(57)【要約】動きベクトルを用いて挿入フィールドを生成するために動き補償を利用する種類のビデオ画像アップコンバージョン・ユニットにおいて用いられる改善された動き補償方法が開示される。この方法は、前のフレームの対応する隣接ピクセルの値と生成されたフィールドの原因となった隣接ピクセルの値とから第一の補正値を計算する。この第一の補正値は、第一の閾値と比較される。第一の補正値が第一の閾値より小さい場合、生成されたフィールド内で生成されるピクセル値は、前のフレームの対応するピクセルの値と等しくなるように設定される。本方法は、更に、次のフィールドの対応する隣接ピクセルの値と生成されたフィールドの原因となった隣接ピクセルの値とから第二の補正値を計算する。第二の補正値は、第二の閾値と比較される。第二の補正値が第二の閾値より小さい場合、生成されたフィールド内で生成されるピクセル値は、次のフィールドの対応するピクセルの値と等しくなるように設定される。
2004513575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動き補償方法であって、
生成された画像の原因隣接ピクセルの値と前の画像及び／又は次の画像の対応する隣接ピクセルの値とから相関値を計算する工程と、
前記相関値を閾値と比較する工程と、
前記相関値が前記閾値より小さい場合、前記生成された画像内に作成されるピクセル値を前記前の画像又は次の画像の対応するピクセルの値に等しく設定する工程と、を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、
前述の生成された画像の原因隣接ピクセルの値と前の画像及び／又は次の画像の対応する隣接ピクセルの値とから相関値を計算する工程は、
前記生成された画像の各原因隣接ピクセルの値と前記前の画像の各対応する隣接ピクセルの値との差の絶対値を加算する工程を有することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法であって、
前記閾値は、前記相関値を計算するのに用いられる原因隣接ピクセルの数の１０倍に等しい値を有することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法であって、
生成された画像の原因隣接ピクセルの値と前の画像の対応する隣接ピクセルの値とから第一の相関値を計算する工程と、
前記生成された画像の原因隣接ピクセルの値と次の画像の対応する隣接ピクセルの値とから第二の相関値を計算する工程と、
前記第一の相関値を第一の閾値と比較する工程と、
前記第一の相関値が前記第一の閾値より小さい場合に、前記生成された画像内に作成されるピクセルの値を前記前の画像の対応するピクセルの値に等しく設定する工程と、
前記第二の相関値を第二の閾値と比較する工程と、
前記第二の相関値が前記第二の閾値より小さい場合に、前記生成された画像内に作成されるピクセルの値を前記前の画像の対応するピクセルの値に等しく設定する工程と、を更に有することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法であって、
前記第一の閾値は、前記第一の相関値を計算するのに用いられた原因隣接ピクセルの数の１０倍に等しい値を有することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項４記載の方法であって、
前記第二の閾値は、前記第二の相関値を計算するのに用いられた原因隣接ピクセルの数の１０倍に等しい値を有することを特徴とする方法。
【請求項７】
動き補償装置であって、
生成された画像の原因隣接ピクセルの値と前の画像及び／又は次の画像の対応する隣接ピクセルの値とから相関値を計算する手段と、
前記相関値を閾値と比較する手段と、
前記相関値が前記閾値より小さい場合、前記生成された画像内に作成されるピクセル値を前記前の画像又は次の画像の対応するピクセルの値に等しく設定する手段と、を有することを特徴とする装置。
【請求項８】
動きベクトルを用いて挿入される画像を生成するビデオ・アップコンバージョン・ユニットであって、
請求項７記載の動き補償装置を備えたことを特徴とするビデオ・アップコンバージョン・ユニット。
【請求項９】
請求項８記載のビデオ・アップコンバージョン・ユニットを備えたことを特徴とするプログレッシブ／インターレース変換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の属する技術分野）
本発明は、動きベクトルを用いて挿入ビデオ・フィールドを生成するために動き補償を用いる種類のビデオ画像アップコンバージョン・ユニットにおける動き補償アップコンバージョン方法に関する。
【０００２】
（発明の背景）
