JP2008292934A - 映像処理装置およびプラズマテレビジョン - Google Patents

Abstract

【課題】少ない電力消費量で効率的に擬似輪郭を防止する。
【解決手段】所定の閾値よりもビットレートが大きい場合には、ノイズ付加回路によってディザノイズの付加を抑止することにより消費電力を抑制している。所定の閾値よりもビットレートが大きい場合には、ある程度動きの激しい動画を表示するものと考えることができる。動きの激しい動画においては、擬似輪郭が画像の一部に現れたとしても、視聴者に感じられにくいため、ディザノイズの付加を抑止しても問題とならない。また、ノイズ量テーブルによってノイズ量を徐々に少なくするようにする。
【選択図】図３

Description

映像処理装置およびプラズマテレビジョンに関し、特に可変ビットレート方式により圧縮された圧縮映像データをデコーダによって復元するものに関する。

プラズマディスプレイにおいては、複数の時分割サブフィールドにおける発光セルの点灯／非点灯によって多階調を表現する。そのため、実際には連続する階調を有する隣接画素の一方があるサブフィールドにおいて点灯し、他方が当該サブフィールドにて非点灯となる場合も発生する。この場合、当該隣接画素間における擬似輪郭が視聴者に感じられることとなる。
このような問題を解決するために、各フレームの画像に対してディザ処理等によってノイズを付加することが行われている。このようにすれば、擬似輪郭をぼかすことができる。
しかしながら、ディザ処理においては各画素についてディザマスクに応じた階調加減算処理を行わなければならず、演算負荷の増加による電力消費量の増大が問題となっていた。さらに、ディザノイズによってアドレスパルスが比較的高周波となり、当該アドレスパルスを生成するためのスイッチング頻度の増加による消費電力の増大も問題となっていた（特許文献１、参照。）。
特開２００６−６５２６９号公報

本発明は、上記課題にかんがみてなされたもので、少ない電力消費量で効率的に擬似輪郭を防止する映像処理装置およびプラズマテレビジョンの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、可変ビットレート方式により圧縮された圧縮映像データをデコーダによって復元する映像処理装置において、上記デコーダに入力される上記圧縮映像データのビットレートを検知する検知手段と、上記検知手段が検知した上記ビットレートが所定の閾値よりも小さいとき上記デコーダによって復元された映像データにディザノイズを付加し、当該ビットレートが上記閾値よりも大きいとき当該映像データに対する上記ディザノイズの付加を抑止するノイズ付加手段とを具備する構成としてある。

上記のように構成した請求項１において、映像処理装置はデコーダを備え、当該デコーダにて可変ビットレート方式により圧縮された圧縮映像データを復元する。検知手段は、上記デコーダに入力される上記圧縮映像データのビットレートを検知する。そして、ノイズ付加手段は、上記検知手段が検知した上記ビットレートが所定の閾値よりも小さいときには、上記デコーダによって復元された映像データにディザノイズを付加する。一方、ノイズ付加手段は、上記検知手段が検知した上記ビットレートが所定の閾値よりも大きいときには、上記デコーダによって復元された映像データに対するディザノイズを付加を抑止する。

さらに、請求項２にかかる発明は、上記ノイズ付加手段は、上記ビットレートに応じて上記ディザノイズの量を変動させる構成としてある。
上記のように構成した請求項２の発明において、上記ビットレートに応じて上記ディザノイズ量が変動することにより、上記ビットレートに応じた量のノイズを付加することができる。

また、請求項３にかかる発明は、上記ノイズ付加手段は、上記閾値よりも小さい上記ビットレートにおいて、当該ビットレートが上記閾値に近づくにつれて上記ディザノイズの量を少なくする構成としてある。
上記のように構成した請求項３の発明において、上記閾値よりも小さい上記ビットレートにおいては上記ディザノイズを付加するが、当該ビットレートが上記閾値に近づくにつれて上記ディザノイズの量を少なくしていく。

さらに、請求項４にかかる発明は、上記映像処理装置と、上記圧縮映像データを受信するチューナと、上記ノイズ付加手段によって上記ディザノイズが付加された上記映像データを入力して表示するプラズマディスプレイモジュールとを具備する構成としてある。
上記のように構成した請求項４の発明において、上記映像処理装置に併せて、上記圧縮映像データを受信するチューナと、上記ノイズ付加手段によって上記ディザノイズが付加された上記映像データを入力して表示するプラズマディスプレイモジュールとがさらに備えられるプラズマテレビジョンにおいて本発明が具現化される。

