JP4929819B2 - 映像信号の変換装置及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、NTSCやPALのようなインタレース信号で伝送される映像を、プラズマディスプレイや液晶ディスプレイを代表とするノンインタレース受像機にて表示するとき等に用いられる、インタレース−プログレッシブ変換(以下IP変換)技術に関する。
従来、IP変換においては、映像の動きを検出して、それをもとに補間画素を作り出す動き適応や動き補償といった技術が用いられていた。これらの技術は、例えばNTSC信号の場合、原画像が1/60秒ごとの時間分解能をもったインタレース画像(以下60iとも称す)であることを前提にしている。
一方、映画やアニメなどのフィルム素材、また、コンピュータによって生成されたCG素材といった「コマ」を用いた映像は、2:3プルダウンや2:2プルダウンといったいわゆるテレシネ変換を行って、インタレース映像信号に乗せ替えて伝送される。例えば、プログレッシブ画像(フレーム)を24fpsのフレームレートで伝送する映像信号であれ
ば、2:3プルダウンによって1フレームを2又は3フィールドに振り分ける。また、プログレッシブ画像(フレーム)を30fpsのフレームレートで伝送する映像信号であれば
、2:2プルダウンによって1フレームを2フィールドに振り分ける。
このテレシネ変換された映像信号は、前記動き適応や動き補償といった補間技術によってIP変換されると、映像信号の存在しないフレーム内のラインが補間データによって補われることになり、フリッカやジャギー、インタレース妨害といった問題が発生する。
しかし、このテレシネ変換された映像信号は、2:3や2:2という映像伝送シーケンスが分かりさえすれば、振り分けられたフィールドから元のプログレッシブ画像を復元できる。
このため、入力された映像信号がテレシネ変換された信号か否かを判定し、この判定結果に応じた変換処理を行う変換装置も提案されている。図1は、該変換装置の概略図であり、シーケンス検出部101、Transform型IP変換部102、動き補償型IP変換部10
3を有している。
シーケンス検出部101は、入力された映像信号の各フィールドを比較し、2:3、2:2或はそれ以外といった映像伝送シーケンスを検出する。該映像情報が2:3又は2:2の映像伝送シーケンスであった場合、シーケンス検出部101は、該映像伝送シーケンスをTransform型IP変換部102に伝え、該映像伝送シーケンスに基づくIP変換を行わ
せて出力させる。
そして、シーケンス検出部101は、入力された映像情報が2:3又は2:2の映像伝送シーケンスでないと判定した場合、前記動き適応や動き補償といった補間技術によってインタレース用IP変換部103がIP変換した信号を選択して出力させる。
また、本願発明に関連する先行技術として、例えば、下記の特許文献1に開示される技術がある。
特開2005−102191号公報
上述のように、IP変換の高画質化を図るには、映像伝送シーケンスを検出することが重要であった。
しかしながら、現実の映像信号には、異種のフレームレートが混在した素材を用いた映像信号や、変形した映像伝送シーケンスを用いた映像信号、動く文字を重ね合わせたテロップを含む映像信号など、2:3,2:2のシーケンスにあてはまらないものが存在する。これらのNTSC映像信号を分類したときの模式図を図2に示す。
映像信号全体に対して、60iの映像信号や、2:3/2:2というテレシネ変換された映像信号を、図中の円で囲むように分別すると、それらの円の外には、それ以外の映像伝送シーケンスを用いた映像信号が分類される。また、静止した絵ではそもそもそのような区別ができないことから、静止画からなる映像信号もまた円の外に分別される。また円の重なり部分は、素材の時間方向での混在または空間方向での混在を意味する。例えば、CGの背景と60i信号の出演者とを合成した映像信号や、60i信号のフレームの一部に映画の宣伝を合成した映像信号などがある。なお、このような映像信号は、コンピュータの普及や編集(合成)技術の多様化に伴い、増加する傾向にある。
このように、種々の映像信号の中から、2:3/2:2のテレシネ変換された映像信号を確実に検出することは困難であり、誤検出することも考えられる。
