JPWO2005101819A1 - 表示装置 - Google Patents

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結佳 藤田
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利至 高橋
堀 淳志
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晃一 平松
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Abstract

複数のモノメディアデータと各モノメディアデータのフレームの提示スタイルを記述した提示スタイルデータを入力し、各モノメディアデータを合成するためのスケーリング/合成制御情報111を生成し、各モノメディアデータを合成して合成映像フレーム103を生成する映像提示手段10と、スケーリング/合成制御情報111に基づき、合成映像フレーム103における所定のモノメディアデータの補正対象領域を求め、この補正対象領域におけるフレーム間差分を求めて補正データを生成し、生成した補正データにより補正対象領域を高画質化処理して表示用映像フレーム104を生成する高画質化手段20と、表示用映像フレーム104を表示する映像表示手段30とを備えた表示装置。

Description

この発明は動画、文字/図形、静止画等のモノメディアを合成した合成画像を表示する表示装置に関するものである。
動画、文字/図形、静止画等のモノメディアを合成した合成画像を表示する従来の表示装置では、例えば特開2001−175239号公報に示すように、眼球疲労等の低減のため、非注目ウィンドウの輝度やフレームレートを下げたり、ウィンドウサイズを小さくする等、非注目ウィンドウの表示属性を変えて、視聴者に見やすい合成映像表示を提供している。
従来の表示装置は以上のように構成されているので、輝度やフレームレートを下げたり、ウィンドウサイズを小さくするといった非注目ウィンドウの表示属性を変えているために、画面全体に対してウィンドウ提示指示を行ったコンテンツの制作者やパソコンのユーザの意図に従わない低画質な表示を行ってしまうという課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、フレーム間差分のある領域を注目ウィンドウとして、該注目ウィンドウに対して高画質化処理を実施することにより、画面全体に対してウィンドウ提示指示を行った人の意図に従った高画質な表示を実現する表示装置を得ることを目的とする。
この発明に係る表示装置は、複数のモノメディアデータと上記各モノメディアデータのフレームの提示スタイルを記述した提示スタイルデータを入力し、上記各モノメディアデータを合成するためのスケーリング/合成制御情報を生成し、上記各モノメディアデータを合成して合成映像フレームを生成する映像提示手段と、上記スケーリング/合成制御情報に基づき、上記合成映像フレームにおける所定のモノメディアデータの補正対象領域を求め、この補正対象領域におけるフレーム間差分を求めて補正データを生成し、生成した補正データにより上記補正対象領域を高画質化処理して表示用映像フレームを生成する高画質化手段と、生成された上記表示用映像フレームを表示する映像表示手段とを備えたものである。
この発明により、画面全体に対してウィンドウ提示指示を行った人の意図に従った高画質な表示を実現することができるという効果が得られる。
第1図はこの発明の実施の形態1による表示装置の構成を示すブロック図である。
第2図はこの発明の実施の形態1による表示装置の映像提示手段の内部構成を示すブロック図である。
第3図はこの発明の実施の形態1による表示装置の高画質化手段の内部構成を示すブロック図である。
第4図はこの発明の実施の形態1による表示装置の映像提示手段により合成された合成映像フレームの例を示す図である。
第5図はこの発明の実施の形態1による表示装置の映像提示手段から出力されたフレームの例を示す図である。
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態1.
