JPH11289500A - アナログ画像信号の信号処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、所望のグラフィックス標準に準拠
してディジタル的に生成され、アナログ形式に変換され
たコンピュータグラフィックス信号を原画像に忠実にＴ
Ｖ受像機に再生させる信号処理方法の提供を目的とす
る。 【解決手段】 アナログ画像信号は第１の選択サンプリ
ング周波数でＡ／Ｄ変換され、サンプリングされた画像
は修正サンプリング周波数を決定するため画像乱れを解
析される。また、最適なサンプリング位相が決定され、
水平及び／又は垂直同期パルスに対するアクティブ画像
の正確な位置が決定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアナログ画像信号の
信号処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明は、請求項１の前段部分に記載さ
れているようにグラフィックス標準に準拠してディジタ
ル的に生成され、計算ユニットから発生したアナログ画
像信号の信号処理方法に基づいている。本発明は、計算
ユニット（例えば、パーソナルコンピュータ）から発生
した画像をテレビジョンセットの画面に表示する問題を
取り扱う。換言すれば、セットグラフィックス標準（例
えば、ＥＧＡ、ＶＧＡ又は（Ｓ）ＶＧＡ）に準拠してコ
ンピュータによって発生された画像をコンピュータモニ
タではなく、テレビジョンセットを用いて出力させるこ
とを意図している。この問題領域に関して、欧州特許出
願ＥＰ−Ａ−０ ６９７ ６８９号は、コンピュータの
出力信号又はテレビジョンビデオ信号の何れか一方を選
択し、アナログ・ディジタル変換又はディジタル・アナ
ログ変換を行うことなく、直接的にモニタに送出するマ
ルチプレクスユニットを提案する。この場合、標準テレ
ビジョン信号を表示させ得るモードを有するコンピュー
タモニタが使用される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術とは異なり、コンピュータで生成された画像を表示す
るためテレビジョン受像機の画面を使用することを目的
とする。テレビジョン受像機が、例えば、従来の１００
Ｈｚテクノロジー、又は、フォーマット適合（ワイド画
面テレビジョン受像機の場合のズーム機能）のためのデ
ィジタル信号処理を具備しているならば、パーソナルコ
ンピュータから入来するアナログ画像信号は、テレビジ
ョン受像機の画像解像度及び画像サイズに適合させるた
めディジタル化されなければならない問題が生じる。で
きるだけ原画像に忠実に原画像データを再現するため、
アナログ画像信号は、パーソナルコンピュータのグラフ
ィックスカードで最初に発生された場合と、できるだけ
同じ周波数、並びに、同じ位相でサンプリングされるべ
きである。換言すれば、画素同期式サンプリングが行わ
れるべきである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された特
徴を有する本発明による方法は、最初に、アナログ・デ
ィジタル変換がプリセットされたサンプリングクロック
パルスを用いて実行され、次に、このプロセス中に記憶
された画像は正しいサンプリング周波数を決定するため
画像乱れが調べられ、これにより正しい周波数でサンプ
リングする問題を解決する。

【０００５】本発明の方法は、所望の標準のコンピュー
タグラフィックス信号を原画像に忠実にＴＶ受像機に再
生させることができる。本発明の有利な展開は、従属項
に記載された手段を用いることによって実現され得る。
画像信号が多数のセクション（例えば、列）に分割さ
れ、個別のセクションの画素値が加算される場合、サン
プリングされた画像に関して画像乱れを調べる点が有利
である。その後、同じ画像は、僅かに修正されたサンプ
リング周波数で改めてサンプリングされ、（前と同じよ
うに）画素値が個別のセクション内で加算される。２回
のサンプリング動作に対する個別のセクション内の加算
値の差が形成される。差の値の分布における極大及び極
小の数がカウントされる。その結果は、実際上、画像中
に発生した画像乱れに対応する。極大及び極小の数によ
って、最適なサンプリング周波数に対する差に関する結
論が得られる。訂正されたサンプリング周波数が設定さ
れた後、この動作は、最適なサンプリング周波数が検出
されたことを確認するため繰り返される。

【０００６】サンプリング周波数決定に関するアルゴリ
ズムのための更に特定の有利な手段は、請求項３乃至１
４に記載されている。非常に有利な手段は、請求項１０
に記載された公知のグラフィックス標準に対する実現可
能なサンプリング周波数を格納したテーブルを使用する
ことである。そのテーブルに格納された値の中に、所望
の結果が得られる値が含まれていない場合、更なる探索
動作が行われる方が有利である。また、請求項１２及び
１３に記載されているように、テーブル内の第１のサン
プリング周波数から始めて、サンプリング周波数は、最
適なサンプリング周波数が検出されるまで、定義された
値ずつ徐々に増加される点が有利である。この手段によ
っても所望の結果が得られない場合、画像ラインのセク
ションへの分割を変更し、改めて探索を開始する選択の
幅が残されている。

【０００７】サンプリングされた画像のデータを調べる
前に高域通過フィルタリングを用いることにより、画像
中の関連した周波数だけが考慮される利点が得られる、
サンプリングされた画像毎に２個の連続した画素値の間
の差の絶対値が加算され、サンプリング位相は徐々に増
加若しくは減少され、この画像に関する画素値の差が改
めて加算され、異なるサンプリング周波数に対する加算
値の分布内で最大値が決定されるならば、最適なサンプ
リング位相を決定するために有利である。この最大値に
関連した位相設定値は、最適なサンプリング位相値を指
定する。この手段は請求項１６に記載されている。

