專利名稱：數(shù)字采樣頻率變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將輸入數(shù)字信號變換成輸出數(shù)字信號的變換器，所述變換器包括能含有輸入或輸出數(shù)字信號的樣本的一組移位寄存器。
本發(fā)明還涉及一種將輸入數(shù)字信號變換成輸出數(shù)字信號的方法。
發(fā)現(xiàn)了本發(fā)明特別在數(shù)字電視接收機中的應用，例如在圖像格式的變換中的應用。
背景技術(shù)：
在很多視頻系統(tǒng)中，經(jīng)常需要根據(jù)由接收裝置所要求的圖像格式而實現(xiàn)將數(shù)字信號從第一采樣頻率向第二采樣頻率的變換。該變換導致對應所述圖像的上采樣或下采樣的原始圖像的放大或減小。這種變換可以通過具有多相結(jié)構(gòu)的有限脈沖響應濾波器FIR來實現(xiàn)。編號為2144111的加拿大專利介紹了一種使用這種濾波器的變換方法。術(shù)語多相表示輸入數(shù)字信號的樣本和輸出數(shù)字信號的樣本之間的相差的周期性表示。這些相差是根據(jù)放大比的倒數(shù)來計算的，放大比表示輸出信號的樣本的數(shù)量和輸入信號的樣本的數(shù)量之間的比例。多相濾波器以直接模式(direct mode)對圖像進行放大，即放大比大于1，并且以轉(zhuǎn)置模式(transposed mode)縮小圖像，即放大比小于1。
傳統(tǒng)的多相濾波器包括能從以頻率f1采樣的輸入數(shù)字信號中提供以頻率f2采樣的輸出數(shù)字信號和一組濾波系數(shù)的回旋器。存儲器使一組n個濾波系數(shù)與每個可能的相差相關(guān)?；匦靼ㄓ糜跁簳r以多相濾波器的直接操作模式存儲輸入信號的樣本或以其轉(zhuǎn)置操作模式存儲輸出信號的樣本的移位寄存器。計算裝置一方面計算相差，而另一方面計算移位寄存器的移位信號。
這種類型的多相濾波器具體地首先為每組的預定數(shù)量的n個濾波系數(shù)進行設(shè)計，其次為直接或轉(zhuǎn)置操作模式進行設(shè)計。移位信號通過放大比的倒數(shù)的連續(xù)增加來計算，這種計算是通過專用于給定多相濾波器的計算單元來進行的。因而所述計算單元為這種多相濾波器進行具體地設(shè)計并且不能用于其它多相濾波器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種在介紹性段落中所述的變換方法和裝置，其能產(chǎn)生用于不同數(shù)量n的濾波系數(shù)的單個移位信號，并且用于直接和轉(zhuǎn)置操作模式。
為此，根據(jù)本發(fā)明的變換裝置的特征在于它包括能向一組寄存器輸送移位信號的計算單元，該計算單元包括能包含變換比或其倒數(shù)的值因而存儲值在0和1之間的第一存儲單元、能在循環(huán)時間i+1包含未來信號的第二存儲單元，其中i是整數(shù)，所述未來信號等于在循環(huán)時間i被包含于第二單元中的當前信號和第一存儲單元的內(nèi)容之和，移位信號由當前信號的最高有效位和未來信號的最高有效位之間的異或函數(shù)產(chǎn)生的。
這樣，當計算單元被激勵時，第二存儲單元在每個循環(huán)時間增大或減小被包含于第一存儲單元中的值。然后由在循環(huán)時間i+1的樣本的位置的整數(shù)部分和在循環(huán)時間i的樣本的位置的整數(shù)部分之間的異或產(chǎn)生移位信號。這意味著每次輸送進位時，即，當前或未來信號的整數(shù)部分等于1，移位信號處于其高電平。
因此，計算單元需要單一布線，所述單元還獨立于多相濾波器并且能被任何類型的多相濾波器使用，不管它們的濾波系數(shù)的數(shù)量n或它們的操作模式怎樣。此外，正如在說明書中詳細看到的，為了同步由這個計算單元輸送的移位信號，只需要少量信號。


下面將參照附圖中所示的實施例的例子進一步介紹本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于此。
