JP2005512130A - 隠れた領域におけるメディア処理の軽減 - Google Patents
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Abstract
重複映像及び/またはグラフィック画像を処理するシステム及び方法。本システムは、第1ウィンドウの第1画像を処理する第1画像処理システムと、第1ウィンドウの一部と重複した第2ウィンドウの第2画像を処理する第2画像処理システムと、第2画像の座標を計算するウィンドウコントローラと、特定された必要な隠れた画素を差し引いた計算された座標により画成される領域に基づき第1ウィンドウの重複部分の処理されない画素群を決定するプロセス制御システムを有する。
Description
本発明は、一般にメディア処理に関し、より詳細には出力に寄与しない映像/グラフィックス画像の画素(すなわち、隠れた領域)の処理を行わないことにより計算リソースを節約するシステム及び方法に関する。
新たなメディアベースの技術(例えば、画像、映像あるいはグラフィックス)が市場に投入されるにつれて、ピクチャ・イン・ピクチャ(picture−in−picture)のような先進的なデジタル処理能力を有するシステムがより望まれるようになってきている。さらに、ウェブベースや無線ベースの映像通信のような技術の出現により、符号化メディアデータを効率的に処理する能力が特に重要になってきている。通常、メディアベースのアルゴリズムは、最終的なディスプレイにおける様相とは独立に処理が実行される。マルチウィンドウ表示の場合、多くの領域が隠される。
メディア処理システムは、しばしば特定の質に対して設計される。以前には、そのようなシステムは特定の環境において動作する専用ハードウェアにおいて実現されていた。例えば、従来からのテレビ受信機では、NTSCやPALシステムのカラー復号化、ノイズ減少あるいはフレームレートアップ変換のような様々な機能を実行するため、いくつかの専用集積回路が合成されている。そのような専用ハードウェアは、しばしばワーストケースでの要求に対して設計されており、処理リソースを節約する必要はない。
しかしながら、最近の技術の傾向では、メディアアプリケーションのソフトウェアでの実現が可能となるようますます多くのプログラム可能なプラットフォームが開発されている。期待される効果としては、製品化までの期間の短縮、ハードウェア及びソフトウェアモジュールの再利用、携帯性及び柔軟性などがあげられる。しかしながら、プログラム可能な構成は、専用ハードウェアと比較してシリコン領域及び電力消費の点でコストがかかる。従って、より高い質と機能向上の提供のため、プログラム可能な構成を有するシステムに対するコスト効率的な解法が必要とされる。
上述のように、多くのシステムは、1以上のアプリケーションがウィンドウ(例えば、テレテキスト、ピクチャ・イン・ピクチャなど)や分割スクリーンを利用することにより、ディスプレイに表示可能としている。そのようなアプリケーションはワイドスクリーンテレビにおいてよくみられる。複数ウィンドウを実現するため、復号化アルゴリズム、画像向上アルゴリズム、グラフィックスオーバレイアルゴリズム、表示処理アルゴリズムなどの各特定目的アプリケーションのため、いくつかのメディア処理アルゴリズムが必要とされる。これらの中には、空間ピーキング(spatial peaking)、アナログ信号の輝度・色分離(luminance−chrominance separation)のための空間復号化、及び空間ノイズ軽減のような主として空間処理が含まれる。他には、動き予測を利用したアップ変換や画素ベース処理のような時間処理が含まれる。何れの場合でも、隠れた領域のデータ処理はしばしば計算リソースの浪費をもたらす。従って、システムのリソース要求を軽減するため、上記問題点を解決する必要がある。
本発明は、マルチウィンドウ映像及び/またはグラフィックス画像処理環境のオーバレイ部分におけるデータ処理を回避するシステム及び方法を提供することにより、他の問題点と共に上記問題点を解決する。
