KR20040065255A - 화상 신호 처리 장치 및 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배속 변환함으로써 생성된 화상 신호의 각 검출 화소의 위치를 시프트시키는 화상 신호 처리 장치 및 처리 방법으로서, 현재 필드의 검출 화소와 현재 필드에서부터 1 프레임 후의 필드의 동일한 부분에서의 검출 화소 사이에서 화소 신호 레벨의 차분값을 연산하여 제1 필드를 특정하고, 현재 필드의 검출 화소에 대하여, 현재 필드에서부터 1 프레임 또는 2 프레임 후의 필드에 대한 움직임 벡터를 검출하며, 현재 필드의 검출 화소 및 현재 필드에서부터 1 프레임 또는 2 프레임 후의 필드에서의 각 화소에 기초하여 검출 화소에 대한 보간 화소 데이터를 산출하고, 제1 필드 후에 계속되는 필드에서, 현재 필드의 검출 화소의 위치로부터 움직임 벡터의 벡터 방향으로 시프트시킨 화소 위치에 보간 화소 데이터를 배치하여, 제1 필드에서부터 후에 필드가 계속될 때마다, 상기 움직임 벡터의 벡터량의 범위 내에서 시프트량을 순차적으로 증대시킨다.

Description

화상 신호 처리 장치 및 처리 방법{IMAGE SIGNAL PROCESSING APPARATUS AND PROCESSING METHOD}
종래, 텔레비전 방송의 주사 방식으로서, 수평 주사선을 1개씩 건너뛰어 주사하는 인터레이스 주사 방식이 널리 이용되고 있다. 이 인터레이스 주사 방식에서는 홀수번째의 주사선으로 구성되는 필드 화상과, 짝수번째의 주사선으로 구성되는 필드 화상에 의해 1개의 프레임 화상을 형성하여, 화면 전체가 깜박거려 보이는 면 플리커 방해를 억제하여, 화면 품질의 열화를 방지한다.
인터레이스 주사 방식은 세계 각국의 텔레비전 표준 방식으로서 채용되고 있으며, 이 중 예를 들면 유럽 텔레비전 방송에서의 PAL(Phase Alternation by Line) 방식에서는 필드 주파수가 50〔㎐〕(프레임 화상이 25프레임/초, 필드 화상이 50필드/초)로 구성된다.
특히, PAL 방식에서는 또 다른 면 플리커 방해를 억제하기 위해, 입력 화상 신호를 보간 등의 처리를 행함으로써, 필드 주파수를 50㎐부터 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 나타내고 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 50필드/초의 화상 신호를 프레임 메모리(52)로 기입한다. 또한, 이 배속 변환부(51)는 프레임 메모리(52)에 기입한 화상 신호를 기입 시의 2배의 속도로 판독한다. 이것에 의해, 50필드/초의 화상 신호의 주파수를 2배로 변환하여, 100필드/초의 화상 신호를 생성할 수 있다.
배속 변환부(51)는 배속 변환한 화상 신호를 CRT(63)로 출력한다. CRT(63)는 입력된 화상 신호를 화면 상에 표시한다. CRT(63)에서의 화상 신호의 수평, 수직의 편향은 수평 수직 편향 회로(62)에서 생성된, 입력 화상 신호의 2배의 주파수의 수평 수직 톱니파에 기초하여 제어한다.
도 2A, 도 2B는 배속 변환 전후의 각 화상 신호에서의 각 필드와 화소 위치와의 관계를 나타내고 있다. 여기서, 횡축은 시간, 종축은 화소의 수직 방향의 위치를 나타낸다. 도 2A의 흰색 원으로 나타낸 화상 신호는 배속 변환 전의 50필드/초의 인터레이스 화상 신호이며, 도 2B의 흑색 원으로 나타낸 화상 신호는 배속 변환한 100필드/초의 인터레이스 화상 신호이다.
도 2A에 도시하는 화상 신호에서, 필드 f1과 필드 f2는, 필름이 동일한 코마로부터 작성된 신호로 되며, 이하 마찬가지로 필드 f3과 필드 f4도 동일한 코마를 구성한다. 이들 화상 신호는 인터레이스 화상 신호이기 때문에, 인접하는 필드 사이에서 수직 방향의 화소 위치가 상이하다. 이 때문에, 인터레이스성을 유지하면서, 각 필드 사이에 1개씩의 필드를 새롭게 생성할 수 없다.
따라서, 도 2B에 도시한 바와 같이, 필드 f1과 필드 f2사이에, 새롭게 2개의 필드 f2', f1'를 생성한다. 필드 f2와 필드 f3사이에서는 필드의 생성을 행하지 않고, 필드 f3과 필드 f4사이에, 새롭게 2개의 필드 f4', f3'를 생성한다. 즉, 4 필드, 2 프레임은 1개의 코마를 형성한다.
이 새롭게 생성한 필드 f1', f2', …는 각각의 화소값을, 각 화소의 주위 3 화소의 중간값으로 하여, 미디언 필터 등을 이용하여 구하는 경우도 있다. 이 새롭게 생성한 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 2개의 필드를 새롭게 생성하는 부분과 전혀 생성하지 않는 부분을 번갈아 배치함으로써, 단위 시간당 화면 수를 늘릴 수 있어, 상술한 면 플리커 방해를 억제하는 것이 가능해진다.
그런데, 24코마/초의 정지 화상으로 구성되는 영화의 필름을 통상의 텔레비전으로 보기 위해서는, 인터레이스의 텔레비전 신호로 하기 위해, 텔레비전 시네마 변환(이하, 텔레시네 변환이라 칭함)을 행한다. 이 텔레시네 변환 후의 화상 신호에서, 수평 방향으로 화상이 이동할 경우의 각 필드와 화상 위치의 관계를 도 3A 및 도 3B에 나타낸다. 여기서, 횡축은 화상의 수평 방향의 위치, 종축은 시간을 나타내고 있다. 도 3A에 나타내는 배속 변환 전의 화상 신호에서, 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 나타내는 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, 동일한 위치에 동일한 화상이 표시된다. 마찬가지로, 동일한 코마를 구성하는 필드 f3, f4', f3', f4에서 동일한 위치에 동일한 화상이 표시된다.
배속 변환 전의 텔레비전 신호(이하, TV 신호라 함)에서, 수평 방향으로 화상이 이동할 경우의 각 필드와 화상 위치의 관계를 도 4A에 나타낸다. 도 4A에서, 필드 f1, f2, f3…는 각각 독립한 코마를 형성하기 때문에, 다른 위치에 화상이 표시된다. 이 화상은 필드 f1에서부터, f2, f3…으로 이행할 때마다, 수평 방향(우측 방향)으로 이동한다.
도 4A에 나타내는 텔레비전 신호의 화상 신호를 필드 주파수 배속 방식에 의해 배속 변환하면, 도 4B에 도시한 바와 같이, 동일한 코마를 구성하는 필드 f1, f2'에서, 동일한 위치에 동일한 화상이 표시된다. 마찬가지로, 동일한 코마를 구성하는 필드 f1', f2에서, 동일한 위치에 동일한 화상이 표시된다.
도 3B에 도시한 바와 같이, 텔레시네 변환 후, 배속 변환된 화상 신호에서, 화상은 필드 f1∼f2까지 동일한 위치에 표시되는 한편, f2∼f3으로 이행할 경우에 수평 방향으로 크게 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 이행할 경우에 수평 방향으로 크게 이동한다.
특히, 출력 화상 신호는 1/100초의 주기로 규칙적으로 각 필드를 구성하고 있기 때문에, 화상이 동작하는 시간대가 화상이 정지하는 시간대에 비해 짧아, 실제로 CRT를 통해 프로그램을 시청하면 화상의 움직임이 불연속적으로 보인다는 문제가 있다.
또한, 예를 들면 수평 방향으로 화상이 이동하면서 화소값이 변화하는 여러가지 화상의 배리에이션에서도, 화상의 움직임의 불연속성을 효율적으로 해소할 필요가 있다.
