JP4038768B2

JP4038768B2 - Image compression device

Info

Publication number: JP4038768B2
Application number: JP2003165676A
Authority: JP
Inventors: 義材鈴木
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2003-06-10
Filing date: 2003-06-10
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2023-06-10
Also published as: JP2005005904A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像信号を圧縮する画像圧縮装置に関し、特に２−３プルダウン方式を含む画像信号を効果的に圧縮する画像圧縮装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、２４コマ／秒の映画の素材をテレビで放送したりするため、約３０コマ／秒であるＮＴＳＣ方式の標準テレビジョン信号にテレシネ変換する際に、２−３プルダウン方式と呼ばれる方法が用いられている。２−３プルダウン方式では、図４（ａ）に示すような２４コマ／秒のコマＡ、Ｂ、Ｃ…が連続するフィルム映像が入力されると、図４（ｂ）に示すように、まず第１コマ（フレーム）Ａをトップフィールド（奇数フィールド）Ａｔ、ボトムフィールド（偶数フィールド）Ａｂに分解してこの順（これをトップフィールドファーストと言う）に配する。さらに、最初のフレームＡについては、フィールドＡｔ、Ａｂの後にフレームＡのトップフィールドＡｔを追加する（これをリピートフィールドと言う）。
【０００３】
２番目のフレームＢについては、ボトムフィールドＢｂ→トップフィールドＢｔの順にしてフィールド順を入れ替える（これをボトムフィールドファーストと言う）。３番目のフレームＣについても、フレームＢと同様にフィールド順を入れ替えてボトムフィールドＣｂ→トップフィールドＣｔとして、その後にリピートフィールドとしてフレームＣのボトムフィールドＣｂを追加する。４番目のフレームＤについては、トップフィールドＤｔ→ボトムフィールドＤｂとする。以上のような手順で４フレーム（８フィールド）を１０フィールドに増やして、２４コマ／秒を３０コマ／秒に変換する。
【０００４】
ところで、このような２−３プルダウン方式で変換された映像をＭＰＥＧ方式で圧縮する際に、重複した映像は処理せずに圧縮の効率を上げる方法が提案されている（例えば、下記の特許文献１参照）。これによれば符号化装置では、top_field_first（トップフィールドファースト）、repeat_first_field（リピートファーストフィールド）の２つのフラグを使用する。
・まずフレームＡに対しては、トップフィールドが先なので
top_field_first＝１
とし、また、フレームＡの最初のフィールドをリピートフィールドとするので
repeat_first_field＝１
とする。
・次にフレームＢは、ボトムフィールドが先なので
top_field_first＝０
とし、また、リピートフィールドなしなので
repeat_first_field＝０
とする。
・フレームＣは同様にボトムフィールドが先なので
top_field_first＝０
とし、またフレームＣの最初のフィールドをリピートフィールドとするので
repeat_first_field＝１
とする。
・フレームＤはトップフィールドが先なので
top_field_first＝１
とし、また、リピートフィールドなしなので
repeat_first_field＝０
とする。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−１８３８０７号公報（図３）
【０００６】
このようにフラグをたてた上で、図４（ｃ）に示すように２４コマ／秒分のフレームのみの圧縮を行い、圧縮符号化したデータとトップフィールドファースト、リピートファーストフィールドの２つのフラグを復号装置に送る。復号装置は図４（ｄ）に示すようにこれらのフラグを見て２−３プルダウンのシーケンスで復号を行ってＮＴＳＣ方式の信号を再生する。これにより繰り返しのフィールドを圧縮しないため、圧縮の効率が良い。
【０００７】
ところで、映像信号が映画の素材からＮＴＳＣ信号で収録した素材へと切り替わった場合、映画素材がトップフィールドファーストで終われば、そのままＮＴＳＣ信号もトップフィールドファーストとなっている。しかし、映画素材がボトムフィールドファーストで終わった場合は、切り替わり部分でトップフィールドファーストに切り替えると、動きが不自然になってしまうので、ＮＴＳＣ信号も引き続きボトムフィールドファーストとされていることが多い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、例えばアスペクト比を４：３から１６：９に変更した場合など、符号化装置でＧＯＰ（Group Of Pictures）を再構成する場合には、符号化装置はフィールドオーダをトップフィールドファーストに戻さなければならない。このためＧＯＰの再構成の部分でリピートフィールドを挿入するので１フィールド分の画像が繰り返され、画面の動きが一瞬止まってしまい不自然な画像になるという課題があった。
