JPH0223395A - 輝度調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明はサブビクセル（ｓｕｂ−ｐｉｘｅｌ）位置決め
作業のためのグレー・レベルの輝度の線形化を最適にす
る方法に関する。更に、本発明は特定の表示装置に対し
グレースケール文字を最適化する方法に関する。

［従来技術およびその問題点］ 伝統的な文字はその性格上アナログ的であり、その形状
は滑らかに変化する境界で画定されていた。ラスク走査
表示装置およびプリンタの出現と共に、米学的または機
械的方法で作られる字形（ｌｅｔｔｅｒｆｏｒｍ）はア
ナログから、これを近似するしかできないディジタル表
現で置き換えられてきた。これは、文字の縁が、ディス
クリートの形態でしか表現できない装置では決して正確
に再現することができない無限大の大きさの周波数を持
っているので、必ずそうなる。他方、視覚システムは帯
域が限られているので、送信器（すなわち、表示装置）
の品質を受信器（すなわち、視覚システム）の能力に合
わせるだけでよい。残念ながら、現行のほとんどの表示
装置の利用可能な解像度は視覚システムの解像力と比較
して劣っている。更に、表示装置のピクセル点拡散関数
（ｐｉｘｅｌ　ｐｏｉ−ｎｔ　５ｐｒｅａｄ　ｆｕｎｃ
ｔｉｏｎ）は通常理想的な再構成カーネル（ｒｅｃｏｎ
ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｋｅｒｎｅｌ）　（すなわち、同
期化関数（ｓｙｎｃ　ｆａｎｃｔｉｏｎ））とは実質的
に異なっている。

解像度をもっと高くするかわりのやり方としては、グレ
ースケール技法を使用することがある。

この技法では白と黒のピクセルの他に、複数のグレー・
レベルを使うことができる。一般に、各ピクセルをｎビ
ットで表わせば、各ピクセルに２＋１の異なるグレース
ケールを利用することができる（表示技法によって何か
制限を受けるかもしれない）。文字の縁にグレー・ピク
セルを使用すると、グレースケール表示可能な同じ装置
で２レベル法を使うことで到達できるよりも、マスク文
字を忠実に表現することができる。

最近まで、マスク表示に関する大部分のテキストは、表
示すべき白および黒のドツトに対応する０および１の、
２値マトリクスとして表現される文字を使用していた。

典型的には、−組の文字だけが与えられ、これらは簡単
で、表示装置の特性に合わせられていた。最近、グレー
スケールの技術により文字の表現にグレー・ピクセルを
組入れることができるようになり、文字のディスクリー
ト版表現をその元型のアナログ版と比較すると、目ざま
しい品質向上がなされた。グレースケール装置の他に、
解像度の更に高い２レベル表示装置も出現したことに伴
い、実現可能なフォントの大きさや書体に関する柔軟性
が増したが、このようなフォントの製作および評価を支
援する技法をやはり開発しなければならない。

多くの要因が、陰極線管のようなマスク走査装置に表示
されるディジタル文字の知覚品質に寄与している。各種
表示技法間の特性の相違のため、すべての装置に受入れ
られるイメージ品質を持つ唯−組の文字を設計すること
は不可能である。掻めてしばしば、特定の表示装置に対
する適切な文字の組合せを作製する唯一の方法はフォン
ト設計者に、満足な結果が得られるまで、文字のビット
マツプを繰返し修正させ、これを画面上で評価させるこ
とである。これら文字マトリクスの成果を再現するため
には、同じ形式の表示装置を使用し、また同様な観察条
件である必要がある。

グレースケール文字を発生するには、標準的なフィルタ
処理技法が一般に使用されている。この方法では、高解
像度の２レベル・マスク文字がディジタル・フィルタで
たたみ込まれ（ｃｏｎｖｏｌνｅｄ）、サンプリングさ
れて解像度が低いグレースケール文字を作る。典型的な
グレースケール・ビデオ表示システムは、たとえば、１
９７９年６月１２日５ｅｉｔ／等に対して発行されたア
メリカ合衆国特許筒４゜１５８．２００号に開示されて
いる。グレースケール発生の他の例はＣｏｍｐｕｔｅｒ
　Ｇｒａｐｈｉｃｓ　ｖｏｌ、１４゜Ｎｏ、３．１９８
０年７月、　ｐｐ、３０２〜３０７のＷａｒｎ’７著１
ｉｔｈｅ　Ｄｉｓｐｌａｙ　ｏｆ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒ
ｓ　Ｕｓｉｎｇ　Ｇｒａｙ　Ｌｅｖｅｌ　Ｓａｍｐｌｅ
　ＡｒｒａｙＳ、およびＣｏｍｐｕｔｅｒ　Ｇｒａｐｔ
＋ｉｃｓ＋　ｖｏｌ。

１５、Ｎｏ、３，１９８１年８月、　ｐｐ、７〜１５の
にａｊ　ｉｙａ等による”Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ　！Ｉｉ
ｇｈ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｔｅｘｔ　ｆｏｒ　Ｄｉｓｐｌ
ａｙｏｎ　Ｒａ５ｔｅｒ　５ｃａｎ　Ｄｅｖｉｃｅｓ”
に説明されている。

