JPH05137066A - ビデオ信号処理回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 例えば、カラオケソフトのビデオ信号中の背
景部分と字幕部分を判別し、字幕のみの信号を出力させ
る。 【構成】 ビデオ信号中のエッジ成分をハイパスフィル
タ３で抽出し、整流した後、積分器５で１Ｈ分積分す
る。この１Ｈ分のエッジ成分の積分値がスレショルドレ
ベル以上かどうかをコンパレータ１０で検出し、コンパ
レータ１０の出力信号をビデオ波形整形回路１２に供給
する。字幕部分では、１Ｈ分のエッジ成分の積分値がス
レショルドレベル以上になるので、コンパレータ１０の
出力から字幕部分と背景部分とが識別できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ビデオ信号処理回路
に関し、特に、カラオケソフトの字幕部分を識別するた
めのビデオ信号処理回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばテレビジョン画面に背景及び字幕
（歌詞）を映し出すカラオケソフトが広く使用されてい
る。カラオケソフトは、伴奏に合わせて、例えば、行単
位に黒く縁どられ、白抜きにされた字幕が映しだされ、
終わった字幕の部分の色が変わるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のカラオケソフト
では、歌詞と背景は重なっており、歌詞の部分のみをシ
ネマスコープのように抜き出すことは不可能である。こ
のため、歌詞を見ると共に、例えば、不快なシーンを見
なければならない場合がある。また逆に、歌詞ではなく
シーンのみを見たい場合もある。

【０００４】したがって、この発明の目的は、ビデオ信
号中の背景及び字幕を判別し、例えば字幕だけを映出さ
せることが可能なビデオ信号処理回路を提供することで
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、入力ビデオ
信号のエッジ成分を抽出するエッジ成分抽出手段と、入
力ビデオ信号のエッジ成分を検波する検波手段と、検波
された入力ビデオ信号のエッジ成分を水平周期毎に積分
する積分手段と、水平周期毎の積分値とスレショルドレ
ベルとを比較する比較手段とを備え、比較手段の出力に
より、入力ビデオ信号の背景部分と字幕部分とを識別す
るようにしたビデオ信号処理装置である。

【０００６】また、この発明は、入力ビデオ信号のエッ
ジ成分を抽出するエッジ成分抽出手段と、入力ビデオ信
号のエッジ成分を検波する検波手段と、検波された入力
ビデオ信号のエッジ成分を水平周期毎に積分する積分手
段と、水平同期毎の積分値と第１のスレショルドレベル
とを比較する第１の比較手段と、入力ビデオ信号の信号
レベルと第２のスレショルドレベルとを比較する第２の
比較手段とを備え、第１の比較手段の出力及び第２の比
較手段の出力により入力ビデオ信号の背景部分と字幕部
分とを識別するようにしたビデオ信号処理装置である。

【０００７】さらに、この発明は、入力ビデオ信号のエ
ッジ成分を抽出するエッジ成分抽出手段と、入力ビデオ
信号のエッジ成分を検波する検波手段と、検波された入
力ビデオ信号のエッジ成分を水平周期毎に積分する積分
手段と、積分手段の出力を微分する微分手段とを備え、
微分手段の出力から背景部分と字幕部分との境界に対応
する信号を発生して上記入力ビデオ信号の背景部分と字
幕部分とを識別するようにしたビデオ信号処理装置であ
る。

【０００８】

【作用】字幕部分のビデオ信号は、レベル変化が激し
く、また、パルス性の波形を有するために、強いエッジ
成分が多い。従って、入力ビデオ信号のエッジ成分の量
を検出すれば、背景部分と字幕部分とが識別できる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明の第１の実施例を図面を参照
して説明する。図１は、この発明によるビデオ信号処理
回路のブロック図である。図１において、入力端子１か
らローパスフィルタ２及びビデオ波形整形回路１２にビ
デオ信号が供給される。このビデオ信号は、背景となる
ビデオ信号及び字幕となるビデオ信号からなる。

