專利名稱：使用與多相濾波器組合的連續(xù)可變延遲濾波器的圖象內(nèi)插與抽取的制作方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及數(shù)字信號處理領(lǐng)域，并且具體地涉及用于內(nèi)插與抽取數(shù)字編碼圖象的數(shù)字濾波器。
2.相關(guān)技術(shù)描述在數(shù)字顯示系統(tǒng)中，將抽樣率變換器(SRC)用于進(jìn)行數(shù)字編碼信號的換算。諸如視頻圖象的數(shù)字編碼圖象包括原始圖象樣值的陣列。顯示屏幕區(qū)域包括可以或可以不對應(yīng)于原始圖象樣值陣列的像素陣列。如果水平與垂直方向中的樣值數(shù)量等于水平與垂直方向中像素的數(shù)量，則不必進(jìn)行換算。將每個樣值映射到每個相應(yīng)的像素，并且所得到的顯示圖象對應(yīng)于原始圖象。如果具有樣值一半數(shù)量的像素，則每隔一個樣值映射到相應(yīng)像素。所得到的圖象對應(yīng)于以原始樣值一半的抽樣率進(jìn)行抽樣的圖象。即，換算的改變等效于抽樣率的改變，因此稱為“抽樣率變換器”。通過生成對應(yīng)于已獲得的樣值的估算的像素值進(jìn)行非整數(shù)換算，使該原始抽樣率對應(yīng)于此顯示換算。如果圖象尺寸減少或進(jìn)行下變換，則將抽取器用于“除去”樣值；如果此圖象尺寸增大或進(jìn)行上變換，則將內(nèi)插器用于“增加”樣值。常規(guī)的顯示系統(tǒng)包括垂直抽樣率變換器與水平抽樣率變換器，以便在一維或二維中進(jìn)行換算。如果將此顯示系統(tǒng)配置為只提供下?lián)Q算圖象，諸如“畫中畫”特性，則該抽樣率變換器只包括抽取器。如果將此顯示系統(tǒng)配置為只提供上換算圖象，諸如“放大”特性，則該抽樣率變換器只包括內(nèi)插器。為了提供上換算與下?lián)Q算兩者，常規(guī)的高質(zhì)量顯示系統(tǒng)的抽樣率變換器包括抽取器與內(nèi)插器二者。
一般將抽取器與內(nèi)插器實(shí)施為數(shù)字濾波器，其中所得到的像素值是此像素位置附近的樣值的加權(quán)平均值。用于確定所得到的加權(quán)平均值的樣值數(shù)量稱為此數(shù)字濾波器的“抽頭”的數(shù)量。利用下式給出用于N抽頭濾波器的一般方程式y(tǒng)(i+p)=Σn=0N-1c(n,p)*x(i-n)--(1)]]>其中x(i)…x(i-(N-1))是N抽頭濾波器的每個抽頭上的輸入樣值，p是相位，而c(n，p)是與特定相位上的每個輸入樣值相關(guān)的加權(quán)。為了提供各種換算系數(shù)，使用“多相”濾波器。P多相濾波器的每個相位對應(yīng)于用于下降抽樣的輸出換算的1/P的整數(shù)倍數(shù)或用于上升抽樣的輸入換算的1/P的整數(shù)倍數(shù)。


圖1表示具有P相位級110a-110p的上升抽樣多相濾波器的概念方框圖。給每個級提供輸入樣值101。如果該輸出是利用系數(shù)1∶P的上換算，則利用開關(guān)120來選擇每個級110a-p的輸出，并且提供P個輸出值以響應(yīng)每個輸入樣值101的接收。在生成P個輸出值之后，接收下一輸入樣值101，并提供另外P個輸出。以這種方式，對于每個輸入樣值形成P個輸出值，從而利用1∶P的系數(shù)提供上換算。如果需要Q∶P的上換算，則對于每個輸入樣值的輸出選擇P級之中的Q個級。例如，如果Q是3，則對于每個輸入樣值的輸出選擇每個第三級101a、101d等。
圖2表示具有P個相位級210a-210p的下降抽樣多相濾波器的概念方框圖。提供輸入樣值201來通過開關(guān)220選擇級。如果該輸出是利用系數(shù)P∶1的下?lián)Q算，則利用加法器230組合所有P個級210a-p的輸出，并提供單個輸出值231以響應(yīng)P個輸入樣值201的接收。在生成該輸出值之后，將另一組的P個輸入201用于生成下一個輸出樣值231。以這種方式，對于P個輸入樣值形成一個輸出值，從而提供了利用系數(shù)P∶1的下?lián)Q算。如果需要Q∶1的下?lián)Q算，則提供Q個輸入樣值201來選擇輸入級210a-p并利用加法器230來組合這些級的輸出，以生成單個輸出樣值231。
