WO2012124591A1

WO2012124591A1 - 信号処理装置、制御プログラム、および集積回路

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Abstract

　信号処理装置（５００）は、画像を表す入力信号（ＳＲ）に対して上記画像を鮮鋭化する処理を施し、該鮮鋭化させた画像を表す出力信号（ＳＯ）を出力するものであって、入力信号（ＳＲ）に対して、サンプリング周波数を上げるために信号を補間することによってオーバーサンプリング信号（Ｓ２００）を生成するオーバーサンプラ（２００）と、オーバーサンプリング信号（Ｓ２００）を入力とし、オーバーサンプリング信号（Ｓ２００）における高域の周波数成分を非線形に広義に単調増加させた鮮鋭化信号（Ｓ１００）を生成する鮮鋭化処理部（１００）とを備え、鮮鋭化信号（Ｓ１００）を出力信号（ＳＯ）として出力する。

Description

信号処理装置、制御プログラム、および集積回路

　本発明は、画像を鮮鋭化することにより画質を向上させる信号処理装置等に関するものである。

　従来から、画像処理装置等にて、画像の画質を改善するために、画像を鮮鋭化する処理（以下、鮮鋭化処理）が行なわれている。例えば、従来のテレビジョン受像機では、自機に表示する画像の輪郭部に相当する画像信号の立ち上がりおよび立ち下がりを急峻にする輪郭補償が行なわれている。この輪郭補償は、テレビジョン受像機のディスプレイに入力された画像信号（輝度信号）の高周波成分を抽出し、該抽出した高周波成分を増幅したものを、上記入力された画像信号に加算することによって行なわれる。これにより、テレビジョン受像機内の各回路で行なれる処理によって劣化する画像信号の周波数特性を改善し、見かけ上の画質を向上させている。

　画像の鮮鋭化に関連する技術として、特許文献１に開示されている技術がある。特許文献１に開示されている技術は、領域毎に適した高解像度処理を施す画像処理装置に係る技術である。

日本国公開特許公報「特開２００９－７０１２３号公報（公開日：２００９年４月２日）」

　処理対象となる画像信号に対して線形演算を施す鮮鋭化処理では、サンプリング周波数ｆｓの１／２の周波数であるナイキスト周波数ｆｓ／２の近傍の周波数成分が増大するものの、ナイキスト周波数ｆｓ／２を超える高周波成分（つまり、処理対象となる画像信号に含まれない高周波成分）を利用することができない。そのため、特に、画像を拡大処理する場合には、画質を十分に改善することができない。

　例えば、高精細テレビジョン（ＨＤＴＶ：High Definition Television）（１０８０×１９２０画素のフルハイビジョン）のテレビジョン受像機におけるディスプレイに、従来のアナログテレビ等にて表示されるような、解像度がフルハイビジョンの半分以下の画像を拡大処理して表示する場合において、上記拡大処理後の画像信号に対して線形演算による鮮鋭化処理を施しても、上記拡大処理後の画像信号におけるナイキスト周波数Ｆｂｓ／２の近傍の周波数成分を抽出することはできない（なお、サンプリング周波数ｆｓの２倍が、拡大処理後の画像信号のサンプリング周波数Ｆｂｓである（Ｆｂｓ＝２ｆｓ））。その結果、拡大処理後の画像は、ぼやけて表示されることになる。

　また、処理対象となる画像信号に対して非線形演算を施す鮮鋭化処理では、ナイキスト周波数ｆｓ／２を超える高周波成分（つまり、処理対象となる画像信号に含まれない高周波成分）を利用することができる。しかしながら、鮮鋭化度合いを大きくするに従って、このような高域の周波数成分が増大されることにより、歪みが生じ得る。そのため、鮮鋭化度合いを十分に大きくすることができない。

　なお、特許文献１に開示されている画像処理装置では、画像内に移動する物体がある場合、動き領域を抽出するとともに、該抽出した領域をボケ感の少ない画像に置き換える。ここで、移動する物体（領域）の大きさが変化すると、動き領域が誤って抽出され得る。また、ボケ感の少ない画像に置き換えたとしても、ナイキスト周波数よりも高い周波数成分（つまり、処理対象となる画像信号に含まれない高周波数成分）を利用していないので、画質を十分に改善することができない。

　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成により、画像を高度に鮮鋭化することができる信号処理装置、制御プログラム、および集積回路を提供することにある。

　上記課題を解決するために、本発明に係る信号処理装置は、画像を表す入力信号に対して上記画像を鮮鋭化する処理を施し、該鮮鋭化させた画像を表す出力信号を出力する信号処理装置であって、上記入力信号に対して、サンプリング周波数を上げるために信号を補間することによって補間後信号を生成する信号補間手段と、上記補間後信号を入力とし、上記補間後信号における高域の周波数成分を非線形に広義に単調増加させた鮮鋭化信号を生成する鮮鋭化手段とを備え、上記鮮鋭化信号を上記出力信号として出力することを特徴としている。

　また、本発明に係る集積回路は、画像を表す入力信号に対して上記画像を鮮鋭化する処理を施し、該鮮鋭化させた画像を表す出力信号を出力する集積回路であって、上記入力信号に対して、サンプリング周波数を上げるために信号を補間することによって補間後信号を生成する信号補間回路と、上記補間後信号を入力とし、上記補間後信号における高域の周波数成分を非線形に広義に単調増加させた鮮鋭化信号を生成する鮮鋭化回路とを備え、上記鮮鋭化信号を上記出力信号として出力することを特徴としている。

　上記の構成によれば、入力信号に対して、サンプリング周波数を上げるために信号を補間することによって補間後信号を生成する。つまり、入力信号に対してオーバーサンプリングを施して補間後信号を生成する。そして、上記補間後信号における高域の周波数成分を非線形に広義に単調増加させた鮮鋭化信号を生成し、鮮鋭化信号を出力信号として出力する。

　よって、入力信号のサンプリング周波数を上げて生成された補間後信号における高域の周波数成分を非線形に広義に単調増加させた鮮鋭化信号を生成することができる。ここで、「非線形に広義に単調増加させる」処理とは、冪乗演算などの非線形処理である。そのため、補間後信号の高周波成分を非線形に広義に単調増加させることにより、補間後信号に含まれていない高周波成分を、補間後信号に付加することとなる。具体的には、補間後信号を離散化する場合のサンプリング周波数の１／２の周波数であるナイキスト周波数の近傍およびナイキスト周波数より高い周波数成分を、補間後信号に付加する。これにより、補間後信号の立ち上がりおよび立ち下がりを急峻にして、画像を鮮鋭化する。なお、補間後信号に対して線形演算を施す処理では、ナイキスト周波数を超える高周波域を補償することはできない。

　ところで、仮に、入力信号に対して、直接、非線形に広義に単調増加させる処理を施す場合、高周波域の周波数成分を利用することから、鮮鋭化を強めると、周波数成分に歪みが生じ得る。そのため、歪みが生じないようにするためには、付加する周波数成分の量を抑えることが必要となり、その結果、鮮鋭化度合いを大きくすることができない。

　これに対して、入力信号における高周波成分は、補間後信号では中域または低域の周波数成分となっているため、補間後信号における高域の周波数成分を非線形に広義に単調増加させる処理を施しても、補間後信号のナイキスト周波数の近傍に歪みが生じることなく高周波成分を付加することが可能となる。よって、付加する周波数成分の量を抑える必要がなく、鮮鋭化度合いを大きくすることができるという効果を奏する。

　さらに、入力信号のナイキスト周波数の近傍の高周波成分を抽出するフィルタは、通常、多くのタップ数を必要とする。これに対して、補間後信号の中域または低域の周波数成分を抽出するフィルタは、高周波成分を抽出するフィルタよりもタップ数が少ないもので足りる。つまり、補間後信号における高域の周波数成分に対して非線形に広義に単調増加させた鮮鋭化信号を生成する場合では、装置の小型化、低コスト化、および、処理負荷の低減を図ることができるという効果を奏する。

　以上のように、本発明に係る信号処理装置および集積回路によれば、従来よりも画像を高度に（強く）鮮鋭化して画質および解像度感を大幅に向上させることができ、かつ、小型化、低コスト化、および、処理負荷の低減を図ることができるという効果を奏する。

　以上のように、本発明に係る信号処理装置は、画像を表す入力信号に対して上記画像を鮮鋭化する処理を施し、該鮮鋭化させた画像を表す出力信号を出力する信号処理装置であって、上記入力信号に対して、サンプリング周波数を上げるために信号を補間することによって補間後信号を生成する信号補間手段と、上記補間後信号を入力とし、上記補間後信号における高域の周波数成分を非線形に広義に単調増加させた鮮鋭化信号を生成する鮮鋭化手段とを備え、上記鮮鋭化信号を上記出力信号として出力する。

　また、本発明に係る集積回路は、画像を表す入力信号に対して上記画像を鮮鋭化する処理を施し、該鮮鋭化させた画像を表す出力信号を出力する集積回路であって、上記入力信号に対して、サンプリング周波数を上げるために信号を補間することによって補間後信号を生成する信号補間回路と、上記補間後信号を入力とし、上記補間後信号における高域の周波数成分を非線形に広義に単調増加させた鮮鋭化信号を生成する鮮鋭化回路とを備え、上記鮮鋭化信号を上記出力信号として出力する。

　よって、入力信号のサンプリング周波数を上げて生成された補間後信号における高域の周波数成分を非線形に広義に単調増加させた鮮鋭化信号を生成することができる。

　したがって、補間後信号のナイキスト周波数の近傍に歪みが生じることなく高周波成分を付加することが可能となる。よって、付加する周波数成分の量を抑える必要がなく、鮮鋭化度合いを大きくすることができるという効果を奏する。また、周波成分を抽出するフィルタのタップ数を抑えることができるので、装置の小型化、低コスト化、および、処理負荷の低減を図ることができるという効果を奏する。

　本発明の他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明で明白になるであろう。

本発明に係る信号処理装置の概略構成を示すブロック図である。図２の（ａ）は、本発明に係る信号処理装置の他の概略構成を示すブロック図である。図２の（ｂ）は、本発明に係る信号処理装置のさらなる他の概略構成を示すブロック図である。図１および図２に示した信号処理装置の各部にて取り扱われる信号の周波数スペクトルの一例を示す模式図である。図３の（ａ）は、図１および図２に示した信号処理装置に入力される入力信号の周波数スペクトルの一例を示す模式図である。図３の（ｂ）は、図３の（ａ）に示した周波数スペクトルを有する入力信号のサンプリング周波数を、図１に示した信号処理装置のオーバーサンプラによって２倍にして得られたオーバーサンプリング信号の周波数スペクトルの一例を示す模式図である。図３の（ｃ）は、図３の（ｂ）に示した周波数スペクトルを有するオーバーサンプリング信号に対して、図１および図２に示した信号処理装置の鮮鋭化処理ユニットにより鮮鋭化処理を施して得られた鮮鋭化信号の周波数スペクトルの一例を示す模式図である。図３の（ｄ）は、図３の（ｃ）に示した周波数スペクトルを有する鮮鋭化信号を、図２に示した信号処理装置のダウンサンプラによって１／２倍にして得られたダウンサンプリング信号の周波数スペクトルの一例を示す模式図である。図３の（ｅ）は、図３の（ｂ）に示した周波数スペクトルを有するオーバーサンプリング信号に対して、線形演算を用いた鮮鋭化処理を施して得られる信号の周波数スペクトルの一例を示す模式図である。図３の（ｆ）は、図３の（ａ）に示した周波数スペクトルを有する入力信号に対して、オーバーサンプリングを施すことなく、図１および図２に示した信号処理装置の鮮鋭化処理ユニットによる鮮鋭化を強く施して得られる信号の周波数スペクトルの一例を示す模式図である。本発明の一実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。図４に示した信号処理装置に含まれる鮮鋭化処理部の構成を示すブロック図である。図５に示した鮮鋭化処理部に含まれる高周波成分抽出部の構成を示すブロック図である。図６に示した高周波成分抽出部に含まれるフィルタの他の構成例を示すブロック図である。図８の（ａ）は、図５に示した鮮鋭化処理部に入力される信号の波形を模式的に示す図である。図８の（ｂ）は、図５に示した鮮鋭化処理部にて生成される高周波信号の波形を模式的に示す図である。図８の（ｃ）は、図５に示した鮮鋭化処理部にて生成される非線形信号の波形を模式的に示す図である。図８の（ｄ）は、図５に示した鮮鋭化処理部にて生成される符号変換信号の波形を模式的に示す図である。図８の（ｅ）は、図５に示した鮮鋭化処理部にて生成される出力信号の波形を模式的に示す図である。図９の（ａ）は、図５に示した鮮鋭化処理部に入力される信号の波形を模式的に示す図である。図９の（ｂ）は、図９の（ａ）に示した信号を、従来技術によりエンハンスした波形を模式的に示す図である。本発明に係る信号処理装置に含まれる鮮鋭化処理部の他の構成を示すブロック図である。図１０に示した鮮鋭化処理部に含まれる微分部の構成を示すブロック図である。図１２の（ａ）は、図１０に示した鮮鋭化処理部に入力される信号の波形を模式的に示す図である。図１２の（ｂ）は、図１０に示した鮮鋭化処理部にて生成される高周波信号の波形を模式的に示す図である。図１２の（ｃ）は、図１０に示した鮮鋭化処理部にて生成される非線形信号の波形を模式的に示す図である。図１２の（ｄ）は、図１０に示した鮮鋭化処理部にて生成される微分信号の波形を模式的に示す図である。図１２の（ｅ）は、図１０に示した鮮鋭化処理部にて生成される符号変換信号の波形を模式的に示す図である。図１２の（ｆ）は、図１０に示した鮮鋭化処理部にて生成される出力信号の波形を模式的に示す図である。本発明に係る信号処理装置に含まれる鮮鋭化処理部のさらなる他の構成を示すブロック図である。図１４の（ａ）は、図１３に示した鮮鋭化処理部に入力される信号の波形を模式的に示す図である。図１４の（ｂ）は、図１３に示した鮮鋭化処理部にて生成される高周波信号の波形を模式的に示す図である。図１４の（ｃ）は、図１３に示した鮮鋭化処理部にて生成される非線形信号の波形を模式的に示す図である。図１４の（ｄ）は、図１３に示した鮮鋭化処理部にて生成される出力信号の波形を模式的に示す図である。本発明に係る信号処理装置に含まれる鮮鋭化処理部のさらなる他の構成を示すブロック図である。本発明に係る信号処理装置に含まれる鮮鋭化処理部のさらなる他の構成を示すブロック図である。本発明の他の一実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。本発明のさらなる他の一実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。図１９の（ａ）は、本発明のさらなる他の一実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。図１９の（ｂ）は、本発明の当該実施形態に係る信号処理装置の他の構成を示すブロック図である。本発明のさらなる他の一実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。本発明のさらなる他の一実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。図２２の（ａ）は、入力信号ＳＲで表される原画像の一例を示す図である。図２２の（ｂ）は、図２２の（ａ）に示した画像を表す入力信号からオーバーサンプラを介して得られるオーバーサンプリング信号で表される画像の一例を示す図である。図２２の（ｃ）は、図２２の（ｂ）に示した画像を表すオーバーサンプリング信号から図５に示した鮮鋭化処理部を介して得られる鮮鋭化信号で表される画像の一例を示す図である。図２２の（ｄ）は、図２２の（ｃ）に示した画像を表す鮮鋭化信号からダウンサンプラを介して得られるダウンサンプリング信号で表される画像の一例を示す図である。

