JP4632938B2

JP4632938B2 - 画質改善手段

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Publication number: JP4632938B2
Application number: JP2005346297A
Authority: JP
Inventors: 巳千男小林; 玲一小林
Original assignee: NEC Display Solutions Ltd
Current assignee: Sharp NEC Display Solutions Ltd
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2025-11-30
Also published as: JP2007158382A

Description

本発明は、画質改善手段に係り、特に映像表示装置の先鋭度の改善に関する。

従来の小型画面、大型画面をもつＣＲＴ（Cathode Ray Tube：陰極線管）、液晶モニタなどによる画像表示装置は、インターネット、モバイル通信の普及などに伴い、ますます重要な位置を占めるようになってきた。

これらの画像表示装置に表示される画像は、２次元の映像入力信号を入力してこの２次元の映像入力信号を画面上に表示させる高解像度のものも提案されている。

画像表示装置に表示される画像は、入力される映像入力信号のある帯域の周波数成分が多いことによってぎらついた画像になったり、入力される映像入力信号のある帯域の周波数成分が少ないことによって鮮明さや立体感に欠ける画像となったりすることがある。

このような画像の改善を行うために、映像入力信号に含まれる周波数成分を改善する装置が開示されている。

この改善に関する従来技術として、非常に低い周波数でカットオフされる２次元高域周波数を入力信号に加算し、フレアを補正するテレビジヨン画質改善装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開昭６１−２９６８８０号公報

しかしながら従来の画質改善装置では、単純に非常に低い数十ＴＶ本程度の周波数でカットオフされる２次元高域周波数を映像入力信号に加算しているだけであり、入力される映像入力信号に対応した最適な画質の制御にはなっていなかった。

このため、先鋭度の高い信号が映像入力信号として画質改善装置に入力された場合には、ぎらつきが発生するという問題があった。

また、逆に先鋭度の低い映像入力信号が画質改善装置に入力された場合には、十分に先鋭度の改善がなされないという問題があった。

そこで本発明の目的は、上記の問題点を解決するために、入力される映像入力信号に応じて適切な先鋭度の改善を行う画質改善手段を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の画質改善手段は、画像表示装置に入力される映像入力信号に対応して表示される画像の画質を改善させるために、前記映像入力信号を改善する画質改善手段において、
前記映像入力信号を入力し、第一の高周波数成分を遮断することにより第一の２次元低域周波数成分を出力する第一の２次元低域ろ波手段と、
前記映像入力信号から前記第一の２次元低域周波数成分を減算して第一の２次元周波数成分を出力する第一の減算手段と、
前記映像入力信号を入力し、第一の高周波数成分よりも高い第二の高周波数成分を遮断することにより第二の２次元低域周波数成分を出力する第二の２次元低域ろ波手段と、
前記映像入力信号から前記第二の２次元低域周波数成分を減算して第二の２次元周波数成分を出力する第二の減算手段と、
前記第一の２次元周波数成分から前記第二の２次元周波数成分を減算して第三の２次元周波数成分を出力する第三の減算手段と、
第三の２次元周波数成分を平均化することで前記映像入力信号の前記画質を数量化した画質数量化信号として出力する画質数量化手段と、
前記画質数量化信号を反転させて画質改善量として出力する反転手段と、
前記画質改善量によって前記第一の２次元周波数成分の振幅を調整して改善信号として出力する乗算手段と、
前記映像入力信号に前記改善信号を加算する第一の加算手段と、
前記第一の加算手段の出力に前記第二の２次元周波数成分を加算する第二の加算手段と、を備えたことを特徴とする画質改善手段である。

本発明によれば、映像入力信号に含まれる周波数成分に応じて画質の補正を行う画質改善手段を得ることができる。

本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施形態の画質改善手段の構成例を示すブロック図である。

図示したように、画質改善手段は、映像入力信号Ｓ１を入力させる入力端子Ｔ１と、入力端子Ｔ１から入力された映像入力信号Ｓ１に含まれる２次元周波数成分を抽出して２次元周波数信号としての２次元高域周波数信号Ｓ４を出力する周波数成分抽出手段２１０と、入力された映像入力信号Ｓ１を遅延させ遅延映像信号Ｓ２として出力する遅延補償手段２２０と、２次元高域周波数信号Ｓ４のレベルを検出した後、検出されたレベルを平均化して映像入力信号Ｓ１の画質の評価要素である先鋭度の程度を示す画質数量化信号Ｓ７として出力する画質数量化手段２４０と、画質数量化手段２４０からの出力である画質数量化信号Ｓ７に対してレベルの調整を行い信号Ｓ９として出力する乗算手段２６０と、乗算手段２６０からの信号Ｓ９を反転して画質改善量Ｓ１０として出力する反転手段２７０と、反転手段２７０からの画質改善量Ｓ１０と減算手段２３０からの２次元高域周波数信号Ｓ４とを乗じた乗算結果を改善信号Ｓ１１として出力する乗算手段２８０と、乗算手段２８０からの改善信号Ｓ１１と遅延補償手段２２０からの遅延映像信号Ｓ２とを加算して画質が改善された画像信号Ｓ１２を出力する加算手段２９０と、加算手段２９０から画像信号Ｓ１２を出力する出力端子Ｔ２とを備えて構成されている。

