映像処理装置
【課題】復調された映像の色差信号は、ＯＳＤを合成する前に、４：２：２フォーマットの信号に変換するため垂直フィルタがかけられる。さらに、ＯＳＤ合成後に出力解像度へのスケーリング処理として垂直フィルタがかけられる。このように、２度に分けてフィルタ処理が施されるため、周波数特性が劣化する。
【解決手段】映像処理装置は、４：２：０フォーマットの映像信号に、ＯＳＤ映像信号を重畳する。映像処理装置は、ＯＳＤ映像信号をＹＵＶ信号に変換する変換部と、ＹＵＶ信号に含まれるＯＳＤ輝度信号をスケーリング処理するＯＳＤ輝度信号スケーリング部と、スケーリングされたＯＳＤ輝度信号と、４：２：０フォーマットの映像信号の輝度信号とを合成する輝度信号合成部と、ＹＵＶ信号に含まれるＯＳＤ色差信号をスケーリング処理するＯＳＤ色差信号スケーリング部と、スケーリング処理されたＯＳＤ色差信号と、４：２：０フォーマットの映像信号の色差成分とを合成する色差信号合成部とを備えている。
【解決手段】映像処理装置は、４：２：０フォーマットの映像信号に、ＯＳＤ映像信号を重畳する。映像処理装置は、ＯＳＤ映像信号をＹＵＶ信号に変換する変換部と、ＹＵＶ信号に含まれるＯＳＤ輝度信号をスケーリング処理するＯＳＤ輝度信号スケーリング部と、スケーリングされたＯＳＤ輝度信号と、４：２：０フォーマットの映像信号の輝度信号とを合成する輝度信号合成部と、ＹＵＶ信号に含まれるＯＳＤ色差信号をスケーリング処理するＯＳＤ色差信号スケーリング部と、スケーリング処理されたＯＳＤ色差信号と、４：２：０フォーマットの映像信号の色差成分とを合成する色差信号合成部とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタル放送の視聴、記録および／または再生に関連する映像処理技術に関する。また本発明は、ＢＤやＤＶＤなどのディジタル記録メディアに記録された動画像を再生する機器に用いられる映像処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル放送の番組やＢＤ、ＤＶＤなどに記録されたコンテンツを再生すると、字幕やテロップなど（以下本願明細書において「字幕」を例に挙げる。）が映像と同時に表示されることがある。このとき、映像機器は、映像信号の上に字幕のグラフィックスを重畳する出画イメージを生成している。
【０００３】
ディジタル放送の番組や、ＢＤ、ＤＶＤに記録されているコンテンツの映像信号は、たとえば４：２：０サンプリングされた後、ＭＰＥＧ規格にしたがって圧縮符号化されている。
【０００４】
この「４：２：０サンプリング」とは、輝度信号（Ｙ）に対し、色差信号（Ｃｂ信号およびＣｒ信号）を、映像の水平方向（走査線上）にも垂直方向にも１／２の割合で取得することをいう。たとえば縦２画素横２画素の４画素に着目すると、輝度信号（Ｙ）は４画素の各々について生成され、色差信号（Ｃｂ信号またはＣｒ信号）は４画素を代表する同じ１画素として生成される。４：２：０サンプリングされた映像信号は「４：２：０フォーマットの映像信号」とも呼ばれる。
【０００５】
再生装置は、圧縮符号化された映像信号を復調し、字幕のグラフィックスデータをＯＳＤ（On Screen Display）プレーンの映像信号（ＯＳＤ映像信号）として生成した後、映像信号とＯＳＤ映像信号の透過情報に従って合成を行い、描画している。この合成処理は、映像の色差信号に垂直フィルタ処理を行い、映像の輝度信号と位相（「垂直位相」または「サンプリング位相」とも言う。）が等しい色差信号（４：２：２または４：４：４信号）に変換した後に行われる（たとえば特許文献１参照）。
【０００６】
再生装置では、接続された表示装置の解像度に整合させるため、上記合成された映像信号にスケーリング処理を行い、その後、表示装置に出力する。このスケーリング処理においては、ＩＰ変換（インターレース−プログレッシブ変換）が行われることがある。ＩＰ変換時にもまた、合成された映像信号の色差信号に垂直フィルタ処理が行われる。
【０００７】
たとえば図７（ａ）〜（ｄ）は、合成後の色差信号に関する従来の映像処理の一例を示す。この例は、水平走査線１０８０本のインタレース映像（１０８０ｉ映像）を、水平走査線７２０本のプログレッシブ映像（７２０ｐ映像）に変換して出力する例を示している。１０８０ｉ映像は、４：２：０フォーマットであるとする。ただし以下の説明では輝度信号には言及しない。以下では映像信号が画素単位で処理されていることを明確化するため、色差信号の各画素が持つ値を「色差データ」と表現する。
【０００８】
図７（ａ）は、１０８０ｉ映像のトップフィールドおよびボトムフィールドを示している。トップフィールドの色差データ（●）はたとえばＣｂ信号を構成し、ボトムフィールドの色差データ（○）はたとえばＣｒ信号を構成する。
【０００９】
図７（ｂ）は、図７（ａ）のトップフィールドおよびボトムフィールドの色差信号に垂直フィルタ処理を施すことによって得られた、４：２：２フォーマットの映像信号を示す。たとえば図７（ａ）の色差データ（●）と図７（ｂ）の色差データ（●）とを結ぶ矢印は、図７（ｂ）の各フィールドの色差データが、図７（ａ）のどの色差データを用いて生成されるかを示している。垂直フィルタ処理により、各フィールドの色差信号の情報量が２倍に増加している。
【００１０】
垂直フィルタ処理を行う理由は、輝度信号の画素数と色差信号の画素数とを整合させておくことにより、後に行われるＩＰ変換処理が容易になるためである。
【００１１】
図７（ｃ）は、ＩＰ変換処理後の色差信号を表す。ＩＰ変換処理により、トップフィールドおよびボトムフィールドの色差データが統合されて１枚のフレームの色差データが得られている。すなわち、ＩＰ変換処理により、プログレッシブ方式のフレームの色差信号（１０８０ｐ）が生成されている。この後、走査線の数を７２０本に変換するスケーリング処理（垂直フィルタ処理）が行われる。
【００１２】
図７（ｄ）は、スケーリング処理後のフレームの色差信号（７２０ｐ）を示す。図７（ｃ）の色差データと図７（ｄ）の色差データとを結ぶ矢印は、図７（ｄ）のフレームの各走査線の色差データが、図７（ｃ）のどの色差データを用いて生成されるかを示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特表平１０−５０１９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来の映像処理によれば、復調された映像の色差信号はＯＳＤ合成の前に垂直フィルタ処理を施されて４：２：２信号に変換される。さらに、変換後の色差信号にも、ＯＳＤ合成後に出力解像度へのスケーリング処理として垂直フィルタ処理が施される。いずれの処理も、複数の色差データを利用して１つの色差データを生成する処理を含むため、その処理ごとに信号の周波数特性が劣化する。そのため、２度に分けてフィルタ処理を施すと、１度にフィルタ処理を施した場合に比べて、信号の周波数特性が劣化する。表示装置の性能が飛躍的に向上した現在においては、信号の周波数特性の劣化は、画質（たとえば諧調）の劣化として知覚される。
【００１５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、映像信号にＯＳＤ映像信号を重畳しても、重畳後の映像信号の周波数特性の劣化や諧調の劣化を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明による映像処理装置は、４：２：０フォーマットの映像信号に、ＯＳＤ映像信号を重畳する映像処理装置であって、ＯＳＤ映像信号をＹＵＶ信号に変換する変換部と、前記ＹＵＶ信号に含まれるＯＳＤ輝度信号をスケーリング処理するＯＳＤ輝度信号スケーリング部と、スケーリングされた前記ＯＳＤ輝度信号と、前記４：２：０フォーマットの映像信号の輝度信号とを合成する輝度信号合成部と、前記ＹＵＶ信号に含まれるＯＳＤ色差信号をスケーリング処理するＯＳＤ色差信号スケーリング部と、スケーリング処理された前記ＯＳＤ色差信号と、前記４：２：０フォーマットの映像信号の色差成分とを合成する色差信号合成部とを備えている。
【００１７】
前記ＯＳＤ色差信号スケーリング部は、前記４：２：０フォーマットの映像信号の色差信号のサンプリング位相に合わせて、前記ＯＳＤ色差信号の倍率を変更したＯＳＤ色差拡大信号を生成してもよい。
【００１８】
前記色差信号合成部は、前記ＯＳＤ色差拡大信号と前記４：２：０フォーマットの映像信号の色差成分とを合成してもよい。
