JPH0787361A - 波形補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 各種ビデオ機器、各種画像処理装置等に好適
な波形補正装置に関する。波形エッジ部を急峻化するこ
とで画質を改善するが、入力信号の波形エッジ期間を検
出してこの期間にのみエッジ強調成分を合成することに
より、波形補正効果を低下させることなく不要なリンギ
ングの発生を抑圧でき、より自然な形で再生画像の鮮鋭
度及び解像度を改善できる装置を提供するものである。 【構成】 波形補正を行うエッジ強調成分は、波形合成
器１５の非線形処理の制御パラメータαの値に応じて生
成される。検出器１９は入力信号Ｓａの波形エッジ期間
を検出し、波形エッジ期間のほぼ全期間で制御パラメー
タαを最大値γとし、十分なエッジ強調成分を生成さ
せ、波形エッジ以外の期間では、制御パラメータαをエ
ッジ強調成分を生成しない値である１に制御する。これ
により、波形補正効果を低下させることなく不要なリン
ギングの発生を抑圧する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は各種ビデオ機器、各種画
像処理装置等に好適な波形補正装置に関する。そして、
この発明は波形の変化部即ち波形エッジ部を急峻化する
ことで画質を改善するが、不要なリンギングの発生を抑
圧して、観賞者に違和感を与えることなくより自然な形
で再生画像の鮮鋭度及び解像度を改善できる波形補正装
置を提供することを目的としている。

【０００２】

【従来の技術】従来の波形補正装置としては、例えば、
本出願人による平成３年特許願第360616号（整理番号H0
3001093 ）がある。この波形補正装置は、元の信号の波
形変化部、即ちエッジ部の略中点位置に、できるだけ滑
らかなスロープで波形を急峻化するためのエッジ強調信
号を付加することでエッジ強調を行い、過度のプリシュ
ートやオーバーシュートによる不自然な輪郭強調を防い
でいる。そして、鑑賞者に対して違和感を与えることな
く、かつ自然な形で最適な鮮鋭度及び解像度を向上させ
ることを目的としている。

【０００３】ここで、上記エッジ強調信号は、直交高域
フィルタ及び同相高域フィルタによってそれぞれ原信号
の直交高域成分及び同相高域成分を取り出し、これをベ
クトル表現した場合の位相角を変換することによって得
られている。

【０００４】先願の波形補正装置を図７に示す。端子(3
0)には外部より入力信号Ｓａが入力される。直交高域フ
ィルタ(33)には信号Ｓａが入力され、直交高域信号Ｓｂ
が出力される。同相高域フィルタ(34)にも信号Ｓａが入
力され、同相高域信号Ｓｃが出力される。

【０００５】２つの出力信号Ｓｂ，Ｓｃは波形合成器(3
5)に入力され、信号Ｓｃの波形のエッジ部が急峻化され
た信号Ｓｅとなる。減算器(36)により、信号Ｓｅは信号
Ｓｃが減算されてエッジ強調信号Ｓｇとなる。加算器(3
7)により、エッジ強調信号Ｓｇが入力信号Ｓａに加算さ
れて出力信号Ｓｈとなる。信号Ｓｈは端子(38)より外部
に出力される。

【０００６】即ち、減算器(36)と加算器(37)との働きに
より、入力信号Ｓａの一部である信号Ｓｃが信号Ｓｅと
入れ替わることによって、入力信号Ｓａの波形エッジが
強調された出力信号Ｓｈが得られる。

【０００７】直交高域フィルタ(33)及び同相高域フィル
タ(34)には外部より端子(31)を経て制御パラメータβが
入力され、各フィルタの特性（遮断周波数等）を制御パ
ラメータβによって選択できるようになっている。

【０００８】また、波形合成器(35)には外部より端子(3
2)を経て制御パラメータαが入力され、エッジ部の急峻
化の程度を制御パラメータαによって選択できるように
なっている。この制御パラメータαの値は、使用者が使
用状況に応じて調整したり、好みに応じて設定する。