周波数成分抽出手段２１０は、入力された映像入力信号Ｓ１に含まれる２次元高域周波数成分を遮断して２次元低域周波数成分の信号Ｓ３を出力する２次元低域ろ波手段２１５と、遅延映像信号Ｓ２から２次元低域周波数成分の信号Ｓ３を減算して得られた２次元高域周波数成分を２次元高域周波数信号Ｓ４として出力する減算手段２３０とを備えて構成されている。

画質数量化手段２４０は、２次元高域周波数信号Ｓ４の２次元高域周波数成分の振幅レベルの大きさを検出しレベル検出信号Ｓ６として出力するレベル検出手段２４１と、レベル検出手段２４１から出力されたレベル検出信号Ｓ６の振幅レベルを平均化して画質数量化信号Ｓ７として出力する平均値化手段２４５とを備えて構成されている。

入力端子Ｔ１は２次元低域ろ波手段２１５の入力端に接続されており、２次元低域ろ波手段２１５の出力端は減算手段２３０の入力端に接続されており、減算手段２３０の出力端はレベル検出手段２４１の入力端に接続されており、レベル検出手段２４１の出力端は平均値化手段２４５の入力端に接続されており、平均値化手段２４５の出力端は乗算手段２６０の入力端に接続されており、乗算手段２６０の出力端は反転手段２７０の入力端に接続されており、反転手段２７０の出力端は乗算手段２８０の入力端に接続されている。

入力端子Ｔ１は遅延補償手段２２０の入力端に接続されており、遅延補償手段２２０の出力端は加算手段２９０の入力端に接続されており、遅延補償手段２２０の出力端は減算手段２３０の入力端に接続されており、減算手段２３０の出力端は乗算手段２８０の入力端に接続されており、乗算手段２８０の出力端は加算手段２９０の入力端に接続されており、加算手段２９０の出力端は出力端子Ｔ２に接続されている。

２次元低域ろ波手段２１５は、例えばデジタルフィルタでは直線位相ＦＩＲ（Finite Impulse Response：有限インパルス応答）フィルタやＩＩＲ（Infinite Impulse Response：無限インパルス応答）フィルタなどで構成され、２次元の映像入力信号Ｓ１をフィルタリングすることのできる２次元低域通過型のろ波機能を有している。

この２次元低域ろ波手段２１５のカットオフ周波数は、入力される映像入力信号Ｓ１に含まれる画像の内で数十ＴＶ本ないし７０ＴＶ本以下程度の周波数成分の帯域を通過させることのできる非常に低い周波数となっている。

すなわち、２次元低域ろ波手段２１５を通過させることにより、２次元低域ろ波手段２１５から出力される信号Ｓ３は、数十ＴＶ本の周波数成分の帯域である低い周波数成分の信号となっている。

遅延補償手段２２０は、映像入力信号Ｓ１を２次元低域ろ波手段２１５を通過させて出力させた信号Ｓ４の遅延時間を補償するために設けられた遅延素子の機能を有している。

遅延補償手段２２０で遅延され出力された遅延映像信号Ｓ２は、減算手段２３０および加算手段２９０へ入力される。

減算手段２３０は、それぞれ入力端から入力された信号を互いに減算して、減算結果を出力する減算機能を有している。

減算手段２３０は、遅延補償手段２２０より出力される遅延映像信号Ｓ２から２次元低域ろ波手段２１５より出力される信号Ｓ３を減算する。

レベル検出手段２４１は、入力される信号の２次元高域周波数成分の振幅レベルを検出しこの振幅レベルの絶対値を出力する機能を有する。

レベル検出手段２４１は、例えば検波ダイオードを用いて、入力された信号をこの検波ダイオードによりダイオード検波することにより正側の振幅レベルの絶対値および負側の振幅レベルの絶対値を得てもよい。

またはレベル検出手段２４１は、例えば整流ダイオードを用いて、全波整流できるブリッジ回路を形成し、入力された信号をこの整流ダイオードにより整流して正側の振幅レベルの絶対値および負側の振幅レベルの絶対値を得てもよい。

平均値化手段２４５は、一般的に低域通過型のフィルタで構成されるとよく、入力された信号の高周波成分を除くことにより直流的に平均化して平均化された結果を出力する機能を有している。

これらのレベル検出手段２４１および平均値化手段２４５で構成される画質数量化手段２４０のブロックの動作は、一般的な交流信号の平均振幅を測定する回路の動作と同様である。

乗算手段２６０は、図示しない制御信号によって入力された信号のレベルを調整して反転手段２７０に出力するレベル調整機能を有している。この制御信号は、一般的には本画質改善手段の使用者が適宜設定するとよい。

反転手段２７０は、入力された信号を反転することにより低いレベルの信号を高いレベルの信号にして出力し、入力された信号を反転することにより高いレベルの信号を低いレベルの信号にして出力する反転機能を有する。

この反転手段２７０は、例えば演算増幅器を用いてこの演算増幅器に入力された信号が反転出力される回路構成によるとよい。

乗算手段２８０は、レベル反転され反転手段２７０より出力された画質改善量Ｓ１０によって、減算手段２３０からの２次元高域周波数信号Ｓ４の２次元高域周波数成分の振幅を調整して改善信号Ｓ１１として加算手段２９０に出力する機能を有する。

