JP2006509453A - ガンマ補正方法及び装置 - Google Patents

Abstract

ディスプレイ装置の輝度対光転送特性に基づいて、第１映像信号（Ｖｉｄｅｏ１）の画素値を第２映像信号（Ｖｉｄｅｏ２）のそれぞれの画素値に変換するための画像処理器（３００）について開示している。画像処理器（３００）は、前記第１映像信号（Ｖｉｄｅｏ１）を第１高周波信号（ＨＦ１）と第１低周波信号（ＬＦ１）とに帯域分割するための帯域分割フィルタ（３０２）と、第１転送関数に基づいて、前記第１高周波信号（ＨＦ１）を第２高周波信号（ＨＦ２）に変換するための第１画素値変換器（３０４）と、前記第１転送関数とは異なる第２転送関数に基づいて、前記第１高周波信号（ＨＦ１）を第２低周波信号（ＬＦ２）に変換するための第２画素値変換器と、前記第２高周波信号（ＨＦ２）及び前記第２低周波信号（ＬＦ２）を前記第２映像信号（Ｖｉｄｅｏ２）に結合するための結合器（３０８）と、を有する。

Description

本発明は、ディスプレイ装置の輝度−光変換特性に基づいて、第１映像信号の画素値を第２映像信号のそれぞれの画素値に変換する方法に関する。

本発明は、ディスプレイ装置の輝度−光変換特性に基づいて、第１映像信号の画素値を第２映像信号のそれぞれの画素値に変換するための画像処理器に更に関する。

本発明は、画像処理機器であって、
− 第１映像信号を受信するための受信器；及び
− そのような画像処理器；
を有する画像処理機器に更に関する。

近年、従来の陰極線管（ＣＲＴ）が達成できない特性を有するテレビジョンスクリーンの調査から、多くの新しいディスプレイの原理が明らかになった。特に、液晶（ＬＣＤ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ）及び有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）は、完全な幾何学的形状、小さい奥行き及び／又は低電力消費等の特徴を提供する。

それらの好ましい特徴以外に、それらの新しいディスプレイ装置は、種々の輝度−光変換、輝度−光特性を有する。ＣＲＴは、典型的には、ガンマ曲線として知られている、指数関数的な輝度−光特性を示す。この輝度−光特性は、通常、次式のように近似され、
Ｉ＝Ｙ^２．８ （１）
ここで、Ｙは輝度信号であり、Ｉはスクリーンからの光出力（照明）である。新しいディスプレイ装置は、線形（ＰＤＰ）から複雑な非線形（ＬＣＤについてのＳ字曲線）まであらゆる状態が可能である輝度−光特性を有する。それらの種々の輝度−光特性を補償するために、画像処理器は映像経路の一部となる。

現在、全ての周知のディスプレイ装置の特性によりもたらされる好ましくないジレンマが存在している。それらのディスプレイ装置においては、少なくとも一次元において空間的に離散的である。従来のＣＲＴは、垂直方向において空間的に離散的であり、転置走査を有するＣＲＴは、水平方向において空間的に離散的であり、全てのマトリクスディスプレイは、水平方向及び垂直方向両方において空間的に離散的である。ディスプレイの離散的性質は、離散画素構造のピッチがエイリアス（ａｌｉａｓ）をもたらすより、その空間パターンをより細かくし、即ち、ディスプレイ装置のナイキスト周波数より高いスペクトル成分は折り畳まれ、粗いが視認性が大きいパターンを結果的にもたらす。ディスプレイ装置のナイキスト周波数以下の周波数のみが正確に表される。

一般に、非線形動作は高調波をもたらす。それは、ディスプレイ装置の輝度−光の非線形変換において又、高調波が生成されることを意味している。それらの生成される高調波がディスプレイ装置のナイキスト周波数より高い場合、それらの高調波は、スクリーンにおいて、折り畳まれ、低周波パターンを乱す原因になる。

エイリアスを回避するための方法は、非線形の輝度−光特性を有す売るディスプレイ装置によりローパスされた映像信号を表示することにより生成される高調波が、ディスプレイ装置のナイキスト周波数より小さくなるように、ローパスされる映像信号に対して映像信号をローパスフィルタリングすることである。

本発明の目的は、高い緻密度のテクスチャにおいてエイリアスを回避する一方、所定のコントラスト分布を有するピクチャを表示するための、冒頭の段落において説明した種類の方法を提供することである。

