(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビデオフィールド対が飛越し走査の特性を有するかどうかを判定する装置であって、
連続フィールド対の各フィールドの各々に対して、該各フィールドの連続する水平ライン内で垂直方向に対応するピクセル（複数）のピクセル値間の差分値を累積した累積差分値ＦＤを生成する手段と、
前記フィールド対を含むフレームの連続する水平ライン内で垂直方向に対応するピクセル（複数）のピクセル値間の差分値を累積した累積差分値ＦＲを生成する手段と、
前記累積差分値ＦＤとＦＲを比較して、その比率ＦＲ／ＦＤが予め定めたしきい値よりも大きいときには、前記フィールド対が飛越し走査の特性を有するとして分類する手段と
を具備することを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
各フィールドの複数の水平ラインで構成されたストリップ（複数）に渡って前記累積差分値ＦＤとＦＲを累算し、各ストリップ（複数）に対するそれぞれ比率ＦＲ／ＦＤを生成し、かつ規定数のストリップに対する前記比率ＦＲ／ＦＤが前記予め定めたしきい値よりも大きい場合で、ストリップの前記規定数が全体のフィールド数またはフレーム数よりも小さい場合に、前記フィールド対が飛越し走査の特性を有するとして分類する手段を更に有することを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、
各ストリップが１６水平ラインを有することを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項２に記載の装置において、
前記ストリップの前記規定値が３であることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、
前記累積差分値ＦＤを生成する前記手段と前記累積差分値ＦＲを生成する前記手段は、ラインの異なった対に対してそのような差分値を生成することを特徴とする装置。
【請求項６】
一連のビデオフィールド対が飛越し走査の特性を有するかどうかを判定する方法であって、
連続フィールド対の各フィールドの各々に対して、該各フィールドの連続する水平ライン内で垂直方向に対応するピクセル（複数）のピクセル値間の差分値を累積した累積差分値ＦＤを生成し、
前記フィールド対に含まれるフレームの連続する水平ライン内で垂直方向に対応するピクセル（複数）のピクセル値間の差分値を累積した累積差分値ＦＲを生成し、
前記累積差分値ＦＤとＦＲを比較して、その累算した差分値の比率ＦＲ／ＦＤが予め定めたしきい値よりも大きいときには、前記フィールド対が飛越し走査の特性を有すると分類する
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、
各フィールドの複数の水平ラインで構成されたストリップ（複数）に渡って前記差分値ＦＤとＦＲを累算し、
各ストリップ（複数）に対するそれぞれ比率ＦＲ／ＦＤを生成し、
規定数のストリップに対する前記比率ＦＲ／ＦＤが前記予め定めたしきい値よりも大きい場合で、ストリップの前記規定数が全体のフィールド数またはフレーム数よりも小さい場合に、前記フィールド対が飛越し走査の特性を有すると分類する
ことを更に含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ビデオ信号が飛越し走査モード(interlaced scan mode)即ちビデオ・モードで発生した信号の特性をもっているか、あるいは順次走査(non-interaced scan;非飛越し走査) またはフィルム・モード(film mode) で発生した信号の特性をもっているかを判定する方法および装置に関する。
【０００２】
なお、本明細書の記述は本件出願の優先権の基礎たる米国特許出願第０８／２１２，５２９号（１９９４年３月１４日出願）の明細書の記載に基づくものであって、当該米国特許出願の番号を参照することによって当該米国特許出願の明細書の記載内容が本明細書の一部分を構成するものとする。
【０００３】
【背景技術】
