JP4551343B2 - 映像処理装置、及び映像処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、特に映像処理装置、及び映像処理方法に関するものである。
近年、テレビジョン受像器(TV)のプログレッシブスキャン化と大画面化が進んでいる。これに伴い、インターレース映像信号をプログレッシブ映像信号に変換する方法、すなわちIP変換方法が各種考案されている。こうした従来のIP変換方法としては、主に動き適応型プログレッシブ変換処理と呼ばれる映像処理方法が用いられていた。これは、動き量や垂直のエッジといった映像の特徴を検出し、フィールド間演算によるフィールド間走査線変換とフィールド内演算によるフィールド内走査線変換とを適応的に切り替えるものである(例えば、特許文献1を参照)。さらに、この動き適応型プログレッシブ変換処理を改良した方法として、例えば特許文献2のような発明が提案されている。
特開平6−311488号公報 特開2005−191619号公報
近年では、TVにゲーム機器などのAV機器を接続する機会が増えている。こうしたゲーム機器などの映像やアニメ映像などにおいては、クリエーターの表現方法の一つとして、図4の[原画]に示したような1フレームごとに反転するフラッシングのような画面効果が用いられている。このような、フラッシング等に類する1フレームごとに切り替わる映像信号に対して、上記のような従来のIP変換方法を行うと、図5の[IP変換後データ]のように歯抜けのような静止画の映像信号に変換されてしまい、クリエーターの意図する原画とかけ離れた映像になってしまう。
この問題を解決する方法の一つとしては、図6に示すようなダブリング処理を施すことが考えられる。上記フラッシングのような映像信号に対しては、ダブリング処理を施すことでクリエーターの意図する原画に沿った映像に補完することができる。しかし、このダブリング処理は、DVD(Digital Versatile Disk)やデジタルTV放送といった通常の映像ソースに対しては垂直方向の解像度が不足し、画質が劣化してしまう、という問題点があった。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、通常の映像ソースを高画質に表示し、かつフラッシング等に類する映像信号に対してもクリエーターの意図する原画に忠実な表示を行うようにする映像表示装置、及び映像表示方法を提供することを目的とする。
本発明は上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の要旨は、映像処理装置に入力される映像信号が下記a又はbのうち少なくともいずれか一方の条件に該当するか否かを、入力信号V0と、該入力信号V0がフィールドメモリによって遅延された信号である遅延信号とから検出判定し、前記条件に該当する場合には前記映像信号をGAMEモードと判定するGAMEモード検出判定手段と、検出判定の結果に応じて前記映像信号の補完演算回路での補完方法を変更し、IP変換を行う出力ライン演算回路とを備え、前記GAMEモード検出判定手段は、下記A及びBの手段を具備し、前記映像信号が前記条件に該当する場合に前記GAMEモードと判定することを特徴とする映像処理装置に存する。(a)映像データ作成時に画素を水平ライン単位で時間軸方向に分割処理していない映像信号であること。(b)1フィールド毎に表示色が切り替わる映像効果を有する映像信号であること。(A)1水平ラインの偶数ピクセル又は奇数ピクセルを基点として、2ピクセル毎の映像差分データを演算して前記条件aに該当するか判定するノンインターレース判定手段。(B)偶数フィールド間又は奇数フィールド間の少なくともいずれか一方の映像差分データを、前記入力信号V0及び前記遅延信号から演算して前記条件bに該当するか判定するフラッシング判定手段。
た本発明の要旨は、前記GAMEモード検出判定手段は、前記映像信号の種類に応じて、前記GAMEモードの検出判定のしきい値を変更することを特徴とする映像処理装置に存する。
また本発明の要旨は、前記GAMEモード検出判定手段は、下記の数式1を演算して結果が真である場合に前記GAMEモードと判定することを特徴とする映像処理装置に存する。
また本発明の要旨は、前記GAMEモード検出判定手段は、下記の数式2を演算して結果が真である場合に前記GAMEモードと判定することを特徴とする映像処理装置に存する。
