JP2000341557A - 輪郭補正回路 - Google Patents

輪郭補正回路

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JP2000341557A
JP2000341557A JP11149920A JP14992099A JP2000341557A JP 2000341557 A JP2000341557 A JP 2000341557A JP 11149920 A JP11149920 A JP 11149920A JP 14992099 A JP14992099 A JP 14992099A JP 2000341557 A JP2000341557 A JP 2000341557A
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contour
level
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input signal
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JP11149920A
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Juichi Hitomi
寿一 人見
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 画素変換処理を伴うディスプレイ装置におい
て、画素変換を伴い発生するリンギングに対し、リンギ
ングの目立つ信号に対しては、入力信号の高域成分を低
減し、リンギングを減少させるとともに、リンギングの
目立たない通常の信号に対しては高域成分を維持し、本
来の自然な輪郭画像を得ること。 【解決手段】 入力信号の輪郭成分を抽出する輪郭抽出
回路101と、輪郭抽出回路101より抽出された輪郭
成分のレベルを検出するレベル検出回路102と、レベ
ル検出回路102の出力に応じ高域の減衰量を制御可能
な適応フィルタ103から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、テレビジョン受像
機をはじめ、CRT、液晶、プラズマディスプレイパネ
ル(以下、PDP(Plasma Display panel)と記す)やD
MD(Digital Micromirror Device)などを用いたディ
スプレイ装置において、画素変換装置と合わせ用いられ
る輪郭補正回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の輪郭補正回路としては、特開平5
−344528号公報などに示されたものが知られてい
る。
【0003】以下、図12を参照しながら、従来の輪郭
補正回路について述べる。ここでは水平方向の輪郭補正
を例にとり説明する。図12に示すように入力信号は、
DL(ディレイライン)601、DL602によって各
々1T(T:クロックサイクル)遅延される。DL60
1の入出力、DL602の出力に接続され、例えばゲイ
ンが−1/4、1/2、−1/4である増幅器603,
604,605を経由したそれぞれの出力信号が加算機
606で加算される。これらにより周波数fs/2(f
s:サンプリング周波数)でゲインが最大となるBPF
が構成される。このBPF出力に対し乗算器607によ
り係数がかけられた信号が加算機608により、もとの
入力信号に加算される。この結果、ここで示す輪郭補正
回路の特性は、図2に示すようにfs/2(fs:サン
プリング周波数)の成分が設定された係数に応じて強調
される特性となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】画素変換を伴うディス
プレイ装置において、画素変換が画素数を増加させる処
理であり、理想に近い画素変換の補間係数を持つ場合の
ように補間係数列がリップルを持つ係数列であり、入力
信号として例えば黒地に白線があるような輪郭に高域の
信号が多く含まれる信号が入力された場合、画素変換に
おいて入力信号と例えばx/sinxに相当する係数の
畳み込みが行われるため、輪郭にリンギングが発生す
る。
