专利名称：扫描转换装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种扫描转换装置及其方法。
背景技术：
各类显示装置(例如，电视，计算机监视器，等)通常都使用隔行扫描和逐行扫描这两种方法之一。在这两种方法中，图像被分成若干扫描行。在隔行扫描方法中，奇数扫描行和偶数扫描行被交替显示。图像的奇数扫描行被称之为奇数场或顶场。图像的偶数扫描行被称之为偶数场或底场。顶场和底场高速交替显示，这样人们就可以看到单一的合成屏幕。在逐行扫描方法中，图形被逐行显示；即，所有的扫描行都被显示。
隔行扫描数据可以是基于这些数据的场或帧。下面是一个基于帧的隔行扫描数据的例子，其中“T”表示顶场，“B”表示底场并且“t”表示时间Tt，Bt，Tt+1，Bt+1，Tt+2，Bt+2，…如上所示，基于帧的隔行扫描数据包括源于相同时间点的图像的顶场和底场。如果来自相同时间点的顶场和底场相结合，就会生成逐行扫描数据帧。接下来是基于场的隔行扫描数据的一个例子Tt，Bt+1，Tt+2，Bt+3， …与基于帧的隔行扫描数据相反，基于场的隔行扫描数据不包括来自相同时间点的顶场和底场。通过将基于场的隔行扫描数据的顶场和底场相结合以创建逐行扫面数据的帧可能导致不良的图像，特别是当存在大量运动图像时。
不同的视频生成装置(例如，计算机，DVD播放机，视频磁带播放机，等)通常根据隔行扫描或逐行扫描方法中的一种生成视频数据。同样的，视频生成装置可以根据与所需显示装置期望的扫描方法相兼容的方法不生成视频数据。
发明内容
本发明提供一种扫描转换装置和方法，其允许将逐行扫描数据转换成隔行扫描数据，将隔行扫描数据转换成逐行扫描数据，或相互转换。
例如，在一个实施例中，第一转换器将输入隔行扫描数据转换成逐行扫描数据，并且，第二转换器将从第一转换器输出的逐行扫描数据转换成隔行扫描数据。在一个示范性的实施例中，隔行扫描到逐行扫描转换器和逐行扫描到隔行扫描转换器被串联连接，以生成与由隔行扫描到逐行扫描转换器输出的逐行扫描数据同步的隔行扫描数据。
在将隔行扫描数据转换成逐行扫描数据的一个示范性的实施例中，选择多种不同转换技术之一执行转换。该选择基于正在被转换的隔行扫描数据。
例如，在一个实施例中，转换技术包括空间内插技术，光栅波状失真(weave)技术和空间/时间内插技术。空间内插技术包括对输入隔行扫描数据的当前场执行空间内插，以生成互补扫描数据的场，该场与所述当前场一起表示逐行扫描数据的帧。光栅波状失真技术在逐个扫描行的基础上交替输出两个连续的隔行扫描数据场，以生成逐行扫描数据帧。空间/时间内插技术包括使用当前场在至少一个输入隔行扫描数据的在前场和至少一个输入隔行扫描数据的在后场直接执行自适应的空间内插，以生成互补扫描数据的场，该场和所述当前场一起表示逐行扫描数据的帧。
当输入隔行扫描数据是在前并且后面跟随有同类场的一个场时，选择空间内插技术。当输入隔行扫描数据是基于帧的隔行扫描数据时，选择光栅波状失真技术。而当输入隔行扫描数据是基于场的隔行扫描数据时，选择空间/时间内插技术。
在隔行扫描到逐行扫描转换器的一个范例性实施例中，转换结构被构制成依据输入隔行扫描数据生成不同的扫描数据流，不同的扫描数据流表示根据上述技术从输入隔行扫描数据到逐行扫描数据的转换。选择器被构制成有选择地输出不同的扫描数据流作为逐行扫描数据。
例如，转换结构包括一个内插器，该内插器被构制为通过使用当前场空间内插所丢失的行，对在输入隔行扫面数据的当前场中丢失的逐行扫描数据的一个帧的多个行进行内插。作为再一个例子，转换器的结构被构制成向所述选择器提供输入隔行扫描数据和一个在前并跟随有所述输入隔行扫描数据场的一个场。作为又一个例子，转换结构包括一个空间/时间内插器，它被结构成在输入隔行扫描数据上执行空间/时间内插转换技术以生成一部分逐行扫描数据。
在这个例子中，当输入隔行扫描数据的当前场是一个跟随有同类场的在前场时，选择器被结构成选择内插器的输出作为逐行扫描数据的一部分。当输入隔行扫描数据是基于帧的隔行扫描数据时，选择器也被结构成选择来自输入隔行扫描数据的当前场的数据和来自输入隔行扫描数据的一个在前或在后场中一个场的数据作为逐行扫描数据。当输入隔行扫描数据是基于场的隔行扫描数据时，选择器还被结构成选择空间/时间内插器的输出作为逐行扫描数据的一部分。
在另一个范例性实施例中，该转换器结构包括一个空间内插器和一个时间内插器。空间内插器被结构成沿着单一的方向执行隔行扫描数据当前场的空间内插，以在由一个控制命令指出的第一模式下生成第一互补场，并且被结构成直接执行当前场的自适应的空间内插，以在由所述控制命令指出的第二模式下生成第二互补场。时间内插器被结构成使用隔行扫描数据的当前场、隔行扫描数据的至少一个在前场和隔行扫描数据的至少一个后来场执行时间内插，以在由该控制命令指出的至少第二模式下生成第三互补场。转换器结构还包括一个转换模式输出装置，用于接收空间内插器和时间内插器的输出，并在该控制命令的基础上生成逐行扫描数据帧。
例如，转换模式输出装置被结构成在逐个扫描行的基础上输出所述当前场和第一互补场，以在由控制命令指出的第一模式下生成逐行扫描数据帧；并且被结构成将第二互补场和第三互补场组合成合成互补场，并且在逐个扫描行的基础上输出当前场和合成互补场，以在由该控制命令指出的第二模式下生成逐行扫描数据帧。还是在第三模式下，空间内插器被结构成输出当前场，时间内插器被结构成输出一个在前场和下一个场，并且转换模式输出装置被结构成在逐行的基础上输出来自空间内插器和时间内插器的输出。