將具有N個抽頭的多相濾波器一般實(shí)施為具有N個寄存器和配置為存儲P個級之中每個級的N個系數(shù)的存儲器的單個濾波器。將合適的N個系數(shù)裝載在此濾波器的N個寄存器中，以生成每個要求的輸出。1999年4月6日公開的Age J.Van Dalfsen Jeroen H.J.C.Stessen與Johannes G.W.M.Janssen的題為SAMPLE RATECONVERTER的US專利5892695公開了用于實(shí)施上換算與下?lián)Q算的一種多相濾波器結(jié)構(gòu)，將此專利引入在此作為參考。圖3表示所引用的專利中教導(dǎo)的上換算多相濾波器，而圖4表示在所引用的專利中教導(dǎo)的下?lián)Q算多相濾波器。
在圖3中，每個輸入樣值x(i)101順序地在第一多相延遲單元310中進(jìn)行定時。對于每個輸出樣值y121，給乘法器20提供合適的系數(shù)c(n，p(q))，其中p(q)是對應(yīng)于此多相濾波器的每個輸出樣值y121的特定相位的相位延遲。在生成每個上換算樣值y121之后，在第一多相延遲單元310中定時下一輸入樣值x(i)101，而將前一樣值x(i)在下一延遲單元311中進(jìn)行定時，并重復(fù)上面的處理。
在圖4中，將每個輸入樣值x(i)201乘以合適的系數(shù)c(n，p(q))，并且通過設(shè)置開關(guān)440在相應(yīng)的延遲單元410、411等中累加中間和來利用加法器430實(shí)施延遲單元的內(nèi)容的循環(huán)。在第Q輸入x(i)201實(shí)施Q∶1下?lián)Q算時，也通過加法器430將合適的c(n，p(q))*x(i)加到傳送給下一延遲單元的累加和來設(shè)置開關(guān)440，以便將每個延遲單元的內(nèi)容轉(zhuǎn)移到下一延遲單元。所引用的專利包含有關(guān)圖3與4的濾波器的操作的其他細(xì)節(jié)。
用于多相濾波器的P個相位之中每個相位的系數(shù)c(n，p)一般存儲在本地存儲器中，以便在需要時提供給乘法器320、420。具有N個抽頭的P多相濾波器的存儲要求是P*N，并且利用圖5中的系數(shù)c(n，p)的陣列510來表示。圖5的P個行之中的每個行對于給定相位P包含N個系數(shù)，N列之中的每個列對應(yīng)于用于給定抽頭的每個系數(shù)。
引入在此作為參考的授予C.W.Farrow的于1989年9月12日公開的題為“CONTINUOUSLY VARIABLE DIGITAL DELAY CIRCUIT”的US專利4866647描述下面稱為“Farrow濾波器”的一種濾波器，其中根據(jù)多項式方程式計算每個抽頭的相應(yīng)系數(shù)。使用常規(guī)的曲線擬合技術(shù)利用L階多項式530使相位p為獨(dú)立變量并使此相位上的系數(shù)c(n，p)為獨(dú)立變量來近似計算每列的系數(shù)520。利用多項式近似計算，能計算任何相位值p的系數(shù)c(n，p)，并因此Farrow濾波器提供連續(xù)相位濾波器。連續(xù)相位濾波器常規(guī)稱為連續(xù)延遲濾波器。與具有1/P分辨率的多相濾波器(超過1∶P的內(nèi)插限制于至多P個唯一值，任何附加值是這P個唯一值的復(fù)制或組合)相反，實(shí)際上未限制連續(xù)相位濾波器的分辨率(僅根據(jù)系數(shù)生成器的精度，每個相位生成唯一一組系數(shù)，)。與多相濾波器相比，F(xiàn)arrow濾波器的準(zhǔn)確度主要取決于多項式近似計算的階。已發(fā)現(xiàn)第三階多項式提供可接受的準(zhǔn)確度，第四階多項式在高質(zhì)量Farrow濾波器中是通用的。Farrow濾波器的分辨率僅取決于曲線擬合系數(shù)b(n，1)的分辨率和對應(yīng)于估算的相位p的輸入?yún)?shù)的分辨率，下面稱為延遲參數(shù)d。最好，確定這些曲線擬合系數(shù)，使d從0至2m-1的范圍對應(yīng)于0至2π的相位范圍，其中m是用于包含延遲項d的比特的數(shù)量。
圖6A表示上換算Farrow濾波器的直接實(shí)施例的方框圖。N個方框610，…615之中的每個方框配置為計算由濾波器320用于生成對應(yīng)于輸入x(i)101與相位d602的輸出y121的系數(shù)c(0)，c(1)，…c(n)。濾波器320對應(yīng)于諸如在上述多相濾波器100中使用的常規(guī)濾波器，如利用在此為便于參考而重復(fù)的方程式1所述y(i+p)=Σn=0N-1c(n,p)*x(i-n)--(1)]]>Farrow濾波器的操作能定義為y(i+p)=Σn=0N-1(Σl=0Lb(n,l)pl)x(i-n)--(2a)]]>其中b(n，1)是用于計算N個抽頭的每個系數(shù)c(n，p)的L階多項式的系數(shù)。如所能明白的，F(xiàn)arrow濾波器要求存儲b(n，1)系數(shù)(N*(L+1)個存儲位置)，而不要求存儲c(n，p)系數(shù)(N*P個存儲位置)。一般地，多項式的階L小于5，而通用多項濾波器具有32或更多的離散相位。因此，具有L階多項式的Farrow濾波器與具有P級的多相濾波器相比節(jié)省(P-(L+1))*N個存儲位置。
