JP2007279745A - 動きに依存した符号化方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明の課題は、低減された偽輪郭効果障害を有するGCCの利用を可能にする方法及び装置を提供することである。
【解決手段】 本発明によると、上記課題は、映像入力データを符号化するためのGCC(Gravity Center Coding)コードを提供するステップを有する、画像の画素に対応する複数のルミナンス要素を有する表示装置上に表示するため映像データを処理する方法であって、画像の動き振幅又は前記画像の一部を評価又は提供するステップと、前記GCCコードの少なくとも1つのサブセットコードを提供するステップと、前記動き振幅に応じて、前記GCCコード又は前記少なくとも1つのサブセットコードにより前記映像データを符号化するステップとを有する方法によって解決される。
【選択図】 図7

Description

本発明は、映像入力データを符号化するためのGCC(Gravity Center Coding)コードの提供を含む画像の画素に対応する複数のルミナンス要素を有する表示装置上に表示するための映像データを処理する方法に関する。さらに、本発明は、映像データを処理するための装置に関する。
まず、プラズマディスプレイパネル(PDP)による偽輪郭効果(false contour effect)が説明される。一般に、PDPは、“ON”又は“OFF”の値を有する放電セルのマトリックスアレイを利用する。このため、発光のアナログ制御によってグレイレベルが表現されるCRT又はLCDと異なって、PDPは、各セルのパルスPWM(Pulse Width Modulation)によってグレイレベルを制御する。この時間変調は、肉眼時間応答(eye time response)に対応する期間に肉眼により統合される。セルが所与の時間フレームにおいてスイッチオンされる頻度が高いほど、それのルミナンス(輝度)は高くなる。例えば、8ビットルミナンスレベル(カラー毎に256レベルであり、このため、1670万色)が配置されると、各レベルは以下の8ビットの組み合わせによって表すことができる。
1−2−4−8−16−32−64−128
このような符号化を実現するため、フレーム期間は、各々があるビットとある輝度レベルに対応する8つの発光サブ期間(サブフィールドという)に分割することができる。ビット“2”の光パルスの個数は、ビット“1”に対するものの2倍となる。これら8つのサブ期間によって、256グレイレベルを構成することが、組み合わせを通じて可能となる。観察者の肉眼は、正しいグレイレベルの印象を捉えるため、1つのフレーム期間においてこれらのサブ期間を統合する。図1は、この分解を提供する。
発光パターンは、グレイレベル及びカラーの障害に対応する画質劣化の新たなカテゴリをもたらす。これらは、プラズマパネル上の観察点が移動するとき、画像のカラーエッジの出現の形式によりグレイレベル及びカラーの障害に対応するため、“動的偽輪郭効果”として規定される。このような画像上の不具合は、同質な領域に出現する強力な輪郭の印象を生じさせる。画像がスムーズなグラデーション(肌など)を有し、発光期間が数ミリ秒超えるとき、当該劣化が強調されてしまう。
PDP画面上の観察点(肉眼焦点領域)が移動するとき、肉眼はこの動きに追従する。この結果、あるフレーム内において同一セルをもはや統合せず(静的統合)、動きの軌跡上にある各セルからの情報を統合し、これらすべての発光パルスを合成することになり、この結果、誤った信号情報がもたらされる。
基本的に、全く異なるコードによる1つのレベルから他のレベルへの移行が存在するとき、偽輪郭効果が発生する。従って、第1の点は、可能性のある2個のサブフィールド配置から(当該符号化での処理時)、又はp個のグレイレベルから(当該映像レベルでの処理時)m個のグレイレベル(m<p)を選択するため、p個のグレイレベル(典型的にはp=256)を達成することを可能にするコード(n個のサブフィールドを有する)から取得され、これにより、近接するレベルは近接するサブフィールド配置を有することとなる。
第2の点は、良好な画質を維持するため、最大レベルを維持することである。このため、選択されたレベルの最小値は、サブフィールドの個数の2倍に等しくなるべきである。さらなるすべての具体例について、以下のように規定される11サブフィールドモードが利用される。
