(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ディジタル・データと第２ディジタル・データとの間の値における差に従って複数の修正因子の１つを前記第１ディジタル・データに適用するためのディジタル・フィルタであって、前記修正因子は、第１ディジタル・データと第２ディジタル・データとの間の値における差の修正値を特定し、
閾値よりも上の範囲における前記差に従い、修正値における値の増分を決定するための手段と、
前記修正値における値の前記決定された増分と各低い範囲の差値に対する前記修正値における最大増分とを合計して、非線形性であるフィルタ伝達関数を求めるための手段と、
を含むフィルタ。
【請求項２】
前記閾値よりも上の範囲と前記低い範囲とは、閾値の差値によって定義される、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項３】
前記第１ディジタル・データ及び第２ディジタル・データはイメージ・ルミナンス値である、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項４】
前記イメージ・ルミナンス値はラスタ・ラインに垂直な方向において隣接するピクセルのルミナンス値である、請求項３に記載のフィルタ。
【請求項５】
前記第２ディジタル・データは最下位ビットを切り捨てられる、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項６】
前記第１ディジタル・データ及び第２ディジタル・データの可能な値の範囲はクリップされて前記第１ディジタル・データ及び第２ディジタル・データの不許可値を与える、請求項１に記載のフィルタ。
【請求項７】
前記第２ディジタル・データは少なくとも１つの最下位ビットを切り捨てられる、請求項６に記載のフィルタ。
【請求項８】
前記第１ディジタル・データを記憶し、それの値を前記第２ディジタル・データとしてアクセスするための手段を更に含む、請求項６に記載のフィルタ。
【請求項９】
前記不許可値に従って、連続した同一値のラン・レングスをエンコードすることによって前記第１ディジタル・データを圧縮するための手段を更に含む、請求項８に記載のフィルタ。
【請求項１０】
前記第１ディジタル・データを記憶し、それの値を前記第２ディジタル・データとしてアクセスするための手段を更に含む、請求項７に記載のフィルタ。
【請求項１１】
前記第２ディジタル・データから切り捨てられた前記少なくとも１つのビットにおける連続した同一値のラン・レングスをエンコードすることによって前記第１ディジタル・データを圧縮するための手段を更に含む、請求項１０に記載のフィルタ。
【請求項１２】
前記不許可値に従って、連続した同一値のラン・レングスをエンコードすることによって前記第１ディジタル・データを圧縮するための手段を更に含む、請求項８に記載のフィルタ。
【請求項１３】
前記不許可値の１つは前記不許可値の別のものによる圧縮を表すフラッグである、請求項１２に記載のフィルタ。
【請求項１４】
前記第１ディジタル・データは複数のイメージ・プレーンの１つを表し、前記イメージ・プレーンにおけるイメージの領域と関連した少なくとも１つの前記修正因子を更に含む、請求項４に記載のフィルタ。
【請求項１５】
データ・プロセッサであって、
第１ディジタル・データと第２ディジタル・データとの間の値における差に従って複数の修正因子の１つを前記第１ディジタル・データに適用するためのディジタル・フィルタであって、前記修正因子は、第１ディジタル・データと第２ディジタル・データとの間の値における差の修正値を特定する、前記フィルタと
前記ディジタル・データの不許可値を与えるためにそれぞれのディジタル値をクリップするための手段と、
前記ディジタル値の少なくとも１つの最下位ビットを切り捨てて、切り捨てディジタル値を形成するための手段と、
前記ディジタル・データの不許可値と前記少なくとも１つの最下位ビットを置換する少なくとも１つのビットとによって連続した同一の切り捨てディジタル値のラン・レングスをエンコードすることによって前記ディジタル値を圧縮するための手段と、
を含み、
前記フィルタが、
閾値よりも上の範囲における前記差に従い、修正値における値の増分を決定するための手段と、
前記修正値における値の前記決定された増分と各低い範囲の差値に対する前記修正値における最大増分とを合計して、非線形性であるフィルタ伝達関数を求めるための手段と、
を含む、前記データ・プロセッサ。
【請求項１６】
少なくとも１つの前記不許可値は別の不許可値としてラン・レングスをエンコードすることを表すフラッグである、請求項１５に記載のデータ・プロセッサ。
【請求項１７】
ディジタル・データを処理する方法であって、
クリップされたディジタル信号値の少なくとも１つの最下位ビットを切り捨てて、切り捨てディジタル信号値を形成するステップと、
前記ディジタル・データのそれぞれの値を前記切り捨てディジタル信号値のうちの対応するディジタル信号値でもってフィルタするステップと、
を含み、
前記フィルタするステップは、前記ディジタル・データの値及び対応する切り捨てディジタル信号値の間の差値の範囲内の修正値における値の増分と各低い範囲の差値に対する前記修正値における最大増分とを合計して、非線形性であるフィルタ伝達関数を求めるステップを含む、前記方法。
【請求項１８】
前記フィルタするステップは前記切り捨てディジタル信号値のうちの２つの各々でもって行われる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
クリップされたディジタル信号値及び不許可値を形成する範囲までディジタル信号値をクリップするステップと、
前記不許可値及び前記少なくとも１つの最下位ビットを使用して前記切り捨てディジタル信号値をラン・レングス・コードに従って圧縮するステップと
を更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記切り捨てディジタル信号値の別のものをスキャン・ラインの期間の間バッファに記憶することによって前記２つの信号値の１つを取り出すステップを更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記切り捨てディジタル信号値を前記不許可値でもってエンコードされた形式で記憶するステップを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概していえば、ディジタル的に伝送されたデータからのリフレッシュ・イメージ表示に係り、更に詳しくいえば、インターレース・ラスタ・スキャンから生じたフリッカ・アーティファクト（flickering artifact）を除去することに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
可視表示装置が、特に、ユーザによる情報の迅速な理解を可能にするための強力なコミュニケーション・ツールであるということが認識されて久しい。更に、ユーザに伝送することができる情報の量によってコンピュータの利用が制限されるということも認識されている。従って、表示フレーム及び情報の重畳は広範なものになり、表示の物理的寸法又はユーザの視野によって制限された領域内に表示可能な情報の量を増加させ易くしている。情報の重畳は、一般に、プレーンで扱われる（それらのプレーンのうち或るものは下にある情報の部分を見ることを可能にするために透明の領域を含み得るものである）。それらのプレーンはユーザの仮想照準線に沿って順序正しく再配列可能である。この技法は三次元形式のイメージのレンダリングにおいても有用となり得るものである。
【０００３】
利用可能なブロードキャスト・スペクトルの制限及び画像情報の需要は、衛星通信及びケーブルのような更なる配信メディアの開発を導いた。より大きい伝送容量の需要及びノイズによる信号の劣化は、そのような画像情報のディジタル通信を導いた。更に、コンピュータ・ネットワーク通信の成長は、動画及びアニメーションが比較的低い帯域幅の電話線を通して実質的にリアル・タイムで伝送されることを可能にする圧縮方式を導いた。この後者の機能は、データ伝送速度のかなりの減少、極端な圧縮、並びに受容し得る表示を提供するための複雑なエラー訂正及び補償技法を必要とすることが認識されている。そのような圧縮及びディジタル伝送は、衛星、マイクロウェーブ、及び光ファイバ・リンクを含む広帯域通信リンクの伝送容量も大きく増加させている。