在从逐行扫描到隔行扫描转换器的一个范例性实施例中，计数器生成逐行扫描频率的计数值，从而使该计数值与逐行扫描数据的周期相关联。写地址发生器生成写地址，用于在计数器输出的基础上将逐行扫描数据写入存储器，和读地址发生器生成读地址，用于输出被写入存储器的逐行扫描数据作为隔行扫描数据。在一个范例性实施例中，一个地址控制器有选择地将所述写和读地址从所述写和读地址发生器施加到所述存储器。
在一个范例性实施例中，基于逐行扫描数据是否被正在转换成隔行扫描数据的奇数和偶数场中一个，所述计数器生成与逐行扫描数据的不同周期相关联的计数值。
在另一个范例性实例中，该写地址发生器包括第一写地址发生器和第二写地址发生器，所述第一写地址发生器用于在所述计数值的基础上生成与逐行扫描数据的两个连续扫描行中的第一个相关联的第一写地址，所述第二写地址发生器用于在所述计数值的基础上生成与逐行扫描数据的两个连续扫描行中的第二个相关联的第二写地址。这里，依据逐行扫描数据是否正在被转换成隔行扫描数据的奇数和偶数扫描行中的一个，写地址控制器有选择的输出第一和第二写地址中的一个。
在又一个逐行扫描到隔行扫描数据转换器的例子中，所述转换器包括一个定时器，用于指出逐行扫描数据的两个连续扫描行的定时。这里，写地址发生器接收指出两个连续扫描行中的哪一个被写入存储器的控制信号，并且，在该定时器指出的定时处，该写地址发生器生成所指出扫描行的写地址。另外，读地址发生器生成从存储器中读出被写入行的读地址，和在由该定时器指出的定时的基础上，该读地址发生器开始生成所述读地址。
通过下面给出的详细描述及附图，可以更好地理解本发明，其中，相同的元件以相同的附图标记表示，它仅仅通过说明给出，而且这不会构成对本发明的限制，其中图1示出了根据本发明的一个实施例的扫描转换装置；图2示出了图1中的原来的隔行扫描数据IDATA和生成的逐行扫描数据PDATA之间的关系；图3示出了图1中的隔行扫描到逐行扫描转换器(IPC)的一个实施例；图4A示出了空间内插的一个例子；图4B示出了像素块(i，j)的一个例子；图4C示出了与块(i，j)相邻的一个块的例子；图4D示出了用于消除垂直噪声的垂直低通滤波；图4E示出了7个方向的关联性；图4F用于解释垂直边缘的计算；图5示出了图1所示IPC的另一个范例性实施例；
图6示出了图1的逐行扫描到隔行扫描转换器(PIC)的一个范例性实施例；图7示出了由图6所示PIC元件输入和输出的波形；图8示出了图1的逐行扫描到隔行扫描转换器(PIC)的另一个实施例；和图9示出了由图8所示PIC元件输入的输出的波形。
具体实施例方式
扫描转换装置图1示出了根据本发明一个实施例的扫描转换装置。如图所示，隔行扫描到逐行扫描转换器(IPC)210接收诸如由视频生成装置(例如视频磁带播放机，DVD播放机，等)生成的隔行扫描数据IDATA，并且将隔行扫描数据IDATA转换成逐行扫描数据PDATA。所生成的逐行扫描数据PDATA可以形成扫描转换装置的一个输出。逐行扫描到隔行扫描转换器(PIC)220接收所生成的逐行扫描数据PDATA，并且将所生成的逐行扫描数据PDATA转换成隔行扫描数据IDATA’。所生成的隔行扫描数据IDATA’可以形成扫描转换装置的输出。如将在下面详细讨论的，由于所生成的隔行扫描数据IDATA’是依据所生成的逐行扫描数据PDATA生成的，因此存在于所生成的逐行扫描数据PDATA和所生成的隔行扫描数据IDATA’之间的同步性优于在原来的隔行扫描数据IDATA和所生成的逐行扫描数据PDATA之间的同步性。
图2示出了原来的隔行扫描数据IDATA和所生成的逐行扫描数据PDATA之间的关系，该关系将在下面详细描述IPC 210的范例性实施例中使用。图2示出了包括扫描行(i-1)、(i+1)等的隔行扫描数据IDATA的当前场X。就参考扫描行(i)而言，在前场X-1包括扫描行(i-2)、(i)和(i+2)，和下一个场X+1包括扫描行(i-2)，(i)和(i+2)。如图还示出的，在经过IPC 210转换之后，具有扫描行(i-2)’、(i-1)’和(i)’等的逐行扫描数据帧被创建。隔行扫描场和逐行扫描帧的扫描行之间的关系将在下面解释IPC 210的操作中做更详细地描述。
扫描转换装置的IPC图3示出了图1所示隔行扫描到逐行扫描转换器(IPC)的一个范例性实施例。如图所示，IPC 210包括第一，第二和第三存储器2，4和6。第一存储器2存储隔行扫描数据IDATA的当前场的至少多个连续行。例如，由于使用了图2中所创建的关系，所以，第一存储器2分别存储场X的至少第(i-1)和第(i+1)扫描行。第二和第三存储器4和6分别存储与在前场和下一场相关的至少一个位于存储在第一存储器2中的所述连续扫描行之间的一个扫描行。例如，由于使用了图2中所创建的关系，所以，第二和第三存储器4和6分别存储至少场X-1的第i个扫描行和场X+1的第i个扫描行。由第一，第二和第三存储器2，4和6存储的扫描行的数量通过下面的详细讨论将变得更清楚。
内插器10使用存储在第一存储器2中的两个连续扫描行生成一个内插扫描行。在一个实施例中，内插器10所执行的内插是空间内插。由于使用了图2中所创建的关系，所以，将结合图4A来描述一个简单的空间内插。图4A示出了像素P(n，i-1，X)，其中，n表示在扫描行中的位置，i-1是该像素所在的扫描行，并且X是包括该像素的场。图4A还示出了在场X下一扫描行i+1中沿dir0方向的对应像素P(n，i+1，X)。如图所示，方向dir0与该扫描行相互垂直。位于方向dir0中扫描行(i)’上的像素P(n，i’)是其中逐行扫描数据被通过平均像素P(n，i-1，X)和P(n，i+2，X)进行内插的扫描数据。例如，P(n，i’)＝(P(n，i-1，X)+P(n，i+1，X))/2。