圖1是表示兩系數(shù)多相濾波器的直接操作模式的示意圖，圖2表示在直接模式的移位信號和相差的確定，圖3是表示兩系數(shù)多相濾波器的轉(zhuǎn)置操作模式的示意圖，圖4表示在轉(zhuǎn)置模式的移位信號和相差的確定，圖5是表示根據(jù)本發(fā)明的用于計算移位信號的單元的示意圖，和圖6是表示所述計算單元的功能的狀態(tài)圖。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種用于將輸入數(shù)字信號變換成輸出數(shù)字信號的變換器，它包括在多相結(jié)構(gòu)中使用的濾波器。已經(jīng)研究了在視頻數(shù)據(jù)格式變換的情況下，數(shù)字信號包括像素類型的樣本，但是其余可適用于其它類型的數(shù)據(jù)、如音頻數(shù)據(jù)。在視頻數(shù)據(jù)的情況下，被濾波的像素值例如是亮度和色度數(shù)據(jù)。
參照圖1和3介紹分別在直接和轉(zhuǎn)置操作模式下的多相濾波器的運行。多相濾波器包括回旋器(12、14)和存儲器(11、13)。存儲器(11、13)含有用于每個值的一組n個濾波器系數(shù)，所述每個值由輸出數(shù)字信號的像素和輸入數(shù)字信號的像素之間的相差(3)采用。
在直接操作模式中，回旋器12包括兩個移位寄存器(121、122)，當它們被移位信號(4)激活時，能使輸入信號(1)的像素移位。還包括能夠?qū)碜猿朔ㄆ?123、124)的乘積加在一起的加法裝置SUM(125)、對于給定相差(3)能夠?qū)崿F(xiàn)輸入信號的像素和對應它的濾波器系數(shù)的乘積的乘法器，以便輸送輸出信號2的像素。
圖2表示在放大比為8/5、因此對應于8/5的輸出數(shù)字信號的頻率f2與輸入數(shù)字信號的頻率f1的比的情況下，在直接模式下的多相濾波器的運行。在這種情況下，每組濾波系數(shù)的數(shù)量n等于2。
在時間t，相差(3)等于0并且移位信號(4)等于1。在移位之后，第一和第二移位寄存器(121)和(122)分別含有第二和第一輸入像素ip2和ip1的值。濾波系數(shù)分別是0和1。結(jié)果是，輸出信號(2)的第一像素op1的值等于輸入信號(1)的第一像素ip1的值。
被倒置的放大比等于0.625或5/8。在下一循環(huán)時間t+1，因此相差在增大之后等于5/8，并且移位信號等于0。因此第一和第二移位寄存器總是分別含有第二和第一輸入像素ip2和ip1的值。結(jié)果是，第二輸出信號op2的值等于輸入像素ip1和ip2的值的乘積與對應相差5/8的兩個濾波系數(shù)的和。
在下一循環(huán)時間t+2，在放大比新增加之后，在輸入像素的柵格中的第二輸出像素op2的位置具有等于1的整數(shù)部分和等于1/4的分數(shù)部分，這對應等于1的移位信號和等于1/4的相差。因此第一和第二移位寄存器分別含有在移位之后的第三和第二輸入像素ip3和ip2的值。結(jié)果是，第三輸出像素op3的值等于輸入像素ip2和ip3的值的乘積與對應相差1/4的兩個濾波系數(shù)的和。
通過重復操作，獲得等于{0 5/8 1/4 7/8 1/2 1/8 3/4 3/8}的8個相差的周期序列和針對5個輸入像素的8個輸出像素。
在直接操作模式中，可以觀察到在輸入像素已經(jīng)完成貢獻于它必須貢獻的所有輸出像素的任何時侯，激活移位信號。
在圖3中所述的轉(zhuǎn)置運行模式中，回旋器(14)包括能夠?qū)崿F(xiàn)由存儲器(13)產(chǎn)生的濾波系數(shù)和輸入數(shù)字信號的當前像素的乘積的兩個乘法器(141，142)。第一乘法器(141)的輸出被連接到第一移位寄存器(143)的輸入端。加法器(145)能實現(xiàn)由第一移位寄存器和第二乘法器(142)產(chǎn)生的值的和并輸送被臨時存儲在第二移位寄存器(144)中的輸出數(shù)字信號(2)的像素的值。移位寄存器可以被移位信號(4)激活。
圖4表示在5/8的放大比的情況下在轉(zhuǎn)置模式中的多相濾波器的運行，其中5/8的放大比對應于5/8的輸出數(shù)字信號的頻率f2與輸入數(shù)字信號的頻率f1的比。在這種情況下，每組的濾波系數(shù)的數(shù)量n等于2。
轉(zhuǎn)置運行模式表示以下事實不可能使用在輸入像素的柵格中的輸出像素的位置用于產(chǎn)生移位信號。因此解決方案包括增大或減小放大比而不是如在直接運行模式中那樣的增大或減小倒置放大比。
