JPH07162811A - 中間フィールドまたは中間フレームの動き補償内挿方法および装置 - Google Patents

中間フィールドまたは中間フレームの動き補償内挿方法および装置

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JPH07162811A JP6243817A JP24381794A JPH07162811A JP H07162811 A JPH07162811 A JP H07162811A JP 6243817 A JP6243817 A JP 6243817A JP 24381794 A JP24381794 A JP 24381794A JP H07162811 A JPH07162811 A JP H07162811A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フォールバック処理により画質を改善する方
法および装置を提供すること。 【構成】 移動速度が予め選択された範囲を越えて存在
する場合、または動きベクトルを決定することができな
い場合、フォールバック内挿処理を実施する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、中間フィールドまたは
中間フレームの動き補償内挿方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在のヨーロッパと世界の他の地域のテ
レビ伝送の標準規格は、５０Ｈｚのディスプレイリフレ
ッシュレートで動作している。１つの完全な画像、また
はフレームは１／２５秒にて伝送されている。各フレー
ムは、２つのフィールドから成り、２つの内の１つはそ
れぞれ１／５０秒にて伝送される。各フィールドは、フ
レームの奇数番目または偶数番目の走査線から成る。Ｃ
ＲＴディスプレイをリフレッシュする過程は、フリッカ
と呼ばれる時間に伴う輝度の変化を惹起させる。５０Ｈ
ｚではまだ人間の眼はこのフリッカに敏感であり、明る
い画面および／または大きなディスプレイ上で、このフ
リッカは顕著である。このフリッカの可視性を抑圧する
１つの方法は、高い周波数でディスプレイをリフレッシ
ュすることである。このフィールドレートの増加は任意
の量であり、十分に高い周波数が選択される限り、眼の
可視性は非常に低い。本発明の実施例では、５０Ｈｚの
周波数の２倍の１００Ｈｚの周波数を用いており、比較
的簡単なハードウエアで実施できるが、一般に任意の高
い周波数も用いることができ、７５Ｈｚを使用すること
も企図されている。
【０００３】１００Ｈｚの周波数の実施例において、２
つの走査パターンが使用され、それらはＡＡＢＢおよび
ＡＢＡＢとして公知であり、ここでＡとＢの文字は、奇
数および偶数フィールドＦの位置を示す。走査の２つの
形態の構成を図１のＡと図１のＣに示す。元の入力信号
に属する走査線Ｌは’○’でマークされ、新たに形成し
なければならない新走査線は’×’でマークされる。
【０００４】図１の矢印で示されるように、新フィール
ドのデータは、元の入力信号から発生する。画像が静止
している場合、この方法はある程度許容できる画質を提
供する。
【０００５】画像が動く場合、それぞれの場合に受ける
作用は２重像の１つである。このことは、不適切な時間
位置に表示される新フィールドのデータに起因し、眼が
スクリーンを横切る動きを追跡する場合、１つの形の２
重像または別の２重像になる。この影響は図１のＢと図
１のＤに示されており、図示のレタリングは’マウステ
ィース（ｍｏｕｔｈ ｔｅｅｔｈ）’アーチファクトを
示す。
【０００６】移動対象の周囲の２重像の現象は、正しい
位置にある対象を用いて、新しい１００Ｈｚのフィール
ドを生成することにより低減されまたは除去される。こ
のことは、対象が移動している速度を測定し、ソースフ
