JPH0432593B2

JPH0432593B2 -

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Publication number: JPH0432593B2
Application number: JP2041387A
Authority: JP
Priority date: 1989-02-24
Filing date: 1990-02-23
Publication date: 1992-05-29
Also published as: DE69020753D1; JPH02250585A; EP0384419A3; DE69020753T2; EP0384419B1; EP0384419A2

Description

【発明の詳細な説明】Ａ産業上の利用分野本発明は、広くラスタ・スキヤン方式のグラフ
イクス画像表示装置に関し、特にこのようなラス
タ・スキヤン方式の画像表示装置を用いたカラー
TVの動画像の表示に関する。

Ｂ従来の技術 TV画像をグラフイクス画面に表示するには、
画像を決定するTV信号をデジタル形式でサンプ
ルし、フレーム・バツフアと呼ばれるデジタル・
メモリに格納する必要がある。サンプリングと格
納によりTV画像信号の時間軸が補正され、必要
な場合は、TV画像の時間が圧縮されて、TV画
像とグラフイクス画像の両方が同じ画面上に表示
される。TV画面をグラフイクス画面の任意のウ
インドウに位置づける場合は、サンプリング時に
通常はTV画像の拡大／縮小が必要になる。用途
によつては、画像自体をフルスクリーン（全画
面）イメージとするのではなく、フルスクリー
ン・イメージ内に位置する任意のウインドウとす
るのが望まれることがある。

第１図は、テレビのソース、ウインドウ２
（Ws）の、高解像度画面のデステイネーシヨン
（宛先）ウインドウ４（Wd）への写像を示す。
第１図では次のような符号を用いている。Ls−
フルスクリーンTV画像の線数：Ps−TV全長の
有効部を表すサンプル数：Xs，Ys−ピクセル数
と線数で表されるTVウインドウの幅と高さ：
xs、ys−TVウインドウの左上の角に対するこの
ウインドウのピクセル座標：ps，ls−TVの全画
面に対するTVソース・ウインドウの左上の角の
座標。同様に、Ld−高解像度の宛先画面の線数。
Pd−フレーム・バツフアから読み込まれ、高解
像度ラスタの付勢時にリフレツシユされるピクセ
ル数：Xd、Yd−TVソース・ウインドウが写像
される高解像度表示装置の宛先ウインドウの長さ
と高さ：xd、yd−宛先ウインドウの内側のピク
セルの座標：pd、ld−高解像度画面の左上の角に
対する宛先ウインドウの左上の角の座標。

TV画像をグラフイクス画面に表示するには、
次のような特性が望まれる。

■ フルサイズのTV画面の画像は、線ごとのピ
クセル数と線数に関して高解像度画面に対応す
る。

■ サンプリングでは、画像の縦横のフオーマツ
ト比が正しい値に保たれる。いいかえればオブ
ジエクトの形状はサンプリング時に歪むことが
ない（円は楕円にならないなど）。

■ TVのソース・ウインドウの高さとグラフイ
クス表示装置の宛先ウインドウの高さの比を所
要の有理数として選択できるというメリツトが
ある。同様に、TVソース・ウインドウの幅と
グラフイクス表示装置の宛先ウインドウの幅の
比を所要の有理数として選択せきるというメリ
ツトがある。さらにこの２つの変換比はそれぞ
れ独立して選択される。これにより、任意選択
された矩形のウインドウを任意の矩形のグラフ
イクス表示ウインドウに写像することができ
る。

上記の要件を満足しようとしたこれまでの方法
には、アナログ・スケーリング法やピクセル内挿
法があり、これらはかなり大型かつ高価なハード
ウエアを要するのが通常である。

一般にアナログ。スケーリング法では、サンプ
リング周波数を操作するか、画像リフレツシユ・
クロツクの周波数を変更する必要がある。このよ
うな周波数調整方法は垂直方向ではあまり効果的
ではない。その上、変換比の選択の幅が狭められ
る。

ピクセル内挿法を具体化したハードウエアは、
動画像のサンプリング条件を満足するほどに高速
でなければならない。さらに内挿は、３色（赤、
緑、青）のピクセルについて並列に実行しなけれ
ばならない。その結果、内挿法を採用したカラー
TV用のハードウエアは、モノクロTV画像の内
挿ハードウエアに比べて３倍の大きさになる。ま
た標準的なTVコーデング方式−−NTCS（米国、
日本）、PAL（ドイツ、イギリス）、SECAM（フラ
ンス、ソ連）−−はすべて、赤・緑・青（RGB）
のカラー画像ではなく輝度／色度（Ｙ／Ｃ）によ
るカラー画像表現を基礎にしている。輝度／色度
による表現では、画像の複合信号に必要な帯域幅
は（それぞれ個別に）、３原色のいずれかをコー
ド化する３つの信号の伝送に必要な帯域幅のほぼ
半分である。同様に、デジタル化された輝度／色
信号の格納に必要なメモリも、３原色を表すデジ
タル信号の格納するのに必要なメモリの約２分の
１である。

上記の理由から、従来のアナログ・スケーリン
グ法やピクセル内挿法の対象は、主として静止画
を取り込むシステム・モノクロTV画像の表示、
あるいは実質上サイズを縮小し、実質上フレー
ム・リフレツシユ周波数を低減したTV画像に限
られる。

従来からのアナログ・スケーリング法やピクセ
ル内挿法は概してコスト高になり、中・低価格の
ワークステーシヨンのグラフイクス表示装置に
TVの動画像を表示するために適用できない。

最近発表されたデジタルTV方式は、輝度／色
度によるカラーTV画像の表現を基本としてデコ
ード、処理、格納を行う。TVの規格によるが、
デジタルTV方式で用いられるサンプリング周波
数は１つか２つの固定周波数だけあり、これによ
り、デジタル形式のデコード、明るさと色相の制
御を含めてTV画像をデジタル処理する。サンプ
リング周波数はTV信号の特性を考慮して選択さ
れる。特にカラーTV信号のデコードと制御を簡
素化するために、サンプリング周波数は固定さ
れ、色副搬送波の倍数を基準にして決定される。

たとえば、“ITT Intermetal”システムと呼ば
れるデジタルTV方式では、サンプリング周波数
が14.32MHzで、NTSC副搬送波の周波数3.58M
Hzの４倍である。ITT Intermetalシステムでは、
有効なTV線は760サンプルの輝度情報と38サン
プルの色情報で表される。輝度サンプルと色度サ
ンプルはそれぞれ８ビツトで表される。このデー
タ構造を第２図に示す。色度Ｃは“Ｒ−Ｙ”、“Ｂ
−Ｙ”という２つの要素から構成される。輝度
Ｙ、色度Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの３つの要素を表すデジ
タル・データがある場合、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の原色を表すデータは、一定の規則に従つ
て取り出される。ITT Intermetalには、時分割
多重化法も採用され、輝度と色度の12ビツトのサ
ンプルとして表される。

また“CCIR 60”あるいは“４：２：２規格”
と呼ばれるデジタルTV方式がある。この方式で
は、サンプリング周波数が13.5MHzで、SECAM
やPALのカラーTV方式（フレーム当り625本、
毎秒50フレーム）に用いられる水平周波数の倍数
に、またNTSCのカラーTV方式（フレーム当り
525本、毎秒60フレーム）に用いられる水平周波
数の倍数にほぼ等しい。４：２：２規格をNTSC
方式のTV画像に適用した場合、有効な線は、輝
度と色度がそれぞれ720サンプルで表される。

フイリツプス社のデジタルTV用ICはサンプリ
ング周波数が13.5MHzであるが、色解像度はITT
Intermetalシステムと同じく低い。時分割多重化
法も、抽出された輝度／色度データをサンプリン
グ当り12ビツトで表すために用いられる。フイリ
ツプスのICは、TV線１本につき、輝度サンプル
720個、色度サンプル360個を与える。

このようなデジタルTV方式を採用して、高解
像度のグラフイクス表示装置にTV画像を表示し
ようとすると、いくつかの問題が起こる。固定サ
ンプリング周波数と輝度／色度データの時分割多
重化には２つの問題がある。

固定サンプリング周波数では、従来からのアナ
ログ・スケーリング法によつて上述のように画像
を変換することができない。この方法では、サン
プリング・クロツク周波数の変化を伴う。また、
時分割多重化した輝度／色度データ・フオーマツ
トでは、最初に相当な時間をかけて輝度／色度デ
ータを原色を表すピクセルに変換しなければ、従
来からのピクセル内挿法をカラー・ピクセルに適
用することはできない。ピクセル内挿法による処
理の後、得られるピクセルはそのままでは原色を
表すだけであり、このデータをデジタル・メモリ
に最もコンパクトな形で格納しようとすれば、元
の輝度／色度フオーマツトに戻さなければならな
い。

