JP3039551B2 - ジャギー消去装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、文字または図形等のキャラクタ信号を背景
映像信号に重畳してテレビ画面に表示した際に、キャラ
クタパターンの境界付近に生ずるジャギーを消去する装
置に関する。

［従来の技術］ テレビジョン装置では、画面に表示される映像のある
領域にテロップなどの文字を挿入して表示することがよ
く行われている。

このように、文字等を重畳して表示するためには、キ
ャラクタ信号発生器よりディジタル的にキャランタパタ
ーンを発生させ、これをアナログ信号に変換した後に背
景映像信号にスーパーインポーズ（混合）して重畳信号
を得、この信号に基づき画面に表示している。このよう
な態様としては、テレビ局側で文字を重畳させた信号を
送波し、これを受信器で受信して表示するもの、あるい
は近年普及の著しいビデオテープの編集として、ユーザ
ー側で自分の録画した映像にタイトルなどを挿入するも
のなどが有る。

［発明が解決しようとする問題点］ 映像信号にスーパーインポーズされるキャラクタ信号
は、文字パターンなどがディジタル的に発生しているた
め、特に背景と文字パターン等との境界で輝度レベルに
大きな差が生ずることが多く、これが画面上ではジャギ
ー（ぎざぎざ）として反映し、挿入されたキャラクタが
背景に対して違和感を呈し、非常に見難い画面を構成し
ていた。

そして、このような問題は発生される文字パターンが
大きければ大きいほど顕著であったが、従来よりこの種
のジャギーを消去する装置が提供されていなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、重畳さ
れるキャラクタと映像との境界付近で発生するジャギー
を消去することで、重畳表示されるキャラクタパターン
に違和感がなく画像品質が高い画像を常時確保すること
ができるジャギー消去装置を提供することを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ 請求項１に記載の発明に係るジャギー消去装置は、キ
ャラクタ発生器より出力されるキャラクタ信号を背景映
像信号に重畳し、この重畳信号に基づき画像化した際に
キャラクタパターンとその背景との境界付近で生ずるジ
ャギーを消去する装置であって、前記重畳信号について
ジャギー消去のための補正を実施する補正手段と、前記
キャラクタ信号が背景映像信号に重畳される期間を指定
し、かつ、前記補正手段にて前記重畳信号を補正する期
間を、前記映像背景信号の水平同期信号に基づいて水平
走査ライン単位で指定する期間指定手段と、を有し、前
記補正手段は、前記期間指定手段によって指定された期
間内の前記重畳信号の連続するＮ本の水平走査ラインに
亘るＮ×Ｎ（Ｎは３以上の奇数）画素領域内の輝度値に
基づき、該領域内の周辺画素の輝度レベルに対する変化
を平滑化して、前記Ｎ×Ｎ画素領域内の中心画素の輝度
値を、前記Ｎ×Ｎ画素領域内の前記周辺画素を平均化し
た最大輝度値と最小輝度値との間の輝度値に補正するこ
とを特徴とする。

請求項２に記載の発明に係るジャギー消去装置は、請
求項１において、前記補正手段は、前記領域内の輝度値
に、その総和が１となる重み付け係数を乗じて加算する
コンボリューション演算部を含むことを特徴とする。

請求項３に記載の発明に係るジャギー消去装置は、請
求項１において、前記補正手段は、前記領域内の輝度値
を加算するコンボリューション演算部と、このコンボリ
ューション演算部の出力値を1/N²に平均化する平均化回
路と、を含むことを特徴とする。

［作用］ 請求項１に記載の発明によれば、以下の作用効果を有
する。

（イ）従来の例えば特開昭61-223888号等では、フレー
ム内の全画素（背景全体）を対象に加重平均による演算
を行うため、キャラクタと背景との境界部分以外の部分
の表示がぼけてしまう。これに対し本願では、期間指定
手段により、ジャギー消去処理はキャラクタ信号が生成
される部分のみで済むので、背景映像信号全体で行なう
必要がなく、境界部分以外の背景映像部分で表示がぼけ
たりすることはなく、映像のコントラストを良好としな
がらもジャギー消去を行なえる。また、指定された期間
のみのジャギー消去処理を行うため、画像処理をスピー
ディーに行うことができる。

また、従来の例えば特開昭62-19970号等では、予めマ
スクメモリに記憶されたデータを、単にビット合成器で
合成しているので、リアルタイムに切り出し位置を変更
できない。これに対し本願では、期間指定手段により、
背景映像上に表示されるキャラクタパターンの表示位置
をリアルタイムに変更する処理を行うことができる。