第1図はこの発明の実施の形態1による表示装置の構成を示すブロック図である。この表示装置1は、映像提示手段10、高画質化手段20及び映像表示手段30を備えている。
第1図において、映像提示手段10はデジタル放送サービスセンタからのビデオデータ101とデータ放送サービスデータ102を入力することにより、動画データ、文字/図形データ、静止画データ等の複数のモノメディアデータと各モノメディアデータのフレームの提示スタイルを記述した提示スタイルデータを入力し、各モノメディアデータを合成するためのスケーリング/合成制御情報111を生成し、各モノメディアデータを合成して合成映像フレーム103を生成する。高画質化手段20はスケーリング/合成制御情報111に基づき、合成映像フレーム103における所定のモノメディアデータの補正対象領域を求め、この補正対象領域におけるフレーム間差分を求めて補正データを生成し、生成した補正データにより補正対象領域を高画質化処理して表示用映像フレーム104を生成する。映像表示手段30は高画質化手段20からの表示用映像フレーム104を映像表示パネル等により表示する。
第2図は映像提示手段10の内部構成を示すブロック図である。この映像提示手段10は、データ放送ブラウザ11、動画プレーンバッファ14、文字/図形プレーンバッファ15、静止画プレーンバッファ16及びスケーリング/合成手段17を備えている。また、データ放送ブラウザ11はグラフィックス再生手段12及びスタイル解析手段13を備えている。
第2図において、データ放送ブラウザ11は入力されるデータ放送サービスデータ102に含まれている文字/図形データ、静止画データ等のモノメディアとフレームの提示スタイルを記述した提示スタイルデータを分離し、分離したモノメディアを再生すると共に、分離した提示スタイルデータを解析して、動画データ、文字/図形データ、静止画データ等のモノメディアデータそれぞれについてのスケーリング/合成方法を示すスケーリング/合成制御情報111を生成する。グラフィックス再生手段12は、データ放送ブラウザ11に内蔵され、データ放送サービスデータ102に含まれている文字/図形データ、静止画データ等のモノメディアデータを再生する。スタイル解析手段13は、データ放送ブラウザ11に内蔵され、データ放送サービスデータ102に含まれているフレームの提示スタイルを記述した提示スタイルデータを解析して、動画データ、文字/図形データ、静止画データ等のモノメディアデータそれぞれについてのスケーリング/合成方法を示すスケーリング/合成制御情報111を生成する。動画プレーンバッファ14は入力される動画データであるビデオデータ101をスケーリング/合成手段17がスケーリング/合成処理するまで格納する。文字/図形プレーンバッファ15はグラフィックス再生手段12から出力される文字/図形データをスケーリング/合成手段17がスケーリング/合成処理するまで格納する。静止画プレーンバッファ16はグラフィックス再生手段12から出力される静止画データをスケーリング/合成手段17がスケーリング/合成処理するまで格納する。スケーリング/合成手段17は、スタイル解析手段13からのスケーリング/合成制御情報111に基づいて、動画プレーンバッファ14、文字/図形プレーンバッファ15、静止画プレーンバッファ16それぞれに格納されている動画データ、文字/図形データ、静止画データをスケーリングして合成し合成映像フレーム103を生成する。
第3図は高画質化手段20の内部構成を示すブロック図である。この高画質化手段20は、補正領域管理手段21、符号化手段22、遅延用フレームバッファ23、前フレーム復号手段24、現フレーム復号手段25、補正データ生成手段26及び映像補正手段27を備えている。
第3図において、補正領域管理手段21は、映像提示手段10からの各モノメディア毎のスケーリング/合成制御情報111を入力し、合成映像フレーム103のうちの所定のモノメディアデータの補正対象領域を求めると共に、この補正対象領域における必要最小限の圧縮率を求めて補正対象領域/圧縮率情報112を生成する。符号化手段22は合成映像フレーム103を入力し、補正領域管理手段21からの補正対象領域/圧縮率情報112により指示された補正対象領域を指示された圧縮率で符号化する。遅延用フレームバッファ23は符号化手段22からの符号化データを格納して1フレーム分遅延させる。なお、遅延用フレームバッファ23のメモリ容量は合成映像フレーム103の1フレーム分以下であり、例えば合成映像フレーム103の1/4フレーム分の容量しか備えていないものとする。これは合成映像フレーム103の1フレーム分のデータ量が非常に大きく、1フレーム分を格納しようとすると膨大なメモリ容量を必要とするためである。