動いているビデオ画像は、フレーム又はピクチャのシーケンスとして、ビデオ送信器によって送信される。各フレーム又はピクチャは、個別にコード化され得るが、ビデオ・レートで連続的に表示される。各ビデオ・フレームは、２つのビデオ・フィールド：奇数ビデオ・フィールド及び偶数ビデオ・フィールド、から成る。具体的には、文字「Ａ」で示される一フレームは、文字「Ａｏ」で示される奇数フィールドと、文字「Ａｅ」で示される偶数フィールドとから成る。
【０００３】
ビデオ・シーケンスを取り込むとき又は記録するとき、フレーム又はフィールドごとに取り込まれ得る。一ビデオ・フレームの奇数フィールド及び偶数フィールド双方が同時に取り込まれると、そのピクチャは「プログレッシブ」ピクチャと呼ばれる。奇数フィールド及び偶数フィールドは、一般的に、プロフレッシブ・ピクチャを記述するのに用いられない。代わりに、個別のビデオ・フレーム（例えば、フレームＡ、フレームＢ）がプログレッシブ・ピクチャを記述するのに用いられる。ほとんどの映画フィルム素材は、プログレッシブ・ピクチャによって構成される。
【０００４】
一ビデオ・フレームの奇数フィールド及び偶数フィールドが異なったタイミングで取り込まれると、そのピクチャは「インターレース」ピクチャと呼ばれる。２つのフィールドは、同時に表示されるように合成されない。各フィールドは、別々に処理され、表示される。ほとんどのテレビ素材は、インターレース・ピクチャによって構成される。
【０００５】
送信工程中に最大の効率を実現するために、すべてのフィールド又はフレームが送信されるわけではない。すなわち、個々のフィールド又はフレームのうちの一部は落とされ、送信されない。落とされたフィールド又はフレームは、送信されたフィールド又はフレームから取った情報に基づいて、ビデオ受信器によって再生成される。
【０００６】
例えば、落とされたフィールド又はフレームは、単に前のフィールド又はフレームを繰り返すことによって再生成され得る。別の方法として、表示が遅れている場合、落とされたフィールド又はフレームに続く次のフィールド又はフレームを落とされたフィールド又はフレームの代わりに用いることも可能である。落とされたフィールド又はフレームの両側の隣接フィールド又はフレームを平均化することによって、落とされたフィールド又はフレームを置き換えることも可能である。
【０００７】
上記のシンプルなアプローチには問題がある。落とされたフィールド又はフレームの代わりに前のフィールド又はフレームを繰り返す（或いは、次に続くフィールド又はフレームを用いる）ことは、そのビデオ画像にわずかな動きしか描写されていない場合であっても、知覚される画像をぎこちないものにする。フィールド又はフレームを平均化することは、そのビデオ画像に中程度の動きしか描写されていない場合であっても、知覚される画像をぼけたものにする。
【０００８】
良く知られた、落とされたフィールド又はフレームを再生成する方法は、動き補償挿入である。動き補償挿入（「双方向予測」とも呼ばれる）において、一時的な低解像度（通常はフレーム・レートの１／２〜１／３）を有する副信号がコード化され、全解像度信号は、この低解像度信号の挿入と補正項の追加とによって得られる。挿入によって再構築される信号は、補正項を過去の参照と将来の参照との合成に対して加えることによって得られる。
【０００９】
ビデオ・シーケンスは、様々なフォーマットで出る。例えば、高精細度（ＨＤ）テレビ・ビデオ・シーケンスは、１８の異なるフォーマットのうちのいずれか１つで表示され得る。ビデオ・シーケンスを一フォーマットから別のフォーマットへ変換する工程は、「スキャン・レート変換」と呼ばれる。
【００１０】
スキャン・レート変換は、テレビ画像における画像のちらつきを減らすのに用いられ得る。例えば、欧州テレビ・ビデオ規格は、５０ヘルツ（５０Ｈｚ）の周波数を指定する。すなわち、ビデオ・フィールドは、１秒あたり５０フィールドの速度で表示される。このテレビ・ビデオ・レートは、テレビ画像における顕著なちらつきを防ぐのには十分でない。画像のちらつきを減らすために、テレビ・ビデオ・レートを、ビデオ画像においてオリジナル・フィールド間に追加フィールドを挿入することによって、１００ヘルツ（１００Ｈｚ）へ増やしてもよい。
【００１１】
スキャン・レート変換技術は、２４ヘルツ（２４Ｈｚ）フィルムを６０ヘルツ（６０Ｈｚ）ビデオ画像へ変換するのに用いられ得る。スキャン・レート変換技術は、更に、３０ヘルツ（３０Ｈｚ）高精細度（ＨＤ）カメラ画像を６０ヘルツ（６０Ｈｚ）ビデオ画像へ変換するのにも用いられ得る。
【００１２】
スキャン・レート変換に必要とされる追加フィールドは、単にオリジナル・フィールドを繰り返すことによって得てもよい。しかし、好ましい方法は、インターレース変換よりも、動き補償挿入を用いたプログレッシブ変換を用いることである。
【００１３】
