JPWO2009098895A1 - 映像信号処理方法、集積回路および映像再生装置 - Google Patents

映像信号処理方法、集積回路および映像再生装置 Download PDF

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Abstract

例えばＢＤ−ＲＯＭの再生において、解像度の異なる二本の画像データをピクチャインピクチャ表示する場合に、二画面間の解像度感の差を最小限に抑える。第一の画像データは、画像変換部（１２）において、ｉ−ｐ変換部（１３）によってプログレッシブ走査構造の画像データに変換された後、サイズ変換部（１４）によって画像サイズ変換が行われ、第三の画像データとして出力される。合成部（１５）は、第三の画像データを第二の画像データに合成し、出力する。

Description

本発明は、例えば、ブルーレイディスクなどの大容量の記録媒体に記録されているような、解像度の異なる二つの画像データを合成し出力する映像信号処理に関する。
近年提案された再生専用のＢＤ−ＲＯＭの規格では、ディスクに記録されている解像度の異なる二本の画像データのピクチャインピクチャ表示や、標準解像度画像を高解像度へ変換し表示する機能などが必須となっている。
ピクチャインピクチャ機能は、コンテンツ制作者によって予め用意された再生時間が同じ二本の画像データを合成表示するものであって、例えば親画面および子画面となる画像データの解像度、フレームレート、また合成する際の子画面側のサイズ変換の倍率が規格で定められている。
上記規格に対応するため、二本の画像データを並列処理し、合成して一画面に表示する方法および装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これによれば、画像サイズ変換処理と合成処理とを備えた構成によって、コンテンツ制作者の意図通りに二本の画像データをピクチャインピクチャ表示することができる。
特開２００５−１２３７７５号公報
しかしながら、従来構成が備える画像サイズ変換処理はサイズ変換をするのみであり、例えば親画面が高解像度データ、子画面が標準解像度データであり、子画面となる画像データを所定サイズに拡大変換後に親画面と合成して表示する場合には、二画面間の解像度感の差が大きかった。
本発明はこの問題を解決するものであり、例えば、ＢＤ−ＲＯＭの再生において、親画面となる画像データが高解像度、子画面となる画像データが標準解像度の組み合わせであって、子画面側を所定画像サイズに拡大して親画面とピクチャインピクチャ表示する場合に、二画面間の解像度感の差を最小限に抑えた高画質な合成画像を出力可能にすることを目的とする。
本発明は、インタレース走査構造の第一および第二の画像データを入力とする映像信号処理方法として、前記第一画像データに対して画像サイズ変換を行い、インターレース走査構造の第三の画像データとして出力する画像変換ステップと、前記第三の画像データと前記第二の画像データを合成する処理を行う合成ステップとを備え、前記画像変換ステップは、前記第一の画像データに対して、ｉ−ｐ変換処理を行うステップ（ａ）と、ステップ（ａ）によって生成されたプログレッシブ走査構造の画像データに対して、画像サイズ変換の倍率に従ってフィルタ処理を行い、前記第三の画像データを生成するステップ（ｂ）とを有しているものである。
また、本発明は、インタレース走査構造の第一および第二の画像データを入力とし、映像信号処理を行う集積回路として、前記第一の画像データに対して画像サイズ変換処理を行い、得られたインタレース走査構造の第三の画像データを出力する画像変換部と、前記第三の画像データと前記第二の画像データを合成する処理を行う合成部とを備え、前記画像変換部は、前記第一の画像データに対してｉ−ｐ変換処理を行うｉ−ｐ変換部と、前記ｉ−ｐ変換部によって生成されたプログレッシブ走査構造の画像データに対して、画像サイズ変換の倍率に従ってフィルタ処理を行い、前記第三の画像データを生成するサイズ変換部とを有しているものである。
また、本発明は、映像再生装置として、記録媒体のデータを再生するデータ再生装置と、前記データ再生装置から供給された二つの独立した圧縮ビデオデータをデコードし、第一および第二の画像データとして出力するビデオデコーダと、前記ビデオデコーダから出力された前記第一および第二の画像データを入力とする、前記本発明に係る集積回路とを備えたものである。
本発明によると、第一の画像データに対してｉ−ｐ変換処理を行った後に、画像サイズ変換処理を行うので、従来と比べて解像度感の向上を図ることができる。これにより、例えば、子画面側を所定画像サイズに拡大して親画面とピクチャインピクチャ表示する場合に、二画面間の解像度感の差を従来よりも小さく抑えることができる。
本発明によると、例えば、ＢＤ−ＲＯＭの再生において、親画面となる画像データが高解像度、子画面となる画像データが標準解像度の組み合わせであって、子画面側を所定画像サイズに拡大して親画面とピクチャインピクチャ表示する場合に、二画面間の解像度感の差を最小限に抑えた高画質な合成画像を出力することができる。