【０００８】初期に不明であるアクティブ画像が表示さ
れるべき水平及び／又は垂直位置を厳密に決定するた
め、請求項１８に従って、表示されるべき画像のエッジ
にあるアクティブではない画素がカウントされるならば
有利である。請求項１９によれば、画像が再び多数のセ
クションに分割され、個別のセクションの画素値が加算
されるように、画像の左側エッジ又は右側エッジで画素
のカウントが行われる。加算値は、画像のエッジの画素
値で埋められたセクションと、表示されるべきコンピュ
ータ画像の画素値を有するセクションとを定めるため、
閾値と比較される。画像の右側エッジ及び左側エッジに
おいて、閾値未満の加算値を有するセクションの数がカ
ウントされる。次に、一方向で画素値に関してセクショ
ンのシフトが徐々に行われる。加算値は、新しいセクシ
ョン毎に改めて決定され、加算値が閾値未満であるか、
又は、閾値以上であるかを調べるため、比較が再度行わ
れる。或いは、先に閾値を超えていた加算値が閾値未満
に低下したかどうかを確かめることも可能である。左側
エッジ領域又は右側エッジ領域の画素数は、１画素毎に
シフトの回数と、シフト動作の開始時に閾値未満の加算
値を有するセクションの数とを用いて決定される。画像
の厳密な位置の決定は、例えば、引き続いて画像をテレ
ビジョン受像機の画面の中心に配置するために必要とさ
れる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施例の説明を行う。前述の通り、本発明はパーソナ
ルコンピュータのグラフィックス信号をテレビジョン受
像機の画面に表示させることを目的としている。このた
めの配置が図１に示され、この配置は、パーソナルコン
ピュータ１０と、パーソナルコンピュータ１０が接続さ
れたテレビジョン受像機１１とを有する。パーソナルコ
ンピュータ１０とテレビジョン受像機１１の接続は、Ｒ
ＧＢ信号と、垂直同期信号ＨＳＹＮＣ及び水平同期信号
ＶＳＹＮＣとが、テレビジョン受像機に別々に転送され
るように設計される。本例の場合、全ての信号がアナロ
グ形式でテレビジョン受像機に伝送されることが想定さ
れている。テレビジョン受像機は、ディジタル信号処理
を備えた従来のテレビジョンセットでもよく、又は、従
来の受像管でも構わない。また、上記テレビジョン受像
機は、マトリックス形ディスプレイ（例えば、プラズマ
スクリーン、又は、液晶スクリーン）を有する最新型の
テレビジョン受像機でもよい。これらの場合、供給され
たアナログ信号をディジタル化することが不可欠であ
る。

【００１０】図２には、入来アナログＲＧＢ信号及び同
期信号のサンプリング並びに処理を実行する変換器回路
２０が示されている。変換器回路２０は、サンプリング
ユニット３０及びフォーマット変換ユニット４０の二つ
のブロックを含む。サンプリングユニット３０は、図３
に詳細に示されている。サンプリングユニット３０はア
ナログ・ディジタル変換器３１を含む。アナログＲＧＢ
信号は、アナログ・ディジタル変換器３１の入力側に供
給される。ディジタルＲＧＢ信号は、アナログ・ディジ
タル変換器３１の出力側に現れる。ディジタルＲＧＢ信
号は、一方でサンプリングユニット３０のＲＧＢ出力に
転送され、他方で、検出ユニット３３に供給される。検
出ユニット３３の機能は、最適な周波数及びサンプリン
グ位相を決定し、伝送された画像の同期信号ＨＳＹＮＣ
及びＶＳＹＮＣに対する厳密な位置を突きとめることで
ある。位置情報は検出ユニット３３によってサンプリン
グユニット３０の出力ＰＯＳに転送される。最適な周波
数及びサンプリング位相は、ＰＬＬ回路３４に伝達さ
れ、ＰＬＬ回路３４は最適化されたサンプリングクロッ
クパルスを発生する。同期信号ＨＳＹＮＣ及びＶＳＹＮ
Ｃ、並びに、外部クロック信号ＣＬＫもＰＬＬ回路３４
に供給される。

【００１１】同期信号及び最適化されたサンプリングク
ロックパルスｆｐｉｘは、対応したサンプリングユニッ
ト３０の出力に転送される。ＰＬＬ回路３４の機能は、
従来技術において周知であるので、これ以上詳しく説明
する必要はない。検出ユニット３３の機能は後で詳述す
る。サンプリングユニット３０はインタフェース回路３
２を更に有し、インタフェース回路３２は、例えば、広
く普及しているＩ² Ｃバスのインタフェースとしての機
能がある。このインタフェース回路を経由して、外部マ
イクロプロセッサからのコマンドを受信することがで
き、対応した設定がサンプリングユニット３０で行われ
る。

【００１２】図４を参照するに、画像処理ユニット４０
は、多相フィルタユニット４１を有する。受信されたコ
ンピュータ画像をテレビジョン画面に出力するためのフ
ォーマット適合は、例えば、この多相フィルタユニット
内で行われる。この場合、例えば、水平及び垂直方向の
ズーム動作は、アスペクト比４：３のコンピュータ画像
をアスペクト比１６：９のテレビジョン画像に変換する
ため行われる。必要なフィルタ装置及び／又はアルゴリ
ズムは、従来技術において公知であるため、これ以上詳
細に説明する必要はない。しかし、画像はＰＯＳ入力を
介して受信された位置情報に従って中央に配置されるこ
とを付記しておく。

【００１３】フォーマット適合のため、ディジタルＲＧ
Ｂ信号はフレーム記憶装置４３にバッファ記憶される。
入力に現れる同期信号ＨＳＹＮＣ及びＶＳＹＮＣに関し
て、同期信号は、標準テレビジョン信号用の同期信号に
対応するように多相フィルタユニット４１内で変換され
ることに注意する必要がある。次の画像出力の間に、フ
ォーマット適合されたＲＧＢデータ及び同期信号は、Ｄ
／Ａ変換ユニット４２に転送され、そこで、テレビジョ
ン受像機の受像管を駆動するため作用するアナログ信号
に変換される。