特定のグレースケール表示装置について見れば、利用で
きる空間解像度および強度（ｉ　ｎ　ｔｅｎｓ　ｉ　ｔ
ｙ）レベルの数は、グレースケール文字発生プロセスに
対して予め定まっている。しかし、文字を発生するには
多数の異なるフィルタを使用することができる。更に、
一つのフィルタを用いるときでさえ、フィルタ処理の対
象となっている文字のサンプリング格子をマスクの原点
に対してずらすことにより、同じ文字についての多様な
パージ式ンを発生することができる。

グレースケール文字表示器への人間の視覚システムの応
答に合せてグレースケール線形化（ｇｒａ−ｙｓｃａｌ
ｅ　１ｉｎｅａｒｉｚａｔｉｏｎ）を仕立て上げること
ができる技法が必要である。その他、文字品質を客観的
且つ有効に測定するために、フォント設計者は文字発生
およびイメージ品質評価の両者に関して自動化されたツ
ールを必要とする。文字を発生する多数のシステムが開
発されてきているが、これらを評価するために利用でき
るものは非常に不足している。したがって、高品質グレ
ースケール文字を発生し且つ評価するのに使用すること
ができるシステムが必要となっている。

［発明の目的］ 本発明は上述した各種の必要性を満たす輝度線形化のた
めの方法を提供することを目的とする。

［発明の概要］ 本発明はグレースケール表示装置においてサブ・ビクセ
／Ｌ／−Ｉ７ジ配置（ｓｕｂ−ｐｉｘｅｌ　ｅｄｇｅ　
ｐｌａｃｅｍ−ｅｎ　ｔ）のための適切な輝度線形化値
を求める方法を提供する。鋭い遷移線で分離された白色
部分および黒色部分のある第１の部分フィールドを表示
装置の第１の区域に表示する。中間調のグレーの帯状部
で分離された白色部分および黒色部分のある第２のフィ
ールドを表示装置の第１の区域に隣接する第２の区域に
表示する。グレーの帯状部は第１フイールドの黒色部分
と白色部分とを分離する鋭い遷移線に実質的に平行であ
り、その高さ（線幅）は所望のサブ・ピクセル・エツジ
配置によって決まる。

観察者を、グレーの帯状部の高さおよび所定の視角から
計算した距離にだけ表示器から離れた位置に置き、グレ
ーの帯状部のグレースケール設定を変える。第１および
第２のフィールドの黒色および白色の部分の境界間にお
ける線の見掛は上の不連続性を最小にするグレースケー
ル設定を選定し、輝度線形化値をその選定にしたがって
設定する。

所定の視角は、観察者を表示装置から種々な任意の距離
に配置し、グレースケール設定を変えることに劣り求め
ることができる。最も少ない段数のグレースケール設定
で線の見掛は上の不連続性を生じない距離が判定される
。この距離とグレーの帯状部の高さにより所要の視角が
決まる。

複数の観察者の応答を測定して平均応答を計算すること
ができる。この平均応答は輝度（ｌｕｍｉｎ−ａｎｃｅ
　）線形化値の適切な工場設定値を求めるのに役立つ。

［発明の実施例］ グレースケール文字イメージを発生する技法を第１図に
概略的に示す。簡単に言えば、この技法は従来のマスク
文字発生器２を使用してマスク文字の２レベル表現を発
生する。マスク文字発生器２は従来どおりの方法で高解
像度のマスク文字を発生するように動作する。好ましく
は、パラメータ関数で定義される特定の文字の輪廓を走
査変換（ｓｃａｎ　ｃｏｎｖｅｒｔ）　シて高精度のビ
ット・マトリクス表現を作る。もちろん、撮像（ｉｍａ
ｇｉＢ）や各種の解析的方法のような他の既知のマスク
文字発生技法も利用できる。

マスク文字発生器２からのディジタル信号出力はグレー
スケールたたみ込みフィルタ４に入力される。グレース
ケールたたみ込みフィルタ４は従来どおりに動作して、
グレースケール文字映像を発生する。この文字イメージ
は後に使用するためグレースケール文字メモリ６に格納
することができる。

グレースケールたたみ込みフィルタ４は、マスク文字の
ピクセルを中心とした領域からの寄与に重みづけするこ
とにより、適切なピクセル濃度設定（ｐｉｘｅｌ　１ｎ
ｔｅｎｓｉｔｙ　ｓｅｔｔｉｎｇ）を計算することがで
きる。今度は第２図を参照すると、高解像度２レベル・
マスク文字Ｍがサンプリング格子Ｇと重なっている。サ
ンプリング格子Ｇは、文字表示マトリクスのピクセルの
中点に置くことができるサンプリング領域ＳＡのアレイ
から構成されている。

各サンプリング領域ＳＡは更に個々のサンプルのアレイ
を含んでいる。

動作時、たたみ込みフィルタ４はサンプリング領域ＳＡ
の内部の個々のサンプルからの濃度の寄与に重※づけす
ることにより、ピクセル強度値を計算することができる
。その値を求めることになっているピクセルを中心とす
る領域からの強度の寄与を重みづけして得られる和を、
最も近い可能なピクセル強度設定値に丸める。