雖然Farrow濾波器要求較少的存儲位置，但與多相濾波器中每個輸出樣值只有N次乘法相比，每個輸出樣值它基本上要求更多的運(yùn)算，對于每個輸出樣值要求至少N*(L+1)+L-1次乘法(L-1次乘法形成p的冪，加上每個抽頭L次系數(shù)乘法，加上濾波器320中的N次乘法)。
為了減少Farrow濾波器的復(fù)雜性，通常使用以下項的變換y(i+p)=Σl=0L(Σn=0N-1b(n,l)x(i-n))pl---(2b)]]>將方程式2b的實(shí)施例表示在圖6B中，其中每個方框660，661，…665配置為生成方程式2b的內(nèi)和。每個方框660-665能利用圖3的結(jié)構(gòu)來實(shí)施，其中c(n，d)項利用相應(yīng)的b(n，l)項來替代(在方框660中l(wèi)＝0，在方框661中l(wèi)＝1，等等)。注意每個輸入樣值只需要計算一次內(nèi)和，在輸入每個相位p時，利用乘法器330與加法器340計算不同系數(shù)上的每個后續(xù)輸出。此實(shí)施例對于每個輸入要求N*(L+1)次乘法，對于每個輸出要求L次乘法，與Farrow濾波器的直接實(shí)施例的每個輸出的N*(L+1)+L-1次乘法相比顯著減少。然而，注意，此優(yōu)化限于內(nèi)插，其中對于每個輸入生成多個輸出。
由于其與多相濾波器相比的計算復(fù)雜度，當(dāng)前未在常規(guī)的視頻系統(tǒng)中使用Farrow濾波器。如本領(lǐng)域所公知的，硬件乘法器在電路方面是昂貴的，并且高速乘法器在電源方面是昂貴的。軟件濾波器能利用通用高速乘法器協(xié)同處理器，但用于每次乘法的信息的傳送在時間上時常太昂貴。此問題對于抽取特別嚴(yán)重，其中不可利用圖6B的內(nèi)插優(yōu)化實(shí)施例。
利用本發(fā)明的各個方面實(shí)現(xiàn)了這些目的與其他目的。
在第一實(shí)施例中，提供一種濾波器結(jié)構(gòu)，用于將此濾波器用作連續(xù)延遲濾波器或可選擇延遲多相濾波器。在所需換算基本上對應(yīng)于此多相濾波器的定義相位或在時間或電源不可用于準(zhǔn)確地獲得所需換算時，使用較不復(fù)雜的多相濾波器；否則，使用連續(xù)延遲Farrow濾波器。通過提供轉(zhuǎn)換到連續(xù)延遲的能力，能減少多相濾波器的級的數(shù)量。
在另一實(shí)施例中，提供Farrow濾波器的反相，用于給連續(xù)延遲抽取濾波器提供與Farrow濾波器的直接實(shí)施例相比顯著減少的計算復(fù)雜度。此反相濾波器也可配置為多相濾波器，以提供可選擇的換算分辨能力。
圖2表示本領(lǐng)域公用的下?lián)Q算多相濾波器的示例概念圖。
圖3表示本領(lǐng)域公用的上換算多相濾波器的示例方框圖。
圖4表示本領(lǐng)域公用的下?lián)Q算多相濾波器的示例方框圖。
圖5表示本領(lǐng)域公用的對應(yīng)于多相濾波器的系數(shù)的示例陣列。
圖6A-6B表示用于上換算的現(xiàn)有技術(shù)Farrow濾波器的的示例方框圖。
圖7A-7B表示根據(jù)本發(fā)明用于上換算的組合多相與Farrow濾波器的示例方框圖。
圖8表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)化用于下?lián)Q算的Farrow濾波器的示例方框圖。
圖9表示根據(jù)本發(fā)明用于下?lián)Q算的組合多相與Farrow濾波器的示例方框圖。
圖10表示根據(jù)本發(fā)明在上換算與下?lián)Q算Farrow濾波器中使用的組合內(nèi)插與抽取濾波級的示例方框圖。
圖11表示根據(jù)本發(fā)明的顯示系統(tǒng)的示例方框圖。
在這些附圖中，相同的標(biāo)號表示類似或相應(yīng)的特征或功能。