従来のデジタルTV方式によつてTV画像を高
解像度のグラフイクス表示装置に表示するとき大
きな問題となるのは、従来のグラフイクス表示装
置はいずれも、これまでデジタルTV方式にみら
れる線ごとのピクセル数と画面ごとの複数の組み
合あせを用いないということである。さらにTV
線からの輝度／色度のデジタル・サンプルは、縦
横の有効比が事実上１より小さい。逆に従来のグ
ラフイクス表示装置では、ピクセルの縦横の有効
比がほぼ１に等しいのが普通である。すなわち従
来のグラフイクス表示装置ではピクセルが事実上
“正方形”になる。縦横の有効比が異なるのは、
従来のグラフイクス表示装置のビデオ・クロツク
と従来のデジタルTVのサンプリング・クロツク
では所要条件が異なるためである。

具体的には、グラフイクス表示装置の場合、ピ
クセル・クロツクの周波数は一般に、グラフイク
ス表示装置に表示されるピクセルの矩形マトリク
ツクスのサイズに関係する表示画面の所要解像度
を基に決定される。また、先にも述べたとうり、
ピクセルの縦横比は一般にグラフイクス表示装置
ではほぼ１に等しい。このような“正方形”のピ
クセルを用いれば、画面に表示されるベクトルや
多角形を表すピクセルの座標を計算しやすくな
る。

画面の有効表示領域の縦横比は（グラフイクス
表示装置の画面であれTV画面であれ）、“スクリ
ーン・フオーマツト比”と呼ばれる。したがつ
て、たとえば従来のグラフイクス表示装置でピク
セルの有効縦横比が約１、スクリーン・フオーマ
ツト比が４：３のとき、有効線のピクセル数は有
効線数の４／３に等しい。IBM PS／２ワークス
テーシヨンのVGA（ビデオ・グラフイクス・アダ
ブタ）は、解像度が640×480ピクセルであり、こ
れはスクリーン・フオーマツト比で４／３であ
る。IBMグラフイクス・アダブタ、モデルNo.
8514の解像度は1024×768ピクセルで、これもス
クリーン・フオーマツト比は４／３である。現在
の標準的なTV受像機もスクリーン・フオーマツ
ト比は４対３であるが、高品位テレビ（HDTV）
として提案されているものは、スクリーン・フオ
ーマツト比が16対９である。

従来のデジタルTV方式によつてTVの動画像
を従来のグラフイクス表示装置に表示しようとす
るときの問題は、ウインドウを利用する際にはさ
らに複雑になる。

Ｃ発明が解決しようとする課題本発明の目的は、TV画像をグラフイクス画面
に写像する方法であつて、TV信号の処理に標準
的なデジタルTV方式を採用でき、先に述べた従
来技術の問題をなくす方法を提供することにあ
る。

Ｄ課題を解決するための手段本発明は、広く、コンピユータやワークステー
ションと併用するなど、デジタルTVとグラフイ
クス表示装置の両方の要件（ウインドウ処理を含
む）に応じたカラーTV信号のサンプリングと格
納に関するものである。本発明が提供する方法
は、グラフイクス表示装置に表示されるグラフイ
クス画像の出力品質を一定のレベルに保ちなら
が、カラーTVの動画像を拡大／縮小する方法で
ある。動画像は、標準的なデジタルTV方式によ
つて抽出したものが望ましい。

本発明の実施例により、コンピユータのグラフ
イクス表示装置はでは、TV画像からのサイズと
位置が基本的に任意に選択される矩形のウインド
ウを、サイズと位置が同じく基本的に任意に選択
されるグラフイクス表示装置の矩形ウインドウに
表示できる。さらに本発明の実施例では、標準的
なTV画像のウインドウを、サイズが任意に選択
されたグラフイクス画面のウインドウに写像する
とき、TV画面のフオーマツト比を維持するか変
更することができる。本発明の実施例では、高解
像度のTV画像を16：９の画面フオーマツト比ま
たは他の画面はフオーマツト比で、解像度が異な
り、画面フオーマツト比は４／３または他の比率
のグラフイクス表示装置に表示することができ
る。

本発明の実施例は、TV画像をグラフイクス表
示装置に表示するとき、サンプリング、コーデイ
ング、格納を行う標準的なデジタルTV用の集積
回路その他のハードウエアを使用できるため、
中・低コストのワークステーション環境に適して
いる。一般に、民生用TV受像機に用いられる標
準的なデジタルTV用ハードウエアは、本発明に
適し、安価でコンパクトである。

本発明の実施例では、TVのソース画像の線を
表すXs個のソース・サンプル（全画面またはウ
インドウの画像）は、グラフイクス表示装置の宛
先メモリ内のXd個の宛先ピクセルに写像される。
ソース・サンプル数がピクセル数を超える場合
（Xs＞Xd）、ソース・サンプルを宛先ピクセルに
写像する際に一定のソース・サンプルを削除すれ
ば、画像をＸ方向に縮小できる。ソース・サンプ
ル数が宛先ピクセル数より少ない場合（Xs＜
Xd）、ソース・サンプルを宛先ピクセルに写像す
る際に一定のソース・サンプルを複製することで
画像をＸ方向に拡大できる。どのソース・サンプ
ルを省略し、あるいは複製するかを決定するた
め、ビツト列からなる画像スケーリング制御パタ
ーンが用いられる。画像スケーリング制御パター
ンのビツト数はソース・サンプル数Xsと宛先ピ
クセル数Xdに等しいか、それより多い。画像ス
ケーリング制御パターンは、コンピユータ・グラ
フイクスのベクトル描画手順で生成するのが望ま
しい。特にBresenhamのベクトル描画手順とし
て知られる手順が好ましい。ベクトル描画手順に
より、画像をほぼ均一に、かつ高速に拡大／縮小
できる。TV画像を含むグラフイクス表示装置の
ウインドウは、位置、サイズとも高速に変更でき
る。

Ｅ実施例第３図で、TVのソース画像を表すソース・サ
ンプル数Xsを宛先ピクセル数Xdに写像して縮小
することを考える（Xd＜Xs）。次に、座標０，
０とXs，Xdを結ぶ直線ベクトルを矩形の座標面
（xs，xd）に描くためにベクトルを表す一組のピ
クセルを座標面上に配置することを考える。ベク
トル描画手順では、点P0を始点として、これを
座標（０，０）で定義される原点に配置する。そ
の後、連続するxsの各座標xs′＝xs＋１を順次に
計算することで、xd座標を増分するどうかが決
定され、ベクトルを表す連続する点を置く座標
（xs′，xd′）が求められる。これと同様のステツ
プを実行することで、ソース・サンプルXsから
宛先位置Xdへの写像が求められる。一般に、ソ
ース・サンプルXsは、ベクトル描画手順ではs0，
s1，s2，s3…と表され、xs座標に関連づけること
ができる。宛先ピクセルXdは、ベクトル描画手
順では、p0，p1，p2，p3…と表され、xd座標と
関連づけることができる。ベクトル描画手順で
xd座標の増分が決定され、ベクトルを表す点が
置かれるごとく、対応するソース・サンプルが宛
先ピクセルに写像される。したがつて第３図に示
したベクトル描画手順に似た画像スケーリングに
よる写像では、ソース・サンプルs0，s2，s3，s5
…はフレーム・バツフアの宛先ピクセルp0，p1，
p2に写像される。ソース・サンプルs1，s4，s6…
は省略できる。その結果、一組のソース・サンプ
ルがほぼ均一に分布した状態で一組の宛先ピクセ
ルに写像される。これと同様の考え方は画像の拡
大にも当てはまり（Xd＞Xs）、一定のソース・
サンプルの省略されるのではなく複製される点が
異なる。

これと同じ手順は、各線の全体に対して垂直方
向に個別に適用される。特にベクトル描画アルゴ
リズムでは、元も線を宛先のフレーム・バツフア
に格納する際に、ある特定のTV線を省略するか
または複製するかが決定される。

一般に、TV画像のＸ，Ｙ軸は相互に独立して
処理される。さらに、スケーリング・プロセスは
基本的にはいずれの軸でも同一である。以下では
Ｘ軸について詳述する、Ｙ軸は、ソース・サンプ
ルと置き換えられるTV線の全体と同じように扱
えるため、簡単のためここでは詳述しない。

