JP2007334071A - 映像信号処理装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】システム構成に応じてマルチ画面数（ウインドウ数）を容易に変更できるようにする。
【解決手段】ビデオ入力回路部１１、フレームメモリ部１２、ＣＰＵ１３、メモリ制御部１４および合成部１５を基本構成とする映像信号処理装置１０をモジュール化し、このモジュールを映像信号の入力数に対応した数だけカスケード接続してマルチ画面の表示装置を実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、映像信号処理装置および表示装置に関し、特に１表示画面上に複数画面（マルチ画面）を表示させるための信号処理を行う映像信号処理装置および当該映像信号処理装置を用いたマルチ画面表示装置に関する。

近年、表示装置の画面が大型化してきている。また、表示画像が高精細になる分、多くの情報量を表示できるようになってきている。一方で、特に大画面の表示装置の一つとして、１つの表示画面上に複数の画面（マルチ画面）を表示させるいわゆるマルチ画面（マルチウインドウ）表示装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１００７１８号公報

４画面のマルチ画面を実現する場合の従来例に係る映像信号処理装置の基本構成を図４に示す。この映像信号処理装置は、４画面に対応して設けられた４つのビデオ入力回路部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄ、４つのフレームメモリ部１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，１０２Ｄおよび合成（ＭＩＸ）部１０３を有する構成となっている。なお、ここでは図面の簡略化のため、フレームメモリ部１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，１０２Ｄの書き込み／読み出しのタイミング制御を行う制御系については図示を省略している。

ビデオ入力回路部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄは、アナログ映像信号やデジタル映像信号（ＤＶＩ(Digital Visual Interface)やＳＤＩ(Serial Digital Interface)、ＨＤ(High Definition)−ＳＤＩ信号等）の各種ビデオフォーマットを内部で使用するための共通フォーマットの信号、例えばＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）信号に変換する。

フレームメモリ部１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，１０２Ｄは、インタレース信号をプログレッシブ信号に変換（Ｉ／Ｐ変換）したり、入力されたビデオのサイズを変更（スケーリング）したりするために用いられる。また、他の信号と重ね合わせるために、基準となる同期信号に合わせて映像信号ＶＩＤＥＯ１１，ＶＩＤＥＯ１２，ＶＩＤＥＯ１３，ＶＩＤＥＯ１４を出力する。このとき、映像信号ＶＩＤＥＯ１１，ＶＩＤＥＯ１２，ＶＩＤＥＯ１３，ＶＩＤＥＯ１４は例えば１／４程度に縮小されて出力される。

合成部１０３は、フレームメモリ部１０２Ａ，１０２Ｂ，１０２Ｃ，１０２Ｄから出力される映像信号ＶＩＤＥＯ１１，ＶＩＤＥＯ１２，ＶＩＤＥＯ１３，ＶＩＤＥＯ１４を重ね合わせ（合成し）、一つの映像信号ＶＩＤＥＯ１００として出力する。

図５に、４つの映像信号ＶＩＤＥＯ１１，ＶＩＤＥＯ１２，ＶＩＤＥＯ１３，ＶＩＤＥＯ１４を一つの映像信号ＶＩＤＥＯ１００に合成して表示する場合のイメージを示す。

図５から明らかなように、上記構成の映像信号処理装置によれば、多チャンネル（本例では、４チャンネル）で入力される映像信号ＶＩＤＥＯ１１，ＶＩＤＥＯ１２，ＶＩＤＥＯ１３，ＶＩＤＥＯ１４を一つの表示装置の画面上に表示することができる。

しかしながら、上記構成の従来例に係る映像信号処理装置では、複数チャンネルのビデオ入力に対してビデオ入力回路部１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄが並列的に配置された構成となっているために、その構造からシステム上の入力数に制約があり、汎用性に欠けるものであった。例えば、図４に示すように、４入力のシステム構成を採った場合は、４入力以上映像信号を入力することができなかった。

また、８入力のシステム構成を採った場合は、４入力しか使わないユーザにとっては残りの４入力分の回路部分が不要になるために高価なシステムになってしまう。この場合、残りの４入力分についてはあらかじめ、ビデオ入力回路部およびフレームメモリ部を省略した構成を採ることも可能である。しかし、この場合でも、少なくとも合成器１０３については最大入力である８入力に対応した構成を採らざるを得ないために、４入力しか使わないユーザにとっては、少なくとも残りの４入力に対応した合成器１０３の回路部分が不要なものとなる。