　〔１．信号処理装置の概要〕
　各実施形態に係る信号処理装置（集積回路）５００は、概略的に言えば、画像を表すデジタル信号（以下、画像信号とも称する）に対して、オーバーサンプリングを施してから、画像を鮮鋭化するための鮮鋭化処理を施す装置である。ここで、信号処理装置５００が施す鮮鋭化処理では、入力された信号の高周波成分に対して、非線形演算を用いた信号処理を施す。そのため、信号処理装置５００が施す鮮鋭化処理は、線形演算を用いる鮮鋭化処理では利用することができない高周波数成分を画像信号に付加する。信号処理装置５００が施す鮮鋭化処理の詳細については後述する。

　なお、本明細書では、後述する信号処理装置５００ａ～５００ｆを区別しないとき、単に、「信号処理装置５００」と表記する。また、以下では、信号処理装置５００に入力される画像信号を、入力信号ＳＲと表記する。また、信号処理装置５００から出力される画像信号を、出力信号ＳＯと表記する。

　図１および図２を参照しながら、信号処理装置５００の概略構成について説明する。図１および図２は、信号処理装置５００の概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、信号処理装置５００は、少なくともオーバーサンプラ（信号補間手段、信号補間回路）２００および鮮鋭化処理ユニット（鮮鋭化手段、鮮鋭化回路）１００を備えている。さらに、図２の（ａ）に示すように、ダウンサンプラ（信号間引手段）３００を備えていてもよい。ダウンサンプラ３００を具備するか否かは上述したとおり出力信号ＳＯで表される画像の画角に応じて決まる。ダウンサンプラ３００を備える場合、さらに、図２の（ｂ）に示すように、高域除去フィルタ（高周波除去手段）３５０を備える構成であってもよい。

　オーバーサンプラ２００は、入力信号ＳＲのサンプリング周波数を上げるために、入力信号ＳＲに対してオーバーサンプリング（補間）を施すものである。オーバーサンプラ２００は、入力信号ＳＲのサンプリング周波数をＪ（Ｊは２以上の任意の整数）倍にした信号を出力する。オーバーサンプラ２００から出力される信号を、オーバーサンプリング信号Ｓ２００（補間後信号）と表記する。

　次に、鮮鋭化処理ユニット１００は、オーバーサンプラ２００の後段に設けられている。鮮鋭化処理ユニット１００は、オーバーサンプリング信号Ｓ２００における高域の周波数成分に対して非線形演算を用いた信号処理を施すことによって鮮鋭化を行なう。言い換えれば、オーバーサンプリング信号Ｓ２００における高域の周波数成分を非線形に広義に単調増加させた信号を生成する。これにより、オーバーサンプリング信号Ｓ２００に含まれていない高域の周波数成分を、オーバーサンプリング信号Ｓ２００に付加した信号を出力する。具体的には、オーバーサンプリング信号Ｓ２００を離散化する場合のサンプリング周波数の１／２の周波数であるナイキスト周波数の近傍およびナイキスト周波数より高い周波数成分を、オーバーサンプリング信号Ｓ２００に付加した信号を出力する。これにより、鮮鋭化処理ユニット１００は、オーバーサンプリング信号Ｓ２００の立ち上がりおよび立ち下がりを急峻にして鮮鋭化する。なお、鮮鋭化処理ユニット１００から出力される信号を、鮮鋭化信号Ｓ１００と表記する。信号処理装置５００がダウンサンプラ３００を備えない場合は、鮮鋭化信号Ｓ１００が出力信号ＳＯとなる。

　なお、鮮鋭化処理ユニット１００は、オーバーサンプリング信号Ｓ２００の高周波成分に対して非線形演算を用いた信号処理を施す構成を含むものであればどのようなものであってもよいが、中でも、後述する鮮鋭化処理部１００Ａを含む構成が最も好ましい。

　次に、ダウンサンプラ３００は、鮮鋭化処理ユニット１００の後段に設けられている。ダウンサンプラ３００は、鮮鋭化信号Ｓ１００のサンプリング周波数を下げるために、鮮鋭化信号Ｓ１００に対してダウンサンプリング（間引き）を施すものである。ダウンサンプラ３００は、鮮鋭化信号Ｓ１００のサンプリング周波数を１／Ｋ（Ｋは２以上の任意の整数）倍にした信号を出力する。なお、ダウンサンプラ３００から出力される信号を、ダウンサンプリング信号Ｓ３００と表記する。信号処理装置５００がダウンサンプラ３００を備える場合は、ダウンサンプリング信号Ｓ３００が出力信号ＳＯとなる。

　次に、高域除去フィルタ３５０は、鮮鋭化処理ユニット１００の後段、かつ、ダウンサンプラ３００の前段に設けられている。高域除去フィルタ３５０は、一般に知られているローパスフィルタであり、鮮鋭化信号Ｓ１００の高周波成分を除去するものである。鮮鋭化信号Ｓ１００に含まれる所定の高域の周波数成分を除去するものであれば、どのようなフィルタであってもよい。また、１次元フィルタであってもよいし、２次元フィルタであってもよい。なお、高域除去フィルタ３５０の周波数特性は、フィルタ係数により適切に調整されているものとする。高域除去フィルタ３５０を備える理由については後述する。なお、高域除去フィルタ３５０は、鮮鋭化処理ユニット１００と一体に設けられていてもよいし、ダウンサンプラ３００と一体に設けられていてもよい。

　なお、入力信号ＳＲで表される画像（以下、原画像とも表記する）は、静止画像であってもよいし、動画像であってもよい。さらに、動画像は、例えば、標準画質テレビジョン（ＳＤＴＶ：Standard Definition Television）または高精細テレビジョン（ＨＤＴＶ）の受像機等にて、リアルタイムに表示されるものである。なお、動画像は、時間的に連続する複数のフレーム（画面）から構成されているものとする。

　また、入力信号ＳＲは、画像の水平方向に隣接して並ぶ画素の画素値から成るデータ列（画素値の系列）によって構成されているものとして説明するが、画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素の画素値から成るデータ列によって構成されていてもよい。

　〔２．各信号の周波数スペクトルの一例〕
　次に、図３を参照しながら、信号処理装置５００の各部にて取り扱われる信号の周波数スペクトルの一例について説明する。図３は、信号処理装置の各部にて取り扱われる信号の周波数スペクトルの一例を示す模式図である。なお、図３の（ａ）～（ｆ）では、高域の周波数帯域に信号が存在していないが、実際には微小な値の信号が存在する。

　まず、図３の（ａ）は、入力信号ＳＲの周波数スペクトルの一例を示す模式図である。サンプリング周波数をｆｓと表記している。

　次に、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）に示した周波数スペクトルを有する入力信号ＳＲのサンプリング周波数を、オーバーサンプラ２００によって２倍にして得られたオーバーサンプリング信号Ｓ２００の周波数スペクトルの一例を示す模式図である。オーバーサンプリング信号Ｓ２００のサンプリング周波数をＦｂｓと表記している。なお、Ｆｂｓ＝２ｆｓである。図３の（ｂ）に示すように、入力信号ＳＲのサンプリング周波数ｆｓに対するナイキスト周波数ｆｓ／２と、新たなサンプリング周波数Ｆｂｓに対するナイキスト周波数Ｆｂｓ／２（＝ｆｓ）との間には、周波数成分が存在しない。

　次に、図３の（ｃ）は、図３の（ｂ）に示した周波数スペクトルを有するオーバーサンプリング信号Ｓ２００に対して、鮮鋭化処理ユニット１００により鮮鋭化処理を施して得られた鮮鋭化信号Ｓ１００の周波数スペクトルの一例を示す模式図である。図３の（ｃ）に示すように、当該周波数スペクトルには、ナイキスト周波数ｆｓ／２付近（および、３ｆｓ／２付近）の高周波成分が付加される。つまり、入力信号ＳＲに含まれない高周波成分が付加される。入力信号ＳＲに含まれない高周波成分が付加されるのは、鮮鋭化処理ユニット１００による鮮鋭化処理において非線形演算を用いているためである。

　次に、図３の（ｄ）は、図３の（ｃ）に示した周波数スペクトルを有する鮮鋭化信号Ｓ１００を、ダウンサンプラ３００によって１／２倍にして得られたダウンサンプリング信号Ｓ３００の周波数スペクトルの一例を示す模式図である。なお、ダウンサンプリング信号Ｓ３００のサンプリング周波数はｆｓである。図３の（ｄ）に示すように、図３の（ａ）に示した周波数スペクトルと比べると、ナイキスト周波数ｆｓ／２の近傍の高周波成分が増大する。したがって、図３の（ｄ）に示した周波数スペクトルを有するダウンサンプリング信号Ｓ３００で表される画像は、図３の（ａ）に示した周波数スペクトルを有する入力信号ＳＲで表される原画像よりも、画像に含まれる輪郭部分（エッジ）に相当する信号の立ち上がりおよび立ち下がりをより急峻にしたものとなる。その結果、ダウンサンプリング信号Ｓ３００で表される画像は、入力信号ＳＲで表される原画像より鮮鋭化されており、画質が大幅に改善されたものとなる。

　〔３．非線形演算を用いた鮮鋭化処理であることの理由〕
　図３の（ｅ）を参照しながら、図３の（ｂ）に示した周波数スペクトルを有するオーバーサンプリング信号Ｓ２００に対して、鮮鋭化処理ユニット１００に代えて線形演算を用いた鮮鋭化処理を施したときに得られる周波数スペクトルについて説明する。

　図３の（ｅ）は、図３の（ｂ）に示した周波数スペクトルを有するオーバーサンプリング信号Ｓ２００に対して、線形演算を用いた鮮鋭化処理を施して得られる信号の周波数スペクトルの一例を示す模式図である。図３の（ｅ）に示した周波数スペクトルは、当該鮮鋭化処理によって入力信号ＳＲに含まれる高周波成分が増大されるものの、図３の（ｃ）に示した周波数スペクトルとは異なり、入力信号ＳＲに含まれない高域の周波数成分が付加されることはない。そのため、鮮鋭化処理ユニット１００による鮮鋭化と比べて、鮮鋭化の度合いは小さいものとなる。

　〔４．オーバーサンプリングを施してから鮮鋭化処理を施す理由〕
　図３の（ａ）に示した周波数スペクトルを有する入力信号ＳＲに対してオーバーサンプリングを施すことなく、直接、鮮鋭化処理ユニット１００による鮮鋭化処理を施すことによって、図３の（ｄ）に示した周波数スペクトルを有する信号に近似する信号を得ることも不可能ではない。しかしながら、オーバーサンプリングを施してから鮮鋭化処理ユニット１００による鮮鋭化処理を施すことには、下記〔１〕および〔２〕に示す優位性がある。

　〔１〕小型化、低コスト化、および、処理負荷の低減が可能
　図３の（ａ）に示した周波数スペクトルを有する入力信号ＳＲのナイキスト周波数ｆｓ／２の近傍の高周波成分を増大させるために当該高周波成分を抽出するフィルタ（以下、フィルタＡと表記する）は、多くのタップ数を必要とする。しかしながら、当該高周波成分は、オーバーサンプリング後の図３の（ｂ）に示した周波数スペクトルにおいては、ナイキスト周波数Ｆｂｓ／２（＝ｆｓ）の半分であるｆｓ／２の近傍である中域の周波数成分となる。そのため、当該中域の周波数成分を抽出するフィルタ（以下、フィルタＢと表記する）は、上記フィルタＡよりも少ないタップ数で足りる。つまり、信号処理装置の小型化、低コスト化、および、処理負荷の低減を図ることができる。なお、上記フィルタＢの一例は、後述する鮮鋭化処理部１００Ａが備えるフィルタ１１０である。

　〔２〕鮮鋭化に必要な高周波数成分を歪みなく付加することが可能
　図３の（ａ）に示した周波数スペクトルを有する入力信号ＳＲに対して、オーバーサンプリングを施すことなく、直接、鮮鋭化処理ユニット１００による鮮鋭化を施す場合、鮮鋭化の度合いを大きくすると、ナイキスト周波数の近傍に付加される周波数成分が増し、付加される周波数成分が重なる状態となるため、歪みの原因となる（図３の（ｆ）参照）。そのため、歪みが生じないようにするためには、鮮鋭化度合いを十分に大きくすることができない。つまり、原画像を高度に鮮鋭化することができない。なお、歪みの原因となる周波数成分を除去することも考えられるが、この場合、ナイキスト周波数の近傍の周波数成分を除去する必要があることから、タップ数の多いフィルタを必要とする上に、ナイキスト周波数の近傍の高域の周波数成分を失うこととなる。その結果、原画像を高度に鮮鋭化することができない。

　一方、図３の（ｂ）に示した周波数スペクトルを有するオーバーサンプリング信号Ｓ２００では、ｆｓ／２から３ｆｓ／２の間に周波数成分が存在しないことから、鮮鋭化処理ユニット１００による鮮鋭化処理を施しても、歪みが生じることなく高い周波数成分を十分に付加することが可能となる。よって、鮮鋭化度合いを十分に大きくすることが可能となる。つまり、原画像を高度に鮮鋭化することが可能となる。

　なお、図３の（ｃ）において、鮮鋭化処理ユニット１００から出力される鮮鋭化信号Ｓ１００に、ｆｓ／２を超える周波数成分及び３ｆｓ／２を下回る周波数成分が含まれる場合、ダウンサンプラ３００によりダウンサンプリングを行なうと、ダウンサンプリング信号Ｓ３００にはナイキスト周波数ｆｓ／２の近傍に歪みが生じ得る。そのため、信号処理装置５００がダウンサンプラ３００を備える構成である場合、鮮鋭化処理ユニット１００は、歪みの原因となる周波数成分を、鮮鋭化信号Ｓ１００から除去することが好ましい。つまり、信号処理装置５００は、図２の（ｂ）に示したように、高域除去フィルタ３５０を備える構成であることが好ましい。当該構成によれば、歪みの原因となる周波数成分を除去してからダウンサンプリングを行なうため、ダウンサンプリング信号Ｓ３００において歪みの発生を抑制することができる。

　〔５．ダウンサンプラを備えない例、および、備える例〕
　出力信号ＳＯで表される画像の画角に応じて、信号処理装置５００がダウンサンプラ３００を備える必要があるか否かが決まる。例えば、高精細テレビジョン（ＨＤＴＶ）用の入力信号ＳＲをオーバーサンプラ２００によってオーバーサンプリングし、４０００×２０００程度の画素数のディスプレイ（いわゆる４Ｋディスプレイ）用の信号を得た後、当該信号に対して信号処理装置５００にて鮮鋭化処理を施し、当該鮮鋭化処理後の鮮鋭化信号Ｓ１００をそのまま４Ｋディスプレイに出力する場合は、ダウンサンプラ３００は不要である。