运动自适应转换器运动自适应转换器12也接收存储在第一存储器2中的该扫描行，并且还接收存储在第二和第三存储器4和6中的扫描行。运动自适应转换器12分析由隔行扫描数据表示的图像中存在的运动数量，并且，基于这种分析，生成用于逐行扫描行的像素数据。这个过程将在下面详细讨论。
在接下来的运动自适应转换器12的讨论中，Xnk(i，j)表示第n个场的块(i，j)中的第k个像素值。并且，Xn(i，j)表示第n个场的(i，j)像素值。图4B示出了块(i，j)的一个例子。
运动自适应转换器12以图4B所示的按组编码方式和下述等式(1)和(2)计算用于在在前场Xn-1k(i，j)和下一个场Xn+1k(i，j)之间的“运动检测”的SAD(绝对差值之和)。
sad(i,j)=18·Σk=07|xkn+1(i,j)-xkn-1(i,j)|---(1)]]>SAD(i,j)=14·Σm=i-2i+1sad(m,j)---(2)]]>
其中，NL＝pic_height，并且，NB=pic_width8]]>运动自适应转换器12根据下面等式(3)的准则确定运动检测阈值。
THm，(i，j)＝(STDm(i，j)＜TM1)？TM1(STDm(i，j)＞TM2)？TM2STDm(i，j)(3)其中，TM1和TM2是由设计师通过实验性的研究所设置的设计约束(例如，TM1可以被设置成8，并且TM2可以被设置成16)，根据图4B和下面的等式(4)，STDm(i，J)就是所谓在当前场X的两个较高块和两个较低块内围绕感兴趣像素的4×8像素的“为简化而修改”的标准偏移。
STDm(i,j)=132·Σm=i±1,i+3Σp=07|132·Σl=i±1,i±3Σk=07xkn(i,j)-xpn(m,j)|---(4)]]>如果SAD(i，j)≥THM(i，j)，那么感兴趣的像素做全局运动，并且“运动抖动”值mJ(i，j)＝1；如果不是，mJ(i，j)＝0。
接下来，运动自适应转换器12导出如下面的等式(5)-(14)定义的空间-时间内插变量。
S-1(i.j)＝xn(i-1，j-1)+2·xn(i-1，j)+xn(i-1，j+1) (5)S+1(i.j)＝xn(i+1，j-1)+2·xn(i+1，j)+xn(i+1，j+1) (6)S(i.j)＝|S-1(i.j)-S+1(i.j)| (7) ma(i.j)＝|xn+1(i.j)-xn-1(i.j)| (9)mb(i,j)=|xn-1(i,j)-xn(i+1,j)+xn(i-1,j)2|---(10)]]>mc(i,j)=|xn+1(i,j)-xn(i+1,j)+xn(i-1,j)2|---(11)]]>MI(i，j)＝max(ma(i，j)，αImax(mb(i，j)，mc(i，j))) (12)Ms(i，j)＝max(MI(i，j)，MI(i-2，j)，MI(i+2，j)，MI(i，j-1)，MI(i，j+1)) (13) 就上面的变量而言，TI1，TI2，TS1和TS2是由系统设计师依据实验性的研究所设置的设计约束。例如，TI2可以被设置成50，TI2可以被设置成306，TS1可以被设置成10和TS2可以被设置成18。变量S(i，j)表示在块(i，j)处的图像复杂性。相对较大的S(i，j)值指出一个较为复杂的图像，而相对较小的S(i，j)值指出一个不太复杂的图像。MI(i，j)是一个4bit的量化值并且0≤MI(i，j)≤31(大于31的值被钳制到31)。
最终的空间-时间内插像素值YST(i，j)是由Ys(I，J)和YT(i，j)的加重平均值软决定的，YST(I，J)＝Ys(I，J)×αs(I，j)+Yr(I，j)×(1-αs(I，j))(15)其中，Ys(i，j)是如下详述导出的定向内插像素值，并且YT(i，j)是时间计算出的像素值YT(i,j)=12·(xn+1(i,j)+xn-1(i,j)).]]>运动自适应转换器12依据图像中运动的数量执行空间-时间内插YST和时间内插YT中的一种。如果有很少或没有运动，则应用时间内插。如果不是，则应用空间-时间内插。
具体地说，如果一个或多于一个的相邻运动抖动mJ(i，j)是“1”，则应用空间-时间内插YST(i，j)。如果相邻运动抖动mJ(i，j)都不是“1”，则应用时间内插YT(i，j)。图4C中围绕包含感兴趣像素的块(i，j)的阴影块表示一个相邻块的可能的例子。因此，这些相邻块的运动抖动被认为是相邻的运动抖动。
下面将详细讨论定向内插像素值的生成。首先，如图4D和表达式(16)所示，执行垂直低通滤波gn(i，j)以消除垂直噪声。
gn(i,j)=xn(i-2)+6×xn(i,j)+xn(i+2,j)8---(16)]]>如图4E所示，利用具有权重(1，1，2，2，1)的加权SAD(绝对差值的和)计算滤波后数据的7个方向的关联性，且每个SAD由具有dir＝0，±1，±2，±3的WSADdir(i，j)来表示。
下面，全局和本地最佳方向由下面给出。
DIRCLOBAL=ARGdir(min3≤dir≤+3(Wdir×WSADdir))---(17)]]>DIRLOCAL=ARGdir(min-2≤dir≤+1(Wdir×WSADdir))---(18)]]>其中
根据下面的表达式(20)和(21)，可以获得对DIRGLOBAL和DIRLOCAL的可靠改进。