加算手段２９０は、改善信号Ｓ１１を遅延映像信号Ｓ２に加算することで、遅延映像信号Ｓ２の先鋭度を向上させ、出力端子Ｔ２に画像信号Ｓ１２として出力する機能を有する。

ここで本画質改善手段の入力端子Ｔ１に入力される映像入力信号Ｓ１は、輝度信号であることが望ましい。

この映像入力信号Ｓ１が、ＲＧＢ（Red Green Blue：赤、緑、青）信号の場合には事前にマトリクス回路により輝度信号に変換しておくか、またはＲＧＢ信号のそれぞれについて本画質改善手段を用いて先鋭度の改善を適用するとよい。

または、輝度成分と最も相関のあるＧ（Green：緑）信号についてのみ本画質改善手段を用いて先鋭度の改善を実施することでもよい。

また、入力端子Ｔ１に入力される映像入力信号Ｓ１は、一般的にはガンマ特性の補正がかかっている信号であることが多い。

このため、入力された映像入力信号Ｓ１の白側と黒側では、実際に映像を視聴する状態で観測される画質を示す先鋭度と、画質数量化手段２４０で数量化された画質数量化信号Ｓ７の示す画質の先鋭度とに違いが生じてしまう。

また、本画質改善手段の先鋭度改善の機能も、ガンマ特性補正の影響を受けることになってしまう。

理想的には、ガンマ特性の補正がなされた映像入力信号Ｓ１に逆ガンマ処理を行ってから本画質改善手段の入力端子Ｔ１に入力することが望ましいが、本画質改善手段による先鋭度の改善は、映像入力信号Ｓ１に２次元高域周波数成分から得られた画質改善量を加算する構成であり、ガンマ特性補正の影響は２次元高域周波数成分のみに現れる。

したがって、逆ガンマ処理を省略して入力端子Ｔ１に入力しても、本画質改善手段の出力映像に問題はないことが多く、ガンマ逆処理行った映像入力信号Ｓ１の画質改善の効果と同様の効果も十分にある。

このような本画質改善手段の構成により、画質改善手段は、周波数成分抽出手段２１０と遅延補償手段２２０と画質数量化手段２４０との構成で入力された映像入力信号Ｓ１の先鋭度を検出する機能を有しており、この先鋭度を検出する機能をつかさどる構成部位も含めて、全体の構成で映像入力信号Ｓ１の先鋭度を改善する機能を有している。

本実施形態の画質改善手段は、周波数成分抽出手段２１０と遅延補償手段２２０との構成で、２次元高域周波数成分の抽出を行う機能を有しており、この抽出された２次元高域周波数成分が２次元高域周波数信号Ｓ４として出力され先鋭度の検出に用いられ、またこの２次元高域周波数信号Ｓ４が先鋭度を改善するために用いられる。

次に本画質改善手段の動作について、図１および図２を用いて詳細に説明する。

画質改善手段の入力端子Ｔ１に入力された映像入力信号Ｓ１は、２次元低域ろ波手段２１５および遅延補償手段２２０に入力される。

２次元低域ろ波手段２１５に入力された映像入力信号Ｓ１は、映像入力信号Ｓ１に含まれる映像の輪郭成分信号である周波数の高い高域周波数成分が遮断されて、映像の輪郭成分信号よりも非常に低い２次元低域周波数成分を有する信号Ｓ３が、２次元低域ろ波手段２１５から減算手段２３０へ出力される。

遅延補償手段２２０に入力された映像入力信号Ｓ１は、映像入力信号Ｓ１が２次元低域ろ波手段２１５を通過して２次元低域周波数成分の信号Ｓ３を出力するまでの遅延時間と同じだけ遅延補償手段２２０で遅延され、遅延映像信号Ｓ２として減算手段２３０および加算手段２９０に出力される。

この２次元低域ろ波手段２１５から出力された信号Ｓ３と遅延補償手段２２０から出力された遅延映像信号Ｓ２とは、減算手段２３０にそれぞれ入力され、遅延映像信号Ｓ２から信号Ｓ３の減算が行われ、減算手段２３０で減算の結果得られた差信号は、遅延映像信号Ｓ２から２次元高域周波数成分が抽出された２次元高域周波数信号Ｓ４として減算手段２３０から出力される。

減算手段２３０から出力された２次元高域周波数信号Ｓ４は、レベル検出手段２４１および乗算手段２８０に入力される。

レベル検出手段２４１に入力された２次元高域周波数信号Ｓ４は、レベル検出手段２４１によって２次元高域周波数成分の振幅レベルがダイオード検波などによって検出され振幅レベルの絶対値が取られた結果レベル検出信号Ｓ６として出力され、このレベル検出信号Ｓ６は平均値化手段２４５に入力される。

平均値化手段２４５に入力されたレベル検出信号Ｓ６は、平均値化手段２４５によってレベル検出信号Ｓ６の絶対値が平均化され、画質数量化信号Ｓ７として乗算手段２６０に出力される。

この画質数量化信号Ｓ７は、画質数量化信号Ｓ７のレベルが高いときは、映像入力信号Ｓ１の画質を示す先鋭度が高く、映像入力信号Ｓ１が画像として図示しない表示装置に表示されたときにこの画像がギラツキのある画像になることを示している。

画質数量化信号Ｓ７のレベルが低いときは映像入力信号Ｓ１の画質を示す先鋭度が低く、映像入力信号Ｓ１が画像として図示しない表示装置に表示されたときにこの画像が立体感のない平面的な画像になることを示している。

