KR100962742B1 - 화상 신호 처리 장치 및 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 텔레시네 변환된 화상을 배속 변환하는 화상 신호 처리 장치 및 처리 방법으로서, 각 검출 화소에 대하여 연산한 화소 신호 레벨의 차분값에 기초하여 제1 필드를 특정하고, 제1 필드 후에 이어지는 필드에서, 검출 화소의 위치로부터 움직임 벡터의 벡터 방향으로 시프트시킨 기입 화소 위치를 산출하고, 산출한 기입 화소 위치를 움직임 벡터에 대응시켜 기억하고, 기억된 기입 화소 위치와 움직임 벡터에 따라 각 제1 필드로부터 판독한 화소 데이터로부터 보간 화소 데이터를 산출하고, 산출된 보간 화소 데이터를 기입 화소 위치에 기입한다.
Figure R1020047009069
텔레시네 변환, 배속 변환, 화상 신호 처리 장치, 검출 화소, 화소 신호 레벨, 움직임 벡터

Description

화상 신호 처리 장치 및 처리 방법{IMAGE SIGNAL PROCESSING APPARATUS AND PROCESSING METHOD}
본 발명은, 배속 변환하는 것에 의해 생성된 각 검출 화소의 위치를 시프트시키는 화상 신호 처리 장치 및 처리 방법에 관한 것이다.
본 출원은, 일본에서 2001년 12월 13일에 출원된 일본 특허 출원 번호 2001-380762를 기초로 하여 우선권을 주장하는 것으로서, 이 출원은 참조하는 것에 의해, 본 출원에 원용된다.
종래, 텔레비전 방송의 주사 방식으로서, 수평 주사선을 1개 간격으로 비월하여 주사하는 인터레이스 주사 방식이 널리 이용되고 있다. 이 인터레이스 주사 방식에서는, 홀수번째의 주사선으로 구성되는 필드 화상과, 짝수번째의 주사선으로 구성되는 필드 화상에 의해 1매의 프레임 화상을 형성하여, 화면 전체가 깜박여 보이는 면 플리커 방해를 억제하여, 화면 품질의 열화를 방지한다.
인터레이스 주사 방식은, 세계 각국의 텔레비전 표준 방식으로서 채용되어 있고, 이 중 예를 들면 유럽의 텔레비전 방송에 있어서의 PAL(Phase Alternation by Line) 방식에서는, 필드 주파수가 50〔㎐〕(프레임 화상이 25 프레임/초, 필드 화상이 50 필드/초)로 구성된다.
특히, PAL 방식에서는, 또 다른 면 플리커 방해를 억제하기 위해, 입력 화상 신호를 보간 등의 처리를 행함으로써, 필드 주파수를 50㎐로부터 2배인 100㎐의 화상 신호로 변환하는, 필드 주파수 배속 방식이 종래부터 채용되고 있다.
도 1은, 이 필드 주파수 배속 방식을 적용한 필드 배속 변환 회로(5)의 블록도를 도시하고 있다. 이 필드 배속 변환 회로(5)는, 입력 단자(61)와, 수평 수직 편향 회로(62)와, CRT(63)를 구비하는 텔레비전 수상기(6)에 집적화된다. 이 필드 배속 변환 회로(5)는, 배속 변환부(51)와, 프레임 메모리(52)를 구비한다.
배속 변환부(51)는, 입력 단자(61)로부터 입력된, 예를 들면 PAL 방식의 50 필드/초의 화상 신호를, 프레임 메모리(52)에 기입한다. 또한, 이 배속 변환부(51)는, 프레임 메모리(52)에 기입한 화상 신호를, 기입 시의 2배의 속도로 판독한다. 이에 의해, 50 필드/초의 화상 신호의 주파수를 2배로 변환하여, 100 필드/초의 화상 신호를 생성하는 것이 가능하다.
배속 변환부(51)는, 배속 변환된 화상 신호를 CRT(63)로 출력한다. CRT(63)는, 입력된 화상 신호를 화면 상에 표시한다. 또, CRT(63)에 있어서의 화상 신호의 수평, 수직의 편향은, 수평 수직 편향 회로(62)에서 생성된, 입력 화상 신호의 2배의 주파수의 수평 수직 톱니형파에 기초하여 제어한다.
도 2A, 도 2B는, 배속 변환 전후의 각 화상 신호에 있어서의 각 필드와 화소 위치와의 관계를 도시하고 있다. 여기서 횡축은 시간, 종축은 화소의 수직 방향의 위치를 나타낸다. 도 2A의 ○로 도시한 화상 신호는, 배속 변환 전의 50 필드/초의 인터레이스 화상 신호이고, 도 2B의 ●로 도시한 화상 신호는, 배속 변환된 100 필드/초의 인터레이스 화상 신호이다.
도 2A에 도시하는 화상 신호에 있어서, 필드 f1과 필드 f2는, 필름의 동일한 코마로부터 작성된 신호로 되고, 이하 마찬가지로 필드 f3과 필드 f4도 동일한 코마를 구성한다. 이들의 화상 신호는, 인터레이스 화상 신호이기 때문에, 인접하는 필드 사이에서 수직 방향의 화소 위치가 서로 다르다. 이 때문에, 인터레이스성을 유지하면서, 각 필드 사이에 1개씩의 필드를 신규로 생성하는 것은 할 수 없다.
그래서, 도 2B에 도시한 바와 같이, 필드 f1과 필드 f2의 사이에, 신규로 2매의 필드 f2', f1'를 생성한다. 필드 f2와 필드 f3의 사이에서는, 필드의 생성을 행하지 않고, 필드 f3과 필드 f4의 사이에, 신규로 2매의 필드 f4', f3 '을 생성한다. 즉 4필드, 2프레임으로 1개의 코마를 형성한다.
이 신규로 생성한 필드 f1', f2', …는, 각각의 화소값을, 각 화소의 주위 3 화소의 중간값으로서, 메디안 필터 등을 이용하여 구하는 경우도 있다. 이 신규로 생성된 필드 f1', f2', …는, 각각 필드 f1, f2, …와 동일한 내용으로 된다.
즉, 필드 배속 변환 회로(5)는, 배속 변환 전의 화상 신호의 필드 사이에 2매의 필드를 신규로 생성하는 부분과 전혀 생성하지 않은 부분을 교대로 배치함으로써, 단위 시간 당의 화면 매수를 늘릴 수 있어, 상술한 면 플리커 방해를 억제하는 것이 가능하게 된다.
그런데, 24코마/초의 정지 화상으로 구성되는 영화의 필름을 통상의 텔레비 전으로 보기 위해서는, 인터레이스의 텔레비전 신호로 하기 위해서, 텔레비전 시네마 변환(이하, 텔레시네 변환이라 칭함)을 행한다. 이 텔레시네 변환 후의 화상 신호에 있어서, 수평 방향으로 화상이 이동하는 경우에 있어서의 각 필드와 화상 위치의 관계를 도 3A 및 도 3B에 도시한다. 여기서 횡축은 화상의 수평 방향에서의 위치, 종축은 시간을 나타내고 있다. 도 3A에 도시하는 배속 변환 전의 화상 신호에 있어서, 필드 f1, f2는, 동일한 코마를 구성하기 때문에, 동일한 위치에 화상이 표시된다. 이 화상은, 필드 f3으로 이행하면 수평 방향(우측 방향)으로 이동한다. 필드 f4는, 필드 f3과 동일한 코마를 구성하기 때문에, 필드 f3과 동일한 위치에 표시된다.
도 3A에 도시하는 텔레시네 변환 후의 화상 신호를 필드 주파수 배속 방식에 의해 배속 변환하면, 도 3B에 도시한 바와 같이, 동일한 코마를 구성하는 필드 f1, f2', f1', f2에서, 동일 위치에 동일한 화상이 표시된다. 마찬가지로, 동일한 코마를 구성하는 필드 f3, f4', f3', f4에서 동일 위치에 동일한 화상이 표시된다.
배속 변환 전의 텔레비전 신호(이하, TV 신호라 함)에 있어서, 수평 방향으로 화상이 이동하는 경우에 있어서의 각 필드와 화상 위치의 관계를 도 4A에 도시한다. 도 4A에서, 필드 f1, f2, f3…는, 각각 독립한 코마를 형성하기 때문에, 다른 위치에 화상이 표시된다. 이 화상은, 필드 f1으로부터, f2, f3…로 이행할 때마다, 수평 방향(우측 방향)으로 이동한다.
도 4A에 도시하는 텔레비전 신호의 화상 신호를 필드 주파수 배속 방식에 의해 배속 변환하면, 도 4B에 도시한 바와 같이, 동일한 코마를 구성하는 필드 f1, f2'에 있어서, 동일 위치에 동일한 화상이 표시된다. 마찬가지로, 동일한 코마를 구성하는 필드 f1, f2에 있어서, 동일 위치에 동일한 화상이 표시된다.
