JP3145703B2 - ２段補間システム - Google Patents

２段補間システム

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JP3145703B2 JP51121891A JP51121891A JP3145703B2 JP 3145703 B2 JP3145703 B2 JP 3145703B2 JP 51121891 A JP51121891 A JP 51121891A JP 51121891 A JP51121891 A JP 51121891A JP 3145703 B2 JP3145703 B2 JP 3145703B2
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、例えば、種々の表示フォーマットを実現
するためにビデオデータを補間する必要のある、ワイド
表示フォーマット比スクリーンを有するようなテレビジ
ョンに関するものである。今日のテレビジョンのほとん
どのものは、水平な幅対垂直の高さが4:3のフォーマッ
ト表示比を持っている。ワイドフォーマット表示比は映
画の表示フォーマット比、例えば16:9により近く対応す
る。この発明は直視型テレビジョン及び投写型テレビジ
ョンの両方に適用可能である。
4:3、しばしば４×３とも称するフォーマット表示比
を持つテレビジョンは、単一のビデオ信号源と複数のビ
デオ信号源を表示する方法に限界がある。実験的なもの
を除いて、商業放送局のテレビジョン信号の伝送は４×
３のフォーマットの表示比で放送される。多くの視聴者
は、４×３表示フォーマットは、映画におけるより広い
フォーマット表示比よりも良くないと考える。ワイドフ
ォーマット表示比のテレビジョンは、より心地よい表示
を行うだけでなく、ワイド表示フォーマットの信号源を
対応するワイド表示フォーマットすることができる。映
画は、切り詰められたり、歪められたりすることなく、
映画のように見える。ビデオ源は、例えばテレシネ装置
によってフィルムからビデオに変換される場合、あるい
は、テレビジョンのプロセッサによっても、切り詰める
必要がない。
ワイド表示フォーマット比のテレビジョンは、通常の
表示フォーマット信号とワイド表示フォーマット信号の
両方を種々の形で表示すること、及びこれらのフォーマ
ットの信号を多画面表示の形で表示するのに適してい
る。しかし、ワイド表示比のスクリーンを用いることに
は多くの問題が伴う。そのような問題の中で一般的なも
のには、複数の信号源の表示フォーマット比の変更、非
同期ではあるが同時表示されるビデオ信号源から一致し
たタイミング信号を生成すること、多画面表示を行うた
めの、複数信号源間の切換え、圧縮データ信号から高解
像度の画面を生成することがある。このような問題は、
この発明によるワイドスクリーンテレビジョンで解決さ
れる。この発明の種々の構成によるワイドスクリーンテ
レビジョンは、同じまたは異なるフォーマット比を有す
る単一及び複数ビデオ信号源から高解像度の単一及び複
数画面表示を、選択可能な表示フォーマット比で表示で
きる。
広い表示フォーマット比を持つテレビジョンは、飛越
し走査形式及び非飛越し走査形式の両方で、かつ、基本
的な、即ち標準の水平走査周波数及びその倍数の両方で
ビデオ信号を表示するテレビジョンシステムに実施でき
る。例えば、標準NTSCビデオ信号は、各ビデオフレーム
の、各々が約15,734Hzの基本的、即ち、標準水平走査周
波数のラスタ走査によって生成される相続くフィールド
をインタレースすることにより表示される。ビデオ信号
に関する基本的走査周波数は、fH、1fHあるいは1Hとい
うように種々の呼び方がなされる。1fH信号の実際の周
波数はビデオの方式が異なれば変わる。テレビジョン装
置の画質を改善する努力によって、ビデオ信号を順次に
非飛越しで表示するためのシステムが開発された。順次
走査では、各表示フレームは、飛越しフォーマットの２
つのフィールドの１つを走査するために割り当てられた
時間と同じ時間で走査する必要がある。フリッカのない
AA−BB表示は、各フィールドを連続して２度走査するこ
とを要する。それぞれの場合において、水平走査周波数
は標準の水平周波数の２倍としなければならない。この
ような順次走査表示あるいは無フリッカ表示用の走査周
波数は、2fHとか2Hとか色々な呼び方がされている。例
えば、米国の標準による2fH走査周波数は、約31,468Hz
である。
この発明の種々の構成によるワイドスクリーンテレビ
ジョンは、適応形補間フィルタを用いることによりビデ
オを水平方向に伸長し、圧縮できる。例えば、同等の大
きさの並置（サイド・バイ・サイド）画面のフォーマッ
ト表示の場合、ビデオ信号の一方を圧縮し、他方を拡大
する必要がある。ズームの場合は、信号の一方を初めに
切り捨て処理して、その後、伸長する必要がある。主及
び副信号のルミナンス成分用の補間器は、クリストファ
氏に付与された米国特許第4,694,414号に記載されてい
るようなスキュー補正フィルタであってもよい。例え
ば、そこに記載されているように、４点補間器は、２点
直線補間器と、これに付随して、振幅及び位相補正を行
うようにカスケードに接続されたフィルタと乗算器とを
含む。合計で４つの隣接するデータサンプルが各補間点
の計算に用いられる。入力信号は２点直線補間器に供給
される。入力に与えられる遅延は遅延制御信号（Ｋ）の
値に比例する。遅延された信号の振幅及び位相のエラー
は、付加されたカスケード接続されたフィルタと乗算器
によって得られる補正信号を加えることによって最小に
することができる。この補正信号は、全ての（Ｋ）の値
に対して、２点直線補間フィルタの周波数応答を等化す
るピーキングを行わせる。このオリジナルの４点補間器
は、fsをデータサンプル周波数として、0.25fsの通過帯
域を持つ信号に用いるために最適となるように調整され
る。
あるいは、この発明による構成に従って、両チャンネ
ルで、２段補間プロセスと呼ばれるプロセスを用いるこ
ともできる。元の可変補間フィルタの周波数応答はこの
ような２段プロセスを用いることにより改善することが
できる。このプロセスを、以下、２段補間器と称する。
この発明による２段補間器は、例えば、固定係数を有す
る2n＋４タップ有限インパルス応答形（FIR）フィルタ
と４点可変補間器とを含む。このFIRフィルタ出力は入
力ピクセルサンプル間の中間の位置にある。このFIRフ
ィルタの出力は、遅延された元のデータサンプルとイン
タリーブすることにより合成されて、実効的な2fsサン
プル周波数を作る。これは、FIRフィルタの通過帯域中
の周波数に関しては妥当な想定である。その結果、元の
４点補間器の実効通過帯域は大幅に増加する。
従来の補正済み可変補間フィルタは、信号の周波数成
分がサンプル周波数のほぼ４分の１、0.25fs、以下であ
る限りは、正確に補間されたサンプルを供給する。上記
の２段法は、実質的に0.25fsよりも大きな周波数成分を
有する信号に用いることができる。この発明の構成によ
れば、有限インパルス応答形フィルタは、デジタルサン
プルの第１の信号から、第１の信号のサンプル間の信号
点を表すデジタルサンプルの第２の信号を生成する。第
１の信号は、例えば、ピクセル値のデータストリームに
よって規定されるビデオ信号である。この第１の信号は
遅延を受けるが、その他の点では実質的に変更を受けな
い。第２の信号と遅延された第１の信号は、例えば、マ
ルチプレクサによってインタリーブされ、第１の信号の
サンプル密度の２倍のサンプル密度を持った第３のデジ
タル値の信号が生成される。補正済み可変補間器はこの
第３の信号からデジタルサンプルからなる第４の信号を
取り出す。この第４の信号では、第１の信号によって表
された情報の周波数内容（frequency content）が変わ
っている。この周波数内容（frequency content）は圧
縮あるいは伸長することが出来る。第１の信号は、この
第１の信号に対するサンプリング周波数の約40％までの
周波数成分を持っていてもよく、その場合、伸長されて
も、第４の信号の帯域幅が大幅に減少することはない。
ビデオ信号によって表される画面を拡大する場合、ビデ
オ信号は有限インパルス応答形フィルタによって遅延を
与えられ処理される前に、例えば、FIFO線メモリで切り
捨て処理が施される。補正済み可変補間器は、例えば、
マイクロプロセッサあるいは同等のハードウェアによっ
て制御して、圧縮または伸長のための選択された比率を
供給する。
第１図（ａ）〜（ｉ）は、ワイドスクリーンテレビジ
ョンの種々の表示フォーマットの説明に有用である。
第２図は、この発明の種々の態様に従うワイドスクリ
ーンテレビジョンの2fHの水平走査で動作するようにし
たもののブロック図である。
第３図は、第２図に示すワイドスクリーンプロセッサ
のブロック図である。
第４図は、第３図に示すワイドスクリーンプロセッサ
の詳細を示すブロック図である。
第５図は、第４図に示す画面内画面プロセッサのブロ
ック図である。
第６図は、第４図に示すゲートアレーのブロック図
で、主信号路、副信号路、出力信号路を示している。
第７図と第８図は、充分に切り詰めた信号を用いた第
１図（ｄ）に示す表示フォーマットの発生の説明に用い
るタイミング図である。
第９図は、第６図の主信号路をより詳細に示すブロッ
ク図である。
第10図は、第６図の副信号路をより詳細に示すブロッ
ク図である。
第11図は、第５図の画面内画面プロセッサのタイミン
グ−制御部のブロック図である。
第12図は、1fH−2fH変換における内部2fH信号を発生
する回路のブロック図である。
第13図は、第２図に示す偏向回路用の組合わせブロッ
ク及び回路図である。
第14図は、第２図に示すRGBインターフェースのブロ
ックである。
第15図と第16図は、例えば、第６図、第９図及び第10
図の補間器を実現するために、使用できる、２段可変補
間器フィルタの動作の説明に利用されるピクセル図であ
る。
第17図は、２段補正可変補間フィルタのブロック図で
ある。
第18図は、ズームを行うための構成とされた２段補正
可変補間フィルタのブロック図である。
第19図は、８タップ２段補間フィルタを実現するため
の回路のブロックである。
第１図のそれぞれは、この発明の異なる構成に従って
実現できる単一及び複数画面表示フォーマットの種々の
組合わせの中のいくつかのものを示す。説明のために選
んだこれらのものは、この発明の構成に従うワイドスク
リーンテレビジョンを構成するある特定の回路の記述を