【０００９】
本発明は上記従来例の問題点に鑑み、ボトムフィールドファーストの映像信号に対しても画面の動きが不自然とならない画像圧縮装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、ボトムフィールドファーストが所定の時間、連続し、かつ静止画と検出された場合に、ボトムフィールドファーストをトップフィールドファーストに変更して圧縮するようにしたものである。
【００１１】
すなわち本発明によれば、入力画像信号が所定の時間、連続してボトムフィールドファーストであるか否かを検出するフィールドオーダ検出手段と、
前記入力画像信号が静止画であるか否かを判別する静止画判別手段と、
前記フィールドオーダ検出手段によりボトムフィールドファーストが所定の時間、連続したと検出され、かつ前記静止画判別手段により静止画と判別された場合に、前記ボトムフィールドファーストをトップフィールドファーストに変更するフィールドオーダ変更手段と、
前記フィールドオーダ変更手段の出力を圧縮する画像圧縮手段とを、
備えた画像圧縮装置が提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態の画像圧縮装置について、添付図面を参照して説明する。図１は本発明の画像圧縮装置の一実施の形態を示すブロック図、図２はリピートフィールド検出を示す説明図、図３は図１の画像圧縮装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【００１３】
図１において、入力端子１に入力された例えば２−３プルダウン方式の映像信号Ｖinは判別ブロック２を通して符号化ブロック（ＭＰＥＧ・ＥＮＣ）３に送られ、ＭＰＥＧ−２方式などによって圧縮符号化される。判別ブロック２の内部には静止画判別部２ａと、フィールドオーダ検出部２ｂと、フィールドオーダ管理部２ｃが設けられている。
【００１４】
静止画判別部２ａでは、連続するフィールド同士を比較してこれらが同一かどうかを判断して静止画か否かを判別している。２−３プルダウン方式の映像信号が入力されたときのリピートフィールド検出の方法の例を図２に示す。図２において、フィールドＡ、Ｂ、Ｃ…はトップフィールド、フィールド１、２、３…はボトムフィールドを示し、実線で囲んだフィールド群がそれぞれ原画像の１フレームに相当する。また破線で囲んだフィールド群がそれぞれＮＴＳＣ方式での１フレームに相当する。
【００１５】
判別ブロック２では、トップフィールドＡ、Ｂ、Ｃ…のみの判別及びボトムフィールド１、２、３…のみの判別をそれぞれ行う。トップフィールドＡ、Ｂ、Ｃ…のみの判別では、まず連続するトップフィールドが同じ画像であるかどうかを静止画判別部２ａで検出する。図２のトップフィールドＤ、Ｅのように同じ画像の連続を検出した場合には、フィールドＥの４フレーム後のフィールドＩと、フィールドＩに連続するフィールドＪが同じ画像かどうかを同様に静止画判別部２ａで検出する。フィールドＤとＥ、フィールドＩとＪがそれぞれ同じ画像であった場合は、フィールドＪがトップフィールドのリピートフィールドとなっている２−３プルダウンの映像であると判断する。
【００１６】
するとフィールドオーダ管理部２ｃはこのフレームに対し
top_field_first＝１
repeat_first_field＝１
として、更にこれ以後のフレームはボトムフィールドファーストであるので top_field_first＝０
repeat_first_field＝０
とする。
【００１７】
ボトムフィールド１、２、３…のみの判別では、まず連続するボトムフィールドが同じ画像であるかどうかを静止画判別部２ａで検出する。図２のフィールド４、５のように同じ画像の連続を検出した場合には、フィールド５の４フレーム後のフィールド９と、フィールド９に連続するフィールド１０が同じ画像かどうかを同様に静止画判別部２ａで検出する。フィールド４と５、フィールド９と１０がそれぞれ同じ画像であった場合は、フィールド１０がボトムフィールドのリピートフィールドとなっている２−３プルダウンの映像であると判断する。
【００１８】
するとフィールドオーダ管理部２ｃはこのフレームに対し
top_field_first＝０
repeat_first_field＝１
として、更にこれ以後のフレームはトップフィールドファーストであるので
top_field_first＝１
repeat_first_field＝０
とする。
【００１９】