【００１４】テレビジョン受像機が、従来の受像管の代
わりにマトリックスディスプレイを有する場合、このＤ
／Ａ変換ユニット４２は適宜省略しても構わない。画像
処理ユニット４０は、特に、マイクロプロセッサのよう
な外部モジュールへの接続用のインタフェース回路３２
を有する。図５には、画像信号の一部分が示されてい
る。この画像信号によって伝送された画像内容は一例で
あり、実際上、発生した最大ビデオ周波数、即ち、連続
した黒画素及び白画素により構成される画像に対応す
る。公知のＶＧＡ（ビデオグラフィックスアレイ）グラ
フィックスカードは、６４０＊４８０画素の画像を発生
する。また、所謂スーパーＶＧＡグラフィックスカード
は、さらに高解像度を有する画像を発生する。８００＊
６００画素及び１０２４＊７６８画素の解像度は一例で
ある。ＶＧＡ標準は、画像ラインのアクティブ領域は６
４０画素を含むことだけを規定する。アクティブではな
い部分（ブランキング期間）を含む画像ラインは、例え
ば、グラフィックスカード製造者に依存して、８００、
８０８若しくは８１６画素からなる。

【００１５】図５の破線は、例示された画像信号に対す
る最適サンプリングポイントを示す。一方、垂直方向の
実線は、セットサンプリング周波数の実際のサンプリン
グポイントを表す。この場合、一例として、サンプリン
グ周波数は、８００個の画素を発生させ得る程度まで正
確に設定されることがなく、むしろ、サンプリング周波
数は僅かに不正確に設定されているので、その結果とし
て、８０１個の画素がサンプリングされた場合を想定す
る。サンプリング間隔ＴＳ８０１は最適なサンプリング
間隔ＴＳ８００よりも短い。この差の結果として差の値
ｄｔが得られる。図５を参照するに、サンプリング時点
ｔ_f で、サンプリングは２個の画素の間の遷移領域で行
われていることがよく分かる。このため、白色値はサン
プリングされず、濃淡階調値、或いは、後続のサンプリ
ング中には黒色値までが代わりにサンプリングされるの
で、間違ったサンプリング動作が生じる。

【００１６】かくして、画像乱れが画像中に生じる。図
６には画像中に生じた画像乱れが認められる。同図にお
いて、同じ時間間隔中に１ライン毎に８００画素ではな
く８０１画素をサンプリングするサンプリング周波数で
サンプリングが行われる場合に、６４０＊４８０画素を
有する実際のＶＧＡ画像に対し生じた画像乱れが示され
ている。サンプリング周波数が発生周波数と異なるた
め、発生された画素数よりもｎ個多い（若しくは少な
い）画素がサンプリング動作によって生じる場合、厳密
にｎ個の乱れのある領域が画像に生成される。この効果
は、最適なサンプリング周波数の自動設定のための方法
に利用される。

【００１７】サンプリングされた画像の場合に、画像が
発生された周波数に関する結論を導き出せるように、そ
の画像は上記画像乱れを調べる必要がある。この目的の
ため、画像はセクション、例えば、列に分割される。セ
クションの数は、所望の解像度（即ち、識別可能な周波
数偏差を意味する）と、この検出のために費やすことが
できるコストとに依存する。画像の１６個の列への分割
は、上記必要条件に対する優れた妥協点であると認めら
れた。最適なサンプリング周波数を見つける方法は、以
下の通り進行する。

【００１８】高域通過フィルタリングの後、サンプリン
グされた画像の画素値がセクション毎に加算される。こ
の動作は、２種類の別個に設定されたサンプリング周波
数に適用される。このセクション内の加算の結果は図７
及び８に示されている。セクション番号（画像の水平方
向の広がりに対応する）は横軸にプロットされている。
この場合、図７は、実際のコンピュータ画像が８００画
素で発生されていても８０２画素が生成されるようにサ
ンプリングされた画像に対する結果を示す。これに対
し、図８は、画像信号が１ライン当たりに８０３画素を
生成するサンプリング周波数を用いてアクティブ画像領
域でサンプリングされた同じ画像に対する結果を示す。
個別のセクション内の加算の結果は縦軸に示されてい
る。個別のセクションに対する値は記号●で表示されて
いる。

【００１９】正しくサンプリングされた画像セクション
から画像乱れを分離するため、２通りの別個にサンプリ
ングされた画像の値は次の段階で減算される。この減算
の結果が図９に示されている。セクション番号（列番
号）は横軸に示され、得られた差の値は縦軸にプロット
されている。列６の領域の極大、列１３の領域の別の極
大、及び、列１０の領域の極小が顕著に認められる。図
９において、８０３画素でサンプリングされた画像の画
像乱れが局所極大として認められ、８０２画素でサンプ
リングされた画像の画像乱れは局所極小として認められ
る。したがって、３個の極大と２個の極小が図９から検
出できる。しかし、出現した乱れは画像ラインの全体に
亘って（画像ラインのアクティブ部分だけではなく）分
布しているので、不可視的な失われた乱れのある領域が
アクティブ画像以外のブランキング期間に生じる。ブラ
ンキング期間中に、実際上サンプリングの間違いは起こ
り得ないので、発生する乱れは不可視的である。それに
もかかわらず、図９の評価によって、第１の画像のサン
プリングは第２のサンプリングよりも低い周波数で行わ
れ、最適なサンプリング周波数は第１のサンプリングの
場合のサンプリング周波数よりも低く保たれることが結
論付けられる。したがって、低い方のサンプリング周波
数が修正されたサンプリング周波数として設定され得
る。