發(fā)明的詳細(xì)描述圖7A表示根據(jù)本發(fā)明用于上換算的組合多相與Farrow濾波器700的示例方框圖。根據(jù)開關(guān)710的狀態(tài)S與在濾波器部分760中采用的系數(shù)K(n，m)，組合濾波器700允許將此濾波器用做連續(xù)延遲Farrow濾波器或可選擇延遲多相濾波器。根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)將執(zhí)行離散延遲多相濾波還是執(zhí)行連續(xù)延遲Farrow濾波，這些系數(shù)K(n，m)是多相系數(shù)c(n，p)或Farrow濾波系數(shù)b(n，0)。
如果開關(guān)710的狀態(tài)為斷開，在濾波器部分760中采用的系數(shù)K(n，m)是常規(guī)的可選擇延遲多相濾波系數(shù)c(n，m)，其中m對應(yīng)于每個相位，這每個相位對應(yīng)于每個輸出樣值121。以這種方式，組合濾波器700與常規(guī)的可選擇延遲上換算多相濾波器一樣執(zhí)行，如上面結(jié)合圖1與3所討論的。
如果開關(guān)710的狀態(tài)為閉合，在濾波器部分760中采用的系數(shù)K(n，m)是常規(guī)的延遲Farrow濾波系數(shù)b(n，0)，對應(yīng)于n個抽頭之中每一個抽頭的多項式近似計算的恒定項。利用閉合的開關(guān)710將輸入x(i)101提供給每個其他的濾波器單元661-665，并且利用乘法器630與加法器640組合每個其他的濾波器單元661-665的輸出。以這種方式，組合濾波器700與常規(guī)的連續(xù)延遲上換算Farrow濾波器一樣執(zhí)行，如上面結(jié)合圖6A與6B所討論的。
如所描述的，本發(fā)明的組合多相與Farrow濾波器700選擇地如同多相濾波器或Farrow濾波器一樣用于輸入樣值x(i)101的上抽樣或內(nèi)插。此選擇性在希望程度的上換算基本上對應(yīng)于利用存儲的多相濾波系數(shù)提供的離散內(nèi)插系數(shù)之一時使用多相濾波器。例如，這是因?yàn)樵谔峁㏄組多相濾波系數(shù)時，利用每個輸出樣值的每個“第Q”相位能直接獲得Q∶P的內(nèi)插系數(shù)，其中Q與P是整數(shù)。相反地，在所希望的上升抽樣率不對應(yīng)于Q∶P的內(nèi)插系數(shù)時，其中Q與P是整數(shù)，組合濾波器700能轉(zhuǎn)換為Farrow濾波器模式。在Farrow濾波器模式中，通過提供與每個輸出樣值y121相關(guān)的相移或延遲d602獲得所要求的內(nèi)插系數(shù)。以這種方式，可獲得的上升抽樣率的分辨率僅取決于延遲d602的分辨率，如上面結(jié)合圖5所討論的。
多相濾波器或Farrow濾波器的使用之間的選擇提供許多益處。一個裝置以及特別是CMOS裝置消耗的功率極有可能取決于此裝置執(zhí)行的操作的數(shù)量，并因而多相濾波器替代Farrow濾波器的選擇所消耗的功率明顯較低。除了在可能時一般優(yōu)選使用較少功率之外，還能實(shí)現(xiàn)特定的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)。例如，便攜式計算機(jī)能配置為在此計算機(jī)利用電池提供電源時僅使用此多相濾波器支持的內(nèi)插系數(shù)，并且僅在從外部電源提供能量時根據(jù)需要使用Farrow濾波器選擇。同樣地，顯示裝置可以配置為僅包含圖7A的濾波器部分760為“默認(rèn)”配置，并且其他部分661-665和相關(guān)的乘法器630與加法器640可以組合為能以附加費(fèi)用購買的視頻增強(qiáng)模塊。此默認(rèn)配置將提供例如離散放大能力，而增強(qiáng)版本將提供基本上連續(xù)的放大能力。這些以及其他優(yōu)點(diǎn)鑒于此公開說明書對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。
