(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の映像信号にフィルタを作用させて生成した第２の映像信号が記録媒体に記録され、該記録媒体に記録された第２の映像信号が基本データとして入力される入力部と、
上記基本データが記録される基本データ記録領域と、
上記第１の映像信号と、上記フィルタを作用させて生成した第２の映像信号との間の学習により算出された空間クラス及び動きクラスの係数種データが記録される係数種データ記録領域と、
上記第２の映像信号を上記第１の映像信号に変換する際に使用され、上記係数種データを用いて生成された推定式の付加データが記録される付加データ記録領域と、
上記第２の映像信号より選択的に取り出された第１の映像信号の注目画素に対応するタップの画素データより空間クラス及び動きクラスを検出し、上記第１の映像信号の注目画素のクラスを示すクラスコードを得、上記係数種データ記録領域より読み出された係数種データを用いて、空間クラス及び動きクラスのクラス毎に、入力された画質指定値に対応した推定式の付加データを生成して上記付加データ記録領域に格納するとともに、上記注目画素に対応するタップの画素データと、上記付加データ記録領域よりクラスコードで読み出された付加データとから上記第１の映像信号の注目画素の画素データを演算するプロセッシング部と、
上記プロセッシング部における演算処理によって得られた第１の映像信号の演算データを出力する出力部とを備え、
上記出力部から出力される演算データは、上記基本データが記録された記録媒体と同容量の記録媒体に記録する際に該記録媒体を複数必要とするデータ量である半導体装置。
【請求項２】
上記基本データは、ＳＤ（Standard Definition）信号であり、上記演算データは、ＨＤ（High Definition）信号である請求項１記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号や音楽信号等の種々の情報信号を記録しておくための記録媒体として使用される半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、映像信号や音楽信号、あるいは、コンピュータプログラム等の種々の情報信号を記録しておく記録媒体が提案されている。このような記録媒体として、半導体装置（半導体記憶素子）として構成されているものがある。
【０００３】
また、このような記録媒体に記録される情報信号としては、デジタルデータ及びアナログデータのいずれも用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような半導体装置等の記録媒体においては、記録されている情報信号をそのままの形態で、すなわち、デジタルデータのままで、他の記録媒体に複写することは容易に行える。
【０００５】
このようにして複写されたデジタルデータは、アナログデータを複製する場合と異なり、このデータから復調された映像や音声の質や、または、このデータに基づくコンピュータの動作において、複写元のデジタルデータを使用する場合に対する劣化がない。すなわち、複写されたデジタルデータは、複写元のデジタルデータと同一の価値、品質を有するデータであるといえる。
【０００６】
このように、価値、品質の低下を生ずることなくデータの複写ができるとすると、複写元となるデジタルデータに係る著作権の保護が充分に図られない事態が招来される虞れがある。
【０００７】
すなわち、正規にデジタルデータが記録されて正規に販売される記録媒体の価格には、記録されたデジタルデータの使用料としてのいわゆる著作権料が含まれている。この使用料がデジタルデータの著作権者に支払われることにより、著作権の保護が図られる。ところが、著作権者に無断で複写されたデジタルデータが複写元のデジタルデータと同一の価値、品質を有するならば、このデジタルデータを使用しようとする人は、あえて価格に使用料が含まれている正規の記録媒体を購入せずに、複写されたデジタルデータが記録されたより低価格な記録媒体を使用するようになってしまう。そうすると、このデジタルデータに係る著作権者には、このデジタルデータを実際に保有している人の人数や使用された回数に見合った著作権料が支払われなくなってしまう。
【０００８】
近年、このようなデジタルデータの複写から著作権者を保護するため、データが容易に複写されないようにした記録媒体の提案が望まれている。
【０００９】
そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるものであって、記録されたデータの複写が困難となされた記録媒体を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明に係る半導体装置は、第１の映像信号にフィルタを作用させて生成した第２の映像信号が記録媒体に記録され、該記録媒体に記録された第２の映像信号が基本データとして入力される入力部と、上記基本データが記録される基本データ記録領域と、上記第１の映像信号と、上記フィルタを作用させて生成した第２の映像信号との間の学習により算出された空間クラス及び動きクラスの係数種データが記録される係数種データ記録領域と、上記第２の映像信号を上記第１の映像信号に変換する際に使用され、上記係数種データを用いて生成された推定式の付加データが記録される付加データ記録領域と、上記第２の映像信号より選択的に取り出された第１の映像信号の注目画素に対応するタップの画素データより空間クラス及び動きクラスを検出し、上記第１の映像信号の注目画素のクラスを示すクラスコードを得、上記係数種データ記録領域より読み出された係数種データを用いて、空間クラス及び動きクラスのクラス毎に、入力された画質指定値に対応した推定式の付加データを生成して上記付加データ記録領域に格納するとともに、上記注目画素に対応するタップの画素データと、上記付加データ記録領域よりクラスコードで読み出された付加データとから上記第１の映像信号の注目画素の画素データを演算するプロセッシング部と、上記プロセッシング部における演算処理によって得られた第１の映像信号の演算データを出力する出力部とを備え、上記出力部から出力される演算データは、上記基本データが記録された記録媒体と同容量の記録媒体に記録する際に該記録媒体を複数必要とするデータ量であることを特徴とするものである。
【００１１】
この半導体装置においては、演算データは、基本情報に対して高品質な情報に対応するデータとなっているため、基本データよりも情報量が多く、このままの状態でディスク状記録媒体に記録しようとすると、大量の記録媒体が必要となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１５】
本発明に係る半導体装置は、記録媒体として使用できるものであって、基本データが記録される第１の記録領域と、第１の記録領域に記録される基本データに対する付加情報となる付加データが記録される第２の記録領域とを有して構成される。そして、この半導体装置においては、第１の記録領域から読出された基本データ及び第２の記録領域から読出された付加データに基づいて、所定の処理を行うことにより、再生情報を生成することができる。
【００１６】
この再生情報は、第１の記録領域に記録された基本データのみから生成される基本情報に対して、より高品質な情報となっている。したがって、再生情報は、基本情報よりも情報量の多い情報となる。また、この再生情報は、この再生情報の生成のために使用された基本情報と付加情報とを合わせた情報量よりも多い情報量となる。そのため、図１及び図２に示すように、１つの半導体装置１を再生することにより再生情報を生成し（図２中のステップｓｔ１０１）、この生成された再生情報をデータとして記録する場合には、元の半導体装置のよりも大容量の半導体装置や多数のディスク状記録媒体等の記録媒体が必要となる（図２中のステップｓｔ１０２）。
【００１７】
そして、この半導体装置においては、基本データと付加データとが、所定の関係となされて所定の記録方式によって記録されている場合にのみ、それぞれを「所定の処理」が可能な状態で読出すことができる。
【００１８】
この半導体装置においては、基本データのみは、元の半導体装置と略々同一の記録容量の半導体装置３への複写が可能である。しかし、この基本データのみから再生される基本情報は、付加データをも用いて生成される再生情報に比較して品質の劣る情報である。また、この半導体装置において、付加データのみも、元の半導体装置と略々同一の記録容量の半導体装置４への複写が可能である。しかし、この付加データのみでは、意味のある情報を再生することができない。
【００１９】
したがって、基本データ及び付加データに基づいて再生情報を生成するための「所定の処理」の内容を、非公開で、かつ、解析が困難であるものとしておけば、この半導体装置に記録されている情報について、完全な形で他の半導体装置へ複写することを極めて困難とすることができる。また、上述のように、半導体装置の再生によって得られた再生情報をデータとして記録することは、大容量の半導体装置や多数のディスク状記録媒体等の記録媒体２が必要となるので、煩雑、かつ、不便である。
【００２０】
このように、記録している情報の他の半導体装置への複写を困難とすることにより、いわゆる「違法コピー」のなされない半導体装置を提供することができる（図２中のステップｓｔ１０３）。これが本発明の目的である。
【００２１】
この半導体装置における基本情報としては、例えば、映像情報や、音声情報、コンピュータプログラム等とすることができる。そして、付加情報は、基本データに基づいて再生される映像情報、音声情報等の品質、すなわち、例えば画質又は音質等を向上させるための情報である。この付加情報は、後述する「クラス分類適応処理」により生成されて信号処理に用いる係数データや、あるいは、この係数データの生成に用いる係数種データとすることができる。この「クラス分類適応処理」は、後述するプロセッシング部のような回路によって行うことができる。この「クラス分類適応処理」においては、付加情報は、映像データ等である基本データに関する演算を行うための、予め設定された係数情報と考えることができる。
【００２２】
また、再生情報と基本情報との差、つまり高品質の内容としては、基本情報が映像情報である場合において、空間的解像度が高いことや、種々の付加的情報が付加されていることなどとすることができる。
【００２３】
なお、本発明における半導体装置は、図３及び図４に示すように、基本データ及び付加データは、いわゆるインターネットの如き公衆通信回線を利用した情報網５から取得（ダウンロード）されたものが記録されることとしてもよい（図４中のステップｓｔ１０４）。この場合においても、半導体装置１には、基本データと付加データとは、その後「所定の処理」が可能な状態で読出すことができる（図４中のステップｓｔ１０５）ように、所定の関係となされて所定の記録方式によって記録される。本発明に係る半導体装置は、このように、いわゆる「違法コピー」がなされないことにより、正規に販売される記録媒体に対するユーザの購買意欲の増進を図ることができる（図２中のステップｓｔ１０６）。
【００２４】
これら本発明における半導体装置の特徴は、以下に述べる本発明の各実施の形態において共通する特徴である。
【００２５】
〔半導体装置の第１の実施の形態〕
本発明に係る半導体装置は、図５に示すように、データ記録領域８とプロセッシング部９とを有して構成されている。データ記録領域８は、複数のデータ記録領域からなる。すなわち、データ記録領域８は、入力部から入力された基本情報を記録する基本データ記録領域１０と、基本情報に対する付加情報となる付加データが記録された付加データ記録領域１１と、プロセッシング部９により符号化された演算データを記録する演算データ記録領域１２とを有する。
【００２６】
この半導体装置においては、入力部１３から基本情報が入力され、基本データとして基本データ記録領域１０に記録される。プロセッシング部９は、基本データと、付加データ記録領域１１に記録された付加データとに基づいて、所定の信号処理を行う。プロセッシング部９における付加データの選択及び信号処理の選択は、外部選択入力部１４から入力される外部選択信号に応じて、付加情報選択手段１５及び信号処理選択手段１６を介して制御される。
【００２７】
プロセッシング部９は、後述する「クラス分類適応処理」を行う回路であり、図６に示すように、基本データが入力されてブロック化するブロック化回路１８を有する。このブロック化回路１８から出力されるブロック化された基本データは、クラス分類回路１９に送られるとともに、第１、第２乃至第ｎの演算回路２０ａ，２０ｂ，・・・２０ｎに送られる。クラス分類回路１９は、ブロック化されて送られた基本データをクラス分類して、その結果によってデータ記録領域８の付加データ記録領域１１を制御する。この付加データ記録領域１１からは、クラス分類回路１９による制御及び外部選択信号に応じた付加情報選択手段１５の制御に従って、所定の付加データを各演算回路２０ａ，２０ｂ，・・・２０ｎに送る。各演算回路２０ａ，２０ｂ，・・・２０ｎのうちの外部選択信号に応じて信号処理選択手段１６が選択した演算回路は、送られているブロック化された基本データについて、送られた付加データを係数として演算を行い、演算データとしてデータ記録領域８の演算データ記録領域１２に送る。
【００２８】
この演算データ記録領域１２に蓄積された演算データは、この演算データ記録領域１２に接続された出力部１７ａを介して、適宜外部に出力される。
【００２９】
すなわち、「クラス分類適応処理」は、ブロック化した基本データをクラス分類し、この分類されたクラスに応じた付加データを係数として用いて処理するものであるが、この内容についてはさらに後述する。このようにしてプロセッシング部９より出力された演算データは、基本情報に対して、より高品質な情報に対応したデータとなっている。
【００３０】
この半導体装置において、基本情報は、映像情報とすることができる。そして、この場合において、演算データは、基本情報よりも高解像度を有し、または、階調特性が向上された映像情報に対応したデータとすることができる。また、演算データは、基本情報よりもノイズが除去された映像情報に対応したデータとすることができる。さらに、演算データは、基本情報よりも時間的解像度が向上された映像情報に対応したデータとすることができる。例えば、映像信号を高解像度化する場合には、外部選択入力部１４に対する入力情報に応じて、解像度が選択される。付加データは、これらの機能に対応したものが用いられる。
【００３１】