【0005】これに対し図12に示すような従来の前段
でのf特の低下を補償し輪郭を強調する方式の輪郭補正
回路をそのまま使用した場合、リンギングが強調され本
来の自然な輪郭画像が得られなくなるという課題があっ
た。以下この内容について説明する。
【0006】近年、ディジタル放送に向け、テレビジョ
ン受像機、液晶、PDP、DMD(Digital Micromirro
r Device)などを用いたディスプレイ装置において、4
80i、480p、720p、1080i等の複数のフ
ォーマットに対応するため、ディスプレイデバイスの走
査線数、画素構造に応じデジタル信号処理技術を用い画
素変換処理がなされている。
【0007】このような画素変換処理を行う場合、従来
と考え方が異なる輪郭補正処理が必要となる。それにつ
いて図14のような回路構成を例にとりリンギングが発
生する理由について説明する。
【0008】画素変換処理においてリンギングが発生す
るのは、画素変換処理が画素数を増加させる処理であ
り、例えば理想に近い画素変換の補間係数を持つような
ように補間係数列がリップルを持つ係数列の場合であ
る。ここでは画素変換の一例として垂直の画素数が48
0iに対応した720画素からXGA相当の画素デバイ
スに対応した1024画素に変換する場合について説明
する。
【0009】輪郭補正処理、画素変換処理はサンプリン
グされたディジタル信号を想定しているが、参考のため
前段のアナログのLPF、ADCを含めて考えることと
し、その場合の構成図を図14に示す。
【0010】図14において、入力信号はLPF701
に入力され、ADC702でAD変換された後、輪郭補
正回路703で輪郭補正処理を行い、画素変換回路70
4で720画素から1024画素に変換し出力される。
画素変換の補間係数としては理想に近い係数を持つ場合
を想定し、x/sinxに相当する係数列をもつとす
る。
【0011】図15に波形例を示す。以下これらの図に
ついて説明する。ここでは画素変換を伴い、例えば黒地
に白線があるような輪郭に高域の信号が多く含まれる信
号が入力された場合、輪郭にリンギングが発生する理由
の説明を主とし、輪郭補正回路では補正処理を行なわな
い場合について説明する。図15(a)に入力信号波形
を示す。これは例えば1本の垂直の白線の場合の波形の
一部に相当する。この入力信号は後段のADCでのサン
プリングのための前処理としてアナログのLPFに入力
される。LPFの特性がfs/2(fs:サンプリング
周波数)まで通過帯域をもち、それ以上では急峻にゲイ
ンが0となるような理想特性の場合、LPF出力は図1
5(b)に示すx/sinxの波形となる。
【0012】図15(c)にADC出力波形を示す。L
PF出力をADCでサンプリング周波数fsでサンプリ
ングした場合の波形である。ここでは輪郭補正回路で輪
郭補正を特に行わない場合で説明しており、図15
(c)で示した波形は、そのまま画素変換回路に入力さ
れる波形データとなる。画素変換の補間係数としては理
想に近い係数を持つ場合を想定しており、f特はLPF
と同様な特性となる。この場合、画素変換回路出力はL
PF701の出力をサンプリングし直したデータと同等
となる。720画素から1024画素に変換しているた
め、サンプリング間隔は、水平期間のみ考えると入力の
720画素サンプリングの場合の720/1024とな
る。
【0013】以上のように、入力信号は矩形波でも出力
波形はx/sinxに対応した補間係数列との畳み込み
演算より生成される波形となり、このため、白線の周辺
にリンギングが発生する。
【0014】ここで画素変換回路の入力出力に注目した
場合、入力は中央の1画素のみ白に相当する高レベル、
他は黒に相当する低レベルとなっており、ここではリン
ギングが発生していない。画素変換回路により画素数が
増加するため、画素変換入力でのサンプリングされたデ
ータの間を補間することになり、ここでリンギングが発
生する。
【0015】これは本来、画素変換入力でのサンプリン
グされたデータはサンプリング定理より、サンプリング
周波数の1/2までの帯域のデータしか反映できないこ
とに起因する。サンプリング周波数の1/2までの帯域
のデータというのはここではアナログのLPFの波形に
対応する。そのため、画素変換処理が理想に近い補間係
