JP4094256B2

JP4094256B2 - 画質改善装置および画質改善方法

Info

Publication number: JP4094256B2
Application number: JP2001229406A
Authority: JP
Inventors: 巳千男小林
Original assignee: NEC Display Solutions Ltd
Current assignee: Sharp NEC Display Solutions Ltd
Priority date: 2001-07-30
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2021-07-30
Also published as: EP1289280A3; US7106386B2; DE60232624D1; CN1178465C; CN1400821A; EP1289280A2; JP2003046810A; US20030020836A1; EP1289280B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビジョン受像機やビデオプロジェクタなどの画質を改善する装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョン受像機やビデオプロジェクタなどの画像表示装置では、フレアの発生により画質が低下することが知られている。フレアとは、投射管や受像管のレンズや照射面における光の反射や散乱のために、明るいところの光が暗いところへ漏れ込むことで、表示画像の輝度差の大きいエッジ部分（例えば白領域と黒領域の境界）がボケる現象をいう。
【０００３】
図１０は、プロジェクタによって投射される画像の元画像の一例を示す模式図である。この元画像は、中央に矩形状の白領域ＷＴ、その周りに黒領域ＢＬを有し、その境界であるエッジ部ＥＤでは輝度差が大きくなっている。図１０の下方には、その元画像の中央付近における水平方向の映像信号（輝度信号）を示してある。この元画像をプロジェクタでスクリーン上に投射した場合、白領域ＷＴの光が黒領域ＢＬへ漏れ込んでエッジ部ＥＤがボケる、というフレアが発生し、画質が低下してしまう。
【０００４】
上記のようなフレアをなくすために、一般には、プロジェクタに入力される映像信号にエッジのボケを補正するようなデジタル信号処理が施される。図１１はフレア補正の概念図で、（ａ）は元画像の映像信号を示す波形図、（ｂ）は（ａ）の映像信号により表示されるスクリーン映像の輝度分布図、（ｃ）は（ａ）の映像信号のフレア補正後の信号の波形図、（ｄ）は（ｃ）のフレア補正後の映像信号により表示されるスクリーン映像の輝度分布図である。ここで、図１１（ａ）の映像信号は、上記の図１０に示した元画像の映像信号に対応する。
【０００５】
図１１（ａ）の映像信号をプロジェクタにより投射して得られるスクリーン映像は、フレアの発生によって図１１（ｂ）に示すようなエッジ部分がなまったものとなる。これを補正するには、図１１（ｃ）に示すように、図１１（ａ）の映像信号の立ち上がり、立ち下がりのそれぞれにおいて、図１１（ｂ）に示したエッジ部分のなまりに応じた補正（逆補正）、すなわちエッジを際立たせるような補正を加えればよい。こうすることにより、図１１（ｄ）に示すような、エッジ部分になまりのないスクリーン映像を得られる。
【０００６】
図１２に、上述のようなフレア補正が行われる画質改善装置の一例を示す。この画質改善装置は、Ｒ・Ｇ・Ｂの原色信号から得られる輝度信号および色信号（広帯域色信号および峡帯域色信号）のうちの、輝度信号からフレア補正のための補正信号を生成し、該フレア補正信号を元の輝度信号に加えることでフレア補正を行うものであって、その構成は、垂直ローパスフィルタ（ＶＬＰＦ）７１、水平ローパスフィルタ（ＨＬＰＦ）７２、遅延回路７３、減算器７４、利得調整回路７５、加算器７６からなる。
【０００７】
ＶＬＰＦ７１は、Ｒ・Ｇ・Ｂの原色信号から得られる輝度信号ＹＩＮを入力とし、入力された輝度信号ＹＩＮがそのまま出力される「Ｍａｉｎｏｕｔ」と、入力された輝度信号ＹＩＮの垂直方向の低域成分が抽出されて出力される「ＬＰＦｏｕｔ」の２つの出力を有する。「Ｍａｉｎｏｕｔ」は遅延回路７３に供給され、「ＬＰＦｏｕｔ」はＨＬＰＦ７２に供給されている。
【０００８】
遅延回路７３は、入力された信号にＶＬＰＦ７１およびＨＬＰＦ７２におけるフィルタ処理に要する時間に相当する時間分だけ遅延を施すもので、その出力は減算器７４の「＋」入力、利得調整回路７５、および加算器７６の一方の入力にそれぞれ供給されている。
【０００９】
ＨＬＰＦ７２は、ＶＬＰＦ７１の「ＬＰＦｏｕｔ」、すなわち輝度信号ＹＩＮの垂直方向の低域成分が抽出された信号の水平方向の低域成分を抽出するものである。これらＶＬＰＦ７１とＨＬＰＦ７２でフレア補正用の２次元ローパスフィルタを構成している。ＨＬＰＦ７２の出力（低域抽出信号）は、減算器７４の「−」入力に供給されている。ＶＬＰＦ７１およびＨＬＰＦ７２はともに、複数のレジスタからなる、ＦＩＲ（finite impulse response）フィルタやＩＩＲ（infinite impulse response）フィルタにより構成される。例えば、１２ＴａｐのＦＩＲフィルタと１ＴａｐのＩＩＲフィルタを組み合わせたものがある。
