JPH10503073A - Ｒｇｂ／ｙｕｖコンボリューション・システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 コンピュータにより発生したインターレースによるディスプレイにおいて高い周波数の情報を円滑に出力するための装置および方法を提供する。コンピュータにより発生したＲＧＢ信号をＹＵＶ信号に変換し、そのＹＵＶ信号をそのＹ，ＵおよびＶ成分に分離する。現在の走査線をその上および下の走査線と共に平均化することによりＹ成分を畳み込んで、黒いラインを明るくし、および白いラインを暗くし、それによりフリッカを防止する。コンボリューションはＹＵＶ信号のＹ部分にのみ行われるので、それぞれＹ成分のみにおけるビット数に等しい幅をもつ２つのライン・バッファのみを必要とする。

Description

【発明の詳細な説明】 ＲＧＢ／ＹＵＶコンボリューション・システム 本発明は、インターレース表示のための、コンピュータにより発生したビデオ 信号をフィルタする方法および装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、コン ピュータにより発生したビデオ信号を、コンボリューション処理を介して、垂直 方向にフィルタ処理してＣＲＴディスプレイ上に表示するための方法および装置 に関する。背景技術 ある種の陰極線管（ＣＲＴ）コンピュータ・ディスプレイは、標準テレビジョ ン信号と両立性をもつように設計されている。これら種類のディスプレイは、イ ンターレース・ラスター走査で動作する。従って、これら種類のディスプレイを 用いるパーソナル・コンピュータは、インターレースのラスター走査フォーマッ トで用いるためのピクセル・データを発生する必要がある。 コンピュータにより発生したデータは、ビデオ・カメラや他の種類のビデオ信 号源（ソース）からのビデオ信号よりもインターレースのラスター走査表示には 適していない。コンピュータにより発生したピクセル・データは、ピクセルから ピクセルへの全領域にわたって振幅の変化を呈示することができ、そしてあるピ クセルから次のピクセルまで実際上どのような変化も生じ得る。これに対比して 、カメラのようなソースからのビデオ信号はビーム・スポットを用い、ビーム・ スポットは１つのピクセルの区域より大きい区域を包含するので、１つのピクセ ルのためのデータはある程度までまわりの区域の強度と色を考慮することになる 。カメラのようなビデオ・ソースでは、ビームがイメージを走査するときにソフ トニングが生じる。 カメラ等からのビデオ・データをインターレース・ディスプレイ上に表示する ときには、ある走査線から次の走査線に突然の移り変わりが生じない。一般に、 被写体は鋭く限界された端縁（エッジ）をもっておらず、しかも鋭く限界された 端縁をもっている被写体であっても、その端縁は、通常、走査線と一列に並ぶこ とはない。その結果、看者の眼は走査線間に端縁を見出すことはできず、しかも それらの間を識別することができない。個々に１／３０秒でフラッシングするイ ンターレースされたラインは、１／６０秒でフラッシングしているようにみえる 。その理由は、１／６０秒毎にある走査線または次の走査線がリフレッシュされ るからである。従って、カメラからのビデオ・データはフリッカなしに連続して いるようにみえる。 コンピュータにより発生したイメージにおいては、実際上、白または黒の実線 のないところではどこでも突然の振幅の移り変わりがあり得る。このような移り 変わりが垂直方向に生じると、看者の眼にとっては、ある走査線から次の走査線 で端縁を検出することは容易であり、そして、走査線が個々に１／３０秒でフラ ッシングしているのが見える。従って、表示されたイメージは目につくほどにフ リッカを生じて、画像が乱れてしまう。 コンピュータにより発生したビデオ表示においてフリッカを除去するために種 々の技術が用いられてきた。ある場合には、ピクセルを、生成されフィルタされ たピクセル・データに平均化し、ないし畳み込むことによって、フィルタがカメ ラ・ビームのソフトニング効果を真似るようにする。