図１は、実施形態に係る映像信号処理のための集積回路の一例を示す図である。 図２は、実施形態に係る映像再生装置のブロック図である。 図３は、インタレース走査構造の画像データのフィールドとライン位置を示す図である。 図４は、ｉ−ｐ変換によってプログレッシブ走査構造に変換された画像データのフィールドとライン位置を示す図である。 図５は、インタレース走査構造の画像データを入力とした場合の垂直サイズ変換処理の一例を示す図である。 図６は、ｉ−ｐ変換によってプログレッシブ走査構造に変換された画像データを入力とした場合の垂直サイズ変換処理の一例を示す図である。 図７は、実施形態に係る映像信号処理のための集積回路の他の例を示す図である。 図８は、画像サイズ変換の倍率が等倍であるときの信号処理の一例を示す図である。 図９は、画像サイズ変換の倍率が１／２倍であるときの信号処理の一例を示す図である。 図１０は、画像サイズ変換の倍率が２倍であるときの信号処理の一例を示す図である。 図１１は、画像サイズ変換の倍率が１．５倍であるときの信号処理の一例を示す図である。
符号の説明
１２，１２Ａ 画像変換部
１３ ｉ−ｐ変換部
１４ サイズ変換部
１５ 合成部
２１ セレクタ
１００ データ再生装置
１０１ ビデオデコーダ
１０３ 集積回路
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係る映像信号処理のための集積回路の一例である。図１の集積回路は、第一の画像データが入力される入力端子１０、第二の画像データが入力される入力端子１１、第一の画像データに対して画像サイズ変換を行い、第三の画像データとして出力する画像変換部１２、および、第三の画像データを第二の画像データに合成する合成部１５を備えている。画像変換部１２は、ｉ−ｐ変換処理を行うｉ−ｐ変換部１３と、画像サイズ変換の倍率に従ってフィルタ処理を行うことによって画像サイズ変換処理を行うサイズ変換部１４とを備えている。本実施形態に係る映像信号処理方法は、図１の構成において実現される。
また、図２は本実施形態に係る映像再生装置の構成の一例であり、図１の映像信号処理のための集積回路１０３に加えて、さらにデータ再生装置１００、ビデオデコーダ１０１を含む。
データ再生装置１００は記録媒体のデータを再生し、ビデオデコーダ１０１へ二本の圧縮ビデオデータを供給する。ビデオデコーダ１０１は二本の圧縮ビデオデータをそれぞれデコードし、生成した二本の画像データをそれぞれ、第一の画像データおよび第二の画像データとして、入力端子１０，１１に供給する。
ここで、図１および図２では、二本の画像データの入力のため、集積回路が実際に２つの入力端子１１，１２を持っているように図示したが、必ずしもこの構成に限るわけではなく、１つの入力端子を兼用するように構成してもよい。その場合、二本の画像データは多重化して１つの入力端子から供給するようにし、映像信号処理のための集積回路内で二本の画像データに分離する。なお、入力端子はシリアル方式でもパラレル方式でもよい。
以下、本構成に入力される二本の独立した画像データがいずれもインタレース走査構造で、第一の画像データが標準解像度、第二の画像データが高解像度であり、第二の画像データを親画面、第一の画像データを子画面とし、子画面側を拡大して親画面に合成するピクチャインピクチャ表示の実現について説明する。
ｉ−ｐ変換部１３は、インタレース走査構造である第一の画像データを入力としてｉ−ｐ変換を行い、プログレッシブ走査構造の画像データに変換する。サイズ変換部１４は、プログレッシブ走査構造に変換された画像データを用いて所定のサイズへのサイズ変換処理を行ったのち、第三の画像データとして出力する。画像合成部１５は、第三の画像データを子画面として、第二の画像データ上の所定の位置へ合成し出力する。具体的には、第三の画像が有効な領域では第三の画像データを出力し、それ以外の領域では第二の画像データを出力する等の処理を行う。第三の画像が有効な領域では、第三の画像データと第二の画像データを各々所定の比率で係数倍してから加算して出力する処理を行ってもよい。また、ここでのサイズ変換処理は、プログレッシブ走査構造の画像データを入力とし、所定サイズのインタレース構造の画像データを生成するものである。
ｉ−ｐ変換処理は、例えば特開２０００−３６９４４号公報で提案された方法などがあるが、本発明ではｉ−ｐ変換処理の性能に関わる時間方向の相関検出方法、補間画素の生成方法については限定しない。
以下、図３〜図６を用いて、サイズ変換部１４における画像データのサイズ変換処理の一例について説明する。
図３はインタレース走査構造の画像データのフィールドとライン位置の関係、図４はｉ−ｐ変換によってプログレッシブ走査構造に変換された画像のフィールドとライン位置の関係、図５はインタレース走査構造の画像データを入力とした場合の垂直方向のサイズ変換処理、図６はｉ−ｐ変換によってプログレッシブ走査構造に変換された画像データを入力とした場合の垂直方向のサイズ変換処理を、それぞれ示す図である。
