JP3995005B2 - 画像拡大装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、テレビジョン信号のような一般的なビデオ画像やパーソナルコンピュータ信号（以下、パソコン信号）のＲＧＢ信号によるビデオ画像を拡大する画像拡大装置及び方法に関する。

テレビジョン受像機やプロジェクタ装置等の画像表示装置においては、画像を拡大もしくは縮小して表示するため、画像拡大縮小装置が用いられている。画像ソースの多様化に伴い、画像拡大縮小装置には、テレビジョン信号（ＮＴＳＣ信号等）のような帯域制限された一般的なアナログビデオ信号だけでなく、パソコン信号のＲＧＢ信号による帯域制限されていないアナログビデオ信号も入力される。

これらのアナログビデオ信号は、ＡＤコンバータによって、その信号のドットレートでサンプリングされてデジタル信号に変換される。そして、デジタル信号処理（補間回路や間引き回路）によって水平または垂直に拡大縮小される。

一例として、入力信号がパソコン信号のＶＧＡ信号の場合、水平６４０ドット×垂直４８０ラインの画素数に相当するドットレート（サンプルレート）のクロックによってサンプリングする。得られた６４０×４８０画素のデジタル画像データに対して、例えば５／４倍の拡大処理をデジタル信号処理によって施し、水平８００ドット×垂直６００ラインのＳＶＧＡ信号を得ることができる。入力信号がＮＴＳＣ信号のような通常のテレビジョン信号の場合も同様に拡大縮小される。

特開平９−３２６９５７号公報 特開平７−３３６５９３号公報 特開平７−１３１７０７号公報 特開平１０−１１００９号公報 特開平３−２７０４８６号公報 実開平２−５３６６８号公報

以上のように、従来の画像拡大縮小装置は、入力信号が帯域制限された通常のテレビジョン信号であっても、帯域制限されていないパソコン信号であっても、その入力信号をその信号のドットレートでサンプリングしてデジタル信号に変換し、補間回路や間引き回路を備えたデジタル信号処理回路によって画像を拡大縮小する。

画像を拡大縮小する際には、原画像の画質に忠実な拡大縮小画像が得られることが望ましい。しかしながら、従来の画像拡大縮小装置においては、入力信号を通常のテレビジョン信号として拡大処理を行った際、得られる画質が原画像の画質に忠実でなく、問題となっていた。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、入力信号が帯域制限されたビデオ信号であっても帯域制限されていないビデオ信号であっても、原画像の画質に忠実な変換画像を得ることができる画像拡大装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、帯域制限された第１のビデオ信号と帯域制限されていない第２のビデオ信号が入力され、これら第１，第２のビデオ信号による画像を拡大する画像拡大装置において、前記第１，第２のビデオ信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータ（１）と、前記ＡＤコンバータより出力されたビデオ信号を拡大する補間回路を有する拡大回路（２）とを備え、入力信号が前記第１のビデオ信号であるときには、水平方向の拡大処理については、前記拡大回路が水平方向の拡大処理を行うことなく、前記ＡＤコンバータが、前記第１のビデオ信号を水平方向の拡大率に対応したサンプリングクロックを用いてデジタル信号に変換することによって前記第１のビデオ信号を水平方向に拡大処理し、垂直方向の拡大処理については、前記拡大回路が垂直方向の拡大処理を行い、入力信号が前記第２のビデオ信号であるときには、水平方向の拡大処理については、前記ＡＤコンバータが前記第２のビデオ信号を前記第２のビデオ信号のドットレートに対応したサンプリングクロックを用いてデジタル信号に変換し、前記拡大回路が水平方向の拡大処理を行うことによって前記第２のビデオ信号を水平方向に拡大処理し、垂直方向の拡大処理については、前記拡大回路が垂直方向の拡大処理を行うよう構成したことを特徴とする画像拡大装置を提供する。
また、帯域制限された第１のビデオ信号による画像と帯域制限されていない第２のビデオ信号による画像とを拡大する画像拡大方法において、入力信号として前記第１のビデオ信号が入力されたときには、水平方向の拡大処理については、補間回路を備えた拡大回路により水平方向の拡大処理を行うことなく、ＡＤコンバータにより前記第１のビデオ信号を水平方向の拡大率に対応したサンプリングクロックを用いてデジタル信号に変換することによって前記第１のビデオ信号を水平方向に拡大処理し、垂直方向の拡大処理については、前記拡大回路により垂直方向の拡大処理を行い、入力信号として前記第２のビデオ信号が入力されたときには、水平方向の拡大処理については、前記ＡＤコンバータにより前記第２のビデオ信号を前記第２のビデオ信号のドットレートに対応したサンプリングクロックを用いてデジタル信号に変換し、前記拡大回路により水平方向の拡大処理を行うことによって前記第２のビデオ信号を水平方向に拡大処理し、垂直方向の拡大処理については、前記拡大回路により垂直方向の拡大処理を行うことを特徴とする画像拡大方法を提供する。
ここで、上記の画像拡大装置及び方法において、前記第１のビデオ信号はテレビジョン信号のビデオ信号であり、前記第２のビデオ信号はパソコン信号のビデオ信号であることが好ましい。