그러나, 도 3B에 도시한 바와 같이, 텔레시네 변환 후, 배속 변환된 화상 신호에 있어서, 화상은 필드 f1∼f2까지 동일한 위치에 표시되는 한편, f2∼f 3로 이행하는 경우에 크게 수평 방향으로 이동한다. 마찬가지로 TV 신호를 배속 변환한 화상 신호에 대해서도, 도 4B에 도시한 바와 같이, 화상은 필드 f1∼f2'까지 동일한 위치에 표시되는 한편, f2'∼f1'로 이행하는 경우에 크게 수평 방향으로 이동한다.
특히 출력 화상 신호는, 1/100초의 주기로 규칙적으로 각 필드를 구성하고 있기 때문에, 화상이 동작하는 시간대가 화상이 정지하는 시간대에 비하여 짧고, 실제로 CRT를 통하여 프로그램을 시청하면 화상의 움직임이 불연속하게 보인다고 하는 문제가 있다.
또한, 예를 들면 수평 방향으로 화상이 이동하면서 화소값이 변화하는 여러가지 화상의 바리에이션에 있어서도, 이러한 화상의 움직임의 불연속성을 해소할 필요가 있고, 특히 버퍼의 용량을 삭감한 구성으로 실현하는 것이 종래부터 기대되고 있다.
<발명의 개시>
본 발명의 목적은, 상술한 바와 같은 텔레시네 변환된 화상을 배속 변환하는 화상 신호 처리 장치 및 처리 방법이 갖는 문제점을 해결할 수 있는 신규한 화상 신호 처리 장치 및 처리 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 배속 변환하는 것에 의해 생성된 화상 신호에 있어서, 특히 여러가지 화상의 바리에이션에 있어서도, 면 플리커 방해를 억제하면서, 버퍼를 효율적으로 사용 가능한 구성에 의해 움직임의 불연속성을 해소할 수 있는 화상 신호 처리 장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 각 검출 화소에 대하여 연산한 화소 신호 레벨의 차분값에 기초하여 제1 필드를 특정하고, 제1 필드 후에 이어지는 필드에서, 검출 화소의 위치로부터 움직임 벡터의 벡터 방향으로 시프트된 기입 화소 위치를 산출하고, 산출된 기입 화소 위치를 움직임 벡터에 대응시켜 기억하고, 기억된 기입 화소 위치와 움직임 벡터에 따라 각 제1 필드로부터 판독한 화소 데이터로부터 보간 화소 데이터를 산출하고, 산출된 보간 화소 데이터를 기입 화소 위치에 기입하는 화상 신호 처리 장치 및 방법이다.
본 발명에 따른 화상 신호 처리 장치는, 더욱 구체적으로 설명하면, 코마의 최초가 제1 필드에서 시작되는 배속 변환된 화상 신호가 입력되고, 입력된 상기 화상 신호에 있어서 현 필드의 검출 화소와 상기 현 필드로부터 1프레임 후의 필드의 동일 개소에서의 검출 화소와의 사이에서 화소 신호 레벨의 차분값을 연산하고, 해당 차분값에 기초하여 제1 필드를 특정하는 시퀀스 검출 수단과, 현 필드의 검출 화소에 대하여 현 필드로부터 1프레임 또는 2프레임 후의 필드에 대한 움직임 벡터 를 검출하는 움직임 벡터 검출 수단과, 제1 필드 후에 이어지는 기입 필드에서 현 필드의 검출 화소의 위치로부터 움직임 벡터의 벡터 방향으로 시프트량이 제1 필드로부터 기입 필드가 후속함에 따라서 움직임 벡터의 벡터량의 범위 내에서 순차 증대하도록 시프트시킨 기입 화소 위치를 산출하는 화소 위치 연산 수단과, 기입 필드마다 산출된 기입 화소 위치를 움직임 벡터에 대응시켜 기억하는 기억 수단과, 기입 화소 위치와 해당 기입 화소 위치에 대응시켜 기억 수단에 기억된 움직임 벡터에 따라 기입 필드의 전후에 있는 각 제1 필드로부터 화소 데이터를 판독하고, 판독된 화소 데이터에 기초하여 보간 화소 데이터를 산출하는 화소 데이터 연산 수단과, 기입 필드에서 화소 데이터 연산 수단에 의해 산출된 보간 화소 데이터를 기입 화소 위치에 기입하는 화상 제어 수단을 구비한다.
본 발명에 따른 화상 신호 처리 방법은, 더욱 구체적으로 설명하면, 코마의 최초가 제1 필드에서 시작되는 배속 변환된 화상 신호가 입력되고, 입력된 화상 신호에 있어서 현 필드의 검출 화소와 현 필드로부터 1프레임 후의 필드의 동일 개소에서의 검출 화소와의 사이에서 화소 신호 레벨의 차분값을 연산하고, 해당 차분값에 기초하여 제1 필드를 특정하고, 현 필드의 검출 화소에 대하여 현 필드로부터 1프레임 또는 2프레임 후의 필드에 대한 움직임 벡터를 검출하고, 제1 필드 후에 이어지는 기입 필드에서 현 필드의 검출 화소의 위치로부터 움직임 벡터의 벡터 방향으로 시프트량이 제1 필드로부터 기입 필드가 후속함에 따라서 움직임 벡터의 벡터량의 범위 내에서 순차 증대하도록 시프트시킨 기입 화소 위치를 산출하고, 기입 필드마다 산출된 기입 화소 위치를 움직임 벡터에 대응시켜 기억하고, 기입 화소 위치와 해당 기입 화소 위치에 대응된 기억 수단에 기억된 움직임 벡터에 따라 기입 필드의 전후에 있는 각 제1 필드로부터 화소 데이터를 판독하고, 판독된 화소 데이터에 기초하여 보간 화소 데이터를 산출하고, 기입 필드에서 화소 데이터 연산 수단에 의해 산출된 보간 화소 데이터를 기입 화소 위치에 기입한다.
본 발명의 또 다른 목적, 본 발명에 의해서 얻어지는 구체적인 이점은, 이하에 있어서 도면을 참조하여 설명되는 실시예의 설명으로부터 한층 명백해질 것이다.
도 1은 필드 주파수 배속 방식을 적용한 필드 배속 변환 회로를 도시하는 블록도.
도 2A 및 도 2B는 배속 변환 전후의 각 필드와 화소 위치의 관계를 도시하는 도면.
도 3A 및 도 3B는 수평 방향으로 화상이 이동하는 경우에 있어서의 각 필드와 화상 위치의 관계를 도시하는 도면.
도 4A 및 도 4B는 TV 신호가 입력되는 경우에 있어서, 수평 방향으로 화상이 이동할 때의 각 필드와 화상 위치의 관계를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명을 적용한 화상 신호 처리 장치를 도시하는 블록 회로도.
도 6은 본 발명에 따른 화상 신호 처리 장치를 구성하는 화상 시프트부를 도시하는 블록 회로도.
도 7A 및 도 7B는 필드 배속 변환 회로에서의 배속 변환 전후의 각 필드와 화소 위치의 관계를 도시하는 도면.
도 8은 텔레시네 변환된 화상에 있어서, 수평 방향으로 화상이 이동하는 경우에 있어서의 각 필드와 화상 위치의 관계를 도시하는 도면.
도 9는 TV 신호의 화상에 있어서, 수평 방향으로 화상이 이동하는 경우에 있어서의 각 필드와 화상 위치의 관계를 도시하는 도면.
도 10은 시퀀스의 검출 방법에 대하여 설명하기 위한 도면.
도 11A 및 도 11B는 화상 시프트부의 동작 처리 과정을 1차원으로 표시한 도면.
도 12A 내지 도 12C는 화상 시프트부의 구체적인 동작예를 화소값으로 표시한 도면.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
이하, 본 발명을 적용한 화상 신호 처리 장치 및 방법에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
본 발명은, 예를 들면 PAL(Phase Alternation by Line) 방식에 의한 텔레비전 수상기에 내장되는 화상 신호 처리 장치에 적용된다.
본 발명이 적용된 화상 신호 처리 장치(1)는, 도 5에 도시한 바와 같은 구성을 구비한다.
화상 신호 처리 장치(1)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 화상 메모리(11)와, 제2 화상 메모리(12)와, 시퀀스 검출부(13)와, 움직임 벡터 검출부(15)와, 화 상 시프트부(16)를 구비하고 있다.