前フレーム復号手段24は補正領域管理手段21からの補正対象領域/圧縮率情報112により指示された圧縮率で遅延用フレームバッファ23に格納されている1フレーム分遅延した符号化データを復号する。現フレーム復号手段25は補正領域管理手段21からの補正対象領域/圧縮率情報112により指示された圧縮率で符号化手段22からの符号化データを復号する。補正データ生成手段26は補正領域管理手段21からの補正対象領域/圧縮率情報112により指示された補正対象領域について、前フレーム復号手段24からの復号データと現フレーム復号手段25からの復号データを比較してフレーム間差分を求め、求めたフレーム間差分に対応した補正データを生成する。映像補正手段27は、補正領域管理手段21からの補正対象領域/圧縮率情報112により指示された合成映像フレーム103における補正対象領域を、補正データ生成手段26からの補正データにより補正して高画質化処理を行い表示用映像フレーム104を生成して映像表示手段30に出力する。ここで、前フレーム復号手段24と現フレーム復号手段25は同等の処理機能が実装されている。
次に動作について説明する。
まず映像提示手段10の動作について説明する。
デジタル放送サービスセンタから送信された1フレーム分のビデオデータ101は映像提示手段10の動画プレーンバッファ14に格納される。また、映像提示手段10のデータ放送ブラウザ11は、デジタル放送サービスセンタから送信されたデータ放送サービスデータ102を入力し、文字/図形データ及び静止画データ等のモノメディアデータとフレームの提示スタイルを記述した提示スタイルデータを分離する。ここで、提示スタイルデータには、各モノメディアデータをフレームに提示するためのスケール情報、配置情報、文字色や書体等のテキスト情報、静止画の重畳情報等がテキストで記述されている。
グラフィックス再生手段12は分離された文字/図形データ及び静止画データのモノメディアデータを再生して、それぞれ文字/図形プレーンバッファ15及び静止画プレーンバッファ16に格納する。スタイル解析手段13はデータ放送サービスデータ102内の提示スタイルデータを解析して、動画データ、文字/図形データ、静止画データ等の各モノメディアについてのスケーリング/合成方法を示すモノメディアデータ毎のスケーリング/合成制御情報111を生成する。スケーリング/合成制御情報111には、各モノメディアデータを提示するためのスケール情報、配置情報、合成情報等が表示装置1のデータ構造で記述されている。
スケーリング/合成手段17は、スタイル解析手段13からのスケーリング/合成制御情報111に基づき、動画プレーンバッファ14、文字/図形プレーンバッファ15及び静止画プレーンバッファ16それぞれに格納されている動画データ、文字/図形データ及び静止画データをスケーリングして合成し合成映像フレーム103を生成する。
第4図は映像提示手段10のスケーリング/合成手段17により合成された合成映像フレーム103の例を示す図である。
映像提示手段10は以上の処理を入力されるビデオデータ101のフレーム毎に繰り返し実施して合成映像フレーム103を生成する。
次に高画質化手段20の動作について説明する。
補正領域管理手段21では、高画質化手段20に入力される合成映像フレーム103のうち、どのモノメディアデータの領域を補正対象とするかについて、あらかじめ設定しているものとする。例えば、全フレーム間にフレーム間差分があり得るモノメディアデータである動画データ等の領域を補正対象として設定しているものとする。そして、補正領域管理手段21は、映像提示手段10からモノメディアデータ毎のスケーリング/合成制御情報111を入力し、補正対象として設定しているモノメディアデータのスケーリング/合成制御情報111が入力された場合に、設定している補正対象の補正対象領域を求めると共に、求めた補正対象領域と遅延用フレームバッファ23のメモリ容量から必要となる最小限の圧縮率を算出し、補正対象領域/圧縮率情報112を生成して、符号化手段22、前フレーム復号手段24、現フレーム復号手段25、補正データ生成手段26及び映像補正手段27に通知する。
ここで、圧縮率の算出について、遅延用フレームバッファ23のメモリ容量が合成映像フレーム103の1フレーム分の1/4の容量を有する場合を例にとり具体的に説明する。この場合、補正対象領域が1フレーム全部であれば、それに対する圧縮率は1/4となり、例えば縦2画素×横2画素(以下2×2画素等と記載する)の領域を1×1画素分の容量に圧縮符号化することとなる。また、補正対象領域が1フレーム分の1/4の領域であれば、これに対する圧縮率は1となり、つまり非圧縮として扱うことが可能となる。
