JPH05249942A - コンピュータ出力映像の画像サンプリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 入力するコンピュータ映像信号を標本化する
サンプリングパルスの位相を管理しクロックのジッタ成
分の影響を受けずに良質の映像をサンプリングできるコ
ンピュータ出力映像の画像サンプリング装置を提供する
こと。 【構成】 コンピュータ出力映像７ａを映像信号入力部
に入力させ、コンピュータ出力映像信号の水平同期信号
７ｂに同期し、かつ画素ドット周波数と等しい周波数の
クロック信号によりＡ／Ｄ変換回路１０でディジタル変
換し、生成した映像信号データ７ｇと、この映像信号デ
ータ７ｇのうち前記の画素の水平方向エッジを含む領域
の映像信号データ７ｈの１フィールド以上離れた、同一
位置の映像信号の振幅差分データの絶対値和を比較し、
その絶対値和の最小値となるようにサンプリングパルス
のクロック位相を制御して入力したコンピュータ出力映
像をディジタル変換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高画質のコンピュー
タ出力映像を、例えば異なる方式の表示装置に対して高
品質の画像を表示するコンピュータ出力映像の画像処理
に適用して最適のものである。更に詳述すればコンピュ
ータの出力映像をサンプリングクロック信号によりＡ／
Ｄ変換し、変換されたディジタル映像信号データに何等
かの画像処理を施してＤ／Ａ変換して異なる方式の表示
装置に画像表示する画像処理方式において、コンピュー
タのサンプリングクロック発生部より発せられるサンプ
リングクロック信号の位相を、原映像に近い高品質の画
像データが得られるよう制御するコンピュータ出力映像
の画像サンプリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータの出力映像は、コンピュー
タ内の画像メモリ上に書かれている画像データが、その
コンピュータの持つドットクロックに基づいて順次読み
出され、Ｄ／Ａ変換されて出力されるものである。コン
ピュータの出力映像は、各々の画素のデータは独立に、
かつ任意に設立可能であるため、Ｄ／Ａ変換された映像
信号の帯域はＤ／Ａ変換器の変換スピードによっても多
少制約はうけるが、ドット周波数の１／２の周波数にお
いても１００％に近い振幅特性を持つことが可能であ
り、かつ高調波成分も存在する非常に帯域の広い信号と
なる。

【０００３】このような広帯域映像をサンプリングして
ディジタル変換する方法として、（１）一般のビデオ信
号をサンプリングする場合のように、サンプリングロッ
ク周波数に対してナイキストの標本化定理を満たすよう
な低域通過フィルタを通したのちサンプリングする方法
がある。しかしこの方法によると、サンプリング周波数
としては、少くともドットロック周波数以上の周波数に
設定しなければならないが、ナイキストフィルタ（サン
プリング周波数の１／２以下の周波数を通過帯域とする
フィルタ）の減衰特性を考慮すると、非常に高いサンプ
リング周波数を設定しない限り、サンプリング画像は原
画像に比べて劣化した画像になるという具合の悪い点が
ある。また、コンピュータの出力映像は、ドット数が同
じであっても水平周波数が異なるためにドット周波数の
異なるものが数多く存在し、各々の映像に対して異なる
特性のナイキストフィルタを用いなければならない等の
具合の悪い点がある。

【０００４】また、（２）の画像サンプリング方法とし
て、コンピュータ出力映像をサンプリングする場合、出
力映像の画素のドット周波数と等しい周波数のクロック
信号を生成し、このクロック信号を用いてコンピュータ
出力映像の各画素の明確な安定レベル領域をサンプリン
グする装置がある。この装置によると、サンプリング位
相の管理を適切に行えば、コンピュータの出力映像を、
原映像情報に極めて近い形にディジタル化できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た（２）の画像サンプリング装置によるとサンプリング
クロック信号にジッタ（jitter）成分があるため、サン
プリングされた画素が図７のａに示すような明確なエッ
ジを含む領域を有する安定レベル域のものであるときは
不都合はないが、隣接する画素ドットとの境界の変化レ
ベルにあるときは、サンプリングレベルが時間的に変動
し、表示される画像の画質が劣化するという不都合が生
じる。