<발명의 개시>
본 발명의 목적은, 상술한 바와 같은 종래의 화상 신호 처리 장치 및 처리 방법이 갖는 문제점을 해결할 수 있는 새로운 화상 신호 처리 장치 및 처리 방법을제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 배속 변환함으로써 생성된 화상 신호에서, 특히 여러가지 화상의 배리에이션에서도, 면 플리커 방해를 억제하면서, 화상의 움직임을 원활하게 함으로써 화질을 상승적으로 향상시킬 수 있는 화상 신호 처리 장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 화상 신호 처리 장치 및 처리 방법은, 코마의 최초가 제1 필드에서 시작하며, 또한 배속 변환된 신호가 입력되어, 연산된 화소 신호 레벨의 차분값에 기초하여 제1 필드를 특정하고, 각 검출 화소에 대하여 보간 화소 데이터를 산출하여, 특정한 제1 필드에서부터 후에 필드가 이행함에 따라 시프트량이 순차적으로 증대하도록, 움직임 벡터의 벡터 방향으로 검출 화소의 위치를 시프트시킨 화소 위치에 보간 화소 데이터를 기입하는 점에 특징이 있다.
본 발명에 따른 화상 신호 처리 장치는, 보다 구체적으로는, 코마의 최초가 제1 필드에서 시작되며, 또한 배속 변환된 화상 신호가 입력되고, 입력된 상기 화상 신호에서, 현재 필드의 검출 화소와, 현재 필드에서부터 1 프레임 후의 필드의 동일한 부분에서의 검출 화소 사이에서, 화소 신호 레벨의 차분값을 연산하여, 해당 차분값에 기초하여 상기 제1 필드를 특정하는 시퀀스 검출 수단과, 현재 필드의 검출 화소에 대하여, 현재 필드에서부터 1 프레임 또는 2 프레임 후의 필드에 대한 움직임 벡터를 검출하는 움직임 벡터 검출 수단과, 현재 필드의 검출 화소의 화소 데이터 및 현재 필드에서부터 1 프레임 또는 2 프레임 후의 필드에서의 각 화소의 화소 데이터에 기초하여, 해당 검출 화소에 대한 보간 화소 데이터를 산출하는 데이터 연산 수단과, 제1 필드에서부터 후에 계속되는 필드에서, 현재 필드의 검출 화소의 위치로부터 상기 움직임 벡터의 벡터 방향으로 시프트시킨 화소 위치에 보간 화소 데이터를 기입하는 화상 제어 수단을 포함하며, 화상 제어 수단이 제1 필드로부터 후에 필드가 계속될 때마다, 검출한 움직임 벡터의 벡터량의 범위 내에서, 시프트시킬 양을 순차적으로 증대시킨다.
본 발명에 따른 화상 신호 처리 방법은, 보다 구체적으로는, 코마의 최초가 제1 필드에서 시작되며, 또한 배속 변환된 화상 신호가 입력되고, 입력된 화상 신호에서, 현재 필드의 검출 화소와, 현재 필드에서부터 1 프레임 후의 필드의 동일한 부분에서의 검출 화소 사이에서, 화소 신호 레벨의 차분값을 연산하여, 해당 차분값에 기초하여 제1 필드를 특정하고, 현재 필드의 검출 화소에 대하여, 현재 필드에서부터 1 프레임 또는 2 프레임 후의 필드에 대한 움직임 벡터를 검출하며, 현재 필드의 검출 화소의 화소 데이터 및 현재 필드에서부터 1 프레임 또는 2 프레임 후의 필드에서의 각 화소의 화소 데이터에 기초하여, 해당 검출 화소에 대한 보간 화소 데이터를 산출하고, 제1 필드에서부터 후에 계속되는 필드에서, 현재 필드의 검출 화소의 위치로부터 움직임 벡터의 벡터 방향으로 시프트시킨 화소 위치에 보간 화소 데이터를 기입한다. 화상 제어 수단은 제1 필드로부터 후에 필드가 계속될 때마다, 검출한 움직임 벡터의 벡터량의 범위 내에서 시프트시킬 양을 순차적으로 증대시킨다.
본 발명의 또 다른 목적, 본 발명에 의해 얻어지는 구체적인 이점은 이하에서 도면을 참조하여 설명하는 실시 형태의 설명으로부터 한층 명백해질 것이다.
본 발명은 배속 변환함으로써 생성된 화상 신호의 각 검출 화소의 위치를 시프트시키는 화상 신호 처리 장치 및 처리 방법에 관한 것이다.
본 출원은 일본국에서 2001년 12월 13일에 출원된 일본 특허 출원 번호 2001-380760을 기초로 하여 우선권을 주장한 것으로, 이 출원은 참조되어, 본 출원에 원용된다.
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 나타낸 도면.
도 3A 및 도 3B는 수평 방향으로 화상이 이동하는 경우의 각 필드와 화상 위치의 관계를 나타낸 도면.
도 4A 및 도 4B는 TV 신호가 입력되는 경우에, 수평 방향으로 화상이 이동할 때의 각 필드와 화상 위치의 관계를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명을 적용한 화상 신호 처리 장치를 도시하는 블록 회로도.
도 6은 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 나타낸 도면.
도 8은 텔레시네 변환된 화상에서, 수평 방향으로 화상이 이동할 경우의 각 필드와 화상 위치의 관계를 나타낸 도면.
도 9는 TV 신호의 화상에서, 수평 방향으로 화상이 이동할 경우의 각 필드와 화상 위치의 관계를 나타낸 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 12D는 화상 시프트부의 구체적인 동작예를 화소값으로 표시한 도면.
도 13은 기입 시에 우선 순위 판정을 행하지 않는 화상 시프트부의 블록 구성을 나타낸 도면.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
이하, 본 발명을 적용한 화상 신호 처리 장치 및 방법에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명을 적용한 화상 신호 처리 장치(1)의 제1 실시 형태를 도시한다. 도 5에 도시하는 화상 신호 처리 장치(1)는, 예를 들면 PAL(Phase Alternation by Line) 방식에 의한 텔레비전 수상기에 내장되며, 텔레시네 변환한 화상 신호나 텔레비전 신호(이하, TV 신호라 함)가 입력된다. 이 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, 데이터 선택부(14)와, 움직임 벡터 검출부(15)와, 화상 시프트부(16)를 구비하고 있다.
제1 화상 메모리(11)에는 텔레시네 변환된 화상을 배속 변환함으로써 생성된 1 코마가 4 필드로 구성된, 예를 들면 100필드/초의 인터레이스 화상 데이터가 순차적으로 공급된다. 이 제1 화상 메모리(11)에는 TV 신호를 배속 변환함으로써 생성된 1 코마가 2 필드로 구성된, 예를 들면 100필드/초의 인터레이스 화상 신호가 순차적으로 공급된다.
제1 화상 메모리(11)는 공급된 화상 데이터를 각 필드 단위로, 1 프레임만큼 저장한다. 즉, 제1 화상 메모리(11)로부터 출력되는 화상 데이터는, 이 제1 화상 메모리(11)에 공급되는 화상 신호보다 1 프레임 후의 데이터가 된다.
제2 화상 메모리(12)는 제1 화상 메모리(11)와 마찬가지의 내부 구성을 가지며, 제1 화상 메모리(11)로부터 공급된 화상 데이터를 각 필드 단위로, 1 프레임만큼 저장한다. 즉, 제2 화상 메모리(12)로부터 출력되는 화상 데이터는 이 제2 화상 메모리(12)에 공급되는 화상 데이터보다 1 프레임 후의 데이터가 되며, 제1 화상 메모리(11)에 공급되는 화상 데이터보다는 2 프레임 후의 데이터가 된다. 이 제2 화상 메모리(12)에 저장된 화상 데이터 D1은, 움직임 벡터 검출부(15) 및 화상 시프트부(16)로 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 간의 차분값을 연산한다. 즉, 시퀀스 검출부(13)는 화면 상의 동일한 부분에서의 화소의 화상 신호 레벨을 1 프레임 간격으로 비교한다. 시퀀스 검출부(13)는 화상 신호 레벨의 차분값의 연산 결과를 화상 시프트부(16)로 송신한다. 시퀀스 검출부(13)는 상술한 바와 같이, 각 필드의 특정에 추가하여 텔레시네 변환된 신호인지 TV 신호인지를 판별하고, 해당 판별 결과를 이동량 정보로서 화상 시프트부(16) 등으로 송신한다.