　一方、鮮鋭化信号Ｓ１００のサンプリング周波数を下げてから出力信号ＳＯを出力する必要がある場合は、ダウンサンプラ３００を備える必要がある。例えば、入力信号ＳＲで表される画像の画角と出力信号ＳＯで表される画像の画角とを同じにする場合、オーバーサンプラ２００によるオーバーサンプル比と同じダウンサンプル比のダウンサンプラ３００を備える。

　また、他の例として、入力信号ＳＲが標準画質テレビジョン（ＳＤＴＶ：Standard Definition Television）（水平画素数：７２０）用の信号であり、出力信号ＳＯが高精細テレビジョン（ＨＤＴＶ）（水平画素数：１９２０）用の信号であるケースを考える。このケースでは、入力信号ＳＲを、７２０と１９２０との最小公倍数である５６７０の水平画素数の信号にオーバーサンプリングしてから、当該信号に対して信号処理装置５００にて鮮鋭化処理を施し、ダウンサンプリングを施して出力信号ＳＯとする。

　さらに、オーバーサンプリングおよびダウンサンプリングは時間方向に施すものであってもよい。例えば、日本および米国では６０フィールド（３０フレーム）／秒の方式が用いられており、欧州では５０フィールド（２５フレーム）／秒の方式が用いられている。そこで、これらの間で入力信号ＳＲと出力信号ＳＯとを切り替える場合、入力信号ＳＲを、６０と５０との最小公倍数である３００フィールド／秒の信号にオーバーサンプリングしてから、当該信号に対して信号処理装置５００にて鮮鋭化処理を施し、ダウンサンプリングを施して出力信号ＳＯとする。

　〔６．実施形態１〕
　本発明の一実施形態について図４から図１６に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本実施形態に係る信号処理装置５００を、信号処理装置５００ａと表記する。

　図４を参照しながら、信号処理装置５００ａの構成について説明する。図４は、信号処理装置５００ａの構成を示すブロック図である。同図に示すように、信号処理装置５００ａは、少なくともオーバーサンプラ２００と、鮮鋭化処理部（鮮鋭化手段、水平側鮮鋭化手段、垂直側鮮鋭化手段、時間側鮮鋭化手段）１００Ａを備えた鮮鋭化処理ユニット１００とを備えている。さらに、同図に示すように、ダウンサンプラ３００を備えていてもよい。ダウンサンプラ３００を具備するか否かは上述したとおり出力信号ＳＯで表される画像の画角に応じて決まる。なお、同図では、高域除去フィルタ３５０を備えない構成を図示しているが、高域除去フィルタ３５０を備えていてもよい。

　なお、鮮鋭化処理部１００Ａは、後述する鮮鋭化処理部１００ａ～１００ｅの構成例があり、いずれであってもよい。本明細書では、鮮鋭化処理部１００ａ～１００ｅを区別しないとき、単に、「鮮鋭化処理部１００Ａ」と表記する。

　鮮鋭化処理部１００Ａは、鮮鋭化処理部１００Ａに入力される信号に対して、波形を鮮鋭化するための鮮鋭化処理を施し、該鮮鋭化された信号を出力するものである。ここで、鮮鋭化処理とは、入力される信号で表される画像含まれる輪郭部分（エッジ）に相当する信号の立ち上がりおよび立ち下がりを急峻にする（エンハンスする）処理である。

　以下では、鮮鋭化処理部１００Ａに入力される信号を、入力信号Ｓｉｎとも表記する。また、鮮鋭化処理部１００Ａから出力される信号を、出力信号Ｓｏｕｔとも表記する。

　また、鮮鋭化処理部１００Ａは、後述するように、少なくとも、非線形演算を行なう非線形処理部（非線形処理手段、水平側非線形処理手段、垂直側非線形処理手段、時間側非線形処理手段）１０２を備えている。本明細書では、後述する非線形処理部１０２ａ～１０２ｅを区別しないとき、単に「非線形処理部１０２」と表記するものとする。

　そして、鮮鋭化処理部１００Ａは、入力信号Ｓｉｎの高周波成分に対して非線形処理部１０２にて非線形演算を施すことにより、入力信号Ｓｉｎに含まれない高周波成分を、出力信号Ｓｏｕｔに含ませることができる。そのため、鮮鋭化処理部１００Ａにて鮮鋭化処理を行なうと、線形演算を用いる鮮鋭化処理と比べて、入力信号Ｓｉｎの立ち上がりおよび立ち下がりを、より急峻なものにすることができる。なお、出力信号Ｓｏｕｔを、入力信号Ｓｉｎの高調波とも表記する。

　（鮮鋭化処理部の詳細な構成）
　次に、鮮鋭化処理部１００ａ～１００ｅの詳細な構成について説明する。

　（鮮鋭化処理部の構成例１）
　図５は、鮮鋭化処理部１００ａの構成を示すブロック図である。同図に示すとおり、鮮鋭化処理部１００ａは、高周波成分抽出部（低周波成分除去手段、水平側低周波成分除去手段、垂直側低周波成分除去手段、時間側低周波成分除去手段）１１、非線形処理部１０２ａ、および加算部（加算手段、水平側加算手段、垂直側加算手段、時間側加算手段）１５を備えている。

　まず、高周波成分抽出部１１について説明する。高周波成分抽出部１１は、概略的には、入力信号Ｓｉｎに含まれる高周波成分を抽出し、高周波信号Ｓ１１（低周波除去信号、水平側低周波除去信号、垂直側低周波除去信号、時間側低周波除去信号）として出力するものである。図６を参照しながら、高周波成分抽出部１１の構成について説明する。図６は、高周波成分抽出部１１の構成を示すブロック図である。

　同図に示すように、高周波成分抽出部１１は、フィルタ１１０と、丸め処理部（低レベル信号除去手段）１３２、およびリミッタ（高レベル信号除去手段）１３３とを備えている。

　フィルタ１１０は、フィルタ１１０は、ｍ－１個の単位遅延素子１１１ｈ（ｈ＝１、２、…、ｍ－１：ｍは３以上の正の整数を示す）と、ｍ個の乗算部１１２ｐ（ｐ＝１、２、…、ｍ）と、加算部１３１とを備える、ｍタップのトランスバーサル型の高域通過フィルタであり、入力信号Ｓｉｎを入力とし、高域信号ＳＨ１を出力する。

　単位遅延素子１１１ｈのそれぞれは、入力された信号を単位時間ずつ遅延させた信号を出力するものである。なお、単位遅延素子１１１１（ｈ＝１）には、入力信号Ｓｉｎが入力される。

　なお、鮮鋭化処理部１００Ａが、画像の水平方向（横方向、主走査方向）について鮮鋭化処理を施すものである場合、単位遅延素子１１１ｈのそれぞれは、入力された信号で表される画像の水平方向に単位時間ずつ遅延させた信号（つまり、入力された信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号）を出力する。また、鮮鋭化処理部１００Ａが、画像の垂直方向（縦方向、副走査方向）について鮮鋭化処理を施すものである場合、単位遅延素子１１１ｈのそれぞれは、入力された信号で表される画像の垂直方向に単位時間ずつ遅延させた信号（つまり、入力された信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号）を出力する。また、鮮鋭化処理部１００Ａが、画像の時間方向（フレーム方向）について鮮鋭化処理を施すものである場合、単位遅延素子１１１ｈのそれぞれは、入力された信号で表される画像の時間方向に単位時間ずつ遅延させた信号（つまり、入力された信号で表される画像の時間方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号）を出力する。

　乗算部１１２ｐ（ｐ＝１、２、…、ｍ）のそれぞれは、入力される信号に係数Ｃｐ（ｐ＝１、２、…、ｍ）を乗算し、該乗算した結果を加算部１３１に出力する。ここで、係数Ｃｐは、フィルタ１１０が高域通過フィルタとして機能するように予め設定されるものである。例えば、ｍ＝３の場合、Ｃ１＝０．５、Ｃ２＝－１、Ｃ３＝０．５と設定することにより、フィルタ１１０は、高域通過フィルタとして機能する。

　加算部１３１は、乗算部１１２ｐから出力される信号を加算することによって、高域信号ＳＨ１を生成する。

　なお、一般的に知られているように、高域通過フィルタよりも低域通過フィルタの方が容易に実現可能である。そこで、フィルタ１１０は、低域通過フィルタを用いて構成してもよい。図７に、フィルタ１１０の他の構成例を示す。同図に示すように、フィルタ１１０は、低域通過フィルタ１１０１と減算部１１０２とによって構成してもよい。

　丸め処理部１３２は、後段の非線形処理部１０２にてノイズを増幅させないために、高域信号ＳＨ１に含まれるノイズとみなせる低レベル信号を除去することによって、低レベル除去信号ＳＨ２を生成する。

　具体的には、高域信号ＳＨ１の信号値のうち、絶対値が所定の下限値ＬＶ以下の信号値を“０”に変更することによって、低レベル除去信号ＳＨ２を生成する。

　例えば、入力信号Ｓｉｎが、－２５５から２５５のいずれかの整数値を取り得る場合において、下限値ＬＶを“２”とすると、高域信号ＳＨ１の信号値のうち、絶対値が“２”以下の信号値を全てノイズとみなして“０”に変更する（つまり、丸める）。

　次に、リミッタ１３３は、既に十分なエネルギーを有する信号を後段の非線形処理部１０２にてさらに増幅させないために、低レベル除去信号ＳＨ２に含まれる高レベルの信号値を除去することによって、高周波信号Ｓ１１を生成する。

　具体的には、低レベル除去信号ＳＨ２の信号値が所定の上限値ＵＶ１以下となるように、低レベル除去信号ＳＨ２の信号のうち、絶対値が上限値ＵＶ１よりも大きい部分について、絶対値を上限値ＵＶ１以下に変更する処理（以下、クリップ処理とも表記する）を行なうことによって、高周波信号Ｓ１１を生成する。

　例えば、低レベル除去信号ＳＨ２の信号値の絶対値が“６４”を超える部分について、当該部分の信号値を、符号に応じて“６４”または“－６４”に変更する。または、“０”に変更してもよい。

　なお、入力信号Ｓｉｎが８ビット信号である場合、上述したフィルタ１１０では、この８ビット信号に対して、例えば１２ビット演算で３ｒｄＭＳＢ（８ビット信号で６４または－６４程度）以下に制限した信号を入力信号Ｓｉｎに加算する。そのため、丸め処理部１３２およびリミッタ１３３は、フィルタ１１０で行なわれた演算結果を、８ビット信号相当に制限する処理を行なっている。

　また、上述では、高周波成分抽出部１１は、丸め処理部１３２とリミッタ１３３とをそれぞれ備える構成としたが、これらを一体にした部材を備える構成としてもよい。

　次に、非線形処理部１０２ａについて説明する。非線形処理部１０２ａは、図５に示すように、非線形演算部（偶数冪乗演算手段、平方根演算手段）２１、符号変換部（符号変換手段）４１、およびリミッタ（振幅調整手段）５１を備えている。

　非線形演算部２１は、高周波信号Ｓ１１に対して非線形演算を施し、非線形信号Ｓ２１を生成する。

　ここで、非線形演算部２１にて行なう非線形演算について説明する。以下では、非線形演算部２１への入力信号値をｘとし、非線形演算部２１からの出力信号値をｙとし、非線形演算部２１にて行なう非線形演算を、ｙ＝ｆ（ｘ）という関数で表す。

　ここで、関数ｆ（ｘ）は、正負対称（原点対称）に単調増加する非線形関数であるものとする。なお、単調増加とは広義の単調増加を意味するものとする。ただし、関数ｆ（ｘ）は、少なくともｘ＝“０”の近傍で単調増加するものであればよい。また、関数ｆ（ｘ）は、少なくともｘ＝“０”の近傍で、｜ｆ（ｘ）｜＞｜ｘ｜であることが好ましい。

　このような関数ｆ（ｘ）として、例えば、下記数式（１）～（３）で示されるものが挙げられる。なお、下記数式（２）および（３）で示される関数ｆ（ｘ）を用いる場合、当該関数ｆ（ｘ）は、０≦ｘ≦１の区間での値の増加が大きいため、当該区間で用いることが好ましい。

　関数ｆ（ｘ）として上記数式（１）を用いる場合、非線形演算部２１は、２以上の偶数を冪指数として高周波信号Ｓ１１を冪乗することにより非線形信号Ｓ２１（偶数冪乗信号、平方根信号）を生成する。例えば、上記数式（１）においてｎ＝１の場合（つまり、ｆ（ｘ）＝ｘ^２である場合）、非線形演算部２１は、高周波信号Ｓ１１を２乗することにより、非線形信号Ｓ２１を生成する。この場合、高周波信号Ｓ１１を構成するデータ列が、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３、…であるとすると、高周波信号Ｓ１１を２乗した非線形信号Ｓ２１は、データ列Ｘ１^２，Ｘ２^２，Ｘ３^２、…で構成されるデジタル信号となる。

　ところで、高周波信号Ｓ１１の信号値が、－２５５～２５５のいずれかの整数値である場合、関数ｆ（ｘ）を用いるにあたり、ｘを２５５で正規化してもよい。例えば、上記数式（２）を用いる代わりに、上記数式（２）で示される関数ｆ（ｘ）の右辺のｘを、ｘ／２５５で正規化するとともに、右辺に２５５を乗算した下記数式（４）を用いてもよい。なお、下記数式（４）は、ｆ（ｘ）＞ｘという条件を満たす。

　上記数式（４）では、上記数式（２）で示される関数ｆ（ｘ）の右辺のｘを、２５５で正規化するとともに、右辺に２５５を乗算したが、右辺に乗算する数値は正規化するための値（この例では２５５）と同じ値である必要はなく、｜ｆ（ｘ）｜＞｜ｘ｜という条件を満たすものであればよい。例えば、２５５の代わりに右辺に１００を乗算した下記数式（５）を用いてもよい。

　また、関数ｆ（ｘ）は、下記数式（６）に示す三角関数を用いたものであってもよい。

　次に、符号変換部４１は、高周波信号Ｓ１１の符号ビット情報に基づき、非線形信号Ｓ２１に高周波信号Ｓ１１の符号を反映させたものを、符号変換信号Ｓ４１として生成する。すなわち、符号変換部４１は、非線形信号Ｓ２１のうち、符号が、高周波信号Ｓ１１と同じ部分については、符号をそのまま維持する。一方、非線形信号Ｓ２１のうち、符号が、高周波信号Ｓ１１と異なる部分については、符号の正負を反転させる。