一つの簡単な重みづけ方式は、サンプリング領域内の各
サンプルによる強度寄与を同時に重みづけすることであ
る。サンプリング領域の外側からのサンプルにはゼロの
重みが与えられる。この重みづけ方式を第３Ａ図に図式
的に示す。他の可能な重みづけ方式を第３Ｂ図〜第３Ｅ
図に図式的に示す。たとえば、第３Ｂ図に示す重みづけ
方式においては、サンプリング領域の中心部からのサン
プルには領域の周辺部分からのサンプルよりも大きい重
みが与えられる。サンプリング領域の外側からのサンプ
ルには、この例においても重みは与えられない。第３Ｂ
図および第３Ｃ図に示すフィルタは前述の−ａｒｎｏｃ
ｋの論文に見えている。第３Ｄ図は二次元放射対称正弦
フィルタを示し、第３Ｅ図は二次元放射対称ガウス・フ
ィルタを示す。

例示した各フィルタは対称であるが、非対称フィルタを
適切な設定で使用することができ、また事実、フィルタ
は解析的に生成する必要はない。グレースケールたたみ
込みフィルタ４により発生されるグレースケール文字イ
メージは、もちろん、使用する特定のフィルタ方式によ
って変る。

第２図の個々のサンプリング領域ＳＡは重なり合ってい
ないが、実際のサンプリング格子には第４図に示すよう
に重なり合っているサンプリング領域がある。第５図は
第４図に概要的に示したサンプリング格子にしたがって
マスク文字をフィルタ処理して得られるグレースケール
文字イメージの計算結果を示す。第４図中のサンプリン
グ領域の数は見やすいように減らして示しであることが
わかるであろう。

サンプリング格子のマスク文字に対する位置もグレース
ケール文字イメージの計算結果に影響する。第６Ａ図お
よび第６Ｂ図はそれぞれサンプリング格子およびこれに
よって得られたグレースケール・イメージの概略図であ
る。第７Ａ図および第７Ｂ図は、第６Ａ図のサンプリン
グ格子をマスク文字に対してずらしたものを用いて計算
したグレースケール・イメージの概略図である。第６Ｂ
図と第７Ｂ図を比較してわかる通り、計算の結果得られ
たグレースケール・イメージはサンプリング格子の位置
により明らかに影響を受けている。

サンプリング格子の向きも同様にグレースケール・イメ
ージの計算結果に影響する。

第８図に目を転じて、グレースケール・イメージ・パタ
ーンを表示する伝統的な方法の一つを説明する。この説
明はもちろん単なる例示である。

当業者には別の方式も利用できることがわかるであろう
。

文字発生器８はマイクロプロセッサ（図示せず）または
類似のものから文字コードを受取る。文字発生器８はこ
の文字コードを処理してアドレス値を得ることができる
。次にこのアドレス値はグレースケール文字情報を格納
している文字フォント・メモリでルックアップ値として
使用される。こうする代りに、文字発生器でグレースケ
ール文字情報をマスク文字情報から直接実時間で計算す
ることができる。このような手法はＣｏｍｐｕｔｅｒ　
Ｇｒａｐｈｉ−ｃｓ、　ｖｏｌ、２１．　Ｎ［１４、１
９８７年７月、　ｐｐ、２３３〜２４２のＮａｉｍａｎ
等による“Ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ　Ｃｏｎｖｏｌｕｔ
ｉｏｎ　ｆｏｒＦａｓｔ　Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ　ｏｆ　
Ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ”に説明されているので参照され
たい。

文字発生器８は望ましくはグレースケール強度設定に対
応するディジタル・イメージ点の値の直列ストリームを
発生する。もちろん、適切なシステムでは、並列のイメ
ージ点信号を使用することができる。文字発生器８から
のイメージ点強度設定値の直列ストリームは、ディジタ
ル・ストリームをアナログ・ビデオ信号に変換するディ
ジタル−ビデオ変換器１０に供給される。アナログ・ビ
デオ信号にはもちろん適切な水平同期レートおよび垂直
ブランキング期間が含まれる。アナログ・ビデオ信号は
、今度は、アナログ・ビデオ信号に応答してグレースケ
ール文字を表示する表示装置１２を制御する。こうして
グレースケール文字を観察者Ｖが観察することができる
。

当業者に周知のとおり、ピクセル強度設定と表示装置上
に実際に実現される輝度値との関係は非線形である。輝
度の非線形性を補償する幾つかの方法が開発されている
。このような方法の例はＣｏｎ＋ｐｕｔｅｒ　Ｇｒａｐ
ｈｉｃｓ、　ｖｏｌ、１３．　Ｎａ２　、１９７９年８
月。

ｐｐ、ｌ〜７のＧａｔｍｕｌｌによる′１八Ｔｕｔｏｒ
ｉａｌ　ｏｎ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ　Ｔａｂｌｅ
ｓ”　、およびＣｏｍｐｕｔｅｒ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ。

ｖｏｌ、１７　、　Ｎｏ、３．１９８３年７月、　ｐｐ
、３１５〜３２１のＣｏ＋ｍａｎによる１八ｎ　Ｉｎｅ
ｘｐｅｎｓｉｖｅ　Ｓｃｈｅｍｅ　ｆｏｒ　Ｃａ１ｉｂ
ｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　Ｃｏ１ｏｕｒ　Ｍｏｎ１ｔｏ
ｒ　　ｉｎ　Ｔｅｒｍｓ　ｏｆ　ＣＩＥ　５ｔａｎｄａ
ｒｄ　Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ”に説明されている。