1 2 3 5 8 12 18 27 41 58 80
これらの問題について、GCC(Gravity Center Coding)が文献EP1256924に紹介されている。
上述されたように、肉眼は、PWMにより発光される光を統合する。このため、基本コードにより符号化されたすべての映像レベルを考慮した場合、これらの映像レベルの時間ポジション(光の重心)は、図2に示されるように、映像レベルにより連続的に拡大していくものではない。
映像レベル2の重心CG2は、映像レベル1の重心CG1より大きい。しかしながら、映像レベル3の重心CG3は、映像レベル2のものより小さい。
これは、偽の輪郭をもたらす。重心は、各自のサステインウェート(sustain weight)によって重み付けされるサブフィールド‘オン’の重心として規定される。
Figure 2007279745
ただし、sfWは第iサブフィールドのサブフィールドウェートである。δは、第iサブフィールドが選ばれたコードについて‘オン’である場合には1に、そうでない場合には0に等しい。SfCGは、最初の7つのサブフィールドについて図3に示されるように、第iサブフィールドの重心、すなわち、それの時間ポジションである。
ここで選ばれた11サブフィールドコードの256映像レベルの時間的な重心は、図4に示されるように表現することができる。
当該曲線は、単調ではなく、多数のジャンプを表す。これらのジャンプは偽の輪郭に対応する。GCCによると、これらのジャンプはいくつかのレベルのみを選択することによって抑えられ、それに対して、第1の所定の限界までの低映像レベル範囲及び/又は第2の所定の限界からの高映像レベル範囲において、例外処理とは別に映像レベルと共に重心が連続的に拡大する。これは、図5に示されるように、前のグラフィック上のジャンプなく単調な曲線をトレースし、最も近い点を選択することによって実行可能である。このため、GCCを利用するとき、必ずしもすべての可能性のある映像レベルが利用されるとは限らない。
低映像レベル領域では、可能なレベル数が小さいため、拡大する重心を有するレベルのみを選択することは回避されるべきであり、拡大する重心レベルのみが選択された場合、肉眼は黒色レベルにはきわめて敏感であるため、黒色レベルにおいて良好な画質を有する程度の十分なレベルが存在しない。また、暗い領域における偽の輪郭は無視することができない。
高レベル領域では、重心の減少が存在し、このため、選択されるレベルも減少するが、肉眼は高レベルではあまり敏感ではないため、これは重要ではない。これらの領域では、肉眼は各レベルを区別することはできず、偽輪郭レベルは映像レベルに関して無視することができる。(肉眼は、Weber−Fechner法則が考慮される場合、相対的な振幅にのみ敏感である。)これらの理由のため、曲線の単調性は、最大映像レベルの10%〜80%の間の映像レベルについてのみ必要となるであろう。
この場合、本例では40のレベル(m=40)が可能性のある256個の中から選択される。これら40のレベルは、良好な画質を維持することを可能にする(グレイスケール描画)。
少数のレベル(典型的には、256)しか利用可能でないため、映像レベルで作業する際に当該選択を実行することが可能である。しかしながら、この選択が符号化において実行されると、2(nはサブフィールド数)の異なるサブフィールド配置が存在することとなり、各点があるサブフィールド配置に対応する場合、図6に示されるようにより多くのレベルが選択可能となる。(同一の映像レベルを提供する異なるサブフィールド配置が存在する。)
さらに、当該方法は、例えば、良好な結果を提供する変更することなく100MHzなどの異なる符号化にも適用可能である。
一方では、GCCコンセプトは偽輪郭効果の可視的低減を可能にする。他方、それは、必要レベルより少ないレベルしか利用可能でないため、必要とされるディザ処理において画像にノイズを生じさせる。その後、これらの欠落したレベルが、利用可能なGCCレベルの空間的及び時間的合成によってレンダリングされる。
GCCコンセプトについて選択されるレベル数は、動きのない領域にとっては良好であるが(より少ないディザ処理ノイズ)、動きのある領域にとっては不良な(より大きな偽輪郭)大きなレベル数と、動きのある領域にとっては良好であるが(偽輪郭効果の小さい)、動きのない領域にとっては不良な(より大きなディザ処理ノイズ)少ないレベル数との間の妥協である。その中間において、一方の極端な例と他方の極端な例との間にあるより多くのGCC符号化を規定することが可能である。
