JP5027047B2

JP5027047B2 - 映像信号処理装置

Info

Publication number: JP5027047B2
Application number: JP2008115409A
Authority: JP
Inventors: 知用横山
Original assignee: Renesas Electronics Corp
Current assignee: Renesas Electronics Corp
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2028-04-25
Also published as: JP2009267793A

Description

本発明は、入力した映像信号を表示装置に適合するような映像信号に変換する映像信号処理装置に関するものである。

映像信号は様々な規格があり、それぞれの規格によって走査線毎の画素数、走査線の本数、および周波数が異なっている。このように画素数、走査線の本数、および周波数の異なる映像信号を映像表示装置に供給し、所望の映像を表示させる場合、映像信号の走査線毎の画素数、走査線の本数、および周波数を表示装置に適合するように変換する必要がある。

図６は、このような入力した映像信号を表示装置に適合するような映像信号に変換する映像信号処理装置２０の一般的な構成を示したブロック図である。図６において、映像信号処理装置２０は、入力映像信号データのノイズを除去するノイズ除去部２２、Ｉ−Ｐ変換等を行うＩ−Ｐ変換部２３、後段に繋がる信号処理装置（表示装置等）に適合するように水平・垂直画素数の変換を行う水平・垂直画素数変換部２４、画質を調整する画質調整部２５、入力映像信号から画素数変換等を行うため、映像信号の画素数、ライン数を規定する出力用の同期信号を生成する出力同期信号生成部２１、を備える。ここで、入力した映像信号から表示装置に適合するような映像信号への変換は、入力した映像信号を入力映像信号の同期信号を基準に一旦記憶装置（フレームバッファ）に書き込み、所望の周波数の出力同期信号を基準に映像信号を読み出すことで行う。

入力映像信号から出力映像信号への変換の際、入力画像と出力画像が干渉して出力画像が乱れないようにするために、入力映像信号の書き込み用垂直同期信号（以下、入力垂直同期信号と記載）の周期と読み出し用の垂直同期信号（以下、出力垂直同期信号と記載）の周期とを合わせておく必要がある。すなわち、入力映像信号の入力垂直同期信号の周期に偏差があった場合は、その偏差に追従して出力垂直同期信号の周期も変更する必要がある。ここで、入力映像信号の入力垂直同期信号をそのまま出力垂直同期信号として使用した場合、入力垂直同期信号の周期の偏差の問題は発生しない。しかしながら、そうした場合、入力垂直同期信号が途切れた際に、後段の映像信号処理装置にデータを出力することができなくなり、表示装置に何も表示されなくなる（ブラックアウトする）ため、実仕様としては適していない。

そこで、映像信号処理装置２０は、読み出し用同期信号は入力同期信号とは独立に生成し、生成した出力垂直同期信号を入力垂直同期信号と合わせるように動作している。図７は、入力垂直同期信号の周期に偏差があった場合における、従来の出力垂直同期信号の周期調整方法を示した図である。出力水平同期信号の周期は、映像表示装置の仕様に基づいてレジスタにより設定する。具体的には、映像表示装置の走査線数により決定される。出力垂直同期信号の周期は、走査線の数だけ出力水平同期信号をカウントした値とする。次に、入力垂直同期信号の周期に偏差があった場合、出力垂直同期信号の周期を入力垂直同期信号の周期と合わせるために、入力垂直同期信号と出力垂直同期信号との位相を比較する。検出された位相差に応じて出力映像信号に影響の出ない出力垂直同期信号の垂直フロントポーチ部における出力水平同期信号の周期を短くする、或いは長くして、出力垂直同期信号の周期を入力垂直同期信号の周期の偏差に追従する。ここで、フロントポーチ部は映像表示装置の有効表示領域の外部にある走査線領域であり、垂直イネーブル信号がネゲートされた次のラインから出力垂直同期信号が立ち上がるまでの期間であり、図７に示す例では、最大３ライン調整可能である。

従来の映像信号処理装置は、読み出し用同期信号の出力水平同期信号の周期は予めレジスタで設定し、その値を元に出力垂直同期信号を生成している。また、入力垂直同期信号と出力垂直同期信号の位相を比較し、位相差に応じて垂直フロントポーチ部の出力水平同期信号の周期を変更することで、出力垂直同期信号の周期の偏差を調整している。

