(57)【要約】  アップコンバータ７は、映像信号におけるフレーム画像に対し、アップコンバートを施す。擬似ノイズ発生回路９は、擬似ノイズ信号を発生し、加算器１０は、アップコンバートが施された映像信号に、擬似ノイズ信号を合成する。こうして合成がなされたフレーム画像には、変換が施されたフレーム画像の解像度(縦１９２０画素×横１０８０ライン)と、同一の解像度でノイズが分布しており、個々のノイズは、変換前の映像信号に含まれていたノイズの特性(波高値、出現頻度、周波数)を、擬似化した特性をもつ。
2007063912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生装置であって、
映像信号におけるフレーム画像に対し、解像度変換を施す変換手段と、
変換後の解像度に応じた擬似ノイズを含む擬似ノイズ信号を発生する発生手段と、
解像度変換が施された映像信号に、発生手段が発生した擬似ノイズ信号を合成する合成手段と
を備えることを特徴とする再生装置。
【請求項２】
前記擬似ノイズ信号における擬似ノイズは、
変換前の映像信号に含まれていたノイズの特性を、擬似化した特性をもつ
ことを特徴とする請求項１記載の再生装置。
【請求項３】
前記再生装置は、
変換前の映像信号におけるノイズレベルを判定する判定手段を備え、
擬似ノイズ信号における擬似ノイズは、
前記判定手段の判定結果たるノイズレベルに対応した波高値をもつことで、元のノイズの特性を擬似化している、請求項２記載の再生装置。
【請求項４】
前記発生手段は、
変換が施されたフレーム画像の解像度と、同一の解像度でノイズが分布するランダムノイズ信号を生成して、ランダムノイズ信号における個々のノイズの波高値に、ノイズレベルに応じた係数を乗じることで擬似ノイズ信号を得る
ことを特徴とする請求項３記載の再生装置。
【請求項５】
前記ノイズとは、映像信号に含まれる特定周波数領域内の微小振幅成分であり、
前記判定手段は、
フレーム画像毎の微小振幅成分の波高値をホールドして、複数段階のノイズレベルのうち、ホールドされている波高値に該当するものを、判定結果として出力する
ことを特徴とする請求項３記載の再生装置。
【請求項６】
前記再生装置は、
変換前の映像信号におけるノイズレベルを判定する判定手段を備え、
前記擬似ノイズ信号における擬似ノイズは、
前記判定手段の判定結果たるノイズレベルに対応した頻度で、映像信号中に出現することにより、元のノイズの特性を擬似化している、請求項２記載の再生装置。  
【請求項７】
前記発生手段は、
変換が施されたフレーム画像の解像度と、同一の解像度でノイズが分布するランダムノイズ信号を生成する生成部と、
前記ランダムノイズ信号における個々のノイズの中から、擬似ノイズ信号における擬似ノイズとすべきものを選択する選択部とを備え、
ランダムノイズ信号における個々のノイズのうち、擬似ノイズ信号における擬似ノイズとして選択するものと、選択しないものの比率を、判定手段の判定結果たるノイズレベルに応じて変化させることで、擬似ノイズ信号を発生する、請求項６記載の再生装置。
【請求項８】
前記ノイズとは、映像信号に含まれる特定周波数領域内の微小振幅成分であり、
ノイズは、フレーム画像間の差分を構成する1つ以上の画素ブロック内に存在しており、
前記判定手段は、画素ブロック毎の波高値の、フレーム画像１つ当たりの平均値を算出して、
複数段階のノイズレベルのうち、算出された波高値の平均値に該当するものを、判定結果として出力することを特徴とする請求項６記載の再生装置。
【請求項９】
前記再生装置は、
変換前の映像信号におけるノイズレベルを判定する判定手段を備え、
擬似ノイズ信号における擬似ノイズは、
前記判定手段の判定結果たるノイズレベルに対応した周波数をもつことで、元のノイズの特性を擬似化している、請求項２記載の再生装置。  
【請求項１０】
前記発生手段は、
変換が施されたフレーム画像の解像度と、同一の解像度でノイズが分布するランダムノイズ信号を生成して、ランダムノイズ信号における個々のノイズの周波数を、判定手段の判定結果たるノイズレベルに応じた周波数とすることで擬似ノイズ信号を得る
ことを特徴とする請求項９記載の再生装置。
【請求項１１】
前記映像信号は、フレーム毎に、フレーム内圧縮かフレーム間圧縮を切り替えて利用することで圧縮された信号を復号された映像信号であって、
前記判定手段は、フレーム間圧縮されているフレームが継続している間、フレーム内圧縮されていたフレームで決定したノイズレベルのホールドを行う、請求項９記載の再生装置。
【請求項１２】
前記再生装置は、変換元の映像信号に含まれていたノイズを除去する除去手段を備え、
前記合成手段は、ノイズが除去された映像信号に対して、擬似ノイズを合成する
ことを特徴とする請求項１記載の再生装置。
【請求項１３】
前記再生装置は、フィルムの質感を再現する第１モード、フィルムの質感を再現しない第２モードの何れかの選択をユーザから受け付けて、自装置の動作モードとして設定するものであり
合成手段による擬似ノイズの合成は、自装置が第１モードに設定された場合になされる
ことを特徴とする請求項１記載の再生装置。
【請求項１４】
映像信号におけるフレーム画像に対し、解像度変換を施す場合に、フィルムの質感を再現する第１モード、フィルムの質感を再現しない第２モードの何れかの選択をユーザから受け付けて、自装置の動作モードとして設定する再生装置であり、
自装置が第１モードに設定された場合には、解像度が施された映像信号に、変換後の解像度に応じて発生させた擬似ノイズを含む擬似ノイズ信号を合成する
ことを特徴とする再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、解像度変換技術の技術分野に属する発明である。
【背景技術】
【０００２】
解像度変換技術とは、記録媒体や放送波から供給される映像信号に対して、変換処理を施し、より高解像度の映像信号を得て、テレビに出力する技術であり、近年のハイビジョンテレビの普及に伴って、その重要度が、一層増している。
例えば、元の映像が横７２０画素縦４８０ラインのSD画像であるなら、これに対して解像度変換を施すことで、横１９２０画素縦１０８０ラインのHD画像を得ることができる。このように、元の映像信号を、より高い解像度の映像信号に変換する技術を、“アップコンバート”という。その逆を、“ダウンコンバート”という。解像度変換技術の先行技術には、以下の特許文献に記載されているものが知られている。【０００３】
特許文献１に記載されている先行技術は、標準テレビ信号に準じた縦４８０ライン（走査線数５２５本）の映像信号を対象にして、解像度変換を実行するというものである。
更に、統計的手法を用いて解像感を増す解像度変換の手法（非特許文献１参照）や、複数フレームの映像信号より解像度変換する手法（非特許文献２参照）等も多く提案されている。
【特許文献１】特開平２−１８９０８６号公報（第１図）
【非特許文献１】統計的手法を用いた画像の高解像度化に関する研究（長野県情報技術試験場研究報告Ｎｏ.１８）
【非特許文献２】マルチフレームを用いた画像の高解像度化（長野県情報技術試験場研究報告Ｎｏ.１９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、大画面のハイビジョンテレビが普及している今日において、上述したような解像度変換の技術分野では、フィルムグレーンの再現が重要視されている。“フィルムグレーン”とは、フィルムを現像することで映像内に現れる銀塩粒子の像である。一般にフィルムの現像は、銀塩をフィルムに塗布して、感光することでなされる。そうすると現像後の映像には、この塗布の斑(まだら)や、銀塩の粒子の像が出現することになる。映画館での視聴を再現するため、DVDの収録にあたっては、かかるフィルムグレーンが映像内に現れるように、映像が記録される。【０００５】
上述したアップコンバートにあたって、フィルムグレーンがどのように表現されるかを検討すると、HD画像は、上述したような高解像度で映像が表現されるので、フィルムグレーンは、この解像度の１画素とか、２画素とか、少ない画素数で表現されるべきである。このように少ない画素数で、フィルムグレーンが出現すれば、高解像度で映像が表現されているとの実感が湧くからである。しかし上述したアップコンバートで、フィルムグレーンを表現しようとすると、SD画像において、１画素、２画素で表現されているフィルムグレーンが、アップコンバート後のHD画像では、縦２画素×横３画素等、複数画素の集まりとして表現されることになる。このようにフィルムグレーンが複数画素で表現されれば、ユーザは、大きなフィルムグレーンがHD画像上に出現しているように感じ、映像が高解像度になったとの実感が湧かない。このようにアップコンバートにより、フィルムグレーンが多くの画素で表現されれば、映像全体に対するフィルムグレーンの比率がアップコンバート前とで変化せず、アップコンバートにより高解像度になったとの実感が湧かないという問題がある。【０００６】
本発明の目的は、アップコンバートにより画像が高解像度になったとの実感を、ユーザに抱かせることができる再生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明にかかる再生装置は、映像信号におけるフレーム画像に対し、解像度変換を施す変換手段と、変換後の解像度に応じた擬似ノイズを含む擬似ノイズ信号を発生する発生手段と、解像度変換が施された映像信号に、発生手段が発生した擬似ノイズ信号を合成する合成手段とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
上述した本発明にかかる再生装置において、合成手段は、解像度変換が施された映像信号に対して、変換後の解像度に応じた擬似ノイズ信号を合成するので、アップコンバート後のHD画像には、縦１０８０ライン×横１９２０画素という解像度において、１画素、２画素という単位で、フィルムグレーンが出現するように見える。縦１０８０ライン×横１９２０画素という画像全体の解像度に対し、１画素、２画素という単位で、フィルムグレーンが出現すれば、画像全体に対するフィルムグレーンの大きさの比率が小さくなり、ユーザは、再生装置におけるアップコンバート機能にて、高解像度の映像が再生されているとの実感を抱くことができる。【０００９】
また変換後の画像には、変換後の解像度に応じた解像度分布で、ノイズが出現するので、ノイズ出現の仕方が、不自然になることはない。加えて、出現するノイズの量が、過剰になることもない。
また、任意的であるが、上述した再生装置の技術的事項(技術的事項１とする)に、以下の技術的事項を加え、再生装置を具体的な構成にすることにより、更なる効果をもたらすことができる。
｛技術的事項２｝
前記擬似ノイズ信号における擬似ノイズは、
変換前の映像信号に含まれていたノイズの特性を、擬似化した特性をもつ。
本発明にかかる再生装置の特定に、上述したような技術的事項が追加されることにより、変換後の画像におけるノイズは、変換元の画像に含まれていたノイズの特性を擬似化した特性をもつことになるので、フィルムの質感等を好適に表現することができる。
｛技術的事項３｝  前記再生装置は、
変換前の映像信号におけるノイズレベルを判定する判定手段を備え、
擬似ノイズ信号における擬似ノイズは、
前記判定手段の判定結果たるノイズレベルに対応した波高値をもつことで、元のノイズの特性を擬似化している。
本発明にかかる再生装置の特定に、上述したような技術的事項が追加されることにより、擬似ノイズの波高値は、元の映像信号におけるフィルムグレーンの明るさ、暗さを反映したものになるので、SD画像におけるフィルムグレーンと厳密な対応はとれなくても、フィルム映像の雰囲気を、かもしだすことができる。また、フィルムグレーンの位置を反映させない分、回路構成を簡略にすることができ、低価格な再生装置の開発に貢献することができる。
｛技術的事項４｝  前記発生手段は、
変換が施されたフレーム画像の解像度と、同一の解像度でノイズが分布するランダムノイズ信号を生成して、ランダムノイズ信号における個々のノイズの波高値に、ノイズレベルに応じた係数を乗じることで擬似ノイズ信号を得る。
本発明にかかる再生装置の特定に、上述したような技術的事項が追加されることにより、乗算器、加算器等、具体的な回路素子を用いた実装が可能になるので、本発明にかかる再生装置を、スムーズに開発することができる。
｛技術的事項５｝  前記ノイズとは、映像信号に含まれる特定周波数領域内の微小振幅成分であり、
前記判定手段は、
フレーム画像毎の微小振幅成分の波高値をホールドして、複数段階のノイズレベルのうち、ホールドされている波高値に該当するものを、判定結果として出力する。  本発明にかかる再生装置の特定に、上述したような技術的事項が追加されることにより、フレーム毎に、ノイズレベルをホールドするので、フレーム画像の時間精度で、擬似ノイズを変化させることができる。これにより、擬似ノイズのリアルさが増す。
｛技術的事項６｝  前記再生装置は、
変換前の映像信号におけるノイズレベルを判定する判定手段を備え、
前記擬似ノイズ信号における擬似ノイズは、
前記判定手段の判定結果たるノイズレベルに対応した頻度で、映像信号中に出現することにより、元のノイズの特性を擬似化している。
本発明にかかる再生装置の特定に、上述したような技術的事項が追加されることにより、波高値が大きなノイズがアップコンバート元の映像信号に存在していれば、それに応じた数の波高値の擬似ノイズが、映像信号に合成されるので、SD画像におけるフィルムグレーンと厳密な対応はとれなくても、フィルム映像の雰囲気を、かもしだすことができる。また、フィルムグレーンの位置を反映させない分、回路構成を簡略にすることができ、低価格な再生装置の開発に貢献することができる。
｛技術的事項７｝  前記発生手段は、
変換が施されたフレーム画像の解像度と、同一の解像度でノイズが分布するランダムノイズ信号を生成する生成部と、
前記ランダムノイズ信号における個々のノイズの中から、擬似ノイズ信号における擬似ノイズとすべきものを選択する選択部とを備え、
ランダムノイズ信号における個々のノイズのうち、擬似ノイズ信号における擬似ノイズとして選択するものと、選択しないものの比率を、判定手段の判定結果たるノイズレベルに応じて変化させることで、擬似ノイズ信号を発生する。
本発明にかかる再生装置の特定に、上述したような技術的事項が追加されることにより、信号ゼネレータやセレクタ等、具体的な回路素子を用いた実装が可能になるので、本発明にかかる再生装置を、スムーズに開発することができる。
｛技術的事項８｝  前記ノイズとは、映像信号に含まれる特定周波数領域内の微小振幅成分であり、
ノイズは、フレーム画像間の差分を構成する1つ以上の画素ブロック内に存在しており、
前記判定手段は、画素ブロック毎の波高値の、フレーム画像１つ当たりの平均値を算出して、
複数段階のノイズレベルのうち、算出された波高値の平均値に該当するものを、判定結果として出力する。
本発明にかかる再生装置の特定に、上述したような技術的事項が追加されることにより、ブロック毎のピーク値の平均値に基づいて、擬似ノイズを発生させることができるので、フレーム画像間の差分信号に応じて擬似ノイズを変化させるとしても、その変化のために必要となるビットレートが過剰に増大することはない。よって、実際の再生装置を、低価格の製品として開発することができる。
｛技術的事項９｝  前記再生装置は、
変換前の映像信号におけるノイズレベルを判定する判定手段を備え、
擬似ノイズ信号における擬似ノイズは、
前記判定手段の判定結果たるノイズレベルに対応した周波数をもつことで、元のノイズの特性を擬似化している。  
本発明にかかる再生装置の特定に、上述したような技術的事項が追加されることにより、波高値が大きなノイズがアップコンバート元の映像信号に存在していれば、それに応じた周波数の擬似ノイズが、映像信号に合成されるので、SD画像におけるフィルムグレーンと厳密な対応はとれなくても、フィルム映像の雰囲気を、かもしだすことができる。また、フィルムグレーンの位置を反映させない分、回路構成を簡略にすることができ、低価格な再生装置の開発に貢献することができる。
｛技術的事項１０｝  前記発生手段は、
変換が施されたフレーム画像の解像度と、同一の解像度でノイズが分布するランダムノイズ信号を生成して、ランダムノイズ信号における個々のノイズの周波数を、判定手段の判定結果たるノイズレベルに応じた周波数とすることで擬似ノイズ信号を得る。
上述したような技術的事項が、上述したような技術的事項が追加されることにより、信号ゼネレータやセレクタ等、具体的な回路素子を用いた実装が可能になるので、本発明にかかる再生装置を、スムーズに開発することができる。
｛技術的事項１１｝  前記映像信号は、フレーム毎に、フレーム内圧縮かフレーム間圧縮を切り替えて利用することで圧縮された信号を復号された映像信号であって、
前記判定手段は、フレーム間圧縮されているフレームが継続している間、フレーム内圧縮されていたフレームで決定したノイズレベルのホールドを行う。
フレーム内圧縮フレーム（I-Picture）では、圧縮効率が低い変わりに、周波数特性が他のフレームより優れていて、圧縮前の映像信号に含まれているノイズとなる微小振幅信号成分も多く残っている。この微小振幅信号成分には、フィルムグレーンによるものも多く存在すると考えられるので、かかるフレーム内圧縮フレーム内の微小振幅信号成分に基づき、擬似ノイズを発生すれば、元の画像におけるフィルムグレーンを忠実に再現することができる。
｛技術的事項１２｝  前記再生装置は、変換元の映像信号に含まれていたノイズを除去する除去手段を備え、
前記合成手段は、ノイズが除去された映像信号に対して、擬似ノイズを合成する
擬似ノイズの元の合成は、元の映像におけるノイズを取り除いた上で行われるので、ノイズの量が過剰にならず、再生映像をきれいたもちつつ、非圧縮デジタル音声を再現することができる。
｛技術的事項１３｝  前記再生装置は、フィルムの質感を再現する第１モード、フィルムの質感を再現しない第２モードの何れかの選択をユーザから受け付けて、自装置の動作モードとして設定するものであり
合成手段による擬似ノイズの合成は、自装置が第１モードに設定された場合になされる
フィルムの質感を再現するかどうかの選択をユーザから仰いでから、擬似ノイズの合成を行うので、たとえ表示ノイズの量が過剰になったとしても、商品苦情に発展することはない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に於ける再生装置の内部構成を示す図である。
【図２】再生装置の各構成要素から出力される映像信号が、どのように変化するかを示すタイミングチャートである。
【図３】第１実施形態に於けるノイズ検出回路５の内部構成を示す図である。
【図４】ノイズ検出回路５に対する入力信号と、各構成要素からの出力信号とを対比して示すタイミングチャートである。
【図５】第１実施形態に於けるバンドパスフィルタ１３の特性を示す図である。
【図６】第１実施形態に於けるリミッタ１４の特性を示す図である。
【図７】第１実施形態に於けるアップコンバータ７の内部構成を示す図である。
【図８】（ａ）垂直ポリフェーズフィルタ１６による変換前後のフレーム画像を示す図である。
【００１１】
（ｂ）水平ポリフェーズフィルタ１７による変換前後のフレーム画像を示す図である。
【図９】（ａ）第１実施形態に於けるノイズレベル判定回路８の内部構成を示す図である。  （ｂ）第１実施形態に於ける擬似ノイズ発生回路９の内部構成を示す図である。
【図１０】乗算器２２により生成される擬似ノイズ信号を示す図である。
【図１１】加算器１０により擬似ノイズ信号の加算がなされた、映像信号を示す図である。
【図１２】（ａ）ノイズが存在するSD画像に対し、アップコンバートを行う場合において、画像の内容がどのように変化するかを対比して示す。
【００１２】
（ｂ）（ａ）に示したアップコンバート前のSD画像と、アップコンバート後のHD画像とを同じ大きさのTVで表示した場合の表示例を示す。
【図１３】（ａ）SD画像からノイズを除去して、擬似ノイズ信号を加算する場合において、SD画像の内容がどのように変化するかを対比して示す。
【００１３】
（ｂ）（ａ）に示したアップコンバート前のSD画像と、アップコンバート後のHD画像とを同じ大きさのTVで表示した場合の表示例を示す。
【図１４】第２実施形態に係る再生装置の内部構成を示す図である。
【図１５】第２実施形態に係る再生装置の構成要素から出力される映像信号が、どのように変化するかを示すタイミングチャートである。
【図１６】本発明の第２実施形態に於けるノイズ検出回路３５の内部構成を示す図である。
【図１７】本発明の第２実施形態に於ける再生装置のアップコンバータ３７の内部構成を示す図である。
【図１８】（ａ）垂直ポリフェーズフィルタ４３による変換前後のフレーム画像を示す図である。
【００１４】
（ｂ）水平ポリフェーズフィルタ４４による変換前後のフレーム画像を示す図である。
【図１９】ノイズレベル判定回路３８の内部構成を示す図である。
【図２０】（ａ）入力画像における画素ブロックを示す図である。  （ｂ）ブロック内ピークホールド回路４７によりホールドされる、波高値を示す。
【図２１】第２実施形態に於ける擬似ノイズ発生回路３９の内部構成を示す図である。
【図２２】スイッチ制御回路５２による信号頻度の設定により、どのような擬似ノイズ信号が発生するかを示す図である。
【図２３】加算器１０により擬似ノイズ信号の加算がなされた、映像信号を示す図である。
【図２４】第３実施形態に係る再生装置の内部構成を示す図である。
【図２５】映像信号における各フレームと、Iフレーム信号とを示す図である。
【図２６】本発明の第３実施形態に於けるノイズ検出回路６５の内部構成を示す図である。
【図２７】ノイズレベル判定回路６８の内部構成を示す図である。
【図２８】擬似ノイズ発生回路６９の内部構成を示す図である。
【図２９】スイッチ７９による信号頻度の設定により、どのような擬似ノイズ信号が発生するかを示す図である。
【図３０】加算器１０により擬似ノイズ信号の加算がなされた、映像信号を示す図である。
【図３１】ノイズ検出回路５、ノイズレベル判定回路８を省略した再生装置の内部構成を示す図である。
【図３２】本発明にかかるシステムLSIを模式的に示す図である。
【図３３】本発明にかかるシステムLSIの組込みを模式的に示す図である。
【図３４】セットアップメニューの一例を示す図である。
【図３５】図３４のメニューを表示させるために、第１実施形態に示した再生装置に付加される構成要素(GUI表示部５１、制御部５２、スイッチ５３)を示す図である。
【符号の説明】
【００１５】
１  光ディスク
２  光ピックアップ部
３  モーター
４  復調回路
５  ノイズ検出回路
６  ノイズ除去回路
７  アップコンバータ
８  ノイズレベル判定回路
９  擬似ノイズ発生回路
１０  加算器
１１  デジタル変調回路
１２  端子
１３    バンドパスフィルタ
１４    リミッタ
１５    ８ラインメモリ
１６    垂直ポリフェーズフィルタ
１７    水平ポリフェーズフィルタ
１８    ディレイメモリ
１９    ピークホールド回路
２０    レベル化回路
２１    ランダムノイズ発生回路
２２    乗算器
３１    受信アンテナ
３２    チューナー
３５    ノイズ検出回路
３７    アップコンバータ
３８    ノイズレベル判定回路
３９    擬似ノイズ発生回路
４１    フレームメモリ
４２    減算器
４３    垂直ポリフェーズフィルタ
４４    水平ポリフェーズフィルタ
４５    ディレイメモリ
４６    ブロック特定回路
４７    ブロック内ピークホールド回路
４８    平均化回路
５０    ランダムノイズ発生回路
５１    スイッチ
５２    スイッチ制御回路
