JPH1070679A - フィルムモード互換性のためのフレーム補間方法 - Google Patents
フィルムモード互換性のためのフレーム補間方法Info
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- JPH1070679A JPH1070679A JP9170263A JP17026397A JPH1070679A JP H1070679 A JPH1070679 A JP H1070679A JP 9170263 A JP9170263 A JP 9170263A JP 17026397 A JP17026397 A JP 17026397A JP H1070679 A JPH1070679 A JP H1070679A
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N7/00—Television systems
- H04N7/01—Conversion of standards, e.g. involving analogue television standards or digital television standards processed at pixel level
- H04N7/0135—Conversion of standards, e.g. involving analogue television standards or digital television standards processed at pixel level involving interpolation processes
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- Signal Processing (AREA)
- Television Systems (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は低コストで高画質が得られるディジ
タルビデオデータのフレーム補間方法の提供を目的とす
る。 【解決手段】 本発明のフィルムモード又は通常モード
においてフレーム周波数のフレームの形式で受けられた
ディジタルビデオデータのフレームを補間する方法は、
フレームの記憶、動きの評価、及び、記憶されたフレー
ムと現時のフレームとの間の補間を行う段階からなる。
フレームモードで同一フィルム画像に対応する２個の入
力フレームの２番目の入力フレームだけが、フレームメ
モリに記憶され、連続して２回ずつ再度読み出され、次
の２個の入力フレームと比較され、動きベクトルを計算
するように、フレームの記憶はカメラモードにおけるフ
レームの記憶の半分の周波数で行われることを特徴とす
る。本発明はフレーム周波数変換に適用される。
タルビデオデータのフレーム補間方法の提供を目的とす
る。 【解決手段】 本発明のフィルムモード又は通常モード
においてフレーム周波数のフレームの形式で受けられた
ディジタルビデオデータのフレームを補間する方法は、
フレームの記憶、動きの評価、及び、記憶されたフレー
ムと現時のフレームとの間の補間を行う段階からなる。
フレームモードで同一フィルム画像に対応する２個の入
力フレームの２番目の入力フレームだけが、フレームメ
モリに記憶され、連続して２回ずつ再度読み出され、次
の２個の入力フレームと比較され、動きベクトルを計算
するように、フレームの記憶はカメラモードにおけるフ
レームの記憶の半分の周波数で行われることを特徴とす
る。本発明はフレーム周波数変換に適用される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カメラモード又は
フィルムモードのビデオ信号からのフレーム周波数変換
でフレームを補間し、飛び越し走査形のフィルムモード
の利用に関係したジャークを除去する方法に関する。
フィルムモードのビデオ信号からのフレーム周波数変換
でフレームを補間し、飛び越し走査形のフィルムモード
の利用に関係したジャークを除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】動き補償を利用する周波数変換は、例え
ば、５０Ｈｚ飛び越し走査から１００Ｈｚ飛び越し走査
への変換は、実際上、フィルムモードのシーケンスを利
用するときに特定の問題を生じる。フィルムモードの走
査は、２５Ｈｚの順次モード走査である（毎秒２４画像
から２５Ｈｚへの変換は２４画像毎に１枚の画像を重複
させることにより得られる）。５０Ｈｚ飛び越し形の標
準テレビジョンフォーマットへの変換が行われるよう
に、フィルム画像は、同一画像、即ち、同一の時点に対
応し、２個の別々の時点に表示される２枚の中間フレー
ムに分割される。従って、５０Ｈｚ飛び越し走査で見る
場合、シーン内の運動は忠実に再生されず、ある種の時
間的な分割をうけるので、シーン内の運動中の対象物に
ジャーク効果が生じる。このジャーク効果は、単一のフ
レームメモリしか利用しない変換アルゴリズムが使用さ
れた場合、たとえ補間が動き補償されても、例えば、７
５Ｈｚまたは１００Ｈｚのフレーム周波数変換後まで持
続する。
ば、５０Ｈｚ飛び越し走査から１００Ｈｚ飛び越し走査
への変換は、実際上、フィルムモードのシーケンスを利
用するときに特定の問題を生じる。フィルムモードの走
査は、２５Ｈｚの順次モード走査である（毎秒２４画像
から２５Ｈｚへの変換は２４画像毎に１枚の画像を重複
させることにより得られる）。５０Ｈｚ飛び越し形の標
準テレビジョンフォーマットへの変換が行われるよう
に、フィルム画像は、同一画像、即ち、同一の時点に対
応し、２個の別々の時点に表示される２枚の中間フレー
ムに分割される。従って、５０Ｈｚ飛び越し走査で見る
場合、シーン内の運動は忠実に再生されず、ある種の時
間的な分割をうけるので、シーン内の運動中の対象物に
ジャーク効果が生じる。このジャーク効果は、単一のフ
レームメモリしか利用しない変換アルゴリズムが使用さ
れた場合、たとえ補間が動き補償されても、例えば、７
５Ｈｚまたは１００Ｈｚのフレーム周波数変換後まで持
続する。
【０００３】図１には、画像シーケンス入力がフィルム
モードであるとき、５０Ｈｚ乃至１００Ｈｚの周波数変
換の際に、垂直方向の均一な直進的な動きを有する対象
物に属する画素の変化が示されている。横軸の目盛り
は、画像周期Ｔ画像で除算された時点ｔに対応する画像
番号（ｎ−１，ｎ，ｎ＋１，．．．）である。縦軸は、
