JP3721867B2 - 映像表示装置及び表示方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は映像表示装置及び表示方法に関し、特にＭＰＥＧ（Ｍｏｔｉｏｎ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）２方式で圧縮された２値画像データを復号して表示する映像表示装置及び表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動画像の走査方式は、大きく分けて順次走査方式とインタレース走査（ｉｎｔｅｒｌａｃｅｄ ｓｃａｎ： 飛び越し走査）方式がある。順次走査では、１枚のフレームの中の画素はすべて同じ時間でのデータになるが、インタレース走査では１枚のフレーム内に異なった時間の画像データが１ラインごとに交互に繰り返されている。ＭＰＥＧ２方式の画像圧縮はこれら両方をサポートしているが、コンピュータのＣＲＴディスプレイは順次走査で画像を表示するため、インタレース走査の動画像を表示するとフィールド間の画像の動きによる画質劣化が生じてしまう。従って、この画質劣化を防止するためにはインタレース走査の動画像に対して走査変換（意味については後述する）を行うことが望ましい。
【０００３】
一方、インタレース走査の静止画像は奇数ラインと偶数ラインとで画像の動きがないために、順次走査のディスプレイ装置にそのまま変換しても問題がない。そのため、静止画像に対しては走査変換を行わずにそのまま表示することが望ましい。
【０００４】
このような背景から、動画像中のフレーム間の動きを検出する方法が特開平０６−２０５３７５号公報及び特開昭６２−７２２８７号公報（以下、夫々文献１，２という）に開示されている。この文献１，２に開示されている方法は、前のフレームの画素データを記憶しておき、現在のフレームの画素データとの比較を行って映像の動きを検出する、というものである。又、デジタル動画像復号化装置の一例が特開平１０−１９１２５７号公報（以下、文献３という）に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この文献１，２に開示された方法では、前のフレームをメモリに記憶する処理が必要となりメモリ領域を余分に使用するという欠点がある。また、画素データの動きを検出する処理などが必要となり処理速度が遅くなるという欠点もある。又、文献３にこれらの欠点を解消する方法は開示されていない。
【０００６】
そこで本発明の目的は、従来よりも簡単な装置及び方法により、動画像再生中に画像に動きがある部分（動画部分）と動きがない部分（静止画部分）とを判別することが可能な映像表示装置及び表示方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明による映像表示装置は、動画像におけるフレームの時間間隔が静止画像におけるフレームの時間間隔よりも短くなる画像処理が施された画像データをフレーム単位で復号して表示する順次走査方式の映像表示装置であって、その装置は過去に復号されたフレームとフレームとの時間間隔に基づき現在のフレームが動画像であるか静止画像であるかを判定する画像判定手段と走査変換手段とを含んでおり、前記画像判定手段は、前記フレームとフレームとの時間間隔が所定値以上である場合は前記現在のフレームが静止画像であると判定し、前記所定値未満である場合は現在のフレームが動画像であると判定するものであって、現在のフレームより１つ前のフレームと２つ前のフレームとに基づき画像判定を行い、前記走査変換手段は、前記画像判定手段で前記現在のフレームがインタレース走査の動画像であると判定した場合に、前記現在のフレームを順次走査に変換することを特徴とする。
【０００８】
又、本発明による映像表示方法は、動画像におけるフレームの時間間隔が静止画像におけるフレームの時間間隔よりも短くなる画像処理が施された画像データをフレーム単位で復号して表示する順次走査方式の映像表示方法であって、その方法は過去に復号されたフレームとフレームとの時間間隔に基づき現在のフレームが動画像であるか静止画像であるかを判定する画像判定ステップと走査変換ステップとを含んでおり、前記画像判定ステップは、前記フレームとフレームとの時間間隔が所定値以上である場合は現在のフレームが静止画像であると判定し、前記所定値未満である場合は現在のフレームが動画像であると判定するものであって、現在のフレームより１つ前のフレームと２つ前のフレームとに基づき画像判定を行い、前記走査変換ステップは、前記画像判定ステップで前記現在のフレームがインタレース走査の動画像であると判定した場合に、前記現在のフレームを順次走査に変換することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、過去に復号されたフレームとフレームとの時間間隔に基づき現在のフレームが動画像であるか静止画像であるかを判定する構成であるため、従来よりも簡単な装置及び方法によりその判定を行うことが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。本発明は、動画再生中に映像に動きのある部分（動画部分）と動きのない部分（静止画部分）とを従来よりも簡単な装置により判別して夫々に対して適切な方法で表示し、再生画質を向上させるものである。
【００１１】
図１は本発明に係る映像表示装置の最良の実施の形態の構成図である。図１において、映像表示装置は、記憶装置１と、画像データ処理装置２と、ディスプレイ装置３とを含んで構成される。さらに、画像データ処理装置２は圧縮データバッフア２１と、画像復号処理部２２と、画像動静判定処理部２３と、表示時間記憶処理部２４と、走査変換処理部２５と、フレームデータバッファ２６とを含んで構成される。
【００１２】
記憶装置１は例えばＭＰＥＧ２方式で圧縮された原画像１１を格納している。この原画像１１はそのデータ内に映像に動きのある動画部分と動きのない静止画部分を持つものとする。また、復号された画像はインタレース走査の画像になるものとし、１秒間に６０フィールド（３０フレーム）のデータを持つものとする。画像データ処理装置２は記憶装置１からロードした画像データ（原画像１１）を復号して、ディスプレイ装置３に画像データを送る。ディスプレイ装置３は順次走査方式による表示装置であるとする。