第1の特徴として、本発明は、第1ウィンドウの第1画像を処理する第1画像処理システムと、前記第1ウィンドウの一部と重複した第2ウィンドウの第2画像を処理する第2画像処理システムと、前記第2ウィンドウの座標を計算するウィンドウコントローラと、前記計算された座標に基づき前記第1ウィンドウの重複部分の処理されない画素群を決定するプロセス制御システムとを有する重複画像処理システムを提供する。
第2の特徴として、本発明は、記録可能媒体に格納され、重複画像を処理するためのプログラムプロダクツであって、第1画像を処理する手段と、前記第1画像の一部と重複する第2画像を処理する手段と、前記第2画像の座標を計算する手段と、前記計算された座標に基づき前記第1画像の重複部分の処理されない画素群を決定する手段とを有するプログラムプロダクツを提供する。
第3の特徴として、本発明は、第1画像を処理するステップと、前記第1画像の一部と重複する第2画像を処理するステップと、前記第2画像の座標をプロセス制御システムに出力するステップと、必要な隠れた画素を差し引いた前記出力された座標により画成される領域に基づき前記第1画像の重複部分の処理されない画素群を決定するステップとを有する重複画像処理方法を提供する。
第4の特徴として、第1ウィンドウの第1画像を処理する第1画像処理システムと、前記第1ウィンドウの一部と重複した第2ウィンドウの第2画像を処理する第2画像処理システムと、前記第1ウィンドウの重複部分の少なくとも1つの隣接画素からのデータを利用して、前記第1ウィンドウの非重複部分の画素を空間拡張するエンハンスフィルタと、処理されない前記第1ウィンドウの重複部分の画素サブセットを特定するプロセス制御システムとを有する重複画像処理システムであって、前記サブセットは前記第1ウィンドウの重複部分の少なくとも1つの隣接画素を差し引いた前記第1ウィンドウの重複部分の各画素を有することを特徴とする重複画像処理システムを提供する。
第5の特徴として、本発明は、第1ウィンドウと該第1ウィンドウの一部にオーバレイする第2ウィンドウとから構成される出力を生成する画像システムであって、画像データの第1フレームに対して、前記第1ウィンドウの重複部分内の不要な画素領域を決定するプロセス制御システムと、データの第2フレームの処理に必要な前記不要な画素領域内の画素群を特定し、削減された不要な画素領域を計算する第1メディア処理ユニットと、データの第3フレームの処理に必要な前記画素群のサブセットを特定し、さらに削減された不要画素領域を計算する第2メディア処理ユニットとを有する画像システムを提供する。
本発明の実施例が添付された図面と共に以降において説明される。ここで、同様の記号は同様の要素を示している。
図面を参照するに、図1は、第1及び第2映像入力(Video In 1及びVideo In 2)から構成される映像データを処理し、1つの映像画像(Video Out)を出力するメディア処理システム10を示す。本実施例によると、第1映像入力は第1ウィンドウでの表示のため処理され、第2映像入力は第1ウィンドウの一部と重複、あるいはその反対である第2ウィンドウの表示のため処理される。一実施例では、第1ウィンドウはメインウィンドウを有し、第2ウィンドウはメインウィンドウの一部と重複したピクチャ・イン・ピクチャ(PiP)を有する。しかしながら、本発明は、複数の画像が別々に処理され、1つの出力において互いに重複する任意の画像システムに適用可能であるということが理解されるべきである。例えば、重複したウィンドウよりも処理された画像には、任意の形状のオブジェクトあるいはセグメントが含まれてもよい。
さらに、ここで説明される実施例は主に映像画像に対するものであるが、本発明はまたMPEG−4ベースのシステムにおいて利用されるようなグラフィックス画像、合成グラフィックス及び映像画像に適用可能である。
第1映像入力は画像処理システム12(メインウィンドウ)により処理され、第2映像入力は画像処理システム16(PiPウィンドウ)により処理される。画像処理システムは、復号化、フィルタリング処理、拡張処理のような任意の機能を含んでいてもよい。さらに、画像処理システム12は、以下で詳細に説明される空間及び/または時間処理13を選択的に含んでいてもよい。2つの処理システム12及び16の出力はスイッチャ24に送られ、第1及び第2ウィンドウを含む1つの映像画像(Video Out)が出力される。全体システム制御18は、これら2つのウィンドウの表示方法、ウィンドウをどのように、そしてどこに生成するか、どのウィンドウが上に配置されるかなどについてスイッチャ24に通知するウィンドウコントローラ20を制御する。
