JPH04288782A - 画質改善装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、テレビジョン（ＴＶ
）受像機、ヒデオテープレコーダ（ＶＴＲ　）、プリン
タ等の各種ビデオ機器、及び、画像データを扱う各種画
像処理装置等に好適な画質改善装置に関する。そして、
この発明は、特にエッジ強調を観賞者に違和感を与える
ことなく自然な形で行い、再生画像の鮮鋭度及び解像度
を改善できると共に、耐雑音性能に優れ、デジタル回路
化に適した画質改善装置を提供することを目的としてい
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、画質改善のために用いられる輪郭
補正では、２次微分処理によって輪郭補正成分を求め、
この補正成分を元の信号に適量付加していた。この方法
では、輪郭補正成分である２次微分波形が、元の信号の
波形変化部（エッジ部）の中点よりもかなり外側にピー
クを持つ波形となっていた。よって、この２次微分波形
を元の信号に付加すると、プリシュートやオーバーシュ
ートが発生することがあり、再生画像上のエッジに白と
黒の縁どりができるなどの不自然な輪郭補正となること
があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、元の信号の波形変化部（エッジ部）の中
点位置に波形段差を付加することによるエッジ強調によ
り、プリシュートやオーバーシュートによる不自然な輪
郭補正を防ぎ、観賞者に対して違和感を与えることなく
、自然な形で鮮鋭度及び解像度を向上させることができ
ると共に、耐雑音性能に優れ、デジタル回路化に適した
画質改善装置とするには、どのような手段を講じればよ
いかという点にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するために本発明は、入力信号である第１の信号を所定
時間遅延させた第２の信号と、前記第２の信号を前記所
定時間遅延させた第３の信号とを出力する遅延回路と、
前記第１の信号から前記第２の信号を減算して得た第４
の信号を出力する第１の減算器と、前記第２の信号から
前記第３の信号を減算して得た第５の信号を出力する第
２の減算器と、前記第４の信号から前記第５の信号を減
算して得た第６の信号を出力する第３の減算器と、前記
第４、第５、及び第６の信号が供給され、前記第４、第
５、及び第６の信号の値の組合わせに応じて変化する、
制御信号である第７の信号を出力する制御信号形成回路
と、前記第１、第２、第３、及び第７の信号が供給され
、制御信号である前記第７の信号に応じて、前記第１、
第２、及び第３の信号の内の１つを選択して出力する信
号選択回路と、前記信号選択回路の出力信号と、前記第
２の信号とを混合して出力する混合器とより構成し、前
記制御信号形成回路は、（イ）前記第４、第５の信号の
値が共に第１の正の定数より大であり、同時に前記第６
の信号の値が第２の正の定数より大であるとき、または
、前記第４、第５の信号の値が共に第１の負の定数より
小であり、同時に前記第６の信号の値が第２の負の定数
より小であるとき、前記信号選択回路が前記第３の信号
を選択出力する制御信号を出力し、（ロ）前記第４、第
５の信号の値が共に第１の正の定数より大であり、同時
に前記第６の信号の値が第２の負の定数より小のとき、
または、前記第４、第５の信号の値が共に第１の負の定
数より小であり、同時に前記第６の信号の値が第２の正
の定数より大であるとき、前記信号選択回路が前記第１
の信号を選択出力する制御信号を出力し、（ハ）前記第
４、第５、及び第６の３つの信号の値の組合わせが前記
（イ）、（ロ）以外の組合わせのとき、前記信号選択回
路が前記第２の信号を選択出力する制御信号を出力し、
前記混合器から、前記入力信号である第１の信号のエッ
ジが強調された出力信号を得ることを特徴とする画質改
善装置を提供するものである。

【０００５】

【実施例】図１に、この発明の画質改善装置の一実施例
を示す。また、図２は制御信号形成回路の動作機能説明
図、図３は制御信号形成回路、信号選択回路、及び混合
器の具体的な構成例を示す図、図４は図１に示した実施
例の動作説明図である。図４では、説明をわかりやすく
するために、波形傾斜部の段差を誇張して表現してある
。また、具体的回路例としてデジタル回路を挙げる場合
でも、その動作説明をわかりやすくするため、図４では
、その回路の信号波形をアナログ波形として示すものと
する。図１において、１及び２は同一の遅延時間を有す
る遅延回路、３〜５は減算器、６は制御信号形成回路、
７は信号選択回路、８は混合器である。なお、説明の便
宜上、各回路自体の処理時間による信号の遅れ、及びそ
の遅れを単に補正するためだけに通常用いられる遅延回
路等は、省略するものとする。この画質改善装置の扱う
入力信号としては、各種映像信号、輝度信号、ＲＧＢ信
号等が考えられる。まず、ラインＬ１から入来する入力
信号Ｓ１が、図４（ａ）に示すようなバーパルス波形の
信号である場合について説明する。この信号はＴＶ映像
信号の輝度信号の一波形例であり、周波数成分が上限周
波数４ＭＨｚ　までに帯域制限されているものとする。 入力信号Ｓ１は、遅延回路１に供給される。遅延回路１
の有する遅延時間Ｔは、