容易にするためのものである。図示と、説明の便宜上、
一般に、ビデオ源、あるいは、ビデオ信号に関する通常
の表示フォーマットの幅対高さ比は４×３であるとし、
一般に、ビデオ源、あるいは、ビデオ信号に関するワイ
ドスクリーン表示フォーマットの幅対高さ比は、16×９
であるとする。この発明の構成は、これらの定義によっ
て制限されるものではない。
第１図（ａ）は、４×３の通常のフォーマットの表示
比を有する直視型、あるいは、投写型テレビジョンを示
す。16×９フォーマット表示比画面が４×３フォーマッ
ト表示比信号として伝送される場合は、上部と下部に黒
のバーが現れる。これを一般に郵便受け（レターボック
ス）フォーマットと呼ぶ。この場合、観察される画面は
表示に使用できる表示面積に関して小さい。別の方法と
しては、16×９フォーマット表示比の源が伝送に先立っ
て変換されて、４×３フォーマット表示器の観察面の垂
直方向を満たすようにされる。しかし、その場合は、か
なりの情報が左及び／または右側から切捨てられてしま
う。さらに別の方法では、郵便受けフォーマットを水平
方向には引伸ばさずに、垂直方向に引伸ばすことができ
るが、こうすると、垂直方向に引伸ばしたことにより歪
みが生ずる。これらの３つの方法のどれも特に魅力的で
あるとはいえない。
第１図（ｂ）は16×９のスクリーンを示す。16×９の
フォーマットの表示比のビデオ源は、切り詰めすること
なく、歪みを伴うことなく完全に表示される。16×９フ
ォーマット表示比の郵便受け画面（これは、元来４×３
フォーマット表示比信号の形であるが）は、充分な垂直
解像度を有する大きな表示を行うように、線倍化（ライ
ンダブリング）または線追加（ラインアディション）に
よって順次走査される。この発明によるワイドスクリー
ンテレビジョンは、主ビデオ源、副ビデオ源、あるいは
外部RGB源に関係なく、このような16×９フォーマット
表示比信号を表示できる。
第１図（ｃ）は、４×３フォーマット表示比の挿入画
面が挿入表示されている16×９フォーマット表示比の主
信号を示す。主及び副のビデオ信号が両方共、16×９フ
ォーマット表示比源である場合は、挿入画面も16×９フ
ォーマット表示比を持つ。挿入画面は多数の異なる位置
に表示することができる。
第１図（ｄ）は、主及び副ビデオ信号が同じサイズの
画面として表示されている表示フォーマットを示す。各
表示領域は８×９のフォーマット表示比を有し、これ
は、当然ながら、16×９とも４×３とも異なる。このよ
うな表示領域に、水平あるいは垂直歪みを伴うことなく
４×３フォーマット表示比源を表示するためには、信号
の左及び／または右側を切り詰めねばならない。画面を
水平方向に詰込む（squeeze）ことによるある程度のア
スペクト比歪みを我慢するなら、画面のもっと多くの部
分を表示できる。水平方向の詰め込みの結果、画面中の
事物は垂直方向に細長くなる。この発明のワイドスクリ
ーンテレビジョンは、アスペクト比歪みを全く伴わない
最大の切り詰め処理から最大のアスペクト比歪みを伴う
無切り詰めまでの、切り詰めとアスペクト比歪みの任意
の組合わせを行うことができる。
副ビデオ信号処理路にデータサンプリング制限がある
と、主ビデオ信号からの表示と同じ大きさの高解像度画
面の生成が複雑になる。このような複雑化を解消するた
めに種々の方法を開発できる。
第１図（ｅ）は、４×３フォーマットの表示比画面が
16×９フォーマット表示比スクリーンの中央に表示され
ている表示フォーマットを示す。黒色のバーが左右両側
に現れている。
第１図（ｆ）は、１つの大きな４×３フォーマット表
示比画面と３つの小さい４×３フォーマット表示比画面
が同時に表示される表示フォーマットを示す。大きい画
面の周辺の外側の小さい画面は、時には、PIP、即ち、
画面内画面（親子画面）ではなく、POP、即ち、画面外
画面と呼ばれる。PIPまたは画面内画面（ピクチャ・イ
ン・ピクチャ）という語は、この明細書中では、これら
２つの表示フォーマットに用いられている。ワイドスク
リーンテレビジョンに２つのチューナが設けられている
場合、両方共内部に設けられている場合、１つが内部
に、１つが外部、例えば、ビデオカセットレコーダに設
けられている場合でも、表示画面の中の２つは、ビデオ
源に従ってリアルタイムで動きを表示できる。残りの画
面は静止画面フォーマットで表示できる。さらにチュー
ナと副信号処理路とを付加すれば、３以上の動画面を表
示できることは理解できよう。また、大画面と３つの小
画面の位置を第１図（ｇ）に示すように切換えることも
可能である。
第１図（ｈ）は、４×３フォーマット表示比画面を中
央に表示して、６つの小さい４×３フォーマット表示比
画面を両側に縦列に表示した別のものを示す。上述した
フォーマットと同様、２つのチューナを備えたワイドス
クリーンテレビジョンであれば、２つの動画面を表示で
きる。そして、残りの11画面は静止画面フォーマットで
表示されることになる。
第１図（ｉ）は、12の４×３フォーマット表示比画面
の碁盤目状表示フォーマットを示す。このような表示フ
ォーマットは、特に、チャンネル選択ガイドに適してお
り、その場合、各画面は異なるチャンネルからの少なく
とも静止した画面である。前の例と同様、動きのある画
面の数は、利用できるチューナと信号処理路の数によっ
て決まる。
第１図に示した種々のフォーマットは一例であって、
限定的なものではなく、残りの画面に示され、以下に詳
述するワイドスクリーンテレビジョンによって実現でき
る。
この発明の構成によるワイドスクリーンテレビジョン
で、2fH水平走査用とされたものの全体的なブロック図
が第２図に示されており、全体を10で示されている。テ
レビジョン10は、概略的に言えば、ビデオ信号入力部2
0、シャーシまたはTVマイクロプロセッサ216、ワイドス
クリーンプロセッサ30、1fH−2fH変換器40、偏向回路5
0、RGBインタフェース60、YUV−RGB変換器240、映像管
駆動回路242、直視型または投写型管244、及び、電源70
を含んでいる。種々の回路の異なる機能ブロックへのグ
ループ化は、説明の便宜を図るためのものであって、こ
のような回路相互間の物理的位置関係を限定することを
意図するものではない。
ビデオ信号入力部20は、異なるビデオ源からの複数の
複合ビデオ信号を受信するようにされている。ビデオ信
号は主ビデオ信号及び副ビデオ信号として、選択的に切
換えることができる。RFスイッチ240は２つのアンテナ
入力ANT1とANT2を持っている。これらの入力は無線放送
アンテナによる受信とケーブルからの受信の両方のため
の入力を表わす。RFスイッチ204は、第１のチューナ206
と第２のチューナ208に、どちらのアンテナ入力を供給
するかを制御する。第１のチューナ206の出力は、ワン
チップ202への入力となる。ワンチップ202は、同調制
御、水平及び垂直偏向制御、ビデオ制御に関係する多数
の機能を果たす。図示のワンチップは産業用のTA7777で
ある。第１のチューナ206からの信号からワンチップで
生成されたベースバンドビデオ信号VIDEO OUTはビデオ
スイッチ200とワイドスクリーンプロセッサ30のTV1入力
への入力となる。ビデオスイッチ200への他のベースバ
ンドビデオ入力はAUX1とAUX2で示されている。これらの
入力は、ビデオカメラ、レーザディスクプレーヤ、ビデ
オテーププレーヤビデオゲーム等に用いることができ
る。シャーシまたはTVマイクロプロセッサ216によって
制御されるビデオスイッチ200の出力は切換えビデオ（S
WITCHED VIDEO）と示されている。このSWITCHED VIDE
Oはワイドスクリーンプロセッサ30へ別の入力として供
給される。
第３図を参照すると、（削除）ワイドスクリーンプロ
セッサ中のスイッチSW1は、Y/Cデコーダ210への入力と
なるSEL COMP OUTビデオ信号として、TV1信号とSWITC
HED VIDEO信号の一方を選択する。Y/Cデコーダ210は適
応型線くし形フィルタの形で実現できる。Y/Cデコーダ2
10へは、さらに２つのビデオ源S1とS2も入力される。S1
とS2の各々は異なるＳ−VHS源を表わし、各々、別々の
ルミナンス信号及びクロミナンス信号から成っている。
いくつかの適応型線くし形フィルタでY/Cデコーダの一
部として組込まれているような、あるいは、別のスイッ
チとして実現してもよいスイッチがTVマイクロプロセッ
サ216に応答して、Y_M及びC_INとして示した出力とし
て、一対のルミナンス及びクロミナンス信号を選択す
る。選択された対をなすルミナンス及びクロミナンス信
号は、その後は、主信号として見なされ、主信号路に沿
って処理される。_Mあるいは_MNを含む信号表記は主信
号路を表わす。クロミナンス信号C_INはワイドスクリー
ンプロセッサ30によって、再びワンチップに返され、色
差信号U_M及びV_Mが生成される。ここで、Ｕは（Ｒ−
Ｙ）と同等のものを表わし、Ｖは（Ｂ−Ｙ）と同等であ
る。Y_M、U_M及びV_M信号は、その後の信号処理のため
に、ワイドスクリーンプロセッサ30でデジタル形式に変
換される。
機能的にはワイドスクリーンプロセッサ30の一部と定
義される第２のチューナ208がベースバンドビデオ信号T
V2を生成する。スイッチSW2が、Y/Cデコーダ220への入
力として、TV2信号とSWITCHED VIDEO信号の１つを選
ぶ。Y/Cデコーダ220は適応型線くし形フィルタとして実
施できる。スイッチSW3とSW4が、Y/Cデコーダ220のルミ
ナンス及びクロミナンス出力と、それぞれY_EXTとC_EXT
で示す外部ビデオ源のルミナンス及びクロミナンス信号
の一方を選択する。Y_EXT及びC_EXT信号は、Ｓ−VHS入
力S1に対応する。Y/Cデコーダ220とスイッチSW3とSW4
は、いくつかの適応型線くし形フィルタで行われている
ように、組合わせてもよい。スイッチSW3とSW4の出力
は、この後は、副信号と考えられて、副信号路に沿って
処理される。選択されたルミナンス出力はY_Aとして示
されている。_A、_AX及び_AUXを含む信号表記は副信号
路に関して用いられている。選択されたクロミナンスは
色差信号U_AとV_Aに変換される。Y_A信号、U_A信号及び
V_A信号は、その後の信号処理のためにデジタル形式に
変換される。主及び副信号路中でビデオ信号源の切換え
を行う構成により、異なる画面表示フォーマットの異な
る部分についてのビデオ源選択をどのようにするかにつ
いての融通性が大きくなる。