圖7B利用引用的US專利5892695的用于圖7A的每個濾波器部分661-665與760的結(jié)構(gòu)表示組合濾波器700的示例實(shí)施例。為便于理解，示例的M∶1上換算用于描述每個濾波器模式中濾波器700的操作。在Farrow濾波器模式中，在每個輸入信號x(i)在每個濾波器部分中進(jìn)行定時時，通過提供與每個輸出樣值y(i+d)121相關(guān)的每個延遲d602給乘法器630并利用加法器640將這些和傳送到輸出121來生成對應(yīng)于每個輸入信號的M個輸出樣值y(i+d)121。這M個延遲d602對應(yīng)于以2π/M間隔隔開的每個輸入樣值x(i)101的相位。在多相模式中，在每個輸入樣值信號x(i)在每個濾波器部分中進(jìn)行定時時，通過提供對應(yīng)于與每個輸出樣值y(i+d)121相關(guān)的每個相位延遲d(以2π/M間隔隔開)的多相系數(shù)c(n，d)來生成M個輸出樣值y(i+d)121。這假定可獲得這些多相濾波系數(shù)c(n，d)的每個相位延遲d。在提供M個輸出樣值121之后，下一輸入樣值x(i)101在濾波器部分760中進(jìn)行定時，并且在Farrow濾波器模式中在濾波器部分661-665中進(jìn)行定時，而且重復(fù)上面的處理。
如果內(nèi)插系數(shù)是非整數(shù)F，除了輸入樣值之間的一些間隔將包含比其他間隔或多或少一個的樣值之外，利用平均隔開2π/F的每個延遲，如上所述執(zhí)行此處理。例如，如果上換算系數(shù)是3.6，則輸出樣值之間的相位間隔將是100度(360°/3.6)。假定初始相位是10度，輸入樣值之間的第一間隔將包含4個樣值(在10°，110°，210°與310°度上)，下一間隔將包含4個樣值(相對下一輸入樣值的(410°，510°，610°，710°)或(50°，150°，250°，350°))，但下一間隔將只包含3個樣值((810°，910°，1010°)或(90°，190°，290°))，這是因?yàn)?110°上的樣值在下一輸入樣值的間隔內(nèi)。在輸入樣值之間的每5個間隔內(nèi)，3個間隔將包含4個輸出樣值，并且2個間隔將包含3個輸出樣值，每5個輸入樣值總共18個輸出樣值，對應(yīng)于3.6∶1的內(nèi)插比率。在此示例中，如果多相系數(shù)c(n，p)對應(yīng)于36個相位(每10度)，利用開關(guān)710，通過將組合濾波器700放置在多相模式中能執(zhí)行上換算，并且只利用濾波器部分760能生成每個輸出樣值。另一方面，如果多相系數(shù)c(n，p)對應(yīng)于60個相位(每6度)，利用這些多相濾波系數(shù)不能準(zhǔn)確地完成3.6∶1換算。在此示例中，利用開關(guān)710將組合濾波器700設(shè)置為Farrow濾波器模式，并且將對應(yīng)于上述的10°、110°、210°、310°、50°、150°、250°、350°、90°、190°、290°等相位角序列的合適延遲作為輸入d602提供給組合濾波器700。優(yōu)選地，通過重復(fù)提供此延遲間隔給配置為在累加的相位超過2π時就“滾動”并生成進(jìn)位的累加器來實(shí)現(xiàn)濾波器710的排序，如此生成的進(jìn)位用于觸發(fā)下一輸入樣值x(i)101的輸入。對于每個輸出樣值y(i+d)，累加器的內(nèi)容(累加相位被2π除的余數(shù))提供為延遲602。在下面公開的抽取器的優(yōu)選實(shí)施例中使用此同一累加相位方案。
圖8表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)化用于抽取或下?lián)Q算的反相Farrow濾波器800的示例方框圖。每個濾波器部分860-865計算以下和Σn=0N-1Σj=0J-1b(n,l)xk-j-ndk-jl---(3)]]>其中附標(biāo)l對應(yīng)于用于第l多項式估算項的濾波器部分，b(n，l)是結(jié)合圖3所討論的估算多項式的系數(shù)，并且x與d分別是相對輸出y(k)的輸入樣值與相應(yīng)延遲。N是此濾波器中抽頭的數(shù)量，而J是每個輸出樣值的輸入的數(shù)量。相加每個濾波器部分860-865的輸出，以生成輸出y(k)231，此輸出對應(yīng)于圖2的抽取濾波器的一般形式，而系數(shù)c(n，p)利用圖3的基于Farrow濾波器的估算多項式來替代。如所表示的，根據(jù)本發(fā)明的這個方面，給乘法器830提供每個延遲項dk-j，并且這些乘法器相互串聯(lián)連接。以這種方式，每個濾波器部分861-865的輸入是輸入樣值x與提升為冪l的延遲的乘積。即，xk-j- n*dk-jl項直接作為每個濾波器部分860-865的輸入來提供，從而使方程式(3)的雙和內(nèi)的計算最少。在此濾波器800的優(yōu)選實(shí)施例中，利用圖4的結(jié)構(gòu)(引用的US專利5892695)來實(shí)施每個濾波器部分860-865，如圖9所示。