【００１０】
減算器７４は、遅延回路７３から「＋」入力に供給された輝度信号（これを元の輝度信号としている）から、ＨＬＰＦ７２から「−」入力に供給された低域抽出信号（２次元ローパスフィルタの出力）を減算し、その減算結果であるエッジ信号を利得調整回路７５へ供給する。
【００１１】
利得調整回路７５は、ガンマを乗じた非線形の信号を入力信号とする場合の、信号レベルの低い画像暗部でのフレア補正フィルタ（ここでは、ＶＬＰＦ７１およびＨＬＰＦ７２からなる２次元ローパスフィルタ）の感度の低下を防止するものである。通常、テレビジョン受像機やプロジェクタなどの画像表示装置では、その構成の特性（例えば、陰極線管の特性）上、ガンマを乗じた非線形の信号を入力信号としている。このような信号をフィルタ処理して補正信号（フレア補正信号）を作成して加算すると、補正信号自体の線形性が失われ、信号レベルの低い画像暗部での補正フィルタの感度が低下してしまい、暗部の画質改善効果を十分に得られない。これを防止するため、フレア補正フィルタにて作成された補正信号は、利得調整回路７５にて利得が調整されるようになっている。この利得調整回路７５の出力、すなわちガンマ特性が線形になるように補正されたエッジ信号は、加算器７６のもう一方の入力に供給されている。
【００１２】
加算器７６は、遅延回路７３から供給される輝度信号（元の輝度信号）に、利得調整回路７５にて利得調整が施されたエッジ信号を加算し、その加算結果である輝度信号ＹＯＵＴを出力する。
【００１３】
上述のように構成された画質改善装置では、輝度信号ＹＩＮはＶＬＰＦ７１に入力されて垂直方向の低域成分が抽出され、さらにＨＬＰＦ７２に入力されて水平方向の低域成分が抽出される。同時に、輝度信号ＹＩＮはＶＬＰＦ７１を介して遅延回路７３に供給されており、この遅延回路７３にて所定の遅延が施される。
【００１４】
ＶＬＰＦ７１およびＨＬＰＦ７２にて垂直、水平の各方向の低域成分が抽出された低域抽出信号は減算器７４の「−」入力に供給され、同時に、遅延回路７３にて所定の遅延が施された元の輝度信号は減算器７４の「＋」入力に供給される。減算器７４では、「＋」入力に供給された元の輝度信号から、「−」入力に供給された低域抽出信号が減算され、これによりエッジ信号を得る。
【００１５】
図１３（ａ）はエッジ信号の波形図、図１３（ｂ）は元の映像信号の波形図である。図１３（ａ）に示すエッジ信号は、前述の図１０に示した元画像の水平方向に関するエッジ部ＥＤを検出したものに相当し、図１３（ｂ）に示す元の映像信号は図１０に示した元画像の映像信号に相当し、これらエッジ信号と元の映像信号を加算することで前述の図１１（ｃ）に示したフレア補正後の信号波形を得ることができる。本形態では、遅延回路７３にて所定の遅延が施された元の輝度信号からＶＬＰＦ７１およびＨＬＰＦ７２にて垂直、水平の各方向の低域成分が抽出された低域抽出信号を減算することで図１３（ａ）に示すようなエッジ信号を得る。
【００１６】
減算器７４から出力されたエッジ信号は、利得調整回路７５にてガンマ特性が線形になるように補正された後、加算器７６にて遅延回路７３から供給された元の輝度信号に加算される。これにより、前述の図１１（ｃ）に示したフレア補正後の信号波形を得る。この加算器７６の出力である輝度信号ＹＯＵＴとＲ・Ｇ・Ｂの原色信号から得られた色信号（広帯域色信号、峡帯域色信号）とを周知のマトリクス回路（不図示）に入力して、原色信号であるＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に再変換する。このようにして再変換されたＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号を元に画像表示が行われる。
【００１７】
以上のように構成された画質改善装置をワイド画面（画面の縦横比が９：１６）に対応させるために、さらに以下の処理が行われる。
【００１８】
画面の縦横比が３：４のものを、画面の縦横比が９：１６のワイド画面へ対応させる場合、いくつかの表示モードがある。図１４は、ワイド画面へ対応させる場合の表示モードを説明するための図で、（ａ）は画面の縦横比が３：４の元画像のワイド画面への表示を示す図、（ｂ）はノーマル表示モードの表示を示す図、（ｃ）はフル表示モードの表示を示す図、（ｄ）はズーム表示モードの表示を示す図、（ｅ）は非線形表示モードの表示を示す図である。
【００１９】
図１４に示すように、画面の縦横比が３：４の画像で中央に円が描かれているものを、画面の縦横比が９：１６のワイド画面へ表示させる場合、ノーマル表示モード、フル表示モード、ズーム表示モード、非線形表示モードの４つの表示モードがある。
【００２０】
ノーマル表示モードでは、図１４（ｂ）に示すように、図１４（ａ）の元画像が画面の中央にそのまま表示され（この表示領域が有効領域である。）、その両サイドが黒領域とされる。フル表示モードでは、図１４（ｃ）に示すように、図１４（ａ）の元画像が横方向に所定の倍率で引き伸ばされた画像が表示される。ズーム表示モードでは、図１４（ｄ）に示すように、図１４（ａ）の元画像が縦、横、同じ倍率で引き伸ばされた画像が表示される。非線形表示モードでは、図１４（ａ）の元画像に対して、中央の所定の領域については等倍で、外側にいくほど倍率が高くなるような非線形の画像処理が施された画像が表示される。
