JP4619397B2 - テレビジョン装置 - Google Patents

Description

本発明は、主要画像と共に補助画像を表示する手段を有するテレビジョン・システムに関し、特に、補助画像のサイズを変更することができる手段を有するテレビジョン・システムに関する。

最近の多くのテレビジョン・システムは、主（主要）ビデオ信号源に対応する主画像と共に補助ビデオ信号源に対応する補助画像を表示する手段を含んでいる。視聴者は、そのような手段によって、１つの番組（プログラム）を見ながら別の番組をモニタ（監視）することができる。補助画像は、主画像の中にいわゆる“ピクチャ・イン・ピクチャ(picture-in-picture)”（画面内画面）即ち“ＰＩＰ”フォーマット（形式）で表示することができる。また、補助画像は、いわゆる“ピクチャ・アウトサイド・ピクチャ(picture-outside-picture)”（画面外画面）即ち“ＰＯＰ”のフォーマット（形式）で主画像の隣に表示することもできる。

その補助画像は、補助信号源から供給されるアナログ・ビデオ信号をディジタル・ビデオ信号に変換し、そのディジタル・ビデオ信号からピクセル・サンプルとピクセル・ライン（線）を除去することによってディジタル・ビデオ信号を“サブサンプリング（副サンプル：subsampling）”し、その結果得られる圧縮ディジタル・ビデオ信号をメモリに記憶させ、主ビデオ信号源からのビデオ信号の水平および垂直同期成分に同期してメモリから記憶したディジタル信号を取り出すことによって形成される。いわゆる“アンチエイリアシング”フィルタ（エイリアス除去フィルタ、anti-aliasing filter）を用いて、圧縮の前にディジタル信号の帯域幅を狭くして、サブサンプリング処理によって生じる補助画像中のアーティファクト（artifact，信号成分のうち、その信号が表わす変数とは無関係のもの、不要な不自然さ）の発生を回避する。メモリから取り出されたディジタル信号はアナログ・ビデオ信号に変換され、その結果得られる補助画像に対応するアナログ・ビデオ信号が主画像に対応するアナログ信号と合成されて、合成アナログ・ビデオ信号が形成される。この合成アナログ・ビデオ信号は表示装置に結合される。この合成処理動作はスイッチング部または“マルチプレクサ”（多重化器）によって実行される。そのスイッチング部またはマルチプレクサは、主ビデオ信号の所定の水平走査線（ライン）の所定部分の期間中、表示装置に対する主ビデオ信号の結合を外し（減結合し）、その代わりに補助ビデオ信号を表示装置に結合させる。

補助画像は、通常、主画像よりかなり小さい。例えば、補助画像のサイズ（大きさ、寸法）は主画像のサイズの３分の１である。しかし、補助画像のサイズをさらに例えば３分の１のサイズから５分の１のサイズまで選択的に縮小する（減少させる）ことができるようにして、補助画像が主画像を遮る（覆い隠す）ことのないようにすることが望ましい。これを実現する１つの方法は、補助画像の圧縮比（率:ratio）を変更することである。しかし、そのためには、サブサンプリング比（率）とそれに関連するアンチエイリアシング・フィルタとを変化させ、サブサンプリングされたディジタル信号を記憶するためのメモリの管理形態を変化させるような比較的拡張された複雑な回路が必要となる。さらに、その追加的な圧縮によって、補助画像の詳細と、補助画像内に挿入されたテキスト（文字、記号）およびグラフィックスとが見にくくなる傾向がある。

上記課題を解決するため、主画像に対応する主のビデオ信号を供給する手段と、補助のビデオ信号を供給する手段と、上記補助のビデオ信号を所定の圧縮比で圧縮して、第１のサイズを有する補助画像に対応する圧縮された補助のビデオ信号であって、所定数のラインの走査線を含み、前記走査線それぞれに複数のピクセルを含む、圧縮された補助のビデオ信号を生成する圧縮手段と、上記主のビデオ信号と上記圧縮された補助のビデオ信号とを合成して、上記主画像と上記補助画像とが合成された画像に対応する合成ＰＩＰビデオ信号を生成する合成手段と、上記合成ビデオ信号を表示装置に結合する手段と、を具え、前記合成手段は、ユーザによって起動された命令信号に応答して、前記圧縮された補助のビデオ信号の前記圧縮比及び前記アスペクト比を変更せずに前記補助画像の表示サイズを前記第１のサイズからより小さな一定の第２のサイズに一定量だけ選択的に変更するように、前記圧縮されたビデオ信号の所定数のラインから追加分の一定数のラインと、前記圧縮されたビデオ信号の１ラインにつき追加分の一定数のピクセルとを選択的に除去するための手段を有する装置を提供する。

