TWI240562B - Method and apparatus for adaptive frame rate conversion - Google Patents
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Description
1240562 五、發明說明(1) 一、 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於圖框速率的轉換,特別是有關於一種 可調適圖框速率轉換之方法及裝置。 二、 【先前技術】 傳統的視訊格式轉換技術是以抽掉/插入圖框的方式 來進行圖框速率的轉換。例如:欲將N T S C視訊格式轉換成 PAL視訊格式時,由於NTSC的視訊格式為每秒鐘30張圖框 (3 0 f r a m e s / s e c ),而P A L的視訊格式則為每秒鐘2 5張圖框 (25 frames/sec),因此兩者之間的圖框數差異為每秒鐘5 張圖框,也就是說,NTSC的視訊格式在每秒鐘的轉換過程 中必須被抽掉5張圖框以符合PAL的視訊格式;反之,當 PAL的視訊格式在被轉換成NTSC的視訊格式的過程中,則 必須被插入5張圖框以符合NTSC的視訊格式。如第一 A圖所 示,每隔6張NTSC視訊格式的圖框必須被抽掉1張以符合所 要轉換的P A L視訊格式的每秒鐘圖框數,因此,圖框ρ 〇 5、 F 1 1......等,在每秒鐘的轉換過程中會被抽離而捨棄不 用’藉此’圖框數由每秒鐘3 0張圖框降至每秒鐘2 5張圖框 而完成不同視訊格式間的圖框速率轉換。反之,如第_ g 圖所示’每隔5張PAL視訊格式的圖框必須被插入1張圖框 以符合所要轉換的N T S C視訊格式的每秒圖框數,因此,圖 框F 0 4、F 0 9......等,在每秒鐘的轉換過程中會被複製且插 入成為圖框F04卜F09 1......等,藉此,圖框數由每秒鐘2 5 張圖框增至每秒鐘3 0張圖框而完成不同視訊格式間的圖框
第5頁 1240562 五、發明說明(2) 速率轉換。上述之圖框速率轉換方式並非僅侷限於NTSC及 PAL之視訊規格。 然而,所述之抽掉/插入圖框的轉換方式對於影像快 速移動的晝面容易產生跳格/停頓的現象,因為抽掉一張 圖框會導致此圖框之相鄰兩圖框間的時間跳躍間距變大, 而使得影像的連續性降低;反之,插入一張圖框則會因相 同的圖框停留播放兩次,而導致影像有停頓的現象。如第 一 C圖所示,圖框F 0 1〜F 0 3顯示一物體A由螢幕的左側等速 移動至螢幕的右側,此時若抽掉圖框F 0 2,如第一 D圖所 示,則物體A的移動會變成瞬間由螢幕的左側跳至螢幕的 右側而造成影像跳格的現象;反之,若插入複製圖框 F 0 2 1,如第一 E圖所示,則物體A的移動會變成停留在螢幕 中間的時間較長而造成影像停頓的現象。 藉此,另一視訊格式轉換技術是以抽掉/插入圖場的 方式來進行圖框速率的轉換,由於一個圖框是由上圖場 (top field)及下圖場(bottom field)所組成,因此,抽 掉一圖場所產生的時間跳躍間距會比抽掉一圖框(兩個圖 場)所產生的時間跳躍間距來得小,藉此以降低時間跳躍 間距過大在影像快速移動晝面中所造成的影響。反之,插 入一圖場所產生的撥放時間停留也會比插入一圖框(兩個 圖場)所產生的撥放時間停留來得短,藉此以改善影像停 頓的現象。
第6頁 1240562 五、發明說明(3) 如第一 A圖所示,以每1 2個圖框 抽掉圖框F02的下圖場β〇2及圖樞F〇" (24個圖場)為—組, 框F0 2的上圖場τ〇2與圖框F03的上圖$ 了圖場β〇3,並將圖 併成為一個新圖框F 0 2 1 ;同理,抽~ Τ 〇 3 (視為下圖場)合 及圖框F09的上圖場Τ09,並將圖樞圖框F〇8的上圖場Τ〇ί 上圖場)與圖框F 0 9的下圖場Β 〇 9人<、,8的下圖場β 0 8 (視為 F〇81,藉此方式將NTSC視訊格式。汗成為一個新圖框 訊格式的圖框速率。