ィールドの正しい位置（すなわち対象）からの情報を用
いる新フィールドの挿入により行われる。この技術は、
動き補償内挿と呼ばれ、本実施例においてフレーム／フ
ィールドレートのアップ変換に適用されるが、たとえば
改良したスローモーションビデオ信号の生成、または標
準変換において、同様に他の用途に用いることができ
る。
【０００７】動き予測の１つの技術は、ブロックマッチ
ングとして公知である。典型的に、画像の現在のフィー
ルドまたはフレームは、長方形のブロックに分割されて
いる。各ブロックに対し、典型的な平均自乗誤差または
平均絶対誤差等の基準により、現在のフィールドのブロ
ックと最も適合するものを見つけるために、先行するフ
ィールドまたはフレームにおいて、ブロックをオーバー
ラップして探索する。２つのブロックの相対位置から、
現在のブロックに対する移動または動きベクトルを得
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の１つの課題
は、改善されたフォールバック処理方法を提案すること
である。
【０００９】本発明の別の課題は、本発明の方法を用い
る装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの課題は、
関連する移動速度が予め選択された範囲を超えて存在す
る場合、または動きベクトルを決定することができない
場合、中間フィールドまたは中間フレームの画素値のみ
を水平方向にローパスフィルタで処理するフォールバッ
ク内挿を実行し、前記フィルタ処理を、動き補償内挿が
行われないことにより生ずる２重像のアーチファクトの
大きさに匹敵する領域にわたって実施する方法により達
成される。
【００１１】本発明の別の課題は、ビデオ入力信号を受
信する、動き補償内挿手段およびフォールバック内挿手
段と、前記入力信号から、ブロックに基づく動きベクト
ルおよび／またはベクトルの水平方向成分を計算する動
き予測手段、または伝送された入力信号のデータストリ
ームから、前記ブロックに基づく動きベクトルおよび／
またはベクトルの水平方向成分を抽出する動き情報抽出
手段と、前記動き補償内挿手段およびフォールバック内
挿手段の出力側の画素値を、前記動きベクトルまたはベ
クトルの水平方向成分に関連して選択するスイッチング
手段とを有し、前記フォールバック内挿手段において、
中間フィールドまたは中間フレームの画素値のみが水平
方向にローパスフィルタで処理され、前記フィルタ処理
は、動き補償内挿が行われないことにより生ずる２重像
のアーチファクトの大きさに匹敵する領域にわたって実
施され、前記動き予測手段または動き情報抽出手段にお
いて、予め選択された範囲を越える前記動きベクトルま
たはベクトルの水平方向成分の場合、または前記動きベ
クトルを決定することができない場合、前記フォールバ
ック内挿手段が前記スイッチング手段により選択される
装置により達成される。
【００１２】前述の動き予測原理では、シングルサイド
法またはダブルサイド法のブロックマッチングが用いら
れている。ダブルサイド法のブロックマッチングとその
利点は、出願人のヨーロッパ特許出願公開第９３４０２
１８７号公報に記載されている。
【００１３】ブロックマッチングは計算が複雑であるの
で、この技術を実時間で実行するハードウェアは、並行
処理の形態で実施される。最も共通した形態は対象とな
る動きベクトルあたり１つのブロックマッチングプロセ
ッサを有することである。シングルサイド法のブロック
マッチングのハードウェア構成を図２に示す。この構成
は、水平方向および垂直方向の±２画素または走査線ま
での速度を測かることができる。各処理素子は、並行し
て現在のブロックを±２画素または走査線により変位し
た先行するフィールドまたはフレームのブロックにマッ
チングさせる。
【００１４】全ての場合に良好な結果を得るために、ブ