（ロ）従来の例えば特開昭62-19970号等では、マスクデ
ータの切り出し部分を“1"他の部分を“0"として３×３
画素領域内の０、１の値を加算して閾値と比較し、各画
素のマスクデータを再計算しているものである。このた
め、輝度値の詳細な演算が行えず、ジャギー消去できな
い。或いは、例えば特開昭61-223888号等のように、単
に何らかの信号を加重平均の演算を行い補正しているに
すぎない。

これに対し本願では、補正手段は、Ｎ×Ｎ画素領域内
の中心画素の輝度値を、該領域内の最大輝度値であるキ
ャラクタ信号の輝度値と、該領域内の最小輝度値である
背景映像信号の輝度値と、の間の輝度値（平均に限らず
あらゆる輝度値（例えば諧調等））に補正でき、周辺画
素に応じてより細かく輝度値を変更して、従来装置より
も、より平滑化が促進される。

このようにして、背景映像とキャラクタパターンとの
境界付近で、背景映像信号の輝度値とキャラクタ信号の
輝度値との間のレベル差を平滑化することで、境界付近
で生ずるジャギーを抑制できる。

請求項２に記載の発明によれば、重み付け係数の総和
を１とすることで、Ｎ×Ｎ画素領域が大きい場合に、輝
度値の平滑化が促進される。

請求項３に記載の発明によれば、1/N²に平均化するこ
とで、Ｎ×Ｎ画素領域内の中心画素と周辺画素とで、輝
度値を等しくすることができ、さらなる平滑化が促進さ
れる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して具体的に説
明する。

第１図は、ジャギー消去装置を含んだ映像信号出力装
置のブロック図であり、背景映像信号とキャラクタ信号
とを重畳して映像信号を得る構成となっている。

同図において、キャラクタ信号発生器１は、輝度信号
をディジタル信号として出力するものであり、このキャ
ラクタ信号発生器１は文字指定入力器２での入力によっ
て任意のパターンを発生可能となっている。なお、この
文字指定入力器２では画面のどの位置にパターンを重畳
すべきかの位置指定信号をも出力するようになってい
る。また、上記文字指定入力器２ではパターンの色の指
定も可能であり、指定された色信号は上記キャラクタ信
号発生器１を介して後述する色変調器９に入力されるこ
とになる。

上記キャラクタ信号発生器１からのキャラクタのディ
ジタル信号と、背景映像信号をA/D変換器３でディジタ
ル信号に変換された後の信号とは混合器４に入力され
る。この混合器４は、キャラクタ信号を背景映像信号に
ディジタル的に加算して混合するもので、その混合タイ
ミングは下記のようにして決定される。すなわち、前記
背景映像信号の水平同期信号を検出する同期信号検出器
５と、この水平同期信号及び前記文字指定入力器２で指
定されたパターン重畳期間信号とを入力する期間指定回
路６とが設けられ、この期間指定回路６にて両入力の期
間が一致した場合に、混合器４に対してトリガ信号が出
力され、このタイミングで混合が開始されることにな
る。

また、この期間指定回路６は混合器４の後段の切り換
えスイッチ７を切り換え制御し、ジャギー消去のための
補正に必要な信号は補正手段10を介してD/A変換器８に
入力するように切り換えられ、それ以外の信号は直接に
前記D/A変換器８に入力される。

そして、上記D/A変換器８の出力が色変調器９に入力
され、ここで背景映像信号の色信号またはキャラクタ信
号の色信号に基づき色変調され、映像信号として出力さ
れるようになっている。

次に、上記補正手段10について第２図を参照して説明
する。

この補正手段10は、３本の水平走査ラインに亘る３×
３画素領域内の輝度値に基づき、該領域内の周辺画素の
輝度レベルに対する変化を平滑化するように中心画素の
輝度値を補正するものである。このため、３本の走査ラ
インの信号を必要とするので、現在の入力信号を一水平
走査分だけ遅延する第１のディレイメモリ11と、この第
１のディレイメモリ11で遅延されたデータをさらに一水
平走査分だけ遅延する第２のディレイメモリ12とを有し
ている。

また、現在の入力ライン，第１のディレイメモリ11の
出力ライン及び第２のディレイメモリ12の出力ラインに
は、それぞれ直列に３つのラッチ回路14a〜14c,15a〜15
c,16a〜16cが設けられて、計９個のラッチ回路にて３×
３画素領域内の各輝度値をラッチ可能となっている。

この後段には、加算器18が設けられ、上記９個のラッ
チ回路14a〜14c,15a〜15c,16a〜16cの各ラッチ出力を入
力し、上記輝度値を全て加算して出力するようになって
いる。なお、上記ラッチ回路14a〜14c,15a〜15c,16a〜1
6c及び加算器18でコンボリューション演算部20を構成し
ている。

