450 0 0 1 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（1 ) (本發明所屬之技術領域） 本發明係有關於一種適用於在將例如NTS C方式的 影像信號轉換成與XGA ( Extended Graphics Array )呈對 應的影像信號之際的影像信號的轉換裝置以及轉換方法’ 及使用其之畫像顯示裝置及電視收訊機。更詳細地說’係 有關於一種當在藉由畫像適應型的轉換處理1將垂直方向 之行數或水平方向的畫素數設成η倍後，更藉由其他之轉 換處理設成m倍，而將垂直方向的行數或水平方向的畫素 數轉換成例如超過2倍時，可以得到高畫質之影像信號的 影像信號轉換裝置等。 (習知技術） 以往，乃提出將NTS C方式的影像信號SNT轉換 成與X G A呈對應的影像信號S X G，而根據與該X G A 呈對應的影像信號，將畫像顯示在例如液晶顯示裝置之技 術。在此，NTSC方式的影像信號SNT是一垂直方向 的行數爲5 2 5條之跳躍掃描方式的影像信號，如第 1 3 A圖所示，當各圖場之垂直方向的有效行數爲2 4 0 條 '取樣頻率爲1 3 . 5 Μ Η z時，則水平方向的有效畫 素數爲7 2 0個畫素。相對於此，與XGA呈對應的影像 信號S X G，則例如是一依序掃描方式的影像信號，如第 1 3+ Β圖所示，垂直方向的有效行數爲7 6 8條，水平方 向之有效畫素數爲1 0 2 4個畫素。 以往，從Ν 丁 S C方式的影像信號S Ν Τ得到與 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4说格（210 X 297公釐） -4- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 430 0 0 1 . A7 ______B7_五、發明說明（2 ) XGA呈對應之影像信號SXG的影像信號轉換裝置，如 第1 4圖所示，乃使用內插電路2 0 0。該內插電路 2 0 0，藉著針對NTS C方式的影像信號SNT實施最 •近內插，線性內插，三次方內插等之內插處理，而產生與 X G A呈對應的影像信號S X G。 (本發明所要解決的課題） 如上所述，相對於N 丁 S C方式之影像信號S N T之 各圖場的垂直方向的有效行數爲2 4 0條，由於與XGA 呈對應之影像信號SXG的垂直方向的有效行數爲7 6 8 條，因此，在內插電路2 0 0中，相對於垂直方向實施 768/240=3·2倍的行數轉換》當如此進行超出 2倍的轉換時，則即使是實施上限（top )數多的內插處理 ’畫像也不會銳利（sharp )，而導致畫像惡化。第1 5 A 圖的「◦」係表示NTSC方式的影像信號SNT。第 1 5 B圖的「春」係表示與經行數轉換後之X G A呈對應 的影像信號S X G，而只有垂直方向的畫素數增加。 該畫質惡化，在進行超出2倍之水平方向之畫素數的 轉換處理時也會同樣地產生。又，即使是從垂直方向的行 數爲6 2 5條的跳躍掃描方式之作爲影像信號的P A L方 式的影像信號S P L，而得到與X G A呈對應的影像信號 SXG時，同樣地畫質也會產生惡化。 在此，在本發明中，其目的在於當要將垂直方向之行 數或是水平方向的畫素數轉換成例如超出2倍時，可以得 <請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 _ I _ I ί — I 訂.I II I I I I * 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公芨） _5- 4 5 0 0 0 1 A7 B7 五、發明說明（3 ) 到高畫質之影像信號的影像信號轉換裝置等。 (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) (解決課題的手段） _ 本發明之影像信號轉換裝置備有：將第1影像信號之 垂直方向的行數或是水平方向之畫素數設成！！倍，而得到 第2影像信號的畫像適應型的第1轉換器，以及將第2影 像信號之垂直方向的行數或水平方向的畫素數設爲1!!倍， 而得到第3影像信號的第2轉換器。 又’本發明之影像信號轉換方法，具有：針對第1影 像信號實施畫像適應型的轉換處理，而得到垂直方向的行 數或水平方向的畫素數成爲η倍之第2影像信號的第1轉 換過程，以及針對第2影像信號實施轉換處理，而得到垂 直方向的行數或水平方向的畫素數成爲m倍之第3影像信 號的第2轉換過程。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在本發明中’則針對第1影像信號實施畫像適應型之 轉換處理’而得到垂直方向的行數或水平方向的畫素數成 爲η倍，例如2倍的第2影像信號。畫像適應型的轉換處 理’並非是藉由使用周圍之畫素信號的單純的內插處理， 而是藉由例如使用線性推測公式的推測演算，來求取必要 的畫素信號。又’針對第2影像信號實施轉換處理，而得 到垂直方向的行數或水平方向的畫素數成爲m倍的第3影 像信號。該轉換處理，其中垂直方向的行數或水平方向的 畫素數的轉換，則是例如藉由使用周圍之畫素信號的單純 的內插處理來進行。 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4b〇 〇〇 ! - A7 -------J7_五、發明說明（4 ) 如此’針對第1影像信號實施畫像適應型的轉換處理 ’而得到第2影像信號。該第2影像信號是一高畫質的影 像信號。因此，針對該第2影像信號實施轉換處理而得到 的第3影像信號，則不會像對第1影像信號，藉由單純的 內插處理，而使垂直方向的行數或是水平方向的畫素數成 爲n xm倍之影像信號般的畫質惡化，而成爲高畫質的影 像信號。 