JPH09130756A - フォーマット変換のための画素の補間方法及びその装置 - Google Patents

フォーマット変換のための画素の補間方法及びその装置

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JPH09130756A
JPH09130756A JP8255094A JP25509496A JPH09130756A JP H09130756 A JPH09130756 A JP H09130756A JP 8255094 A JP8255094 A JP 8255094A JP 25509496 A JP25509496 A JP 25509496A JP H09130756 A JPH09130756 A JP H09130756A
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    • H04N7/125Systems in which the television signal is transmitted via one channel or a plurality of parallel channels, the bandwidth of each channel being less than the bandwidth of the television signal involving expansion and subsequent compression of a signal segment, e.g. a frame, a line the signal segment being a picture element

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォーマット変換による画質の劣化を防止す
るために隣り合う2以上のラインの画素データを用いた
画素の補間方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 Δ1が水平比であり、Δ2が垂直比の際
補間位置で隣接する2ライン上の八つの画素を用いる場
合、最終的な補間信号Iは次のような式で与えられる。 I1=(1−Δ1)・(1−Δ2)A1+(1−Δ1)
・Δ2A2+Δ1・(1−Δ2)A3+Δ1Δ2A4 I2=(1−Δ1)・(1−Δ2)B1+(1−Δ1)
・Δ2B2+Δ1・(1−Δ2)B3+Δ1Δ2B4 I=αI1+(1−α)I2 これにより、二つの画素を用いた従来の補間方法よりさ
らに多数の画素を用いる補間方法により画質の劣化を防
ぐことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はフォーマット変換の
ための画素の補間方法及びその装置に係り、さらに詳し
くはフォーマット変換による画質の劣化を防ぐために隣
り合う2以上のラインの画素データを用いた画素の補間
方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】TV分野にデジタル技術が導入されるに
つれ高画質の画像を提供する次世代TVシステムが開発
された。かかる次世代TVシステムはそれぞれ固有のフ
ォーマットを提示している。従来のNTSC方式のTV
受信機を用いる消費者が多様なフォーマットに伝送され
る次世代TV放送を受信するためにはフォーマットの変
換が必要である。そのうち画面を構成するデータの縦横
比による入力と出力のフォーマットは空間変換により他
のフォーマットに変換されうる。例えば、1440H×
1080Vの画面を128OH×720Vの画面に変換
するためには水平的に9:8,垂直的には3:2比率に
よる変換が必要である。空間変換は特定位置で空間的に
関係を有する画素の映像信号を補間してその位置の画素
のデータを生成することを指す。
【0003】フォーマット変換のための従来の画素の補
間方法としては隣り合う二つの画素のデータを用いる方
法がある。従来の補間方法を説明する概念図である図1
に基づき従来の技術を説明すれば次の通りである。従来
の補間方法は隣り合う二つの画素を用い、新たなフォー
マットによる画素の中心位置から各画素が離れた距離に
鑑みた方法である。さらに詳しくは距離に反比例して各
画素のデータを反映するものである。
【0004】図1においてA1,A2,A3,A4は変
換前のフォーマットによる画素の中心であり、I1,I
2,I3は新たなフォーマットによる画素の中心であ
る。I1データを生成するために隣り合う二つの画素の
A1,A2のデータを用いて補間する。I1からA1に
至る距離とA2に至る距離に略反比例して補間すること
