JP2013051633A

JP2013051633A - 信号処理装置及び信号処理方法

Info

Publication number: JP2013051633A
Application number: JP2011189635A
Authority: JP
Inventors: Kota Mitsuya; 浩太三廼
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2013-03-14

Abstract

【課題】映像に表れるコーミングの発生を低減する信号処理装置及び信号処理方法を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、受信手段と、処理手段とを備える。前記受信手段は、第１の解像度の映像信号を受信する。前記処理手段は、ユーザ選択された映像処理モードに応じて、前記映像信号に対して垂直ＬＰＦを用いた垂直スケーリング処理を実行する。
【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は信号処理装置及び信号処理方法に関する。

現在、テレビ内では、様々な映像処理が行われている。映像処理の一つとして、画像サイズを変換するスケーリング処理がある。スケーリング処理は、入力信号の入力解像度と映像表示器の画面への出力解像度との比率に応じて行なわれる。例えば、テレビが放送局からの放送波またはＤＶＤプレーヤなどの映像出力機器からＨＤ(high definition)解像度（１０８０ｉまたは１０８０ｐなど）のＨＤ信号を受信した場合、テレビは、ＨＤ信号に基づく映像をＨＤ解像度とみなしてスケーリング処理する。

一方、放送局は、原画の解像度がＳＤ(standard definition)解像度（７２０×４８０または６４０×４８０など）である場合、その原画のＳＤ信号をＨＤ信号にアップコンバートして配信している。同様に、映像出力機器も原画のＳＤ信号をＨＤ信号にアップコンバートしてテレビに入力する。したがって、テレビは、原画がＳＤ解像度であったとしても、受信したＨＤ信号に基づく映像をＨＤ解像度とみなしてスケーリング処理する。

特開２００９−２７２８６２号公報

しかしながら、昔のアニメを原画とするＳＤ信号がアップコンバートされたＨＤ信号がテレビに入力された場合、このＨＤ信号に基づいて映像表示器の画面に表示される映像には、コーミング（櫛状ノイズ）が多く見られる。テレビは、このようなＨＤ信号であっても、原画の解像度によらず、映像をＨＤ解像度とみなしてスケーリング処理するため、コーミングを除去または低減できない。

本発明の目的は、映像に表れるコーミングの発生を低減する信号処理装置及び信号処理方法を提供することである。

実施形態によれば、受信手段と、処理手段とを備える。前記受信手段は、第１の解像度の映像信号を受信する。前記処理手段は、ユーザ選択された映像処理モードに応じて、前記映像信号に対して垂直ＬＰＦを用いた垂直スケーリング処理を実行する。

実施形態に係るデジタルテレビジョン放送受信装置の概略構成を示すブロック図。実施形態に係る映像処理モジュールの構成を示すブロック図。実施形態に係るフィルタ処理の一例を示す図。実施形態に係る垂直周波数特性を示す図。実施形態に係る映像処理を示すフローチャート。

以下、本実施形態について図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係るデジタルテレビジョン放送受信装置（信号処理装置）１００の概略構成を示すブロック図である。デジタルテレビジョン放送受信装置１００は、衛星デジタル放送チューナ１０１、ＰＳＫ（phase shift keying）復調モジュール１０２、地上デジタル放送チューナ１０３、ＯＦＤＭ（orthogonal frequency division multiplexing）復調モジュール１０４、信号処理モジュール１０５、グラフィック処理モジュール１０６、ＯＳＤ（on screen display）信号生成モジュール１０７、映像処理モジュール１０８、映像表示器（ディスプレイ）１０９、音声処理モジュール１１０、スピーカ１１１、制御モジュール１１２、操作部１１３、受光モジュール１１４、通信Ｉ／Ｆ（interface）１１５を有する。

衛星デジタル放送チューナ１０１は、ＢＳ／ＣＳデジタル放送受信用のアンテナ１００１で受信した衛星デジタルテレビジョン放送信号（ＨＤ解像度の映像信号を含む）を、入力端子１００２を介して受信する。衛星デジタル放送チューナ１０１は、いずれかのチャンネルの放送信号を選局する。衛星デジタル放送チューナ１０１は、選局した放送信号をＰＳＫ復調モジュール１０２に出力する。ＰＳＫ復調モジュール１０２は、放送信号をデジタルの映像信号及び音声信号に復調する。ＰＳＫ復調モジュール１０２は、デジタルの映像信号及び音声信号を信号処理モジュール１０５に出力する。

