TWI442343B - 運用於顯示器的畫面放大控制方法與裝置 - Google Patents

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Description

運用於顯示器的畫面放大控制方法與裝置
本發明是有關於一種運用於顯示器的控制方法與裝置，且特別是有關於一種運用於顯示器的畫面放大控制方法與裝置。
一般來說，顯示器中包括一縮放控制器(scaler)，其可因應於使用者的要求來改變顯示器的解析度。舉例來說，假設顯示器接收到解析度為640×480的VGA影像信號，縮放控制器可以根據使用者的需求改變解析度(例如1024×768)並輸出改變後的VGA影像信號。也就是說，如果使用者欲將畫面的解析度調高時，此時，縮放控制器就必須進行畫面放大(Scaling up)控制動作。當然改變後的影像信號也可以是其他規格的影像信號，例如HDTV影像信號。
請參照第1圖，其所繪示為習知縮放控制器進行畫面放大的示意圖。縮放控制器100包括一線緩衝器控制單元(line buffer controller)110、線緩衝器(line buffer)120、垂直線性運算單元(Vertical linear operating unit)130、水平線性運算單元(Horizontal linear operating unit)140、與時間產生器(timing generator)150。
舉例來說，縮放控制器100中的線緩衝器控制單元110、線緩衝器120、垂直線性運算單元130、與水平線性運算單元140，係將原始影像信號(original image signal)轉換為輸出影像信號(output image signal)。其中，原始影像信號與輸出影像信號的解析度不同，例如將解析度為640×480的原始影像信號轉換成為解析度1024×768的輸出影像信號。
再者，時間產生器150接收原始影像信號中的時間信號，例如原始垂直同步信號(original V-sync signal)、原始水平同步信號(original H-sync signal)、原始像素時脈(original pixel clock)，並且據以轉換成為輸出影像信號中的時間信號，例如輸出垂直同步信號(output V-sync signal)、輸出水平同步信號(output H-sync signal)、輸出像素時脈(output pixel clock)。以下詳細介紹縮放控制器100進行畫面放大的流程。
當原始影像信號傳送至縮放控制器100時，線緩衝控制單元110會依序接收原始影像信號中所包含的480筆原始線資料(original line data)並暫存於線緩衝器120中。其中，每一筆原始線資料包括640筆的三色像素值(3-color value)。而三色像素值即為紅色像素值(R pixel value)、綠色像素值(G pixel value)、與藍色像素值(B pixel value)。若每個顏色的像素值用1位元祖(1 byte)來表示，則每一筆的原始線資料的資料量為1920(640×3)位元組(bytes)。
一般來說，線緩衝器120中的大小(size)為三筆原始線資料的容量，亦即，5760(1920×3)位元組(bytes)。也就是說，線緩衝器120中包括三個線緩衝單元122、124、126，每個線緩衝單元可以儲存一筆原始線資料。
因此，為了要有效地運用線緩衝器120，當第一線緩衝單元122與第二線緩衝單元124已經接收完成第一筆原始線資料與第二筆原始線資料且第三線緩衝單元126正在接收第三筆原始線資料的過程，垂直線性運算單元130就必須利用線性內插法(linear interpolation)並根據線緩衝控制單元110輸出的第一筆原始線資料與第二筆原始線資料計算出至少一筆的內插線資料(interpolated line data)並傳遞至水平線性運算單元140。
當第三線緩衝單元126接收完成第三筆原始線資料後，第一線緩衝單元122正在接收第四筆原始線資料的過程，垂直線性運算單元130利用線性內插法並根據線緩衝控制單元110輸出的第二筆原始線資料與第三筆原始線資料計算出至少一筆的內插線資料並傳遞至水平線性運算單元140。
同理，當第一線緩衝單元122接收完成第四筆原始線資料後，第二線緩衝單124元正在接收第五筆原始線資料的過程，垂直線性運算單元130利用線性內插法並根據線緩衝控制單元110輸出的第三筆原始線資料與第四筆原始線資料計算出至少一筆的內插線資料並傳遞至水平線性運算單元140。
由以上的描述可知，當線緩衝器120中的一個線緩衝單元正在接收一筆原始線資料的同時，另二個線緩衝單元中的二筆原始線資料即被線緩衝控制單元110傳送至垂直線性運算單元130並計算出內插線資料。上述的步驟必須持續進行至480筆原始線資料全部轉換為768筆內插線資料為止，而內插影像信號(interpolated image signal)即包含768筆內插線資料。