均一な画素の移動速度とフレーム周期Ｔフレームとの積
により除算された画像内の画素の垂直方向移動量に対応
する。
モードであるとき、５０Ｈｚ乃至１００Ｈｚの周波数変
換の際に、垂直方向の均一な直進的な動きを有する対象
物に属する画素の変化が示されている。横軸の目盛り
は、画像周期Ｔ画像で除算された時点ｔに対応する画像
番号（ｎ−１，ｎ，ｎ＋１，．．．）である。縦軸は、
均一な画素の移動速度とフレーム周期Ｔフレームとの積
により除算された画像内の画素の垂直方向移動量に対応
する。
【０００４】周波数変換器に入力された同一の画像の２
個のフレームは、フレーム１及びフレーム３のラベルが
付けられ、変換器により再構成された中間フレームには
フレーム２及びフレーム４のラベルが付けられ、所定の
画像に対する出力の４サイクルに対応する。×印によっ
て示された入力画素は、フィルムモードのフレームから
発生し、サイクル１及びサイクル３に対応する画像ｎ内
の２個の連続的なフレーム１及びフレーム３に対し同じ
位置に置かれる。周波数変換は、同一画像ｎに対する上
記のフレームの間に挟み込まれた２個の新しいフレーム
２及びフレーム４を生成する。１画像中の２個の連続し
た入力フレーム１と入力フレーム３との間、並びに、あ
る画像の中の入力フレーム３と次の画像の入力フレーム
１との間の動き評価は、図１に円○で示された画素を生
じる。 −フレーム１とフレーム３との間で計算された動きベク
トルはゼロであり、中間フレームの画素は、隣接したフ
レームに対応する画素と同じ位置を有する。 −フレーム３とフレーム１との間で計算された動きベク
トルＶは、中間フレームの画素を距離Ｖ／２に配置でき
るようにする。
個のフレームは、フレーム１及びフレーム３のラベルが
付けられ、変換器により再構成された中間フレームには
フレーム２及びフレーム４のラベルが付けられ、所定の
画像に対する出力の４サイクルに対応する。×印によっ
て示された入力画素は、フィルムモードのフレームから
発生し、サイクル１及びサイクル３に対応する画像ｎ内
の２個の連続的なフレーム１及びフレーム３に対し同じ
位置に置かれる。周波数変換は、同一画像ｎに対する上
記のフレームの間に挟み込まれた２個の新しいフレーム
２及びフレーム４を生成する。１画像中の２個の連続し
た入力フレーム１と入力フレーム３との間、並びに、あ
る画像の中の入力フレーム３と次の画像の入力フレーム
１との間の動き評価は、図１に円○で示された画素を生
じる。 −フレーム１とフレーム３との間で計算された動きベク
トルはゼロであり、中間フレームの画素は、隣接したフ
レームに対応する画素と同じ位置を有する。 −フレーム３とフレーム１との間で計算された動きベク
トルＶは、中間フレームの画素を距離Ｖ／２に配置でき
るようにする。
【０００５】ジャーク効果、即ち、動きの不均一性は、
図１において「階段状」の外観を呈し、出力で複製され
た入力画素及び再生されたフレームに対し補間された画
素により発生させられる。従来のジャーク除去方法を図
２を参照して説明する。一つの画像のフレーム１とフレ
ーム３との間（実際上、動きベクトルはゼロである）、
並びに、ある画像のフレーム３と次の画像のフレーム１
との間で動き評価が行われる。
図１において「階段状」の外観を呈し、出力で複製され
た入力画素及び再生されたフレームに対し補間された画
素により発生させられる。従来のジャーク除去方法を図
２を参照して説明する。一つの画像のフレーム１とフレ
ーム３との間（実際上、動きベクトルはゼロである）、
並びに、ある画像のフレーム３と次の画像のフレーム１
との間で動き評価が行われる。
【０００６】画像ｎの入力フレーム３と、次の画像ｎ＋
１のフレーム１との間で計算された動きベクトルＶは、
現時の画像ｎの出力フレーム３及び出力フレーム４内の
補間により画素を配置するため利用される（ここで、フ
レーム３の画素は出力で複製されない）。フレーム３の
出力画素は、同じフレーム３の入力画素に対し値Ｖ／２
ずつ移動される。フレーム４の出力画素は、フレーム３
の入力画素に対し３Ｖ／４ずつシフトされる。
１のフレーム１との間で計算された動きベクトルＶは、
現時の画像ｎの出力フレーム３及び出力フレーム４内の
補間により画素を配置するため利用される（ここで、フ
レーム３の画素は出力で複製されない）。フレーム３の
出力画素は、同じフレーム３の入力画素に対し値Ｖ／２
ずつ移動される。フレーム４の出力画素は、フレーム３
の入力画素に対し３Ｖ／４ずつシフトされる。
【０００７】前の画像の入力フレーム３と、現時の画像
ｎのフレーム１との間で計算された動きベクトルＶ’
は、現時の画像の出力フレームに画素を配置するため利
用される。フレーム２の出力画素はフレーム１の入力画
素を値Ｖ’／４ずつ移動することにより得られる。フレ
ーム１の出力画素は同じフレーム１の入力画素に対し値
ゼロずつシフトされる。
ｎのフレーム１との間で計算された動きベクトルＶ’
は、現時の画像の出力フレームに画素を配置するため利
用される。フレーム２の出力画素はフレーム１の入力画
素を値Ｖ’／４ずつ移動することにより得られる。フレ
ーム１の出力画素は同じフレーム１の入力画素に対し値
ゼロずつシフトされる。
【０００８】次に、前の画像のフレームから計算された
動きベクトルからの外挿と、現時の画像のフレーム及び
次の画像のフレームからの２回の補間とが行われる。出
力の画素は図示されたように並べられるので、ジャーク
効果が消える。
動きベクトルからの外挿と、現時の画像のフレーム及び
次の画像のフレームからの２回の補間とが行われる。出
力の画素は図示されたように並べられるので、ジャーク
効果が消える。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来の
処理は非常にコスト高である。この処理に必然的に伴う
動きベクトルの評価は、多数の遅延線を必要とし、特
に、動きが評価され、出力フレーム３の出力画素が２個
の出力フレームを分離する時間間隔中に補間されるよう
に、ハードウェアの実装に制限が加えられる。
処理は非常にコスト高である。この処理に必然的に伴う
動きベクトルの評価は、多数の遅延線を必要とし、特
に、動きが評価され、出力フレーム３の出力画素が２個
の出力フレームを分離する時間間隔中に補間されるよう
に、ハードウェアの実装に制限が加えられる。
【００１０】ベクトル投影（外挿）を使用し、２個のフ
レームの間で評価された動きが次のフレームに継続する
ことが仮定されるならば、特に、ジャークの減少を除い
て動きが均一ではないときに、画質が損なわれる。例え
