(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力画素数を入力画素数より増やす拡大処理または出力画素数を入力画素数より減らす縮小処理を行うスケーリング回路において、拡大縮小処理後の画素の座標値を生成する座標生成方法であって、
水平方向の拡大縮小処理の場合には水平同期信号が入力される度に前記座標値を初期値にリセットし、垂直方向の拡大縮小処理の場合には垂直同期信号が入力される度に前記座標値を初期値にリセットする手順と、
前記入力画素の画素間距離に拡大率または縮小率の逆数を掛けた値を、直前の生成タイミングで生成された前記座標値に加算して、加算後の値を現生成タイミングにおける前記座標値とすることを生成タイミング毎に繰り返す手順と、
一定数の垂直同期信号が入力される度に前記初期値を直前の初期値に対して所定量だけ変化させる手順とを有することを特徴とする座標生成方法。
【請求項２】
請求項１記載の座標生成方法において、
現生成タイミングにおける前記座標値に入力画像の動きベクトルに応じたオフセット値を加算する手順を有することを特徴とする座標生成方法。
【請求項３】
出力画素数を入力画素数より増やす拡大処理または出力画素数を入力画素数より減らす縮小処理を行うスケーリング回路において、拡大縮小処理後の画素の座標値を生成する座標生成回路であって、
水平方向の拡大縮小処理の場合には水平同期信号が入力される度に前記座標値を初期値にリセットし、垂直方向の拡大縮小処理の場合には垂直同期信号が入力される度に前記座標値を初期値にリセットするリセット手段と、
前記入力画素の画素間距離に拡大率または縮小率の逆数を掛けた値を、直前の生成タイミングで生成された前記座標値に加算して、加算後の値を現生成タイミングにおける前記座標値とすることを生成タイミング毎に繰り返す座標値生成手段と、
一定数の垂直同期信号が入力される度に前記初期値を直前の初期値に対して所定量だけ変化させる初期値生成手段とを有することを特徴とする座標生成回路。
【請求項４】
請求項３記載の座標生成回路において、
入力画像の動きベクトルに応じたオフセット値を生成するオフセット生成手段と、
前記座標値生成手段で生成された現生成タイミングにおける前記座標値に前記オフセット値を加算する加算手段とを有することを特徴とする座標生成回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力画素数を入力画素数より増やす拡大処理または出力画素数を入力画素数より減らす縮小処理を行うスケーリング回路において、拡大縮小処理後の画素の座標値を生成する座標生成方法及び座標生成回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ（以下、ＰＤＰとする）などの固定画素表示デバイスが知られている。このような固定画素表示デバイスに対して映像信号を入力するコンピュータ等の装置の解像度はまちまちである。したがって、様々な入力映像信号に対応するため、入力映像信号の拡大縮小処理（解像度変換処理あるいはスケーリング処理）を行うスケーリング回路が必要となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
映像信号の拡大縮小を行うスケーリング回路は、一般的になってきているが、近年その画質を向上させることが要求されている。また、液晶ディスプレイやＰＤＰは、駅や空港などの案内表示や株価の表示に使われたり、コンピュータ画面の表示に使われたりすることが多い。これらの映像では、細かい文字や罫線をスクロールして表示することが多い。また、ホームページ等の、１画面では表示できない映像を自動的にスクロールする機能をもって表示するものが増えてくると考えられる。
しかしながら、従来のスケーリング回路では、スケーリング処理前の入力画像とスケーリング処理後の出力画像の位相関係がスクロールと無関係に決定されるので、入力画像がスクロールすると、前記位相関係が時間的に変化することにより画質が劣化するという問題点があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、入力画像がスクロールする場合でも、高画質な出力画像を得ることができる座標生成方法及び座標生成回路を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の座標生成方法は、水平方向の拡大縮小処理の場合には水平同期信号が入力される度に座標値を初期値にリセットし、垂直方向の拡大縮小処理の場合には垂直同期信号が入力される度に座標値を初期値にリセットする手順と、入力画素の画素間距離に拡大率または縮小率の逆数を掛けた値を、直前の生成タイミングで生成された座標値に加算して、加算後の値を現生成タイミングにおける座標値とすることを生成タイミング毎に繰り返す手順と、一定数の垂直同期信号が入力される度に前記初期値を直前の初期値に対して所定量だけ変化させる手順とを有するものである。