再者，當水平線性運算單元140接收到垂直線性運算單元130依序輸出的內插線資料後，即再次利用線性內插法將768筆內插線資料轉換成為768筆輸出線資料(output line data)，而輸出影像信號即包含768筆輸出線資料。
也就是說，垂直線性運算單元130會將接收的480筆原始線資料轉換成為768筆內插線資料，使得內插影像信號的解析度為640×768。其中，每一筆內插線資料的資料量為1920(640×3)位元組(bytes)。再者，水平線性運算單元140會將每一筆內插線資料的資料量由1920(640×3)位元組(bytes)轉換為3072(1024×3)位元組(bytes)的輸出線資料。因此，768筆的輸出線資料所組成的輸出影像信號其解析度即為1024×768。
請參照第2A圖與第2B，其所繪示為理想狀況下垂直線性運算單元產生內插線資料的示意圖。由於垂直線性運算單元130會將480筆原始線資料轉換為768筆內插線資料。因此，垂直方向的比例因數(ratio factor)為5/8(480/768)。也就是說，假設二筆連續原始線資料之間的距離為1單位長度，而轉換後二筆內插線資料之間的距離為(5/8)單位長度，則第二長度與第一長度之間的比率即為垂直比例因數(5/8)。而垂直線性運算單元130即根據此垂直方向的比例因數來進行線性內插法。上述二筆連續原始線資料之間的距離為1單位長度，也可以解釋為連續二筆原始線資料中相同像素(例如連續二筆原始線資料中的第一個像素)之間的距離為1單位長度。
請參考第2A圖，其所繪示為垂直線性運算單元進行垂直方向的線性內插法時位置關係示意圖。由第2A圖可知，5個單位長度等於8個(5/8)單位長度。也就是說，每5條原始線資料需轉換成為8條內插線資料。同理，後續的其他原始線資料與內插線資料的位置關係皆相同，不再贅述。
再者，請參考第2圖B，假設第一筆原始線資料(L1)中第一顏色像素值(例如紅色像素值)依序為A1、A2、A3~A640，第二筆原始線資料(L2)中第一顏色像素值依序為B1、B2、B3~B640，由於第一筆內插線資料位於(5/8)單位長度的位置，其位於第一筆原始線資料(L1)與第二筆原始線資料(L2)之間，所以利用線性內插法可獲得第一筆內插線資料(l1)中所有第一顏色像素值為，an=(3/8)An+(5/8)Bn，其中n為1~640任意數字。也就是說，第一筆內插線資料(l1)中第一顏色的像素值係根據第一筆原始線資料(L1)與第二筆原始線資料(L2)中相對應位置的第一顏色像素值而獲得。而第二原始線資料(L2)距離第一筆內插線資料(l1)較近，具有較高的權重(weighting)(5/8)；第一原始線資料(L1)距離第一筆內插線資料(l1)較遠，具有較低的權重(3/8)。當然，第一筆內插線資料(l1)中其他顏色像素值(例如綠色像素值與藍色像素值)也是以相同的方法來計算，不再贅述。
同理，假設第三筆原始線資料(L3)中第一顏色像素值依序為C1、C2、C3~C640，由於第二筆內插線資料位於(10/8)單位長度的位置，其位於第二筆原始線資料(L2)與第三筆原始線資料(L3)之間，所以利用線性內插法可獲得第二筆內插線資料(l2)中第一顏色像素值為，bn=(6/8)Bn+(2/8)Cn，其中n為1~640任意數字；並且由於第三筆內插線資料位於(15/8)單位長度的位置，其位於第二筆原始線資料(L2)與第三筆原始線資料(L3)之間，所以利用線性內插法可獲得第三筆內插線資料(13)中第一顏色像素值為，cn=(1/8)Bn+(7/8)Cn，其中n為1~640任意數字。也就是說，第二筆內插線資料(l2)與第三筆內插線資料(l3)中第一顏色的像素值係根據第二筆原始線資料(L2)與第三筆原始線資料(L3)中相對應位置的第一顏色像素值而獲得。
同理，假設第四筆原始線資料(L4)中第一顏色像素值依序為D1、D2、D3~D640；第五筆原始線資料(L5)中第一顏色像素值依序為E1、E2、E3~E640；第六筆原始線資料(L6)中第一顏色像素值依序為F1、F2、F3~F640。因此，利用線性內插法可獲得第四筆內插線資料(l4)中第一顏色像素值為dn=(4/8)Cn+(4/8)Dn；第五筆內插線資料(l5)中第一顏色像素值為en=(7/8)Dn+(1/8)En；第六筆內插線資料(l6)中第一顏色像素值為fn=(2/8)Dn+(6/8)En；第七筆內插線資料(l7)中第一顏色像素值為gn=(5/8)En+(3/8)Fn；以及，第八筆內插線資料(l8)相同於第六筆原始線資料(L6)。並且利用相同的方法可以獲得所有768筆內插線資料。
也就是說，垂直線性運算單元執行垂直方向的線性內插法時係利用垂直方向的比例因數，獲得內插線資料的位置以及二筆原始線資料所對應的權重，並進而計算出內插線資料。