又，雖然是針對第1影像信號，最終得到垂直方向的 行數或水平方向的畫素數成爲n xm倍的第3影像信號， 但是也可以針對第1影像信號實施畫像適應型的轉換處理 ’而得到垂直方向的行數或是水平方向的畫素數成爲η倍 的第2影像信號1更者，之後則針對該第2影像信號，實 施例如藉由內插的轉換處理，而得到垂直方向的行數或水 平方向的畫素數成爲τη倍的第3影像信號"因此1即使在 最終的垂直方向的行數或水平方向的畫素數的轉換倍率有 變更時，則只是藉由變更根據內插處理的轉換倍率m，而 很容易應付。亦即，即使最終的垂直方向的行數或水平方 向之畫素數的轉換倍率有變更時，則畫像適應型的轉換器 可以使用已經存在，例如倍速轉換器，可以得到高畫質的 影像信號。 發明之實施形態 以下請參照_面來說明本發明的實施形態。第1圖係 表作爲實施形態之電視收訊機1 0的構成。該電視收訊機 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -7- 4 5 〇 〇 〇 t A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（5 ) 10具有接收天線11，以及針對由該接收天線丨1所捕 捉之電視傳送信號（R F調變信號）進行選台處理，中間 頻率放大處理’檢波處理而得到NT S C方式之影像信號 •SNT的調諧器1 2。 又，電視收訊撵1 0具有可針對由調諧器1 2所輸出 之影像信號S NT，進行垂直方向之行數或水平方向之畫 素數之轉換處理，而得到與X G A呈對應之影像信號 SXG的影像信號轉換裝置1 3，液晶顯示器（LCD : liquid crystal display ) 1 5，以及根據影像信號來驅動液 晶顯示器1 5，以使由上述影像信號SXG而來的畫像顯 示在該液晶顯示器1 5上的驅動器1 4。 說明第1圖所示之電視收訊機1 0的動作。將由接收 天線1 1所捕捉的電視收訊機供給到調諧器1 2。在該調 諧器1 2則可以得到與由使用者之選台操作所選擇之一定 頻道之電視傳送信號有關的中間頻率信號，且將該中間頻 率加以放大，之後，則對中間頻率信號實施檢波處理’而 得到N T S C方式的影像信號S N T » 從調諧器Ί 2所輸出之N T S C方式的影像信號 S N T則被供給到影像信號轉換裝置1 3。在該轉換裝置 1 3中，則對影像信號S N T進行垂直方向的行數以及水 平方向之畫素數的轉換處理，而得到與XGA呈對應的影 像信號S X G。亦即，將2 5 2，5條（有效行數爲 240條）x858個畫素（有效畫素爲72〇個畫素） 之N T S C方式的影像信號S N T的各圖場的信號轉換成 ! II ! 7" II I ^ ill — — —— — — — — — — , <靖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公t) -8- 450 0 0 1 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ____B7_______五、發明說明（6 ) 與840條（有效行數爲768條）X1220個畫素（ 有效畫素爲1 0 2 4個畫素）之XGA呈對應的影像信號 S X G的各圖框的信號。 • 此外，從影像信號轉換裝置1 3所輸出之與XGA呈 對應之影像信號S X G供給到驅動器1 4，而根據該影像 信號SXG，將1024x768個畫素的畫像顯示在液 晶顯示器1 5上。 接著，則請參照第2圖來說明影像信號轉換裝置1 3 之構成。轉換裝置1 3係由可將NT S C方式的影像信號 S N T轉換成垂直方向的行數以及水平方向的畫素數分別 成爲2倍的跳躍掃描方式之影像信號S 2 N的畫像適應型 的倍數轉換電路1 0 0，以及將影像信號S 2 N轉換成與 X G A呈對應的影像信號S X G的內插電路1 8 0所構成 C 內插電路1 8 0則與上述習知之內插電路2 0 0同樣 地被構成。亦即，內插電路1 8 0，則根據使用周圍之畫 素信號的單純的內插處理（最附近內插，線性內插，三次 方內插等），來進行垂直方向之行數或水平方向之畫素數 的轉換。相對於此，在轉換電路i 0 0中，則不是利用使 用周圍之畫素信號之單純的內插處理，來進行垂直方向之 行數或水平方向之畫素數的轉換，而是根據例如使用線性 推測公式的推測演算1來求取必要的畫素信號。 以下說明第2圖所示之轉換裝置13的動作。首先將 N T S C方式的影像信號S N T供給到畫像適應型的倍數 I I I 1 —.1 I ---^ ill — — — — ^------- -- ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4 50 0 0 1 A7 A7 B7 五、發明說明（7 ) 轉換電路1 0 0，根據畫像適應型的轉換處理•將垂直方 向之行數以及水平方向的畫素數轉換成2倍’而產生影像 信號S2N。此時’ 252 · 5條（有效行數爲240條 ) X858個畫素（有效畫素爲720個畫素）之 NT S C方式的影像信號S NT的各圖場的信號（參照第 3 A圖）會被轉換成525條（有效行數爲480條）X 1 7 1 6個畫素（有效畫素爲1 4 4 0個畫素）之影像信 號S2N的各圖場的信號（參照第3B圖）。 接著，則將影像信號S 2 N供給到內插電路1 8 0 > 藉著使用周圍之畫素信號的單純的內插處理，而轉換垂直 方向的行數以及水平方向的畫素數，產生與XG A呈對應 的影像信號S X G。此時，5 2 5條（有效行數爲4 8 0 條）X1716個畫素（有效畫素爲1440個畫素）之 影像信號S 2 N的各圖場的信號會被餞換成8 4 0條（有 效行數爲7 6 8條）X 1 2 2 0個畫素（有效畫素爲 1 0 2 4個畫素）之與XGA呈對應之影像信號SXG的 各圖框的信號。 在第2圖所示之轉換裝置1 3中，雖然針對垂直方向 ，最終進行768/240=3.2倍的行數轉換處理， 但是在畫像適應型的倍數轉換電路1 0 0中，則是將垂直 方向的行數設爲2倍，之後，在內插電路1 8 0中再將垂 直方向的行數設成1.6倍。