JP2001250115A - ディジタルフィルタ - Google Patents
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- G06T5/75—
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
- G06T15/50—Lighting effects
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-
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- H03H17/00—Networks using digital techniques
- H03H17/02—Frequency selective networks
- H03H17/0219—Compensation of undesirable effects, e.g. quantisation noise, overflow
Abstract
ルタを提供する。 【解決手段】 入力信号に基づいて、遅延部10,11
と、係数乗算部20,21,22と、加算部30,3
1,32と、オフセット定数部40とで算出した係数
を、係数乗算部23で入力信号と乗算する。
Description
に関し、特に、画像処理に使われるディジタルフィルタ
に関する。
ン(たたみ込み処理)フィルタ等のディジタルフィルタ
が使われている。
例を示す図である。同図に示すように、本ディジタルフ
ィルタは、遅延部910,911と、係数乗算部92
0,921,922と、加算部930,931とを備え
る。本ディジタルフィルタは、入力信号及びそれを遅延
させた信号に対して、所定の係数を乗算し、その結果を
加算したものを、出力信号とするものである。
フィルタでは、計算過程で積和演算を繰り返す。そのた
め、充分な計算精度(計算語長)で計算しないと桁落ち
が生じる場合がある。例えば、図9において、演算部9
20,921,922,930,931や、計算途中の
中間データ950、951を保持する領域が充分な語長
を有していないと、桁落ちが生じることになる。その結
果、このようなディジタルフィルタを画像処理に使う
と、元の画像のディテールが再現できず、画像のグラデ
ーションがきれいに出なくなるという問題があった。
た場合であっても、入力データの桁落ちの少ないディジ
タルフィルタを提供することにある。
フィルタは、入力データに対して積和演算を行い係数を
算出するフィルタ演算部と、当該フィルタ演算部により
算出された係数と入力データとを乗算する乗算部とを備
えたことを特徴とする。
データに対して積和演算を行い係数を算出し、当該算出
された係数と入力データとを乗算し、当該乗算結果を出
力データとすることを特徴とする。
してフィルタ処理を行うプログラムを記録した記録媒体
である。そして、前記プログラムは、前記画像データに
対して積和演算を行い係数を算出するステップと、当該
算出された係数と前記画像データとを乗算するステップ
と、当該乗算結果を出力するステップとを有することを
特徴とする。
DVD−ROM、メモリカード等の可搬記録媒体や、ネ
ットワークを介して、頒布することができる。
描画演算器と描画メモリとを備えたエンタテインメント
装置である。そして、前記描画メモリは、描画領域と、
テクスチャ領域とを有し、前記描画演算器は、テクスチ
ャマッピング処理部と、ブレンディング処理部とを備
え、前記テクスチャマッピング処理部は、前記テクスチ
ャ領域に格納された画像データをテクスチャデータとし
て使ったテクスチャマッピング処理を行い、前記ブレン
ディング処理部は、テクスチャマッピング処理後のデー
タと、前記描画領域に格納されているデータとの間で混
合演算を行い、その結果を、前記描画領域に格納するこ
とで、画像フィルタ処理に使う係数を算出し、当該算出
された係数と、前記画像データとの積を求めることを特
徴とする。
て、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
の構成を示す図である。同図に示すように、ディジタル
フィルタ1は、遅延部10,11と、係数乗算部20,
21,22,23と、加算部30,31,32と、オフ
セット定数部40とを備える。
号に対して、遅延部10,11、係数乗算部20,2
1,22、加算部30,31,32及びオフセット定数
