JPH07322218A - 入力信号処理装置、サンプル処理フィルタ、入力信号フィルタリング方法および高精細度テレビジョン受像機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的安価なハードウェアで実現でき、かつ
境界領域での処理が正確におこなえる、高データレート
のディジタル信号を補間処理するシステムおよび方法を
提供する。 【構成】 フィルタは、その後に第２セクション信号が
続く第１セクション信号を有する入力信号を受け取る。
第２セクション信号は、第１セクション信号の直後に続
く、境界セクション信号を有する。フィルタは、第１の
フィルタリングされた信号をつくるために、第１セクシ
ョン信号および境界セクション信号を受け取り、かつ境
界セクション信号および第１セクション信号を用いて第
１セクション信号をフィルタリングする第１フィルタを
含む。またフィルタは、第２のフィルタリングされた信
号をつくるために、第２セクション信号を受け取り、か
つ第２セクション信号をフィルタリングする第２フィル
タを含む。さらにフィルタリングされた出力信号をつく
るために、第１のフィルタリングされた信号とフィルタ
リングされた境界セクションとを第２フィルタリング信
号に結合するマルチプレクサが設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フィルタリングのシス
テムおよび方法に関している。特に本発明は、高精細度
テレビジョン受像機内のディジタルビデオ信号の補間フ
ィルタリングに関する。

【０００２】

【従来の技術】米国においては、ディジタル的に符号化
された高精細度テレビジョン信号のための規格が提案さ
れている。この規格は、本質的にＭＰＥＧ−２規格と同
じであり、国際標準化機構（ＩＳＯ）のMoving Picture
Experts Group（ＭＰＥＧ）によって提案されている。
この規格は、「Information Technology - Generic Cod
ing of Moving Pictures and Associated Audio, Recom
mendation H.626」（ISO/IEC 13818-2 DIS, 3/94）と題
された内部規格の草案（draft internal standard:ＤＩ
Ｓ）の刊行物に記載されている。これはＩＳＯから入手
可能であり、ここでもＭＰＥＧ−２ディジタルビデオ信
号符号化規格についてのその教示は、参考のために援用
される。

【０００３】ＭＰＥＧ−２規格は、実際にはいくつかの
異なる規格の集まりである。ＭＰＥＧ−２においては、
いくつかの異なるプロファイルが規定されており、それ
ぞれは、符号化された画像の複雑さに関しての異なるレ
ベルに対応する。それぞれのプロファイルについて異な
る複数のレベルが規定されており、それぞれのレベル
は、異なる画像解像度に対応する。ＭＰＥＧ−２「規
格」の一つには、メインプロファイル・メインレベル
（Main Profile, Main Level）という名で知られるもの
があり、これは、既存のテレビジョン規格（つまりＮＴ
ＳＣおよびＰＡＬ）に従うビデオ信号の符号化を目的と
するものである。他の「規格」としては、メインプロフ
ァイル・ハイレベル（Main Profile, High Level）とい
う名で知られるものがあり、これは、高精細度テレビジ
ョン画像の符号化を目的とするものである。メインプロ
ファイル・ハイレベル規格によって符号化された画像
は、１画像フレームあたり１１５２本のアクティブライ
ン（active line）をもち、１ラインあたり１９２０個
の画素をもつ。

【０００４】一方、メインプロファイル・メインレベル
規格は、１ラインあたり７６８個の画素および１フレー
ムあたり５６７本のラインをもつ最大ピクチャサイズを
規定する。１秒に３０フレームのフレーム速度では、こ
の規格にしたがって符号化された信号は、１秒に13,06
3,680画素のデータ速度をもつ。これとは対照的に、メ
インプロファイル・ハイレベル規格にしたがって符号化
された画像は、１秒に（1152×1920×30）個、つまり6
6,355,200画素の最大データ速度をもつ。このデータ速
度は、メインプロファイル・メインレベル規格にしたが
って符号化された画像データのデータ速度の５倍よりも
大きい。米国においてＨＤＴＶ符号化のために提案され
ている規格は、この規格のサブセットであり、１フレー
ムあたり１０８０本のライン、１ラインあたり１９２０
個の画素、および、このフレームサイズでは１秒に３０
フレームの最大フレーム速度をもつ。この提案された規
格の最大データ速度は、メインプロファイル・メインレ
ベル規格の最大データ速度よりもずっと大きい。

【０００５】データ速度がこのように異なるために、メ
インプロファイル・メインレベルで符号化されたデータ
を復号化するのに用いられる機材は、メインプロファイ
ル・ハイレベル規格で符号化された高精細度テレビジョ
ン信号を復号化するのにはとても十分であるとはいえな
い。

【０００６】最も望ましく効果的であるためには、符号
化システムは比較的安価であり、それでいて、リアルタ
イムでこれらのディジタル信号を復号化するのに十分な
パワーをもっていなければならない。

【０００７】ＭＰＥＧ−２規格にしたがって符号化され
た画像において使うことが考えられる圧縮方法の一つ
は、画像を水平方向に圧縮して、１ラインあたり比較的
大きな画素数をもつ画像が、１ラインあたりの画素数が
それより小さい画像に符号化されるようにする方法であ
る。水平方向に縮められているようには見えない画像を
復元するためには、その画像を表現するデータは、１ラ
インあたりの標本（sample）をもとの個数だけ再生する
ために、必要に応じてリサンプル（resample）される。

【０００８】この機能を達成するために既存の技術を用
いれば、復号器は、複雑な回路構成で、しかも高いデー
タ速度において動作する単一のプロセッサを用いること
によって実現されうる。しかしながら、この高いデータ
レートは、非常に高価な回路を要求する。そのため、コ
ストが大きなファクタである一般消費者向けテレビジョ
ン受像機において、復号器を実現するのには欠点とな
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術においては、次に示す問題があった。すなわ
ち、ディジタル信号のデータレートが高いために、複雑
で高価なハードウェアが必要となる。この問題を避ける
ために並列処理するためには、画像の分割が必要とな
り、境界領域での処理が正確におこなえない。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による入力信号処
理装置は、第２セクション信号が後に続く第１セクショ
ン信号をもつ入力信号を処理する装置であって、該第２
セクション信号は、該第１セクション信号の直後に続く
境界セクション部分をもっており、第１の処理された信
号をつくるために、該第１セクション信号および該第２
セクション信号の該境界セクション部分を受け取り、か
つ該第１セクション信号および該第２セクション信号の
該境界部分を処理する第１処理手段と、第２の処理され
た信号をつくるために、該第１セクション信号の処理と
同時に、該第２セクション信号を受け取り、かつ該第２
信号を処理する第２処理手段と、処理された出力信号を
つくるために、該第１の処理された信号と該第２の処理
された信号とを結合する手段と、を備えており、そのこ
とにより上記目的が達成される。

【００１１】ある実施例では、前記第１および前記第２
セクション信号は、それぞれ、該それぞれの第１および
第２セクション信号の有効部分を示す第１および第２タ
イミング信号成分を含み、前記第１処理手段は、前記第
１の処理された信号の有効部分を示すために該第１タイ
ミング信号をリタイミング（retiming）する手段を含
み、前記第２処理手段は、前記第２の処理された信号の
有効部分を示すために該第２タイミング信号をリタイミ
ング（retiming）する手段を含み、該第１の処理された
信号と該第２の処理された信号とを結合する前記手段
は、該リタイム（retime）された第１タイミング信号お
よび該リタイムされた第２タイミング信号に応じて、該
第１の処理された信号の該示された有効部分の直後の該
第２の処理された信号の該示された有効部分を与える手
段を含む。

【００１２】ある実施例では、前記入力信号はビデオ信
号であって、前記第１セクション信号および前記第２セ
クション信号は、ビデオ画像のそれぞれ異なる部分にお
いて、ピクチャエレメント（画素）を表現し、かつ該第
１セクション信号および該第２セクション信号のそれぞ
れは、輝度成分信号および色度成分信号をもち、前記第
１処理手段は、該輝度成分信号から補間された輝度信号
を発生する輝度補間手段と、該色度成分信号から補間さ
れた色度信号を発生する輝度補間手段と、を含む。

【００１３】ある実施例では、前記第１タイミング信号
は、前記第１セクション信号においてアクティブ画素を
示す第１水平ブランキング信号であり、前記第２タイミ
ング信号は、前記第２セクション信号においてアクティ
ブ画素を示す第２水平ブランキング信号である。

【００１４】ある実施例では、前記色度補間手段は、前
記色度成分信号を第１および第２色差信号に分離する手
段と、補間された第１色差信号をつくるために、前記第
１セクション信号の該第１色差信号および前記第２セク
ション信号の前記境界セクション部分の該第１色差信号
を処理する第１水平補間フィルタと、補間された第２色
差信号をつくるために、前記第１セクション信号の該第
２色差信号および前記第２セクション信号の前記境界セ
クション部分の該第２色差信号を処理する第２水平補間
フィルタと、補間された色度信号をつくるために、該補
間された第１色差信号と該補間された第２色差信号とを
結合するマルチプレクサ手段と、を備えている。

