二次采样检测设备和方法以及二次采样设备和方法转让专利
申请号 : CN200680000124.3
文献号 : CN1943242B
文献日 : 2010-12-15
发明人 : 铃木淳也 , 斋藤浩
申请人 : 松下电器产业株式会社
摘要 :
一种二次采样检测设备，用于接收组成数字信号的多个输入信号，以及检测数字信号是否是二次采样信号，所述设备包括：估计部分(303,304)，根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及检测部分(306)，使用估计的信号和一个或多个输入信号，来检测数字信号是否是二次采样信号。
权利要求 :
1.一种二次采样检测设备，用于接收组成数字信号的多个输入信号，并且检测数字信号是否是二次采样信号，所述二次采样检测设备包括：估计部分，操作用于根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及检测部分，操作用于使用估计信号和一个或多个输入信号，来检测数字信号是否是二次采样信号，其中，所述估计部分包括：第一二次采样估计部分，操作用于以第一方法根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及第二二次采样估计部分，操作用于以第二方法根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及所述检测部分将所述第一二次采样估计部分的输出与所述第二二次采样估计部分的输出相比较，根据比较结果来检测数字信号是否是二次采样信号。
2.根据权利要求1所述的二次采样检测设备，其中，所述估计部分根据至少两个输入信号来估计二次采样之前的一个信号，并且使用所述一个估计信号作为初始值，来估计随后的二次采样之前的信号。
3.根据权利要求1所述的二次采样检测设备，其中，所述估计部分根据在上采样中使用的数字滤波器的抽头数目和抽头系数，求解线性方程，来估计二次采样之前的信号。
4.根据权利要求3所述的二次采样检测设备，其中，所述数字滤波器是FIR数字滤波器。
5.根据权利要求1所述的二次采样检测设备，其中，二次采样是从YUV 4:2:0上采样至YUV 4:2:2。
6.一种二次采样检测设备，用于接收组成数字信号的多个输入信号，并且检测数字信号是否是二次采样信号，所述二次采样检测设备包括：估计部分，操作用于根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及检测部分，操作用于使用估计信号和一个或多个输入信号，来检测数字信号是否是二次采样信号，其中，所述估计部分根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号，所述一个或多个输入信号的采样位置不同于所述二次采样之前的信号的采样位置，并且使用二次采样之前的估计信号，来估计输入信号，以及所述检测部分将估计的输入信号与实际接收的输入信号相比较，并且检测数字信号是否是二次采样的信号。
7.一种二次采样设备，用于通过输入端接收组成数字信号的多个输入信号，二次采样接收的信号并通过输出端输出二次采样的信号，所述二次采样设备包括：信号恢复部分，操作用于根据一个或多个输入信号来产生在数字信号的二次采样之前的信号；
信号抽取部分，操作用于抽取所述一个或多个输入信号；
二次采样检测部分，操作用于根据一个或多个输入信号来检测数字信号是否是二次采样信号，并且在检测到数字信号是二次采样信号时输出检测信号，或者在检测到数字信号不是二次采样信号时输出未检测信号；以及开关，操作用于接收二次采样检测部分的输出，并且当所述二次采样检测部分的输出是检测信号时，将所述信号恢复部分的输出连接到输出端，或者当所述二次采样检测部分的输出是未检测信号时，将所述信号抽取部分的输出连接到输出端，其中，所述二次采样检测部分包括：估计部分，操作用于根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及检测部分，操作用于使用估计的信号和一个或多个输入信号，来检测数字信号是否是二次采样信号，所述估计部分包括：第一二次采样估计部分，操作用于以第一方法根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及第二二次采样估计部分，操作用于以第二方法根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及所述检测部分将所述第一二次采样估计部分的输出与所述第二二次采样估计部分的输出相比较，根据比较结果来检测数字信号是否是二次采样信号。
8.一种二次采样检测方法，用于接收组成数字信号的多个输入信号，并且检测数字信号是否是二次采样信号，所述二次采样检测方法包括步骤：估计步骤，根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及检测步骤，使用估计的信号和一个或多个输入信号来检测数字信号是否是二次采样信号，其中，所述估计步骤包括：以第一方法根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及以第二方法根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号，以及所述检测步骤将以第一方法估计的信号与以第二方法估计的信号相比较，并且根据比较结果来检测数字信号是否是二次采样信号。
9.一种二次采样检测方法，用于接收组成数字信号的多个输入信号，并且检测数字信号是否是二次采样信号，所述二次采样检测方法包括步骤：估计步骤，根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及检测步骤，使用估计的信号和一个或多个输入信号来检测数字信号是否是二次采样信号，其中，所述估计步骤根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号，所述一个或多个输入信号的采样位置不同于所述二次采样之前的信号的采样位置，并且使用估计的二次采样之前的信号来估计输入信号，以及所述检测步骤将估计的输入信号与实际接收的一个或多个输入信号相比较，并且检测数字信号是否是二次采样信号。
10.一种二次采样方法，用于接收组成数字信号的多个输入信号，并且对接收信号进行二次采样以输出二次采样信号，所述二次采样方法包括步骤：根据一个或多个输入信号来恢复在数字信号的二次采样之前的信号；
抽取所述一个或多个输入信号；
估计步骤，根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；
检测步骤，使用估计的信号和一个或多个输入信号来检测数字信号是否是二次采样信号；以及当检测到数字信号是二次采样信号时输出恢复的信号，而当检测到数字信号不是二次采样信号时输出抽取的信号，其中，所述估计步骤包括：以第一方法根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及以第二方法根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号，以及所述检测步骤将以第一方法估计的信号与以第二方法估计的信号相比较，并且根据比较结果来检测数字信号是否是二次采样信号。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种能够检测是否对如视频信号或音频信号等数字输入信号进行了二次采样(resample)的二次采样检测设备，以及使用该设备的二次采样设备。
背景技术
通常对通过采样视频信号而产生的数据信号应用用于转换采样频率的二次采样过程。二次采样过程包括：下采样(子采样)(downsampling(subsampling))，用于通过对原始采样数据进行抽取来产生新的采样数据；以及上采样(upsampling)，用于通过对原始采样数据进行插值来产生新的采样数据。二次采样过程还被称为采样率转换过程。
例如，在例如数字VTR的记录和再现设备中包括的二次采样设备通过利用抽取滤波器进行下采样，来处理输入视频信号，用于记录，并且利用插值滤波器进行上采样，来处理视频信号，反向地用于再现。然而，当通过使用这种二次采样设备重复了配音(dubbing)时，由二次采样设备对每个配音进行滤波，并且重复下采样和上采样。结果，信号的频率特性劣化。
提出了各种方法以解决这些问题。例如，在下采样过程中，当检测到输入信号是已经上采样了的信号时，即，当输入信号是记录之后再现的信号时，通过略过滤波过程来提取样本。此外，上采样过程包括一种使未被抽取的样本数据在插值过程之前和之后不改变的方法。根据这种方法，可以避免由于重复下采样和上采样使信号劣化(例如，参见专利文献1)。
图10A至10C示出了由传统二次采样设备转换的一维信号的样本相位。图10A示出了下采样，而图10B示出了上采样。在图中，黑圈″●″示出了通过下采样抽取的样本，白圈″○″示出了直接输出的样本，并且双圈″◎″示出了通过上采样插值的样本。