以上説明したように請求項１および請求項４の発明によれば、少ない電力消費量で効率的に擬似輪郭を防止する映像処理装置およびプラズマテレビジョンを提供することができる。
請求項２および請求項３の発明によれば、徐々にディザノイズの負荷量を減少させていくことができる。

以下の順序にしたがって本発明の一実施形態を説明する。
（１）プラズマテレビジョンの構成：
（２）ノイズ設定処理：

（１）プラズマテレビジョンの構成
図１は、本発明の一実施形態にかかるプラズマテレビジョンの構成を示している。同図において、プラズマテレビジョン１０は、少なくともチューナ１１とデマルチプレックス回路１２とデコーダ１３と検知回路（検知手段）１４とノイズ付加回路（ノイズ付加手段）１５と画質調整回路１６とプラズマディスプレイモジュール１７とから構成されている。また、破線で示すデコーダ１３と検知回路１４とノイズ付加回路１５とが本発明の映像処理装置を構成する。なお、これらの回路１１〜１６は独立した回路であってもよいし、例えば半導体ＩＣによって統合されていてもよい。また、汎用的な半導体ＩＣにおいて対応するプログラムを実行することにより、これらの回路１１〜１６と同等の機能を実現するようにしてもよい。

チューナ１１は、選択された周波数帯域の放送電波を受信／増幅する処理を行う。デマルチプレックス回路１２は、チューナ１１が受信した放送電波の多重化を解除し、選択されたチャンネルに対応する圧縮映像データ（トランスポート・ストリーム）を抽出する。圧縮映像データは、放送を行う際に、映像データをＭＰＥＧ圧縮によりエンコードすることにより生成された動画データであり、単位時間あたりのデータ量が変動する可変ビットレート方式（ＶＢＲ）によりエンコードされている。一般的に、動きの激しいシーンにおいては、各フレーム間の冗長性が少なくなるため圧縮率が低下し、ビットレートが大きくなる。逆に、動きの少ないシーンにおいては、各フレーム間の冗長性が大きくなるため圧縮率が上昇し、ビットレートが小さくなる。

デコーダ１３は、圧縮映像データをデコードすることにより、もとの映像データを復元する。この映像データにおいては、各フレームごとの画像データが復元され、当該画像データが順次ノイズ付加回路１５に出力される。検知回路１４は、デコーダ１３に入力される圧縮映像データのビットレートを検知する。ビットレートは、例えばデコーダ１３に入力される直前の圧縮画像データのスループットを計測することにより検知される。ただし、ビットレートは他の段階で検知してもよく、例えば多重化を解除した直後のトランスポートストリームのスループットを計測してもよい。ノイズ付加回路１５は、デコードされた映像データの各フレームに対してディザマスクを適用することにより、ディザ処理を行う。このディザ処理によって、各フレームの画像データに対してディザノイズが付加されることとなる。また、ノイズ付加回路１５は、検知回路１４からビットレート信号を入力しており、当該ビットレート信号が示す圧縮画像データのビットレートに応じてノイズ付加回路１５を停止させる。停止されたノイズ付加回路１５においては、映像データに対してディザノイズを付加することなく、そのまま後段の画質調整回路１６に映像データが出力される。

画質調整回路１６は映像データに対して例えば明るさ調整やコントラスト調整やカラーバランス調整やサイズ調整を行う。プラズマディスプレイモジュール１７は、画質調整回路１６が調整した映像データを入力し、当該映像データに基づいてプラズマセルの各電極に与える駆動信号を生成する。駆動信号はＲＧＢ各チャネルのプラズマセルに入力され、各プラズマセルが発光する。これにより、ＲＧＢの光を組み合わせた加法混色が実現でき、プラズマパネルにてカラー画像を表示することができる。発光する／しないの２状態とすることしかできない各プラズマセルにおいて多階調の画像を再現するために、時分割的な制御を行う。具体的には、一つのサイクル（フレーム周期）を複数のサブフィールドに時分割し、これらのサブフィールドによる発光時間の組み合わせにより多階調を表現する。

図２は、サブフィールド制御を模式的に示している。同図においては、１フレーム周期において８区間のサブフィールドが設けられており、各サブフィールドの点灯時間比が１：２：４：８：１６：３２：６４：１２８となっている。なお、厳密には各サブフィールドの点灯期間の間に消去期間等が存在するが、図示を省略している。人間の目には点灯時間が長いほど明るく感じられるため、このようなサブフィールドを設けることにより、２５６階調（８ビット）の輝度階調表現が可能となる。すなわち、すべてのサブフィールドにて発光した場合を２５５階調とし、すべてのサブフィールドにて発光しなかった場合を０階調とすると、その間の中間階調を各サブフィールドの発光時間の加算によって表現することができる。例えば、中間階調としての５５階調を表現する場合には、発光時間を３２＋１６＋８＋１とすればよいため、これらの発光時間に対応するサブフィールド（図において網掛けで示す。）にて発光を行えばよい。以上のようなサブフィールド制御を行うためにプラズマディスプレイモジュール１７のドライバでは１フレームを各サブフィールドごとの２値サブフレームに分割し、当該サブフレームに応じた駆動信号を生成する。

