JP2010088066A - Frame rate conversion method, frame rate conversion apparatus, frame rate conversion program, and computer readable recording medium with the program recorded thereon - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高フレームレート映像信号のフレームをダウンサンプリングにより選択することで低フレームレート映像信号に変換するフレームレート変換方法およびその装置と、そのフレームレート変換方法の実現に用いられるフレームレート変換プログラムおよびそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体とに関する。 The present invention relates to a frame rate conversion method and apparatus for converting a frame of a high frame rate video signal into a low frame rate video signal by selecting by downsampling, and a frame rate conversion program used for realizing the frame rate conversion method. And a computer-readable recording medium on which the program is recorded.
近年、臨場感あふれる大画面のスポーツ映像やデジタルシネマに代表される超高画質映像への期待が高まっている。これを受けて、映像の高画質化に関する研究が精力的に行われている。 In recent years, there are growing expectations for super-high-quality images such as large-screen sports images and digital cinema that are full of realism. In response to this, research on high-quality video has been vigorously conducted.
超高画質映像の実現には次の四要素が必要である。すなわち、空間解像度、画素値深度、色再現性、時間解像度である。これを受けて、前者の三要素については、デジタルシネマ等の応用およびナチュラルビジョンプロジェクトにおいて検討が進められている。また、被写体の自然な動きを表現するために不可欠な時間解像度の向上、すなわち、映像の高フレームレート化についても検討がなされている。 The following four elements are necessary to realize super high-quality video. That is, spatial resolution, pixel value depth, color reproducibility, and temporal resolution. In response, the former three elements are being studied in applications such as digital cinema and natural vision projects. In addition, improvement of time resolution, that is, an increase in video frame rate, which is indispensable for expressing a natural movement of a subject, has been studied.
1000[frame/sec] を超える高フレームレート映像を撮像可能な高速度カメラがすでに市場に流通している。ただし、こうした高速度カメラで撮像された映像はスロー再生用途で用いられる。映像の入力・出力システムのフレームレートの上限は非対称である。現行のディスプレイの上限は120[fps] 程度であるため、高速度カメラで撮影された映像ソースは、実時間再生を目的とした表示形態ではフレームレートを間引く必要がある。 High-speed cameras capable of capturing high frame rate images exceeding 1000 [frame / sec] are already on the market. However, video captured by such a high-speed camera is used for slow playback applications. The upper limit of the frame rate of the video input / output system is asymmetric. Since the upper limit of the current display is about 120 [fps], it is necessary to thin out the frame rate of a video source shot with a high-speed camera in a display format intended for real-time playback.
通常、図15に示すように、ダウンサンプリング後のフレーム時間間隔が等間隔になるようにダウンサンプリングが実施される(例えば、特許文献1参照)。これは、非等間隔な時間サンプリングでは、ジャーキネス(画質劣化)を発生させるという仮定に基づくものである。 Normally, as shown in FIG. 15, downsampling is performed so that the frame time intervals after downsampling are equal (see, for example, Patent Document 1). This is based on the assumption that jerkiness (image quality degradation) occurs in non-uniform time sampling.
ダウンサンプリングの対象が低フレームレート映像の場合、この仮定は正しい。しかし、ダウンサンプリングの対象が高フレームレート映像の場合は、その限りではない。ダウンサンプリングの対象が高フレームレート映像の場合、フレームを厳密に等間隔に配置してなくても、等間隔からの乖離が一定閾値以内であれば、視覚的には大きなジャーキネス(画質劣化)を発生しない。 This assumption is correct when the downsampling target is a low frame rate video. However, this is not the case when the object of downsampling is a high frame rate video. When the target of downsampling is a high frame rate video, even if the frames are not arranged at regular intervals, if the deviation from the regular intervals is within a certain threshold, visually large jerkiness (image quality degradation) will occur. Does not occur.
したがって、ダウンサンプリングの対象が高フレームレート映像の場合には、ダウンサンプリング後のフレーム間隔に対する等長という制約条件を緩和することができる。この制約条件の緩和により、ダウンサンプリング後のフレーム選択に関する自由度が高くなる。つまり、符号化効率の観点から最適なフレームレートのダウンサンプリング法を検討する余地があることになる。
前述したように、ダウンサンプリングの対象が高フレームレート映像の場合には、ダウンサンプリング後のフレーム間隔に対する等長という制約条件を緩和することができ、これにより、ダウンサンプリング後のフレーム選択に関する自由度を高くできる。 As described above, when the target of downsampling is a high frame rate video, it is possible to relax the constraint condition of equal length with respect to the frame interval after downsampling. Can be high.
しかしながら、従来技術では、この点について一切検討を行っておらず、これから、高フレームレート映像に対してのダウンサンプリングにより得られた低フレームレート映像を符号化する場合に、フレーム間予測誤差の低減に改善の余地が残されていた。 However, the prior art has not studied this point at all, and from now on, when encoding a low frame rate video obtained by downsampling a high frame rate video, the inter-frame prediction error is reduced. There was still room for improvement.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、高フレームレート映像信号に対してのダウンサンプリングにより得られた低フレームレート映像信号を入力とする映像符号化処理において、ダウンサンプリング後の低フレームレート映像信号の符号化効率を考慮した形で、低フレームレート映像信号を決定する効率的なフレームレートのダウンサンプリング技術を確立することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and in video encoding processing using a low frame rate video signal obtained by downsampling a high frame rate video signal as an input, a low level after downsampling is achieved. An object of the present invention is to establish an efficient frame rate downsampling technique for determining a low frame rate video signal in consideration of the encoding efficiency of the frame rate video signal.
フレームレートの変換の対象となる高フレームレート映像信号について、フレーム間隔をδt として、時刻t=jδt (j=0, 1, ..... )のフレームにおける位置xの画素値をf(x,t)(x=0, 1, .... ,X−1)と表す。 For high frame rate video signal to be converted frame rate, the frame interval as [delta] t, the time t = jδ t (j = 0 , 1, .....) the pixel value of the position x in the frame of f (X, t) (x = 0, 1,..., X−1).
この画素信号f(x,t)を、ダウンサンプリングによりフレーム数を1/Mに変換する場合を考える。ダウンサンプリング前後のフレームレートの比Mをダウンサンプリング比と呼ぶ。つまり、この変換は、フレームレートを、“1/δt ”から“1/Mδt ”へ変換することを想定している。 Consider a case where the number of frames is converted to 1 / M by down-sampling the pixel signal f (x, t). A frame rate ratio M before and after downsampling is called a downsampling ratio. That is, this conversion assumes that the frame rate is converted from “1 / δ t ” to “1 / Mδ t ”.
なお、以下では、簡単のために一次元信号を例にとり説明するが、同様の議論は、容易に二次元信号にも拡張可能である。 In the following, a one-dimensional signal will be described as an example for the sake of simplicity, but the same discussion can be easily extended to a two-dimensional signal.
フレーム間引きにより、前記の変換を行う場合、従来では、
f(x,iMδt ) i=0, 1, .....
というように、フレーム間隔をM倍するという方法がとられてきた。
When performing the above conversion by frame thinning, conventionally,
f (x, iMδ t ) i = 0, 1,...
Thus, a method of multiplying the frame interval by M has been used.
これは、ダウンサンプリング後のフレーム間隔が非等長である場合、動きの滑らかさを失うという経験則に基づくものである。この経験則は、δt =1/30[秒]といった従来のフレームレートの映像信号の場合には、妥当と言える。 This is based on an empirical rule that the smoothness of motion is lost when the frame interval after downsampling is unequal. This rule of thumb is valid in the case of a conventional frame rate video signal such as δ t = 1/30 [seconds].
しかし、δt =1/1000[秒]といった高フレームレートの映像信号の場合は、その限りではない。例えば、フレーム間隔がδt =1/1000[秒]の高フレームレートの映像信号を、M=16として、フレーム間隔1/62.5[秒]の低フレームレートの映像信号に変換する場合、変換後のフレーム間隔が1/1000[秒]程度伸縮したとしても、視覚的に検知できない。 However, this is not the case in the case of a video signal with a high frame rate such as δ t = 1/1000 [second]. For example, when converting a video signal with a high frame rate with a frame interval of δ t = 1/1000 [seconds] into a video signal with a low frame rate with a frame interval of 1 / 62.5 [seconds] as M = 16, Even if the frame interval after conversion expands or contracts by about 1/1000 [second], it cannot be visually detected.
このため、フレーム間隔を非等長にすることによる画質劣化は問題とならない。したがって、ダウンサンプリング後のフレーム間隔に対する等長という制約条件を緩和することができる。この制約条件の緩和により、ダウンサンプリング後のフレーム選択に関する自由度が高くなる。 For this reason, image quality deterioration due to non-equal frame intervals is not a problem. Therefore, it is possible to relax the constraint condition of equal length with respect to the frame interval after downsampling. By relaxing this constraint, the degree of freedom regarding frame selection after downsampling is increased.
そこで、本発明では、フレーム選択の候補を、
f(x,(iM+Li )δt ) i=0, 1, .....
Li =−Δ, .... ,Δ−1
というように、2Δフレームにまで拡大する。
Therefore, in the present invention, frame selection candidates are
f (x, (iM + L i ) δ t ) i = 0, 1,...
L i = −Δ,..., Δ−1
In this way, the frame is expanded to 2Δ frame.
ここで、Li は、−Δ, .... ,Δ−1の範囲の整数値をとるパラメータ(以下、Li を伸縮パラメータと呼ぶ)であり、ダウンサンプリング後のフレームを指定するために用いるもので、2Δ≦Mを満たすものとする。また、Δはダウンサンプリングの対象となるフレーム候補の存在区間を表し、例えば、外部から与えられるパラメータである。 Here, L i is a parameter that takes an integer value in the range of −Δ,..., Δ−1 (hereinafter, L i is referred to as an expansion / contraction parameter), and is used to specify a frame after downsampling. It is assumed that 2Δ ≦ M. Further, Δ represents an existing section of a frame candidate to be down-sampled, and is a parameter given from the outside, for example.
伸縮パラメータLi をΔに限定したのは、このLi の値が大きすぎると、フレーム間隔が等長から大きく外れることで、画質劣化が問題となることになるからである。 The reason why the expansion / contraction parameter L i is limited to Δ is that if the value of L i is too large, the frame interval greatly deviates from the equal length, which causes deterioration of image quality.
このように、本発明では、フレーム選択の候補を2Δフレームにまで拡大することになるが、いずれのフレームを選択するのかについては、例えば、以下の基準に従うものとする。 As described above, in the present invention, the frame selection candidates are expanded to 2Δ frames, and as to which frame is selected, for example, the following criteria are used.
〔イ〕選択基準1
選択基準1では、動き補償予測誤差を最小化するように、ダウンサンプリング後のフレーム選択を行う。
[I]
In
信号f(x,(iM+Li )δt )に対して、サイズSの区間B〔k〕(k=0,1, .... ,K−1)に分割し、各区間B〔k〕(k=0,1, .... ,K−1)を単位として動き補償(推定変移量d〔k〕)を行った場合、その区間内の動き補償後の予測誤差は次の式(1)のように表現できる。ここで、式(1)では、1つ前のフレームとの間で動き補償後の予測誤差を求めるようにしている。 The signal f (x, (iM + L i ) δ t ) is divided into sections B [k] (k = 0, 1,..., K−1) of size S, and each section B [k] When motion compensation (estimated displacement d [k]) is performed in units of (k = 0, 1,..., K−1), the prediction error after motion compensation in the section is expressed by the following equation ( It can be expressed as 1). Here, in Expression (1), a prediction error after motion compensation is obtained with respect to the previous frame.
この式(1)に従って、まず、各Li に対して、σi 2 〔Li 〕を最小化するように推定変移量d〔k〕(k=0,1, .... ,K−1)を設定する。このとき、推定変移量d〔k〕の精度は外部から与えられるものとする(例:整数画素精度、1/2画素精度、1/4画素精度など)。さらに、σi 2 〔−Δ〕, .... ,σi 2 〔Δ−1〕の中から最小となるσi 2 〔Li 〕を選択し、対応するLi を伸縮パラメータとして設定して、その設定した伸縮パラメータの指すフレームを選択する。 According to this equation (1), first, for each L i , the estimated displacement d [k] (k = 0, 1,..., K− so as to minimize σ i 2 [L i ]. 1) is set. At this time, the accuracy of the estimated displacement d [k] is given from the outside (eg, integer pixel accuracy, 1/2 pixel accuracy, 1/4 pixel accuracy, etc.). Further, the smallest σ i 2 [L i ] is selected from σ i 2 [−Δ],..., Σ i 2 [Δ−1], and the corresponding L i is set as the expansion / contraction parameter. To select the frame indicated by the set expansion / contraction parameter.