によりI1データは1/4・A1+3/4・A2とな
る。I2に隣り合うA2とA3に至る距離が同一なの
で、I2データは1/2・A2+1/2・A3となる。
I3に隣り合うA3とA4に至る距離に反比例して補間
することによりI3データは3/4・A3+1/4・A
4となる。
【0005】しかし、従来の技術による補間方法は二つ
の画素のみを用いるので高画質を表現するのに限界があ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は隣り合う2以上のラインの画素データを用いたバイリ
ニア補間方法を提示してフォーマット変換時高画質の映
像を提供できるようにするフォーマット変換のための画
素の補間方法及びその装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前述した本発明の目的
は、フォーマット変換のための映像信号の画素を補間す
る装置において、入力される映像信号を1ライン遅延さ
せ出力するライン遅延部と、前記ライン遅延部で1ライ
ン遅延された映像信号を入力され1クロックずつ段階的
に遅延させる遅延素子を備える第1遅延部と、入力され
る映像信号を1クロックずつ段階的に遅延させる遅延素
子を備える第2遅延部と、フォーマット変換による水平
比と垂直比により算出される補間係数を貯蔵し、フォー
マット情報により補間係数を出力するROMと、前記第
1遅延部と第2遅延部で段階的に遅延された信号のうち
補間位置に隣接した第1領域内の信号と前記ROMから
出力される補間係数から第1補間信号を求める第1補間
部と、前記第1遅延部と第2遅延部で段階的に遅延され
た信号のうち補間位置に隣接した第2領域内の信号と前
記ROMから出力される補間係数から第2補間信号を求
める第2補間部と、前記第1補間部で求めた第1補間信
号と第2補間部で求めた第2補間信号を入力される結合
係数により線形結合して最終的な補間信号を出力する補
間信号結合部を含むフォーマット変換のための画素の補
間位置とにより達成される。
【0008】また、前述したような本発明の目的は、フ
ォーマット変換のための映像信号の画素を補間する方法
において、フォーマット変換による水平比と垂直比によ
り算出される補間係数を貯蔵し、フォーマット情報によ
り補間係数を求める第1段階と、入力される映像信号の
隣接した2ライン上に位置した画素のうち第1領域内の
画素と、前記第1段階で発生される補間係数から第1補
間信号を求める第2段階と、入力される映像信号の隣接
した2ライン上に位置した画素のうち第2領域内の画素
と、前記第1段階で発生される補間係数から第2補間信
号を求める第3段階と、前記第1補間信号と第2補間信
号を結合係数により線形結合して最終的な補間信号を求
める第4段階とを含むことを特徴とするフォーマット変
換のための画素の補間方法により達成される。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明の望ましい一実施例を詳細に説明する。図2は本発明
による補間方法を説明する概念図である。図2におい
て、補間画素Iは新たなフォーマットによる画素であ
り、A1〜A4,B1〜B4,C1〜C4は変換前のフ
ォーマットによる画素である。Δ1は補間画素Iと隣接
する垂直ラインとの距離比を示すためのもので、Δ1は
左側に隣接する垂直ラインとの距離比であり、1−Δ1
は右側に隣接する垂直ラインとの距離比である。Δ2は
補間画素Iと隣接した水平ラインとの距離比を示したも
のであって、Δ2は上側に隣接する水平ラインとの距離
比であり、1−Δ2は下側に隣接する水平ラインとの距
離比となる。
【0010】本発明による画素子の補間は根本的に隣接
する画素の補間画素との距離比に反比例して画素のデー
タを反映することにより行われる。まず、四つの画素を
用いた補間を説明する。補間画素Iと隣接した2本の水
平ライン上の四つの画素のA1,A2,A3,A4を用
いて次のような方式で補間する。
【0011】I=(1−Δ1)・(1−Δ2)A1+
(1−Δ1)・Δ2A2+Δ1・(1−Δ2)A3+Δ
1Δ2A4 八つの画素を用いた補間は補間画素Iと隣接した2水平
ライン上のA1〜A4とB1〜B4を用いたバイリニア
補間である。隣接した四つの画素であるA1〜A4から
中間補間画素I1を、B1〜B4を用いた他の中間補間
画素I2をそれぞれ求めた後、中間補間画素のI1及び
I2を用いて最終的に補間画素Iを求める。
【0012】I1=(1−Δ1)・(1−Δ2)A1+
(1−Δ1)・Δ2A2+Δ1・(1−Δ2)A3+Δ
1Δ2A4 I2=(1−Δ1)・(1−Δ2)B1+(1−Δ1)
