JPH09163316A - 画像変換装置 - Google Patents

画像変換装置

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JPH09163316A
JPH09163316A JP7323249A JP32324995A JPH09163316A JP H09163316 A JPH09163316 A JP H09163316A JP 7323249 A JP7323249 A JP 7323249A JP 32324995 A JP32324995 A JP 32324995A JP H09163316 A JPH09163316 A JP H09163316A
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JP
Japan
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image
image data
broadcast signal
computer
clock
Prior art date
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Pending
Application number
JP7323249A
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English (en)
Inventor
Masanori Wada
雅徳 和田
Kaoru Araya
薫 新家
Tomoo Ito
智生 伊藤
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Houei Co Ltd
Original Assignee
Houei Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンピュータにより作成された画像データを
放送信号に変換するためのアスペクト変換を種々の放送
信号に柔軟に対応して行う。 【解決手段】 ディジタル・アナログ変換時のクロック
レートを変えるか、またはディジタルフィルタよりサン
プリングレートの変換を行うことにより、画像データの
段階でアスペクト変換を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はコンピュータにより
作成された画像を放送信号に変換する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】コンピュータによって作成された画像を
放送信号に変換する場合、単純には、コンピュータの1
ピクセルを放送信号の1ピクセルに対応させている。し
かし、コンピュータで用いられるモニタ(VGA)の1
ピクセルのアスペクト比は通常は1:1であるのに対
し、放送信号のディジタル規格では1:1とはなってい
ない。例えば、ITU−R勧告601(ディジタルコン
ポーネント)ではコンピュータに対してアスペクト比が
0.89:0.99となっており、SMPTE−244
M(ディジタルコンポジット)では0.83:0.99
となっている。このため、単純にピクセルを対応させた
のでは画像に歪が生じてしまう。例えば、コンピュータ
で描かれた円は、放送信号の画像では縦長の楕円として
出力されてしまう。コンピュータのモニタに用いられる
規格VGA、SVGAおよびXGAと、放送信号の規格
ITU−R勧告601およびSMPTE−244Mとに
ついて、それぞれの解像度およびアスペクト比を表1に
示す。
【0003】
【表1】 このような画像アスペクト比の狂いを補正するため従来
は、放送信号への変換後に、ディジタル・アナログ変換
とアナログ・ディジタル変換とを異なるサンプル周波数
で繰り返すことで、アスペクト比を修正していた。この
ような処理をソフトウェアにより行うものも知られてい
るが、ソフトウェアによる変換には時間がかかり、リア
ルタイムでの使用には適していない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のディジ
タル・アナログ変換とアナログ・ディジタル変換とを繰
り返す方法では、変換による誤差が大きく、画質の劣化
が生じてしまう。また、一般に従来はアスペクト比の変
換を放送信号の段階で行っていたため、変換可能な信号
が放送信号のみに限られ、ワイド信号への対応は不可能
であった。
【0005】本発明は、このような課題を解決し、種々
の放送信号に柔軟に対応してアスペクト比を変換するこ
とのできるアスペクトコンバータおよびそのようなアス
ペクトコンバータを備えた画像変換装置を提供すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の第一の観点によ
ると、コンピュータにより作成された画像データを放送
信号に変換する画像変換手段と、コンピュータ画像と放
送信号とのアスペクト比の違いを補正するアスペクト変
換手段とを備えた画像変換装置において、アスペクト変
換手段は、画像変換手段の前段に配置され、画像変換手
段が得ようとする放送信号のサンプリング周波数に相当
