JPS6349972A - デ−タ処理装置 - Google Patents

デ−タ処理装置

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JPS6349972A
JPS6349972A JP61192965A JP19296586A JPS6349972A JP S6349972 A JPS6349972 A JP S6349972A JP 61192965 A JP61192965 A JP 61192965A JP 19296586 A JP19296586 A JP 19296586A JP S6349972 A JPS6349972 A JP S6349972A
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JP
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memory
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JP61192965A
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Shinichi Oota
信一 太田
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はデータ処理装置、特に画像データをパイプライ
ン方式で演算処理して出力するデータ処理装置に関する
ものである。
[従来の技術] メモリを備え、該メモリ内に格納されているデータを演
算処理して、処理結果をディスプレイやプリンタに出力
する従来の装置では、演算は主にコンピュータのソフト
ウェアで行なわれていた。
このような従来の装置では長時間の演算時間を要した。
また元のデータを保存したい場合は、元のデータを格納
するメモリとは別に演算結果のデータを格納するメモリ
が必要である。特に補間演算の場合には、演算結果のデ
ータの数は元のデータの数より多くなり、大容量のメモ
リが必要である。また演算時間を短縮するためにパイプ
ライン処理をする専用演算ハードウェアを備えたものも
あるが、メモリの容量に関しては上述と同様のことが言
える。
また、従来の装置では、データの演算中はその演算にパ
スラインが独占されてしまうので、コンピュータは他の
仕事ができないという欠点があった。
もし、演算結果のデータをディスプレイやプリンタに出
力する場合に、演算が出力装置に対して概略リアルタイ
ムでなされるならば、演算結果を保存しておく必要がな
い。一方、CRTなどのディスプレイ装置やレーザービ
ームプリンタなどのプリンタにはブランキング期間が存
在し、特にレーザービームプリンタのブランキング期間
は50%に達する場合もある。これを純粋にリアルタイ
ムで演算すると、50%の時間が有効に使われないこと
になる。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明はこれらの点に着目し、上述従来例の欠点を除去
するもので、演算結果のデータを格納する大容量メモリ
を必要ヒせず、データの演算中もパスラインを有効に使
用でき、さらにブランキング期間を演算に有効に使って
演算時間に余裕を持たせたデータ処理装置を提供する。
[問題点を解決するための手段] この問題点を解決するための一手段として、本発明のデ
ータ処理装置は、独立したタイミングでデータをアクセ
スするダイレクトメモリアクセスを司どるダイレクトメ
モリアクセスコントローラ部と、独立したタイミングで
データをアクセスするパイプライン方式で演算を行うパ
イプライン演算処理部と、独立したタイミングでデータ
をアクセスするデータを出力するデータ出力部と、前記
各部間をそれぞれ繋ぐ、少なくとも1対のラインバッフ
ァとを備える。
[作用コ かかる構成において、ダイレクトメモリアクセスコント
ローラ部とパイプライン演算処理部とデータ出力部とが
、それぞれの自分に最適なタイミングでデータをアクセ
スして処理をし、ラインバッファは前記各部間のデータ
の流れの整合を図る。
[第1の実施例] 本発明のデータ処理装置は、種々のデータ処理において
適用されるが、ここでは、データ列の補間処理を例に説
明する。データ列を補間する方法として良く使われるの
は、 ■最近傍補間にアレストネイバー) ■直線補間(パイリニアー) ■3次補間(キュービックスプライン)がある。■は元
のデータと同じものを補間するのでレプリケーションと
も呼ばれる。また、■は3次のスプライン関数の応用で
キュービックスプライン補間とも呼ばれる。これらの演
算方法とその特性については、 R,G、にEYS 、  Cubic Convolu
tion Interpolation for Di
gital Image Processing″IE
EE Trans、 Acoust、、 5peech
、 Signal Processin3. vol。
ASSP−29,No、8. Dec、 1981J、
A、PARWER,R,V、KENYON  and 
D、E、TR0XEL、 ”Comparison o
f Interpolating Methods f
or Inage Resampling″IEEE 
Trans、 on Medical Imaging
、  vol、  MI−2,No、1.  Mar、
1983に詳しいので、ここではなるべく簡単に説明す
る。また説明の簡略化のため1次元で説明する。
第12図(A)〜(C)はデータの値が各々P1.P2
である2点のデータを直線補間してデータを求めた例で
ある。元々データはスカラー量で次元がないので、第1
2図の(A)〜(C)の横軸には次元がないが、このデ
ータが時間的な流れであるならば横軸は時間であり、空
間的なものであれば横軸は位置となる。第12図(A)
は元のデータとPlの位置からxlの点の補間データを
求める際の、補間関数h(X)(この場合は直線補間関
数)とを表わしている。
第12図(B)は補間されたデータエ寡を示し、第12
図(C)は元のデータと補間データを合成したものを示
す。またP、とP2の間隔は1に正規化しである。この
図で、 1+ −J xP、 + W2 XP2       
  (1)W+ ” h(−x+)         
      (2)W2− h(1−x+)     
         (3)となることは説明抜きで理解
できる。ここで、W、、W、は重み量と呼ばれる。また
、第12図(A)〜(C)図から直線補間は2点のデー
タ(2次元の場合は2X2=4点のデータ)から演算で
きることがわかる。また(1)、(2)。
(3)式は直線補間ばかりでなく、h (x)の任意の
関数に対して成立することがわかる。
第12図(A)〜(C)は見方を変えると、第13図(
A)〜(C)の様にも説明できる。
第13図(A)は第12図(A)の元のデータと同じ図
で、第13図(B)ではPlとP、とを直線で結び、第
13図(C)で21の位置からX。
の位置における直線PI、P2上の点を補間データP1
とした。第12図(A)〜(C)と第13図−(A)〜
(C)の方法は全く等価である。ここで第13図(B)
は元のデータP、、P2と第12図(A)に示された補
間関数h (x)とのコンボリューション(重畳積分)
に他ならない。
従って、第13図(A)〜(C)の方法は元のデータと
補間関数をコンボリューションし、その結果を任意の点
でサンプリングすることを示している。これをリサンプ
リング法という。
このリサンプリング法によれば、補間による伝達特性は
補間開数そのものであり、周波数領域の伝達特性は補間
関数のスペクトルとなる。第14図には種々の補間関数
を示し、第15図にはそのスペクトルを示している。両
図において、■は最近傍補間、 ■は直線補間、 ■は3吹掃間で 先に示した文献に示されている式、 h(x)−(a+2)lxl3−(a++)lxl”+
t  O≦lxl≦1(4)−alxI’−5a1x1
2+8a1xl−4a  1≦lxl≦2(5)J  
          2< lxl    (6)にお
いて、a −−0,5とした場合である。
■は理想低域通過フィルタの例である。
元のデータは既にサンプリング(量子化)されたデータ
であるので、そのサンプリングされたデータの周波数の
上限は、良くしられたナイキストのサンプリング定理に
より、サンプリング周波数をf、とすると、f、=0.