【０００６】

【数１】

【０００７】である。この遅延時間Ｔの値は、ＴＶ映像
信号を量子化し、デジタル系で信号処理する際に通常用
いられる標本化周波数ｆｓ　（ｆｓ　＝４ｆｓｃ）を基
に設定された値であり、遅延時間Ｔは標本化周期に一致
している。ＴＶ映像信号の周波数成分が４ＭＨｚ　まで
で帯域制限されている場合には、理想特性から求められ
る次式のインパルス応答、

【０００８】

【数２】

【０００９】の半値幅（約１５０．８ｎｓ）から、遅延
時間Ｔの値を次式、

【００１０】

【数３】

【００１１】即ち、半値幅の１／２以下の値に設定する
ことで、この発明の目的は達成される。遅延回路１で、
時間Ｔだけ遅延した出力信号Ｓ２を図４（ｂ）に示す。 次段の遅延回路２は、遅延回路１と同一機能の回路であ
り、供給された信号Ｓ２をさらに時間Ｔだけ遅延した信
号Ｓ３（図４（ｃ）参照）を出力する。減算器３は、入
力信号Ｓ１から遅延回路１の出力信号Ｓ２を減算し、次
式に示す信号Ｓ４を出力する。信号Ｓ４の波形（図４（
ｄ）参照）は、差分波形、即ち微分波形である。

【００１２】

【数４】

【００１３】減算器４は、減算器３と同一の機能を有し
、遅延回路１の出力信号Ｓ２から遅延回路２の出力信号
Ｓ３を減算し、次式に示す信号Ｓ５を出力する。

【００１４】

【数５】

【００１５】減算器５も、減算器３と同一の機能を有し
、減算器３の出力信号Ｓ４から減算器４の出力信号Ｓ５
を減算し、次式に示す信号Ｓ６を出力する。信号Ｓ６の
波形（図４（ｆ）参照）は、２次の差分波形、即ち２次
微分波形である。

【００１６】

【数６】

【００１７】次段の制御信号形成回路６には、減算器３
，４，５の各出力信号Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６が供給され、制
御信号Ｓｃを形成する。制御信号Ｓｃ　は、３つの信号
Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３から成る、ローアクティブ（負
論理）のロジック信号である。次表１に各制御信号の論
理及びその成立条件を示す。また、信号Ｓｃ１，Ｓｃ２
，Ｓｃ３の各波形図を図４（ｈ），（ｉ），（ｇ）に示
す。

【００１８】

【表１】

【００１９】以上のように、（イ）信号Ｓ４，Ｓ５の値
が共に第１の正の定数αより大であり、同時に信号Ｓ６
の値が第２の正の定数βより大であるとき、または、信
号Ｓ４，Ｓ５の値が共に第１の負の定数−αより小であ
り、同時に信号Ｓ６の値が第２の負の定数−βより小で
あるとき、制御信号Ｓｃ３が０（Ｌｏｗ）となり、（ロ
）信号Ｓ４，Ｓ５の値が共に第１の正の定数αより大で
あり、同時に信号Ｓ６の値が第２の負の定数−βより小
のとき、または、信号Ｓ４，Ｓ５の信号の値が共に第１
の負の定数−αより小であり、同時に信号Ｓ６の信号の
値が第２の正の定数βより大であるとき、制御信号Ｓｃ
１が０（Ｌｏｗ）となり、（ハ）信号Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６
の３つの信号の値の組合わせが上記以外の組合わせのと
き（即ち、信号Ｓｃ１，Ｓｃ３が同時に１（Ｈｉｇｈ）
のとき）、制御信号Ｓｃ２が０（Ｌｏｗ）となる。上記
の定数α，βは、信号Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６の値に比べて小
さな値であり、雑音成分を除去するために設定される。 これによって、信号Ｓ４，Ｓ５中の振幅値がα未満の雑
音相当成分が除去されると共に、信号Ｓ６中の振幅値が
β未満の雑音相当成分が除去される。従って、雑音成分
の影響を受けないより正確な制御信号Ｓｃが得られる。 なお、この雑音除去処理により、雑音成分と共に失われ
る信号成分は、元の信号の数％以内であり問題ない。制
御信号形成回路６を実現する回路例を図３（ａ）に示す
。図３（ａ）において、信号Ｓ４〜Ｓ６は、２の補数表
示の８ｂｉｔのデジタル信号として扱われる。信号Ｓ４
〜Ｓ６は、それぞれ変換器３−１〜３−３に供給される
。変換器３−１〜３−３は、まず、図２（ａ）に示すス
ライス機能により、供給された各信号の所定値未満の信
号成分を切り取る。このスライス機能により得られる各
信号Ｓ′４，Ｓ′５，Ｓ′６を次式に示す。

