(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分解能ラスタ化波形を分解能が制限された表示用にラスタ化する際に、上記高分解能ラスタ化波形の画像エイリアスを除去する装置であって、
成形ディザ信号を発生する発生手段と、
上記成形ディザ信号を、上記高分解能ラスタ化波形用の各データ点の次元成分値と加算して、ろ波済みデータ点の値を発生する加算手段と、
上記ろ波済みデータ点の値を切り捨てて上記ろ波済みデータ点の値をサブサンプリングして、表示用の所望低分解能のラスタ化波形を発生するサブサンプリング手段と
を具えた画像エイリアス除去装置。
【請求項２】
上記発生手段は、
各々が乱数出力を発生する複数の線形帰還シフト・レジスタと、
上記乱数出力を加算して、上記成形ディザ信号を発生する手段と
を具えたことを特徴とする請求項１の装置。
【請求項３】
上記発生手段は、上記成形ディザ信号に対応するデータを有するルックアップ・テーブルを具えたことを特徴とする請求項１の装置。
【請求項４】
高分解能ラスタ化波形を分解能が制限された表示用にラスタ化する際に、上記高分解能ラスタ化波形の画像エイリアスを除去する方法であって、
成形ディザ信号を発生し、
上記成形ディザ信号を、上記高分解能ラスタ化波形用の各データ点の次元成分値と加算して、ろ波済みデータ点の値を発生し、
上記ろ波済みデータ点の値を切り捨てて上記ろ波済みデータ点の値をサブサンプリングして、表示用の所望低分解能のラスタ化波形を発生する
ことを特徴とする画像エイリアス除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、ビデオ処理に関し、特に、波形ラスタライザ（波形をラスタ化する装置）において成形統計フィルタ（shaped statistical filter）処理を用いて画像エイリアスを除去する装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
波形ラスタ化における周知の問題は、高分解能波形を、分解能が制限された表示にラスタ化する際に、しばしば「ジャギ（ぎざぎざ）」と呼ばれるアーティファクト（信号成分のうち，その信号が表わす変数とは無関係のもの）が現れることである。従来の「ジャギ除去」アルゴリズムは、ラインの描画用であり、直線の始点及び終点位置情報並びに直線の輝度情報に応じて直線の始点及び終点間の直線の中間部を構成する３個以上のピクセルから夫々なる複数の断片の各ピクセル位置を決定し、これら断片の各ピクセルの直線に対する距離及び直線の傾き情報に応じて断片の各ピクセルに対する輝度値を出力して、直線の傾きに関わらず太さがほぼ一定の滑らかな直線を発生している（例えば、特許文献１参照）。しかし、かかる従来技術は、ライン用であるが、ビデオ波形は、一般にはラインではない。ビット・マップ表示であるラスタ化波形に見えるジャギは、アンダサンプリングされた画像の空間的なエイリアスであると理解できる。波形が２０４８×２０４８の如き非常に高い分解能にて初めからラスタ化されたならば、ラスタの隣接するいくつかのピクセルにわたってポイントを「スミア（にじみ）」となるように適切な空間ロウパス・フィルタで処理し、また、６４０×４８０の如き所望の表示分解能にサブサンプリングする。これにより、ジャギを除去できる。しかし、このアプローチでは、高分解能の画像は、大規模なラスタ・メモリを必要とする。また、このメモリは、波形をラスタ化する必要から、非常に高速である必要がある。
【０００３】