【００１３】
インタレースの画像はフレーム内に６０分の１秒の時差があるデータを含む。ある時刻におけるデータを第１フィールド、第１フィールドより６０分の１秒後のデータを第２フィールドと呼ぶことにする。第１及び第２フィールドは１ラインおきにデータを持つ。この第１及び第２フィールドのデータを同時に表示すると画像の動きによる画質劣化が生じる。そこで、第２フィールドのデータが６０分の１秒前（第１フィールドと同じ時間）にどのような値だったかを予測してその値で置換をする必要がある。この処理を走査変換と呼ぶ。
【００１４】
一方、原画像データのうち、フィールド間で画素データの動きがない部分（静止画部分）では走査変換を行わず、そのまま表示しても動きによる画質劣化が生じない。さらに、原画像データに忠実に表示ができることになるので静止画部分では走査変換をしないことが望ましい。
【００１５】
しかし、再生中にフレーム間の画像の静動判定をおこない静止画部分であれば走査変換を行わないようにすることは、画素データの動き判定や前フレームのデータ保存など計算量やメモリへの書込み回数が増えるため、ＭＰＥＧ画像データのソフトウェアによるデコードなど、処理の速度が重視される場面ではこのような方法は適当でない。そこで、フレームとフレームの時間間隔を調べて、その長短により画像の動きの有無を簡易的に判断する装置及び方法を本発明は提案する。フレームとフレームの時間間隔が長ければ、そのフレーム間にはデータの相関性がなく静止画像であると判断でき、短ければ動画像と判断できるので、フレーム間を調べるだけで静止画像か動画像かの判断ができることになり、これにより処理の高速化が実現できる。
【００１６】
ＭＰＥＧフォーマットでは通常の動画像であれば、１秒間に２４フレームから６０フレームのデータを持つことになる。即ち、フレーム間隔が１６．７ｍｓｅｃ〜４１．７ｍｓｅｃとなっている。従って、画像再生中に、前フレームと前々フレームの時間間隔を調べて、その長さが例えば５０ｍｓｅｃ未満であれば通常の動画像を再生中であり、５０ｍｓｅｃ以上であればスライドショーなどの静止画を表示中であると判断することができる。
【００１７】
従って、記憶装置１からロードされ、圧縮データバッフア２１を介して画像復号処理部２２で復号された画像データは、画像動静判定処理部２３にて前フレーム、前々フレームの表示間隔が計算され、その大きさに応じて走査変換処理部２５にて走査変換されて表示される場合と、走査変換されないで直接表示される場合とに分けられる。このとき、現在の時間を表示時間記憶処理部２４にて記憶する。この時間は次のフレームの静動判定のために用いられる。そして、表示する画像データはフレームデータバッファ２６に送られ、ディスプレイ装置３により表示される。
【００１８】
【実施例】
まず、第１実施例について説明する。第１実施例の構成は図１と同様であるため第１実施例の説明にも図１を用いる。図１を参照すると、第１実施例は圧縮画像データを記憶する記憶装置１と、プログラム制御により動作する画像データ処理装置２と、画像データを表示するディスプレイ装置３とを含む。記憶装置１はＭＰＥＧ２方式で圧縮された原画像１１を備える。画像データ処理装置２は記憶装置１からロードした画像データ１１を確保する圧縮データバッファ２１と、圧縮されたＭＰＥＧ２データを復元する画像復号処理部２２と、画像中の画素データの動静を判定する画像動静判定処理部２３と、フレーム表示時の時間を記憶する表示時間記憶処理部２４と、画像データをインタレース走査から順次走査に変換する走査変換処理部２５と、表示する画像データを格納するフレームデータバッファ２６とを備える。画像データ処理装置２で復号された画像データはディスプレイ装置３によって表示される。
【００１９】
次に、第１実施例の動作について説明する。図２及び図３は第１実施例を説明するための模式説明図、図４は第１実施例の動作を示すフローチャートである。図１において、記憶装置１はＭＰＥＧ２方式で圧縮された原画像１１を格納している。まず、圧縮画像を復元するにあたり、画像データ１１を圧縮データバッファ２１にロードする。次に、画像復号処理部２２により圧縮画像データを復元する。この画像データはインタレース走査方式になるものとする。つまり、奇数ラインと偶数ラインとでは異なる時間での画像情報をもつことになる。インタレース走査では、１ラインごとに違うフィールドのデータを持っているため、順次走査方式のディスプレイでは画像の動きにより画質劣化が生じてしまう。そこで画像を表示する際にインタレースの画像データを順次走査方式に変換する処理が必要になる。
【００２０】
しかし、画像に動きがない場合は走査方式を変換せずにそのまま表示しても画質劣化が起きない。さらに、走査変換を行っても正確な順次走査の画像が得られるわけではないので静止画の場合は走査変換を行わないで表示した方が鮮明な画像を表示することができる。
【００２１】
本発明では表示するフレームが動画部分の中の１枚のフレームであるか静止画中の１枚であるかを以下の方法で判別する。原画像１１のあるフレームを表示するときに、そのフレームよりも２フレーム前のデータを表示したときの時間を記憶しておく。同様に１フレーム前のデータを表示したときの時間も記憶しておく。現在のフレームを表示する際に、これら２つの過去フレームの表示時刻の差を算出する。
【００２２】
図２に示されるように時間の差が小さければ次から次へと原画像１１が復号され表示されていることになるので、このデータは動画像であると判定される。動画像と判定されたデータは画像中のデータに動きがある可能性があるので走査変換をおこない順次走査方式のディスプレイ装置３に表示する。
【００２３】
一方、図３に示されるように過去２フレームの時間間隔が大きい場合は頻繁にフレームデータが更新されないことと等価であり、静止画を表示中であると判定される。このときは画像中のデータに動きはないので走査変換の必要がなくなり、そのままディスプレイ装置３に表示することが可能である。
【００２４】
次に、処理の流れについて図４を参照しながら説明する。いま、原画像１１が動画像であるか否かの判定に用いる過去２フレームの時間間隔の閾値をＴ（ｓｅｃ）とする。まず、原画像１１を圧縮データバッファ２１に転送する（Ｓ１）。次に、バッファ２１に格納されたデータを画像復号処理部２２にて復元する（Ｓ２）。この画像は前述のとおりインタレース走査方式をとっているためにラインごとに異なる時間（６０分の１秒の差）での画像データとなっている。