また、プロセッシング部９は、基本データの所定の特徴を検出して付加データを選択する回路とすることができる。この場合に、プロセッシング部９が検出する基本データの特徴としては、例えば、画像の動き量がある。そして、プロセッシング部は、画像の動き量対応する係数を読み出すことができる。
【００３２】
そして、演算データは、外部の加振器によって生じさせる振動に関する情報に対応したデータとすることができる。また、演算データは、外部の音響再生装置によって再生する音響の音量に関する情報に対応したデータとすることができる。さらに、演算データは、外部の送風機によって行う送風に関する情報に対応したデータとすることができる。すなわち、プロセッシング部９における信号処理は、様々なアプリケーションに応じて、異なる形態とすることができる。
【００３３】
〔半導体装置の第２の実施の形態〕
また、この半導体装置は、図７に示すように、上述の半導体装置と同様に、データ記録領域８、プロセッシング部９及び基本データが入力される入力部１３を有し、プロセッシング部９における演算処理によって得られた演算データを直接外部に出力する出力部１７ｂを有するものとして構成してもよい。また、入力部１３には、既に符号化された基本データが外部から入力されることとしてもよいし、この入力部１３の前段に基本情報を符号化して基本データとする符号化手段を有していてもよい。
【００３４】
この場合には、プロセッシング部９における演算処理によって得られた演算データは、演算データ記録領域１２に蓄積されることなく、出力部１７ｂを介して、外部に出力される。すなわち、この半導体装置においては、プロセッシング部９における演算処理は、演算データが必要なときに、この演算データを出力する直前に行われることになる。その他の動作、内容は、上述した半導体装置の第１の実施の形態と同様である。
【００３５】
〔クラス分類適応処理について〕
上述の再生装置や半導体装置において行われる「クラス分類適応処理」の内容について、以下に説明する。以下の説明では、「クラス分類適応処理」の内容を明かにするため、この「クラス分類適応処理」を映像信号について行う例について説明する。以下の説明においては、ＳＤ（Standard Definition）信号が本発明における基本データに対応し、このＳＤ信号を付加データを用いてＳＤ信号よりも高品質なＨＤ（High Definition）信号とする処理を「クラス分類適応処理」で行っているものである。
【００３６】
基本データは、半導体装置に記録されこの半導体装置から読出したデータを用いる。以下の説明では、係数データは係数生成回路により生成しているが、本発明においては、係数データは、予め係数生成回路により生成され半導体装置に付加データとして記録しておいたものを読出して用いる。
【００３７】
なお、本発明においても、基本データを半導体装置に記録しておくとともに、後述する「係数種データ」を付加データとして半導体装置に記録しておき、係数データは再生操作のときにこの「係数種データ」（付加データ）から生成することとしてもよい。
【００３８】
この「クラス分類適応処理」について、ＳＤ信号のＨＤ信号への変換を例に説明する。この「クラス分類適応処理」は、図８に示すように、ＳＤ信号より選択的に取り出されたＨＤ信号の注目画素に対応するタップの画素データより空間クラスや動きクラスを検出し、当該ＨＤ信号の注目画素のクラスを示すクラスコードＣＬを得て、各クラスの付加データを生成し、データ記録領域８に含まれる係数メモリ１１に格納するものである。この係数メモリ１１は、付加データ記録領域１１に相当するものである。
【００３９】
そして、演算回路１２７で、タップ選択回路１２１でＳＤ信号より選択的に取り出された、ＨＤ信号の注目画素に対応するタップのデータｘｉと、係数メモリ１１よりクラスコードＣＬで読み出された付加データＷiとから、推定式を使用して、ＨＤ信号の注目画素の画素データを演算するものである。なお、メモリバンク１３５には、各クラスの係数種データが格納されている。
【００４０】
以下、図面を参照しながら、この「クラス分類適応処理」について説明する。図８に示すように、この「クラス分類適応処理」を行う再生装置１００は、半導体装置から読取られた基本データとなるＳＤ（Standard Definition）信号としての５２５ｉ信号を得、この５２５ｉ信号をＨＤ（High Definition）信号としての５２５ｐ信号または１０５０ｉ信号に変換し、その５２５ｐ信号または１０５０ｉ信号による画像を表示するものである。
【００４１】
ここで、５２５ｉ信号は、ライン数が５２５本でインタレース方式の映像信号を意味し、５２５ｐ信号は、ライン数が５２５本でプログレッシブ方式（ノンインタレース方式）の映像信号を意味し、さらに１０５０ｉ信号はライン数が１０５０本でインタレース方式の映像信号を意味している。
【００４２】
再生装置１００は、マイクロコンピュータを備え、システム全体の動作を制御するためのシステムコントローラ１０１を有している。
【００４３】
また、再生装置１００は、ＳＤ信号Ｖａ（５２５ｉ信号）が入力される入力部１０７と、このＳＤ信号Ｖａが入力部１３を介して入力され、このＳＤ信号Ｖａを一時的に保存するための基本データ記録領域１０に相当するバッファメモリ１０とを有している。また、再生装置１００は、バッファメモリ１０に一時的に保存されるＳＤ信号（５２５ｉ信号）を、ＨＤ信号（５２５ｐ信号または１０５０ｉ信号）に変換するプロセッシング部９を有し、このプロセッシング部９より出力部１７ｂを介して出力されるＨＤ信号による画像をディスプレイ部１１１に表示する。このディスプレイ部１１１としては、例えばＣＲＴ（cathode−ray tube)ディスプレイ、あるいはＬＣＤ（liquid crystal display）等のフラットパネルディスプレイで構成されているものを用いる。
【００４４】
入力部１０７より入力されたＳＤ信号（５２５ｉ信号）は、バッファメモリ１０に記憶されて一時的に保存される。そして、このバッファメモリ１０に一時的に保存されたＳＤ信号は、プロセッシング部９に供給され、ＨＤ信号（５２５ｐ信号または１０５０ｉ信号）に変換される。すなわち、プロセッシング部９では、ＳＤ信号を構成する画素データ（以下、「ＳＤ画素データ」という）から、ＨＤ信号を構成する画素データ（以下、「ＨＤ画素データ」という）が得られる。このプロセッシング部９より出力されるＨＤ信号がディスプレイ部１１１に供給され、ディスプレイ部１１１の画面上にはそのＨＤ信号による画像が表示される。
【００４５】
次に、図８において、プロセッシング部９の詳細を説明する。このプロセッシング部９は、バッファメモリ１０に記憶されているＳＤ信号（５２５ｉ信号）より、ＨＤ信号（１０５０ｉ信号または５２５ｐ信号）に係る注目画素の周辺に位置する複数のＳＤ画素のデータを選択的に取り出して出力する第１〜第３のタップ選択回路１２１〜１２３を有している。
【００４６】
第１のタップ選択回路１２１は、予測に使用するＳＤ画素（「予測タップ」と称する）のデータを選択的に取り出すものである。第２のタップ選択回路１２２は、ＳＤ画素データのレベル分布パターンに対応するクラス分類に使用するＳＤ画素（「空間クラスタップ」と称する）のデータを選択的に取り出すものである。第３のタップ選択回路１２３は、動きに対応するクラス分類に使用するＳＤ画素（「動きクラスタップ」と称する）のデータを選択的に取り出するものである。
【００４７】
なお、空間クラスを複数フィールドに属するＳＤ画素データを使用して決定する場合には、この空間クラスにも動き情報が含まれることになる。
【００４８】
図９は、５２５ｉ信号および５２５ｐ信号の、あるフレーム（Ｆ）の奇数（ｏ）フィールドの画素位置関係を示している。大きなドットが５２５ｉ信号の画素であり、小さいドットが出力される５２５ｐ信号の画素である。偶数（ｅ）フィールドでは、５２５ｉ信号のラインが空間的に０．５ラインずれたものとなる。図９から分かるように、５２５ｐ信号の画素データとしては、５２５ｉ信号のラインと同一位置のラインデータＬ１と、５２５ｉ信号の上下のラインの中間位置のラインデータＬ２とが存在する。また、５２５ｐ信号の各ラインの画素数は、５２５ｉ信号の各ラインの画素数の２倍である。
【００４９】
図１０は、５２５ｉ信号および１０５０ｉ信号のあるフレーム（Ｆ）の画素位置関係を示すものであり、奇数（ｏ）フィールドの画素位置を実線で示し、偶数（ｅ）フィールドの画素位置を破線で示している。大きなドットが５２５ｉ信号の画素であり、小さいドットが出力される１０５０ｉ信号の画素である。図１０から分かるように、１０５０ｉ信号の画素データとしては、５２５ｉ信号のラインに近い位置のラインデータＬ１，Ｌ１′と、５２５ｉ信号のラインから遠い位置のラインデータＬ２，Ｌ２′とが存在する。ここで、Ｌ１，Ｌ２は奇数フィールドのラインデータ、Ｌ１′，Ｌ２′は偶数フィールドのラインデータである。また、１０５０ｉ信号の各ラインの画素数は、５２５ｉ信号の各ラインの画素数の２倍である。
【００５０】
図１１及び図１２は、５２５ｉ信号から５２５ｐ信号に変換する場合に、第１のタップ選択回路１２１で選択される予測タップ（ＳＤ画素）の具体例を示している。図１１及び図１２は、時間的に連続するフレームＦ−1，Ｆ，Ｆ＋１の奇数（ｏ）、偶数（ｅ）のフィールドの垂直方向の画素位置関係を示している。
【００５１】
図１１に示すように、フィールドＦ／ｏのラインデータＬ１，Ｌ２を予測するときの予測タップは、次のフィールドＦ／ｅに含まれ、作成すべき５２５ｐ信号の画素（注目画素）に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３と、フィールドＦ／ｏに含まれ、作成すべき５２５ｐ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６と、前のフィールドＦ−１／ｅに含まれ、作成すべき５２５ｐ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素Ｔ７，Ｔ８，Ｔ９と、さらに前のフィールドＦ−１／ｏに含まれ、作成すべき５２５ｐ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素Ｔ１０である。
【００５２】
図１２に示すように、フィールドＦ／ｅのラインデータＬ１，Ｌ２を予測するときの予測タップは、次のフィールドＦ＋１／ｏに含まれ、作成すべき５２５ｐ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３と、フィールドＦ／ｅに含まれ、作成すべき５２５ｐ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６と、前のフィールドＦ／ｏに含まれ、作成すべき５２５ｐ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素Ｔ７，Ｔ８，Ｔ９と、さらに前のＦ−１／ｅに含まれ、作成すべき５２５ｐ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素Ｔ１０である。
【００５３】
なお、ラインデータＬ１を予測する際には、ＳＤ画素Ｔ９を予測タップとして選択しないようにし、一方、ラインデータＬ２を予測する際には、ＳＤ画素Ｔ４を予測タップとして選択しないようにしてもよい。
【００５４】
図１３及び図１４は、５２５ｉ信号から１０５０ｉ信号に変換する場合に、第１のタップ選択回路１２１で選択される予測タップ（ＳＤ画素）の具体例を示している。図１３及び図１４は、時間的に連続するフレームＦ−１，Ｆ，Ｆ＋１の奇数（ｏ）、偶数（ｅ）のフィールドの垂直方向の画素位置関係を示している。
【００５５】
図１３に示すように、フィールドＦ／ｏのラインデータＬ１，Ｌ２を予測するときの予測タップは、次のフィールドＦ／ｅに含まれ、作成すべき１０５０ｉ信号の画素（注目画素）に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素Ｔ１，Ｔ２と、フィールドＦ／ｏに含まれ、作成すべき５２５ｐ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６と、前のフィールドＦ−１／ｅに含まれ、作成すべき１０５０ｉ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素Ｔ７，Ｔ８である。
【００５６】
図１４に示すように、フィールドＦ／ｅのラインデータＬ１′，Ｌ２′を予測するときの予測タップは、次のフィールドＦ＋１／ｏに含まれ、作成すべき１０５０ｉｐ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素Ｔ１，Ｔ２と、フィールドＦ／ｅに含まれ、作成すべき１０５０ｉ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６と、前のフィールドＦ／ｏに含まれ、作成すべき５２５ｐ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素Ｔ７，Ｔ８である。
【００５７】
なお、ラインデータＬ１，Ｌ１′を予測する際には、ＳＤ画素Ｔ６を予測タップとして選択しないようにし、一方、ラインデータＬ２，Ｌ２′を予測する際には、ＳＤ画素Ｔ３を予測タップとして選択しないようにしてもよい。
【００５８】
さらに、図１１乃至図１４に示すように、複数フィールドの同一位置にあるＳＤ画素に加えて、水平方向の一または複数のＳＤ画素を、予測タップとして選択するようにしてもよい。
【００５９】
図１５および図１６は、５２５ｉ信号から５２５ｐ信号に変換する場合に、第２のタップ選択回路１２２で選択される空間クラスタップ（ＳＤ画素）の具体例を示している。図１５および図１６は、時間的に連続するフレームＦ−１，Ｆ，Ｆ＋１の奇数（ｏ）、偶数（ｅ）のフィールドの垂直方向の画素位置関係を示している。
【００６０】
図１５に示すように、フィールドＦ／ｏのラインデータＬ１，Ｌ２を予測するときの空間クラスタップは、次のフィールドＦ／ｅに含まれ、作成すべき５２５ｐ信号の画素（注目画素）に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素Ｔ１，Ｔ２と、フィールドＦ／ｏに含まれ、作成すべき５２５ｐ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５と、前のフィールドＦ−１／ｅに含まれ、作成すべき５２５ｐ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素Ｔ６，Ｔ７である。
【００６１】