데이터 선택부(14)에는 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 신호라고 판별된 경우에는, 제1 화상 메모리(11)에 공급되는 화상 데이터를 선택한다. 또한, 시퀀스 검출부(13)에 의해 TV 신호라고 판별된 경우에는, 제1 화상 메모리(11)로부터 출력되는 화상 데이터를 선택한다. 데이터 선택부(14)에 의해 선택된 화상 데이터를 이하, 화상 데이터 D2라 한다. 데이터 선택부(14)는 선택한 화상 데이터 D2를 움직임 벡터 검출부(15)로 출력한다.
데이터 선택부(14)로서, 제1 화상 메모리(11)로부터 출력되는 화상 데이터와, 제2 화상 메모리(12)로부터 출력되는 화상 데이터 중 어느 한쪽을 선택하는 접속 형태도 적용 가능하다.
움직임 벡터 검출부(15)는 화상 데이터 D1과, 화상 데이터 D2를 검출하고, 예를 들면 블록 매칭법에 기초하여 움직임 벡터를 검출한다. 이 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 출력되는 화상 데이터 D1은 참조 필드의 2 프레임 지연 필드이며, 데이터 선택부(14)로부터 출력되는 화상 데이터 D2는 참조 필드 그 자체, 또는 참조 필드의 1 프레임 지연 필드이다.
즉, 움직임 벡터 검출부(15)는 화상 데이터 D1과 화상 데이터 D2 사이에서 움직임 벡터를 검출함으로써, 참조 필드와, 2 프레임 지연 신호 사이에서 움직임 벡터를 검출할 수가 있으며, 또 마찬가지로 참조 필드의 1 프레임 지연 신호와, 참조 필드의 2 프레임 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.
화상 시프트부(16)는 화상 신호 레벨의 비교 결과를 포함하는 이동량 정보를 시퀀스 검출부(13)로부터 수신한다. 또한, 화상 시프트부(16)는 움직임 벡터 검출부(15)가 검출한 움직임 벡터를 수신한다. 또한, 화상 시프트부(16)에는 제2 화상 메모리(12)로부터 화상 데이터 D1이 공급되며, 또한 데이터 선택부(14)로부터 화상 데이터 D2가 공급된다. 이 화상 시프트부(16)는 공급된 화상 신호에서의 각 화소 위치를, 수신한 상기 움직임 벡터의 벡터량의 범위 내에서, 벡터 방향으로 시프트시킨다. 이 화상 시프트부(16)의 내부 구성예의 상세에 대해서는 후술한다.
또, 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 향상시킴으로써, 면 플리커 방해를 방지하기 위해 집적되는 것이며, 예를 들면, PAL 방식에서, 보간 등의 처리를 행함으로써, 필드 주파수가 50㎐인 화상 데이터를 2배의 100㎐의 화상 데이터로 변환한다.
필드 배속 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 통해 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 기입시의 2배의 속도로 판독한다. 이것에 의해, 예를 들면, PAL 방식의 50필드/초의 화상 신호의 주파수를 2배로 변환하여, 100필드/초의 화상 데이터를 생성할 수 있다. 배속 변환부(32)는 이 배속 변환된 화상 데이터를 화상 신호 처리 장치(1)로 공급한다.
다음으로, 화상 시프트부(16)의 상세한 내부 구성예에 대하여 도 6을 이용하여 설명한다. 화상 시프트부(16)는 데이터 처리부(16a)와 데이터 시프트부(16b)로 분할하여 구성되어 있다.
데이터 처리부(16a)는 데이터 버퍼 판독 제어부(161)와, 제1 버퍼(162)와, 제2 버퍼(163)와, 데이터 연산부(164)와, 플래그 연산부(165)를 구비한다.
데이터 버퍼 판독 제어부(161)에는 움직임 벡터 검출부(15)에서 검출된 움직임 벡터가 입력된다. 데이터 버퍼 판독 제어부(161)는, 이 입력된 움직임 벡터에 기초하여, 버퍼 제어 신호 S11 및 버퍼 제어 신호 S12를 연산한다. 이들 각 버퍼 제어 신호 S11, S12는 연속적으로 데이터를 판독하기 위한 어드레스 신호와, 인에이블 신호로 구성된다. 예를 들면, 제1 버퍼(162) 및 제2 버퍼(163)가 프레임 메모리 등으로 실현될 경우, 데이터 버퍼 판독 제어부(161)는 X 좌표, Y 좌표의 각 어드레스 신호를 절대 좌표로서 계산한다. 한편, 제1 버퍼(162), 및 제2 버퍼(163)가 라인 메모리 등의 필요한 최소한의 메모리로 실현될 경우, 데이터 버퍼 판독 제어부(161)는 X 좌표, Y 좌표의 각 어드레스 신호를 상대 좌표로서 계산한다.
여기서, 버퍼 제어 신호 S11의 어드레스에서 X 좌표, Y 좌표가 각각 (AX1,AY1)이며, 공급된 움직임 벡터에서, X 좌표, Y 좌표가 각각 (VX, VY)일 때에, 버퍼 제어 신호 S12의 어드레스 (AX2, AY2)는 이하의 식으로 표현된다.
AX2=AX1+VX…(1.1)
AY2=AY1+VY…(1.2)
데이터 버퍼 판독 제어부(161)는 이들 계산한 어드레스 신호를 포함하는 버퍼 제어 신호 S11을 제1 버퍼(162)에 공급한다. 데이터 버퍼 판독 제어부(161)는 마찬가지로 계산한 어드레스 신호를 포함하는 버퍼 제어 신호 S12를 제2 버퍼(163)에 공급한다.
제1 버퍼(162)는 제2 화상 메모리(12)로부터 송신된 화상 데이터 D1을 순차 저장한다. 제1 버퍼(162)는 공급된 버퍼 제어 신호 S11에 따라 저장한 화상 데이터 D1을 판독한다. 즉, 이 제1 버퍼(162)는 공급된 버퍼 제어 신호 S11의 인에이블이 유효일 때에, 그 버퍼 제어 신호 S11에 포함되는 어드레스값에 따라, 제1 버퍼(162)에 저장한 화상 데이터 D1을 판독한다. 이 판독된 화상 데이터 D1을 이하, 시프트 데이터 SD1이라 한다. 제1 버퍼(162)는 시프트 데이터 SD1을 데이터 연산부(164)와 플래그 연산부(165)로 송신한다.
이 제1 버퍼(162)는 1 프레임분의 데이터를 저장하는 프레임 메모리이어도 되며, 또한 움직임 벡터가 취할 수 있는 범위에 따른 라인 메모리 등, 필요한 최소한의 메모리로 구성해도 된다. 또한, 이 제1 버퍼에서는 데이터의 판독을 연속적으로 행하기 위해, FIFO 메모리 등으로 실현해도 된다.
제2 버퍼(163)는 데이터 선택부(14)로부터 송신된 화상 데이터 D2를 순차 저장한다. 제2 버퍼(163)는 공급된 버퍼 제어 신호 S12에 따라, 저장한 화상 데이터 D2를 판독한다. 즉, 이 제2 버퍼(163)는 공급된 버퍼 제어 신호 S12의 인에이블이 유효일 때에, 그 버퍼 제어 신호 S12에 포함되는 어드레스값에 따라, 제2 버퍼(163)에 저장한 화상 데이터 D2를 판독한다. 이 판독된 화상 데이터 D2를 이하 시프트 데이터 SD2라 한다. 제2 버퍼(163)는 시프트 데이터 SD2를 데이터 연산부(164) 및 플래그 연산부(165)로 송신한다.
