信号处理设备、信号处理方法、程序和信号传输系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及信号处理设备、信号处理方法、程序和信号传输系统，并且更具体地涉及适合在串行传输具有高帧速率的高清晰度视频信号时应用的信号处理设备、信号处理方法、程序和信号传输系统。
【背景技术】
[0002]在过去，超过其中一个帧包括1920样本X 1080行的当前高清晰度(HD)视频信号的超高清晰度视频信号的接收系统和成像系统已被开发。例如，用作具有四倍或十六倍在当前HD中规定的像素数目的下一代广播方案的超高清晰度TV(UHDTV)的标准化已被国际协会执行。这种国际协会包括国际电信联盟(ITU)和电影电视工程师协会(SMPTE)。
[0003]另外，在过去，使用HD-SDI接口或者lOGbps来串行接口串行地传输帧速率超过50P至60P的UHDTV视频信号的技术已被公开(例如，见专利文献1)。
[0004]引用列表
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:JP 2012-244419A
【发明内容】
[0007]技术问题
[0008]然而，在专利文献1中公开的技术中，UHDTV视频信号针对每两个像素样本以两个连续帧为单位被间隔剔除(thin out)并被映射到多个子图像，但是难以在映射到同一子图像的帧之间执行视频切换。换言之，难以以原始视频信号的帧为单位执行视频切换。
[0009]本公开是鉴于上述而做出的，并且使得能够在通过串行数字接口(SDI)串行地传输具有高帧速率的高清晰度视频信号时以原始视频信号的帧为单位进行视频切换。
[0010]问题的解决方案
[0011]根据本公开的第一方面的信号处理设备包括:第一像素间隔剔除控制单元，其被配置为以2N行为区间使来自包括mXn/(48P-60P) XN/r:g:b/10位或12位信号的第一视频信号中的N个连续帧的每一行的两个邻近像素样本的对的每隔一对间隔剔除，将被间隔剔除的两个邻近像素样本的对的每隔一对映射到包括m’ Xn /48P-60P/V:g’:b’/10位或12位信号的第一至第4N个子图像，并且在每一个子图像中在第一视频信号的各个帧的像素样本被分别映射的N个区域之间布置垂直消隐区域，在第一视频信号中每个帧的像素的数目超过在HD格式中规定的像素的数目，其中，指示m个样本的m和指示η个行的η是正整数，Ν是2或者更大的整数，r、g和b是预定信号传输方案情况下的信号比，指示m’个样本的m’和指示η’个行的η’是正整数，r’、g’和b’是预定信号传输方案情况下的信号比。
[0012]第一视频信号可以是3840X2160/(50P-60P) XN/4:4:4、4:2:2 或 4:2:0/10 位或12位信号。
[0013]N可以是2。第一像素间隔剔除控制单元可以将21行的垂直消隐区域布置在子图像的头部中，将2行的垂直消隐区域布置在子图像的尾部中，并且将22行的垂直消隐区域布置在视频信号的第一帧的像素样本被映射的区域与第二帧的像素样本被映射的区域之间。
[0014]信号处理设备还可以包括:第二像素间隔剔除控制单元，其被配置为每隔一行将来自包括 7680 X 4320/ (50P-60P) X N/4:4: 4、4:2:2 或 4:2:0/10 位或 12 位信号的第二视频信号的每一行的两个邻近像素样本的对的每隔一对间隔剔除，并且将被间隔剔除的两个邻近像素样本的对的每隔一对映射到四个第一视频信号。
[0015]信号处理设备还可以包括:行间隔剔除控制单元，其被配置为通过执行对第一至第四子图像的行间隔剔除来执行到隔行信号的变换；以及字间隔剔除控制单元，其被配置为通过执行对隔行信号的字间隔剔除来生成以16N通道的H1-SDI格式规定的串行数字数据。
[0016]信号处理设备还可以包括:复用单元，其被配置为通过复用16N通道的串行数字数据来生成以2N通道的10.692Gbps SDI格式规定的串行数字数据。
[0017]信号处理设备还可以包括:复用单元，其被配置为通过复用16N通道的串行数字数据来生成以8N通道的3Gbps SDI格式规定的串行数字数据。
[0018]信号处理设备还可以包括:输出控制单元，其被配置为控制串行数字数据的输出。