第1ウィンドウと重複した第2ウィンドウを含む出力画像が生成されるとき、第1ウィンドウの一部は視界から隠される。この場合、画像処理システム12は隠れた領域の一部またはすべてを必ずしも処理する必要はない。本発明は、処理が必要でない第1映像入力の画素を特定するプロセス制御システム14を含むことにより不要な処理を排除する。
これらの画素は、(1)第2ウィンドウの座標(例えば、PiP座標22)と、(2)任意の空間及び/または時間処理13から識別される依存情報に基づき特定される。依存情報は、隠れたあるいは重複した画素における情報が非重複領域の画素の処理に必要なときはいつでも存在する。画素処理のみが実行される場合、一般に依存情報は必要とされない。
図2を参照するに、メインウィンドウ30の一部と重複し、画素群38をメインウィンドウから隠すPiPウィンドウ32を有する一例となる映像出力が示される。時間または空間処理がなく、画素処理のみが、例えば、検索テーブル(他の隣接する画素あるいはフィールドからの情報を利用しないゼロ次元処理)により実行される状況では、PiPウィンドウ32により隠される画素群38の全体が画像処理システム12による処理を実行される必要がない。隠れた画素38に関して依存性は存在しないため、メインウィンドウ30の隠れた画素38を処理しないことによる画像劣化は発生しない。
より高次元の空間処理の場合、隠れた画素38の一部を処理する必要が出てくるかもしれない。例えば、シャープネスエンハンスフィルタを含む空間処理は、隣接する画素からの係数データを利用した画素処理を実行する。一例として、図2に示されるような水平方向に5つの係数と垂直方向に3つの係数とを有する空間フィルタがあげられる。図2に示されるケースでは、画素34が両方の次元の中心画素34であり、隣接する画素36(黒で示される)からのデータを利用して処理が行われる。中心画素34の計算は隣接画素36に依存する。処理された画素34はPiPウィンドウ32の境に接するので、中心画素34の計算のため、隠れた領域から6つの「必要な」画素(すなわち、ウィンドウ32の6つの黒の画素)が必要とされる。これら6つの画素の処理が省略されれば、劣化が発生しうる。従って、隠れてはいるが、これら6つの画素に対して処理が省略されるべきでない。他の依存性が存在しないと仮定すると、PiPウィンドウ32により隠されている残りの画素の処理は省略することができる。ここで、他のタイプ及び形状の空間フィルタ(例えば、クロス、ラインなど)を利用してもよく、異なる要求の隠れた画素が特定されるかもしれないと理解されるべきである。
同様に、時間処理が、例えば、動き予測及び動き補償による時間アップ変換に関する場合、隠れた情報はオブジェクトの正確な時間位置の計算に重要であるかもしれない。この場合、そのようなオブジェクトは次のフィールドやPiPウィンドウ32の外側のフレームに出現あるいは再出現するかもしれない。従って、動き予測ベクトルのような隠れた情報は、隠れた領域の画素補間のような他の画素処理情報が不要であり、コンピュータリソースの節約のため削除されても、依然として必要であるかもしれない。
例えば、動き適応型再帰的フィルタ処理(ノイズ低減に利用される)に関する時間処理の場合、計算リソースの節約のため隠れた領域は部分的に無視されるかもしれない。ウィンドウあるいは隠れた領域の外部に出現または再出現するオブジェクトの速さに依存して、画像劣化が生じるかもしれない。
図3を参照するに、プロセス制御システム14の動作が以下で詳細に説明される。プロセス制御システムは、全体システム制御18の一部として、あるいは示されるような独立型のシステムとして存在してもよい。プロセス制御システム14は、重複領域においてどの画素(すなわち、「必要な隠れた画素」53)が処理されるべきかを判断する必要画素決定システム52を有する。この情報は、例えば、上述のようにPiP座標22と共に空間/時間処理13から得られる画像処理情報50を利用して決定される。空間/時間処理13は、図4に関してより詳細に説明される1以上のメディア処理ユニット(MPU)により実現されてもよい。PiP座標22はウィンドウコントローラ20から得られる。プロセス制御システム14はさらに、PiP座標22により画成された領域から必要な隠れた画素を差し引く除去システム54を有する。除去処理の結果は、処理されない重複領域の画素の座標56を提供する。ここで、除去システム54により提供される結果として得られる座標56は、任意の形状を有するか、あるいはカットされた矩形領域を提供するためさらなる処理が行われるかもしれない。