６４    映像復調回路
６５    ノイズ検出回路
６８    ノイズレベル判定回路
６９    擬似ノイズ発生回路
７１    フレームメモリ
７２    平均値回路
７３    ホールド回路
７４    スイッチ制御回路
７５    レベル１−ランダムノイズ発生回路
７６    レベル２−ランダムノイズ発生回路
７７    レベル３−ランダムノイズ発生回路
７８    レベル４−ランダムノイズ発生回路
７９    スイッチ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１実施形態）
以下、本発明にかかる再生装置の実施形態について説明する。本発明に係る再生装置は、図１における内部構成図に基づき、工業的に生産することができる。
図１は、第１実施形態に於ける再生装置の内部構成を示す図である。本図において、再生装置は、光ディスク１、光ピックアップ部２、モーター３、映像復調回路４、ノイズ検出回路５、ノイズ除去回路６、アップコンバータ７、ノイズレベル判定回路８、擬似ノイズ発生回路９、加算器１０、デジタル変調回路１１、端子１２から構成される。図２は、第１実施形態に係る再生装置の構成要素から出力される映像信号が、どのように変化するかを示すタイミングチャートである。以降、再生装置の構成要素の説明については、このタイミングチャートを併用するものとする。
１.光ディスク１
光ディスク１には、映像信号が記録されている。光ディスク１に記録されている映像信号はMPEG２方式（ITU-T勧告H.262／ISO/IEC13818-2）で圧縮されている。
２.光ピックアップ部２
光ピックアップ部２は、光ディスク１に記録された信号を電気的信号に変換する。光ピックアップ部２の出力は映像復調回路４で復調され、映像信号と再生に必要な同期信号として出力される。
３.モーター３
モーター３は、光ディスク１を再生に適した速度で回転させる。
４.映像復調回路４
映像復調回路４は、光ピックアップ部２の出力から誤り訂正などを行ない、元の映像信号と映像信号再生に必要な同期信号を復調する。この復調により得た映像信号をノイズ除去回路６とノイズ検出回路５とに入力する。後述するが、本再生装置は、HDMI伝送路を通じて非圧縮のフレーム画像をテレビに送信するものなので、MPEG2符号化方式で符号化されたフレーム画像に対する復号処理を行い、フレーム画像を構成する映像信号を得て出力する。このことから、MPEG2符号化方式で符号化されたフレーム画像に対する復号に必要なデマルチプレクサやビデオデコーダは、映像復調回路４内に実装されているものとする。
５.ノイズ検出回路５
ノイズ検出回路５は、元の映像信号に含まれているノイズの検出を行う。ここで映像信号におけるノイズとは、映像信号における特定成分内の微小振幅信号のことである。映像信号の成分には、揮度成分領域、色差成分領域があり、これらの領域に存在する微小振幅の成分が、ノイズになる。かかるノイズは、フィルムグレーンにあたるもの、撮影系又は記録系で自然混入したものの双方が存在する。これらは、何れも、映像信号が再生された際、表示ゴミのように見えるからである。ノイズ検出回路５は、これら領域内の微小振幅信号の振幅の測定を行い、かかる振幅をノイズ量として出力する。
６.ノイズ除去回路６
ノイズ除去回路６は、映像復調回路４から入力された元の映像信号から、ノイズ検出回路５の出力を減算する事によりノイズとなる微小振幅信号成分を除去する。除去後の信号は、アップコンバータ７に入力される。図２の第１段目、第２段目は、ノイズ除去回路６による除去前の映像信号と、除去後の映像信号とを対比して示す。これらの図において、横軸は時間軸であり、破線のグリッドは、映像信号において1つの画素が表される期間を示す。縦軸は、各画素の揮度レベルを示す。以降、特に断らない限り、映像信号を始め、各種信号の表記は、この第１段目、第２段目のものを採用する。また、映像信号の具体例としては、本明細書を通じて、この第１段目のものを採用する。本図では、フレーム画像の一ラインであって、その揮度成分が、明レベルから暗レベルに変化する部分を特に描いている。そのため、第１段目、第２段目における映像信号は、揮度レベルが“明”になっている期間k1と、“暗”になっている期間k2と、この変化時点とを含む。第１段目において、これらの期間上に存在する微小振幅の波形i1,i2,i3,i4が、ノイズである。ノイズ除去回路６を経由することで、第２段目に示すように、このノイズが除去されることになる。【００１７】
７.アップコンバータ７
アップコンバータ７は、ノイズ除去回路６の出力をより解像度の高い映像信号に変換する。具体的にいうと、縦１０８０ライン横１９２０画素の解像度を持つよう、変換を行う。図２の第２段目は、アップコンバート前の映像信号を示し、第３段目は、アップコンバート後の映像信号を示す。第３段目を第２段目と対比すると、第３段目では、グリッドの間隔が密になっている。これはアップコンバータ７によるアップコンバートにより、画像が多くの画素数で表現されていることを示す。【００１８】
８.ノイズレベル判定回路８
ノイズレベル判定回路８は、ノイズ検出回路５の出力を入力し、そのノイズの大小に応じてノイズレベルを４段階の信号で出力する。
９.擬似ノイズ発生回路９
擬似ノイズ発生回路９は、ノイズレベル入力に応じて、アップコンバータ７の出力と同等の解像度を持つ擬似ノイズを発生する。ここで、“ノイズレベル入力”とは、ノイズレベル判定回路８から出力されるレベル信号のことをいい、元の映像信号に含まれるノイズレベルを表す。擬似ノイズ発生回路９では、元の映像信号に含まれるノイズレベルにより、発生する擬似ノイズの波高値が変わる構成になっている。【００１９】
アップコンバータ７の出力は縦１０８０ライン横１９２０画素の解像度を持ち、擬似ノイズ発生回路９の出力も同じ分布解像度を持つ。 図２の第３段目、第４段目は、ノイズ発生の対象となる映像信号と、擬似ノイズ発生回路９により発生される擬似ノイズ信号とを対比して示している。第４段目の擬似ノイズ信号は、第３段目と同じグリッド上で表現されている。これは、ノイズ信号が、アップコンバート後の映像信号と同じ分布解像度をもっていることを表している。【００２０】
１０.ノイズ加算器１０
ノイズ加算器１０は、アップコンバータ７の出力と擬似ノイズ発生回路９の出力とを加算する。図２の第３段目は、加算前の映像信号を示し、第４段目は、加算され得る擬似ノイズ信号を示す。第５段目は、擬似ノイズ信号が加算された映像信号を示す。従ってノイズ加算器１０の出力には、図２の第５段目に示される様に、元の映像信号をアップコンバートした周波数成分より高い周波数成分を持つノイズ(微小振幅信号成分)が含まれる。擬似ノイズ発生回路９では、元の映像信号に含まれるノイズレベルにより、発生する擬似ノイズの波高値が変わる構成になっているので、元映像に含まれるノイズとなる微小振幅信号成分の大小により加算される擬似ノイズの量が変わる。
１１.ディジタル変調回路１１
ディジタル変調回路１１は、ノイズ加算器１０の出力を変調し、伝送に適した形式に変換する。この様にして得られたノイズ加算器１０の出力は、ディジタル変調回路１１ではHDMI形式のディジタル映像信号変調がかけられ、端子１２より、図示されないモニタに映像信号が出力され出画される。【００２１】
１２.端子１２
端子１２は、HDMI規格（HDMI:High Definition Multimedia Interface）に準拠した端子であり、その中にはディジタル変調された映像信号伝送路と共に、VESA/E-DDC及びEIA/CEA 861-B両規格で規定される相互通信用のシリアル伝送路が含まれている。
＜ノイズ検出回路５の詳細＞
図３を参照しながら、ノイズ検出回路５の内部構成についての説明する。図３は、第１実施形態に於けるノイズ検出回路５の内部構成を示す図である。本図に示すように、ノイズ検出回路５は、バンドパスフィルタ１３、リミッタ１４から構成される。図４は、ノイズ検出回路５に対する入力信号と、各構成要素からの出力信号とを対比して示すタイミングチャートである。以降のノイズ検出回路５の説明には、このタイミングチャートを併用するものとする。他に併用する図面としては、図５、図６の特性図がある。
詳細その１.バンドパスフィルタ１３
バンドパスフィルタ１３には、映像復調回路４で復調された変換元の映像信号が入力される。図５は、第１実施形態に於ける再生装置のバンドパスフィルタの特性を示す図である。横軸は周波数軸であり、縦軸は各周波数におけるゲインを示す。バンドパスフィルタ１３は入力された映像信号の中域のみを通過させる特性をもつ。これは主に元の映像信号成分中のノイズが中域に分布しているので、その成分のみ通過させるようにしているものである。バンドパスフィルタ１３を通過した映像信号はリミッタ１４に入力される。【００２２】
図４の第１段目、第２段目は、バンドパスフィルタ１３への入力となる映像信号と、かかる入力時におけるバンドパスフィルタ１３の出力とを対比して示す。第１段目において、期間k1、期間k2上に存在する凸部i1,i2,i3,i4,i5・・・は、ノイズである。バンドパスフィルタ１３を経由することで、これらのノイズと、期間k1から期間k2への変化部分k3とが、バンドパスフィルタ１３の出力信号に出現していることがわかる。
詳細その２.リミッタ１４
リミッタ１４は、映像信号における微小振幅信号成分のみ通過させ、それ以外の成分は不通過とさせる。これは、ノイズは主に微小振幅だからである。図６は、第１実施形態に於ける再生装置のリミッタの特性を示す図である。横軸はバンドパスフィルタ１３の出力であり、ビット値にて表現される。縦軸は、バンドパスフィルタ１３の各出力に対するリミッタ１４の出力を示す。従ってバンドパスフィルタ出力では±１２７の値を取りえ、リミッタはこのうち±５以下の信号成分のみを通過させる。【００２３】
即ち、リミッタ１４の出力は元の映像信号に含まれるノイズとなる微小振幅信号成分のみが抽出されている事になり、この様にして得られたノイズ検出回路５の出力はノイズ除去回路６とノイズレベル判定回路８に入力される。図４の第２段目、第３段目は、リミッタ１４に対する入力信号と、出力信号とを対比して示す。ここで第２段目の微小振幅成分、即ち図６の破線で示されるリミット値以下の信号成分が、リミッタ出力となり第３段目に示すように、ノイズ検出回路５から出力される。【００２４】
以上で、ノイズ検出回路５の詳細について、説明を終える
＜アップコンバータ７の詳細＞
以降、図７を参照しながらアップコンバータ７の詳細について説明する。図７は、第１実施形態に於ける再生装置のアップコンバータ７の内部構成を示す図である。本図に示すように、アップコンバータ７は、8ラインメモリ１５、垂直ポリフェーズフィルタ１６、水平ポリフェーズフィルタ１７、ディレイメモリ１８から構成される。
詳細その１.8ラインメモリ１５
８ラインメモリ１５は、ラインメモリを８本内蔵している。これらのラインメモリは直列に接続され、各ラインメモリは、ノイズ除去回路６から入力される映像信号の１水平ライン数に該当する。また各ラインメモリの出力は、垂直ポリフェーズフィルタ１６に入力される。
詳細その２.垂直ポリフェーズフィルタ１６
垂直ポリフェーズフィルタ１６は、映像信号の１水平ライン遅延映像信号、２水平ライン遅延映像信号、３水平ライン遅延映像信号、４水平ライン遅延映像信号、５水平ライン遅延映像信号、６水平ライン遅延映像信号、７水平ライン遅延映像信号、８水平ライン遅延映像信号という８つの映像信号を入力して、これらの８つ映像信号に対して垂直補間を施し、元の映像信号の垂直４８０ラインを１０８０ラインに解像度変換し、水平ポリフェーズフィルタ１７に出力する。図８（ａ）は、垂直ポリフェーズフィルタ１６による変換前後のフレーム画像を示す図である。図に示すように、元の映像信号の縦４８０ライン横７２０画素の映像信号が、縦１０８０ライン横７２０画素の高解像度映像信号に解像度変換される。ここで1つのラインを、前後８本のラインに基づき生成するのは、ライン間の相関性を利用して、元の映像にないラインを生成するためである。
詳細その３.水平ポリフェーズフィルタ１７
水平ポリフェーズフィルタ１７は内部に８タップポリフェーズフィルタを持ち、水平補間を行い、元の映像信号の水平７２０画素を１９２０画素に解像度変換し、ディレイメモリ１８に出力する。図８（ｂ）は、水平ポリフェーズフィルタ１７による変換前後のフレーム画像を示す図である。図に示すように、元の映像信号の縦１０８０ライン横７２０画素の映像信号が、縦１０８０ライン横１９２０画素の高解像度映像信号に解像度変換される。
詳細その４.ディレイメモリ１８
ディレイメモリ１８は、水平ポリフェーズフィルタ１７からの出力に対して、一定時間の遅延を与える。この遅延にあたって、解像度変換がなされた映像信号入力から出力までの遅延が丁度１フレームになるようにする。かかる遅延において、出力映像の垂直同期信号を擬似ノイズ発生回路９に出力する。【００２５】
以上で、アップコンバータ７についての説明を終える。
＜ノイズレベル判定回路８の詳細＞
以降、図９（ａ）を参照しながら、ノイズレベル判定回路８の詳細について説明する。図９（ａ）は、第１実施形態に於けるノイズレベル判定回路８の内部構成を示す図である。ノイズレベル判定回路８は、ピークホールド回路１９、レベル化回路２０から構成され、“同期信号入力”、“ノイズ入力”を有する。“同期信号入力”とは、映像復調回路４が出力した同期信号である。“ノイズ入力”とは、ノイズ検出回路５が出力したノイズ信号のことである。このノイズレベル判定回路８は、いわば、元の映像信号におけるノイズの特性を、１から４までのノイズレベルに定量化する役割を果たす。
詳細その１.ピークホールド回路１９
ピークホールド回路１９は、同期信号入力によって示される１フレーム期間のノイズ入力の波高値の最大値をホールドし、レベル化回路２０に出力する。
詳細その２.レベル化回路２０
レベル化回路２０は、ピークホールド回路１９の出力により、ノイズのレベルをレベル１（ノイズ量最小）からレベル４（ノイズ量最大）までの４レベルに分け、ノイズのレベルを示す信号を出力する。前述したように、ノイズ検出回路５の出力は±５でリミットされているので、ピークホールド回路１９の出力が±２以下の場合はレベル１、±３の場合はレベル２、±４の場合はレベル３、±５の場合はレベル４とする。この様にして得られたノイズレベル出力は図１において擬似ノイズ発生回路９に入力される。【００２６】
以上で、ノイズレベル判定回路８の詳細について、説明を終える。
＜擬似ノイズ発生回路９の詳細＞
以降、図９（ｂ）を参照しながら擬似ノイズ発生回路９について説明する。図９（ｂ）は第１実施形態に於ける擬似ノイズ発生回路９の内部構成を示す図である。この擬似ノイズ発生回路９は、元の映像信号に含まれるノイズの特性を、擬似化した擬似ノイズを発生する役割をもつ。【００２７】
詳細その１.ランダムノイズ発生回路２１
ランダムノイズ発生回路２１は、アップコンバータ７の出力解像度と等しい縦１０８０ライン横１９２０画素の周波数分布を持つランダムノイズ信号を発生する。このランダムノイズ信号は、特定ライン数毎にランダム発生パターンが変化する。このパターン変化は、水平同期信号入力に同期することでなされる。
詳細その２.乗算器２２
乗算器２２は、ランダムノイズ発生回路２１が発生したランダムノイズ信号における各擬似ノイズの波高値をノイズレベル入力から定まる係数で乗算して出力する。【００２８】
今、ノイズレベルに入力されるノイズレベルが１の時には係数が1倍、ノイズレベルが２の時には係数が２倍、ノイズレベルが３の時には係数が３倍、ノイズレベルが４の時には係数が４倍と設定されている。このようにして、擬似ノイズ発生回路９では、元の映像信号に含まれるノイズレベルにより、発生する擬似ノイズの波高値が変えることができる構成となっている。【００２９】
図１０は、乗算器２２により生成される擬似ノイズ信号を示す図である。図１０の第１段目は、ランダムノイズ発生回路２１により生成される擬似ノイズ信号を示し、第２段目は、ノイズレベル１の場合に、擬似ノイズ発生回路９から出力される擬似ノイズ信号を示す。ここでノイズレベル１であると、波高値に対する被乗算数は、“１”になるので、第２段目では、ランダムノイズ発生回路２１に入力された擬似ノイズ信号がそのまま、出力信号として現れていることがわかる。【００３０】
第３段目は、ノイズレベル２の場合に、擬似ノイズ発生回路９から出力される擬似ノイズ信号を示す。ここでノイズレベル２であると、波高値に対する被乗算数は、“２”になるので、第１段目と第３段目とを比較すると、第１段目における擬似ノイズ信号におけるピーク部分の波高値は、第３段目では、２倍になっていることがわかる。
第４段目は、ノイズレベル３の場合に、擬似ノイズ発生回路９から出力される擬似ノイズ信号を示す。ここでノイズレベル３であると、波高値に対する被乗算数は、“３”になるので、第１段目と第４段目とを比較すると、第１段目における擬似ノイズ信号におけるピーク部分の波高値は、第４段目では、３倍になっていることがわかる。【００３１】
第５段目は、ノイズレベル４の場合に、擬似ノイズ発生回路９から出力される擬似ノイズ信号を示す。ここでノイズレベル４であると、波高値に対する被乗算数は、“４”になるので、第１段目と第５段目とを比較すると、第１段目における擬似ノイズ信号におけるピーク部分の波高値は、第３段目では、４倍になっていることがわかる。これは、正方向のピーク値であっても、負方向のピーク値であっても、同様である。【００３２】
前述したようにアップコンバータ７では入力から出力までに１フレームの遅延があるので、映像信号に含まれていたノイズの波高値は、ノイズレベル判定回路８内でのピークホールド回路１９によって、一フレーム期間ホールドされ、ノイズレベル判定回路８によりレベル化されることになる。このノイズレベルに応じた波高値をもつ擬似ノイズ信号を、擬似ノイズ発生回路９は出力するので、かかる擬似ノイズ信号を加算器１０が加算することにより、映像信号には、変換後の画像と同じ解像度分布をもち、尚且つ、元の映像信号に含まれているノイズの波高値と同等の波高値をもつノイズが出現することになる。【００３３】
＜擬似ノイズ信号が合成された映像信号＞
以上に述べた再生装置によって、どのような映像信号が、モニタに送り出されるかを、図１１を参照しながら説明する。
図１１は、加算器１０により擬似ノイズ信号の加算がなされた、映像信号を示す図である。本図の第１段目は、ノイズレベル１の擬似ノイズ信号が加算された映像信号を示し、第２段目は、ノイズレベル２の擬似ノイズ信号が加算された映像信号を示す。第３段目は、ノイズレベル３の擬似ノイズ信号が加算された映像信号を示し、第４段目は、ノイズレベル４の擬似ノイズ信号が加算された映像信号を示す。【００３４】
これら、ノイズレベル１、ノイズレベル２、ノイズレベル３、ノイズレベル４での擬似ノイズ信号は、前図に示したものと同一である。本図の各段は、下の段ほど、ノイズレベルが高くなっていることを意味しているので、ノイズレベルが高くなるにつれ、より波高値が高いノイズが、映像信号に現れていることがわかる。
＜まとめ＞
ノイズが存在するSD画像に対し、アップコンバートを行う場合と、SD画像からノイズを除去して、擬似ノイズ信号を加算する場合とで、映像の内容がどのように変化するかについて述べる。【００３５】
図１２（ａ）は、ノイズが存在するSD画像に対し、アップコンバートを行う場合において、SD画像がどのように変化するかを対比して示す。本図の左側がアップコンバート前のSD画像であり、右側がアップコンバート後のHD画像である。左側において、１画素で表現されていたフィルムグレーンは、右側において、縦２画素×横２画素という複数の画素で表現されていることがわかる。【００３６】
図１２（ｂ）は（ａ）に示したアップコンバート前のSD画像と、アップコンバート後のHD画像とを同じ大きさのTVで表示した場合の表示例を示す。本図の左側がSD画像であり、右側がHD画像である。左側において、１画素で表現されていたフィルムグレーンは、右側において、縦２画素×横２画素という複数の画素で表現されているため、画像全体に対するフィルムグレーンの大きさの比率は変わらず、アップコンバートにより高精細になったとの実感がユーザに湧かない。【００３７】
図１３（ａ）は、SD画像からノイズを除去して、擬似ノイズ信号を加算する場合において、SD画像がどのように変化するかを対比して示す。本図の左側がアップコンバート前のSD画像であり、右側がアップコンバート後のHD画像である。左側において、１画素で表現されていたフィルムグレーンは除去され、代わりに、このフィルムグレーンのレベルに応じた擬似ノイズ信号が加算されているので、右側のHD画像には、１画素の擬似ノイズが、ランダムに配されていることがわかる。
図１３（ｂ）は（ａ）に示したアップコンバート前のSD画像と、アップコンバート後のHD画像とを同じ大きさのTVで表示した場合の表示例を示す。本図の左側がSD画像であり、右側がHD画像である。左側において、１画素で表現されていたフィルムグレーンの代わりに、右側において、１画素のノイズが、まばらに存在するので、画像全体に対するフィルムグレーンの大きさの比率が小さくなり、アップコンバートにより高精細になったとの実感がユーザに湧く。【００３８】
以上のように本実施形態によれば、映像信号を高解像度に変換するアップコンバータの出力に、この高解像度の周波数分布を有するノイズを加算する構成としたので、回路規模の簡略化が実現される。また、高解像度の周波数分布を有するノイズを付加することで、アップコンバート後の映像信号の高精細感を増すという利点がある。
（第２実施形態）
第１施形態では、映像信号の入力源が光ディスク１であると説明したが、本実施形態は、映像信号の入力源が放送波である場合の改良である。図１４は、映像信号の入力源が伝送媒体である場合の再生装置の内部構成を示す図である。本図を図の内部構成と比較すると、光ディスク１、光ピックアップ部２、モーター３がアンテナ３１、チューナー３２に置き換えられている。映像復調回路４は、第１実施形態と同一であるものの、ノイズ検出回路５、ノイズ除去回路６、アップコンバータ７、ノイズレベル判定回路８、擬似ノイズ発生回路９は、ノイズ検出回路３５、アップコンバータ３７、ノイズレベル判定回路３８、擬似ノイズ発生回路３９に置き換えている。図１５は、第２実施形態に係る再生装置の構成要素から出力される映像信号が、どのように変化するかを示すタイミングチャートである。
１.受信アンテナ３１
受信アンテナ３１は、放送を受信し電気信号に変換する。受信アンテナ３１によって受信されている映像信号はMPEG２方式（ITU-T勧告H.262／ISO/IEC13818-2）で圧縮されている。
２.チューナ３２
チューナー３２は、受信アンテナ出力より、所望とする放送を選択する。図において、受信アンテナ３１で受信に記録された信号はチューナー３２で選局され、映像復調回路４で復調され、映像信号と再生に必要な同期信号として出力される。こうして復調された元の映像信号はノイズ検出回路３５とアップコンバータ３７に入力される。
３.ノイズ検出回路３５
ノイズ検出回路３５は、元の映像信号と元の映像信号の１フレーム遅延した信号との差分から、ノイズとなる微小振幅信号成分の検出を行う。
４.アップコンバータ３７
アップコンバータ３７は、映像復調回路４の出力となる映像信号を入力して、入力された映像信号に対して、アップコンバートを施す。アップコンバータ３７は同時に出力映像の垂直同期信号を擬似ノイズ発生回路３９に出力する。図１５の第１段目は、アップコンバート前の映像信号を示し、第２段目は、アップコンバート後の映像信号を示す。第１段目を第２段目と対比すると、第２段目では、グリッドの間隔が密になっている。これはアップコンバータ７によるアップコンバートにより、画像が多くの画素数で表現されていることを示す。また、第２段目において、期間k1、期間k2のそれぞれには、ノイズが存在する。これは、ノイズが除去されないまま、アップコンバートがなされていることを意味する。
