JP2000066630A - 大面積フリッカの影響を除去するビデオ画像処理方法及び装置 - Google Patents

大面積フリッカの影響を除去するビデオ画像処理方法及び装置

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Gangolf Hirtz
ヒルツ ガンゴルフ
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ヴァイトブルフ セバスティアン
Rainer Zwing
ツヴィン ライナー
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、大面積のフリッカによるアーティ
ファクトを除去するサブフィールド構造及び符号化を備
えた画像処理方法及び装置の提供を目的とする。 【解決手段】 本発明によれば、サブフィールドを類似
した構造の２個のサブフィールドグループに分割し、２
個のサブフィールドグループは上位側サブフィールドが
一致し、下位側サブフィールドが異なる。サブフィール
ド符号化は、５０Ｈｚの大面積フリッカのルミナンス成
分を最小限に抑えるようルミナンス重みを２個のサブフ
ィールドグループに対称的に分布させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に、大きい面積
のフリッカの影響を除去するためビデオ画像を処理する
方法及び装置に関する。特に、本発明は、プラズマディ
スプレイパネル（ＰＤＰ）のようなマトリックス形ディ
スプレイ、デジタルマイクロミラーアレイ（ＤＭＤ）を
備えたディスプレイ、及び、光照射のデューティサイク
ル変調（パルス幅変調）の原理に基づくすべての種類の
ディスプレイに光画像の画質を改良する種類のビデオ処
理に密接に関係する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマディスプレイパネルはかなり以
前から知られているが、プラズマディスプレはテレビジ
ョン製造者からの関心が徐々に増大している。実際上、
この技術は、ビューイング角には制限が無く、奥行きが
制限された大型のフラットカラーパネルを実現すること
が可能である。ディスプレイのサイズは、典型的なＣＲ
Ｔ受像管に許容されていたサイズよりもかなり大きい。
【０００３】欧州テレビジョンセットの最新世代では、
画質を改良するため多数の作業がなされている。その結
果として、プラズマディスプレイ技術のような新しい技
術を組み込むテレビジョンセットは、非常に優れた画
像、或いは、従来の標準的なテレビジョン技術よりも優
れた画像を提供しなければならないという強い要求が生
じる。
【０００４】プラズマディスプレイパネルは、スイッチ
をオン又はオフすることができる放電セルのマトリック
スアレイを利用する。また、グレイレベルが光放射のア
ナログ制御によって表現されるＣＲＴ又は液晶ディスプ
レイとは異なり、プラズマディスプレイパネルの場合
に、グレイレベルは１フレーム当たりの光パルスの数を
変調することにより制御される。この時間変調は、視覚
の時間応答に対応した周期に亘って視覚により積分され
る。静止画像の場合、この時間変調は、表示されたビデ
オ標準のフレーム周波数に一致するベース周波数で繰り
返す。ＣＲＴ技術によって知られているように、ベース
周波数５０Ｈｚの光放射は大きい面積のフリッカを誘起
し、このフリッカは１００ＨｚのＣＲＴテレビジョン受
像機のフィールド繰り返しによって除去することができ
る。
【０００５】光放射のデューティサイクルが非常に短い
ＣＲＴに対し、ＰＤＰの光放射のデューティサイクルは
中間のグレイに対し略５０％程度である。これは、スペ
クトルの５０Ｈｚ周波数成分、すなわち、大きい面積の
フリッカアーティファクトの振幅を除去するが、ＰＤＰ
のサイズの方がより大きくなることに起因して、ビュー
イング角が広がり、面積の小さいフリッカであっても画
質の点で好ましくない。近年、ＰＤＰのサイズ及び明る
さは増加する傾向にあるので、将来的にこの問題はより
