JP2007300596A - テレビジョン表示のための画像のスケーリングおよびクロッピングの方法 - Google Patents

Abstract

【課題】テレビジョン画面上への表示用に、画像をスケーリング及びクロッピングにより処理する方法を提供する。
【解決手段】画像を過剰拡大する従来の方法とは異なり、任意選択で画像をクロッピングし、画像を過剰拡大することなく、表示画面のネイティブ解像度に適合するように画像をスケーリングする。この方法は、ネイティブ画像解像度を有するソーステレビジョン画像を受け取るステップと、あるスケーリング比率を用いてソーステレビジョン画像をスケーリングして、垂直と水平の両方の方向でネイティブ画面解像度以下の解像度を有するスケーリングされたテレビジョン画像を生成するステップと、テレビジョン画面上にスケーリングされたテレビジョン画像を表示するステップと、を含む。スケーリング比率は、垂直方向と水平方向で同じであっても異なっていてもよい。
【選択図】図２

Description

発明の分野

本発明は、画像を処理する方法であってテレビジョン画面上に表示するための方法に関するものであり、より詳細には、ブロードキャストまたは他のソースからの画像を、フラットパネルディスプレイ上で表示するために、スケーリングおよびクロッピングする（切り取る）方法に関するものである。

関連技術の説明

陰極線管（ＣＲＴ）を使用する従来のテレビジョン装置では、ＣＲＴ上に形成される画像は、地球の磁場の影響を受ける。磁場は、地球上でのテレビジョン装置の物理的位置、および地球の磁場に対するテレビジョン装置の方向に応じて、不均一な形態で画像をシフトし歪める。表示される画像が、ＣＲＴのアクティブ画像領域（すなわち、画像を表示し視聴者に可視の領域）と同じ物理的サイズを有する場合、画像のシフトおよび歪みによって、ＣＲＴのエッジに沿った幾つかの領域がブランクになり、視聴者に歪みが非常に見え易くなる。この問題を解決するために、従来のテレビジョン装置は、画像を過剰拡大（over-expand）して、画像（ピクチャ領域）の物理的サイズがＣＲＴのアクティブ画像領域より大きくなるようにする。これによって、ＣＲＴのアクティブ画像領域のエッジに全くブランク領域が存在しないことを効果的に保証し、画像のシフトおよび歪みを効果的に視聴者から隠す。図１に示すように、過剰拡大の結果によるピクチャ領域１０２は、アクティブ画像領域１０１より大きく、ピクチャ領域のエッジ周辺における斜線領域は、不可視である。したがって、ピクチャ領域がシフトされた場合（図１は、左にシフトされた表示ピクチャ領域を示す）であっても、アクティブ画像領域１０１は、完全に埋められ、ブランク領域をもたない。従来のＮＴＳＣ（全国テレビジョン方式委員会（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ））規格の設計実践の下では、ピクチャは各エッジにおいて約１０％ほど過剰拡大され、実際のテレビジョン装置での拡大の範囲は、約５％から１５％である。ＡＴＳＣ（高度テレビジョン方式委員会（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ））デジタルテレビジョン規格の設計実践の下では、過剰拡大は２．５％であり、実際のテレビジョン装置での過剰拡大の範囲は、２％から５％である。

発明の概要

現在のテレビジョン装置は、直視型プラズマ液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）装置、背面投射型デジタルライトプロセッサシング（ＤＬＰ）、高温ポリシリコン（ＨＴＰＳ）、および、反射型液晶（ＬＣｏＳ）などの技術に基づいており、地球の磁場の影響を受けない。しかしながら、画像過剰拡大は、これらの表示技術において引き続き使用されており、視聴者が画像全体を見ることが妨げられており、また画像が歪められている。これらの装置はすべて、固定されたライン数とライン当たりの固定された画素数とを有し、固定された解像度を有する。従来の技術に基づくテレビジョン装置に過剰拡大原理を適用することによって、以下の望ましくない結果がもたらされる。即ち、（エッジ当たり１０％の過剰拡大に基づく）送信画像の最大３６％までの除去、及び、過剰拡大に必要な近い比率のスケーリング（通常、エッジ毎に２．５％から１０％）に起因する画像の歪み（微細な画像ディテールの除去、および、元の画像にないアーティファクトの付加）がもたらされる。過剰拡大比率が小さいほど、画像への影響がより大きくなる。