Y_Mに対応する複合同期信号COMP SYNCがワイドスク
リーンプロセッサ30から同期分離器212に供給される。
水平及び垂直同期成分ＨとＶが垂直カウントダウン回路
214に入力される。垂直カウントダウン回路はワイドス
クリーンプロセッサ30に供給されるVERTICAL RESET
（垂直リセット）信号を発生する。ワイドスクリーンプ
ロセッサ30は、RGBインタフェース60に供給される内部
垂直リセット出力信号INT VERT RST OUTを発生す
る。RGBインタフェース60中のスイッチが、内部垂直リ
セット出力信号と外部RGB源の垂直同期成分との間の選
択を行う。このスイッチの出力は偏向回路50に供給され
る選択された垂直同期成分SEL_VERT_SYNCである。副ビ
デオ信号の水平及び垂直同期信号は、ワイドスクリーン
プロセッサ中の同期分離器250によって生成される。
1fH−2fH変換器40は、飛越し走査形式のビデオ信号を
順次走査される非飛越し走査形式の信号に変換する働き
をする。例えば、水平線の各々が２度表示されるとか、
あるいは、同じフィールド中の隣接水平線の補間によっ
て付加的な水平線の組が生成される。いくつかの例にお
いては、前の線を用いるか、補間した線を用いるかは、
隣接フィールドまたは隣接フレーム間で検出される動き
のレベルに応じて決められる。変換回路40はビデオRAM4
20と関連して動作する。このビデオRAM420は、順次表示
を行うために、フレームの１またはそれ以上のフィール
ドを記憶するために用いられる。Y_2fH、U_2fH及びV_2f
H信号としての変換されたビデオデータはRGBインタフェ
ース60に供給される。
第14図に詳細に示されているRGBインタフェース60
は、表示のための、ビデオ信号入力部20による変換ビデ
オデータまたは外部RGBビデオデータの選択ができるよ
うにする。外部RGB信号は2fH走査用に適合させられたワ
イドフォーマット表示比信号とする。主信号の垂直同期
成分はワイドスクリーンプロセッサによってRGBインタ
フェースに対し、INT VERT RST OUTとして供給され
て、選択された垂直同期（fVmまたはfVext）を偏向回路
50に供給できるようにする。このワイドスクリーンテレ
ビジョンの動作によって、内部／外部制御信号INT/EXT
を発生させて、外部RGB信号の使用者による選択を可能
とする。しかし、このような外部RGB信号が存在しない
場合に、外部RGB信号入力を選択すると、ラスタの垂直
方向の崩壊、及び、陰極線管または投写型管の損傷が生
じる可能性がある。従って、RGBインタフェース回路60
は存在しない外部RGB入力の選択を無効とするために、
外部同期信号を検出する。WSPマイクロプロセッサ340
は、また外部RGB信号に対するカラー及び色調制御を行
う。
ワイドスクリーンプロセッサ30は、副ビデオ信号の特
殊な信号処理を行う画面内画面（ピクチャ・イン・ピク
チャ）プロセッサ320を含んでいる。画面内画面という
用語は、時には、PIPあるいはピクス・イン・ピクス（p
ix−in pix）と省略される。ゲートアレー300が、第１
図（ａ）〜第１図（ｉ）の例で示されているような、種
々の表示フォーマットで主及び副ビデオ信号データを組
合わせる。画面内画面プロセッサ320とゲートアレー300
はワイドスクリーンマイクロプロセッサ（WSP μＰ）3
40の制御下にある。マイクロプロセッサ340は、直列バ
スを介してTVマイクロプロセッサ216に応動する。この
直列バスは、データ、クロック信号、イネーブル信号及
びリセット信号用の４本の信号ラインを含んでいる。ワ
イドスクリーンプロセッサ30は、また、３レベルのサン
ドキャッスル（砂で作った城）信号として、複合垂直ブ
ランキング／リセット信号（COMPOSITE VERTICAL BLA
NKING/RESET Signal）を発生する。あるいは、垂直ブ
ランキング信号とリセット信号は別々の信号として生成
してもよい。複合ブランキング信号はビデオ信号入力部
によってRGBインタフェースに供給される。
第13図にさらに詳細に示す偏向回路50はワイドスクリ
ーンプロセッサから垂直リセット信号を、RGBインタフ
ェース60から選択された2fH水平同期信号を、また、ワ
イドスクリーンプロセッサから付加的な制御信号を受け
とる。この付加制御信号は、水平位相合わせ、垂直サイ
ズ調整及び左右ピン調整に関するものである。偏向回路
50は2fHフライバックパルス2fHFBをワイドスクリーンプ
ロセッサ30、1fH−2fH変換器40及びYUV−RGB変換器240
に供給する。
ワイドスクリーンテレビジョン全体に対する動作電圧
は、例えば、AC主電源により付勢するようにできる電源
70によって生成される。
ワイドスクリーンプロセッサ30を第３図により詳細に
示す。ワイドスクリーンプロセッサの主要な成分は、ゲ
ートアレー300、画面内画面回路301、アナログ−デジタ
ル変換器とデジタル−アナログ変換器、第２のチューナ
208、ワイドスクリーンプロセッサ・マイクロプロセッ
サ（WSP μＰ）340及びワイドスクリーン出力エンコー
ダ227である。1fHおよび2fHシャーシの両方に共通のワ
イドスクリーンプロセッサの詳細な部分、例えば、PIP
回路、が第４図に示されている。PIP回路301の重要な部
分を構成する画面内画面プロセッサ320は第５図により
詳細に示されている。また、第６図には、ゲートアレー
300がより詳細に示されている。第３図に示した、主及
び副信号路の部分を構成する多数の素子については、既
に詳細に記述した。
第２のチューナ208には、IF段224とオーディオ段226
が付設されている。また、第２のチューナ208はWSP μ
P340と共に動作する。WSP μP340は入／出力I/O部340A
とアナログ出力部340Bとを含んでいる。I/O部340Aは色
調（ティント）制御信号とカラー制御信号、外部RGBビ
デオ源を選択するためのINT/EXT信号、及び、スイッチS
W1〜SW6用の制御信号を供給する。I/O部は、また、偏向
回路と陰極線管を保護するために、RGBインタフェース
からのEXT SYNC DET信号をモニタする。アナログ出力
部340Bは、それぞれのインタフェース回路254、256およ
び258を通して、垂直サイズＶ SIZE、左右調整EW ADJ
及び水平位相用制御Ｈ PHASE ADJ信号を供給する。
ゲートアレー300は主及び副信号路からのビデオ情報
を組合わせて、複合ワイドスクリーン表示、例えば、第
１図の異なる部分に示されているものの１つを作る働き
をする。ゲートアレー用のクロック情報は、低域通過フ
ィルタ376と協同して動作する位相ロックループ374によ
って供給される。主ビデオ信号はアナログ形式で、Y_
M、U_M及びV_Mで示した信号として、YUVフォーマットで
ワイドスクリーンプロセッサに供給される。これらの主
信号は、第４図により詳細に示すアナログ−デジタル変
換器342と346によってアナログからデジタル形式に変換
される。
カラー成分信号は、上位概念的な表記Ｕ及びＶによっ
て示されており、これらは、Ｒ−Ｙまたは、Ｂ−Ｙ信
号、あるいは、Ｉ及びＱ信号に付すことができる。シス
テムクロック周波数は1024fH（これは約16MHzである）
なので、サンプルされたルミナンスの帯域幅は8MHzに制
限される。Ｕ及びＶ信号は500KHz、あるいは、ワイド１
については1.5MHzに制限されるので、カラー成分データ
のサンプルは、１つのアナログ−デジタル変換器とアナ
ログスイッチで行うことができる。このアナログスイッ
チ、即ち、マルチプレクサ344のための選択線UV_MUX
は、システムクロックを２で除して得た8MHzの信号であ
る。１クロック幅の線開始SOLパルスが、各水平ビデオ
線の始点でこの信号を同期的に０にリセットする。つい
で、UV_MUX線は、その水平線を通して、各クロックサイ
クル毎に状態が反転する。線の長さはクロックサイクル
の偶数倍なので、一旦初期化されると、UV_MUXの状態
は、中断されることなく、０、１、０、１‥‥と変化す
る。アナログ−デジタル変換器342と346からのＹ及びUV
データストリームは、アナログ−デジタル変換器が各
々、１クロックサイクルの遅延を持っているので、シフ
トしている。このデータシフトに対応するために、主信
号処理路304の補間器制御器349からのクロックゲート情
報も同じように遅延させられなければならない。このク
ロックゲート情報が遅延していないと、削除が行われた
時、UVデータは正しく対をなすように組合わされない。
この点は、各UV対が１つのベクトルを表すので、重要な
ことである。１つのベクトルからのＵ成分は、他のベク
トルからのＶ成分と対にすると、カラーシフトが生じて
しまう。この対にする代りに先行する対からのＶサンプ
ルは、その時のＵサンプルと共に削除される。このUVマ
ルチプレクス法は、各カラー成分（Ｕ、Ｖ）サンプル対
に対して２つのルミナンスサンプルがあるので、2:1:1
と称される。Ｕ及びＶの双方に対するナイキスト周波数
はルミナンスのナイキスト周波数の２分の１に実効的に
減じられる。従って、ルミナンス成分に対するアナログ
−デジタル変換器の出力のナイキスト周波数は8MHzとな
り、一方、カラー成分に対するアナログ−デジタル変換
器の出力のナイキスト周波数は4MHzとなる。
PIP回路及び／またはゲートアレーは、データ圧縮を
しても副データの解像度が増強されるようにする手段を
含むことができる。例えば、対（ペアド）ピクセル圧縮
及びディザリングとデ（逆）ディザリングを含む、多く
のデータ減縮及びデータ回復構想が開発されている。さ
らに、ビット数が異なる異なったディザリングシーケン
スや、ビット数が異なる異なった対ピクセル圧縮が考え
られている。多数の特定のデータ減縮及び回復構想の１
つをWSP μP340によって選択して、各特定の画面表示
フォーマットについて表示ビデオの解像度を最大にする
ようにすることができる。
ゲートアレー300は、FIFO356と358として実現できる
線メモリと協同して動作する補間器を含んでいる。この
補間器とFIFOは主信号を必要に応じて再サンプル（リサ
ンプル）するために使用される。別に設けた補間器によ
って、副信号を再サンプルできる。ゲートアレー中のク
ロック及び同期回路が主及び副信号を組合わせて、Y_M
X、U_MX及びV_MX成分を有する１つの出力ビデオ信号を
作ることを含む、主及び副の両信号のデータ操作を制御
する。上記出力成分はデジタル−アナログ変換器360、3