一層重大になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、特
に、１００Ｈｚテレビジョン受像機によって要求される
ような余分なコストを負うこと無く、５０Ｈｚビデオ標
準に対し、プラズマディスプレイパネルの大面積フリッ
カアーティファクトを除去する方法及び装置を提供する
ことである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的は、請
求項１及び請求項９に記載された手段によって実現され
る。請求項１に係る発明によれば、大きい面積のフリッ
カの影響の除去は、フレーム周期に対し最適化されたサ
ブフィールド構造を利用することにより実現される。画
素のサブフィールドは、２個の連続したグループに構造
化され、アクティブなサブフィールド周期を２個のサブ
フィールドグループに均等に配分する符号語が画素の値
に割り当てられる。
【０００８】この解決法は、５０Ｈｚ周波数成分が１個
のサブフィールドグループしか使用されない場合よりも
実質的に低減される利点がある。５０Ｈｚの密な照明周
期の繰り返しは、１００Ｈｚの粗い照明周期の繰り返し
によって置き換えられる。この方法を用いることによ
り、ＰＤＰ制御部の複雑さが多少増加する点を除いて実
質的に余分なコストは追加されない。
【０００９】本発明の方法の更なる実施例は従属した請
求項に記載されている。二つのサブフィールドグループ
（最上位サブフィールド）に対し同一の構造を使用する
ことは、二つの照明周期が類似した特性を有することを
保証するために役立つ（請求項２を参照のこと）。最下
位サブフィールドの重みは小さく、重大な大面積のフリ
ッカを生じさせない。このため、最下位サブフィールド
は二つのサブフィールドグループに対し同一であること
が要求されない。
【００１０】ビデオゲームのビデオレコーダによって発
生された信号のように水平ライン同期信号に変化が生ず
る標準外のビデオ信号を表示するため、垂直帰線消去期
間は、サブフィールドがアドレス指定された場合に使用
されるべきである（請求項４を参照のこと）。この垂直
帰線消去期間は、連続したサブフィールドグループのペ
ア毎に挿入され２本の垂直帰線消去期間によって置換さ
れる点が有利である。これは、１００ＨｚＣＲＴベース
のテレビジョン受像機と類似している。
【００１１】請求項５に記載された具体的なサブフィー
ルド構造は、５０Ｈｚビデオ標準の場合に有利である。
ＮＴＳＣのような６０Ｈｚビデオ標準に対し最適化され
たサブフィールド構造と比較して、フレーム周期が延長
されているので、より多数のサブフィールドを簡単に使
用することが可能である。請求項９に記載された装置の
有利な実施例は、従属した請求項１０及び１１に明瞭に
記載されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の具体的な実施例を詳細に説明する。ビデオ処理の分野
において、ルミナンスレベルを８ビットで表現すること
は非常に一般的である。この場合、各レベルは以下の８
ビットの組合せによって表現される。
【００１３】２0 ＝１、２1 ＝２、２2 ＝４、２3 ＝
８、２4 ＝１６、２5 ＝３２、２6 ＝６４、２7 ＝１２
８ プラズマディスプレイパネル技術を用いてこのような符
号化スキームを実現するため、フレーム周期は、屡々、
サブフィールドと称される８個の照明周期に分割され、
各サブフィールドは８ビットの中の一つに対応する。ビ
ット２1 ＝２に対する照明パルスの間隔は、ビット２0
＝１に対する照明パルスの２倍である。これらの８個の
サブ周期を組み合わせることにより、２５６個の異なる
グレイレベルを構築することができる。例えば、グレイ
レベル９２には、２進数表記でデジタル符号語％１０１
１１００が対応する。サブフィールドは、等振幅及び等
間隔を有する多数の小さいパルスにより構成される。動
きが無い場合、観察者は、すべてのサブ周期を約１フレ
ーム周期に亘って視覚的に積分し、正確なグレイレベル
