(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
離散値表現のサンプルレートを変化するフィルタ装置であって、複数の乗算器と；これら複数の乗算器の出力側に結合された加算手段と；前記離散値表現を拡張する必要のある拡張比に相当する回数だけ、前記乗算器の対応するものに同一値を繰返し供給し、または、前記離散値表現を圧縮する必要のある圧縮比に相当する回数だけ、前記乗算器からの出力値を、前記加算手段と共働して累積するように構成された複数の遅延セル及びこれらの遅延セルにそれぞれ対応する複数のスイッチとを具えることを特徴とするフィルタ装置。
【請求項２】
前記乗算器の各々が、当該乗算器に供給される値に、当該乗算器に対応するそれぞれの係数を乗算するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項３】
フィルタ装置の拡張モードで前記乗算器の対応するものの入力側に結合された第１組の遅延セルと、フィルタ装置の圧縮モードで前記乗算器の対応するものの出力側に結合された第２組の遅延セルとをさらに具えることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項４】
前記離散値表現がサンプル化入力画像信号である際に圧縮または拡張された画像信号を発生する請求項１に記載のフィルタ装置と，前記圧縮または拡張された画像信号を表示する表示装置とを具えることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は離散値表現のサンプルレートを変化する装置、例えば、画像信号の大きさを変化するフィルタ装置およびかかるフィルタ装置を具える画像表示装置に関するものである。発明の背景
例えば、インターネット、ゲームおよびビデオ会議による民生電子機器分野におけるコンピュータ技術の到来によって、テレビジョンおよびコンピュータの表示技術は統合されつつある。この統合傾向の結果、テレビジョン画像の品質を向上させる要求が増してきている。その理由は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）による合成画像の空間解像度が自然のビデオ風景の空間解像度よりも優れている。更に、最近の電子機器製品においては、画像スケールの高品質化が要求されている。現在までの所、サンプリング比変換器は多かれ少なかれ専用で一つの機能、例えば、ピクチュア・イン・ピクチュア用の大きさ変換を行うために最適化されている。これがため、種々の用途に適合するサンプリング比変換器が散在する製品が得られるようになる。ある範囲の機能に対して用いて新規な高度のスケーリング特性を得るとともに異なる画像フォーマットおよび表示タイプを処理し得る一層柔軟性な高品質のスケーラが必要であると予測する。かかるものとしてＰＩＰ、分割スクリーン、グラフィックおよびビデオの高品質大きさ変換、並びにＬＣＤまたはプラズマ表示に対する大きさ適用等が考えられる。
ＵＳ−Ａ−５，３８３，１４５には、直接型兼反転型デジタルＦＩＲフィルタが記載されている。かかるＦＩＲフィルタを圧縮に、即ち、画像信号の大きさの減少に用いる場合には、多くのサンプルを得ることができない。その理由はかかるＦＩＲフィルタが各入力サンプルに対して一つの出力サンプルを計算するからである。これは、出力側で出力サンプルのあるものを廃棄する必要があり、これはこれら廃棄サンプルを得るために用いられる計算リソースが無駄となることを意味する。さらに、拡張を有効とする手段については何等示されていない。
発明の概要
本発明の目的はかかるサンプルレート変換を改善せんとするにある。
この目的のため、本発明の第１のアスペクトは請求項１に記載のフィルタ装置を提供する。本発明の第２のアスペクトはかかるフィルタ装置を具える画像表示装置を提供せんとするにある。本発明の有利な利点はその他の請求項に記載されている。
本発明の第１のアスペクトによれば、離散値表現のサンプルレートを変化する、例えば、画像信号の大きさを変化するフィルタ装置であって、複数の乗算器と；これら複数の乗算器の出力側に結合された加算手段と；前記離散値表現を拡張する必要のある拡張比に相当する回数だけ、前記乗算器の対応するものに同一値を繰返し供給し、または、前記離散値表現を圧縮する必要のある圧縮比に相当する回数だけ、前記乗算器からの出力値を、前記加算手段と共働して累積するように構成された複数の遅延セル及びこれら遅延セルにそれぞれ対応する複数のスイッチとを具える。ここに云う拡張とは、アップ−サンプリングを意味し、圧縮とはダウン−サンプリングを意味する。本明細書では本発明のサンプルレート変換フィルタ装置は画像の大きさ変化の例で説明したが、デジタルまたは時間−離散音および文字記号フォント、繊維あるいは壁紙パターンの設計のような他の表示も含まれるものとする。
