JP2013148643A - サンプリング周波数変換装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多原色ディスプレイに高精細の画像信号をサンプリング周波数変換して表示する際に、擬似色妨害が少なく、高解像度の画像信号を表示することができるサンプリング周波数変換装置を提供する。
【解決手段】多原色ディスプレイ１４は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各サブピクセルとＣ，Ｍ，Ｙの各サブピクセルとが垂直方向に補色関係の組となって水平方向に配列されている。入力される輝度信号Ｌと色差信号Ｕ，Ｖは画素数が多原色ディスプレイ１４の画素数より多い。２次元低域通過フィルタ１は輝度信号Ｌの斜め方向を抑圧する。サブピクセルレートサンプリング周波数変換部５は、斜め方向を抑圧された輝度信号Ｌのサンプリング周波数を、多原色ディスプレイ１４のサブピクセルレートにサンプリング周波数変換する。
【選択図】図１

Description

本発明は、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の第１の３原色のサブピクセルと、シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），黄（Ｙ）の第２の３原色のサブピクセルとよりなる６原色のサブピクセルによって１画素を構成する多原色ディスプレイに、この多原色ディスプレイが有する画素数よりも多い画素数の画像信号を入力して表示させる際に入力画像信号のサンプリング周波数を変換するサンプリング周波数変換装置及び方法に関する。

複数の画素をマトリクス状に配列させた液晶ディスプレイ，プラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイが普及している。この種のディスプレイでは、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色の発光素子をそれぞれサブピクセルとし、３原色の発光素子で１画素（１ピクセル）を構成するのが一般的である。近年になって、Ｒ，Ｇ，Ｂの第１の３原色のサブピクセルにＣ，Ｍ，Ｙの第２の３原色のサブピクセルを加えた６原色のサブピクセルによって１画素を構成する多原色ディスプレイが登場している。多原色ディスプレイでは、再現できる色域をＲ，Ｇ，Ｂの３原色のみを用いた場合よりも広げることができる。

一方、信号源となるカメラによって撮像される画像信号の画素数は近年増大する傾向にある。ＨＤＴＶの標準画素数は水平１９２０画素、垂直１０８０画素である。水平３８４０画素、垂直２１６０画素とした４Ｋ２Ｋと称される高精細の画像信号や、水平７６８０画素、垂直４３２０画素とした８Ｋ４Ｋと称されるさらに高精細の画像信号が登場している。通常のいわゆるフルＨＤのディスプレイは水平１９２０画素、垂直１０８０画素を有し、ＨＤＴＶの画像信号を表示することができる。４Ｋ２Ｋや８Ｋ４Ｋの高精細の画像信号をフルＨＤのディスプレイに表示するには、画像信号のサンプリング周波数を変換することが必要となる。

上記のように、多原色ディスプレイが登場していることから、多原色ディスプレイが有する画素数よりも多い画素数の画像信号を入力して表示させる場合が発生する。この場合には、入力画像信号のサンプリング周波数を変換し、入力画像信号に基づいて、Ｒ，Ｇ，Ｂの第１の３原色のサブピクセルとＣ，Ｍ，Ｙの第２の３原色のサブピクセルとのそれぞれに各原色信号を表示させる。

上記のように、多原色ディスプレイが登場していることから、多原色ディスプレイが有する画素数よりも多い画素数の画像信号を入力して表示させる場合が発生する。この場合には、入力画像信号のサンプリング周波数を変換し、入力画像信号に基づいて、Ｒ，Ｇ，Ｂの第１の３原色のサブピクセルとＣ，Ｍ，Ｙの第２の３原色のサブピクセルとのそれぞれに入力画像信号の輝度信号を表示させる。本技術は、サブピクセルを活用して高精細化を図る技術であり、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｃ，Ｍ，Ｙの各サブピクセルを輝度信号の１画素とみなすことで高精細画像を再現する技術である。

特開２００５−３１６３９２号公報

画像信号をサブピクセルへサンプリング周波数変換すると、擬似色妨害が発生する場合がある。そこで、擬似色妨害を極力抑制することが求められる。また、画像信号のサンプリング周波数を変換することによりディスプレイで表示される画素数が減少し、解像度が低下する。そこで、解像度の低下を極力抑えることが求められる。多原色ディスプレイに高精細の画像信号をサンプリング周波数変換して表示する際に、擬似色妨害が少なく、高解像度の画像信号を表示することができるサンプリング周波数変換装置及び方法の登場が望まれている。

本発明はこのようなう要望に対応するため、多原色ディスプレイに高精細の画像信号をサンプリング周波数変換して表示する際に、擬似色妨害が少なく、高解像度の画像信号を表示することができるサンプリング周波数変換装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、第１の３原色の各サブピクセル（ＳＰＸ）が第１の方向に順次配列され、前記第１の方向と直交する第２の方向に前記第１の３原色の各サブピクセルと隣接して、第２の３原色の各サブピクセルが前記第１の方向に順次配列され、前記第１の３原色の各サブピクセルと前記第２の３原色の各サブピクセルとが前記第２の方向に互いに補色関係にある色のサブピクセルの組となるように配置され、第１の３原色の各サブピクセルの１組と前記第２の３原色の各サブピクセルの１組とでそれぞれ画素（ＰＸ）を構成する多原色ディスプレイ（１４）に表示する画像信号のサンプリング周波数を変換するサンプリング周波数変換装置であり、前記画像信号は、前記第１の方向に、前記多原色ディスプレイの前記第１の方向の画素数より多い画素数を有し、前記第２の方向に、前記多原色ディスプレイの前記第２の方向の画素数より多い画素数を有し、前記画像信号の斜め方向を抑圧する第１の２次元低域通過フィルタ（１）と、前記２次元低域通過フィルタによって斜め方向を抑圧された前記画像信号のサンプリング周波数を、前記多原色ディスプレイのサブピクセルレートにサンプリング周波数変換するサブピクセルレートサンプリング周波数変換部（５）とを備えることを特徴とするサンプリング周波数変換装置を提供する。

上記のサンプリング周波数変換装置において、前記画像信号は輝度信号（Ｌ）と一対の色差信号（Ｕ，Ｖ）とを含み、前記第１の２次元低域通過フィルタは、前記輝度信号の斜め方向を抑圧し、前記サブピクセルレートサンプリング周波数変換部は、前記輝度信号のサンプリング周波数を変換することが好ましい。

上記のサンプリング周波数変換装置において、前記サブピクセルレートサンプリング周波数変換部より出力された前記第１の３原色の各サブピクセルに対応する輝度信号と前記第２の３原色の各サブピクセルに対応する輝度信号それぞれのゲインを調整して、高域成分のホワイトバランスを調整する高域ホワイトバランス調整部（９）をさらに備えることが好ましい。

上記のサンプリング周波数変換装置において、前記輝度信号の空間周波数０を含む低域成分を通過させる第２の２次元低域通過フィルタ（２）と、前記第１の２次元低域通過フィルタの出力信号より前記第２の２次元低域通過フィルタの出力信号を減算する減算器（４）とをさらに備え、前記サブピクセルレートサンプリング周波数変換部は、前記減算器の出力信号のサンプリング周波数を変換することが好ましい。

上記のサンプリング周波数変換装置において、前記第２の２次元低域通過フィルタの出力信号を前記多原色ディスプレイの画素レートでサンプリング周波数変換する第１の画素レートサンプリング周波数変換部（６）と、前記高域ホワイトバランス調整部の出力信号と前記第１の画素レートサンプリング周波数変換部の出力信号とを加算する加算器（１０）とをさらに備えることが好ましい。

上記のサンプリング周波数変換装置において、前記一対の色差信号の振幅が所定のレベルを超えるとき前記一対の色差信号の前記第２の方向の帯域を制限する振幅適応フィルタ（３）をさらに備えることが好ましい。