を感受する。上記のサブフィールド構造は図１に示され
ている。
【００１４】プラズマディスプレイパネルに対する殆ど
の開発は、ＮＴＳＣのような６０Ｈｚビデオ標準に対し
て行われている。これらのビデオ標準に対し、改良され
たサブフィールド構造は、アーティファクトを回避し、
画質を向上させるため巧く利用されるべきである。６０
Ｈｚビデオ標準に対し一般的に使用されるサブフィール
ド構造の一例は図２に示されている。サブフィールド数
は、１２個のサブフィールドＳＦに増加されている。サ
ブフィールドの相対的な間隔は図２に与えられている。
すべてのサブフィールドがアクティブ状態にされた場
合、照明フェーズは２５５相対時間単位の相対的な間隔
を有する。値２５５は、プラズマディスプレイパネルに
使用される上記のルミナンスレベル若しくはＲＧＢデー
タの８ビット表現を使用し続けるため選択される。最上
位から７番目までのサブフィールドの相対的な間隔は、
３２相対時間単位である。プラズマディスプレイパネル
技術の分野において、サブフィールドの相対的な間隔
は、屡々、サブフィールドの「重み」といわれ、以下で
もサブフィールドの重みと呼ぶ。各サブフィールドＳＦ
の間には、光が放出されない短い時間周期が存在する。
この時間周期は、対応したプラズマセルのアドレスを指
定するため使用される。最後のサブフィールドの後に、
光が放出されないより長い周期が追加される。この時間
周期は、ビデオ標準の垂直帰線消去期間に対応する。こ
のような垂直帰線消去周期の実現は、ビデオカセットレ
コーダ又はビデオゲーム等で発生される標準外のビデオ
信号を取扱得るために必要である。
【００１５】このサブフィールド構造におけるグレイレ
ベル９２のデジタル表記は、例えば、０００００１１１
１１００である。この数字は、１２個のサブフィールド
に対応した１２ビットの２進数である。これは、フレー
ム周期中に対応した画素の照明用パルスを制御するため
使用される。重みが等しい７個のサブフィールドが存在
するため、同じグレイレベルに対し別の数個の１２ビッ
ト符号語が存在し得ることに注意する必要がある。
【００１６】図３には、本発明による５０Ｈｚビデオ標
準用の新しいサブフィールド構造が示されている。６０
Ｈｚビデオ標準用のフレーム周期は１６．６ｍｓであ
り、５０Ｈｚビデオ標準の場合にフレーム周期は２０ｍ
ｓであり、５０Ｈｚビデオ標準の方が長い。これによ
り、５０Ｈｚビデオ標準ではより多数のサブフィールド
をアドレス指定することができる。図３に示された例の
場合に、サブフィールドの数は１４まで増加される。フ
レーム周期に追加された時間は追加されたサブフィール
ドの数よりも大きいため（２０．０／１６．６ ＞ １
４／１２）、サブフィールドの増加によって余分なコス
トを生じさせない。
【００１７】サブフィールドは二つの別個のサブフィー
ルドグループＧ１、Ｇ２に構造化される。１個の垂直帰
線消去期間は、２個の垂直フレーム帰線消去期間ＶＦＢ
１及びＶＦＢ２によって置換され、一方の垂直フレーム
帰線消去期間はフレーム期間の最後に存在し、他方の垂
直フレーム帰線消去期間は２個のサブフィールドグルー
プの間に存在する。
【００１８】２個のサブフィールドグループは、最上位
から６番目までの上位側サブフィールドに関して同一で
あり、より下位の下位側サブフィールドに関して異な
る。下位側サブフィールドの重みは小さく、著しい大面
積のフリッカを生じさせないので、下位側サブフィール
ドは一致していなくてもよい。大面積のフリッカの影響
を除去するため、所与の画素値のルミナンス重みを二つ
のサブフィールドグループに対称的に配分する所与のサ
ブフィールド符号化処理が適用される。二つのサブフィ
ールドグループの間のルミナンス重みの小さい差は、小
さい５０Ｈｚのルミナンス周波数成分、すなわち、大面
積フリッカの小さいレベルを表す。サブフィールド符号
化処理の場合、複雑な計算は必要ではない。２５６通り
のグレイレベル／画素値に対する符号語が格納された対
応したテーブルを使用することができる。
【００１９】以下では、この符号化処理について説明の
