JP2008125119A - Ｍｐｅｇクロマインターレース解除方法及びシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】 クロマ要素に対して高い垂直解像度を保つために、インターレース映像信号はそのクロマ要素を垂直方向に拡張する前にインターレース解除する方法及びシステムを提供すること。
【解決手段】 インターレースMPEG映像信号をプログレッシブ映像信号に変換する方法では、クロマ要素がルマ要素のライン数の約１/２を特定するとき、ルマラインを特定するルマ要素及びクロマラインを特定するクロマ要素を表すインターレース映像信号が受信される。このインターレース映像信号はデコードされ、クロマラインの本数がルマラインの本数とほぼ等しくなるよう増加される。その後、この増加を実質的にリバースするようインターレース映像信号のクロマラインの本数が減少される。そしてこのインターレース映像信号はプログレッシブ映像信号を生成するようインターレース解除され、必要に応じてさらなる処理が加えられうる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、映像信号の処理に関し、特に、インターレース映像フォーマット（interlaced video format）のインターレース解除（de-interlacing）として知られるプログレッシブ映像フォーマット（progressive video format）への変換に関する。
現在、発信及び放送されているテレビ信号の多くはインターレースされている。これらの信号の多くはMPEG（Moving Picture Experts Group）形式で発信されている。例えば、ATSC（Advanced Television Systems Committee）は、ATSC信号と呼ばれるこれらの信号をMPEG形式で送信するデジタルテレビの基準つくりを行ってきた。ATSCフォーマットの中には、４８０iや１０８０iの映像信号のようなインターレース方式のものがある。これらMPEG信号はいわゆる４：２：０フォーマットである。したがってMPEG信号は、水平垂直両方向における半空間解像度（half-spatial resolution）のクロマ（chroma）、すなわち、映像信号の信号差部分を含む。映像信号のマトリックス化された赤、緑及び青部分である対応するルマ（luma）とともにこのクロマを表示するために、クロマは４：４：４フォーマットに再変換されねばならない。
大部分のMPEGデコーダは、インターレースルマ出力に合うようにフォーマット化された後、このクロマ要素を出力する。典型的に、このようなMPEGデコーダはインターレース４：２：０クロマをインターレース４：２：２クロマに変換する。もしこの変換されたクロマとルマがインターレース解除され異なるライン数に変換されれば、クロマ垂直解像度は、このデコーダの通常のクロマ出力がインターレース解除されている場合、劣化する。
プラズマ、液晶ディスプレイ（LCD）、LCOS（Liquid Crystal On Silicon）、あるいは他のマトリックスタイプディスプレイのような、本来的にプログレッシブな、すなわちインターレースでない多くの新しいディスプレイが開発されている。したがって、これら本来的にプログレッシブなディスプレイに映像信号を適切に表示するために、映像信号をデコードし、それを４：２：２フォーマットへ変換し、その後でインターレースを解除するということに加え、映像信号はさらに垂直フォーマット変換されねばならない。これによって、クロマ垂直解像度のさらなる劣化が生じうる。例えば、１０８０i信号が７２０pディスプレイに表示されるとき、大部分のMPEGデコーダは４：２：０クロマのフィールドあたり２７０ラインを垂直補間によりフィールドあたり５４０ラインに変換する。１０８０p信号を生成するのに、この信号のクロマ及びルマ要素の両方がインターレース解除される。このため垂直解像度が劣化する。さらに、ルマの１０８０から７２０への下方変換、及び５４０から７２０への上方変換では、垂直解像度はさらに劣化する。本発明は、この劣化を低減することを目的とする。
本発明は、インターレースMPEG映像信号をインターレース解除し、垂直フォーマット変換を行う方法及びシステムを提供することにある。