【０００４】
事実上すべての表示装置が或る程度のイメージ量子化を必要とするであろうということは容易にわかる。例えば、ラスタ・スキャン表示は、オリジナル・イメージにおけるかなりの量の解像度を保つためにたとえ多くのラスタ・ラインが設けられたとしても、イメージが複数のラスタ・ラインに分解されることを必ず必要とする。従って、解像度は、それが、例えば、イメージを捕捉するために使用される光学系及び媒体（例えば、センサ・エリア又はフィルムの粒子サイズ）によって制限されたとしても、かなり高くなり得る。画像情報がディジタル的に伝送される場合、ルミナンス及びクロミナンスにおける更なる量子化があるであろう。勿論、ルミナンス（又は、クロミナンス）における大きな解像度は、伝送されるべきルミナンス（及び／又は、クロミナンス）情報のビットの数を大きくすることを必要とする。
【０００５】
イメージに関するこれらの量子化は、別々に又は組み合わせて、ユーザが多少センシティブとなることがあるアーティファクトを生じ得る。ハードウエアの複雑さ及び帯域幅の実用的レベルに基づく標準が表示の一般的に受容し得る空間的解像度及びルミナンス解像度を与えるけれども、解像度の増加は絶えず求められ、しかし実用的及び経済的要素によっていつも制限される。
【０００６】
データ伝送速度及び帯域幅に関する現在の実用上の制限は、ディジタル的に伝送されたデータを陰極線管等において表示するためにインターレース・ラスタ・スキャンの採用をもたらした。この技法は、励起後の蛍光体及び他のデバイスにおける比較的長いパーシステンス（persistence）／遅いネグレセンス（negrescence）を活用し、その表示に対するリフレッシュ速度が人間の目のいわゆるフリッカ融合周波数のわずかに下まで減少することを可能にし、総体的には受容可能な外観の表示を与えながらデータ伝送速度の減少（半分の空間的解像度）を可能にする。しかし、低いリフレッシュ速度と上記の空間的量子化及びルミナンス量子化の一方又は両方を結合したインターレース・スキャンは、或るイメージ状態の場合に人間の目を非常にセンシティブにし得る他の視覚的アーティファクトを形成することができる。
【０００７】
更に詳しくいえば、実質的に異なるルミナンスのピクセルが、その表示されたイメージにおいて、交互のインターレース・フィールドで生じた隣接するラスタ・ラインにおける対応ポイントに与えられる場合、高いルミナンスのピクセルはインターレース・フィールドの周波数の半分でフリッカするものと考えられるであろう。フリッカの重大度（severity）は、これらの垂直方向に（スキャン・ライン方向に対して垂直に）隣接するピクセルのルミナンスにおける差によって変わるであろう。
【０００８】
ルミナンスにおける差（又はインターレース・スキャン・ライン相互間の距離にまたがる勾配）はイメージにおけるコントラストと実質的に等しい。上述のイメージ・プレーンの重畳は、一般に、表示上のウインドウのサイズ／寸法を調整するための機構を含む。フル・イメージ・フレームが縮小サイズのウインドウに又は縮小されたイメージで表示される時、通常、コントラストが増加し、フリッカ効果を増大させる。
【０００９】
このアーティファクトは、ほとんどのユーザにとって十分に刺激的なものであり、垂直方向に隣接したピクセルの相対的ルミナンスを調整する数多くのフィルタリング技法が開発されている。すべてのものが或る程度まで効果的であるけれども、フリッカが観察される１つ又は複数の垂直方向に隣接したピクセルのルミナンス値の調整にすべてが依存しているので、その多くは、アーティファクトの減少と他のアーティファクトの発生との間のトレード・オフ、即ち、量子化のイメージ忠実度を超えたイメージ忠実度という妥協を必要とする。更に、実用的なインプリメンテーションは、人間のフリッカ融合周波数によって課せられた厳しい時間的制約を有する環境における計算上の複雑さを考慮しなければならない。
【００１０】
例えば、１９８７年９月発行のＩＢＭ  ＴＤＢ誌の１５４３−１５４４ページにおける J. K. Aggarwal 氏による記事は、ルミナンス差を計算する技法を開示している。その技法は、或る閾値を設定し、その閾値が越えられる時、その差の値を或る修正因子によってスケーリングし、このスケーリングされた修正値を、低ルミナンスのピクセルに対しては加算的に、また高ルミナンスのピクセルに対しては減算的にオリジナル・ルミナンス値に結合するものである。このようなフィルタの修正伝達関数を表すグラフが図１に示される。このようなフィルタは、イメージが１つのエリア全体にわたってルミナンスの比較的スムーズな水平方向の勾配を含み得るロケーションのような検出閾値において可視的なステップ・アーティファクトを生じることができる。
【００１１】
米国及び欧州のように、国によって異なるフレーム・レートが標準になっていることも認識すべきである。従って、フリッカは種々のイメージ条件の下で見られるであろうし、たとえ１つの閾値において１つの修正因子しか適用されるべきではない場合でも、種々の修正因子が必要とされる。従って、図１では修正因子ｎが一定であるので、フィルタ伝達関数は調整可能ではない。
【００１２】
更に、単一の閾値及び単一の修正因子は閾値付近のルミナンスを過剰修正し得るし、閾値を十分に越えたルミナンス差に対してかなりの（しかし、わずかに減少した）フリッカが感知されることを可能にし得るものである。即ち、垂直方向に隣接したピクセル相互間で高いルミナンス差が生じた場合に、フリッカを減少させるため、増大した修正因子を使用することが必要である。
【００１３】
図２には、種々の傾斜を持った種々の修正因子がフィルタ伝達関数としてグラフで表示される。しかし、増大した修正因子は、ボケ（blurring）の増大、すなわち低いルミナンス差（例えば、ルミナンス差の閾値に近い差）を持った精密なグラフィック・フィーチャの喪失として認識されるようなイメージ変化を起こさせる。従って、図１の修正因子が図２に示された修正因子のどれかに対応するように変えられ、図１の１つの閾値と共に使用される場合、イメージにおける垂直方向に隣接したピクセル相互間の種々のルミナンス差に対する適応性は依然として与えられないけれども、例えば、種々のフレーム・レートに適応するように、しかしステップ・ルミナンス・アーティファクトを増大させること及びボケによってイメージを低下させることを犠牲にして調整可能性が与えられるであろう。
【００１４】
イメージのそのようなボケの量を減少させるために、複数の修正フィルタが使用可能である。この場合、図２に示されるような複数の修正因子が利用可能にされ、図３に示されるような種々の閾値において修正因子相互間の切り替えが行われる。種々の、しかもわずかに変化する傾斜を接合した図３における２つの実線によって示されるように、修正された値の成分が結合されるという方法で、種々の伝達関数を導くことが可能である。即ち、フィルタ伝達関数が断片的に線形を残しながらこの方法で或る程度の全体的に適応性のある非線形性がシミュレート可能である。しかし、そのような切り替えは、フィルタ伝達関数が各閾値においてステップ状の不連続を含むので、すべての閾値においてステップ・アーティファクトを生じる。
【００１５】
追加のピクセルを評価することによって、追加の記憶装置及び計算に関する負荷のコストで図３における実線に対応したフィルタのような複数のフィルタの間の選択を得ることが可能である。例えば、小さい修正因子しか適用されるべきでないイメージの細部を少数のピクセルのルミナンス値における大きな差が表示する時、使用される高い修正因子及びエッジを決定するために、フリッカを生じさせ得るピクセルの上又は下の同様のルミナンスが評価されてもよい。
【００１６】