【０００６】したがって、（２）の画像サンプリング装
置によるときは位相が常に画素ドットの安定レベル域を
サンプリングできるように管理しなければならない。こ
のような目的を達成するには、一般に、手動操作により
サンプリングクロック位相が安定レベルをサンプリング
するように制御することが考えられるが、手動操作によ
ると、操作精度が個人の視覚能力や、経験に依存し、個
人毎に操作結果にバラツキを生じる。また、人力により
映像信号の変更や、装置の経時変化に応じて、調整しな
ければならないため多大の労力が必要になる難点があっ
た。

【０００７】そこで、この発明は、上述したコンピュー
タ出力映像の画像サンプリング装置における難点を除去
し、人間の視覚特性や経験等に依存することなく、コン
ピュータ出力映像をサンプリングする画素のドット周波
数のクロック位相を、原映像情報に極めて近い画像デー
タが得られる位相に自動的に制御するコンピュータ出力
映像の画像サンプリング装置を提供しようとするもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、この発明のコンピュータ出力映像の画像サンプリン
グ装置は、コンピュータの出力映像の水平同期信号に同
期し、コンピュータ出力映像のドット周波数と等しい周
波数のクロック信号（以下、「ＣＫ信号」と略称す
る。）を発生するサンプリングクロック信号発生手段
（以下「ＣＫ信号発生手段」と略称する）と、このＣＫ
信号発生手段から発するサンプリングクロック信号のク
ロック位相を何段階かに切替えるＣＫ位相可変手段と、

【０００９】さらに、このＣＫ位相可変手段により切替
えられたサンプリングクロック信号によりコンピュータ
の出力映像信号をディジタル変換するＡ／Ｄ変換手段
と、このＡ／Ｄ変換手段によりディジタル変換された映
像信号データの一部を記憶させる画像メモリと、前記Ａ
／Ｄ変換手段によりディジタル変換された映像信号デー
タと、前記画像メモリに記憶させた映像信号データのう
ち少くとも水平方向のエッジを含む領域において画素の
映像信号データと時間的に１フィールド以上離れた同一
位置の画素の映像信号データとの間の振幅差分データの
絶対値和を検出する差分データ検出手段と、

【００１０】この差分データ検出手段において検出した
振幅差分データの絶対値和を比較し、当該絶対値和を最
小にする前記ＣＫ位相可変手段から出力されるサンプリ
ングクロック信号の位相を選択し、前記ＣＫ位相可変手
段に位相を切替えさせる位相制御手段と、から構成す
る。

【００１１】

【作用】この発明のコンピュータ出力映像の画像処理装
置によれば、コンピュータ出力映像をサンプリングする
クロック位相を、Ａ／Ｄ変換手段によりディジタル変換
された映像信号データと、画像メモリに記憶させた映像
信号データのうち少くとも水平方向のエッジを含む領域
において画素の映像信号データの時間的に１フィールド
以上離れた同一位置の画素の映像信号データ間の振幅差
分データの絶対値和を最小にするサンプリングクロック
位相を選択するとともに、位相制御手段によりクロック
位相可変手段を制御してサンプリングクロック信号の位
相を、前記選択した振幅差分データの絶対値和を最小に
するクロック位相に自動的に切り替えることができる。
したがって個人毎の視覚特性の違いや、経験差等に左右
されることなく、最適位相に制御されるため、高品質の
画像を表示するよう画像処理することができる。

【００１２】

【実施例】この発明の実施例を図面を参照して説明す
る。図２は、本実施例のコンピュータ出力映像の画像サ
ンプリング装置の概略構成を示すブロック図である。図
２中、８はサンプリングクロック信号発生用ＰＬＬ回
路、９はサンプリングクロック信号発生用ＰＬＬ回路８
にて発生したサンプリングクロック信号のクロック位相
を何段階かに変更可能なクロック位相制御回路（以下
「ＣＫ位相制御回路」と略称する）、１０は図示しない
映像信号入力部に入力したコンピュータの出力映像信号
７ａをディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、４は
Ａ／Ｄ変換回路１０によりディジタル変換した映像信号
データ７ｇのうち水平方向のエッジを含む領域における
画素の映像信号データを記憶する画像メモリである。