本発明の画像拡大装置及び方法によれば、入力信号が帯域制限された第１のビデオ信号であっても帯域制限されていない第２のビデオ信号であっても、原画像の画質に忠実な変換画像を得ることができる。

以下、本発明の画像拡大装置及び方法について、添付図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例を示すブロック図、図２は図１中の拡大縮小回路２の具体的構成の一例を示すブロック図である。

図１において、通常のテレビジョン信号のような帯域制限された第１のビデオ信号、あるいは、パソコン信号のような帯域制限されていない第２のビデオ信号は、ＡＤコンバータ１に入力される。ＰＬＬ回路４にはＡＤコンバータ１に入力されるビデオ信号の同期信号が入力され、この同期信号を基にして所定の周波数のサンプリングクロックを生成する。このクロックはＡＤコンバータ１及び拡大縮小回路２に入力される。本発明の構成においては、入力信号が第１のビデオ信号であるか第２のビデオ信号であるかによって、ＰＬＬ回路４が発生するクロックの周波数が異なる。これについては後に詳述する。

ところで、パソコン信号をサンプリングする際には、個々の画素に対応した矩形波形の連続によって構成されたビデオ信号であるパソコン信号を、その矩形波形の平坦部中央でサンプリングすることが望ましい。そこで、ＰＬＬ回路４は、その矩形波形の平坦部中央でサンプリングすることができるよう、クロックの位相を微調整する機構を備えることが好ましい。ＰＬＬ回路４がクロックの位相を微調整する機構を備えることによって、ＡＤコンバータ１はパソコン信号を矩形波形の平坦部中央でサンプリングすることが可能となる。なお、通常のテレビジョン信号をサンプリングする場合には、特に、クロックの位相を微調整する必要はなく、固定の位相でよい。

ＡＤコンバータ１によってサンプリングされてデジタル信号とされたビデオ信号は、拡大縮小回路２に入力される。拡大縮小回路２にはクロック発生回路５からのクロックも入力される。このクロック発生回路５は、ＰＬＬ回路４と同様のＰＬＬ回路によって構成してもよいし、単純な固定のクロックを発生する発振器であってもよい。クロック発生回路５からのクロックは、ＤＡコンバータ３にも入力される。

拡大縮小回路２は入力されたビデオ信号を水平もしくは垂直に拡大縮小し、ＤＡコンバータ３に入力する。ＤＡコンバータ３は、拡大縮小回路２によって拡大あるいは縮小された変換画像をアナログ信号に変換して出力する。本発明の構成においては、入力信号が第１のビデオ信号であるか第２のビデオ信号であるかによって、拡大縮小回路２における動作が異なる。これについても後に詳述する。