本発明は、上記の関連技術の制限、及び欠点に起因する一つまたは複数の問題を大幅に取り除く、テレビジョン画像の処理方法に関する。

本発明の追加の特徴および利点を、以下に説明する。それらは、ある程度、以下の説明から明らかとなり、あるいは本発明の実施によって理解され得る。本発明の目的および他の利点は、添付の図面とともに明細書および添付の特許請求の範囲において詳細に示される構造によって、理解され実現される。

上記および他の利点を達成するために、また、本発明の目的によれば、実施され且つ広く記述されるように、本発明は、ネイティブ画面解像度を有するテレビジョン画面上への表示用に画像を処理する方法であって、ネイティブ画像解像度を有するソーステレビジョン画像を受け取るステップと、あるスケーリング比率を用いてソーステレビジョン画像をスケーリングして、垂直と水平の両方向でネイティブ画面解像度以下の解像度を有するスケーリングされたテレビジョン画像を生成するステップと、テレビジョン画面上にスケーリングされたテレビジョン画像を表示するステップと、を含む方法を提供する。スケーリング比率は、垂直方向と水平方向で同じであっても異なっていてもよい。この方法は、ソーステレビジョン画像を、スケーリングする前にクロッピングするステップを更に含んでいてもよい。

上述の一般的な説明および以下の詳細な説明はともに、例示且つ説明のためのものであり、特許を請求する本発明の更なる説明を提供することを意図するものであることを理解すべきである。

好ましい実施形態の詳細な説明

本発明の実施形態によれば、テレビジョン装置は、テレビジョン放送およびＤＶＤプレイヤなど他のソースからのテレビジョン画像（以下では、ソーステレビジョン画像またはソース画像と呼ぶ）を過剰拡大しない。代わりに、テレビジョン装置は、そのフル解像度を用いてソース画像をスケーリングするか、または、ソース画像をクロッピングしてからスケーリングする。１３６６×７６８画素のネイティブ画面解像度を有する表示パネルのためのスケーリングおよびクロッピングの方法のいくつかの例を以下に説明する。

図２に概略的に示される第１のスケーリングの例では、ソース画像は、ＮＴＳＣ規格によって定義された画像であり、６４０×４８２画素（領域３０）のネイティブ画像解像度を有する。ソース画像は、１０２４×７６８画素のサイズ（領域２０）にスケーリング（拡大）され、ソース画像の縦横比を維持する。即ち、スケーリング比率（スケーリングされた画像の解像度のソース画像の解像度に対する比率）は、垂直方向と水平方向において同じ値を有する。スケーリングされた画像は、表示パネル（領域１０）のネイティブ画面解像度（１３６６×７６８画素）より狭いため、二つのブランク領域が、表示画面の左側および右側（図２における斜線領域）に現れる。

図３に概略的に示される第２のスケーリングの例では、ソース画像は、ＮＴＳＣ規格によって定義された画像であり、６４０×４８２画素（領域３０）のネイティブ画像解像度を有する。ソース画像は、ソース画像の縦横比を維持しない１３６６×７６８画素のサイズにスケーリング（拡大）される。即ち、スケーリング比率は、垂直方向と水平方向において異なる値を有する。その結果、画像は、水平方向に伸張される。スケーリングされた画像は、表示パネル（１３６６×７６８画素）（領域１０）と同じ解像度を有し、画面全体を埋める。

第３のスケーリングの例では、ソース画像が、ＡＴＳＣ規格によって定義された高精細テレビジョン（ＨＤＴＶ）画像であり、１２８０×７２０画素のネイティブ画像解像度を有する。ソース画像は、ソース画像の縦横比を維持する１３６６×７６８画素のサイズにスケーリング（拡大）される。スケーリングされた画像は、スケーリングされた画像と同じ解像度を有する表示パネルの画面全体を埋める。

第４のスケーリングの例では、ソース画像は、ＡＴＳＣ規格で定義されたＨＤＴＶ画像であり、１９２０×１０８０画素のネイティブ画像解像度を有する。ソース画像は、ソース画像の縦横比を維持する１３６６×７６８画素のサイズにスケーリング（縮小）される。スケーリングされた画像は、スケーリングされた画像と同じ解像度を有する表示パネルの画面全体を埋める

同様に、ＡＴＳＣ規格に含まれる任意のネイティブソース解像度にスケーリングを行ってもよい。ＡＴＳＣ規格に含まれる様々な画像解像度についての説明は、ＡＴＳＣ Ａ／５３，ＡＴＳＣ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９９５（Ａｎｎｅｘ Ａ）に見ることができる。