【００２１】
通常、ワイド画面へ対応する場合、上記各表示モードのいずれかの表示モードに設定されるが、上述の構成を有するものをそのような表示モードに設定する場合は、以下のような処理を施す必要がある。
【００２２】
（１）ノーマル表示モード：
ノーマル表示モードに設定される場合は、例えば図１４（ｂ）に示したような、両サイドに黒領域を有する画像を元画像（縦横比が３：４の元画像は元々画像の上下左右に黒領域（ブランキング領域）を有する）として処理されることになる。図１２に示したものでは、エッジを検出するように構成されているため、そのような元画像を処理すると、黒領域と有効領域の境界でエッジがたち、そのエッジが画質低下の原因となる。これを防止するために、以下のような処理を行う。
【００２３】
図１５は、ノーマル表示モードにおける水平方向の映像信号を示す波形図であり、ａ１は画像左側の黒領域（ブランキング領域）、ｂは元画像を表示する有功領域、ａ２は画像右側の黒領域（ブランキング領域）である。前述の図１２に示した回路のＨＬＰＦ７２において、有効領域ｂの開始タイミングでは画像の始まりの値Ｐｓが全てのレジスタに設定され、有効領域ｂの期間中は画像の更新をするようにレジスタの値がシフトされ、黒領域ａ２においては画像の更新をせずに、終わりの値Ｐｅがレジスタに設定（ホールド）される。
【００２４】
通常、ブランキング領域は画面上下方向にも存在するため、ＶＬＰＦ７１においても上記ＨＬＰＦ７２における処理と同様の処理が行われる。
【００２５】
（２）フル表示モード：
フル表示モードに設定される場合、図１２に示した回路によるフレア補正が行われた後に、元画像が横方向に所定の倍率で引き伸ばされると、補正の値自体も引き伸ばされることとなり、目的とする補正効果を十分に得られなくなる。このような場合は、ＨＰＬＦ７２の応答特性を、画像が引き伸ばされる倍率に応じて変える（短くする）必要がある。具体的には、ＨＰＬＦ７２のインパルス応答（フィルタ係数）を、減算器７４の出力であるエッジ信号のエッジの幅が、画像が引き伸ばされる分だけ縮小された幅になるように設定する。
【００２６】
（３）ズーム表示モード：
ズーム表示モードに設定される場合は、上記のフル表示モードの場合の画像の引き伸ばしによる補正への影響が、垂直方向においても生じる。この場合は、ＶＬＰＦ７１およびＨＰＬＦ７２の応答特性を、画像が引き伸ばされる倍率に応じて変える（短くする）必要がある。具体的には、ＶＬＰＦ７１およびＨＰＬＦ７２のインパルス応答（フィルタ係数）を、減算器７４の出力であるエッジ信号のエッジの幅が、画像が引き伸ばされる分だけ縮小された幅になるように設定する。
【００２７】
（４）非線形表示モード：
非線形表示モードに設定される場合、図１２に示した回路による補正が行われた後に、元画像が非線形的に引き伸ばされると、補正の値自体も引き伸ばされることとなり、目的とする補正効果を十分に得られなくなる。この場合は、元画像を非線形的に引き伸ばす処理を図１２に示した回路による補正が行われる前に行う必要がある。このような場合は、非線形表示モードを実現する非線形処理回路を、図１２に示した回路の入力側に設ければよい。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
映像信号により表示される画像を水平方向または垂直方向もしくはそれら両方向にそれぞれ所定の倍率で引き伸ばすことでワイド画面への対応をとる場合、図１３（ａ）に示したエッジ信号の振幅の大きさ（図１３中のａの大きさ）をその引き伸ばし倍率に応じて調節する必要がある。従来の画質改善装置は、そのようなエッジ信号の振幅の大きさの調節を実現するために、垂直ローパスフィルタおよび水平ローパスフィルタは、それぞれの応答特性が、画像の引き伸ばしが無い場合における目的とする応答特性より上記所定の倍率の分だけ短くなるように構成されている。具体的には、垂直ローパスフィルタおよび水平ローパスフィルタのインパルス応答（フィルタ係数）の設定値を変更するようになっている。通常、フィルタ係数が変更可能であるフィルタを実現する場合、フィルタを構成する係数器には乗算器を必要とし、そのようなフィルタ回路構成は必然的に大規模なものとなる。従って、従来の画質改善装置には、フィルタ係数を自在に設定可能なローパスフィルタを必要とするために回路規模が大きくなるという問題がある。
【００２９】
本発明の目的は、上記問題を解決し、低コストで、回路規模の小さな画質改善装置を提供することにある。
【００３０】