제1 화상 메모리(11)는, 텔레시네 변환한 화상을 배속 변환하는 것에 의해 생성된 1코마가 4필드로 구성된, 예를 들면 100 필드/초의 인터레이스 화상 신호가 순차 공급된다. 이 제1 화상 메모리(11)는, TV 신호를 배속 변환하는 것에 의해 생성된 1코마가 2필드로 구성된, 예를 들면 100 필드/초의 인터레이스 화상 신호가 순차 공급된다.
제1 화상 메모리(11)는, 공급된 화상 데이터를, 각 필드 단위로, 1프레임분 저장한다. 즉, 제1 화상 메모리(11)로부터 출력되는 화상 데이터는, 제1 화상 메모리(11)에 공급되는 화상 신호로부터 1프레임 후가 된다.
제2 화상 메모리(12)는, 제1 화상 메모리(11)와 마찬가지의 내부 구성을 갖고, 제1 화상 메모리(11)로부터 공급된 화상 데이터를, 각 필드 단위로, 1프레임분 저장한다. 즉, 제2 화상 메모리(12)로부터 출력되는 화상 데이터는, 이 제2 화상 메모리(12)에 공급되는 화상 데이터로부터 1프레임 후가 되고, 제1 화상 메모리(11)에 공급되는 화상 데이터로부터 2프레임 후가 된다. 제2 화상 메모리(12)에 저장된 화상 데이터 D1은, 움직임 벡터 검출부(15) 및 화상 시프트부(16)에 공급된다.
시퀀스 검출부(13)는, 제1 화상 메모리(11)에 공급되는 화상 데이터와, 제1 화상 메모리(11)로부터 출력되는 화상 데이터를 검출하여, 각 화소마다 화상 신호 레벨을 비교하여, 양자 간에 차분값을 연산한다. 즉, 이 시퀀스 검출부(13)는, 화면 상의 동일 개소에서의 화소의 화상 신호 레벨을, 1프레임 간격으로 비교한다. 시퀀스 검출부(13)는, 화상 신호 레벨의 차분값의 연산 결과를 화상 시프트부(15)로 송신한다. 시퀀스 검출부(13)는, 상술한 바와 같이 각 필드의 특정 외에, 텔레시네 변환된 신호인가, TV 신호인가를 판별하여, 해당 판별 결과를 이동량 정보로서 데이터 선택부(14) 및 화상 시프트부(16)로 송신한다.
데이터 선택부(14)는, 제1 화상 메모리(11)에 공급되는 화상 데이터와, 제1 화상 메모리(11)로부터 출력되는 화상 데이터가 입력된다. 이 데이터 선택부(14)는, 시퀀스 검출부(13)로부터 수신한 판별 결과에 기초하여, 공급되는 화상 데이터 중 한쪽을 선택한다. 즉, 시퀀스 검출부(13)에 의해 텔레시네 변환된 신호인 것으로 판별된 경우에는, 제1 화상 메모리(11)에 공급되는 화상 데이터를 선택한다. 또한, 시퀀스 검출부(13)에 의해 TV 신호인 것으로 판별된 경우에는, 제1 화상 메모리(11)로부터 출력되는 화상 데이터를 선택한다. 데이터 선택부(14)에 의해 선택된 화상 데이터를 이하, 화상 데이터 D2라고 칭한다. 데이터 선택부(14)는, 선택한 화상 데이터 D2를 움직임 벡터 검출부(15)로 출력한다.
또, 데이터 선택부(14)로서, 제1 화상 메모리(11)로부터 출력되는 화상 데이터와, 제2 화상 메모리(12)로부터 출력되는 화상 데이터의 어느 한쪽을 선택하는 접속 형태에도 적용 가능하다.
움직임 벡터 검출부(15)는, 화상 데이터 D1과, 화상 데이터 D2를 검출하여, 예를 들면 블록 매칭법에 기초하여 움직임 벡터를 검출한다. 블록 매칭법은, 화면을 소정의 화소로 이루어지는 블록으로 분할하고, 각 블록 단위로 상사도(相似度)를 평가함으로써 움직임 벡터를 구하는 방법이다. 제2 화상 메모리(12)로부터 출 력되는 화상 데이터 D1은, 참조 필드의 2프레임 지연 필드이고, 또한 데이터 선택부(14)로부터 출력되는 화상 데이터 D2는, 참조 필드 그 자체, 또는 참조 필드의 1프레임 지연 필드이다.
즉, 움직임 벡터 검출부(15)는, 화상 데이터 D1과 화상 데이터 D2와의 사이에서 움직임 벡터를 검출하는 것에 의해, 참조 필드와, 2프레임 지연 신호 사이에서 움직임 벡터를 검출할 수 있고, 또한 마찬가지로 참조 필드의 1프레임 지연 신호와, 참조 필드의 2프레임 지연 신호 사이에서 움직임 벡터를 검출할 수 있다. 환언하면, 움직임 벡터를 검출하는 필드 간격을 시퀀스 검출부(13)로부터 수신한 판별 결과에 기초하여, 제어할 수 있다.
또한, 움직임 벡터 검출부(15)에서는, 공급되는 화상 데이터 D1과 화상 데이터 D2에 기초하여, 검출한 움직임 벡터의 오차 정보를 포함하는 플래그 F1을 산출한다. 예를 들면, 상술한 블록 매칭법에 의해 블록마다의 상사도를 평가할 때에 차분 절대값의 합을 구하지만, 이러한 연산 과정에서 얻어지는 차분 절대값의 합, 혹은 화소마다의 차분 절대값에 기초하여, 검출한 움직임 벡터의 오차값을 계산하여 플래그 F1로 한다.
움직임 벡터 검출부(15)는, 검출된 움직임 벡터와 플래그 F1을 화상 시프트부(16)로 송신한다.
화상 시프트부(16)는, 화상 신호 레벨의 비교 결과를 포함하는 이동량 정보를, 시퀀스 검출부(13)로부터 수신한다. 화상 시프트부(16)는, 움직임 벡터 검출부(15)가 검출한 움직임 벡터 및 플래그 F1을 수신한다. 또한, 화상 시프트부(16) 는, 제2 화상 메모리(12)로부터 화상 데이터 D1이 공급되고, 데이터 선택부(14)로부터 화상 데이터 D2가 공급된다. 이 화상 시프트부(16)는, 공급된 화상 신호에 있어서의 각 화소 위치를, 수신한 상기 움직임 벡터의 벡터량의 범위 내에서, 또한 벡터 방향으로 시프트시킨다. 화상 시프트부(16)의 내부 구성예의 상세 내용에 대해서는 후술한다.
화상 신호 처리 장치(1)에는, 화상 신호의 필드 주파수를 배속 변환하는 필드 배속 변환 회로(3)가 집적되는 경우도 있다. 필드 배속 변환 회로(3)는, 해상도를 향상시키는 것에 의해, 면 플리커 방해를 방지하기 위해 집적되는 것으로서, 예를 들면, PAL 방식에 있어서, 보간 등의 처리를 행함으로써, 필드 주파수가 50㎐인 화상 데이터를 2배인 100㎐의 화상 데이터로 변환한다.
필드 주파수 변환 회로(3)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 텔레비전 수상기에 접속된 입력 단자(31)와, 배속 변환부(32)와, 프레임 메모리(33)를 구비한다.
배속 변환부(32)는, 텔레비전 수상기로부터 입력 단자(31)를 통하여 입력된, 텔레시네 변환 후의 화상 데이터, 또는 텔레비전 신호를, 프레임 메모리(33)에 기입한다. 또한, 이 배속 변환부(32)는, 프레임 메모리(33)에 기입한 화상 데이터를, 기입 시의 2배의 속도로 판독한다. 이에 의해, 예를 들면, PAL 방식의 50 필드/초의 화상 신호의 주파수를 2배로 변환하여, 100 필드/초의 화상 데이터를 생성하는 것이 가능하다. 배속 변환부(32)는, 이 배속 변환된 화상 데이터를 화상 신호 처리 장치(1)에 공급한다.
다음으로, 화상 시프트부(16)의 상세한 내부 구성예에 대하여 도 6을 이용하 여 설명한다. 화상 시프트부(16)는, 시프트 버퍼 판독 제어부(161)와, 시프트 버퍼 기입 제어부(162)와, 시프트 버퍼(163)와, 데이터 버퍼 판독 제어부(164)와, 제1 버퍼(165)와, 제2 버퍼(166)와, 데이터 연산부(167)를 구비한다.