また本発明の要旨は、入力される映像信号について該映像信号が下記a又はbのうち少なくともいずれか一方の条件に該当するか否かを、入力信号V0と、該入力信号V0がフィールドメモリによって遅延された信号である遅延信号とから検出判定する検出判定ステップと、前記条件に該当する場合には前記映像信号をGAMEモードと判定するGAMEモード検出判定ステップと、検出判定の結果に応じて前記映像信号の補完方法を変更してIP変換を行うIP変換ステップとを有し、前記GAMEモード検出判定ステップは、下記A及びBのステップを有し、前記映像信号が前記条件に該当する場合に前記GAMEモードと判定することを特徴とする映像処理方法に存する。(a)映像データ作成時に画素を水平ライン単位で時間軸方向に分割処理していない映像信号であること。(b)1フィールド毎に表示色が切り替わる映像効果を有する映像信号であること。(A)1水平ラインの偶数ピクセル又は奇数ピクセルを基点として、2ピクセル毎の映像差分データを演算して前記条件aに該当するか判定するノンインターレース判定ステップ。(B)偶数フィールド間又は奇数フィールド間の少なくともいずれか一方の映像差分データを、前記入力信号V0及び前記遅延信号から演算して前記条件bに該当するか判定するフラッシング判定ステップ。
た本発明の要旨は、前記GAMEモード検出判定ステップでは、前記映像信号の種類に応じて、前記GAMEモードの検出判定のしきい値が変更されることを特徴とする記載の映像処理方法に存する。
また本発明の要旨は、前記GAMEモード検出判定ステップでは、下記の数式3を演算して結果が真である場合に前記GAMEモードと判定されることを特徴とする映像処理方法に存する。
また本発明の要旨は、前記GAMEモード検出判定ステップでは、下記の数式4を演算して結果が真である場合に前記GAMEモードと判定されることを特徴とする映像処理方法に存する。
また本発明の要旨は、上記の映像処理方法をコンピュータで実行可能なプログラムに存する。
本発明の映像表示装置及び映像表示方法は、映像データ作成時に画素を水平ライン単位で時間軸方向に分割処理していない映像信号やフラッシング等に類する映像信号などを自動検出してGAMEモードと判別し、その結果によってIP変換の補完方法を適応処理することによって、通常の映像ソースは高画質に表示し、GAMEモードにおいてはクリエーターの意図する原画に忠実な表示を行うことができるという利点がある。
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
まず、本実施形態の映像表示装置9は、図1に示すように映像処理装置8を含んで構成され、ゲーム機器10と接続されて使用される。この映像処理装置8は図2に示すような要素から構成される。即ち、映像信号Vが入力される映像入力I、Vをフィールド単位で遅延させる手段であるフィールドメモリ1と、IP変換の補完演算をする手段である補完演算回路3と、時系列の複数のフィールドの映像信号より動き検出判定をする手段である動き検出判定部4と、映像信号よりGAMEモード検出判定をするゲームモード検出判定手段たるGAMEモード検出判定部5と、このGAMEモード検出判定部の結果を補完演算回路3に伝えるCPU7と、補完演算回路3によって補完された映像信号Vと入力信号Vをあわせてプログレッシブ映像信号Vとして出力させる出力ライン演算回路6と、動き判定結果保存用、GAMEモード判定作業用、およびGAMEモード判定結果保存用の各履歴を格納するメモリ2とを具備して構成される。さらに、GAMEモード検出判定部5には、水平方向の解像度が映像表示装置の水平解像度の半分以下であるような映像信号を判定する手段であるノンインターレース判定手段51と、フラッシングなどの画面効果を有する映像信号を判定するフラッシング判定手段52とが具備されていても良い。
まず、図4にゲーム機器の代表的な二つの出力フォーマットを記載する。 この二つの出力フォーマットのうちの一方であるノンインターレースモードは比較的古いゲーム機器の出力フォーマットであり、一般的に垂直230ライン水平360ピクセルを1フレームとして毎秒60フレームの映像データがゲーム機器によって作成される。そして出力される映像信号は、水平方向のピクセルをダブリングして(擬似)インターレース信号としてゲーム機器から出力されている。
