JP2000350016A - 補間装置及び補間方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、補間装置及び補間方法に関し、例
えばパーソナルコンピュータに適用して、周波数特性の
劣化を低減することができるようにする。 【解決手段】 異なる位相によりサンプリングピッチを
変換した複数系統の補間データを処理して、サンプリン
グピッチを変換してなる出力データを生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、補間装置及び補間
方法に関し、例えばパーソナルコンピュータに適用する
ことができる。本発明は、異なる位相によりサンプリン
グピッチを変換した複数系統の補間データを処理してサ
ンプリングピッチを変更してなる出力データ生成するこ
とにより、周波数特性の劣化を低減することができるよ
うにする。

【０００２】

【従来の技術】従来、いわゆる固定画素表示デバイスを
用いて種々の画像を表示する画像表示装置においては、
画像データのフォーマットを補間演算処理により変換し
て固定画素表示デバイスの各種フォーマットに対応する
ようになされている。

【０００３】すなわちこの種の固定画素表示デバイスに
おいては、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Dis
play）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ：Plasuma Display
Panel ）、ＤＭＤ（Digital Micromirror Divice）等が
ある。

【０００４】またコンピュータ用の表示装置について
は、画素数６４０×４８０ドットであるＶＧＡ（Video
Graphics Array）、画素数８００×６００ドットである
ＳＶＧＡ（Super ＶＧＡ）、画素数１０２４×７６８ド
ットであるＸＧＡ（eXtended Graphics Array ）、画素
数１２８０×１０２４ドットであるＳＸＧＡ（Super Ｘ
ＧＡ）、画素数１６００×１２００ドットであるＵＸＧ
Ａ（Ultra ＸＧＡ）等のフォーマットが使用されてい
る。

【０００５】これにより例えばＳＶＧＡ用の液晶表示パ
ネルの全面にＶＧＡによる画像を表示する場合、この種
の表示装置においては、水平方向及び垂直方向の補間演
算処理により、このＶＧＡによる画像データをＳＶＧＡ
による画像データにフォーマット変換することが必要に
なる。

【０００６】このような補間演算処理は、変換前の元画
像を構成する画素（以下、元画素と呼ぶ）の画像データ
を用いて、サンプリングピッチが異なってなる変換後の
画像を構成する画素（以下、変換画素と呼ぶ）の画像デ
ータを生成する処理であり、元画素に対する変換画素の
位置関係に従った補間フィルタによる畳み込み演算処理
により変換画素の画像データを生成するようになされて
いる。

【０００７】すなわち水平方向の補間演算処理を例にと
って図１０に示すように、水平方向に元画素Ｒａ、Ｒ
ｂ、Ｒｃ、ＲｄがサンプリングピッチＳで並ん配列され
ている場合に、元画素Ｒｂより元画素Ｒｃ側に距離ｘだ
け離間した位置Ｑの画像データにおいては、フィルタ係
数をＨａ、Ｈｂ、Ｈｃ、Ｈｄとして、次式より求めるこ
とができる。

【０００８】

【数１】

【０００９】ここで理論的理想的な補間処理は、図１１
に示すようなsinc関数を補間関数として、無限時間過去
から無限時間将来まで畳み込み演算することである。な
お図１１において、ｘは、元画素の標本間隔Ｓで正規化
した変換画素の位置（図２について上述した距離ｘ）で
あり、sinc関数は、次式により表される。

【００１０】

【数２】

【００１１】しかしながら、無限時間過去から無限時間
将来までの畳み込み演算は、困難であることから、実際
の補間演算処理においては、近似演算処理により変換画
素の画像データを生成するようになされている。

【００１２】このような近似法としては、最近傍近似
法、双一次近似法、Ｃｕｂｉｃ近似法が知られている。
このうち最近傍近似法は、最近傍の元画素の画像データ
を変換画素の画像データに割り当てるものであり、図１
２に示すような補間関数ｆ（ｘ）により元画素と変換画
素との関係が表される。なおここでこの最近傍近似法に
おいては、次式により補間関数ｆ（ｘ）を示すことがで
きる。

【００１３】

【数３】

【００１４】これに対して双一次近似法は、１つの方向
について、最近傍の２画素の画像データを用いた重み付
け演算処理（加重平均処理）により変換画素の画像デー
タを生成するものであり、図１３に示すような補間関数
ｆ（ｘ）により元画素と変換画素との関係が表される。
なおここでこの双一次近似法においては、次式により補
間関数ｆ（ｘ）を示すことができる。

【００１５】

【数４】

【００１６】またＣｕｂｉｃ近似法は、１つの方向につ
いて、最近傍の４画素の画像データを用いた重み付け演
算処理により変換画素の画像データを生成するものであ
り、図１４に示すような補間関数ｆ（ｘ）により元画素
と変換画素との関係が表される。なおここでこのＣｕｂ
ｉｃ近似法においては、次式により補間関数ｆ（ｘ）を
示すことができる。