他のタイプのソース画像に対して、上述の原理を用いてスケーリングを行ってもよい。ソース画像は、ＥＴＳＩＥＴＲ １５４，Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ：Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ＭＰＥＧ−２ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｖｉｄｅｏ ａｎｄ Ａｕｄｉｏ ｉｎ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ，ｃａｂｌｅ ａｎｄ ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｔｈｉｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９９７（Ａｎｎｅｘ Ａ）に記載のＤＶＢ−Ｔ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ−Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ）規格に準拠し、１９２０×１０８０画素のネイティブ画像解像度を有するテレビジョン画像としてもよい。ソース画像はまた、デジタルケーブルのためのＱＡＭ（直交振幅変調）規格に準拠するテレビジョン画像であってもよく、定義されたＡＴＳＣまたはＤＶＢ−Ｔ解像度の何れかに準拠したネイティブ画像解像度を有していてもよい。または、ソース画像は、インターネットへのアップロードのためのＱＰＳＫ（四位相偏移変調）規格に準拠するテレビジョン画像であってもよく、定義されたＡＴＳＣまたはＤＶＢ−Ｔ解像度の何れかに準拠したネイティブ画像解像度を有していてもよい。これらのソース画像を、１３６６×７６８画素のサイズにスケーリング（拡大または縮小）し、ソース画像の縦横比を維持してもよい。スケーリングされた画像は、スケーリングされた画像と同じ解像度を有する表示パネルの画面全体を埋める。

ＰＡＬ（Ｐｈａｓｅ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｌｉｎｅ）またはＳＥＣＡＭ（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｃｏｕｌｅｕｒ Ａｖｅｃ Ｍｅｍｏｉｒｅ）規格に準拠するソーステレビジョン画像は、ＮＴＳＣまたはＡＴＳＣとは異なるネイティブ解像度（５７６ライン）を有し、画像スケーリング比率は、上述の方法を用いて同様に計算することができる。

上述のスケーリングの例における方法は、スケーリングのためにソース画像の解像度全体を使用する。下記のクロッピングの例では、ソース画像がクロッピングされてからスケーリングされる。このようなクロッピングは、アーティファクトを除去するものであり、当該アーティファクトは、無線、ケーブル、または衛星を介したブロードキャストに先立って自然に発生するか、または不意にテレビジョン画像の生成に挿入されるものである。このようなアーティファクトの例は、複数のカメラのシーンにおいてカメラ間の同期エラーがもたらされることである。

図２に概略的に示される第１のクロッピングの例では、ソース画像は、６４０×４８２画素（領域３０）のネイティブ画像解像度を有するＮＴＳＣ画像である。まず、画像の上端と下端のそれぞれから３ライン（ロウ）を除去し、画像の右端と左端のそれぞれから４カラムを除去することによって、画像がクロッピングされる。得られる画像（領域３２）は、６３２×４７６画素を有し、元の画像の縦横比を維持する。クロッピングされた画像３２は、次いで、ソース画像の縦横比を維持する１０２４×７６８画素のサイズにスケーリングされる。この例におけるスケーリング係数は、第１のスケーリングの例におけるスケーリング係数とは少し異なることに留意されたい。また、スケーリングされた画像は、表示パネルのネイティブ画面解像度（１３６６×７６８画素）より狭いため、２つのブランク領域が、表示画面の左側および右側に現れる。

第２のクロッピングの例では、ソース画像が、第１のクロッピングの例のソース画像と同じであり、同じようにクロッピングされる。クロッピングされた画像は、ソース画像の縦横比を維持しない１３６６×７６８画素のサイズにスケーリングされる。スケーリングされた画像は、画面全体を埋める。

第３のクロッピングの例では、ソース画像は、１２８０×７２０画素のネイティブ画像解像度を有するＨＤＴＶ画像である。画像の上端と下端のそれぞれから４ライン（ロウ）を除去し、画像の右端と左端のそれぞれから８カラムを除去することによって、画像がクロッピングされる。得られる画像は、１２６４×７１２画素を有する。クロッピングされた画像は、次いで、ソース画像の比率を実質的に維持する１３６６×７６８画素のサイズにスケーリング（拡大）される。