乗算手段２６０に入力された画質数量化信号Ｓ７は、乗算手段２６０に入力される図示しない制御信号によって出力レベルを調整され、信号Ｓ９として反転手段２７０に出力される。

この乗算手段２６０での出力レベルの調整は、画質数量化信号Ｓ７の示す先鋭度に応じて映像入力信号Ｓ１の先鋭度の改善量を調節するために行われる。

反転手段２７０に入力された信号Ｓ９は、反転手段２７０により反転され画質改善量Ｓ１０として出力され、乗算手段２８０に入力される。

この先鋭度検出結果を示す画質数量化信号Ｓ７のレベルと、画質改善量Ｓ１０との関係を図２に示す。

図中の横軸は画質数量化信号Ｓ７のレベルを示し、縦軸は画質改善量Ｓ１０のレベルを示す。

図から分かるように、先鋭度検出結果である画質数量化信号Ｓ７のレベルが高いときには、映像入力信号Ｓ１の先鋭度が高いことを示し、このときは映像入力信号Ｓ１の先鋭度を下げるため、遅延映像信号Ｓ２に加算される画質改善量Ｓ１０は小さくなっており、遅延映像信号Ｓ２に加えられる２次元高域周波数成分が少なくなっている。

このように反転手段２７０の反転作用により、映像入力信号Ｓ１の先鋭度が高いときには、映像入力信号Ｓ１に含ませる２次元高域周波数成分が少なくなるように、信号Ｓ９の振幅を反転させることができる。

先鋭度検出結果である画質数量化信号Ｓ７のレベルが低いときには、映像入力信号Ｓ１の画質の先鋭度が低いことを示し、このときは映像入力信号Ｓ１の先鋭度を上げるため、遅延映像信号Ｓ２に加算される画質改善量Ｓ１０は大きくなっており、遅延映像信号Ｓ２に加えられる２次元高域周波数成分が多くなっている。

このように反転手段２７０の反転作用により、映像入力信号Ｓ１の先鋭度が低いときには、映像入力信号Ｓ１に含ませる２次元高域周波数成分が多くなるように、信号Ｓ９の振幅を反転させることができる。

減算手段２３０から乗算手段２８０に入力された２次元高域周波数信号Ｓ４は、反転手段２７０から乗算手段２８０に入力された画質改善量Ｓ１０により乗算手段２８０で調整され、改善信号Ｓ１１として加算手段２９０に出力される。

この乗算手段２８０でのレベル調整がおこなわれることにより、遅延映像信号Ｓ２に加算するための２次元高域周波数成分の量を調節することができる。

遅延補償手段２２０から加算手段２９０に入力された遅延映像信号Ｓ２と、乗算手段２８０から加算手段２９０に入力される改善信号Ｓ１１とが、加算手段２９０で加算された結果、先鋭度の改善量が最適に調節された画像信号Ｓ１２が出力端子Ｔ２を介して出力される。

この先鋭度の改善量が最適に調節された画像信号Ｓ１２が図示しない画像表示装置に入力されることにより、画質が改善された画像が画像表示装置に表示される。

以上説明したように、本発明によれば次に示すような優れた効果を得られる。
（１）本画質改善手段は、映像入力信号に含まれる２次元高域周波数信号を周波数成分抽出手段で抽出して、この抽出した２次元高域周波数信号の大きさに対応する先鋭度を検出して、この検出した先鋭度に応じた調整を映像入力信号に行い先鋭度の改善を行うことができ、映像入力信号の先鋭度の違いによらず常に最適な画質を得る制御が可能となる。
（２）このため、本画質改善手段を用いることで、先鋭度の高い信号が映像入力信号として画像処理回路に入力された場合には、ギラツキが発生するという問題が解消され、ギラツキのない画像が得られる。
（３）また、本画質改善手段を用いることで、逆に先鋭度の低い映像入力信号が画像処理回路に入力された場合には、十分に先鋭度の改善がなされ、立体感のある鮮明な画像が得られる。
（４）本画質改善手段は、２次元低域ろ波手段を用いることで、２次元での高域周波数信号を抽出することができるので、画質改善手段の回路構成が複雑にならず、低コストにて最適な画質の改善を行うことができる。
（５）本画質改善手段は、回路構成が複雑でないため低消費電力を実現できる。

次に本発明の第１の実施例について説明する。

図３は、本実施例の画質改善手段の構成例を示すブロック図である。

図示したように本実施例の画質改善手段は、図１で示した構成部位のほかに、入力された映像入力信号Ｓ１に含まれる２次元周波数成分を抽出して２次元周波数信号としての２次元高域周波数信号Ｓ３５として出力する周波数成分抽出手段３１０と、入力された映像入力信号Ｓ１を遅延させ遅延映像信号Ｓ３３として出力する遅延補償手段３２０と、２次元高域周波数信号Ｓ３５と２次元高域周波数信号Ｓ４との減算を行う減算手段３４０と、２次元高域周波数信号Ｓ３５と反転手段２７０から出力される画質改善量Ｓ３０とを乗算する乗算手段３８０と、加算手段２９０から出力される信号Ｓ３２と乗算手段３８０から出力される改善信号Ｓ３６とを加算して画像信号Ｓ３７として出力する加算手段３９０とをさらに備えて構成されている。