図１６に示すように、フィールドＦ／ｅのラインデータＬ１，Ｌ２を予測するときの空間クラスタップは、次のフィールドＦ＋１／ｏに含まれ、作成すべき５２５ｐ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素Ｔ１，Ｔ２と、フィールドＦ／ｅに含まれ、作成すべき５２５ｐ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６と、前のフィールドＦ／ｏに含まれ、作成すべき５２５ｐ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素Ｔ６，Ｔ７である。
【００６２】
なお、ラインデータＬ１を予測する際には、ＳＤ画素Ｔ７を空間クラスタップとして選択しないようにし、一方、ラインデータＬ２を予測する際には、ＳＤ画素Ｔ６を空間クラスタップとして選択しないようにしてもよい。
【００６３】
図１７及び図１８は、５２５ｉ信号から１０５０ｉ信号に変換する場合に、第２のタップ選択回路１２２で選択される空間クラスタップ（ＳＤ画素）の具体例を示している。図１７及び図１８は、時間的に連続するフレームＦ−１，Ｆ，Ｆ＋１の奇数（ｏ）、偶数（ｅ）のフィールドの垂直方向の画素位置関係を示している。
【００６４】
図１７に示すように、フィールドＦ／ｏのラインデータＬ１，Ｌ２を予測するときの空間クラスタップは、フィールドＦ／ｏに含まれ、作成すべき１０５０ｉ信号の画素（注目画素）に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３と、前のフィールドＦ−１／ｅに含まれ、作成すべき１０５０ｉ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７である。
【００６５】
図１８に示すように、フィールドＦ／ｅのラインデータＬ１′，Ｌ２′を予測するときの空間クラスタップは、フィールドＦ／ｅに含まれ、作成すべき１０５０ｉ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３と、前のフィールドＦ／ｏに含まれ、作成すべき１０５０ｉ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６，Ｔ７である。
【００６６】
なお、ラインデータＬ１，Ｌ１′を予測する際には、ＳＤ画素Ｔ７を空間クラスタップとして選択しないようにし、一方、ラインデータＬ２，Ｌ２′を予測する際には、ＳＤ画素Ｔ４を空間クラスタップとして選択しないようにしてもよい。
【００６７】
さらに、図１５乃至図１８に示すように、複数フィールドの同一位置にあるＳＤ画素に加えて、水平方向の一または複数のＳＤ画素を、空間クラスタップとして選択するようにしてもよい。
【００６８】
図１９は、５２５ｉ信号から５２５ｐ信号に変換する場合に、第３のタップ選択回路１２３で選択される動きクラスタップ（ＳＤ画素）の具体例を示している。図１９は、時間的に連続するフレームＦ−１，Ｆの奇数（ｏ）、偶数（ｅ）のフィールドの垂直方向の画素位置関係を示している。図１９に示すように、フィールドＦ／ｏのラインデータＬ１，Ｌ２を予測するときの動きクラスタップは、次のフィールドＦ／ｅに含まれ、作成すべき５２５ｐ信号の画素（注目画素）に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素ｎ２，ｎ４，ｎ６と、フィールドＦ／ｏに含まれ、作成すべき５２５ｐ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素ｎ１，ｎ３，ｎ５と、前のフィールドＦ−１／ｅに含まれ、作成すべき５２５ｐ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素ｍ２，ｍ４，ｍ６と、さらに前のフィールドＦ−１／ｏに含まれ、作成すべき５２５ｐ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素ｍ１，ｍ３，ｍ５である。ＳＤ画素ｎ１〜ｎ６のそれぞれの垂直方向の位置は、ＳＤ画素ｍ１〜ｍ６のそれぞれの垂直方向の位置は一致する。
【００６９】
図２０は、５２５ｉ信号から１０５０ｉ信号に変換する場合に、第３のタップ選択回路１２３で選択される動きクラスタップ（ＳＤ画素）の具体例を示している。図２０は、時間的に連続するフレームＦ−１，Ｆの奇数（ｏ）、偶数（ｅ）のフィールドの垂直方向の画素位置関係を示している。図２０に示すように、フィールドＦ／ｏのラインデータＬ１，Ｌ２を予測するときの動きクラスタップは、次のフィールドＦ／ｅに含まれ、作成すべき１０５０ｉ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素ｎ２，ｎ４，ｎ６と、フィールドＦ／ｏに含まれ、作成すべき１０５０ｉ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素ｎ１，ｎ３，ｎ５と、前のフィールドＦ−１／ｅに含まれ、作成すべき１０５０ｉ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素ｍ２，ｍ４，ｍ６と、さらに前のフィールドＦ−１／ｏに含まれ、作成すべき１０５０ｉ信号の画素に対して空間的に近傍位置のＳＤ画素ｍ１，ｍ３，ｍ５である。ＳＤ画素ｎ１〜ｎ６のそれぞれの垂直方向の位置は、ＳＤ画素ｍ１〜ｍ６のそれぞれの垂直方向の位置は一致する。
【００７０】
図８に戻って、また、プロセッシング部９は、第２のタップ選択回路１２２で選択的に取り出される空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）のレベル分布パターンを検出し、このレベル分布パターンに基づいて空間クラスを検出し、そのクラス情報を出力する空間クラス検出回路１２４を有している。
【００７１】
空間クラス検出回路１２４では、例えば、各ＳＤ画素データを、８ビットデータから２ビットデータに圧縮するような演算が行われる。そして、空間クラス検出回路１２４からは、各ＳＤ画素データに対応した圧縮データが空間クラスのクラス情報として出力される。本実施の形態においては、「ＡＤＲＣ」（Adaptive Dynamic Range Coding）によって、データ圧縮が行われる。なお、情報圧縮手段としては、「ＡＤＲＣ」以外に「ＤＰＣＭ」（予測符号化）、「ＶＱ」（ベクトル量子化）等を用いてもよい。
【００７２】
本来、「ＡＤＲＣ」は、ＶＴＲ（Video Tape Recorder）向け高性能符号化用に開発された適応再量子化法であるが、信号レベルの局所的なパターンを短い語長で効率的に表現できるので、上述したデータ圧縮に使用して好適なものである。「ＡＤＲＣ」を使用する場合、空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）の最大値をＭＡＸ、その最小値をＭＩＮ、空間クラスタップのデータのダイナミックレンジをＤＲ（＝ＭＡＸ−ＭＩＮ＋１）、再量子化ビット数をＰとすると、空間クラスタップのデータとしての各ＳＤ画素データｋｉに対して、（１）式の演算により、圧縮データとしての再量子化コードＱｉが得られる。ただし、（１）式において、〔  〕は切り捨て処理を意味している。空間クラスタップのデータとして、Ｎａ個のＳＤ画素データがあるとき、ｉ＝１〜Ｎａである。
【００７３】
Ｑｉ＝〔（ｋｉ−ＭＩＮ＋０．５）．２P／ＤＲ〕  ・・・（１）
また、プロセッシング部９は、第３のタップ選択回路１２３で選択的に取り出される動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）より、主に動きの程度を表すための動きクラスを検出し、そのクラス情報を出力する動きクラス検出回路１２５を有している。
【００７４】
この動きクラス検出回路１２５では、第３のタップ選択回路１２３で選択的に取り出される動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）ｍｉ，ｎｉからフレーム間差分が算出され、さらにその差分の絶対値の平均値に対して閾値処理が行われて、動きの指標である動きクラスが検出される。すなわち、動きクラス検出回路１２５では、（２）式によって、差分の絶対値の平均値ＡＶが算出される。第３のタップ選択回路１２３で、例えば上述したように１２個のＳＤ画素データｍ１〜ｍ６，ｎ１〜ｎ６が取り出されるとき、（２）式におけるＮｂは６である。
【００７５】
【数１】
0004534422.tif 000002
【００７６】
そして、動きクラス検出回路１２５では、上述したように算出された平均値ＡＶが１個または複数個の閾値と比較されて、動きクラスのクラス情報ＭＶが得られる。例えば、３個の閾値ｔｈ１，ｔｈ２，ｔｈ３（ｔｈ１＜ｔｈ２＜ｔｈ３）が用意され、４つの動きクラスを検出する場合、ＡＶ≦ｔｈ１のときは、ＭＶ＝０、ｔｈ１＜ＡＶ≦ｔｈ２のときは、ＭＶ＝１、ｔｈ２＜ＡＶ≦ｔｈ３のときは、ＭＶ＝２、ｔｈ３＜ＡＶのときは、ＭＶ＝３とされる。
【００７７】
また、プロセッシング部９は、空間クラス検出回路１２４より出力される空間クラスのクラス情報としての再量子化コードＱｉと、動きクラス検出回路１２５より出力される動きクラスのクラス情報ＭＶに基づき、作成すべきＨＤ信号（５２５ｐ信号または１０５０ｉ信号）の画素（注目画素）が属するクラスを示すクラスコードＣＬを得るためのクラス合成回路１２６を有している。
【００７８】
このクラス合成回路１２６では、（３）式によって、クラスコードＣＬの演算が行われる。なお、（３）式において、Ｎａは空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）の個数、Ｐは「ＡＤＲＣ」における再量子化ビット数を示している。
【００７９】
【数２】
0004534422.tif 000003
【００８０】
また、プロセッシング部９は、レジスタ１３０〜１３３と、係数メモリ１１とを有している。後述する線順次変換回路１２９は、５２５ｐ信号を出力する場合と、１０５０ｉ信号を出力する場合とで、その動作を切り換える必要がある。レジスタ１３０は、線順次変換回路１２９の動作を指定する動作指定情報を格納するものである。線順次変換回路１２９は、レジスタ１３０より供給される動作指定情報に従った動作をする。
【００８１】
レジスタ１３１は、第１のタップ選択回路１２１で選択される予測タップのタップ位置情報を格納するものである。第１のタップ選択回路１２１は、レジスタ１３１より供給されるタップ位置情報に従って予測タップを選択する。タップ位置情報は、例えば選択される可能性のある複数のＳＤ画素に対して番号付けを行い、選択するＳＤ画素の番号を指定するものである。以下のタップ位置情報においても同様である。
【００８２】
レジスタ１３２は、第２のタップ選択回路１２２で選択される空間クラスタップのタップ位置情報を格納するものである。第２のタップ選択回路１２２は、レジスタ１３２より供給されるタップ位置情報に従って空間クラスタップを選択する。
【００８３】
ここで、レジスタ１３２には、動きが比較的小さい場合のタップ位置情報Ａと、動きが比較的大きい場合のタップ位置情報Ｂとが格納される。これらタップ位置情報Ａ，Ｂのいずれを第２のタップ選択回路１２２に供給するかは、動きクラス検出回路１２５より出力される動きクラスのクラス情報ＭＶによって選択される。
【００８４】
すなわち、動きがないか、あるいは動きが小さいためにＭＶ＝０またはＭＶ＝１であるときは、タップ位置情報Ａが第２のタップ選択回路１２２に供給され、この第２のタップ選択回路１２２で選択される空間クラスタップは、図１５乃至図１８に示すように、複数フィールドに跨るものとされる。また、動きが比較的大きいためにＭＶ＝２またはＭＶ＝３であるときは、タップ位置情報Ｂが第２のタップ選択回路１２２に供給され、この第２のタップ選択回路１２２で選択される空間クラスタップは、図示せずも、作成すべき画素と同一フィールド内のＳＤ画素のみとされる。
【００８５】
なお、上述したレジスタ１３１にも動きが比較的小さい場合のタップ位置情報と、動きが比較的大きい場合のタップ位置情報が格納されるようにし、第１のタップ選択回路１２１に供給されるタップ位置情報が動きクラス検出回路１２５より出力される動きクラスのクラス情報ＭＶによって選択されるようにしてもよい。
【００８６】
レジスタ１３３は、第３のタップ選択回路１２３で選択される動きクラスタップのタップ位置情報を格納するものである。第３のタップ選択回路１２３は、レジスタ１３３より供給されるタップ位置情報に従って動きクラスタップを選択する。
【００８７】
さらに、係数メモリ１１は、後述する推定予測演算回路１２７で使用される推定式の付加データを、クラス毎に、格納するものである。この付加データは、ＳＤ信号としての５２５ｉ信号を、ＨＤ信号としての５２５ｐ信号または１０５０ｉ信号に変換するための情報である。
【００８８】
係数メモリ１１には、上述したクラス合成回路１２６より出力されるクラスコードＣＬが読み出しアドレス情報として供給され、この係数メモリ１１からはクラスコードＣＬに対応した付加データが読み出され、推定予測演算回路１２７に供給されることとなる。
【００８９】
また、プロセッシング部９は、情報メモリバンク１３５を有している。この情報メモリバンク１３５には、レジスタ１３０に格納するための動作指定情報と、レジスタ１３１〜１３３に格納するためのタップ位置情報が予め蓄えられている。
【００９０】
ここで、レジスタ１３０に格納するための動作指定情報として、情報メモリバンク１３５には、線順次変換回路１２９を５２５ｐ信号を出力するように動作させるための第１の動作指定情報と、線順次変換回路１２９を１０５０ｉ信号を出力するように動作させるための第２の動作指定情報とが予め蓄えられている。
【００９１】
また、情報メモリバンク１３５には、レジスタ１３１に格納するための予測タップのタップ位置情報として、第１の変換方法（５２５ｐ）に対応する第１のタップ位置情報と、第２の変換方法（１０５０ｉ）に対応する第２のタップ位置情報とが予め蓄えられている。この情報メモリバンク１３５よりレジスタ１３１には、上述した変換方法の選択情報に従って第１のタップ位置情報または第２のタップ位置情報がロードされる。
【００９２】
また、情報メモリバンク１３５には、レジスタ１３２に格納するための空間クラスタップのタップ位置情報として、第１の変換方法（５２５ｐ）に対応する第１のタップ位置情報と、第２の変換方法（１０５０ｉ）に対応する第２のタップ位置情報とが予め蓄えられている。なお、第１および第２のタップ位置情報は、それぞれ動きが比較的小さい場合のタップ位置情報と、動きが比較的大きい場合のタップ位置情報とからなっている。この情報メモリバンク１３５よりレジスタ１３２には、上述した変換方法の選択情報に従って第１のタップ位置情報または第２のタップ位置情報がロードされる。