ある種のハイエンド・テレビジョン受像機は、飛越し走査像を順次走査像に変換することによって再生映像の見掛けの解像度(apparent resolution) を向上する装置を備えている。
【０００４】
この種の装置によると、イメージ・モーション（像の動き）のエリアに像のアーティファクト(image artifact)が取り込まれるのが典型的である。これらのアーティファクトは、ソース・マテリアル（原資料）がもともと飛越し走査ビデオとして生成されたものなのか、順次走査ビデオまたはフィルムとして生成されたものなのかが分かっていると、大幅に減少させることができる。さらに、特にNTSCビデオ信号で利用されているビデオ信号圧縮システム(video signal compression system) では、ソース・ビデオがフィルムに由来するものであり、３：２プルダウン(pull down；掻き落し) と呼ばれる手法によってビデオに変換されたものであると判定できれば、２０パーセントの圧縮増加が実現できる。３：２プルダウンで生成されたビデオ信号は５フィールド・シーケンスごとに１つの重複フィールド(duplicated field)を含んでいるので、この重複フィールドを削除すると、この圧縮増加が実現される。
【０００５】
【発明の概要】
本発明による方法および装置は、ビデオフィールド対が飛越し走査の特性を有するかどうかを判定するものである。排他的フィールド（exclusive fields)内の隣接する水平ラインの垂直に並ぶピクセル（画素）間の差分の集計値ＦＤを作成し、前記排他的フィールドの１つと隣接フィールドを含むフレーム内の隣接する水平ラインの垂直に並ぶピクセルの差分の集計値ＦＲを作成する。その比率ＦＲ／ＦＤを生成し、その比率を予め定めた値と比較して、その比率がその予め定めた値よりも大きいときは、ビデオフィールド対は飛越し走査ビデオに由来するものとして見なされる。
【０００６】
【実施例】
以下、添付図面を参照して本発明について詳しく説明する。
【０００７】
図１に示すように、ビデオフィールドが飛越し走査の特性をもつか否かを調べるために分析されるビデオ信号は、ビデオ・レコーダなどのソース（ビデオ信号源）１０から得られる。ビデオ信号は、フィールド・メモリ１２の入力端子と、１水平ライン・メモリ１６の入力端子、および減算器１７，１８および１９のそれぞれの第１入力端子とに入力される。ビデオ信号はメモリ１２内で１フィールド・インターバルだけ遅延され、この遅延されたビデオ信号は第２の同じようなフィールド・メモリ１４と減算器１８の第２入力端子とに入力される。また、ビデオ信号はメモリ１６内で１水平ライン・インターバル(horizontal line interval)だけ遅延され、その遅延出力は減算器１９の第２入力端子に入力される。メモリ１４に入力されたビデオ信号は２回目の１フィールド・インターバルの間遅延されてから、減算器１７の第２入力端子、バッファ記憶フレーム・メモリ２５の入力端子、および判定・フィールド組合せ回路(Decision and Field Combine circuitry)２６とに入力される。
【０００８】
減算器１７，１８および１９の各々からは、それぞれの第１，第２入力端子に入力された信号の差の大きさ（差分値）がそれぞれの出力端子から得られる。減算器１７からは、一連のフレーム内の対応するピクセルの振幅差の大きさが得られる。これらの大きさの値はそれぞれのフレーム・インターバルにわたって累算される（２０）。その大きさの値は、それぞれのフレーム・インターバルの有効画像部分(active picture portions) だけにわたって累算すると、都合が良いことが確かめられている。累算期間は回路２６によって制御され、それぞれのフレームｄ（ｊ，ｊ＋２）の大きさの累算値は、回路２６によって取り込まれ、格納される。
【０００９】
減算器１８からは、一連のフィールド内の対応するピクセルの振幅差の大きさが得られる。すなわち、減算器１８からは、２つの連続フィールドｊとｊ＋１からなるフレーム内の隣接ラインに対するピクセルの差の大きさ（差分値）が得られる。排他的ライン対(exclusive pairs of lines)からの差の大きさは、有効画像（アクティブ・ピクチャ）・インターバル期間において累算器２２で累算される。好ましくは、これらの大きさは、各ストリップ (strip)が約１６ライン・インターバルを含んでいるフレームのストリップ（ｋ）にわたって累算される。累算インターバル(accumulation interval) は回路２６によって制御され、回路２６はそれぞれのストリップの累算値ＦＲ（ｋ）を取り込んで、格納する。