【００１９】
前記映像処理装置は、前記色差信号合成部から出力された、合成された色差信号をスケーリング処理する色差信号スケーリング部をさらに備え、前記色差信号スケーリング部は、前記合成された色差信号がインタレース信号であるとき、前記合成された色差信号を４：２：２フォーマットに変換することなく、プログレッシブ信号に変換してもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、映像信号の色とＯＳＤの色がずれることなく、４：２：０から直接出力解像度への色差信号のスケーリングが可能となり、周波数特性や諧調劣化のない出力信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態によるレコーダ１００のブロック図である。
【図２】映像処理部１０５の詳細な機能ブロックの構成を示す図である。
【図３】従来の合成処理方法を示す図である。
【図４】本実施形態による合成処理方法を示す図である。
【図５】ＯＳＤ映像信号を３倍に拡大する例を示す図である。
【図６】（ａ）、（ｃ）および（ｄ）は、色差信号に関する本実施形態の映像処理の一例を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、合成後の色差信号に関する従来の映像処理の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による映像処理装置の実施形態を説明する。以下の説明では、映像処理装置はディジタル放送の記録機能を有するレコーダであるとする。レコーダにはディスクドライブ部が設けられており、ディスクドライブ部はディジタル放送の記録および記録されたディジタル放送の再生に利用される。ディスクドライブ部にはたとえばブルーレイディスク（ＢＤ）を装着可能であり、ブルーレイディスクに記録されたコンテンツの再生も可能である。なお、本願発明はレコーダとして実施される以外にも、たとえば後述の処理を行う再生装置（プレーヤ）、テレビ、テレビ受信機能を有する携帯電話、PCなどとしても実施され得る。
【００２３】
図１は本実施形態によるレコーダ１００のブロック図である。
【００２４】
レコーダ１００は、ディスクドライブ部１０２と、アンテナ１０３と、チューナ１０４と、映像処理部１０５と、出力部１０６とを備えている。
【００２５】
ディスクドライブ部１０２はディスク１０１に格納された情報を再生して，映像信号や字幕のグラフィックスデータなどのディジタル信号を出力する。ディスク１０１は映像信号やグラフィックスデータが記録されたディスク（たとえばＢＤ）である。なお、ディスクはレコーダ１００から取り外し可能であり、レコーダ１００の構成要素ではない。
【００２６】
アンテナ１０３は放送波を受信する。チューナ１０４は、アンテナ１０３で受信した放送波に含まれる放送データのディジタル信号を出力する。映像処理部１０５は、入力されるディジタル信号を選択・復調し、ベースバンドの映像信号に変換する。映像処理部１０５は、好ましくは１つのチップ回路で実現される。出力部１０６は、映像処理部１０５から出力されたベースバンドの映像信号を、例えばＨＤＭＩ規格の信号などに変換し、その変換した信号を出力する。
【００２７】
以下、図２を用いて映像処理部１０５の詳細を説明する。なお、本実施形態においては、映像処理部１０５に入力される映像信号は４：２：０フォーマットの映像信号であるとして説明する。４：２：０フォーマットは、本願明細書の背景技術の欄においてすでに詳細に説明したとおりである。
【００２８】
図２は、映像処理部１０５の詳細な機能ブロックの構成を示す。映像処理部１０５は、ストリーム制御部２０１と、ビデオデコーダ２０２と、グラフィック処理部２０３と、メモリ２０４と、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５と、ＯＳＤ輝度信号スケーリング部２０６と、ＯＳＤ色差信号スケーリング部２０７と、輝度信号合成部２０８と、色差信号合成部２０９と、輝度信号スケーリング部２１０と、色差信号スケーリング部２１１と、ＣＰＵ２１２とを有している。
【００２９】
ストリーム制御部２０１は、入力されたディジタル信号のうち、再生する信号を選択する。ここで再生する信号を選択するとは、例えば、ディスクドライブ部１０２からの入力を再生するか、もしくは、チューナ１０４からの入力を再生するかを選択することである。その後、選択された信号に対応する映像信号はビデオデコーダ２０２へ出力される。また、選択された信号に対応するグラフィックスデータはグラフィック処理部２０３へ出力される。
【００３０】
ビデオデコーダ２０２は、映像信号を復調して、輝度信号と色差信号を出力する。本実施形態においては、映像処理部１０５に入力されるディジタル信号は４：２：０フォーマットの映像信号であるため、復調される色差信号（Ｃｂ信号およびＣｒ信号）の情報量（画素数またはサイズ）は輝度信号（Ｙ信号）の情報量に対して縦横半分となる。また、４：２：０フォーマットの映像信号における色差信号は輝度信号に対して、画素位置が０．５ラインずれたデータとしてデコードされる。
【００３１】
ビデオデコーダ２０２から出力される輝度信号は輝度信号合成部２０８に入力される。ビデオデコーダ２０２から出力された色差信号は、色差信号合成部２０９に入力される。
【００３２】
背景技術欄において説明したとおり、従来は、ビデオデコーダ２０２からの色差信号に垂直フィルタ処理を施し、４：２：２フォーマットの映像信号に変換した上で、色差信号を合成していた。
【００３３】
しかしながら本実施形態においては、ビデオデコーダ２０２は、色差信号に垂直フィルタ処理を行わずに４：２：０フォーマットの映像信号のまま出力をする。従来行われていた垂直フィルタ処理を行わないため、周波数特性や諧調劣化のない出力信号を得ることができる。この際、ビデオデコーダ２０２は、輝度信号と垂直の画素数をあわせ、伝送を容易にするためにダミーデータ（無効データ）を挿入する処理を行っても良い。
【００３４】
この処理の一例としては、入力された色差信号の画素データの値（色差データ）をそのまま保ち、縦方向にその色差データの値を繰り返すリピート出力を行うことにより輝度信号との垂直画素数をそろえる。この場合、有効な色差データに注目すると、輝度信号の垂直画素位置と色差信号の垂直画素位置とは０．５ライン分だけずれている。また、無効データは、輝度信号と垂直画素位置が大きくずれているため、後段では処理に用いられない。
【００３５】
グラフィック処理部２０３は、ストリーム制御部２０１からスクリプトデータあるいは圧縮されたグラフィックデータを受信する。グラフィック処理部２０３は、スクリプトデータなどの描画指示により、メモリ２０４にグラフィックス画像（たとえば字幕画像）をＯＳＤプレーンの映像信号（ＯＳＤ映像信号）として描画する。ＯＳＤ映像信号はＲＧＢ色空間で表現されている。すなわち、輝度信号（Ｙ）、Ｃｂ信号およびＣｒ信号の情報量は同じである。
【００３６】
ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５は、メモリ２０４に描画されたＲＧＢからなるＯＳＤデータを輝度信号と色差信号に変換する。なお、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５に入力される前の信号がＲＧＢ信号であるので、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５から出力される信号は４：４：４フォーマットの映像信号である。
【００３７】
ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５から出力される輝度信号は、ＯＳＤ輝度信号スケーリング部２０６に入力される。同様に、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５から出力される色差信号は、ＯＳＤ色差信号スケーリング部２０７に入力される。
【００３８】
ＣＰＵ２１２は、ビデオデコーダ２０２から出力された映像信号の画素数に関する情報と、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５からのＯＳＤの画素数に関する情報とを取得する。
【００３９】