【００１３】また、１１は画像メモリ４に記憶させたコ
ンピュータ出力映像データのうち少くとも水平方向のエ
ッジを含む画素領域の映像信号データ７ｈと、Ａ／Ｄ変
換回路１０によりディジタル変換された映像信号データ
７ｇとの間の時間的に１フィールド以上離れた同一位置
の画素の映像信号データ間の振幅差分データを比較し、
当該振幅差分データの絶対値和を検出する差分データ検
出回路である。１２は、この差分データ検出回路１１に
おいて検出した振幅差分データの絶対値に基づいてＣＫ
位相可変回路９によりＣＫ信号発生回路８より発生する
サンプリングクロック信号の位相を、前記振幅差分デー
タの絶対値和を最小にさせるクロック位相へ切替えさせ
る位相制御回路である。７ｂおよび７ｃはそれぞれ、Ｃ
Ｋ信号発生回路８および位相制御回路へ入力するコンピ
ュータ出力映像の水平同期信号および垂直同期信号であ
り、１０ｄは、コンピュータ出力映像の１ラインのドッ
ト数を示す信号である。

【００１４】まず、ＣＫ信号発生用ＰＬＬ回路８と、Ｃ
Ｋ位相制御回路９について説明する。コンピュータ（図
示せず）の出力映像の水平同期信号７ｂがＣＫ信号発生
用ＰＬＬ回路８に入力し、コンピュータ出力映像の１ラ
インドット情報が設定されると、入力したコンピュータ
出力映像の水平同期信号にロックされ、入力したコンピ
ュータ出力映像の１ラインのドット数に等しい周波数の
クロック信号７ｅが、ＣＫ位相可変回路９により位相選
択制御を受けた後、Ａ／Ｄ変換回路１０の変換クロック
７ｆおよびシステムロック信号となる。

【００１５】ＣＫ信号発生用ＰＬＬ回路８は、図３に示
すように、電圧制御発振器（Voltage Controll Oscilla
tor 、以下「ＶＣＯ」と略称する）８−１のクロック信
号出力７ｅを、分周器８−２へ入力する。分周器８−２
は、別途入力したコンピュータの出力映像のドット情報
１０ｄが設定され、クロック信号７ｅは所定の分周比に
分周した後、位相比較器８−３により、入力したコンピ
ュータ出力映像の水平同期信号７ｂとの間の位相を比較
する。位相比較器８−３の出力はループフィルタ８−４
を通って、ＶＣＯ８−１に入力し、ＶＣＯ８−３の発振
周波数を電圧制御することによりコンピュータの出力映
像の水平同期信号に同期し、しかも入力した出力映像の
画素のドット周波数に等しいクロック信号７ｅを発生す
る。発生したクロック信号７ｅは、その後、ＣＫ位相可
変回路９へ送られ、位相制御され、クロック信号７ｆを
Ａ／Ｄ変換回路１０へ送り、コンピュータ出力映像信号
７ａをディジタル信号に変換する。

【００１６】上述したＣＫ位相可変回路９は、図４に示
すようにＣＫ信号発生用ＰＬＬ回路８から発せられたク
ロック信号７ｅを、ｎ個の遅延素子τ１，τ２，……，
τｎを縦接続してなる遅延素子群９−１へ送る。各遅延
素子τ１，τ２，……，τｎにより位相遅延されたクロ
ック信号７ｅは、セレクター９−２に送られ、位相制御
回路１２から送られる位相選択信号１０ｉにより位相選
択を行い、Ａ／Ｄ変換回路１０のディジタル変換クロッ
ク信号およびシステムの基本クロック信号７ｆとなる。

【００１７】次に、コンピュータ出力映像をサンプリン
グするクロック信号のクロック位相を、原映像情報に忠
実なサンプリング画像データが得られるような最適位相
とするための差分データ検出系および最適位相制御系に
ついて説明する。コンピュータ出力映像信号７ａは、差
分データ検出回路１１で振幅差分データの絶対値和が検
出され、位相制御回路１２（図２参照のこと）に入力さ
れ、位相制御回路１２から発せられる前記絶対値和を最
小にする位相選択信号１０ｉ（図４参照のこと）によ
り、Ａ／Ｄ変換回路１０へ送るクロック信号７ｆの位相
を最適位相に変える。そして、Ａ／Ｄ変換回路１０によ
り、コンピュータ出力映像信号はディジタル変換され、
映像信号７ｇとなる。このディジタル映像信号データ７
ｇは映像信号処理系へ送るとともに、画像メモリ４およ
び差分データ検出回路１１へ送る。