圖9表示根據(jù)本發(fā)明用于下?lián)Q算或抽取的組合多項式與Farrow濾波器900的示例方框圖。根據(jù)本發(fā)明的這個方面，濾波器900包括用于選擇抽取多相濾波器或抽取Farrow濾波器的開關(guān)910。為了允許此選擇，濾波器部分960配置為包含多相系數(shù)c(n，p)或Farrow濾波器估算系數(shù)b(n，l)，這類似于上面結(jié)合圖7A-7B所討論的濾波器部分760。如果利用存儲的多相濾波系數(shù)c(n，p)支持所需的下?lián)Q算系數(shù)，則利用開關(guān)910將此濾波器900放置在多相濾波器模式中，以減少所要求的計算的復(fù)雜度，這類似于組合多相與Farrow濾波器700，如上所述。在此多相模式中，只使用濾波器部分960，并且直接從此部分960中提取輸出y(k)。如果所需的下?lián)Q算系數(shù)未利用存儲的多相濾波系數(shù)來支持，則所有的部分960、861-865用于根據(jù)估算參數(shù)b(n，l)生成l個多項式項，如上所述，并且從所有部分的和之中提取輸出y(k)。雖然未表示出，但利用開關(guān)910的狀態(tài)控制的復(fù)用開關(guān)能用于提供合適的輸出y(k)給公用輸出節(jié)點(diǎn)，從而使濾波器900使用的模式對后續(xù)級是“透明的”。
前面僅說明本發(fā)明的原理，因而將認(rèn)識到本領(lǐng)域技術(shù)人員能導(dǎo)出各種安排，這些安排雖然未在此明確描述或表示出，但實(shí)施本發(fā)明的原理并因而落在其精神與范疇內(nèi)。例如，引用的US專利5892695表示組合上面的圖3與4的功能的內(nèi)插與抽取裝置，從而只要求一個系數(shù)乘法器用于此濾波器的N個抽頭之中的每個抽頭。以相同的方式，能組合圖7B與9的濾波級(組合760與960，組合661與861，…，組合665與865)，以便對于每個組合的濾波級的N個抽頭之中的每個抽頭只要求一個系數(shù)乘法器。圖10表示能利用開關(guān)1010配置為對應(yīng)于內(nèi)插濾波級或抽取濾波級的濾波級1000。
圖11表示具有圖象處理器1110的示例顯示系統(tǒng)1100，其中圖象處理器1110包括可配置濾波器1140。此濾波器1140對應(yīng)于一個或多個濾波器700、800、900或組合濾波器，包括濾波級1000來執(zhí)行內(nèi)插與抽取。一般地，顯示系統(tǒng)1100包括濾波器，用于實(shí)施水平與垂直換算?？刂破?120確定每維中合適的換算，設(shè)置可配置濾波器1140的合適模式(內(nèi)插或抽取，離散相位或連續(xù)相位，根據(jù)要求)，并根據(jù)此換算與此模式確定利用存儲器1130提供的合適系數(shù)。
可將在此描述的可配置濾波器與顯示系統(tǒng)可以實(shí)施為硬件、軟件或二者的組合。例如，控制器1120一般實(shí)施為通過圖象處理器1110控制數(shù)據(jù)流的軟件程序。系數(shù)存儲器1130可以是由濾波器1140專門使用的存儲裝置，或這些系數(shù)可以以控制器軟件來實(shí)施并因而位于系統(tǒng)存儲器的區(qū)域中。以相同的方式，所有或部分濾波器700、800、900、1000可以以軟件來實(shí)施，這些示例方框圖對應(yīng)于軟件程序的數(shù)據(jù)流圖。這些與其他系統(tǒng)配置與優(yōu)化特性鑒于本公開對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的，并且包括在下面的權(quán)利要求書的范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種圖象顯示系統(tǒng)(1100)，包括一個或多個可配置濾波器(700，800，900，1000)，和一個或多個可控制開關(guān)(710，910，1010)，安排為在將這些開關(guān)(710，910，1010)控制到第一狀態(tài)時，將這些可配置濾波器(700，800，900，1000)配置為多相濾波器，和在將這些開關(guān)(710，910，1010)控制到第二狀態(tài)時，將這些可配置濾波器(700，800，900，1000)配置為Farrow濾波器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