〔ロ〕選択基準2
選択基準2では、推定変移量の精度を整数画素精度とした場合に動き補償予測誤差を最小化するように、ダウンサンプリング後のフレーム選択を行う。
[B]
In
信号f(x,(iM+Li )δt )に対して、サイズSの区間B〔k〕(k=0,1, .... ,K−1)に分割し、各区間B〔k〕(k=0,1, .... ,K−1)を単位として動き補償(推定変移量d〔k〕)を行った場合、その区間内の動き補償後の予測誤差は前述の式(1)の次のように表現できる。 The signal f (x, (iM + L i ) δ t ) is divided into sections B [k] (k = 0, 1,..., K−1) of size S, and each section B [k] When motion compensation (estimated displacement d [k]) is performed in units of (k = 0, 1,..., K−1), the prediction error after motion compensation in that section is the above-described equation ( It can be expressed as follows in 1).
この式(1)に従って、まず、各Li に対して、σi 2 〔Li 〕を最小化するように推定変移量d〔k〕(k=0,1, .... ,K−1)を設定する。さらに、σi 2 〔−Δ〕, .... ,σi 2 〔Δ−1〕の中から最小となるσi 2 〔Li 〕を選択し、対応するLi を伸縮パラメータとして設定して、その設定した伸縮パラメータの指すフレームを選択する。 According to this equation (1), first, for each L i , the estimated displacement d [k] (k = 0, 1,..., K− so as to minimize σ i 2 [L i ]. 1) is set. Further, the smallest σ i 2 [L i ] is selected from σ i 2 [−Δ],..., Σ i 2 [Δ−1], and the corresponding L i is set as the expansion / contraction parameter. To select the frame indicated by the set expansion / contraction parameter.
〔ハ〕選択基準3
選択基準3では、特定の符号化器(例えば、H.264準拠の符号化器)により符号化を行い、その符号化歪みDと符号量Rの加重和のラグランジェコスト(符号化コスト:J=D+λR)を最小化するように、ダウンサンプリング後のフレーム選択を行う。
[C]
In
ここで、λは符号化歪みDと符号量Rの重みを調整するパラメータであり、外部から与えられる。 Here, λ is a parameter for adjusting the weight of the coding distortion D and the code amount R, and is given from the outside.
〔ニ〕選択基準4
選択基準4では、推定変移量の精度を整数画素精度として、特定の符号化器(例えば、H.264準拠の符号化器)により符号化を行い、その符号化歪みDと符号量Rの加重和のラグランジェコスト(符号化コスト:J=D+λR)を最小化するように、ダウンサンプリング後のフレーム選択を行う。
[D]
In
ここで、λは符号化歪みDと符号量Rの重みを調整するパラメータであり、外部から与えられる。 Here, λ is a parameter for adjusting the weight of the coding distortion D and the code amount R, and is given from the outside.
次に、本発明の構成について説明する。 Next, the configuration of the present invention will be described.
〔1〕第1の構成
第1の構成の本発明のフレームレート変換装置は、高フレームレート映像信号のフレームをダウンサンプリングにより選択することで低フレームレート映像信号に変換することを実現するために、(1)ダウンサンプリング比を入力する入力手段と、(2)高フレームレート映像信号のフレームの中から、ダウンサンプリング後の先頭フレームとなるフレームを選択する先頭フレーム選択手段と、(3)先頭フレーム選択手段や後述するフレーム選択手段によりダウンサンプリング後のフレームを選択した場合に、入力手段の入力したダウンサンプリング比と高フレームレート映像信号のフレーム間隔とに基づく等長間隔のダウンサンプリングにより規定される次のフレーム位置を特定する特定手段と、(4)特定手段の特定したフレーム位置を含む所定の範囲内にあるフレームを処理対象として、各処理対象フレームについて、その処理対象フレームでダウンサンプリングする場合に生成される低フレームレート映像信号の符号化効率を示す値である符号化効率表示値を算出する算出手段と、(5)算出手段の算出した符号化効率表示値に基づいて、処理対象フレームの中から最適な符号化効率表示値を示すフレームを選択して、それをダウンサンプリング後のフレームとして選択するフレーム選択手段とを備えるように構成する。
[1] First Configuration The frame rate conversion apparatus according to the first configuration of the present invention realizes conversion to a low frame rate video signal by selecting a frame of a high frame rate video signal by downsampling. (1) input means for inputting a downsampling ratio; (2) first frame selection means for selecting a frame to be the first frame after downsampling from among frames of a high frame rate video signal; When a frame after downsampling is selected by the frame selection means or the frame selection means described later, it is defined by equal-length interval downsampling based on the downsampling ratio input by the input means and the frame interval of the high frame rate video signal. Specifying means for specifying the next frame position, and (4) special features of the specifying means. A value that indicates the coding efficiency of the low frame rate video signal that is generated when down-sampling is performed for each frame to be processed as a processing target frame within a predetermined range including the specified frame position. A calculation means for calculating a certain coding efficiency display value; and (5) selecting a frame indicating the optimum coding efficiency display value from the processing target frames based on the coding efficiency display value calculated by the calculation means. And frame selection means for selecting it as a frame after downsampling.
この構成を採るときに、さらに、前記の所定の範囲の大きさを初期値から増大させてフレーム選択手段によるフレーム選択を行って、そのフレーム選択に用いた最適な符号化効率表示値の個々の値、あるいはそれらの値の総和が所望の符号化効率を示す最初の増大値を求めて、その求めた増大値の大きさを持つ所定の範囲を用いてフレーム選択手段によるフレーム選択を行ったときに選択したフレームをダウンサンプリング後のフレームとして最終的に決定する決定手段を備えることがある。 When this configuration is adopted, the size of the predetermined range is further increased from the initial value to perform frame selection by the frame selection means, and each of the optimum encoding efficiency display values used for the frame selection is selected. When the first increase value whose value or the sum of these values indicates the desired encoding efficiency is obtained, and frame selection is performed by the frame selection means using a predetermined range having the magnitude of the obtained increase value. There may be a determination means for finally determining the selected frame as a frame after downsampling.
以上の各処理手段が動作することで実現される本発明のフレームレート変換方法はコンピュータプログラムでも実現できるものであり、このコンピュータプログラムは、適当なコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して提供されたり、ネットワークを介して提供され、本発明を実施する際にインストールされてCPUなどの制御手段上で動作することにより本発明を実現することになる。 The frame rate conversion method of the present invention realized by the operation of each of the above processing means can also be realized by a computer program. This computer program can be provided by being recorded on an appropriate computer-readable recording medium. The present invention is realized by being provided via a network, installed when the present invention is implemented, and operating on a control means such as a CPU.
このように構成される第1の構成の本発明のフレームレート変換装置では、前記の所定の範囲の大きさが予め設定されている場合には、例えば、高フレームレート映像信号の先頭フレームをダウンサンプリング後の先頭フレームとして選択することで処理に入って、図1に示すように、ダウンサンプリング後のフレームを選択する度に、等長間隔のダウンサンプリングにより規定される次のフレーム位置を特定して、その特定したフレーム位置の近傍に位置する所定の枚数のフレームを処理対象として、各処理対象フレームについて、処理対象フレームと選択済みのフレーム(例えば、前回選択したフレーム)とに基づいて、処理対象フレームでダウンサンプリングする場合に生成される低フレームレート映像信号の符号化効率を示す符号化効率表示値(例えば、動き補償予測誤差電力)を算出し、その算出した符号化効率表示値に基づいて、処理対象フレームの中から最適な符号化効率を示すフレームを選択して、それをダウンサンプリング後のフレームとして選択することを繰り返していくことで、高フレームレート映像信号から低フレームレート映像信号へのフレームレート変換処理を実行する。 In the frame rate conversion device according to the first configuration of the present invention configured as described above, when the size of the predetermined range is preset, for example, the first frame of the high frame rate video signal is downgraded. As shown in Fig. 1, each time a downsampled frame is selected, the next frame position specified by equal length downsampling is specified. Then, a predetermined number of frames located in the vicinity of the specified frame position are processed, and processing is performed on each processing target frame based on the processing target frame and a selected frame (for example, the previously selected frame). Coding showing the coding efficiency of the low frame rate video signal generated when down-sampling in the target frame A rate display value (for example, motion compensated prediction error power) is calculated, and based on the calculated encoding efficiency display value, a frame indicating the optimal encoding efficiency is selected from the processing target frames, and the frame is reduced. By repeating the selection as a frame after sampling, a frame rate conversion process from a high frame rate video signal to a low frame rate video signal is executed.
このようにして、本発明のフレームレート変換装置は、高フレームレート映像信号から低フレームレート映像信号へフレームレート変換を実行するときに、ダウンサンプリング後の低フレームレート映像信号の符号化効率を考慮した形で、そのフレームレート変換処理を実行するように処理するのである。 In this way, the frame rate conversion apparatus of the present invention takes into account the coding efficiency of the low frame rate video signal after downsampling when performing the frame rate conversion from the high frame rate video signal to the low frame rate video signal. In this way, processing is performed to execute the frame rate conversion processing.
〔2〕第2の構成
第2の構成の本発明のフレームレート変換装置は、高フレームレート映像信号のフレームをダウンサンプリングにより選択することで低フレームレート映像信号に変換することを実現するために、(1)ダウンサンプリング比を入力する入力手段と、(2)高フレームレート映像信号のフレームの中から、ダウンサンプリング後の先頭フレームの候補となる連続する複数のフレームを開始フレームとして選択する開始フレーム選択手段と、(3)後述するフレーム最終選択手段により開始フレーム選択手段の選択した開始フレームの中から起点となるダウンサンプリング後のフレームを選択したり、後述するフレーム選択手段によりダウンサンプリング後のフレームを選択した場合に、入力手段の入力したダウンサンプリング比と高フレームレート映像信号のフレーム間隔とに基づく等長間隔のダウンサンプリングにより規定される次のフレーム位置を特定する特定手段と、(4)特定手段の特定したフレーム位置を含む所定の範囲内にあるフレームを処理対象として、各処理対象フレームについて、その処理対象フレームでダウンサンプリングする場合に生成される低フレームレート映像信号の符号化効率を示す値である符号化効率表示値を算出する算出手段と、(5)算出手段の算出した符号化効率表示値に基づいて、処理対象フレームの中から最適な符号化効率表示値を示すフレームを選択して、それをダウンサンプリング後のフレームとして選択するフレーム選択手段と、(6)開始フレーム選択手段の選択した開始フレームのそれぞれを起点としてフレーム選択手段によるフレーム選択を行って、そのフレーム選択に用いた最適な符号化効率表示値の総和に基づいて、開始フレームの中から最適な符号化効率を示す開始フレームを選択して、その選択した開始フレームを起点としてフレーム選択手段によるフレーム選択を行ったときに選択したフレームをダウンサンプリング後のフレームとして最終選択するフレーム最終選択手段とを備えるように構成する。
[2] Second Configuration The frame rate conversion apparatus according to the second configuration of the present invention realizes conversion to a low frame rate video signal by selecting a frame of a high frame rate video signal by downsampling. , (1) input means for inputting a downsampling ratio, and (2) start of selecting a plurality of consecutive frames as candidates for the first frame after downsampling from the frames of the high frame rate video signal as start frames. (3) Select a frame after downsampling as a starting point from the start frame selected by the start frame selection unit by a frame final selection unit described later, or select a frame after downsampling by a frame selection unit described later. When a frame is selected, the downsampler input by the input means Specifying means for specifying a next frame position defined by equal-length interval downsampling based on the frame ratio and the frame interval of the high frame rate video signal, and (4) a predetermined range including the frame position specified by the specifying means For each processing target frame, a coding efficiency display value that is a value indicating the coding efficiency of the low frame rate video signal generated when down-sampling with the processing target frame is calculated for each processing target frame. (5) Based on the encoding efficiency display value calculated by the calculating means, a frame indicating the optimal encoding efficiency display value is selected from the processing target frames, and the frame is used as a frame after downsampling. The frame selection means to be selected and (6) the frame starting from each of the start frames selected by the start frame selection means. Frame selection means, based on the sum of the optimal encoding efficiency display values used for the frame selection, a start frame showing the optimal encoding efficiency is selected from the start frames, and the selection is performed. Frame final selection means for finally selecting the frame selected when the frame selection means performs frame selection starting from the start frame as a frame after downsampling.
