(57)【要約】【課題】実効的の光る時間の割合を減らしたりフリッカを減らすため，フレームを内挿してフレーム数を倍増する方式において，内挿する回路の負担を軽減し，また，動きベクトルの誤探索による画質劣化を軽減する．【解決手段】内挿するフレームは空間的低解像度画像とする．これによって，上記の課題（フリッカ軽減，誤ベクトル探索による画質劣化防止）を解決できる．【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
テレビフレーム（画像コマ）を内挿してフレーム数を倍増する信号変換する装置おいて，空間的低解像度画像を内挿することを特徴とする画像フレーム内挿方式．
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細の説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は，テレビのフレーム（画像コマ）を内挿してフレーム数を倍増する方式に関する．
【背景技術】
【０００２】  最近，フレームを内挿して表示する装置が広く開発発売されている．例えば，液晶テレビでは動領域でボヤケるので，時間的に連続する２個の既存のコマの間に新しいコマを内挿してフレーム数を２倍にして表示する．この目的は，明るさ増強とフリッカ防止である．前者（明るさ増強）に関しては，動領域のボヤケを防止するために表示する時間の割合（ホールド率）を小さくすると，明るさが大幅に減る．これを防ぐため，フレーム数を倍増して表示する．後者（フリッカ）は，ＮＴＳＣ方式のようにフィールド周波数が６０Ｈｚの場合はあまり問題にならないが，大面積の明るい領域で起きることがある．【０００３】  また，欧州のＰＡＬ方式テレビのようにフィールド周波数が５０Ｈｚの場合，フリッカが目立つので，同じようにフレームを内挿してフレーム数を倍増して表示することが行われている．【０００４】  ここでは簡単のため，まず入力画像信号が順次走査である場合を述べる．また，飛越走査の場合，これを順次走査に変換された信号を扱う．  従来技術では，内挿するには，内挿するフレームの前後の既存のフレームから動きベクトルを探索し，これを時間分割して，動対象を移動させて，内挿フレームを形成する．これにより，毎秒当たりにコマ数は２倍になる  なお，３倍，４倍などにする場合もある．ここではこれらを総称して倍増ということにする．【０００５】  図３は従来技術および本発明の信号の時間関係を示す図である．１，２，３，４はテレビ信号のフレーム番号を示す．２倍速表示する場合は１，２，３などの時間を半分にし，その間に連続する２つのフレームから内挿されたフレーム，例えばフレーム１と２から（０１）を作る．このようにして（１２）（２３）などを作り，同図下に示すように配置する．このような信号により倍速表示する．【０００６】  図４はこれを実現するための周知の装置のブロック図である．フレーム内挿回路１１は，入力信号１３とフレーム記憶１４を経て遅延された信号により内挿フレームを作る．ここでは詳述しないが，例えば２つのフレーム１，２から動きベクトルを探索して，これも基づきその中間のフレーム１２を作る．【０００７】  これらのフレーム信号や内挿信号は時間短縮回路１５，１６に加えられ，半分の時間で読み出す．例えば，回路１５は，フレーム１，２，…を記憶しながら，半分の時間で読み出す．回路１６は，内挿された信号（１２）（２３）…を記憶しながら，半分の時間で読み出す．【０００８】  スイッチ１７は，これらの回路１５，１６の出力を順次切り替えて出力し，表示する．
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  一般に知られているように，上記における動きベクトル探索には極めて高速な処理を要し，かつ，誤探索もある．いわゆるＭＰＥＧなどフレーム間符号化では，ある程度の誤探索があっても符号化効率にはあまり影響はないが，フレーム内挿では僅かの誤りでも大きな画質劣化につながる．したがって，上記のような厳しい内挿は避けられるものなら避けたい．
【００１０】  内挿に関連して，テレビ信号を時空間周波数領域で解析すると，後述するように，必ずしも内挿フレームは高解像度である必要はないことが判る．むしろ，誤探索の危険性のある高解像度内挿フレームよりは低解像度画像の方が全体としての画質が良いことが判る．
【００１１】  即ち，動きベクトル探索で誤探索があると誤内挿のため大きな画質劣化になることがあるが，低域濾波器があると，多くは帯域外となって，目立ち難いことが期待される．換言すれば，その分，動き探索回路を含めて内挿回路１１の要求精度は著しく緩和され，簡略化される．
【００１２】  ここで，内挿するフレームが低解像度で良い理由を説明する．数値として，ＰＡＬ方式のフレーム倍速を想定し，低解像度のフレームを内挿するとすれば，内挿された後の信号では，      高解像度成分の繰返し周波数：  ５０Ｈｚ，      低解像度成分の繰返し周波数：１００Ｈｚ，となる．なお，飛越走査のままの原信号では，厳密にはフレームではなくフィールドという．