数を持つ処理であっても、サンプリング処理を介してい
るためもとのLPF以前の波形は再現できない。このた
め、画素変換回路入力がこの例のような1本の白線に相
当するインパルス応答や、幅を持つ白線の輪郭に相当す
るステップ応答の立ち上がり、たち下がりにおいてリン
ギングが発生する。
【0016】図16に入力信号として、方形波でその振
幅が異なる3種類の信号が入力され、輪郭補正回路が図
12で示した従来の輪郭補正回路の場合について波形例
を示す。図16(a)は入力信号波形である。図16
(b)は従来の輪郭補正回路の出力波形であり、図16
(a)に対し輪郭が強調される。図16(c)は画素変
換出力波形であり、図16(b)にリンギングが付加さ
れた波形となる。
【0017】本発明は、上記課題を解決するもので、画
素変換処理に伴い発生するリンギングによる画質劣化を
改善し、本来の自然な輪郭画像を得ることを目的とす
る。
【0018】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明の輪郭補正回路は、入力信号の輪郭成分を
抽出し、抽出された輪郭成分のレベルに応じ、入力信号
に対し周波数特性を制御することにより、リンギングが
発生し高域成分のレベルが大きく目立ちやすいときのみ
に、もとの入力信号から高域成分を減少するような処理
を行い、高域成分のレベルが大きい輪郭におけるリンギ
ングを減少し、リンギングによる画質劣化を改善し、本
来の自然な輪郭画像を得るものである。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を用い
て説明する。 (第1の実施の形態)本発明の請求項1に対応する実施
の形態1について図面を用いて説明する。
【0020】図1(a)は本実施の形態を説明するため
の図であり、画素変換処理に対応した輪郭補正回路の例
である。図1(a)に示すように入力信号は、輪郭抽出
回路101、適応フィルタ103に入力される。前記輪
郭抽出回路より抽出された輪郭成分はレベル検出回路1
02に入力される。適応フィルタはレベル検出回路の出
力が大きい場合高域の減衰量が増加するように制御され
る。輪郭抽出回路は例えばBPFで構成される。
【0021】図1(b)は本実施の形態の輪郭補正回路
におけるレベル検出回路の構成例の一例である。入力信
号は絶対値回路104に入力され、LPFで平滑化され
る。
【0022】図1(c)は適応フィルタの一例である。
入力信号は、DL107、108によって各々1画素遅
延される。DL107の入出力、DL108の出力にゲ
インがk/2、1−k、k/2である可変増幅器10
9,110,111が接続される。ここでkは適応フィ
ルタの特性を制御する変数で0〜1の値をとる。これら
の可変増幅器を経由したそれぞれの出力信号が加算機1
12で加算される。この適応フィルタの特性は図2に示
すようになる。k=1の時はゲイン1となる。例とし
て、k=1/4,1/8の場合の特性を示す。
【0023】以上の構成の輪郭補正回路を用いた場合に
おける、入力信号、輪郭補正出力波形、画素変換出力波
形を図3に示す。
【0024】図3(a)は輪郭補正回路の入力信号波形
である。方形波でその振幅が異なる3種類の信号が入力
された場合を示している。図3(b)は輪郭補正出力波
形である。図3(b)において右側の方形波でその振幅
が最も大きい場合においては、輪郭抽出回路の出力レベ
ルが大きく、このためレベル検出回路出力が大きくな
り、レベル検出回路の出力により制御される適応LPF
は高域の減衰量の大きいLPFとして動作する。
【0025】このため輪郭のなまった波形となる。左側
の方形波でその振幅が小さい場合においては、輪郭抽出
回路の出力レベルが小さく、このためレベル検出回路出
力が0となり、レベル検出回路の出力により制御される
適応フィルタは高域の減衰のないゲイン1の回路として
動作する。このため入力信号と同一波形となる。図3
(c)は画素変換出力波形である。
【0026】以上より、本実施の形態の輪郭補正回路で
は、振幅の大きい方形波の輪郭のように、本来であれば
高域成分のレベルが大きくリンギングが目立つものであ
っても、リンギングを減少することが出来る。 (第2の実施の形態)本発明の請求項2に対応する実施