本発明によれば、補助画像のサイズを選択的に縮小するために、補助画像が取り出される圧縮補助ビデオ信号の圧縮比を変化させることなく、補助画像から補助画像の固定量（fixed amount）が切り取られる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

図１Ａには、ＰＩＰ動作モード期間において最大（フル：full）サイズの主画像の内部にビデオ圧縮比１／３に対応する相対的に小さい補助画像が挿入された、アスペクト比（横と縦の比）が典型的な４：３のテレビジョン受像機のスクリーンが示されている。１／３サイズの補助画像は主画像を遮る傾向がある。従って、ユーザにとって補助画像のサイズを例えば１／４サイズの補助画像に選択的に縮小できる（減少させることができる）ことが望ましい。図１Ｂは、ビデオ圧縮比を１／４にまで増やす（拡張する）ことによってサイズ縮小を行った場合はどうなるかを示している。主画像のより多くの部分が見えるようになる一方で、補助画像は補助画像の詳細がより見にくくなる状態になるまで圧縮されている。

さらに、クローズド・キャプション・テキスト(closed caption text)のようなスタジオで補助画像に挿入されたテキストまたはグラフィックスや、またはチャンネル番号のような受像機自体で挿入されたテキストはかなり見にくくなる。

本発明によれば、補助画像のサイズ縮小は、ビデオ圧縮比を変更することなく、元の補助画像の端の所定の部分を切り取る(crop)ことによって形成される。その結果が、“１／４切り取り”と付した１／４サイズの補助画像として、図１Ａに示されている。このサイズ縮小によって、主画像のより多くの部分が見えるようになる。補助画像のある部分が失われている一方で、補助画像が圧縮されていないので、画像の詳細およびテキストまたはグラフィックスは比較的見やすい状態を維持している。

さらに、画像切り取り方法を採用したときの補助画像サイズの縮小に必要となる回路は、圧縮法を採用したときに必要となる回路よりも複雑度がはるかに小さくなる。圧縮法用の回路では、圧縮サブサンプリング比とそれに関連するアンチエイリアシング・フィルタとを変更するための相当な量の複雑な回路と、サブサンプリングされたディジタル信号を記憶するメモリの管理が必要になる。次に、図２を参照して、本発明の構成上の特徴を説明する。

簡単に説明すると、図２に示されるテレビジョン・システムのＰＩＰ処理部において、補助画像に対応し且つルミナンス（輝度）成分とクロミナンス成分とを含んだ複合ビデオ信号が処理されて、例えば１つのルミナンス信号および２つの色差信号または３つの色差信号のような各ベースバンド成分（コンポーネント）が生成される。この各成分は、圧縮され、主画像に対応するビデオ信号と同期化され、主ビデオ信号の対応する成分と合成されて、合成成分信号が生成される。

この合成成分信号は、映像管のような表示装置に結合される。少なくとも本発明に関しては、その種々の成分に対する各ＰＩＰ処理チャンネルは互いに同様の構成になっているので、１つのＰＩＰ処理チャンネルだけが図２に示されている。

以下の説明において、“補助ビデオ信号”および“主ビデオ信号”という用語は複数の成分信号の中の１つに対応している。

図２に示されているように、入力端子１において受け取られるアナログ補助ビデオ信号は、ディジタル−アナログ変換器３によってディジタル・ビデオ信号に変換される。圧縮ユニット５において、ディジタル補助ビデオ信号がサブサンプリングされて、所定数のラインと１ライン当たり所定数のピクセルとが除去される。圧縮ユニット５には、サブサンプリング処理によって再生補助画像中に生じるアーティファクトを減少させるために、サブサンプリング処理の前に補助ビデオ信号の帯域幅を狭めるアンチエイリアシング・フィルタが含まれている。この圧縮補助ビデオ信号は、圧縮ユニット５内に設けられたメモリに記憶され（“書き込まれ”）、主ビデオ信号の垂直および水平同期成分に同期してメモリから取り出される（“読み出される”）。圧縮ユニット５のメモリから読み出されたディジタル・ビデオ信号はディジタル・マルチプレクサ（“ＭＵＸ”）またはスイッチ７に結合される。マルチプレクサ７の機能とそれに関連する“ボーダ（border）”ユニット９については後述する。さし当たり、マルチプレクサ７が、そのメモリから読み出されたディジタル・ビデオ信号をディジタル−アナログ変換器１１に結合するものと仮定する。ディジタル−アナログ変換器１１は、ディジタル・ビデオ信号をアナログ信号に変換する。その結果得られる圧縮補助アナログ信号は、アナログ・マルチプレクサまたはスイッチ１５によって、端子１３で受け取られた主アナログ・ビデオ信号と合成される。その結果得られる合成ビデオ信号は表示装置１７に結合され、表示装置１７において主画像内に補助画像を含んだ形の画面が表示される。