この構成を採るときに、さらに、前記の所定の範囲の大きさを初期値から増大させてフレーム最終選択手段によるフレームの最終選択を行って、そのフレームの最終選択に用いた最適な符号化効率表示値の総和、あるいはその総和を構成する個々の値が所望の符号化効率を示す最初の増大値を求めて、その求めた増大値の大きさを持つ所定の範囲を用いてフレーム最終選択手段によるフレームの最終選択を行ったときに最終選択したフレームをダウンサンプリング後のフレームとして最終的に決定する決定手段を備えることがある。 When this configuration is adopted, the optimum encoding efficiency used for the final selection of the frame by further increasing the size of the predetermined range from the initial value and performing the final selection of the frame by the frame final selection means. The frame final selection means using the predetermined range having the magnitude of the obtained increase value by obtaining the first increase value in which the sum of the display values or the individual values constituting the sum indicates the desired encoding efficiency When the final selection of the frame is performed, there may be provided a determination means for finally determining the finally selected frame as a frame after downsampling.
以上の各処理手段が動作することで実現される本発明のフレームレート変換方法はコンピュータプログラムでも実現できるものであり、このコンピュータプログラムは、適当なコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して提供されたり、ネットワークを介して提供され、本発明を実施する際にインストールされてCPUなどの制御手段上で動作することにより本発明を実現することになる。 The frame rate conversion method of the present invention realized by the operation of each of the above processing means can also be realized by a computer program. This computer program can be provided by being recorded on an appropriate computer-readable recording medium. The present invention is realized by being provided via a network, installed when the present invention is implemented, and operating on a control means such as a CPU.
このように構成される第2の構成の本発明のフレームレート変換装置では、前記の所定の範囲の大きさが予め設定されている場合には、例えば、高フレームレート映像信号の先頭フレームとそれに続く複数のフレームとを開始フレームとして選択することで処理に入って、図2に示すように、開始フレームのそれぞれを起点として、第1の構成の本発明のフレームレート変換装置と同様のフレーム選択処理を実行することでフレーム選択を行って、そのフレーム選択に用いた最適な符号化効率表示値の総和を算出し、その算出した符号化効率表示値の総和に基づいて、開始フレームの中から最適な符号化効率を示す開始フレームを選択して、その選択した開始フレームを起点としてフレーム選択を行ったときに選択したフレームをダウンサンプリング後のフレームとして最終選択することで、高フレームレート映像信号から低フレームレート映像信号へのフレームレート変換処理を実行する。 In the frame rate conversion apparatus of the present invention having the second configuration configured as described above, when the size of the predetermined range is preset, for example, the first frame of the high frame rate video signal and Processing is started by selecting a plurality of subsequent frames as start frames, and as shown in FIG. 2, frame selection similar to that of the frame rate conversion device of the present invention having the first configuration is started from each start frame. The frame is selected by executing the process, the sum of the optimum encoding efficiency display values used for the frame selection is calculated, and based on the calculated sum of the encoding efficiency display values, the start frame is selected. Select the start frame that shows the optimal coding efficiency, and down-samp the selected frame when selecting the frame starting from the selected start frame. By final selection as frame after ring, it executes the frame rate conversion processing to the low frame rate video signal from the high frame rate video signal.
このようにして、本発明のフレームレート変換装置は、高フレームレート映像信号から低フレームレート映像信号へフレームレート変換を実行するときに、ダウンサンプリング後の低フレームレート映像信号の符号化効率を考慮した形で、そのフレームレート変換処理を実行するように処理するのである。 In this way, the frame rate conversion apparatus of the present invention takes into account the coding efficiency of the low frame rate video signal after downsampling when performing the frame rate conversion from the high frame rate video signal to the low frame rate video signal. In this way, processing is performed to execute the frame rate conversion processing.
本発明では、高フレームレート映像信号から低フレームレート映像信号へフレームレート変換を実行するときに、ダウンサンプリング後の低フレームレート映像信号の符号化効率を考慮した形で、そのフレームレート変換処理を実行する。 In the present invention, when performing frame rate conversion from a high frame rate video signal to a low frame rate video signal, the frame rate conversion process is performed in consideration of the encoding efficiency of the low frame rate video signal after downsampling. Execute.
これから、本発明によれば、高フレームレート映像信号に対してのダウンサンプリングにより得られた所望のフレームレートの映像信号を符号化する場合に、均等フレーム間隔の間引きにより得られた映像信号よりも符号量を低く抑えることができるようになる。 Thus, according to the present invention, when encoding a video signal having a desired frame rate obtained by downsampling a high frame rate video signal, the video signal obtained by thinning out the uniform frame interval is used. The amount of codes can be kept low.
以下、実施の形態に従って本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail according to embodiments.
図3に、本発明のフレームレート変換装置1の装置構成の一例を図示する。
FIG. 3 shows an example of the device configuration of the frame
この図に示すように、本発明のフレームレート変換装置1は、フレームレート変換処理の対象となる高フレームレート映像信号を格納する高フレームレート映像ファイル10と、フレームレート変換処理された低フレームレート映像信号を格納する低フレームレート映像ファイル11と、高フレームレート映像信号から低フレームレート映像信号へのフレームレート変換処理を実行するフレームレートダウンサンプリング部12とを備える。
As shown in this figure, the frame
このフレームレートダウンサンプリング部12は、動き推定部1200を備えて、動き補償予測誤差を算出する動き補償予測誤差算出部120と、動き補償予測誤差算出部120の算出する動き補償予測誤差を使って、高フレームレート映像信号のフレームの中からフレームを選択することでフレームレートダウンサンプリング処理を実行するダウンサンプリング実行部121と、ダウンサンプリング実行部121の作業用データ(配列などのデータ)を記憶する作業用メモリ122とを備える。
The frame
〔1〕動き推定部1200の処理
ダウンサンプリング実行部121の実行するフレーム選択処理の説明に入る前に、動き補償予測誤差算出部120の備える動き推定部1200の処理について説明する。
[1] Process of
動き推定部1200は、予測対象フレーム(選択対象のフレームが予測対象フレームとなる)と、参照フレーム(例えば、1つ前に選択したフレームが参照フレームとなる)とを入力として、下記に示す処理を実行することで、予測対象フレーム内のブロック毎の動きベクトルd〔k〕、すなわち、式(1)におけるd〔k〕(k=0,1, .... ,K−1)を推定する処理を行う。ここで、kはブロックを同定するインデックスである。
The
処理:・式(1)のΣ{x∈B〔k〕}の項(第kブロックの予測誤差和)を最小化す る動きベクトルd〔k〕を求める
・動きベクトルは、予め与えられた探索範囲−D≦d〔k〕≦D−1内の値から 選択される
・選択の方法は、探索範囲内の全ての候補ベクトルに対して、その候補ベクトル を用いた場合の予測誤差和を算出し、その予測誤差和を最小化するベクトルを d〔k〕とすることで行う
動き補償予測誤差算出部120は、動き推定部1200の推定したベクトルd〔k〕を使い、式(1)に基づいて、予測対象フレームと参照フレームとの間の動き補償予測誤差を算出する。
Processing: • Finds a motion vector d [k] that minimizes the term of Σ {x∈B [k]} (prediction error sum of k-th block) in Equation (1). Selection is made from values in the range −D ≦ d [k] ≦
〔2〕ダウンサンプリング実行部121の処理
次に、ダウンサンプリング実行部121の処理により実行されるフレームレートダウンサンプリング処理について説明する。
[2] Processing of
以下に説明するダウンサンプリング実行部121の処理では、ダウンサンプリングフレームの選択基準として、前述した選択基準1にあたる動き補償予測誤差を用いる場合を示すが、前述した選択基準2,3,4を用いる場合も処理は同様である。
In the processing of the downsampling
まず最初に、図1に示すような形態でフレームレートダウンサンプリング処理を実行する“フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その1)”について説明する。 First, the “flow rate of the frame rate downsampling process (part 1)” for executing the frame rate downsampling process in the form shown in FIG. 1 will be described.
ここで、この“フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その1)”を実行する場合には、ダウンサンプリング実行部121は、図4に示すように、
(1)フレーム数J、フレーム間隔δt 、ダウンサンプリング比M、伸縮パラメータ最大値Δを読み込む入力部1210と、
(2)高フレームレート映像信号のフレームの中から、ダウンサンプリング後の先頭フレームとなるフレームを選択する先頭フレーム選択部1211と、
(3)先頭フレーム選択部1211や後述するフレーム選択部1215がダウンサンプリング後のフレームを選択した場合に、入力部1210の入力したダウンサンプリング比Mと高フレームレート映像信号のフレーム間隔δt とに基づく等長間隔のダウンサンプリングにより規定される次のフレーム位置を特定する次フレーム位置特定部1212と、
(4)次フレーム位置特定部1212の特定したフレーム位置の近傍に位置する2Δ枚のフレームを処理対象フレームとして抽出する処理対象フレーム抽出部1213と、
(5)処理対象フレーム抽出部1213の抽出した各処理対象フレームについて、その処理対象フレームでダウンサンプリングする場合に生成される低フレームレート映像信号の符号化効率を示す値である動き補償予測誤差を算出する処理対象フレーム予測誤差算出部1214と、
(6)処理対象フレーム予測誤差算出部1214の算出した動き補償予測誤差に基づいて、処理対象フレームの中から最小の動き補償予測誤差を示すフレームを選択して、それをダウンサンプリング後のフレームとして選択するフレーム選択部1215と、
(7)フレーム選択部1215がフレームを選択したときに、ダウンサンプリングの対象となる全てのフレーム位置に対しての処理を終了したのか否かを判定して、処理が終了していないことを判定するときには、次のフレーム位置に対しての処理を実行すべく次フレーム位置特定部1212を起動する全フレーム位置終了判定部1216
とを備える構成を採る。
Here, when this “frame rate downsampling process flow (part 1)” is executed, the downsampling
(1) an
(2) a leading
(3) the top when the
(4) a processing target
(5) For each processing target frame extracted by the processing target
(6) Based on the motion compensation prediction error calculated by the processing target frame prediction
(7) When the
The structure provided with.
〔2−1〕フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その1)
0.撮影された映像信号(フレームレート変換処理の対象となる高フレームレート映像 信号)、そのフレーム数J、そのフレームレート(フレーム間隔δt を算出するた めに用いる)を読み込む
1.ダウンサンプリング比Mを読み込む
2.ダウンサンプリング後の先頭フレームを規定するL0 の値として、予め与えられた 値を読み込む。例えば、0やΔ/2を読み込む
3.for i=1, .... ,J/M−1
4. for Li =−Δ, .... ,Δ−1
5. ダウンサンプリング後のフレームをf(x,(iM+Li )δt )とする場合 の動き補償予測誤差(式(1))を最小化する動きベクトルを求めて、その動き ベクトルを^d〔Li 〕〔k〕(k=0,1, .... ,K−1)に格納し、最小 化された動き補償予測誤差をσi 2 〔Li 〕に格納する。ここで、「^X」( Xは文字)における記号^は、「X」の上に付く記号を示している
6. σi 2 〔Li 〕(Li =−Δ, .... ,Δ−1)の中での最小値を探索し、対応す るLi * を同定する 7. ダウンサンプリング後の第iフレームとして、f(x,(iM+Li * )δt ) (x=0, .... ,X−1)を格納する。
[2-1] Flow of frame rate downsampling processing (part 1)
0. Captured image signal (high frame rate video signal subject frame rate conversion process), reads the number of frames J, the frame rate (used in order to calculate the frame interval [delta] t) 1. 1. Read downsampling ratio M As the value of L 0 that defines the first frame after downsampling, reads the previously given value. For example, 0 or Δ / 2 is read. for i = 1,..., J / M-1
4). for L i = −Δ,..., Δ−1
5). A motion vector that minimizes the motion-compensated prediction error (equation (1)) when the frame after downsampling is f (x, (iM + L i ) δ t ) is obtained, and the motion vector is represented by ^ d [L i ] [K] (k = 0, 1,..., K−1), and the minimized motion compensation prediction error is stored in σ i 2 [L i ]. Here, the symbol ^ in “^ X” (where X is a letter) indicates a symbol attached to “X”. 6. Search for the minimum value in σ i 2 [L i ] (L i = −Δ,..., Δ−1) and identify the corresponding L i * F (x, (iM + L i * ) δ t ) (x = 0,..., X−1) is stored as the i-th frame after downsampling.
