JP4306297B2 - 映像表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像表示装置に関し、特にテレビジョン信号等の映像信号処理回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の映像表示装置の構成を示した図7を元に説明する(特許文献1参照)。図7において、入力端子101には、アナログ映像信号が入力され、バッファ増幅器102で増幅される。バッファ増幅器102の出力は、加算器103に入力され任意の直流成分が加算される。
【0003】
加算器103の出力は、A/D変換器104に入力されてnビットの映像信号にデジタル化される。このデジタル映像信号は、加算器105に入力されると共に、減算器106に入力される。
【0004】
減算器106は、入力した映像信号Aから、基準黒レベルBを減算し、その差分(A−B)を得る。この差分信号は、積分器107に入力され、更に差分信号の符号ビットは反転器108を介して3ステートバッファ109に入力される。
【0005】
減算器106から得られる差分信号の符号ビットは、A>Bの場合にHとなり、3ステートバッファ109の出力はLとなる。3ステートバッファ109はその出力を”H”、”L”、”HZ”(=ハイインピーダンス)の3つの状態とする事が可能な論理素子であり、出力をハイインピーダンス状態か否かを制御する制御端子には、クランプ期間を示すクランプパルスCPが入力されている。
【0006】
3ステートバッファ109の出力は、抵抗111、コンデンサ112からなる積分器113に供給され、積分器113の積分出力が、前述の加算器103に直流成分として供給されている。
【0007】
よって基準黒レベルBよりも入力映像信号のクランプ期間のレベルが大きい場合は、加算器103に供給される直流成分が低くなるように動作し、基準黒レベルBよりもクランプ期間のレベルが低い場合には、加算器103に供給される直流成分は高くなるように動作する。
【0008】
一方、減算器106から出力された差分信号(A−B)は、積分器107で積分される。この積分器107は、クランプパルスCPのタイミングでリセットされる。
【0009】
積分器107から得られる積分値のmビットについては、フリップフロップ回路113に供給され、またフリップフロップ回路113の出力は、フリップフロップ回路114に入力されている。フリップフロップ回路113及び114の出力C,Dは、補正値作成回路120に入力されている。
【0010】
更に前記積分器107の出力の符号ビットは、フリップフロップ回路115に入力されている。この回路の出力は、フリップフロップ回路116に入力といった具合に、直接に接続されたフリップフロップ回路115、116、117の出力は、次段のフリップフロップ回路116,117,118に接続されている。フリップフロップ回路115,116,117,118の各出力は、演算選択回路119に入力されている。
【0011】
演算選択回路119は、フリップフロップ回路115〜118の出力に応じて、補正値作成回路120の演算内容を決定する回路である。また、補正値作成回路120は、フリップフロップ回路113、114の出力について、演算選択回路119の出力に応じた演算処理を行い、黒レベル補正値Eを作成し、加算器105に出力している。加算器105では、黒レベル補正値Eをデジタル映像信号に直流成分として加算し、出力端121に導出している。
【0012】
従来の映像表示装置の動作をより具体的に説明する為、図8を用いて演算選択回路119の論理判定内容と補正値作成回路の演算内容を説明する。
【0013】
図8のブロック(1)は、1水平周期ごとに積分値の符号が0=”L”,1=”H”,0=”L”、1=”H”或いは、”H”、”L”、”H”、”L”と変化した場合を示しており、この場合は映像信号がライン変調(ライン毎にレベル変化)していると見る事が出来る。
【0014】
このような場合は、黒レベル補正値としては、2ライン前の積分結果である補正値Dをを咲く制したほうが適正となる。
【0015】
図8のブロック(2)は、積分値の符号ビットが”L”,”L”,”H”,”H”,と変化した場合を示しており、ライン変調がライン周波数の1/2で行われているものと判定して、2つラインの積分値の平均から黒レベル補正値−{(C+D)/2)}を作成している。
【0016】
図8のブロック(2)’は、積分値の符号ビットが、”L”,”H”,”H”,”L”或いは”H”,”L”,”L”,”H”と変化した場合を示している。このような場合は、(2)の場合と同様と想定できるが、逆演算による補正ができない為、直前の補正値Cを用いた補正が行われる。