ここで、垂直フロントポーチ部の出力水平同期信号の周期の変動量は、出力垂直同期信号の周期の偏差を垂直フロントポーチ部の走査線数で除した値となる。しかしながら、通常、垂直フロントポーチ部の走査線数は数ラインから十数ラインしかないため、従来の垂直フロントポーチ部における出力水平同期信号の周期の変更による垂直同期信号の周期調整方法では、許容される出力水平同期信号の周期の変動量が上記の計算により求めた変動量よりも小さくなることがある。従来と比べて映像表示装置が高精細化・大型化していることから、有効表示領域の走査線数に対して垂直フロントポーチ部の走査線数の比率が小さくなり、さらに映像表示装置の低消費電力化の要求から有効表示領域の外部にある垂直フロントポーチ部を含む領域の削減が求められていることから、従来手法では出力垂直同期信号の周期の偏差に対応しきれないという問題が明らかとなった。

そこで本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、入力映像信号の垂直同期信号の周期の偏差に対し、読み出し用垂直同期信号の周期がより広範囲で追従することができる映像信号処理装置を得ることを目的とする。

本発明の一実施形態における映像信号処理装置は、入力した映像信号の入力垂直同期信号の周期を計測する垂直同期周期計測部と、計測された入力垂直同期信号の周期を基に、出力映像信号の走査線数が一定になるような水平同期信号の周期を算出する水平同期周期算出部と、算出された水平同期信号の周期と入力垂直同期信号とに基づいて、出力水平同期信号および出力垂直同期信号を生成する同期信号生成部とを備える。また、同期信号生成部は、算出された水平同期信号の周期に基づいて、出力垂直同期信号および出力水平同期信号を生成する垂直・水平同期信号生成部と、生成された出力垂直同期信号と入力垂直同期信号との位相差を検出する位相比較部とを備える。また、垂直・水平同期信号生成部は、検出された位相差に基づいて、出力垂直同期信号の垂直フロントポーチ部における水平同期信号の周期を調整する水平周期調整部を有する。また、同期信号生成部は、出力垂直同期信号のタイミングに基づいて、算出された水平同期信号の周期を取り込む水平同期周期取り込み部と、取り込んだ水平同期信号の周期を記憶する水平同期周期記憶部とをさらに備える。また、垂直・水平同期信号生成部は、水平同期周期記憶部に記憶されている水平同期信号の周期を出力水平同期信号の周期として入力し、入力された出力水平同期信号の周期に基づいて、出力垂直同期信号および出力水平同期信号を生成する。

かかる構成は、先の一実施形態の思想に加え、タイミングＴ１の入力垂直同期信号の周期とタイミングＴ２の入力垂直同期信号の周期との間の偏差が許容可能な程度を超えるものであったとしても、垂直フロントポーチ部の夫々の走査線に対する水平同期信号の周期の変動量は許容可能な程度に小さい、との思想に基づくものである。

また、本発明の一実施形態によれば、垂直フロントポーチ部の水平同期信号の周期調整をしながら、入力垂直同期信号の周期偏差に対応して、出力用同期信号の垂直ライン数を一定に保つ出力水平同期信号の周期に切り替えて動作することができる。従って、入力垂直同期信号の周期の偏差に対し、出力垂直同期信号の周期がより広範囲で追従することができ、入力垂直同期信号の周期が変わった場合であっても、画像が乱れることなく表示できる範囲を広げることができる。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の映像信号処理装置１の構成を示した図である。映像信号の水平同期信号および垂直同期信号は、入力水平同期信号および入力垂直同期信号として映像信号処理装置１に入力され、出力同期信号生成部２によって映像表示装置に適合した出力水平同期信号および出力垂直同期信号に変換され、映像信号とともに映像表示装置へ供給される。入力映像信号から出力映像信号への変換は、入力した映像信号を入力同期信号を用いて記憶手段（以下、フレームバッファと記載）に書き込み、所望の周波数の出力同期信号を用いてフレームバッファから映像信号を読み出すことで行う。ここで、信号処理Ａは図６で示したノイズ除去部、Ｉ−Ｐ変換部等が行う信号処理である。同様に、信号処理Ｂは水平垂直画素変換部、信号処理Ｃは画質調整部等が行う信号処理である。

出力同期信号生成部２は、入力垂直同期信号の周期を計測する垂直同期周期計測部４と、計測された入力垂直同期信号の周期を基に、出力映像信号の走査線数が一定になるような水平同期信号の周期を算出する水平同期周期算出部５と、算出された水平同期信号の周期と入力垂直同期信号とに基づいて、出力水平同期信号および出力垂直同期信号を生成する同期信号生成部３とを備える。