このようにしてフィールドオーダ管理部２ｃは入力画像の２−３プルダウンを検出してフラグを生成する。そしてこのフラグ情報をリピートフィールドの代わりに符号化ブロック３に出力することにより、符号化ブロック３は効率の良い符号化を行うことができる。
【００２０】
次に、映像信号が映画の素材からＮＴＳＣ信号で収録した素材へと切り替わった場合などで、映像信号がボトムフィールドファーストとなっている場合の動作を図３を参照して説明する。フィールドオーダ検出部２ｂは、所定の時間、例えば１秒間（３０フレーム）、ボトムフィールドファーストが続き、かつ所定の時間、リピートフィールドがないこと、すなわち所定の時間だけ
top_field_first＝０
repeat_first_field＝０
が続くことを監視する（ステップＳ１）。
【００２１】
top_field_first＝０
repeat_first_field＝０
が１秒間連続する場合は、次に静止画が来るかどうかを監視する。すなわち、静止画判別部２ａで所定の時間、例えば５フレーム、静止画が連続しているかどうかを監視する（ステップＳ２）。
【００２２】
静止画判別部２ａが５フレーム以上連続した静止画を認識した場合、フィールドオーダをトップフィールドファーストに変更する（ステップＳ３）。すなわち、フィールドオーダ管理部２ｃは静止画を認識したフレームの１つを、ボトムフィールドをリピートフィールドとして、
top_field_first＝０
repeat_first_field＝１
とし、その後のフレームを
top_field_first＝１
repeat_first_field＝０
とする。このようにして本発明の画像圧縮装置は、フィールドオーダを正規のＮＴＳＣ方式であるトップフィールドファーストに戻す。
【００２３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、ボトムフィールドファーストが所定の時間、連続している場合に、静止画を検出すると、フィールドオーダを変更してトップフィールドファーストに戻すので、テレシネ変換後にＧＯＰを再構成しても画面の動きが不自然でない画像圧縮を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像圧縮装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の画像圧縮装置におけるリピートフィールド検出を示す説明図である。
【図３】図１の画像圧縮装置の処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】２−３プルダウン方式によるテレシネ変換の方法を示す概念図である。
【符号の説明】
１入力端子
２判別ブロック
２ａ静止画判別部
２ｂフィールドオーダ検出部
２ｃフィールドオーダ管理部
３符号化ブロック（ＭＰＥＧ・ＥＮＣ）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image compression apparatus that compresses an image signal, and more particularly to an image compression apparatus that effectively compresses an image signal including a 2-3 pull-down method.
[0002]
[Prior art]
Generally, in order to broadcast 24 frames / second movie material on a television, a method called 2-3 pull-down method is used for telecine conversion to an NTSC standard television signal of about 30 frames / second. It has been. In the 2-3 pull-down method, when a film image including 24 frames / second frames A, B, C... As shown in FIG. 4A is input, first, as shown in FIG. The first frame (frame) A is decomposed into a top field (odd field) At and a bottom field (even field) Ab and arranged in this order (referred to as top field first). Further, for the first frame A, the top field At of the frame A is added after the fields At and Ab (this is referred to as a repeat field).