【００１５】ある実施例では、前記入力信号を前記第１
セクション信号と前記第２セクション信号とに分離する
手段をさらに備えている。

【００１６】ある実施例では、前記第１処理手段は、前
記補間された輝度信号および前記補間された色度信号を
発生するときに前記輝度および色度補間フィルタによっ
て使われる補間係数を、前記第１タイミング信号によっ
て示されるように、前記第１の処理された信号の前記有
効部分における多数のサンプルに応じて変化させる手段
を含む。

【００１７】本発明のサンプル処理フィルタは、処理さ
れた出力信号を発生するために、サンプリングされたデ
ータ入力信号のサンプルを処理するフィルタであって、
該入力信号を受け取り、かつ該入力信号を、入力信号の
それぞれの隣接部分を表現する少なくとも第１成分信号
と第２成分信号とに分離する手段であって、該第２成分
信号は、該第１成分信号に直に隣接した境界成分信号を
もつ分離手段と、第１のフィルタリングされた信号をつ
くるために、該第１成分信号および該境界成分信号を受
け取り、かつ該境界成分信号を用いて該第１成分信号を
フィルタリングする第１フィルタ手段と、第２のフィル
タリングされた信号をつくるために、該第２成分信号を
受け取り、該第２成分信号をフィルタリングする第２フ
ィルタ手段と、フィルタリングされた出力信号をつくる
ために、該第１のフィルタリングされた信号および該第
２のフィルタリングされた信号を結合する手段と、を備
えており、そのことにより上記目的が達成される。

【００１８】ある実施例では、前記第１フィルタ手段お
よび前記第２フィルタ手段は補間フィルタである。

【００１９】ある実施例では、前記第１フィルタ手段お
よび前記第２フィルタ手段は、それぞれ前記第１セクシ
ョン信号および前記第２セクション信号を同時に処理す
る。ある実施例では、前記サンプリングされたデータ入
力信号はビデオ信号であって、前記第１成分信号および
前記第２成分信号のそれぞれは、輝度成分信号および色
度成分信号をもっており、かつ前記第１フィルタ手段
は、補間された輝度信号を輝度成分信号から発生する輝
度補間手段と、補間された色度信号を色度成分信号から
発生する色度補間手段と、を含む。

【００２０】ある実施例では、前記色度補間手段は、前
記色度成分信号を第１色差信号と第２色差信号とに分離
する手段と、補間された第１色差信号をつくるために、
前記第１成分信号の該第１色差信号および境界成分信号
の該第１色差信号を補間する第１水平補間フィルタと、
補間された第２色差信号をつくるために、前記第１成分
信号の該第２色差信号および境界成分信号の該第２色差
信号を補間する第２水平補間フィルタと、補間された色
度信号をつくるために、該補間された第１色差信号およ
び該補間された第２色差信号を結合するマルチプレクサ
手段と、を備えている。

【００２１】本発明の入力信号フィルタリング方法は、
出力信号をつくるために入力信号をフィルタリングする
方法であって、(a) 該入力信号から１からｍ（ｍは整
数）個のセクションを抽出するステップであって、該ｍ
個のセクション信号のそれぞれは、該ｍ個のセクション
信号のうちの後続するセクション信号に隣接する該入力
信号のセグメントであり、該ｍ個のセクション信号のう
ちの該後続するセクション信号は、該ｍ個のセクション
信号のうちの該後続するセクション信号と該ｍ個のセク
ション信号のうちの該１つのセクション信号との境界に
おいて境界セクション信号を含むステップと、(b) フィ
ルタリングされたセクション信号をつくるために、該セ
クション信号のうちの該１つのセクション信号と、該セ
クションの該後続するセクション信号の該境界信号とに
含まれる情報を用いることによって、該セクション信号
のうちの該１つをフィルタリングするステップと、(c)
該ｍ個のセクション信号のそれぞれと、該ｍ個のセクシ
ョン信号のうちのそれぞれの後続するセクション信号と
について、ステップ(b)を複数回繰り返すステップと、
(d) 出力信号を発生するために、ステップ(c)によって
つくられた、ｍ個のフィルタリングされたセクション信
号それぞれを結合するステップと、を包含しており、そ
のことにより上記目的が達成される。

【００２２】ある実施例では、ステップ(c)の一部とし
て実行される、繰り返されるステップ(b)のそれぞれ
が、実質的に同時に処理される。

【００２３】本発明の高精細度テレビジョン受像機は、
入力ビデオ信号を補間する補間フィルタをもつ高精細度
テレビジョン受像機であって、該入力ビデオ信号は、高
精細度テレビジョン画像の第１部分を表現する第１セク
ション信号を有しており、該第１セクション信号には、
高精細度テレビジョン画像の該第１部分に隣接した第２
部分を表現する第２セクション信号がその後に続いてお
り、該第２セクション信号は、該第１セクション信号の
直後に後続する境界セクション信号を有しており、該補
間フィルタは、第１の補間された信号をつくるために、
該第１セクション信号および該境界セクション信号を受
け取り、かつ該境界セクション信号を用いて該第１セク
ション信号を補間する第１補間手段と、第２の補間され
た信号をつくるために、該第２セクション信号を受け取
り、かつ該第２信号を補間する第２補間手段と、補間さ
れた出力信号をつくるために、該第１の補間された信号
および該第２の補間された信号を結合する手段と、を備
えており、そのことにより上記目的が達成される。

【００２４】

【作用】本発明は、ディジタル信号をセクション（sect
ion）に分割し、その後、セクションのそれぞれを並列
に、ディジタル信号よりも低いデータレートにおいて処
理することによってディジタル信号を処理することに関
連する。並列セクションにおけるディジタル信号の処理
には、セクションの始めと終わりにおけるサンプルをど
のように取り扱うかに関係した、独特の困難が伴う。し
たがって、本発明は、処理されたディジタル信号を発生
するために処理されたセクションが容易に結合しうるよ
うに、さらにセクション間でのデータを共有（sharin
g）することに関する。

【００２５】本発明は、さらに入力信号をフィルタリン
グするフィルタおよびフィルタリングする方法に関す
る。フィルタは、その後に第２セクション信号が続く第
１セクション信号を有する入力信号を受け取る。第２セ
クション信号は、第１セクション信号の直後に続く、境
界セクション信号を有する。フィルタは、第１のフィル
タリングされた信号をつくるために、第１セクション信
号および境界セクション信号を受け取り、かつ境界セク
ション信号および第１セクション信号を用いて第１セク
ション信号をフィルタリングする第１フィルタを含む。
またフィルタは、第２のフィルタリングされた信号をつ
くるために、第２セクション信号を受け取り、かつ第２
セクション信号をフィルタリングする第２フィルタを含
む。さらにフィルタリングされた出力信号をつくるため
に、第１のフィルタリングされた信号とフィルタリング
された境界セクションとを第２フィルタリング信号に結
合するマルチプレクサが設けられている。

【００２６】前述の一般的な記述および以下の詳細な説
明は、例であって、本発明を限定するものではない。

【００２７】

【実施例】本発明の実施例においては、ＭＰＥＧ−２規
格、特にメインプロファイル・ハイレベルのＭＰＥＧ−
２規格によって符号化されたＨＤＴＶ信号の復号化され
たものを補間する（interpolate）。

【００２８】しかし、ここで説明される本発明は、復号
化されたＨＤＴＶ信号の補間フィルタリングには限定さ
れない。以下に説明するフィルタリング方法は、セクシ
ョン（section）に分割され、フィルタリングされ、そ
の後、再結合（recombine）される、他のタイプのディ
ジタル信号をフィルタリングするのにも用いられる。

【００２９】ＭＰＥＧ−２メインプロファイル規格は、
画像のシーケンス（sequence）を６レベルに規定する。
すなわちシーケンスレベル、ピクチャグループレベル、
ピクチャレベル、スライスレベル、マクロブロックレベ
ルおよびブロックレベルである。これらのレベルのそれ
ぞれは、データストリームの中のレコード（record）と
考えることができ、これらのレベルのうち、後に挙げら
れたレベルは、前に挙げられたレベルの中に、ネスティ
ングされたサブレベル（nested sub-level）として発生
する。各レベルのレコードは、ブロックレベルを除き、
そのサブレコード（sub-record）を復号化するのに用い
られるデータを含むヘッダセクションを含む。実際の画
像の画素データは、ブロックレコードに含まれる。

【００３０】符号化されたＨＤＴＶ信号の各ブロック
は、ＨＤＴＶ画像における６４画素を離散コサイン変換
（ＤＣＴ）で表現する、６４個の各係数値を表現するデ
ータを含む。

【００３１】符号化のプロセスで、画素データは、離散
コサイン変換の前に、動き補償差動符号化が施され、変
換された係数は、さらにランレングス・可変長符号化技
術を適用されて符号化される。データストリームから画
像シーケンスを復元する復号器は、符号化のプロセスを
逆におこなう。この復号器は、可変長復号器、逆離散コ
サイン変換プロセッサ、動き補償プロセッサおよび補間
フィルタを採用している。

