JP2003526999A - ピーキングフィルタを有するビデオ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ビデオ装置は、与えられたビデオ信号に応答して、与えられるビデオ信号と結合される、ピーキング信号（Ｖｐ）を供給するピーキングフィルタ（３−５）を有する。ピーキングフィルタ（３−５）は、縦続接続構成の、第１（３）と第２（４）の１次高域通過又は帯域通過フィルタを有し、ピーク強さを決定するユニットは、第１（３）と第２（４）のフィルタの間に置かれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、ビデオ信号供給手段とピーキングフィルタを有し、与えられたビデ
オ信号に応答して、それぞれのビデオ信号と結合される出力信号を供給し、ピー
キングフィルタが高域通過又は帯域通過フィルタとピーキング強さ決定手段を含
む、ビデオ装置に関連する。

【０００２】 Ｃｈｒｉｓｔｉａｎ Ｈｅｎｔｓｃｈｅｌ；Ｖｉｄｅｏ−Ｓｉｇｎａｌｖｅｒ
ａｒｂｅｉｔｕｎｇ；Ｂ．Ｇ．Ｔｅｕｂｎｅｒ，Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ １９９８
は、ピーキングフィルタを有するビデオ装置を開示する。

【０００３】 ピーキングアルゴリズムは、エッジ向上を実行する。これは、ビデオ画像内の
エッジのしゅん度が測定されそして、しゅん度が上昇され、ピーキング信号によ
りエッジのしゅん度が向上されることを意味する。エッジのしゅん度に依存する
エッジ向上は、動的なピーキングと呼ばれる。

【０００４】 ピーキングの従来の実行は、ビデオ信号に、２次の高域通過又は帯域通過フィ
ルタをかけることである。例えば、インパルス応答が（．．．，０，−０．２５
，＋０．５，−０．２５，０，．．．）の２次の高域通過フィルタの出力信号が
、ビデオ信号に加算される場合には、フィルタ係数（−０．２５，＋１．５０，
−０．２５）のフィルタが得られる。２次高域通過フィルタのステップ応答は、
対称なピーキングとなる。明らかに、このフィルタのステップ応答は、−２５％
アンダーシュート及び、＋２５％オーバーシュートである。オーバーフローを避
けるために、加算されるピーキングの量が、しばしば制限されねばならない。

【０００５】 ピーキングの強さを決定するために、ＷＯ−Ａ−９８／０９９４３では、２次
フィルタに並列に１次フィルタを加え、ビデオ信号のエッジのしゅん度を測定し
、続いてゲイン係数を決定する手段が続き、２次フィルタの出力信号と乗算され
、ピーキング強さ信号を供給する。エッジ向上を行うために、これらのピーキン
グ強さ信号は、それぞれのビデオ信号と結合される。ＷＯ−Ａ−９８／０９９４
３のピーキングフィルタを単純化するために、Ｈｅｎｔｓｃｈｅｌ（上述の引用
文献を参照）により、２次フィルタからの輪郭信号に基づく非線形関数に従って
ピーキング強さ値を含むルックアップテーブル（ＬＵＴ）の手段によりピーキン
グ強さ信号を得ることが提案されている。

【０００６】 フィルタ係数（−１，＋２，−１）／２を有する２次フィルタが使用され得る
が、そのような高域通過フィルタは、最も良い選択ではない。それは、ノイズの
みを除いて、ビデオ情報が無いことが保証されている、周波数１／２＊ｆｓ（ｆ
ｓはサンプル周波数）で最大ゲインを有する。また、そのような高ビデオ周波数
でのシャープさの向上の知覚も、強くはない。（−１，０，＋２，０，−１）／
４のような、帯域通過フィルタを使用するのが好ましい。それは、ビデオ情報の
多い１／４＊ｆｓで最大ゲインを有する。その周波数に対する目の感度は、更に
高い。それは、ノイズのみある１／２＊ｆｓで、ゲインはゼロである。少なくと
もそのノイズは、向上されない。

【０００７】 とりわけ、本発明の目的は、改善されたピーキングを供給することである。こ
のために、本発明は、独立請求項に記載されたビデオ信号処理を提供する。優位
な実施例は、従属請求項に定義されている。