地上デジタル放送チューナ１０３は、地上波放送受信用のアンテナ１００３で受信した地上デジタルテレビジョン放送信号（ＨＤ解像度の映像信号を含む）を、入力端子１００４を介して受信する。地上デジタル放送チューナ１０３は、いずれかのチャンネルの放送信号を選局する。地上デジタル放送チューナ１０３は、選局した放送信号をＯＦＤＭ復調モジュール１０４に出力する。ＯＦＤＭ復調モジュール１０４は、放送信号をデジタルの映像信号及び音声信号に復調する。ＯＦＤＭ復調モジュール１０４は、デジタルの映像信号及び音声信号を信号処理モジュール１０５に出力する。

信号処理モジュール１０５は、ＰＳＫ復調モジュール１０２またはＯＦＤＭ復調モジュール１０４から供給されたデジタルの映像信号及び音声信号に対して、所定のデジタル信号処理を施し、グラフィック処理モジュール１０６及び音声処理モジュール１１０に出力する。グラフィック処理モジュール１０６は、信号処理モジュール１０５から供給されるデジタルの映像信号に、ＯＳＤ信号生成モジュール１０７が生成するＯＳＤ信号を選択的に重畳して出力する。グラフィック処理モジュール１０６は、デジタルの映像信号を映像処理モジュール１０８に出力する。映像処理モジュール１０８は、デジタルの映像信号を映像表示器１０９で表示可能なフォーマットの映像信号に変換する。映像処理モジュール１０８の構成、作用については図２を用いて後述する。映像処理モジュール１０８は、映像表示器１０９に映像信号を出力する。

映像表示器１０９は、映像信号に基づく映像を表示する。映像処理モジュール１０８は、出力端子１００６を介して映像信号を外部に導出することもできる。この場合、出力端子１００６に接続された外部機器（映像表示器）が、出力端子１００６に供給された映像信号に基づく映像を表示する。

音声処理モジュール１１０は、信号処理モジュール１０５から供給されるデジタルの音声信号を、スピーカ１１１で再生可能なフォーマットの音声信号に変換する。音声処理モジュール１１０は、スピーカ１１１に音声信号を出力する。スピーカ１１１は、音声信号に基づく音声を出力する。音声処理モジュール１１０は、出力端子１００７を介して音声信号を外部に導出することもできる。この場合、出力端子１００７に接続された外部機器（スピーカ）が、出力端子１００７に供給された音声信号に基づく音声を出力する。

制御モジュール１１２は、ＣＰＵ（central processing unit）１１２１、ＲＯＭ（read only memory）１１２２、ＲＡＭ（random access memory）１１２３、不揮発性メモリ１１２４を有する。ＣＰＵ１１２１は、操作部１１３からの操作情報または受光モジュール１１４を介してリモートコントローラ２００から受信する操作情報を受け付け、その操作内容が反映されるように各部を制御する。ＲＯＭ１１２２は、ＣＰＵ１１２１が実行する制御プログラムを格納する。ＲＡＭは１１２３、ＣＰＵ１１２１に作業エリアを提供する。不揮発性メモリ１１２４は、各種情報を格納する。通信Ｉ／Ｆ１１５は、制御モジュール１１２とＬＡＮ端子１００８と接続する。通信Ｉ／Ｆ１１５は、インターネット等のネットワークと接続可能である。また、通信Ｉ／Ｆ１１５は、ネットワークを介して接続された外部機器からコンテンツの信号（ＨＤ解像度の映像信号を含む）を受信できる。

次に、映像処理モジュール１０８の構成、作用について図２を用いて説明する。図２に示すように、映像処理モジュール１０８は、スケーラ部１０８１を有する。スケーラ部１０８１は、水平スケーラ部１０８１ａ、垂直スケーラ部１０８１ｂを有する。なお、水平スケーラ部１０８１ａは、垂直スケーラ部１０８１ｂよりも前段に設けられているが、逆であってもよい。水平スケーラ部１０８１ａは、映像信号の解像度を映像表示器１０９の画面の解像度に合わせるように、映像信号に水平方向のスケーリング処理をする。同様に、垂直スケーラ部１０８１ｂは、映像信号の解像度を映像表示器１０９の画面の解像度に合わせるように、映像信号に垂直方向のスケーリング処理をする。垂直スケーラ部１０８１ｂは、さらに、主として、コンテンツのジャンルがアニメであって、昔のアニメを原画とするＳＤ解像度のＳＤ信号がアップコンバートされたＨＤ解像度のＨＤ信号がデジタルテレビジョン放送受信装置１００に入力された場合に、そのＨＤ信号に対してフィルタ処理する。