なお、前述のように、誤検出によりテレシネ変換された画像をインタレース用IP変換すると、やや画像が乱れることになる。これに対し、誤検出により60iの信号をTransform型IP変換すると、非常に大きな劣化となってしまう。
この為、どちらかといえば、60iの映像信号が、誤ってテレシネ変換された信号と判定されてしまわないように、検出条件を設定する必要がある。
従って、2:3素材や2:2素材でありながらも検出できないものが存在した。
このような問題に対する従来技術として、特開2005−102191には、誤検出ありきでTransform型IP変換し、あとから問題が出ている箇所をチェックしてエラー検出し
、その箇所についてインタレース用のIP変換で修正するという技術が開示されている。この手法の場合、エラー検出が難しく、このエラー検出手段が、映像伝送シーケンス検出部と別に必要であることから装置構成が複雑化する。
そこで本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、実際の放送波にみられる種々の映像信号をIP変換するにあたり、各映像信号に適したIP変換を行うことが可能な技術を提供する。
上記課題を解決するため、本発明は、以下の構成を採用した。
即ち、本発明の映像信号の変換装置は、
入力されたインタレース映像信号が映像伝送シーケンスに基づく映像信号であるか評価した結果が、第1の基準を満たしているか否かを検出する第1の検出部と、
前記評価した結果が、第2の基準を満たしているか否かを検出する第2の検出部と、
前記インタレース信号が第1の基準を満たしていると検出された場合に、当該インタレース映像信号を前記映像伝送シーケンスに基づいてプログレッシブ映像信号に変換する第1の変換部と、
前記インタレース信号が第1の基準を満たさず前記第2の基準を満たしていると検出された場合に、当該インタレース映像信号を画素単位でプログレッシブ映像信号に変換する第2の変換部と、
前記インタレース信号が前記第1及び第2の基準を満たさない場合に、当該インタレース信号をプログレッシブ映像信号に変換する第3の変換部と、を備えた。
前記第2の変換部は、変換対象フィールドの各補間画素として、該変換対象フィールドの前及び後に隣接するフィールド中の該補間画素と対応する位置の画素を選択しても良い。
前記変換装置は、
前記映像信号のシーンの切り替わりを検出するシーンチェンジ検出部を更に備え、
前記シーンの切り替わりを検出した場合、前記第2の変換部が、変換対象フィールドと連続する側のフィールドから前記画素を選択しても良い。
前記変換後のプログレッシブ映像信号を出力する出力部を更に備えても良い。また、該出力部は、前記第1の検出部及び第2の検出部の検出結果に応じて、前記第1の変換部、前記第2の変換部及び前記第3の変換部の何れかからのプログレッシブ映像信号を選択的に出力しても良い。
前記第1の検出部は、前記入力されたインタレース映像信号から映像伝送シーケンスを検出しても良い。
また、本発明の映像信号の変換方法は、変換装置が、
入力されたインタレース映像信号が映像伝送シーケンスに基づく映像信号であるか評価した結果が、第1の基準を満たしているか否かを検出し、
前記評価した結果が、第2の基準を満たしているか否かを検出し、
前記インタレース信号が第1の基準を満たしていると検出された場合に、当該インタレース映像信号を前記映像伝送シーケンスに基づいてプログレッシブ映像信号に変換し、
前記インタレース信号が第1の基準を満たさず前記第2の基準を満たしていると検出された場合に、当該インタレース映像信号を画素単位でプログレッシブ映像信号に変換し、
前記インタレース信号が前記第1及び第2の基準を満たさない場合に、当該インタレース信号をプログレッシブ映像信号に変換する。
前記変換方法は、前記画素単位で変換する際、変換対象フィールドの各補間画素として、該変換対象フィールドの前及び後に隣接するフィールド中の該補間画素と対応する位置の画素を選択する。
前記変換方法は、前記映像信号のシーンの切り替わりを検出した場合、前記画素単位で変換する際、変換対象フィールドと連続する側のフィールドから前記画素を選択する。
前記変換方法は、前記変換後のプログレッシブ映像信号を出力しても良い。また、該出力をする際、前記第1の検出部及び第2の検出部の検出結果に応じて、前記第1の変換部、前記第2の変換部及び前記第3の変換部の何れかからのプログレッシブ映像信号を選択的に出力しても良い。
