JP3333227B2 - デジタル映像信号処理装置 - 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、例えば放送局などの
放送信号処理設備に用いられるデジタル映像信号処理装
置に係り、特にハイビジョン方式に対応するための改良
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、放送局などで用いられるデジタ
ル映像信号処理装置は、映像信号の処理目的に応じた個
々の専用処理ユニットで構成される。このため、処理項
目が多くなればなるほどユニット数も多くなり、装置全
体としては大掛りなものとなる。これに伴い、装置の設
計、保守、ユニットの組み合わせといった、目的の処理
機能を実現するための構築作業等には多大な労力を必要
とする。

【０００３】そこで、最近ではソフトウェアにより目的
の処理機能を実現でき、物理的な接続作業を要しないデ
ジタル映像処理装置の実用化が進められている。この装
置は複数の演算処理部とネットワーク部を備え、各演算
処理部に外部から映像信号の処理項目に応じたプログラ
ムを与えて目的の処理機能を実現させ、ネットワーク部
に外部から全体的な映像信号処理目的に応じたプログラ
ムを与えて、各演算処理部で得られた機能を結び付ける
接続回線を実現するようにしたものである。

【０００４】一方、放送映像の高品位化を目的として、
ハイビジョン方式が開発されている。このハイビジョン
方式は、従来のＮＴＳＣ方式等と比較して、極めて標本
化周波数が高く、かつ多種多様な処理機能が要求され
る。放送局などではこのハイビジョン方式と従来方式の
各映像信号を共に扱う方向にある。しかし、従来のデジ
タル映像信号処理装置では演算処理能力、機能変更、系
統変更に対する自由度が低く、ハイビジョン方式に対応
することができない。

【０００５】このような背景から、上記のソフトウェア
によるデジタル映像信号処理装置を発展させ、ハイビジ
ョン方式にも対応可能とし、従来方式と併用できるよう
にすることが強く要求されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のデジタル映像信号処理装置では、演算処理能力、機
能変更、系統変更に対する自由度が低く、ハイビジョン
方式に対応することができない。

【０００７】この発明は上記の課題を解決するためにな
されたもので、高速かつ高度な演算処理を実現すると共
に、機能変更、系統変更に対する自由度を向上させるこ
とができ、特に標本化周波数の１／２で動作する演算器
を用いて、高速映像信号の画素補間データを生成するこ
とができるデジタル映像信号処理装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、入力映像信号の標本化周波数の１／２の
速度で動作するデジタル映像信号処理装置において、前
記入力映像信号の画素データを奇数画素、偶数画素に分
けてそれぞれ奇数画素記憶部、偶数画素記憶部に記憶す
る記憶手段と、前記入力映像信号の画素データをアフィ
ン変換して、水平方向アドレス、垂直方向アドレスを生
成するアドレス生成手段と、この手段で得られる水平方
向生成アドレスと垂直方向生成アドレスを整数部と小数
部に分ける分離手段と、前記アドレス生成手段で得られ
る水平方向生成アドレスと前記分離手段で得られる水平
方向生成アドレスの整数部及び小数部に基づいて水平方
向補間処理を行う水平方向補間処理手段と、前記アドレ
ス生成手段で得られる垂直方向生成アドレスと前記分離
手段で得られる垂直方向生成アドレスの整数部及び小数
部に基づいて垂直方向補間処理を行う垂直方向補間処理
手段とを具備し、 前記水平方向補間処理手段は、前記分
離手段で分離された水平方向生成アドレスの整数部につ
いて最下位ビットにより奇数／偶数を判別する判別手段
と、前記分離手段で分離された水平方向生成アドレスの
整数部から（整数部／２：小数点以下切り捨て）と（整
数部／２＋１：小数点以下切り捨て）を水平方向参照ア
ドレスとして求める整数部処理手段と、前記分離手段で
分離された水平方向生成アドレスの小数部から（小数
部）と（１−小数部）を補間係数として求める小数部処
理手段と、前記判別手段で前記水平方向生成アドレスの
整数部が奇数と判別されたとき、前記奇数画素記憶部か
ら水平方向参照アドレス（整数部／２）に対する画素デ
ータを読み出して補間係数（１−小数部）を乗算し、前
記偶数画素記憶部から水平方向参照アドレス（整数部／
２＋１）に対する画素データを読み出して補間係数（小
数部）を乗算し、各乗算結果を加算することで水平方向
２点補間画素データを求める第１の水平方向補間手段
と、前記判別手段で前記水平方向生成アドレスの整数部
が偶数と判別されたとき、前記奇数画素記憶部から水平
方向参照アドレス（整数部／２＋１）に対する画素デー
タを読み出して補間係数（小数部）を乗算し、前記偶数
画素記憶部から水平方向参照アドレス（整数部／２） に
対する画素データを読み出して補間係数（１−小数部）
を乗算し、各乗算結果を加算することで水平方向２点補
間画素データを求める第２の水平方向補間手段とを備
え、 前記垂直方向補間処理手段は、前記分離手段で分離
された垂直方向生成アドレスの整数部から（整数部）と
（整数部＋１）を垂直方向参照アドレスとして求める整
数部処理手段と、前記分離手段で分離された垂直方向生
成アドレスの小数部から（小数部）と（１−小数部）を
補間係数として求める小数部処理手段と、前記奇数画素
記憶部から垂直方向参照アドレス（整数部）に対する画
素データを読み出して補間係数（１−小数部）を乗算
し、前記奇数画素記憶部から垂直方向参照アドレス（整
数部＋１）に対する画素データを読み出して補間係数
（小数部）を乗算し、各乗算結果を加算することで垂直
方向２点補間画素データを求める第１の垂直方向補間手
段と、前記偶数画素記憶部から垂直方向参照アドレス
（整数部）に対する画素データを読み出して補間係数
（１−小数部）を乗算し、前記偶数画素記憶部から垂直
方向参照アドレス（整数部＋１）に対する画素データを
読み出して補間係数（小数部）を乗算し、各乗算結果を
加算することで垂直方向２点補間画素データを求める第
２の垂直方向補間手段と、前記第１及び第２の垂直方向
補間手段の出力を交互に選択出力する切替手段とを備
え、 前記水平方向補間処理手段及び垂直方向補間処理手
段の処理結果からアフィン変換後の４点補間画素データ
を求めることを具備することを特徴とする。