此時，在轉換電路100中 ，則進行畫像適應型的轉換處理，不會使NT S C方式的 影像信號s N T (參照第4 A圖的「〇」變鈍，而可以獲 ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝---— — — — — 訂 ------- 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） -10- 4 5.0 Ο 0 t Α7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ____Β7 ___-__五、發明說明（8 ) 得高畫質的影像信號S2N(參照第4B圖的「△」）° 因此，相較於以往藉由單純的內插處理，將行數設成 3 . 2倍的情形，可以獲得畫質惡化少，且高畫質之與 ‘XGA對應的影像信號SXG (參照第4C圖的「籲」） 〇 接著，請參照第5圖來說明畫像適應型的倍數轉換電 路1 0 0的構成例。該轉換電路1 0 0具有被輸入 NTS C方式之影像信號SNT的輸入端子1 〇 1 ’以及 將該影像信號S N T轉換成數位信號（以下稱爲「S D畫 素資料」）的D/A轉換器1 〇 2。 又，轉換電路1 0 0則具有可以根據從D/A轉換電 路1 0 2所輸出的S D畫素資料，切出與在構成影像信號 S 2 N的畫素資料（以下稱爲「H D畫素資料」）中’所 想要推測之一定的H D畫素資料呈對應之領域的S D畫素 資料的領域切出電路1 0 3，以及針對由該領域切出電路 10 3所切出之SD畫素資料應用ADRC ( Adaptive Dynamic Range Coding )處理，而輸出主要決定表不在空間 內之波形的級數（class )(空間級數）之級數資訊的 ADRC 電路 1 04。 第6圖以及第7圖係表示S D畫素與HD畫素的位置 關係。在領域切出領域1 0 3中，例如如第8圖所示’當 想要推測H D畫素資料y時，則切出位在該H D畫素資料 y之附近的SD畫素資料Κ 1〜Κ 5。 在A D R C電路1 〇 4中，則是以將由領域切出領域 ------I I I) I I I 裝-11111— 訂---I II I-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） -11 - A7 450001 _ B7 _ 五、發明說明（9 ) 1 0 3所切出之SD畫素資料的位準分佈實施圖案（ pattern )化爲目的，而進行將各S D畫素資料例如從8位 元資料壓縮成2位元資料的演算。此外’則從A D R C電 .路1 04，將與各SD畫素資料呈對應之壓縮資料（再量 化編碼）Q i當作空間級數的級數資訊加以輸出。 原來ADR C是一爲了供作適合於VTR ( Video Tape Recorder)高性能編碼而開發出的適應型再量化法，但是 由於可以以短的編碼長度有效率地來表現信號位準之局部 的圖案（pattern )，因此在本實施形態中’則應用在使由 領域切出電路1 0 3所切出之SD畫素資料之位準分佈圖 案化。 在ADRC電路1 0 4中，當將在領域內的SD畫素 資料的最大値設爲MAX，將其最小値設爲Μ I N ’將在 領域內之動態範圍設成D R (二M A X - Μ I Ν + 1 )， 將再最化位元數設爲Ρ時，則針對在領域內之各S D畫素 資料k 1 ，根據（1 )式的演算而得到再量化編碼Q i » 但是在（1)式中，〔 ]係意味著拾去處理。在領域切 出電路1 0 3中，當切出N a個的S D畫素資料時，則i =1 〜N a QI = [(ki-MIN + 0.5) * 2P/DR] ......(1) 又，轉換電路1 0 0 >則具有可以根據從A/D轉換 器1 0 2所輸出的S D畫素資料，而切出與所想要推測之 — I — I I -I 丨 11 — — — 裝-— I I I ! I 訂. — — 111· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210x297公釐） -12 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 50 Ο ο Α7 ____Β7____五、發明說明（10 ) 一定的HD畫素資料呈對應之領域的S D畫素資料的領域 切出電路1 0 5，以及根據從該領域切出電路1 0 5所切 出的S D畫素資料，來決定主要表示變動之程度之級數（ 變動級數），而輸出級數資訊的變動級數決定電路10 6 〇 在領域切出電路1 0 5中，則例如如第9圖所示，當 想要推測H D畫素資料y時，則會切出位在該H D畫素資 料y之附近的1 0個的SD畫素資料— ，rii-ns ο 在變動級數決定電路1 ο 6中，則根據從領域切出電 路105所切出之SD畫素資料mi ，ni ，而算出圖框 間差分，更者，則針對該差分之絕對値的平均値進行閏値 處理，而輸出作爲變動之指標的變動級數的級數資訊Μ V C 亦即，在變動級數決定電路106中，根據（2)式 來算出差分之絕對値的平均値A V。在領域切出電路 1 0 5中，當例如如上所述般切出1 0個S D畫素資料！!！！ 〜m 5，η !〜η 5時，則在（2 )式中的N b爲5。 Nh Y}mi- m\ A V= ——. ......(2) Nb 此外，在變動級數決定電路1 〇 6中，如上述所算出 的平均値A V，則與1個或多個的閾値進行比較，而得到 — — — — ——— — — — — 1—^.1— 11111· — — !!· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -13- 4 5 0 0 0*) A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（11 ) 級數資訊Μ V。