【００１０】入力端子１からのビデオ信号は、ローパス
フィルタ２を介されることにより、クロマ信号が除去さ
れ、輝度信号のみがハイパスフィルタ３に供給される。
ハイパスフィルタ３においては、輝度信号のエッジ部分
が取り出される。ハイパスフィルタ３の出力信号は、両
波整流及びクランプ回路４により、整流されると共にク
ランプされる。両波整流及びクランプ回路４の出力信号
は、積分器５に供給される。

【００１１】端子６からリセットパルス発生回路７及び
サンプリングパルス発生回路８に水平パルスが供給され
る。この水平パルスに基づいて、リセットパルスがリセ
ットパルス発生回路７により発生される。このリセット
パルスが積分器５に供給される。また、この水平パルス
に基づいて、サンプリングパルスがサンプリングパルス
発生回路８により発生される。このサンプリングパルス
がサンプルホールド回路９に供給される。

【００１２】積分器５で、両波整流及びクランプ回路４
の出力が１Ｈ毎に積分される。１Ｈ毎に、リセットパル
ス発生回路７からのリセットパルスにより積分器５がリ
セットされる。積分器５の出力信号は、サンプルホール
ド回路９に供給される。サンプルホールド回路９で、積
分器５からの出力信号が１Ｈ毎にサンプルホールドされ
る。サンプルホールド回路９の出力信号は、コンパレー
タ１０に供給される。コンパレータ１０で、サンプルホ
ールド回路９の出力信号とスレショルドレベルＶ_ｒが比
較される。

【００１３】コンパレータ１０の出力信号は、後に説明
するように、背景となるビデオ信号と字幕となるビデオ
信号とを識別する信号となる。コンパレータ１０の出力
信号がビデオ波形整形回路１２に供給される。入力端子
１からのビデオ信号は、コンパレータ１０の出力によ
り、ビデオ波形整形回路１２で背景部分がミュートさ
れ、字幕部分のラインのビデオ信号だけが出力端子１３
から出力される。これにより、出力端子１３からは、背
景部分の除かれたビデオ信号が得られる。

【００１４】この発明の第１の実施例の動作について説
明する。図２Ａは１Ｈ分の背景となるビデオ信号の波形
を示し、図３Ａは字幕部分のビデオ信号が重畳された波
形を示す。図２Ａと図３Ａとを比較すればわかるよう
に、字幕部分のビデオ信号は、レベル変化が激しく、ま
た、パルス性の波形を有するために、強いエッジ成分が
多い。従って、入力ビデオ信号のエッジ成分の量を検出
すれば、背景部分と字幕部分とが識別できる。

【００１５】この発明の第１の実施例は、このような原
理に基づいて、字幕部分と背景部分とを識別している。
すなわち、入力端子１に供給されたビデオ信号中のエッ
ジ成分がハイパスフィルタ３で抽出され、このエッジ成
分が両波整流及びクランプ回路４で整流され、積分回路
５で１Ｈ（Ｈは水平期間）分積分され、サンプルホール
ド回路９でこの積分回路５の出力がサンプルホールドさ
れる。

【００１６】入力端子１に図２Ａに示すような背景部分
のビデオ信号が供給された場合には、入力ビデオ信号中
にエッジ成分があまり含まれていないので、図２Ｂに示
すように、ハイパスフィルタ３からは、エッジ成分が殆
ど抽出されない。このハイパスフィルタ３の出力を、図
２Ｃに示すように整流して、図２Ｄに示すように１Ｈ分
積分し、図２Ｅに示すサンプリングパルスのタイミング
でサンプルホールドすると、図２Ｆに示すようなサンプ
ルホールド出力Ｖ_Ａが得られる。背景部分のラインで
は、図２Ｆに示すように、このサンプルホールド出力Ｖ
_Ａは、小さな絶対値レベルである。

【００１７】これに対して、入力端子１に図３Ａに示す
ような字幕部分を含むビデオ信号が供給された場合に
は、字幕部分にエッジ成分が多く含まれているので、図
３Ｂに示すように、ハイパスフィルタ３から多くのエッ
ジ成分が抽出される。このハイパスフィルタ３の出力
を、図３Ｃに示すように整流して、図３Ｄに示すように
１Ｈ分積分し、図３Ｅに示すサンプリングパルスのタイ
ミングでサンプルホールドすると、図３Ｆに示すような
サンプルホールド出力Ｖ_Ｂが得られる。字幕部分を含む
ラインでは、図３Ｆに示すように、このサンプルホール
ド出力Ｖ_Ｂは、大きな絶対値レベルとなる。