시프트 버퍼 판독 제어부(161)는, 움직임 벡터 검출부(15)로부터 움직임 벡터가 송신되고, 시퀀스 검출부(13)로부터 이동량 정보가 송신된다. 시프트 버퍼 판독 제어부(161)는, 이 움직임 벡터와 이동량 정보 및 내장된 어드레스 계산용 카운터에 기초하여, 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1을 생성한다. 이 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1은, 시켄셜하게 데이터를 판독하기 위한 어드레스 신호와, 인에이블 신호로 구성된다. 예를 들면, 시프트 버퍼(163)가 프레임 메모리 등으로 실현되는 경우에 있어서, 시프트 버퍼 판독 제어부(161)는, X 좌표, Y 좌표의 각 어드레스 신호를 절대 좌표로서 계산한다. 한편, 시프트 버퍼(163)가 라인 메모리 등의 필요 최소한의 메모리로 실현되는 경우에 있어서, 시프트 버퍼 판독 제어부(161)는, X 좌표, Y 좌표의 각 어드레스 신호를 상대 좌표로서 계산한다.
여기에 내장된 어드레스 계산용 카운터값에 있어서 X 좌표, Y 좌표가 각각 (CX1, CY1)이고, 또한 공급된 움직임 벡터에 있어서, X 좌표, Y 좌표가 각각 (VX, VY)일 때에, 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1의 어드레스의 번호(SX, SY)는, 이하의 수학식으로 나타내어진다.
Figure 112004025263792-pct00001
Figure 112004025263792-pct00002
여기서 α는 이동량 정보이고, 0 이상 또한 1 이하의 수로 표현된다. 이 α는, 제1 필드에서 최소로 하고, 그 후 필드가 계속될 때마다 순차 증대한다. 이 α는, 텔레시네 변환된 신호가 입력된 경우에, 제1 필드부터 제4 필드까지 각각, 0, 1/4, 2/4, 3/4으로, 또한 TV 신호가 입력된 경우에도, 제1 필드에서 제2 필드까지, 0, 1/2로, 선형적으로 증가시켜 가는 것도 가능하다.
시프트 버퍼 판독 제어부(161)는, 생성된 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1을 시프트 버퍼 기입 제어부(162) 및 시프트 버퍼(163)에 공급한다.
시프트 버퍼 기입 제어부(162)는, 움직임 벡터 검출부(15)로부터 플래그 F1이 공급되고, 또한 시프트 버퍼(163)로부터 플래그 F'가 공급되고, 시프트 버퍼 판독 제어부(161)로부터 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1이 공급된다. 시프트 버퍼 기입 제어부(162)는, 플래그 F와 플래그 F'의 대소에 기초하여, 기입 시의 우선 순위를 판정한다. 또한 시프트 버퍼 기입 제어부(162)는, 공급되는 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1에 기초하여, 기입 어드레스를 구하여, 해당 기입 어드레스와 상술한 바와 같이 판정한 우선 순위를, 시프트 버퍼 기입 제어 신호 RS2로서, 시프트 버퍼(163)에 공급한다.
시프트 버퍼(163)는, 움직임 벡터용 버퍼와 플래그용 버퍼로 구성된다. 움직임 벡터용 버퍼는, 움직임 벡터를 축적/공급하기 위한 버퍼이고, 플래그용 버퍼는, 플래그를 축적/공급하기 위한 버퍼이다. 이들 버퍼는, 동일한 제어 신호에 기 초하여, 기입이나 판독이 행해진다. 덧붙여서 말하면, 시프트 버퍼(163)는, 움직임 벡터와 플래그만 저장할 수 있으면 충분하기 때문에, 버퍼 용량의 삭감을 기대할 수 있다.
시프트 버퍼(163)는, 1프레임분의 데이터를 축적하는 프레임 메모리이어도 되고, 움직임 벡터의 취득 범위에 따른 라인 메모리 등, 필요 최소한의 메모리로 구성해도 된다.
시프트 버퍼(163)는, 우선 플래그용 버퍼의 초기화를 행한다. 플래그용 버퍼에 기입되는 플래그에는, 데이터가 기입되었는지의 여부를 나타내는 마크 정보도 포함한다. 마크 정보는, "NM"과 "OK"의 2 종류로 표시되어, "NM"는, 초기화 시에 데이터의 기입이 행해져 있지 않은 것을 나타내고, "OK"는, 데이터가 이미 기입되어 있는 것을 나타낸다. 시프트 버퍼(163)는, 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1의 인에이블이 유효인 경우에, 어드레스 대응시켜 시프트 버퍼 기입 제어부(162)에 플래그 F'를 송신한다. 시프트 버퍼(163)는, 시프트 버퍼 기입 제어 신호 RS2의 인에이블이 유효인 경우에, 어드레스값에 따라서, 움직임 벡터, 플래그 F1을, 각각 움직임 벡터용 버퍼, 플래그용 버퍼에 기입한다. 또한, 이 시프트 버퍼(163)는, 저장한 움직임 벡터를 번호순으로 정리하여(이하, 이 번호순으로 정리한 움직임 벡터를, 이동 종료 움직임 벡터라 함), 처리 플래그 F2를 순차 판독하고, 각각을 데이터 버퍼 제어부(164), 데이터 연산부(167)에 공급한다.
데이터 버퍼 판독 제어부(164)는, 시프트 버퍼(163)로부터 이동 종료 움직임 벡터가 공급되고, 시퀀스 검출부(13)로부터 이동량 정보가 송신된다. 데이터 버퍼 판독 제어부(164)는, 이 입력된 움직임 벡터에 기초하여, 버퍼 제어 신호 S11 및 버퍼 제어 신호 S12를 연산한다. 이들 각 버퍼 제어 신호 S11, S12는, 시켄셜하게 데이터를 판독하기 위한 어드레스 신호와, 인에이블 신호로 구성된다. 예를 들면, 제1 버퍼(165), 및 제2 버퍼(166)가 프레임 메모리 등으로 실현되는 경우에 있어서, 데이터 버퍼 판독 제어부(164)는, X 좌표, Y 좌표의 각 어드레스 신호를 절대 좌표로서 계산한다. 한편, 제1 버퍼(165), 및 제2 버퍼(166)가 라인 메모리 등의 필요 최소한의 메모리로 실현되는 경우에 있어서, 데이터 버퍼 판독 제어부(164)는, X 좌표, Y 좌표의 각 어드레스 신호를 상대 좌표로서 계산한다.
데이터 버퍼 판독 제어부(164)는, 내장된 어드레스 계산용 카운터의 값과 움직임 벡터에 기초하여 버퍼 제어 신호 S11을 생성한다. 또한 데이터 버퍼 판독 제어부(164)는, 버퍼 제어 신호 S11과 움직임 벡터에 기초하여 버퍼 제어 신호 S12를 생성한다.
예를 들면 TV 신호가 입력된 경우에, 버퍼 제어 신호 S11의 어드레스에서, X 좌표, Y 좌표가 각각 (AX1, AY1)이고, 또한 버퍼 제어 신호 S12의 어드레스에서, X 좌표, Y 좌표가 각각 (AX2, AY2)이고, 움직임 벡터가 (VX, VY)이고, 내부의 어드레스 계산용 카운터값을 (CX', CY')로 할 때, 버퍼 제어 신호 S11의 어드레스는, 이하의 수학식으로 나타내어진다.
Figure 112004025263792-pct00003
Figure 112004025263792-pct00004
여기서, 함수 INT는, 소수점 이하 버림을 의미한다.
버퍼 제어 신호 S12의 어드레스(AX2, AY2)는, 이하의 수학식으로 나타내어진다.
Figure 112004025263792-pct00005
Figure 112004025263792-pct00006
데이터 버퍼 판독 제어부(164)는, 이들의 계산한 어드레스를 포함하는 버퍼 제어 신호 S11을 제1 버퍼(165)에 공급한다. 또한 데이터 버퍼 판독 제어부(164)는, 마찬가지로 계산한 어드레스를 포함하는 버퍼 제어 신호 S12를 제2 버퍼(166)에 공급한다.
제1 버퍼(165)는, 제2 화상 메모리(12)로부터 송신된 화상 데이터 D1을 순차 축적한다. 제1 버퍼(165)는, 공급된 버퍼 제어 신호 S11에 따라 축적한 화상 데이터 D1을 판독한다. 즉, 제1 버퍼(165)는, 공급된 버퍼 제어 신호 S11의 인에이블이 유효일 때에, 해당 버퍼 제어 신호 S11에 포함되는 어드레스에 따라서, 제1 버퍼(165)에 축적한 화상 데이터 D1을 판독한다. 이 판독된 화상 데이터 D1을 이하, 시프트 데이터 SD1이라고 칭한다. 제1 버퍼(165)는, 시프트 데이터 SD1을 데이터 연산부(167)로 송신한다.
제1 버퍼(165)는, 1프레임분의 데이터를 축적하는 프레임 메모리이어도 되고, 또한 움직임 벡터의 범위에 기초를 둔 라인 메모리 등, 필요 최소한의 메모리로 구성해도 된다. 또한 이 제1 버퍼에서는, 데이터의 판독을 시켄셜하게 행하기 때문에, FIFO 메모리 등으로 실현해도 된다.
