JP3549394B2

JP3549394B2 - デジタルクロックコンバータ

Info

Publication number: JP3549394B2
Application number: JP14706098A
Authority: JP
Inventors: 智夫西垣; 武夫鈴木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-05-28
Filing date: 1998-05-28
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2018-05-28
Also published as: JPH11339028A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クロックコンバータ（画像情報変換回路）に関するものである。詳しくは、クロックＣＬＫ１でサンプリングされた映像入力信号（ＹＩＮ，ＣＩＮ）と、再生系の持つクロックＣＬＫ２と、前記入力映像信号（ＹＩＮ，ＣＩＮ）のクロックＣＬＫ１との位相差に基づいて、再生系のクロックＣＬＫ２に同期して補完処理（画像情報変換）することにより、入力された映像信号の画質改善を図るものである。主にデジタル信号入力を備えた機器、例えば、デジタル記録再生装置等に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
従来の変換方法としては、特開平３−３２２８９号公報に記載されているようないくつかの方法がある。
一つは入力信号を一旦Ｄ／Ａ変換してアナログ信号に戻し、これを再び出力サンプリングクロックでＡ／Ｄ変換する方法である。
また、これとは別に、フレームメモリを用いてフレーム単位で画素数の変換を行う方法である。
更に、特開平３−３２２８９号公報では、ＬＳＩ化を容易にするため出力情報のクロックＣＬＫを多相化し補間演算する手法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法において、一旦Ｄ／Ａ変換する方法では、組み合わせ論理回路のみで構成することができず、一般にＩＣ化する際に回路が複雑になる。また、Ｄ／Ａ変換によりノイズが含有されるという欠点があった。
フレームメモリを用いる方法では、巨大なメモリを必要とするため、回路が大規模になるという問題があった。例えば、映像信号を変換する場合には、最低でも同期信号が挿入される１ラインごとにデータをメモリする必要があり、１ラインの画素を１０００個とすると、輝度，色信号合わせて２０００個のレジスタから構成されるラインメモリを必要とするといった欠点があった。
【０００４】
特に、特開平３−３２２８９号公報の発明によれば、図１３に示した構成図に示すように、第１のクロックφ１に同期した複合映像信号等の入力データＤＩＮと、変換制御パルス発生回路２３からの３相クロックφ４０，φ４１，φ４２と、第３のクロックφ３０，φ３１，φ３２に基づいて位相差検出回路２４が検出した第１，第２のクロックφ１，φ２の位相差データφＤ０から、線型補間演算回路２１により補間演算処理するとなっており、クロックを多相化して、補間演算を行っている。
【０００５】
しかし、この演算回路の数はクロックを多相化（特開平３−３２２８９号公報では３相としている）した数だけ必要になる。
特に、補間演算を行うための乗算器や、加算器は複雑な論理回路から構成されるため、多数のゲート数を必要とする。
前記公報に開示されている具体例では、３相のクロックを用いて同じ演算回路を３つ同時に駆動している。このため、映像信号を構成する輝度信号、および２種類の色信号を同時に処理するためには各々３つの演算回路をもつため、合計９個の演算回路を必要とする。
【０００６】
従って、本発明は上述のような問題点を解決するためのものであって、
請求項１，２の発明の目的は、検出した位相差から位相情報を得、この位相情報に基づき補間演算とデータ数の調整を同時に行うことで、より簡単な回路を提供することである。
【０００７】
請求項３の発明の目的は、検出された位相差が微妙なジッタのための変動を繰り返し、データ数の係数期間に一定期間エラーが生じないようにして、安定した品質の良い画質を提供することである。
【０００８】