[0019]根据本公开的第一方面的信号处理方法包括:以2N行为区间将来自包括mXn/(48P-60P) XN/r:g:b/10位或12位信号的视频信号中的N个连续帧的每一行的两个邻近像素样本的对的每隔一对间隔剔除，将被间隔剔除的两个邻近像素样本的对的每隔一对映射到包括m’ Xn /48P-60P/V:g’:b’/10位或12位信号的第一至第4N个子图像，并且在每一个子图像中在视频信号的各个帧的像素样本被分别映射的N个区域之间布置垂直消隐区域的像素间隔剔除控制步骤，在视频信号中每个帧的像素的数目超过在HD格式中规定的像素的数目，其中，指示m个样本的m和指示η个行的η是正整数，Ν是2或者更大的整数，r、g和b是预定信号传输方案情况下的信号比，指示m’个样本的m’和指示η’个行的η’是正整数，r’、g’和b’是预定信号传输方案情况下的信号比。。
[0020]根据本公开的第一方面的程序使计算机执行包括以下步骤的处理:以2N行为区间将来自包括mXη/ (48Ρ-60Ρ) XN/r:g:b/10位或12位信号的视频信号中的N个连续帧的每一行的两个邻近像素样本的对的每隔一对间隔剔除，将被间隔剔除的两个邻近像素样本的对的每隔一对映射到包括m’ Xn /48P-60P/r’:g’:b’ /10位或12位信号的第一至第4N个子图像，并且在每一个子图像中在视频信号的各个帧的像素样本被分别映射的N个区域之间布置垂直消隐区域的像素间隔剔除控制步骤，在视频信号中每个帧的像素的数目超过在HD格式中规定的像素的数目，其中，指示m个样本的m和指示η个行的η是正整数，Ν是2或者更大的整数，r、g和b是预定信号传输方案情况下的信号比，指示m’个样本的m’和指示η’个行的η’是正整数，r’、g’和b’是预定信号传输方案情况下的信号比。
[0021]根据本公开的第二方面的信号处理设备包括:像素复用单元，其被配置为通过从第一至第4N个子图像中提取像素样本和复用提取的像素样本来再现N个帧的视频信号，在第一至第4N个子图像中垂直消隐区域被布置在视频信号的各个帧的像素样本被分别映射的N个区域之间，第一至第4N个子图像是通过以2N行为区间将来自包括mXn/(48P-60P) XN/r:g:b/10位或12位信号的视频信号中的N个连续帧的每一行的两个邻近像素样本的对的每隔一对间隔剔除和映射被间隔剔除的两个邻近像素样本的对的每隔一对并且包括m’ Xn /48P-60P/V:g’:b’/10位或12位信号来生成的，在视频信号中每个帧的像素的数目超过在的HD格式中规定的像素的数目，其中，指示m个样本的m和指示η个行的η是正整数，Ν是2或者更大的整数，r、g和b是预定信号传输方案情况下的信号比，指示m’个样本的m’和指示η’个行的η’是正整数，r’、g’和b’是预定信号传输方案情况下的信号比。
[0022]根据本公开的第二方面的信号处理方法包括:通过从第一至第4N个子图像中提取像素样本和复用提取的像素样本来再现N个帧的视频信号的像素复用步骤，在第一至第4N个子图像中垂直消隐区域被布置在视频信号的各个帧的像素样本被分别映射的N个区域之间，第一至第4N个子图像是通过以2N行为区间将来自包括mXn/(48P-60P)XN/r:g:b/10位或12位信号的视频信号中的N个连续帧的每一行的两个邻近像素样本的对的每隔一对间隔剔除和映射被间隔剔除的两个邻近像素样本的对的每隔一对并且包括m’ Xn /48P-60P/r’:g’:b’/10位或12位信号来生成的，在视频信号中每个帧的像素的数目超过在的HD格式中规定的像素的数目，其中，指示m个样本的m和指示η个行的η是正整数，Ν是2或者更大的整数，r、g和b是预定信号传输方案情况下的信号比，指示m’个样本的m’和指示η’个行的η’是正整数，r’、g’和b’是预定信号传输方案情况下的信号比。
[0023]根据本公开的第二方面的程序使计算机执行包括以下步骤的处理:通过从第一至第4N个子图像中提取像素样本和复用提取的像素样本来再现N个帧的视频信号的像素复用步骤，在第一至第4N个子图像中垂直消隐区域被布置在视频信号的各个帧的像素样本被分别映射的N个区域之间，第一至第4N个子图像是通过以2N行为区间将来自包括mXn/(48P-60P) XN/r:g:b/10位或12位信号的视频信号中的N个连续帧的每一行的两个邻近像素样本的对的每隔一对间隔剔除和映射被间隔剔除的两个邻近像素样本的对的每隔一对并且包括m’ Xn /48P-60P/V:g’:b’/10位或12位信号来生成的，在视频信号中每个帧的像素的数目超过在HD格式中规定的像素的数目，其中，指示m个样本的m和指示η个行的η是正整数，Ν是2或者更大的整数，r、g和b是预定信号传输方案情况下的信号比，指示m’个样本的m’和指示η’个行的η’是正整数，r’、g’和b’是预定信号传输方案情况下的信号比。