クロック・ユニット１９は、ＰＩＰ処理部の種々の部分に用いられるクロック信号を発生する。制御ユニット２１は、ＰＩＰ処理ユニット用の種々の制御信号を生成する。制御ユニット２１は、主ビデオ信号の水平（Ｈ）および垂直（Ｖ）同期成分に応動し、またユーザにより発せられるＰＩＰ命令信号およびＣＲＯＰ（クロップ、切り取り）命令信号に応動する。ＰＩＰ命令信号はＰＩＰ動作モードを開始させる。ＣＲＯＰ命令信号は、補助画像のサイズを縮小するための切り取り動作を開始させる。

マルチプレクサ１５は、スイッチング制御信号に応答して、主ビデオ信号を圧縮補助画像の所望の位置における圧縮補助信号で置換するように動作させられる。マルチプレクサ１５は、圧縮補助ビデオ信号と主ビデオ信号とを合成するので（一方の信号を他方の信号で置換するにもかかわらず）、“オーバレイ・スイッチ(overlay switch)”と呼ばれることがある。マルチプレクサ１５用のスイッチング制御信号は、マルチプレクサ１５の動作速度が速いので、“高速スイッチング(fast switching)”または“ＦＳＷ”制御信号と呼ばれることがある。

さらに具体的には、マルチプレクサ１５は、補助画像の上辺（上端縁:top edge）に対応する或る所定の水平ラインで始まって補助画像の下辺（下端縁:bottom edge）に対応する別の所定の水平ラインで終わる各フィールドの所定部分の期間において、かつ補助画像の左辺（左端縁）の位置に対応する或る所定のピクセルで始まって補助画像の右辺（右端縁）の位置に対応する別の所定のピクセルで終わる各フィールドの上記所定部分の範囲内の各水平ラインの所定部分の期間において、主ビデオ信号を補助ビデオ信号で置換するように動作する。この動作は図４に示されている。圧縮ユニット５のメモリの内容は、アドレス信号に応答して主ビデオ信号が補助ビデオ信号で置換される期間に読み出される。

マルチプレクサ７およびそれに関連する“ボーダ”ユニット９は、補助画像のボーダまたは枠（border）境界線、ふち）を設定する。ボーダ・ユニット９は、ルミナンス信号成分の場合のボーダの陰影または明暗(shade)に対応するディジタル値と、カラー成分の場合のカラー・レベルとを記憶するレジスタである。グレースケール(gray-scale)のボーダだけが望ましい場合には、カラー成分に対するディジタル・ボーダ値はブランキング・レベル（帰線レベル）に対応する。マルチプレクサ７は、スイッチング制御信号に応答して、ディジタル−アナログ変換器１１に対する圧縮ユニット５の出力信号の結合を外してその出力信号をボーダの所望の位置におけるディジタル・ボーダ値で置換するように動作する。マルチプレクサ７は、圧縮補助ビデオ信号とそのボーダを表す信号とを合成するように機能する。従って、マルチプレクサ７は、“ボーダ挿入”スイッチということができ、そのスイッチング制御信号は“ＢＯＲＤＥＲ ＩＮＳＥＲＴ（ボーダ挿入）”スイッチング制御信号ということができる。

ボーダの生成についてさらに具体的に説明すると、補助画像の上辺より上にある所定数（例えば、３本）の水平ラインの期間において、ボーダ挿入マルチプレクサ７は、補助画像の幅とボーダの左辺部および右辺部の各幅（例えば、３ピクセル）の和に対応する各ラインの所定の部分に対して、ボーダ・ユニット９から供給されるボーダ値をディジタル−アナログ変換器１１に結合するように作動される。これによってボーダの上辺部が形成される。また、補助画像の高さに対応する所定数の水平ラインの各々の期間において、ボーダ挿入マルチプレクサ７は、補助画像の左辺の前と補助画像の右辺の後の所定数のピクセル（例えば、３ピクセル）に対して、そのボーダ値をディジタル−アナログ変換器１１に結合するように作動される。これによって、図４に示されるようなボーダの左辺部および右辺部が形成される。最後に、補助画像の下辺の後の所定数（例えば、３本）の水平ラインの期間において、ボーダ挿入マルチプレクサ７は、補助画像の幅とボーダの左辺部および右辺部の各幅（例えば、３ピクセル）の和に対応するその各ラインの所定の部分に対して、ボーダ値をディジタル−アナログ変換器１１に結合するように作動される。これによってボーダの下辺部が形成される。

