(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタル符号化画像（１１）の部分を置換する方法であって、
ａ）  画像（１１）の夫々のラインがランレングス符号化される段階と、
ｂ）  画像（１１）のラインの夫々の置換可能な部分が別々にランレングス符号化される段階と、
ｃ）  画像（１１）のラインの置換可能な、元の部分を置換する部分は、関連するランレングス符号化ワードが、この画像（１１）のラインの元の部分のランレングス符号化ワードと同じデータユニットの数を占めるような方法でランレングス符号化される段階と、
ｄ）  ランレングス符号化ワードに対するデータの置換がメモリ装置（５１）によって実行される段階とが実行される方法。
【請求項２】
ディジタル符号化画像（１１）はディスプレイ装置（１０）のスクリーン上に表示される副画像である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
ディジタル符号化画像（１１）は、互いにインタリーブされた２つのフィールドの形式の中に保持され、各フィールドがメモリ装置（５１）の中のラインの数の半分を有する、請求項１乃至２記載の方法。
【請求項４】
復号化されている方のフィールドを示す信号が発信され、ラインの部分の置換は、現在復号化されていない方のフィールドだけで許されている（６３，６６）請求項３記載の方法。
【請求項５】
ａ）  画像（１１）の夫々のラインの置換可能な各部分が別々にランレングス符号化された画像（１１）のラインのランレングス符号化ワードが記憶されうる第１のメモリ装置（５１）と、
ｂ）  ラインの置換可能な部分の置換のために画像（１１）のラインの対応してランレングス符号化された部分のランレングス符号化ワードを記憶することが可能な第２のメモリ装置（５３）と、
ｃ）  第１のメモリ装置（５１）の中に記憶された画像（１１）のラインの置換可能な部分の置換を実行する制御ユニット（５２）とからなる、請求項１乃至４のうちいずれか１項による方法を実行するための装置。
【請求項６】
第１のメモリ装置（５１）は互いにインタリーブされた画像（１１）の２つのフィールド用の別々のメモリ領域（２１，２２）を有し、第２のメモリ装置（５２）は互いにインタリーブされたフィールドの対応する部分のための別々のメモリ領域を有する、請求項５記載の装置。
【請求項７】
現在画像（１１）のどのフィールドが復号化されているかを示す信号発信装置（４９，５９）を有する、請求項６記載の装置。
【請求項８】
現在復号化動作を受けていることが信号発信装置（４９，５９）によって示されているフィールドのラインの置換可能な部分の置換を防ぐ制御手段（６３，６６）を有する、請求項７記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル符号化画像の部分を置換する方法と、特にビデオ画像であるディジタル符号化画像の部分を置換する方法を実行する装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明は、独立した請求項１の包括的な型のディジタル符号化画像の部分を置換する方法に基づく。ビデオ技術では、例えばテレビのスクリーン上に字幕を表示するために、例えばＤＶＤ再生装置といったフィルム再生装置の中にいわゆる副画像符号化装置を提供することが知られている。この種類のＤＶＤ再生装置は現在市販されており、上述の副画像符号化装置を含む。ＤＶＤ規格（バージョン1.0 ）はその中の副画像デコーダと称されるそのような副画像符号化装置に関する多数の説明を提供する。表示されるべき副画像の全ては特定フォーマットで記憶される。この場合、個々の画素のデータはいわゆる副画像ユニット（ＳＰＵ）の中に圧縮された形式で記憶される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
変更された副画像を生成するために記憶された画素データ（ＰＸＤ）を変化する可能な方法は、上述の規格では提供されていない。このため、ある適用のために副画像が頻繁に変化される必要があれば、全ての可能な副画像は、互いにわずかにしか違わなくとも、個々にメモリの中に記憶されねばならないという問題が生ずる。これは副画像のメモリ消費を増加させることになる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、従って、上述の副画像の圧縮された画素データの中でも、特定の置換が行われることを可能にし、画素データの大部分が変化されないままであり、メモリ内に完全に新しい副画像を提供する必要のない、ディジタル符号化画像の部分を置換する方法を特定する方法を提供することを目的とする。
【０００５】