【００２５】
次に、画像動静判定処理部２３にてこのフレームが何枚目のフレームに当たるかを調べる（Ｓ３）。そして、１枚目のフレームの場合は（Ｓ３にてＹＥＳの場合）、過去のフレームの表示時間を調べることができないので表示時間の比較は行わず、静止画であるとみなす。そして、現在の時間を記憶しておく（Ｓ４）。又、２枚目の場合も（Ｓ３にてＮＯかつＳ５にてＹＥＳの場合）、過去のフレームの表示時間を調べることができないので表示時間の比較は行わず、静止画であるとみなす。そして、現在の時間を記憶しておく（Ｓ４）。
【００２６】
一方、３枚目以上のフレームの場合は（Ｓ５にてＮＯの場合）、最近の過去２枚のフレームの表示時間を比較する（Ｓ６）。そして、表示時間の間隔がＴ秒以上であれば（Ｓ７にてＹＥＳの場合）、静止画像であると判断する。一方、表示時間の間隔がＴ秒未満であれば（Ｓ７にてＮＯの場合）、動画像であると判断する。そして、現在の時間を記憶しておく（Ｓ８）。
【００２７】
又、静止画像と判断した場合、走査変換の必要はないので復号したビデオデータをそのままフレームデータバッファ２６に転送する（Ｓ４及びＳ１０）。一方、動画像と判断した場合、走査変換の必要があるので走査変換処理部２５にて走査変換を行い（Ｓ９）、ビデオデータをフレームデータバッファ２６に転送する（Ｓ１０）。
【００２８】
そして、フレームデータバッファ２６に転送されたビデオデータがディスプレイ装置３に表示される（Ｓ１１）。そして、表示が終了していなければ（Ｓ１２にてＮＯの場合）、Ｓ１に戻り次のフレームのデータを表示する。又、表示が終了しているならば（Ｓ１２にてＹＥＳの場合）、処理を終了する。
【００２９】
次に、第２実施例について説明する。第２実施例はＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）に関するものである。第２実施例では、ＤＶＤの再生中にサブピクチャ（ビデオデータとは別に用意された字幕等のデータ）をビデオに合成する際に、ビデオデータの動画と静止画を判定して正しくサブピクチャ合成を行う技術を提案する。
【００３０】
図５は第２実施例の構成図である。なお、図５において図１（第１実施例）と同様の構成
図５を参照すると、第２実施例は圧縮画像データを記憶する記憶装置１と、プログラム制御により動作する画像データ処理装置２と、画像データを表示するディスプレイ装置３とを含む。記憶装置１はＭＰＥＧ２方式で圧縮された原画像１１と、サブピクチャデータ１２とを備える。画像データ処理装置２は記憶装置１からロードした画像データを確保する圧縮データバッファ２１と、圧縮されたＭＰＥＧ２データを復元する画像復号処理部２２と、画像中の画素データの動静を判定する画像動静判定処理部２３と、フレーム表示時の時間を記憶する表示時間記憶処理部２４と、動画データ中に復号されたサブピクチャデータをビデオデータと合成するビデオ復号時サブピクチャ合成処理部３０と、表示する画像データを格納するフレームデータバッファ２６と、圧縮されたサブピクチャデータを確保するサブピクチャデータバッファ２７と、サブピクチャの復号を行うサブピクチャ復号処理部２８と、ビデオデータが静止画であるときにサブピクチャ合成処理を行うサブピクチャ復号時サブピクチャ合成処理部２９とを備える。画像データ処理装置２で復号された画像データはディスプレイ装置３によって表示される。
【００３１】
ＤＶＤではビデオデータと字幕などのサブピクチャデータは別々に格納されており、ビデオデータの上にサブピクチャを重ねて表示するようになっている。動画再生中にサブピクチャを合成表示する場合、サブピクチャの復号が終わってサブピクチャ合成表示開始の時間になった時にビデオ復号処理とは独立して表示を行うと、ビデオ復号処理側で表示する時と同じビデオデータを表示してしまうという現象が起こり、再生にスムーズさがなくなってしまう。
【００３２】
具体的に説明すると、いま、ビデオデータがフレーム１，２，３，４の順で再生されており、フレーム４を再生する時にサブピクチャの合成表示が行われると、フレーム４の次に又フレーム４が再生されてしまう、ということである。この時、どちらのフレーム４にサブピクチャが合成されるかは画像データ処理装置２の内部構成によって異なる。
【００３３】
このように、再生にスムーズさがなくなってしまうため、サブピクチャデータの合成表示は、そのとき再生しているビデオデータの次のフレームから行うようにし、サブピクチャ復号処理側で独立して表示処理を行わないようにする。
【００３４】
しかし、このようにすると静止画データを再生中にサブピクチャデータのみが更新される場合にサブピクチャの更新表示ができなくなってしまう。ビデオが静止画データである場合には、サブピクチャが更新された時点でビデオ復号処理と独立して表示を行うようにする必要がある。
【００３５】
図５で示すように圧縮データバッファ２１及び画像復号処理部２２と、サブピクチャデータバッファ２７及びサブピクチャ復号処理部２８とにより夫々独立してビデオとサブピクチャの復号処理を行う。そして、過去２フレームの表示間隔を表示時間記憶処理部２４にて記憶し画像動静判定処理部２３にて動画と静止画を判定する。この判定の動作は第１実施例と同様である。そして、原画像１１が動画と判定された時は次々にビデオフレームの表示が行われるので次のビデオフレームにてサブピクチャ合成表示を開始する。原画像１１が静止画と判定された時はサブピクチャ復号が終わった時点でビデオの表示とは独立して、サブピクチャ合成表示を行う。
【００３６】
次に、第２実施例の動作について説明する。図６は第２実施例の動作を示すフローチャートである。ビデオデータは本発明方法により復号、表示処理を行っているものとする。図６を参照して、まず、図５のサブピクチャデータ１２をサブピクチャデータバッファ２７に転送する（Ｓ２１）。次に、このバッファ２７に格納されたデータをサブピクチャ復号処理部２８にて復元する（Ｓ２２）。次に、ビデオデータの過去２フレームの表示間隔を画像動静判定処理部２３により調べる（Ｓ２３）。そして、表示時間の間隔がＴ秒以上であれば（Ｓ２４にてＮＯの場合）、静止画像であると判断する。一方、表示時間の間隔がＴ秒未満であれば（Ｓ２４にてＹＥＳの場合）、動画像であると判断する。