5 fsで定義されるナイキスト周波数に限定される。
ここで言う周波数とは、先に述べた様にデータそのもの
には次元がないので、そのデータが再現されるときの次
元によって、時間周波数または空間周波数などになる。
従って、元のデータを劣化させないためには、補間関数
のスペクトルは周波数がOからf、4までの範囲で、な
るべく低下しないものが望まれる。
また、リサンプリング法から理解できる様に補間後のス
ペクトルは元のサンプリング周波数fsとは異なったり
サンプリング周波数fRII  でリサンプリングされ
たスペクトルとなる。一般の補間はデータの密度を上げ
るのに使われるので、f++s>fsである。よってサ
ンプリング定理によって、f RN= 0.5 f R
s> f Nでスペクトルは折り返す。
ところで、整数倍の補間をする場合はf R8”1Xf
s  (nは正の整数)となり、折り返してもスペクト
ルの位相が合致してエイリアシング(折り返し歪み)は
生じないが、非整数倍の補間をする場合はf RNqh
 n X f 、となり、スペクトルのf、より高周波
の部分によりエイリアシングを生じる。よって補間関数
のスペクトルはf8より高い周波数ではなるべく低いこ
とが望まれる。従って、上述した2つの条件に最適なも
のは第15図の■に示した理想低域通過フィルタとなる
。この補間関数は第14図の■に示される、これは良く
知られた5INC関数である。しかし、5INC関数は
無限に拡がる関数であるため、無限点まで演算しなけれ
ばならない。これを途中で打切ると、領域切捨による歪
みであるトランケーションエラーが生じる。従って、5
INC関数は実用的ではなく、結局第14図、第15図
に示した内で■の3吹掃間が最も理想低域通過フィルタ
に近いことがわかる。
さて、第14図かられかるように、■は1点演算、■は
2点(2次元では2X2=4点)演算、■は4点(2次
元では4X4=16点)演算をする必要がある。従来は
これらの演算を計算機のソフトウェアで行なっていた。
補間を計算機で行なうと、元のデータを格納するメモリ
以外に計算後のデータを格納する別のメモリが必要とな
る6例えばデータが画像データで補間後のデータ量が4
000x 5000画素とすると、メモリは20 M 
WORI)必要となる。また補間データがディスプレイ
やハードコピーに使われるとすると、補間データを保存
するメモリは高速読み出しメモリである必要から、メモ
リはICメモリとなってしまう。又、この場合はディス
プレイやハードコピーに使われた後に補間データを保存
しておく必要がないので、このICメモリは一時的にし
か使われない。
20 MWORDのICメモリは価格、量共に相当なも
のである。また計算時間も長くなり、実用的ではない。
従って、補間データがディスプレイやハードコピーに使
われる場合は、パイプライン処理されるのが良いが、従
来のパイプライン処理装置では整数倍の補間は出来るが
、非整数倍の補間は出来なかった。
例えば、第16図(A)は元のデータに2倍の直線補間
をする例で、第16図(B)は1.5倍の直線補間をす
る例である。黒丸は元のデータPI〜P3の位置を表わ
し、白丸は補間データ11〜I6の位置を表わす。これ
らの図では、データの位置と重み量との関数を表わして
いる。
第16図(A)から2倍の直線補間の場合は、11・J
−I X PH+ Wl−I X P2      (
7)I2− Wl−2X PI ” Wl−2X P2
      (8)I3 −  Wl−aX p2  
÷ L−s  xp=          (9)I4
  =  J−4X P2  ”  Wl−4X P3
         (10)となることがわかる。但し
、この例ではWl−1= Wl−3・1       
     (11)Wl−1−Wl−3−0(12) Wl−2“Wl−2・Wl−4−Wl−4−172(1
3)である。従って、r、、t2とr3.r4は各々同
じ元のデータを参照して演算しているので、2倍の補間
の場合は演算回路に人力する元のデータの流れを出力す
る補間されたデータの流れの半分の速さの一定速度で流
せば良い。同様に整数倍の補間であれば倍率が変わって
も速度は変わるが、一定速度であるので、従来のパイプ
ラインでも比較的簡単にこれを実現できる。
しかし第16図(B)の1.5倍の補間の場合は1+−
L−+ X p、+w2−、x P2       (
14)I2− L−z  x P++ Wl−zX P
2        (15)■3− Wl−3X P2
+ Wl−sX P3        (1B)Ia−
Wl−4X P3+W2−4X P4(17)となる。
但し、この場合は L−+ −Wl−4−1(18) Wl−1−Wl−4−0(19) Wl−2−Wl−3−1/3          (2
0)W、−3・Wl−2−2/3          
(21)である。従って演算する際に参照する元のデー
タの同じ組合せは(II、12)、(is)。
(14,Is)、(IS)・・・と分けられ、演算回路
から出力する補間データの流れを一定速度とすれば、人
力する元のデータの流れは一定速度に成り得ないし、逆
に入力を一定速度とすれば、出力は一定速度とならない
。よって従来のパイプラインでは非整数倍の補間処理−
をするのは困難である。
第1図は本発明を1次元のデータ列の補間処理に適用し
た実施例のデータ処理装置のブロック図、例えばオシロ
グラフィなとへ適用したブロック図である。第2図は第
11各部の信号波形及びデータの流れを表わすタイミン
グチャートで、1.5倍に補間する例である。尚、本例
は(4)。
(5)、(6)式に示された3吹掃間の演算例で、演算
回路100には4点の重み付は乗算回路9〜12を含ん
でいる。第3図(A)は第16図(A)、(B)と同様