ロック探索の範囲は到来信号に存在する全ての可能性の
ある動きベクトルに及ぶようにすべきである。処理素子
の数は、ハードウェア構成の複雑さに直接関連し、それ
故にコストにも関連するものであるので、チェックすべ
き対象となるベクトルの数を最小にする必要がある。
【００１５】出願人のヨーロッパ特許出願公開第９３４
０２０５９号公報に記載のように、ハードウェアのコス
トを低減する１つの方法は、画像内の可能性のある動き
ベクトルの限定範囲だけをカバーすることであり、この
範囲の一部を精度を落してカバーすることになる。
【００１６】動き補償フレーム／フィールドレートアッ
プ変換に関連する前記技術の一例を図３に示す。図３に
おいて、’●’は、２次元の速度空間Ｖy ／Ｖh におけ
る動きベクトルプロセッサの処理位置である。動き予測
は（高精度の領域ＡＨＰ内で）、小さなまたはゆっくり
した動きに対した良好な精度で実行され、物体の速度が
増加するにつれて、予測精度は（低精度の領域ＡＬＰ内
で）悪化する。結果的に、制限速度（補償されない領域
ＵＣＲ）があり、この制限速度を超えての動き予測は実
行されず、したがってそこでの補償は不可能であり、代
わりにフォールバック処理が必要になる。本発明は、こ
の補償されない領域に関する。さらに、本発明は、図１
のＡと図１のＢに示す両方の走査形態に適用することが
できる。
【００１７】前述のように、経済要因が、到来テレビ信
号内に含まれる物体の全ての生じる可能性のある速度に
対して適用可能な動き補償アップ変換システムの実施を
制限する。フォールバック処理は、物体、またはシーン
を横切るパンの速度が、動き予測システムによりサポー
トされる最大速度を超える場合を処理する。図４は、図
３に示す速度範囲を通して物体を加速したとき、典型的
なアップ変換処理の後で観測した場合のエッジにおける
効果を示す。物体は静止状態（零速度ＺＶ、図４のａ）
からスタートする。物体が加速されるとき、低精度測定
領域に達するまで（低精度領域ＡＬＰ内での不完全画素
速度ＮＩＰＶＬ）、動き誤差は十分に補償され（高精度
領域ＡＨＰ内での完全画素速度ＩＰＶＨおよび不完全画
素速度ＮＩＰＶＨ）、そのことは、人間の視覚系が比較
的高速で移動する物体に関するそのような小さな欠陥に
感じないので、許容することができるものと考えること
ができる。許容できないことは、エッジ動き補償速度領
域を超えるとき（サポートする領域ＡＨＰおよびＡＬＰ
外の速度ＶＯＳＲ）の突然の変化である。画像は図４の
ｂ、図４のｃ、または図４のｄの外形から図４のｅの外
形に突然変化する。
【００１８】ひるがえって図１のＡおよび図１のＣを参
照すると、このことは、用いられているアップ変換の形
態に依存する’マウスティース’を有すると否とに関わ
らず、画像の部分において、高画質の単一移動画像から
低画質の２重像への突然の変化を惹引することが理解で
きる。非常に大きな速度で移動し、正確に補償すべき画
像の、作用を受けた外形を改善することが本発明のフォ
ールバック処理の課題である。
【００１９】図１から、誤った時間位置にある画像は、
新フィールド（’×’でマークされた）の画像であるこ
とがわかる。ＡＡＢＢ形態の走査の図１のＡの場合を考
察すると（ＡＢＡＢも同様である）、完全な画像は元の
フィールドの正しい時間位置に既に存在している。
【００２０】動き補償処理が不可能な場合、新フィール
ドは、元のフィールドを繰り返す等の補償されていない
方法、または順次の走査画像を発生し、１０ｍｓの差で
交代する走査線を遅延させることにより生成される。作
用を受けた２重像の外形は、新フィールドを水平方向に
ローパスフィルタで良く処理することにより大きく改善
される。フィルタ処理は、２重像の大きさに匹敵する領
域にわたって実施されなければならない。
【００２１】このフィルタ処理の作用は、内挿された新
フィールドから（本来なら）重要な全ての細部を除去す