する第一のクロックに対してアスペクト比の違いに対応
してレートの異なる第二のクロックにより画像データを
取り込んでアナログ信号に変換するティジタル・アナロ
グ変換器を含むことを特徴とする画像変換装置が提供さ
れる。
【0007】アスペクト変換手段は、その後段の画像変
換手段と同じ第一のクロックにより動作する構成である
ことが実用的に望ましく、その場合には、第一のクロッ
クで画像データを取り込み第二のクロックでディジタル
・アナログ変換器に出力する一時記憶手段を備えること
がよい。
【0008】本発明の第二の観点によると、アスペクト
変換手段として、アスペクト比の違いに対応して画像デ
ータのデータ量を調整する手段と、このデータ量が調整
された画像データを画像変換手段が得ようとする放送信
号のサンプリング周波数に相当するクロックでフィルタ
リングすることにより再サンプリング処理を施すディジ
タルフィルタとを含むことを特徴とする画像変換装置が
提供される。
【0009】このディジタルフィルタは、アスペクト比
の違いに対応して放送信号のサンプリング周波数fv
ら想定される画像データのサンプリング周波数fc に対
し、1/2fc を遮断周波数とする理想低域通過フィル
タのインパルス応答をサンプリング周波数fv でサンプ
リングして得られた値を係数とする畳み込み演算を行う
有限長インパルス応答(FIR)フィルタを含むことが
よい。
【0010】以上の構成において、アスペクト変換手段
は、その後段の画像変換手段のサンプリング周波数と、
それに対応して想定される画像データのサンプリング周
波数とが設定されれば、変換される放送信号のビデオ信
号規格とは独立にアスペクト変換を行うことができる。
したがって、実用的には、このアスペクト変換手段を画
像変換手段とは独立の装置として利用することができ
る。また、ワイド信号にも対応することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】図1ないし図3は本発明の実施形
態を示すブロック構成図であり、図1はコンピュータを
含む全体構成、図2および図3はアスペクトコンバータ
の二つの構成例を示す。
【0012】コンピュータ1は画像処理に適した一般的
なパーソナルコンピュータあるいはワークステーション
であり、マイクロプロセッサ2、読出専用メモリ3およ
びランダムアクセスメモリ4を備え、これらがCPUバ
ス5により接続される。このコンピュータ1により作成
された画像データを取り出すため、CPUバス5にはフ
レームバッファ6が接続される。このフレームバッファ
6はコンピュータ1による画像を外部に出力するために
利用され、グラフィックデータなどの画像を記憶する画
像メモリを備え、コンピュータ1の制御により高速なデ
ータ転送が可能である。本発明の画像変換装置はこのフ
レームバッファ6から画像データを受け取って放送信号
に変換する装置であり、コンピュータ画像と放送信号と
のアスペクト比の違いを補正するアスペクトコンバータ
7と、画像データを放送信号に変換するエンコーダ8と
を備える。
【0013】ここで本実施例の特徴とするところは、ア
スペクトコンバータ7がエンコーダ8の前段に配置さ
れ、フレームバッファ6から画像データを受け取ってア
スペクト比の変換を行ってから、エンコーダ8で各種放
送信号フォーマットへの変換を行うことにある。図1に
は、エンコーダ8内にディジタルコンポーネント、ディ
ジタルコンポジット、NTSCおよびPALへのそれぞ
れの変換を行う変換部9〜12を備えた例を示すが、こ
れはアスペクトコンバータ7がこれらの各信号フォーマ
ットに対応できることを示したものであり、通常はその
一つで十分である。
【0014】図2に示すアスペクトコンバータ7は、エ
ンコーダ8が得ようとする放送信号のサンプリング周波
数に相当する第一のクロックclk1により動作し、こ
の第一のクロックclk1で画像データを取り込み、こ
の第一のクロックclk1に対してアスペクト比の違い
に対応してレートの異なる第二のクロックclk2で出
力するFIFOバッファ21と、クロックclk2によ
り画像データを取り込んでアナログ信号に変換するティ
ジタル・アナログ変換器22とを備える。
【0015】ここで、簡単のため水平方向の変換につい
て、VGAの画像データからITU−R勧告601によ
り規定される放送信号への変換を例に説明する。ITU
−R勧告601の水平方向の画素数は720であり、サ
ンプリング周波数fv は13.5MHzである。これに
対してVGAの画素数は640である。画像データにサ
ンプリング周波数があるわけではないが、画素数の違い
に対応して、VGAのサンプリング周波数fc を求め
る。このサンプリング周波数fc は画素数の比から求め
ることができ、 720:640=13.5:fc から、 fc =12MHz と求められる。したがって、画像データを12MHzの
クロックでアナログ信号に変換することにより、原画像
に相当するアナログ信号が得られる。
【0016】図4はこの動作を説明する図である。画像
データを13.5MHzで読み込むものとする。この画
像データをFIFOバッファ21に書き込み(図4