【００３７】
次に、動画像と判断した場合、その場でビデオデータにサブピクチャを合成してフレームデータバッファ２６に転送するのではなく、ビデオデータの次のフレームが復号されるのを待ち（Ｓ２５）、その復号されたフレームをフレームデータバッファ２６に転送するときにビデオ復号時サブピクチャ合成処理部３０にてサブピクチャ合成を行う（Ｓ２６）。一方、静止画と判断した場合、その場でサブピクチャ復号時サブピクチャ合成処理部２９にてサブピクチャ合成を行う（Ｓ２７）。
【００３８】
次に、夫々合成されたビデオデータをフレームデータバッファ２６に転送する（Ｓ２８）。次に、フレームデータバッファ２６に転送されたビデオデータがディスプレイ装置３に表示される（Ｓ２９）。そして、表示が終了していなければ（Ｓ３０にてＮＯの場合）、Ｓ２１に戻り次のフレームのデータを表示する（同時にビデオデータの復号処理も継続する）。一方、表示が終了しているならば（Ｓ３０にてＹＥＳの場合）、処理を終了する。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、２値画像データをフレーム単位で復号して表示する映像表示装置であって、その装置は過去に復号されたフレームとフレームとの時間間隔に基づき現在のフレームが動画像であるか静止画像であるかを判定する画像判定手段を含んで構成されるため、従来よりも簡単な装置及び方法によりその判定を行うことが可能となる。
【００４０】
又、本発明による他の発明によれば、２値画像データをフレーム単位で復号して表示する映像表示方法であって、その方法は過去に復号されたフレームとフレームとの時間間隔に基づき現在のフレームが動画像であるか静止画像であるかを判定する画像判定ステップを含んで構成されるため、上記本発明と同様の効果を奏する。
【００４１】
即ち、フレーム間の画素データの動きを測定することなしに、表示間隔の長さをみるだけで映像に動きがあったかどうかを判定するのでフレーム間の動き測定に必要な回路が不要となり、装置を簡素化できるのである。
【００４２】
さらに、この画像判定手段及びステップを走査変換に用いることにより、静止画部分の表示の画質を向上させることが可能となる。その理由は、静止画部分であると判定した場合には、映像に動きがないことから走査変換しないでインタレース走査の画像信号をそのまま順次走査のディスプレイ装置に表示するためである。
【００４３】
又、この画像判定手段及びステップをサブピクチャ合成に用いることにより、サブピクチャ合成時に１つのビデオフレームを２回表示することがなくなり、再生のスムーズさが失われることを防ぐことが可能となる。その理由は、動画部分であると判定した場合には、現在のフレームの次のフレームのビデオデータとサブピクチャとを合成するためである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る映像表示装置の最良の実施の形態の構成図である。
【図２】第１実施例を説明するための模式説明図である。
【図３】第１実施例を説明するための模式説明図である。
【図４】第１実施例の動作を示すフローチャートである。
【図５】第２実施例の構成図である。
【図６】第２実施例の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 記憶装置
２ 画像データ処理装置
３ ディスプレイ装置
４，６
２１ 圧縮データバッフア
２２ 画像復号処理部
２３ 画像動静判定処理部
２４ 表示時間記憶処理部
２５ 走査変換処理部
２６ フレームデータバッファ
２７ サブピクチャデータバッファ
２８ サブピクチャ復号処理部
２９ サブピクチャ復号時サブピクチャ合成処理部
３０ ビデオ復号時サブピクチャ合成処理部
【発明の属する技術分野】
本発明は映像表示装置及び表示方法に関し、特にＭＰＥＧ（Ｍｏｔｉｏｎ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）２方式で圧縮された２値画像データを復号して表示する映像表示装置及び表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動画像の走査方式は、大きく分けて順次走査方式とインタレース走査（ｉｎｔｅｒｌａｃｅｄ ｓｃａｎ： 飛び越し走査）方式がある。順次走査では、１枚のフレームの中の画素はすべて同じ時間でのデータになるが、インタレース走査では１枚のフレーム内に異なった時間の画像データが１ラインごとに交互に繰り返されている。ＭＰＥＧ２方式の画像圧縮はこれら両方をサポートしているが、コンピュータのＣＲＴディスプレイは順次走査で画像を表示するため、インタレース走査の動画像を表示するとフィールド間の画像の動きによる画質劣化が生じてしまう。従って、この画質劣化を防止するためにはインタレース走査の動画像に対して走査変換（意味については後述する）を行うことが望ましい。
【０００３】
一方、インタレース走査の静止画像は奇数ラインと偶数ラインとで画像の動きがないために、順次走査のディスプレイ装置にそのまま変換しても問題がない。そのため、静止画像に対しては走査変換を行わずにそのまま表示することが望ましい。
【０００４】
このような背景から、動画像中のフレーム間の動きを検出する方法が特開平０６−２０５３７５号公報及び特開昭６２−７２２８７号公報（以下、夫々文献１，２という）に開示されている。この文献１，２に開示されている方法は、前のフレームの画素データを記憶しておき、現在のフレームの画素データとの比較を行って映像の動きを検出する、というものである。又、デジタル動画像復号化装置の一例が特開平１０−１９１２５７号公報（以下、文献３という）に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この文献１，２に開示された方法では、前のフレームをメモリに記憶する処理が必要となりメモリ領域を余分に使用するという欠点がある。また、画素データの動きを検出する処理などが必要となり処理速度が遅くなるという欠点もある。又、文献３にこれらの欠点を解消する方法は開示されていない。
【０００６】