文献EP1376521は、画像内に動きが多数あるか否かに応じて、GCCをスイッチオン又はオフすることを可能にする動き検出に基づく技術を紹介している。
EP1376521A EP1522963A EP1256924A EP1613098A
本発明の課題は、上記問題点に鑑み、低減された偽輪郭効果障害を有するGCCの利用を可能にする方法及び装置を提供することである。
本発明によると、上記課題は、映像入力データを符号化するためのGCC(Gravity Center Coding)コードを提供するステップを有する、画像の画素に対応する複数のルミナンス要素を有する表示装置上に表示するため映像データを処理する方法であって、画像の動き振幅又は前記画像の一部を評価又は提供するステップと、前記GCCコードの少なくとも1つのサブセットコードを提供するステップと、前記動き振幅に応じて、前記GCCコード又は前記少なくとも1つのサブセットコードにより前記映像データを符号化するステップとを有する方法によって解決される。
さらに、本発明は、画像の画素に対応する複数のルミナンス要素を有する表示装置上に表示するため映像データを処理する装置であって、GCC(Gravity Center Coding)を利用することにより映像入力データを符号化する符号化手段を有し、前記符号化された映像データは、前記表示装置を制御するのに利用可能であり、当該処理手段は、画像又は該画像の一部の動き振幅を評価又は受け付けることが可能であり、前記GCCコードの少なくとも1つのサブセットコードを提供することが可能であり、前記動き振幅に応じて、前記GCCコード又は前記少なくとも1つのサブセットコードにより前記映像データを符号化することが可能である装置を提供する。
本発明の効果は、例えば、動き振幅に応じてほとんどリニアに符号化が変更可能となるように、各種GCCコードが提供されるということである。
シンプルな実施例では、動き振幅は、2つの画像又は2つの画像の対応する部分の差分に基づき評価される。あるいは、画像又は画像の一部に関する動き振幅を符号化手段に提供するための複雑な動き検出装置が設けられてもよい。
好ましくは、互いに異なる数の符号化レベルによるいくつかのサブセットコードが設けられ、動き振幅がより大きな動きを示すほど、符号化に使用される当該サブセットコードの符号化レベル数は小さくなる。このことは、動きの大きさが段階的にコードを決定することを意味する。
GCCコード及び少なくとも1つのサブセットコードは、メモリのテーブルに格納されてもよい。そうでない場合、大きなメモリを使用しない場合、サブセットコードが各画素について生成されてもよい。
さらなる好適な実施例によると、画像又は画像の一部の内部の皮膚トーンが測定され、測定された皮膚トーンにさらに応じて(動きに加えて)、映像データを符号化するためのコードが変更される。効果的には、皮膚トーンが検出される場合、コードのレベル数が低減される。コードの変更は、測定された皮膚トーン値に応じた係数と動き振幅の値とを乗算することによって、及び/又はオフセット値を加算することによって実現することが可能である。動き振幅の値は、コードを生成又は選択するのに利用される。プロセッサ能力が十分大きくない場合、皮膚トーン値に応じたコードが、ルックアップテーブル(LUT)から抽出されてもよい。
本発明の好適な実施例は、GCCのリニア動き符号化に関する。
上記コンセプトの背後にある主要なアイデアは、すべてが同一のスケルトンに基づくコードセットを有することである。これは、画像がそれぞれの領域における動きに応じて各領域に分割される場合、2つの領域の間の境界は不可視状態に留まる可能性があるため、大変重要である。全く異なるコードワードが各領域において使用される場合、当該境界は、偽輪郭境界のもとでは可視的となる。
従って、多数のレベルを利用して、動きのない領域については良好であって、ほとんどノイズのないグレイスケールを提供する第1GCCコードが規定される。その後、当該コードに基づき、各レベルは、高速の動きについてより最適化される符号化に徐々に進捗するよう抑えられる。その後、各画素について取得された動き情報に応じて、適切なコードサブセットが利用される。
動き情報は、シンプルなフレーム差(2つのフレームの間の差が大きくなるほど、選択されるレベル数は少なくなる)、又は実際の動き検出又は動き推定から取得されるより高度な情報とすることができる。