【００１７】

【数５】

【００１８】なおこれら図１２〜図１４においても、ｘ
は、元画素の標本間隔Ｓで正規化した変換画素の位置
（図１０について上述した距離ｘ）である。

【００１９】具体的に、このような補間フィルタは、Ｆ
ＩＲディジタルフィルタにより構成され、例えば双一次
近似法で変換画素の画像データを生成する場合にあっ
て、ｘ＝０．０の場合（すなわち元画素と変換画素とが
重なり合う場合）、重なり合う元画素の画像データを値
１．０により重み付けし、またこの元画素の画像データ
に隣接する画像データを値０．０により重み付けし、こ
れらの重み付け結果を加算することにより求められる。

【００２０】また同様にして変換画素の画像データを生
成する場合にあって、ｘ＝０．５の場合（すなわち隣接
する元画素の中間地点に変換画素が位置する場合）、こ
れら隣接する元画素の画像データを値０．５によりそれ
ぞれ重み付けして加算することにより求められる。

【００２１】さらに、ｘ＝０．３の場合は、最近傍であ
る元画素の画像データを値０．７により重み付けし、ま
た続く最近傍である元画素の画像データを値０．３によ
り重み付けし、これらの重み付け結果を加算することに
より求められる。

【００２２】これにより図１５に示すように、ＶＧＡに
よる画像データＤ１（図１５（Ａ））をＳＶＧＡによる
画像データＤ２（図１５（Ｂ））にフォーマット変換す
る場合にあっては、画像データＤ１及びＤ２間の位相関
係に応じて選択的にこれら重み付け加算の処理を実行し
て画像データＤ２が生成される。

【００２３】すなわちＶＧＡによる画像データＤ１とＳ
ＶＧＡによる画像データＤ２とにあっては、水平方向及
び垂直方向の画素数が４：５の関係にあることから、画
像データＤ１及びＤ２間の位相関係は、ＳＶＧＡによる
画像データＤ２の５画素周期で繰り返され、例えば符号
Ａにより示すＶＧＡによる画像データＤ１のサンプリン
グ点と符号ａにより示す画像データＤ２のサンプリング
点とが重なり合うと、ＶＧＡによる画像データＤ１にあ
っては続く４画素目の符号Ｅにより示すサンプリング
点、ＳＶＧＡによる画像データＤ２にあっては続く５画
素目の符号ｆにより示すサンプリング点で重なり合うこ
とになる。

【００２４】従ってこれら符号ａ〜ｆにより示す各サン
プリング点の画像データＤ２においては、次式の関係式
によりそれぞれ求めることができ、この処理を繰り返し
てＶＧＡによる画像データＤ１をＳＶＧＡによる画像デ
ータＤ２にフォーマット変換することができる。なおこ
こで次式においては、各画像データＤ１及びＤ２の画素
値を、サンプリング点を示す符号Ａ〜Ｅ及びａ〜ｆによ
り示す。

【００２５】

【数６】

【００２６】これに対してＣｕｂｉｃ近似法による場合
には、同様のＦＩＲディジタルフィルタにおいて、ｘ＝
０．０の場合は、値０．０、１．０、０．０、０．０に
より連続する元画素の画像データを重み付け加算するこ
とにより、変換画素と重なり合う元画素の画像データを
そのまま出力する。

【００２７】さらにｘ＝０．５の場合は、値−０．１２
５、０．６２５、０．６２５、−０．１２５により連続
する元画素の画像データを重み付け加算して変換画素の
画像データを生成し、ｘ＝０．３の場合は、値−０．０
６３、０．８４７、０．３６３、−０．１４７により連
続する元画素の画像データを重み付け加算して変換画素
の画像データを生成するようになされている。

【００２８】これにより図１５との対比により図１６及
び図１７により示すように、Ｃｕｂｉｃ近似法によりＶ
ＧＡによる画像データＤ１（図１６（Ａ）及び図１７
（Ａ））をＳＶＧＡによる画像データＤ２（図１６
（Ｂ）及び図１７（Ｂ））にフォーマット変換する場合
にあっては、同様に画像データＤ１及びＤ２間の位相関
係に応じて選択的にこれら重み付け加算の処理を実行し
て画像データＤ２が生成される。

【００２９】すなわち（６）式との対比により示すよう
に、符号ａ〜ｆにより示す各サンプリング点の画像デー
タＤ２においては、次式の関係式によりそれぞれ求める
ことができ、この処理を繰り返してＶＧＡによる画像デ
ータＤ１をＳＶＧＡによる画像データＤ２にフォーマッ
ト変換することができる。なおここで次式において、補
間関数ｆ（ｘ）におけるパラメータｘは、画像データＤ
１及びＤ２のサンプリングピッチをそれぞれ５分割及び
４分割して設定される画像データＤ１側と画像データＤ
２側とで等しい距離を単位としたサンプリング点間の位
相差であり、次式にあっては４タップによる補間関数ｆ
（ｘ）によりフォーマット変換する場合である。