そこで本発明の目的は、従来よりも簡単な装置及び方法により、動画像再生中に画像に動きがある部分（動画部分）と動きがない部分（静止画部分）とを判別することが可能な映像表示装置及び表示方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明による映像表示装置は、動画像におけるフレームの時間間隔が静止画像におけるフレームの時間間隔よりも短くなる画像処理が施された画像データをフレーム単位で復号して表示する順次走査方式の映像表示装置であって、その装置は過去に復号されたフレームとフレームとの時間間隔に基づき現在のフレームが動画像であるか静止画像であるかを判定する画像判定手段と走査変換手段とを含んでおり、前記画像判定手段は、前記フレームとフレームとの時間間隔が所定値以上である場合は前記現在のフレームが静止画像であると判定し、前記所定値未満である場合は現在のフレームが動画像であると判定するものであって、現在のフレームより１つ前のフレームと２つ前のフレームとに基づき画像判定を行い、前記走査変換手段は、前記画像判定手段で前記現在のフレームがインタレース走査の動画像であると判定した場合に、前記現在のフレームを順次走査に変換することを特徴とする。
【０００８】
又、本発明による映像表示方法は、動画像におけるフレームの時間間隔が静止画像におけるフレームの時間間隔よりも短くなる画像処理が施された画像データをフレーム単位で復号して表示する順次走査方式の映像表示方法であって、その方法は過去に復号されたフレームとフレームとの時間間隔に基づき現在のフレームが動画像であるか静止画像であるかを判定する画像判定ステップと走査変換ステップとを含んでおり、前記画像判定ステップは、前記フレームとフレームとの時間間隔が所定値以上である場合は現在のフレームが静止画像であると判定し、前記所定値未満である場合は現在のフレームが動画像であると判定するものであって、現在のフレームより１つ前のフレームと２つ前のフレームとに基づき画像判定を行い、前記走査変換ステップは、前記画像判定ステップで前記現在のフレームがインタレース走査の動画像であると判定した場合に、前記現在のフレームを順次走査に変換することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、過去に復号されたフレームとフレームとの時間間隔に基づき現在のフレームが動画像であるか静止画像であるかを判定する構成であるため、従来よりも簡単な装置及び方法によりその判定を行うことが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。本発明は、動画再生中に映像に動きのある部分（動画部分）と動きのない部分（静止画部分）とを従来よりも簡単な装置により判別して夫々に対して適切な方法で表示し、再生画質を向上させるものである。
【００１１】
図１は本発明に係る映像表示装置の最良の実施の形態の構成図である。図１において、映像表示装置は、記憶装置１と、画像データ処理装置２と、ディスプレイ装置３とを含んで構成される。さらに、画像データ処理装置２は圧縮データバッフア２１と、画像復号処理部２２と、画像動静判定処理部２３と、表示時間記憶処理部２４と、走査変換処理部２５と、フレームデータバッファ２６とを含んで構成される。
【００１２】
記憶装置１は例えばＭＰＥＧ２方式で圧縮された原画像１１を格納している。この原画像１１はそのデータ内に映像に動きのある動画部分と動きのない静止画部分を持つものとする。また、復号された画像はインタレース走査の画像になるものとし、１秒間に６０フィールド（３０フレーム）のデータを持つものとする。画像データ処理装置２は記憶装置１からロードした画像データ（原画像１１）を復号して、ディスプレイ装置３に画像データを送る。ディスプレイ装置３は順次走査方式による表示装置であるとする。
【００１３】
インタレースの画像はフレーム内に６０分の１秒の時差があるデータを含む。ある時刻におけるデータを第１フィールド、第１フィールドより６０分の１秒後のデータを第２フィールドと呼ぶことにする。第１及び第２フィールドは１ラインおきにデータを持つ。この第１及び第２フィールドのデータを同時に表示すると画像の動きによる画質劣化が生じる。そこで、第２フィールドのデータが６０分の１秒前（第１フィールドと同じ時間）にどのような値だったかを予測してその値で置換をする必要がある。この処理を走査変換と呼ぶ。
【００１４】
一方、原画像データのうち、フィールド間で画素データの動きがない部分（静止画部分）では走査変換を行わず、そのまま表示しても動きによる画質劣化が生じない。さらに、原画像データに忠実に表示ができることになるので静止画部分では走査変換をしないことが望ましい。
【００１５】
しかし、再生中にフレーム間の画像の静動判定をおこない静止画部分であれば走査変換を行わないようにすることは、画素データの動き判定や前フレームのデータ保存など計算量やメモリへの書込み回数が増えるため、ＭＰＥＧ画像データのソフトウェアによるデコードなど、処理の速度が重視される場面ではこのような方法は適当でない。そこで、フレームとフレームの時間間隔を調べて、その長短により画像の動きの有無を簡易的に判断する装置及び方法を本発明は提案する。フレームとフレームの時間間隔が長ければ、そのフレーム間にはデータの相関性がなく静止画像であると判断でき、短ければ動画像と判断できるので、フレーム間を調べるだけで静止画像か動画像かの判断ができることになり、これにより処理の高速化が実現できる。
【００１６】
ＭＰＥＧフォーマットでは通常の動画像であれば、１秒間に２４フレームから６０フレームのデータを持つことになる。即ち、フレーム間隔が１６．７ｍｓｅｃ〜４１．７ｍｓｅｃとなっている。従って、画像再生中に、前フレームと前々フレームの時間間隔を調べて、その長さが例えば５０ｍｓｅｃ未満であれば通常の動画像を再生中であり、５０ｍｓｅｃ以上であればスライドショーなどの静止画を表示中であると判断することができる。
【００１７】
従って、記憶装置１からロードされ、圧縮データバッフア２１を介して画像復号処理部２２で復号された画像データは、画像動静判定処理部２３にて前フレーム、前々フレームの表示間隔が計算され、その大きさに応じて走査変換処理部２５にて走査変換されて表示される場合と、走査変換されないで直接表示される場合とに分けられる。このとき、現在の時間を表示時間記憶処理部２４にて記憶する。この時間は次のフレームの静動判定のために用いられる。そして、表示する画像データはフレームデータバッファ２６に送られ、ディスプレイ装置３により表示される。