【００２０】図９による対応した曲線を評価することに
よって、小領域内で正確なサンプリング周波数を直接推
定することができる。しかし、この推定が有効であるの
は非常に小さい領域に限られる。この領域は、１ライン
当たり約７画素までの偏差によって構成される。極大及
び極小の正確な数を検出できないとしても、発生する画
像乱れが少ない場合には、周波数を正しい向きに移すこ
とが可能である。第１のサンプリングの周波数が最適な
サンプリング周波数からかなり離れている場合、例え
ば、１ライン毎に±５画素の刻みでサンプリング周波数
を飛ばし、元の発生周波数が存在していた筈の方向を決
めるためその結果を使用することが可能である。

【００２１】図１０には、元の発生周波数を決定する第
１の方法のフローチャートが示されている。この方法
は、ステップ５０において、水平及び／又は垂直同期信
号の立ち下がりエッジを検出することから始まる。これ
が確認された場合、ステップ５１において、１ライン当
たりの画素の所望の数ｎに対する初期値Ｎｄｅｆａｕｌ
ｔが固定される。状態変数Ｚは第１の状態１ｓｔに設定
される。

【００２２】選択されたサンプリング周波数に従う画像
のサンプリング動作がステップ５２で行われる。高域通
過フィルタリングはステップ５３で実行される。ステッ
プ５４で変数ｓは値１に設定される。この変数は、セク
ション数（列数）を指定する。個々のセクションの画素
値の加算はステップ５５で行われる。ステップ５６にお
いて、個々のセクション及び周波数に対し獲得された加
算値がメモリに保存される。

【００２３】質問ステップ５７において、セクション数
の変数ｓが最終値Ｓに到達したか否かが検査される。最
終値に未だ到達していないとき、変数ｓはステップ５８
においてインクリメントされる。次に、本方法がステッ
プ５５から再開される。質問ステップ５７において、全
てのセクションに対する加算が行われたことが確認され
た場合、状態変数Ｚが状態２ｎｄに到達したか否かを調
べる検査が質問ステップ５９で行われる。状態２ｎｄに
到達していない場合、ステップ６０において、僅かに増
加したサンプリング周波数が設定され、状態変数Ｚは第
２の状態２ｎｄに設定される。次に、ステップ５２乃至
５９が繰り返される。

【００２４】ステップ６１において、図９に従って２回
のサンプリング動作の加算結果の間の差が形成される。
結果として得られた差の値の分布の極大及び極小は、ス
テップ６２でカウントされる。質問ステップ６３におい
て、極大ＭＡＸを検出できなかったかどうかを確認する
ため検査が行われる。極大ＭＡＸが検出された場合、極
小ＭＩＮが検出されなかったかどうかを確認するため質
問ステップ６４で検査が行われる。極小ＭＩＮが検出さ
れた場合、質問ステップ６５において、カウントされた
極大の数がカウントされた極小の数よりも多いかどうか
を調べるため検査が行われる。

【００２５】極大の数の方が多い場合、発生されるべき
画素値の数に対する変数ｎは、ステップ６６でデクリメ
ントされる。その後、ステップ５２乃至６５が繰り返さ
れる。質問ステップ６５において、極小の数が極大の数
以上であることが確かめられた場合、１ライン当たりの
画素の発生数に対する変数ｎはステップ６７でインクリ
メントされる。上記の方法は、同様にステップ５２に進
む。

【００２６】本発明の方法は、質問ステップ６３におい
て極大が判定できないことが確認されるか、或いは、質
問ステップ６４において局所極小を識別できないことが
確認されるまで続く。極大を判定できない場合、ステッ
プ６８において、変数ｎの現在値が最適化されたサンプ
リング周波数として出力され、この方法が終了する。或
いは、極小が判定できない場合、ステップ６９におい
て、変数ｎの現在値から１を引いた値が変数ｎの最適な
値として出力され、プログラムが終了する。

【００２７】図１１は、元の発生周波数を判定する第２
の方法の詳細なフローチャートである。当該プログラム
はプログラムステップ９０からスタートする。プロラム
ステップ９１において、第１のエントリ１ＣＦが考慮さ
れているサンプリング周波数のテーブルから選択され、
サンプリング周波数Ｆとして設定される。次のプログラ
ムステップ９２において、選択された周波数Ｆに対する
サンプリング動作が行われ、さらに、画像ラインの個々
の列に対する加算値の分布が再び決定される。その上、
選択されたサンプリング周波数がインクリメントされ
（Ｆ＋１）、その結果として、１画像ライン当たりに１
個ずつ多い画素が発生される。サンプリング動作は繰り
返され、個々の列に対する加算値の分布が同じように形
成される。差は再度計算される（ＳＵＢ）。

【００２８】次のプログラムステップ９３では、差の値
の分布中の明瞭な極大及び極小の判定が行われる。質問
ステップ９４において、極大の数が１と一致し、かつ、
極小の数が０と一致するかどうかを調べる検査が行われ
る。検査の結果が肯定であるとき、プログラムステップ
９５において、最適なサンプリング周波数が見つけられ
たかどうかが検証される。そのため、別個に設定された
サンプリング位相と正確に一致させるべく、サンプリン
グ動作が改めて行われる。極大及び極小のカウントによ
って、ステップ９４において説明したように、少なくと
も２種類の別個に設定されたサンプリング周波数に対し
同じ結果が得られる。これは質問ステップ９６で検査さ
れる。

【００２９】上記条件が真である場合、テーブルの第１
のエントリのサンプリング周波数Ｆがステップ９７にお
いて、最適なサンプリング周波数ＯＳＦとして設定され
る。次に、個のプログラムはステップ９８で終了する。
質問ステップ９６において、最適なサンプリング周波数
は検証できないという結果が得られた場合、次に質問ス
テップ９９が行われる。このステップは、質問ステップ
９４において質問条件が否定的に判定された場合にも適
用される。