【０００８】 従って、本発明の特徴に従って、前文に定義されたビデオ装置は、縦続接続構
成の、第１と第２の１次高域通過又は帯域通過フィルタと、前記第１と第２のフ
ィルタの間のピーキングの強さを決定する手段とを有する、与えられたビデオ信
号に応答してピーキング信号を供給するピーキングフィルタとを有する。特に単
純な実施例では、第１及び／又は第２の１次フィルタは、フィルタ係数（−１，
＋１）又は、（−１，０，＋１）が設けられる。２画素に２回動作する、そのよ
うなピーキングフィルタの周波数応答は、３画素に関そて動作するＨｅｎｔｓｃ
ｈｅｌ−２次フィルタの周波数応答に対応する。

【０００９】 エッジのしゅん度が、第１の１次フィルタ内で測定されるので、第１と第２の
１次フィルタの間のピーキング強さをルックアップテーブル（ＬＵＴ）により決
定する手段を構成することは十分であろう。Ｈｅｎｔｓｃｈｅｌ−２次フィルタ
では、ピーキング強さは輪郭信号に基づいて決定され、本発明に従ったフィルタ
では、ピーキング強さはエッジの傾斜に依存する。そして、１次微分器は、エッ
ジの前後の２つの画素にわたって、エッジ向上を分散するように動作する。もと
のエッジの高さが与えられる場合には、ピーキング強さは、１次微分器に基づい
て、高さがどのくらい修正されるかを正確に与える。

【００１０】 ソフトエッジはノイズによって起こり、且つ、向上されないであろうが、一方
、ハードエッジは既に急峻である。このため、強調は、中程度のしゅん度を有す
るエッジのみを改善すべきである。この理由のために、ルックアップテーブル（
ＬＵＴ）は、小傾斜しゅん度と大傾斜しゅん度に対しては小さく、中継者しゅん
度に対しては大きいピーキング値を有する。

【００１１】 本発明に従ったピーキングの実行は、以下の優位点を有する。エッジの高さ又
は傾斜の修正は正確であり、エッジ向上とノイズ増幅の間には良いトレードオフ
があり、且つ逆ピーキング（ルックアップテーブル内の負のエントリー）は空間
ノイズ低減に対して使用される。これらの観点では、本発明に従ったピーキング
フィルタは、Ｈｅｎｔｓｃｈｅｌピーキングフィルタと区別される。

【００１２】 本発明のこれらのそして他の特徴を、以下に記載する実施例を参照して説明し
、明らかとなろう。

【００１３】 図１の基本ブロック図は、最新技術に従ったピーキングフィルタ（Ｈｅｎｔｓ
ｃｈｅｌフィルタ）を示す。ピーキングフィルタは、フィルタ係数（−１，０，
＋２，０，−１）を有する、輪郭フィルタとして機能する、２次の帯域通過フィ
ルタ１を有する。２次フィルタは偶数次且つ対称なフィルタの最も簡単な形式で
あるので、２次フィルタが使用される。このフィルタは、入力ビデオ信号Ｖｉに
応答してピーキング信号Ｖｐを発生し、そして、係数ｋと乗算後に、入力信号Ｖ
ｉに加算され（加算器Ａ）、ピークの向上された出力信号Ｖｏを供給する。ピー
キング強さ即ち、乗算係数ｋは、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）２で決定され
る。ルックアップテーブル２は、輪郭測定に基づいている。

【００１４】 本発明は、従来技術の２次フィルタを、ピーキングフィルタそれ自身に統合さ
れる、２つの１次フィルタで置換する。これは、図２に示されている。この実施
例のピーキングフィルタは、増幅器５により分離された、２つの１次帯域通過フ
ィルタ３と４を有する。その増幅率ｋの調整はビデオ画像のエッジのしゅん度の
測定に基づいて、即ち、フィルタ３の出力信号により発生する。これらの出力信
号は、しゅん度決定ユニット６へ供給され、それにより増幅器５に対する調整信
号が得られる。ピーキング装置３−６、Ａの出力信号Ｖｏは、表示装置Ｄに与え
られる。増幅器５の入力信号は、しゅん度決定ユニット６の入力信号と同じであ
り、両者はルックアップテーブル（ＬＵＴ）内で結合されることが可能である。
この実施例は、図３に示されている。