이 제2 버퍼(163)는 1 프레임분의 데이터를 저장하는 프레임 메모리이어도 되며, 또한 움직임 벡터가 취할 수 있는 범위에 따른 라인 메모리 등, 필요한 최소한의 메모리로 구성해도 된다. 이러한 경우에는, 랜덤하게 공급되는 어드레스값에 대응하여 랜덤하게 데이터를 판독하는 시스템이 구축된다.
데이터 연산부(164)는 공급된 시프트 데이터 SD1과, 시프트 데이터 SD2에 기초하여, 이동 데이터 M1을 연산한다. 이 데이터 연산부(164)는 연산한 이동 데이터 M1을 순차적으로 데이터 시프트부(16b)로 공급한다.
이 이동 데이터 M1은 시프트 데이터 SD1이나 시프트 데이터 SD2를 그대로 출력함으로써 산출해도 되고, 시프트 데이터 SD1과 시프트 데이터 SD2의 평균값으로 하여도 된다. 또한, 움직임 벡터 등의 값을 이용하여 가중 평균을 취하는 형태로 이동 데이터 M1을 산출해도 된다.
플래그 연산부(165)에는, 시프트 데이터 SD1과 시프트 데이터 SD2가 공급되어, 검출한 움직임 벡터의 오차 정보를 포함하는 플래그 F1을 산출한다. 이 플래그 F1은 시프트 데이터 SD1과 시프트 데이터 SD2의 절대 차분값의 크기로 표현되는경우도 있으며, 움직임 벡터의 오차에 기초하여 산출되는 경우도 있다. 또한, 움직임 벡터에 부수하는 플래그 정보를 그대로 플래그 F1로서 산출되는 경우도 있다. 플래그 연산부(165)는 산출한 플래그 F1을 데이터 시프트부(16b)로 공급한다.
데이터 시프트부(16b)는 시프트 버퍼 판독 제어부(166)와, 시프트 버퍼 기입 제어부(167)와, 시프트 버퍼(168)를 구비한다.
시프트 버퍼 판독 제어부(166)에는 움직임 벡터 검출부(15)로부터 움직임 벡터가 송신되며, 시퀀스 검출부(13)로부터 각 신호의 판별 결과를 포함하는 이동량 정보가 송신된다. 시프트 버퍼 판독 제어부(166)는 움직임 벡터와, 이동량 정보 및 내장된 어드레스 계산용 카운터에 기초하여, 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1을 생성한다. 이 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1은 연속적으로 데이터를 판독하기 위한 어드레스 신호와, 인에이블 신호로 구성된다. 예를 들면, 시프트 버퍼(168)가 프레임 메모리 등으로 실현될 경우, 시프트 버퍼 판독 제어부(166)는 X 좌표, Y 좌표의 각 어드레스 신호를 절대 좌표로서 계산한다. 한편, 시프트 버퍼(168)가 라인 메모리 등의 필요한 최소한의 메모리로 실현될 경우, 시프트 버퍼 판독 제어부(166)는 X 좌표, Y 좌표의 각 어드레스 신호를 상대 좌표로서 계산한다.
여기서, 내장된 어드레스 계산용 카운터값에서 X 좌표, Y 좌표가 각각 (CX1, CY1)이며, 또한 공급된 움직임 벡터에서, X 좌표, Y 좌표가 각각 (VX, VY)일 때에, 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1의 어드레스의 번호 (SX, SY)는 이하의 식으로 표현된다.
SX=CX1+(VX×α)…(2.1)
SY=CY1+(VY×α)…(2.2)
여기서 α는 이동량 정보로서, 0 이상 1 이하의 수로 표현된다. 이 α는 제1 필드에서 최소로 하며, 그 후 필드가 계속될 때마다 순차적으로 증대된다. 이 α는 텔레시네 변환된 신호가 입력된 경우에, 제1 필드에서부터 제4 필드까지 0, 1/4, 2/4, 3/4으로 선형적으로 증가시키고, 또한 TV 신호가 입력된 경우에도, 제1 필드에서부터 0, 1/2로, 선형적으로 증가시켜 가는 것도 가능하다.
시프트 버퍼 판독 제어부(166)는 생성한 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1을 시프트 버퍼 기입 제어부(167) 및 시프트 버퍼(168)로 공급한다.
시프트 버퍼 기입 제어부(167)는 플래그 연산부(165)로부터 플래그 F1이 공급되며, 시프트 버퍼(168)로부터 플래그 F'가 공급되며, 시프트 버퍼 판독 제어부(166)로부터, 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1이 공급된다. 이 시프트 버퍼(167)는 플래그 F와 플래그 F'의 대소에 기초하여, 기입 시의 우선 순위를 판정한다. 또한, 이 시프트 버퍼 기입 제어부(167)는 공급되는 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1에 기초하여, 기입 어드레스를 구하여, 그 기입 어드레스와 상술한 바와 같이 판정한 우선 순위를 시프트 버퍼 기입 제어 신호 RS2로서, 시프트 버퍼(168)로 공급한다.
시프트 버퍼(168)는 데이터용 버퍼와 플래그용 버퍼로 구성된다. 데이터용 버퍼는 데이터를 저장·공급하기 위한 버퍼이며, 플래그용 버퍼는 플래그를 저장·공급하기 위한 버퍼이다. 이들 버퍼는 동일한 제어 신호에 기초하여, 기입이나 판독이 행해진다. 이들 버퍼는 1 프레임분의 데이터를 저장하는 프레임 메모리이어도 되며, 또한 움직임 벡터가 취할 수 있는 범위에 따른 라인 메모리 등, 필요한 최소한의 메모리로 구성해도 된다.
시프트 버퍼(168)는 먼저 플래그용 버퍼의 초기화를 행한다. 플래그용 버퍼에 기입되는 플래그에는 데이터가 기입되었는지 여부를 나타내는 마크 정보도 포함된다. 마크 정보는 "NM"과 "OK"의 2 종류로 표시되며, "NM"은 초기화 시에 데이터의 기입이 행해져 있지 않은 것을 나타내며, "OK"는 데이터가 이미 기입되어 있는 것을 나타낸다.
시프트 버퍼(168)는 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1의 인에이블이 유효한 경우에, 어드레스에 대응시켜 시프트 버퍼 기입 제어부(167)로 플래그 F'를 송신한다. 시프트 버퍼(168)는 시프트 버퍼 기입 제어 신호 RS2의 인에이블이 유효한 경우, 그 시프트 버퍼 기입 제어 신호 RS2의 어드레스값에 따라, 이동 데이터 M1, 플래그 F1을 각각 데이터용 버퍼, 플래그용 버퍼에 기입한다. 또한, 이 시프트 버퍼(168)는 저장한 화소값을 번호순으로 정리하여 이동 데이터 M2로 하며, 또한 시프트 플래그 F2를 순차 판독하여, 각각을 후처리부(169)로 공급한다.
후처리부(169)는 시프트 버퍼(168)로부터 입력된 시프트 플래그 F2에 따라, 이동 데이터 M2를 재가공하여, 보정 데이터 H1로서 CRT2로 출력한다.
다음으로, 본 발명에 따른 화상 신호 처리 장치(1)의 동작에 대하여 설명한다.
도 7A 및 도 7B는 필드 배속 변환 회로(3)에서의 배속 변환 전후의 각 필드와 화소 위치의 관계를 나타내고 있다. 여기서, 횡축은 시간을 나타내며, 종축은화소의 수직 방향의 위치를 나타낸다.
배속 변환 전의 화상 데이터는 PAL 방식의 50필드/초의 인터레이스 화상이며, 도 7A에 도시한 바와 같이, 2 필드가 1개의 코마를 형성한다.
