JP4042455B2 - フレームレート変換方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレシネなどによって映像信号のフレームをプルダウンして変換された映像信号から、元のフレームレートの信号に変換を行うフレームレート変換方法に関するものであり、特にタイムコードの変換方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
映画のように24フレーム/秒で制作された映像信号を、60フレーム/秒の映像信号に変換する場合、元信号における2フレーム単位でそれぞれ1フレームおよび2フレームのコピーフレームを挿入して5フレームに変換することによって、60フレーム/秒の映像信号を生成する。このように2フレーム、3フレームのシーケンスで元の信号のコマが更新されるように変換する方式は2−3プルダウンと呼ばれている。2−3プルダウン方式について、図5を用いて説明する。
【0003】
図5において、(a)は24フレーム/秒の映像信号、(b)60フレーム/秒の像信号である。この図に示すように元の映像信号における2フレームを、2フレームと3フレームに変換することによって、時間軸にほぼ均等に元のフレームを配置できるので、視覚的に違和感なく60フレーム/秒のレートに変換できる。
【0004】
逆に、2−3プルダウンされた60フレーム/秒の映像信号から元の24フレーム/秒の映像信号へ変換する場合は、プルダウンシーケンスを検出して、連続する5フレームから元の2フレームを抽出する必要がある。このプルダウンシーケンスの検出には、例えば映像信号のフレーム単位での相関を調べてコピーフレームを検出したり、垂直ブランキング区間の補助情報領域にコピーフレームを示すフラグを立てておき、それを検出することにより行う。このようにして有効なフレームのみを抽出し、元の24フレーム/秒の信号に変換することが可能となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにして、映像信号のフレームレートを変換することができるが、映像信号と同期しているタイムコードを取り扱う場合、タイムコードを変換して付け替える必要がある。SMPTEで規格化されているタイムコードは、「時:分:秒:フレーム」で表されるが、フレームレートを変換する場合は、タイムコードのフレーム値を変換する必要がある。例えば24フレーム/秒の信号におけるタイムコードでは、フレーム値は0〜23であるのに対して、60フレーム/秒では0〜59になる。プルダウンする場合はプルダウンシーケンスとタイムコードの関係をあらかじめ決めておいて、それに従ってタイムコードを変換して付けていけば変換できる。例えば24フレーム/秒でのフレーム値“0”を60フレーム/秒でのフレーム値“0”、“1”に変換し、24フレーム/秒でのフレーム値“1”を60フレーム/秒でのフレーム値“2”、“3”および“4”に変換するようにプルダウンシーケンスを決めて、それに従って順次変換すればタイムコードの変換ができる。
【0006】
しかしながら、逆に60フレーム/秒の信号から24フレーム/秒へ変換する場合、プルダウンシーケンスとタイムコードの関係が上述したようになっているとは限らないため、一定の変換ルールに基づいてタイムコードを変換すると、プルダウンシーケンスによってはタイムコードが不連続になってしまうという問題があった。
【0007】
本発明の目的は、プルダウンされた映像信号を元のフレームレートに変換する場合においても、正しくタイムコードの付け替えを行うことのできるフレームレート変換方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために本発明のフレームレート変換方法は、Nフレーム/秒の映像信号に対してNフレーム毎に(M−N)個のコピーフレームを所定周期で挿入するプルダウン処理を行ってMフレーム/秒(M>N)の信号フォーマットに変換された映像信号を入力映像信号として、元のNフレーム/秒の映像信号に逆プルダウン処理して出力するフレームレート変換方法であって、プルダウン処理においては、Nフレーム/秒の映像信号に含まれるフレームである有効フレームと有効フレームをコピーしたコピーフレームとが周期的に現れるように、Nフレーム/秒の映像信号にコピーフレームを挿入し、各フレームが有効フレームかコピーフレームかを示す有効フレームフラグを付加した上で出力し、逆プルダウン処理においては、有効フレームフラグを用いて、有効フレーム及びコピーフレームの周期的な配置における1周期分の並び方であるプルダウンシーケンスを特定し、プルダウンシーケンス中に入力映像信号のタイムコードのフレーム番号がどのように現れるかを示すプルダウン位相を検出し、検出されたプルダウン位相に基づいて、入力映像信号のタイムコードから元のNフレーム/秒の映像信号のタイムコードへのタイムコード変換表を参照して出力映像信号のタイムコードのフレーム番号を変換する。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【0010】
図1は、本発明の一実施形態におけるフレームレート変換装置のブロック構成図である。図1において、1は映像信号入力端子、2はタイムコード(TC)分離回路、3はフレームメモリ、4はメモリ制御回路、5はプルダウン位相検出回路、6はタイムコード(TC)変換回路、7はタイムコード多重回路、8は映像信号出力端子である。
【0011】
