JP2004515133A - 圧縮符号化されたビデオの伸長 - Google Patents

Abstract

復号化された信号を得るために圧縮符号化された信号が復号化され、該復号化された信号が、時間的なアップコンバージョンと、前記時間的なアップコンバージョンに先行する空間的な強調とによる後処理を施される、圧縮符号化されたビデオ信号の伸長が提供される。圧縮符号化された信号は、好ましくは、ＭＰＥＧコード化規格によるＳＩＦ信号のような低い解像度における信号である。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮符号化されたビデオ信号を伸長する方法及び復号器に関する。
【０００２】
更に、本発明は、ビデオ録画又は再生装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
標準規格ＴＶ信号の圧縮に関しては、いわゆるインタレース方式が用いられている。Ｄ１モードとしても知られるこの規格の解像度は、２８８ラインをそれぞれが有する２フィールドを含む。各ラインは７２０画素を含む。例えば、ＭＰＥＧ２符号化モードによる圧縮符号化によって、このビデオ信号の情報は、４５マクロブロックの３６スライスとして符号化されうる。インタレース方式を用いることによって、見る者は良好なモーショントラッキングを示され、こうした良好なモーショントラッキングは、例えばサッカーを再生する際の高速パンを可能にするのに重要である。
【０００４】
一般に、このＭＰＥＧ２符号化／復号化モードに関して、良好な画質は、４乃至５Ｍｂｓの平均ビットレートにおいて達成されることができる。
【０００５】
例えば、長時間プレイビデオ録画において重要になるであろう、より低いビットレートを可能にするために、インタレース方式でなお動作する、いわゆる１／２Ｄ１モードが、画像解像度を低くするのに用いられることができる。水平フィルタリング及びサブサンプリングによって、各ラインの画素数は３６０画素まで減らされ、このことは、ＭＰＥＧ２符号化により２２マクロブロックの３６スライスをもたらす。それによって、良好な画質が、２乃至２．５Ｍｂｓの平均ビットレートにおいて達成されうる。ただし、これは２つの副次的影響を伴う。すなわち、画像のディテールが劣るとともに、マクロブロックの数が少なくなり、これらはそれぞれ一定量のオーバーヘッドビットを含む。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
更にもっと低いビットレートが望まれる場合、ＭＰＥＧの見地から最も明白な解決策は、例えば、いわゆるＳＩＦ（Ｓｏｕｒｃｅ Ｉｎｐｕｔ Ｆｏｒｍａｔ）プログレッシブ解像度などの低くされた解像度を用いることによって、今度は垂直方向のマクロブロック数を更に一層減らすことであろう。それによって、１Ｍｂｓの平均ビットレートが、原則として可能になるであろう。しかしながら、これは２つの問題を伴うであろう。一方は画像鮮明度の低下であり、他方は、例えばスポーツイベントを再生する際の高速パンと特に関連する、動きの揺れ（ｓｈｕｄｄｅｒ）が増大することである。
【０００７】
増大する揺れの問題を克服する解決策は、いわゆる、ナチュラルモーション（自然な動き）処理をもたらす、例えば、５０Ｈｚから１００ＨｚへのＴＶ信号の内部変換を伴って動作する、従来技術で知られたＴＶセットの利用であろう。このようにして２５Ｈｚフレームのフィルムを再生することによって、揺れは大幅に除去されるだろう。
【０００８】
特別且つかなり高価なタイプのＴＶ機器を用いる要件からくる明白な欠点に加えて、この解決策の他の欠点は、ナチュラルモーションＴＶセットの動き推定の劣化であろう。このことは余分なアーチファクトにつながる可能性がある。
【０００９】
本発明の目的は、圧縮符号化されたビデオ信号の有利な伸長を提供することである。とりわけ、本発明の目的は、低いビットレートモードを提供しながら、それでもなおかなり良好な画質を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この目的のために、本発明は、独立請求項に規定されるような、圧縮符号化されたビデオ信号を伸長する方法及び復号器と、ビデオ録画又は再生装置とを提供する。有利な実施例は、従属請求項において規定される。
【００１１】
本発明の第１態様によると、本発明は、圧縮符号化された信号の復号化により得られる復号化された信号が、時間的なアップコンバージョンと、この時間的なアップコンバージョンに先行する空間的な強調（エンハンスメント）とを含む後処理ステップを施される、圧縮符号化されたビデオ信号の伸長を提供する。
【００１２】