本発明は、インターレース映像信号をプログレッシブ映像信号に変換する方法からなる。インターレース映像信号をプログレッシブ映像信号に変換する方法では、ルマライン（luma line）を特定するルマ要素（luma component）及びクロマライン（chroma line）を特定するクロマ要素（chroma component）を表すインターレース映像信号が受信される。ここでクロマ要素がルマ要素のライン数の約１/２を特定する。このインターレース映像信号はデコードされ、クロマラインの本数がルマラインの本数とほぼ等しくなるよう増加される。その後、この増加するステップを実質的にリバースするようインターレース映像信号のクロマラインの本数が減少される。そしてこのインターレース映像信号はプログレッシブ映像信号を生成するようインターレース解除される。この解除により、ルマラインを特定するルマ要素及びクロマラインを特定するクロマ要素を表すプログレッシブ映像信号が生成される。このプログレッシブ映像信号に必要に応じてさらなる処理が加えられうる。
本発明はまた、インターレース４：２：０フォーマット映像信号を受信するステップを含むインターレースMPEG映像信号をプログレッシブ映像信号に変換する方法からなる。インターレース４：２：０フォーマット映像信号はデコードされ、インターレース４：２：２フォーマット映像信号に変換される。このインターレース４：２：２フォーマット映像信号はインターレース４：２：０フォーマット映像信号に再変換され、その後インターレース解除され、４：２：０フォーマットプログレッシブ映像信号となる。この４：２：０フォーマットプログレッシブ映像信号は、必要に応じてさらなる処理が加えられる。
本発明はまた、ルマラインを特定するルマ要素及び非補間クロマラインを特定するクロマ要素を表すインターレース映像信号を受信するステップを含むインターレース映像信号をプログレッシブ映像信号に変換する方法からなる。このインターレース映像信号はデコードされ、非補間クロマライン（non-interpolated chroma line）は補間クロマライン（interpolated chroma line）及び非補間クロマラインを特定する処理済クロマ要素（processed chroma component）を生成するため補間される。デコードされたインターレース映像信号はルマライン及び非補間クロマラインに基づきインターレース解除される。このインターレース解除により、ルマラインを特定するルマ要素及びクロマラインを特定するクロマ要素を表すプログレッシブ映像信号が生成される。上述のように、この映像信号は必要に応じてさらに処理されてもよい。
本発明はまた、ルマラインを特定するルマ要素及び非補間クロマラインを特定するクロマ要素を表すインターレース映像信号を受信するよう構成されたクロマ垂直補間器を有するMPEGデコーダからなる。このMPEGデコーダはインターレース映像信号をデコードし、補間クロマライン及び非補間クロマラインを特定する処理済クロマ要素を生成するよう非補間クロマラインを補間するよう構成される。この処理済クロマ要素は、非補間クロマラインのすべてを含むよう、補間クロマと非補間クロマを交互に特定する。
本発明はまた、インターレースMPEG映像信号をプログレッシブ映像信号に変換するシステムからなる。このシステムは、ルマラインを特定するルマ要素及びクロマラインを特定するクロマ要素を表すインターレース映像信号を受信するよう構成されたデコーダを備える。ここで、このクロマ要素はルマ要素のライン数の約１/２を特定する。デコーダはインターレース映像信号をデコードし、ルマラインの本数とほぼ等しくなるようクロマラインの本数を増加させるよう構成される。本システムはまた、実質的にこの増加ステップをリバースするよう、まずインターレース映像信号のクロマラインの本数をルマラインの本数の約１/２まで減少させるよう構成されたインターレース解除装置を備える。このインターレース解除装置はその後インターレース映像信号をインターレース解除するよう構成される。デコーダとインターレース解除装置とを調整させるよう構成されたプロセッサが備えられる。
本発明はまた、ルマラインを特定するルマ要素及び非補間クロマラインを特定するクロマ要素を表すインターレース映像信号を受信するよう構成されたデコーダを有するシステムからなる。このデコーダはインターレース映像信号をデコードし、補間クロマライン及び非補間クロマラインを特定する処理済クロマ要素を生成するよう非補間クロマラインを補間するよう構成される。この場合、ルマライン及び非補間クロマラインに基づき、デコードされたインターレース映像信号をインターレース解除するよう構成されたインターレース解除装置が備えられる。さらにデコーダとインターレース解除装置とを調整するよう構成されたプロセッサが備えられる。
本発明によると、クロマ要素に対して高い垂直解像度を保つために、インターレース映像信号はそのクロマ要素を垂直方向に拡張する前にインターレース解除される。
本発明は、インターレースMPEG映像信号をインターレース解除し、垂直フォーマット変換を行う方法及びシステムに関する。本発明によると、インターレース映像信号はそのクロマ要素を垂直方向に拡張する前にインターレース解除される。これにより、インターレース解除及びクロマ垂直フォーマット変換を実行するとき、クロマ要素に対して高い垂直解像度（ルマ垂直解像度の約５０％）を保つことができる。