従来の垂直方向のサイズ変換処理は、図５に示すようにインタレース走査構造の画像データを入力としていた。これに対し本実施形態では、図６に示すようにｉ−ｐ変換によってプログレッシブ走査構造に変換された画像データを入力とする。たとえば、図５および図６のｔ２６の位置のデータを生成する場合、図５に示す従来処理では、ｔ１０，１２，１４，１６の位置にあるデータを用いてフィルタ演算等を行うことで生成していたのに対し、図６に示す本実施形態によれば、補間生成するｔ２６の位置にあるデータに対して垂直位置が近い、つまり垂直相関のより強いｔ１１，１２，１３，１４の位置にあるデータを用いて生成することができる。
なお図５および図６に示した垂直サイズ変換処理は、垂直方向の４本のデータを用いて補間処理を行っているが、補間処理に用いるデータ数はこれに限定するものではない。
以上のように、ｉ−ｐ変換処理を行って生成されたプログレッシブ走査構造の画像データを入力とし、垂直相関のより強いデータを用いてサイズ変換を行うことにより、インタレース走査構造の画像データからの拡大処理によって生成した画像よりも解像度感の向上が図れる。
また、特定の倍率の画像サイズ変換が指定された場合に、以下のように処理を行うようにしてもよい。
＜等倍の処理＞
図７は本実施形態に係る映像信号処理のための集積回路の他の例である。図７において、図１と共通の構成要素には図１と同一の符号を付しており、ここではその詳細な説明は省略する。図７において、画像変換部１２Ａは、ｉ−ｐ変換部１３とサイズ変換部１４に加えて、セレクタ２１を有している。セレクタ２１は、サイズ変換部１４の出力と、元の第一の画像データとのいずれかを選択出力する。ここでは、画像サイズ変換の倍率として等倍が指定されたとき、セレクタ２１は元の第一の画像データを選択出力するものとする。これにより、画像サイズ変換の倍率が等倍であるとき、ｉ−ｐ変換処理と画像サイズ変換の倍率に従ったフィルタ処理とが実行されないで、第一の画像データがそのまま第三の画像データとして出力される。すなわち、図７の構成によって、画像サイズ変換の倍率が等倍であるときには、フィルタ処理の実行が省かれる。これにより、画像サイズ変換の演算量が削減されるとともに、元の画像がそのまま出力されるため画質劣化が生じない。
図８は画像サイズ変換の倍率が等倍であるときの他の信号処理を示す図である。図８に示すように、ｉ−ｐ変換部１３によって、原画素と補間画素を含むプログレッシブ画像が生成される。そして、画像サイズ変換の倍率として等倍が指定されたとき、サイズ変換部１４は、フィルタ処理の代わりに、ｉ−ｐ変換処理で生成された補間画素を間引く処理を行う。この結果、サイズ変換部１４から出力される第三の画像データは、元の第一の画像データと同一になる。すなわち、図８の処理によって、画像サイズ変換の倍率が等倍であるときには、フィルタ処理の実行が省かれる。これにより、画像サイズ変換の演算量が削減されるとともに、元の画像がそのまま出力されるため画質劣化が生じない。
＜１／２倍の処理＞
図９は画像サイズ変換の倍率が１／２倍であるときの信号処理の一例を示す図である。ここでは、画像サイズ変換の倍率として１／２倍が指定されたとき、ｉ−ｐ変換部１３はｉ−ｐ変換処理を実行しないものとする。すなわち、図９に示すように、サイズ変換部１４は、元のインタレース走査構造の第一の画像データから第三の画像データを生成する。さらにサイズ変換部１４は、図９に示すように、１フィールドおきにフィルタ処理の代わりに画素を間引く処理を行い、第三の画像データを生成する。すなわち、フィルタ処理は１フィールドおきに実行される。これにより、画像サイズ変換の演算量を削減することが可能になる。
なお、画像サイズ変換の倍率が１／２倍であるとき、例えば画像サイズ変換の演算量や画像の要求品質等を考慮して、図９に示した信号処理と、ｉ−ｐ変換処理とフィルタ処理を実行する信号処理とを、選択的に実行するようにしてもよい。
＜２倍の処理＞
図１０は画像サイズ変換の倍率が２倍であるときの信号処理の一例を示す図である。ここでは、画像サイズ変換の倍率として２倍が指定されたとき、図１０に示すように、サイズ変換部１４は、１フィールドおきに、画素位置を半画素分ずらす重心補正のためのフィルタ処理を行うものとする。重心補正を行わないフィールドについては、例えば、フィルタ処理の実行を省けばよい。これにより、画像サイズ変換の演算量を削減することが可能になる。
なお、重心補正を行わないフィールドについては、フィルタ処理の実行を省く代わりに、新画素の生成のために、重心位置が当該画素と同一の画素を含む奇数個の画素を用いたフィルタ処理を実行してもかまわない。
＜１．５倍の処理＞
図１１は画像サイズ変換の倍率が１．５倍であるときの信号処理の一例を示す図である。図１１において、ａｉ は第一の画像データにおける原画素、ｂｉ はｉ−ｐ変換処理によって生成された補間画素、ｃｉ はサイズ変換によって生成された新画素である。ここでは、画像サイズ変換の倍率として１．５倍が指定されたとき、図１１に示すように、サイズ変換部１４は、原画素２個と補間画素２個とからなる４個の画素から、３個の新画素を生成するフィルタ演算を繰り返し実行するものとする。例えば図１１において、原画素ａ１ ，ａ２ と補間画素ｂ０ ，ｂ１ から新画素ｃ０ ，ｃ１ ，ｃ２ を生成し、原画素ａ３ ，ａ４ と補間画素ｂ２ ，ｂ３ から新画素ｃ３ ，ｃ４ ，ｃ５ を生成している。α，β（α＞β）はフィルタ演算の係数である。これにより、フィルタ演算のパターン化が可能になり、画像サイズ変換の演算量を削減することが可能になる。