例如當準備好3個閾値t h :，t h 2， th3(thi<th2<th3)，而來決定4個變動級數 時，則當 AVithi 時，MV 二 0，thi<AV^_ th2 時，MV=1 ，th2<AV^_th3 時，MV = 2 ，th3<AV 時，MV-=3。 又，轉換電路1 Ο 0則具有可根據從ADR C電路 1 0 4所輸出之作爲空間級數的級數資訊的再量化編碼 Q 1 ，以及從變動級數決定電路1 0 6所輸出之變動級數 的級數資訊Μ V，而得到表示所想要推測之H D畫素資料 所屬之級數的級數編碼C L的級數編碼產生電路1 〇 7。 在級數編碼產生電路1 0 7中，則根據（3 )式來進行級 數編碼C L的演算。此外，在（3 )式中，N a爲從領域 切出電路1 0 3所切出之S D畫素資料的個數，p爲在 ADRC電路1 0 4中的再量化位元數。 Λ:ϊ MV ……（3) ι-\ 又，轉換電路1 Ο 0則具有可分別將在後述之推測演 算電路1 1 0中所使用之線性推測式的係數資料記憶在各 級數內的ROM表1 0 8。而讀取從級數編碼產生電路 1 0 7所輸出之級數編碼當作位址資訊，而供給到該 ROM表108。藉此，可以從ROM表108讀取與級 數編碼C L呈對應的係數資料w 1。 又，轉換電路1 0 0則具有可以根據從D/A轉換器 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） -14 - -----II!—i --------tr---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 00 1 五、發明說明（12) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 0 2所輸出的s D畫素資料’而切出與所想要推測之一 定之HD畫素資料呈對應的領域的S D畫素資料的領域切 出電路1 0 9，以及根據由該領域切出電路1 〇 9所切出 ‘的S D畫素資料，與如上所述從ROM表1 0 8所讀取之 係數資料w i ，而演算所想要推測之H D畫素資料的推測 演算電路1 1 〇。 在領域切出電路1 〇 9中’例如如第1 0圖所示，當 想要推測H D畫素資料y時’則切出位在該些H D畫素資 料y之附近的sd畫素資料XI〜Χ25。推測演算電路 1 1 0，則根據由領域切出電路1 〇 9所切出之s D畫素 資料X i與由R 0 Μ表1 0 8所讀取的係數資料w i ，而 根據（4 )式的線性推測式來演算想要推測之H D畫素資 料y。在領域切出電路1 〇 9，例如如上所述’當切出 2 5個SD畫素資料XI〜X25時，則在（4)式中的η ’亦即，上限（top)數爲2 5。 η y = 's^_dwi· χϊ ......(4) /= ί 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 又，轉換電路1 ο 〇具有會將依序從推測演算電路 1 1 〇所輸出之H D畫素資料轉換成類比信號’而得到影 像信號S 2 Ν的D / Α轉換器1 1 1，以及輸出該影像信 號s 2 N的輸出端子1 1 2。 以下說明第5圖所示之轉換電路1 0 0的動作。 Ν τ S C方式的影像信號S Ν T，則在A / D轉換器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -15- 45〇〇0 1 A7 B7 五、發明說明（13 ) (請先Μ讀背面之注意事項存填寫本 1 0 2中被轉換成數位信號’而形成SD畫素資料。對應 於在構成影像信號S 2 N之H D畫素資料中所想要推測之 —定的HD畫素資料y，根據從A/D轉換器1 〇 2所輸 •出之SD畫素資料，而在領域切出電路1 0 3中切出一定 領域的S D畫素資料k i ，針對所切出之各S D畫素資料 k i ，在ADRC電路104中實施ADRC處理，而得 到作爲空間級數（主要是爲了要表現在空間內之波形的級 數分類）之級數資訊的再量化編碼Q 1 。 又，對應於上述所想要推測之H D畫素資料y，根據 從A / D轉換器1 〇 2所輸出的S D畫素資料，而在領域 切出電路105中切出一定領域的SD畫素資料mi ， n i ，且根據所切出的各S D畫素資料m i ，n i而在變 動級數決定電路1 0 6中得到表示動態級數（主要是爲了 要表示變動之程度的級數分類）的級數資訊Μ V。根據該 變動級數資訊Μ V與在上述A R D C電路1 〇 4中所得到 的再量化編碼q 1 ，而在級數編碼產生電路1 0 7中，得 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 到表示所想要推測之H D畫素資料y所屬之級數的級數資 訊的級數編碼C L。此外，該級數編碼C L則從R 〇 Μ表 1 0 8讀取，而當作位址資訊被供給’從ROM表1 〇 8 讀取與所想要推測之H D畫素資料y所屬之級數呈對應的 係數資料w 1。 又*對應於上述所想要推測之H D畫素資料y，而根 據從A/D轉換器1 〇 2所輸出的SD畫素資料，在領域 切出電路109中切出一定領域的SD畫素資料X!。此 本紙張尺度適用争國國家標準（CNS)A4規格（21CU297公1 ) - 16 - 4 50 0 0 1 A7 B7 五、發明說明（14 ) 外，推測演算電路1 1 〇會根據該所切出的s D畫素資料 ，與如上所述從ROM表108所讀取的係數資料wi > 利用線性推測式來演算所想要推測的H D畫素資料y。此 •外，從推測演算電路1 1 0依序被輸出之H D畫素資料y ，則藉由D/A轉換器1 1 1被轉換成類比信號S 2N， 該影像信號S 2 N則被導出到輸出端子1 1 2。 但是，在R Ο Μ表1 0 8，則如上所述記憶有與各級 數呈對應之線性推測式的係數資料。該係數資料係一事先 藉由學習而產生者。