ば、２枚の連続しないフレームの間で計算された動きの
補間に基づく処理が存在するが、２個以上のフレームメ
モリを必要とするので、必然的に構造上のコストが高く
なる。
レームの間で評価された動きが次のフレームに継続する
ことが仮定されるならば、特に、ジャークの減少を除い
て動きが均一ではないときに、画質が損なわれる。例え
ば、２枚の連続しないフレームの間で計算された動きの
補間に基づく処理が存在するが、２個以上のフレームメ
モリを必要とするので、必然的に構造上のコストが高く
なる。
【００１１】本発明は、上記の従来技術の問題点の解決
を目的とする
を目的とする
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、フレームの記
憶、動きの評価、及び、上記記憶されたフレームと現時
のフレームとの間の補間を行う段階からなる、フィルム
モード又は通常モードにおいてフレーム周波数のフレー
ムの形式で受けられたディジタルビデオデータのフレー
ムを補間する方法であって、上記フレームモードにおい
て、上記フレームの記憶は、動きベクトルを計算するた
め、連続して２回に亘り再読み出しされ、次の２個の入
力フレームと比較されるべく、同一フィルム画像に対応
する２個の入力フレームの中の２番目の入力フレームだ
けがフレームメモリに記憶されるように、上記カメラモ
ードにおけるフレームの記憶の半分の周波数で行われる
ことを特徴とする。
憶、動きの評価、及び、上記記憶されたフレームと現時
のフレームとの間の補間を行う段階からなる、フィルム
モード又は通常モードにおいてフレーム周波数のフレー
ムの形式で受けられたディジタルビデオデータのフレー
ムを補間する方法であって、上記フレームモードにおい
て、上記フレームの記憶は、動きベクトルを計算するた
め、連続して２回に亘り再読み出しされ、次の２個の入
力フレームと比較されるべく、同一フィルム画像に対応
する２個の入力フレームの中の２番目の入力フレームだ
けがフレームメモリに記憶されるように、上記カメラモ
ードにおけるフレームの記憶の半分の周波数で行われる
ことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明がより良く理解され
るように添付図面を参照して本発明の説明を行う。図３
には本発明の装置が示される。上記装置の入力は、加速
メモリと称され、一般的に、「スピードアップメモリ」
として知られる２倍出力周波数メモリ１である。メモリ
１の出力は、フレームメモリ２の入力と、動き評価器３
の入力と、補間器４の入力とに並列に接続される。フレ
ームメモリ２の出力は、動き評価器３の第２の入力と、
補間器４の第２の入力とに接続される。動き評価器３は
動きベクトルを結合を介して補間器４に伝達する。補間
器４の出力は上記装置の出力である。フレームメモリ２
は、装置に入力された画像のフィルムモード又はカメラ
モードに対応する信号を受ける制御入力を更に有する。
るように添付図面を参照して本発明の説明を行う。図３
には本発明の装置が示される。上記装置の入力は、加速
メモリと称され、一般的に、「スピードアップメモリ」
として知られる２倍出力周波数メモリ１である。メモリ
１の出力は、フレームメモリ２の入力と、動き評価器３
の入力と、補間器４の入力とに並列に接続される。フレ
ームメモリ２の出力は、動き評価器３の第２の入力と、
補間器４の第２の入力とに接続される。動き評価器３は
動きベクトルを結合を介して補間器４に伝達する。補間
器４の出力は上記装置の出力である。フレームメモリ２
は、装置に入力された画像のフィルムモード又はカメラ
モードに対応する信号を受ける制御入力を更に有する。
【００１４】スピードアップメモリ１の入力で受けられ
たディジタル信号は、フィルムモードであり、即ち、２
５Ｈｚの画像周波数で順次走査されている。これらの信
号は、上記の如く、上記装置の入力に伝達される前に、
飛び越しモードの周波数５０Ｈｚに変換される。上記装
置の動作は、ライン走査ｙを縦軸とし、時間ｔを横軸と
する図４のグラフ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照するこ
とによってより良く理解できる。同図において、Ｆn 1
及びＦn 2 は、画像ｎに対応する奇数フレーム及び偶数
フレームである。図２を参照するに、ラベルＦn 1 又は
Ｆn 2 は、画像ｎのサイクル１又はサイクル３である。
フィルムモードにおいて、同一画像に属する２個のフレ
ーム、例えば、Ｆn 1 及びＦn 2 は、実際上、同一画像
に対応する。
たディジタル信号は、フィルムモードであり、即ち、２
５Ｈｚの画像周波数で順次走査されている。これらの信
号は、上記の如く、上記装置の入力に伝達される前に、
飛び越しモードの周波数５０Ｈｚに変換される。上記装
置の動作は、ライン走査ｙを縦軸とし、時間ｔを横軸と
する図４のグラフ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を参照するこ
とによってより良く理解できる。同図において、Ｆn 1
及びＦn 2 は、画像ｎに対応する奇数フレーム及び偶数
フレームである。図２を参照するに、ラベルＦn 1 又は
Ｆn 2 は、画像ｎのサイクル１又はサイクル３である。
フィルムモードにおいて、同一画像に属する２個のフレ
ーム、例えば、Ｆn 1 及びＦn 2 は、実際上、同一画像
に対応する。
【００１５】図４の（ａ）の曲線５はスピードアップメ
モリ１に入力された信号ｙ1 に対応し、同図の（ｂ）の
曲線６はスピードアップメモリ１により出力された信号
ｙ2に対応し、同図の（ｃ）の曲線７はフレームメモリ
２により出力された信号ｙ3に対応する。スピードアッ
プメモリ１の役割は、フレームの後半部分の記憶中の第
１回目と次のフレームの前半部分の第２回目とで入力に
格納されたフレームを２倍の周波数で出力することであ
る。以下、スピードアップメモリ１からの出力フレーム
の周期又は周波数は、周期又はフレーム周波数と称され
る。
モリ１に入力された信号ｙ1 に対応し、同図の（ｂ）の
曲線６はスピードアップメモリ１により出力された信号
ｙ2に対応し、同図の（ｃ）の曲線７はフレームメモリ
２により出力された信号ｙ3に対応する。スピードアッ
プメモリ１の役割は、フレームの後半部分の記憶中の第
１回目と次のフレームの前半部分の第２回目とで入力に
格納されたフレームを２倍の周波数で出力することであ
る。以下、スピードアップメモリ１からの出力フレーム
