JP2009290609A - 動画出力装置および動画出力方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い頻度で補正用データを作成し、過去の補正用データを保持するために必要な記憶容量を削減しつつ、効率よく動画データの色彩補正を行なって画質を向上すること。
【解決手段】動画データの色彩補正を行なう補正処理部２０を専用のＡＳＩＣとして有し、ハードウェア処理によって高速に補正用データを作成する。補正処理部２０内のサムネイル作成部２２は、元の画像フレームを縮小してサムネイル画像を作成し、映像解析部２３は、サムネイル画像を解析して補正ＬＵＴを生成する。ＬＵＴ合成部２４は、ＬＵＴに格納していた既存の変換ＬＵＴと新しい補正ＬＵＴとを所定の比率で合成して、変換ＬＵＴを更新し、輝度変換部２１による色彩補正に適用する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、動画データを補正して出力する動画出力装置および動画出力方法に関し、特に画像の色彩の動的補正処理を行なって出力動画出力装置および動画出力方法に関する。

動画を表示出力する際に、色彩を適正な値に補正する色彩補正処理が従来から知られている。例えば特許文献１は、入力映像信号に応じた最適な色補正テーブルを管理テーブルから選択して使用する技術を開示している。

この色彩処理の動的補正処理では、入力された動画のフレームからサムネイル（縮小画像）を作成し、サムネイルで画像の解析を行ない、ダイナミックレンジや明るさ、コントラストが適正な値となるよう、元データの画素値とディスプレイでの画素値（輝度値）に変換する変換テーブルを補正用のデータとして作成する。そして、作成した変換テーブルを用いて、入力された動画のフレームを変換することで補正する処理をおこなっている。

特開２００５−１２２８５号公報

しかしながら、上述した画像の解析と補正用データ（変換テーブル）の生成をＣＰＵ（Central Processing Unit）で行なう従来構成では、ＣＰＵの処理負荷が大きく、処理に時間がかかるため、解析と補正用データの生成は２０フレームに１度の頻度でしか実施することができないという問題点があった。

また、従来の技術では、２０フレームに一度の頻度で作成した補正用データを８回分、データベースに保持しておき、過去８回分の補正用データの合成比率を２フレームごとに変化させながら補正に適用していた。そのため、膨大な補正用データのデータベースが必要であった。

本発明は、上述した従来技術における問題点を解消し、課題を解決するためになされたものであり、高い頻度で補正用データを作成し、過去の補正用データを保持するために必要な記憶容量を削減しつつ、効率よく動画データの色彩補正を行なって画質を向上する動画出力装置および動画出力方法を提供することを目的とする。

上述した問題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる動画出力装置および動画出力方法は、動画データを解析して補正用データを生成し、生成した補正用データと既存の補正用データとを所定比率で合成して補正データを更新し、更新した補正用データを用いて動画データを補正する補正する。

本発明によれば、高い頻度で補正用データを作成し、過去の補正用データを保持するために必要な記憶容量を削減しつつ、効率よく動画データの色彩補正を行なって画質を向上する動画出力装置および動画出力方法を得ることができるという効果を奏する。

以下図面を参照して、本発明に係る動画出力装置および動画出力方法について説明する。

本発明に係る動画出力装置は、日本の地上デジタルテレビ放送に対応した表示装置である。地上デジタルテレビ放送では、１チャンネル分の帯域を１３個のセグメントに分割し、そのうちの１２セグメントを固定サービス（家庭用の一般向け）用とし、残りの１セグメントを携帯サービス（移動体受信端末）用に割り付けている。固定サービスではデータ圧縮方式としてＭＰＥＧ２方式を採用し、携帯サービスではデータ圧縮方式としてＨ．２６４方式（ＭＰＥＧ−４Ｐａｒｔ１０としても知られる映像圧縮方式の一つ）（又はＭＰＥＧ４方式）を採用している。固定サービス向けの符号化デジタルデータは、ＭＰＥＧ２方式で符号化されたものであって、高品質であるが、ビットレートが高いことからノイズ耐性が低く、放送局からの距離が長くなると良好な受信が困難となる場合がある。これに対して、携帯サービス向けの符号化デジタルデータ（いわゆるワンセグ放送）は、Ｈ．２６４方式（又はＭＰＥＧ４方式）で符号化されたものであって、ＭＰＥＧ２方式に比べるとビットレートが低いため、ノイズ耐性が強く、放送局からの距離がより長くなっても良好に受信することが可能となる。

そのため、カーナビゲーション装置のようにワンセグ放送の本来の想定よりも大きなディスプレイを有する装置であっても、ワンセグ放送を受信して拡大表示する利用法が考えられている。

図１は、本発明の実施例であるワンセグ受信装置１０の概要構成を説明する概要構成図である。同図に示したワンセグ受信装置１０は、アンテナ１１、チューナ１２、復調部１３、デコーダ１４、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１５、補正処理部２０、ディスプレイ１６を有する。