次に、“オーバレイ”マルチプレクサ１５が、実際に、圧縮補助ビデオ信号とボーダ信号の和と主ビデオ信号とを合成するように機能することを理解すべきである。図４を参照して説明すると、補助画像が表示されている期間の１本の水平ラインに対するＦＳＷ制御信号の高論理レベルの期間は、実際に補助画像の幅とボーダの左辺部および右辺部の各幅の和に対応することに留意すべきである。従って、ＢＯＲＤＥＲ ＩＮＳＥＲＴ（ボーダ挿入）スイッチング制御信号はＦＳＷ制御信号に関連して生成される。

次に、図３を参照して、補助画像の端の所定部分を切り取ることによって補助画像のサイズを選択的に縮小するＰＩＰ処理部の動作を説明する。図３は、例として円を含んだ、所定のサイズ、例えば１／３サイズの補助画像を示している。
補助画像のサイズを縮小するためには、例えば１／３サイズから１／４サイズに縮小するには、補助画像の左辺および右辺および上辺および下辺からそれぞれ約１２．５％の部分を除去することによって補助画像の端を切り取る。これは、補助画像が少なく表示されるとしても、１／３サイズの補助画像と１／４サイズの補助画像の両方に対して、補助画像に含まれている対象物（例えば、円）は同じサイズと同じ位置を保持することを意味している。

その切り取りは、圧縮補助信号の中から追加分の数のラインと１ラインにつき追加分の数のピクセルとを除去するようにオーバレイ・マルチプレクサ１５を制御することによって実行される。圧縮補助信号は、変更されることなく、１／３サイズのモードの状態で生成され続ける。観点を変えると、図４に示されているように、マルチプレクサ１５は、切り取られる補助画像の領域に対応する期間にまで拡がる（延びる）ようにＦＳＷ制御信号の高論理レベルの期間を変更することによって、主ビデオ信号の代わりに圧縮補助信号が表示ユニット１７に結合される時間を減少させるように作動される。また、図４に示されているように、それに対応して、ＢＯＲＤＥＲ ＩＮＳＥＲＴ（ボーダ挿入）スイッチング制御信号は、切り取られた補助画像に対してボーダが正しい位置に挿入されるように変更される。

従って、典型的な実施形態においては、補助画像のサイズを縮小するための切り取り方法の使用において、２つの信号が変更されるに過ぎない。その他の信号
は変更する必要がない。さらに、ボーダが設定されないＰＩＰ処理部においては、その切り取り方法において１つの信号、ＦＳＷ制御信号が変更されるに過ぎない。この処理動作方法においては、サイズ縮小を実行するためにはシステムをほんの僅か変更すればよいので、回路を拡張し複雑にする必要が無くなる。