上記のサンプリング周波数変換装置において、前記振幅適応フィルタは、前記一対の色差信号を前記第２の方向のサブピクセルレートで再現できる帯域に帯域制限するサブピクセルレートフィルタ（３１，３４）と、前記一対の色差信号を前記第２の方向において画素レートで再現できる帯域に帯域制限する画素レートフィルタ（３２，３５）と、前記一対の色差信号の振幅が第１の値以下のとき前記サブピクセルレートフィルタの出力のみを選択する値とし、前記一対の色差信号の振幅が前記第１の値より大きい第２の値以上のとき前記画素レートフィルタの出力のみを選択する値とし、前記一対の色差信号の振幅が前記第１の値と前記第２の値との間のとき振幅が大きくなるに従って前記サブピクセルレートフィルタの出力を減らして前記画素レート垂直フィルタの出力を増やすような値の振幅適応信号を生成する振幅適応信号生成器（３３）と、前記振幅適応信号に応じて、前記サブピクセルレートフィルタの出力と前記画素レートフィルタの出力とを混合する混合器（３６，３７）とを有することが好ましい。

上記のサンプリング周波数変換装置において、前記加算器の出力信号を前記第１の３原色の各サブピクセルに対応する輝度信号と前記第２の３原色の各サブピクセルに対応する輝度信号とに分離するデマルチプレクサ（１１）と、前記振幅適応フィルタより出力された前記一対の色差信号を、前記第１の方向において画素レートにサンプリング周波数変換する第２及び第３の画素レートサンプリング周波数変換部（７，８）と、前記第１の３原色の各サブピクセルに対応する輝度信号及び前記第２の３原色の各サブピクセルに対応する輝度信号と、前記第２及び第３の画素レートサンプリング周波数変換部より出力された前記一対の色差信号とを用いて、第１及び第２の３原色信号を生成するマトリクス変換部（１２）とをさらに備えることが好ましい。

また、本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、第１の３原色の各サブピクセル（ＳＰＸ）が第１の方向に順次配列され、前記第１の方向と直交する第２の方向に前記第１の３原色の各サブピクセルと隣接して、第２の３原色の各サブピクセルが前記第１の方向に順次配列され、前記第１の３原色の各サブピクセルと前記第２の３原色の各サブピクセルとが前記第２の方向に互いに補色関係にある色のサブピクセルの組となるように配置され、第１の３原色の各サブピクセルの１組と前記第２の３原色の各サブピクセルの１組とでそれぞれ画素（ＰＸ）を構成する多原色ディスプレイ（１４）に表示する画像信号のサンプリング周波数を変換する際に用いるサンプリング周波数変換方法であり、前記画像信号は、前記第１の方向に、前記多原色ディスプレイの前記第１の方向の画素数より多い画素数を有し、前記第２の方向に、前記多原色ディスプレイの前記第２の方向の画素数より多い画素数を有し、前記画像信号の斜め方向を抑圧し、斜め方向を抑圧した前記画像信号のサンプリング周波数を、前記多原色ディスプレイのサブピクセルレートにサンプリング周波数変換するする第１の２次元低域通過フィルタとことを特徴とするサンプリング周波数変換方法を提供する。

上記のサンプリング周波数変換方法において、前記画像信号は輝度信号と一対の色差信号とを含み、前記輝度信号の斜め方向を抑圧し、前記輝度信号のサンプリング周波数を変換することが好ましい。

上記のサンプリング周波数変換方法において、前記輝度信号のサンプリング周波数を変換した後に、前記第１の３原色の各サブピクセルに対応する輝度信号と前記第２の３原色の各サブピクセルに対応する輝度信号それぞれのゲインを調整して、高域成分のホワイトバランスを調整することが好ましい。

上記のサンプリング周波数変換方法において、前記輝度信号の空間周波数０を含む低域成分を通過させ、斜め方向を抑圧した前記輝度信号より前記低域成分を減算し、減算した結果の輝度信号のサンプリング周波数を変換することが好ましい。

上記のサンプリング周波数変換方法において、前記低域成分を前記多原色ディスプレイの画素レートでサンプリング周波数変換し、高域成分のホワイトバランスを調整した輝度信号と前記低域成分をサンプリング周波数変換した信号とを加算することが好ましい。

上記のサンプリング周波数変換方法において、前記一対の色差信号の振幅が所定のレベルを超えるとき前記一対の色差信号の前記第２の方向の帯域を制限することが好ましい。

上記のサンプリング周波数変換方法において、前記一対の色差信号を前記第２の方向のサブピクセルレートで再現できる帯域に帯域制限し、前記一対の色差信号を前記第２の方向において画素レートで再現できる帯域に帯域制限し、前記一対の色差信号の振幅に応じて振幅適応信号を生成し、前記振幅適応信号に基づいて、前記一対の色差信号を、前記一対の色差信号の振幅が第１の値以下のとき前記サブピクセルレートで再現できる帯域に帯域制限した信号のみとし、前記一対の色差信号の振幅が前記第１の値より大きい第２の値以上のとき前記画素レートで再現できる帯域に帯域制限した信号のみとし、前記一対の色差信号の振幅が前記第１の値と前記第２の値との間のとき振幅が大きくなるに従って前記サブピクセルレートで再現できる帯域に帯域制限した信号を減らして前記画素レートで再現できる帯域に帯域制限した信号を増やすような混合信号とすることが好ましい。

上記のサンプリング周波数変換方法において、前記高域成分のホワイトバランスを調整した輝度信号と前記低域成分をサンプリング周波数変換した信号とを加算した信号を前記第１の３原色の各サブピクセルに対応する輝度信号と前記第２の３原色の各サブピクセルに対応する輝度信号とに分離し、帯域を制限した前記一対の色差信号を、前記第１の方向において画素レートにサンプリング周波数変換し、前記第１の３原色の各サブピクセルに対応する輝度信号及び前記第２の３原色の各サブピクセルに対応する輝度信号と、サンプリング周波数変換した前記一対の色差信号とを用いて、第１及び第２の３原色信号を生成することが好ましい。

本発明のサンプリング周波数変換装置及び方法によれば、多原色ディスプレイに高精細の画像信号をサンプリング周波数変換して表示する際に、擬似色妨害が少なく、高解像度の画像信号を表示することができる。

本発明のサンプリング周波数変換装置の一実施形態を示すブロック図である。 図１中の多原色ディスプレイ１４の構成例を示す部分平面図である。 図１中の多原色ディスプレイ１４の画素数に対する空間周波数特性を示す特性図である。 一実施形態の動作を説明するための輝度信号の空間周波数特性を示す特性図である。 図１中の２次元低域通過フィルタ１のフィルタ特性の例を示す特性図である。 サブピクセル単位での垂直，水平，斜め方向の最高繰り返し周波数の画像の例を示す図である。 ｘｙ色度図である。 一実施形態において入力される画像信号の空間周波数特性を示す特性図である。 図１中の多原色ディスプレイ１４のサブピクセルに対する空間周波数特性を示す特性図である。 図１中のサブピクセルレートサンプリング周波数変換部５における水平周波数変換動作を周波数領域にて説明するための図である。 図１中のサブピクセルレートサンプリング周波数変換部５における水平周波数変換動作を時間領域にて説明するための図である。 図１中のサブピクセルレートサンプリング周波数変換部５における垂直周波数変換動作を周波数領域にて説明するための図である。 図１中の高域ホワイトバランス調整部９の具体的な構成例を示すブロック図である。 一実施形態の動作を説明するための色差信号の空間周波数特性を示す特性図である。 図１中の振幅適応垂直フィルタ３の具体的な構成例を示すブロック図である。 図１中の振幅適応垂直フィルタ３で用いる振幅適応信号を説明するための図である。 図１中のマトリクス変換部１２の具体的な構成例を示すブロック図である。 図１７のマトリクス変換部１２の動作を説明するための図である。