【０００９】

【作用】上記構成によるデジタル映像信号処理装置で
は、２つの画素間で任意に位置する補間画素を生成する
場合に、入力映像信号の画素データを奇数画素、偶数画
素に分けて記憶しておき、画素データをアフィン変換す
る水平方向及び垂直方向のアドレス生成に際し、各生成
アドレスを整数部と小数部に分けた後、整数部の最下位
ビットにより奇数／偶数を判別する。そして、整数部に
ついては（整数部／２）と（整数部／２＋１）を演算
し、小数部については（小数部）と（１−小数部）を演
算して、奇数／偶数の判別結果に応じていずれか一方を
選択し、選択された整数部アドレスと小数部アドレスで
記憶された画素データを読出し、両読出しデータを加算
することによって補間データを生成する

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
詳細に説明する。

【００１１】図１はこの発明に係るデジタル映像信号処
理装置の全体的な構成を示すもので、１（１）〜１
（ｎ）（ｎは任意）はそれぞれ入力チャンネルが１６、
出力チャンネルが１６の信号処理クラスタである（各チ
ャンネルは１６ビットパラレル、以下同様）。各クラス
タ１（１）〜１（ｎ）は縦続接続され、それぞれＬＡＮ
（ローカル・エリア・ネットワーク）２を通じて、ホス
トコンピュータ３により、オペレータからの指令入力に
応じた処理機能及び接続回線に切換制御される。

【００１２】図２は上記クラスタ（ここでは１（１）を
代表して示す）の内部構成を示すもので、ネットワーク
４、１６個のプログラマブル演算器（ＰＵ）５（１）〜
５（１６）、ホストコントローラ６を備える。

【００１３】上記ネットワーク４は外部入力チャンネル
が１６（ＩＮ１〜ＩＮ１６）、内部入力チャンネルが１
６（ＩＮ１７〜ＩＮ３２）、外部出力チャンネルが１６
（ＯＵＴ１〜ＯＵＴ１６）、内部出力チャンネルが３２
（ＯＵＴ１７〜ＯＵＴ４８）で、ホストコントローラ６
からの制御信号に応じて、任意の入力チャンネルを任意
の出力チャンネルに接続することができる。

【００１４】上記プログラマブル演算器５（１）〜５
（１６）は共に同一構成であり、ＮＴＳＣ方式からハイ
ビジョン方式まで適用可能としたビデオレート映像信号
処理ＬＳＩであり、ネットワーク４の所定の内部出力チ
ャンネル２系統の出力データを受取り、ホストコントロ
ーラ６で指定されるプログラムに従って演算処理し、そ
の処理結果をネットワーク４の所定の内部入力チャンネ
ル１系統に送出する。特に、映像信号処理にあっては、
各種演算を２７ｎｓ（＝１／３７．１２５ＭＨｚ）のサ
イクル、２４ビット精度で行う。

【００１５】ホストコントローラ６はＬＡＮ２を通じて
ホストコンピュータ３とネットワーク４及びプロクラマ
ブル演算器５（１）〜５（１６）を結合するためのもの
である。

【００１６】図３は上記プログラマブル演算器（ここで
は５（１）を代表して示す）の具体的な構成を示すもの
で、７はデジタル信号処理を行うＤＳＰ（デジタル・シ
グナル・プロセッサ）ユニット、８はＤＳＰユニット７
に与える処理機能及び接続回線のプログラムが格納され
るプログラムメモリ、９はＤＳＰユニット７の処理過程
で必要なデータを適宜記憶するデータメモリである。こ
のデータメモリ９はＤＭ−Ａ、ＤＭ−Ｂの２系統あり、
それぞれ最大１Ｍバイトまで（ハイビジョン信号の１フ
ィールド分に相当する）記憶可能であり、またルックア
ップテーブル（ＬＵＴ）として非線形演算器に使用でき
る。図４に上記ＤＳＰユニット７の具体的な構成を示
す。