第４のクロッピングの例では、ソース画像は、１９２０×１０８０画素のネイティブ画像解像度を有するＨＤＴＶ画像である。画像の上端と下端のそれぞれから４ライン（ロウ）を除去し、画像の右端と左端のそれぞれから８カラムを除去することによって、画像がクロッピングされる。得られる画像は、１９０４×１０７２画素を有し、元の画像の縦横比を実質的に維持する。クロッピングされた画像は、次いで、ソース画像の比率を実質的に維持する１３６６×７６８画素のサイズにスケーリング（縮小）される。

上述の方法を用いて、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ、ＤＶＢ−Ｔ、ＱＡＭ、およびＱＰＳＫ画像を、同様にクロッピングしスケーリングすることができる。

上記のクロッピングの例で行われるような画像のクロッピングは、画像を過剰拡大するのと同様の効果、すなわち画像のエッジ部分を破棄する効果があるが、その割合は、従来の方法における過剰拡大の割合よりも小さい（上記の例において、各辺で１パーセント未満であるのに対し、従来の方法において、高精細テレビジョン画像では全体として平均２．５％、ＮＴＳＣ／ＰＡＬ／ＳＥＣＡＭでは５％から１５％の過剰拡大となる）。クロッピングは、すべてのエッジに対して均等に行われる。すなわち、すべてのエッジから除去されるソース画像の割合が同じであることが好ましい。或いは、異なる量がクロッピングによって各エッジから除去されてもよい。

上述の例では、少なくとも一つの方向（例では垂直方向）において画面が完全に埋められるように、すなわち、スケーリングされた画像の解像度がその方向においてネイティブ画面解像度と同じであるように、スケーリング比率が選択される。或いは、スケーリングされた画像の解像度が、垂直と水平の両方の方向について、ネイティブ画面解像度よりも小さくてもよい。しかしながら、この方法は、画像がより小さくなるために、あまり好ましくない。従来の過剰拡大方法とは異なり、本発明の実施形態では、スケーリングされた画像は、両方の方向についてネイティブ画面解像度よりも決して大きくはない。

上述の例では、スケーリング比率は、画面全体にわたり水平方向および垂直方向について一定（均一）である。或いは、スケーリングは、画面全体にわたり水平および／または垂直方向について可変（非均一）のスケーリング比率で行うことができる。例えば、一つのスケーリング方法では、元の画像の縦横比は、水平方向での画面の中央の３分の１から２分の１において実質的に維持され、画面の残りの３分の２から２分の１は、右端および左端に近づくに従って漸進的により高いスケーリング比率でスケーリングされる。これは、パノラマスケーリングと呼ばれることがあり、元の画像の縦横比が、画面の縦横比よりも水平方向について小さいときに用いることができる。

上述のスケーリングおよびクロッピングの例は、１３６６×７６８画素のネイティブ解像度を有する表示パネルのためのものである。スケーリングおよびクロッピングは、他の解像度を有する表示パネルにおいても、上述の原理に基づいて同様に行うことができる。表示パネル解像度の他のいくつかの例には、８５２×４８０、１０２４×７６８、１３６５×７６８、１２８０×８００、１４４０×９００、１４００×１０５０、１６８０×１０５０、１９２０×１０８０、１９２０×１２００、２０４８×１５３６、２５６０×１５３６などが含まれる。

上述の画像処理方法は、ソフトウェア、ファームウェア、またはハードウェア（ＩＣ、ＡＳＩＣなど）によってテレビジョン装置に実装することができる。現在使用されているまたは将来開発され得る任意の適切なスケーリングおよび補間アルゴリズムを、上述の方法を実施するために使用してもよい。かかる実装は、当業者の能力の範囲内であり、より詳細な説明は、ここでは省略する。

画像の過剰拡大の従来の方法と比べると、本発明の実施形態によるスケーリングおよびクロッピング方法は、ソース画像のより多くの部分を見ることができるという利点を有する。他の利点は、制御の下でクロッピングを行うことができ、更に、すべてのエッジについて、または設計に依存せずに、クロッピングを行うことができることである。従来の過剰拡大方法では、しばしば、制御されずに、不規則で不均一なクロッピングがもたらされる。さらに、従来の過剰拡大方法では、ある種の状況で、近い比率のスケーリング、すなわち、１の数パーセントポイントの範囲内の比率のスケーリングが行われることがある。例えば、ネイティブ画面解像度およびネイティブソース画像解像度が、ほぼ同じである場合、画像を数パーセントだけスケーリングしなければならないため、従来の過剰拡大方法では、ソース画像の近い比率のスケーリングを必要とし、望ましくない画像アーティファクトを生じることになる。一方、本発明の実施形態による方法では、このような状況において画像のスケーリングの選択肢を提供しない。