제2 버퍼(166)는, 데이터 선택부(14)로부터 송신된 화상 데이터 D2를 순차 축적한다. 제2 버퍼(166)는, 공급된 버퍼 제어 신호 S12에 따라, 축적한 화상 데이터 D2를 판독한다. 즉, 제2 버퍼(166)는, 공급된 버퍼 제어 신호 S12의 인에이블이 유효일 때에, 해당 버퍼 제어 신호 S12에 포함되는 어드레스에 따라서, 제2 버퍼(166)에 축적된 화상 데이터 D2를 판독한다. 이 판독된 화상 데이터 D2를, 이하 시프트 데이터 SD2라고 칭한다. 제2 버퍼(166)는, 시프트 데이터 SD2를 데이터 연산부(167)로 송신한다.
제2 버퍼(166)는, 1프레임분의 데이터를 축적하는 프레임 메모리이어도 되고, 또한 움직임 벡터의 범위에 기초하는 라인 메모리 등, 필요 최소한의 메모리로 구성해도 된다. 이러한 경우에는, 랜덤하게 공급되는 어드레스에 대응하여 랜덤하게 데이터를 판독하는 시스템이 구축된다.
데이터 연산부(167)는, 공급된 시프트 데이터 SD1과, 시프트 데이터 SD2에 기초하여, 시프트 버퍼(163)로부터 공급되는 처리 플래그 F2를 참조하면서 보정 데이터 H1을 산출한다. 데이터 연산부(167)는, 연산한 보정 데이터 H1을 순차 CRT2로 출력한다.
또, 보정 데이터 H1은, 시프트 데이터 SD1나 시프트 데이터 SD2를 그대로 출 력함으로써 연산해도 되고, 시프트 데이터 SD1과 시프트 데이터 SD2의 평균값으로 해도 된다. 또는, 움직임 벡터 등의 값을 이용하여 가중 평균을 취하는 형태로 이동 데이터 M1을 산출해도 된다.
다음으로, 본 발명에 따른 화상 신호 처리 장치(1)의 동작에 대하여 설명한다.
도 7A 및 도 7B는, 필드 배속 변환 회로(3)에 있어서의 배속 변환 전후의 각 필드와 화소 위치의 관계를 도시하고 있다. 여기서 횡축은 시간, 종축은 화소의 수직 방향의 위치를 나타낸다.
배속 변환 전의 화상 데이터는, PAL 방식의 50 필드/초의 인터레이스 화상이고, 도 7A에 도시한 바와 같이, 2필드로 1개의 코마를 형성한다.
한편, 배속 변환 후의 화상 데이터는, 100 필드/초의 인터레이스 화상이기 때문에, 도 7B에 도시한 바와 같이, 필드 t1과 필드 t2의 사이에, 신규로 2매의 필드 t2', t1'를 생성한다. 그리고, 필드 t2와 필드 t3의 사이에서는, 필드의 생성을 행하지 않고, 필드 t3과 필드 t4 사이에, 신규로 2매의 필드 t4', t3 '를 생성한다. 즉, 화상 데이터는, 4필드로 1개의 코마를 형성하게 된다.
이 신규로 생성한 필드 t1', t2', …는, 각각의 화소값을, 각 화소의 주위 3 화소의 중간값으로서, 메디안 필터 등을 이용하여 구하는 경우도 있다. 또한, 이 신규로 생성한 필드 t1', t2', …는, 각각 필드 t1, t2, …와 동일한 내용으로 된다. 이에 의해, 4필드로 1개의 코마를 형성하게 되어, 단위 시간 당 화면 매수를 늘림으로써 해상도를 향상시킬 수 있어, 면 플리커 방해를 억제하는 것이 가능하게 된다.
텔레시네 변환 후, 상술한 바와 같은 배속 변환된 화상 데이터에 있어서, 수평 방향으로 화상이 이동하는 경우에 있어서의 각 필드와 화상 위치의 관계를 도 8에 도시한다. 이 도 8에 있어서, 횡축은 화상의 수평 방향에서의 위치, 종축은 시간을 나타내고 있다. 이미 텔레시네 변환된 화상은, 도 8에 도시한 바와 같이, 필드 t1, t2', t1', t2의 순으로, 일정한 시간 간격으로 제1 화상 메모리(11)에 공급되고, 이들 화상은 동일한 위치에 표시된다. 또한 필드 t3로 이행하면 화상이 수평 방향(우측 방향)으로 이동하여, 필드 t3, t4', t3', t4의 순으로 제1 화상 메모리에 공급된다.
여기서, 예를 들면, 제1 화상 메모리에 공급되는 필드(이하, 참조 필드라고 칭함)가, 필드 t3인 경우에는, 제2 화상 메모리(12)로부터 출력되는, 참조 필드로부터 2프레임 전의 필드(이하, 2프레임 지연 필드라고 칭함)는, 필드 t1으로 된다.
TV 신호를 배속 변환한 화상 데이터에 있어서, 수평 방향으로 화상이 이동하는 경우에 있어서의 각 필드와 화상 위치의 관계를 도 9에 도시한다. 동일한 코마를 구성하는 필드 t1, t2'에 있어서, 동일 위치에 동일한 화상이 표시된다. 마찬가지로, 동일한 코마를 구성하는 필드 t1′, t2에 있어서, 동일 위치에 동일한 화상이 표시된다.
움직임 벡터 검출부(14)는, 도 8에 도시하는 텔레시네 변환 후, 배속 변환된 신호에 관하여, 참조 필드와 2프레임 지연 필드 사이에서, 각 화소 또는 각 블록 단위로 움직임 벡터를 검출한다. 도 8에 도시하는 예의 경우에는, 움직임 벡터의 벡터 방향은, 2프레임 지연 필드를 기준으로 하여 수평 방향(우측 방향)으로 되고, 벡터량은 A로 된다. 마찬가지로, 참조 필드가 t5인 경우에는, 2프레임 지연 필드는, t3으로 되고, 움직임 벡터의 벡터량은 B로 된다. 이 수순을 반복하는 것에 의해, 2프레임 지연 필드를 기준으로 한 움직임 벡터의 벡터 방향과 벡터량을 순차 구하는 것이 가능하다. 움직임 벡터 검출부(14)는, 이 구해진 움직임 벡터의 벡터량과 벡터 방향을 화상 시프트부(16)로 순차 송신한다.
움직임 벡터 검출부는 도 9에 도시하는 TV 신호를 배속 변환한 신호에 관하여, 참조 필드와 1프레임 지연 필드 사이에서, 각 화소 또는 각 블록 단위로 움직임 벡터를 검출한다. 도 9에 도시하는 예의 경우에는, 움직임 벡터의 벡터 방향은, 1프레임 지연 필드를 기준으로 하여 수평 방향(우측 방향)이 되고, 참조 필드가 t1' 일 때에 벡터량은 C로 된다. 마찬가지로, 참조 필드가 t4'인 경우에는, 1프레임 지연 필드는, t1'으로 되고, 움직임 벡터의 벡터량은 D로 된다. 이 수순을 반복하는 것에 의해, 1프레임 지연 필드를 기준으로 한 움직임 벡터의 벡터 방향과 벡터량을 순차 구할 수 있다. 움직임 벡터 검출부(74)는, 이 구해진 움직임 벡터의 벡터량과 벡터 방향을 화상 시프트부(16)로 순차 송신한다.
시퀀스 검출부(13)는, 참조 필드와, 제1 화상 메모리(11)로부터 출력되는, 참조 필드로부터 1프레임 전의 필드(이하, 1프레임 지연 필드라고 칭함)를 순차 검출하고, 동일한 화소 위치에서의 화소 신호 레벨의 차분값을 각각 연산한다.
즉, 도 10에 도시한 바와 같이, 텔레시네 변환 화상인 경우에는, 참조 필드 t1'와, 1프레임 지연 필드 t1은, 동일한 코마를 구성하기 때문에, 예를 들면 화소 위치 a점에서의 화소 신호 레벨의 차분값은 0으로 된다. 다음으로 참조 필드로서 필드 t2가 공급되면, 1프레임 지연 필드는 필드 t2'로 되고, a점에서의 화소 신호 레벨의 차분값은 마찬가지로 0으로 된다.
다음으로 참조 필드로서 필드 t3가 공급되면, 1프레임 지연 필드는 t1'으로 되고, 양자는 각각 다른 코마를 형성하기 때문에, a점에서의 화소 신호 레벨의 차분값은 0 이외(이하, 1로 함)로 된다. 다음으로 참조 필드로서 t4'가 공급되면 1프레임 지연 필드는 필드 t2로 되어, a점에서의 화소 신호 레벨의 차분값은, 마찬가지로 1로 된다.