の周期又は周波数は、周期又はフレーム周波数と称され
る。
【００１６】フレームメモリ２は、スピードアップメモ
リ１から発生したデータの中から、偶数フレームだけの
中から後半の分割フレーム、即ち、フレームＦn-1 2、Ｆ
n 2等に対応するデータを記憶する。フレームメモリ２
は、フレームの記憶後に、記憶されたフレームをその出
力に伝達し、図４の（ｃ）の曲線７に示される如く、次
のフレームに移る前に、そのフレームを４回ずつ繰り返
す。フレームメモリ２の役割は、スピードアップメモリ
から出力されたフレームからフレームを選択し、選択さ
れたフレームを１フレーム乃至４フレームの間隔ずつ遅
延させ、選択されたフレームをフレーム周波数で連続的
に４回フレームメモリ２の出力に与えることである。
リ１から発生したデータの中から、偶数フレームだけの
中から後半の分割フレーム、即ち、フレームＦn-1 2、Ｆ
n 2等に対応するデータを記憶する。フレームメモリ２
は、フレームの記憶後に、記憶されたフレームをその出
力に伝達し、図４の（ｃ）の曲線７に示される如く、次
のフレームに移る前に、そのフレームを４回ずつ繰り返
す。フレームメモリ２の役割は、スピードアップメモリ
から出力されたフレームからフレームを選択し、選択さ
れたフレームを１フレーム乃至４フレームの間隔ずつ遅
延させ、選択されたフレームをフレーム周波数で連続的
に４回フレームメモリ２の出力に与えることである。
【００１７】動き評価器３は、動きベクトルのフィール
ドを決めるため、動き評価器３の各入力で受けられたフ
レームを比較する。動き評価器３の各入力に現れた信号
に対応する曲線６及び曲線７を比較することにより、計
算のため考慮された動きは、２フレーム周期に亘る画像
ｎの偶数フレームと次の画像ｎ＋１の奇数フレームとの
間の動き、並びに、次の２フレーム周期に亘る画像ｎの
奇数フレームと画像ｎ＋１の奇数フレームとの間の動き
であることが分かる。比較された２個のフレームは、フ
ィルムモードの場合に、上記２個のフレームは常に異な
る画像フレームであるため、異なる時点に対応する。
ドを決めるため、動き評価器３の各入力で受けられたフ
レームを比較する。動き評価器３の各入力に現れた信号
に対応する曲線６及び曲線７を比較することにより、計
算のため考慮された動きは、２フレーム周期に亘る画像
ｎの偶数フレームと次の画像ｎ＋１の奇数フレームとの
間の動き、並びに、次の２フレーム周期に亘る画像ｎの
奇数フレームと画像ｎ＋１の奇数フレームとの間の動き
であることが分かる。比較された２個のフレームは、フ
ィルムモードの場合に、上記２個のフレームは常に異な
る画像フレームであるため、異なる時点に対応する。
【００１８】以下、動く評価器３及び補間器４の動作を
説明する。これらの回路は、入力で得られるフレームが
同じパリティである場合及び入力で得られるフレームが
反対のパリティである場合の両方の場合に対処可能でな
ければならない。従って、動き評価器３は、比較された
フレームが同一パリティであるか又は反対パリティであ
るかとは無関係に動きベクトルの計算が行えるように、
入力でフレームの垂直方向フィルタ処理を行う。
説明する。これらの回路は、入力で得られるフレームが
同じパリティである場合及び入力で得られるフレームが
反対のパリティである場合の両方の場合に対処可能でな
ければならない。従って、動き評価器３は、比較された
フレームが同一パリティであるか又は反対パリティであ
るかとは無関係に動きベクトルの計算が行えるように、
入力でフレームの垂直方向フィルタ処理を行う。
【００１９】動き評価器３への入力としての第１のフレ
ームの表現に対応する第１のフレーム周期の間に、動き
ベクトルの第１の評価は、例えば、画像が分割されたメ
インブロック（以下、ＭＢは「メインブロック」を表わ
す）を相関によって照合する（一般的に「ブロック照
合」として知られている）ことにより行われる。「第２
のパス」（同一フレームが第２のフレーム周期に与えら
れる）の間に、上記の計算は、メインブロックを構成す
るサブブロック（以下、ＳＢは「サブブロック」を表わ
す）の動きベクトルを計算することにより改良される。
かかる２段階（又は２サイクル）の計算方法により、計
算に必要とされる遅延線の数を制限することが可能であ
る。かくして、サブブロックベクトルの計算は最も近傍
にあるメインブロックが既知であることを要求するの
で、メインブロックを計算するサイクルに続くサイクル
におけるサブブロックの計算中に、付加的な遅延線の導
入が回避される。一方、サブブロックベクトルは次のサ
イクルまで利用できなが、この最後の点は問題にならな
い。その理由は、メインブロックしか利用できないサイ
クル中に、動き補償された補間は必要とされないからで
ある。
ームの表現に対応する第１のフレーム周期の間に、動き
ベクトルの第１の評価は、例えば、画像が分割されたメ
インブロック（以下、ＭＢは「メインブロック」を表わ
す）を相関によって照合する（一般的に「ブロック照
合」として知られている）ことにより行われる。「第２
のパス」（同一フレームが第２のフレーム周期に与えら
れる）の間に、上記の計算は、メインブロックを構成す
るサブブロック（以下、ＳＢは「サブブロック」を表わ
す）の動きベクトルを計算することにより改良される。
かかる２段階（又は２サイクル）の計算方法により、計
算に必要とされる遅延線の数を制限することが可能であ
る。かくして、サブブロックベクトルの計算は最も近傍
にあるメインブロックが既知であることを要求するの
で、メインブロックを計算するサイクルに続くサイクル
におけるサブブロックの計算中に、付加的な遅延線の導
入が回避される。一方、サブブロックベクトルは次のサ
イクルまで利用できなが、この最後の点は問題にならな
い。その理由は、メインブロックしか利用できないサイ
クル中に、動き補償された補間は必要とされないからで
ある。
【００２０】以下の表は、フィルムモード及びカメラモ
ードの画像を処理する際に、動き評価を計算する種々の
フェーズを表わす。 フィルムモード：
ードの画像を処理する際に、動き評価を計算する種々の
フェーズを表わす。 フィルムモード：
【００２１】
【表１】
【００２２】２倍された周波数の出力は、画像ｎのサイ
クル番号ｉに関係していることを示すため、ラベルＣn
1 が付けられる。出力Ｃn 1 及びＣn 3 は、入力Ｆn 1
及びＦn 2 に対応する。動き評価器３は、メインブロッ
クに対する動きベクトルのフィールド、例えば、フレー
ムＦn 1 及びＦn-1 2からＣn 1 を計算する。フレームの
