JP2007194775A - ディテイルエンハンサー - Google Patents

Abstract

【課題】より適切なディテイルエンハンスメントを行う。
【解決手段】ダイナミックディテイル用検出器２６において、輝度信号のレベルが検出される。そして、輝度信号のレベルに応じてダイナミックディテイル用増幅・減衰器２４における増幅・減衰率が制御される。すなわち、輝度信号が低い場合に、ディテイルエンハンスメントを強化する。これによって、適切なディテイルエンハンスメントを行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、映像信号の細かな変化であるディテイルを強調するディテイルエンハンサーに関する。

従来より、テレビの画質調整機能として、コントラスト調整や明暗（ブライトネス）調整、シャープネス調整等が知られている。その中の１つにディテイルエンハンサーと呼ばれる調整機能があり、これによって映像の微小信号を選択的に増幅することで、映像の再現性を向上させることができる。

図９は、従来のディテイルエンハンサーの構成例を示している。輝度信号は、分岐されてフィルタ１０に入力される。このフィルタ１０は、輝度変化として認識される所定範囲の輝度信号を抽出する。増幅器１２は、フィルタ１０からの輝度信号を予め定められた増幅率で増幅する。増幅器１２の出力信号はリミッタ１４に供給され、ここで所定レベル以上の信号については一定レベルにリミットをかける。そして、リミッタ１４の出力を加算器１６に供給し、ここで輝度信号に加算する。

これによって、図１０（Ａ）に示すような輝度信号について、その微小変化部分が増幅され図１０（Ｂ）に示すように、微小変化が強調され、細部が強調された輝度信号が得られる。

特開２００３−３４８３７９

このように、従来のディテイルエンハンサーを利用することによって、細部を強調して見た目のよい映像を得ることができる。しかし、この従来のディテイルエンハンサーによる微小信号の増幅率を大きくすると、不自然な映像となるため、あまり大きな効果が得られなかった。

本発明は、映像信号の細かな変化であるディテイルを強調するディテイルエンハンサーであって、処理対象となる映像信号の輝度レベルに応じて、輝度が高いときにディテイルを強調する度合いを小さく、輝度が低いときにディテイルを強調する度合いを大きくすることを特徴とする。

また、本発明は、映像信号の細かな変化であるディテイルを強調するディテイルエンハンサーであって、入力映像信号を増幅する増幅回路と、この増幅回路の出力にリミットをかけ特定レベル以上の信号を一定レベルに規定するリミッタと、リミッタの出力を前記入力映像信号に加算する加算器と、前記入力映像信号の輝度に応じて、前記増幅器の増幅率を輝度が高いときに小さく、輝度が低いときに大きく変更するダイナミックディテイル制御手段と、を有し、前記入力映像信号の輝度レベルに応じて、輝度が高いときにディテイルを強調する度合いを小さく、輝度が低いときにディテイルを強調する度合いを大きくすることを特徴とする。

また、前記増幅器は、増幅率が固定である第１増幅器と、前記ダイナミックディテイル制御手段によって増幅率が制御される第２増幅器を含むことが好適である。

また、前記リミッタは、前記入力映像信号の輝度が低いときにオフすることが好適である。

また、前記リミッタは、前記入力映像信号の輝度が低いときに前記リミッタにおいてリミットをかける特定レベルを大きくすることが好適である。

人間の視覚特性においては、輝度が高い（明るい）画像では、輝度変化に対する認識力は高く、輝度が低い（暗い）画像では認識力は低下する。従って、輝度信号に対し一応にディテイルエンハンサーを作用させるのは視覚特性と一致していないといえる。

本発明によれば、輝度の高低（明暗）に応じディテイルエンハンサーのかけ方をコントロールする。輝度が高い（明るい）ときは、ディテイルエンハンサーのかけ方を比較的弱くし、輝度が低い（暗い）ときには反対に強くする。これによって、全体として不自然な画像とせずに、暗い箇所における細部をより精細に再現することができ、全体としてより細部の再現性が向上された映像を得ることができる。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。

図１は、実施形態に係るディテイルエンハンサーの構成例を示すブロック図である。ディテイルエンハンサーの対象となるのは輝度信号であり、輝度信号が入力されてくる。輝度信号は分岐され、その一方がフィルタ２０に入力される。このフィルタ２０は、低周波成分および高周波成分を除去し、強調したい輝度変化を含む周波数帯域の信号、すなわち人間が輝度変化として認識される所定範囲の輝度信号を取り出す。