【００１８】
【実施例】
まず、第１実施例について説明する。第１実施例の構成は図１と同様であるため第１実施例の説明にも図１を用いる。図１を参照すると、第１実施例は圧縮画像データを記憶する記憶装置１と、プログラム制御により動作する画像データ処理装置２と、画像データを表示するディスプレイ装置３とを含む。記憶装置１はＭＰＥＧ２方式で圧縮された原画像１１を備える。画像データ処理装置２は記憶装置１からロードした画像データ１１を確保する圧縮データバッファ２１と、圧縮されたＭＰＥＧ２データを復元する画像復号処理部２２と、画像中の画素データの動静を判定する画像動静判定処理部２３と、フレーム表示時の時間を記憶する表示時間記憶処理部２４と、画像データをインタレース走査から順次走査に変換する走査変換処理部２５と、表示する画像データを格納するフレームデータバッファ２６とを備える。画像データ処理装置２で復号された画像データはディスプレイ装置３によって表示される。
【００１９】
次に、第１実施例の動作について説明する。図２及び図３は第１実施例を説明するための模式説明図、図４は第１実施例の動作を示すフローチャートである。図１において、記憶装置１はＭＰＥＧ２方式で圧縮された原画像１１を格納している。まず、圧縮画像を復元するにあたり、画像データ１１を圧縮データバッファ２１にロードする。次に、画像復号処理部２２により圧縮画像データを復元する。この画像データはインタレース走査方式になるものとする。つまり、奇数ラインと偶数ラインとでは異なる時間での画像情報をもつことになる。インタレース走査では、１ラインごとに違うフィールドのデータを持っているため、順次走査方式のディスプレイでは画像の動きにより画質劣化が生じてしまう。そこで画像を表示する際にインタレースの画像データを順次走査方式に変換する処理が必要になる。
【００２０】
しかし、画像に動きがない場合は走査方式を変換せずにそのまま表示しても画質劣化が起きない。さらに、走査変換を行っても正確な順次走査の画像が得られるわけではないので静止画の場合は走査変換を行わないで表示した方が鮮明な画像を表示することができる。
【００２１】
本発明では表示するフレームが動画部分の中の１枚のフレームであるか静止画中の１枚であるかを以下の方法で判別する。原画像１１のあるフレームを表示するときに、そのフレームよりも２フレーム前のデータを表示したときの時間を記憶しておく。同様に１フレーム前のデータを表示したときの時間も記憶しておく。現在のフレームを表示する際に、これら２つの過去フレームの表示時刻の差を算出する。
【００２２】
図２に示されるように時間の差が小さければ次から次へと原画像１１が復号され表示されていることになるので、このデータは動画像であると判定される。動画像と判定されたデータは画像中のデータに動きがある可能性があるので走査変換をおこない順次走査方式のディスプレイ装置３に表示する。
【００２３】
一方、図３に示されるように過去２フレームの時間間隔が大きい場合は頻繁にフレームデータが更新されないことと等価であり、静止画を表示中であると判定される。このときは画像中のデータに動きはないので走査変換の必要がなくなり、そのままディスプレイ装置３に表示することが可能である。
【００２４】
次に、処理の流れについて図４を参照しながら説明する。いま、原画像１１が動画像であるか否かの判定に用いる過去２フレームの時間間隔の閾値をＴ（ｓｅｃ）とする。まず、原画像１１を圧縮データバッファ２１に転送する（Ｓ１）。次に、バッファ２１に格納されたデータを画像復号処理部２２にて復元する（Ｓ２）。この画像は前述のとおりインタレース走査方式をとっているためにラインごとに異なる時間（６０分の１秒の差）での画像データとなっている。
【００２５】
次に、画像動静判定処理部２３にてこのフレームが何枚目のフレームに当たるかを調べる（Ｓ３）。そして、１枚目のフレームの場合は（Ｓ３にてＹＥＳの場合）、過去のフレームの表示時間を調べることができないので表示時間の比較は行わず、静止画であるとみなす。そして、現在の時間を記憶しておく（Ｓ４）。又、２枚目の場合も（Ｓ３にてＮＯかつＳ５にてＹＥＳの場合）、過去のフレームの表示時間を調べることができないので表示時間の比較は行わず、静止画であるとみなす。そして、現在の時間を記憶しておく（Ｓ４）。
【００２６】
一方、３枚目以上のフレームの場合は（Ｓ５にてＮＯの場合）、最近の過去２枚のフレームの表示時間を比較する（Ｓ６）。そして、表示時間の間隔がＴ秒以上であれば（Ｓ７にてＹＥＳの場合）、静止画像であると判断する。一方、表示時間の間隔がＴ秒未満であれば（Ｓ７にてＮＯの場合）、動画像であると判断する。そして、現在の時間を記憶しておく（Ｓ８）。
【００２７】
又、静止画像と判断した場合、走査変換の必要はないので復号したビデオデータをそのままフレームデータバッファ２６に転送する（Ｓ４及びＳ１０）。一方、動画像と判断した場合、走査変換の必要があるので走査変換処理部２５にて走査変換を行い（Ｓ９）、ビデオデータをフレームデータバッファ２６に転送する（Ｓ１０）。
【００２８】
そして、フレームデータバッファ２６に転送されたビデオデータがディスプレイ装置３に表示される（Ｓ１１）。そして、表示が終了していなければ（Ｓ１２にてＮＯの場合）、Ｓ１に戻り次のフレームのデータを表示する。又、表示が終了しているならば（Ｓ１２にてＹＥＳの場合）、処理を終了する。
【００２９】
次に、第２実施例について説明する。第２実施例はＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）に関するものである。第２実施例では、ＤＶＤの再生中にサブピクチャ（ビデオデータとは別に用意された字幕等のデータ）をビデオに合成する際に、ビデオデータの動画と静止画を判定して正しくサブピクチャ合成を行う技術を提案する。
【００３０】
図５は第２実施例の構成図である。なお、図５において図１（第１実施例）と同様の構成