さらに、図１１の例では、新画素の重心位置を補間画素に合わせることによって、各フィルタ演算が、１個の補間画素をそのまま１個の新画素とする処理を含むようにしている。例えば、補間画素ｂ０ をそのまま新画素ｃ０ とし、補間画素ｂ２ をそのまま新画素ｃ３ としている。これにより、画像サイズ変換の演算量がさらに削減されるとともに、画質劣化が抑制される。
以上の構成により、例えばＢＤ−ＲＯＭの規格で定義されている、親画面となる画像データが１０８０ｉデータ、子画面となる画像データが４８０ｉデータであって、子画面を所定サイズに拡大して親画面に合成しピクチャインピクチャ表示する場合に、二画面間の解像度感を最小限に抑えた高画質な合成画像を提供することができる。
なお親画面や子画面として入力される画像データは、本実施形態の説明に用いた解像度に限定するものではない。
本発明では、解像度が異なる二本の画像データをピクチャインピクチャ表示する場合において、二画面間の解像度感を最小限に抑えた高画質な合成画像を出力することができるため、例えば、ＢＤプレーヤやＢＤレコーダなどに利用される、解像度の異なる二つの画像データを合成し出力する映像信号処理等に有用である。
本発明は、例えば、ブルーレイディスクなどの大容量の記録媒体に記録されているような、解像度の異なる二つの画像データを合成し出力する映像信号処理に関する。
近年提案された再生専用のＢＤ−ＲＯＭの規格では、ディスクに記録されている解像度の異なる二本の画像データのピクチャインピクチャ表示や、標準解像度画像を高解像度へ変換し表示する機能などが必須となっている。
ピクチャインピクチャ機能は、コンテンツ制作者によって予め用意された再生時間が同じ二本の画像データを合成表示するものであって、例えば親画面および子画面となる画像データの解像度、フレームレート、また合成する際の子画面側のサイズ変換の倍率が規格で定められている。
上記規格に対応するため、二本の画像データを並列処理し、合成して一画面に表示する方法および装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これによれば、画像サイズ変換処理と合成処理とを備えた構成によって、コンテンツ制作者の意図通りに二本の画像データをピクチャインピクチャ表示することができる。
特開２００５−１２３７７５号公報
しかしながら、従来構成が備える画像サイズ変換処理はサイズ変換をするのみであり、例えば親画面が高解像度データ、子画面が標準解像度データであり、子画面となる画像データを所定サイズに拡大変換後に親画面と合成して表示する場合には、二画面間の解像度感の差が大きかった。
本発明はこの問題を解決するものであり、例えば、ＢＤ−ＲＯＭの再生において、親画面となる画像データが高解像度、子画面となる画像データが標準解像度の組み合わせであって、子画面側を所定画像サイズに拡大して親画面とピクチャインピクチャ表示する場合に、二画面間の解像度感の差を最小限に抑えた高画質な合成画像を出力可能にすることを目的とする。
本発明は、インタレース走査構造の第一および第二の画像データを入力とする映像信号処理方法として、前記第一画像データに対して画像サイズ変換を行い、インターレース走査構造の第三の画像データとして出力する画像変換ステップと、前記第三の画像データと前記第二の画像データを合成する処理を行う合成ステップとを備え、前記画像変換ステップは、前記第一の画像データに対して、ｉ−ｐ変換処理を行うステップ（ａ）と、ステップ（ａ）によって生成されたプログレッシブ走査構造の画像データに対して、画像サイズ変換の倍率に従ってフィルタ処理を行い、前記第三の画像データを生成するステップ（ｂ）とを有しているものである。
また、本発明は、インタレース走査構造の第一および第二の画像データを入力とし、映像信号処理を行う集積回路として、前記第一の画像データに対して画像サイズ変換処理を行い、得られたインタレース走査構造の第三の画像データを出力する画像変換部と、前記第三の画像データと前記第二の画像データを合成する処理を行う合成部とを備え、前記画像変換部は、前記第一の画像データに対してｉ−ｐ変換処理を行うｉ−ｐ変換部と、前記ｉ−ｐ変換部によって生成されたプログレッシブ走査構造の画像データに対して、画像サイズ変換の倍率に従ってフィルタ処理を行い、前記第三の画像データを生成するサイズ変換部とを有しているものである。
また、本発明は、映像再生装置として、記録媒体のデータを再生するデータ再生装置と、前記データ再生装置から供給された二つの独立した圧縮ビデオデータをデコードし、第一および第二の画像データとして出力するビデオデコーダと、前記ビデオデコーダから出力された前記第一および第二の画像データを入力とする、前記本発明に係る集積回路とを備えたものである。