ラスタ化は、ｘ−ｙ値（データ点の次元成分値）で描いた画像を作り上げることにより行う。なお、ｘが時間を表して、ｙが振幅を表してもよい。新たなｘ−ｙデータ点の各々が画像に追加される。この画像は、更なる処理及び／又は表示のために、ラスタ形式で走査される。理想的なラスタライザにおいては、以前のデータ点がどこに描かれたかを考慮することなく、新たなデータ点を任意の位置に描くことができる。ロウパス・フィルタ処理の必要性に対処する１つの方法は、新たな入力データ点の各々を空間ロウパス・フィルタにかけ、所望表示分解能のメモリに空間フィルタの出力を描くことである。しかし、最低での実施である２×２空間カーネルを用いると、空間フィルタの出力を描くのに４メモリ・サイクルが必要である。メモリの帯域幅は、しばしば、ラスタ化における制限項目なので、メモリ・サイクルの４倍の動作は望ましくない。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第４５８６０３７号明細書
【非特許文献１】
スティーブン・ダブリュ・スミス著「デジタル信号処理への科学者及び技術者のガイド（The Scientist and Engineer's Guide to Digital Signal Processing）」カルフォルニア・テクニカル・パブリッシング、１９９９年（第２版）、ｐ３１、図２−１０
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
表示メモリ・サイクル数を最少とする画像エイリアス除去が望ましい。
【０００６】
したがって、本発明は、高分解能のラスタ化波形から所望低分解能のラスタ化波形を発生する際の画像エイリアスを除去するのに画像メモリを使用しないで、表示メモリの動作に要するメモリ・サイクルの数を最少にできる装置及び方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高分解能ラスタ化波形を、分解能が制限された表示用にラスタ化する際に、この高分解能ラスタ化波形の画像エイリアスを除去する装置であって；成形ディザ信号を発生する発生手段（２０、２２）と；成形ディザ信号を、高分解能ラスタ化波形用の各データ点の次元成分値（１２、１４の出力）と加算して、ろ波済みデータ点の値を発生する加算手段（１６、１８）と；ろ波済みデータ点の値を切り捨ててろ波済みデータ点の値をサブサンプリングして、表示（２８）用の所望低分解能のラスタ化波形を発生するサブサンプリング手段（２４、２６）とを具えている。
また、本発明は、高分解能ラスタ化波形を、分解能が制限された表示用にラスタ化する際に、この高分解能ラスタ化波形の画像エイリアスを除去する方法であって；  成形ディザ信号を発生し（２０、２２）；成形ディザ信号を、高分解能ラスタ化波形用の各データ点の次元成分値（１２、１４の出力）と加算して（１６、１８）、ろ波済みデータ点の値を切り捨ててろ波済みデータ点の値を発生し；ろ波済みデータ点の値をサブサンプリングして（２４、２６）、表示（２８）用の所望低分解能のラスタ化波形を発生することを特徴としている。
【０００８】
本発明は、波形ラスタライザにおいて、成形統計フィルタ処理を用いて、画像エイリアスを除去する。これにより、高分解能メモリの必要がなくなり、乗算も不要となる。このために、本発明では、高分解能の「Ｘ」及び「Ｙ」データの各々を、成形乱数発生器からのディザ値と組合わせる。これら組み合わせた「Ｘ」値及び「Ｙ」値を低分解能表示用に適切に切り捨てて、即ち、サブサンプリングして、表示ラスタ・メモリに蓄積する。
【０００９】
本発明の目的、利点及び新規な特徴は、添付図を参照した以下の詳細な説明から更に明らかになろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、成形統計フィルタによるろ波により、画像エイリアスを除去する際の問題を解決しようとするものである。簡単な１次元の例を図１に示す。いくつかのビン（区分）にわたってインパルスを広げるためのロウパス・フィルタを実現するための従来のフィルタでは、図１（ａ）の左に示すように、インパルスがカーネルを通過する。この例では、カーネルの係数は、１／４、１／２及び１／４である。