ることである。フィルタ処理は、誤った時間位置の情報
を有する遅延されたフィールドを不鮮明にする。１００
Ｈｚのビデオ信号の第２番目毎のフィールドのぼけは、
人間の視覚系が、高速で移動する物体に関するそれに感
じないので、許容することができる。細部は、正しい時
間位置にある情報を有するフィールド内にだけ存在する
ので、２重像の作用を受ける強さは著しく低減され、作
用は受けても非常に改善された画質になる。本実施例に
おいて、動きベクトルを決定することができない場合、
つまり通常は速度が補償されない領域ＵＣＲにある場
合、フォールバック処理は新フィールドに適用される。
【００２２】原理的に、本発明の方法は、画素のブロッ
ク動きベクトルを用いるビデオ入力信号の中間フィール
ドまたは中間フレームの動き補償内挿に適しており、関
連する移動速度が予め選択された範囲を越えて存在する
場合、または前記動きベクトルを決定することができな
い場合、中間フィールドまたは中間フレームの画素値の
みを水平方向にローパスフィルタで処理するフォールバ
ック内挿を実行し、前記フィルタ処理を、動き補償内挿
が行われないことにより惹起される２重像のアーチファ
クトの大きさに匹敵する領域にわたって実施する。
【００２３】本発明の方法の別の実施例は、各実施態様
から明らかである。
【００２４】原理的に、本発明の画素のブロック動きベ
クトルを用いるビデオ到来信号の中間フィールドまたは
中間フレームの動き補償内挿装置は、前記ビデオ入力信
号を受信する動き補償内挿手段およびフォールバック内
挿手段と、前記入力信号から、前記ブロックに基づく動
きベクトルおよび／またはベクトルの水平方向成分を計
算する動き予測手段、または伝送された入力信号のデー
タストリームから、前記ブロックに基づく動きベクトル
および／またはベクトルの水平方向成分を抽出する動き
情報抽出手段と、前記動き補償内挿手段およびフォール
バック内挿手段の出力側の画素値を、前記動きベクトル
またはベクトルの水平方向成分に関連して選択するスイ
ッチング手段とを有し、前記フォールバック内挿手段に
おいて、中間フィールドまたは中間フレームの画素値の
みが水平方向にローパスフィルタで処理され、前記フィ
ルタ処理は、動き補償内挿が行われないことにより生ず
る２重像のアーチファクトの大きさに匹敵する領域にわ
たって実施され、前記動き予測手段または動き情報抽出
手段において、予め選択された範囲を越える前記動きベ
クトルまたはベクトルの水平方向成分の場合、または前
記動きベクトルを決定することができない場合、前記フ
ォールバック内挿手段が前記スイッチング手段により選
択される。
【００２５】本発明の装置の別の実施例は、各実施態様
から明らかである。
【００２６】
【実施例】本発明の実施例を添付図面を参照して説明す
る。
【００２７】図２は、完全な精度を有する水平および垂
直にフィールドあたり±２画素の範囲のシングルサイド
のブロックマッチングの動き予測器の実施例が示されて
いる。このアーキテクチャは、対象となる動きベクトル
あたり１つの処理素子ＰＥを基本としている。各処理素
子ＰＥは、画素間のその２つの入力側に到達する誤差
（該誤差はそれぞれ対象とするブロックの位置とベクト
ルに関連する一群を形成する）を記憶し、すなわち各ブ
ロックに対する全誤差を生成するための部分的な誤差結
果を記憶している。図に示されていないが処理素子は、
各ブロックに対して最小誤差が生ずるように相互接続さ
れている。処理素子は最小絶対値または最小自乗誤差を
計算することができる。
【００２８】全ての処理素子ＰＥは、現在のブロックに
対応する共通の入力側ＩＮを有している。探索窓内の画
素間の相対的な変位は、入力側ＩＮに接続されたフィー
ルド遅延素子ＦＤに後続するライン遅延素子ＬＤおよび
サンプル遅延ＳＤのネットワークにより行われる。
【００２９】図５のフォールバック処理用のローパスフ