この本発明の目的は、
− 第１映像信号を第１高周波信号と第１低周波信号とに帯域分割する段階と；
− 第１転送関数に基づいて、第１高周波信号を第２高周波信号に変換する段階と；
− 第１転送関数と異なる第２転送関数に基づいて、第１高周波信号を第２高周波信号に変換する段階と；
− 第２高周波信号と第２低周波信号とを第２映像信号に結合する段階と；
を有する方法を達成することである。

第１映像信号は、例えば、所謂、帯域分割フィルタを使用することにより、第１高周波信号と第１低周波信号とに分割される。第１低周波信号は、ディスプレイ装置のナイキスト周波数の１／２又は１／３より低いスペクトル成分を実質的に有し、第１高周波信号は、ディスプレイ装置のナイキスト周波数の１／２、１／３それぞれより高いスペクトル成分を実質的に有する。ディスプレイ装置のナイキスト周波数はディスプレイ装置の解像度により決定される。処理、即ち、第１高周波信号の第２高周波信号への変換は、実質的に、エイリアス防止の要求により決定される。第１低周波信号の第２低周波信号への処理は、実質的に、エイリアス防止の要求によって殆ど決定されない。それに代えて、第１低周波信号の第２低周波信号への処理は、ピクチャを表示する要求により決定されることが可能であり、そのピクチャは、捕捉されるシーン、即ち、自然に見えるピクチャに実質的に対応している。代替として、第１低周波信号の第２低周波信号への処理は、比較的高いコントラストを有するピクチャを表示する要求により決定されることが可能であり、そのコントラストは、オリジナル画像のコントラストより更に高いことが可能である。それ故、優位性は、複数の要求が適合されることである。

好適には、第１転送関数及び第２転送関数はそれぞれのルックアップテーブル（ＬＵＴ）により実行され、そのＬＵＴ各々は、対応する出力値に対する入力値のマッピングを有する。ＬＵＴは、輝度値から輝度値へのマッピング、又は、赤色、緑色、青色の三原色成分（ＲＧＢ）から赤色、緑色、青色の三原色成分へのマッピングを有することが可能である。

本発明に従った方法の実施形態においては、第１転送関数は、ディスプレイ装置の輝度−光転送特性の逆に、実質的に等しい。この場合、第１転送関数及びディスプレイ装置の輝度−光転送の連続（又は結合）は、実質的に線形である。この本発明に従った実施形態の優位性は、スクリーンからの出力において乱れている低周波パターンに折り畳む高調波の生成が回避されることである。この実施形態は、生成から表示までの映像経路においていずれの前補正が殆どない場合に、特に興味深いものである。

本発明に従った方法の他の実施形態においては、第１転送関数は、ディスプレイ装置の輝度−光転送特性と、第１映像信号が発せられる映像ソースにおける前補正関数との結合の逆に、実質的に等しい。この場合、前補正関数（例えば、カメラのガンマ補正）、第１転送関数及びディスプレイ装置の輝度−光転送の連続、即ち結合は、実質的に線形である。この実施形態は、画像の生成から画像の表示までの映像経路において前補正が存在する場合に、特に興味深いものである。それは、例えば、画像が映像カメラにより捕捉され、そしてＣＣＩＲ Ｒｅｃ．７０９等のテレビジョン放送規格に従って送信される場合である。前補正は、典型的には、ＣＲＴの輝度−光特性と適合するように用いられる。この種の前補正の副効果は、画像の捕捉から画像の表示までの映像経路における信号対ノイズ比の改善である。

次に、低周波の転送について説明する。

本発明に従った方法の実施形態においては、第２転送関数は第１映像信号に基づいている。この実施形態は、例えば、ヒストグラム均等化、ブラックストレッチ又はオートぺデスタル等に対して、画像において階調を非線形的にリスケーリングしたい場合に、特に優位性がある。

本発明に従った方法の他の実施形態においては、第２転送関数は、第１映像信号が発せられる映像ソースにおいて前補正関数の逆に、実質的に等しい。この場合、前補正関数（例えば、カメラのガンマ補正）と第２転送との連続は実質的に線形である。この実施形態は、発生から表示までの映像経路において前補正が存在する場合に、特に興味深いものである。

本発明に従った方法の他の実施形態においては、第２転送関数は、ビューアにより必要とされる所定のコントラスト改善に基づいている。異なるビューアは、しばしば、コントラスト分布に対して異なる好みを持っている。一部のビューアは、画像の暗い領域において比較的強いコントラスト、即ち、低輝度値を好む一方、他のビューアは、画像の明るい領域において比較的強いコントラスト、即ち、高輝度値を好む。他のビューアは、画像の全ての領域に対して中間的なコントラストを好む。ディスプレイ装置における画像のアピアランスに対して、周囲の光量が比較的重要である。ユーザは、種々の周囲の光の条件に対して異なる好みを持ち得るものである。