最近の指摘によれば補償表を１つしか設けないというの
では表示面全体に対しては不適切なことがあることが示
唆されているが、普通は局所的領域については適切であ
る。したがって、線形化用の表を文字発生器８とディジ
タル−ビデオ交換器１０との間に設けて、表示装置の輝
度の非線形性を補償することができる。表示画面に生ず
る輝度は、隣接するビクセルの設定によっても幾らか変
る。

（カラー・モニタにおける）シャドウ・マスクによる妨
害のような別の要因も、ビクセルの輝度に影響すること
がある。

各ビクセルについて、画面上のある領域に輝度が与えら
れる。ここにおいて、点拡散関数としても知られている
強度プロファイルがビクセル位置の中心に置かれ、中心
から外側へ向かって単調に減少する。ピクセル点拡散を
モデル化することは幾分困難である。幸いにも、画面蛍
光体のスペクトル・パワー分布は放出レベルに関して不
変である。またこの強度プロファイルはスケール不変（
ｓｃａｌｅ　１ｎｖａｒｉａｎｔ）である、すなわち、
強度プロファイルは、異なる設定においても、乗算因子
を法として、その形状を維持する。しかしながら、強度
プロファイルは空間的に変化する、すなわち、強度プロ
ファイルは表示器の異なる部分で異なる形状をとること
があるという事実のため、困難が生ずる。更に、ピクセ
ル点拡散関数は隣接ピクセルのこの関数と重なり合うよ
うに設計され、したがって、強度プロファイルは空間的
に独立となるようにできない。

典型的には、画面のあらゆる部分における点の拡散状態
の一般的記述として、単一の点拡散関数が定められる。

第９図はグレースケール文字イメージの発生、表示、お
よび観察をモデル化するシステムを示す。

グレースケール文字発生器１４はマスク文字を表わす一
連のディジタル信号を発生するマスク文字発生器１６を
備えている。これらディジタル信号は、上に説明したよ
うにしてグレースケール・フィルタ処理および再サンプ
リングを行なうため、グレースケール・プロセッサ１８
に供給される。したがって、グレースケール・プロセッ
サ１８の出力、つまりグレースケール文字発生器１４の
出力は、グレースケール計算値に対応する一組のビクセ
ル強度設定である。

このビクセル強度設定は表示器モデル２０に供給される
。好ましくは、表示器モデル２０には直列に接続された
輝度線形化回路２２および点拡散フィルタ（ｐｏｉｎｔ
　５ｐｒｅａｄ　ｆｉｌｔｅｒ）２４が含まれている。

グレースケール文字が提示されたときの表示面上の光パ
ターンの指示を得るため、輝度線形化関数りを輝度線形
化回路２２で実現する。次に線形化回路２２の出力をピ
クセル点拡散関数とたたみ込みする。

輝度線形化関数りはグレースケール・プロセッサ１８か
らの強度設定要求を、特定の表示装置の物理的特性に適
合させる。ただし、表示器モデル２０では、グレースケ
ール・プロセッサ１８の要求が表示装置により実際に満
たされたと仮定することが可能である。したがって、点
拡散フィルタ２４は、第９図中の破線２０に示すように
、グレースケール・プロセッサ１８の出力に直接適用す
ることができる。

もちろん、強度要求を実際の表示装置の画面に送る前に
線形化関数を適用しなければならない。

簡単のため、ビクセルの輝度はＣＲＴ画面上の位置に関
して空間的に不変であり、また隣接するビクセルの設定
には無関係であると仮定することができる。換言すれば
、実際のビクセルの輝度は強度の設定にのみ依存し、画
面上の特定のビクセル位置および隣接ビクセルの強度設
定には無関係であるという仮定を置くことができる。

線形イ、ヒされたグレースケール・イメージは点拡散フ
ィルタ２４により、ピクセル点拡散関数とたたみ込まれ
、表示装置から来る光刺戟を表わす信号Ｓを発生する。

典型的な単色グレースケール表示装置についてのピクセ
ル点拡散関数を第１０Ａ図に図形的に示しである。第１
０Ｂ図はある形式のカラー・モニタが白ピクセルを表示
している際の、点拡散関数を示す。もちろん、他のカラ
ー・モニタは異なるピクセル点拡散関数を備えている。

典型的には、表示器全体を一般的に特徴づける１つの点
拡散関数を決めることができる。ただし、画面の種々の
位置についての異なる点拡散関数を決めることも可能で
ある。もちろん、限度内で、表示装置上の各ビクセルに
ついて別の点拡散関数を決めることができ、また隣接ピ
クセル間の関数的関係を明らかにすることができる。

点拡散関数を測定するときの解像度を指定することによ
り、またはその代りに、ピクセル点拡散関数の解析的表
現を使用することにより、刺戟信号Ｓがどのような精度
で与えられるかを制御することができる。ピクセル点拡
散関数の解析的表現は、たとえば、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎ
ｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＳＩ口、　ｖｏｌ。

２７、Ｎα４．　　（１９８６）　、　ｐｐ、２７５〜
２８０のＩｎｆａｎｔｅによる“旧ｔｉｍａｔｅ　Ｒｅ
５ｏｌｕｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｎｏｎ−Ｇａｕｓｓｉａｎ
Ｐｒｏｆｉｌｅｓ　ｉｎ　ＣＲＴ　Ｄｉｓｐｌａｙｓ”
で説明されている。