５.ノイズレベル判定回路３８
ノイズレベル判定回路３８は、ノイズ検出回路３５からの出力信号を入力し、そのノイズの大小に応じてノイズレベルを４段階の信号で出力する。
６.擬似ノイズ発生回路３９
擬似ノイズ発生回路３９は、アップコンバータ３７の出力と同等の解像度を持つ擬似ノイズを発生する。擬似ノイズ発生回路３９は、元の映像信号に含まれるノイズレベルにより、発生する擬似ノイズの頻度が変わる構成になっている。それゆえ、元映像に含まれるノイズとなる微小振幅信号成分の大小により加算される擬似ノイズの量が変わる。【００３９】
図１５の第３段目、第４段目は、擬似ノイズ信号と、擬似ノイズ信号が加算された映像信号とを対比して示している。第４段目は、第３段目と同じグリッド上で表現されている。尚、図１５の第４段目では、簡略化のため、元々の映像に存在していた擬似ノイズの図示を省略している。アップコンバータ３７の出力は縦７２０ライン横１２８０画素の解像度を持ち、ノイズ発生回路３９の出力信号も同じ分布解像度を持つ。従ってノイズ加算器１０にて擬似ノイズ信号が加算された映像信号には、本図の第４段目に示される様に、元の映像信号をアップコンバートした周波数成分より高い周波数成分を持つ微小振幅信号成分(これは、ノイズとなるものである。)が含まれる。【００４０】
以上が第２実施形態に係る再生装置についての説明である。続いて、第２実施形態に係るノイズ検出回路３５の詳細について、図１６を参照しながら説明する。
＜ノイズ検出回路３５の詳細＞
図１６は、本発明の第２実施形態に於けるノイズ検出回路３５の内部構成を示す図である。本図における“映像信号入力”とは、映像復調回路４で復調された映像信号のことをいう。本図においてバンドパスフィルタ１３、リミッタ１４は第１実施形態に示したものと同一である。本図におけるノイズ検出回路３５には、バンドパスフィルタ１３の前段に、フレームメモリ４１、減算部４２が存在しており、上述したバンドパスフィルタ１３は、この減算部４２からの出力を、入力としている。【００４１】
このノイズ検出回路３５の特徴は、第１実施形態に示したように、フレームから、特定周波数領域を取り出すのではなく、フレーム間の差分信号から特定周波数領域を取り出す点である。
詳細その１.フレームメモリ４１
フレームメモリ４１は、入力信号を１フレーム分蓄えて出力する。
詳細その２.減算部４２
減算器４２は、映像信号入力とフレームメモリ４１の出力の差を求める。これによりバンドパスフィルタ１３には、元の映像信号と、１フレーム遅延した信号との差分の映像信号が入力される。このようにして、映像信号と、その一フレーム前の映像信号との差分が、バンドパスフィルタ１３による特定周波数成分抽出の対象となる。【００４２】
リミッタ１４は、元の映像信号のうち、微小振幅信号成分のみを抽出することになり、この様にして得られたノイズ検出回路３５の出力信号はノイズレベル判定回路３８に入力されることになる。
以上がノイズ検出回路３５についての説明である。続いて、アップコンバータ３７の詳細について、図１７を参照しながら説明する。
＜アップコンバータ３７の詳細＞
図１７は、本発明の第２実施形態に於ける再生装置のアップコンバータ３７の内部構成を示す図である。本図において、8ラインメモリ１５は、第１実施形態に示したものと同一である。本実施形態では、8ラインメモリ１５の後段に、第２実施形態特有の構成要素である、垂直ポリフェーズフィルタ４３、水平ポリフェーズフィルタ４４、ディレイメモリ４５が存在する。
詳細その１.垂直ポリフェーズフィルタ４３
垂直ポリフェーズフィルタ４３は、8ラインメモリ１５からの映像信号の１水平ライン遅延映像信号、２水平ライン遅延映像信号、３水平ライン遅延映像信号、４水平ライン遅延映像信号、５水平ライン遅延映像信号、６水平ライン遅延映像信号、７水平ライン遅延映像信号、８水平ライン遅延映像信号の８つの映像信号が入力されており、これらの８つ映像信号からポリフェーズフィルタで垂直補間を行い、元の映像信号の垂直４８０ラインを７２０ラインに解像度変換し、水平ポリフェーズフィルタ４４に出力する。図１８（ａ）は、垂直ポリフェーズフィルタ４３による変換前後のフレーム画像を示す図である。本図に示すように、元の映像信号の縦４８０ライン横７２０画素の映像信号が、縦７２０ライン横７２０画素の高解像度映像信号に解像度変換される。
詳細その２.水平ポリフェーズフィルタ４４
水平ポリフェーズフィルタ４４は、内部に８タップポリフェーズフィルタを持ち、水平補間を行い、元の映像信号の横７２０画素を横１２８０画素に解像度変換し、ディレイメモリ４５に入力する。図１８（ｂ）は、水平ポリフェーズフィルタ１７による変換前後のフレーム画像を示す図である。本図に示すように、元の映像信号の縦７２０ライン横７２０画素の映像信号が、縦７２０ライン横１２８０画素の高解像度映像信号に解像度変換される。
詳細その３.ディレイメモリ４５
ディレイメモリ４５は、図１７における映像信号入力から映像信号出力までの遅延が丁度１フレームになる様一定時間の遅延を与えて水平ポリフェーズフィルタ４４からの入力を出力する。以上がアップコンバータ３７についての説明である。続いて、ノイズレベル判定回路３８の詳細について、図１９を参照しながら説明する。
＜ノイズレベル判定回路３８の詳細＞
図１９は、ノイズレベル判定回路の内部構成を示す図である。本図における“同期信号入力”とは、映像復調回路４からの同期信号のことをいい、“ノイズ入力”とはノイズ検出回路３５から出力されたノイズ信号のことをいう。本図において、レベル化回路２０は、第１実施形態に示したものと同一である。本実施形態では、このレベル化回路２０の前段に、第２実施形態特有の構成要素である、ブロック内特定回路４６、ブロック内ピークホールド回路４７、平均化回路４８が存在する。
詳細その１.ブロック特定回路４６
ブロック特定回路４６は、入力されるノイズ信号の位置を、ブロック座標を用いて表す。図２０（ａ）は、フレームにおけるブロックを示す図である。ここで“ブロック”とは、同期信号入力より特定される１フレーム内での８画素×８画素の集まりであり、ブロック座標は、画像の左上頂点を原点にした座標系における座標(x,y)にて表現される。
詳細その２.ブロック内ピークホールド回路４７
ブロック内ピークホールド回路４７は、ブロック内特定回路によって示されるブロックにおけるノイズ入力の波高値の最大値(ノイズピーク値)をホールドし、平均化回路４８に出力する。図２０（ｂ）は、ブロック内ピークホールド回路４７によりホールドされる、ノイズピーク値を示す。【００４３】
本図では、座標(1,1)〜(3,1)に存在するブロック、座標(1,2)〜(3,2)に存在するブロック、座標(1,3)〜(3,3)に存在するブロック、座標(1,4)〜(3,4)に存在するブロックが描かれている。これらのブロックが、差分信号内に存在した場合、ブロック内ピークホールド回路４７は、各ブロックにおける波高値のピーク値をホールドし、平均化回路４８に供する。本実施形態では、差分を構成するブロック毎にピーク値をホールドし、1つのフレーム全体におけるピーク値の平均を算出するので、1つのピクチャ全体の画素値が得られなくても、差分から、元の画像の特性を求めることができる。【００４４】
詳細その３.レベル化回路４８
平均化回路４８は、ブロック内ピークホールド回路４７にホールドされている複数のピーク値に対して、１フレーム内の平均値を算出して、平均値を出力する。こうして平均値が出力されれば、レベル化回路２０は、平均化回路４８の出力を、レベル１（ノイズ量最小）からレベル４（ノイズ量最大）までの４レベルに分けて、レベルを示す信号を出力する。前述したように、ノイズ検出回路３５の出力は±５でリミットされているので、平均化回路４８の出力が±２以下の場合はレベル１、±３の場合はレベル２、±４の場合はレベル３、±５の場合はレベル４となる。このようにして得られたノイズレベル出力は擬似ノイズ発生回路３９に入力される。こうすることでノイズレベルは、各ブロックにおけるノイズ量の測定値の前記１フレームの平均値に応じた値になる。【００４５】
以上のように、ブロック内ピークホールド回路４７は、１フレームの映像信号を縦８ライン横８画素のブロックに分けてそれぞれのブロック内でのピーク値を求め、平均化回路４８は、１フレームにおけるピーク値の平均値を求める。その結果、レベル化回路２０によりノイズレベルが求められる。
以上がノイズレベル判定回路３８についての説明である。続いて、擬似ノイズ発生回路３９の詳細について、図２１を参照しながら説明する。
＜擬似ノイズ発生回路３９の詳細＞
図２１は、第２実施形態に於ける擬似ノイズ発生回路３９の内部構成を示す図である。本図において、“ノイズレベル入力”とは、ノイズレベル判定回路３８から出力される、ノイズレベルを示す信号をいう。本図における擬似ノイズ発生回路３９は、ランダムノイズ発生回路５０、スイッチ５１、スイッチ制御回路５２から構成される。
詳細その１.ランダムノイズ発生回路５０
ランダムノイズ発生回路５０は、アップコンバータ３７の出力解像度と等しい縦７２０ライン横１２８０画素の周波数分布を持つランダムノイズを発生する。発生するランダムノイズは、垂直同期信号入力に同期して特定フレーム数毎にランダムに発生パターンが変化する。
詳細その２.スイッチ５１
スイッチ５１は、ランダムノイズ発生回路５０の出力と無信号とを切り替えて出力する。【００４６】
詳細その３.スイッチ制御回路５２
スイッチ制御回路５２は、ノイズレベルによって、スイッチをランダムノイズ発生回路５０の出力選択と無信号選択の頻度を切り替える。即ち、ノイズレベルに入力されるノイズレベルが１の時には、ランダムノイズ発生回路５０の出力選択と無信号選択の頻度を１：３に設定し、ノイズレベルが２の時にはランダムノイズ発生回路５０の出力選択と無信号選択の頻度を１：２に設定し、ノイズレベルが３の時にはランダムノイズ発生回路５０の出力選択と無信号選択の頻度を１：１に設定し、ノイズレベルが４の時にはランダムノイズ発生回路５０の出力選択と無信号選択の頻度を１：０に設定する。この様にして、擬似ノイズ発生回路３９では、元の映像信号に含まれるノイズレベルにより、発生する擬似ノイズの頻度を変えることができる構成となっている。この様にして発生された擬似ノイズは、ノイズ加算器１０でアップコンバータ３７の出力と加算される。
(擬似ノイズ信号が合成された映像信号)
以上に述べた再生装置によって、どのような映像信号が、モニタに送り出されるかを、図２２を参照しながら説明する。【００４７】
図２２は、スイッチ制御回路５２による信号頻度の設定により、どのような擬似ノイズ信号が発生するかを示す図である。
本図の第１段目は、ランダムノイズ発生回路５０への入力となる擬似ノイズ信号を示し、第２段目は、ノイズレベル１の場合に、ランダムノイズ発生回路５０から出力される擬似ノイズ信号を示す。ここで、レベル１であると、スイッチ制御回路５２は、出力選択と無信号選択の頻度を１：３に設定するので第１段目におけるノイズのうちノイズn1,n2,n3のみが、第２段目に示すように、出力信号上に現れていることがわかる。【００４８】
第３段目はノイズレベル２である場合の出力信号の出力を示す。レベル２であると、スイッチ制御回路５２は、出力選択と無信号選択の頻度を１：２に設定するので、第１段目におけるノイズのうち、第２段目には出現していなかったノイズn11,n12,n13が、第３段目に示すように、出力信号上に現れていることがわかる。
第４段目はノイズレベル３である場合の出力信号の出力を示す。レベル３であると、出力選択と無信号選択の頻度を１：１に設定するので、第１段目におけるノイズのうち、第２段目及び第３段目には出現していなかったノイズn21,n22,n23が、第４段目に示すように、出力信号上に現れていることがわかる。【００４９】
第５段目はレベル４である場合の出力信号の出力を示す。レベル４であると、出力選択と無信号選択の頻度を１：０に設定するので、第１段目におけるノイズのうち、第２段目から第５段目までには出現していなかったノイズn31,n32,n33が、第５段目に示すように、出力信号上に現れていることがわかる。
図２３は、加算器１０により擬似ノイズ信号の加算がなされた、映像信号を示す図である。本図の第１段目は、ノイズレベル１の擬似ノイズ信号が加算された映像信号を示し、第２段目は、ノイズレベル２の擬似ノイズ信号が加算された映像信号を示す。第３段目は、ノイズレベル１の擬似ノイズ信号が加算された映像信号を示し、第４段目は、ノイズレベル４の擬似ノイズ信号が加算された映像信号を示す。尚、図２３では、簡略化のため、元々の映像に存在していた擬似ノイズの図示を省略している。【００５０】
これら、ノイズレベル１、ノイズレベル２、ノイズレベル３、ノイズレベル４の擬似ノイズ信号は、前図に示したものと同一である。本図の各段は、下の段ほど、ノイズレベルが高くなっていることを意味しているので、ノイズレベルが高くなるにつれ、より多くのノイズが、映像信号に現れていることがわかる。
以上のように本実施形態によれば、再生装置は、映像信号を高解像度映像信号に変換して、この解像度に応じた擬似ノイズを映像信号に加算するので、解像度変換後の映像信号の高精細感を増す事ができるという利点がある。【００５１】
ここで波高値が大きなノイズが変換元の映像信号に存在していれば、それに応じた数の波高値の擬似ノイズが、映像信号に合成されるので、元の画像におけるフィルムグレーンと厳密な対応はとれなくても、フィルム映像の雰囲気を、かもしだすことができる。また、フィルムグレーンの位置を反映させない分、回路構成を簡略にすることができ、低価格化に貢献することができる。
（第３実施形態）
以降、第３実施形態に係る再生装置の内部構成について説明する。図２４は、第３実施形態に係る再生装置の内部構成を示す図である。本図は、図１に示した、第１実施形態に係る再生装置の内部構成をベースにしている。この図１に比較して、どこが違うかというと、第３実施形態に係る再生装置は、第１実施形態に示した映像復調回路４、ノイズ検出回路５、ノイズレベル判定回路８、擬似ノイズ発生回路９が、映像復調回路６４、ノイズ検出回路６５、ノイズレベル判定回路６８、擬似ノイズ発生回路６９に置き換えられている点が異なる。これら以外の構成要素、つまり光ディスク１、光ピックアップ部２、ノイズ除去回路６、アップコンバータ７、加算器１０、デジタル変調回路１１、端子１２は第１実施形態に示したものと同じである。以下、これらの改良点について説明する。
＜映像復調回路６４＞
映像復調回路６４は、光ピックアップ部２の出力から誤り訂正などを行ない、元の映像信号と映像信号再生に必要な同期信号と、Iフレーム信号とを復調する。“Iフレーム信号”とは、MPEG圧縮時の圧縮がフレーム内圧縮か否かをフレーム毎に示す信号である。第１実施形態で述べたように、MPEG2符号化方式で符号化されたフレーム画像の伸長は、映像復調回路６４内でなされるので、映像復調回路６４からの映像信号からは、上述したようなI,P,Bの区別はつかない。そこで、これらの区別を示すべく、映像復調回路６４からIフレームかどうかを示すIフレーム信号を出力しているのである。【００５２】
前述したように、光ディスク１に記録されている映像信号はMPEG２方式（ITU-T勧告H.262／ISO/IEC13818-2）で圧縮されている。MPEG２方式による圧縮符号化は、フレーム毎にフレーム内圧縮（I-Picture）か、片方向予測フレーム（P-Picture）か、両方向予測フレーム（B-picture）かが決められており、特にフレーム内圧縮フレーム（I-Picture）では、圧縮効率が低い変わりに、周波数特性が他のフレームより優れていて、圧縮前の映像信号に含まれているノイズとなる微小振幅信号成分も多く残っている。この微小振幅信号成分には、フィルムグレーンによるものも多く存在すると考えられるので、かかるフレーム内圧縮フレーム内の微小振幅信号成分に基づき、擬似ノイズを発生すれば、元の画像におけるフィルムグレーンを忠実に再現することができると考えられる。【００５３】
図２５は、映像信号における各フレームと、Iフレーム信号とを示す図である。第２段目は、映像信号を示す。この映像信号のうち、“Ｉ”がフレーム内圧縮（I-Picture）フレームを示し、“Ｐ”が片方向予測フレーム（P-Picture）であり、“Ｂ”が両方向予測フレーム（B-picture）である。この様にフレーム内圧縮（I-Picture）フレームは周期的に現れる。第１段目は、Iフレーム信号を示す。このIフレーム信号は、第２段目のうち、フレーム内圧縮（I-Picture）フレームが出現している期間において、Highになり、それ以外がLowになっていることがわかる。映像復調回路６４によりかかるIフレーム信号が復調されて、同期信号と共にノイズレベル判定回路に出力される。【００５４】
以上が映像復調回路６４についての説明である。続いて、ノイズ検出回路６５の詳細について、図２５を参照しながら説明する。
＜ノイズ検出回路６５＞
図２６は、本発明の第３実施形態に於けるノイズ検出回路６５の内部構成を示す図である。本図においてバンドパスフィルタ１３、リミッタ１４は第１実施形態に示したものと同じであり、減算部４２は第２実施形態２に示したものと同じである。本図において特に新規なのは、減算部４２の前段に、フレームメモリ７１、平均化回路７２が存在する点である。以降、これらの構成要素について説明する。【００５５】
詳細その１.フレームメモリ７１
フレームメモリ７１は、フレーム画像の平均値を蓄積しておくためのメモリである。ここで、フレーム画像の平均値とは、一フレーム分の画素値の平均値からなる。かかる画素値の平均値は、これまで入力されたフレーム画像の各画素値に対し、平均演算を施すことで求められる。【００５６】
平均値回路７２は、フレーム画像が入力される度に、フレームメモリ７１に格納されている格納内容と、入力されたフレーム画像との平均値を算出して、かかる平均値を用いて、フレームメモリ７１における格納内容を更新する。フレーム画像の平均値は、一フレーム分の画素値の平均値から構成されるので、フレームメモリ７１に格納されている画素値の平均値と、入力されたフレーム画像における画素値との平均値を算出して、かかる平均値をフレームメモリ７１に書き込むことで、上述した更新はなされる。【００５７】
以上のような平均値を算出する理由は以下の通りである。ノイズとなる微小振幅信号成分は、フレーム画像間の相関性が存在しない。かかるフレーム画像に対して、平均値回路７２が、フレーム画像の平均値を算出し、結果をフレームメモリ７１に格納すれば、ノイズとなる微小振幅信号成分が抑圧されたフレーム画像が、フレームメモリ７１に得られることになる。そうすると、映像信号入力とフレームメモリ７１の格納内容との差分を減算器４２が算出して、その差分をバンドパスフィルタ１３に出力することで、フレームに非相関な信号成分が得られる。こうすることで、バンドパスフィルタ１３には、フレーム非相関信号のみが送られることになる。その結果、リミッタ１４の出力は元の映像信号に含まれるノイズとなる微小振幅信号成分のみが抽出されている事になり、この様にして得られたノイズ検出回路６５の出力はノイズ除去回路６とノイズレベル判定回路６８に入力される。【００５８】
このように、フレーム非相関信号をバンドパスフィルタ１３に供給して、ノイズレベル判定の基礎とすることで、ノイズレベルの生成が、より高精度になる。
＜ノイズレベル判定回路６８の詳細＞
図２７は、ノイズレベル判定回路６８の内部構成を示す図である。本図において、ここで“同期信号入力”とは、映像復調回路６４から出力される同期信号のことであり、“ノイズ入力”とは、ノイズ検出回路６５から出力されるノイズ検出信号、“Ｉフレーム信号入力”とは、映像復調回路６４から出力されるＩフレーム信号である。本図においてレベル化回路２０は、第１実施形態に示したものと同じであり、ブロック内特定回路４６からレベル化回路４８は本発明の第２実施形態に示したものと同じである。本図において新規なのは、このレベル化回路２０の後段に、ホールド回路７３が存在している点である。以降、ホールド回路７３について説明する。
詳細その１.ホールド回路７３
ホールド回路７３は、レベル化回路２０の出力を次にIフレーム信号がHighになる期間までホールドする。レベル化回路２０の出力を次にIフレーム信号がHighになる期間までホールドさせる事によって、フレーム内圧縮（I-Picture）フレームで求められたノイズレベルが次のフレーム内圧縮（I-Picture）フレームまで維持されることになる。図２５の第３段目は、ホールド回路７３による、ノイズレベルのホールド期間を示す。ここで、第２段目のうち、Ｉ1フレームに対して出力されたノイズレベルは、これ以降、Bフレーム、Pフレームの入力が継続している間も維持される。同様に、Ｉ2フレームに対して出力されたノイズレベルは、これ以降、Bフレーム、Pフレームの入力が継続している間も維持されていることがわかる。このようにして得られたノイズレベル出力は図２８において擬似ノイズ発生回路６９に入力される。こうすることで擬似ノイズ発生回路６９は、フレーム間圧縮されたフレームの入力が継続している間、フレーム内圧縮（I-Picture）フレームに対して出力されたレベルに基づき、擬似ノイズ信号を生成することになる。【００５９】
以上がノイズレベル判定回路６８についての説明である。続いて、擬似ノイズ発生回路６９の詳細について、図２８を参照しながら説明する。
＜擬似ノイズ発生回路６９の詳細＞
図２８は、擬似ノイズ発生回路６９の内部構成を示す図である。本図において、“ノイズレベル入力”とは、ノイズレベル判定回路６８から出力されるノイズレベル信号である。本図に示すように、擬似ノイズ発生回路６９は、スイッチ制御回路７４、レベル１−ランダムノイズ発生回路７５、レベル２−ランダムノイズ発生回路７６、レベル３−ランダムノイズ発生回路７７、レベル４−ランダムノイズ発生回路７８、スイッチ７９から構成される。以降、これらの構成要素について説明する。【００６０】
詳細その１.スイッチ制御回路７４
スイッチ制御回路７４は、ノイズレベル入力によって、スイッチ７９を切り替える。
詳細その２.レベル１−ランダムノイズ発生回路７５
レベル１−ランダムノイズ発生回路７５は、アップコンバータ７の出力解像度と等しい縦１０８０ライン横１９２０画素の周波数分布を持つランダムノイズを発生する。
詳細その３.レベル２−ランダムノイズ発生回路７６
レベル２−ランダムノイズ発生回路７６は、アップコンバータ７の出力解像度と等しい縦１０８０ライン横１９２０画素の周波数分布を持ち、レベル１−ランダムノイズ発生回路７５より高い周波数分布のランダムノイズを発生する。
詳細その４.レベル３−ランダムノイズ発生回路７７
レベル３−ランダムノイズ発生回路７７は、アップコンバータ７の出力解像度と等しい縦１０８０ライン横１９２０画素の周波数分布を持ち、レベル２−ランダムノイズ発生回路７６より高い周波数分布のランダムノイズを発生する。
詳細その５.レベル４−ランダムノイズ発生回路７８
レベル４−ランダムノイズ発生回路７８は、アップコンバータ７の出力解像度と等しい縦１０８０ライン横１９２０画素の周波数分布を持ち、レベル３−ランダムノイズ発生回路７５より高い周波数分布のランダムノイズを発生する。
詳細その６.スイッチ７９
スイッチ７９は、レベル１−ランダムノイズ発生回路７５、レベル２−ランダムノイズ発生回路７６、レベル３−ランダムノイズ発生回路７７、レベル４−ランダムノイズ発生回路７８の出力を切り替えて出力する。【００６１】
今、ノイズレベルに入力されるノイズレベルが１の時にはスイッチ７９にレベル１−ランダムノイズ発生回路７５の出力を選択させ、ノイズレベルが２の時にはスイッチ７９にレベル２−ランダムノイズ発生回路７６の出力を選択させ、ノイズレベルが３の時にはスイッチ７９にレベル３−ランダムノイズ発生回路７７の出力を選択させ、ノイズレベルが４の時にはスイッチ７９にレベル１−ランダムノイズ発生回路７８の出力を選択させる。【００６２】