（発明の開示）
本分野には、シャープなビデオ画像を提供する挿入フィールドを生成するための改善された動き補償方法に対する必要性が存在する。特に、前のフレームと次のフィールドとの間に挿入される生成されたフィールドに含まれる動き補償されたピクセルについての２つの考えられる選択肢の中から１つを選ぶ方法の改善が必要とされている。さらに、本分野では、前のフレームからのピクセルを含めること又は次のフィールドからのピクセルを含めることのいずれがよりシャープなビデオ画像を生成されたフィールドに提供するかを判定する方法を改善することへの必要性も存在する。
【００１４】
本発明の主たる目的は、動きベクトルを用いて挿入ビデオ・フィールドを生成するために動き補償を用いる種類のビデオ画像アップコンバージョン・ユニットにおける改善された動き補償アップコンバージョン方法を提供することである。
【００１５】
本発明の一実施形態の目的は、前のフレームと次のフィールドとの間に挿入される生成されたフィールドに含まれる動き補償されたピクセルの２つの考え得る選択肢から１つを選択する方法を提供することである。
【００１６】
本発明の一実施形態の別の目的は、計算されたピクセルの相関値を閾値と比較することによってシャープなビデオ画像を提供する動き補償ピクセルを選択する改善された方法を提供することである。
【００１７】
前のフレームと次のフィールドとの間に挿入される生成されたフィールドにシャープなビデオ画像を提供する動き補償されたピクセルを選択するのに用いられるピクセルの相関値を計算する改善された方法を提供することも本発明の一実施形態の目的である。
【００１８】
本発明の一実施形態の追加的な目的は、前のフレームと次のフィールドとの間に挿入される生成されたフィールドにシャープなビデオ画像を提供する動き補償されたピクセルを選択するのに用いられる閾値を決定する改善された方法を提供することである。
【００１９】
本発明は、前のフレームと次のフィールドとの間に挿入される生成されたフィールドに含ませる動き補償されたピクセルの２つの考え得る選択肢から１つを選択する改善された動き補償方法を有する。
【００２０】
本発明は、独立クレームによって定義され、従属クレームは有益的な実施形態を定義する。
【００２１】
好ましい実施形態によれば、本発明に係る改善された方法は、計算されたピクセルの相関値を閾値を比較することによって、シャープなビデオ画像を提供する動き補償されたピクセルを選択する。
【００２２】
本発明に係る改善された方法は、（１）生成されたフィールドの原因隣接ピクセルの値と前のフレームの対応する隣接ピクセルの値とから第一の相関値を計算する工程と、（２）第一の相関値を第一の閾値と比較する工程と、（３）第一の相関値が第一の閾値より小さい場合に、生成されたフィールド内に作成されるピクセルの値を前のフレームの対応するピクセルの値に等しく設定する工程と、を有する。
【００２３】
本発明に係る改善された方法は、更に、（１）生成されたフィールドの原因隣接ピクセルの値と次のフィールドの対応する隣接ピクセルの値とから第二の相関値を計算する工程と、（２）第二の相関値を第二の閾値と比較する工程と、（３）第二の相関値が第二の閾値より小さい場合に、生成されたフィールド内に作成されるピクセルの値を前のフレームの対応するピクセルの値に等しく設定する工程と、を有する。
【００２４】
以上、本発明の特徴及び技術的利点を幅広く概説した。これにより、当業者は以下の発明の詳細な説明をより良く理解できるであろう。本発明の請求項の主題を形成する本発明の追加的な特徴及び利点を以下に説明する。当業者が、原理として開示された概念及び特定の実施形態を用いて、本発明と同じ目的を実行するために構成を変更したり他の構成を設計したりすることが容易に可能であることは当業者には明らかである。このような等価的な構成は本発明の最も広い形の範囲から逸脱しないことも当業者には明らかである。
【００２５】
発明の詳細な説明を始める前に、本明細書を通じて用いられる特定の単語やフレーズの定義を説明しておくことは有益的であろう。「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、及びこれらの派生語は、制限無く含むことを意味する。「又は（ｏｒ）」は包含的であり、「及び／又は」を意味する。「関連する」、「それに関連する」、及びこれらの派生フレーズは、含む、含まれる、相互接続される、含有する、含有される、接続される、接続している、結合される、結合されている、通信可能である、協働する、交互配置する、並列配置する、近接する、接着される、接着している、持つ、特性を有する、などの意味を有し得る。「コントローラ」、「プロセッサ」、又は「装置（ａｐｐａｒａｔｕｓ）」という語は、少なくとも１つのオペレーションを制御するあらゆる装置（ｄｅｖｉｃｅ）、システム、又はそれらの部品を意味する。上記装置（ｄｅｖｉｃｅ）は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はこれらのうちの少なくとも２つの組み合わせとして実現され得る。「画像」という語は、フレーム又はフィールドを意味する。あらゆる特定のコントローラに関連する機能性は、ローカルに集中してもよく、遠隔的に分散されてもよい。特定の単語及びフレームについての定義は、この特許文書を通じて提供される。多くの或いはほとんどの例において、上記定義は、定義された単語及びフレームの従来の及び将来の使用に対して適用されることは当業者には明らかである。