(a))、12MHzで読み出す。これにより、時間軸
上で水平に伸びた画像となる(図4(b))。これを同
じく12MHzでアナログ信号に変換する(図4
(c))。従来は、エンコーダのクロック(13.5M
Hz)で画像データを読み込んでアナログ信号に変換す
るため、時間軸上で水平に縮んだ画像となり(図4
(d))、アスペクト比に狂いが生じていた。これに対
して、アスペクト比の違いに対応するクロックでアナロ
グ信号に変換することで、アスペクト比の狂いを防止す
ることができる。
【0017】図3に示すアスペクトコンバータ7は、ア
スペクト比の違いに対応して画像データのデータ量を調
整して出力するFIFOバッファ23と、このFIFO
バッファ23から出力された画像データをエンコーダ8
で得ようとする放送信号のサンプリング周波数に相当す
るクロックclk1でフィルタリングすることにより再
サンプリング処理を施すFIRフィルタ24とを備え
る。
【0018】この例についても図2に示した例と同様
に、水平方向の変換について、VGAの画像データから
ITU−R勧告601により規定される放送信号への変
換を例に説明する。また、エンコーダ8は、得ようとす
る放送信号のサンプリング周波数に相当する13.5M
Hzのクロックclk1で動作するものとする。
【0019】VGAとITU−R勧告601とでは、水
平方向の画素数が640:720=8:9である。この
ため、VGAからITU−R勧告601への変換には、
8ドットの画像データから9ドットのデータを算出する
必要がある。ここでは単純に、FIFOバッファ23に
蓄えられた画像データの8ドットから、任意の1ドット
を2度にわたって出力するものとする。すなわちFIF
Oバッファ23は、13.5MHzのクロックclk1
により画像データを読み込み、8ドットの画像データを
9ドットに変換して、同じクロックclk1で出力す
る。FIRフィルタ24は、12MHzから13.5M
Hzへの再サンプリング処理を施す。
【0020】図5はFIRフィルタ24による再サンプ
リング処理を説明する図である。この再サンプリング処
理では、原信号であるアナログ波形を12MHzでサン
プリングして得られたディジタル波形1から、同じアナ
ログ波形を13.5MHzでサンプリングしたディジタ
ル波形2を得る。
【0021】一般に標本化定理によれば、アナログ信号
(原信号)x(t)のスペクトルが最大周波数fmax
帯域制限されているとき、Ts =1/2fmax ごとの時
間における{xn }(n=…、−2、−1、0、1、
2、…)のような時間的にとびとびの値(ディジタル信
号)から、すべての時刻にわたる連続的な原波形x
(t)を一意に決定することができ、x(t)と
{xn }との間には、
【0022】
【数1】 の関係が成立する。この式の分数部分は、遮断周波数f
max の理想低域通過フィルタのインパルス応答である。
【0023】VGAの画像データは、13.5MHzで
サンプリングを行うITU−R勧告601からすれば、
2fmax =fc =12MHzでサンプリングされたデー
タに相当する。したがって、VGAからITU−R勧告
601への変換には、遮断周波数が6MHzの理想低域
通過フィルタのインパルス応答をサンプリング周波数f
v =13.5MHzでサンプリングして得られた値を係
数とする畳み込み演算を行えばよい。
【0024】理想低域通過フィルタのインパルス応答は
本来は無限に続くものであるが、これを例えば12個で
打ち切り、適当な補正を行うことによって係数を算出す
ることができる。具体的には、係数を12ビットの2の
補数に設定し、この係数の算出にあたり数値の補正を行
う。まず、理想低域通過フィルタのインパルス応答に窓
関数を乗じる。次に、12ビットへの正規化として16
進数の400hを実数の1として割り当てる。また、正
規化の際には最下位ビットに0.5を加えることにより
丸め処理を行う。
【0025】FIRフィルタ24において直流レベルで
の変換誤差が生じないようにするためには、係数の総和
が16進数で400hとなる必要がある。そのために
は、12ビットに正規化された係数の総和を求め、係数
をその総和で除算し、その商のうち係数との差が最も大
きいものについてその係数を1だけ増減し、再度総和を
求め、総和が400hになるまでこの処理を繰り返す。
【0026】FIRフィルタ24として12タップ、1
2ビット係数のものだけでなく、他の構成のものを利用
してもよい。タップ数および係数のビット数が多いほど
特性は向上する。
【0027】以上の説明では水平方向の変換について説
明したが、垂直方向についても同様にして変換を行うこ
とで、アスペクト比を正しく変換することができる。ま
た、ITU−R勧告601で規定されるサンプリングレ
ートへの変換だけでなく、どのようなサンプリングレー
トにも簡単に対応できる。信号フォーマットについても
同様である。
【0028】本発明はまた、スクイーズ(SQ)方式に
よるワイド画像にも対応できる。ワイド画像はその画面
のアスペクト比が16:9の画像であり、スクイーズ方
式では、この画像を4:3のアスペクト比に収めること
によって、従来の処理系をそのまま使用可能にすること