画素数に関する情報は、例えば、チューナ１０４から出力されるディジタル信号にヘッダ情報として含まれている、もしくは、ディスク１０１に管理情報として記録されている。そして、ＣＰＵ２１２はＯＳＤ輝度信号スケーリング部２０６およびＯＳＤ色差信号スケーリング部２０７に対し、スケーリング量を制御するための信号を出力する。
【００４０】
ここで、スケーリング量について説明する。一例として、いまビデオデコーダ２０２から出力された映像信号の画素数がＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５からのＯＳＤの画素数の２倍である場合を想定する。この場合、ビデオデコーダ２０２から出力された映像信号の輝度信号の画像数は、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５からのＯＳＤの輝度信号の画素数の２倍である。したがって、ＯＳＤ輝度信号スケーリング部２０６では、画素数を２倍にするよう、スケーリング量が制御される。
【００４１】
一方、ビデオデコーダ２０２から出力された映像信号の色差信号の画像数は、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５からのＯＳＤの色差信号の画素数と等しい。その理由は以下のとおりである。ビデオデコーダ２０２から出力された映像信号は４：２：０フォーマットであるため、色差信号の画素数は、輝度信号の画素数の半分になる。一方、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５から出力された映像信号は４：４：４フォーマットの色差信号であるので、輝度信号の画素数と等しい。そして、ビデオデコーダ２０２から出力された映像信号の画素数は、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５からのＯＳＤの画素数の２倍であるという前提が存在する。よって、先に説明したとおりとなる。
【００４２】
この結果、ＯＳＤ色差信号スケーリング部２０７では、画素数を変化させない（すなわち１倍にする）よう、スケーリング量が制御される。
【００４３】
他の例として、ビデオデコーダ２０２から出力された映像信号の画素数がＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５からのＯＳＤの画素数の４倍であった場合には、ＯＳＤ輝度信号スケーリング部２０６におけるスケーリング量は４倍となり、ＯＳＤ色差信号スケーリング部２０７におけるスケーリング量は２倍となる。
【００４４】
以下では上述の最初の例にしたがって、ビデオデコーダ２０２から出力された映像信号の画素数がＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５からのＯＳＤの画素数の２倍であった場合で説明する。
【００４５】
輝度信号合成部２０８は、ビデオデコーダ２０２からの映像の輝度信号と、ＯＳＤ映像信号の輝度信号とを合成する。ＯＳＤ映像信号の輝度信号の画素数や画素位置は、ＯＳＤ輝度信号スケーリング部２０６によって、ビデオデコーダ２０２からの映像の輝度信号の画素数や画素位置と整合するよう処理されている。輝度信号スケーリング部２１０は、合成された輝度信号を出力解像度にスケーリングした後に、その輝度信号を出力する。
【００４６】
色差信号合成部２０９は、ビデオデコーダ２０２からの映像の色差信号と、ＯＳＤ映像信号の色差信号とを合成する。ＯＳＤ映像信号の色差信号の画素数や画素位置は、ＯＳＤ色差信号スケーリング部２０７によって、ビデオデコーダ２０２からの映像の色差信号の画素数や画素位置と整合するよう処理されている。
【００４７】
色差信号スケーリング部２１１は、合成された色差信号を出力解像度にスケーリングして出力する。より具体的には色差信号スケーリング部２１１は、合成された色差信号に含まれる有効データを抽出し、４：２：０フォーマットの画素位置を基準に出力解像度に整合するよう合成された色差信号にスケーリングを行う。
【００４８】
以下、図３および図４を参照しながら、ＣＰＵ２１２によるＯＳＤ輝度信号スケーリング部２０６およびＯＳＤ色差信号スケーリング部２０７の制御方法を説明する。まず図３に示される従来の方式を説明し、その後図４に示される本実施形態の方式を説明する。ここではビデオデコーダ２０２によってデコードされた映像信号はプログレッシブ方式のフレーム画像群であるとする。以下では映像信号が画素単位で処理されていることを明確化するため、輝度信号および色差信号の各画素が持つ値を「輝度データ」および「色差データ」と表現する。
【００４９】
図３は、従来の合成処理方法を示す。図３の左半分（「●」が記載されている区画）は輝度データの処理を示し、図３の右半分（「○」が記載されている区画）は色差データの処理を示す。なお図３に示される複数の平行な破線は、映像信号の輝度データの垂直方向の画素位置を示す。輝度データの処理と色差データの処理とを併記しているのは記載の便宜のためである。後の図４でも同様である。
【００５０】
この方法は、映像信号に対して１／２サイズのＯＳＤ信号を拡大して合成し、４：２：２フォーマットの映像信号を生成するときの、ＣＰＵ２１２による制御方法である。図３は従来の制御方法に関しているが、後述するように、本実施形態の変形例にかかる装置は、図３の処理および図４の処理を切り替えて動作することが可能である。よって図２に示す本実施形態による映像処理部１０５は、従来の制御方法に基づいて動作することが可能である。
【００５１】
ここで、輝度信号合成部２０８および色差信号合成部２０９で合成される画素の組み合わせが、楕円形の破線ａで囲まれて示されている。また図３には、ＯＳＤ輝度信号スケーリング部２０６のフィルタに入力されるデータ（この場合は「ＯＳＤ輝度データ」）を基準とした、フィルタ出力の最初のデータ（ＯＳＤ輝度拡大データ）の位相差を示すパラメータｂが示されている（以降、このパラメータを「フィルタ初期位相」と呼ぶ）。なお、フィルタ初期位相０．２５の遅延は、０．５ライン分の遅延に等しい。さらに図３には、ＯＳＤ色差信号スケーリング部２０７でＯＳＤ色差データをフィルタ処理で拡大する場合のフィルタ初期位相ｃが示されている。
【００５２】
本実施形態と異なり、従来方式においては、映像信号は４：２：０フォーマットから４：２：２フォーマットに変換された後に、ＯＳＤ映像信号と合成される。４：２：２フォーマットの映像信号に変換され、かつ、映像信号の色差信号がビデオデコーダ２０２内で垂直フィルタ処理を施されると、映像信号の輝度信号の垂直画素位置と色差信号の垂直画素位置とが揃えられる。
【００５３】
また、ビデオデコーダ２０２から出力されるデータを基準としたとき、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５から出力されるＯＳＤデータの位相差（フィルタ初期位相）は０．２５遅れており、画素数は半分である。この場合、ビデオデコーダ２０２の出力に合わせるようにＯＳＤデータの位相をずらして補間をする必要がある。例えば、ＯＳＤ輝度データの位相は映像輝度データの位相に対して、０．２５が遅れており、且つ、画素数が半分である。ＣＰＵ２１２は、補間後のＯＳＤ輝度拡大データの位相と、映像輝度信号の位相とを一致させ、また、画素数を一致させるように補間する。色差信号についても同様である。
【００５４】
この場合、ＯＳＤ輝度信号スケーリング部２０６、ＯＳＤ色差信号スケーリング部２０７のフィルタでの倍率、フィルタ初期位相は、同じ値となる。すなわちｂ＝ｃ＝−０．２５となる。
【００５５】
なお、上記の説明ではフィルタ初期位相が−０．２５の場合の例で説明したが、他の数値の場合であっても、同様にＯＳＤ信号を映像信号に合わせるように補間をすればよい。
【００５６】
図４は、本実施形態による合成処理方法を示す。図４の左半分（「●」が記載されている区画）は輝度データの処理を示し、図４の右半分（「○」が記載されている区画）は色差データの処理を示す。この方法は、映像信号に対して１／２サイズのＯＳＤ信号を拡大して映像信号と合成し、４：２：０フォーマットの映像信号を生成するときの、ＣＰＵ２１２による制御方法である。図４には、ビデオデコーダ２０２において無効データが挿入された場合に、色差信号合成部２０９で合成される画素の組み合わせが矩形の破線ｄで囲まれて示されている。なお、破線ａで囲まれる有効データ中のＯＳＤ色差拡大データを見ると、いずれも１つのＯＳＤ色差データから生成されていることが理解される。他の画素位置のＯＳＤ色差データを利用しないため、画質の劣化が起こりにくい。