　次に、リミッタ５１は、符号変換部４１が生成する符号変換信号Ｓ４１の振幅（信号レベル、強度）を調整する処理（以下、振幅調整処理とも表記する）を行なうことにより、非線形処理信号Ｓ１２（水平側非線形処理信号、垂直側非線形処理信号、時間側非線形処理信号）を生成する。具体的には、リミッタ５１は、符号変換信号Ｓ４１に、所定の倍率値α（｜α｜＜１）（第１～第４の所定の倍率値）を乗算することにより、符号変換信号Ｓ４１の振幅を調整する。

　なお、倍率値αは、映像の動きやノイズの量に応じて適宜設定可能であることが望ましい。なお、倍率値αを固定値にする場合は、例えば、絶対値が０．５以下の値とすることが望ましい。

　さらに、リミッタ５１は、既に十分なエネルギーを有する信号をさらに増幅させないために、非線形処理信号Ｓ１２の信号値が所定の上限値ＵＶ２以下となるように、非線形処理信号Ｓ１２の信号のうち、絶対値が上限値ＵＶ２よりも大きい部分について、絶対値を当該上限値ＵＶ２以下に変更する処理（以下、クリップ処理とも表記する）を行なう。例えば、非線形処理信号Ｓ１２の信号値の絶対値が“６４”を超える部分について、当該部分の信号値を、符号に応じて“６４”または“－６４”に変更する。または、“０”に変更してもよい。

　なお、非線形処理部１０２ａは、リミッタ５１を備えず、符号変換信号Ｓ４１の振幅調整処理およびクリップ処理を行なわない構成としてもよい。この場合、符号変換部４１が生成する符号変換信号Ｓ４１が、非線形処理信号Ｓ１２として非線形処理部１０２ａから出力される。

　最後に、加算部１５について説明する。加算部１５は、非線形処理信号Ｓ１２を補償用信号として、入力信号Ｓｉｎに加算することにより、出力信号Ｓｏｕｔを生成するものである。なお、加算部１５には、入力信号Ｓｉｎと非線形処理信号Ｓ１２との間のタイミングを調整するための遅延素子が適宜含まれているものとする。

　（構成例１における信号の波形）
　次に、図８の（ａ）～（ｅ）を参照しながら、鮮鋭化処理部１００ａの各部にて生成される信号の波形について説明する。図８の（ａ）～（ｅ）は、鮮鋭化処理部１００ａの各部にて生成される信号の波形を模式的に示す図である。ここでは、図８の（ａ）に示す信号が、入力信号Ｓｉｎとして鮮鋭化処理部１００ａに入力されるものとする。

　まず、入力信号Ｓｉｎが高周波成分抽出部１１に入力されると、入力信号Ｓｉｎに含まれる高周波成分が抽出され、図８の（ｂ）に示される高周波信号Ｓ１１が生成される。

　続いて、非線形処理部１０２ａの非線形演算部２１にて行なわれる非線形演算が、ｆ（ｘ）＝ｘ^２である場合、高周波信号Ｓ１１を２乗した非線形信号Ｓ２１が、非線形演算部２１にて生成される（図８の（ｃ）参照）。

　続いて、非線形信号Ｓ２１が符号変換部４１に入力されると、図８の（ｄ）に示される符号変換信号Ｓ４１が生成される。同図に示すとおり、符号変換信号Ｓ４１は、図８の（ｂ）に示される高周波信号Ｓ１１の符号の正負が維持されている。

　続いて、符号変換信号Ｓ４１がリミッタ５１に入力されると、振幅調整処理およびクリップ処理が行なわれ、非線形処理信号Ｓ１２が生成される。その後、加算部１５によって、非線形処理信号Ｓ１２が入力信号Ｓｉｎに加算されると、出力信号Ｓｏｕｔが生成される（図８の（ｅ）参照）。

　なお、図８の（ｅ）に示した非線形処理信号Ｓ１２における信号の立ち上がりおよび立ち下がりは、線形演算を用いて入力信号Ｓｉｎをエンハンスした場合における信号の立ち上がりおよび立ち下がりよりも、急峻となるので、図９を参照しながら説明する。

　図９の（ａ）に示す信号は、図８の（ａ）に示した入力信号Ｓｉｎと同じものである。そして、図９の（ａ）に示す入力信号Ｓｉｎをエンハンスする場合、線形演算を用いた鮮鋭化処理では、図９の（ａ）に示す入力信号Ｓｉｎから高域信号を抽出し、該抽出した高域信号に入力信号Ｓｉｎを加算するという方法が用いられる。したがって、線形演算を用いた鮮鋭化処理では、入力信号Ｓｉｎに含まれていないナイキスト周波数を超えた信号成分が付加されることはない。

　そのため、線形演算を用いた鮮鋭化処理では、図９の（ｂ）で示される信号が生成される。図９の（ｂ）で示される信号における立ち上がりは、図９の（ａ）に示す入力信号Ｓｉｎにおける信号の立ち上がりよりも急峻となるものの、鮮鋭化処理部１００ａにて生成される非線形処理信号Ｓ１２（図８の（ｅ））における信号の立ち上がりの方が、より急峻となる。

　（鮮鋭化処理部の構成例２）
　上述した非線形処理部１０２ａにおいて、非線形演算部２１にて生成される非線形信号Ｓ２１を微分する構成としてもよい。非線形信号Ｓ２１を微分することによって、非線形信号Ｓ２１に含まれる直流成分を除去することができるからである。

　そこで、図１０を参照しながら、鮮鋭化処理部１００ｂの構成例について説明する。図１０は、鮮鋭化処理部１００ｂの構成を示すブロック図である。

　同図に示すとおり、鮮鋭化処理部１００ｂは、高周波成分抽出部１１、非線形処理部１０２ｂ、および加算部１５を備えている。そして、非線形処理部１０２ｂは、図５に示した非線形処理部１０２ａの構成に加え、非線形演算部２１と符号変換部４１との間に、微分部（微分手段）３１を備えている。高周波成分抽出部１１、非線形処理部１０２ｂの微分部３１以外の部材、および加算部１５は、上述したものと同じものであるので、ここではその詳細な説明を省略する。

　微分部３１は、非線形演算部２１にて生成される非線形信号Ｓ２１を微分することにより、微分信号Ｓ３１を生成するものである。

　図１１を参照しながら、微分部３１の構成について説明する。図１１は、微分部３１の構成を示すブロック図である。同図に示すように、微分部３１は、単位遅延素子３１１１と減算部３１１２とから構成されており、微分部３１に入力される信号に対して後退差分を算出するものである。

　そして、微分部３１が生成した微分信号Ｓ３１に対して、符号変換部４１は、高周波信号Ｓ１１の符号ビット情報に基づき、非線形信号Ｓ２１に高周波信号Ｓ１１の符号を反映させたものを、符号変換信号Ｓ４２として生成する。すなわち、符号変換部４１は、微分信号Ｓ３１のうち、符号が、高周波信号Ｓ１１と同じ部分については、符号をそのまま維持する。一方、非線形信号Ｓ２１のうち、符号が、高周波信号Ｓ１１と異なる部分については、符号の正負を反転させる。

　そして、リミッタ５１は、符号変換部４１にて生成される符号変換信号Ｓ４２に対して、振幅調整処理およびクリップ処理を行なうことによって、非線形処理信号Ｓ１２を生成する。振幅調整処理では、符号変換信号Ｓ４２に、所定の倍率値αを乗算することにより、符号変換信号Ｓ４２の振幅を調整する。

　なお、非線形処理部１０２ｂは、リミッタ５１を備えず、符号変換信号Ｓ４２の振幅調整処理およびクリップ処理を行なわない構成としてもよい。この場合、符号変換部４１が生成する符号変換信号Ｓ４２が、非線形処理信号Ｓ１２として非線形処理部１０２ｂから出力される。

　（構成例２における信号の波形）
　次に、図１２の（ａ）～（ｆ）を参照しながら、鮮鋭化処理部１００ｂの各部にて生成される信号の波形について説明する。図１２の（ａ）～（ｆ）は、鮮鋭化処理部１００ｂの各部にて生成される信号の波形を模式的に示す図である。ここでは、図１２の（ａ）に示す信号が、入力信号Ｓｉｎとして鮮鋭化処理部１００ｂに入力されるものとする。なお、図１２の（ａ）に示す信号は、図８の（ａ）に示す信号と同じである。

　まず、入力信号Ｓｉｎが高周波成分抽出部１１に入力されると、入力信号Ｓｉｎに含まれる高周波成分が抽出され、図１２の（ｂ）に示される高周波信号Ｓ１１が生成される。

　続いて、非線形処理部１０２ｂの非線形演算部２１にて行なわれる非線形演算が、ｆ（ｘ）＝ｘ^２である場合、高周波信号Ｓ１１を２乗した非線形信号Ｓ２１が、非線形演算部２１にて生成される（図１２の（ｃ）参照）。

　続いて、非線形信号Ｓ２１が微分部３１に入力されると、図１２の（ｄ）に示される微分信号Ｓ３１が生成される。なお、微分信号Ｓ３１では、非線形信号Ｓ２１に含まれていた直流成分が除去されている。

　続いて、微分信号Ｓ３１が符号変換部４１に入力されると、図１２の（ｅ）に示される符号変換信号Ｓ４２が生成される。同図に示すとおり、符号変換信号Ｓ４２は、図１２の（ｂ）に示される高周波信号Ｓ１１の符号の正負が維持されている。

　続いて、符号変換信号Ｓ４１がリミッタ５１に入力されると、振幅調整処理およびクリップ処理が行なわれ、非線形処理信号Ｓ１２が生成される。最後に、加算部１５によって、非線形処理信号Ｓ１２が入力信号Ｓｉｎに加算されると、出力信号Ｓｏｕｔが生成される（図１２の（ｆ）参照）。

　なお、図１２の（ｆ）に示される出力信号Ｓｏｕｔにおける信号の立ち上がりおよび立ち下がりは、線形演算を用いて鮮鋭化する場合よりも、急峻となる。

　（鮮鋭化処理部の構成例３）
　上述した非線形処理部１０２ａおよび非線形処理部１０２ｂの構成では、符号変換部４１を備える構成としたが、高周波信号Ｓ１１に対して施す非線形演算が、高周波信号Ｓ１１の符号の正負を維持するものであれば、符号変換部４１を備える必要はない。

　そこで、図１３を参照しながら、符号変換部４１を備えない鮮鋭化処理部１００ｃの構成例について説明する。図１３は、鮮鋭化処理部１００ｃの構成を示すブロック図である。

　同図に示すとおり、鮮鋭化処理部１００ｃは、高周波成分抽出部１１、非線形処理部１０２ｃ、および加算部１５を備えている。そして、非線形処理部１０２ｃは、非線形演算部（奇数冪乗演算手段）２２、およびリミッタ５１を備えている。高周波成分抽出部１１、リミッタ５１、および加算部１５は、上述したものと同じものであるので、ここではその詳細な説明を省略する。

　非線形演算部２２は、高周波信号Ｓ１１に対して非線形演算を施し、非線形信号Ｓ２２を生成する。

　ここで、非線形演算部２２にて行なう非線形演算について説明する。以下では、非線形演算部２２への入力信号値をｘとし、非線形演算部２２からの出力信号値をｙとし、非線形演算部２２にて行なう非線形演算を、ｙ＝ｇ（ｘ）という関数で表す。

　ここで、関数ｇ（ｘ）は、正負対称（原点対称）に単調増加する非線形関数であるものとする。なお、単調増加とは、広義の単調増加を意味するものとする。ただし、関数ｇ（ｘ）は、少なくともｘ＝“０”の近傍で単調増加するものであればよい。また、関数ｇ（ｘ）は、少なくともｘ＝“０”の近傍で、｜ｇ（ｘ）｜＞｜ｘ｜であることが好ましい。

　このような関数ｇ（ｘ）として、例えば、下記数式（７）が挙げられる。

　関数ｇ（ｘ）として上記数式（７）を用いる場合、非線形演算部２２は、３以上の奇数を冪指数として高周波信号Ｓ１１を冪乗することにより非線形信号Ｓ２２を生成する。例えば、上記数式（７）においてｎ＝１の場合（つまり、ｇ（ｘ）＝ｘ^３である場合）、非線形演算部２２は、高周波信号Ｓ１１を３乗することにより、非線形信号Ｓ２２を生成する。この場合、高周波信号Ｓ１１を構成するデータ列が、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３、…であるとすると、高周波信号Ｓ１１を３乗した非線形信号Ｓ２２は、データ列Ｘ１^３，Ｘ２^３，Ｘ３^３、…で構成されるデジタル信号となる。

　そして、リミッタ５１は、非線形演算部２２にて生成される非線形信号Ｓ２２に対して、振幅調整処理およびクリップ処理を行なうことによって、非線形処理信号Ｓ１２を生成する。

　なお、非線形処理部１０２ｃは、リミッタ５１を備えず、非線形信号Ｓ２２の振幅調整処理およびクリップ処理を行なわない構成としてもよい。この場合、非線形演算部２２が生成する非線形信号Ｓ２２が、非線形処理信号Ｓ１２として非線形処理部１０２ｃから出力される。

　（構成例３における信号の波形）
　次に、図１４の（ａ）～（ｄ）を参照しながら、鮮鋭化処理部１００ｃの各部にて生成される信号の波形について説明する。図１４の（ａ）～（ｄ）は、鮮鋭化処理部１００ｃの各部にて生成される信号の波形を模式的に示す図である。ここでは、図１４の（ａ）に示す信号が、入力信号Ｓｉｎとして鮮鋭化処理部１００ｃに入力されるものとする。なお、図１４の（ａ）に示す信号は、図８の（ａ）に示す信号と同じである。

　まず、入力信号Ｓｉｎが高周波成分抽出部１１に入力されると、入力信号Ｓｉｎに含まれる高周波成分が抽出され、図１４の（ｂ）に示される高周波信号Ｓ１１が生成される。

　続いて、非線形演算部２２にて行なわれる非線形演算が、ｆ（ｘ）＝ｘ^３である場合、高周波信号Ｓ１１を３乗した非線形信号Ｓ２２が、非線形演算部２２にて生成される（図１４の（ｃ）参照）。

　続いて、非線形信号Ｓ２２がリミッタ５１に入力されると、振幅調整処理およびクリップ処理が行なわれ、非線形処理信号Ｓ１２が生成される。最後に、加算部１５によって、非線形処理信号Ｓ１２が入力信号Ｓｉｎに加算されると、出力信号Ｓｏｕｔが生成される（図１４の（ｄ）参照）。

　なお、図１４の（ｄ）に示される出力信号Ｓｏｕｔにおける信号の立ち上がりおよび立ち下がりは、線形演算を用いて鮮鋭化する場合よりも、急峻となっている。

　（ナイキスト周波数を超える周波数が生成される理由）
　次に、鮮鋭化処理部１００Ａが生成する出力信号Ｓｏｕｔが、入力信号Ｓｉｎが有する高調波成分等のナイキスト周波数ｆｓ／２を超える高周波成分を含む理由について説明する。