の3吹掃間の例で、第3図(B)は補間データの位置を
中心に正規化した場合の元のデータ位置と重み量との関
係を示している。また第1図、第2図は演算回路100
に入力するデータの流れを制御して出力するデータの流
れを一定速度とした例を示している。
第3図(A)、(B)から解るようにこの演算は(14
)〜(17)式と同様に、 1、* wl−i Xpo+w、−、XP、+W3−I
 XP2+W4−I XP3h−Wl−2×PO”W2
−2 X Pl”W!−2X P2◆w4−2x p3
Is−Wl−3X h”L−s  X P2”W3−3
  X P3φW4−3  xP4となり、I4以降工
、〜■、の演算と同様のシーケンスの繰返しとなること
がわかる。
第1図の1はメモリで、図示していない他の手段によっ
てサンプリングされたデータが格納されていて、アドレ
スカウンタ2で指定されたアドレスのデータが読出され
る。アドレスカウンタ2はクロック信号CPでカウント
するが、制御信号発生器3からの出力DISが低レベル
のときはカウントしない。これは通常のカウンタICの
イネーブル人力にDISを人力させることで簡単に実現
できる。従って、メモリ1の出力DATA(Pn)は第
2図に示す様にI)ISによって制御され、不規則なデ
ータの流れとなる。第2図、第3図(A)、(B)から
解るように、 1,5倍の補間ではDATA (Pn)
の流れ、DIS及び重み量(Wl−)は、3クロツク毎
の周期性があるので、制御信号発生器3及び重み量発生
器7を制御するカウンタ4は3進カウンタ、またはその
整数倍のカウンタである。即ちカウンタ4は補間する倍
率を分数で表わした場合の分子、またはその整数倍のカ
ウンタとなる。例えば、 1,5倍は372倍であるの
で、3またはその整数倍のカウンタとなる。よってこの
周期は補間の倍率によって変化するので、倍率を決める
モードIPMがカウンタ42重み量発生器7に人力し、
周期及び重み量を選択している。DISはカウンタ4の
出力をデコードし、半クロツク遅延して作ることができ
るが、前もって信号波形をメモリに格納しておく方が、
融通性が増し好ましい。
一方、メモリ1の出力DATA (P、)はシフトレジ
スタ8にストアされるが、シフトレジスタ8はゲート5
の出力LCPで制御される。LCPはCPをDISでゲ
ートされたもので、第2図に示したように歯抜けのクロ
ックである。8−、〜8−4はシフトレジスタ8内部の
シフトされたデータを示し、8−1が最も古く8−4が
最も新しいデータである。従って8−1〜8−4にスト
アされるデータは、第2図に示したようにLCPに同期
した不規則な時間変動を示す。尚、8はシフトレジスタ
でなく、ラッチをカスケードに接続しても構成でき、例
えばDATA (Pn’)が8ビツトからなるとすると
、1ビツトのシフトレジスタは8個必要であるが、8ビ
ツトのラッチならば4段シフトであるから4個で済み、
ラッチの方が得である。以後はラッチ8と呼ぶ。 ラッ
チ8の出力DI〜D4はの乗算回路9〜12の一方に各
々人力する。乗算回路9〜12の他方の人力には重み量
発生器7の出力である重み量W1〜W4が各々入力する
。通常の乗算ICは内部にラッチを含むのでクロック信
号MCPが乗算回路9〜12に入力している。MCPは
CPをインバータ6で反転したもので%Dl〜D、、W
、〜W4が各々確定してから乗算回路9〜12にラッチ
する様にしている。現在市販されている乗算IC,例え
ば16ビツトのものでは米国TRW社のMPY−16H
及びピンコンパチブルのアナログデバイセズ社のADS
P−1016及びID7社のIDT7216などは入力
に対して1クロツタ遅れて出力が出てくる。しかし、第
2図では動作を理解し易くするために乗算回路9〜12
の1クロック遅れを無視して示しである。
乗算回路9〜12の出力は加算回路13〜15で全て加
算され、マルチプレクサ16に入力する。重み量発生器
7の出力W!〜W4を各々8ビツトとすると、乗算回路
9〜12の出力は16ビツトとなるが、乗算回路9〜1
2の出力のビット数はなるべく少ない方が加算回路13
〜15のICの数が少なくて済む。WINW4及び加算
回路13〜15に入力するデータのビット数をどこまで
減らせるのかは、計算の切捨て誤差、即ちトランケーシ
ョンエラーをいくらに押えるかにかかつている。
またこの演算では負の計算と桁上げの可能性があるため
、正負を表わすサインビットと桁上げを表わすオーバー
フロービットの2ビツトが必要となる。例えば第3図の
3補間間だとW、、W4は負で乗算回路9及び12は、
負の乗算となる。普通は2の補数演算となる。従って、
加算回路15の出力は入力データのビット数よりも少な
くとも2ビット多い必要がある。加算回路15の出力の
最上位ビットはサインビットで次のビットがオーバーフ
ロービットであるので、上から2ビツトを選択ビットと
し、マルチプレクサ16で負とオーバーフローの処理を
する。即ち、マルチプレクサ16で負のアンダーフロー
の場合は“0”を、オーバーフローの場合は、最大値(
8ビツトの場合は16進でFF)を選択する様にしてい
る。
マルチプレクサ16の出力IはD/Aコンバータ17で
アナログ信号にされアンプ18を介してCRT19の垂
直偏向朽をドライブする。CRT19の電子ビームは、
開示していない水平偏向極によって水平方向に一定速度
で走査されるので、アンプ18の出力に比例した波形を
得ることができる。マルチプレクサ16の出力■は第2
図では無視しているが、実際には演算回路100によっ
てデータは遅延するので、マルチプレクサ16とD/A
コンバータ17の間にCPに同期したラッチを入れるの
が普通であるが、第1図では省略している。また、本実
施例のデータfi理装置は最終出力装置に限定されるも
のではなく、19は他の出力装置、例えば電磁オシロや