また、本発明の座標生成方法の１構成例として、現生成タイミングにおける前記座標値に入力画像の動きベクトルに応じたオフセット値を加算する手順を有するものである。
【０００５】
また、本発明の座標生成回路は、水平方向の拡大縮小処理の場合には水平同期信号が入力される度に座標値を初期値にリセットし、垂直方向の拡大縮小処理の場合には垂直同期信号が入力される度に座標値を初期値にリセットするリセット手段（５）と、入力画素の画素間距離に拡大率または縮小率の逆数を掛けた値を、直前の生成タイミングで生成された座標値に加算して、加算後の値を現生成タイミングにおける座標値とすることを生成タイミング毎に繰り返す座標値生成手段（１，３，４）と、一定数の垂直同期信号が入力される度に前記初期値を直前の初期値に対して所定量だけ変化させる初期値生成手段（２）とを有するものである。
そして、本発明の座標生成回路の１構成例として、入力画像の動きベクトルに応じたオフセット値を生成するオフセット生成手段（１０）と、前記座標値生成手段で生成された現生成タイミングにおける前記座標値に前記オフセット値を加算する加算手段（１１）とを有するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
［実施の形態の１］
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態となる座標生成回路の構成を示すブロック図である。
図１に示す座標生成回路は、水平方向の拡大縮小処理用あるいは垂直方向の拡大縮小処理用である。したがって、水平、垂直の両方向の拡大縮小処理を行う場合には、図１に示す座標生成回路が２つ必要となる。
【０００７】
なお、本発明の拡大縮小処理は、解像度変換処理と言い換えることができる。すなわち、拡大処理は解像度を上げる処理であり、縮小処理は解像度を下げる処理である。したがって、本発明の拡大縮小処理は、必ずしも画像領域の拡大や縮小を意味しない。
【０００８】
本実施の形態の座標生成回路は、入力画素の画素間距離にスケーリング処理の拡大率若しくは縮小率の逆数を掛けた設定値を出力する拡大縮小率設定部１を有している。この拡大縮小率設定部１から出力された設定値は、加算器３の一方の入力に供給される。加算器３の出力は、Ｄフリップフロップ４を通ってスイッチ５の一方の入力端子に供給される。
【０００９】
リセット手段となるスイッチ５の他方の入力端子には、初期値生成部２から出力された初期値が入力される。スイッチ５は、リセット入力端子７から入力される、出力座標値を初期値にリセットするためのリセット信号に従って選択動作を行う。リセット入力端子７には、本座標生成回路が水平方向のスケーリング処理用の回路である場合には水平同期信号がリセット信号として入力され、垂直方向のスケーリング処理用の回路である場合には垂直同期信号がリセット信号として入力される。
【００１０】
また、Ｄフリップフロップ４には、出力座標値の生成タイミングを示すクロック信号がクロック入力端子６から入力される。クロック入力端子６には、本座標生成回路が水平方向のスケーリング処理用の回路である場合にはクロック信号が入力され、垂直方向のスケーリング処理用の回路である場合には水平同期信号がクロック信号として入力される。
【００１１】
スイッチ５の出力は、図示しないスケーリング回路への出力座標値として使用される。この座標値は、スケーリング処理によって補間される画素の空間的位置を示す。この座標値の整数部は、水平方向のスケーリング処理の場合には、スケーリング前の入力信号における水平方向の画素のアドレスを示し、垂直方向のスケーリング処理の場合には、ライン数のアドレスを示すことになる。また、座標値の小数部はこれらのアドレスにおける補間される画素の空間的位置を示す。
【００１２】
スイッチ５の出力は、スケーリング回路への出力座標値として使用される一方、加算器３の他方の入力に供給される。
こうして、拡大縮小率設定部１、加算器３及びＤフリップフロップ４は、座標値生成手段を構成している。座標値生成手段は、直前の生成タイミングで生成された出力座標値に拡大縮小率設定部１からの設定値を加算して、加算後の値を現生成タイミングにおける出力座標値とすることを生成タイミング毎、すなわち本座標生成回路が水平方向のスケーリング処理用の回路である場合には１クロック毎、垂直方向のスケーリング処理用の回路である場合には１水平同期信号毎に繰り返す。
【００１３】
初期値生成部２は、０以上入力画素の画素間距離未満（例えば、画素間距離が１であれば、０以上１未満）の初期値を出力する。この初期値生成部２には、水平同期信号ＨＳと垂直同期信号ＶＳ、および一定時間間隔で初期値を増減させるための初期値制御信号ＦＣが入力される。初期値生成部２の内部には、水平同期信号ＨＳあるいは垂直同期信号ＶＳの数をカウントする図示しないカウンタが設けられている。初期値制御信号ＦＣには、一定数の垂直同期信号ＶＳがカウントされたときに初期値をどれだけ変化させるかという情報が含まれており、初期値生成部２は、この情報を基に初期値を変更する。