[0024]根据本公开的第三方面的信号传输系统包括:包括第一像素间隔剔除控制单元的信号传输设备，该第一像素间隔剔除控制单元被配置为以2N行为区间将来自包括mXn/(48P-60P) XN/r:g:b/10位或12位信号的视频信号中的N个连续帧的每一行的两个邻近像素样本的对的每隔一对间隔剔除，将被间隔剔除的两个邻近像素样本的每隔一对映射到包括m’ Xn /48P-60P/r’:g’:b’/10位或12位信号的第一至第4N个子图像，并且在每一个子图像中在视频信号的各个帧的像素样本被分别映射的N个区域之间布置垂直消隐区域，在视频信号中每个帧的像素的数目超过在的HD格式中规定的像素的数目，其中，指示m个样本的m和指示η个行的η是正整数，Ν是2或者更大的整数，r、g和b是预定信号传输方案情况下的信号比，指示m’个样本的m’和指示η’个行的η’是正整数，r’、g’和b’是预定信号传输方案情况下的信号比；以及包括像素复用单元的信号传输设备，该像素复用单元通过从第一至第4N个子图像中提取像素样本和复用提取的像素样本来再现N个帧的视频信号。
[0025]根据本公开的第一方面，以2N行为区间从包括mXn (指示m个样本的m和指示η个行的η是正整数)/ (48Ρ-60Ρ) X Ν (Ν是2或者更大的整数)/r: g: b (r、g和b是预定信号传输方案情况下的信号比)/10位或12位信号的第一视频信号中的N个连续帧中间隔剔除每一行中的两个邻近像素样本的对的每隔一对，将被间隔剔除的两个邻近像素样本的对的每隔一对映射到包括m’ Xn (指示m’个样本的m’和指示η’个行的η’是正整数)/48Ρ-60Ρ/r’:g’:b’(r’、g’和b’是预定信号传输方案情况下的信号比)/10位或12位信号的第一至第4N个子图像，并且在每一个子图像中在视频信号的各个帧的像素样本被分别映射的N个区域之间布置垂直消隐区域，其中在第一视频信号中每个帧的像素的数目超过在HD格式中规定的像素的数目。
[0026]根据本公开的第二方面，通过从第一至第4N个子图像中提取像素样本和复用提取的像素样本来再现N个帧的视频信号，在第一至第4N个子图像中垂直消隐区域被布置在视频信号的各个帧的像素样本被分别映射的N个区域之间，第一至第4N个子图像是通过以2N行为区间间隔剔除来自包括mX η (指示m个样本的m和指示η个行的η是正整数)/(48Ρ-60Ρ) X Ν (Ν是2或者更大的整数)/r: g: b (r、g和b是预定信号传输方案情况下的信号比)/10位或12位信号的视频信号中的N个连续帧的每一行的两个邻近像素样本的对的每隔一对和映射被间隔剔除的两个邻近像素样本的对的每隔一对并且包括m’ Xn (指示m’个样本的m’和指示η’个行的η’是正整数)/48P-60P/V:g’:b’(r’、g’和b’是预定信号传输方案情况下的信号比)/10位或12位信号来生成的，其中在视频信号中每个帧的像素的数目超过在HD格式中规定的像素的数目。
[0027]根据本公开的第三方面，以2N行为区间从包括mXn (指示m个样本的m和指示η个行的η是正整数)/ (48Ρ-60Ρ) ΧΝ(Ν是2或者更大的整数)/r: g:b (r、g和b是预定信号传输方案情况下的信号比)/10位或12位信号的视频信号中的N个连续帧中间隔剔除每一行中的两个邻近像素样本的对的每隔一对，将被间隔剔除的两个邻近像素样本的对的的每隔一对映射到包括m’ Xn (指示m’个样本的m’和指示η’个行的η’是正整数)/48Ρ-60Ρ/r’:g’:b’(r’、g’和b’是预定信号传输方案情况下的信号比)/10位或12位信号的第一至第4N个子图像，并且在每一个子图像中在视频信号的各个帧的像素样本被分别映射的N个区域之间布置垂直消隐区域，其中在第一视频信号中每个帧的像素的数目超过在HD格式中规定的像素的数目。通过从第一至第4N个子图像中提取像素样本和复用提取的像素样本来再现N个帧的视频信号。
[0028]发明的有利效果
[0029]根据本公开的第一至第三方面，在通过SDI串行地传输具有高帧速率的高清晰度视频信号时可以以原始视频信号的帧为单位执行视频切换。
【附图说明】
[0030]图1是例示出与UHDTV有关的视频信号标准的表格。
