JPH06253177A

JPH06253177A - 精細度向上装置

Info

Publication number: JPH06253177A
Application number: JP5037823A
Authority: JP
Inventors: Masanori Ogino; 正規荻野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-02-26
Filing date: 1993-02-26
Publication date: 1994-09-09

Abstract

(57)【要約】【目的】ディスプレイ上に再現された文字部の平均輝度
の過度の上昇を防ぎ、かつ、細かい文字の太さを更に細
く見せることの可能な精細度向上装置を提供する。【構成】図１において、入力信号１７を信号源のガンマ
補正を復調するためのガンマ復調手段２１によって復調
した後、２２、２３及び２４からなる高域周波数成分強
調手段によって高域周波数成分を強調し、然る後、後続
ディスプレイ素子の非直線性を補正するためのガンマ補
正手段を経る。【効果】再現された文字部の平均輝度の過度の上昇を防
ぎ、かつ、細かい文字の太さを更に細く見せることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般的には画像処理装
置、主目的としてはディスプレイの精細度向上方式に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図２に一般的な画像伝送系統を示す。同
図で１は被写体、２はカメラ、３はガンマ補正器、４は
トランスミッタ、５は送信アンテナ、６は受信アンテ
ナ、７はレシ−バ、８はＣＲＴ等の表示装置である。

【０００３】Ｓｔｅｖｅｎｓの研究結果（１９６０年
代）によれば、目の感覚は、物理量（輝度ｅｔｃ）の平
方根ないし立方根に比例するとされている。この研究結
果に基き、画像伝送システムにおいては、伝送信号とし
て物理量そのものではなく、感覚比例量を伝送すること
が行われている。このことは、伝送系における外乱ノイ
ズの悪影響を最小限に抑え効率的な伝送を達成するのに
役立っている。図２においてガンマ補正器：３はこの目
的で使用される。一方、ガンマ復調はＣＲＴディスプレ
イの場合には、その入力グリッド制御電圧と出力ビ−ム
電流との間に内在する固有の非直線性によって自動的に
達成される。液晶ディスプレイの場合には、別途のガン
マ復調器が必要とされる。

【０００４】世界の現行テレビジョン方式においては、
ガンマ補正器の変換特性は、その入力物理量のほぼ１／
２.２乗を出力することになっている。この場合、ガン
マの値は２.２であると称している。以下の大部分の説
明において、表現の簡潔化のためガンマ値は２.０であ
るものとして記す。この場合、ガンマ補正とは平方根を
求めることであり、ガンマ復調とは自乗出力を得ること
である。

【０００５】さて、現行のガンマ補正方式に基く伝送方
式は、既述の通り、伝送効率上は優れたものであるが、
テレビ受像器内で用いられる精細度向上装置において、
好ましくない影響を与えていることを本発明者は見い出
した。

【０００６】以下にその影響を示す。尚、精細度向上装
置とは、２次微分回路を用いて、画像信号中の高域周波
数成分を強調する装置であって、図２において受信機７
の一部として含まれる。言葉を代えていえばりんかく強
調装置（エンハンサ−）である。

【０００７】図３（ａ）は画像信号の電圧波形を示す。
横軸は時刻：ｔ、縦軸は画像信号電圧：Ｅである。９は
入力波形、１０は従来のエンハンサ−の出力波形であ
る。両波形の直流成分（平均値）は相等しい。何故なら
従来のエンハンサ−は線型回路に属していたからであ
る。（微分操作は線型作用素に属する。）同図（ｂ）
は、横軸は時刻：ｔ，縦軸は、ガンマ復調後の（ＣＲＴ
の）電流波形である。１１はエンハンサ−を作用させる
前の原波形９に対応し、１２は作用させた後の波形１０
に対応する。即ち、波形１１、１２は各々波形９、１１
を自乗したものである。波形１１と１２とを比べて明白
に判る通り、波形１２の直流分（平均値）は過度に上昇
している。これは主観上、好ましくないものであった。

【０００８】図４に他の波形例を示す。同図は典型的な
パルス波形を示す。同図で１３、１４は各々エンハンサ
−前、後の電圧波形で、各々併記した式、に対応す
る。１５、１６はガンマ復調後に換算したエンハンサ−
前、後の電流波形である。波形１５、１６は各々波形１
３、１４を自乗した値に等しい。