【００３２】図１は、ＨＤＴＶ復号システムの実施例の
ブロック図であり、ＭＰＥＧ−２規格にしたがって符号
化された高精細度テレビジョン信号を復号化するのに用
いることができる。図１に示される図は、高精細度テレ
ビジョンの復号化規格のいくつかの点については示して
いない。例えば、ディジタルデータストリームを復元す
るための、受信された無線周波数のＨＤＴＶ信号の復調
については示していない。

【００３３】図１に示される復号器は、４つの並列復号
器として構成されており、これらはデフォーマッタ・ル
ータ110からの別々の入力データストリームを受け取る
ために結合されている。復号化されたデータストリーム
は、補間フィルタ118およびラスタコンバータ120におい
て結合（combine）され、高精細度モニタ（不図示）を
ドライブするのに用いられるビデオ信号がつくられる。

【００３４】図１に示される本発明の実施例において
は、デフォーマッタ・ルータ110は、その入力ポートに
おいてディジタルＨＤＴＶ信号（ＤＩＮ）を連続する８
ビットのバイト（consecutive 8-bit bytes）として受
け取る。デフォーマッタ・ルータ110は、２つの機能を
もつ。すなわち８ビットのパラレルビットストリームを
１ビットシリアルビットストリームに変換し、かつスラ
イスレイヤまでのデータストリームにある制御情報を識
別する。識別された制御情報は、４つの復号器111a、11
1b、111cおよび111dすべてに与えられる。スライススタ
ートコードおよびそれに続くデータは、最終的な画像に
おけるスライスの水平スタート位置に基づいて４つのプ
ロセッサのうちの１つに与えられる。

【００３５】上述のように、ＭＰＥＧ−２規格は、画像
のシーケンスについて、情報の６つのレイヤを規定す
る。これらは、シーケンスレイヤ、ピクチャグループレ
イヤ、ピクチャレイヤ、スライスレイヤ、マクロブロッ
クレイヤおよびブロックレイヤである。

【００３６】これらのさまざまなレイヤは、ＭＰＥＧ−
２規格を記述する前述の書類において規定されている。
簡単には、シーケンスレイヤが、他の５つのレイヤを含
む。これらのレイヤは、データレコードのレイヤとよぶ
ことができる。このように、シーケンスレコードは、少
なくとも１つのグループピクチャレコードを含み、この
グループピクチャレコードは、さらに少なくとも１つの
ピクチャレコードを含み、同様にしてブロックレイヤに
いたる。シーケンスレイヤは、１セットの画像のスター
トポイントを規定しており、この１セットの画像は、そ
のシーケンスのスタート点に続く情報にのみ基づいて復
号化されうる。次に低いレイヤは、ピクチャグループレ
イヤである。このレイヤは、シーケンスに含まれている
画像のサブセット（subset）を規定する。ピクチャグル
ープレイヤにある画像は、一般的に、少なくとも内部符
号化された画像（intra-encoded image）およびいくつ
かの予測符号化または双方向符号化された画像を含む。

【００３７】ピクチャグループレイヤのすぐ下は、ピク
チャレイヤである。このレイヤにおけるデータレコード
は、単一のフレーム画像を規定する。ピクチャレイヤの
下は、スライスレイヤである。このレイヤにおける各レ
コードは、ピクチャレイヤレコードによって表現された
画像の単一のスライスを表現する。スライスレイヤの下
は、マクロブロックレイヤおよびブロックレイヤであ
る。これらのレイヤは、上述のように、画像のより基本
的な要素を連続して表現する。

【００３８】各レベルのレコード、つまりシーケンスレ
コードからスライスレコードまでは、スタートコードで
始まる。すべてのスタートコードは、少なくとも２３個
の「０」および１つの「１」で始まる。その「１」に続
く８ビットの値は、スタートコードのタイプを決める。

【００３９】シーケンススタートコードに続いて、ピク
チャシーケンス（sequence of pictures）のための複数
のパラメータが置かれる。これらは、画素で表した、画
像の水平サイズおよび垂直サイズ、画素のアスペクト比
（pixel aspect ratio）、ピクチャレート（picture ra
te）およびデータが符号器から与えられるときのビット
レートを含む。

【００４０】シーケンスヘッダに含まれる他の２つのも
のとしては、フレーム内符号化データおよび非フレーム
内符号化データを復号化するときに用いられる量子化マ
トリクス（quantization matrices）がある。これらの
マトリクスが与えられないときには、ＭＰＥＧ−２規格
において規定されるデフォールトマトリクスが用いられ
る。

【００４１】シーケンスレコードのヘッダ情報の後に
は、１つ以上のピクチャグループレベルのレコードがあ
る。各ピクチャグループレコードは、後に続くピクチャ
グループを復号化するの用いられる１つのタイムコード
および２つのフラグを含む、ヘッダを含む。グループに
おけるピクチャは、ピクチャグループレコードに含まれ
るいくつかのピクチャレコードによって表現される。シ
ーケンスレコードにおける最後のピクチャグループに
は、シーケンスエンドコードが続く。

【００４２】データ伝送（data transmission）のフォ
ーマットがよく知られていない限り、復号化は、シーケ
ンススタートコードおよびそれに伴ったヘッダパラメー
タがデータストリームに現れた後にのみ復号化される。
シーケンススタートコード間の長い遅延を避けるため
に、ＭＰＥＧ−２規格においては、これらのスタートコ
ードおよびそれらに付随するヘッダ情報が、与えられた
シーケンス中に複数回、挿入されてもよい。これらのヘ
ッダブロックは、例えば、ピクチャレコードのグループ
に交互に挿入されてもよい。

【００４３】ピクチャレイヤのヘッダは、一時的な参照
（temporal reference）を含んでおり、これはピクチャ
が表示される順番、ピクチャが内部符号化されている
（I-frame）か、前方予測符号化されている（P-frame）
か、または双方向予測符号化されている（B-frame）か
を規定する。これらのピクチャヘッダは、復号化動作が
始まる前にどれだけの量のビットストリームがバッファ
されるべきかを示す値も含み、かつオプションとして、
どのように動き補償処理が全フレーム規模で起こる（例
えば、イメージパンニングのように、フレーム全体に影
響を及ぼす下地の動き（underlying motion））かを規
定する値の対を含む。

【００４４】ピクチャレコードのヘッダ情報に続いて、
１つ以上のスライスレコードが置かれる。各スライスレ
コードは、１つ以上のマクロブロックレコードを含む。
メインプロファイル・ハイレベルＭＰＥＧ−２規格の１
つの実現方法には、高精細度テレビジョンに適用される
ように、ピクチャはセクションに分割され、各セクショ
ンはスライスを含む。各スライスは、復号化されたとき
に画像を４分の１横切る、マクロブロックの１行を規定
する。図５は、ＨＤＴＶ画像の画像マップ図であり、ス
ライス1110a、1110b、1110cおよび1110dが画像において
水平に延びている。本発明の実施例においては、各画像
は６４行のスライスを含み、各行は、４つのスライスま
たはセクションを含む。

【００４５】図１に示される復号器は、４つの並列な復
号化チャネルに配置されている。一般的に言えば、デフ
ォーマッタ・ルータ110は、復調されたビットストリー
ムを４つの部分に分割して、１つの部分を、４つの復号
器111a、111b、111cおよび111dのそれぞれに送る。以下
に述べるように、これらの復号器のそれぞれは、結果と
して得られる画像の異なったセクションをそれぞれ表現
するスライスにフォーマットされた画像データを扱い、
ラスタフォーマットによって復号化されたデータをつく
る。４つの復号器によって与えられる復号化されたデー
タは、補間フィルタ118によって、セクションにおいて
水平方向に補間される。セクションは、その後、セクシ
ョンラスタ・高精細度ラスタ変換器120に与えられる。

【００４６】デフォーマッタ・ルータ110は、ＨＤＴＶ
復調器およびディジタル復号器（不図示）によって与え
られる８ビットのＨＤＴＶディジタル信号を、１ビット
のシリアル信号に変換し、それからスタートコードを検
出することによって信号を処理する。デフォーマッタ・
ルータ110が、シーケンス、ピクチャグループまたはピ
クチャを表現するスタートコードを検出するとき、デフ
ォーマッタ・ルータ110は、検出されたスタートコード
と次のスタートコードとの間のすべての情報を、４つの
復号器111a、111b、111cおよび111dすべてに送る。デフ
ォーマッタ・ルータ110が、ある垂直位置において最初
のスライスコードに遭遇するとき、デフォーマッタ・ル
ータ110は、スライスコードおよびスライスコードに続
くすべての情報（スライスレコード）を復号器111aのみ
に送る。次のスライスレコードに遭遇したときには、復
号器111bに送られる。続くスライスレコードは、復号器
111cに送られ、その水平位置における最後のスライスレ
コードは、復号器111dに送られる。ＭＰＥＧ規格におい
ては、スライスの垂直位置は、スライススタートコード
の下位８ビット（low-order eight-bits）に符号化され
る。ＭＰＥＧ規格では、この位置の値は、画像の最上部
では「１」であり、画像の最下部では「１７５（１６進
数でＡＦ）」である。