そして上記の二つの出力フォーマットのうちのもう一方であるインターレースモードは比較的新しいゲーム機器の出力フォーマットであり、一般的に垂直460ライン水平720ピクセルを1フレームとして毎秒約60フレームの映像データを仮想的に作成する。そしてゲーム機器のVRAMに格納される実映像データは、VRAMの容量の問題等で奇数フィールドは1フレームの奇数ラインのみ、偶数フィールドは1フレームの偶数ラインのみが実映像データとして処理される。その結果として垂直230ライン水平720ピクセルを1フィールドとした毎秒約60フィールドの映像信号がインターレース信号としてゲーム機器から出力されている。
次に本実施形態による画像処理装置の処理ステップを、図2及び図3を参照しつつ以下に説明する。
まず、入力信号Vと、フィールドメモリ1によって1フィールド遅延された信号Vと、フィールドメモリ1によって更に1フィールド遅延された信号Vとは、補完演算回路3、動き検出判定部4、及びGAMEモード検出判定部5に入力される(映像信号入力S1)。このフィールドメモリ1は、より多く設けられていても良く、この場合には更に1フィールド遅延された信号V、V…が、上記の補完演算回路3、動き検出判定部4、及びGAMEモード検出判定部5に入力される。
ところで、ゲーム機器の映像出力フォーマットは主に図4に示された二つのモードであるノンインターレースモードとインターレースモードとに分類される。また、映像データ作成時に画素を水平ライン単位で時間軸方向に分割処理していない映像信号も、ノンインターレースモードと同様に映像信号処理されることが好適である。従って、ゲームモード検出判定部は、二つのフォーマットに相等する映像信号入力に対して適した映像処理を行うため、映像フォーマットの検出を行う。
まずノンインターレースモードの映像信号については、ゲーム機器より出力される時点で通常ダブリング処理がなされている。また、映像データ作成時に画素を水平ライン単位で時間軸方向に分割処理していない映像信号についても、映像信号入力前にダブリング処理やスケーリング処理が施されているのが通常である。この、映像データ作成時に画素を水平ライン単位で時間軸方向に分割処理していない映像信号とは、以下のような映像信号を言う。すなわち、インターレース表示においては、映像ソースをプログレッシブ表示で表示した際の表示に近づけるためにインターレース表示の異なるフレーム、つまり時間軸方向に画素を分割して、IP変換後の映像が元の映像ソースと近くなるような処理を施すことができるが、こうした処理を行っていない映像信号のことを言う。ここで、図7は1水平ラインの画素列の例である。ところがゲーム機器などから入力された映像信号がアナログ信号の場合、映像信号は既にダブリング処理をされているが、伝送系の位相曲がりや、ゲーム機器出力或いはテレビ等受信機器内部のLPF(ローパスフィルター)などによる群遅延特性/通過帯域特性などの影響によって、サンプリングされた映像データは完全にダブリングしたデータとはならない。また、アナログ映像信号をサンプリングした場合、映像信号出力機器によるばらつきやゲーム機器類の全てがITUなどの映像フォーマットの規格に完全に準拠している訳ではない現状から、ゲーム機器等においてダブリング処理をされた際の基準ピクセルの基準位置を明確に決定することは不可能である。従って、アナログ入力信号に対しての場合を考慮し、ダブリング処理の有無の検知は、ノンインターレース判定手段51においてサンプリングした映像データの奇数画素ピクセルと偶数画素ピクセルを基準とした二つの演算を行うことで対処する。その具体的な検出方法は図8に詳細に示す。つまり、ある奇数ピクセルtを基準として隣り合う二つのピクセルの差分データΔVotの総和平均と、ピクセルtの隣の偶数ピクセルt+1を基準とした隣り合う二つのピクセルの差分データΔVetの総和平均との二つの総和平均のうち小さい値が、ある任意のしきい値Snonint以下であるとき、ノンインターレース判定手段51はこの入力信号をGAMEモードであると判定する(ノンインターレース判定S2)。この具体的な判定式を数式5に示す。