[0003]
For the second frame B, the field order is changed in the order of bottom field Bb → top field Bt (this is referred to as bottom field first). Also for the third frame C, the field order is changed in the same manner as the frame B, and the bottom field Cb → the top field Ct is added, and then the bottom field Cb of the frame C is added as a repeat field. For the fourth frame D, the top field Dt → the bottom field Db. In the above procedure, 4 frames (8 fields) are increased to 10 fields, and 24 frames / second is converted to 30 frames / second.
[0004]
By the way, when compressing the video converted by the 2-3 pull-down method by the MPEG method, a method for improving the compression efficiency without processing the duplicated video has been proposed (for example, the following patent document). 1). According to this, the encoding apparatus uses two flags of top_field_first (top field first) and repeat_first_field (repeat first field).
-First, for frame A, the top field is first.
top_field_first = 1
And the first field of frame A is the repeat field.
repeat_first_field = 1
And
・ Next, frame B is the bottom field first.
top_field_first = 0
And because there is no repeat field
repeat_first_field = 0
And
・ Frame C is also the bottom field first.
top_field_first = 0
And the first field of frame C is the repeat field.
repeat_first_field = 1
And
・ Frame D is top field first
top_field_first = 1
And because there is no repeat field
repeat_first_field = 0
And
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-183807 (FIG. 3)
[0006]
After setting the flag in this way, only the frame of 24 frames / second is compressed as shown in FIG. 4 (c), and the compression-encoded data and the two flags of top field first and repeat first field are compressed. To the decryption device. As shown in FIG. 4D, the decoding device looks at these flags and performs decoding in a 2-3 pull-down sequence to reproduce an NTSC system signal. As a result, repeated fields are not compressed, and compression efficiency is good.
[0007]
By the way, when the video signal is switched from the material of the movie to the material recorded with the NTSC signal, if the movie material ends with top field first, the NTSC signal also becomes top field first. However, when the movie material ends with bottom field first, the movement becomes unnatural when switching to top field first at the switching portion, so the NTSC signal is often continuously set to bottom field first.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the GOP (Group Of Pictures) is reconstructed by the encoding device, for example, when the aspect ratio is changed from 4: 3 to 16: 9, the encoding device must return the field order to the top field first. I must. For this reason, since the repeat field is inserted in the reconstruction part of the GOP, the image for one field is repeated, and there is a problem that the motion of the screen stops for a moment, resulting in an unnatural image.
[0009]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the conventional example, and an object of the present invention is to provide an image compression apparatus that does not cause unnatural movement of the screen even for a bottom field first video signal.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention changes the bottom field first to the top field first and compresses when the bottom field first is detected as a still image for a predetermined time. is there.
[0011]
That is, according to the present invention, field order detecting means for detecting whether or not the input image signal is continuously bottom field first for a predetermined time, and
A still image discrimination means for discriminating whether or not the input image signal is a still image;
Field order change to change bottom field first to top field first when bottom field first is detected to be continuous for a predetermined time by field order detection means and is determined to be a still image by still image discrimination means Means,
Image compression means for compressing the output of the field order changing means,
An image compression apparatus is provided.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an image compression apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an image compression apparatus of the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing repeat field detection, and FIG. 3 is a flowchart for explaining processing of the image compression apparatus of FIG.
[0013]
In FIG. 1, for example, a 2-3 pull-down video signal Vin input to an input terminal 1 is sent to an encoding block (MPEG / ENC) 3 through a discrimination block 2 and compressed and encoded by an MPEG-2 system or the like. . Inside the discrimination block 2, a still image discrimination unit 2a, a field order detection unit 2b, and a field order management unit 2c are provided.
[0014]
The still image discriminating unit 2a compares consecutive fields to determine whether or not they are the same, and discriminates whether or not they are still images. An example of a method for detecting a repeat field when a 2-3 pull-down video signal is input is shown in FIG. In FIG. 2, fields A, B, C... Indicate top fields, fields 1, 2, 3,... Indicate bottom fields, and a field group surrounded by a solid line corresponds to one frame of the original image. Each field group surrounded by a broken line corresponds to one frame in the NTSC system.