【００９３】
また、情報メモリバンク１３５には、レジスタ１３３に格納するための動きクラスタップのタップ位置情報として、第１の変換方法（５２５ｐ）に対応する第１のタップ位置情報と、第２の変換方法（１０５０ｉ）に対応する第２のタップ位置情報とが予め蓄えられている。この情報メモリバンク１３５よりレジスタ１３３には、上述した変換方法の選択情報に従って第１のタップ位置情報または第２のタップ位置情報がロードされる。
【００９４】
また、情報メモリバンク１３５には、第１および第２の変換方法のそれぞれに対応した各クラスの係数種データが予め蓄えられている。この係数種データは、上述した係数メモリ１１に格納するための付加データを生成するための生成式の付加データである。
【００９５】
後述する推定予測演算回路１２７では、予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）ｘｉと、係数メモリ１１より読み出される付加データＷｉとから、（４）式の推定式によって、作成すべきＨＤ画素データｙが演算される。第１のタップ選択回路１２１で選択される予測タップが、図９および図１２に示すように１０個であるとき、（４）式におけるｎは１０となる。
【００９６】
【数３】
0004534422.tif 000004
【００９７】
そして、この推定式の付加データＷｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、（５）式に示すように、外部から入力され、あるいは、予め設定されたパラメータｈ，ｖを含む生成式によって生成される。情報メモリバンク１３５には、この生成式の付加データである係数種データｗ10〜ｗn9が、変換方法毎かつクラス毎に、記憶されている。この係数種データの生成方法については後述する。
【００９８】
【数４】
0004534422.tif 000005
【００９９】
また、プロセッシング部９は、各クラスの係数種データおよびパラメータｈ，ｖの値とを用い、（５）式によって、クラス毎に、パラメータｈ，ｖの値に対応した推定式の付加データＷｉ（ｉ＝１〜ｎ）を生成する係数生成回路１３６を有している。この係数生成回路１３６には、情報メモリバンク１３５より、上述した変換方法の選択情報に従って第１の変換方法または第２の変換方法に対応した各クラスの係数種データがロードされる。また、この係数生成回路１３６には、システムコントローラ１０１より、パラメータｈ，ｖの値が供給される。
【０１００】
この係数生成回路１３６で生成される各クラスの付加データＷｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、上述した係数メモリ１１に格納される。この係数生成回路１３６における各クラスの付加データＷｉの生成は、例えば各垂直ブランキング期間で行われる。これにより、パラメータｈ，ｖの値が変更されても、係数メモリ１１に格納される各クラスの付加データＷｉを、そのパラメータｈ，ｖの値に対応したものに即座に変更でき、解像度の調整がスムーズに行われる。
【０１０１】
また、プロセッシング部９は、係数生成回路１３６で生成される各クラスの付加データＷｉ（ｉ＝１〜ｎ）に対応した正規化係数Ｓを、（６）式によって、演算する正規化係数生成回路１３７と、ここで生成された正規化係数Ｓを、クラス毎に格納する正規化係数メモリ１３８を有している。正規化係数メモリ１３８には上述したクラス合成回路１２６より出力されるクラスコードＣＬが読み出しアドレス情報として供給され、この正規化係数メモリ１３８からはクラスコードＣＬに対応した正規化係数Ｓが読み出され、後述する正規化演算回路１２８に供給されることとなる。
【０１０２】
【数５】
0004534422.tif 000006
【０１０３】
また、プロセッシング部９は、第１のタップ選択回路１２１で選択的に取り出される予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）ｘｉと、係数メモリ１１より読み出される付加データＷｉとから、作成すべきＨＤ信号の画素（注目画素）のデータを演算する推定予測演算回路１２７を有している。
【０１０４】
この推定予測演算回路１２７では、５２５ｐ信号を出力する場合、上述した図９に示すように、奇数（ｏ）フィールドおよび偶数（ｅ）フィールドで、５２５ｉ信号のラインと同一位置のラインデータＬ１と、５２５ｉ信号の上下のラインの中間位置のラインデータＬ２とを生成し、また各ラインの画素数を２倍とする必要がある。また、この推定予測演算回路１２７では、１０５０ｉ信号を出力する場合、上述した図１０に示すように、奇数（ｏ）フィールドおよび偶数（ｅ）フィールドで、５２５ｉ信号のラインに近い位置のラインデータＬ１，Ｌ１′と、５２５ｉ信号のラインから遠い位置のラインデータＬ２，Ｌ２′とを生成し、また各ラインの画素数を２倍とする必要がある。
【０１０５】
従って、推定予測演算回路１２７では、ＨＤ信号を構成する４画素のデータが同時的に生成される。例えば、４画素のデータはそれぞれ付加データを異にする推定式を使用して同時的に生成されるものであり、係数メモリ１１からはそれぞれの推定式の付加データが供給される。ここで、推定予測演算回路１２７では、予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）ｘｉと、係数メモリ１１より読み出される付加データＷｉとから、上述の（４）式の推定式によって、作成すべきＨＤ画素データｙが演算される。
【０１０６】
また、プロセッシング部９は、推定予測演算回路１２７より出力されるラインデータＬ１，Ｌ２（Ｌ１′，Ｌ２′）を構成する各ＨＤ画素データｙを、正規化係数メモリ１３８より読み出され、それぞれの生成に使用された付加データＷｉ（ｉ＝１〜ｎ）に対応した正規化係数Ｓで除算して正規化する正規化演算回路１２８を有している。上述せずも、係数生成回路１３６で係数種データより生成式で推定式の付加データを求めるものであるが、生成される付加データは丸め誤差を含み、付加データＷｉ（ｉ＝１〜ｎ）の総和が１．０になることは保証されない。そのため、推定予測演算回路１２７で演算されるＨＤ画素データｙは、丸め誤差によってレベル変動したものとなる。上述したように、正規化演算回路１２８で正規化することで、その変動を除去できる。
【０１０７】
また、プロセッシング部９は、水平周期を１／２倍とするライン倍速処理を行って、推定予測演算回路１２７より正規化演算回路１２８を介して供給されるラインデータＬ１，Ｌ２（Ｌ１′，Ｌ２′）を線順次化する線順次変換回路１２９を有している。
【０１０８】
図２１は、５２５ｐ信号を出力する場合のライン倍速処理をアナログ波形を用いて示すものである。上述したように、推定予測演算回路１２７によってラインデータＬ１，Ｌ２が生成される。ラインデータＬ１には順にａ１，ａ２，ａ３，・・・のラインが含まれ、ラインデータＬ２には順にｂ１，ｂ２，ｂ３，・・・のラインが含まれる。線順次変換回路１２９は、各ラインのデータを時間軸方向に１／２に圧縮し、圧縮されたデータを交互に選択することによって、線順次出力ａ０，ｂ０，ａ１，ｂ１，・・・を形成する。
【０１０９】
なお、１０５０ｉ信号を出力する場合には、奇数フィールドおよび偶数フィールドでインタレース関係を満たすように、線順次変換回路１２９が線順次出力を発生する。したがって、線順次変換回路１２９は、５２５ｐ信号を出力する場合と、１０５０ｉ信号を出力する場合とで、その動作を切り換える必要がある。その動作指定情報は、上述したようにレジスタ１３０より供給される。
【０１１０】
次に、図８によりプロセッシング部９の動作を説明する。
【０１１１】
バッファメモリ１０に記憶されているＳＤ信号（５２５ｉ信号）より、第２のタップ選択回路１２２で、空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）が選択的に取り出される。この場合、第２のタップ選択回路１２２では、レジスタ１３２より供給される、予め選択された変換方法、および動きクラス検出回路１２５で検出される動きクラスに対応したタップ位置情報に基づいて、タップの選択が行われる。
【０１１２】
この第２のタップ選択回路１２２で選択的に取り出される空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）は空間クラス検出回路１２４に供給される。この空間クラス検出回路１２４では、空間クラスタップのデータとしての各ＳＤ画素データに対してＡＤＲＣ処理が施されて空間クラス（主に空間内の波形表現のためのクラス分類）のクラス情報としての再量子化コードＱｉが得られる（（１）式参照）。
【０１１３】
また、バッファメモリ１０に記憶されているＳＤ信号（５２５ｉ信号）より、第３のタップ選択回路１２３で、動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）が選択的に取り出される。この場合、第３のタップ選択回路１２３では、レジスタ１３３より供給される、予め選択された変換方法に対応したタップ位置情報に基づいて、タップの選択が行われる。
【０１１４】
この第３のタップ選択回路１２３で選択的に取り出される動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）は動きクラス検出回路１２５に供給される。この動きクラス検出回路１２５では、動きクラスタップのデータとしての各ＳＤ画素データより動きクラス（主に動きの程度を表すためのクラス分類）のクラス情報ＭＶが得られる。
【０１１５】
この動き情報ＭＶと上述した再量子化コードＱｉはクラス合成回路１２６に供給される。このクラス合成回路１２６では、これら動き情報ＭＶと再量子化コードＱｉとから、作成すべきＨＤ信号（５２５ｐ信号または１０５０ｉ信号）の画素（注目画素）が属するクラスを示すクラスコードＣＬが得られる（（３）式参照）。そして、このクラスコードＣＬは、係数メモリ１１および正規化係数メモリ１３８に読み出しアドレス情報として供給される。
【０１１６】
係数メモリ１１には、例えば各垂直ブランキング期間に、予め設定されたパラメータｈ，ｖの値および変換方法に対応した各クラスの推定式の付加データＷｉ（ｉ＝１〜ｎ）が係数生成回路１３６で生成されて格納される。また、正規化係数メモリ１３８には、上述したように係数生成回路１３６で生成された各クラスの付加データＷｉ（ｉ＝１〜ｎ）に対応した正規化係数Ｓが正規化係数生成回路１３７で生成されて格納される。
【０１１７】
係数メモリ１１に上述したようにクラスコードＣＬが読み出しアドレス情報として供給されることで、この係数メモリ１１からクラスコードＣＬに対応した付加データＷｉが読み出されて推定予測演算回路１２７に供給される。また、バッファメモリ１０に記憶されているＳＤ信号（５２５ｉ信号）より、第１のタップ選択回路１２１で、予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）が選択的に取り出される。この場合、第１のタップ選択回路１２１では、レジスタ１３１より供給される、予め選択された変換方法に対応したタップ位置情報に基づいて、タップの選択が行われる。この第１のタップ選択回路１２１で選択的に取り出される予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）ｘｉは推定予測演算回路１２７に供給される。
【０１１８】
推定予測演算回路１２７では、予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）ｘｉと、係数メモリ１１より読み出される付加データＷｉとから、作成すべきＨＤ信号の画素（注目画素）のデータ（ＨＤ画素データ）ｙが演算される（（４）式参照）。この場合、ＨＤ信号を構成する４画素のデータが同時的に生成される。
【０１１９】
これにより、５２５ｐ信号を出力する第１の変換方法が選択されているときは、奇数（ｏ）フィールドおよび偶数（ｅ）フィールドで、５２５ｉ信号のラインと同一位置のラインデータＬ１と、５２５ｉ信号の上下のラインの中間位置のラインデータＬ２とが生成される（図９参照）。また、１０５０ｉ信号を出力する第２の変換方法が選択されているときは、奇数（ｏ）フィールドおよび偶数（ｅ）フィールドで、５２５ｉ信号のラインに近い位置のラインデータＬ１，Ｌ１′と、５２５ｉ信号のラインから遠い位置のラインデータＬ２，Ｌ２′とが生成される（図１０参照）。
【０１２０】
このように、推定予測演算回路１２７で生成されたラインデータＬ１，Ｌ２（Ｌ１′，Ｌ２′）は、正規化演算回路１２８に供給される。正規化係数メモリ１３８に上述したようにクラスコードＣＬが読み出しアドレス情報として供給されることで、この正規化係数メモリ１３８からクラスコードＣＬに対応した正規化係数Ｓ、つまり推定予測演算回路１２７より出力されるラインデータＬ１，Ｌ２（Ｌ１′，Ｌ２′）を構成する各ＨＤ画素データｙの生成に使用された付加データＷｉ（ｉ＝１〜ｎ）に対応した正規化係数Ｓが読み出されて推定予測演算回路１２７に供給される。正規化演算回路１２８では、推定予測演算回路１２７より出力されるラインデータＬ１，Ｌ２（Ｌ１′，Ｌ２′）を構成する各ＨＤ画素データｙがそれぞれ対応する正規化係数Ｓで除算されて正規化される。これにより、係数種データを用いて生成式（（５）式参照）で推定式（（４）式参照）の付加データを求める際の丸め誤差による注目点の情報データのレベル変動が除去される。
【０１２１】
このように正規化演算回路１２８で正規化されたラインデータＬ１，Ｌ２（Ｌ１′，Ｌ２′）は、線順次変換回路１２９に供給される。そして、この線順次変換回路１２９では、ラインデータＬ１，Ｌ２（Ｌ１′，Ｌ２′）が線順次化されてＨＤ信号が生成される。この場合、線順次変換回路１２９は、レジスタ１３０より供給される、予め選択された変換方法に対応した動作指示情報に従った動作をする。そのため、第１の変換方法（５２５ｐ）が選択されているときは、線順次変換回路１２９より５２５ｐ信号が出力される。一方、第２の変換方法（１０５０ｉ）が選択されているときは、線順次変換回路１２９より１０５０ｉ信号が出力される。
【０１２２】
上述したように、係数生成回路１３６で、情報メモリバンク１３５よりロードされる係数種データを用いて、クラス毎に、パラメータｈ，ｖの値に対応した推定式の付加データＷｉ（ｉ＝１〜ｎ）が生成され、これが係数メモリ１１に格納される。そして、この係数メモリ１１より、クラスコードＣＬに対応して読み出される付加データＷｉ（ｉ＝１〜ｎ）を用いて推定予測演算回路１２７でＨＤ画素データｙが演算される。したがって、パラメータｈ，ｖの値を調整することで、ＨＤ信号によって得られる画像の水平および垂直の画質を調整することができる。なお、この場合、調整されたパラメータｈ，ｖの値に対応した各クラスの付加データをその都度係数生成回路１３６で生成して使用するものであり、大量の付加データを格納しておくメモリを必要としない。