【００３０】

【数７】 図１８は、このＣｕｂｉｃ近似法による補間演算処理に
使用される補間装置を示すブロック図であり、この補間
装置１において、補間回路１Ａ及び１Ｂは、それそれ水
平方向及び垂直方向について、画素数を変換する。すな
わち補間回路１は、画像データＤ１に同期したクロック
ＣＫ１を基準にして動作する遅延回路（Ｄ）２Ａ〜２Ｄ
を直列接続してシフトレジスタを構成し、これら遅延回
路２Ａ〜２Ｄにより元画像の画像データＤ１を順次転送
することにより、水平方向に隣接する４サンプリングの
元画素の画像データＤ１Ａ〜Ｄ１Ｄを各遅延回路２Ａ〜
２Ｄより出力する。

【００３１】係数発生回路３は、元画素に同期したクロ
ックＣＫ１と、所定のクロックとの位相比較結果である
位相情報ｘ（図１０について上述した値ｘに対応する）
に基づいて、これら４サンプリングの画像データＤ１Ａ
〜Ｄ１Ｄを重み付けする重み付け係数を順次生成して出
力し、乗算回路４Ａ〜４Ｄは、これらの重み付け係数に
よりそれぞれ画像データＤ１Ａ〜Ｄ１Ｄを重み付けす
る。

【００３２】加算回路５は、これら乗算回路４Ａ〜４Ｄ
の重み付け結果を加算し、これにより水平方向について
所望の画素数による変換画素の画像データを出力する。
続く補間回路１Ｂは、上述した１クロックの遅延回路２
Ａ〜２Ｄに代えて、１ライン分の遅延回路が配置されて
同様に構成され、これにより垂直方向に連続する４サン
プリングの画像データより、垂直方向の画素数を変換し
てなる変換後の画像データを生成する。メモリ６は、こ
の補間回路１Ｂより出力される画像データを所定のクロ
ックを基準にして出力する。これにより補間装置１は、
水平方向及び垂直方向に画素数を変換するようになされ
ている。

【００３３】

【発明が解決しようとする課題】ところでこれらの補間
演算処理においては、有限タップ長による畳込み演算の
ために周波数再現性が劣化する問題がある。

【００３４】このため最近傍近似法、双一次近似法によ
る場合には、画素数を変換する比率（以下変換比率と呼
ぶ）によって、変換後の画像で線分の太さが変化し、ま
た線分が全く再現されなくなる。またＣｕｂｉｃ近似法
による場合には、変換後の画像でぼけが目立つようにな
る。

【００３５】また変換比率を低下させて元画像を縮小す
る場合には、折り返し歪みにより画質が劣化し、これに
より補間処理する前に、事前に、ローパスフィルタによ
り元画像の画像データを帯域制限することが必要にな
る。

【００３６】特にコンピュータ用の表示装置において
は、１ドット単位、１ライン単位の表示である文字等を
表示することにより、このように周波数特性が劣化して
線分の太さが変化する等の現象が発生すると、結局、正
しく文字等を表示できなくなる。

【００３７】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、周波数特性の劣化を低減することができる補間装置
及び補間方法を提案しようとするものである。

【００３８】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め請求項１又は請求項６に係る発明においては、補間装
置又は補間方法に適用して、入力データを補間演算処理
して、出力データのサンプリングピッチによる第１の補
間データを生成し、入力データを補間演算処理して、第
１の補間データに対して、所定位相差の第２の補間デー
タを生成し、第１及び第２の補間データより、出力デー
タを生成する。

【００３９】請求項１又は請求項６の構成によれば、補
間装置又は補間方法に適用して、入力データを補間演算
処理して、出力データのサンプリングピッチによる第１
の補間データを生成し、入力データを補間演算処理し
て、第１の補間データに対して、所定位相差の第２の補
間データを生成し、第１及び第２の補間データより、出
力データを生成することにより、例えば周波数特性の劣
化防止を優先する場合には、これら第１及び第２の補間
データより、周辺画素との間でレベル差の大きなデータ
を選択して出力して、周波数特性の劣化を防止すること
ができ、また折り返し歪みの低減を優先する場合には、
第１及び第２の補間データを平均値化することによりこ
れら折り返し歪みを防止することができる。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳述する。

【００４１】（１）第１の実施の形態 （１−１）第１の実施の形態の構成 図２は、本発明の第１の実施の形態に係るパーソナルコ
ンピュータの一部の構成を示すブロック図である。この
実施の形態に係るパーソナルコンピュータにおいては、
例えばインターネット等でダウンロードした画像を液晶
表示装置１１に表示する。このときパーソナルコンピュ
ータ１０においては、ユーザーの操作に応動して、所定
の画素数による画像データを拡大縮小してユーザーの所
望する大きさにより液晶表示装置１１に表示する。

【００４２】このためパーソナルコンピュータ１０にお
いて、メモリ１２は、この表示に供する画像データＤ１
を蓄積して保持し、水平方向補間部１３は、水平方向に
ついて、メモリ１２に保持した画像データの画素数を変
換して出力する。垂直方向補間部１４は、垂直方向につ
いて、この水平方向補間部１３より出力される画像デー
タの画素数を変換して出力する。