【００３０】次に、質問ステップ９９において、テーブ
ル中で考慮されている最後のサンプリング周波数ＬＣＦ
が既に設定されているかどうかを調べるため質問が行わ
れる。設定されていない場合、プログラムステップ１０
０において、次の考慮される周波数ＮＣＦがテーブルか
ら選択され、サンプリング周波数Ｆとして設定される。
このプログラムは再びプログラムステップ９２から続け
られる。

【００３１】質問ステップ９９において、テーブルから
の最後のサンプリング周波数ＬＣＦが実質的に既に設定
されていると判明した場合、テーブルに記憶された第１
のサンプリング周波数１ＣＦに対しある増分（例えば、
８）ずつ増加されたサンプリング周波数は、プログラム
ステップ１０１において新しいサンプリング周波数Ｆと
して設定される。この増分値は、変更されていないサン
プリング周波数値よりも１画像ライン当たりに８個多い
画素が発生されるように選択される。この値は、グラフ
ィックスカード製造者が発生周波数を上記の増分幅だけ
で変更できるように発生周波数用の設定値レジスタを選
択することによって決まる。

【００３２】その後、プログラムステップ１０２におい
て、新たなサンプリングが設定されたサンプリング周波
数Ｆで行われ、サンプリング周波数ＦとＦ＋１に対する
差の値の分布が再度決定される（ＳＵＢ）。極大の数ｎ
ｐｐ及び極小の数ｎｎｐはプログラムステップ１０３で
再び決定される。質問ステップ１０４において、１個の
極大だけが発生し、かつ、極小は発生していないかどう
かを調べるため新たな検査が行われる。検査の結果が肯
定的である場合、設定されたサンプリング周波数Ｆの検
証がプログラムステップ１０５で再び行われる。この検
証は、プログラムステップ９５と全く同じ方法で進行す
る。質問ステップ１０６は質問ステップ９６と対応す
る。プログラムステップ１０７及び１０８は、プログラ
ムステップ９７及び９８と対応するので、これ以上の説
明は行わない。

【００３３】設定されたサンプリング周波数が最適なサ
ンプリング周波数として検証できない、或いは、質問ス
テップ１０４において既に否定的な結果が判定されてい
る場合、プログラムは質問ステップ１０９に進み、質問
ステップ１０９において、種々のグラフィックス標準に
対する最後の実現可能なサンプリング周波数ＬＣＦが設
定されたかどうかを調べるため質問が行われる。

【００３４】結果が否定的である場合、設定されたサン
プリング周波数Ｆは、プログラムステップ１０９におい
て増分値（例えば、８）ずつ増加される。プログラムは
次にプログラムステップ１０２に続く。質問ステップ１
０９における質問の結果が肯定的であるとき、質問ステ
ップ１１１において、画像ラインのセクションへの分割
が既に修正されているか否かを調べるため付加的な質問
が行われる。

【００３５】結果が否定的である場合、ステップ１１２
において分割が修正される。この結果として、画像内の
特定の構造、例えば、グリッドセルを繰り返すことで表
示されたグリッドのため、最適なサンプリング周波数を
検出することが不可能になるような状況が回避される。
セクションへの新たな分割が選択された後、プログラム
はプログラムステップ９１から繰り返し行われる。この
手段によって最適なサンプリング周波数が得られない場
合、最終的に、対応したメッセージがプログラムステッ
プ１１３において画面上に出力される。これは、例え
ば、エラーメッセージである。プログラムはプログラム
ステップ１１４で終了する。

【００３６】公知のグラフィックス標準に対し異なるサ
ンプリング周波数値を有するテーブルが以下に示されて
いる。テーブル内の各値は、１画像ライン当たりにその
サンプリング周波数によって発生される画素数を指定す
る。

【００３７】

【表１】

【００３８】最適なサンプリング位相の設定値について
以下に詳述する。位相検波又は位相の最適化は、画像が
発生された周波数が決定されたときに限り実施される。
サンプリング位相が間違って設定された場合、画素値は
正確に再現されない可能性があるので、位相が検出され
るべきである。これは、特に、コンピュータによって発
生されたグラフィックス信号の場合に当てはまる。その
理由は、かかるグラフィックス信号は、個々の画素の間
で非常に急激な変化を有することがあるからである。図
１２は画像信号の一例を示す図である。基準信号ＴＰＸ
Ｌは画素の信号区間を指定する。画像信号の立ち上がり
エッジの領域におけるサンプリングによって、誤りのあ
る値が生じることは避けがたい。この立ち上がり時間は
記号ＴＲＴによって示されている。図１３は２個の連続
したサンプルの間の差ΔＵがサンプリング位相に依存す
ることを示す。図１３の（ａ）において、、サンプリン
グクロック位相はサンプリングが厳密に画素の中心で行
われるように定められている。サンプリンククロックパ
ルスは同図の（ａ）の下半分に示されている。サンプリ
ングは、サンプリングクロックパルスの立ち上がりエッ
ジが出現したときに行われる。図１３の（ｂ）におい
て、サンプリングクロックパルスは、同図の（ａ）のパ
ルスに対し正確に１８０°だけシフトされている。この
場合、サンプリングは、画素の中心で行われなくなり、
次の画素値への遷移領域で行われる。個場合、２個の連
続したサンプルの間の差ΔＵは、図１３の（ａ）の場合
よりもかなり小さくなる。また、図１３の（ａ）及び
（ｂ）から、２個の連続したサンプルの間の差は、最適
なサンプリング（即ち、画素の中心におけるサンプリン
グ）のときに極大となることが分かる。最適なサンプリ
ング位相を決定するため本発明で使用される方法は、こ
の事実を利用する。この目的のため、本方法は、画像中
の少なくとも一つの水平遷移を理論的に必要とする。水
平遷移は、ある画素から次の画素までの画素値の変化を
意味する。ある種の状況において、殆どの画像中の全て
のラインでこのような極大はえられないので、２個の連
続した画素の間の差は、できる限り画像全体に亘って絶
対値に関して加算される必要がある。この加算の結果と
して、サンプリングが行われた位相に関する相対的な概
念が得られる。