【００１０】
Ｙ（ｍ，ｎ）を現フレームにおける座標（ｘ＝ｍ，ｙ＝ｎ）の輝度値 (luminance value)とし、ｋをストリップ番号（ＮＴＳＣではｋ＝０，…１４、ＰＡＬではｋ＝０，…１７）であるとする。輝度面(luminance plane) における各ストリップごとに、向い合うフィールド(opposite fields) 即ちフレーム内の隣接ラインに属するピクセルの累積値ＦＲ（ｋ）の差は、次式に等しくなる。
【００１１】
【数１】
0003974197.tif 000002
減算器１９からは、排他的フィールド(exclusive fields)における隣接ライン内の垂直方向に並んだピクセル(vertically aligned pixels) の差の大きさ（差分値）が得られる。これらの差分値は、排他的ライン対に関して、それぞれのフィールドのストリップ（ｋ）の有効画像・インターバルにわたって累算される。その累算インターバルは回路２６によって制御され、回路２６はそれぞれのストリップの累算値ＦＲ（ｋ）を取り込んで、格納する。輝度面における各ストリップごとに、排他的フィールド、即ちあるフィールド内の隣接ラインに属するピクセルの差分値ＦＤ（ｋ）は次式に等しくなる。
【００１２】
【数２】
0003974197.tif 000003
フィールドとフレームのどちらのストリップの場合にも、ライン番号付けは、フレーム・インターバルにわたる序数ライン番号付け(ordinal line numbering)を想定している。つまり、偶数フィールド内のラインは０，２，４，…等の番号が付けられ、奇数フィールド内のラインは１，３，５，７，…等の番号が付けられている。
【００１３】
減算器１８から得られた差分値は別の累算器２３にも入力され、そこで、それぞれのフィールドのアクティブ部分全体にわたるピクセル差が累算される。フレームｄ（ｊ，ｊ＋１）にわたる累算値は回路２６によって取り込まれ、格納され、この累算値は、それぞれのフィールドのどれをフィールド・シーケンスから削除すべきかを判断する際に使用される。
【００１４】
図１の判定・フィールド組合わせ回路２６は２つの機能をもっている。第１の機能は一連のフィールドが飛越し走査フィールドを含んでいるか否かを判断することであり、第２の機能は、その判断に基づいて、フィールドを結合してフレームに組み立てて、ビデオ信号をフレーム単位で圧縮するビデオ信号圧縮装置に入力することである。
【００１５】
まず、一番目の機能のオペレーションを図２のフローチャートを参照して説明する。２つの連続するフィールドｊとｊ＋１がこの分析のために使用される。システムはステップ５０で初期化されるが、これは回路に電源が入ったとき行われる。初期化が行われると、それぞれのインデックス値(index value) がゼロにセットされる。初期化のあと、システムは次のフィールドが現れるまで待機する｛ステップ５１｝。新しいフィールドが現れると、２つのインデックスｋとｒがゼロにセットされる｛ステップ５２｝。ｋインデックスはストリップのインデックス番号であり、ｒインデックスは測定事象(measurement event) のカウントであり、これについては後述する。これらのインデックスがリセットされると、ストリップｋの格納されている累算値ＦＲ（ｋ）がメモリからアクセスされる｛ステップ５３｝。前述したように、その累積値ＦＲ（ｋ）はフィールドｊとｊ＋１からなる１フレーム内のラインとライン間(line-to-line)ピクセル差に相当している。格納されている累積値ＦＤj （ｋ）とＦＤj+1 （ｋ）もメモリからアクセスされる｛ステップ５３｝。これらの値は、それぞれのフィールドｊとｊ＋１内のラインとライン間のピクセル差に相当している。
【００１６】