【００１８】コンパレータ１０で、このサンプルホール
ド回路９の出力の絶対値レベルが所定のスレショルドレ
ベルＶ_ｒ以上かどうかが検出される。サンプルホールド
回路９の出力の絶対値レベルがスレショルドレベルＶ_ｒ
以上の時には、コンパレータ１０の出力は、例えばロー
レベルとなる。一方、サンプルホールド回路９の出力の
絶対値レベルがスレショルドレベルＶ_ｒ以下の時には、
コンパレータ１０の出力は、例えばハイレベルとなる。

【００１９】コンパレータ１０の出力がビデオ波形整形
回路１２に供給される。ビデオ波形整形回路１２は、図
４の特性Ａ_１で示すように、コンパレータ１０の出力信
号がローレベルの時にはビデオ信号をそのまま通過させ
る特性となる。コンパレータ１０の出力信号がハイレベ
ルの時には図４の特性Ａ_２で示すように、ペデスタルレ
ベルＰＬ以下の信号のみを通過させる特性となる。

【００２０】背景ラインでは、図２Ｆで示したように、
サンプルホールド回路９の出力の絶対値レベルＶ_Ａがス
レショルドレベルＶｒ以下になるので、コンパレータ１
０の出力がハイレベルになる。このため、ビデオ波形整
形回路１２が特性Ａ_２で示すように、ペデスタルレベル
ＰＬ以下の信号のみを通過させる特性となる。従って、
背景ラインの画面はミュートされる。

【００２１】字幕部分のラインでは、図３Ｆで示したよ
うに、サンプルホールド回路９の出力の絶対値レベルＶ
_ＢがスレショルドレベルＶ_ｒ以上になるので、コンパレ
ータ１０の出力がローレベルになる。このため、ビデオ
波形整形回路１２が特性Ａ_１で示すように入力信号をそ
のまま通過させる特性となる。従って、字幕部分のライ
ンでは、入力ビデオ信号に基づく画面がそのまま映出さ
れる。

【００２２】例えば、図５Ａに示すような画面を映出す
るビデオ信号が入力端子１に供給されたとする。この図
５Ａに示すビデオ信号は、空１５、木１６、土手１７、
人物１８等の背景部分と、２段の字幕部分１９Ａ、１９
Ｂとからなる。このようなビデオ信号の各ライン毎のエ
ッジ成分の積分値をサンプルホールドすると、１Ｖ（Ｖ
は垂直周期）では、図６に示すように、画面下部の２段
の字幕部分１９Ａ、１９Ｂに対応して、サンプルホール
ドレベルの絶対値の大きい部分Ｈ_１、Ｈ_２が生じる。前
述したように、このサンプルホールドレベルの絶対値の
大きい部分Ｈ_１及びＨ_２では、ビデオ信号がそのまま通
過され、他の部分はミュートされる。従って、出力端子
１３から出力されるビデオ信号を映出すると、図５Ｂに
示すように、字幕部分１９Ａ、１９Ｂがそのまま映出さ
れ、他の部分２０は黒にミュートされる。

【００２３】ところで、第１の実施例では、ビデオ信号
を１Ｈ単位で抜き出して字幕部分１９Ａ、１９Ｂを検出
するために、字幕部分１９Ａ、１９Ｂの背景である土手
１７は、図５Ｂにおける字幕部分１９Ａ、１９Ｂと共に
見えてしまうことになる。

【００２４】また、ビデオ信号中に、例えば、白と黒の
縞模様の物体が存在する場合、縞模様の物体は、強エッ
ジなのでエッジ量が多い。このため、誤動作が生じてし
まい、縞模様の物体はミュート部分とならずに字幕部分
と共に映出されてしまう場合がある。また、歌い終わっ
た字幕の色は変化して輝度レベルが低下し、エッジ量が
減少する。このため、誤動作が生じてしまい、字幕部分
にＨ単位でミュート部分が生じてしまう場合がある。