首先說明該學習方法，係表示藉由最 小自乘法來求取根據（4 )式之線性推測式的係數資料 w i ( 1 =(〜η )的例子。經一般化的例子，則將X設 成輸入資料，W設成預測係數’ Υ設爲預測値，而考慮（ 5 )式的觀測方程式。在該（5 )式中，m表示學習資料 數，η爲預測上限（top )數 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 【数4】 XW: =γ * · · ¢5) XII X12 …Xln W1 yi x = X21 耋龜聲 X22 …X2n .W = W2 « » .Y = y2 «· sXml Xm2…Xmn〆 λ 將最小自乘法應用在由（5 )式之觀測方程式所收集 的資料。根據（5 )式的觀測方程式來考慮（6 )式的殘 差方程式。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210*297公釐） · 17 · 450001 五、發明說明（15 ) 【数5
XW=Y+E. E e 1 e2 • * · 6m (6) 根據（6 )式的殘差方程式，各w i的最佳値則考慮 到將（7 )式的e 2設成最小的條件成立的情形。亦即，15 以考慮到（8 )式的條件。 【数6】 9 m6 = βΣ Θ i ^ ,..(7) ei^±+e2^2 + 5wi dwi + 6m ^ Θγπ dWi 0(ΐ=1.2.*··.η) .· · (8) 亦即’可以考慮到根據（8 )式的i的n個條件，而 算出滿足此的W 1，w 2.......，w »。在此，則根據（6 )式的殘差方程式’可以得到（a )式。更者，則根據（ 9 )式與（5 )式，可以得到（1 〇 )式。 【数7 de i 5wi =x -----ί1!— 裝.— — — —丨—丨訂--- *線 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ，· .,l^=xin(i=i，2,.".ra) * (9) Σ e ixil = 〇, Σ e ixi2 = 0, ,Σ e iXin = 0 i=i•..(10) 因此，根據（6 )式與（1 0 )式，可以得到（1 式的正規方程式。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公茇）.ig. 450001 A7 _____ B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印紫 五、發明說明（16 m τη m 、 m \ (SxJlXil)wi +(ZxilXj2)w2 +* · · + (Σχί1Χίη)Λνη = (Σ^Χί iyi) m (2xi2Xjl)wi+(Sxi2Xj2)w2+· · ·+^ ZxiZX i n)wn * ζ Σχ J 2y i) * · _ m m τη m (2xjnXil)-Wl+(SxinXj2)w2+· * · +( Σχ inXin)wn = ζ Σχ J ny i) •*(11) (1 1 )式的正規方程式，由於與未知數的數n相同 數目的方程式可以成立，因此能夠求取各w i的最佳値。 此時’則利用消去法（Gauss-Jordan的消去法），而解開聯 立方程式。 第1 1圖係表上述預測係數的學習流程。爲了要學習 ，乃準備好輸入信號號與成爲預測對象的教導信號。 首先·在步驟s T 1中，則將由教導信號所得到的預 測對象畫素値與由輸入信號所得到之預測上限的η個畫素 値的組合當作學習資料而產生。接著，在步驟S Τ 2中， 則判斷學習資料是否結束產生，當學習資料的產生未結束 時，則在步驟S Τ 3中，決定該學習資料中之預測對象畫 素値所屬的級數。而決定該級數，則是對應於預測對象畫 素値，而根據從輸入信號所得到之一定數的畫素値來進行 ，而根據上述之ADR C處理來決定空間級數等。 當在步驟S T 2中結束學習資料的產生時’則在步驟 S T 5中，解開針對各級數所產生的正規方程式’而求取 各級數的η個預測係數w i。此外’在步驟S T 6中’則 將預測係數w i登錄在依據級數別而被位址分割的記億體 !1—1 — ！^1— 訂 * !線， (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） -19- 450001 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（17 ) 內，而結束學習流程。 接著’第5圖則是說明事先將被記憶在轉換電路 1 0 0的ROM表1 0 8內的各級數的係數資料w i ，而 ‘根據上述學習的原理所產生之係數資料產生裝置1 5 0的 詳細內容。第1 2圖則是表示係數資料產生裝置1 5 0的 構成例。 該係數資料產生裝置1 5 0具有：被供給有構成作爲 教導信號之影像信號S 2 N的HD畫素資料的輸入端子 1 5 1，以及針對該H D畫素資料進行水平以及垂直之間 拔濾波處理，而得到構成作爲輸入信號之NTS C方式之 影像信號S N T的S D畫素資料的間拔電路1 5 2。間拔 電路1 5 2，雖然未圖示，但是針對HD畫素資料，藉由 垂直間拔濾波器，實施將在圖場內之垂直方向內的行數減 少成1 / 2的間拔處理，更者，則藉由水平間拔濾波器， 實施將水平方向的畫素數減少成1 / 2的間拔處理。因此 ，S D畫素與H D畫素的位置關係，則成爲如第6圖以及 第7圖所示。 又，係數資料產生裝置1 5 0，則具有分別對應於在 被供給到輸入端子1 5 1之H D畫素資料中作爲預測對象 畫素値的多個H D畫素資料’根據從間拔電路1 5 2所輸 出的s D畫素資料，而依序切出一定領域之S D畫素資料 的領域切出電路1 5 5 ’以及針對依序由該領域切出電路 1 5 5所切出的SD畫素資料而實施ADRC處理’而主 要決定表示在空間內之波形的級數（空間級數）而輸出級 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格（210 χ 297公爱）-20- illll.