专利名称：数字滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字滤波器，特别涉及图像处理中所用的数字滤波器。
背景技术：
以往，在图像处理中，使用卷积滤波器等数字滤波器。
图9是表示现有数字滤波器的结构例图。如该图所示，该数字滤波器包括延迟部910、911；系数乘法部920、921、922；以及加法部930、931。该数字滤波器将输入信号及其延迟信号乘以规定的系数，将其结果相加，作为输出信号。
在这种数字滤波器中，在计算过程中重复积和运算。因此，如果不以足够的计算精度(计算字长)来进行计算，则有时会发生漏码。例如，在图9中，如果运算部920、921、922、930、931或保持计算过程中的中间数据950、951的区域没有足够的字长，则会发生漏码。其结果，如果将这种数字滤波器用于图像处理，则有下述问题不能重现原图像的细节，图像的色调层次不能很好地表现出来。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数字滤波器，即使在使用短字长的运算器等的情况下，输入数据的漏码也少。
本发明的数字滤波器的特征在于，包括滤波运算部，对输入数据进行积和运算来计算系数；以及乘法部，将该滤波运算部算出的系数和输入数据相乘。
本发明的滤波处理方法的特征在于，对输入数据进行积和运算来计算系数；将该算出的系数和输入数据相乘；将该乘法结果作为输出数据。
本发明的记录媒体是记录有对图像数据进行滤波处理的程序的记录媒体。上述程序的特征在于，具有下述步骤对图像数据进行积和运算来计算系数；将该算出的系数和上述图像数据相乘；以及输出该乘法结果。
上述程序可以经CD-ROM、DVD-ROM、存储卡等便携记录媒体、或网络来配发。
本发明的娱乐装置是包括绘制运算器和绘制存储器的娱乐装置。上述绘制存储器具有绘制区、和纹理区；上述绘制运算器包括纹理映射处理部、和混合处理部；上述纹理映射处理部将上述纹理区中保存的图像数据用作纹理数据来进行纹理映射处理；上述混合处理部通过在纹理映射处理后的数据、和上述绘制区中保存的数据之间进行混合运算，将其结果保存到上述绘制区中，从而算出图像滤波处理中所用的系数，并求该算出的系数、和上述图像数据之积。
图1是本发明的数字滤波器的结构图。
图2是安装有本发明的数字滤波器的娱乐装置的结构方框图。
图3是图形处理器110的内部结构图。
图4是局部存储器420的结构图。
图5是纹理像素的保存格式图。
图6是本发明的边缘增强滤波器的结构图。
图7是使用了图形处理器110的图像滤波处理的概要说明图。
图8是主CPU 100对图形处理器110进行的指示的具体例图。
图9是现有数字滤波器的结构例图。
具体实施例方式
以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。
图1是本发明的数字滤波器的结构图。如该图所示，数字滤波器1包括延迟部10、11；系数乘法部20、21、22、23；加法部30、31、32；以及偏移常数部40。
在数字滤波器1中，首先，延迟部10、11、系数乘法部20、21、22、加法部30、31、32及偏移常数部40对输入信号进行滤波运算(积和运算)，求系数。然后，通过用系数乘法部23将求出的系数和原数据相乘，来得到输出信号。
这样，数字滤波器1首先根据输入信号来求系数，在最后一级，将原数据和系数相乘。由此，对原数据只在最后一级进行一次乘法，所以能够减少原数据的漏码。因此，在用于图像处理的情况下，与图9所示的现有数字滤波器相比，能够重现原信号的细节，图像的色调层次能很好地表现出来。
接着，说明本发明的数字滤波器的更具体的实施例。以下，说明用于在重现DVD视频时进行重现输出的边缘增强的边缘增强滤波器。
该边缘增强滤波器是用于按照用户的喜好来增强DVD视频的重现图像的边缘的滤波器。
首先，说明安装有该边缘增强滤波器的娱乐装置。
图2是应用本发明的娱乐装置的结构方框图。该娱乐装置例如能够执行CD/DVD提供的游戏，或者重现DVD提供的DVD视频。
如该图所示，该娱乐装置包括主CPU 100、图形处理器(GP)110、IOP120、CD/DVD读出部130、SPU 140、OSROM 150、主存储器160、以及IOP存储器170。