【００１７】図４において、入力処理部１０（１），１
０（２）はそれぞれネットワーク４の内部出力チャンネ
ル２系統の１６ビットデータＩＮ−Ａ，ＩＮ−Ｂを入力
し、同期フラグ処理を行う。同期フラグは前段回路との
間で同期をとるために用いられ、８０００Ｈ（−３２７
６８）の値をとる。よって、データとしては７ＦＦＦＨ
（３２７６７）〜８００１Ｈ（−３２７６７）が取り得
る範囲となる。各入力処理部１０（１），１０（２）の
出力はセレクタ１１の外部入力チャンネル（１６ビッ
ト）２系統に送られる。

【００１８】セレクタ１１は外部入力チャンネルが２系
統、内部入力チャンネルが９系統、外部出力チャンネル
が１系統、内部出力チャンネルがデータ出力が１４系統
であり、与えられたプログラムデータに従って、任意の
チャンネル入力を任意のチャンネル出力に選択的に切換
導出する。

【００１９】出力処理部１２はセレクタ１１の外部出力
チャンネル１系統（１６ビット）の出力データを取り込
み、同期フラグ処理を行ってネットワーク４の内部入力
チャンネル１系統に送出する。ここでの同期フラグ処理
としては、同期オフの場合、データが８０００Ｈのとき
８００１Ｈに置き換え、同期オンの場合、強制的に８０
００Ｈに置き換える。

【００２０】ＡＬＵ（算術論理演算部）１３（１），１
３（２）は、それぞれセレクタ１１で選択されたチャン
ネル（２４ビット）２系統の出力データを取り込み、与
えられたプログラムデータで指定される演算処理を行
い、その処理結果（２４ビット）をセレクタ１１の内部
入力チャンネル１系統に送出する。演算処理としては、
通常の算術論理演算の他に、ＴＶ信号処理によく用いら
れる最大値／最小値、絶対値演算の機能を含み、２４ビ
ットで処理される。２４ビットでの演算中のオーバーフ
ロー時は、正または負の最大値にクリップされる。

【００２１】具体的には図５に示すように構成され、一
方のチャンネル入力は最大３タップの可変ディレイＡ１
で他方のチャンネル入力タイミングと一致するように遅
延補償され、他方のチャンネル入力と共に演算器Ａ２に
供給される。可変ディレイＡ１の遅延量及び演算器Ａ２
の演算内容はプログラムデータに応じて切換設定され
る。演算器Ａ２の演算結果はレジスタバンクＡ３に供給
される。

【００２２】このレジスタバンクＡ３は複数（ここでは
６個とする）の２４ビット演算レジスタを備える。その
うちの１個（または２個）はグローバルレジスタＡ３１
として用いられ、その保持データはＡＬＵ出力となり、
他の４個はローカルレジスタＡ３２として用いられ、そ
の保持データは必要に応じて演算器Ａ２の演算に供され
る。グローバルレジスタＡ３１はパイプラインレジスタ
として機能する。

【００２３】ＡＵ（アドレス演算部）１４（１），１４
（２）は、データメモリ９をアクセスするためのアドレ
ス演算、もしくは波形発生に使用され、例えば一方が水
平、他方が垂直のアドレス演算を行うことができる。そ
れぞれセレクタ１１で選択されたチャンネル（２４ビッ
ト）１系統の出力アドレスデータを取り込み、与えられ
たプログラムデータで指定されるアドレス演算処理を行
い、その処理結果（２４＋６ビット）をセレクタ１１の
内部入力チャンネル１系統に送出する。

【００２４】具体的には図６に示すように構成され、内
部にアドレス発生部Ｂ１を備える。このアドレス発生部
Ｂ１はアドレス演算器Ｂ１１、アドレスレジスタバンク
Ｂ１２で構成される。アドレスレジスタバンクＢ１２は
６個の演算レジスタを持ち、アドレス演算器Ｂ１１と共
になって加算、減算、１／２等の演算ができる。演算内
容はプログラムデータによって設定される。

【００２５】このアドレス発生部Ｂ１で発生されたアド
レスデータは外部入力アドレスデータ（セレクタ１１の
内部出力）と共に内部セレクタＢ２に供給される。この
内部セレクタＢ２は内部発生アドレスデータと外部入力
アドレスデータを取り込み、プログラムデータに従って
いずれか一方を比較器Ｂ３及びアドレス処理部Ｂ４に選
択的に導出する。

【００２６】比較器Ｂ３は入力アドレスデータを予め設
定された規定値（例えば最大、最小の限界値）と比較
し、規定値を越える場合にはフラグを立ててアドレス処
理部Ｂ４に送出する。

【００２７】このアドレス処理部Ｂ４は置換処理部Ｂ４
１、シフタ部Ｂ４２、モード処理部Ｂ４３に分けられ
る。置換処理部Ｂ４１は、例えばクリッピングに使用さ
れ、比較器Ｂ３からのフラグに応じて入力アドレスデー
タを所定値に置換える。シフタ部Ｂ４２は８種のモード
のビットシフトが可能なバレルシフタであり、２４ビッ
トの入力アドレスデータの小数点位置を任意に設定でき
る。