【００２５】字幕部分の背景が字幕と共に映出されてし
まうという問題を解決するために、フィールドメモリ等
を使用して動き検出を行い、字幕が静止画であることを
用いる方法が考えられるが、そのようにすると、コスト
高になるという問題が生じる。そこで、この第２の実施
例では、前述の第１の実施例と同様に字幕部分を検出す
る回路と、例えば、単純に輝度レベルを検出して高輝度
部分を抜き出す回路とを組み合わせるようにしている。

【００２６】即ち、図７において、入力端子３１からビ
デオ信号が、ローパスフィルタ３２及びビデオ波形整形
回路４５に供給される。ローパスフィルタ３２では、ビ
デオ信号のクロマ信号が除去され、輝度信号のみがハイ
パスフィルタ３３及びコンパレータ４３に供給される。

【００２７】ハイパスフィルタ３３では、輝度信号のエ
ッジ部分が取り出される。ハイパスフィルタ３３の出力
信号は、両波整流及びクランプ回路３４により、整流さ
れると共にクランプされる。両波整流及びクランプ回路
３４の出力信号は、積分器３５に供給される。

【００２８】端子３６からリセットパルス発生回路３７
及びサンプリングパルス発生回路３８に水平パルスが供
給される。この水平パルスに基づいて、リセットパルス
がリセットパルス発生回路３７により発生される。この
リセットパルスが積分器３５に供給される。また、この
水平パルスに基づいて、サンプリングパルスがサンプリ
ングパルス発生回路３８により発生される。このサンプ
リングパルスがサンプルホールド回路３９に供給され
る。

【００２９】積分器３５で、両波整流及びクランプ回路
３４の出力が１Ｈ毎に積分される。また、１Ｈの積分が
終了すると、リセットパルス発生回路３７からのパルス
により積分器３５がリセットされる。積分器３５の出力
信号は、サンプルホールド回路３９に供給される。サン
プルホールド回路３９で、サンプリングパルス発生回路
３７からのサンプリングパルスにより、積分器３５から
の出力信号がサンプルホールドされる。サンプルホール
ド回路３９の出力信号は、コンパレータ４０に供給され
る。

【００３０】コンパレータ４０では、サンプルホールド
回路３９の出力信号とスレショルド電圧Ｖ_ｒ１とが比較
される。コンパレータ４０の出力信号が判断回路４２に
供給される。コンパレータ４３には、入力端子３１から
ローパスフィルタ３２を介して入力ビデオ信号が供給さ
れると共に、スレショルドレベルＶ_ｒ２が供給される。
コンパレータ４３の出力が判断回路４２に供給される。
判断回路４２の出力がビデオ波形整形回路４５に供給さ
れる。ビデオ波形整形回路４５で、入力ビデオ信号の背
景部分がミュートされ、字幕部分のビデオ信号が出力端
子４６から出力される。

【００３１】通常、字幕は白ぬきにされているので、そ
の部分ＣＨＲの輝度レベルは、図８に示すようにビデオ
信号に比べて高くなっている。このため、スレショルド
レベルＶ_ｒ２と入力ビデオ信号のレベルとを比較するこ
とにより、字幕部分のみを検出し、字幕部分の背景をミ
ュートすることが可能になる。

【００３２】この第２の実施例では、判断回路４２で、
コンパレータ４０から得られる入力ビデオ信号のエッジ
成分の積分値がスレショルドレベルＶ_ｒ１以上かどうか
という情報と、コンパレータ４３から得られる入力ビデ
オ信号のレベルがスレショルドレベルＶ_ｒ２以上かどう
かの情報とを用いて字幕部分を判断しているので、字幕
以外の背景を全てミュートすることができると共に、字
幕部分と背景部分とを確実に識別できる。

【００３３】図９は、この発明の第３の実施例を示すも
のである。この実施例は、ミュート部分となるべき部分
が字幕と共に再生されてしまう場合や字幕部分にＨ単位
でミュート部分が生じてしまう場合等の問題を解決する
ものである。