・Δ2B2+Δ1・(1−Δ2)B3+Δ1Δ2B4 I=αI1+(1−α)I2 ここで、αは中間補間画素I1とI2を反映する比率に
より選択されるIより小さい数である。
【0013】12個の画素を用いた補間は補間画素Iと
隣接する2本の垂直ラインと2本の水平ライン上のA1
〜A4,B1〜B4,C1〜C4を用いたバイリニア補
間である。隣接した四つの画素のA1〜A4から中間補
間画素I1を、B1〜B4を用いて中間補間画素I2
を、C1〜C4を用いて中間補間画素I3を求めた後、
中間補間画素I1,I2及びI3を用いて最終的に中間
補間画素Iを求める。
【0014】I1=(1−Δ1)・(1−Δ2)A1+
(1−Δ1)・Δ2A2+Δ1・(1−Δ2)A3+Δ
1Δ2A4 I2=(1−Δ1)・(1−Δ2)B1+(1−Δ1)
・Δ2B2+Δ1・(1−Δ2)B3+Δ1Δ2B4 I3=(1−Δ1)・(1−Δ2)C1+(1−Δ1)
・Δ2C2+Δ1・(1−Δ2)C3+Δ1Δ2C4
【0015】
【数1】
【0016】図3及び図4は八つの画素を用いる本発明
による補間装置の一実施例の構成図である。図示したよ
うに、本発明の補間装置は入力映像信号をライン単位に
貯蔵する第1ラインメモリ31と、第1ラインメモリ3
1から出力される映像信号を1H単位に遅延して出力す
るためのライン遅延部32を備える。ライン遅延部32
の出力は多数の遅延素子D1〜D4より構成された第1
遅延部33に供給される。第1ラインメモリ31の出力
も多数の遅延素子D5〜D8より構成された第2遅延部
34に供給される。また、本発明の補間装置はフォーマ
ット情報による補間係数を貯蔵しているROM35を備
える。A1〜A4の画素データから中間補間画素I1を
計算する第1補間部36は遅延素子D2,D3,D6,
D7から遅延された画素データをROM35から入力さ
れた補間係数により乗算させる乗算器361〜364と
前記乗算器361〜364の出力を加算する加算器36
5とから構成されている。B1〜B4の画素データから
中間補間画素I2を計算する第2補間部37は遅延素子
D1,D4,D5,D8から遅延された画素データをR
OM35から入力された補間係数により乗算させる乗算
器371〜374と前記乗算器371〜374の出力を
加算する加算器375とから構成されている。中間補間
画素I1及びI2から最終的な補間画素のIを計算する
ための補間信号結合部38は結合係数αにより各補間画
素I1及びI2を結合する乗算器381,382と、前
記乗算器381,382の出力を加算する加算器383
とから構成されている。補間信号結合部38には最終的
な補間信号であるIを貯蔵する第2ラインメモリ39が
連結されている。第1ラインメモリ31からのデータ読
出と第2ラインメモリ39からの書込はメモリ制御部4
0により制御される。
【0017】前述したように構成された本発明による補
間装置の動作を詳細に説明する。具体的な一例として、
画面の縦横比が1440H×1080Vのフォーマット
から1280H×720Vのフォーマットに変換する場
合の補間について説明する。この場合、水平方向には
9:8,垂直方向には3:2の比率にデータが圧縮され
るべきである。前記データ圧縮比は本発明による補間装
置で水平と垂直方向の入出力比となる。図5はこの場合
の本発明による補間装置の入力と出力との間の水平・垂
直比を説明するための概念図である。図5において
【0018】
【外1】
【0019】で示した画素は入力と出力が一致した画素
であり、“○”で示した画素は入力画素であり、“●”
で示した画素は出力画素である。示したように、出力画
素に対する入力画素の垂直ラインとの距離比であるΔ1
は1/8,2/8,3/8,4/8,5/8,6/8,
7/8であり、出力画素に対する入力画素の水平ライン
との距離比のΔ2は1/2である。
【0020】入力映像信号は第1ラインメモリ31に貯
蔵される。第1ラインメモリ31はメモリ制御部40か
ら印加される読出イネーブル信号R−ENに応じて貯蔵
されたデータを出力する。第1ラインメモリ31から出
力されるデータはライン遅延部32と第2遅延部34に
入力される。ライン遅延部32は入力される信号を1水
平ライン(1H)遅延させる。1H遅延された信号は第
1遅延部33に入力される。
【0021】第1遅延部33は遅延素子D1〜D4を通
して1H遅延された信号を1クロックずつ順次に遅延さ
せる。第2遅延部34は遅延素子D5〜D8を通して入
力された信号を1クロックずつ順次に遅延させる。図2
に関連して説明すれば、第1遅延部33により遅延され
た信号はn2 番目ラインの画素B1,A1,A3,B3
であり、第2遅延部34により遅延された信号はn2+1
番目ラインの画素B2,A2,A4,B4である。
