JP2011055486A - 映像処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】映像信号にＯＳＤ映像信号を重畳したとしても、重畳後の映像信号およびＯＳＤ映像信号の周波数特性の劣化や諧調の劣化を抑制する。
【解決手段】グラフィックス画像の映像信号は、画素ごとに、色情報および透過情報を有している。映像処理装置は、映像を表す４：２：０フォーマットの映像信号を受け取り、４：２：２または４：４：４フォーマットの映像信号に変換するフィルタ処理部と、透過情報に応じて、映像にグラフィックス画像が重畳されるか否かを判定する判定部と、グラフィックス画像の色差信号をフィルタ処理部で変換された映像信号の色差信号に合成する合成部と、合成された色差信号をスケーリング処理するスケーリング部とを備えている。フィルタ処理部およびスケーリング部は、判定結果に応じて４：２：０フォーマットの映像信号の色差信号の画素データおよび位置情報を保持する処理と保持しない処理とを切り替える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ディジタル放送の視聴、記録および／または再生に関連する映像処理技術に関する。また本発明は、ＢＤやＤＶＤなどのディジタル記録メディアに記録された動画像を再生する機器に用いられる映像処理技術に関する。
ディジタル放送の番組やＢＤ、ＤＶＤなどに記録されたコンテンツを再生すると、字幕やテロップなど（以下本願明細書において「字幕」を例に挙げる。）が映像と同時に表示されることがある。このとき、映像機器は、映像信号の上に字幕のグラフィックスを重畳する出画イメージを生成している。
ディジタル放送の番組や、ＢＤ、ＤＶＤに記録されているコンテンツの映像信号は、たとえば４：２：０サンプリングされた後、ＭＰＥＧ規格にしたがって圧縮符号化されている。
この「４：２：０サンプリング」とは、輝度信号（Ｙ）に対し、色差信号（Ｃｂ信号およびＣｒ信号）を、映像の水平方向（走査線上）にも垂直方向にも１／２の割合で取得することをいう。たとえば縦２画素横２画素の４画素に着目すると、輝度信号（Ｙ）は４画素の各々について生成され、色差信号（Ｃｂ信号またはＣｒ信号）は４画素を代表する同じ１画素として生成される。４：２：０サンプリングされた映像信号は「４：２：０フォーマットの映像信号」とも呼ばれる。
再生装置は、圧縮符号化された映像信号を復調し、字幕のグラフィックスデータをＯＳＤ（On Screen Display）プレーンの映像信号（ＯＳＤ映像信号）として生成した後、映像信号とＯＳＤ映像信号の透過情報に従って合成を行い、描画している。この合成処理は、映像の色差信号に垂直フィルタ処理を行い、映像の輝度信号と位相（「垂直位相」または「サンプリング位相」とも言う。）が等しい色差信号（４：２：２または４：４：４フォーマットの信号）に変換した後に行われる（たとえば特許文献１参照）。
たとえば図６（ａ）〜（ｄ）は、合成後の色差信号に関する従来の映像処理の一例を示す。この例は、水平走査線１０８０本のインタレース映像（１０８０ｉ映像）を、水平走査線７２０本のプログレッシブ映像（７２０ｐ映像）に変換して出力する例を示している。１０８０ｉ映像は、４：２：０フォーマットであるとする。ただし以下の説明では輝度信号には言及しない。以下では映像信号が画素単位で処理されていることを明確化するため、色差信号の各画素が持つ値を「色差データ」と表現する。
図６（ａ）は、１０８０ｉ映像のトップフィールドおよびボトムフィールドを示している。トップフィールドの色差データ（●）はたとえばＣｂ信号を構成し、ボトムフィールドの色差データ（○）はたとえばＣｒ信号を構成する。
図６（ｂ）は、図６（ａ）のトップフィールドおよびボトムフィールドの色差信号に垂直フィルタ処理を施すことによって得られた、４：２：２フォーマットの映像信号を示す。たとえば図６（ａ）の色差データ（●）と図６（ｂ）の色差データ（●）とを結ぶ矢印は、図６（ｂ）の各フィールドの色差データが、図６（ａ）のどの色差データを用いて生成されるかを示している。垂直フィルタ処理により、各フィールドの色差信号の情報量が２倍に増加している。
垂直フィルタ処理を行う理由は、輝度信号の画素数と色差信号の画素数とを整合させておくことにより、後に行われるＩＰ変換処理が容易になるためである。図６（ｃ）は、ＩＰ変換処理後の色差信号を表す。ＩＰ変換処理により、トップフィールドおよびボトムフィールドの色差データが統合されて１枚のフレームの色差データが得られている。すなわち、ＩＰ変換処理により、プログレッシブ方式のフレームの色差信号（１０８０ｐ）が生成されている。この後、走査線の数を７２０本に変換するスケーリング処理（垂直フィルタ処理）が行われる。
図６（ｄ）は、スケーリング処理後のフレームの色差信号（７２０ｐ）を示す。図６（ｃ）の色差データと図６（ｄ）の色差データとを結ぶ矢印は、図６（ｄ）のフレームの各走査線の色差データが、図６（ｃ）のどの色差データを用いて生成されるかを示している。
特表平１０−５０１９４２号公報