ため好適な例を用いて詳細に説明する。ここでは、グレ
イレベル／画素値が８７である場合を想定する。この数
は、以下の形式で表現することができる。 ８７＝３＋４４＋４０ このように値８７は３つの成分に分割される。第１の成
分である ３＝（８７ ｍｏｄ ４） は、二つのサブフィールドグループの下位側サブフィー
ルドによって符号化されるべき成分である。第２の成分
及び第３の成分は、両方のグループの最上位から６番目
までの上位側サブフィールドが４の倍数の重みをもつた
め、４の倍数であり、できる限り一致するように決めら
れる。本例の８７の場合のように、両者を一致させ得な
い場合、グループ１のサブフィールドで符号化されるべ
き第２の成分は４よりも大きくされるべきである。本例
では、４４はグループＧ１のサブフィールドを用いて符
号化され、４０はグループ２のサブフィールドを用いて
符号化される。この規則を用いることにより、最終的に
得られる符号は、 ８７＝ １＊１＋１＊４＋０＊８＋１＊１６＋１＊２４＋０＊３２＋０＊４０ １＊２＋０＊４＋０＊８＋１＊１６＋１＊２４＋０＊３２＋０＊４０ すなわち、 ８７＝４５＋４２ ４５＝１＋４＋１６＋２４ （グループ１） ４２＝２＋１６＋２４ （グループ２） であり、２進数表現では、 ８７＝００１１００１００１１０１１ である。
【００２０】この符号化処理の場合に、二つのサブフィ
ールドグループの間の重みの差は決して５よりも大きく
ならない。次に、グレイレベル／画素値が９２である第
２の例を説明する。 ９２＝０＋４８＋４４ と表現できるので、 ９２＝ ０＊１＋０＊４＋１＊８＋１＊１６＋１＊２４＋０＊３２＋０＊４０ ０＊２＋１＊４＋０＊８＋１＊１６＋１＊２４＋０＊３２＋０＊４０ すなわち、 ９２＝４８＋４４ ４８＝８＋１６＋２４ （グループ１） ４４＝４＋１６＋２４ （グループ２） であり、２進数では、 ９２＝００１１０１０００１１１００ と表される。
【００２１】図４は、本発明によるビデオ画像処理装置
のブロック構成図である。本発明の装置は、プラズマデ
ィスプレイパネルマトリックス型ディスプレイと一体的
に統合しても構わない。また、この装置は、プラズマデ
ィスプレイパネルと接続される別個のボックスに設けて
もよい。同図には、装置１０の全体が示されている。ビ
デオ信号は入力ラインＶinを介してこの装置１０に供給
される。ビデオ処理ユニット１１では、ビデオ信号がデ
ジタル化され、Ｙ、Ｕ、Ｖデータが生成される。プラズ
マディスプレイパネルは順次走査モードでアドレス指定
されるので、インターレースビデオ標準は、先行した変
換を必要とする。従来より知られている多数のインター
レース走査・順次走査変換方法を使用することが可能で
ある。また、プラズマディスプレイパネルはＲＧＢデー
タを用いて動作するので、ＹＵＶ／ＲＧＢデータ変換も
このビデオ処理ユニット１１で行われる。発生されたＲ
ＧＢデータはサブフィールド符号化ユニット１２に転送
される。サブフィールド符号化ユニット１２において、
各ＲＧＢ画素値に対し、対応した符号語がテーブル１３
から選択される。これらの符号語は、プラズマディスプ
レイパネル１０のアドレス指定ユニット１４内のフレー
ムメモリに転送される。アドレス指定ユニット１４は、
これらのデータを用いてプラズマディスプレイ１５を制
御する。
【００２２】６０Ｈｚビデオ標準の場合に、大面積のフ
リッカの影響は、５０Ｈｚビデオ標準の場合よりも妨害
性が少ない。上記の本発明の説明は、５０Ｈｚビデオ標
準についてなされているが、勿論、本発明は６０Ｈｚビ
デオ標準の画質を改良するために使用できる。図４のブ
ロックに示された構成要素は、ハードウェア部品だけで
はなく、コンピュータで実行可能な適当なコンピュータ
プログラムとして実現してもよい。
【００２３】本発明は、上記の開示された実施例に限定
されるものではない。本発明は、特許請求の範囲に記載
された事項の範囲を逸脱することなく、種々の変形が可
能である。例えば、使用されたサブフィールドの数及び
重みは、実装形態毎に変化しても構わない。グレイレベ
