JP2006319957A - リサンプリング検出装置及び方法並びにリサンプリング装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信号へのリサンプリング処理の前後で位相が一致していない場合でも、信号が既にリサンプリングされているか否かを検出することを可能とする。
【解決手段】ディジタル信号を構成する複数の入力信号を受信し、ディジタル信号がリサンプリングされた信号であるか否かを検出するリサンプリング検出装置であって、１つ以上の入力信号から、ディジタル信号についてのリサンプリングされる前の信号を推定する推定手段（３０３、３０４）と、推定した信号と１つ以上の入力信号とを用いて、ディジタル信号がリサンプリングされた信号か否かを検出する検出手段（３０６）とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、入力した映像信号や音声信号等のディジタル信号が、リサンプリングされているか否かを検出可能なリサンプリング検出装置及びそれを用いたリサンプリング装置に関する。

映像信号等を標本化して得られるディジタル信号に対して、その標本化周波数を変換するリサンプリング処理が多くの場面で適用される。リサンプリング処理には、元のサンプリングデータを間引いて新たなサンプリングデータを生成するダウンサンプリング（サブサンプリング）と、元のサンプリングデータを補間して新たなサンプリングデータを生成するアップサンプリングとが含まれる。リサンプリング処理はサンプリングレート変換処理とも呼ばれる。

例えば、ディジタルＶＴＲ等の記録再生装置に内蔵されたリサンプリング装置は、記録時には、入力された映像に対して間引きフィルタによるダウンサンプリングを行い、再生時には、その逆処理として、記録媒体から読み出した映像信号に対して補間フィルタによるアップサンプリングを行う。しかしながら、このような記録再生装置を用いてダビングを繰り返した場合、ダビングごとにリサンプリング装置によるフィルタ演算処理が行われ、ダウンサンプリングとアップサンプリングが繰り返される結果、信号の周波数特性が劣化するという問題があった。

上記の問題を解決するために従来より種々の方法が提案されている。例えば、ダウンサンプリング処理において、入力される信号が既にアップサンプリングされた信号、すなわち記録後に再生された信号であることを検出したときはフィルタ演算処理をしないでサンプルの抽出を行う方法がある。また、アップサンプリング処理においては、間引かないサンプル群の各データが補間処理の前後で変化しないようにする方法がある。このような方法により、ダウンサンプリングとアップサンプリングの繰り返しによる信号劣化を防止することができる（例えば特許文献１参照）。

図１０に従来のリサンプリング装置によって変換される１次元信号のサンプル位相を示す。図１０（ａ）はダウンサンプリングの場合を、図１０（ｂ）はアップサンプリングの場合をそれぞれ示す。同図中、「●」はダウンサンプリングによって間引かれるサンプルを、「○」はそのまま出力されるサンプルを、「◎」はアップサンプリングによって補間されたサンプルをそれぞれ示す。

図１０（ａ）に示すように、入力された信号ａをダウンサンプリングして記録する場合、サンプリングレートがＦｓである入力信号ａに対し、入力信号ａの１つおきのサンプル（●）を間引き、かつ残りのサンプル（○）をそのまま出力する。これにより、サンプリングレートＦｓ／２の間引き信号ｂを得て、これを記録媒体に記録する。

また図１０（ｂ）に示すように、記録媒体からの信号を再生時にアップサンプリングする場合、サンプリングレートがＦｓ／２である間引き信号ｂを入力とし、入力信号ｂの各サンプル（○）に加えて、各サンプル（○）の中間位置に、補間によって求めたデータの新たなサンプル（◎）を挿入する。これにより、サンプリングレートＦｓの補間信号ｃを得て、これを再生し出力する。その後、この信号ｃをダウンサンプリングして記録する場合は、アップサンプリング時に挿入したサンプル（◎）を間引くことで、信号ｂを復元して記録することができる。従って、このリサンプリング装置を用いてダウンサンプリング、アップサンプリングを繰り返した場合、間引かれないサンプル（○）は常に保存されるので、信号の周波数特性は劣化しない。
特開平４−１８５１２７号公報

しかしながら、上記従来のリサンプリング装置は、ダウンサンプリング処理またはアップサンプリング処理などのリサンプリング処理の前後でサンプルの位相が一致しない場合には適用できないという問題があった。近年のサンプリング処理においては、リサンプリング処理前後の位相が一致していない場合が多く、そのような場合、上記従来のリサンプリング装置は利用できない。

例えば、２タップのフィルタを用いて、図１０（ｃ）のように、サンプリングレートが４８ｋＨｚの信号ｄ（信号値：ｄ₀、ｄ₁、ｄ₂、ｄ₃）を、位相を一致させずにサンプリングレートが２４ｋＨｚの信号ｅ（信号値：ｅ₀、ｅ₁、ｅ₂）にダウンサンプリングした場合、例えば、信号ｅ₀は式（１）で、信号ｅ₁は式（２）で表される。

さらに信号ｅをサンプリングレートが４８ｋＨｚの信号ｄ’（信号値：ｄ'₀、ｄ'₁、ｄ'₂、ｄ'₃）にアップサンプリングすると、例えば、信号ｄ'₁は式（３）のようになり、元の信号ｄ₁とは一致しない。

このように、位相が一致しないリサンプリング処理を繰り返す場合、繰り返すたびに信号は劣化していく。さらにこの劣化は、従来のリサンプリング装置では抑えることができない。

本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、リサンプリング処理の前後で位相が一致していない場合でも、信号が既にリサンプリングされているか否かを検出することが可能なリサンプリング検出装置、及びサンプリング処理の繰り返しによる信号の劣化を低減するりサンプリング装置を提供することにある。

本発明の第１の態様において、ディジタル信号を構成する複数の入力信号を受信し、前記ディジタル信号がリサンプリングされた信号であるか否かを検出するリサンプリング検出装置が提供される。リサンプリング検出装置は、１つ以上の入力信号から、前記ディジタル信号についてのリサンプリングされる前の信号を推定する推定手段と、推定した信号と、１つ以上の入力信号とを用いて、ディジタル信号がリサンプリングされた信号か否かを検出する検出手段とを備える。