図１は、インターレース映像フォーマットをプログレッシブ映像フォーマットに変換するための一例となるシステム１００を示す概略図である。図１に示されるように、システム１００はMPEG２映像デコードモジュール（デコーダ）１１０、インターレースプログレッシブ映像処理システム（インターレース解除装置）１２０、及びプロセッサ１０５からなる。デコーダ１１０は受信したインターレース４：２：０フォーマットMPEG映像信号をインターレース４：２：２フォーマット映像信号にデコード及び変換する。インターレース解除装置１２０は映像信号をインターレース解除する前に、４：２：２フォーマット映像信号を４：２：０フォーマット映像信号に変換するよう構成される。変換前に、インターレース解除装置１２０はこのフォーマット変換された映像信号をプログレッシブ映像信号に変換することができる。プロセッサ１０５はデコーダ１１０とインターレース解除装置１２０の動作を調整する。上述の各要素はデータ通信バスや他の接続回路のような適当なデータ接続を通じて、通信可能なように接続されている。本発明によるシステムは、LCOSディスプレイや他の適切なプログレッシブ方式の画像装置を有する高品位テレビ（HDTV）受信機のような画像システムあるいはディスプレイ装置１３０を備えていてもよい。
システム１００は、インターレースMPEG信号を受け取り、この信号を高いクロマ垂直解像度を有するプログレッシブ映像信号に変換する。デコーダ１１０は、このインターレースMPEG４：２：０フォーマット映像信号を受け取り、このインターレースMPEG信号をデコードし、インターレース４：２：２フォーマット信号に変換する。本発明によると、インターレース解除装置１２０は、デコーダ１１０により実行される４：２：０から４：２：２への変換ステップの逆処理として、このインターレース４：２：２フォーマット信号をインターレース４：２：０フォーマット信号に再変換する。その後、インターレース解除装置１２０は、最適な順序でこのインターレース４：２：０フォーマット映像信号の処理を行う。具体的には、インターレース解除装置１２０はまずインターレース４：２：０フォーマット映像信号をインターレース解除し、これにより生成されるプログレッシブ４：２：０フォーマット映像信号をプログレッシブ４：２：２フォーマット映像信号に変換する。すなわち、生成されるプログレッシブ映像信号のクロマ要素のライン数がルマ要素のライン数に一致するよう拡張される。映像信号が供給されるディスプレイの垂直解像度に応じて、必要があればさらなる処理が与えられてもよい。
クロマライン数の拡張あるいはインターレース解除された４：２：０映像信号の４：２：２フォーマット映像信号への変換が、４：２：０フォーマット１０８０p信号が７２０pディスプレイに表示される場合において示される。映像信号が上述のようにインターレース解除されたとすると、クロマラインは２７０から５４０に上方変換される。この映像信号に様々な方法を利用してさらなる処理が加えられる。１つの例としては、ルマラインが１０８０から７２０へ下方変換され、クロマラインが５４０から７２０へ上方変換される。また、クロマラインが５４０から７２０へ上方変換される代わりに、まずクロマラインが５４０から１０８０へ上方変換されてもよい。その後ルマラインが１０８０から７２０へ下方変換され、クロマラインもまた１０８０から７２０へ下方変換される。７２０pディスプレイが説明のために利用されているが、異なる解像度を有する様々な表示装置が利用されうる。したがって、ルマ及びクロマのそれぞれは、ルマラインの本数とクロマラインの本数とが実質的に等しくなるよう、必要に応じて上方及び下方変換されうる。ここでの処理は使用されている特定の表示装置の解像度に大きく依存する。
図１のシステムを参照して、図２に示されるように、従来技術によるMPEGデコーダはインターレース出力するため受信したMPEG信号を処理する。そのルマはそのまま出力されるが、クロマは同一の垂直位置でルマと同じライン数に上方変換される。言い換えると、受信したインターレースMPEG４：２：０フォーマット映像信号はデコードされ、インターレース４：２：２フォーマット映像信号に変換される。ルマのライン３及び５に対してクロマを生成するため、デコーダによる一例となるプロセスは、ラインA及びCを使ってCr３及びCr５を導出する。例えば、MPEGデコーダは、
Cr３ = （５/８）A + （３/８）C Cr５ = （１/８）A + （７/８）C
として設定してもよい。
MPEGデコーダは、４：２：０クロマラインの適当なペアから始めて、同様にしてトップフィールドに対し４：２：２クロマラインの残りを導出する。