主CPU 100和图形处理器110通过专用总线101相连。主CPU 100和IOP120通过总线102相连。IOP 120、CD/DVD读出部130、SPU 140及OSROM150被连接到总线103上。
在主CPU 100上连接有主存储器160，在IOP 120上连接有IOP存储器170。而在IOP 120上连接有控制器(PAD)180。
主CPU 100通过执行OSROM 150中保存的程序、或者从CD或DVD(或未图示的存储卡)加载到主存储器160中的程序，来进行规定的处理。
图形处理器110是实现该娱乐装置的绘制功能的绘制处理器，根据来自主CPU 100的指示，来进行绘制处理。
IOP 120是控制主CPU 100和外围设备(CD/DVD读出部130或SPU 140等)之间的数据交换的输入输出的子处理器。
CD/DVD读出部130从CD或DVD中读出数据，传送到主存储器160。
SPU 140是声音重现处理器，根据来自主CPU 100等的发音指令，以规定的采样频率来重现声音缓冲器(未图示)中保存的压缩波形数据。
OSROM 150是保存有在启动等时由主CPU 100或IOP 120执行的程序的ROM。
主存储器160是主CPU 100的主存储器，保存主CPU 100执行的指令或主CPU 100使用的数据等。
IOP存储器170是IOP 120的主存储器，保存IOP 120执行的指令或IOP120使用的数据等。
控制器(PAD)180是在执行游戏等的过程中将游戏者的意图传递给应用程序等的界面。
这里，在具有以上结构的娱乐装置中，安装利用图形处理器110的绘制功能来对DVD视频输出进行边缘增强的边缘增强滤波器。
以下，说明在重现DVD视频时利用图形处理器110进行的边缘增强滤波处理。
首先，说明为了安装本发明的边缘增强滤波器而使用的图形处理器110的内部结构。
图3是图形处理器110的内部结构图。如该图所示，图形处理器110包括主机接口部400、绘制功能块410、局部存储器420、以及CRTC部430。
主机接口部400是用于与主CPU 100之间进行数据交换的接口部。
绘制功能块410是根据来自主CPU 100的指示来进行绘制处理的逻辑电路部。绘制功能块410分别包括数字微分分析器(DDA)和像素引擎各16个，并行处理最大16个64比特(颜色信息32比特、Z值32比特)的像素数据。DDA计算RGB值、Z值、纹理值等。根据这些数据，像素引擎生成最终的像素数据。
局部存储器420保存绘制功能块410生成的像素数据或从主CPU 100传送的纹理数据等。
CRTC部430根据指定的输出格式(NTSC、PAL、VESA格式等)，将局部存储器420的帧缓冲区的内容变为视频信号来输出。
图4是局部存储器420的结构图。如该图所示，局部存储器420具有帧缓冲区450、Z缓冲区460、纹理缓冲区470、以及纹理CLUT区480。
帧缓冲区450及Z缓冲区460是绘制对象区，帧缓冲区450保存绘制结果的像素，Z缓冲区460保存绘制结果的Z值。
纹理缓冲区470保存纹理的图像数据，纹理CLUT区480保存纹理是索引颜色的情况下使用的彩色查找表(CLUT)。
区450～480可以通过对规定的控制寄存器设定适当的值，而按任意顺序自由配置在局部存储器420的任意地址上。
接着，说明该娱乐装置中的DVD视频重现处理的概要。该DVD视频重现处理例如通过由主CPU 100执行从存储卡等加载到主存储器160中的DVD重现软件来进行。
如果用户指示重现DVD视频，则CD/DVD读出部130读出DVD中保存的视频数据，将读出的视频数据经IOP 120传送到主存储器160。
主CPU 100对主存储器160中保存的视频数据(MPEG2比特流)进行MPEG2解码，首先生成YCbCr格式的图像数据(YCbCr像素数据)，然后进行彩色空间变换，生成RGB格式的图像数据(RGBA像素数据)。这样生成的RGB格式的图像数据被传送到图形处理器110，以便被显示在显示装置上。此时，Y(亮度)数据也与RGB数据一起被送至图形处理器110。
即，对每个像素，RGBY各8比特、合计32比特的数据被传送到图形处理器110。
送至图形处理器110的RGB数据及Y数据作为纹理数据被保存到图形处理器110内部的局部存储器420的纹理缓冲区470中。
图5(a)是纹理缓冲区470中的RGBY数据的保存格式图。如该图所示，在比特[70]中保存R数据，在比特[158]中保存G数据，在比特[2316]中保存B数据，在比特[3124]中保存Y数据。通常，在比特[3124]中保存α数据。