請求項４の発明の目的は、輝度信号位相差の検出と同時に、色分離信号の位相差を検出することで、輝度信号だけでなく色信号についても位相差を検出でき、輝度と色のデータの配列を保ったままで、輝度信号と色信号を同時に変換することを可能にし、しかも、演算回路を１系統のみにした簡易な回路構成を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、第１及び第２のクロックの位相差に基づきデータ補完を行うデジタルクロックコンバータにおいて、前記第１及び第２のクロック間の位相差を連続して検出する手段、一定の映像期間内の映像信号データの数を一定に保つ手段（７，８，９，１０，１１）、前記映像信号データを前記位相差から得た位相情報に基づき補間処理する手段を具備する、ことを特徴とするデジタルクロックコンバータである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載されたデジタルクロックコンバータにおいて、前記映像信号は、前記第１のクロックでサンプリングされたものである、ことを特徴とするデジタルクロックコンバータである。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載されたデジタルコンバータにおいて、前記位相差を連続して検出する手段の位相差検出結果に対して、ヒステリシスを持たせる手段を具備し、前記第１及び第２のクロックの位相差が安定しない場合において、一定の期間，位相情報を固定することを特徴とするデジタルクロックコンバータである。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載されたデジタルクロックコンバータにおいて、前記連続して前記第１及び第２のクロック間の位相差を検出する手段が、該位相差から輝度信号の位相差を検出する手段、該輝度信号の位相差から色信号の位相差を検出する手段を備え、輝度信号と色信号の２つの信号の位相関係を保った状態で前記補完処理ができるようにした、ことを特徴とするデジタルクロックコンバータである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施例を図１を用いて説明する。
図１において、クロック位相差検出ブロック（回路）１には、第１のクロックＣＬＫ１（以下、クロックＣＬＫ１と呼称）と第２のクロックＣＬＫ２（以下、クロックＣＬＫ２と呼称）が入力され、色信号位相差検出回路２にはクロックＣＬＫ１に同期した色分離信号ＲＢＩＤ１と、クロックＣＬＫ２に同期した色分離信号ＲＢＩＤ２が入力され、補間演算回路（１）３には、クロックＣＬＫ１でサンプリングされた映像輝度信号ＹＩＮが入力され、補間演算回路（２）４にはクロックＣＬＫ１でサンプリングされた映像色信号ＣＩＮが入力され、上記よりクロックＣＬＫ２でサンプリングした値に相当する輝度信号ＹＯＵＴ，色信号ＣＯＵＴに変換してクロックＣＬＫ２に同期して出力する。
図２は、以上の実施例における入出力信号のタイミングを説明するための概略図である。
【００１４】
ここで、バッファ書き込み制御回路７、バッファ読みだし制御回路８、セレクタ９，１１及びデュアルポートバッファは、連続して前記第１及び第２のクロック間の位相差を検出する手段に対応して一定映像期間内の映像信号のデータの数を一定に保つとともに、輝度信号と色信号の２つの信号の位相関係を保った状態で変換を可能にする手段を構成している。
【００１５】
また、位相差の検出精度を、クロックＣＬＫ２の１／８とした場合について、具体的な数値を用いて示す。
クロック位相差検出ブロック１において、２つのクロックＣＬＫ１とクロックＣＬＫ２が入力され、その位相差をクロックＣＬＫ２の１／８の分解能で検出し、クロックＣＬＫ１の立上りに対するクロックＣＬＫ２の立上りまでの時間差に変換し、０から７までの値をとる位相差情報とするために、クロックＣＬＫ２の４倍の周波数をもつクロックにより、ＣＬＫ２を８相に分解する。
これをクロックＣＬＫ１でラッチすると、８相のクロック（Ｐｈａｓｅ１からＰｈａｓｅ８）の内、１つ以上３つ以下の位相が必ずラッチされる。この動作を図３に示す。
【００１６】
図４は、ラッチされた８個の信号から、この結果をエンコードするためのテーブル（図５）を用意して、クロックＣＬＫ１に対するクロックＣＬＫ２の立上りの遅れ時間に変換し、０から７までの値に正規化する回路のブロック図を示す。
【００１７】