　ここでは、入力信号Ｓｉｎが、時間をｘとした関数Ｆ（ｘ）で表現されるものとする。そして、入力信号Ｓｉｎの基本角周波数をωとすると、関数Ｆ（ｘ）は、下記数式（８）のようにフーリエ級数で表現することができる。

　ここで、Ｎは、サンプリング周波数ｆｓに対するナイキスト周波数ｆｓ／２を超えない最高周波数の高調波の次数である。すなわち、下記数式（９）が満たされる。

　次に、関数Ｆ（ｘ）で表される入力信号Ｓｉｎの直流成分ａ_０以外の信号をＧ（ｘ）と表記すると、Ｇ（ｘ）は下記数式（１０）で表される。

　ここで、鮮鋭化処理部１００Ａに入力される入力信号Ｓｉｎは、信号Ｇ（ｘ）または信号Ｇ（ｘ）の高周波成分を含む。

　そして、例えば、非線形演算部２１にて行なわれる非線形演算が、ｆ（ｘ）＝ｘ^２である場合、非線形演算部２１にて生成される非線形信号Ｓ２１は、高周波信号Ｓ１１を２乗することにより得られる信号である。ここで、上記数式（１０）により、（Ｇ（ｘ））^２の各項は、下記数式（１１）～（１３）のいずれかで表される（ｉ＝±１、±２、…、±Ｎ；ｊ＝±１、±２、…、±Ｎ）。

　ここで、三角関数に関する公式を用いることにより、上記数式（１１）～（１３）は、それぞれ、下記数式（１４）～（１６）に書き直すことができる。

　上記数式（１４）～（１６）から分かるように、（Ｇ（ｘ））^２は、（Ｎ＋１）ω、（Ｎ＋２）ω、…、２Ｎω等の角周波数成分を含む。

　よって、（Ｇ（ｘ））^２は、ナイキスト周波数ｆｓ／２より高い周波数成分を含むこととなる。つまり、非線形演算部２１にて生成される非線形信号Ｓ２１は、周波数２Ｎω／（２π）といった高調波成分等のように、ナイキスト周波数ｆｓ／２より高い周波数成分を含むこととなる。

　同様に、例えば、非線形演算部２２にて行なわれる非線形演算が、ｆ（ｘ）＝ｘ^３である場合、非線形演算部２２にて生成される非線形信号Ｓ２２は、高周波信号Ｓ１１を３乗することにより得られる信号である。ここで、上記数式（１０）により、（Ｇ（ｘ））^３の各項は、下記数式（１７）～（２０）のいずれかで表される（ｉ＝±１、±２、…、±Ｎ；ｊ＝±１、±２、…、±Ｎ；ｋ＝±１、±２、…、±Ｎ）。

　ここで、例えば、ｉ＝ｊ＝ｋ＝Ｎである項のうち、上記数式（１７）および（２０）で示される項に着目すると、これらの項は、三角関数に関する公式を用いることにより、下記数式（２１）および（２２）に書き直すことができる。

　また、例えば、ｉ＝ｊ＝ｋ＝－Ｎである項のうち、上記数式（１７）および（２０）で示される項に着目すると、これらの項は、三角関数に関する公式を用いることにより、下記数式（２３）および（２４）に書き直すことができる。

　上記数式（２１）～（２４）から分かるように、（Ｇ（ｘ））^３は、基本角周波数ωの３Ｎ倍の周波数成分、および、－３Ｎ倍の周波数成分を含む。（Ｇ（ｘ））^３の他の項についても三角関数の公式によって書き直すことにより、（Ｇ（ｘ））^３は、基本角周波数ωの－３Ｎ倍から３Ｎ倍までの様々な周波数成分を含むことが分かる。

　よって、（Ｇ（ｘ））^３は、ナイキスト周波数ｆｓ／２より高い周波数成分を含むこととなる。つまり、非線形演算部２２にて生成される非線形信号Ｓ２２は、周波数３Ｎω／（２π）といった高調波成分等のように、ナイキスト周波数ｆｓ／２より高い周波数成分を含むこととなる。

　以上のように、鮮鋭化処理部１００Ａにて生成される出力信号Ｓｏｕｔは、入力信号Ｓｉｎに含まれない高周波成分、すなわちナイキスト周波数より高い周波数成分を含むこととなる。

　（鮮鋭化処理部の他の構成例１）
　鮮鋭化処理部１００Ａにて施す非線形演算は、上述した以外にも様々に考えられる。そこで、図１５および図１６を参照しながら、鮮鋭化処理部１００ｄおよび１００ｅの構成例について説明する。

　まず、図１５は、鮮鋭化処理部１００ｄの構成を示すブロック図である。同図に示すとおり、鮮鋭化処理部１００ｄは、高周波成分抽出部１１、非線形処理部１０２ｄ、および加算部１５を備えている。高周波成分抽出部１１および加算部１５は、上述したものと同じものであるので、ここではその詳細な説明を省略する。

　非線形処理部１０２ｄは、２乗演算部６１、第１微分部７１、第２微分部８１、および乗算部９１を備えている。

　２乗演算部６１は、高周波信号Ｓ１１を２乗することにより２乗信号Ｓ６１を生成するものである。すなわち、高周波信号Ｓ１１を構成するデータ列が、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、…であるとすると、高周波信号Ｓ１１を２乗した２乗信号Ｓ６１は、データ列Ｘ１^２、Ｘ２^２、Ｘ３^２、…によって構成されるデジタル信号となる。

　次に、第１微分部７１は、２乗演算部６１にて生成される２乗信号Ｓ６１を微分することにより、第１微分信号Ｓ７１を生成する。なお、第１微分部７１の構成は、例えば、微分部３１と同様の構成である。

　次に、第２微分部８１は、入力信号Ｓｉｎを微分することにより、第２微分信号Ｓ８１を生成する。なお、第２微分部８１の構成は、例えば、微分部３１と同様の構成である。

　そして、乗算部９１は、第１微分信号Ｓ７１と第２微分信号Ｓ８１とを乗算することにより、非線形処理信号Ｓ１２を生成する。すなわち、第１微分信号Ｓ７１を構成するデータ列が、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、…であるとし、第２微分信号Ｓ８１を構成するデータ列が、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、…であるとすると、非線形処理信号Ｓ１２は、データ列Ｕ１・Ｖ１、Ｕ２・Ｖ２、Ｕ３・Ｖ３、…によって構成されるデジタル信号となる。

　なお、上述では、非線形演算を施すために２乗演算部６１を設ける構成としたが、２乗演算部６１に代えて、高周波信号Ｓ１１を４乗する４乗演算部を用いてもよい。より一般的には、２以上の偶数を冪指数とする高周波信号Ｓ１１の冪乗に相当する信号を生成する冪乗演算部を用いてもよい。

　（鮮鋭化処理部の他の構成例２）
　上述した鮮鋭化処理部１００ｄの構成では、２乗演算部６１を備える構成としたが、２乗演算部６１に代えて、入力された信号の絶対値を計算する絶対値処理部６２を備える構成としてもよい。

　そこで、図１６を参照しながら、絶対値処理部６２を備える鮮鋭化処理部１００ｅの構成例について説明する。図１６は、鮮鋭化処理部１００ｅの構成を示すブロック図である。

　同図に示すとおり、鮮鋭化処理部１００ｅは、高周波成分抽出部１１、非線形処理部１０２ｅ、および加算部１５を備えている。高周波成分抽出部１１および加算部１５は、上述したものと同じものであるので、ここではその詳細な説明を省略する。

　非線形処理部１０２ｅは、絶対値処理部６２、第１微分部７１、第２微分部８１、および乗算部９１を備えている。第１微分部７１、第２微分部８１、および乗算部９１は、上述したものと同じものであるので、ここではその詳細な説明を省略する。

　絶対値処理部６２は、高周波信号Ｓ１１の絶対値に相当する信号である絶対値信号Ｓ６２を生成する。すなわち、高周波信号Ｓ１１を構成するデータ列が、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３、…であるとすると、絶対値信号Ｓ６２は、データ列｜Ｘ１｜、｜Ｘ２｜、｜Ｘ３｜、…によって構成されるデジタル信号となる。

　次に、第１微分部７１は、絶対値処理部６２にて生成される絶対値信号Ｓ６２を微分することにより、第１微分信号Ｓ７２を生成する。

　そして、乗算部９１は、第１微分信号Ｓ７２と第２微分信号Ｓ８１とを乗算することにより、非線形処理信号Ｓ１２を生成する。

　〔７．実施形態２〕
　入力信号ＳＲに含まれる高周波数成分は通常は一定ではないため、鮮鋭化処理部１００Ａにて施す鮮鋭化の度合いは、入力信号ＳＲに含まれる高周波数成分の量に応じて設定することが好ましい。つまり、入力信号ＳＲに含まれる高周波数成分が少ない場合は、鮮鋭化処理部１００Ａにて施す鮮鋭化の度合いは大きくすることが好ましい。一方、入力信号ＳＲに含まれる高周波数成分が多い場合は、鮮鋭化処理部１００Ａにて施す鮮鋭化の度合いは小さくすることが好ましい。このように設定することにより、鮮鋭化が強すぎることも弱すぎることもなく、適度に鮮鋭化することが可能となる。

　そこで、本実施形態では、入力信号ＳＲに含まれる高周波数成分の量に応じて鮮鋭化処理部１００Ａにて施す鮮鋭化の度合いを設定する形態について説明する。本実施形態について図１７に基づいて説明すると以下の通りである。本実施形態に係る信号処理装置５００を、信号処理装置５００ｂと表記する。なお、説明の便宜上、実施形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、特に記載する場合を除きその説明を省略する。

　図１７を参照しながら、信号処理装置５００ｂの構成について説明する。図１７は、信号処理装置５００ｂの構成を示すブロック図である。同図に示すように、信号処理装置５００ｂでは、鮮鋭化処理ユニット１００が、さらに、鮮鋭度調整指示部（振幅倍率値設定手段、フィルタ係数設定手段）４００を備えている。なお、同図では、高域除去フィルタ３５０を備えない構成を図示しているが、高域除去フィルタ３５０を備えていてもよい。

　鮮鋭度調整指示部４００は、入力信号ＳＡおよびオーバーサンプリング信号Ｓ２００のいずれかを入力とし、入力された信号に含まれる高周波成分を抽出する。なお、図１７では、入力信号ＳＡを入力する場合について図示している。鮮鋭度調整指示部４００は、入力された信号に含まれる高周波成分を抽出するために、内部に高域通過フィルタを備えている。当該高域通過フィルタは、一般に知られているハイパスフィルタであり、入力される信号の直流成分を除去するものであれば、どのようなフィルタであってもよい。また、１次元フィルタであってもよいし、２次元フィルタであってもよい。

　そして、鮮鋭度調整指示部４００は、抽出した高周波成分の量に応じて、鮮鋭化処理部１００Ａに対して、次に示す２通りのいずれかの設定方法によって鮮鋭化の度合いを設定する。

　１つ目の設定方法は、鮮鋭化処理部１００Ａのリミッタ５１にて符号変換信号Ｓ４１に乗算する倍率値αを設定する方法である。つまり、鮮鋭度調整指示部４００にて抽出した高周波成分の量が少ないほど、倍率値αの値を大きく設定する。倍率値αの値を大きく設定することにより、符号変換信号Ｓ４１の振幅が大きくなり、その結果、非線形処理信号Ｓ１２の振幅が大きくなる。これにより、鮮鋭化処理部１００Ａで施す鮮鋭化の度合いが大きくなる。

　一方、鮮鋭度調整指示部４００にて抽出した高周波成分の量が多いほど、倍率値αの値を小さく設定する。倍率値αの値を小さく設定することにより、符号変換信号Ｓ４１の振幅が小さくなり、その結果、非線形処理信号Ｓ１２の振幅が小さくなる。これにより、鮮鋭化処理部１００Ａで施す鮮鋭化の度合いが小さくなる。

　２つ目の設定方法は、鮮鋭化処理部１００Ａの高周波成分抽出部１１が備えるフィルタ１１０の係数Ｃｐを設定する（周波数特性を変える）方法である。つまり、鮮鋭度調整指示部４００にて抽出した高周波成分の量が少ないほど、フィルタ１１０にて通過させる周波数成分が多くなるように係数Ｃｐのそれぞれを設定する。このように係数Ｃｐを設定すると、高域信号ＳＨ１が大きくなり、その結果、非線形処理信号Ｓ１２の振幅が大きくなる。これにより、鮮鋭化処理部１００Ａで施す鮮鋭化の度合いが大きくなる。

　一方、鮮鋭度調整指示部４００にて抽出した高周波成分の量が多いほど、フィルタ１１０にて通過させる周波数成分が少なくなるように係数Ｃｐのそれぞれを設定する。このように係数Ｃｐを設定すると、高域信号ＳＨ１が小さくなり、その結果、非線形処理信号Ｓ１２の振幅が小さくなる。これにより、鮮鋭化処理部１００Ａで施す鮮鋭化の度合いが小さくなる。

　〔８．実施形態３〕
　実施形態２では、１つの鮮鋭化処理部１００Ａにおいて、リミッタ５１にて符号変換信号Ｓ４１に乗算する倍率値αを設定するか、または、フィルタ１１０の係数Ｃｐを設定することによって、鮮鋭化処理部１００Ａにて施す鮮鋭化の度合いを設定した。しかしながら、倍率値αおよび係数Ｃｐの少なくともいずれかが異なる複数の鮮鋭化処理部１００Ａの中から、１つの鮮鋭化処理部１００Ａを選択して鮮鋭化を施す構成としてもよい。

　そこで、本実施形態では、入力信号ＳＲに含まれる高周波数成分の量に応じて、鮮鋭化処理部１００Ａを選択して用いる形態について説明する。本実施形態について図１８に基づいて説明すると以下の通りである。本実施形態に係る信号処理装置５００を、信号処理装置５００ｃと表記する。なお、説明の便宜上、実施形態１および２にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、特に記載する場合を除きその説明を省略する。

　図１８を参照しながら、信号処理装置５００ｃの構成について説明する。図１８は、信号処理装置５００ｃの構成を示すブロック図である。同図に示すように、信号処理装置５００ｃは、信号処理装置５００ａが備える鮮鋭化処理ユニット１００に代えて、信号切替部６００と、鮮鋭度調整指示部４１０と、ｗ（ｗは２以上の任意の整数）個の鮮鋭化処理部１００Ａ（鮮鋭化処理部１００Ａ＿１～鮮鋭化処理部１００Ａ＿ｗ）とを備えた鮮鋭化処理ユニット１００を備えている。なお、同図では、高域除去フィルタ３５０を備えない構成を図示しているが、高域除去フィルタ３５０を備えていてもよい。

　鮮鋭化処理部１００Ａ＿１～鮮鋭化処理部１００Ａ＿ｗは、それぞれ、鮮鋭化度合いが互いに異なるように設定されている。鮮鋭化度合いは、リミッタ５１にて符号変換信号Ｓ４１に乗算する倍率値α、および、フィルタ１１０の係数Ｃｐの少なくともいずれかを調節することにより設定されている。

