JP4296218B1 - 映像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入力画像信号のフレーム間に、フレーム間の動きベクトルを基に補正処理を施した画像を内挿することでフレーム周波数を変換する手段14を有した液晶表示装置であって、テレシネ等で生成される2枚乃至3枚の同じ画像が連続する信号を内挿処理する際に、1枚目の内挿画像生成に用いた動きベクトルVaを基にして、次の内挿画像生成用の動きベクトルを再計算することで、より精度の高い、誤差の少ない動きベクトルを検出する。繰り返し画像判定部10を有し、ベクトル検出を行う必要のない同じ画像が連続する期間を利用して、直前の異なる画像間で検出した動きベクトルの精度を更に向上させる。
【選択図】図1
Description
従来の陰極線管(CRT)等の電子ビームによる蛍光体への照射では、画素の発光形態はインパルス型となり、発光時間は短いものである。
動くものに対する人の視覚は、滑らかな動きに追従するものであるため、ホールド型発光の場合、輝度レベルが次のフレームまでの期間保持されるため、時間積分効果により残像感が出てしまう。これが、動きぼけである。
この動きぼけを低減する方法として、フレーム周波数を倍速化して液晶表示をインパルス型に近づけることが挙げられる。この技術は、FRC(Frame Rate Converter)と呼ばれており、液晶表示装置等で実用化されている。この技術の例として、単純に同じ画像を繰り返したり、フレーム間に線形補間によるフレーム内挿をする事により、周波数を2倍にする方法があるが、動きに不自然さ(ジャーキネス、ジャダー)が発生したり、ホールド型発光に起因する動きぼけを十分に改善することが出来ず、画質改善には至らない。
この回路の一例を図3に示し、以下に処理内容を記す。
入力された画像信号Bは、最初に前処理フィルタ30にて所定画素数およびライン数のブロックに分割され、ブロック内でフィルタリングされて、余計なノイズ等の除去が行われる。このブロックを検出ブロックと呼ぶ。
次の動きベクトル検出部32にて、フレームメモリ31で遅延された前フレームと現フレーム間での検出ブロック毎の動きベクトル(検出ベクトル)をベクトルメモリ33からの候補ベクトル選出と反復勾配法により求める。この動きベクトル検出の処理内容(点線枠3Aで囲まれた部分)の詳細については、後述する。
内挿ベクトル評価部34では、動きベクトル検出部32で得られた検出ベクトルを評価し、その評価結果を元にフレーム間の内挿ブロック毎に内挿ベクトルを割り付けていく。ここで内挿ブロックは、検出ブロックより小さいサイズで構成される。具体的には、生成すべき内挿画像を内挿ブロック単位に分割し、検出ブロックに割り当てられた検出ベクトルを前フレームから現フレームに向けて伸ばした時に通過する内挿画像内の内挿ブロックに、このベクトルを割り付ける。既に他の検出ベクトルが割り当てられていた場合には、どちらが適正なベクトルかを評価して、より適正なベクトルを採用する。
点線枠Wは処理すべき検出ブロックを示している。内挿画像の検出ブロック内のある1つの画素Pのデータを求める場合、この画素Pの位置に割り付けられた内挿ベクトルを前後の原画像に対して伸ばすことで、ポイントP1とP2を求める。そして、ポイントP1とP2の近傍の4画素を補完することで内挿画素Pのデータが得られる。
まず、ベクトル選択部52にて、前処理された入力信号Aとフレームメモリ50にて遅延された前フレームの信号Aと同じ位置のブロックのデータは、ベクトルメモリ51から読み出された、いくつかの候補ベクトルを用いたDFD値比較により、初期ベクトルが決定される。ベクトルメモリ51には、対象ブロック近傍の算出ベクトル、前フレームと前々フレームで検出されたベクトル、フレーム全体のベクトル平均値等の初期ベクトル候補が保存されている。ここで、DFD(Displaced Field Difference)とは、ベクトルの確からしさを表すもので、ブロック内各画素のフレーム間差分の絶対値和であり、値が小さいものほど、より確からしい事になる。こうして、選出された初期ベクトルを元に、動きベクトル演算部53にて、反復勾配法を用いて各ブロック単位の検出ベクトルVa´が求められる。
以上が、実用化されているフレームレート倍速化(FRC)技術の概要である。
元のレートが1秒間に24枚もしくは30枚の素材であるため、120Hz表示の場合は内挿すべき画像は、4枚乃至3枚になる。すなわち、2フレームもしくは1フレーム置きの異なる画像間にて動きベクトルを検出して、その検出ベクトルを元に内挿画像を4枚乃至3枚生成する事になる。この入力原画と出力画像の関係を図2に示している。