또한, 참조 필드로서 t3'가 공급되면, 1프레임 지연 필드는, t3로 되어, 양자는 동일한 코마를 형성하기 때문에, a점에서의 화소 신호 레벨의 차분값은 다시 0으로 된다. 그 후에 공급되는 참조 필드에 대해서도 마찬가지의 경향으로 되어, 연산한 차분값은, 4필드 주기로 「0011」의 순으로 반복된다. 따라서, 이 시퀀스를 4필드 단위로 검출하는 것에 의해, 각 필드의 전후 관계를 특정하는 것이 가능 하게 된다.
이 경향을 1프레임 지연 필드에 대해 주목하면, 차분값은, 코마의 최초의 필드로부터 「0011」의 순으로 된다. 따라서, 처음에 차분값 0을 산출할 때, 검출한 1프레임 지연 필드를, 코마의 최초의 필드(이하, 제1 필드라고 칭함)로서 특정한다. 차분값 0이 연속했을 때에는, 검출된 1프레임 지연 필드를 제2 필드로서 특정한다. 또한 차분값으로서 처음에 1을 산출한 경우에, 검출된 1프레임 지연 필드를 제3 필드로서 특정한다. 차분값 1이 연속했을 때에는, 검출한 1프레임 지연 필드를 제4 필드로서 특정한다.
또, TV 신호가 입력된 경우에 있어서도, 각 필드가 제1 필드 또는 제2 필드 중 어디에 해당하는지를 판별할 필요가 있지만, 필드 배속 변환 회로(3)에 의해 배속 변환할 때에 해당하는 필드는 판명되기 때문에, 상술한 바와 같은 시퀀스 검출의 필요성은 없다. 즉, 배속 변환 회로(3)로부터 TV 신호가 입력될 때에는, 제1 필드와, 제2 필드가 특정된다.
도 11A는, 1코마 2필드로 구성되는 TV 신호가 입력된 경우에 있어서의 화상 시프트부(16)의 구체적인 동작예를 일차원의 그래프로 도시하고 있다. 이 도 11에 도시하는 동작예에서는, TV 신호가 입력된 경우의 것으로서, 화상 데이터 D1은 제1 필드이고, 또한 화상 데이터 D2는, 화상 데이터 D1으로부터 1프레임 후의 제1 필드이다. 도 11A에서, 0으로부터 시작되는 번호는, 화소 위치를 나타내는 어드레스이고, 또한 종축은 화소값(=화소 신호 레벨)을 나타내고 있다.
본 발명에서는, 도 11B에 도시한 바와 같이, 이 시간적으로 서로 다른 화상 데이터 D1과 화상 데이터 D2의 중간에 위치하는 제2 필드(이하, 기입 필드라 함)에 대하여, 여러가지 화상의 바리에이션에도 움직임이 원활하게 보이도록 보정 데이터를 기입한다. 즉, 도 11A에 도시하는 예에 있어서, 좌측에 볼록부가 있는 화상 데이터 D1으로부터, 중앙에 완만한 볼록부가 있는 화상 데이터 D2로 변해갈 때에, 전체의 움직임이 원활하게 보이는 화상을, 상술한 기입 필드에서 작성한다.
도 12A 내지 도 12D는, 도 11A에 도시하는 화상 시프트부(16)의 구체적인 동작예를, 화소값으로 표시한 것이다. 도 12A는, 화상 시프트부(16)에 입력되는 화상 데이터 D1과 화상 데이터 D2를 도시하는 것으로서, 번호는, 화소 위치를 나타내는 어드레스이다. 각 화소마다 휘도가 있기 때문에, 공급되는 화상 데이터 D1에는, 번호마다 화소값이 할당된다.
즉, 도 12A에 도시하는 동작예에 있어서, 화상 데이터 D1은, 번호 0∼11의 어드레스에서, 순서대로 100, 100, 200, …로 이어지는 화소값으로 표시된다.
화상 데이터 D1으로부터 후에 위치하는 화상 데이터 D2는, 번호 0∼11의 어드레스에서, 순서대로 100, 100, 200, …로 이어지는 화소값으로 표시된다.
도 12A에 도시되고 있는 움직임 벡터는, 이 화상 데이터 D1과, 화상 데이터 D2와의 사이에서, 각 화소마다의 화상 데이터 D1을 기준으로 한 벡터량을 나타낸 것이다. 예를 들면, 화상 데이터 D1에 있어서 번호 1의 어드레스에 있는 화소값 100의 화소는, 1필드 후에 위치하는 화상 데이터 D2에 있어서도 번호 1의 어드레스에 위치하고 있다. 따라서, 움직임 벡터는, 0이다. 예를 들면, 화상 데이터 D1에 있어서 번호 2의 어드레스에 있는 화소값 200의 화소는, 화상 데이터 D2에 있어서, 번호 4의 어드레스로 이동한다. 따라서, 움직임 벡터는, 4-2=2로부터 2로 된다. 도 11A에 도시하는 화살표는, 이 각 화소마다의 움직임 벡터를 도시한 것이다.
도 12A에 도시하는 플래그 F1은, 화상 데이터 D1의 검출 화소와, 화상 데이터 D2에 있어서의 해당 검출 화소와의 차분 절대값으로 한 경우의 예이다. 도 12A에 도시하는 예에 있어서, 화상 데이터 D1에 있어서 번호 2의 어드레스에 있는 화소값 200의 화소는, 화상 데이터 D2에 있어서 번호 4의 어드레스로 이동하고, 화소값은 200으로서 변하지 않기 때문에 차분 절대값은 0이다. 한편, 화상 데이터 D1에 있어서 번호7의 어드레스에 있는 화소값 110의 화소는, 화상 데이터 D2에 있어서 번호 10의 어드레스로 이동하고, 화소값은 100으로 되기 때문에, 차분 절대값은 10이 된다.
도 12B는, 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1에 대하여 도시하고 있다. 도 12B에 도시하는 예에서는, 상기 수학식 1.1에 기초하여, 어드레스 계산 카운터로부터, 0, 1, 2, 3 …으로, 0부터 1씩 플러스로 시프트시킨 값을 CX1로 하고, 이동량 정보 α를 1/2로 한 경우에 대해 설명하고 있다. 또, 어드레스 계산 카운터의 수치 CX1은, 화상 데이터 D1의 어드레스를 나타내는 번호에 대응시켜 출력하고 있다.
시프트 버퍼 제어 신호 RS1을 생성할 때에 있어서, 예를 들면, 어드레스 계산 카운터의 번호가 2인 경우에는, 도 12A에 기초하여, 번호 2에 대응하는 화소 위치의 움직임 벡터는 2이기 때문에, 상기 수학식 1.1에 기초하여, 2+2×1/2=3으로부터, 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1의 번호는 3으로 된다. 마찬가지로 어드레스 계산 카운터의 번호가 3인 경우에는, 도 12A에 기초하여, 번호 3에 대응하는 움직 임 벡터는 2이기 때문에, 상기 수학식 1.1에 대입하여, 3+2×1/2=4로부터, 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1의 번호는 4로 된다.
즉, 생성된 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1의 번호는, 기입 필드에서, 보정 데이터 H1을 기입하는 어드레스의 번호를 나타내고 있다.
산출한 시프트 버퍼 제어 신호 RS1의 어드레스에 대하여, 시프트 버퍼(163)에의 움직임 벡터의 기입 상황을 검지하기 위해, 플래그 F'를 판독한다. 이 플래그 F'는, 시프트 버퍼(163)에 액세스된 어드레스에서, 움직임 벡터가 기입되어 있지 않은 경우에는, "NM"이 되돌아온다. 한편, 움직임 벡터가 이미 기입된 어드레스에 대해서는, 차분 절대값의 값이 되돌아온다.
예를 들면, 도 12B에 도시하는 예에 있어서, 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1의 번호 0∼8의 어드레스에서는, 시프트 버퍼(163)로부터 플래그 F'를 통하여, 데이터가 기입되어 있지 않은 취지가 표시된다. 번호 9의 어드레스에서는, 처음에는 데이터가 기입되어 있지 않은 취지의 "NM"이, 다음회에서는 차분 절대값이, 플래그 F'로서 되돌아온다. 즉 시프트 버퍼(163)의 번호 9의 어드레스에는, 복수의 움직임 벡터가 기입되는 것을 뜻하고 있다. 이것은 도 11A에서, 화상 데이터 D2의 번호 9의 어드레스에는, 화상 데이터 D1의 번호 6 및 번호 9에 기초하는 움직임 벡터가 집중하고 있는 것으로부터도 나타난다.