周波数成分抽出手段３１０は、入力された映像入力信号Ｓ１に含まれる高域周波数成分を遮断して２次元低域周波数成分の信号Ｓ３４を出力する２次元低域ろ波手段３１５と、遅延映像信号Ｓ３３から２次元低域周波数成分の信号Ｓ３４を減算して２次元高域周波数成分を２次元高域周波数信号Ｓ３５として出力する減算手段３３０とを備えて構成されている。

２次元低域ろ波手段３１５は、２次元低域ろ波手段２１５と同様に、ＦＩＲフィルタやＩＩＲフィルタなどで構成され、２次元の映像入力信号Ｓ１をフィルタリングすることのできる２次元低域通過型のろ波機能を有している。

２次元低域ろ波手段３１５は、入力される映像入力信号Ｓ１の２次元高域周波数成分を遮断して、２次元低域周波数成分を有する信号Ｓ３４として減算手段３３０へ出力する。

この２次元低域ろ波手段３１５のカットオフ周波数は、図１で示した２次元低域ろ波手段２１５のカットオフ周波数よりも高くなっている。

この高いカットオフ周波数のため２次元低域ろ波手段３１５のカバーする周波数帯域は、映像入力信号Ｓ１の輪郭成分信号を抽出するのに必要な帯域となっており、具体的には映像入力信号Ｓ１の最大解像度の帯域の半分以上である。

遅延補償手段３２０は、映像入力信号Ｓ１を２次元低域ろ波手段３１５を通過させて出力させた信号Ｓ３４に生じる遅延時間を補償するために設けられた遅延素子の機能を有している。

遅延補償手段３２０で遅延され出力された遅延映像信号Ｓ３３は、減算手段３３０へ入力される。

この遅延補償手段３２０で必要な遅延量は、一般的には遅延補償手段２２０で必要な遅延量よりも少ない。このため、遅延補償手段３２０を設ける代わりに、遅延補償手段２２０の一部を遅延補償手段３２０として共通に利用することでもよい。

減算手段３３０は、それぞれ入力端から入力された信号を互いに減算して、減算結果を出力する減算機能を有している。

減算手段３３０は、遅延補償手段３２０より出力される遅延映像信号Ｓ３３から２次元低域ろ波手段３１５より出力される信号Ｓ３４を減算する。

この減算の結果は、遅延映像信号Ｓ３３より２次元高域周波数成分が抽出された２次元高域周波数信号Ｓ３５として、減算手段３４０および乗算手段３８０に出力される。

ここで、２次元低域ろ波手段３１５のカットオフ周波数が２次元低域ろ波手段２１５のカットオフ周波数よりも高くなっているため、抽出された２次元高域周波数成分は、遅延映像信号Ｓ３３に含まれている高い周波数成分である輪郭成分信号となっている。

減算手段３４０は、減算手段２３０より出力される２次元高域周波数信号Ｓ４から減算手段３３０より出力される２次元高域周波数信号Ｓ３５を減算する。

この減算手段３４０による減算の結果得られた２次元高域周波数信号Ｓ２５は、遅延映像信号Ｓ２の２次元高域周波数成分の内でも２次元低域ろ波手段２１５のカットオフ周波数よりも高くかつ２次元低域ろ波手段３１５のカットオフ周波数よりも低い周波数帯域の周波数成分が残った２次元高域周波数信号となっている。

このため２次元高域周波数信号Ｓ２５は、高い周波数成分である映像の輪郭成分信号を含まない信号となっており、主に画像の先鋭度を左右する比較的中域の周波数成分の検出が可能な信号となっている。

このことは２次元高域周波数信号Ｓ２５によって、後述する先鋭度のレベルが検出されるときにはこの先鋭度の検出は、先鋭度の視覚特性に近くなることになり、２次元高域周波数信号Ｓ２５が有用な信号であることを意味している。

乗算手段３８０は、反転手段２７０から制御信号として入力される画質改善量Ｓ３０によって、減算器３３０からの２次元高域周波数信号Ｓ３５の振幅を調整して加算器３９０に出力する機能を有する。

このように乗算手段３８０が、信号Ｓ３２に加算する輪郭成分信号である改善信号Ｓ３６の量を調節することで、先鋭度の改善量を調節することができる。ここでの制御信号は、一般的には画質改善手段の使用者が適宜設定するものである。

加算手段３９０は、振幅調整された輪郭成分信号である改善信号Ｓ３６と、輪郭成分信号より低い周波数の先鋭度が改善された信号Ｓ３２を加算することで、映像入力信号Ｓ１の輪郭成分信号を改善して、出力端子Ｔ２より映像信号Ｓ３７を出力する。

入力端子Ｔ１は２次元低域ろ波手段３１５の入力端に接続されており、２次元低域ろ波手段３１５の出力端は減算手段３３０の入力端に接続されており、減算手段３３０の出力端は乗算手段３８０の入力端に接続されており、乗算手段３８０の出力端は加算手段３９０の入力端に接続されており、加算手段３９０の出力端は出力端子Ｔ２に接続されており、減算手段３３０の出力端は減算手段３４０の入力端に接続されている。