【００４３】パーソナルコンピュータ１０において、こ
れら水平方向補間部１３及び垂直方向補間部１４は、所
定の処理手順を実行する中央処理ユニットにより構成さ
れるようになされている。

【００４４】図１及び図３は、この水平方向補間部１３
及び垂直方向補間部１４を構成する中央処理ユニットの
処理手順を示すフローチャートである。すなわち中央処
理ユニットにおいては、ステップＳＰ１からステップＳ
Ｐ２に移り、ここで処理方法を設定する。ここで処理方
法とは、後述する２系統の補間データの処理方法であ
り、周波数特性の改善を優先する場合には、２系統の補
間データの選択出力の処理を選択し、歪みの防止を優先
する場合には、平均値化の処理を選択する。

【００４５】中央処理ユニットは、処理対象である画像
データのファイル名に付加された拡張子により、ファイ
ルの内容を判断し、周波数特性の改善を優先するか、又
は歪みの防止を優先するかを選択する。なお中央処理ユ
ニットは、例えばテキストデータ等、周波数の高い信号
成分が多く含まれているファイルについては、周波数特
性の改善を優先する。これに対して例えばＪＰＥＧ（Jo
int Photographic Coding Experts Group ）等によるデ
ータ圧縮した画像データ、自然の被写体を撮像した画像
データについては、歪みの防止を優先する。

【００４６】続いて中央処理ユニットは、ステップＳＰ
３に移り、変換比率が値１より大きいか否か、すなわち
サンプリングレートのアップコンバートによる画像を拡
大する処理か、サンプリングレートのダウンコンバート
による画像を縮小する処理か判断する。ここでサンプリ
ングレートをダウンコンバートする場合、中央処理ユニ
ットは、ステップＳＰ４に移り、変換比率に応じた重み
付け係数により水平方向及び垂直方向に連続する画像デ
ータＤ１の移動平均を算出し、これにより処理対象の画
像データＤ１をローパスフィルタにより帯域制限してな
る画像データを生成した後、ステップＳＰ５に移る。こ
れに対してサンプリングレートのアップコンバートの場
合、中央処理ユニットは、直接ステップＳＰ５に移る。

【００４７】このステップＳＰ５において、中央処理ユ
ニットは、最近傍近似法、双一次近似法、Ｃｕｂｉｃ法
から補間関数を選択する。ここでに中央処理ユニット
は、変換する画像データのフォーマットに従って補間関
数を選択し、例えばＶＧＡのフォーマットをＳＶＧＡの
フォーマットに変換する場合には双一次近似法による補
間関数を選択する。

【００４８】続いて中央処理ユニットは、ステップＳＰ
６及びステップＳＰ７において、補間関数にセットする
重み付け係数セットを算出する。ここで、例えばＶＧＡ
のフォーマットにおいては、画素数が６４０×４８０画
素であり、ＳＶＧＡのフォーマットにおいては、画素数
が８００×６００であることから、ＶＧＡ及びＳＶＧＡ
のフォーマットで画素数の比をとれば、水平方向及び垂
直方向について、４：５の関係が得られる。

【００４９】これにより図４及び図５に示すように、Ｖ
ＧＡにおける４画素×４画素により表示される領域ＡＲ
は、ＳＶＧＡにおける５画素×５画素により表示される
領域ＡＲと等しい面積について画像を表示することにな
り、結局、ＶＧＡによる画像データＤ１をＳＶＧＡによ
る画像データＤ２に変換する処理は、この領域ＡＲの水
平方向及び垂直方向に設定された４画素によるサンプリ
ングピッチを５画素によるサンプリングピッチに変換す
ることになる。

【００５０】このように４画素×４画素及び５画素×５
画素によりそれぞれ一画面を区切った場合、ＶＧＡ及び
ＳＶＧＡによる１画面には、この領域が水平方向に１６
０個、垂直方向に１２０個形成されることにより、ＶＧ
ＡからＳＶＧＡのフォーマット変換処理は、このサンプ
リングピッチの変換処理を水平方向及び垂直方向に繰り
返せば良いことになる。

【００５１】すなわち水平方向又は垂直方向についてだ
け図６に例を取って示すように、例えば符号Ａ及びａに
より示す１対の画素のサンプリング点が重なり合った場
合、続いて符号Ｅ及びｆにより示す４画素及び５画素目
の画素においてもサンプリング点が重なり合い、この関
係が繰り返されることになる。これにより図６との対比
により図７に示すように、この５画素分のサンプリング
ピッチの変換処理を繰り返してＶＧＡによる画像データ
（図７（Ａ））をＳＶＧＡによる画像データ（図７
（Ｂ））にフォーマット変換することができる。