【００１３】  ヒトの視覚特性は，静止画像に対しては細かな模様まで見ることが出来るが，動きが大きくなったり，点滅の回数が増すにつれて大まかな模様しか見えない．５０Ｈｚ程度の明るさの変化に対しては，大まかな模様でないとフリッカを感じない．それ以上の回数の点滅には感じない．
【００１４】  簡単のため，静止画像を対象として，内挿された結果のテレビ信号の場合の時空間周波数スペクトルを，［空間周波数μ−時間周波数ｆ］領域で図２に示す．図において，水平軸は空間周波数軸（例えば水平周波数μ）である．垂直軸は時間周波数ｆである．
【００１５】  上記のように，高解像度成分の繰返し周波数は５０Ｈｚであり，低解像度成分の繰返し周波数は１００Ｈｚであるから，そのスペクトルは図２の通りである．
【００１６】  図２の中のダイアモンド型の四角系は，視覚で見える範囲，即ち，視覚系の通過帯域を示す．上述のように，静止画像に対しては細かな模様まで見ることが出来るが，動きが大きくなると大まかな模様しか見られず，５０Ｈｚ程度のフリッカでは，大まかな模様でないと感じない．この結果，ヒトが感じることの出来る時空間周波数帯域は，１次近似として，図示するようなダイアモンド型の内部である．
【００１７】  この時，５０Ｈｚにある成分に空間低域周波数成分がなければ，テレビ成分はダイアモンド型通過特性に入らない．この結果，視覚で検知できないので，フリッカにはならない．このことから判るように，空間低周波数成分のみを内挿すれば，フレーム内挿の目的を達することが出来る．
【００１８】  なお，高域成分は５０Ｈｚで，低域成分の１００Ｈｚの半分であるので，その分を振幅補償することが望ましい．即ち，上記と同様，周知の方法で，上記の高解像度画像の空間的高域周波数成分を２倍に強調することが望ましい．
【００１９】  因みに，周知のように，画像の動画領域では，図２で水平に描いたスペクトルが斜めになる．μ＝０の位置は変わらない．なお，５０Ｈｚでは同様に穴が空いている．このことから，この動画の場合も上記の動作は同様に働くので説明は省く．
【００２０】  なお，この考え方を発展させると，内挿の方法として，動きベクトルを用いた移動領域のシフトを行うのではなく，単に前後の２フレームの平均値の空間低解像度画像でも良いことが判る．
【００２１】  さらに，若干の画質劣化を容認すれば，前フレームの画像をそのまま空間低域濾波することも考えられる．この場合は図１のフレーム２５が不要になるなど回路はさらに簡単化される．
【００２２】  以上，順次走査信号を用いる場合を説明したが，飛越走査の信号でも，２フレーム（フィールド）の平均や前フレーム（フィールド）を用いる場合などは同様に成り立つ．ここでは，厳密にはフレームはフィールドである．飛越走査信号で，飛ばした走査線は黒を表示する．
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】  図１を用いて実施例における具体的動作を，図４の従来例との違いを中心に説明する．【００２４】  上述のように，内挿された画像では空間的に低周波成分のみがあればよい．このため，内挿回路１８と時間短縮回路２０の間に低域濾波器１９が置かれる．空間的低域濾波器は該当する中心画素の値とその周辺の画素の値の加重和を求めるもので，周知であるから詳述を省く．低域濾波器１９と時間短縮回路２０の順序は逆でも良い．【００２５】  また，前述のように，高域成分は空間高域周波数成分を２倍に強調する．時間短縮回路２０の前に強調回路２２が置かれる．この構成は，濾波器と同様に周知なので，詳述は省く．高域強調回路２１と時間短縮回路２０の順序は逆でも良い．【００２６】  そして，スイッチ２４で，従来通り，これらの出力を切替えて表示装置に送る．以後は，従来例と同様である．
【発明の効果】
【００２７】  上記のように，本発明によれば複雑でかつ誤動作の危険性のある動きベクトルを用いた内挿回路などの負担を軽減して，この方法によるフレーム内挿と同等以上の効果を挙げることが出来るので，実用に供して効果がすこぶる大である．
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構成図である．
【図２】本発明における説明図である．
【図３】従来例および本発明の説明図である．
【図４】従来例の構成図である．
【符号の説明】
１１，１８，    フレーム内挿回路        １４，          フレームメモリー        １５，１６，２１，２２，時間短縮回路        １８，          フレーム内挿回路        １９，          低域濾波器        ２２，          高域強調回路        ２５，          フレームメモリー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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