本発明のさらなる目的は、そのような装置を実現するための画質改善方法を提供することにある。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の画質改善装置は、映像信号から得られる輝度信号を入力とし、該入力輝度信号の、前記映像信号により表示される画像の垂直方向および水平方向について、それぞれ低域成分を抽出する２次元ローパスフィルタを有し、前記輝度信号から前記２次元ローパスフィルタにて抽出された低域抽出信号を差し引くことにより得られるエッジ信号が前記輝度信号に加えられる画質改善装置である。前記２次元ローパスフィルタは、前記画像の引き伸ばし倍率に応じて前記垂直方向および水平方向の低域成分の抽出利得を個別に制御するものである。前記２次元ローパスフィルタは、入力輝度信号の垂直方向の低域成分を抽出する応答特性が固定の垂直ローパスフィルタと、前記入力輝度信号が分岐されて入力され、該分岐入力された入力輝度信号を所定の遅延時間だけ遅延する垂直遅延器と、前記垂直ローパスフィルタにて抽出された垂直方向の低域成分の利得を調整し、前記垂直遅延器にて遅延が施された遅延輝度信号の利得を調整し、それら利得調整がされた低域成分と遅延輝度信号とを加算して、利得調整が施された垂直低域成分を得る垂直利得調整手段と、前記垂直利得調整手段から出力される、前記垂直低域成分が抽出された輝度信号を入力とし、該入力輝度信号の水平方向の低域成分を抽出する応答特性が固定の水平ローパスフィルタと、前記水平ローパスフィルタに入力される輝度信号が分岐されて入力され、該分岐入力された入力輝度信号を所定の遅延時間だけ遅延する水平遅延器と、前記水平ローパスフィルタにて抽出された水平方向の低域成分の利得を調整し、前記水平遅延器にて遅延が施された遅延輝度信号の利得を調整し、それら利得調整がされた低域成分と遅延輝度信号とを加算して、利得調整が施された前記低域抽出信号を得る水平利得調整手段とを有する。
【００３２】
本発明の画質改善方法は、映像信号から得られる輝度信号の、前記映像信号により表示される画像の垂直方向および水平方向について、それぞれ低域成分を２次元ローパスフィルタによって抽出して低域抽出信号を得る第１のステップと、前記輝度信号から前記低域抽出信号を差し引くことによりエッジ信号を得、該得られたエッジ信号を前記輝度信号に加える第２のステップとからなる。さらに、前記第１のステップは、前記画像の引き伸ばし倍率に応じて前記垂直方向および水平方向の低域成分の抽出利得を個別に制御する段階を含み、前記段階は、輝度信号から抽出した垂直方向の低域成分の利得を調整し、前記輝度信号に所定の遅延時間だけ遅延を施した第１の遅延輝度信号の利得を調整し、それら利得調整がされた低域成分と遅延輝度信号とを加算して、利得調整が施された垂直低域成分を得る第１の段階と、前記垂直低域成分が抽出された輝度信号を入力とし、該入力輝度信号の水平方向の低域成分を抽出し、該抽出した水平方向の低域成分の利得を調整し、前記入力輝度信号に所定の遅延時間だけ遅延を施した第２の遅延輝度信号の利得を調整し、それら利得調整がされた低域成分と遅延輝度信号とを加算して、利得調整が施された前記低域抽出信号を得る第２の段階とを含む。
【００３３】
上記のとおりの本発明においては、垂直方向の低域成分の抽出利得と水平方向の低域成分の抽出利得を独立に調節することで、ワイド画面への対応をとる場合の、図１３（ａ）に示したエッジ信号の振幅の大きさ（図１３中のａの大きさ）を垂直方向、水平方向に関してそれぞれ調節することができる。この構成によれば、従来のように垂直ローパスフィルタおよび水平ローパスフィルタのインパルス応答（フィルタ係数）の設定値を変更する必要がない。よって、垂直ローパスフィルタおよび水平ローパスフィルタとしてフィルタ係数が変更可能であるフィルタを用いる必要がない。
【００３４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３５】
図１は、本発明の一実施形態の画質改善装置の全体の構成を示すブロック図である。本形態の画質改善装置は、Ｒ・Ｇ・Ｂの原色信号から得られる輝度信号および色信号のうちの、輝度信号からフレア補正のための補正信号を生成し、該フレア補正信号を元の輝度信号に加えることでフレア補正を行うものであって、その構成は、２次元ローパスフィルタ１、減算器２、利得調整回路３、加算器４からなる。
【００３６】
２次元ローパスフィルタ１は、Ｒ・Ｇ・Ｂの原色信号から得られる輝度信号ＹＩＮを入力とし、入力された輝度信号ＹＩＮの垂直および水平の２次元方向の低域成分を抽出する。この２次元ローパスフィルタ１からは、抽出された低域成分が信号ＬＰＦとして出力されるとともに、入力された輝度信号ＹＩＮにおけるフィルタ処理に要する時間に相当する時間分だけ遅延を施された信号ＭＡＩＮが出力される。信号ＬＰＦは減算器２の「−」入力に供給され、信号ＭＡＩＮは減算器２の「＋」入力、利得調整回路５、および加算器４の一方の入力にそれぞれ供給されている。
【００３７】
減算器２は、「＋」入力に供給された信号ＭＡＩＮ（これを元の輝度信号としている）から、２次元ローパスフィルタ１から「−」入力に供給された信号ＬＰＦ（低域抽出信号）を減算し、その減算結果であるエッジ信号を利得調整回路３へ供給する。
【００３８】
利得調整回路３は、前述の図１２の利得調整回路と同様、ガンマを乗じた非線形の信号を入力信号とする場合の、信号レベルの低い画像暗部でのフレア補正フィルタ（２次元ローパスフィルタ）の感度の低下を防止するものである。この利得調整回路３の出力、すなわちガンマ特性が線形になるように補正されたエッジ信号は、加算器４のもう一方の入力に供給されている。
【００３９】
加算器４は、２次元ローパスフィルタ１から供給された信号ＭＡＩＮ（元の輝度信号）に、利得調整回路３にて利得調整が施されたエッジ信号を加算し、その加算結果である輝度信号ＹＯＵＴを出力する。
【００４０】