【００２８】モード処理部Ｂ４３はシフタ部Ｂ４２でシ
フトされた後の整数部についてスルー、プラス１、右１
ビットシフト、ＬＳＢ処理の選択が可能であり、小数部
についてスルー、１マイナスの選択が可能である。選択
はプログラムデータにより行われ、固定に選択される場
合と、算出された整数部のＬＳＢにより自動的に選択さ
れる場合がある。処理データは整数部２０ビット、小数
部６ビットに分けて出力される。小数部６ビットはデジ
タル特殊効果における縮小／拡大時の隣接４点補間計算
のために使用される。

【００２９】このモード処理により、幾何学変換時の４
点補間の計算が容易に実現できる。特にハイビジョンの
Ｙ信号のように、標本化周波数の１／２でサブサンプル
されるときには、「整数部のＬＳＢによる自動選択モー
ド」が有効である。この構成によるＡＵ１４（１），１
４（２）を利用すると、データ演算と並行してデータメ
モリ９のアクセスが可能となる。

【００３０】ＭＰＹ（乗算器）１５（１），１５（２）
は１６×１６＝３２ビットのマクロセルを用い、３２ビ
ットから３種のモードで２４ビットを切り出せる。それ
ぞれセレクタ１１で選択されたチャンネル（１６ビッ
ト）２系統の出力データを取り込み、与えられたプログ
ラムデータで指定される形式で両入力データを乗算し、
その演算結果をセレクタ１１の内部入力チャンネル（１
６ビット）１系統に送出する。

【００３１】具体的には図７に示すように構成され、一
方のチャンネル入力は最大３タップの可変ディレイＣ１
で他方のチャンネル入力タイミングと一致するように遅
延補償され、他方のチャンネル入力と共に乗算器Ｃ２に
供給される。可変ディレイＣ１の遅延量及び乗算器Ｃ２
の演算内容はプログラムデータに応じて切換設定され
る。乗算器Ｃ２の演算結果はレジスタバンクＣ３に供給
される。

【００３２】このレジスタバンクＣ３は複数（ここでは
６個とする）の２４ビット演算レジスタを備える。その
うちの１個（または２個）はグローバルレジスタＣ３１
として用いられ、その保持データはＭＰＹ出力となり、
他の４個はローカルレジスタＣ３２として用いられ、そ
の保持データは必要に応じて乗算器Ｃ２の演算に供され
る。グローバルレジスタＣ３１はパイプラインレジスタ
として機能する。

【００３３】可変ディレイ１６（１），１６（２）は、
それぞれセレクタ１１で選択されたチャンネル（１６ビ
ット）１系統の出力データを取り込み、１６タップでタ
イミング調整を行い、セレクタ１１の内部入力チャンネ
ル（１６ビット）１系統に送出する。主にマルチプロセ
ッサ動作時のディレイ調相に用いられる。各ディレイ１
６（１），１６（２）を縦続に接続するようにセレクタ
１１を組めば、３２タップディレイとすることも可能で
ある。

【００３４】データメモリＩ／Ｏ（インターフェース）
１７は、セレクタ１１で選択されたチャンネル（１６ビ
ット）１系統の出力データ、チャンネル（２０ビット）
１系統の出力アドレスデータを取り込み、プログラムデ
ータに応じてデータメモリ９の書き込み、読出しを行
う。読み出されたデータ、アドレスデータはセレクタ１
１の内部入力チャンネル（１６ビット）１系統に送出さ
れる。

【００３５】具体的には図８に示すように、データ（１
６ビット）、アドレスデータ（２０ビット）それぞれを
シフタＤ１，Ｄ２で必要に応じてビットシフトし、プロ
グラムデータに従って、セレクタＤ３，Ｄ４でデータメ
モリ９のいずれかのバンク領域を選択して、書込みまた
は読出しを行う。

【００３６】ここで、データメモリ９は２バンク構成
（ＤＭ−Ａ，ＤＭ−Ｂ）であり、Ａ系、Ｂ系とも５１２
ＫＷ（１０２４ＫＢ）のアドレス空間を持つ。ハイビジ
ョン時、ワードで１／２フィールド、バイトで１フィー
ルドのデータに対応できる。この構成により、例えば一
方のデータメモリ（フィールドメモリ）を使って計算し
た動きベクトルを他方のデータメモリから読み出すとい
う処理をリアルタイムで実現したり、ルックアップテー
ブル（ＬＵＴ）として画像信号データの変換処理をリア
ルタイムで行うという処理を実現することが可能とな
る。

【００３７】上記セレクタ１１、ＡＬＵ１３（１），１
３（２）、ＡＵ１４（１），１４（２）、ＭＰＹ１５
（１），１５（２）、可変ディレイ１６（１），１６
（２）、データメモリＩ／Ｏ１７（以下、総称してオペ
ランドと称する）はいずれも内部バス１８に接続され
る。この内部バス１８には、さらにホストＩ／Ｏ１９及
びシーケンサ２０が接続される。

【００３８】ホストＩ／Ｏ１９はホストコントローラ６
を通じてホストコンピュータ３とＤＳＰユニット７の各
オペランドを結合するためのものである。ホストとの受
け渡し用として１６Ｗ×１６ビットのレジスタ群を２バ
ンク持つ。

