专利名称：：数字视频信号的面积效应相关法和采样率变换法及其装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种面积效应相关法和采用面积效应相关法的变换数字视频信号采样率的方法和装置。数字视频信号的传统采样率变换法使用抽取(decimation)和内插的组合。图1A是数字视频信号传统变换采样率装置的方框图。为了实现16∶9的视频信号欠采样(downsampling)，例如74.25MHz视频信号，第一采样率变换器11接收一个如图2A所示的74.25MHz输入信号，实现一个因子为9的过采样(oversampling)，并且输出一个如图2B所示的信号。低通滤波器(LPF)12输入由第一采样率变换器11输出的过采样信号，完成低通滤波以避免混叠，并且输出如图2C所示的信号。第二采样率变换器13产生因子为16的欠采样低通滤波信号，并且输出如图2D所示的信号。图1B描述了图1A所示的低通滤波器的频率特性。在图1B中，截止频率FSTOP与输入信号FS的采样频率有关，即FSTOP＝(FS/2)(9/16)。因此，在传统采样率变换法中，为了变换非整数倍如16∶9的采样率，首先要完成9倍(9x)的过采样。为此，MPEG-2(运动图像专家组-2)的输入数据74.25MHz信号的采样率通过因子为9的过采样将升高到668.25MHz。这样，如此高采样率的硬件实现是困难的。为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种面积效应相关法(areaeffectcorrelationmethod)，通过使用对应于输入和输出信号的矩形面积比率，将具有第一采样率的输入信号变换到具有第二采样率的输出信号。本发明的另一个目的是提供用于变换采用面积效应相关法的采样率的方法和装置。据此，为了达到上述目的中的一个目的，本发明提供一种面积效应相关法，将具有第一采样率K的输入信号转变成具有第二采样率N的输出信号，该方法包含的步骤是用N个第二矩形单元区配K个第一矩形单元，其中第一矩形中的每一个具有相同的面积，第二矩形中的每一个具有相同的面积并且全部的第一矩形的面积等于全部的第二矩形的面积；生成一个乘积累积的输入数据序列，该序列表示与第二矩形中的一个矩形和一个面积效应相关系数相对应的第一矩形次序，该面积效应相关系数用与第一矩形中的一个矩形相对应的部分第二矩形的面积比来表示。为了达到另一个目的，这里提供一种采用面积效应相关法的采样率变换法(samplingrateconversionmethod)。它将具有第一采样率K的输入信号变换成具有第二采样率N的输出信号，该采样率变换法包括的步骤是用N个第二矩形单元匹配K个第一矩形单元，其中第一矩形中的每一个单元具有相同的面积，第二矩形中的每一个单元具有相同的面积并且全部的第一矩形的面积等于全部的第二矩形的面积；生成一个乘积累积的输入数据序列，该序列表示与第二矩形中的一个矩形和一个面积效应相关系数相对应的第一矩形次序，该相关系数用与第一矩形中的一个矩形相对应的部分第二矩形的面积比来表示；利用面积效应相关系数和乘积累积输入数据序列将具有第一采样率K的输入信号变换成具有第二采样率N的输出信号。为了达到上述目的中的另一个目的，这里还提供一种采用面积效应相关法的采样率变换装置，它将具有第一采样率K的输入信号变换成具有第二采样率N的输出信号，该装置包括第一数据输入装置，用于输入第一采样率和水平同步信号或一个有效像素起始信号以及用于输出由面积效应相关法产生的乘积累积输入数据序列；一个第二数据输入装置，用于输出由面积效应相关法和第二采样率产生的面积效应相关系数；一个乘法器，用于将面积效应相关系数和乘积累积输入数据相乘，使得将具有第一采样率K的输入信号转换为具有第二采样率N的输出信号。本发明的上述目的和优点通过对用附图详细描述的优选实施例将会变得更清楚图1A是数字视频信号变换采样率装置的方框图；图1B描述了图1A所示的低通滤波器的频率特性；图2A-2D给出了图1A中每个部分的输入或输出的波形；图3是根据本发明的数字视频信号采样率变换装置方框图；图4是图3所示的采样率变换器详细的方框图；图5是图4所示的乘法器详细的方框图6是图4所示的第一数据输入装置的详细的方框图；以及图7表示了根据本发明的面积效应相关法。图3表示了一个根据本发明的数字视频信号采样率变换装置。该变换装置包括低通滤波器(LPF)31和采样率变换器32。图4详细地表述了图3所示的采样率变换器32。采样率变换器32包括第一数据输入装置41，第二数据输入装置42和乘法器43。