本発明の第２の態様において、ディジタル信号を構成する複数の入力信号を入力端子を介して受信し、リサンプリング処理を行い、出力端子を介して出力するリサンプリング装置が提供される。

リサンプリング装置は、一つ以上の入力信号から、ディジタル信号に関するリサンプリングされる前の信号を生成する信号復元手段と、一つ以上の入力信号に対して間引き処理を行う信号間引き手段と、一つ以上の入力信号から、ディジタル信号がリサンプリングされた信号であるか否かを検出し、ディジタル信号がリサンプリングされた信号であると検出された場合は、検出信号を出力し、ディジタル信号がリサンプリングされた信号でないと検出された場合は、非検出信号を出力するリサンプリング検出手段と、リサンプリング検出手段からの出力を受信し、出力が検出信号であるときは、信号復元手段の出力を前記出力端子に接続し、リサンプリング検出手段からの出力が非検出信号であるときは、信号間引き手段の出力を出力端子に接続するスイッチとを備える。

リサンプリング検出手段は、１つ以上の入力信号から、ディジタル信号についてのリサンプリングされる前の信号を推定する推定手段と、推定した信号と１つ以上の入力信号とを用いて、ディジタル信号がリサンプリングされた信号であるか否かを検出する検出手段とを含む。

本発明の第３の態様において、ディジタル信号を構成する複数の入力信号を受信し、ディジタル信号が既にリサンプリングされた信号であるか否かを検出するリサンプリング検出方法が提供される。リサンプリング検出方法は、１つ以上の入力信号から、ディジタル信号についてのリサンプリングされる前の信号を推定するステップと、推定した信号と、１つ以上の入力信号とを用いて、ディジタル信号がリサンプリングされた信号であるか否かを検出するステップとを含む。

本発明の第４の態様において、ディジタル信号を構成する複数の入力信号を入力し、リサンプリング処理を行って出力するリサンプリング方法が提供される。リサンプリング方法は、一つ以上の入力信号から、ディジタル信号に関するリサンプリングされる前の信号を復元するステップと、一つ以上の入力信号に対して間引き処理を行うステップと、１つ以上の入力信号から、ディジタル信号についてのリサンプリングされる前の信号を推定し、推定した信号と１つ以上の入力信号とを用いて、ディジタル信号がリサンプリングされた信号であるか否かを検出するステップと、ディジタル信号がリサンプリングされた信号であると検出された場合は、復元されたリサンプリング前の信号を出力し、ディジタル信号がリサンプリングされた信号でないと検出された場合は、間引き処理された信号を出力するステップとを含む。

本発明のリサンプリング検出装置及び方法によれば、リサンプリング前後の位相が一致しない場合でも、入力信号が既にリサンプリングされているか否かを検出することができる。この検出結果を利用することで、例えば、ダビング（リサンプリング）の繰り返しによる信号の周波数特性の劣化を抑えることができる記録再生装置を実現できる。

本発明のリサンプリング装置及び方法によれば、入力信号が既にリサンプリングされているか否かを検出し、入力信号が既にリサンプリングされている場合には、リサンプリング前の元のデータを復元して出力する。このため、ダビング（リサンプリング）の繰り返しによる信号の周波数特性の劣化を抑えることができる。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（実施の形態１）
本実施の形態では、ディジタル映像信号を入力し、入力したディジタル映像信号がリサンプリングされた信号であるか否かを検出するリサンプリング検出装置について説明する。

本実施の形態及び以降の実施の形態のリサンプリング検出装置においては、ディジタル映像信号を構成する複数の入力信号がＦＩＲ型のディジタルフィルタによってリサンプリングされた信号であると仮定される。リサンプリング検出装置は、仮定したフィルタの係数及び境界条件（初期値）から、その仮定が成立するための必要条件を求め、入力信号が境界条件の下で必要条件を満たすか否かを判断することで、入力信号がリサンプリングされた信号であるか否かを検出する。

１．ＦＩＲ型フィルタによるリサンプリング処理
本実施の形態のリサンプリング検出装置の原理の理解の容易化のために、まず、ＦＩＲ型の２タップディジタルフィルタを用いたリサンプリング処理について説明する。ＦＩＲ型のディジタルフィルタは、動作が安定で高速動作に適していることから、一般的に信号をリサンプリングする際によく用いられる。

図１は、輝度信号及び色差信号を含む１フレームの映像信号に対してリサンプリング処理を行った場合の、映像信号の模式図である。図１において、「×」は輝度信号、「○」は第１フィールドの色差信号、「△」は第２フィールドの色差信号を示す。図１（ａ）はＹＵＶ４：２：２形式、図１（ｂ）はＹＵＶ４：２：０形式における、輝度と色差の位相関係を表している。さらに、図１（ａ）において、Ｃ_ｋ（k=0,1,2,...）はＹＵＶ４：２：２形式の場合の色差信号の信号値である。図１（ｂ）において、Ｂ_ｊ（j=0,1,2,...）はＹＵＶ４：２：０形式の場合の色差信号の信号値である。ｍ、ｎは１フレームの映像における色差信号の縦（画像の垂直方向）の位置を表すのに用いており、ｍ及びｎは、（ｍ，ｎ）＝｛（１，０），（３，１），（５，２），・・・｝の値の組み合わせをとる。すなわち、ｍとｎはｍ＝２ｎ＋１の関係を満たす。

図１のように、ＹＵＶ４：２：２形式とＹＵＶ４：２：０形式とでは、輝度信号の数及び位置は同じである。しかし、色差信号については、その数（密度）が異なると共に、その位置も異なる、すなわち位相が異なった状態となっている。ＹＵＶ４：２：２形式（図１（ａ））をＹＵＶ４：２：０形式（図１（ｂ））に変換する処理がダウンサンプリングであり、ＹＵＶ４：２：０形式をＹＵＶ４：２：２形式に変換する処理がアップサンプリングである。なお、以降は説明の簡単化のため、第１フィールドのデータに着目して説明する。