座標56は、各メディア処理ユニット(例えば、空間/時間処理13)に作用するよう、直接あるいは全体システム制御18を介してフィードバックされてもよい。メディア処理ユニットが表示(D)のための座標の出力前の(D−1)において画像データを処理するとき、どの画素が処理されるべきでないかすぐにわかるであろう。しかしながら、典型的なアプリケーションでは、一連のメディア処理ユニットが利用されてもよい。従って、メインのメディア処理ユニット(D−1)に接続されたサブのメディア処理ユニット(D−2)は、メインユニット(D−1)から未処理画素あるいは未出力座標56についての画素に関する情報を必要とするかもしれない。メディア処理ユニットの数と処理のタイプに応じて、1以上の画素を処理に巻き込む「リップルバック(ripple back)」効果が生成される。
図4は、画素処理におけるリップルバック効果の一例を示す。図の下部に、第1ウィンドウ66の画素を処理するための処理チェーン60が示される。処理される画像データの一例となるフレーム61、63及び65がチェーンの各ステップに対してチェーン60の上に示される。処理チェーンは、第1フレームに関するディスプレイ71(D)(to,第2フレーム63に関するメインメディア処理ユニット75「MPU(D−1)」と、第3フレーム65に関するサブメディア処理ユニット75「MPU(D−2)」を有する。フレーム61はDで表示され、フレーム63と65は以降の表示のため処理されている。
図示されるように、フレーム61は、第1ウィンドウ66と、この第1ウィンドウの一部をオーバレイする第2ウィンドウ64を含む。この例のため、表示それ自体は空間あるいは時間処理を行わない。この例では、メインのメディア処理ユニット73は、第1ウィンドウのオーバレイ部分の外側にある画素の処理に必要となる、部分的に不要な領域に位置する画素群70を特定した。従って、メインメディア処理ユニット73は、フレーム63に対して「削減された不要な領域」68を計算しなければならず、フレーム61に対して求められるものより多くの画素を処理しなければならない。同様に、サブのメディア処理ユニット75は、第1ウィンドウの削減された不要領域68の外側にある画素の処理に必要となる、部分的に削減された不要領域に位置する第2画素群74を特定した。従って、サブメディア処理ユニット75は、フレーム65に対して「さらなる削減された不要領域」72を計算しなければならず、フレーム63と61に必要とされるものより多くの画素の処理が必要である。
このリップルバック効果に関する問題を解決するため、各メディア処理ユニットは、プロセス制御システム14の一部である必要とされる画素決定システム52に計算された情報50を通知することができる。画素決定システム52は、各メディア処理ユニット13に対して重複領域のどの画素が処理されるべきか(すなわち、「必要な隠れた画素」)を決定する。この情報は、例えば、PiP座標22と共に、上述されたような空間/時間処理13から得られる画像処理情報50を利用して決定される。PiP座標22はウィンドウコントローラ20から得られる。プロセス制御システム14はさらに、各メディア処理ユニット13に対してPiP座標22により画成された領域から必要な隠れた画素を差し引く除去システム54を有する。この除去処理の結果は、各メディア処理ユニット13に対して処理されない重複領域の画素の座標56を与える。除去システム54により与えられる結果として得られた座標56は、任意の形状を有し、カットされた矩形領域を提供するようさらなる処理が行われてもよいということは理解されるであろう。その後、システム14は、この情報を全体システム制御18に与えるか、あるいはメインメディア処理ユニット13に直接戻される。これにより制御オーバヘッドが生じるかもしれないが、それは削減された画素処理をもたらす。第2の選択肢として、必要なプロセス制御システムは、メディア処理ユニットの何れかにより処理を必要としない各画素に関する情報を提供することができる。これにより制御オーバヘッドはほとんどなくなり、不要に処理される画素が出てくるであろう。従って、これら2つのアプローチの組み合わせを利用して、最適な解法が提供される。