【００５７】
本実施形態では、映像信号は４：２：０フォーマットである。したがって、映像色差データの位相は映像輝度データの位相に対し、０．２５遅れている。一方、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５から出力されるＯＳＤ映像信号については、ＯＳＤ色差データの位相は、ＯＳＤ輝度データの位相に対し、０．２５遅らせた場合を想定する。この場合、ＯＳＤ輝度データの位相と映像輝度データの位相とはずれるが、ＯＳＤ色差データの位相と映像色差データの位相は一致する。したがって、本実施形態のように、ＯＳＤ色差データ拡大倍率が１倍の場合は、補間等のデータ処理をすることなく、ＯＳＤ色差データをそのまま合成すれば良いこととなる。したがって、補間等のデータ処理をしないので、本来のＯＳＤ色差データの持つ周波数情報が失われない。
【００５８】
色差信号合成部２０９より出力される合成色差信号では、ＯＳＤが重畳されていない画素はビデオデコーダ２０２から出力される映像信号の色差信号の画素のままである。よって、色差信号スケーリング部２１１で無効データを破棄して４：２：０フォーマットの画素位置を基準に出力解像度へスケーリングを行うことにより、周波数特性や諧調劣化の少ないスケーリングを行うことができる。
【００５９】
また、色差信号合成部２０９より出力される合成色差信号では、ＯＳＤが重畳されている画素は正しく４：２：０フォーマットの画素位置に変換されているため、映像とＯＳＤの色ずれも発生しない。特に、日本国内のディジタル放送などで用いられているような、映像の垂直解像度に対しグラフィックスの垂直解像度が１／２とされているときには、本実施形態の合成処理方法によればＯＳＤ信号には垂直フィルタ処理がかからない。それは、初期位相が０で２倍拡大のため、２ライン毎の有効データは常に位相差が０となり、垂直フィルタが不要だからである。これにより、ＯＳＤの周波数特性も改善される。
【００６０】
なお、本実施形態ではビデオデコーダ２０２において無効データを挿入すると説明した。しかしながら、無効データ期間出力を休止し、無効データが挿入された場合における、図４の矩形の破線ｄ（色差信号合成部２０９で合成される画素の組み合わせ）を存在させないようにしてもよい。
【００６１】
本実施形態では、映像処理部１０５は、常時、図４に示す合成処理方法を実行することを想定して説明した。しかしながら、ＯＳＤの解像度などの変化により、図３で示す合成処理方法と、図４で示す合成処理方法とを切り替えて制御を行っても良い。
【００６２】
また、上記のような構成により、色差信号は４：２：２フォーマットに変換された後、フィルタ処理がされない輝度信号にビット精度を合わせるため、演算により生成された下位ビットの丸め処理によって、色差信号の諧調劣化が発生することを軽減することができる また、４：２：０フォーマットの信号に直接ＯＳＤを合成したときに４：２：０フォーマットの信号は輝度信号と色差信号の画素位置が垂直方向に０．５ラインずれた場合に、映像信号の色とＯＳＤの色がずれることを軽減することができる。
【００６３】
図４に関連して、ＯＳＤ映像信号を２倍に拡大する例を説明した。しかし、拡大率は適宜変更できる。図５は、ＯＳＤ映像信号を３倍に拡大する例を示す。ＯＳＤ信号の情報量が３倍に拡大されていることが理解される。なお、拡大率の相違により、フィルタ初期位相も異なることに留意されたい。
【００６４】
次に、上述した合成処理の後に、輝度信号スケーリング部２１０および色差信号スケーリング部２１１において、ＩＰ変換が行われるときの処理を説明する。ここでは例として色差信号スケーリング部２１１において行われる処理を説明するが、輝度信号スケーリング部２１０において行われる処理も同様である。
【００６５】
図６（ａ）、（ｃ）および（ｄ）は、色差信号に関する本実施形態の映像処理の一例を示す。ここでは４：２：０フォーマットの水平走査線１０８０本のインタレース映像（１０８０ｉ映像）を、水平走査線７２０本のプログレッシブ映像（７２０ｐ映像）に変換して出力する例を説明する。
【００６６】
図６（ａ）に示すように、色差信号スケーリング部２１１には、図４の右半分の、映像色差データおよびＯＳＤ色差拡大データとが楕円形で囲まれている色差データ（有効データ）が入力される。さらにこのデータが、トップフィールドおよびボトムフィールドに分けてそれぞれ入力される。
【００６７】
図６（ｃ）は、ＩＰ変換処理後の色差信号を表す。ＩＰ変換処理により、プログレッシブ方式のフレームの色差信号（１０８０ｐ）が生成されている。
【００６８】
図６（ｄ）は、スケーリング処理後のフレームの色差信号（７２０ｐ）を示す。図６（ｃ）の色差データと図７（ｄ）の色差データとを結ぶ矢印は、図６（ｄ）のフレームの各走査線の色差データが、図６（ｃ）のどの色差データを用いて生成されるかを示している。
【００６９】
図７と図６とを対比すると、図６には図７（ｂ）に相当する垂直フィルタ処理が含まれていない。従来行われていた垂直フィルタ処理を行わないため、周波数特性や諧調劣化のない出力信号を得ることができる。
【００７０】
本実施形態において、図７（ｂ）に相当する垂直フィルタ処理を行っていない理由は、映像処理部１０５が１チップ回路化されており、ＩＰ変換処理において従来要求されている仕様の制約を受けないためである。従来の構成では、通常、ＩＰ変換処理のためのチップ回路（ＩＰ変換処理回路）が再生装置内に設けられていた。ＩＰ変換処理回路は単体で販売されており、再生装置のメーカーはそのＩＰ変換処理回路を自社製品に組み込むことが多かった。汎用性等を確保するため、ＩＰ変換処理回路には、入力すべき映像信号の仕様が予め定められている。たとえば、入力映像信号は、４：２：２フォーマットの１０８０ｉ信号と予め定められている。この仕様に適合させるため、従来は図７（ｂ）に示す４：２：０フォーマットを４：２：２フォーマットに変換する必要があった。
【００７１】
一方、本実施形態においては映像処理部１０５が１チップ回路化されており、ＩＰ変換処理回路の仕様の制約を受けない。このように構成すると、１チップ回路化のための開発コストが増加するが、通常必要とされる仕様の制約からは開放される。その結果、画質に影響を与える垂直フィルタ処理（図７（ｂ））が不要となる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、ディジタルテレビやディジタル録画機器等、４：２：０フォーマットの映像信号を復調し、グラフィックスデータを重畳して再生する機器に適用可能であり、最良の再生環境を提供することが可能である点において有用である。
【符号の説明】
【００７３】
１００ 映像処理装置
１０１ ディスク
１０２ ディスクドライブ部
１０３ アンテナ
１０４ チューナ
１０５ 映像処理部
１０６ 出力部
２０１ ストリーム制御部
２０２ ビデオデコーダ
２０３ グラフィック処理部
２０４ メモリ
２０５ ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部
２０６ ＯＳＤ輝度信号スケーリング部
２０７ ＯＳＤ色差信号スケーリング部
２０８ 輝度信号合成部
２０９ 色差信号合成部
２１０ 輝度信号スケーリング部
２１１ 色差信号スケーリング部
２１２ ＣＰＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタル放送の視聴、記録および／または再生に関連する映像処理技術に関する。また本発明は、ＢＤやＤＶＤなどのディジタル記録メディアに記録された動画像を再生する機器に用いられる映像処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル放送の番組やＢＤ、ＤＶＤなどに記録されたコンテンツを再生すると、字幕やテロップなど（以下本願明細書において「字幕」を例に挙げる。）が映像と同時に表示されることがある。このとき、映像機器は、映像信号の上に字幕のグラフィックスを重畳する出画イメージを生成している。
【０００３】
ディジタル放送の番組や、ＢＤ、ＤＶＤに記録されているコンテンツの映像信号は、たとえば４：２：０サンプリングされた後、ＭＰＥＧ規格にしたがって圧縮符号化されている。
【０００４】