ワンセグ受信装置１は、アンテナ１１の受信波をチューナ１２が選択し、選択した受信波に対して復調部１３がＯＦＤＭ復調を行なってＴＳパケットを取り出す。

デコーダ１４は、ＴＳパケットに含まれる動画データをデコードする処理を行なう。ここで、デコーダ１５が出力する動画データは、携帯端末のディスプレイを想定したワンセグ映像であり、連続した複数の画像フレームによって構成される。

ＣＰＵ１５は、ワンセグ受信装置１０を全体制御するとともに、デコーダ１４が出力する動画データに対する各種処理、例えばエッジフィルタなどによる輪郭処理や、フレームレートの補間処理などを施して、補正処理部２０に出力する。

補正処理部２０は、ＣＰＵ１５が出力した動画データに対して色彩の補正を行なう処理部であり、特定用途集積回路（ASIC: Application Specific Integrated Circuit）によって実現される。そして、補正処理部２０は、その内部に輝度変換部２１、サムネイル作成部２２、映像解析部２３、ＬＵＴ合成部２４、ＬＵＴ格納部２５を有する。

サムネイル作成部２２は、ＣＰＵ１５から入力された動画データの画像フレームを縮小し、サムネイル画像を生成する処理ブロックとして機能する。映像解析部２３は、サムネイル画像に対して解析を行うことで、最適な補正データを生成する処理部である。

この画像解析と補正データの生成は、次の工程によって実現される。
１ 画像複雑度算出
２ ダイナミックレンジ補正レベル加減値算出
３ ダイナミックレンジ補正カーブ生成
４ サムネイル生成
５ サムネイル更新（ダイナミックレンジ補正）
６ 平均明るさ（Ｌ）算出
７ 明るさ補正量決定
８ 明るさ補正量加減値算出
９ 明るさ補正カーブ生成
１０ サムネイル更新（明るさ補正）
１１ 標準偏差値（Ｌ，ＲＧＢ）算出
１２ コントラスト補正量決定
１３ コントラスト補正量加減値算出
１４ ３カーブ合成

映像解析部２３が生成した補正用データは、具体的には、元画像（ＣＰＵが出力する画像フレーム）の画素値と、ディスプレイ１６に表示するべき輝度値との対応関係を示すルックアップテーブル（ＬＵＴ）として出力される。以降、映像解析部２３が出力する補正用データを補正ＬＵＴという。

ＬＵＴ合成部２４は、映像解析部２３が生成した補正用データである補正ＬＵＴと、ＬＵＴ格納部２５が格納していた既存の補正用データとを所定比率で合成し、ＬＵＴ格納部２５が格納する補正データを更新するとともに、輝度変換部２１に出力する。ＬＵＴ合成部２４が合成した補正用データを、以降、変換ＬＵＴという。

すなわち、ＬＵＴ合成部２４は、過去の変換ＬＵＴと映像解析部２３が生成した最新の補正ＬＵＴとを用いて、変換ＬＵＴを更新する。このように過去の変換ＬＵＴを用いることで、補正パラメータが急激に変化することで最終的なディスプレイへの表示内容の急変動を引き起こすことを防ぐことができる。

輝度変換部２１は、ＬＵＴ合成部２４が生成した変換ＬＵＴを参照し、ＣＰＵ１５から入力された動画データ（画像フレーム）の画素値を変換することで色彩の補正を行ない、補正した動画データをディスプレイ１６に表示出力する。

ここで、補正処理部２０は、ＡＳＩＣで構成され、色彩の補正に特化した集積回路であるので、補正用データの作成をＣＰＵで行なう場合に比して高速に処理可能である。そこで補正処理部２０は、図２に示したように、２フレームに１度の頻度で補正ＬＵＴを作成し、同じく２フレームに１度の頻度で変換ＬＵＴを合成する。

この時、ＬＵＴ合成部２４は、図３に示しように生成した補正ＬＵＴと前回適用した変換ＬＵＴとを１：４０の比率で合成して変換ＬＵＴを更新する。

ところで、ワンセグ放送は毎秒１５フレーム（１５ＦＰＳ）であり、ＣＰＵがフレーム補間を行わずに１５ＦＰＳのまま出力した場合には、４枚づつ同一内容のフレームが出力されることとなる。

同一内容のフレームを解析して補正ＬＵＴを作成しても、同一の補正ＬＵＴが得られるだけである。そこで、補正処理部２０は、ＣＰＵからフレームレートを示す情報（フレームレート信号）を受け、フレームレートに応じて、映像解析部２３による補正ＬＵＴの生成タイミング、ＬＵＴ合成部２４による変換ＬＵＴの合成タイミングおよび合成比率を切り替える。

図４は、１５ＦＰＳの入力を受けた場合における補正ＬＵＴの生成および変換ＬＵＴの合成について説明する説明図である。図４に示したように、１５ＦＰＳの動画データでは４フレームずつ同一内容のフレームが繰り返し入力される。映像解析部２３は、４フレームに１度の頻度で補正ＬＵＴを作成し、同じくＬＵＴ合成部２４は、４フレームに１度の頻度で変換ＬＵＴを合成する。