図２は、本実施の形態における同期信号生成部３ａ（図１に示す同期信号生成部３に対応）の構成を示した図である。同期信号生成部３ａは、入力垂直同期信号を検出することにより出力垂直同期信号の周期を検出する垂直同期信号検出部６と、検出された入力垂直同期信号のタイミングに基づいて、算出された水平同期信号の周期を取り込む水平同期周期取り込み部７と、取り込んだ水平同期信号の周期を記憶する水平同期周期記憶部８と、記憶された水平同期信号の周期を出力水平同期信号の周期として入力し、検出された出力垂直同期信号の周期および入力した出力水平同期信号の周期に基づいて、出力垂直同期信号および出力水平同期信号を生成する垂直・水平同期信号生成部９とを備える。

図３は、入力垂直同期信号の周期に偏差が生じた場合における、本実施の形態における映像信号処理装置１の垂直同期信号の周期調整方法を示した図である。以下、図１〜３を参照して映像信号処理装置１の動作について説明する。入力垂直同期信号の周期に偏差が生じた場合（図３では、入力垂直同期信号の周期が出力信号基本クロックに対して６３９６００ｃｌｋから５６００００ｃｌｋへ変化）、水平同期周期算出部５は、出力映像信号の走査線数（垂直ライン数）が一定（本実施の形態では８００ライン）になるように水平同期信号の周期を算出する（７００ｃｌｋ）。算出した水平同期信号の周期は、一旦水平同期周期記憶部８に記憶し、出力水平同期信号の周期として垂直・水平同期信号生成部９に入力される。また、出力垂直同期信号の周期は、垂直同期信号検出部６が入力垂直同期信号を検出してから次の入力垂直同期信号を検出するまでの期間（５６００００ｃｌｋ）となり、垂直・水平同期信号生成部９に入力される。垂直・水平同期信号生成部９は、出力垂直同期信号の周期（５６００００ｃｌｋ）および出力水平同期信号の周期（７００ｃｌｋ）を基に、出力垂直同期信号および出力水平同期信号を生成する。

以上より、本実施の形態における映像信号処理装置１によれば、出力映像信号の垂直ライン数は一定に保ったまま入力垂直同期信号の周期の偏差に対し、出力垂直同期信号の周期がより広範囲で追従できるようになるため、フレームバッファへの書き込み／読み出しタイミングを合わせることができる。従って、入力垂直同期信号の周期が変わった場合であっても、画像が乱れることなく表示できる範囲を広げることができる。

＜実施の形態２＞
実施の形態１では、図３に示すように、出力垂直同期信号の周期が切り替わった次の周期（Ｂ期間）から、出力水平同期信号の周期が切り替わるため、出力水平同期信号の周期が切り替わる直前の周期（Ａ期間）の出力ライン数は保障できないという問題があった。例えば、図３において、出力垂直同期信号の周期が切り替わった周期（Ａ期間）の垂直ライン数は８００ラインから７００ラインに変動する。そこで、本実施の形態の映像信号処理装置は、出力垂直同期信号の周期が切り替わる周期であっても、出力同期信号の垂直ライン数を一定に保つことを目的としている。またＢ期間において出力垂直同期信号の周期がＡ期間の出力同期信号の周期と偏差を生じた場合も、その偏差を追従することができないという問題があった。

図４は、本実施の形態における同期信号生成部３ｂ（図１に示す同期信号生成部３に対応）の構成を示した図である。本実施の形態における映像信号処理装置１０のその他の構成は、図１と同様のため説明を省略する。同期信号生成部３ｂは、出力垂直同期信号のタイミングに基づいて、算出された水平同期信号の周期を取り込む水平同期周期取り込み部１１と、取り込んだ水平同期信号の周期を記憶する水平同期周期記憶部１２と、記憶された水平同期信号の周期を出力水平同期信号の周期として入力し、入力した出力水平同期信号の周期に基ついて出力水平同期信号を生成し、この出力水平同期信号がライン数分カウントした値から出力垂直同期信号を生成する垂直・水平同期信号生成部１３と、入力垂直同期信号と出力垂直同期信号の位相を比較する位相比較部１５と、を備える。また、垂直・水平同期信号生成部１３は、水平同期周期調整部１４を備え、位相比較部１５の結果に応じて、垂直データイネーブル信号のタイミングから、垂直フロントポーチ部の水平周期を調整する。