ここでピクセルの差分データ計算に用いるピクセルのデータは、輝度情報や色相情報や色差情報、またこれらを組み合わせたものが適宜用いられても良い。この判定式が成り立つ場合、すなわち真である場合に、このノンインターレース判定手段51が入力信号をGAMEモードであると判定し(S4)、GAMEモード検出判定部5は制御信号RGを補完演算回路3に対して出力する(S5)。数式1で用いられているしきい値Snonintは、入力映像信号の種類に応じて適宜変更できるようになっていることが好ましい。例えば、ゲーム機器からのノンインターレース入力信号など、単純にダブリング処理された入力映像信号に対しては、このしきい値Snonintを小さくしてノンインターレース判定基準を厳しくし、一方で単にソースの解像度が低い映像信号など、スケーリング処理の行われている入力映像信号に対してはしきい値Snonintを大きくしてノンインターレース判定基準を緩める等の適応例が挙げられる。また、このノンインターレース判定結果の履歴は、GAMEモード検出判定部5がメモリ2に逐次記憶する。
一方、インターレースモードの映像信号については通常のDVDなどの映像フォーマットと差異はなく、ゲーム機器等から入力される映像信号からゲーム機器等のインターレースモードなのか通常のDVD映像などのフォーマットなのかを検出することは不可能であるため、入力映像信号からの検知を行う。
ここで、ゲーム機器等から映像出力される信号であって、従来技術の動き適応型プログレッシブ変換によってクリエーターの意図する原画と異なる補完がされてしまう入力信号とは、主に1フィールドごとに急激に変化するフラッシングのような画面効果を有する映像信号である。この画面効果を検出するステップでは、フラッシング判定手段52において入力信号からこうしたフラッシングを検出して最適な補完方法を適応できるように入力映像信号のフォーマット判定を行う(フラッシング判定S3)。
まず図9に示すのはインターレースモード時の映像信号フォーマットである。この図において、Y軸方向は水平ラインの画素を表しており"_a"から"_P"までのライン数があることを示している。またX軸方向は時間軸方向のフィールドを現しており"1_"から"Q_"までのフィールドがあることを示している。
ここで、1フィールド毎に切り替わるフラッシングに類する映像の信号は、主に偶数フィールド同士或いは奇数フィールド同士は同一の信号で、偶数フィールドと奇数フィールドの映像信号が反転のような輝度差や色相差の大きな信号に設定されている。そして図10は図9の一部を拡大した図である。
この図10に示される、ある奇数フィールドに存在する画素"1_a"と時間軸的に次の偶数フィールドに存在する画素"2_a"の映像信号データの差分△Vg1と、画素"2_a"と時間軸的に次の奇数フィールドに存在する画素"3_a"の映像信号データの差分△Vh1とを演算する。この二つの差分データ△Vg1、△Vh1の差分の絶対値が小さければ小さいほど1フィールド毎に反転等の切り替わりがあるフラッシングのような映像信号と認定することができる。そして同様の演算処理を任意のフィールド数Qと任意のライン数Pの領域で行うことでフラッシング判定手段52が判定する。この判定に用いる領域については、入力映像信号の種類によって適宜任意に設定して良い。例えば、領域を広く設定することでゲーム機器からの入力映像信号などの画面全体がフラッシングする画面効果を有する入力映像信号に限定してダブリング処理を行うようにしても良いし、また一方でこの判定領域を任意の位置に狭く設定することで、アニメなどに見られる部分的な画面効果や、字幕などの画面効果の除外部分を考慮したフラッシング判定をフラッシング判定手段52が行うことが可能となる。ここで、任意のフィールド数Q、任意のライン数Pの領域について、△Vg1と△Vh1との差分の絶対値の総和平均があるしきい値Sint以下であるとき、フラッシング判定手段52は入力映像信号をゲームモードであると判定し(S4)、GAMEモード検出判定部5は制御信号RGを補完演算回路3に対して出力する(S5)。この具体的な判定式を数式6に示す。
この数式2にあるピクセルの映像信号データの差分計算に用いるピクセルのデータは、輝度情報や色相情報や色差情報、またこれらを組み合わせたものが適宜用いられても良い。この判定式が成り立つ場合、すなわち真である場合に、このフラッシング判定手段52が入力信号をゲームモードであると判定する。ここで、しきい値Sintは、入力映像信号の種類に応じて適宜変更できるようになっていることが好ましい。また、このフラッシング判定結果の履歴は、メモリ2が逐次記憶する。上述したように、フラッシング判定に用いる画面領域は任意に設定できる。従って、画面を複数の領域に分割して判定を行い、フラッシング判定に該当する領域のみをダブリング処理し、他の領域については別の補完方法を採用するようにしても良い。
