DE69123780T2 - Gerät zur Verarbeitung von Bildsignalen zwecks Verbesserung der Kantensteilheit - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Verarbeitung von Bildsignalen bzw. eine Bildsignalverarbeitungsvorrichtung zur Verarbeitung eines Bildsignals und einen Fernsehempfänger mit einem derartigen Gerät.
• Es ist bereits eine Bildsignalverarbeitungsvorrichtung bekannt, das die Bildqualität eines Fernsehbildempfängers verbessert.
• Als Verfahren zur Verbesserung der Bildqualität eines Fernsehempf ängers ist ein Verfahren zur Verbesserung der Bildqualität durch Verbesserung der Frequenzeigenschaften der Bild- Verstärkerschaltung oder durch ein System einer Umrißlinien- Korrekturschaltung oder -Randhervorhebungsschaltung einer Verzögerungsbauart bekannt.
• Fig. 1 zeigt ein Beispiel für den Grundaufbau einer herkömmlichen Umrißlinien-Korrektursc.haltung.
• Gemäß Fig. 1 erfährt das eingegebene Bildsignal bei einer Helligkeits/Kontrast-Einstellschaltung 1 eine Helligkeits- und Kontrasteinstellung und wird dann einer Umrißsignal-Erzeugungsschaltung 2 sowie einer Verzögerungsschaltung 3 zugeführt.
• Bei der Umrißlinien-Erzeugungsschaltung 2 werden die dem Umrißlinienabschnitt des Bildes entsprechenden Signale unter allen Eingangssignalen des Bildes extrahiert und einer Verstärkungssteuerschaltung 4 bei einer nachfolgenden Stufe zugeführt.
• Die Verstärkungssteuerschaltung 4 ist derart aufgebaut, daß sie die Verstärkung des Umrißliniensignals steuern kann, die durch eine in der Darstellung nicht gezeigte Operationseinheit zugeführt wird, wobei das auf diese Weise in der Verstärkung gesteuerte Umrißliniensignal einer Addierereinrichtung bzw. einem Addierer 5 zugeführt wird.
• Dem Addierer 5 wird außerdem das Bildsignal zugeführt, dessen Helligkeit und Kontrast durch die Helligkeits/Kontrast-Einstellschaltung 1 eingestellt worden sind, nachdem es um eine voreingestellte Zeit durch die Verzögerungsschaltung 3 verzögert worden ist, wobei dann durch eine Addition des durch die Verstärkungs-Steuerschaltung 4 zugeführten Umrißliniensignals und des durch die Verzögerungsschaltung 3 zugeführten Bildsignals ein Bildsignal mit einer korrigierten Umrißlinie aus dem Addierer 5 ausgegeben wird.
• Fig. 2 zeigt ein Beispiel für den Aufbau einer Horizontal-Umrißlinien-Korrekturschaltung, während Fig. 3 eine Darstellung des Signalverlaufs der Einheit mit dem in Fig. 2 gezeigten Aufbau zeigt.
• Gemäß Fig. 2 ergibt sich aus einem Bildeingangssignal (A) das Bildausgangssignal, zu dem das in Fig. 3 (G) gezeigte Umrißliniensignal durch Verzögerungsschaltungen 7, 10 und 13, Koeffizienten-Multiplizierer 6, 8 und 11 und Addierer 9, 12 und 14 hinzuaddiert worden ist.
• Jedoch wird, wenn ein bestimmter Korrekturbetrag eingestellt ist, bei der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Umrißlinien-Korrekturschaltung die gleiche Umrißlinienkorrektur ungeachtet des Helligkeitspegels (dunkler Teil, heller Teil) des Bildsignals durchgeführt, und folglich wird, falls die Umrißlinie überbetont sein sollte, die Umrißlinienbetonung bei dem dunklen Teil unter Erzeugung eines glänzenden Bildes zu sehr bemerkbar, während bei dem hellen Teil, insbesondere wenn weiße Buchstaben usw. erzeugt werden, ein Überstrahlen auftritt, was zu einer Verschlechterung der Bildqualität führt.
• Ein Verfahren zur Betonung der Umrißlinie des Bildes durch Digitalisierung des Bildsignals ist durch die JP-A-59-023 974 vorgeschlagen worden.
• Jedoch werden in dem Falle eines derartigen, herkömmlichen Verfahrens eine Verzögerungsschaltung, bei der eine Vielzahl von zeitlich jeweils um eine horizontale Abtastperiode voneinander abweichenden Verzögerungssignalen angewandt werden, die Korrelation der Vielzahl der durch die Verzögerungsschaltung ausgegebenen Verzögerungssignale berechnet und die dieser Korrelation entsprechenden Signale ausgegeben, wobei somit eine Vielzahl kostspieliger Zeilenspeicher erforderlich sind, was zu einem Kostenanstieg führt, und außerdem tritt, da die Umrißlinienbetonung entsprechend derartigen Korrelationen durch Berechnung der Korrelation zwischen Bildsignalen und jeder horizontalen Abtastperiode durchgeführt wird, das Problem auf, daß in Abhängigkeit des Bildinhalts eine ausreichende Umrißlinienbetonung nicht durchgeführt werden kann.