そこで、本発明は、コスト的な負担を強いることなく、システム構成に応じてマルチ画面数（ウインドウ数）を容易に変更可能な映像信号処理装置および当該映像信号処理装置を用いた表示装置を提供することを目的とする。

本発明による映像信号処理装置は、第１，第２の入力端子と、前記第２の入力端子から入力される映像信号に基づく表示画像の画サイズを変更するサイズ変更手段と、前記第１の入力端子から入力される映像信号と前記サイズ変更手段を経た映像信号とを合成する合成手段と、前記合成手段で合成された映像信号を出力する出力端子とを備えた構成となっている。

上記構成の映像信号処理装置はモジュール化され、そのモジュールが複数個カスケード接続されてマルチ画面の表示装置を構成する。すなわち、映像信号の入力数に対応した数のモジュールをカスケード接続するだけで、当該入力数の映像信号を相互に重ね合わせてマルチ画面を実現するシステムを簡単に構築できる。

本発明によれば、映像信号の入力数に対応した数のモジュールをカスケード接続するだけで、マルチ画面を実現するシステムを構築できるために、カスケード接続するモジュールの数を変更するだけで、コスト的な負担を強いることなく、マルチ画面数を容易に変更することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る映像信号処理装置を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る映像信号処理装置１０は、ビデオ入力回路部１１、フレームメモリ部１２、ＣＰＵ１３、メモリ制御部１４および合成（ＭＩＸ）部１５を有し、２つの入力端子１６，１７、各１つの制御端子１８および出力端子１９を備えてモジュール化、即ち取り付け／取り外し可能な構成要素化されている。

映像信号処理装置１０には、入力端子１６，１７を通してアナログ映像信号またはデジタル映像信号（ＤＶＩやＳＤＩ、ＨＤ−ＳＤＩ信号等）の第１，第２の入力信号ＶＩＤＥＯａ，ＶＩＤＥＯｂが入力される。ビデオ入力回路部１１は、入力端子１７を通して入力されるアナログ映像信号やデジタル映像信号の各種ビデオフォーマットを例えばＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）信号に変換する。

フレームメモリ部１２に対しては、ＣＰＵ１３による制御の下に、ビデオ入力回路部１１から出力される映像信号ＶＩＤＥＯｂ′のメモリ制御部１４による書き込み制御が行われ、またその書き込まれた映像信号のメモリ制御部１４による読み出し制御が行われる。フレームメモリ部１２は、本映像信号処理装置１０で合成されて出力される映像信号ＶＩＤＥＯｃを表示するための表示装置の画面サイズに対応したメモリ容量を持っている。

ＣＰＵ１３はメモリ制御部１４に対して、ビデオ入力回路部１１から出力される映像信号ＶＩＤＥＯｂ′に含まれる同期信号に同期してフレームメモリ部１２への映像信号の書き込みタイミングの制御を行い、また入力端子１５を通して入力される映像信号ＶＩＤＥＯａに含まれる同期信号に同期してフレームメモリ部１２からの映像信号の読み出しタイミングの制御を行う。

ＣＰＵ１３はさらに、本映像信号処理装置１０の外部から制御端子１８を介して入力される制御信号、例えば映像信号ＶＩＤＥＯｂを表示する際の画サイズ情報や表示位置情報等の制御情報に基づいて、フレームメモリ部１２に対するメモリ制御部１４による映像信号の書き込みタイミングおよび読み出しタイミングの制御を行う。

このＣＰＵ１３による制御の下に実行されるメモリ制御部１４による書き込み／読み出し制御により、フレームメモリ部１２において、インタレース信号をプログレッシブ信号に変換（Ｉ／Ｐ変換）したり、入力された映像信号ＶＩＤＥＯｂに基づく表示画像のサイズを変更（スケーリング）したり、表示画面上における表示位置を決定したりする画像処理が行われる。サイズ変更（拡大／縮小）のための画像処理において、縮小処理を行ったときは、縮小された映像以外の部分については、例えば黒の背景色の信号をフレームメモリ部１２から出力するようにする。

合成部１５は、入力端子１６を通して入力される映像信号ＶＩＤＥＯａと、当該映像信号ＶＩＤＥＯａに同期してフレームメモリ部１２から出力される映像信号ＶＩＤＥＯｂ″とを重ね合わせて、映像信号ＶＩＤＥＯｃとして出力端子１９からモジュール（本映像信号処理装置１０）の外部へ出力する。このとき、映像信号ＶＩＤＥＯａは、フレームメモリ部１２から出力される映像信号ＶＩＤＥＯｂ″と同じプログレッシブ信号であることが前提となる。