グレースケール装置に表示される文字の有用な表現が得
られると、所与の距離から見たとき、代表的な人間の眼
ではその網膜上に結ばれたパターンに関して考えたとき
実際にどう見えているのか判定することが望まれる。こ
れに加えて、入来する周波数に対する感度に関して考え
たとき、代表的な人間の視覚システムが刺戟にどう反応
するかを判定することが望まれる。前者は視覚媒体の光
学に関係するが、後者は大脳皮質の（ｃｏｒｔｉｃａｌ
）イメージ処理の心理物理学的測定に関係する。

したがって、刺戟信号Ｓは視覚システム・モデル２６に
供給される。視覚システム・モデル２６は視覚システム
の光学的局面をモデル化する光学的にじみ関数回路（ｏ
ｐｔｉｃａｌ　ｂｌｕｒ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｃｉｒｃ
ｕｉｔ）２８を備えている。光学的にじみ関数■。、つ
まり光学的点拡散は、点光源が網膜上にどのように結像
するかを視角という点について評価して記述するもので
ある。当業者には周知のように、視角は網膜の位置で測
った像の角度値（ａｎｇｕｌａｒ　５ｕｂｔｅ−ｎｃｅ
）である、適切な光学的にじみ関数はひとみの直径およ
び光のスペクトル・パワーによっテ変るが、眼のピント
が良く合っておりかつひとみの直径が２ｍｍのとき、単
色の広帯域光源について、単一の光学的にじみ関数で間
に合う。１９８６年ＪｏｈｎＷｉｌｅｙ　＆　５ｏｎｓ
発行のＢｏｆｆ、　Ｋ、Ｒ，、Ｋａｕｆｍａｎ、　Ｌ、
。

Ｔｈｏｍａｓ、　Ｊ、Ｐ、　３集に成る１ｉａｎｄｂｏ
ｏｋ　ｆｏｒ　Ｐｃｒｃｅｐ−ｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｆｌ
ｕｍａｎ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ、　ｖｏ、１．５ｅ
ｎｓｏｒｙ　Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ　ａｎｄ　Ｐｅｒｃｅ
ｐｔｉｏｎ＋　ｐｐ、４．１〜４．２０のＷｅｓ　ｉｈ
ｅｉｍｅｒ著”Ｔｈｅ　Ｅｙｅ　ａｓ　ａｎ　０ｐｔｉ
ｃａｌ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ”を参照のこと。

眼のレンズを通過する点光源のフィルタ処理を表わす二
次元光学的にじみ関数■。を第１１図に示す。格子の寸
法は弧で表すと３０分×３０分で、にじみ関数は中心か
ら弧で約２分のところで０に近づく。刺戟表現Ｓを光学
的にじみ関数■。とたたみ込みを行なうと、レンズによ
って不鮮明になった網膜上の文字イメージＩ０の表現が
得られる。上述のピクセル点拡散関数のように、文字イ
メージ表現の誤差は、光学的にじみ関数ｖ０を定義する
精度を設定することにより制御することができる。

光受容体のサンプリングと大脳皮質のイメージ処理によ
り、別のフィルタ処理が生じる。光学的フィルタ処理と
心理物理学的フィルタ処理が合わさった効果は、人間の
コントラスト感度関数（ｃ−ｏｎｔｒａｓｔ　５ｅｎｓ
ｉｔｉｖｉｔｙ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ）により表現される
ことがわかっている。コントラスト感度関数は、視覚シ
ステムが出合う全ての刺戟に賦課されるバンドパス空間
フィルタ特性を表現するものである。

光学的にじみと同様、コントラスト感度は眼に入る光量
の他に刺戟Ｓの瞬時的周波数（ｔｅｍｐｏｒａｌ　ｆ−
ｒｅｑｕｅｎｃｙ　）にも依存する。

特定のコントラスト感度関数について、刺戟信号Ｓとた
たみ込みを行なうと、視覚システムが検出できない輝度
コントラストをフィルタ処理で除去した後でイメージの
表現！。をもたらすところのバンドパス点拡散関数ｖｃ
を導出することができる。刺戟信号Ｓを大脳皮質にじみ
関数■。とたたみ込みを行なうため、大脳皮質にじみ回
路３０が設けられている。人間のコンラスト感度関数か
ら得られた二次元大脳皮質にじみ関数■、を第１２図に
示す。格子の寸法は弧で表して３０分×３０分である。

大脳皮質にじみ関数■、は中心から弧で約５分のところ
で負になり、弧で約１５分のところで０に戻る。

観察条件について適切な光学的点拡散関数およびコント
ラスト感度関数を与えると、視覚システムの応答は刺戟
信号Ｓをフィルタ■。および■。

とたたみ込んで信号Ｉ０および１．を得ることにより表
わすことができる。これらの信号はそれぞれ、網膜の物
理的マツピングという点で、また刺戟に対する心理物理
学的応答という点で、視覚システムにより知覚されるイ
メージに対応するものである。例示した視覚システム・
モデル２６は光学的にじみ回路および大脳皮質にじみ回
路だけしか備えていないが、人間の視覚処理の中間段階
をモデル化する別の回路も設けることができる。

再び第９図に戻って説明を続ければ、計算システム３２
は信号Ｉ０および／またはＩＣを入力として受取る。こ
の計算システム３２は、たとえば、プロセッサおよび関
連回路を備えた適切なシステムであればどんなものでも
よい、フィードバック制御ループが計算システム３２と
グレースケール・プロセッサ１８との間、および計算シ
ステム３２と輝度線形化回路２２との間に設けられてい
る。