入力端子Ｔ１は遅延補償手段３２０の入力端に接続されており、遅延補償手段３２０の出力端は減算手段３３０の入力端に接続されており、減算手段２３０の出力端は減算手段３４０の入力端に接続されており、減算手段３４０の出力端はレベル検出手段２４１の入力端に接続されており、反転手段２７０の出力端は乗算手段３８０の入力端に接続されている。

次に本画質改善手段の動作について、図３を用いて詳細に説明する。

なお、本実施例の動作の説明は、図１に示した画質改善手段の構成部位と同じであり、かつ同じ信号が入力され同じ動作をする部分については説明を省略する。

画質改善手段の入力端子Ｔ１に入力された映像入力信号Ｓ１は、２次元低域ろ波手段３１５および遅延補償手段３２０に入力される。

２次元低域ろ波手段３１５に入力された映像入力信号Ｓ１は、映像入力信号Ｓ１に含まれる映像の周波数の高い輪郭成分信号の高域周波数成分が遮断される。

この結果、映像の輪郭成分信号よりも低い周波数成分を有する信号Ｓ３４が、２次元低域ろ波手段３１５から減算手段３３０へ出力される。

遅延補償手段３２０に入力された映像入力信号Ｓ１は、映像入力信号Ｓ１が２次元低域ろ波手段３１５を通過して低い周波数成分の信号Ｓ３４を出力するまでの遅延時間と同じだけ遅延補償手段３２０で遅延され、遅延映像信号Ｓ３３として減算手段３３０に出力される。

この２次元低域ろ波手段３１５から出力された信号Ｓ３４と遅延補償手段３２０から出力された遅延映像信号Ｓ３３とは、減算手段３３０にそれぞれ入力され、遅延映像信号Ｓ３３から信号Ｓ３４の減算が行われる。

減算手段３３０で減算の結果得られた差信号は、遅延映像信号Ｓ３３から２次元高域周波数成分が抽出された２次元高域周波数信号Ｓ３５として減算手段３３０から出力され、減算手段３４０および乗算手段３８０に入力される。

この２次元高域周波数信号Ｓ３５は、減算手段３３０の減算の結果、遅延映像信号Ｓ３３に含まれている高い周波数成分である輪郭成分信号が残った２次元高域周波数信号となっている。

この周波数の高い帯域の周波数成分が残った２次元高域周波数信号Ｓ３５は、映像入力信号Ｓ１の画像の輪郭の鮮明度を左右する。

より具体的には、この周波数の高い帯域の周波数成分が多いことにより、この映像入力信号Ｓ１を画像にしたときに画像の輪郭がくっきりして見え、この周波数の高い帯域の周波数成分が少ないことにより、この映像入力信号Ｓ１を画像にしたときに画像の輪郭がぼやけて見える。

減算手段２３０から出力された２次元高域周波数信号Ｓ４は、減算手段３４０に入力され、減算手段３４０で２次元高域周波数信号Ｓ３５と２次元高域周波数信号Ｓ４との減算が行われる。

この減算手段３４０で行われた減算結果は、２次元高域周波数信号Ｓ２５としてレベル検出手段２４１に入力される。

この２次元高域周波数信号Ｓ２５は、減算手段２３０、３３０、３４０の減算の結果により、遅延映像信号Ｓ２の２次元高域周波数成分の内でも２次元低域ろ波手段２１５のカットオフ周波数よりも高くかつ２次元低域ろ波手段３１５のカットオフ周波数よりも低い周波数帯域の周波数成分が残った２次元高域周波数信号となっている。

このため、２次元高域周波数信号Ｓ２５は、映像入力信号Ｓ１の画像の先鋭度を左右する周波数成分の帯域を含んでいる。

減算手段２３０から出力された２次元高域周波数信号Ｓ２５は、レベル検出手段２４１に入力される。

レベル検出手段２４１に入力された２次元高域周波数信号Ｓ２５は、レベル検出手段２４１によって２次元高域周波数成分の振幅レベルがダイオード検波などによって検出され振幅レベルの絶対値が取られた結果レベル検出信号Ｓ２６として出力され、このレベル検出信号Ｓ２６は平均値化手段２４５に入力される。

平均値化手段２４５に入力されたレベル検出信号Ｓ２６は、平均値化手段２４５によってレベル検出信号Ｓ２６の絶対値が平均化された後、画質数量化信号Ｓ２７として乗算手段２６０に出力される。

この画質数量化信号Ｓ２７は、画質数量化信号Ｓ２７のレベルが高いときは、映像入力信号Ｓ１の先鋭度が高く、画質数量化信号Ｓ２７のレベルが低いときは映像入力信号Ｓ１の先鋭度が低いことを示している。

乗算手段２６０に入力された画質数量化信号Ｓ２７は、乗算手段２６０に入力される図示しない制御信号によって出力レベルを調整され、信号Ｓ２９として反転手段２７０に出力される。

この乗算手段２６０での出力レベルの調整は、画質数量化信号Ｓ２７の示す先鋭度に応じて映像入力信号Ｓ１の先鋭度の改善量を調節するために行われる。

反転手段２７０に入力された信号Ｓ２９は、反転手段２７０により反転され画質改善量Ｓ３０として出力され、乗算手段２８０および乗算手段３８０に入力される。

減算手段２３０から出力された２次元高域周波数信号Ｓ４は、乗算手段２８０に入力され、乗算手段２８０で２次元高域周波数信号Ｓ３５と２次元高域周波数信号Ｓ４との減算が行われる。