要約すると、従来の方式は、大きなイメージ劣化なしにイメージ・フリッカの良好な抑制を提供するものではない。多くの従来技術は、フリッカ・アーティファクトと、適用されるべきフリッカ修正の計算に起因するステップ・アーティファクトのような別のタイプのアーティファクトとのバランスに依存している。計算上の及びハードウエア上の複雑性及びコストは、従来のフリッカ・フィルタ方式の調整可能性及び適応性を制限しており、従って、あらゆる条件のもとでフリッカを排除するというものではなく、種々の表示標準に適応するものでもない。逆に、受容し得る簡易性及び経済性を持ったフリッカ・フィルタのフィルタ伝達関数は、一般的には、別の好ましくないアーティファクトを発生したり、イメージ忠実度をある程度犠牲にして種々な程度のフリッカ減少をもたらしたりする不連続、例えば図１〜図３におけるステップ状の不連続を示す。
【００１７】
２つの垂直方向に隣接するピクセルのルミナンス値の比較は、インターレース・フィールド全体（表示された全ピクセルの半分）に対応するルミナンス値（オリジナル又は修正されたルミナンス値）の記憶及び実質的にリアル・タイムで遂行されなければならないかなりの計算上の負担を必要とするということが認識されるべきである。たとえそのような特別目的のチップが商業的に入手可能であったとしても、そのような記憶容量はかなりのハードウエア・コストによって得ることができるだけである。ディジタル・イメージ・データを処理することができるディジタル伝送システムでは、そのようなバッファリングは、一般に他の処理機構（例えば、圧縮解除プロセッサ）と統合されるディジタル・エンコーダの前に行われなければならず、従って、ディジタル・エンコーダへのアクセスは非常に難しい場合が多く、それが可能であるとしても扱い難い。
【００１８】
更なる問題は多重イメージと関連している。いわゆる「ピクチャ・イン・ピクチャ」表示に関する１つの提案は、メイン・イメージ及びスモール・イメージの両方をダブル・サンプルすることである。しかし、そのような方法は、各イメージの全インターリーブ・フィールドの記憶及び最終的に表示されたイメージ（小さいイメージによって遮られた大きいイメージの部分）に貢献しないかなりの計算上のオーバヘッドを必要とするであろう。もう１つの提案された方法は米国特許第５８５０２６３号に開示されており、それは、フィールドを基準にしてフレーム全体をサンプルこと及びフリッカを減らすために異なる係数又は修正因子でもって各フィールドをフィルタすることを必要とする。しかし、この方法は、おそらく計算上の負担を減らし、種々の修正因子の適用を可能にするけれども、インターレース・フィールドを不鮮明にする。従って、イメージは、それがコンピュータ生成のグラフィックス・イメージ上で使用される場合非常に質の悪いものとなるであろうし、ビデオ・イメージの場合にわずかに受容可能となるだけであり、プログラマ又はユーザによる種々の処置を必要とするであろう。これらの方法はいずれも多重イメージ・プレーンに適応するものではない。
【００１９】
多重イメージ・プレーンの適応は、ディジタル伝送の受信及び解読、並びにテレビジョン・セットへの供給に適した信号の発生に使用されるディジタル・イメージ伝送セットトップ・ボックスにおいて事実上必要とされるという点で望ましいと考えられる。セットトップ・ボックスは、ＭＰＥＧ−２標準のもとではターゲット・デコーダと呼ばれることがある。多重イメージ・プレーンは、一般に、既に供給されつつあるイメージを乱することなく、新しいイメージ又はテキストをスクリーンにきれいに加える又はスクリーンから取り除くように、或いは他のイメージと関係なくそれを選択及び編集又は再構成するように、表示プレゼンテーションを容易に且つ効率的に編成する能力をプログラマ又はユーザに与えるために必要である。
【００２０】
表示のそのような編成は、ソース又はその内容に従って特定の形式又は量のフリッカ・フィルタリングを各イメージ・プレーンに適用することができるプログラマによりトランスミッタにおいて遂行可能である。ユーザは、複数のソースからの複数のイメージを含むように表示の配置制御を望むかも知れないが、一般にはフィルタリングの選択には関与しない。個々のプレーンが種々のタイプのイメージ情報の処理を促すこともあり得る。例えば、１つのプレーンがビデオ・ソースに専用となり、一方、他のプレーンがフルサイズで又はスケーリングされてテキスト表示または他のイメージのために個別に使用されてもよい。
【００２１】
いずれの場合でも、プログラマは種々のプレーンにおいて使用されるソース資料の原点を知っており、フリッカすると思われる表示をフリッカ・フィルタする必要があることを知っている。逆に、イメージの忠実度を最大に保つために、フリッカすると思われない表示がフリッカ・フィルタされてはならないということをプログラマは知っているであろう。プログラマは、各タイプのイメージ及びそれのソースに対する選択すべき望ましいフィルタに関する経験的な知識も持っているであろう。フリッカ・フィルタの選択の問題は、縮小されてない静止イメージ又はビデオ・ストリームをバックグラウンド・プレーンが表示しようとしている時、縮小されたＭＰＥＧビデオ・ストリーム又は静止イメージを表示しながら同時にウェブ・ベースのイメージ及びテキストの多重プレーンを表示することによって、セットトップ・ボックスがインターネット・アクセスのために使用されるという最悪の場合である。
【００２２】
そのような場合にフリッカ・フィルタリングを行うという１つの方法は、各プレーンに含まれたイメージ・データのタイプに適したフリッカ・フィルタを各プレーンのイメージに適用することであろう。しかし、そのような方法は、上述のように、各イメージ・プレーンに対するダブル・サンプリングを必要とするであろうし、記憶ハードウエアは、設けることが非常に望ましいプレーンの数（例えば、５つ又はそれ以上）よりもずっと少ないプレーンに対してそれを行うことに否定的なものになるであろう。
【００２３】
更に、上述のように、かなりのパワーを持ったプロセッサはセットトップ・ボックスにおいて実質的にリアルタイムで圧縮解除及びエラー回復又は隠蔽するために必要であるけれども、そのような機能の処理要求は非常に大きく、インターネットのような損失のあるメディアを介したディジタル・イメージ伝送が行われる時、急速に変化することがある。一般には、できるだけ多くのフォーマットにおけるディジタル・オーディオ・デコーディング、ディジタル・オーディオ及びビデオ・パケットのトランスポート・デマルチプレキシング、ディジタル・アナログ・エンコーダ（ＤＥＮＣ）、並びに、グラフィックス・フィーチャ、例えば、線及び多角形図形及び塗りつぶし、テキスト・レンダリング、多重グラフィックス解像度のためのサポート、及び、ウインドウイング、ダウンスケーリング、ズーミング、及び他のイメージ操作を含む混合結合でイメージ、テキスト、ビデオ、又はカーソルを含む多重グラフィックス・プレーンのためのサポートのために他のハードウエアが提供される。
【００２４】
一般には、インターネット・アクセス、対話型データ・サービス、プログラム・ガイド、及びメニューのナビゲーションの如きローカル・オンデマンド情報のインプリメンテーションのようなユーザ・プログラマブル・フィーチャをサポートするためにも、オン・チップ・マイクロプロセッサが含まれる。従って、オンチップ・マイクロプロセッサは前の段落において示した機能のいずれに対しても使用されず、意図されてない機能の妥協を避けるためには、イメージ機能拡張又はイメージ・アーティファクト排除のために使用されるべきではない。
【００２５】
従って、市場が要求するフィーチャを提供するために必要なイメージ処理ハードウエアの量は非常に大量であり、特別目的のチップが大量生産で製造される時でも非常に大きなコストのものとなる。現在のハードウエアは、わずかな満足しか得られないパフォーマンスのために大量のハードウエアを必要とするフリッカ・フィルタをインプリメントすることさえかなり難しい。オンチップ・マイクロプロセッサは、現実的には、フリッカ・フィルタをインプリメントするために使用されることはあり得ない。しかも、種々なタイプのアーティファクトの重大度とのトレード・オフを生じさせず、或いはすべてのタイプのイメージ（特に、異論のあるフリッカ効果の発生の見込み及びそれの重大度を全体的に変えるようにユーザの意志で操作可能であるイメージ）におけるすべての範囲のコントラスト差において適度に効果的であって経済的に現実性のあるコストでインプリメントされ得るフィルタリング装置は知られていない。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、すべてのタイプのイメージ・コンテントに対して普遍的に適用可能である調整可能な適応性のあるフリッカ・フィルタを提供することにある。