画像スケーリング操作の基本は次のように表せ
る。

xd＝xs＊Xd／Xs、ここで、 xdは宛先画像のピクセル位置、 xsはソース画像のピクセル位置、 Xdは宛先画像のＸ軸のサイズ、 Xsはソース画像のＸ軸のザイズである。

ピクセルの個々の格子が処理されるため、座標
はすべて整数値をとる。

ここでは(a)Xd＞Xs、(b)Xd＝Xs、(c)Xd＜Xsの
３つの場合を考える。Xd＞Xsのとき、宛先画像
はソース画像より大きく、元の画像を拡大するこ
とになる。この場合、１つのソース・サンプルは
複数の宛先ピクセルに写像できる。いいかえれ
ば、各ソース・サンプルは複製されて、少なくと
も１個、場合によつては複数の宛先ピクセルが与
えられる。Xd＝Xsのとき、２つの画像は同じザ
イズであり、スケーリング操作は単なる１対１の
写像になる。Xd＜Xsのとき、宛先画像はソース
画像より小さいため、画像は縮小することにな
る。この場合、複数のソース・サンプルは１個の
宛先ピクセルに写像できる。どのソース・サンプ
ルが特定宛先のピクセルに関与するかを判定する
手法はいくつか考えられる。以下、これについて
述べる。

Ａ画像の拡大ここでは画像の拡大を想定する。すなわちXd
＞Xsとする。初めに誤差項Ｅえを次のように定
義する。

Ｅ（xd、xs）＝２＊xs＊Xd−２＊xd＊Xs、誤差項はスケーリング操作の別名であり、ソー
ス座標xsと宛先座標xsのそれぞれにソースのサ
イズXsと宛先のサイズXdが掛けられ、その結果
に２が掛けられる。理論的には。ソースと宛先の
組として考えられるものすべてについて、有効な
ソースと宛先の座標を表すのは、条件Ｅ＝０を満
足するものだけである。実際には、ソースと宛先
の座標は個別の格子に制約される。したがつて一
般には、選ばれた座標の誤差は０以外の値にな
る。しかしxsとxdの値は、誤差Ｅが平均してゼ
ロに収束するように選択できる。

上述のように、画像を拡大する場合、各ソース
座標は１つ以上の宛先座標に写像される。ソース
座標より宛先座標の方が多い。宛先座標はそれぞ
れ個別に処理される。特に次の各宛先座標につい
ては、直前の宛先座標に用いられたソース座標を
用いるかを判定しなければならない。したがつ
て、後続の宛先座標（xd＋１）については、ソ
ース座標xsをその座標に写像するか、つまりxs
＋１をその座標に写像するかどうかを決定しなけ
ればならない。これは誤差項Ｅを調べることで決
定される。

Ｅ（xd＋１、xs）＝２＊xs＊xd＊−２＊（xd＋
１）＊Xs＝２＊xs＊Xd−２＊xd＊Xs−２＊Xs、または、Ｅ（xd＋１、xs）＝Ｅ（xd、xs）−２＊Xs
……（）同様に、Ｅ（xd＋１、xs＋１）＝２＊（xs＋１）＊Xd−
２＊（xd＋１）＊Xs、＝２＊xs＊Xd−２＊xd＊
Xs＋２＊Xd−２＊Xs、または、Ｅ（xd＋１、xs＋１）Ｅ（xd、xs）＋２＊
（Xd−Xs） ……（）画像の拡大ではXd＞Xsであるから、Xd−Xs
＞０。よつてXs＞０である。式（）、（）か
ら、誤差項Ｅを平均して最少にするには次のよう
にすればよいことが分かる。すなわち、Ｅ（xd、
xs）＞０のとき、誤差項は負の方向に大きくす
る。（xd＋１、xs）とすれば、この目的にかな
う。逆にＥ（xd、xs）＜０のとき、誤差項は正の
方向に大きくする。（xd＋１、xs＋１）とすれ
ば、この目的にかなう。

この手順の初めには、誤差項Ｅに２つの初期値
が必要である。誤差項Ｅの第１の初期値について
は、最初のソースと宛先の座標には、実際に一般
性を失うことなく０の値が与えられるが、Ｅ（０、
０）＝０となる。

幾何学上、誤差項Ｅの第２の初期値には、第２
の宛先座標および第１と第２のソース座標の中間
の誤差が取られる。具体的には（xd、xs）をxd
＝１、xs＝１／２と考える。

Ｅ（１、１／２）＝２＊（１／２）＊Xd−２＊
（１）＊Xs、＝Xd−２＊Xs 画像拡大アルゴリズムは、プログラミング言語
のPascalでは次のようになる。

ExpandImage（Xd、Xs） INT Xd：＊宛先ピクセル合計＊／ INT Xs：ソース・ピクセル合計＊／ BEGIN error＝Xd−２＊Xs＊／初期誤差を取る
＊／ xs＝０：／最初のソース・ピクセルを始点と
する＊／ xd＝０：／最初の宛先ピクセルを始点とする
＊／ WHILE（xd＜xd）／＊宛先ピクセルのすべて
を対象とする＊／ pixel＝GetPixel（xs）：／＊ソース・ピクセ
ルを読み込む＊／ potPixel（xd、pixel：／＊宛先ピクセルを書
き込む＊／ IF（error＜０）／＊誤差は負か？＊／ error＝error＋２＊（Xd−Xs）＊／＊誤差を
正の方向に大きくする＊／ xs＝xs＋１＊／次
のソース・ピクセル＊／ ELSE error＝error−２＊Xs：／＊誤差を負の方向
に大きくする＊／ END IF xd＝xd＋１：／次の宛先ピクセル＊／ END WHILE END 注意：ソース・ピクセルは数回繰り返して用い
られるため、次にソース・ピクセルのフエツチ操
作を各宛先ピクセルに対して行う必要はない。

Ｂ画像の縮小 Xd＜Xsのとき、ソース画像は宛先画像に合わ
せて縮小される。縮小の分析は前項で述べた拡大
の場合と同様である。初めに誤差項Ｅを次のよう
に定義する。

Ｅ（xs、xd）＝２＊xd＊Xs−２＊xs＊xd、縮小の誤差項には、拡大の誤差項について行つ
たクロス乗算が関係する。しかし２つの誤差項
は、ソースと宛先の座標およびソースと宛先のサ
イズが交換されてという点で異なる。

画像を拡大する場合、宛先画像はソースよりも
ピクセル数が多い。したがつて宛先の座標はすべ
て順次に処理され、次のソース座標へ移動するか
どうかが判定される。画像を縮小する場合はこの
操作が逆になる。画像の縮小では、ソース座標が
順次に処理され、各ソース座標について、次の宛
先座標に移動するかどうかが判定される。

画像を縮小する操作は、複数のソース・サンプ
ルを１個の宛先ピクセルに写像するものである。
このような場合、除外されるソース・サンプルが
生じるため、情報が失われるか、あるいは、適用
しようとする複数のソース・ピクセルが全体とし
て各宛先ピクセルに含まれる。以下、これについ
て述べる。

各ソース座標について、直前のソース座標に用
いられた宛先座標を用いるか、または後続の宛先
座標に移動するかどうかを決定しなければならな
い。したがつて、後続のソース座標（xs＋１）
について、宛先座標xdをその座標に写像するか、
または後続の宛先座標xd＋１をその座標に写像
するかどうかを決定しなければならない。これ
は、（xs＋１、xd）と（xs＋１、xd＋１）の２つ
の場合の誤差項Ｅを調べることで決定される。

よつて、Ｅ（xs＋１、xd）＝２＊xd＊Xs−２＊（xs＋
１）＊Xd、＝２＊xd＊Xs−２＊xs＊Xd−２＊
Xd または、Ｅ（xs＋１、xd）＝Ｅ（xs、xd）−２＊Xd.
……（）同様に、Ｅ（xs＋１、xd＋１）＝２＊（xd＋１）＊Xs−
２＊（xs＋１）＊Xd、＝２＊xd＊Xs−２＊xs＊
Xd＋２＊Xs−２＊Xd、または、Ｅ（xs＋１、xd＋１）＝Ｅ（xs、xd）＋２＊（Xs
−Xd）、 ……（）画像の縮小ではXd＞０、Xs＞Xdであるから、
Xs−Xd＞０。したがつて式（）から、誤差項
Ｅ（xs，xd）は（xs＋１、xd＋１）へ進むことで
正の方向への大きくなる。逆に式（）から、Ｅ
（xs、xd）は（xs＋１、xd）へ進むことで負の方
向へ大きくなる。