従来の映像処理によれば、復調された映像の色差信号はＯＳＤ合成の前に垂直フィルタ処理を施されて４：２：２信号に変換される。さらに、変換後の色差信号にも、ＯＳＤ合成後に出力解像度へのスケーリング処理として垂直フィルタ処理が施される。いずれの処理も、複数の色差データを利用して１つの色差データを生成する処理を含むため、その処理ごとに信号の周波数特性が劣化する。そのため、２度に分けてフィルタ処理を施すと、１度にフィルタ処理を施した場合に比べて、信号の周波数特性が劣化する。表示装置の性能が飛躍的に向上した現在においては、信号の周波数特性の劣化は、画質（たとえば諧調）の劣化として知覚される。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、映像信号にＯＳＤ映像信号を重畳したとしても、重畳後の映像信号およびＯＳＤ映像信号の周波数特性の劣化や諧調の劣化を抑制することにある。
本発明による映像処理装置は、映像にグラフィックス画像を重畳する映像処理装置であって、前記グラフィックス画像の映像信号は、画素ごとに、色情報および透明度に関する透過情報を有しており、前記映像を表す４：２：０フォーマットの映像信号を受け取り、４：２：２または４：４：４フォーマットの映像信号に変換するフィルタ処理部と、前記グラフィックス画像の映像信号を受け取り、前記透過情報に応じて、映像に前記グラフィックス画像が重畳されるか否かを判定する判定部と、前記グラフィックス画像の色差信号を、前記フィルタ処理部で変換された映像信号の色差信号に重畳し、合成色差信号として出力する合成部と、前記合成色差信号をスケーリング処理するスケーリング部とを備え、前記判定部によって前記映像に前記グラフィックス画像が重畳されないと判定されたか、または、重畳されると判定されたかに応じて、前記フィルタ処理部および前記スケーリング部は、前記４：２：０フォーマットの映像信号の色差信号の画素データおよび位置情報を保持する処理と保持しない処理とを切り替える。
前記判定部によって前記映像に前記グラフィックス画像が重畳されないと判定されたときは、前記フィルタ処理部は、前記４：２：０フォーマットの映像信号の色差信号の画素データおよび位置情報が保持されるよう、前記４：２：０フォーマットの映像信号を前記４：２：２または４：４：４フォーマットの映像信号に変換し、かつ、前記スケーリング部は、前記フィルタ処理部によって変換された後の映像信号から得られた前記合成色差信号の画素データを抽出し、前記位置情報に基づいて前記合成色差信号をスケーリング処理し、前記判定部によって前記映像に前記グラフィックス画像が重畳されると判定されたときは、前記フィルタ処理部は、前記４：２：０フォーマットの映像信号の色差信号の画素データおよび位置情報が保持されないよう、前記４：２：０フォーマットの映像信号を前記４：２：２フォーマットまたは４：４：４フォーマットの映像信号に変換し、かつ、前記スケーリング部は、前記合成色差信号を４：２：２または４：４：４フォーマットのままでスケーリング処理してもよい。
前記判定部は、前記透過情報によって示される透明度が予め定められた第１の閾値以上であるときは、前記映像に前記グラフィックス画像が重畳されないと判定してもよい。
前記判定部は、前記透過情報によって示される透明度が予め定められた第１の閾値未満であり、かつ、前記影像の色差と前記グラフィックス画像の色差との差が予め定められた第２の閾値以下のときは、前記映像に前記グラフィックス画像が重畳されないと判定してもよい。
前記判定部は、前記透過情報によって示される透明度が予め定められた第１の閾値未満であり、かつ、前記影像の色差と前記グラフィックス画像の色差との差が予め定められた第２の閾値より大きいときは、前記映像に前記グラフィックス画像が重畳されると判定してもよい。
前記判定部は、前記画素ごとの透過情報に応じて、前記映像に前記グラフィックス画像が重畳されるか否かを画素ごとに判定し、前記フィルタ処理部および前記スケーリング部は、前記画素ごとの判定結果に応じて処理を切り替えてもよい。
前記判定部は、前記透過情報によって示される透明度が予め定められた第３の閾値を超える画素の数を、予め定められた期間にわたってカウントし、カウント値が第４の閾値以上のときは前記映像に前記グラフィックス画像が重畳されないと判定し、前記カウント値が第４の閾値未満のときは前記映像に前記グラフィックス画像が重畳されると判定してもよい。
本発明によれば、ＯＳＤが透過している映像信号では、４：２：０フォーマットの状態から直接スケーリングされるため、周波数特性の劣化が少ない鮮明な映像が得られる。また、ＯＳＤが重畳された映像信号の処理は、透過判定結果に応じて４：２：２フォーマット処理に切り替えられるため、ＯＳＤの垂直解像度劣化を軽減することができる。
本発明の実施形態によるレコーダ１００のブロック図である。 映像処理部１０５の詳細な機能ブロックの構成を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、フィルタ処理部２０７の入出力処理の一例を示す図である。 透明度判定部２１１の処理手順を示すフローチャートである。 実施形態２にかかる透明度判定部２１１の処理手順を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、合成後の色差信号に関する従来の映像処理の一例を示す図である。