図１（ｂ）のディジタル映像の色差信号を、図１（ａ）の形式になるようにアップサンプリングする場合を考える。図２を参照し、信号Ｃ_２ｍと、信号Ｂ_２ｎ、Ｂ_２ｎ＋２との位置関係から、Ｃ_２ｍの値はＢ_２ｎの値とＢ_２ｎ＋２の値とを５：３の割合で重み付けした平均値として求めればよい。従って、Ｃ_２ｍの値を出力するディジタルフィルタは次式（４）のように表される。

但し、境界条件（初期値）として、ＹＵＶ４：２：２形式の上端のラインの色差信号Ｃ_０を以下のように決定する。

同様に、図２を参照し、信号Ｃ_２ｍ＋２と、信号Ｂ_２ｎ、Ｂ_２ｎ＋２との位置関係から、Ｃ_２ｍ＋２の値は、Ｂ_２ｎの値とＢ_２ｎ＋２の値とを１：７の割合で重み付けした平均値として求めればよい。従って、Ｃ_２ｍ＋２を出力するディジタルフィルタは式（６）のようになる。

上記の演算を全てのｍ、ｎの組について行うことでアップサンプリングされた色差信号が得られる。

ここで、リサンプリング検出装置への入力信号が、前述したＦＩＲ型のディジタルフィルタによってＹＵＶ４：２：０形式からＹＵＶ４：２：２形式へアップサンプリングされた信号であると仮定（以下「仮定Ａ」という）すると、入力信号の信号値Ｃ_ｋは、リサンプリング前の信号値Ｂ_ｊを用いて、式（４）及び式（６）で表すことができる。さらに、式（４）及び式（６）は、それぞれ以下の式（８）及び式（７）のように変形することができる。

したがって、仮定Ａが成立するためには、任意のｍ、ｎの組に対して式（７）及び式（８）が成り立つことが必要条件となる。この必要条件が満たされた場合、入力信号は、前述のＦＩＲ型のディジタルフィルタによってＹＵＶ４：２：０形式からアップサンプリングされた信号であると推定することができる。

２．リサンプリング検出装置
２．１ 構成
本実施の形態のリサンプリング検出装置を説明する。
リサンプリング検出装置は、入力された信号が上記のようなアップサンプリングを行った信号であることを検出する。図３は、本実施の形態におけるリサンプリング検出装置の構成を示すブロック図である。リサンプリング検出装置３０１は、入力としてＹＵＶ４：２：２形式のディジタル映像信号を順次入力し、この入力信号の情報を元にして、その映像の全体または一部分がリサンプリングされた映像であるかどうかを検出し、検出結果を出力する。リサンプリング検出装置３０１には、入力される映像信号が事前にバッファリングされる等された上で、必要な画素に対する信号が順次入力されるものとする。

リサンプリング検出装置３０１は、第１及び第２のリサンプリング推定部３０３、３０４と、遅延器３０５と、比較検出部３０６とを備える。第１のリサンプリング推定部３０３は、入力信号ｆからリサンプリングされる前の信号を第１の方法で推定する手段である。第２のリサンプリング推定部３０４は、入力信号ｆからリサンプリングされる前の信号を第２の方法で推定する手段である。本実施の形態では、第１のリサンプリング推定部３０３は式（７）を用いて、第２のリサンプリング推定部３０４は式（８）を用いて、それぞれリサンプリングされる前の信号Ｂ_jを推定する。

遅延器３０５は、第１のリサンプリング推定部３０３からの出力信号ｇを、次の入力信号ｆが入力されるまで所定時間だけ遅延させて出力する手段である。すなわち、第１のリサンプリング推定部３０３及び第２のリサンプリング推定部３０４でのリサンプリング前信号推定にかかる時間だけ遅延させる。このようにすることで、各リサンプリング推定部は、前回推定した結果を用いて演算を行う。なお、遅延器３０５に入力される信号は、第１のリサンプリング推定部３０３からの信号ｇとしたが、第２のリサンプリング推定部からの信号ｈを用いてもよい。

比較検出部３０６は、第１及び第２のリサンプリング推定部３０３、３０４の出力信号ｇ、ｈを比較して、両者が一致するか否かを判断する手段である。また、比較検出部３０６は入力される信号ｇ及び信号ｈごとにその判断結果を蓄積する。比較検出部３０６は、最終的にすべての入力に対して結果が「一致」となった場合、入力された映像信号がリサンプリングされたことを示す検出信号Ｓｒを出力し、そうでない場合は、非検出信号Ｓｎを比較結果の信号ｊとして出力する。

２．２ 動作
上記のように構成されたリサンプリング検出装置の動作について説明する。
図１（ａ）のような位相のＹＵＶ４：２：２形式のディジタル映像信号が信号ｆとして入力端子３０２に入力されたとする。ここで信号ｆは、映像信号のうち縦に並んだ同一フィールドの１列の色差信号が上から順次入力されるものとする。すなわち、図１（ａ）においてまずＣ_０が入力され、次のタイミングでＣ_２とＣ_４とが入力され、その次のタイミングでＣ_６とＣ_８が入力されるといった具合である。

最初に入力されたＣ_０は、遅延器３０５に境界条件（初期値）Ｂ_０として保持される（式（５）参照）。なお、他の列については同時もしくは順次入力されて処理されていくものとするが、説明は省略する。

入力端子３０２から信号ｆとして信号値Ｃ_２及びＣ_４が入力され、遅延器３０５から入力信号ｉとして信号値Ｂ_０が入力されると、第１のリサンプリング推定部３０３は、式（７）においてｎ＝０、ｍ＝１を設定することでリサンプリング前の信号Ｂ_２を推定し（式（９）参照）、信号ｇとして出力する。