信号Ｙ2 及びＹ3 から動きベクトルが計算され、出力フ
レームは適当な係数を用いて補間される。
クル番号ｉに関係していることを示すため、ラベルＣn
1 が付けられる。出力Ｃn 1 及びＣn 3 は、入力Ｆn 1
及びＦn 2 に対応する。動き評価器３は、メインブロッ
クに対する動きベクトルのフィールド、例えば、フレー
ムＦn 1 及びＦn-1 2からＣn 1 を計算する。フレームの
信号Ｙ2 及びＹ3 から動きベクトルが計算され、出力フ
レームは適当な係数を用いて補間される。
【００２３】次のサイクルＣn 2 において、フレームＦ
n 1 及びＦn-1 2が動き評価器３の二つの入力に再び与え
られる。この第２のサイクルは、動き評価器をサブブロ
ックに基づいて動作させることにより動きベクトルの計
算を改善する。出力Ｃn 3 及びＣn 4 に対応する第３及
び第４のサイクルの間に現れるフレームは、フレームＦ
n 2 及びＦn-1 2である。この動きベクトルの計算は同様
にサブブロックレベルで行われ、第１のサイクルの間に
メインブロックＭＢに対し計算された動きベクトルは有
効な状態のままであるため、ここで利用される。かくし
て、フレームは、第１のサイクルと次のサイクルとの間
だけで変化し、比較は常に上記ベクトルの計算に対する
画像ｎ−１と画像ｎとの間で行われる。フィルムモード
において、偶数フレーム及び奇数フレームは同一画像、
即ち、ソース画像の同一時点に対応することが分かって
いる。前のベクトルフィールドの記憶、即ち、メモリの
無駄遣いが回避されるので、計算が第４のサイクルに対
し繰り返し行われる。
n 1 及びＦn-1 2が動き評価器３の二つの入力に再び与え
られる。この第２のサイクルは、動き評価器をサブブロ
ックに基づいて動作させることにより動きベクトルの計
算を改善する。出力Ｃn 3 及びＣn 4 に対応する第３及
び第４のサイクルの間に現れるフレームは、フレームＦ
n 2 及びＦn-1 2である。この動きベクトルの計算は同様
にサブブロックレベルで行われ、第１のサイクルの間に
メインブロックＭＢに対し計算された動きベクトルは有
効な状態のままであるため、ここで利用される。かくし
て、フレームは、第１のサイクルと次のサイクルとの間
だけで変化し、比較は常に上記ベクトルの計算に対する
画像ｎ−１と画像ｎとの間で行われる。フィルムモード
において、偶数フレーム及び奇数フレームは同一画像、
即ち、ソース画像の同一時点に対応することが分かって
いる。前のベクトルフィールドの記憶、即ち、メモリの
無駄遣いが回避されるので、計算が第４のサイクルに対
し繰り返し行われる。
【００２４】カメラモード：
【００２５】
【表２】
【００２６】カメラモードの場合に、同一画像の２個の
フレーム入力Ｆn 1 及びＦn 2 は、ソース画像の２個の
異なる時点に対応する。かくして、Ｃn 1 に対応する第
１のサイクルの間に、動きベクトルの計算は、フレーム
Ｆn-1 2及びＦn 1 に基づくメインマクロブロックＭＢに
関して行われ、第２のサイクルの間に、上記の同一フレ
ームに対するサブブロックに関して行われる。第３のサ
イクルの間に出現するフレームはフレームＦn 1 及びＦ
n 2 であり、フレームＦn 1 及びＦn 2 から、ブロック
ＭＢに関する新しい動きベクトルが計算され、第４のサ
イクルはサブブロックに関する改良を行う。
フレーム入力Ｆn 1 及びＦn 2 は、ソース画像の２個の
異なる時点に対応する。かくして、Ｃn 1 に対応する第
１のサイクルの間に、動きベクトルの計算は、フレーム
Ｆn-1 2及びＦn 1 に基づくメインマクロブロックＭＢに
関して行われ、第２のサイクルの間に、上記の同一フレ
ームに対するサブブロックに関して行われる。第３のサ
イクルの間に出現するフレームはフレームＦn 1 及びＦ
n 2 であり、フレームＦn 1 及びＦn 2 から、ブロック
ＭＢに関する新しい動きベクトルが計算され、第４のサ
イクルはサブブロックに関する改良を行う。
【００２７】上記の二つのモードの間の相違はフレーム
メモリ２に関係する。関連したモードに対応する信号
は、フレームメモリ２の制御入力に送られ、この制御入
力がフレームメモリ２の入力に現れたフレームの記憶を
許可又は禁止する。図４の（ｃ）の曲線７を参照する
に、フレームメモリ２の入力で得られる信号ｙ2 は、フ
ィルムモードの４サイクルに１回ずつのレート、例え
ば、Ｆn-1 2、Ｆ n 2 、Ｆn+1 2 等で書き込み標本化され
る。記憶されたフレームは、次に、４個の連続的なサイ
クル（又は４個の連続的なフレーム周期）に亘り４回ず
つ読まれる。一方、カメラモードの場合に、標本化は２
倍の周波数で行われ、記憶されたフレームは２回の連続
的なサイクルに亘って繰り返される。
メモリ２に関係する。関連したモードに対応する信号
は、フレームメモリ２の制御入力に送られ、この制御入
力がフレームメモリ２の入力に現れたフレームの記憶を
許可又は禁止する。図４の（ｃ）の曲線７を参照する
に、フレームメモリ２の入力で得られる信号ｙ2 は、フ
ィルムモードの４サイクルに１回ずつのレート、例え
ば、Ｆn-1 2、Ｆ n 2 、Ｆn+1 2 等で書き込み標本化され
る。記憶されたフレームは、次に、４個の連続的なサイ
クル（又は４個の連続的なフレーム周期）に亘り４回ず
つ読まれる。一方、カメラモードの場合に、標本化は２
倍の周波数で行われ、記憶されたフレームは２回の連続
的なサイクルに亘って繰り返される。
【００２８】所定のフレームに対し計算された動きベク
トルフィールドは補間器４に伝達される。補間器４は、
第１の入力に受けたフレーム及び第２の入力に受けたフ
レームの関数として補間を行う。動きベクトルに与えら
れる係数は、通常モードの場合に、０及び１／２であ
る。
トルフィールドは補間器４に伝達される。補間器４は、
第１の入力に受けたフレーム及び第２の入力に受けたフ
レームの関数として補間を行う。動きベクトルに与えら
れる係数は、通常モードの場合に、０及び１／２であ
る。
【００２９】フィルムモードの場合に、図５に選択され
た値がよりよく分かるように示される。動きベクトルＶ
1 は、第１のフレームからの距離 １／４ × Ｖ1 が
中間フレームの画素に与えられるようフレームＦn-1 2と
フレームＦn 1 との間で計算され、動きベクトルＶ
2 は、第１のフレームからの距離 ３／４ × Ｖ2 が
中間フレームの画素に与えられるようフレームＦn-1 2と
フレームＦn 2 との間で計算される。フレームＦn 1 及
