JP3204684B2 - 信号レート制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、信号の標本値の補間
処理、メモリに対する書き込み用クロックによる書き込
み処理、読出し用クロックによる読出し処理を組み合わ
せることにより入力信号の時間的圧縮、あるいは時間的
伸張を実現する信号レート制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ワイド画面化（アスペクト比１
６：９あるいは５：３）されたテレビジョン方式の開発
が行われている。これに伴い、現行のＮＴＳＣ、ＰＡ
Ｌ、ＳＥＣＡＭ方式の放送信号をワイド画面テレビに表
示する手法の開発もおこなわれてきた。具体的には伝送
されてきた信号を時間的に圧縮して表示するものである
が、この処理を最も容易に行う方法は、伝送されてきた
信号をアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換してデジタル信
号化し、第１のクロックによりメモリに書き込み、第１
のクロックとは非同期でかつ周波数が低い第２のクロッ
クにより読み出し、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換す
る方法である。しかしこの方法を用いると、第１のクロ
ックを作成するための第１のクロック発生装置と、第２
のクロックを発生するための第２のクロック発生装置と
が必要であり、またその調整もかなり複雑なものとな
る。

【０００３】そこで、特開昭５９−６１３７１号公報に
提案されているように、インターポレーションフィルタ
とラインメモリを組合わせて、基本的には１つのクロッ
クで画像の圧縮を実現する装置が提案されている。

【０００４】図９は上記の公報に記載されている装置で
ある。伝送されてきたアナログ画像信号は、Ａ／Ｄ変換
回路１０１に入力されるとともにクロック発生回路１０
６にも入力される。クロック発生回路１０６は、水平同
期分離回路、電圧制御発振回路（ＶＣＯ回路）、分周回
路、位相ロックループ回路（ＰＬＬ回路）等（図示せ
ず）により構成され、１水平周期を１０２４分周あるい
は９１０分周程度の周期に分割できるクロックを発生し
ている。Ａ／Ｄ変換回路１０１に入力されたアナログ画
像信号は、クロック発生回路１０６からのクロックによ
り、デジタル画像信号に変換され、インターポレーショ
ンフィルタ１０２に入力される。図１０はインターポレ
ーションフィルタ１０２の構成を示している。

【０００５】入力された画像信号は、乗算回路１１２に
入力されるとともに、ラッチ回路１１０にも入力され
る。ラッチ回路１１０は、さきのクロック発生回路１０
６からのクロックにより入力をラッチし、その出力を乗
算回路１１１に供給する。乗算回路１１１と乗算回路１
１２とには、時間とともに変化する補間係数Ａ、Ｂ
（Ａ；Ｂ＝１）が与えられ、その乗算結果は加算回路１
１３で加算される。例えば、画像を３／４に圧縮する場
合には、図１１に示すように係数が与えられる。図にお
いて丸印は画素であり、横方向に画素配列、縦方向に処
理経過を示し、Ａ、Ｂはそれぞれ乗算回路１１１と１１
２に与えられる係数である。このような処理であると、
４画素に１画素はメモリに書き込まれない画素（不要画
素）が生じることがわかる。

【０００６】図９に戻って説明する。インターポレーシ
ョンフィルタ１０２から得られる画素は、セレクタ１０
３を介してラインメモリ１０４あるいは１０５に書き込
まれる。しかし先の不要画素は、制御ユニット１０７か
ら与えられるライトパルスが間引きされるので、メモリ
に書き込まれることはない。

【０００７】セレクタ１０３は、１水平期間毎にライン
メモリ１０４と１０５に画像信号を交互に送り、これに
同期してライトパルスも１水平期間毎に交互にラインメ
モリ１０４、１０５に供給される。このとき、ラインメ
モリ１０４と１０５に供給さえるライトパルスは、４画
素毎に間引きされる。ラインメモリ１０４、１０５の読
みだしクロックは、クロック発生回路１０６からのクロ
ックが用いられる。

【０００８】セレクタ１０８は、１水平期間毎にセレク
タ１０３とは逆の選択を行い、圧縮された画像信号を導
出し、Ｄ／Ａ変換回路１０９に供給する。従ってライン
メモリ１０４がライトアクセスされている１水平期間
は、ラインメモリ１０５はリードアクセスされているこ
とになる。この種のラインメモリの制御は、一般的はト
グルバッファリングと呼ばれ、この制御により１ライン
の途中でラインずれをおこすことなく圧縮画像信号をラ
イン毎に形成し、アナログ変換された画像信号を得るこ
とができる。

【０００９】以上、画像信号を時間的に圧縮する手法に
ついて、３／４を例に挙げて説明したが、この手法を用
いると、インターポレーションフィルタに与える係数
Ａ、Ｂとラインメモリに与えるライトパルスを連動して
制御しなければならず回路が複雑になる。さらに加えて
インターポレーションフィルタでは直線補間で画像を形
成するため画質の劣化が著しくなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の画像圧縮装置によると、回路構成を複雑化する方法に
なっており、画質劣化の要因も含んでいる。