同様に、第２のリサンプリング推定部３０４は、式（８）においてｎ＝０、ｍ＝１としてリサンプリング前の信号Ｂ_２を推定し（式（９）参照）、信号ｈとして出力する。

式（９）および式（１０）からそれぞれ求めたＢ_２が等しいことが、仮定Ａが成立する必要条件のうちのひとつ（第１の必要条件）となる。比較検出部３０６は、第１のリサンプリング推定部３０３の出力信号ｇ（Ｂ_２）と第２のリサンプリング推定部３０４の出力信号ｈ（Ｂ_２）とを比較する。比較の結果、両者が等しい場合には、比較検出部３０６はその結果を「一致」として蓄積する。また、信号ｇは遅延器３０５にも入力され、遅延器３０５は信号値Ｂ_２を保持する。

次に、入力端子３０２から信号ｆとして信号値Ｃ_６及びＣ_８が入力され、遅延器３０５から入力信号ｉとして信号値Ｂ_２が入力されると、第１のリサンプリング推定部３０３は、式（７）においてｎ＝１、ｍ＝３としてリサンプリング前の信号値Ｂ_４を推定して出力（信号ｇ）する。一方、第２のリサンプリング推定部３０４は、式（８）においてｎ＝１、ｍ＝３としてリサンプリング前の信号値Ｂ_４を推定して出力（信号ｈ）する。得られたＢ_４が等しいことが、仮定Ａが成立する必要条件のうちのひとつ（第２の必要条件）となる。そこで、比較検出部３０６は、第１のリサンプリング推定部３０３が出力した信号ｇ（Ｂ_４）と第２のリサンプリング推定部３０４が出力した信号ｈ（Ｂ_４）とを比較し、比較結果を蓄積する。また、信号ｇは遅延器３０５にも入力され、遅延器３０５は信号値Ｂ_４を保持する。

以降、同様にして入力端子３０２からの信号ｆと、遅延器３０５からの信号ｉとによって、リサンプリング推定部３０３とリサンプリング推定部３０４はそれぞれ異なる方法でリサンプリング前の信号値Ｂ_２ｎ＋２を推定する。そして、比較検出部３０６は、得られた２つの信号値Ｂ_２ｎ＋２が一致するか否かを比較していく。この処理を、ｍ及びｎを増加させながら全てのｍ、ｎの組に対して行うことで、複数の必要条件を得ることができる。比較検出部３０６は、最後にこれら複数の必要条件がすべて満たされる、すなわち比較結果がすべて「一致」となった場合に、入力信号がＹＵＶ４：２：０形式からアップサンプリングされた信号であると推定して検出信号Ｓｒを出力し、そうでない場合に非検出信号Ｓｎを出力する。アップサンプリングされていない入力信号が偶然このような必要条件を満たすことも考えられるが、複数の必要条件を同時に満たす可能性は極めて低いと考えられる。

以上のように、本実施の形態のリサンプリング検出装置は、２種類の方法を用いてアップサンプリング前の信号値を推定し、推定した２つの値が一致したときに、入力信号がアップサンプリングされた信号であると判定する。このように、本実施の形態のリサンプリング検出装置によれば、入力信号がＹＵＶ４：２：０形式からアップサンプリングされた信号であることを検出することができるため、後段の処理においてこの検出結果を参照することで、周波数特性の劣化を抑える処理を実施することが可能となり、映像信号の劣化を低減できる。

２．３ その他
本実施の形態では、一番上のラインを境界条件とし、ｍ及びｎを増加させることによって上のラインから下のラインへとリサンプリング検出を行っていったが、一番下のラインを境界条件とし、ｍ及びｎを減少させることによって下のラインから上のラインへとリサンプリング検出を行うこともできる。

また、本実施の形態においてさらに以下の変形例も考えられる。なお、以下の事項は後述する実施の形態においても同様に適用できる。

本実施の形態では、第１フィールドを例に挙げて説明したが、第２フィールドでも同様に検出処理を行うことができる。また、本実施の形態の思想は、インターレース走査方式に限らず、プログレッシブ走査方式に対しても同様に適用できる。

また、本実施の形態では、比較検出部において全ての入力信号について比較結果が一致した場合に検出信号Ｓｒを出力していたが、所定数（または所定割合）以上の入力信号に対して比較結果が一致した場合に、検出信号Ｓｒを出力するようにしてもよい。

また、比較検出部における比較動作において、比較される信号値の誤差が所定範囲内にあれば「一致」と判断してもよい。

また、本実施の形態では、映像信号の垂直方向に適用したが、水平方向にも適用することができるほか、映像信号以外の信号へ適用することもできる。

さらに、本実施の形態では、タップ係数が「５，３」或いは「１，７」のＦＩＲ型２タップディジタルフィルタを用いているが、タップ数やタップの係数には制限が無い。本実施の形態では、タップ数が２だったため、Ｂ_２ｎ、Ｂ_２ｎ＋２に関する２元１次方程式を用いて各数式を求めたが、タップ数が３の場合は、Ｂ_２ｎ、Ｂ_２ｎ＋２、Ｂ_２ｎ＋４に関する３元１次方程式を用いて各数式を求めればよい。タップ数がｎ（ｎ＞３の整数）の場合も同様に、ｎ元１次方程式を用いて各数式を求めればよい。

（実施の形態２）
リサンプリング検出装置の別の構成について説明する。本実施の形態のリサンプリング検出装置の構成は図３に示す実施の形態１のものと同様である。実施の形態１のリサンプリング検出装置では、全てのｍ、ｎの組に対してリサンプリング検出を行っていた。これに対して、本実施の形態のリサンプリング検出装置では、画面の一部分の信号のみを用いたリサンプリング検出を可能とする。

図４を参照して、本実施の形態のリサンプリング検出装置の動作を説明する。本実施の形態では、式（５）で示される境界条件の替わりに、式（４）及び式（６）からＢ_２ｎ＋２について導出された式（１１ａ）を用いて求めた値を境界条件として用いる。これにより、画面上にある任意の連続した４以上の偶数ライン分の入力信号を用いてリサンプリング検出することが可能になる。すなわち、画面の１部分のみを用いてリサンプリング検出することができ、演算量を減らすことができる。