本発明フィルタ装置によれば、圧縮の場合には、入力サンプルはスキップされない。その理由は回路によって現存する入力サンプルのすべてを処理するからである。逆に、拡張の場合には、遅延セルによってサンプルを乗算器に繰返し発生させ、これにより追加の出力サンプルを得る基準を得るようにする。本発明は圧縮にのみ好適なフィルタ装置、拡張にのみ好適なフィルタ装置、および圧縮および拡張の双方に好適な再構成可能なフィルタ装置を含むものとする。
本発明のその他のアスペクトは後述する実施例からあきらかである。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明拡張フィルタの一例を示す回路図、
図２は本発明圧縮フィルタの一例を示す回路図、
図３は圧縮および拡張の双方に好適な本発明によるフィルタ装置を具える画像表示装置の一例を示す回路図である。
発明を実施するための最良の形態
図１は本発明拡張フィルタの一例であり、正規（多相）ＦＩＲフィルタ構造を修正して拡張を行う手段を示す。拡張の場合には、入力サンプルよりも出力サンプルが多くなる。  図１において、入力信号Ｉはスイッチ（Ｓ０）および遅延セル（Ｄ０）を具える第１遅延ユニット（Ｓ０，Ｄ０）に供給する。スイッチ（Ｓ０）によって入力信号Ｉまたは遅延セル（Ｄ０）の出力信号の何れかを遅延セル（Ｄ０）に供給する。スイッチ（Ｓ０）は保持信号Ｈによって制御する。遅延セル（Ｄ０）は１サンプリング周期Ｔｓの遅延を与える。遅延ユニット（Ｓ０，Ｄ０）の他の実現も同様に可能であり、保持信号Ｈを受ける書込み可能な入力端子を有する遅延素子も同様である。各々が遅延ユニット（Ｓ０，Ｄ０）と  同様の構成を有する縦続接続の遅延ユニット（Ｓ１，Ｄ１）、（Ｓ２，Ｄ２）および（Ｓ３，Ｄ３）を遅延セルＤ０の出力側に接続する。乗算器Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２およびＭ３のそれぞれによって遅延セルＤ０，Ｄ１，Ｄ２およびＤ３の出力信号をそれぞれ（可変）係数Ｃ０，Ｃ１，Ｃ２およびＣ３で乗算する。可変係数Ｃ０−Ｃ３を用いることによって多相フィルタを得ることができる。加算器Ａ１，Ａ２およびＡ３によって乗算器Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２およびＭ３の出力を加算して出力信号Ｏを発生する。
例えば、１：４の拡張比を有効とするために、保持信号によって、スイッチＳｉを、第１サンプリング周期中に、図示した状態にし、次いで、次の３つの連続サンプリング周期に対して、図示しない状態にする。これは、各入力サンプルが遅延セルＤｉによって４回供給されることを意味する。好適には、フィルタ装置は係数Ｃｉが各サンプリング周期Ｔｓに対して異なる多相フィルタである。
図２は本発明圧縮フィルタの一例を示す。圧縮の場合には、出力サンプルが入力サンプルよりも一層少なくなる。これはダウンサンプリングまたはデシメーションである。サンプリング定理によれば、補間フィルタの帯域幅を減少して２つのサンプリング比の最低のもの、この場合出力サンプルレートに適合するようにする。残念ながら、従来のＦＩＲフィルタを実現するに際して、かかるフィルタは一定であり、即ち、これは入力側（サンプルレートが一定である場合）に関連する。圧縮またはダウンサンプリングはサンプルを失うこと、従って情報を失うこと、引いてはエイリアシングとなることを意味する。従来のＦＩＲフィルタ補間器を用いて、サンプリング定理の要求を満足させるためには、低域プレフィルタ（アンチエイリアシングフィルタ）を必要とする。圧縮比が増大するにつれて、プレフィルタの帯域幅を減少させる必要がある。これがため、例えば幾何学的補正のような可変圧縮に対して従来のＦＩＲフィルタ補間器の実現を適用するのが極めて困難となってくる。可変圧縮比は可変プレフィルタを必要とする。他の解決策も必要である。
本発明のアスペクトによれば、入出力を反転してフィルタ装置を“入力−駆動型”補間器とする。即ち、入力サンプル毎に一つの計算を行って、その結果を一組の出力サンプル全体に亘り分布（累積）する。圧縮の場合には、入力サンプル毎に処理を行い、従って情報が消失することはない。多くのエイリアシングが圧縮から生ずることはない。図２は反転ＦＩＲフィルタ構造を修正して良好な圧縮を得る手段を示す。