本発明によると、第一の画像データに対してｉ−ｐ変換処理を行った後に、画像サイズ変換処理を行うので、従来と比べて解像度感の向上を図ることができる。これにより、例えば、子画面側を所定画像サイズに拡大して親画面とピクチャインピクチャ表示する場合に、二画面間の解像度感の差を従来よりも小さく抑えることができる。
本発明によると、例えば、ＢＤ−ＲＯＭの再生において、親画面となる画像データが高解像度、子画面となる画像データが標準解像度の組み合わせであって、子画面側を所定画像サイズに拡大して親画面とピクチャインピクチャ表示する場合に、二画面間の解像度感の差を最小限に抑えた高画質な合成画像を出力することができる。
実施形態に係る映像信号処理のための集積回路の一例を示す図である。 実施形態に係る映像再生装置のブロック図である。 インタレース走査構造の画像データのフィールドとライン位置を示す図である。 ｉ−ｐ変換によってプログレッシブ走査構造に変換された画像データのフィールドとライン位置を示す図である。 インタレース走査構造の画像データを入力とした場合の垂直サイズ変換処理の一例を示す図である。 ｉ−ｐ変換によってプログレッシブ走査構造に変換された画像データを入力とした場合の垂直サイズ変換処理の一例を示す図である。 実施形態に係る映像信号処理のための集積回路の他の例を示す図である。 画像サイズ変換の倍率が等倍であるときの信号処理の一例を示す図である。 画像サイズ変換の倍率が１／２倍であるときの信号処理の一例を示す図である。 画像サイズ変換の倍率が２倍であるときの信号処理の一例を示す図である。 画像サイズ変換の倍率が１．５倍であるときの信号処理の一例を示す図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係る映像信号処理のための集積回路の一例である。図１の集積回路は、第一の画像データが入力される入力端子１０、第二の画像データが入力される入力端子１１、第一の画像データに対して画像サイズ変換を行い、第三の画像データとして出力する画像変換部１２、および、第三の画像データを第二の画像データに合成する合成部１５を備えている。画像変換部１２は、ｉ−ｐ変換処理を行うｉ−ｐ変換部１３と、画像サイズ変換の倍率に従ってフィルタ処理を行うことによって画像サイズ変換処理を行うサイズ変換部１４とを備えている。本実施形態に係る映像信号処理方法は、図１の構成において実現される。
また、図２は本実施形態に係る映像再生装置の構成の一例であり、図１の映像信号処理のための集積回路１０３に加えて、さらにデータ再生装置１００、ビデオデコーダ１０１を含む。
データ再生装置１００は記録媒体のデータを再生し、ビデオデコーダ１０１へ二本の圧縮ビデオデータを供給する。ビデオデコーダ１０１は二本の圧縮ビデオデータをそれぞれデコードし、生成した二本の画像データをそれぞれ、第一の画像データおよび第二の画像データとして、入力端子１０，１１に供給する。
ここで、図１および図２では、二本の画像データの入力のため、集積回路が実際に２つの入力端子１１，１２を持っているように図示したが、必ずしもこの構成に限るわけではなく、１つの入力端子を兼用するように構成してもよい。その場合、二本の画像データは多重化して１つの入力端子から供給するようにし、映像信号処理のための集積回路内で二本の画像データに分離する。なお、入力端子はシリアル方式でもパラレル方式でもよい。
以下、本構成に入力される二本の独立した画像データがいずれもインタレース走査構造で、第一の画像データが標準解像度、第二の画像データが高解像度であり、第二の画像データを親画面、第一の画像データを子画面とし、子画面側を拡大して親画面に合成するピクチャインピクチャ表示の実現について説明する。
ｉ−ｐ変換部１３は、インタレース走査構造である第一の画像データを入力としてｉ−ｐ変換を行い、プログレッシブ走査構造の画像データに変換する。サイズ変換部１４は、プログレッシブ走査構造に変換された画像データを用いて所定のサイズへのサイズ変換処理を行ったのち、第三の画像データとして出力する。画像合成部１５は、第三の画像データを子画面として、第二の画像データ上の所定の位置へ合成し出力する。具体的には、第三の画像が有効な領域では第三の画像データを出力し、それ以外の領域では第二の画像データを出力する等の処理を行う。第三の画像が有効な領域では、第三の画像データと第二の画像データを各々所定の比率で係数倍してから加算して出力する処理を行ってもよい。また、ここでのサイズ変換処理は、プログレッシブ走査構造の画像データを入力とし、所定サイズのインタレース構造の画像データを生成するものである。
ｉ−ｐ変換処理は、例えば特開２０００−３６９４４号公報で提案された方法などがあるが、本発明ではｉ−ｐ変換処理の性能に関わる時間方向の相関検出方法、補間画素の生成方法については限定しない。
以下、図３〜図６を用いて、サイズ変換部１４における画像データのサイズ変換処理の一例について説明する。
図３はインタレース走査構造の画像データのフィールドとライン位置の関係、図４はｉ−ｐ変換によってプログレッシブ走査構造に変換された画像のフィールドとライン位置の関係、図５はインタレース走査構造の画像データを入力とした場合の垂直方向のサイズ変換処理、図６はｉ−ｐ変換によってプログレッシブ走査構造に変換された画像データを入力とした場合の垂直方向のサイズ変換処理を、それぞれ示す図である。