【００１１】そこでこの発明は、時間的な画像圧縮／伸
張を可能とし、構成も簡素化して低コストで実現でき、
視覚的にも画質劣化を伴わない信号レート制御装置を提
供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、信号の標本
値の補間処理と、メモリに対する信号の書き込み処理及
び読出し処理を組み合わせることにより入力信号を時間
的に圧縮／伸張するための装置において、

【００１３】この発明は、信号の標本値が補間されかつ
信号が書き込み用クロックによってメモリに書き込ま
れ、読み出し用クロックによって読み出され、入力信号
を時間的に圧縮するための装置において、第１のクロッ
クパルス列を発生する手段と、第１のクロックパルス列
の２倍の周期の第２のクロックパルス列を発生する手段
と、第１のクロックパルス列と第２のクロックパルス列
とを切換える手段と、前記第２のクロックパルス列を前
記メモリの書き込み用クロックして供給する手段と、前
記第１のクロックパルス列と前記第２のクロックパルス
列とを一定期間ずつ切換えて作成した変則クロックを前
記メモリの読み出し用クロックとして供給する手段と、
前記メモリから読み出された信号を前記第２のクロック
パルス列によりサンプリングして不要な信号を削除し圧
縮信号を導出する手段とを備える。またこの発明は、信
号が書き込み用クロックによってメモリに書き込まれ、
読出し用クロックによって読み出され、かつ信号の標本
値が補間され、入力信号を時間的に伸張するための装置
において、第１のクロックパルス列を発生する手段と、
第１のクロックパルス列の２倍の周期の第２のクロック
パルス列を発生する手段と、第１のクロックパルス列と
第２のクロックパルス列とを切換えて変則クロックを得
る手段と、前記変則クロックを前記書き込み用クロック
として用いて前記メモリに入力信号を書き込む手段と、
前記第２のクロックパルス列を前記読出し用クロックと
して用いて前記メモリの出力信号を得る手段と、前記メ
モリから読み出された信号の補間処理を行い伸張信号を
導出する手段と備える。

【００１４】

【作用】上記の手段により、メモリに供給する書き込
み、読出しクロックの制御により、インターポレーショ
ンフィルタにおける補間処理では係数を固定化すること
ができ、従来の如く係数の切換えと書き込み読出しクロ
ックの連動は不要となる。このため、構成も簡素化して
低コストで実現できる。さらに係数が固定化することに
より、その切換え制御が不要であることから、補間係数
の配列を設定しやすくなり（実施例においては補間係数
としてａ１〜ａ４の順とａ４〜ａ１の順のものを用意し
ている）画質劣化の要因を改善することができる。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。

【００１６】図１はこの発明の一実施例であり、３／４
圧縮処理を例にとって説明する。入力端子１００には時
間圧縮すべき画像信号が導入され、Ａ／Ｄ変換回路１と
同期分離回路５に供給される。同期分離回路５では、入
力された画像信号から水平同期信号のみを分離し、クロ
ック発生回路６及びセレクタ・タイミング制御回路８に
供給している。クロック発生回路６は、水平同期信号に
ロックし、かつ１水平期間を２０４８分割または１８２
０分割できるシステムクロックＡを生成する。システム
クロックＡはセレクタ１０と１／２分周回路７に入力さ
れる。１／２分周回路７では、システムクロックに対し
て周期が２倍でデューティー５０％のクロックＢが生成
される。従ってクロックＢは、水平同期信号に対してロ
ックし、１水平期間を１０２４分割あるいは９１０分割
するクロックとなる。

【００１７】セレクタ・タイミング制御回路８は、１／
２分周回路７から得られるクロックＢと同期分離回路５
から得られる水平同期信号を用いて、セレクタ９及びセ
レクタ１０の切換えタイミングを制御している。

【００１８】Ａ／Ｄ変換回路１では、入力画像信号を１
／２分周回路７からのクロックＢを用いてサンプリング
されたデジタル画像信号に変換し、このデジタル画像信
号をインターポレーションフィルタ３、４及び遅延回路
２に供給している。図２は、インターポレーションフィ
ルタ３及び４の構成例を示している。

【００１９】入力端子２０に入力されたデジタル画像信
号は、乗算回路２４及び遅延回路２１に供給される。遅
延回路２１、２２、２３には、図１に示した１／２分周
回路７からのクロックＢが供給されており、このクロッ
クにより画像信号がホールド遅延される。従って、遅延
回路２１、２２、２３より得られる出力信号は、水平期
間を１０２４または９１０分割するパルスの周期で遅延
されている。