【００３４】つまり、入力されるビデオ信号の背景画面
中に高域成分が多く含まれていると、字幕以外のライン
にもエッジ成分の積分値が大きくなるラインが生じる。
また、字幕部分であっても、文字数が少なかったり、単
純な文字のラインでは、エッジ成分の積分値があまり大
きくならない。前述の第１の実施例では、エッジ成分の
積分値だけを使って字幕ラインと背景ラインとを判断し
ているので、背景画面中に高域成分が多く含まれるライ
ンがミュートされなかったり、字幕の一部にミュートさ
れたラインが発生したりするという問題が生じる。

【００３５】そこで、この第３の実施例では、エッジ成
分の積分値のサンプルホールド値を微分することによ
り、背景と字幕との境界を検出し、字幕の開始ラインと
終了ラインとの間以外をミュートすることにより、字幕
ライン以外を確実にミュートできると共に、字幕の一部
にミュートされたラインが発生されないようにしてい
る。

【００３６】入力端子５１のビデオ信号をローパスフィ
ルタ５２に供給することにより、ビデオ信号のクロマ信
号が除去されると共に、輝度信号のみがハイパスフィル
タ５３に供給される。ハイパスフィルタ５３では、輝度
信号のエッジ部分が検出される。ハイパスフィルタ５３
からの輝度信号のエッジ部分を表す信号は、両波整流及
びクランプ回路５４により、整流されると共にクランプ
される。両波整流及びクランプ回路５４の出力信号は、
積分器５５に供給される。

【００３７】端子５６からリセットパルス発生回路５７
及びサンプリングパルス発生回路５８に水平パルスが供
給される。この水平パルスに基づいて、リセットパルス
がリセットパルス発生回路５７により発生される。この
リセットパルスが積分器５５に供給される。また、この
水平パルスに基づいて、サンプリングパルスがサンプリ
ングパルス発生回路５８により発生される。このサンプ
リングパルスがサンプルホールド回路５９に供給され
る。

【００３８】積分器５５に供給された信号は、１Ｈ毎に
積分される。また、１Ｈ毎に、リセットパルス発生回路
５７からのリセットパルスにより積分器５５がリセット
される。積分器５５の出力信号は、サンプルホールド回
路５９に供給される。サンプルホールド回路５９で、サ
ンプリングパルス発生回路５７からのサンプリングパル
スにより、積分器５５からの出力信号がサンプルホール
ドされる。サンプルホールド回路５９の出力信号は、微
分器６０に供給される。

【００３９】微分器６０の出力信号は、コンパレータ６
１及びコンパレータ６２に供給される。コンパレータ６
１及びコンパレータ６２で、微分器６０の出力信号とス
レショルドレベルＶ_ｒ１１及びスレショルドレベルＶ
_ｒ１２とがそれぞれ比較される。コンパレータ６１及び
コンパレータ６２の出力信号は、モノステーブルマルチ
バイブレータ（以下、モノマルチとする）６５に供給さ
れる。

【００４０】モノマルチ６５では、コンパレータ６１及
びコンパレータ６２からの信号に基づいて、ビデオ波形
整形回路６６に信号を供給し、ビデオ波形整形回路６６
の出力が出力端子６７から取り出される。入力端子５１
に供給されるビデオ信号の背景画面中に高域成分が多く
含まれていると、図１０Ａに示すように、字幕以外のラ
インにも、エッジ成分の積分値が大きくなるラインが生
じる。図１０Ａにおいて、Ｈ_１１及びＨ_１２は、字幕に
よりエッジ成分の積分値が大きくなったライン群であ
り、Ｈ_１３は、ビデオ信号の背景画面中の高域成分によ
りエッジ成分の積分値が大きくなったライン群である。

【００４１】図１０Ａに示すように、背景画面には相関
があるので、背景画面中の高域成分によるエッジ成分の
積分値は徐々に変化するのに対して、字幕部分になると
エッジ成分の積分値が急激に変化する。このため、サン
プルホールド回路５９の出力を微分器６０で微分する
と、図１０Ｂに示すように、字幕部分の境界に対応して
出力が生じる。