上述のように構成された画質改善装置では、輝度信号ＹＩＮは２次元ローパスフィルタ１にて垂直および水平の２次元方向の低域成分が抽出されて減算器２の「−」入力に供給されると同時に、入力された輝度信号ＹＩＮにおけるフィルタ処理に要する時間に相当する時間分だけ遅延を施された信号ＭＡＩＮが減算器２の「＋」入力に供給される。減算器２では、「＋」入力に供給された元の輝度信号から、「−」入力に供給された低域抽出信号ＬＰＦが減算され、前述した従来の画質改善装置と同様にしてエッジ信号を得る。
【００４１】
減算器２から出力されたエッジ信号は、利得調整回路３にてガンマ特性が線形になるように補正された後、加算器４にて２次元ローパスフィルタ１から供給された元の輝度信号に加算される。これにより、前述の図１１（ｃ）に示したフレア補正後の信号波形を得る。この加算器６の出力である輝度信号ＹＯＵＴとＲ・Ｇ・Ｂの原色信号から得られた色信号（広帯域色信号、峡帯域色信号）とを周知のマトリクス回路（不図示）に入力して、原色信号であるＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に再変換する。このようにして再変換されたＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号を元に画像表示が行われる。
【００４２】
以上説明した本形態の画質改善装置において、最も特徴とするところは、２次元ローパスフィルタ１の構成である。以下、２次元ローパスフィルタ１について、図１を用いて具体的に説明する。
【００４３】
２次元ローパスフィルタ１は、垂直ローパスフィルタ１１、垂直遅延器１２、垂直利得調整回路１３、水平ローパスフィルタ１４、水平遅延器１５、水平利得調整回路１６、遅延器１７からなる。
【００４４】
Ｒ・Ｇ・Ｂの原色信号から得られる輝度信号ＹＩＮが垂直ローパスフィルタ１１および垂直遅延器１２のそれぞれに供給されている。垂直ローパスフィルタ１１は、入力された輝度信号ＹＩＮの垂直方向の低域成分を抽出し、これを垂直利得調整回路１３の一方の入力に供給する。垂直遅延器１２は、入力された輝度信号ＹＩＮに垂直ローパスフィルタ１１におけるフィルタ処理に要する時間に相当する時間分だけ遅延を施し、これを垂直利得調整回路１３のもう一方の入力と遅延器１７にそれぞれ供給する。垂直利得調整回路１３は、垂直ローパスフィルタ１１で抽出された垂直方向の低域成分の利得を制御する。
【００４５】
垂直ローパスフィルタ１１にて垂直方向の低域成分が抽出され、垂直利得調整回路１３にてその利得が制御された信号が輝度信号として水平ローパスフィルタ１４と水平遅延器１５にそれぞれ供給されている。水平ローパスフィルタ１４は、垂直利得調整回路１３から供給される輝度信号の水平方向の低域成分を抽出し、これを水平利得調整回路１６の一方の入力に供給する。水平遅延器１５は、垂直利得調整回路１３から供給される輝度信号に水平ローパスフィルタ１４におけるフィルタ処理に要する時間に相当する時間分だけ遅延を施し、これを水平利得調整回路１６のもう一方の入力に供給する。水平利得調整回路１６は、水平ローパスフィルタ１４で抽出された水平方向の低域成分の利得を制御する。この水平利得調整回路１６にて利得制御された信号が、２次元ローパスフィルタ１の出力信号ＬＰＦとして出力される。
【００４６】
遅延器１７は、垂直遅延器１２から得られる、垂直ローパスフィルタ１１におけるフィルタ処理に要する時間に相当する時間分だけ遅延を施した信号に、垂直利得調整回路１３、水平ローパスフィルタ１４、水平利得調整回路１６の各処理に要する時間の総和に相当する時間分だけ遅延を施す。この遅延器１７にて遅延が施された信号が、２次元ローパスフィルタ１の出力信号ＭＡＩＮとして出力される。
【００４７】
上述のように構成された２次元ローパスフィルタ１では、垂直利得調整回路１３によって画像の垂直方向の低域成分の抽出利得が制御され、水平利得調整回路１６によって画像の水平方向の低域成分の抽出利得が制御される。このように垂直方向と水平方向に独立して低域成分の抽出利得が制御されることで、前述したワイド画面対応時における、画像引き伸ばし倍率に応じたエッジ信号の振幅の大きさ（図１３のａの大きさ）の調節を実現している。この場合、垂直ローパスフィルタ１１および水平ローパスフィルタ１４は、その応答特性、すなわちインパルス応答（フィルタ係数）の設定を変更する必要がない。フィルタ係数が固定であれば、乗算器を必要としないため、ローパスフィルタ回路の大幅な縮小が可能となる。
【００４８】
垂直利得調整回路１３および水平利得調整回路１６は同様の構成のものであり、乗算器、加算器などを用いて実現することができる。一例として、図２に垂直利得調整回路１３の概略回路図を示す。この垂直利得調整回路１３は、垂直ローパスフィルタ１１の出力である低域抽出信号Ａを入力とする乗算器１３ａと、垂直遅延器１２の出力である遅延信号Ｂを入力とする乗算器１３ｂと、乗算器１３ａと乗算器１３ｂの出力を加算する加算器１３ｃとを有する。
【００４９】
乗算器１３ａでは、入力される低域抽出信号Ａに対して任意の利得αによる利得制御が施される。すなわち、低域抽出信号Ａがα倍される。一方、乗算器１３ｂでは、入力される遅延信号Ｂに対して乗算器１３ａで設定した利得αから得られる利得１−αによる利得制御が施される。すなわち、遅延信号Ｂが１−α倍される。加算器１３ｃでは、α倍された低域抽出信号と１−α倍された遅延信号Ｂを加算することで、低域成分の抽出利得を制御された信号が出力される。