【0022】第1補間部36は第1遅延部33と第2遅
延部34の遅延素子により遅延された信号のうち補間す
べき位置の周辺の第1領域に存する四つの画素A1〜A
4をROM35から出力される補間係数により乗算器3
61〜364で乗算した後、その乗算結果を加算器36
5により加算する。第2補間部37は第1遅延部33と
第2遅延部34の遅延素子により遅延された信号のうち
補間すべき位置の周辺の第2領域に存する四つの画素B
1〜B4をROM35から出力される補間係数により乗
算器371〜374で乗算した後、その結果を加算器3
75により加算する。
【0023】ROM35はフォーマット変換による入出
力比により算出された係数をテーブルとして備えられて
おり、入力信号のフォーマット情報による補間係数を各
乗算器361〜364,371〜374に出力する。補
間信号結合部38では第1補間部36及び第2補間部3
7でそれぞれ補間された信号I1,I2が結合係数αに
より結合される。すなわち、乗算器381は第1補間部
36からの信号に結合係数αをかけ、乗算器382は第
2補間部37からの信号に1−αをかけ、両乗算器から
出力される信号は加算器383により加算する。0ない
し1の値を有する結合係数αは実験を通じて適宜な値が
定められる。
【0024】第2ラインメモリ39は補間信号結合部3
8の加算器383から出力される最終補間信号を貯蔵す
る際、メモリ制御部42から入力される書込イネーブル
信号W−ENに応じてデータを圧縮して貯蔵する。前述
したような作動により図3に示した本発明の補間装置は
八つの画素A1〜A4,B1〜B4に入力され中間補間
信号I1,I2を得、最終的に補間信号Iを出力する。
【0025】
【発明の効果】以上述べたように、本発明は二つの画素
を用いた従来の補間方法よりさらに多数の画素を用いる
補間方法により画質の劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の補間方法を説明する概念図である。
【図2】本発明による補間方法を説明する概念図であ
る。
【図3】本発明の一実施例による補間装置の構成図であ
る。
【図4】図3に連続する構成図である。
【図5】本発明による補間装置の入力と出力との間の水
平・垂直比を説明するための概念図である。
【符号の説明】
31,39 ラインメモリ 32 ライン遅延部 33,34 遅延部 36,37 補間部 38 補間信号結合部 40 メモリ制御部 D1〜D8 遅延素子 361〜364,371〜374,381,382 乗
算器 365,375,383 加算器

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フォーマット変換のための映像信号の画
    素を補間する装置において、 入力される映像信号を1ライン遅延させ出力するライン
    遅延部と、 前記ライン遅延部で1ライン遅延された信号を入力され
    1クロックずつ段階的に遅延させる遅延素子を備える第
    1遅延部と、 入力される映像信号を1クロックずつ段階的に遅延させ
    る遅延素子を備える第2遅延部と、 フォーマット変換による水平比と垂直比により算出され
    る補間係数を貯蔵し、フォーマット情報により補間係数
    を出力するROMと、 前記第1遅延部と第2遅延部で段階的に遅延された信号
    のうち補間位置に隣接した第1領域内の信号と前記RO
    Mから出力される補間係数から第1補間信号を求める第
    1補間部と、 前記第1遅延部と第2遅延部で段階的に遅延された信号
    のうち補間位置に隣接した第2領域内の信号と前記RO
    Mから出力される補間係数から第2補間信号を求める第
    2補間部と、 前記第1補間部で求めた第1補間信号と第2補間部で求
    めた第2補間信号を入力される結合係数により線形結合
    して最終的な補間信号を出力する補間信号結合部とを含
    むフォーマット変換のための画素の補間位置。
  2. 【請求項2】 前記補間装置は、 前記入力される映像信号をライン単位に貯蔵し、読出イ
    ネーブル信号に応じて貯蔵されたデータを出力する第1
    ラインメモリと、 前記補間信号結合部から出力される最終的な補間信号を
    貯蔵し、書込イネーブル信号に応じてデータを圧縮貯蔵
    する第2ラインメモリと、 前記第1ラインメモリの読出イネーブル信号と第2ライ
    ンメモリの書込イネーブル信号を出力するメモリ制御部
    とをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のフォ
    ーマット変換のための画素の補間装置。