• In der JP-A-62 299 180 ist eine Anordnung offenbart, bei der zunächst ein Umrißlinien-Korrektursignal aus dem Eingangsbildsignal erzeugt und dann in eine nichtlineare Form entsprechend dem Wert eines aus einer Pegel-Erfassungsschaltung ausgegebenen Steuersignais umgewandelt wird, wobei das umgewandelte Umrißlinien-Korrektursignal dann durch eine Addiererschaltung zu dem Eingangsbildsignal addiert wird. Genauer weist die darin offenbarte Bildsignalverarbeitungsvorrichtung eine auf ein Bildsignal ansprechende Umrißliniensignal- Erzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Umrißliniensignals um die Umrißlinie des durch das Bildsignal dargestellten Bildes aus dem Bildsignal hervorzuheben, wobei das Umrißliniensignal für eine Umrißlinie bei dunklen oder hellen Bereichen des Bildes einen geringeren Amplitudespitzenwert als für eine Umrißlinie bei einem Bereich des Bildes mit mittlerer Helligkeit aufweist, wobei das Umrißliniensignal von der Umrißliniensignal-Erzeugungseinrichtung mit einer auf das Bildsignal bezogenen Verzögerung ausgegeben wird, eine Verzögerungseinrichtung zum Verzögern des Bildsignals um die Verzögerung und eine Addierereinrichtung zum Addieren des Umrißliniensignals zu dem von der Verzögerungseinrichtung ausgegebenen verzögerten Bildsignal auf.
• Eine andere Anordnung einer Bildsignalverarbeitungsvorrichtung ist in der US-A-4 422 094 offenbart. Wie darin offenbart wird eine vertikale Einzelheit aus einem Bildsignal durch eine Kombination aus Kamm- und Bandpaßfilter extrahiert, wobei das diese Einzelheit darstellende Signal unter Verwendung einer Speichertabelle unter Steuerung des Bedieners nichtlinear verarbeitet wird. Das Signal der nichtlinear verarbeiteten Einzelheit wird dann zu dem Luminanzsignal addiert.
• Die erfindungsgemäße Bildsignalverarbeitungsvorrichtung mit den besonderen Eigenschaften der vorstehend erwähnten JP-A-62 299 180 ist dadurch gekennzeichnet, daß die Umrißliniensignal-Erzeugungseinrichtung eine auf das Bildsignal ansprechende nicht-lineare Verarbeitungseinrichtung zur Kompression dessen Pegel in Bereichen, die dunklen Teilen und hellen Teilen des Bildes entsprechen, sowie zur Expansion dessen Pegel in Bereichen, die Teilen des Bildes mit mittlerer Helligkeit entsprechen, und eine auf das von der nicht-linearen Verarbeitungsein richtung ausgegebene, nicht-linear verarbeitete Bildsignal ansprechende Umrißliniensignal-Extraktionseinrichtung zur Erzeugung des Umrißliniensignal daraus aufweist.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
• Fig. 1 eine Darstellung des Grundaufbaus einer herkömmlichen Umrißlinien-Korrekturschaltung,
• Fig. 2 eine Darstellung des Aufbaus einer herkömmlichen horizontalen Umrißlinien-Korrekturschaltung,
• Fig. 3 eine Darstellung des Signalverlaufs bei verschiedenen Teile der in Fig. 2 gezeigten horizontalen Umrißlinien-Korrekturschaltung,
• Fig. 4 eine Darstellung der Anordnung einer Umrißlinien-Korrekturschaltung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
• Fig. 5A - 5E Darstellungen der nichtlinearen Eigenschaften bei einem nichtlinearen Teil der Umrißlinien-Korrekturschaltung und Signalverläufe bei jeder in Fig. 4 gezeigten Einheit,
• Fig. 6 eine Darstellung der Anordnung einer Umrißlinien-Korrekturschaltung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
• Fig. 7A - 7G Darstellungen der nichtlinearen Eigenschaften der nichtlinearen Schaltung der Umrißlinien-Korrekturschaltung und Signalverläufe bei jeder in Fig. 6 gezeigten Einheit.
• Die Erfindung ist nachstehend unter Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben. Die nachstehende Beschreibung ist nur als Beispiel gegeben.
• Fig. 4 zeigt den Aufbau einer Umrißlinien-Korrekturschaltung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel Gemäß Fig. 4 ist Element 1 eine Helligkeits/Kontrast-Einstellschaltung, 2 eine Umrißlinien- oder Profil-Signal-Extraktionsschaltung, 3 eine Verzögerungsschaltung, 5 ein Addierer und 15 eine nichtlineare Schaltung.
• In Fig. 4 wird das Eingangsbildsignal der Helligkeits/Kontrast-Einstellschaltung 1 zur Einstellung von Helligkeit und Kontrast zugeführt. Das durch eine derartige Einstellung von Helligkeit und Kontrast erhaltene Bildsignal A wird in die nichtlineare Schaltung 15 und in die Verzögerungsschaltung 3 eingegeben, wobei das durch die Schaltung 3 verzögerte Bildsignal F in den Addierer 5 eingegeben wird.