【００５０】
上記のように構成された垂直利得調整回路１３では、αの値を１とすることで、加算器１３ｃからは低域抽出信号Ａと同じ信号が出力され、また、αの値を０とすることで、加算器１３ｃからは遅延信号Ｂと同じ信号、すなわち低域成分が抽出されていない信号が出力される。αの値を１から０の間に設定することで、加算器１３ｃからは低域成分の抽出利得がα倍されて出力される。
【００５１】
以下、垂直利得調整回路１３による利得制御によって輝度信号ＹＯＵＴのエッジ部分がどのように変化するかについて具体的に説明する。ここでは、α＝１の場合と、α＝０．５の場合を例に挙げて説明する。
【００５２】
（１）α＝１：
図３は垂直利得調整回路１３に入力される輝度信号ＹＩＮの波形図、図４はα＝１としたときの垂直利得調整回路１３の出力を示す波形図である。図３に示すような急激な立ち上がり（エッジ部）を有する輝度信号ＹＩＮが垂直遅延器１２および垂直ローパスフィルタ１１にそれぞれ供給されると、垂直ローパスフィルタ１１にてその輝度信号ＹＩＮの低周波成分が抽出され、さらに、垂直利得調整回路１３にてその抽出された低周波成分の利得の調整が行われる。ここでは、α＝１であるので、垂直ローパスフィルタ１１の出力がそのまま垂直利得調整回路１３の出力となり、垂直利得調整回路１３の出力波形は、図４に示すように、図３の輝度信号ＹＩＮのエッジ部分がなまったものとなる。
【００５３】
図５は図３の輝度信号ＹＩＮから図４の垂直利得調整回路１３の出力を減算して得られたエッジ信号を元の輝度信号（図３の輝度信号ＹＩＮに同じ）に加算して得られた輝度信号ＹＯＵＴの波形図である。この輝度信号ＹＯＵＴは、図３の輝度信号ＹＩＮのエッジ部分が強調された信号波形になっており、これによりフレア補正が行われる。
【００５４】
ワイド画面対応でない通常モード時は、α＝１として２次元ローパスフィルタ１が動作させる。
【００５５】
（２）α＝０．５：
図３に示した輝度信号ＹＩＮが垂直遅延器１２および垂直ローパスフィルタ１１にそれぞれ供給されると、垂直ローパスフィルタ１１にてその輝度信号ＹＩＮの低周波成分が抽出され、さらに、垂直利得調整回路１３にてその抽出された低周波成分の利得の調整が行われる。ここでは、α＝０．５であるので、垂直利得調整回路１３からは、垂直ローパスフィルタ１１による低域成分の抽出利得がα（＝０．５）倍されたものが出力される。
【００５６】
図６はα＝０．５としたときの垂直利得調整回路１３の出力を示す波形図である。α＝０．５の場合は、図４に示した出力波形よりもエッジ部のなまりが若干小さい出力波形となる。このため、減算器２の出力であるエッジ信号の振幅の大きさ（図１３のａの大きさ）は、上述のα＝１の場合よりも小さくなる。
【００５７】
図７は図３の輝度信号ＹＩＮから図６の垂直利得調整回路１３の出力を減算して得られたエッジ信号を元の輝度信号に加算して得られる輝度信号ＹＯＵＴの波形図である。この輝度信号ＹＯＵＴは、図３の輝度信号ＹＩＮのエッジ部分が強調された信号波形になっているが、そのエッジ強調部の大きさは、エッジ信号の振幅が小さくなった分、図５に示した輝度信号ＹＯＵＴのそれより小さくなっている。
【００５８】
以上の説明から分かるように、垂直利得調整回路１３および水平利得調整回路１６のαの値を、通常画面（縦横比が３：４）時は１に設定し、ワイド画面（縦横比が９：１６）対応時は、映像信号の引き伸ばし倍率に応じて０から１の間で設定すれば、通常画面、ワイド画面のいずれの場合でもフレア補正を十分に行うことができ、良好な画像を得られる。
【００５９】
次に、垂直利得調整回路１３および水平利得調整回路１６により、前述したワイド画面へ対応する方法について具体的に説明する。
【００６０】
（１）ノーマル表示モード：
ノーマル表示モードに設定される場合、表示される画像の縦横比が元画像の縦横比と等しい３：４であるので、垂直方向と水平方向の低域成分の抽出利得を等しい値に設定すればよい。
【００６１】
（２）フル表示モード：
フル表示モードに設定される場合、図１に示した回路によるフレア補正が行われた後に、元画像が横方向に所定の倍率で引き伸ばされると、補正の値自体も引き伸ばされることとなり、目的とするフレア補正効果を十分に得られなくなる。このような場合は、水平方向の低域成分の抽出利得を下げればよい。すなわち、水平利得調整回路１６のα値を小さくすればよい。このようにするこで、水平ローパスフィルタ１４のインパルス応答（フィルタ係数）を変更することなく、十分なフレア補正効果を得ることができる。
【００６２】
（３）ズーム表示モード：
ズーム表示モードに設定される場合は、上記のフル表示モードの場合の画像の引き伸ばしによる補正への影響が、垂直方向においても生じる。この場合は、垂直方向の低域成分の抽出利得を下げればよい。すなわち、垂直利得調整回路１３のα値を小さくすればよい。このようにすることで、垂直ローパスフィルタ１１のインパルス応答（フィルタ係数）を変更することなく、十分なフレア補正効果を得ることができる。
【００６３】
（４）非線形表示モード：