【００３９】片方のバンクはホストに向いており、０番
目のレジスタのＭＳＢを操作することでこの２バンクが
入れ替わる。また、０番目のレジスタにプログラムスタ
ートアドレスを入れておくことにより、１つのプログラ
ムメモリ８に複数動作を書き込んでおき、スタートアド
レスのみを切り替えることで、機能の入れ替えを瞬時に
実現できる。通常、このような切替動作は、垂直ブラン
キングに同期して行い、映像の有効期間に影響を与える
ことなく実行することが可能であり、また複数のプログ
ラマブル演算器による同期動作も容易に行うことができ
る。

【００４０】シーケンサ２０は制御機構の中心部であ
り、プログラムメモリ８を用いて、インストラクション
のラッチ、デコード、分岐制御、オペランドの制御等を
行うマイクロプログラム制御方式を採用し、条件分岐の
際に崩れないパイプライン動作、オペランドの並列動作
など、映像信号処理に適した構造をとる。プログラムは
外付けのプログラムメモリ８に格納され、１サイクルが
２７ｎｓで、フェッチ、デコード、実行の３段のパイプ
ラインで動作する。

【００４１】プログラムメモリ８は外部３２ＫＷと内部
６４Ｗの２モードが切替可能であり、マイクロプログラ
ムのビット幅は４８ビットに設定される。外部モード時
は、内部プログラム用ＲＡＭが分岐命令発生時のキャッ
シュとして使用され、分岐時もパイプブレークが生じな
い構造となっている。

【００４２】４８ビットのマイクロ命令の構造は、分岐
制御を行うＳＥＱ命令と、演算制御を行うＦＵＮＣ命令
が独立に１命令内にセットできる標準構成命令と、イミ
ディエイト値をオペランドに持つフルフィールド命令の
２種に別れる。ＳＥＱ命令は、通常の汎用プロセッサと
異なり、リピート、コンティニュー、ジャンプの３分岐
構造をとり、同一処理を各画素に繰り返すことの多い画
像信号処理の特性をリピートに、演算フラグと同一信号
による条件分岐を同時に行うＴＶ信号処理の特性をコン
ティニュー、ジャンプに反映している。

【００４３】ＳＥＱ命令には、このほか、プログラムス
タートのためのＲＳＴ命令や、サブルーチンのためのＰ
ＵＳＨ、ＰＯＰ命令、標準ＴＶのコンポーネント信号の
ような時間軸多重化された信号をハイビジョンレートで
扱うとき、全てのオペランドを同時に制御するためのＦ
ＮＣ命令がある。

【００４４】ここで、プログラムメモリ８及びシーケン
サ２０は、概念的には図９に示すように構成され、各オ
ペランドごとのルックアップテーブルＬＵＴ１〜ＬＵＴ
９を備える。各テーブルにはそれぞれ機能別のプログラ
ムデータが格納されている。シーケンサ２０は、ホスト
命令から各テーブルに対する機能インデクスデータを識
別し、各テーブルから対応するプログラムデータを読出
し、内部バス１８を通じて各オペランドに送出する。ま
た、シーケンサ２０は制御信号に応じて各テーブルの機
能別プログラムデータを書き換えることもできる。

【００４５】このように、各オペランドごとの制御テー
ブルのいずれかをインデクスにより指定することで、１
命令内に複数のオペランドに対するインデクスを命令ビ
ット幅の増大なしに実現している。この命令により、Ｒ
ＧＢ信号のような時間軸多重化された低速信号処理時
に、ＲＧＢの各信号に対する処理を変えることができ、
１つのＤＳＰユニットで対応することができる。

【００４６】上記ＤＳＰユニット７の内部では、１６ビ
ットと２４ビットの２つのデータ形式が混在する。この
間のデータ形式変換には標準転送モードと拡張転送モー
ドの２種があり、十分な精度を確保できるようになって
いる。

【００４７】例えば、標準転送モードは、図１０に示す
ように、１６ビットデータの前に４ビットの符号拡張デ
ータを付加し、後に４ビットの０データを付加して、２
４ビットのデータ形式に変換する。演算後は前後ビット
を切り捨てて１６ビットデータを取り出す。拡張転送モ
ードは、図１１に示すように、８ビットデータを４＋４
ビットに分け、中間に１６ビット相当の書き込み不可領
域を設けて、２４ビットのデータ形式に変換する。演算
後は前後４ビットのみを取り出して８ビットデータに変
換する。

【００４８】尚、詳細は説明しないが、上記ＤＳＰユニ
ットは、さらにラインメモリの駆動回路、プログラムデ
バック支援用の回路、複数プロセッサの並列動作のため
の同期回路も搭載している。上記構成において、以下、
この発明の特徴とする高速映像信号の４点補間処理機能
について説明する。

【００４９】まず、４点補間処理は、図１２に示すよう
に、画素データＸ(m,n) ，Ｘ(m+1,n) ，Ｘ(m,n+1) ，Ｘ
(m+1,n+1) の４点から、水平方向にｐ：(１−ｐ)、垂直
方向にｑ：(１−ｑ)の補間データＹ(m,n) を求める処理
であり、次式の演算により求められる。 Ｙ(m,n) ＝(１−ｐ)(１−ｑ)Ｘ(m,n) ＋ｐ(１−ｑ)Ｘ(m+1,n) ＋(１−ｐ)ｑＸ(m,n+1) ＋ｐｑＸ(m+1,n+1) …(1)