図３は、垂直スケーラ部１０８１ｂによるフィルタ処理の一例を示す図である。図３におけるＰｍ＋０〜Ｐｍ＋（ｎ＋１）は、垂直スケーラ部１０８１ｂによるフィルタ処理前のピクセルデータである。Ｔａｐ＿０〜Ｔａｐ＿（ｎ−１）は、タップ係数である。Ｐｈは、垂直スケーラ部１０８１ｂによるフィルタ処理後のピクセルデータである。垂直スケーラ部１０８１ｂは、ｎタップの場合、フィルタ処理前のピクセルデータＰｍ＋０〜Ｐｍ＋（ｎ＋１）とタップ係数Ｔａｐ＿０〜Ｔａｐ＿（ｎ−１）からフィルタ処理後のピクセルデータＰｈを得る。タップ係数Ｔａｐ＿０〜Ｔａｐ＿（ｎ−１）は、フィルタ処理後のピクセルデータＰｈの位相に応じて変化する。垂直スケーラ部１０８１ｂｈ、このように、各ピクセルデータについてフィルタ処理する。

図４は、垂直スケーラ部１０８１ｂでの処理による垂直周波数特性を示す図である。図４は、横軸が垂直周波数、縦軸がゲインの垂直周波数特性を示すグラフである。図４の左側に示すグラフは、スケーリング処理による垂直ＬＰＦ(low pass filter)非挿入時（フィルタ処理なし）の垂直周波数特性である。図４の右側に示すグラフは、スケーリング処理による垂直ＬＰＦ挿入時（フィルタ処理あり）の垂直周波数特性である。なお、ｆ_ＶＳは、垂直サンプリング周波数である。

垂直スケーラ部１０８１ｂは、主として昔のアニメを原画とするＳＤ信号がアップコンバートされたＨＤ信号以外のＨＤ信号に対しては、垂直ＬＰＦを挿入することなく（フィルタ処理することなく）、図４の左側に示す垂直周波数特性によって、スケーリング処理する。例えば、垂直スケーラ部１０８１ｂは、映像信号のコンテンツのジャンルがアニメとは異なる所定のジャンル（映画、スポーツなど）の場合、映像信号に対して垂直ＬＰＦを挿入しない（垂直ＬＰＦを用いない）垂直スケーリング処理を実行する。垂直ＬＰＦ非挿入時のスケーリング処理は、図４の左側に示すように、ｆ_ＶＳ／２近傍の帯域まで通過させる第１の閾値を有する第１の周波数特性を用いる。一方、垂直スケーラ部１０８１ｂは、主として昔のアニメを原画とするＳＤ信号がアップコンバートされたＨＤ信号に対しては、垂直ＬＰＦを挿入して（フィルタ処理して）、図４の右側に示す垂直周波数特性によって、スケーリング処理する。垂直ＬＰＦ挿入時のスケーリング処理は、図４の右側に示すように、一例として、垂直ＬＰＦ非挿入時のスケーリング処理で用いられる第１の周波数特性よりも低い帯域（例えば、第１の周波数特性の１／２であるｆ_ＶＳ／４の帯域）まで通過させる第２の閾値を有する第２の周波数特性を用いる。つまり、垂直スケーラ部１０８１ｂは、ＨＤ信号に対して異なる垂直周波数特性を用いることにより、異なるスケーリング処理をする。

垂直スケーラ部１０８１ｂが、昔のアニメを原画とするＳＤ信号がアップコンバートされたＨＤ信号に対して垂直ＬＰＦを挿入してスケーリング処理する理由は、以下のとおりである。垂直スケーラ部１０８１ｂは、昔のアニメを原画とするＳＤ信号がアップコンバートされたＨＤ信号に対して垂直ＬＰＦを挿入しないでスケーリング処理すると、映像表示器１０９の画面に表示される映像には、コーミングが発生する。これは、コーミングを発生させる成分が、ｆ_ＶＳ／２近傍に存在する高周波数成分だからである。そのため、垂直スケーラ部１０８１ｂは、昔のアニメを原画とするＳＤ信号がアップコンバートされたＨＤ信号に対して垂直ＬＰＦを挿入してスケーリング処理することで、垂直周波数特性によって、コーミングを発生させる原因となる高周波成分をカットすることができる。