復号化チェーンにおいて、例えばナチュラルモーションのような時間的なアップコンバージョンの前に実行されるべき空間的な強調を与えることによって、該時間的なアップコンバージョンが改善され、見る者にとってぼけ（ｂｌｕｒｒｉｎｇ）を減少することになるだろう。
【００１３】
主な利点は、（例えばＳＩＦ形式において）約１Ｍｂｓまでのビットレート低減が可能になり、このことは、光ディスク又はハードディスクのようなディジタルビデオ信号の記憶媒体への６乃至８時間の非常に長時間プレイ録画の記憶と、標準ＴＶセットを用いるこのような録画の良好な画質を伴う再生とを可能にするだろうということである。
【００１４】
本発明の好ましい実施例によると、空間的なアップコンバージョンは、前記空間的な強調に先行して実施される。この実施例において、画質は更に改善される。好適には、前記空間的なアップコンバージョンは、前記空間的な強調に先行して実施される垂直アップコンバージョンを含み、前記時間的なアップコンバージョンの後に、水平空間的なアップコンバージョンが実施される。時間的なアップコンバージョンの後に、水平空間的なアップコンバージョンを実行することによって、時間的なアップコンバージョンは、２分の１少ない数の画素について実行される。このことによって、演算数が大量に省かれるので、ソフトウェアの実現に関して特に有利となる。
【００１５】
本発明の上記及び他の態様は、本明細書の下文に説明される実施例から明らかとなり、これら実施例を参照としてより明瞭に説明されるであろう。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１の図面では、ビデオ信号源１が、インタレース方式における５０Ｈｚディジタルビデオ信号を、デインタレーサ（ｄｅ−ｉｎｔｅｒｌａｃｅｒ）２に供給する。このデインタレーサ２からのノンインタレースのプログレッシブ信号は、各ラインが７２０画素をもつ５７６ラインの単一のフレームで構成され、プログレッシブＤ１と呼ばれる。このプログレッシブＤ１信号は、時間的なダウンコンバータ３において時間的なダウンコンバージョンを施され、各ラインが７２０画素をもつ５７６ラインの単一のフレームによる２５Ｈｚ信号をもたらす。空間的なダウンコンバータ４における後続の水平及び垂直空間的なダウンコンバージョンによって、ライン数が２分の１に減少されて２８８ラインになり、各ラインの画素数が２分の１に減少されて３６０画素になり、ＳＩＦ信号をもたらす。ただし、時間的なダウンコンバージョンは、原則として、デインタレース（インタレース解除）するプロセスの一部として行われることも可能である。
【００１７】
この信号は、ここで、符号器５において、例えば、バークレイソフトウェアコード（Ｂｅｒｋｅｌｅｙ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｃｏｄｅ）を用いるＭＰＥＧ２などのＭＰＥＧ符号化を施され、その後、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、又はハードディスクのような記憶媒体６に記憶される。
【００１８】
伸長チェーンにおいて、記憶媒体６から得られた圧縮された信号は、まず復号器７においてＭＰＥＧ復号化を施される。かかる復号器７からの出力信号は、各ラインが３６０画素をもつ２８８ラインの単一のフレーム信号である。空間的なアップコンバータ８におけるこの信号の空間的なアップコンバージョンによって、ライン数が２倍にされて５７６ラインとなり、各ラインの画素数も２倍にされて７２０画素となる。
【００１９】
本発明の実施例によると、空間的なアップコンバータ８からの信号は、ここで直接的に、すなわち時間的なアップコンバージョンの前に、空間的な強調ユニット９において空間的な強調を施され、アップコンバージョンされたＳＩＦプログレッシブ信号のぼけを除去し又は減少させる。好適には、この空間的な強調は、ピーキングフィルタ（ｐｅａｋｉｎｇ ｆｉｌｔｅｒ）を用いて実行される空間的なエッジ強調である。このようなピーキングフィルタリングは、刊行物“Ｖｉｄｅｏ−Ｓｉｇｎａｌｖｅｒａｒｂｅｉｔｕｎｇ”， Ｃｈａｐｔｅｒ ５， Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｔｅｃｈｎｉｋ， Ｂ．Ｇ．Ｔｅｕｂｎｅｒ， Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， １９９８から知られている。
【００２０】