　信号切替部６００は、鮮鋭度調整指示部４１０から出力される信号に従って、接続点Ｉｎを、接続点Ｏｕｔ＿１～接続点Ｏｕｔ＿ｗのいずれかに接続するスイッチである。

　鮮鋭度調整指示部４１０は、実施形態２で説明した鮮鋭度調整指示部４００と同様に、入力信号ＳＡおよびオーバーサンプリング信号Ｓ２００のいずれかを入力とし、入力された信号に含まれる高周波成分を抽出する。なお、図１８では、入力信号ＳＡを入力する場合について図示している。鮮鋭度調整指示部４１０は、入力された信号に含まれる高周波成分を抽出するために、内部に高域通過フィルタを備えている。そして、鮮鋭度調整指示部４１０は、抽出した高周波成分の量に応じて、接続点Ｉｎを接続点Ｏｕｔ＿１～接続点Ｏｕｔ＿ｗのいずれに接続させるかを示す信号を、信号切替部６００に出力する。

　例えば、ｗ＝２であって、鮮鋭化処理部１００Ａ＿１が鮮鋭化処理部１００Ａ＿２より鮮鋭化度合いが大きくなるように設定されているものとする。このとき、抽出した高周波成分の量が所定閾値（以下、閾値Ｔｗと表記する）より少ないとき、接続点Ｉｎを接続点Ｏｕｔ＿１に接続させることを示す信号を、信号切替部６００に出力する。これにより、原画像の鮮鋭化の度合いは大きくなる。一方、抽出した高周波成分の量が閾値Ｔｗ以上であるとき、接続点Ｉｎを接続点Ｏｕｔ＿２に接続させることを示す信号を、信号切替部６００に出力する。これにより、原画像の鮮鋭化の度合いは小さくなる。

　〔９．実施形態４〕
　入力信号ＳＡで表される画像に鮮鋭化処理を施すにあたり、水平方向および垂直方向に対して鮮鋭化処理を施すことにより、高度に鮮鋭化することが可能となる。また、入力信号ＳＡで表される画像が動画像である場合、さらに時間方向に対して鮮鋭化処理を施すことにより、より高度に鮮鋭化することが可能となる。なお、時間方向に鮮鋭化すると、残像の発生を抑制することが可能となる。

　そこで、本実施形態では、入力信号ＳＡで表される画像に対して、水平方向、垂直方向、および時間方向に対して鮮鋭化処理を施す形態について説明する。本実施形態について図１９の（ａ）および図１９の（ｂ）に基づいて説明すると以下の通りである。本実施形態に係る信号処理装置５００を、信号処理装置５００ｄと表記する。なお、説明の便宜上、実施形態１～３にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、特に記載する場合を除きその説明を省略する。

　上述したように、鮮鋭化処理部１００Ａが備える高周波成分抽出部１１が有する単位遅延素子１１１ｈのそれぞれは、（１）入力された信号で表される画像の水平方向に単位時間ずつ遅延させた信号を出力するものであってもよいし、（２）入力された信号で表される画像の垂直方向に単位時間ずつ遅延させた信号を出力するものであってもよい。また、（３）入力された信号で表される動画像の時間方向に単位時間ずつ（フレーム毎に）遅延させた信号を出力するものであってもよい。

　そして、単位遅延素子１１１ｈのそれぞれが上記（１）の構成である場合、鮮鋭化処理部１００Ａは、画像の水平方向について鮮鋭化処理を施すものである。水平方向についての鮮鋭化処理を、以下では、水平方向処理を表記する。

　また、単位遅延素子１１１ｈのそれぞれが上記（２）の構成である場合、鮮鋭化処理部１００Ａは、画像の垂直方向について鮮鋭化処理を施すものである。垂直方向についての鮮鋭化処理を、以下では、垂直方向処理を表記する。

　また、単位遅延素子１１１ｈのそれぞれが上記（３）の構成である場合、鮮鋭化処理部１００Ａは、動画像の時間方向について鮮鋭化処理を施すものである。時間方向についての鮮鋭化処理を、以下では、時間方向処理を表記する。

　図１９の（ａ）および図１９の（ｂ）を参照しながら、信号処理装置５００ｄの構成について説明する。図１９の（ａ）および図１９の（ｂ）は、信号処理装置５００ｄの構成を示すブロック図である。図１９の（ａ）に示すように、信号処理装置５００ｄは、オーバーサンプラ２００と、水平方向処理を行なう鮮鋭化処理部１００Ａおよび垂直方向処理を行なう鮮鋭化処理部１００Ａを備えた鮮鋭化処理ユニット１００とを備えている。なお、入力信号ＳＲで表される画像が動画像である場合、図１９の（ｂ）に示すように、鮮鋭化処理ユニット１００は、さらに、時間方向処理を行なう鮮鋭化処理部１００Ａを備えていてもよい。水平方向処理を行なう鮮鋭化処理部１００Ａ、垂直方向処理を行なう鮮鋭化処理部１００Ａ、および時間方向処理を行なう鮮鋭化処理部１００Ａの接続順は、特に限定されるものではなく、どのような順序であってもよい。

　なお、水平方向処理を行なう鮮鋭化処理部１００Ａから出力される信号が、特許請求の範囲に記載の「水平鮮鋭化信号」に該当し、垂直方向処理を行なう鮮鋭化処理部１００Ａから出力される信号が、特許請求の範囲に記載の「垂直鮮鋭化信号」に該当し、時間方向処理を行なう鮮鋭化処理部１００Ａから出力される信号が、特許請求の範囲に記載の「時間鮮鋭化信号」に該当する。

　なお、図１９の（ａ）および図１９の（ｂ）に示すように、信号処理装置５００ｄはダウンサンプラ３００を備えていてもよい。ダウンサンプラ３００を具備するか否かは上述したとおり出力信号ＳＯで表される画像の画角に応じて決まる。また、同図では、高域除去フィルタ３５０を備えない構成を図示しているが、高域除去フィルタ３５０を備えていてもよい。

　信号処理装置５００ｄの構成によれば、入力信号ＳＡで表される画像に対して、水平方向処理および垂直方向処理、さらには、時間方向処理を施すことができるので、入力信号ＳＡで表される画像を高度に鮮鋭化することが可能となる。

　なお、コスト低減および処理速度の向上を図るために、鮮鋭化処理部１００Ａの一部を省略してもよい。例えば、図１９の（ａ）および図１９の（ｂ）に示す構成から、時間方向処理を行なう鮮鋭化処理部１００Ａを省き、水平方向処理を行なう鮮鋭化処理部１００Ａ、および、垂直方向処理を行なう鮮鋭化処理部１００Ａのみを備える構成としてもよい。

　〔１０．実施形態５〕
　実施形態２と同様に、実施形態４で説明した構成においても、さらに、入力信号ＳＲに含まれる高周波数成分の量に応じて鮮鋭化処理部１００Ａにて施す鮮鋭化の度合いを設定することが好ましい。

　そこで、本実施形態では、入力信号ＳＲに含まれる高周波数成分の量に応じて、水平方向、垂直方向、および時間方向に対して施す鮮鋭化の度合いを設定する形態について説明する。本実施形態について図２０に基づいて説明すると以下の通りである。本実施形態に係る信号処理装置５００を、信号処理装置５００ｅと表記する。なお、説明の便宜上、実施形態１～４にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、特に記載する場合を除きその説明を省略する。

　図２０を参照しながら、信号処理装置５００ｅの構成について説明する。図２０は、信号処理装置５００ｅの構成を示すブロック図である。同図に示すように、信号処理装置５００ｅは、信号処理装置５００ｄの鮮鋭化処理ユニット１００に、鮮鋭度調整指示部４２０を追加した構成である。なお、図２０では、時間方向処理を行なう鮮鋭化処理部１００Ａを備える構成を図示しているが、必ずしも備える必要はない。また、同図では、高域除去フィルタ３５０を備えない構成を図示しているが、高域除去フィルタ３５０を備えていてもよい。

　鮮鋭度調整指示部４２０は、入力信号ＳＡおよびオーバーサンプリング信号Ｓ２００のいずれかを入力とし、入力された信号に含まれる高周波成分を抽出する。なお、図２０では、入力信号ＳＡを入力する場合について図示している。鮮鋭度調整指示部４２０は、入力された信号に含まれる高周波成分を抽出するために、内部に高域通過フィルタを備えている。当該高域通過フィルタは、一般に知られているハイパスフィルタであり、入力される信号の直流成分を除去するものであれば、どのようなフィルタであってもよい。また、１次元フィルタであってもよいし、２次元フィルタであってもよい。

　そして、鮮鋭度調整指示部４２０は、抽出した高周波成分の量に応じて、水平方向処理を行なう鮮鋭化処理部１００Ａ、垂直方向処理を行なう鮮鋭化処理部１００Ａ、および時間方向処理を行なう鮮鋭化処理部１００Ａの少なくともいずれかに対して、鮮鋭化の度合いを設定する。鮮鋭化度合いの設定方法は、実施形態２にて説明した設定方法と同一であるので、ここでは説明を省略する。

　〔１１．実施形態６〕
　実施形態５で説明した構成に代えて、実施形態３で説明した構成の様に、倍率値αおよび係数Ｃｐの少なくともいずれかが異なる複数の鮮鋭化処理部１００Ａの中から、１つの鮮鋭化処理部１００Ａを選択する構成としてもよい。

　そこで、本実施形態では、入力信号ＳＲに含まれる高周波数成分の量に応じて、水平方向処理を行なう鮮鋭化処理部１００Ａを１つ、垂直方向処理を行なう鮮鋭化処理部１００Ａを１つ、および時間方向処理を行なう鮮鋭化処理部１００Ａを１つ、それぞれ選択する形態について説明する。本実施形態について図２１に基づいて説明すると以下の通りである。本実施形態に係る信号処理装置５００を、信号処理装置５００ｆと表記する。なお、説明の便宜上、実施形態１～５にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、特に記載する場合を除きその説明を省略する。

　図２１を参照しながら、信号処理装置５００ｆの構成について説明する。図２１は、信号処理装置５００ｆの構成を示すブロック図である。同図に示すように、信号処理装置５００ｆは、信号処理装置５００ｄが備える鮮鋭化処理ユニット１００に代えて、鮮鋭度調整指示部４１０と、信号切替部６００と、ｗ（ｗは２以上の任意の整数）個の水平方向処理を行なう鮮鋭化処理部１００Ａ（鮮鋭化処理部１００Ａ＿１１～鮮鋭化処理部１００Ａ＿１ｗ）と、ｗ個の垂直方向処理を行なう鮮鋭化処理部１００Ａ（鮮鋭化処理部１００Ａ＿２１～鮮鋭化処理部１００Ａ＿２ｗ）と、ｗ個の時間方向処理を行なう鮮鋭化処理部１００Ａ（鮮鋭化処理部１００Ａ＿３１～鮮鋭化処理部１００Ａ＿３ｗ）とを備えた鮮鋭化処理ユニット１００を備えている。また、同図では、高域除去フィルタ３５０を備えない構成を図示しているが、高域除去フィルタ３５０を備えていてもよい。

　鮮鋭化処理部１００Ａ＿１１～鮮鋭化処理部１００Ａ＿１ｗは、それぞれ、鮮鋭化度合いが互いに異なるように設定されている。同様に、鮮鋭化処理部１００Ａ＿２１～鮮鋭化処理部１００Ａ＿２ｗは、それぞれ、鮮鋭化度合いが互いに異なるように設定されている。同様に、鮮鋭化処理部１００Ａ＿３１～鮮鋭化処理部１００Ａ＿３ｗは、それぞれ、鮮鋭化度合いが互いに異なるように設定されている。なお、鮮鋭化度合いは、リミッタ５１にて符号変換信号Ｓ４１に乗算する倍率値α、および、フィルタ１１０の係数Ｃｐの少なくともいずれかを調節することにより設定されている。

　例えば、ｗ＝２であって、鮮鋭化処理部１００Ａ＿１１が鮮鋭化処理部１００Ａ＿１２よりも鮮鋭化度合いが大きく、鮮鋭化処理部１００Ａ＿２１が鮮鋭化処理部１００Ａ＿２２よりも鮮鋭化度合いが大きく、鮮鋭化処理部１００Ａ＿３１が鮮鋭化処理部１００Ａ＿３２よりも鮮鋭化度合いが大きくなるように設定されているものとする。このとき、抽出した高周波成分の量が所定閾値（以下、閾値Ｔｗと表記する）より少ないとき、鮮鋭度調整指示部４００は、接続点Ｉｎ＿１を接続点Ｏｕｔ＿１１に接続させることを示す信号を信号切替部６００に出力する。これにより、原画像の鮮鋭化の度合いは大きくなる。

　一方、抽出した高周波成分の量が閾値Ｔｗ以上であるとき、鮮鋭度調整指示部４００は、接続点Ｉｎ＿１を接続点Ｏｕｔ＿１２に接続させることを示す信号を信号切替部６００に出力する。これにより、原画像の鮮鋭化の度合いは小さくなる。

　〔１２．実画像の鮮鋭化例〕
　次に、図２２の（ａ）～（ｄ）に示す実画像を参照しながら、信号処理装置５００による鮮鋭化処理が効果を奏することを説明する。なお、ここでは、信号処理装置５００ａにより鮮鋭化処理を施した例について説明する。

　まず、図２２の（ａ）は、入力信号ＳＲで表される原画像の一例を示す図である。なお、同図に示す画像は、紙面の都合上、実際のサイズより縮小したものである。同図に示すとおり、当該画像は、ややボケ感を感じる状態である。

　次に、図２２の（ｂ）は、図２２の（ａ）に示した画像を表す入力信号ＳＲからオーバーサンプラ２００を介して得られるオーバーサンプリング信号Ｓ２００で表される画像の一例を示す図である。縦横がそれぞれ２倍に拡大されている。

　次に、図２２の（ｃ）は、図２２の（ｂ）に示した画像を表すオーバーサンプリング信号Ｓ２００から鮮鋭化処理ユニット１００を介して得られる鮮鋭化信号Ｓ１００で表される画像の一例を示す図である。図２２の（ｃ）に示す画像では、図２２の（ｂ）に示す画像に比べて、人物の目の輝き、鼻筋、および、スカーフの模様などのボケを大きく低減され、画質および解像度感が向上していることがわかる。

　次に、図２２の（ｄ）は、図２２の（ｃ）に示した画像を表す鮮鋭化信号Ｓ１００からダウンサンプラ３００を介して得られるダウンサンプリング信号Ｓ３００で表される画像の一例を示す図である。図２２の（ｄ）に示す画像においても、図２２の（ａ）に示す画像に比べて、人物の目の輝き、鼻筋、および、スカーフの模様などのボケ感が大きく低減され、画質および解像度感が向上していることがわかる。

　〔１３．付記事項〕
　なお、本発明に係る信号処理装置において、上記非線形処理手段、上記水平側非線形処理手段、上記垂直側非線形処理手段、および上記時間側非線形処理手段の少なくともいずれかは、入力される信号の値が０の近傍のとき、絶対値が上記入力される信号の絶対値よりも大きい信号を出力する構成であってもよい。