【００５０】従来のデジタル映像信号処理装置では、例
えばＮＴＳＣ（標本化周波数１４．３ＭＨｚ）のような
低速信号を４点補間処理する場合、プログラマブル演算
器が実時間で動作するため、奇数／偶数フィールドによ
り生成アドレスの処理を切り換える必要がなかった。

【００５１】すなわち、（１）式において、ｐは水平ア
ドレス小数部、ｑは垂直アドレス小数部、Ｘ( , ) は生
成アドレス内容を表すとすれば、第１の演算プロセッサ
で(１−ｐ)(１−ｑ)Ｘ(m,n) ＝(１−水平アドレス小数
部)×(１−垂直アドレス小数部)×(生成アドレスの内
容)を演算し、第２のプロセッサでｐ(１−ｑ)Ｘ(m+1,n)
＝(水平アドレス小数部)×(１−垂直アドレス小数部)×
(生成アドレス水平方向＋１の内容)を演算し、第３のプ
ロセッサで(１−ｐ)ｑＸ(m,n+1) ＝(１−水平アドレス
小数部)×(垂直アドレス小数部)×(生成アドレス垂直方
向＋１の内容)を演算し、第４のプロセッサでｐｑＸ(m,
n+1) ＝(水平アドレス小数部)×(垂直アドレス小数部)
×(生成アドレス水平方向＋１、垂直方向＋１の内容)を
演算し、第５のプロセッサで各演算結果を加算合成する
だけでよい。

【００５２】しかるに、現在のプロラマブル演算器で
は、その動作速度がハイビジョン（標本化周波数７４．
２５ＭＨｚ）レートの１／２しかとれないので、ハイビ
ジョンのような高速信号を４点補間処理する場合、奇数
／偶数フィールドにより生成アドレスの処理を切り換え
て１／２の標本化周波数で動作させなければならず、標
本化周波数そのままの速度で動作させる場合に対して複
雑な処理が必要となる。

【００５３】そこで、ここでは以下の手法によりハイビ
ジョン映像信号の４点補間処理を行う。尚、標本化周波
数が１／２ということは水平方向のみ１／２となるの
で、垂直方向の２点補間は従来と同じであり、ここでは
水平方向の２点補間について説明する。

【００５４】まず、上記クラスタにハイビジョン映像信
号が図１３（ａ）に示すように水平方向に画素１，２，
３，４，…の順に入力されたとする。クラスタ１内の各
演算器５はハイビジョン標本化周波数の１／２のレート
で動作するので、ネットワーク部４により、奇数番目の
画素１，３，…は演算器５（１）に供給され、偶数番目
の画素２，４，…は演算器５（２）に供給される。各演
算器５（１），５（２）はそれぞれ入力画素をデータメ
モリ９に蓄え、アドレス演算器１４（１），１４（２）
を用いて補間処理用のアドレス演算を行う。

【００５５】アドレス演算は (2)式で表される。 ｘ＝ＡＸ＋ＢＹ＋Ｃ， ｙ＝ＤＸ＋ＥＹ＋Ｆ …(2) このとき、水平方向は１／２レートであるから、 (3)式
のように置き換えられる 。 ｘ_e ＝２Ａ・Ｘe ＋ＢＹ＋Ｃ， ｘ₀ ＝２Ａ・Ｘ0 ＋ＢＹ＋（Ｃ＋Ａ） …(3) 但し、Ｘ0 は奇数画素、Ｘe は偶数画素を示し、ｘ₀ は
奇数画素の生成アドレス、ｘ_e は偶数画素の生成アドレ
スを示す。

【００５６】上記生成アドレスｘ₀ またはｘ_e はもとの
標本化周波数レートでの整数部と小数部に分けられる。
ところが、この整数部が奇数になるか偶数になるかで、
図１３（ｂ），（ｃ）に示すような場合に分けられる。
そこで、アドレス演算器１４（１），１４（２）では、
ＬＳＢが１か０かによって生成アドレスの奇数／偶数を
判断し、データメモリを参照するアドレス及び補間に使
う小数部を決定する。