減算手段２３０から乗算手段２８０に入力された２次元高域周波数信号Ｓ４は、反転手段２７０から乗算手段２８０に入力された画質改善量Ｓ３０により乗算手段２８０で調整され、改善信号Ｓ３１として加算手段２９０に出力される。

遅延補償手段２２０から加算手段２９０に入力された遅延映像信号Ｓ２と、乗算手段２８０から加算手段２９０に入力された改善信号Ｓ３１とが、加算手段２９０で加算され、信号Ｓ３２として加算手段３９０に入力される。

減算手段３３０から乗算手段３８０に入力された２次元高域周波数信号Ｓ３５は、反転手段２７０から乗算手段３８０に入力された画質改善量Ｓ３０により乗算手段３８０で調整され、改善信号Ｓ３６として加算手段３９０に出力される。

加算手段２９０から加算手段３９０に入力された信号Ｓ３２と、乗算手段３８０から加算手段３９０に入力される改善信号Ｓ３６とが、加算手段３９０で加算された結果、先鋭度の改善量が最適に調節された画像信号Ｓ３７が出力端子Ｔ２を介して出力される。

このように、本実施例の画質改善手段は、図１の画質改善手段が輪郭成分信号よりも低い周波数に対する処理であるのに対し、図３の実施例は、輪郭成分信号よりも低い周波数と輪郭成分信号の両方に対応したものである。

次に本発明の第２の実施例について説明する。

図４は、本実施例の画質改善手段の構成例を示すブロック図である。

本実施例の画質改善手段の構成は、図１に示した周波数成分抽出手段２１０の代わりに、周波数成分抽出手段として２次元高域ろ波手段２１７を設けた点が異なっている。

このため、図１に示した遅延補償手段２２０の出力端と減算手段２３０の入力端との接続はなく、入力端子Ｔ１と２次元低域ろ波手段２１５の入力端との接続はなく、２次元低域ろ波手段２１５の出力端と減算手段２３０の入力端との接続はなく、減算手段２３０の出力端とレベル検出手段２４１の入力端との接続はなく、減算手段２３０の出力端と乗算手段２８０の入力端との接続はない。

代わりに、入力端子Ｔ１は２次元高域ろ波手段２１７の入力端に接続されており、２次元高域ろ波手段２１７の出力端はレベル検出手段２４１の入力端に接続されており、２次元高域ろ波手段２１７の出力端は乗算手段２８０の入力端に接続されている。

２次元高域ろ波手段２１７は、２次元低域ろ波手段２１５と同様に、ＦＩＲフィルタやＩＩＲフィルタなどで構成され、２次元の映像入力信号Ｓ１をフィルタリングして２次元高域周波数成分を抽出することのできる２次元高域通過型のろ波機能を有している。

ここで、図１の入力端子に入力される映像入力信号Ｓ１と、図４の入力端子に入力される映像入力信号Ｓ１とが、同じ信号であり含まれている２次元周波数成分も同じであるとする。

このとき、図１に示した２次元低域ろ波手段２１５の有するカットオフ周波数と、図４に示す２次元高域ろ波手段２１７のカットオフ周波数が同じである場合には、図１の周波数成分抽出手段２１０から出力される２次元高域周波数信号Ｓ４の２次元周波数成分と、図４の周波数成分抽出手段である２次元高域ろ波手段２１７から出力される２次元高域周波数信号Ｓ５の２次元周波数成分とは同じである。

すなわち、一方で図１において２次元低域ろ波手段２１５に入力された映像入力信号Ｓ１は、２次元低域ろ波手段２１５のカットオフ周波数で高域周波数成分が遮断されて、カットオフ周波数よりも低い２次元低域周波数成分を有する信号Ｓ３が得られ、減算手段２３０で遅延映像信号Ｓ２から信号Ｓ３の減算が行われた結果２次元低域ろ波手段２１５のカットオフ周波数よりも高い２次元高域周波数成分が抽出された２次元高域周波数信号Ｓ４が得られる。

図４において他方、映像入力信号Ｓ１を２次元高域ろ波手段２１７に通過させることで、２次元高域ろ波手段２１７のカットオフ周波数よりも高い２次元高域周波数成分が抽出された２次元高域周波数信号Ｓ５が得られる。

したがって図１の周波数成分抽出手段２１０の代わりに図４に示す２次元高域ろ波手段２１７を周波数成分抽出手段に用いて２次元高域周波数信号Ｓ５を得た場合も、この２次元高域周波数信号Ｓ５の２次元高域周波数成分が２次元高域周波数信号Ｓ４の２次元高域周波数成分とおなじであるため、図１の実施形態で説明したことと同様の作用を示し、この結果得られる図２の画像信号Ｓ１２も図１の画像信号Ｓ１２と同様の先鋭度が最適に改善された信号となる効果が得られる。

また、図１に示した構成に比べ、減算手段２３０が不要のため画質改善手段の回路構成が簡単になる効果も得られる。

さらには、図２に示した２次元高域ろ波手段２１７の製造コストが、図２に示した２次元低域ろ波手段２１５を含んだ周波数成分抽出手段２１０の製造コストよりも低く実現できる場合には、画質改善手段の低コスト化実現の効果も得られる。