図２に示すように、クロック位相差検出回路１から得られたクロックの位相差により、クロックで連続してサンプリングされた輝度信号ＹＩＮについては、位相差の情報を得られたことになるが、色信号については、各色信号（この例ではＣＢ，ＣＲ）は２クロックに１回しかサンプリングされない。そのため、輝度信号と同じ位相差情報を利用することができない。そこで、第１の色分離信号ＲＢＩＤ１と、第２の色分離信号ＲＢＩＤ２の位相差を検出して、これを色信号の位相差と定義する。色信号の位相差についても輝度信号の位相差と同様に０から７までの値をとるものとすると、図６に示すように、クロックの立上りの差と色分離信号の立上りの差が一致する場合と、図７に示すように、クロックの立上りの差と色分離信号の立上りの差が１クロック分ずれる場合が生じる。図６の場合には、色信号の位相差を数値化したものは、輝度信号の位相差の１／２となり、図７の場合には輝度信号の位相差の１／２に４を加算した値になる。
【００１８】
そこで、輝度信号の変換に用いる位相差と、変換前後の色分離信号を用いて色位相差の変化を検出する。
クロックの位相差をＣＰＤ＿Ｙ，色信号の位相差をＣＰＤ＿Ｃとすると、クロックの位相差ＣＰＤ＿Ｙと色分離信号の位相差ＣＰＤ＿Ｃの間には、
ＣＰＤ＿Ｃ＝４×ｎ＋ＣＰＤ＿Ｙ／２（１）
という関係が成り立つ。
ここで、ｎは色分離信号の位相差が１／２以上であれば１それ以外は０となる。よって、色分離信号の位相差をクロックの幅で検出すれば、色信号位相差を求めることができる。
【００１９】
入力される色分離信号をＲＢＩＤ１，変換後の色分離信号をＲＢＩＤ２とする。そして、図９のタイミングチャートにおいて、変換後の色分離信号ＲＢＩＤ２を４相ＰｈａｓｅＡ〜ＰｈａｓｅＤに分解し、これを入力色分離信号ＲＢＩＤ１の立上りでラッチする。
この時、既にクロックの位相差は分かっているので、図８で極性が逆になるＰｈａｓｅＡとＰｈａｓｅＣ、または、ＰｈａｓｅＢとＰｈａｓｅＤの２つに絞ってラッチできるか検出すればよい。
例えば、輝度の位相差が０であった場合、色の位相差は０か４になる。その場合、ＰｈａｓｅＡとＰｈａｓｅＣの組み合わせで検出を行うと、ラッチの結果が不安定になる可能性があるので、ＰｈａｓｅＢとＰｈａｓｅＤに絞って検出する。同様に、輝度の位相差によって検出する組み合わせを選択することで安定した検出結果が得られる。この関係を図８にまとめる。
【００２０】
図７の場合、クロックの位相差が５であるので、ＰｈａｓｅＡとＰｈａｓｅＣの組み合わせを選択することで、安定したラッチ出力が検出できる。
この結果から、式（１）のｎを求め既知のクロックの位相差ＣＰＤ＿Ｙと合わせて色信号の位相差ＣＰＤ＿Ｃを求めることが可能になる。
【００２１】
請求項３の発明の実施例として、第１のクロックＣＬＫ１と第２のクロックＣＬＫ２において、相対的に微少なジッタを持ち続け、第１のクロックＣＬＫ１と第２のクロックＣＬＫ２の位相差が安定しない場合においては、検出した結果は変動を繰り返す場合や、ラッチの結果が不安定になる場合も考えられるので、ヒステリシスを与える。それによって、一定期間計算の係数を固定し、回路を簡易にすることができる。
つまり、検出結果がある回数以上連続した時点で、位相差が変化したと判断するようにするため０５，０６に示すヒステリシス回路を設ける。この回路は、図１０に示すように、フリップフロップ１４と比較器１５とラッチ回路１６を用いて構成される。
【００２２】
以上の手順で決定された位相差は、入力データと併せて図１１のような補間演算部に入力する。補間演算部では対応する前後２点のデータを用いて下記のような直線近似補間により出力を計算する。
ある時間ｎにおける入力をＤＩＮ（ｎ）同時刻の位相差をＣＰＤ（ｎ）とするとき、出力ＤＯＵＴ（ｍ）は、
ＤＯＵＴ（ｍ）＝ＤＩＮ（ｎ）＋（ＣＰＤ（ｎ）／８）（ＤＩＮ（ｎ＋１）−ＤＩＮ（ｎ））
と計算する。
位相差ＣＰＤが１から７の間で変化する場合は、上式を用いて対応する点が計算できるが、ＣＰＤが７から０に変化する場合と０から７に変化する場合については以下のような特別の操作をする。
【００２３】
図８のように、位相差ＣＰＤが７から０に変化する場合には、補間演算の結果に余分なデータが生じる。
図９の例では、ＤＯＵＴ（１），ＤＯＵＴ（２）については、
ＤＯＵＴ（１）＝ＤＩＮ（０）＋（７／８）（ＤＩＮ（１）−ＤＩＮ（０））
ＤＯＵＴ（２）＝ＤＩＮ（１）＋（７／８）（ＤＩＮ（２）−ＤＩＮ（１））
となるが、この関係をそのまま次のＤＯＵＴ（３）に当てはめると、