第一数据输入装置41接收时钟信号为74.25MHz的源数据和一个水平同步信号(H-Sync)或一个有效的像素起始信号(SAV，起始实际值)，并输出通过面积效应相关法产生的乘积累积输入数据串。第二数据输入装置42也接收第一时钟信号为74.25MHz的源数据和水平同步信号(H-Sync)或一个有效的像素起始信号(SAV)，以及输出通过面积效应相关法和40.5MHz的第二时钟信号产生的一个面积相关系数。乘法器43通过面积相关系数和预定的乘积累积输入信号序列的每次采样的乘积将具有第一采样率(74.25MHz)的输入信号变换为具有第二采样率(40.5MHz)的输出信号。现在来描述具有这种结构的本发明的工作。在本发明描述以前，参考图7，根据本发明首先描述面积效应相关法。为了得到与采样数据16对应的采样数据9，将16小矩形与9大矩形比较，如图7所示。此时，16小矩形的全部面积等于9大矩形的全部面积。如果取每个矩形的中心点，16小矩形中心点与9大矩形中心点相对应。如图7的另一种描述，假设具有半径9的圆柱“a”与具有半径16的圆柱“b”相交，圆柱“a”旋转16次而圆柱“b”旋转9次。如果将墨水滴入两个圆柱的连接点上，将纸插入两个圆柱之间，那未16点将位于纸的上(top)表面，而9点将位于纸的下(bottom)表面。这里为了考察大矩形和小矩形的面积之间的关系，假设第一大矩形对应于第零个小矩形(7/32)，第一小矩形(18/32)和第二小矩形(7/32)。然而，第二大矩形对应于第二小矩形(11/32)，第三小矩形(18/32)和第四小矩形(3/32)。依次地，大矩形和小矩形之间的全部关系都可以用这种办法确定下来。从上述的关系可以看出，面积相关系数可以由与每个大矩形对应的三个小矩形部分之比乘以32来获得。此外，乘积累积(multiplicationaccumulation)输入数据序列表示与前述每个大矩形对应的小矩形序列。虽然面积相关系数可以靠人工计算，但是可以方便地由计算机软件获得该系数。当由计算机软件获得面积相关系数时，通过在程序中调整变量，该系数可以容易地调整为任意的变换比。在16∶9欠采样的情况下，一个有关面积相关系数和乘积累积输入数据序列的实例如下所示。面积相关系数乘积累积输入数据序列[7187][11183][234][15017][445][11813][567][5189][789][9185][91011][13181][111213][17015][131314][31811][141516]现在描述采用前述面积效应相关法的采样率变换装置的工作，参见图3-6。图3中，低通滤波器31和采样率变换器32接收一个水平同步信号H-Sync或一个有效像素起始信号(effectivepixelstartsignal)SAV和一个采样率变换的数字信号(此处称为源数据)。低通滤波器31滤除源数据信号中超出预定截止频率的频率成分。例如，在16∶9欠采样的情况下，截止频率FST是FSS/2×9/16。这里，FSS是源数据的采样率。低通滤波器31的输出信号输入到采样率变换器32。第一和第二数据输入装置41和42把乘积累积输入数据序列和由面积效应相关法获得的面积相关系数以每16个源数据9个数据符号的比率输出到乘法器43。乘法器43分别从第一和第二数据输入装置41和42处获得乘积累积输入数据序列和面积相关系数，并且用下述表达式(1)计算欠采样数据。Y(1)＝(7/32)×X(0)+(18/32)×X(1)+(7/32)×X(2)Y(2)＝(11/32)×X(2)+(18/32)×X(3)+(3/32)×X(4)Y(3)＝(15/32)×X(4)+(0/32)×X(4)+(17/32)×X(5)Y(4)＝(1/32)×X(5)+(18/32)×X(6)+(13/32)×X(7)Y(5)＝(5/32)×X(7)+(18/32)×X(8)+(9/32)xX(9)Y(6)＝(9/32)×X(9)+(18/32)×X(10)+(5/32)×X(11)Y(7)＝(13/32)×X(11)+(18/32)×X(12)+(1/32)×X(13)Y(8)＝(17/32)×X(13)+(0/32)×X(13)+(15/32)×X(14)Y(9)＝(3/32)×X(14)+(18/32)×X(15)+(11/32)×X(16)(1)第一和第二数据输入装置41和42和乘法器43将参照图5和图6详细地加以说明。第一数据输入装置41的计数器91由表示乘积累积输入数据序列的起始点和面积效应相关系数的SAV信号所复位，使得在有效像素起始点处，将数据变换被初始化。然后，计数器91输入74.25MHz的源数据，顺序地计数16采样数据以便将计数的值输出到锁定表(lockuptable)92中。