여기서, 플래그 F'가 "NM"으로 되돌아온 시프트 버퍼(163)의 어드레스에는, 해당 어드레스의 번호에 따라 움직임 벡터가 순차 기입된다. 플래그 F'가 수치를 갖는 경우에는, 플래그 F'와 해당 어드레스의 번호에 상당하는 플래그 F를 비교하 여, 수치가 작은 쪽을 유효로 한다. 이에 의해, 화상 데이터 D1로부터 화상 데이터 D2로 이행하기까지 오차가 적은 움직임 벡터를 시프트 버퍼(163)에 기입하는 것이 가능해지고, 단일의 화소 위치에 복수의 움직임 벡터가 걸리는, 여러가지 바리에이션의 화상에 대해서도 고정밀도로 움직임 보정하는 것이 가능하게 된다.
시프트 버퍼 기입 제어부(162)는, 공급되는 플래그 F'에 기초하여, 움직임 벡터를 시프트 버퍼(163) 상에 기입하기 위한 어드레스를 결정한다. 예를 들면, 번호 9에 있어서, 플래그 F는 10이고, 플래그 F'는 0이다. 수치가 작은 플래그를 우선하기 때문에, 번호 9에서는, 당초에 기입된 번호 6의 어드레스에 기초하는 움직임 벡터 "3"이 그대로 시프트 버퍼(163)에 계속 저장되게 된다.
시프트 버퍼 기입 제어부(162)는, 어드레스에 대응하는 번호와 움직임 벡터를 관련지어 시프트 버퍼 기입 제어 신호 RS2로 하고, 이것을 시프트 버퍼(163)에 기입한다. 기입된 후의 시프트 버퍼(163)에는, 도 12B의 하단에 도시한 바와 같이, 각 번호의 어드레스에 대하여 움직임 벡터가 저장되게 된다.
시프트 버퍼(163)에 저장된 움직임 벡터를, 어드레스의 번호의 순으로 재차 정리한 결과를 도 12C에 도시한다. 또한 처리 플래그 F2는, 각 어드레스에서의 마크 정보를 나타내고 있다. 이 처리 플래그 F2에 있어서 "OK"가 출력되어 있는 경우에는, 해당 번호의 어드레스에 데이터가 기입되어 있는 것을 나타내고, "NM"이 출력되어 있는 경우에는, 해당 번호의 어드레스에 데이터가 기입되어 있지 않은 것을 나타내고 있다. 덧붙여서 말하면 번호 2의 어드레스에는, 데이터가 기입되어 있지 않기 때문에, 처리 플래그 F2로서 "NM"이 출력된다.
시프트 버퍼(163)로부터 판독된 이동 종료 움직임 벡터는, 데이터 버퍼 판독 제어부(164)에, 처리 플래그 F2는, 데이터 연산부(167)에 공급된다.
데이터 버퍼 판독 제어부(164)는, 공급된 이동 종료 움직임 벡터에 기초하여, 상기 수학식 2.1∼수학식 2.4을 이용하여 버퍼 제어 신호 S11, S12를 만들어낸다. 예를 들면, 어드레스 계산 카운터의 값을, 시프트 버퍼(163)의 어드레스에 대응하는 번호로 한 경우에 있어서, 번호 3의 어드레스에서는, 도 12C로부터, 이동 종료 움직임 벡터는 2이기 때문에, 버퍼 제어 신호 S11은, 상기 수학식 2.1로부터 2로 되고, 또한 버퍼 제어 신호 S12는, 상기 수학식 2.3으로부터 4로 된다. 번호 6의 어드레스에서도, 마찬가지로 이동 종료 움직임 벡터는 3이기 때문에, 버퍼 제어 신호 S11은 5로 되고, 버퍼 제어 신호 S12는 8로 된다.
이상과 같이 산출된 버퍼 제어 신호 S11은, 제1 버퍼(165)에 공급되어, 버퍼 제어 신호 S11의 번호에 대응하는 어드레스의 화소값이, 제1 버퍼(165)로부터 판독된다. 판독된 화소값은, 도 12C의 중단에 도시한 바와 같이, 시프트 데이터 SD1으로서 어드레스에 대응되고 데이터 연산부(167) 등에 공급된다.
마찬가지로 버퍼 제어 신호 S12가 제2 버퍼(166)에 공급되어, 버퍼 제어 신호 S12의 번호에 대응하는 어드레스의 화소값이 제2 버퍼(166)로부터 판독된다. 판독된 화소값은, 도 12C의 중단에 도시한 바와 같이 시프트 데이터 SD2로서 어드레스에 대응되고, 데이터 연산부(167) 등에 공급되게 된다.
도 12C의 최하단은, 보정 데이터 H1을, 시프트 데이터 SD1과 시프트 데이터 SD2의 평균값으로 한 경우에 대해 도시하고 있다. 데이터 연산부(167)는, 송신되 는 처리 플래그 F2로서 "OK"가 출력되고 있는 번호에 대하여, 대응하는 시프트 데이터 SD1, SD2에 기초하여, 보정 데이터 H1을 산출하고, "NM" 출력되고 있는 번호 2의 어드레스에서는, 인접하는 번호 1의 어드레스의 화소값을 그대로 홀드하고 있다.
이 생성한 보정 데이터 H1을, 각 번호의 어드레스마다 기입 필드에 기입하는 것에 의해, 도 11A에 도시한 바와 같은 화상을 만들어낼 수 있다.
본 발명을 적용한 화상 신호 처리 장치(1)는, 시간적으로 서로 다른 화상 데이터 사이에서, 화상의 움직임을 원활하게 할 수 있는 최적의 보정 데이터를 기입 필드에 기입하기 때문에, 예를 들면 화상이 수평 방향으로 이동하면서 화소값이 변화하는 바리에이션의 화상에 있어서도, 화상의 움직임의 불연속성을 효율적으로 해소할 수 있다.
이 화상 신호 처리 장치(1)는, 텔레시네 변환된 화상 신호와 TV 신호가 쌍방 모두 입력되는 경우에 있어서, 화상의 여러가지 바리에이션에 대응시켜, 움직임의 불연속성을 효율적으로 해소할 수 있다. 이에 의해, 필름 신호와 TV 신호의 쌍방이 입력되는 텔레비전 수상기에 내장할 수가 있고, 또한 이미 판매된 텔레비전 수상기에 대해서 새롭게 내장하는 것에 의해 용이하게 버전 업을 도모하는 것도 가능하게 되어, 범용성을 보다 높이는 것도 가능하게 된다.
또한, 본 발명을 적용한 화상 신호 처리 장치는, 플래그와 움직임 벡터만 시프트 버퍼(163)에 저장하면 되기 때문에, 버퍼의 용량을 대폭 삭감 가능하여, 보다 효율적인 구성으로 움직임의 불연속성을 해소하는 것이 가능하게 된다.
또, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 도 6에 도시하는 화상 시프트부(16)에 있어서, 시프트 버퍼 판독 제어부(161)를 제거하여, 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1, 플래그 F1, 플래그 F'를 생략하여, 우선 순위를 판정하지 않은 방식에도 적용 가능하다. 이 화상 시프트부(16)에 있어서, 어드레스에 기입하는 데이터가 중복하는 경우에는, 시간적으로 후에 계산된 데이터가, 이미 기입되어 있는 데이터 상에 덮어쓰기되는 것으로 되지만, 플래그의 판독 시의 제어가 불필요하게 되기 때문에, 회로를 더욱 간략화할 수 있다.
본 발명은, PAL 방식에 의한 텔레비전 수상기에 대하여 적용되는 경우에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, NTSC(National TV System Committee) 방식의 60 필드초(30코마/초)의 인터레이스 화상 신호가 입력되는 텔레비전 수상기에 대해서도 적용 가능하다. 또한, SECAM 방식에 의한 텔레비전 수상기에 대해서도 적용 가능하다.
본 발명은, 텔레비전 수상기에 내장되는 경우뿐만 아니라, 텔레비전 수상기에 접속하는 신호 변환기에도 내장 가능하다.
본 발명은, 인터넷으로 전송되는 화상 신호를 PC 등에서 표시하는 경우나, 미디어나 화상 포맷을 변환하는 케이스에도 응용할 수 있다.
본 발명은, 회로 등, 하드웨어로 실현하는 형태로 설명하고 있지만, 프로세서 상에서의 소프트웨어로서도 실현 가능한 것은 물론이다.
또, 본 발명은, 도면을 참조하여 설명한 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 첨부된 청구의 범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 여러가지 변경, 치환 또는 그 동등한 것을 행하는 것이 가능한 것은 당업자에게 있어서 분명하다.