  3. 【請求項3】 前記第1補間部は、 前記第1遅延部と前記第2遅延部で段階的に遅延された
    信号のうち補間位置に隣接した第1領域の画素を前記R
    OMから発生される補間係数で乗算する乗算器と、 前記乗算器から出力される信号を加算する加算器とから
    構成されることを特徴とする請求項1に記載のフォーマ
    ット変換のための画素の補間装置。
  4. 【請求項4】 前記第2補間部は、 前記第1遅延部と前記第2遅延部で段階的に遅延された
    信号のうち前記第1補間部で使った信号を除いた第2領
    域の画素を前記ROMから発生される補間係数で乗算す
    る乗算器と、 前記乗算器から出力される信号を加算する加算器とから
    構成されることを特徴とする請求項1に記載のフォーマ
    ット変換のための画素の補間装置。
  5. 【請求項5】 前記補間信号結合部は、 前記第1補間部から出力される第1補間信号と結合係数
    を乗算する乗算器と、 前記第2補間部から出力される第2補間信号と結合係数
    の1に対する余数を乗算する乗算器と、 前記乗算器から出力される信号を加算する加算器とから
    構成されることを特徴とする請求項1に記載のフォーマ
    ット変換のための画素の補間装置。
  6. 【請求項6】 フォーマット変換のための映像信号の画
    素を補間する方法において、 フォーマット変換による水平比と垂直比により算出され
    る補間係数を貯蔵し、フォーマット情報により補間係数
    を求める第1段階と、 入力される映像信号の隣接した2ライン上に位置した画
    素のうち第1領域内の画素と、前記第1段階で発生され
    る補間係数から第1補間信号を求める第2段階と、 入力される映像信号の隣接した2ライン上に位置した画
    素のうち第2領域内の画素と、前記第1段階で発生され
    る補間係数から第2補間信号を求める第3段階と、 前記第1補間信号と第2補間信号を結合係数により線形
    結合して最終的な補間信号を求める第4段階とを含むこ
    とを特徴とするフォーマット変換のための画素の補間方
    法。
  7. 【請求項7】 前記第1段階はフォーマット変換による
    水平比であるΔ1と垂直比のΔ2から(1−Δ1)・
    (1−Δ2),(1−Δ1)・Δ2,Δ1・(1−Δ
    2),Δ1,Δ2を補間係数として貯蔵し、フォーマッ
    ト情報により前記補間係数を出力することを特徴とする
    請求項6に記載のフォーマット変換のための画素の補間
    方法。
  8. 【請求項8】 前記第2段階は隣接した2ライン上に位
    置した画素のうち補間位置に最も隣接した四つの画素
    (A1〜A4)を用いて次式、 I1=(1−Δ1)・(1−Δ2)A1+(1−Δ1)
    ・Δ2A2+Δ1・(1−Δ2)A3+Δ1Δ2A4 で表わされる第1補間信号I1を求めることを特徴とす
    る請求項7に記載のフォーマット変換のための画素の補
    間方法。
  9. 【請求項9】 前記第2段階は隣接した2ライン上に位
    置した画素のうち補間位置に二番目に近く隣接した四つ
    の画素(B1〜B4)を用いて次式、 I2=(1−Δ1)・(1−Δ2)B1+(1−Δ1)
    ・Δ2B2+Δ1・(1−Δ2)B3+Δ1Δ2B4 で表わされる第2補間信号I2を求めることを特徴とす
    る請求項8に記載のフォーマット変換のための画素の補
    間方法。
  10. 【請求項10】 前記第3段階は結合係数がαの時次
    式、 I=αI1+(1−α)I2 で表わされる最終的な補間信号Iを求めることを特徴と
    する請求項9に記載のフォーマット変換のための画素の
    補間方法。
  11. 【請求項11】 前記方法は前記第2段階後に隣接した
    2ライン上に位置した画素のうち補間位置で二番目に近
    く隣接した他の四つの画素(C1〜C4)を用いて次
    式、 I3=(1−Δ1)・(1−Δ2)C1+(1−Δ1)
    ・Δ2C2+Δ1・(1−Δ2)C3+Δ1Δ2C4 で表わされる第3補間信号I3を求める段階をさらに含
    むことを特徴とする請求項9に記載のフォーマット変換
    のための画素の補間方法。
  12. 【請求項12】 前記第3段階は結合係数がαの時次
    式、 I=αI1+(1−α)(I2+I3)/2 で表わされる最終的な補間信号Iを求めることを特徴と
    する請求項11に記載のフォーマット変換のための画素
    の補間方法。
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