【００２０】

【数７】

【００２１】また、変換器３−１〜３−３でのスライス
機能が図２（ｂ）に示すものであれば、各信号Ｓ′４，
Ｓ′５，Ｓ′６は次式に示すものとなる。

【００２２】

【数８】

【００２３】変換器３−１〜３−３は、スライス処理の
次に、信号Ｓ′４〜Ｓ′６を、正のときは１、ゼロのと
きは０、負のときは−１に変換し、それを２の補数表示
の２ｂｉｔ化された信号として出力する。各変換器の変
換表を表２に、信号Ｓ′４〜Ｓ′６の２の補数表示の２
ｂｉｔ化された信号を次式（９）にそれぞれ示す。

【００２４】

【表２】

【００２５】

【数９】

【００２６】変換器３−１〜３−３は、ＴＴＬ−ＩＣや
、ＲＯＭなどによるテーブル・ルックアップ方式で実現
できると共に、ＰＬＡ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌ
ｏｇｉｃ　Ａｒｒａｙ）等でも実現できる。３つの変換
器出力は、ＡＮＤ回路３−４〜３−８、ＯＲ回路３−９
，３−１０、ＮＡＮＤ回路３−１１，３−１２，３−１
３を経て、次式に示す制御信号Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３
となる。

【００２７】

【数１０】

【００２８】なお、図３（ａ）上では、各信号名Ｓｃ１
，Ｓｃ２，Ｓｃ３は、単なる名称として記載してあるが
、上式（１０）では、その信号の使用目的、動作を明確
にするため、ローアクティブ（負論理）の論理式で（即
ち、バーを付して）、各信号Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３を
示している。 ここで図１にもどって、制御信号Ｓｃ（信号Ｓｃ１，Ｓ
ｃ２，Ｓｃ３）、及び信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、次段の
信号選択回路７に供給される。信号選択回路７は、制御
信号Ｓｃに応じて、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の内の１つの
信号を選択出力する。信号選択回路７の出力Ｓ７は、次
式（１１）に示すものとなる。

【００２９】

【数１１】

【００３０】即ち、信号選択回路７は、制御信号Ｓｃ１
が０（Ｌｏｗ）のとき、信号Ｓ１を選択出力し、制御信
号Ｓｃ２が０（Ｌｏｗ）のとき、信号Ｓ２を選択出力し
、制御信号Ｓｃ３が０（Ｌｏｗ）のとき、信号Ｓ３を選
択出力する。

【００３１】信号選択回路７を実現する回路例を図３（
ｃ）に示す。ブロック３−３１，３−３２，３−３３は
スイッチ回路である。各スイッチ回路３−３１〜３−３
３には、信号Ｓ１〜Ｓ３がそれぞれ供給され、制御信号
Ｓｃ１〜Ｓｃ３の内の１つが０（Ｌｏｗ）のとき、その
制御信号が供給されているスイッチ回路がオンとなり、
信号Ｓ１〜Ｓ３の内のどれか１つが、共通化された出力
端子から出力される。各スイッチ回路３−３１〜３−３
３は、同一構成の回路である。図３（ｂ）に、スイッチ
回路３−３１〜３−３３の具体的回路例として、スイッ
チ回路３−３１を代表として示す。信号Ｓ１，Ｓ７を８
ｂｉｔ，２の補数表示のものとする。ブロック３−２０
〜３−２７は制御端子付のバッファ回路であり、共通化
された制御端子には、制御信号Ｓｃ１が供給されている
。この制御信号Ｓｃ１が０（Ｌｏｗ）のときに、入力信
号Ｓ１、即ち、Ｓ１０（ＬＳＢ）〜Ｓ１７（ＭＳＢ）は
、そのまま出力Ｓ７（即ち、Ｓ７０（ＬＳＢ）〜Ｓ７７
（ＭＳＢ））として出力される。制御信号Ｓｃ１が１（
Ｈｉｇｈ）のときには、出力はトライステートまたはハ
イインピーダンス状態となる。こうして得られる信号選
択回路７の出力信号Ｓ７は、図４（ｊ）に示す波形とな
る。この出力波形Ｓ７を入力波形Ｓ１と比較すると、出
力波形Ｓ７は、入力波形Ｓ１の波形変化部（エッジ部）
のほぼ中間点に波形段差が付加され、波形傾斜部の傾斜
が急峻となっており、適格にエッジ強調された波形とな
っていることがわかる。