となってしまい、対応関係が合わなくなってしまう。
【００２４】
そこで、この場合には、出力する時点でこのデータを無効にし、次のデータ：

を補間値とする（操作１）。
【００２５】
次に、図１２のように、位相差が０から７に変化する場合には、補間演算した結果が出力すべきデータの数より少なくなってしまう。
図１０の例で、ＤＯＵＴ（１），ＤＯＵＴ（２）については、
ＤＯＵＴ（１）＝ＤＩＮ（１）＋（０／８）（ＤＩＮ（２）−ＤＩＮ（１））
ＤＯＵＴ（２）＝ＤＩＮ（２）＋（０／８）（ＤＩＮ（３）−ＤＩＮ（２））
となるが、ＤＯＵＴ（３）について同様に計算すると、

となり、対応関係が合わなくなってしまう。この場合には、入力値にフィルタをかけない値を補間値として出力する。つまり、

を定義し、バフッァに各々上の値を書き込むようにする（操作２）。
【００２６】
このため、補間演算部ブロック（補間演算回路）３（図１）では、２点間の補間値を計算した値ＦＯＵＴと入力値を演算に要する時間だけ遅らせた値ＴＯＵＴの２つを同時に出力する。
補間演算部ブロック３から出力された値は、クロックＣＬＫ１とクロックＣＬＫ２の２つのクロックで同時に読み書きが可能なデュアルポートバッファ（バッファ書き込み制御回路）７にクロックＣＬＫ１に同期して書き込む。書き込みの制御は、デュアルポートバファ７の図１１の内部回路構成例に示す、セレクタとセレクタのアドレス（ＡＤＲ）を用いて行う。バッファコントロールブロックで、位相差の前後関係を比較し、位相差が７から０に変化する点では、図１１のアドレスのカウントアップを停止し、書き込まれるデータが１つ少なくなるようにする。
【００２７】
０から７に変化する点では、二重に書き込む命令信号と、隣り合う２つのアドレスを出力し、演算部から２つの出力を１クロックの間に２つ同時に別々のアドレスに書き込む。データを読み出すアドレスは、クロックＣＬＫ２に同期して単純にカウントアップすることで、所望の値を出力することができる。
読み出すアドレスと、書き込むアドレスは同時にアクセスが発生しないようにリセットがかかった時点で一番離れた値になるようにする。
色信号についても同じ操作（操作１及び操作２）を行う。但し、リセットがかかった時の書き込みアドレスの値は、色位相差の最上位ビットとＲＢＩＤ信号により決定する。
これは、輝度信号と色信号の共通のアドレスで読み出す時、その位相関係がずれないようにする必要性からである。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１，２に対応する効果：第１のクロックＣＬＫ１と第２のクロックＣＬＫ２の位相差からデータ補間を行う際、映像信号に破綻が生じないように連続してクロック間の位相差を検出する手段を設け、さらにこれに対応して一定映像期間内の映像信号のデータの数を一定に保つようにした手段とを具備することで、演算回路を最小限で構成できるため、回路構成上の製造コストを低減する効果が期待できる。
【００２９】
請求項３に対応する効果：第１のクロックＣＬＫ１と第２のクロックＣＬＫ２において、相対的に微少なジッタを持ち続けて、一定の期間安定しない場合にも、簡単な回路で、一定期間ジッタを含む映像信号に対しても安定した画像を提供できる。