【００２６】
（発明の詳細な説明）
本発明及びその利点のより完全な理解のために、ここで添付図面と共に以下の説明を参照する。ここで、同様の数字は同様の目的物を示す。
【００２７】
以下に説明する図１〜７、及び本発明の原理を記述するために本特許ドキュメントにおいて開示される様々な実施形態は、例示にすぎず、本発明の範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。以下の有益的な実施形態の説明において、本発明に係る改善された方法は、高精細度（ＨＤ）プログレッシブ／インターレース変換器と共に用いられる。
【００２８】
本発明は、計算された隣接ピクセルの補正値の所定の閾値との比較に基づいて適切な動き補償ピクセルを選択する改善された動き補償方法を有する。本発明に係る方法は、ＨＤプログレッシブ／インターレース変換器において用いられることに制限されないことに気が付くことが重要である。当業者は、本発明の原理が動き補償技術をビデオ信号に適用するあらゆるタイプの電子機器において成功裏に適用され得ることを容易に理解するであろう。以下の説明において、ＨＤプログレッシブ／インターレース変換器は、本発明に係る改善された方法が採用され得る機器品目のうちの一例として説明される。
【００２９】
図１は、高精細度（ＨＤ）プログレッシブ／インターレース変換器１００を示す。ＨＤプログレッシブ／インターレース変換器１００は、標準精細度（ＳＤ）ビデオ信号をＳＤ入力１１０から受信し、ＨＤビデオ信号をＨＤ入力１２０から受信する。後に詳述するように、ＨＤプログレッシブ／インターレース変換器１００は、動き補償技術を用いて、プログレッシブＨＤ素材をインターレース・フォーマットへ変換する。
【００３０】
ＨＤプログレッシブ／インターレース変換器１００は、フィールド及びライン・レート変換器１３０を有する。フィールド及びライン・レート変換器１３０は、ＳＡＡ４９９２集積回路（時々、ＦＡＬＣＯＮＩＣ（ｆｉｅｌｄ　ａｎｄ　ｌｉｎｅ　ｒａｔｅ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ）とも呼ばれる）を有する。ＳＡＡ４９９４２集積回路は、Ｐｈｉｌｉｐｓ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒによって市場に販売されている。フィールド及びライン・レート変換器１３０は、ＳＤサイズ・ビデオ画像に対するスキャン・レート変換を実行することができる。
【００３１】
図１に示すように、フィールド及びライン・レート変換器１３０は、マルチプレクサ１４０を通じてＳＤ入力１１０からＳＤビデオ信号を受信する。ＨＤプログレッシブ／インターレース変換器１００への入力がＳＤ入力である場合、ＳＤビデオ画像は、単に、マルチプレクサ１４０を通り抜け、直接フィールド及びライン・レート変換器１３０へ到達する。ＳＤビデオ画像は、次いで、ＳＤ出力１６０へ出力される。
【００３２】
ＨＤプログレッシブ／インターレース変換器１００は、ＨＤ入力１２０からＨＤビデオ信号を受信する。ＨＤプログレッシブ／インターレース変換器１００への入力がＨＤ入力である場合、ＨＤビデオ画像はプレフィルタリングされ、ＳＤサイズへダウンサンプリングされなければならない。これは、プレフィルタ及びダウンサンプラ・ユニット１５０において実現される。プレフィルタ及びダウンサンプリング・ユニット１５０からのＳＤビデオ画像は、次いで、マルチプレクサ１４０へ送られ、フィールド及びライン・レート変換器１３０へ回される。
【００３３】
プレフィルタ及びダウンサンプラ・ユニット１５０におけるフィルタ（図示せず）は、ナイキスト基準を満たすのに用いられる従来とおりの低域通過フィルタである。このフィルタは、フィルタ・タップ：（１）０．０１５６２５（２）０（３）−０．０７０３１２５（４）０（５）０．３０４６８７５（６）０．５（７）０．３０４６８７５（８）０（９）−０．０７０３１２５（１０）０及び（１１）０．０１５６２５を用いる１１タップ・フィルタを有してもよい。
【００３４】