（２）ノイズ設定処理
図３は、本実施形態のノイズ付加回路１５が実行するノイズ設定処理の流れを示している。このノイズ設定処理は、一定周期ごと（例えば所定数のフレームごと）に繰り返して行われており、周期的にノイズ付加回路１５によるディザノイズの付加の必要性と、付加する場合のノイズ量を設定する処理を行う。同図において、ステップＳ１００においては一定周期が経過したことを検知し、一定周期が経過した場合にはステップＳ１１０においてビットレート信号を取得することにより、検知回路１４が検知したデコーダ１３に入力される圧縮映像データのビットレートを取得する。

ステップＳ１２０においては、ステップＳ１１０において取得したビットレートと所定の閾値Ｘを比較し、閾値Ｘよりもビットレートが大きければステップＳ１３０にてノイズ付加回路１５が適用するディザマスクのノイズ量Ｎを０と設定する。一方、閾値Ｘよりもビットレートが小さい場合には、ステップＳ１４０にてノイズ付加回路１５が適用するディザマスクのノイズ量Ｎをノイズ量テーブルＴ１を参照して取得する。

図４は、ノイズ量テーブルＴ１を示している。なお、ノイズ量テーブルＴ１はノイズ付加回路１５が備える図示しないＲＯＭに記憶されている。ノイズ量テーブルＴ１においては、ビットレートとノイズ量Ｎとの対応関係が記述されており、検知されたビットレートから付加すべきノイズ量Ｎを特定することができる。同図に示すように、閾値Ｘよりも大きいビットレートについてはノイズ量Ｎ（Ｎ＝０）が対応付けられている。また、閾値Ｘからビットレートが小さくなるにつれて、徐々にノイズ量Ｎが大きくなるように規定されている。言い換えれば、閾値Ｘよりもビットレートが小さい領域において、徐々にノイズ量Ｎが閾値Ｘに近づくにつれてノイズ量Ｎが小さくなるように規定されている。ノイズ量Ｎの変動は、実線で示すように線形的であってもよいし、破線で示すように非線形であってもよい。

以上のようにして、ノイズ量Ｎを設定すると、ステップＳ１５０にて当該ノイズ量Ｎによるディザノイズの付加を開始する（ノイズ量Ｎ＝０のときは、ディザノイズは付加されない。）。そして、ステップＳ１００に戻り一定周期が経過したことが確認されると、再度、新たなノイズ量Ｎを設定する。以上のように本実施形態においては、一定周期ごとにビットレートが検知され、当該ビットレートに応じたノイズ量Ｎ（Ｎ＝０も含む）が更新される。

図５は、ディザノイズを付加する様子を模式的に説明している。同図において、ディザノイズの付加は、処理前のフレームの各画素に対して、ディザマスクに規定された階調を加減算することにより行われる。図５の例では、２次元の千鳥格子状にノイズ量＋Ｎ，−Ｎが配列するディザマスクが示されており、もとのフレームに当該ディザマスクを重畳することにより、千鳥格子状のテクスチャノイズを付加することができる。このテクスチャノイズの振り幅はステップＳ１３０，１４０にて設定されたノイズ量Ｎに依存し、ステップＳ１３０にてノイズ量Ｎ＝０が設定された場合にはディザマスクは何らノイズを与えないこととなる。すなわち、ノイズ付加回路１５はディザノイズを付加することとなく、そのまま後段の画質調整回路１６に映像データを出力することとなる。この場合、加減算処理を実質的に省略することができるため、演算付加および消費電力を軽減することができる。

図６は、ディザマスクによってランダムノイズを付加する様子を模式的に示している。同図においては、ディザマスクにおいてランダムノイズが定義されている。このランダムノイズは、ステップＳ１３０，１４０にて設定されたノイズ量Ｎの−Ｎ〜＋Ｎの間の乱数を各画素について発生させることによって生成されている。本発明においてビットレートに応じてディザノイズを制御することができればよく、テクスチャノイズとランダムノイズのいずれも適用することができる。いずれにおいても、ステップＳ１３０にてノイズ量Ｎ＝０が設定された場合にはディザマスクは何らノイズを与えないこととなる。次に、ディザノイズを付加することの効果を説明する。