先に述べた画像の拡大との類似から、画像を縮
小するときの誤差項の２つの初期値は次のように
なる。

Ｅ（０，０）＝０、および、Ｅ（１，１／２）＝２＊（１／２）＊Xs−２＊
（１）＊Xd＝Xs−２＊Xd. 画像縮小アルゴリズムは、プログラミング言語
のPascalでは次のようになる。

ReduceImage（Xs，Xd） INT Xs：ソース・ピクセル合計＊／ INT Xd：宛先ピクセル合計＊／ BEGIN error＝Xs−２＊Xd：／初期誤差を取る＊／ xd＝０：／＊初期の宛先ピクセルを始点とす
る＊／ xs＝０：／＊最初のソース・ピクセルを始点
とする＊／ WHILE（xs＜Xs）／＊ソース・ピクセルのす
べてを対象とする＊／ pixel＝GetPixel（xs）：ソース・ピクセルを読
み込む＊／ PutPixel（xd、pixel）：／＊宛先ピクセルを書
き込む＊／ IF（error＜０）：／＊誤差は負か？＊／ error＝error＋２＊（Xs−Xd）：／＊誤差を正
の方向に大きくする＊／ xd＝xd＋１：／＊次の宛先ピクセル＊／ ELSE error＝error−２＊Xd：／＊誤差を負の方向
に大きくする＊／ END IF xs＝xs＋１：／＊次のソース・ピクセル＊／ END WHILE END 先にも述べたように、画像を縮小する場合は、
複数のソース・サンプルが特定の宛先ピクセルに
写像される。これは情報が失われることを意味す
る。情報が失われないようにする方法はいくつか
あるが、最も簡単な方法はその情報を無視するこ
とである。上述の手順はこの方法を採用してい
る。したがつて複数のソース・サンプルが１個の
宛先ピクセルに写像されるとき、選択されるソー
ス・サンプルは１個だけである。他のソース・サ
ンプルは除外される。

この問題を解決する方法として上記の方法より
望ましいのは、ソース・サンプルの平均をとり、
平均値を宛先ピクセルに書き込むことである。従
来のアンチ・エイリアシング法は概してこれに近
い平均法を採用している。このような平均化法の
問題としては、特にビデオ伝送速度で実行する際
にハードウエアが高価になる。

これらの方法よりも望ましいのは、走査線の処
理に“ジツタ”を導入することである。これまで
の各走査線の処理は基本的には同一である。特
に、どの走査線でも初期誤差項が同じであるた
め、どの走査線でも同じソース・サンプルが除外
される。この場合、画像の垂直線がすべて失われ
るなどの副次効果が生じる。

また、走査線の処理方法を１つおきに変えるの
も望ましい方法である。たとえば初期誤差項を走
査線ごとに変化させることができる。上記の画像
縮小手順では、誤差の初期値は（１，１／２）の
ときの誤差を調べることで求められる。最初のソ
ースの遷移時に宛先のしきい値を無作為に抽出し
た場合、得られる誤差項の初期値によつても、ほ
ぼ正確な画像が作られる。具体的には誤差項Ｅは
（１、ｒ）として調べることができる。ここでは
０＜ｒ＜１の範囲の乱数である。この場合、Ｅ（１，ｒ）＝２＊ｒ＊Xs−２＊（１）＊Xd. 誤差項Ｅの初期値は、−２＊Xdと２＊（Xs−
Xd）の間で変化し、ｒが０と１の間に均一に分
布する限り、その間隔で均一に分布する。誤差項
Ｅの初期値平均はXs−２＊Xsとなり、これは元
の画像縮小手順の初期誤差である。

第４図では、高解像度グラフイクス表示装置が
アナログTVソースから動画像信号を受ける。こ
のTV信号は、デジタルTVデコーダ110によつて
デコードされ、デジタルの輝度／色度（YC）フ
オーマツトに変換される。デコードされたTV信
号は画像ウインドウ制御装置１００によつて処理
され、フレーム・バツフア制御装置１０４の制御
下で高解像度フレーム・バツフア１０２にロード
される。最後に、フレーム・バツフア１０２の内
容がデジタルTVカラー・マトリツクス１０６に
よつて赤・緑・青の信号にデコードされ、高解像
度表示装置１０８のモニタ画面に表示される。デ
ジタルTVデジタル１１０は垂直同期信号VS、
水平同期信号HS、垂直帰線消去信号VB、水平
帰線消去信号HB、奇数／偶数フイールド指定信
号ODDELD、およびサンプリング・クロツク信
号SCKも供給する。フレーム・バツフア制御装
置１０４は、画像ウインドウ制御装置１００から
の要求を受けて画像ウインドウ制御装置１００の
出力データをフレーム・バツフア１０２にロード
し始める。また表示画面のグラフイクス・ウイン
ドウを指定する座標も画像ウインドウ制御装置に
供給する。以下、画像ウインドウ制御装置１００
および、そのフレーム・バツフア１０２とフレー
ム・バツフア制御装置１０４とのインターフエイ
スについて述べる。デジタルTVデコーダ１１０
および、フレーム・バツフア１０２とモニタ１０
８を結び付けるデジタルTVカラー・マトリツク
ス１０６は、従来からの形式のものであり、簡単
のためここでは詳述しない。

次に第５図を見ると、画像ウインドウ制御装置
１００は、輝度／色度のデジタル・データをデジ
タルTVデコーダ１１０から受信し、上述の画像
スケーリング手順に応じて処理し、得られたデー
タをフレーム・バツフア１０２のデータ入力端子
に転送する構成となつている。輝度データ経路１
２０が輝度フア−ストインフアーストアウト
（FIFO）素子１２２を含む。色度データ経路１２
４は、色度データ・レジスタ・フアイル１２８に
接続された色度FIFO素子１２６を含む。輝度
FIFO素子１２２は輝度データを一時格納し色度
FIFO素子２６と色度レジスタ・フアイル１２８
は色度データを格納する。画像を縮小する場合、
FIFO素子１２２，１２６は、一般に入手できる
集積回路である幅４ビツト、深さ64ユニツトの
FIFOメモリ３個で実現できる。画像を垂直に拡
大する場合は、これよりも大きい記憶容量が上記
のFIFO素子１２２，１２６に必要である。

FIFO素子１２２，１２６のシフトイン入力１
３０、１３２とシフトアウト入力１３４，１３
６、および色度レジスタ・フアイル１２８の内部
動作は、水平ウインドウ制御ユニツト１３８によ
つて制御される。ユニツト１３８は、TVウイン
ドウの水平タイミング座標に対応する水平サンプ
リング要求信号も供給する。垂直ウインドウ制御
ユニツト１４０は、TVウインドウの垂直タイミ
ング座標に対応する垂直サンプリング要求信号を
発生するよう構成される。水平サンプリング要求
信号と垂直サンプリング要求信号はサンプリング
要求ゲート１４２によつて結合され、サンプリン
グ要求信号SRQが出力される。この信号は、画
像ウインドウ制御装置１００から出力される輝度
出力データと色度出力データをフレーム・バツフ
ア１０２へロードすることをフレーム・バツフア
制御装置１０４に通知する。

TVウインドウのタイミング座標は、同期回
路／発生器１４４の内部カウンタによつて定義さ
れる。TVフイールドの内側のTV線を計数する
ことで、すなわち垂直同期パルスVS相互間の水
平同期パルスHSを計数することで垂直計数値が
出力される。水平計数値はTV線の内側の、すな
わち水平同期パルスHS相互間のサンプリング・
クロツク周波数SCKである。TVフレームの奇数
フイールドでのみ有効な奇数フイールド信号は、
TV線番号の上位ビツトと考えることができる。
これと垂直計数値を組み合わせればTVフイール
ドの内側のTV線番号が与えられるからである。

フレーム・バツフア制御装置１０４は、サンプ
リング要求信号SRQを受信した後、３つの制御
ストローブRAS、CAS、TRQEを持つフレー
ム・バツフア・アドレス。シーケンスとフレー
ム・バツフア書き込み許可信号FBWEを生成す
る。フレーム・バツフアは、“TMX44C251
IMbit VideoRAM”という商標で一般に入手で
きるテキサス・インスツルメンツのICなど、ビ
デオ・ダイナミツクRAM技術によつて形成され
る。ビデオ・ダイナミツクRAM ICの制御信号
については同社のデータ・シートに説明がある。
フレーム・バツフア制御装置１０４は水平フレー
ム・バツフア・アドレスと垂直フレーム・バツフ
ア・アドレスの信号も水平ウインドウ制御ユニツ
ト１３８と垂直ウインドウ制御ユニツト１４０に
供給する。これらの信号はグラフイクス・ウイン
ドウの内側のピクセル座標として用いられる。制
御装置１０４はまた、フレーム・バツフア書き込
み許可信号を水平ウインドウ制御ユニツト１３８
に供給する。この信号はフレーム・バツフアの基
準サンプリング・クロツクとして用いられる。

