。さらに、水平拡大回路１０７では、水平拡大制
御回路１１３からの制御信号にしたがって水平補間を行なって、映像が水平方向
に拡大され、かつ重心のそろった映像信号を得る。遅延回路１１６、１１７は、
フィールドメモリ１０３の制御と画素遅延回路１０８、水平補間回路１０９との
遅延時間調整のために、挿入される。

この様に、本実施例では、フィールドメモリ１０３と１ラインメモリ１０５等
を用いることによって、アスペクト比が４：３の映像をアスペクト比が１６：９
の画面に表示させるために映像を水平方向に一旦圧縮し、同時に、映像を垂直方
向及び水平方向に任意の大きさに拡大することが、簡単な回路構成で実現できる
。例えば、フィールドメモリとして日立製のフィールドメモリＨＭ５３０２８１
を用いれば、ラインリセット機能を用いて同一ラインを繰り返し読みだすことが
でき、制御が簡単になる。

図５に、本発明の他の実施例を示す。図５において、５０１はフィールドメモ
リ１０３の制御信号を遅延する遅延回路、５０２は補間係数の遅延回路であり、
その他の構成要素は図１の実施例と同じである。本実施例は、水平拡大回路１０
７で水平方向の拡大を行なった後に、垂直拡大回路１０４で垂直方向の拡大を行
なっている点が、図１の実施例の構成と異なっている。回路の動作は図１の実施
例と同様である。

本実施例では遅延回路１１６、１１７の遅延量が図１の実施例に比べて極めて
小さく、回路規模を削減できる効果がある。遅延回路５０１、５０２はライン単
位で制御するため、垂直拡大制御回路１１０の制御信号発生タイミングを考慮す
ることによって、ほとんど遅延を行なう必要は無くなる。すなわち、本実施例の
構成を採ることによって、さらに小さな回路規模で任意の圧縮，拡大が可能な回
路を提供することができる。

図６に、本発明の別の実施例を示す。図６において、６０１は水平拡大制御回
路１１３と同様の構成を成す第２の水平拡大制御回路であり、その他は図１の実
施例と同じである。本実施例は、水平拡大制御回路１１３の他に同様の働きをす
る第２の水平拡大制御回路６０１を備えていることが、図１の実施例と異なる。
回路の動作は図１の実施例と同様である。

第１の水平拡大制御回路１１３は、入力端子１２１より与えられた拡大設定値
に従ってフィールドメモリ１０３を制御し、映像が水平方向に拡大された映像信
号を得る。第２の水平拡大制御回路６０１は、第１の水平拡大制御回路１１３の
リセットタイミングに対して、フィールドメモリ１０３と水平補間拡大回路１０
７との間の遅延時間差を持ってリセットし、水平補間拡大回路１０７中の画素遅
延回路１０８を制御する遅延制御信号と、水平補間回路１０９を制御する係数値
を供給する。この結果、図１の実施例で必要となった遅延回路１１６、１１７が
不必要となる。従って、回路の遅延時間を考慮し、図１の遅延回路１１６、１１
７と図６の第２の水平拡大制御回路６０１のうち、回路規模の小さい方の実施例
を選択することによって、最適な回路を構成することができる。

前述の実施例では、垂直拡大制御回路１１０と水平拡大制御回路１１３によっ
て、映像全体を垂直方向、水平方向とも任意の大きさに圧縮，拡大することがで
きた。これは、現行方式の映像信号による映像のうち、レターボックスタイプの
映画のような横長の映像をアスペクト比が１６：９の画面を持った表示装置に映
す際、無信号の黒帯部分を少なくするうえで大きな効果があった。しかしながら
、通常のアスペクト比が４：３の映像では、拡大することによって画面からはみ
出し、見えなくなってしまう部分も大きい。さらには、レターボックスの映像に
おいても、そのサイズによっては、拡大した場合に、上下のサイズを合わせるこ
とによって左右の映像が見えなくなったり、左右のサイズを合わせることによっ
て上下に黒帯の部分が残ったりして、違和感を与えることがあった。また、黒帯
の部分は画面の焼き付きを起こすという問題点も指摘されている。

そこで、この様な問題点を解決した実施例を、図７を用いて説明する。すなわち、本実施例は、前述の実施例における垂直拡大制御回路１１０，水平拡大制御回路１１３を改良したものであり、図７はそのうち、垂直拡大制御回路１１０の構成を示すブロック図である。

図７において、７０１は画面のライン数をカウントする垂直カウンタ、７０２
はある関数に従って垂直カウンタ７０１の値を変換する数値変換器、その他は図
４の構成例と同じである。本実施例によれば、図４の構成例で示した入力端子１
２０からの拡大率の設定値が、画面の位置によって数値変換器７０２の設定にし
たがい自由に変換できるため、映像における任意の位置を任意の倍率で拡大する
ことができる。数値変換器７０２は簡単な関数であれば論理回路で構成すること
ができる。また、複雑な関数においてはＲＯＭ等を用いたルックアップテーブル
方式を採っても良い。この実施例の使用例を図８に示す。