한편, 배속 변환 후의 화상 데이터는 100필드/초의 인터레이스 화상이기 때문에, 도 7B에 도시한 바와 같이, 필드 t1과 필드 t2사이에, 새롭게 2개의 필드 t2', t1'를 생성한다. 필드 t2와 필드 t3사이에는 필드의 생성을 행하지 않고, 필드 t3과 필드 t4사이에, 새롭게 2개의 필드 t4', t3'를 생성한다. 즉, 화상 데이터는 4 필드가 1개의 코마를 형성한다.
이 새롭게 생성한 필드 t1', t2',…는 각각의 화소값을 각 화소 주위의 3 화소의 중간값으로서, 미디언 필터 등을 이용하여 구하는 경우도 있다. 이 새롭게 생성한 필드 t1', t2',…는 각각 필드 t1, t2,··와 동일한 내용으로 된다. 이것에 의해, 4 필드가 1개의 코마를 형성하게 되어, 단위 시간당 화면 매수를 늘림으로써 해상도를 향상시킬 수 있어서, 면 플리커 방해를 억제하는 것이 가능해진다.
텔레시네 변환 후, 상술한 바와 같은 배속 변환된 화상 데이터에서, 수평 방향으로 화상이 이동할 경우의 각 필드와 화상 위치의 관계를 도 4에 나타낸다. 이 도 4에서, 횡축은 화상의 수평 방향에서의 위치를 나타내며, 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 공급되며, 이들 화상은 동일한 위치에 표시된다. 또한, 필드 t3으로 이행하면 화상이 수평 방향(우측 방향)으로 옮겨져서, 필드 t3, t4', t3', t4의 순으로 제1 화상 메모리에 공급된다.
여기서, 예를 들면, 제1 화상 메모리에 공급되는 필드(이하, 참조 필드라 함)가 필드 t3인 경우에는, 제2 화상 메모리(12)로부터 출력되는 참조 필드보다 2 프레임 전의 필드(이하, 2 프레임 지연 필드라 함)는 필드 t1로 된다.
TV 신호를 배속 변환한 화상 데이터에서, 수평 방향으로 화상이 이동할 경우의 각 필드와 화상 위치의 관계를 도 9에 나타낸다. 동일한 코마를 구성하는 필드 t1, t2'에서, 동일한 위치에 동일한 화상이 표시된다. 마찬가지로, 동일한 코마를 구성하는 필드 t1', t2에서, 동일한 위치에 동일한 화상이 표시된다.
움직임 벡터 검출부(15)는 도 8에 도시하는 텔레시네 변환 후, 배속 변환된 신호에 대하여, 참조 필드와 2 프레임 지연 필드 사이에서, 각 화소 또는 각 블록 단위로 움직임 벡터를 검출한다. 도 8에 나타내는 예의 경우에는, 움직임 벡터의 벡터 방향은 2 프레임 지연 필드를 기준으로 하여 수평 방향(우측 방향)으로 되며, 벡터량은 A로 된다. 마찬가지로, 참조 필드가 t5의 경우에는 2 프레임 지연 필드는 t3으로 되며, 움직임 벡터의 벡터량은 B로 된다. 이 수순을 반복함으로써, 2 프레임 지연 필드를 기준으로 한 움직임 벡터의 벡터 방향과 벡터량을 순차적으로 구할 수 있다. 움직임 벡터 검출부(15)는 이 구한 움직임 벡터의 벡터량과 벡터 방향을 화상 시프트부(16)로 순차적으로 송신한다.
움직임 벡터 검출부는, 도 9에 나타내는 TV 신호가 배속 변환된 신호에 대하여, 참조 필드와 1 프레임 지연 필드 사이에서, 각 화소 또는 각 블록 단위로 움직임 벡터를 검출한다. 도 9에 나타내는 예의 경우에는, 움직임 벡터의 벡터 방향은 1 프레임 지연 필드를 기준으로 하여 수평 방향(우측 방향)으로 되며, 참조 필드가 t1'일 때에 벡터량은 C로 된다. 마찬가지로, 참조 필드가 t4'인 경우에는, 1 프레임 지연 필드는 t1'로 되며, 움직임 벡터의 벡터량은 D로 된다. 이 수순을 반복함으로써, 1 프레임 지연 필드를 기준으로 한 움직임 벡터의 벡터 방향과 벡터량을 순차적으로 구할 수 있다. 움직임 벡터 검출부(74)는 이렇게 구한 움직임 벡터의 벡터량과 벡터 방향을 화상 시프트부(16)로 순차적으로 송신한다.
시퀀스 검출부(13)는 참조 필드와, 제1 화상 메모리(11)로부터 출력되는, 참조 필드보다 1 프레임 전의 필드(이하, 1 프레임 지연 필드라 함)를 순차 검출하여, 동일한 화소 위치에서의 화소 신호 레벨의 차분값을 각각 연산한다.
즉, 도 10에 도시한 바와 같이, 텔레시네 변환 화상의 경우에는, 참조 필드 t1'와, 1 프레임 지연 필드 t1은 동일한 코마를 구성하기 때문에, 예를 들면 화소 위치 a점에서의 화소 신호 레벨의 차분값은 0이 된다. 다음으로, 참조 필드로서 필드 t2가 공급되면, 1 프레임 지연 필드는 필드 t2'로 되며, a점에서의 화소 신호 레벨의 차분값은 마찬가지로 0으로 된다.
다음으로, 참조 필드로서 필드 t3이 공급되면, 1 프레임 지연 필드는 t1'로되어, 양자는 각각 다른 코마를 형성하기 때문에, a점에서의 화소 신호 레벨의 차분값은 0 이외의 값(이하, 1로 함)이 된다. 다음으로, 참조 필드로서 t4'가 공급되면 1 프레임 지연 필드는 필드 t2로 되어, a점에서의 화소 신호 레벨의 차분값은 마찬가지로 1로 된다.
또한, 참조 필드로서 t3'가 공급되면, 1 프레임 지연 필드는 t3으로 되어, 양자는 동일한 코마를 형성하기 때문에, a점에서의 화소 신호 레벨의 차분값은 다시 0이 된다. 그 후에 공급되는 참조 필드에 대해서도 마찬가지의 경향을 나타내어, 연산한 차분값은 4 필드 주기를 갖고 「0011」의 순으로 반복된다. 따라서, 이 시퀀스를 4 필드 단위로 검출함으로써, 각 필드의 전후 관계를 특정하는 것이 가능해진다.
이 경향을 1 프레임 지연 필드에 대하여 주목하면, 차분값은 코마의 최초의 필드에서부터 「0011」의 순이 된다. 따라서, 최초로 차분값 0을 산출했을 때, 검출한 1 프레임 지연 필드를 코마의 최초의 필드(이하, 제1 필드라 함)로서 특정한다. 또한 차분값 0이 연속했을 때에는, 검출한 1 프레임 지연 필드를 제2 필드로서 특정한다. 또한, 차분값으로서 최초로 1을 산출한 경우에, 검출한 1 프레임 지연 필드를 제3 필드로서 특정한다. 또한, 차분값 1이 연속했을 때에는 검출한 1 프레임 지연 필드를 제4 필드로서 특정한다.
TV 신호가 입력된 경우에도, 각 필드가 제1 필드 또는 제2 필드 중 어디에 해당할지 판별할 필요가 있지만, 필드 배속 변환 회로(3)에 의해 배속 변환할 때해당하는 필드는 판명되기 때문에, 상술한 바와 같이 시퀀스를 검출할 필요성은 없다. 즉, 배속 변환 회로(3)로부터 화상 신호가 입력될 때는 제1 필드와, 제2 필드가 특정되어 있게 된다.