本発明に従った方法の実施形態は：
− 第１映像信号を、第１水平方向高周波信号、第１垂直方向高周波信号及び第１低周波信号に分割する段階と；
− 第１転送関数に基づいて、第１水平方向高周波信号を第２水平方向高周波信号に変換する段階と；
− 第１転送関数とは異なる第３転送関数に基づいて、第１垂直方向高周波信号を第２垂直高周波信号に変換する段階と；
− 第２水平方向高周波信号、第２垂直方向高周波信号及び第２低周波信号を第２映像信号に結合する段階と；
を有する。

高周波成分及び低周波成分において第１映像信号を分割することに加えて、映像信号は又、垂直方向成分及び水平方向成分に分割される。映像信号は二次元画像を表すことに留意されたい。そのことは、例えば、画像の行における画素間の相互関係が水平方向信号に対応すること、及び、画像の列における画素間の相互関係が垂直信号に対応することを意味する。水平方向から垂直方向への分割は、低周波から高周波への分割の後に続くが、代替として、水平方向から垂直方向への分割は、低周波から高周波への分割に先行する。その結果、３つ又は４つの映像信号が得られる。一般に、それらの映像信号の各々において、個別の転送関数が適用される。任意に、映像信号の２つに対する転送関数は互いに等しい。本発明に従ったこの実施形態の優位性は、輝度から光への最適な変換は、ディスプレイ装置の垂直方向解像度及び水平方向解像度が互いに異なる場合に、達成されることである。その場合、ディスプレイ装置の水平方向ナイキスト周波数及び垂直方向ナイキスト周波数は又、互いに異なる。

本発明の他の目的は、高い詳細度のテクスチャにおけるエイリアスを回避する一方、所定のコントラスト分布を有するピクチャを表示するための、冒頭の段落において説明した種類の画像処理器を提供することである。

この本発明の目的は、
− 第１映像信号を第１高周波信号及び第１低周波信号に帯域分割するための帯域分割フィルタと；
− 第１転送関数に基づいて、第１高周波信号を第２高周波信号に変換するための第１画素値変換器と；
− 第１転送関数と異なる第２転送関数に基づいて、第１低周波信号を第２低周波信号に変換するための第２画素値変換器と；
− 第２項周波信号と第２低周波信号とを第２映像信号に結合するための結合ユニットと；
を有する画像処理器を得ることである。

本発明の他の目的は、高い詳細度のテクスチャにおけるエイリアスを回避する一方、所定のコントラスト分布を有するピクチャを表示するための、冒頭の段落において説明した種類の画像処理機器を提供することである。

この本発明の目的は、
− 第１映像信号を第１高周波信号及び第１低周波信号に帯域分割するための帯域分割フィルタと；
− 第１転送関数に基づいて、第１高周波信号を第２高周波信号に変換するための第１画素値変換器と；
− 第１転送関数と異なる第２転送関数に基づいて、第１低周波信号を第２低周波信号に変換するための第２画素値変換器と；
− 第２項周波信号と第２低周波信号とを第２映像信号に結合するための結合ユニットと；
を有する画像処理機器を得ることである。

任意に、画像処理機器は、第２映像信号に基づいて、画像を表示するためのディスプレイ装置を有する。代替として、画像処理機器は、オプションのディスプレイ装置を有しないが、ディスプレイ装置を有しない機器に第２映像信号を供給する。

方法の修正及び変更は、上記の画像処理器及び画像処理機器の修正及び変更に対応する。

本発明に従った画像処理器及び画像処理機器の上記の及び他の特徴は、添付図面を参照して以下に説明する実施形態について明らかになることにより理解されることであろう。

物理装置により生成された光の強度は、一般に、印加された信号の線形関数ではない。従来のＣＲＴは、電圧に対して指数法則の応答を有する。ディスプレイの表面において生成される強度は、指数２．８に増加された印加電圧に略等しい。この指数関数の指数の値は、口語的には、ガンマとして知られている。この非線形性は、強度の正確な再現性を達成するように補償されなければならない。

人間の視覚は、強度に対して非線形知覚応答を有する。強度が、小さいステップ数、例えば、２５６に符号化される場合、符号は、知覚特性に従った強度に関連付けられなければならない。フレームバッファの典型的な８ビットのディジタル−アナログ変換器においては、黒色は符号が０であり、白色は符号が２５５である。