【０００９】波形合成器(35)の内部構成を図８に示す。
図８において、端子(40)には直交高域信号Ｓｂが入力さ
れる。端子(41)には同相高域信号Ｓｃが入力される。ま
ず、処理１の回路(43)において、信号Ｓｂ、Ｓｃから位
相角θi を次式に従って求める。 θi ＝arctan（Ｓｂ／Ｓｃ） …式１ （但し、0 ≦θi ≦π／2 ）

【００１０】一方、処理２の回路(44)、処理３の回路(4
5)、及び加算器(46)において、Ｓｂ、Ｓｃから振幅Ｓｄ
を次式に従って求める。 Ｓｄ＝Ｓｂ・sin θi ＋ Ｓｃ・cos θi …式２

【００１１】次に、位相角変換回路(47)において、位相
角を端子(42)から入力される制御パラメータαにより、
次式に従って変換する。 θo ＝（π／2 ）・（2 ｜θi ｜／π）^α …式３ （但し、1 ≦α）この式３のグラフを図９に示す。αを
大きくすると変換曲線の傾きの変化が大きくなる。

【００１２】さらに、処理４の回路(48)において、信号
Ｓｄ、変換された位相角θo 、及び信号Ｓｃを用いてＳ
ｅを次式に従って求める。 Ｓｅ＝sign（Ｓｃ）・Ｓｄ・cos θo …式４ 信号Ｓｅは信号Ｓｃの波形のエッジ部を急峻化した信号
となる。これらのベクトル関係を図１０に示す。

【００１３】位相角変換の制御パラメータαを大きくす
ると位相角の変換の度合が大きくなり、Ｓｃに対するＳ
ｅの変化も大きくなる。その結果、エッジ部を急峻化す
る度合が増し、波形補正の効果が増大することになる。
また、特にα＝１の場合、式３によるとθo ＝θi であ
り、位相角の変換は行なわれないため、波形補正の効果
はない。

【００１４】図７にもどって、入力信号Ｓａが波形補正
された出力信号Ｓｈが得られるが、その出力信号Ｓｈが
どのような波形となるかは２つの高域フィルタ(33),(3
4) の特性とパラメータαの値に依存する。

【００１５】２つの高域フィルタ(33),(34) の遮断特性
が異なると、入力信号Ｓａに含まれる高周波ノイズが強
調される。また、波形補正した信号を画像として見た場
合、なだらかな変化の部分が波形補正されると立体感が
損なわれるため、高域フィルタの遮断周波数はあまり低
い値には設定しない。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上記２点を考慮して、
２つの高域フィルタ(33),(34) の遮断周波数を共に比較
的高くしてその特性を決定した場合、位相角変換の制御
パラメータαをかなり大きくして、波形補正の効果を増
大していくと、リンギングが生じることがあった。α＝
15としてリンギングが生じる場合の各部の信号波形を図
１１，図１２に示す。

【００１７】リンギングの発生について簡単に説明する
と、高域フィルタ(33),(34) によって低域成分が抑圧さ
れるため、入力信号Ｓａの波形のエッジ期間Ｔｅの外側
において、高域フィルタ(33),(34) の各出力信号Ｓｂ、
Ｓｃは平坦さが失われる。これにより、波形合成器(35)
の内部で合成される信号Ｓｄの振幅が比較的大きくなる
が、信号Ｓｃに符号の反転部分ｘ1 、ｘ2 があるため、
波形合成器(35)の出力信号Ｓｅでは期間Ｔｅの外側にお
いて波形補正効果がｙ1 、ｙ2 で示す歪となって現れ、
これがエッジ強調された信号Ｓｈにｚ1 、ｚ2 で示すリ
ンギングとして現われる。リンギングが生じると再生画
面の品位を低下させてしまう。

【００１８】また、パラメータαを一定の値に設定して
波形補正を行う場合も、直交高域フィルタ及び同相高域
フィルタのそれぞれの特性及びその組合せ方によって
は、リンギングを生じることがあった。さらには、パラ
メータαの値は、入力信号の波形変化に応じて自動的に
は変わらないので、ある部分において最適なエッジ強調
となるようにパラメータαの値を設定しても、他の部分
においては不自然なエッジ強調となることが希にあっ
た。この発明は、上記弊害を波形補正効果を低下させる
ことなく抑圧できる装置を提供することを目的としてい
る。