【００１８】差分データ検出回路１１では、図２に示す
ように、Ａ／Ｄ変換回路１０によりディジタル変換され
た映像信号データ７ｇとともに、画像メモリ４に記憶さ
せた前記映像信号データ７ｇのうち少くとも水平方向の
エッジ領域を含む画素領域の映像信号データ７ｈが入力
し、Ａ／Ｄ変換回路１０によりディジタル変換された映
像信号データ７ｇとの間の時間的に１フィールド以上離
れた同一位置の画素領域の映像信号データとの間の振幅
差分データの絶対値和を比較し、当該振幅差分データの
絶対値和を求め、得られた振幅差分データの絶対値和を
位相制御回路１２へ送る。位相制御回路１２では、クロ
ック信号７ｆの各クロック位相毎に得られる振幅差分デ
ータの絶対値和を基にしてその値を最小にする最適のサ
ンプリングクロック７ｆのクロック位相を選択する。

【００１９】本実施例での差分データ検出回路１１およ
び位相制御回路１２は、図５に示す構成になっている。
位相制御回路１２における位相選択信号１０ｉの発生
は、マイクロコンピュータ１２−１を用いたソフトウエ
アにて処理し、残りをハードウエアにて処理する。図５
の構成において位相制御は、位相制御回路１２内のマイ
クロコンピュータ１２−１の指令によりＡ／Ｄ変換のク
ロック位相として最初のクロック位相７ｆが選択され、
その位相７ｆにおいて時間方向の振幅差分データ検出を
行う。振幅差分データの検出は大部分がハードウエアで
行われ、マイクロコンピュータ１２−１は所定のタイミ
ングにて振幅差分データの取り込み、および書き込みを
行う。１２−５、１２−６および１２−７はそれぞれ振
幅差分データを検出する２次元領域の指定信号を作成す
るカウンタ回路、信号合成回路であり、カウンタ１２−
５にて水平同期信号を基にして水平方向の領域指定信号
４ａが、カウンタ１２−６にて垂直同期信号を基にして
垂直方向の領域指定信号４ｂが作成される。これらの領
域指定信号４ａ，４ｂは、信号合成回路１２−７により
合成され、２次元領域指定信号４ｃとなる。

【００２０】そして、この２次元領域指定信号４ｃによ
り画像メモリ４の書き込みおよび読み取りが行われる。
画像メモリ４は、例えばＦＩＦＯ（先き入れ先き出しFi
rst-in First-out）メモリで構成されており、２次領域
指定信号４ｃにて書き込み、読み出しのイネーブル（en
able）制御を行い、各フィールドにおいて指定された領
域の画像データのみ画像メモリ４に書き込み、かつ、画
像メモリ４から時間的に少なくとも１フィールド以上前
に書き込まれた同一領域の画像データを読み出し、差分
データ検出回路１１に対して時間方向における差分デー
タが検出可能な対応映像信号データ７ｇ，７ｈを得る。
ただし、クロック位相の設定変更後の最初のフィールド
においてはまだそのクロック位相における映像データが
画像メモリ４に書き込まれていないため、位相設定後、
１フィールド以上経過した後、振幅差分データの絶対値
和の取り込みを行う必要がある。

【００２１】時間的に１フィールド以上離れた方向にお
ける振幅差分データが検出可能な対応映像データ７ｇ，
７ｈは、まず差分データ検出回路１１内の減算器１１−
１に入力した後、映像データ７ｇと７ｈの振幅差分デー
タを求め、絶対値回路１１−２に入力して絶対値処理
し、さらに、その後加算器１１−３を介してレジスタ１
１−４に入力される。この加算器１１−３のもうひつと
の入力として、レジスタ１１−４の出力４ｄがフィード
バックされる。このレジスタ１１−４には出力クリア機
能付きのレジスタを用い、各フィールドの垂直同期タイ
ミングにおいてレジスタ１１−４の出力をクリアし、か
つ、レジスタ１１−４に与えるクロック信号を、クロッ
クゲート１２−９により領域指定信号４ｃのみ有効とな
るように制御し、領域のサンプリング開始点より順に、
各映像データの振幅差分のデータ絶対値をフィードバッ
ク加算する。