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による映像処理装置の実施形態を説明する。以下の説明では、映像処理装置はディジタル放送の記録機能を有するレコーダであるとする。レコーダにはディスクドライブ部が設けられており、ディスクドライブ部はディジタル放送の記録および記録されたディジタル放送の再生に利用される。ディスクドライブ部にはたとえばブルーレイディスク（BD）を装着可能であり、ブルーレイディスクに記録されたコンテンツの再生も可能である。なお、本願発明はレコーダとして実施される意外にも、たとえば後述の処理を行う再生装置（プレーヤ）、テレビ、テレビ受信機能を有する携帯電話、PCなどとしても実施され得る。
（実施の形態１）
本実施形態によるレコーダは、４：２：０フォーマットの映像信号を輝度信号および色差信号に分解してそれぞれを処理する。このとき、映像にＯＳＤ（Ｏｎ Ｓｃｒｅｅｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）が重畳されるか否かによって、色差信号の処理方法を変更する。具体的には、ＯＳＤが重畳されている映像については、色差信号を４：２：０フォーマットから直接スケーリングして出力する。この結果、周波数特性の劣化が少ない鮮明な映像が得られる。一方、ＯＳＤが重畳された場合であって、映像の色差とＯＳＤの色差との間に一定以上の差が存在する場合には、色差信号を４：２：２フォーマットに変換し、変換後の色差信号をスケーリングして出力する。４：２：０フォーマットで処理すると通常は４：４：４フォーマットのＯＳＤの色情報が大幅に削減されるが、４：２：２フォーマットに変換しているため、ＯＳＤの垂直解像度劣化を軽減することができる。
図１は本実施形態によるレコーダ１００のブロック図である。
レコーダ１００は、ディスクドライブ部１０２と、アンテナ１０３と、チューナ１０４と、映像処理部１０５と、出力部１０６とを備えている。
ディスクドライブ部１０２はディスク１０１に格納された情報を再生して，映像信号や字幕のグラフィックスデータなどのディジタル信号を出力する。ディスク１０１は映像信号やグラフィックスデータが記録されたディスク（たとえばＢＤ）である。なお、ディスクはレコーダ１００から取り外し可能であり、レコーダ１００の構成要素ではない。
アンテナ１０３は放送波を受信する。チューナ１０４は、アンテナ１０３で受信した放送波に含まれる放送データのディジタル信号を出力する。映像処理部１０５は、入力されるディジタル信号を選択・復調し、ベースバンドの映像信号に変換する。映像処理部１０５は、好ましくは１つのチップ回路で実現される。出力部１０６は、映像処理部１０５から出力されたベースバンドの映像信号を、例えばＨＤＭＩ規格の信号などに変換し、その変換した信号を出力する。
以下、図２を用いて映像処理部１０５の詳細を説明する。なお、本実施形態においては、映像処理部１０５に入力される映像信号は４：２：０フォーマットの映像信号であるとして説明する。４：２：０フォーマットは、本願明細書の背景技術の欄においてすでに詳細に説明したとおりである。
図２は、映像処理部１０５の詳細な機能ブロックの構成を示す。映像処理部１０５は、ストリーム制御部２０１と、ビデオデコーダ２０２と、グラフィック処理部２０３と、メモリ２０４と、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５と、輝度信号合成部２０６と、フィルタ処理部２０７と、色差信号合成部２１０と、透明度判定部２１１と、第３のスケーリング部２１２と、スケーリング処理部２１５とを有している。
ストリーム制御部２０１は、入力されたディジタル信号のうち、再生する信号を選択する。ここで再生する信号を選択するとは、例えば、ディスクドライブ部１０２からの入力を再生するか、もしくは、チューナ１０４からの入力を再生するかを選択することである。その後、選択された信号に対応する映像信号はビデオデコーダ２０２へ出力される。また、選択された信号に対応するグラフィックスデータはグラフィック処理部２０３へ出力される。
ビデオデコーダ２０２は、映像信号を復調して、輝度信号と色差信号を出力する。本実施形態においては、映像処理部１０５に入力されるディジタル信号は４：２：０フォーマットの映像信号であるため、復調される色差信号（Ｃｂ信号およびＣｒ信号）の情報量（画素数またはサイズ）は輝度信号（Ｙ信号）の情報量に対して縦横半分となる。また、４：２：０フォーマットの映像信号における色差信号は輝度信号に対して、画素位置が０．５ラインずれたデータとしてデコードされる。
フィルタ処理部２０７は、ビデオデコーダ２０２から出力された色差信号を受け取り、色差信号の垂直方向の画素数を輝度信号の垂直方向の画素数に一致させるための処理を行う。フィルタ処理部２０７は、リピート処理部２０７ａと垂直拡大部２０７ｂとを有している。