の形態2について図面を用いて説明する。
【0027】図4は本実施の形態を説明するための図で
あり、画素変換処理に対応した輪郭補正回路の例であ
る。図4に示すように入力信号は、輪郭抽出回路20
1、減算器205に入力される。輪郭抽出回路は例えば
BPFで構成でされる。前記輪郭抽出回路より抽出され
た輪郭成分はレベル検出回路202、乗算回路204に
入力される。レベル検出回路の出力はゲイン設定回路2
03に入力される。乗算回路204はゲイン設定回路2
03の出力により制御される。減算器205により入力
信号から乗算回路204の出力が減算され出力される。
【0028】ゲイン設定回路の入出力特性例を図5に示
す。入力が小さいときゲイン0であり、入力が大きいと
きゲインが大きくなり1となる特性である。
【0029】以上の構成により、輪郭抽出回路の出力レ
ベルが大きい場合、レベル検出回路出力が大きくなり、
ゲイン設定回路の出力も大きくなり、1となる。この結
果、輪郭抽出回路より抽出された輪郭成分が大きいと
き、入力信号より輪郭成分が減算され、入力信号の輪郭
成分が減少される。
【0030】以上より、本実施の形態における輪郭補正
回路も第1の実施の形態の輪郭補正回路と同様に輪郭抽
出回路の出力レベルが大きい場合、入力信号の輪郭成分
を減少させる動作を行う。このため、方形波でその振幅
が異なる3種類の信号が入力された場合の輪郭補正出力
波形、画素変換出力波形も図3と同様になり、リンギン
グを減少させることが出来る。
【0031】以上より、本実施の形態の輪郭補正回路で
は、振幅の大きい方形波の輪郭にように高域成分のレベ
ルが大きくリンギングが目立つとき、リンギングが減少
される。 (第3の実施の形態)本発明の請求項3に対応する第3
の実施の形態について図面を用いて説明する。
【0032】図6は本実施の形態を説明するための図で
あり、画素変換処理に対応した輪郭補正回路の例であ
る。入力信号は、輪郭抽出回路301、減算器303に
入力される。輪郭抽出回路は例えばBPFで構成され
る。輪郭抽出回路301より抽出された輪郭成分は低レ
ベルクリップ回路302に入力される。低レベルクリッ
プ回路302の入出力特性の例を図7に示す。入力が一
定レベルより小さいときクリップされ出力が0となり、
一定レベルより大きいとき入力の増加に応じて、出力が
増加する特性となっている。
【0033】以上の構成により、輪郭抽出回路の出力レ
ベルが大きい場合、低レベルクリップ回路でクリップさ
れないため、輪郭抽出回路の出力レベルに応じた信号が
出力される。この結果、輪郭抽出回路より抽出された輪
郭成分が入力信号より減算され、輪郭成分が減少する。
【0034】以上より、本実施の形態の輪郭補正回路も
第1の実施の形態の輪郭補正回路と同様に輪郭抽出回路
の出力レベルが大きい場合、入力信号の輪郭成分を減少
させる動作を行う。このため、方形波でその振幅が異な
る3種類の信号が入力された場合の輪郭補正出力波形、
画素変換出力波形も図3と同様になり、リンギングを減
少させることが出来る。
【0035】以上より、本実施の形態の輪郭補正回路で
は、振幅の大きい方形波の輪郭にように高域成分のレベ
ルが大きくリンギングが目立つとき、リンギングが減少
される。 (第4の実施の形態)本発明の請求項4に対応する実施
の形態4について図面を用いて説明する。
【0036】図8は本実施の形態を説明するための図で
あり、画素変換処理に対応した輪郭補正回路の例であ
る。図8に示すように入力信号は、輪郭抽出回路40
1、減算器402に入力される。輪郭抽出回路401は
例えばBPFで構成でされる。減算器402では入力信
号から輪郭抽出回路401より抽出された輪郭成分が減
算される。また、輪郭抽出回路401より抽出された輪
郭成分は高レベルクリップ回路403に入力される。高
レベルクリップ回路403の出力と減算器出力は加算器
404で加算される。
【0037】高レベルクリップ回路403の入出力特性
の例を図9に示す。入力が一定レベルより小さいときは
入力をそのまま出力し、一定レベルより大きいときクリ
ップされ出力が一定レベルとなる特性となっている。
【0038】以上の構成により、輪郭抽出回路401の
出力レベルが一定レベルより小さい場合、高レベルクリ