ＨＤビデオ画像がフィルタリングされた後、それらは以下の条件に基づいて１、２、又は３倍にダウンサンプリングされる。ダウンサンプリング係数は、（１）ラインあたりのピクセル数が１４４０より多く、２１６０以下の場合、又は（２）フレームあたりのライン数が１１５２より多く、１７２８以下の場合、に３に等しく設定される。ダウンサンプリング係数は、（１）ラインあたりのピクセル数が７２０より多い場合、又は（２）フレームあたりのライン数が５７６より多い場合、に２に等しく設定される。上記両条件を満たさない場合、ビデオ画像はＳＤビデオ画像であり、ダウンサンプリングは必要とされない。この場合、ダウンサンプリング係数は１に等しく設定される。２１６０×１７２８ピクセルより大きいビデオ画像はダウンサンプリング係数４を必要とするであろうことが予想される。現時点で、使用されていることが知られている最大のビデオ画像サイズは１９２０×１０８０ピクセルである。
【００３５】
ダウンサイジング工程が完了すると、ＳＤサイズのビデオ画像が生成され、動き推定のためにフィールド及びライン・レート変換器１３０へ送られる。フィールド及びライン・レート変換器１３０は、ダウンサンプリングされたＳＤサイズのビデオ画像に対する動きベクトルを生成する。フィールド及びライン・レート変換器１３０のＳＡＡ４９９２集積回路は、動きベクトル・オーバーレイ・モードをサポートする。すなわち、フィールド及びライン・レート変換器１３０によって生成された動きベクトルは、カラー・データとしてビデオ画像上に重ねられる。この特徴により、動きベクトルをフィールド及びライン・レート変換器１３０から直接読み出すことが可能となる。すなわち、動きベクトルを得るために追加的なハードウェア又はソフトウェア機能性が必要とされない。
【００３６】
ＳＤ動きベクトルが得られると、それらは動きベクトル後処理ユニット１７０へ送られる。ＳＤ動きベクトルは、動きベクトル後処理ユニット１７０において、ＨＤ速度（すなわち、マグニチュード）にスケーリングされる。後で詳述するように、スケーリングされたＨＤ動きベクトルは、次いで、ＨＤアップコンバージョン・ユニット１８０によってＨＤプログレッシブ・フレームから動き補償インターレースＨＤフィールドを生成するのに用いられ、その後ＨＤ出力１９０へ出力される。
【００３７】
フィールド及びライン・レート変換器１３０のＳＡＡ４９９２集積回路は、高品質動き推定器として機能する。フィールド及びライン・レート変換器１３０のＳＡＡ４９９２集積回路は、動き推定を実行するために一フレーム及び一フィールドを使用するため、一フレーム及び一フィールドを用いる同じ技術が動き補償にも用いられなければならない。
【００３８】
図２に示すように、入力は、プログレッシブ・フレームＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、及びＦから成る。前述のように、各フレームは、奇数フィールドと偶数フィールドとから成る。例えば、フレーム「Ａ」は、奇数フィールド「Ａｏ」と偶数フィールド「Ａｅ」とから成る。同様に、フレーム「Ｂ」は、奇数フィールド「Ｂｏ」及び偶数フィールド「Ｂｅ」とから成る。同様の奇数フィールド及び偶数フィールドが他の入力フレームについても存在する。入力フレーム（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、及びＦ）に対して適用される「プログレッシブ」という語は、各フレームの奇数フィールド及び偶数フィールドが同時に取られ、合成され、個々のフレームを形成することを意味する。
【００３９】
図３に示すように、出力ビデオ信号は、インターレースされた形式である。出力奇数フィールド「Ａｏ」は、入力フレーム「Ａ」から取られる。出力偶数フィールド「ＡＢｅ」は、入力シーケンスのフレーム「Ａ」及び奇数フィールド「Ｂｏ」について動き補償を実行することによって得られる。同様に、出力偶数フィールド「Ｂｏ」は、入力フレーム「Ｂ」から取られる。出力偶数フィールド「ＢＣｅ」は、入力シーケンスのフレーム「Ｂ」及び奇数フィールド「Ｃｏ」について動き補償を実行することによって得られる。図３に示された残りのインターレースされた出力ビデオ信号も同様に得られる。このように、一時的に失われたフィールドは、（１）前のフレーム、（２）次のフレーム、及び（３）動きベクトルを用いることによって生成される。
【００４０】
フィールド及びライン・レート変換器１３０からの動きベクトルは、プレフィルタ及びダウンサンプラ・ユニット１５０においてＨＤ入力に対して適用されたダウンサンプリング係数（ＤＳＦ）に基づいてスケーリングされる。例えば、ｍｖｘ（ｉ，ｊ）及びｍｖｙ（ｉ，ｊ）が、フィールド及びライン・レート変換器１３０から得られたそれぞれｘ及びｙ方向の動きベクトルであるものとする。すると、動きベクトル後処理ユニット１７０において生成されるＨＤ動きベクトルは、