図３（ａ）〜（ｃ）は、フィルタ処理部２０７の入出力処理の一例を示す。図３（ａ）〜（ｃ）中の横破線は、映像信号の垂直方向の画素位置を示す。色差信号を「○」で示し、輝度信号を「●」で示している。
なお、映像処理部１０５に入力されるディジタル信号が４：２：０フォーマットの映像信号であるという前提のもとでは、フィルタ処理部２０７は輝度信号を受け取る必要はない。しかしながら、そのような前提が存在しない場合には、色差信号の垂直方向の画素数を調整するために、フィルタ処理部２０７は輝度信号を受け取ってもよいし、輝度信号の垂直方向の画素数の情報を受け取ってもよい。
図３（ａ）はフィルタ処理部２０７へ入力される色差信号の例を示す。図３（ａ）に記載のように、４：２：０の映像信号における色差信号は輝度信号に対して、画素位置が０．５ラインずれたデータとして、デコードされる。色差信号は、フィルタ処理部２０７に入力される。
フィルタ処理部２０７は、後述するリピート処理部２０７ａおよび垂直拡大部２０７ｂのいずれかを用いて、色差信号の垂直方向の画素数を輝度信号の垂直方向の画素数を一致させる。
例えば、リピート処理部２０７ａは、入力された色差データの値をそのまま保ち、垂直方向にその色差データの値を繰り返して色差信号の画素数を増加させることにより、色差信号の垂直画素数と輝度信号の垂直画素数とをそろえる。図３（ｂ）はリピート処理部２０７ａの出力信号の例を示す。ある色差データの値が、垂直方向に１つ下の画素の色差データの値として利用されている。この場合、輝度信号と色差信号が画素位置は０．５ライン分だけずれている。
一方、垂直拡大部２０７ｂは、色差信号の垂直方向の画素数を輝度信号の垂直方向の画素数にあわせるだけでない。垂直拡大部２０７ｂは、拡大フィルタ処理を行って、垂直方向の色差信号の画素位置と輝度信号の画素位置をもそろえる。ここで「拡大フィルタ処理」とは、補間フィルタを用いて、輝度信号と垂直の画素数と、輝度信号との垂直画素位置とをそろえる処理である。
なお、図３（ｂ）および図３（ｃ）の処理は、色差信号（Ｃｂ信号およびＣｒ信号）のいずれについても適用される。
スイッチ２０７ｃは、リピート処理部２０７ａの処理結果を出力するか、もしくは、垂直拡大部２０７ｂの処理結果を出力するかを選択する。いずれを選択するかは、透明度判定部２１１の判定結果により制御される。
なお、図２のフィルタ処理部２０７の構成によれば、リピート処理部２０７ａおよび垂直拡大部２０７ｂはいずれも動作するが、出力されるのはいずれか一方の色差信号のみである。消費電力の低減等を考慮して、スイッチ２０７ｃをビデオデコーダ２０２と、リピート処理部２０７ａおよび垂直拡大部２０７ｂとの間に設けて入力信号を選別し、色差信号が入力されなかった要素を動作させなくてもよい。
グラフィック処理部２０３は、ストリーム制御部２０１からスクリプトデータあるいは圧縮されたグラフィックデータを受信する。グラフィック処理部２０３は、スクリプトデータなどの描画指示により、メモリ２０４にグラフィックス画像（たとえば字幕画像）をＯＳＤプレーンの映像信号（ＯＳＤ映像信号）として描画する。ＯＳＤ映像信号はＲＧＢ色空間で表現されている。すなわち、輝度信号（Ｙ）、Ｃｂ信号およびＣｒ信号の情報量は同じである。そしてＯＳＤ映像信号には、透過情報が付加されている。
たとえば、ＯＳＤ映像信号の各画素は、透過情報であるα値と、色情報であるＲＧＢ値とで表現される。より具体的には、ＯＳＤ映像信号の各画素は、α値、赤の画素値、緑の画素値および青の画素値を含んでいる。描画指示に基づき、メモリ２０４にはα値が格納され、またＲＧＢ各色の画素値も格納される。本実施形態においてはα値およびＲＧＢ各色の画素値はそれぞれが８ビットで表現されている。
ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５は、メモリ２０４に描画されたＯＳＤ映像信号のＲＧＢ値を輝度信号と色差信号とに変換する。ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５から出力される輝度信号は、透過情報とともに輝度信号合成部２０６に入力される。
同様に、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５から出力される色差信号は、透過情報とともに色差信号合成部２１０に入力される。
輝度信号合成部２０６は、透過情報に従いビデオデコーダ２０２から出力された映像信号とＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５からの輝度信号とを合成する。合成された輝度信号は、第３のスケーリング部２１２により、出力解像度にスケーリングされた後に出力される。
色差信号合成部２１０は、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５からの色差信号とフィルタ処理部２０７からの色差信号とを合成する。合成された色差信号は、スケーリング処理部２１５により、出力解像度にスケーリングされて出力される。