動作中、計算システム３２は信号Ｉ０およびＩＣを理想
的表現と比較することができる。これら比較は発生およ
び表示を制御する一つまたは複数のパラメータを調節し
てモデル化されたシステムの出力を最適化することがで
きる繰返しプロセスで利用することができる。たとえば
、計算システム３２はグレースケール・プロセッサ１８
に指示して、フィルタ形式を変え、サンプリング格子を
ずらしまたは方向を変え、サンプリング領域の重ね合せ
を調節したり等する。線形化値も調節することができる
。こうして、システムの個々の部分を最適性能を示すよ
うに仕立てることができる。たとえば、所与の表示装置
に対し、最適なグレースケール発生器を決めることがで
きる。その他、成る表示装置に対して適切な輝度線形化
を定めることができる。

グレースケール・プロセッサから従来の表示装置に出力
を並行して与えることができる。したがって、モデル化
システムの出力は眼で監視することができ、従来の表示
装置の観察者はシステムの最適化に積極的に参加するこ
とができる。同様に、輝度線形化回路の出力を表示のた
めディジタル−ビデオ変換器に供給することができる。

使用することができる。理想的な網膜イメージまたは大
脳皮質イメージの表現を利用できる場合には、この表現
を視覚システム・モデル３４に使用して、視覚システム
・フィルタでたたみ込むとき理想的映像と一致する出力
信号Ｓ１について解くことができる。視覚システム・モ
デルの出力信号Ｓ１は視覚システムに対する理想刺激を
表わすことになる。

次に信号Ｓ１を表示モデル３６に供給することができる
。信号Ｓ、は、点拡散関数とたたみ込みを行なうと理想
刺激信号Ｓ、を発生する信号について解くのに使用され
る。次に輝度線形化関数りの逆関数を適用して表示装置
への理想入力を求める。

表示装置モデル３６からの出力信号Ｇ＋　は理想的グレ
ースケール文字イメージを定義することになる。

次にこの理想的グレースケール文字映像をグレースケー
ル・メモリ３８に格納する。このようにして、−組の理
想的グレースケール文字イメージを発生することができ
る。

本発明の他の特徴によれば、グレースケール文字の場合
のような、イメージのエツジのサブビクセル位置決め（
ｓｕｂ−ｐｉｘｅｌ　ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　ｏｆ　
ｉｍａｇｅｅｄｇｅｓ　）を正確に制御するグレースケ
ール強度設定の適切な線形化を行うことができる。更に
、表示装置を特定のユーザについて対話式に校正するこ
とができる。

第１４−を参照すると、ＣＲ７画面４０の左半分に、上
部に白色部分４２がありまた下部に黒色部分４４がある
２分フィールドとすることができる。鋭い白黒遷移部４
６が両部分の間にできている。ＣＲ７画面４０の右半分
には、上部に白色部分４８がありまた下部に黒色部分５
０がある同様な２分フィールドが設けられている。ただ
し、こちら側のフィールドでは、白黒間の鋭い遷移部の
代りに、グレー・ビクセルから成る帯状部５２が白色部
分４８と黒色部分５０の間に介在して両部分を分離して
いる。第１４図で画面の左半分と右半分を分離している
垂直線は、単に説明の都合上仮に書かれていることに注
意されたい。

介在しているグレースケールの帯状部５２のビクセル高
（つまり幅）はサブビクセル・イメージの配置をどのよ
うにするかによって変る。たとえば、サブビクセル配置
を５０％にしたければ、グレースケールの帯状部５２に
は２列のグレースケール・ピクセルが入ることになる。

３３％のビクセル配置の場合には、３列のピクセルが入
ることになり、４列のピクセルが２５％ピクセル配置の
場合入ることになる。これらについては以下に一層詳細
に説明することにする。

グレースケール装置の輝度校正に先立ち、グレースケー
ル映像が最初に機能し始める視角を求めるのが便利であ
る。大きな距離では、文字のエツジに沿うグレースケー
ル設定をどのようにしても、視覚システムでのフィール
ド処理のため、全て同じに見える。他方、非常に短い距
離では、観察者は常に中間調の領域をエツジ部分に見て
とることができるであろう。成る特定の視角では、唯一
つまたは数個の設定が、文字イメージのエツジを整列さ
せる。

特定の観察者についての適切な視角を求めるために、観
察者をＣＲＴ画面から第１の任意の距離のところに置き
、中間のグレーの帯状部５２のグレースケール設定を設
定のレンジ内で変化させる。

白色部分４日と黒色部分５０との間の見掛けの黒白遷移
が鋭い遷移部４６と整列して見えるグレースケール設定
の範囲を求める。次に観察者を第２の任意の距離まで動
かし、有効なグレースケール設定の範囲を再び求める。

有効なグレースケール設定の範囲が最小になる距離およ
びグレーの帯状部５２の高さが、グレースケール・イメ
ージングによりサブピクセルの位置決めが機能を発揮し
始める視覚を決める。