次に、上記のノンインターレース判定、フラッシング判定とは別に、入力映像信号については動き検出判定部4において動き検出判定を行う(S6)。この判定は、従来技術である動き適応型プログレッシブ変換処理において検出されているものと同様である。すなわち、入力映像信号から動き量や垂直のエッジといった映像の特徴を検出し、入力映像信号が動画寄りであるか静止画寄りであるかを動き検出判定部4が判定する。この判定は、上記のゲームモード判定であるノンインターレース判定及びフラッシング判定の後に行われても、また並行して別途に行われても良く、この動き検出判定においてはフィールドメモリ1によって入力信号Vが遅延された映像信号であるV、V、…が用いられる。ここでの入力映像信号が動画寄りか静止画寄りかの判定結果は、動き検出判定部4が制御信号RMを補完演算回路3に対して出力されることによって伝達され、補完演算回路3での補完方法が決定される。この動き判定結果の履歴は、動き検出判定部4がメモリ2に逐次記憶する。
上記の各検出方法によって、代表的な二つのゲーム機器の映像出力フォーマットであるインターレースモード、ノンインターレースモードの検出をGAMEモード検出判定部5が行い、入力映像信号が補完演算回路3においてダブリング処理を行うことが好適であるGAMEモードであるか否かの判定を行う。この補完演算回路3では、GAMEモード検出判定結果である制御信号RGと、動き検出判定結果である制御信号RMとに応じて補完ラインの演算方法を変化させる。
ここでGAMEモード検出判定部5によってGAMEモードであると判定された場合は、補完演算回路3は制御信号RMの検出結果によらずダブリング処理を行う(S7)。このことによって、入力される前に映像信号がダブリング処理されているような映像データ作成時に画素を水平ライン単位で時間軸方向に分割処理していない入力映像信号や、1フィールドごとに輝度が激しく変化するような画面効果を持つ入力映像信号がクリエーターの意図通りに映像表示装置に表示できることとなる。また入力映像信号がGAMEモードでないと判定された場合で制御信号RMが静止画寄りと判定された場合は、補完演算回路3はフィールド間補完を行う(S8)。そしてGAMEモードでないと判定された場合で制御信号RMが動画寄りと判定された場合は、補完演算回路3はフィールド内補完を行う(S9)。これらの検出結果毎の補完処理を下記の表1に示す。
こうして、上述した補完演算回路3で上記の選択された方法での補完処理によって作成された映像ラインVが生成され(S10)、出力ライン演算回路6によって現有ラインである元の映像信号Vと統合されてプログレッシブ映像信号Vとして出力される。
このように、ゲーム機器等から出力された映像信号が本実施形態の各回路によってIP変換される。そのため、出力されるプログレッシブ映像信号は、例として図5に示すような原画に忠実な映像信号に補完される。また、本実施形態の映像処理装置を用いることで、VGAの映像ソースを携帯電話などのQVGA画面に表示したり、D5規格の映像である1920×1080画素の映像ソースをより解像度の低い映像表示装置に表示する際にも、元の映像ソースの意図する映像に忠実な表示を行うことができるようになる。
なお、本発明の映像表示装置及び映像表示方法は、上記の実施形態に限定されることはなく、当業者の想到し得る技術範囲内において適宜改良、変形、変更することが可能である。
本発明の実施形態における映像表示装置の構成図 本発明の実施形態における映像処理装置の構成図 本発明の実施形態における映像フォーマット検出手段による判別処理と対応する補完方法のフロー 本発明の実施形態において入力される映像信号の例であるノンインターレースモードとインターレースモードについての説明図 従来の動き適応型プログレッシブ変換処理をした出力データ図 ダブリング処理IP変換をした出力データ図 ノンインターレースモードの画素ピクセル配列図 ノンインターレースモードのGAMEモード検出方法の例示図 インターレースモードの画素ピクセル配列図 フラッシング判定の検出における演算方法の例示図
符号の説明
1 フィールドメモリ
2 メモリ
3 補完演算回路
4 動き検出判定部
5 GAMEモード検出判定部
51 ノンインターレース判定手段