請參照第3A圖與第3B圖，其所繪示為理想狀況下水平線性運算單元產生輸出線資料的示意圖。由於水平線性運算單元140會將768筆內插線資料轉換為768筆輸出線資料，其中，每一筆內插線資料的資料量為1920(640×3)位元組(bytes)，而每一筆輸出線資料的資料量為3072(1024×3)位元。因此，水平方向的比例因數(ratio factor)為5/8(640/1024)。再者，第一筆內插線資料(l1)中第一顏色像素值(例如紅色像素值)依序為a1、a2、a3~a640；而轉換後的第一筆輸出線資料(ll1)中第一顏色像素值依序為aa1、aa2、aa3~aa640。
由於第一筆內插線資料(l1)中任二個第一顏色像素值之間的距離為1單位長度，而轉換後第一筆輸出線資料(ll1)中任二個第一顏色像素值之間的距離為一(5/8)單位長度。而水平線性運算單元140即根據此水平方向的比例因數來進行線性內插法。
請參考第3A圖，其所繪示為水平線性運算單元進行水平方向的線性內插法時距離關係示意圖。由第3A圖可知，5個單位長度等於8個(5/8)單位長度。也就是說，第一筆內插線資料(l1)中每5個第一顏色像素值需轉換成為第一筆輸出線資料(ll1)的8個第一顏色像素值。同理，後續第一筆內插線資料(l1)中第一顏色像素值(a7~a640)之間的距離與第一筆輸出線資料(ll1)的第一顏色像素值之間的距離(aa9~aa1024)關係相同，不再贅述。
再者，請參考第3圖B，假設第一內插線資料(l1)中第一顏色像素值(例如紅色像素值)依序為a1、a2、a3~a6，由於第一筆輸出線資料(ll1)中第一個第一顏色像素值(aa1)位於(5/8)單位長度，其位於第一筆內插線資料(l1)的第一個第一顏色像素值(a1)與第二個第一顏色像素值(a2)之間，所以利用線性內插法可獲得第一筆輸出線資料(ll1)中第一個第一顏色像素值aa1=(3/8)a1+(5/8)a2。也就是說，第一筆輸出線資料(ll1)中第一個第一顏色的像素值(aa1)，係例用第一筆內插線資料(l1)中第一個第一顏色的像素值(a1)與第二個第一顏色像素值(a2)而獲得。而第一筆輸出線資料(ll1)中第一個第一顏色的像素值(aa1)距離第一筆內插線資料(l1)中第一個第一顏色的像素值(a1)較遠，具有較低的權重(3/8)；第一筆輸出線資料(ll1)中第一個第一顏色的像素值(aa1)距離第一筆內插線資料(l1)中第二個第一顏色的像素值(a2)較近，具有較高的權重(5/8)。
同理，第一筆輸出線資料(ll1)中第二個第一顏色像素值aa2=(6/8)a2+(2/8)a3；第一筆輸出線資料(ll1)中第三個第一顏色像素值aa3=(1/8)a2+(7/8)a3；第一筆輸出線資料(ll1)中第四個第一顏色像素值aa4=(4/8)a3+(4/8)a4；第一筆輸出線資料(ll1)中第五個第一顏色像素值aa5=(7/8)a4+(1/8)a5；第一筆輸出線資料(ll1)中第六個第一顏色像素值aa6=(2/8)a4+(6/8)a5；第一筆輸出線資料(ll1)中第七個第一顏色像素值aa7=(5/8)a5+(3/8)a6；第一筆輸出線資料(ll1)中第八個第一顏色像素值aa8=a6。
當然，第一筆內插線資料中其他第一顏色像素值(a7~a640)轉換成為輸出線資料中其他第一顏色像素值(aa9~aa1024)的方法也與上述相同。同理，第一筆輸出線資料(ll1)中其他顏色像素值(例如綠色像素值與藍色像素值)也是以相同的方法來計算，不再贅述。
由上述可知，水平線性運算單元執行水平方向的線性內插法時係利用水平方向的比例因數，獲得輸出線資料中每個像素值的位置，進而獲得內插線資料中二個像素值對應的權重並計算輸出線資料的像素值。而利用相同的方法即可以獲得所有1024個第一顏色像素值。
眾所周知，垂直線性運算單元130與水平線性運算單元140中皆是利用數位電路(digital circuit)來實現。而上述的畫面放大控制方法中，其垂直方向的比例因數與水平方向的比例因數皆可為數位電路所接受(acceptable)，其在於垂直方向的比例因數與水平方向的比例因數中的分母數值為8(為2的冪次方)，因此能夠正確地獲得內插線資料的理想位置以及輸出線資料中每個像素值的理想位置，並利用線性內插法計算出正確的像素值。然而，當縮放控制器100進行畫面放大時，其垂直方向的比例因數或者水平方向的比例因數無法被數位電路接受(unacceptable)時，則線性內插法所計算出來的像素值將會有所誤差。
舉例來說，顯示器將接收到解析度為640×480的原始影像信號並改變為解析度為1440×1050的輸出影像信號時，垂直方向的正確比例因數(exact ratio factor)為16/35(480/1050)，水平方向的正確比例因數為4/9(640/1440)，而此二比例因數皆無法被數位電路所接受。由於垂直方向與水平方向的線性內插法原理相同，因此，以下的描述皆以垂直方向的線性內插法為例來作說明。