本発明の好ましい実施例において、ピーキングレベルは、信号における画素の広がり（ｓｐｒｅａｄ）により制御される。この広がりは、画素値間の差に基づく尺度（ｍｅａｓｕｒｅ）であり、好ましくは絶対差の合計として計算され、所与の絶対差は、所与の元の画素値から平均画素値を引き算することによって得られる。このようにして、処理される画素の統計に基づいて、例えばエッジなどのイメージコンテンツが肝要であるところの迷惑なアーチファクトを防止するために、空間的な強調の強度を局所的に制御することが可能である。５つの画素値、Ｐ_ｔ，Ｍ_１，Ｍ_２，Ｍ_３及びＭ_４の空間的な広がりＳ_ｓｐａｔは、以下のように計算されうる。
【数１】

広がりについての他の情報に関しては、２０００年６月１５日に出願された出願未公開の欧州特許出願第００２０２０７６．６号（出願人整理番号ＰＨＮＬ０００３４５）に参照がなされる。
【００２１】
空間的な強調ユニット９からの信号が、ここで、時間的なアップコンバータ１０における、例えばナチュラルモーションのような時間的なアップコンバージョンに供給される。かかる時間的なアップコンバータ１０において、２５Ｈｚプログレッシブ信号が、補間によって、各ラインが７２０画素をもつ５７６ラインの５０Ｈｚ信号に変換される。
【００２２】
好適には、時間的なアップコンバータ１０への入力信号が、更にインタレーサ（ｉｎｔｅｒｌａｃｅｒ）１１の（例えば奇数フィールドに関する）入力部に直接供給され、かかるインタレーサ１１の（例えば偶数フィールドに関する）別の入力部が、時間的なアップコンバータ１０から補間された出力信号を受信する。それによって、時間的なアップコンバータ１０への入力信号は、該コンバータからの非補間された（ｎｏｎ−ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｅｄ）出力フレームよりもずっと高品質であるという事実から利点が得られる。時間的なアップコンバージョンのための入力信号の情報を、時間的なアップコンバージョンからの補間された出力とインタレースするというこの特別な概念は、良好な画質に更に寄与する。この実施例において、インタレーサ１１の出力である、各ラインが７２０画素をもつ２８８ラインの２フィールドを備える５０Ｈｚのインタレースされた信号は、標準ＴＶセットのような再生装置１２による再生に利用可能であり、かかる標準ＴＶセットに関して本発明のこの実施例は特に有利である。
【００２３】
実際の実施例において、インタレーサ１１は、時間的なアップコンバータ１０の（複数の）出力部から双方のフィールドに関する情報を得ることができる。このような場合においては、時間的なアップコンバータ１０は、非補間されたフィールドの品質に小さな影響しか与えないように構成されることができる。
【００２４】
一般的に、インターレースは、例えば５０又は６０Ｈｚのインタレースされたビデオ信号を再生する標準ＴＶセットのような再生装置と組み合わされて適用されるとき特に有利である。
【００２５】
図２の図面に示される他の実施例において、信号源１，デインタレーサ２，時間的なダウンコンバータ３，空間的なダウンコンバータ４及びＭＰＥＧ符号器５を有する圧縮チェーンは、図１の図面の圧縮チェーンに類似している。
【００２６】
更に、ＭＰＥＧ復号器７，空間的な強調ユニット９，時間的なアップコンバータ１０，インタレーサ１１及び再生装置１２のような伸長チェーンにおけるブロックの大部分が、図１の図面の伸長チェーンのブロックに類似している。
【００２７】
ただし、空間的なアップコンバージョンは、垂直方向及び水平方向に関してそれぞれが２つのステップにおいて実施される。従って、図示される例において、復号器７と空間的な強調ユニット９との間に相互に接続された垂直空間的なアップコンバータ１３は、プログレッシブ出力信号を供給する。かかるプログレッシブ出力信号において、ライン数のみが２倍にされて５７６ラインになるのに対して、各ラインの画素数は３６０画素のままである。この一方、水平アップコンバージョンは、インタレーサ１１と再生装置１２との間に相互に接続された水平空間的なアップコンバータ１４により実行される。
【００２８】
従って、この変形例によって、コンバータ１０における時間的なアップコンバージョンが、２分の１少ない数の画素について実行され、このことは演算数が大量に省かれるので、ソフトウェアの実現に関して有利である。
【００２９】
図１及び図２の図面は双方とも、ＤＶＤのようなビデオ録画／再生の用途を意図した本発明によるシステムの実施例を示しているが、これら図面に示される構成は、ブロードキャストの用途にも同様に適用できるだろう。このブロードキャストの用途においては、双方の図面に示される記憶媒体６が、適切な伝送機器、伝送チャネル及び受信機器によって置き換えられるだろう。
【００３０】