前記変換方法は、前記インタレース信号が第1の基準を満たしているか否かを検出する際、前記入力されたインタレース映像信号から映像伝送シーケンスを検出しても良い。
本発明によれば、映像伝送シーケンスに基づく映像信号と映像伝送シーケンスに基づかない映像信号との差が曖昧な場合でも、各映像信号に適したIP変換が可能な技術を提供する。
〈実施形態1〉
本実施形態は、2:2,2:3といったシーケンスを検出する第1のシーケンス検出器と、Transform型IP変換、インタレース用IP変換に加えて、準2:2/2:3シーケン
ス検出をする第2のシーケンス検出器と、画素単位でのプログレッシブ処理を行う手段を具備することを特徴とする。
またこの画素単位でのプログレッシブ処理では、補間画素を求める際、輝度および色差の映像コンポーネントに対して、少なくとも補間対象フィールドに隣接する両フィールドの画素を選択候補とし、画素を選択出力する。
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。以下の実施の形態の構成は例示であり、本発明は実施の形態の構成に限定されない。
図3は、本実施形態の変換装置の概略構成図である。図3に示すように、本実施形態の変換装置10は、第1のシーケンス検出器(第1の検出部)1、第2のシーケンス検出器(第2の検出部)2、出力判定部3、Transform型IP変換部(第1の変換部)11、画素
選択型IP変換部(第2の変換部)12、インタレース用IP変換部(第3の変換部)13、出力部14を備えている。
第1のシーケンス検出器1は、入力されたインタレース映像信号が映像伝送シーケンスに基づく映像信号であるかを評価した結果が、第1の基準を満たしているか否かを検出する。また、第1のシーケンス検出器1は、入力されたインタレース映像信号が映像伝送シーケンスに基づく映像信号の場合に、このシーケンスを検出し、Transform型IP変換部1
1にプルダウン検出情報を供給している。
第2のシーケンス検出器2は、前記評価結果が、第2の基準を満たしているか否かを検出する。
出力判定部3は、第1のシーケンス検出器1と第2のシーケンス検出器2の検出結果に基づき、何れの変換部11,12,13で変換したプログレッシブ信号を出力させるかを判定している。
Transform型IP変換部11は、前記インタレース信号が第1の基準を満たしていると検
出された場合に、当該インタレース映像信号を前記映像伝送シーケンスに基づいてプログレッシブ映像信号に変換する。
画素選択型IP変換部12は、前記インタレース信号が第1の基準を満たさず前記第2の基準を満たしていると検出された場合に、当該インタレース映像信号を画素単位でプログレッシブ映像信号に変換する。
この画素選択型IP変換部12におけるIP変換について図4を用いて説明する。図4は、水平・垂直・時間軸(x,y,t)の3次元の映像データをある水平座標xで切ったt−y面の様子である。図中の列設した○がt,t−1,t−2時刻のフィールドデータをあらわしており、隣接するフィールドの各○(画素)がy軸方向にずれているのは、Odd/Evenフィールドの違いをあらわしている。
本例の画素選択型IP変換部12は、t−1時刻の補間画素(図中×印)を補間する場合、その画素の時間的に前後するt又はt−2時刻のフィールド内の該補間画素と対応する位置の画素Gt又はGt−2のどちらかから適切な値を選択する。このどちらを選択するかは、y軸方向に隣接した画素G5又はG3の値に基づいて選択する。コマ素材はどちらかのフィールドに真の画素が入っているため、このように前後のフィールドから画素を選択することで復元できる。
インタレース用IP変換部13は、前記インタレース信号が前記第1及び第2の基準を満たさない場合、即ち60i信号の場合、当該インタレース信号を動き適応或は動き補償型の補間処理によりプログレッシブ映像信号に変換する。
出力部14は、出力判定部3からの出力選択情報に基づき、各変換部11,12,13で変換されたプログレッシブ信号の何れかを選択して出力している。