この時、ＬＵＴ合成部２４は、図５に示しように生成した補正ＬＵＴと前回適用した変換ＬＵＴとを１：２０の比率で合成して変換ＬＵＴを更新する。これによって、同一内容の補正ＬＵＴを二回合成した場合と同一の変換ＬＵＴが得られる。

映像解析部２３およびＬＵＴ合成部２４の処理動作を図６のフローチャートに示す。同図に示した処理動作は、映像解析部２３およびＬＵＴ合成部２４が繰り返し実行する処理動作である。

まず、映像解析部２３およびＬＵＴ合成部２４は、ＣＰＵ１５からフレームレート信号を受信する（ステップＳ１０１）。そして、受信したフレームレートが１５ＦＰＳであるか否かを判定し（ステップＳ１０２）、フレームレートが１５ＦＰＳである場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、４フレーム更新処理（ステップＳ１０４）を、フレームレートが１５ＦＰＳでない場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）には２フレーム更新処理（ステップＳ１０３）を行なって処理を終了する。

ここで、映像解析部２３における２フレーム更新処理とは、２フレームに１度、画像解析を行って補正ＬＵＴを生成する処理であり、映像解析部２３における４フレーム更新処理とは、４フレームに１度、画像解析を行って補正ＬＵＴを生成する処理である。

同様に、ＬＵＴ合成部２４における２フレーム更新処理とは、２フレームに１度、補正ＬＵＴと変換ＬＵＴを１：４０の比率で合成する処理であり、ＬＵＴ合成部２４における４フレーム更新処理とは、４フレームに１度、補正ＬＵＴと変換ＬＵＴを１：２０の比率で合成する処理である。

以上説明してきたように、本実施例にかかるワンセグ受信装置１０は、動画データの色彩補正を行なう補正処理部２０を専用のＡＳＩＣとして有し、ハードウェア処理によって高速に補正用データを作成する。そのため、過去の補正用データを保持するために必要な記憶容量を削減しつつ、効率よく動画データの色彩補正を行なって画質を向上することができる。

また、低フレームレートの動画に対しては、補正ＬＵＴ生成間隔、変換ＬＵＴ更新間隔を大きくし、また補正ＬＵＴと変換ＬＵＴとの合成比率を変えることで、生成動作を省略し、消費電力を低減することかできる。

なお、本実施例は、ワンセグ放送の受信を例に説明を行なったが、動画データの色彩補正を行なう装置であれば、任意の装置に本発明を適用可能である。同様に、本実施例ではフレームレートが１５ＦＰＳであるか否かによって補正処理を切り替える場合を例に説明を行なったが、任意の閾値でフレームレートを切り分けて補正処理の切り替えを行なっても良いし、ＣＰＵから「連続する画像が同一であるか否か」を示す情報を受けて補正処理の切り替えを行なっても良い。

以上のように、本発明にかかる動画出力装置および動画出力方法は、動画の画質向上に有用であり、特に色彩補正を行なう動画出力装置の構成の簡易化に適している。

本発明の実施例であるワンセグ受信装置の概要構成を示す概要構成図である。 ２フレームに１回の補正ＬＵＴ生成および変換ＬＵＴ合成について説明する説明図である。 ２フレームに１回の変換ＬＵＴ合成における合成比率について説明する説明図である。 ４フレームに１回の補正ＬＵＴ生成および変換ＬＵＴ合成について説明する説明図である。 ４フレームに１回の変換ＬＵＴ合成における合成比率について説明する説明図である。 補正処理の切り替えについて説明するフローチャートである。

符号の説明

１０ ワンセグ受信装置
１１ アンテナ
１２ チューナ
１３ 復調部
１４ デコーダ
１５ ＣＰＵ
１６ ディスプレイ
２０ 補正処理部
２１ 輝度変換部
２２ サムネイル作成部
２３ 映像解析部
２４ ＬＵＴ合成部
２５ ＬＵＴ格納部

Claims (3)

1. 動画データを取得する動画データ取得手段と、
   前記動画データを解析して補正用データを生成する解析手段と、
   前記解析手段が生成した補正用データと既存の補正用データとを所定比率で合成し、補正データを更新する合成手段と、
   前記補正データ合成手段によって更新された補正用データを用いて前記動画データを補正する補正手段と、
   を備えたことを特徴とする動画出力装置。
2. 前記動画のフレームレートに基づいて、前記解析手段による前記補正用データの生成頻度、前記合成手段による補正用データの合成頻度、前記合成における合成比率のうち、少なくともいずれかを変更することを特徴とする請求項１に記載の動画出力装置。
3. 動画データを取得する動画データ取得工程と、
   前記動画データを解析して補正用データを生成する解析工程と、
   前記解析手段が生成した補正用データと既存の補正用データとを所定比率で合成し、補正データを更新する合成工程と、
   前記補正データ合成手段によって更新された補正用データを用いて前記動画データを補正する補正工程と、
   を含んだことを特徴とする動画出力方法。

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