図１は、ＣＲＴの輝度−光特性を模式図に示す図である。Ｘ軸は、正規化された映像信号の値に対応している。典型的には、ＣＲＴに印加される映像信号は、０乃至７００ｍＶの範囲内にある電圧を有する。Ｙ軸は、正規化された照明量の値、即ち、光強度に対応する。典型的には、ＣＲＴにより生成される照明量は、１００乃至３００カンデラ／ｍ^２の範囲内である。

図２は、ガンマ補正関数を模式的に示す図である。映像システムにおいては、線形光強度は、広くカメラにおいてなされているガンマ補正により非線形映像信号に変換される。この変換は、典型的には、電気ドメインにおいてなされる、即ち、入力信号は出力信号に変換される。図２のｘ軸は入力信号の正規化された値に対応し、ｙ軸は入力信号の正規化された値に対応する。

図３は、本発明に従った画像処理器３００の実施形態を模式的に示している。画像処理器３００は、入力コネクタ３１０において第１映像信号Ｖｉｄｅｏ１を供給され、画像処理器３００は、ディスプレイ装置に接続された出力コネクタ３１２において第２映像信号Ｖｉｄｅｏ２を供給する。画像処理器３００は、ディスプレイ装置の輝度−光変換特性に基づいて、第１映像信号Ｖｉｄｅｏ１の画素値を第２映像信号Ｖｉｄｅｏ２の画素値に変換するように備えられている。画像処理器３００の目的は、乱しているエイリアスアーチファクトがディスプレイ装置に現れないように、第１映像信号を処理することである一方、ディスプレイ装置のピクチャのコントラストはビューアの好みに合うように調節されることである。

画層処理器３００は：
− 第１映像信号Ｖｉｄｅｏ１を第１高周波信号ＨＦ１と第１低周波信号ＬＦ１に帯域分割するための帯域分割フィルタ３０２と；
− 第１転送関数に基づいて、第１高周波信号ＨＦ１を第２高周波信号ＨＦ２に分割するための第１画素値変換器３０４と；
− 第１転送関数とは異なる第２転送関数に基づいて、第１低周波信号ＬＦ１を第２低周波信号ＬＦ２に変換するための第２画素値変換器３０６と：
− 第２高周波信号ＨＦ２及び第２低周波信号ＬＦ２を第２映像信号Ｖｉｄｅｏ２に結合するための結合器３０８と；
を有する。この結合器は、第２高周波信号ＨＦ２及び第２低周波信号ＬＦ２により表される画像のそれぞれの画素値を加算するように備えられている加算器であることが可能である。好適には、第１画素値変換器３０４及び第２画素値変換器３０６はそれぞれのルックアップテーブル（ＬＵＴ）により実行される。それらのＬＵＴの入力は、第１高周波信号ＨＦ１及び第１低周波信号ＬＦ１それぞれの可能な値に対応する。ＬＵＴの記憶された値は、第２高周波信号ＨＦ２及び第２低周波信号ＬＦ２それぞれの可能な値に対応する。

可能な第１転送関数及び第２転送関数が幾つかの例以下で与えられる。それらの第１点関数及び第２転送関数は、ディスプレイ装置の種類に関連し、又は、特に、ディスプレイ装置の輝度−光転送特性に関連する。更に、第１転送関数及び第２転送関数は、画像生成から画像表示までの映像経路において任意の前補正に関連し、コントラストに関するビューアの好みに関連する。

画像処理器３００が接続されるディスプレイ装置が線形輝度−光転送特性を有するＰＤＰであり、第１映像信号が、画像を捕捉したカメラにより補正されたガンマであるテレビジョン放送信号を表すことを前提とする。この場合、第１転送関数は、ディスプレイ装置の輝度−光転送特性の逆である線形曲線に対応し、そして、第２転送関数は、ガンマ補正の逆である非線形曲線、即ち、指数関数に対応する。

画像処理器３００が接続されているディスプレイ装置が、非線形の、例えば。Ｓ字型の輝度−光転送特性を有するＬＣＤであり、そして、第１映像信号は、画像を捕捉したカメラにより補正されたガンマであるテレビジョン放送信号を表すことを前提とする。この場合、第１転送関数は、ディスプレイ装置の輝度−光転送特性とガンマ関数との結合の逆である非線形曲線に対応する。第２転送関数は、ガンマ補正の逆である非線形曲線、即ち、指数関数に対応する。