以下において、PDP映像チェーンの開始時に、動き情報が動き振幅として提供されることが仮定される。これは、同一チップに配備される動き検出装置/推定装置によって提供可能であるか、又はこのようなブロックを内部に有するフロントエンドチップから提供することが可能である。
図7は、動き速度に応じて、様々なGCCモードが動きのない画素の多数の離散レベルから速い動きのある画素についての少ない離散レベルまで選択される。
本実施例では、255の離散レベルを有するGCCコードが、図7の左上の画像に示されるような動きのない画像について使用され、94の離散レベルを有するGCCコードが、右上の画像に示されるような動きの小さな画素を符号化するのに使用され、54の離散レベルを有するGCCコードが、右下の画像に示されるような中程度の動きの画素を符号化するのに使用され、38の離散レベルを有するGCCコードが、図7の左下に示されるような速い動きの画素を符号化するのに使用される。離散レベル数が減少するに従って、ディザ処理ノイズレベルが増大する。これは、単なる一例であり、より多くのサブコードが実現可能である。
しかしながら、このコンセプトの背後にある主要なアイデアの1つは、ディザ処理ノイズレベルと動きクオリティとの間の最適な妥協を獲得することである。さらに、大変重要な側面は、すべてのGCCモードが階層的に生成されるということであり、そうでない場合には、当該コンセプトは良好には機能しない。このことは、モードkが自動的にモードk−1のサブセットとなることを意味する。
モード数はフレキシブルであり、対象となるアプリケーションに依存する。これらのモードは、チップの各種テーブルにすべて格納されるか、又は各画素について生成することが可能である。第1のケースでは、テーブル間の選択は、動き振幅情報に応じて実行される。第2のケースでは、動き振幅情報は、正確なGCC符号化値を直接的に計算するのに利用される。
図7に示されるものと同じ具体例について、以下のテーブルにおいてグローバルなコンセプトが示される。
Figure 2007279745
Figure 2007279745
Figure 2007279745
このテーブルは、各モードについて選択されたレベルをカラム毎に示している。エンプティセルは、当該レベルが選択されていないことを意味する。中間のモードについて(例えば、モード0とモードIの間)、シンボル“...”は、当該コードが選択可能であるか、又は最適化プロセスに依存しないことを意味する。
上記テーブルにおいて観察できるように、モードlは、k<lであるとき、モードkより常に少ない離散レベルを有する。さらに、モードlからのすべての離散レベルは、常にモードkにおいて利用可能である。
次のパラグラフは、各種モードを規定する可能性を提案している。具体的には、階層的なモード構成が示される。
動きに対してリニアに変更可能となるように、必要とされるすべてのモードをリニアに規定するため、理想的なGCC曲線への距離に基づき、新たなコンセプトが展開されてきた。このコンセプトを説明するため、図8は、3つの曲線を提示する。
・動きのない領域について規定されるすべての離散レベル(本例では、255など)により構築されるグレイの菱形の曲線
・動きの速い領域について規定されるすべての離散レベル(本例では、38など)により構築される白い正方形の曲線
・動きアーチファクトを最小化するため、重心を選択するための黒の理想曲線
動きに応じた符号化を規定するため、DTI(Distance To Ideal)と呼ばれるパラメータが、動きのない領域のコードの利用可能な各離散レベルについて規定される。このDTIは、コードワードの重心と理想GCC曲線(黒色の曲線)との間の距離を説明する。図9は、図8の曲線の同一レベルに対するDTIを示す。DTIは、各レベル(コードワード)について評価される必要がある。
このとき、各DTIは各コードワードに関連付けされる。動きに応じて各種符号化を取得するため、各DTIが特定の動き振幅と比較される。動き振幅が高くなるに従って、より小さなDTIが選択されたコードワードを有する可能性が高くなる。このコンセプトによると、動き振幅により可変となる多数のモードを規定することが可能である。
ここで、図10を参照して、ハードウェア実現形態のコンセプトが示される。上述したように、階層的構成を有する各種コードが計算可能であり、又は各種コードがチップ上の異なるテーブルに格納される。