これら係数をインパルスと乗算して、図１（ａ）の右側に示すような出力を発生する（この例では、インパルス入力の振幅は１００である）。一方、統計フィルタは、実現すべきフィルタのインパルス応答の確率密度関数を表すランダムに成形した関数を用いる。統計フィルタを用いるこの例（図１ｂ）では、第１ビンに入力回数の４分の１が配置され、第２ビンに入力回数の半分が配置されとなり、第３ビンに入力回数の４分の１が配置される。同期、カラー・バースト、テスト・パターンなどの如きビデオ信号の部分に対して共通に、インパルスが何度も統計フィルタに入力すると、その出力は、従来のフィルタのものとほぼ同じになる。この状態を図１（ｂ）にて、入力が１回、２回、３回、５回、１０回及び１００回について示す。これは、画像を多くのデータ点の描画により形成するので、ラスタ化にとって有用である。
【００１１】
統計フィルタは、フィルタの確率密度関数に基づいて単一のビンに各データ点を配置する。繰り返すと、フィルタの応答の集合は、従来のフィルタと類似になり、インパルス応答は、統計フィルタの確率密度関数に匹敵する。ここでの例は、単一の乱数発生器が発生した方形インパルス応答に対応する均一な確率密度関数から、等価なガウス・インパルス応答を発生するガウス乱数発生器までの範囲である。このガウス乱数発生器は、いくつかの独立し同一に分布した乱数発生器の出力を加算して、中央限界原理（central limit theorem）により実現できる（例えば非特許文献１参照）。
【００１２】
図２は、本発明により画像エイリアスを除去する装置のブロック図である。加算回路１６及び１８は、各信号源１２及び１４からの波形サンプルの「Ｘ」及び「Ｙ」データ（次元成分値）を成形乱数発生器（発生手段）２０及び２２からのディザ出力（成形ディザ信号）と１２ビットの如き高精度で加算により夫々組合わせる。ここで、形状は、ディザ出力を発生するために加算される個別の成形乱数発生器の数の関数である。加算回路１６及び１８の加算結果である和は、ろ波済みデータ点値である。必要なサブサンプリングに応じて決まる９又は１０ビットの如き切り捨て回路（サブサンプリング手段）２４及び２６は、加算回路１６及び１８の出力を夫々１０ビット及び９ビットで切り捨てて、「サブサンプリング」を行い、その結果を表示描画システム２８の一部である表示ラスタ・メモリに蓄積する。
【００１３】
図３は、本発明による図２の装置の一部の詳細を示す図である。この図３に示すように、「Ｘ」データ信号源１２は、掃引ステップ・レジスタ３０を有するカウンタの形式でもよい。ここで、入力は、入力クロックＣＬＫ、掃引リセット信号ＲＳＴ及び掃引モード信号ＭＯＤＥである。この入力クロックは、ビデオ・ピクセル又はサンプル・クロックなどの入力信号から導出したものであり、掃引リセット信号は、ビデオ水平ライン信号、総ての他の水平ライン信号、フィールド信号、フレーム信号などである。また、掃引モード信号は、増分レジスタからの出力用の「デューティ・サイクル」を決める。掃引ステップ・レジスタ３０の出力ＩＮＣＳＷＥＥＰは、「１」又は「０」である。また、そのデューティ・サイクルは、１ライン、２ライン、１フィールド、１フレームなどにおける高分解データに望ましいビデオ信号の量の関数である。例えば、シリアル・デジタル・ビデオでは、各水平ラインは、１７１６サンプル、又はピクセルであり、高分解データの水平範囲を定義する。１ラインの場合、その出力が加算回路３４の一方の入力となる掃引ステップ・レジスタ３０の出力は、定数「１」であるので、各クロック・サイクルで、加算回路３４の加算出力を１だけ加算する。２ラインの場合、掃引ステップ・レジスタ３０の出力は、クロック・サイクル毎に「１」及び「０」が交互であり、高解像度用に１７１６サンプルを依然発生するが、２水平ラインからのサンプルを含んでいる。同様に、フィールドの場合、５２５ビデオのフィールド数に基づいて、出力は、「１」の後に２６２個の「０」が続くか、「１」の後に２６１個の「０」が続く。入力クロックでクロックされる掃引値レジスタ（ＲＥＧ）３６に、マルチプレクサ３８を介して加算回路３４からの出力を蓄積する。掃引値レジスタ３６からの出力を第２入力として加算回路３４に帰還させて、掃引値レジスタ３６からの掃引値を入力クロック・サイクル毎に増分ステップ（即ち、掃引ステップ・レジスタ３０の出力）だけ増加させる。なお、この増分ステップは、上述の如く、「１」又は「０」である。なお、マルチプレクサ３８は、リセット信号ＲＳＴが出力されたときのみ「０」を掃引値レジスタ３６に出力して、このレジスタ３６をリセットする。