— — — — — — —^·!ιιι1— 訂— — — — — — 1·· (靖先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印" Ο Ο Ο Ί Α7 ____Β7____五、發明說明（18 ) 數資訊的ADRC電路156。 領域切出電路1 5 5則是與上述之轉換電路1 〇 〇之 領域切出電路1 0 3同樣地構成。從該領域切出電路 1 5 5，如第8圖所示，對應於作爲預測對象畫素値的 HD畫素資料y，而切出位在該HD畫素資料y之附近的 SD畫素資料1^1〜3^5。又’ ADRC電路1 5 6也是與 上述之轉換電路1 0 0的ADRC電路1 〇 4同樣地構成 。從該A D R C電路1 5 6，針對分別對應於作爲預測對 象畫素値的各HD畫素資料而切出之一定領域的各S D畫 素資料，將再量化編碼Q i當作表示空間級數的級數資訊 加以輸出。 又，係數資料產生裝置1 5 0，則具有：分別對應於 作爲上述預測對象畫素値的各Η _ D畫素資料，而根據從 間拔電路1 5 2所輸出之S D畫素資料，依序切出一定領 域之S D畫素資料的領域切出電路1 5 7，以及根據從該 領域切出電路1 5 7所切出的SD畫素資料，來主要決定 表示變動之程度之級數（變動級數），而輸出級數資訊的 變動級數決定電路1 5 8。 領域切出電路1 5 7，則與上述之轉換電路1 0 0之 領域切出電路1 0 5同樣地構成’從該領域切出電路 1 5 7，如第9圖所示，對應於作爲預測對象畫素値的 HD畫素資料y，而切出位在該HD畫素資料y之附近的 1 0個的SD畫素資料，n〗〜ri5。又’變動級 數決定電路1. 5 8 ’則也與上述影像信號轉換裝置1 〇 〇 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ 21 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 450001 A7 ____B7___五、發明說明（19 ) 的變動級數決定電路1 0 6同樣地構成。從該變動級數決 定電路1 5 8，針對分別對應於作爲預測對象畫素値之各 H D畫素資料而切出之一定領域的各S D畫素資料，而輸 —出作爲變動之指標之變動級數的級數資訊MV 又，係數資料產生裝置1 5 0，則具有可根據從 A D R C電路1 5 6所輸出之作爲空間級數之級數資訊的 再量化編碼Q 1 ，與從變動級數決定電路1 5 8所輸出之 變動級數的級數資訊Μ V，而得到級數編碼C L的級數編 碼產生電路1 5 9。該級數編碼產生電路1 5 9，則與上 述之轉換電路1 0 0之級數編碼產生電路1 0 7同樣地構 成=從該級數編碼產生電路1 5 9，分別對應於作爲預測 對象畫素値的各HD畫素資料，而輸出表示該HD畫素資 料所屬之級數的級數編碼C L。 又1係數資料產生裝置1 5 0，則具有可分別對應於 作爲上述預測對象畫素値的各H D畫素資料，而根據從間 拔電路1 5 2所輸出之S D畫素資料，依序切出作爲預測 上限値之一定領域的SD畫素資料的領域切出電路1 6 0 =領域切出電路1 6 0，則與上述之畫像信號轉換裝置 1 0 0之領域切出電路1 0 9同樣地構成。從該領域切出 電路1 6 0，如第1 0圖所示，對應於作爲預測對象畫素 値的H D畫素資料y 1而切出位在該H D畫素資料y之附 近的2 5個的SD畫素資料xixxu。 又，係數資料產生裝置1 5 0，則具有可根據被供給 到輸入端子1 5 1 ，而由H D畫素資料所得到之作爲預測 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 浪---- ---—訂i J I ! . 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -22 - A7
450001 經濟部智慧財產局員Η消费合作社印製 五、發明說明（2〇 ) 對象畫素値的各H D畫素資料y，分別對應於作爲預測對 象畫素値的各hd畫素資料y，而依序由領域切出電路 1 6 0所切出之作爲預測上限畫素値的S D畫素資料x 1 ，以及分別對應於作爲預測對象畫素値的各H D畫素資料 y，而從級數編碼產生電路1 5 9所輸出的級數編碼c L ，針對各級數，而產生爲了要產生n個係數資料w丨之正 規方程式（參照（1 1 )式）的正規方程式產生電路 16 1° 此時，則藉由1個的Ή D畫素資料y與對應於此之η 個的預測上限畫素値的組合’而產生上述的學習資料，因 此在產生電路1 6 1中，則產生已經登錄有許多之學習資 料的正規方程式。此外，雖然未圖示，但是藉著將時間配 合用的延遲電路配置在領域切出電路1 6 0的前段，可以 針對從領域切出電路1 6 0被供給到正規方程式產生電路 1 6 1的S D畫素資料X i進行時間配合。 又，係數資料產生裝置1 5 0，則具有：被供給有在 正規方程式產生電路1 6 1中，針對各級數所產生之正規 方程式的資料，而解開針對各級數所產生之正規方程式， 求取各級數之係數資料（預測係數）w i的預測係數決定 電路1 6 2，以及用於記憶所求得之係數資料w i的記憶 體1 6 3。在預測係數決定電路1 6 2中，則藉由例如消 去法來解開正規方程式 > 而求得係數資料·i 。 以下說明第1 2圖所示之係數資料產生裝置1 5 0的 動作。在輸入端子1 5 1，則被供給有構成作爲教導信號 -----W — — —---- ^ -----I--^ » I--— — — — — (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐〉 23 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 50 0 0 1 A7 B7 五、發明說明（21) 之影像信號s 2 N的HD畫素資料’此外，則針對該HD 畫素資料，在間拔電路1 5 2中進行水平以及垂直的間拔 處理等，而得到構成作爲輸入信號之N T S C方式的影像 信號S N 丁的S D畫素資料。 