式（１１ａ）を用いて境界条件を求めた後、Ｃ_２ｍ＋４とＣ_２ｍ＋６とを入力し、第Ｂ_２ｎ＋２とＣ_２ｍ＋４とから以下の式（１１ｂ）を用いてＢ_２ｎ＋４を求める。さらに、Ｂ_２ｎ＋２とＣ_２ｍ＋６とから以下の式（１１ｃ）を用いてＢ_２ｎ＋４とを求める。式（１１ｂ）及び式（１１ｃ）からそれぞれ求めたＢ_２ｎ＋４の値を比較し、「一致」となった場合に、入力信号がＹＵＶ４：２：０形式からアップサンプリングされた信号であると推定して検出信号Ｓｒを出力し、そうでない場合、非検出信号Ｓｎを出力する。なお、式（１１ｂ）は式（８）と同義であり、式（１１ｃ）は式（７）と同義である。

以下、具体的にＣ_４２、Ｃ_４４、Ｃ_４６、Ｃ_４８の４ラインに対してリサンプリング検出を行う場合を説明する。

最初に、入力端子３０２から信号ｆとして信号値Ｃ_４２及びＣ_４４が入力される。リサンプリング推定部３０３は、信号Ｃ_４２及びＣ_４４から式（１１ａ）において（ｎ，ｍ）＝（１０，２１）として、Ｂ_２２を求めて信号ｇとして出力する。遅延器３０５はこの信号ｇ（Ｂ_２２）を境界条件（初期値）として保持する。

次に、入力端子３０２から信号ｆとして信号値Ｃ_４６及びＣ_４８が入力され、遅延器３０５から入力信号ｉとして信号値Ｂ_２２が入力されると、第１のリサンプリング推定部３０３は、式（７）において（ｎ，ｍ）＝（１１，２３）として、リサンプリング前の信号Ｂ_２４を推定し、信号ｇとして出力する。この信号ｇは、遅延器３０５に保持される。また、第２のリサンプリング推定部３０４は、式（８）において（ｎ，ｍ）＝（１１，２３）としてリサンプリング前の信号Ｂ_２４を推定し、信号ｈとして出力する。

第１及び第２のリサンプリング推定部３０３、３０４により得られたＢ_２４が等しいことが、実施の形態１で述べた仮定Ａが成立する必要条件となる。比較検出部３０６は、第１のリサンプリング推定部３０３が出力した信号ｇ（Ｂ_２４）と、第２のリサンプリング推定部３０４が出力した信号ｈ（Ｂ_２４）とを比較する。比較検出部３０６は、比較結果が「一致」となった場合に、入力信号がＹＵＶ４：２：０形式からアップサンプリングされた信号であると推定し、検出信号Ｓｒを出力する。そうでない場合、比較検出部３０６は非検出信号Ｓｎを出力する。

比較検出部３０６は比較結果を蓄積し、リサンプリング検出に用いる全ての入力信号が入力された後で、比較結果が全て「一致」しているか否かを判定することで、４より大きい偶数ライン分の入力信号を用いてリサンプリング検出を行うことができる。

以上のような方法で、画面において部分毎に適用する処理を変えることができる。例えば、１１≦ｎ≦２０の部分と２１≦ｎ≦３０の部分のように画面を４以上の偶数ラインからなる複数の部分に分割し、分割した各部分に対しリサンプリング検出を行い、その結果によって各部分に適用するフィルタを変更することができる。

（実施の形態３）
リサンプリング検出装置のさらに別の構成について説明する。本実施の形態のリサンプリング検出装置は、実施の形態２で述べたリサンプリング検出装置と同様の機能を有するが、フィードバック回路を有していない点が異なる。よって、本実施の形態のリサンプリング検出装置は、入力端子から信号が入力されるタイミングを考慮しなくても良く、この点で、実施の形態２で述べたリサンプリング検出装置に対して利点を有する。

図５に、本実施の形態におけるリサンプリング検出装置のブロック図を示す。実施の形態１と同様の構成については同一の参照番号を付し、説明は省略する。

本実施の形態のリサンプリング検出装置４０１において、第１のリサンプリング推定部４０３は、リサンプリングされる前の信号を第１の方法で推定する手段である。第２のリサンプリング推定部４０４は、リサンプリングされる前の信号を第２の方法で推定する手段である。遅延器４０５は、第２のリサンプリング推定部４０４の出力を、第１及び第２のリサンプリング推定部４０３、４０４でのリサンプリング前信号推定にかかる時間だけ遅延させて出力する手段である。比較検出部４０６は、第１のリサンプリング推定部４０３の出力と遅延器４０５の出力とを比較して、両者が一致するか否かを判断する手段である。比較検出部４０６における判断結果の蓄積と、最終的な検出結果の出力については実施の形態１と同様である。

上記のように構成された本実施の形態のリサンプリング検出装置４０１の動作について以下に説明する。説明を簡単にするため、第１フィールドを例に挙げて説明する。本実施の形態では、第１のリサンプリング推定部４０３は後述の式（１２）を用いて、第２のリサンプリング推定部４０４は式（１１ａ）を用いて、それぞれリサンプリングされる前の信号Ｂ_jを推定する。

図１（ａ）のような位相を有する、ディジタル映像信号の信号値Ｃ_２ｍ及びＣ_２ｍ＋２が入力端子３０２から信号ｆとして入力された場合を例にとる。仮定Ａが成立する場合、これらの入力信号は、式（１１ａ）と、式（４）及び式（６）からＢ_２ｎについて導出される式（１２）とを満たす。

信号値Ｃ_２ｍ及びＣ_２ｍ＋２が入力されると、第１のリサンプリング推定部４０３は、式（１２）よりＢ_２ｎを推定して信号ｌとして出力し、第２のリサンプリング推定部４０４は、式（１１ａ）からＢ_２ｎ＋２を推定して信号ｍとして出力する。