• Die nichtlineare Schaltung 15 weist die in Fig. 5A gezeigten nichtlinearen Eigenschaften auf, wobei unter der Annahme, daß der in Fig. SB gezeigt gestufte Bildsignalverlauf der nichtlinearen Schaltung 15 eingegeben wird, ein Bildsignal mit einem in Fig. 5C gezeigten Signalverlauf aus der nichtlinearen Schaltung 15 ausgegeben wird.
• Wie vorstehend beschrieben weist das durch die nichtlineare Schaltung 15 ausgegebene Bildsignal derartige Eigenschaften auf, daß wie in Fig. 5C gezeigt bei einem Signalabschnitt, der einen dunklen Bereich des Bildes (d.h., den Bereich, bei dem der Signalpegel klein ist) darstellt, der Signalpegel komprimiert wird, wohingegen bei einem Signalabschnitt, der einen Bereich des Bildes mit einer mittleren Helligkeit darstellt (d.h. bei dem Bereich mit einem mittleren Signalpegel), der Signalpegel expandiert wird.
• Das in Fig. 5C gezeigte Signal wird der Umrißliniensignal-Extraktionsschaltung 2 zugeführt, wobei ein in Fig. SD gezeigtes Umrißliniensignal E aus der Umrißliniensignal-Extraktionsschaltung 2 ausgegeben und in den Addierer 5 eingegeben wird.
• Bei dem Addierer 5 wird durch Addition des durch die Umrißliniensignal-Extraktionsschaltung 2 zugeführten Umrißliniensignals E und des durch die Verzögerungsschaltung 3 um eine bestimmte Zeit verzögerten Bildsignals F ein Bildsignal G ausgegeben, dessen Umrißlinie wie in Fig. SE gezeigt betont ist.
• Wie vorstehend beschrieben ist es durch Vorsehen der nichtlinearen Schaltung vor der Umrißliniensignal-Extraktionsschaltung 2 möglich, die Intensität der Umrißlinienbetonung für einen schwarzen und einen weißen Teil des Bildes darstellende Signale zu unterdrücken und die optimale Umrißlinienbetonung in einem breiten Bereich von einem dunklen Bildbereich bis zu einem hellen Bildbereich des Bildes zu verwirklichen. Auf diese Weise werden ein Glänzen bei einem dunklen Bildbereich oder ein Überstrahlen (Aufblitzen von weiß oder Verwischungen) bei einem hellen Bildbereich usw. verhindert, wobei bei einem Bildbereich, bei dem die Helligkeit normal ist, eine geeignete Betonung der Umrißlinie erhalten wird.
• In Fig. 4 sind die Elemente, die äquivalent zu denen von Fig. 1 sind, mit denselben Bezugszahlen bezeichnet.
• Nachstehend ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
• Fig. 6 zeigt eine Darstellung des Aufbaus einer Umrißlinien Korrekturschaltung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. In Fig. 6 stellt ein Element 15 eine nichtlineare Schaltung, 20 einen Verstärker, 21 und 23 Differentialschaltungen, 22 einen Inverter, 3 eine Verzögerungsschaltung und 5 einen Addierer dar.
• Gemäß Fig. 6 erhält das Eingangsbildsignal A (vergl. Fig. 78) durch die nichtlineare Schaltung 15 den in Fig. 7C gezeigten Signalverlauf mit den in Fig. 7A gezeigten Eigenschaften, wird durch den Verstärker 20 verstärkt und in die Umrißlini ensignal-Extraktionsschaltung 26 eingegeben, die aus Differentialschaltungen 21 und 23 sowie einem invertierenden Verstärker 22 besteht, wobei ein Signal M mit dem in Fig. 7C gezeigten Signalverlauf durch die Umrißliniensignal-Extraktionsschaltung 26 erzeugt wird. Demgegenüber wird das Eingangsbildsignal A durch die Verzögerungsschaltung 3 verzögert und in den Addierer 5 eingegeben.
• Das Ausgangssignal M der Umrißliniensignal-Extraktionsschaltung 26 (vergl. Fig. 7E) und das Ausgangssignal N der Verzögerungsschaltung 24 (vergl. Fig. 7E) werden in den Addierer 50 eingegeben, wobei durch Addition dieser beiden Signale das Bildsignal P (vergl. Fig. 7G) mit einer Umrißlinienkorrektur erhalten wird. Wie in Fig. 7G gezeigt werden ein Überschwingung (overshoot) (in der Figur als a bezeichnet) und eine Unterschwingung (preshoot) (in der Figur als b bezeichnet) zu dem Eingangsbildsignal hinzugefügt, wobei es auf diese Weise möglich ist, das Bild mit einer sogar besseren Schärfe darzustellen.
• Wie vorstehend beschrieben werden bei dem Umrißlinien-Korrektursystem zur Verbesserung der Bildqualität eines Fernsehempfängers die Verschlechterung der sichtbaren Bildqualität aufgrund einer Veränderung der Größe des Signaleingangs, beispielsweise einer Überbetonung der Umrißlinie bei einem dunklen Bildbereich oder eines Reflexionsphänomens bei einem hellen Bildbereich unterdrückt, und im Normalfall wird eine dynamische Umrißlinienkorrektur wie eine ausreichende Umrißlinienbetonung automatisch ausgeführt und folglich ist es möglich, immer ein Bild mit der bevorzugten Qualität anzuzeigen.