値ＦＤj （ｋ）とＦＤj+1 （ｋ）はステップ｛５４｝で加算され、値ＦＤ（Ｋ）が得られる。比率Ｒ＝ＦＲ（ｋ）／ＦＤ（ｋ）が計算される｛ステップ５５｝。この比率Ｒは、あらかじめ決めたしきい値Ｗ（例えば、１）と比較される｛ステップ５６｝。この比率がそのしきい値Ｗよりも小であれば、ステップ｛５９｝へのジャンプが行われる。この比率がしきい値Ｗよりも大であれば、インデックスｒが１単位だけインクリメントされる｛ステップ５７｝。
【００１７】
インデックス rが調べられ｛ステップ５８｝、第２のあらかじめ決めたしきい値Ｍよりも大であるか、小であるかが判断される。インデックスｒがＭよりも大であれば、フィールドｊとｊ＋１からなるフレームは、飛越し特性をもつものと推定する｛ステップ６１｝。これは、例えば、飛越の一連のフィールド間では見掛けのモーションが行われるが、発生源がフィルム・ビデオまたは順次走査ビデオ(progressive scanned video) のフィールド・インターバル間ではそのようなモーションが行われることはないからである。本願の発明者が確かめたことによれば、３つのストリップがＷよりも大きい比率Ｒを示していれば（つまり、Ｍ＝３）、この情報だけで十分に、フレームが飛越しフィールドからなるものと考えることができる。フレームが飛越しであると分類したあと、システムはステップ｛５１｝に戻って、次のフィールドが現れるのを待つ。
【００１８】
ステップ｛５８｝で、インデックス rがＭよりも大でなければ、ストリップ・インデックスｋは１単位だけインクリメントされる｛ステップ５９｝。すべてのストリップの処理を終えたか否かを確かめる検査が行われる｛ステップ６０｝。すべてのストリップの処理を終えていれば、システムはステップ｛５１｝へジャンプして、次のフィールドが現れるのを待ち、そうでなければ、システムはステップ｛５３｝へジャンプし、次のストリップを処理する。
【００１９】
ビデオ信号圧縮システムでは、反復情報フィールドを削除し、その削除されたフィールドを圧縮形態で伝送する代わりに、そのフィールドが削除されたことと、さらに、ある送信された圧縮フィールドが、削除された情報に代わるものとして反復可能であることを示すコードを送ることが望ましい。図３は、判定・フィールド組合せ回路２６によって実行されるこの機能を示すフローチャートである。この機能を実行するとき、システムは、入力フィールド・シーケンスからの２フレーム（４フィールド０、１、２、３）が飛越しであるか、順次であるかの判断を用いてすべての判定を行う。上記番号０、１、２、３は、現れる４フィールドの各連続したセットを示し、フィールド０は偶数フィールドである場合と、奇数フィールドである場合とがある。
【００２０】
図３に示すように、この機能は初期化されて｛ステップ１０１｝、十分なフィールド情報があるか否かが判断され、そのあと、飛越しまたは順次として分類されたフィールド（１，２）と（０，１）がアクセスされる。フィールド１と２が飛越しであるか否かを判定するテストが行われる｛ステップ１０３｝。飛越しであれば、システムはステップ｛１０９｝へジャンプし、そこで、フィールド（０，１）が飛越しであるか否かを判定するテストが行われる。それらが飛越し特性を提示していないと判定されたときは、フィールド０と１は１つのフレームとしてまとめられ、順次であると示される｛ステップ１１１｝。逆に、それらが飛越し特性を提示していれば、フィールド０と１は１つのフレームとしてまとめられ、飛越しであると示されて、これらをフィールド順０、１で表示すべきであるとのコードが生成される｛ステップ１１７｝。
【００２１】
逆に、ステップ｛１０３｝で、フィールド（１，２）が順次と示されていれば、フィールド２がフィールド０とほぼ類似し、かつフィールド１がフィールド３と非類似であるか否かを判定するテストが行われる。これは、フィールド０と２の間の累算ピクセル差ｄ（０，２）を、フィールド１と３の間のピクセル差ｄ（１，３）と比較することによって行われる。（これらの差ｄ（０，２）とｄ（１，３）は、減算器１７と累算器２０から得られたものである。）。差ｄ（０，２）が差ｄ（１，３）よりも著しく小さければ、ソースビデオ信号は順次であると想定される｛ステップ１１３｝。例えば、そのビデオ信号は３：２プルダウンとして知られているプロセスによって生成された可能性があるとの推定が行われる。三番目のフィールド（フィールド２）はビデオ信号から削除され、フィールド０と１を１つのフレームとしてまとめる。フィールド２が削除されたことと、さらに、フィールド０と１をフィールド・シーケンス０、１、０で３フィールド・インターバル期間に表示すべきこと（回復され、圧縮解除で元の状態に戻されたとき）を示すコードが生成される。システムはステップ｛１０３｝に戻り、次のフィールドが現れるのを待つ。