도 11A는 1 코마 2 필드로 구성되는 TV 신호가 입력된 경우의 화상 시프트부(16)의 구체적인 동작예를 일차원의 그래프로 나타내고 있다. 이 도 11A에 나타내는 동작예는, TV 신호가 입력된 경우이며, 화상 데이터 D1은 제1 필드이고, 또한 화상 데이터 D2는 화상 데이터 D1보다도 1 프레임 후의 제1 필드이다. 이 도 11A에서, 0부터 시작되는 번호는 화소 위치를 나타내는 어드레스이고, 종축은 화소값(=화소 신호 레벨)을 나타내고 있다.
본 발명에서는, 도 11B에 도시한 바와 같이, 이 시간적으로 상이한 화상 데이터 D1과 화상 데이터 D2의 중간에 위치하는 제2 필드(이하, 기입 필드라 함)에서, 움직임이 원활하게 보이도록 보정 데이터를 기입한다. 즉, 이 도 11A에 나타내는 예에서, 좌측에 볼록부가 있는 화상 데이터 D1로부터, 중앙에 완만한 볼록부가 있는 화상 데이터 D2로 변해갈 때에, 전체의 움직임이 원활하게 보이도록 한 화상을 상술한 기입 필드에서 생성한다.
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 나타낸 것이며, 번호는 화소 위치를 나타내는 어드레스이다. 각 화소마다 휘도가 있기 때문에, 공급되는 화상 데이터 D1에는 번호별로 화소값이 할당된다.
즉, 도 12A에 나타내는 동작예에서, 화상 데이터 D1은 번호 0∼11의 어드레스에서, 순서대로 100, 100, 200,…로 계속되는 화소값으로 표시된다.
화상 데이터 D1보다 뒤에 위치하는 화상 데이터 D2는 번호 0∼11의 어드레스에서, 순서대로 100, 100, 100,…으로 계속되는 화소값으로 나타난다.
도 12A에 나타내고 있는 움직임 벡터는, 이 화상 데이터 D1과, 화상 데이터 D2 사이에서, 각 화소마다의 화상 데이터 D1을 기준으로 한 벡터량을 나타낸 것이다. 예를 들면, 화상 데이터 D1에서 번호 1의 어드레스에 있는 화소값 100의 화소는 1 필드 후에 위치하는 화상 데이터 D2에서도 번호 1의 어드레스에 위치하고 있다. 따라서, 움직임 벡터는 0이다. 예를 들면, 화상 데이터 D1에서, 번호 2의 어드레스에 있는 화소값 200의 화소는 화상 데이터 D2에서, 번호 4의 어드레스로 이동한다. 따라서, 움직임 벡터는 4-2=2로부터, 2로 된다. 덧붙여서 말하면, 도 11A에 나타내는 화살표는 이 각 화소마다의 움직임 벡터를 나타낸 것이다.
제1 버퍼(162), 제2 버퍼(163)는 각각 화상 데이터 D1, 화상 데이터 D2에서의 각 화소값을 어드레스의 번호에 대응하여 저장한다. 예를 들면, 화상 데이터 D1이 공급된 후의 제1 버퍼에는, 도 12A에 나타내는 번호의 어드레스와 화소값이 대응되어 저장되어 있다.
도 12B는 데이터 버퍼 판독 제어부(161)의 처리에 대하여 나타낸 것이다. 데이터 버퍼 판독 제어부(164)는 상술한 식 (1.1)∼(1.2)에 기초하여, 버퍼 제어 신호 S12를 만든다. 예를 들면, 버퍼 제어 신호 S11을 상술한 어드레스에 대응하는 번호로 하였을 때, 번호 1의 어드레스에서, 움직임 벡터는 도 12A에 도시한 바와 같이 0이기 때문에, 버퍼 제어 신호 S12의 번호도 1로 된다. 예를 들면, 버퍼 제어 신호 S11에서, 번호 2의 어드레스일 때에는, 움직임 벡터는 2로 되기 때문에, 버퍼 제어 신호 S12의 번호는 4로 된다.
이 버퍼 제어 신호 S11이 제1 버퍼(162)에 공급되고, 버퍼 제어 신호 S11의 번호에 대응하는 어드레스의 화소값이 제1 버퍼(162)로부터 판독된다. 판독된 화소값은 시프트 데이터 SD1로서 어드레스에 대응되어, 데이터 연산부(164) 등에 공급된다.
마찬가지로 버퍼 제어 신호 S12가 제2 버퍼(163)에 공급되며, 버퍼 제어 신호 S12의 번호에 대응하는 어드레스의 화소값이 제2 버퍼(163)로부터 판독된다. 판독된 화소값은 시프트 데이터 SD2로서 어드레스에 대응되어, 데이터 연산부(164) 등에 공급되게 된다.
도 12B의 최하단은 이동 데이터 M1을, 시프트 데이터 SD1과 시프트 데이터 SD2의 평균값으로 한 경우에 대하여 나타내고 있다. 이 이동 데이터 M1은 화상 데이터 D1과 화상 데이터 D2의 중간에 위치하는 필드에 대하여 기입하는 화소값의 원형이다. 플래그 F1로서, 이 시프트 데이터 SD1과 시프트 데이터 SD2의 차분의 절대값으로 한 경우에 대하여 나타내고 있다. 차분의 절대값이 0 이외의 값이 될 경우에는, 화상 데이터 D1과 화상 데이터 D2 사이에서, 해당 어드레스의 화소에 대하여, 화소 신호 레벨이 변화된 것으로 간주된다. 즉, 화상 데이터 D2에 이르는 시간까지 해당 어드레스의 화소에서, 화소 신호 레벨의 오차가 발생된 것을 나타내고 있다.
도 12C는 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1에 대하여 나타내고 있다. 이 도 12C에 나타낸 예에서는, 어드레스 계산 카운터(도시 생략)로부터, 0, 1, 2,…로, 0부터 1씩 플러스로 시프트시킨 값을 식 (2.1), (2.2)에서의 CX1로 하며, 또한 이동량 정보 α를 1/2로 한 경우에 대하여 나타내고 있다. 어드레스 계산 카운터의 수치는 화상 데이터 D1의 어드레스를 나타내는 번호에 대응시켜 출력하고 있다.
이 시프트 버퍼 제어 신호 RS1을 생성할 때, 예를 들면, 어드레스 계산 카운터의 번호가 2인 경우에는, 도 12A에 기초하여, 번호 2에 대응하는 화소 위치의 움직임 벡터는 2이기 때문에, 식 (2.1)에 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 움직임 벡터는 2이기 때문에, 식 (2.1)에 대입하여 3+2×1/2=4로부터, 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1의 번호는 4로 된다.
즉, 이 생성된 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1의 번호는 기입 필드에서, 보정 데이터를 기입하는 어드레스의 번호를 나타내고 있다. 이 때문에, 시프트 버퍼 제어 신호 RS1의 어드레스의 번호에 대하여, 시프트 버퍼(168)로의 기입 상황을 검지하기 위해, 시프트 버퍼(168)에 저장되어 있는 플래그 F'를 판독한다. 이 플래그 F'는 시프트 버퍼(168)에 액세스된 어드레스에서, 데이터가 기입되어 있지 않은 경우에는 "NM"이 반환된다. 한편, 데이터가 이미 기입된 어드레스에 대해서는 차분의 절대값의 값이 반환된다.
예를 들면, 도 12C에 나타내는 예에서, 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1의번호 0∼8의 어드레스에서는, 시프트 버퍼(168)로부터 플래그 F'를 통해, 데이터가 기입되어 있지 않다는 취지가 표시된다. 한편, 번호 9인 어드레스에서는, 최초에는 데이터가 기입되어 있지 않다는 취지의 "NM"이 반환되며, 다음번에는 차분의 절대값이 플래그 F'로서 반환된다. 즉, 시프트 버퍼(168)의 번호인 어드레스에는 복수의 화소값이 기입되는 것을 의미한다. 이것은 도 11A에 도시된 바와 같이, 화상 데이터 D2에서의 번호 9인 어드레스에 화상 데이터 D1에서의 번호 6, 및 번호 9에 기초하는 움직임 벡터가 집중하고 있는 것으로부터도 알 수 있다.