非線形表示モードに設定される場合、画像の引き伸ばしが非線形に行われるため、画像の引き伸ばしによるフレア補正への影響が非線形に生じる。この場合は、画像の表示位置に対応した画像の引き伸ばし率に応じて、低域成分の抽出利得（垂直利得調整回路１３および水平利得調整回路１６のαの値）を適時変更させればよい。もちろん従来のように、非線形表示モードを実現する非線形処理回路を、図１に示した回路の入力側に設けてもよい。
【００６４】
以上説明した実施形態において、ＬＰＦ回路の簡単化のために、垂直遅延器１２および水平遅延器１７は、それぞれ垂直ローパスフィルタ１１および水平ローパスフィルタ１４を構成する回路の一部と共用することが可能である。
【００６５】
図８は、図１に示した垂直ローパスフィルタ１１の一構成例を示す回路図である。この垂直ローパスフィルタは、１２ＴａｐのＦＩＲフィルタ３０と１ＴａｐのＩＩＲフィルタ４０を縦続接続したものである。
【００６６】
ＦＩＲフィルタ３０は、入力信号ＩＮが入力される縦続接続された１１個の遅延素子（ラインメモリ）３１と、前記入力信号ＩＮおよび各遅延素子３１の出力をそれぞれ入力とする１２個の係数器３２と、これら係数器３２の出力をそれぞれ加算する１１個の加算器３３からなり、加算器３３の出力がこのＦＩＲフィルタ３０の出力である。
【００６７】
ＩＩＲフィルタ４０は、２つの係数器４１、４４、加算器４２、ラインメモリである遅延素子４３からなる。係数器４１は、ＦＩＲフィルタ３０の出力を入力とし、その出力が加算器４２の一方の入力に供給されている。加算器４２の出力は２つに分岐され、一方は垂直ローパスフィルタ１１の出力ＯＵＴとなっており、他方は遅延素子４３に供給されている。遅延素子４３の出力は係数器４４を介して加算器４２のもう一方の入力に供給されている。
【００６８】
ここで、１１番目の遅延素子からの出力Ｍは、垂直ローパスフィルタ１１におけるフィルタ処理に要する時間に相当する時間分だけ遅延を施された信号に等しい。従って、垂直遅延器１２の出力として、前記１１番目の遅延素子からの出力Ｍを用いることで、垂直遅延器１２は不要となる。
【００６９】
図９は、図１に示した水平ローパスフィルタ１４の一構成例を示す回路図である。この水平ローパスフィルタは、１７ＴａｐのＦＩＲフィルタ５０と１ＴａｐのＩＩＲフィルタ６０を縦続接続したものである。
【００７０】
ＦＩＲフィルタ５０は、入力信号ＩＮが入力される縦続接続された１６個の遅延素子（レジスタ）５１と、前記入力信号ＩＮおよび各遅延素子５１の出力をそれぞれ入力とする１７個の係数器５２と、これら係数器５２の出力をそれぞれ加算する１６個の加算器５３からなり、加算器５３の出力がこのＦＩＲフィルタ５０の出力である。
【００７１】
ＩＩＲフィルタ６０は、２つの係数器６１、６４、加算器６２、遅延素子６３からなる。係数器６１は、ＦＩＲフィルタ５０の出力を入力とし、その出力が加算器６２の一方の入力に供給されている。加算器６２の出力は２つに分岐され、一方は水平ローパスフィルタ１４の出力ＯＵＴとなっており、他方は遅延素子６３に供給されている。遅延素子６３の出力は係数器６４を介して加算器６２のもう一方の入力に供給されている。
【００７２】
ここで、１７番目の遅延素子からの出力Ｍは、水平ローパスフィルタ１４におけるフィルタ処理に要する時間に相当する時間分だけ遅延を施された信号に等しい。従って、水平遅延器１７の出力として、前記１６番目の遅延素子からの出力Ｍを用いることで、水平遅延器１７は不要となる。
【００７３】
以上説明した本実施形態の画質改善装置は、前述の垂直ローパスフィルタおよび水平ローパスフィルタにフィルタ係数の変更が可能なものが用いられる従来の画質改善装置と同様、画像が水平および垂直方向に引き伸ばされるワイド画面表示において十分な画質改善効果を得ることが可能である。
【００７４】
また、本実施形態において、垂直利得調整回路および水平利得調整回路は、ワイド画面表示における画像の引き伸ばしに対応してそのα値が設定されるようになっているが、その他の理由による画像の引き伸ばしに対応させることも可能である。具体的には、信号方式（ＮＴＳＣ方式とＰＡＬ方式など）による走査線数の違いへの対応や、各種の表示解像度が存在するコンピュータのビデオ信号について同様の画質補正を行う場合にも適用可能である。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、垂直ローパスフィルタおよび水平ローパスフィルタとして応答特性が固定のものを用いることができるので、従来のものより低コストで、回路規模の小さな装置を提供することができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の画質改善装置の全体の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す垂直利得調整回路の概略回路図である。
【図３】図１に示す垂直利得調整回路に入力される輝度信号ＹＩＮの波形図である。
【図４】図１に示す垂直利得調整回路のα値を１としたときの出力を示す波形図である。
【図５】図３に示す輝度信号ＹＩＮから図４に示す垂直利得調整回路の出力を減算して得られたエッジ信号を元の輝度信号に加算して得られた輝度信号ＹＯＵＴの波形図である。
【図６】図１に示す垂直利得調整回路のα値を０．５としたときの出力を示す波形図である。
【図７】図３に示す輝度信号ＹＩＮから図６に示す垂直利得調整回路の出力を減算して得られたエッジ信号を元の輝度信号に加算して得られる輝度信号ＹＯＵＴの波形図である。