【０１２３】
上述したように、情報メモリバンク１３５には、係数種データが、変換方法毎かつクラス毎に、記憶されている。この係数種データは、予め学習によって生成されたものである。
【０１２４】
まず、この生成方法の一例について説明する。（５）式の生成式における付加データである係数種データｗ10〜ｗn9を求める例を示すものとする。
【０１２５】
ここで、以下の説明のため、（７）式のように、ｔｉ（ｉ＝０〜９）を定義する。
【０１２６】
ｔ0＝１，ｔ1＝ｖ，ｔ2＝ｈ，ｔ3＝ｖ2，ｔ4＝ｖｈ，ｔ5＝ｈ2，
ｔ6＝ｖ3，ｔ7＝ｖ2ｈ，ｔ8＝ｖｈ2，ｔ9＝ｈ3
・・・（７）
この（７）式を用いると、（５）式は、（８）式のように書き換えられる。
【０１２７】
【数６】
0004534422.tif 000007
【０１２８】
最終的に、学習によって未定係数ｗxyを求める。すなわち、変換方法毎かつクラス毎に、複数のＳＤ画素データとＨＤ画素データを用いて、二乗誤差を最小にする係数値を決定する。いわゆる最小二乗法による解法である。学習数をｍ、ｋ（１≦ｋ≦ｍ）番目の学習データにおける残差をｅk、二乗誤差の総和をＥとすると、（４）式および（５）式を用いて、Ｅは（９）式で表される。ここで、ｘikはＳＤ画像のｉ番目の予測タップ位置におけるｋ番目の画素データ、ｙkはそれに対応するｋ番目のＨＤ画像の画素データを表している。
【０１２９】
【数７】
0004534422.tif 000008
【０１３０】
最小二乗法による解法では、（９）式のｗxyによる偏微分が０になるようなｗxyを求める。これは、（１０）式で示される。
【０１３１】
【数８】
0004534422.tif 000009
【０１３２】
以下、（１１）式、（１２）式のように、Ｘipjq、Ｙipを定義すると、（１０）式は、行列を用いて（１３）式のように書き換えられる。
【０１３３】
【数９】
0004534422.tif 000010
【０１３４】
【数１０】
0004534422.tif 000011
【０１３５】
この方程式は、一般に正規方程式と呼ばれている。この正規方程式は、掃き出し法（Gauss−Jordanの消去法）等を用いて、ｗxyについて解かれ、係数種データが算出される。
【０１３６】
図２２は、上述した係数種データの生成方法の概念を示している。ＨＤ信号から複数のＳＤ信号を生成する。例えば、ＨＤ信号からＳＤ信号を生成する際に使用するフィルタの水平帯域と垂直帯域を可変するパラメータｈ，ｖをそれぞれ９段階に可変して、合計８１種類のＳＤ信号を生成している。このようにして生成した複数のＳＤ信号とＨＤ信号との間で学習を行って係数種データを生成する。
【０１３７】
図２３は、上述した概念で係数種データを生成する係数種データ生成装置１５０の構成を示している。
【０１３８】
この係数種データ生成装置１５０は、教師信号としてのＨＤ信号（５２５ｐ信号／１０５０ｉ信号）が入力される入力端子１５１と、このＨＤ信号に対して水平および垂直の間引き処理を行って、入力信号としてのＳＤ信号を得るＳＤ信号生成回路１５２とを有している。
【０１３９】
このＳＤ信号生成回路１５２には、変換方法選択信号が制御信号として供給される。第１の変換方法（図８のプロセッシング部９で５２５ｉ信号より５２５ｐ信号を得る）が選択される場合、ＳＤ信号生成回路１５２では５２５ｐ信号に対して間引き処理が施されてＳＤ信号が生成される（図９参照）。一方、第２の変換方法（図８のプロセッシング部９で５２５ｉ信号より１０５０ｉ信号を得る）が選択される場合、ＳＤ信号生成回路１５２では１０５０ｉ信号に対して間引き処理が施されてＳＤ信号が生成される（図１０参照）。
【０１４０】
また、ＳＤ信号生成回路１５２には、パラメータｈ，ｖが制御信号として供給される。このパラメータｈ，ｖに対応して、ＨＤ信号からＳＤ信号を生成する際に使用するフィルタの水平帯域と垂直帯域とが可変される。ここで、フィルタの詳細について、いくつかの例を示す。
【０１４１】
例えば、フィルタを、水平帯域を制限する帯域フィルタと垂直帯域を制限する帯域フィルタとから構成することが考えられる。この場合、図２４に示すように、パラメータｈまたはｖの段階的な値に対応した周波数特性を設計し、逆フーリエ変換をすることにより、パラメータｈまたはｖの段階的な値に対応した周波数特性を持つ１次元フィルタを得ることができる。
【０１４２】
また例えば、フィルタを、水平帯域を制限する１次元ガウシアンフィルタと垂直帯域を制限する１次元ガウシアンフィルタとから構成することが考えられる。この１次元ガウシアンフィルタは（１４）式で示される。この場合、パラメータｈまたはｖの段階的な値に対応して標準偏差σの値を段階的に変えることにより、パラメータｈまたはｖの段階的な値に対応した周波数特性を持つ１次元ガウシアンフィルタを得ることができる。
【０１４３】
【数１１】
0004534422.tif 000012
【０１４４】
また、例えば、フィルタを、パラメータｈ，ｖの両方で水平および垂直の周波数特性が決まる２次元フィルタＦ(ｈ，ｖ）で構成することが考えられる。この２次元フィルタの生成方法は、上述した１次元フィルタと同様に、パラメータｈ，ｖの段階的な値に対応した２次元周波数特性を設計し、２次元の逆フーリエ変換をすることにより、パラメータｈ，ｖの段階的な値に対応した２次元周波数特性を持つ２次元フィルタを得ることができる。
【０１４５】
また、係数種データ生成装置１５０は、ＳＤ信号生成回路１５２より出力されるＳＤ信号（５２５ｉ信号）より、ＨＤ信号（１０５０ｉ信号または５２５ｐ信号）に係る注目画素の周辺に位置する複数のＳＤ画素のデータを選択的に取り出して出力する第１〜第３のタップ選択回路１５３〜１５５を有している。
【０１４６】
これら第１〜第３のタップ選択回路１５３〜１５５は、上述したプロセッシング部９の第１〜第３のタップ選択回路１２１〜１２３と同様に構成される。これら第１〜第３のタップ選択回路１５３〜１５５で選択されるタップは、タップ選択制御部１５６からのタップ位置情報によって指定される。
【０１４７】
タップ選択制御回路１５６には、変換方法選択信号が制御信号として供給される。第１の変換方法が選択される場合と第２の変換方法が選択される場合とで、第１〜第３のタップ選択回路１５３〜１５５に供給されるタップ位置情報が異なるようにされている。また、タップ選択制御回路１５６には後述する動きクラス検出回路１５８より出力される動きクラスのクラス情報ＭＶが供給される。これにより、第２のタップ選択回路１５４に供給されるタップ位置情報が動きが大きいか小さいかによって異なるようにされる。
【０１４８】
また、係数種データ生成装置１５０は、第２のタップ選択回路１５４で選択的に取り出される空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）のレベル分布パターンを検出し、このレベル分布パターンに基づいて空間クラスを検出し、そのクラス情報を出力する空間クラス検出回路１５７を有している。この空間クラス検出回路１５７は、上述したプロセッシング部９の空間クラス検出回路１２４と同様に構成される。この空間クラス検出回路１５７からは、空間クラスタップのデータとしての各ＳＤ画素データ毎の再量子化コードＱｉが空間クラスを示すクラス情報として出力される。
【０１４９】
また、係数種データ生成装置１５０は、第３のタップ選択回路１５５で選択的に取り出される動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）より、主に動きの程度を表すための動きクラスを検出し、そのクラス情報ＭＶを出力する動きクラス検出回路１５８を有している。この動きクラス検出回路１５８は、上述したプロセッシング部９の動きクラス検出回路１２５と同様に構成される。この動きクラス検出回路１５８では、第３のタップ選択回路１５５で選択的に取り出される動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）からフレーム間差分が算出され、さらにその差分の絶対値の平均値に対して閾値処理が行われて動きの指標である動きクラスが検出される。
【０１５０】
また、係数種データ生成装置１５０は、空間クラス検出回路１５７より出力される空間クラスのクラス情報としての再量子化コードＱｉと、動きクラス検出回路１５８より出力される動きクラスのクラス情報ＭＶに基づき、ＨＤ信号（５２５ｐ信号または１０５０ｉ信号）に係る注目画素が属するクラスを示すクラスコードＣＬを得るためのクラス合成回路１５９を有している。このクラス合成回路１５９も、上述したプロセッシング部９のクラス合成回路１２６と同様に構成される。
【０１５１】
また、係数種データ生成装置１５０は、入力端子１５１に供給されるＨＤ信号より得られる注目画素データとしての各ＨＤ画素データｙと、この各ＨＤ画素データｙにそれぞれ対応して第１のタップ選択回路１５３で選択的に取り出される予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）ｘｉと、各ＨＤ画素データｙにそれぞれ対応してクラス合成回路１５９より出力されるクラスコードＣＬとから、各クラス毎に、係数種データｗ10〜ｗn9を得るための正規方程式（（１３）式参照）を生成する正規方程式生成部１６０を有している。
【０１５２】
この場合、一個のＨＤ画素データｙとそれに対応するｎ個の予測タップ画素データとの組み合わせで学習データが生成されるが、ＳＤ信号生成回路１５２へのパラメータｈ，ｖが順次変更されていって水平および垂直の帯域が段階的に変化した複数のＳＤ信号が順次生成されていき、これにより正規方程式生成部１６０では多くの学習データが登録された正規方程式が生成される。
【０１５３】
ここで、ＨＤ信号と、そのＨＤ信号から帯域が狭いフィルタを作用させて生成したＳＤ信号との間で学習して算出した係数種データは、解像度の高いＨＤ信号を得るためのものとなる。逆に、ＨＤ信号と、そのＨＤ信号から帯域が広いフィルタを作用させて生成したＳＤ信号との間で学習して算出した係数種データは解像度の低いＨＤ信号を得るためのものとなる。上述したように複数のＳＤ信号を順次生成して学習データを登録することで、連続した解像度のＨＤ信号を得るための係数種データを求めることが可能となる。
【０１５４】
なお、第１のタップ選択回路１５３の前段に時間合わせ用の遅延回路を配置することで、この第１のタップ選択回路１５３から正規方程式生成部１６０に供給されるＳＤ画素データｘｉのタイミング合わせを行うことができる。
【０１５５】
また、係数種データ生成装置１５０は、正規方程式生成部１６０でクラス毎に生成された正規方程式のデータが供給され、クラス毎に正規方程式を解いて、各クラスの係数種データｗ10〜ｗn9を求める係数種データ決定部１６１と、この求められた係数種データｗ10〜ｗn9を記憶する係数種メモリ１６２とを有している。係数種データ決定部１６１では、正規方程式が例えば掃き出し法などによって解かれて、付加データｗ10〜ｗn9が求められる。
【０１５６】
図２３に示す係数種データ生成装置１５０の動作を説明する。入力端子１５１には教師信号としてのＨＤ信号（５２５ｐ信号または１０５０ｉ信号）が供給され、そしてこのＨＤ信号に対してＳＤ信号生成回路１５２で水平及び垂直の間引き処理が行われて入力信号としてのＳＤ信号（５２５ｉ信号）が生成される。
【０１５７】
この場合、第１の変換方法（図８のプロセッシング部９で５２５ｉ信号より５２５ｐ信号を得る）が選択される場合、ＳＤ信号生成回路１５２では５２５ｐ信号に対して間引き処理が施されてＳＤ信号が生成される。一方、第２の変換方法（図８のプロセッシング部９で５２５ｉ信号より１０５０ｉ信号を得る）が選択される場合、ＳＤ信号生成回路１５２では１０５０ｉ信号に対して間引き処理が施されてＳＤ信号が生成される。またこの場合、ＳＤ信号生成回路１５２にはパラメータｈ，ｖが制御信号として供給され、水平および垂直の帯域が段階的に変化した複数のＳＤ信号が順次生成されていく。
【０１５８】
このＳＤ信号（５２５ｉ信号）より、第２のタップ選択回路１５４で、ＨＤ信号（５２５ｐ信号または１０５０ｉ信号）に係る注目画素の周辺に位置する空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）が選択的に取り出される。この第２のタップ選択回路１５４では、タップ選択制御回路１５６より供給される、選択された変換方法、および動きクラス検出回路１５８で検出される動きクラスに対応したタップ位置情報に基づいて、タップの選択が行われる。
【０１５９】
この第２のタップ選択回路１５４で選択的に取り出される空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）は空間クラス検出回路１５７に供給される。この空間クラス検出回路１５７では、空間クラスタップのデータとしての各ＳＤ画素データに対してＡＤＲＣ処理が施されて空間クラス（主に空間内の波形表現のためのクラス分類）のクラス情報としての再量子化コードＱｉが得られる（（１）式参照）。
【０１６０】
また、ＳＤ信号生成回路１５２で生成されたＳＤ信号より、第３のタップ選択回路１５５で、ＨＤ信号に係る注目画素の周辺に位置する動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）が選択的に取り出される。この場合、第３のタップ選択回路１５５では、タップ選択制御回路１５６より供給される、選択された変換方法に対応したタップ位置情報に基づいて、タップの選択が行われる。
【０１６１】
この第３のタップ選択回路１５５で選択的に取り出される動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）は動きクラス検出回路１５８に供給される。この動きクラス検出回路１５８では、動きクラスタップのデータとしての各ＳＤ画素データより動きクラス（主に動きの程度を表すためのクラス分類）のクラス情報ＭＶが得られる。
【０１６２】
この動き情報ＭＶと上述した再量子化コードＱｉはクラス合成回路１５９に供給される。このクラス合成回路１５９では、これら動き情報ＭＶと再量子化コードＱｉとから、ＨＤ信号（５２５ｐ信号または１０５０ｉ信号）に係る注目画素が属するクラスを示すクラスコードＣＬが得られる（（３）式参照）。
【０１６３】