【００３２】再び図１にもどって、信号選択回路７の出
力信号Ｓ７と、遅延回路１の出力信号Ｓ２とが、次段の
混合器８に供給される。この混合器８での、２つの信号
Ｓ２，Ｓ７の混合率を変えることにより、観賞者は、好
みのエッジ強調効果を設定することができる。混合率を
ｋとしたときの混合器８の出力信号Ｓｏ（この画質改善
装置の出力）を次式に示す。

【００３３】

【数１２】

【００３４】ｋ＝０で、エッジ強調されていない原信号
Ｓ２（入力信号Ｓ１を単に遅延させただけの信号）が出
力信号Ｓｏとして得られる。ｋ＝１で、最もエッジ強調
された信号である信号Ｓ７が、出力信号Ｓｏとして得ら
れる。ｋ＝０．５　の場合の信号Ｓｏの波形を、図４（
ｋ）に示す。このように、本実施例では、混合器を１個
だけ設けることにより、エッジ強調量を調節可能として
いる。よって、この実施例は、簡単な回路構成により、
観賞者の好みに合わせた輪郭補正画像が得られる。図３
（ｄ）に、混合器８の具体的回路例を示す。まず、減算
器３−４１で、信号Ｓ７から信号Ｓ２を減算し、差信号
を得る。この差信号がエッジ強調成分となる。次に、差
信号は、増幅器３−４２に供給されてｋ倍され、その後
、加算器３−４３で信号Ｓ２に加算される。加算器３−
４３の出力信号Ｓｏは、図１に示すＬ２から、この画質
改善装置の最終的な出力として取出される。

【００３５】この出力波形Ｓｏを入力波形Ｓ１と比較す
ると、出力波形Ｓｏは、入力波形Ｓ１の波形変化部（エ
ッジ部）のほぼ中間点に波形段差が付加され、波形傾斜
部の傾斜が急峻となっており、適格にエッジ強調された
波形となっていることがわかる。出力信号Ｓｏを再生す
れば、輪郭補正された画像が得られる。また、この画質
改善装置のエッジ強調処理は、図４（ｋ）に示す出力波
形Ｓｏからもわかるように、従来の輪郭補正のようなプ
リシュート、オーバーシュートなどの原信号の振幅を越
えたエッジ強調処理とならず、原信号の振幅内のエッジ
強調処理である。従って、この画質改善装置を組込んだ
機器を、デジタル回路で構成した場合でもオーバーフロ
ーの問題が発生せず、その機器は、良好な画質改善が行
える。こうして、ラインＬ２から出力される信号Ｓｏは
、エッジ強調が行われた結果、新たな側波帯成分が形成
され、入力信号Ｓ１が本来有する帯域を越えたスペクト
ルが新たに付加された信号となる。この新たなスペクト
ルの付加は、等価的に、原信号の解像度が向上したとの
印象を観賞者に与え、画像の鮮鋭度を改善する働きをし
ている。

【００３６】ここで、信号Ｓｏのエッジ部の急峻さ（エ
ッジ強調の度合）は、混合率ｋの値とは無関係に、エッ
ジ強調前の元の信号におけるエッジ部が有する周波数特
性に依存している。元の信号Ｓ１の立上がり部及び立下
がり部（エッジ部）が、図４（ｌ）に示すように、より
急峻な傾斜であれば、同図（ｍ）に示すような強い度合
のエッジ強調が行われる。一方、同図（ｎ）に示すよう
に緩かな傾斜に対しては、同図（ｏ）に示すような弱い
度合のエッジ強調が行われる。このように、エッジ強調
処理の度合は、入力信号の周波数に依存し、入力信号と
完全な相関関係があるので、この画質改善装置は、観賞
者に対して違和感を与えることなく、自然な形で、鮮鋭
度及び解像度を向上させることができる。