如图10A所示，当在下采样输入信号a的同时记录该信号时，在采样率Fs的输入信号a中，抽取输入信号a的每隔一个样本(●)，并且直接输出剩下的样本(○)。结果，获得采样率Fs/2的抽取信号b，并且抽取信号b被记录在记录介质中。
此外，如图10B所示，当对来源于记录介质的信号再现进行上采样时，接收采样率Fs/2的抽取信号b，并且除了输入信号b的每个样本(○)之外，在每个样本(○)的中间位置处插入通过插值获得的新的样本(◎)。因此，获得了采样率Fs的插值信号c，并且再现并输出该信号。其后，当对该信号c进行下采样和记录时，通过抽取在上采样时进行了插入的样本(◎)，可以恢复和记录信号b。因此，当该二次采样设备重复进行下采样和上采样时，一直保持未被抽取的样本(○)，并且信号的频率特性不会劣化。
***专利文献：JP 04-185127，A
例如，在例如数字VTR的记录和再现设备中包括的二次采样设备通过利用抽取滤波器进行下采样，来处理输入视频信号，用于记录，并且利用插值滤波器进行上采样，来处理视频信号，反向地用于再现。然而，当通过使用这种二次采样设备重复了配音(dubbing)时，由二次采样设备对每个配音进行滤波，并且重复下采样和上采样。结果，信号的频率特性劣化。
提出了各种方法以解决这些问题。例如，在下采样过程中，当检测到输入信号是已经上采样了的信号时，即，当输入信号是记录之后再现的信号时，通过略过滤波过程来提取样本。此外，上采样过程包括一种使未被抽取的样本数据在插值过程之前和之后不改变的方法。根据这种方法，可以避免由于重复下采样和上采样使信号劣化(例如，参见专利文献1)。
图10A至10C示出了由传统二次采样设备转换的一维信号的样本相位。图10A示出了下采样，而图10B示出了上采样。在图中，黑圈″●″示出了通过下采样抽取的样本，白圈″○″示出了直接输出的样本，并且双圈″◎″示出了通过上采样插值的样本。
如图10A所示，当在下采样输入信号a的同时记录该信号时，在采样率Fs的输入信号a中，抽取输入信号a的每隔一个样本(●)，并且直接输出剩下的样本(○)。结果，获得采样率Fs/2的抽取信号b，并且抽取信号b被记录在记录介质中。
此外，如图10B所示，当对来源于记录介质的信号再现进行上采样时，接收采样率Fs/2的抽取信号b，并且除了输入信号b的每个样本(○)之外，在每个样本(○)的中间位置处插入通过插值获得的新的样本(◎)。因此，获得了采样率Fs的插值信号c，并且再现并输出该信号。其后，当对该信号c进行下采样和记录时，通过抽取在上采样时进行了插入的样本(◎)，可以恢复和记录信号b。因此，当该二次采样设备重复进行下采样和上采样时，一直保持未被抽取的样本(○)，并且信号的频率特性不会劣化。
***专利文献：JP 04-185127，A
发明内容
然而，在二次采样过程之前和之后样本相位不匹配的情况下，例如下采样过程或上采样过程，不能够应用传统的二次采样设备。在这些采样过程中，在二次采样过程之前和之后相位通常不匹配，在这种情况下不能够应用传统的二次采样设备。
例如，使用二抽头滤波器，如图10C所示，当没有相位匹配地将48kHz采样率的信号d(信号值：d0、d1、d2、d3)下采样为24kHz采样率的信号e(信号值：e0、e1、e2)时，e0信号表达为公式(1)，信号e1表达为公式(2)
此外，例如，当将信号e上采样为48kHz采样率的信号d′(信号值：d′0，d′1，d′2，d′3)时，信号d′1表达为公式(3)，与原始信号d1不一致。
因此，当重复相位不一致的采样过程时，在每次重复之后信号劣化。传统的二次采样设备不能够抑制该劣化。
本发明设计用于解决该问题，并因此本发明的目的是提出一种二次采样检测设备，如果在二次采样过程之前和之后相位不匹配，能够检测信号是否已经被二次采样过，并且提出一种采样设备，能够降低由于采样过程的重复而引起的信号劣化。
(解决手段)
本发明的第一方面提供了一种二次采样检测设备，用于接收组成数字信号的多个输入信号，并且检测数字信号是否是二次采样信号。该二次采样检测设备包括：估计部分，操作用于根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及检测部分，操作用于使用估计信号和一个或多个输入信号，来检测数字信号是否是二次采样信号。估计部分包括：第一二次采样估计部分，操作用于以第一方法根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及第二二次采样估计部分，操作用于以第二方法根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号。检测部分将第一二次采样估计部分的输出与第二二次采样估计部分的输出相比较，根据比较结果来检测数字信号是否是二次采样信号。
本发明的第二方面提供了一种二次采样检测设备，用于接收组成数字信号的多个输入信号，并且检测数字信号是否是二次采样信号，该二次采样检测设备包括：估计部分，操作用于根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及检测部分，操作用于使用估计信号和一个或多个输入信号，来检测数字信号是否是二次采样信号。估计部分根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号，该一个或多个输入信号的采样位置不同于二次采样之前的信号的采样位置，并且使用二次采样之前的估计信号，来估计输入信号。检测部分将估计的输入信号与实际接收的输入信号相比较，并且检测数字信号是否是二次采样的信号。
本发明的第三方面提供了一种二次采样设备，用于通过输入端接收组成数字信号的多个输入信号，二次采样接收的信号并通过输出端输出二次采样的信号。该二次采样设备包括：信号恢复部分，操作用于根据一个或多个输入信号来产生在数字信号的二次采样之前的信号；信号抽取部分，操作用于抽取一个或多个输入信号；二次采样检测部分，操作用于根据一个或多个输入信号来检测数字信号是否是二次采样信号，并且在检测到数字信号是二次采样信号时输出检测信号，或者在检测到数字信号不是二次采样信号时输出未检测信号；以及开关，操作用于接收二次采样检测部分的输出，并且当二次采样检测部分的输出是检测信号时，将信号恢复部分的输出连接到输出端，或者当二次采样检测部分的输出是未检测信号时，将信号抽取部分的输出连接到输出端，其中，该二次采样检测部分包括：估计部分，操作用于根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及检测部分，操作用于使用估计的信号和一个或多个输入信号，来检测数字信号是否是二次采样信号。估计部分包括：第一二次采样估计部分，操作用于以第一方法根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及第二二次采样估计部分，操作用于以第二方法根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号。检测部分将第一二次采样估计部分的输出与第二二次采样估计部分的输出相比较，根据比较结果来检测数字信号是否是二次采样信号。
本发明的第四方面提供了一种二次采样检测方法，用于接收组成数字信号的多个输入信号，并且检测数字信号是否是二次采样信号。该二次采样检测方法包括步骤：估计步骤，根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及检测步骤，使用估计的信号和一个或多个输入信号来检测数字信号是否是二次采样信号，估计步骤包括：以第一方法根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及以第二方法根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号。检测步骤将以第一方法估计的信号与以第二方法估计的信号相比较，并且根据比较结果来检测数字信号是否是二次采样信号。
在本发明的第五方面，提供了一种二次采样检测方法，用于接收组成数字信号的多个输入信号，并且检测数字信号是否是二次采样信号。该二次采样检测方法包括步骤：估计步骤，根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及检测步骤，使用估计的信号和一个或多个输入信号来检测数字信号是否是二次采样信号。估计步骤根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号，该一个或多个输入信号的采样位置不同于二次采样之前的信号的采样位置，并且使用估计的二次采样之前的信号来估计输入信号。检测步骤将估计的输入信号与实际接收的一个或多个输入信号相比较，并且检测数字信号是否是二次采样信号。