的圖象顯示系統(tǒng)(1100)，其中通過將這些可配置濾波器(700，800，900，1000)配置為Farrow濾波器，將此圖象顯示系統(tǒng)(1100)配置為提供連續(xù)內(nèi)插來上換算圖象(101)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的圖象顯示系統(tǒng)(1100)，其中通過將這些可配置濾波器(700，800，900，1000)配置為反相Farrow濾波器，還將此圖象顯示系統(tǒng)(1100)配置為提供連續(xù)抽取來下?lián)Q算此圖象(101，201)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的圖象顯示系統(tǒng)(1100)，其中通過將這些可配置濾波器(700，800，900，1000)配置為反相Farrow濾波器，將此圖象顯示系統(tǒng)(1100)配置為提供連續(xù)抽取來下?lián)Q算圖象(201)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的圖象顯示系統(tǒng)(1100)，還包括顯示裝置(1150)，配置為使對應(yīng)于一個或多個可配置濾波器(700，800，900，1000)的輸出(121，231)的顯示對應(yīng)于輸入到此可配置濾波器(700，800，900，1000)的圖象(101，201)的換算。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的圖象顯示系統(tǒng)(1100)，其中該一個或多個可配置濾波器(700，800，900，1000)包括水平抽樣率變換器，配置為在水平方向中換算圖象(101，201)，和垂直抽樣率變換器，配置為在垂直方向中換算圖象(101，201)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的圖象顯示系統(tǒng)(1100)，其中此可配置濾波器(700，800，900，1000)包括多個濾波級(660-665，760，860-865，960，1000)，這多個濾波級(660-665，760，860-865，960，1000)包括第一濾波級(760，960)，配置為接收在將這些開關(guān)(710，910，1010)控制到第一狀態(tài)時，接收第一系數(shù)(c(n，p))對應(yīng)于此多相濾波器的系數(shù)，和在將這些開關(guān)(710，910，1010)控制到第二狀態(tài)時，接收第二系數(shù)(b(n，0))對應(yīng)于Farrow濾波器的估算系數(shù)；和其余的濾波級(661-665，861-865)，均配置為接收在將這些開關(guān)(710，910，1010)控制到第二狀態(tài)時，接收對應(yīng)于Farrow濾波器的其他估算系數(shù)的其他系數(shù)(b(n，1))。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的圖象顯示系統(tǒng)(1100)，還包括存儲器(1130)，配置為包含第一系數(shù)(c(n，p))，對應(yīng)于此多相濾波器的系數(shù)，和第二系數(shù)(b(n，1))，對應(yīng)于此Farrow濾波器的估算參數(shù)；和控制器(1120)，配置為在將這些開關(guān)(710，910，1010)控制到第一狀態(tài)時，將第一系數(shù)(c(n，p))從此存儲器傳送到此可配置濾波器(700，800，900，1000)，和在將這些開關(guān)(710，910，1010)控制到第二狀態(tài)時，將第二系數(shù)(b(n，1))從此存儲器傳送到此可配置濾波器(700，800，900，1000)。