また、ＳＤ信号生成回路１５２で生成されるＳＤ信号より、第１のタップ選択回路１５３で、ＨＤ信号に係る注目画素の周辺に位置する予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）が選択的に取り出される。この場合、第１のタップ選択回路１５３では、タップ選択制御回路１５６より供給される、選択された変換方法に対応したタップ位置情報に基づいて、タップの選択が行われる。
【０１６４】
そして、入力端子１５１に供給されるＨＤ信号より得られる注目画素データとしての各ＨＤ画素データｙと、この各ＨＤ画素データｙにそれぞれ対応して第１のタップ選択回路１５３で選択的に取り出される予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）ｘｉと、各ＨＤ画素データｙにそれぞれ対応してクラス合成回路１５９より出力されるクラスコードＣＬとから、正規方程式生成部１６０では、各クラス毎に、係数種データｗ10〜ｗn9を生成するための正規方程式（（１３）式参照）が生成される。
【０１６５】
そして、係数種データ決定部１６１でその正規方程式が解かれ、各クラス毎の係数種データｗ10〜ｗn9が求められ、その係数種データｗ10〜ｗn9はクラス別にアドレス分割された係数種メモリ１６２に記憶される。
【０１６６】
このように、図２３に示す係数種データ生成装置１５０においては、図８のプロセッシング部９の情報メモリバンク１３５に記憶される各クラスの係数種データｗ10〜ｗn9を生成することができる。この場合、ＳＤ信号生成回路１５２では、選択された変換方法によって５２５ｐ信号または１０５０ｉ信号を使用してＳＤ信号（５２５ｉ信号）が生成されるものであり、第１の変換方法（プロセッシング部９で５２５ｉ信号より５２５ｐ信号を得る）および第２の変換方法（プロセッシング部９で５２５ｉ信号より１０５０ｉ信号を得る）に対応した係数種データを生成できる。
【０１６７】
次に、係数種データの生成方法の他の例について説明する。この例においても、上述した（５）式の生成式における付加データである係数種データｗ10〜ｗn9を求める例を示すものとする。
【０１６８】
図２５は、この例の概念を示している。ＨＤ信号から複数のＳＤ信号を生成する。例えば、ＨＤ信号からＳＤ信号を生成する際に使用するフィルタの水平帯域と垂直帯域を可変するパラメータｈ，ｖをそれぞれ９段階に可変して、合計８１種類のＳＤ信号を生成する。このようにして生成した各ＳＤ信号とＨＤ信号との間で学習を行って、（４）式の推定式の付加データＷｉを生成する。そして、各ＳＤ信号に対応して生成された付加データＷｉを使用して係数種データを生成する。
【０１６９】
まず、推定式の付加データの求め方を説明する。ここでは、（４）式の推定式の付加データＷｉ（ｉ＝１〜ｎ）を最小二乗法により求める例を示すものとする。一般化した例として、Ｘを入力データ、Ｗを付加データ、Ｙを予測値として、（１５）式の観測方程式を考える。この（１５）式において、ｍは学習データの数を示し、ｎは予測タップの数を示している。
【０１７０】
【数１２】
0004534422.tif 000013
【０１７１】
（１５）式の観測方程式により収集されたデータに最小二乗法を適用する。この（１５）式の観測方程式をもとに、（１６）式の残差方程式を考える。
【０１７２】
【数１３】
0004534422.tif 000014
【０１７３】
（１６）式の残差方程式から、各Ｗiの最確値は、（１７）式のｅ2を最小にする条件が成り立つ場合と考えられる。すなわち、（１８）式の条件を考慮すればよいわけである。
【０１７４】
【数１４】
0004534422.tif 000015
【０１７５】
つまり、（１８）式のｉに基づくｎ個の条件を考え、これを満たす、Ｗ1，Ｗ2，・・・，Ｗnを算出すればよい。そこで、（１６）式の残差方程式から、（１９）式が得られる。さらに、（１９）式と（１５）式とから、（２０）式が得られる。
【０１７６】
【数１５】
0004534422.tif 000016
【０１７７】
そして、（１６）式と（２０）式とから、（２１）式の正規方程式が得られる。
【０１７８】
【数１６】
0004534422.tif 000017
【０１７９】
（２１）式の正規方程式は、未知数の数ｎと同じ数の方程式を立てることが可能であるので、各Ｗiの最確値を求めることができる。この場合、掃き出し法等を用いて連立方程式を解くことになる。
【０１８０】
次に、各ＳＤ信号に対応して生成された付加データを使用して、係数種データの求め方を説明する。
【０１８１】
パラメータｈ，ｖに対応したＳＤ信号を用いた学習による、あるクラスの付加データが、ｋvhiとなったとする。ここで、ｉは予測タップの番号である。このｋvhiから、このクラスの係数種データを求める。
【０１８２】
各付加データＷｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、係数種データｗ10〜ｗn9を使って、上述した（５）式で表現される。ここで、付加データＷｉに対して最小二乗法を使用することを考えると、残差は、（２２）式で表される。
【０１８３】
【数１７】
0004534422.tif 000018
【０１８４】
ここで、ｔjは、上述の（７）式に示されている。（２２）式に最小二乗法を作用させると、（２３）式が得られる。
【０１８５】
【数１８】
0004534422.tif 000019
【０１８６】
ここで、Ｘjk，Ｙjをそれぞれ（２４）式、（２５）式のように定義すると、（２３）式は（２６）式のように書き換えられる。この（２６）式も正規方程式であり、この式を掃き出し法等の一般解法で解くことにより、係数種データｗ10〜ｗn9を算出することができる。
【０１８７】
【数１９】
0004534422.tif 000020
【０１８８】
図２６は、図２５に示す概念に基づいて係数種データを生成する係数種データ生成装置１５０′の構成を示している。この図２６において、図２５と対応する部分には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。
【０１８９】
係数種データ生成装置１５０′は、入力端子１５１に供給されるＨＤ信号より得られる注目画素データとしての各ＨＤ画素データｙと、この各ＨＤ画素データｙにそれぞれ対応して第１のタップ選択回路１５３で選択的に取り出される予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）ｘｉと、各ＨＤ画素データｙにそれぞれ対応してクラス合成回路１５９より出力されるクラスコードＣＬとから、クラス毎に、付加データＷｉ（ｉ＝１〜ｎ）を得るための正規方程式（（２１）式参照）を生成する正規方程式生成部１７１を有している。
【０１９０】
この場合、一個のＨＤ画素データｙとそれに対応するｎ個の予測タップ画素データとの組み合わせで学習データが生成されるが、ＳＤ信号生成回路１５２へのパラメータｈ，ｖが順次変更されていって水平および垂直の帯域が段階的に変化した複数のＳＤ信号が順次生成されていき、ＨＤ信号と各ＳＤ信号との間でそれぞれ学習データの生成が行われる。これにより、正規方程式生成部１７１では、各ＳＤ信号のそれぞれ対応して、クラス毎に、付加データＷｉ（ｉ＝１〜ｎ）を得るための正規方程式が生成される。
【０１９１】
また、係数種データ生成装置１５０′は、正規方程式生成部１７１で生成された正規方程式のデータが供給され、その正規方程式を解いて、各ＳＤ信号にそれぞれ対応した各クラスの付加データＷｉを求める付加データ決定部１７２と、この各ＳＤ信号に対応した各クラスの付加データＷｉを使用して、クラス毎に、係数種データｗ10〜ｗn9を得るための正規方程式（（２６）式参照）を生成する正規方程式生成部１７３とを有している。
【０１９２】
また、係数種データ生成装置１５０′は、正規方程式生成部１７３でクラス毎に生成された正規方程式のデータが供給され、クラス毎に正規方程式を解いて、各クラスの係数種データｗ10〜ｗn9を求める係数種データ決定部１７４と、この求められた係数種データｗ10〜ｗn9を記憶する係数種メモリ１６２とを有している。
【０１９３】
図２６に示す係数種データ生成装置１５０′のその他は、図２３に示す係数種データ生成装置１５０と同様に構成される。
【０１９４】
図２６に示す係数種データ生成装置１５０′の動作を説明する。入力端子１５１には教師信号としてのＨＤ信号（５２５ｐ信号または１０５０ｉ信号）が供給され、そしてこのＨＤ信号に対してＳＤ信号生成回路１５２で水平および垂直の間引き処理が行われて入力信号としてのＳＤ信号（５２５ｉ信号）が生成される。
【０１９５】
この場合、第１の変換方法（図８のプロセッシング部９で５２５ｉ信号より５２５ｐ信号を得る）が選択される場合、ＳＤ信号生成回路１５２では５２５ｐ信号に対して間引き処理が施されてＳＤ信号が生成される。一方、第２の変換方法（図８のプロセッシング部９で５２５ｉ信号より１０５０ｉ信号を得る）が選択される場合、ＳＤ信号生成回路１５２では１０５０ｉ信号に対して間引き処理が施されてＳＤ信号が生成される。またこの場合、ＳＤ信号生成回路１５２にはパラメータｈ，ｖが制御信号として供給され、水平および垂直の帯域が段階的に変化した複数のＳＤ信号が順次生成されていく。
【０１９６】
このＳＤ信号（５２５ｉ信号）より、第２のタップ選択回路１５４で、ＨＤ信号（５２５ｐ信号または１０５０ｉ信号）に係る注目画素の周辺に位置する空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）が選択的に取り出される。この第２のタップ選択回路１５４では、タップ選択制御回路１５６より供給される、選択された変換方法、および動きクラス検出回路１５８で検出される動きクラスに対応したタップ位置情報に基づいて、タップの選択が行われる。
【０１９７】
この第２のタップ選択回路１５４で選択的に取り出される空間クラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）は空間クラス検出回路１５７に供給される。この空間クラス検出回路１５７では、空間クラスタップのデータとしての各ＳＤ画素データに対してＡＤＲＣ処理が施されて空間クラス（主に空間内の波形表現のためのクラス分類）のクラス情報としての再量子化コードＱｉが得られる（（１）式参照）。
【０１９８】
また、ＳＤ信号生成回路１５２で生成されたＳＤ信号より、第３のタップ選択回路１５５で、ＨＤ信号に係る注目画素の周辺に位置する動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）が選択的に取り出される。この場合、第３のタップ選択回路１５５では、タップ選択制御回路１５６より供給される、選択された変換方法に対応したタップ位置情報に基づいて、タップの選択が行われる。
【０１９９】
この第３のタップ選択回路１５５で選択的に取り出される動きクラスタップのデータ（ＳＤ画素データ）は動きクラス検出回路１５８に供給される。この動きクラス検出回路１５８では、動きクラスタップのデータとしての各ＳＤ画素データより動きクラス（主に動きの程度を表すためのクラス分類）のクラス情報ＭＶが得られる。
【０２００】
この動き情報ＭＶと上述した再量子化コードＱｉはクラス合成回路１５９に供給される。このクラス合成回路１５９では、これら動き情報ＭＶと再量子化コードＱｉとから、ＨＤ信号（５２５ｐ信号または１０５０ｉ信号）に係る注目画素が属するクラスを示すクラスコードＣＬが得られる（（３）式参照）。
【０２０１】
また、ＳＤ信号生成回路１５２で生成されるＳＤ信号より、第１のタップ選択回路１５３で、ＨＤ信号に係る注目画素の周辺に位置する予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）が選択的に取り出される。この場合、第１のタップ選択回路１５３では、タップ選択制御回路１５６より供給される、選択された変換方法に対応したタップ位置情報に基づいて、タップの選択が行われる。
【０２０２】
そして、入力端子１５１に供給されるＨＤ信号より得られる注目画素データとしての各ＨＤ画素データｙと、この各ＨＤ画素データｙにそれぞれ対応して第１のタップ選択回路１５３で選択的に取り出される予測タップのデータ（ＳＤ画素データ）ｘｉと、各ＨＤ画素データｙにそれぞれ対応してクラス合成回路１５９より出力されるクラスコードＣＬとから、正規方程式生成部１７１では、ＳＤ信号生成回路１５２で生成される各ＳＤ信号のそれぞれ対応して、クラス毎に、付加データＷｉ（ｉ＝１〜ｎ）を得るための正規方程式（（２１）式参照）が生成される。
【０２０３】
そして、付加データ決定部１７２でその正規方程式が解かれ、各ＳＤ信号にそれぞれ対応した各クラスの付加データＷｉが求められる。正規方程式生成部１７３では、この各ＳＤ信号にそれぞれ対応した各クラスの付加データＷｉから、クラス毎に、係数種データｗ10〜ｗn9を得るための正規方程式（（２６）式参照）が生成される。
【０２０４】
そして、係数種データ決定部１７４でその正規方程式が解かれ、各クラスの係数種データｗ10〜ｗn9が求められ、その係数種データｗ10〜ｗn9はクラス別にアドレス分割された係数種メモリ１６２に記憶される。
【０２０５】
このように、図２６に示す係数種データ生成装置１５０′においても、図８のプロセッシング部９の情報メモリバンク１３５に記憶される各クラスの係数種データｗ10〜ｗn9を生成することができる。この場合、ＳＤ信号生成回路１５２では、選択された変換方法によって５２５ｐ信号または１０５０ｉ信号を使用してＳＤ信号（５２５ｉ信号）が生成されるものであり、第１の変換方法（プロセッシング部９で５２５ｉ信号より５２５ｐ信号を得る）および第２の変換方法（プロセッシング部９で５２５ｉ信号より１０５０ｉ信号を得る）に対応した係数種データを生成できる。
【０２０６】
なお、図８のプロセッシング部９では、付加データＷｉ（ｉ＝１〜ｎ）を生成するために（５）式の生成式を使用したが、例えば、（２７）式、（２８）式などを使用してもよく、さらに次数の異なった多項式や、他の関数で表現される式でも実現可能である。
【０２０７】
【数２０】
0004534422.tif 000021
【０２０８】
また、図８のプロセッシング部９では、水平解像度を指定するパラメータｈと垂直解像度を指定するパラメータｖとを設定し、これらパラメータｈ，ｖの値を調整することで画像の水平および垂直の解像度を調整し得るものを示したが、例えばノイズ除去度（ノイズ低減度）を指定するパラメータｚを設け、このパラメータｚの値を調整することで画像のノイズ除去度を調整し得るものも同様に構成することができる。
【０２０９】
この場合、付加データＷｉ（ｉ＝１〜ｎ）を生成する生成式として、例えば、（２９）式、（３０）式などを使用でき、さらに次数の異なった多項式や、他の関数で表現される式でも実現可能である。
【０２１０】
【数２１】