この「４：２：０サンプリング」とは、輝度信号（Ｙ）に対し、色差信号（Ｃｂ信号およびＣｒ信号）を、映像の水平方向（走査線上）にも垂直方向にも１／２の割合で取得することをいう。たとえば縦２画素横２画素の４画素に着目すると、輝度信号（Ｙ）は４画素の各々について生成され、色差信号（Ｃｂ信号またはＣｒ信号）は４画素を代表する同じ１画素として生成される。４：２：０サンプリングされた映像信号は「４：２：０フォーマットの映像信号」とも呼ばれる。
【０００５】
再生装置は、圧縮符号化された映像信号を復調し、字幕のグラフィックスデータをＯＳＤ（On Screen Display）プレーンの映像信号（ＯＳＤ映像信号）として生成した後、映像信号とＯＳＤ映像信号の透過情報に従って合成を行い、描画している。この合成処理は、映像の色差信号に垂直フィルタ処理を行い、映像の輝度信号と位相（「垂直位相」または「サンプリング位相」とも言う。）が等しい色差信号（４：２：２または４：４：４信号）に変換した後に行われる（たとえば特許文献１参照）。
【０００６】
再生装置では、接続された表示装置の解像度に整合させるため、上記合成された映像信号にスケーリング処理を行い、その後、表示装置に出力する。このスケーリング処理においては、ＩＰ変換（インターレース−プログレッシブ変換）が行われることがある。ＩＰ変換時にもまた、合成された映像信号の色差信号に垂直フィルタ処理が行われる。
【０００７】
たとえば図７（ａ）〜（ｄ）は、合成後の色差信号に関する従来の映像処理の一例を示す。この例は、水平走査線１０８０本のインタレース映像（１０８０ｉ映像）を、水平走査線７２０本のプログレッシブ映像（７２０ｐ映像）に変換して出力する例を示している。１０８０ｉ映像は、４：２：０フォーマットであるとする。ただし以下の説明では輝度信号には言及しない。以下では映像信号が画素単位で処理されていることを明確化するため、色差信号の各画素が持つ値を「色差データ」と表現する。
【０００８】
図７（ａ）は、１０８０ｉ映像のトップフィールドおよびボトムフィールドを示している。トップフィールドの色差データ（●）はたとえばＣｂ信号を構成し、ボトムフィールドの色差データ（○）はたとえばＣｒ信号を構成する。
【０００９】
図７（ｂ）は、図７（ａ）のトップフィールドおよびボトムフィールドの色差信号に垂直フィルタ処理を施すことによって得られた、４：２：２フォーマットの映像信号を示す。たとえば図７（ａ）の色差データ（●）と図７（ｂ）の色差データ（●）とを結ぶ矢印は、図７（ｂ）の各フィールドの色差データが、図７（ａ）のどの色差データを用いて生成されるかを示している。垂直フィルタ処理により、各フィールドの色差信号の情報量が２倍に増加している。
【００１０】
垂直フィルタ処理を行う理由は、輝度信号の画素数と色差信号の画素数とを整合させておくことにより、後に行われるＩＰ変換処理が容易になるためである。
【００１１】
図７（ｃ）は、ＩＰ変換処理後の色差信号を表す。ＩＰ変換処理により、トップフィールドおよびボトムフィールドの色差データが統合されて１枚のフレームの色差データが得られている。すなわち、ＩＰ変換処理により、プログレッシブ方式のフレームの色差信号（１０８０ｐ）が生成されている。この後、走査線の数を７２０本に変換するスケーリング処理（垂直フィルタ処理）が行われる。
【００１２】
図７（ｄ）は、スケーリング処理後のフレームの色差信号（７２０ｐ）を示す。図７（ｃ）の色差データと図７（ｄ）の色差データとを結ぶ矢印は、図７（ｄ）のフレームの各走査線の色差データが、図７（ｃ）のどの色差データを用いて生成されるかを示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特表平１０−５０１９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来の映像処理によれば、復調された映像の色差信号はＯＳＤ合成の前に垂直フィルタ処理を施されて４：２：２信号に変換される。さらに、変換後の色差信号にも、ＯＳＤ合成後に出力解像度へのスケーリング処理として垂直フィルタ処理が施される。いずれの処理も、複数の色差データを利用して１つの色差データを生成する処理を含むため、その処理ごとに信号の周波数特性が劣化する。そのため、２度に分けてフィルタ処理を施すと、１度にフィルタ処理を施した場合に比べて、信号の周波数特性が劣化する。表示装置の性能が飛躍的に向上した現在においては、信号の周波数特性の劣化は、画質（たとえば諧調）の劣化として知覚される。
【００１５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、映像信号にＯＳＤ映像信号を重畳しても、重畳後の映像信号の周波数特性の劣化や諧調の劣化を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明による映像処理装置は、４：２：０フォーマットの映像信号に、ＯＳＤ映像信号を重畳する映像処理装置であって、ＯＳＤ映像信号をＹＵＶ信号に変換する変換部と、前記ＹＵＶ信号に含まれるＯＳＤ輝度信号をスケーリング処理するＯＳＤ輝度信号スケーリング部と、スケーリングされた前記ＯＳＤ輝度信号と、前記４：２：０フォーマットの映像信号の輝度信号とを合成する輝度信号合成部と、前記ＹＵＶ信号に含まれるＯＳＤ色差信号をスケーリング処理するＯＳＤ色差信号スケーリング部と、スケーリング処理された前記ＯＳＤ色差信号と、前記４：２：０フォーマットの映像信号の色差成分とを合成する色差信号合成部とを備えている。
【００１７】
前記ＯＳＤ色差信号スケーリング部は、前記４：２：０フォーマットの映像信号の色差信号のサンプリング位相に合わせて、前記ＯＳＤ色差信号の倍率を変更したＯＳＤ色差拡大信号を生成してもよい。
【００１８】
前記色差信号合成部は、前記ＯＳＤ色差拡大信号と前記４：２：０フォーマットの映像信号の色差成分とを合成してもよい。
【００１９】
前記映像処理装置は、前記色差信号合成部から出力された、合成された色差信号をスケーリング処理する色差信号スケーリング部をさらに備え、前記色差信号スケーリング部は、前記合成された色差信号がインタレース信号であるとき、前記合成された色差信号を４：２：２フォーマットに変換することなく、プログレッシブ信号に変換してもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、映像信号の色とＯＳＤの色がずれることなく、４：２：０から直接出力解像度への色差信号のスケーリングが可能となり、周波数特性や諧調劣化のない出力信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態によるレコーダ１００のブロック図である。
【図２】映像処理部１０５の詳細な機能ブロックの構成を示す図である。
【図３】従来の合成処理方法を示す図である。
【図４】本実施形態による合成処理方法を示す図である。
【図５】ＯＳＤ映像信号を３倍に拡大する例を示す図である。
【図６】（ａ）、（ｃ）および（ｄ）は、色差信号に関する本実施形態の映像処理の一例を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、合成後の色差信号に関する従来の映像処理の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による映像処理装置の実施形態を説明する。以下の説明では、映像処理装置はディジタル放送の記録機能を有するレコーダであるとする。レコーダにはディスクドライブ部が設けられており、ディスクドライブ部はディジタル放送の記録および記録されたディジタル放送の再生に利用される。ディスクドライブ部にはたとえばブルーレイディスク（ＢＤ）を装着可能であり、ブルーレイディスクに記録されたコンテンツの再生も可能である。なお、本願発明はレコーダとして実施される以外にも、たとえば後述の処理を行う再生装置（プレーヤ）、テレビ、テレビ受信機能を有する携帯電話、PCなどとしても実施され得る。
【００２３】
図１は本実施形態によるレコーダ１００のブロック図である。
【００２４】
レコーダ１００は、ディスクドライブ部１０２と、アンテナ１０３と、チューナ１０４と、映像処理部１０５と、出力部１０６とを備えている。
【００２５】