【０００９】図５はエンハンサ−の代表例として２次微
分回路を用いた例を示す。同図で１７は入力端子、１
７′は出力端子、１８は２次微分回路、１９は定数
（ｋ）乗算回路、２０は加算器である。ｋを負値とする
と画像エッジ部の強調が行われ、ｋを正値とすると画像
エッジの抑制が行われる。図４に併記した式において
は、ｋの値を−０.２としてある。

【００１０】図４の波形を見て判る通り、エンハンサ−
の作用は、単にパルス振幅を強調するのみであり、残念
乍らそのパルス幅を狭める作用を持たない。

【００１１】即ち、望ましくは、パルス幅を狭めること
によって画像のクリスプネスを改善したいのであるが従
来技術においては達し得なかった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は従来技
術の欠点を克服して、ガンマ復調後に換算して（即ちＣ
ＲＴビ−ム電流の世界にて）直流分シフトの低減された
エンハンサ−装置を提供するにある。

【００１３】本発明の他の目的は、ガンマ復調後に換算
して、パルス幅狭化効果を有するエンハンサ−装置を提
供するにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の、本発明エンハンサ−装置においてはガンマ復調回路
手段、高域周波数強調回路及びガンマ補正回路手段を備
える。

【００１５】

【作用】該ガンマ復調回路手段の出力には、元の複写体
の光学的物理量に比例した信号が得られる。この出力信
号を高域周波数強調回路手段に入力する。その出力に
は、直流分シフトの解消されたまたはパルス幅の狭めら
れた信号が得られる。この出力信号は該ガンマ補正回路
手段を経て、ＣＲＴに至り、ＣＲＴに内在するガンマ復
調作用によって、物理量比例の世界に復元される。

【００１６】従って、本発明によって従来技術の欠点を
克服して、直流分シフトの低減またはパルス幅狭化を達
成できる。

【００１７】

【実施例】図１に本発明の基本実施例を示す。同図で２
１はガンマ復調回路手段、２２は２次微分回路、２３は
定数ｋを乗算する回路、２４は加算回路、２５はガンマ
補正回路手段、１７、１７′は各々入出力端子である。

【００１８】２２、２３、２４は全体として高域周波数
強調回路として作用する。その詳細は、ＪＰ（特公昭54
−38451）の“ビデオ信号の画質調整回路"を参照された
い。

【００１９】本基本実施例の動作を図６の波形図を用い
て説明する。同図は、図１において端子１７への入力信
号が図３（ａ）と同一の場合に対応する波形を示す。図
６において、１１は図１の節点２１′の波形であり、既
述図３（ｂ）の１１と同形である。２６は図１の節点２
４′の波形である。この波形：２６は、図１の２５：ガ
ンマ補正回路を経て、図２のＣＲＴ：８に内在する既述
ガンマ復調作用によって、再び波形２６と相似となる。

【００２０】従来技術を示す図３の波形：１２において
は有害な平均値シフトが含まれるのに対し、本発明を示
す図６の波形：２６においては有害な平均値シフトが解
消されている。

【００２１】従って本発明の目的のひとつが達せられ
る。

【００２２】次に図７の波形図によって本発明の基本実
施例のパルス幅狭化作用を説明する。図７の波形：１３
は既述図４の波形：１３と同一のパルス入力波形（図１
の端子：１７）である。図７の波形：１５は図４の波
形：１５と同一であり、図１の節点：２１′に現れる電
圧波形である。図７の波形：２７は図１の節点２４′の
波形である。波形：２８は、波形：２７の負極性部分を
除いた波形であり、ＣＲＴのビ−ム電流に相当する。
（周知の通り、ＣＲＴのビ−ム電流は負極性成分を有し
ない。）図７において２９は入力波形のパルス幅
（Ｔ₁）であり、これは従来技術における波形：１６
（図４）のパルス幅に等しい。図７において３０はＣＲ
Ｔのビ−ム電流のパルス幅（Ｔ₂）であり、これは、同
図から判るように入力パルス幅：Ｔ₁より狭い。即ちパ
ルス幅狭化の目的が達せられている。