図５は、補助画像の端を切り取るためのＦＳＷ制御信号およびＢＯＲＤＥＲＩＮＳＥＲＴ（ボーダ挿入）スイッチング制御信号を変化させる回路を示している。基本的に、補助画像の左辺および右辺および上辺および下辺の各位置を決定するレジスタの内容は、ユーザにより開始されるＣＲＯＰ（切り取り）信号に応答して選択的に変更される。さらに具体的には、例えば１／３および１／４等の２つの補助画像サイズに対するそれぞれの左右および上下の各辺の各位置をそれぞれ表す、例えば８ビット等の各ディジタル・ワード（語）が、４つのディジタル・マルチプレクサ２１−１、２１−３、２１−５および２１−７の各入力に結合される。例えば、図５において、“ＨＰ”は切り取られていない１／３サイズの補助画像の左辺の位置を表し、“ＶＰ”は切り取られていない１／３サイズの補助画像の上辺の位置を表す。マルチプレクサ２１−１および２１−３は左辺および右辺の各位置に対する各ディジタル値をそれぞれ選択する。また、マルチプレクサ２１−５および２１−７は上辺および下辺の各位置に対する各ディジタル値をそれぞれ選択する。マルチプレクサ２１−１、２１−３、２１−５および２１−７の出力は、レジスタ２１−９、２１−１１、２１−１３および２１−１５にそれぞれ結合される。レジスタ２１−９および２１−１１の内容は、補助画像の左辺および右辺の各位置を表し、従って、ボーダの左辺部および右辺部にも関係する。レジスタ２１−１３および２１−１５の内容は、補助画像の上辺および下辺の各位置を表し、従って、ボーダの上辺部および下辺部にも関係する。スイッチング制御信号発生ユニット２１−１７は、主ビデオ信号の垂直（Ｖ）および水平（Ｈ）同期成分とクロック信号とに応答するピクセル・カウンタおよびライン・カウンタを含んでおり、また、レジスタ２１−９および２１−１１の内容をピクセル・カウント（計数値）と比較し、レジスタ２１−１３および２１−１５の内容をライン・カウント（計数値）と比較する複数の比較器とを含んでいて、ＦＳＷ制御信号を発生する。ＢＯＲＤＥＲ ＩＮＳＥＲＴスイッチング制御信号も同様の方法で生成される。

この動作を説明すると、切り取られていない１／３サイズの補助画像を希望したときには、ＣＲＯＰ（切り取り）制御信号は低論理レベルを有するようにされ、切り取られていない画像に対する左右および上下の各辺の位置を表す各ディジタル値が選択されて、対応するレジスタ２１−９、２１−１１、２１−１３および２１−１５にそれぞれ結合される。切り取られた１／４サイズの補助画像を希望したときには、ＣＲＯＰ制御信号は高論理レベルを有するようにされ、切り取られた画像に対する左右および上下の各辺の位置を表す各ディジタル値が選択されて、対応するレジスタ２１−９、２１−１１、２１−１３および２１−１５にそれぞれ結合される。

以上、本発明を特定の実施形態について説明したが、この分野の専門家であれば種々の変形を思いつくであろう。例えば、補助画像のサイズを縮小するには、4っ辺の位置の全てを変更する必要はない。但し、これは具体的に記載した上述の方法と比較して好ましいものではない。１つの辺の位置だけが変更された場合には、アスペクト比が変化する。直交する２つの辺の各位置が変更された場合には、補助画像の中心が変化する。さらに、トポロジー(topology)も変形することができる。例えば、ボーダに対応するアナログ・レベルを、圧縮補助信号がアナログ形式に変換された後に挿入することもできる。これらの変形およびその他の変形は請求の範囲で規定される本発明の範囲内のものと考えられる。

図１Ａおよび図１Ｂは、種々のＰＩＰ動作モードの期間におけるテレビジョン・システムのスクリーンを示している。 本発明に従って構成されたＰＩＰ処理部を有するテレビジョン・システムのブロック図を示している。 本発明に従って補助画像のサイズの縮小を可能とする方法を示すグラフィック的表現を示している。 本発明に従って補助画像のサイズの縮小を可能とする方法を示す種々の信号波形を示している。 本発明に従って構成された図２に示したテレビジョン・システムのＰＩＰ処理部の一部の実施形態のブロック図を示している。

Claims (1)

1. 主画像に対応する主のビデオ信号を供給する手段と、
   補助のビデオ信号を供給する手段と、
   上記補助のビデオ信号を所定の圧縮比で圧縮して、第１のサイズを有する補助画像に対応する圧縮された補助のビデオ信号であって、所定数のラインの走査線を含み、前記走査線それぞれに複数のピクセルを含む、圧縮された補助のビデオ信号を生成する圧縮手段と、
   上記主のビデオ信号と上記圧縮された補助のビデオ信号とを合成して、上記主画像と上記補助画像とが合成された画像に対応する合成ＰＩＰビデオ信号を生成する合成手段と、 上記合成ビデオ信号を表示装置に結合する手段と、を具え、
   前記合成手段は、ユーザによって起動された命令信号に応答して、前記圧縮された補助のビデオ信号の前記圧縮比及び前記アスペクト比を変更せずに前記補助画像の表示領域を前記第１の領域からより小さな一定の第２の領域に一定量だけ選択的に変更して、前記補助画像の表示領域の選択的な変更を実行するように、前記圧縮された補助のビデオ信号の所定数のラインから追加分の一定数のラインと、前記圧縮された補助のビデオ信号の１ラインにつき追加分の一定数のピクセルとを選択的に除去する、装置。

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