図５は、入力垂直同期信号の周期に偏差が生じた場合における、本実施の形態における映像信号処理装置１０の垂直同期信号の周期調整方法を示した図である。以下、図１，４，５を参照して映像信号処理装置１０の動作について説明する。はじめに、入力垂直同期信号に偏差がない場合（図５では、入力垂直同期信号の周期が出力信号基本クロックに対して６３９６００ｃｌｋ一定の場合）、水平同期周期算出部５は、出力映像信号の走査線数（垂直ライン数）が一定（本実施の形態では８００ライン）になるように水平同期信号の周期を算出（８００ｃｌｋ）する。算出した水平同期信号の周期は、一旦水平同期周期記憶部１２に記憶し、出力水平同期信号の周期として垂直・水平同期信号生成部１３に入力される。垂直・水平同期信号生成部１３は、入力した出力水平同期信号の周期（８００ｃｌｋ）を基に出力水平同期信号を生成し、この出力水平同期信号がライン数分（８００ライン）カウントした値から出力垂直同期信号を生成する。位相比較部１５は、生成した出力垂直同期信号と入力垂直同期信号との位相を比較し、水平同期周期調整部１４は、位相差に応じて垂直フロントポーチ部における出力水平同期信号の周期を調整する。

次に、入力垂直同期信号に偏差が生じた場合（図５では、入力垂直同期信号の周期が出力信号基本クロックに対して６３９６００ｃｌｋから５６００００ｃｌｋへ変化）、水平同期周期算出部５は、出力映像信号の走査線数（垂直ライン数）が一定（本実施の形態では８００ライン）になるように水平同期信号の周期を算出する（７００ｃｌｋ）。算出した水平同期信号の周期は、一旦水平同期周期記憶部１２に記憶し、出力水平同期信号の周期として垂直・水平同期信号生成部１３に入力される。垂直・水平同期信号生成部１３は入力した出力水平同期信号の周期を基に出力垂直同期信号、出力水平同期信号を生成する。

ここで、垂直周期が切り替わった直後（Ａ期間）は、垂直・水平同期信号生成部１３は周期が切り替わる直前の出力水平同期信号の周期（８００ｃｌｋ）を基に出力水平同期信号を生成し、この出力水平同期信号がライン数分（８００ライン）カウントした値から出力垂直同期信号を生成する。位相比較部１５は、生成した出力垂直同期信号と入力垂直同期信号との位相を比較して水平同期周期調整部１４へ出力する。水平同期周期調整部１４は、位相差に応じて垂直フロンポーチ部における出力水平同期信号の周期を調整して、入力垂直同期信号の周期の偏差に追従する。

また、垂直周期が切り替わった次の周期（Ｂ期間）は、垂直・水平同期信号生成部１３は、周期が切り替わった直後の出力水平同期信号の周期（７００ｃｌｋ）を基に出力水平同期信号を生成し、この出力水平同期信号がライン数分（８００ライン）カウントした値から出力垂直同期信号を生成する。位相比較部１５は、生成した出力垂直同期信号と入力垂直同期信号との位相を比較して水平同期周期調整部１４へ出力する。水平同期周期調整部１４は、位相差に応じて垂直フロントポーチ部における出力水平同期信号の周期を調整して、入力垂直同期信号の周期の偏差に追従する。

以上より、本実施の形態の映像信号処理装置１０によれば、垂直フロントポーチ部の水平同期信号の周期調整をしながら、入力垂直同期信号の周期偏差に対応して、出力用同期信号の垂直ライン数を一定に保つ水平同期信号の周期に切り替えて動作することができる。従って、入力垂直同期信号の周期の偏差に対し、出力垂直同期信号の周期がより広範囲で追従することができ、入力垂直同期信号の周期が変わった場合であっても、画像が乱れることなく表示できる範囲を広げることができる。

また、Ａ期間とＢ期間との入力垂直同期信号の偏差の程度が小さく、出力水平同期信号の周期を期間全体として調整するまでもなく、垂直フロントポーチ部の水平同期信号の周期調整により調整可能な程度の偏差であることもある。かかる場合、同期信号生成部３ｂは、水平同期信号取り込み部１１の前段に出力水平同期信号の周期と算出した水平同期信号の周期とを比較する水平同期周期比較部１６をさらに備えていてもよい。この水平同期周期比較部１６は、更新しきい値を設定可能とし、出力水平同期信号の周期と算出した水平同期信号の周期との差分値がしきい値を超えた場合に、算出された水平同期信号の周期を水平同期周期取り込み部１１へ出力するようにすれば良い。