ップ回路でクリップされず、直結したのと同等の動作を
するため、輪郭補正回路全体としては入力信号より輪郭
抽出回路の出力を減算した後、輪郭抽出回路の出力を加
算を行うこととなる。結果として入力信号をそのまま出
力することと等価になる。
【0039】輪郭抽出回路の出力レベルが大きい場合、
輪郭抽出回路の出力は高レベルクリップ回路でクリップ
されるため、輪郭補正回路全体としては入力信号より輪
郭抽出回路の出力を減算した後、高レベルクリップ回路
のクリップレベルに対応した輪郭抽出回路の出力の一部
を加算することとなる。結果として輪郭抽出回路より抽
出された輪郭成分が減算されたのと同等となり、輪郭成
分が減少する。
【0040】以上より、本実施の形態の輪郭補正回路も
第1の実施の形態の輪郭補正回路と同様に輪郭抽出回路
の出力レベルが大きい場合、入力信号の輪郭成分を減少
させる動作を行う。このため、方形波でその振幅が異な
る3種類の信号が入力された場合の輪郭補正出力波形、
画素変換出力波形も図3と同様になり、リンギングを減
少させることが出来る。
【0041】以上より、本実施の形態の輪郭補正回路で
は、振幅の大きい方形波の輪郭にように高域成分のレベ
ルが大きくリンギングが目立つとき、リンギングが減少
される。 (第5の実施の形態)本発明の請求項5に対応する第5
の実施の形態について図面を用いて説明する。
【0042】図10は本実施の形態を説明するための図
であり、画素変換処理に対応した輪郭補正回路の例であ
る。図10に示すように入力信号は、輪郭抽出回路50
1、LPF502に入力される。輪郭抽出回路501は
例えばBPFで構成される。LPF502では入力信号
からリンギング発生に寄与する高域の輪郭成分が低減さ
れる。また、輪郭抽出回路501より抽出された輪郭成
分は高レベルクリップ回路503に入力される。高レベ
ルクリップ回路503の出力と減算器出力は加算器50
4で加算される。
【0043】高レベルクリップ回路503の入出力特性
の例を図11に示す。入力が小さいレベルのときは入力
をほぼそのまま出力し、大きいレベルのときは出力が抑
圧される特性となっている。ここで高レベルクリップ回
路503は図9に示す入出力特性をもつ回路を使用して
もよい。図11のように入出力特性をなだらかにするこ
とにより、より自然な補正が可能となる。
【0044】以上の構成により、輪郭抽出回路501の
出力レベルが小さいレベルの場合、高レベルクリップ回
路で抑圧されず、直結したのと同等の動作をするため、
輪郭補正回路全体としてはLPFを経由し高域輪郭成分
が減少されたのち、輪郭抽出回路501の出力を加算を
行うこととなり、結果として入力信号をほぼそのまま出
力することとなる。
【0045】輪郭抽出回路501の出力レベルが大きい
場合、輪郭抽出回路501の出力は高レベルクリップ回
路503で抑圧されるため、輪郭補正回路全体としては
入力信号より輪郭抽出回路501の出力を減算した後、
高レベルクリップ回路503で抑圧されたレベルに対応
した輪郭抽出回路501の出力を加算することとなる。
結果として高域輪郭成分についてはLPFを経由し減少
される方が、輪郭抽出回路501、高レベルクリップ回
路503により加算されるより大きくなり、高域輪郭成
分を減少することができる。
【0046】以上より、本実施の形態の輪郭補正回路も
第1の実施の形態の輪郭補正回路と同様に輪郭抽出回路
501の出力レベルが大きい場合、入力信号の輪郭成分
を減少させる動作を行う。このため、方形波でその振幅
が異なる3種類の信号が入力された場合の輪郭補正出力
波形、画素変換出力波形も図3と同様になり、リンギン
グを減少させることが出来る。
【0047】以上より、本実施の形態の輪郭補正回路で
は、振幅の大きい方形波の輪郭のように高域成分のレベ
ルが大きくリンギングが目立つとき、リンギングが減少
される。
【0048】また、本実施の形態の輪郭補正回路では主
経路に挿入されたLPF502の特性と、例えばBPF
で構成される輪郭抽出回路501の特性が独立に設定で
きるため、LPF502の特性に関してはリンギングを
低減するのに最適に設定し、輪郭抽出回路501の特性
については、輪郭強調として最適に設定することが可能
となる。
【0049】なお、本発明の各実施の形態において、水