又，分別對應於由被供給到輸入端子1 5 1之H D畫 素資料所得到之作爲預測對象畫素値的各H D畫素資料y ，而根據從間拔電路1 5 2所輸出的S D畫素資料，由領 域切出電路1 5 5依序切出一定領域的S D畫素資料k i ，針對所切出的各SD畫素資料ki ’在ADRC電路 1 5 6中實施A D R C處理’而得到作爲空間級數（主要 是爲了要表現在空間內的波形的級數分類）的級數資訊的 再量化編碼q 1 。 又，分別對應於作爲預測對象畫素値的各H D畫素資 料y，而根據從間拔電路1 5 2所輸出的S D畫素資料， 由領域切出電路1 5 7依序切出一定領域的S D畫素資料 mi ，n i ，根據所切出之各SD畫素資料mi ，n i ， 而從變動級數決定電路1 5 8，得到表示變動級數（主要 是爲了要表示變動程度之級數分類）的級數資訊MV。此 外，則根據該級數資訊Μ V與在上述A D R C電路1 5 6 中所得到的再量化編碼Qi ，而從級數編碼產生電路 1 5 9，得到表示作爲預測對象畫素値的各H D畫素資料 y所屬之級數之作爲級數資訊的級數編碼c L。 又，分別對應於作爲預測對象畫素値的各H D畫素資 料y，而根據從間拔電路1 5 2所輸出的S D畫素資料， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐） -24- IIIII.II11— II ^ *11 — — — — — ---III — I <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 Q. ο ο 1 Α7 ________Β7____五、發明說明（22 ) 由領域切出電路1 6 0依序切出一定領域的S D畫素資料 xi 。此外，正規方程式產生電路161’則根據從被供 給到輸入端子1 5 1的H D畫素資料所得到之作爲預測對 •象畫素値的各H D畫素資料y，分別對應於作爲預測對象 畫素値的各H D畫素資料y，而依序由領域切出電路 1 6 0所切出之作爲預測上限畫素値的S D畫素資料X i ，以及分別對應於作爲預測對象畫素値的各H D畫素資料 y，而從級數編碼產生電路1 5 9所輸出之級數編碼C L ，針對各級數產生用於產生η個係數資料w i的正規方程 式。此外，在預測係數決定電路1 6 2中來解開該正規方 程式，而求取各級數的係數資料w i ，該係數資料w 1 ’ 則依據級數別，而被記億在被位址分割的記憶體1 6 3內 此外，在上述中，以較少的位元數使空間波形圖案化 的資訊壓縮方法，雖然是設置A D R C電路1 0 4， 1 5 6，但是此僅是一例而已，只要是一能夠以較少的級 數來表現信號波形之圖案的資訊壓縮方法皆可，例如 D P C M ( D i f f e r e n t i a 1 P u 1 s e C。d e Μ。d u 1 a t i 〇 n )或 V Q ( Vector Quantization)等的壓縮方法。 如上所述，在本實施形態中，影像信號轉換裝置1 3 ，在垂直方向，會在畫像適應型的倍數轉換電路1 0 〇中 將行數設爲2倍，之後，才在內插電路1 8 0中，再將行 數設爲1 . 6倍_，最後則進行3 . 2倍的行數轉換處理（ 參照第2圖）.》此時，由於是在轉換電路1 0 0中進行畫 — — 111.— — — — — — — ^ in! — — — — — — . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公釐） -25 - 450001 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（23) 像適應型的轉換處理，因此不會使得NTS C方式的影像 信號S N T變鈍’而能夠得到高畫質的影像信號s 2 N。 因此，相較於以往藉由單純的內插處理，將垂直方向之行 •數設爲3 2倍的情形，可以得到畫質不會惡化，高畫質 ，且與XGA呈對庳的影像信號SXG，而將高畫質的畫 像顯示在液晶顯示器1 5上。 又，畫像適應型的倍數轉換電路1 〇 〇，除了第5圖 所示之構成外，也有其他的型式。因此，藉著由畫像適應 型的倍數轉換電路1 0 0與內插電路1 8 〇來構成影像信 號轉換裝置1 3，可以因應所需，將倍數轉換電路1 〇 〇 的部分置換成任意的東西。 此外，在上述的實施形態中，雖然是表示最終將垂直 方向的行數設爲3 _ 2倍的情形，但是當垂直方向的行數 或是水平方向之畫素數之最終的轉換倍率較2倍爲大時， 如上所述，使用由畫像適應型的倍數轉換電路1 0 0與內 插電路1 8 0所構成的影像信號轉換裝置1 3，可以得到 高畫質的影像信號。此時，只需要變更在內插電路1 8 0 中的轉換倍率’即可以輕鬆地應付。亦即，即使垂直方向 之行數或水平方向之畫素數的最終的轉換倍率有變更，也 可以直接地使用現存的倍數轉換電路1 0 0，而可以得到 高畫質的影像信號。 又，在上述之實施形態中，雖然是得到垂直方向的行 數以及水平方向的畫素數分別設成N T S C方式之影像信 號SNT之2倍的跳躍掃描方式的影像信號S 2N *而從 本紙張尺度適用t國國家標準<CNS)A4規格（210 X 297公釐） ?26 - - ----'!"---- ^ - — — — —In ^------· (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 45〇 〇 〇 ^ A7 一 B7 五、發明說明（24 ) 該影像信號S 2 N得到與X G A呈對應的影像信號s X G ，但是也可以得到將垂直方向的行數以及水平方向之畫素 數分別設爲NTS C方式之影像信號SNT之2倍的依序 •掃描方式的影像信號，而從該影像信號得到與X G A呈對 應的影像信號S X G。 