以下、本発明のサンプリング周波数変換装置及び方法の一実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１において、２次元通過フィルタ１，２には、輝度信号Ｌが入力される。振幅適応垂直フィルタ３には、色差信号Ｕ，Ｖが入力される。一般的に、ＮＳＴＣ信号等の標準信号（ＳＤ信号）では、色差信号（Ｂ−Ｌ）がＣｂと称され、色差信号（Ｒ−Ｌ）がＣｒと称される。一般的に、高精細信号（ＨＤ信号）では、色差信号（Ｂ−Ｌ）がＰｂと称され、色差信号（Ｒ−Ｌ）がＰｒと称される。色差信号（Ｂ−Ｌ）に相当する色差信号をＵ、色差信号（Ｒ−Ｌ）に相当する色差信号をＶと称することとする。

入力される画像信号（輝度信号Ｌ及び色差信号Ｕ，Ｖ）は、入力される画像信号を表示する多原色ディスプレイ１４が有する水平画素数及び垂直画素数よりもそれぞれ多い水平画素数及び垂直画素数を有する。入力される画像信号は例えば４Ｋ２Ｋまたは８Ｋ４Ｋの高精細信号である。本実施形態では４Ｋ２Ｋの水平３８４０画素、垂直２１６０画素の画像信号が入力される場合を例として説明する。

輝度信号Ｌ及び色差信号Ｕ，Ｖは、後述するサンプリング周波数変換及びマトリクス変換等の種々の処理を経て、アスペクト比１６：９の多原色ディスプレイ１４に表示される。多原色ディスプレイ１４は、Ｒ，Ｇ，Ｂの第１の３原色のサブピクセルにＣ，Ｍ，Ｙの第２の３原色のサブピクセルを加えた６原色のサブピクセルによって１画素を構成する６原色のディスプレイである。一例として、図２に示すように、水平方向（第１の方向）の第１，第３，第５…の奇数ラインにＲ，Ｇ，Ｂの各サブピクセルＳＰＸが配列され、第２，第４，第６…の偶数ラインにＣ，Ｍ，Ｙの各サブピクセルＳＰＸが配列されている。

Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｃ，Ｍ，Ｙの６つのサブピクセルＳＰＸで１つの画素ＰＸとなる。多原色ディスプレイ１４はフルＨＤのディスプレイであり、水平１９２０画素、垂直１０８０画素を有する。水平方向では１つの画素ＰＸが３つのサブピクセルＳＰＸを有し、垂直方向（第２の方向）では１つの画素ＰＸが２つのサブピクセルＳＰＸを有するので、多原色ディスプレイ１４は、水平５７６０サブピクセル、垂直２１６０サブピクセルを有することになる。

なお、多原色ディスプレイ１４のＲ，Ｇ，Ｂ，Ｃ，Ｍ，Ｙの水平方向及び垂直方向の配列は図２に限定されるものではない。互いに補色関係にあるＲとＣのサブピクセルＳＰＸの組、ＧとＭのサブピクセルＳＰＸの組、ＢとＹのサブピクセルＳＰＸの組は固定であり、これらの組の水平方向の順番は任意である。また、図２とは逆に、奇数ラインにＣ，Ｍ，Ｙの各サブピクセルＳＰＸを配列し、偶数ラインにＲ，Ｇ，Ｂの各サブピクセルＳＰＸを配列してもよい。

多原色ディスプレイ１４の空間周波数特性を平面上に描くと、図３のようになる。図３では、横軸を水平空間周波数、縦軸を垂直空間周波数としている。水平及び垂直空間周波数の単位はｃｐＨ（cycle per Height）である。ｃｐＨは、画面高に対する画像の繰り返しサイクル数を示す。水平空間周波数については画面高と同じ長さを水平方向の幅として当てはめたときのサイクル数を示している。図３において、●は搬送波のサンプリング周波数であり、角を落とした正方形は多原色ディスプレイ１４が再現できる帯域である画像のスペクトル成分を示している。ベースバンドの帯域（即ち、サンプリング周波数）に対するナイキスト周波数は、水平垂直共に５４０ｃｐＨとなる。

図１において、２次元低域通過フィルタ１は、水平及び垂直成分を通過させ、斜め方向を抑圧する特性を有している。図４（Ａ）は、入力された輝度信号Ｌの空間周波数特性を有している。２次元低域通過フィルタ１を通過した後の輝度信号Ｌの空間周波数特性は、例えば図４（Ｂ）となる。図５（Ａ）は、２次元低域通過フィルタ１のフィルタ特性の例を鳥瞰図にて示しており、図５（Ｂ）は等高線図にて示している。２次元低域通過フィルタ２は、水平及び垂直方向共に５４０ｃｐＨ以下で空間周波数０を含む狭帯域な特性を有し、低域成分を通過させる。２次元低域通過フィルタ２を通過した後の輝度信号Ｌの空間周波数特性は、例えば図４（Ｃ）となる。

減算器４は、２次元低域通過フィルタ１の出力信号から２次元低域通過フィルタ２の出力信号を減算する。減算器４より出力された輝度信号Ｌの空間周波数特性は、図４（Ｄ）となる。減算器４より出力された輝度信号Ｌは、２次元低域通過フィルタ１によって斜め方向が抑圧され、２次元低域通過フィルタ２を通過した低域成分が除かれることによって５４０ｃｐＨ以下の所定の空間周波数以下の帯域が抑圧されている。

ここで、斜め方向を抑圧する理由について説明する。図６（Ａ）は、サブピクセル単位での水平方向の最高繰り返し周波数の画像の例である縦縞模様を示している。Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｃ，Ｍ，Ｙと表記しているサブピクセルＳＰＸが強く発光している部分、ハッチングを付したサブピクセルＳＰＸが黒または弱く発光している部分である。縦線は、Ｒ，Ｃが縦方向に繰り返す線と、Ｂ，Ｙが縦方向に繰り返す線と、Ｇ，Ｍが縦方向に繰り返す線の３種類となる。

図６（Ｂ），（Ｃ）は、サブピクセル単位での垂直方向の最高繰り返し周波数の画像の例である横縞模様を示している。図６（Ｂ）の例では、Ｒ，Ｇ，ＢのラインのサブピクセルＳＰＸが強く発光しており、Ｃ，Ｍ，ＹのラインのサブピクセルＳＰＸが黒または弱く発光している。図６（Ｃ）の例では、Ｃ，Ｍ，ＹのラインのサブピクセルＳＰＸが強く発光し、Ｒ，Ｇ，ＢのラインのサブピクセルＳＰＸが黒または弱く発光している。

図６（Ａ）〜（Ｃ）が視覚的にどのように見えるかについて図７のｘｙ色度図を用いて説明する。図７のｘｙ色度図において、●で示すＲ，Ｇ，Ｂと□で示す基準白色点Ｗの各色度点はＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９（ＨＤＴＶ）の規格に基づいている。Ｃ，Ｍ，Ｙの各色度点も●で示している。Ｃの色度点はＲとＷを結ぶ直線の延長線上に位置し、Ｍの色度点はＧとＷを結ぶ直線の延長線上に位置し、Ｙの色度点はＢとＷを結ぶ直線の延長線上に位置する。

ＲとＣとの中間、ＧとＭとの中間、ＹとＢとの中間はそれぞれ○で示す位置にある。これらの○の位置は基準白色点Ｗの近傍に位置しているので、図６（Ａ）の場合には、白色（無彩色）またはそれに近い淡い色として知覚されることになる。図６（Ｂ）の場合にもＲ，Ｇ，Ｂの第１の３原色またはＣ，Ｍ，Ｙの第２の３原色が混合されるので、白色またはそれに近い淡い色として知覚されることになる。従って、図６（Ａ）の縦縞模様や図６（Ｂ），（Ｃ）の横縞模様の場合には、擬似色として認識されることはほとんどなく、擬似色妨害が問題となることは少ない。

