JPH08223408A - サンプリング周波数変換回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サンプリング周波数変換と画像の水平方向の
拡大処理を行う必要のあるディジタル映像信号処理にお
いて、水平解像度の劣化を小さく抑え、かつ小規模の回
路規模にてこれを実現することを目的とする。 【構成】 書き込みおよび読み出しを異なるクロックで
動作できるラインメモリ１を用いて、変換前クロックで
書き込み、変換後クロックで読み出しながら周波数変換
比と拡大倍率を合成した倍率の補間係数で補間演算を行
うことにより、従来各々別々に行われていた、水平方向
の画像拡大処理とサンプリング周波数変換を同時に行
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディジタル信号処理によ
り映像信号のサンプリング周波数変換を行う回路に関
し、特に入力映像信号を水平方向に拡大する水平拡大処
理とサンプリング周波数変換の両方を行う映像信号処理
回路におけるサンプリング周波数変換回路に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来技術では、ディジタル映像信号処理
においてサンプリング周波数変換が必要となるシステム
で画像の拡大処理を行う場合、サンプリング周波数変換
と画像の拡大処理は独立に行われていた。

【０００３】画像の拡大処理については、例えば、特開
平６−４６３０６号公報に示されているようにフィール
ドメモリを使用して水平方向垂直方向の画像拡大を行っ
ていた。水平方向の拡大処理は、フィールドメモリから
抜き出されて複数のラインメモリに入力され、垂直方向
の拡大処理を行ったデータに対して、水平方向に直線補
間で内挿処理を行うというものである。

【０００４】また、水平方向に対してのみ画像拡大処理
を行う場合には、ラインメモリと書き込み制御回路，読
み出し制御回路を設け、ラインメモリに蓄えられたデー
タを、拡大倍率に応じた間隔で二度読みしながら読み出
して、順次読み出されたデータにより内挿処理する方法
で行われている。

【０００５】一方、サンプリング周波数変換については
いくつかの方法があるが、変換比がある程度複雑になれ
ば、例えばＲＡＭを用いて行うといった方法がある。補
間は変換比等にもよるが、簡易的には直線補間により行
われている。例えば周波数を下げる変換の場合を説明す
ると、入力データを変換比に応じて直線近似により補間
を行い、メモリに変換前クロックで書き込み、変換後ク
ロックで間引きながら読み出しを行うという方法によっ
て行われている。

【０００６】このような従来のシステムにおいてクロッ
クを下げる変換の場合の水平方向拡大処理とサンプリン
グ周波数変換処理の構成の一例を図２に示す。

【０００７】以上の説明の水平拡大処理方式とサンプリ
ング周波数変換方式について、図４に一例として４／３
倍時の水平拡大処理の模式図を、図５に一例として変換
比４：３の周波数変換処理の模式図をそれぞれ示す。

【０００８】ビデオカメラの信号処理において、サンプ
リング周波数変換と画像拡大処理が行われる場合の例
は、「３ＣＣＤ信号処理システム」（テレビジョン学会
技術報告 ＶＯＬ．１７，ＮＯ．５）に示されている例
などがある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２に
示すような従来の構成では水平拡大処理のため一度直線
補間演算により画質劣化した映像信号に対し、さらに周
波数変換のための帯域制限や再度の補間演算処理となる
ため、画質劣化が大きいという問題点を有していた。

【００１０】これをベースバンドの周波数特性で示した
図７を参照して以下に説明する。まず、入力信号（ａ）
に対し、図４に示すような水平方向拡大処理を行うので
あるが、図４に示すように内挿比は１：０、１：３（１
／４：３／４）、１：１（１／２：１／２）、３：１
（３／４：１／４）、０：１の順で変化して行くが、こ
のうちの例えば１／４：３／４の内挿比のポイントであ
れば、（ｂ）に示す様な出力周波数特性になる。

【００１１】さらにこれに（ｃ）に示す様なサンプリン
グ周波数変換が行われる。なお（ｂ）に図示しているの
は内挿演算についてのみの周波数特性図であり、（ｃ）
に図示しているのは（ａ）に対してサンプリング周波数
変換のみを行った様子を簡略化した図である。