0004534422.tif 000022
【０２１１】
なお、上述したようにパラメータｚを含む生成式の付加データである係数種データは、上述したパラメータｈ，ｖを含む生成式の付加データである係数種データを生成する場合と同様に、図２３に示す係数種データ生成装置１５０あるいは図２６に示す係数種データ生成装置１５０′により生成できる。
【０２１２】
その場合、ＳＤ信号生成回路１５２には、パラメータｚが制御信号として供給され、このパラメータｚの値に対応して、ＨＤ信号からＳＤ信号を生成する際に、ＳＤ信号に対するノイズ付加状態が段階的に可変される。このようにＳＤ信号に対するノイズ付加状態を段階的に可変させて学習データを登録することで、連続したノイズ除去度を得るための係数種データを生成することができる。
【０２１３】
ここで、パラメータｚの値に対応したノイズ付加方法の詳細について、いくつかの例を示す。
【０２１４】
例えば、図２７中のＡに示すように、ＳＤ信号に振幅レベルを段階的に変化させたノイズ信号を加えて、段階的にノイズレベルが変化するＳＤ信号を生成する。
【０２１５】
また例えば、図２７中のＢに示すように、ＳＤ信号に一定振幅レベルのノイズ信号を加えるが、加える画面領域を段階的に可変する。
【０２１６】
さらに例えば、図２７中のＣに示すように、ＳＤ信号（１画面分）として、ノイズが含まれていないものと、ノイズが含まれているものとを用意する。そして、正規方程式を生成する際に、それぞれのＳＤ信号に対して複数回の学習を行う。
【０２１７】
例えば、「ノイズ０」ではノイズなしのＳＤ信号に対して１００回の学習を行い、「ノイズｉ」ではノイズなしのＳＤ信号に対して３０回の学習を行うと共にノイズありのＳＤ信号に対して７０回の学習を行う。この場合、「ノイズｉ」の方がノイズ除去度が高い係数種データを算出する学習系になる。このように、ノイズなしとノイズありのＳＤ信号に対する学習回数を段階的に変化させて学習を行うことにより、連続したノイズ除去度を得るための係数種データを得ることができる。
【０２１８】
この手法を、正規方程式の加算という形で実現することもできる。まず、「ノイズ０」〜「ノイズｉ」における推定式の付加データを算出するような学習を行う。このときの正規方程式は、上述した（２１）式に示すようになる。ここで、Ｐij，Ｑjをそれぞれ（３１）式、（３２）式のように定義すると、（２１）式は（３３）式のように書き換えられる。ここで、ｘijはｊ番目の予測タップ位置のＳＤ画素データのｉ番目の学習値、ｙiはＨＤ画素データのｉ番目の学習値、Ｗiは係数を表している。
【０２１９】
【数２２】
0004534422.tif 000023
【０２２０】
このような学習を用いて、ノイズなしのＳＤ信号を学習した場合における、（３３）式の左辺を〔Ｐ１ij〕、右辺を〔Ｑ１i〕と定義し、同様に、ノイズありのＳＤ信号を学習した場合における、（３３）式の左辺を〔Ｐ２ij〕、右辺を〔Ｑ２i〕と定義する。このような場合に、（３４）式、（３５）式のように、〔Ｐaij〕、〔Ｑai〕を定義する。ただし、ａ（０≦ａ≦１）である。
【０２２１】
〔Ｐaij〕＝（１−ａ）〔Ｐ１ij〕＋ａ〔Ｐ２ij〕  ・・・（３４）
〔Ｑai〕＝（１−ａ）〔Ｑ１i〕 ＋ａ〔Ｑ２i〕  ・・・（３５）
ここで、ａ＝０の場合の正規方程式は（３６）式で表され、これは図２７中のＣの「ノイズ０」の場合の正規方程式と等価になり、ａ＝０．７の場合は「ノイズｉ」の場合の正規方程式と等価になる。
【０２２２】
〔Ｐaij〕〔Ｗi〕＝〔Ｑai〕  ・・・（３６）
このａを段階的に変化させて各ノイズレベルの正規方程式を作ることにより、目的とする係数種データを得ることができる。この場合、図２６の係数種データ生成装置１５０′で説明したと同様に、各ノイズレベルの正規方程式よりそれぞれ付加データをＷｉを算出し、この各段階の付加データを使用して係数種データを求めることができる。
【０２２３】
また、各ノイズレベルの正規方程式を組み合わせることにより、上述した（１３）式のような係数種データを得るための正規方程式を生成することも可能である。この手法については、以下に具体的に説明する。ここでは、上述した（３０）式を用いて、係数種データを求める正規方程式を生成する場合を考える。
【０２２４】
予め、予め何種類かのパラメータｚに対応したノイズレベルのＳＤ信号を生成して学習を行い、上述した（３４）式、（３５）式に表される〔Ｐ〕、〔Ｑ〕を用意しておく。それらを、〔Ｐnij〕、〔Ｑni〕と表す。また、また、上述した（７）式は、（３７）式のように書き換えられる。
【０２２５】
ｔ0＝１，ｔ1＝ｚ，ｔ2＝ｚ2  ・・・（３７）
この場合、上述した（２４）式、（２５）式は、それぞれ（３８）式、（３９）式のように書き換えられる。これらの式に対し、（４０）式を解くことで、係数種データｗijを求めることができる。ここで、予測タップの総数を表す変数はｍに書き換えている。
【０２２６】
【数２３】
0004534422.tif 000024
【０２２７】
また、図８のプロセッシング部９では、水平解像度を指定するパラメータｈと垂直解像度を指定するパラメータｖとを設定し、これらパラメータｈ，ｖの値を調整することで画像の水平および垂直の解像度を調整し得るものを示したが、水平および垂直の解像度を１個のパラメータで調整するように構成することもできる。例えば、水平および垂直の解像度を指定する１個のパラメータｒを設定する。この場合、例えば、ｒ＝１はｈ＝１、ｖ＝１、ｒ＝２はｈ＝２、ｖ＝２、・・・、あるいはｒ＝１はｈ＝１、ｖ＝２、ｒ＝２はｈ＝２、ｖ＝３、・・・のような対応関係とされる。この場合、付加データＷｉ（ｉ＝１〜ｎ）を生成する生成式としては、ｒの多項式等が使用されることとなる。
【０２２８】
また、図８のプロセッシング部９では、水平解像度を指定するパラメータｈと垂直解像度を指定するパラメータｖとを設定し、これら複数種類のパラメータｈ，ｖの値を調整することで画像の水平および垂直の解像度を調整し得るものを示したが、上述した水平および垂直の解像度を指定するパラメータｒと、上述ノイズ除去度（ノイズ低減度）を指定するパラメータｚとを設定し、これら複数種類のパラメータｒ，ｚの値を調整することで、画像の水平および垂直の解像度とノイズ除去度とを調整し得るものも同様に構成することができる。
【０２２９】
この場合、付加データＷｉ（ｉ＝１〜ｎ）を生成する生成式として、例えば、（４１）式等を使用でき、さらに次数の異なった多項式や、他の関数で表現される式でも実現可能である。
【０２３０】
【数２４】
0004534422.tif 000025
【０２３１】
パラメータｒ，ｚを含む生成式の付加データである係数種データは、上述したパラメータｈ，ｖを含む生成式の付加データである係数種データを生成する場合と同様に、図２３に示す係数種データ生成装置１５０あるいは図２６に示す係数種データ生成装置１５０′により生成できる。
【０２３２】
その場合、ＳＤ信号生成回路１５２には、パラメータｒ，ｚが制御信号として供給され、このパラメータｒ，ｚの値に対応して、ＨＤ信号からＳＤ信号を生成する際に、ＳＤ信号の水平、垂直の帯域と、ＳＤ信号に対するノイズ付加状態とが段階的に可変される。
【０２３３】
図２８は、パラメータｒ，ｚの値に対応したＳＤ信号の生成例を示している。この例では、パラメータｒ，ｚはそれぞれ９段階に可変され、合計８１種類のＳＤ信号が生成される。なお、パラメータｒ，ｚを９段階よりもさらに多くの段階に可変するようにしてもよい。その場合には、算出される係数種データの精度は良くなるが、計算量は増えることとなる。
【０２３４】
また、図８のプロセッシング部９では、水平解像度を指定するパラメータｈと垂直解像度を指定するパラメータｖとを設定し、これら複数種類のパラメータｈ，ｖの値を調整することで画像の水平および垂直の解像度を調整し得るものを示したが、これらパラメータｈ，ｖの他に、さらに上述したノイズ除去度（ノイズ低減度）を指定するパラメータｚを設定し、これら複数種類のパラメータｈ，ｖ，ｚの値を調整することで、画像の水平および垂直の解像度とノイズ除去度とを調整し得るものも同様に構成することができる。
【０２３５】
この場合、付加データＷｉ（ｉ＝１〜ｎ）を生成する生成式として、例えば、（４２）式等を使用でき、さらに次数の異なった多項式や、他の関数で表現される式でも実現可能である。
【０２３６】
【数２５】
0004534422.tif 000026
【０２３７】
パラメータｈ，ｖ，ｚを含む生成式の付加データである係数種データは、上述したパラメータｈ，ｖを含む生成式の付加データである係数種データを生成する場合と同様に、図２３に示す係数種データ生成装置１５０あるいは図２６に示す係数種データ生成装置１５０′により生成できる。
【０２３８】
その場合、ＳＤ信号生成回路１５２には、パラメータｈ，ｖ，ｚが制御信号として供給され、このパラメータｈ，ｖ，ｚの値に対応して、ＨＤ信号からＳＤ信号を生成する際に、ＳＤ信号の水平、垂直の帯域と、ＳＤ信号に対するノイズ付加状態とが段階的に可変される。
【０２３９】
図２９は、パラメータｈ，ｖ，ｚの値に対応したＳＤ信号の生成例を示している。この例では、パラメータｈ，ｖ，ｚはそれぞれ９段階に可変され、合計７２９種類のＳＤ信号が生成される。なお、パラメータｈ，ｖ，ｚを９段階よりもさらに多くの段階に可変するようにしてもよい。その場合には、算出される係数種データの精度は良くなるが、計算量は増えることとなる。
【０２４０】
なお、図８のプロセッシング部９における処理を、例えば図３０に示すような映像信号処理装置３００によって、ソフトウェアで実現することも可能である。
【０２４１】
まず、図３０に示す映像信号処理装置３００について説明する。この映像信号処理装置３００は、装置全体の動作を制御するＣＰＵ３０１と、このＣＰＵ３０１の動作プログラムや係数種データ等が格納されたＲＯＭ（read only memory）３０２と、ＣＰＵ３０１の作業領域を構成するＲＡＭ（random access memory）３０３とを有している。これらＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２およびＲＡＭ３０３は、それぞれバス３０４に接続されている。
【０２４２】
また、映像信号処理装置３００は、外部記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）３０５と、フレキシブルディスク３０６をドライブするフレキシブルディスクドライブ（ＦＤＤ）３０７とを有している。これらドライブ３０５，３０７は、それぞれバス３０４に接続されている。
【０２４３】
また、映像信号処理装置３００は、インターネット等の通信網４００に有線または無線で接続する通信部３０８を有している。この通信部３０８は、インタフェース３０９を介してバス３０４に接続されている。
【０２４４】
また、映像信号処理装置３００は、ＳＤ信号を入力するための入力端子３１４と、ＨＤ信号を出力するための出力端子３１５とを有している。入力端子３１４はインタフェース３１６を介してバス３０４に接続され、同様に出力端子３１５はインタフェース３１７を介してバス３０４に接続される。
【０２４５】
ここで、上述したようにＲＯＭ３０２に処理プログラムや係数種データ等を予め格納しておく代わりに、例えばインターネットなどの通信網４００より通信部３０８を介してダウンロードし、ハードディスクやＲＡＭ３０３に蓄積して使用することもできる。また、これら処理プログラムや係数種データ等をフレキシブルディスク３０６で提供するようにしてもよい。
【０２４６】
また、処理すべきＳＤ信号を入力端子３１４より入力する代わりに、予めハードディスクに記録しておき、あるいはインターネットなどの通信網４００より通信部３０８を介してダウンロードしてもよい。また、処理後のＨＤ信号を出力端子３１５に出力する代わり、あるいはそれと並行してディスプレイ３１１に供給して画像表示をしたり、さらにはハードディスクに格納したり、通信部３０８を介してインターネットなどの通信網４００に送出するようにしてもよい。
【０２４７】
図３１のフローチャートを参照して、図３０に示す映像信号処理装置３００における、ＳＤ信号よりＨＤ信号を得るため処理手順を説明する。
【０２４８】
まず、ステップＳＴ１で、処理を開始し、ステップＳＴ２で、ＳＤ画素データをフレーム単位またはフィールド単位で入力する。このＳＤ画素データが入力端子３１４より入力される場合には、このＳＤ画素データをＲＡＭ３０３に一時的に格納する。また、このＳＤ画素データがハードディスクに記録されている場合には、ハードディスクドライブ３０７でこのＳＤ画素データを読み出し、ＲＡＭ３０３に一時的に格納する。そして、ステップＳＴ３で、入力ＳＤ画素データの全フレームまたは全フィールドの処理が終わっているか否かを判定する。処理が終わっているときは、ステップＳＴ４で、処理を終了する。一方、処理が終わっていないときは、ステップＳＴ５に進む。
【０２４９】
このステップＳＴ５では、画質指定値（例えばパラメータｈ，ｖの値など）を例えばＲＡＭ３０３より読み込む。そして、ステップＳＴ６で、読み込んだ画質指定値および各クラスの係数種データを使用して、生成式（例えば（５）式）によって、各クラスの推定式（（４）式参照）の付加データＷｉを生成する。
【０２５０】
次に、ステップＳＴ７で、ステップＳＴ２で入力されたＳＤ画素データより、生成すべき各ＨＤ画素データに対応して、クラスタップおよび予測タップの画素データを取得する。そして、ステップＳＴ８で、入力されたＳＤ画素データの全領域においてＨＤ画素データを得る処理が終了したか否かを判定する。終了しているときは、ステップＳＴ２に戻り、次のフレームまたはフィールドのＳＤ画素データの入力処理に移る。一方、処理が終了していないときは、ステップＳＴ９に進む。
【０２５１】
このステップＳＴ９では、ステップＳＴ７で取得されたクラスタップのＳＤ画素データからクラスコードＣＬを生成する。そして、ステップＳＴ１０で、そのクラスコードＣＬに対応した付加データと予測タップのＳＤ画素データを使用して、推定式により、ＨＤ画素データを生成し、その後にステップＳＴ７に戻って、上述したと同様の処理を繰り返す。
【０２５２】
このように、図３１に示すフローチャートに沿って処理をすることで、入力されたＳＤ信号を構成するＳＤ画素データを処理して、ＨＤ信号を構成するＨＤ画素データを得ることができる。上述したように、このように処理して得られたＨＤ信号は出力端子３１５に出力されたり、ディスプレイ３１１に供給されてそれによる画像が表示されたり、さらにはハードディスクドライブ３０５に供給されてハードディスクに記録されたりする。
【０２５３】
また、処理装置の図示は省略するが、図２３の係数種データ生成装置１５０における処理を、ソフトウェアで実現することも可能である。