スケーリング処理部２１５は、第１のスケーリング部２１３、第２のスケーリング部２１４とスイッチ２１６とを有している。
第１のスケーリング部２１３は、合成された色差信号を受け取って元の４：２：０の色差データを抽出し、４：２：０の画素位置を基準に、合成された色差信号を出力解像度へスケーリングする。つまり、スケーリング処理部２１５は、たとえば図３（ｂ）に記載の映像色差データのうち、実線の丸（「○」）で示す画素群を抽出してスケーリングする。
第２のスケーリング部２１４は、合成された色差信号を受け取って、入力されるすべての画素を用いて、４：２：２の画素位置を基準に、合成された色差信号を出力解像度へスケーリングする。つまり、スケーリング処理部２１４は、たとえば図３（ｃ）に記載の映像色差データのうち、実線の丸（「○」）および点線の丸で示す画素群を用いてスケーリングする。
スイッチ２１６は、第１のスケーリング部２１３を出力するか、もしくは、第２のスケーリング部２１４を出力するかを選択するスイッチであり、透明度判定部２１１の判定結果により制御される。
なお、スイッチ２０７ｃと同様に、スイッチ２１６を設ける位置を変更してもよい。具体的には、スイッチ２１６を色差信号合成部２１０と第１のスケーリング部２１３および第２のスケーリング部２１４との間に設けて入力信号を選別し、合成された色差信号が入力されなかった要素を動作させなくてもよい。
透明度判定部２１１では、ＯＳＤ映像信号の透明度を判定する。この判定処理については、後に図４を参照しながら詳細に説明する。
透明度判定部２１１が、ＯＳＤが映像に実際に重畳されないと判定した場合は、スイッチ２０７ｃをリピート処理部２０７ａ側に切り替える。すると、フィルタ処理部２０７からはリピート処理部２０７ａによってリピート出力された映像信号が出力される。その映像信号は、ビデオデコード時の４：２：０フォーマットの色差成分の画素データを保持している。また、その映像信号はビデオデコード時の４：２：０フォーマットの色差成分の位置情報を保持している。
透明度判定部２１１は、判定結果に基づいて、スイッチ２１６を第１のスケーリング部２１３側に切り替える。第１のスケーリング部２１３は、変換される前の４：２：０フォーマットのＹＵＶ形式である映像信号の色差成分の画素データを抽出し、その位置情報に基づき、出力解像度へスケーリング変換する。
一方、透明度判定部２１１が、ＯＳＤが映像に実際に重畳されていると判断した場合は、スイッチ２０７ｃを垂直拡大部２０７ｂ側に切り替える。すると、フィルタ処理部２０７からは垂直拡大部２０７ｂによって処理された映像信号が出力される。このとき、垂直拡大部２０７ｂはビデオデコーダ２０２によってデコードされた色差信号を完全に４：２：２フォーマットの色差信号へ変換する。このとき、変換後の色差信号は映像信号はビデオデコード時の４：２：０の現データの色差成分の画素データを保持していない。また、その映像信号はビデオデコード時の４：２：０の現データの色差成分の位置情報を保持していない。
透明度判定部２１１は、判定結果に基づいて、スイッチ２１６を第２のスケーリング部２１４に切り替える。第２のスケーリング部２１４は４：２：２フォーマットの画素位置を基準に合成された色差信号を出力解像度へスケーリングを行う。
図４は、透明度判定部２１１の処理手順を示すフローチャートである。
ステップＳ１において、透明度判定部２１１は、画素ごとにＯＳＤ映像信号の透明度の情報を取得する。
ステップＳ２において、透明度判定部２１１は、画素毎にＯＳＤ映像信号の透明度を予め定められた値（所定値）と比較する。所定値とは、たとえば透明度２０％である。所定値以上であれば処理はステップＳ３に進み、所定値未満の場合には処理はステップＳ４に進む。
ステップＳ３において、透明度判定部２１１は、映像にＯＳＤが重畳されていないとして、４：２：０フォーマットに基づいて処理するようスイッチ２０７ｃおよびスイッチ２１６を切り替える。
一方、ステップＳ４において、透明度判定部２１１は、映像の色差とＯＳＤの色差との差異が一定値以下か否かを判定する。映像の色差とＯＳＤの色差との差異が一定値以下のときは処理はステップＳ３に進み、そうでないときは処理はステップＳ５に進む。
ここでステップＳ４からステップＳ３に進む理由は、ＯＳＤの色差が映像の色差とが同じか、またはそれに近いときは、ＯＳＤが映像に重畳されていないとしてあつかっても問題なく、スケーリング性能が高い後段の４：２：０フォーマットのスケーリングを利用することが好ましいためである。なお、ＯＳＤの色差が映像の色差とが同じときとは、たとえば、画面内の上下に黒枠が表示されるシネマスコープ方式において、黒枠の映像上に白い字幕（ＯＳＤ）が表示されている場合をいう。双方の輝度は異なるが色差は同じである。 ただし、上述のステップＳ４は必須ではない。常に４：２：２フォーマットへの変換処理を行う従来の方法と比較すると、ステップＳ２からステップＳ３に進む処理により、画質の劣化を抑制できるという効果を得ることができるためである。