平方向についての説明を行ったが、垂直方向でも同様で
あり、また、垂直方向の走査線変換のみの場合において
も適用可能である。
【0050】
【発明の効果】以上より本発明の輪郭補正回路は、リン
ギングが発生しかつ高域成分のレベルが大きく目立ちや
すいときにのみ、もとの入力信号からリンギングが発生
に寄与する高域成分を減少するような処理を行う。これ
により、リンギングの目立つ、高域成分のレベルが大き
い輪郭におけるリンギングを減少させるとともに、リン
ギングの目立たない通常の信号に対しては不要に高域成
分を減少を行わず、鮮鋭感を維持し、全体として、リン
ギングによる画質劣化を改善し、本来の自然な輪郭画像
を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の輪郭補正回路を説
明する図
【図2】同輪郭補正回路における適応フィルタの特性を
示す図
【図3】同輪郭補正回路を説明する図
【図4】本発明の第2の実施の形態の輪郭補正回路の構
成図
【図5】同ゲイン設定回路の特性を示す図
【図6】本発明の第3の実施の形態の輪郭補正回路の構
成図
【図7】同低レベルクリップ回路の特性を示す図
【図8】本発明の第4の実施の形態の輪郭補正回路の構
成図
【図9】同高レベルクリップ回路の特性を示す図
【図10】本発明の第5の実施の形態の輪郭補正回路の
構成図
【図11】同高レベルクリップ回路の特性を示す図
【図12】従来の輪郭補正回路の構成図
【図13】同特性を示す図
【図14】画素変換回路によるリンギング発生理由の説
明のための構成図
【図15】同波形図
【図16】従来の輪郭補正回路を説明する図
【符号の説明】
101、201、301、401、501 輪郭抽出回
路 102、202 レベル検出回路 103 適応フィルタ 203 ゲイン設定回路 204 乗算回路 205、303、402 減算回路 302 低レベルクリップ回路 403、503 高レベルクリップ回路 404、504 加算回路 502 LPF

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号の輪郭成分を抽出する輪郭抽出
    回路と、前記輪郭抽出回路より抽出された輪郭成分のレ
    ベルを検出するレベル検出回路と、前記レベル検出回路
    の出力に応じ、周波数特性を制御可能な適応フィルタか
    らなることを特徴とする輪郭補正回路。
  2. 【請求項2】 入力信号の輝度信号の輪郭成分を抽出す
    る輪郭抽出回路と、前記輪郭抽出回路より抽出された輪
    郭成分のレベルを検出するレベル検出回路と、前記レベ
    ル検出回路より出力された輪郭成分のレベルに応じゲイ
    ンを設定するゲイン設定回路と、前記ゲイン設定回路の
    出力により前記輪郭抽出回路より抽出された輪郭成分の
    レベルを制御する乗算回路と、入力信号から前記乗算回
    路出力を減算する減算回路からなることを特徴とする輪
    郭補正回路。
  3. 【請求項3】 入力信号の輪郭成分を抽出する輪郭抽出
    回路と、前記輪郭抽出回路より抽出された輪郭成分の低
    レベルをクリップする低レベルクリップ回路と、入力の
    輝度信号から前記低レベルクリップ回路出力を減算する
    減算回路からなることを特徴とする輪郭補正回路。
  4. 【請求項4】 入力信号の輪郭成分を抽出する輪郭抽出
    回路と、前記輪郭抽出回路より抽出された輪郭成分を入
    力信号より減算する減算回路と、前記輪郭抽出回路より
    抽出された輪郭成分の高レベルをクリップする高レベル
    クリップ回路と、前記減算回路の出力と前記高レベルク
    リップ回路出力を加算する加算回路からなることを特徴
    とする輪郭補正回路。
  5. 【請求項5】 入力信号の輪郭成分を抽出する輪郭抽出
    回路と、前記輪郭抽出回路より抽出された輪郭成分の高
    レベルをクリップする高レベルクリップ回路と、入力信
    号の高域成分を低減するLPFと、前記LPF出力と前
    記高レベルクリップ回路出力を加算する加算回路からな
    ることを特徴とする輪郭補正回路。
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