【００５７】もし、生成アドレスの整数部が奇数（ＬＳ
Ｂ＝１）ならば、データメモリ参照アドレスは（生成ア
ドレスの整数部）／２（但し、小数点以下切り捨て）
で、補間係数は１−（生成アドレスの小数部）であり、
偶数（ＬＳＢ＝０）ならば、データメモリ参照アドレス
は（生成アドレスの整数部）／２＋１で、補間係数は生
成アドレスの小数部である。但し、奇数番目の画素を保
持する演算器５（１）と偶数番目の画素を保持する演算
器５（２）では動作が逆になるので、前記論理とは逆の
論理動作も必要である。すなわち、前記水平方向の補間
処理では、水平方向生成アドレスの整数部について最下
位ビットにより奇数／偶数を判別する。また、水平方向
生成アドレスの整数部から（整数部／２：小数点以下切
り捨て）と（整数部／２＋１：小数点以下切り捨て）を
水平方向のデータメモリ参照アドレスとして求める。ま
た、水平方向生成アドレスの小数部から（小数部）と
（１−小数部）を補間係数として求める。上記整数部の
奇数／偶数の判別により、補間処理内容を以下のように
切り替える。まず、判別結果が奇数であるとき、奇数画
素メモリから水平方向参照アドレス（整数部／２）に対
する画素データを読み出して補間係数（１−小数部）を
乗算し、偶数画素メモリから水平方向参照アドレス（整
数部／２＋１）に対する画素データを読み出して補間係
数（小数部）を乗算し、各乗算結果を加算することで水
平方向２点補間画素データを求める。図１３（ｂ）がこ
の処理に該当し、奇数画素メモリから参照アドレス０
（１／２＝０．５で小数点以下切り捨て）の画素データ
（１）を読み出して補間係数（１−ｐ）を乗算し、偶数
画素メモリから参照アドレス１（１／２＋１＝１．５で
小数点以下切り捨て）の画素データ（２）を読み出して
補間係数ｐを乗算し、両者を加算することで、水平方向
の２点補間画素データ（ｘ，ｙ）を求めることができ
る。また、判別結果が偶数であるとき、奇数画素メモリ
から水平方向参照アドレス（整数部／２＋１）に対する
画素データを読み出して補間係数（小数部）を乗算し、
偶数画素メモリから水平方向参照アドレス（整数部／
２）に対する画素データを読み出して補間係数（１−小
数部）を乗算し、各乗算結果を加算することで水平方向
２点補間画素データを求める。図１３（ｃ）がこの処理
に該当し、奇数画素メモリから参照アドレス２（＝２／
２＋１）の画素データ（３）に補間係数ｐを乗算し、偶
数画素メモリから参照アドレス１（２／２）の画素デー
タ（２）を読み出して補間係数（１−ｐ）を乗算し、両
者を加算することで、水平方向の２点補間画素データ
（ｘ，ｙ）を求めることができる。

【００５８】上記演算器５（１），５（２）では、それ
ぞれ乗算器１５（１）を用いて補間係数と画素データと
を乗算出力する。よって、演算器５（１），５（２）の
演算出力を演算器５（３）で加算することで水平方向の
２点補間データが得られる。さらに、垂直方向の画祖に
ついて演算器５（４）〜５（６）で２点補間を行い、演
算器５（３）及び５（６）の演算出力を５（７）で加算
出力することにより、水平及び垂直方向の４点補間デー
タが得られる。上記垂直方向の補間処理は、以下のよう
にして行う。 まず、垂直方向生成アドレスの整数部から
（整数部）と（整数部＋１）を垂直方向参照アドレスと
して求め、小数部から（小数部）と（１−小数部）を補
間係数として求める。奇数画素メモリから垂直方向参照
アドレス（整数部）に対する画素データを読み出して補
間係数（１−小数部）を乗算し、同じ奇数画素メモリか
ら垂直方向参照アドレス（整数部＋１）に対する画素デ
ータを読み出して補間係数（小数部）を乗算し、各乗算
結果を加算することで垂直方向２点補間画素データを求
める。 同様にして、偶数画素メモリから垂直方向参照ア
ドレス（整数部）に対する画素データを読み出して補間
係数（１−小数部）を乗算し、同じ偶数画素メモリから
垂直方向参照アドレス（整数部＋１）に対する画素デー
タを読み出して補間係数（小数部）を乗算し、各乗算結
果を加算することで垂直方向２点補間画素データを求め
る。そして、２つの垂直方向補間出力を交互に選択出力
する。 以上のようにして得られた水平方向補間処理及び
垂直方向補間処理の各処理結果からアフィン変換後の４
点補間画素データを求めることができる。

【００５９】したがって、上記実施例の構成によれば、
ハイビジョンのような高速信号に対し、標本化周波数の
１／２レートで動作する演算器を用いて、容易に４点補
間回路を形成することができる。尚、この発明は上記実
施例に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱
しない範囲で種々変形しても、同様に実施可能であるこ
とはいうまでもない。

【００６０】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、高速か
つ高度な演算処理を実現すると共に、機能変更、系統変
更に対する自由度を向上させることができ、特に標本化
周波数の１／２で動作する演算器を用いて、高速映像信
号の画素補間データを生成することができるデジタル映
像信号処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るデジタル映像信号処理装置の一
実施例として全体的な構成を示すブロック図。

【図２】同実施例のクラスタの具体的な構成を示すブロ
ック図。

【図３】同実施例のプログラマブル演算器の具体的な構
成を示すブロック図。

【図４】同実施例のＤＳＰユニットの具体的な構成を示
すブロック図。

【図５】同実施例のＡＬＵの具体的な構成を示すブロッ
ク図。

【図６】同実施例のＡＵの具体的な構成を示すブロック
図。

【図７】同実施例のＭＰＹの具体的な構成を示すブロッ
ク図。

【図８】同実施例のデータメモリＩ／Ｏの具体的な構成
を示すブロック図。

【図９】同実施例のプログラムメモリ及びシーケンサの
概念的な構成を示す概念図。

【図１０】同実施例のＤＰＳユニットにおける標準転送
モードのデータ形式を示す図。

【図１１】同実施例のＤＰＳユニットにおける拡張転送
モードのデータ形式を示す図。

【図１２】画像信号の４点補間処理を説明するための
図。

【図１３】同実施例の４点補間処理動作を説明するため
の図。

【符号の説明】

１（１）〜１（ｎ）…信号処理クラスタ、２…ＬＡＮ、
３…ホストコンピュータ、４…ネットワーク、５（１）
〜５（１６）…プログラマブル演算器（ＰＵ）、６…ホ
ストコントローラ、７…ＤＳＰユニット、８…プログラ
ムメモリ、９…データメモリ、１０（１），１０（２）
…入力処理部、１１…セレクタ、１２…出力処理部、１
３（１），１３（２）…算術論理演算部（ＡＬＵ）、１
４（１），１４（２）…アドレス演算部（ＡＵ）、１５
（１），１５（２）…ＭＰＹ（乗算器）、１６（１），
１６（２）…可変ディレイ、１７…データメモリＩ／
Ｏ、１８…内部バス、１９…ホストＩ／Ｏ、２０…シー
ケンサ。