図８（ａ）は、現行方式の映像信号による映像を水平方向に圧縮して、アスペ
クト比が１６：９の画面に表示したものである。この映像は、横長のレターボッ
クスタイプのもので、そのアスペクト比はほぼ２：１のものを想定しており、圧
縮前における全体（映像及び黒帯の部分）のアスペクト比は４：３である。（ｂ
）は（ａ）を垂直方向，水平方向とも４／３倍に拡大したものであり、１６：９
の画面では映像の水平方向の大きさがほぼ合致する。しかしながら、前述のよう
にこの場合には上下に黒帯の部分が多少残ってしまい違和感を生ずる画面となる
。

（ｃ）は図７に示す数値変換器７０２における関数を示したものである。縦軸
は垂直カウンタ７０１の値であり、横軸は拡大率を示している。この関数は画面
の中央付近で４／３倍の拡大率を与え、画面上下の端部で拡大率を大きくし、垂
直方向の平均拡大率を３／２倍としたものである。この様な関数を数値変換器７
０２において定義することにより、（ｄ）に示すように黒帯が無く、アスペクト
比が１６：９の画面に収まった映像を提供することができる。この時、画面の中
央部分では、水平と垂直方向の拡大率が一致しているため、正しい真円率で表示
しており、真円率が変化しているのは画面の端部のみであるので、映像としての
違和感はほとんど無くなる。

一方、（ｅ）は、垂直方向，水平方向とも３／２倍に拡大した場合であり、垂
直方向のサイズはアスペクト比が１６：９の画面に一致するが、水平方向は映像
の欠ける部分が生じてしまう。この場合には、水平拡大制御回路１１３に関して
前述の数値変換器７０２の概念を導入する。数値変換器７０２の入力信号は水平
カウンタ（図示せず）のカウント値となり、拡大率を決める関数は（ｆ）のよう
に画面の水平方向の両端で拡大率が小さくなるものを選択する。この時、水平方
向の平均拡大率が４／３倍となるように設定すると、（ｇ）に示すようにアスペ
クト比が１６：９の画面に全ての映像が収まるようにすることができる。この場
合も（ｄ）と同様に映像に歪が発生するのは水平方向の両端だけであり、ほとん
ど違和感は無い映像となる。

この様に、本実施例では、図７に示す数値変換器７０２を導入して、図１に示
したような映像を任意の大きさに拡大できる回路と組み合わせることによって、
映像を部分的に圧縮，拡大することができるので、アスペクト比が１６：９の画
面に、アスペクト比が４：３の映像や、レターボックスの映像を違和感無く表示
させることが可能となる。

図９に、本発明のさらに別の実施例を示す。図９において、９０１は映像信号
の入力端子、９０２はアスペクト比が４：３の画面を持つディスプレイ、９０３
は入力映像信号にＹ／Ｃ分離等の信号処理を行なってディスプレイ９０２へ供給
する映像処理回路、９０４は映像信号から同期信号を取り出す同期処理回路、９
０５は映像信号の拡大圧縮率を設定するモード設定回路、９０６は同期処理回路
９０４の出力信号からモード設定回路９０５の指定するモードにしたがいディス
プレイ９０２を駆動するための垂直偏向電流を出力する垂直偏向回路、９０７は
同期処理回路９０４の出力信号からモード設定回路９０５の指定するモードにし
たがいディスプレイ９０２を駆動するための水平偏向電流を出力する水平偏向回
路、９０８、９０９は垂直偏向回路９０６と水平偏向回路９０７の偏向電流出力
に補正を加える第１、第２の偏向電流補正回路、９１０は高圧発生回路である。

本実施例では、映像の部分的な圧縮，拡大を偏向回路及び偏向電流補正回路に
よって行なっている点が前述の実施例と異なる。垂直偏向回路９０６は同期処理
回路９０４からの垂直パルスにしたがって、ディスプレイ９０２を駆動する垂直
ののこぎり波を発生する。同様に、水平偏向回路９０７は同期処理回路９０４か
らの水平パルスにしたがって、ディスプレイ９０２を駆動する水平ののこぎり波
を発生する。この時、垂直偏向回路９０６、水平偏向回路９０７は、モード設定
回路９０５により設定されたモードによって、発生するのこぎり波の傾きと位相
をそれぞれ変える。したがって、映像は垂直方向，水平方向に全体的に拡大され
る。

一方、第１の偏向電流補正回路９０８は垂直偏向回路９０６に、また、第２の
偏向電流補正回路９０９は水平偏向回路９０７に、それぞれ補正を加え、のこぎ
り波に部分的な歪を与える。この補正により、のこぎり波の傾きが部分的に変化
し、映像は画面の場所ごとに拡大圧縮率が変わることとなる。