在本发明的第六方面，提供了一种二次采样方法，用于接收组成数字信号的多个输入信号，并且对接收信号进行二次采样以输出二次采样信号。该二次采样方法包括步骤：根据一个或多个输入信号来恢复在数字信号的二次采样之前的信号；抽取一个或多个输入信号；估计步骤，根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；检测步骤，使用估计的信号和一个或多个输入信号来检测数字信号是否是二次采样信号；以及当检测到数字信号是二次采样信号时输出恢复的信号，而当检测到数字信号不是二次采样信号时输出抽取的信号。估计步骤包括：以第一方法根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及以第二方法根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号。检测步骤将以第一方法估计的信号与以第二方法估计的信号相比较，并且根据比较结果来检测数字信号是否是二次采样信号。
(有益效果)
根据本发明的二次采样检测设备和方法，即使在二次采样之前和之后相位不匹配，也可以检测到是否已经对输入信号进行了二次采样。例如，使用检测结果可以实现一种记录和再现设备，能够抑制由于配音的重复(二次采样)而引起的信号频率特性的劣化。
此外，根据本发明的二次采样设备和方法，可以检测到是否已经对输入信号进行了二次采样，如果已经对输入信号进行了二次采样，则恢复并输出二次采样之前的原始数据。因此，可以抑制由于配音的重复(二次采样)而引起的信号频率特性的劣化。
例如，使用二抽头滤波器，如图10C所示，当没有相位匹配地将48kHz采样率的信号d(信号值：d0、d1、d2、d3)下采样为24kHz采样率的信号e(信号值：e0、e1、e2)时，e0信号表达为公式(1)，信号e1表达为公式(2)
此外，例如，当将信号e上采样为48kHz采样率的信号d′(信号值：d′0，d′1，d′2，d′3)时，信号d′1表达为公式(3)，与原始信号d1不一致。
因此，当重复相位不一致的采样过程时，在每次重复之后信号劣化。传统的二次采样设备不能够抑制该劣化。
本发明设计用于解决该问题，并因此本发明的目的是提出一种二次采样检测设备，如果在二次采样过程之前和之后相位不匹配，能够检测信号是否已经被二次采样过，并且提出一种采样设备，能够降低由于采样过程的重复而引起的信号劣化。
(解决手段)
本发明的第一方面提供了一种二次采样检测设备，用于接收组成数字信号的多个输入信号，并且检测数字信号是否是二次采样信号。该二次采样检测设备包括：估计部分，操作用于根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及检测部分，操作用于使用估计信号和一个或多个输入信号，来检测数字信号是否是二次采样信号。估计部分包括：第一二次采样估计部分，操作用于以第一方法根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及第二二次采样估计部分，操作用于以第二方法根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号。检测部分将第一二次采样估计部分的输出与第二二次采样估计部分的输出相比较，根据比较结果来检测数字信号是否是二次采样信号。
本发明的第二方面提供了一种二次采样检测设备，用于接收组成数字信号的多个输入信号，并且检测数字信号是否是二次采样信号，该二次采样检测设备包括：估计部分，操作用于根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及检测部分，操作用于使用估计信号和一个或多个输入信号，来检测数字信号是否是二次采样信号。估计部分根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号，该一个或多个输入信号的采样位置不同于二次采样之前的信号的采样位置，并且使用二次采样之前的估计信号，来估计输入信号。检测部分将估计的输入信号与实际接收的输入信号相比较，并且检测数字信号是否是二次采样的信号。
本发明的第三方面提供了一种二次采样设备，用于通过输入端接收组成数字信号的多个输入信号，二次采样接收的信号并通过输出端输出二次采样的信号。该二次采样设备包括：信号恢复部分，操作用于根据一个或多个输入信号来产生在数字信号的二次采样之前的信号；信号抽取部分，操作用于抽取一个或多个输入信号；二次采样检测部分，操作用于根据一个或多个输入信号来检测数字信号是否是二次采样信号，并且在检测到数字信号是二次采样信号时输出检测信号，或者在检测到数字信号不是二次采样信号时输出未检测信号；以及开关，操作用于接收二次采样检测部分的输出，并且当二次采样检测部分的输出是检测信号时，将信号恢复部分的输出连接到输出端，或者当二次采样检测部分的输出是未检测信号时，将信号抽取部分的输出连接到输出端，其中，该二次采样检测部分包括：估计部分，操作用于根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及检测部分，操作用于使用估计的信号和一个或多个输入信号，来检测数字信号是否是二次采样信号。估计部分包括：第一二次采样估计部分，操作用于以第一方法根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及第二二次采样估计部分，操作用于以第二方法根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号。检测部分将第一二次采样估计部分的输出与第二二次采样估计部分的输出相比较，根据比较结果来检测数字信号是否是二次采样信号。
本发明的第四方面提供了一种二次采样检测方法，用于接收组成数字信号的多个输入信号，并且检测数字信号是否是二次采样信号。该二次采样检测方法包括步骤：估计步骤，根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及检测步骤，使用估计的信号和一个或多个输入信号来检测数字信号是否是二次采样信号，估计步骤包括：以第一方法根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及以第二方法根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号。检测步骤将以第一方法估计的信号与以第二方法估计的信号相比较，并且根据比较结果来检测数字信号是否是二次采样信号。
在本发明的第五方面，提供了一种二次采样检测方法，用于接收组成数字信号的多个输入信号，并且检测数字信号是否是二次采样信号。该二次采样检测方法包括步骤：估计步骤，根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及检测步骤，使用估计的信号和一个或多个输入信号来检测数字信号是否是二次采样信号。估计步骤根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号，该一个或多个输入信号的采样位置不同于二次采样之前的信号的采样位置，并且使用估计的二次采样之前的信号来估计输入信号。检测步骤将估计的输入信号与实际接收的一个或多个输入信号相比较，并且检测数字信号是否是二次采样信号。
在本发明的第六方面，提供了一种二次采样方法，用于接收组成数字信号的多个输入信号，并且对接收信号进行二次采样以输出二次采样信号。该二次采样方法包括步骤：根据一个或多个输入信号来恢复在数字信号的二次采样之前的信号；抽取一个或多个输入信号；估计步骤，根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；检测步骤，使用估计的信号和一个或多个输入信号来检测数字信号是否是二次采样信号；以及当检测到数字信号是二次采样信号时输出恢复的信号，而当检测到数字信号不是二次采样信号时输出抽取的信号。估计步骤包括：以第一方法根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号；以及以第二方法根据一个或多个输入信号来估计在数字信号的二次采样之前的信号。检测步骤将以第一方法估计的信号与以第二方法估计的信号相比较，并且根据比较结果来检测数字信号是否是二次采样信号。
(有益效果)
根据本发明的二次采样检测设备和方法，即使在二次采样之前和之后相位不匹配，也可以检测到是否已经对输入信号进行了二次采样。例如，使用检测结果可以实现一种记录和再现设备，能够抑制由于配音的重复(二次采样)而引起的信号频率特性的劣化。
此外，根据本发明的二次采样设备和方法，可以检测到是否已经对输入信号进行了二次采样，如果已经对输入信号进行了二次采样，则恢复并输出二次采样之前的原始数据。因此，可以抑制由于配音的重复(二次采样)而引起的信号频率特性的劣化。
附图说明
图1A和1B是相位不匹配的二次采样过程的解释性图。
图2A和2B是考虑相位时滤波过程的解释性图。
图3是实施方式1和2中二次采样检测设备的方框图。
图4A和4B是实施方式2中的二次采样检测操作的解释性图。
图5是实施方式3中的二次采样检测设备的方框图。