【００２７】
本発明のもう１つの目的は、効果的なフリッカ・フィルタをインプリメントするためのハードウエア及びソフトウエア要件を少なくすることにある。
【００２８】
本発明の更にもう１つの目的は、更なるイメージ・アーティファクトを生じない、しかも、最小のハードウエアで且つオンチップ・マイクロプロセッサのサポートを必要とせずにインプリメント可能であるフリッカ・フィルタを提供することにある。
【００２９】
本発明の更にもう１つの目的は、セットトップ・ボックスに設けられた他のハードウエア及び／又はそれにおける特別目的の集積回路に対するフリッカ・フィルタのインターフェースを提供することにある。
【００３０】
本発明の更にもう１つの目的は、メモリ帯域幅又は記憶ハードウエアを増加させることなく各イメージ・プレーン及びそれにおける領域に対してフリッカ修正を施すことによって、フリッカ・アーティファクトのないイメージの複雑な結合の表示を提供することにある。
【００３１】
本発明の更にもう１つの目的は、伝達関数において修正因子相互間にステップ状の不連続を生じることなく、複数の閾値に従って複数の修正因子の１つをディジタル・データに適用することができる高速計算のフィルタ伝達関数を持ったディジタル・データのためのフィルタを提供することにある。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明のこれらの目的及び他の目的を達成するために、第１ディジタル・データ及び第２ディジタル・データの間の値の差に従って第１ディジタル・データに複数の修正因子の１つを適用するためのディジタル・フィルタが設けられる。そのディジタル・フィルタは、閾値よりも上の範囲における修正値の値の増分を決定するための手段、及びその値の増分と各低い範囲の差の値に対する修正値の最大の増分とを合計するための手段よりなる。
【００３３】
本発明のもう１つの局面によれば、ディジタル・データの不許可値を与えるためにそれぞれのディジタル値をクリップするための装置と、そのディジタル値を少なくとも１つの最下位ビットだけ切り捨てて切り捨てディジタル値を形成するための装置と、クリッピング範囲に従ってそのディジタル・データの不許可値及び切り捨てられた最下位ビットを置換する少なくとも１つのビットでもって連続した同一の切り捨てディジタル値のラン・レングスをエンコードすることによってそのディジタル値を圧縮するための装置とを含むデータ・プロセッサが提供される。
【００３４】
本発明の更なる局面によれば、クリップされたディジタル信号値及び不許可値を形成する範囲にディジタル信号値をクリップするステップ、クリップされたディジタル信号値の少なくとも１つの最下位ビットを切り捨てて切り捨てディジタル信号値を形成するステップ、及びディジタル・データのそれぞれの値を対応する切り捨てディジタル信号値でもってフィルタするステップを含むデータ処理方法が提供される。
【００３５】
【発明の実施の形態】
図面、特に図１を参照すると、前述のように既知のフリッカ・フィルタ伝達関数のグラフ表示が示される。このフィルタ伝達関数は或る場合にはイメージ・フリッカを抑制するために有効であるけれども、それは、ルミナンスの急激な変化という形でステップ・アーティファクトを導入することを代償にそれを行う。この場合、オリジナル・イメージにおけるルミナンスはルミナンス勾配に沿って閾値と交差する。即ち、次第に変化するエリアでは、明らかに異なるルミナンスのエリア間に、垂直方向の目視可能な境界が発生されるであろう。そのようなアーティファクトは、オリジナル・イメージの内容に依存する他の目視可能な方法で明示されるであろう。
【００３６】
目の感性は、垂直方向に隣接するピクセルのルミナンスにおける大きな差に対するフリッカを抑制するために高い修正因子（閾値の右に対する伝達関数の傾斜に対応する）が必要とされるようなものであるけれども、１つの修正因子しか適用され得ないので、図１に示されたフィルタ関数は、すべての事例においてインターレース・ラスタ表示の可視フリッカを抑制するものではない。
【００３７】
図２には、種々の修正因子が種々の傾斜の破線によって示される。修正因子を変更する（例えば、或る程度の非線形性を導入する）ためのフィルタは、伝達関数の１つにおける種々の閾値において修正因子を切り替えることによって、図３において伝達関数に重畳された実線として示された伝達関数により表されるように発生可能であろう。しかし、そのような切り替えは、所与のフィルタが切り替えられたルミナンスの閾値において図１のフィルタとほとんど同じ方法でステップ・アーティファクトを生じさせるであろう。フィルタ相互間（例えば、伝達関数相互間）の切り替えは、一般には、単一のイメージ又はイメージ・プレーン内では可能でなく、望ましくもない。しかし、任意の閾値における修正因子の変更は自由に選択可能である。
【００３８】
例えば、図３の閾値ｔ２よりも下では、フィルタ伝達関数１０は、所与の閾値及びそれよりも上では修正因子を適用しただけの任意の伝達関数に対する場合のように、図１のそれと関数的には同じである。この関数を、最小ルミナンス・レベルから修正因子ｎに続くフィルタ伝達関数２０のセグメント２２と比較してほしい。換言すれば、フィルタ関数２０はイメージ全体にわたってコントラストを減少させ、その理由のために及びステップ・アーティファクトの導入のためには一般的には望ましくない。一方、切り替えが生じる閾値の数が大きくなればなるほど、ステップ・アーティファクトの数は増加するが、それらの重大度は減少することになる。しかし、それは（利用可能な修正因子の範囲次第で）かなりの非線形性がフィルタ伝達関数に与えられることを可能にするが、修正の計算を行うために必要な構造の複雑さを大きく増加させる。
【００３９】
ステップ状のアーティファクトの可視性は、実際には、これらの及び同様の方法では回避され得ない。それは、切り替えが行われる閾値の数と共に、計算上の複雑性及び必要なハードウエアが急激に増加するためである。そのようにして発生した（例えば、図３における）ステップのサイズは、中程度の及び高いルミナンス差でフリッカ効果を抑制するために十分な範囲の修正因子を設けることに合わせて減少し得ない。同時に、いかなるステップ状の不連続も閾値の両側における過少修正及び過剰修正によるアーティファクトを生じるであろうし、そのアーティファクトの可視性はステップ状の不連続のサイズと共に増加するであろう。極端に大きな数の閾値がなければ、大きなルミナンス差に対してフリッカを抑制するに十分な非線形性を与えるために、ステップ状の不連続はかなりのものでなければならない。滑らかなフィルタ伝達関数を設けることは、以前は、過度の計算上の複雑性及びハードウエア要件なしには可能ではなかった。
【００４０】
更に、多重イメージ・プレーンを適応させることは、商業的に受け入れ可能なセットトップ・ボックスに対する必要条件である。上述のように、図４には５つの異なる例示のイメージ・プレーンが示され、図５にはこれらの５つのイメージ・プレーンの合成イメージが示される。種々のイメージ・プレーンが任意の順序で配列可能であり、一般に、特定のプレーンにおけるピクセルが可視的であるか又は他のイメージ・プレーンにおける不透明なエリアによって遮られ／重畳されているかどうかを表すために、イメージ情報においてフラッグを設定することによって処理可能である。一般に、各イメージ・プレーンは、専ら特定のタイプのイメージ情報又は制限された数のタイプのイメージ情報を持つ専用のものになるであろう。
【００４１】