次に、映像提示手段10からの先頭フレームである第1の合成映像フレーム103が入力された場合について説明する。
高画質化手段20の符号化手段22は、映像提示手段10からの第1の合成映像フレーム103を入力し、例えば8×8ビット毎に切り出して、補正領域管理手段21からの補正対象領域/圧縮率情報112により指示された補正対象領域を指示された圧縮率で固定長符号化を行い、第1の符号化データを遅延用フレームバッファ23に格納する。符号化手段22は、例えば8×8ビット毎の固定長符号化を繰り返し実行し、第1の合成映像フレーム103の1フレーム分の補正対象領域における第1の符号化データを遅延用フレームバッファ23に格納する。
また、映像提示手段10からの第1の合成映像フレーム103は映像補正手段27にも入力される。このとき、まだ補正データ生成手段26にて補正データを生成していないため、映像補正手段27は入力した第1の合成映像フレーム103を、そのまま表示用映像フレーム104として映像表示手段30に出力し、映像表示手段30は補正されていない表示用映像フレーム104を表示する。
次に、映像提示手段10からの2枚目のフレームである第2の合成画像フレームが入力された場合について説明する。
まず、前フレーム復号手段24は、遅延用フレームバッファ23に格納されている例えば第1の符号化データを取り出し、補正領域管理手段21からの補正対象領域/圧縮率情報112により指示された圧縮率で固定長復号して8×8ビットの第1の復号データを補正データ生成手段26に出力する。
これと同時に、符号化手段22は、映像提示手段10からの2枚目のフレームである第2の合成映像フレーム103を入力し、例えば8×8ビット毎に切り出して、補正領域管理手段21からの補正対象領域/圧縮率情報112により指示された補正対象領域を指示された圧縮率で固定長符号化を行い、第2の符号化データを遅延用フレームバッファ23の空き領域に格納すると共に、第2の符号化データを現フレーム復号手段25に出力する。
現フレーム復号手段25は例えば第2の符号化データを、補正領域管理手段21からの補正対象領域/圧縮率情報112により指示された圧縮率で固定長復号して8×8ビットの第2の復号データを補正データ生成手段26に出力する。
補正データ生成手段26は、前フレーム復号手段24から出力された例えば8×8ビットの第1の復号データと、現フレーム復号手段25から出力された例えば8×8ビットの第2の復号データを比較してフレーム間差分を求め、求めたフレーム間差分から最適な補正データを生成する。このとき、補正データ生成手段26は、例えば階調に特化して補正データを生成するよう構成した場合には、求めたフレーム間差分の階調値が変化すると、補正対象領域を高画質化するために、求めたフレーム間差分に対応して対象の画素の階調値を最適化するための補正データを生成する。このように、補正データ生成手段26は、補正対象領域のフレーム間差分から得られる階調や輝度等の表示属性の値に関する補正データを生成する。
遅延用フレームバッファ23に格納されている第1の符号化データに対する前フレーム復号手段24による復号処理、符号化手段22より符号化された第2の符号化データに対する現フレーム復号手段25による復号処理、及び8×8ビット毎の補正データ生成手段26による補正データ生成処理が繰り返し実行され、補正データ生成手段26は1フレーム分の補正データを生成して映像補正手段27に出力する。
映像補正手段27は、補正領域管理手段21からの補正対象領域/圧縮率情報112により指示された第2の合成画像フレームにおける補正対象領域を、補正データ生成手段26からの補正データで補正して高画質化処理を行い表示用映像フレーム104を生成して映像表示手段30に出力する。
最後に、映像表示手段30が高画質化手段20から出力される補正済みの表示用映像フレーム104を表示することにより、高画質な映像表示を実現することができる。
ここで、フレーム間差分のあり得るモノメディアデータのみを補正対象として扱う理由について説明する。
デジタル放送のデータ放送サービスでは、例えば第4図に示すように動画領域、静止画領域、文字/図形領域等をデジタル情報として放送、受信、再生され、データ放送ブラウザ11を含む映像提示手段10により1つの画面に配置し合成して、放送サービスをより良いものにしている。つまり、デジタル放送では、アナログ放送のように放送局でフレームを合成して放送するのではなく、デジタル放送サービスセンタから個別に放送されたモノメディアデータを受信側で個別にデコードして、スケーリング/合成して1つの画面に構成している。