この様にして発生された擬似ノイズは、ノイズ加算器１０によりアップコンバータ７の出力と加算される。
図２９は、スイッチ７９による信号頻度の設定により、どのような擬似ノイズ信号が発生するかを示す図である。
図２９の第１段目は、ノイズレベル１の場合に、レベル１−ランダムノイズ発生回路７５から出力される擬似ノイズ信号を示す。ここでノイズレベル１であると、スイッチ７９は、アップコンバータ７の出力解像度と等しい縦１０８０ライン横１９２０画素の周波数分布を持つノイズ信号を選択する。【００６３】
第２段目はノイズレベル２である場合の出力信号の出力を示す。第２段目における擬似ノイズ信号には、第１段目に示したノイズより周波数が高いノイズ(f1,f2,f3参照)が表われている。これは、ノイズレベル２であると、スイッチ７９は、レベル１−ランダムノイズ発生回路７５より高い周波数分布のノイズを選択するからである。
第３段目は、ノイズレベル２である場合の出力信号の出力を示す。第３段目における擬似ノイズ信号には、第２段目に示したノイズより周波数が高いノイズ(f1×2,f2×2,f3×2参照)が表われている。これは、ノイズレベル２であると、スイッチ７９は、レベル２−ランダムノイズ発生回路７６より高い周波数分布のノイズを選択するからである。【００６４】
第４段目は、ノイズレベル３である場合の出力信号の出力を示す。第４段目における擬似ノイズ信号には、第３段目に示したノイズより周波数が高いノイズ(f1×4,f2×4,f3×4参照)が表われている。これは、ノイズレベル３であると、スイッチ７９は、レベル３−ランダムノイズ発生回路７７より高い周波数分布のノイズを選択するからである。
(擬似ノイズ信号が合成された映像信号)
以上に述べた再生装置によって、どのような映像信号が、モニタに送り出されるかを、図３０を参照しながら説明する。【００６５】
図３０は、加算器１０により擬似ノイズ信号の加算がなされた、映像信号を示す図である。本図の第１段目は、ノイズレベル１の擬似ノイズ信号が加算された映像信号を示し、第２段目は、ノイズレベル２の擬似ノイズ信号が加算された映像信号を示す。第３段目は、ノイズレベル３の擬似ノイズ信号が加算された映像信号を示す。これら、ノイズレベル１、ノイズレベル２、ノイズレベル３の擬似ノイズ信号は、前図に示したものと同一である。本図の各段は、下の段ほど、ノイズレベルが高くなっていることを意味しているので、ノイズレベルが高くなるにつれ、より周波数が高いノイズが、映像信号に現れていることがわかる。
以上のように本実施形態によれば、波高値が大きなノイズがアップコンバート元の映像信号に存在していれば、それに応じた周波数の擬似ノイズが、映像信号に合成されるので、SD画像におけるフィルムグレーンと厳密な対応はとれなくても、フィルム映像の雰囲気を、かもしだすことができる。また、フィルムグレーンの位置を反映させない分、回路構成を簡略にすることができ、低価格な再生装置の開発に貢献することができる。
(第４実施形態)
第２実施形態及び第３実施形態においてレベル化回路２０は、各ブロックのピーク値に対して、レベル化回路４８が求めた平均値を、ノイズレベルに変換していた。これに対し本実施形態におけるレベル化回路２０は、１フレームにおける各ブロック毎のノイズ量のピーク値をノイズレベルに変換する。こうすることで、ノイズレベルへの変換がより細かい単位になり、映像信号にて出現していたノイズを、より高い精度で再現することができる。一方、各ブロックのピーク値の平均値を算出するレベル化回路４８が不要になるので、回路構成を簡略にすることができる。【００６６】
(第５実施形態)
第１実施形態においてノイズ検出回路５は、ノイズ量の測定、ノイズレベルへの変換、擬似ノイズ信号の生成及び加算といった一連の処理を、フレーム単位で実行していた。これに対し本実施形態は、これら一連の処理を特定数の画素単位で実行する。具体的には、特定数の画素に対して、ノイズ量が測定され、ノイズレベルに変換される度に、擬似ノイズ信号を生成し直すのである。こうすることで、加算器１０により、映像信号に加算される擬似ノイズのパターンは、特定数の画素毎に変化することになり、映像信号存在するノイズを、より高い精度で再現することができる。
(備考)
以上、本願の出願時点において、出願人が知り得る最良の実施形態について説明したが、以下に示す技術的トピックについては、更なる改良や変更実施を加えることができる。各実施形態に示した通り実施するか、これらの改良・変更を施すか否かは、何れも任意的であり、実施する者の主観によることは留意されたい。
(画像の解像度)
第１実施形態及び第３実施形態では、元の映像信号の縦４８０ライン横７２０画素の映像信号が、縦１０８０ライン横１９２０画素の高解像度映像信号に解像度変換されるとし、また、本発明の第２実施形態では、元の映像信号の縦４８０ライン横７２０画素の映像信号が、縦７２０ライン横１２８０画素の高解像度映像信号に解像度変換されるものとしたが、これは、解像度変換手段が映像信号をより高解像度の映像信号に変換するという条件の元で、他の画素構造の元の映像信号においても本発明の効果を発揮する事ができる。即ち、元の映像信号が５７６ライン横７２０画素の画像を７２０ライン横１２８０画素に変換する場合や、元の映像信号が５７６ライン横７２０画素の画像を１０８０ライン横１９２０画素に変換する場合や、元の映像信号が７２０ライン横１２８０画素の画像を１０８０ライン横１９２０画素に変換する場合や、または、元の映像信号が１０８０ライン横１９２０画素の映像をより大きな例えば２１６０ライン横４０９０画素等に変換する場合等でも同様の効果が発揮できる。
(ピークホールド回路１９によるホールド)
ノイズレベル判定回路８におけるピークホールド回路１９は、ノイズの波高値をホールドして、これをノイズレベルに変換したが、ピークホールド回路１９によるホールドの対象を、ノイズの周波数帯域にしてもよい。そしてこの周波数帯域を、ノイズレベルに変換してもよい。
（ノイズの測定対象）
ノイズ量測定部は、第１実施形態から第３実施形態において輝度信号の全振幅領域においてノイズを測定したが、特に、輝度信号における全振幅領域のノイズを測定せず特定輝度領域のノイズを測定する事によっても本発明の効果を達成する事ができ、また輝度信号でなく色信号をノイズ被測定信号として用いても同様に本発明の効果を発揮する事ができる。
(構成要素の省略)
図１に示した再生装置は、ノイズ検出回路５、ノイズレベル判定回路８を省略した構成にしてもよい。この場合の再生装置の内部構成は、図３１の通りとなる。本図の内部構成において、フィルムグレーンの位置、大きさは、映像信号に正確に反映されないが、単に擬似ノイズ信号を付加するだけでも、フィルムグレーンの雰囲気をかもし出すことができる。元の映像信号からノイズを除去せず、このノイズに重ねて擬似ノイズを合成してもよい。
(擬似ノイズ信号の遅延)
あるフレームにおけるノイズのピーク値を検出するという処理がなされ、このピーク値に基づき擬似ノイズ信号が生成されて、この擬似ノイズ信号が当該フレームの次のフレームに加算されることになる。フレーム内に存在するノイズのうち、どのノイズがピーク値かどうかは、1つのフレーム内の全てのラインを走査してみないと判らないから、ノイズ検出の対象となるフレームと、擬似ノイズ信号の加算対象となるフレームとには、一フレームの遅延が生じることは否めない。この遅延の解消には、バッファに蓄積されている映像データに対し復号化を行い、一ラインの映像信号を得て、その映像信号における個々の画素値をホールドする。そして、この映像信号の画素値に対するノイズレベルの測定を行い、このレベルに応じた擬似ノイズ信号を生成した後、当該擬似ノイズ信号を、ホールドされている映像信号の画素値に加算する。かかる処理にて、上述したようなフレームの遅延を解消することができる。
(フィルムグレーンの位置)
各実施形態では、映像信号に存在するフィルムグレーンの位置とは無関係にランダムノイズ信号を生成しているので、フィルムグレーンの位置については、忠実に再現されているとはいえない。そこで、一ラインの映像信号において、ノイズが存在していた画素の位置をホールドしておき、アップコンバート後の個々のラインにおいて、ホールドされている画素位置に応じた箇所に擬似ノイズを配置する処理を行えば、フィルムグレーンの再現性をより高めることができる。
(映像信号に基づく擬似ノイズ生成)
各実施形態において、擬似ノイズは、映像信号とは別系統で生成させていたが、映像信号と同一系統で生成してもよい。具体的には映像信号の一部を用いて擬似ノイズを発生してもよい。具体的には、フレーム画像中の特定領域の画素を取り込み、これに基づいて、擬似ノイズを発生させてもよい。これにより擬似ノイズは、映像の内容と関連を有するものになる。
(記録装置への発展)
第１実施形態から第３実施形態に示したような構成要素を、記録装置に設けることで、記録装置が光ディスクに、映像信号を記録する際、上述したようなアップコンバートと共に、擬似ノイズの発生を行い、この擬似ノイズが合成された映像信号を光ディスクに記録してもよい。特にSD画像を入力して、BD-REやHD-DVD等、HD画像の記録を前提にした光ディスクに記録する際、有利となる。また、このように光ディスクへの記録時に、擬似ノイズを加算しておけば、擬似ノイズの発生を前提にしていない再生装置にて、映像信号が再生される際にも、高精細感をかもしだすことができる。【００６７】
また、オーサリングの現場において用いられるアップコンバータで上述したような擬似ノイズの発生と、映像信号に対する、擬似ノイズの合成とを行い、かかる合成がなされた映像信号を、光ディスクの原盤に記録して、読出専用型光ディスクを量産してもよい。
(システムLSI化)
本発明は、アップコンバータ７と、その周辺回路(ノイズ検出回路５、ノイズ除去回路６、ノイズレベル判定回路８、擬似ノイズ発生回路９)と本質的部分とする。再生装置のうち、かかる本質的部分を抜き出して、システムLSIとして構成してもよい。【００６８】
システムLSIとは、高密度基板上にベアチップを実装し、パッケージングしたものをいう。複数個のベアチップを高密度基板上に実装し、パッケージングすることにより、あたかも1つのLSIのような外形構造を複数個のベアチップに持たせたものも、システムLSIに含まれる(このようなシステムLSIは、マルチチップモジュールと呼ばれる。)。
ここでパッケージの種別に着目するとシステムLSIには、QFP(クッド フラッド アレイ)、PGA(ピン グリッド アレイ)という種別がある。QFPは、パッケージの四側面にピンが取り付けられたシステムLSIである。PGAは、底面全体に、多くのピンが取り付けられたシステムLSIである。【００６９】
これらのピンは、他の回路とのインターフェイスとしての役割を担っている。システムLSIにおけるピンには、こうしたインターフェイスの役割が存在するので、システムLSIにおけるこれらのピンに、他の回路を接続することにより、システムLSIは、再生装置の中核としての役割を果たす。
かかるシステムLSIは、再生装置は勿論のこと、TVやゲーム、パソコン、ワンセグ携帯等、映像再生を扱う様々な機器に組込みが可能であり、本発明の用途を多いに広げることができる。【００７０】
図３２は、本発明にかかるシステムLSIを模式的に示す図である。本図に示すように、本発明にかかるシステムLSIは、上述したようなコードROMや、CPU、RAMをパッケージ内に含む。
具体的な生産手順の詳細は以下のものになる。まず各実施形態に示した構成図を基に、システムLSIとすべき部分の回路図を作成し、回路素子やIC,LSIを用いて、構成図における構成要素を具現化する。【００７１】
そうして、各構成要素を具現化してゆけば、回路素子やIC,LSI間を接続するバスやその周辺回路、外部とのインターフェイス等を規定する。更には、接続線、電源ライン、グランドライン、クロック信号線等も規定してゆく。この規定にあたって、LSIのスペックを考慮して各構成要素の動作タイミングを調整したり、各構成要素に必要なバンド幅を保証する等の調整を加えながら、回路図を完成させてゆく。【００７２】
回路図が完成すれば、実装設計を行う。実装設計とは、回路設計によって作成された回路図上の部品(回路素子やIC,LSI)を基板上のどこへ配置するか、あるいは、回路図上の接続線を、基板上にどのように配線するかを決定する基板レイアウトの作成作業である。
ここで実装設計は、自動配置と、自動配線とからなる。
CAD装置を利用する場合、この自動配置は、“重心法”と呼ばれる専用のアルゴリズムを用いて実現することができる。自動配線は、回路図上の部品のピン同士を接続するような接続線を、金属箔やビアを用いて規定する。CAD装置を利用する場合、この配線処理は、“メーズ法”“ラインサーチ法”と呼ばれる専用のアルゴリズムを用いて実現することができる。  【００７３】
こうして実装設計が行われ、基板上のレイアウトが確定すれば、実装設計結果をCAMデータに変換して、NC工作機械等の設備に出力する。NC工作機械は、このCAMデータを基に、SoC実装やSiP実装を行う。SoC(System on chip)実装とは、1チップ上に複数の回路を焼き付ける技術である。SiP(System in Package)実装とは、複数チップを樹脂等で1パッケージにする技術である。以上の過程を経て、本発明に係るシステムLSIは、各実施形態に示した再生装置の内部構成図を基に作ることができる。図３３に示すように、こうして作られたシステムLSIを、再生装置内に組込めば、上述した実施形態に示した再生装置の生産が可能になる。【００７４】
尚、上述のようにして生成される集積回路は、集積度の違いにより、IC、LSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
さらに、各再生装置の構成要素の一部又は全てを1つのチップとして構成してもよい。集積回路化は、上述したSoC実装,SiP実装に限るものではなく、専用回路又は汎用プロセスで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA（Field Programmable Gate Array）や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なシリコンフィギュラブル・プロセッサを利用することが考えられる。更には、半導体技術の進歩又は派生する技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積回路化を行っても良い。例えば、バイオ技術の適用などが可能性としてありうる。【００７５】
また各実施形態の内部構成のうち、一般的な部分については、既存の回路パターンを定義したIntellectual Propertyを組み合わせて設計するのが望ましい。特徴的な部分については、HDLを用いた抽象度が高い動作レベルを記述やレジスタトランスファレベルでの記述を用いてトップダウン設計を行うのが望ましい。  
またFPGAでは、多数のロジックエレメントが格子状に配置されており、LUT(Look Up Table)に記載されている入出力の組合せに基づき、縦・横の配線をつなぐことにより、各実施形態に示したハードウェア構成を実現することができる。LUTは、SRAMに記憶されており、かかるSRAMの内容は、電源断により消滅するので、かかるFPGAの利用時には、コンフィグ情報の定義により、各実施形態に示したハードウェア構成を実現するLUTを、SRAMに書き込むませる必要がある。更に、デコーダを内蔵した映像復調回路は、積和演算機能を内蔵したDSPで実現するのが望ましい。
(アーキテクチャ)
本発明にかかるシステムLSIは、再生装置への組込みを想定しているので、システムLSIは、Uniphierアーキテクチャに準拠させるのが望ましい。【００７６】
Uniphierアーキテクチャに準拠したシステムLSIは、以下の回路ブロックから構成される。
・データ並列プロセッサDPP
これは、複数の要素プロセッサが同一動作するSIMD型プロセッサであり、各要素プロセッサに内蔵されている演算器を、1つの命令で同時動作させることで、ピクチャを構成する複数画素に対するデコード処理の並列化を図る。【００７７】
・命令並列プロセッサIPP
これは、命令RAM、命令キャッシュ、データRAM、データキャッシュからなる「Local Memory Contoroller」、命令フェッチ部、デコーダ、実行ユニット、レジスタファイルからなる「Processing Unit部」、複数アプリケーションの並列実行をProcessing Unit部に行わせる「Virtual Multi Processor Unit部」で構成される。【００７８】
・CPUブロック
これは、ARMコア、外部バスインターフェイス(Bus Control Unit:BCU)、DMAコントローラ、タイマー、ベクタ割込コントローラといった周辺回路、UART、GPIO(General Purpose Input Output)、同期シリアルインターフェイスなどの周辺インターフェイスで構成される。先に述べたコントローラは、このCPUブロックとしてシステムLSIに実装される。【００７９】
・ストリームI/Oブロック
これは、USBインターフェイスやATA Packetインターフェイスを介して、外部バス上に接続されたドライブ装置、ハードディスクドライブ装置、SDメモリカードドライブ装置とのデータ入出力を行う。
・AVI/Oブロック
これは、オーディオ入出力、ビデオ入出力、OSDコントローラで構成され、テレビ、AVアンプとのデータ入出力を行う。【００８０】
・メモリ制御ブロック
これは、外部バスを介して接続されたSD-RAMの読み書きを実現するブロックであり、各ブロック間の内部接続を制御する内部バス接続部、システムLSI外部に接続されたSD-RAMとのデータ転送を行うアクセス制御部、各ブロックからのSD-RAMのアクセス要求を調整するアクセススケジュール部からなる。【００８１】
かかるアーキテクチャに準拠したシステムLSIの製造にあたっては、IPPやDPP等の回路ブロック毎にレイアウト設計を行い、各回路ブロックの性能を先に最適化した上で、各ブロックを組み上げ、１チップレイアウトを完成させるというボトムアップ式のレイアウト手法を採用するのが望ましい。
(ユーザ操作との関連)
擬似ノイズ信号の付加を、ユーザからのセットアップ操作に基づき実行してもよい。このセットアップ操作とは、それぞれ質感優先モード、質感非優先モードの設定を受け付けるものである。【００８２】
“質感優先モード”とは、擬似ノイズ発生回路９に擬似ノイズ信号を発生させ、擬似ノイズ信号を映像信号に加算させて、フィルムグレイを再現するモードであり、かかるモードの実行時において、レベル化回路２０に出力されるされるべき映像信号には、擬似ノイズが出現する。
“質感非優先モード”とは、擬似ノイズ発生回路９に擬似ノイズ信号を発生させず、フィルムグレイを再現しないモードである。かかるモードの実行時において、アップコンバータ７は、ノイズ除去回路６によりノイズが除去された映像信号をアップコンバートの対象とする。【００８３】
図３４は、上述したようなセットアップメニューの一例を示す図である。本図におけるボタンは、“質感優先モード”、“質感非優先モード”の設定を受け付けるものであり、それぞれがノーマル状態、フォーカス状態、アクティブ状態といった状態をもつ。かかるメニューは、OSD(On Screen Display)グラフィクスやBML(Broadcast Markup Languege)を用いて記述される。【００８４】
ユーザは、リモコンにおける左右キーを押下することにより、フォーカス状態になるべきボタンを切り換えることができ、Enterキーの押下に応じて、現在フォーカス状態にあるボタンに対応するモードを、再生装置のカレントモードとする。このGUIの最大の特徴は、再生装置を質感優先モードに設定する際のデメリットをユーザに理解させている点である。図中の警告「質感優先モードでは、映像の種類によっては、表示ゴミが多くなる場合があります」は、質感優先モードになる場合のデメリットを、表している。質感優先モードに設定する際のデメリットをユーザに理解させた上でデフォルトの設定として、質感優先モードをフォーカス状態にしておく。これにより、映像内容によっては、ノイズの量がかえって多くなる旨をユーザに理解させるので、たとえ質感優先モードにおいて、表示ノイズの量が過剰になったとしても、商品苦情に発展することはない。【００８５】
図３５は、図３４のメニューを表示させるために、第１実施形態に示した再生装置に付加される構成要素(GUI表示部５１、制御部５２、スイッチ５３)を示す図である。
GUI発生部５１は、図３４のメニューを生成する。
制御部５２は、ユーザがリモコン操作により、図３４のメニューの呼び出しを行えば、端子Ｃにスイッチ５３を切り替える。これによりGUI発生部５１により生成された図３４のメニューがテレビに出力されることになる。次に、リモコン操作で、質感優先モードに設定されれば、制御部５２は、端子Ａにスイッチ５３を切り替える。これにより加算部１０により擬似ノイズが合成された映像信号が出力される。同様に、リモコン操作で、質感非優先モードに設定されれば制御部５２は、端子Ｂにスイッチ５３を切り替える。これにより、アップコンバータ７によるアップコンバート後の映像信号が出力される。同様のGUI表示部５１、制御部５２、スイッチ５３を、第２実施形態に係る再生装置(図１４)、第３実施形態に係る再生装置(図２４)に付加することで、これらの実施形態においても、質感優先モード、質感非優先モードの切り替えを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明に係る再生装置は、上記実施形態に内部構成が開示されており、この内部構成に基づき量産することが明らかなので、資質において工業上利用することができる。このことから本発明に係る再生装置は、DVD±Rプレーヤ、DVD±Rレコーダ、ハードディスクレコーダ、放送受像機あるいは半導体メモリを用いたビデオレコーダなどの製品分野の開発に適用する事ができる。
【図１】
2007063912.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
2007063912.tif 000031
【図３０】
2007063912.tif 000032
【図３１】
2007063912.tif 000033
【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年5月13日(2008.5.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生装置であって、
映像信号におけるフレーム画像に対し、解像度変換を施す変換手段と、
変換後の解像度に応じた擬似ノイズを含む擬似ノイズ信号を発生する発生手段と、
解像度変換が施された映像信号に、発生手段が発生した擬似ノイズ信号を合成する合成手段と
を備えることを特徴とする再生装置。
【請求項２】
前記擬似ノイズ信号における擬似ノイズは、
変換前の映像信号に含まれていたノイズの特性を、擬似化した特性をもつ
ことを特徴とする請求項１記載の再生装置。
【請求項３】
前記再生装置は、
変換前の映像信号におけるノイズレベルを判定する判定手段を備え、
擬似ノイズ信号における擬似ノイズは、
前記判定手段の判定結果たるノイズレベルに対応した波高値をもつことで、元のノイズの特性を擬似化している、請求項２記載の再生装置。
【請求項４】
前記発生手段は、
変換が施されたフレーム画像の解像度と、同一の解像度でノイズが分布するランダムノイズ信号を生成して、ランダムノイズ信号における個々のノイズの波高値に、ノイズレベルに応じた係数を乗じることで擬似ノイズ信号を得る
ことを特徴とする請求項３記載の再生装置。
【請求項５】