여기서, 플래그 F'가 "NM"으로 반환된 시프트 버퍼(168)의 어드레스에는 해당 어드레스의 번호에 따라 이동 데이터 M1이 순차적으로 기입된다. 또한, 플래그 F'가 수치를 갖는 경우에는, 플래그 F'와 해당 어드레스의 번호에 상당하는 플래그 F를 비교하여, 수치가 작은 쪽을 유효로 한다. 이것에 의해, 화상 데이터 D1에서부터 화상 데이터 D2로 이행할 때까지, 오차가 적은 움직임 벡터에 기초하는 화소값을 기입하는 것이 가능해져, 단일 화소 위치에 복수의 움직임 벡터가 작용하는 여러가지 배리에이션의 화상에 대해서도 고정밀도로 움직임을 보정하는 것이 가능해진다.
시프트 버퍼 기입 제어부(162)는 공급되는 플래그 F'에 기초하여, 이동 데이터 M1을 시프트 버퍼 상에 기입하는 어드레스를 결정한다. 도 12C에 나타내는 시프트 버퍼 기입 제어 신호 RS2는 이 결정한 어드레스에 대응하는 번호를 나타내는 것이다. 이 시프트 버퍼 기입 제어 신호 RS2에 대응하는 이동 데이터 M1을 시프트 버퍼(168)에 기입한다. 예를 들면, 번호 9에서는 플래그 F는 10이고, 또한 플래그F'는 0이다. 수치가 작은 플래그 F'를 우선하기 때문에, 번호 9에서는 당초에 기입된 번호 6의 어드레스에 기초하는 화소값 "100"이 그대로 시프트 버퍼(168)에 계속 저장된다.
시프트 버퍼(168)에 저장된 이동 데이터 M2를 어드레스 번호순으로 재차 정리한 결과를 도 12C에 나타낸다. 시프트 플래그 F2는 마크 정보를 나타내고 있다. 이 시프트 플래그 F2에서 "OK"가 출력되어 있는 경우에는, 해당 번호의 어드레스에 데이터가 기입되고 있는 것을 나타내며, "NM"이 출력되어 있는 경우에는 해당 번호의 어드레스에 데이터가 기입되어 있지 않은 것을 나타내고 있다. 덧붙여서 말하면, 번호 2인 어드레스에는 데이터가 기입되어 있지 않기 때문에, 시프트 플래그로서 "NM"이 출력된다.
도 12D에서는, 시프트 버퍼(168)로부터 공급되는 이동 데이터 M2에 후처리를 실시한 보정 데이터 H1을 나타내고 있다. 데이터가 기입되어 있지 않은 번호 2에 후처리가 실시되어, 새롭게 데이터가 기입된다. 이 후처리에서는, 예를 들면 번호 2의 좌측에 위치하는 번호 1인 어드레스의 데이터를 그대로 기입하거나, 또한 주변 어드레스의 데이터의 평균값을 구하는 등의 방법을 생각할 수 있다.
이 도 12D에 나타내는 보정 데이터 H1을 화상 데이터 D1과 화상 데이터 D2의 중간에 위치하는 제2 필드에 기입함으로써, 도 11A에 도시한 바와 같이, 전체의 움직임이 원활하게 보이는 화상이 된다.
즉, 본 발명에 따른 화상 신호 처리 장치(1)는 시간적으로 상이한 화상 데이터 사이에서, 화상의 움직임을 원활하게 할 수 있는 최적의 보정 데이터를 중간에위치하는 필드에 기입하기 때문에, 예를 들면 화상이 수평 방향으로 이동하면서, 화소값이 변화하는 경우에도, 화상의 움직임의 불연속성을 효율적으로 해소할 수 있다.
또한, 이 화상 신호 처리 장치(1)는 텔레시네 변환한 화상 신호와 TV 신호가 양쪽 모두 입력될 경우에, 화상의 여러가지 배리에이션에 대응하여, 움직임의 불연속성을 효율적으로 해소할 수 있다. 이것에 의해, 필름 신호와 TV 신호 양쪽이 입력되는 텔레비전 수상기에 내장할 수가 있으며, 또한 이미 판매된 텔레비전 수상기에 새롭게 내장함으로써 용이하게 버전 업을 도모하는 것도 가능해져서, 범용성을 보다 높이는 것도 가능해진다.
본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 13에 도시한 바와 같이, 플래그 연산부(165), 시프트 버퍼 판독 제어부(166)를 제거한 화상 시프트부(26)를 구비하는 경우에도 적용 가능하다. 이 화상 시프트부(26)에서는 시프트 버퍼 판독 제어 신호 RS1과, 플래그 F와, 플래그 F'를 생략하고, 기입 시의 우선 순위를 판정하지 않는 방식을 채용한다. 이 화상 시프트부에서, 어드레스에 기입할 데이터가 중복될 경우에는, 시간적으로 나중에 계산된 데이터가, 이미 기입되어 있는 데이터 상에 덮어쓰기 되지만, 플래그 판독 시의 제어가 불필요해지기 때문에, 회로를 간략화할 수 있다.
본 발명은 PAL 방식에 따른 텔레비전 수상기에 적용되는 경우에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, NTSC(National TV System Committee) 방식의 60필드/초(30코마/초)의 인터레이스 화상 신호가 입력되는 텔레비전 수상기에 대해서도 적용 가능하다. SECAM 방식에 따른 텔레비전 수상기에 대해서도 적용 가능하다.
본 발명은 텔레비전 수상기에 내장되는 경우뿐만 아니라, 텔레비전 수상기에 접속되는 신호 변환기에도 내장 가능하다.
본 발명은 인터넷으로 전송되는 화상 신호를 PC 등으로 표시하는 경우나, 미디어나 화상 포맷을 변환하는 경우에도 응용할 수 있다.
또한, 본 발명은 회로 등, 하드웨어로 실현하는 형태로 설명하였지만, 프로세서 상에서의 소프트웨어로서도 실현 가능한 것은 물론이다.
본 발명은 도면을 참조하여 설명한 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부한 청구의 범위 및 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서, 여러가지 변경, 치환 또는 그 동등한 것이 행해질 수 있음은 당업자에게라면 분명할 것이다.
이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 화상 신호 처리 장치 및 방법은 코마의 최초가 제1 필드에서 시작하며, 또한 배속 변환된 신호가 입력되어, 연산한 화소 신호 레벨의 차분값에 기초하여 제1 필드를 특정하고, 각 검출 화소에 대하여 보간 화소 데이터를 산출하여, 특정한 제1 필드에서부터 후에 필드가 이행함에 따라 시프트량이 순차적으로 증대되도록, 움직임 벡터의 벡터 방향으로 검출 화소의 위치를 시프트시킨 화소 위치에 보간 화소 데이터를 기입한다.
이것에 의해, 본 발명에 따른 화상 신호 처리 장치 및 방법은 여러가지 화상의 배리에이션에서도, 면 플리커 방해를 억제하면서, 화상의 움직임을 원활하게 함으로써 화질을 상승적으로 향상할 수 있다.