【００１４】
ここで、スケーリング回路が映像信号を水平方向に５／３倍に拡大処理する場合について、図２を用いて簡単に説明する。
図２（ｂ）の●印は、スケーリング処理前の入力画素の空間的位置を示している。●印の上の数値は、入力画素のアドレス（水平方向の座標値）を示している。水平同期信号ＨＳが入力された時点のアドレスを０とし、各画素は、０，１，２，３，４，・・・・というアドレスを持つ。
【００１５】
図２（ｃ）の△印は、スケーリング処理後の出力画素の空間的位置を示している。●印の上の数値は、出力画素のアドレス（出力座標値）を示している。初期値生成部２から出力された初期値が０の場合、水平同期信号ＨＳがスイッチ５に入力された時点で出力座標値が０にリセットされ、以後１クロック毎に拡大縮小率設定部１から出力される設定値３／５＝０．６が出力座標値に加算される。こうして、出力画素のアドレスは、０，０．６，１．２，１．８，２．４，・・・・という値となる。
【００１６】
次に、スケーリング回路で行われるスケーリング処理について説明する。ここでは、水平方向のスケーリング処理を例にとって説明する。例えば、線形補間と呼ばれるスケーリング処理において、図３に示す出力座標値Ｘｓの位置に出力画素を生成する場合、座標値ｘの入力画素のレベルをｆ（ｘ）、座標値ｘ＋１の入力画素のレベルをｆ（ｘ＋１）とすると、求める出力画素のレベルＦ（Ｘｓ）は、次式のように得られる。
Ｆ（Ｘｓ）＝ａ×ｆ（ｘ＋１）＋（１−ａ）×ｆ（ｘ）      ・・・（１）
【００１７】
ａは拡大縮小率に基づいて決定される補間演算の係数である。例えば、図２のように入力画像を５／３倍に拡大処理する場合、出力画素のレベルは式（１）により以下のように決定される。
Ｆ（０）＝１．０×ｆ（０）
Ｆ（０．６）＝０．６×ｆ（１）＋０．４×ｆ（０）
Ｆ（１．２）＝０．２×ｆ（２）＋０．８×ｆ（１）
Ｆ（１．８）＝０．８×ｆ（２）＋０．２×ｆ（１）
Ｆ（２．４）＝０．４×ｆ（３）＋０．６×ｆ（２）
Ｆ（３．０）＝１．０×ｆ（３）                          ・・・（２）
【００１８】
以上のようなスケーリング処理において、出力座標値の初期値を常に一定にした場合、細い縦線が横方向にスクロールするような画像や横線が縦方向にスクロールするような画像では、線形補間によって得られる出力画素の位置が入力画素に対して変化するために、線幅が変化して見えるなどの画質の劣化を生じる。
本発明では、スクロール画像に合わせて初期値を変更するため、スケーリング処理によって得られる出力画素の位置及び出力画素のレベルが入力画素に近くなるようにすることが可能となり、スクロールによる画質の劣化を生じることなくスケーリング処理を行うことができる。
【００１９】
以下、本実施の形態の座標生成回路の動作について説明する。まず、拡大縮小率設定部１ついて説明する。拡大縮小率設定部１には、拡大処理の場合は入力画素の画素間距離に拡大率の逆数を掛けた値が設定値として設定され、縮小処理の場合は入力画素の画素間距離に縮小率の逆数を掛けた値が設定値として設定される。
【００２０】
例えば、入力画素の画素間距離が１で、１．６倍に拡大する場合は、拡大縮小率設定部１に１×１／１．６＝０．６２５が設定値として設定され、入力画素の画素間距離が１で、０．８倍に縮小する場合は、１×１／０．８＝１．２５が設定値として設定される。この設定値は、スケーリング処理後の出力画素間の空間的距離を表す。
【００２１】
拡大縮小率設定部１から出力された設定値は、加算器３の一方の入力に供給される。加算器３の出力は、Ｄフリップフロップ４を通ってスイッチ５の一方の入力端子に供給される。スイッチ５の出力は、スケーリング回路への出力座標値として使用される一方、加算器３の他方の入力に供給される。
加算器３では、拡大縮小率設定部１から出力された設定値を随時加算していくことにより、スケーリング回路への出力座標値を生成していく。
【００２２】
Ｄフリップフロップ４には、本座標生成回路が水平方向のスケーリング処理用の回路である場合にはクロック信号が入力され、垂直方向のスケーリング処理用の回路である場合には水平同期信号がクロック信号として入力される。
したがって、Ｄフリップフロップ４は、水平方向のスケーリング処理の場合はクロック信号が入力される度に加算器３の出力を取り込んで、これを出力座標値（水平方向のアドレス）として出力し、垂直方向のスケーリング処理の場合は水平同期信号が入力される度に加算器３の出力を取り込んで、これを出力座標値（垂直方向のアドレス）として出力する。
【００２３】