9.一種濾波器(800，900)，用于從一系列輸入樣值(201)中生成輸出樣值(231)和生成對應(yīng)于此輸出樣值(231)與這些輸入樣值(201)之間的時間關(guān)系的一系列延遲(802)，此濾波器(800，900)包括多個濾波級(860-865，960)，多個乘法器(830)，和多個加法器(840)，其中，這多個乘法器(830)安排為串聯(lián)連接，其中這一串乘法器(830)之中的第一乘法器接收這一系列輸入樣值(201)之中的每個輸入，和這多個乘法器(830)之中的每個乘法器接收這一系列延遲(802)之中的每個延遲；這多個濾波級(860-865，960)安排為并聯(lián)連接，每個級具有輸入與輸出，其中這多個濾波級(860-865，960)之中的第一級(860，960)接收這一系列輸入樣值(201)之中的每個輸入作為輸入，和這多個濾波級(860-865，960)之中的每個后續(xù)級(861-865)接收這多個乘法器(830)之中的每個乘法器的相應(yīng)輸出作為輸入；和這多個加法器(840)安排為串聯(lián)連接，其中這一串加法器(840)之中的第一加法器接收這多個濾波級(860-865，960)之中的第一級(860，960)的輸出和這多個濾波器(860-865，960)之中的第二級的輸出，和這一串加法器之中的每個后續(xù)加法器接收這多個濾波級(860-865，960)之中每個后續(xù)級(861-865)的相應(yīng)輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的濾波器，其中這多個濾波級(860-865，960)之中的每個級包括多個累加器，其中這多個累加器之中的每個累加器配置為將此級的輸入乘以相應(yīng)系數(shù)，以形成乘積項，和累加對應(yīng)于這一系列輸入樣值(201)之中的每個輸入樣值的乘積項的累加和；和每個級的輸出對應(yīng)于每個累加器的累加和之和。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的濾波器(800，900)，其中每個累加器的系數(shù)對應(yīng)于Farrow濾波器的估算系數(shù)(b(n，1))。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的濾波器(900)，還包括開關(guān)(910)，配置為選擇地將這多個濾波級(861-865，960)之中的第一級(960)與這多個濾波級(861-865，960)之中的后續(xù)級(861-865)隔離，和其中將第一級(960)的多個累加器配置為在此開關(guān)處于隔離第一級(960)與后續(xù)級(861-865)的第一狀態(tài)中時，接收多相系數(shù)(c(n，p))為系數(shù)值，和在此開關(guān)處于將第一級(960)耦合到后續(xù)級(861-865)的第二狀態(tài)中時，接收Farrow濾波系數(shù)(b(n，0))為系數(shù)值；和將這些后續(xù)級(861-865)之中的多個累加器配置為接收Farrow濾波系數(shù)(b(n，1))為系數(shù)值。
13.濾波第一序列的輸入樣值(101，201)以提供序列的樣值(121，231)的一種方法，包括確定所希望的輸入樣值(101，201)與輸出樣值(121，231)的比率，根據(jù)可利用的多相系數(shù)(c(n，p))的集合確定可利用的輸入樣值(101，201)與輸出樣值(121，231)的比率，和根據(jù)所希望的比率與可利用的比率利用多相濾波器與Farrow濾波器之中選擇的一個濾波器來選擇地濾波第一序列的輸入樣值(101，201)以生成第二序列的輸出樣值(121，231)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中選擇地濾波第一序列的輸入樣值(101，201)還取決于基于以下至少之一的控制功率使用；速度要求；和資源可利用性。
全文摘要
提供一種濾波器結(jié)構(gòu),用于將此濾波器用作連續(xù)延遲Farrow濾波器或可選擇延遲多相濾波器。在希望的換算基本上對應(yīng)于多相濾波器的定義相位或在時間或功率不可用于準(zhǔn)確地獲得希望的換算時,使用較不復(fù)雜的多相濾波器;否則,使用連續(xù)延遲Farrow濾波器。通過提供轉(zhuǎn)換到連續(xù)延遲的能力,能減少此多相濾波器的級的數(shù)量。另外,提供Farrow濾波器的反相,使連續(xù)延遲抽取濾波器具有與Farrow濾波器的直接實(shí)施例相比顯著減少的計算復(fù)雜度,此反相濾波器也可配置為多相濾波器,以提供可選擇的換算分辨能力。
文檔編號H03H17/00GK1354906SQ00807033
公開日2002年6月19日 申請日期2000年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月10日
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