Claims (22)

  1. 코마의 최초가 제1 필드에서 시작되는, 배속 변환된 화상 신호에 대하여, 현재 필드의 검출 화소와, 상기 현재 필드에서부터 1 프레임 후의 필드의 동일한 부분에서의 검출 화소 사이에서, 화소 신호 레벨의 차분값을 연산하고, 상기 차분값에 기초하여 상기 제1 필드를 특정하는 시퀀스 검출 수단과,
    상기 현재 필드의 검출 화소에 대하여, 상기 현재 필드에서부터 1 프레임 또는 2 프레임 후의 필드에 대한 움직임 벡터를 검출하는 움직임 벡터 검출 수단과,
    상기 현재 필드의 검출 화소의 화소 데이터, 및 상기 현재 필드에서부터 1 프레임 또는 2 프레임 후의 필드에서의 각 화소의 화소 데이터에 기초하여, 상기 검출 화소에 대한 보간 화소 데이터를 산출하는 데이터 연산 수단과,
    상기 제1 필드 후에 계속되는 필드에서, 상기 현재 필드의 검출 화소의 위치로부터 상기 움직임 벡터의 벡터 방향으로 시프트시킨 화소 위치에 상기 보간 화소 데이터를 기입하는 화상 제어 수단을 포함하며,
    상기 화상 제어 수단은, 상기 제1 필드로부터 후에 필드가 계속될 때마다, 검출된 상기 움직임 벡터의 벡터량의 범위 내에서, 상기 시프트시킬 양을 순차적으로 증대시키는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 연산 수단은, 상기 현재 필드의 검출 화소의 화소 데이터와, 상기 현재 필드에서부터 1 프레임 또는 2 프레임 후의 필드에서 상기 검출 화소의 화소 위치로부터 상기 움직임 벡터의 벡터 방향으로 벡터량을 시프트시킨 화소 위치의 화소 데이터 중 어느 한쪽, 또는 이들의 평균, 또는 상기 움직임 벡터의 벡터량에 따른 가중 평균을 상기 보간 화소 데이터로 하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    검출한 상기 움직임 벡터의 오차 정보를 포함하는 플래그를 산출하는 플래그 연산 수단을 더 포함하고,
    상기 화상 제어 수단은, 상기 보간 화소 데이터를 기입할 때의 우선 순위를, 산출한 상기 플래그에 기초하여 결정하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 플래그 연산 수단은, 상기 현재 필드의 검출 화소의 화소 데이터와, 상기 현재 필드에서부터 1 프레임 또는 2 프레임 후의 필드에서 상기 검출 화소의 화소 위치로부터 상기 움직임 벡터의 벡터 방향으로 벡터량만큼 시프트시킨 화소 위치의 화소 데이터와의 차분의 절대값을 상기 플래그로서 산출하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 필드에서부터 후에 계속되는 필드에서, 상기 보간 화소 데이터가 기입되지 않은 화소는 상기 화소 주변의 화소 위치에 기입된 보간 화소 데이터에 기초하여, 보간 화소 데이터를 결정하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 화상 제어 수단은 코마를 구성하는 필드 수에 따라 상기 시프트량을 변화시키는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    텔레시네 변환한 화상을 배속 변환함으로써 생성된 1 코마가 4 필드로 구성되는 화상 신호, 또는 텔레비전 신호를 배속 변환함으로써 생성된 1 코마가 2 필드로 구성되는 화상 신호가 입력되며,
    상기 움직임 벡터 검출 수단은 상기 차분값이 적어도 0을 포함할 경우에는, 상기 현재 필드에서부터 2 프레임 후의 필드에 대한 움직임 벡터를 검출하고, 상기 차분값이 0을 포함하지 않는 경우에는, 상기 현재 필드에서부터 1 프레임 후의 필드에 대한 움직임 벡터를 검출하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 시퀀스 검출 수단은 상기 차분값이 적어도 0을 포함할 경우에, 상기 차분값이 연속하여 0이 될 때, 먼저 입력된 현재 필드를 제1 필드로서 특정하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 화상 제어 수단은, 상기 제1 필드 후에 필드가 계속될 때마다, 상기 시프트시킬 양을, 검출한 상기 움직임 벡터의 벡터량으로부터, 코마를 구성하는 필드 수로 나눈 양만큼 증가시키는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 움직임 벡터 검출 수단은 소정의 화소 수로 이루어지는 블록마다, 블록 매칭법에 기초하여 상기 움직임 벡터를 검출하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 입력된 화상 신호는 PAL 방식의 인터레이스 화상 신호인 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 장치.
  12. 코마의 최초가 제1 필드에서 시작되는, 배속 변환된 화상 신호가 입력되며,
    입력된 상기 화상 신호에서, 현재 필드의 검출 화소와, 상기 현재 필드에서부터 1 프레임 후의 필드의 동일한 부분에서의 검출 화소 사이에서, 화소 신호 레벨의 차분값을 연산하고, 상기 차분값에 기초하여 상기 제1 필드를 특정하고,
    상기 현재 필드의 검출 화소에 대하여, 상기 현재 필드에서부터 1 프레임 또는 2 프레임 후의 필드에 대한 움직임 벡터를 검출하며,
    상기 현재 필드의 검출 화소의 화소 데이터 및 상기 현재 필드에서부터 1 프레임 또는 2 프레임 후의 필드에서의 각 화소의 화소 데이터에 기초하여, 상기 검출 화소에 대한 보간 화소 데이터를 산출하고,
    상기 제1 필드 후에 계속되는 필드에서, 상기 현재 필드의 검출 화소의 위치로부터 상기 움직임 벡터의 벡터 방향으로 시프트시킨 화소 위치에 상기 보간 화소 데이터를 기입하며,
    상기 제1 필드에서부터 후에 필드가 계속될 때마다, 검출한 상기 움직임 벡터의 벡터량의 범위 내에서, 상기 시프트시킬 양을 순차적으로 증대시키는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 현재 필드의 검출 화소의 화소 데이터와, 상기 현재 필드에서부터 1 프레임 또는 2 프레임 후의 필드에서 상기 검출 화소의 화소 위치로부터 상기 움직임 벡터의 벡터 방향으로 벡터량만큼 시프트시킨 화소 위치의 화소 데이터 중 어느 한쪽, 또는 이들의 평균, 또는 상기 움직임 벡터의 벡터량에 따른 가중 평균을 상기 보간 화소 데이터로 하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    검출한 상기 움직임 벡터의 오차 정보를 포함하는 플래그를 산출하여, 상기 보간 화소 데이터를 기입할 때의 우선 순위를, 산출한 상기 플래그에 기초하여 결정하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 현재 필드의 검출 화소의 화소 데이터와, 상기 현재 필드에서부터 1 프레임 또는 2 프레임 후의 필드에서 상기 검출 화소의 화소 위치로부터 상기 움직임 벡터의 벡터 방향으로 벡터량만큼 시프트시킨 화소 위치의 화소 데이터와의 차분의 절대값을 상기 플래그로서 산출하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제1 필드에서부터 후에 계속되는 필드에서, 상기 보간 화소 데이터가 기입되지 않은 화소는, 상기 화소 주변의 화소 위치에 기입된 보간 화소 데이터에 기초하여 보간 화소 데이터를 결정하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    코마를 구성하는 필드 수에 따라 상기 시프트량을 변화시키는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    텔레시네 변환한 화상을 배속 변환함으로써 생성된 1 코마가 4 필드로 구성되는 화상 신호, 또는 텔레비전 신호를 배속 변환함으로써 생성된 1 코마가 2 필드로 구성되는 화상 신호가 입력되며,
    연산한 상기 차분값이 적어도 0을 포함할 경우에는, 상기 현재 필드에서부터 2 프레임 후의 필드에 대한 움직임 벡터를 검출하고,
    연산한 상기 차분값이 0을 포함하지 않는 경우에는, 상기 현재 필드에서부터 1 프레임 후의 필드에 대한 움직임 벡터를 검출하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
  19. 제12항에 있어서,
    연산한 상기 차분값이 적어도 0을 포함할 경우에, 상기 차분값이 연속하여 0이 될 때, 먼저 입력된 현재 필드를 제1 필드로서 특정하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 제1 필드 후에 필드가 계속될 때마다, 상기 시프트량을, 검출한 상기 움직임 벡터의 벡터량으로부터, 코마를 구성하는 필드 수로 나눈 양만큼 증가시키는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
  21. 제12항에 있어서,
    소정의 화소 수로 이루어지는 블록마다, 블록 매칭법에 기초하여 상기 움직임 벡터를 검출하는 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
  22. 제12항에 있어서,
    상기 입력된 화상 신호는 PAL 방식의 인터레이스 화상 신호인 것을 특징으로 하는 화상 신호 처리 방법.
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