ィルタは、一連の水平方向の１サンプル遅延素子Ｔを介
して、入力信号（すなわち、図１の走査線における’
×’画素）を通過させる。各遅延素子出力の画素値と入
力信号ＩＮの画素値とは、乗算器×でフィルタ係数１／
１６、２／１６、３／１６、４／１６、３／１６、２／
１６、１／１６と乗算される。乗算器の出力側は加算器
＋に接続され、中間フィールドのために最終出力画素値
ＯＵＴを形成する。
【００３０】図６において、５０／６０Ｈｚの入力信号
ＩＮは、動き補償内挿回路ＭＣＩまたはフォールバック
内挿回路ＦＢＩと、スイッチＳＷとを介して、１００／
１２０Ｈｚ出力側に通過する。回路ＭＥは動き予測器に
することができ、入力信号ＩＮから関連した動きベクト
ルＭＶを計算し、動き予測をすることのできない激しい
動画領域を検出した場合、スイッチＳＷを制御する。そ
の情報を動き予測器が送信機内に配設されているとか、
図６の回路がＴＶ受信機等のレシーバの一部であれば、
送信することができる。したがって、回路ＭＥは、送信
された入力信号のデータストリームから、動きベクトル
ＭＶと、動かないと予測された画像領域に関する情報と
を抽出することができる。動き情報は、中間フィールド
の動き補償内挿を実行するために、内挿回路ＭＣＩに用
いられる。また、ＡＬＰ領域の外側境界線で、スイッチ
ＳＷはＭＣＩ／ＦＢＩの切り替えを滑らかにするソフト
スイッチとして動作する。回路ＭＥは図２による回路を
有することができる。内挿回路ＦＢＩは、図５に示すフ
ィルタを有することができる。
【００３１】移動する一様のエッジの場合、動きベクト
ルはエッジに対して垂直方向の場合のみ有効である。本
実施例において、フォールバック処理は、（コスト上の
理由で）水平方向のフィルタ処理に限定される。したが
って、速度の水平方向成分だけが有効でない場合（すな
わちエッジに関して、単に画像の垂直方向にエッジが移
動する場合）、ある種の構成ではフォールバックモード
の適用が制限される。
【００３２】出願人の関連するヨーロッパ特許出願第９
３４０２５０６号明細書に記載のように、信頼の基準と
してのベクトル調整の中間の形を介して、フォールバッ
クモード処理の適用を制御することができる。
【００３３】本発明は、標準変換、ビットレート低減、
デジタルＨＤＴＶ、デジタルＶＣＲ、デジタルビデオデ
ィスクプレイヤー、およびＭＰＥＧ１装置またはＭＰＥ
Ｇ２装置（ＩＥＣ／ＩＳＯ標準規格）にも用いることが
できる。
【００３４】
【発明の効果】本発明により、フォールバック処理によ
り画質を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アップ変換したＡＡＢＢ走査とＡＢＡＢ走査、
およびそれにより惹起されるアーチファクトを示す図で
ある。
【図２】シングルサイド法のブロックマッチングのため
の典型的な実施例のブロック図である。
【図３】動きベクトルプロセッサの低減される処理範囲
の一例を示す図である。
【図４】図３の速度空間を通して水平方向に加速される
移動対象の外形図である。
【図５】フォールバック処理用のローパスフィルタのブ
ロック図である。。
【図６】本発明の装置の簡単なブロック図である。
【符号の説明】
ＦＤ フィールド遅延素子 ＬＤ ライン遅延素子 ＳＤ サンプル遅延素子 ＰＥ 処理素子 ＭＥ 動き予測回路 ＭＣＩ 動き補償内挿回路 ＦＢＩ フォールバック内挿回路
フロントページの続き (72)発明者 ミシェル ケルドランヴァ フランス国 ビショフスハイム リュ ド ラ フォンテーヌ 30 (72)発明者 ナディーヌ ボレンダー フランス国 ストラスブール リュ ド ヴェルデュン ３

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 画素のブロック動きベクトルを用いるビ
    デオ入力信号の中間フィールドまたはフレーム（×）の