62及び364によってアナログ形式に変換される。Ｙ、Ｕ
及びＶで示すアナログ形式の信号は、非飛越し走査形式
の信号への変換のために、1fH−2fH変換器40に供給され
る。また、Ｙ、Ｕ及びＶ信号はエンコーダ227によってY
/Cフォーマットに符号化されて、パネルのジャックに、
ワイドフォーマット比出力信号Y_OUT_EXT_/C_OUT_EXTが
生成される。スイッチSW5が、エンコーダ227のための同
期信号を、ゲートアレーからのC_SYNC_MNと、PIP回路か
らのC_SYNC_AUXから選択する。スイッチSW6は、ワイド
スクリーンパネル出力用の同期信号として、Y_MとC_SYN
C_AUXのどちらかを選択する。
水平同期回路の部分がより詳細に第12図に示されてい
る。位相比較器228は、低域通過フィルタ230、電圧制御
発振器232、除算器234及びキャパシタ236を含む位相ロ
ックループの一部をなしている。電圧制御発振器232
は、セラミック共振器または同等のもの238に応動し
て、32fHで動作する。電圧制御発振器の出力は、32で除
算されて、適切な周波数の第２の入力信号として位相比
較器228に供給される。分周器234の出力は1fHREFタイミ
ング信号である。32fHREFタイミング信号と1fHREFタイ
ミング信号は16分の１カウンタ400に供給される。2fH出
力がパルス幅回路402に供給される。分周器400を1fHREF
信号によってプリセットすることにより、この分周器
は、確実に、ビデオ信号入力部の位相ロックループと同
期的に動作する。パルス幅回路402は2fH−REF信号が、
位相比較器404、例えば、CA1391が適正な動作を行うよ
うにするために充分なパルス幅を持つようにする。位相
比較器404は、低域通過フィルタ406と2fH電圧制御発振
器408を含む第２の位相ロックループの一部を構成して
いる。電圧制御発振器408は内部2fHタイミング信号を発
生し、この信号は順次走査される表示器を駆動するため
に用いられる。位相比較器404への他方の入力信号は、2
fHフライバックパルスまたはこれに関係付けられたタイ
ミング信号である。位相比較器404を含む第２の位相ロ
ックループを用いることは、入力信号の各1fH期間内で
各2fH走査周期を対称になるようにするために役立つ。
このようにしなかった場合は、ラスタの分離、例えば、
ビデオ線の半分が右にシフトし、ビデオ線の半分が左に
シフトするというようなことが起きる。
第13図には、偏向回路50が詳細に示されている。回路
500は、異なる表示フォーマットを実現するために必要
な垂直過走査の所要量に応じてラスタの垂直のサイズを
調整するために設けられている。線図的に示すように、
定電流源502が垂直ランプキャパシタ504を充電する一定
量の電流IRAMPを供給する。トランジスタ506が垂直ラン
プキャパシタに並列に結合されており、垂直リセット信
号に応じて、このキャパシタを周期的に放電させる。い
かなる調整もしなければ、電流IRAMPは、ラスタに最大
可能な垂直サイズを与える。これは、第１図（ａ）に示
すような、拡大４×３フォーマット表示比信号源により
ワイドスクリーン表示を満たすに必要とされる垂直過走
査の大きさに対応する。より小さな垂直ラスタサイズが
必要とされる場合は、可調整電流源508がIRAMPから可変
量の電流IADJを分流させて、垂直ランプキャパシタ504
をよりゆっくりと、より小さなピーク値まで充電する。
可変電流源508は、垂直サイズ制御回路によって生成さ
れた、例えば、アナログ形式の、垂直サイズ調整信号に
応答する。垂直サイズ調整回路500は手動垂直サイズ調
整回路510から独立しており、この手動垂直サイズ調整
は、ポテンショメータあるいは背面パネル調整ノブによ
って行うことができる。いずれの場合でも、垂直偏向コ
イル512は適切な大きさの駆動電流を受ける。水平偏向
は、位相調整回路518、左右ピン補正回路514、2fH位相
ロックループ520及び水平出力回路516によって与えられ
る。
第14図には、RGBインタフェース60がより詳しく示さ
れている。最終的に表示される信号が、1fH−2fH変換器
40の出力と外部RGB入力から選択される。ここで述べる
ワイドスクリーンテレビジョンを説明するために、外部
RGB入力をワイドフォーマット表示比の順次走査源であ
るとする。外部RGB信号とビデオ信号入力部20からの複
合ブランキング信号がRGB−YUV変換器610に入力され
る。外部RGB信号に対する外部2fH複合同期信号が外部同
期信号分離器600に入力される。垂直同期信号の選択は
スイッチ608によって行われる。水平同期信号の選択は
スイッチ604によって行われる。ビデオ信号の選択はス
イッチ606によって行われる。スイッチ604、606、608の
各々はWSP μP340によって生成される内部／外部制御
信号に応答する。内部ビデオ源を選択するか外部ビデオ
源を選択するかは、利用者の選択である。しかし、外部
RGB源が接続されていない、あるいは、ターンオンされ
ていない時に、使用者が不用意にそのような外部源を選
択した場合、あるいは、外部源がなくなった場合は、垂
直ラスタが崩れ、陰極線管に重大な損傷を生じさせる可
能性がある。そこで、外部同期検出器602が外部同期信
号の存在を検出する。この信号がない場合には、スイッ
チ無効化制御信号が各スイッチ604、606、608に送ら
れ、外部RGB源からの信号がない時に、このような外部R
GB源が選択されることを防止する。RGB−YUV変換器610
も、WSP μP340から色調及びカラー制御信号を受け
る。
この発明の構成によるワイドスクリーンテレビジョン
を、図示はしていないが、2fH水平走査の代わりに1fH水
平走査で実施することもできる。1fH回路を用いれば、1
fH−2fH変換器もRGBインタフェースも不要となる。従っ
て、2fH走査周波数の外部ワイドフォーマット表示比RGB
信号の表示のための手段はなくなることになる。1fH回
路用のワイドスクリーンプロセッサと画面内画面プロセ
ッサは非常に類似したものとなる。ゲートアレーは実質
的に同じでよいが、全ての入力と出力を用いることはな
いであろう。ここに記載する種々の解像度増強構想は、
一般的に言って、テレビジョンが1fH走査で動作しよう
と、2fH走査で動作しようと関係なく採用できる。
第４図は、1fH及び2fHシャーシの両方について同じと
することができる、第３図に示したワイドスクリーンプ
ロセッサ30をさらに詳細に示すブロック図である。Y_
A、U_A及びV_A信号が、解像度処理回路370を含むことの
できる画面内画面プロセッサ320の入力となる。この発
明の一態様によるワイドスクリーンテレビジョンは、ビ
デオの伸張及び圧縮ができる。第１図にその一部を示し
た種々の複合表示フォーマットにより実現される特殊効
果は画面内画面プロセッサ320によって生成される。こ
のプロセッサ320は、解像度処理回路370からの解像度処
理されたデータ信号Y_RP、U_RP及びV_RPを受信するよう
に構成できる。解像度処理は常に必要なわけではなく、
選択された表示フォーマット中に行われる。第５図に、
画面内画面プロセッサ320がさらに詳細に示されてい
る。画面内画面プロセッサの主要成分は、アナログ−デ
ジタル変換器部322、入力部324、高速スイッチ（FSW）
及びバス部326、タイミング及び制御部328、及びデジタ
ル−アナログ変換部330である。タイミング及び制御部3
28の詳細が第11図に示されている。
画面内画面プロセッサ320は、例えば、トムソン・コ
ンシューマ・エレクトロニクス・インコーポレーテッド
により開発された基本CPIPチップを改良したものとして
実施できる。この基本CPIPチップの詳細は、インディア
ナ州インディアナポリスのトムソン・コンシューマ・エ
レクトロニクス・インコーポレーテッドから発行されて
いる「The CTC 140 Picture in Picture（CPIP）Techni
cal Training Manual（CTC 140画面内画面（CPIP）技術
トレーニング マニュアル）」に記載されている。多数
の特徴あるいは特殊効果が可能である。次はその一例で
ある。基本的な特殊効果は、第１図（ｃ）に示すよう
な、大きい画面上に小さい画面が置かれたものである。
これらの大小の画面は同じビデオ信号あるいは別のビデ
オ信号からでもよく、また、入れ換えもできる。一般
に、オーディオ信号は常に大きい画面に対応するように
切換えられる。小画面はスクリーン上の任意の位置に動
かすこともできるし、あるいは、多数の予め定められた
位置に移させることができる。ズーム効果は、小画面の
サイズを、例えば、多数の予め設定されたサイズの任意
のものへ大きくしたり小さくする。ある点において、例
えば、第１図（ｄ）に示す表示フォーマットの場合、大
小の画面は同じ大きさとなる。
単一画面モード、例えば、第１図（ｂ）、第１図
（ｅ）あるいは第１図（ｆ）に示すモードの場合、使用
者は、その単一画面の内容を、例えば、1.0:1〜5.1:1の
比の範囲でステップ状にズーム・インすることができ
る。ズームモードでは、使用者は画面内容をサーチし、
あるいは、パンして、スクリーン上の画像を画面の異な
る領域内で動かすことができる。いずれの場合でも、小
さい画面、大きい画面あるいはズームした画面を静止画
面（静止画面フォーマット）として表示できる。この機
能により、ビデオの最後の９フレームを繰返しスクリー
ン上に表示するストロボフォーマットが可能となる。フ
レームの繰返し率は、１秒につき30フレームから０フレ
ームまで変えることができる。
この発明の別の構成によるワイドスクリーンテレビジ
ョンで使用される画面内画面プロセッサは上述した基本
的なCPIPチップの現在の構成とは異なる。基本的CPIPチ
ップを16×９スクリーンを有するテレビジョンと使用す
る場合で、ビデオスピードアップ回路を用いない場合
は、広い16×９スクリーンを走査することによって、実
効的に水平方向に4/3倍の拡大が生じ、そのために、ア
スペクト比歪みが生じてしまう。画面中の事物は水平方
向に細長くなる。外部スピードアップ回路を用いた場合
は、アスペクト比歪みは生じないが、画面がスクリーン
全体に表示されない。
通常のテレビジョンで使用されているような基本CPIP
チップを基にした既存の画面内画面プロセッサは、ある
望ましくない結果を伴う特別な態様で動作させられる。
入来ビデオは、主ビデオ源の水平同期信号にロックされ