假設原始線資料之間的距離為1單位長度(U)，每筆內插線資料的理想位置應該以(16/35)單位長度(U)來依序遞增。然而，假設垂直線性運算單元130係以10位元(bit)來處理，則垂直線性運算單元130僅能夠以最接近16/35的468/1024來作為垂直方向的逼近比例因數(approached ratio factor)，並且每筆內插線資料的實際位置係以(468/1024)單位長度(U)來依序遞增，並據以進行線性內插法的運算。所以第一筆內插線資料會產生Δ的位置誤差，其中Δ=(16/35)U-(468/1024)U=0.000111607U。
由於第一筆內插線資料的位置會產生Δ的位置誤差(E)，將誤差導致第一筆內插線資料中所有像素數值的誤差；同理，第n筆內插線資料的位置會產生(n×Δ)的位置誤差(E)，並將造成第n筆內插線資料中所有像素數值的誤差更大。當然，n值越大，第n筆內插線資料的位置誤差(E)越大，而第n筆內插線資料中所有像素數值的誤差也越大。
由於垂直方向的正確比例因數為(16/35)可知，16個單位長度(U)長度等於35個(16/35)單位長度(U)。為了不讓位置誤差(E)無限制的擴大，習知的垂直線性運算單元130採用一種總體鎖定機制(global lock)，將控制位置誤差(E)最多到達(34×Δ)，並且強制設定第35筆內插線資料中所有的像素值等於第16筆原始線資料中的所有的像素值。
請參照第4A圖，其所繪示為習知垂直線性運算單元進行線性內插法時利用總體鎖定機制的流程圖。步驟S410，係用來設定初始值。其中，n=1，單位長度=U，X=0，E=0，其中n為自然數、X為第n筆內插線資料的實際位置、E為位置誤差。
於步驟S420，垂直線性運算單元130根據原始影像信號以及輸出影像信號的解析度獲得垂直方向的正確比例因數(B/A)，以及垂直方向的逼近比例因數(C/D)，並可計算出誤差量Δ。根據上述的範例，正確比例因數(B/A)=(16/35)，其中，A與B為自然數且分子與分母已經無法再進行約分運算(reduction of a fraction)。再者，由於垂直線性運算單元130以10位元(bit)來處理，則垂直方向的逼近比例因數(C/D)=(468/1024)，並且誤差量Δ=(16/35)U-(468/1024)U=0.000111607U。
如步驟S430，首先判斷n是否為A(=35)的整數倍，如果成立，則代表正在處理第35筆內插線資料、第70筆內插線資料、第105筆內插線資料...。此時，如步驟S440，必須強制設定這些內插線資料的實際位置(X)等於B(B=16)單位長度(U)的整數倍(n/A)，且強制設定此時的位置誤差(E)=0，而步驟S440即是在進行總體鎖定機制。反之，如果不成立時，如步驟S450，第n筆內插線資料的實際位置(X)會持續累加每次增加[(C/D)U]的距離，而實際位置與理想位置之間的位置誤差(E)也會持續累加每次增加Δ。
如步驟S460，以上述第n筆內插線資料的實際位置(X)來進行線性內插法，並獲得內插線資料的所有像素值。
如步驟S470，判斷是否所有內插線資料皆已產生，如否，則如步驟S480將n加1並進入步驟S440；如是，則如步驟S490結束所有的流程。
以上述正確比例因數(B/A)=(16/35)為例，習知垂直線性運算單元130的總體鎖定機制的作法，將造成第34筆內插線資料具有最大(34×Δ)的位置誤差(E)，而第35筆內插線資料具有0的位置誤差(E)。之後，第36筆內插線資料具有Δ的位置誤差(E)，並且再次持續累積位置誤差(E)。
請參照第4B圖，其所繪示為習知10位元垂直線性運算單元進行線性內插法時利用總體鎖定機制的位置誤差示意圖。很明顯地，由於垂直方向的正確比例因數為16/35，所以習知垂直線性運算單元會強制設定第35筆內插線資料時的位置誤差(E)為0；而最大的位置誤差(E)會累積至第34筆內插線資料的(34×Δ)。同理，第69筆內插線資料的位置誤差(E)為(34×Δ)；而第70筆線資料時的位置誤差(E)為0。並以相同的規律累積到第768條內插線資料。
同理，如果水平方向的正確比例因數無法被水平線性運算單元140所接受，則水平線性運算單元140必須產生水平方向的逼近比例因數。因此，將造成輸出線資料中每個像素的實際位置與理想位置之間產生位置誤差。而利用總體鎖定機制時，也同樣的會累積可觀的位置誤差。
由於位置誤差越大，將使得線性內插法計算出來的像素值與理想值差距越大，造成輸出影像信號中的圖像品質不佳，並且無法精確的放大原始圖像。