第1の実施形態として、有効ライン数720本、24フレーム/秒のプログレッシブ方式のHD映像信号(720/24p方式)を2−3プルダウン処理することによって生成した有効ライン数720本、60フレーム/秒のプログレッシブ方式のHD映像信号(720/60p方式)から、元のフレームレート720/24pに変換する場合について説明する。図2は第1の実施形態におけるフレームレート変換の概念図である。図2において、それぞれの矩形は映像信号のフレームを示しており、720/60pでは1/60秒、720/24pでは1/24秒に相当する。720/60pにおいて、網掛けで示した有効フレームは1秒あたり24フレーム挿入されている。有効フレーム以外のフレームはコピーフレームであり、直前の有効フレームの信号がコピーされて伝送される。フレームレート変換を行う際には、この有効フレームのみを抽出して24フレーム/秒の信号に変換する。有効フレームかコピーフレームかを示すフラグ(有効フレームフラグ)は、タイムコード(LTC)のユーザービット領域に格納して伝送するものとする。また、タイムコードのフレーム値を、720/60p信号ではTC60、720/24p信号ではTC24に示している。以下では、このタイムコードのフレーム値をフレーム番号と呼ぶ。フレーム番号の範囲は、TC60(720/60p方式のタイムコード)では0〜59、TC24(720/24p方式のタイムコード)では0〜23である。
【0012】
SMPTE296Mに準拠した720/60pフォーマットのSDI信号が映像信号入力端子1から入力する。タイムコード分離回路2では垂直ブランキング区間に挿入されているLTCパケットを分離してタイムコードデータを出力する。メモリ制御回路4ではタイムコードのユーザービット領域にある有効フレームフラグを検出して、有効フレームのみをフレームメモリ3に書き込む。フレームメモリからは、24Hzのフレームレートでデータが読み出される。プルダウン位相検出回路5では、入力信号のプルダウンシーケンスとタイムコードの位相関係を検出する。2−3プルダウンのシーケンスとタイムコードの位相関係には、図2の(a)〜(e)で示される5種類のパターンがある。プルダウン位相が(a)〜(e)のどのパターンであるかは、毎フレーム有効フレームフラグを監視して、図2(A)で示される箇所すなわち連続2フレームがコピーフレームである箇所のフレーム番号に基づいて判定する。例えばその箇所のフレーム番号が“9”と“10”であれば、(b)のパターンであると判定できる。それぞれのパターンについてのTC60とTC24の変換テーブルを図8に示す。タイムコード変換回路6では、検出されたプルダウン位相に基づいて図8を参照してタイムコードのフレーム番号を変換し、フレームメモリ3からの読み出しタイミングに合わせて出力する。ここで時、分、秒の値については、入力信号から検出したタイムコードをそのまま用い、フレーム番号のみを変換する。タイムコード多重回路7ではタイムコードをパケット化して映像信号データに多重し、映像信号出力端子8を介して720/24pフォーマットの信号を出力する。このように、プルダウンシーケンスとタイムコードとの位相関係を検出して、それに従ってタイムコードのフレーム番号を変換することによって、変換後のフレームレートにおいても、時、分、秒の桁を保持したままでフレーム番号を正しく付加することができる。
【0013】
(実施の形態2)
次に、第2の実施形態として720/60pから720/25p(有効ライン720本、25フレーム/秒のプログレッシブ方式のHD映像信号)への変換について説明する。第2の実施形態におけるフレームレート変換処理の概念図を図3に示す。フレームレート変換装置は、第1の実施例同様に図1で示すように構成され、プルダウン位相検出回路5およびタイムコード変換回路6以外は同様に動作する。60フレーム/秒にプルダウンされた25フレーム/秒の信号は、25pの5フレームを60pの12フレームにそれぞれ2、3、2、3、2のフレーム数になるようにコピーフレームが挿入されているものとする。従ってプルダウン位相は図3の(a)〜(l)に示す12パターン存在する。図3では、TC60でのフレーム番号が0となるフレームから2フレーム毎にペアフレームに区切っている。プルダウン位相の検出は(A)で示される箇所すなわちペアフレーム内が全てコピーフレームである箇所のフレーム番号に基づいて判定する。例えばその場所のフレーム番号が“8”と“9”、“20”と“21”、“32”と“33”、“44”と“45”、“56”と“57”のいずれかであれば(a)または(f)のパターンであるということになる。この場合、例えばTC60が“2”もしくは“3”において、有効フレームであるフレームのタイムコードをTC25=“1”に変換する。このようにすることによって、タイムコードの変換処理を一意に行うことができる。(a)、(b)、(c)および(f)のパターンにおけるタイムコード変換を示す表を図7に示す。
【0014】
(実施の形態3)
また、第3の実施形態として、映像信号は60フレーム/秒のフレームレートであって、タイムコードは30フレーム/秒のフレームレートと共通にフレーム番号が0〜29である場合について説明する。ここでは、第2の実施形態と同様に720/60pから720/25pへの変換とする。この場合での0〜29のフレーム番号(TC30)とプルダウンシーケンスの位相関係を図4に示す。図4に示すように、720/60pの信号において2フレームずつ同じフレーム番号が付加されている。この場合においても、図3の場合と同様にフレーム番号が0となる先頭のフレームから2フレーム毎にペアフレームに区切り、ペアフレーム内が全てコピーフレームである箇所を検出することによってプルダウン位相が検出できる。プルダウン位相が検出できれば、図6に示す変換テーブルに従ってタイムコードを正しく変換することができる。なお、ここでは25フレーム/秒に変換する場合について説明したが、24フレーム/秒に変換する場合も0〜29のフレーム番号に対して同様に正しく変換できる。