【００３０】
請求項４に対応する効果：上記第１のクロックと第２のクロックの位相差を検し、輝度信号の位相差を求め、この結果を用いて色信号の位相差を求めることで、この二つの位相関係を保った状態でリアルタイムに処理できるため、クロックコンバータの変換処理を高速で行うことができる、また、演算回路も色信号については１系統だけで済むので簡易な回路構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の構成を示す概略図である。
【図２】入出力信号のタイミングを説明するための概略図である。
【図３】位相差検出の説明のためのタイミングチャートである。
【図４】位相差検出ブロックの概略図である。
【図５】検出された信号と、位相差の関係を表す表である。
【図６】輝度の位相差と色の位相差の関係を模式的に表した図である。
【図７】輝度の位相差と色の位相差の関係を模式的に表した図である。
【図８】輝度信号の位相差と色信号の位相差検出の関係の表である。
【図９】色信号位相差検出の動作説明ブロック図である。
【図１０】位相検出にヒステリシスを持たせるための回路の構成を示した図である。
【図１１】補間演算を行うブロックの構成を示す図である。
【図１２】補間演算の入出力関係を模式的に表した図である。
【図１３】従来の画像情報変換装置の構成図である。
【符号の説明】
１…クロック位相差検出回路、２…色信号位相差検出回路、３，４…補完演算回路、５，６…ヒステリヒス回路、７…バッファ書き込み制御回路、８…バッファ読みだし制御回路、９，１１…セレクタ、１０…デュアルポートバッファ、１２，１４…フリップフロップ、１３…エンコーダ、１５…比較器、１６…ラッチ回路。

Claims

第１及び第２のクロックの位相差に基づきデータ補完を行うデジタルクロックコンバータにおいて、前記第１及び第２のクロック間の位相差を連続して検出する手段、一定の映像期間内の映像信号データの数を一定に保つ手段（７，８，９，１０，１１）、前記映像信号データを前記位相差から得た位相情報に基づき補間処理する手段を具備する、ことを特徴とするデジタルクロックコンバータ。
請求項１に記載されたデジタルクロックコンバータにおいて、前記映像信号は、前記第１のクロックでサンプリングされたものである、ことを特徴とするデジタルクロックコンバータ。
請求項１又は２に記載されたデジタルコンバータにおいて、前記位相差を連続して検出する手段の位相差検出結果に対して、ヒステリシスを持たせる手段を具備し、前記第１及び第２のクロックの位相差が安定しない場合において、一定の期間，位相情報を固定することを特徴とするデジタルクロックコンバータ。
請求項１乃至３のいずれかに記載されたデジタルクロックコンバータにおいて、前記連続して前記第１及び第２のクロック間の位相差を検出する手段が、該位相差から輝度信号の位相差を検出する手段、該輝度信号の位相差から色信号の位相差を検出する手段を備え、輝度信号と色信号の２つの信号の位相関係を保った状態で前記補完処理ができるようにした、ことを特徴とするデジタルクロックコンバータ。