たとえば、米国特許第５， ００５，０１１号はコンボリューションにより垂直方向のフィルタ処理を実行す るシステムを開示している。このようなシステムでは、コンボリューション処理 によってビデオ・データの垂直走査線を平均化して、暗いラインと明るいライン との間の移り変わりをやわらげる。コンボリューション処理を終ることによって 、黒いラインは隣接する、より明るいラインによって明るくされ、および白いラ インは隣接する、より暗いラインによって暗くされる。コンボリューションを行 った結果として、ラインのコントラストはくっきりとしないで定められる。 慣例のコンピュータ・ディスプレイ・システムでは、コンピュータにより発生 したビデオ・データを処理して、ピクセル・データを赤、緑および青（ＲＧＢ） 成分の形で表わし、およびそのＲＧＢデータを畳み込み、そして輝度−色度 （ＹＵＶ）の形態に変換してビデオ・モニタへの表示に供する。各ＲＧＢ成分は ピクセルの相対的暗さまたは明るさに関する情報を含んでいるので、各成分はコ ンボリューション処理に関わる。さらに詳しくは、コンボリューション処理に関 わる各ピクセルの赤、緑および青成分値をメモリにストアする必要がある。コン ボリューション処理は、その処理に関わる各ピクセルの赤、緑および青成分の各 々を個別に畳み込むのに十分なハードウェアおよび／または計算能力を必要とす る。発明の要旨 本発明の目的は、あるシステムにおける必要メモリ(memory requirements)を 減少させてインターレースによるコンピュータ・ディスプレイにおけるフリッカ を除去することにある。 本発明の一形態によれば、コンピュータにより発生したビデオ信号を、コンボ リューションの前に、輝度−色度（ＹＵＶ）信号に変換する。ＹＵＶ信号をその Ｙ，ＵおよびＶ成分に分離する。輝度（Ｙ）成分のみがフリッカに寄与するので 、フリッカを除去するためにはＹ成分のみを畳み込む必要がある。Ｙ成分をコン ボルバに入力し、そしてコンボリューション処理を実行する。コンボリューショ ン処理を介して走査線を平均化することによりＹ成分を垂直方向にフィルタ処理 してフリッカを減少する。ついで、Ｙ，ＵおよびＶ成分をエンコード（符号化） してＣＲＴディスプレイ上に表示するのに適した信号にする。ＹＵＶフォーマッ トへの変換は、典型的には、コンピュータにより発生したビデオ信号をインター レースのディスプレイ上に表示する処理の一部分であるので、Ｙ成分にコンボリ ューションを実行するのにハードウェアを何ら追加する必要はない。Ｙ成分のみ が畳み込まれるので、Ｒ，ＧおよびＢ成分を畳み込むのに必要とされるバッファ ・メモリに対してわずか１／３のバッファ・メモリしか必要としない。これによ って必要なハードウェアの量を減少させ、それによりコストを低減させる。図面の簡単な説明 図１は本発明を用いたデータ処理システムを示す図である。 図２は本発明によるコンボリューション・システムを示す図である。 図３ａ〜図３ｆは本発明によるコンボリューション・プロセスを示す図である 。好適実施例の詳細な説明 本発明では、ＣＲＴディスプレイ上に表示されるコンピュータにより発生した ビデオ信号におけるフリッカを回避するために、表示する前にコンピュータ・デ ータを予め処理する。以下の実施例では、表示する前に予め処理される、コンピ ュータにより発生したビデオ・データの例示として、赤−緑−青（ＲＧＢ）デー タを用いる。当業者は、そのビデオ・データをコンピュータによって完全に発生 させるか、あるいはコンピュータ以外のソース（たとえば、ビデオ・テープ）か らのビデオ・データとコンピュータ・ソースとを組合せることにより発生させる ことを理解するであろう。 図１は、コンピュータにより発生した表示用のビデオ・データを予め処理する データ処理システムを示す。図１を参照するに、コンピュータにより発生したＲ ＧＢデータをまずコンピュータ内のＶＲＡＭ５から検索する。このＶＲＡＭはＣ ＲＴ上に表示するために処理されるビデオ・データをストアする。ビデオ・デー タをＶＲＡＭからフォーマッタ６にラッチしてＲＧＢピクセル・データに変換す る。６４ビットＲＡＭをＶＲＡＭ５として用いることができ、およびビデオ・デ ータを６４ビット・データ・バス上でフォマッタ６にラッチすることができる。 