次に、ＨＤ信号に対する映像処理について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。はじめに、ＣＰＵ１１２１は、衛星デジタル放送チューナ１０１、地上デジタル放送チューナ１０３を介した放送波、通信Ｉ／Ｆ１１５を介した外部機器からのＨＤ信号（第１の解像度の映像信号）（１０８０ｉまたは１０８０ｐなど）の受信を検知する（Ｂｌｏｃｋ５０１）。

ＣＰＵ１１２１は、ユーザによるリモートコントローラ２００または操作部１１３の操作（以降、ユーザ操作という）により、コンテンツモード（映像処理モード）として「アニメモード」が選択されたか否かを判断する（Ｂｌｏｃｋ５０２）。コンテンツモードは、例えば、「アニメモード」、「写真モード」、「オート」を含む。「アニメモード」は、ＣＰＵ１１２１が、アニメ番組に適した画質で映像表示器１０９に表示されるように入力信号を処理するモードである。「写真モード」は、ＣＰＵ１１２１が、写真再生に適した画質で映像表示器１０９に表示されるように入力信号を処理するモードである。「オート」は、ＣＰＵ１１２１が、自動的に入力信号のコンテンツを判断し、そのコンテンツに適した画質で映像表示器１０９に表示されるように入力信号を処理するモードである。つまり、「オート」が選択された場合、ＣＰＵ１１２１は、入力信号のコンテンツがアニメと判断すると、アニメ番組に適した画質で映像表示器１０９に表示されるように入力信号を処理する。ＣＰＵ１１２１は、入力信号のコンテンツが写真と判断すると、写真再生に適した画質で映像表示器１０９に表示されるように入力信号を処理する。なお、ＣＰＵ１１２１は、入力信号のコンテンツがアニメか否かを、例えば、コンテンツ情報またはヒストグラム検出などから判断すればよい。

ＣＰＵ１１２１（判断手段１１２１ａ）は、「アニメモード」が選択された場合（Ｂｌｏｃｋ５０１、Ｙｅｓ）、ユーザ操作により「原画解像度」としてＳＤ解像度（第２の解像度）である「７２０×４８０」または「６４０×４８０」が選択されたか否かを判断する（Ｂｌｏｃｋ５０３）。ユーザは、映像表示器１０９の画面の映像を見て、コーミングの発生の有無を判断する。ユーザは、映像にコーミングが発生していれば、ＨＤ信号に基づく映像は「原画解像度」がＨＤ解像度よりも低いＳＤ解像度である「７２０×４８０」または「６４０×４８０」の昔のアニメのコンテンツである、と判断できる。

ＣＰＵ１１２１は、「原画解像度」が「７２０×４８０」または「６４０×４８０」と選択された場合（つまり、ＨＤ信号に基づく映像は原画解像度がＳＤ解像度のコンテンツであるとユーザ操作で選択された場合）（Ｂｌｏｃｋ５０３、Ｙｅｓ）、映像処理モジュール１０８でＨＤ信号に対してスケーリング処理による垂直ＬＰＦを挿入した（垂直ＬＰＦを用いた）処理を実行するように制御する（Ｂｌｏｃｋ５０４）。ＣＰＵ１１２１は、「アニメモード」が選択されなかった場合（Ｂｌｏｃｋ５０１、Ｎｏ）または「原画解像度」として「７２０×４８０」または「６４０×４８０」が選択されなかった場合（Ｂｌｏｃｋ５０３、Ｎｏ）、映像処理モジュール１０８でＨＤ信号に対してスケーリング処理による垂直ＬＰＦを挿入しない（垂直ＬＰＦを用いない）処理を実行するように制御する（Ｂｌｏｃｋ５０５）。ＣＰＵ１１２１（判断手段１１２１ａ）は、入力信号のコンテンツのジャンルの如何によらず、ユーザ操作により選択されたコンテンツモードに応じて、垂直ＬＰＦの挿入の有無（つまり、垂直ＬＰＦを用いた垂直スケーリング処理または垂直ＬＰＦを用いない垂直スケーリング処理のいずれかの実行）を選択的に判断してもよい。なお、ＣＰＵ１１２１（判断手段１１２１ａ）は、Ｂｌｏｃｋ５０２で「オート」が選択されたと判断した場合であっても、入力信号のコンテンツのジャンルがアニメと判断した場合、Ｂｌｏｃｋ５０３に進んで、「原画解像度」の選択をユーザに求める画面を映像表示器１０９に表示するようにしてもよい。