前記ノイズとは、映像信号に含まれる特定周波数領域内の微小振幅成分であり、
前記判定手段は、
フレーム画像毎の微小振幅成分の波高値をホールドして、複数段階のノイズレベルのうち、ホールドされている波高値に該当するものを、判定結果として出力する
ことを特徴とする請求項３記載の再生装置。
【請求項６】
前記再生装置は、
変換前の映像信号におけるノイズレベルを判定する判定手段を備え、
前記擬似ノイズ信号における擬似ノイズは、
前記判定手段の判定結果たるノイズレベルに対応した頻度で、映像信号中に出現することにより、元のノイズの特性を擬似化している、請求項２記載の再生装置。  
【請求項７】
前記発生手段は、
変換が施されたフレーム画像の解像度と、同一の解像度でノイズが分布するランダムノイズ信号を生成する生成部と、
前記ランダムノイズ信号における個々のノイズの中から、擬似ノイズ信号における擬似ノイズとすべきものを選択する選択部とを備え、
ランダムノイズ信号における個々のノイズのうち、擬似ノイズ信号における擬似ノイズとして選択するものと、選択しないものの比率を、判定手段の判定結果たるノイズレベルに応じて変化させることで、擬似ノイズ信号を発生する、請求項６記載の再生装置。
【請求項８】
前記ノイズとは、映像信号に含まれる特定周波数領域内の微小振幅成分であり、
ノイズは、フレーム画像間の差分を構成する1つ以上の画素ブロック内に存在しており、
前記判定手段は、画素ブロック毎の波高値の、フレーム画像１つ当たりの平均値を算出して、
複数段階のノイズレベルのうち、算出された波高値の平均値に該当するものを、判定結果として出力することを特徴とする請求項６記載の再生装置。
【請求項９】
前記再生装置は、
変換前の映像信号におけるノイズレベルを判定する判定手段を備え、
擬似ノイズ信号における擬似ノイズは、
前記判定手段の判定結果たるノイズレベルに対応した周波数をもつことで、元のノイズの特性を擬似化している、請求項２記載の再生装置。  
【請求項１０】
前記発生手段は、
変換が施されたフレーム画像の解像度と、同一の解像度でノイズが分布するランダムノイズ信号を生成して、ランダムノイズ信号における個々のノイズの周波数を、判定手段の判定結果たるノイズレベルに応じた周波数とすることで擬似ノイズ信号を得る
ことを特徴とする請求項９記載の再生装置。
【請求項１１】
前記映像信号は、フレーム毎に、フレーム内圧縮かフレーム間圧縮を切り替えて利用することで圧縮された信号を復号された映像信号であって、
前記判定手段は、フレーム間圧縮されているフレームが継続している間、フレーム内圧縮されていたフレームで決定したノイズレベルのホールドを行う、請求項９記載の再生装置。
【請求項１２】
前記再生装置は、変換元の映像信号に含まれていたノイズを除去する除去手段を備え、
前記合成手段は、ノイズが除去された映像信号に対して、擬似ノイズを合成する
ことを特徴とする請求項１記載の再生装置。
【請求項１３】
前記再生装置は、フィルムの質感を再現する第１モード、フィルムの質感を再現しない第２モードの何れかの選択をユーザから受け付けて、自装置の動作モードとして設定するものであり
合成手段による擬似ノイズの合成は、自装置が第１モードに設定された場合になされる
ことを特徴とする請求項１記載の再生装置。
【請求項１４】
映像信号におけるフレーム画像に対し、解像度変換を施す場合に、フィルムの質感を再現する第１モード、フィルムの質感を再現しない第２モードの何れかの選択をユーザから受け付けて、自装置の動作モードとして設定する再生装置であり、
自装置が第１モードに設定された場合には、解像度が施された映像信号に、変換後の解像度に応じて発生させた擬似ノイズを含む擬似ノイズ信号を合成する
ことを特徴とする再生装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、解像度変換技術の技術分野に属する発明である。
【背景技術】
【０００２】
解像度変換技術とは、記録媒体や放送波から供給される映像信号に対して、変換処理を施し、より高解像度の映像信号を得て、テレビに出力する技術であり、近年のハイビジョンテレビの普及に伴って、その重要度が、一層増している。
例えば、元の映像が横７２０画素縦４８０ラインのSD画像であるなら、これに対して解像度変換を施すことで、横１９２０画素縦１０８０ラインのHD画像を得ることができる。このように、元の映像信号を、より高い解像度の映像信号に変換する技術を、“アップコンバート”という。その逆を、“ダウンコンバート”という。解像度変換技術の先行技術には、以下の特許文献に記載されているものが知られている。
【０００３】
特許文献１に記載されている先行技術は、標準テレビ信号に準じた縦４８０ライン（走査線数５２５本）の映像信号を対象にして、解像度変換を実行するというものである。
更に、統計的手法を用いて解像感を増す解像度変換の手法（非特許文献１参照）や、複数フレームの映像信号より解像度変換する手法（非特許文献２参照）等も多く提案されている。
【特許文献１】特開平２−１８９０８６号公報（第１図）
【非特許文献１】統計的手法を用いた画像の高解像度化に関する研究（長野県情報技術試験場研究報告Ｎｏ.１８）
【非特許文献２】マルチフレームを用いた画像の高解像度化（長野県情報技術試験場研究報告Ｎｏ.１９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、大画面のハイビジョンテレビが普及している今日において、上述したような解像度変換の技術分野では、フィルムグレーンの再現が重要視されている。“フィルムグレーン”とは、フィルムを現像することで映像内に現れる銀塩粒子の像である。一般にフィルムの現像は、銀塩をフィルムに塗布して、感光することでなされる。そうすると現像後の映像には、この塗布の斑(まだら)や、銀塩の粒子の像が出現することになる。映画館での視聴を再現するため、DVDの収録にあたっては、かかるフィルムグレーンが映像内に現れるように、映像が記録される。
【０００５】
上述したアップコンバートにあたって、フィルムグレーンがどのように表現されるかを検討すると、HD画像は、上述したような高解像度で映像が表現されるので、フィルムグレーンは、この解像度の１画素とか、２画素とか、少ない画素数で表現されるべきである。このように少ない画素数で、フィルムグレーンが出現すれば、高解像度で映像が表現されているとの実感が湧くからである。しかし上述したアップコンバートで、フィルムグレーンを表現しようとすると、SD画像において、１画素、２画素で表現されているフィルムグレーンが、アップコンバート後のHD画像では、縦２画素×横３画素等、複数画素の集まりとして表現されることになる。このようにフィルムグレーンが複数画素で表現されれば、ユーザは、大きなフィルムグレーンがHD画像上に出現しているように感じ、映像が高解像度になったとの実感が湧かない。このようにアップコンバートにより、フィルムグレーンが多くの画素で表現されれば、映像全体に対するフィルムグレーンの比率がアップコンバート前とで変化せず、アップコンバートにより高解像度になったとの実感が湧かないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、アップコンバートにより画像が高解像度になったとの実感を、ユーザに抱かせることができる再生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明にかかる再生装置は、映像信号におけるフレーム画像に対し、解像度変換を施す変換手段と、変換後の解像度に応じた擬似ノイズを含む擬似ノイズ信号を発生する発生手段と、解像度変換が施された映像信号に、発生手段が発生した擬似ノイズ信号を合成する合成手段とを備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
上述した本発明にかかる再生装置において、合成手段は、解像度変換が施された映像信号に対して、変換後の解像度に応じた擬似ノイズ信号を合成するので、アップコンバート後のHD画像には、縦１０８０ライン×横１９２０画素という解像度において、１画素、２画素という単位で、フィルムグレーンが出現するように見える。縦１０８０ライン×横１９２０画素という画像全体の解像度に対し、１画素、２画素という単位で、フィルムグレーンが出現すれば、画像全体に対するフィルムグレーンの大きさの比率が小さくなり、ユーザは、再生装置におけるアップコンバート機能にて、高解像度の映像が再生されているとの実感を抱くことができる。
【０００９】
また変換後の画像には、変換後の解像度に応じた解像度分布で、ノイズが出現するので、ノイズ出現の仕方が、不自然になることはない。加えて、出現するノイズの量が、過剰になることもない。
また、任意的であるが、上述した再生装置の技術的事項(技術的事項１とする)に、以下の技術的事項を加え、再生装置を具体的な構成にすることにより、更なる効果をもたらすことができる。
【００１０】
｛技術的事項２｝
前記擬似ノイズ信号における擬似ノイズは、
変換前の映像信号に含まれていたノイズの特性を、擬似化した特性をもつ。
本発明にかかる再生装置の特定に、上述したような技術的事項が追加されることにより、変換後の画像におけるノイズは、変換元の画像に含まれていたノイズの特性を擬似化した特性をもつことになるので、フィルムの質感等を好適に表現することができる。
【００１１】
｛技術的事項３｝  前記再生装置は、
変換前の映像信号におけるノイズレベルを判定する判定手段を備え、
擬似ノイズ信号における擬似ノイズは、
前記判定手段の判定結果たるノイズレベルに対応した波高値をもつことで、元のノイズの特性を擬似化している。
【００１２】
本発明にかかる再生装置の特定に、上述したような技術的事項が追加されることにより、擬似ノイズの波高値は、元の映像信号におけるフィルムグレーンの明るさ、暗さを反映したものになるので、SD画像におけるフィルムグレーンと厳密な対応はとれなくても、フィルム映像の雰囲気を、かもしだすことができる。また、フィルムグレーンの位置を反映させない分、回路構成を簡略にすることができ、低価格な再生装置の開発に貢献することができる。
【００１３】
｛技術的事項４｝  前記発生手段は、
変換が施されたフレーム画像の解像度と、同一の解像度でノイズが分布するランダムノイズ信号を生成して、ランダムノイズ信号における個々のノイズの波高値に、ノイズレベルに応じた係数を乗じることで擬似ノイズ信号を得る。
本発明にかかる再生装置の特定に、上述したような技術的事項が追加されることにより、乗算器、加算器等、具体的な回路素子を用いた実装が可能になるので、本発明にかかる再生装置を、スムーズに開発することができる。
【００１４】
｛技術的事項５｝  前記ノイズとは、映像信号に含まれる特定周波数領域内の微小振幅成分であり、
前記判定手段は、
フレーム画像毎の微小振幅成分の波高値をホールドして、複数段階のノイズレベルのうち、ホールドされている波高値に該当するものを、判定結果として出力する。  本発明にかかる再生装置の特定に、上述したような技術的事項が追加されることにより、フレーム毎に、ノイズレベルをホールドするので、フレーム画像の時間精度で、擬似ノイズを変化させることができる。これにより、擬似ノイズのリアルさが増す。
【００１５】
｛技術的事項６｝  前記再生装置は、
変換前の映像信号におけるノイズレベルを判定する判定手段を備え、
前記擬似ノイズ信号における擬似ノイズは、
前記判定手段の判定結果たるノイズレベルに対応した頻度で、映像信号中に出現することにより、元のノイズの特性を擬似化している。
【００１６】
本発明にかかる再生装置の特定に、上述したような技術的事項が追加されることにより、波高値が大きなノイズがアップコンバート元の映像信号に存在していれば、それに応じた数の波高値の擬似ノイズが、映像信号に合成されるので、SD画像におけるフィルムグレーンと厳密な対応はとれなくても、フィルム映像の雰囲気を、かもしだすことができる。また、フィルムグレーンの位置を反映させない分、回路構成を簡略にすることができ、低価格な再生装置の開発に貢献することができる。
【００１７】
｛技術的事項７｝  前記発生手段は、
変換が施されたフレーム画像の解像度と、同一の解像度でノイズが分布するランダムノイズ信号を生成する生成部と、
前記ランダムノイズ信号における個々のノイズの中から、擬似ノイズ信号における擬似ノイズとすべきものを選択する選択部とを備え、
ランダムノイズ信号における個々のノイズのうち、擬似ノイズ信号における擬似ノイズとして選択するものと、選択しないものの比率を、判定手段の判定結果たるノイズレベルに応じて変化させることで、擬似ノイズ信号を発生する。
【００１８】
本発明にかかる再生装置の特定に、上述したような技術的事項が追加されることにより、信号ゼネレータやセレクタ等、具体的な回路素子を用いた実装が可能になるので、本発明にかかる再生装置を、スムーズに開発することができる。
｛技術的事項８｝  前記ノイズとは、映像信号に含まれる特定周波数領域内の微小振幅成分であり、
ノイズは、フレーム画像間の差分を構成する1つ以上の画素ブロック内に存在しており、
前記判定手段は、画素ブロック毎の波高値の、フレーム画像１つ当たりの平均値を算出して、
複数段階のノイズレベルのうち、算出された波高値の平均値に該当するものを、判定結果として出力する。
【００１９】
本発明にかかる再生装置の特定に、上述したような技術的事項が追加されることにより、ブロック毎のピーク値の平均値に基づいて、擬似ノイズを発生させることができるので、フレーム画像間の差分信号に応じて擬似ノイズを変化させるとしても、その変化のために必要となるビットレートが過剰に増大することはない。よって、実際の再生装置を、低価格の製品として開発することができる。
【００２０】
｛技術的事項９｝  前記再生装置は、
変換前の映像信号におけるノイズレベルを判定する判定手段を備え、
擬似ノイズ信号における擬似ノイズは、
前記判定手段の判定結果たるノイズレベルに対応した周波数をもつことで、元のノイズの特性を擬似化している。  
【００２１】
本発明にかかる再生装置の特定に、上述したような技術的事項が追加されることにより、波高値が大きなノイズがアップコンバート元の映像信号に存在していれば、それに応じた周波数の擬似ノイズが、映像信号に合成されるので、SD画像におけるフィルムグレーンと厳密な対応はとれなくても、フィルム映像の雰囲気を、かもしだすことができる。また、フィルムグレーンの位置を反映させない分、回路構成を簡略にすることができ、低価格な再生装置の開発に貢献することができる。
【００２２】
｛技術的事項１０｝  前記発生手段は、
変換が施されたフレーム画像の解像度と、同一の解像度でノイズが分布するランダムノイズ信号を生成して、ランダムノイズ信号における個々のノイズの周波数を、判定手段の判定結果たるノイズレベルに応じた周波数とすることで擬似ノイズ信号を得る。
上述したような技術的事項が、上述したような技術的事項が追加されることにより、信号ゼネレータやセレクタ等、具体的な回路素子を用いた実装が可能になるので、本発明にかかる再生装置を、スムーズに開発することができる。
【００２３】
｛技術的事項１１｝  前記映像信号は、フレーム毎に、フレーム内圧縮かフレーム間圧縮を切り替えて利用することで圧縮された信号を復号された映像信号であって、
前記判定手段は、フレーム間圧縮されているフレームが継続している間、フレーム内圧縮されていたフレームで決定したノイズレベルのホールドを行う。
フレーム内圧縮フレーム（I-Picture）では、圧縮効率が低い変わりに、周波数特性が他のフレームより優れていて、圧縮前の映像信号に含まれているノイズとなる微小振幅信号成分も多く残っている。この微小振幅信号成分には、フィルムグレーンによるものも多く存在すると考えられるので、かかるフレーム内圧縮フレーム内の微小振幅信号成分に基づき、擬似ノイズを発生すれば、元の画像におけるフィルムグレーンを忠実に再現することができる。
【００２４】
｛技術的事項１２｝  前記再生装置は、変換元の映像信号に含まれていたノイズを除去する除去手段を備え、
前記合成手段は、ノイズが除去された映像信号に対して、擬似ノイズを合成する
擬似ノイズの元の合成は、元の映像におけるノイズを取り除いた上で行われるので、ノイズの量が過剰にならず、再生映像をきれいたもちつつ、非圧縮デジタル音声を再現することができる。
【００２５】
｛技術的事項１３｝  前記再生装置は、フィルムの質感を再現する第１モード、フィルムの質感を再現しない第２モードの何れかの選択をユーザから受け付けて、自装置の動作モードとして設定するものであり
合成手段による擬似ノイズの合成は、自装置が第１モードに設定された場合になされる。フィルムの質感を再現するかどうかの選択をユーザから仰いでから、擬似ノイズの合成を行うので、たとえ表示ノイズの量が過剰になったとしても、商品苦情に発展することはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（第１実施形態）
以下、本発明にかかる再生装置の実施形態について説明する。本発明に係る再生装置は、図１における内部構成図に基づき、工業的に生産することができる。
図１は、第１実施形態に於ける再生装置の内部構成を示す図である。本図において、再生装置は、光ディスク１、光ピックアップ部２、モーター３、映像復調回路４、ノイズ検出回路５、ノイズ除去回路６、アップコンバータ７、ノイズレベル判定回路８、擬似ノイズ発生回路９、加算器１０、デジタル変調回路１１、端子１２から構成される。図２は、第１実施形態に係る再生装置の構成要素から出力される映像信号が、どのように変化するかを示すタイミングチャートである。以降、再生装置の構成要素の説明については、このタイミングチャートを併用するものとする。
【００２７】
１.光ディスク１
光ディスク１には、映像信号が記録されている。光ディスク１に記録されている映像信号はMPEG２方式（ITU-T勧告H.262／ISO/IEC13818-2）で圧縮されている。
２.光ピックアップ部２
光ピックアップ部２は、光ディスク１に記録された信号を電気的信号に変換する。光ピックアップ部２の出力は映像復調回路４で復調され、映像信号と再生に必要な同期信号として出力される。
【００２８】
３.モーター３
モーター３は、光ディスク１を再生に適した速度で回転させる。
４.映像復調回路４
映像復調回路４は、光ピックアップ部２の出力から誤り訂正などを行ない、元の映像信号と映像信号再生に必要な同期信号を復調する。この復調により得た映像信号をノイズ除去回路６とノイズ検出回路５とに入力する。後述するが、本再生装置は、HDMI伝送路を通じて非圧縮のフレーム画像をテレビに送信するものなので、MPEG2符号化方式で符号化されたフレーム画像に対する復号処理を行い、フレーム画像を構成する映像信号を得て出力する。このことから、MPEG2符号化方式で符号化されたフレーム画像に対する復号に必要なデマルチプレクサやビデオデコーダは、映像復調回路４内に実装されているものとする。
【００２９】
５.ノイズ検出回路５
ノイズ検出回路５は、元の映像信号に含まれているノイズの検出を行う。ここで映像信号におけるノイズとは、映像信号における特定成分内の微小振幅信号のことである。映像信号の成分には、揮度成分領域、色差成分領域があり、これらの領域に存在する微小振幅の成分が、ノイズになる。かかるノイズは、フィルムグレーンにあたるもの、撮影系又は記録系で自然混入したものの双方が存在する。これらは、何れも、映像信号が再生された際、表示ゴミのように見えるからである。ノイズ検出回路５は、これら領域内の微小振幅信号の振幅の測定を行い、かかる振幅をノイズ量として出力する。
【００３０】
６.ノイズ除去回路６
ノイズ除去回路６は、映像復調回路４から入力された元の映像信号から、ノイズ検出回路５の出力を減算する事によりノイズとなる微小振幅信号成分を除去する。除去後の信号は、アップコンバータ７に入力される。図２の第１段目、第２段目は、ノイズ除去回路６による除去前の映像信号と、除去後の映像信号とを対比して示す。これらの図において、横軸は時間軸であり、破線のグリッドは、映像信号において1つの画素が表される期間を示す。縦軸は、各画素の揮度レベルを示す。以降、特に断らない限り、映像信号を始め、各種信号の表記は、この第１段目、第２段目のものを採用する。また、映像信号の具体例としては、本明細書を通じて、この第１段目のものを採用する。本図では、フレーム画像の一ラインであって、その揮度成分が、明レベルから暗レベルに変化する部分を特に描いている。そのため、第１段目、第２段目における映像信号は、揮度レベルが“明”になっている期間k1と、“暗”になっている期間k2と、この変化時点とを含む。第１段目において、これらの期間上に存在する微小振幅の波形i1,i2,i3,i4が、ノイズである。ノイズ除去回路６を経由することで、第２段目に示すように、このノイズが除去されることになる。
【００３１】
７.アップコンバータ７
アップコンバータ７は、ノイズ除去回路６の出力をより解像度の高い映像信号に変換する。具体的にいうと、縦１０８０ライン横１９２０画素の解像度を持つよう、変換を行う。図２の第２段目は、アップコンバート前の映像信号を示し、第３段目は、アップコンバート後の映像信号を示す。第３段目を第２段目と対比すると、第３段目では、グリッドの間隔が密になっている。これはアップコンバータ７によるアップコンバートにより、画像が多くの画素数で表現されていることを示す。
【００３２】
８.ノイズレベル判定回路８
ノイズレベル判定回路８は、ノイズ検出回路５の出力を入力し、そのノイズの大小に応じてノイズレベルを４段階の信号で出力する。
９.擬似ノイズ発生回路９
擬似ノイズ発生回路９は、ノイズレベル入力に応じて、アップコンバータ７の出力と同等の解像度を持つ擬似ノイズを発生する。ここで、“ノイズレベル入力”とは、ノイズレベル判定回路８から出力されるレベル信号のことをいい、元の映像信号に含まれるノイズレベルを表す。擬似ノイズ発生回路９では、元の映像信号に含まれるノイズレベルにより、発生する擬似ノイズの波高値が変わる構成になっている。
【００３３】
アップコンバータ７の出力は縦１０８０ライン横１９２０画素の解像度を持ち、擬似ノイズ発生回路９の出力も同じ分布解像度を持つ。 図２の第３段目、第４段目は、ノイズ発生の対象となる映像信号と、擬似ノイズ発生回路９により発生される擬似ノイズ信号とを対比して示している。第４段目の擬似ノイズ信号は、第３段目と同じグリッド上で表現されている。これは、ノイズ信号が、アップコンバート後の映像信号と同じ分布解像度をもっていることを表している。
【００３４】
１０.ノイズ加算器１０
ノイズ加算器１０は、アップコンバータ７の出力と擬似ノイズ発生回路９の出力とを加算する。図２の第３段目は、加算前の映像信号を示し、第４段目は、加算され得る擬似ノイズ信号を示す。第５段目は、擬似ノイズ信号が加算された映像信号を示す。従ってノイズ加算器１０の出力には、図２の第５段目に示される様に、元の映像信号をアップコンバートした周波数成分より高い周波数成分を持つノイズ(微小振幅信号成分)が含まれる。擬似ノイズ発生回路９では、元の映像信号に含まれるノイズレベルにより、発生する擬似ノイズの波高値が変わる構成になっているので、元映像に含まれるノイズとなる微小振幅信号成分の大小により加算される擬似ノイズの量が変わる。
【００３５】
１１.ディジタル変調回路１１
ディジタル変調回路１１は、ノイズ加算器１０の出力を変調し、伝送に適した形式に変換する。この様にして得られたノイズ加算器１０の出力は、ディジタル変調回路１１ではHDMI形式のディジタル映像信号変調がかけられ、端子１２より、図示されないモニタに映像信号が出力され出画される。
【００３６】
１２.端子１２