さらに、このコンボリューション演算部20の出力を入
力し、これに1/9を乗ずることで、加算した画素数に基
づき平均化する平均化回路の一例であるルックアップテ
ーブル22が設けられ、このルックアップテーブル22の出
力が前記D/A変換器９に入力するようになっている。

次に、作用について説明する。

まず、文字指定入力器２にて背景映像信号に重畳すべ
き文字パターン，その色及び重畳すべき画面上の位置を
設定する。

以降、例えば第３図に示すように、画面上の255本目
から300目本までの水平走査ラインに亘って、同図に示
すようなキャラクタパターンを重畳する場合について説
明する。

文字指定入力器２で指定された上記文字パターン信号
はキャラクタ信号発生器１にて所定のディジタル信号と
して出力され、期間指定回路６でのトリガ信号の出力タ
イミング（255ライン目）で、背景映像信号をA/D変換器
５にて変換されたディジタル信号と上記キャラクタ信号
とを混合器４にて混合し、300ラインまで上記混合を実
施する。他の期間の信号については背景映像信号をその
まま出力する 一方、上記期間指定回路６では、混合が開始されるラ
インの１本前の254ライン目の信号が混合器４より出力
されるタイミングで、切り換えスイッチ７を補正手段10
側に切り換え制御することになる。

この結果、前記補正手段10にて、重畳信号の１ライン
目（画面の255ライン）が、第１のディレイメモリ11に
ストアされる際に、その１本前の信号ライン（画面の25
4ライン）の信号が第２のディレイメモリ12にストアさ
れる状態を実現することができる。

そして、その後に重畳信号の２ライン目（画面の256
ライン）の信号が補正手段10に入力されると、重畳信号
の１ライン目の信号に対する補正処理が開始されること
になる。

すなわち、９個のラッチ回路の内の上段のラッチ回路
14a〜14cには、重畳信号の２ライン目の連続する３画素
の輝度値が保持され、同様にラッチ回路15a〜15cには重
畳信号の１ラインメの連続する３画素の輝度値が、ラッ
チ回路16a〜16cには重畳される直前のラインの連続する
３画素の輝度値がそれぞれ保持されていることになる。
例えば、第４図に示す通りである。そして、この状態の
ときに、上記３×３画素領域の中心に存在するラッチ回
路15bの画素値が補正されることになる。

まず、この時の各ラッチ出力は加算器18に取り込ま
れ、これが全て加算されることになる。そして、加算器
18の出力はルックアップテーブル22に入力し、予め設定
された係数である1/9を乗ずることで９画素の加算平均
値を前記ラッチ回路15bの補正後の輝度値として出力す
ることになる。

以降、ラッチされる輝度値を同一ラインにて１画素ず
つずらし、その各タイミングでラッチ回路15bに保持さ
れているアドレスの画素値を同様にして補正し、一水平
走査ラインについての上記補正が終了した際に、第1,第
２のディレイメモリ11,12の内容を１水平走査ライン分
だけ更新し、同様に重畳信号の２ライン目,3ライン目…
と同様の処理を実行する。

そして、最後の重畳信号ラインである画面上の300ラ
イン目の信号が中段のラッチ回路15a〜15cに保持されて
処理する工程を終了することで、上記補正動作が完了す
ることになる。

この後は、混合器４よりD/A変換器８に直接入力され
る信号と同様にして、このD/A変換器８にてD/A変換処理
を実行し、さらに色変調器９にて色変調を実施すること
で、キャラクタ信号が重畳された映像信号を得ることが
できる。

ここで、上記の補正手段10にて、３×３マトリックス
領域の中心画素の輝度値を、その領域内の周辺の８個の
輝度値との間で加算平均して補正しているので、その中
心画素の輝度値は、水平方向で隣接する画素値，垂直方
向で隣接する画素値及び斜め方向で隣接する画素値のそ
れぞれに対して、第５図のように輝度変化が平滑化さ
れ、背景との間でその境界の輝度が急激に変化すること
を防止することができる。

このように、キャラクタパターンとその背景との間の
境界で、輝度レベル変化を平滑化することにより、この
種の急激な輝度変化に起因するジャギーを消去すること
ができ、テロップなどの文字あ背景に挿入された場合に
も、テロップが背景に対して違和感なく表示され、画質
の向上した非常に見易い画像に補正することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能であ
る。

例えば、平滑化のための演算領域はＮ×Ｎ（Ｎは３以
上の奇数）とするものであれば、その中心画素に対する
縦，横，斜めの全ての画素の輝度値に対して輝度レベル
の変化を平滑化することができ、同様にしてジャギーを
消去することができる。