プリンタでも良い。
尚、第4図に示す直線補間は2点の演算、第5図に示す
最近倍量は1点の計算で良いが、第1図の演算回路で常
にw、=W4 =Oとすれば(22)〜(24)式で2
点演算が可能であり、また常にW、=W4=Oとし、W
2がW、のどちらかがOならば、同様に1点演算が可能
である。
例えば、元のデータのみを出力したい場合は最近傍補間
が要求される。また、重み量W、〜W4を適当に変えれ
ば、(4)〜(6)式に示した式で任意のaの値に対す
る演算も可能である。従って重み量発生器7に入力する
IPMのデータ内にアルゴリズムモードを含ませて、そ
れによって重み量を選択すれば他の任意のアルゴリズム
も可能である。制御信号発生器3及び重み量発生器7は
ROMとして倍率モード、アルゴリズムモードを固定さ
せても良いが、制御信号発生器3及び重み量発生器7を
RAMとして、装置を動作させる前にマイクロコンピュ
ータなどにより、任意のモードのDIS及びW、〜W4
を各々制御信号発生器3及び重み量発生器7に書き込ん
でも良い。
第6図には種々の倍率の補間に対するDisの例が示さ
れている。この図で3/2倍は1278倍として示され
ている。このようにすると、倍率変化によるDISの周
期の規則性が増す、第6図かられかる様に本発明は整数
倍と非整数倍の区別はない。またDISは倍率モードに
依存しアルゴリズムモードにはよらない。さらに第1図
の演算回路を拡張すれば、4点以上の演算も可能であり
、また補間演算以外の、例えばフィルタ演算なども可能
であることはもちろんである。また本例は統計データの
IA埋などにも有効である。
更に、第1図、第2図の例では演算回路に入力するデー
タの流れを制御して、出力するデータの流れを一定速度
として例を述べたが、本発明の技術思想によれば、この
逆の例もまた可能である。
この場合は第1図の例において、メモリ1の出力DAT
A (Pn)の速度を半分、即ちアドレスカウンタ2の
出力のADDRを1ビツトシフトし、またアドレスカウ
ンタ2は制御信号発生器3の出力DISで制御されない
様にする。さらにゲート5を廃止して、ラッチ8の入力
はCPとする。
本例のタイミングチャートを第7図に示す。
第7図ではラッチ8のクロックをCPとしたが、CPを
172分周したクロックでも良い。また重み量発生器7
はWl−3〜W4−3を2度繰返す例を示したが、重み
量発生器7を制御するアドレスカウンタを別に設け、こ
のカウンタを°制御してW、3〜W4−3を長く引き延
ばしても良い。本例のままは演算回路100の出力デー
タの流れが一定とならないので、一定速度とする為には
ラインメモリを設け、そのラインメモリのアドレスカウ
ンタを第7図に示すDISで制御して図の様にアドレス
を飛ばしてラインメモリに書込み、それを一定速度で読
出せば一定速度のデータ列が得られる。また連続的にデ
ータを出力する場合は、2個のラインメモリの書込み読
出しを交互に行なうか、またはCRT19のブランキン
グ期間に演算と書込みを行なえば1個のラインメモリで
可能である。また本例では第7図かられかるように1周
期が4クロツクとなり、第1図、第2図の例より処理速
度が遅くなるので、第1図、第2図の例の方が優れてい
る。
次に、第8図は一2次元に拡張し、レーザービームプリ
ンタに応用したデータlAJ!装置のブロック図である
。第9図は第8図の例における副走査方向のデータ転送
を説明するタイミングチャート、第10図は主走査方向
の各部の信号とデータの流れを示すタイミングチャート
、第11図は副走査方向の各部の信号とライン毎のデー
タの流れを示すタイミングチャートである。
第8図のメモリ20は2次元のマトリクス状に配列され
たデータが図示していない他の手段によって書込まれて
いる。本例ではこのデータを主走査方向と副走査方向に
分離したラスク走査で読出すため、主走査アドレスカウ
ンタ21と副走査アドレスカウンタ22がある。23は
主走査方向制御信号発生器、24は主走査方向カウンタ
、27は主走査方向重み量発生器で、21,23゜24
.27は各々第1図の2.3,4.7と同様のものであ
る。但し、主走査アドレスカウンタ21は後述する主走
査同期信号、即ち主走査方向の1ライン毎に発生する信
号BDTでリセットされる。副走査アドレスカウンタ2
2は信号BDTをカウントし、メモリ20の副走査アド
レスを指定する。また25はゲート回路、26はインバ
ータ、28はシフトレジスタで、これも各々第1図の5
.6.8と同様のものである。29は主走査方向演算回
路で第1図の演算回路100と同じもので構成されてい
る。従って、主走査方向の動作に関しては第1図と全く
同じであるので説明を省略し、第10図のタイミングチ
ャートにおいても省略しである。
ここで、2次元の演算は初めに主走査方向に演算し、次
に副走査方向に演算すれば良いことを示してお(。但し
、式の簡略化のために2X2=4点の演算例で示す。4
点のデータ量をマトリクス状に各々P1.J ・ P、
日、j・ P 1.Jul *P 141. Julと
し、各4点に乗ぜられるべき重み量をw、xw □W、
、、XW ll+ we XWm+、。
W、1×W、、Iとする。但し、i、j及び文9mは各
々主走査方向、副走査方向を表わすとすると、出力Iは
次式となる。
r −w、・Wl  ・Pl、J  ” Wool・W
l  ・h+1. J” L” WIl+I” Pl、
Jlll ” W@+1°L+l・Pl匂、 」◆1と
ころが(25)式はマトリクス計算によって次の様に分
離できる。
(26)式右辺の第2項は主走査方向に演算した結果で
あるので、初め主走査方向に重み付は演算をしてから、
次に副走査方向に重み付は演算をすれば良いことがわか
る。これは参照データの数、即ちマトリクスの大きさが