再者，由第2A圖可知，習知線緩衝控制單元110必須先將第一筆原始線資料以及第二筆原始線資料暫存於線緩衝器120之後才會輸出至垂直線性運算單元130計算出位於(5/8)單位長度的第一筆內插線資料。如此將會延緩垂直線性運算單元130計算第一筆內插線資料的時間點。並且，有可能發生內插線資料中的像素值無法即時處理完成的情形發生。
本發明的目的就是在提供一種運用於顯示器的畫面放大控制方法與裝置。此顯示器包括有一縮放控制器，其可將原始影像信號利用線性內插法產生輸出影樣信號，並且於進行線性內插法時除了使用了強制鎖定機制外，並且增加局部鎖定機制(local lock)來決定內插像素的實際位置，使得像素位置的位置誤差較小，而計算出的像素值與理想值差距較小，輸出影像信號中的圖像品質較。
本發明提出一種運用於顯示器的畫面放大控制方法，用以將一第一解析度的一原始影像信號先轉換成為第二解析度的一內插影像信號，再將該內插影像信號轉換為一第三解析度的一輸出影像信號，包括下列步驟：設定該原始影信號中一第一方向的二個連續像素之間的距離為一單位長度，該單位長度為U；設定n等於1，X等於0，E等於0，其中n為自然數、X為一第n筆資料的一實際位置、E為一位置誤差；根據該第一解析度與該第三解析度計算該第一方向的一正確比例因數為(B/A)以及該第一方向的一逼近比例因數(C/D)，並據以計算該正確比例因數與該逼近比例因數的一誤差量，該誤差量為Δ，其中，A與B為自然數且該(B/A)無法再進行一約分運算；(a)當n不等於A時，使得X增加(C/D)U，且使得E增加Δ，當n等於A時進行一總體鎖定機制；(b)當E大於L_min時，將X移動L_min，並使得E減少L_min，其中L_min為一可區別長度；(c)根據該原始影像信號或該內插影像信號以及X進行一線性內插法，計算出該第n筆資料的至少一像素值；以及(d)n=n+1，並進入該(a)步驟。。
本發明提出一種運用於顯示器的畫面放大控制裝置，包括：一線緩衝器控制單元，接收一第一解析度的一原始影像信號，且該原始影像信號中包括複數筆原始線資料；一線緩衝器，電連接至該線緩衝器控制單元，暫存該些原始線資料；一垂直線性運算單元，電連接至該線緩衝器控制單元，指示該線緩衝器控制單元讀取該線緩衝器中該些原始線資料中的連續二筆原始線資料，並根據一總體鎖定機制與一局部鎖定機制產生一第二解析度的一內插影像信號，且該內插影像信號中包括複數筆內插線資料；以及，一水平線性運算單元，電連接至該垂直線性運算單元，依序接收該內插影像信號中的該些內插線資料，並根據該總體鎖定機制與該局部鎖定機制產生一第三解析度的一輸出影像信號，且該輸出影像信號中包括複數筆輸出線資料。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
以10位元(bit)的垂直線性運算單元以及水平線性運算單元為例，顯示器接收到解析度為640×480的原始影像信號並改變為解析度為1440×1050的輸出影像信號時，垂直方向的正確比例因數為16/35(480/1050)，水平方向的正確比例因數為4/9(640/1440)，且此二比例因數皆無法被數位電路的垂直線性運算單元以及水平線性運算單元所接受，因此每筆內插線資料的實際位置與理想位置之間會產生位置誤差，而輸出線資料中每筆像素值的實際位置與理想位置之間也會產生位置誤差。其中，上述正確比例因數16/35以及4/9，分子與分母已經無法再進行約分運算(reduction of a fraction)。
以垂直方向的線性內插法為例，假設原始線資料之間的距離為1單位長度(U)，每筆內插線資料之間的理想位置應該以(16/35)單位長度(U)來遞增。然而，垂直線性運算單元僅能夠以最接近16/35的468/1024作為垂直方向的逼近比例因數。因此，正確比例因數與逼近比例因數之間具有Δ的差異，其中Δ=(16/35)U-(468/1024)U=0.000111607U。其中，上述二筆連續原始線資料之間的距離為1單位長度，也可以解釋為連續二筆原始線資料中相同像素(例如連續二筆原始線資料中的第一個像素)之間的距離為1單位長度。
因此，習知利用總體鎖定機制，會在第34筆內插線資料的位置產生最大的位置誤差(E)(=34×Δ)。之後，第35筆內插線資料的位置誤差(E)會被強制歸0，並在第36筆內插線資料的位置誤差(E)再次由Δ開始累積。
根據本發明的實施例，由於10位元的垂直線性運算單元，其最小可區別長度(minimum distinguishable length，L_min)為(U/1024=0.0009765625U)單位長度。因此，本發明於總體鎖定機制架構之下更提出一局部鎖定機制(local lock)，其會持續監視垂直線性運算單元所累積的位置誤差(E)。當位置誤差(E)累積超過此最小可區別長度(L_min)時，則重新計算內插線資料的實際位置，並以更正後的內插線資料的實際位置來進行線性內插法。