また、補正手段10としては、Ｎ×Ｎ領域の画素を加算
し、その後にその画素数で平均化する上記実施例の構成
の他、上記の加算及び平均化を同時に行うように、各画
素値に所定の係数を乗じて加算するようにコンボリュー
ション演算を行うものでも良い。この場合、係数の総和
が１となるようにすれば補正後の輝度値が飽和すること
なく加算と同時に平均化される。なお、このような重み
付け係数の態様としては、重み付けを均等とした1/N²を
全ての画素値に乗じするものでも良いし、あるいは中心
画素への重み付けを大きくするもの、周辺位置に応じて
重み付け係数を相違させるもの、周辺画素の重み付けを
マイナス係数とするもの等、種々の変形実施が可能であ
る。

このように重み付け係数を利用する場合には、∫∫Ｇ
（ｘ−μ,y−ν）・Ｈ（μ，ν）ｄμｄνとし、３×３
の場合にはμ，νをそれぞれ−１〜＋１とし、Ｈ（ｘ−
μ,y−ν）をそのアドレスの輝度値として、その重み付
け計数であるＨ（μ，ν）を所定に設定すれば良い。

なお、上記実施例ではカラー画像を対象としたが、こ
のようなジャギーは輝度レベル差に起因するので白，黒
画像にも同様に適用できる。

［発明の効果］ 請求項１の発明によれば、期間指定手段によりキャラ
クタパターンの表示位置のみのジャギー消去処理で済
み、境界以外の背景映像部分でも良好なコントラストで
表示でき、しかも、画像処理速度が向上する。また、キ
ャラクタパターンの表示位置をリアルタイムに変更でき
る。

さらに、キャラクタ信号を背景映像信号に重畳したＮ
×Ｎ画素領域内において、中心画素の輝度値と、該中心
画素の周囲の水平方向，垂直方向および斜め方向の各周
辺画素の輝度値との輝度レベル変化を平滑化して、キャ
ラクタパターンと背景映像との境界付近に発生するジャ
ギーを消去でき、背景に対して常時違和感なくキャラク
タパターンを重畳表示できる。

請求項２の発明によれば、重み付け係数の総和を１と
することで、Ｎ×Ｎの領域が大きい場合に、輝度値の平
滑化が促進される。

請求項３の発明によれば、1/N²に平均化することで、
輝度値を等しくすることができ、さらなる平滑化が促進
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例であるジャギー消去装置を
含む映像信号出力装置のブロック図、第２図は、第１図
中の補正手段の一例を示すブロック図、第３図は、背景
に重畳されるべきキャラクタパターン，その重畳領域の
一例を示す概略説明図、第４図は、ラッチ回路に保持さ
れる画素アドレスの一例を説明するための概略説明図、
第５図は、補正前の輝度変化の大きい信号と、補正後の
平滑化された信号とを示す輝度信号の特性図である。 ６……期間指定手段、10……補正手段、11,12……一ラ
インディレイメモリ、14a〜14c,15a〜15c,16a〜16c……
ラッチ回路、18……加算器、20……コンボリューション
演算部、22……平均化回路。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】キャラクタ発生器より出力されるキャラク
   タ信号を背景映像信号に重畳し、この重畳信号に基づき
   画像化した際にキャラクタパターンとその背景との境界
   付近で生ずるジャギーを消去する装置であって、 前記重畳信号についてジャギー消去のための補正を実施
   する補正手段と、 前記キャラクタ信号が背景映像信号に重畳される期間を
   指定し、かつ前記補正手段にて前記重畳信号を補正する
   期間を、前記映像背景信号の水平同期信号に基づいて水
   平走査ライン単位で指定する期間指定手段と、 を有し、 前記補正手段は、前記期間指定手段によって指定された
   期間内の前記重畳信号の連続するＮ本の水平走査ライン
   に亘るＮ×Ｎ（Ｎは３以上の奇数）画素領域内の輝度値
   に基づき、該領域内の周辺画素の輝度レベルに対する変
   化を平滑化して、前記Ｎ×Ｎ画素領域内の中心画素の輝
   度値を、前記Ｎ×Ｎ画素領域内の前記周辺画素を平均化
   した最大輝度値と最小輝度値との間の輝度値に補正する
   ことを特徴とするジャギー消去装置。
2. 【請求項２】請求項（１）において、 前記補正手段は、 前記領域内の輝度値に、その総和が１となる重み付け係
   数を乗じて加算するコンボリューション演算部を含むこ
   とを特徴とするジャギー消去装置。
3. 【請求項３】請求項（１）において、 前記補正手段は、 前記領域内の輝度値を加算するコンボリューション演算
   部と、 このコンボリューション演算部の出力値を1/N²に平均化
   する平均化回路と、を含むことを特徴とするジャギー消
   去装置。