大きくなっても同じである。
従って副走査方向にも主走査方向と同様の回路を設けれ
ば良いのであるが、副走査方向の演算をするには1行の
主走査方向の演算結果を全て保存しておく必要がある。
これにシフトレジスタ28と同様のシフトレジスタを使
うとすると、例えば主走査方向の補間後のデータ量を4
000とし、個々のデータが8ビツトとすると、8 x
 4000= 32,000個のシフトレジスタが必要
となる。また第1図の例で説明した様に8ビツトのラッ
チを使うと4000x 4 = 16,000個のラッ
チが必要となる。これを高集積化したICを使うとして
も、容量が4000x 8 x 4 = 128 Kビ
ットで入出力端子が8+8x4=40ビンのシフトレジ
スタまたはラッチが必要となる。従って、本例では一般
的なRAMを使った例を示した。一般の市販器の大容量
スタチックRAMはアドレスピンが多く、ビン数を減ら
す為にデータ端子はI10端子となっている。そこでラ
インメモリであるスタテックRAM35〜38は、デー
タを出力するときは3ステートバツフア43〜46で入
力がハイインピーダンスになる様に制御する。
スタテックRAM35〜38にデータが人力する時は出
力データが得られないので、スタテックRAM35〜3
8の出力データはラッチ39〜42でラッチされる。即
ち、スタテックRAM35〜38からデータが出力して
ラッチ39〜42にラッチされ、その後3ステートバツ
フア43〜46からスタテックRA )、(35〜38
にデータが入力するのをCPの1クロック間に行なう。
ラインメモリアドレスカウンタ34はBDTでリセット
された後、CPをカウントし、主走査方向のアドレスを
出力する。従って、主走査アドレスカウンタ21とライ
ンメモリアドレスカウンタ34は同様のものであるが、
スタテックRAM35〜38は補間後のデータが格納さ
れるので、ラインメモリアドレスカウンタ34は主走査
アドレスカウンタ21より多くカウントする。またシフ
トレジスタ28の場合と同様にスタテックRAM35に
は最も古いラインがメモリされ、スタテックRAM38
には最も新しいラインがメモリされう。従ってデータは
スタテックRAM38→37→36→35の順で転送さ
れるのが、ここでも主走査方向と同様の転送制御が必要
となる。
副走査方向制御信号発生器30.副走査カウンタ31は
主走査方向の主走査方向制御信号発生器23、主走査方
向カウンタ24に各々相当するもので、CPの代りにB
DTをクロックするところが異なる。また副走査カウン
タ31の出力は、主走査方向重み量発生器27と同様の
副走査方向重み量発生器32を制御する。また、副走査
方向制御信号発生器30の出力5DISは副走査アドレ
スカウンタ22を、主走査方向制御信号発生器23の出
力MDISが主走査アドレスカウンタ21を制御するの
と同様に制御する。また、スタテックRAM35〜3B
のデータ転送を制御するために、5DISは副走査方向
転送制御器33から発生する書込み信号V下を制御する
。副走査方向転送制御器33は主に遅延回路とゲート回
路からなり、人力するCPと5DISのゲートをとって
WEを作り、またスタテックRAM35〜38の出力が
確定してからラッチ39〜42にラッチするためのクロ
ックDCPをCPを遅延させて作っている。
第9図のタイミングチャートに従って、スタテックRA
M35〜38のデータ転送について説明する。CPの立
上りでLADDRがカウントされ、このときはWlがH
ighで3ステートバツフア43〜46の出力は高イン
ピーダンスであり、スタテックRAM35〜38からデ
ータが出力される。出力データは多少遅延するのでCP
を遅延したDCPで出力データが確定してから、ラッチ
39〜42にラッチする。ラッチ39〜42にラッチさ
れた後、WEをLowにすると、スタテックRAM35
〜38は入力モードとなり、3ステートバツフア43〜
46の出力はイネーブルとなり、スタテックRAM38
には主走査方向演算回路29の出力MDATAが、スタ
テックRAM37には3ステートバツフア42の出力、
即ちスタテックRAM38にメモリされていたデータが
各々同じアドレスにメモリされる。同様に、スタテック
RAM36にはスタテックRA M 37の、スタテッ
クRAM35にはスタテックRAM36のデータがメモ
リされる。この間も副走査方向演算回路47に入力する
データはラッチ39〜42でラッチされているので、常
に確定している。
副走査方向演算回路47は主走査方向演算回路29と同
様に第1図の演算回路100と同じものであり、その動
作も第1図の説明と同様であるので省略する。但し、副
走査方向重み量発生器32の出力SWl〜S W 4は
第10図に示す様に1主走査期間は変わらない。また副
走査方向の転送制御は第11図に示した様に転送しない
時は5DISによってWEを禁止することによって制御
される。尚、スタテックRAM35〜38は初め読出さ
れてから転送される為、転送されたラインは次のライン
で読出されて演算される。また第10図かられかる様に
主走査方向に演算されているデータのアドレスと副走査
方向に演算されているデータのアドレスは遅れがあり、
ラインメモリアドレスカウンタ34のアドレスは、主走
査アドレスカウンタ21のアドレスに対して然るべき遅
延が必要である。これはラインメモリアドレスカウンタ
34のリセットをBDTを遅延させることによって簡単
に実現できる。
副走査方向演算回路47の出力5DATAは(25)、
(26)式で説明した様に2次元補間の演算結果となっ
ており、D/Aコンバータ48でアナログ信号とされ、
アンプ49を介してA/Dモジュレータ50(超音波光
変調素子)を駆動する。レーザ51からのレーザの光は
、ミラー52を介してA/Dモジュレータ50でアンプ