画像処理器３００は線形輝度−光転送特性を有するＰＤＰに接続され、そして、第１映像信号は、前処理が適用されない信号が生成されたコンピュータを示すことを前提とする。この場合、第１転送関数は、ディスプレイ装置の輝度−光転送特性の逆である線形曲線に対応する。第２転送関数は、コントラスト修正曲線である非線形曲線であって、例えば、指数関数に対応する。このコントラスト修正曲線の理由は、予測される間接照明状態と実際の光の状態との差である可能性がある。間接照明は、コンピュータ画像の置換を殆ど考慮しない。画像が暗い環境において生成され、明るい環境のビューアに送信される場合、受信者は、その画像が過剰コントラストを有することが分かる。このような環境下では、明るい環境に対して補正するように約１／１．１又は１／１．２の指数を有する指数関数を適用することが可能である。

画像処理器３００が接続されているディスプレイ装置が、非線形の、例えば、Ｓ字型の輝度−光転送特性を有するＬＣＤであり、そして、第１映像信号が、前補正が適用されない信号を生成したコンピュータを表すことを前提とする。この場合、第１転送関数は、ディスプレイ装置の輝度−光転送特性の逆である非線形曲線（ミラードＳ字型）に対応する。第２転送関数は線形曲線であることが可能である。代替として、第２転送関数は、上記のような非線形コントラスト修正曲線であることが可能である。

好適には、映像信号のＨＦ部分の非線形処理は、表示の前の極最終処理段階、例えば、画像のサイズ変更（スケーリング）の後に行われる一方、ＬＦ部分の非線形処理のチェーンにおける位置に対しては、更なる自由度が存在する。ディジタル信号をアナログバージョンに変換する（ＤＡ変換）必要がある場合、ＤＡＣの後に後フィルタリングが行われないことが好ましく、これは、ディスプレイ装置の非線形輝度−光転送特性を補償するためにＨＦ経路において生成される高調波を削除するためである。

帯域分離フィルタ３０２、第１画素値変換器３０４、第２画素値変換器３０６及び結合器３０８は、１つの処理器を用いて実行されることが可能である。通常、それらの機能はソフトウェアプログラムプロダクトの制御下で実行される。その実行中、通常は、そのソフトウェアプロダクトは、ＲＡＭのようなメモリにロードされ、そこから実行される。プログラムは、ＲＯＭ、ハードディスク若しくは磁気及び／又は光記憶器等のバック倉運後メモリからロードされることが可能であり、又は、インターネットのようなネットワークによりロードされることが可能である。任意に、集積回路に特定のアプリケーションが開示した機能性を備える。

処理段階の順序は上記の順序と異なることが可能であることに留意する必要がある。任意に、入力映像信号は、先ず、第１の所定の変換関数を用いて変換され、それから、フィルタリングされ、続いて、第２の所定の変換関数を用いて変換される。これを行うことにより又、映像信号の周波数依存修正が、光ドメインにおいてエイリアスをもたらすディスプレイ装置の輝度−光特性を補償するために実行されることができる。

本発明が解決方法を与える問題は又、適用されるディスプレイ装置が又、ＣＲＴであり、映像信号がＣＲＴの適用に対して前補正された（ガンマ補正）場合に生じる。前ガンマ補正は、通常、ディジタル化に先立ってカメラのアナログ信号経路において実行される。ＡＤ変換器の前のアンチエイリアスフィルタのために、水平方向における低周波であって、垂直方向において高周波のみが補正されることが可能である。より高い水平方向の周波数に対する高調波はアンチエイリアスフィルタを通過しない。従来の、即ち、水平方向に走査されるＣＲＴを用いると、垂直方向の高周波が前補正されるため、ディスプレイは、問題のない垂直方向ドメインのみにおいて離散的である。しかしながら、ＣＲＴが、例えば、使用されるＣＲＴが置換走査を有するときに生じる水平方向ドメインにおいて離散的である場合、エイリアスは、高調波が欠けているために生じない。明らかに、マトリクスディスプレイに対しては、問題が水平方向及び垂直方向の両方において存在し、前補正との不一致は、垂直方向ドメインと水平方向ドメインとにおける差である可能性がある。
図４Ａは、二次元周波数ドメインにおける４つの経路を模式的に示す図である。ｘ軸は水平方向における周波数に対応し、ｙ軸は垂直方向における周波数に対応している。次のような４つの部分に区分することができる。
− ＬＬであって、その二次元周波数ドメインのこの部分において、水平方向において比較的低い周波数と、垂直方向において比較的低い周波数とを有する、ＬＬ。
− ＬＨであって、その二次元周波数ドメインのこの部分において、水平方向において比較的高い周波数と、垂直方向において比較的低い周波数とを有する、ＬＨ。
− ＨＬであって、その二次元周波数ドメインのこの部分において、水平方向において比較的低い周波数と、垂直方向において比較的高い周波数とを有する、ＨＬ。
− ＨＨであって、その二次元周波数ドメインのこの部分において、水平方向において比較的高い周波数と、垂直方向において比較的高い周波数とを有する、ＨＬ。