一旦適切な視角が決まると、表示装置の輝度を、特定の
ユーザに対して、サブピクセル・エッジ配置の輝度値の
適切な線形化に関して、校正することができる。５０％
のサブピクセル・エッジ配置が欲しい場合には、グレー
の帯状部５２は２列のピクセルを含み、その一方の列は
黒白の遷移部４６よりも上方に垂直に変位させて置き、
他方の列は黒白の遷移部４６よりも下方に垂直に変位さ
せて置く。

観察者はピクセル高および所定の視角で決まる距離に置
かれる。グレーの帯状部５２のピクセルについてのグレ
ースケールの設定を調節して、白黒の遷移部４６と白色
部分４８および黒色部分５０の境界の間でのエツジの不
連続を最小にするグレースケール設定を求める。この得
られたグレースケール設定が５０％サブピクセル・エッ
ジ配置についての適切なグレースケール設定である。

次に上に述べたプロセスを種々なサブピクセル・エッジ
配置について繰返すことができる。３３％エツジ配置に
ついての適切なグレースケール設定を求めたい場合には
、グレースケール・ピクセルから成る３番目の列をグレ
ーの帯状部５２に追加することができる。所定の視角を
維持するために、観察者が置かれる距離を調節して、グ
レーの帯状部５２の高さが高くなったのに適応させる。

再び、グレーの帯状部５２のグレースケール強度設定を
、白黒の遷移部４６と白色部分４８および黒色部分５０
の間の見掛けの境界との間のエツジの不連続性が最小に
なるまで調節する。エツジの不連続を最小にするグレー
スケール設定は、３３％サブビクセルエツジ配置につい
ての適切な線形値を決める。

２５％サブピクセル・エッジ配置については、グレーの
帯状部５２に４列のピクセルを使用し、たとえば、ピク
セルの列の１本を白黒の遷移部４６の上方に垂直に変位
させ、ピクセルの列の残り３木を白黒の遷、移部４６の
下方に垂直に変位させる。観察者の位置を所定の視角を
維持するように調節してから、２５％サブピクセル・エ
ッジ配置についての輝度線形化値を求める。もちろん、
このプロセスは別のサブピクセル・エッジ配置について
繰返すことができる。

第１４図の黒色部分と白色部分との間の遷移部は水平の
線に沿っていることに注意する。このようにして、第１
４図に示す表示は水平の走査方向を持つ従来のＣＲＴモ
ニタの特性に合わせられている。

黒色部分と白色部分との間の遷移部が垂直な線に沿って
いる場合には、エツジはＣＲＴ表示技術の固有の制限の
ため、しばしば鋭さがもっと欠けているように見える。

これに加えて、エツジ不連続を２つ与えるために、第１
４図に示すイメージをローテートして、第１５図のイメ
ージを得ることができる。エッジ不運続があるときには
それが２つ現れるようにすることにより、−層正確な輝
度線形化設定を求めることができる。他に、グレーの帯
状部５２をＣＲＴ画面に対して中心に置くことにより、
水平走査中に走査ビームのわずかな垂直変位から生ずる
悪影響を最小にできる。

第１４図および第１５図に関連して上に説明したプロセ
スは多数の個々人について繰返すことができる。こうし
て平均グレースケール・イメージ・エツジ応答を計算す
ることができる。今度は、この平均を使用してグレース
ケール表示装置についての適切な工場線形化設定を求め
ることができる。