図１中の拡大縮小回路２は、一例として、図２に示すように構成される。図２において、ＡＤコンバータ１の出力は間引き回路２１に入力される。間引き回路２１は、画像の縮小処理で発生する折り返し成分を予め除去するローパスフィルタと不要なサンプルデータを除く間引き回路とを組み合わせたものであり、デッシメータ・ダウンサンプラ回路と称されることもある。間引き回路２１の出力はメモリ２２に入力され、書き込まれる。

ＰＬＬ回路４からのクロックは、制御回路２４に入力される。制御回路２４は間引き回路２１におけるビデオ信号の間引き処理や、メモリ２２におけるビデオ信号の書き込み処理を制御する。間引き回路２１とメモリ２２とによって画像の縮小処理がなされる。従って、画像を縮小せず、拡大のみする場合は、間引き回路２１では何の処理もせず、ビデオ信号をそのままメモリ２２に書き込むことになる。

メモリ２２より出力されたビデオ信号は、補間回路２３に入力される。補間回路２３は、０値挿入と補間用のローパスフィルタ（補間フィルタ）とを組み合わせたものであり、アップサンプラ・インターポレータ回路と称されることもある。クロック発生回路５からのクロックは、制御回路２５に入力される。制御回路２５は補間回路２３におけるビデオ信号の補間処理や、メモリ２２からのビデオ信号の読み出し処理を制御する。画像を拡大せず、縮小のみする場合は、補間回路２３では何の処理もせず、ビデオ信号をそのままメモリ２２より読み出して出力する。なお、図示していないが、補間回路２４，２５には、拡大縮小率の情報や、入力信号が第１のビデオ信号であるか第２のビデオ信号であるかの情報等も入力される。

次に、本発明の特徴について詳細に説明する。まず、入力信号が帯域制限された第１のビデオ信号の場合について説明する。第１のビデオ信号が入力された場合には、ＰＬＬ回路４は、ＡＤコンバータ１に、水平方向の画素数の拡大率に対応したサンプリングクロックを供給する。例えば、ＮＴＳＣ方式準拠のＲＧＢビデオ信号の場合、周波数帯域が６ＭＨｚ程度で、通常、１３．５ＭＨｚもしくは１４．３ＭＨｚのサンプリングクロックによってサンプリングされる、このビデオ信号を２倍に拡大する場合には、１３．５ＭＨｚであれば２７ＭＨｚ、１４．３ＭＨｚであれば２８．６ＭＨｚとする。

このように、入力信号が帯域制限された第１のビデオ信号で、この第１のビデオ信号を水平方向に拡大する場合には、ＡＤコンバータ１は、拡大画像の水平方向の画素数に対応した周波数のクロックによってサンプリングし、ＡＤコンバータ１のサンプリングの段階で直接水平方向に拡大する処理を行う。即ち、拡大縮小回路２では拡大処理しない。このようにすると、補間回路２３でのフィルタ処理を受けないので、原画像の周波数特性を損なうことがない。垂直方向に拡大する場合には、拡大縮小回路２によって拡大処理する。なお、縮小処理の場合は、従来と同じであり、水平・垂直いずれも拡大縮小回路２によって処理する。

一方、入力信号が帯域制限されていない第２のビデオ信号の場合には、次のように動作する。第２のビデオ信号が入力された場合には、ＰＬＬ回路４は、ＡＤコンバータ１に、その第２のビデオ信号のドットレートに対応したサンプリングクロックを供給する。即ち、第２のビデオ信号の場合には、ＡＤコンバータ１では拡大処理せず、水平・垂直いずれも拡大縮小回路２によって処理する。なお、縮小処理の場合も同様である。

入力信号が第１のビデオ信号であるか第２のビデオ信であるかによって、拡大縮小回路２における補間回路２３の処理が異なる。制御回路２５が補間回路２３における補間フィルタの補間関数（フィルタ係数）並びにタイミングを適宜に制御することによって、容易にそれぞれの処理を切り換えることが可能である。