图形处理器110除了图5(a)所示的格式以外，还支持多个纹理像素的保存格式。这些格式可以通过改变特定的控制寄存器的设定来切换使用。
图5(b)是图形处理器110中的纹理像素的另一保存格式图。如该图所示，在该格式中，高8比特是纹理CLUT区480中保存的彩色查找表的索引。在此情况下，彩色查找表具有256项。在彩色查找表的各项中保存与索引值对应的颜色值。使用本格式的情况待后述。
在本实施例中，对传送到纹理缓冲区470中的图像数据(RGBY数据)进行边缘增强处理。
图6是本实施例的边缘增强滤波器的等价流图。该边缘增强滤波器是仅在横(水平)方向上的卷积滤波器，用左右两邻像素的亮度数据来计算滤波处理的系数。
如该图所示，边缘增强滤波器包括延迟部610、611、612；系数乘法部620、621、622、623；加法部630、631、632、以及偏移常数部640。这里，将RGB分别乘以根据Y数据而计算出的同一系数，求最终的RGB值。此外，也可以包括图1所示的数字滤波器，对RGB分别求各自的系数，将RGB分别乘以该系数。在此情况下，例如在R用的边缘增强滤波器中，将输入信号R乘以根据R而计算出的系数，来求最终的R值。
在图6所示的边缘增强滤波器中，RGBY各为8比特，系数乘法部620～623中的系数乘法由8比特×8比特的乘法器来进行。加法部630～632中的加法由8比特的加法器来进行。
偏移常数部640的偏移常数是0x80(＝128)。这里，假设乘法时的系数0x80(＝128)为1.0。即，在系数是0x80(＝128)时，RGB的乘数分别为1.0。
f是控制边缘增强的强度的值，取0～64的值。f例如设定与用户喜好的强度相应的值。
接着，说明图形处理器110进行的图像滤波处理。使用图形处理器的滤波处理的一般性的说明记载于(日本)特愿平10-138043号中。
图7是使用了图形处理器110的图像滤波处理的概要说明图。如该图所示，图形处理器110的绘制功能块410包括纹理映射处理部411、和混合处理部412。该滤波处理利用图形处理器110的纹理映射功能、和混合功能来进行。
即，向纹理缓冲区470中预先传送MPEG2解码过的RGBY格式的图像数据(源数据)，在纹理映射处理ON(有效)、混合处理ON(有效)的状态下进行绘制处理。由此，纹理映射处理部411将源数据乘以规定的系数。混合处理部412对源数据乘以规定的系数所得的积、和帧缓冲区450内的数据(目的数据)进行混合运算(加减运算)。混合处理部412将其结果写入到帧缓冲区450中。纹理映射处理部411及混合处理部412重复以上的处理。
接着，说明图形处理器110的混合功能。图形处理器110通过使混合功能有效，能够在纹理映射处理后的输出颜色(源颜色)Cs、和帧缓冲区内的像素颜色(目的颜色)Cd之间进行混合计算。
混合函数的基本形式如下所述。
Cv＝(A-B)×C＞＞7+D
这里，Cv＝输出颜色值，A、B、D＝输入颜色值，C＝输入α值。
图形处理器110能够适当设定混合处理控制寄存器，如下改变A、B、C、D。
作为输入彩色值A、B、D，可以分别选择源RGB值Cs、帧缓冲区上的RGB值Cd、以及0中的某一个。作为输入α值C，可以选择源α值、帧缓冲区上的α值、以及混合处理控制寄存器中设定的固定α值中的某一个。
主CPU 100通过适当设定图形处理器110的控制寄存器，使其进行必要的混合处理，来实现滤波运算(积和运算)。
接着，说明在进行图像滤波处理时对图形处理器110进行指示的具体命令。
图8是进行图像滤波处理时主CPU 100对图形处理器110进行指示的命令组的示例图。在该图所示的命令中，d*(dRGB等)表示目的面，s*(sY等)表示源面。
首先，设定边缘增强系数f(S1)。例如，设定用户按自己的喜好而指定的值。
接着，使偏移值OFFX、OFFY为0，对目的区(帧缓冲区)的RGB面设置偏移常数0x80(＝128)(S2)。这里，对图形处理器110以平面为单位进行处理的指示。在此情况下，图形处理器110对规定的平面(矩形区)内的所有像素进行处理。由此，目的区的各像素的RGB值分别被初始化为0x80(＝128)。
接着，设偏移值OFFX＝-1，对各像素使用其左邻像素的亮度数据来进行运算(S3)。即，将被处理像素的左邻像素的亮度(Y)信息乘以系数f，从被处理像素的RGB值中减去其结果。该处理也以平面为单位来执行。