其中,選擇匡速率轉換成PAL視 F021,以及選擇B〇8而非T08以合而非以合成新圖框 均句選取此一考量。反之另一;ί新圖框F〇81,乃是基於 每5個PAL視訊格式的圖框(1 〇個圖 : 不’以 框F02的上圖場了02及下圖場咖成^為一/ =別複製圖 二〇11,再進一步分別合併上圖場T02及下圖場B021成二 新圖框F021及合併上圖場丁021及下圖場B〇2成為另一新圖 框藉此,將PAL視訊格式的圖框速率轉換成ntsc視 矾格式的圖框速率。經由上述之抽掉/插入圖場的方式, 改善了時間跳躍間距及播放時間停留在快速移動畫面中所 產生的影響’進而減少影像跳袼/停頓的現象。上述之圖 框速率轉換方式並非僅侷限於NTSC及pAL之視訊規袼。 〜旦二、:而,刖述之抽掉/插入圖場的轉換方式對於連續靜 怨影像的畫面並無顯著的功效,因為在連續靜態影像的畫 面中抽掉/插入一圖框(兩個圖場)及抽掉/插入一圖場後再 1240562 五、發明說明(4) 作處理所產生的轉換效果是一樣的,但其轉換處理程序卻 比前者所述之方式複雜許多。 以上所述之兩種轉換方式各有其優缺點,例如:抽掉 /插入圖框的轉換方式可被應用在連續靜止畫面的轉換過 程中以加快轉換的速度及減少轉換的複雜程序;而抽掉/ 插入圖場的方式則可被應用在快速移動畫面的轉換過程 ^ ’藉以減少影像跳格/停頓的現象產生並提高影像的流 暢度。所以’如何結合上述之兩種轉換方式之優點,以及 如何在適當的情況下選取適當的轉換方式,是此技術領域 必然會遭遇的挑戰,也是本發明所要解決的問題。 三、【發明内容】
鑑於上述之發明背景中,習知技藝中的圖框速率轉換 會有影像跳格/停頓及非適應處理程序等問題,本發明提 供一種可適應圖框速率轉換之方法及裝置,並且提供一種 判斷方法用以選取適當的圖框速率轉換方式。本發明提供 之一種可適應圖框速率轉換之方法,包含:比較及計算所 擷取之各區塊的移動向量,進而產生一移動判斷值,其 中,分別擷取輸入影像(符合影像編碼壓縮特性)之各區塊 的移動向量(motion vector )與第一限定值(thresh〇ldM 比較,累加移動向量超出第一限定值的區塊個數進而產生 一移動判斷值;將此移動判斷值與第二限定值做比較,依 據此比較結果判斷輸入影像是靜態影像或是動態影像;當
第8頁 1240562 五、發明說明(5) 輸入影像是一靜態影像時,則採用抽掉/插入圖框的轉換 方式以減少轉換的複雜程序;以及當輸入影像是一動態影 像時,則採用抽掉/插入圖場的轉換方式以提高影像的流 暢度。
本發明提供之一種可適應圖框速率轉換之裝置,包 含:一移動向量擷取單元,擷取輸入影像之各區塊的移動 向量,其中,輸入影像為一符合影像編碼壓縮特性之影 像;一移動向量計算單元,比較及計算所擷取之各區塊的 移動向量,其中,分別將所擷取之各區塊的移動向量先與 第一限定值做比較,繼而累加移動向量超出第一限定值的 區塊個數進而產生一移動判斷值;一微處理器,將此移動 判斷值與第二限定值做比較,產生一比較結果以供判斷輸 入影像是一靜態影像或是一動態影像,進而選取適當的圖 框速率轉換方式;一視訊處理單元,依據微處理器的選取 結果,執行抽掉/插入圖框的轉換方式或抽掉/插入圖場的 轉換方式;以及一記憶單元,儲存視訊影像以供視訊處理 器提取及處理。
四、【實施方式】 本發明的一些實施例會詳細描述如下。然而,除了詳 細描述外,本發明還可以廣泛地在其他的實施例施行,且 本發明的範圍不受限定,其以之後的專利範圍為準。並 且,為提供更清楚的描述及更容易理解本發明,圖示内各