同様にして、MPEGデコーダは、ボトムフィールドに対して、
Cr４ = （７/８）B + （１/８）D Cr６ = （３/８）B + （５/８）D
と設定することにより、ラインBとDからCr４とCr６を導出することができる。
本発明では、４：２：２インターレースラインが４：２：０インターレースラインに再変換される。例えば、AとCはCr３及びCr５から以下のようにして再構成されうる。
A = （１/４）（７×Cr３−３×Cr５）
C = （１/４）（５×Cr５−Cr３）
ボトムフィールドに対して、B及びDは、Cr４とCr６から以下のように再構築されうる。
B = （１/４）（５×Cr４−Cr６）
D = （１/４）（７×Cr６−３×Cr４）
もちろん、AがCr３とCr５から計算されうるのと同様に、Cは（図示されない）Cr７とCr９から計算されうる。このことは、１つのフィールドのすべてのクロマラインに１つの計算が実行し使われうるということを意味する。様々な方法で、これらの等式は実現されうる。もしデコーダによって異なる等式が４：２：２変換に関して使用されれば、その等式は４：２：２から４：２：０への変換のためリバースされうる。
図３は、図１の発明により実行されるMPEGクロマインターレース解除の一例となる方法を示したフローチャート３００である。この方法はインターレースMPEG映像信号が受け取られるステップ３１０から始まる。この映像信号は４：２：０フォーマット映像信号でありうる。具体的には、この映像信号のクロマ要素のクロマライン数は、その映像信号のルマ要素のルマライン数の約１/２となりうる。ステップ３２０において、インターレース４：２：０フォーマット映像信号はデコードされ、インターレース４：２：２フォーマット映像信号に変換される。すなわち、デコーダは受信した映像信号をデコードするだけでなく、クロマ要素のクロマライン数をルマ要素のルマライン数と実質的に等しくなるよう増加あるいは上方変換する。
ステップ３３０で、生成されたインターレース４：２：２フォーマット映像信号がインターレース解除装置に供給される。ステップ３４０で、インターレース映像信号はインターレース４：２：０フォーマット映像信号に再変換される。図２に示されるように、インターレース解除装置はクロマを下方変換するか、あるいはデコーダのクロマ処理を効果的にリバースする。したがってクロマライン数はルマライン数の約１/２に減らされる。ステップ３５０で、インターレース４：２：０フォーマット映像信号はインターレース解除される。ステップ３６０で、垂直解像度の劣化を避けるために、生成されたプログレッシブ映像信号は必要に応じてさらなる処理がなされてもよい。例えば、生成されたプログレッシブ映像信号は、４：２：２フォーマット映像信号あるいは４：４：４映像信号に変換されてもよい。信号は使用されているディスプレイの垂直解像度に基づき、上述のように垂直フォーマット変換されてもよい。ステップ３７０で、すべての必要な処理の後、映像信号は表示のため表示装置に供給される。ステップ３７０の完了後、本発明によるシステムは映像信号のさらなる処理のため必要に応じて繰り返されてもよい。
図４は、インターレース映像フォーマットをプログレッシブ映像フォーマットに変換するもう１つのシステム４００の概略図である。システム４００は、それがデコーダ４１０、インターレース解除装置４２０、プロセッサ４０５及び表示装置４３０を備えているという点で、図１に示されたシステムと実質的に同一のものである。しかしながら、デコーダ４１０は、修正MPEGデコーダクロマ垂直補間装置（modified MPEG decoder chroma
vertical interpolator）４１５を備えている。本発明によると、デコーダは、クロマ出力ラインのいくつかが補間されず、もとの４：２：０クロマラインのすべてが非補間ラインとして出力信号中の選ばれた時点で出力される。この場合、インターレース解除装置４２０はクロマライン数をルマライン数に実質的に等しくなるまで減らす（４：２：２フォーマット信号を４：２：０フォーマット信号に変換する）ことができるよう構成される必要はない。本発明による実施例では、この映像信号を再変換せずに、デコーダの出力クロマラインが１本おきにもとの４：２：０クロマラインから取られ、その間のラインが補間ラインから取られる。これによって、インターレース解除装置４２０は補間されたクロマラインを無視し、もとのクロマラインを維持するよう構成されうる。このようにして、静止画像の最大クロマ垂直解像度はインターレースされた出力の中に保持される。