かかる構成のモジュール化された映像信号処理装置１０を用いて、当該映像信号処理装置１０を複数段カスケード接続する、即ち階層状に多段接続することにより、前段のモジュールから出力される映像信号ＶＩＤＥＯａに対して自段のモジュールで当該モジュールに入力される映像信号ＶＩＤＥＯｂと重ね合わせて映像信号ＶＩＤＥＯｃを生成し、当該映像信号ＶＩＤＥＯｃを次段のモジュールに映像信号ＶＩＤＥＯａとして出力するシステムを構築できる。

この映像信号処理装置１０によれば、映像信号の入力数に対応した数のモジュールをカスケード接続するだけで、当該入力数の映像信号を相互に重ね合わせてマルチ画面を実現するシステムを簡単に構築できる。これにより、最終的に構築されるシステムの回路構成としては、入力数に対応した必要最小限の構成で済むことになるとともに、カスケード接続するモジュールの数を変更するだけで、コスト的な負担を強いることなく、マルチ画面数（ウインドウ数）を容易に変更することができる。

また、モジュール個々の合成器１５としては、自段のモジュールに入力される映像信号ＶＩＤＥＯｂと前段のモジュールから出力される映像信号ＶＩＤＥＯａとを重ね合わる、即ち２つの映像信号を重ね合わせるための必要最小限の構成で良いために、モジュール個々の回路構成が非常にシンプルである。その結果、モジュールを複数段カスケード接続して構成されるシステム全体においても、入力される映像信号の各々に対して必要な回路部分によって構成され、非常にシンプルな回路構成となる。

なお、本実施形態では、フレームメモリ部１２を用いてＣＰＵ１３，メモリ制御部１４と共に、表示画像の画サイズを変更するサイズ変更手段を構成し、スケーリング処理（表示画像の変更（拡大／縮小）処理）の機能を実現するとしたが、これは一例であり、簡単な縮小処理であれば、フレームメモリに代えてＦＩＲ(Finite Impulse Response)フィルタ等を用いることも可能である。要は、このブロックで実現したいのは、入力された映像信号に基づく表示画像を変更（縮小／拡大）することであり、したがってこの変更処理を実現できる機能を持つものであればその構成は問わない。

図２は、例えば４画面のマルチ画面（マルチウインドウ）に対応した本発明の適用例に係るマルチ画面表示装置の構成の概略を示すブロック図である。図２に示すように、本適用例に係るマルチ画面表示装置は、映像信号処理部２０、パーソナルコンピュータ３０、システムコントローラ４０および５０を有する構成となっている。

映像信号処理部２０は、４画面に対応した４個のモジュール（１）２１、モジュール（２）２２、モジュール（３）２３、モジュール（４）２４がカスケード接続された構成となっており、４画面に対応した４つの映像信号ＶＩＤＥＯ１，ＶＩＤＥＯ２，ＶＩＤＥＯ３，ＶＩＤＥＯ４を入力としている。

４個のモジュール（１）２１、モジュール（２）２２、モジュール（３）２３、モジュール（４）２４は各々、図１に示す映像信号処理装置１０と同じ回路構成、即ちビデオ入力回路部１１、フレームメモリ部１２、ＣＰＵ１３、メモリ制御部１４および合成部１５を有し、２つの入力端子１６，１７、各１つの制御端子１８および出力端子１９を備えてモジュール化された構成となっている。

初段のモジュール（１）２１は、映像信号ＶＩＤＥＯ１のみを入力とし、当該映像信号ＶＩＤＥＯ１に対してインタレース信号をプログレッシブ信号に変換（Ｉ／Ｐ変換）したり、その表示画像のサイズを変更（スケーリング）したり、表示画面上における表示位置を決定したりする画像処理を行った後、映像信号ＶＩＤＥＯ１１として次段のモジュール（２）２２に対して出力する。

２段目のモジュール（２）２２は、自段の入力である映像信号ＶＩＤＥＯ２に対して、Ｉ／Ｐ変換を行ったり、スケーリングを行ったり、表示位置の決定を行ったりした後、前段のモジュール（１）２１から出力される映像信号ＶＩＤＥＯ１１と重ね合わせて、映像信号ＶＩＤＥＯ１２として次段のモジュール（３）２３に対して出力する。

３段目のモジュール（３）２３は、自段の入力である映像信号ＶＩＤＥＯ３に対して、Ｉ／Ｐ変換を行ったり、スケーリングを行ったり、表示位置の決定を行ったりした後、前段のモジュール（２）２２から出力される映像信号ＶＩＤＥＯ１２と重ね合わせて、映像信号ＶＩＤＥＯ１２３として最終段のモジュール（４）２４に対して出力する。