このため、データ放送ブラウザ11を含む映像提示手段10が映像表示手段30と一体化している等、映像提示から映像表示までをデジタル化された機器の場合、文字/図形データや静止画データのようにフレーム間差分のないモノメディアデータの領域については、画面上の1ピクセル分の誤差もない不動のものとして取扱い可能である。よって、例えば動画データのように、フレーム間差分のあり得るモノメディアデータのみを補正対象として扱うことができる。
なお、この例では、補正領域管理手段21に動画データを補正対象として設定しているが、他のモノメディアデータ、例えば文字/図形データであっても、アニメーション等のようにフレーム間差分が頻繁にあり得る場合には、文字/図形データを補正対象として設定してもよい。
また、上記の例では、デジタル放送のデータ放送サービスのように、コンテンツ内に提示スタイルデータが含まれているが、パソコン等のユーザの指示によって、フレームの提示スタイルが決定される場合には、その提示スタイルデータをこの表示装置1又はパソコンの中で生成し、スタイル解析手段13に与えるようにしてもよい。
次にフレームの提示スタイルが変更された場合について説明する。
提示スタイルの変更には、デジタル放送サービスセンタから送信された提示スタイルデータに変更があり、データ放送ブラウザ11のスタイル解析手段13がスケーリング/合成制御情報111を変更する場合や、ユーザがパソコン操作等によりスタイル解析手段13に指示を与えてスケーリング/合成制御情報111を変更する場合がある。
映像提示手段10のスタイル解析手段13は、変更された提示スタイルデータを取得したときに、この提示スタイルデータを解析して、モノメディアデータ毎の変更されたスケーリング/合成制御情報111を生成する。また、高画質化手段20の補正領域管理手段21は、変更されたスケーリング/合成制御情報111を入力して、変更された補正対象領域/圧縮率情報112を生成し、高画質化手段20が上記と同様に合成映像フレーム103に対して高画質化処理を実施することにより、提示スタイルの変更時に対応した高画質化処理を実施可能となる。
また、フレームの提示スタイルの変更には、例えば第4図に示すようなデータ放送表示がONになっているフレームから、ユーザがパソコン操作等によりデータ放送ブラウザ11のスタイル解析手段13に指示を与えてスケーリング/合成制御情報111を変更することにより全画面動画表示のフレームに遷移する場合がある。
第5図は映像提示手段10のスケーリング合成手段17から出力されたフレームの例を示す図であり、データ放送表示OFF/全画面動画表示のフレームになっている。このように表示が大幅に変更される場合には、上記の高画質化処理の考え方に従えば、全画面に対して高画質化処理を実施する必要があるが、人間の視覚では大きな変更に気をとられてしまい多少の高画質化等を認識することはできない。
そこで、補正領域管理手段21が、変更されたスケーリング/合成制御情報111を入力したときに、補正対象領域/圧縮率情報112を生成し直し、前フレームに対する変更前の補正対象領域/圧縮率情報112と、新規生成した現フレームに対する変更後の補正対象領域/圧縮率情報112とを比較して、大幅な変更があった際に、高画質化手段20内の各構成要素に対して、新たな補正対象領域/圧縮率情報112を出力する。そして、補正データ生成回路26は、変更前の補正対象領域/圧縮率情報112と変更後の補正対象領域/圧縮率情報112により、フレームの提示スタイルが大幅に変更されていることを検知した場合には、変更後の補正対象領域/圧縮率情報112に対応したフレームに対しては、前フレームとのフレーム差分検出処理及び補正データの生成処理を行わないようにする。
以上の例では、補正データ生成手段26がフレーム差分検出処理及び補正データ生成処理を行わないものを示したが、フレームの提示スタイルに大きな変更があった場合に、高画質化処理を実施しない構成であればどのような構成でもよい。例えば、表示開始等の前フレームがないような場合には、遅延用フレームバッファ23に格納される符号化データは使用できないため、先頭の入力フレームであるという信号を用意する場合があるが、この信号を利用して、スケーリング/合成制御情報111の変更を通知するようなものでもよい。