　上記の構成によれば、入力される信号の値が０の近傍のとき、絶対値が上記入力される信号の絶対値よりも大きい信号を出力する。

　よって、入力される信号の値が０の近傍の区間では、出力信号を生成する際に鮮鋭化の対象となる信号に加算する信号の値を、鮮鋭化の対象となる信号より大きい値にすることができる。

　したがって、低周波除去信号の値が０の近傍の区間において、鮮鋭化の対象となる信号に含まれるエッジ部分に相当する信号の立ち上がりおよび立ち下がりをより急峻にすることができるという効果を奏する。

　さらに、本発明に係る信号処理装置において、上記低周波成分除去手段、上記水平側低周波成分除去手段、上記垂直側低周波成分除去手段、および上記時間側低周波成分除去手段の少なくともいずれかは、出力する信号のうち、絶対値が所定下限値よりも小さい部分の信号値を０に変更する低レベル信号除去手段と、出力する信号のうち、絶対値が所定上限値よりも大きい部分の信号値を、符号を維持して絶対値のみ当該上限値以下に変更する高レベル信号除去手段とをさらに備える構成であってもよい。

　上記の構成によれば、出力する信号のうち、絶対値が所定下限値よりも小さい部分の信号値を０に変更するとともに、出力する信号のうち、絶対値が所定上限値よりも大きい部分の信号値を、符号を維持して絶対値のみ当該上限値以下に変更する。

　よって、出力する信号に含まれるノイズを除去することができるとともに、出力する信号に含まれるエネルギーが大きい高周波成分が、非線形処理によって増幅されることを防ぐことができる。

　したがって、出力される信号において、ノイズが除去されており、かつ、エネルギーが大きい高周波成分が増幅されることを防止できるという効果を奏する。

　最後に、信号処理装置５００の各ブロックは、集積回路（ＩＣチップ）上に形成された論理回路によってハードウェアとして構成してもよいし、次のようにＣＰＵ（central processing unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。

　ソフトウェアによって実現する場合は、信号処理装置５００（特に、鮮鋭化処理ユニット１００）は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラム及び各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである信号処理装置５００の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記信号処理装置５００に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。

　上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ類、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ－ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ－Ｒ等の光ディスクを含むディスク類、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード類、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ類、ＰＬＤ（Programmable logic device）等の論理回路類などを用いることができる。

　また、信号処理装置５００を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを、通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＩＥＥＥ８０２．１１無線、ＨＤＲ（High Data Rate）、ＮＦＣ（Near Field Communication）、ＤＬＮＡ（Digital Living Network Alliance）、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。

　このように本明細書において、手段とは必ずしも物理的手段を意味するものではなく、各手段の機能がソフトウェアによって実現される場合も含む。さらに、１つの手段の機能が２つ以上の物理的手段により実現されても、もしくは２つ以上の手段の機能が１つの物理的手段により実現されてもよい。

　さらに、本発明に係る信号処理装置は、上記鮮鋭化信号から、サンプリング周波数を下げるために信号を間引く信号間引手段をさらに備える構成であってもよい。

　上記の構成によれば、さらに、鮮鋭化信号から、サンプリング周波数を下げるために信号を間引く。つまり、鮮鋭化信号に対してダウンサンプリングを施す。そして、間引き（ダウンサンプリング）後の補間後信号を、出力信号として出力する。

　よって、出力信号で表される画像の画角を調整することができるという効果を奏する。

　例えば、入力信号で表される画像の画角と出力信号で表される画像の画角とを同じにする必要がある場合、オーバーサンプル比と同じダウンサンプル比でダウンサンプリングを施すことによって、所望の出力信号を出力することができる。

　また、他の例として、入力信号が標準画質テレビジョン（ＳＤＴＶ：Standard Definition Television）（水平画素数：７２０）用の信号であり、出力信号が高精細テレビジョン（ＨＤＴＶ）（水平画素数：１９２０）用の信号であるケースを考える。このケースでは、入力信号を、７２０と１９２０との最小公倍数である５６７０の水平画素数の信号にオーバーサンプリングしてから、当該信号に対して鮮鋭化処理を施し、ダウンサンプリングを施して出力信号とすればよい。

　さらに、オーバーサンプリングおよびダウンサンプリングは時間方向に施すものであってもよい。例えば、日本および米国では６０フィールド（３０フレーム）／秒の方式が用いられており、欧州では５０フィールド（２５フレーム）／秒の方式が用いられている。そこで、これらの間で入力信号と出力信号とを切り替える場合、入力信号を、６０と５０との最小公倍数である３００フィールド／秒の信号にオーバーサンプリングしてから、当該信号に対して鮮鋭化処理を施し、ダウンサンプリングを施して出力信号とすればよい。

　さらに、本発明に係る信号処理装置は、上記信号間引手段によって上記鮮鋭化信号から信号を間引く前に、上記鮮鋭化信号に含まれる高域の周波数成分を除去する高周波除去手段をさらに備える構成であってもよい。

　上記の構成によれば、さらに、鮮鋭化信号から信号を間引く前に、鮮鋭化信号に含まれる高域の周波数成分を除去する。

　よって、間引き後の補間後信号において歪みの原因となり得る高域の周波数成分を除去してから、間引きを行なうことが可能となる。

　したがって、補間後信号において、歪みの発生を抑制することができるという効果を奏する。

　さらに、本発明に係る信号処理装置は、上記鮮鋭化手段は、さらに、上記補間後信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を含む低周波成分を除去することによって低周波除去信号を生成する低周波成分除去手段と、上記低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する非線形処理信号を生成する非線形処理手段と、上記非線形処理信号と上記補間後信号とを加算することによって加算信号を生成して上記鮮鋭化信号として出力する加算手段とを備える構成であってもよい。

　上記の構成によれば、さらに、補間後信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を除去することによって低周波除去信号を生成する。そして、上記低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する非線形処理信号を生成する。そして、上記非線形処理信号を上記低周波除去信号に加算することによって加算信号を生成して上記鮮鋭化信号として出力する。

　よって、補間後信号に含まれる高周波成分に対して非線形処理を施した信号を、鮮鋭化信号として出力することができる。

　ここで、上記鮮鋭化信号は、例えば、上記低周波除去信号と、該低周波除去信号を２乗する等の非線形処理を施した非線形処理信号とを加算することにより生成される。ただし、鮮鋭化信号の符号の正負は、低周波除去信号の符号の正負が維持される。

　このように生成される鮮鋭化信号には、元の周波数成分には含まれない高い周波数成分が含まれる。その結果、上記生成された鮮鋭化信号は、補間後信号を離散化する場合のサンプリング周波数の１／２の周波数であるナイキスト周波数よりも高い周波数成分を含むこととなる。これに対して、従来技術のように、補間後信号に対して線形演算を施す処理では、ナイキスト周波数を超える高周波域を補償することができない。

　したがって、本発明に係る信号処理装置は、補間後信号に対して線形演算を施す処理と比べて、入力信号に含まれるエッジ部分に相当する信号の立ち上がりおよび立ち下がりをより急峻にした鮮鋭化信号を生成することができ、画質および解像度感を大幅に向上させることができるという効果を奏する。

　さらに、本発明に係る信号処理装置は、上記鮮鋭化手段は、さらに、上記補間後信号を入力とし、上記補間後信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号である水平方向信号を鮮鋭化した水平鮮鋭化信号を生成する水平側鮮鋭化手段と、上記水平鮮鋭化信号を入力とし、上記水平鮮鋭化信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号である垂直方向信号を鮮鋭化した垂直鮮鋭化信号を生成して上記鮮鋭化信号として出力する垂直側鮮鋭化手段とを備え、上記水平側鮮鋭化手段は、上記水平方向信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を含む低周波成分を除去することによって水平側低周波除去信号を生成する水平側低周波成分除去手段と、上記水平側低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記水平側低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記水平側低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する水平側非線形処理信号を生成する水平側非線形処理手段と、上記水平側非線形処理信号と上記補間後信号とを加算することによって水平加算信号を生成して上記水平鮮鋭化信号として出力する水平側加算手段とを備え、上記垂直側鮮鋭化手段は、上記垂直方向信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を含む低周波成分を除去することによって垂直側低周波除去信号を生成する垂直側低周波成分除去手段と、上記垂直側低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記垂直側低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記垂直側低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する垂直側非線形処理信号を生成する垂直側非線形処理手段と、上記垂直側非線形処理信号と上記水平鮮鋭化信号とを加算することによって垂直加算信号を生成して上記垂直鮮鋭化信号として出力する垂直側加算手段とを備える構成であってもよい。

　上記の構成によれば、さらに、補間後信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号である水平方向信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を含む低周波成分を除去することによって水平側低周波除去信号を生成し、上記水平側低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記水平側低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記水平側低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する水平側非線形処理信号を生成し、上記水平側非線形処理信号と上記補間後信号とを加算することによって水平鮮鋭化信号とする。そして、水平鮮鋭化信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号である垂直方向信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を含む低周波成分を除去することによって垂直側低周波除去信号を生成し、上記垂直側低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記垂直側低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記垂直側低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する垂直側非線形処理信号を生成し、上記垂直側非線形処理信号と上記水平鮮鋭化信号とを加算することによって垂直鮮鋭化信号とする。そして、垂直鮮鋭化信号を、鮮鋭化信号として出力する。

　よって、補間後信号の水平方向および垂直方向に含まれる高周波成分に対して、非線形処理を施した信号を、鮮鋭化信号として出力することができる。

　ここで、水平鮮鋭化信号は、入力される信号と、水平側低周波除去信号を２乗する等の非線形処理を施した水平側非線形処理信号とを加算することにより生成される。ただし、生成される信号の符号の正負は、水平側低周波除去信号の符号の正負が維持される。同様に、垂直鮮鋭化信号は、入力される信号と、垂直側低周波除去信号を２乗する等の非線形処理を施した垂直側非線形処理信号とを加算することにより生成される。ただし、生成される信号の符号の正負は、垂直側低周波除去信号の符号の正負が維持される。

　そのため、水平鮮鋭化信号および垂直鮮鋭化信号には、補間後信号には含まれない高帯域の周波数成分が含まれる。その結果、水平鮮鋭化信号および垂直鮮鋭化信号は、補間後信号を離散化する場合のサンプリング周波数の１／２の周波数であるナイキスト周波数よりも高い周波数成分を含むこととなる。

　したがって、本発明に係る信号処理装置は、補間後信号に対して線形演算を施す処理と比べて、入力信号に含まれるエッジ部分に相当する信号の立ち上がりおよび立ち下がりをより急峻にした鮮鋭化信号を生成することができ、入力信号で表される画像の画質および解像度感を大幅に向上させることができるという効果を奏する。

　さらに、本発明に係る信号処理装置は、上記鮮鋭化手段は、さらに、上記垂直鮮鋭化信号を入力とし、上記垂直鮮鋭化信号で表される画像の時間方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号である時間方向信号を鮮鋭化した時間鮮鋭化信号を生成する時間鮮鋭化手段を備え、上記時間鮮鋭化手段は、上記時間方向信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を含む低周波成分を除去することによって時間側低周波除去信号を生成する時間側低周波成分除去手段と、上記時間側低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記時間側低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記時間側低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する時間側非線形処理信号を生成する時間側非線形処理手段と、上記時間側非線形処理信号と上記垂直鮮鋭化信号とを加算することによって上記時間鮮鋭化信号を出力する時間側加算手段とを備える構成であってもよい。

　上記の構成によれば、さらに、垂直鮮鋭化信号で表される画像の時間方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号である時間方向信号を鮮鋭化した時間鮮鋭化信号を生成し、上記時間鮮鋭化手段は、上記時間方向信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を含む低周波成分を除去することによって時間側低周波除去信号を生成し、上記時間側低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記時間側低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記時間側低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する時間側非線形処理信号を生成し、上記時間側非線形処理信号と上記垂直鮮鋭化信号とを加算することによって上記時間鮮鋭化信号を生成する。

　よって、さらに、補間後信号の時間方向に対して、非線形処理を施した信号を、鮮鋭化信号として出力することができる。

　したがって、本発明に係る信号処理装置は、入力信号で表される画像をさらに高度に鮮鋭化することが可能となるという効果を奏する。

　さらに、本発明に係る信号処理装置は、上記非線形処理手段、上記水平側非線形処理手段、上記垂直側非線形処理手段、および上記時間側非線形処理手段の少なくともいずれかは、２以上の偶数を冪指数として、入力される信号を冪乗することにより偶数冪乗信号を生成する偶数冪乗演算手段と、上記偶数冪乗信号のうち、符号の正負が、上記入力される信号と異なる部分の符号を反転する符号変換手段とを備え、上記符号変換手段によって符号が反転された上記偶数冪乗信号を出力する構成であってもよい。

　上記の構成によれば、さらに、２以上の偶数を冪指数として、入力される信号を冪乗することにより偶数冪乗信号を生成するとともに、上記偶数冪乗信号のうち、符号の正負が上記冪乗前の周波数成分と異なる部分の符号を反転し、反転後の信号を出力する。

　よって、入力される信号を、２以上の偶数を冪指数として冪乗するとともに、符号の正負は、上記冪乗前の低周波除去信号の符号の正負を維持したものが出力されるので、当該出力される信号と、上記入力される信号とを加算することによって得られる信号は、上記入力される信号には含まれない高い周波数成分が含まれる。

　したがって、線形演算を施す従来の方法よりも、鮮鋭化の対象となる信号に含まれるエッジ部分に相当する信号の立ち上がりおよび立ち下がりをより急峻にすることができるという効果を奏する。

　さらに、本発明に係る信号処理装置は、上記非線形処理手段、上記水平側非線形処理手段、上記垂直側非線形処理手段、および上記時間側非線形処理手段の少なくともいずれかは、２以上の偶数を冪指数として、入力される信号を冪乗することにより偶数冪乗信号を生成する偶数冪乗演算手段と、上記偶数冪乗信号を微分することによって微分信号を生成する微分手段と、上記微分信号のうち、符号の正負が、上記入力される信号と異なる部分の符号を反転する符号変換手段とを備え、上記符号変換手段によって符号が反転された上記微分信号を出力する構成であってもよい。

　上記の構成によれば、さらに、２以上の偶数を冪指数として、入力される信号を冪乗することによって偶数冪乗信号を生成するとともに、偶数冪乗信号を微分することによって微分信号を生成し、上記微分信号のうち、符号の正負が上記冪乗前の周波数成分と異なる部分の符号を反転し、反転後の信号を出力する。

　よって、入力される信号を、２以上の偶数を冪指数として冪乗し、冪乗後の信号に含まれ得る直流成分を微分することによって除去するとともに、符号の正負は、上記冪乗前の入力される信号の符号の正負を維持したものが出力されるので、当該出力される信号と、上記入力される信号とを加算することによって得られる信号は、上記入力される信号には含まれない高い周波数成分が含まれる。