フィルタ２０の出力は、増幅・減衰器２２は、フィルタ２０からの輝度信号を予め定められた増幅率・減衰率で増幅または減衰する。この増幅・減衰率は、基本的に固定であり、画像が不自然にならないようにディテイルを強調できる程度の増幅・減衰率に設定する。その増幅・減衰率は、例えば数ｄＢ程度であって、ユーザの好みによって調整できるようにすることもできる。これはレジスタに増幅・減衰率を書き込むようにしておき、そのレジスタの記憶されている増幅・減衰率に設定すればよい。

増幅・減衰器２２の出力信号はダイナミックディテイル用増幅・減衰器２４に供給される。このダイナミックディテイル用増幅・減衰器２４は、ダイナミックディテイル用検出器２６から供給される制御信号に応じて、その増幅率または減衰率が制御される。

ダイナミックディテイル用増幅・減衰器２４の出力は、リミッタ２８に供給され、ここで所定レベル以上の信号については一定レベルにリミットをかけられる。そして、リミッタ２８の出力は、スイッチ（ＳＷ）３０に供給される。このスイッチ３０には、リミッタ２８を通らずにバイパスしたダイナミックディテイル用増幅・減衰器２４の出力も供給されており、スイッチ３０はこれらのいずれかを選択する。ダイナミックディテイル用増幅・減衰器２４からの出力を選択したときには、リミットの掛かっていない信号を選択されることになる。

スイッチ３０の出力は、カラーディテイル用増幅・減衰器３２に供給される。このカラーディテイル用増幅・減衰器３２は、カラーディテイル用検出器３４からの制御信号に応じて、その増幅率または減衰率が制御される。なお、スイッチ３０は、ダイナミックディテイル用検出器２６だけでなく、カラーディテイル用検出器３４からの制御信号によって切り替えられる。

そして、カラーディテイル用増幅・減衰器３２の出力が、加算器３６に供給され、ここで入力されてくる輝度信号と加算される。これによって、細部が強調された輝度信号が得られる。

このように、本実施形態によれば、ダイナミックディテイル用検出器２６およびカラーディテイル用検出器３４の検出結果に基づき、ダイナミックディテイル用増幅・減衰器２４およびカラーディテイル用増幅・減衰器３２の増幅率または減衰率がそれぞれ制御され、ダイナミックディテイルエンハンスメントおよびカラーディテイルエンハンスメントが行われる。

図１においては、ダイナミックディテイル用増幅・減衰器２４をリミッタ２８の前段に配置し、カラーディテイル用増幅・減衰器３２をスイッチ３０の後段に配置したが、必ずしもこの配置とする必要はなく、反対に配置したり、両者ともリミッタ２８の前段に配置することも可能である。また、後述するようにダイナミックディテイル用検出器２６、カラーディテイル用検出器３４の検出結果によってリミッタ２８の特性を変更することも好適である。

次に、ダイナミックディテイルエンハンスメントおよびカラーディテイルエンハンスメントについて、個別に説明する。

「ダイナミックディテイルエンハンスメント」
図２には、ダイナミックディテイル用検出器２６における処理のフローチャートが示されている。このように、入力されてくる輝度信号Ｙｉｎについて、その大きさをを７段階で判定し出力信号（制御信号）を８つの出力信号のいずれか１つを出力する。この例では、輝度信号は８ビットの信号であり０〜２５４の輝度レベルを８段階に区分する。そして、いずれの段階に区分けされたかに応じて０〜７の出力信号が得られる。

図３には、ダイナミックディテイル用増幅・減衰器２４の構成例が示されている。このように、表１に示すように、入力されてくるダイナミックディテイル用検出器２６の８段階の出力信号（制御信号）がスイッチ４０に入力され、このスイッチ４０は制御信号に応じて、３２，４５，６４，８１，１０１，１２８のいずれかの数値を乗算係数として出力する。スイッチ４０からの出力値は、乗算器４２に供給され、ここで増幅・減衰器２２の出力信号に乗算される。そして、この乗算器４２の出力が割り算器４４に入力され、ここで１／６４が乗算され、この割り算器４４の出力がダイナミックディテイル用増幅・減衰器２４の出力となり、リミッタ２８に供給される。

ここで、この例では、表１に示すように、ダイナミックディテイル用検出器２６の０〜７の出力に対し、６段階の乗算係数として出力する。

従って、ダイナミックディテイル用増幅・減衰器２４は、−６ｄＢ〜＋６ｄＢの内のいずれか１つの増幅率・減衰率がダイナミックディテイル用検出器２６からの制御信号に応じて決定される。

このようにして、本実施形態においては、表２に示すように、８ビットの輝度信号に応じて、ダイナミックディテイル用検出器２６が８段階の制御信号を生成し、その制御信号に応じてダイナミックディテイル用増幅・減衰器２４の増幅率・減衰率が制御される。