【００２２】そして各フィールドの指定領域終了時点に
おいてレジスタ１１−４の出力に指定の２次元領域にお
ける時間的に１フィールド以上離れた同一位置の画素の
振幅差分データの絶対値の総和４ｄを得る。位相制御判
断回路１２内マイクロコンピュータ１２−１は、所定の
フィールドにおいて検出終了信号（例えば垂直方向の領
域選定信号４ｂ）をチェックし、そのフィールドにおけ
る振幅差分データ４ｄを取り込み、マイクロコンピュー
タ１２−１内のメモリ領域に記憶させる。この後、クロ
ック位相選択信号１０ｉにより、クロック位相を次のク
ロック位相に更新し、順次同様の差分データ検出操作を
繰り返す。各クロック位相毎の差分データ検出を行うフ
ィールド数は、１つのクロック位相で何回の差分情報を
取り込むかによってのみ決まり、それらの総和ないしは
平均化処理はソフトウエアにより容易に処理可能であ
る。一般に多数のフィールドの振幅差分データを用いる
ほど検出精度が高まる反面、処理スピードが遅くなるた
め、実情に応じ双方を勘案して決定する。

【００２３】マイクロコンピュータ１２−１は、各々の
クロック位相に対する振幅差分データの検出終了後、記
憶されている各位相における振幅差分のデータ絶対値和
を比較し、最適なクロック位相を決定する。最適のクロ
ック位相は基本的には、図７に示す安定領域ａにある場
合は、時間方向における振幅差分データはあまり現われ
ず、振幅差分データの絶対値和は小さい。しかし変化領
域ｂにある場合は、クロック信号のジッタ成分のためそ
の値は増加する。したがって、最も振幅差分の絶対値和
の小さいクロック位相を選択することにより、最適のサ
ンプリングクロック位相を得ることができる。また、コ
ンピュータ出力映像画素のドット周波数と、ＣＫ位相可
変回路１２の位相遅延単位量を考慮し、隣接する位相に
おける情報を加味して安定なクロック位相を決めること
もできる。

【００２４】時間方向おける振幅差分データを検出する
領域としては、図６のＡに示すように、一水平期間にお
けるブラッキング期間と画像の有効表示期間の境界エッ
ジをカバーする領域の情報を用いることもできる。この
領域を用いる場合は入力するコンピュータ出力映像に水
平方向のエッジがないか、極めて少いような単純な画像
の場合においても、有効表示領域が黒レベルでない限
り、時間方向の振幅差分情報として有効な情報を得るこ
とができる。この場合、水平領域の幅は入力によらずエ
ッジをある程度カバーする固定幅にすればよく、位置は
予めコンピュータの出力映像の種類によって、安定領域
のエッジまでの水平同期信号の走査期間を考慮して一意
的に登録しておくことが可能である。また、垂直方向の
ライン数は、使用するメモリ容量を基に決めればよい。