【００３７】上記実施例では、入力信号として、上限周
波数４ＭＨｚ　までに帯域制限された輝度信号をあげた
が、本発明の画質改善装置は、ＲＧＢ信号などのベース
バンド系全ての映像信号及び画像信号を扱うことができ
る。 また、この画質改善装置は、ＣＧ（コンピュータグラフ
ィックス）画像や、自然画像を扱う画像処理装置にも好
適である。特に、デジタル化された画像データに対して
は、本発明と等価な輪郭補正処理、エッジ強調処理が、
コンピュータを使用したソフトウェア処理によっても実
現でき、本発明は、画像データのソフトウェアによる加
工処理にも応用できる。さらにまた、本発明は、デジタ
ル伝送系の波形歪によって発生するアイパターンの劣化
を改善することにも有効である。

【００３８】

【発明の効果】以上の通り本発明の画質改善装置は、以
下の効果を有する。 （イ）エッジ強調を、入力信号の傾斜部分の中点に波形
段差を適格に付加することにより行い、その結果、入力
信号の有する周波数帯域外の周波数成分が付加された出
力信号が得られるので、再生画像の輪郭補正が行える。 （ロ）従来の輪郭補正のようなプリシュート、オーバー
シュートなどの原信号の振幅を越えたエッジ強調となら
ず、原信号の振幅内のエッジ強調処理である。従って、
この画質改善装置を組込んだ機器を、デジタル回路で構
成した場合でもオーバーフローの問題が発生せず、その
機器は、良好な画質改善が行える。 （ハ）入力信号に対するエッジ強調の度合は、入力信号
の周波数に依存し、入力信号と完全な相関関係があるの
で、この画質改善装置は、観賞者に対して違和感を与え
ることなく、自然な形で、鮮鋭度及び解像度を向上させ
ることができる。 （ニ）混合器を１個だけ設けることにより、エッジ強調
量を調節可能としている。よって、この画質改善装置は
、簡単な回路構成により、観賞者の好みに合わせた輪郭
補正画像が得られる。 （ホ）雑音成分の影響を受けない正確な制御信号Ｓｃが
得られるので、耐雑音性能の向上した画質改善が行える
。 （ヘ）本発明の各構成要素は、従来の回路を組合わせる
ことによりそれぞれ構成できるので、本発明の画質改善
装置は容易に製造でき、幅広い用途を有するものである
。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例のブロック構成図である。

【図２】制御信号形成回路の動作機能説明図である。

【図３】制御信号形成回路、信号選択回路、及び混合器
の具体的な構成例を示す図である。

【図４】図１に示した実施例の動作説明図である。

【符号の説明】

１，２　　遅延回路 ３，４，５　　減算器 ６　　制御信号形成回路 ７　　信号選択回路 ８　　混合器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力信号である第１の信号を所定時間遅延
   させた第２の信号と、前記第２の信号を前記所定時間遅
   延させた第３の信号とを出力する遅延回路と、前記第１
   の信号から前記第２の信号を減算して得た第４の信号を
   出力する第１の減算器と、前記第２の信号から前記第３
   の信号を減算して得た第５の信号を出力する第２の減算
   器と、前記第４の信号から前記第５の信号を減算して得
   た第６の信号を出力する第３の減算器と、前記第４、第
   ５、及び第６の信号が供給され、前記第４、第５、及び
   第６の信号の値の組合わせに応じて変化する、制御信号
   である第７の信号を出力する制御信号形成回路と、前記
   第１、第２、第３、及び第７の信号が供給され、制御信
   号である前記第７の信号に応じて、前記第１、第２、及
   び第３の信号の内の１つを選択して出力する信号選択回
   路と、前記信号選択回路の出力信号と、前記第２の信号
   とを混合して出力する混合器とより構成し、前記制御信
   号形成回路は、（イ）前記第４、第５の信号の値が共に
   第１の正の定数より大であり、同時に前記第６の信号の
   値が第２の正の定数より大であるとき、または、前記第
   ４、第５の信号の値が共に第１の負の定数より小であり
   、同時に前記第６の信号の値が第２の負の定数より小で
   あるとき、前記信号選択回路が前記第３の信号を選択出
   力する制御信号を出力し、（ロ）前記第４、第５の信号
   の値が共に第１の正の定数より大であり、同時に前記第
   ６の信号の値が第２の負の定数より小のとき、または、
   前記第４、第５の信号の値が共に第１の負の定数より小
   であり、同時に前記第６の信号の値が第２の正の定数よ
   り大であるとき、前記信号選択回路が前記第１の信号を
   選択出力する制御信号を出力し、（ハ）前記第４、第５
   、及び第６の３つの信号の値の組合わせが前記（イ）、
   （ロ）以外の組合わせのとき、前記信号選択回路が前記
   第２の信号を選択出力する制御信号を出力し、前記混合
   器から、前記入力信号である第１の信号のエッジが強調
   された出力信号を得ることを特徴とする画質改善装置。