本実施例は、アスペクト比が４：３の画面にレターボックス形式の映像を表示
する場合に特に有効である。この実施例の使用例を図１０に示す。

図１０（ａ）は、アスペクト比が４：３の画面にレターボックス形式の映像を
表示したものである。レターボックス映像は、第２世代のＥＤＴＶ方式で取り入
れられる方法で、今後普及することが予想される。第２世代のＥＤＴＶでは、上
下の無画部に高精細情報が挿入されるため、アスペクト比が４：３の画面上では
多少不自然さが残ると考えられる。（ｂ）は、垂直偏向回路９０６と水平偏向回
路９０７を用いて映像を垂直方向，水平方向に全体的に拡大し、無画部の領域を
減らす工夫を施したものである。しかしながら、左右両端に見えなくなる部分が
存在するため問題が残る。（ｃ）は第２の偏向電流補正回路９０９を用いて、水
平ののこぎり波の傾きを左右両端で小さくして映像を圧縮し、第１の偏向電流補
正回路９０８を用いて、垂直ののこぎり波の傾きを上下両端で大きくして映像を
拡大したものである。したがって、必要な映像のほとんどすべてが表示可能とな
る。（ｄ）は（ｃ）の表示方法をとった場合、表示した映像に生ずる歪を表した
ものである。中央部（ア）は歪が無く、歪が最も大きくなるのは四隅（エ）であ
り、ほとんど問題とならない。

本実施例の方式は図８に示したアスペクト比が１６：９の画面に表示する場合
においても効果がある。また、前述のディジタル処理による拡大圧縮率の可変方
式に比べて、比較的簡単であり、アナログ方式の表示装置に関しては、特に有効
な方法である。

以上、上述した実施例によれば、例えば、アスペクト比が４：３の映像をアスペクト比が１６：９の画面に表示させるに当たって、映像全体を任意の大きさに縮小，拡大することができるので、画面のアスペクト比に合致した映像を得ることができ、映像を違和感なく画面に表示させることができる。

また、映像を部分的に縮小，拡大することができるので、映像全体の拡大により映像が部分的に失われたり黒帯の部分が残ったりする等の問題点を解決でき、
画面のアスペクト比に合致した映像を得ることができる。その結果、焼き付きを
防ぐことも可能となる。しかも、いずれの場合も、小さな回路規模で実現することができる。

本発明の一実施例を示すブロック図である。 既提案例における構成を示すブロック図である。 図１の回路における動作内容及び映像の拡大の原理を説明するための説明図である。 図１の垂直拡大制御回路の構成を示すブロック図である。 本発明の他の実施例を示すブロック図である。 本発明の別の実施例を示すブロック図である。 本発明のさらに他の実施例における垂直拡大制御回路の構成を示すブロック図である。 図７の実施例の使用例を示す説明図である。 本発明のさらに別の実施例を示すブロック図である。 図１０の実施例の使用例を示す説明図である。

符号の説明

１０３…フィールドメモリ、１０４…垂直補間拡大回路、１０５…１ラインメ
モリ、１０６…垂直補間回路、１０７…水平補間拡大回路、１０８…画素遅延回
路、１０９…水平補間回路、１１０…垂直拡大制御回路、１１１…メモリ制御回
路、１１２…垂直補間係数発生回路、１１３…水平拡大制御回路、１１４…画素
遅延制御回路、１１５…水平補間係数発生回路、１１６、１１７…遅延回路、１
２０…垂直拡大率設定値の入力端子、１２１…水平拡大率設定値の入力端子、１
２２…メモリ制御信号の合成回路、４０２…補間係数の出力端子、４０３…メモ
リ制御信号の出力端子、４０５…加算器、４０６、４０８…ラッチ回路、５０１
、５０２…遅延回路、６０１…水平拡大制御回路、７０１…カウンタ、７０２…
数値変換器、９０３…映像信号処理回路、９０４…同期処理回路、９０５…モー
ド設定回路、９０６…垂直偏向回路、９０７…水平偏向回路、９０８、９０９…
偏向電流補正回路、９１０…高圧回路。

Claims (3)

1. 映像信号を入力して表示部に出力する受信装置であって、
   映像信号が入力される入力手段と、
   前記入力手段に入力された映像信号が表示された場合の表示位置に対応した拡大率ルックアップテーブルを用いてを決定するデータ参照型の拡大率決定手段と、
   前記拡大率決定手段を用いて、前記入力された映像信号の垂直方向及び／または水平方向に連続的に映像を拡大させることにより、前記映像信号を前記表示部の所定のアスペクト比に合うように前記映像信号を制御する手段と、を備えてなることを特徴とする受信装置。
2. 請求項１記載の受信装置において、
   前記拡大率決定手段は、前記表示部に表示される表示画面の耽美に行くほど拡大率の変化が前記表示画面の中央付近より大きくなるように構成され、その変換過程において、前記表示画面の端部に行くにつれ前記拡大率が連続的に変化されるように構成されることを特徴とする受信装置。
3. 請求項１又は２のいずれか１項に記載の受信装置と、
   該受信装置より出力された信号を表示する表示画面とを備えてなることを特徴とする表示装置。

Images