部40によるフィルタ演算(積和演算)を行い、係数を
求める。そして、求めた係数と元データとを、係数乗算
部23により乗算することによって、出力信号を得る。
ず、入力信号から係数を求め、最終段で、元データと係
数とを乗算する。これによって、元データに対しては、
最終段での乗算が一回されるだけになるので、元データ
の桁落ちを少なくすることができる。したがって、画像
処理に使った場合、図9に示した従来のディジタルフィ
ルタに比べて、元信号のディテールが再現できるように
なり、画像のグラデーションがきれいに出るようにな
る。
より具体的な実施形態について説明する。以下では、D
VDビデオ再生時に、再生出力のエッジ強調を行うため
のエッジ強調フィルタについて説明する。
あわせて、DVDビデオの再生画像のエッジを強調する
ためのフィルタである。
エンタテインメント装置について説明する。
メント装置の構成を示すブロック図である。本エンタテ
インメント装置は、例えば、CD/DVDで供給される
ゲームを実行したり、DVDで供給されるDVDビデオ
を再生したりすることができる。
装置は、メインCPU100と、グラフィックスプロセ
ッサ(GP)110と、IOP120と、CD/DVD
読み出し部130と、SPU140と、OSROM15
0と、メインメモリ160と、IOPメモリ170とを
備える。
クスプロセッサ110とは、専用バス101によって接
続されている。また、メインCPU100とIOP12
0とは、バス102によって接続されている。また、I
OP120、CD/DVD読み出し部130、SPU1
40及びOSROM150は、バス103に接続されて
いる。
モリ160が接続され、IOP120には、IOPメモ
リ170が接続されている。更に、IOP120には、
コントローラ(PAD)180が接続される。
に格納されたプログラムや、CDやDVD(または、不
図示のメモリカード)からメインメモリ160にロード
されたプログラムを実行することによって、所定の処理
を行う。
ンタテインメント装置のレンダリングの機能を受け持つ
描画プロセッサであり、メインCPU100からの指示
に従って、描画処理を行う。
辺装置(CD/DVD読み出し部130やSPU140
等)との間のデータのやり取りを制御する入出力用サブ
・プロセッサである。
DVDからデータを読み出し、メインメモリ160への
転送を行う。
ッサであり、サウンドバッファ(不図示)に格納された
圧縮波形データを、メインCPU100等からの発音命
令に基づいて、所定のサンプリング周波数で再生する。
PU100やIOP120が実行するプログラムが格納
されているROMである。
0の主記憶であり、メインCPU100が実行する命令
やメインCPU100が利用するデータ等が格納され
る。
記憶であり、IOP120が実行する命令やIOP12
0が利用するデータ等が格納される。
等の実行中に、プレイヤーの意図をアプリケーション等
に伝達するインタフェースである。
タテインメント装置において、グラフィックスプロセッ
サ110の描画機能を利用して、DVDビデオ出力に対
してエッジ強調を行うエッジ強調フィルタを実装する。
クプロセッサ110を利用して行うエッジ強調フィルタ
処理について説明する。
実装するために使われるグラフィックスプロセッサ11
0の内部構成について説明する。
の内部構成を示す図である。同図に示すように、グラフ
ィックスプロセッサ110は、ホストインタフェース部
400と、描画機能ブロック410と、ローカルメモリ
420と、CRTC部430とを備える。
CPU100との間でデータのやり取りを行うためのイ
ンタフェース部である。
100からの指示に基づいて、レンダリング処理を行う
論理回路部である。描画機能ブロック410は、ディジ
タル・ディファレンシャル・アナライザ(DDA)とピ
クセル・エンジンをそれぞれ16個備え、64ビット
(色情報32ビット、Z値32ビット)の画素データ
を、最大16個並列処理する。DDAは、RGB値、Z
値、テクスチャ値などを計算する。これらのデータを基
に、ピクセル・エンジンは、最終的なピクセル・データ
を生成する。
ク410によって生成されたピクセル・データやメイン
CPU100から転送されたテクスチャ・データ等を格
納する。
ーマット(NTSC、PAL、VESAフォーマット
等)に従って、ローカルメモリ420のフレームバッフ
ァ領域の内容を映像信号として出力する。
す図である。同図に示すように、ローカルメモリ420