如果|WDIRGLOBAL·WSADDIRGLOBAL-WDIRLOCAL-WSADDIRLOCAL|<150,]]>使DIRGLOBAL＝DIRLOCAL＝0 (20)如果((WDIR-1＝1·WSADDIR＝1≤WDIR＝0·WSADDIR＝0)&(WDIR＝-1·WSADDIR＝-1≤WDIR＝0·WSADDIR＝0))，使DIRGLOBAL＝DIRLOCAL(21)由于在DIRGLOBAL中的内插像素值被表示为方向“A”和在DIRLOCAL中的较高/较低像素值分别被表示为方向“B’和“C’，所以，运动自适应转换器12将该内插像素值YDIR_OPT确定为YDIR_OPT＝mediam (A，B，C) (22)为了保持该图像的垂直边缘，如图4F和下述表达式(23)所示地计算垂直边缘“D”的测量。
D=Σk=07dk---(23)]]>根据下面的表达式(24)，通过加权YDIR_OPT和YDIR_0的平均值获得边缘方位自适应空间内插像素值Ys，这意味着具有最佳方向的像素值的软决定和具有垂直方向的像素值，由运动自适应转换器12决定。
Ys＝αD×YDIRO+(YDIR_OPT) (24)其中 这里，T1和T2是由设计者依据实验性的研究所设置的设计约束。例如，T1可以被设置成434，并且T2可以被设置成466。
续IPC本部分将完成对运动自适应转换器12的详细描述。返回到图3，现在将对完成IPC210的详细描述。如图所示，多路复用器14从第一存储器2接收所述扫描行、接收内插器10的输出并接收运动自适应转换器12的输出。控制器16控制多路复用器14有选择地输出所接收到的一个输入。控制器16还控制运动自适应转换器12的操作。
控制器16依据所接收到的视频信息控制多路复用器14和运动自适应转换器12。视频信息是取自正在被扫描转换装置接收的视频流的报头信息。众所周知，这个视频信息将指出隔行扫描数据IDATA的场是否是该视频流中的第一场、是顶场还是底场，并且是基于帧或基于场的隔行扫描数据。控制器16接收该视频信息以用于当前场X、下一场X+1和在前场X-1。当当前所接收到的场是视频流的第一场时，由于运动自适应转换器12没有足够的信息运行，所以，控制器16关闭由运动自适应转换器12执行的处理，。
如在发明背景中所讨论的，无论是基于帧的还是基于场的隔行扫描数据都是在顶场和底场之间相互交替。然而实际上，实际接收的隔行扫描数据可能会丢失一个场，从而使得连续接收两个或多个顶场或两个或多个底场。当当前场是一个被同类场超前或跟随的场时(例如顶场或底场)，控制器16控制多路复用器14从第一存储器2输出扫描行(i-1)作为生成的逐行扫描数据PDATA的扫描行(i-1)’，接着输出内插器10的输出作为生成的逐行扫描数据PDATA的扫描行(i)’，再随后从第一存储器2输出扫描行(i+1)作为生成的逐行扫描数据PDATA的扫描行(i+1)。以这种方式生成第i个扫描行被称之为摆动技术。即，在这种摆动技术中，逐行扫描数据的帧由当前场和内插器10生成的互补扫描数据的场所生成。当前场和互补场一起表示逐行扫描数据的一个帧。
如果在前场或下一场没有丢失和该视频流是基于帧的隔行扫描数据，那么，控制器16控制运动自适应转换器12输出从第二存储器4接收到的X-1场的第i个扫描行，并且不执行运动自适应处理。控制器16还控制多路复用器14输出来自第一存储器2的扫描行(i-1)作为所生成的逐行扫描数据PDATA的扫描行(i-1)’，接着输出来自X-1场的第i扫描作为所生成的逐行扫描数据PDATA的扫描行(i)’，并且随后输出来自第一存储器2的扫描行(i+1)作为所生成的逐行扫描数据PDATA的扫描行(i+1)。以这种方式生成第i’扫描行被称之为光栅波状失真技术。在这个例子中，假设在前场X-1涉及与当前场X-1相同的时间点。然而，可以是如下情况，即下一个场X+1是一个涉及与当前场X+1相同时间点的场。在这种情况下，下一场将被选择输出。即，在光栅波状失真技术中，与相同时间点相关的隔行扫描数据的两个连续场在逐个扫描行的基础上交替输出以生成逐行扫描数据帧。
如果在前场或下一个场没有丢失和该视频流是基于场的隔行扫描数据，那么，控制器16控制运动自适应转换器12执行运动自适应处理。控制器16还控制多路复用器14输出来自第一存储器2的扫描行(i-1)作为所生成的逐行扫描数据PDATA的扫描行(i-1)’，接着输出来自运动自适应转换器12的输出作为所生成的逐行扫描数据PDATA的扫描行(i)’，再随后输出来自第一存储器2的扫描行(i+1)作为所生成的逐行扫描数据PDATA的扫描行(i+1)。以这种方式中生成第i’扫描行被称之为运动自适应技术。即，在运动自适应技术中，逐行扫描数据的帧由当前场和由运动自适应转换器12生成的互补扫描数据的场生成。该当前场和该互补场一起表示逐行扫描数据的一个帧。
如本公开清楚表明的，当隔行扫描数据IDATA是基于帧的数据时，根据光栅波状失真技术生成逐行扫描数据PDATA产生基本没有运动人工产物的全数据帧。但是，当隔行扫描数据IDATA是基于场的数据时，当随时都可能发生真实数量的图像运动时，光栅波状失真技术将导致不可接受的图像失真。当正在显示静态图像时，这点格外明显。通过对基于场的隔行扫描数据使用运动自适应技术，可以获得较好的改进图像。当在数据不足情况下执行光栅波状失真技术或运动自适应技术时，仍然可以根据所述摆动技术创建逐行扫描数据PDATA的帧。
图5示出了图1所示IPC210的第二个实施例。如图所示，在这个实施例中，IPC210包括与参照图3所述实施例相同并用于存储相同扫描行的第一、第二和第三存储器2、4和6。在这个实施例中，控制器26在接收由图3所示控制器16接收的相同的视频信息的基础上控制空间处理器20、时间处理器22和模式设备24的运行。