ホストもワークステーションは、画像ウインド
ウ制御装置１００とフレーム・バツフア制御装置
１０４に必要な制御データを、ホスト書き込み許
可信号HWEの制御下でホスト・アドレス・バス
とホスト・データ・バスを介して供給する。異な
る制御レジスタのアドレスのデコードと、異なる
モード・レジスタのセツトアツプは、以下に述べ
るアドレス・デコーダ／モード構成ユニツト１５
０によつて行われる。

アドレス・デコーダ／モード構成ユニツト１５
０は第６図に示した。このユニツトはホスト・ア
ドレス・デコーダ１５１、５つのANDゲート１
５２ないし１５６、パターン・ロード・モードの
フリツプフロツプ１５７およびジツタ・モードの
フリツプフロツプ１５８を含む。パターン・ロー
ソ・モードのフリツプフロツプ１５７はパター
ン・ロード・モード信号LSMODを生成する。こ
のパターン・ロード・モード信号が０に等しいと
き、輝度／色度データのフレーム・バツフア１０
２へのサンプリングが禁止され、画像スケーリン
グ制御パターンを水平縮小制御パターンのランダ
ム・アクセス・メモリ（RAM）１６０、垂直縮
小制御パターンRAM１６２およびジツタ制御
RAM１６４へロードする動作も禁止される。サ
ンプリング・パターンは、前記のスケーリング手
順に応じてホスト・ワークステーションによつて
計算され、垂直帰線消去期間が有効なとき水平縮
小制御パターンRAM１６０、垂直縮小制御パタ
ーンRAM１６２およびジツタ制御RAM１６４
にロードされる。垂直帰線消去パルス相互間でビ
デオが有効なとき、パターン・ロード・モード信
号LSMODはホスト・ワークステーションによつ
て１に変わり、これによつて輝度／色度データの
フレーム・バツフア１０２へのサンプリングが可
能になる。信号VRTRAMWE、HORRAMWE，
JITRMWEは、３つのRAM１６０，１６２，１
６４に対応する書き込み許可信号として用いられ
る。

ジツタ・モード・フリツプフロツプ１５８は、
ジツタ・モード信号JITENによつて、フレー
ム・バツフア１０２へのサンプリング時にジツ
タ・モードを有効あるいは無効にする。ジツタ・
モードが無効になると、たとえば画像の動きが速
く、画像の動きが遅い場合や静止画の場合に比べ
てジツタの効果が落ちるときなどに、ホスト・ワ
ークステーションの処理能力が節約される。ジツ
タ・モードが必要ない場合は、ジツタ制御RAM
１６４は休止し、ホスト・ワークステーションか
らデータをロードする必要がない。

画像の縮小に関係する水平ウインドウ制御ユニ
ツト１３８の機能図を第７図に示す。第７図に
は、タイミング回路と水平ウインドウ制御ユニツ
ト１３８とのインターフエイスを説明するために
早期回路／発生器１４４の一部も加えた。

水平ウインドウ制御ユニツト１３８は水平縮小
制御パターンRAM１６０を含む。RAM１６０
は、水平画像縮小制御パターンと呼ばれる０と１
のシーケンスを格納し、輝度シフトイン信号
YSFIを制御する。YSFIは輝度FIFO素子１２２
のシフトイン入力端子１３０に送られる。水平画
像縮小制御パターンの長さは、デジタルTVデコ
ーダ１１０から出力される輝度サンプルの最大数
に相当する。たとえばデジタルTVデコーダ１１
０に、フリツプス製のデジタル・ビデオ信号を処
理するチツプが用いられる場合、水平画像縮小制
御パターンの長さは720である。

水平画像縮小制御パターンは、ホスト・ワーク
ステーションによつて計算され、４ビツトが１グ
ループとしてまとめられ、水平画像縮小制御パタ
ーンRAM１６０の先頭から180個のアドレスに
ロードされる。先頭位置はアドレス０である。
TV規格がNTSC、PALまたはSECAMの場合、
水平縮小パターンRAM１６０は４ビツトのワー
ドが256個以下の大きさでよい。有効線のピクセ
ル数が1000ないし2000の高品位テレビの場合、水
平縮小制御パターンRAM１６０のサイズは512
にまで拡張しなければならない。また、TVウイ
ンドウの長さが有効TV線より短い場合、水平ス
ケーリング変換シーケンスの始めと終わりは０で
なければならない。したがつて水平縮小制御パタ
ーンRAM１６０に格納され水平スケーリング変
換シーケンスは、スケーリング・データだけでな
く、TV画面との関係で決まるTVウインドウの
水平位置も与える。

ビデオ・サンプリング時・水平カウンタ１６８
は水平縮小制御パターンRAM１６０のアドレス
入力端子１７０にアドレスを供給する。水平カウ
ンタ１６８には、サンプル・クロツク分割カウン
タ１７４の出力端子１７２からの信号SCK／４
によつてクロツクが与えられる。サンプル・クロ
ツク分割カウンタは、サンプリング・クロツク信
号を４分割する。水平カウンタ１６８、サンプリ
ング・クロツク分割カウンタ１７４は両方も、デ
ジタルTVデコーダ１１０からの水平帰線消去信
号HB（水平線が有効なときはOFF）によつてク
リアされる。その直後、水平カウンタ１６８は、
各TV線の有効部の先頭から計数を始め、４つの
TVサンプルの各グループを連続番号によつて区
別する。

水平画像縮小制御パターンが水平縮小制御パタ
ーンRAM１６０にロードされるか変更された場
合、ホスト・ワークステーションによつてセツト
されるパターン・ロード・モード信号LSMODに
よりANDゲート１７６を介して水平カウンタ１
６８のリセツト入力端子に与えられるHB信号が
有効になり、単線２入力マルチプレクサ１７８に
よつて、水平カウンタ１６８のクロツク入力が、
アドレス・デコーダ／モード機構ユニツト１５０
のあANDゲート１５３から水平RAM書き込み
許可信号HORRAMWEに切り替えられる。ホス
ト・ワークステーションのデータ・バスからのデ
ータは水平縮小制御パターンRAM１６０にロー
ドされる。水平RAM書き込み許可信号は、ロー
ドがあるたびに水平カウンタ１６８を増分し、こ
れによつて水平縮小制御パターンRAM１６０に
次にロードされるアドレスが与えられる。水平縮
小制御パターンRAM１６０へのパターンのロー
ドが終了するとき、パターン・ロード・モード信
号を１に戻せば、４分割サンプル・クロツク信号
SCK／４と水平帰線消去信号HBを水平カウンタ
１６８に復元される。

サンプル・クロツク分割カウンタ１７４からの
４分割サンプル・クロツク信号SCK／４は、４
段の並列入力／直列出力シフト・レジスタ１８０
の並列ロード許可入力を制御する。シフト・レジ
スタ１８０からのデータは、デジタルTVデコー
ダ１１０からのサンプリング・クロツク信号
SCKと同期してシフトアウトされる。これによ
つてシフト・レジスタ１８０の直列出力１８２に
１ビツトのパターン列が与えられる。

シフト・レジスタ１８０に直列出力１８２はＤ
型水平サンプリング要求フリツプフロツプ１８４
のＤ入力１８３に接続される。直列出力１８２か
らの最初の“１”信号はフリツプフロツプ１８４
にロードされる。水平サンプリング要求フリツプ
フロツプ１８４の“Ｑ”出力は、水平サンプリン
グ要求信号HSRQを生成する。この水平サンプ
リング要求信号源は、次の水平同期信号HSが出
力されるまで有効である。この間にTVの有効線
のデータ・シーケンスがすべてフレーム・バツフ
ア１０２に格納される。

