[发明专利]数字数据抽样率转换系统

说明书

本发明涉及应用在包括视频和音频等的数据处理中的数字数据抽样率转换。

有多种应用场合要求将以第一数据速率出现的数字数据样本转换为以不同的第二数据速率出现的数字数据样本。在这些应用场合，以一种速率抽样的数据被内插以便以不同速率或抽样相位估算数据。抽样率转换的应用包括，例如，不同视频标准、如高清晰度电视(HDTV)数据和CCIR601标准数据之间的转换，以及不同视频显示格式、如隔行和逐行显示格式之间的转换。其他应用包括，例如，多媒体复合图像生成和显示，如画中画(PIP)显示，和用于数字数据存储、如CDROM或DVD应用的数据处理和涉及数字抽样率转换的数字解调，以建立频率、相位或符号定时同步。在计较成本的应用中广泛采用的抽样率转换表明有必要使抽样率转换器和其内插器及数字滤波器子部件的配置最佳化。

众所周知，就使性能优势最大化和使所采用硬件的复杂性、即加法器、乘法器、寄存器等的数目等最小而言，传统内插器配置被认为是最佳的。然而，抽样率转换器、内插器和数字滤波器系统以及在此给出的他们的派生方法在性能和降低复杂性上相对公知滤波器设计以有许多改进。

本发明的目的是提供一种抽样率转换系统，它将第一抽样率的数据转换为具有不同的第二抽样率的数据。该系统采用一个以第一抽样率工作内插器，并包括第一内插网络和延迟网络。第一内插网络内插第一抽样率数据，以按照第一抽样间隔提供上升抽样的内插数据样本。延迟网络内插上升抽样的内插数据以按照比第一抽样间隔更高分辨率的第二抽样间隔，以及在原始抽样位置之前和之后，提供延迟的上升抽样内插数据样本。该系统还包括一个以第二抽样率工作的数字滤波器，用于对较高分辨率的数据样本进行滤波，以提供第二抽样率数据。

附图简要说明：

图1示出一种按照本发明原理的性能增强抽样率转换器，用于在视频显示格式转换应用中转换亮度和色度数据样本的水平行抽样率。

图1A示出按照本发明原理的用于作为图1抽样率转换器配置中数字滤波器40的性能增强数字滤波器。

图2示出按照本发明的滤波器配置，该滤波器配置适合于提供图1单元10的第一内插网络级自举滤波器输出H₁(z)和H₀(z)。

图3示出按照本发明原理的复杂性降低的数字滤波器，用于作为图1抽样率转换器配置中的数字滤波器40。

图4示出一个表格，表示出图3单元40的复杂性降低数字滤波器的系数值和连同相应位置索引信号的有效滤波器延迟。

图5示出一种按照本发明原理的举例说明为提供增强内插器性能而对图1内插网络(单元10)和延迟网络(单元20)进行扩展的布局。

图6示出按照本发明原理的用于导出改进的数字滤波器功能的构造因式分解过程的主要元器件。

图1示出一种性能增强抽样率转换器，用于在视频显示格式转换应用中转换亮度和色度数据样本的水平行抽样率。虽然按照一种为显示格式转换目的，例如，将720×1280像素分辨率标准清晰度格式上升抽样为1080×1920像素分辨率的高清晰度格式(或反之)，而对视频信号进行处理的系统描述了所公开的转换器，但这仅仅是举例。所公开的转换器和数字滤波器配置和本发明原理可用于任何滤波或抽样率转换器应用，包括上升抽样或下降抽样转换。

概括地讲，图1抽样率转换器系统包括补偿前置滤波器17，内插网络10，延迟网络20和数字滤波器40。前置滤波器17是可选的并用于最佳化图1高性能系统中所需通带外的噪声抑制性能和所需通带内的增益。反之，在复杂性降低的抽样率转换器系统(稍后结合图3说明)中，省略前置滤波器17。

抽样率转换器将输入抽样率下的数据转换为不同的输出抽样率数据并具有许多相互依赖的属性。这些包括例如增益和相位响应特性，相位延迟，群延迟，及时钟延迟。为了获得所需的抽样率转换器性能和修整特定应用的转换器操作，对于整个转换器和转换器内的中间处理级而言，需要选择在这些特性之间的折衷。在导出一种抽样率转换器配置时，可以将各个所选择的属性作为不变的属性或有待优化的属性来建立。