【００２２】
ステップ｛１０５｝で、差ｄ（０，２）が差ｄ（１，３）よりも著しく小さくなければ、別のテスト｛ステップ１０７｝が行われる。このテストを含めたのは、例えば、編集時に見られるように、基本的に順序が乱れている孤立形フィールド(isolated field)が含まれているような特殊なケースを検出するためである。フィールド１と２間の累算ピクセル差ｄ（１，２）は、フィールド２と３の間のピクセル差ｄ（２，３）と比較される。（これらの差は累算器２３から得られたものである。）差ｄ（１，２）が差ｄ（２，３）よりも著しく小さければ、孤立形フィールド（フィールド０）が存在するとの想定が行われ｛ステップ１１５｝、このフィールド（フィールド０）はフィールド・シーケンスから削除される。フィールド１と２は１つのフレームとしてまとめられ、回復と圧縮解除時に、フィールド１と２を３フィールド・インターバル期間に、フィールド・シーケンス２、１、２で表示すべきことを示すコードが生成される。そのあと、システムはステップ｛１０３｝に戻り、次のフィールドが現れるのを待つ。
【００２３】
差ｄ（１，２）が差ｄ（２，３）よりも著しく小さくなければ、フィールド０、１が飛越しであるか否かテストされる｛ステップ１０９｝。フィールド０と１が飛越しであれば、１つのフレームとしてまとめられ、これらのフィールドをシーケンス０、１で表示すべきことを示すコードが生成される。逆に飛越しでなければ、フィールドは０、１としてまとめられ、順次であって、シーケンス０、１で表示すべきことを示すコードが生成される｛ステップ１１１｝。そのあと、システムはステップ｛１０３｝に戻る。
【００２４】
ステップ｛１０５｝では、格差が約１：５またはそれより大であるときに条件が満足されるということが分かっている。ステップ｛１０７｝では、格差がで３．０またはそれより大であるときに、条件が満足されるということが分かっている。
【００２５】
再び図１を参照すると、フィールド０、１、２、および３のうちの少なくとも前者の２つのフィールド０，１は、それぞれのグループ化判断が終わったときに、フレーム・メモリ２５から取り出されて、判定・フィールド組合せ回路２６で利用できる。フィールド２はフィールド・メモリ１４から取り出されて、フィールド３はフィールド・メモリ１２から取り出されて、利用できる。グループ化判断に応じて、該当のフィールドが１つのフレームとして組み合され、ＭＰＥＧ圧縮器／エンコーダ(compressor/encoder)２７へ渡される。さらに、削除されたフィールドとフィールド表示シーケンスを示すそれぞれのコードがＭＰＥＧ圧縮器／エンコーダ２７に渡され、コード化映像信号に組み込まれてから格納または送信される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による飛越し特性をもつか、順次特性をもつかを判定する装置を示すブロック図である。
【図２】図１の装置の最初の局面でのオペレーションを示すフローチャートである。
【図３】図１の装置の第２の局面でのオペレーションを示すフローチャートである。
【符号の説明】
０，１，２，３  フィールド
ｄ（１，２）  フィールド１と２の間のピクセルの累算差
ｄ（２，３）  フィールド２と３の間のピクセルの累算差
１０  ビデオソース
１２，１４  フィールド・メモリ
１６  １水平ラインメモリ
１７，１８，１９  減算器
２０  フレーム累算器
２２，２４  ストリップ累算器
２３  フィールド累算器
２６  判定・フィールド組合せ回路
２７  ＭＰＥＧ圧縮記器／エンコーダ
【図１】
0003974197.tif 000004
【図２】
0003974197.tif 000005
【図３】
0003974197.tif 000006