ジツタ・モード・フリツプフロツプ１５８から
のジツタ・モード信号JITENが０のとき（ジツ
タ・モードが無効になる）、単線２入力マルチプ
レクサ１９０の出力に水平スケーリング・ビツト
信号が現われる。水平スケーリング・ビツト信号
が１なら、ORゲート１９２が輝度シフトイン・
クロツク信号YFSIを生成し、これによつて輝度
データ・サンプルが輝度FIFO素子１２２にシフ
トされる。水平スケーリング・ビツト信号が０の
場合、YFSI信号は生成されず、輝度データ・サ
ンプルが輝度FIFO素子１２２にロードされるこ
とはない。いいかえれば輝度サンプルは除外され
る。

第７図に示すとおり、マルチプレクサ１９０の
出力は３ビツトのアツプ／ダウン・カウンタ１９
６の増分入力端子１９４にも接続される。アツ
プ／ダウン・カウンタ１９６の上位ビツト出力
198はクロツク色度パターン・フリツプフロツプ
２００に読み込まれる。色度パターン・フリツプ
フロツプ２００の出力は色度シフト・ゲート２０
２を制御し、ゲート２０２はシフトイン信号列
CFSIを色度FIFO素子１２６に供給する。色度パ
ターン・フリツプフロツプ２００の出力はアツ
プ／ダウン・カウンタ１９６の減分入力端子２０
４にも接続される。

アツプ／ダウン・カウンタ１９６の機能は、フ
レーム・バツフア１０２に輝度サンプルと色度サ
ンプルが書き込まれれば、それぞれ個数の差を計
算することである。具体的には、色度パターン・
フリツプフロツプ２００の出力が０で、色度サン
プリングが無効であれば、シフト・レジスタ１８
０の直列出力１８２の各サンプリング許可ビツト
によつて、アツプ／ダウン・カウンタ１９６が増
分する。色度パターン・フリツプフロツプ２００
が１で、色度サンプリングが有効かつ輝度サンプ
リングが無効であれば、アツプ／ダウン・カウン
タ１９６が減分する。輝度データと色度データの
サンプリングが両方とも無効あるいは有効な場
合、カウンタ１９６は保持状態にとどまる。

アツプ／ダウン・カウンタ１９６の動作をまと
まると表のようになる。

表アツプ／ダウン・カウンタの動作増分入力減分入力動作００保持１０増分０１減分１１保持フレーム・バツフア１０２にロードされた輝度
サンプルと色度サンプルの個数の差が４を超える
場合、またサンプリング・クロツク分割カウンタ
１７４からの４分割サンプリング・クロツク信号
SCK／４が有効遷移の状態にある場合、アツ
プ／ダウン・カウンタ１９６の上位ビツトは１に
なり、次のサンプリング・クロツク・パルスSC
が色度パターン・フリツプフロツプ２００に１を
ロードする。その結果、４つの連続する色度シフ
トイン・パルスCFSIが出力され、４つの色度デ
ータ・サンプルが、４つの水平サンプルの境界を
先頭にして色度FIFO素子１２６にロードされる。
４分割サンプリング・クロツクSCK／４の遷移
が、４つのサンプリング・クロツク・パルスの後
で再び有効になり、アツプ／ダウン・カウンタ１
クロツク１９６の出力が１のままであれば、色度
データのサンプリングが続けられる。このとき、
アツプ／ダウン・カウンタ１９６が０ならば、色
度パターン・フリツプフロツプ２００は０にな
り、次の４つの色度サンプルが除外される。

アツプ／ダウン・カウンタ１９６を使用するこ
とで、ホスト・ワークステーションが色度サンプ
リングの縮小制御パターンを計算する必要はなく
なり、このような色度サンプリングの縮小制御パ
ターンを格納するための記憶装置も節約される。

４ビツトで同期をとるという方法では、色度デ
ータの構造が維持される。デジタルTVカラー・
マトリツクス１０６は色度ビツトの順序を認識し
なければならない。したがつて色度サンプルはフ
レーム・バツフア１０２の４ビツトのアドレス境
界に位置づける必要がある。取り込まれた色度サ
ンプルを上述のような方法で色度FIFO素子１２
６にロードすれば、このようなモジユラス４の境
界合わせが可能になる。さらにグラフイクス・ウ
インドウの水平座標は４ビツトの境界を始点とす
る。マルチウインドウ環境では、色度データをウ
インドウの内側にどう位置づけるかを各ウインド
ウについて指定するために情報を格納するのは都
合が悪いからである。その上、４ビツトによる同
期では、水平縮小制御パターンRAM１６０のロ
ードが、１ビツトの単１シーケンスを用いる場合
よりも高速になる。

第８図は、上述のスケーリング機構のタイミン
グ図を、スケーリングが行われない特殊な場合に
ついて示したものである。各TV線について、８
ビツトの輝度サンプル720個と４ビツトの色度サ
ンプル１８０個がそれぞれ輝度FIFO素子１２２
と色度FIFO素子１２６にYOUTデータ、COUT
データとしてロードされる。第８図では、色度デ
ータの４ビツトのｋ番目の集合をｋ，１，ｋ，
２，ｋ，３，ｋ，４として示した。YFSIとCFSI
の信号は負のパルスである。第８図に示すよう
に、色度データCOUTは、サンプリング・クロ
ツクで４周期遅れて色度FIFO素子１２６に書き
込まれる。このような時間遅れは問題にならな
い。なぜなら、フレーム・バツフア１０２が
FIFO素子から出力されるデータを読み込むため、
時間遅れがなくなるからである。

第９図は、多少とも任意に決定される水平縮小
制御パターンに応じて画像を縮小する機構のタイ
ミング図である。第８図は、特に色度サンプル
COUTが輝度サンプルYOUTとの関係でどう分
散するかを示したものである。

４：２：２のフオーマツト比を用いた場合、色
度データをモジユラス４のサンプル境界の代わり
にモジユラス２のサンプル境界で色度データを抽
出できるように前記の機構を変更するのは容易で
ある。別の４：４：４方式を用いる場合は（色度
データの時分割多重化は行われない）、色度デー
タを処理するスケーリング回路を用いる必要はな
い。このような場合、輝度シフトイン信号YFSI
は輝度データと色度データの両方に適用できる。

画像を水平に拡大する水平ウインドウ制御装置
１３８の回路は第１０図に示した。第１０図に
は、画像ウインドウ制御装置１００とのインター
フエイスを説明するために、フレーム・バツフア
制御装置１０４も加えた。

第１０図の回路は、第７図とあわせて説明した
前記の画像縮小回路と似ている。同じデータをフ
レーム・バツフアに繰り返し書き込むために、
FIFO素子のシフトアウト・パルスが無視され、
これによつて画像が拡大される。第７図の画像縮
小回路と第１０図の画像拡大回路は並列に動作す
る。

水平縮小制御パターンRAM１６０に格納され
る水平画像縮小制御パターンは、画像が拡大され
る場合に、画像縮小の場合と同じく、TVウイン
ドウの位置も定義するが、このパターンウインド
ウの画像領域に対応し、（０を含まない）１が連
続したパターンである。したがつて水平画像縮小
制御パターンは、ウインドウの水平境界の内側で
データが除外されることはない。１と０からなる
水平画像縮小制御パターン（０はサンプルの複製
に対応）は水平拡大制御パターンRAM２２０に
格納される。水平拡大制御パターンRAM２２０
に格納できる４ビツト・ワードの個数は、グラフ
イクス画像の水平サイズに相当する。すなわち高
解像度画面の水平線の４分の１に等しいかこれよ
り大きい。

水平拡大制御パターンRAM２２０のアドレス
入力は、フレーム・バツフア水平アドレス・カウ
ンタ２２２の出力で制御される。フレーム・バツ
フア水平アドレス・カウンタ２２２はフレーム・
バツフア書き込み許可カウンタ２３０から出力さ
れる４分割フレーム・バツフア書き込み許可信号
FBWE／４を用いる。信号FBWEは、サンプリ
ング要求SRQの期間にフレーム・バツフア・カ
ウンタ１０４からフレーム・バツフア書き込み許
可カウンタ２３０のクロツク入力端子に供給され
る。フレーム・バツフア水平アドレス・カウンタ
２２２の値は、フレーム・バツフアに書き込まれ
るワードの座標に相当する。グラフイクス・ウイ
ンドウの始点となる最左端の座標は、フレーム・
バツフア水平アドレス・カウンタ２２２のロー
ド／計数入力２２４に接続される水平部帰線消去
信号HBによつて、フレーム・バツフア水平始点
アドレス・レジスタからカウンタ２２２へ各TV
線の先頭でロードされる。水平拡大制御パターン
RAM２２０のロード・プロセスは、基本的には
前記の水平縮小制御パターンRAM１６０のロー
ドと同一であり、簡単のためここでは詳述しな
い。