特に、イメージ・プレーン１（４１）は、テキスト（スーパータイトル又はサブタイトルのような）又は測定されたイメージ・パラメータの大きさ、伝送品質の測定値等を表すグラフのために設けることがあり得るグラフィック情報の２つのエリアを示す。同様に、イメージ・プレーン２（４２）は、イメージ・プレーン１（４１）におけるグラフィック・エリアの方法で作られた４つの同様のグラフィック・エリア、例えば、ビデオ操作メニューを示す。イメージ・プレーン３（４３）は、縮小された／スケーリングされた且つ選択的に配置されたビデオ・イメージ（コンピュータ生成された動画又は静止画、或いはファクシミリ）の表示を示す。イメージ・プレーン４（４４）はテキスト重畳プレーンを示し、イメージ・プレーン５（４５）はフル・スクリーンのビデオ・イメージ（動画又は静止画）を示す。図５は、イメージ・プレーン４、３、２、及び１がイメージ・プレーン５の上に順次に重畳された場合の合成イメージを示す。
【００４２】
例えば、イメージ３（４３）の縮小されたビデオがイメージ・プレーン４（４４）のテキストをカバーし、イメージ・プレーン１（４１）がイメージ・プレーン２（４２）及びイメージ・プレーン４（４４）の一部分をカバーする（遮る）ことがわかる。しかし、重畳の順序（及び任意のプレーンの内容）は、一般に、他のイメージ・プレーンにおける他のイメージを乱すことなく意のままに修正することが可能である。更に、これらのプレーンのイメージを任意の所望の組み合わせで混合又はブレンドすることも可能である。
【００４３】
又、イメージ・プレーンの順序の仕様が与えられることがよくあるけれども、本発明の実施例におけるように、経済性または他の理由のために、それを行うためのハードウエア又は処理の複雑さを回避することが望ましいということも注目すべきである。このことについて、イメージ・プレーンの順序に関する十分に融通性のある仕様によって与えられる関数の多くは別の方法で得ることができる。例えば、他のイメージ・プレーンによってカバーされたイメージ・プレーンの一部分を表示するために、その重畳するイメージ・プレーンの表示を抑制することが可能である。同様に、表示におけるイメージ・プレーンの順序の変更は、恒久的に順序づけられたイメージ・プレーン相互間でイメージ・データを転送することによっても得ることができる。
【００４４】
次に図６乃至図１０を参照して本発明の望ましい実施例を説明する。特に、図６は、次に説明する図４及び図５の多重イメージ・プレーンに反フリッカ・フィルタリングを適用した場合のデータの流れ図である。それの望ましいインプリメンテーションでは、それは、特に、図７及び図８に関連して後述するように、データがフリッカ・フィルタリングのためにバッファされる時、そのデータを圧縮するのに便利である。また、図９に関連して後述するように、１つのイメージが他のイメージに重畳してそれを遮る場合、イメージ・プレーンの不鮮明な及び透明なエリアの境界においてフリッカするアーティファクトを減少させるために、及び記憶装置を減少させるために、クリッピングをインプリメントすることが望ましい。望ましいフリッカ・フィルタ伝達関数に関しては図１０に関連して説明する。
【００４５】
本発明のこれらの局面は、更なる価値のある効果、利点、並びに少ないハードウエア及び計算上のオーバーヘッドによる強化された性能を与えるために組み合わせて使用されることが望ましい。しかし、本発明のこれらの局面が、以下の説明から見て当業者には明らかと思われるそれに関する変更と共に或いはそれらの変更なしに、個別に又は種々に組み合わせて利用可能であることは当業者には明らかであろう。
【００４６】
図６に示されるように、メモリ１００は３つのセクション、即ち、ＭＰＥＧビデオ・バッファ１１０、グラフィック・データ・バッファ１２０、及びフリッカ・フィールド・バッファ１３０に分けられる。これらのメモリ・セクション、記憶フォーマット、アドレシング機構等の特定の形態は本発明を成功裡に実施するに当たって重要なことではない。
【００４７】
ＭＰＥＧビデオ・デコーダ又はスケーラ６０はこの分野ではよく一般に知られており、詳細に説明する必要はないであろう。しかし、この工業標準の圧縮技法を理解するに十分な説明は、１９９９年１月２５日に出願され且つ本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願番号０９／２３７,６００号及び同０９／２３７,６０１号の米国特許出願において見ることができる。しかし、概していえば、ＭＰＥＧデコーディング・プロセスがいくつものステージにおいてディジタル・データを圧縮解除するということ、及び各ステージにおいて使用されるプロセスが伝送されるビデオ・イメージの性質に選択的に適応するように、ＭＰＥＧ信号における伝送されたデータの制御の下で適応性があり、又は可変的であるということ、並びに、記憶装置の経済性のためにビデオ・データが符号化及び圧縮形式で記憶される（しかし、ディジタル的に伝送された形式から実質的に圧縮解除される）ということが、図６を理解するには十分なことであろう。従って、ＭＰＥＧデコーダ６０及びＭＰＥＧビデオ・バッファ１１０の間には双方向通信リンクが示される。
【００４８】
ＭＰＥＧは現在の望ましい工業標準であるけれども、本発明の実施が任意の伝送又は通信技法の詳細に依存するものではないことも理解されるべきである。即ち、或る使用可能なフォーマットにおけるビデオ情報がＭＰＥＧビデオ・バッファ１１０からＭＰＥＧビデオ・ディスプレイ・バッファ／コントロール４５'に供給されるということが、本発明を実施するには十分である。同じ又は同様のソースからのビデオ・データが１つ又は複数の他のイメージ（グラフィック）・プレーン用のバッファ／コントロール（例えば、スケーリングされたビデオ・プレーン２のためのバッファ／コントロール４２'）に供給可能である。更に、メモリ・セクション１１０又は１２０のどちらかが表示可能なビデオ又はグラフィックスを、メモリ１００への入力１１５において一般的に示された或るソースから受け取るということが本発明を実施するには十分である。なお、ＭＰＥＧデコーダ６０はその入力１１５の具体例である。
【００４９】
従って、それぞれのグラフィックス・プレーン１−ｎためのバッファ／コントローラ４１'−４５'は、ＭＰＥＧビデオ・バッファ１００及び／又はグラフィックス・データ・バッファ１２０から表示可能な信号を受ける。これらのバッファ／コントローラは任意の構成又は構造のものでよいが、一般には、少なくとも表示ロケーション、そのロケーションにおける特定のエリアの透明性、プレーン相互間の優先順位（例えば、上側及び下側のプレーンに対するポインタ）並びに、仮のカラー、カラー・キー、及びプレーン間のブレンド又は他の相互作用を制御するための信号及び望ましいと思われる他の制御信号のような他の情報を含み得るものである。しかし、本発明の望ましい実施例を理解する上で重要なことは、プログラマ、おそらくは、ユーザが各イメージ・プレーンにおけるデータのタイプに望ましい又は適すると思われるフリッカ・フィルタリング修正を施すことを可能にするために、フリッカ修正因子及びルミナンス差の閾値が含まれるということである。
【００５０】
制御データを含む各イメージ・プレーンからのイメージ・データが、その分野ではよく知られた及び多くの種々の方法で構成されるビデオ・ミキサ又はブレンダ１４０に与えられる。ミキサ又はブレンダ１４０は種々の方法（例えば、アルファ・ブレンド制御）で種々のプレーンのピクセル・データを結合し得るし、或いは１つのプレーンが他のプレーンを不透明に重畳するということをもたらし得る。しかし、プログラマ／ユーザによって指定された修正因子及び閾値（及びプレーン優先順位データ及び／又はブレンド制御データ）がそれぞれのイメージ・プレーンから修正制御ロジック１２５に供給される。修正制御ロジック１２５は、フリッカ・フィルタリングが必要とされる場合にどの修正因子が特定のピクセルに適用されるべきかを、最も顕著に表示されるそれぞれのイメージ・プレーンからのピクセルに基づいて決定する。
【００５１】