图6是实施方式4中的信号恢复设备的方框图。
图7A和7B是实施方式5中的二次采样设备的方框图。
图8是实施方式6中的二次采样设备的方框图。
图9A和9B是实施方式6中的二次采样检测操作的解释性图。
图10A至10C是传统二次采样设备中的二次采样过程的解释性图。
图2A和2B是考虑相位时滤波过程的解释性图。
图3是实施方式1和2中二次采样检测设备的方框图。
图4A和4B是实施方式2中的二次采样检测操作的解释性图。
图5是实施方式3中的二次采样检测设备的方框图。
图6是实施方式4中的信号恢复设备的方框图。
图7A和7B是实施方式5中的二次采样设备的方框图。
图8是实施方式6中的二次采样设备的方框图。
图9A和9B是实施方式6中的二次采样检测操作的解释性图。
图10A至10C是传统二次采样设备中的二次采样过程的解释性图。
具体实施方式
现在参考附图，下面具体地描述本发明的优选实施方式。
实施方式1
本实施方式涉及一种二次采样检测设备，接收数字视频信号，并且检测输入的数字视频信号是否是二次采样的信号。
在本实施方式和以下实施方式中的二次采样检测设备中，假设组成数字视频信号的多个输入信号是由FIR数字滤波器二次采样的信号。二次采样检测设备确定根据假设的滤波器系数和边界条件(初始值)，来确定建立假设必需的条件，判断输入信号是否在边界条件之下满足必需条件，并且检测输入信号是否是二次采样信号。
1.利用FIR滤波器的二次采样过程
为了便于理解本实施方式的二次采样设备的原理，首先，解释使用2抽头FIR数字滤波器的二次采样过程。因为FIR数字滤波器的操作较为稳定并且适用于高速操作，所以它通常被用于信号的二次采样。
图1A和1B是在向包括亮度信号和色差信号的一帧视频信号应用二次采样过程的情况下视频信号的示意图。在图1A和1B中，符号“×”表示亮度信号，标记“○”表示第一场的色差信号，并且三角标记“△”示出了第二场的色差信号。在图1A中，示出了YUV 4:2:2格式的亮度和色差的相位关系，并且图1B是在YUV 4:2:0格式情况下的图。另外，在图1A中，Ck(k＝0，1，2，...)是在YUV 4:2:2格式的情况下的色差信号的信号值。类似地，在图1B中，Bj(j＝0，1，2，...)是在YUV 4:2:0格式的情况下的色差信号的信号值。下标m和n被用于表达色差信号在一帧图像中的垂直位置(沿图像的垂直方向)，并且m和n是(m，n)＝{(1，0)，(3，1)，(5，2)，…}的值的组合。即，m和n满足m＝2n+1的关系。
如图1A和1B所示，在YUV 4:2:2格式和YUV 4:2:0格式之间，亮度信号的数目和位置是相同的。然而，色差信号在数目(密度)和位置上都是不同的，即，相位是不同的。从YUV 4:2:2格式(图1A)转换为YUV 4:2:0格式(图1B)的过程是下采样，而从YUV 4:2:0格式转换为YUV 4:2:2格式的过程是上采样。为了简化解释，下面具体地描述第一场的数据。
下面，考虑从图1B至图1A格式的数字图像的色差信号的上采样。现在参考图2A和2B，利用信号C2m和信号B2n以及B2n+2的位置关系，可以将C2m的值确定为分别以5∶3比例加权的B2n和B2n+2的平均值。因此，输出值C2m的数字滤波器表达为公式(4)。
作为边界条件(初始值)，YUV 4:2:2格式的最上一行的色差信号C0确定如下。
C0＝B0(5)
类似地，参考图2A和2B，根据信号C2n+2和信号B2n以及B2n+2的位置关系，将C2m+2的值确定为以1∶7比例加权的B2n和B2n+2的平均值。因此，输出值C2m+2的数字滤波器表达为公式(6)。
对于m和n的所有组合进行该计算，并且获得上采样的色差信号。
此处，假设到二次采样检测设备的输入信号是由FIR数字滤波器从YUV 4:2:0格式上采样至YUV 4:2:2格式的信号(“假设A”)。输入信号的信号值Ck可以表达为公式(4)和(6)，其中信号值Bj是二次采样之前的信号。此外，可以分别将公式(4)和(6)修改为以下公式(8)和(7)。
因此，为了实现假设A，需要在m和n的任意组合中建立公式(7)和(8)。当满足必需条件时，可以将输入信号估计为由FIR数字滤波器从YUV 4:2:0格式上采样的信号。
2.二次采样检测设备
2.1配置
下面解释本实施方式的二次采样检测设备。
二次采样检测设备检测输入信号是否是上述上采样的信号。图3是本实施方式的二次采样检测设备的方框图。二次采样检测设备301依次输入(或接收)YUV 4:2:2格式的数字视频信号作为输入，根据输入信号的信息来检测图像的整体或部分是否是二次采样图像，并且输出检测结果。注意，在预先缓冲输入的视频信号之后，将与必需像素相对应的信号依次输入二次采样检测设备301。
二次采样检测设备301包括第一和第二二次采样估计部分303和304、延迟单元305以及比较检测器306。第一二次采样估计部分303是用于以第一方法根据输入信号f来估计二次采样之前的信号的装置。第二二次采样估计部分304是用于以第二方法根据输入信号f来估计二次采样之前的信号的装置。在本实施方式中，第一二次采样估计部分303和第二二次采样估计部分304分别使用公式(7)和(8)，来估计二次采样之前的信号Bj。
延迟单元305是用于以规定时间的延迟、直到输入下一个输入信号f才输出来自第一二次采样估计部分303的输出信号g的装置。即，信号被延迟了第一和第二二次采样估计部分303和304估计二次采样之前的信号所需的时间。该操作使得每个二次采样估计部分使用先前估计的结果来进行计算。输入延迟单元305的信号在此处被解释为来自第一二次采样估计部分303的信号g，但是也可以使用来自第二二次采样估计部分的信号h。
比较检测器306是用于比较来自第一和第二二次采样估计部分303和304的输出信号g和h以判断它们是否匹配的装置。比较检测器306还在输入信号g和信号h的每个中存储判断结果。当最终在所有输入中结果都匹配时，比较检测器306输出表示输入视频信号已被二次采样的检测信号Sr，或者输出未检测信号Sn，作为比较结果信号j。
2.2操作
下面描述具有上述配置的二次采样检测设备的操作。
假设将相位如图1A所示的YUV 4:2:2格式的数字视频信号输入输入端302，作为信号f。对于信号f，假设从顶部依次输入相同场的视频信号中垂直排列的每个色差信号。即，在图1A中，C0是第一输入，C2和C4是下一时序的输入，并且C6和C8是在随后时序的输入。
第一输入C0在延迟单元305中被用作边界条件(初始值)B0(参见公式(5))。在其他行中，同时或依次处理输入，但是省略其解释。
从输入端302，输入信号值C2和C4作为信号f，并且从延迟单元输入信号值B0作为输入信号i。然后，第一二次采样估计部分303在公式(7)中设置n＝0，m＝1，并且估计并输出二次采样之前的信号B2(参见公式(9))，作为信号g。
类似地，第二二次采样估计部分304在公式(8)中设置n＝0，m＝1，并且估计并输出二次采样之前的信号B2(参见公式(10))，作为信号h。
实现假设A的必需条件之一(第一必需条件)是分别从公式(9)和(10)估计的值B2是相等的。比较检测器306将第一二次采样估计部分303的输出信号g(B2)与第二二次采样估计部分304的输出信号h(B2)相比较。作为比较结果，如果两者相等，则比较检测器306将比较结果存储为“匹配”。还将信号g馈入延迟单元305，延迟单元305然后存储信号值B2。
接下来，从输入端302输入信号值C6和C8作为信号f，并且从延迟单元305输入信号值B2作为输入信号i。然后，第一二次采样估计部分303在公式(7)中设置n＝1，m＝3，并且估计并输出二次采样之前的信号B4(信号g)。另一方面，第二二次采样估计部分304在公式(8)中设置n＝1，m＝3，并且估计并输出二次采样之前的信号B4(信号h)。用于实现假设A的必需条件之一(第二必需条件)是B4的两个估计值是相等的。比较检测器306将第一二次采样估计部分303的输出信号g(B4)与第二二次采样估计部分304的输出信号h(B4)相比较，并且存储比较结果。还将信号g馈入延迟单元305，延迟单元305然后存储信号值B4。
下面类似地，使用来自输入端302的信号f和来自延迟单元305的信号i，二次采样估计部分303和304以彼此不同的方法来估计二次采样之前的信号值B2n+2。比较检测器306比较两个估计的信号值B2n+2。在增加m和n的数目的同时在所有m和n的组合中重复该过程，并且获得多个必需条件。最终，当满足了所有多个必需条件时，即当匹配了所有比较结果时，比较检测器306估计输入信号是从YUV 4:2:0格式上采样的信号，并且输出检测信号Sr。否则，比较检测器306输出未检测信号Sn。尽管非常偶然地，未上采样的输入信号也许碰巧满足这些必需条件，但是同时满足多个必需条件的可能性似乎非常低。
因此，本实施方式的二次采样检测设备以两种不同方法来估计二次采样之前的信号值。当两个估计的信号匹配时，判断输入信号是上采样的信号。因此，根据本实施方式的二次采样检测设备，可以检测到输入信号是从YUV 4:2:0格式上采样的信号，并且通过查阅随后过程中的检测结果，可以抑制频率特性的劣化。因此，可以减少视频信号的劣化。