水平拡大制御パターンRAM２２０の出力は４
段並列入力／直列出力シフト・レジスタ２２８に
ロードされる。フレーム・バツフア水平アドレ
ス・カウンタ２２２のクロツクとシフト・レジス
タ２２８の並列ロード許可信号は、フレーム・バ
ツフア書き込み許可分割カウンタ２３０の出力か
ら取り出される。書き込み許可分割カウンタ２３
０はフレーム・バツフア書き込み許可信号を４分
割する。フレーム・バツフア書き込み許可分割カ
ウンタ２３０は、第７図のサンプリング・クロツ
ク分割カウンタ１７４と同様に機能する。

シフト・レジスタ２２８の直列出力の最上位ビ
ツトにより、フレーム・バツフア書き込み許可信
号がORゲート２３２を介してゲートされ、輝度
シフトアウト・パルスYFSOと色度シフトアウ
ト・パルスCFSOが有効になる。直列出力信号は
アツプ／ダウン・カウンタ２３４によつても計数
され、カウンタ２３４は画像拡大色度パターン・
フリツプフロツプ２３６のＤ入力を制御する。色
度パターン・フリツプフロツプ２３６は、フレー
ム・バツフア書き込み許可カウンタ２２０の出力
の有効遷移に同期してデータを受信する。

画像拡大アツプ／ダウン・カウンタ２３４と画
像拡大色度パターン・フリツプフロツプ２３６の
機能は、画像縮小アツプ／ダウン・カウンタ１９
６と画像縮小色度パターン・フリツプフロツプ２
００の機能と非常によく似ている。ただし画像拡
大色度パターン・フリツプフロツプ２３６の出力
（CRFSW信号）が前記の色度レジスタ・フアイ
ル１２８を制御する点が異なる。

ここで第５図と第１１図を見ると、色度レジス
タ・フアイル１２８は、フレーム・バツフアに最
後に格納された色度データCFOUTの４サンプル
を保持するレジスタ・ファイル２５０を含む。画
像縮小色度パターン・フリツプフロツプ２３６か
らのCRFW信号が１のとき、色度FIFO素子１２
６の出力は、レジスタ・フアイル入力マルチプレ
クサ２５２とレジスタ・フアイル出力マルチプレ
クサ２５４によつて切り換えられ、フレーム・バ
ツフア１０２に直接送られる。色度パターン・フ
リツプフロツプ２３６からのCRFSW信号が０に
なると（色度データが複製の必要なことを示す）、
レジスタ・フアイル２５０の出力は、レジスタ・
フアイル出力マルチプレクサ２５４を通してフレ
ーム・バツフア１０２にロードされ、同時にレジ
スタ・フアイル入力マルチプレクサ２５２を通し
てレジスタ・フアイルに返される。CRFSW信号
が０のままであれば、最も新しい４つの色度サン
プルがフレーム・バツフア１０２で複製される。

水平サンプリング・プロセスにジツタを導入し
ようとする場合、水平画像スケーリング制御パタ
ーンRAMを用いた方法に似た特種なルツクアツ
プ方を適用できるが、これは、いずれのTV線に
も異なるパターンを保つのに大型のRAMを必要
とするので都合が悪い。このようなRAMは、基
本的にはTVの解像度を持つ画面全体に対して１
ビツトの画像パターンを格納できるほどの大きさ
でなければならない。また、画像パターンのロー
ドには垂直帰線消去期間よりも時間がかかる。

より実際的な方法は、所要パターンを計算する
ためにハードウエアのベクトル発生器を使用する
ことである。ベクトル発生器は基本的にはこれま
でのベクトル描画法のいずれも利用できる。

Bresenhamno直線描画法は特に適している。
ベクトル発生器はサンプリング・クロツク速度に
対応できる程度に高速でなければならない。従来
の高速ベクトル発生器は、ハードウエアのグラフ
イクス制御装置に組み込まれることが多く、この
目的に使用できる。

ジツタ制御回路のブロツク図は第１２図に示し
た。この回路はBresenhamのベクトル発生器２
６０を含み、初期誤差データをロードできる。初
期誤差データは、Bresenhamの方法に言及した
文献などに述べられている決定可変データ
（decision variable data）と同等である。初期
誤差データは、水平同期信号によつて、線が変わ
るたびに256×10ビツトの初期誤差メモリ２６４
から出力され、初期誤差レジスタ２６２にロード
される。初期誤差メモリ２６４のアドレス入力２
６６は、同期回路／発生器１４４の垂直TV線カ
ウンタの計数値出力によつて供給される。初期誤
差データは、上述のような方法でホスト・ワーク
ステーションから初期誤差メモリ回路２６４へロ
ードすることができる。

ベクトル描画プロセスは、水平サンプリング要
求信号によつて有効になる。ベクトル発生器から
の出力信号VGOUTは（通常はベクトル描画時に
フレーム・バツフア・アドレスを増分する信号と
して用いられる）、第７図に示した画像縮小シフ
ト・レジスタ１８０からの信号の代わりにパター
ン・ビツトとして用いられる。ジツタ・モード許
可信号JITENは、第７図のウインドウ制御回路
のマルチプレクサ１９０を制御して、ベクトル発
生器２６０から出力される信号をORゲート１９
２と画像縮小アツプ／ダウン・カウンタ１９６の
増分入力端子１９４につなぐ。

TV画像を垂直に縮小する垂直ウインドウ制御
回路１４０は第１３図に示した。垂直ウインドウ
制御回路により、サンプリングの必要がない線に
対する垂直サンプリング要求信号が無効になる。

垂直画像縮小制御パターンは、４ビツト・ワー
ド２５６個の垂直縮小制御パターンRAM３００
に格納される。RAM３００は、サンプリング対
象のTVウインドウの垂直座標および飛び越され
る線のパターンを与える。垂直縮小制御パターン
RAM３００のアドレスは、同期回路／発生器１
４４の一部である垂直TV線カウンタ３０２よつ
て供給される。垂直TV線カウンタ３０２は、最
下位ビツト段３０４と８ビツトの上位段３０６の
２段に分けられた９ビツト２進カウンタである。
垂直画像縮小制御パターンからの出力データは、
１ビツト幅、４入力の垂直画像縮小マルチプレク
サ３０５の入力となる。垂直画像縮小マルチプレ
クサ３０５の出力により、垂直サンプリング要求
信号VSRQが有効になる。

パターン・ロード・モード・フリツプフロツプ
５７からのパターン・ロード・モ−ド信号
LSMODによつて設定されるロード・モード・が
０のとき、クロツク選択マルチプレクサ３０７
は、垂直TV線カウンタ３０２の上位段３０６の
クロツク入力から水平同期信号HSを遮断し、代
わりに垂直RAM書き込み許可信号を接続する。
垂直同期信号は、リセツト許可ANDゲート３０
８の動作によつて上位段３０６のリセツト入力か
らも遮断される。その結果、垂直RAM書き込み
許可信号が垂直TV線計数値の上位８ビツトだけ
を増分し、これにより、水平縮小制御パターン
RAM１６０へデータをロードする場合と同様
に、垂直帰線消去期間にパターン・データがホス
トから垂直縮小パターンRAM３００にロードで
きるようになる。

サンプリング・モード時にパターン・ロード・
モード信号LSNODが１に等しければ、クロツク
選択マルチプレクサ３０７は、クロツク許可
ANDゲートの水平同期信号と結合された最下位
ビツト段３０４の出力を、垂直TV線カウンタ３
０２の上位段３０６のクロツク入力端子に接続す
る。その結果、垂直縮小制御パターンRAM３０
０の各アドレス位置がサンプリング時に２回反復
される。ここで垂直画像縮小制御パターンは、
TV線シーケンスがノインタレースであるかのよ
うにロードできるため、プログラマが、連続した
ラスタ線番号に応じて垂直画像縮小制御パターン
を計算するときにインターレスを意識する必要は
ない。ただしパターンは、インターレス方式の
TVのラスタの原理に応じて垂直画像縮小マルチ
プレクサ３０５の出力から読み出される。

そのために、マルチプレクサ３０５の制御入力
は、デジタルTVデコータ１１０からのODDF信
号と、垂直TV線カウンタ３０２の最下位段３０
４の出力に接続される。

第１４図の上部は、任意の垂直画像縮小制御パ
ターン“線飛び越しパターン”を示す。このパタ
ーンは垂直画像縮小制御パターンRAM３００に
格納される。第１４図の下部は、サンプリング・
プロセスでのパターンの検索を示す。２つのTV
フイールドEVENFLDとODDFLDは、第１４図
に示すとおり、負または正のODDFLD信号によ
つて示される。サンプリング時の垂直TV線計数
値のシーケンスにより、偶数パターンのメモリ位
置の番号０，２，４…は偶数フイールドのとき検
索され、奇数パターンのメモリ位置の番号１，
３，５…は奇数フイールドのとき検索される。