본 발명에 따른 화상 신호 처리 장치 및 방법은, 각 검출 화소에 대하여 연산한 화소 신호 레벨의 차분값에 기초하여 제1 필드를 특정하고, 제1 필드 후에 이어지는 필드에서, 검출 화소의 위치로부터 움직임 벡터의 벡터 방향으로 시프트시킨 기입 화소 위치를 산출하고, 산출한 기입 화소 위치를 움직임 벡터에 대응시켜 기억하고, 기억한 기입 화소 위치와 움직임 벡터에 따라 각 제1 필드로부터 판독한 화소 데이터로부터 보간 화소 데이터를 산출하고, 산출한 보간 화소 데이터를 기입 화소 위치에 기입하도록 하고 있기 때문에, 여러가지 화상의 바리에이션에 있어서도, 면 플리커 방해를 억제하면서, 버퍼를 고효율로 사용할 수 있는 구성으로, 움직임의 불연속성을 해소하는 것이 가능하다.

Claims (18)

  1. 코마의 최초가 제1 필드에서 시작되는 배속 변환된 화상 신호에 대하여, 현 필드의 검출 화소와, 상기 현 필드로부터 1프레임 후의 필드의 동일 개소에서의 검출 화소와의 사이에서, 화소 신호 레벨의 차분값을 연산하고, 그 차분값에 기초하여 상기 제1 필드를 특정하는 시퀀스 검출 수단과,
    상기 현 필드의 검출 화소에 대하여, 상기 현 필드로부터 1프레임 또는 2프레임 후의 필드에 대한 움직임 벡터를 검출하는 움직임 벡터 검출 수단과,
    상기 제1 필드 후에 이어지는 기입 필드에서, 상기 현 필드의 검출 화소의 위치로부터 상기 움직임 벡터의 벡터 방향으로, 시프트량이 상기 제1 필드로부터 상기 기입 필드가 후속함에 따라서 상기 움직임 벡터의 벡터량의 범위 내에서 순차 증대하도록 시프트시킨 기입 화소 위치를 산출하는 화소 위치 연산 수단과,
    상기 기입 필드마다 산출한 상기 기입 화소 위치를, 상기 움직임 벡터에 대응시켜 기억하는 기억 수단과,
    상기 기입 화소 위치와 그 기입 화소 위치에 대응시켜 상기 기억 수단에 기억된 움직임 벡터에 따라 상기 기입 필드의 전후에 있는 각 제1 필드로부터 화소 데이터를 판독하고, 판독한 상기 화소 데이터에 기초하여 보간 화소 데이터를 산출하는 화소 데이터 연산 수단과,
    상기 기입 필드에서 상기 화소 데이터 연산 수단에 의해 산출된 보간 화소 데이터를 상기 기입 화소 위치에 기입하는 화상 제어 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화소 데이터 연산 수단은, 상기 기입 필드의 전에 위치하는 제1 필드에서, 상기 기입 화소 위치로부터 상기 움직임 벡터의 반대 방향으로 이동시킨 화소 위치에 있는 화소 데이터를 판독하고, 상기 기입 필드의 후에 위치하는 제1 필드에서 상기 기입 화소 위치로부터 상기 움직임 벡터의 방향으로 이동시킨 화소 위치에 있는 화소 데이터를 판독하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 화소 데이터 연산 수단은, 텔레비전 신호를 배속 변환하는 것에 의해 생성된 1코마가 2필드로 구성되는 화상 신호가 입력된 경우에, 상기 기입 화소 위치로부터 이동시키는 양을 상기 움직임 벡터의 벡터량을 2로 나눈 양으로 하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 연산 수단은, 상기 제1 필드로부터 판독한 화소 데이터의 평균값을 상기 보간 화소 데이터로 하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    검출된 상기 움직임 벡터의 오차 정보를 포함하는 플래그를 산출하는 플래그 연산 수단을 구비하고,
    상기 화상 제어 수단은, 상기 보간 화소 데이터를 기입할 때의 우선 순위를, 산출한 상기 플래그에 기초하여 결정하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 플래그 연산 수단은, 상기 현 필드의 검출 화소의 화소 데이터와, 상기 현 필드로부터 1프레임 또는 2프레임 후의 필드에서 그 검출 화소의 화소 위치로부터 상기 움직임 벡터의 벡터 방향으로 벡터량만큼 시프트시킨 화소 위치의 화소 데이터와의 차분 절대값을 상기 플래그로서 산출하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화상 제어 수단은, 상기 기입 필드에서, 상기 보간 화소 데이터가 기입되지 않은 기입 화소 위치에서의 보간 화소 데이터를, 그 기입 화소 위치 주변에 있는 다른 기입 화소 위치에서의 보간 화소 데이터에 기초하여 결정하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 화소 위치 검출 수단은, 상기 제1 필드로부터 상기 기입 필드가 후속함에 따라서, 검출된 상기 움직임 벡터의 벡터량을, 코마를 구성하는 필드수로 나눈 양씩 상기 시프트시키는 양을 증가시키는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기억 수단은, 상기 기입 필드마다 기억된 상기 기입 화소 위치 및 상기 움직임 벡터를 소거하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 장치.
  10. 코마의 최초가 제1 필드에서 시작되는, 배속 변환된 화상 신호가 입력되고,
    입력된 상기 화상 신호에 있어서, 현 필드의 검출 화소와 상기 현 필드로부터 1프레임 후의 필드의 동일 개소에서의 검출 화소와의 사이에서 화소 신호 레벨의 차분값을 연산하고, 그 차분값에 기초하여 상기 제1 필드를 특정하고,
    상기 현 필드의 검출 화소에 대하여 상기 현 필드로부터 1프레임 또는 2프레임 후의 필드에 대한 움직임 벡터를 검출하고,
    상기 제1 필드 후에 이어지는 기입 필드에서, 상기 현 필드의 검출 화소의 위치로부터 상기 움직임 벡터의 벡터 방향으로 시프트량이 상기 제1 필드로부터 상기 기입 필드가 후속함에 따라서 상기 움직임 벡터의 벡터량의 범위 내에서 순차 증대하도록 시프트시킨 기입 화소 위치를 산출하고,
    상기 기입 필드마다 산출한 상기 기입 화소 위치를 상기 움직임 벡터에 대응시켜 기억하고,
    상기 기입 화소 위치와 그 기입 화소 위치에 대응시켜 상기 기억 수단에 기억한 움직임 벡터에 따라 상기 기입 필드의 전후에 있는 각 제1 필드로부터 화소 데이터를 판독하고, 판독한 상기 화소 데이터에 기초하여 보간 화소 데이터를 산출하고,
    상기 기입 필드에서 상기 화소 데이터 연산 수단에 의해 산출된 보간 화소 데이터를, 상기 기입 화소 위치에 기입하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기입 필드의 전에 위치하는 제1 필드에서, 상기 기입 화소 위치로부터 상기 움직임 벡터의 반대 방향으로 이동시킨 화소 위치에 있는 화소 데이터를 판독하고, 상기 기입 필드의 후에 위치하는 제1 필드에서, 상기 기입 화소 위치로부터 상기 움직임 벡터의 방향으로 이동시킨 화소 위치에 있는 화소 데이터를 판독하고, 판독한 상기 화소 데이터에 기초하여 보간 화소 데이터를 산출하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    텔레비전 신호를 배속 변환하는 것에 의해 생성된 1코마가 2필드로 구성되는 화상 신호가 입력된 경우에, 상기 기입 화소 위치로부터 이동시키는 양을, 상기 움 직임 벡터의 벡터량을 2로 나눈 양으로 하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 데이터 연산 수단은, 상기 보간 화소 데이터를, 상기 제1 필드로부터 판독한 화소 데이터의 평균값으로 하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    검출된 상기 움직임 벡터의 오차 정보를 포함하는 플래그를 산출하고, 상기 보간 화소 데이터를 기입할 때의 우선 순위를, 산출한 상기 플래그에 기초하여 결정하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 현 필드의 검출 화소의 화소 데이터와, 상기 현 필드로부터 1프레임 또는 2프레임 후의 필드에서 그 검출 화소의 화소 위치로부터 상기 움직임 벡터의 벡터 방향으로 벡터량만큼 시프트시킨 화소 위치의 화소 데이터와의 차분 절대값을, 상기 플래그로서 산출하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 기입 필드에 있어서, 상기 보간 화소 데이터가 기입되지 않은 기입 화소 위치에서의 보간 화소 데이터를, 그 기입 화소 위치 주변에 있는 다른 기입 화소 위치에서의 보간 화소 데이터에 기초하여 결정하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 제1 필드로부터 상기 기입 필드가 후속함에 따라서, 검출된 상기 움직임 벡터의 벡터량을, 코마를 구성하는 필드수로 나눈 양씩 상기 시프트시키는 양을 증가시키는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 기입 필드마다, 기억된 상기 기입 화소 위치 및 상기 움직임 벡터를 소거하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
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