ル変化用のパルス幅変調方式のような種々の制御を用い
て制御されるあらゆるタイプのディスプレイは、本発明
と組み合わせて使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プラズマディスプレイパネルのサブフィールド
の概念説明図である。
【図２】６０Ｈｚビデオ標準に使用される典型的なサブ
フィールド構造の説明図である。
【図３】５０Ｈｚビデオ標準用の新しいサブフィールド
構造である。
【図４】本発明による装置のブロック構成図である。
【符号の説明】
１０ ビデオ画像処理装置（プラズマディスプレイパ
ネル） １１ ビデオ処理ユニット １２ サブフィールド符号化ユニット １３ テーブル １４ アドレス指定ユニット １５ プラズマディスプレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カルロス コレア ドイツ連邦共和国，78056 ヴィリンゲ ン・シュヴェニンゲン，リヒテンベルガ ー・ヴェーク ４ (72)発明者 ガンゴルフ ヒルツ ドイツ連邦共和国，96317 クロナーハ, ブルンネンヴェーク 21 (72)発明者 セバスティアン ヴァイトブルフ ドイツ連邦共和国，78087 メンヒヴァイ ラー，カボイイルシュトラーセ 17 (72)発明者 ライナー ツヴィン ドイツ連邦共和国，78052 ヴィリンゲ ン・シュヴェニンゲン，ボツェナー・シュ トラーセ ２

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ビデオ画像を構成する画素がデジタル的
    に符号化され、デジタル符号語はディスプレイの対応し
    た画素がアクティブ状態にされる時間周期の長さを決定
    し、デジタル符号語の各ビットに対しある間隔を表すサ
    ブフィールドが割り当てられ、所定の符号語によるサブ
    フィールドの合計は上記対応した画素がアクティブ状態
    にされる上記時間周期の長さを決定する場合に、大きい
    面積のフリッカの影響を除去するビデオ画像処理方法に
    おいて、 画素の上記サブフィールドは、第１及び第２の２個の連
    続したサブフィールドグループに構造化され、 アクティブ状態のサブフィールド周期を上記２個のサブ
    フィールドグループに均等に配分する符号語が画素の値
    に割り当てられることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 上記２個のサブフィールドグループは少
    なくとも上位側サブフィールドに関して同一の構造を有
    する、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 上記第１のサブフィールドグループの下
    位側サブフィールドは、一定の時間で、上記第２のサブ
    フィールドグループの最初のサブフィールドから分離さ
    れている、請求項１又は２記載の方法。
  4. 【請求項４】 ビデオフレームの垂直帰線消去期間は第
    １及び第２の部分に分割され、第１の垂直帰線消去期間
    は上記第１のサブフィールドグループの最後のサブフィ
    ールドと上記第２のサブフィールドグループの最初のサ
    ブフィールドとの間に設けられ、第２の垂直帰線消去期
    間は上記第２のサブフィールドグループの最後のサブフ
    ィールドと次のフレーム周期の最初のサブフィールドと
    の間に設けられている、請求項１乃至３のうちいずれか
    一項記載の方法。
  5. 【請求項５】 ＰＡＬ方式及びＳＥＣＡＭ方式のような
    ５０Ｈｚビデオ標準に対し使用されるサブフィールド構
    造は、 フレーム周期が１４個のサブフィールドに細分され、 フレーム周期中に画素の最大アクティブ状態周期が２５
    ６時間単位の相対的な間隔を有するとき、上記第１のサ
    ブフィールドグループのサブフィールドは、 サブフィールド番号１に対し、相対時間単位当たり１間
    隔、 サブフィールド番号２に対し、相対時間単位当たり４間