スケーリング比が１より大きい場合の垂直サン
プリングの制御は、画像を水平に拡大する方法と
異なる場合がある。垂直画像拡大制御パターンに
応じて、格納されたデータを反復するためにフレ
ーム・バツフアのアドレスが操作されるとする。
ここで問題になるのは、反復を目的に入力される
TVデータを格納するために数個の線データ・メ
モリが必要になるということである。線サンプリ
ング・プロセスを反復する際にTV信号を停止さ
せる方法がないからである。極端な場合は、１つ
の線を除くTVデータをすべてFIFO素子によつ
て格納しなければならなくなる。

この問題を解決する方法は、ダイナミツク・ビ
デオRAMのランダムなメモリ転送に２次ポー
ト・レジスタを用いることである。このようなモ
ードは、テキサス・インスツルメンツ社のデユア
ル・ポート・ビデオRAMなど、いくつかのビデ
オRAM技術で実現されている。手順としては、
フレーム・バツフア１０２に抽出されたばかりの
線を、シーケンシヤル・ポートに読み込み、次
に、垂直画像拡大制御パターンによつて決定され
る複製条件に応じて必要な回数だけランダム・ポ
ートに書き込む。

このような方法では、ビデオ・リフレツシユ・
アドレスを特殊な方法で制御する必要がある。上
記のような転送サイクルが可能なのは、たとえば
高解像度の帰線消去期間にシーケンシヤル・ポー
トを利用できるときだけだからである。したがつ
て線を複製する場合は、フレーム・バツフアのア
ドレス０などに線をサンプルし、シーケンシヤ
ル・ポートが利用できない場合は、高解像度の帰
線消去が有効になるまで、次の線をフレーム・バ
ツフア・アドレス３にサンプルする必要がある。
その後、TV線のロードを中断し、アドレス０以
降の線を２次ポートに書き込み、２次ポートを
RAMアドレス２にロードすれば、RAMアドレ
スは再び３になり、サンプリング・モードを復元
できる。

この方法の欠点は、グラフイクス・ウインドウ
を全画面にしなければなないことである。実際問
題として、最も確率が高い状況では、低解像度の
TV画像を高解像度の全画面にまで拡大する必要
があるときに、グラフイクス画面の全体が関係す
る。マルチウインドウ環境で最も用途では、縮小
だけを要するのが通例である。

Ｆ発明の効果本発明により、サイズと位置が基本的には任意
に決定されるコンピユータのグラフイクス表示装
置の矩形のウインドウ領域に、サイズと位置が
TV画像から同じく基本的に任意に決定される矩
形のウインドウを表示することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、TV画像のウインドウをグラフイク
ス表示装置のウインドウに写像する状態を表す図
である。第２図は「従来の技術」の節で述べたカ
ラーTV信号を表現する従来のデジタルTV方式
の図である。第３図は、グラフイクス表示装置の
ピクセル列に線形ベクトルを表現する図である。
第４図は、本発明の実施例としてデジタルTVと
グラフイクス表示装置のインターフエイスを示す
ブロツク図である。第５図は、第４図のデジタル
TV／グラフイクス表示装置インターフエイスの
画像ウインドウ制御装置を示す図である。第６図
は、第５図の画像ウインドウ制御装置のアドレ
ス・デコーダとモード・レジスタを示す回路図で
ある。第７図は、第５図の画像ウインドウ制御装
置の水平画像を縮小するための水平ウインドウ制
御装置と同期回路／発生器を示す図である。第８
図は、第７図の回路でTV画像が水平方向にスケ
ーリングされることなくグラフイクス表示装置に
写像される際の動作を示すタイミング図である。
第９図は、第７図の回路でTV画像が水平方向に
縮小されてグラフイクス表示装置に写像される際
の動作を示すタイミング図である。第１０図は、
画像を水平方向に拡大するための第５図の画像ウ
インドウ制御装置の水平ウインドウ制御装置と同
期回路／発生器を示す回路図である。第１１図
は、第５図の画像ウインドウ制御装置の色度レジ
スタ・フアイルを示す回路図である。第１２図
は、連続したTV線をグラフイクス表示装置に写
像する際に“ジツタ”を導入する第５図の水平ウ
インドウ制御装置の水平サンプリング制御回路の
ブロツク図である。第１３図は、画像を垂直方向
に画像を縮小するための第５図の画像ウインドウ
制御回路の垂直ウインドウ制御装置と同期回路／
発生器を示す回路図である。第１４図は、第１３
図の垂直ウインドウ制御装置の動作を示す図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】１カラーTVの動画像信号を表すデジタル化さ
れた輝度サンプルと色度サンプルを、フレーム当
り所定の第１のTV線数とTV線当りの第２の輝
度サンプル数ごとにデジタルTVデコーダから受
信し、輝度サンプルと色度サンプルから選択され
たサンプルをフレーム・バツフア内の所定のメモ
リ位置に格納してグラフイクス表示装置のウイン
ドウ・イメージとして表示し、ウインドウ・イメ
ージが第３のピクセル行数と行当り第４のピクセ
ル数を有し、ウインドウ・イメージの第３のピク
セル行数がTVのフレーム当りの第１の線数と異
なり、行当りの第４のピクセル数がTV線当りの
第２の輝度サンプル数と異なるデジタルTVとグ
ラフイクス表示装置とのインターフエイス装置で
あつて、 (a) デジタルTVデコーダからの輝度サンプルの
うち選択されたサンプルを格納するようデジタ
ルTVデコーダの輝度サンプル出力端子と、グ
ラフイクス表示装置のフレーム・バツフアの輝
度サンプル入力端子とに接続される輝度FIFO
素子と、 (b) デジタルTVデコーダからの色度サンプルを
受信するようデジタルTVデコーダの色度サン
プル出力端子と、グラフイクス表示装置のフレ
ーム・バツフアの色度サンプル入力端子とに接
続される色度FIFO素子と、 (c) 輝度FIFO素子の入力手段と色度FIFO素子の
入力手段とを制御して、輝度FIFO素子の輝度
サンプルのそれぞれの格納を制御可能に有効に
し、輝度FIFO素子からの輝度サンプルのそれ
ぞれ読み込みを制御可能に有効にし、色度
FIFO素子の色度サンプルのそれぞれの読み込
みを制御可能に有効にし、かつ色度FIFO素子
からの色度サンプルのそれぞれの読み込みを制
御可能に有効にする水平画像制御手段であつ
て、２進数の水平画像縮小制御パターンを格納
する水平画像縮小制御パターン・メモリを含
み、水平画像縮小制御パターンのビツト数が
TV線の第２の輝度サンプル数と少なくとも同
程度に多く、水平ウインドウ制御装置が、水平
画像縮小制御パターン・メモリに格納される水
平画像縮小制御パターンの個々のビツトに応じ
て、輝度と色度のFIFO素子の輝度データと色
度データのそれぞれの格納を有効または無効に
するよう構成される水平画像制御手段と、 (d) TV線のそれぞれの格納を制御可能に有効に
する垂直ウインドウ制御手段であつて、２進数
の垂直画像縮小制御パターンを格納する垂直画
像縮小制御パターン・メモリを含み、垂直画像
縮小制御パターンのビツト数が第１のTV線数
と少なくとも同程度に多く、垂直画像縮小制御
パターン・メモリに格納される垂直画像縮小制
御パターンの個々のビツトの状態に応じて、
TV線のそれぞれからのサンプルの格納を有効
または無効にするように構成される垂直ウイン
ドウ制御手段と、 (e) 水平画像縮小制御パターンを生成して水平ウ
インドウ制御手段の水平画像縮小制御パター
ン・メモリに格納し、垂直画像縮小制御パター
ンを生成して垂直ウインドウ制御手段の垂直画
像縮小制御パターン・メモリに格納するよう水
平ウインドウ制御手段と垂直ウインドウ制御手
段とに接続される演算手段であつて、クロス乗
算による誤差項をステツプごとに変更してゼロ
に収束させることで、水平と垂直の画像縮小制
御パターンを計算するよう構成され、初期誤差
項がパターンごとに変化してパターンが変更さ
れる演算手段とを具備する、インターフエイス
装置。