図４Ｂ及び４Ｃにおいては、上記のような規定を用いている。

図４Ｂは、水平方向成分と垂直方向成分とを別々に処理するように設計された画像処理器４００の実施形態を模式的に示している。画像処理器４００は、入力コネクタ３１０において第１映像信号Ｖｉｄｅｏ１を供給され、画像処理器４００は、ディスプレイ装置に接続されている出力コネクタ３１２において第２映像信号Ｖｉｄｅｏ２を供給する。画像処理器４００は、ディスプレイ装置の輝度−光転送特性に基づいて、第１映像信号Ｖｉｄｅｏ１を第２映像信号Ｖｉｄｅｏ２の画素値それぞれに変換するように備えられている。画像処理器４００の目的は、ディスプレイ装置において乱しているエイリアスアーチファクトが現れないようにする一方、ディスプレイ装置におけるピクチャのコントラストはビューアの好みに合わせて調節されるように、第１映像信号を処理することである。画像処理器４００の機能は、次のようである。

第１映像信号Ｖｉｄｅｏ１は、ＬＬ１及びＨＬ１成分を有する信号をもたらす水平方向ローパスフィルタ４０２によりフィルタリングされる。この信号は、ＬＬ１成分のみを有する信号をもたらす垂直方向ローパスフィルタ４０４によりフィルタリングされる。ＬＬ１及びＨＬ１成分を有する信号からＬＬ１成分のみを有する信号を減算することにより、
ＨＬ１成分を有する信号が得られる。この減算は、減算器４１０により実行される。

第１映像信号Ｖｉｄｅｏ１は又、成分ＬＬ１及びＬＨ１を有する信号をもたらす垂直方向ローパスフィルタ４０６によりフィルタリングされる。この信号は、ＬＬ１成分のみを有する信号をもたらす水平方向ローパスフィルタ４０８によりフィルタリングされる。ＬＬ１及びＬＨ１成分を有する信号からＬＬ１成分のみを有する信号を減算することにより、ＬＨ１成分を有する信号が得られる。この減算は、減算器４１６により実行される。

第１映像信号Ｖｉｄｅｏ１からＬＬ１成分を有する信号、ＨＬ１成分を有する信号及びＬＨ１成分を有する信号を減算することにより、ＨＨ１成分を有する信号が得られる。この減算は、減算器４１２により実行される。

ＬＬ１成分を有する信号は、画素値変換器Ｔｒ１によりＬＬ２成分を有する信号に変換される。ＨＬ１成分を有する信号は、画素値変換器Ｔｒ２によりＨＬ２成分を有する信号に変換される。ＬＨ１成分を有する信号は、画素値変換器Ｔｒ３によりＬＨ２成分を有する信号に変換される。ＨＨ１成分を有する信号は、画素値変換器Ｔｒ４によりＨＨ２成分を有する信号に変換される。

結合器４１４により、ＬＬ２成分を有する信号、ＨＬ２成分を有する信号、ＬＨ２成分を有する信号及びＨＨ２成分を有する信号が第２映像信号Ｖｉｄｅｏ２に結合される。

任意に、転送関数の幾つかは互いに等しい。

図４Ｃは、水平成分と垂直成分を別々に処理するように設計されている画像処理器の他の実施形態を模式的に示している。画像処理器４０１は、入力コネクタ３１０において第１映像信号Ｖｉｄｅｏ１を供給され、画像処理器４０１は、ディスプレイ装置に接続されている出力コネクタ３１２において第２映像信号Ｖｉｄｅｏ２を供給する。画像処理器４０１は、ディスプレイ装置の輝度−光転送特性に基づいて、第１映像信号Ｖｉｄｅｏ１を第２映像信号Ｖｉｄｅｏ２の画素値それぞれに変換するように備えられている。画像処理器４０１の目的は、ディスプレイ装置において乱しているエイリアスアーチファクトが現れないようにする一方、ディスプレイ装置におけるピクチャのコントラストはビューアの好みに合わせて調節されるように。第１映像信号を処理することである。画像処理器４０１の機能は、次のようである。

第１映像信号Ｖｉｄｅｏ１は、ＬＬ１及びＨＬ１成分を有する信号をもたらす水平方向ローパスフィルタ４０２によりフィルタリングされる。この信号は、ＬＬ１成分のみを有する信号をもたらす垂直方向ローパスフィルタ４０４によりフィルタリングされる。ＬＬ１及びＨＬ１成分を有する信号からＬＬ１成分のみを有する信号を減算することにより、
ＨＬ１成分を有する信号が得られる。この減算は、減算器４１０により実行される。