    隔、 サブフィールド番号３に対し、相対時間単位当たり８間
    隔、 サブフィールド番号４に対し、相対時間単位当たり１６
    間隔、 サブフィールド番号５に対し、相対時間単位当たり２４
    間隔、 サブフィールド番号６に対し、相対時間単位当たり３２
    間隔、及び、 サブフィールド番号７に対し、相対時間単位当たり４０
    間隔を有し、上記第２のサブフィールドグループのサブ
    フィールドは、 サブフィールド番号１に対し、相対時間単位当たり２間
    隔、 サブフィールド番号２に対し、相対時間単位当たり４間
    隔、 サブフィールド番号３に対し、相対時間単位当たり８間
    隔、 サブフィールド番号４に対し、相対時間単位当たり１６
    間隔、 サブフィールド番号５に対し、相対時間単位当たり２４
    間隔、 サブフィールド番号６に対し、相対時間単位当たり３２
    間隔、及び、 サブフィールド番号７に対し、相対時間単位当たり４０
    間隔を有する、請求項１乃至４のうちいずれか一項記載
    の方法。
  6. 【請求項６】 フレーム周期が２０ｍｓだけ継続するＰ
    ＡＬ方式、ＳＥＣＡＭ方式などの５０Ｈｚビデオ標準の
    場合に、上記第２のサブフィールドグループの最初のサ
    ブフィールドは上記フレーム周期の開始の１０ｍｓ後に
    始まる、請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の方
    法。
  7. 【請求項７】 画素値に割り当てられる符号語を発生さ
    せるため、上記画素値は、特に４のような所定の数を法
    とする上記画素値の剰余を表す第１の成分と、上記所定
    の数の倍数であり、できるだけ一致するように選ばれた
    第２の成分及び第３の成分とからなる３個の成分に分割
    され、 上記第１の成分は上記第１及び第２の両方のサブフィー
    ルドグループの下位側サブフィールドを用いて符号化さ
    れ、上記第２の成分は上記第１のサブフィールドグルー
    プの上位側サブフィールドとして符号化され、上記第３
    の成分は上記第２のサブフィールドグループの上位側サ
    ブフィールドとして符号化される、請求項１乃至６のう
    ちいずれか一項記載の方法。
  8. 【請求項８】 上記第２の成分及び上記第３の成分を一
    致させ得ない場合に、上記第２の成分が上記第３の成分
    よりも上記所定の数だけ大きくされる、請求項７記載の
    方法。
  9. 【請求項９】 ビデオ画像を構成する画素がデジタル的
    に符号化され、デジタル符号語はディスプレイの対応し
    た画素がアクティブ状態にされる時間周期の長さを決定
    し、デジタル符号語の各ビットに対しある間隔を表すサ
    ブフィールドが割り当てられ、所定の符号語によるサブ
    フィールドの合計は上記対応した画素がアクティブ状態
    にされる上記時間周期の長さを決定する場合に、大きい
    面積のフリッカの影響を除去するビデオ画像処理装置に
    おいて、 画素の上記サブフィールドが第１及び第２の２個の連続
    したサブフィールドグループに分割されるサブフィール
    ド構造が使用され、 アクティブ状態のサブフィールド周期を上記２個のサブ
    フィールドグループに均等に配分する所定の画素値に対
    する符号語を発生させる符号化手段が設けられているこ
    とを特徴とする装置。
  10. 【請求項１０】 上記符号化手段はすべての起こり得る
    画素値に対応する符号語が格納されているテーブルを有
    する、請求項９記載の装置。
  11. 【請求項１１】 プラズマディスプレイ又はデジタルマ
    イクロミラーアレイディスプレイのようなマトリックス
    形ディスプレイを含む請求項９又は１０記載の装置。
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