請參照第5A圖，其所繪示為本發明垂直線性運算單元進行線性內插法時利用總體鎖定機制與局部鎖定機制的流程圖。其中，步驟S552以及步驟S554，即為本發明新增的局部鎖定機制流程。且進行一次總體鎖定機制之前會進行多次的局部鎖定機制。
步驟S510，係用來設定初始值。其中，n=1，單位長度=U，X=0，E=0，其中n為自然數、X為第n筆內插線資料的實際位置、E為位置誤差。
於步驟S520，垂直線性運算單元根據原始影像信號以及輸出影像信號的解析度獲得垂直方向的正確比例因數(B/A)，以及垂直方向的逼近比例因數(C/D)，並計算出誤差量Δ。根據上述的範例，正確比例因數(B/A)=(16/35)，其中，A與B為自然數且分子與分母已經無法再進行約分運算(reduction of a fraction)。再者，由於垂直線性運算單元130以10位元(bit)來處理，則垂直方向的逼近比例因數(C/D)=(468/1024)，並且Δ=(16/35)U-(468/1024)U=0.000111607U。
如步驟S530，首先判斷n是否為A(=35)的整數倍，如果成立，則正在處理第35筆內插線資料、第70筆內插線資料、第105筆內插線資料...。此時，如步驟S540，必須強制設定這些內插線資料的實際位置(X)等於B(B=16)單位長度(U)的整數倍(n/A)，且強制設定此時的位置誤差(E)=0，而步驟S540即是在進行總體鎖定機制。反之，如果不成立時，如步驟S550，第n筆內插線資料的實際位置(X)會增加[(C/D)U]的距離，而位置誤差(E)也會增加Δ。
如步驟S552，垂直線性運算單元判斷第n筆內插線資料的位置誤差(E)是否大於最小可區別長度(L_min)。於確定位置誤差(E)大於最小可區別長度時，垂直線性運算單元將第n筆內插線資料的實際位置(X)增加最小可區別長度(L_min)，亦即往第n筆內插線資料的理想位置(ideal position)移動最小可區別長度(L_min)，因此位置誤差(E)可進一步減少最小可區別長度(L_min)。反之，於確定位置誤差(E)小於最小可區別長度時，垂直線性運算單元不處理第n筆內插線資料的實際位置(X)以及位置誤差(E)。
如步驟S560，以上述第n筆內插線資料的實際位置(X)來進行線性內插法並獲得內插線資料的所有像素值。
如步驟S570，判斷是否所有內插線資料皆已產生，如否，則如步驟S580將n加1並進入步驟S540；如是，則如步驟S590結束所有的流程。
由以上本發明的實施例可知，以上述正確比例因數(B/A)=(16/35)為例，垂直線性運算單元同時具有總體鎖定機制以及局部鎖定機制的作法，將使得位置誤差(E)有效地降低。也就是說，於一次的總體鎖定機制之內，垂直線性運算單元持續監測位置誤差(E)與最小可區別長度(L_min)之間的關係。當第n筆內插線資料的位置誤差(E)超過最小可區別長度(L_min)，則直接更改當第n筆內插線資料的實際位置(X)，使其更接近第n筆內插線資料的理想位置，並且位置位差(E)也同會同時地降低。
請參照第5B圖，其所繪示為本發明10位元垂直線性運算單元進行線性內插法時利用總體鎖定機制與局部鎖定機制的位置誤差示意圖。很明顯地，由於垂直方向的正確比例因數為16/35，所以習知垂直線性運算單元會強制設定第35筆內插線資料的實際位置(X)使得置誤差為0；再者，由於本發明加入局部鎖定機制，因此，當位置誤差(E)累積至最小可區別長度(L_min)時，改變第n筆內插線資料的實際位置(X)並因而降低第n筆內插線資料的位置誤差(E)。因此，相較於習知僅使用總體鎖定機制會將位置誤差累積至(34×Δ)，本發明同時使用總體鎖定機制與局部鎖定機制可使得位置誤差(E)縮小在最小可區別長度(L_min)以下。
由上述的說明可知，本發明垂直線性運算單元，於進行線性內插法時除了強制鎖定機制外另外增加一局部鎖定機制，因此會使得位置誤差(E)較小。同理，本發明也可以在水平線性運算單元中，於進行線性內插法時也同時利用強制鎖定機制以及局部鎖定機制，因此也會使得位置誤差(E)較小，而計算出的像素值與理想值差距較小，輸出影像信號中的圖像品質較佳。
再者，由於習知線緩衝控制單元係將第一筆原始線資料以及第二筆原始線資料暫存於線緩衝器之後才會輸出至垂直線性運算單元計算出位於(5/8)單位長度的第一筆內插線資料，如此將會延緩垂直線性運算單元輸出第一筆內插線資料的時間點。
請參照第6圖，其所繪示為本發明線緩衝控制單元與垂直線性運算單元之間的運作關係。其中，由寫入原始線資料的時序(timing diagram)可知，原始影像信號中的第一筆原始線資料(L1)、第二筆原始線資料(L2)依序寫入(W)第一線緩衝單元與第二線緩單元。並且於第三筆原始線資料(L3)寫入第三緩衝單元時，垂直線性運算單元即根據第一筆原始線資料(L1)與第二筆原始線資料(L2)計算出二筆插入線資料(l1、l2)。也就是說，實際上，第一筆插入線資料(l1)即相同於第一筆原始線資料(L1)，而第二筆插入線資料(l2)係利用比例因數進行線性內插法所計算出來。