以上のように、入力信号が帯域制限された第１のビデオ信号であるか、帯域制限されていない第２のビデオ信号であるかによって、水平方向の拡大処理の方法を異ならせることによって、入力信号が第１のビデオ信号であっても第２のビデオ信号であっても、原画像の画質に忠実な変換画像を得ることが可能となる。

ところで、本実施例では、１つの拡大縮小回路２によって画像を水平及び垂直に拡大縮小する構成としたが、水平方向の拡大縮小のための拡大縮小回路２と、垂直方向の拡大縮小のための拡大縮小回路２とを別々に設け、これらを直列に接続する場合もある。本発明は、本実施例に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。なお、画像拡大縮小回路には、拡大のみをする回路も含まれる。また、水平・垂直方向双方に拡大する場合や、水平方向に拡大し、垂直方向に縮小する場合もあり、これらはいずれも本発明に含まれる。

本発明の一実施例を示すブロック図である。 図１中の拡大縮小回路２の具体的構成の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１ ＡＤコンバータ
２ 拡大縮小回路
３ ＤＡコンバータ
４ ＰＬＬ回路
５ クロック発生回路
２１ 間引き回路
２２ メモリ
２３ 補間回路
２４，２５ 制御回路

Claims (4)

1. 帯域制限された第１のビデオ信号と帯域制限されていない第２のビデオ信号が入力され、これら第１，第２のビデオ信号による画像を拡大する画像拡大装置において、
   前記第１，第２のビデオ信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータと、
   前記ＡＤコンバータより出力されたビデオ信号を拡大する補間回路を有する拡大回路とを備え、
   入力信号が前記第１のビデオ信号であるときには、水平方向の拡大処理については、前記拡大回路が水平方向の拡大処理を行うことなく、前記ＡＤコンバータが、前記第１のビデオ信号を水平方向の拡大率に対応したサンプリングクロックを用いてデジタル信号に変換することによって前記第１のビデオ信号を水平方向に拡大処理し、垂直方向の拡大処理については、前記拡大回路が垂直方向の拡大処理を行い、
   入力信号が前記第２のビデオ信号であるときには、水平方向の拡大処理については、前記ＡＤコンバータが前記第２のビデオ信号を前記第２のビデオ信号のドットレートに対応したサンプリングクロックを用いてデジタル信号に変換し、前記拡大回路が水平方向の拡大処理を行うことによって前記第２のビデオ信号を水平方向に拡大処理し、垂直方向の拡大処理については、前記拡大回路が垂直方向の拡大処理を行うよう構成したことを特徴とする画像拡大装置。
2. 前記第１のビデオ信号はテレビジョン信号のビデオ信号であり、前記第２のビデオ信号はパソコン信号のビデオ信号であることを特徴とする請求項１記載の画像拡大装置。
3. 帯域制限された第１のビデオ信号による画像と帯域制限されていない第２のビデオ信号による画像とを拡大する画像拡大方法において、
   入力信号として前記第１のビデオ信号が入力されたときには、水平方向の拡大処理については、補間回路を備えた拡大回路により水平方向の拡大処理を行うことなく、ＡＤコンバータにより前記第１のビデオ信号を水平方向の拡大率に対応したサンプリングクロックを用いてデジタル信号に変換することによって前記第１のビデオ信号を水平方向に拡大処理し、垂直方向の拡大処理については、前記拡大回路により垂直方向の拡大処理を行い、
   入力信号として前記第２のビデオ信号が入力されたときには、水平方向の拡大処理については、前記ＡＤコンバータにより前記第２のビデオ信号を前記第２のビデオ信号のドットレートに対応したサンプリングクロックを用いてデジタル信号に変換し、前記拡大回路により水平方向の拡大処理を行うことによって前記第２のビデオ信号を水平方向に拡大処理し、垂直方向の拡大処理については、前記拡大回路により垂直方向の拡大処理を行うことを特徴とする画像拡大方法。
4. 前記第１のビデオ信号はテレビジョン信号のビデオ信号であり、前記第２のビデオ信号はパソコン信号のビデオ信号であることを特徴とする請求項３記載の画像拡大方法。
   
   

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