このように、本実施形態によれば、輝度信号のレベルに応じて、加算器３６において加算される輝度信号のレベルが変更される。特に、輝度信号が大きい場合には、加算される微小信号のレベルが比較的小さく、輝度信号が小さい場合には加算される微小信号のレベルが比較的大きくなる。

そこで、図４に示されるように、同程度のレベルの微小信号が輝度信号が高いときと低いときの両方に重畳されていた場合に、輝度信号が高いときに微小信号は比較的強調されず、輝度信号が低いときに微小信号が比較的強調される。人間の視覚特性は、輝度が高い（明るい）画像では、輝度変化に対する認識力は高く、輝度が低い（暗い）画像では認識力は低下する。従って、輝度が明るいときは、ディテイルエンハンサーのかけ方を比較的弱くし、暗いときには反対に強くすることによって、全体として不自然な画像とせずに、暗い箇所における細部をより精細に再現することができ、より細部の再現性が向上された映像を得ることができる。

「カラーディテイルエンハンスメント」
図５には、カラーディテイル用検出器３４の構成例が示されている。色差信号Ｃｂは、１２個の直列接続された１画素遅延回路に入力される。従って、入力されてくる最新（現在）の色差信号Ｃｂとそれより１〜１２画素前の色差信号Ｃｂの合計１３個の画素の色差信号Ｃｂが同時に得られることになる。そして、現在より５、６、７画素前の３画素の信号を加算器において加算し、現在より２〜１０画素前の９画素の信号を加算器において加算し、現在から１２画素前までの１３画素の信号を加算器において加算する。これによって、３画素加算、９画素加算、１３画素加算の色差信号Ｃｂが得られる。

これらの信号はそれぞれ平均化されてスイッチＳＷに供給される。このスイッチＳＷは、予めレジスタに記憶されている値に従って３つの平均化されたＣｂ信号の内の１つを選択する。スイッチＳＷの出力は、比較回路で所定のしきい値と比較される。すなわち、スイッチＳＷからの出力信号が所定のしきい値以上であった場合に、比較回路からその旨の信号（Ｈレベル）が出力される。

また、色差信号Ｃｒについても全く同様の回路が設けられており、比較回路に供給される平均化された色差信号Ｃｒが所定のしきい値以上であった場合にその旨の信号（Ｈレベル）が出力される。

平均化された色差信号ＣｂおよびＣｒについての２つの比較回路の出力はオア回路に供給され、いずれかの比較回路において入力信号がしきい値を超えていればＨレベルが出力される。

ここで、このしきい値は、レジスタの予め記憶しておく。工場において、一旦記憶した値に固定しておいてもよいし、ユーザによって変更可能としてもよい。

なお、色差信号とＲＧＢ信号の関係は次のようなものであり、
Ｙ ＝ ０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１４４Ｂ
Ｃｂ＝−０．１７２Ｒ−０．３３９Ｇ＋０．５１１Ｂ
Ｃｒ＝ ０．５１１Ｒ−０．４２８Ｇ−０．０８３Ｂ
色差信号Ｃｂ、Ｃｒは青（Ｂ）、赤（Ｒ）が輝度の割合を示している。

従って、比較回路からは、色差信号ＣｂまたはＣｒが所定値以上であるとの結果が出力された場合には、色が濃い画像であるといえる。そして、この場合にオア回路からディテイルを強調することについての信号が出力される。

図６には、カラーディテイル用増幅・減衰器３２が示されている。このように、レジスタに予めセットされている値がスイッチ５０に入力され、このスイッチ５０は供給される値に応じて、６４，７２，８１，９０，１０１，１１４，１２８，１４３，１６１，１８０，２０２，２２７，２５５のいずれかの数値を乗算係数として出力する。スイッチ５０からの出力値は、乗算器５２に供給され、ここでスイッチＳＷ３０の出力信号に乗算される。そして、この乗算器５２の出力が割り算器５４に入力され、ここで１／６４が乗算され、この割り算器５４の出力がカラーディテイル用増幅・減衰器３２の出力となり、加算器３６に供給される。

このようにして、色差信号Ｃｂ，Ｃｒのいずれかが輝度信号Ｙに対し、十分大きな色の濃い信号の場合には、カラーディテイル用増幅・減衰器３２が予め定められている定数を演算して、輝度信号についてのディテイルについての強調を強める。ディテイルエンハンスメントは、見た目の改良であり、人の見た目において強調が必要なときにディテイルを強調することが望まれ、色の濃い画像の場合にディテイルの強調の程度を増加することによってより好ましいディテイルエンハンスメントが行える。