図６（Ｄ）は、サブピクセル単位での斜め方向の最高繰り返し周波数の画像の例であるさいころの５の目のような配置である５点形（quincunx）を示している。図６（Ｄ）の場合には、１つの画素ＰＸ内はＧ，Ｃ，Ｙの組やＲ，Ｍ，Ｂの組となり、図７より明らかなように白色またはそれに近い淡い色としては知覚されない。Ｙ，Ｒ，Ｍを組として見た場合も同様である。従って、図６（Ｄ）の場合には擬似色妨害の発生が避けられない。そこで、本実施形態では、斜め方向を抑圧する特性を有する２次元低域通過フィルタ１を用いて斜め方向を抑圧し、擬似色妨害を低減させている。

多原色ディスプレイ１４はアスペクト比１６：９で、水平１９２０画素、垂直１０８０画素であるので、正方画素となる。斜め４５度方向に再現できる空間周波数帯域は水平方向及び垂直方向に再現できる空間周波数帯域と比較して約１．４倍広い。従って、２次元低域通過フィルタ１を用いて斜め方向を抑圧しても問題とはならない。

ところで、図７より分かるように、広色域化の規格である規格xvYCC（登録商標，Extended-gamut YCC Color Space for Video Applications）では、ＲＧＢの三角形よりも外側の色をＣＭＹの３原色で再現することが可能である。従って、６原色のディスプレイである多原色ディスプレイ１４では、広色域化を実現することができる。

図１に戻り、減算器４より出力された輝度信号Ｌは、サブピクセルレートサンプリング周波数変換部５に入力される。図８は入力される画像信号の空間周波数特性を示している。ナイキスト周波数は水平垂直共に１０８０ｃｐＨ、サンプリング周波数は水平垂直共に２１６０ｃｐＨである。この空間周波数を有する画像信号を図３に示す空間周波数を有する多原色ディスプレイ１４に表示させるために、一般的な手法である、画素数を水平１９２０画素、垂直１０８０画素に変換したとすれば、画像の５４０ｃｐＨ以上のスペクトル成分が折り返す。従って、画素数変換時に５４０ｃｐＨ以上を抑圧しなければならず、解像度が大幅に低下してしまう。

そこで本実施形態においては、変換画像の解像度を高くするために、水平３８４０画素、垂直２１６０画素の画像信号を多原色ディスプレイ１４のサブピクセル数に変換するという手法を採用する。多原色ディスプレイ１４のサブピクセルＳＰＸを画素ＰＸと同様に考えた場合、空間周波数の特性は図９となる。水平方向のサブピクセル数は水平の画素数の３倍であるので、水平空間周波数は３２４０ｃｐＨとなり、垂直方向のサブピクセル数は垂直の画素数の２倍であるので、垂直空間周波数は２１６０ｃｐＨとなる。

画像を再現できるナイキスト周波数は、水平方向で１６２０ｃｐＨ、垂直方向で１０８０ｃｐＨとなる。変換後の画像信号は図８に示す入力画像信号の空間周波数と比較して、垂直方向では１０８０ｃｐＨで同じであり、水平方向では１０８０ｃｐＨを上回る１６２０ｃｐＨであるため、空間周波数帯域を削減することなく再現できることになる。

サブピクセルレートサンプリング周波数変換部５は、入力される輝度信号Ｌの水平サンプリング周波数２１６０ｃｐＨを多原色ディスプレイ１４の水平サブピクセルサンプリング周波数３２４０ｃｐＨに変換する。サブピクセルレートサンプリング周波数変換部５より出力された輝度信号Ｌの空間周波数特性は、図４（Ｅ）となる。

図１０を用いて、サブピクセルレートサンプリング周波数変換部５における水平周波数変換の動作について説明する。図１０は水平周波数変換の過程を周波数領域で示している。図１０（Ａ）は、図３で説明した多原色ディスプレイ１４の空間周波数における水平空間周波数を周波数領域で示している。画素数である１０８０ｃｐＨに搬送波Ｃａが位置している。実際には２１６０ｃｐＨ，３２４０ｃｐＨ…とスペクトルが同様に繰り返すが、図示を省略して、破線矢印にて繰り返すことを示している。サブピクセル数に相当する搬送波Ｃｃは３２４０ｃｐＨに位置している。

図１０（Ｂ）は、図８で説明した入力される画像信号の空間周波数における水平空間周波数を周波数領域で示している。画素数である２１６０ｃｐＨに搬送波Ｃｂが位置している。図１０（Ａ）と同様にスペクトルが繰り返すことを破線矢印にて示している。サブピクセルレートサンプリング周波数変換部５は、搬送波Ｃｂを搬送波Ｃｃにサンプリング周波数変換する。

そこで、サブピクセルレートサンプリング周波数変換部５は、まず、図１０（Ｃ）に示すように、搬送波Ｃｂを、２１６０ｃｐＨと３２４０ｃｐＨとの最小公倍数である６４８０ｃｐＨに変換し、不要なスペクトル成分を抑圧して搬送波Ｃｄとする。次に、サブピクセルレートサンプリング周波数変換部５は、搬送波Ｃｄから画素を１／２に間引いて図１０（Ｄ）に示す搬送波Ｃｃとする。図１０（Ｄ）は、水平サブピクセルサンプリング周波数に変換されたスペクトルである。

図１１を用いて、サブピクセルレートサンプリング周波数変換部５における水平周波数変換の動作についてさらに説明する。図１１は水平周波数変換の過程を時間領域で示している。図１１（Ａ）〜（Ｄ）は図１０（Ａ）〜（Ｄ）にそれぞれ対応している。上向き矢印は画素またはサブピクセルのデータが位置する時間的な位置を示しており、それぞれの位置が位相となる。図１１（Ａ）は多原色ディスプレイ１４の水平方向の画素データの位相を示しており、１周期は１０８０ｃｐＨである。図１１（Ｂ）は入力される画像信号の水平方向の画素データの位相を示しており、１周期は２１６０ｃｐＨである。

図１１（Ａ）をサブピクセルで表すと図１１（Ｄ）となり、１周期は３２４０ｃｐＨである。図１１（Ｂ）の１周期２１６０ｃｐＨと図１１（Ｄ）の１周期３２４０ｃｐＨとの最小公倍数である１周期６４８０ｃｐＨは、図１１（Ｃ）となる。サブピクセルレートサンプリング周波数変換部５は１５タップのデジタル内挿フィルタを有しており、内挿フィルタには一例として図１１（Ｅ）に示すような係数が設定されている。図１１（Ｂ）のデータが図１１（Ｅ）に示す内挿フィルタによる内挿処理によって、図１１（Ｃ）のデータとなる。

図１１（Ｅ）に３段で示している内挿フィルタの丸０から丸７で示す係数は数字が同じであれば同じ係数値である。この内挿フィルタは、丸０の係数を中心に左右対称の直線位相のフィルタである。図１１（Ｃ）のデータのうち、サブピクセルのデータとして必要な位相のデータを抽出したのが、図１１（Ｃ）を１／２に間引いた図１１（Ｄ）のデータである。最終的に必要なデータの周期と位相は図１１（Ｄ）であるので、内挿フィルタで演算するのは必要な位相のデータのみよく、×にて示す不要な位相のデータを演算する必要はない。ここでは理解を容易にするために、図１１（Ｂ）のデータを３倍にした図１１（Ｃ）を示しているが、実際には間引かれる位相のデータを内挿フィルタで演算しなくてよい。

最上段の係数の丸０で示す係数に対応した位置のＢに相当する位置のデータを生成する際には、図１１（Ｂ）のデータのうち、丸７，丸４，丸１，丸２，丸５で示す係数に対応した位置のデータにそれぞれの係数を乗じて加算した値とする。中央の段の係数の丸０で示す係数に対応した位置のＲに相当する位置のデータを生成する際には、図１１（Ｂ）のデータのうち、丸６，丸３，丸０，丸３，丸６で示す係数に対応した位置のデータにそれぞれの係数を乗じて加算した値とする。最下段の係数の丸０で示す係数に対応した位置のＧに相当する位置のデータを生成する際には、図１１で（Ｂ）のデータのうち、丸５，丸２，丸１，丸４，丸７で示す係数に対応した位置のデータにそれぞれの係数を乗じて加算した値とする。