2.3杂项
在实施方式中，最上一行被定义为边界条件，并且通过增加m和n的数目，从上一行至下一行检测了二次采样。然而，可以将最下一行定义为边界条件，并且通过减少m和n的数目，从下一行至上一行来检测二次采样。
在实施方式中，可以如下进行修改，在后面所述的以下实施方式中同样适用这些修改。
在实施方式中，第一场被用于解释，但是同样地可将第二场用于检测。本实施方式的概念不仅适用于隔行扫描系统，还适用于逐行扫描系统。
在实施方式中，当在比较检测器中对于所有输入信号的所有比较结果都匹配时，产生检测信号Sr。然而，当对于大于规定数目(或者规定比例)的输入信号比较结果匹配时，也可以产生检测信号Sr。
对于比较检测器的比较操作，如果比较信号值的误差处于规定范围内，可以将其判断为“匹配”。
实施方式适用于视频信号的垂直方向，但是也适用于水平方向。此外，实施方式还可以适用于除视频信号之外的其他信号。
实施方式使用具有(5，3)或(1，7)抽头系数的2抽头FIR数字滤波器。然而，抽头的数目和抽头系数不局限于此。在实施方式中，由于抽头的数目是2，关于B2n和B2n+2，通过使用具有两个未知数的线性方程来确定公式。然而，当抽头数目是3时，关于B2n、B2n+2和B2n+4，可以通过使用具有三个未知数的线性方程来确定公式。类似地，当抽头数目是n时(整数n＞3)，可以通过使用具有n个未知数的线性方程来确定公式。
实施方式2
现在解释具有不同配置的二次采样检测设备。本实施方式的二次采样检测设备与图3中的实施方式1在配置上是相同的。实施方式1的二次采样检测设备对于m和n的所有组合执行二次采样检测。相反地，本实施方式的二次采样检测设备可以针对一部分图像信号实现二次采样检测。
参考图4A和4B，解释本实施方式的二次采样检测设备的操作。在本实施方式中，代替公式(5)中所示的边界条件，将关于B2n+2、在从公式(4)和(6)推导出的公式(11a)中计算出的值用作边界条件。
在利用公式(11a)确定了边界条件之后，输入C2m+4和C2m+6，并且利用公式(11b)从B2n+2和C2m+4确定B2n+4。此外，使用公式(11c)从B2n+2和C2m+6确定B2n+4。将从公式(11b)和公式(11c)确定的值B2n+4进行比较。当匹配时，估计输入信号是从YUV 4:2:0格式上采样的信号，并且输出检测信号Sr。否则，输出未检测信号Sn。公式(11b)与公式(8)意义相同，公式(11c)与公式(7)意义相同。
更具体地，下面解释对C42、C44、C46和C48四行的二次采样检测。首先，从输入端302输入信号值C42和C44作为信号f。二次采样估计部分303根据信号C42和C44在公式(11a)中设置(n，m)＝(10，21)，并且确定并输出B22作为信号g。延迟单元305将信号g(B22)作为边界条件(初始值)。
接下来，从输入端302输入信号值C46和C48作为信号f，并且从延迟单元305输入信号值B22作为输入信号i。然后第一二次采样估计部分303在公式(7)中设置(n，m)＝(11，23)，估计并输出二次采样之前的信号B24作为信号g。在延迟单元305中保持该信号g。第二二次采样估计部分304在公式(8)中设置(n，m)＝(11，23)，估计并输出二次采样之前的信号B24作为信号h。
在实施方式1中所述的用于实现假设A的必需条件是第一和第二二次采样估计部分303和304所估计的B24的值应该匹配。比较检测器306将从第一二次采样估计部分303输出的信号g(B24)与从第二二次采样估计部分304输出的信号h(B24)相比较。当比较结果匹配时，比较检测器306估计输入信号时从YUV 4:2:0格式上采样的信号，以便输出检测信号Sr。否则，比较检测器306输出未检测信号Sn。
比较检测器306存储比较结果，在输入了二次采样检测器中所用的所有输入信号之后判断是否所有的比较结果都是“匹配”的。因此，它可以使用四个或多个偶数行的输入信号来检测二次采样。
按照这种方式，可以根据帧中的区域来改变应用的过程。例如，可以将帧氛围多个部分，每个包括四个或多个偶数行，例如11≤n≤20的部分和21≤n≤30的部分，在每个划分部分中检测二次采样，并且可以基于检测结果来改变每个部分中要应用的滤波器。
实施方式3
解释具有其他不同配置的二次采样检测设备。除了不具有反馈电路之外，本实施方式的二次采样检测设备具有与实施方式2相同的功能。因此，在本实施方式的二次采样检测设备中，不必考虑来自输入端的信号的输入时刻，并且在这点上优于实施方式2的二次采样检测设备。
图5是本实施方式中的二次采样检测设备的方框图。以相同的参考数字标识与实施方式1相同的部分，并且省略其解释。
在本实施方式的二次采样检测设备401中，第一二次采样估计部分403是用于以第一方法来估计二次采样之前的信号的装置。第二二次采样估计部分404是用于以第二方法来估计二次采样之前的信号的装置。延迟单元405是用于以在第一和第二二次采样估计部分403和404中估计二次采样之前的信号所需的规定时间延迟来输出第二二次估计部分404的输出的装置。比较检测器406是用于将第一二次采样估计部分403的输出与延迟单元405的输出相比较以判断两个输出是否匹配的装置。用于存储判断结果并且输出检测最终结果的比较检测器406的操作与实施方式1相同。
下面解释具有这种结构的实施方式的二次采样检测设备401的操作。为了简化解释，下面具体地使用第一场的数据。在本实施方式中，第一二次采样估计部分403和第二二次采样估计部分404分别使用公式(12)和公式(11a)来估计二次采样之前的信号Bj。
在以下示例中，从输入端302输入具有图1A所示相位的数字视频信号的信号值C2m和C2m+2，作为信号f。当实现假设A时，这些输入信号应该满足公式(11a)和关于从公式(4)和(4)推导出的B2n的公式(12)。
当输入信号C2m和C2m+2时，第一二次采样估计部分403估计并输出来自公式(12)的B2n作为信号1，而第二二次采样估计部分404估计并输出来自公式(11a)的B2n+2作为信号m。
信号m被存储在延迟单元405中，并且延迟单元405输出前一信号n(B2n)。结果，在比较检测器406中同时输入信号1(B2n)和信号n(B2n)。此处，实现假设A的必需条件是从第一二次采样估计部分403输出的信号1(B2n)与从延迟单元405输出的信号n(B2n)应该匹配。
比较检测器406将信号1与信号n相比较。当两者相匹配时，比较检测器406将结果存储为“匹配”。在输入了在二次采样检测中所用的所有输入信号之后，当所有比较结果都匹配时，估计输入信号是从YUV 4:2:0格式上采样的信号，并且输出检测信号Sr，否则输出未检测信号Sn。
实施方式4
本实施方式涉及一种信号恢复设备，接收由FIR数字滤波器二次采样(上采样)的视频信号，并且恢复并输出在二次采样之前的视频信号。
图6示出了本实施方式的信号恢复设备的配置。信号恢复设备501包括二次采样估计部分503，作为用于根据输入信号来估计二次采样之前的信号。参考图6，下面解释信号恢复设备的操作。
下面假设由在本实施方式中所述的FIR数字滤波器将图1B所示的YUV 4:2:0格式的信号上采样为图1A所示的YUV 4:2:2格式的信号，并且在输入端501输入上采样的信号。
为了简化解释，将第一场的数据用于以下解释。从输入端502输入的信号p是具有值C2m或C2m+2的信号。二次采样估计部分503使用公式(12)、根据输入信号p的信号值C2m和C2m+2来确定信号值B2n，并且输出确定的信号值B2n作为信号q。
该信号恢复设备这样对m和n的所有组合进行处理。结果，无论与上采样之前和之后信号的相位是否匹配，都可以估计并恢复上采样之前的信号。当本发明的信号恢复设备应用于记录和再现设备时，由于即使重复配音，也抑制了频率特性的劣化，所以可以改进记录和再现。
实施方式5
本实施方式涉及一种针对视频信号的垂直方向的信号的二次采样设备。二次采样设备检测输入视频信号是否是二次采样信号。如果输入视频信号不是二次采样信号，则二次采样设备利用FIR数字滤波器来对输入信号进行二次采样，并且输出二次采样信号。如果输入视频信号是二次采样信号，则二次采样设备恢复二次采样之前的信号，并且输出恢复的信号。
图7A和7B示出了本实施方式中二次采样设备的配置。二次采样设备601包括：缓冲存储器603，用于存储输入信号；二次采样检测器604，用于检测输入信号是否是二次采样信号；信号恢复部分605，用于从输入信号来恢复二次采样之前的信号；信号抽取器606，用于利用FIR数字滤波器来进行二次采样；以及开关607，用于将输出改变为来自信号恢复部分605的输出或者来自信号抽取器606的输出。
在输入端602输入的视频信号被存储在缓冲存储器603中，并且按照需要从缓冲存储器603输出存储的信号值。二次采样检测器604具有与在实施方式1至3中所述的二次采样检测设备相同的功能和操作，并且是用于检测输入端602中的输入信号是否是二次采样信号的装置。信号恢复部分606是在实施方式4中所述的用于恢复二次采样之前的信号的装置。信号抽取器606是用于通过FIR数字滤波器来抽取输入信号的装置。开关607从采样检测器604接收控制信号，并且选择来自信号恢复部分605的输出或者来自信号抽取器606的输出，以便将选择的输出输出至输出端608。