    動き補償内挿（ＭＣＩ）のための方法において、関連す
    る移動速度（Ｖy ，Ｖh ）が予め選択された範囲（ＡＨ
    Ｐ，ＡＬＰ）を越えて存在する場合、または前記動きベ
    クトル（ＭＶ）を決定することができない場合、中間フ
    ィールドまたは中間フレームの画素値（×）のみを水平
    方向にローパスフィルタ（Ｔ，×，＋）で処理するフォ
    ールバック内挿（ＦＢＩ）を実施し、前記フィルタ処理
    を、動き補償内挿が行われないことにより生ずる２重像
    のアーチファクト（図１のＢ，図１のＤ）の大きさに匹
    敵する領域にわたって実施することを特徴とする中間フ
    ィールドまたは中間フレームの動き補償内挿方法。
  2. 【請求項２】 前記フォールバック内挿（ＦＢＩ）を、
    移動速度の水平方向成分（Ｖh ）が前記所定の範囲を超
    える場合だけ実施することを特徴とする請求項１記載の
    方法。
  3. 【請求項３】 前記フォールバック内挿（ＦＢＩ）を、
    前記動きベクトル（ＭＶ）の信頼度に関連して実施する
    ことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
  4. 【請求項４】 ソフトスイッチング（ＳＷ）を、前記動
    き補償内挿（ＭＣＩ）と前記フォールバック内挿（ＦＢ
    Ｉ）との間で実施することを特徴とする請求項１から３
    までのいずれか１項記載の方法。
  5. 【請求項５】 画素のブロック動きベクトルを用いるビ
    デオ入力信号の中間フィールドまたはフレーム（×）の
    動き補償内挿（ＭＣＩ）装置において、前記ビデオ入力
    信号（ＩＮ）を受信する動き補償内挿手段（ＭＣＩ）お
    よびフォールバック内挿手段（ＦＢＩ）と、 前記入力信号（ＩＮ）から、前記ブロックに基づく動き
    ベクトル（ＭＶ）および／またはベクトルの水平方向成
    分（Ｖh ）を計算する動き予測手段（ＭＥ）、または伝
    送された入力信号のデータストリームから、前記ブロッ
    クに基づく動きベクトル（ＭＶ）および／またはベクト
    ルの水平方向成分（Ｖh ）を抽出する動き情報抽出手段
    （ＭＥ）と、 前記動き補償内挿手段（ＭＣＩ）およびフォールバック
    内挿手段（ＦＢＩ）の出力側の画素値を、前記動きベク
    トル（ＭＶ）またはベクトルの水平方向成分（Ｖh ）に
    関連し選択するスイッチング手段（ＳＷ）とを有し、 前記フォールバック内挿手段において、中間フィールド
    または中間フレーム（×）の画素値のみが水平方向にロ
    ーパスフィルタ（Ｔ，×，＋）で処理され、前記フィル
    タ処理は、動き補償内挿が行われないことにより生ずる
    ２重像のアーチファクト（図１のＢ、図１のＤ）の大き
    さに匹敵する領域にわたって実施され、 前記動き予測手段または動き情報抽出手段（ＭＥ）にお
    いて、予め選択された範囲（ＡＨＰ，ＡＬＰ）を越える
    前記動きベクトルまたはベクトルの水平方向成分の場
    合、または前記動きベクトルを決定することができない
    場合、前記フォールバック内挿手段（ＦＢＩ）が前記ス
    イッチング手段（ＳＷ）により選択されることを特徴と
    する中間フィールドまたは中間フレームの動き補償内挿
    装置。
  6. 【請求項６】 前記スイッチング手段（ＳＷ）はソフト
    スイッチング手段であることを特徴とする請求項５記載
    の装置。
  7. 【請求項７】 前記装置は、デジタルＴＶ、ＨＤＴＶ受
    信機、デジタルＶＣＲ、またはデジタルビデオディスク
    プレイヤーの一部であることを特徴とする請求項５また
    は６記載の装置。
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