ラッチされたビデオ・データをフォーマッタ６によって、たとえば、ピクセルあ たり８、１６または３２ビットから成るＲＧＢピクセル・データに変換する。Ｒ ＧＢピクセル・データは、たとえば、２４ビットから成り、赤、緑および青成分 に対して各８ビットを割当てる。 フォーマットされたＲＧＢデータをガンマ補正部１０においてガンマ補正す る。ガンマ補正を行って、ＣＲＴディスプレイの非線形光強度曲線に対する補償 を行う。ガンマ補正部１０は非線形乗算器として作用する。ガンマ補正部１０は 、たとえば、８ビット入力および８ビット出力のトリプル２５６×８ＲＡＭとす ることができる。８ビットのシステムに対しては、ＲＧＢ値をＣＣＩＲ６０１標 準範囲の１６〜２５３に限定することができる。ＲＧＢ値が１６〜２３５の範囲 に限られていないときには、使用可能な複合ビデオ信号が生成されるが、しかし 、このビデオ信号は標準レベルを越える電圧レベルを含み、その結果として「黒 より黒い」レベルまたは「白より白い」レベルを生じる。ガンマ補正部の出力は 、たとえば２４ビットから成るｒｇｂ信号である。 ガンマ補正された出力ＲＧＢをガンマ補正部１０から色空間変換部２０に供給 し、等価なＹＵＶ値に変換する。色空間変換は次の式に従って行われる。 Ｙ＝(77/256)^*ｒ＋(150/256)^*ｇ＋(29/256)^*ｂ Ｕ＝(b-Y)^*(148/256)＋(128/256) Ｖ＝(r-Y)^*(189/256)＋(128/256) たとえば、２４ビットのｒｇｂ信号を、色空間変換部２０により、上記式に従っ て、Ｙ，ＵおよびＶ成分の各々に対して８ビットの２４ビットから成る等価なＹ ＵＶ値に変換する。 ＹＵＶフォーマットに変換した後、Ｙ，ＵおよびＶ成分を分離し、そのＹ成分 をコンボルバ３０に入力する。コンボルバ３０において、Ｙラインを平均化する ことによりＹラインを垂直方向にフィルタ処理する。畳み込まれた出力Ｙ′は、 輝度のコントラストがくっきりとしないで定められた、平均化された走査線から 成る。畳み込まれた出力Ｙ′を、ＵおよびＶ成分と共に、エンコーダ４０により 、ＮＴＳＣ信号、ＰＡＬ信号あるいは他のＣＲＴディスプレイ上での表示に適し たアナログ信号にエンコードする。 図２は本発明によるコンボリューション・システムを詳細に示す。図２に示し たコンボリューション・システムにおいて、Ｙ成分は数ラインから成るが、図示 の都合上、５ラインのみを考えていく。これら５ラインはａ〜ｅとして示す。図 ２を参照すると、本発明によるコンボリューション・システムは２個の内部ライ ン・バッファ３２および３４を有する。これらライン・バッファは、たとえば、 ７６８×８ライン・バッファとすることができる。 ライン・バッファにより交互のラインをストアして、コンバイナ３６によって 組合せる。コンバイナ３６により入力ラインを組合せて、組合せ出力を生成し、 およびシフタ３８により組合せ出力に２で割る演算を実行する。たとえば、コン バイナ３６において２つの８ビット入力を組合せて９ビットの組合せ出力を生成 することができる。シフタ３８において、９ビットの組合せ出力の上位８ビット を１ビットだけシフトすることによって、９ビットの組合せ出力を２で割算して 、最下位ビットを除去することができる。 図３ａ〜図３ｆは、本発明によるコンボリューション・プロセスを詳細に示す 。図３ａ〜図３ｆを参照するに、コンボリューションは数ステップにおいて行わ れる。図３ａに示すように、着目している現在のラインｂの上のラインａを最初 に数字３２で示すライン・バッファＡにストアする。次に、図３ｂに示すように 、現在のラインｂの下のラインｃを数字３４で示すライン・バッファＢにストア する。ラインａをライン・バッファＡから出力して、コンバイナ３６において、 ラインＣと組合せて、組合せ出力ａ＋ｃを生成する。ライン・バッファＢにライ ンＣをストアすることは、コンバイナ３６においてラインｃをラインａと組合せ るのと同時に行うことができる。 図３ｃを参照するに、シフタ３８において、組合せ出力ａ＋ｃを２で割算して 、得られた値１／２（ａ＋ｃ）をライン・バッファＡにストアする。