【００１９】

【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の信号が入力
され、第２の信号を出力する直交高域フィルタと、前記
第１の信号が入力され、第３の信号を出力する同相高域
フィルタと、前記第２及び第３の信号が入力されて、こ
の２つの信号のベクトル合成によって得られる振幅値と
位相値とを用いて非線形処理を行い、前記第３の信号の
波形エッジを急峻化した第４の信号を出力する波形合成
器と、前記第１、第３、及び第４の信号が入力されて、
前記第１の信号の一部である前記第３の信号を前記第４
の信号と入れ替えることによって、前記第１の信号の波
形エッジが強調された出力信号を得る加減算器と、前記
第１の信号が入力されて、前記第１の信号の波形エッジ
部を検出し前記非線形処理のパラメータを指定する制御
信号を出力する検出器とより構成し、前記波形合成器
は、前記制御信号が供給され、前記制御信号に応じて前
記非線形処理のパラメータを変更し、前記第１の信号の
波形エッジ部にのみエッジ強調を行うことを特徴とする
波形補正装置を提供するものである。

【００２０】

【実施例】本発明の波形補正装置の一実施例を図１に示
す。従来例との相違点は検出器(19)を設けたことであ
る。この検出器(19)は、入力信号のレベルの変化を検出
（即ち波形エッジ部を検出）してそれに応じた非線形処
理の制御パラメータαを生成し、波形合成器１５を制御
する。これにより、従来の波形補正でパラメータαの値
の大きさにより発生したリンギングを抑圧することがで
きる。

【００２１】図１における入力端子(10)、直交高域フィ
ルタ(13)、同相高域フィルタ(14)、波形合成器(15)、減
算器(16)、加算器(17)、出力端子(18)は従来例と同一で
あるので、ここでは検出器(19)を中心に説明する。

【００２２】検出器(19)は入力信号Ｓａが入力され、制
御パラメータαを出力する。制御パラメータαは波形合
成器(15)に入力されて非線形処理である位相角変換を制
御し、エッジの急峻化の程度を選択する。また、検出器
(19)には外部より端子(12)を経て制御パラメータγが入
力され、制御パラメータαの最大値を決定する。

【００２３】ここで、検出器(19)のブロック構成図を図
２に、また、検出器(19)の各部の信号波形を図３に示
す。図２において、端子(20)より入力された信号Ｓａは
１サンプル遅延器(22)により１サンプル遅延される。減
算器(23)は、信号Ｓａから遅延器(22)の出力を減算し差
分信号ａを出力する。信号Ｓａのレベルが増加している
場合、差分信号ａは正で、信号Ｓａのレベルが減少して
いる場合は負である。絶対値回路(24)は信号ａが入力さ
れその絶対値の信号ｂを出力する。信号ｂは、入力信号
Ｓａの波形エッジ期間Ｔe1，Ｔe2でのみ正の値となるの
で、信号ｂは入力信号Ｓａの波形エッジ部の検出信号と
なっている。

【００２４】この信号ｂはリミッタ(25)に入力される。
リミッタ(25)は図４に示す特性を有し、信号ｂをｋ倍し
たものに対して最小値を１に、また、最大値を外部から
入力されるパラメータγに制限し、その制限を施した信
号を制御パラメータαとして出力する。通常は、信号Ｓ
ａの波形のエッジ期間Ｔe1，Ｔe2のほとんどの期間で制
御パラメータαが最大値であるγとなるように、図４に
示す傾きｋを十分大きな値に設定する。

【００２５】上記した検出器(19)の働きにより、波形合
成器(15)の非線形処理の制御パラメータαは、入力信号
のエッジ期間のほとんどの期間で最大値γとなり、エッ
ジ以外の期間では１となる。前述したように制御パラメ
ータαの値が大きいほど波形補正効果が大きく、制御パ
ラメータα＝１では波形補正効果はない。従って、本実
施例は、制御パラメータαを制御することによって、入
力信号Ｓａのエッジ期間のほとんど全期間で、外部で設
定したパラメータγに従って波形合成器(15)によりエッ
ジ強調成分を合成して十分な波形補正を行い、一方、エ
ッジ以外の期間ではエッジ強調成分を合成せず波形補正
を行わない。