請求項１の特徴を有する本発明による方法は、従来の技術によって既知の方法と比較して、圧縮された画素データを有する副画像ユニットは少なくとも部分的に変更されえ、副画像への変化は例えばフィルム再生装置のメモリ内に完全に新しい副画像を提供する必要なしに影響を与えうるという利点を有する。更に、画像の画素の完全に新しい符号化の必要なしに、追加的な画素データが簡単に副画像の置換可能な部分に追加される、又は挿入されることが可能となる。
【０００６】
従属項の中で示される方法によって更なる改善が可能である。ＮＴＳＣ及びＰＡＬといった今日の慣習的なテレビジョン規格は既知のラインインタレース方法を使用する。この場合、夫々の画像は互いにインタリーブされた２つのフィールドに分割される。このことはまた、ＤＶＤ規格による副画像ユニットの製造に関しても考慮される。副画像は同様に２つのフィールドに分割される。夫々のフィールドのラインの画素データ（ＰＸＤ）は別々のメモリ領域に記憶される。この場合、ディジタル符号化画像の部分を置換する方法に対して、現在復号化され表示されている方のフィールドを示す信号が発信され、画像のラインの部分の置換が現在復号化され表示されていない方のフィールドだけで許されていれば非常に有利である。メモリアクセス衝突及び正しくない表示はそのようにして最初から防止される。
【０００７】
ディジタル符号化画像の部分を置換する装置の有利な方法は、請求項５乃至８に記載されている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の典型的な実施例は図示され、以下の説明において詳述されよう。
本発明は、テレビジョン受像機のスクリーン上に副画像を表示又は挿入する副画像復号化装置を有するテレビジョン受像機の例を用いて説明される。そのようなテレビジョン受像機は図１に図示され、参照記号１０によって示されている。テレビジョン受像機のスクリーン上には山の風景を示す主画像が表示されている。参照番号１１で示される副画像はテレビジョン受像機のスクリーンの上部の右隅に追加的に示されている。この副画像１１は現在の番組位置の番号を表示する役割をする。第１の番組位置が図示されている。異なるチャンネルへの切換の時には、関連する番組位置は副画像１１として表示される。
【０００９】
副画像１１は、以下詳述される副画像復号化装置によって表示される。この副画像復号化装置は、大部分はＤＶＤ規格（バージョン1.0 ）で開示される副画像復号化装置に対応する。従って、補足的な方法でこの規格についての参照がなされる。
図２はいわゆる副画像ユニット（ＳＰＵ）のデータフォーマットを概略的に示す図である。参照番号２０は、副画像ユニットのヘッダ用のデータフィールド（SPUH）を示す。参照番号２１は、副画像の第１のフィールドの圧縮された画素データのためのデータフィールド（PXDTF ）を示し、参照番号２２は同様に副画像の第２のフィールドの圧縮された画素データのためのデータフィールド（PXDBF ）を示す。最後に参照番号２３はディスプレイ制御シーケンステーブルに対するデータフィールド（SP＿DCSQT ）を示す。いわゆるディスプレイ制御コマンドシーケンス（SP＿DCSQ）は、データフィールド２３に記憶される。個々のディスプレイ制御コマンドはＤＶＤ規格（バージョン1.0 ）で高い精密度で開示され、これらのディスプレイ制御コマンドシーケンスは以下の文脈において更なる包含を有さないため、本出願中では詳述されない。
【００１０】
データフィールド２１及び２２の中の画素データは副画像の表示パターンを決定する。副画像のラインの夫々の画素に対して、この場合２ビット幅のデータワードは、画素が背景画素又は前景画素であるか、又は画素が第１の方法又は第２の方法でハイライトされるべきかを特定する。これらの４つの区別は２つのビットを使用して作られうる。特に、これらのバイナリの値は、００＝背景画素、０１＝前景画素、１０＝ハイライト１で表示された画素、及び１１＝ハイライト２で表示された画素を示す。
【００１１】
しかしながら、個々の画素データはこの純粋な形式ではなく、圧縮された形式でメモリ内に記憶されることを考慮せねばならない。このため、いわゆるランレングス符号化が実行される。このランレングス符号化は、以下図３を参照して詳述される。
上述されるＤＶＤ規格では、ランレングス符号化について７つの符号化ルールが規定されている。ランレングス符号化は、表示されるべき副画像のフィールドの夫々のラインはランレングス符号化されるよう動作する。ランレングス符号化の第１のルールは以下の通りである。
【００１２】
（１）同じデータワードを有する１乃至３の画素がラインの中で互いに連続していれば、画素の数は第１のランレングス符号化ワードの最初の２つのビットの中に入力され、画素データワードは連続する２つのビットの中に入力される。ここで４つのビットは１つの単位として見なされる。これは図３の（Ａ）に図示されている。参照番号３０は、２つのビットのための記憶空間を有する、画素の数のためのデータフィールドを示す。一方参照番号３１は、画素の種類、即ち画素のデータワードのためのデータフィールドを示す。このデータフィールドは同様に２ビットの長さを有する。