又，在上述之實施形態中，雖然是從NT S C方式的 影像信號S N T獲得與X G A呈對應的影像信號S X G， 但是本發明同樣也可以適用在從P A L方式的影像信號 S P L獲得與XGA呈對應的影像信號SXG的情形。 又，在上述之實施形態中，雖然影像信號轉換裝置 1 3係由畫像適應型的倍數轉換電路1 〇 0與內插電路 1 8 0所構成，但是即使影像信號轉換裝置1 3係由轉換 倍率不是2的畫像適應型的轉換電路與內插電路所構成， 也可以得到同樣的作用效果。 又，在上述之實施形態，雖然是表示從NT S C方式 的影像信號S N T獲得與X G A呈對應之影像信號S X G 的情形，但是本發明，當然同樣地也可以適用在從 N T S C方式的影像信號S N T或P A L方式的影像信號 SPL，獲得與 SVGA，SXGA，UXGA， 1 1 2 5 1等呈對應的影像信號。 (發明之效果） 根據本發明，針對第1影像信號實施畫像適應型的轉 換處理，而得到垂直方向之行數或水平方向之畫素數成爲 本紙張尺度適用尹國國家標準（CNS)A4規格（2】0 X 297公釐）-27 - ---!'1--1----^----I---訂-----— I — 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 450001 _ A7 _______B7_ 五、發明說明（25 ) η倍的第2影像信號，之後’則針對該第2影像信號實施 其他的轉換處理，而得到垂直方向之行數或水平方向之畫 素數成爲m倍的第3影像信號。因此’由畫像適應型的轉 _換處理所得到之第2影像信號即成爲高畫質的影像信號’ 針對該第2影像信號實施轉換處理所得到的第3影像信號 ，則不會像藉由單純的內插處理，針對第1影像信號’將 垂直方向之行數或是水平方向的畫素數成爲11 Xm倍之影 像信號般會產生畫質惡化’而成爲高畫質的影像信號6因 此，根據本發明，當轉換成垂直方向的行數或水平方向的 畫素數成爲例如超過2倍時’均可以得到高畫質的影像信 號。 又，雖然是針對第1影像信號，最終得到垂直方向的 行數或水平方向的畫素數成爲η X m倍的第3影像信號， 但是也可以針對第1影像信號實施畫像適應型的轉換處理 ，而得到垂直方向的行數或水平方向的畫素數成爲η倍的 第2影像信號，更者，之後則針對該第2影像信號，實施 例如藉由內插的轉換處理，而得到垂直方向的行數或水平 方向的畫素數成爲m倍的第3影像信號。因此，即使在最 終的垂直方向的行數或水平方向的畫素數的轉換倍率有變 更時1則只是藉由變更根據內插處理的轉換倍率m，而很 容易應付。亦即，即使最終的垂直方向的行數或水平方向 之畫素數的轉換倍率有變更時，則畫像適應型的轉換器可 以使用已經存在，例如倍速轉換器，可以得到高畫質的影 像信號。 ：----^---- ^--------^--------- ί靖先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 * 297公釐） -28- A7 450001 B7_____ 五、發明說明（26 ) 圖面之簡單說明： 第1圖係表作爲實施形態之電視收訊機之構成的方塊 .圖。 第2圖係表在電視收訊機內之影像信號轉換裝置之構 成的方塊圖。 第3圖係表影像信號轉換裝置之動作的說明圖。 第4圖係表影像信號轉換裝置之動作的說明圖。 第5圖係表在影像信號轉換裝置內之畫像適應型倍速 轉換電路之構成的方塊圖。 第6圖係表用於說明S D畫素與HD畫素之位置關係 的槪略圖。 第7圖係表用於說明S D畫素與HD畫素之位置關係 的槪略圖。 第8圖係表用於說明在空間級分頰中所使用之S D畫 素資料的槪略圖。 第9圖係表用於說明在變動級（class )分類中所使用 之S D畫素資料的槪略圖。 第1 0圖係表用於說明在推測演算中所使用之S D畫 素資料的槪略圖。 第1 1圖係表預測係數之學習流程的流程圖。 第1 2圖係表係數資料產生裝置之構成例的方塊圖。 第1 3圖係表與NTS C方式之影像信號以及XGA 呈對應之影像信號的有效行數以及有效畫素數之說明圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）-29 - — — — — — — — — — — — — ^ i— — — — — — —------. (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 450 00 1 A? _____B7_____ 五、發明說明（27 ) 第1 4圖係表用於將NTS C方式之影像信號SNT 轉換成與XGA對應之影像信號S XG之習知之內插電路 的說明圖。 第1 5圖係表習知之內插電路之動作的說明圖。 符號的說明： 10……電視收訊機 11 ......接收天線 12……調諧器 13……影像信號轉換裝置 1 4 ......驅動器 15 ......液晶顯示器 10 0……畫像適應型之倍速轉換電路 10 1 輸入端子 10 2……A/D轉換器_ 103，105，109……領域切出電路 10 4 ADRC 電路 10 6……變動級數決定電路 10 7……級數編碼（class code )產生電路 10 8……R Ο Μ表 110……推測演算電路 111……D / Α轉換器 1 1 2……輸出端子 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -30 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^ ------ -- 訂 i II ! I I - * 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製