また、水平同期周期比較部１６は、水平同期信号の周期最大値、周期最小値を設定可能とし、算出された水平同期信号の周期が所定の範囲内にある場合、算出された水平同期信号の周期を水平同期周期取り込み部１１へ出力するようにし、水平同期信号周期が出力先の装置の入力範囲から外れないように制御する。

以上より、算出された水平同期信号の周期を無条件に更新せず、現在の出力水平同期信号の周期との差分値がしきい値を超えるときのみ値を更新するようにすることで、出力垂直同期信号の周期にヒステリシスを持たせ、出力垂直同期信号の周期が頻繁に更新されることを防ぐことができる。

また、更新時に、水平同期信号の周期を最大値、最小値でクリップすることで、出力同期信号の最大周期、最小周期を保障することができる。

本発明の映像信号処理装置の構成を示した図である。本発明の実施の形態１における同期信号生成部の構成を示した図である。本発明の実施の形態１における垂直同期信号の周期調整方法を示した図である。本発明の実施の形態２における同期信号生成部の構成を示した図である。本発明の実施の形態２における垂直同期信号の周期調整方法を示した図である。従来の映像信号処理装置の構成を示した図である。従来の垂直同期信号の周期調整方法を示した図である。

符号の説明

１，１０，２０映像信号処理装置、２，２１出力同期信号生成部、３同期信号生成部、４垂直同期周期計測部、５水平同期周期算出部、６垂直同期信号検出部、７，１１水平同期周期取り込み部、８，１２水平同期周期記憶部、９，１３垂直・水平同期信号生成部、１４水平同期周期調整部、１５位相比較部、１６水平同期周期比較部、２２ノイズ除去部、２３Ｉ−Ｐ変換部、２４水平・垂直画素数変換部、２５画素調整部。

Claims

入力した映像信号を記憶手段に書き込み、所望の周波数の出力同期信号で前記映像信号を読み出すことで、入力した映像信号を表示装置に適合するような映像信号に変換する映像信号処理装置であって、
入力した映像信号の入力垂直同期信号の周期を計測する垂直同期周期計測部と、
計測された前記入力垂直同期信号の周期を基に、出力映像信号の走査線数が一定になるような水平同期信号の周期を算出する水平同期周期算出部と、
算出された前記水平同期信号の周期と前記入力垂直同期信号とに基づいて、出力水平同期信号および出力垂直同期信号を生成する同期信号生成部と、を備え、
前記同期信号生成部は、
算出された前記水平同期信号の周期に基づいて、出力垂直同期信号および出力水平同期信号を生成する垂直・水平同期信号生成部、
生成された出力垂直同期信号と入力垂直同期信号との位相差を検出する位相比較部、を備え、
前記垂直・水平同期信号生成部は、検出された前記位相差に基づいて、前記出力垂直同期信号の垂直フロントポーチ部における前記水平同期信号の周期を調整する水平周期調整部を有し、
前記同期信号生成部は、
前記出力垂直同期信号のタイミングに基づいて、算出された前記水平同期信号の周期を取り込む水平同期周期取り込み部と、
取り込んだ前記水平同期信号の周期を記憶する水平同期周期記憶部と、をさらに備え、
前記垂直・水平同期信号生成部は、前記水平同期周期記憶部に記憶されている前記水平同期信号の周期を出力水平同期信号の周期として入力し、入力された前記出力水平同期信号の周期に基づいて、出力垂直同期信号および出力水平同期信号を生成する、映像信号処理装置。
前記同期信号生成部は、前記水平同期周期取り込み装置の前段に、前記出力水平同期信号の周期と算出した前記水平同期信号の周期との差分を算出する水平同期周期比較部をさらに備え、
前記水平同期周期比較部は、算出された前記差分が所定のしきい値を超えた場合に算出された前記水平同期信号の周期を前記水平同期周期取り込み部へ出力する、請求項１に記載の映像信号処理装置。
前記水平同期信号比較部は、算出された前記水平同期信号の周期が所定の範囲内にある場合に算出された前記水平同期信号の周期を前記水平同期周期取り込み部へ出力する、請求項１または２に記載の映像信号処理装置。