【0017】
図8のブロック(3)は、積分値の符号ビットが”L”,”L”,”L”,”L”或いは、”H”,”H”,”H”,”H”,と変化した場合を示している。このような場合、明らかに黒レベルがずれている事を示す事から、過補正となる補正値+2(C+D)を作成する。上記以外の場合は、黒レベルがほぼ合っているものと判断し、通常の補正値+{(C+D)/2}を作成する。ここで、補正値の符号は、減算器106の減算方向に応じて任意に設定される。
【0018】
上述したように従来の映像表示装置では、まずデジタル映像信号と基準黒レベルの差分信号の符号ビットを用いてアナログクランプ電圧を作成している事で、高速動作を実現している。
【0019】
次にデジタル映像信号と基準黒レベルの差分信号を1H毎に積分した値を得て、積分値を少なくとも2ライン分保持し、また積分値の符合ビットについては数ライン分保持しており、この符号ビットの情報を用いて、ノイズの混入を判定して黒レベル補正値の算出演算を決定する事で、高精度の黒レベル補正を実現して、従来問題となっていた黒レベル変動による横筋を発生を抑制できるというものである。
【0020】
【特許文献1】
特開平7−193755号公報
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
ここで従来の映像表示装置で改善を試みている黒レベル変動による横筋=ライン単位の輝度斑となって現れるDCオフセット成分の変動は、発生要因が大きく二通り存在している。
【0022】
この発生要因について図9を用いて説明する。第一の発生要因は、図9(a)の様に、入力映像信号のブランキング期間の黒レベルEを検出して基準黒レベルFと一致する様にクランプ動作するが、クランプ能力に課題があると入力信号のペデスタルレベルEを黒レベルを基準レベルFに完全一致できない状態が存在してしまう。
【0023】
この場合D点の輝度レベルは、d’=D+(E−F)となり、ライン単位でDCオフセットが加わり横筋が発生する。更にd’算出のニ項目のレベル差E−Fがクランプ動作性能により変動する為、横筋が不定期に発生するため画質が大きく劣化する。
【0024】
次に第二の発生要因は、図9(b)に示すように基準とされるブランキング期間にノイズ等の混入で入力信号のペデスタルレベルが正常値Eから不正規な値E”と変化する為、仮に理想的なクランプ動作が行われてもE=Fではなく、クランプパルスCPの期間のペデスタルレベルの検出値はE”となる為、ノイズに追従したクランプ動作のE”=Fとなり、D点の輝度レベルは、d”=D+(E−F)=D+(E−E”)となる。この結果、ライン単位でDCオフセット成分が加わる為、第一の発生要因同様に横筋が発生する。
【0025】
ここで従来の映像表示装置では、まずデジタル映像信号と基準黒レベルの差分信号を算出し、この値を基に黒レベル補正値の算出演算方法及び、補正値を決定する事で高精度の黒レベル補正を実現し、クランプ能力の不足を補う様構成したものであり、クランプ能力を改善する事で前述第一の発生要因を除去しようと試みたものである。
【0026】
しかしクランプ動作、及び黒レベル補正の基となるデジタル映像信号と基準黒レベルの差分信号は、クランプパルスCPの期間の黒レベルを検出し、この検出値より基準黒レベルを減算したものを基としており、前述第二の発生要因であるブランキング期間のペデスタルレベルがノイズにより影響した場合には、補正の基となるペデスタルレベルがノイズに影響されるため、ノイズ混入分によるライン単位のDCオフセット成分が加わり黒レベルが変動するために発生する横筋妨害を除去、抑制できないという課題を有していた。
【0027】
本発明は、かかる問題を鑑みて、ブランキング期間内のペデスタルレベルにノイズが混入した場合に、DCオフセット成分が重畳される事で発生する横筋妨害による画質劣化を除去、抑制する事を目的とする。
【0029】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の映像表示装置は、クランプ手段にて直流成分を重畳後の映像信号について、各画素毎に前後nラインの映像信号との輝度レベルの差分が任意の範囲内にあるか否かの第一の判定をする第一の判定手段と、前後nラインとの輝度レベルの差分値の極性が同一であるか否かの第二の判定をする第二の判定手段とを備え、前記第一の判定及び第二の判定に適合した画素の前後nラインとの輝度レベルの変動量の1ラインにおける平均値を、映像信号の黒レベル補正量として加算する構成を有している。
【0030】