信号ｍは遅延器４０５に保持され、遅延器４０５は１つ前の信号ｎ（Ｂ_２ｎ）を出力する。この結果、比較検出部４０６には、信号ｌ（Ｂ_２ｎ）と信号ｎ（Ｂ_２ｎ）とが同時に入力される。ここで、第１のリサンプリング推定部４０３が出力した信号ｌ（Ｂ_２ｎ）と、遅延器４０５が出力した信号ｎ（Ｂ_２ｎ）とが一致することが、仮定Ａが成立するための必要条件となる。

比較検出部４０６は、信号ｌと信号ｎとを比較し、その結果、両者が等しい場合には、比較検出部４０６はその結果を「一致」として蓄積する。リサンプリング検出に用いる全ての入力信号が入力された後で、比較結果がすべて「一致」となった場合に、入力信号がＹＵＶ４：２：０形式からアップサンプリングされた信号であると推定して検出信号Ｓｒを出力し、そうでない場合に非検出信号Ｓｎを出力する。

（実施の形態４）
本実施の形態では、ＦＩＲ型のディジタルフィルタによってリサンプリング（アップサンプリング）された映像信号を入力とし、リサンプリングされる前の映像信号を復元して出力する信号復元装置について説明する。

図６に本実施の形態における信号復元装置の構成を示す。信号復元装置５０１は、入力信号からリサンプリング前の信号を推定する手段であるリサンプリング推定部５０３を含む。図６を参照し、信号復元装置の動作について説明する。

ＹＵＶ４：２：０形式（図１（ｂ）参照）であった信号が実施の形態１で述べたＦＩＲ型のディジタルフィルタによってＹＵＶ４：２：２形式（図１（ａ）参照）の信号にアップサンプリングされて得られた信号が入力端子５０２に入力される場合を考える。

説明を簡単にするために第１フィールドを例に挙げて説明する。入力端子５０２から入力される信号ｐは信号値Ｃ_２ｍ及びＣ_２ｍ＋２である。リサンプリング推定部５０３は、入力信号ｐの信号値Ｃ_２ｍ及びＣ_２ｍ＋２から式（１２）を用いて信号値Ｂ_２ｎを求め、その信号値Ｂ_２ｎを信号ｑとして出力する。

本信号復元装置は、以上の処理を全てのｍ、ｎの組に対して行う。これにより、アップサンプリング処理の前後で信号の位相が一致しているか否かに関わらず、アップサンプリングされる前の信号を推定して復元することができる。本発明の信号復元装置を記録再生装置に適用することにより、ダビングを繰り返した場合でも周波数特性の劣化を抑えることのできる記録再生装置を実現することができる。

（実施の形態５）
本実施の形態は、映像信号における垂直方向の信号に対するリサンプリング装置を説明する。本リサンプリング装置は、入力された映像信号がリサンプリングされた信号か否かを検出し、リサンプリングされた信号でない場合はＦＩＲ型ディジタルフィルタによるリサンプリング処理を行って出力し、既にリサンプリングされた信号である場合は、リサンプリング前の信号を復元して出力する。

図７に、本実施の形態におけるリサンプリング装置の構成を示す。リサンプリング装置６０１は、入力信号を格納するバッファメモリ６０３と、入力信号がリサンプリングされた信号か否かを検出するリサンプリング検出部６０４と、入力信号からリサンプリング前の信号を復元する信号復元部６０５と、ＦＩＲ型ディジタルフィルタによるリサンプリング処理を行う信号間引き部６０６と、出力を信号復元部６０５からの出力または信号間引き部６０６からの出力のいずれかに切替えるスイッチ６０７とを含む。

入力端子６０２に入力された映像信号はバッファメモリ６０３に保持され、バッファメモリ６０３から必要に応じて信号値が出力される。リサンプリング検出部６０４は実施の形態１〜３におけるリサンプリング検出装置と同様の機能、構成を有し、入力端子６０２に入力された信号がリサンプリングされた信号か否かを検出する手段である。信号復元部６０５は実施の形態４におけるリサンプリング前の信号を復元する手段である。信号間引き部６０６は、入力信号に対してＦＩＲ型のディジタルフィルタによる信号間引きを行う手段である。スイッチ６０７はリサンプリング検出部６０４からの制御信号を受けて、信号復元部６０５からの出力または信号間引き部６０６からの出力を選択して出力端子６０８へ出力する。

上記のように構成された本発明のリサンプリング装置の動作について説明する。図７（ａ）は、リサンプリングされていない信号が入力された場合の動作を説明するための図であり、図７（ｂ）は、既にリサンプリングされている信号が入力された場合の動作を説明するための図である。

最初に、図７（ａ）を参照して、リサンプリング装置が、ＹＵＶ４：２：２形式（図１（ａ）参照）の、リサンプリングされていない信号を入力したときの動作を説明する。

リサンプリング装置において、リサンプリング検出部６０４は、入力端子６０２から入力された信号がリサンプリングされていない信号であることを検出し、非検出信号Ｓｎをスイッチ６０７に出力する。信号間引き部６０６は、ＦＩＲ型のディジタルフィルタを用いて色差信号を間引くことで、ＹＵＶ４：２：２形式の入力信号をＹＵＶ４：２：０（図１（ｂ）参照）形式の信号に変換する。リサンプリング検出部６０４からの非検出信号Ｓｎに基づき、スイッチ６０７は接点をｂ側に接続する。これにより、信号間引き部６０６によりＹＵＶ４：２：０形式に変換された信号が出力端子６０８から出力される。

次に、図７（ｂ）を参照して、リサンプリング装置がＹＵＶ４：２：２形式のリサンプリングされた信号を入力したときの動作を説明する。

信号復元部６０５は、入力した信号から、リサンプリング前の信号を復元する。その復元方法は実施の形態４で説明したとおりである。リサンプリング検出手段６０４は、入力端子６０２から入力された信号がリサンプリングされた信号であることを検出し、検出信号Ｓｒをスイッチ６０７に出力する。スイッチ６０７は検出信号Ｓｒに基づき接点をａ側に接続する。これにより、信号復元部６０５により復元された信号が出力端子６０８から出力される。