端子１２は、HDMI規格（HDMI:High Definition Multimedia Interface）に準拠した端子であり、その中にはディジタル変調された映像信号伝送路と共に、VESA/E-DDC及びEIA/CEA861-B両規格で規定される相互通信用のシリアル伝送路が含まれている。
【００３７】
＜ノイズ検出回路５の詳細＞
図３を参照しながら、ノイズ検出回路５の内部構成についての説明する。図３は、第１実施形態に於けるノイズ検出回路５の内部構成を示す図である。本図に示すように、ノイズ検出回路５は、バンドパスフィルタ１３、リミッタ１４から構成される。図４は、ノイズ検出回路５に対する入力信号と、各構成要素からの出力信号とを対比して示すタイミングチャートである。以降のノイズ検出回路５の説明には、このタイミングチャートを併用するものとする。他に併用する図面としては、図５、図６の特性図がある。
【００３８】
詳細その１.バンドパスフィルタ１３
バンドパスフィルタ１３には、映像復調回路４で復調された変換元の映像信号が入力される。図５は、第１実施形態に於ける再生装置のバンドパスフィルタの特性を示す図である。横軸は周波数軸であり、縦軸は各周波数におけるゲインを示す。バンドパスフィルタ１３は入力された映像信号の中域のみを通過させる特性をもつ。これは主に元の映像信号成分中のノイズが中域に分布しているので、その成分のみ通過させるようにしているものである。バンドパスフィルタ１３を通過した映像信号はリミッタ１４に入力される。
【００３９】
図４の第１段目、第２段目は、バンドパスフィルタ１３への入力となる映像信号と、かかる入力時におけるバンドパスフィルタ１３の出力とを対比して示す。第１段目において、期間k1、期間k2上に存在する凸部i1,i2,i3,i4,i5・・・は、ノイズである。バンドパスフィルタ１３を経由することで、これらのノイズと、期間k1から期間k2への変化部分k3とが、バンドパスフィルタ１３の出力信号に出現していることがわかる。
【００４０】
詳細その２.リミッタ１４
リミッタ１４は、映像信号における微小振幅信号成分のみ通過させ、それ以外の成分は不通過とさせる。これは、ノイズは主に微小振幅だからである。図６は、第１実施形態に於ける再生装置のリミッタの特性を示す図である。横軸はバンドパスフィルタ１３の出力であり、ビット値にて表現される。縦軸は、バンドパスフィルタ１３の各出力に対するリミッタ１４の出力を示す。従ってバンドパスフィルタ出力では±１２７の値を取りえ、リミッタはこのうち±５以下の信号成分のみを通過させる。
【００４１】
即ち、リミッタ１４の出力は元の映像信号に含まれるノイズとなる微小振幅信号成分のみが抽出されている事になり、この様にして得られたノイズ検出回路５の出力はノイズ除去回路６とノイズレベル判定回路８に入力される。図４の第２段目、第３段目は、リミッタ１４に対する入力信号と、出力信号とを対比して示す。ここで第２段目の微小振幅成分、即ち図６の破線で示されるリミット値以下の信号成分が、第３段目に示すように、ノイズ検出回路５から出力される。
【００４２】
以上で、ノイズ検出回路５の詳細について、説明を終える
＜アップコンバータ７の詳細＞
以降、図７を参照しながらアップコンバータ７の詳細について説明する。図７は、第１実施形態に於ける再生装置のアップコンバータ７の内部構成を示す図である。本図に示すように、アップコンバータ７は、8ラインメモリ１５、垂直ポリフェーズフィルタ１６、水平ポリフェーズフィルタ１７、ディレイメモリ１８から構成される。
【００４３】
詳細その１.8ラインメモリ１５
８ラインメモリ１５は、ラインメモリを８本内蔵している。これらのラインメモリは直列に接続され、各ラインメモリは、ノイズ除去回路６から入力される映像信号の１水平ラインに該当する。また各ラインメモリの出力は、垂直ポリフェーズフィルタ１６に入力される。
【００４４】
詳細その２.垂直ポリフェーズフィルタ１６
垂直ポリフェーズフィルタ１６は、映像信号の１水平ライン遅延映像信号、２水平ライン遅延映像信号、３水平ライン遅延映像信号、４水平ライン遅延映像信号、５水平ライン遅延映像信号、６水平ライン遅延映像信号、７水平ライン遅延映像信号、８水平ライン遅延映像信号という８つの映像信号を入力して、これらの８つ映像信号に対して垂直補間を施し、元の映像信号の垂直４８０ラインを１０８０ラインに解像度変換し、水平ポリフェーズフィルタ１７に出力する。図８（ａ）は、垂直ポリフェーズフィルタ１６による変換前後のフレーム画像を示す図である。図に示すように、元の映像信号の縦４８０ライン横７２０画素の映像信号が、縦１０８０ライン横７２０画素の高解像度映像信号に解像度変換される。ここで1つのラインを、前後８本のラインに基づき生成するのは、ライン間の相関性を利用して、元の映像にないラインを生成するためである。
【００４５】
詳細その３.水平ポリフェーズフィルタ１７
水平ポリフェーズフィルタ１７は内部に８タップポリフェーズフィルタを持ち、水平補間を行い、元の映像信号の水平７２０画素を１９２０画素に解像度変換し、ディレイメモリ１８に出力する。図８（ｂ）は、水平ポリフェーズフィルタ１７による変換前後のフレーム画像を示す図である。図に示すように、元の映像信号の縦１０８０ライン横７２０画素の映像信号が、縦１０８０ライン横１９２０画素の高解像度映像信号に解像度変換される。
【００４６】
詳細その４.ディレイメモリ１８
ディレイメモリ１８は、水平ポリフェーズフィルタ１７からの出力に対して、一定時間の遅延を与える。この遅延にあたって、解像度変換がなされた映像信号入力から出力までの遅延が丁度１フレームになるようにする。かかる遅延において、出力映像の垂直同期信号を擬似ノイズ発生回路９に出力する。
【００４７】
以上で、アップコンバータ７についての説明を終える。
＜ノイズレベル判定回路８の詳細＞
以降、図９（ａ）を参照しながら、ノイズレベル判定回路８の詳細について説明する。図９（ａ）は、第１実施形態に於けるノイズレベル判定回路８の内部構成を示す図である。ノイズレベル判定回路８は、ピークホールド回路１９、レベル化回路２０から構成され、“同期信号入力”、“ノイズ入力”を有する。“同期信号入力”とは、映像復調回路４が出力した同期信号である。“ノイズ入力”とは、ノイズ検出回路５が出力したノイズ信号のことである。このノイズレベル判定回路８は、いわば、元の映像信号におけるノイズの特性を、１から４までのノイズレベルに定量化する役割を果たす。
【００４８】
詳細その１.ピークホールド回路１９
ピークホールド回路１９は、同期信号入力によって示される１フレーム期間のノイズ入力の波高値の最大値をホールドし、レベル化回路２０に出力する。
詳細その２.レベル化回路２０
レベル化回路２０は、ピークホールド回路１９の出力により、ノイズのレベルをレベル１（ノイズ量最小）からレベル４（ノイズ量最大）までの４レベルに分け、ノイズのレベルを示す信号を出力する。前述したように、ノイズ検出回路５の出力は±５でリミットされているので、ピークホールド回路１９の出力が±２以下の場合はレベル１、±３の場合はレベル２、±４の場合はレベル３、±５の場合はレベル４とする。この様にして得られたノイズレベル出力は図１において擬似ノイズ発生回路９に入力される。
【００４９】
以上で、ノイズレベル判定回路８の詳細について、説明を終える。
＜擬似ノイズ発生回路９の詳細＞
以降、図９（ｂ）を参照しながら擬似ノイズ発生回路９について説明する。図９（ｂ）は第１実施形態に於ける擬似ノイズ発生回路９の内部構成を示す図である。この擬似ノイズ発生回路９は、元の映像信号に含まれるノイズの特性を、擬似化した擬似ノイズを発生する役割をもつ。
【００５０】
詳細その１.ランダムノイズ発生回路２１
ランダムノイズ発生回路２１は、アップコンバータ７の出力解像度と等しい縦１０８０ライン横１９２０画素の周波数分布を持つランダムノイズ信号を発生する。このランダムノイズ信号は、特定ライン数毎にランダム発生パターンが変化する。このパターン変化は、水平同期信号入力に同期することでなされる。
【００５１】
詳細その２.乗算器２２
乗算器２２は、ランダムノイズ発生回路２１が発生したランダムノイズ信号における各擬似ノイズの波高値をノイズレベル入力から定まる係数で乗算して出力する。
今、ノイズレベル判定回路８に入力されるノイズレベルが１の時には係数が1倍、ノイズレベルが２の時には係数が２倍、ノイズレベルが３の時には係数が３倍、ノイズレベルが４の時には係数が４倍と設定されている。このようにして、擬似ノイズ発生回路９では、元の映像信号に含まれるノイズレベルにより、発生する擬似ノイズの波高値が変えることができる構成となっている。
【００５２】
図１０は、乗算器２２により生成される擬似ノイズ信号を示す図である。図１０の第１段目は、ランダムノイズ発生回路２１により生成される擬似ノイズ信号を示し、第２段目は、ノイズレベル１の場合に、擬似ノイズ発生回路９から出力される擬似ノイズ信号を示す。ここでノイズレベル１であると、波高値に対する被乗算数は、“１”になるので、第２段目では、ランダムノイズ発生回路２１により入力された擬似ノイズ信号がそのまま、出力信号として現れていることがわかる。
【００５３】
第３段目は、ノイズレベル２の場合に、擬似ノイズ発生回路９から出力される擬似ノイズ信号を示す。ここでノイズレベル２であると、波高値に対する被乗算数は、“２”になるので、第１段目と第３段目とを比較すると、第１段目における擬似ノイズ信号におけるピーク部分の波高値は、第３段目では、２倍になっていることがわかる。
第４段目は、ノイズレベル３の場合に、擬似ノイズ発生回路９から出力される擬似ノイズ信号を示す。ここでノイズレベル３であると、波高値に対する被乗算数は、“３”になるので、第１段目と第４段目とを比較すると、第１段目における擬似ノイズ信号におけるピーク部分の波高値は、第４段目では、３倍になっていることがわかる。
【００５４】
第５段目は、ノイズレベル４の場合に、擬似ノイズ発生回路９から出力される擬似ノイズ信号を示す。ここでノイズレベル４であると、波高値に対する被乗算数は、“４”になるので、第１段目と第５段目とを比較すると、第１段目における擬似ノイズ信号におけるピーク部分の波高値は、第５段目では、４倍になっていることがわかる。これは、正方向のピーク値であっても、負方向のピーク値であっても、同様である。
【００５５】
前述したようにアップコンバータ７では入力から出力までに１フレームの遅延があるので、映像信号に含まれていたノイズの波高値は、ノイズレベル判定回路８内でのピークホールド回路１９によって、一フレーム期間ホールドされ、ノイズレベル判定回路８によりレベル化されることになる。このノイズレベルに応じた波高値をもつ擬似ノイズ信号を、擬似ノイズ発生回路９は出力するので、かかる擬似ノイズ信号を加算器１０が加算することにより、映像信号には、変換後の画像と同じ解像度分布をもち、尚且つ、元の映像信号に含まれているノイズの波高値と同等の波高値をもつノイズが出現することになる。
【００５６】
＜擬似ノイズ信号が合成された映像信号＞
以上に述べた再生装置によって、どのような映像信号が、モニタに送り出されるかを、図１１を参照しながら説明する。
図１１は、加算器１０により擬似ノイズ信号の加算がなされた、映像信号を示す図である。本図の第１段目は、ノイズレベル１の擬似ノイズ信号が加算された映像信号を示し、第２段目は、ノイズレベル２の擬似ノイズ信号が加算された映像信号を示す。第３段目は、ノイズレベル３の擬似ノイズ信号が加算された映像信号を示し、第４段目は、ノイズレベル４の擬似ノイズ信号が加算された映像信号を示す。
【００５７】
これら、ノイズレベル１、ノイズレベル２、ノイズレベル３、ノイズレベル４での擬似ノイズ信号は、前図に示したものと同一である。本図の各段は、下の段ほど、ノイズレベルが高くなっていることを意味しているので、ノイズレベルが高くなるにつれ、より波高値が高いノイズが、映像信号に現れていることがわかる。
＜まとめ＞
ノイズが存在するSD画像に対し、アップコンバートを行う場合と、SD画像からノイズを除去して、擬似ノイズ信号を加算する場合とで、映像の内容がどのように変化するかについて述べる。
【００５８】
図１２（ａ）は、ノイズが存在するSD画像に対し、アップコンバートを行う場合において、SD画像がどのように変化するかを対比して示す。本図の左側がアップコンバート前のSD画像であり、右側がアップコンバート後のHD画像である。左側において、１画素で表現されていたフィルムグレーンは、右側において、縦２画素×横２画素という複数の画素で表現されていることがわかる。
【００５９】
図１２（ｂ）は（ａ）に示したアップコンバート前のSD画像と、アップコンバート後のHD画像とを同じ大きさのTVで表示した場合の表示例を示す。本図の左側がSD画像であり、右側がHD画像である。左側において、１画素で表現されていたフィルムグレーンは、右側において、縦２画素×横２画素という複数の画素で表現されているため、画像全体に対するフィルムグレーンの大きさの比率は変わらず、アップコンバートにより高精細になったとの実感がユーザに湧かない。
【００６０】
図１３（ａ）は、SD画像からノイズを除去して、擬似ノイズ信号を加算する場合において、SD画像がどのように変化するかを対比して示す。本図の左側がアップコンバート前のSD画像であり、右側がアップコンバート後のHD画像である。左側において、１画素で表現されていたフィルムグレーンは除去され、代わりに、このフィルムグレーンのレベルに応じた擬似ノイズ信号が加算されているので、右側のHD画像には、１画素の擬似ノイズが、ランダムに配されていることがわかる。
【００６１】
図１３（ｂ）は（ａ）に示したアップコンバート前のSD画像と、アップコンバート後のHD画像とを同じ大きさのTVで表示した場合の表示例を示す。本図の左側がSD画像であり、右側がHD画像である。左側において、１画素で表現されていたフィルムグレーンの代わりに、右側において、１画素のノイズが、まばらに存在するので、画像全体に対するフィルムグレーンの大きさの比率が小さくなり、アップコンバートにより高精細になったとの実感がユーザに湧く。
【００６２】
以上のように本実施形態によれば、映像信号を高解像度に変換するアップコンバータの出力に、この高解像度の周波数分布を有するノイズを加算する構成としたので、回路規模の簡略化が実現される。また、高解像度の周波数分布を有するノイズを付加することで、アップコンバート後の映像信号の高精細感を増すという利点がある。
（第２実施形態）
第１施形態では、映像信号の入力源が光ディスク１であると説明したが、本実施形態は、映像信号の入力源が放送波である場合の改良である。図１４は、映像信号の入力源が伝送媒体である場合の再生装置の内部構成を示す図である。本図を図の内部構成と比較すると、光ディスク１、光ピックアップ部２、モーター３がアンテナ３１、チューナー３２に置き換えられている。映像復調回路４は、第１実施形態と同一であるものの、ノイズ検出回路５、ノイズ除去回路６、アップコンバータ７、ノイズレベル判定回路８、擬似ノイズ発生回路９は、ノイズ検出回路３５、アップコンバータ３７、ノイズレベル判定回路３８、擬似ノイズ発生回路３９に置き換えている。図１５は、第２実施形態に係る再生装置の構成要素から出力される映像信号が、どのように変化するかを示すタイミングチャートである。
【００６３】
１.受信アンテナ３１
受信アンテナ３１は、放送を受信し電気信号に変換する。受信アンテナ３１によって受信されている映像信号はMPEG２方式（ITU-T勧告H.262／ISO/IEC13818-2）で圧縮されている。
２.チューナ３２
チューナー３２は、受信アンテナ出力より、所望とする放送を選択する。図において、受信アンテナ３１で受信に記録された信号はチューナー３２で選局され、映像復調回路４で復調され、映像信号と再生に必要な同期信号として出力される。こうして復調された元の映像信号はノイズ検出回路３５とアップコンバータ３７に入力される。
【００６４】
３.ノイズ検出回路３５
ノイズ検出回路３５は、元の映像信号と元の映像信号の１フレーム遅延した信号との差分から、ノイズとなる微小振幅信号成分の検出を行う。
４.アップコンバータ３７
アップコンバータ３７は、映像復調回路４の出力となる映像信号を入力して、入力された映像信号に対して、アップコンバートを施す。アップコンバータ３７は同時に出力映像の垂直同期信号を擬似ノイズ発生回路３９に出力する。図１５の第１段目は、アップコンバート前の映像信号を示し、第２段目は、アップコンバート後の映像信号を示す。第１段目を第２段目と対比すると、第２段目では、グリッドの間隔が密になっている。これはアップコンバータ７によるアップコンバートにより、画像が多くの画素数で表現されていることを示す。また、第２段目において、期間k1、期間k2のそれぞれには、ノイズが存在する。これは、ノイズが除去されないまま、アップコンバートがなされていることを意味する。
【００６５】
５.ノイズレベル判定回路３８
ノイズレベル判定回路３８は、ノイズ検出回路３５からの出力信号を入力し、そのノイズの大小に応じてノイズレベルを４段階の信号で出力する。
６.擬似ノイズ発生回路３９
擬似ノイズ発生回路３９は、アップコンバータ３７の出力と同等の解像度を持つ擬似ノイズを発生する。擬似ノイズ発生回路３９は、元の映像信号に含まれるノイズレベルにより、発生する擬似ノイズの頻度が変わる構成になっている。それゆえ、元映像に含まれるノイズとなる微小振幅信号成分の大小により加算される擬似ノイズの量が変わる。
【００６６】
図１５の第３段目、第４段目は、擬似ノイズ信号と、擬似ノイズ信号が加算された映像信号とを対比して示している。第４段目は、第３段目と同じグリッド上で表現されている。尚、図１５の第４段目では、簡略化のため、元々の映像に存在していた擬似ノイズの図示を省略している。アップコンバータ３７の出力は縦７２０ライン横１２８０画素の解像度を持ち、ノイズ発生回路３９の出力信号も同じ分布解像度を持つ。従ってノイズ加算器１０にて擬似ノイズ信号が加算された映像信号には、本図の第４段目に示される様に、元の映像信号をアップコンバートした周波数成分より高い周波数成分を持つ微小振幅信号成分(これは、ノイズとなるものである。)が含まれる。
【００６７】
以上が第２実施形態に係る再生装置についての説明である。続いて、第２実施形態に係るノイズ検出回路３５の詳細について、図１６を参照しながら説明する。
＜ノイズ検出回路３５の詳細＞
図１６は、本発明の第２実施形態に於けるノイズ検出回路３５の内部構成を示す図である。本図における“映像信号入力”とは、映像復調回路４で復調された映像信号のことをいう。本図においてバンドパスフィルタ１３、リミッタ１４は第１実施形態に示したものと同一である。本図におけるノイズ検出回路３５には、バンドパスフィルタ１３の前段に、フレームメモリ４１、減算部４２が存在しており、上述したバンドパスフィルタ１３は、この減算部４２からの出力を、入力としている。
【００６８】
このノイズ検出回路３５の特徴は、第１実施形態に示したように、フレームから、特定周波数領域を取り出すのではなく、フレーム間の差分信号から特定周波数領域を取り出す点である。
詳細その１.フレームメモリ４１
フレームメモリ４１は、入力信号を１フレーム分蓄えて出力する。
【００６９】
詳細その２.減算部４２
減算器４２は、映像信号入力とフレームメモリ４１の出力の差を求める。これによりバンドパスフィルタ１３には、元の映像信号と、１フレーム遅延した信号との差分の映像信号が入力される。このようにして、映像信号と、その一フレーム前の映像信号との差分が、バンドパスフィルタ１３による特定周波数成分抽出の対象となる。
【００７０】
リミッタ１４は、元の映像信号のうち、微小振幅信号成分のみを抽出することになり、この様にして得られたノイズ検出回路３５の出力信号はノイズレベル判定回路３８に入力されることになる。
以上がノイズ検出回路３５についての説明である。続いて、アップコンバータ３７の詳細について、図１７を参照しながら説明する。
【００７１】
＜アップコンバータ３７の詳細＞
図１７は、本発明の第２実施形態に於ける再生装置のアップコンバータ３７の内部構成を示す図である。本図において、8ラインメモリ１５は、第１実施形態に示したものと同一である。本実施形態では、8ラインメモリ１５の後段に、第２実施形態特有の構成要素である、垂直ポリフェーズフィルタ４３、水平ポリフェーズフィルタ４４、ディレイメモリ４５が存在する。
【００７２】
詳細その１.垂直ポリフェーズフィルタ４３
垂直ポリフェーズフィルタ４３は、8ラインメモリ１５からの映像信号の１水平ライン遅延映像信号、２水平ライン遅延映像信号、３水平ライン遅延映像信号、４水平ライン遅延映像信号、５水平ライン遅延映像信号、６水平ライン遅延映像信号、７水平ライン遅延映像信号、８水平ライン遅延映像信号の８つの映像信号が入力されており、これらの８つ映像信号からポリフェーズフィルタで垂直補間を行い、元の映像信号の垂直４８０ラインを７２０ラインに解像度変換し、水平ポリフェーズフィルタ４４に出力する。図１８（ａ）は、垂直ポリフェーズフィルタ４３による変換前後のフレーム画像を示す図である。本図に示すように、元の映像信号の縦４８０ライン横７２０画素の映像信号が、縦７２０ライン横７２０画素の高解像度映像信号に解像度変換される。
【００７３】
詳細その２.水平ポリフェーズフィルタ４４
水平ポリフェーズフィルタ４４は、内部に８タップポリフェーズフィルタを持ち、水平補間を行い、元の映像信号の横７２０画素を横１２８０画素に解像度変換し、ディレイメモリ４５に入力する。図１８（ｂ）は、水平ポリフェーズフィルタ１７による変換前後のフレーム画像を示す図である。本図に示すように、元の映像信号の縦７２０ライン横７２０画素の映像信号が、縦７２０ライン横１２８０画素の高解像度映像信号に解像度変換される。
【００７４】
詳細その３.ディレイメモリ４５
ディレイメモリ４５は、図１７における映像信号入力から映像信号出力までの遅延が丁度１フレームになる様一定時間の遅延を与えて水平ポリフェーズフィルタ４４からの入力を出力する。以上がアップコンバータ３７についての説明である。続いて、ノイズレベル判定回路３８の詳細について、図１９を参照しながら説明する。
【００７５】
＜ノイズレベル判定回路３８の詳細＞
図１９は、ノイズレベル判定回路の内部構成を示す図である。本図における“同期信号入力”とは、映像復調回路４からの同期信号のことをいい、“ノイズ入力”とはノイズ検出回路３５から出力されたノイズ信号のことをいう。本図において、レベル化回路２０は、第１実施形態に示したものと同一である。本実施形態では、このレベル化回路２０の前段に、第２実施形態特有の構成要素である、ブロック内特定回路４６、ブロック内ピークホールド回路４７、平均化回路４８が存在する。
【００７６】
詳細その１.ブロック特定回路４６
ブロック特定回路４６は、入力されるノイズ信号の位置を、ブロック座標を用いて表す。図２０（ａ）は、フレームにおけるブロックを示す図である。ここで“ブロック”とは、同期信号入力より特定される１フレーム内での８画素×８画素の集まりであり、ブロック座標は、画像の左上頂点を原点にした座標系における座標(x,y)にて表現される。
【００７７】
詳細その２.ブロック内ピークホールド回路４７
ブロック内ピークホールド回路４７は、ブロック内特定回路によって示されるブロックにおけるノイズ入力の波高値の最大値(ノイズピーク値)をホールドし、平均化回路４８に出力する。図２０（ｂ）は、ブロック内ピークホールド回路４７によりホールドされる、ノイズピーク値を示す。
【００７８】
本図では、座標(1,1)〜(3,1)に存在するブロック、座標(1,2)〜(3,2)に存在するブロック、座標(1,3)〜(3,3)に存在するブロック、座標(1,4)〜(3,4)に存在するブロックが描かれている。これらのブロックが、差分信号内に存在した場合、ブロック内ピークホールド回路４７は、各ブロックにおける波高値のピーク値をホールドし、平均化回路４８に供する。本実施形態では、差分を構成するブロック毎にピーク値をホールドし、1つのフレーム全体におけるピーク値の平均を算出するので、1つのピクチャ全体の画素値が得られなくても、差分から、元の画像の特性を求めることができる。