この機能を達成するための特定のロジック構成は、本発明の実施にとってクリティカルではなく、単に最も不透明のピクセルの選択であってもよい。しかし、２つのピクセルが、例えば、アルファ・コントロールによって一緒にブレンドされ、２つの可能な修正因子又は修正因子のセットが使用可能である時、それらの適用可能な値のうちの大きい方が２つの可能な修正量のうちの大きい方を与えるために選択される。イメージ・プレーン及びそれにおける領域に対して正しく修正因子が選択されたものと仮定すると、この選択は、フィルタを通してフリッカ・アーティファクトが全くエスケープしないことを保証する。（種々の領域に対して種々の修正因子を設けることは、１９９８年６月１５日に出願され、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願番号０９／０９４,７５３号の米国特許出願に開示されている）。従って、種々のイメージ・プレーンのうちの最善の修正因子が選択されるであろう。
【００５２】
従って、ミキサ／ブレンダ１４０は、（望ましくは８ビットの）ルミナンス値（及び、本発明によって影響されず或いは作用されないクロミナンス値）をクリッピング回路１４５に出力する。クリッピング回路１４５の作用は図７に示される。クリッピングの望ましい形式はＣＣＩＲ  ６０１標準と呼ばれ、それは、８ビットのルミナンス値に対する０−２５５のルミナンス値に対して、使用可能な／許容される値を１６から２３５までに制限している。そこで、不許可のルミナンス値０−１５及び２３６−２５５が検出され、他の目的に関連した信号として翻訳可能である。本発明によれば、これらの未使用／不許可のルミナンス値のうちの３２個が、記憶のために、１６までの圧縮比（例えば、３２個までの同じピクセルに対して１つのルミナンス・バイト及び１つのラン・レングス・バイト）を許容するデータ圧縮を可能にするようにラン・レングス・コードとして翻訳される。
【００５３】
ＣＣＩＲ  ６０１標準のもとでクリップすることによって３２個よりも多くの未使用／不許可のルミナンス値が与えられることに留意すべきである。しかし、ハードウエア及び処理の経済性の問題としては、ラン・レングス値を３２に制限することが望ましい。これらの未使用又は不許可のルミナンス値の使用による圧縮は、他の何らかの圧縮方法が使用可能であってもこれらの値がクリッピングによって利用可能にされない場合、行われ得ないことにも留意すべきである。従って、（任意の特定のクリッピング標準又は現在使用中の技法による）或るルミナンス値に関する利用可能度が、以下で説明するような使用可能な圧縮技法及び装置を制御するために、破線１４５' によって表されるようにクリッパ１４５から圧縮装置１５０及び圧縮解除装置１６５の両方に伝達されることが望ましい。
【００５４】
圧縮比を高め且つ最大の潜在的圧縮比を高めながら、検出のためのハードウエアにおけるかなりの節約を行うために、本発明の望ましい実施例では、このクリッピング標準の拡張が施される。具体的に云えば、２つの下位ビット（ＬＳＢ）を除去することによって更に量子化されるルミナンス・データに基づきフリッカ・フィルタリングのための修正因子を決定することは、それが、修正因子が適用されるルミナンス差であるので（しかも、どんな場合でも、特に、望ましいことではあるが、現在のピクセルの上及び下にあるピクセルの各々から別々に修正が加えられる場合、修正はルミナンス値の差の数分の一に制限されるべきであるので）、知覚し得るほどのアーティファクトを生じないことがわかった。従って、ルミナンス値から切り捨てられた２つのＬＳＢは、８ビット・バイトにおける１６乃至２３５のルミナンス値と共に含まれる１及び４の間の反復コード／値を与えるために利用可能である。
【００５５】
更に、クリッピング後で不許可にされる２つの容易に検出可能な値はフラッグとして使用可能である。即ち、４つの上位ビット（ＭＳＢ）がすべて「０」である場合、その値は０及び１５を含むそれらの間の不許可値でなければならない。同様に、４つのＭＳＢがすべて「１」である場合、その値は２３９及び２５５を含むそれらの間の不許可値でなければならない。これらの値は１−３２の反復値を直接に指定するために使用可能であるが、更なるルミナンス・バイト（圧縮比を１６に制限する）を必要とし、短いラン・レングス（例えば、低い数の反復ルミナンス値）に対して大きな圧縮を生ずるものではない。
【００５６】
例えば、２つの同じルミナンス値（６ビットに切り捨て後）のランが第１の８ビット・バイトにおいてルミナンス値としてエンコードされ、「１」の反復値が第２の８ビット・バイトとしてエンコードされるべき場合、かなり複雑なデコーディングが生じるけれども、ルミナンス値を２回与えること以上の効果的な圧縮又は記憶装置スペースの節約はないであろう。２よりも大きい反復値を与えるだけで或る程度の圧縮ゲインが得られるであろうが、他の複雑さが遭遇するであろうし、圧縮比全体が最適なものにはならないであろう。
【００５７】
しかし、本発明の望ましい形式によれば、４までのルミナンス及びラン・レングスの両方が単一の８ビット・バイトでエンコードされるようにルミナンス値の切り捨てられたＬＳＢにおいて反復値０−３（例えば、１−４の同じルミナンス値）をエンコードすることによって、短いラン・レングスに対する大きな圧縮が達成可能である。これは、４又はそれ以下の反復ピクセル・ルミナンス値の非常に短いラン・レングスに対してさえも、２及び４の間の圧縮比を与える。５乃至３２のラン・レングスは、少なくとも２．５の圧縮比（同じ値の５つのピクセルのラン・レングスに対して２バイト）を保証する上記のようなフラッグを使用してエンコード可能である。
【００５８】
これに関して、同じピクセル値（３２ピクセルを越えることが多い）の長いランが普通に遭遇し、ルミナンス値を６ビットに切り捨てることによって、（低い解像度の）ルミナンス値が同じになる可能性を高くすることも認められるべきである。同じトークンによって、３２個よりも多い同じルミナンス・ピクセルのラン・レングスは、３２個までの更なる同じルミナンス・ピクセルを表すために１つの更なる８ビット・バイトしか必要としない（例えば、３２乃至６４個の同じピクセルが３バイトでエンコード可能であり、５４乃至９６個の同じピクセルが４バイトでエンコード可能である）。従って、原理的には、圧縮比は、同じルミナンス・バイトの長いストリングに対して、３２の圧縮比に漸近的に近づくことが可能である。
【００５９】
図７及び図８には、この望ましいエンコード装置の効果が示される。図７では、０−２５５のルミナンス値がクリッピング回路１４５において１６−２３５の値にクリップされる。即ち、１６−２３５以外の値は不許可にされる（しかし、依然として８ビット・バイトによって表される）けれども、０−１５のルミナンス値が１６の値によって表され、２３６−２５５のルミナンス値が２３５の値によって表される。更に、これらの８ビット値は、圧縮エレメント１５０において、そのルミナンス値から２つのＬＳＢを切り捨てること及び８ビット・バイトのそれらのビットを１乃至４のラン・レングスに対するラン・レングス・コードして使用することによって量子化される。
【００６０】
これは図８におけるピクセル１−８に対して示される。図８では、１つのピクセル（番号１）がＡのルミナンス値を有し、ピクセル番号２及び番号３がＢのルミナンス値を有し、ピクセル番号４がＣのルミナンス値を有し、そしてピクセル番号５乃至番号８がＤのルミナンス値を有する。ピクセル番号１及び番号４は、反復されず且つ６ビット・ルミナンスとしてエンコードされる独特のルミナンス値を有し、１のラン・レングス又は０の反復値を表す２ビットのラン・レングス値「００」を有する。ピクセル番号２及び番号３は同じルミナンス値のものであり、反復の検出時に（従って、そのコードはピクセル番号３と関連づけられる）６ビットのルミナンス値及び「０１」のラン・レングス値としてエンコードされる。
【００６１】
この圧縮は、Ｄのルミナンス値が検出される時、上述のように、更なる１６個のピクセルに対しても繰り返すように拡張される。この反復値は、１６又はそれよりも小さいので、「００００」（ＭＳＢ）フラッグが使用され、８ビット・バイトの４つのＬＳＢ（この場合、「１１１１」）がピクセル番号８と関連して指定された同じルミナンス値の更なる１６の反復をエンコードする。同様に、値Ｅにおける最初の４つの反復ルミナンス値（ピクセル番号２５乃至番号２８）がピクセル番号２８と関連して同様にエンコードされ、更なる３２個の（ピクセル番号６０までの）ピクセルに対するそのルミナンス値の継続が検出される時、「１１１１」のＭＳＢフラッグが使用される。それは、反復の数が１６よりも大きく、１７乃至３２個のピクセルの反復値がそれに続く４つのＬＳＢにおいてエンコードされるためである。従って、２ビットのラン・レングス・コードを切り捨てられた６ビットのルミナンス値又は４ビットのラン・レングス・コードを切り捨てられた２つの４ビット・フラッグの１つから成る８ビット・バイトは、未反復のルミナンス値以外のものに対して、２の最小圧縮比及び３２の最大圧縮比を与える。