また、前記輝度レベルの変動量の1ラインにおける平均値に代えて、前記輝度レベルの変動量の1ラインにおけるヒストグラム演算結果の最大分布値を、映像信号の黒レベル補正量とする構成を有している。
【0031】
さらに、算出した黒レベル補正量に、前記第一の判定及び第二の判定に適合した画素数に応じた補正係数を乗算した値を、映像信号に加算する構成を有している。
【0032】
また、算出した黒レベル補正量に、映像信号の1ラインにおける平均輝度レベルに応じた補正係数を乗算した値を、映像信号に加算する構成を有している。
【0033】
これにより、ブランキング期間内のペデスタルレベルにノイズが混入した際に重畳されるDCオフセット成分を除去・抑制する事が可能になり、横筋妨害による画質劣化を除去、抑制する事が可能になるという効果が得られる。
【0039】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図1から図3を用いて説明する。
【0040】
(実施の形態1)
図1は本発明の第一の実施の形態である映像表示装置の構成を示し、図1において1はクランプ回路であり、映像信号の直流成分を基準レベルに安定化した映像信号を出力する。2及び3は、クランプ回路1の出力を入力として直列に接続された1ライン遅延手段であり、それぞれ映像信号を1ライン分遅延して出力する。
【0041】
4は減算器であり、クランプ回路1の出力と1ライン遅延手段2との差分を出力する。5は減算器であり、1ライン遅延手段2の出力と1ライン遅延手段3との差分を出力する。6は変動レベル判定回路であり、画素毎に減算器4、5のそれぞれの出力について、絶対値が任意のレベルnの範囲内にあるかを判定し、範囲内は入力値をそのまま、範囲外の場合は0として、変動量d,eを出力する。
【0042】
7は加算器であり、変動レベル判定回路6の出力d,eの和を出力する。9は極性判定回路であり、変動レベル判定回路6の2つの出力d,eの極性が同一であるかを判定し、同一の場合はHを、同一でない場合はLを出力する。
【0043】
8はセレクタ回路であり、極性判定回路9の出力がHの場合、加算器7を出力し、Lの場合に0を出力する。10は平均値算出回路であり、セレクタ回路8の出力について累積和した値を極性判定回路9の出力がHとなった画素数で除算する事で変動量の平均値hを算出し、算出した平均値hをライン単位で出力する。12は、加算器であり、1ライン遅延手段3の出力と平均値算出回路10の出力hとを加算出力する作用を有する。
【0044】
以下、上記の様に構成された映像表示装置の動作を説明していく。クランプ回路1より出力された映像信号は、1ライン遅延手段2及び3により1ライン遅延手段2の出力Bの±1ラインの映像信号A,Cが得られる。次に、減算器4,5により(A−B)、及び(C−B)を得、この値について変動レベル判定回路6では、図2の様に次式の判定出力d(eも同様)を得る。
d = A−B :{−n<(A−B)<+n}
0 :上記条件以外(A−B>n 又はA−B<−n)
この様に変動レベル判定回路6では、前後ラインの映像信号との変動量(A−B又はC−B)が±nの範囲内にある相関が強い画素か否かを判定している。
【0045】
この判定により、変動レベル判定回路6の出力d、eにおいては、
A≒B≒C
の関係がある画素を抽出する事が可能となる。
【0046】
次に極性判定回路では、変動レベル判定回路6の出力d,eの符号ビットd’、e’について、次式の様に排他的論理和の反転(=ExNor)を出力し、符号の同一方向性を判定する。
f = d’ ExNor e’
これは、例えば3ラインの映像信号が全く同一のA=B=Cの映像信号において、Bの映像信号が
ノイズ混入によりDCオフセット成分bが重畳され(B+b)となった場合、
d=A−(B+b) = −b
e=C−(B+b) = −b
といった具合に、d,eの符号は必ず同一方向のものとなり、d、eの値が重畳されたDCオフセット成分値bとみなす事ができる。
【0047】
ここでは、より説明を分かりやすくするためにA=B=Cという条件で説明したが、A,B,C及びDCオフセット量bの値によっては必ずしも符号の同一性が得られるわけではない。だがDCオフセット成分が重畳される事で発生する横筋妨害は、ライン間の輝度変動が大きな場合には視認性が低く、少ない場合に視認性が高いという一特徴を有しているため、極性が同一とならない「A<B<CまたはA>B>C」といった条件では、輝度変化の変動内にDCオフセット成分による横筋妨害が埋もれてしまうため視認性が低く影響が少ない。
【0048】
よって上記の極性判定回路9の判定と前段に位置する変動レベル判定回路6により、