49の出力信号に従って強度変調され、回転多面鏡53
でフィルム54上を主走査する。フィルム54は図示し
ていないフィルムを勤m構で矢印方向に副走査され、フ
ィルム54上には、メモリ20に格納された2次元デー
タの補間されたデータに従って潜像が形成される。また
回転多面鏡53よりのレーザ光の一部は、光検出器55
で検出され、主走査同期信号BDTとなり、前述したよ
うに主走査方向のリセット、及び副走査方向のカウント
に使われる。
尚、54は他の媒体、例えば電子写真感光体などでも良
い。また媒体が半導体レーザに感度があれば、A/Dモ
ジュレータ50を必要とせずアンプ49の出力は直接レ
ーザをドライブすれば良い。本発明はレーザプリンタに
限定されるものではなく、例えばインクジェットプリン
タなどに置き替えることもまた可能である。また、副走
査方向は多少時間的余裕があるので、副走査方向制御信
号発生器30.副走査カウンタ31は、マイクロコンピ
ュータのソフトウェアで作り出すことも可能である。ま
た第8図でA/Dモジュレータ50、フィルム54は各
々入力に対して非線型特性を持つので、副走査方向演算
回路47とD/Aコンバータ48の間にルックアップテ
ーブルを設け、その非線型特性を補正するのが一般的で
ある。
これまで本発明を1次元、2次元のデータ補間に適用し
た例を述べたが、3次元以上のデータ補間にも有効であ
るのはもちろんである。例えば、人間の助きをメモリし
てロボットに真似させる様な場合、手先などの1点だけ
にしても3次元のデータが長時間に渡ってメモリされね
ばならないため、そのデータ量は膨大となる。一般にこ
のデータはデータ圧縮されてメモリされるが、出力する
ときに補間を使うならば、サンプリング周波数をより遅
くし、さらにデータ量を減らすことが可能となり、本発
明はこの様な場合にも有効である。
以上説明した様に本実施例は従来計算機で行なっていた
補間処理を、データの流れを制御する制御信号発生器を
具備し、演算回路に人力、または出力するデータの一方
のデータの流れを制御して、データの流れの倍率変換を
行なうパイプライン処理装置を提供することにより、大
容量のメモリを必要とせず、高速、または殆どリアルタ
イムで任意の倍率の補間処理を可能とした。また本発明
は補間ffi理以外、例えばフィルタ処理にもまた有効
である。
一以下余白一 [第2の実施例] 第17図は第2の実施例のデータIA理装置のブロック
図である。第18図は第171各部におけるライン単位
でのデータの流れを示したタイミングチャートである。
第17図の101はメインバスで、CPU102、メモ
リ103.DMA(ダイレクトメモリアクセス)コント
ローラ104.パイプライン処理部105.データ出力
部106がつながっている。メインバス101は、図示
していない通常他の機能、例えばターミナル、インター
フェース、データ入力部などがつながっている。ここで
、パイプライン処理部105は、前述第1図のパイプラ
イン処理部105aであるとする。
DMAコントローラ104.パイプライン処理部105
.データ出力部106は互いに独立したデータ転送りロ
ックCP1.CP2 、CPsをR生し、アドレスカウ
ンタ107,108と109.110を各々駆動する。
但し、アドレスカウンタ107はDMA用で、ラインバ
ッファメモリ111,112のライトアドレスを発生し
、アドレスカウンタ108と109はパイプライン処理
部用で、ラインバッファメモリ111゜112のリード
アドレスとラインバッファメモリ113.114のライ
トアドレスを発生し、さらにアドレスカウンタ110は
ラインバッファメモリ113,114のリードアドレス
を発生する。
またデータ出力部106はライン毎の周期信号H3を発
生し、アドレスカウンタ107〜110をリセットする
。HSは例えばデータ出力部106が2次元画像出力装
置である場合は、主走査同期信号または水平同期信号で
ある。HSはまたDMAコントローラ104に入力し、
D M Aコントローラ104はメモリ103のライン
アドレスを制御する。またパイプライン処理部105が
2次元処理の場合は、HSはパイプライン処理部105
内部のライン転送をするのに使われる。
115〜118はデータ転送用のスイッチ回路で、スイ
ッチ回路115,117はラインバッフアメそり111
〜114のライトイネーブル信号を制御することによっ
て達成でき、スイッチ回路116.118はマルチプレ
クサで達成できる。
119〜122はラインバッファメモリ111〜114
のアドレスを切換えるスイッチ回路で、スイッチ回路1
16,118と同様にマルチプレクサで達成できる。
CPU102はDMAコントローラ104のデータ出力
モードを指令し、メモリ103から読出すデータの先頭
アドレスや最終アドレスを設定する。CPU102はパ
イプライン処理部105に対しては処理モードを設定し
、また必要に応じて種々のパラメータの設定や制御信号
を送る。
又、CPU102はデータ出力部106に対しては、例
えばルックアップテーブルの書換えやデータ反転などの
モード設定を行なう。
CPU 102がデータ出力モードを指令していると、
DMAコントローラ104はHSに同期してメモリ10
3からのデータをラインバッファ111または112に
DMA転送する。スイッチ回路115がラインバッファ
111を選択している場合は、スイッチ回路116はラ
インバッファ112を選択し、スイッチ回路119はア
ドレスカウンタ107を、スイッチ回路120はアドレ
スカウンタ108を選択していて、メモリ103から読
出されたデータは、アドレスカウンタ107が出力する
アドレスに従って、スイッチ回路115を介してライン
バッファ111に書込まれる。ラインバッファ112に
書込まれたいたデータはアドレスカウンタ108が出力