そのため、動き範囲も通常の60Pで同じ動きを撮った場合の隣り合う画素間の動きに対して、倍以上広い範囲になる。そのため、上記の反復勾配法による動きベクトルの検出精度は、荒いものになってしまい、精度の十分でないベクトルにから生成された内挿画素が多くなり、品質の悪い内挿画像となってしまう。
ここで入力信号となる32プルダウンや22プルダウンを見ると、動き検出処理の必要のない同じ画像が連続する部分がある。図2の原画3Bと4B間及び4Bと5B間や3bと4bの間等である。この期間を利用して、直前に検出した検出ベクトルを初期ベクトルとして用いて、再度反復勾配法を適用する事で、更にベクトル精度を向上したものを次の内挿画像生成に使用できるようになる。
これは、反復勾配法の説明図(図6)のベクトルV2を初期ベクトルとして1次ベクトルV3、2次ベクトルV4を求めていく処理になり、ベクトル精度の向上が期待できる。
また、この処理で算出される1次ベクトルと2次ベクトルの差分を計算しておき、その差がある閾値以下までになった時は、その検出ブロックの検出ベクトルの精度が確からしいと判断し、2回目の検出ベクトル処理にはそのブロックは対象からはずす事で、他のベクトル精度の悪いブロックの反復勾配法処理の時間に回すことが出来るので、3回以上の適用回数を確保出来る。これにより、検出ベクトルの精度がフレーム全体で高めることが出来るので、内挿画像の品質も向上する。
まず、図1にて本発明の簡単な回路構成例を示す。図1は、図3に示す従来技術における点線枠3Aで囲まれた部分(図5)に対応する。
最初のベクトル検出処理においては、フレームメモリ11からの前フレームデータと現フレームデータはベクトル選択部13にていくつかの候補ベクトルからDFD値算出により、初期ベクトルを決定され、動きベクトル演算部14にて反復勾配法を用いて、検出ベクトルVaを得る。この検出ベクトルVaは、ベクトルメモリ12に初期ベクトルの候補ベクトルとして格納される。
この処理の際に、反復勾配法時のベクトル評価をベクトル評価部15にて行う。1次ベクトルと2次ベクトルの絶対値の差を予め定義しておいた閾値より小さくなったか否かにより、精度が高い又は低いと判定し、その検出ブロックの次回のベクトル検出処理が不要又は必要であるかを判断する。
動きベクトル演算部14は、ベクトル評価部15より得られた処理不要と判断された検出ブロックについては、反復勾配法によるベクトル処理を行わず、他のブロックに対してのみ都合3回乃至4回目等となる反復勾配法を適用しつつ、検出ベクトルをベクトル評価部15、ベクトルメモリ12に送付する。
この時点で演算を行わなかった検出ブロックの処理分だけ、時間が余るため、その時間を利用して、閾値に達していないベクトルに対してのみ、再度このループを回す。
以上が本発明の実施形態における回路の一例となる。
11・・・フレームメモリ
12・・・ベクトルメモリ
13・・・ベクトル選択部
14・・・動きベクトル演算部
15・・・ベクトル評価部
30・・・前処理フィルタ
31・・・フレームメモリ(動き検出用)
32・・・動きベクトル検出部
33・・・ベクトルメモリ
34・・・内挿ベクトル評価部
35・・・フレームメモリ(内挿処理用)
36・・・内挿フレーム生成部
37・・・タイムベース変換部
50・・・フレームメモリ
51・・・ベクトルメモリ
52・・・ベクトル選択部
53・・・動きベクトル演算部
Claims (3)
- 入力画像信号のフレーム間に、そのフレーム間の動きベクトルを基に補正処理を施した画像を内挿することでフレーム周波数を変換する手段を有した液晶表示装置であって、
繰り返し画像判定部を有しており、テレシネ等で生成される2枚乃至3枚の同じ画像が連続する信号を内挿処理する際に、同じ画像が連続しないフレーム間で動きベクトルを検出し、更に、1枚目の内挿画像生成に用いた動きベクトルを基にして、ベクトル検出を行う必要のない同じ画像が連続する期間を利用して、次の内挿画像生成用の動きベクトルを再計算することで、より精度の高い、誤差の少ない動きベクトルを検出する事を特徴とする映像表示装置。 - 請求項1に記載の映像表示装置において、
前記動きベクトル検出にて算出されたベクトルに関して、その精度を予め定義しておいた閾値にて判定する回路を有することを特徴とする映像表示装置。 - 請求項2に記載の映像表示装置において、
前記判定回路にて精度が高いと判定されたベクトルは、次の再計算の対象とせず、その計算時間を確からしい数値が求められていない、精度が低いベクトルに対する再計算に充当することを特徴とする映像表示装置。
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