以上に示すように、本実施の形態によるリサンプリング装置は、入力信号が既にアップサンプリングされた信号であると検出した場合は、信号復元部６０５によりアップサンプリングされる前の信号を、周波数特性を劣化させること無く復元することができる。このため、リサンプリング処理を繰り返しても信号の劣化を抑えることができる。また、入力信号がアップサンプリングされた信号でないと検出された場合は、信号間引き部６０６によりＦＩＲ型のディジタルフィルタを用いた信号間引き（ダウンサンプリング）が行われる。

このように、本実施の形態では既にアップサンプリングされたデータを入力した場合には、リサンプリング前の元のデータを復元して出力するため、リサンプリングの繰り返しによる信号の劣化を低減できる。

なお、本実施の形態では、映像信号の垂直方向に適用したが、水平方向にも適用することができるほか、映像信号以外の信号へ適用することもできる。

（実施の形態６）
リサンプリング検出装置のさらに別の構成について説明する。図８は、本実施の形態のリサンプリング検出装置の構成を示した図である。リサンプリング装置８０１は、リサンプリング推定部８０４と、遅延器８０５と、比較検出部８０６とを備える。リサンプリング推定部８０４は、仮定Ａの下、入力信号からリサンプリング前の信号Ｂ_ｊを推定し、さらに推定したＢ_ｊと入力信号とを用いて入力信号Ｃ_ｋを推定する。遅延器８０５は、リサンプリング推定部８０４の処理時間だけ、リサンプリング推定部８０４からの信号を遅延させる。比較検出部８０６は、実際に受信した入力信号と、遅延されたリサンプリング推定部８０４の出力信号（推定した入力信号）とを比較し、その比較結果を検出信号Ｓｒ／非検出信号Ｓｎとして出力する。

図９を参照し、本実施の形態のリサンプリング検出装置の動作を説明する。説明の簡単化のため、第１フィールドを例に挙げて説明する。

サンプリング推定部８０４は、ディジタル映像信号の信号値Ｃ_２ｍ及びＣ_２ｍ＋２を入力端子３０２を介して入力すると、式（１１ａ）を用いて、信号値Ｂ_２ｎ＋２を求める。次に、サンプリング推定部８０４は信号値Ｃ_２ｍ＋４を入力し、入力した信号値Ｃ_２ｍ＋４と、先に求めた信号値Ｂ_２ｎ＋２とを式（１３）に代入し、信号値Ｂ_２ｎ＋４を求める。

そして、サンプリング推定部８０４は、２つの求めた信号値Ｂ_２ｎ＋２と信号値Ｂ_２ｎ＋４とを式（１４）（式（６）と同義）に代入し、信号値Ｃ_２ｍ＋６を求め、信号ｍとして出力する。

信号ｍは遅延器８０５に保持される。遅延器８０５は、実際に入力された信号ｆ（Ｃ_２ｍ＋６）と推定された信号ｎ（Ｃ_２ｍ＋６）とが比較検出部８０６に同時に入力されるように、信号ｎ（Ｃ_２ｍ＋６）を遅延させて出力する。ここで、実際に入力された信号ｆ（Ｃ_２ｍ＋６）と、推定された信号ｎ（Ｃ_２ｍ＋６）とが一致することが、仮定Ａが成立するための必要条件となる。

比較検出部８０６は、信号ｆと信号ｎとを比較し、その結果、両者が等しい場合には、その結果を「一致」として蓄積する。そして、リサンプリング検出に用いる所定の入力信号が入力された後で、比較結果がすべて「一致」となった場合に、入力信号がＹＵＶ４：２：０形式からアップサンプリングされた信号であると推定して検出信号Ｓｒを出力し、そうでない場合に非検出信号Ｓｎを出力する。なお、比較検出部８０６は、所定数（または所定割合）以上の入力信号に対して比較結果が一致した場合に、検出信号Ｓｒを出力するようにしてもよい。

本実施の形態のリサンプリング検出装置によっても、実施の形態１等のものと同様に、入力信号がＹＵＶ４：２：０形式からアップサンプリングされた信号であることを検出することができる。このため、後段の処理において、この検出結果を用いて周波数特性の劣化を抑える処理を実施することが可能となる。

本発明のリサンプリング装置によれば、サンプリングレートの変換を繰り返し行っても、ディジタルフィルタによる周波数特性の劣化が無いため、記録と再生を異なるサンプリングレートで行わなければならない記録再生装置や、受信側と送信側でサンプリングレートが異なる中継器等において有用である。

位相が一致していない場合のリサンプリング処理を説明した図 位相を考慮したフィルタ処理を説明した図 実施の形態１及び２におけるリサンプリング検出装置のブロック図 実施の形態２におけるリサンプリング検出動作を説明した図 実施の形態３におけるリサンプリング検出装置のブロック図 実施の形態４における信号復元装置のブロック図 実施の形態５におけるリサンプリング装置のブロック図 実施の形態６におけるリサンプリング装置のブロック図 実施の形態６におけるリサンプリング検出動作を説明した図 従来のリサンプリング装置におけるリサンプリング処理の説明図

符号の説明

３０１、４０１、８０１ リサンプリング検出装置
３０２ リサンプリング検出装置の入力端子
３０３、４０３ 第１のリサンプリング推定部
３０４、４０４ 第２のリサンプリング推定部
３０５、４０５、８０５ 遅延器
３０６、４０６、８０６ 比較検出部
３０７ リサンプリング検出装置の出力端子
５０１ 信号復元装置
５０２ 信号復元装置の入力端子
５０３ リサンプリング推定部
５０４ 信号復元装置の出力端子
６０１ リサンプリング装置
６０３ バッファメモリ
６０４ リサンプリング検出部
６０５ 信号復元部
６０６ 信号間引き部
６０７ スイッチ
６０８ リサンプリング装置の出力端子

Claims (12)