図２において、入力信号Ｉ’はそれぞれ係数Ｃ３’，Ｃ２’，Ｃ１’およびＣ０’の乗算を行う乗算器Ｍ３’，Ｍ２’，Ｍ１’およびＭ０’に供給する。乗算器Ｍ３’，Ｍ１’およびＭ０’の出力側を累積器ユニット（Ｓ３’，Ａ３’，Ｄ３’）（Ｓ１’，Ａ１’，Ｄ１’）および（Ｓ０’，Ａ０’，Ｄ０’）に結合する。各累積器ユニット（Ｓｉ’，Ａｉ’，Ｄｉ’）はスイッチＳｉ’、加算器Ａｉ’および遅延セルＤｉ’を具える。スイッチＳｉ’によって前の累積器ユニット（スイッチＳ３’に対：零値）の出力信号、または、遅延セルＤｉ’の出力信号を加算器Ａｉ’に供給する。加算器Ａｉ’によってスイッチＳｉ’から受信した信号を乗算器Ｍｉ’の出力に加算するとともにこの加算値を遅延セルＤｉ’に供給する。最後の遅延セルＤ０’によって図２のフィルタ装置の出力信号Ｏ’を発生する。スイッチＳｉ’は保持信号Ｈ’によって制御する。例えば４：１の圧縮比に対して保持信号Ｈ’はスイッチＳｉ’を１サンプル周期Ｔｓに対し図示の状態に保持するとともに次の３つの連続サンプリング周期に対し図示しない状態に保持する。
本質的には、計算比は（圧縮：入力に対する）最高のサンプルレートで側部（入力または出力）に結合するとともにフィルタの帯域幅は（圧縮：出力に対する）最低のサンプルレートで側部に結合する必要がある。これは入力および出力の反転の正確な目的である。極めて高い圧縮比は前置フィルタ処理を行うことなく達成することができる。
図３は圧縮および拡張の双方に対して好適な本発明フィルタ装置を具える映像表示装置の一例を示す。基本的には、図３は圧縮および拡張の双方に対して好適な図１および２の組合せである。入力信号Ｉは図１の場合と同様に縦続接続の遅延ユニット（Ｓ０，Ｄ０）．．．（Ｓ５，Ｄ５）に供給する。遅延セルＤｉの出力をセレクタＳＥＬ−０，．．．ＳＥＬ−５を経て乗算器Ｍ０，．．．Ｍ５に供給する。乗算器Ｍｉは係数アレイから選択された、または関数発生器（図示せず）から得られた可変係数Ｃ０，．．．Ｃ５で乗算を行う；各アレイには６４個の係数を存在させるのが好適であり、この係数は状態信号Ｐｈによって選択する。乗算器Ｍ０，．．．Ｍ５の出力は加算器Ａ１．．．Ａ５によって加算してその結果を出力セレクタＳＥＬ−ｏｕｔの第１入力端子に供給する。
また、入力信号ＩをスケーラＳＣを経てセレクタＳＥＬ−ｏｕｔの第２入力端子にも供給する。さらに、乗算器Ｍｉの出力を図２の場合と同様に累積器ユニット（Ｓｉ’，Ａｉ’，Ｄｉ’）にも供給する。遅延セルＤｉの出力を出力セレクタＳＥＬ−ｏｕｔの第２入力端子に供給する。
入力信号Ｉを拡張する必要がある場合には、セレクタＳＥＬ−ｉによって遅延セルＤｉの出力を図１の場合と同様に乗算器Ｍｉに通過させるとともに出力セレクタＳＥＬ−ｏｕｔによってその第１入力信号、即ち、加算器Ａ５の出力を選択する。入力信号Ｉを圧縮する必要がある場合には、セレクタＳＥＬ−ｉによってセレクタＳＣの出力を図２の場合と同様に乗算器Ｍｉに直接通過させるとともに出力セレクタＳＥＬ−ｏｕｔによってその第２入力信号、即ち、遅延セルＤ０’の出力を選択する。
さらに、図３のフィルタ装置はモード信号（圧縮／拡張）Ｍおよび受信入力パラメータＩＰに基づくフィルタ係数Ｆｃを決める制御、初期化およびモード選択ユニットＣＴＲＬを具える。計算ユニットＣＡＬＣによってズームファクタ、係数状態信号Ｐｈおよび制御ユニットＣＴＲＬから受信したデータからスイッチＳｉ，Ｓｉ’の状態を決める保持信号Ｈを決めるようにする。また、計算ユニットＣＡＬＣによって出力セレクタＳＥＬ−ｏｕｔの出力信号に基づくファクタ装置の出力信号を発生するクリップ兼ラウンド回路をも制御する。出力信号Ｏを表示ユニットＤＵデータ表示する。
好適には、遅延セルの一組のみを、適宜のスイッチングによって遅延セルＤｉおよびＤｉ’に対して用いる。
本発明は上述した例にのみ限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲内で種々の変形や変更が可能である。遅延セルによって課せられた遅延が画像信号のライン周期に等しい場合には、垂直方向の圧縮または拡張を行うことができる。請求の範囲において、括弧ないに示す参照記号は請求の範囲を限定するものではない。本発明は数個の個別の素子を具えるハードウエアおよび好適にプログラムされたコンピュータによって実現することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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