对于具有这种结构的本发明的二次采样设备，下面来描述操作。在图7A中是用于解释当输入未二次采样的信号时的操作的图，并且图7B是当输入二次采样的信号时的图。
首先，参考图7A，下面来解释输入了YUV 4:2:2格式(参见图1A)的未二次采样信号时二次采样设备的操作。
在二次采样设备中，二次采样检测器604检测到来自输入端602的输入信号未被二次采样，并且将未检测信号Sn输出至开关607。信号抽取器606使用FIR数字滤波器来抽取色差信号，以便将YUV 4:2:2格式的输入信号转换为YUV 4:2:0格式(参见图1B)。根据来自二次采样检测器604的未检测信号Sn，开关607使触点与点b相连。结果，从输出端608输出由信号抽取器606转换为YUV 4:2:0格式的信号。
参考图7B，下面来解释输入了YUV 4:2:2格式的二次采样信号时二次采样设备的操作。
信号恢复部分605从输入信号中恢复二次采样之前的信号。恢复方法与实施方式4所解释的相同。二次采样检测装置604检测到来自输入端602的输入信号是二次采样信号，并且将检测信号Sr输出至开关607。开关607根据检测信号Sr来使触点与点a相连。结果，从输出端608输出由信号恢复部分605恢复的信号。
结果，根据本实施方式的二次采样设备，当检测到输入信号是已经被二次采样的信号时，信号恢复部分605可以恢复上采样之前的信号，而不使频率特性劣化。因此，即使重复二次采样，也可以抑制信号的劣化。如果检测到输入信号是未被二次采样的信号，则信号抽取器606使用FIR数字滤波器来抽取信号(下采样)。
因此，在本实施方式中，当输入了上采样的数据时，恢复并输出二次采样之前的原始数据，并因此可以抑制由于重复二次采样而导致的信号的劣化。
本实施方式应用于视频信号的垂直方向，但也可以应用于水平方向。本实施方式也可以应用于除视频信号以外的其他信号。
实施方式6
解释具有另一种不同配置的二次采样检测设备。图8示出了本实施方式的二次采样检测设备。二次检测设备801包括：二次采样估计部分804、延迟单元805以及比较检测器806。二次采样估计部分804在假设A之下根据输入信号来估计二次采样之前的信号Bj，并且使用估计的Bj和输入信号来估计输入信号Ck。延迟单元805使来自二次采样估计部分804的信号延迟二次采样估计部分804的处理时间。比较检测器806将实际接收的输入信号与二次采样估计部分804的延迟输出信号(估计的输入信号)相比较，以输出比较结果，作为检测信号Sr/未检测信号Sn。
参考图9A和9B，解释本实施方式的二次采样检测设备的操作。为了简化解释，下面具体地将第一场的数据用于解释。
采样估计部分804通过输入端302接收数字射频信号的信号值C2m和C2m+2，并且使用公式(11a)来确定信号值B2n+2。此外，采样估计单元804接收信号值C2m+4，并且将接收的信号值C2m+4和先前确定的信号值B2n+2代入公式(13)来确定信号值B2n+4。
采样估计部分804将两个确定的信号值B2n+2和B2n+4代入公式(14)(与公式(6)相同)，并且确定信号值B2n+6，以便输出确定的信号作为信号m。
信号m被存储在延迟单元805中。延迟单元805延迟并输出信号n(C2m+6)，使得实际接收的信号f(C2m+6)和估计的信号n(C2m+6)被同时输入比较检测器806。实际接收的信号f(C2m+6)和估计的信号n(C2m+6)的一致是实现假设A的必需条件。
比较检测器806将信号f与信号n相比较。当两者相同时，比较检测器806将结果存储为“匹配”。在输入了在二次采样检测中所用的规定输入信号之后，当所有比较结果都匹配时，估计输入信号是从YUV4:2:0格式上采样的信号，并且输出检测信号Sr。否则，输出未检测信号Sn。比较检测器806还可以设计用于当在多于规定数目(或者规定比例)的输入信号中比较结果相匹配时输出检测信号Sr。
根据本实施方式的二次采样检测设备(与实施方式1和其他实施方式中相同)，检测到输入信号是从YUV 4:2:0格式上采样的信号。因此，在随后的过程中使用该检测结果，可以抑制频率特性的劣化。
尽管结合本发明的特定实施方式描述了本发明，多种其他修改、修正和应用对于本领域的技术人员而言是显而易见的。因此，本发明不局限于此处所提供的公开，而仅受所附权利要求的范围限制。本公开涉及2005年4月13日递交的日本专利申请No.2005-115320中所包含的主题，将其全部内容一并在此作为参考。
工业实用性
根据本发明的二次采样设备，即使重复进行采样率的转换，也不会由于数字滤波器而劣化频率特性。因此，在用于以不同采样率来记录和再现的记录和再现设备中，或者在接收侧和发送侧之间具有不同采样率的转发器等中，本发明是有用的。
实施方式1
本实施方式涉及一种二次采样检测设备，接收数字视频信号，并且检测输入的数字视频信号是否是二次采样的信号。
在本实施方式和以下实施方式中的二次采样检测设备中，假设组成数字视频信号的多个输入信号是由FIR数字滤波器二次采样的信号。二次采样检测设备确定根据假设的滤波器系数和边界条件(初始值)，来确定建立假设必需的条件，判断输入信号是否在边界条件之下满足必需条件，并且检测输入信号是否是二次采样信号。
1.利用FIR滤波器的二次采样过程
为了便于理解本实施方式的二次采样设备的原理，首先，解释使用2抽头FIR数字滤波器的二次采样过程。因为FIR数字滤波器的操作较为稳定并且适用于高速操作，所以它通常被用于信号的二次采样。
图1A和1B是在向包括亮度信号和色差信号的一帧视频信号应用二次采样过程的情况下视频信号的示意图。在图1A和1B中，符号“×”表示亮度信号，标记“○”表示第一场的色差信号，并且三角标记“△”示出了第二场的色差信号。在图1A中，示出了YUV 4:2:2格式的亮度和色差的相位关系，并且图1B是在YUV 4:2:0格式情况下的图。另外，在图1A中，Ck(k＝0，1，2，...)是在YUV 4:2:2格式的情况下的色差信号的信号值。类似地，在图1B中，Bj(j＝0，1，2，...)是在YUV 4:2:0格式的情况下的色差信号的信号值。下标m和n被用于表达色差信号在一帧图像中的垂直位置(沿图像的垂直方向)，并且m和n是(m，n)＝{(1，0)，(3，1)，(5，2)，…}的值的组合。即，m和n满足m＝2n+1的关系。
如图1A和1B所示，在YUV 4:2:2格式和YUV 4:2:0格式之间，亮度信号的数目和位置是相同的。然而，色差信号在数目(密度)和位置上都是不同的，即，相位是不同的。从YUV 4:2:2格式(图1A)转换为YUV 4:2:0格式(图1B)的过程是下采样，而从YUV 4:2:0格式转换为YUV 4:2:2格式的过程是上采样。为了简化解释，下面具体地描述第一场的数据。
下面，考虑从图1B至图1A格式的数字图像的色差信号的上采样。现在参考图2A和2B，利用信号C2m和信号B2n以及B2n+2的位置关系，可以将C2m的值确定为分别以5∶3比例加权的B2n和B2n+2的平均值。因此，输出值C2m的数字滤波器表达为公式(4)。
作为边界条件(初始值)，YUV 4:2:2格式的最上一行的色差信号C0确定如下。
C0＝B0(5)
类似地，参考图2A和2B，根据信号C2n+2和信号B2n以及B2n+2的位置关系，将C2m+2的值确定为以1∶7比例加权的B2n和B2n+2的平均值。因此，输出值C2m+2的数字滤波器表达为公式(6)。
对于m和n的所有组合进行该计算，并且获得上采样的色差信号。
此处，假设到二次采样检测设备的输入信号是由FIR数字滤波器从YUV 4:2:0格式上采样至YUV 4:2:2格式的信号(“假设A”)。输入信号的信号值Ck可以表达为公式(4)和(6)，其中信号值Bj是二次采样之前的信号。此外，可以分别将公式(4)和(6)修改为以下公式(8)和(7)。
因此，为了实现假设A，需要在m和n的任意组合中建立公式(7)和(8)。当满足必需条件时，可以将输入信号估计为由FIR数字滤波器从YUV 4:2:0格式上采样的信号。
2.二次采样检测设备
2.1配置
下面解释本实施方式的二次采样检测设备。
二次采样检测设备检测输入信号是否是上述上采样的信号。图3是本实施方式的二次采样检测设备的方框图。二次采样检测设备301依次输入(或接收)YUV 4:2:2格式的数字视频信号作为输入，根据输入信号的信息来检测图像的整体或部分是否是二次采样图像，并且输出检测结果。注意，在预先缓冲输入的视频信号之后，将与必需像素相对应的信号依次输入二次采样检测设备301。
二次采样检测设备301包括第一和第二二次采样估计部分303和304、延迟单元305以及比较检测器306。第一二次采样估计部分303是用于以第一方法根据输入信号f来估计二次采样之前的信号的装置。第二二次采样估计部分304是用于以第二方法根据输入信号f来估计二次采样之前的信号的装置。在本实施方式中，第一二次采样估计部分303和第二二次采样估计部分304分别使用公式(7)和(8)，来估计二次采样之前的信号Bj。