なお、ＣＰＵ１１２１（検出手段１１２１ｂ）は、Ｂｌｏｃｋ５０１の処理後、入力信号が昔のアニメを原画とするＳＤ信号がアップコンバートされたＨＤ信号であると検出できれば、ユーザ操作に基づくＢｌｏｃｋ５０２、５０３の処理をスキップして、Ｂｌｏｃｋ５０４の処理を行ってもよい。このとき、検出手段１１２１ｂは、例えば映像の輝度などから、入力信号が昔のアニメを原画とするＳＤ信号がアップコンバートされたＨＤ信号と検出できる。なお、本実施形態は、図１に示すデジタルテレビジョン放送受信装置１００に適用できる旨を説明したが、これに限られない。本実施形態は、図１に示す構成から少なくとも映像表示器１４およびスピーカ１５を除いたセットトップボックス型に対しても適用できる。

本実施形態によれば、スケーリング処理による垂直ＬＰＦを挿入することで、コーミングの発生を除去または低減させた映像を提供できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００…デジタルテレビジョン放送受信装置、１０８…映像処理モジュール、１０９…映像表示器、１１１…スピーカ、１１２…制御モジュール、１１３…操作部、１１４…受光モジュール、２００…リモートコントローラ、１１２１…ＣＰＵ、１１２１ａ…判断手段、１１２１ｂ…検出手段、１１２４…不揮発性メモリ。

Claims

第１の解像度の映像信号を受信する受信手段と、
ユーザ選択された映像処理モードに応じて、前記映像信号に対して垂直ＬＰＦを用いた垂直スケーリング処理を実行する処理手段と、
を備える信号処理装置。
前記映像信号は、原画解像度が前記第１の解像度よりも低い第２の解像度である、請求項１記載の信号処理装置。
前記処理手段は、前記垂直ＬＰＦに基づいて、第１の閾値を有する第１の周波数特性よりも低い第２の閾値を有する第２の周波数特性を用いて前記垂直スケーリング処理を実行する、請求項２記載の信号処理装置。
前記処理手段は、ユーザ操作に基づいて前記原画解像度が前記第２の解像度と選択された場合、前記映像信号に対して前記垂直ＬＰＦを用いた前記垂直スケーリング処理を実行する、請求項２または請求項３記載の信号処理装置。
前記処理手段は、ユーザ操作に応じて第１の映像処理モードが選択された場合、前記垂直ＬＰＦを用いた垂直スケーリング処理を実行する、請求項１乃至請求項４のいずれか記載の信号処理装置。
前記処理手段は、第２の映像処理モードが選択され、前記映像信号のコンテンツが所定のジャンルの場合、前記垂直ＬＰＦを用いた垂直スケーリング処理を実行する、請求項１乃至請求項５のいずれか記載の信号処理装置。
前記所定のジャンルはアニメである、請求項６記載の信号処理装置。
第１の解像度の映像信号を受信する受信手段と、
前記映像信号のコンテンツのジャンルがアニメの場合、前記映像信号に対して垂直ＬＰＦを用いた垂直スケーリング処理を実行する処理手段と、
を備える信号処理装置。
前記処理手段は、前記映像信号のコンテンツのジャンルがアニメとは異なる所定のジャンルの場合、前記映像信号に対して前記垂直ＬＰＦを用いない垂直スケーリング処理を実行する請求項８記載の信号処理装置。
第１の解像度の映像信号を受信し、
ユーザ選択された映像処理モードに応じて、前記映像信号に対して垂直ＬＰＦを用いた垂直スケーリング処理または前記垂直ＬＰＦを用いない垂直スケーリング処理のいずれかを選択的に実行する、
信号処理方法。