【００４２】この微分器６０の出力がコンパレータ６１
及び６２で整形され、コンパレータ６１及び６２から、
図１０Ｃ及び図１０Ｄに示すように、字幕の境界に対応
するパルスが発生される。コンパレータ６１の出力は字
幕の開始ラインに対応し、コンパレータ６２の出力は字
幕の終了ラインに対応する。このコンパレータ６１の出
力によりモノマルチ６５がトリガされ、コンパレータ６
２の出力によりモノマルチ６５がリセットされる。モノ
マルチ６５からは、図１０Ｅに示すようなゲートパルス
が出力される。このゲートパルスがローレベルとなる間
だけビデオ信号を出力させ、ゲートパルスがハイレベル
の間では、入力ビデオ信号がミュートされる。

【００４３】なお、モノマルチ６５の代わりにフリップ
フロップを用いることが考えられるが、フリップフロッ
プを用いた場合には、字幕の終了ラインでコンパレータ
６２から確実にパルスが生じないと、背景の映像がミュ
ートされないという誤動作が生じる可能性がある。モノ
マルチ６５を用いれば、字幕の終了ラインでパルスがコ
ンパレータ６２から生じなくても、モノマルチ６５の時
定数でモノマルチ６５の出力がハイレベルになり、背景
の映像がミュートされる。

【００４４】また、上述の第１、第２及び第３の実施例
では、字幕部分のみを画面に映出するようにしたが、例
えば、字幕部分ではなく背景部分のみを画面に映出する
ような構成としても良い。

【００４５】

【発明の効果】この発明では、背景部分をミュートする
と共に字幕部分のみを映出するので、例えば、不快なシ
ーンが映出されたとしても、背景部分である不快なシー
ンを見ることなく、字幕部分を見ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例のブロック図である。

【図２】この発明の第１の実施例の波形図である。

【図３】この発明の第１の実施例の波形図である。

【図４】ビデオ波形整形回路１２の特性を表す図であ
る。

【図５】ビデオ信号が映出されている様子を示す図であ
る。

【図６】ビデオ信号の１Ｖ毎の波形図である。

【図７】この発明の第２の実施例のブロック図である。

【図８】この発明の第２の実施例の波形図である。

【図９】この発明の第３の実施例のブロック図である。

【図１０】この発明の第３の実施例の波形図である。

【符号の説明】

１０、４０、４３、６１、６２ コンパレータ ４２ 判断回路 ６０ 微分器 ６５ モノステーブルマルチバイブレータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力ビデオ信号のエッジ成分を抽出する
   エッジ成分抽出手段と、 上記入力ビデオ信号のエッジ成分を検波する検波手段
   と、 上記検波された入力ビデオ信号のエッジ成分を水平周期
   毎に積分する積分手段と、 上記水平周期毎の積分値とスレショルドレベルとを比較
   する比較手段とを備え、 上記比較手段の出力により、上記入力ビデオ信号の背景
   部分と字幕部分とを識別するようにしたビデオ信号処理
   装置。
2. 【請求項２】 入力ビデオ信号のエッジ成分を抽出する
   エッジ成分抽出手段と、 上記入力ビデオ信号のエッジ成分を検波する検波手段
   と、 上記検波された入力ビデオ信号のエッジ成分を水平周期
   毎に積分する積分手段と、 上記水平同期毎の積分値と第１のスレショルドレベルと
   を比較する第１の比較手段と、 上記入力ビデオ信号の信号レベルと第２のスレショルド
   レベルとを比較する第２の比較手段とを備え、 上記第１の比較手段の出力及び上記第２の比較手段の出
   力により上記入力ビデオ信号の背景部分と字幕部分とを
   識別するようにしたビデオ信号処理装置。
3. 【請求項３】 入力ビデオ信号のエッジ成分を抽出する
   エッジ成分抽出手段と、 上記入力ビデオ信号のエッジ成分を検波する検波手段
   と、 上記検波された入力ビデオ信号のエッジ成分を水平周期
   毎に積分する積分手段と、 上記積分手段の出力を微分する微分手段とを備え、 上記微分手段の出力から背景部分と字幕部分との境界に
   対応する信号を発生して上記入力ビデオ信号の背景部分
   と字幕部分とを識別するようにしたビデオ信号処理装
   置。