因此，相較於習知的運作方式，本發明的第一筆內插線資料可以提前產生，因此，可使得後續所有的內插線資料皆可以提早產生。
綜上所述，本發明的畫面放大控制方法，係將一第一解析度的一原始影像信號先轉換成為第二解析度的一內插影像信號，再將該內插影像信號轉換為一第三解析度的一輸出影像信號。不論垂直線性運算單元或者水平線性運算單元皆可以利用以下的方式來進行局部鎖定機制。
首先，設定原始影信號中第一方向的二個連續像素之間的距離為一單位長度，此單位長度為U；接著，設定n等於1，X等於0，E等於0，其中n為自然數、X為第n筆資料的實際位置、E為位置誤差；接著，根據第一解析度與第三解析度計算第一方向的一正確比例因數為(B/A)以及第一方向的一逼近比例因數(C/D)，並據以計算正確比例因數與逼近比例因數的一誤差量，此誤差量為Δ，其中，A與B為自然數且(B/A)無法再進行約分運算；(a)當n不等於A時，將X增加(C/D)U，且E增加Δ，當n等於A時進行一總體鎖定機制；(b)當E大於L_min時，將X移動L_min，並使得E減少L_min，其中L_min為一可區別長度；(c)根據原始影像信號或內插影像信號以及X進行一線性內插法，計算出第n筆資料的至少一像素值；以及(d)n=n+1，並進入(a)步驟。
於垂直線性運算單元的運作上，第n筆資料係為內插影像信號中的一第n筆內插線資料，並且第一方向的二個連續像素係為一垂直方向連續的一第一筆原始線資料與第二筆原始線資料中的第一個像素之間的距離。
於水平線性運算單元的運作上，第n筆資料係為輸出線資料中任一輸出線資料內的第n個像素，且第一方向的二個連續像素值係為一水平方向的任一個內插線資料中連續二個像素之間的距離。
再者，當垂直線性運算單元或者水平線性運算單元是利用m位元進行運算時，可區別長度係為的一最小可區別長度，其為U/2m 。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．縮放控制器
110．．．線緩衝器控制單元
120．．．線緩衝器
122．．．第一線緩衝單元
124．．．第二線緩衝單元
126．．．第三線緩衝單元
130．．．垂直線性運算單元
140．．．垂直線性運算單元
150．．．時間產生器
第1圖所繪示為習知縮放控制器進行畫面放大的示意圖。
第2A圖與第2B，其所繪示為理想狀況下垂直線性運算單元產生內插線資料的示意圖。
第3A圖與第3B圖所繪示為理想狀況下水平線性運算單元產生輸出線資料的示意圖。
第4A圖，其所繪示為習知垂直線性運算單元進行線性內插法時利用總體鎖定機制的流程圖。
第4B圖，其所繪示為習知10位元垂直線性運算單元進行線性內插法時利用總體鎖定機制的位置誤差示意圖。
第5A圖所繪示為本發明垂直線性運算單元進行線性內插法時利用總體鎖定機制與局部鎖定機制的流程圖。
第5B圖所繪示為本發明10位元垂直線性運算單元進行線性內插法時利用總體鎖定機制與局部鎖定機制的位置誤差示意圖。
第6圖所繪示為本發明線緩衝控制單元與垂直線性運算單元之間的運作關係。

Claims (10)

  1. 一種運用於顯示器的畫面放大控制方法，用以將一第一解析度的一原始影像信號先轉換成為第二解析度的一內插影像信號，再將該內插影像信號轉換為一第三解析度的一輸出影像信號，包括下列步驟：設定該原始影信號中一第一方向的二個連續像素之間的距離為一單位長度，該單位長度為U；設定n等於1，X等於0，E等於0，其中n為自然數、X為一第n筆資料的一實際位置、E為一位置誤差；根據該第一解析度與該第三解析度計算該第一方向的一正確比例因數為(B/A)以及該第一方向的一逼近比例因數(C/D)，並據以計算該正確比例因數與該逼近比例因數的一誤差量，該誤差量為Δ，其中，A與B為自然數且該(B/A)無法再進行一約分運算；(a)當n不等於A時，使得X增加(C/D)U，且使得E增加Δ，當n等於A時進行一總體鎖定機制；(b)當E大於L_min時，將X移動L_min，並使得E減少L_min，其中L_min為一可區別長度；(c)根據該原始影像信號或該內插影像信號以及X進行一線性內插法，計算出該第n筆資料的至少一像素值；以及(d)n=n+1，並進入該(a)步驟。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之畫面放大控制方法，其中，該第n筆資料係為該內插影像信號中的一第n筆內插線資料。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之畫面放大控制方法，其中，該原始影像信號包括複數筆原始線資料，且該第一方向的二個連續像素係為一垂直方向連續的一第一筆原始線資料與第二筆原始線資料中的第一個像素之間的距離。