は、フレームバッファ領域450と、Zバッファ領域4
60と、テクスチャバッファ領域470と、テクスチャ
CLUT領域480とを有する。
ァ領域460は、描画対象領域で、フレームバッファ領
域450は、描画結果のピクセルを格納し、Zバッファ
領域460は、描画結果のZ値を格納する。
チャのイメージデータを格納し、テクスチャCLUT領
域480は、テクスチャがインデックスカラーの場合に
使用するカラールックアップテーブル(CLUT)を格
納する。
レジスタに適当な値を設定することで、ローカルメモリ
420上の任意のアドレスに任意の順序で自由に配置す
ることができる。
DVDビデオ再生処理の概要について説明する。このD
VDビデオ再生処理は、例えば、メモリカード等からメ
インメモリ160にロードされたDVD再生ソフトウェ
アをメインCPU100が実行することで、行われる。
れると、CD/DVD読み出し部130は、DVDに格
納されているビデオデータを読み出し、読み出したビデ
オデータを、IOP120を介して、メインメモリ16
0に転送する。
0に格納されたビデオデータ(MPEG2ビットストリ
ーム)に対して、MPEG2デコードを行い、まず、Y
CbCr形式の画像データ(YCbCrピクセルデー
タ)を生成し、その後、カラー空間変換を行って、RG
B形式の画像データ(RGBAピクセルデータ)を生成
する。このようにして生成されたRGB形式の画像デー
タは、表示装置に表示させるため、グラフィックスプロ
セッサ110に転送される。その際、RGBデータと共
に、Y(輝度)データもグラフィックスプロセッサ11
0に送られる。
れ8ビット、合計32ビットのデータがグラフィックス
プロセッサ110へ転送される。
たRGBデータ及びYデータは、グラフィックスプロセ
ッサ110内部のローカルメモリ420のテクスチャバ
ッファ領域470に、テクスチャデータとして格納され
る。
70におけるRGBYデータの格納形式を示す図であ
る。同図に示すように、ビット[7:0]には、Rデー
タが格納され、ビット[15:8]には、Gデータが格
納され、ビット[23:16]には、Bデータが格納さ
れ、ビット[31:24]には、Yデータが格納され
る。なお、通常は、ビット[31:24]には、アルフ
ァデータが格納される。
(a)に示した形式以外にも、複数のテクスチャピクセ
ルの格納フォーマットをサポートしている。これら複数
のフォーマットは、特定の制御レジスタの設定を変える
ことで、切り換えて使うことができる。
10におけるテクスチャピクセルの別の格納フォーマッ
トを示す図である。同図に示すように、本形式では、上
位8ビットが、テクスチャCLUT領域480に格納さ
れたカラールックアップテーブルに対するインデックス
になる。この場合、カラールックアップテーブルは、2
56個のエントリを有する。カラールックアップテーブ
ルの各エントリには、インデックス値に対応するカラー
値が格納される。本形式を利用する場合については、後
述する。
470に転送された画像データ(RGBYデータ)に対
して、エッジ強調処理を行う。
ィルタの等価フローを示す図である。本エッジ強調フィ
ルタは、横(水平)方向のみのコンボルーションフィル
タであり、左右両隣の画素の輝度データを使って、フィ
ルタ処理の係数を算出する。
は、遅延部610,611,612と、係数乗算部62
0,621,622,623と、加算部630,63
1,632と、オフセット定数部640とを備える。こ
こでは、RGBのそれぞれに対して、Yデータから計算
した同一の係数を掛けて、最終的なRBG値を求めるも
のとする。なお、RGBのそれぞれに対して、図1に示
すディジタルフィルタを構成し、RGBのそれぞれにつ
いて別々の係数を求めて掛けるようにしてもよい。この
場合、例えば、R用のエッジ強調フィルタでは、入力信
号Rに、Rから計算した係数を掛けて、最終的なR値を
求めることになる。
GBYは各8ビットであり、係数乗算部620〜623
での係数乗算は、8ビット×8ビットの乗算器で行われ
る。また、加算部630〜632での加算は、8ビット
の加算器で行われる。
ト定数は、0x80(=128)である。ここでは、乗
算時の係数は、0x80(=128)が1.0とする。
すなわち、係数が0x80(=128)のとき、RGB
それぞれに対する乗数が1.0になる。
値で、0〜64までの値をとる。fは、例えば、ユーザ
が好みの強さに応じた値を設定する。
よる画像フィルタ処理について説明する。なお、グラフ