図５を参照すると、第２実施例は圧縮画像データを記憶する記憶装置１と、プログラム制御により動作する画像データ処理装置２と、画像データを表示するディスプレイ装置３とを含む。記憶装置１はＭＰＥＧ２方式で圧縮された原画像１１と、サブピクチャデータ１２とを備える。画像データ処理装置２は記憶装置１からロードした画像データを確保する圧縮データバッファ２１と、圧縮されたＭＰＥＧ２データを復元する画像復号処理部２２と、画像中の画素データの動静を判定する画像動静判定処理部２３と、フレーム表示時の時間を記憶する表示時間記憶処理部２４と、動画データ中に復号されたサブピクチャデータをビデオデータと合成するビデオ復号時サブピクチャ合成処理部３０と、表示する画像データを格納するフレームデータバッファ２６と、圧縮されたサブピクチャデータを確保するサブピクチャデータバッファ２７と、サブピクチャの復号を行うサブピクチャ復号処理部２８と、ビデオデータが静止画であるときにサブピクチャ合成処理を行うサブピクチャ復号時サブピクチャ合成処理部２９とを備える。画像データ処理装置２で復号された画像データはディスプレイ装置３によって表示される。
【００３１】
ＤＶＤではビデオデータと字幕などのサブピクチャデータは別々に格納されており、ビデオデータの上にサブピクチャを重ねて表示するようになっている。動画再生中にサブピクチャを合成表示する場合、サブピクチャの復号が終わってサブピクチャ合成表示開始の時間になった時にビデオ復号処理とは独立して表示を行うと、ビデオ復号処理側で表示する時と同じビデオデータを表示してしまうという現象が起こり、再生にスムーズさがなくなってしまう。
【００３２】
具体的に説明すると、いま、ビデオデータがフレーム１，２，３，４の順で再生されており、フレーム４を再生する時にサブピクチャの合成表示が行われると、フレーム４の次に又フレーム４が再生されてしまう、ということである。この時、どちらのフレーム４にサブピクチャが合成されるかは画像データ処理装置２の内部構成によって異なる。
【００３３】
このように、再生にスムーズさがなくなってしまうため、サブピクチャデータの合成表示は、そのとき再生しているビデオデータの次のフレームから行うようにし、サブピクチャ復号処理側で独立して表示処理を行わないようにする。
【００３４】
しかし、このようにすると静止画データを再生中にサブピクチャデータのみが更新される場合にサブピクチャの更新表示ができなくなってしまう。ビデオが静止画データである場合には、サブピクチャが更新された時点でビデオ復号処理と独立して表示を行うようにする必要がある。
【００３５】
図５で示すように圧縮データバッファ２１及び画像復号処理部２２と、サブピクチャデータバッファ２７及びサブピクチャ復号処理部２８とにより夫々独立してビデオとサブピクチャの復号処理を行う。そして、過去２フレームの表示間隔を表示時間記憶処理部２４にて記憶し画像動静判定処理部２３にて動画と静止画を判定する。この判定の動作は第１実施例と同様である。そして、原画像１１が動画と判定された時は次々にビデオフレームの表示が行われるので次のビデオフレームにてサブピクチャ合成表示を開始する。原画像１１が静止画と判定された時はサブピクチャ復号が終わった時点でビデオの表示とは独立して、サブピクチャ合成表示を行う。
【００３６】
次に、第２実施例の動作について説明する。図６は第２実施例の動作を示すフローチャートである。ビデオデータは本発明方法により復号、表示処理を行っているものとする。図６を参照して、まず、図５のサブピクチャデータ１２をサブピクチャデータバッファ２７に転送する（Ｓ２１）。次に、このバッファ２７に格納されたデータをサブピクチャ復号処理部２８にて復元する（Ｓ２２）。次に、ビデオデータの過去２フレームの表示間隔を画像動静判定処理部２３により調べる（Ｓ２３）。そして、表示時間の間隔がＴ秒以上であれば（Ｓ２４にてＮＯの場合）、静止画像であると判断する。一方、表示時間の間隔がＴ秒未満であれば（Ｓ２４にてＹＥＳの場合）、動画像であると判断する。
【００３７】
次に、動画像と判断した場合、その場でビデオデータにサブピクチャを合成してフレームデータバッファ２６に転送するのではなく、ビデオデータの次のフレームが復号されるのを待ち（Ｓ２５）、その復号されたフレームをフレームデータバッファ２６に転送するときにビデオ復号時サブピクチャ合成処理部３０にてサブピクチャ合成を行う（Ｓ２６）。一方、静止画と判断した場合、その場でサブピクチャ復号時サブピクチャ合成処理部２９にてサブピクチャ合成を行う（Ｓ２７）。
【００３８】
次に、夫々合成されたビデオデータをフレームデータバッファ２６に転送する（Ｓ２８）。次に、フレームデータバッファ２６に転送されたビデオデータがディスプレイ装置３に表示される（Ｓ２９）。そして、表示が終了していなければ（Ｓ３０にてＮＯの場合）、Ｓ２１に戻り次のフレームのデータを表示する（同時にビデオデータの復号処理も継続する）。一方、表示が終了しているならば（Ｓ３０にてＹＥＳの場合）、処理を終了する。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、２値画像データをフレーム単位で復号して表示する映像表示装置であって、その装置は過去に復号されたフレームとフレームとの時間間隔に基づき現在のフレームが動画像であるか静止画像であるかを判定する画像判定手段を含んで構成されるため、従来よりも簡単な装置及び方法によりその判定を行うことが可能となる。
【００４０】
又、本発明による他の発明によれば、２値画像データをフレーム単位で復号して表示する映像表示方法であって、その方法は過去に復号されたフレームとフレームとの時間間隔に基づき現在のフレームが動画像であるか静止画像であるかを判定する画像判定ステップを含んで構成されるため、上記本発明と同様の効果を奏する。
【００４１】
即ち、フレーム間の画素データの動きを測定することなしに、表示間隔の長さをみるだけで映像に動きがあったかどうかを判定するのでフレーム間の動き測定に必要な回路が不要となり、装置を簡素化できるのである。
【００４２】
さらに、この画像判定手段及びステップを走査変換に用いることにより、静止画部分の表示の画質を向上させることが可能となる。その理由は、静止画部分であると判定した場合には、映像に動きがないことから走査変換しないでインタレース走査の画像信号をそのまま順次走査のディスプレイ装置に表示するためである。
【００４３】