第9頁 1240562 五、發明說明(6) 部分並沒有依照其相對尺寸繪圖,不相關之細節部分也未 完全繪出,以求圖示的簡潔。 如第三圖所示,係本發明之可適應圖框速率轉換之方 法的概要步驟流程圖。在步驟3 1 0中,比較及計算所擷取 之各區塊的移動向量,進而產生一移動判斷值,其中,分 別將所擷取之各區塊的移動向量與第一限定值做比較,例 如:將一移動向量X軸方向的分量取絕對值加上此移動向 量Y軸方向取絕對值的分量後,再與第一限定值做比較, 其中上述之第一限定值為一變數值,用以調整判斷移動向 量的大小。累加移動向量超出第一限定值的區塊個數,產 生一移動判斷值以供判斷輸入影像是一靜態影像或是一動 態影像。在步驟3 2 0中,將此移動判斷值與第二限定值做 比較,其中上述之第二限定值為一變數值,用以調整判斷 影像的移動,若此移動判斷值大於第二限定值時,表示此 影像為一動態影像,則採用抽掉/插入圖場的轉換方式; 若此移動判斷值小於第二限定值時,表示此影像為一靜態 影像,則採用抽掉/插入圖框的轉換方式。步驟3 3 0及步驟 3 4 0分別為抽掉/插入圖場的轉換方式及抽掉/插入圖框的 轉換方式,兩者的處理程序已於先前技術中詳細描述,在 此不再累述。 如第四圖所示,係本發明之可適應圖框速率轉換之裝 置的一較佳實施例方塊圖。移動向量處理單元4 0 0可包括
第10頁 1240562 五、發明說明(7) ~ ~ 移動向量擷取單元410,以及移動向量計算單元42〇, | ^動向量擷取單元410擷取輸入影像之各區塊的移動向、中 垔,其中,而輸入影像為一符合影像編碼壓縮特性之$ 像。移動向《計具單兀4 2 0比較及計算所擷取之各區塊 :動向量’其分別將所擷取之各區塊的移動向量先的 第一限定值做比較,繼而累加移動向量超出第一限定值^ ,塊個數進而產生一移動判斷值。微處理器43〇將移動、 :值與第二限定值做比較’ i生一比較結果以供判斷輪1 衫像是一靜態影像或是一動態影像,進而選取適當 速率轉換方式。其Η輸入影像被判斷是一靜態影:框 時,則採用抽掉/插入圖框的轉換方式以減少轉換的 程序;當輸入影像被判斷是一動態影像時,則採用抽掉、 插入圖場的轉換方式以提高影像的流暢度。視訊處理 440依據微處理器43 0的選取’執行抽掉/插入圖框的轉 方式或抽掉/插入圖場的轉換方式。其中,此兩種圖框速 率轉換方式的處理程序已於先前技術中詳細描述,在此 再累述。記憶單元450儲存視訊影像資料並依影像處 元440所要求之圖場/圖框位址提供相對應之圖場/圖框 料。 綜合上述,本發明更提供一種選取圖框速率轉換方式 之判斷方法,包含··比較及計算所擷取之各區塊的移動向 量,進而產生一移動判斷值,其甲,分別比較各區塊的移 動向量與第一限定值(為一變數值用以調整判斷移動向量
1240562 五、發明說明(8) 的大小),累加移動向量超出第一限定值的區塊個數進而 產生移動判斷值;以及比較移動判斷值與第二限定值(為 一變數值用以調整判斷輸入影像是一靜態影像或是一動態 影像),藉此判斷一輸入影像是一靜態影像或是一動態影 像。而其中分別比較各區塊的移動向量與第一限定值的方 法如下: (Imotion_vector_x| + |motion_vector_y | )-threshol (Π,
其中,motion — vector_ χ表示一移動向量在X軸方向的 分量,motion_vector_y表示此移動向量在Y軸方向的分 量,而threshold 1則表示第一限定值。 以上所述僅為本發明之較佳實施例而已,並非用以限 定本發明之申請專利範圍;凡其他為脫離本發明所揭示之 精神下所完成之等效改變或修飾,均應包含在下述之申請 專利範圍。
第12頁 1240562 圖式簡單說明 五、【圖式簡單說明】 ntscL:、ΓΛ習知技藝中以抽掉圖框的轉換方式轉換 NTSC圖框迷率為PAL圖框速率之示意圖; 第一 B圖係習知技藝中以插入^ ^ ^ ^ ^ ^
圖框速率為⑽圖框速率之示意圖;的轉換方式轉換PAL 轉換產一生I;:圖係習知技藝中以抽掉/插…^ NTSci i習知技藝中以抽掉圖場的轉換方式轉換 NTSC圖框速率為PAL圖框速率之示意圖; 第一 B圖係習知技藏中
圖框速率為NTSC圖框速VV示意圖圖'的轉換方式轉換PAL 適應圖框速率轉換的概要步驟流 第三圖係本發明之可 程圖;以及 第四圖係本發明之一較佳實施例的方塊圖 主要部分之代表符號··
A 物體A 310〜3 3 0本發明之處理步驟 1240562 圖式簡單說明 4 0 0 移動向量處理單元 410 移動向量擷取單元 42 0 移動向量計算單元 4 3 0 微處理器 4 4 0 影像處理單元 45 0 記憶單元 liBii 第14頁