ィックスプロセッサを利用したフィルタ処理の一般的な
説明については、特願平10−138043号に記載さ
れている。
を使った画像フィルタ処理の概要を説明するための図で
ある。同図に示すように、グラフィックスプロセッサ1
10の描画機能ブロック410は、テクスチャマッピン
グ処理部411と、ブレンディング処理部412とを備
える。本フィルタ処理は、グラフィックスプロセッサ1
10のテクスチャマッピング機能と、ブレンディング機
能とを利用して行う。
に、MPEG2デコードされたRGBY形式の画像デー
タ(ソースデータ)を転送しておき、テクスチャマッピ
ング処理ON、ブレンディング処理ONで描画処理を行
うことにより、ソースデータに所定の係数を掛けたもの
と、フレームバッファ領域450内のデータ(デスティ
ネーションデータ)との間で混合演算(加減演算)を行
い、その結果を、フレームバッファ領域に書き込むこと
を繰り返す。
レンディング(混合処理)機能について説明する。グラ
フィックプロセッサ110では、ブレンディング機能を
有効とすることにより、テクスチャマッピング処理後の
出力カラー(ソースカラー)Csと、フレームバッファ
領域内のピクセルカラー(デスティネーションカラー)
Cdとの間でブレンディングの計算を行うことができ
る。
おりである。
Cv=出力カラー値、A,B,D=入力カラー値、C=
入力α値である。
ンディング処理制御用のレジスタを適当に設定するこ
と、A、B、C、Dを次のように変えることができる。
れ、ソースのRBG値Csと、フレームバッファ領域上
のRBG値Cdと、0のいずれかを選択することができ
る。また、入力α値Cとしては、ソースのアルファ値
と、フレームバッファ領域上のアルファ値と、ブレンデ
ィング処理制御用のレジスタに設定された固定アルファ
値とのいずれかを選択することができる。
セッサ110の制御用レジスタを適宜設定して、必要な
ブレンディング処理を行わせることによって、フィルタ
演算(積和演算)を実現する。
フィックスプロセッサ110に対して指示を行う具体的
なコマンドについて説明する。
ンCPU100がグラフィックプロセッサ110に対し
て指示するコマンド群の例を示す図である。なお、同図
に示したコマンドにおいて、d*(dRGB等)は、デ
スティネーション面を表し、s*(sY等)は、ソース
面を表す。
1)。例えば、ユーザが自分の好みで指定した値を設定
する。
0にして、デスティネーション領域(フレームバッファ
領域)のRBG面にオフセット定数0x80(=12
8)をセットする(S2)。ここでは、グラフィックプ
ロセッサ110に対しては、平面単位で処理の指示を行
うものとし、この場合、グラフィックスプロセッサ11
0では、所定の平面(矩形領域)内のすべての画素に対
して処理が行われる。これにより、デスティネーション
領域の各画素のRBG値が、それぞれ0x80(=12
8)に初期化される。
て、各画素について、その左隣の画素の輝度データを使
った演算を行う(S3)。すなわち、処理対象画素の左
隣の画素の輝度(Y)情報に係数fを掛け、その結果を
処理対象画素のRBG値から減算する。本処理も、平面
単位で実行される。
ァ領域)のY値に係数fを掛けたものと、デスティネー
ション領域のRGB値との間で、ブレンディング処理を
行う必要がある。しかし、Y値は、図5(a)に示すよ
うに、上位8ビットに格納されているため、そのままで
は、デスティネーション領域のRGB値とのブレンディ
ング演算が行えない。そのため、ここでは、テクスチャ
バッファ領域470に格納されているテクスチャピクセ
ルは、図5(b)に示した形式を有するものとして扱
う。すなわち、Y値をテクスチャCLUT領域480に
格納されたCLUTのインデックス値として扱い、CL
UTの各エントリに格納されているカラー値を実際の処
理に使う。このような扱いをすることに伴い、前もっ
て、CLUTの各エントリ(0〜255)のRGBのそ
れぞれには、インデックスと同じ値を入れておく。例え
ば、エントリ1のRGBには、「1」「1」「1」を格
納し、エントリ255のRGBには、「255」「25
5」「255」を格納しておく。このようにすることに
よって、実質的に、ソース領域のY値に係数fを掛けた
ものと、デスティネーション領域のRGB値との間で、
ブレンディング処理を行うことが可能になる。この点、
以下のステップS4〜S6でも同様である。
て、各画素について、自己の輝度情報を使った演算を行