ができる。したがって、ワイド画像をスクイーズ方式に
変換したときには、画像は水平方向に縮むことになる。
コンピュータ上でスクイーズ方式の画像を作成するため
に従来は、実際のワイド画像用モニタで確認しつつ、V
GAモニタ上で縦長の画像を作成する必要があった。こ
れに対して本発明を利用すれば、VGAモニタ上とワイ
ドモニタ上とでの見た目を一致させることが可能となる
ので、作業効率を高めることができる。また、過去に作
成された画像データをスクイーズ方式に変換することも
できる。
【0029】さらに、本発明を電子テロップの表示に利
用して滑らかなスクロールを可能とすることもできる。
テロップをスクロールさせる際に、1フィールドでの移
動量が1ドット単位では、スピードを落としたときにガ
タつきが目立つ。これを回避するためには、ドット間で
のデータの内挿処理が必要となる。この内挿処理に本発
明を利用することで、画像の品質を落とすことなく、滑
らかなスクロールが可能となる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像変換
装置は、コンピュータ上で作成した画像を正確に放送信
号に変換することができる。すなわち、変換後の画像が
コンピュータのモニタ画像と同等になるので、コンピュ
ータ上での作業の確実性を高めることができる。また、
ワイド画像への対応も容易である。
【0031】さらに、本発明の画像変換装置に用いられ
るアスペクトコンバータは、変換される放送信号に対し
て簡単な設定で対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示すブロック構成図。
【図2】アスペクトコンバータの一例を示すブロック構
成図。
【図3】アスペクトコンバータの別の例を示すブロック
構成図。
【図4】図2に示したアスペクトコンバータの動作を説
明する図。
【図5】FIRフィルタによる再サンプリング処理を説
明する図。
【符号の説明】
1 コンピュータ 2 マイクロプロセッサ 3 読出専用メモリ 4 ランダムアクセスメモリ 5 CPUバス 6 フレームバッファ 7 アスペクトコンバータ 8 エンコーダ 9〜12 変換部 21、23 FIFOバッファ 22 ディジタル・アナログ変換器 24 FIRフィルタ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンピュータにより作成された画像デー
    タを放送信号に変換する画像変換手段と、 コンピュータ画像と放送信号とのアスペクト比の違いを
    補正するアスペクト変換手段とを備えた画像変換装置に
    おいて、 前記アスペクト変換手段は、 前記画像変換手段の前段に配置され、 前記画像変換手段が得ようとする放送信号のサンプリン
    グ周波数に相当する第一のクロックに対して前記アスペ
    クト比の違いに対応してレートの異なる第二のクロック
    により前記画像データを取り込んでアナログ信号に変換
    するティジタル・アナログ変換器を含むことを特徴とす
    る画像変換装置。
  2. 【請求項2】 前記アスペクト変換手段は前記第一のク
    ロックにより動作する構成であり、前記第一のクロック
    で画像データを取り込み前記第二のクロックで前記ディ
    ジタル・アナログ変換器に出力する一時記憶手段を備え
    た請求項1記載の画像変換装置。
  3. 【請求項3】 コンピュータにより作成された画像デー
    タを放送信号に変換する画像変換手段と、 コンピュータ画像と放送信号とのアスペクト比の違いを
    補正するアスペクト変換手段とを備えた画像変換装置に
    おいて、 前記アスペクト変換手段は、 前記画像変換手段の前段に配置され、 前記アスペクト比の違いに対応して前記画像データのデ
    ータ量を調整する手段と、 このデータ量が調整された画像データを前記画像変換手
    段が得ようとする放送信号のサンプリング周波数に相当
    するクロックでフィルタリングすることにより再サンプ
    リング処理を施すディジタルフィルタとを含むことを特
    徴とする画像変換装置。
  4. 【請求項4】 前記ディジタルフィルタは、前記アスペ
    クト比の違いに対応して前記放送信号のサンプリング周
    波数fv から想定される前記画像データのサンプリング
    周波数fc に対し、fc /2を遮断周波数とする理想低
    域通過フィルタのインパルス応答をサンプリング周波数
    v でサンプリングして得られた値を係数とする畳み込
    み演算を行う有限長インパルス応答フィルタを含む請求
    項3記載の画像変換装置。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか記載のアス
    ペクト変換手段を前記画像変換手段とは別個に備えたア
    スペクトコンバータ。
JP7323249A 1995-12-12 1995-12-12 画像変換装置 Pending JPH09163316A (ja)

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