ディスクドライブ部１０２はディスク１０１に格納された情報を再生して，映像信号や字幕のグラフィックスデータなどのディジタル信号を出力する。ディスク１０１は映像信号やグラフィックスデータが記録されたディスク（たとえばＢＤ）である。なお、ディスクはレコーダ１００から取り外し可能であり、レコーダ１００の構成要素ではない。
【００２６】
アンテナ１０３は放送波を受信する。チューナ１０４は、アンテナ１０３で受信した放送波に含まれる放送データのディジタル信号を出力する。映像処理部１０５は、入力されるディジタル信号を選択・復調し、ベースバンドの映像信号に変換する。映像処理部１０５は、好ましくは１つのチップ回路で実現される。出力部１０６は、映像処理部１０５から出力されたベースバンドの映像信号を、例えばＨＤＭＩ規格の信号などに変換し、その変換した信号を出力する。
【００２７】
以下、図２を用いて映像処理部１０５の詳細を説明する。なお、本実施形態においては、映像処理部１０５に入力される映像信号は４：２：０フォーマットの映像信号であるとして説明する。４：２：０フォーマットは、本願明細書の背景技術の欄においてすでに詳細に説明したとおりである。
【００２８】
図２は、映像処理部１０５の詳細な機能ブロックの構成を示す。映像処理部１０５は、ストリーム制御部２０１と、ビデオデコーダ２０２と、グラフィック処理部２０３と、メモリ２０４と、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５と、ＯＳＤ輝度信号スケーリング部２０６と、ＯＳＤ色差信号スケーリング部２０７と、輝度信号合成部２０８と、色差信号合成部２０９と、輝度信号スケーリング部２１０と、色差信号スケーリング部２１１と、ＣＰＵ２１２とを有している。
【００２９】
ストリーム制御部２０１は、入力されたディジタル信号のうち、再生する信号を選択する。ここで再生する信号を選択するとは、例えば、ディスクドライブ部１０２からの入力を再生するか、もしくは、チューナ１０４からの入力を再生するかを選択することである。その後、選択された信号に対応する映像信号はビデオデコーダ２０２へ出力される。また、選択された信号に対応するグラフィックスデータはグラフィック処理部２０３へ出力される。
【００３０】
ビデオデコーダ２０２は、映像信号を復調して、輝度信号と色差信号を出力する。本実施形態においては、映像処理部１０５に入力されるディジタル信号は４：２：０フォーマットの映像信号であるため、復調される色差信号（Ｃｂ信号およびＣｒ信号）の情報量（画素数またはサイズ）は輝度信号（Ｙ信号）の情報量に対して縦横半分となる。また、４：２：０フォーマットの映像信号における色差信号は輝度信号に対して、画素位置が０．５ラインずれたデータとしてデコードされる。
【００３１】
ビデオデコーダ２０２から出力される輝度信号は輝度信号合成部２０８に入力される。ビデオデコーダ２０２から出力された色差信号は、色差信号合成部２０９に入力される。
【００３２】
背景技術欄において説明したとおり、従来は、ビデオデコーダ２０２からの色差信号に垂直フィルタ処理を施し、４：２：２フォーマットの映像信号に変換した上で、色差信号を合成していた。
【００３３】
しかしながら本実施形態においては、ビデオデコーダ２０２は、色差信号に垂直フィルタ処理を行わずに４：２：０フォーマットの映像信号のまま出力をする。従来行われていた垂直フィルタ処理を行わないため、周波数特性や諧調劣化のない出力信号を得ることができる。この際、ビデオデコーダ２０２は、輝度信号と垂直の画素数をあわせ、伝送を容易にするためにダミーデータ（無効データ）を挿入する処理を行っても良い。
【００３４】
この処理の一例としては、入力された色差信号の画素データの値（色差データ）をそのまま保ち、縦方向にその色差データの値を繰り返すリピート出力を行うことにより輝度信号との垂直画素数をそろえる。この場合、有効な色差データに注目すると、輝度信号の垂直画素位置と色差信号の垂直画素位置とは０．５ライン分だけずれている。また、無効データは、輝度信号と垂直画素位置が大きくずれているため、後段では処理に用いられない。
【００３５】
グラフィック処理部２０３は、ストリーム制御部２０１からスクリプトデータあるいは圧縮されたグラフィックデータを受信する。グラフィック処理部２０３は、スクリプトデータなどの描画指示により、メモリ２０４にグラフィックス画像（たとえば字幕画像）をＯＳＤプレーンの映像信号（ＯＳＤ映像信号）として描画する。ＯＳＤ映像信号はＲＧＢ色空間で表現されている。すなわち、輝度信号（Ｙ）、Ｃｂ信号およびＣｒ信号の情報量は同じである。
【００３６】
ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５は、メモリ２０４に描画されたＲＧＢからなるＯＳＤデータを輝度信号と色差信号に変換する。なお、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５に入力される前の信号がＲＧＢ信号であるので、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５から出力される信号は４：４：４フォーマットの映像信号である。
【００３７】
ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５から出力される輝度信号は、ＯＳＤ輝度信号スケーリング部２０６に入力される。同様に、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５から出力される色差信号は、ＯＳＤ色差信号スケーリング部２０７に入力される。
【００３８】
ＣＰＵ２１２は、ビデオデコーダ２０２から出力された映像信号の画素数に関する情報と、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５からのＯＳＤの画素数に関する情報とを取得する。
【００３９】
画素数に関する情報は、例えば、チューナ１０４から出力されるディジタル信号にヘッダ情報として含まれている、もしくは、ディスク１０１に管理情報として記録されている。そして、ＣＰＵ２１２はＯＳＤ輝度信号スケーリング部２０６およびＯＳＤ色差信号スケーリング部２０７に対し、スケーリング量を制御するための信号を出力する。
【００４０】
ここで、スケーリング量について説明する。一例として、いまビデオデコーダ２０２から出力された映像信号の画素数がＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５からのＯＳＤの画素数の２倍である場合を想定する。この場合、ビデオデコーダ２０２から出力された映像信号の輝度信号の画像数は、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５からのＯＳＤの輝度信号の画素数の２倍である。したがって、ＯＳＤ輝度信号スケーリング部２０６では、画素数を２倍にするよう、スケーリング量が制御される。
【００４１】
一方、ビデオデコーダ２０２から出力された映像信号の色差信号の画像数は、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５からのＯＳＤの色差信号の画素数と等しい。その理由は以下のとおりである。ビデオデコーダ２０２から出力された映像信号は４：２：０フォーマットであるため、色差信号の画素数は、輝度信号の画素数の半分になる。一方、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５から出力された映像信号は４：４：４フォーマットの色差信号であるので、輝度信号の画素数と等しい。そして、ビデオデコーダ２０２から出力された映像信号の画素数は、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５からのＯＳＤの画素数の２倍であるという前提が存在する。よって、先に説明したとおりとなる。
【００４２】
この結果、ＯＳＤ色差信号スケーリング部２０７では、画素数を変化させない（すなわち１倍にする）よう、スケーリング量が制御される。
【００４３】
他の例として、ビデオデコーダ２０２から出力された映像信号の画素数がＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５からのＯＳＤの画素数の４倍であった場合には、ＯＳＤ輝度信号スケーリング部２０６におけるスケーリング量は４倍となり、ＯＳＤ色差信号スケーリング部２０７におけるスケーリング量は２倍となる。