【００１３】
ランレングス符号化の第２のルールは以下の通りである。
（２）同じデータワードを有する４乃至１５の画素が互いに連続すれば、ランレングスワードの最初の２ビットの中に０が入力され、画素の数は次の４ビットの中に入力され、画素の種類は再び最後の２ビットの中に入力される。これにより、図３の（Ｂ）に対応する８ビットの長さを有するランレングス符号化ワードが得られる。
【００１４】
ランレングス符号化の第３のルールは以下の通りである。
（３）同じデータワードを有する１６乃至６３の画素が互いに連続すれば、ランレングスワードの最初の４ビットの中に０が入力され、画素の数は続く次の６ビットの中に入力される。画素の種類は再び最後の２ビットの中に入力される。これは１２ビットの長さを有するランレングス符号化ワードを生成する。これは図３の（Ｃ）に図示される。
【００１５】
ランレングス符号化の第４のルールは以下の通りである。
（４）同じデータワードを有する６４乃至２５５の画素が互いに連続すれば、ランレングスワードの最初の６ビットの中に０が入力され、画素の数は続く次の８ビットの位置に入力される。画素の種類は次の２ビットの中に入力される。これは１６ビットの長さを有するランレングス符号化ワードを生成し、これは図３の（Ｄ）に図示される。
【００１６】
ランレングス符号化の第５のルールは以下の通りである。
（５）同じ種類の画素がラインの最後まで続けば、最初の１４ビットの位置に０が入力され、続く画素の種類は最後の２ビットの位置に入力される。これは再び、１つの単位として見なされる１６ビットの幅を有するランレングス符号化ワードを生成する。このワードは図３の（Ｅ）に図示される。
【００１７】
ランレングス符号化の第６のルールは以下の通りである。
（６）ランレングス符号化に基づいて、ライン全体に対してランレングス符号化ワードの整数バイト分割が可能でなければ、ラインの終端では、最後のバイト位置に置いて４つの０が入力される。
ランレングス符号化の第７のルールは以下の通りである。
【００１８】
（７）ライン内のランレングス符号化データの量は１４４０ビット以下に相当する。
簡単な画像内容が与えられていれば、ランレングス符号化によって大きな度合いの圧縮が達成される。しかしながら一方、ランレングス符号化は、ワードが異なる数の画素に適用しうる、異なる長さを有するランレングス符号化ワードによって、画像中の特定画素の画成された位置はもはや画像の関連されたデータフィールド２１又は２２では簡単には識別されえないという影響をもたらす。
【００１９】
本発明は、副画像の個々の画像領域を他の画像パターンによって置換することを可能にすることを目的とする。このことを達成するため、ランレングス符号化の変更された形式が使用される。本発明によるランレングス符号化方法は、同様に上述のランレングス符号化のルールに従うが、幾つかの時点において交換可能な画像領域に対して非最適化ランレングス符号を可能にする自由を利用する。この結果、画像領域に対して画成された長さを有するランレングス符号が交換され、これは次により簡単に交換されうる。この過程は図４を参照して詳述される。
【００２０】
図４の例の場合は、全ての交換可能な部分は図示される６ｘ７ピクセルのマトリックスによって表されうる印字可能な文字であると仮定される。これは交換されるべき矩形の画像領域を含む。印字可能文字０，１，２，Ｈは例として示されている。アスタリスクは前景画素として符号化されるべき夫々の画素を表わし、ドットは背景画素を表わす。印字可能文字の夫々のラインに対して実行されるべきランレングス符号化の形式は、夫々の場合、夫々のラインの直ぐ隣で特定される。ランレングス符号に対する結果としてのデータバイトは、夫々の場合図面の右端の１６進表示で特定される。この例では、夫々の表示文字の夫々のラインに対して、ランレングス符号のための２つのデータバイトが生成されることが明らかである。これはラインの夫々の内容に対して独立である。
【００２１】
例として、印字可能文字Ｈの４番目のラインについて考える。６つの前景画素が互いに連続することに対応する１６進表示の最適化されたランレングス符号化ワード１９Ｈの代わりに、ランレングス符号化は１つの前景画素が１つの最も近い前景画素に連続するかのように実行される。次に更なる１つの前景画素が続き、続いて更なる３つの前景画素が続く。結果として、２つの１６進データワード５５Ｈ及び５ＤＨが生成される。換言すれば、このラインに対しても、残るラインと同様２つのデータバイトが再び生成される。図中、１ｘＰＰは、１つの前景画素が続くことを示し、ＰＰはパターンピクセル（Pattern Pixel ）の略である。４ｘＢＰは、４つの連続する背景画素（Background Pixel）を示し、ＢＰは背景画素の略である。