【００５２】この関係は、ＶＧＡによるフォーマットを
ＳＶＧＡによるフォーマットに変換する場合だけで無
く、図７との対比により図８に示すように、これとは逆
にＳＶＧＡによるフォーマット（図８（Ａ））をＶＧＡ
によるフォーマット（図８（Ｂ））に変換する場合、Ｖ
ＧＡによるフォーマットを他のフォーマットに変換する
場合、さらには他のフォーマットをＳＶＧＡに、またＳ
ＶＧＡを他のフォーマットに変換する場合にも同様であ
る。

【００５３】これにより中央処理ユニットは、このよう
にして画素数の比により決まる領域ＡＲについて、この
領域ＡＲに含まれる変換後の画像データａ〜ｆについ
て、これら画像データａ〜ｆの生成に必要な重み付け係
数を生成し、この重み付け係数を順次循環的に使用して
重み付け加算によりサンプリングピッチを変換する。こ
のとき中央処理ユニットは、水平方向についてサンプリ
ングピッチを変換して中間処理の画像データを生成した
後、垂直方向についてこの中間処理の画像データのサン
プリングピッチを変換し、これにより最終的に所望のフ
ォーマットによる画像データＤ２を生成する。

【００５４】この実施の形態において、中央処理ユニッ
トにおいては、双一次近似法によるこれらサンプリング
ピッチの変換処理を実行するようになされ、このステッ
プＳＰ５において、この水平方向及び垂直方向につい
て、符号ａ〜ｆに対応する双一次近似法による重み付け
係数のセットを生成する。

【００５５】中央処理ユニットにおいては、このように
して重み付け係数のセットを生成するにつき、サンプリ
ング点が所定の位相差を有してなる２系統の重み付け係
数のセットを生成する。すなわち中央処理ユニットは、
図７（Ａ）及び（Ｂ）、図８（Ａ）及び（Ｂ）により示
すように、変換前の画像データＡ〜Ｇのサンプリング点
と、変換後の画像データａ〜ｉのサンプリング点とが所
定のサンプリング点で重なり合うように、すなわちこの
所定のサンプリング点でｘ＝０となるように、１系統の
重み付け係数のセット（以下基本位相の重み付け係数の
セットと呼ぶ）を生成する。

【００５６】また中央処理ユニットは、この基本位相の
重み付け係数のセットに対して、この所定のサンプリン
グ点に対応する画像データＤ２が、変換後の画像データ
におけるサンプリングピッチを基準にして、１／２サン
プリングピッチだけ位相シフトしてなるように、残る１
系統の重み付け係数のセット（以下半位相ずれの重み付
け係数のセットと呼ぶ）を生成する。

【００５７】これにより中央処理ユニットは、異なる位
相によりサンプリングレートを変換するようになされて
いる。

【００５８】すなわち基本位相の重み付け係数のセット
を用いた重み付け加算処理にあっては、次式により表す
ことができる。

【００５９】

【数８】

【００６０】これに対して半位相ずれの重み付け係数の
セットを用いた重み付け加算処理にあっては、次式によ
り表すことができる。

【００６１】

【数９】

【００６２】中央処理ユニットは、続くステップＳＰ８
及びステップＳＰ９において、それぞれ（８）式及び
（９）式の演算処理を実行し、これにより基本位相によ
る補間データと、半位相ずれによる補間データとを生成
する。なお中央処理ユニットは、水平方向及び垂直方向
についてこれらの処理を繰り返して、この場合２系統に
よるＳＶＧＡによる補間データを生成する。

【００６３】なお図８について上述したＳＶＧＡからＶ
ＧＡへのフォーマット変換の場合、中央処理ユニット
は、（８）式及び（９）式との対比により次式により示
すように、これら基本位相による補間データと、半位相
ずれによる補間データとを生成することになる。

【００６４】

【数１１】

【００６５】

【数１２】

【００６６】続いて中央処理ユニットは、ステップＳＰ
１０に移り、ステップＳＰ２で選択した処理方法に従っ
て、これら２系統の補間データを処理し、画像データＤ
２を生成する。

【００６７】ここで中央処理ユニットは、ステップＳＰ
２において周波数特性の改善を選択している場合、これ
ら２系統の補間データを画素単位で選択し、これにより
サンプリングピッチを変換してなる画像データを生成す
る。このとき中央処理ユニットは、２系統の連続する補
間データにおいて、周辺画素との間でそれぞれレベル差
を順次計算してその累積値を対応する画素毎に順次比較
することにより、連続する２系統の補間データのうちの
対応する画像データにおいて、周辺画素との間でレベル
差の大きい側の補間データを選択する。なおこの周辺画
素にあっては、順次画像データを選択して生成される変
換後の画像における画素である。

【００６８】これにより周波数特性の改善を優先する場
合、中央処理ユニットにおいては、異なる位相により生
成した２系統の画像データより、画素単位で周波数特性
の劣化が少ない側の画像データを選択してフォーマット
変換してなる画像データＤ２を生成するようになされて
いる。

【００６９】これに対してステップＳＰ２において歪み
の防止を選択した場合、中央処理ユニットは、２系統の
補間データについて、画素単位で平均値化して画像デー
タＤ２を生成し、これにより高い周波数側の成分を抑圧
して折り返し歪みの発生を防止すると共に、画像中にお
ける連続性を維持するようになされている。