【００２０】遅延回路２１、２２、２３からの各出力信
号は、それぞれ乗算回路２５、２６、２７に入力され
る。乗算回路２４、２５、２６、２７には、それぞれ固
定係数ａ１〜ａ４が与えられており、それぞれの乗算で
得られた信号は、加算回路２８に入力されて加算され、
出力端子２９に導出される。ここで、ａ１〜ａ４で与え
られる係数の合計は、以下の式により定義されている。 ａ１＋ａ２＋ａ３＋ａ４＝１ …（１） 上記係数は、画像信号の重み付けにより異なり、インタ
ーポレーションフィルタ３、４間では異なる場合もあ
り、また一致する場合もある。

【００２１】ここで、インターポレーションフィルタ３
において、乗算回路２４、２５、２６、２７に与えられ
ている係数ａ１〜ａ４を、インターポレーションフィル
タ４では係数ａ４〜ａ１の順で与えている。図３には、
図１に示した回路の動作タイミングチャートを示してい
る。同（ａ）には、Ａ／Ｄ変換されたデジタル画像信号
である原信号を示している。

【００２２】同図（ｂ）は遅延回路２の出力であり、ク
ロックＢの２クロック分遅延した信号となっている。イ
ンターポレーションフィルタ３の出力は、同図（ｃ）に
示すように、複数の画素に対してそれぞれ係数ａ１〜ａ
４を乗算し、加算した結果となっている。これに対して
インターポレーションフィルタ４の出力は、同図（ｄ）
に示すように、複数の画素に対してそれぞれ係数ａ４〜
ａ１を乗算し、加算した結果となっている。同図（ｅ）
は、遅延回路２、インターポレーションフィルタ３、４
の出力をセレクタ・タイミング制御回路８からの制御パ
ルスに従って導出し、セレクタ９の出力を示している。
セレクタ９は、同図（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す太い
枠内のデ−タを選択導出し、ラインメモリ１１に供給す
る。図４には、さらにセレクタ９の出力（図４（ａ）＝
図３（ｅ））に対するその後の取扱いを説明するための
タイミングチャートを示している。

【００２３】ラインメモリ１１には、図４（ａ）に示す
信号が入力され、１／２分周回路７から入力されるクロ
ックＢによりすべての画像信号が書き込まれる。ライン
メモリ１１の読出しクロックは、図４（ｃ）に示すよう
に書き込みクロックに等しい周期とその１／２の周期と
が切り替わる変則クロックとなっている。つまり、この
変則クロックは、クロックＡとクロックＢから作られる
もので、クロックＡ、Ｂがセレクタ１０に供給されてお
り、このセレクタ１０がセレクタ・タイミング制御回路
８からの制御信号（図４（ｄ）に示す）により切換え制
御されることにより作成されている。

【００２４】ラインメモリ１１から読み出された信号
は、Ｄ／Ａ変換回路１２に入力されてアナログ画像信号
に変換される。この場合、入力アナログ画像信号には破
棄してもよいものもあるので、次のように処理される。
即ち、ラインメモリ１１から出力される信号は、上記の
読みだし変則クロックにより、図４（ｅ）に示す配列な
っている。一方、Ｄ／Ａ変換回路１２に供給される変換
クロックは、クロックＢが用いられ、遅延回路１３によ
り時間調整されて供給されている（同図（ｆ））。従っ
て、Ｄ／Ａ変換回路１２が図に示すクロックの立ち上が
りで変換処理を行うものとすると、同図（（ｅ）に矢印
Ｅで指示しているデ−タは、削除されることになる。こ
れにより出力としては３／４に時間的に圧縮された画像
信号を得ることになる。なお変則クロックに応じて読出
しアドレスも順次変遷することは当然である。

【００２５】上記したシステムの信号処理経過を模式化
して示すと、図５のようになる。なお上記の説明は３／
４倍圧縮の例であるが、倍率が変われば遅延回路２、イ
ンターポレーションフィルタ３、４、セレクタ９、及び
セレクタ・タイミング制御回路８のタイミング処理等を
調整すれば容易に倍率変更が可能となる。この発明は上
記の実施例に限定されるものではない。図２に示したイ
ンターポレーションフィルタ部は、２系統存在したが１
系統でもよい。

【００２６】図６はインターポレーションフィルタの他
の実施例である。即ち、図２と同一部分には同一符号を
付して説明する。乗算回路２４〜２７の入力は、それぞ
れセレクタ３４〜３７により選択された画像信号となっ
ている。ここでセレクタ３４は、入力端子２０の信号と
遅延回路２３の出力信号とのいずれかを選択導出し、セ
レクタ３５は遅延回路２１と２２のいずれかの出力信号
を選択導出し、セレクタ３６は遅延回路２１と２２のい
ずれかの出力信号を選択導出し、セレクタ２７は入力端
子２０の信号と遅延回路２３の出力信号のいずれかの出
力信号を選択導出するように接続されている。乗算回路
２４には、固定係数がそれぞれ与えられている。ここ
で、セレクタ３４〜３７により、入力デ−タの取り込み
配列を切換えるようにすれば、先の実施例と同じ機能を
得ることができる。