【００４４】
以下では上述の最初の例にしたがって、ビデオデコーダ２０２から出力された映像信号の画素数がＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５からのＯＳＤの画素数の２倍であった場合で説明する。
【００４５】
輝度信号合成部２０８は、ビデオデコーダ２０２からの映像の輝度信号と、ＯＳＤ映像信号の輝度信号とを合成する。ＯＳＤ映像信号の輝度信号の画素数や画素位置は、ＯＳＤ輝度信号スケーリング部２０６によって、ビデオデコーダ２０２からの映像の輝度信号の画素数や画素位置と整合するよう処理されている。輝度信号スケーリング部２１０は、合成された輝度信号を出力解像度にスケーリングした後に、その輝度信号を出力する。
【００４６】
色差信号合成部２０９は、ビデオデコーダ２０２からの映像の色差信号と、ＯＳＤ映像信号の色差信号とを合成する。ＯＳＤ映像信号の色差信号の画素数や画素位置は、ＯＳＤ色差信号スケーリング部２０７によって、ビデオデコーダ２０２からの映像の色差信号の画素数や画素位置と整合するよう処理されている。
【００４７】
色差信号スケーリング部２１１は、合成された色差信号を出力解像度にスケーリングして出力する。より具体的には色差信号スケーリング部２１１は、合成された色差信号に含まれる有効データを抽出し、４：２：０フォーマットの画素位置を基準に出力解像度に整合するよう合成された色差信号にスケーリングを行う。
【００４８】
以下、図３および図４を参照しながら、ＣＰＵ２１２によるＯＳＤ輝度信号スケーリング部２０６およびＯＳＤ色差信号スケーリング部２０７の制御方法を説明する。まず図３に示される従来の方式を説明し、その後図４に示される本実施形態の方式を説明する。ここではビデオデコーダ２０２によってデコードされた映像信号はプログレッシブ方式のフレーム画像群であるとする。以下では映像信号が画素単位で処理されていることを明確化するため、輝度信号および色差信号の各画素が持つ値を「輝度データ」および「色差データ」と表現する。
【００４９】
図３は、従来の合成処理方法を示す。図３の左半分（「●」が記載されている区画）は輝度データの処理を示し、図３の右半分（「○」が記載されている区画）は色差データの処理を示す。なお図３に示される複数の平行な破線は、映像信号の輝度データの垂直方向の画素位置を示す。輝度データの処理と色差データの処理とを併記しているのは記載の便宜のためである。後の図４でも同様である。
【００５０】
この方法は、映像信号に対して１／２サイズのＯＳＤ信号を拡大して合成し、４：２：２フォーマットの映像信号を生成するときの、ＣＰＵ２１２による制御方法である。図３は従来の制御方法に関しているが、後述するように、本実施形態の変形例にかかる装置は、図３の処理および図４の処理を切り替えて動作することが可能である。よって図２に示す本実施形態による映像処理部１０５は、従来の制御方法に基づいて動作することが可能である。
【００５１】
ここで、輝度信号合成部２０８および色差信号合成部２０９で合成される画素の組み合わせが、楕円形の破線ａで囲まれて示されている。また図３には、ＯＳＤ輝度信号スケーリング部２０６のフィルタに入力されるデータ（この場合は「ＯＳＤ輝度データ」）を基準とした、フィルタ出力の最初のデータ（ＯＳＤ輝度拡大データ）の位相差を示すパラメータｂが示されている（以降、このパラメータを「フィルタ初期位相」と呼ぶ）。なお、フィルタ初期位相０．２５の遅延は、０．５ライン分の遅延に等しい。さらに図３には、ＯＳＤ色差信号スケーリング部２０７でＯＳＤ色差データをフィルタ処理で拡大する場合のフィルタ初期位相ｃが示されている。
【００５２】
本実施形態と異なり、従来方式においては、映像信号は４：２：０フォーマットから４：２：２フォーマットに変換された後に、ＯＳＤ映像信号と合成される。４：２：２フォーマットの映像信号に変換され、かつ、映像信号の色差信号がビデオデコーダ２０２内で垂直フィルタ処理を施されると、映像信号の輝度信号の垂直画素位置と色差信号の垂直画素位置とが揃えられる。
【００５３】
また、ビデオデコーダ２０２から出力されるデータを基準としたとき、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５から出力されるＯＳＤデータの位相差（フィルタ初期位相）は０．２５遅れており、画素数は半分である。この場合、ビデオデコーダ２０２の出力に合わせるようにＯＳＤデータの位相をずらして補間をする必要がある。例えば、ＯＳＤ輝度データの位相は映像輝度データの位相に対して、０．２５が遅れており、且つ、画素数が半分である。ＣＰＵ２１２は、補間後のＯＳＤ輝度拡大データの位相と、映像輝度信号の位相とを一致させ、また、画素数を一致させるように補間する。色差信号についても同様である。
【００５４】
この場合、ＯＳＤ輝度信号スケーリング部２０６、ＯＳＤ色差信号スケーリング部２０７のフィルタでの倍率、フィルタ初期位相は、同じ値となる。すなわちｂ＝ｃ＝−０．２５となる。
【００５５】
なお、上記の説明ではフィルタ初期位相が−０．２５の場合の例で説明したが、他の数値の場合であっても、同様にＯＳＤ信号を映像信号に合わせるように補間をすればよい。
【００５６】
図４は、本実施形態による合成処理方法を示す。図４の左半分（「●」が記載されている区画）は輝度データの処理を示し、図４の右半分（「○」が記載されている区画）は色差データの処理を示す。この方法は、映像信号に対して１／２サイズのＯＳＤ信号を拡大して映像信号と合成し、４：２：０フォーマットの映像信号を生成するときの、ＣＰＵ２１２による制御方法である。図４には、ビデオデコーダ２０２において無効データが挿入された場合に、色差信号合成部２０９で合成される画素の組み合わせが矩形の破線ｄで囲まれて示されている。なお、破線ａで囲まれる有効データ中のＯＳＤ色差拡大データを見ると、いずれも１つのＯＳＤ色差データから生成されていることが理解される。他の画素位置のＯＳＤ色差データを利用しないため、画質の劣化が起こりにくい。
【００５７】
本実施形態では、映像信号は４：２：０フォーマットである。したがって、映像色差データの位相は映像輝度データの位相に対し、０．２５遅れている。一方、ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部２０５から出力されるＯＳＤ映像信号については、ＯＳＤ色差データの位相は、ＯＳＤ輝度データの位相に対し、０．２５遅らせた場合を想定する。この場合、ＯＳＤ輝度データの位相と映像輝度データの位相とはずれるが、ＯＳＤ色差データの位相と映像色差データの位相は一致する。したがって、本実施形態のように、ＯＳＤ色差データ拡大倍率が１倍の場合は、補間等のデータ処理をすることなく、ＯＳＤ色差データをそのまま合成すれば良いこととなる。したがって、補間等のデータ処理をしないので、本来のＯＳＤ色差データの持つ周波数情報が失われない。
【００５８】
色差信号合成部２０９より出力される合成色差信号では、ＯＳＤが重畳されていない画素はビデオデコーダ２０２から出力される映像信号の色差信号の画素のままである。よって、色差信号スケーリング部２１１で無効データを破棄して４：２：０フォーマットの画素位置を基準に出力解像度へスケーリングを行うことにより、周波数特性や諧調劣化の少ないスケーリングを行うことができる。
【００５９】
また、色差信号合成部２０９より出力される合成色差信号では、ＯＳＤが重畳されている画素は正しく４：２：０フォーマットの画素位置に変換されているため、映像とＯＳＤの色ずれも発生しない。特に、日本国内のディジタル放送などで用いられているような、映像の垂直解像度に対しグラフィックスの垂直解像度が１／２とされているときには、本実施形態の合成処理方法によればＯＳＤ信号には垂直フィルタ処理がかからない。それは、初期位相が０で２倍拡大のため、２ライン毎の有効データは常に位相差が０となり、垂直フィルタが不要だからである。これにより、ＯＳＤの周波数特性も改善される。
【００６０】
なお、本実施形態ではビデオデコーダ２０２において無効データを挿入すると説明した。しかしながら、無効データ期間出力を休止し、無効データが挿入された場合における、図４の矩形の破線ｄ（色差信号合成部２０９で合成される画素の組み合わせ）を存在させないようにしてもよい。
【００６１】