【００１４】
成形乱数発生器２０は、入力クロックＣＬＫでクロックされ且つレンジ（ＲＮＧ）イネーブル信号ＲＮＧＥＮによりイネーブルされる少なくとも２個の線形帰還シフト・レジスタ（ＬＦＳＲ）４０1・・・４０nで構成できる。線形帰還シフト・レジスタ４０からの出力は、第２加算回路４２に入力し、その出力は、所望統計形状関数に応じたディザ信号（成形ディザ信号）である。ＲＮＧレジスタ４４は、入力クロックの各サイクルでディザ信号を蓄積する。この実施例では、多数の線形帰還シフト・レジスタ４０を用いて、成形乱数発生器２０を形成するが、線形帰還シフト・レジスタは、同等のルックアップ・テーブルに置換できる。
【００１５】
ＲＮＧレジスタ４４からのディザ信号は、掃引レジスタ３６からの掃引値（次元成分値）と共に加算回路５０に入力し、切り捨て（即ち、サブサンプリング）の前に、ろ波された「Ｘ」値（ろ波済みデータ点値）として出力レジスタ５２に蓄積される。なお、ブロック１４、２２及び１８の組合せも図２の回路と類似する。
【００１６】
図４は、（ａ）が上述の画像エイリアス除去を行わない場合の典型的なビデオ波形の表示を示し、（ｂ）がこの画像エイリアス除去を行った場合のビデオ波形の表示を示す。エイリアスのある波形（ａ）は、特に垂直部分に沿って不均一、即ち、不連続な特性を示す。一方、画像エイリアス除去を行った波形（ｂ）は、アナログ表示に匹敵する滑らかな特性を示す。
【００１７】
【発明の効果】
よって、本発明は、ラスタ化された波形画像用の統計フィルタを用いて、画像エイリアスを除去する。このため本発明は、「Ｘ」及び／又は「Ｙ」データ点値を取り、これらを成形乱数発生器からのディザ信号と組合わせる。この組合せ結果を所望低分解能の表示用にサブサンプリング、即ち、切り捨てている。したがって、本発明は、高分解能のラスタ化波形から所望低分解能のラスタ化波形を発生する際の画像エイリアスを除去するのに、画像メモリを使用しないで、表示メモリの動作に要するメモリ・サイクルの数を最少にできる。また、高分解能の画像メモリが不要となるし、乗算も不要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）が従来のフィルタ・カーネルを示し、（ｂ）が対応する結果を生じる統計フィルタ・カーネルを示す図である。
【図２】本発明により画像エイリアスを除去する装置のブロック図である。
【図３】本発明による図２の装置の一部の詳細を示す図である。
【図４】（ａ）が画像エイリアス除去を行わない場合の波形表示を示し、（ｂ）が本発明により画像エイリアス除去を行った場合の波形表示を示す図である。
【符号の説明】
１２、１４  データ信号源
２０、２２  成形乱数発生器（発生手段）
１６、１８  加算回路（加算手段）
２４、２６  切り捨て回路（サブサンプリング手段）
２８  表示描画システム
３０  掃引ステップ・レジスタ
３４  加算回路
３６  掃引レジスタ
３８  マルチプレクサ
４０  線形帰還シフト・レジスタ
４２  第２加算回路
４４  ＲＮＧレジスタ
５０  加算回路
５２  出力レジスタ
【図１】
0004332619.tif 000002
【図２】
0004332619.tif 000003
【図３】
0004332619.tif 000004
【図４】
0004332619.tif 000005