Claims (1)
1240562 六、申請專利範圍 — " ' '一 1 · 一種可適應圖框速率轉換之方法,包含·· 比較及計算所擷取之複數個區塊的移動向量,以產生 一移動判斷值; 比較该移動判斷值與一第二限定值,以決定一圖框速 率轉換方式;以及 執行邊圖框速率轉換方式。 2 ·如申請專利範圍第1項所述可適應圖框速率轉換之方 法,其中該比較及計算所擷取之複數個區塊的移動向量係 分別將該複數個區塊的移動向量與第一限定值做比較,累 加該複數個移動向量超出該第一限定值的區塊個數而產生 該移動判斷值。 3 ·如申請專利範圍第2項所述可適應圖框速率轉換之方 法,其中該將複數個區塊的移動向量與第一限定值做比較 係以下列公式表示: (Imotion一vector — xl + lmotion一vector一y|)-threshol dl, 其中,motion 一 vect〇r〜x表系一移動向量在X軸方向的分 量,motion 一 vector — y表示該移動向量在Y軸方向的分量, 而threshold 1表示該第一限定值。 4 ·如申請專利範圍第1項所述可適應圖框速率轉換之方 法,其中該比較該移動判斷值與該第二限定值係用以判斷
第15頁 1240562_ 六、申請專利範圍 該輸入影像是一靜態影像或是一動態影像。 5.如申請專利範圍第1項所述可適應圖框速率轉換之方 法,其中 當若該移動判斷值本質上大於該第二限定值時,採用 抽掉/插入圖場的圖框速率轉換方式;以及 當若該移動判斷值本質上小於該第二限定值時,採用 抽掉/插入圖框的圖框速率轉換方式。 塊特 區縮 個壓 數碼 複編 之像 :像影 含影合 包入符 ,輸一 置一 為 裝取像 之操影 換,入 轉元輸 率單該 速取’ 框擷中 圖量其 應向, 適動量 可移向 ¾一 一· 移 6 的 移 的 塊 區 個 數 複 該 算 -*\1口 及 較 比 元 單 算 -»-11 口 量 向 像移 影一 之 性 值 定 艮 K— 二 第 一 及與 以值 •, 斷 值判 斷動 判移 動該 移較 4^· 45— 一比 生, 產器 而理 進處 ,微 量 一 向 是 或 像 影 態 靜 1 ο 是式 像方 影換 入轉 輸率 該速 斷框 判圖 供取 以選 果而 結進 較 ’ 比像 一 影 生態 產動 專 請 申 如 裝 之 換 轉 率 1-g、} il 框 圖 應 適 可 述 所 項 6 上 中 其 置 塊 區 個 數 複 該 較 比 別 分 元 單 算 tt 量 向 第動 圍移 範之 •HMJ. 超 量 向 移 個 數 複 該 加 累 而 繼。 ,數 值個 定塊 限區 一的 第值 與定 量限 向一 動第 移該 的出
第16頁 1240562 六、申請專利範圍 8 ·如申請專利範圍第7項所述可適應圖框速率轉換之裝 置,其中上述之分別比較該複數個區塊的移動向量與第一 限定值之步驟,更包含下列的比較步驟: (丨motion一vector一x| + |motion —vector一y|) -threshol (Π, 其中,motion —vector —χ表示一移動向量在χ軸方向的分 量,motion一vector — y表示該移動向量在γ軸方向的分量, 而threshold 1表示該第一限定值。 9 ·如申请專利範圍第6項所述可適應圖框速率轉換之裝 置’其中該微處理器在該輸入影像被判斷是一靜態影像 時’選擇一抽掉/插入圖框的轉換方式;以及若當該輸入 影像被判斷是一動態影像時,選擇一抽掉/插入圖場的轉 換方式。 I 0 ·如申請專利範圍第6項所述可適應圖框速率轉換之裝 置’包括一視訊處理單元,係用以接收該微處理器之比較 結果,以執行一圖框速率轉換方式。 II ·如申請專利範圍第1 〇項所述可適應圖框速率轉換之裝 置,包括一記憶單元,係用以儲存視訊影像資料並依該影 像處理單元所要求之圖場/圖框位址提供相對應之圖場/圖 框資料。
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