このようにして、ダウンサンプリング実行部121は、“フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その1)”を実行する場合には、例えば、高フレームレート映像信号の先頭フレームをダウンサンプリング後の先頭フレームとして選択することで処理に入って、図1に示すように、ダウンサンプリング後のフレームを選択する度に、等長間隔のダウンサンプリングにより規定される次のフレーム位置を特定して、その特定したフレーム位置の近傍に位置する所定枚数のフレーム(2Δ枚のフレーム)を処理対象として、処理対象フレームと前回選択したフレームとに基づいて、処理対象フレームでダウンサンプリングする場合の動き補償予測誤差を算出して、その算出した動き補償予測誤差に基づいて、処理対象フレームの中から最小の動き補償予測誤差を示すフレームを選択し、それをダウンサンプリング後のフレームとして選択することを繰り返していくことで、高フレームレート映像信号から低フレームレート映像信号へのフレームレート変換処理を実行するのである。
In this way, when executing the “frame rate downsampling process flow (1)”, the downsampling
次に、図2に示すような形態でフレームレートダウンサンプリング処理を実行する“フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その2)”について説明する。 Next, a “frame rate downsampling process flow (part 2)” for executing the frame rate downsampling process in the form shown in FIG. 2 will be described.
ここで、この“フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その2)”を実行する場合には、ダウンサンプリング実行部121は、図5に示すように、
(1)フレーム数J、フレーム間隔δt 、ダウンサンプリング比M、伸縮パラメータ最大値Δを読み込む入力部1210と、
(2)高フレームレート映像信号のフレームの中から、ダウンサンプリング後の先頭フレームの候補となる連続する複数のフレームを開始フレームとして選択する開始フレーム選択部1211αと、
(3)後述するフレーム最終選択部1217が開始フレーム選択部1211αの選択した開始フレームの中から起点となるダウンサンプリング後のフレームを選択したり、後述するフレーム選択部1215がダウンサンプリング後のフレームを選択した場合に、入力部1210の入力したダウンサンプリング比Mと高フレームレート映像信号のフレーム間隔δt とに基づく等長間隔のダウンサンプリングにより規定される次のフレーム位置を特定する次フレーム位置特定部1212と、
(4)次フレーム位置特定部1212の特定したフレーム位置の近傍に位置する2Δ枚のフレームを処理対象フレームとして抽出する処理対象フレーム抽出部1213と、
(5)処理対象フレーム抽出部1213の抽出した各処理対象フレームについて、その処理対象フレームでダウンサンプリングする場合に生成される低フレームレート映像信号の符号化効率を示す値である動き補償予測誤差を算出する処理対象フレーム予測誤差算出部1214と、
(6)処理対象フレーム予測誤差算出部1214の算出した動き補償予測誤差に基づいて、処理対象フレームの中から最小の動き補償予測誤差を示すフレームを選択して、それをダウンサンプリング後のフレームとして選択するフレーム選択部1215と、
(7)フレーム選択部1215がフレームを選択したときに、ダウンサンプリングの対象となる全てのフレーム位置に対しての処理を終了したのか否かを判定して、処理が終了していないことを判定するときには、次のフレーム位置に対しての処理を実行すべく次フレーム位置特定部1212を起動する全フレーム位置終了判定部1216と、
(8)開始フレーム選択部1211αの選択した開始フレームのそれぞれを起点としてフレーム選択部1215によるフレーム選択を行って、そのフレーム選択に用いた最小の動き補償予測誤差の総和に基づいて、開始フレームの中から最適な符号化効率を示す開始フレームを選択して、その選択した開始フレームを起点としてフレーム選択部1215によるフレーム選択を行ったときに選択したフレームをダウンサンプリング後のフレームとして最終選択するフレーム最終選択部1217
とを備える構成を採る。
Here, when executing this “flow rate of the frame rate downsampling process (part 2)”, the downsampling
(1) an
(2) a start frame selection unit 1211α that selects, as start frames, a plurality of consecutive frames that are candidates for the first frame after downsampling from the frames of the high frame rate video signal;
(3) A frame
(4) a processing target
(5) For each processing target frame extracted by the processing target
(6) Based on the motion compensation prediction error calculated by the processing target frame prediction
(7) When the
(8) The
The structure provided with.
〔2−2〕フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その2)
0.撮影された映像信号(フレームレート変換処理の対象となる高フレームレート映像 信号)、そのフレーム数J、そのフレームレート(フレーム間隔δt を算出するた めに用いる)を読み込む
1.ダウンサンプリング比Mを読み込む
2.for L0 =0, .... ,Δ−1
3. for i=1, .... ,J/M−1
4. E〔L0 〕=0
5. for Li =−Δ, .... ,Δ−1
6. ダウンサンプリング後のフレームをf(x,(iM+Li )δt )とする場 合の動き補償予測誤差(式(1))を最小化する動きベクトルを求めて、その 動きベクトルを^d〔Li 〕〔k〕(k=0,1, .... ,K−1)に格納し 、最小化された動き補償予測誤差をσi 2 〔Li 〕に格納する
7. σi 2 〔Li 〕(Li =−Δ, .... ,Δ−1)の中での最小値を探索し、対応 するLi * を同定する。このとき、σi 2 〔Li * 〕を^σi 2 〔Li * 〕〔 L0 〕に格納し、Li * を^Li * 〔L0 〕に格納する
8. E〔L0 〕=E〔L0 〕+^σi 2 〔Li * 〕〔L0 〕
9. E〔L0 〕(L0 =0, .... ,Δ−1)の中での最小値を探索し、対応するL0 * を同定する
10. ダウンサンプリング後の第iフレームとして、f(x,(iM+^Li * 〔L0 〕* )δt )(x=0, .... ,X−1)を格納する。
[2-2] Flow of frame rate downsampling process (part 2)
0. Captured image signal (high frame rate video signal subject frame rate conversion process), reads the number of frames J, the frame rate (used in order to calculate the frame interval [delta] t) 1. 1. Read downsampling ratio M for L 0 = 0,..., Δ−1
3. for i = 1,..., J / M-1
4). E [L 0 ] = 0
5). for L i = −Δ,..., Δ−1
6). The frame after downsampling f (x, (iM + L i) δ t) that if the motion compensated prediction error (Equation (1)) in search of the motion vector that minimizes, the motion vector ^ d [L i ] [k] (k = 0, 1,..., K−1), and the minimized motion compensation prediction error is stored in σ i 2 [L i ]. The minimum value in σ i 2 [L i ] (L i = −Δ,..., Δ−1) is searched, and the corresponding L i * is identified. At this time, σ i 2 [L i * ] is stored in ^ σ i 2 [L i * ] [L 0 ], and L i * is stored in ^ L i * [L 0 ]. E [L 0 ] = E [L 0 ] + ^ σ i 2 [L i * ] [L 0 ]
9. Search for the minimum value in E [L 0 ] (L 0 = 0,..., Δ−1) and identify the corresponding L 0 *
Ten. F (x, (iM + ^ L i * [L 0 ] * ) δ t ) (x = 0,..., X−1) is stored as the i-th frame after downsampling.
このようにして、ダウンサンプリング実行部121は、“フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その2)”を実行する場合には、例えば、高フレームレート映像信号の先頭フレームとそれに続く複数のフレームとを開始フレームとして選択することで処理に入って、図2に示すように、開始フレームのそれぞれを起点として、“フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その1)”と同様のフレーム選択処理を実行することでフレーム選択を行って、そのフレーム選択に用いた最適な動き補償予測誤差の総和を算出し、その算出した動き補償予測誤差の総和に基づいて、開始フレームの中から最小の動き補償予測誤差総和を示す開始フレームを選択して、その選択した開始フレームを起点としてフレーム選択を行ったときに選択したフレームをダウンサンプリング後のフレームとして最終選択することで、高フレームレート映像信号から低フレームレート映像信号へのフレームレート変換処理を実行するのである。
In this way, when executing the “frame rate downsampling process flow (2)”, the downsampling
〔2−3〕Δの値の自動設定処理
フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その1)やフレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その2)で用いたΔの単位はフレームであり、ダウンサンプリングの対象となるフレーム候補の存在区間を表す。言い換えると、Δは伸縮パラメータLi の最大値を表す。
[2-3] Δ value automatic setting process The unit of Δ used in the flow of the frame rate downsampling process (part 1) and the flow of the frame rate downsampling process (part 2) is a frame, and is subject to downsampling Represents the existing section of the frame candidate. In other words, Δ represents the maximum value of the expansion / contraction parameter L i .
このように、伸縮パラメータLi の値をΔに限定したのは、この値が大きすぎると、ダウンサンプリング後のフレーム間の非均一性の度合いが大きくなりすぎて、動きのかくついた動画像になるためである。 As described above, the value of the expansion / contraction parameter L i is limited to Δ. If this value is too large, the degree of non-uniformity between frames after down-sampling becomes too large, and a moving image with motion is attached. It is to become.
このΔはダウンサンプリング前後のフレームレートおよび画像に依存する値であり、前述したフレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その1)やフレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その2)では、その値が予め外部から与えられることで説明した。 This Δ is a value that depends on the frame rate before and after downsampling and the image. In the above-described frame rate downsampling process flow (part 1) and frame rate downsampling process flow (part 2), the value is externally set in advance. Explained by being given by.
次に、このΔの値を自動設定する方法について説明する。 Next, a method for automatically setting the value of Δ will be described.
ダウンサンプリング実行部121は、Δを自動設定する場合、誤差εと、Δの初期値Δ_{0}と、最大の繰り返し回数Nと、Δのステップ幅βとを入力として、下記に示す処理を実行することで、Δの値と、そのΔに対応する伸縮パラメータL_i(i=1, .... ,J/M−1)を算出する処理を実行する。
When automatically setting Δ, the downsampling
処理:(S1)
Δ_{n}に対して、フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その1 )、あるいは、フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その2)を実 行し、伸縮パラメータL_i(i=1, .... ,J/M−1)を算出する。そし て、このときの動き補償予測誤差をE_{n}として格納する
(S2)
繰り返し回数nが与えられた閾値Nよりも小さければ、次の処理に進み、そう でなければ、処理を終了する
(S3)
E_{n}が与えられた誤差εよりも小さくなれば、処理を終了する。そうで なければ、Δ_{n+1}=Δ_{n}+βとして、(S1)に戻る
(S4)
Δ_{n}をΔとして出力する。そして、L_i(i=1, .... ,J/M−1 )をΔに対応する伸縮パラメータとして出力する。
Processing: (S1)
For Δ_ {n}, the flow of the frame rate downsampling process (part 1) or the flow of the frame rate downsampling process (part 2) is executed, and the expansion / contraction parameter L_i (i = 1,...). , J / M-1). Then, the motion compensation prediction error at this time is stored as E_ {n} (S2).
If the number of repetitions n is smaller than the given threshold value N, the process proceeds to the next process, and if not, the process ends (S3).
If E_ {n} is smaller than the given error ε, the process is terminated. Otherwise, Δ_ {n + 1} = Δ_ {n} + β and return to (S1) (S4)
Δ_ {n} is output as Δ. Then, L_i (i = 1,..., J / M−1) is output as the expansion / contraction parameter corresponding to Δ.
このようにして、ダウンサンプリング実行部121は、フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その1)を使ってΔの値を自動設定する場合には、Δの値を初期値から増大させながら、フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その1)を実行して各ダウンサンプリング点における動き補償予測誤差を求め、その総和を算出して、その総和が誤差εよりも小さくなるときのΔの値を求めることで、Δの値を自動設定することを実現するのである。
In this way, when the value of Δ is automatically set using the flow (part 1) of the frame rate downsampling process, the downsampling
このとき、Δの値を制限なく大きくしてしまうと、ダウンサンプリング後のフレーム間の非均一性の度合いが大きくなりすぎてしまうので、繰り返し回数nに上限値を設けることで、Δの値に上限値を設けるようにしている。 At this time, if the value of Δ is increased without limitation, the degree of non-uniformity between frames after downsampling becomes too large, so by setting an upper limit value for the number of repetitions n, the value of Δ is increased. An upper limit is set.