【0015】
更に、本実施形態においては60フレーム/秒にプルダウンされた信号から24フレーム/秒または25フレーム/秒について説明したが、他のフレームレートの場合も上記と同様にプルダウンシーケンスとタイムコードのフレーム値との位相関係を検出することによって、タイムコードの変換ルールは一意に決めることができ、それに従ってフレーム値を変換すれば正しくタイムコード変換を行うことができる。
【0016】
また、本実施形態では有効フレームかコピーフレームかを示すフラグをLTCのユーザービット領域に載せて伝送し、このフラグを見て有効フレームの検出を行ったが、有効フレームの検出方法はこれに限らず、例えば別の補助情報パケット内で有効フレームフラグを伝送する方法や、各フレームの画像の相関を検出することによって有効フレームを判定する方法などを適用することもできる。
【0017】
なお、本実施形態ではフレームレートを変換する際に各フレームの画像サイズはそのまま保持する場合について説明したが、720/60pの信号をアップコンバートして1080/24p方式に変換する場合等においても、タイムコードについては同様に処理できることは明らかである。
【0018】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、プルダウンされた映像信号を元のフレームレートに変換する場合に、タイムコードとプルダウン位相の関係を自動的に検出してそれに従ってタイムコードを変換することができるので、プルダウン位相がどのような場合であっても、正しくタイムコードの付け替えを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態におけるフレームレート変換装置の構成を示すブロック図
【図2】本発明の第1の実施形態におけるフレームレート変換の概念図
【図3】本発明の第2の実施形態におけるフレームレート変換の概念図
【図4】本発明の第3の実施形態におけるフレームレート変換の概念図
【図5】2−3プルダウン処理の説明図
【図6】本発明の第1の実施形態におけるタイムコード変換表を示す図
【図7】本発明の第2の実施形態におけるタイムコード変換表を示す図
【図8】本発明の第3の実施形態におけるタイムコード変換表を示す図
【符号の説明】
2 タイムコード分離回路
3 フレームメモリ
4 メモリ制御回路
5 プルダウン位相検出回路
6 タイムコード変換回路
7 タイムコード多重回路
Claims (3)
- Nフレーム/秒の映像信号に対してNフレーム毎に(M−N)個のコピーフレームを所定周期で挿入するプルダウン処理を行ってMフレーム/秒(M>N)の信号フォーマットに変換された映像信号を入力映像信号として、元のNフレーム/秒の映像信号に逆プルダウン処理して出力するフレームレート変換方法であって、
前記プルダウン処理においては、前記Nフレーム/秒の映像信号に含まれるフレームである有効フレームと前記有効フレームをコピーした前記コピーフレームとが周期的に現れるように、前記Nフレーム/秒の映像信号に前記コピーフレームを挿入し、各フレームが前記有効フレームか前記コピーフレームかを示す有効フレームフラグを付加した上で出力し、
前記逆プルダウン処理においては、前記有効フレームフラグを用いて前記有効フレームのみを出力映像信号とすると共に、前記有効フレームフラグを用いて、前記有効フレーム及び前記コピーフレームの周期的な配置における1周期分の並び方であるプルダウンシーケンスを特定し、前記プルダウンシーケンス中に前記入力映像信号のタイムコードのフレーム番号がどのように現れるかを示すプルダウン位相を検出し、検出された前記プルダウン位相に基づいて、前記入力映像信号のタイムコードから前記元のNフレーム/秒の映像信号のタイムコードへのタイムコード変換表を参照して前記出力映像信号のタイムコードのフレーム番号を変換することを特徴とするフレームレート変換方法。 - 請求項1においてN=24、M=60であり、
また前記プルダウン処理は2フレーム単位でそれぞれ1フレームおよび2フレームのコピーフレームを挿入する2−3プルダウンであって、
前記逆プルダウン処理におけるプルダウン位相の検出は、前記プルダウンシーケンス中の連続2フレームがコピーフレームである箇所の前記タイムコードのフレーム番号に基づいて行うことを特徴とする請求項1に記載のフレームレート変換方法。 - 請求項1においてN=25、M=60であり、
また前記プルダウン処理は5フレーム単位でそれぞれ1、2、1、2および1フレームのコピーフレームを挿入する2−3−2−3−2プルダウンであって、
前記逆プルダウン処理におけるプルダウン位相の検出は、前記タイムコードのフレーム番号が0になるフレームから2フレーム毎にペアフレームに分割し、前記プルダウンシーケンス中の前記ペアフレーム内が全てコピーフレームである箇所の前記タイムコードのフレーム番号に基づいて行うことを特徴とする請求項1記載のフレームレート変換方法。
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