【００２７】図６のインターポレーションフィルタ４０
を用いると、図１に示した回路を図７に示すように設計
変更できる。図１と同一部分には同一符号を付している
が、図１の回路と異なる部分は、セレクタ４１が、遅延
回路２の出力と、インターポレーションフィルタ４０の
出力のいずれかを選択すればよい点である。図８は４／
３倍時間伸張を行う装置の実施例である。

【００２８】図１の実施例では、時間圧縮処理を行う回
路を説明した。この発明は、時間伸張の場合も容易に適
用できる。圧縮の場合はセレクタ９の出力をラインメモ
リ１１に入力するように構成したが、図８の伸張装置の
場合は、インターポレーションを行う前にラインメモリ
５０に一旦書き込むようにしている。図１の回路の機能
と類似する部分には同一符号を付している。この実施例
の場合は、Ａ／Ｄ変換回路１から出力されたデジタル画
像信号のうち、必要なものだけを取り込むようにしてお
り、図４（ｃ）に示したような変則クロックをラインメ
モリ５０の書き込みクロックとして用いるものである。
そして読みだしクロックとしては一定周期のクロックＢ
を用いるものである。この場合も伸張倍率は遅延回路
２、インターポレーションフィルタ３、４、セレクタ
９、及びセレクタ・タイミング制御回路８のタイミング
処理等を調整すれば容易に倍率変更が可能となる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
視覚的に画質劣化を伴わず、時間的な画像圧縮／伸張を
可能とし、構成も簡素化して低コストで実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例を示すブロック図。

【図２】 図１のインターポレーションフィルタの構成
例を示す図。

【図３】 図１の回路の動作を説明するために示したタ
イミング図。

【図４】 同じく図１の回路の動作を説明するために示
したタイミング図。

【図５】 同じく図１の回路の動作を説明するために示
したデ−タ処理経過説明図。

【図６】 インターポレーションフィルタの他の実施例
を示す図。

【図７】 図６のインターポレーションフィルタを用い
たこの発明の他の実施例を示す図。

【図８】 この発明を用いた時間的信号伸張回路を示す
図。

【図９】 従来の時間的信号圧縮回路を示す図。

【図１０】 図９のインターポレーションフィルタの構
成説明図。

【図１１】 図９の回路の動作を説明するために示した
デ−タ処理経過説明図。

【符号の説明】

１…アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換回路、２、２１〜
２２…遅延回路、３、４…インターポレーションフィル
タ、５…同期分離回路、６…クロック発生回路、７…１
／２分周回路、８…セレクタ・タイミング制御回路、
９、１０、３４〜３７、５４…セレクタ、１１…ライン
メモリ、１２…デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換回路、
１３…遅延回路、２４〜２７…乗算回路。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号の標本値が補間されかつ信号が書き
   込み用クロックによってメモリに書き込まれ、読み出し
   用クロックによって読み出され、入力信号を時間的に圧
   縮するための装置において、 第１のクロックパルス列を発生する手段と、 第１のクロックパルス列の２倍の周期の第２のクロック
   パルス列を発生する手段と、 第１のクロックパルス列と第２のクロックパルス列とを
   切換える手段と、 前記第２のクロックパルス列を前記メモリの書き込み用
   クロックして供給する手段と、 前記第１のクロックパルス列と前記第２のクロックパル
   ス列とを一定期間ずつ切換えて作成した変則クロックを
   前記メモリの読み出し用クロックとして供給する手段
   と、 前記メモリから読み出された信号を前記第２のクロック
   パルス列によりサンプリングして不要な信号を削除し圧
   縮信号を導出する手段と を具備したことを特徴とする信
   号レート制御装置。
2. 【請求項２】 信号が書き込み用クロックによってメモ
   リに書き込まれ、読出し用クロックによって読み出さ
   れ、かつ信号の標本値が補間され、入力信号を時間的に
   伸張するための装置において、 第１のクロックパルス列を発生する手段と、 第１のクロックパルス列の２倍の周期の第２のクロック
   パルス列を発生する手段と、 第１のクロックパルス列と第２のクロックパルス列とを
   切換えて変則クロックを得る手段と、 前記変則クロックを前記書き込み用クロックとして用い
   て前記メモリに入力信号を書き込む手段と、 前記第２のクロックパルス列を前記読出し用クロックと
   して用いて前記メモリの出力信号を得る手段と、 前記メモリから読み出された信号の補間処理を行い伸張
   信号を導出する手段とを具備したことを特徴とする信号
   レート制御装置。