【００１２】実際には、（ｂ）に（ｃ）のようなフィル
タがかけられ、帯域が圧縮されることとなり、結果とし
てトータルの周波数特性は（ｄ）のようになり、二重に
フィルタリングされる効果となって信号の高周波成分の
レスポンスが二重に劣化する。

【００１３】尚、これは周波数変換を先に行い、その後
水平拡大処理を行っても同様に劣化する。実際にはこの
例のように周波数を下げる変換の場合では先に周波数変
換を行うと、劣化はさらに大きくなる。

【００１４】また、従来の回路構成では周波数変換の為
にメモリ８と書き込みおよび読み出し制御回路９、１
０、直線補間演算回路６および周波数変換補間係数算出
回路７とが別途必要であり、水平方向拡大処理回路につ
いてもほぼ同様の回路構成が必要であるため、冗長で大
きな規模の回路構成となるという問題点を有していた。

【００１５】尚、周波数変換用メモリ８の容量について
は変換比によって必要容量が決まり、簡単な変換比では
小さくて良いが、複雑な変換比では大きなメモリ容量を
必要とする。

【００１６】さらに、実際の回路では高周波信号で振幅
の小さい信号の場合、補間演算を重ねて行うことにより
内挿演算のビット精度劣化となるため、ビット精度を保
持するには補間演算回路やラインメモリ等の回路規模が
大きくなってしまう。

【００１７】本発明は、このような従来の問題点を解決
するものであり、簡単な構成で水平方向拡大処理とサン
プリング周波数変換処理を同時に、かつ画質の劣化を小
さく抑えながら行うことの出来るサンプリング周波数変
換回路を提供するものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明のサンプリング周
波数変換回路は、書き込みおよび読み出しを異なる動作
クロックで動作することのできるラインメモリと、ライ
ンメモリに対して書き込みを制御する書き込み制御回路
と、読み出しを制御する読み出し制御回路と、ラインメ
モリより読み出したディジタル映像信号を水平方向に拡
大処理する補間演算回路と、補間演算回路と読み出し制
御回路に対して制御を行う補間係数算出回路とを備え、
映像信号の水平方向の拡大処理とサンプリング周波数変
換を同時に行うことを特徴とするという構成を有してい
る。

【００１９】

【作用】本発明によれば、ラインメモリに対し周波数変
換前のクロックにより書き込んだ後、水平拡大の拡大倍
率と周波数変換の逆変換比を掛け合わせた合成倍率に対
応したアドレス制御を行いながら、周波数変換後のクロ
ックにより読み出しを行い、合成倍率で拡大補間演算を
行うことにより、水平方向拡大処理とサンプリング周波
数変換を同時に行う様に作用する。

【００２０】ここでサンプリング周波数変換は、合成倍
率が１以上となる範囲においてクロックを下げる変換に
も対応することができる。

【００２１】

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。本発明の実施例のブロック図を図１に示す。

【００２２】入力信号は、書き込み制御回路２によりア
ドレス制御され入力信号の水平方向の任意の範囲が変換
前クロックレートでラインメモリ１に書き込まれる。

【００２３】また、システムコントローラ等により設定
された画像拡大倍率と周波数変換の逆変換比を掛け合わ
せた合成倍率を合成補間係数として補間係数算出回路４
０で算出する。この係数により読み出し制御回路３０で
は、該当する範囲で合成倍率の補間演算を行うに必要な
データを読み出せる様アドレス制御を行い、変換後クロ
ックレートでラインメモリ１より読み出される。こうし
て読み出されたデータは補間演算回路５０で合成補間係
数により直線補間演算が行われ、サンプリング周波数の
変換された水平方向拡大画像信号として出力される。

【００２４】以下に、前述の処理を信号処理の流れを模
式化した図６を用いて説明する。図６では、水平拡大倍
率１.５倍の拡大と変換前：変換後＝６：５の比でサン
プリング周波数を変換する場合の例を示している。

【００２５】入力信号ａは変換前クロックで指定された
水平方向書き込み範囲枠内をラインメモリにｂの様にそ
のまま書き込む。

【００２６】また、図１の補間係数算出回路４０では、
合成倍率をｒ、合成補間比をｋとすれば、 ｒ＝拡大倍率×１／周波数変換比 ＝１.５×１／１.２＝１．２５ ｋ＝１／合成倍率＝１／１.２５＝０.８ を算出する。