【００２６】図５及び図６に、制御パラメータαの最大
値であるγを15とした場合の、本実施例の各部の信号波
形を示す。入力信号Ｓａのエッジ以外の期間ではα＝１
に制御しているので、波形合成器(15)の出力Ｓｅ（エッ
ジ強調成分）は入力信号Ｓａのエッジ以外の期間では生
成されず、よって、従来発生していた歪ｙ1 、ｙ2 が発
生せず、信号Ｓｈにおけるリンギングの発生が抑圧され
ていることがわかる。一方、入力信号Ｓａのエッジ期間
Ｔｅにおいては、そのほぼ全期間においてαは最大値で
あるγ（＝15）であるので、十分なレベルの信号Ｓｅ
（エッジ強調成分）が生成され、信号Ｓｈの波形図から
エッジ期間Ｔｅには十分な波形補正が行われていること
がわかる。このように、本実施例は、入力信号Ｓａのエ
ッジ部における波形補正効果を低下させることなく、リ
ンギングの発生を抑圧できる。

【００２７】なお、上記実施例では図４に示す傾きｋを
十分大きな値に設定したが、エッジ部を徐々に強調させ
たい場合には、傾きｋを少し小さな値に設定し制御パラ
メータαの立上り、立下がりを多少緩やかにしてもよ
い。また、制御パラメータαの最大値であるγの値は、
使用状況に応じて設定すればよい。

【００２８】

【発明の効果】以上の通り、本発明の波形補正装置は、
入力信号の波形エッジ部のみに波形補正効果を与え、波
形エッジ部以外には波形補正効果を与えないようにした
ので、波形エッジ部における波形補正効果を低下させる
ことなく、リンギングの発生を抑圧でき、違和感のな
い、より自然な形で再生画像の鮮鋭度及び解像度を向上
させることができる。また、この波形補正装置は、非線
形処理のパラメータαの値を最小値１、最大値γの間で
入力信号の波形変化に応じて自動的に制御できるので、
使用者自身によるパラメータαの値の面倒な調整を必要
とせずに、従来の装置よりも不自然さのないエッジ強調
を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の構成を示すブロック図である。

【図２】実施例内の検出器の構成を示すブロック図であ
る。

【図３】検出器各部の信号波形図である。

【図４】検出器内のリミッタの特性図である。

【図５】実施例各部の信号波形図である。

【図６】実施例各部の信号波形図である。

【図７】従来例の構成を示すブロック図である。

【図８】波形合成器の構成を示すブロック図である。

【図９】波形合成器の位相変換の特性図である。

【図１０】信号のベクトル関係を示す図である。

【図１１】従来例各部の信号波形図である。

【図１２】従来例各部の信号波形図である。

【符号の説明】

13 直交高域フィルタ 14 同相高域フィルタ 15 波形合成器 16 減算器 17 加算器 19 検出器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力信号である第１の信号が入力され、第
   ２の信号を出力する直交高域フィルタと、 前記第１の信号が入力され、第３の信号を出力する同相
   高域フィルタと、 前記第２及び第３の信号が入力されて、この２つの信号
   のベクトル合成によって得られる振幅値と位相値とを用
   いて非線形処理を行い、前記第３の信号の波形エッジを
   急峻化した第４の信号を出力する波形合成器と、 前記第１、第３、及び第４の信号が入力されて、前記第
   １の信号の一部である前記第３の信号を前記第４の信号
   と入れ替えることによって、前記第１の信号の波形エッ
   ジが強調された出力信号を得る加減算器と、 前記第１の信号が入力されて、前記第１の信号の波形エ
   ッジ部を検出し前記非線形処理のパラメータを指定する
   制御信号を出力する検出器とより構成し、 前記波形合成器は、前記制御信号が供給され、前記制御
   信号に応じて前記非線形処理のパラメータを変更し、前
   記第１の信号の波形エッジ部にのみエッジ強調を行うこ
   とを特徴とする波形補正装置。