【００４１】
【数１】
2004513575.tif 000003
【００４２】
【数２】
2004513575.tif 000004
となる。
【００４３】
動きベクトルの速度（すなわち、マグニチュード）のみならず、動きベクトルの位置までもがスケーリングされることが分かる。これは、動きベクトルが、ＳＤビデオ画像において、２×２ブロックに適用可能であれば、ＨＤにおいて、（ＤＳＦ×２）×（ＤＳＦ×２）ブロックに適用可能であることを意味する。換言すれば、（２ＤＳＦ）×（２ＤＳＦ）ブロックに適用可能である。よって、ダウンサンプリング係数が２の場合（ＤＳＦ＝２）、ＳＤにおける２×２ブロックに対する動きベクトルは、ＨＤにおける４×４ブロックに適用可能である。このスケーリングは、動きベクトルの精度に損失を生じさせる。
【００４４】
フィールド及びライン・レート変換器１３０から得られた動きベクトルは、１／４ピクセルの精度である。動きベクトルが２倍にスケーリングされた場合、その動きベクトルは１／２ピクセルの精度しか有しないことが予想される。これは、１／４の２倍が１／２に等しいからである。残念なことに、この予想は当たっていない。なぜなら、動きベクトルは１／２ピクセルの精度を有しないことが判明するからである。これは、プレフィルタ及びダウンサンプラ・ユニット１５０において実行されるＨＤ入力のフィルタリング及びダウンサンプリングがピクチャのスムージング及び目標物の動きのスムージングを生じさせるという事実によるものである。１／２ピクセルの精度は、フィルタリング及びダウンサンプリング工程中に導入されたスムージングによって信頼性高く達成され得ない。
【００４５】
これは、問題となっているピクセルを囲む隣接ピクセルについて単なる計算を実行することによって１／４ピクセルの精度を実現することはできないことを意味する。これは、更に、スケーリングされた動きベクトルは、特にビデオ画像の端において、非常に信頼できるものではないことを意味する。
【００４６】
フレーム、フィールド、及び関連する動きベクトルが与えられると、本タスクは、ビデオ信号における歪み及び間違いを最小限にしながら、その情報をＨＤ信号へアップコンバートする。従来の１つのアプローチは、フレーム及びフィールドからの動き補償されたピクセルを平均化することである。この方法は、動きベクトルが正確であれば、まあまあ良く機能する。しかし、動きベクトルが不正確な場合、フレーム及びフィールドからのピクセルの平均化は、ビデオ画像のゆっくり動くエリアにおいて非常に目立ち得るピクチャのピンぼけを生じさせる。
【００４７】
本発明に係る改善された方法は、異なるアプローチを用いる。動きベクトル後処理ユニット１７０からのＨＤ動きベクトルは、ＨＤアップコンバージョン・ユニット１８０へ送られる。図１に示すように、ＨＤアップコンバージョン・ユニット１８０もＨＤ入力１２０に接続されており、ＨＤ入力１２０から入力ＨＤビデオ信号を受信する。その結果、ＨＤアップコンバージョン・ユニット１８０は、（１）適切にスケーリングされたＳＤビデオ画像からの動きベクトル、（２）ＨＤフレーム、（３）ＨＤフィールド、及び（４）動き補償されたフィールドの原因領域、というデータを有する。原因領域とは、その動き補償値が既に計算されたピクセルから成る動き補償されたフィールドの領域である。
【００４８】
既に示したように、動きベクトルの値は、全体的に見れば良好であるが、１／２ピクセルの精度ではない。動きベクトルは、１〜２ピクセル程度の精度しか持たない。これは、従来の平均化方法が用いられると、エッジがぼけることを意味する。本発明に係る改善された方法は、フィールド動き補償ピクセルを有するフレーム動き補償ピクセルを平均化しないことによって、ビデオ画像がぼけることを防止する。代わりに、本発明に係る改善された方法は、フレーム動き補償ピクセル又はフィールド動き補償ピクセルのいずれかを選択し用いる。本発明に係るいずれのピクセルを選択し用いるかを決定する方法をここで説明する。
【００４９】
この方法の一例を、図４〜６を用いて説明する。図４は、時刻Ｔに表示される５つのピクセル（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、及びＡ５）を示すビデオ信号の前のフレームＡを示す。図５は、時刻Ｔ＋１に表示される対応する５つのピクセル群（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、及びＢ５）を示すビデオ信号の次のフィールドＢを示す。「Ｔ＋１」という表現における「１」という単位は、前のフレームＡと次のフィールドＢとの間の一単位時間を示す。図６は、前のフレームＡと次のフィールドＢとの間の中間時刻Ｔ＋１／２に表示される動き補償によって生成された対応する５つのピクセル群（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、及びＣ５）を示すビデオ信号の生成されたフィールドＣを示す。「Ｔ＋１／２」という表現における「１／２」という単位は、前のフレームＡと生成されたフィールドＣとの間の一単位時間の１／２を示す。