【００３９】しかし、この値は、位相だけではなく、相
当な程度で画像内容にも依存する。したがって、本発明
による方法において、同じ画像内容に関して発生された
値だけが相互に比較される。２個の連続した画素の間の
差を形成する代わりに、高域通過フィルタを採用するこ
とが可能である。これにより、例えば、フィルタの利得
の減少は、加算後の絶対値が非常に小さくなることを意
味するという利点が得られる。その上、特別な差分変数
は他の変数よりも非常に重く重み付けをしてもよい。差
の値の加算に対する式は、以下の通り記述される。

【００４０】

【数１】

【００４１】サンプリング位相を決定する方法におい
て、差の値の加算は、一つの画像に別々に設定された位
相に対し多数回に亘って実行される。最大の加算値が生
成される位相は、最良可能な位相設定値である。最適な
位相をより厳密に検出するため、最大値に向かって収束
する最適化方法を使用することが可能である。図１４に
は、種々の画像現物の異なる位相に対する加算結果が示
されている。差分位相値は０乃至４０ｎｓの範囲で変化
し、これは、画素が２５ＭＨｚクロックで発生された場
合の画素期間に対応する。設定された位相は、ｎｓ単位
の遅延値が指定された横軸に示されている。明瞭な水平
遷移が少ししかないアメリカオオサンショウウオ(Hellb
ender)の原画像の場合でも、分布の極大は容易に判定さ
れ、最適な位相値が略２０ｎｓで確認され得る。

【００４２】次に、図１５のフローチャートを参照し
て、位相検出の方法を説明する。位相はステップ７０で
初期値０に設定される。画像は、ステップ７１におい
て、現在設定されている位相でサンプリングされる。ス
テップ７２で、高域通過フィルタリングが行われる。高
域通過フィルタを通過した画像の画素値はステップ７３
で加算される。この値は、ステップ７４において、現在
の位相設定値と共に保存される。

【００４３】次に質問ステップ７５において、最終位相
Ｉが設定されたかどうかが検査される。未だ、最終位相
Ｉが設定されていない場合、位相設定値が変更される。
その後、ステップ７１から７５までが繰り返される。質
問ステップ７５において、位相設定値に関して最終値に
到達したことが確認された場合、最適な位相値は、最大
値を探索することにより異なる位相設定値に対し保存さ
れた値から決定される。これはステップ７７において行
われる。ステップ７８において、サンプリング位相は、
最適化されたサンプリング位相が常に取り扱われるよう
に設定される。

【００４４】以下、本発明に従って画像ライン全体に対
してアクティブ画像部の正確な水平位置を厳密に決定し
得る方法を説明する。この方法は図１６を参照して詳細
に説明する。ＶＧＡ、ＥＧＡ、ＣＧＡなどのコンピュー
タグラフィックスカード用のグラフィックス標準は、１
ライン毎に発生された可視的な画素の数及び発生された
可視的なラインの数だけを厳密に規定することを前提と
することにより、この方法はより明瞭に理解され得る。
しかし、結局、ラインフライバック用のブランキング期
間がアクティブラインの端から端まで分布され得るの
で、完全な画素ラインは多数の画素を必ず含む。ブラン
キング期間のサイズ、即ち、ビデオライン中に発生する
アクティブではない画素の数を選択するのはグラフィッ
クスカードの製造者の責任である。ＶＧＡ標準の場合、
６４０個の画素が１ライン毎に出力される必要がある。
しかし、実際の場合、画像ラインは、グラフィックスカ
ードの製造者に依存して、例えば、８００、８０８又は
８１６画素の長さを有する。したがって、画像の正確な
水平位置は、グラフィックスカードの製造者に依存して
必ずしも同一ではない。正確な位置を突きとめるため、
以下の手続が行われる。

【００４５】ブランキング期間を含む画像全体は１６列
に分割される。サンプリングされた画像に対する個々の
列内の画素値は、最適なサンプリング周波数を決定する
方法に関して既に説明したように、加算される。かくし
て得られた加算値は閾値と比較される。アクティブ画素
が存在しない列、並びに、アクティブ画素が包含される
列は、この場合に実質的に決められる。これに応じて閾
値が選択される。次に、アクティブ画素が出現しない画
像の左端エッジと右端エッジの間の列の数が決定され
る。列は、サンプリングされた画素に対し１方向に１画
素ずつ徐々にシフトされる。毎回、同じ画像がサンプリ
ングされ、新しい列に対する加算値が決定される。次
に、列が右側にシフトされた場合に、前回まで閾値に満
たなかったセクションの加算値が閾値を超えたかどうか
が判定される。加算値が最初に閾値を超えた場合、アク
ティブ画素が列に押し込まれたことが判り、画像の左側
エッジに出現すべきアクティブではない画素の数を決定
することができる。特に、この画素数は、第１にシフト
動作の回数から、第２に１列当たりの画素数及びアクテ
ィブではない画素を含む画像の左側エッジの列の数から
得られる。この手続は図１６に示されている。同図で
は、簡単化のため１列当たりに５個の画素だけが示され
てる。実際の状況では、実質的に多数の画素、例えば、
１列当たりに５０画素が設けられる。図１６の中央部に
おいて、アクティブ画素は、３回のシフト動作の後、最
初に列Ａに押し込まれる。この結果として、画像の左側
エッジのアクティブではない画素の数は、厳密に、３＋
２×５−１＝１２画素に一致する必要がある。次のステ
ップにおいて、画像の右側エッジのアクティブではない
画素の数が決定される。この目的のため、列は同じ方向
に更にシフトされる。このシフト動作は、始めにアクテ
ィブ画素を含んでいた最後の列がアクティブ画素値を全
く含まなくなることが列に対する加算値から認めること
ができるようになるまで、実行される。図１６に示され
た例の場合、この状況は４回のシフト動作の後に達成さ
れている。その結果として、５−４＋１×５＝６個のア
クティブではない画素が画像の右側エッジに出現する必
要がある。