【００６２】
この圧縮装置及び技法は本発明の良好な実施には必要ないが非常に望ましい。それは、表示されたイメージに顕著なアーティファクトをもたらすものではないけれども、これがハードウエアの経済性、記憶効率、及び処理の都合のために実質的に最適であると考えられるためである。上記の、しかし、使用されないフラッグと関連してエンコード可能である短いラン・レングスにおいては多少の潜在的な冗長性が存在するけれども、この技法は、（ルミナンス及び短いラン・レングスの両方が単一の８ビット・バイトにおいてエンコードされことを可能にすることによって）短いラン・レングスに１つの拡張圧縮比を与えるが、３２という極めて高い値に対する最大の潜在的圧縮比を２倍にし、ルミナンス値の切り捨てによっておそらくわかるようにラン・レングスを増加させる。実際には、この技法は、後述のライン・バッファ１７０の省略によって他のハードウエアの減少及び単純化が得られるように、メモリ・アクセス帯域幅を十分に減少させることがわかった。
【００６３】
この圧縮技法及び装置を８ビット・バイト、ＣＣＩＲ  ６０１クリッピング標準、並びにルミナンス値の２ビット切り捨て及び量子化と関連して上述したけれども、本発明の原理が他のバイト・サイズ並びに他の量子化インクリメント及び信号処理標準にも適用可能であることは認められるべきべある。しかし、十分なルミナンス解像度、十分な記憶装置、及び、特にフリッカ・フィルタリングのサポートを受けたこの装置のパフォーマンスに関する他の局面は、伝送デコーダに関する他の標準又は機能を適応する以外にそのような修正によって大きな利点は得られないといことを強く暗示している。それにも関わらず、本発明による圧縮技法及び装置の原理は任意のそのような環境に適合するように容易に適応し得るものである。
【００６４】
圧縮が行われた後、書込みコントローラ１５５の制御の下に、表示の現ラインがフリッカ・フィールド・バッファ１３０に記憶される。フリッカ・フィールド・バッファ１３０の構成に関する詳細は本発明の実施にとって特に重要であるわけではないが、表示フレームの全インターレース・フィールドを記憶するに十分な容量及び非同期的なノンシーケンシャルの読取り及び書込みアクセスが行われるべきである。後者に関して、圧縮データは、上述の図８からわかるようにラン・レングスに依存した不規則的なインターバルで記憶するために利用可能となるであろうし、メモリから読み取られたフラッグを使用する反復コードは、ルミナンス値を含む前に読み取られたバイトへの更なるアクセスを必要とすることがある。
【００６５】
フリッカ減少のための従来技術において一般に認められているように、フリッカを抑制する必要がある修正値が存在する場合にその修正値を決定するために、現ピクセルの上及び下のピクセルのルミナンス値が評価される。別の方法として、現ピクセルの上及び下のピクセルが現ピクセルからの最大の時間分離でもって表示される。それは、それらのピクセルが表示フレームの交番インターレース・フィールドにおいて生じるためである。従って、これらの隣接するピクセルがかなりの時間的分離でもって生じる時のルミナンスにおける大きな差は、近くし得るフリッカを生じる。
【００６６】
現ピクセルに対して垂直方向に隣接するピクセルのルミナンス値を比較するために、読取りコントローラ１６０によってフリッカ・フィールド・バッファ１３０から前のフィールドが読み取られ、１６５にお入れ圧縮解除される。ラスタ・パターン次第で、現ピクセルが表示における次のラインに移動する時、現ピクセルのラインの下にあるラインが現ピクセルの上にあるラインとして再び使用可能である。従って、通常、メモリ・アクセスの数を減らすためにライン・バッファ１７０が設けられる（ライン・バッファが設けられなかった場合、未圧縮データに対するメモリ・アクセスの数は書込速度の２倍になるであろう）。
【００６７】
しかし、上述のように、上で開示された圧縮装置は１よりも大きい如何なるラン・レングスに対しても２という最小圧縮比を与え、しかもメモリから読み取られる時には表示ライン全体にわたって３２という最大圧縮比に近いことが多い。従って、メモリ・アクセス帯域幅に関する圧縮を通して十分な帯域幅の縮小が得られた（一般にはそのようになるであろう）場合、ライン・バッファ１７０は省略可能であり、現ピクセルの上及び下のラインは、破線で示されるように、フリッカ・フィールド・バッファ１３０から読取りコントローラ１６０及び圧縮解除１６５を介して３ライン反フリッカ・フィルタ１９０に対する「上ライン」接続線へ直接にアクセス可能である。
【００６８】
従って、３ライン反フリッカ・フィルタ１９０は、圧縮されたデータの帯域幅に関するメモリ・アクセス帯域幅に従って、クリッパ１４５からの８ビット・ルミナンス解像度で現ラインを受け、圧縮解除装置１６５から下ラインを受け、そして圧縮解除装置１６５又はライン・バッファ１７０から上ラインを受ける。修正制御ロジック１２５は、上述のように、最も顕著に表示されたイメージ・プレーン又はイメージ・プレーンのブレンドに対して指定された値に従って、望ましくは、ピクセル毎に、１つ又は複数の修正因子及び閾値を３ライン反フリッカ・フィルタ１９０に供給する。
【００６９】
すべてのイメージ・プレーン（例えば、４１−４５）のイメージ寄与部分がミキサ／ブレンダ１４０によって合成の表示イメージ・フレームに縮小されたことが想起されるべきである。イメージ・プレーンの順序がオペレータの意志で変更可能である場合、ミキサ／ブレンダ１４０は、対応する修正値及び閾値の選択を制御するために各表示されたピクセルが修正制御ロジック１２５に順次に取り出されたプレーンとコミュニケートすることが必要であろう。しかし、上述のように、この複雑さは、多重イメージ・プレーン及びそれが望ましい一定の順序のイメージ・プレーンの使用から所望の関数の多くを展開する必要がなく、従って、修正因子及び閾値は、図９と関連して次に説明されるようにそれらの修正因子及び閾値を送出するイメージ・プレーンに基づいて直接に制御される。
【００７０】
最低優先順位のプレーン（例えば、図４及び図５におけるフル・フレームのビデオ・プレーン）でもって始めると、９１において示されるように、高いイメージ・プレーンにおいて指定される不透明のピクセルに基づいて当該ピクセルが可視的であるかどうかが決定される。そのピクセルが可視的なものでない場合、そのプレーンにおける如何なるイメージ値もそのイメージにおけるそのピクセルのフリッカに寄与し得ないので、９２に示されるように「０」の修正因子が指定される。そのピクセルが可視的なものである場合、９３によって示されるように、そのイメージ・プレーンにおけるそのイメージに対してオペレータによりセットされた修正因子及び閾値が出力される。次に、括弧９０によって表されたこのプロセスが、括弧９４において表されるように次の最低イメージ・プレーンに対して繰り返され、９５において表されるように、プロセス９０及び９４の出力のうちの大きい方（それらのうちの一方又は両方が「０」となり得る）が決定されて送られ、そして、すべてのイメージ・プレーンが評価されてしまうまで、次に高い各イメージ・プレーンに対してそのプロセスが繰り返される。
【００７１】
このプロセスは、イメージ・プレーンがブレンドされる時、フリッカを生じさせるルミナンス値のうちフリッカ・フィルタを回避するものがないということを保証するそのブレンドされたプレーンのうちの高い又は最高の修正因子を与えることによって上述の基準を満たす（オペレータ／ユーザによって修正因子が正しく指定されているものと仮定する）ということに留意すべきである。
【００７２】