た640fHのクロックでサンプルされる。即ち、CPIPチッ
プに関連するビデオRAMに記憶されたデータは、入来す
る副ビデオ源に対しオーソゴナルに（orthogonally）に
サンプルされない。これが基本CPIP法によるフィールド
同期に対する根本的な制限である。入力サンプリング率
の非オーソゴナルな性質のために、サンプルされたデー
タにスキューエラーが生じてしまう。この制限は、ビデ
オRAMを、データの書込みと読出しに同じクロックを使
わねばならないCPIチップと共に用いた結果である。例
えばビデオRAM350のようなビデオRAMからのデータが表
示される時は、スキューエラーは、画面の垂直端縁に沿
ったランダムなジッタとして現れ、一般には、非常に不
快であると考えられる。
基本CPIPチップと異なり、この発明の構成に従う画面
内画面プロセッサ320は、複数の選択可能な表示モード
の１つで、ビデオデータを非対称に圧縮するように変更
されている。この動作モードでは、画面は水平方向に4:
1で圧縮され、垂直方向には3:1で圧縮される。この非対
称圧縮モードにより、アスペクト比歪みを有する画面が
生成されて、ビデオRAMに記憶される。画面中の事物は
水平方向に詰め込まれる。しかし、これらの画面が通常
の通り、例えば、チャンネル走査モードで、読出され
て、16×９フォーマット表示比スクリーン上に表示され
ると、画面は正しく見える。この画面はスクリーンを満
たし、アスペクト比歪みはない。この発明のこの態様に
よる非対称圧縮モードを用いると、外部スピードアップ
回路を用いることなく、16×９のスクリーン上に特別の
表示フォーマットを生成することが可能となる。
第11図は、例えば、上述したCPIPチップを変更した画
面内画面プロセッサのタイミング及び制御部328のブロ
ック図であり、このタイミング及び制御部328は、複数
の選択可能な表示モードの１つとしての非対称圧縮を行
うためのデシメーション（decimation）回路328Cを含ん
でいる。残りの表示モードは異なるサイズの副画面を生
成できる。水平及び垂直デシメーション回路の各々はWS
P μP340の制御の下に値のテーブルから圧縮係数を求
めるようにプログラムされたカウンタを含んでいる。値
の範囲は1:1、2:1、3:1等とすることができる。圧縮係
数は、テーブルをどのように構成するかに応じて対称的
にも非対称にもできる。圧縮比の制御は、WSP μP340
の制御下で、完全にプログラマブルは汎用デシメーショ
ン回路によって行うことができる。
全スクリーンPIPモードでは、自走発振器348と共に働
く画面内画面プロセッサ320は、例えば適応形線くし形
フィルタとすることのできるデコーダからY/C入力を受
取り、この信号をＹ、Ｕ、Ｖカラー成分に復号し、水平
及び垂直同期パルスを生成する。これらの信号は、ズー
ム、静止、チャンネル走査などの種々の全スクリーンモ
ードのために、画面内画面プロセッサで処理される。例
えば、チャンネル走査モード中、ビデオ信号入力部から
の水平及び垂直同期は、サンプルされた信号（異なるチ
ャンネル）が互いに関連性のない同期パルスを有し、ま
た、見かけ上、時間的にランダムな時点で切換えられる
ので、何度も中断するであろう。従って、サンプルクロ
ック（及び読出し／書込みビデオRAMクロック）は自走
発振器によって決められる。静止及びズームモード用に
は、サンプルクロックは入来ビデオ水平同期信号にロッ
クされる。これらの特別なケースでは、入来ビデオ水平
同期の周波数は表示クロック周波数と同じである。
再び第４図を参照すると、画面内画面プロセッサ320
からのアナログ形式のＹ、Ｕ、ＶおよびC_SYNC（複合同
期）出力は、エンコーダ回路366でY/C成分へ再符号化す
ることができる。エンコーダ回路366は3.58MHz発振器38
0と協同して動作する。このY/C_PIP_ENC信号は、再符号
化Y/C成分を主信号のY/C成分の代わりに用いることを可
能とするY/Cスイッチ（図示せず）に接続してもよい。
この点以後、PIP符号化Ｙ、Ｕ、Ｖおよび同期信号が、
シャーシの残部における水平及び垂直タイミングの基礎
となる。この動作モードは、主信号路中の補間器及びFI
FOの動作に基づくPIPのズームモードの実行に適してい
る。
さらに第５図を参照すると、画面内画面プロセッサ32
0は、アナログ−デジタル変換部322、入力部324、高速
スイッチFSW及びバス制御部326、タイミング及び制御部
328、及びデジタル−アナログ変換部330を含んでいる。
一般に、画面内画面プロセッサ320は、ビデオ信号をデ
ジタル化してルミナンス（Ｙ）及び色差信号（Ｕ、Ｖ）
とし、その結果をサブサンプルして、上述したような１
メガビットのビデオRAM350に記憶させる。画面内画面プ
ロセッサ320に付設されているビデオRAM350は１メガビ
ットのメモリ容量を持つが、これは、８ビットサンプル
でビデオデータの１フィールド全部を記憶するには充分
な大きさではない。メモリ容量を増すことは、費用がか
かり、さらに複雑な操作回路構成が必要となるであろ
う。副チャンネルのサンプル当たりのビット数を少なく
することは、全体を通じて８ビットサンプルで処理され
る主信号に対して、量子化解像度、あるいは、帯域幅の
減少を意味する。この実効的な帯域幅減少は、副表示画
面が相対的に小さい時は、通常問題とはならないが、副
表示画面が相対的に大きい、例えば、主表示画面と同じ
サイズの場合は、問題となる可能性がある。解像度処理
回路370が、副ビデオデータの量子化解像度あるいは実
効帯域幅を増強させるための１つまたはそれ以上の構想
を選択的に実施することができる。例えば、対ピクセル
圧縮及びディザリングと逆ディザリングを含む多数のデ
ータ減縮及びデータ回復構想が開発されている。逆ディ
ザリング回路は、ビデオRAM350の下流、例えば、以下に
詳述するように、ゲートアレーの副信号路中に配置す
る。さらに、異なるビット数を伴う異なるディザリング
と逆ディザリングシーケンス、及び、異なるビット数の
異なる対ピクセル圧縮が考えられる。各特定の画面表示
フォーマットに対して表示ビデオの解像度を最大にする
ために、多数の特定データ減縮及び回復構想の１つをWS
P μＰによって選ぶことができる。
ルミナンス及び色差信号は、8:1:1の６ビットＹ、
Ｕ、Ｖ形式で記憶される。即ち、各成分は６ビットサン
プルに量子化される。色差サンプルの各対に対し８個の
ルミナンスサンプルがある。画面内画面プロセッサ320
は、入来ビデオデータが、入来副ビデオ同期信号にロッ
クされた640fHクロック周波数でサンプルされるような
モードでは動作させられる。このモードで、ビデオRAM
に記憶されたデータはオーソゴナルにサンプルされる。
データが画面内画面プロセッサのビデオRAM350から読出
される時は、このデータは、オーソゴナル関係を維持す
るために、入来副ビデオ信号にロックされた同じ640fH
クロックを用いて読出される。しかし、このデータはオ
ーソゴナルにサンプルされ記憶されるが、そして、オー
ソゴナルに読出せるが、主及び副ビデオ源の非同期性の
ために、ビデオRAM350から直接オーソゴナルには表示で
きない。主及び副ビデオ源は、それらが同じビデオ源か
らの信号を表示している時のみ、同期していると考えら
れる。
ビデオRAM350からのデータの出力である副チャンネル
を主チャンネルに同期させるには、さらに処理を行う必
要がある。第４図を再び参照すると、ビデオRAMの４ビ
ット出力ポートからの８ビットデータブロックを再組合
わせするために、２つの４ビットラッチ352Aと352Bが用
いられる。この４ビットラッチは、データクロック周波
数を1280fHから640fHに下げる。
一般には、ビデオ表示及び偏向系は主ビデオ信号に同
期化される。前述したように、ワイドスクリーン表示を
満たすようにするためには、主ビデオ信号はスピードア
ップされねばならない。副ビデオ信号は、第１のビデオ
信号とビデオ表示とに、垂直同期せねばならない。副ビ
デオ信号は、フィールドメモリ中で１フィールド周期の
何分の１かだけ遅延させ、線メモリで伸張させるように
することができる。副ビデオデータの主ビデオデータへ
の同期化は、ビデオRAM350をフィールドメモリとして利
用し、先入れ先出し（FIFO）線メモリ装置354を信号の
伸張に利用することにより行われる。FIFO354のサイズ
は2048×８である。FIFOのサイズは、読出し／書込みポ
インタの衝突（collision）を避けるに必要であると合
理的に考えられる最低線記憶容量に関係する。読出し／
書込みポインタの衝突は、新しいデータがFIFOに書込ま
れ得る時がくる前に、古いデータがFIFOから読出される
時に生じる。読出し／書込みポインタの衝突は、また、
古いデータがFIFOから読出される時がくる前に、新しい
データをメモリ上書き（overwrite）する時にも生じ
る。。
ビデオRAM350からの８ビットのDATA_PIPデータブロッ
クは、ビデオデータをサンプルするために用いたものと
同じ画面内画面プロセッサ640fHクロック、即ち、主信
号ではなく副信号にロックされた640fHクロックを用い
て2048×8FIFO354に書込まれる。FIFO354は、主ビデオ
チャンネルの水平同期成分にロックされた1024fHの表示
クロックを用いて読出される。互いに独立した読出し及
び書込みポートクロックを持った複数線メモリ（FIFO）
を用いることにより、第１の周波数でオーソゴナルにサ
ンプルされたデータを第２の周波数でオーソゴナルに表
示することができる。しかし、読出し及び書込み両クロ
ックが非同期の性質を持っていることにより、読出し／
書込みポインタの衝突を避けるための対策をとる必要が
ある。
ゲートアレー300の、主信号路304、副信号路306及び
出力信号路312がブロック図の形で第６図に示されてい
る。ゲートアレーはさらに、クロック／同期回路320とW
SP μＰデコーダ310を含んでいる。WSP μＰデコーダ
310のWSP DATAで示したデータ及びアドレス出力ライン
は、画面内画面プロセッサ320と解像度処理回路370と同
様に、上述した主回路及び信号路にも供給される。ある
回路がゲートアレーの一部をなすかなさないかは、殆
ど、この発明の構成の説明を容易にするための便宜上の
事項である。
ゲートアレーは、異なる画面表示フォーマットを実行
するために、必要に応じて、主ビデオチャンネルを伸張
し、圧縮し、あるいは、切り詰める作用をする。ルミナ
ンス成分Y_MNが、ルミナンス成分の補間の性質に応じた