【００４６】画像の正確な位置が自動的に決定された
後、画像をテレビジョン画面に表示するためのアクティ
ブ画像領域の正確な中心位置決めは、容易に行うことが
できる。水平方向に関するアクティブ画像部の開始を判
定する一般的な式は以下の通り表される。

【００４７】画像開始位置＝シフト動作回数＋（アクテ
ィブではない画素を含む画像の左側エッジの列数×１列
当たりの画素数）−１ 画像の右側エッジのアクティブではない画素数を判定す
る一般的な式は以下の通りである。 画像の右側エッジのアクティブではない画素数＝（１列
当たりの画素数−シフト動作回数）＋（アクティブでは
ない画素を含む画像の左側エッジの列数×１列当たりの
画素数） これにより、アクティブ画像領域の終了に関する一般的
な式は以下の通りである。

【００４８】アクティブ画像領域の終了＝１ライン当た
りの画素の総数−画像の右側エッジのアクティブではな
い画素数 或いは、上記の方法は、最初に、画像の右側エッジのア
クティブではない画素の全数を判定し、次に、画像の左
側エッジのアクティブではない画素数を決定することに
よって実施してもよい。提案された方法は、コンピュー
タプログラムを用いることによって簡単な方式で実施す
ることが可能である。対応した方法が垂直画像位置を見
つけるために容易に利用され得る。

【００４９】提案された上記３種類の方法は、別々に使
用しても、或いは、組み合わせて使用してもよい。上記
方法は、例えば、コンピュータがテレビジョンセットに
接続された後、リモートコントロールのボタンを押下す
ることによって、ユーザの制御で開始させることができ
る。最適な値は保存され、後の処理のため維持される。
計算ユニット又はコンピュータは、テレビジョンセット
に外付けしてもよく、或いは、テレビジョンセットに統
合してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】パーソナルコンピュータに接続されたテレビジ
ョン受像機を示す図である。

【図２】パーソナルコンピュータのグラフィックス信号
用の変換器の概略的なブロック図である。

【図３】周波数及び位相に関して正確な方式で画像信号
をサンプリングする新規のサンプリングユニットのブロ
ック図である。

【図４】表示されるべき画像のフォーマットマッチング
のブロック図である。

【図５】画像信号が僅かに不正確なサンプリング周波数
でサンプリングされた場合に、生じる影響を示す図であ
る。

【図６】僅かに不正確に選択されたサンプリング周波数
によって誘起された乱れた画像領域を伴う見本画像を表
す図である。

【図７】第１のサンプリング周波数でサンプリングされ
た画像の種々のセクションに対する合計値の分布を示す
グラフである。

【図８】第２のサンプリング周波数でサンプリングされ
た画像の種々のセクションに対する合計値の分布を示す
グラフである。

【図９】図７及び図８に示された合計値の分布に従う合
計値の間の差の値を示すグラフであり、

【図１０】最適なサンプリング周波数を決定する第１の
方法のフローチャートである。

【図１１】最適なサンプリング周波数を決定する第２の
方法のフローチャートである。

【図１２】画像信号を示す図である。

【図１３】（ａ）は第１のサンプリング位相によるビデ
オ信号のサンプリングを示し、（ｂ）は第２のサンプリ
ング位相によるビデオ信号のサンプリングを示す図であ
る。

【図１４】最適なサンプリング位相を突きとめる原理の
説明図である。

【図１５】最適なサンプリング位相を決定する第１の方
法のフローチャートである。

【図１６】表示されるべき画像に関する新規の位置識別
法の原理を説明する図である。

フロントページの続き (72)発明者 カルロス コーレア ドイツ連邦共和国，78056 ヴィリンゲン −シュヴェニンゲン，リヒテンベルガー ヴェーク ４ (72)発明者 ディミトリ クロイス ドイツ連邦共和国，78052 ヴィリンゲン −シュヴェニンゲン，オーダーシュトラー セ 93 (72)発明者 ライナー ツヴィング ドイツ連邦共和国，78052 ヴィリンゲン −シュヴェニンゲン，ボツェナー シュト ラーセ ２