このように、図１１（Ｄ）に示すデータは、生成するデータのそれぞれの位相に応じて内挿フィルタの丸０から丸７で示す係数を適宜に選択して、図１１（Ｂ）の複数のデータと選択した係数とを乗じて加算することによって順次生成することができる。これはポリフェーズフィルタと呼ばれる処理であり、最小限の演算で図１１（Ｄ）に示すデータを得ることができる。なお、図１１（Ｄ）に示すＲ，Ｇ，ＢはＲ，Ｇ，ＢのサブピクセルＳＰＸに相当する位置の位相ということである。Ｃ，Ｍ，ＹのサブピクセルＳＰＸに相当する位置でも同様である。以上のようにして、Ｒ，Ｇ，ＢまたはＣ，Ｍ，ＹのサブピクセルＳＰＸに相当する高精細信号の輝度信号Ｌへと変換されることになる。

次に、図１２を用いて、サブピクセルレートサンプリング周波数変換部５における垂直周波数についての動作について説明する。図１２（Ａ）は、図３で説明した多原色ディスプレイ１４の空間周波数における垂直空間周波数を周波数領域で示している。サンプリング周波数の１０８０ｃｐＨに搬送波Ｃｅが位置している。スペクトルが繰り返すことを破線矢印にて示している。サブピクセル数に相当する搬送波Ｃｆは２１６０ｃｐＨに位置している。図１２（Ｂ）は、図８で説明した入力される画像信号の空間周波数における垂直空間周波数を周波数領域で示している。２１６０ｃｐＨに搬送波Ｃｇが位置している。

搬送波Ｃｆと搬送波Ｃｇとが一致しているので、垂直周波数についてはサンプリング周波数を変換する必要はなく、高精細信号の画素をそのまま多原色ディスプレイ１４の垂直方向のサブピクセルに割り当てる。従って、高解像度が得られることになる。

以上のようにしてサブピクセルレートサンプリング周波数変換部５においてサンプリング周波数が変換された輝度信号Ｌの空間周波数特性は、図４（Ｅ）となる。水平サブピクセルサンプリング周波数は３２４０ｃｐＨであるので、ナイキスト周波数が１６２０ｃｐＨとなる。

図１において、サブピクセルレートサンプリング周波数変換部５より出力された輝度信号Ｌは、高域ホワイトバランス調整部９に入力される。高域ホワイトバランス調整部９は、図６（Ａ）のような水平の高域成分を有する画像のＲとＣ、ＢとＹ、ＧとＭの明るさのバランスを補正して、ホワイトバランスを調整する。また、高域ホワイトバランス調整部９は、図６（Ｂ），（Ｃ）のような垂直の高域成分を有する画像において、図６（Ｂ）に示すＲ，Ｇ，Ｂの横線と図６（Ｃ）に示すＣ，Ｍ，Ｙの横線との明るさを補正して、ホワイトバランスを調整する。

図１３を用いて高域ホワイトバランス調整部９の具体的な構成例について説明する。サブピクセルレートサンプリング周波数変換部５より出力される輝度信号Ｌのうち、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｃ，Ｍ，Ｙそれぞれのサブピクセルに対応する輝度信号Ｌを、Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｍ，Ｌｙとする。係数選択器９１には輝度信号Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂに乗算する係数Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂが入力され、係数Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂのいずれかを選択する。係数選択器９２には輝度信号Ｌｃ，Ｌｍ，Ｌｙに乗算する係数Ｋｃ，Ｋｍ，Ｋｙが入力され、係数Ｋｃ，Ｋｍ，Ｋｙのいずれかを選択する。係数選択器９３は、係数選択器９１より出力された係数と係数選択器９２より出力された係数とを選択する。

乗算器９４は、入力された輝度信号Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｍ，Ｌｙに係数選択器９３より出力された係数を乗算して出力する。輝度信号Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂはサブピクセル単位で順次切り替わる。輝度信号Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂと輝度信号Ｌｃ，Ｌｍ，Ｌｙとは１水平周期毎に交互に切り替わる。係数選択器９１〜９３は入力された輝度信号に応じた係数を選択する。よって、乗算器９４は、入力された輝度信号に対して、入力された輝度信号に応じた係数を乗算する。係数Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ，Ｋｃ，Ｋｍ，Ｋｙを適宜に設定すれば、輝度信号Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｍ，Ｌｙのゲインを個別に調整することができる。

さらに、垂直方向のＲとＣ、ＢとＹ、ＧとＭ間の水平高域成分に対するホワイトバランスの係数と、水平方向のＲ，Ｇ，ＢとＣ，Ｍ，Ｙ間の垂直成分に対するホワイトバランスの係数をエッジの方向に適応させて独立させることにより、図１３の高域ホワイトバランス調整部９によって調整するホワイトバランスをよりきめ細かく制御させることも可能である。エッジ方向に合わせて係数Ｋｒ，Ｋｇ，Ｋｂ，Ｋｃ，Ｋｍ，Ｋｙを垂直エッジの係数と水平エッジの係数の二とおり持ち、それらを切り替えることでよりきめ細かくホワイトバランスを制御することができる。

上記のように、図６（Ａ）〜（Ｃ）の場合には、白色またはそれに近い淡い色として知覚される。本実施形態では高域ホワイトバランス調整部９を設けることによって図６（Ａ）〜（Ｃ）それぞれの画像の色を基準白色点Ｗに近付けることができる。本実施形態では、図６（Ａ）〜（Ｃ）の場合に擬似色妨害となったとしても、この擬似色妨害を低減させることができる。

画素レートサンプリング周波数変換部６は、２次元低域通過フィルタ２より出力された図４（Ｃ）に示す輝度信号Ｌの水平サンプリング周波数を画素レートでサンプリング周波数変換する。具体的には、水平サンプリング周波数２０８０ｃｐＨを１／２にして１０８０ｃｐＨに変換する。これによって、画素レートサンプリング周波数変換部６は、水平空間周波数が５４０ｃｐＨ以下の帯域に抑圧された２次元低域通過フィルタ２の出力信号の画素を１／２に間引く。

加算器１０は、高域ホワイトバランス調整部９からのサンプリング周波数が３２４０ｃｐＨの出力信号と画素レートサンプリング周波数変換部６からのサンプリング周波数が１０８０ｃｐＨの出力信号とを加算する。加算器１０は、サンプリング周波数が異なる２つの出力信号とを加算するが、位相が画素単位で一致しているので加算処理の際に不都合はない。加算器１０の出力信号は、図４（Ｅ）に図４（Ｃ）をサンプリング周波数変換した信号が加算されるので、図４（Ｆ）のようになる。

加算器１０の出力信号はデマルチプレクサ１１に入力される。デマルチプレクサ１１は、加算器１０の出力信号を１水平周期毎に振り分けることにより、多原色ディスプレイ１４のＲ，Ｇ，ＢのサブピクセルＳＰＸが配列したラインに表示すべき輝度信号Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂと、Ｃ，Ｍ，ＹのサブピクセルＳＰＸが配列したラインに表示すべき輝度信号Ｌｃ，Ｌｍ，Ｌｙとに分離する。後述するマトリクス変換部１２以降、垂直方向のサンプリング周波数を１／２にしてもよい。

次に、色差信号Ｕ，Ｖの処理について説明する。色差信号Ｕ，Ｖは輝度信号Ｌと同じ空間周波数帯域を有するものとする。色差信号Ｕ，Ｖの空間周波数帯域を図１４（Ａ）に改めて示す。図１４（Ａ）の空間周波数特性を有する色差信号Ｕ，Ｖは、振幅適応垂直フィルタ３に入力される。色差信号Ｕ，Ｖのサンプリング周波数は水平垂直共に２１６０ｃｐＨであるので、画像のベースバンド成分は水平垂直共にナイキスト周波数である１０８０ｃｐＨまでの範囲となる。垂直帯域を高域まで伸ばせるのは、図７に示すのｘｙ色度図において、ＲＧＢの三角形またはＣＭＹの三角形の内側で表現される色である。ＲＧＢの三角形またはＣＭＹの三角形の内側の部分は、白色及び淡い色の領域である。