A≒B≒C 且つ { A<B且つC<B 又は、 A>B且つC>B}と、輝度変動の同一方向性を判定する事によって、輝度変化の平坦な映像信号内で周囲の映像より直流成分が変化する事で横筋妨害の視認性が高いという一特徴について抽出が可能となる。
【0049】
続いて、セレクタ回路8により、近接ラインとの輝度変動量(d+e)について、極性判定回路9に適合した画素のみを、平均値算出回路10の入力として選択出力する。平均値算出回路10では、次式の様に、入力された輝度変動量について1ライン単位で平均値hを算出しており、
輝度変動量平均値h=(d+eの累積和)/(2×極性判定回路出力fがHとなった画素数)=(変動レベル判定及び極性判定に適合した画素における輝度変動量)/(上記判定に適合した画素数)
ここで算出した輝度変動量平均値hは、A≒B≒Cとなる画素について、算出が行われているため次式の様に上述A=B=Cという条件下で得られたDCオフセット量の−bに近似した値が得られる。
h≒−b
この平均値hは1ライン分の画素について算出されており、算出が完了する1ライン後に1ライン遅延手段3より出力される、Bと加算器12にて黒レベル補正量として映像信号に加算され、
出力端21=(B+b)+h ≒ (B+b)+(−b)≒ B
となり黒レベルが補正される。
【0050】
この様にして、DCオフセット成分が重畳される事で発生する横筋妨害の一特徴であるライン間の輝度変動が少ない場合に視認性が高い特徴を利用して、A≒B≒C、及び2つライン間の変動方向性が同一という2つの判定に適合した画素の輝度変動量の平均値で映像信号の黒レベルを補正することにより、ペデスタルレベルにノイズが混入した場合のDCオフセット成分が重畳される事で発生する横筋妨害による画質劣化を抑制する事が可能となる。
【0051】
なお、以上の説明では、変動レベルの判定を前後±1ラインの映像との差分で判定したが、±pラインとしても同様に実現可能である。
【0052】
なお、以上の説明では、黒レベルの補正量を平均値算出回路8にて算出した変動量の平均値としたが、変動量についてヒストグラム演算を行い最大分布となる変動量を黒レベル補正量とした場合についても同様に実現可能である。
【0053】
(実施の形態2)
図3は本発明の第二の実施の形態である映像表示装置の構成を示したものであり、以下第一の実施の形態より構成に変更ある箇所のみ説明する。図3において、11は補正値演算回路であり、1ラインの総画素数Lに対して、極性判定回路9の出力がHとなった画素数gの割合により補正係数kを算出し、算出した補正係数kと平均値算出回路8の出力hとを乗算した値をライン単位で出力する。12は、加算器であり、1ライン遅延手段3の出力と補正値演算回路11の出力とを加算出力する作用を有する。
【0054】
以下、上記の様に構成された映像表示装置の動作を説明する。ここで平均値算出回路10で輝度変動量hを算出するまでの過程は、第一の実施の形態と同一の動作であり説明を省略する。補正値演算回路11では、1ライン単位で極性判定回路9の出力fが、Hとなる画素数gを計数しており、1ラインの総画素数Lに対しての割合g/Lを元に図4の関係である補正計数kを導出する。さらに導出した補正計数kと平均値算出回路10の出力hと乗算した黒レベル補正量mを出力する。
m=k×h
ここで平均値算出回路10の出力hは、前述の様に
A≒B≒C 且つ { A<B且つC<B 又は、 A>B且つC>B}
となる画素を抽出して、適合する画素のみを用いて算出しているため、適合する画素が少ない場合はDCオフセット量の−bの近似(h≒−b)における誤差が大きくなり誤動作をする場合が考えられる。
【0055】
この点に対し、補正計数kは適合画素数が少ない場合は、誤作動を抑制するために補正量を低く抑えつつ、適合画素が多く近似が十分である場合は、補正量をそのまま適用する様に高く設定している。
【0056】
この様にして、黒レベルの補正量の算出に利用する、A≒B≒C、及び2つライン間の変動方向性が同一という2つの判定に適合した画素数が少ない場合でも、誤作動を抑制した黒レベルを補正することが可能になり、ペデスタルレベルにノイズが混入した場合のDCオフセット成分が重畳される事で発生する横筋妨害による画質劣化を抑制する事が可能となる。
【0057】
(実施の形態3)
図5は本発明の第三の実施の形態である映像表示装置の構成を示したものであり、以下第一の実施の形態より構成に変更ある箇所のみ説明する。図5において、13は、平均輝度算出手段であり、1ラインの映像信号の平均輝度レベルJを算出し出力する。11は補正値演算回路であり、平均輝度算出手段13の出力である1ラインの映像信号の平均輝度レベルJに応じて補正係数k2を算出し、算出した補正係数k2と平均値算出回路8の出力hとを乗算した値をライン単位で出力する。12は、加算器であり、1ライン遅延手段3の出力と補正値演算回路11の出力とを加算出力する作用を有する。