1. ディジタル信号を構成する複数の入力信号を受信し、前記ディジタル信号がリサンプリングされた信号であるか否かを検出するリサンプリング検出装置であって、
   １つ以上の入力信号から、前記ディジタル信号についてのリサンプリングされる前の信号を推定する推定手段と、
   前記推定した信号と、１つ以上の入力信号とを用いて、前記ディジタル信号がリサンプリングされた信号か否かを検出する検出手段と
   を備えたリサンプリング検出装置。
2. 前記推定手段が、第１の方法により、一つ以上の入力信号から前記ディジタル信号についてのリサンプリングされる前の信号を推定する第１のリサンプリング推定手段と、第２の方法により、一つ以上の入力信号から前記ディジタル信号についてのリサンプリングされる前の信号を推定する第２のリサンプリング推定手段とを有し、
   前記検出手段は、前記第１のリサンプリング推定手段の出力と前記第２のリサンプリング推定手段の出力とを比較して、その比較結果に基づき前記ディジタル信号がリサンプリングされた信号であるか否かを検出する、請求項１記載のリサンプリング検出装置。
3. 前記推定手段は、一つ以上の入力信号から前記ディジタル信号についてのリサンプリングされる前の信号を推定し、前記推定したリサンプリングされる前の信号を用いて入力信号を推定し、
   前記検出手段は、前記推定した入力信号と、実際に受信した入力信号とを比較して、前記ディジタル信号がリサンプリングされた信号であるか否かを検出する、請求項１記載のリサンプリング検出装置。
4. 前記推定手段は、少なくとも２つの入力信号から、前記リサンプリングされる前の一つの信号を推定し、その推定した一つの信号の値を初期値として用いて、その後のリサンプリングされる前の信号を推定する、請求項１記載のリサンプリング検出装置。
5. 前記推定手段は、アップサンプリングに使用されるディジタルフィルタのタップ数とタップの係数に基づいた１次方程式を解くことで、前記リサンプリングされる前の信号を推定する、請求項１記載のリサンプリング検出装置。
6. 前記ディジタルフィルタはＦＩＲ型のディジタルフィルタである、請求項５記載のリサンプリング検出装置。
7. 前記リサンプリングは、ＹＵＶ４：２：０からＹＵＶ４：２：２へのアップサンプリングである、請求項１記載のリサンプリング検出装置。
8. ディジタル信号を構成する複数の入力信号を入力端子を介して受信し、リサンプリング処理を行い、出力端子を介して出力するリサンプリング装置であって、
   一つ以上の入力信号から、前記ディジタル信号に関するリサンプリングされる前の信号を生成する信号復元手段と、
   一つ以上の前記入力信号に対して間引き処理を行う信号間引き手段と、
   一つ以上の入力信号から、前記ディジタル信号がリサンプリングされた信号であるか否かを検出し、前記ディジタル信号がリサンプリングされた信号であると検出された場合は、検出信号を出力し、前記ディジタル信号がリサンプリングされた信号でないと検出された場合は、非検出信号を出力するリサンプリング検出手段と、
   前記リサンプリング検出手段からの出力を受信し、前記出力が検出信号であるときは、前記信号復元手段の出力を前記出力端子に接続し、前記リサンプリング検出手段からの出力が非検出信号であるときは、前記信号間引き手段の出力を前記出力端子に接続するスイッチとを備え、
   前記リサンプリング検出手段は、１つ以上の入力信号から、前記ディジタル信号についてのリサンプリングされる前の信号を推定する推定手段と、前記推定した信号と１つ以上の入力信号とを用いて、前記ディジタル信号がリサンプリングされた信号であるか否かを検出する検出手段とを含む、
   リサンプリング装置。
9. ディジタル信号を構成する複数の入力信号を受信し、前記ディジタル信号が既にリサンプリングされた信号であるか否かを検出するリサンプリング検出方法であって、
   １つ以上の入力信号から、前記ディジタル信号についてのリサンプリングされる前の信号を推定するステップと、
   前記推定した信号と、１つ以上の入力信号とを用いて、前記ディジタル信号がリサンプリングされた信号であるか否かを検出するステップと
   を含む、リサンプリング検出方法。
10. 前記推定するステップは、第１の方法により、一つ以上の入力信号から前記ディジタル信号についてのリサンプリングされる前の信号を推定するステップと、第２の方法により、一つ以上の入力信号から前記ディジタル信号についてのリサンプリングされる前の信号を推定するステップとを有し、
    前記検出するステップは、前記第１の方法により推定された信号と、前記第２の方法により推定された信号とを比較して、その比較結果に基づき前記ディジタル信号がリサンプリングされた信号か否かを検出する、
    請求項９記載のリサンプリング検出方法。
11. 前記推定するステップは、一つ以上の入力信号から前記ディジタル信号についてのリサンプリングされる前の信号を推定し、前記推定したリサンプリングされる前の信号を用いて入力信号を推定し、
    前記検出するステップは、前記推定した信号と、１つ以上の実際に受信した入力信号とを比較して、前記ディジタル信号がリサンプリングされた信号であるか否かを検出する、請求項９記載のリサンプリング検出方法。
12. ディジタル信号を構成する複数の入力信号を入力し、リサンプリング処理を行って出力するリサンプリング方法であって、
    一つ以上の入力信号から、前記ディジタル信号に関するリサンプリングされる前の信号を復元するステップと、
    一つ以上の前記入力信号に対して間引き処理を行うステップと、
    １つ以上の入力信号から、前記ディジタル信号についてのリサンプリングされる前の信号を推定し、前記推定した信号と１つ以上の入力信号とを用いて、前記ディジタル信号がリサンプリングされた信号であるか否かを検出するステップと、
    前記ディジタル信号がリサンプリングされた信号であると検出された場合は、前記復元されたリサンプリング前の信号を出力し、前記ディジタル信号がリサンプリングされた信号でないと検出された場合は、前記間引き処理された信号を出力するステップと
    を含むリサンプリング方法。

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