　したがって、線形演算を施す従来の方法よりも、鮮鋭化の対象となる信号に含まれるエッジ部分に相当する信号の立ち上がりおよび立ち下がりをより急峻にすることができるという効果を奏する。なお、冪乗後の信号に含まれ得る直流成分を微分することによって除去しているので、冪乗後の信号に含まれ得る直流成分を除去しない場合と比べて、信号の立ち上がりおよび立ち下がりをより急峻にすることができる。

　さらに、本発明に係る信号処理装置は、上記非線形処理手段、上記水平側非線形処理手段、上記垂直側非線形処理手段、および上記時間側非線形処理手段の少なくともいずれかは、３以上の奇数を冪指数として、入力される信号を冪乗する奇数冪乗演算手段を備え、上記奇数冪乗演算手段によって冪乗された信号を出力する構成であってもよい。

　上記の構成によれば、さらに、３以上の奇数を冪指数として、入力される信号を冪乗し、該冪乗された信号を出力する。

　よって、入力される信号を、３以上の奇数を冪指数として冪乗したものが、出力されるので、当該出力される信号と、上記入力される信号とを加算することによって得られる信号は、上記入力される信号には含まれない高い周波数成分が含まれる。

　さらに、本発明に係る信号処理装置は、上記非線形処理手段、上記水平側非線形処理手段、上記垂直側非線形処理手段、および上記時間側非線形処理手段の少なくともいずれかは、入力される信号を、当該入力される信号の取り得る最大値で除算した値の絶対値の平方根と、上記最大値とを乗算することによって平方根信号を生成する平方根演算手段と、上記平方根信号のうち、符号の正負が、上記入力される信号と異なる部分の符号を反転する符号変換手段とを備え、上記符号変換手段によって符号が反転された上記平方根信号を出力する構成であってもよい。

　上記の構成によれば、上記入力される信号を、当該入力される信号の取り得る最大値で除算した値（つまり、入力される信号を正規化した値）の絶対値の平方根と、上記最大値とを乗算した平方根信号であって、符号の正負は上記入力される信号符号の正負を維持したものが、出力される。

　よって、上記出力される信号と、上記入力される信号とを加算することによって得られる信号は、上記入力される信号には含まれない高い周波数成分が含まれる。

　さらに、本発明に係る信号処理装置は、上記非線形処理手段、上記水平側非線形処理手段、上記垂直側非線形処理手段、および上記時間側非線形処理手段の少なくともいずれかは、出力する信号の振幅を、の所定の倍率値を乗算することによって調整する振幅調整手段をさらに備える構成であってもよい。

　上記の構成によれば、出力する信号の振幅を適切な大きさに調整することができる。したがって、出力される信号の振幅が大きくなりすぎることを防止できるという効果を奏する。

　さらに、本発明に係る信号処理装置は、上記入力信号および上記補間後信号のいずれかを入力とし、該入力された信号に含まれる高周波成分を抽出するとともに、該抽出した高周波成分の量に応じて上記所定の倍率値を設定する振幅倍率値設定手段をさらに備える構成であってもよい。

　上記の構成によれば、出力する信号の振幅を適切な大きさに調整することができる。

　したがって、出力される信号の振幅が大きくなりすぎることを防止できるという効果を奏する。

　さらに、本発明に係る信号処理装置は、上記低周波成分除去手段、上記水平側低周波成分除去手段、上記垂直側低周波成分除去手段、および上記時間側低周波成分除去手段の少なくともいずれかは、タップ数が３以上の高域通過型のフィルタである構成であってもよい。

　上記の構成によれば、タップ数が３以上の高域通過型のフィルタであるので、鮮鋭化の対象となる信号から、少なくとも直流成分を適切に除去することができる。

　よって、鮮鋭化の対象となる信号に含まれる直流成分を除いた信号に対して非線形処理を施した信号と鮮鋭化の対象となる信号とを加算することによって得られる信号は、鮮鋭化の対象となる信号には含まれない高い周波数成分が含まれる。

　さらに、本発明に係る信号処理装置は、上記入力信号および上記補間後信号のいずれかを入力とし、該入力された信号に含まれる高周波成分を抽出するとともに、該抽出した高周波成分の量に応じて上記フィルタの係数を設定するフィルタ係数設定手段をさらに備える構成であってもよい。

　上記の構成によれば、フィルタを通過する高周波成分の量を適切に調整することができる。

　したがって、鮮鋭化処理を施す周波数成分の量を適切に調整することができるという効果を奏する。

　なお、上記信号処理装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記各手段として動作させることにより上記信号処理装置をコンピュータにて実現させる上記信号処理装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

　さらに、上記集積回路を備えるチップも、本発明の範疇に入る。

　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

　発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施形態または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する特許請求事項の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。

　本発明は、画像を表すデジタル信号を処理する装置に適用できる。特に、静止画および動画像を表示するディスプレイ装置等に好適に適用できる。

　１１　　　　　　　　　　　　高周波成分抽出部（低周波成分除去手段、水平側低周波成分除去手段、垂直側低周波成分除去手段、時間側低周波成分除去手段）
　１５　　　　　　　　　　　　加算部（加算手段、水平側加算手段、垂直側加算手段、時間側加算手段）
　２１　　　　　　　　　　　　非線形演算部（偶数冪乗演算手段、平方根演算手段）
　２２　　　　　　　　　　　　非線形演算部（奇数冪乗演算手段）
　３１　　　　　　　　　　　　微分部（微分手段）
　４１　　　　　　　　　　　　符号変換部（符号変換手段）
　５１　　　　　　　　　　　　リミッタ（振幅調整手段）
１００　　　　　　　　　　　　鮮鋭化処理ユニット（鮮鋭化手段、鮮鋭化回路）
１００Ａ、１００ａ～１００ｅ　鮮鋭化処理部（鮮鋭化手段、水平側鮮鋭化手段、垂直側鮮鋭化手段、時間側鮮鋭化手段）
１０２、１０２ａ～１０２ｅ　　非線形処理部（非線形処理手段、水平側非線形処理手段、垂直側非線形処理手段、時間側非線形処理手段）
２００　　　　　　　　　　　　オーバーサンプラ（信号補間手段、信号補間回路）
３００　　　　　　　　　　　　ダウンサンプラ（信号間引手段）
３５０　　　　　　　　　　　　高域除去フィルタ（高周波除去手段）
４００、４２０　　　　　　　　鮮鋭度調整指示部（振幅倍率値設定手段、フィルタ係数設定手段）
４１０　　　　　　　　　　　　鮮鋭度調整指示部
５００、５００ａ～５００ｆ　　信号処理装置（集積回路）
６００　　　　　　　　　　　　信号切替部
Ｓ１１　　　　　　　　　　　　高周波信号（低周波除去信号、水平側低周波除去信号、垂直側低周波除去信号、時間側低周波除去信号）
Ｓ１２　　　　　　　　　　　　非線形処理信号（水平側非線形処理信号、垂直側非線形処理信号、時間側非線形処理信号）
Ｓ２１　　　　　　　　　　　　非線形信号（偶数冪乗信号、平方根信号）
Ｓ２２　　　　　　　　　　　　非線形信号
Ｓ３１　　　　　　　　　　　　微分信号
Ｓ１００　　　　　　　　　　　鮮鋭化信号
Ｓ２００　　　　　　　　　　　オーバーサンプリング信号（補間後信号）
Ｓ３００　　　　　　　　　　　ダウンサンプリング信号
ＳＲ　　　　　　　　　　　　　入力信号
ＳＯ　　　　　　　　　　　　　出力信号

Claims

　画像を表す入力信号に対して上記画像を鮮鋭化する処理を施し、該鮮鋭化させた画像を表す出力信号を出力する信号処理装置であって、
　上記入力信号に対して、サンプリング周波数を上げるために信号を補間することによって補間後信号を生成する信号補間手段と、
　上記補間後信号を入力とし、上記補間後信号における高域の周波数成分を非線形に広義に単調増加させた鮮鋭化信号を生成する鮮鋭化手段とを備え、
　上記鮮鋭化信号を上記出力信号として出力することを特徴とする信号処理装置。
　上記鮮鋭化信号から、サンプリング周波数を下げるために信号を間引く信号間引手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
　上記信号間引手段によって上記鮮鋭化信号から信号を間引く前に、上記鮮鋭化信号に含まれる高域の周波数成分を除去する高周波除去手段をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の信号処理装置。
　上記鮮鋭化手段は、さらに、
　上記補間後信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を含む低周波成分を除去することによって低周波除去信号を生成する低周波成分除去手段と、
　上記低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する非線形処理信号を生成する非線形処理手段と、
　上記非線形処理信号と上記補間後信号とを加算することによって加算信号を生成して上記鮮鋭化信号として出力する加算手段とを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の信号処理装置。
　上記鮮鋭化手段は、さらに、
　上記補間後信号を入力とし、上記補間後信号で表される画像の水平方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号である水平方向信号を鮮鋭化した水平鮮鋭化信号を生成する水平側鮮鋭化手段と、
　上記水平鮮鋭化信号を入力とし、上記水平鮮鋭化信号で表される画像の垂直方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号である垂直方向信号を鮮鋭化した垂直鮮鋭化信号を生成して上記鮮鋭化信号として出力する垂直側鮮鋭化手段とを備え、
　上記水平側鮮鋭化手段は、
　上記水平方向信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を含む低周波成分を除去することによって水平側低周波除去信号を生成する水平側低周波成分除去手段と、
　上記水平側低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記水平側低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記水平側低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する水平側非線形処理信号を生成する水平側非線形処理手段と、
　上記水平側非線形処理信号と上記補間後信号とを加算することによって水平加算信号を生成して上記水平鮮鋭化信号として出力する水平側加算手段とを備え、
　上記垂直側鮮鋭化手段は、
　上記垂直方向信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を含む低周波成分を除去することによって垂直側低周波除去信号を生成する垂直側低周波成分除去手段と、
　上記垂直側低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記垂直側低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記垂直側低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する垂直側非線形処理信号を生成する垂直側非線形処理手段と、
　上記垂直側非線形処理信号と上記水平鮮鋭化信号とを加算することによって垂直加算信号を生成して上記垂直鮮鋭化信号として出力する垂直側加算手段とを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の信号処理装置。
　上記鮮鋭化手段は、さらに、
　上記垂直鮮鋭化信号を入力とし、上記垂直鮮鋭化信号で表される画像の時間方向に隣接して並ぶ画素から成る画素群を表す信号である時間方向信号を鮮鋭化した時間鮮鋭化信号を生成する時間鮮鋭化手段を備え、
　上記時間鮮鋭化手段は、
　上記時間方向信号に含まれる周波数成分から、少なくとも直流成分を含む低周波成分を除去することによって時間側低周波除去信号を生成する時間側低周波成分除去手段と、
　上記時間側低周波除去信号の符号の正負が維持され、かつ、少なくとも上記時間側低周波除去信号の値が０の近傍のとき、上記時間側低周波除去信号に対して非線形に広義に単調増加する時間側非線形処理信号を生成する時間側非線形処理手段と、
　上記時間側非線形処理信号と上記垂直鮮鋭化信号とを加算することによって上記時間鮮鋭化信号を出力する時間側加算手段とを備えることを特徴とする請求項５に記載の信号処理装置。
　上記非線形処理手段、上記水平側非線形処理手段、上記垂直側非線形処理手段、および上記時間側非線形処理手段の少なくともいずれかは、
　２以上の偶数を冪指数として、入力される信号を冪乗することにより偶数冪乗信号を生成する偶数冪乗演算手段と、
　上記偶数冪乗信号のうち、符号の正負が、上記入力される信号と異なる部分の符号を反転する符号変換手段とを備え、
　上記符号変換手段によって符号が反転された上記偶数冪乗信号を出力することを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の信号処理装置。
　上記非線形処理手段、上記水平側非線形処理手段、上記垂直側非線形処理手段、および上記時間側非線形処理手段の少なくともいずれかは、
　２以上の偶数を冪指数として、入力される信号を冪乗することにより偶数冪乗信号を生成する偶数冪乗演算手段と、
　上記偶数冪乗信号を微分することによって微分信号を生成する微分手段と、
　上記微分信号のうち、符号の正負が、上記入力される信号と異なる部分の符号を反転する符号変換手段とを備え、
　上記符号変換手段によって符号が反転された上記微分信号を出力することを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の信号処理装置。
　上記非線形処理手段、上記水平側非線形処理手段、上記垂直側非線形処理手段、および上記時間側非線形処理手段の少なくともいずれかは、
　３以上の奇数を冪指数として、入力される信号を冪乗する奇数冪乗演算手段を備え、
　上記奇数冪乗演算手段によって冪乗された信号を出力することを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の信号処理装置。
　上記非線形処理手段、上記水平側非線形処理手段、上記垂直側非線形処理手段、および上記時間側非線形処理手段の少なくともいずれかは、
　入力される信号を、当該入力される信号の取り得る最大値で除算した値の絶対値の平方根と、上記最大値とを乗算することによって平方根信号を生成する平方根演算手段と、
　上記平方根信号のうち、符号の正負が、上記入力される信号と異なる部分の符号を反転する符号変換手段とを備え、
　上記符号変換手段によって符号が反転された上記平方根信号を出力することを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の信号処理装置。
　上記非線形処理手段、上記水平側非線形処理手段、上記垂直側非線形処理手段、および上記時間側非線形処理手段の少なくともいずれかは、
　出力する信号の振幅を、所定の倍率値を乗算することによって調整する振幅調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項４から１０のいずれか１項に記載の信号処理装置。
　上記入力信号および上記補間後信号のいずれかを入力とし、該入力された信号に含まれる高周波成分を抽出するとともに、該抽出した高周波成分の量に応じて上記所定の倍率値を設定する振幅倍率値設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の信号処理装置。
　上記低周波成分除去手段、上記水平側低周波成分除去手段、上記垂直側低周波成分除去手段、および上記時間側低周波成分除去手段の少なくともいずれかは、
　タップ数が３以上の高域通過型のフィルタであることを特徴とする請求項４から１２のいずれか１項に記載の信号処理装置。
　上記入力信号および上記補間後信号のいずれかを入力とし、該入力された信号に含まれる高周波成分を抽出するとともに、該抽出した高周波成分の量に応じて上記フィルタの係数を設定するフィルタ係数設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の信号処理装置。
　請求項１から１４のいずれか１項に記載の信号処理装置が備えるコンピュータを動作させる制御プログラムであって、上記コンピュータを上記の各手段として機能させるための制御プログラム。
　画像を表す入力信号に対して上記画像を鮮鋭化する処理を施し、該鮮鋭化させた画像を表す出力信号を出力する集積回路であって、
　上記入力信号に対して、サンプリング周波数を上げるために信号を補間することによって補間後信号を生成する信号補間回路と、
　上記補間後信号を入力とし、上記補間後信号における高域の周波数成分を非線形に広義に単調増加させた鮮鋭化信号を生成する鮮鋭化回路とを備え、
　上記鮮鋭化信号を上記出力信号として出力することを特徴とする集積回路。