【００５０】
生成されたフィールドＣのピクセルＣ４について考える。本タスクは、このピクセルに対する適切な値を見つけ、生成する。前のフレームＡのピクセルＡ４は、前のフレームＡにおいてピクセルＣ４に対応した動き補償されたピクセルである。次のフレームＢのピクセルＢ４は、次のフィールドＢにおいてピクセルＣ４に対応した動き補償されたピクセルである。
【００５１】
従来の平均化方法は、ピクセルＡ４の値をピクセルＢ４の値へ加え、その合計値を２で除算し、ピクセルＣ４の値を得る。
【００５２】
対照的に、本発明に係る改善された方法は、フレーム動き補償ピクセル（ピクセルＡ４）の値、或いはフィールド動き補償ピクセル（ピクセルＢ４）の値のいずれかを生成フィールド・ピクセル（ピクセルＣ４）の値として選択する。ピクセルＡ４又はピクセルＢ４の選択は、ピクセルＣ４の原因隣接ピクセルの値を考慮して為される。原因隣接ピクセルとは、その値が既に計算された隣接ピクセルである。本例において、ピクセルＣ４の原因隣接ピクセルは、ピクセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、及びＣ５である。
【００５３】
ピクセルＣ４の原因隣接ピクセルがピクセルＡ４の対応する隣接ピクセルと所定の閾値内で一致すれば、ピクセルＡ４の値がピクセルＣ４の値として選択される。ピクセルＣ４の原因隣接ピクセルがピクセルＡ４の対応する隣接ピクセルと所定の閾値内で一致しなければ、ピクセルＢ４の対応する隣接ピクセルが検討される。ピクセルＣ４の原因隣接ピクセルがピクセルＢ４の対応する隣接ピクセルと所定の閾値内で一致すれば、ピクセルＢ４の値がピクセルＣ４の値として選択される。
【００５４】
適切な閾値は、隣接ピクセル間の１０以下のピクセル値の差は目立つ差ではないという事実を用いて選択され得る。閾値は、一度に考慮される原因隣接ピクセル数の１０倍の値として選択され得る。本例において、４つの原因隣接ピクセル（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、及びＣ５）が一度に考慮されている。よって、閾値は、４０として選択され得る。
【００５５】
ピクセルＣ４の原因隣接ピクセルをピクセルＡ４の対応する隣接ピクセルと一致させることは、生成されたフィールドＣの原因隣接ピクセルの値と前のフレームＡの対応する隣接ピクセルの値との間の差の絶対値を加えることによって実行される。「ＡＣＯＲ」（生成されたフィールドＣの原因隣接ピクセルと前のフレームＡの対応する隣接ピクセルとの相関を表す）と呼ばれる値が以下のように計算される。
【００５６】
【数３】
2004513575.tif 000005
ここで、ＡＢＳは絶対値を取るという数学的関数を表す。
【００５７】
同様に、「ＢＣＯＲ」（生成されたフィールドＣの原因隣接ピクセルと次のフィールドＢの対応する隣接ピクセルとの相関を表す）と呼ばれる値が以下のように計算される。
【００５８】
【数４】
2004513575.tif 000006
ここで、ＡＢＳは絶対値を取るという数学的関数を表す。
【００５９】
ＡＣＯＲの値が閾値より小さい場合、ピクセルＣ４の値はピクセルＡ４の値とされる。ＡＣＯＲの値が閾値以上である場合、ＢＣＯＲを検討する。ＢＣＯＲの値が閾値より小さい場合、ピクセルＣ４の値はピクセルＢ４の値とされる。
【００６０】
ＢＣＯＲの値が閾値以上である場合、ピクセルＣ４の値を得るために別の動き補償方法が用いられ得る。例えば、ブロック・ベースの動きベクトルを用いる動き補償技術が用いられ得る。最後の手段として、ピクセルＡ４又はピクセルＢ４がピクセルＣ４にとって適切なピクセル値であるか否かを決定することができる他の方法を見つけることができない場合、ピクセルＣ４に対するピクセル値を得るために従来の平均化方法が用いられ得る。
【００６１】
既に動き補償された生成されたフィールドＣからの原因隣接ピクセル（すなわち、ピクセルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、及びＣ５）を用いることは、使用されているピクセルが正しいフレーム又はフィールドから来ていることを確認するのに役立つ。本発明に係る改善された方法によって提供されるピクセル値は、従来の平均化方法によって得られるビデオ画像のぼかしの多くを除去する。本発明に係る改善された方法によって提供されるピクセル値は、よりシャープに定義された動き補償されたビデオ画像を与える。選択されるべきピクセルがビデオ画像が動いている間にカバーされている（又はカバーされていない）ビデオ画像のエリアに位置する場合、本発明に係る改善された方法によって提供されるピクセル値は、２つのピクセル選択肢からより良いピクセルを選択するのに役立つ。これにより、ビデオ画像のカバーされた（及びカバーされていない）領域のビデオ画質が向上する。