锁定表(LUT)92从计数器91输入计数的值，并根据计数的值输出信号“a”，“b”和“c”。具体地，在下面的情况下锁定表92输出1，即计数的值是(0，2，4，5，7，9，11或14)+2中之一时，否则输出为0，作为输出信号“a”。还有，在下面的情况下锁定表92输出1，即计数的值是(1，3，4，6，8，10，12，13或15)+1之一时否则输出为0，作为输出信号“b”。相似地，在下面的情况下锁定表92输出1，即计数的值是(2，4，5，7，9，11，14或15)+0之一时否则输出为0，作为输出信号“c”。分别根据信号“a”，“b”和“c”以及74.25MHz的第一时钟，“与”门93-95执行“与”操作。由“与”门93-95输出的信号被用来选择时钟信号，用乘法器43提取乘积累积输入数据序列。即，当乘法器43不得不保持数据时，第一数据输入装置41取消相应的选择时钟信号使得数据交错不会产生。根据“与”门93～95输出的信号，第二数据输入装置42把储存在锁定表(没有表示出)或ROM(没有表示出)内的面积有效相关系数输出到乘法器43中。乘法器43的锁存器51-53锁存源数据，其采样率由74.25MHz的第一自激(free-mn)时钟变换。锁存器54，55和56通过选择时钟信号锁存由每一个锁存器53，52和51输出的信号，并且把锁存的信号输出到每一个乘法器61，62和63处。乘法器61-63把由第二数据输入装置42输出的面积有效相关系数和由锁存器54，55和56输出的信号相乘，以输出表达式(1)中的乘积部分。加法器70将乘法器61-63的输出量相加，以输出表达式(1)中的每个和。锁存器80通过第二自激时钟锁存加法器70的输出量，以输出锁存的数据。另一方面，为了避免数据丢失，PLL锁相环(没有表示出)或存储器(没有表示出)可以插入到加法器70和锁存器80之间。在以上的描述中，本发明仅解释了欠采样的情况。然而，在面积效应相关法中通过改变变量也能够应用于过采样。如上所述，本发明通过如16∶9的非整数因子能够容易地变换采样率。此外，由于在数据变换期间采样率不增加，在硬件实现时没有费用和速度提高的技术问题。权利要求1.一种用于将具有第一采样率K的输入信号变换成具有第二采样率N的输出信号的面积效应相关法，该方法包括步骤以N个第二矩形单元匹配K个第一矩形单元，其中，每一个第一矩形都具有同样的面积，每一个第二矩形都具有同样的面积，全部的第一矩形的面积等于全部的第二矩形的面积；并且生成一个乘积累积输入数据序列，该序列表示与第二矩形中的一个矩形和面积效应相关系数对应的第一矩形的顺序，面积效应相关系数表示与第一矩形对应的第二矩形的部分面积比。2.一种采用面积效应相关法的采样率变换法，用于将具有第一采样率K的输入信号变换成具有第二采样率N的输出信号，该采样率变换法包括步骤以N个第二矩形单元匹配K个第一矩形单元，其中，每一个第一矩形单元都具有同样的面积，每一个第二矩形都具有同样的面积，全部的第一矩形的面积等于全部的第二矩形的面积；生成一个乘积累积输入数据序列，该序列表示与第二矩形中的一个矩形和面积效应相关系数对应的第一矩形的顺序，面积效应相关系数表示与一个第一矩形对应的第二矩形的部分面积比；并且采用面积效应相关系数和乘积累积输入数据序列将具有第一采样率K的输入信号变换成具有第二采样率N的输出信号。3.一种采用面积效应相关法的采样率变换装置，用于将具有第一采样率K的输入信号变换成具有第二采样率N的输出信号，该装置包括第一数据输入装置，用于输入第一采样率和一个水平同步信号或一个有效像素起始信号以及用于输出由面积效应相关法产生的乘积累积输入数据序列；第二数据输入装置，用于输出由面积效应相关法和第二采样率产生的面积效应相关系数；以及一个乘法器，用于将面积效应相关系数和乘积累积输入数据相乘，使得具有第一采样率K的输入信号转换为具有第二采样率N的输出信号。4.如权利要求3所述的采用面积效应相关法的采样率变换装置，其中，该装置进一步包括一个将超出预定截止频率的频率成分滤除的低通滤波器。全文摘要一种采用面积效应相关法的采样率变换装置，将具有第一采样率K的输入信号变换成具有第二采样率N的输出信号。该装置包括第一数据输入装置，用于输入第一采样率和一个水平同步信号或一个有效像素起始信号以及用于输出由面积效应相关法产生的乘积累积输入数据序列；第二数据输入装置，用于输出由面积效应相关法和第二采样率产生的面积效应相关系数；以及一个乘法器，用于将面积效应相关系数和乘积累积输入数据相乘，使得完成采样率变换。文档编号H03H17/06GK1164793SQ9710471公开日1997年11月12日申请日期1997年1月29日优先权日1996年1月29日发明者李孝乘申请人:三星电子株式会社