そして、ダウンサンプリング実行部121は、フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その2)を使ってΔの値を自動設定する場合には、Δの値を初期値から増大させながら、フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その2)を実行して各開始フレームを起点とする場合の動き補償予測誤差の総和を求め、それに基づいて開始フレームを決定するときに、その決定する開始フレームについての総和が誤差εよりも小さくなるときのΔの値を求めることで、Δの値を自動設定することを実現するのである。
When the value of Δ is automatically set using the flow (part 2) of the frame rate downsampling process, the downsampling
このとき、Δの値を制限なく大きくしてしまうと、ダウンサンプリング後のフレーム間の非均一性の度合いが大きくなりすぎてしまうので、繰り返し回数nに上限値を設けることで、Δの値に上限値を設けるようにしている。 At this time, if the value of Δ is increased without limitation, the degree of non-uniformity between frames after downsampling becomes too large, so by setting an upper limit value for the number of repetitions n, the value of Δ is increased. An upper limit is set.
次に、実施例に従って本発明を詳細に説明する。 Next, the present invention will be described in detail according to examples.
〔1〕第1の実施例
〔1−1〕Δが予め設定される場合の構成
図6に、フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その1)に従ってフレームレートのダウンサンプリング処理を実行する場合に、ダウンサンプリング実行部121が実行するフローチャートを図示する。ここで、このフローチャートでは、Δが予め設定される場合を想定している。
[1] First Embodiment [1-1] Configuration when Δ is Preset FIG. 6 shows a case where the frame rate downsampling process is executed according to the flow (part 1) of the frame rate downsampling process. The flowchart which the
次に、このフローチャートに従って、ダウンサンプリング実行部121が実行するフレームレートのダウンサンプリング処理について詳細に説明する。
Next, according to this flowchart, the frame rate downsampling process executed by the downsampling
ダウンサンプリング実行部121は、フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その1)に従って、図1に示すような形態でフレームレートのダウンサンプリング処理を実行する場合には、図6のフローチャートに示すように、まず最初に、ステップS101で、フレームレート変換処理の対象となる高フレームレート映像信号と、そのフレーム数Jと、そのフレーム間隔δt と、ダウンサンプリング比Mと、伸縮パラメータLi の最大値Δとを読み込む。
When the downsampling
続いて、ステップS102で、読み込んだ高フレームレート映像信号の先頭フレームをダウンサンプリング後のフレーム(先頭フレーム)として選択する。 Subsequently, in step S102, the first frame of the read high frame rate video signal is selected as a frame after down-sampling (first frame).
続いて、ステップS103で、ダウンサンプリング比Mとフレーム間隔δt とに基づく等長間隔のダウンサンプリングにより規定されるフレーム位置を指定する変数iに1をセットする。すなわち、先頭フレームの次のダウンサンプリング位置を指定する値である1をセットするのである。 Subsequently, in step S103, it sets a variable i for specifying the frame position defined by the down-sampling, such as interval length based on the downsampling ratios M and frame interval [delta] t. That is, 1 is set as a value for designating the next downsampling position of the first frame.
続いて、ステップS104で、伸縮パラメータLi に最小値である−Δをセットし、続くステップS105で、動き補償予測誤差の値を格納する配列σi 2 〔Li 〕(Li =−Δ, .... ,Δ−1)の全ての格納場所に0をセットする。 Subsequently, in step S104, −Δ which is the minimum value is set in the expansion / contraction parameter L i , and in the subsequent step S105, the array σ i 2 [L i ] (L i = −Δ) which stores the value of the motion compensation prediction error. ,..., Δ−1) are set to 0.
続いて、ステップS106で、式(1)に従って、変数iおよび伸縮パラメータLi の値により規定されるフレームと、1つ前に選択したフレームとの間の動き補償予測誤差の最小値を算出することで動き補償予測誤差を算出し、続くステップS107で、その算出した動き補償予測誤差を配列σi 2 〔Li 〕の対応する格納場所(Li の指す格納場所)に格納する。 Subsequently, in step S106, the minimum value of the motion compensation prediction error between the frame defined by the values of the variable i and the expansion / contraction parameter L i and the previous frame is calculated according to the equation (1). calculating a motion compensated prediction error by continues at step S107, stored in the corresponding storage location of the calculated motion compensated prediction error sequence sigma i 2 [L i] (L i location pointed to).
続いて、ステップS108で、伸縮パラメータLi の値を1つインクリメントし、続くステップS109で、伸縮パラメータLi の値が最大値であるΔ−1を超えたのか否かを判断する。 Subsequently, in step S108, the value of the stretch parameter L i is incremented by one, at the following step S109, the value of the stretch parameter L i determines whether or not exceeded delta-1 which is the maximum value.
このステップS109の判断処理により、伸縮パラメータLi の値がΔ−1を超えていないことを判断するときには、伸縮パラメータLi の指す次のフレームについてステップS106〜ステップS108の処理を実行すべく、ステップS106の処理に戻る。 When it is determined by the determination process in step S109 that the value of the expansion / contraction parameter L i does not exceed Δ−1, the processes in steps S106 to S108 are performed for the next frame indicated by the expansion / contraction parameter L i . The process returns to step S106.
一方、ステップS109の判断処理により、伸縮パラメータLi の値がΔ−1を超えたことを判断するときには、変数iの指すダウンサンプリング位置についての処理(2Δフレームについての動き補償予測誤差の算出処理)を終了したことを判断して、ステップS110に進んで、配列σi 2 〔Li 〕の中での最小値を探索し、それに対応付けられる伸縮パラメータLi * を特定する。 On the other hand, when it is determined by the determination process in step S109 that the value of the expansion / contraction parameter L i exceeds Δ−1, the process for the downsampling position indicated by the variable i (the process for calculating the motion compensation prediction error for the 2Δ frame). ) Is completed, the process proceeds to step S110, the minimum value in the array σ i 2 [L i ] is searched, and the expansion / contraction parameter L i * associated therewith is specified.
続いて、ステップS111で、変数iおよび伸縮パラメータLi * の値により規定されるフレームをダウンサンプリング後のフレームとして選択する。 Subsequently, in step S111, a frame defined by the values of the variable i and the expansion / contraction parameter L i * is selected as a frame after downsampling.
続いて、ステップS112で、変数iの値を1つインクリメントし、続くステップS113で、変数iの値が最大値であるJ/M−1を超えたのか否かを判断して、J/M−1を超えていないことを判断するときには、変数iの指す次のダウンサンプリング位置についてステップS104〜ステップS112の処理を実行すべく、ステップS104の処理に戻る。
Subsequently, in step S112, the value of the variable i is incremented by one. In the subsequent step S113, it is determined whether or not the value of the variable i exceeds the maximum value J /
一方、ステップS113の判断処理により、変数iの値がJ/M−1を超えたことを判断するときには、全てのダウンサンプリング位置についての処理を終了したことを判断して、処理を終了する。 On the other hand, when it is determined by the determination process in step S113 that the value of the variable i has exceeded J / M−1, it is determined that the processes for all the downsampling positions have been completed, and the process ends.
このようにして、ダウンサンプリング実行部121は、図6のフローチャートを実行することで、フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その1)に従って、図1に示すような形態で、高フレームレート映像信号から低フレームレート映像信号へのフレームレート変換処理を実行するのである。
In this way, the downsampling
〔1−2〕Δを自動設定する構成(その1)
図7に、伸縮パラメータLi の最大値Δを自動設定しつつ、フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その1)に従ってフレームレートのダウンサンプリング処理を実行する場合に、ダウンサンプリング実行部121が実行するフローチャートを図示する。
[1-2] Configuration for automatically setting Δ (part 1)
In FIG. 7, when the frame rate downsampling process is executed according to the flow (part 1) of the frame rate downsampling process while automatically setting the maximum value Δ of the expansion / contraction parameter L i , the downsampling
次に、このフローチャートに従って、ダウンサンプリング実行部121が実行するフレームレートのダウンサンプリング処理について詳細に説明する。
Next, according to this flowchart, the frame rate downsampling process executed by the downsampling
ダウンサンプリング実行部121は、図7のフローチャートに従ってフレームレートのダウンサンプリング処理を実行する場合には、まず最初に、ステップS201で、フレームレート変換処理の対象となる高フレームレート映像信号と、そのフレーム数Jと、そのフレーム間隔δt と、ダウンサンプリング比Mとを読み込む。
When the downsampling
続いて、ステップS202で、繰り返し回数をカウントする変数nに0をセットし、続くステップS203で、伸縮パラメータLi の最大値を指定する変数Δに小さな値である初期値をセットする。 Subsequently, in step S202, sets 0 to the variable n for counting the number of repetitions, in the following step S203, sets the initial value is a small value in a variable Δ which specifies the maximum value of the stretch parameter L i.
続いて、ステップS204で、図6のフローチャートのステップS102〜ステップS113の処理を実行して、設定されているΔを用いるときの選択フレーム(各ダウンサンプリング位置における選択フレーム)を決定するとともに、そのときの動き補償予測誤差の総和(各選択フレームについて求めた動き補償予測誤差の総和)を算出する。 Subsequently, in step S204, the process of steps S102 to S113 in the flowchart of FIG. 6 is executed to determine a selection frame (selection frame at each down-sampling position) when using the set Δ, The sum of motion compensation prediction errors at that time (the sum of motion compensation prediction errors obtained for each selected frame) is calculated.
続いて、ステップS205で、ステップS204で算出した動き補償予測誤差の総和が予め設定される誤差εよりも小さいのか否かを判断する。 Subsequently, in step S205, it is determined whether or not the sum of motion compensation prediction errors calculated in step S204 is smaller than a preset error ε.
このステップS205の判断処理により、ステップS204で算出した動き補償予測誤差の総和が誤差εよりも小さくないことを判断するときには、ステップS207に進んで、変数nの値を1つインクリメントし、続くステップS208で、変数nの値が予め設定される最大値Nを超えたのか否かを判断して、最大値Nを超えていないことを判断するときには、ステップS209に進んで、Δの値をβだけ大きくしてから、ステップS204の処理に戻る。 When it is determined by the determination processing in step S205 that the sum of the motion compensation prediction errors calculated in step S204 is not smaller than the error ε, the process proceeds to step S207, and the value of the variable n is incremented by one, and the following step In S208, it is determined whether or not the value of the variable n exceeds a preset maximum value N, and when it is determined that the value does not exceed the maximum value N, the process proceeds to step S209, and the value of Δ is changed to β Then, the process returns to step S204.
そして、ステップS205の判断処理に従って、ステップS204で算出した動き補償予測誤差の総和が誤差εよりも小さいことを判断するときと、ステップS208の判断処理に従って、変数nの値が最大値Nを超えたことを判断するときには、ステップS206に進んで、設定されているΔを用いるときの選択フレームをダウンサンプリング後のフレームとして選択して、処理を終了する。 Then, according to the determination process of step S205, when it is determined that the sum of the motion compensation prediction errors calculated in step S204 is smaller than the error ε, the value of the variable n exceeds the maximum value N according to the determination process of step S208. When determining that this is the case, the process proceeds to step S206, where the selected frame when using the set Δ is selected as the frame after downsampling, and the process is terminated.