本実施形態では、色が淡いときは垂直帯域を伸ばし、Ｒ，Ｇ，ＢまたはＣ，Ｍ，Ｙで色を再現することができないＲＧＢ及びＣＭＹ双方の三角形より外側の領域である色が濃いときは垂直帯域を制限する。振幅適応垂直フィルタ３は、色の濃さに応じて色差信号Ｕ，Ｖの垂直帯域を適応的に処理する。

図１５を用いて、振幅適応垂直フィルタ３の具体的構成及び動作について説明する。図１５において、色差信号Ｕは、サブピクセルレート垂直フィルタ３１，画素レート垂直フィルタ３２，振幅適応信号生成器３３に入力される。色差信号Ｖは、サブピクセルレート垂直フィルタ３４，画素レート垂直フィルタ３５，振幅適応信号生成器３３に入力される。サブピクセルレート垂直フィルタ３１，３４は、垂直帯域がサブピクセルレートの帯域である。サブピクセルレート垂直フィルタ３１，３４は、色差信号Ｕ，Ｖを垂直方向のサブピクセルレートで再現できる帯域に帯域制限して出力する。なお、本実施形態においては、入力された色差信号Ｕ，Ｖの帯域と垂直のサブピクセルレートで再現できる帯域とが同じであるので、サブピクセルレート垂直フィルタ３１，３４を省略してもよい。

画素レート垂直フィルタ３２，３５は、多原色ディスプレイ１４の垂直方向の画素数１０８０で色信号が再現できる垂直空間周波数５４０ｃｐＨまでの帯域特性を有する。画素レート垂直フィルタ３２，３５は、色差信号Ｕ，Ｖを垂直方向において画素レートで再現できる帯域である５４０ｃｐＨに帯域制限して出力する。画素レート垂直フィルタ３２，３５より出力される色差信号Ｕ，Ｖの空間周波数特性は、図１４（Ｂ）となる。振幅適応信号生成器３３は後述する振幅適応信号を生成する。混合器３６，３７は、振幅適応信号のレベルに応じて、サブピクセルレート垂直フィルタ３１，３４の出力と画素レート垂直フィルタ３２，３５の出力と一方を選択したり、両者を混合したりする。

図１６を用いて振幅適応信号について説明する。図１６（Ａ）は、色差信号Ｕを横軸、色差信号Ｖを縦軸とし、色差信号Ｕ，Ｖで表現される色信号をベクトルＣｖで示している。ベクトルＣｖの大きさである色差信号Ｕ，Ｖの振幅は飽和度（色の濃さ）を表し、ベクトルＣｖの角度方向の位置は色相を表す。所定の大きさの飽和度を閾値ｒとする。図１６（Ｂ）は振幅適応信号の特性を示している。図１６（Ｂ）に示すように、閾値ｒより小さい所定の値ｒ０まではレベル１とし、閾値ｒより大きい所定の値ｒ１以上でレベル０とし、値ｒ０と値ｒ１まではレベルを線形に減少させていく。閾値ｒでレベル１からレベル０に変化させる２値とすると不連続になって画質が悪化するため閾値ｒを挟んでなだらかに変化させるのが好ましい。

振幅適応信号がレベル１の場合には色が淡い領域であって色の垂直高域が再現できるので、混合器３６，３７は、実質的にフィルタのかかっていないサブピクセルレート垂直フィルタ３１，３４の出力を選択する。振幅適応信号がレベル０の場合には色が濃い領域であって色の垂直高域が再現できないので、画素レート垂直フィルタ３２，３５の出力を選択する。振幅適応信号がレベル１〜０の場合には、混合器３６，３７は、サブピクセルレート垂直フィルタ３１，３４の出力と画素レート垂直フィルタ３２，３５の出力とをレベルに応じて混合する。

サブピクセルレート垂直フィルタ３１，３４の出力をＳａ、画素レート垂直フィルタ３２，３５の出力をＳｂ、振幅適応信号をＳｄとすると、混合器３６，３７の出力Ｓｃは、Ｓｃ＝（Ｓａ−Ｓｂ）Ｓｄ＋Ｓｂとなる。サブピクセルレート垂直フィルタ３１，３４の出力と画素レート垂直フィルタ３２，３５の出力とが混合される場合、混合器３６，３７の出力の空間周波数特性は、図１４（Ｃ）となる。

以上のように適応的にフィルタがかけられ、振幅適応垂直フィルタ３より出力された色差信号Ｕ，Ｖは、画素レートサンプリング周波数変換部７，８にそれぞれ入力される。水平方向においてはサブピクセルでは色信号を再現できないので、画素レートサンプリング周波数変換部７，８は水平方向において画素レートにサンプリング周波数を変換する。即ち、画素レートサンプリング周波数変換部７，８は、入力された色差信号Ｕ，Ｖの２１６０画素を１０８０画素に変換する。画素レートサンプリング周波数変換部７，８によって水平の低域フィルタがかかる。画素レートサンプリング周波数変換部７，８より出力される色差信号Ｕ，Ｖの空間周波数特性は、図１４（Ｄ）に示すように、５４０ｃｐＨまでに抑制された特性となる。

マトリクス変換部１２には、デマルチプレクサ１１より出力された輝度信号Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂと、輝度信号Ｌｃ，Ｌｍ，Ｌｙと、画素レートサンプリング周波数変換部７，８より出力された色差信号Ｕ，Ｖとが入力される。マトリクス変換部１２は、輝度信号Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂと色差信号Ｕ，Ｖとに基づいて第１の３原色信号Ｒ，Ｇ，Ｂを生成し、輝度信号Ｌｃ，Ｌｍ，Ｌｙと色差信号Ｕ，Ｖとに基づいて第２の３原色信号Ｃ，Ｍ，Ｙを生成する。ここでは、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｃ，Ｍ，Ｙはそれぞれの色の色信号を意味する場合がある。

図１７に示すように、マトリクス変換部１２は、輝度信号Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂと色差信号Ｕ，Ｖを第１の３原色信号Ｒ，Ｇ，Ｂにマトリクス変換する変換器１２１と、輝度信号Ｌｃ，Ｌｍ，Ｌｙと色差信号Ｕ，Ｖを第２の３原色信号Ｃ，Ｍ，Ｙにマトリクス変換する変換器１２２と、リニアマトリクス補正器１２３とを備える。変換器１２１には、図１８（Ａ）に示すように輝度信号Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂがサブピクセル周期で順に入力され、色差信号Ｕ，Ｖが画素周期で入力される。変換器１２２には、図１８（Ｂ）に示すように輝度信号Ｌｃ，Ｌｍ，Ｌｙがサブピクセル周期で順に入力され、色差信号Ｕ，Ｖが画素周期で入力される。

変換器１２１は、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９の規格で規定されている変換式により、輝度信号Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂと色差信号Ｕ，Ｖとを用いて第１の３原色信号Ｒ，Ｇ，Ｂを計算することができる。変換器１２２は、同様にして、輝度信号Ｌｃ，Ｌｍ，Ｌｙと色差信号Ｕ，Ｖとを用いて第１の３原色信号Ｒ，Ｇ，Ｂを計算し、第１の３原色信号Ｒ，Ｇ，Ｂに基づいて第２の３原色信号Ｃ，Ｍ，Ｙを計算する。ａ_１，ｂ_１，ｃ_１，ａ_２，ｂ_２，ｃ_２，ａ_３，ｂ_３，ｃ_３を所定の係数とすると、Ｃ＝ａ_１Ｇ＋ｂ_１Ｂ−ｃ_１Ｒ，Ｍ＝ａ_２Ｒ＋ｂ_２Ｂ−ｃ_２Ｇ，Ｙ＝ａ_３Ｇ＋ｂ_３Ｒ−ｃ_３Ｂの計算式によって第２の３原色信号Ｃ，Ｍ，Ｙを得ることができる。