【図８】図１に示す垂直ローパスフィルタの一構成例を示す回路図である。
【図９】図１に示す水平ローパスフィルタの一構成例を示す回路図である。
【図１０】プロジェクタによって投射される画像の元画像の一例を示す模式図である。
【図１１】フレア補正の概念図で、（ａ）は元画像の映像信号を示す波形図、（ｂ）は（ａ）の映像信号により表示されるスクリーン映像の輝度分布図、（ｃ）は（ａ）の映像信号のフレア補正後の信号の波形図、（ｄ）は（ｃ）のフレア補正後の映像信号により表示されるスクリーン映像の輝度分布図である。
【図１２】従来の画質改善装置の全体の構成を示すブロック図である。
【図１３】（ａ）はエッジ信号の波形図、（ｂ）は元の映像信号の波形図である。
【図１４】ワイド画面へ対応させる場合の表示モードを説明するための図で、（ａ）は画面の縦横比が３：４の元画像のワイド画面への表示を示す図、（ｂ）はノーマル表示モードの表示を示す図、（ｃ）はフル表示モードの表示を示す図、（ｄ）はズーム表示モードの表示を示す図、（ｅ）は非線形表示モードの表示を示す図である。
【図１５】ノーマル表示モードにおける水平方向の映像信号を示す波形図である。
【符号の説明】
１２次元ローパスフィルタ
２、７４減算器
３、７５利得調整回路
４、１３ｃ、３３、４２、５３、６２、７６加算器
１１、７１垂直ローパスフィルタ
１２垂直遅延器
１３垂直利得調整回路
１４、７２水平ローパスフィルタ
１５水平遅延器
１６水平利得調整回路
１７遅延器
１３ａ、１３ｂ乗算器
３１、４３、５１、６３遅延素子
３２、４１、４４、５２、６１、６４係数器
７３遅延回路

Claims

映像信号から得られる輝度信号を入力とし、該入力輝度信号の、前記映像信号により表示される画像の垂直方向および水平方向について、それぞれ低域成分を抽出する２次元ローパスフィルタを有し、前記輝度信号から前記２次元ローパスフィルタにて抽出された低域抽出信号を差し引くことにより得られるエッジ信号が前記輝度信号に加えられる画質改善装置であって、
前記２次元ローパスフィルタは、前記画像の引き伸ばし倍率に応じて前記垂直方向および水平方向の低域成分の抽出利得を個別に制御するものであって、
入力輝度信号の垂直方向の低域成分を抽出する応答特性が固定の垂直ローパスフィルタと、
前記入力輝度信号が分岐されて入力され、該分岐入力された入力輝度信号を所定の遅延時間だけ遅延する垂直遅延器と、
前記垂直ローパスフィルタにて抽出された垂直方向の低域成分の利得を調整し、前記垂直遅延器にて遅延が施された遅延輝度信号の利得を調整し、それら利得調整がされた低域成分と遅延輝度信号とを加算して、利得調整が施された垂直低域成分を得る垂直利得調整手段と、
前記垂直利得調整手段から出力される、前記垂直低域成分が抽出された輝度信号を入力とし、該入力輝度信号の水平方向の低域成分を抽出する応答特性が固定の水平ローパスフィルタと、
前記水平ローパスフィルタに入力される輝度信号が分岐されて入力され、該分岐入力された入力輝度信号を所定の遅延時間だけ遅延する水平遅延器と、
前記水平ローパスフィルタにて抽出された水平方向の低域成分の利得を調整し、前記水平遅延器にて遅延が施された遅延輝度信号の利得を調整し、それら利得調整がされた低域成分と遅延輝度信号とを加算して、利得調整が施された前記低域抽出信号を得る水平利得調整手段とを有することを特徴とする画質改善装置。
垂直利得調整手段および水平利得調整手段はそれぞれ、
ローパスフィルタにて抽出された低域成分をα倍する第１の乗算器と、
遅延輝度信号を（１−α）倍する第２の乗算器と、
前記第１および第２の乗算器の出力を加算する加算器とを有し、
前記αの値が０から１の間に設定されることを特徴とする請求項１に記載の画質改善装置。
垂直遅延器を構成する遅延素子が垂直ローパスフィルタを構成する遅延素子と共用であることを特徴とする請求項１に記載の画質改善装置。
水平遅延器を構成する遅延素子が水平ローパスフィルタを構成する遅延素子と共用であることを特徴とする請求項１に記載の画質改善装置。
映像信号から得られる輝度信号の、前記映像信号により表示される画像の垂直方向および水平方向について、それぞれ低域成分を２次元ローパスフィルタによって抽出して低域抽出信号を得る第１のステップと、
前記輝度信号から前記低域抽出信号を差し引くことによりエッジ信号を得、該得られたエッジ信号を前記輝度信号に加える第２のステップとからなり、
前記第１のステップは、前記画像の引き伸ばし倍率に応じて前記垂直方向および水平方向の低域成分の抽出利得を個別に制御する段階を含み、
前記段階は、
輝度信号から抽出した垂直方向の低域成分の利得を調整し、前記輝度信号に所定の遅延時間だけ遅延を施した第１の遅延輝度信号の利得を調整し、それら利得調整がされた低域成分と遅延輝度信号とを加算して、利得調整が施された垂直低域成分を得る第１の段階と、
前記垂直低域成分が抽出された輝度信号を入力とし、該入力輝度信号の水平方向の低域成分を抽出し、該抽出した水平方向の低域成分の利得を調整し、前記入力輝度信号に所定の遅延時間だけ遅延を施した第２の遅延輝度信号の利得を調整し、それら利得調整がされた低域成分と遅延輝度信号とを加算して、利得調整が施された前記低域抽出信号を得る第２の段階とを含むことを特徴とする画質改善方法。