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 グラフィックス標準に準拠してディジタ
   ル的に生成され、計算ユニットから発生したアナログ画
   像信号の信号処理方法において、 上記アナログ画像信号は選択されたサンプリング周波数
   でアナログ・ディジタル変換され、 上記サンプリングされた画像は、以降のサンプリング動
   作のための修正されたサンプリング周波数を画像乱れに
   依存して決定するため、画像乱れが解析されることを特
   徴とする信号処理方法。
2. 【請求項２】 上記画像信号は、画像ライン毎に多数の
   セクションに分割され、 個々のセクションの画素値は加算され、 上記サンプリング周波数は所定の値で増加又は減少さ
   れ、 上記画像信号は改めてサンプリングされ、 上記個々のセクションの画素値は改めて加算され、 ２回のサンプリング動作に対する上記個々のセクション
   の画素値の加算値の間の差が形成され、 上記差の値の分布中の極大及び極小の数がカウントさ
   れ、 修正されたサンプリング周波数が上記極大及び極小の数
   の関数として設定される請求項１記載の信号処理方法。
3. 【請求項３】 上記画像信号はセクションの数として１
   ６個の列に分割される請求項２記載の信号処理方法。
4. 【請求項４】 上記サンプリング周波数を増加又は減少
   させる上記所定の値は、改めて行われる上記サンプリン
   グ動作中に、１画像ライン毎に１画素だけ増減した画素
   を発生することを保証する値に対応する、請求項２又は
   ３記載の信号処理方法。
5. 【請求項５】 上記差の値の分布中で明確な極大の数を
   カウントすることが不可能である場合に、上記設定され
   たサンプリング周波数の値は修正されたサンプリング周
   波数として保持される、請求項２乃至４のうちいずれか
   １項記載の信号処理方法。
6. 【請求項６】 修正されたサンプリング周波数として選
   択された値は、明確な極小の数をカウントすることが不
   可能である場合に、１画像ライン当たりの画素数を１画
   素値だけ減少させた画素数に対応する値である、請求項
   ２乃至４のうちいずれか１項記載の信号処理方法。
7. 【請求項７】 修正されたサンプリング周波数として選
   択された値は、極大の数が極小の数よりも多い場合に、
   １画像ライン当たりの画素数を１画素値だけ増加させた
   画素数に対応する値である、請求項２乃至４のうちいず
   れか１項記載の信号処理方法。
8. 【請求項８】 修正されたサンプリング周波数として選
   択された値は、極大の数が極小の数よりも少ない場合
   に、１画像ライン当たりの画素数を１画素値だけ増加さ
   せた画素数に対応する値である、請求項２乃至４のうち
   いずれか１項記載の信号処理方法。
9. 【請求項９】 上記サンプリング周波数の修正は極大又
   は極小の数をカウントすることが不可能になるまで徐々
   に続けられる、請求項２乃至８のうちいずれか１項記載
   の信号処理方法。
10. 【請求項１０】 種々のグラフィックス標準に対し考慮
    されたサンプリング周波数を含むテーブルが設けられ、 上記テーブルからの値が上記選択されたサンプリング周
    波数として設定される、請求項２乃至９のうちいずれか
    １項記載の信号処理方法。
11. 【請求項１１】 先に設定されたサンプリング周波数は
    上記差の値の分布中に所望の数の極大又は極小を生じさ
    せないことが上記画像乱れの解析によって明らかにされ
    た場合、上記テーブルからの次のサンプリング周波数が
    設定される、請求項１０記載の信号処理方法。
12. 【請求項１２】 上記テーブルに収容されたサンプリン
    グ周波数の中に最適なサンプリング周波数として検証さ
    れ得るサンプリング周波数が存在しない場合、上記サン
    プリング周波数が上記テーブル内の値から始めて最適な
    値が見つけられるまで所定の増分値ずつ徐々に増加され
    るように、最適なサンプリング周波数の探索動作が続け
    られる、請求項１１記載の信号処理方法。
13. 【請求項１３】 上記所定の増分値は、先に設定された
    値よりも８画素ずつ多い画素が各画像ライン毎にサンプ
    リングされるように上記サンプリング周波数が設定され
    る値に対応する請求項１２記載の信号処理方法。
14. 【請求項１４】 上記最適なサンプリング周波数が再び
    見つけられない場合に、上記画像ラインのセクションへ
    の分割が変更され、上記最適なサンプリング周波数の探
    索が続けられる請求項１２又は１３記載の信号処理方
    法。
15. 【請求項１５】 上記画像信号はアナログ・ディジタル
    変換の前若しくは後に高域通過フィルタリングを受け
    る、請求項１乃至１４のうちいずれか１項記載の信号処
    理方法。
16. 【請求項１６】 最適なサンプリング位相を決定するた
    め、２個の連続した画素値の間の差の絶対値が上記画像
    の少なくとも一部分で加算され、 上記サンプリング位相が徐々に移され、上記画素値の差
    の値の加算値は上記画像の上記一部分に対し改めて計算
    され、 種々のサンプリング位相に対する上記加算値の分布中の
    極大が判定され、関連したサンプリング位相値が最適な
    サンプリング位相値として選択される、請求項１乃至１
    ５のうちいずれか１項記載の信号処理方法。
17. 【請求項１７】 位相設定は上記最適なサンプリング周
    波数が決定されたときに限り行われる、請求項１６記載
    の信号処理方法。
18. 【請求項１８】 アクティブ画像領域の水平及び／又は
    垂直位置は上記画像のエッジでアクティブではない画素
    値をカウントすることにより決定される、請求項１乃至
    １７のうちいずれか１項記載の信号処理方法。
19. 【請求項１９】 上記水平位置を決定するため、 ブランキング期間を含む画像ライン全体が多数のセクシ
    ョンに分割されるように上記画像の左側エッジ又は右側
    エッジで上記画素値のカウントが行われ、 個々のセクション内の画素値が加算され、 加算値は閾値と比較され、 上記画像の左側エッジ及び／又は右側エッジで上記加算
    値が上記閾値に満たない上記セクションの数がカウント
    され、 上記セクションは上記画像ラインの画素に対し画素値ず
    つ徐々にシフトされ、 新しいセクションに対する加算値が改めて決定され、 それまで上記閾値に満たなかったセクションの加算値が
    上記閾値を超えているか、或いは、上記閾値を超えてい
    たセクションの加算値が上記閾値に満たないかかどうか
    が判定され、 上記画像の左側エッジ及び／又は右側エッジの画素数
    は、シフト動作の回数と、上記シフト動作の開始時に上
    記閾値よりも小さい加算値を有するセクションの数とか
    ら決定される、請求項１８記載の信号処理方法。
20. 【請求項２０】 上記閾値を決定するため、 上記セクションに対する上記加算値の最大値が決定さ
    れ、 上記閾値は上記最大値の一部として定義される、請求項
    １９記載の信号処理方法。
21. 【請求項２１】 グラフィックス標準に準拠して内部又
    は外部計算ユニットによって生成された画像を表示する
    よう設計されたテレビジョンセットにおいて画質を自動
    設定する使用される請求項１乃至２０のうちいずれか１
    項記載の信号処理方法。