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之畫面放大控制方法，其中，該輸出影像信號包括複數筆輸出線資料，且該第n筆資料係為該些輸出線資料中任一輸出線資料內的第n個像素。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之畫面放大控制方法，其中，該內插影像信號包括複數筆內插線資料，且該第一方向的二個連續像素值係為一水平方向的任一該內插線資料中連續二個像素之間的距離。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之畫面放大控制方法，其中該可區別長度，係為利用m位元進行運算時的一最小可區別長度，該最小可區別長度為U/2m 。
  7. 一種運用於顯示器的畫面放大控制裝置，包括：一線緩衝器控制單元，接收一第一解析度的一原始影像信號，且該原始影像信號中包括複數筆原始線資料；一線緩衝器，電連接至該線緩衝器控制單元，暫存該些原始線資料；一垂直線性運算單元，電連接至該線緩衝器控制單元，指示該線緩衝器控制單元讀取該線緩衝器中該些原始線資料中的連續二筆原始線資料，並根據一總體鎖定機制與一局部鎖定機制產生一第二解析度的一內插影像信號，且該內插影像信號中包括複數筆內插線資料；以及一水平線性運算單元，電連接至該垂直線性運算單元，依序接收該內插影像信號中的該些內插線資料，並根據該總體鎖定機制與該局部鎖定機制產生一第三解析度的一輸出影像信號，且該輸出影像信號中包括複數筆輸出線資料，其中，該垂直線性運算單元係執行下列步驟：設定該原始影信號中一垂直方向的二個連續原始線資料之間的距離為一單位長度，該單位長度為U；設定n等於1，X等於0，E等於0，其中n為自然數、X為一第n筆內插線資料的一實際位置、E為一位置誤差；根據該第一解析度與該第三解析度計算一垂直方向的一正確比例因數為(B/A)以及該垂直方向的一逼近比例因數(C/D)，並據以計算該正確比例因數與該逼近比例因數的一誤差量，該誤差量為△，其中，A與B為自然數且該(B/A)無法再進行一約分運算；(a)當n不等於A時，使得X增加(C/D)U，且使得E增加△，當n等於A時進行一總體鎖定機制；(b)當E大於L_min時，將X移動L_min，並使E減少L_min，其中L_min為一可區別長度；(c)根據該原始影像信號以及X進行一線性內插法，計算出該第n筆內插線資料的複數個像素值；以及(d)n=n+1，並進入該(a)步驟。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之畫面放大控制裝置，其中該垂直線性運算單元係為利用m位元進行運算時，該可區別長度為U/2m 。
  9. 一種運用於顯示器的畫面放大控制裝置，包括： 一線緩衝器控制單元，接收一第一解析度的一原始影像信號，且該原始影像信號中包括複數筆原始線資料；一線緩衝器，電連接至該線緩衝器控制單元，暫存該些原始線資料；一垂直線性運算單元，電連接至該線緩衝器控制單元，指示該線緩衝器控制單元讀取該線緩衝器中該些原始線資料中的連續二筆原始線資料，並根據一總體鎖定機制與一局部鎖定機制產生一第二解析度的一內插影像信號，且該內插影像信號中包括複數筆內插線資料；以及一水平線性運算單元，電連接至該垂直線性運算單元，依序接收該內插影像信號中的該些內插線資料，並根據該總體鎖定機制與該局部鎖定機制產生一第三解析度的一輸出影像信號，且該輸出影像信號中包括複數筆輸出線資料，其中，該水平線性運算單元係執行下列步驟：設定該內插影信號中任一內插線資料中二個連續像素之間的距離為一單位長度，該單位長度為U；設定n等於1，X等於0，E等於0，其中n為自然數、X為任一輸出線資料中的一第n個像素值的一實際位置、E為一位置誤差；根據該第一解析度與該第三解析度計算一水平方向的一正確比例因數為(B/A)以及該水平方向的一逼近比例因數(C/D)，並據以計算該正確比例因數與該逼近比例因數的一誤差量，該誤差量為△，其中，A與B為自然數且該(B/A)無法再進行一約分運算；(a)當n不等於A時，使得X增加(C/D)U，且使得E增加△，當n等於A時進行一總體鎖定機制； (b)當E大於L_min時，將X移動L_min，並使得E減少L_min，其中L_min為一可區別長度；(c)根據該些內插線資料以及X進行一線性內插法，計算出該第n個像素的一像素值；以及(d)n=n+1，並進入該(a)步驟。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之畫面放大控制裝置，其中該水平線性運算單元係為利用m位元進行運算時，該可區別長度為U/2m 。
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