本実施形態では、映像処理部１０５は、常時、図４に示す合成処理方法を実行することを想定して説明した。しかしながら、ＯＳＤの解像度などの変化により、図３で示す合成処理方法と、図４で示す合成処理方法とを切り替えて制御を行っても良い。
【００６２】
また、上記のような構成により、色差信号は４：２：２フォーマットに変換された後、フィルタ処理がされない輝度信号にビット精度を合わせるため、演算により生成された下位ビットの丸め処理によって、色差信号の諧調劣化が発生することを軽減することができる また、４：２：０フォーマットの信号に直接ＯＳＤを合成したときに４：２：０フォーマットの信号は輝度信号と色差信号の画素位置が垂直方向に０．５ラインずれた場合に、映像信号の色とＯＳＤの色がずれることを軽減することができる。
【００６３】
図４に関連して、ＯＳＤ映像信号を２倍に拡大する例を説明した。しかし、拡大率は適宜変更できる。図５は、ＯＳＤ映像信号を３倍に拡大する例を示す。ＯＳＤ信号の情報量が３倍に拡大されていることが理解される。なお、拡大率の相違により、フィルタ初期位相も異なることに留意されたい。
【００６４】
次に、上述した合成処理の後に、輝度信号スケーリング部２１０および色差信号スケーリング部２１１において、ＩＰ変換が行われるときの処理を説明する。ここでは例として色差信号スケーリング部２１１において行われる処理を説明するが、輝度信号スケーリング部２１０において行われる処理も同様である。
【００６５】
図６（ａ）、（ｃ）および（ｄ）は、色差信号に関する本実施形態の映像処理の一例を示す。ここでは４：２：０フォーマットの水平走査線１０８０本のインタレース映像（１０８０ｉ映像）を、水平走査線７２０本のプログレッシブ映像（７２０ｐ映像）に変換して出力する例を説明する。
【００６６】
図６（ａ）に示すように、色差信号スケーリング部２１１には、図４の右半分の、映像色差データおよびＯＳＤ色差拡大データとが楕円形で囲まれている色差データ（有効データ）が入力される。さらにこのデータが、トップフィールドおよびボトムフィールドに分けてそれぞれ入力される。
【００６７】
図６（ｃ）は、ＩＰ変換処理後の色差信号を表す。ＩＰ変換処理により、プログレッシブ方式のフレームの色差信号（１０８０ｐ）が生成されている。
【００６８】
図６（ｄ）は、スケーリング処理後のフレームの色差信号（７２０ｐ）を示す。図６（ｃ）の色差データと図７（ｄ）の色差データとを結ぶ矢印は、図６（ｄ）のフレームの各走査線の色差データが、図６（ｃ）のどの色差データを用いて生成されるかを示している。
【００６９】
図７と図６とを対比すると、図６には図７（ｂ）に相当する垂直フィルタ処理が含まれていない。従来行われていた垂直フィルタ処理を行わないため、周波数特性や諧調劣化のない出力信号を得ることができる。
【００７０】
本実施形態において、図７（ｂ）に相当する垂直フィルタ処理を行っていない理由は、映像処理部１０５が１チップ回路化されており、ＩＰ変換処理において従来要求されている仕様の制約を受けないためである。従来の構成では、通常、ＩＰ変換処理のためのチップ回路（ＩＰ変換処理回路）が再生装置内に設けられていた。ＩＰ変換処理回路は単体で販売されており、再生装置のメーカーはそのＩＰ変換処理回路を自社製品に組み込むことが多かった。汎用性等を確保するため、ＩＰ変換処理回路には、入力すべき映像信号の仕様が予め定められている。たとえば、入力映像信号は、４：２：２フォーマットの１０８０ｉ信号と予め定められている。この仕様に適合させるため、従来は図７（ｂ）に示す４：２：０フォーマットを４：２：２フォーマットに変換する必要があった。
【００７１】
一方、本実施形態においては映像処理部１０５が１チップ回路化されており、ＩＰ変換処理回路の仕様の制約を受けない。このように構成すると、１チップ回路化のための開発コストが増加するが、通常必要とされる仕様の制約からは開放される。その結果、画質に影響を与える垂直フィルタ処理（図７（ｂ））が不要となる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、ディジタルテレビやディジタル録画機器等、４：２：０フォーマットの映像信号を復調し、グラフィックスデータを重畳して再生する機器に適用可能であり、最良の再生環境を提供することが可能である点において有用である。
【符号の説明】
【００７３】
１００ 映像処理装置
１０１ ディスク
１０２ ディスクドライブ部
１０３ アンテナ
１０４ チューナ
１０５ 映像処理部
１０６ 出力部
２０１ ストリーム制御部
２０２ ビデオデコーダ
２０３ グラフィック処理部
２０４ メモリ
２０５ ＲＧＢ−ＹＵＶ変換部
２０６ ＯＳＤ輝度信号スケーリング部
２０７ ＯＳＤ色差信号スケーリング部
２０８ 輝度信号合成部
２０９ 色差信号合成部
２１０ 輝度信号スケーリング部
２１１ 色差信号スケーリング部
２１２ ＣＰＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４：２：０フォーマットの映像信号に、ＯＳＤ映像信号を重畳する映像処理装置であって、
ＯＳＤ映像信号をＹＵＶ信号に変換する変換部と、
前記ＹＵＶ信号に含まれるＯＳＤ輝度信号をスケーリング処理するＯＳＤ輝度信号スケーリング部と、
スケーリングされた前記ＯＳＤ輝度信号と、前記４：２：０フォーマットの映像信号の輝度信号とを合成する輝度信号合成部と、
前記ＹＵＶ信号に含まれるＯＳＤ色差信号をスケーリング処理するＯＳＤ色差信号スケーリング部と、
スケーリング処理された前記ＯＳＤ色差信号と、前記４：２：０フォーマットの映像信号の色差成分とを合成する色差信号合成部と
を備えた、映像処理装置。
【請求項２】
前記ＯＳＤ色差信号スケーリング部は、前記４：２：０フォーマットの映像信号の色差信号のサンプリング位相に合わせて、前記ＯＳＤ色差信号の倍率を変更したＯＳＤ色差拡大信号を生成する、請求項１に記載の映像処理装置。
【請求項３】
前記色差信号合成部は、前記ＯＳＤ色差拡大信号と前記４：２：０フォーマットの映像信号の色差成分とを合成する、請求項２に記載の映像処理装置。
【請求項４】
前記色差信号合成部から出力された、合成された色差信号をスケーリング処理する色差信号スケーリング部をさらに備え、
前記色差信号スケーリング部は、前記合成された色差信号がインタレース信号であるとき、前記合成された色差信号を４：２：２フォーマットに変換することなく、プログレッシブ信号に変換する、請求項１に記載の映像処理装置。
【請求項１】
４：２：０フォーマットの映像信号に、ＯＳＤ映像信号を重畳する映像処理装置であって、
ＯＳＤ映像信号をＹＵＶ信号に変換する変換部と、
前記ＹＵＶ信号に含まれるＯＳＤ輝度信号をスケーリング処理するＯＳＤ輝度信号スケーリング部と、
スケーリングされた前記ＯＳＤ輝度信号と、前記４：２：０フォーマットの映像信号の輝度信号とを合成する輝度信号合成部と、
前記ＹＵＶ信号に含まれるＯＳＤ色差信号をスケーリング処理するＯＳＤ色差信号スケーリング部と、
スケーリング処理された前記ＯＳＤ色差信号と、前記４：２：０フォーマットの映像信号の色差成分とを合成する色差信号合成部と
を備えた、映像処理装置。
【請求項２】
前記ＯＳＤ色差信号スケーリング部は、前記４：２：０フォーマットの映像信号の色差信号のサンプリング位相に合わせて、前記ＯＳＤ色差信号の倍率を変更したＯＳＤ色差拡大信号を生成する、請求項１に記載の映像処理装置。
【請求項３】
前記色差信号合成部は、前記ＯＳＤ色差拡大信号と前記４：２：０フォーマットの映像信号の色差成分とを合成する、請求項２に記載の映像処理装置。
【請求項４】
前記色差信号合成部から出力された、合成された色差信号をスケーリング処理する色差信号スケーリング部をさらに備え、
前記色差信号スケーリング部は、前記合成された色差信号がインタレース信号であるとき、前記合成された色差信号を４：２：２フォーマットに変換することなく、プログレッシブ信号に変換する、請求項１に記載の映像処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−５５４８５（Ｐ２０１１−５５４８５Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７６３３５（Ｐ２０１０−１７６３３５）
【出願日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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