びＦn 2 は同一フィルム画像に対応するので、ベクトル
Ｖ1 及びベクトルＶ2 は一致し、このため、計算は、第
１のサイクル中にマクロブロックに関して計算された動
きベクトルを考慮して、第３及び第４のサイクル中にサ
ブブロックに関して行われる。円○により表わされた画
素（出力画素）の位置調整によって示される如く、ジャ
ーク効果は抑止される。
た値がよりよく分かるように示される。動きベクトルＶ
1 は、第１のフレームからの距離 １／４ × Ｖ1 が
中間フレームの画素に与えられるようフレームＦn-1 2と
フレームＦn 1 との間で計算され、動きベクトルＶ
2 は、第１のフレームからの距離 ３／４ × Ｖ2 が
中間フレームの画素に与えられるようフレームＦn-1 2と
フレームＦn 2 との間で計算される。フレームＦn 1 及
びＦn 2 は同一フィルム画像に対応するので、ベクトル
Ｖ1 及びベクトルＶ2 は一致し、このため、計算は、第
１のサイクル中にマクロブロックに関して計算された動
きベクトルを考慮して、第３及び第４のサイクル中にサ
ブブロックに関して行われる。円○により表わされた画
素（出力画素）の位置調整によって示される如く、ジャ
ーク効果は抑止される。
【００３０】通例的な補間フィルタは反対パリティの２
個のフレームと共に動作する。２個の入力フレームの一
方に関する垂直方向の平均化を行うフィルタを使用して
もよい。２個の入力フレームの中の一方を平均化するこ
とによるフィルタ処理は、反対パリティのフィールドを
発生させ得る。補間フィルタ処理は、３個の画素、即
ち、フレーム中の一方が他方の下にある２個の画素及び
反対パリティの次の再生フレーム中の中間ライン上の画
素に関して平均化を行う通例的な方法で行うことが可能
である。
個のフレームと共に動作する。２個の入力フレームの一
方に関する垂直方向の平均化を行うフィルタを使用して
もよい。２個の入力フレームの中の一方を平均化するこ
とによるフィルタ処理は、反対パリティのフィールドを
発生させ得る。補間フィルタ処理は、３個の画素、即
ち、フレーム中の一方が他方の下にある２個の画素及び
反対パリティの次の再生フレーム中の中間ライン上の画
素に関して平均化を行う通例的な方法で行うことが可能
である。
【００３１】しかし、上記の解決方法は必然的に垂直方
向の分解能の損失を伴う。他の解決方法は、奇数フレー
ムを得るため、補間器に入力された２個の偶数フレーム
に基づいてフィルタ処理を行うことによる。フィルタ処
理は、例えば、線形／メジアンフィルタ又は線形フィル
タだけを使用して、４画素又は２画素に関して行われ
る。
向の分解能の損失を伴う。他の解決方法は、奇数フレー
ムを得るため、補間器に入力された２個の偶数フレーム
に基づいてフィルタ処理を行うことによる。フィルタ処
理は、例えば、線形／メジアンフィルタ又は線形フィル
タだけを使用して、４画素又は２画素に関して行われ
る。
【００３２】
【実施例】図６には、入力画素（×印）の上記フィルタ
処理によって得られた出力画素（○印）の一例を表わす
図である。フィルタ処理の選択は、中間フレームの画素
に割り当てられた動きベクトルと、補間されるべき画素
が在るラインのパリティとに依存する。
処理によって得られた出力画素（○印）の一例を表わす
図である。フィルタ処理の選択は、中間フレームの画素
に割り当てられた動きベクトルと、補間されるべき画素
が在るラインのパリティとに依存する。
【００３３】零動きベクトルを有する出力画素Ｙは、線
形／メジアンハイブリッドフィルタを用いて、フレーム
の入力画素Ａ、Ｃの値（輝度）と、同一パリティの他の
フレームの入力画素Ｂ、Ｄの値（輝度）とから生成さ
れ、
形／メジアンハイブリッドフィルタを用いて、フレーム
の入力画素Ａ、Ｃの値（輝度）と、同一パリティの他の
フレームの入力画素Ｂ、Ｄの値（輝度）とから生成さ
れ、
【００３４】
【数１】
【００３５】のように表わされる。奇数個の変数を伴う
メジアン演算子ＭＥＤＩＡＮは、両端の値を除去し、中
央値だけを選択し、偶数個の変数を伴うメジアン演算子
ＭＥＤＩＡＮは２個の中央値を選択し、２個の中央値の
平均値を計算する。動きベクトルが＋２である出力画素
Ｚは、一方のフレームの画素Ｅと、同一パリティの別の
フレームの画素Ｄとから生成され、単純な線形フィルタ
を用いて１ラインずつシフトされ、
メジアン演算子ＭＥＤＩＡＮは、両端の値を除去し、中
央値だけを選択し、偶数個の変数を伴うメジアン演算子
ＭＥＤＩＡＮは２個の中央値を選択し、２個の中央値の
平均値を計算する。動きベクトルが＋２である出力画素
Ｚは、一方のフレームの画素Ｅと、同一パリティの別の
フレームの画素Ｄとから生成され、単純な線形フィルタ
を用いて１ラインずつシフトされ、
【００３６】
【数２】
【００３７】のように表わされる。本発明は、上記の例
に限定されることなく、補間を必要とするあらゆるタイ
プのフレーム走査変換器に非常に巧く適用される。特
に、入力フレーム周波数と出力フレーム周波数との間の
比に依存して、本発明を実現するために「スピードアッ
プ」タイプのメモリを利用することは必須ではない。
に限定されることなく、補間を必要とするあらゆるタイ
プのフレーム走査変換器に非常に巧く適用される。特
に、入力フレーム周波数と出力フレーム周波数との間の
比に依存して、本発明を実現するために「スピードアッ
プ」タイプのメモリを利用することは必須ではない。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、構造上のコストは削減
され、フレームメモリ及び遅延線に対する要求が制限さ
れる効果が得られる。単一のフレームメモリを使用する
ことにより、補間によってフィルムモードの同一画像の
２個のフレームの間で中間的なフレームを計算すること
が可能になる。
され、フレームメモリ及び遅延線に対する要求が制限さ
れる効果が得られる。単一のフレームメモリを使用する
ことにより、補間によってフィルムモードの同一画像の
２個のフレームの間で中間的なフレームを計算すること
が可能になる。
【００３９】計算された動きベクトルのフィールドは、
非常に品質が良いため、外挿を行う必要がない。従っ
て、表示される動きは改善され、ブロック効果が制限さ
れ、よりよい品質の動きベクトルが与えられるので、ジ
ャーク効果の抑止のため寄与する。
非常に品質が良いため、外挿を行う必要がない。従っ
て、表示される動きは改善され、ブロック効果が制限さ
れ、よりよい品質の動きベクトルが与えられるので、ジ
ャーク効果の抑止のため寄与する。