【００６２】
ＨＤアップコンバージョン・ユニット１８０は、本発明に係る改善された方法を実行し、生成されたフィールドＣを作るのに適したピクセルを選択する。次いで、生成されたフィールドＣは、前のフレームＡ（時刻Ｔ）と次のフィールドＢ（時刻Ｔ＋１）との間に挿入される（時刻Ｔ＋１／２）。この挿入工程は、繰り返し適用され、図３に示す適切な出力インターレース・フィールドＡＢｅ、ＢＣｅ、ＣＤｅ、ＤＥｅ、及びＥＦｅが作られる。ＨＤアップコンバージョン・ユニット１８０の出力は、ＨＤ出力１９０へ送られる。
【００６３】
本発明に係る改善された方法についてまとめると以下のようになる。第一段階において、ＡＣＯＲ値（生成されたフィールドＣの原因隣接ピクセルと前のフレームＡの対応する隣接ピクセルとの相関を表す）が、生成されたフィールドＣの原因隣接ピクセルの値と前のフレームＡの対応する隣接ピクセルの値との差の絶対値を加算することによって、計算される。次いで、ＡＣＯＲ値が閾値より小さいか否かが判定される。ＡＣＯＲ値が閾値より小さい場合、ピクセルＣ４の値がピクセルＡ４の値に等しく設定される。ピクセルＣ４の値が設定されると、本方法はそのオペレーションを終了する。
【００６４】
ＡＣＯＲ値が閾値より小さくない場合、ＢＣＯＲ値生成されたフィールドＣの原因隣接ピクセルと次のフィールドＢの対応する隣接ピクセルとの相関を表す）が、生成されたフィールドＣの原因隣接ピクセルの値と次のフィールドＢの対応する隣接ピクセルの値との差の絶対値を加算することによって、計算される。次いで、ＢＣＯＲ値が閾値より小さいか否かが判定される。ＢＣＯＲ値が閾値より小さい場合、ピクセルＣ４の値がピクセルＢ４の値に等しく設定される。ピクセルＣ４の値が設定されると、本方法はそのオペレーションを終了する（終了工程）。
【００６５】
ＢＣＯＲ値が閾値より小さくない場合、ピクセルＣ４の値を決定するために別の方法が用いられ得る。ピクセルＣ４の値が設定されると、本方法はそのオペレーションを終了する。
【００６６】
本発明を高精細度（ＨＤ）プログレッシブ／インターレース変換器を例に詳細に説明したが、当業者には明らかなように、当業者は、独立クレームによって定義される本発明を逸脱することなく、様々な修正、代替、及び変更が可能である。
【００６７】
請求項において、括弧内に置かれたあらゆる参照符号は、請求項を制限するものではない。要素の前に付く「１つの（ａ／ａｎ）」という語はその要素が複数個存在することを排除するものではない。本発明は、区別し得る複数の要素を有するハードウェアによって実現されてもよく、適切にプログラムされたコンピュータによって実現されてもよい。複数の手段を列挙する装置クレームにおいて、これら複数の手段は１つの同じハードウェア・アイテムとして実現されてもよい。特定の方法が相互に異なる従属クレームに記載されているという単なる事実は、それらの方法を組み合わせて用いても有益的となり得ないということを示しているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に係る改善された方法を利用する模範的な高精細度（ＨＤ）プログレッシブ／インターレース変換器のブロック図である。
【図２】
ビデオ信号の入力プログレッシブ・フレーム列を示す図である。
【図３】
ビデオ信号の出力インターレース・フィールド列を示す図である。
【図４】
時刻Ｔに表示すべき５つのピクセルを示しているビデオ信号の前のフレームＡを示す図である。
【図５】
対応する時刻Ｔ＋１に表示すべき５つのピクセル群を示しているビデオ信号の次のフィールドＢを示す図である。
【図６】
対応する中間時刻Ｔ＋１／２に表示すべき動き補償によって生成された５つのピクセル群を示しているビデオ信号の生成されたフィールドＣを示す図である。
【国際公開パンフレット】
2004513575.tif 000007
2004513575.tif 000008
2004513575.tif 000009
2004513575.tif 000010
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2004513575.tif 000012
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【国際調査報告】
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