【００２３】以上で本発明の基本実施例の説明を終る。

【００２４】本発明の効果を第３者が確実に利用し得る
ように、更に詳細実施例を以下に示す。

【００２５】図８にガンマ復調回路手段の実施例を示
す。

【００２６】図９にガンマ補正回路手段の実施例を示
す。

【００２７】両図において、端子１７、２１′、２
４′、１７′は図１のそれらに対応する。３１、４１は
入力電圧を入力電流に変換するための抵抗器である。３
２、３３、３６、４２、４３、４６はダイオ−ド、３
４、４４はバイアス電流源、３５、４５はトランジス
タ、３７、４７は負荷抵抗である。ダイオ−ド３６、４
３は温度補償用である。

【００２８】動作を説明する前に、トランジスタまたは
ダイオ−ドの入力電圧Ｖと電流Ｉとの間の基本関係式を
念の為、次式に示す。

【００２９】

【数１】

【００３０】即ち電流Ｉは電圧Ｖの指数関数であり、電
圧Ｖは電流Ｉの対数関数である。

【００３１】図８の動作を説明する。

【００３２】抵抗３１には入力電圧：Ｅにほぼ比例した
電流が流れる。この電流はダイオ−ド３２、３３に流
れ、入力１neper当り５２ｍＶの電圧（２６ｍＶ×２）
を発生する。トランジスタ３５のエミッタ側のダイオ−
ド３６には、大バイアス電流が電流源３４から供給され
ているためダイオ−ド３６は定電圧源として働く。これ
は温度補償の目的を兼ねている。

【００３３】トランジスタ３５は、数１に従い入力電圧
２６ｍＶ当り２neper出力，入力電圧５２ｍＶ当り２nep
er出力となる。

【００３４】従って入力電圧：Ｅの１neperの変化(即
ち,ｅ：１)に対して出力電圧２１′は２neperだけ変化
(即ち、ｅ²：１)する。即ち、出力には入力電圧：Ｅの平
方に比例した出力：Ｅ²が得られる。よって本回路は自
乗回路として働く。以上で図８の説明を終る。

【００３５】図９において、バイアス電流源：４４はダ
イオ−ド：４３を定電圧化する。従って、図９において
入力電圧の１neperの変化はトランジスタ：４５のベ−
ス電圧の変化２６ｍＶをもたらす。この２６ｍＶのベ−
ス電圧の変化は、トランジスタ：４５、ダイオ−ド：４
６に印加され出力電流の０.５neperの変化をもたらす。
これが負荷抵４７の両端に電圧として現れる。従って端
子２４′の入力電圧の１neperの変化に対して出力：１
７′は０.５neperだけ変化する。従って出力は入力の平
行根に比例したものとなる。即ち、図９はガンマ補正回
路として働く。

【００３６】尚、図８、図９において、温度補償用ダイ
オ−ド：３６、４３は他のダイオ−ド：３２、３３、４
２、４３及びトランジスタ：３５、４５に比べてそのジ
ャンクション断面積を１０倍化しておくことが推奨され
る。

【００３７】図１０にガンマ復調用平方回路の他の実施
例を示す。

【００３８】同図の点線６１は対数関数回路である。点
線６２は指数関数回路である。５３は２倍化回路であ
る。従って同図はｅｘｐ(２ log Ｅ)即ち、Ｅ²回路とし
て働く。図１１にガンマ補正用平方根回路の他の実施例
を示す。同図の点線６３は対数関数回路であり、６４は
指数関数回路、７３は０.５倍化回路である。従って同
図はｅｘｐ(０.５ log Ｌ)即ち平方根回路として働く。

【００３９】図１０、１１の詳細構成は次の通りであ
る。

【００４０】４８、６８は抵抗器、４９、６９、５５、
７５は演算増幅器、、５０、５１、５４、５７、７０、
７１、７４、７７はダイオ−ド、５６、７６は抵抗器、
５８、７８は電流源である。その動作は既述の通りであ
る。

【００４１】図１２に本発明の第１の変形実施例を示
す。基本実施例図１が、時間軸方向(ディスプレイ画面
上では通常水平方向)のみの１次元処理であったのに対
し、本図１２は２次元処理(水平、垂直方向)である。