【００７０】かくして中央処理ユニットにおいては、こ
のようにして生成した画像データＤ２を一旦メモリに保
持した後、続くステップＳＰ１１において、このフォー
マット変換した画像データを表示用ドライバに出力す
る。さらに中央処理ユニットは、ステップＳＰ１２に移
り、ここで続く処理が存在するか否か判断し、ここで肯
定結果が得られると、ステップＳＰ５に戻って同一の処
理を繰り返すのに対し、否定結果が得られると、ステッ
プＳＰ１３に移ってこの処理手順を終了する。

【００７１】（１−２）第１の実施の形態の動作 以上の構成において、パーソナルコンピュータ１０にお
いて（図２）、種々のソースより得られる画像データＤ
１は、メモリ１２に一旦保持された後、中央処理ユニッ
トの演算処理により構成される水平方向補間部１３、垂
直方向補間部１４を介して液晶表示装置１１に供給さ
れ、これによりこの画像データＤ１による画像がユーザ
ーに提供される。

【００７２】このとき、ユーザーの操作により、例えば
表示画面の一部に表示していたこの画像データＤ１によ
る画像を拡大表示する指示が入力された場合、またこれ
とは逆に、それまで表示画面の全面に表示していた画像
データＤ１による画像を縮小表示する指示が入力された
場合、さらにはメモリ１２より提供される画像データＤ
１のフォーマットが液晶表示装置１１の表示に対応する
フォーマットと異なる場合、水平方向補間部１３におい
て、水平方向の画素数が変換された後、続く垂直方向補
間部１４において、垂直方向の画素数が変換され、これ
によりユーザーの所望する大きさの画像による画像デー
タ、さらには液晶表示装置１１のフォーマットによる画
像データが液晶表示装置１１に入力される。

【００７３】この画素数の変換処理において、画像デー
タＤ１は、画像の性質に応じて周波数特性の改善を優先
か、歪みの防止を優先するかが選択され、続いて縮小す
る場合には、ローパスフィルタと等化の加重平均化処理
により帯域制限された後、変換比率に応じて重み付け加
算における重み付け係数のセットが生成される（図
１）。

【００７４】このとき画像データＤ１は、変換する画像
データのフォーマットに従って最近傍近似法、双一次近
似法、Ｃｕｂｉｃ法から補間関数が選択され、変換前後
の画素数の比率に応じた繰り返しにより重み付け係数の
セットが生成される（図４〜図８）。

【００７５】さらに画像データＤ１は、変換前後の画像
データＤ１及びＤ２が所定のサンプリング点で重なり合
うように、すなわちこの所定のサンプリング点でｘ＝０
となるように、基本位相の重み付け係数のセットが生成
され、また変換後の画像データにおいて、この基本位相
に対して１／２サンプリングピッチだけ位相差を有する
半位相ずれの重み付け係数のセットが生成され、これら
２系統の重み付け係数のセットによりサンプリングレー
トが変換されて位相が異なる２系統の補間処理結果が生
成される。

【００７６】パーソナルコンピュータ１０においては、
これら位相が異なる２系統の補間処理結果について、周
波数特性の改善を優先する場合、画素単位で周辺画素と
の間でレベル差の大きい側の補間データが選択されてフ
ォーマット変換された画像データＤ２が生成される。

【００７７】この場合、例えば１系統の補間処理結果に
おいて、１ドット、１ラインが欠落している場合でも、
他の系統の補間処理結果においては、異なる位相により
生成されていることにより、これら１ドット、１ライン
の欠落を防止することができる。これによりこれら２系
統の補間処理結果を画素単位で選択して、１ライン、１
ドット単位で画素のレベルを切り換えて文字等を表示す
る場合にあっても、これら１ドット、１ラインの欠落を
有効に回避して画像データＤ２を生成することができ
る。

【００７８】またこれら２系統の補間処理結果の双方で
輪郭がぼけているような場合でも、これら異なる位相差
による画像データを選択すれば、輪郭の部分で大きなレ
ベル差を確保することができる。これにより例えば輪郭
の部分にあっては、輝度レベルが急激に立ち上がるよう
に画像データＤ２を生成することができる。すなわち変
換前の画像における高周波数成分の欠落を有効に回避し
て画像データをフォーマット変換することができる。

【００７９】これに対して歪みの防止を選択した場合、
２系統の補間データについて、画素単位で平均値化して
画像データＤ２が生成され、これにより高い周波数側の
成分を抑圧して折り返し歪みの発生を防止すると共に、
画像中における連続性が維持され、例えば自然画を違和
感なく表示することができる。

【００８０】（１−３）第１の実施の形態の効果 以上の構成によれば、異なる位相によりサンプリングピ
ッチを変換した複数系統の補間データを処理してサンプ
リングピッチを変換してなる出力データを生成すること
により、周波数特性の劣化を低減して画像データのサン
プリングピッチを変更することができる。