スイッチ５の他方の入力端子には、初期値生成部２から出力された初期値が入力される。スイッチ５は、通常、Ｄフリップフロップ４の出力を選択しているが、リセット入力端子７からリセット信号が入力された場合には、この初期値を選択して出力する。リセット入力端子７には、本座標生成回路が水平方向のスケーリング処理用の回路である場合には水平同期信号がリセット信号として入力され、垂直方向のスケーリング処理用の回路である場合には垂直同期信号がリセット信号として入力される。したがって、水平方向のスケーリング処理の場合には水平同期信号が入力される度に出力座標値が初期値にリセットされ、垂直方向のスケーリング処理の場合には垂直同期信号が入力される度に出力座標値が初期値にリセットされる。
【００２４】
初期値生成部２は、０以上入力画素の画素間距離未満の初期値を出力する。この初期値生成部２には、水平同期信号ＨＳと垂直同期信号ＶＳ、および一定時間間隔で初期値を増減させるための初期値制御信号ＦＣが入力される。初期値制御信号ＦＣには、一定数の垂直同期信号ＶＳがカウントされたときに初期値をどれだけ変化させるかという情報が含まれており、初期値生成部２は、この情報を基に初期値を変更する。
【００２５】
次に、本実施の形態の座標生成回路の動作を図４〜図７を用いて具体的に説明する。図４において、○印で示す入力画素は、８ビットにＡ／Ｄ変換した場合２５５の値を持ち、●印で示す入力画素は、同様に８ビットにＡ／Ｄ変換した場合０の値を持つとする。また、○、●印の上の数値は、入力画素のアドレスを示している。図５〜図７において、△印はスケーリング処理後の出力画素を示している。△印の上の数値は出力画素のアドレス（出力座標値）を示している。また、△印の下の数値は、線形補間を行ったときに得られる各出力画素のレベルを示している。なお、△印の下に数値がない出力画素については、２５５の値を持つ。
【００２６】
まず、１フレーム分の入力画像中のある１ラインが図４（ａ）のようになっているとする。そして、図４（ａ）に示すラインは、３０フレームごとに図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）のように画素のレベルが順次変化するものとする。初期値生成部２から出力される初期値の値を０に固定して、図４に示す入力画像に対し５／３倍の拡大処理を行なった場合、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）のラインは、それぞれ図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）、図５（ｄ）のように拡大処理される。
【００２７】
図４に示したスケーリング処理前の入力画像では、画素レベル０の画像が水平に移動しているだけであるのに対し、図５に示すスケーリング処理後の出力画像では、画素レベルが時間的に変化している。このような映像は、うねりを生じているような映像に見えるため画質の劣化となる。
【００２８】
ここで、垂直同期信号が３０回入力される度に初期値を所定量（ここでは０．２）だけ増加させるという情報を含む初期値制御信号ＦＣが初期値生成部２に入力されると、出力座標値の初期値は３０フレーム毎に０，０．２，０．４，０．６，・・・・というように変化するので、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）のラインは、それぞれ図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）、図６（ｄ）のように５／３倍に拡大処理される。図６のようにスケーリング処理された出力画像は、水平方向にスクロールしたように見えるため、図４のように入力画像がスクロールしても画質の劣化は生じない。
【００２９】
また、最初の初期値を０．２とし、垂直同期信号が３０回入力される度に初期値を０．２だけ増加させるという情報を含む初期値制御信号ＦＣが初期値生成部２に入力されると、出力座標値の初期値は３０フレーム毎に０．２，０．４，０．６，０．８，・・・・というように変化するので、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）、図４（ｄ）のラインは、それぞれ図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）、図７（ｄ）のように５／３倍に拡大処理される。図７の例では、図４の入力画像により近い高画質な出力画像が得られる。
【００３０】
なお、初期値生成部２から出力される初期値は、０以上入力画素の画素間距離未満の値であるから、初期値制御信号ＦＣに従って初期値を増加させた結果、初期値が前記画素間距離以上の値となった場合は、この値から画素間距離を引いた値を新たな初期値とする。
【００３１】
［実施の形態の２］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態においても、その基本的構成は実施の形態の１で説明したとおりであるが、スケーリング回路はリアルタイム処理である必要がない場合もある。すなわち、座標生成回路で予め出力座標値を求めておき、その値をスケーリング回路のレジスタ値として格納することにより、スケーリング処理を行う方法もある。
【００３２】