以上のように、この実施の形態1によれば、映像提示手段10が、複数のモノメディアデータと各モノメディアデータのフレームの提示スタイルを記述した提示スタイルデータを入力し、各モノメディアデータを合成するためのスケーリング/合成制御情報111を生成し、各モノメディアデータを合成して合成映像フレームを生成し、高画質化手段20がスケーリング/合成制御情報111に基づき、合成映像フレーム103における所定のモノメディアデータの補正対象領域を求め、この補正対象領域におけるフレーム間差分を求めて補正データを生成し、生成した補正データにより補正対象領域を高画質化処理して表示用映像フレーム104を生成することにより、画面全体に対してウィンドウ提示指示を行った人の意図に従った高画質な表示を実現することができるという効果が得られる。
また、この実施の形態1によれば、高画質化手段20がフレーム間差分のある補正対象領域だけを符号化/復号処理すればよく、処理を高速かできると共に、補正対象領域の大きさに対応して、高画質化手段20内の遅延用フレームバッファ23のメモリ容量を変更せずに圧縮率を下げることができ、これによって符号化/復号による画質劣化を減らすことができ、映像表示手段30において、より高画質な映像表示を行うことができるという効果が得られる。
さらに、この実施の形態1によれば、提示スタイルの変更時に、映像提示手段10のスタイル解析手段13が、変更されたスケーリング/合成制御情報111を生成し、高画質化手段20の補正領域管理手段21が変更された補正対象領域/圧縮率情報112を生成して、高画質化手段20が高画質化処理を実施することにより、提示スタイルの変更時にも、画面全体に対してウィンドウ提示指示を行った人の意図に従った高画質な表示を実現することができるという効果が得られる。
さらに、この実施の形態1によれば、提示スタイルの大幅な変更時には、高画質化手段20が視覚的に効果の少ない高画質化処理を実施しないことにより、表示装置1の全体の処理を効率化できるという効果が得られる。
以上のように、この発明に係る表示装置は、フレーム間差分のある補正対象領域を補正して高画質化処理を行うことにより、画面全体に対してウィンドウ提示指示を行った人の意図に従った高画質な表示を実現するのに適している。

Claims (5)

  1. 複数のモノメディアデータと上記各モノメディアデータのフレームの提示スタイルを記述した提示スタイルデータを入力し、上記各モノメディアデータを合成するためのスケーリング/合成制御情報を生成し、上記各モノメディアデータを合成して合成映像フレームを生成する映像提示手段と、
    上記スケーリング/合成制御情報に基づき、上記合成映像フレームにおける所定のモノメディアデータの補正対象領域を求め、この補正対象領域におけるフレーム間差分を求めて補正データを生成し、生成した補正データにより上記補正対象領域を高画質化処理して表示用映像フレームを生成する高画質化手段と、
    生成された上記表示用映像フレームを表示する映像表示手段とを備えた表示装置。
  2. 高画質化手段は補正対象領域における表示属性の値を補正することにより高画質化処理を行うことを特徴とする請求の範囲第1項記載の表示装置。
  3. 高画質化手段は、
    スケーリング/合成制御情報に基づき、合成映像フレームにおける所定のモノメディアデータの補正対象領域とこの補正対象領域における圧縮率を求める補正領域管理手段と、
    上記合成映像フレームにおける上記補正対象領域を上記圧縮率で符号化する符号化手段と、
    上記符号化手段からの符号化データを格納して1フレーム分遅延させる遅延用フレームバッファと、
    上記遅延用フレームバッファに格納されている1フレーム分遅延した符号化データを上記圧縮率で復号する前フレーム復号手段と、
    上記符号化手段からの符号化データを上記圧縮率で復号する現フレーム復号手段と、
    上記前フレーム復号手段と上記現フレーム復号手段からの上記補正対象領域における復号データを比較してフレーム間差分を求め、求めたフレーム間差分に対応した補正データを生成する補正データ生成手段と、
    上記合成映像フレームにおける上記補正対象領域を上記補正データで補正して高画質化処理を行い表示用映像フレームを生成する映像補正手段とを備えたことを特徴とする請求の範囲第1項記載の表示装置。
  4. フレームの提示スタイルが変更されたときに、
    映像提示手段は変更されたスケーリング/合成制御情報を生成し、
    高画質化手段は上記変更されたスケーリング/合成制御情報に基づき補正対象領域を高画質化処理して表示用映像フレームを生成することを特徴とする請求の範囲第1項記載の表示装置。
  5. 高画質化手段は、変更前と変更後のスケーリング/合成制御情報によりフレームの提示スタイルが大幅に変更されていることを検知した場合に、高画質化処理を実施しないことを特徴とする請求の範囲第4項記載の表示装置。
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