ＬＬ１成分を有する信号は、画素値変換器Ｔｒ１によりＬＬ２成分を有する信号に変換される。ＨＬ１成分を有する信号は、画素値変換器Ｔｒ２によりＨＬ２成分を有する信号に変換される。

結合器４１８により、ＬＬ２成分を有する信号及びＨＬ２成分を有する信号は、水平方向ローパスフィルタ４０６に供給される信号に結合される。この垂直方向ローパスフィルタの出力はＬＬ２及びＬＨ１成分を有する信号である。この信号は、ＬＬ２成分のみを有する信号をもたらす水平方向ローパスフィルタ４０８によりフィルタリングされる。ＬＬ２及びＬＨ１成分を有する信号からＬＬ２成分のみを有する信号を減算することにより、ＬＨ１成分を有する信号が得られる。この減算は、減算器４１０により実行される。ＬＨ１成分を有する信号は、画素値変換器Ｔｒ４によりＬＨ３成分を有する信号に変換される。

結合器４２０により、ＬＬ２成分を有する信号及びＬＨ３成分を有する信号は第２映像信号Ｖｉｄｅｏ２に結合される。

任意に、転送関数の幾つかは互いに等しい。

図５は、本発明に従った画像処理機器５００の実施形態について模式的に示しており、その画像処理機器５００は：
− 入力画像を表す信号を受信するための受信手段５０２であって、信号がアンテナ又はケーブルにより受信される放送信号であることが可能であるが又、ＶＣＲ（ビデオカセット受信器）又はＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）のような記憶装置からの信号であることが可能であり、その信号は入力コネクタ５１０において供給される、受信手段５０２と；
− 図３又は図４に関連付けて説明する画像処理器５０４と；
− 画像処理器５０４の出力画像を表示するためのディスプレイ装置５０６と；
を有する。

画像処理機器５００は、例えば、ＴＶであることが可能である。代替として、画像処理器５００は、任意のディスプレイ装置５０６を有しないが、ディスプレイ装置５０６を有する機器に出力画像を供給する。それ故、画像処理機器５００は、例えば、セットトップボックス、衛星チューナ、ＶＣＲプレーヤ、ＤＶＤプレーヤ又はレコーダであることが可能である。任意に、画像処理機器５００は、ハードディスク、又は、取り外し可能な媒体であって、例えば、光ディスクへの記憶のための手段のような記憶手段を有する。画像処理機器５００は又、映画スタジオ又は放送会社により適用されているシステムであることが可能である。画像処理機器５００は又、コンピュータであって、例えば、ＰＣであることが可能である。上記の図に関連して説明した映像処理は、コンピュータにより実行されることが可能であるが、代替として、その処理は、ディスプレイ装置、即ち、モニターにおいて含まれる。

図６は、信号に関する非線形動作の効果を模式的に示している。図６は、本発明を模式的に示している。非線形輝度−光転送特性を有するディスプレイ装置が存在することを仮定する。更に、ディスプレイ装置のナイキスト周波数より僅かに低い周波数ｆ_ｉｎであって、ｆ_{Ｎｙｑｕｉｓｔ}−ｆ_ｉｎ＝εであり、ここで、εは比較的低いｆ_ｉｎ、を有する１つの周波数成分を有する第１映像信号が存在することを仮定する。この第１映像信号６０２がディスプレイ装置に供給される場合、エイリアジングはディスプレイ装置において可視的になる。これは、変換された信号６０４が検査されるとき、理解されることができる。この変換された信号６０４は、ディスプレイ装置の非線形輝度−光転送特性に似ている転送関数を有する第１映像信号６０２を変換することにより、第１映像信号６０２から得られる。その曲線の傾きが第１映像信号６０２の正弦波の傾きより大きいため、この変換された信号６０４は、第１映像信号６０２の周波数成分の周波数ｆ_ｉｎより高い周波数成分を有する。

第１映像信号６０２がディスプレイ装置に直接供給される場合に生じるエイリアスを補償するために、ここで、第１映像信号は、前補償された映像信号６０６をもたらす転送関数により前補償される。この前補償により又、ディスプレイ装置のナイキスト周波数より高い高周波成分が導入されることに留意する必要がある。この前補償された映像信号６０６が、非線形輝度−光転送特性を有するディスプレイ装置に供給される場合、第１映像信号６０２に実質的に対応する最終的な信号６０８が得られる。そのことは、エイリアスをもたらす、いずれの周波数成分も殆ど存在しないことを意味する。