【００２２】
更なる例は図４に自明に示されており、ここで個々に詳述される必要はない。本質的なことは、ランレングス符号化は常に、夫々のラインに対する結果としてのランレングス符号化ワードは１６ビットの数を有し、それにより２バイトのメモリ空間が必要とされるように実行されることである。
圧縮画素データ領域の部分の置換は、図５に詳細に示される。ここでは、置換可能な領域が開始するメモリアドレスは副画像ユニットの夫々のラインについて既知であると仮定する。置換を実行する制御ユニットは従って、置換可能な部分をメモリ内で検索するような方法で最初からプログラムされていなければならない。図５中、参照番号４０は第１の置換可能な領域を示す。図示される数字は、図４によって表示文字０のランレングス符号化のために選択された１６進数に対応する。参照番号４１はここでは第２の置換可能な領域に対応する。図４による表示文字１の表示のための１６進数はこの領域の中で特定される。これらの数字はここで、図５の下部に示されるように、例えば表示文字２を表わす文字によって置換されうる。図示される更なる１６進数は、副画像の縁の領域を表わすランレングス符号を特定する。関連するランレングス符号はこの場合、データバイトの数字が生成されるたびに、交換可能な領域に関する明瞭な境界が生成されるような方法で選択されねばならない。
【００２３】
以下図６を参照して、置換を実行する装置を説明する。図６中、参照番号５０は副画像復号化装置を示す。これは上述のように例えばＤＶＤ規格（バージョン1.0 ）の市販の副画像復号化装置であり得る。参照番号５１は第１のメモリ装置を示す。このメモリ装置は例えば揮発性メモリ（ＲＡＭ）である。副画像復号化装置５０によって復号化されるべき副画像ユニット（ＳＰＵ）はこのメモリの中に記憶される。メモリ装置５１は副画像復号化装置５０の部分でありえ、その場合、メモリ装置５１は副画像復号化装置５０に一体化される。しかしながらここでは、メモリ装置は上記副画像復号化装置に対して外部構成部品として提供される。
【００２４】
参照番号５２は制御ユニットを示す。制御ユニットは例えば市販のマイクロコンピュータでありうる。制御ユニット５２は、上述のように副画像の部分の置換を実行するために使用される。このため、制御ユニット５２はデータ／アドレス／制御バス５５を通じて第１のメモリユニット５１にアクセスする。制御ユニット５２の動作の方法は以下更に詳述される。参照番号５３は第２のメモリ装置を示す。第２のメモリ装置の中には、全ての可能な印字可能な表示文字に対して、ランレングス符号化画素データに対する関連する１６進数を有するテーブルが記憶されている。様々な表示文字に対する対応する１６進数は図４に描写された。これらの関連する１６進数はメモリ装置５３のテーブルの中に配置される。メモリ装置５３は、例えば不揮発性メモリ（ＥＰＲＯＭ）として設計されうる。全ての構成部品５０乃至５３は、データ／アドレス／制御バス５５を通じて互いに接続されている。
【００２５】
参照番号５４はキーパッドユニットを示す。１０個の数字０乃至９に対するキーのみが図示されている。もちろん、キーパッド装置上に更なるキーを設けることも可能である。キーパッド装置５４はデータバス５６を通じて制御ユニット５２に接続される。
参照番号５７は、一方では副画像復号化装置５０に通じ、他方では制御ユニット５２に通じる入力線を示す。フィールド同期信号はこれらの入力線を通じて伝送される。この信号を使用して、接続されたユニットはどのフィールドが現在有効化されており、従ってテレビジョン受像機のスクリーン上に表示されるかを識別する。
【００２６】
以下図７を参照して、制御ユニット５２の動作の方法を詳述する。フローチャートは、第１のメモリ装置５１の中に配置される副画像ユニットの副領域の置換の目的を示す。参照番号６０はプログラムの開始を示す。質問６１では、制御ユニット５２は、キーパッド装置５４上の数字のうちの１つがテレビのための新しい番組位置選択のために押されたかどうかをチェックする。押されていなければ、プログラムはそのような切り替え動作が認識されるまで待機する。或いは、質問６１は割込みとしても設計されうる。
【００２７】