因此，在時間t，相差(3)等于0，而移位信號(4)等于1。第二移位寄存器(144)包含在移位之后的第一輸入像素ip1的值與等于1的濾波系數(shù)的乘積的值。結(jié)果是第一輸出像素op1的值等于第一輸入像素ip1的值。
放大比等于0.625或5/8。在下一循環(huán)時間t+1，因此相差等于在增加之后的5/8，并且移位信號等于0。第一移位寄存器(143)則含有第二輸入像素ip2的值和對應于相差5/8的濾波系數(shù)的乘積。
在下一循環(huán)時間t+2，在放大比新增加之后，在輸出像素的柵格中的第三輸入像素ip3的位置具有等于1的整數(shù)部分和等于1/4的分數(shù)部分，這對應等于1的移位信號和等于1/4的相差。第一移位寄存器的內(nèi)容被移位并與第三輸入像素ip3的值和對應于1/4相差的濾波系數(shù)的乘積相加，然后被儲存在第二移位寄存器中。第二輸出像素op2的值則等于第二移位寄存器的內(nèi)容。
通過重復操作，獲得等于{0 5/8 1/4 7/8 1/2 1/8 3/4 3/8}的8個相差的周期序列和針對8個輸入像素的5個輸出像素。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明的能夠向移位寄存器組輸送單個移位信號的計算單元。
所述單元還包括第一存儲單元、例如能夠接收變換比的第一組k個移位寄存器(51)，所述比或其倒數(shù)的值在0和1之間。
它包括第二存儲單元、例如能夠包含在直接模式中的輸入信號的樣本的柵格內(nèi)的輸出信號的像素的位置或者在轉(zhuǎn)置模式中具有輸入信號的樣本的柵格的輸出信號的像素的位置的第二組k個移位寄存器(52)。第二存儲單元的內(nèi)容的值在0和2之間。
計算單元包括加法器(53)，該加法器(53)根據(jù)該單元是以增加模式還是以減小模式運行而進行第一組移位寄存器(51)的內(nèi)容與第二組移位寄存器(52)的內(nèi)容的求和、相加或相減。例如，這些組寄存器的內(nèi)容以k＝24位表示，數(shù)字位k-1＝23表示像素位置的整數(shù)部分，而位0到k-2＝22表示所述位置的分數(shù)部分。
計算單元還包括用于初始化第二組k個移位寄存器的多路復用器(55)。這個多路復用器具有作為其輸入端的加法器(53)的輸出和初始化信號(56)、在開始處理輸入信號、例如在開始處理圖像時選擇初始化信號并然后選擇由加法器產(chǎn)生的信號的選擇信號(57)。在減小的情況下，選擇信號的值基本上小于1.0，例如在k＝24的例子中為7FFFFF，并且在增加的情況下為0.0。
最后，它包括在循環(huán)時間i在第二組寄存器(52)的內(nèi)容的整數(shù)部分和在循環(huán)時間i+1在所述組的內(nèi)容的整數(shù)部分之間執(zhí)行“異或”功能的電路(54)。這意味著每次由加法器(53)輸送進位、即等于1的整數(shù)部分時，移位信號處于其高狀態(tài)。
圖6是表示移位信號計算單元的運行的狀態(tài)圖。這個圖包括空閑狀態(tài)IDLE、初始化狀態(tài)INIT、根據(jù)所選擇的運行模式而用于放大比或其倒數(shù)的裝載狀態(tài)LOAD以及運行狀態(tài)RUN。
在不存在操作(A1)時，計算單元保持在空閑狀態(tài)?？臻e狀態(tài)能夠考慮新數(shù)量n的濾波系數(shù)(A2)?？臻e狀態(tài)也能夠考慮新的放大比或其倒數(shù)(A3)。
當選擇(A4)濾波器運行的轉(zhuǎn)置模式時激活初始化狀態(tài)，以便將值7FFFFF裝載到第二組移位寄存器(52)中。根據(jù)這種運行模式在處理結(jié)束時返回(A5)到空閑狀態(tài)。當濾波系數(shù)的數(shù)量超過2(A6)時，再次激活初始化狀態(tài)。
當選擇直接操作模式時(A7)，則激活狀態(tài)INIT。當圖處于執(zhí)行狀態(tài)時，在每個循環(huán)時間(A9)，第二組移位寄存器被增加或減小。在根據(jù)這個運行模式結(jié)束處理時，計算單元返回(A8)到空閑狀態(tài)。