【００４２】同図において、１７、１７′は各々入力、
出力端子である。７９はＡＤコンバ−タ、８７はＤＡコ
ンバ−タ、８０、８１は１ラインディレイ回路、８２〜
８５は１クロックディレイ回路、８６はノンリニアデジ
タルエンハンサ手段である。同図の節点：８８〜９２の
信号Ｄ₀〜Ｄ₄をディスプレイの画面上の位置で表すと図
１３の通りである。即ちＤ₀を中心として左Ｄ₁、右
Ｄ₂、上Ｄ₃、下Ｄ₄である。ノンリニアデジタルエンハ
ンサ手段の出力Ｄ₅は式(図１３に併記)で定義され
る。式の( )内は負極性の２次元２次微分である。

【００４３】即ち本実施例は図１の基本実施例を２次元
化したものである。

【００４４】本実施例の従来技術に比べての効果は次の
通りである。従来技術のエンハンサは、線型作用素に属
していた。このため、ＣＲＴに内在するガンマ復調作用
によって、再生画像中の細かい文字の太さを更に細くす
ることができなかった。

【００４５】本実施例はガンマ復調及びガンマ補償を含
む非線型作用素に属しており、従って細かい文字の太さ
を更に細くすることができる。

【００４６】以上で第１の変形実施例の基本構成の説明
を終り、次にその要部である所の８６：ノンリニアエン
ハンサ−手段の詳細構成の例を記す。

【００４７】図１４に詳細構成例を示す。

【００４８】同図で９４は、Ｄ₁〜Ｄ₄の入力を各々平方
して後それらの平均値の平方根を出力する。ＲＯＭ(Rea
d Only Memory)である。同図ではこの出力値を記号：χ
で表している。９５は該χとＤ₀、ｋ，Ｂ(後述)の入力
に基き、出力Ｄ₅を得るＲＯＭである。Ｄ₅とχ、Ｄ₀、
ｋ，Ｂとの関係は同図に併記した式に示す通りであ
る。式と既述の式とは同一の意味をもつことが明白
である。

【００４９】図１４において、ＲＯＭ９４への各入力：
Ｄ₁〜Ｄ₄の必要精度は通常の精度８bitを必要としな
い。Ｄ₀〜Ｄ₄の各々の必要精度は約５bitである。何故
なら、上記の通り、４個のデ−タの平均値を求める機能
を含めているために、統計数学の平均値精度向上原理に
基き、その出力χの精度を２倍に向上できるからであ
る。Ｄ₁〜Ｄ₄の精度を各５bitに制限することにより、
ＲＯＭ９４の規模を汎用の１Ｍ Byte品(アドレス２０bi
t)のレベルにおさめることができる。

【００５０】ＲＯＭ９５は８bit入力：Ｄ₀、７bit入
力：χ、２bit定数：ｋ、３bit定数：Ｂの値及び式に
基き８bit精度の出力Ｄ₅を出力する。従って５１２ｋ B
yteの汎用ＲＯＭで実現できる。ｋの値の２bitの意味
は、４段階にエンハンサの強さを選択できることを意味
する。

【００５１】式におけるＢの値は、ディスプレイの周
囲の照明外光に起因する黒レベルの光学的な浮きを消去
するための項である。Ｂの値を８段階に調節できるよう
に３bitを付与してある。

【００５２】式において、根号の中の数値が負となる
場合においては、Ｄ₅の値を単に零として良い。また、
式、において平方及び平方根の代りにγ乗、１／γ
乗を用いて良い。

【００５３】以上で本発明の第１の変形実施例説明を終
る。

【００５４】以上に記した本発明の実施例は、本発明が
ディスプレイに適用されることを想定し、伝送量が通常
のガンマ補正された信号であることを前提として記し
た。

【００５５】本発明をカメラに適用する場合に適した実
施例を図１５に示す。

【００５６】同図において、６１は図１０で既述のＬＯ
Ｇアンプ６１、７９〜８５は図１２で既述のものと同一
である。９６は入力端子で、カメラで検出された物理量
(例：輝度)である。９７はＬＯＧアンプ６１の出力端子
で、入力物理量の対数値が得られる。次続ＡＤコンバ−
タ７９の出力には８bitのディジタル信号を得る。ディ
ジタル信号のＬＳＢ(least significant bit)の大きさ
は、物理量の相対変化に対する目の実用的な検知限(約
２.５％)に相当するものとすることができる。そうする
ことによって、１.０２５の２５６乗即ち約５５０：１
という広いダイナミックレンジを得ることができる。