今までの説明はＣＲＴ画面表示に焦点を合わせてきたが
、本発明の特徴および利点は同様に他の適切なグレース
ケール表示技術に適用することができる。

本発明の原理、好適実施例および動作の態様は本明細書
に述べられている。ただし、ここに保護を意図している
発明は開示した特定の形態に限定されているものと解釈
すべきではない。これら特定の形態は限定的ではなく例
示的であると見放すべきであるからである。当業者は、
本発明の精神から逸脱することなく、変形および変更を
行うことができ７る。たとえば、言うまでもないことで
はあるが、「輝度」とは自分で発光する表示器の発光の
輝度だけを言うものではなく、外光の吸収・反射によっ
て表示を行なう表示器上での各部分の明るさも包含して
いるものである。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明によれば、グレース
ケールを用いてより自然に文字等の表示を行なうための
設定を簡単に調整できることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はマスク文字からグレースケール文字イメージを
生成する技法を説明する図、 第２図はグレースケール文字イメージを生成するため第
１図のグレースケールたたみ込みフィルタによって使用
されるサンプリング格子を説明する図、 第３Ａ図ないし第３Ｅ図はグレースケール文字イメージ
のためにピクセル輝度を計算するに当って使用できる各
種の重み付は方式を図形的に説明する図、 第４図は重なり合ったサンプリング領域を含むサンプリ
ング格子を説明する図、 第５図は第４図に示すサンプリング格子に基いてフィル
タ処理することによって作られるグレースケール文字イ
メージの例を示す図、 第６Ａ図および第６Ｂ図は特定のサンプリング格子によ
って得られるグレースケール文字イメージを説明する図
、 第７Ａ図および第７Ｂ図はサンプリング格子をずらした
場合の効果を説明する図、 第８図はグレースケール文字表示システムを説明する図
、 第９図はグレースケール文字イメージの生成・表示・観
察のモデル化のためのシステムを説明する図、 第１０Ａ図および第１０Ｂ図は第９図のシステムで使用
できるピクセル点拡散関数を図形的に説明する図、 第１１図は第９図のシステムで使用できる光学的にじみ
関１数を図形的に説明する図、 第１２図は第９図のシステムで使用できる大脳皮質にじ
み関数を図形式に説明する図、 第１３図は文字イメージの理想的な表現からグレースケ
ール文字を生成するシステムを説明する図、第１４図は
グレースケール・サブピクセル配置の輝度線形化の校正
に当って有用なＣＲＴ画面表示を説明する図、 第１５図は第１４図に示すＣＲＴ画面表示の変形例を説
明する図。 ２．１６：マスク文字発生器 ４ニゲレースケールたたみ込みフィルタ６：グレースケ
ール文字メモリ ８；文字発生器 １０：ディジタル−ビデオ変換器 １２：表示装置 １４ニゲレースケール文字発生器 １Ｂニゲレースケール・プロセッサ ２０：表示器モデル ２２：輝度線形化回路 ２４：点拡散フィルタ ２６．３４：視覚システム・モデル ２８：光学的にじみ関数回路 ３０：大脳皮質にじみ回路 ３２：計算システム ３６：表示装置モデル ３８ニゲレースケール・メモリ ４０：ＣＲＴ画面 ４２．４８：白色部分 ４４．５０：黒色部分 ４６：ｉ！ｌ移部 ５２：帯状部 Ｇ：サンプリング格子 Ｍ：マスク文字 ＳＡ：サンツブリング令頁域 Ｖ：観察者 Ｓ：刺激信号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）グレースケール表示装置のサブピクセル・エッジ
   配置のための輝度線形化値の調整のための下記（ａ）な
   いし（ｆ）のステップを含む方法： （ａ）前記表示装置の第１の領域上に第１のフィールド
   を表示する。前記第１のフィール ドは鋭い遷移線で分離された第１の高輝度 部分と第１の低輝度部分とを有する； （ｂ）前記表示装置の前記第１のフィールドに隣接した
   第２の領域上に第２のフィールド を表示する。前記第２のフィールドは間に ある中間調の帯状部で分離された第２の高 輝度部分と第２の低輝度部分とを有する。 前記中間調の帯状部は前記鋭い遷移線とほ ぼ平行であり所望のサブピクセル・エッジ 配置によって定まる高さを有する； （ｃ）前記中間調の帯状部の高さおよび所定の視角から
   計算される前記表示画面からの距 離に観察者を置く； （ｄ）前記中間調の帯状部のグレースケール設定を変化
   させる； （ｅ）前記第１のフィールドにおける前記鋭い遷移線と
   前記第２のフィールドにおける前 記第２の高輝度部分と前記第２の低輝度部 分との間に前記観察者から見える遷移線と の間における線の不連続性を最小にするグ レースケール設定を選択する； （ｆ）前記選択されたグレースケール設定に従って前記
   表示装置についての輝度線形化値 を設定する。
2. （２）グレースケール表示装置の輝度線形化値の設定の
   ための下記（ａ）ないし（ｏ）のステップを含む方法： （ａ）前記表示装置の第１の領域上に第１のフィールド
   を表示する。前記第１のフィール ドは鋭い遷移線で分離された第１の高輝度 部分と第１の低輝度部分とを有する； （ｂ）前記表示装置の前記第１のフィールドに隣接した
   第２の領域上に第２のフィールド を表示する。前記第２のフィールドは間に ある中間調の帯状部で分離された第２の高 輝度部分と第２の低輝度部分とを有する。 前記中間調の帯状部は前記鋭い遷移線とほ ぼ平行であり所望のサブピクセル・エッジ 配置によって定まる高さを有する； （ｃ）前記表示装置から任意の距離に観察者をセットす
   る； （ｄ）前記中間調の帯状部のグレースケール設定を変化
   させる； （ｅ）前記第１のフィールドにおける前記鋭い遷移線と
   前記第２のフィールドにおける前 記第２の高輝度部分と前記第２の低輝度部 分との遷移線との間にはっきりした線の不 連続性を与えないグレースケール設定の範 囲を選択する； （ｆ）前記表示装置からの複数通りの前記距離について
   ステップ（ｃ）からステップ（ｅ）を繰り返す； （ｇ）前記第１のフィールドにおける前記鋭い遷移線と
   前記第２のフィールドにおける前 記第２の高輝度部分と前記第２の低輝度部 分との遷移線との間にはっきりした線の不 連続を与えないグレースケールの範囲が最 小化される前記距離を判定する； （ｈ）前記判定された距離と前記中間調の帯状部の高さ
   に従って視角を計算する； （ｉ）複数の観察者についてステップ（ｃ）からステッ
   プ（ｈ）を繰り返す； （ｊ）平均視角を計算する； （ｋ）前記中間調の帯状部の高さと前記平均視角から計
   算される前記表示装置からの距離 に観察者を置く； （ｌ）前記中間調の帯状部のグレースケール設定を変化
   させる； （ｍ）前記第１のフィールドにおける前記鋭い遷移線と
   前記第２のフィールドにおける前 記第２の高輝度部分と前記第２の低輝度部 分との間に前記観察者から見える遷移線と の間における線の不連続性を最小にするグ レースケール設定を選択する； （ｎ）複数の観察者、について前記ステップ（ｋ）から
   ステップ（ｍ）を繰り返して前記選択 されたグレースケール設定の平均を計算す る； （ｏ）前記グレースケール設定の平均に従って前記表示
   装置についての輝度線形化値を設 定する。