するアドレスに従って読出され、スイッチ回路116を
介してパイプライン処理部105で処理される。
パイプライン処理部105で処理されたデータは、ライ
ンバッファ113または114に書込まれるが、スイッ
チ回路117がラインバッファ113を選択している場
合は、スイッチ回路118はラインバッファ114を、
スイッチ回路121はアドレスカウンタ109を、スイ
ッチ回路122はアドレスカウンタ110を選択してい
て、パイプライン処理部105の出力データはアドレス
カウンタ109が出力するアドレスに従つて、スイッチ
回路117を介してラインバッファ113に書込まれる
。ラインバッファ114に書込まれていたデータはアド
レスカウンタ110が出力するアドレスに従って読出さ
れ、スイッチ回路118を介してデータ出力部106に
入力し、データ出力部106の形態に従って出力される
CP+ 、CF2 、CF2は前述した様に各々独立し
た速度のクロック信号で、データ出力部106に木質的
に存在するブランキング期間をパイプライン処理部10
5で有効に使用できるように、CF2が最も遅くなって
いる。第18図では速度が速い方からCP I>CPs
 >CP2とした例を示していて、Wは書込み、Rは読
出しを示し、ラインの転送状態がわかる様にライン番号
を記している。1ライン分のデータ転送、処理及び出力
が済むと、次のHSでスイッチ回路115〜122は各
々切換わって反転し、ラインバッファ112.114が
書込みモードに、ラインバッファ111,113が読出
しモードになる。同様にHS毎にモードが反転し、途切
れなくデータの転送、処理及び出力が行なわれる。即ち
、本例はライン単位でのリアルタイム処理が行なわれて
いると言える。
第18図かられかる様に、メモリ103からDM Aコ
ントローラ104へのDMA転送は単時間で行なわれ、
メインバス101もDMA転送によって占有される時間
は短時間であり、空いた時間をCPU102はメインバ
ス101を介して他の仕事に使用することができる。ま
たデータ出力部106は図の様にブランキング時間があ
るが、パイプライン処理部105の処理はDMA転送及
びデータ出力と無関係の時間で行なわれ、1データ当り
の処理時間を長くして、廉価な低速度のrcを使うころ
によりコストの削減をはかつている。
また、第18図かられかる様に本実施例は2対のライン
バッファメモリを使うため、DMA転送とデータ出力間
で2ライン分の遅れが出る。また、107〜118に関
しては、近年市販されてきたICのFIFO(ファース
トインファーストアウト)コントローラ、例えばシダネ
テイスク社の8×60などを使うことで簡略化できる。
第19図は第17図のデータ出力部106の出力部分の
一例で、データをCRTに波形として出力した例である
。第19図の101は第7図のメインバス101と同じ
で、ルックアップテーブル123につながり、ルックア
ップテーブル123の内容の書換えを行なっている。ル
ックアップテーブル123は例えばデータにウィンドウ
をかけたり、非線型変換を行なったりするのに使われる
。ルックアップテーブル123には第17図のスイッチ
回路118から処理されたDATAが入力し、変換テー
ブルを通ったのちD/Aコンバータ124でアナログ信
号となり、アンプ125を介してCRT126の垂直偏
向棒を駆動する。
CRT126の水平偏向極は偏向信号発生器128から
の出力で、CRT126は電子ビームを水平方向に一定
周期で走査しているので、CRT126には波形が表示
される。またクロック発生器127からの出力cp、は
、偏向信号発生器128で分周されて水平同期信号H3
となる。本例でCRT126が偏向信号発生器128で
水平垂直ともラスク走査され、アンプ125の出力はC
RT126の電子ビームと輝度変調すれば、CRT12
6には2次元画像が表示される。
第20図には2次元ラスク走査をするレーザビームプリ
ンタの例を示した。第20図の101.123,124
,125,127は第19図と同様であり、アンプ12
5の出力はAOモジュレータ129(超音波光変調素子
)を駆動する。レーザ130からのレーザ光はミラー1
31を介してAOモジュレータ129でアンプ125の
出力信号に従って強度変調され、回転多面鏡132でフ
ィルム133上を主走査する。フィルム133は図示し
ていないフィルムswJm構で矢印方向に副走査され、
フィルム133上にはDATAに従った潜像が形成され
る。また回転多面鏡132よりのレーザ光の一部は光検
出器134が検出され主走査同期信号H3となり、前述
したようにアドレスカウンタ107〜110のリセット
などに使われる。133は他の媒体、例えば電子写真感
光体などでも良い。また媒体が半導体レーザに感度があ
れば、AOモジュレータ129を必要とせず、アンプ1
25の出力は直接レーザをドライブすれば良い。本実施
例はレーザプリンタに限定されるものではなく、例えば
インクジェットプリンタなどに置き替えることもまた可
能である。
尚、本実施例はデータ処理の内容にとられれるものでな
く、第17図のパイプライン処理部105は例えばフィ
ルタ演算などでも良いが、得に補間演算を行なう場合は
前述した様に演算結果のデータの数は元のデータの数よ
り多くなり、本実施例の効果の1つであるメモリの削減
効果が大きい。
以上説明したように本実施例はパイプライン処理部の前
後に各1部ずつのラインバツファメモリを備え、さらに
パイプライン処理をCPUにつながる主バスとは別バス
で行ない、主メモリーラインバッファメモリ間、ライン
バッファメモリーパイプライン処理部−ラインバッファ
メモリ間及びラインバッフアメそり−データ出力部間を
、各々独立した速度でアクセスすることにより、従来装