【００４７】４つの連続するスライスコードを処理した
あと、デフォーマッタ・ルータによって遭遇される次の
スライスコードは、復号器111aに送られる。スライスコ
ードをデマルチプレクスすること（demultiplexing）
は、このようにして、スライススタートコードではない
スタートコードが検出されるまで続く。この検出された
スタートコードに続く情報は、スライススタートコード
が現れるまで、再び４つの復号器すべてに送り出され
る。この新しいスライススタートコードは、ピクチャの
最初のスライススタートコードである。対応するスライ
スレコードは、復号器111aに送られ、デマルチプレクス
する動作が再び始まる。

【００４８】図１を参照して、デフォーマッタ・ルータ
110によって与えられるデマルチプレクスされたビット
ストリームは、可変長復号器112a、112b、112cおよび11
2dに与えられる。これらの復号器のそれぞれは、４つの
出力信号を供給する。すなわち、係数データおよび補助
的な情報を逆離散コサイン変換（ＩＤＣＴ）プロセッサ
114a、114b、114cおよび114dの１つにそれぞれ与えるた
めの、係数データ信号ＣＤおよび制御信号ＩＤＣＯＮ
Ｔ、および動き補償プロセッサ116a、116b、116cおよび
116dのそれぞれに与えられる動きベクトルおよび補助的
な情報データストリームＭＶＳおよび水平ブランキング
・垂直ブランキングＨＢ／ＶＢである。

【００４９】各可変長復号器112は、それが受け取り抽
出するレコード全体（general records）からヘッダ情
報を抽出し、その入力ポートに与えられる可変長符号化
されたＤＣＴ係数マクロブロックのランレングスおよび
コード値（code values）を復号化する。これらのラン
レングスおよびコード値は、可変長復号器112の内部の
係数プロセッサ（不図示）に与えられ、それらは量子化
された係数値のマクロブロックに変換される。

【００５０】各マクロブロックの係数は、ＩＤＣＴプロ
セッサ114a、114b、114cおよび114dにおいて逆量子化
（dequantize）され、逆量子化された係数は、その後、
逆離散コサイン変換される。ＩＤＣＴプロセッサのそれ
ぞれによって与えられる出力信号ＤＰは、実際にはビッ
トストリームの対であり、それぞれのビットストリーム
は、マクロブロックを構成する、復号化された画素値
（pixel value）のブロックを表現する。

【００５１】上述のように、画素値の各マクロブロック
は、輝度情報Ｙの４つのブロックおよび２つの色差信号
ＵおよびＶのそれぞれに１つのブロックを含む。本発明
の実施例においては、輝度ブロックは、０、１、２およ
び３と番号が付けられ、色差ブロックは、４および５と
番号が付けられている。ＩＤＣＴプロセッサ114a、114
b、114cおよび114dは、画素値のブロックを２つのバスB
0およびB1を介して与える。図６は、マクロブロックを
つくるブロックが、これら２つのバスを介して与えられ
る順番を示す。

【００５２】ＭＰＥＧ−２規格においては、画素値のマ
クロブロックは、絶対的な画素値（absolute pixel val
ue）であっても、差分の画素値（differential pixel v
alue）であってもよい。マクロブロックが差分値を含む
ときは、対応するマクロブロックも動きベクトル情報を
含む。この動きベクトル情報は、それぞれの可変長復号
器112a、112b、112cおよび112dによって復号化され、信
号ＭＶＳを介して、それぞれの動き補償プロセッサ116
a、116b、116cおよび116dに与えられる。動き補償プロ
セッサは、絶対的、または差分の画素情報を用いて、か
つオプションとしては、動きベクトル情報を用いて、画
像スライスについての絶対的な画素値を復元する。これ
らの画素値は、動き補償プロセッサ116aによって補間フ
ィルタ118に与えられる。

【００５３】入力画像に施された水平方向の圧縮に依存
して、補間フィルタ118は、画像を伸長（expand）する
ことによって、受像機の表示装置にふさわしい、水平方
向および垂直方向の細かさ（detail）のレベルにする。
本発明の実施例においては、画像の輝度成分（luminanc
e component）Ｙおよび色成分（chrominance componen
t）Ｃは、補間フィルタ118によって水平方向に伸長され
る。さらに色度成分は、垂直方向に２倍に伸長されるこ
とによって、各色差信号（color difference signal）
ＵおよびＶの色サンプル（chrominance sample）を多
数、生成する。この数は、輝度信号Ｙのサンプルの数と
一致する。しかし、補間フィルタ118は、すべての画像
成分、Ｙ、ＵおよびＶについて水平方向および垂直方向
の補間をおこなってもよい。

【００５４】補間フィルタ118の出力信号は、セクショ
ンラスタ・高精細度ラスタ変換器120に与えられる。変
換器120は、さまざまな補間セクション信号を結合する
ことによって、受像機表示装置に表示するのにふさわし
いラスタフォーマットをもつ、輝度信号Ｙおよび２つの
色差信号ＵおよびＶを表現するサンプル（sample）をつ
くりだす。さらに、変換器120は、受像機の表示装置の
ためのコンポジットブランキング信号を発生する。

【００５５】セクション復号器111a、111b、111cおよび
111dのそれぞれからつくられたデータは、あるセクショ
ンとそのセクションに続くセクションとからの画素から
できている。例えば、セクション復号器111aからの出力
データも、セクション復号器111bからの出力データを含
む。この出力データについては、ＹおよびＣを図３(a)
および図３(b)に示されており、ここで信号Ｃは色差信
号ＵおよびＶをともに含む。最後のセクション復号器11
1dは、他のセクション復号器からのデータを含まない画
素データをもっていてもよい。

【００５６】図１に示されるように、動き補償プロセッ
サ116a、116b、116cおよび116dへの入力データとして、
それぞれ他の動き補償プロセッサ116a、116b、116cおよ
び116dの出力データを与えることによって、セクション
復号器111a、111b、111cおよび111dは、他のセクション
復号器からのデータを含む。セクション111a、111b、11
1cおよび111dについての動き補償プロセッサは、それぞ
れ、動き補償プロセッサ116a、116b、116cおよび116dの
それぞれによって生成された画素データを記憶するため
のメモリ140a、141a、142aおよび143aをもつ。したがっ
て、各セクション復号器111a、111b、111cおよび111d
は、セクション復号器からの出力画素データが、次のセ
クション復号器からの画素データも含むことができるよ
うに、他のセクション復号器のそれぞれからの画素デー
タにアクセスすることができる。これらの付加的な画素
は、境界成分画素とよべる。

【００５７】さらに、動き補償プロセッサ116a、116b、
116cおよび116dそれぞれは、ブロックをラインフォーマ
ットに変換する。動き補償プロセッサ116a、116b、116c
および116dは、ＩＤＣＴ114a、114b、114cおよび114dか
ら、画素データをブロックフォーマットで受け取る。こ
のブロックフォーマットは、インターリーブされた２つ
のピクチャについての走査線をもつ。各動き補償プロセ
ッサは、画素データを補間フィルタ118に供給するに先
だって、ブロック画素データをラインフォーマットデー
タに変換する。

【００５８】ラインのフォーマットおよび補間フィルタ
118に与えられるラインについてのフレームフォーマッ
トは、図３(a)に示される。図３(b)は、輝度（luminanc
e）および色度（chrominance）についてのフレームフォ
ーマットを示す。それぞれの動き補償プロセッサは、フ
レームフォーマット色度信号を発生するために、色度信
号（chrominance signal）のライン数を２倍する。ライ
ン数は、動き補償プロセッサ116a、116b、116cおよび11
6dによって２倍されうるが、補間フィルタ118は、ライ
ンの数を２倍にするために、垂直方向に色度サンプルの
ラインを補間するように改変されうる。サンプルのライ
ンは、セクションラスタ・高精細度ラスタ変換器120に
よって、偶数ラインおよび奇数ラインのフィールド毎に
交互に与えられる。ビデオ入力信号のフルフレームは、
これら偶数ラインおよび奇数ラインのフィールドが合わ
されて表現される。

【００５９】図１に示されるように、補間フィルタ118
は、セクション復号器111a、111b、111c、111dからの画
素データの４つのチャネルMCD0、MCD1、MCD2、MCD3を受
け取る。画素データ入力は、８ビットの幅をもってお
り、40ＭＨｚにおいてYUYVYUYV…のように多重化された
（multiplexed）Ｙ／Ｃデータを含む。