上述された用途及び他の用途では、図１の図面に示されたような本発明の実施例は、伸長チェーンにおいて空間的なアップコンバータ８の出力部で得られる信号が、本発明により提供される特定のインタレースの概念は適用されないＤＶＤプレーヤ又はＴＶセットのような再生機器と互換性があるだろうという利点を提供する。ただし、このような用途は、低いビットレートの圧縮及び伸長に関連する画質の向上に関して、本発明の最大限の可能性の恩恵を受けることはないだろう。
【００３１】
上記の説明は、主にＰＡＬ ＴＶシステム及びＭＰＥＧ符号化規格によって記述されている。当業者にとって、本発明が他のシステム及び／又は規格によって簡単明瞭に適用されうることは明らかであろう。
【００３２】
図１及び図２に示される符号化及び／又は復号化チェーンは、部分的又は全体的にビデオ録画又は再生装置に存在しうる。
【００３３】
上述された実施例は説明のためであって本発明を限定するものではなく、当業者であれば、添付された請求項の範囲から逸脱することなく多くの代替えの実施例を設計することが可能であろうことが留意されるべきである。請求項において、括弧内に付されたいずれの参照符号も請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。動詞「有する、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」が、請求項に列記されたもの以外の他の構成要素又はステップの存在を除外するものではない。本発明は、複数の別個のエレメントを有するハードウェアによって、また適切にプログラムされたコンピュータによって実施されることができる。いくつかの手段を列挙する装置の請求項において、これら手段のうちいくつかが、１つの同じハードウェアによって実現されることができる。ある特定の方策が互いに異なる従属請求項に記載されているという単なる事実が、これら方策の組み合わせが有利に用いられることはできないということを示すものではない。
【００３４】
要約すると、復号化された信号を得るために圧縮符号化された信号が復号化され、該復号化された信号が、時間的なアップコンバージョンと、前記時間的なアップコンバージョンに先行する空間的な強調とによる後処理を施される、圧縮符号化されたビデオ信号の伸長が提供される。圧縮符号化された信号は、好ましくは、ＭＰＥＧコード化規格によるＳＩＦ信号のような低い解像度における信号である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるディジタルビデオ信号の圧縮／伸長チェーンの概略ブロック図である。
【図２】本発明の他の実施例のブロック図であり、かかる他の実施例は、ソフトウェアの実現に関して特に有利である。

Claims (10)

1. 圧縮符号化されたビデオ信号を伸長する方法であって、
   復号化されたビデオ信号を得るために、前記圧縮符号化されたビデオ信号を復号化し、
   前記復号化されたビデオ信号を、時間的なアップコンバージョンと、前記時間的なアップコンバージョンに先行する空間的な強調とにより後処理する方法。
2. 前記空間的な強調に先行して、空間的なアップコンバージョンが行われる、請求項１に記載の方法。
3. 前記空間的なアップコンバージョンが、前記空間的な強調に先行して行われる垂直アップコンバージョンを含み、前記時間的なアップコンバージョンの後に、水平空間的なアップコンバージョンが行われる、請求項２に記載の方法。
4. 前記空間的な強調が、空間的なエッジ強調を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記空間的なエッジ強調が、ピーキングフィルタリングによって実行される、請求項４に記載の方法。
6. 前記ピーキングフィルタリングが、画素値の広がりによって制御される、請求項５に記載の方法。
7. 圧縮符号化されたビデオ信号を伸長する復号器であって、
   復号化された信号を得るために、前記圧縮符号化されたビデオ信号を復号化する復号化手段と、
   前記復号化された信号の後処理手段であって、時間的なアップコンバージョン手段、及び前記復号化手段と前記時間的なアップコンバージョン手段との間に結合される空間的な強調手段を備える後処理手段と、
   を有する復号器。
8. 前記空間的な強調手段に先行する空間的なアップコンバージョン手段を更に有する、請求項７に記載の復号器。
9. 前記空間的なアップコンバージョン手段が、前記空間的な強調手段に先行する垂直アップコンバージョン手段を有し、前記復号器が、前記時間的なアップコンバージョン手段の後に、水平空間的なアップコンバージョン手段を有する、請求項８に記載の復号器。
10. 請求項７に記載の復号器を有するビデオ録画又は再生装置。