【００２５】また、時間方向における振幅差分データを
検出する別の領域として、図６のＢに示すように、有効
表示領域内において移動可能な２次元ブロック領域を用
いる方法もあり、領域信号作成用の水平、垂直位置設定
用のカウンタの設定値を、マイクロコンピュータ等によ
って変更可能な構成にすればよい。この場合、外部から
操作を可能とする操作スイッチや、操作者によって選択
領域が判るようにする領域表機能等が必要となり、構成
が複雑になるが、黒の背景に図景や文字等が表示される
ような画画面においても検出が可能である点や、水平エ
ッジの多い複雑な領域を有する画像においては領域選択
による検出精度の向上が計れる等の長所がある。上述し
た選択領域の表示方法として、例えば、図２に示すディ
ジタル変換画像信号７ｇのうち、本来の画像処理に与え
られるコンピュータの出力映像信号に対して領域選択期
間のみ一定レベルを加算、減算する回路を挿入すること
により実現することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明にかかるコンピュータ出力映像の画像処理装置によれ
ば、映像信号入力部に入力したコンピュータ出力映像を
サンプリングするドット周波数に等しいサンプリングク
ロック信号を利用し、かつそのクロック位相を何段階か
に切替え可能にするとともに、そのサンプリングクロッ
ク信号により入力したコンピュータ出力映像をＡ／Ｄ変
換し、変換したディジタル映像信号の一部を記憶する画
像メモリと、画像メモリから読み出した映像信号と前記
ディジタル映像信号の間の各クロック位相毎に少くとも
水平方向のエッジを含んだ領域の前記時間方向における
振幅差分データを検出し、各々の絶対値和を基にしてそ
の値を最小にするクロック位相を選択するため、コンピ
ュータ出力映像は、自動的に最適のクロック位相でサン
プリングすることができるから、コンピュータ出力映像
を最適の位相のサンプリングクロック信号によりサンプ
リングすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかるコンピュータ出力映像の画像
サンプリング装置の基本構成ブロック図である。

【図２】この発明の実施例のコンピュータ出力映像の画
像サンプリング装置の概略構成をブロック図である。

【図３】図２に示すコンピュータ出力映像の画像サンプ
リング装置のクロック信号発生回路の詳細ブロック構成
図である。

【図４】図２に示すコンピュータ出力映像の画像サンプ
リング装置のＣＫ信号発生用ＰＬＬ回路の詳細ブロック
図である。

【図５】図２に示すコンピュータ出力映像の画像サンプ
リング装置中の差分データ検出回路および位相制御回路
の拡大詳細ブロック図である。

【図６】コンピュータ出力映像の画像処理方式の画像デ
ータ読み出しおよび画像表示処理系の構成説明図であ
る。

【図７】この発明のコンピュータ出力映像の画像サンプ
リング装置における映像信号とサンプリングクロックと
の位相関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１ ＣＫ信号発生手段 ２ ＣＫ位相可変手段 ３ Ａ／Ｄ変換手段 ４ 画像メモリ ５ 差分データ検出手段 ６ 位相制御手段 ８ ＣＫ信号発生用ＰＬＬ回路 ９ ＣＫ位相可変回路 １０ Ａ／Ｄ変換回路 １１ 差分データ検出回路 １２ 位相制御回路 ７ａ コンピュータ出力映像信号 ７ｂ コンピュータの出力映像の水平同期信号 ７ｃ コンピュータの出力映像の垂直同期信号 ７ｆ 位相変更クロック信号 ７ｇ コンピュータ出力映像信号のＡ／Ｄ変換回路によ
りディジタル変換された映像信号データ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンピュータの出力映像の水平同期信号
   に同期し、コンピュータ出力映像のドット周波数と等し
   い周波数のクロック信号を発生するサンプリングクロッ
   ク信号発生手段と、 このサンプリングクロック信号発生手段が発するサンプ
   リングクロック信号のクロック位相を何段階かに切替え
   るクロック位相可変手段と、 このクロック位相可変手段により切り替えられたサンプ
   リングクロック信号によりコンピュータの出力映像信号
   をディジタル変換するＡ／Ｄ変換手段と、 このＡ／Ｄ変換手段によりディジタル変換された映像信
   号データの一部を記憶させる画像メモリと、 前記Ａ／Ｄ変換手段によりディジタル変換された映像信
   号データと、前記画像メモリに記憶させた映像信号デー
   タのうち少くとも水平方向のエッジを含む領域において
   画素の映像信号データと時間的に１フィールド以上離れ
   た同一位置の画素の映像信号データとの間の振幅差分デ
   ータの絶対値和を検出する差分データ検出手段と、 この差分データ検出手段において検出した振幅差分デー
   タの絶対値和を比較し、該絶対値和を最小にする前記ク
   ロック位相可変手段から出力されるサンプリングクロッ
   ク信号の位相を選択し、前記クロック位相可変手段に位
   相を切替えさせる位相制御手段と、から成ることを特徴
   とするコンピュータ出力映像の画像サンプリング装置。