[0031]图2是例示出在SMPTE 2048-1,2中标准化的2048X 1080信号标准的表格。
[0032]图3是例示出在SMPTE 2048-1,2中标准化的4096X2160信号标准的表格。
[0033]图4是例示出3840X 2160的UHDTV标准的示例性样本结构的说明图。
[0034]图5是例示出第一实施例所应用于的电视广播站的摄像机传输系统的总体配置的示图。
[0035]图6是例示出根据本公开的第一实施例的广播摄像机的电路配置中的信号传输设备的示例性内部配置的框图。
[0036]图7是例示出根据本公开的第一实施例的映射单元的示例性内部配置的框图。
[0037]图8是例示出其中根据本公开的第一实施例的2像素间隔剔除控制单元按照两个像素来间隔剔除来自第一和第二类图像的像素样本并且将经间隔剔除的像素样本映射到第一至第八子图像的示例性处理的说明图。
[0038]图9是例示出子图像格式的第一示例的示图。
[0039]图10是用于描述通过在子图像的视频数据区域之间布置垂直消隐区域来抑制映射时的延迟的原理的示图。
[0040]图11是例示出根据本公开的第一实施例的通过在行间隔剔除之后执行字间隔剔除而将第一至第八子图像划分为根据SMPTE 372M的规定的链路A和链路B的一个示例的说明图。
[0041]图12是用于描述子图像的行间隔剔除的示图。
[0042]图13是例示出根据SMPTE 372的链路A和B的示例性数据结构的说明图。
[0043]图14是例示出在24P的情况下10.692Gbps串行数字数据中的一行的示例性数据结构的说明图。
[0044]图15是例示出模式D的一个示例的说明图。
[0045]图16是例示出根据本公开的第一实施例的由复用单元执行的示例性数据复用处理的说明图。
[0046]图17是例示出根据本公开的第一实施例的CCU的电路配置中的信号接收设备的示例性内部配置的框图。
[0047]图18是例示出根据本公开的第一实施例的再现单元的示例性内部配置的框图。
[0048]图19是例示出根据本公开的第二实施例的映射单元的示例性内部配置的框图。
[0049]图20是例示出其中根据本公开的第二实施例的映射单元将UHDTV2类图像中包括的像素样本映射到UHDTV1类图像的处理图像的说明图。
[0050]图21是例示出根据本公开的第二实施例的再现单元的示例性内部配置的框图。
[0051]图22是例示出其中根据本公开的第三实施例的映射单元将UHDTV1类图像中包括的像素样本映射到第一至第4N子图像的处理图像的说明图。
[0052]图23是例示出子图像格式的第二示例的示图。
[0053]图24是例示出其中根据本公开的第四实施例的映射单元将具有作为50P-60P的N倍的帧速率的UHDTV2类图像中包括的像素样本映射到具有作为50P-60P的N倍的帧速率的UHDTV1类图像的处理图像的说明图。
[0054]图25是例示出其中根据本公开的第五实施例的映射单元将具有96P-120P的帧速率的4096X2160类图像中包括的像素样本映射到第一至第八子图像图像的处理图像的说明图。
[0055]图26是例示出模式B的一个示例的示图。
[0056]图27是例示出一个示例的说明图，在该示例中根据本公开的第五实施例的映射单元对将被映射到模式B的第一至第八子图像执行行间隔剔除和字间隔剔除。
[0057]图28是例示出计算机的示例性配置的框图。
【具体实施方式】
[0058]在下文中，用于实现本公开的最佳模式(在下文中称作“实施例”)将被描述。该描述将按照以下次序进行。
[0059]1.下一代2k、4k和8k视频信号
[0060]2.第一实施例(传输 UHDTV1 3840X2160/100P_120P/4:4:4，4:2:2 或 4:2:0/10位或12位信号的示例)
[0061]3.第二实施例(传输 UHDTV2 7680Χ4320/100Ρ_120Ρ/4:4:4，4:2:2 或 4:2:0/10位或12位信号的示例)
[0062]4.第三实施例(传输 UHDTV1 3840X2160/(50Ρ-60Ρ) ΧΝ/4:4:4, 4:2:2 或4:2:0/10位或12位信号的示例)
[0063]5.第四实施例(传输 UHDTV2 7680 X 4320/ (50Ρ-60Ρ) X Ν/4:4:4, 4:2:2 或4:2:0/10位或12位信号的示例)
[0064]6.第五实施例(传输4096Χ2160/96Ρ-120Ρ/4:4:4 或 4:2:2/10 位或 12 位信号的示例)