【００８１】このときこの処理が、周辺画素に比してレ
ベル差の大きい側の補間データを選択して、２系統の補
間データを画素単位で選択する処理であることにより、
高周波側における周波数特性の劣化を防止することがで
き、また２系統の補間データを画素単位で平均化する処
理であることにより、折り返し歪みの発生を防止すると
共に、画像中における連続性が維持され、例えば自然画
を違和感なく表示することができる。

【００８２】（２）第２の実施の形態 この実施の形態に係るパーソナルコンピュータにおいて
は、図２について上述した中央処理ユニットの演算処理
により構成される水平方向補間部１３及び垂直方向補間
部１４が、ハードウエアにより構成される。図９は、こ
れらハードウエアにより構成される水平方向補間部及び
垂直方向補間部のうちの、水平方向補間部を示すブロッ
ク図である。なお垂直方向補間部にあっては、遅延回路
における遅延時間が１ライン分に設定される点を除い
て、この水平方向補間部２３と同一に構成されることに
より、この実施の形態では重複した説明は省略する。

【００８３】すなわち水平方向補間部２３は、画像デー
タＤ１に同期したクロックＣＫ１を基準にして動作する
遅延回路（Ｄ）１６Ａ１及び１６Ａ２による第１のシフ
トレジスタと、同様の遅延回路１６Ｂ１及び１６Ｂ２に
よる第２のシフトレジスタとでそれぞれ元画像の画像デ
ータＤ１を順次転送することにより、水平方向に連続す
る２サンプリングの画像データＤＡ１及びＤＡ２、ＤＢ
１及びＤＢ２を生成する。これにより水平方向補間部２
３は、２系統の画像データを生成し、これら２系統の画
像データより基本位相の補間結果及び半位相ずれの補間
結果を生成する。

【００８４】係数発生回路１７は、変換比率情報ｒに基
づいて、第１の実施の形態について上述した基本位相の
重み付け係数のセットと、半位相ずれの重み付け係数の
セットとを順次生成して出力する。

【００８５】乗算回路１８Ａ１及び１８Ａ２は、この基
本位相の重み付け係数のセットにより遅延回路１６Ａ１
及び１６Ａ２により出力される画像データを重み付けす
る。続く加算回路１９Ａは、この乗算回路１８Ａ１及び
１８Ａ２の出力データを加算し、これにより基本位相の
補間結果を生成して出力する。

【００８６】乗算回路１８Ｂ１及び１８Ｂ２は、この半
位相ずれの重み付け係数のセットにより遅延回路１６Ｂ
１及び１６Ｂ２により出力される画像データを重み付け
する。続く加算回路１９Ｂは、この乗算回路１８Ｂ１及
び１８Ｂ２の出力データを加算し、これにより半位相ず
れの補間結果を生成して出力する。

【００８７】データ処理部２０は、これら加算回路１９
Ａ及び１９Ｂより出力される２系統の補間結果につい
て、周波数特性の改善を優先する場合と、歪みの防止を
優先する場合とで、第１の実施の形態について上述した
中央処理ユニットと同様に処理を切り換え、これにより
周波数特性の劣化を防止し、また歪みの発生を防止して
サンプリングピッチを変更する。

【００８８】（２−２）第２の実施の形態の効果 図９に示す構成によれば、論理回路により補間部を構成
しても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることがで
きる。

【００８９】（３）他の実施の形態 なお上述の実施の形態においては、基本位相の補間結果
に対して、半位相だけ位相差を有する半位相ずれの補間
結果を生成する場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、例えば基本位相の補間結果に対して、１／４位
相だけ位相差を有する補間結果を生成する場合等、要
は、位相差を有する複数系統の補間結果を生成して処理
する場合に広く適用することができる。

【００９０】また上述の実施の形態においては、２系統
の補間結果を画素単位で選択し、または画素単位で平均
化する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
例えば３系統の補間結果を選択し、また平均化する場合
等、要は位相差を有する複数系統の補間結果を生成して
処理する場合に広く適用することができる。

【００９１】また上述の実施の形態においては、画素数
の変換により画像を拡大縮小する場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、サンプリングレートを変換
する場合、さらにはフレーム周波数を変換する場合等に
も広く適用することができる。

【００９２】また上述の実施の形態においては、本発明
をパーソナルコンピュータに適用する場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、固定画素表示デバイスを
用いた直視型又は投射型の表示装置に内蔵されて、各種
フォーマットの入力市を所定画素数のデータに変換して
表示する場合、さらにが各種フォーマットの入力データ
を変換し、その補間データを出力する単独のプロセッと
して構成する場合にも広く適用することができる。

【００９３】また上述の実施の形態においては、画像デ
ータを処理する場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、オーディオデータを処理する場合等にも広く適
用することができる。

【００９４】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、異なる位
相によりサンプリングピッチを変換した複数系統の補間
データを処理してサンプリングピッチを変換してなる出
力データを生成することにより、必要に応じて周波数特
性の劣化を低減し、また歪みの発生を防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るパーソナルコ
ンピュータにおける中央処理ユニットの処理手順を示す
フローチャートである。