Claims (3)

1. Gerät zur Verarbeitung von Bildsignalen mit einer auf ein Bildsignal (A) ansprechenden Umrißliniensignal-Erzeugungseinrichtung (15, 2; 15, 20 - 23) zur Erzeugung eines Umrißliniensignals oder eines Kantenhervorhebungssignals (E; M) um die Umrißlinie des durch das Bildsignal (A) dargestellten Bildes aus dem Bildsignal (A) hervorzuheben, wobei das Umrißliniensignal (E; M) für eine Umrißlinie bei dunklen oder hellen Bereichen des Bildes einen geringeren Amplitudespitzenwert als für eine Umrißlinie bei einem Bereich des Bildes mit mittlerer Helligkeit aufweist, wobei das Umrißliniensignal (E; M) von der Umrißliniensignal-Erzeugungs einrichtung (15, 2; 15, 20 - 23) mit einer auf das Bildsignal (A) bezogenen Verzögerung ausgegeben wird,

einer Verzögerungseinrichtung (3) zum Verzögern des Bildsignals (A) um die Verzögerung, und

einer Addierereinrichtung (5) zum Addieren des Umrißliniensignals (E; M) zu dem von der Verzögerungseinrichtung (3) ausgegebenen verzögerten Bildsignal (F; N),

dadurch gekennzeichnet, daß

die Umrißliniensignal-Erzeugungseinrichtung (15, 2; 15, 20 - 23)

eine auf das Bildsignal (A) ansprechende nicht-lineare Verarbeitungseinrichtung (15) zur Kompression dessen Pegel in Bereichen, die dunklen Teilen und hellen Teilen des Bildes entsprechen, sowie zur Expansion dessen Pegel in Bereichen, die Teilen des Bildes mit mittlerer Helligkeit entsprechen, und

eine auf das von der nicht-linearen Verarbeitungseinrichtung (15) ausgegebene, nicht-linear verarbeitete Bildsignal (A') ansprechende Umrißliniensignal-Extraktionseinrichtung (2; 20 - 23) zur Erzeugung des Umrißliniensignal (E; M) daraus aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Umrißliniensignal-Extraktionseinrichtung (20 - 23) eine erste Differenziererschaltung (21) zur Differentiation des von der nicht-linearen Verarbeitungseinrichtung ausgegebenen, nicht-linear verarbeiteten Signais (A') zur Erzeugung eines einer Differentiation unterzogenen Bildsignals (L),

einen invertierenden Verstärker (22) zur Invertierung des einer Differentiation unterzogenen Bildsignals (L) zur Erzeugung eines invertierten Signals, und

eine zweite Differenziererschaltung (23) zur Differentiation des invertierten Signals zur Erzeugung des Umrißliniensignals (M) aufweist.

3. Fernsehempfänger mit einem Gerät zur Verarbeitung von Bildsignalen nach Anspruch 1 oder 2.