而して、第1のシーケンス検出部1は、インタレース映像信号が入力されると、各フィールドを比較し、2:2や2:3の映像伝送シーケンスに基づく映像信号であるか否かを評価する。本例では、後述のように、各フィールドの評価値(差分絶対値和)を求めている。そして、この評価値が2:3或は2:2といった所定のタイミングで第1の閾値未満となった場合、第1の基準を満たしている、即ち映像伝送シーケンスに基づく映像信号であると検出する。また、該評価値が第1の閾値以下となったタイミングが、映像伝送シーケンスを示す情報であり、これに基づいてプルダウン検出情報をTransform型IP変換部1
1に供給する。
また、第2のシーケンス検出器2は、前記評価値が、前記所定のタイミングで第1の閾値以上第2の閾値以下となった場合、第2の基準を満たしている、即ち映像伝送シーケンスに準じた映像信号であると検出する。この映像伝送シーケンスに準じた映像信号とは、映画の宣伝やプロモーションビデオの映像と60iの信号とを合成した映像信号のように、大部分がテレシネ変換された画像で一部に60iの画像を含むような映像信号である。
そして、出力判定部3は、前記入力画像信号が第1の基準を満たしていれば、Transform型IP変換部11からの信号を選択する旨の出力選択信号を出力部14に送り、前記入力
画像信号が第2の基準を満たしていれば、画素選択型IP変換部12からの信号を選択する旨の出力選択信号を出力部14に送り、第1及び第2の基準を満たしていなければインタレース用IP変換部13からの信号を選択する旨の出力選択信号を出力部14に送る。出力部14は、この出力判定部3からの出力選択情報に基づき、各変換部11,12,13からのプログレッシブ信号を選択的に出力している。
このように、本実施形態の変換装置は、第1のシーケンス検出部1の検出条件(第1の基準)から、ギリギリで外れた映像信号のように、映像伝送シーケンスに基づく映像信号であるか映像伝送シーケンスに基づかない映像信号であるかが曖昧な映像信号を第2のシーケンス検出器2で検出し、画素選択型IP変換部12でIP変換する。
これにより、第1のシーケンス検出器1では、確実に映像伝送シーケンスに基づく映像信号である信号のみを検出すれば良く、検出機構を簡素にできる。
次に、第1のシーケンス検出器1及び第2のシーケンス検出器2における検出について、具体的に説明する。
図5は本実施形態における2:3検出を行う構成の説明図である。バッファ21が、現
時刻tのフィールドFld(t)と、時刻t−1,t−2の過去2フィールドFld(t-1),Fld(t-2)を保持しており、フィールドFld(t)とFld(t-2)をSAD計算器22へ送る。SAD計算器22は、フィールドFld(t)とFld(t-2)の間の画素値の差分を積算し、SAD(差分絶対値和)値を求めている。
リピートフィールド候補判定部20の第1閾値比較器23は、SAD値が第1の閾値未満であるものをリピートフィールドの候補として判定し、2:3状態判定部26に通知する。また、リピートフィールド候補判定部20の第3閾値比較器24は、SAD値が第3の閾値以上であるものをリピートフィールドの候補として判定し、2:3状態判定部26に通知する。
2:3状態判定部26は、リピートフィールドおよび非リピートフィールドの時間方向のシーケンス(タイミング)から、2:3伝送シーケンスか否かを判定し、2:3伝送シーケンスであれば、前記リピートフィールドのシーケンスに基づくプルダウン検出情報を出力する。
また、第2閾値比較器25は、前記SAD値が第1の閾値以上第2の閾値以下の場合、コマ素材である可能性が高い状態(文字の合成やフロアノイズが高い状態)として、2:3状態判定部26に通知する。これに応じて2:3状態判定部26は、画素選択型IP変換された信号を選択する旨の選択信号を出力する。
また、2:3状態判定部は、2:3状態から非2:3状態に遷移したとき、一定期間画素選択型IP変換された信号を選択する旨の選択信号を出力しても良い。
図6は本実施形態における2:2検出を行う構成の説明図である。2:2シーケンスを検出する場合、フィールド内補間画像作成器30が、隣り合うフィールドの画素と対応する画素の値を補間し、SAD計算器31,32が、この補間処理によって得られたフィールドFld(t)と隣り合うフィールドFld(t),Fld(t-2)とのSAD値を求める。