このようにして、ダウンサンプリング実行部121は、図7のフローチャートを実行することで、伸縮パラメータLi の最大値Δを自動設定しつつ、フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その1)に従ってフレームレートのダウンサンプリング処理を実行するのである。
In this way, the downsampling
〔1−3〕Δを自動設定する構成(その2)
図8に、伸縮パラメータLi の最大値Δを自動設定しつつ、フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その1)に従ってフレームレートのダウンサンプリング処理を実行する場合に、ダウンサンプリング実行部121が実行する他のフローチャートを図示する。
[1-3] Configuration for automatically setting Δ (part 2)
In FIG. 8, when the frame rate downsampling process is executed according to the flow (No. 1) of the frame rate downsampling process while automatically setting the maximum value Δ of the expansion / contraction parameter L i , the downsampling
ダウンサンプリング実行部121は、図7のフローチャートを実行する場合には、変数i(i=1, .... ,J/M−1)の各ダウンサンプリング位置で得た動き補償予測誤差の総和を算出して、その総和が予め設定される誤差εに入るようにするという制約条件を設けることで、伸縮パラメータLi の最大値Δを自動設定することを実現したが、図8のフローチャートを実行する場合には、図9に示すように、変数i(i=1, .... ,J/M−1)の各ダウンサンプリング位置でそれぞれ独立にΔを増加させるようにして、その各ダウンサンプリング位置で得た動き補償予測誤差のそれぞれが予め設定される誤差ε’に入るようにするという制約条件を設けることで、伸縮パラメータLi の最大値Δを自動設定することを実現する。
When the downsampling
すなわち、ダウンサンプリング実行部121は、図8のフローチャートに従ってフレームレートのダウンサンプリング処理を実行する場合には、まず最初に、ステップS301で、フレームレート変換処理の対象となる高フレームレート映像信号と、そのフレーム数Jと、そのフレーム間隔δt と、ダウンサンプリング比Mとを読み込む。
That is, when the downsampling
続いて、ステップS302で、読み込んだ高フレームレート映像信号の先頭フレームをダウンサンプリング後のフレーム(先頭フレーム)として選択する。 Subsequently, in step S302, the first frame of the read high frame rate video signal is selected as a frame after down-sampling (first frame).
続いて、ステップS303で、ダウンサンプリング比Mとフレーム間隔δt とに基づく等長間隔のダウンサンプリングにより規定されるフレーム位置を指定する変数iに1をセットし、続くステップS304で、繰り返し回数をカウントする変数nに0をセットし、続くステップS305で、伸縮パラメータLi の最大値を指定する変数Δに初期値をセットする。 Subsequently, in step S303, sets a variable i for specifying the frame position defined by the down-sampling, such as interval length based on the downsampling ratios M and frame interval [delta] t, in the following step S304, the number of repetitions set to 0 to the variable n that counts, in a succeeding step S305, sets the initial value to a variable Δ which specifies the maximum value of the stretch parameter L i.
続いて、ステップS306で、設定されているΔを用いて図6のフローチャートのステップS104〜ステップS110の処理を実行して、変数iの指すダウンサンプリング位置における最適な伸縮パラメータLi * と、それに対応付けられる動き補償予測誤差を算出する。 Subsequently, in step S306, the process of steps S104 to S110 in the flowchart of FIG. 6 is executed using the set Δ, and the optimal expansion / contraction parameter L i * at the down-sampling position indicated by the variable i, The associated motion compensation prediction error is calculated.
続いて、ステップS307で、ステップS306で算出した動き補償予測誤差が予め設定される誤差ε’よりも小さいのか否かを判断する。 Subsequently, in step S307, it is determined whether or not the motion compensation prediction error calculated in step S306 is smaller than a preset error ε '.
このステップS307の判断処理により、ステップS306で算出した動き補償予測誤差が誤差ε’よりも小さいことを判断するときには、ステップS308に進んで、変数iおよび伸縮パラメータLi * の値により規定されるフレームをダウンサンプリング後のフレームとして選択する。 When it is determined by the determination process in step S307 that the motion compensation prediction error calculated in step S306 is smaller than the error ε ′, the process proceeds to step S308 and is defined by the value of the variable i and the expansion / contraction parameter L i *. Select the frame as the frame after downsampling.
続いて、ステップS309で、変数iの値を1つインクリメントし、続くステップS310で、変数iの値が最大値であるJ/M−1を超えたのか否かを判断して、J/M−1を超えていないことを判断するときには、変数iの指す次のダウンサンプリング位置についてステップS305〜ステップS309の処理を実行すべく、ステップS305の処理に戻る。そして、ステップS310の判断処理により、変数iの値がJ/M−1を超えたことを判断するときには、処理を終了する。 Subsequently, in step S309, the value of the variable i is incremented by one, and in the subsequent step S310, it is determined whether or not the value of the variable i exceeds the maximum value J / M-1, and J / M When determining that the value does not exceed −1, the process returns to the process of step S305 to execute the processes of steps S305 to S309 for the next downsampling position indicated by the variable i. When the determination process in step S310 determines that the value of the variable i exceeds J / M-1, the process ends.
一方、ステップS307の判断処理により、ステップS306で算出した動き補償予測誤差が誤差ε’よりも小さくないことを判断するときには、ステップS311に進んで、変数nの値を1つインクリメントし、続くステップS312で、変数nの値が予め設定される最大値Nを超えたのか否かを判断して、最大値Nを超えていないことを判断するときには、ステップS313に進んで、Δの値をβだけ大きくしてから、ステップS306の処理に戻る。 On the other hand, when it is determined by the determination process in step S307 that the motion compensation prediction error calculated in step S306 is not smaller than the error ε ′, the process proceeds to step S311 to increment the value of the variable n by one, and the following step In S312, when it is determined whether or not the value of the variable n exceeds the preset maximum value N and it is determined that the value does not exceed the maximum value N, the process proceeds to step S313, and the value of Δ is changed to β Then, the process returns to step S306.
そして、ステップS312の判断処理により、変数nの値が最大値Nを超えたことを判断するときには、ステップS308に進んで、前述した処理と同様の処理を実行することで、ダウンサンプリング後のフレームを選択する。 When it is determined by the determination process in step S312 that the value of the variable n has exceeded the maximum value N, the process proceeds to step S308, and a process similar to the process described above is performed, whereby the frame after downsampling is performed. Select.
このようにして、ダウンサンプリング実行部121は、図8のフローチャートを実行することで、図9に示す形態に従って伸縮パラメータLi の最大値Δを自動設定しつつ、フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その1)に従ってフレームレートのダウンサンプリング処理を実行するのである。
In this way, the down-
〔2〕第2の実施例
〔2−1〕Δが予め設定される場合の構成
図10に、フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その2)に従ってフレームレートのダウンサンプリング処理を実行する場合に、ダウンサンプリング実行部121が実行するフローチャートを図示する。ここで、このフローチャートでは、Δが予め設定される場合を想定している。
[2] Second Embodiment [2-1] Configuration when Δ is Preset FIG. 10 shows a case where frame rate downsampling processing is executed according to the flow (part 2) of frame rate downsampling processing. The flowchart which the
次に、このフローチャートに従って、ダウンサンプリング実行部121が実行するフレームレートのダウンサンプリング処理について詳細に説明する。
Next, according to this flowchart, the frame rate downsampling process executed by the downsampling
ダウンサンプリング実行部121は、フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その2)に従って、図2に示すような形態でフレームレートのダウンサンプリング処理を実行する場合には、図10のフローチャートに示すように、まず最初に、ステップS401で、フレームレート変換処理の対象となる高フレームレート映像信号と、そのフレーム数Jと、そのフレーム間隔δt と、ダウンサンプリング比Mと、伸縮パラメータLi の最大値Δとを読み込む。
When the downsampling
続いて、ステップS402で、読み込んだ高フレームレート映像信号の先頭フレームからのフレーム数を指定する変数L0 に0をセットする。 Subsequently, in step S402, 0 is set to a variable L 0 that designates the number of frames from the first frame of the read high frame rate video signal.
続いて、ステップS403で、伸縮パラメータを格納する配列^Li * 〔L0 〕の全ての格納場所に0をセットし、動き補償予測誤差を格納する配列^σi 2 〔Li * 〕〔L0 〕の全ての格納場所に0をセットし、動き補償予測誤差の総和を格納する配列E〔L0 〕の全ての格納場所に0をセットする。 Subsequently, in step S403, 0 is set in all storage locations of the array ^ L i * [L 0 ] for storing the expansion / contraction parameters, and the array ^ σ i 2 [L i * ] [ 0 is set in all storage locations of L 0 ], and 0 is set in all storage locations of the array E [L 0 ] that stores the sum of motion compensation prediction errors.
続いて、ステップS404で、読み込んだ高フレームレート映像信号の先頭フレームからL0 の値だけ後にあるフレームをダウンサンプリング後のフレーム(先頭フレーム)として設定する。 Subsequently, in step S404, a frame that is after the first frame of the read high frame rate video signal by the value L 0 is set as a frame after down-sampling (first frame).
続いて、ステップS405で、ダウンサンプリング比Mとフレーム間隔δt とに基づく等長間隔のダウンサンプリングにより規定されるフレーム位置を指定する変数iに1をセットする。すなわち、先頭フレームの次のダウンサンプリング位置を指定する値である1をセットするのである。 Subsequently, at step S405, 1 is set to the variable i specifying the frame position defined by the down-sampling, such as interval length based on the downsampling ratios M and frame interval [delta] t. That is, 1 is set as a value for designating the next downsampling position of the first frame.
続いて、ステップS406で、図6のフローチャートのステップS104〜ステップS110の処理を実行して、変数iの指すダウンサンプリング位置における最適な伸縮パラメータLi * と、それに対応付けられる動き補償予測誤差を算出する。 Subsequently, in step S406, the processes of steps S104 to S110 in the flowchart of FIG. 6 are executed, and the optimal expansion / contraction parameter L i * at the down-sampling position indicated by the variable i and the motion compensation prediction error associated therewith are obtained. calculate.
続いて、ステップS407で、ステップS406で算出した伸縮パラメータを配列^Li * 〔L0 〕に格納し、ステップS406で算出した動き補償予測誤差を配列^σi 2 〔Li * 〕〔L0 〕に格納する。 Subsequently, in step S407, the expansion / contraction parameters calculated in step S406 are stored in the array ^ L i * [L 0 ], and the motion compensation prediction error calculated in step S406 is stored in the array ^ σ i 2 [L i * ] [L 0 ].
続いて、ステップS408で、設定されているL0 について、配列E〔L0 〕の対応する値と配列^σi 2 〔Li * 〕〔L0 〕の対応する値とを加算して、それに基づいて配列E〔L0 〕の値を更新する。すなわち、設定されているL0 に基づいて選択した先頭フレームを起点として第1の実施例のフレーム選択処理を行うことで動き補償予測誤差を得て、そのようにして得た動き補償予測誤差を累積加算するのである。 Subsequently, in step S408, for the set L 0 , the corresponding value of the array E [L 0 ] and the corresponding value of the array ^ σ i 2 [L i * ] [L 0 ] are added. Based on this, the value of the array E [L 0 ] is updated. That is, the motion compensation prediction error is obtained by performing the frame selection process of the first embodiment with the first frame selected based on the set L 0 as the starting point, and the motion compensation prediction error thus obtained is obtained. Cumulative addition is performed.
続いて、ステップS409で、変数iの値を1つインクリメントし、続くステップS410で、変数iの値が最大値であるJ/M−1を超えたのか否かを判断して、J/M−1を超えていないことを判断するときには、変数iの指す次のダウンサンプリング位置についてステップS406〜ステップS409の処理を実行すべく、ステップS406の処理に戻る。
Subsequently, in step S409, the value of the variable i is incremented by one. In the subsequent step S410, it is determined whether or not the value of the variable i exceeds J /
一方、ステップS410の判断処理に従って、変数iの値がJ/M−1を超えたことを判断するときは、ステップS411に進んで、変数L0 の値を1つインクリメントし、続くステップS412で、変数L0 の値が最大値であるΔ−1を超えたのか否かを判断して、Δ−1を超えていないことを判断するときには、変数L0 の指す次の先頭フレームを起点としてステップS404〜ステップS411の処理を実行すべく、ステップS404の処理に戻る。 On the other hand, when it is determined that the value of the variable i exceeds J / M−1 in accordance with the determination process in step S410, the process proceeds to step S411, and the value of the variable L 0 is incremented by 1, and in the subsequent step S412 When it is determined whether or not the value of the variable L 0 exceeds the maximum value Δ−1 and it is determined that the value does not exceed Δ−1, the next head frame indicated by the variable L 0 is set as the starting point. In order to execute the processing in steps S404 to S411, the processing returns to step S404.