従来の垂直方向のサイズ変換処理は、図５に示すようにインタレース走査構造の画像データを入力としていた。これに対し本実施形態では、図６に示すようにｉ−ｐ変換によってプログレッシブ走査構造に変換された画像データを入力とする。たとえば、図５および図６のｔ２６の位置のデータを生成する場合、図５に示す従来処理では、ｔ１０，１２，１４，１６の位置にあるデータを用いてフィルタ演算等を行うことで生成していたのに対し、図６に示す本実施形態によれば、補間生成するｔ２６の位置にあるデータに対して垂直位置が近い、つまり垂直相関のより強いｔ１１，１２，１３，１４の位置にあるデータを用いて生成することができる。
なお図５および図６に示した垂直サイズ変換処理は、垂直方向の４本のデータを用いて補間処理を行っているが、補間処理に用いるデータ数はこれに限定するものではない。
以上のように、ｉ−ｐ変換処理を行って生成されたプログレッシブ走査構造の画像データを入力とし、垂直相関のより強いデータを用いてサイズ変換を行うことにより、インタレース走査構造の画像データからの拡大処理によって生成した画像よりも解像度感の向上が図れる。
また、特定の倍率の画像サイズ変換が指定された場合に、以下のように処理を行うようにしてもよい。
＜等倍の処理＞
図７は本実施形態に係る映像信号処理のための集積回路の他の例である。図７において、図１と共通の構成要素には図１と同一の符号を付しており、ここではその詳細な説明は省略する。図７において、画像変換部１２Ａは、ｉ−ｐ変換部１３とサイズ変換部１４に加えて、セレクタ２１を有している。セレクタ２１は、サイズ変換部１４の出力と、元の第一の画像データとのいずれかを選択出力する。ここでは、画像サイズ変換の倍率として等倍が指定されたとき、セレクタ２１は元の第一の画像データを選択出力するものとする。これにより、画像サイズ変換の倍率が等倍であるとき、ｉ−ｐ変換処理と画像サイズ変換の倍率に従ったフィルタ処理とが実行されないで、第一の画像データがそのまま第三の画像データとして出力される。すなわち、図７の構成によって、画像サイズ変換の倍率が等倍であるときには、フィルタ処理の実行が省かれる。これにより、画像サイズ変換の演算量が削減されるとともに、元の画像がそのまま出力されるため画質劣化が生じない。
図８は画像サイズ変換の倍率が等倍であるときの他の信号処理を示す図である。図８に示すように、ｉ−ｐ変換部１３によって、原画素と補間画素を含むプログレッシブ画像が生成される。そして、画像サイズ変換の倍率として等倍が指定されたとき、サイズ変換部１４は、フィルタ処理の代わりに、ｉ−ｐ変換処理で生成された補間画素を間引く処理を行う。この結果、サイズ変換部１４から出力される第三の画像データは、元の第一の画像データと同一になる。すなわち、図８の処理によって、画像サイズ変換の倍率が等倍であるときには、フィルタ処理の実行が省かれる。これにより、画像サイズ変換の演算量が削減されるとともに、元の画像がそのまま出力されるため画質劣化が生じない。
＜１／２倍の処理＞
図９は画像サイズ変換の倍率が１／２倍であるときの信号処理の一例を示す図である。ここでは、画像サイズ変換の倍率として１／２倍が指定されたとき、ｉ−ｐ変換部１３はｉ−ｐ変換処理を実行しないものとする。すなわち、図９に示すように、サイズ変換部１４は、元のインタレース走査構造の第一の画像データから第三の画像データを生成する。さらにサイズ変換部１４は、図９に示すように、１フィールドおきにフィルタ処理の代わりに画素を間引く処理を行い、第三の画像データを生成する。すなわち、フィルタ処理は１フィールドおきに実行される。これにより、画像サイズ変換の演算量を削減することが可能になる。
なお、画像サイズ変換の倍率が１／２倍であるとき、例えば画像サイズ変換の演算量や画像の要求品質等を考慮して、図９に示した信号処理と、ｉ−ｐ変換処理とフィルタ処理を実行する信号処理とを、選択的に実行するようにしてもよい。
＜２倍の処理＞
図１０は画像サイズ変換の倍率が２倍であるときの信号処理の一例を示す図である。ここでは、画像サイズ変換の倍率として２倍が指定されたとき、図１０に示すように、サイズ変換部１４は、１フィールドおきに、画素位置を半画素分ずらす重心補正のためのフィルタ処理を行うものとする。重心補正を行わないフィールドについては、例えば、フィルタ処理の実行を省けばよい。これにより、画像サイズ変換の演算量を削減することが可能になる。
なお、重心補正を行わないフィールドについては、フィルタ処理の実行を省く代わりに、新画素の生成のために、重心位置が当該画素と同一の画素を含む奇数個の画素を用いたフィルタ処理を実行してもかまわない。
＜１．５倍の処理＞