図５は、図４の発明により実行されるMPEGクロマインターレース処理の一例となる方法を示したフローチャート５００である。この方法は、インターレースMPEG映像信号が受信されるステップ５１０から開始される。この映像信号は、クロマ要素のクロマライン数がルマ要素のルマライン数の約１/２である４：２：０フォーマット映像信号である。クロマライン数は補間により増やすことができる。クロマの上方変換と呼ばれるこのプロセスは、ルマラインとほぼ同数のクロマラインをもつ映像信号、例えば、インターレース４：２：２フォーマット映像信号を生成する。生成された映像信号は、オリジナルクロマライン、すなわち非補間クロマラインを含んでいる。本発明の実施例では、オリジナル４：２：０クロマラインのすべてが、非補間ラインとして出力信号中に選ばれた時点で出力される。例えば、デコーダの出力クロマラインは１本おきにオリジナルの非補間クロマラインから取られ、その間のラインは補間ラインから取られる。
ステップ５３０で、映像信号がインターレース解除される。しかしながら、補間されたクロマラインはこのプロセスにおいては、破棄あるいは無視される。したがって、非補間クロマラインのみがルマラインに加えて処理される必要がある。ステップ５４０で、垂直解像度の劣化を防ぐため、インターレース解除された映像信号が上述のようなさらなる処理が加えられてもよい。例えば、プログレッシブ映像信号が４：２：２あるいは４：４：４フォーマット映像信号に変換されてもよい。さらに、映像信号を表示するための使用されているディスプレイに基づき、この信号は垂直フォーマット変換されてもよい。ステップ５５０で、生成された映像信号は画像システムや表示装置に供給される。本発明による方法は、さらなる映像信号の処理のため必要に応じて繰り返されてもよい。
ここで開示された発明は、発明の精神や本質的属性から逸脱することなく、他の形態で実現されうる。したがって、上述の記述よりも本発明の範囲を示す請求項を参照されたい。
図１は、本発明によるインターレース映像フォーマットをプログレッシブ映像フォーマットに変換する一例となるシステムを示す模式図である。 図２は、デコードされたルマラインに対して、デコーダにおいて生成される４：２：０クロマラインを示す空間垂直図である。 図３は、本発明によるMPEGクロマインターレース解除を行う一例となる方法を示すフローチャートである。 図４は、本発明によるインターレース映像フォーマットをプログレッシブ映像フォーマットに変換する他の一例となるシステムを示す模式図である。 図５は、本発明によるMPEGクロマインターレース解除を行う他の一例となる方法を示すフローチャートである。
符号の説明
１００、４００ システム
１０５、４０５ プロセッサ
１１０、４１０ デコーダ
１２０、４２０ インターレース解除装置
１３０、４３０ ディスプレイ
４１５ クロマ垂直補間器

Claims (4)

  1. インターレースＭＰＥＧ映像信号をプログレッシブ映像信号に変換する方法であって、
    インターレース４：２：０フォーマット映像信号を受信するステップと、
    該インターレース４：２：０フォーマット映像信号をデコードし、インターレース４：２：２フォーマット映像信号に変換するステップと、
    該インターレース４：２：２フォーマット映像信号をインターレース４：２：０フォーマット映像信号に再変換するステップと、
    ４：２：０フォーマットプログレッシブ映像信号を生成するため、前記インターレース４：２：０フォーマット映像信号をインターレース解除するステップと、
    を有する方法。
  2. インターレースＭＰＥＧ映像信号をプログレッシブ映像信号に変換するシステムであって、
    クロマ要素がルマ要素のライン数のほぼ１/２を特定するとき、ルマラインを特定する前記ルマ要素及びクロマラインを特定する前記クロマ要素を表すインターレース映像信号を受信し、前記インターレース映像信号をデコードし、前記クロマラインの本数を前記ルマラインの本数とほぼ同じになるよう増加し、これにより前記受信したクロマ要素のコンテンツを利用して新たなクロマラインが計算されるよう構成されたデコーダと、
    前記クロマラインの増加が実質的にリバースされるよう、まず前記インターレース映像信号のクロマラインの本数を前記ルマラインの本数の約１/２まで減少させ、前記インターレース映像信号をインターレース解除するよう構成されたインターレース解除装置と、
    を有するシステム。
  3. 所定の画像装置への表示のため、前記インターレース解除された映像信号を処理するよう構成されたプロセッサと、
    前記インターレース解除された映像信号を表示するためのＬＣＯＳ画像装置と、
    をさらに有する、請求項２記載のシステム。
  4. 前記インターレース解除された映像信号をさらに処理するよう構成された高品位テレビ受信機をさらに有する、請求項２記載のシステム。
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