「リミッタ」
ここで、図１に示すように、本実施形態では、スイッチ３０を有しており、リミッタ２８をバイパスすることができる。例えば、表１における、上から３段階である輝度Ｙ≦４８（制御信号が０，１，２）の場合には、リミッタ２８をバイパスさせることが好適である。すなわち、輝度が低い場合には、リミッタ２８によるリミット動作を禁止して十分なディテイルの強調を行う。

また、カラーディテイル用検出器３４の検出結果に従って、カラーディテイル用増幅・減衰器３２においてディテイルの強調を行う場合には、リミッタ２８をバイパスするように設定することも好適である。これによって、色の濃い場合において、ディテイルの強調を十分に行うことができる。

さらに、リミッタ２８におけるリミット動作をオンオフするのではなく、リミット値を変更することも好適である。図７には、このようなリミット値を変更する場合のリミッタ２８の特性の例が示されている。通常時は図７の左側のようにリミッタ２８におけるリミット値を正負とも比較的小さな値としておき、適正なリミットをかけておく。一方、輝度が低い増幅率を大きくする場合や、色が濃くカラーディテイル用の増幅を行う場合など、上述のリミッタ２８をバイパスする場合には、図７の左側のように、正負のリミット値を大きくしてリミッタの幅が大きくなるようにリミッタ２８の特性を変更する。

これにより、ディテイルを大きく強調したい場合に十分な強調が行え、かつある程度のリミットかけることができる。

「ダイナミックディテイルエンハンスメントのみ」
図８には、カラーディテイルエンハンスメントは行わず、ダイナミックディテイルエンハンスメントのみ行う場合の構成例を示す。

このようにカラーディテイル用検出器３４、カラーディテイル用増幅・減衰器３２が省略される。

実施形態の構成を示すブロック図である。 ダイナミックディテイル用検出器における処理を示す図である。 ダイナミックディテイル用増幅・減衰器の構成を示す図である。 輝度信号の大きさに応じたダイナミックディテイルエンハンスメントの様子を示す図である。 カラーディテイル用検出器の構成を示す図である。 カラーディテイル用増幅・減衰器の構成を示す図である。 リミッタの特性変更を説明する図である。 ダイナミックディテイルエンハンスメントのみを行う場合の構成を示す図である。 従来のディテイルエンハンスメントのための構成を示すブロック図である。 従来のディテイルエンハンスメントの様子を示す図である。

符号の説明

１０，２０ フィルタ、１２ 増幅器、１４，２８ リミッタ、１６，３６ 加算器、２２ 増幅・減衰器、２４ ダイナミックディテイル用増幅・減衰器、２６ ダイナミックディテイル用検出器、３０，４０，５０ スイッチ、３２ カラーディテイル用増幅・減衰器、３４ カラーディテイル用検出器、４２，５２ 乗算器、４４，５４ 割り算器。

Claims (5)

1. 映像信号の細かな変化であるディテイルを強調するディテイルエンハンサーであって、
   処理対象となる映像信号の輝度レベルに応じて、輝度が高いときにディテイルを強調する度合いを小さく、輝度が低いときにディテイルを強調する度合いを大きくすることを特徴とするディテイルエンハンサー。
2. 映像信号の細かな変化であるディテイルを強調するディテイルエンハンサーであって、
   入力映像信号を増幅する増幅回路と、
   この増幅回路の出力にリミットをかけ特定レベル以上の信号を一定レベルに規定するリミッタと、
   リミッタの出力を前記入力映像信号に加算する加算器と、
   前記入力映像信号の輝度に応じて、前記増幅器の増幅率を輝度が高いときに小さく、輝度が低いときに大きく変更するダイナミックディテイル制御手段と、
   を有し、
   前記入力映像信号の輝度レベルに応じて、輝度が高いときにディテイルを強調する度合いを小さく、輝度が低いときにディテイルを強調する度合いを大きくすることを特徴とするディテイルエンハンサー。
3. 請求項２に記載のディテイルエンハンサーにおいて、
   前記増幅器は、増幅率が固定である第１増幅器と、前記ダイナミックディテイル制御手段によって増幅率が制御される第２増幅器を含むことを特徴とするディテイルエンハンサー。
4. 請求項２または３に記載のディテイルエンハンサーにおいて、
   前記リミッタは、前記入力映像信号の輝度が低いときにオフすることを特徴とするディテイルエンハンサー。
5. 請求項２または３に記載のディテイルエンハンサーにおいて、
   前記リミッタは、前記入力映像信号の輝度が低いときに前記リミッタにおいてリミットをかける特定レベルを大きくすることを特徴とするディテイルエンハンサー。

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