図１１は画像サイズ変換の倍率が１．５倍であるときの信号処理の一例を示す図である。図１１において、ａｉ は第一の画像データにおける原画素、ｂｉ はｉ−ｐ変換処理によって生成された補間画素、ｃｉ はサイズ変換によって生成された新画素である。ここでは、画像サイズ変換の倍率として１．５倍が指定されたとき、図１１に示すように、サイズ変換部１４は、原画素２個と補間画素２個とからなる４個の画素から、３個の新画素を生成するフィルタ演算を繰り返し実行するものとする。例えば図１１において、原画素ａ１ ，ａ２ と補間画素ｂ０ ，ｂ１ から新画素ｃ０ ，ｃ１ ，ｃ２ を生成し、原画素ａ３ ，ａ４ と補間画素ｂ２ ，ｂ３ から新画素ｃ３ ，ｃ４ ，ｃ５ を生成している。α，β（α＞β）はフィルタ演算の係数である。これにより、フィルタ演算のパターン化が可能になり、画像サイズ変換の演算量を削減することが可能になる。
さらに、図１１の例では、新画素の重心位置を補間画素に合わせることによって、各フィルタ演算が、１個の補間画素をそのまま１個の新画素とする処理を含むようにしている。例えば、補間画素ｂ０ をそのまま新画素ｃ０ とし、補間画素ｂ２ をそのまま新画素ｃ３ としている。これにより、画像サイズ変換の演算量がさらに削減されるとともに、画質劣化が抑制される。
以上の構成により、例えばＢＤ−ＲＯＭの規格で定義されている、親画面となる画像データが１０８０ｉデータ、子画面となる画像データが４８０ｉデータであって、子画面を所定サイズに拡大して親画面に合成しピクチャインピクチャ表示する場合に、二画面間の解像度感を最小限に抑えた高画質な合成画像を提供することができる。
なお親画面や子画面として入力される画像データは、本実施形態の説明に用いた解像度に限定するものではない。
本発明では、解像度が異なる二本の画像データをピクチャインピクチャ表示する場合において、二画面間の解像度感を最小限に抑えた高画質な合成画像を出力することができるため、例えば、ＢＤプレーヤやＢＤレコーダなどに利用される、解像度の異なる二つの画像データを合成し出力する映像信号処理等に有用である。
１２，１２Ａ 画像変換部
１３ ｉ−ｐ変換部
１４ サイズ変換部
１５ 合成部
２１ セレクタ
１００ データ再生装置
１０１ ビデオデコーダ
１０３ 集積回路

Claims (23)

  1. インターレース走査構造の第一および第二の画像データを入力とする映像信号処理方法であって、
    前記第一画像データに対して画像サイズ変換を行い、インターレース走査構造の第三の画像データとして出力する画像変換ステップと、
    前記第三の画像データと前記第二の画像データを合成する処理を行う合成ステップとを備え、
    前記画像変換ステップは、
    前記第一の画像データに対して、ｉ−ｐ変換処理を行うステップ（ａ）と、
    ステップ（ａ）によって生成されたプログレッシブ走査構造の画像データに対して、画像サイズ変換の倍率に従ってフィルタ処理を行い、前記第三の画像データを生成するステップ（ｂ）とを有している
    ことを特徴とする映像信号処理方法。
  2. 請求項１記載の映像信号処理方法において、
    前記画像変換ステップにおいて、画像サイズ変換の倍率が等倍であるとき、フィルタ処理の実行を省く
    ことを特徴とする映像信号処理方法。
  3. 請求項２記載の映像信号処理方法において、
    前記画像変換ステップにおいて、画像サイズ変換の倍率が等倍であるとき、
    前記ステップ（ａ）および（ｂ）を実行しないで、前記第一の画像データをそのまま前記第三の画像データとして出力する
    ことを特徴とする映像信号処理方法。
  4. 請求項２記載の映像信号処理方法において、
    前記画像変換ステップにおいて、画像サイズ変換の倍率が等倍であるとき、
    前記ステップ（ｂ）において、フィルタ処理の代わりに、ステップ（ａ）で生成された補間画素を間引く処理を行う
    ことを特徴とする映像信号処理方法。
  5. 請求項１記載の映像信号処理方法において、
    前記画像変換ステップにおいて、画像サイズ変換の倍率が１／２倍であるとき、
    前記ステップ（ａ）を実行しないで、前記ステップ（ｂ）において１フィールドおきにフィルタ処理の代わりに画素を間引く処理を行い、前記第三の画像データを生成する
    ことを特徴とする映像信号処理方法。
  6. 請求項１記載の映像信号処理方法において、
    前記画像変換ステップにおいて、画像サイズ変換の倍率が１／２倍であるとき、
    前記ステップ（ａ）および（ｂ）を実行するか、または、前記ステップ（ａ）を実行しないで、前記ステップ（ｂ）において１フィールドおきにフィルタ処理の代わりに画素を間引く処理を行うかを、選択的に実行する
    ことを特徴とする映像信号処理方法。
  7. 請求項１記載の映像信号処理方法において、
    前記画像変換ステップにおいて、画像サイズ変換の倍率が２倍であるとき、
    前記ステップ（ｂ）において、１フィールドおきに、画素位置を半画素分ずらす重心補正のためのフィルタ処理を行う
    ことを特徴とする映像信号処理方法。
  8. 請求項７記載の映像信号処理方法において、
    前記ステップ（ｂ）において、重心補正を行わないフィールドについて、フィルタ処理の実行を省く
    ことを特徴とする映像信号処理方法。
  9. 請求項７記載の映像信号処理方法において、