[0065]7.修改示例
[0066]<1.下一代2k、4k和8k视频信号>
[0067]首先，在描述本公开的实施例之前将描述下一代2k、4k和8k视频信号。
[0068]作为用于发送和接收各种帧速率的视频信号的接口，称为模式D(见稍后将描述的图15)的传输标准已被添加到SMPTE 435-2并被标准化为SMPTE 435-2-2009。SMPTE435-2陈述了对HD-SDI数据执行的多通道复用处理，该HD-SDI数据是通过将在SMPTE 292中规定的10位并行流变换为10.692Gbps串行接口并且给10.692Gbps串行接口加扰而得到的。通常，HD-SDI字段按照EAV、水平辅助数据空间(HANC数据；也称为“水平消隐区间”)、SAV和视频数据的次序构成。在UHDTV标准中，其中3840X2160/50P-60P通过2通道lOGbps接口来传输并且7680X4320/50P-60P通过8通道lOGbps接口来传输的方案已被提议给SMPTE。该提议已被标准化为SMPTE2036-3。
[0069]与具有两倍或者四倍于1920X1080的样本数目和行数目的3840X2160和7680X4320的视频信号有关的视频标准已被提议给ITU和SMPTE。当然，在ITU中标准化的视频标准被称为大屏幕数字成像(LSDI)，并且在SMPTE中标准化的视频标准被称为UHDTV。关于UHDTV，在图1中示出的视频信号被指定。
[0070]作为用于电影工业中的数字摄像机的标准，2048X1080和4096X2160的信号标准已被标准化为SMPTE 2048-1和SMPTE2048-2，如在图2和3中示出。
[0071 ] [UHDTV信号标准的示例性样本结构]
[0072]在这里，将参考图4描述UHDTV信号标准的示例性样本结构。
[0073]图4是例示出3840X2160的UHDTV标准的示例性样本结构的说明图。用于描述图4中的A和B的帧构成3840X2160的一个帧。
[0074]作为3840X2160的信号标准的样本结构，存在以下三种类型。在SMPTE标准中，具有角分符号“’ ”的信号指示已经经历伽马校正等的信号，诸如R’、G’和B’。
[0075]图4中的A例示出R’ G’ B’或Y’ Cb’ Cr’ 4:4:4系统的一个示例。在该系统中，RGB或者YCbCr的分量被包括在所有样本中。
[0076]图4中的B例示出Y’ Cb’ Cr’ 4:2:2系统的一个示例。在该系统中，YCbCr的分量被包括在偶数样本中，并且Y的分量被包括在奇数样本中。
[0077]图4中的C例示出Y’ Cb’ Cr’ 4:2:0系统的一个示例。在该系统中，YCbCr的分量被包括在偶数行的偶数样本中，并且Y的分量被包括在偶数行的奇数样本和奇数行的所有样本中。
[0078]在下文中，视频信号的格式由mXn/a-b/r:g:b/10位或12位信号指示。mXn指示水平方向上的样本的数目(像素的数目)X垂直方向上的行的数目。a-b指示每秒的帧的数目(帧速率)。r、g和b指示预定信号传输方案情况下的信号比，在原色信号传输方案的情况下指示红色信号R:绿色信号G:蓝色信号B的比率，并且在色度信号传输方案的情况下指示亮度信号Y:第一色度信号Cb:第二色度信号Cr的比率。在下文中，视频信号的格式被缩写为“mXn/a-b信号”。
[0079]另夕卜，在下文中，指示逐行信号的帧速率的50P、59.94P和60P被缩写为“50P-60P，，，并且 47.95P、48P、50P、59.94P 和 60P 被缩写为 “48P-60P”。100Ρ、119.88P 和120P 被缩写为“ 100P-120P，，，并且 95.9P、96P、100P、119.88P 和 120P 被缩写为“96P-120P”。指示隔行信号的帧速率的501,59.941和601被缩写为“501-601 ”，并且47.951、481、501、59.941 和 601 被缩写为 “481-601”。
[0080]<2.第一实施例>
[0081 ][传输 3840 X 2160/100P-120P/4:4: 4，4:2:2 或 4:2:0/10 位或 12 位信号的示例]
[0082]接下来，将参考图5至图18描述本公开的第一实施例。
[0083]在第一实施例中，3840X2160/100P-120P/4:4:4,4:2:2