当業者には、種々の改良および変更が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明の方法および装置になし得ることが明らかであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲に含まれる改良および変更を含むことを意図している。

従来の過剰拡大方法を示す図である。 本発明の実施形態によるスケーリング方法を示す図である。 本発明の実施形態によるスケーリング方法を示す図である。 本発明の実施形態によるスケーリング方法を示す図である。

符号の説明

１０…表示パネル、２０…スケーリングされた画像、３０…ソース画像、３２…クロッピングされた画像、１０１…アクティブ画像領域、１０２…ピクチャ領域。

Claims (17)

1. ネイティブ画面解像度を有するテレビジョン画面上への表示用に画像を処理する方法であって、
   ネイティブ画像解像度を有するソーステレビジョン画像を受け取るステップと、
   前記ソーステレビジョン画像を、スケーリング比率を用いてスケーリングし、垂直と水平の両方向で前記ネイティブ画面解像度以下の解像度を有するスケーリングされたテレビジョン画像を生成するステップと、
   前記テレビジョン画面上に前記スケーリングされたテレビジョン画像を表示するステップと、
   を含む方法。
2. 前記スケーリング比率は、前記垂直方向と前記水平方向とで同じ値を有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記スケーリング比率は、前記垂直方向と前記水平方向とで異なる値を有する、請求項１に記載の方法。
4. 前記スケーリング比率は、前記垂直方向および前記水平方向において前記テレビジョン画面にわたり一定の値を有する、請求項１に記載の方法。
5. 前記スケーリング比率は、前記垂直方向および前記水平方向において前記テレビジョン画面にわたり変数値を有する、請求項１に記載の方法。
6. 前記スケーリングされたテレビジョン画像の前記解像度は、垂直方向において前記ネイティブ画面解像度と等しい、請求項１に記載の方法。
7. 前記スケーリングされたテレビジョン画像の前記解像度は、前記水平方向において前記ネイティブ画面解像度と等しい、請求項１に記載の方法。
8. 前記スケーリング比率は、前記スケーリングされたテレビジョン画像の前記解像度が、垂直と水平の両方向において前記ネイティブ画面解像度と等しくなる比率である、請求項１に記載の方法。
9. 前記ソーステレビジョン画像の前記ネイティブ画像解像度は、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、またはＳＥＣＡＭに準拠する、請求項１に記載の方法。
10. 前記ソーステレビジョン画像の前記ネイティブ画像解像度は、１２８０×７２０画素である、請求項１に記載の方法。
11. 前記ソーステレビジョン画像の前記ネイティブ画像解像度は、１９２０×１０８０画素である、請求項１に記載の方法。
12. 前記ソーステレビジョン画像を、スケーリングする前にクロッピングするステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
13. 前記クロッピングするステップは、前記ソーステレビジョン画像の上端および下端から同じ数のラインを除去するステップと、前記ソーステレビジョン画像の左端および右端から同じ数のラインを除去するステップと、を含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記クロッピングするステップは、前記ソーステレビジョン画像の上端および下端から異なる数のラインを除去するステップ、または、前記ソーステレビジョン画像の左端および右端から異なる数のラインを除去するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
15. ネイティブ画面解像度を有するテレビジョン画面上への表示用に画像を処理する方法であって、
    ネイティブ画像解像度を有するソーステレビジョン画像を受け取るステップと、
    前記ソーステレビジョン画像の上端、下端、左端、および右端のうちの一以上から、一以上のラインを除去することによって、前記ソーステレビジョン画像をクロッピングするステップと、
    前記クロッピングされたソーステレビジョン画像を、スケーリング比率を用いてスケーリングして、スケーリングされたテレビジョン画像を生成するステップと、
    前記テレビジョン画面上に前記スケーリングされたテレビジョン画像を表示するステップと、
    を含む方法。
16. 前記クロッピングするステップは、前記ソーステレビジョン画像の上端および下端から同じ数のラインを除去するステップと、前記ソーステレビジョン画像の左端および右端から同じ数のラインを除去するステップと、を含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記クロッピングするステップは、前記ソーステレビジョン画像の上端および下端から異なる数のラインを除去するステップ、または、前記ソーステレビジョン画像の左端および右端から異なる数のラインを除去するステップを含む、請求項１５に記載の方法。

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