【００６０】画素データ入力に加えて、補間フィルタ11
8は、水平ブランキング（horizontal blanking）信号HB
0、HB1、HB2、HB3を各セクション復号器111から受け取
る。さらに補間フィルタ118は、垂直ブランキング（ver
tical blanking）信号VBをセクション復号器111aから受
け取る。水平ブランキングおよび垂直ブランキングは、
どの画素がアクティブであるか、およびどの画素がブラ
ンキング期間、つまり画像情報が表示されない期間、に
対応するか、を示す。マクロブロックの構造のために、
水平ブランキング期間は、16画素サンプル期間の倍数
（multiple）である。もし、再生画像が表示装置のスク
リーンを塗りつぶすなら、水平補間モード、すなわち画
像が伸長される係数（factor）は、水平ブランキング期
間の長さによって決まる。

【００６１】例えば、もし水平ブランキング信号の長さ
が、その期間における画素の数が288以下であることを
示すなら、そのときは5:3の補間が用いられる。もしそ
の期間における画素の数が320以下で、288よりは大きい
なら、そのときは3:2の補間が用いられる。もしその期
間における画素の数が360以下で、320よりは大きいな
ら、そのときは4:3の補間が用いられる。もしその期間
における画素の数が360よりも大きいなら、そのときは
スルーモード（pass through mode）、つまり1:1のモー
ドが用いられる。

【００６２】補間フィルタ118は、４つのデータ出力信
号D0、D1、D2、D3を供給し、これらの１つ１つは、補間
フィルタ内の各セクションに対応する。データ出力信号
は、それぞれ８ビットの幅をもっており、40ＭＨｚにお
いてYUYVYUYV…のように多重化された（multiplexed）
Ｙ／Ｃデータをもつ。

【００６３】各データ出力信号に付随したものとして、
データ出力信号D0、D1、D2、D3においてどの画素がアク
ティブであるかを示す水平ブランキング信号H0、H1、H
2、H3がある。これらの信号は補間フィルタ118によっ
て、フィルタを通過するときの遅延の処理に適応（matc
h）するように、遅延され、かつ変形（modify）され
る。別々の水平ブランキング信号は各出力に対して望ま
しい。なぜなら、各出力信号においてアクティブ画素の
数は、必ずしも等しくなくてもよいからである。各HB
は、各セクション補間器からのアクティブな画素の数に
対応するように変形される。１つの垂直ブランキング信
号VBだけが補間フィルタ118によって与えられる。この
信号も、補間フィルタ118を通過するときの遅延の処理
に適応（match）するように遅延される。

【００６４】図２に示されるように、補間フィルタは、
４つのセクション補間器221、222、223、224を含む。各
セクション補間器は、多重化された（multiplexed）Y/C
データを、対応するセクション復号器111a、111b、111
c、111dから受け取る。さらに制御回路460は、水平ブラ
ンキング制御HB0、HB1、HB2、HB3および垂直ブランキン
グ信号VBを受け取る。制御回路460は、信号HB0およびVB
に基づいて、フィルタリングプロセスを制御するため
の、セクション補間器221、222、223、224に与えられる
制御信号を発生する。

【００６５】図３(a)〜図３(d)は、補間フィルタ118に
含まれるそれぞれのセクション補間器221、222、223、2
24についての、入力ラインフォーマットおよびフレーム
フォーマットと、対応する出力ラインフォーマットおよ
びフレームフォーマットとを示す。

【００６６】図３(a)に示されるように、ＹおよびＣラ
スタデータは、各セクション補間器に与えられる。例え
ば、Ｙ(a,b)がある特定の瞬間におけるデータを表現す
るとして、Ｙ入力画素データを考えてみる。ここでａは
現在の行を、ｂはある特定のデータのブロックを示す。
入力データは、Ｙ(0,0)、Ｙ(0,1)、…、Ｙ(0,n-1)、Ｙ
(0,n)、Ｙ(0,0)、…Ｙ(0,k)からなる。Ｙ(0,0)からＹ
(0,n)までで与えられるＹデータは、対応するセクショ
ン復号器からのデータを表現する。Ｙ(0,n+1)からＹ(0,
k)までのＹデータは、次のセクション復号器からのオー
バラップデータ（境界データ）を表現する。

【００６７】Ｙ(0,0)からＹ(0,k)までのＹデータは、Ｙ
(0,0)からＹ(0,n)までの単なるセクションデータの代わ
りに与えられ、これによりセクション補間器221、222、
223、224は、セクションの境界においてもこれらの画素
を正しく補間できる。次のセクションのＹ(0,n+1)から
Ｙ(0,k)までの画素データは、現在のセクションの画素
を補間するために用いられる。以下で述べるように、セ
クション補間器は、次のセクションからのデータが、次
のセクションにおける多くの画素を補間するのにも用い
られるように構成されている。

【００６８】図３(c)および図３(d)は、セクション補間
器221、222、223、224の対応する出力信号を示す。図３
(c)および図３(d)に示されるように、Ｙデータは補間器
に与えられ、Ｙ’データはセクション補間器によってつ
くられる。

【００６９】図４は、セクション補間器221の構成例を
示す。その他のセクション補間器222、223、224の構成
もセクション補間器221の構成と同じである。

【００７０】セクション補間器221は、プログラマブル
ディレイ452に接続された水平補間フィルタ442に接続さ
れたラインディレイ要素451を含む。ディレイ542は、等
化ディレイ（equalizing delay）であり、出力輝度サン
プルＹ’が出力色度サンプルＣ’に対応するようにプロ
グラムされている。セクション補間器221には、水平補
間フィルタ443、444に接続された付加的な（optional）
色度垂直補間フィルタ441が含まれる。水平補間フィル
タ443、444のそれぞれの出力信号は、交互にマルチプレ
クサ455に接続される。

【００７１】もし垂直補間フィルタ441が用いられるな
ら、そのときは動き補償プロセッサによって与えられる
色度信号は、上述のようにラインが２倍されない。色度
入力画素データＣ（すなわちＵおよびＶの色差信号）
は、付加的な垂直補間フィルタ441に読み込まれる。図
４に示されるように、垂直補間フィルタ441は、2:1の補
間をおこなう。単にラインを２倍にする代わりに、ピク
チャの変わり目（transition）を滑らかにするため、フ
ィルタ441によってラインは補間される。

【００７２】垂直補間フィルタ441の出力信号、または
フィルタ441が用いられないときは入力色度信号、が２
つの水平補間フィルタ443、444に与えられる。水平フィ
ルタ443および444は、ＵおよびＶの色差信号（color di
fference signal）をそれぞれ処理する。水平補間フィ
ルタ443、444の補間されたＵおよびＶの出力信号は、そ
れからマルチプレクサ455に与えられ、これは補間され
たＣ’出力信号をつくるためにＵおよびＶサンプルをイ
ンタリーブする。

【００７３】水平補間フィルタ442のブロック図は、図
７に示される。このフィルタ例は、16タップのFIRフィ
ルタで、２つの並列な８タップのフィルタで実現され
る。例示的なフィルタ442は、プログラム可能な係数を
もち、これにより異なる比率（ratio）で入力信号をリ
サンプル（resample）するために用いうる。本発明の実
施例においては、図２に示されるフィルタの制御回路
は、望ましいリサンプリングレート（resampling rat
e）を決めるために、受け取られた水平ブランキング制
御をモニタし、かつこの望ましいレートを得るためにフ
ィルタのそれぞれの係数を変化させる。

【００７４】図７は、２つの８タップフィルタ775、776
を示しており、第２の８タップフィルタ776は、第１の
８タップフィルタ775と比較して１サンプル期間（sampl
e period）だけ遅延された入力信号を受け取る。各８タ
ップフィルタは、直列に接続されたディレイ要素701、7
02の対を複数個もつ。全部で７個のディレイ対701、702
が直列に接続されている。乗算器703の入力ポートは、
各サンプルディレイの対のそれぞれの側に結合されてい
る。最初の４つの乗算器703の出力ポートは、加算回路7
72aに結合されており、次の４つの乗算器703の出力ポー
トは、加算回路772bに結合されている。加算器772aおよ
び772bの出力ポートは、さらに加算回路773に結合され
ている。加算回路722aおよび722bの出力ポートは、補間
された輝度信号を与える加算回路774のそれぞれの入力
ポートに結合されている。

【００７５】フィルタの係数を変化させるのに加えて、
図２に示される制御回路は、Ｙデータをその出力ポート
に供給する前にFIFOメモリ771がＹ入力データをホール
ドする時間量、つまりクロックサイクルの数を制御す
る。補間フィルタが5:3のアップサンプリングモード（u
psampling mode）を実現するようにプログラムするため
には、FIFO771は、その出力ポートにおいて２クロック
周期の間、サンプルをホールドし、データをシフトする
のをやめる。このようにしてＹデータの連続的なストリ
ームY0、Y1、Y2…がFIFO771に入力されると、FIFO771の
８タップフィルタ775、776に対する出力は、Y0、Y1、Y
1、Y2、Y2…となる。このようにして5:3のアップサンプ
リングの場合は、５クロックサイクル毎にFIFOは、２つ
のサンプルを、それぞれにつき２クロックサイクルだけ
ホールドする。4:3アップサンプリングの場合は、FIFO
は、１つのサンプルを４クロックサイクル毎にホールド
する。3:2アップサンプリングの場合は、FIFOは１つの
サンプルを３クロックサイクル毎にホールドする。アッ
プサンプリングレートの調整は、水平ブランキング信号
の検出された長さに応答して制御回路によっておこなわ
れる。この制御をおこなうために、セクション補間器22
1は、水平ブランキング信号を受け取り、他のセクショ
ン補間器222、223、224に制御信号を供給する。