[0015]
In the determination block 2, only the top fields A, B, C... And only the bottom fields 1, 2, 3,. In the discrimination of only the top fields A, B, C..., First, the still image discrimination unit 2a detects whether or not the continuous top fields are the same image. When the same image sequence is detected as in the top fields D and E of FIG. 2, whether or not the field I four frames after the field E and the field J subsequent to the field I are the same image are similarly determined. It is detected by the determination unit 2a. If the fields D and E and the fields I and J are the same image, it is determined that the field J is a 2-3 pull-down video in which the top field is a repeat field.
[0016]
Then, the field order management unit 2c
top_field_first = 1
repeat_first_field = 1
Since further frames are bottom field first, top_field_first = 0
repeat_first_field = 0
And
[0017]
In the determination of only the bottom fields 1, 2, 3,..., First, the still image determination unit 2a detects whether or not the continuous bottom fields are the same image. When the same image sequence is detected as in the fields 4 and 5 in FIG. 2, the still image discrimination is performed in the same manner as to whether the field 9 after 4 frames of the field 5 and the field 10 subsequent to the field 9 are the same image. This is detected by the unit 2a. If the fields 4 and 5 and the fields 9 and 10 are the same image, it is determined that the field 10 is a 2-3 pull-down video that is a bottom field repeat field.
[0018]
Then, the field order management unit 2c
top_field_first = 0
repeat_first_field = 1
As further, the frames after this are top field first
top_field_first = 1
repeat_first_field = 0
And
[0019]
In this way, the field order management unit 2c detects 2-3 pulldown of the input image and generates a flag. Then, by outputting the flag information to the encoding block 3 instead of the repeat field, the encoding block 3 can perform efficient encoding.
[0020]
Next, the operation when the video signal is bottom field first when the video signal is switched from the material of the movie to the material recorded with the NTSC signal will be described with reference to FIG. The field order detection unit 2b has a predetermined time, for example, 1 second (30 frames), the bottom field first continues, and there is no repeat field for a predetermined time, that is, only for a predetermined time.
top_field_first = 0
repeat_first_field = 0
Is monitored (step S1).
[0021]
top_field_first = 0
repeat_first_field = 0
Is continued for 1 second, it is monitored whether or not a still image comes next. That is, the still image discriminating unit 2a monitors whether still images are continuous for a predetermined time, for example, 5 frames (step S2).
[0022]
When the still image discriminating unit 2a recognizes a still image that is continuous for five frames or more, the field order is changed to top field first (step S3). That is, the field order management unit 2c uses one of the frames in which the still image is recognized as the repeat field as the bottom field.
top_field_first = 0
repeat_first_field = 1
And the subsequent frame
top_field_first = 1
repeat_first_field = 0
And In this way, the image compression apparatus of the present invention returns the field order to the top field first which is the regular NTSC system.
[0023]
【The invention's effect】
As described above in detail, when bottom field first is continuous for a predetermined time, if still images are detected, the field order is changed to return to top field first, so the GOP is reconfigured after telecine conversion. However, it is possible to perform image compression in which the motion of the screen is not unnatural.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an image compression apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing repeat field detection in the image compression apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart for explaining processing of the image compression apparatus in FIG. 1;
FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a telecine conversion method using a 2-3 pull-down scheme.
[Explanation of symbols]
1 Input Terminal 2 Discrimination Block 2a Still Image Discrimination Unit 2b Field Order Detection Unit 2c Field Order Management Unit 3 Encoding Block (MPEG / ENC)

Claims

Field order detecting means for detecting whether or not the input image signal is continuously bottom field first for a predetermined time;
A still image discrimination means for discriminating whether or not the input image signal is a still image;
Field order change to change bottom field first to top field first when bottom field first is detected to be continuous for a predetermined time by field order detection means and is determined to be a still image by still image discrimination means Means,
Image compression means for compressing the output of the field order changing means,
An image compression apparatus provided.