そして、ステップS412の判断処理に従って、変数L0 の値がΔ−1を超えたことを判断するときには、ステップS413に進んで、配列E〔L0 〕の中での最小値を探索し、それに対応付けられる伸縮パラメータ〔^Li * 〕〔L0 〕* を特定する。すなわち、動き補償予測誤差の総和が最小となるL0 の値を特定するとともに、そのL0 に基づいて選択した先頭フレームを起点とするフレーム選択処理により求められた各ダウンサンプリング位置における伸縮パラメータの集合を特定するのである。 Then, when it is determined that the value of the variable L 0 exceeds Δ−1 according to the determination process in step S412, the process proceeds to step S413, and the minimum value in the array E [L 0 ] is searched. The expansion / contraction parameter [^ L i * ] [L 0 ] * to be associated is specified. That is, the value of L 0 that minimizes the sum of motion compensation prediction errors is specified, and the expansion / contraction parameter at each down-sampling position obtained by frame selection processing starting from the first frame selected based on L 0 is determined. Identify the set.
続いて、ステップS414で、変数iおよび伸縮パラメータ〔^Li * 〕〔L0 〕* の値により規定されるフレームをダウンサンプリング後のフレームとして選択して、処理を終了する。 Subsequently, in step S414, a frame defined by the value of the variable i and the expansion / contraction parameter [^ L i * ] [L 0 ] * is selected as a frame after downsampling, and the process is terminated.
このようにして、ダウンサンプリング実行部121は、図10のフローチャートを実行することで、フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その2)に従って、図2に示すような形態で、高フレームレート映像信号から低フレームレート映像信号へのフレームレート変換処理を実行するのである。
In this way, the downsampling
〔2−2〕Δを自動設定する構成(その1)
図11に、伸縮パラメータLi の最大値Δを自動設定しつつ、フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その2)に従ってフレームレートのダウンサンプリング処理を実行する場合に、ダウンサンプリング実行部121が実行するフローチャートを図示する。
[2-2] Configuration for automatically setting Δ (part 1)
In FIG. 11, when the frame rate downsampling process is executed according to the flow (2) of the frame rate downsampling process while automatically setting the maximum value Δ of the expansion / contraction parameter L i , the downsampling
次に、このフローチャートに従って、ダウンサンプリング実行部121が実行するフレームレートのダウンサンプリング処理について詳細に説明する。
Next, according to this flowchart, the frame rate downsampling process executed by the downsampling
ダウンサンプリング実行部121は、図11のフローチャートに従ってフレームレートのダウンサンプリング処理を実行する場合には、まず最初に、ステップS501で、フレームレート変換処理の対象となる高フレームレート映像信号と、そのフレーム数Jと、そのフレーム間隔δt と、ダウンサンプリング比Mとを読み込む。
When the downsampling
続いて、ステップS502で、繰り返し回数をカウントする変数nに0をセットし、続くステップS503で、伸縮パラメータLi の最大値を指定する変数Δに小さな値である初期値をセットする。 Subsequently, in step S502, sets 0 to the variable n for counting the number of repetitions, in the subsequent step S503, sets the initial value is a small value in a variable Δ which specifies the maximum value of the stretch parameter L i.
続いて、ステップS504で、図10のフローチャートのステップS402〜ステップS414の処理を実行して、設定されているΔを用いるときの選択フレーム(図2に示すような形態で求めた各ダウンサンプリング位置における選択フレーム)を決定するとともに、そのときの動き補償予測誤差の総和を算出する。 Subsequently, in step S504, the processing of steps S402 to S414 in the flowchart of FIG. 10 is executed, and the selected frame when using the set Δ (each downsampling position obtained in the form shown in FIG. 2). (Selected frame) is determined, and the total of motion compensation prediction errors at that time is calculated.
続いて、ステップS505で、ステップS504で算出した動き補償予測誤差の総和が予め設定される誤差εよりも小さいのか否かを判断する。 Subsequently, in step S505, it is determined whether or not the sum of motion compensation prediction errors calculated in step S504 is smaller than a preset error ε.
このステップS505の判断処理により、ステップS504で算出した動き補償予測誤差の総和が誤差εよりも小さくないことを判断するときには、ステップS507に進んで、変数nの値を1つインクリメントし、続くステップS508で、変数nの値が予め設定される最大値Nを超えたのか否かを判断して、最大値Nを超えていないことを判断するときには、ステップS509に進んで、Δの値をβだけ大きくしてから、ステップS504の処理に戻る。 If it is determined by the determination processing in step S505 that the sum of motion compensation prediction errors calculated in step S504 is not smaller than the error ε, the process proceeds to step S507, and the value of the variable n is incremented by one, and the following step In S508, it is determined whether or not the value of the variable n exceeds a preset maximum value N, and when it is determined that the value does not exceed the maximum value N, the process proceeds to step S509, and the value of Δ is changed to β Then, the process returns to step S504.
そして、ステップS505の判断処理に従って、ステップS504で算出した動き補償予測誤差の総和が誤差εよりも小さいことを判断するときと、ステップS508の判断処理に従って、変数nの値が最大値Nを超えたことを判断するときには、ステップS506に進んで、設定されているΔを用いるときの選択フレームをダウンサンプリング後のフレームとして選択して、処理を終了する。 Then, according to the determination process in step S505, when it is determined that the sum of motion compensation prediction errors calculated in step S504 is smaller than the error ε, the value of the variable n exceeds the maximum value N according to the determination process in step S508. When determining that this is the case, the process proceeds to step S506, where the selected frame when using the set Δ is selected as the frame after downsampling, and the process is terminated.
このようにして、ダウンサンプリング実行部121は、図11のフローチャートを実行することで、伸縮パラメータLi の最大値Δを自動設定しつつ、フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その2)に従ってフレームレートのダウンサンプリング処理を実行するのである。
In this way, the downsampling
〔2−3〕Δを自動設定する構成(その2)
図12および図13に、伸縮パラメータLi の最大値Δを自動設定しつつ、フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その2)に従ってフレームレートのダウンサンプリング処理を実行する場合に、ダウンサンプリング実行部121が実行する他のフローチャートを図示する。
[2-3] Configuration for automatically setting Δ (part 2)
12 and 13, when the frame rate down-sampling process is executed according to the flow (No. 2) of the frame rate down-sampling process while automatically setting the maximum value Δ of the expansion / contraction parameter L i , the down-
ダウンサンプリング実行部121は、図11のフローチャートを実行する場合には、最終的なフレーム選択に用いた動き補償予測誤差の総和(図8のフローチャートのステップS413の処理に従って配列E〔L0 〕の中から探索した動き補償予測誤差の総和)が予め設定される誤差εに入るようにするという制約条件を設けることで、伸縮パラメータLi の最大値Δを自動設定することを実現したが、図12および図13のフローチャートを実行する場合には、図14に示すように、フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その2)に従ってフレームレートのダウンサンプリング処理を実行するときに、変数i(i=1, .... ,J/M−1)の各ダウンサンプリング位置でそれぞれ独立にΔを増加させるようにして、その各ダウンサンプリング位置で得た動き補償予測誤差のそれぞれが予め設定される誤差ε’に入るようにするという制約条件を設けることで、伸縮パラメータLi の最大値Δを自動設定することを実現する。
When the flowchart of FIG. 11 is executed, the downsampling
すなわち、ダウンサンプリング実行部121は、図12および図13のフローチャートに従ってフレームレートのダウンサンプリング処理を実行する場合には、まず最初に、ステップS601で、フレームレート変換処理の対象となる高フレームレート映像信号と、そのフレーム数Jと、そのフレーム間隔δt と、ダウンサンプリング比Mとを読み込む。
That is, when the downsampling
続いて、ステップS602で、読み込んだ高フレームレート映像信号の先頭フレームからのフレーム数を指定する変数L0 に0をセットする。 Subsequently, in step S602, 0 is set to a variable L 0 that specifies the number of frames from the first frame of the read high frame rate video signal.
続いて、ステップS603で、伸縮パラメータを格納する配列^Li * 〔L0 〕の全ての格納場所に0をセットし、動き補償予測誤差を格納する配列^σi 2 〔Li * 〕〔L0 〕の全ての格納場所に0をセットし、動き補償予測誤差の総和を格納する配列E〔L0 〕の全ての格納場所に0をセットする。続いて、ステップS604で、繰り返し回数をカウントする変数nに0をセットする。 Subsequently, in step S603, 0 is set in all storage locations of the array ^ L i * [L 0 ] for storing the expansion / contraction parameters, and the array ^ σ i 2 [L i * ] [ 0 is set in all storage locations of L 0 ], and 0 is set in all storage locations of the array E [L 0 ] that stores the sum of motion compensation prediction errors. In step S604, a variable n for counting the number of repetitions is set to 0.
続いて、ステップS605で、読み込んだ高フレームレート映像信号の先頭フレームからL0 の値だけ後にあるフレームをダウンサンプリング後のフレーム(先頭フレーム)として設定する。 Subsequently, in step S605, it sets the frame from the first frame of the high frame rate video signal read after only the value of L 0 as a down-sampled frame (first frame).
続いて、ステップS606で、ダウンサンプリング比Mとフレーム間隔δt とに基づく等長間隔のダウンサンプリングにより規定されるフレーム位置を指定する変数iに1をセットし、続くステップS607で、伸縮パラメータLi の最大値を指定する変数Δに初期値をセットする。 Subsequently, in step S606, the sets a variable i for specifying the frame position defined by the down-sampling, such as interval length based on the downsampling ratios M and frame interval [delta] t, in the subsequent step S607, the expansion parameter L An initial value is set to a variable Δ that specifies the maximum value of i .
続いて、ステップS608で、設定されているΔを用いて図6のフローチャートのステップS104〜ステップS110の処理を実行して、変数iの指すダウンサンプリング位置における最適な伸縮パラメータLi * と、それに対応付けられる動き補償予測誤差を算出する。 Subsequently, in step S608, the process of steps S104 to S110 in the flowchart of FIG. 6 is executed using the set Δ, and the optimal expansion / contraction parameter L i * at the down-sampling position indicated by the variable i, The associated motion compensation prediction error is calculated.
続いて、ステップS609で、ステップS608で算出した動き補償予測誤差が予め設定される誤差ε’よりも小さいのか否かを判断する。 Subsequently, in step S609, it is determined whether or not the motion compensation prediction error calculated in step S608 is smaller than a preset error ε '.
このステップS609の判断処理により、ステップS608で算出した動き補償予測誤差が誤差ε’よりも小さいことを判断するときには、ステップS610に進んで、ステップS608で算出した伸縮パラメータを配列^Li * 〔L0 〕に格納し、ステップS608で算出した動き補償予測誤差を配列^σi 2 〔Li * 〕〔L0 〕に格納する。 When it is determined by the determination processing in step S609 that the motion compensation prediction error calculated in step S608 is smaller than the error ε ′, the process proceeds to step S610, and the expansion / contraction parameters calculated in step S608 are arranged in the array ^ L i * [ L 0 ] and the motion compensation prediction error calculated in step S 608 is stored in the array σσ i 2 [L i * ] [L 0 ].
続いて、ステップS611で、設定されているL0 について、配列E〔L0 〕の対応する値と配列^σi 2 〔Li * 〕〔L0 〕の対応する値とを加算して、それに基づいて配列E〔L0 〕の値を更新する。すなわち、設定されているL0 に基づいて選択した先頭フレームを起点として第1の実施例のフレーム選択処理を行うことで動き補償予測誤差を得て、そのようにして得た動き補償予測誤差を累積加算するのである。 Subsequently, in step S611, for the set L 0 , the corresponding value of the array E [L 0 ] and the corresponding value of the array ^ σ i 2 [L i * ] [L 0 ] are added, Based on this, the value of the array E [L 0 ] is updated. That is, the motion compensation prediction error is obtained by performing the frame selection process of the first embodiment with the first frame selected based on the set L 0 as the starting point, and the motion compensation prediction error thus obtained is obtained. Cumulative addition is performed.
続いて、ステップS612で、変数iの値を1つインクリメントし、続くステップS613で、変数iの値が最大値であるJ/M−1を超えたのか否かを判断して、J/M−1を超えていないことを判断するときには、変数iの指す次のダウンサンプリング位置についてステップS607〜ステップS612の処理を実行すべく、ステップS607の処理に戻る。
Subsequently, in step S612, the value of the variable i is incremented by one, and in the subsequent step S613, it is determined whether or not the value of the variable i exceeds the maximum value J /
一方、ステップS613の判断処理に従って、変数iの値がJ/M−1を超えたことを判断するときは、ステップS614に進んで、変数L0 の値を1つインクリメントし、続くステップS615で、変数L0 の値が最大値であるΔ−1を超えたのか否かを判断して、Δ−1を超えていないことを判断するときには、変数L0 の指す次の先頭フレームを起点としてステップS605〜ステップS614の処理を実行すべく、ステップS605の処理に戻る。 On the other hand, when it is determined that the value of the variable i exceeds J / M−1 in accordance with the determination process in step S613, the process proceeds to step S614, and the value of the variable L 0 is incremented by one, and in the subsequent step S615. When it is determined whether or not the value of the variable L 0 exceeds the maximum value Δ−1 and it is determined that the value does not exceed Δ−1, the next head frame indicated by the variable L 0 is set as the starting point. In order to execute the processing of step S605 to step S614, the processing returns to the processing of step S605.