処理対象でない画素の解析は複雑すぎるため、必要な隠れた画素の一部の処理を省略することが有益であるかもしれない。1つの例は動き予測/補償に関するもので、ここでは、異なる速さを有する不規則な形状の要素が次フレームで出現するかもしれない。セグメントのほんの一部が処理され、重複ウィンドウ(ウィンドウ2)の近くの部分が処理されなければ、全体の可視エラーは小さいものとなるであろう。
ここで説明されたシステム、機能、機構、方法及びモジュールは、ハードウェア、ソフトウェア、あるいはハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより実現可能であるとわかる。これらは、ここで説明された方法を実行するため適応された任意のタイプのコンピュータシステムあるいは他の装置により実現されてもよい。ハードウェアとソフトウェアの典型的な組み合わせは、ここで説明された方法を実行するように、ロード及び実行時にコンピュータシステムを制御するコンピュータプログラムを有する汎用コンピュータシステムであるかもしれない。あるいは、本発明の1以上の機能タスクを実行するための専用のハードウェアを有する特定用途向けコンピュータが利用されてもよい。本発明はまた、ここで説明された方法及び機能を実現することができるすべての特徴を備え、コンピュータシステムのロード時に、これらの方法及び機能を実行することができるコンピュータプログラムプロダクツに埋め込まれてもよい。ここでのコンピュータプログラム、ソフトウェアプログラム、プログラム、プログラムプロダクツあるいはソフトウェアは、情報処理能力を有するシステムに、(a)他の言語、コードまたは記号への変換、及び/または(b)異なる材料形態での再生、の一方あるいは両方に直接または後に特定機能を実行させるための任意の言語、コードまたは記号でのインストラクションセットの任意の表現を意味する。
本発明の好適な実施例の前述の説明は、例示及び説明のために与えられた。それらは、本発明を包括するものでもなく、また本発明を開示した形態に限定するものでもなく、明らかに多くの変更及び変形が上記教示により可能である。当業者に明らかなそのような変更及び変形は、添付されたクレームにより定義される本発明の範囲内に含まれると考えられる。
Claims (21)
- 第1ウィンドウの第1画像を処理する第1画像処理システムと、
前記第1ウィンドウの一部と重複した第2ウィンドウの第2画像を処理する第2画像処理システムと、
前記第2ウィンドウの座標を計算するウィンドウコントローラと、
前記計算された座標に基づき前記第1ウィンドウの重複部分の処理されない画素群を決定し、さらに、前記第1ウィンドウの重複部分外の少なくとも1つの画素の処理に必要な前記重複部分の必要な隠れた画素を決定するプロセス制御システムとを有することを特徴とする重複画像処理システム。 - 請求項1記載のシステムであって、前記少なくとも1つの画素は前記ウィンドウの非重複部分の空間依存した画素を有することを特徴とするシステム。
- 請求項2記載のシステムであって、前記必要な隠れた画素は前記空間依存した画素に垂直隣接する少なくとも1つの画素を有することを特徴とするシステム。
- 請求項2記載のシステムであって、前記必要な隠れた画素は前記空間依存した画素に水平隣接する少なくとも1つの画素を有することを特徴とするシステム。
- 請求項2記載のシステムであって、前記プロセス制御システムは前記計算された座標により画成された領域から前記必要な隠れた画素を除外することを特徴とするシステム。
- 請求項2記載のシステムであって、さらに、
シャープネスエンハンスフィルタを有し、
前記空間依存した画素は前記シャープネスエンハンスフィルタから決定されることを特徴とするシステム。 - 請求項1記載のシステムであって、前記少なくとも1つの画素は時間依存した画素を有することを特徴とするシステム。