【図１】垂直方向の均一な直進運動中の対象物に含ま
れ、フィルムモードで発生し、かつ、ジャーク現象を呈
する画素の変化を表わす図である。
れ、フィルムモードで発生し、かつ、ジャーク現象を呈
する画素の変化を表わす図である。
【図２】従来技術によるジャーク除去装置から出力され
た同じ画素の変化を表わす図である。
た同じ画素の変化を表わす図である。
【図３】ジャークの除去を行い、かつ、本発明による処
理を実現する動き補間及び評価装置の構成図である。
理を実現する動き補間及び評価装置の構成図である。
【図４】本発明による装置の種々のモジュールから出力
された信号を表わすタイミングチャートである。
された信号を表わすタイミングチャートである。
【図５】本発明による装置の出力における画素の変化を
表わす図である。
表わす図である。
【図６】補間を行う二つのフィルタリングモードを表わ
す図である。
す図である。
１ スピードアップメモリ ２ フレームメモリ ３ 動き評価器 ４ 補間器
Claims (7)
- 【請求項１】 フレームの記憶、動きベクトルを得る動
き評価、及び、上記記憶されたフレームと現時のフレー
ムとの間の補間を含む、フィルムモード又は通常モード
においてフレーム周波数のフレームの形式で受けられた
ディジタルビデオデータのフレームを補間する方法であ
って、 上記フレームモードにおいて、同一フィルム画像に対応
する２個の入力フレームの中の２番目の入力フレームだ
けが、フレームメモリに記憶され、連続して２回に亘り
再度読み出され、次の２個の入力フレームと比較され、
上記動きベクトルを計算するように、上記フレームの記
憶は、上記カメラモードにおけるフレームの記憶の半分
の周波数で行われることを特徴とする方法。 - 【請求項２】 フレームの記憶、動きベクトルを得る動
き評価、及び、上記記憶されたフレームと現時のフレー
ムとの間の補間からなる、ディジタルビデオデータのフ
レーム周波数を変換する方法であって、 上記現時のフレームは、フレームｙ2 を生じさせるべ
く、入力フレーム周波数の２倍の周波数で連続的に２回
ずつ読み出されるように最初に記憶され、 上記フレームｙ2 は、通常モードでは２フレームに１回
ずつ、フィルムモードでは４フレームに１回ずつ、それ
らのフレームの中の最後のフレームで記憶され、フレー
ムｙ3 を生じさせるべく、引き続いて上記入力フレーム
周波数の２倍の周波数で読まれ、 上記動き評価及び上記補間は、上記入力フレーム周波数
の２倍の周波数で、上記フレームｙ2 とフレームｙ3 と
の間に行われることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 上記補間は、受けられた２個のフレーム
が同じパリティからなるとき、フレームｙ3 に対し反対
パリティのフレームを得るため、２個のフレームの中の
一方のフレームｙ2 の垂直方向平均化による前フィルタ
処理を予め行うことを特徴とする請求項１又は２記載の
方法。 - 【請求項４】 上記補間は、受けられた２個のフレーム
が同じパリティからなるとき、補間されるべき画素の動
きベクトルによって適合された４個の画素に線形／メジ
アンフィルタ処理を行い、 ここで、上記４個の画素は２本の連続的なラインに属す
る最初の２個の画素と他のフレームの対応する連続的な
２本のラインに属する他の２個の画素とからなり、上記
４個の画素の水平方向及び垂直方向位置は、上記補間さ
れるべき画素の位置と、該画素に割り当てられた動きベ
クトルとにより決められることを特徴とする請求項１又
は２記載の方法。 - 【請求項５】 上記補間は、受けられた２個のフレーム
が同じパリティからなるとき、補間されるべき画素の動
きベクトルによって適合された２個の画素に線形フィル
タ処理を行い、 ここで、上記２個の画素の中の一方の画素は上記のフレ
ームの中の一方のフレームから得られ、対応する画素は
もう一方のフレームから得られ、 上記２個の画素の水平方向及び垂直方向位置は、上記補
間されるべき画素の位置と、該画素に割り当てられた動
きベクトルとにより決められることを特徴とする請求項
１又は２記載の方法。 - 【請求項６】 上記フィルタ処理の選択は、上記補間さ
れるべき画素に割り当てられた動きベクトルと、該画素
が属するラインのパリティとに依存することを特徴とす
る請求項４又は５記載の方法。 - 【請求項７】 ディジタルビデオデータを受けるフレー
ムメモリと、上記フレームメモリの入力と同じディジタ
ルビデオデータを受ける第１の入力と上記フレームメモ
リからの出力を受ける第２の入力とを有する動き評価器
と、上記フレームメモリの入力と同じディジタルビデオ
データを受ける第１の入力と上記フレームメモリからの
出力を受ける第２の入力とを有する補間器とにより構成
され、フィルムモード又はカメラモードにおいてフレー
ムの形式で受けられたフレームを補間する装置であっ
て、 上記ディジタルビデオデータは、フレームを２回ずつ繰
り返すことにより２倍の周波数で出力にビデオデータを
発生するスピードアップタイプのメモリを予め通過し、 上記フレームメモリは、上記カメラモードの場合に、１
フレームおきにフレームを書き込み、入力フレーム周波
数の２倍の周波数で該フレームを２回ずつ読み出し、上
記フィルムモードの場合に、４フレームに１回ずつフレ
ームを書き込み、上記フレーム周波数の２倍の周波数で
該フレームを４回ずつ読み出し、 上記フレームメモリにより記憶された上記フレームは、
同一の画像から生じた２個のフレームの中の２番目のフ
レームであることを特徴とする装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9608054 | 1996-06-28 | ||
| FR9608054A FR2750558B1 (fr) | 1996-06-28 | 1996-06-28 | Procede d'interpolation de trames pour compatibilite mode film |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1070679A true JPH1070679A (ja) | 1998-03-10 |
Family
ID=9493512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9170263A Pending JPH1070679A (ja) | 1996-06-28 | 1997-06-26 | フィルムモード互換性のためのフレーム補間方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0817478A1 (ja) |