这里，在源区(纹理缓冲区)的Y值乘以系数f所得的积、和目的区的RGB值之间需要进行混合处理。然而，如图5(a)所示，由于Y值被保存在高8比特，所以不能原封不动地与目的区的RGB值进行混合运算。因此，这里，认为纹理缓冲区470中保存的纹理像素具有图5(b)所示的格式。即，将Y值看作纹理CLUT区480中保存的CLUT的索引值，将CLUT的各项中保存的颜色值用于实际的处理。伴随着这种方法，提前在CLUT的各项(0～255)的RGB中分别放入与索引相同的值。例如，在项1的RGB中预先保存“1”“1”“1”，在项255的RGB中预先保存“255”“255”“255”。这样，实质上能够在源区的Y值乘以系数f所得的积、和目的区的RGB值之间进行混合处理。这一点，在以下的步骤S4～S6中也同样。
接着，返回到偏移值OFFX＝0，对各像素使用自己的亮度信息来进行运算(S4)。即，将被处理像素的亮度信息乘以系数f，将其结果与被处理像素的RGB值相加。该处理也以平面为单位来执行。这里，伴随着使f可取的范围为f＝0～128，为了保证f的动态范围，将乘以2f并相加的运算分为2次乘以f并相加的运算来进行。这里的加法是第1次加法。
接着，使偏移值OFFX＝1，对各像素使用其右邻像素的亮度信息来进行运算(S5)。即，将被处理像素的右邻像素的亮度信息乘以系数f，从被处理像素的RGB值中减去其结果。该处理也以平面为单位来执行。
接着，返回到偏移值OFFX＝0，对各像素使用自己的亮度信息来进行运算(S6)。即，将被处理像素的亮度信息乘以系数f，将其结果与被处理像素的RGB值相加。本次的加法是将乘以2f并相加的运算分为2次的第2次。
以上的运算结束后，在目的区的RGB中分别保存有源数据最终所乘的系数。因此，接着，为了分别取得该系数、和源区的RGB值之积，首先将该系数从目的区的RGB面拷贝到α面(高8比特)(S7)。RGB面分别保存有相同的值，所以这里将G面的数据拷贝到α面。
然后，最后取得源区中的各RGB值、和目的区中的α面上保存的系数之积，将其结果保存到目的区的RGB面上(S8)。
以上的处理结束后，在目的区的RGB面上保存有对源区中保存的图像数据施加边缘增强滤波处理所得的RGB值。
在上述实施例中，用图形处理器110实现了边缘增强滤波器，但是也可以使用安装通用DSP、或专用硬件。
如上所述，由于本实施例的边缘增强滤波器首先计算系数，最后取计算出的系数和原数据之积，所以原数据的漏码减少，图像的色调层次也能很好地表现出来。
产业上的可利用性如以上详细说明的那样，根据本发明，能够实现一种数字滤波器，即使在使用短字长的运算器等的情况下，输入数据的漏码也少。
权利要求
1.一种数字滤波器，其特征在于，包括滤波运算部，对输入数据进行积和运算来计算系数；以及乘法部，将该滤波运算部算出的系数和输入数据相乘。
2.一种滤波处理方法，其特征在于，对输入数据进行积和运算来计算系数；将该算出的系数和输入数据相乘；将该乘法结果作为输出数据。
3.一种记录有程序的记录媒体，该程序对图像数据进行滤波处理，其特征在于，该程序具有下述步骤对所述图像数据进行积和运算来计算系数；将该算出的系数和所述图像数据相乘；以及输出该乘法结果。
4.一种对图像数据进行滤波处理的程序，其特征在于，具有下述步骤对所述图像数据进行积和运算来计算系数；将该算出的系数和所述图像数据相乘；以及输出该乘法结果。
5.一种娱乐装置，包括绘制运算器和绘制存储器，其特征在于，所述绘制存储器具有绘制区、和纹理区；所述绘制运算器包括纹理映射处理部、和混合处理部；所述纹理映射处理部将所述纹理区中保存的图像数据用作纹理数据来进行纹理映射处理；所述混合处理部通过在纹理映射处理后的数据、和所述绘制区中保存的数据之间进行混合运算，将其结果保存到所述绘制区中，从而算出图像滤波处理中所用的系数，并求该算出的系数、和所述图像数据之积。
全文摘要
本发明通过用系数乘法部23将延迟部10、11、系数乘法部20、21、22、加法部30、31、32、以及偏移常数部40根据输入信号而算出的系数与输入信号相乘,来提供输入数据的漏码少的数字滤波器。
文档编号G06T5/20GK1366650SQ01800892
公开日2002年8月28日 申请日期2001年3月5日 优先权日2000年3月3日
发明者青木幸代, 大场章男 申请人:索尼计算机娱乐公司