最后，本發(fā)明涉及一種包括用于修改圖像格式的根據(jù)本發(fā)明的變換器的數(shù)字電視接收機，該修改能夠在格式上進行改變，例如從4/3格式變?yōu)?6/9格式，或者進行圖像分辨率的細調(diào)。
本文中圓括號中的參考標記不應該是限制性地解釋。動詞“包括”及其變化形式也應該是廣泛地解釋，就是說不排除不僅存在除了在該動詞之后列舉的元件或步驟之外的元件或步驟，而且還存在所述動詞之后已經(jīng)列舉的或在詞語“一個”之前列舉的多個元件或步驟。
權(quán)利要求
1.一種用于將輸入數(shù)字信號(1)變換成輸出數(shù)字信號(2)的變換器，所述變換器包括-能夠包含輸入或輸出數(shù)字信號的樣本的一組移位寄存器(121、122、143、144)，-能夠向所述寄存器組輸送移位信號(4)的計算單元，并且該計算單元包括-能夠含有變換比或其倒數(shù)的值的第一存儲單元(51)，從而使存儲值處于0和1之間，-在循環(huán)時間i+1時能夠含有未來信號(8)的第二存儲單元(52)，其中i是整數(shù)，所述未來信號(8)等于在循環(huán)時間i被包含于第二單元中的當前信號(7)與第一存儲單元的內(nèi)容之和，移位信號是從當前信號(71)的最高有效位和未來信號(81)的最高有效位之間的異或函數(shù)(54)而得到的。
2.一種計算單元，其能夠向變換器的一組移位寄存器(121、122、143、144)輸送移位信號(4)，其中所述變換器將輸入數(shù)字信號(1)變換成輸出數(shù)字信號(2)，并且所述計算單元包括-能夠含有變換比或其倒數(shù)的值的第一存儲單元(51)，從而使存儲值處于0和1之間，-在循環(huán)時間i+1時能夠含有未來信號(8)的第二存儲單元(52)，其中i是整數(shù)，所述未來信號等于在循環(huán)時間i被包含于第二單元中的當前信號(7)與第一存儲單元的內(nèi)容之和，移位信號是從當前信號(71)的最高有效位和未來信號(81)的最高有效位之間的異或函數(shù)(54)而得到的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的計算單元，包括在開始處理輸入數(shù)字信號(1)時能夠?qū)⒊跏蓟盘?56)裝載到第二存儲單元(52)的初始化電路(55)。
4.一種數(shù)字電視接收機，包括權(quán)利要求1中所述的變換器。
5.一種將輸入數(shù)字信號(1)變換成輸出數(shù)字信號(2)的方法，所述方法包括能夠向一組移位寄存器輸送移位信號的計算步驟，其本身包括以下子步驟-儲存變換比或其倒數(shù)的值，因而被儲存的值在0和1之間，-將預先儲存的值與最初等于初始化信號的當前信號相加或從該當前信號減去該值的相加或相減操作，產(chǎn)生未來信號，-在當前信號的最高有效位和未來信號的最高有效位之間執(zhí)行異或。
6.一種計算機程序，當所述程序被處理器執(zhí)行時，能夠執(zhí)行如權(quán)利要求5中所述的信號變換方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種將輸入數(shù)字信號變換成輸出數(shù)字信號的變換器。所述變換器包括特別是能夠含有輸入或輸出數(shù)字信號的樣本的一組移位寄存器。還包括能夠向所述寄存器組輸送移位信號(4)的計算單元。所述計算單元包括能夠含有變換比或其倒數(shù)的值的第一存儲單元(51)，從而使存儲值處于0和1之間。它還包括在循環(huán)時間i+1能夠含有未來信號(8)的第二存儲單元(52)，其中i是整數(shù)，所述未來信號等于在循環(huán)時間i被包含于第二單元中的當前信號(7)與第一存儲單元的內(nèi)容之和。則移位信號從當前信號(71)的最高有效位和未來信號(81)的最高有效位之間的異或函數(shù)(54)得到。
文檔編號H03H17/06GK1729621SQ200380106714
公開日2006年2月1日 申請日期2003年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月18日
發(fā)明者L·帕基耶, M·杜蘭頓, Q·趙 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司