【００７９】
詳細その３.平均化回路４８
平均化回路４８は、ブロック内ピークホールド回路４７にホールドされている複数のピーク値に対して、１フレーム内の平均値を算出して、平均値を出力する。こうして平均値が出力されれば、レベル化回路２０は、平均化回路４８の出力を、レベル１（ノイズ量最小）からレベル４（ノイズ量最大）までの４レベルに分けて、レベルを示す信号を出力する。前述したように、ノイズ検出回路３５の出力は±５でリミットされているので、平均化回路４８の出力が±２以下の場合はレベル１、±３の場合はレベル２、±４の場合はレベル３、±５の場合はレベル４となる。このようにして得られたノイズレベル出力は擬似ノイズ発生回路３９に入力される。こうすることでノイズレベルは、各ブロックにおけるノイズ量の測定値の前記１フレームの平均値に応じた値になる。
【００８０】
以上のように、ブロック内ピークホールド回路４７は、１フレームの映像信号を縦８ライン横８画素のブロックに分けてそれぞれのブロック内でのピーク値を求め、平均化回路４８は、１フレームにおけるピーク値の平均値を求める。その結果、レベル化回路２０によりノイズレベルが求められる。
以上がノイズレベル判定回路３８についての説明である。続いて、擬似ノイズ発生回路３９の詳細について、図２１を参照しながら説明する。
【００８１】
＜擬似ノイズ発生回路３９の詳細＞
図２１は、第２実施形態に於ける擬似ノイズ発生回路３９の内部構成を示す図である。本図において、“ノイズレベル入力”とは、ノイズレベル判定回路３８から出力される、ノイズレベルを示す信号をいう。本図における擬似ノイズ発生回路３９は、ランダムノイズ発生回路５０、スイッチ５１、スイッチ制御回路５２から構成される。
【００８２】
詳細その１.ランダムノイズ発生回路５０
ランダムノイズ発生回路５０は、アップコンバータ３７の出力解像度と等しい縦７２０ライン横１２８０画素の周波数分布を持つランダムノイズを発生する。発生するランダムノイズは、垂直同期信号入力に同期して特定フレーム数毎にランダムに発生パターンが変化する。
【００８３】
詳細その２.スイッチ５１
スイッチ５１は、ランダムノイズ発生回路５０の出力と無信号とを切り替えて出力する。
詳細その３.スイッチ制御回路５２
スイッチ制御回路５２は、ノイズレベルによって、スイッチをランダムノイズ発生回路５０の出力選択と無信号選択の頻度を切り替える。即ち、ノイズレベルに入力されるノイズレベルが１の時には、ランダムノイズ発生回路５０の出力選択と無信号選択の頻度を１：３に設定し、ノイズレベルが２の時にはランダムノイズ発生回路５０の出力選択と無信号選択の頻度を１：２に設定し、ノイズレベルが３の時にはランダムノイズ発生回路５０の出力選択と無信号選択の頻度を１：１に設定し、ノイズレベルが４の時にはランダムノイズ発生回路５０の出力選択と無信号選択の頻度を１：０に設定する。この様にして、擬似ノイズ発生回路３９では、元の映像信号に含まれるノイズレベルにより、発生する擬似ノイズの頻度を変えることができる構成となっている。この様にして発生された擬似ノイズは、ノイズ加算器１０でアップコンバータ３７の出力と加算される。
【００８４】
(擬似ノイズ信号が合成された映像信号)
以上に述べた再生装置によって、どのような映像信号が、モニタに送り出されるかを、図２２を参照しながら説明する。
図２２は、スイッチ制御回路５２による信号頻度の設定により、どのような擬似ノイズ信号が発生するかを示す図である。
【００８５】
本図の第１段目は、ランダムノイズ発生回路５０への入力となる擬似ノイズ信号を示し、第２段目は、ノイズレベル１の場合に、ランダムノイズ発生回路５０から出力される擬似ノイズ信号を示す。ここで、レベル１であると、スイッチ制御回路５２は、出力選択と無信号選択の頻度を１：３に設定するので第１段目におけるノイズのうちノイズn1,n2,n3のみが、第２段目に示すように、出力信号上に現れていることがわかる。
【００８６】
第３段目はノイズレベル２である場合の出力信号の出力を示す。レベル２であると、スイッチ制御回路５２は、出力選択と無信号選択の頻度を１：２に設定するので、第１段目におけるノイズのうち、第２段目には出現していなかったノイズn11,n12,n13が、第３段目に示すように、出力信号上に現れていることがわかる。
第４段目はノイズレベル３である場合の出力信号の出力を示す。レベル３であると、出力選択と無信号選択の頻度を１：１に設定するので、第１段目におけるノイズのうち、第２段目及び第３段目には出現していなかったノイズn21,n22,n23が、第４段目に示すように、出力信号上に現れていることがわかる。
【００８７】
第５段目はレベル４である場合の出力信号の出力を示す。レベル４であると、出力選択と無信号選択の頻度を１：０に設定するので、第１段目におけるノイズのうち、第２段目から第５段目までには出現していなかったノイズn31,n32,n33が、第５段目に示すように、出力信号上に現れていることがわかる。
図２３は、加算器１０により擬似ノイズ信号の加算がなされた、映像信号を示す図である。本図の第１段目は、ノイズレベル１の擬似ノイズ信号が加算された映像信号を示し、第２段目は、ノイズレベル２の擬似ノイズ信号が加算された映像信号を示す。第３段目は、ノイズレベル３の擬似ノイズ信号が加算された映像信号を示し、第４段目は、ノイズレベル４の擬似ノイズ信号が加算された映像信号を示す。尚、図２３では、簡略化のため、元々の映像に存在していた擬似ノイズの図示を省略している。
【００８８】
これら、ノイズレベル１、ノイズレベル２、ノイズレベル３、ノイズレベル４の擬似ノイズ信号は、前図に示したものと同一である。本図の各段は、下の段ほど、ノイズレベルが高くなっていることを意味しているので、ノイズレベルが高くなるにつれ、より多くのノイズが、映像信号に現れていることがわかる。
以上のように本実施形態によれば、再生装置は、映像信号を高解像度映像信号に変換して、この解像度に応じた擬似ノイズを映像信号に加算するので、解像度変換後の映像信号の高精細感を増す事ができるという利点がある。
【００８９】
ここで波高値が大きなノイズが変換元の映像信号に存在していれば、それに応じた数の波高値の擬似ノイズが、映像信号に合成されるので、元の画像におけるフィルムグレーンと厳密な対応はとれなくても、フィルム映像の雰囲気を、かもしだすことができる。また、フィルムグレーンの位置を反映させない分、回路構成を簡略にすることができ、低価格化に貢献することができる。
【００９０】
（第３実施形態）
以降、第３実施形態に係る再生装置の内部構成について説明する。図２４は、第３実施形態に係る再生装置の内部構成を示す図である。本図は、図１に示した、第１実施形態に係る再生装置の内部構成をベースにしている。この図１に比較して、どこが違うかというと、第３実施形態に係る再生装置は、第１実施形態に示した映像復調回路４、ノイズ検出回路５、ノイズレベル判定回路８、擬似ノイズ発生回路９が、映像復調回路６４、ノイズ検出回路６５、ノイズレベル判定回路６８、擬似ノイズ発生回路６９に置き換えられている点が異なる。これら以外の構成要素、つまり光ディスク１、光ピックアップ部２、ノイズ除去回路６、アップコンバータ７、加算器１０、デジタル変調回路１１、端子１２は第１実施形態に示したものと同じである。以下、これらの改良点について説明する。
【００９１】
＜映像復調回路６４＞
映像復調回路６４は、光ピックアップ部２の出力から誤り訂正などを行ない、元の映像信号と映像信号再生に必要な同期信号と、Iフレーム信号とを復調する。“Iフレーム信号”とは、MPEG圧縮時の圧縮がフレーム内圧縮か否かをフレーム毎に示す信号である。第１実施形態で述べたように、MPEG2符号化方式で符号化されたフレーム画像の伸長は、映像復調回路６４内でなされるので、映像復調回路６４からの映像信号からは、Iピクチャであるか,P,Bピクチャであるかの区別はつかない。そこで、これらの区別を示すべく、映像復調回路６４からIフレームかどうかを示すIフレーム信号を出力しているのである。
【００９２】
前述したように、光ディスク１に記録されている映像信号はMPEG２方式（ITU-T勧告H.262／ISO/IEC13818-2）で圧縮されている。MPEG２方式による圧縮符号化は、フレーム毎にフレーム内圧縮（I-Picture）か、片方向予測フレーム（P-Picture）か、両方向予測フレーム（B-picture）かが決められており、特にフレーム内圧縮フレーム（I-Picture）では、圧縮効率が低い変わりに、周波数特性が他のフレームより優れていて、圧縮前の映像信号に含まれているノイズとなる微小振幅信号成分も多く残っている。この微小振幅信号成分には、フィルムグレーンによるものも多く存在すると考えられるので、かかるフレーム内圧縮フレーム内の微小振幅信号成分に基づき、擬似ノイズを発生すれば、元の画像におけるフィルムグレーンを忠実に再現することができると考えられる。
【００９３】
図２５は、映像信号における各フレームと、Iフレーム信号とを示す図である。第２段目は、映像信号を示す。この映像信号のうち、“Ｉ”がフレーム内圧縮（I-Picture）フレームを示し、“Ｐ”が片方向予測フレーム（P-Picture）であり、“Ｂ”が両方向予測フレーム（B-picture）である。この様にフレーム内圧縮（I-Picture）フレームは周期的に現れる。第１段目は、Iフレーム信号を示す。このIフレーム信号は、第２段目のうち、フレーム内圧縮（I-Picture）フレームが出現している期間において、Highになり、それ以外がLowになっていることがわかる。映像復調回路６４によりかかるIフレーム信号が復調されて、同期信号と共にノイズレベル判定回路に出力される。
【００９４】
以上が映像復調回路６４についての説明である。続いて、ノイズ検出回路６５の詳細について、図２５を参照しながら説明する。
＜ノイズ検出回路６５＞
図２６は、本発明の第３実施形態に於けるノイズ検出回路６５の内部構成を示す図である。本図においてバンドパスフィルタ１３、リミッタ１４は第１実施形態に示したものと同じであり、減算部４２は第２実施形態２に示したものと同じである。本図において特に新規なのは、減算部４２の前段に、フレームメモリ７１、平均化回路７２が存在する点である。以降、これらの構成要素について説明する。
【００９５】
詳細その１.フレームメモリ７１
フレームメモリ７１は、フレーム画像の平均値を蓄積しておくためのメモリである。ここで、フレーム画像の平均値とは、一フレーム分の画素値の平均値からなる。かかる画素値の平均値は、これまで入力されたフレーム画像の各画素値に対し、平均演算を施すことで求められる。
【００９６】
平均値回路７２は、フレーム画像が入力される度に、フレームメモリ７１に格納されている格納内容と、入力されたフレーム画像との平均値を算出して、かかる平均値を用いて、フレームメモリ７１における格納内容を更新する。フレーム画像の平均値は、一フレーム分の画素値の平均値から構成されるので、フレームメモリ７１に格納されている画素値の平均値と、入力されたフレーム画像における画素値との平均値を算出して、かかる平均値をフレームメモリ７１に書き込むことで、上述した更新はなされる。
【００９７】
以上のような平均値を算出する理由は以下の通りである。ノイズとなる微小振幅信号成分は、フレーム画像間の相関性が存在しない。かかるフレーム画像に対して、平均値回路７２が、フレーム画像の平均値を算出し、結果をフレームメモリ７１に格納すれば、ノイズとなる微小振幅信号成分が抑圧されたフレーム画像が、フレームメモリ７１に得られることになる。そうすると、映像信号入力とフレームメモリ７１の格納内容との差分を減算器４２が算出して、その差分をバンドパスフィルタ１３に出力することで、フレームに非相関な信号成分が得られる。こうすることで、バンドパスフィルタ１３には、フレーム非相関信号のみが送られることになる。その結果、リミッタ１４の出力は元の映像信号に含まれるノイズとなる微小振幅信号成分のみが抽出されている事になり、この様にして得られたノイズ検出回路６５の出力はノイズ除去回路６とノイズレベル判定回路６８に入力される。
【００９８】
このように、フレーム非相関信号をバンドパスフィルタ１３に供給して、ノイズレベル判定の基礎とすることで、ノイズレベルの生成が、より高精度になる。
＜ノイズレベル判定回路６８の詳細＞
図２７は、ノイズレベル判定回路６８の内部構成を示す図である。本図において、ここで“同期信号入力”とは、映像復調回路６４から出力される同期信号のことであり、“ノイズ入力”とは、ノイズ検出回路６５から出力されるノイズ検出信号、“Ｉフレーム信号入力”とは、映像復調回路６４から出力されるＩフレーム信号である。本図においてレベル化回路２０は、第１実施形態に示したものと同じであり、ブロック内特定回路４６から平均化回路４８は本発明の第２実施形態に示したものと同じである。本図において新規なのは、このレベル化回路２０の後段に、ホールド回路７３が存在している点である。以降、ホールド回路７３について説明する。
【００９９】
詳細その１.ホールド回路７３
ホールド回路７３は、レベル化回路２０の出力を次にIフレーム信号がHighになる期間までホールドする。レベル化回路２０の出力を次にIフレーム信号がHighになる期間までホールドさせる事によって、フレーム内圧縮（I-Picture）フレームで求められたノイズレベルが次のフレーム内圧縮（I-Picture）フレームまで維持されることになる。図２５の第３段目は、ホールド回路７３による、ノイズレベルのホールド期間を示す。ここで、第２段目のうち、Ｉ1フレームに対して出力されたノイズレベルは、これ以降、Bフレーム、Pフレームの入力が継続している間も維持される。同様に、Ｉ2フレームに対して出力されたノイズレベルは、これ以降、Bフレーム、Pフレームの入力が継続している間も維持されていることがわかる。このようにして得られたノイズレベル出力は図２８において擬似ノイズ発生回路６９に入力される。こうすることで擬似ノイズ発生回路６９は、フレーム間圧縮されたフレームの入力が継続している間、フレーム内圧縮（I-Picture）フレームに対して出力されたレベルに基づき、擬似ノイズ信号を生成することになる。
【０１００】
以上がノイズレベル判定回路６８についての説明である。続いて、擬似ノイズ発生回路６９の詳細について、図２８を参照しながら説明する。
＜擬似ノイズ発生回路６９の詳細＞
図２８は、擬似ノイズ発生回路６９の内部構成を示す図である。本図において、“ノイズレベル入力”とは、ノイズレベル判定回路６８から出力されるノイズレベル信号である。本図に示すように、擬似ノイズ発生回路６９は、スイッチ制御回路７４、レベル１−ランダムノイズ発生回路７５、レベル２−ランダムノイズ発生回路７６、レベル３−ランダムノイズ発生回路７７、レベル４−ランダムノイズ発生回路７８、スイッチ７９から構成される。以降、これらの構成要素について説明する。
【０１０１】
詳細その１.スイッチ制御回路７４
スイッチ制御回路７４は、ノイズレベル入力によって、スイッチ７９を切り替える。
詳細その２.レベル１−ランダムノイズ発生回路７５
レベル１−ランダムノイズ発生回路７５は、アップコンバータ７の出力解像度と等しい縦１０８０ライン横１９２０画素の周波数分布を持つランダムノイズを発生する。
【０１０２】
詳細その３.レベル２−ランダムノイズ発生回路７６
レベル２−ランダムノイズ発生回路７６は、アップコンバータ７の出力解像度と等しい縦１０８０ライン横１９２０画素の周波数分布を持ち、レベル１−ランダムノイズ発生回路７５より高い周波数分布のランダムノイズを発生する。
詳細その４.レベル３−ランダムノイズ発生回路７７
レベル３−ランダムノイズ発生回路７７は、アップコンバータ７の出力解像度と等しい縦１０８０ライン横１９２０画素の周波数分布を持ち、レベル２−ランダムノイズ発生回路７６より高い周波数分布のランダムノイズを発生する。
【０１０３】
詳細その５.レベル４−ランダムノイズ発生回路７８
レベル４−ランダムノイズ発生回路７８は、アップコンバータ７の出力解像度と等しい縦１０８０ライン横１９２０画素の周波数分布を持ち、レベル３−ランダムノイズ発生回路７７より高い周波数分布のランダムノイズを発生する。
詳細その６.スイッチ７９
スイッチ７９は、レベル１−ランダムノイズ発生回路７５、レベル２−ランダムノイズ発生回路７６、レベル３−ランダムノイズ発生回路７７、レベル４−ランダムノイズ発生回路７８の出力を切り替えて出力する。
【０１０４】
今、ノイズレベル入力が１の時にはスイッチ７９にレベル１−ランダムノイズ発生回路７５の出力を選択させ、ノイズレベルが２の時にはスイッチ７９にレベル２−ランダムノイズ発生回路７６の出力を選択させ、ノイズレベルが３の時にはスイッチ７９にレベル３−ランダムノイズ発生回路７７の出力を選択させ、ノイズレベルが４の時にはスイッチ７９にレベル１−ランダムノイズ発生回路７８の出力を選択させる。
【０１０５】
この様にして発生された擬似ノイズは、ノイズ加算器１０によりアップコンバータ７の出力と加算される。
図２９は、スイッチ７９による信号頻度の設定により、どのような擬似ノイズ信号が発生するかを示す図である。
図２９の第１段目は、ノイズレベル１の場合に、レベル１−ランダムノイズ発生回路７５から出力される擬似ノイズ信号を示す。ここでノイズレベル１であると、スイッチ７９は、アップコンバータ７の出力解像度と等しい縦１０８０ライン横１９２０画素の周波数分布を持つノイズ信号を選択する。
【０１０６】
第２段目はノイズレベル２である場合の出力信号の出力を示す。第２段目における擬似ノイズ信号には、第１段目に示したノイズより周波数が高いノイズ(f1,f2,f3参照)が表われている。これは、ノイズレベル２であると、スイッチ７９は、レベル１−ランダムノイズ発生回路７５より高い周波数分布のノイズを選択するからである。
第３段目は、ノイズレベル３である場合の出力信号の出力を示す。第３段目における擬似ノイズ信号には、第２段目に示したノイズより周波数が高いノイズ(f1×2,f2×2,f3×2参照)が表われている。これは、ノイズレベル３であると、スイッチ７９は、レベル２−ランダムノイズ発生回路７６より高い周波数分布のノイズを選択するからである。
【０１０７】
第４段目は、ノイズレベル４である場合の出力信号の出力を示す。第４段目における擬似ノイズ信号には、第３段目に示したノイズより周波数が高いノイズ(f1×4,f2×4,f3×4参照)が表われている。これは、ノイズレベル４であると、スイッチ７９は、レベル３−ランダムノイズ発生回路７７より高い周波数分布のノイズを選択するからである。
(擬似ノイズ信号が合成された映像信号)
以上に述べた再生装置によって、どのような映像信号が、モニタに送り出されるかを、図３０を参照しながら説明する。
【０１０８】
図３０は、加算器１０により擬似ノイズ信号の加算がなされた、映像信号を示す図である。本図の第１段目は、ノイズレベル１の擬似ノイズ信号が加算された映像信号を示し、第２段目は、ノイズレベル２の擬似ノイズ信号が加算された映像信号を示す。第３段目は、ノイズレベル３の擬似ノイズ信号が加算された映像信号を示す。これら、ノイズレベル１、ノイズレベル２、ノイズレベル３の擬似ノイズ信号は、前図に示したものと同一である。本図の各段は、下の段ほど、ノイズレベルが高くなっていることを意味しているので、ノイズレベルが高くなるにつれ、より周波数が高いノイズが、映像信号に現れていることがわかる。
【０１０９】
以上のように本実施形態によれば、波高値が大きなノイズがアップコンバート元の映像信号に存在していれば、それに応じた周波数の擬似ノイズが、映像信号に合成されるので、SD画像におけるフィルムグレーンと厳密な対応はとれなくても、フィルム映像の雰囲気を、かもしだすことができる。また、フィルムグレーンの位置を反映させない分、回路構成を簡略にすることができ、低価格な再生装置の開発に貢献することができる。
【０１１０】
(第４実施形態)
第２実施形態及び第３実施形態においてレベル化回路２０は、各ブロックのピーク値に対して、平均化回路４８が求めた平均値を、ノイズレベルに変換していた。これに対し本実施形態におけるレベル化回路２０は、１フレームにおける各ブロック毎のノイズ量のピーク値をノイズレベルに変換する。こうすることで、ノイズレベルへの変換がより細かい単位になり、映像信号にて出現していたノイズを、より高い精度で再現することができる。一方、各ブロックのピーク値の平均値を算出する平均化回路４８が不要になるので、回路構成を簡略にすることができる。
【０１１１】
(第５実施形態)
第１実施形態においてノイズ検出回路５は、ノイズ量の測定、ノイズレベルへの変換、擬似ノイズ信号の生成及び加算といった一連の処理を、フレーム単位で実行していた。これに対し本実施形態は、これら一連の処理を特定数の画素単位で実行する。具体的には、特定数の画素に対して、ノイズ量が測定され、ノイズレベルに変換される度に、擬似ノイズ信号を生成し直すのである。こうすることで、加算器１０により、映像信号に加算される擬似ノイズのパターンは、特定数の画素毎に変化することになり、映像信号存在するノイズを、より高い精度で再現することができる。
【０１１２】
(備考)
以上、本願の出願時点において、出願人が知り得る最良の実施形態について説明したが、以下に示す技術的トピックについては、更なる改良や変更実施を加えることができる。各実施形態に示した通り実施するか、これらの改良・変更を施すか否かは、何れも任意的であり、実施する者の主観によることは留意されたい。
【０１１３】
(画像の解像度)
第１実施形態及び第３実施形態では、元の映像信号の縦４８０ライン横７２０画素の映像信号が、縦１０８０ライン横１９２０画素の高解像度映像信号に解像度変換されるとし、また、本発明の第２実施形態では、元の映像信号の縦４８０ライン横７２０画素の映像信号が、縦７２０ライン横１２８０画素の高解像度映像信号に解像度変換されるものとしたが、これは、解像度変換手段が映像信号をより高解像度の映像信号に変換するという条件の元で、他の画素構造の元の映像信号においても本発明の効果を発揮する事ができる。即ち、元の映像信号が５７６ライン横７２０画素の画像を７２０ライン横１２８０画素に変換する場合や、元の映像信号が５７６ライン横７２０画素の画像を１０８０ライン横１９２０画素に変換する場合や、元の映像信号が７２０ライン横１２８０画素の画像を１０８０ライン横１９２０画素に変換する場合や、または、元の映像信号が１０８０ライン横１９２０画素の映像をより大きな例えば２１６０ライン横４０９０画素等に変換する場合等でも同様の効果が発揮できる。
【０１１４】
(ピークホールド回路１９によるホールド)
ノイズレベル判定回路８におけるピークホールド回路１９は、ノイズの波高値をホールドして、これをノイズレベルに変換したが、ピークホールド回路１９によるホールドの対象を、ノイズの周波数帯域にしてもよい。そしてこの周波数帯域を、ノイズレベルに変換してもよい。
【０１１５】
（ノイズの測定対象）
ノイズ検出回路５は、第１実施形態から第３実施形態において輝度信号の全振幅領域においてノイズを測定したが、特に、輝度信号における全振幅領域のノイズを測定せず特定輝度領域のノイズを測定する事によっても本発明の効果を達成する事ができ、また輝度信号でなく色信号をノイズ被測定信号として用いても同様に本発明の効果を発揮する事ができる。
【０１１６】
(構成要素の省略)
図１に示した再生装置は、ノイズ検出回路５、ノイズレベル判定回路８を省略した構成にしてもよい。この場合の再生装置の内部構成は、図３１の通りとなる。本図の内部構成において、フィルムグレーンの位置、大きさは、映像信号に正確に反映されないが、単に擬似ノイズ信号を付加するだけでも、フィルムグレーンの雰囲気をかもし出すことができる。元の映像信号からノイズを除去せず、このノイズに重ねて擬似ノイズを合成してもよい。