【００７６】図８(a)に示されるように、動作時には、F
IFO771がＹデータをY0、Y1、Y2、…と受け取ると、デー
タは、FIFO771からはY0、Y1、Y1、Y2、Y2、Y3、Y4、Y
4、…とシフトされて出ていく。データがFIFO110からシ
フトされて出ていった後に、データは遅延され、フィル
タ係数値703によって定数倍され（scaled）、加算され
る。これによって、加算器774の出力信号として、サン
プルY0’、Y1’、Y2’、…がつくられる。

【００７７】2:3アップサンプリング動作のためにフィ
ルタ775、776において用いるのにふさわしい係数値は、
以下の表１に与えられる。

【００７８】

【表１】

【００７９】各係数値703について、３つのフェーズ、
フェーズ１、フェーズ２、フェーズ３によって指定され
る３つの対応する係数値がある。用いられる係数値は、
クロック毎に回る（rotate）。このように、例えば、フ
ェーズ１で指定される係数が、最初のクロックにおいて
係数値703に用いられるとする。次のクロックにおいて
は、フィルタは、係数値をフェーズ２に回す（rotat
e）。次に続くクロックにおいては、フィルタは、フェ
ーズ３係数値に移る（rotate）。それから、次のクロッ
クでは、このプロセスは、再びフェーズ１係数値を用い
て始まる。FIFO771によって与えられる出力に依存し
て、フェーズがシフトしても、新しいサンプルが与えら
れるときもあれば、与えられないときもある。

【００８０】タップコラム（tap column）は、係数値70
3と用いられている係数値との相関を与える。最後の２
つの係数値は、ゼロになる。なぜなら、最後の２つのタ
ップは2:3アップサンプリングには用いられないからで
ある。

【００８１】以下の表２は、表２の係数が4:3アップサ
ンプリングに用いられるということを除いては、表１と
同じである。表２は、さらにフェーズ４を含む。フェー
ズは、フィルタが３つではなく４つのフェーズを回ると
いうことを除いては、表１に示された2:3係数値のよう
に回される。

【００８２】

【表２】

【００８３】FIFO771に与えられているデータのデータ
サンプルレートは、フィルタの出力ポートにおけるデー
タサンプルレートと等しい。FIFO771は、８タップフィ
ルタ775、776に与えられているいくつかのサンプルをホ
ールドしているので、FIFO771に入るデータのサンプル
レートは、フィルタによって与えられるデータのサンプ
ルレートよりも低い。低められたデータサンプルレート
（lowered data samplerate）は、図８(a)に示された
「Shift Reg.(in)」のタイミングラインに反映されてい
る。ここではＹサンプルY1、Y2、Y4、Y5およびY7が、繰
り返されているのが示されている。

【００８４】また図８(b)に示されるように、1408画素
が補間フィルタに与えられる場合は、4:3アップサンプ
リングされた補間比（4:3 up sampled interpolation r
atio）が用いられる。この場合は、サンプルY2、Y5、Y8
が繰り返される。

【００８５】さらに、水平フィルタの構成からわかるよ
うに、補間フィルタによって与えられる出力信号は、現
在の画素からだけではなく、現在の画素の両側において
囲む画素からも導かれる。したがって、もし、境界にお
いて入力画素を囲む画素（次のセクションからの画素を
含む）が補間フィルタに与えられたら、セクション境界
におけるセクションの画素は、現在のセクションにおけ
るその他の画素と同様にして補間されうる。

【００８６】現在のセクションにおいて最後の画素が、
後に続くセクションの画素を用いて補間することができ
るように、次のセクションの画素が、現在のセクション
補間器に対する入力信号として与えられる。そのうえ
に、現在のセクション補間器は、次のセクションの中に
延びた画素を補間する。その結果、セクション補間器
は、セクションの端におけるサンプルおよび次のセクシ
ョンの始めに対応する画素を含む、セクションにおける
すべての画素を正確に補間する補間された出力信号をつ
くることができる。

【００８７】次のセクションからの画素は補間される。
なぜなら、次のセクション補間器は、補間されたサンプ
ルを正確につくれないからである。これは次のセクショ
ン補間器が、そのセクションの最初のサンプルに先行す
るサンプルにアクセスできないからである。これは補間
フィルタが、対応する画素データおよび後続のセクショ
ンからの画素データにしか設けられていないからであ
る。しかしながら、セクションの始めにおいて画素を補
間するためには、以前の画素が必要である。これらは与
えられないので、セクションの始めの画素は、正確には
補間できない。この問題を克服するために本発明の実施
例においては、現在のセクション補間器は、ビデオ画像
の次のセクションの始めの画素を補間する。補間される
余分な（extra）画素の個数は、フィルタのカーネルサ
イズの２分の１である。図７に示される16タップフィル
タについては、この値は、８つのサンプルとなる。

【００８８】セクション補間器は後に続くセクションの
ための画素データをつくることができるので、１つのセ
クション補間器から他のセクション補間器への画素デー
タの量は、もし例えば、以前のセクションがないなら、
または次のセクションがないなら、変化する。これは、
それぞれ画像の最初のセクションおよび最後のセクショ
ンについて起こる。したがって、各セクション補間器22
1、222、223、224によって与えられる補間された画素デ
ータの始めと終わりとを識別するために、水平ブランキ
ング信号H0、H1、H2、H3は、補間フィルタによって与え
られる。

【００８９】別の実施例においては、セクション補間器
は、セクション補間器が対応するセクション全体を補間
できるように、先行する画素データおよび後続する画素
データの両方を受け取る。

【００９０】上述の補間方法を用いれば、画像のいちば
ん右およびいちばん左のエッジにおける画素値以外は、
すべての画素値は正しく補間される。したがって、補間
信号の追加の処理は、各セクション補間器によって与え
られる補間された信号から完全な画像を発生するために
は、必要ない。このように、いったん各セクション補間
器が、後続のセクションの画素データも用いてその対応
するセクション画素データを補間してしまえば、完全な
補間された出力信号をつくるためには、既知の有効な補
間出力値は、追加の処理をおこなうことなく、端と端と
を結合（combined end to end）されうる。水平ブラン
キング信号は、各セクション補間器によって与えられる
最初と最後の有効な補間された画素値を識別するのに用
いられる。 上述の水平フィルタを用いると、セクショ
ン復号器111aからの画素データは、セクション補間器22
1のFIFO771への入力信号として供給される。さらに、11
10aと1110bとの境界に近い次のセクションの、セクショ
ン復号器111bからの画素データは、セクション補間器22
1のFIFO771にも与えられる。セクション補間器221は、
最初のセクションおよび第２セクションの境界部分（例
えば最初の８画素）のための、対応する補間された画素
データ出力をつくるために、入力画素データを用いる。
この処理は、補間入力画素データのための対応する要素
と同様に、各セクション補間器にも適用できる。

【００９１】２つの８タップフィルタをもつ装置が図７
に示されているが、同じ機能は、単一の集積回路として
実現された16タップフィルタを用いても達成できる。さ
らに入力Ｙデータのサンプリングをおこなうために、異
なる補間スキームを用いる他の実施例で置き換えてもよ
い。例えば、Stecらの米国特許第5,057,911号に記載の
補間フィルタは、参考までにここで援用される。この補
間フィルタは、図７に示される水平補間フィルタの代わ
りに用いることができる。

【００９２】米国特許第5,057,911号によるフィルタの
例は、図11(a)および図11(b)に示される。図11(a)およ
び図11(b)に示されるフィルタは、輝度信号Ｙを補間す
るために用いられる。信号Ｙが補間されるとき、サンプ
ルは、入力ポート1201、DATA AINに与えられる。補間さ
れたＹサンプルは出力ポート1202に与えられる。図11
(a)は、Ｙデータの最も上の行、A23からA12を示してお
り、これらは係数C0からC11の係数によって定数倍（sca
le）される。図11(b)は、Ｙデータの最も下の行、A0か
らA11を示しており、これらはC12からC23によって定数
倍される。乗算器1210は、サンプル値A0からA11とA12か
らA23とを定数倍するために交互に用いられる。フィル
タ係数は、各サンプリングクロックサイクルにおいて変
更される。したがって、異なる係数値が図11(a)および
図11(b)に示すフィルタには与えられる。乗算器1210に
よって与えられる定数倍されたデータは、加算回路網
（summing network）1212に与えられる。図11の4:3アッ
プサンプリングのフィルタのための係数は、以下に表３
として示される。