そして、該SAD計算器31,32で求めたSAD値の差分(2次微分)が第1の閾値未満である場合、リピートフィールド候補判定部40の第1閾値比較器33は、2次微分小として判定し、2:2状態判定部36に通知する。また、リピートフィールド候補判定部40の第3閾値比較器34は、SAD値が第3の閾値以上であるものを2次微分大として判定し、2:2状態判定部36に通知する。
また、該SAD計算器31,32で求めたSAD値の差分(2次微分)が第1の閾値以上第2の閾値以下である場合、リピートフィールド候補判定部40の第1閾値比較器33は、2次微分中として2:2状態判定部36に通知する。
2:2状態判定部36は、該2次微分の大小関係から2:2状態であるかを判定する。また、2:2状態判定部36は、2:2状態である場合に、大小関係のシーケンス、即ちリピートフィールドを示すプルダウン検出情報を出力する。更に、2:2状態判定部36は、2次微分が中の場合に、コマ素材である可能性が高い状態として、画素選択型IP変換された信号を選択する旨の出力選択信号を出力する。
出力判定部3は、前記2:3状態判定部26或は2:2状態判定部36から、プルダウン検出情報を受けると、これをTransform型IP変換部11に送ると共に、該Transform型IP変換部11からのプログレッシブ映像信号を選択する旨の出力選択情報を出力部14に送る。
また、出力判定部3は、前記2:3状態判定部26或は2:2状態判定部36から、画素選択型IP変換された信号を選択する旨の出力選択信号を受けると、これを出力部14へ送る。
そして、出力判定部3は、前記2:3状態判定部26或は2:2状態判定部36から、画素選択型IP変換された信号を選択する旨の出力選択信号もプルダウン検出情報も受けない場合、インタレース用IP変換部13からのプログレッシブ映像信号を選択する旨の出力選択信号を出力部14へ送る。
本実施形態では、第1及び第2のシーケンス検出器1,2として、上記2:2,2:3のシーケンスを検出する2つの構成を並列に設けたが、本発明はこれに限定するものではなく、他のシーケンスを検出する構成であっても良い。
《本実施形態の効果》
現実の映像シーケンスには2:2/2:3素材以外に判別の難しい素材やその切り替わり状態が多く存在し、どちらかの状態を確実に検出しないといけない従来の手法では限界があった。本実施形態では、2:2/2:3どちらの状態であるかの判定が難しく、2:3や2:2といったコマをベースとした素材である可能性が高いという状況において、面ごとのプログレッシブ化処理をするのでなく、画素単位でプログレッシブ化処理を行う。これにより、シーケンスが混在した素材や異種を合成した素材であっても適切な変換処理を選択でき、もし判定が間違ったとしても影響が画素近傍に閉じ込められることで画質の劣化を最低限に抑えることが可能になる。
〈実施形態2〉
図7は、本発明に係る実施形態2の概略図である。本実施形態は、前述の実施形態1と比べ、シーンチェンジ検出部を更に具備し、シーンの切換わりに応じて画素選択型IP変換部12で選択する画素を決定する構成が異なっている。この他の構成は同じであるので、同一の要素に同符号を付すなどして、再度の説明を省略している。
シーンチェンジ検出部41は、入力された映像信号のフィールドを順に比較し、画像の動きに連続性が無くなった時点をシーンの切換わり(シーンチェンジ)として検出し、このシーンチェンジ情報を画素選択型IP変換部12に通知する。なお、このシーンチェンジの検出手法については、公知の技術であるので詳しい説明を省略する。
画素選択型IP変換部12は、前述のように変換対象フィールドの画素を選択して補間処理を行う際、シーンチェンジ情報を受けると、該シーンチェンジ情報に基づいて、変換対象フィールドと連続する側のフィールドの画素を選択して該補間処理を行う。即ち、変換対象のフィールドFld(t-1)が、シーンの切れ目(後端のフィールド)である旨のシーンチェンジ情報を受けた場合、変換対象のフィールドFld(t-1)とシーンが連続している前方のフィールドFld(t-2)の画素Gt-2を選択する。また、変換対象のフィールドFld(t-1)が、
シーンの替わり目(先端のフィールド)である旨のシーンチェンジ情報を受けた場合、変換対象のフィールドFld(t-1)とシーンが連続している後方のフィールドFld(t)の画素Gt
を選択する。
このように本実施形態によれば、前述の実施形態の効果に加え、シーンの切り替えに応じて画素選択型IP変換を行うので、シーンの切り替わり時に、残像が残ることことなくプログレッシブ処理することができる。