長さの時間、先入れ先出し（FIFO）線メモリ356に記憶
される。組合わされたクロミナンス成分U/V_MNはFIFO35
8に記憶される。副信号のルミナンス及びクロミナンス
成分Y_PIP、U_PIP及びV_PIPはデマルチプレクサ355によ
って生成される。ルミナンス成分は、必要とあれば、回
路357で解像度処理を受け、必要とあれば、補間器359に
よって伸張されて、出力として信号Y_AUXが生成され
る。
ある場合には、副表示が第１図（ｄ）に示すように主
信号表示と同じ大きさとなることがある。画面内画面プ
ロセッサ及びビデオRAM350に付随するメモリの制限のた
めに、そのような大きな面積を満たすには、データ点、
即ち、ピクセルの数が不足することがある。そのような
場合には、解像度処理回路357を用いて、データ圧縮あ
るいは減縮の際に失われたピクセルに置き代えるべきピ
クセルを副ビデオ信号に回復することができる。この解
像度処理は第４図に示された回路370によって行われる
ものに対応させることができる。例えば、回路370はデ
ィザリング回路とし、回路357をデディザリング回路と
することができる。
副ビデオ入力データは640fHの周波数でサンプルさ
れ、ビデオRAM350に記憶される。副データはビデオRAM4
50から読出され、VRAM_OUTとして示されている。PIP回
路301は、また、副画面を水平及び垂直方向に、非対称
に減縮することができると同時に、同じ整数の係数分の
１に減縮することもできる。第10図を参照すると、副チ
ャンネルデータは、４ビットラッチ352Aと352B、副FIFO
354、タイミング回路369及び同期回路368によって、バ
ッファされ主チャンネルデジタルビデオに同期化され
る。VRAM_OUTデータは、デマルチプレクサ355によっ
て、Ｙ（ルミナンス）、Ｕ、Ｖ（カラー成分）及びFSW_
DAT（高速スイッチデータ）に分類される。FSW_DATは、
どのフィールド型式がビデオRAMに書込まれたかを示
す。PIP_FSW信号がPIP回路から直接供給され、ビデオRA
Mから読出されたどのフィールドが小画面モード時に表
示されるべきかを決めるために、出力制御回路321に供
給される。
副チャンネルは640fHでサンプルされ、一方主チャン
ネルは1024fHでサンプルされる。副チャンネルFIFO354
は、データを、副チャンネルサンプル周波数から主チャ
ンネルクロック周波数に変換する。この過程において、
ビデオ信号は8/5（1024/640）の圧縮を受ける。これ
は、副チャンネル信号を正しく表示するに必要な4/3の
圧縮より大きい。従って、副チャンネルは、４×３の小
画面を正しく表示するためには、補間器359によって伸
張されねばならない。補間器359は補間器制御回路371に
よって制御され、補間器制御回路371自身はWSP μP340
に応答する。必要とされる補間器による伸張の量は5/6
である。伸張係数Ｘは次のようにして決められる。
Ｘ＝（640/1024）＊（4/3）＝5/6 クロミナンス成分U_PIPとV_PIPは回路367によって、
ルミナンス成分の補間の内容に応じて決まる長さの時間
遅延され、信号U_AUXとV_AUXが出力として生成される。
主信号と副信号のそれぞれのＹ、Ｕ及びＶ成分は、FIFO
354、356及び358の読出しイネーブル信号を制御するこ
とにより、出力信号路312中のそれぞれのマルチプレク
サ315、317及び319で組合わされる。マルチプレクサ31
5、317、319は出力マルチプレクサ制御回路321に応答す
る。この出力マルチプレクサ制御回路321は、画面内画
面プロセッサとWSP μP340からのクロック信号CLK、線
開始信号SOL、H_COUNT信号、垂直ブランキングリセット
信号及び高速スイッチの出力に応答する。マルチプレク
スされたルミナンス及びクロミナンス成分Y_MX、U_MX及
びV_MXは、それぞれのデジタル／アナログ変換器360、3
62及び364に供給される。第４図に示すように、このデ
ジタル−アナログ変換器360、362、364の後段には、そ
れぞれ低域通過フィルタ361、363、365が接続されてい
る。画面内画面プロセッサ、ゲートアレー及びデータ減
縮回路の種々の機能はWSP μP340によって制御され
る。WSP μP340は、これに直列バスを介して接続され
たTV μP216に応答する。この直列バスは、図示のよう
に、データ、クロック信号、イネーブル信号及びリセッ
ト信号用のラインを有する４本線バスとすることができ
る。WSP μP340はWSP μＰデコーダ310を通してゲー
トアレーの種々の回路と交信する。
１つのケースでは、４×3NTSCビデオを、表示画面の
アスペクト比歪みを避けるために、係数4/3で圧縮する
ことが必要となる。別のケースでは、通常は垂直方向の
ズーミングをも伴う、水平ズーミングを行うために、ビ
デオを伸張することもある。33％までの水平ズーミング
動作は、圧縮を4/3未満に減じることによって行うこと
ができる。サンプル補間器は、Ｓ−VHSフォーマットで
は5.5MHzまでとなるルミナンスビデオ帯域幅が、1024fH
の時は8MHzであるナイキスト折返し周波数の大きなパー
センテージを占めるので、入来ビデオを新たなピクセル
位置に計算しなおすために用いられる。
第６図に示すように、ルミナンスデータY_MNは、ビデ
オの圧縮または伸張に基づいてサンプル値を再計算（re
calculate）を主信号路304中の補間器337を通される。
スイッチ、即ち、ルート選択器323及び331の機能は、FI
FO356と補間器337の相対位置に対する主信号路304のト
ポロジーを反転させることである。即ち、これらのスイ
ッチは、例えば圧縮に必要とされる場合などに、補間器
337がFIFO356に先行するようにするか、伸張に必要とさ
れる場合のように、FIFO356が補間器337に先行するよう
にするかを選択する。スイッチ323と331はルート制御回
路335に応答し、この回路335自体はWSP μP340に応答
する。小画面のモードでは、副ビデオ信号がビデオRAM3
50に記憶するために圧縮され、実用目的には伸張のみが
必要であることが想起されよう。従って、副信号路には
これらに相当するスイッチは不要である。
主信号路は第９図により詳細に示されている。スイッ
チ323は２つのマルチプレクサ325と327によって具体化
されている。スイッチ331はマルチプレクサ333によって
具体化されている。これら３つのマルチプレクサはルー
ト制御回路335に応答し、このルート制御回路335自体は
WSP μP340に応答する。水平タイミング／同期回路339
が、ラッチ347、351及びマルチプレクサ353の動作を制
御し、また、FIFOの書込みと読出しを制御するタイミン
グ信号を発生する。クロック信号CLKと線開始信号SOLは
クロック／同期回路320によって生成される。アナログ
−デジタル変換制御回路369は、Y_MN、WSP μP340、及
びUV_MNの最上位ビットに応答する。
補間器制御回路349は、中間ピクセル位置値（Ｋ）、
補間器補償フィルタ重み付け（Ｃ）、及び、ルミナンス
に対するクロックゲーティング情報CGYとカラー成分に
対するクロックゲーティング情報CGUVを生成する。圧縮
を行うためにサンプルをいくつかのクロック時に書込ま
れないようにし、あるいは、伸張のために、いくつかの
サンプルを複数回読出せるようにするために、FIFOデー
タの中断（デシメーション）または繰返しを行わせるの
が、このクロックゲーティング情報である。
FIFOを用いてビデオ圧縮及び伸張を実施することは可
能である。例えば、WR_EN_MN_Y信号により、データをFI
FO356に書込むことができる。４個目ごとのサンプルが
このFIFOに書込まれることを禁止することができる。こ
れによって、4/3圧縮が行われる。FIFOから読出される
データが凹凸にならずに、滑らかとなるように、FIFOに
書込まれているルミナンスサンプルを再計算するのは、
補間器337の機能である。伸張は圧縮と全く逆の態様で
行うことができる。圧縮の場合は、書込みイネーブル信
号には、禁止パルスの形でクロックゲーティング情報が
付されている。データの伸張のためには、クロックゲー
ティング情報は読出しイネーブル信号に適用される。こ
れにより、データがFIFO356から読出されている時に、
データの中断が行われる。この場合、サンプルされたデ
ータを凹凸のある状態から滑らかになるように再計算す
るのは、この処理中はFIFO356に後続した位置にある補
間器337の機能である。伸張の場合、データは、FIFO356
から読出されている時及び補間器337にクロック書込み
されている時に、中断されねばならない。これは、デー
タが連続して補間器337中をクロックされる圧縮の場合
と異なる。圧縮及び伸張の両方の場合において、クロッ
クゲーティング動作は、容易に、同期した態様で行わせ
ることができる。即ち、事象は、システムクロック1024
fHの立上がりエッジを基礎にして生じる。
ルミナンス補間のためのこの構成には多数の利点があ
る。クロックゲーティング動作、即ち、データデシメー
ション及びデータ繰返しは同期的に行うことができる。
切換可能なビデオデータのトポロジーを用いて補間器と
FIFOの位置の切換えを行わなければ、データの中断また
は繰返しのために、書込みまたは読出しクロックはダブ
ルクロック（double clock）されねばならなくなってし
まう。この「ダブルクロックされる」という語は、１つ
のクロックサイクル中に２つのデータ点がFIFOに書込ま
れる、あるいは、１つのクロックサイクル中に２つのデ
ータ点がFIFOから読出されねばならないという意味であ
る。その結果、書込みまたは読出しクロック周波数がシ
ステムクロック周波数の２倍とならねばならないので、
回路構成をシステムクロックに同期して動作するように
することはできない。さらに、この切換可能なトポロジ
ーは圧縮と伸張の両方の目的に対して、１つの補間器と
１つのFIFOしか必要としない。ここに記載したビデオ切
換構成を用いなければ、圧縮と伸張の両機能を達成する
ために、２つのFIFOを用いた場合のみ、ダブルクロッキ
ングを避けることができる。その場合は、伸張用の１つ
のFIFOを補間器の前に置き、圧縮用の１つのFIFOを補間
器の後に置く必要がある。
副信号の補間は副信号路306で行われる。PIP回路301
が、６ビットＹ、Ｕ、Ｖ、8:1:1メモリであるビデオRAM