図７は、ＲＧＢいずれかのチャネルの単色グラデーション（フレーム）が少しずつ紙面上方向に移動する動画を表示した場合の様子を模式的に示している。同図において、ある輝度において最も長いサブフィールドが点灯するか点灯しないかが切り替わっている。同図においては、フレーム１における画素ａにおいてフレーム周期の前半のサブフィールドが点灯（黒）となり、後半のサブフィールドが非点灯（白）となっている。その直下の隣接画素ｂにおいては逆にフレーム周期の前半のサブフィールドが非点灯となり、後半のサブフィールドが点灯となっている。このような隣接輝度が図のように１画素ずつ上方へシフトすると、前フレームの後半から後フレームの前半にかけて非点灯が継続（ハッチングで図示）することとなる。すなわち、１フレーム分にわたって非点灯が継続することとなるため、当該輝度を表示する画素が暗点として捉えられることとなる。したがって、このようなグラデーションの移動が図の左右方向に一様に表示された場合には、当該輝度を境界とした直線状の擬似輪郭が視認されることとなる。

これに対して、ノイズ付加回路１５によってディザノイズを付加することにより、擬似輪郭が問題となる輝度が連続的に配置されることが防止できるため、図７に示す暗点が生じたとしても、当該暗点を分散させることができるため、輪郭として視認されることが防止できる。従って、ノイズ付加回路１５によってディザノイズを付加することにより、擬似輪郭が視認されることが防止できる。ところが、本来は一様な画像を示すフレームに対しても、図５，図６のディザマスクにより空間的に高周波なノイズを付加することとなるため、各サブフィールドにおいて各電極に付加するパルスのオン／オフのスイッチング頻度が高くなり、消費電力が大きくなるという問題があった。また、ディザマスクの重畳処理により、消費電力が大きくなるという問題があった。

そこで、本実施形態においては、所定の閾値Ｘよりもビットレートが大きい場合には、ノイズ付加回路１５によってディザノイズの付加を抑止することにより消費電力を抑制している。所定の閾値Ｘよりもビットレートが大きい場合には、ある程度動きの激しい動画を表示するものと考えることができる。動きの激しい動画においては、擬似輪郭が画像の一部に現れたとしても、視聴者に感じられにくいとともに、画像が１画素ずつ移動して図７のような状態となることも考えにくいため、ディザノイズの付加を抑止しても問題とならない。また、ノイズ量テーブルＴ１によってノイズ量Ｎを徐々に少なくするようにすることにより、ビットレートが閾値Ｘとなったときに急激に画像が変動することを抑制することができる。

一実施形態にかかるプラズマテレビジョンの主要ブロック図である。 サブフィールド制御を説明するタイミングチャートである。 ノイズ設定処理のフローチャートである。 ノイズ量テーブルを示す図である。 ディザノイズ（テクスチャノイズ）付加の説明図である。 ディザノイズ（ランダムノイズ）付加の説明図である。 擬似輪郭の発生メカニズムを説明する図である。

符号の説明

１０…プラズマテレビジョン、１１…チューナ、１２…デマルチプレックス回路、１３…デコーダ、１４…検知回路、１５…ノイズ付加回路、１６…画質調整回路、１７…プラズマディスプレイモジュール、Ｔ１…ノイズ量テーブル。

Claims (4)

1. 可変ビットレート方式により圧縮された圧縮映像データをデコーダによって復元する映像処理装置において、
   上記デコーダに入力される上記圧縮映像データのビットレートを検知する検知手段と、
   上記検知手段が検知した上記ビットレートが所定の閾値よりも小さいとき上記デコーダによって復元された映像データにディザノイズを付加し、当該ビットレートが上記閾値よりも大きいとき当該映像データに対する上記ディザノイズの付加を抑止するノイズ付加手段とを具備することを特徴とする映像処理装置。
2. 上記ノイズ付加手段は、上記ビットレートに応じて上記ディザノイズの量を変動させることを特徴とする請求項１に記載の映像処理装置。
3. 上記ノイズ付加手段は、上記閾値よりも小さい上記ビットレートにおいて、当該ビットレートが上記閾値に近づくにつれて上記ディザノイズの量を少なくすることを特徴とする請求項２に記載の映像処理装置。
4. 上記映像処理装置と、
   上記圧縮映像データを受信するチューナと、
   上記ノイズ付加手段によってランダムな上記ディザノイズが付加された上記映像データを入力して表示するプラズマディスプレイモジュールとを具備することを特徴とする請求項３に記載のプラズマテレビジョン。