置の欠点であった大容量メモリを必要とせず、データの
演算中もCPUがパスラインを有効に使用でき、さらに
データ出力部のブランキング期間を演算に有効に使って
演算時間に余裕を持たせ、コストの低減ができるという
効果がある。
〔発明の効果] 本発明により、演算結果のデータを格納する大容量メモ
リを必要とせず、データの演算中もパスラインを有効に
使用でき、さらにブランキング期間を演算に有効に使っ
て演算時間に余裕を持たせたデータ処理装置を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のデータ処理装置を1次元の補間処理に
適用した第1の実施例のブロック図、第2図は第1図番
部の信号とデータの流れを示すタイミングチャート、 第3図(A)、(B)は3吹掃間をする場合のデータの
位置と重み量との関係図、 第4図(A)、(B)は直線補間をする場合のデータの
位置と重み量との関係図、 第5図(A)、(B)は最近傍補間をする場合データの
位置と重み量との関係図、 第6図はデータの流れを制御する信号の種々の補間倍率
の例を示す図、 第7図は第1図の実施例の一部を変えた場合の各部の信
号とデータの流れを示すタイミングチャート、 第8図は第1図を2次元の補間処理に拡張した場合の第
1の実施例のブロック図、 第9図は第8図における副走査方向のデータ転送を説明
するタイミングチャート、 第10図は第8図における各部の信号とデータの流れを
示す主走査方向のタイミングチャート、第11図は第8
図における各部の信号とラインの流れを示す副走査方向
のタイミングチャート、第12図(A)〜(C)は直線
補間の原理を示す図、 第13図(A)〜(C)は第12図と同様の補間データ
の求め方の別の例を示す図、 第14図は種々の補間関数の例を示す図、第15図は第
14図に示した補間関数のスペクトルを示す図、 第16図(A)、(B)は直線補間をする場合のデータ
の位置と重み量との関係を示した整数倍補間と非整数倍
補間の例を示す図、 第17図は第2の実施例のデータ処理装置のブロック図
、 第18図は第17図の各部におけるライン単位でのデー
タの流れを示したタイミングチャート、第19図、第2
0図は第17図のデータ出力部の詳細例を示す図である
。 図中、1・・・メモリ、2川アドレスカウンタ、3・・
・制御信号発生器、4・・・カウンタ、5・・・ゲート
、6・・・インバータ、7・・・重み量発生器、8・・
・シフトレジスタ/ラッチ、9〜12・・・乗算回路、
13〜15加算回路、16・・・マルチプレクサ、17
・・・D/Aコンバータ、18・・・アンプ、1つ・・
・CRT、101・・・メインバス、102・・・CP
U。 103・・・メモリ、1o4・・・DMAコントローラ
。 105・・・パイプライン処理部、1o6・・・データ
出力部、107〜110・・・アドレスカウンタ、11
1〜114川ラインバツフアメモリ、115〜122・
・・スイッチ回路である。 特許出願人   キャノン株式会社 第11図 (A) (B) ρ2 CC) 第13図 (A) II    12   13   14  15(B) 第16図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)パイプライン方式によりデータを処理するデータ
    処理装置において、独立したタイミングでデータをアク
    セスするダイレクトメモリアクセスを司どるダイレクト
    メモリアクセスコントローラ部と、独立したタイミング
    でデータをアクセスするパイプライン方式で演算を行う
    パイプライン演算処理部と、独立したタイミングでデー
    タをアクセスするデータを出力するデータ出力部と、前
    記各部間をそれぞれ繋ぐ、少なくとも1対のラインバッ
    ファとを備えることを特徴とするデータ処理装置。
  2. (2)パイプライン演算処理部は、サンプルデータの補
    間のための演算を行うことを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載のデータ処理装置。
  3. (3)データ出力部は、表示装置であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載のデータ処理装置。
  4. (4)データ出力部は、プリンタであることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載のデータ処理装置。
  5. (5)データはn次元の画像データであることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載のデータ処理装置。
JP61192965A 1986-08-20 1986-08-20 デ−タ処理装置 Pending JPS6349972A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7221293B2 (en) 2005-03-23 2007-05-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Data conversion processing apparatus

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US7221293B2 (en) 2005-03-23 2007-05-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Data conversion processing apparatus

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