一方、ＯＳＤの色が映像の色と異なっているときは、４：２：０フォーマットに基づく処理をするとＯＳＤの色垂直解像度が落ち、色の劣化が生じてしまう。そこでステップＳ５において透明度判定部２１１は、４：２：２フォーマットに基づいて処理するようスイッチ２０７ｃおよびスイッチ２１６を切り替える。
なお、本実施形態においては、フィルタ処理部２０７にはリピート処理部２０７ａおよび垂直拡大部２０７ｂが設けられるとして説明したが、これは一例である。同一のフィルタ資源のパラメータを変更することで、１つのハードウェアを用いてリピート処理部２０７ａおよび垂直拡大部２０７ｂをソフトウェア的に実現してもよい。このとき、スイッチ２０７ｃはパラメータを変更する処理に置き換えられる。
本実施形態においてはスケーリング処理部２１５には、第１のスケーリング部２１３および第２のスケーリング部２１４が設けられるとして説明したが、これも一例である。同一のスケーラー資源のパラメータを変更することで、１つのハードウェアを用いて第１のスケーリング部２１３および第２のスケーリング部２１４をソフトウェア的に実現してもよい。このとき、スイッチ２１６はパラメータを変更する処理に置き換えられる。
また、後段のスケーリング処理部２１５には、４：２：２フォーマットの信号が入力されるとして説明した。これはフィルタ処理部２０７が４：２：２フォーマットの信号を出力することに起因している。しかしながら、フィルタ処理部２０７が４：２：０フォーマットの信号を４：４：４フォーマットの信号に変換し、以降４：４：４フォーマットの信号として処理を行っても良い。
以上より、ＯＳＤが透過している映像では、色差信号は４：２：０フォーマットから直接スケーリングされるため、周波数特性の劣化が少ない鮮明な映像が得られ、また、ＯＳＤが重畳された場合は、透過判定結果により、色差信号は４：２：２フォーマット処理に切り替えられる。これは、４：４：４フォーマットのＯＳＤ映像信号をＯＳＤが透過しているときのような４：２：０フォーマットでは処理しないことを意味する。これによりＯＳＤの垂直解像度劣化を軽減することができる。
また、演算により生成された下位ビットの丸め処理がなくなるため、色差信号の諧調劣化を軽減できる。ここで「丸め」とは、ビット列で表される値を一定の規則に従って、異なるビット値（近似値）で表現することである。
より具体的に説明する。従来の処理では、たとえば８ビットの映像信号をより多いビット数（たとえば１０ビット）の映像信号に拡張し、その後スケーリングを行ってより低いビット（たとえば８ビット）に丸めるという処理が行われていた。その結果、ビット丸めによる階調精度の劣化が生じていた。
一方、本実施形態の処理によれば、ＯＳＤが透過している映像については、もとの８ビット映像（４：２：０フォーマット）を４：２：２フォーマットに変換せず、言い換えればビット数を変更せず、直接スケーリングするため、ビットの丸め処理が不要である。よってビット丸めが発生せず、階調劣化が抑えられる。
また、ＯＳＤを合成した場合でも、ＯＳＤの色差信号の垂直解像度が劣化を軽減することができる。
つまり本実施の形態の映像処理装置は、４：２：０フォーマットのＹＵＶ形式である映像信号を４：２：２または４：４：４フォーマットのＹＵＶ形式である映像信号に変換するフィルタ処理部２０７と、映像信号にグラフィックス画像が重畳されるか否かを判定する透明度判定部２１１と、グラフィックス画像の色差成分をフィルタ処理部２０７で変換された映像信号の色差成分に重畳し、合成映像信号として出力する色差信号合成部２１０と、合成映像信号に対しスケーリング処理をするスケーリング処理部２１５とを備え、透明度判定部２１１が、映像信号にグラフィックス画像が重畳されないと判断した場合には、フィルタ処理部２０７は、変換された４：２：２または４：４：４フォーマットのＹＵＶ形式である映像信号が、変換前の４：２：０フォーマットのＹＵＶ形式である映像信号の色差成分の画素データおよび位置情報を保持するように変換し、スケーリング処理部２１５は、スケーリングする前にフィルタ処理部２０７において変換される前の４：２：０フォーマットのＹＵＶ形式である映像信号の色差成分の画素データを抽出し、前記位置情報に基づきスケーリングする一方、透明度判定部２１１が、映像信号にグラフィックス画像が重畳されると判断した場合には、フィルタ処理部２０７は、変換された４：２：２または４：４：４フォーマットのＹＵＶ形式である映像信号が、変換前の４：２：０フォーマットのＹＵＶ形式である映像信号の色差成分の画素データおよび位置情報を保持ないように変換し、スケーリング処理部２１５は、前記合成映像信号を４：２：２または４：４：４フォーマットのままでスケーリングをする。
これにより、ＯＳＤが透過している映像信号では、４：２：０から直接スケーリングされるため、周波数特性の劣化が少ない鮮明な映像が得られ、また、ＯＳＤが重畳された場合は、透過判定結果により４：２：２処理側に切り替えられるため、ＯＳＤの垂直解像度劣化を軽減することができる。
また、映像信号にグラフィックス画像が重畳されるか否かを判定する透明度判定部２１１は、グラフィックス画像の透過情報に基づき判定される。これにより、グラフィックス画像の透過情報の変化に応じたスケーリングを実施することができる。