【図２】第１の実施の形態に係るパーソナルコンピュー
タを示すブロック図である。

【図３】図１の続きを示すフローチャートである。

【図４】ＶＧＡにおける４×４画素を領域を示す平面図
である。

【図５】ＳＶＧＡにおける５×５画素を領域を示す平面
図である。

【図６】ＶＧＡからＳＶＧＡへのフォーマット変換の説
明に供するタイムチャートである。

【図７】２系統の補間結果の説明に供するタイムチャー
トである。

【図８】ＳＶＧＡからＶＧＡへのフォーマット変換の説
明に供するタイムチャートである。

【図９】第２の実施の形態に係るパーソナルコンピュー
タに適用される水平方向補間部を示すブロック図であ
る。

【図１０】補間演算処理の原理説明に供する略線図であ
る。

【図１１】sinc関数を示す特性曲線図である。

【図１２】最近傍近似法による補間関数を示す特性曲線
図である。

【図１３】双一次近似法による補間関数を示す特性曲線
図である。

【図１４】Ｃｕｂｉｃ近似法による補間関数を示す特性
曲線図である。

【図１５】ＶＧＡからＳＶＧＡへのフォーマット変換の
説明に供するタイムチャートである。

【図１６】Ｃｕｂｉｃ近似法によるＶＧＡからＳＶＧＡ
へのフォーマット変換の説明に供するタイムチャートで
ある。

【図１７】図１６の続きを示すタイムチャートである。

【図１８】補間装置を示すブロック図である。

【符号の説明】

１……補間装置、２Ａ〜２Ｄ、１６Ａ１、１６Ａ２、１
６Ｂ１、１６Ｂ２……遅延回路、３、１７……係数発生
回路、４Ａ〜４Ｂ、１８Ａ１、１８Ａ２、１８Ｂ１、１
８Ｂ２……乗算回路、５、１９Ａ、１９Ｂ……加算回
路、２０……データ処理回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 隆 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5B057 BA01 BA26 CA12 CA16 CB12 CB16 CC02 CD06 CE06 CH08 CH18 DA08 DA16 DA17 DB02 5C076 AA01 AA21 AA22 AA27 AA32 BA05 BB25 BB40 CB04

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力データのサンプリングピッチを変換し
   て出力データを出力する補間装置において、 前記入力データを補間演算処理して、前記出力データの
   サンプリングピッチによる第１の補間データを生成する
   第１の補間データ生成手段と、 前記入力データを補間演算処理して、前記第１の補間デ
   ータに対して、所定位相差の第２の補間データを生成す
   る第２の補間データ生成手段と、 前記第１及び第２の補間データより、前記出力データを
   生成するデータ処理手段とを備えることを特徴とする補
   間装置。
2. 【請求項２】前記データ処理手段は、 前記第１又は第２の補間データを画素単位で選択して前
   記出力データを生成することを特徴とする請求項１に記
   載の補間装置。
3. 【請求項３】前記データ処理手段は、 周辺画素に比してレベル差の大きい側の補間データを選
   択することを特徴とする請求項２に記載の補間装置。
4. 【請求項４】前記データ処理手段は、 前記第１及び第２の補間データを画素単位で平均化して
   前記出力データを生成することを特徴とする請求項１に
   記載の補間装置。
5. 【請求項５】前記入力データは、 画像データであり、 前記補間装置は、 水平方向及び垂直方向について、前記入力データのサン
   プリングピッチを変換して前記入力データにより画素数
   を変換することを特徴とする請求項１に記載の補間装
   置。
6. 【請求項６】入力データのサンプリングピッチを変換し
   て出力データを出力する補間方法において、 前記入力データを補間演算処理して、前記出力データの
   サンプリングピッチによる第１の補間データを生成する
   第１の補間データ生成のステップと、 前記入力データを補間演算処理して、前記第１の補間デ
   ータに対して、所定位相差の第２の補間データを生成す
   る第２の補間データ生成のステップと、 前記第１及び第２の補間データより、前記出力データを
   生成するデータ処理のステップとを備えることを特徴と
   する補間方法。
7. 【請求項７】前記データ処理のステップは、 前記第１又は第２の補間データを画素単位で選択して前
   記出力データを生成することを特徴とする請求項６に記
   載の補間方法。
8. 【請求項８】前記データ処理のステップは、 周辺画素に比してレベル差の大きい側の補間データを選
   択することを特徴とする請求項７に記載の補間方法。
9. 【請求項９】前記データ処理のステップは、 前記第１及び第２の補間データを画素単位で平均化して
   前記出力データを生成することを特徴とする請求項６に
   記載の補間方法。
10. 【請求項１０】前記入力データは、 画像データであり、 前記補間方法は、 水平方向及び垂直方向について、前記入力データのサン
    プリングピッチを変換して前記入力データにより画素数
    を変換することを特徴とする請求項６に記載の補間方
    法。