- 請求項7記載のシステムであって、前記時間依存した画素は隣接フレームに存在することを特徴とするシステム。
- 請求項7記載のシステムであって、前記時間依存した画素は隣接フィールドに存在することを特徴とするシステム。
- 請求項1記載のシステムであって、前記重複部分の各画素は処理されないことを特徴とするシステム。
- 記録可能媒体に格納され、重複画像を処理するためのプログラムプロダクツであって、
第1画像を処理する手段と、
前記第1画像の一部と重複する第2画像を処理する手段と、
前記第2画像の座標を計算する手段と、
前記計算された座標に基づき前記第1画像の重複部分の処理されない画素群を決定する手段と、
前記第2画像の外部の画素の処理に必要な前記重複部分の少なくとも1つの必要な隠れた画素を決定する手段とを有することを特徴とするプログラムプロダクツ。 - 請求項11記載のプログラムプロダクツであって、前記少なくとも1つの必要な隠れた画素は空間依存した画素を有することを特徴とするプログラムプロダクツ。
- 請求項11記載のプログラムプロダクツであって、前記決定手段は前記重複部分の外部の画素に対して前記重複部分に時間依存性が存在するか決定することを特徴とするプログラムプロダクツ。
- 請求項11記載のプログラムプロダクツであって、前記決定手段は前記重複部分の各画素を処理されないようにすることを特徴とするプログラムプロダクツ。
- 第1画像を処理するステップと、
前記第1画像の一部と重複する第2画像を処理するステップと、
前記第2画像の座標をプロセス制御システムに出力するステップと、
必要な隠れた画素を差し引いた前記出力された座標により画成される領域に基づき前記第1画像の重複部分の処理されない画素群を決定するステップとを有することを特徴とする重複画像処理方法。 - 請求項15記載の方法であって、前記処理しない画素群を決定するステップは、さらに、前記第2画像の外部の空間依存した画素の処理に必要な前記重複部分の少なくとも1つの必要な隠れた画素を決定するステップを有することを特徴とする方法。
- 請求項16記載の方法であって、前記処理しない画素群を決定するステップは、さらに、前記重複部分の外部の画素に対する前記重複部分における時間依存性があるか決定するステップを有することを特徴とする方法。
- 請求項15記載の方法であって、前記処理しない画素群を決定するステップは、前記重複部分の各画素を処理させないことを特徴とする方法。
- 第1ウィンドウの第1画像を処理する第1画像処理システムと、
前記第1ウィンドウの一部と重複した第2ウィンドウの第2画像を処理する第2画像処理システムと、
前記第1ウィンドウの重複部分の少なくとも1つの隣接画素からのデータを利用して、前記第1ウィンドウの非重複部分の画素を空間拡張するエンハンスフィルタと、
処理されない前記第1ウィンドウの重複部分の画素サブセットを特定するプロセス制御システムとを有する重複画像処理システムであって、前記サブセットは前記第1ウィンドウの重複部分の少なくとも1つの隣接画素を差し引いた前記第1ウィンドウの重複部分の各画素を有することを特徴とする重複画像処理システム。 - 第1ウィンドウと該第1ウィンドウの一部にオーバレイする第2ウィンドウとから構成される出力を生成する画像システムであって、
画像データの第1フレームに対して、前記第1ウィンドウの重複部分内の不要な画素領域を決定するプロセス制御システムと、
データの第2フレームの処理に必要な前記不要な画素領域内の画素群を特定し、削減された不要な画素領域を計算する第1メディア処理ユニットと、
データの第3フレームの処理に必要な前記画素群のサブセットを特定し、さらに削減された不要画素領域を計算する第2メディア処理ユニットとを有することを特徴とする画像システム。 - 請求項20記載の画像システムであって、前記プロセス制御システムは、前記第1及び第2メディア処理ユニットの何れかによる処理を要さない画素群を特定する必要画素決定システムを有することを特徴とする画像システム。
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