【００２７】これに対し、読み出し制御回路３０では変
換後クロックで指定された水平方向読み出し枠内で合成
倍率１．２５に対応するようにデータを４個おきに二度
読みでｃのごとく読み出す。

【００２８】そして、補間演算回路５０では合成補間比
ｋ＝０.８であれば順に０，０.８，０.６，０.４，０.
２と合成補間比に応じて、補間係数が順次入力され前後
のデータから内挿され、変換後クロックで直線補間演算
がｄのように行われる。

【００２９】このようにして、入力信号ａを拡大処理と
サンプリング周波数変換を同時に行い出力信号ｄを得る
ものである。

【００３０】実際には、入力信号ａに対して、１Ｈ遅れ
て出力信号ｄが得られる。図３に上記補間演算回路５０
の一例を示す。

【００３１】図３では、時刻ｎの入力信号をＸ_n、出力
信号をＹ_n、順次入力される補間係数をＫ_nとすれば、 Ｙ_n＝（１−Ｋ_n）Ｘ_n-1＋Ｋ_nＸ_n の直線補間演算が行われる。

【００３２】次に画質劣化抑制効果について図８を参照
して説明する。ここでは、図７と比較するため、拡大倍
率＝４／３倍、周波数変換比４：３の場合を示す。

【００３３】入力信号（ａ）に対し合成倍率＝１で４：
３のサンプリング周波数変換が同時行われるので、
（ｂ）に示す様なフィルタを通すこととなり、結果とし
て（ｃ）に示すようになる。ここで示した例は特に良い
結果となる場合であるが、合成倍率が１とならない通常
の場合も同様に表現出来る。

【００３４】このように、本方式ではフィルタリングは
一度だけの効果なので、信号の高周波成分のレスポンス
劣化は、図７に示す場合に比べ低く抑えられる。

【００３５】以上の実施例については、周波数変換を変
換前クロックより小さいクロックに変換する場合を説明
しているが、このように合成倍率が１以上となる範囲に
おいては、クロックを下げる周波数変換も行うことがで
きる。

【００３６】クロックを上げる変換については、いかな
る拡大倍率でも可能である。また、上記構成では、画像
の拡大処理を水平垂直を独立して行うため、クロック変
換による高周波レスポンスの劣化の影響を受けない垂直
方向の拡大処理については、クロックの変換の前後いず
れかクロックの低い方の処理ブロックで行うことによ
り、垂直方向拡大処理に用いるフィールドメモリの容量
削減にも貢献できる。

【００３７】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、水平方向の高周波レスポンス劣化を小さく抑
えた良好な画像を得ることができ、かつ、回路規模の面
からも、水平方向拡大処理とサンプリング周波数変換を
各々独立に行う場合に比べ、大幅に回路規模を削減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の水平拡大および周波数変換回
路の構成を示すブロック図

【図２】従来例の水平拡大回路部および周波数変換回路
部の構成ブロック図

【図３】本発明の実施例の補間演算回路の構成を示すブ
ロック図

【図４】水平拡大のみの方式説明図

【図５】サンプリング周波数変換のみの方式説明図

【図６】本発明の実施例における信号処理方式説明図

【図７】従来の拡大処理後周波数変換を行う方式の場合
の周波数特性図

【図８】本発明の実施例における拡大処理および周波数
変換方式の場合の周波数特性図

【符号の説明】

１ ラインメモリ ２ 書き込み制御回路 ３０ 読み出し制御回路 ４０ 補間係数算出回路 ５０ 補間演算回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 書き込みおよび読み出しを異なる動作ク
   ロックで動作することのできるラインメモリと、前記ラ
   インメモリに対して書き込みを制御する書き込み制御回
   路と、読み出しを制御する読み出し制御回路と、前記ラ
   インメモリより読み出したディジタル映像信号を水平方
   向に拡大処理する補間演算回路と、前記補間演算回路と
   前記読み出し制御回路に対して制御を行う補間係数算出
   回路とを備え、映像信号の水平方向の拡大処理とサンプ
   リング周波数変換を同時に行うことを特徴とするサンプ
   リング周波数変換回路。