フロントページの続き (72)発明者 八木 伸行 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本 放送協会放送技術研究所内 (72)発明者 福井 一夫 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本 放送協会放送技術研究所内 (72)発明者 榎並 和雅 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本 放送協会放送技術研究所内 審査官 井上 信一 (56)参考文献 特開 昭60−22878（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−260373（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/262 H04N 7/015

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力映像信号の標本化周波数の１／２の
   速度で動作するデジタル映像信号処理装置において、 前記入力映像信号の画素データを奇数画素、偶数画素に
   分けてそれぞれ奇数画素記憶部、偶数画素記憶部に記憶
   する記憶手段と、前記入力映像信号の画素データをアフィン変換して、水
   平方向アドレス、垂直方向アドレスを生成する アドレス
   生成手段と、 この手段で得られる水平方向生成アドレスと垂直方向生
   成アドレスを整数部と小数部に分ける分離手段と、前記アドレス生成手段で得られる水平方向生成アドレス
   と前記分離手段で得られる水平方向生成アドレスの整数
   部及び小数部に基づいて水平方向補間処理を行う水平方
   向補間処理手段と、 前記アドレス生成手段で得られる垂直方向生成アドレス
   と前記分離手段で得られる垂直方向生成アドレスの整数
   部及び小数部に基づいて垂直方向補間処理を行う垂直方
   向補間処理手段とを具備し、 前記水平方向補間処理手段は、 前記分離手段で分離された水平方向生成アドレスの整数
   部について最下位ビットにより奇数／偶数を判別する判
   別手段と、 前記分離手段で分離された水平方向生成アドレスの整数
   部から（整数部／２：小数点以下切り捨て）と（整数部
   ／２＋１：小数点以下切り捨て）を水平方向参照アドレ
   スとして求める整数部処理手段と、 前記分離手段で分離された水平方向生成アドレスの小数
   部から（小数部）と（１−小数部）を補間係数として求
   める小数部処理手段と、 前記判別手段で前記水平方向生成アドレスの整数部が奇
   数と判別されたとき、前記奇数画素記憶部から水平方向
   参照アドレス（整数部／２）に対する画素データを読み
   出して補間係数（１−小数部）を乗算し、前記偶数画素
   記憶部から水平方向参照アドレス（整数部／２＋１）に
   対する画素データを読み出して補間係数（小数部）を乗
   算し、各乗算結果を加算することで水平方向２点補間画
   素データを求める第１の水平方向補間手段と、 前記判別手段で前記水平方向生成アドレスの整数部が偶
   数と判別されたとき、 前記奇数画素記憶部から水平方向
   参照アドレス（整数部／２＋１）に対する画素データを
   読み出して補間係数（小数部）を乗算し、前記偶数画素
   記憶部から水平方向参照アドレス（整数部／２）に対す
   る画素データを読み出して補間係数（１−小数部）を乗
   算し、各乗算結果を加算することで水平方向２点補間画
   素データを求める第２の水平方向補間手段とを備え、 前記垂直方向補間処理手段は、 前記分離手段で分離された垂直方向生成アドレスの整数
   部から（整数部）と（整数部＋１）を垂直方向参照アド
   レスとして求める整数部処理手段と、 前記分離手段で分離された垂直方向生成アドレスの小数
   部から（小数部）と（１−小数部）を補間係数として求
   める小数部処理手段と、 前記奇数画素記憶部から垂直方向参照アドレス（整数
   部）に対する画素データを読み出して補間係数（１−小
   数部）を乗算し、前記奇数画素記憶部から垂直方向参照
   アドレス（整数部＋１）に対する画素データを読み出し
   て補間係数（小数部）を乗算し、各乗算結果を加算する
   ことで垂直方向２点補間画素データを求める第１の垂直
   方向補間手段と、 前記偶数画素記憶部から垂直方向参照アドレス（整数
   部）に対する画素データを読み出して補間係数（１−小
   数部）を乗算し、前記偶数画素記憶部から垂直方向参照
   アドレス（整数部＋１）に対する画素データを読み出し
   て補間係数（小数部）を乗算し、各乗算結果を加算する
   ことで垂直方向２点補間画素データを求める第２の垂直
   方向補間手段と、 前記第１及び第２の垂直方向補間手段の出力を交互に選
   択出力する切替手段とを備え、 前記水平方向補間処理手段及び垂直方向補間処理手段の
   処理結果から４点補間画素データを求めることを具備す
   る ことを特徴とするデジタル映像信号処理装置。