第1のケースでは、DTIのみがソフトウェアにより計算され、チップ上のLUTに各コードワードについて格納される。その後、各入力画素について、動き振幅情報が生成又は提供される。当該情報は、コードが利用される必要があるか否か決定するため、各コードのDTI情報と比較される。
第2のケースでは、P個のテーブルがチップに格納される。DTI情報が、このようなテーブルを規定するのに利用可能であるが、それは必須なものではない。さらに、これらのテーブルの実験的な微調整が動作をさらに向上させるため採用可能である。このケースでは、動き振幅は何れのテーブルが現在画素を符号化するのに利用される必要があるか決定する。
図10によると、入力R、G、B画像が、
Figure 2007279745
により規定される2次関数を実行するガンマブロック1に転送される。ここで、γは約2.2の近傍の値であり、MAXは最も大きな可能な入力値を表す。この出力は、低いレベルを正確にレンダリングすることができるように、少なくとも12ビットであるべきである。このガンマブロック1の出力は、任意的な動き振幅推定ブロック2(例えば、シンプルなフレーム差を計算するなど)に転送可能である。しかしながら、理論的には、ガンマブロック1の前に動き振幅推定を実行することも可能である。
何れのケースでも、動き振幅情報は各入力画素について必須である。PDP IC内部に動き振幅推定が存在しない場合、外部の動き情報が利用可能である必要がある(アップ変換のためのフロントエンド部に使用される動き推定の出力など)。
動き振幅情報は、現在画素について利用するため適切な符号化を生成する、又は使用すべき適切なGCC符号化を選択する符号化選択ブロック3に送信される。この選択又は生成されたモードに基づき、再スケーリングLUT4及び符号化LUT5が更新される。再スケーリングユニット4はGCCを実行し、符号化ユニット5は通常のサブフィールド符号化を実行する。それらの間で、ディザ処理ブロック6は、映像信号を正確にレンダリングするため、4ビットより大きなディザ処理を追加する。リスケーリングブロック4の出力はp×8ビットであることに留意すべきである(ただし、pは使用されるGCCコードワードの合計(本例では、38〜255)を表す)。追加的な8ビットが、符号化ブロック5についてのディザ処理後のpレベルしか有しないようにするため、ディザ処理に利用される。符号化ブロック5は、3×16ビットサブフィールドデータをPDP7に送出する。すべてのビット及びディザ処理に関する数字は、単なる一例として与えられている。(16より多くのサブフィールドが利用可能とすることができ、4ビットより多くのディザ処理もまた可能である。)
動き符号化のさらなる向上は、テクスチャ情報を考慮することによって実現可能である。このようなテクスチャ情報は、例えば、皮膚のトーンのテクスチャに関する。皮膚のトーンのテクスチャは、動きレンディション(motion rendition)に大変敏感である。従って、より階層的な決定のコンセプトが、図11に記載されるような最終的な画質を向上するのに利用可能である。
従って、皮膚のトーンの領域及び通常領域は、異なって処理される(欧州特許出願04291674.2を参照されたい)。皮膚のトーンの場合、動きのない領域でさえ通常の領域と比較して、より最適化された動き符号化により処理することが可能である。図11に示されるように、ガンマ訂正前後の入力データは、肌のトーンのテクスチャについて分析される。ある肌のトーンが検出された場合、より少数のレベルのコードが利用される(動きのない画像については94レベル、速い動きの画素については38レベルである)。そうでない場合、皮膚のトーンが検出されない場合、より多くのレベルによるコードが利用される(動きのない画素については255レベルであり、速い動きの画素については54レベルである)。
何れのケースでも、動き情報は通常の領域より皮膚のトーン領域に大きな影響を及ぼす。
可能性のある実現形態は、2つの相異なる複数のコードのセットを利用することであり、LUTが使用される場合、チップ上のメモリが大きくなりすぎる。あるいは、皮膚のトーンのケースでは動き振幅に対する変換を利用するということである。
このような変換式は、以下のように与えられる。
Figure 2007279745
ただし、|V|はもとの動き振幅を表す。aとbの値は、皮膚領域に使用される訂正係数である。双方のテクスチャが動きのない領域において同一の符号化を有するべきであるとき、bは0となるよう選ばれる。