| JP (1) | JPH1070679A (ja) |
| KR (1) | KR980007516A (ja) |
| CN (1) | CN1171010A (ja) |
| FR (1) | FR2750558B1 (ja) |
| ID (1) | ID17163A (ja) |
| ZA (1) | ZA975494B (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020149696A1 (en) * | 2001-02-23 | 2002-10-17 | Eastman Kodak Company | Method for presenting improved motion image sequences |
| JP3596520B2 (ja) | 2001-12-13 | 2004-12-02 | ソニー株式会社 | 画像信号処理装置及び方法 |
| CN1751523B (zh) * | 2003-02-14 | 2010-12-15 | Nxp股份有限公司 | 处理用于一个颜色顺序显示器的信号 |
| EP1544836A1 (en) * | 2003-12-17 | 2005-06-22 | Deutsche Thomson-Brandt GmbH | Method and apparatus for processing video pictures in particular in film mode sequences |
| EP1592254A1 (en) * | 2004-04-30 | 2005-11-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Film mode extrapolation |
| US20080253455A1 (en) * | 2004-05-06 | 2008-10-16 | Koninklijke Philips Electronics, N.V. | High Frame Motion Compensated Color Sequencing System and Method |
| TWI335184B (en) * | 2007-05-09 | 2010-12-21 | Himax Tech Ltd | Method of doubling frame rate of video signals |
| US8953685B2 (en) * | 2007-12-10 | 2015-02-10 | Qualcomm Incorporated | Resource-adaptive video interpolation or extrapolation with motion level analysis |
| FR2944664A1 (fr) * | 2009-04-21 | 2010-10-22 | Thomson Licensing | Dispositif et procede de traitement d'images |
| JP2013098961A (ja) * | 2011-11-07 | 2013-05-20 | Mitsubishi Electric Corp | 画像処理装置及び方法、並びに画像表示装置及び方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69315626T2 (de) * | 1992-05-15 | 1998-05-28 | Koninkl Philips Electronics Nv | Anordnung zum Interpolieren eines bewegungsausgeglichenen Bildsignals |
| EP0574068B1 (en) * | 1992-06-11 | 1999-02-24 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Apparatus for motion-compensated picture signal interpolation |
| FR2742900B1 (fr) * | 1995-12-22 | 1998-02-13 | Thomson Multimedia Sa | Procede d'interpolation de trames progressives |
-
1996
- 1996-06-28 FR FR9608054A patent/FR2750558B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-06-20 ZA ZA975494A patent/ZA975494B/xx unknown
- 1997-06-23 EP EP97401460A patent/EP0817478A1/en not_active Withdrawn
- 1997-06-23 ID IDP972151A patent/ID17163A/id unknown
- 1997-06-26 JP JP9170263A patent/JPH1070679A/ja active Pending
- 1997-06-26 CN CN97113967A patent/CN1171010A/zh active Pending
- 1997-06-27 KR KR1019970031028A patent/KR980007516A/ko not_active Withdrawn
Also Published As
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|---|---|
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| ZA975494B (en) | 1998-12-21 |
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| FR2750558A1 (fr) | 1998-01-02 |
| ID17163A (id) | 1997-12-04 |
| EP0817478A1 (en) | 1998-01-07 |
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