以上は、複数のイメージ・プレーンから合成イメージを生成し、極めて高い圧縮比及び潜在的に低いメモリ・アクセス帯域幅の実現をサポートする圧縮形式でインターレース・フィールドを効率的に記憶し、ライン・バッファ１７０を除去するという更なるハードウエアの単純化を全体的に可能にするための望ましい技法及び構成を示している。この機能は、関数的に調整可能な修正因子及び閾値を含み、イメージ細部又は他のイメージ劣化に関するかなりの妥協或いは知覚し得るほどのイメージ・アーティファクトの導入なしにフリッカを抑止するように特定のタイプのイメージに適応する、フリッカ・フィルタリングのために必要なすべてのデータをフリッカ・フィルタ１９０に供給すると共に達成される。しかし、上述のように、フリッカ・フィルタリングを行うための利用可能な信号処理に関する制限は、同様に、アーティファクトの導入のない且つそのようなアーティファクト相互間における重大度のトレード・オフという負担のない効果的なフリッカ・フィルタを提供するものではなかった。
【００７３】
上述のように、既知の反フリッカ・フィルタによって導入される主なイメージ・アーティファクトは、特に、フィルタ伝達関数が、大きいルミナンス差に対して大きい修正因子を適用するのに必要な非線形性に近づけるために複数の修正因子の間で切り替わる場合、ルミナンス差の閾値におけるフィルタ伝達関数の不連続によるエッジ・アーティファクトである。本発明による望ましいフリッカ・フィルタは、図１乃至図３に示され且つ上述されたように、既知のフリッカ・フィルタの特性であったステップ状の不連続がなく、滑らかな曲線に近い部分的直線であるが連続した態様でフィルタ伝達関数の非線形性を与える。
【００７４】
本発明によるフィルタ伝達関数は、（修正因子が意志で変更可能であるので）調整可能であり、しかも（複数の閾値おける修正因子相互間の切り替えが与えられるので）適応性があるフィルタを提供するけれども、ハードウエア又はソフトウエアで簡単に実装される時に不連続を与えるものではない。これに関連して、後述の等式のファミリは反復法が使用可能であり且つ多数の閾値に対して修正値がオン・ザ・フライで計算可能であるので、二次関数をエミュレートするために非常に多くの閾値及び修正因子がソフトウエアにおいて容易に実現可能である。別の方法として、修正値が事前計算可能であり、数多くのルミナンス差に関してメモリから検索可能である。非線形性は、如何なる特定のタイプのイメージ内容に対しても希望通りに成形可能である（しかし、本来、それは一般に二次関数である）。
【００７５】
少量の望ましい特別目的の処理回路による高速計算が可能であるアルゴリズムに従って、必要な修正因子がルミナンス値の間の閾値において累算される。それを行うことによって、伝達関数におけるステップ状の不連続が除去可能である。しかし、ルミナンス値の差を決定する以外の計算は、加算及び乗算、並びにシフトによって得られる２の累乗による除算に限定される。
【００７６】
実際には、値１、２、３、４及び５は３ビットで表され、そのうちの最大２ビットが論理「１」であるので、乗算は行われず、その代わりに、ビット・シフトと、乗算よりもずっと高速に実行可能である最大２つの加算とによってエミュレートされる。上述の圧縮技法及び装置に適応して修正因子を計算する場合、ルミナンス値の６つのＭＳＢだけが記憶され、再呼び出しされ、そして使用されることが望ましいので、その計算プロセス及びハードウエアは更に単純化される。
【００７７】
具体的に云えば、ルミナンス・データの６ビットは１−２５５のルミナンス値のうちの６４個の個別に量子化されたルミナンス値を提供し、しかもそれらのデータは、例えば、１６−２３５にクリップ可能である。その６４個の量子化された値を、それぞれが等間隔の閾値にある１６個の値のグループ又は範囲に区分することが計算上は都合がよい。しかし、閾値が望ましいように又は特定のタイプのイメージ内容に対して効果的であるとわかっているようにもっと多くの又は少ない区分を設けることが可能であり、閾値を不平等に間隔づけることも可能であることは理解されるべきである。従って、フィルタ伝達関数は２つのパラメータ、即ち、修正レベル／値（ＣＯＲ）及び線形部分の数（ＤＥＰ＋１）を有する関数のファミリである。なお、その線形部分の数は、それらを分離している閾値の数よりも１だけ大きい数である。この関数のファミリは０−１６、１６−３２、３２−４８及び４８より大という範囲にわたって数学的に表わすことが可能であり、それは次のようになる。
【００７８】
0003664477.tif 000002
【００７９】
この関数のファミリの数学的表示から明らかなように、任意の範囲内の任意のルミナンス差に対する修正値は、特定の範囲における値の増分と、すべての低い範囲の値における最大変化の合計との和である。従って、フィルタ伝達関数は（たとえ可変的及び非直線的なものであっても各範囲における一定の修正因子に対して）断片線形であり、ステップ状の非連続がない連続的なものである。従って、本発明によるフリッカ・フィルタは、イメージ内容のタイプに関係なくフリッカを抑制するのに効果的であり、アーティファクトを発生するものではなく或いはイメージ細部の質を低下させるものでもない。
【００８０】
この技法及びアルゴリズムはディジタル・ビデオ伝送システム及びセットトップ・ボックスに限定されず、表示のためにインターレース・ラスタが使用される場合のように信号値における差によってアーティファクトが生じる如何なる環境においても容易に使用可能である。従って、本発明は、ディジタル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ）プレーヤ、ウェブＴＶ、コンピュータ・モニタ等において特別の有用性を有する。更に、セットトップ・ボックスの環境において、本発明は、上述のようにプレーンをリオーダするために行われる準備と、たとえ現時点ではそのような準備が望ましくはなくても、まったく同じである。
【００８１】
以上から見て、本発明によるフリッカ・フィルタは、ディジタル・ビデオ／グラフィックス伝送システムのセットトップ・ボックスに経済的に内蔵し得る簡単な記憶及び処理回路という制限内で他のアーティファクトを発生することのない効果的なフリッカ・フィルタリングを提供することがわかる。データ処理、圧縮、記憶、イメージ・プレーン適応、及びフィルタ伝達関数の各々はそれらの既知の対応物に対して改良を施し、ハードウエア及び計算上の要件を減らすと共に効果的なフリッカ・フィルタリングを提供する。
【００８２】
１つの望ましい実施例によって本発明を説明したけれども、本発明が特許請求の範囲に記載の精神及び技術的範囲内の修正によって実施可能であることは当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】既知のフリッカ・フィルタ伝達関数のグラフ表示である。
【図２】本発明の理解に有用なフリッカ・フィルタ伝達関数のグラフ表示である。
【図３】本発明の理解に有用なフリッカ・フィルタ伝達関数のグラフ表示である。
【図４】１つの表示に含まれ、本発明によって適応される複数のイメージ・プレーンを示す。
【図５】図４のイメージ・プレーンを含む合成表示を示す。
【図６】本発明の望ましい形体及びそれの動作を示す概略的なブロック図又は高レベルのフローチャートを示す。
【図７】本発明の１つの局面に従ってデータ圧縮の望ましい形体を示す。
【図８】図７のデータ圧縮方式の望ましい使用モードを示す。
【図９】図６のビデオ処理装置におけう図４の複数イメージ・プレーンの適用を示す。
【図１０】本発明に従って得られたフリッカ・フィルタ伝達関数の望ましい形体をグラフ的に示す。
【図１】
0003664477.tif 000003
【図２】
0003664477.tif 000004
【図３】
0003664477.tif 000005
【図４】
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【図５】
0003664477.tif 000007
【図６】
0003664477.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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