空间处理器20从第一存储器2接收扫描行，并且在控制器26的控制下，对其执行空间内插或直接输出该扫描行。当执行空间处理时，空间处理器20或者执行由内插器10执行的内插操作，或者生成如前结合运动自适应转换器12所述生成的空间内插像素值Ys。如下面将要详细描述的，所执行的空间处理是由控制器26控制的。
时间处理器22从第一、第二和第三存储器2、4和6接收扫描行。在控制器26的控制下，时间处理器22或输出从第二存储器4接收的X-1场的第i扫描行，或者输出如前结合运动自适应转换器12所述生成的时间内插像素值YT。
模式设备24根据摆动技术、光栅波状失真技术和运动自适应技术中的一种使用空间处理器20和时间处理器22的输出生成逐行扫描数据PDATA。模式设备24连同空间和时间处理器22在控制器26的控制下操作，这将在下面详细讨论。
当该当前场是一个被同类场超前或跟随的场时，控制器26关闭时间处理器22，并控制模式设备24输出从空间内插器20接收到的输出。控制器26还控制空间处理器20来自第一存储器2的扫描行(i-1)作为所生成的逐行扫描数据PDATA的扫描行(i-1)’，接着输出由内插器10执行的相同空间内插所生成的扫描行作为所生成的逐行扫描数据PDATA的扫描行(i)’，并且随后输出来自第一存储器2的扫描行(i+1)作为所生成的逐行扫描数据PDATA的扫描行(i+1)。因此，根据所述摆动技术而生成逐行扫描数据的帧。
如果在前场或下一场没有丢失且该视频流是基于帧的隔行扫描数据，那么，控制器26控制空间处理器20输出从第一存储器2接收的扫描行，并且控制时间处理器22输出从第二存储器4接收的扫描行(i)。控制器26控制模式设备24输出第一存储器2的扫描行(i-1)作为所生成的逐行扫描数据PDATA的扫描行(i-1)’，接着输出来自X-1场的扫描行(i)作为所生成的逐行扫描数据PDATA的扫描行(i)’，再随后输出第一存储器2的扫描行(i+1)作为所生成的逐行扫描数据PDATA的扫描行(i+1)。因此，根据光栅失真技术生成逐行扫描数据帧。
如果在前或下一个场没有丢失且该视频流是基于场的隔行扫描数据，那么，控制器26控制空间处理器20输出从第一存储器2接收到的扫描行，并生成空间内插像素值Ys。控制器26还控制时间存储器22生成时间内插像素值YT。控制器26控制模式设备24使空间内插像素值Ys和时间内插像素值YT相结合，以与和上述结合运动自适应转换器12所描述的相同方式，生成空间-时间内插像素值YST。控制器26还控制模式设备24输出来自第一存储器2的扫描行(i-1)作为所生成的逐行扫描数据PDATA的扫描行(i-1)’，接下来输出空间-时间内插像素值YST作为所生成的逐行扫描数据PDATA的扫描行(i)’，随后再输出来自第一存储器2的扫描行(i+1)作为所生成的逐行扫描数据的扫描行(i+1)。因此，根据运动自适应技术生成逐行扫描数据帧。
如上面所讨论的，图5的实施例根据摆动、光栅波状失真和运动自适应技术生成逐行扫描数据PDATA，以获得如上面结合图3所述的相同的好处。
扫描转换装置的PIC
下面将结合图6和图7描述PIC220的一个范例性实施例。图6示出了PIC220的一个范例性实施例。在这个实施例中，PIC220包括一个诸如用于电视机的同步信号发生器690。如该图所示，同步信号发生器690生成一个场识别符信号field_id、一个奇数水平同步信号odd h_sync和一个偶数水平同步信号even h_sync。
场识别符指出用于生成逐行扫描数据PDATA的当前隔行扫描数据场是奇数场还是偶数场。图7C示出了场识别符信号的一个例子。如图所示，当信号是高时，生成一个奇数场，并且当信号是低时，生成一个偶数场。图7B示出了逐行扫描水平同步信号hsync(p)。逐行扫描水平同步信号hsync(p)的每一个脉冲表示像素数据的一个扫描行。图7A示出了逐行扫描垂直同步信号vsync(p)。每一个脉冲表示逐行扫描像素数据新的帧的开始。因此，在连续的逐行扫描垂直同步信号vsync(p)间的逐行扫描水平同步信号hsync(p)脉冲的数量表示逐行扫描数据帧中的扫描行的数量。
图7E示出了奇数水平同步信号odd h_sync的一个例子，并且图7F示出了源于逐行扫描水平同步信号hsync(p)的偶数水平同步信号even h_sync的一个例子。如图所示，奇数和偶数水平同步信号具有等于逐行扫描水平同步信号hsync(p)的频率的一半的频率。此外，奇数和偶数水平同步信号彼此相互移位逐行扫描水平同步信号hsync(p)的一个周期。如图所示，奇数水平同步信号包括在奇数场生成周期开始处的脉冲，和偶数水平同步信号包括在偶数场生成周期开始处的脉冲。
在讨论PIC结构的剩余的部分之前，先讨论用于隔行和逐行扫描数据的水平和垂直消隐间隔。一个隔行数据水平行的扫描发生在13.5Mhz的频率。在以该频率扫描隔行扫描数据的一行期间，生成视频数据时钟的858个时钟脉冲。前138个时钟脉冲表示水平消隐间隔。这是扫描器从一个扫描行的末尾移至下一个扫描行的开始所用的时间。随后的720个时钟脉冲表示正在跨越该扫描行被扫描的像素。逐行扫描水平扫描频率两倍于隔行水平扫描频率，是27Mhz。因此，在相同的时间内，生成2×858个逐行扫描视频时钟脉冲。这等于在与隔行扫描水平行扫描中扫描一行相同时间的期间内扫描两行。
回来参照图6，复位多路复用器610在场识别符field_id的基础上有选择的输出奇数水平同步信号和偶数水平同步信号中的一个作为复位信号。计数器620以该逐行扫描数据的视频数据速率(例如，每个扫描行858个脉冲)对第一时钟信号的脉冲计数，直到被复位信号复位为止。很明显，该计数值与逐行扫描数据的周期相关。