【００１５】 図３は、ＬＵＴ７により分離された縦続接続構成のフィルタ３と４と、第２の
フィルタ４の後のスケール補正ユニット８の実施例を示す。フィルタ３と４は、
（−１，０，＋１）／２のフィルタ係数を有する。これらのフィルタの従属接続
構成は、ｋは正のＬＵＴ入力信号に対しては負でありそして、負のＬＵＴ入力信
号に対しては正であるとすると、フィルタ係数（−１，０，＋２，０，−１）／
４を有する２次フィルタとなる。入力ビデオ信号と結合したピーキングフィルタ
の伝達関数は、

【００１６】

【数１】 により表すことができ、その伝達関数は、図１の２次フィルタの伝達関数の適用
と同じ周波数応答を有する。

【００１７】 既に述べたように、ピーキングの強さはＬＵＴ７により決定される。ピーキン
グ値は、ピーキング強さが中間傾斜しゅん度に対して大きくなるように値である
。小傾斜のしゅん度に対しては、ピーキング強さは小さく、この測定により、空
間ノイズの増幅器が避けられる。また、大傾斜しゅん度に対しては、ピーキング
強さはゼロであり、この測定により、信号の不要なクリッピングを防ぐことがで
き、一方、エイリアシング歪が減少される。これらの理由により、ＬＵＴ７は、
図３のＬＵＴ７内のグラフィックに従ったピーキング値を含む。ＬＵＴでは、ノ
イズ除去の効果が考慮される。

【００１８】 例えば、ビデオ入力信号が８−ビット信号の場合には、フィルタ３の出力信号
は９−ビットの符号付き信号である。ＬＵＴ７が、９−ビット符号付き信号に応
答して８−ビット符号付き信号を供給する場合には、その８−ビット符号付き信
号はフィルタ４で再び９−ビット符号付き信号に変換される。この理由のために
、それぞれの８−ビット符号無しビデオ入力信号と結合される８−ビット符号付
き信号を得るために、この例のスケール補正ユニット８は、２−除算器により構
成される。この例では、ピーキング強さは、１回はＬＵＴ７内で暗黙に、そして
、１回はスケール補正ユニット８内で明確に、２回量子化される。しかしながら
、量子化に対する多くの他の可能性も実現しうる。

【００１９】 図４は、強い、弱い及び、負のピーキング（ノイズ低減）の効果を示すいくつ
かの図である。この図の第１の縦列は、ステップ入力関数が示され、次に、図３
のピーキングフィルタで得られる強いピーキング信号が続き、そして、向上され
たエッジ出力信号となる。弱いピーキングの第２の縦列は、再び、ステップ入力
信号、弱いピーキング信号及び、得られた向上されたエッジ出力信号を示す。両
場合共に、ピーキング信号が、ビデオ入力信号に加算される。しかし、ビデオ入
力信号からピーキング信号を減算することも可能である。これは、負のピーキン
グと呼ばれ、そして、さらに改善されたエッジの代わりに、更にスムーズなエッ
ジが得られる、ノイズ低減を意味する。図４の第３の縦列は、再び、入力関数が
示され、負のピーキング信号が続き、そして、平滑されたエッジ出力信号が続く
。最初の２つの場合には、ビデオ入力信号とピーキング信号の結合は、加算動作
であり、第３の場合には結合は減算動作である。

【００２０】 各方向の２Ｄピーキングフィルタの場合には、係数（−１，０，＋１）を有す
るフィルタによりピーキング強さを決定するために、水平に及び垂直に１次差分
が計算される、水平にはピーキングｚ^−２は、２−画素遅延を示し、垂直にはピ
ーキングｚ^−２は、フレーム内の２−ライン遅延を示し、フィールド内の１ライ
ン遅延に等しい。この２Ｄピーキングの場合には、１つは、垂直ピーキングのそ
して１つは水平ピーキングの、２つのピーキングアルゴリズムがある。全てのア
ルゴリズムは、（−１，０，＋１）フィルタを使用する。各ラインに対して、垂
直と水平ピーキングが行われねばならない。垂直ピーキングアルゴリズムは、（
ｚ^−２ブロックのために）同じフィールド内の２つの連続する入力ラインにアク
セスする必要がある。水平ピーキングアルゴリズムは、ライン内で動作する。

【００２１】 （間のフィールドメモリなしで）これらの２つのアルゴリズムを従属接続する
ための２つの可能性がある。 ＊最初に垂直そして、水平ピーキング；この場合には、垂直ピーキング関数は、
単に同じ入力フィールドバッファから２ラインを読みそして、１ラインバッファ
を垂直ピーキング関数へ送る。 ＊最初に水平そして、垂直ピーキング；この場合には、水平ピーキングは、垂直
ピーキング関数へ２ラインバッファ（最後と前）を送らねばならない。