【００９３】

【表３】

【００９４】色差信号ＵおよびＶをそれぞれ補間する、
第２水平補間フィルタ443および第３水平補間フィルタ4
44は、図９に示される。Harris Semiconductorの２つの
HSP43168、８タップ補間フィルタが水平補間フィルタ44
2を実現するために用いられる。しかしながら、上で参
照されたStecらの米国特許による補間器もこれらのフィ
ルタのために用いうる。

【００９５】図９に示されるのは、折返し８タップディ
レイライン対称補間フィルタ（folded-back 8-tapped d
elay line symmetrical interpolation filter）であ
る。補間フィルタ900、901は、ＵおよびＶの補間につい
て同一である。補間は、水平方向におこなわれるので、
信号Ｃは、ＵおよびＶ成分に分割され、それぞれは、Ｙ
のサンプル周波数（sample frequency）の半分であるサ
ンプル周波数（すなわちフィルタ900および901に与えら
れるクロック周波数の半分）をもつ。８タップフィルタ
は、16タップフィルタとして機能するために、２クロッ
クサイクルの間に２つの計算をおこなう。ＵおよびＶの
色差信号が、それぞれ８タップフィルタ900、901によっ
て別個に補間された後で、それらは再び多重化されて色
度信号Ｃを形成する。

【００９６】図８に示すように色度信号Ｃは、以下のよ
うにＵおよびＶ色差信号に分離される。まず、レジスタ
979を介して補間フィルタ900に与えられた信号を１クロ
ック期間、遅延して、それからレジスタ980および981を
用いて、システムクロックレートの半分のレートで両方
の信号をサンプリングする。ＵおよびＶ信号のサンプル
は、入力信号Ｃにおいて交互に入れ替わるので、Ｕ色差
信号のサンプルだけがフィルタ900に与えられ、Ｖ色差
信号のサンプルだけがフィルタ901に与えられる。ディ
レイ980、981によって与えられる出力信号は、FIFO97
0、971に結合され、さらにこれらは、８タップフィルタ
900、901にそれぞれ結合される。

【００９７】各８タップフィルタ900、901は、構成上、
同じである。８タップフィルタ900は、直列に接続され
たディレイ910を含む。乗算器920の各入力ポートは、直
列に接続された遅延要素910によって形成される、タッ
プ付きディレイラインの異なるタップにそれぞれ接続さ
れている。さらに、ディレイ910は、ディレイ930ととも
に直列に接続されており、折返しディレイラインを形成
している。乗算器920の入力ポートは、ディレイ910のタ
ップ間において、ディレイ930のタップに切り換えられ
るように接続されている。この接続は、フィルタが対称
16タップフィルタとして機能するように、クロック期間
毎に切り換えられる。

【００９８】図９に示すように、乗算器920の出力ポー
トは、加算回路940に接続されている。加算回路940の出
力ポートは、さらに加算回路950に接続されている。加
算回路950の出力信号は、補間フィルタの出力信号であ
る。水平補間フィルタ900および901のそれぞれの出力信
号は、多重化された（multiplexed）ＵおよびＶの色差
信号をもつ補間された色度出力信号Ｃ’をつくるマルチ
プレクサ455に接続されている。

【００９９】色度信号Ｃの伸長の間には、追加のサンプ
ルが与えられる必要があるので、各FIFOメモリ970、971
は、それぞれ、レジスタ980および981によって供給され
る他のどのサンプルもホールド（hold）している。

【０１００】水平補間フィルタ900、901の動作は、図10
に示されており、フィルタの入力および出力信号が示さ
れている。第１に、信号Ｃは、ＵおよびＶ成分信号に分
割される。信号ＵおよびＶが補間されてから、対応する
Ｕ’およびＶ’データ出力がつくられる。それからＵ’
およびＶ’は、併せて多重化されて、出力信号Ｃ’をつ
くる。

【０１０１】図11(a)に示されるフィルタは、Ｕおよび
Ｖを補間するのにも用いうる。しかし、この構成では、
信号ＵおよびＶは、それぞれ入力ポートDATA A INおよ
びDATA B INに加えられる。補間されたＵおよびＶデー
タは、出力ポート1202によって与えられる。したがっ
て、Ｕデータがフィルタにシフトされているとき、Ｖデ
ータの補間されたサンプルが計算されており、Ｖデータ
がフィルタにシフトされているとき、Ｕデータの補間さ
れたサンプルが計算されている。ＵおよびＶデータは、
定数倍（scale）されて、それらに対応する補間された
ＵおよびＶ出力をつくるために加算される。図11に示さ
れるフィルタを用いてＵおよびＶを補間（4:3アップサ
ンプリング）するために用いられる係数値は、以下の表
４に示される。

【０１０２】

【表４】

【０１０３】図２に示されるセクション補間器のそれぞ
れの出力信号は、図５に示されるように、ＨＤＴＶ画像
の画素値の補間されたセクションである。

【０１０４】図１を参照して、補間器の出力信号は、セ
クションラスタ・ＨＤラスタ変換器120に与えられる。
フレームは、４つのセクションにおいて処理されるの
で、データの４つのセクションは望ましくは１つのピク
チャに結合（combine）される。上述のように、各セク
ションは、フレームライン全体から水平方向に分割さ
れ、並列的に処理される。すべての４つのセクションか
らの画素値のラインは、フレームラインをつくるのに用
いられる。各セクションについてのライン期間（line p
eriod）は、以前におこなわれた補間フィルタリングの
ために異なる。セクション補間器221、222、223、224の
出力信号の組み合わせは、上述のように補間フィルタの
制御部によって与えられる水平ブランキング信号H0、H
1、H2およびH3によって制御される。

【０１０５】セクションラスタ・ＨＤラスタ変換器120
の各入力チャネルには、Ｙ、ＣおよびＨ信号が与えられ
る。水平ブランキング信号Ｈは、そのチャネルに有効な
アクティブサンプル（valid active sample）にしるし
をつける。すべてのラインが受け取られてから、完全な
ラインが次のライン期間において、セクションラスタ・
ＨＤラスタ変換器120によって出力される。

【０１０６】ここでは、いくつかの具体的な実施例を参
照しながら示して説明してきたが、それにもかかわらず
本発明は、示された詳細に限定されるものではない。む
しろクレームと等価なものの範囲内において、本発明の
特徴から離れることなく、さまざまな変形が詳細に可能
である。例えば、本発明は、補間フィルタリングシステ
ムについて記載されてきたが、補間フィルタを適当な信
号処理装置と置き換えることによって、相関検出および
メディアンフィルタリングのような他のタイプの処理に
も用いられる。さらに、本発明は、１次元フィルタを用
いる実施例について説明されてきたが、２次元またはＮ
次元信号処理方法を、後で完全な処理信号をつくるため
に容易に結合できる多数個の小さい処理操作に効果的に
分割するために、オーバラップした境界領域に施す技術
を同様に適用できることがわかる。

【０１０７】

【発明の効果】本発明によれば、画像を分割してから、
分割されたセクションについて、補間をおこなう。また
補間処理においては、隣接するセクションの境界領域の
データも用いる。このことにより、少なくとも次の効果
が得られる。

【０１０８】比較的安価なハードウェアで実現でき、か
つ境界領域での処理が正確におこなえる、高データレー
トのディジタル信号を補間処理するシステムおよび方法
を提供する。また異なる解像度の画像を、同様のハード
ウェアによって統一的に扱える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を含む復号器システムのブロッ
ク図である。

【図２】本発明の実施例による補間フィルタのブロック
図である。

【図３】(a)〜(d)は、図２の補間フィルタの例の入力デ
ータおよび出力データを示すタイミングチャートであ
る。

【図４】図１および図２に示される補間フィルタのセク
ション補間器の詳細を示すブロック図である。

【図５】図１に示される復号器の動作を説明するための
画像マップである。

【図６】図１に示される復号器の動作を説明するための
タイミングチャートである。

【図７】図２および図４に示されるセクション補間器の
１つに用いられるのに適した水平補間フィルタのブロッ
ク図である。

【図８】(a)および(b)は、図７の水平補間フィルタの入
力データおよび出力データを説明するためのタイミング
チャートである。

【図９】図４に示される色度信号を補間する他の水平補
間フィルタのブロック図である。

【図１０】図９の水平補間フィルタの入力データおよび
出力データを説明するためのタイミングチャートであ
る。

【図１１】(a)および(b)は、セクション補間器に用いら
れるのに適した水平補間フィルタのブロック図である。

【符号の説明】 １１０ デフォーマッタ・ルータ １１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄ 復号器 １１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄ 可変長復号
器 １１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄ ＩＤＣＴプ
ロセッサ １１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄ 動き補償プ
ロセッサ １１８ 補間フィルタ １２０ セクションラスタ・ＨＤラスタ変換器

フロントページの続き (72)発明者 ラリー フィリップス アメリカ合衆国 ニュージャージー 08108，コリングスウッド，アルドモア テラス 17イー (72)発明者 シュウジ イノウエ アメリカ合衆国 ニュージャージー 08060，マウント ホーリー，ロビン ロ ード ３シー