本发明其余的实施例的描述将针对每个扫描行858时钟脉冲的视频数据速率。但本领域的技术人员将能理解本发明也适用于其它速率。
图7D示出了第一时钟信号的例子。从图7D和上面的描述可以清楚地看出，在由场识别符field_id指出的奇数场生成周期期间内，计数器620仅被奇数水平同步信号odd_hsync的脉冲复位。同样，在由场识别符field_id指出的偶数场生成周期期间内，计数器620仅被偶数水平同步信号even_hsync的脉冲复位。图7G示出了在生成奇数场期间由计数器620输出并用于一个扫描行的脉冲计数。这从图7G和上面的描述中将被理解，计数器620以逐行扫描频率生成计数值，从而使该计数值与逐行扫描数据的周期相关。即，计数器620依据所述逐行扫描数据是正在被转换为隔行扫描数据的奇数场还是偶数场生成与该逐行扫描数据的不同周期相关的计数值。例如，当逐行扫描数据正在被转换成隔行扫描数据的奇数场时，计数器620生成与逐行扫描数据的奇数扫描行和随后与偶数扫描行相关的计数值，和当逐行扫描数据被转换成隔行扫描数据的偶数场时，计数器620生成与逐行扫描数据的偶数扫描行和随后与奇数扫描行相关的计数值。在这种方式下，计数器620被用作指出逐行扫描数据两个连续扫描行的定时的定时器。
减法器6305接收由计数器620生成的脉冲计数，并生成一个像素计数。该像素计数等于脉冲计数减去138(也就是水平消隐间隔)。因此，该像素计数表示扫描行正在以逐行扫描方式扫描显示像素的时间。图7H示出了由减法器6305输出的像素计数。第二多路复用器6307依据从第一比较器6301接收的控制信号有选择地输出该像素计数和零值。
第一比较器6301确定该脉冲计数是否大于或等于138并小于859。即，第一比较器6301确定该脉冲计数是否表示一个扫描行将被扫描的时间。如果是，第一比较器6301生成一个控制信号(例如，‘1’)，从而使第二多路复用器6307输出该像素计数。如果该脉冲计数不大于或等于138并且不小于859，那么，第一比较器6301生成一个控制信号(例如，‘0’)，从而使第二多路复用器6307输出零值。图7I示出了第二多路复用器6307的输出。
第一锁存器6309基于所接收的第二多路复用器6307的输出生成一个写地址(WA)。具体地说，第一锁存器6309与第一时钟信号相一致地存储第二多路复用器6307的输出。图7L示出了由第一锁存器6309生成的写地址。很明显，当生成一个奇数场的扫描行时，写地址被生成用于两个连续扫描行的第一行。由于一旦该脉冲计数值超过858就将选择零值，所以，下一个扫描行的写地址变成零，在该脉冲计数值的末尾，脉冲计数器620被复位。当生成偶数场的扫描行时发生相同的操作；然而，由于脉冲计数器620是被偶数水平同步信号even_hsync而不是被奇数水平同步信号odd_hsync复位，所以，所生成写地址的该扫描行相对于在为奇数场生成写地址时被生成写地址的扫描行被移位一个扫描行。
从第一计数器620输出的脉冲计数也被算术单元6503接收。算术单元6503从脉冲计数减去276并将结果除以2，以生成隔行扫描像素计数。值276表示两个水平消隐间隔(2*138＝276)，这样，当扫描隔行数据行时，对减法结果进行除法导致生成一个表示像素计数的值。图7J示出了隔行扫描像素计数。
第三多路复用器6505基于从第二比较器6501接收的控制信号有选择地输出隔行像素计数和零值。第二比较器6501确定该脉冲计数是否大于或等于276。如果是，第二比较器6501生成一个控制信号(例如，‘1’)，从而使第三多路复用器6505输出隔行像素计数。如果该脉冲计数不是大于或等于276，那么，第二比较器6501生成一个控制信号(例如，‘0’)，从而使第三多路复用器6501输出零值。图7K示出了第三多路复用器6505的输出。
第二锁存器6507基于所接收的第三多路复用器6505的输出生成读地址(RA)。具体地说，第二锁存器6507与第二时钟信号相一致地存储第三多路复用器6507的输出。第二时钟信号具有隔行扫描数据的视频数据速率的时钟脉冲。图7M示出了第二时钟信号。如图所示，第二时钟信号的频率是图7D所示第一时钟信号频率的一半。图7N示出了由第二锁存器6507生成的读地址。如图7N所示，尽管第三多路复用器可以生成诸如358,358.5,359,359.5,360等的数字流，但第二锁存器6507截断削去隔行像素计数的小数部分。结果是，第二锁存器6507为逐行像素计数的两个连续计数和隔行像素计数的一个计数生成相同的读地址。即，第二锁存器6507以隔行扫描视频数据速率生成读地址。
第四多路复用器6701在从存储器6703接收到的写信号WR的基础上有选择地输出从第一锁存器6309接收到的写地址和从第二锁存器6507接收到的读地址中的一个。图70示出了所述写信号。如图所示，所述写信号是一个与第一时钟信号具有相同频率的时钟信号。当该写信号为高时，第四多路复用器6701输出该写地址，并且，存储器6703存储逐行扫描数据的像素。当该写地址为低时，第四多路复用器6701输出所述读地址，该读地址对于写信号WR的两个连续脉冲将是相同的，并且，存储器6701输出存储在该读地址中的像素数据作为隔行扫描数据IDATA’。
尽管上面的讨论集中在隔行扫描数据的奇数场扫描行的生成上，但通过上面的描述，隔行扫描数据的偶数场扫描行的生成也很容易理解。
如上所述，将逐行扫描数据写入存储器6703和从存储器6703中读出隔行扫描数据两者都基于相同的信号，即写信号WR。此外，写和读地址的生成都基于具有固定关系的第一和第二时钟。作为上述的结果，所生成的隔行扫描数据ITADA’与所生成的逐行扫描数据PDATA彼此相互同步。