又、この画像判定手段及びステップをサブピクチャ合成に用いることにより、サブピクチャ合成時に１つのビデオフレームを２回表示することがなくなり、再生のスムーズさが失われることを防ぐことが可能となる。その理由は、動画部分であると判定した場合には、現在のフレームの次のフレームのビデオデータとサブピクチャとを合成するためである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る映像表示装置の最良の実施の形態の構成図である。
【図２】第１実施例を説明するための模式説明図である。
【図３】第１実施例を説明するための模式説明図である。
【図４】第１実施例の動作を示すフローチャートである。
【図５】第２実施例の構成図である。
【図６】第２実施例の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 記憶装置
２ 画像データ処理装置
３ ディスプレイ装置
４，６
２１ 圧縮データバッフア
２２ 画像復号処理部
２３ 画像動静判定処理部
２４ 表示時間記憶処理部
２５ 走査変換処理部
２６ フレームデータバッファ
２７ サブピクチャデータバッファ
２８ サブピクチャ復号処理部
２９ サブピクチャ復号時サブピクチャ合成処理部
３０ ビデオ復号時サブピクチャ合成処理部
Claims (16)
- 動画像におけるフレームの時間間隔が静止画像におけるフレームの時間間隔よりも短くなる画像処理が施された画像データをフレーム単位で復号して表示する順次走査方式の映像表示装置であって、
過去に復号されたフレームとフレームとの時間間隔に基づき現在のフレームが動画像であるか静止画像であるかを判定する画像判定手段と走査変換手段とを含んでおり、
前記画像判定手段は、前記フレームとフレームとの時間間隔が所定値以上である場合は前記現在のフレームが静止画像であると判定し、前記所定値未満である場合は現在のフレームが動画像であると判定するものであって、現在のフレームより１つ前のフレームと２つ前のフレームとに基づき画像判定を行い、
前記走査変換手段は、前記画像判定手段で前記現在のフレームがインタレース走査の動画像であると判定した場合に、前記現在のフレームを順次走査に変換することを特徴とする映像表示装置。 - 前記画像判定手段は各フレームが復号された時間を記録する記録処理部と、この記録処理部に記録された時間に基づき画像判定を行う判定処理部とを含むことを特徴とする請求項１記載の映像表示装置。
- 前記画像データはインタレース走査の画像であり、前記フレームは一定の時間差を有する第１フィールドと第２フィールドとにより構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の映像表示装置。
- 前記画像判定手段は、前記現在のフレームがインタレース走査の静止画像であると判定した場合は前記走査変換手段に前記現在のフレームを走査変換させないことを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の映像表示装置。
- 前記フレームの表示タイミングに同期して、字幕等のデータであるサブピクチャを合成するサブピクチャ合成手段をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至２いずれかに記載の映像表示装置。
- 前記画像判定手段は、前記現在のフレームが動画像であると判定した場合は前記サブピクチャ合成手段に次のフレームに前記サブピクチャを合成させることを特徴とする請求項５記載の映像表示装置。
- 前記画像判定手段は、前記現在のフレームが静止画像であると判定した場合は前記サブピクチャ合成手段に前記現在のフレームに前記サブピクチャを合成させることを特徴とする請求項５又は６記載の映像表示装置。
- 前記合成後の画像を表示する表示手段をさらに含むことを特徴とする請求項５乃至７いずれかに記載の映像表示装置。
- 動画像におけるフレームの時間間隔が静止画像におけるフレームの時間間隔よりも短くなる画像処理が施された画像データをフレーム単位で復号して表示する順次走査方式の映像表示方法であって、
過去に復号されたフレームとフレームとの時間間隔に基づき現在のフレームが動画像であるか静止画像であるかを判定する画像判定ステップと走査変換ステップとを含んでおり、
前記画像判定ステップは、前記フレームとフレームとの時間間隔が所定値以上である場合は現在のフレームが静止画像であると判定し、前記所定値未満である場合は現在のフレームが動画像であると判定するものであって、現在のフレームより１つ前のフレームと２つ前のフレームとに基づき画像判定を行い、
前記走査変換ステップは、前記画像判定ステップで前記現在のフレームがインタレース走査の動画像であると判定した場合に、前記現在のフレームを順次走査に変換することを特徴とする映像表示方法。 - 前記画像判定ステップには各フレームが復号された時間を記録する記録処理ステップと、この記録処理ステップにて記録された時間に基づき画像判定を行う判定処理ステップとを含むことを特徴とする請求項９記載の映像表示方法。
- 前記画像データはインタレース走査の画像であり、前記フレームは一定の時間差を有する第１フィールドと第２フィールドとにより構成されることを特徴とする請求項９又は１０記載の映像表示方法。
- 前記画像判定ステップにて前記現在のフレームがインタレース走査の静止画像であると判定された場合は、前記走査変換ステップにて前記現在のフレームが走査変換されないことを特徴とする請求項９乃至１１いずれかに記載の映像表示方法。
- 前記フレームの表示タイミングに同期して、字幕等のデータであるサブピクチャを合成するサブピクチャ合成ステップをさらに含むことを特徴とする請求項９又は１０記載の映像表示方法。
- 前記画像判定ステップにて前記現在のフレームが動画像であると判定された場合は、前記サブピクチャ合成手段にて次のフレームに前記サブピクチャが合成されることを特徴とする請求項１３記載の映像表示方法。
- 前記画像判定ステップにて前記現在のフレームが静止画像であると判定された場合は、前記サブピクチャ合成ステップにて前記現在のフレームに前記サブピクチャが合成されることを特徴とする請求項１３又は１４記載の映像表示方法。
- 前記合成後の画像を表示する表示ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１３乃至１５いずれかに記載の映像表示方法。
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