最終段のモジュール（４）２４は、自段の入力である映像信号ＶＩＤＥＯ４に対して、Ｉ／Ｐ変換を行ったり、スケーリングを行ったり、表示位置の決定を行ったりした後、前段のモジュール（３）２３から出力される映像信号ＶＩＤＥＯ１２３と重ね合わせて、最終的な合成映像信号ＶＩＤＥＯ１００として出力する。

図３に、モジュール（１）２１、モジュール（２）２２、モジュール（３）２３、モジュール（４）２４の各々から出力される映像信号ＶＩＤＥＯ１１，ＶＩＤＥＯ１２，ＶＩＤＥＯ１２３，ＶＩＤＥＯ１００に基づく１表示画面上の各表示画像の画サイズおよび表示位置の関係の一例を示す。

この映像信号処理部２０において、４個のモジュール（１）２１、モジュール（２）２２、モジュール（３）２３、モジュール（４）２４の相互間の接続については、ケーブルでカスケード接続しても良いし、専用のシャーシにマザーボードを付け、当該マザーボードにコネクタを複数並べてこれらコネクタを電気的にカスケード接続しても良い。

パーソナルコンピュータ３０は、ユーザによる操作の下に、４つの映像信号ＶＩＤＥＯ１，ＶＩＤＥＯ２，ＶＩＤＥＯ３，ＶＩＤＥＯ４に基づく各表示画像の画サイズや、１表示画面上の表示位置などを指定するための制御情報（制御信号）をシステムコントローラ４０に対して与える。

システムコントローラ４０は、ＣＰＵ等によって構成され、パーソナルコンピュータ３０から与えられる制御情報に応じて、映像信号処理部２０の全体の制御、具体的にはモジュール（１）２１、モジュール（２）２２、モジュール（３）２３、モジュール（４）２４におけるＩ／Ｐ変換、スケーリング、表示位置の決定等の制御を行う。

なお、ここでは、パーソナルコンピュータ３０から与えられる制御情報を基に、システムコントローラ４０によって映像信号処理部２０の全体の制御を行うとしたが、システムコントローラ４０を介在させずに、パーソナルコンピュータ３０によって直接、モジュール（１）２１、モジュール（２）２２、モジュール（３）２３、モジュール（４）２４におけるＩ／Ｐ変換、スケーリング、表示位置の決定等の制御を行う構成を採ることも可能である。

表示部５０は、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大画面、一例として、４０９６（水平方向のピクセル数）×２１６０（垂直方向のピクセル数）程度の大画面の表示装置からなり、映像表示装置２０から出力される合成映像信号ＶＩＤＥＯ１００に基づく４つの画像を１表示画面上に表示する。なお、表示部５０としては、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットディスプレイに限られるものではなく、大画面であれば、投射型表示装置など、他の表示装置であっても構わない。

このように、ビデオ入力回路部１１、フレームメモリ部１２、ＣＰＵ１３、メモリ制御部１４および合成部１５を基本構成とするモジュールを、映像信号の入力数に対応した数だけカスケード接続してなる映像信号処理部２０を用いてマルチ画面表示装置を構成することにより、当該モジュールは、自段のモジュールに入力される映像信号と前段のモジュールから出力される映像信号とを重ね合わる、即ち２つの映像信号を重ね合わせるための必要最小限の回路構成となっているために、映像処理信号装置２０全体、ひいてはマルチ画面表示装置全体の回路構成の簡略化を図ることができる。

また、モジュールのカスケード接続に当たって、モジュールが着脱可能なコネクタを電気的にカスケード接続したシステム構成を採ることにより、コネクタへのモジュールの着脱によってカスケード接続するモジュールの数をユーザが任意に設定することができるために、コネクタ数の範囲内において画面数（ウインドウ数）を自由に追加することも可能になる。

このとき、例えば、最大８入力に対応したシステム構成、即ちマザーボード上に８個のコネクタを電気的にカスケード接続したシステム構成において、ユーザが８入力のうちの４入力しか使わないとしても、必要最小限の回路構成のモジュールを４入力に対応して４個セットするだけで良く、残りの４入力分については電気的にカスケード接続されたコネクタが存在するだけであるために、システム全体のコストとしては、最大８入力を使うユーザにとっても、４入力しか使わないユーザにとっても、モジュール数に応じた安いコストで済むことになる。