下面将结合图8和图9描述PIC220的另一个范例性实施例。图8示出了PIC220的一个范例型实施例。除了下面将要详细讨论的区别以外，图8的实施例与图6的实施例相同。由于图8所示实施例与图6所示实施例大部分相同，所以，为简洁期间仅讨论它们的不同之处。
在图8的实施例中，仅在奇数水平同步信号odd_hsync或偶数水平同步信号even_hsync中一个的基础上复位第一计数器620。结果是，不会发生用于复位脉冲计数器620的定时取决于是生成偶数场还是奇数场的情况。而是这个实施例提供了第三减法器6303，不同的第一比较器6301’和不同的第二多路复用器6307’去影响这个定时的变化。
如所示出的，第三减法器6303通过从脉冲计数中减去值996生成一个偶数场扫描行像素计数。值996等于858(第一扫描行)+138(下一扫描行的水平消隐间隔)。由此，很明显，第一减法器6305生成奇数场扫描行像素计数。
第一比较器6301’确定是否生成了一个奇数场或顶场以及所述脉冲计数是否表示用于一奇数扫描行的像素数据，还确定是否生成了一个偶数场或底场以及所述脉冲计数是否表示用于偶数扫描行的像素数据。具体地说，当场识别符field_id指出一个顶场或奇数场且所述脉冲计数大于或等于138并小于859时，第一比较器6301’生成值为“1”的控制信号。而当场识别符field_id指出一个偶数场或底场且所述脉冲计数大于或等于996时，第一比较器6301’生成值为“2”的控制信号。当脉冲计数小于138时，第一比较器6301’生成值为“0”的控制信号。
当第一比较器6301’生成值为“2”的控制信号时，第一多路复用器6307’输出偶数扫描行像素计数，当第一比较器6301’生成枝为“1”的控制信号时输出奇数扫描行像素计数，和当第一比较器6301’生成值为“0”的控制信号时输出零值。
图9A-90分别示出了与图7A-70所示相同的波形。图8P示出了由第三减法器6303生成的偶数场像素计数。
很明显，如上面结合图6所讨论的，本发明的该实施例在所生成的逐行扫描数据PDATA和所生成的隔扫描数据IDTA’之间提供相同的同步。
本发明被进行了如此的描述，很明显，可以利用各种方式对本发明做出改变。这种改变并不被认为脱离了发明的精神和范围，所有这样的修改都试图被包括在发明的范围内。
权利要求
1.一种从隔行扫描到逐行扫描的转换方法，包括接收控制命令，对输入的隔行扫描数据执行至少两种隔行扫描到逐行扫描转换(IPC)技术中的一种；并且对输入的隔行扫描数据执行由所接收的控制命令指出的IPC技术。
2.如权利要求1所述的方法，其中，控制命令指出执行至少空间内插IPC技术和空间/时间内插IPC技术中的一种。
3.如权利要求2所述的方法，其中空间内插IPC技术对输入隔行扫描数据的当前场执行空间内插，以生成互补扫描数据的一个场，该场与所述当前场一起表示逐行扫描数据的一个帧；和空间/时间内插IPC技术使用所述当前场、输入隔行扫描数据的至少一个在前场和至少一个在后场，直接执行有选择地与时间内插相结合的自适应空间内插，以生成互补扫描数据的一个场，该场与所述当前场一起表示逐行扫描数据的一个帧。
4.如权利要求2所述的方法，其中，所述空间/时间内插IPC技术是自适应的。
5.如权利要求2所述的方法，还包括当输入隔行扫描数据的当前场是一个跟随有同类场的在前场时，生成指出所述空间内插技术的控制命令；和当输入隔行扫描数据是基于场的隔行扫描数据时，生成指出所述空间/时间内插IPC转换技术控制命令。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述控制命令指出执行至少空间内插IPC技术、交替场输出IPC技术和空间/时间内插IPC技术中的一个，在所述交替场输出IPC技术中，输入隔行扫描数据的两个连续场在扫描行的基础上交替输出，以生成逐行扫描数据一个帧。
7.如权利要求6所述的方法，还包括当输入隔行扫描数据的当前场是一个跟随有同类场的在前场时，生成指出所述空间内插技术的控制命令；当输入隔行扫描数据是基于帧的隔行扫描数据时，生成指出所述交替场输出技术的控命令；和当输入隔行扫描数据是基于场的隔行扫描数据时，生成指出所述空间/时间内插IPC转换技术的控制命令。
8.一种从隔行扫描到逐行扫描(IPC)转换器，包括一个转换结构，被结构成以及输入隔行扫描数据生成不同的扫描数据流，该不同的扫描数据流表示根据不同的IPC转换技术从输入隔行扫描数据到部分逐行扫描数据的转换；和一个选择器，被结构成有选择地输出不同的扫描数据流作为逐行扫描数据。
9.如权利要求8所述的IPC转换器，其中，不同的IPC技术包括空间内插IPC技术和空间/时间内插IPC技术。
10.如权利要求9所述的转换器，其中所述空间内插IPC技术对输入隔行扫描数据的当前场执行空间内插以生成互补扫描数据的一个场，该场与所述当前场一起表示逐行扫描数据的一个帧；和所述空间/时间内插IPC技术使用输入隔行扫描数据的当前场和至少一个在前场和至少一个在后场直接执行与时间内插有选择结合的自适应空间内插，以生成互补扫描数据的一个场，该场与所述当前场一起表示逐行扫描数据的一个帧。
11.如权利要求9所述的转换器，其中，所述空间/时间内插IPC转换技术是自适应的。
12.如权利要求8所述的IPC转换器，其中，所述不同的IPC转换技术包括空间内插IPC技术、交替场输出IPC技术和空间/时间内插IPC技术，在所述的交替场输出IPC技术中，输入隔行扫描数据的两个连续场在逐个扫描行的基础上交替输出，以生成逐行扫描数据一个帧。