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第２セクション信号が後に続く第１セク
   ション信号をもつ入力信号を処理する装置であって、該
   第２セクション信号は、該第１セクション信号の直後に
   続く境界セクション部分をもっており、 第１の処理された信号をつくるために、該第１セクショ
   ン信号および該第２セクション信号の該境界セクション
   部分を受け取り、かつ該第１セクション信号および該第
   ２セクション信号の該境界部分を処理する第１処理手段
   と、 第２の処理された信号をつくるために、該第１セクショ
   ン信号の処理と同時に、該第２セクション信号を受け取
   り、かつ該第２信号を処理する第２処理手段と、 処理された出力信号をつくるために、該第１の処理され
   た信号と該第２の処理された信号とを結合する手段と、 を備えた入力信号処理装置。
2. 【請求項２】 前記第１および前記第２セクション信号
   は、それぞれ、該それぞれの第１および第２セクション
   信号の有効部分を示す第１および第２タイミング信号成
   分を含み、 前記第１処理手段は、前記第１の処理された信号の有効
   部分を示すために該第１タイミング信号をリタイミング
   （retiming）する手段を含み、 前記第２処理手段は、前記第２の処理された信号の有効
   部分を示すために該第２タイミング信号をリタイミング
   （retiming）する手段を含み、 該第１の処理された信号と該第２の処理された信号とを
   結合する前記手段は、該リタイム（retime）された第１
   タイミング信号および該リタイムされた第２タイミング
   信号に応じて、該第１の処理された信号の該示された有
   効部分の直後の該第２の処理された信号の該示された有
   効部分を与える手段を含む、請求項１に記載の入力信号
   処理装置。
3. 【請求項３】 前記入力信号はビデオ信号であって、前
   記第１セクション信号および前記第２セクション信号
   は、ビデオ画像のそれぞれ異なる部分において、ピクチ
   ャエレメント（画素）を表現し、かつ該第１セクション
   信号および該第２セクション信号のそれぞれは、輝度成
   分信号および色度成分信号をもち、 前記第１処理手段は、該輝度成分信号から補間された輝
   度信号を発生する輝度補間手段と、該色度成分信号から
   補間された色度信号を発生する輝度補間手段と、を含
   む、請求項２に記載の入力信号処理装置
4. 【請求項４】 前記第１タイミング信号は、前記第１セ
   クション信号においてアクティブ画素を示す第１水平ブ
   ランキング信号であり、前記第２タイミング信号は、前
   記第２セクション信号においてアクティブ画素を示す第
   ２水平ブランキング信号である、請求項３に記載の入力
   信号処理装置。
5. 【請求項５】 前記色度補間手段は、 前記色度成分信号を第１および第２色差信号に分離する
   手段と、 補間された第１色差信号をつくるために、前記第１セク
   ション信号の該第１色差信号および前記第２セクション
   信号の前記境界セクション部分の該第１色差信号を処理
   する第１水平補間フィルタと、 補間された第２色差信号をつくるために、前記第１セク
   ション信号の該第２色差信号および前記第２セクション
   信号の前記境界セクション部分の該第２色差信号を処理
   する第２水平補間フィルタと、 補間された色度信号をつくるために、該補間された第１
   色差信号と該補間された第２色差信号とを結合するマル
   チプレクサ手段と、 を備えた、請求項４に記載の入力信号処理装置。
6. 【請求項６】 前記入力信号を前記第１セクション信号
   と前記第２セクション信号とに分離する手段をさらに備
   えた、請求項１に記載の入力信号処理装置。
7. 【請求項７】 前記第１処理手段は、前記補間された輝
   度信号および前記補間された色度信号を発生するときに
   前記輝度および色度補間フィルタによって使われる補間
   係数を、前記第１タイミング信号によって示されるよう
   に、前記第１の処理された信号の前記有効部分における
   多数のサンプルに応じて変化させる手段を含む、請求項
   ３に記載の入力信号処理装置。
8. 【請求項８】 処理された出力信号を発生するために、
   サンプリングされたデータ入力信号のサンプルを処理す
   るフィルタであって、 該入力信号を受け取り、かつ該入力信号を、入力信号の
   それぞれの隣接部分を表現する少なくとも第１成分信号
   と第２成分信号とに分離する手段であって、該第２成分
   信号は、該第１成分信号に直に隣接した境界成分信号を
   もつ分離手段と、 第１のフィルタリングされた信号をつくるために、該第
   １成分信号および該境界成分信号を受け取り、かつ該境
   界成分信号を用いて該第１成分信号をフィルタリングす
   る第１フィルタ手段と、 第２のフィルタリングされた信号をつくるために、該第
   ２成分信号を受け取り、該第２成分信号をフィルタリン
   グする第２フィルタ手段と、 フィルタリングされた出力信号をつくるために、該第１
   のフィルタリングされた信号および該第２のフィルタリ
   ングされた信号を結合する手段と、 を備えたデータ入力信号のサンプルを処理するサンプル
   処理フィルタ。
9. 【請求項９】 前記第１フィルタ手段および前記第２フ
   ィルタ手段は補間フィルタである、請求項８に記載のサ
   ンプル処理フィルタ。
10. 【請求項１０】 前記第１フィルタ手段および前記第２
    フィルタ手段は、それぞれ前記第１セクション信号およ
    び前記第２セクション信号を同時に処理する、請求項９
    に記載のサンプル処理フィルタ。
11. 【請求項１１】 前記サンプリングされたデータ入力信
    号はビデオ信号であって、前記第１成分信号および前記
    第２成分信号のそれぞれは、輝度成分信号および色度成
    分信号をもっており、かつ前記第１フィルタ手段は、補
    間された輝度信号を輝度成分信号から発生する輝度補間
    手段と、補間された色度信号を色度成分信号から発生す
    る色度補間手段と、を含む、請求項１０に記載のサンプ
    ル処理フィルタ。
12. 【請求項１２】 前記色度補間手段は、 前記色度成分信号を第１色差信号と第２色差信号とに分
    離する手段と、 補間された第１色差信号をつくるために、前記第１成分
    信号の該第１色差信号および境界成分信号の該第１色差
    信号を補間する第１水平補間フィルタと、 補間された第２色差信号をつくるために、前記第１成分
    信号の該第２色差信号および境界成分信号の該第２色差
    信号を補間する第２水平補間フィルタと、 補間された色度信号をつくるために、該補間された第１
    色差信号および該補間された第２色差信号を結合するマ
    ルチプレクサ手段と、 を備えている請求項１１に記載のサンプル処理フィル
    タ。
13. 【請求項１３】 出力信号をつくるために入力信号をフ
    ィルタリングする方法であって、 (a) 該入力信号から１からｍ（ｍは整数）個のセクショ
    ンを抽出するステップであって、該ｍ個のセクション信
    号のそれぞれは、該ｍ個のセクション信号のうちの後続
    するセクション信号に隣接する該入力信号のセグメント
    であり、該ｍ個のセクション信号のうちの該後続するセ
    クション信号は、該ｍ個のセクション信号のうちの該後
    続するセクション信号と該ｍ個のセクション信号のうち
    の該１つのセクション信号との境界において境界セクシ
    ョン信号を含むステップと、 (b) フィルタリングされたセクション信号をつくるため
    に、該セクション信号のうちの該１つのセクション信号
    と、該セクションの該後続するセクション信号の該境界
    信号とに含まれる情報を用いることによって、該セクシ
    ョン信号のうちの該１つをフィルタリングするステップ
    と、 (c) 該ｍ個のセクション信号のそれぞれと、該ｍ個のセ
    クション信号のうちのそれぞれの後続するセクション信
    号とについて、ステップ(b)を複数回繰り返すステップ
    と、 (d) 出力信号を発生するために、ステップ(c)によって
    つくられた、ｍ個のフィルタリングされたセクション信
    号それぞれを結合するステップと、 を包含する入力信号フィルタリング方法。
14. 【請求項１４】 ステップ(c)の一部として実行され
    る、繰り返されるステップ(b)のそれぞれが、実質的に
    同時に処理される、請求項１３に記載の入力信号フィル
    タリング方法。
15. 【請求項１５】 入力ビデオ信号を補間する補間フィル
    タをもつ高精細度テレビジョン受像機であって、該入力
    ビデオ信号は、高精細度テレビジョン画像の第１部分を
    表現する第１セクション信号を有しており、該第１セク
    ション信号には、高精細度テレビジョン画像の該第１部
    分に隣接した第２部分を表現する第２セクション信号が
    その後に続いており、該第２セクション信号は、該第１
    セクション信号の直後に後続する境界セクション信号を
    有しており、該補間フィルタは、 第１の補間された信号をつくるために、該第１セクショ
    ン信号および該境界セクション信号を受け取り、かつ該
    境界セクション信号を用いて該第１セクション信号を補
    間する第１補間手段と、 第２の補間された信号をつくるために、該第２セクショ
    ン信号を受け取り、かつ該第２信号を補間する第２補間
    手段と、 補間された出力信号をつくるために、該第１の補間され
    た信号および該第２の補間された信号を結合する手段
    と、 を備えた高精細度テレビジョン受像機。