規格xvYCC（登録商標）で色域が拡張された画像信号では、上記の計算式のようにＲＧＢが負の値を再現することができる。従って、図７に示すように、ＣＭＹの三角形はＲＧＢの三角形より外側に広がり、広色域の多原色ディスプレイ１４の特性を発揮させることができる。

変換器１２１においては、輝度信号Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂがサブピクセル周期で順に入力され、色差信号Ｕ，Ｖが画素周期で入力されることから、図１８（Ｃ）に示すように、計算上、画素周期内に９つのデータが得られる。図１８（Ｃ）で×を付したＲ，Ｇ，Ｂのデータは無効なデータであり、変換器１２１は有効なＲＧＢのデータのみ用いる。同様に、変換器１２２においては、輝度信号Ｌｃ，Ｌｍ，Ｌｙがサブピクセル周期で順に入力され、色差信号Ｕ，Ｖが画素周期で入力されることから、図１８（Ｄ）に示すように、計算上、画素周期内に９つのデータが得られる。図１８（Ｄ）で×を付したＣ，Ｍ，Ｙのデータは無効なデータであり、変換器１２２は有効なＣＭＹのデータのみ用いる。

さらに、変換器１２１は、図１８（Ｅ）に示すように、サブピクセル周期のＲ，Ｇ，Ｂのデータを画素周期となるよう時間方向に拡張する。変換器１２２は、図１８（Ｆ）に示すように、サブピクセル周期のＣ，Ｍ，Ｙのデータを画素周期となるよう時間方向に拡張する。このようにして、変換器１２１からは図１８（Ｅ）に示すＲ，Ｇ，Ｂのデータが出力され、変換器１２２からは図１８（Ｆ）に示すＣ，Ｍ，Ｙのデータが出力される。Ｒ，Ｇ，Ｂのデータ及びＣ，Ｍ，Ｙのデータはリニアマトリクス補正器１２３に入力される。

リニアマトリクス補正器１２３に入力されるＲ，Ｇ，Ｂのデータ及びＣ，Ｍ，Ｙのデータは、予め振幅にガンマ補正が施されている。リニアマトリクス補正器１２３は、入力されたＲ，Ｇ，Ｂのデータ及びＣ，Ｍ，Ｙのデータに対して逆ガンマ補正を施して振幅の特性をリニアに変換する。そして、リニアマトリクス補正器１２３は、Ｒ，Ｇ，Ｂ及びＣ，Ｍ，Ｙの６系統のデータをマトリクス演算することによって、種々の規格の測色パラメータを有する信号源や規格から外れたディスプレイのサブピクセルの色度点に対応させる。なお、リニアマトリクス補正器１２３は必須の構成ではない。但し、リニアマトリクス補正器１２３を備えると、種々の規格の測色パラメータを有する信号を正確に再現することができるので、設けることが好ましい。

リニアマトリクス補正器１２３より出力されたＲ，Ｇ，Ｂのデータ及びＣ，Ｍ，Ｙのデータは、図１の全域ホワイトバランス調整部１３に入力される。全域ホワイトバランス調整部１３は、多原色ディスプレイ１４の各サブピクセルＳＰＸの発光量を調整する。これによって、全域ホワイトバランス調整部１３は、暗部から明部までの振幅を調整することによって無彩色の色バランスを調整する。全域ホワイトバランス調整部１３によって無彩色の色バランスを調整されたＲ，Ｇ，Ｂのデータ及びＣ，Ｍ，Ｙのデータは、多原色ディスプレイ１４に供給されて画像表示される。

次に、入力される画像信号が８Ｋ４Ｋの水平７６８０画素、垂直４３２０画素の画像信号の場合の動作について説明する。この場合、水平と垂直の搬送波は画面高を基準とすれば４３２０ｃｐＨであり、再現できる水平空間周波数（ナイキスト周波数）は２１６０ｃｐＨとなる。図９で説明したように、多原色ディスプレイ１４で再現できる水平空間周波数は１６２０ｃｐＨ、垂直空間周波数は１０８０ｃｐＨであるから、水平垂直共に画像信号の帯域の方が広い。そこで、折り返し及び擬似色妨害を避けるために、多原色ディスプレイ１４で再現できる空間周波数まで帯域を抑圧する必要がある。

そこで、２次元低域通過フィルタ１において、斜め方向に加えて水平及び垂直方向も抑制する特性とする。あるいは、２次元低域通過フィルタ１では斜め方向のみの抑圧とし、２次元低域通過フィルタ１の前段に水平及び垂直方向を抑制する１次元のプリフィルタを設ける。２次元低域通過フィルタ１またはプリフィルタによって、輝度信号Ｌの水平１６２０ｃｐＨ以上、垂直１０８０ｃｐＨ以上の高域成分を抑圧すればよい。色差信号Ｕ，Ｖについては垂直方向に輝度信号Ｌと同様に抑圧する。

さらに、サブピクセルレートサンプリング周波数変換部５と、画素レートサンプリング周波数変換部６と、画素レートサンプリング周波数変換部７，８は、水平方向のサンプリング周波数変換に加えて、垂直方向にもサンプリング周波数を変換する。

このように、本実施形態のサンプリング周波数変換装置に入力される画像信号は、４Ｋ２Ｋの水平３８４０画素、垂直２１６０画素の画像信号に限定されることはなく、８Ｋ４Ｋの水平７６８０画素、垂直４３２０画素の画像信号であってもよい。本実施形態のサンプリング周波数変換装置は、多原色ディスプレイ１４が有する画素数よりも多い画素数の任意の画像信号を入力する場合に高解像度の画像表示が可能となる。本実施形態のサンプリング周波数変換装置によれば、擬似色妨害を少なくすることができ、多原色ディスプレイ１４による広色域化と高解像度化の両立を図ることができる。

本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。多原色ディスプレイ１４としては、液晶ディスプレイ，プラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイの他、液晶変調素子等の変調素子を用いたプロジェクタであってもよい。

１，２ ２次元通過フィルタ
３ 振幅適応垂直フィルタ（振幅適応フィルタ）
４ 減算器
５ サブピクセルレートサンプリング周波数変換部
６〜８ 画素レートサンプリング周波数変換部
９ 高域ホワイトバランス調整部
１０ 加算器
１１ デマルチプレクサ
１２ マトリクス変換部
１３ 全域ホワイトバランス調整部
１４ 多原色ディスプレイ
３１，３４ サブピクセルレート垂直フィルタ（サブピクセルレートフィルタ）
３２，３５ 画素レート垂直フィルタ（画素レートフィルタ）
３３ 振幅適応信号生成器
３６，３７ 混合器

Claims (16)