350を操作して、入来ビデオデータを記憶させる。ビデ
オRAM350はビデオデータの２フィールド分を複数のメモ
リ位置に保持する。各メモリ位置はデータの８ビットを
保持する。各８ビット位置には、１つの６ビットＹ（ル
ミナンス）サンプル（640fHでサンプルされたもの）と
他に２つのビットがある。これら他の２ビットは、高速
スイッチデータ（FSW_DAT）か、ＵまたはＶサンプル（8
0fHでサンプルされたもの）の一部かのいずれか一方を
保持している。FSW_DATの値は、どの型のフィールドが
ビデオRAMに書込まれたかを示す。ビデオRAM350にはデ
ータの２フィールド分が記憶されており、全ビデオRAM3
50は表示期間中に読出されるので、両方のフィールドが
表示走査期間中に読出される。PIP回路301は、高速スイ
ッチデータを用いることにより、どちらのフィールドを
メモリから読出して表示すべきかを決める。PIP回路
は、動きの分断という問題を解決するために、常に、書
込まれているものと反対のフィールドの型を読出す。読
出されているフィールドの型が表示中のものと逆である
場合は、ビデオRAMに記憶されている偶数フィールド
が、そのフィールドがメモリから読出される時に、その
フィールドの最上部の線を削除して反転される。その結
果、小画面は動きの分断を伴うことなく正しいインター
レースを維持する。
クロック／同期回路320はFIFO354、356及び358を動作
させるために必要な読出し、書込み、及びイネーブル信
号を発生する。主及び副チャンネルのためのFIFOは、各
ビデオ線の後で表示するのに必要な部分についてデータ
を記憶するために書込むようにイネーブルされる。デー
タは、表示の同じ１つまたはそれ以上の線上で各源から
のデータを組合わせるために必要とされる、主及び副チ
ャンネルのうちの一方（両方ではなく）から書込まれ
る。副チャンネルのFIFO354は副ビデオ信号に同期して
書込まれるが、読出しは主ビデオ信号に同期して行われ
る。主ビデオ信号成分は主ビデオ信号と同期してFIFO35
6と358に読込まれ、主ビデオに同期してメモリから読出
される。主チャンネルと副チャンネル間で読出し機能が
切換えられる頻度は、選択された特定の特殊効果の関数
である。
切り詰め形の並置画面のような別の特殊効果の発生
は、線メモリFIFOに対する読出し及び書込みイネーブル
制御信号を操作して行われる。この表示フォーマットの
ための処理が第７図と第８図に示されている。切り詰め
並置表示画面の場合は、副チャンネルの2048×8FIFO354
に対する書込みイネーブル制御信号（WR_EN_AX）は、第
７図に示すように、表示有効線期間の（1/2）＊（5/6）
＝5/12、即ち、約41％（ポスト・スピードアップ（post
speed up）の場合）、または、副チャンネルの有効線
期間の67％（プリ・スピードアップ（pre speed up）の
場合）の間、アクティブとなる。これは、約33％の切り
詰め（約67％が有効画面）及び補間器による5/6の信号
伸張に相当する。第８図の上部に示す主ビデオチャンネ
ルにおいては、910×8FIFO356と358に対する書込みイネ
ーブル制御信号（WR_EN_MN_Y）は、表示有効線期間の
（1/2）＊（4/3）＝0.67、即ち、67％の間、アクティブ
となる。これは、約33％の切り詰め、及び、910×8FIFO
により主チャンネルビデオに対して施される4/3の圧縮
比に相当する。
FIFOの各々において、ビデオデータは、ある特定の時
点で読出されるようにバッファされる。データを各FIFO
から読出すことのできる時間の有効領域は、選んだ表示
フォーマットによって決まる。図示した並置切り詰めモ
ードの例においては、主チャンネルビデオは表示の左半
部に表示されており、副チャンネルビデオは表示の右半
部に表示される。各波形の任意のビデオ部分は、図示の
ように、主及び副チャンネルで異なっている。主チャン
ネルの910×8FIFOの読出しイネーブル制御信号（RD_EN_
MN）は、ビデオバックポーチに直ちに続く有効ビデオの
開始点で始まる表示の表示有効線期間の50％の間、アク
ティブである。副チャンネル読出しイネーブル制御信号
（RD_EN_AX）は、RD_EN_MN信号の立下がりエッジで始ま
り、主チャンネルビデオのフロントポーチの開始点で終
わる表示有効線期間の残りの50％の間、アクティブとさ
れる。書込みイネーブル制御信号は、それぞれのFIFO入
力データ（主または副）と同期しており、一方、読出し
イネーブル制御信号は主チャンネルビデオと同期してい
る。
第１図（ｄ）に示す表示フォーマットは、２つのほぼ
全フィールドの画面を並置フォーマットで表示できるの
で、特に望ましい。この表示は、特にワイドフォーマッ
ト表示比の表示、例えば、16×９に有効でかつ適してい
る。ほとんどのNTSC信号は４×３フォーマットで表わさ
れており、これは、勿論、12×９に相当する。２つの４
×３フォーマット表示比のNTSC画面を、これらの画面を
33％切り詰めるか、または、33％詰め込め、アスペクト
比歪みを導入して、同じ16×９フォーマット表示比の表
示器上に表示することができる。使用者の好みに応じ
て、画面切り詰めとアスペクト比歪みとの比を０％と33
％の両限界間の任意の点に設定できる。例えば、２つの
並置画面を16.7％詰め込み、16.7％切り詰めて表示する
ことができる。
16×９フォーマットの表示比の表示に要する水平表示
時間は４×３フォーマットの表示比の表示の場合と同じ
である。なぜなら、両方共、正規の線の長さが62.5μ秒
だからである。従って、NTSCビデオ信号は、歪みを生じ
させることなく正しいアスペクト比を保持するために
は、4/3倍にスピードアップされねばならない。この4/3
という係数は、２つの表示フォーマットの比、 4/3＝（16/9）／（4/3） として計算される。ビデオ信号をスピードアップするた
めに、この発明の態様に従って可変補間器が用いられ
る。過去においては、入力と出力において異なるクロッ
ク周波数を持つFIFOが、同様の機能の遂行のために用い
られていた。比較のために、２つのNTSC ４×３フォー
マット表示比信号が１つの４×３フォーマット表示比の
表示器上に表示されるとすれば、各画面は50％だけ、歪
ませるか、切り詰めるか、あるいはその両方を組合わせ
なければならない。ワイドスクリーン関係で必要とされ
るスピードアップに相当するスピードアップは不要であ
る。
この発明の種々の構成によるワイドスクリーンテレビ
ジョンは、適応形補間フィルタを用いることによりビデ
オを水平方向に伸長し、圧縮できる。主及び副信号のル
ミナンス成分用の補間器は、クリストファ氏に付与され
た米国特許第4,694,414号に記載されているようなスキ
ュー補正フィルタであってもよい。例えば、そこに記載
されているように、４点補間器は、２点直線補間器と、
これに付随して、振幅及び位相補正を行うようにカスケ
ードに接続されたフィルタと乗算器とを含む。合計で４
つの隣接するデータサンプルが各補間点の計算に用いら
れる。入力信号は２点直線補間器に供給される。入力に
与えられる遅延は遅延制御信号（Ｋ）の値に比例する。
遅延された信号の振幅及び位相のエラーは、付加された
カスケード接続されるフィルタと乗算器によって得られ
る補正信号を加えることによって最小にすることができ
る。この補正信号は、全ての（Ｋ）の値に対して、２点
直線補間フィルタの周波数応答を等化するピーキングを
行う。このオリジナルの４点補間器は、fsをデータサン
プル周波数として、fs/4の通過帯域を持つ信号に用いる
ために最適となるように調整される。
あるいは、この発明による構成に従って、両チャンネ
ルで、２段補間プロセスと呼ばれるプロセスを用いるこ
ともできる。元の可変補間フィルタの周波数応答はこの
ような２段プロセスを用いることにより改善することが
できる。このプロセスを、以下、２段補間器と称する。
この発明による２段補間器は、第15〜16図に示すよう
な、固定係数を有する2n＋４タップ有限インパルス応答
形（FIR）フィルタと４点可変補間器とを含む。FIRフィ
ルタ出力は、第15図に示すように、空間的に入力ピクセ
ルサンプル間の中間の位置にある。FIRフィルタの出力
は、遅延された元のデータサンプルとインタリーブする
ことにより合成されて、実効的な2fsサンプル周波数を
作る。これは、FIRフィルタの通過帯域中の周波数に関
して妥当な想定である。その結果、元の４点補間器の実
効通過帯域は大幅に増加する。
従来の補正済み可変補間フィルタは、信号の周波数成
分がサンプル周波数のほぼ４分の１、即ち、1/4fs、以
下である限りは、正確に補間されたサンプルを供給す
る。上記の２段法は、第17図の２段補間器390について
のブロック図に示されているように、実質的に1/4fsよ
りも大きな周波数成分を有する信号に用いることができ
る。サンプル周波数fsのデジタルサンプルの信号DS_Aが
有限インパルス応答形（FIR）フィルタ、例えば、固定F
IRフィルタ391に入力として供給される。有限インパル
ス応答形フィルタ391は、信号DS_Aから、同じくサンプ
リング周波数fsを有し、第１の信号DS_Aの値の間に、例
えば、各値の中間点に時間的に位置する、デジタルサン
プルの第２の信号DS_Bを生成する。この信号DS_Aは、遅
延回路392にも入力される。遅延回路392は、信号DS_Aと
同じであるが、（Ｎ＋１）/fsだけ時間遅延されたデジ
タルサンプルの信号DS_Cを生成する。データストリーム
DS_BとDS_Cはマルチプレクサ393においてインタリービ
ングによって合成され、サンプリング周波数の２倍、即
ち、2fs、の値DS_Dのデータストリームが生成される。
データストリームDS_Dは補正済み可変補間器394の入力
となる。
一般に、固定FIRフィルタは、入来サンプル位置間の
丁度中間の時間位置に対応するサンプル値を正しく生成
するように設計される。これらのサンプル値は、次い
で、遅延されているが、その他の点では変更が加えられ
ていないサンプルとインタリーブされて、2fsのサンプ
ル周波数を持つデータストリームが生成される。FIRフ
ィルタは、偶数個の対称に重み付けされたタップを用い
ると、最も容易に作ることができる。例えば、タップ重
み、−1/32、5/64、−11/64、5/8、5/8、−11/64、5/6
4、−1/32を有する８−タップフィルタを用いると、約
0.4fsまでの周波数成分を有する信号を正確に補間でき
る。データ率がインタリービングによって２倍とされて