【００２２】 上述の実施例は、アルゴリズムにより実現され、少なくともその一部分は、ビ
デオ装置内の信号処理手段上で実行されることが可能なコンピュータプログラム
の形式でもよい。図のこれまでの部分では、特定のプログラム可能な関数を実行
するユニットを示すが、これらのユニットは、コンピュータプログラムの一部分
として考えられねばならない。特にルックアップテーブルはコンピュータメモリ
の一部により実現できる。

【００２３】 上述の実施例は、本発明を限定するものではなく、説明のためであること及び
、当業者は、請求項の範囲を離れることなく多くの代わりの実施例を設計できる
ことに、注意すべきである。請求項では、括弧内に記載された引用符号は、請求
項を制限するものではない。単語”含む”、”有する”は、記載された以外の構
成要素又は、ステップの存在を除外しない。構成要素の前の、単語“ａ“又は、
”ａｎ”は、複数のそのような要素の存在を除外しない。本発明は、幾つかの特
徴的な構成要素を有するハードウェアによりそして、好適にプログラムされたコ
ンピュータにより実行できる。幾つかの手段を列挙する装置の請求項では、これ
らの手段の幾つかは、１つ又はそれ以上のハードウェアの同じ項目で実現できる
。特定の手段が、単に、相互に異なる独立請求項内で引用されているということ
は、これらの手段の組合せが利益を与えるのに使用できないことを示すものでは
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 最新技術に従ったピーキングアルゴリズムの基本ブロック図を示す図である。

【図２】 本発明に従ったピーキング装置を有するビデオ表示装置の実施例の基本ブロッ
ク図を示す図である。

【図３】 本発明に従ったピーキングアルゴリズムの好適な実施例の更に詳細なブロック
図を示す図である。

【図４】 強い、弱い及び、負のピーキング（ノイズ低減）の効果を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ステッセン，イェルーン ハー セー イ ェー オランダ国，5656 アーアー アインドー フェン，プロフ・ホルストラーン ６ (72)発明者 ヘントスヘール，クリスティアン オランダ国，5656 アーアー アインドー フェン，プロフ・ホルストラーン ６ (72)発明者 ニーウェンハイゼン，ミシェル ウェー オランダ国，5656 アーアー アインドー フェン，プロフ・ホルストラーン ６ Ｆターム(参考） 5C021 PA17 PA33 PA35 PA66 PA67 PA80 RC06 XB03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 縦続接続構成の、第１と第２の１次高域通過又は帯域通過フ
   ィルタと、前記第１と第２のフィルタの間のピーキングの強さを決定する手段と
   を有する、与えられたビデオ信号に応答してピーキング信号を供給するピーキン
   グフィルタと、 出力信号を得るために、ピーキング信号を、与えられたビデオ信号と結合する
   手段とを有する、ピーキング装置。
2. 【請求項２】 第１及び／又は第２の１次フィルタは、（−１，＋１）又は
   、（−１，０，＋１）のフィルタ係数が設けられていることを特徴とする、請求
   項１に記載のピーキング装置。
3. 【請求項３】 ピーキングの強さを決定する手段は、ルックアップテーブル
   を設けられていることを特徴とする請求項１に記載のピーキング装置。
4. 【請求項４】 ルックアップテーブルは、小傾斜しゅん度及び大傾斜しゅん
   度に対しては小さなそして、中傾斜しゅん度に対しては大きなピーキング値を有
   することを特徴とする請求項３に記載のピーキング装置。
5. 【請求項５】 微分された信号を得るために、与えられたビデオ信号に、第
   １の１次の高域通過又は帯域通過フィルタをかけるステップと、 調整された微分された信号を発生するために、微分信号に応じてピーキング強
   さを決定するステップと、 ピーキング信号を得るために、調整された微分された信号に、第２の１次の高
   域通過又は帯域通過フィルタをかけるステップと、 ピーキング信号を、与えられたビデオ信号と結合するステップとを有する、ピ
   ーキング方法。
6. 【請求項６】 請求項１に記載のピーキング装置と、 その出力信号を表示する表示装置とを有する、ビデオ表示装置。