また、映像信号にグラフィックス画像が重畳されるか否かを判定する判定結果を、画素毎に行い、処理を切り替える。これにより、グラフィックス画像の画素ごとの透過情報の変化に応じたスケーリングを実施することができる。
（実施形態２）
本実施形態にかかるレコーダは、実施形態１にかかるレコーダ１００と同じ構成を有している。そのため、図１および図２に示すレコーダ１００を、本実施形態にかかるレコーダとして説明する。なお、以下に特に説明する構成および動作以外は、実施形態１のレコーダの構成および動作と同じであるため、それらの説明は省略する。
本実施形態と実施形態１との相違点は、透明度判定部２１１が、実施形態１にかかる判定方法と異なる判定方法を採用している点にある。
以下、本実施形態にかかるレコーダ１００を説明する。
図５は、本実施形態にかかる透明度判定部２１１の処理手順を示す。本実施形態においては、図４のステップＳ１の後にステップＳ１０およびＳ１１が追加され、それに代えてステップＳ２およびＳ４が省略されている。
ステップＳ１０では、透明度判定部２１１は、ＯＳＤの透明度が予め定められた値以上（たとえば２０％以上）に設定された画素の画素数を所定期間にわたってカウントする。所定期間とは、たとえば１フレーム期間（たとえば１／６０秒）や２フィールド期間である。
ステップＳ１１において、透明度判定部２１１は、そのカウント値が一定値以上であるか否かを判定する。一定値以上であれば映像にＯＳＤが重畳されていないと判定し、処理はステップＳ３に進む。ここで一定値とは、たとえば１フレーム期間に含まれる総画素数の９９％以上である。
そして透明度判定部２１１は、４：２：０フォーマットに基づいて処理するようスイッチ２０７ｃおよびスイッチ２１６を切り替える。一方、一定値未満であれば、透明度判定部２１１は、映像にＯＳＤがされていると判定し、処理はステップＳ５に進む。そして透明度判定部２１１は、４：２：２フォーマットに基づいて処理するようスイッチ２０７ｃおよびスイッチ２１６を切り替える。
本実施形態では上述のカウント処理が必要になるため、実施形態１と比べ、リアルタイム性などの性能は劣る。しかしながら、フィルタ処理部２０７やスケーリング処理部２１５の構成が簡単になる。これにより、４：２：０フォーマット処理時と４：２：２フォーマット処理時の資源を共用しやすくなる。
なお、本実施形態においても、図４のステップＳ４と同じような画素毎の透過判定を行ってもよい。より具体的には、ステップＳ１１とステップＳ５との間に、図４に示すステップＳ４を設け、映像の色差とＯＳＤの色差とが同じか、またはそれに近いときには透過とみなす処理を入れ、ステップＳ３に進む処理を含めても良い。
たとえば黒枠の映像上に白い字幕（ＯＳＤ）が表示されている場合を考える。ＯＳＤが重畳されているため、本来はＯＳＤの画質を劣化を低減できる４：２：２フォーマットに基づく処理へ切り替えられるべきである。しかしながら、映像全体が４：２：２フォーマットに基づいて処理されると、上述のとおり、２度に分けてフィルタ処理を施すことになり、信号の周波数特性が劣化する。そこで、黒枠の映像上に白い字幕（ＯＳＤ）が表示されているような、映像の色差とＯＳＤの色差とが同じか、またはそれに近いときには、映像の劣化を防ぐよう４：２：０フォーマットに基づく処理を行えばよい。
また、画素数をカウントする際、映像とＯＳＤとの色の差が目に付きやすいかどうかを基準として、画面位置に応じて重み付けをしても良い。
本実施形態にかかるレコーダは、映像信号にグラフィックス画像が重畳されるか否かを判定する判定結果を、所定期間積算し、その積算値に基づき所定期間周期にて処理を切り替える。これにより、所定時間ごとにスケーリングが切り替わるので、表示される映像が領域ごとにスケーリング方法が異なる状態になることを防止することができる。
なお、上述の図４のステップＳ２、Ｓ４および図５のステップＳ１０、Ｓ１１の説明に関連して予め定められた値（閾値）を具体的に説明したが、これらは一例である。閾値として他の数値を採用してもよい。
上述の各実施形態に関連する図４および図５のフローチャートに記載された処理は、主として透明度判定部２１１によって実行されるとして説明した。透明度判定部２１１は、予め上述のフローチャートに示す処理がプログラムされたディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）のような１つの半導体チップまたはＩＣによって実現することも可能であるし、たとえばコンピュータとソフトウェア（コンピュータプログラム）とを用いて実現することもできる。このコンピュータプログラムには、図４および図５に示す各フローチャートに記載された手順を実行させるための命令が記述されている。コンピュータプログラムを実行したコンピュータは、図４および図５に示す各フローチャートに記載された処理を実行する。コンピュータプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録されて製品として市場に流通され、または、インターネット等の電気通信回線を通じて伝送され得る。