う(S4)。すなわち、処理対象画素の輝度情報に係数
fを掛け、その結果を処理対象画素のRBG値に加算す
る。本処理も、平面単位で実行される。なお、ここで
は、fの取りうる範囲を、f=0〜128にしたことに
ともない、fのダイナミックレンジを保証するため、2
fを掛けて加算する演算を、fを掛けて加算する演算2
回に分けて行っている。ここでの加算は、第1回目のも
のである。
各画素について、その右隣の画素の輝度情報を使った演
算を行う(S5)。すなわち、処理対象画素の右隣の画
素の輝度情報に係数fを掛け、その結果を、処理対象画
素のRBG値から減算する。本処理も、平面単位で実行
される。
て、各画素について、自己の輝度情報を使った演算を行
う(S6)。すなわち、処理対象画素の輝度情報に係数
fを掛け、その結果を、処理対象画素のRBG値に加算
する。今回の加算は、2fを掛けて加算する演算を2回
に分けた第2回目のものである。
ョン領域のRGB値のそれぞれには、最終的に元データ
に掛ける係数が格納されていることになる。そこで、次
に、この係数と、ソース領域のRBG値それぞれとの積
をとるため、まず、この係数をデスティネーション領域
のRGB面から、α面(上位8ビット)にコピーする
(S7)。RGB面は、それぞれ、同じ値が格納されて
いるので、ここでは、G面のデータをα面にコピーす
る。
BG値と、デスティネーション領域におけるα面に格納
された係数との積をとり、その結果を、デスティネーシ
ョン領域のRGB面に格納する(S8)。
ネーション領域のRBG面には、ソース領域に格納され
た画像データにエッジ強調フィルタ処理を施したRBG
値が格納されていることになる。
プロセッサ110を使ってエッジ強調フィルタを実現し
ていたが、汎用のDSPや、専用のハードウェアを使っ
て実装するようにしてもよい。
ッジ強調フィルタでは、まず、係数を計算し、最後に、
計算された係数と元データとの積を取るので、元データ
の桁落ちが少なくなり、画像のグラデーションもきれい
に出るようになる。
よれば、短語長の演算器等を用いた場合であっても、入
力データの桁落ちの少ないディジタルフィルタを実現で
きる。
す図である。
るエンタテインメント装置の構成を示すブロック図であ
る。
を示す図である。
る。
す図である。
す図である。
像フィルタ処理の概要を説明するための図である。
サ110に対して行う指示の具体例を示す図である。
である。
Claims (5)
- 【請求項1】 入力データに対して積和演算を行い係数
を算出するフィルタ演算部と、 当該フィルタ演算部により算出された係数と入力データ
とを乗算する乗算部とを備えたことを特徴とするデジタ
ルフィルタ。 - 【請求項2】 入力データに対して積和演算を行い係数
を算出し、 当該算出された係数と入力データとを乗算し、 当該乗算結果を出力データとすることを特徴とするフィ
ルタ処理の方法。 - 【請求項3】 画像データに対してフィルタ処理を行う
プログラムであって、 前記画像データに対して積和演算を行い係数を算出する
ステップと、 当該算出された係数と前記画像データとを乗算するステ
ップと、 当該乗算結果を出力するステップとを有することを特徴
とするプログラムが記録された記録媒体。 - 【請求項4】 画像データに対してフィルタ処理を行う
プログラムであって、 前記画像データに対して積和演算を行い係数を算出する
ステップと、 当該算出された係数と前記画像データとを乗算するステ
ップと、 当該乗算結果を出力するステップとを有することを特徴
とするプログラム。 - 【請求項5】 描画演算器と描画メモリとを備えたエン
タテインメント装置であって、 前記描画メモリは、描画領域と、テクスチャ領域とを有
し、 前記描画演算器は、テクスチャマッピング処理部と、ブ
レンディング処理部とを備え、 前記テクスチャマッピング処理部は、前記テクスチャ領
域に格納された画像データをテクスチャデータとして使
ったテクスチャマッピング処理を行い、 前記ブレンディング処理部は、テクスチャマッピング処
理後のデータと、前記描画領域に格納されているデータ
との間で混合演算を行い、その結果を、前記描画領域に
格納することで、 画像フィルタ処理に使う係数を算出し、 当該算出された係数と、前記画像データとの積を求める
ことを特徴とするエンタテインメント装置。
Priority Applications (14)
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