図５は、本実施例の画質改善手段の構成例を示すブロック図である。

本実施例の画質改善手段の構成は、実施例２の図４に示した２次元高域ろ波手段２１７の代わりに、周波数成分抽出手段として２次元帯域ろ波手段２１８を設けた点が異なっている。

２次元帯域ろ波手段２１８は、２次元低域ろ波手段２１５または２次元高域ろ波手段２１７と同様にＦＩＲフィルタやＩＩＲフィルタなどで構成され、２次元の映像入力信号Ｓ１をフィルタリングして２次元帯域周波数成分を含む２次元帯域周波数信号Ｓ５４を出力することのできる所望の帯域幅を有した２次元帯域通過型のろ波機能を有している。

このため、実施例２では２次元高域ろ波手段２１７のカットオフ周波数よりも高い周波数帯の２次元周波数成分が抽出されるのに対して、本実施例では２次元帯域ろ波手段２１８の有する通過帯域の２次元帯域周波数信号Ｓ５４が抽出される。

したがって本実施例の画質改善手段では、２次元帯域ろ波手段２１８で抽出された通過帯域の２次元帯域周波数信号Ｓ５４のレベルを検出して、この検出されたレベルに応じて映像入力信号Ｓ１の２次元帯域周波数の周波数成分を改善する改善信号Ｓ６１を得て、Ｓ２にこの改善信号Ｓ６１を加えることで、２次元帯域ろ波手段２１８で抽出される帯域の改善された画像信号Ｓ６２が得られる。

このように、本実施例の画質改善手段は、２次元帯域ろ波手段２１８の指定する通過帯域の周波数帯の周波数成分を改善することで、この周波数に対応した所望の画質の改善を検出レベルに応じて最適に行うことができる。

例えば、この２次元帯域ろ波手段２１８の通過帯域が、画質の先鋭度に対応する周波数帯域である場合には、映像入力信号の先鋭度が最適に改善される。

また、この２次元帯域ろ波手段２１８の通過帯域が、画質の輪郭に対応する周波数帯域である場合には、映像入力信号の輪郭の鮮明さが最適に改善される。

本発明の実施形態の画質改善手段の構成例を示すブロック図である。本発明の画質改善手段の先鋭度検出結果と画質改善量との対応を示す図である。本発明の画質改善手段の第１の実施例の構成を示すブロック図である。本発明の画質改善手段の第２の実施例の構成を示すブロック図である。本発明の画質改善手段の第３の実施例の構成を示すブロック図である。

符号の説明

２１０周波数成分抽出手段
２１５２次元低域ろ波手段
２１７２次元高域ろ波手段
２１８２次元帯域ろ波手段
２２０遅延補償手段
２３０減算手段
２４０画質数量化手段
２４１レベル検出手段
２４５平均値化手段
２６０乗算手段
２７０反転手段
２８０乗算手段
２９０加算手段
３１０周波数成分抽出手段
３１５２次元低域ろ波手段
３２０遅延補償手段
３３０減算手段
３４０減算手段
３８０乗算手段
３９０加算手段
Ｓ１映像入力信号
Ｓ２遅延映像信号
Ｓ３信号（２次元低域周波数成分の信号）
Ｓ４２次元高域周波数信号
Ｓ５２次元高域周波数信号
Ｓ６レベル検出信号
Ｓ７画質数量化信号
Ｓ９信号
Ｓ１０画質改善量
Ｓ１１改善信号
Ｓ１２画像信号
Ｓ２５２次元高域周波数信号
Ｓ２６レベル検出信号
Ｓ２７画質数量化信号
Ｓ２９信号
Ｓ３０画質改善量
Ｓ３１改善信号
Ｓ３２信号
Ｓ３３遅延映像信号
Ｓ３４信号
Ｓ３５２次元高域周波数信号
Ｓ３６改善信号
Ｓ３７画像信号
Ｓ５４２次元高域周波数信号
Ｓ６１改善信号
Ｓ６２画像信号
Ｔ１入力端子
Ｔ２出力端子

Claims

画像表示装置に入力される映像入力信号に対応して表示される画像の画質を改善させるために、前記映像入力信号を改善する画質改善手段において、
前記映像入力信号を入力し、第一の高周波数成分を遮断することにより第一の２次元低域周波数成分を出力する第一の２次元低域ろ波手段と、
前記映像入力信号から前記第一の２次元低域周波数成分を減算して第一の２次元周波数成分を出力する第一の減算手段と、
前記映像入力信号を入力し、第一の高周波数成分よりも高い第二の高周波数成分を遮断することにより第二の２次元低域周波数成分を出力する第二の２次元低域ろ波手段と、
前記映像入力信号から前記第二の２次元低域周波数成分を減算して第二の２次元周波数成分を出力する第二の減算手段と、
前記第一の２次元周波数成分から前記第二の２次元周波数成分を減算して第三の２次元周波数成分を出力する第三の減算手段と、
第三の２次元周波数成分を平均化することで前記映像入力信号の前記画質を数量化した画質数量化信号として出力する画質数量化手段と、
前記画質数量化信号を反転させて画質改善量として出力する反転手段と、
前記画質改善量によって前記第一の２次元周波数成分の振幅を調整して改善信号として出力する乗算手段と、
前記映像入力信号に前記改善信号を加算する第一の加算手段と、
前記第一の加算手段の出力に前記第二の２次元周波数成分を加算する第二の加算手段と、を備えたことを特徴とする画質改善手段。