52 フラッシング判定手段
6 出力ライン演算回路
7 CPU
8 映像処理装置
9 映像表示装置
10 ゲーム機器

Claims (9)

  1. 映像処理装置に入力される映像信号が下記a又はbのうち少なくともいずれか一方の条件に該当するか否かを、入力信号V0と、該入力信号V0がフィールドメモリによって遅延された信号である遅延信号とから検出判定し、前記条件に該当する場合には前記映像信号をGAMEモードと判定するGAMEモード検出判定手段と、
    検出判定の結果に応じて前記映像信号の補完演算回路での補完方法を変更し、IP変換を行う出力ライン演算回路と
    を備え、前記GAMEモード検出判定手段は、下記A及びBの手段を具備し、前記映像信号が前記条件に該当する場合に前記GAMEモードと判定することを特徴とする映像処理装置。
    (a)映像データ作成時に画素を水平ライン単位で時間軸方向に分割処理していない映像信号であること。
    (b)1フィールド毎に表示色が切り替わる映像効果を有する映像信号であること。
    (A)1水平ラインの偶数ピクセル又は奇数ピクセルを基点として、2ピクセル毎の映像差分データを演算して前記条件aに該当するか判定するノンインターレース判定手段。
    (B)偶数フィールド間又は奇数フィールド間の少なくともいずれか一方の映像差分データを、前記入力信号V0及び前記遅延信号から演算して前記条件bに該当するか判定するフラッシング判定手段。
  2. 前記GAMEモード検出判定手段は、前記映像信号の種類に応じて、前記GAMEモードの検出判定のしきい値を変更することを特徴とする請求項1に記載の映像処理装置。
  3. 前記GAMEモード検出判定手段は、下記の数式1を演算して結果が真である場合に前記GAMEモードと判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の映像処理装置。
  4. 前記GAMEモード検出判定手段は、下記の数式2を演算して結果が真である場合に前記GAMEモードと判定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の映像処理装置。
  5. 入力される映像信号について該映像信号が下記a又はbのうち少なくともいずれか一方の条件に該当するか否かを、入力信号V0と、該入力信号V0がフィールドメモリによって遅延された信号である遅延信号とから検出判定する検出判定ステップと、
    前記条件に該当する場合には前記映像信号をGAMEモードと判定するGAMEモード検出判定ステップと、
    検出判定の結果に応じて前記映像信号の補完方法を変更してIP変換を行うIP変換ステップと
    を有し、前記GAMEモード検出判定ステップは、下記A及びBのステップを有し、前記映像信号が前記条件に該当する場合に前記GAMEモードと判定することを特徴とする映像処理方法。
    (a)映像データ作成時に画素を水平ライン単位で時間軸方向に分割処理していない映像信号であること。
    (b)1フィールド毎に表示色が切り替わる映像効果を有する映像信号であること。
    (A)1水平ラインの偶数ピクセル又は奇数ピクセルを基点として、2ピクセル毎の映像差分データを演算して前記条件aに該当するか判定するノンインターレース判定ステップ。
    (B)偶数フィールド間又は奇数フィールド間の少なくともいずれか一方の映像差分データを、前記入力信号V0及び前記遅延信号から演算して前記条件bに該当するか判定するフラッシング判定ステップ。
  6. 前記GAMEモード検出判定ステップでは、前記映像信号の種類に応じて、前記GAMEモードの検出判定のしきい値が変更されることを特徴とする請求項5に記載の映像処理方法。
  7. 前記GAMEモード検出判定ステップでは、下記の数式3を演算して結果が真である場合に前記GAMEモードと判定されることを特徴とする請求項5又は6に記載の映像処理方法。
  8. 前記GAMEモード検出判定ステップでは、下記の数式4を演算して結果が真である場合に前記GAMEモードと判定されることを特徴とする請求項5乃至7のいずれかに記載の映像処理方法。
  9. 請求項5乃至8のいずれかに記載の映像処理方法をコンピュータで実行可能なプログラム。
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