新しい番組位置選択が認識されれば、ステップ６２において、新しい番組位置に対応する方法で、置換されるべき夫々の数字に対する関連する１６進数の選択が続く。まず、第１のフィールドに対する１６進数が制御ユニット５２の中に受容される。次に、質問６３において、入力線５７を通じた対応するフィールド同期信号の到来によって、制御ユニット５２のフラグレジスタ５８の中のメモリ位置４９の中に信号ビットＢＦが設定されているかどうかを調べるために、チェックを行う質問が実行される。信号ビットＢＦが設定されていなければ、プログラムはこの信号ビットの設定を待つために連続する。第２のフィールドに対する信号ビットが設定されると同時に、プログラムはステップ６４に進む。次にステップ６４において、新しいプログラム位置選択のための１６進数の置換が実行される。このため、制御ユニット５２は第１のメモリ装置５１にアクセスする。この場合、制御ユニット５２は、正確なメモリ位置を、第２のメモリ装置５３の中のテーブルから得られた値で置換するようプログラムされている。後に、ステップ６５では、制御ユニット５２は、第２のメモリ装置５３のテーブルから第２のフィールドに対する関連する１６進数を受容する。
【００２８】
続いて、質問６６では、第１のフィールドに対するフラグレジスタ５８のメモリ位置５９の中に信号ビットＴＦが既に設定されているかどうかを調べるためにチェックが行われる。プログラムは、この信号ビットＴＦが設定されるまで、ループ内で待機する。この信号ビットＴＦがフィールド同期信号によって設定されていれば、第１のメモリ装置５１の中の対応する１６進数の置換は次のステップ６７として実行される。このために、制御ユニット５２は再びメモリにアクセスする。どの副画像ユニットが副画像復号化装置５０によって処理されるかを知っていることに基づいて、制御ユニット５２は再び正しい１６進の値が置換されるような方法で自動的にプログラムされる。プログラムはステップ６８で終了する。画素データ領域内のデータの置換は従って常に正確に有効でないフィールドで実行され、従ってメモリへのアクセス衝突及び／又はスクリーン上の表示文字の混合された表示を確実に避ける。
【００２９】
ここで説明される方法は、圧縮画素データ領域内で表示されるべき副画像の部分を交換するために適している。結果として、副画像復号化装置の適用の分野は拡大される。特に、副画像復号化装置は、例えば当該の装置の動作を簡単化するディスプレイメニューに使用されうる。そのようなディスプレイメニューはまたオンスクリーンディスプレイとも称される。操作者による個々の表示文字の置換は簡単な方法で可能である。圧縮画素データ内の挿入位置はここで使用される特別なランレングス符号化によって容易に認識され得るため、個々のテキスト文字の挿入もまた可能になる。フレーム記憶を有する複雑な画像処理ユニットは従って不要となる。
【００３０】
ここで説明される典型的な実施例の様々な変更が可能であり、本発明の範囲の中にあると見なすことができるべきである。従って、例えば、交換されるべき領域は矩形である必要はない。画素によって形成される全ての他の形状を交換することが可能である。しかしながら、夫々のラインに対しては、交換が可能になるようランレングス符号のために一定の数のデータバイトが生成される必要がある。やはり他の表示文字を置換することために認可されるための最も複雑な表示文字は、ランレングスコードのために夫々の場合にいくつのデータバイトが割り当てられねばならないかを最後に決定する。これはいかにして全ての表示文字の個々のラインが符号化されるかを決定する。この方法は、例えばスクロールのために、重なり合う画素データ領域（ＰＸＤ）が許されているときに使用されうる。しかしながら、そのとき、変更されるべき夫々の画素データ領域は重なり合う領域に属さないことが確実にされねばならない。
【００３１】
もちろん、置換可能な領域は表示文字である必要はない。画像のグラフィック文字、又は他のグラフィックな要素もまた同様に変換されうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】テレビジョン受像機のスクリーン上の副画像の表示を示す図である。
【図２】副画像ユニットの記憶フォーマットを示す図である。
【図３】（Ａ）乃至（Ｅ）は副画像のラインの画素データのランレングス符号化のルールを示す図である。
【図４】置換されるべき画像部分の中で使用されるランレングス符号化の例を示す図である。
【図５】副画像の圧縮された画素データを示す図である。
【図６】本発明による装置の概略的なブロック図を示す図である。
【図７】本発明による装置を制御するプログラムのフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
１０  テレビジョン受像機
１１  副画像
５０  副画像復号化装置
５１  第１のメモリ装置
５２  制御ユニット
５３  第２のメモリ装置
５４  キーパッド装置
５５  データ／アドレス／制御バス
５６  データバス
５７  入力線
【図１】
0003957845.tif 000002
【図２】
0003957845.tif 000003
【図３】
0003957845.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003957845.tif 000007
【図７】
0003957845.tif 000008