【０１１７】
(擬似ノイズ信号の遅延)
あるフレームにおけるノイズのピーク値を検出するという処理がなされ、このピーク値に基づき擬似ノイズ信号が生成されて、この擬似ノイズ信号が当該フレームの次のフレームに加算されることになる。フレーム内に存在するノイズのうち、どのノイズがピーク値かどうかは、1つのフレーム内の全てのラインを走査してみないと判らないから、ノイズ検出の対象となるフレームと、擬似ノイズ信号の加算対象となるフレームとには、一フレームの遅延が生じることは否めない。この遅延の解消には、バッファに蓄積されている映像データに対し復号化を行い、一ラインの映像信号を得て、その映像信号における個々の画素値をホールドする。そして、この映像信号の画素値に対するノイズレベルの測定を行い、このレベルに応じた擬似ノイズ信号を生成した後、当該擬似ノイズ信号を、ホールドされている映像信号の画素値に加算する。かかる処理にて、上述したようなフレームの遅延を解消することができる。
【０１１８】
(フィルムグレーンの位置)
各実施形態では、映像信号に存在するフィルムグレーンの位置とは無関係にランダムノイズ信号を生成しているので、フィルムグレーンの位置については、忠実に再現されているとはいえない。そこで、一ラインの映像信号において、ノイズが存在していた画素の位置をホールドしておき、アップコンバート後の個々のラインにおいて、ホールドされている画素位置に応じた箇所に擬似ノイズを配置する処理を行えば、フィルムグレーンの再現性をより高めることができる。
【０１１９】
(映像信号に基づく擬似ノイズ生成)
各実施形態において、擬似ノイズは、映像信号とは別系統で生成させていたが、映像信号と同一系統で生成してもよい。具体的には映像信号の一部を用いて擬似ノイズを発生してもよい。具体的には、フレーム画像中の特定領域の画素を取り込み、これに基づいて、擬似ノイズを発生させてもよい。これにより擬似ノイズは、映像の内容と関連を有するものになる。
【０１２０】
(記録装置への発展)
第１実施形態から第３実施形態に示したような構成要素を、記録装置に設けることで、記録装置が光ディスクに、映像信号を記録する際、上述したようなアップコンバートと共に、擬似ノイズの発生を行い、この擬似ノイズが合成された映像信号を光ディスクに記録してもよい。特にSD画像を入力して、BD-REやHD-DVD等、HD画像の記録を前提にした光ディスクに記録する際、有利となる。また、このように光ディスクへの記録時に、擬似ノイズを加算しておけば、擬似ノイズの発生を前提にしていない再生装置にて、映像信号が再生される際にも、高精細感をかもしだすことができる。
【０１２１】
また、オーサリングの現場において用いられるアップコンバータで上述したような擬似ノイズの発生と、映像信号に対する、擬似ノイズの合成とを行い、かかる合成がなされた映像信号を、光ディスクの原盤に記録して、読出専用型光ディスクを量産してもよい。
(システムLSI化)
本発明は、アップコンバータ７と、その周辺回路(ノイズ検出回路５、ノイズ除去回路６、ノイズレベル判定回路８、擬似ノイズ発生回路９)と本質的部分とする。再生装置のうち、かかる本質的部分を抜き出して、システムLSIとして構成してもよい。
システムLSIとは、高密度基板上にベアチップを実装し、パッケージングしたものをいう。複数個のベアチップを高密度基板上に実装し、パッケージングすることにより、あたかも1つのLSIのような外形構造を複数個のベアチップに持たせたものも、システムLSIに含まれる(このようなシステムLSIは、マルチチップモジュールと呼ばれる。)。
【０１２２】
ここでパッケージの種別に着目するとシステムLSIには、QFP(クッド フラッド アレイ)、PGA(ピン グリッド アレイ)という種別がある。QFPは、パッケージの四側面にピンが取り付けられたシステムLSIである。PGAは、底面全体に、多くのピンが取り付けられたシステムLSIである。
これらのピンは、他の回路とのインターフェイスとしての役割を担っている。システムLSIにおけるピンには、こうしたインターフェイスの役割が存在するので、システムLSIにおけるこれらのピンに、他の回路を接続することにより、システムLSIは、再生装置の中核としての役割を果たす。
【０１２３】
かかるシステムLSIは、再生装置は勿論のこと、TVやゲーム、パソコン、ワンセグ携帯等、映像再生を扱う様々な機器に組込みが可能であり、本発明の用途を多いに広げることができる。
図３２は、本発明にかかるシステムLSIを模式的に示す図である。本図に示すように、本発明にかかるシステムLSIは、上述したようなコードROMや、CPU、RAMをパッケージ内に含む。
【０１２４】
具体的な生産手順の詳細は以下のものになる。まず各実施形態に示した構成図を基に、システムLSIとすべき部分の回路図を作成し、回路素子やIC,LSIを用いて、構成図における構成要素を具現化する。
そうして、各構成要素を具現化してゆけば、回路素子やIC,LSI間を接続するバスやその周辺回路、外部とのインターフェイス等を規定する。更には、接続線、電源ライン、グランドライン、クロック信号線等も規定してゆく。この規定にあたって、LSIのスペックを考慮して各構成要素の動作タイミングを調整したり、各構成要素に必要なバンド幅を保証する等の調整を加えながら、回路図を完成させてゆく。
【０１２５】
回路図が完成すれば、実装設計を行う。実装設計とは、回路設計によって作成された回路図上の部品(回路素子やIC,LSI)を基板上のどこへ配置するか、あるいは、回路図上の接続線を、基板上にどのように配線するかを決定する基板レイアウトの作成作業である。
ここで実装設計は、自動配置と、自動配線とからなる。
CAD装置を利用する場合、この自動配置は、“重心法”と呼ばれる専用のアルゴリズムを用いて実現することができる。自動配線は、回路図上の部品のピン同士を接続するような接続線を、金属箔やビアを用いて規定する。CAD装置を利用する場合、この配線処理は、“メーズ法”“ラインサーチ法”と呼ばれる専用のアルゴリズムを用いて実現することができる。  
【０１２６】
こうして実装設計が行われ、基板上のレイアウトが確定すれば、実装設計結果をCAMデータに変換して、NC工作機械等の設備に出力する。NC工作機械は、このCAMデータを基に、SoC実装やSiP実装を行う。SoC(Systemon chip)実装とは、1チップ上に複数の回路を焼き付ける技術である。SiP(System in Package)実装とは、複数チップを樹脂等で1パッケージにする技術である。以上の過程を経て、本発明に係るシステムLSIは、各実施形態に示した再生装置の内部構成図を基に作ることができる。図３３に示すように、こうして作られたシステムLSIを、再生装置内に組込めば、上述した実施形態に示した再生装置の生産が可能になる。
【０１２７】
尚、上述のようにして生成される集積回路は、集積度の違いにより、IC、LSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。
さらに、各再生装置の構成要素の一部又は全てを1つのチップとして構成してもよい。集積回路化は、上述したSoC実装,SiP実装に限るものではなく、専用回路又は汎用プロセスで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA（FieldProgrammable Gate Array）や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なシリコンフィギュラブル・プロセッサを利用することが考えられる。更には、半導体技術の進歩又は派生する技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積回路化を行っても良い。例えば、バイオ技術の適用などが可能性としてありうる。
【０１２８】
また各実施形態の内部構成のうち、一般的な部分については、既存の回路パターンを定義したIntellectual Propertyを組み合わせて設計するのが望ましい。特徴的な部分については、HDLを用いた抽象度が高い動作レベルを記述やレジスタトランスファレベルでの記述を用いてトップダウン設計を行うのが望ましい。  
またFPGAでは、多数のロジックエレメントが格子状に配置されており、LUT(Look Up Table)に記載されている入出力の組合せに基づき、縦・横の配線をつなぐことにより、各実施形態に示したハードウェア構成を実現することができる。LUTは、SRAMに記憶されており、かかるSRAMの内容は、電源断により消滅するので、かかるFPGAの利用時には、コンフィグ情報の定義により、各実施形態に示したハードウェア構成を実現するLUTを、SRAMに書き込むませる必要がある。更に、デコーダを内蔵した映像復調回路は、積和演算機能を内蔵したDSPで実現するのが望ましい。
【０１２９】
(アーキテクチャ)
本発明にかかるシステムLSIは、再生装置への組込みを想定しているので、システムLSIは、Uniphierアーキテクチャに準拠させるのが望ましい。
Uniphierアーキテクチャに準拠したシステムLSIは、以下の回路ブロックから構成される。
【０１３０】
・データ並列プロセッサDPP
これは、複数の要素プロセッサが同一動作するSIMD型プロセッサであり、各要素プロセッサに内蔵されている演算器を、1つの命令で同時動作させることで、ピクチャを構成する複数画素に対するデコード処理の並列化を図る。
・命令並列プロセッサIPP
これは、命令RAM、命令キャッシュ、データRAM、データキャッシュからなる「Local Memory Contoroller」、命令フェッチ部、デコーダ、実行ユニット、レジスタファイルからなる「ProcessingUnit部」、複数アプリケーションの並列実行をProcessing Unit部に行わせる「Virtual Multi Processor Unit部」で構成される。
【０１３１】
・CPUブロック
これは、ARMコア、外部バスインターフェイス(Bus Control Unit:BCU)、DMAコントローラ、タイマー、ベクタ割込コントローラといった周辺回路、UART、GPIO(GeneralPurpose Input Output)、同期シリアルインターフェイスなどの周辺インターフェイスで構成される。先に述べたコントローラは、このCPUブロックとしてシステムLSIに実装される。
【０１３２】
・ストリームI/Oブロック
これは、USBインターフェイスやATA Packetインターフェイスを介して、外部バス上に接続されたドライブ装置、ハードディスクドライブ装置、SDメモリカードドライブ装置とのデータ入出力を行う。
・AVI/Oブロック
これは、オーディオ入出力、ビデオ入出力、OSDコントローラで構成され、テレビ、AVアンプとのデータ入出力を行う。
【０１３３】
・メモリ制御ブロック
これは、外部バスを介して接続されたSD-RAMの読み書きを実現するブロックであり、各ブロック間の内部接続を制御する内部バス接続部、システムLSI外部に接続されたSD-RAMとのデータ転送を行うアクセス制御部、各ブロックからのSD-RAMのアクセス要求を調整するアクセススケジュール部からなる。
【０１３４】
かかるアーキテクチャに準拠したシステムLSIの製造にあたっては、IPPやDPP等の回路ブロック毎にレイアウト設計を行い、各回路ブロックの性能を先に最適化した上で、各ブロックを組み上げ、１チップレイアウトを完成させるというボトムアップ式のレイアウト手法を採用するのが望ましい。
(ユーザ操作との関連)
擬似ノイズ信号の付加を、ユーザからのセットアップ操作に基づき実行してもよい。このセットアップ操作とは、それぞれ質感優先モード、質感非優先モードの設定を受け付けるものである。
【０１３５】
“質感優先モード”とは、擬似ノイズ発生回路９に擬似ノイズ信号を発生させ、擬似ノイズ信号を映像信号に加算させて、フィルムグレイを再現するモードであり、かかるモードの実行時において、レベル化回路２０に出力されるされるべき映像信号には、擬似ノイズが出現する。
“質感非優先モード”とは、擬似ノイズ発生回路９に擬似ノイズ信号を発生させず、フィルムグレイを再現しないモードである。かかるモードの実行時において、アップコンバータ７は、ノイズ除去回路６によりノイズが除去された映像信号をアップコンバートの対象とする。
【０１３６】
図３４は、上述したようなセットアップメニューの一例を示す図である。本図におけるボタンは、“質感優先モード”、“質感非優先モード”の設定を受け付けるものであり、それぞれがノーマル状態、フォーカス状態、アクティブ状態といった状態をもつ。かかるメニューは、OSD(OnScreen Display)グラフィクスやBML(Broadcast Markup Languege)を用いて記述される。
【０１３７】
ユーザは、リモコンにおける左右キーを押下することにより、フォーカス状態になるべきボタンを切り換えることができ、Enterキーの押下に応じて、現在フォーカス状態にあるボタンに対応するモードを、再生装置のカレントモードとする。このGUIの最大の特徴は、再生装置を質感優先モードに設定する際のデメリットをユーザに理解させている点である。図中の警告「質感優先モードでは、映像の種類によっては、表示ゴミが多くなる場合があります」は、質感優先モードになる場合のデメリットを、表している。質感優先モードに設定する際のデメリットをユーザに理解させた上でデフォルトの設定として、質感優先モードをフォーカス状態にしておく。これにより、映像内容によっては、ノイズの量がかえって多くなる旨をユーザに理解させるので、たとえ質感優先モードにおいて、表示ノイズの量が過剰になったとしても、商品苦情に発展することはない。
【０１３８】
図３５は、図３４のメニューを表示させるために、第１実施形態に示した再生装置に付加される構成要素(GUI発生部５１、制御部５２、スイッチ５３)を示す図である。
GUI発生部５１は、図３４のメニューを生成する。
制御部５２は、ユーザがリモコン操作により、図３４のメニューの呼び出しを行えば、端子Ｃにスイッチ５３を切り替える。これによりGUI発生部５１により生成された図３４のメニューがテレビに出力されることになる。次に、リモコン操作で、質感優先モードに設定されれば、制御部５２は、端子Ａにスイッチ５３を切り替える。これにより加算部１０により擬似ノイズが合成された映像信号が出力される。同様に、リモコン操作で、質感非優先モードに設定されれば制御部５２は、端子Ｂにスイッチ５３を切り替える。これにより、アップコンバータ７によるアップコンバート後の映像信号が出力される。同様のGUI発生部５１、制御部５２、スイッチ５３を、第２実施形態に係る再生装置(図１４)、第３実施形態に係る再生装置(図２４)に付加することで、これらの実施形態においても、質感優先モード、質感非優先モードの切り替えを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
本発明に係る再生装置は、上記実施形態に内部構成が開示されており、この内部構成に基づき量産することが明らかなので、資質において工業上利用することができる。このことから本発明に係る再生装置は、DVD±Rプレーヤ、DVD±Rレコーダ、ハードディスクレコーダ、放送受像機あるいは半導体メモリを用いたビデオレコーダなどの製品分野の開発に適用する事ができる。  
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】第１実施形態に於ける再生装置の内部構成を示す図である。
【図２】再生装置の各構成要素から出力される映像信号が、どのように変化するかを示すタイミングチャートである。
【図３】第１実施形態に於けるノイズ検出回路５の内部構成を示す図である。
【図４】ノイズ検出回路５に対する入力信号と、各構成要素からの出力信号とを対比して示すタイミングチャートである。
【図５】第１実施形態に於けるバンドパスフィルタ１３の特性を示す図である。
【図６】第１実施形態に於けるリミッタ１４の特性を示す図である。
【図７】第１実施形態に於けるアップコンバータ７の内部構成を示す図である。
【図８】（ａ）垂直ポリフェーズフィルタ１６による変換前後のフレーム画像を示す図である。  （ｂ）水平ポリフェーズフィルタ１７による変換前後のフレーム画像を示す図である。
【図９】（ａ）第１実施形態に於けるノイズレベル判定回路８の内部構成を示す図である。  （ｂ）第１実施形態に於ける擬似ノイズ発生回路９の内部構成を示す図である。
【図１０】乗算器２２により生成される擬似ノイズ信号を示す図である。
【図１１】加算器１０により擬似ノイズ信号の加算がなされた、映像信号を示す図である。
【図１２】（ａ）ノイズが存在するSD画像に対し、アップコンバートを行う場合において、画像の内容がどのように変化するかを対比して示す。  （ｂ）（ａ）に示したアップコンバート前のSD画像と、アップコンバート後のHD画像とを同じ大きさのTVで表示した場合の表示例を示す。
【図１３】（ａ）SD画像からノイズを除去して、擬似ノイズ信号を加算する場合において、SD画像の内容がどのように変化するかを対比して示す。  （ｂ）（ａ）に示したアップコンバート前のSD画像と、アップコンバート後のHD画像とを同じ大きさのTVで表示した場合の表示例を示す。
【図１４】第２実施形態に係る再生装置の内部構成を示す図である。
【図１５】第２実施形態に係る再生装置の構成要素から出力される映像信号が、どのように変化するかを示すタイミングチャートである。
【図１６】本発明の第２実施形態に於けるノイズ検出回路３５の内部構成を示す図である。
【図１７】本発明の第２実施形態に於ける再生装置のアップコンバータ３７の内部構成を示す図である。
【図１８】（ａ）垂直ポリフェーズフィルタ４３による変換前後のフレーム画像を示す図である。  （ｂ）水平ポリフェーズフィルタ４４による変換前後のフレーム画像を示す図である。
【図１９】ノイズレベル判定回路３８の内部構成を示す図である。
【図２０】（ａ）入力画像における画素ブロックを示す図である。  （ｂ）ブロック内ピークホールド回路４７によりホールドされる、波高値を示す。
【図２１】第２実施形態に於ける擬似ノイズ発生回路３９の内部構成を示す図である。
【図２２】スイッチ制御回路５２による信号頻度の設定により、どのような擬似ノイズ信号が発生するかを示す図である。
【図２３】加算器１０により擬似ノイズ信号の加算がなされた、映像信号を示す図である。
【図２４】第３実施形態に係る再生装置の内部構成を示す図である。
【図２５】映像信号における各フレームと、Iフレーム信号とを示す図である。
【図２６】本発明の第３実施形態に於けるノイズ検出回路６５の内部構成を示す図である。
【図２７】ノイズレベル判定回路６８の内部構成を示す図である。
【図２８】擬似ノイズ発生回路６９の内部構成を示す図である。
【図２９】スイッチ７９による信号頻度の設定により、どのような擬似ノイズ信号が発生するかを示す図である。
【図３０】加算器１０により擬似ノイズ信号の加算がなされた、映像信号を示す図である。
【図３１】ノイズ検出回路５、ノイズレベル判定回路８を省略した再生装置の内部構成を示す図である。
【図３２】本発明にかかるシステムLSIを模式的に示す図である。
【図３３】本発明にかかるシステムLSIの組込みを模式的に示す図である。
【図３４】セットアップメニューの一例を示す図である。
【図３５】図３４のメニューを表示させるために、第１実施形態に示した再生装置に付加される構成要素(GUI発生部５１、制御部５２、スイッチ５３)を示す図である。
【符号の説明】
【０１４１】
１  光ディスク
２  光ピックアップ部
３  モーター
４  映像復調回路
５  ノイズ検出回路
６  ノイズ除去回路
７  アップコンバータ
８  ノイズレベル判定回路
９  擬似ノイズ発生回路
１０  加算器
１１  デジタル変調回路
１２  端子
１３    バンドパスフィルタ
１４    リミッタ
１５    ８ラインメモリ
１６    垂直ポリフェーズフィルタ
１７    水平ポリフェーズフィルタ
１８    ディレイメモリ
１９    ピークホールド回路
２０    レベル化回路
２１    ランダムノイズ発生回路
２２    乗算器
３１    受信アンテナ
３２    チューナー
３５    ノイズ検出回路
３７    アップコンバータ
３８    ノイズレベル判定回路
３９    擬似ノイズ発生回路
４１    フレームメモリ
４２    減算器
４３    垂直ポリフェーズフィルタ
４４    水平ポリフェーズフィルタ
４５    ディレイメモリ
４６    ブロック特定回路
４７    ブロック内ピークホールド回路
４８    平均化回路
５０    ランダムノイズ発生回路
５１    スイッチ
５２    スイッチ制御回路
６４    映像復調回路
６５    ノイズ検出回路
６８    ノイズレベル判定回路
６９    擬似ノイズ発生回路
７１    フレームメモリ
７２    平均値回路
７３    ホールド回路
７４    スイッチ制御回路
７５    レベル１−ランダムノイズ発生回路
７６    レベル２−ランダムノイズ発生回路
７７    レベル３−ランダムノイズ発生回路
７８    レベル４−ランダムノイズ発生回路
７９    スイッチ
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007063912.tif 000038
【図２】
2007063912.tif 000039
【図３】
2007063912.tif 000040
【図４】
2007063912.tif 000041
【図５】
2007063912.tif 000042
【図６】
2007063912.tif 000043
【図７】
2007063912.tif 000044
【図８】
2007063912.tif 000045
【図９】
2007063912.tif 000046
【図１０】
2007063912.tif 000047
【図１１】
2007063912.tif 000048
【図１２】
2007063912.tif 000049
【図１３】
2007063912.tif 000050
【図１４】
2007063912.tif 000051
【図１５】
2007063912.tif 000052
【図１６】
2007063912.tif 000053
【図１７】
2007063912.tif 000054
【図１８】
2007063912.tif 000055
【図１９】
2007063912.tif 000056
【図２０】
2007063912.tif 000057
【図２１】
2007063912.tif 000058
【図２２】
2007063912.tif 000059
【図２３】
2007063912.tif 000060
【図２４】
2007063912.tif 000061
【図２５】
2007063912.tif 000062
【図２６】
2007063912.tif 000063
【図２７】
2007063912.tif 000064
【図２８】
2007063912.tif 000065
【図２９】
2007063912.tif 000066
【図３０】
2007063912.tif 000067
【図３１】
2007063912.tif 000068
【図３２】
2007063912.tif 000069
【図３３】
2007063912.tif 000070
【図３４】
2007063912.tif 000071
【図３５】
2007063912.tif 000072
【国際調査報告】
2007063912.tif 000073
2007063912.tif 000074
2007063912.tif 000075
2007063912.tif 000076