1. 第１の３原色の各サブピクセルが第１の方向に順次配列され、前記第１の方向と直交する第２の方向に前記第１の３原色の各サブピクセルと隣接して、第２の３原色の各サブピクセルが前記第１の方向に順次配列され、前記第１の３原色の各サブピクセルと前記第２の３原色の各サブピクセルとが前記第２の方向に互いに補色関係にある色のサブピクセルの組となるように配置され、第１の３原色の各サブピクセルの１組と前記第２の３原色の各サブピクセルの１組とでそれぞれ画素を構成する多原色ディスプレイに表示する画像信号のサンプリング周波数を変換するサンプリング周波数変換装置であり、
   前記画像信号は、前記第１の方向に、前記多原色ディスプレイの前記第１の方向の画素数より多い画素数を有し、前記第２の方向に、前記多原色ディスプレイの前記第２の方向の画素数より多い画素数を有し、
   前記画像信号の斜め方向を抑圧する第１の２次元低域通過フィルタと、
   前記２次元低域通過フィルタによって斜め方向を抑圧された前記画像信号のサンプリング周波数を、前記多原色ディスプレイのサブピクセルレートにサンプリング周波数変換するサブピクセルレートサンプリング周波数変換部と、
   を備えることを特徴とするサンプリング周波数変換装置。
2. 前記画像信号は輝度信号と一対の色差信号とを含み、
   前記第１の２次元低域通過フィルタは、前記輝度信号の斜め方向を抑圧し、
   前記サブピクセルレートサンプリング周波数変換部は、前記輝度信号のサンプリング周波数を変換する
   ことを特徴とする請求項１記載のサンプリング周波数変換装置。
3. 前記サブピクセルレートサンプリング周波数変換部より出力された前記第１の３原色の各サブピクセルに対応する輝度信号と前記第２の３原色の各サブピクセルに対応する輝度信号それぞれのゲインを調整して、高域成分のホワイトバランスを調整する高域ホワイトバランス調整部をさらに備えることを特徴とする請求項２記載のサンプリング周波数変換装置。
4. 前記輝度信号の空間周波数０を含む低域成分を通過させる第２の２次元低域通過フィルタと、
   前記第１の２次元低域通過フィルタの出力信号より前記第２の２次元低域通過フィルタの出力信号を減算する減算器と、
   をさらに備え、
   前記サブピクセルレートサンプリング周波数変換部は、前記減算器の出力信号のサンプリング周波数を変換する
   ことを特徴とする請求項２または３に記載のサンプリング周波数変換装置。
5. 前記第２の２次元低域通過フィルタの出力信号を前記多原色ディスプレイの画素レートでサンプリング周波数変換する第１の画素レートサンプリング周波数変換部と、
   前記高域ホワイトバランス調整部の出力信号と前記第１の画素レートサンプリング周波数変換部の出力信号とを加算する加算器と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項３記載のサンプリング周波数変換装置。
6. 前記一対の色差信号の振幅が所定のレベルを超えるとき前記一対の色差信号の前記第２の方向の帯域を制限する振幅適応フィルタをさらに備えることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載のサンプリング周波数変換装置。
7. 前記振幅適応フィルタは、
   前記一対の色差信号を前記第２の方向のサブピクセルレートで再現できる帯域に帯域制限するサブピクセルレートフィルタと、
   前記一対の色差信号を前記第２の方向において画素レートで再現できる帯域に帯域制限する画素レートフィルタと、
   前記一対の色差信号の振幅が第１の値以下のとき前記サブピクセルレートフィルタの出力のみを選択する値とし、前記一対の色差信号の振幅が前記第１の値より大きい第２の値以上のとき前記画素レートフィルタの出力のみを選択する値とし、前記一対の色差信号の振幅が前記第１の値と前記第２の値との間のとき振幅が大きくなるに従って前記サブピクセルレートフィルタの出力を減らして前記画素レートフィルタの出力を増やすような値の振幅適応信号を生成する振幅適応信号生成器と、
   前記振幅適応信号に応じて、前記サブピクセルレートフィルタの出力と前記画素レートフィルタの出力とを混合する混合器と、
   を有することを特徴とする請求項６記載のサンプリング周波数変換装置。
8. 前記加算器の出力信号を前記第１の３原色の各サブピクセルに対応する輝度信号と前記第２の３原色の各サブピクセルに対応する輝度信号とに分離するデマルチプレクサと、
   前記振幅適応フィルタより出力された前記一対の色差信号を、前記第１の方向において画素レートにサンプリング周波数変換する第２及び第３の画素レートサンプリング周波数変換部と、
   前記第１の３原色の各サブピクセルに対応する輝度信号及び前記第２の３原色の各サブピクセルに対応する輝度信号と、前記第２及び第３の画素レートサンプリング周波数変換部より出力された前記一対の色差信号とを用いて、第１及び第２の３原色信号を生成するマトリクス変換部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項６または７に記載のサンプリング周波数変換装置。
9. 第１の３原色の各サブピクセルが第１の方向に順次配列され、前記第１の方向と直交する第２の方向に前記第１の３原色の各サブピクセルと隣接して、第２の３原色の各サブピクセルが前記第１の方向に順次配列され、前記第１の３原色の各サブピクセルと前記第２の３原色の各サブピクセルとが前記第２の方向に互いに補色関係にある色のサブピクセルの組となるように配置され、第１の３原色の各サブピクセルの１組と前記第２の３原色の各サブピクセルの１組とでそれぞれ画素を構成する多原色ディスプレイに表示する画像信号のサンプリング周波数を変換する際に用いるサンプリング周波数変換方法であり、
   前記画像信号は、前記第１の方向に、前記多原色ディスプレイの前記第１の方向の画素数より多い画素数を有し、前記第２の方向に、前記多原色ディスプレイの前記第２の方向の画素数より多い画素数を有し、
   前記画像信号の斜め方向を抑圧し、
   斜め方向を抑圧した前記画像信号のサンプリング周波数を、前記多原色ディスプレイのサブピクセルレートにサンプリング周波数変換する
   する第１の２次元低域通過フィルタと、
   ことを特徴とするサンプリング周波数変換方法。
10. 前記画像信号は輝度信号と一対の色差信号とを含み、
    前記輝度信号の斜め方向を抑圧し、
    前記輝度信号のサンプリング周波数を変換する
    ことを特徴とする請求項９記載のサンプリング周波数変換方法。
11. 前記輝度信号のサンプリング周波数を変換した後に、前記第１の３原色の各サブピクセルに対応する輝度信号と前記第２の３原色の各サブピクセルに対応する輝度信号それぞれのゲインを調整して、高域成分のホワイトバランスを調整することを特徴とする請求項１０記載のサンプリング周波数変換方法。
12. 前記輝度信号の空間周波数０を含む低域成分を通過させ、
    斜め方向を抑圧した前記輝度信号より前記低域成分を減算し、
    減算した結果の輝度信号のサンプリング周波数を変換する
    ことを特徴とする請求項１０または１１に記載のサンプリング周波数変換方法。
13. 前記低域成分を前記多原色ディスプレイの画素レートでサンプリング周波数変換し、
    高域成分のホワイトバランスを調整した輝度信号と前記低域成分をサンプリング周波数変換した信号とを加算する
    ことを特徴とする請求項１２記載のサンプリング周波数変換方法。
14. 前記一対の色差信号の振幅が所定のレベルを超えるとき前記一対の色差信号の前記第２の方向の帯域を制限することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項に記載のサンプリング周波数変換方法。
15. 前記一対の色差信号を前記第２の方向のサブピクセルレートで再現できる帯域に帯域制限し、
    前記一対の色差信号を前記第２の方向において画素レートで再現できる帯域に帯域制限し、
    前記一対の色差信号の振幅に応じて振幅適応信号を生成し、
    前記振幅適応信号に基づいて、前記一対の色差信号を、前記一対の色差信号の振幅が第１の値以下のとき前記サブピクセルレートで再現できる帯域に帯域制限した信号のみとし、前記一対の色差信号の振幅が前記第１の値より大きい第２の値以上のとき前記画素レートで再現できる帯域に帯域制限した信号のみとし、前記一対の色差信号の振幅が前記第１の値と前記第２の値との間のとき振幅が大きくなるに従って前記サブピクセルレートで再現できる帯域に帯域制限した信号を減らして前記画素レートで再現できる帯域に帯域制限した信号を増やすような混合信号とする
    ことを特徴とする請求項１４記載のサンプリング周波数変換方法。
16. 前記高域成分のホワイトバランスを調整した輝度信号と前記低域成分をサンプリング周波数変換した信号とを加算した信号を前記第１の３原色の各サブピクセルに対応する輝度信号と前記第２の３原色の各サブピクセルに対応する輝度信号とに分離し、
    帯域を制限した前記一対の色差信号を、前記第１の方向において画素レートにサンプリング周波数変換し、
    前記第１の３原色の各サブピクセルに対応する輝度信号及び前記第２の３原色の各サブピクセルに対応する輝度信号と、サンプリング周波数変換した前記一対の色差信号とを用いて、第１及び第２の３原色信号を生成する
    ことを特徴とする請求項１４または１５に記載のサンプリング周波数変換方法。

Images