拡大処理の場合は、最大でスケーリング処理後のアドレスの個数分のレジスタを準備しておき、スケーリング処理を行うごとにレジスタの値を更新していけばよい。図５の例では、リセット時のアドレス０に対し、小数部は３．０までで一巡するようなアドレスであり、３．０以降はこの小数部の値を繰り返しているため、５個のレジスタを準備しておけばよいことになる。
このようにあらかじめ計算により出力座標値を決定する場合においても水平同期信号や垂直同期信号をカウントし、一定時間ごとに出力座標値の初期値を変更することにより、実施の形態の１と同様の結果を得ることができる。
【００３３】
［実施の形態の３］
図８は本発明の第３の実施の形態となる座標生成回路の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。実施の形態の１では、１フレーム分の画像全体がスクロールするような画像に対してのみ効果があったが、本実施の形態では、入力画像の動きベクトルを検出して、この動きベクトルに応じたオフセット値を生成することにより、入力画像の部分的なスクロールに対応可能な座標生成回路を実現している。
【００３４】
動きベクトル入力端子９には、図示しない動きベクトル検出回路から入力画像の動きベクトルが入力される。
オフセット生成部１０は、動きベクトル入力端子９から動きベクトルが入力されると、この動きベクトルを基に、出力画素の位置及び出力画素のレベルが入力画素に近くなるようにオフセット値を生成する。
【００３５】
例えば、３０フレームごとに１画素左に移動するような動きベクトルが検出された場合には、この動きベクトルの発生に同期して０．２ずつ増加するオフセット値を生成すればよい。また、３０フレームごとに２画素左に移動するような動きベクトルが検出された場合には、この動きベクトルの発生に同期して０．４ずつ増加するオフセット値を生成すればよい。
【００３６】
加算器１１は、スイッチ５の出力にオフセット値を加算する。こうして、オフセット値が出力座標値に加算され、入力画像の部分的なスクロールに対応することができる。
なお、画像の一部分だけ停止しているようなスクロール画像に対応することもできる。この場合には、全体のスクロールに応じた初期値変更を初期値生成部２で行い、入力画像の停止部分についてのみ初期値変更を相殺するようなオフセット値をオフセット生成部１０によって生成すればよい。
【００３７】
また、初期値生成部２による初期値変更機能を用いずに、オフセット生成部１０と加算器１１だけで入力画像のスクロールに対応することも可能である。この場合には、スクロール方向とその動き量に応じたオフセット値をオフセット生成部１０で自動的に生成することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、一定数の垂直同期信号が入力される度に初期値を直前の初期値に対して所定量だけ変化させる手順を有することにより、スクロール映像に合わせてスケーリング処理後の出力画素の座標値の初期値を変化させることが可能であるため、スケーリング処理前の入力画素とスケーリング処理後の出力画素の位相関係を一致させることができ、入力画像がスクロールすることによる画質の劣化を軽減することができる。
【００３９】
また、現生成タイミングにおける座標値に入力画像の動きベクトルに応じたオフセット値を加算する手順を有することにより、入力画像の部分的なスクロールに対応することができ、画像の一部分だけ停止しているようなスクロール画像に対応することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態となる座標生成回路の構成を示すブロック図である。
【図２】スケーリング回路によるスケーリング処理の１例を示す図である。
【図３】スケーリング処理について説明するための図である。
【図４】入力画像の１例を示す図である。
【図５】図４の入力画像に対して出力座標値の初期値を固定して拡大処理を行なった場合の出力画像を示す図である。
【図６】図４の入力画像に対して図１の座標生成回路を用いて拡大処理を行なった場合の出力画像の１例を示す図である。
【図７】図４の入力画像に対して図１の座標生成回路を用いて拡大処理を行なった場合の出力画像の他の例を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態となる座標生成回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…拡大縮小率設定部、２…初期値生成部、３…加算器、４…Ｄフリップフロップ、５…スイッチ、６…クロック入力端子、７…リセット入力端子、８…座標出力端子、９…動きベクトル入力端子、１０…オフセット生成部、１１…加算器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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