関連技術の説明図 映像信号の分類を示す図 本発明に係る実施形態1の変換装置の概略図 画素選択型IP変換部の説明図 2:3シーケンスの検出を行う構成の説明図 2:2シーケンスの検出を行う構成の説明図 本発明に係る実施形態2の変換装置の概略図
符号の説明
10 変換装置
1 第1のシーケンス検出器(第1の検出部)
2 第2のシーケンス検出器(第2の検出部)
3 出力判定部
11 Transform型IP変換部(第1の変換部)
12 画素選択型IP変換部(第2の変換部)
13 インタレース用IP変換部(第3の変換部)
14 出力部14

Claims (8)

  1. 入力されたインタレース映像信号の各フィールドを比較し、対象フィールドがプルダウンの映像伝送シーケンスに基づく映像信号であるか評価した評価値が、所定のタイミングで第1の閾値未満となった場合、第1の基準を満たしていることを検出する第1の検出部と、
    前記評価した評価値が、所定のタイミングで第1の閾値以上第2の閾値以下となった場合、第2の基準を満たしていることを検出する第2の検出部と、
    前記インタレース信号が第1の基準を満たしていると検出された場合に、当該インタレース映像信号を前記映像伝送シーケンスに基づいてプログレッシブ映像信号に変換する第1の変換部と、
    前記インタレース信号が第1の基準を満たさず前記第2の基準を満たしていると検出された場合に、変換対象フィールドの各補間画素として、該変換対象フィールドの前又は後に隣接するフィールド中の該補間画素と対応する位置の画素を選択することで、当該インタレース映像信号を画素単位でプログレッシブ映像信号に変換する第2の変換部と、
    前記インタレース信号が前記第1及び第2の基準を満たさない場合に、当該インタレース信号を動き適応或いは動き補償型の補間処理によりプログレッシブ映像信号に変換する第3の変換部と、
    を備えた変換装置。
  2. 前記映像信号のシーンの切り替わりを検出するシーンチェンジ検出部を更に備え、
    前記シーンの切り替わりを検出した場合、前記第2の変換部は、変換対象フィールドと連続する側のフィールドから前記画素を選択する請求項記載の変換装置。
  3. 前記変換後のプログレッシブ映像信号を出力する出力部を更に備えた請求項1又は2記載の変換装置。
  4. 前記第1の検出部が、前記入力されたインタレース映像信号から映像伝送シーケンスを検出する請求項1からの何れか1項に記載の変換装置。
  5. 入力されたインタレース映像信号の各フィールドを比較し、対象フィールドがプルダウンの映像伝送シーケンスに基づく映像信号であるか評価した評価値が、所定のタイミングで第1の閾値未満となった場合、第1の基準を満たしていることを検出し、
    前記評価した評価値が、所定のタイミングで第1の閾値以上第2の閾値以下となった場合、第2の基準を満たしていることを検出し、
    前記インタレース信号が第1の基準を満たしていると検出された場合に、当該インタレース映像信号を前記映像伝送シーケンスに基づいてプログレッシブ映像信号に変換し、
    前記インタレース信号が第1の基準を満たさず前記第2の基準を満たしていると検出された場合に、変換対象フィールドの各補間画素として、該変換対象フィールドの前又は後に隣接するフィールド中の該補間画素と対応する位置の画素を選択することで、当該インタレース映像信号を画素単位でプログレッシブ映像信号に変換し、
    前記インタレース信号が前記第1及び第2の基準を満たさない場合に、当該インタレース信号を動き適応或いは動き補償型の補間処理によりプログレッシブ映像信号に変換する、
    を備えた変換方法。
  6. 前記映像信号のシーンの切り替わりを検出した場合、前記画素単位で変換する際、変換対象フィールドと連続する側のフィールドから前記画素を選択する請求項記載の変換方法。
  7. 前記変換後のプログレッシブ映像信号を出力する請求項5又は6記載の変換方法。
  8. 前記インタレース信号が第1の基準を満たしているか否かを検出する際、前記入力されたインタレース映像信号から映像伝送シーケンスを検出する請求項からの何れか1項に記載の変換方法。
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