【００５７】図１５の９８は出力端子であり、９９はノ
ンリニアエンハンサ−回路である。その定義は同図に併
記した式に記されている。このノンリニアエンハンサ
−回路９９を、図１４に例示した原理に基いてふたつの
ＲＯＭに分解することができる。

【００５８】本実施例の効果は、細かい文字の弁別性を
改善できるという本発明の一般目的に加えて、更に表現
可能なダイナミックレンジの拡大が可能となる点にあ
る。

【００５９】尚、式、、において、入力Ｄ₁〜Ｄ₄
の丸め誤差に起因する疑似ノイズ成分の視覚的悪影響を
最小限に抑えるには、式、、中の高域周波数成
分、即ち( )の値が、Ｄ₁〜Ｄ₄の丸め誤差に起因する
値より小さい範囲内において、( )の値を零に縮退す
れば良い。そうすることによって、再生画像の輪郭部を
除く平坦部の擬似ノイズ成分を消去できる。即ち、再生
画像のＳ／Ｎ比を向上できる。

【００６０】

【発明の効果】上記の記述から理解される通り、本発明
によれば、従来技術の問題点を克服して視覚上、直流分
シフトの低減されたエンハンサ−装置を提供できる。ま
た、白い細かい文字などの再現に際して、その文字の太
さを低減して読み易くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のノンリニアエンアンサ−装置の基本実
施例である。

【図２】一般的な画像伝送系統図である。

【図３】従来技術の問題点を示す波形図である。

【図４】従来技術の問題点を示す波形図である。

【図５】２次微分式エンハンサ−回路である。

【図６】本発明の動作を示す波形図である。

【図７】本発明の動作を示す波形図である。

【図８】本発明の要部の回路図である。

【図９】本発明の要部の回路図である。

【図１０】本発明の要部の回路図である。

【図１１】本発明の要部の回路図である。

【図１２】本発明の第１の変形実施例である。

【図１３】本発明の第１の変形実施例の原理説明図であ
る。

【図１４】本発明の第１の変形実施例の要部の詳細構成
図である。

【図１５】本発明の他の実施例である。

【符号の説明】

１：被写体、２：カメラ、３：ガンマ補正器、４：送信
機、７：受信機、８：ＣＲＴ、９,１０,１３,１４：電
圧波形、１１,１２,１５,１６,２６,２８：電流波形、
１８,２２：２次微分回路、２１：ガンマ復調回路、２
５：ガンマ復調回路、６１,６３：対数関数回路、６２,
６４：指数関数回路、８０,８１：１ラインディレイ回
路、８２〜８５：１クロックディレイ回路、８６：エン
ハンサ−回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】信号源側のガンマ補正を復調するためガン
マ復調手段，高域周波数成分強調手段及び後続ディスプ
レイ素子の非直線性を補正するためのガンマ補正手段を
備え、前記順序に従って接続されてなる非直線精細度向
上装置。
【請求項２】請求項１において、該ガンマ復調手段はほ
ぼ平方根関数であり、該ガンマ補正手段はほぼ平方関数
であることを特徴とする非直線精細度向上装置。
【請求項３】請求項１において、該高域周波数成分強調
手段を、少なく共１次元方向の２次微分回路によって構
成してなる非直線精細度向上装置。
【請求項４】請求項１において、該信号源側のガンマ補
正は対数変換であって、然る後ＡＤコンバ−タによって
ディジタル信号に変換されてなる非直線精細度向上装
置。
【請求項５】請求項１において、該高域周波数成分強調
手段はディジタル回路によって構成され、かつ、ディジ
タル値の丸め誤差に起因する量に満たない高域周波数成
分を零に等置してなる精細度向上装置。