図1は、バイナリコードに対するあるフレーム期間の構成を示す。 図2は、3つの映像レベルの重心を示す。 図3は、サブフィールドの重心を示す。 図4は、映像レベルに応じた時間的重心を示す。 図5は、GCCについて選択された映像レベルを示す。 図6は、映像レベルについて異なるサブフィールド配置のための重心を示す。 図7は、動きを大きさに応じた各レベル数によるいくつかのGCCコードのためのタイムチャートを示す。 図8は、階層的GCCコードを示すタイムチャートを示す。 図9は、図8の一部を示す。 図10は、本発明のコンセプトを実現するためのブロック図である。 図11は、動き及び皮膚トーンに応じて適切なコードを選択するための論理的ブロック図を示す。
符号の説明
1 ガンマブロック
2 動き振幅推定ブロック
3 符号化選択/計算ブロック
4 リスケーリングLUT
5 符号化LUT
6 ディザ処理ブロック

Claims (11)

  1. 映像入力データを符号化するためのGCC(Gravity Center Coding)コードを提供するステップを有する、画像の画素に対応する複数のルミナンス要素を有する表示装置上に表示するため映像データを処理する方法であって、
    画像の動き振幅又は前記画像の一部を評価又は提供するステップと、
    前記GCCコードの少なくとも1つのサブセットコードを提供するステップと、
    前記動き振幅に応じて、前記GCCコード又は前記少なくとも1つのサブセットコードにより前記映像データを符号化するステップと、
    を有する方法。
  2. 前記動き振幅は、2つの画像の差分又は2つの画像の対応する部分に基づき評価される、請求項1記載の方法。
  3. 互いに異なる数の符号化レベルによるいくつかのサブセットコードが提供され、前記動き振幅がより大きな動きを示すに従って、符号化に使用される前記サブセットコードの符号化レベルの数は小さくなる、請求項1又は2記載の方法。
  4. 前記GCCコードと前記少なくとも1つのサブセットコードとは、メモリのテーブルに格納される、請求項1乃至3何れか一項記載の方法。
  5. 各画素に対して、前記少なくとも1つのサブセットコードが生成される、請求項1乃至3何れか一項記載の方法。
  6. 画像又は画像の一部の内部のテクスチャ値が決定され、前記決定されたテクスチャ値にさらに応じて、前記映像データを符号化するためのコードが変更される、請求項1乃至5何れか一項記載の方法。
  7. 前記テクスチャ値は、皮膚トーン値であり、
    前記コードは、前記皮膚トーン値に応じた係数と前記動き振幅の値とを乗算することによって変更され、
    前記動き振幅の値は、使用される前記コードを生成又は選択するのに利用される、請求項6記載の方法。
  8. コードワードの重心と所与のGCC曲線との間の距離が、各コードワードに対して決定され、
    前記映像データを符号化するためのコードが、前記距離に基づき選択される、請求項1乃至7何れか一項記載の方法。
  9. 画像の画素に対応する複数のルミナンス要素を有する表示装置上に表示するため映像データを処理する装置であって、GCC(Gravity Center Coding)を利用することにより映像入力データを符号化する符号化手段を有し、前記符号化された映像データは、前記表示装置を制御するのに利用可能であり、
    当該処理手段は、
    画像又は該画像の一部の動き振幅を評価又は受け付けることが可能であり、
    前記GCCコードの少なくとも1つのサブセットコードを提供することが可能であり、
    前記動き振幅に応じて、前記GCCコード又は前記少なくとも1つのサブセットコードにより前記映像データを符号化することが可能である装置。
  10. 前記画像又は前記画像の一部についての動き振幅を前記符号化手段に提供する動き検出手段をさらに有する、請求項9記載の装置。
  11. 前記符号化手段が、前記決定されたテクスチャ値にさらに応じて、前記映像データを符号化するのに使用されるコードを変更可能となるように、画像又は画像の一部の内部のテクスチャ値、好ましくは、皮膚トーン値を測定するテクスチャ測定手段をさらに有する、請求項9又は10記載の装置。
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