延迟单元305是用于以规定时间的延迟、直到输入下一个输入信号f才输出来自第一二次采样估计部分303的输出信号g的装置。即，信号被延迟了第一和第二二次采样估计部分303和304估计二次采样之前的信号所需的时间。该操作使得每个二次采样估计部分使用先前估计的结果来进行计算。输入延迟单元305的信号在此处被解释为来自第一二次采样估计部分303的信号g，但是也可以使用来自第二二次采样估计部分的信号h。
比较检测器306是用于比较来自第一和第二二次采样估计部分303和304的输出信号g和h以判断它们是否匹配的装置。比较检测器306还在输入信号g和信号h的每个中存储判断结果。当最终在所有输入中结果都匹配时，比较检测器306输出表示输入视频信号已被二次采样的检测信号Sr，或者输出未检测信号Sn，作为比较结果信号j。
2.2操作
下面描述具有上述配置的二次采样检测设备的操作。
假设将相位如图1A所示的YUV 4:2:2格式的数字视频信号输入输入端302，作为信号f。对于信号f，假设从顶部依次输入相同场的视频信号中垂直排列的每个色差信号。即，在图1A中，C0是第一输入，C2和C4是下一时序的输入，并且C6和C8是在随后时序的输入。
第一输入C0在延迟单元305中被用作边界条件(初始值)B0(参见公式(5))。在其他行中，同时或依次处理输入，但是省略其解释。
从输入端302，输入信号值C2和C4作为信号f，并且从延迟单元输入信号值B0作为输入信号i。然后，第一二次采样估计部分303在公式(7)中设置n＝0，m＝1，并且估计并输出二次采样之前的信号B2(参见公式(9))，作为信号g。
类似地，第二二次采样估计部分304在公式(8)中设置n＝0，m＝1，并且估计并输出二次采样之前的信号B2(参见公式(10))，作为信号h。
实现假设A的必需条件之一(第一必需条件)是分别从公式(9)和(10)估计的值B2是相等的。比较检测器306将第一二次采样估计部分303的输出信号g(B2)与第二二次采样估计部分304的输出信号h(B2)相比较。作为比较结果，如果两者相等，则比较检测器306将比较结果存储为“匹配”。还将信号g馈入延迟单元305，延迟单元305然后存储信号值B2。
接下来，从输入端302输入信号值C6和C8作为信号f，并且从延迟单元305输入信号值B2作为输入信号i。然后，第一二次采样估计部分303在公式(7)中设置n＝1，m＝3，并且估计并输出二次采样之前的信号B4(信号g)。另一方面，第二二次采样估计部分304在公式(8)中设置n＝1，m＝3，并且估计并输出二次采样之前的信号B4(信号h)。用于实现假设A的必需条件之一(第二必需条件)是B4的两个估计值是相等的。比较检测器306将第一二次采样估计部分303的输出信号g(B4)与第二二次采样估计部分304的输出信号h(B4)相比较，并且存储比较结果。还将信号g馈入延迟单元305，延迟单元305然后存储信号值B4。
下面类似地，使用来自输入端302的信号f和来自延迟单元305的信号i，二次采样估计部分303和304以彼此不同的方法来估计二次采样之前的信号值B2n+2。比较检测器306比较两个估计的信号值B2n+2。在增加m和n的数目的同时在所有m和n的组合中重复该过程，并且获得多个必需条件。最终，当满足了所有多个必需条件时，即当匹配了所有比较结果时，比较检测器306估计输入信号是从YUV 4:2:0格式上采样的信号，并且输出检测信号Sr。否则，比较检测器306输出未检测信号Sn。尽管非常偶然地，未上采样的输入信号也许碰巧满足这些必需条件，但是同时满足多个必需条件的可能性似乎非常低。
因此，本实施方式的二次采样检测设备以两种不同方法来估计二次采样之前的信号值。当两个估计的信号匹配时，判断输入信号是上采样的信号。因此，根据本实施方式的二次采样检测设备，可以检测到输入信号是从YUV 4:2:0格式上采样的信号，并且通过查阅随后过程中的检测结果，可以抑制频率特性的劣化。因此，可以减少视频信号的劣化。
2.3杂项
在实施方式中，最上一行被定义为边界条件，并且通过增加m和n的数目，从上一行至下一行检测了二次采样。然而，可以将最下一行定义为边界条件，并且通过减少m和n的数目，从下一行至上一行来检测二次采样。
在实施方式中，可以如下进行修改，在后面所述的以下实施方式中同样适用这些修改。
在实施方式中，第一场被用于解释，但是同样地可将第二场用于检测。本实施方式的概念不仅适用于隔行扫描系统，还适用于逐行扫描系统。
在实施方式中，当在比较检测器中对于所有输入信号的所有比较结果都匹配时，产生检测信号Sr。然而，当对于大于规定数目(或者规定比例)的输入信号比较结果匹配时，也可以产生检测信号Sr。
对于比较检测器的比较操作，如果比较信号值的误差处于规定范围内，可以将其判断为“匹配”。
实施方式适用于视频信号的垂直方向，但是也适用于水平方向。此外，实施方式还可以适用于除视频信号之外的其他信号。
实施方式使用具有(5，3)或(1，7)抽头系数的2抽头FIR数字滤波器。然而，抽头的数目和抽头系数不局限于此。在实施方式中，由于抽头的数目是2，关于B2n和B2n+2，通过使用具有两个未知数的线性方程来确定公式。然而，当抽头数目是3时，关于B2n、B2n+2和B2n+4，可以通过使用具有三个未知数的线性方程来确定公式。类似地，当抽头数目是n时(整数n＞3)，可以通过使用具有n个未知数的线性方程来确定公式。
实施方式2
现在解释具有不同配置的二次采样检测设备。本实施方式的二次采样检测设备与图3中的实施方式1在配置上是相同的。实施方式1的二次采样检测设备对于m和n的所有组合执行二次采样检测。相反地，本实施方式的二次采样检测设备可以针对一部分图像信号实现二次采样检测。
参考图4A和4B，解释本实施方式的二次采样检测设备的操作。在本实施方式中，代替公式(5)中所示的边界条件，将关于B2n+2、在从公式(4)和(6)推导出的公式(11a)中计算出的值用作边界条件。
在利用公式(11a)确定了边界条件之后，输入C2m+4和C2m+6，并且利用公式(11b)从B2n+2和C2m+4确定B2n+4。此外，使用公式(11c)从B2n+2和C2m+6确定B2n+4。将从公式(11b)和公式(11c)确定的值B2n+4进行比较。当匹配时，估计输入信号是从YUV 4:2:0格式上采样的信号，并且输出检测信号Sr。否则，输出未检测信号Sn。公式(11b)与公式(8)意义相同，公式(11c)与公式(7)意义相同。
更具体地，下面解释对C42、C44、C46和C48四行的二次采样检测。首先，从输入端302输入信号值C42和C44作为信号f。二次采样估计部分303根据信号C42和C44在公式(11a)中设置(n，m)＝(10，21)，并且确定并输出B22作为信号g。延迟单元305将信号g(B22)作为边界条件(初始值)。
接下来，从输入端302输入信号值C46和C48作为信号f，并且从延迟单元305输入信号值B22作为输入信号i。然后第一二次采样估计部分303在公式(7)中设置(n，m)＝(11，23)，估计并输出二次采样之前的信号B24作为信号g。在延迟单元305中保持该信号g。第二二次采样估计部分304在公式(8)中设置(n，m)＝(11，23)，估计并输出二次采样之前的信号B24作为信号h。
在实施方式1中所述的用于实现假设A的必需条件是第一和第二二次采样估计部分303和304所估计的B24的值应该匹配。比较检测器306将从第一二次采样估计部分303输出的信号g(B24)与从第二二次采样估计部分304输出的信号h(B24)相比较。当比较结果匹配时，比较检测器306估计输入信号时从YUV 4:2:0格式上采样的信号，以便输出检测信号Sr。否则，比较检测器306输出未检测信号Sn。
比较检测器306存储比较结果，在输入了二次采样检测器中所用的所有输入信号之后判断是否所有的比较结果都是“匹配”的。因此，它可以使用四个或多个偶数行的输入信号来检测二次采样。
按照这种方式，可以根据帧中的区域来改变应用的过程。例如，可以将帧氛围多个部分，每个包括四个或多个偶数行，例如11≤n≤20的部分和21≤n≤30的部分，在每个划分部分中检测二次采样，并且可以基于检测结果来改变每个部分中要应用的滤波器。
实施方式3
解释具有其他不同配置的二次采样检测设备。除了不具有反馈电路之外，本实施方式的二次采样检测设备具有与实施方式2相同的功能。因此，在本实施方式的二次采样检测设备中，不必考虑来自输入端的信号的输入时刻，并且在这点上优于实施方式2的二次采样检测设备。
图5是本实施方式中的二次采样检测设备的方框图。以相同的参考数字标识与实施方式1相同的部分，并且省略其解释。