13.如权利要求8所述的IPC转换器，其中，所述转换结构包括一个内插器，被结构成通过使用当前场空间内插丢失的行，对在输入隔行扫描数据的当前场中丢失的逐行扫描数据的一个帧的多个行进行内插。
14.如权利要求8所述的转换器，其中，所述转换结构被结构成向所述选择器提供当前场的输入隔行扫瞄数据和该输入隔行扫描数据的在前和在后场中的一个。
15.如权利要求8所述的转换器，其中，所述转换结构包括一个空间/时间内插器，用于对输入隔行扫描数据执行空间/时间内插IPC转换技术，以生成部分逐行扫描数据。
16.如权利要求15所述的转换器，其中，所述空间/时间内插器被结构成执行自适应的空间/时间内插。
17.如权利要求15所述的转换器，其中，所述空间/时间内插器被结构成直接执行自适应空间内插。
18.如权利要求17所述的转换器，其中，所述空间/时间内插器被结构成在与正被内插的像素相邻的像素之间差值测量的基础上直接采用空间内插。
19.如权利要求15所述的转换器，其中，所述空间/时间内插器被结构成基于图像的复杂性采用空间/时间内插。
20.如权利要求15所述的转换器，其中，所述空间/时间内插器被结构成采用空间/时间内插，以减少因图像随时间增加而变化所导致的时间内插的影响。
21.如权利要求8所述的转换器，其中所述转换结构包括一个内插器，被结构成对输入隔行扫描数据的当前场执行空间内插，以生成互补扫描数据的一个场，该场与所述当前场一起表示逐行扫描数据的一个帧；和一个空间/时间内插器，被结构成使用输入隔行扫描数据的当前场、至少一个在前场和至少一个在后场直接执行与时间内插有选择结合的自适应空间内插，以生成互补扫描数据的一个场，该场与所述当前场一起表示逐行扫描数据的一个帧；和一个选择器，被结构成接收所述内插器的输出，和空间/时间内插器的输出。
22.如权利要求21所述的转换器，其中选择器被结构成当输入隔行扫描数据的当前场是一个跟随有同类场的一个在先场时，选择所述内插器的输出作为逐行扫描数据的一部分；当输入隔行扫描数据是基于帧的隔行扫描数据时，选择器被结构成选择来自输入隔行扫描数据的当前场的数据和来自输入隔行扫描数据的在前场或下一场中的一个的数据作为逐行扫描数据；和当输入隔行扫描数据是基于场的隔行扫描数据时，选择器被结构成选择空间/时间内插器的输出作为逐行扫描数据的一部分。
23.如权利要求12所述的转换器，还包括一个控制器，用于当输入隔行扫描数据的一个场是跟随有同类场的在前场时，控制所述选择器选择根据空间内插IPC技术生成的扫描数据流，当输入隔行扫描数据是基于帧的隔行扫描数据时，交替输出当前场和一个其后跟随有所述当前场的在前场；当输入隔行扫描数据是基于场的隔行扫描数据时，控制所述选择器选择根据空间和时间内插IPC技术生成的扫描数据流。
24.一种从隔行扫描到逐行扫描转换器，包括一个空间内插器，被结构成沿着一单一方向对隔行扫描数据的当前场执行空间内插，从而以由一个控制命令指出的第一模式生成第一互补场，并且被结构成直接执行当前场的自适应空间内插，以便以由该控制命令指出的第二模式生成第二互补场；一个时间内插器，被结构成使用隔行扫描数据的当前场、隔行扫描数据的至少一个在前场和隔行扫描数据的至少一个在后场执行时间内插，以便以该控制命令指出的至少第二模式生成第三互补场；和一个转换模式输出装置，用于在所述控制命令的基础上，接收空间内插器和时间内插器的输出，并生成逐行扫描数据帧。
25.如权利要求24所述的转换器，其中，所述转换模式输出装置被结构成在逐个扫描行的基础上输出所述当前场和所述第一互补场，从而以由所述控制命令指出的第一模式生成逐行扫描数据帧；并且被结构成将第二互补场和第三互补场组合成合成互补场并在逐个扫描行的基础上输出当前场和合成互补场，以便以由所述控制命令指出的至少第二模式生成逐行扫描数据的帧。
26.如权利要求25所述的转换器，其中所述空间内插器被结构成以由所述控制命令指出的第三模式输出所述当前场；所述时间内插器被结构成以由所述控制命令指出的第三模式输出在前场和下一个场中的一个；和所述转换模式输出装置被结构成以由所述控制命令指出的第三模式并以逐行为基础输出由所述空间和时间内插器接收的输出。
27.如权利要求26所述的转换器，还包括一个控制器，当输入隔行扫描数据的场是被同类场跟随的一个在前场时，控制器生成指出所述第一模式的控制命令；当输入隔行扫描数据是基于帧的隔行扫描数据时，生成指出所述第三模式的控制命令；和当输入隔行扫描数据是基于场的隔行扫描数据时，生成指出第二模式的控制命令。
28.如权利要求25所述的转换器，其中，所述转换模式输出装置被结构成通过自适应地组合所述第二互补场和第三互补场生成合成的互补场。
29.如权利要求28所述的转换器，其中，所述转换模式输出装置被结构成基于图像复杂性自适应地组合所述第二互补场和的第三互补场。
30.如权利要求28所述的转换器，其中，所述转换模式输出装置自适应的组合所述第二互补场和第三互补场，以减少因图像随时间增加而变化所导致的所述时间内插的影响。
31.如权利要求24所述的转换器，其中，所述空间内插器被结构成在测量与正被内插像素相邻的像素之间的差值的基础上直接采用当前场的空间内插，以便以第二模式生成第二互补场。
全文摘要
在扫描转换装置中，根据至少两种不同技术中的一种，执行隔行扫描到逐行扫描的转换。根据被转换的隔行扫描数据来使用该技术。例如，空间内插技术，空间/时间内插技术，或其它技术可以被选择。
文档编号H04N11/20GK1574954SQ200410064079
公开日2005年2月2日 申请日期2004年6月10日 优先权日2003年6月10日
发明者金泰善, 李钟源, 朴宰弘, 金载昊 申请人:三星电子株式会社