そして、ステップS615の判断処理に従って、変数L0 の値がΔ−1を超えたことを判断するときには、ステップS616(図13のフローチャート)に進んで、配列E〔L0 〕の中での最小値を探索し、それに対応付けられる伸縮パラメータ〔^Li * 〕〔L0 〕* を特定する。すなわち、動き補償予測誤差の総和が最小となるL0 の値を特定するとともに、そのL0 に基づいて選択した先頭フレームを起点とするフレーム選択処理により求められた各ダウンサンプリング位置における伸縮パラメータの集合を特定するのである。 Then, when it is determined that the value of the variable L 0 exceeds Δ−1 according to the determination process in step S615, the process proceeds to step S616 (the flowchart in FIG. 13), and the minimum value in the array E [L 0 ]. The value is searched, and the expansion / contraction parameter [^ L i * ] [L 0 ] * associated therewith is specified. That is, the value of L 0 that minimizes the sum of motion compensation prediction errors is specified, and the expansion / contraction parameter at each down-sampling position obtained by frame selection processing starting from the first frame selected based on L 0 is determined. Identify the set.
続いて、ステップS617で、変数iおよび伸縮パラメータ〔^Li * 〕〔L0 〕* により規定されるフレームをダウンサンプリング後のフレームとして選択して、処理を終了する。 Subsequently, in step S617, a frame defined by the variable i and the expansion / contraction parameter [^ L i * ] [L 0 ] * is selected as a frame after downsampling, and the process is terminated.
一方、ステップS609の判断処理に従って、ステップS608で算出した動き補償予測誤差が誤差ε’よりも小さくないことを判断するときには、ステップS618(図13のフローチャート)に進んで、変数nの値を1つインクリメントし、続くステップS619で、変数nの値が予め設定される最大値Nを超えたのか否かを判断して、最大値Nを超えていないことを判断するときには、ステップS620に進んで、Δの値をβだけ大きくしてから、ステップS608の処理に戻る。 On the other hand, when it is determined that the motion compensation prediction error calculated in step S608 is not smaller than the error ε ′ according to the determination process in step S609, the process proceeds to step S618 (flowchart in FIG. 13), and the value of the variable n is set to 1. In the subsequent step S619, it is determined whether or not the value of the variable n has exceeded a preset maximum value N, and when it is determined that the value has not exceeded the maximum value N, the process proceeds to step S620. , Δ is increased by β, and the process returns to step S608.
そして、ステップS619の判断処理により、変数nの値が最大値Nを超えたことを判断するときには、ステップS610に進んで、前述した処理と同様の処理を実行することで、ダウンサンプリング後のフレームを選択する。 Then, when it is determined by the determination process in step S619 that the value of the variable n has exceeded the maximum value N, the process proceeds to step S610, and the same process as the process described above is performed, whereby the frame after downsampling is performed. Select.
このようにして、ダウンサンプリング実行部121は、図12および図13のフローチャートを実行することで、図14に示す形態に従って伸縮パラメータLi の最大値Δを自動設定しつつ、フレームレートダウンサンプリング処理の流れ(その2)に従ってフレームレートのダウンサンプリング処理を実行するのである。
In this way, the down-
図示実施例に従って本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、実施例では、式(1)に従って、1つ前に選択したフレームとの間で動き補償予測誤差を算出するようにしているが、選択済みの複数のフレームとの間で動き補償予測誤差を算出するようにしてもよい。 Although the present invention has been described with reference to the illustrated embodiments, the present invention is not limited thereto. For example, in the embodiment, the motion compensation prediction error is calculated with respect to the previous frame selected according to the equation (1), but the motion compensation prediction error with a plurality of selected frames is calculated. May be calculated.
本発明は高フレームレート映像信号から低フレームレート映像信号へフレームレート変換を実行するときに適用できるものであり、本発明を適用することで、高フレームレート映像信号に対してのダウンサンプリングにより得られた所望のフレームレートの映像信号を符号化する場合に、均等フレーム間隔の間引きにより得られた映像信号よりも符号量を低く抑えることができるようになる。 The present invention can be applied when performing frame rate conversion from a high frame rate video signal to a low frame rate video signal. By applying the present invention, the present invention can be obtained by downsampling a high frame rate video signal. When a video signal having a desired frame rate is encoded, the code amount can be suppressed to be lower than that of a video signal obtained by thinning out uniform frame intervals.
1 フレームレート変換装置
10 高フレームレート映像ファイル
11 低フレームレート映像ファイル
12 フレームレートダウンサンプリング部
120 動き補償予測誤差算出部
121 ダウンサンプリング実行部
122 作業用メモリ
1210 入力部
1211 先頭フレーム選択部
1211α 開始フレーム選択部
1212 次フレーム位置特定部
1213 処理対象フレーム抽出部
1214 処理対象フレーム予測誤差算出部
1215 フレーム選択部
1216 全フレーム位置終了判定部
1217 フレーム最終選択部
1200 動き推定部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
ダウンサンプリング比を入力する過程と、
ダウンサンプリング後のフレームを選択した場合に、前記ダウンサンプリング比と高フレームレート映像信号のフレーム間隔とに基づく等長間隔のダウンサンプリングにより規定される次のフレーム位置を特定する過程と、
前記フレーム位置を含む所定の範囲内にある複数のフレームを処理対象として、各処理対象フレームについて、その処理対象フレームでダウンサンプリングする場合に生成される低フレームレート映像信号の符号化効率を示す値である符号化効率表示値を算出する過程と、
前記処理対象フレームの中から最適な符号化効率表示値を示すフレームを選択して、それをダウンサンプリング後のフレームとして選択する過程とを備えることを、
特徴とするフレームレート変換方法。 A frame rate conversion method for converting a frame of a high frame rate video signal into a low frame rate video signal by selecting by downsampling,
Input the downsampling ratio;
When a frame after downsampling is selected, a process of specifying a next frame position defined by equal-length interval downsampling based on the downsampling ratio and the frame interval of the high frame rate video signal;
A value indicating the encoding efficiency of a low frame rate video signal generated when a plurality of frames within a predetermined range including the frame position are to be processed and each processing target frame is down-sampled with the processing target frame. A process of calculating an encoding efficiency display value,
Selecting a frame indicating an optimal encoding efficiency display value from the processing target frame, and selecting it as a frame after downsampling.
A featured frame rate conversion method.
高フレームレート映像信号のフレームの中から、ダウンサンプリング後の先頭フレームとなるフレームを選択する過程を備えることを、
特徴とするフレームレート変換方法。 The frame rate conversion method according to claim 1,
Comprising a step of selecting a frame to be a first frame after downsampling from frames of a high frame rate video signal;
A featured frame rate conversion method.
前記所定の範囲の大きさを初期値から増大させて前記フレーム選択を行って、そのフレーム選択に用いた前記最適な符号化効率表示値の個々の値、あるいはそれらの値の総和が所望の符号化効率を示す最初の増大値を求めて、その求めた増大値の大きさを持つ前記所定の範囲を用いて前記フレーム選択を行ったときに選択したフレームをダウンサンプリング後のフレームとして最終的に決定する過程を備えることを、
特徴とするフレームレート変換方法。 In the frame rate conversion method according to claim 2,
The frame is selected by increasing the size of the predetermined range from an initial value, and the individual values of the optimum encoding efficiency display value used for the frame selection, or the sum of these values is a desired code. The first increase value indicating the conversion efficiency is obtained, and the frame selected when the frame selection is performed using the predetermined range having the magnitude of the obtained increase value is finally set as a frame after downsampling. Having a process to decide,
A featured frame rate conversion method.
高フレームレート映像信号のフレームの中から、ダウンサンプリング後の先頭フレームの候補となる連続する複数のフレームを開始フレームとして選択する過程と、
前記開始フレームのそれぞれを起点として前記フレーム選択を行って、そのフレーム選択に用いた前記最適な符号化効率表示値の総和に基づいて、前記開始フレームの中から最適な符号化効率を示す開始フレームを選択して、その選択した開始フレームを起点として前記フレーム選択を行ったときに選択したフレームをダウンサンプリング後のフレームとして最終選択する過程とを備えることを、
特徴とするフレームレート変換方法。 The frame rate conversion method according to claim 1,
A process of selecting a plurality of consecutive frames as candidates for the first frame after downsampling from the frames of the high frame rate video signal as start frames,
The start frame indicating the optimum coding efficiency among the start frames based on the sum of the optimum coding efficiency display values used for the frame selection by performing the frame selection from each of the start frames. And a final selection of the frame selected when the frame is selected from the selected start frame as a frame after downsampling.
A featured frame rate conversion method.
前記所定の範囲の大きさを初期値から増大させて前記フレームの最終選択を行って、そのフレームの最終選択に用いた前記最適な符号化効率表示値の総和、あるいはその総和を構成する個々の値が所望の符号化効率を示す最初の増大値を求めて、その求めた増大値の大きさを持つ前記所定の範囲を用いて前記フレームの最終選択を行ったときに最終選択したフレームをダウンサンプリング後のフレームとして最終的に決定する過程を備えることを、
特徴とするフレームレート変換方法。 In the frame rate conversion method according to claim 4,
The size of the predetermined range is increased from the initial value to perform the final selection of the frame, and the sum of the optimum coding efficiency display values used for the final selection of the frame, or individual constituting the sum The first increase value whose value indicates the desired encoding efficiency is obtained, and when the final selection of the frame is performed using the predetermined range having the magnitude of the obtained increase value, the last selected frame is downed. Having a process of final determination as a frame after sampling,
A featured frame rate conversion method.
前記算出する過程では、前記符号化効率表示値として、前記処理対象フレームと選択済みのフレームとに基づいて算出される動き補償予測誤差電力を算出することを、
特徴とするフレームレート変換方法。 The frame rate conversion method according to any one of claims 1 to 5,
In the calculating step, calculating the motion compensation prediction error power calculated based on the processing target frame and the selected frame as the coding efficiency display value;
A featured frame rate conversion method.
前記算出する過程では、前記符号化効率表示値として、前記処理対象フレームと選択済みのフレームとに基づいて算出される符号化コストを算出することを、
特徴とするフレームレート変換方法。 The frame rate conversion method according to any one of claims 1 to 5,
In the calculating step, calculating the encoding cost calculated based on the processing target frame and the selected frame as the encoding efficiency display value,
A featured frame rate conversion method.
ダウンサンプリング比を入力する手段と、
ダウンサンプリング後のフレームを選択した場合に、前記ダウンサンプリング比と高フレームレート映像信号のフレーム間隔とに基づく等長間隔のダウンサンプリングにより規定される次のフレーム位置を特定する手段と、
前記フレーム位置を含む所定の範囲内にある複数のフレームを処理対象として、各処理対象フレームについて、その処理対象フレームでダウンサンプリングする場合に生成される低フレームレート映像信号の符号化効率を示す値である符号化効率表示値を算出する手段と、
前記処理対象フレームの中から最適な符号化効率表示値を示すフレームを選択して、それをダウンサンプリング後のフレームとして選択する手段とを備えることを、
特徴とするフレームレート変換装置。 A frame rate conversion device that converts a frame of a high frame rate video signal into a low frame rate video signal by selecting it by downsampling,
Means for inputting a downsampling ratio;
Means for specifying a next frame position defined by equal-length interval downsampling based on the downsampling ratio and the frame interval of the high frame rate video signal when a frame after downsampling is selected;
A value indicating the encoding efficiency of a low frame rate video signal generated when a plurality of frames within a predetermined range including the frame position are to be processed and each processing target frame is down-sampled with the processing target frame. Means for calculating an encoding efficiency display value,
Selecting a frame indicating an optimal encoding efficiency display value from the processing target frame, and selecting the frame as a frame after downsampling.
A frame rate conversion device.
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