なお、透明度判定部２１１以外の他の構成要素の機能も、上述のプロセッサやコンピュータとソフトウェアとによって実現可能である。たとえば、映像処理部１０５そのものが１つの半導体チップによって実現されてもよい。
本発明は、ディジタルテレビやディジタル録画機器等、４：２：０フォーマットの映像信号を復調し、グラフィックスデータを重畳して再生する機器に適用可能であり、最良の再生環境を提供することが可能である点において有用である。
１００ 映像処理装置
１０１ ディスク
１０２ ディスクドライブ部
１０３ アンテナ
１０４ チューナ
１０５ 映像処理部
１０６ 出力部
２０１ ストリーム制御部
２０２ ビデオデコーダ
２０３ グラフィック処理部
２０４ メモリ
２０５ ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部
２０６ 輝度信号合成部
２０７ フィルタ処理部
２１０ 色差信号合成部
２１１ 透明度判定部
２１２ 第３のスケーリング部
２１３ 第１のスケーリング部
２１４ 第２のスケーリング部
２１５ スケーリング処理部
２１６ スイッチ

Claims (7)

  1. 映像にグラフィックス画像を重畳する映像処理装置であって、前記グラフィックス画像の映像信号は、画素ごとに、色情報および透明度に関する透過情報を有しており、
    前記映像を表す４：２：０フォーマットの映像信号を受け取り、４：２：２または４：４：４フォーマットの映像信号に変換するフィルタ処理部と、
    前記グラフィックス画像の映像信号を受け取り、前記透過情報に応じて、映像に前記グラフィックス画像が重畳されるか否かを判定する判定部と、
    前記グラフィックス画像の色差信号を、前記フィルタ処理部で変換された映像信号の色差信号に重畳し、合成色差信号として出力する合成部と、
    前記合成色差信号をスケーリング処理するスケーリング部とを備え、
    前記判定部によって前記映像に前記グラフィックス画像が重畳されないと判定されたか、または、重畳されると判定されたかに応じて、前記フィルタ処理部および前記スケーリング部は、前記４：２：０フォーマットの映像信号の色差信号の画素データおよび位置情報を保持する処理と保持しない処理とを切り替える、映像処理装置。
  2. 前記判定部によって前記映像に前記グラフィックス画像が重畳されないと判定されたときは、前記フィルタ処理部は、前記４：２：０フォーマットの映像信号の色差信号の画素データおよび位置情報が保持されるよう、前記４：２：０フォーマットの映像信号を前記４：２：２または４：４：４フォーマットの映像信号に変換し、かつ、前記スケーリング部は、前記フィルタ処理部によって変換された後の映像信号から得られた前記合成色差信号の画素データを抽出し、前記位置情報に基づいて前記合成色差信号をスケーリング処理し、
    前記判定部によって前記映像に前記グラフィックス画像が重畳されると判定されたときは、前記フィルタ処理部は、前記４：２：０フォーマットの映像信号の色差信号の画素データおよび位置情報が保持されないよう、前記４：２：０フォーマットの映像信号を前記４：２：２フォーマットまたは４：４：４フォーマットの映像信号に変換し、かつ、前記スケーリング部は、前記合成色差信号を４：２：２または４：４：４フォーマットのままでスケーリング処理する、請求項１に記載の映像処理装置。
  3. 前記判定部は、前記透過情報によって示される透明度が予め定められた第１の閾値以上であるときは、前記映像に前記グラフィックス画像が重畳されないと判定する、請求項２に記載の映像処理装置。
  4. 前記判定部は、前記透過情報によって示される透明度が予め定められた第１の閾値未満であり、かつ、前記影像の色差と前記グラフィックス画像の色差との差が予め定められた第２の閾値以下のときは、前記映像に前記グラフィックス画像が重畳されないと判定する、請求項２に記載の映像処理装置。
  5. 前記判定部は、前記透過情報によって示される透明度が予め定められた第１の閾値未満であり、かつ、前記影像の色差と前記グラフィックス画像の色差との差が予め定められた第２の閾値より大きいときは、前記映像に前記グラフィックス画像が重畳されると判定する、請求項２に記載の映像処理装置。
  6. 前記判定部は、前記画素ごとの透過情報に応じて、前記映像に前記グラフィックス画像が重畳されるか否かを画素ごとに判定し、
    前記フィルタ処理部および前記スケーリング部は、前記画素ごとの判定結果に応じて処理を切り替える、請求項１に記載の映像処理装置。
  7. 前記判定部は、前記透過情報によって示される透明度が予め定められた第３の閾値を超える画素の数を、予め定められた期間にわたってカウントし、カウント値が第４の閾値以上のときは前記映像に前記グラフィックス画像が重畳されないと判定し、前記カウント値が第４の閾値未満のときは前記映像に前記グラフィックス画像が重畳されると判定する、請求項１に記載の映像処理装置。
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