【0058】
以下、上記の様に構成された映像表示装置の動作を説明する。ここで平均値算出回路で黒レベルの補正量を算出するまでの過程は、第一の実施の形態と同一の動作であり説明を省略する。
【0059】
補正値演算回路11では、平均輝度算出手段13の出力Jを元に、図6の様な関係である補正計数k2を導出する。さらに導出した補正計数k2と平均値算出回路10の出力hと乗算した黒レベル補正量m2を出力する。
m2=k2×h
ここで一般の輝度変動は、変動レベルと周囲輝度との割合で視認性が異なり、同一の変動レベルという状況下では周囲輝度が高い場合は視認性が低く、周囲輝度が低い場合に視認性が高いという特徴を有している。
【0060】
DCオフセット成分が重畳される事で発生する横筋妨害も同等であり、周囲輝度が低い場合に視認性が高い。この点に対し、補正計数k2は周囲輝度が低い場合、誤作動の際の視認性を抑制するために補正量を低く抑えつつ、周期輝度が高い場合は誤作動しても視認性が低いため補正量をそのまま適用する様に高く設定している。
【0061】
この様にして、平均輝度レベルに応じて補正量を可変する事で、誤作動による画質劣化を抑制した黒レベルを補正することが可能になり、ペデスタルレベルにノイズが混入した場合のDCオフセット成分が重畳される事で発生する横筋妨害による画質劣化を抑制する事が可能となる。
【0062】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ブランキング期間内のペデスタルレベルにノイズが混入した際に重畳されるDCオフセット成分を除去・抑制する事が可能になり、横筋妨害による画質劣化を除去、抑制する事が可能になるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施の形態による映像表示装置の構成を示すブロック図
【図2】本発明の第一の実施の形態における変動レベル判定回路の動作を示すタイミング図
【図3】本発明の第二の実施の形態による映像表示装置の構成を示すブロック図
【図4】本発明の第ニの実施の形態における補正値算出回路での補正計数算出例を示す図
【図5】本発明の第三の実施の形態による映像表示装置の構成を示すブロック図
【図6】本発明の第三の実施の形態における補正値算出回路での補正計数算出例を示す図
【図7】従来の映像表示装置の構成を示すブロック図
【図8】従来の映像表示装置の動作を示す遷移表を示す図
【図9】横筋妨害の発生要因を示した関係図
【符号の説明】
1 クランプ回路
2、3 1ライン遅延手段
4、5 減算器
6 変動レベル判定回路
7、12 加算器
8 セレクタ回路
9 極性判定回路
10 平均値算出回路
11 補正値演算回路
13 平均輝度算出回路
101 入力端子
102 バッファ増幅器
103、105 加算器
104 A/D変換器
106 減算器
107、113 積分器
108 反転器
109 3ステートバッファ
111 抵抗器
112 コンデンサ
113、114、115、116、117、118 フリップフロップ回路
119 演算選択回路
120 補正値作成回路
121 出力端
Claims (4)
- クランプ手段にて直流成分を重畳後の映像信号について、各画素毎に前後nラインの映像信号との輝度レベルの差分が任意の範囲内にあるか否かの第一の判定を行う第一の判定手段と、前後nラインとの輝度レベルの差分値の極性が同一であるか否かの第二の判定を行う第二の判定手段とを備え、
前記第一の判定及び第二の判定に適合した画素の前後nラインとの輝度レベルの変動量の1ラインにおける平均値を、映像信号の黒レベル補正量として加算することを特徴とする映像表示装置。 - 前記輝度レベルの変動量の1ラインにおける平均値に代えて、前記輝度レベルの変動量の1ラインにおけるヒストグラム演算結果の最大分布値を、映像信号の黒レベル補正量とすることを特徴とする請求項1に記載の映像表示装置。
- 算出した黒レベル補正量に、前記第一の判定及び第二の判定に適合した画素数に応じた補正係数を乗算した値を、映像信号に加算することを特徴とする請求項1または2に記載の映像表示装置。
- 算出した黒レベル補正量に、映像信号の1ラインにおける平均輝度レベルに応じた補正係数を乗算した値を、映像信号に加算することを特徴とする請求項1または2に記載の映像表示装置。
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