上記の実施形態は、本発明を限定するのではなく、例示するものであり、当業者は、同時提出の特許請求の範囲における範囲から逸脱することなく、代替の実施形態を設計することができることに留意する必要がある。用語‘を有する’は、請求項に挙げられていない要素又は段階の存在を排除するものではない。単数形の要素の表現は、複数の要素の存在を排除するものではない。本発明は、適切にプログラムされたコンピュータと幾つかの個別の要素を有するハードウェアにより実行されることができる。幾つかの要素を挙げている装置請求項においては、それらの手段の幾つかは、ハードウェアの同一のアイテムにより具現化されることができる。

ＣＲＴの輝度−光特性を示す模式図である。 ガンマ補正関数を示す模式図である。 画像処理器の実施形態を示す模式図である。 二次元周波数ドメインにおける４つの部分を示す模式図である。 水平方向成分及び垂直方向成分を別々処理するように設計された、画像処理器の実施形態を示す模式図である。 水平方向成分及び垂直方向成分を別々処理するように設計された、画像処理器の他の実施形態を示す模式図である。 画像処理機器の実施形態を示す模式図である。 信号における非線形動作の効果を示す模式図である。

Claims (12)

1. ディスプレイ装置の輝度対光転送特性に基づいて、第１映像信号の画素値を第２映像信号のそれぞれの画素値に変換する方法は：
   前記第１映像信号を第１高周波信号と第１低周波信号とに帯域分割する段階；
   第１転送関数に基づいて、前記第１高周波信号を第２高周波信号に変換する段階；
   前記第１転送関数とは異なる第２転送関数に基づいて、前記第１高周波信号を第２低周波信号に変換する段階；並びに
   前記第２高周波信号及び前記第２低周波信号を前記第２映像信号に結合する段階；
   を有することを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記第１転送関数は、前記ディスプレイ装置の輝度対光転送特性の逆に実質的に等しい、ことを特徴とする方法。
3. 請求項１に記載の方法であって、前記第１転送関数は、前記ディスプレイ装置の輝度対比仮転送特性と前記第１映像信号がもたらされた映像ソースにおける前補正関数との結合の逆に実質的に等しい、ことを特徴とする方法。
4. 請求項１乃至３のいずれ一項に記載の方法であって、第２転送関数は前記第１映像信号に基づいている、ことを特徴とする方法。
5. 請求項２に記載の方法であって、前記第２転送関数は、前記第１映像信号がもたらされた映像ソースにおける前補正関数の逆に実質的に等しい、ことを特徴とする方法。
6. 請求項１乃至５のいずれ一項に記載の方法であって、前記第２転送関数は、ビューアにより必要とされる所定のコントラストエンハンスメントに基づいている、ことを特徴とする方法。
7. 請求項１乃至６のいずれ一項に記載の方法であって：
   前記第１映像信号を第１水平方向高周波信号、第１垂直方向高周波信号及び第１低周波信号に分割する段階；
   前記第１転送関数に基づいて、前記第１水平方向高周波信号を第２水平方向高周波信号に変換する段階；
   前記第１転送関数とは異なる第３転送関数に基づいて、前記第１垂直方向高周波信号を第２垂直方向高周波信号に変換する段階；並びに
   前記第２水平方向高周波信号、第２垂直方向高周波信号及び前記第２低周波信号を前記第２映像信号に結合する段階；
   を有する、ことを特徴とする方法。
8. ディスプレイ装置の輝度対光転送特性に基づいて、第１映像信号の画素値を第２映像信号のそれぞれの画素値に変換するための画像処理器は：
   前記第１映像信号を第１高周波信号と第１低周波信号とに帯域分割するための帯域分割フィルタ；
   第１転送関数に基づいて、前記第１高周波信号を第２高周波信号に変換するための第１画素値変換器；
   前記第１転送関数とは異なる第２転送関数に基づいて、前記第１高周波信号を第２低周波信号に変換するための第２画素値変換器；並びに
   前記第２高周波信号及び前記第２低周波信号を前記第２映像信号に結合するための結合器；
   を有することを特徴とする画像処理器。
9. 第１映像信号を受信するための受信器；及び
   請求項７に記載の画像処理器；
   を有することを特徴とする画像処理器。
10. 請求項８に記載の画像処理器であって、第２映像信号に基づいて画像を表示するためのディスプレイ装置を有する、ことを特徴とする画像処理器。
11. 請求項１０に記載の画像処理器を有することを特徴とするテレビジョン。
12. 請求項１０に記載の画像処理器であって、コンピュータに接続されたモニターである、ことを特徴とする画像処理器。
    

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