【０２５４】
図３２のフローチャートを参照して、係数種データを生成するための処理手順を説明する。
【０２５５】
まず、ステップＳＴ２１で、処理を開始し、ステップＳＴ２２で、学習に使われる、画質パターン（例えば、パラメータｈ，ｖで特定される）を選択する。そして、ステップＳＴ２３で、全ての画質パターンに対して学習が終わったか否かを判定する。全ての画質選択パターンに対して学習が終わっていないときは、ステップＳＴ２４に進む。
【０２５６】
このステップＳＴ２４では、既知のＨＤ画素データをフレーム単位またはフィールド単位で入力する。そして、ステップＳＴ２５で、全てのＨＤ画素データについて処理が終了したか否かを判定する。終了したときは、ステップＳＴ２２に戻って、次の画質パターンを選択して、上述したと同様の処理を繰り返す。一方、終了していないときは、ステップＳＴ２６に進む。
【０２５７】
このステップＳＴ２６では、ステップＳＴ２４で入力されたＨＤ画素データより、ステップＳＴ２２で選択された画質パターンに基づいて、ＳＤ画素データを生成する。そして、ステップＳＴ２７で、ステップＳＴ２６で生成されたＳＤ画素データより、ステップＳＴ２４で入力された各ＨＤ画素データに対応して、クラスタップおよび予測タップの画素データを取得する。そして、ステップＳＴ２８で、生成されたＳＤ画素データの全領域において学習処理を終了しているか否かを判定する。学習処理を終了しているときは、ステップＳＴ２４に戻って、次のＨＤ画素データの入力を行って、上述したと同様の処理を繰り返し、一方、学習処理を終了していないときは、ステップＳＴ２９に進む。
【０２５８】
このステップＳＴ２９では、ステップＳＴ２７で取得されたクラスタップのＳＤ画素データからクラスコードＣＬを生成する。そして、ステップＳＴ３０で、正規方程式（（１３）式参照）を生成する。その後に、ステップＳＴ２７に戻る。
【０２５９】
また、ステップＳＴ２３で、全ての画質パターンに対して学習が終わったときは、ステップＳＴ３１に進む。このステップＳＴ３１では、正規方程式を掃き出し法等で解くことによって各クラスの係数種データを算出し、ステップＳＴ３２で、その係数種データをメモリに保存し、その後にステップＳＴ３３で、処理を終了する。
【０２６０】
このように、図３２に示すフローチャートに沿って処理をすることで、図２３に示す係数種データ生成装置１５０と同様の手法によって、各クラスの係数種データを得ることができる。
【０２６１】
また、処理装置の図示は省略するが、図２６の係数種データ生成装置１５０′における処理も、ソフトウェアで実現可能である。
【０２６２】
図３３のフローチャートを参照して、係数種データを生成するための処理手順を説明する。
【０２６３】
まず、ステップＳＴ４１で、処理を開始し、ステップＳＴ４２で、学習に使われる、画質パターン（例えば、パラメータｈ，ｖで特定される）を選択する。そして、ステップＳＴ４３で、全ての画質パターンに対する付加データの算出処理が終了したか否かを判定する。終了していないときは、ステップＳＴ４４に進む。
【０２６４】
このステップＳＴ４４では、既知のＨＤ画素データをフレーム単位またはフィールド単位で入力する。そして、ステップＳＴ４５で、全てのＨＤ画素データについて処理が終了したか否かを判定する。終了していないときは、ステップＳＴ４６で、ステップＳＴ４４で入力されたＨＤ画素データより、ステップＳＴ４２で選択された画質パターンに基づいて、ＳＤ画素データを生成する。
【０２６５】
そして、ステップＳＴ４７で、ステップＳＴ４６で生成されたＳＤ画素データより、ステップＳＴ４４で入力された各ＨＤ画素データに対応して、クラスタップおよび予測タップの画素データを取得する。そして、ステップＳＴ４８で、生成されたＳＤ画素データの全領域において学習処理を終了しているか否かを判定する。学習処理を終了しているときは、ステップＳＴ４４に戻って、次のＨＤ画素データの入力を行って、上述したと同様の処理を繰り返し、一方、学習処理を終了していないときは、ステップＳＴ４９に進む。
【０２６６】
このステップＳＴ４９では、ステップＳＴ４７で取得されたクラスタップのＳＤ画素データからクラスコードＣＬを生成する。そして、ステップＳＴ５０で、付加データを得るための正規方程式（（２１）式参照）を生成する。その後に、ステップＳＴ４７に戻る。
【０２６７】
上述したステップＳＴ４５で、全てのＨＤ画素データについて処理が終了したときは、ステップＳＴ５１で、ステップＳＴ５０で生成された正規方程式を掃き出し法などで解いて、各クラスの付加データを算出する。その後に、ステップＳＴ４２に戻って、次の画質パターンを選択して、上述したと同様の処理を繰り返し、次の画質パターンに対応した、各クラスの付加データを求める。
【０２６８】
また、上述のステップＳＴ４３で、全ての画質パターンに対する付加データの算出処理が終了したときは、ステップＳＴ５２に進む。このステップＳＴ５２では、全ての画質パターンに対する付加データから、係数種データを求めるための正規方程式（（２６）式参照）を生成する。
【０２６９】
そして、ステップＳＴ５３で、ステップＳＴ５２で生成された正規方程式を掃き出し法等で解くことによって各クラスの係数種データを算出し、ステップＳＴ５４で、その係数種データをメモリに保存し、その後にステップＳＴ５５で、処理を終了する。
【０２７０】
このように、図３３に示すフローチャートに沿って処理をすることで、図２６に示す係数種データ生成装置１５０′と同様の手法によって、各クラスの係数種データを得ることができる。
【０２７１】
なお、上述の例においては、ＨＤ信号を生成する際の推定式として線形一次方程式を使用したものを挙げたが、これに限定されるものではなく、例えば推定式として高次方程式を使用するものであってもよい。
【０２７２】
また、上述実施の形態においては、ＳＤ信号（５２５ｉ信号）をＨＤ信号（５２５ｐ信号または１０５０ｉ信号）に変換する例を示したが、本発明はそれに限定されるものでなく、推定式を使用して第１の映像信号を第２の映像信号に変換するその他の場合にも同様に適用できることは勿論である。
【０２７３】
また、上述の例においては、情報信号が映像信号である場合を示したが、この発明はこれに限定されない。例えば、情報信号が音声信号である場合にも、この発明を同様に適用することができる。
【０２７４】
上述のように、この「クラス分類適応処理」によれば、第１の情報信号を第２の情報信号に変換する際に使用される推定式の付加データを係数種データを用いて生成するものであり、第２の情報信号によって得られる出力の質、例えば画像の画質を無段階になめらかに調整することができる。この場合、出力の質を決めるパラメータに対応した各クラスの付加データをその都度係数種データを使用して生成できるため、大量の付加データを格納しておくメモリを必要とせず、メモリの節約を図ることができる。
【０２７５】
また、「クラス分類適応処理」によれば、係数種データを用いて生成された推定式の付加データの総和を求め、推定式を用いて生成された注目点の情報データをその総和で除算して正規化するものであり、係数種データを用いて生成式で推定式の付加データを求める際の丸め誤差による注目点の情報データのレベル変動を除去できる。
【０２７６】
〔本発明を適用したビジネスモデルについて〕
本発明を適用したビジネスモデルについて、図３４に示すように、コンテンツ提供装置、半導体装置及び複製装置との関係において考える。コンテンツ提供装置は、半導体装置に記録される情報を提供するものである。半導体装置作成装置は、情報の記録されていない半導体装置を作成するものである。複製装置は、情報の記録されていない半導体装置に、コンテンツ提供装置から提供される情報を記録するものである。ここで、これらコンテンツ提供装置、半導体装置作成装置及び複製装置は、それぞれが異なる主体（コンテンツ提供者、半導体装置作成者及び複製者）によって所有され運用されているものとする。
【０２７７】
図３５に示すように、半導体装置作成装置（半導体装置作成者）は、半導体装置を作成し、複製装置（複製者）に対して、半導体装置を提供する。ここで、複製装置（複製者）に課金され、半導体装置作成装置（半導体装置作成者）が徴収する。この課金には、半導体装置の作成代金と、後のコンテンツ複製料が含まれている。
【０２７８】
そして、コンテンツ提供装置（コンテンツ提供者）から複製装置（複製者）に対して情報（コンテンツ）が提供され、情報の複製が行われる。ここで複製される半導体装置は、基本情報及び付加情報が、上述したような本発明の内容にしたがって記録されたものである。ここで、半導体装置作成装置（半導体装置作成者）に課金され、コンテンツ提供装置（コンテンツ提供者）が徴収する。この課金には、コンテンツ複製料が含まれている。
【０２７９】
これにより、複製装置（複製者）は、半導体装置作成装置（半導体装置作成者）に対する料金を支払うのみであるが、半導体装置作成装置（半導体装置作成者）のみならず、コンテンツ提供装置（コンテンツ提供者）に対する支払いも確保される。
【０２８０】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る半導体装置においては、再生情報は、基本情報に対して高品質な情報となっているため、基本情報よりも情報量が多く、このままの状態で半導体装置に記録しようとすると、大量の半導体装置が必要となる。
【０２８１】
上述のように、本発明に係る半導体装置においては、演算データは、基本情報に対して高品質な情報に対応するデータとなっているため、基本データよりも情報量が多く、このままの状態で半導体装置やディスク状記録媒体に記録しようとすると、大量の半導体装置やディスク状記録媒体が必要となる。
【０２８２】
すなわち、本発明は、記録されたデータの複写が困難となされた半導体装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における半導体装置の構成を示す斜視図である。
【図２】上記半導体装置について複製を行う場合のフローチャートである。
【図３】上記半導体装置のデータをダウンロードする場合の構成を示す斜視図である。
【図４】上記半導体装置についてデータをダウンロードする場合のフローチャートである。
【図５】上記半導体装置の第１の実施の形態における構成を示すブロック図である。
【図６】上記半導体装置の要部の構成を示すブロック図である。
【図７】上記半導体装置の第２の実施の形態における構成を示すブロック図である。
【図８】クラス分類適応処理を行う再生装置の構成を示すブロック図である。
【図９】５２５ｉ信号と５２５ｐ信号の画素位置関係を説明するための図である。
【図１０】５２５ｉ信号と１０５０ｉ信号の画素位置関係を説明するための図である。
【図１１】５２５ｉと５２５ｐの画素位置関係と、予測タップの一例を示す図である。
【図１２】５２５ｉと５２５ｐの画素位置関係と、予測タップの一例を示す図である。
【図１３】５２５ｉと１０５０ｉの画素位置関係と、予測タップの一例を示す図である。
【図１４】５２５ｉと１０５０ｉの画素位置関係と、予測タップの一例を示す図である。
【図１５】５２５ｉと５２５ｐの画素位置関係と、空間クラスタップの一例を示す図である。
【図１６】５２５ｉと５２５ｐの画素位置関係と、空間クラスタップの一例を示す図である。
【図１７】５２５ｉと１０５０ｉの画素位置関係と、空間クラスタップの一例を示す図である。
【図１８】５２５ｉと１０５０ｉの画素位置関係と、空間クラスタップの一例を示す図である。
【図１９】５２５ｉと５２５ｐの画素位置関係と、動きクラスタップの一例を示す図である。
【図２０】５２５ｉと１０５０ｉの画素位置関係と、動きクラスタップの一例を示す図である。
【図２１】５２５ｐ信号を出力する場合のライン倍速処理を説明するための図である。
【図２２】係数種データの生成方法の一例の概念を示す図である。
【図２３】係数種データ生成装置の構成例を示すブロック図である。
【図２４】帯域フィルタの周波数特性の一例を示す図である。
【図２５】係数種データの生成方法の他の例の概念を示す図である。
【図２６】係数種データ生成装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図２７】ノイズ付加方法を説明するための図である。
【図２８】ＳＤ信号（パラメータｒ，ｚ）の生成例を示す図である。
【図２９】ＳＤ信号（パラメータｈ，ｖ，ｚ）の生成例を示す図である。
【図３０】ソフトウェアで実現するための映像信号処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図３１】映像信号の処理手順を示すフローチャートである。
【図３２】係数種データ生成処理（その１）を示すフローチャートである。
【図３３】係数種データ生成処理（その２）を示すフローチャートである。
【図３４】本発明を適用したビジネスモデルを説明するためのブロック図である。
【図３５】上記ビジネスモデルを説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１  記録媒体、８  データ記録領域、９  プロセッシング部
【図１】
0004534422.tif 000027
【図２】
0004534422.tif 000028
【図３】
0004534422.tif 000029
【図４】
0004534422.tif 000030
【図５】
0004534422.tif 000031
【図６】
0004534422.tif 000032
【図７】
0004534422.tif 000033
【図８】
0004534422.tif 000034
【図９】
0004534422.tif 000035
【図１０】
0004534422.tif 000036
【図１１】
0004534422.tif 000037
【図１２】
0004534422.tif 000038
【図１３】
0004534422.tif 000039
【図１４】
0004534422.tif 000040
【図１５】
0004534422.tif 000041
【図１６】
0004534422.tif 000042
【図１７】
0004534422.tif 000043
【図１８】
0004534422.tif 000044
【図１９】
0004534422.tif 000045
【図２０】
0004534422.tif 000046
【図２１】
0004534422.tif 000047
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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