次いで、図 ３ｄを参照するに、コンバイナ３６において、現在のラインｂをライン・バッフ ァＡの出力と組合せて、組合せ出力１／２ａ＋ｂ＋１／２ｃを生成する。図３ｅ に示すように、シフタ３８において、組合せ出力１／２ａ＋ｂ＋１／２ｃを２で 割算して、得られた値１／４ａ＋１／２ｂ＋１／４ｃを表示用の平均化されたラ インとして出力する。 最後に、図３ｆを参照するに、ライン・バッファＢにストアされたラインｃを 出力してライン・バッファＡにストアする。次いで、ラインｃは、次の現在ライ ンｄの上のラインになり、図３ａ〜図３ｆに示したプロセスがラインｃ〜ｅな ど、Ｙ成分のすべてのラインに対して繰返される。このようにして、Ｙ成分を垂 直方向にフィルタ処理して、フリッカを回避する。 本発明によれば、コンボルバによってＹ成分を垂直方向にフィルタ処理するこ とによって、フリッカを回避することができる。Ｙ成分のみを畳み込むので、Ｙ 成分のみの中のビット数に等しい幅をそれぞれもっている２つのライン・バッフ ァのみが必要となる。たとえば、２４ビットのＲＧＢ信号から形成された２４ビ ットのＹＵＶ信号のＹ成分のみを畳み込むことによって、コンボルバにおいては 、Ｒ，ＧおよびＢ成分を畳み込むのに必要であろう２４ビット幅のバッファの代 わりに、８ビット幅のバッファを用いることができる。これにより、必要なメモ リの量が減り、従って、コストが低減する。さらに、実際のコンボリューション ・プロセスは最小量のハードウェア、すなわち、２つのライン・バッファと、１ つのコンバイナと、１つのシフタとで実行することができ、それによって、コス トがさらに低減する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 トンプソン，ローレンス，エイ. アメリカ合衆国 95070 カリフォルニア 州 サラトガ ウイリアムズ アヴェニュ 20470

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．コンピュータにより発生したデータをインターレース表示するための方法で あって、 ｎビットのビデオ・データを発生するステップと、 ｎビットのビデオ・データをｎビットの輝度−色度（ＹＵＶ）データに変換す るステップと、 ＹＵＶデータを各々ｍビットのＹ，ＵおよびＶ成分に分離するステップと、 Ｙ成分を畳み込むステップと、 畳み込まれたＹ成分と、ＵおよびＶ成分とを表示するステップと を具えたことを特徴とする方法。 ２．請求項１の方法において、前記発生するステップは、 コンピュータ以外のソースからのビデオ・データとコンピュータ・ソースとを 組合せるステップをさらに具えたことを特徴とする方法。 ３．請求項１の方法において、ビデオ・データは赤−緑−青（ＲＧＢ）ビデオ・ データであることを特徴とする方法。 ４．請求項１の方法において、前記変換するステップの前にビデオ・データをガ ンマ補正するステップをさらに具えたことを特徴とする方法。 ５．請求項１の方法において、ｎ＝２４ビット、およびｍ＝８ビットであること を特徴とする方法。 ６．請求項１の方法において、表示するステップの前に、Ｙ成分、およびＵおよ びＶ成分を、表示に適した形式にエンコードするステップをさらに具えたことを 特徴とする方法。 ７．請求項１の方法において、Ｙ成分は数本の走査線を含み、および畳み込むス テップは、式 １／４ａ＋１／２ｂ＋１／４ｃ に従って実行され、ここで、ｂはＹ成分の現在の走査ライン、ａは現在の走査ラ インのすぐ上の走査線、およびｃは現在の走査ラインのすぐ下の走査線であるこ とを特徴とする方法。 ８．請求項１の方法において、 ａ）現在の走査線の上の第１走査線を第１ライン・バッファにストアするステ ップと、 ｂ）現在の走査線の下の第２走査線を第２ライン・バッファにストアし、およ び第２走査ラインを、ストアされている第１走査ラインと組合せて第１組合せを 生成するステップと、 ｃ）第１組合せを割算して割算された第１組合せを第１ライン・バッファにス トアするステップと、 ｄ）現在の走査線を、割算された第１組合せと組合せて第２組合せを生成する ステップと、 ｅ）第２組合せを割算して表示用の平均化された走査線を生成するステップと を具えたことを特徴とする方法。 ９．請求項８の方法において、畳み込むステップは、ステップｅ）の後に、 ｆ）第２走査線を第２ライン・バッファから第１ライン・バッファに移動させ 、ここで第２走査線は次の現在走査線の上の走査線になるステップと、 ｇ）Ｙ成分のすべての走査線に対してステップａ）〜ステップｅ）を繰返すス テップと を具えたことを特徴とする方法。 １０．請求項８の方法において、第１ライン・バッファおよび第２ライン・バッ ファはそれぞれ８ビット幅であることを特徴とする方法。 １１．コンピュータにより発生したデータをインターレース表示するための装置 であって、 ｎビットのビデオ・データを発生する手段と、 ｎビットのビデオ・データをｎビットの輝度−色度（ＹＵＶ）データに変換す る変換手段と、 ＹＵＶデータを各々ｍビットのＹ，ＵおよびＶ成分に分離する分離手段と、 Ｙ成分を畳み込む畳み込み手段と、 畳み込まれたＹ成分と、ＵおよびＶ成分とを表示する手段と を具えたことを特徴とする装置。 １２．請求項１１の装置において、ビデオ・データは赤−緑−青（ＲＧＢ）ビデ オ・データであることを特徴とする装置。 １３．請求項１１の装置において、変換手段により変換を行う前にビデオ・デー タをガンマ補正するガンマ補正手段をさらに具えたことを特徴とする装置。 １４．請求項１１の装置において、ｎ＝２４ビット、およびｍ＝８ビットである ことを特徴とする装置。 １５．請求項１１の装置において、表示手段により表示を行う前に、畳み込まれ たＹ成分、およびＵおよびＶ成分を、表示に適した形式にエンコードするエンコ ード手段をさらに具えたことを特徴とする装置。 １６．請求項１１の装置において、Ｙ成分は数本の走査線を含み、および畳み込 み手段は、式 １／４ａ＋１／２ｂ＋１／４ｃ に従って畳み込みを行い、ここで、ｂはＹ成分の現在の走査ライン、ａは現在の 走査ラインのすぐ上の走査線、およびｃは現在の走査ラインのすぐ下の走査線で あることを特徴とする装置。 １７．請求項１１の装置において、Ｙ成分は数本の走査線を含み、および畳み込 み手段は、 第１ライン・バッファと、 第２ライン・バッファと、 コンバイナと、 コンバイナからの出力を割算するシフタと を有し、第１ライン・バッファと、第２ライン・バッファと、コンバイナと、 シフタとによって、 第１ライン・バッファにより現在の走査線の上の第１走査線をストアし、第２ ライン・バッファにより現在の走査線の下の第２走査線をストアし、コンバイナ により第１ライン・バッファにストアされている第１走査線を第２走査線と組合 せて第１組合せを生成し、シフタによって第１組合せを割算し、第１ライン・バ ッファにより割算された第１組合せをストアし、コンバイナにより現在の走査線 を、第１ライン・バッファにストアされている割算された第１組合せと組合せて 、第２組合せを生成し、およびシフタによって第２組合せを割算し、および割算 された第２組合せを表示用の平均化された走査線として出力する プロセスを実行するようにしたことを特徴とする装置。 １８．請求項１７の装置において、割算された第２組合せを表示のために出力し 、第２走査線を第２ライン・バッファから第１ライン・バッファに移動させ、お よび第２走査線が次の現在走査線の上の走査線になるようになし、およびＹ成分 のすべての走査線に対して、前記プロセスを第１ライン・バッファと、第２ライ ン・バッファと、コンバイナと、シフタとによって繰返すようにしたことを特徴 とする装置。 １９．請求項１７の装置において、第１ライン・バッファおよび第２ライン・ バッファはそれぞれ８ビット幅であることを特徴とする装置。 ２０．表示用ビデオ・データを畳み込む装置であって、 第１走査線をストアするための第１ライン・バッファと、 第２走査線をストアするための第２ライン・バッファと、 第１走査線を第２走査線と組合せて第１組合せを形成し、および第１組合せを 現在の走査線と組合せて第２組合せを形成するコンバイナと、 第１組合せを、コンバイナにより組合せる前に、割算して、第２組合せを形成 し、および第２組合せを割算して、表示用の畳み込まれた出力を提供するシフタ と を具えたことを特徴とする装置。