    前記ステップ（ｂ）において、重心補正を行わないフィールドについて、新画素の生成のために、重心位置が当該画素と同一の画素を含む奇数個の画素を用いたフィルタ処理を実行する
    ことを特徴とする映像信号処理方法。
  10. 請求項１記載の映像信号処理方法において、
    前記画像変換ステップにおいて、画像サイズ変換の倍率が１．５倍であるとき、
    前記ステップ（ｂ）において、前記第一の画像データにおける原画素２個と前記ステップ（ａ）によって生成された補間画素２個とからなる４個の画素から、３個の新画素を生成するフィルタ演算を繰り返し実行する
    ことを特徴とする映像信号処理方法。
  11. 請求項１０記載の映像信号処理方法において、
    前記フィルタ演算は、１個の補間画素をそのまま、１個の新画素とする処理を含む
    ことを特徴とする映像信号処理方法。
  12. インタレース走査構造の第一および第二の画像データを入力とし、映像信号処理を行う集積回路であって、
    前記第一の画像データに対して画像サイズ変換処理を行い、得られたインタレース走査構造の第三の画像データを出力する画像変換部と、
    前記第三の画像データと前記第二の画像データを合成する処理を行う合成部とを備え、
    前記画像変換部は、
    前記第一の画像データに対してｉ−ｐ変換処理を行うｉ−ｐ変換部と、
    前記ｉ−ｐ変換部によって生成されたプログレッシブ走査構造の画像データに対して、画像サイズ変換の倍率に従ってフィルタ処理を行い、前記第三の画像データを生成するサイズ変換部とを有している
    ことを特徴とする集積回路。
  13. 請求項１２記載の集積回路において、
    前記画像変換部は、画像サイズ変換の倍率が等倍であるとき、フィルタ処理の実行を省く
    ことを特徴とする集積回路。
  14. 請求項１３記載の集積回路において、
    前記画像変換部は、画像サイズ変換の倍率が等倍であるとき、前記第一の画像データをそのまま前記第三の画像データとして出力する
    ことを特徴とする集積回路。
  15. 請求項１３記載の集積回路において、
    前記画像変換部において、画像サイズ変換の倍率が等倍であるとき、
    前記サイズ変換部は、フィルタ処理の代わりに、前記ｉ−ｐ変換部によって生成された補間画素を間引く処理を行う
    ことを特徴とする集積回路。
  16. 請求項１２記載の集積回路において、
    前記画像変換部において、画像サイズ変換の倍率が１／２倍であるとき、
    前記ｉ−ｐ変換部がｉ−ｐ変換処理を実行しないで、前記サイズ変換部が、１フィールドおきにフィルタ処理の代わりに画素を間引く処理を行い、前記第三の画像データを生成する
    ことを特徴とする集積回路。
  17. 請求項１２記載の集積回路において、
    前記画像変換部において、画像サイズ変換の倍率が１／２倍であるとき、
    前記ｉ−ｐ変換部がｉ−ｐ変換処理を実行するとともに前記サイズ変換部がフィルタ処理を実行するか、または、前記ｉ−ｐ変換部がｉ−ｐ変換処理を実行しないで、前記サイズ変換部が、１フィールドおきにフィルタ処理の代わりに画素を間引く処理を行うかを、選択的に実行する
    ことを特徴とする集積回路。
  18. 請求項１２記載の集積回路において、
    前記画像変換部において、画像サイズ変換の倍率が２倍であるとき、
    前記サイズ変換部は、１フィールドおきに、画素位置を半画素分ずらす重心補正のためのフィルタ処理を行う
    ことを特徴とする集積回路。
  19. 請求項１８記載の集積回路において、
    前記サイズ変換部は、重心補正を行わないフィールドについて、フィルタ処理の実行を省く
    ことを特徴とする集積回路。
  20. 請求項１８記載の集積回路において、
    前記サイズ変換部は、重心補正を行わないフィールドについて、新画素の生成のために、重心位置が当該画素と同一の画素を含む奇数個の画素を用いたフィルタ処理を実行する
    ことを特徴とする集積回路。
  21. 請求項１２記載の集積回路において、
    前記画像変換部において、画像サイズ変換の倍率が１．５倍であるとき、
    前記サイズ変換部は、前記第一の画像データにおける原画素２個と前記ｉ−ｐ変換部によって生成された補間画素２個とからなる４個の画素から、３個の新画素を生成するフィルタ演算を繰り返し実行する
    ことを特徴とする集積回路。
  22. 請求項２１記載の集積回路において、
    前記フィルタ演算は、１個の補間画素をそのまま、１個の新画素とする処理を含む
    ことを特徴とする集積回路。
  23. 記録媒体のデータを再生するデータ再生装置と、
    前記データ再生装置から供給された二つの独立した圧縮ビデオデータをデコードし、第一および第二の画像データとして出力するビデオデコーダと、
    前記ビデオデコーダから出力された前記第一および第二の画像データを入力とする、請求項１２記載の集積回路とを備えた
    ことを特徴とする映像再生装置。
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