2fsになっているので、この可変補間器によって処理さ
れている信号はサンプル周波数の1/4よりも高い周波数
成分は含んでいない。
この２段補間器の利点は、サンプル周波数の1/2に近
い帯域幅の信号を正確に補間できることである。従っ
て、このシステムは時間伸長を必要とする表示モード、
例えば、対象物が元の帯域幅を出来るだけ多く保持する
必要のある、ズーム等に最も適している。この点は、ワ
イドスクリーンスクリーンテレビジョン、特に、副信号
が初めに非常に低い周波数、例えば、10MHzでサンプル
されている副チャンネルにおいて妥当する。可能な限り
多くの帯域幅を保存することは重要である。
ズームに適した２段補間器390′がブロック図の形で
第18図に示されている。第17図に示されている補間器39
0と共通の素子には、データストリームの場合と同じよ
うに、同じ参照番号が付されている。この２段補間器39
0′の目的は、入来画像を水平方向に、係数ｍだけズー
ムすることで、ここで、ｍは2.0より大きい。従って、
データイン及びデータアウト信号が同じサンプル周波数
fINで生じているならば、各入力サンプル毎にｍ個の出
力サンプルが生成される必要がある。信号はfINの周波
数でFIFO線メモリに記憶され、その一部が、低い周波数
fsでデータストリームDS_Aとして読出される。fsクロッ
クはfINクロックパルスのサブセットからなり、均一な
周期を持っていない。
データストリームDS_Aの既存のサンプル間の中間のサ
ンプル値に対応するデータストリームDS_Bが、固定FIR
フィルタ391を用いて推定され、次いで、データストリ
ームDA_Cの遅延されたサンプルとインタリーブされて、
２倍の周波数のデータストリームDS_Dが形成される。元
のサンプル密度の２倍のサンプル密度を有するデータス
トリームは、次いで、可変補間器394によって処理され
て各fIN周期にサンプル値が生成される。ラッチ398と加
算器399を含むアキュムレータ回路が、fINクロック期間
毎にｒ＝2/mずつ増加（インクリメント）する出力を発
生する。この分数部はラッチ398からのＫ値を供給する
ことによって可変補間器を制御する。整数桁上げ出力
（CO）が、FIFO395からデータを読出し、FIRフィルタ39
1、遅延回路392、マルチプレクサ393及び補間器394を介
してデータをシフトさせるための2fsクロックをラッチ3
97を介して生成する。分周器396が2fs信号からfs信号を
生成する。
補間器の実現には幾つかの案がある。その第１は、上
述した２段補間器も2n＋4FIRフィルタと補正を施してい
ない単純な直線補間器とを用いて構成できる。これは、
４点補間器の補正乗数Ｃを０に設定したことと同等であ
る。第２の代替案は、元の４点補間器を固定重みの直線
位相2n＋５タップFIRと共に用いることである。これを
うまく行うためには、初めに、元の４点補間器技法を最
大限に利用できるようにすることが必要である。
４点補間器は非線形位相を持つ可変FIRフィルタと見
ることができる。４点補間器の周波数応答は選択される
値Ｋに大きく依存することを認識する必要がある。各特
定の水平圧縮または伸長は、各々がそれ自身の固有の周
波数と位相応答を持つ幾つかの異なるFIRフィルタの出
力で構成されていると見なすことができる。補間器の集
合的な周波数応答が分散している時は、補間におけるア
ーティファクトが明瞭になる。従って、ある特定の水平
圧縮または伸長の全体的な通過帯域は、最も均等化され
た周波数応答を与えるＫの値を選ぶことによって最適化
することができる。
この最適化は、４サンプルから３サンプルへの減縮、
即ち、4:3圧縮の周波数応答を検査することにより示す
ことができる。（削除）アーティファクトが許容できな
くなる時点をきめるために用いられる基準は、個々の補
間の振幅曲線が1dBより大きく偏移する周波数である。
Ｋの初期の値を、１、5/16及び11/16に選択することに
より、0.3×fsの使用可能な通過帯域が得られる。Ｋの
値を8/16、13/16及び3/16に選ぶと、使用可能な通過帯
域は0.35×fsとなる。これは、16.6％の改善を表す。こ
の技法を用いると、水平補間器の周波数応答を等化でき
る。
ＫとＣの値は、メモリブロックに入れることができ、
また、必要とされるスピードアップに応じて、カウンタ
が、所要のメモリ位置を呼出し、ＫとＣを補間器の乗数
にロードするために読出しポインタをインデックスする
ことができる。このような理由で、Ｃの値をＫの値にエ
ンコードし、１つの４ビットまたは５ビット語でＫとＣ
の両方の値を搬送するようにすると非常に有利である。
即ち、ＣはＫの関数で、Ｃ＝ｆ（Ｋ）で表される。制御
信号がＫの値を直線補間器に送る。Ｋの値は復号され
て、補償回路網の乗数のためのＣの値を生成する。FIR
係数が、総合的な補間器の式のＣに対する乗数となる。
この発明のこの態様は、一般に、補償回路網として用
いられる2nタップFIRフィルタに拡張できる。但し、直
線補間及びそれに付随する補償回路網の計算に２つしか
線形乗数を用いないようにすることは、ますます難しく
なる。例えば、10タップFIRフィルタの代わりとして、
タップZ-1〜Z-6に８タップFIRフィルタを与え、タップZ
0とZ-7をＫまたはＣの値に依存するようにすることがで
きる。これは、Ｋがいずれかの方向から、即ち、Ｋ＝０
またはＫ＝１から、1/2の値に近づくにつれて、周波数
応答の通過帯域を広げるために、周波数応答に付加的な
補正を必要とするので、実施可能である。
４点補間器を用いた８タップ２段フィルタを実施する
ための１つの特定の回路1150のブロック図を第19図に示
す。伸長または圧縮されるべきビデオルミナンス信号が
水平遅延線回路1152に入力として供給される。遅延線
Z0、Z-1、Z-2、Z-3、Z-4、Z-5、Z-6及びZ-7の出力は８
タップFIRフィルタ1154に入力として供給される。FIRフ
ィルタは、例えば、現実のサンプル、Ｚで示す、の各々
の間の中間サンプル、Ｉで示す、からなる少なくとも１
つの組を発生する。この結果は、複数のFIRフィルタを
用いて複数組の中間点を生成するようにすることによ
り、改善できることもあるが、そのようにすると、シス
テムの複雑さがさらに増してしまう。そのような付加的
なFIRフィルタは、各々、Z-1遅延回路を必要とするが、
これを複数組のFIRフィルタ1154とZ-1遅延回路1158で示
す。出力Z-3、Z-4及びZ-5は、また遅延整合回路1156に
入力として供給される。I0出力は直後データ選択回路11
60の入力とされ、回路1158によって遅延されたI0出力、
即ち、I-1もデータ選択回路1160に供給される。出力Z
-(3+n)、Z-(4+n)及びZ-(5+n)も、データ選択器回路1160
に入力として供給される。データ選択器回路1160への入
力は、遅延に関して最も対称的となるように選ばれる。
このような入力の数は第２段の補間器、この場合は、４
点補間器1162の点の数より１だけ多い。データ選択器11
60への入力の相対的な時間的位置は次の通りである。
Z-(3+n),I0,Z-(4+n),I-1,Z-(5+n) データ選択器回路1160は、例えば、MUX_SEL制御信号
によって制御されるマルチプレクサからなるアレーを用
いることができる。この選択可能な組を図式的に示す。
この選択可能な組みは、補間器1162の各補間が２つの実
際の点と２つの中間点とに基づいて行われるように構成
されている。データ選択回路1160の出力Y0,Y1,Y2及びY3
は、２つの選択可能な組の１つに対応し、４点補間器11
62への入力となる。マルチプレクサ制御信号MUX_SELの
動作は、Ｋ値の関数、即ち、MUX_SEL＝ｆ（Ｋ）、であ
る。MUX_SELの選択は中間点が元の点のどれとどれの間
にあるかに応じて決まる。Ｋ及びＣ制御値に応答して動
作する補間器1162の出力Youtが伸長または圧縮されたル
ミナンス信号である。
フロントページの続き (72)発明者 クリストフア，トツド ジエイ アメリカ合衆国 インデイアナ州 46203 インデイアナポリス サウス・ キトリー・アベニユ 1402 (72)発明者 ホーランダー，カール フランシス アメリカ合衆国 インデイアナ州 46201 インデイアナポリス ノース・ デクインシー 1226 (72)発明者 サージヤー，テイモシー ウイリアム アメリカ合衆国 インデイアナ州 46260 インデイアナポリス ナシヨ ー・ドライブ 8318

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】デジタルサンプル列からなる第１のデジタ
    ル信号のサンプル密度と周波数内容（frequency conten
    t）を変化させるための２段補間システムであって、 第１の補間ステージを構成し、所与のサンプル密度と所
    与の周波数内容を持ち、デジタルサンプル列からなる前
    記第１の信号から、前記第１の信号の前記各サンプル間
    の点を表わすデジタルサンプル列からなる第２の信号を
    生成する有限インパルス応答形フィルタと； 前記第１の信号の前記各サンプルを遅延させる手段と、 前記第１の信号の前記所与のサンプル密度の２倍のサン
    プル密度を持ったデジタルサンプルからなる第３の信号
    を生成するために、前記第２の信号の前記サンプルと遅
    延を受けた前記第１の信号の前記サンプルとをインター
    リーブする手段と； 前記第３の信号から、前記第１の信号によって表される
    情報の前記所与の周波数内容とは異なった周波数内容
    と、より大きなサンプル密度とを持っているデジタルサ
    ンプル列からなる第４の信号を取り出すための補正済み
    可変補間器を持った第２の補間ステージと； を含む２段補間システム。
  2. 【請求項２】請求項１の２段補間システムであって、 デジタルサンプル列のビデオ信号の端部を切りつめる手
    段をさらに含み、 前記切りつめられたビデオ信号の残りのサンプル列は所
    与のサイズを持つ画像を表わしており、前記切りつめら
    れたビデオ信号の残りのサンプル列は前記第１の信号と
    して前記有限インパルス応答形フィルタに供給され、前
    記所与のサイズを持つ前記画像が伸張された表現を、前
    記第４の信号は与える、ことを特徴とする２段補間シス
    テム。
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