また、モジュール個々においては、図１での説明から明らかなように、前段のモジュールから出力される映像信号（図２の例では、映像信号ＶＩＤＥＯ１１，ＶＩＤＥＯ１２，ＶＩＤＥＯ１２３）に同期させて、自段のモジュールに入力される映像信号（図２の例では、映像信号ＶＩＤＥＯ２，ＶＩＤＥＯ３，ＶＩＤＥＯ４）に対するＩ／Ｐ変換、スケーリング、表示位置の決定等の画像処理が行われるために、モジュールを何段カスケード接続しても全体の遅延は発生せず、任意の画サイズのマルチ画面で構成された出力画面を生成することができる。

ところで、ビデオ編集や、放送局等でのビデオ確認のために、従来は、ＣＲＴディスプレイ等、１０インチから２０インチ程度の画面サイズの表示装置を複数台並べて使用する構成が採られていた。しかし、ＣＲＴディスプレイから液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットディスプレイに移行しつつある現在、業務用のディスプレイが３０インチや４０インチ、あるいはそれ以上に大画面化する傾向にある。このように、画面サイズが大きくなるに連れて、マルチ画面（マルチウインドウ）の必要性が必然的に高くなってきている。

そこで、本適用例に係るマルチ画面表示装置をビデオ編集や、放送局等でのビデオ確認のために用いることにより、１台のマルチ画面表示装置でビデオ編集や、放送局等でのビデオ確認を実現できるために、ＣＲＴ(Cathode Ray Tube；陰極線管)ディスプレイ等、１０インチから２０インチ程度の画面サイズの表示装置を複数台並べて使用するシステム構成に比べて、ディスプレイの設置スペースを減少させることができる。

しかも、モジュールを追加するだけで、ウインドウ数をいくつでも自由に追加することが可能になる。また、ディスプレイがよりピクセル数の多い大画面になった場合であっても、モジュールがスケーリング処理（表示画像の変更（拡大／縮小）処理）の機能を持っており、表示画像のサイズを画面サイズに対応して制御できるために、ディスプレイの大画面化に容易に対応できる。

本発明の一実施形態に係る映像信号処理装置を示すブロック図である。 本発明の適用例に係るマルチ画面表示装置の構成の概略を示すブロック図である。 カスケード接続された４個のモジュールの各々から出力される映像信号ＶＩＤＥＯ１１，ＶＩＤＥＯ１２，ＶＩＤＥＯ１２３，ＶＩＤＥＯ１００に基づく１表示画面上の各表示画像の画サイズおよび表示位置の関係の一例を示す図である。 ４画面のマルチ画面を実現する場合の従来例に係る映像信号処理装置の基本構成を示すブロック図である。 ４つの映像信号ＶＩＤＥＯ１１，ＶＩＤＥＯ１２，ＶＩＤＥＯ１３，ＶＩＤＥＯ１４を一つの映像信号ＶＩＤＥＯ１００に合成して表示する場合のイメージを示す図である。

符号の説明

１０…映像信号処理装置、１１…ビデオ入力回路部、１２…フレームメモリ部、１３…ＣＰＵ、１４…メモリ制御部、１５…合成部、１６，１７…入力端子、１８…制御端子、１９…出力端子、２０…映像信号処理部、２１，２２，２３，２４…モジュール（映像信号処理装置）、３０…パーソナルコンピュータ、４０…システムコントローラ、５０…表示部

Claims (3)

1. 第１，第２の入力端子と、
   前記第２の入力端子から入力される映像信号に基づく表示画像の画サイズを変更するサイズ変更手段と、
   前記第１の入力端子から入力される映像信号と前記サイズ変更手段を経た映像信号とを合成する合成手段と、
   前記合成手段で合成された映像信号を出力する出力端子と
   を備えたことを特徴とする映像信号処理装置。
2. 前記サイズ変更手段は、前記第１の入力端子から入力される映像信号に同期して前記第２の入力端子から入力される映像信号に対する処理を実行する
   ことを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
3. 第１，第２の入力端子と、前記第２の入力端子から入力される映像信号に基づく表示画像の画サイズを変更するサイズ変更手段と、前記第１の入力端子から入力される映像信号と前記サイズ変更手段を経た映像信号とを合成する合成手段と、前記合成手段で合成された映像信号を出力する出力端子とを有するモジュールが複数個カスケード接続されてなる映像信号処理部と、
   前記映像信号処理部の最終段のモジュールから出力される合成映像信号に応じて１表示画面上に前記モジュールの数の画面を表示する表示部と
   を備えたことを特徴とする表示装置。
   

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