在本实施方式的二次采样检测设备401中，第一二次采样估计部分403是用于以第一方法来估计二次采样之前的信号的装置。第二二次采样估计部分404是用于以第二方法来估计二次采样之前的信号的装置。延迟单元405是用于以在第一和第二二次采样估计部分403和404中估计二次采样之前的信号所需的规定时间延迟来输出第二二次估计部分404的输出的装置。比较检测器406是用于将第一二次采样估计部分403的输出与延迟单元405的输出相比较以判断两个输出是否匹配的装置。用于存储判断结果并且输出检测最终结果的比较检测器406的操作与实施方式1相同。
下面解释具有这种结构的实施方式的二次采样检测设备401的操作。为了简化解释，下面具体地使用第一场的数据。在本实施方式中，第一二次采样估计部分403和第二二次采样估计部分404分别使用公式(12)和公式(11a)来估计二次采样之前的信号Bj。
在以下示例中，从输入端302输入具有图1A所示相位的数字视频信号的信号值C2m和C2m+2，作为信号f。当实现假设A时，这些输入信号应该满足公式(11a)和关于从公式(4)和(4)推导出的B2n的公式(12)。
当输入信号C2m和C2m+2时，第一二次采样估计部分403估计并输出来自公式(12)的B2n作为信号1，而第二二次采样估计部分404估计并输出来自公式(11a)的B2n+2作为信号m。
信号m被存储在延迟单元405中，并且延迟单元405输出前一信号n(B2n)。结果，在比较检测器406中同时输入信号1(B2n)和信号n(B2n)。此处，实现假设A的必需条件是从第一二次采样估计部分403输出的信号1(B2n)与从延迟单元405输出的信号n(B2n)应该匹配。
比较检测器406将信号1与信号n相比较。当两者相匹配时，比较检测器406将结果存储为“匹配”。在输入了在二次采样检测中所用的所有输入信号之后，当所有比较结果都匹配时，估计输入信号是从YUV 4:2:0格式上采样的信号，并且输出检测信号Sr，否则输出未检测信号Sn。
实施方式4
本实施方式涉及一种信号恢复设备，接收由FIR数字滤波器二次采样(上采样)的视频信号，并且恢复并输出在二次采样之前的视频信号。
图6示出了本实施方式的信号恢复设备的配置。信号恢复设备501包括二次采样估计部分503，作为用于根据输入信号来估计二次采样之前的信号。参考图6，下面解释信号恢复设备的操作。
下面假设由在本实施方式中所述的FIR数字滤波器将图1B所示的YUV 4:2:0格式的信号上采样为图1A所示的YUV 4:2:2格式的信号，并且在输入端501输入上采样的信号。
为了简化解释，将第一场的数据用于以下解释。从输入端502输入的信号p是具有值C2m或C2m+2的信号。二次采样估计部分503使用公式(12)、根据输入信号p的信号值C2m和C2m+2来确定信号值B2n，并且输出确定的信号值B2n作为信号q。
该信号恢复设备这样对m和n的所有组合进行处理。结果，无论与上采样之前和之后信号的相位是否匹配，都可以估计并恢复上采样之前的信号。当本发明的信号恢复设备应用于记录和再现设备时，由于即使重复配音，也抑制了频率特性的劣化，所以可以改进记录和再现。
实施方式5
本实施方式涉及一种针对视频信号的垂直方向的信号的二次采样设备。二次采样设备检测输入视频信号是否是二次采样信号。如果输入视频信号不是二次采样信号，则二次采样设备利用FIR数字滤波器来对输入信号进行二次采样，并且输出二次采样信号。如果输入视频信号是二次采样信号，则二次采样设备恢复二次采样之前的信号，并且输出恢复的信号。
图7A和7B示出了本实施方式中二次采样设备的配置。二次采样设备601包括：缓冲存储器603，用于存储输入信号；二次采样检测器604，用于检测输入信号是否是二次采样信号；信号恢复部分605，用于从输入信号来恢复二次采样之前的信号；信号抽取器606，用于利用FIR数字滤波器来进行二次采样；以及开关607，用于将输出改变为来自信号恢复部分605的输出或者来自信号抽取器606的输出。
在输入端602输入的视频信号被存储在缓冲存储器603中，并且按照需要从缓冲存储器603输出存储的信号值。二次采样检测器604具有与在实施方式1至3中所述的二次采样检测设备相同的功能和操作，并且是用于检测输入端602中的输入信号是否是二次采样信号的装置。信号恢复部分606是在实施方式4中所述的用于恢复二次采样之前的信号的装置。信号抽取器606是用于通过FIR数字滤波器来抽取输入信号的装置。开关607从采样检测器604接收控制信号，并且选择来自信号恢复部分605的输出或者来自信号抽取器606的输出，以便将选择的输出输出至输出端608。
对于具有这种结构的本发明的二次采样设备，下面来描述操作。在图7A中是用于解释当输入未二次采样的信号时的操作的图，并且图7B是当输入二次采样的信号时的图。
首先，参考图7A，下面来解释输入了YUV 4:2:2格式(参见图1A)的未二次采样信号时二次采样设备的操作。
在二次采样设备中，二次采样检测器604检测到来自输入端602的输入信号未被二次采样，并且将未检测信号Sn输出至开关607。信号抽取器606使用FIR数字滤波器来抽取色差信号，以便将YUV 4:2:2格式的输入信号转换为YUV 4:2:0格式(参见图1B)。根据来自二次采样检测器604的未检测信号Sn，开关607使触点与点b相连。结果，从输出端608输出由信号抽取器606转换为YUV 4:2:0格式的信号。
参考图7B，下面来解释输入了YUV 4:2:2格式的二次采样信号时二次采样设备的操作。
信号恢复部分605从输入信号中恢复二次采样之前的信号。恢复方法与实施方式4所解释的相同。二次采样检测装置604检测到来自输入端602的输入信号是二次采样信号，并且将检测信号Sr输出至开关607。开关607根据检测信号Sr来使触点与点a相连。结果，从输出端608输出由信号恢复部分605恢复的信号。
结果，根据本实施方式的二次采样设备，当检测到输入信号是已经被二次采样的信号时，信号恢复部分605可以恢复上采样之前的信号，而不使频率特性劣化。因此，即使重复二次采样，也可以抑制信号的劣化。如果检测到输入信号是未被二次采样的信号，则信号抽取器606使用FIR数字滤波器来抽取信号(下采样)。
因此，在本实施方式中，当输入了上采样的数据时，恢复并输出二次采样之前的原始数据，并因此可以抑制由于重复二次采样而导致的信号的劣化。
本实施方式应用于视频信号的垂直方向，但也可以应用于水平方向。本实施方式也可以应用于除视频信号以外的其他信号。
实施方式6
解释具有另一种不同配置的二次采样检测设备。图8示出了本实施方式的二次采样检测设备。二次检测设备801包括：二次采样估计部分804、延迟单元805以及比较检测器806。二次采样估计部分804在假设A之下根据输入信号来估计二次采样之前的信号Bj，并且使用估计的Bj和输入信号来估计输入信号Ck。延迟单元805使来自二次采样估计部分804的信号延迟二次采样估计部分804的处理时间。比较检测器806将实际接收的输入信号与二次采样估计部分804的延迟输出信号(估计的输入信号)相比较，以输出比较结果，作为检测信号Sr/未检测信号Sn。
参考图9A和9B，解释本实施方式的二次采样检测设备的操作。为了简化解释，下面具体地将第一场的数据用于解释。
采样估计部分804通过输入端302接收数字射频信号的信号值C2m和C2m+2，并且使用公式(11a)来确定信号值B2n+2。此外，采样估计单元804接收信号值C2m+4，并且将接收的信号值C2m+4和先前确定的信号值B2n+2代入公式(13)来确定信号值B2n+4。
采样估计部分804将两个确定的信号值B2n+2和B2n+4代入公式(14)(与公式(6)相同)，并且确定信号值B2n+6，以便输出确定的信号作为信号m。
信号m被存储在延迟单元805中。延迟单元805延迟并输出信号n(C2m+6)，使得实际接收的信号f(C2m+6)和估计的信号n(C2m+6)被同时输入比较检测器806。实际接收的信号f(C2m+6)和估计的信号n(C2m+6)的一致是实现假设A的必需条件。
比较检测器806将信号f与信号n相比较。当两者相同时，比较检测器806将结果存储为“匹配”。在输入了在二次采样检测中所用的规定输入信号之后，当所有比较结果都匹配时，估计输入信号是从YUV4:2:0格式上采样的信号，并且输出检测信号Sr。否则，输出未检测信号Sn。比较检测器806还可以设计用于当在多于规定数目(或者规定比例)的输入信号中比较结果相匹配时输出检测信号Sr。
根据本实施方式的二次采样检测设备(与实施方式1和其他实施方式中相同)，检测到输入信号是从YUV 4:2:0格式上采样的信号。因此，在随后的过程中使用该检测结果，可以抑制频率特性的劣化。
尽管结合本发明的特定实施方式描述了本发明，多种其他修改、修正和应用对于本领域的技术人员而言是显而易见的。因此，本发明不局限于此处所提供的公开，而仅受所附权利要求的范围限制。本公开涉及2005年4月13日递交的日本专利申请No.2005-115320中所包含的主题，将其全部内容一并在此作为参考。
工业实用性
根据本发明的二次采样设备，即使重复进行采样率的转换，也不会由于数字滤波器而劣化频率特性。因此，在用于以不同采样率来记录和再现的记录和再现设备中，或者在接收侧和发送侧之间具有不同采样率的转发器等中，本发明是有用的。