JPH04246973A - 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、特にエッジ強調成分を、入力信号
の傾斜部分に観賞者に違和感を与えることなく自然な形
で付加でき、再生画像の鮮鋭度及び解像度を改善できる
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、元の信号の波形に対する識別機能がなく、元の信
号のどのような波形部分に対しても一様な輪郭補正処理
が行われていた。さらに、従来の方法では、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、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、振幅一定の変調波のような、明ら
かに繰返し模様として認識できる波形に対してはエッジ
強調を行わず、バー信号やパルス信号の立上がり部、立
下がり部のような本来の波形変化部に対してのみ、エッ
ジ強調を行い、画質を改善する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の信号が供給
されて、第２の信号を出力する第１の同相高域濾波器と
、前記第１の信号が供給されて、第３の信号を出力する
第１の直交高域濾波器と、前記第２及び第３の信号が供
給され、その２つの信号をベクトル合成することによっ
て得られた振幅値を有する第４の信号を出力する第１の
振幅合成器と、前記第２及び第４の信号が供給され、エ
ッジ強調成分である第５の信号を出力する波形形成器と
、前記第４の信号が供給されて、第６の信号を出力する
第２の同相高域濾波器と、前記第４の信号が供給されて
、第７の信号を出力する第２の直交高域濾波器と、前記
第６及び第７の信号が供給され、その２つの信号をベク
トル合成することによって得られた振幅値を有する第８
の信号を出力する第２の振幅合成器と、前記第７及び第
８の信号が供給され、前記第８の信号に対する前記第７
の信号の比率に基づいて第９の信号を出力する制御信号
形成器と、前記第５及び第９の信号が供給され、前記第
９の信号を制御信号とし、前記第１の信号の波形変化部
の中で、前記第４の信号の波形変化部として検出される
信号区間に対して、前記第５の信号をエッジ強調成分と
して出力するスイッチ回路と、前記第１の信号及び前記
スイッチ回路の出力信号が供給され、前記第１の信号に
前記スイッチ回路の出力信号を加えることによって、前
記第１の信号のエッジが強調された出力信号を得る加算
器とより構成した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。１は第１の直交高域濾波器、２は第１の同相高
域濾波器、３は第１の振幅合成器、４は第２の直交高域
濾波器、５は第２の同相高域濾波器、６は第２の振幅合
成器、７は制御信号形成器、８は波形形成器、９はスイ
ッチ回路、１０は加算器である。なお、説明の便宜上、
各回路の処理時間による信号の遅れ、及びその遅れを補
正するために通常用いられる遅延回路等は、省略するも
のとする。まず、ラインＬ１から入来する入力信号Ｓａ
　が、図５（ａ）に示すようなパルス波形の信号である
場合について説明する。入力信号Ｓａ　は、直交高域濾
波器１に供給される。直交高域濾波器１の特性は、図２
（ｂ）に示す特性であり、周波数特性の虚数部が、

【０
００６】

【数１】

【０００７】で表され、実数部が０となる。直交高域濾
波器１のインパルス応答を図２（ｃ）に示す。図示のイ
ンパルス応答波形は、ＴＶ映像信号のように、上限周波
数４ＭＨｚ　で帯域制限された信号に対して得られる波
形である。このような特性を有する直交高域濾波器１は
、アナログ回路またはデジタル回路による、例えば時間
基準ｔ＝０に対する原点対称型のトランスバーサルフィ
ルタ等で構成できる。直交高域濾波器１により、図５（
ｂ）に示す信号Ｓｂ　が得られる。一方、入力信号Ｓａ
　は、同相高域濾波器２にも供給される。同相高域濾波
器２の特性は、図２（ｅ）に示す特性であり、周波数特
性の実数部が、

【０００８】

【数２】

【０００９】となり、虚数部が０となる特性である。同
相高域濾波器２のインパルス応答を図２（ｆ）に示す（
上限周波数４ＭＨｚ　で帯域制限された信号に対して得
られるインパルス応答波形）。このような特性を有する
同相高域濾波器２は、アナログ回路またはデジタル回路
による、時間基準ｔ＝０の軸に対称な係数値を持つトラ
ンスバーサルフィルタ等で構成できる。直交高域濾波器
１と同相高域濾波器２とは、振幅特性Ｇ（ｆ）　が同一
の

【００１０】

【数３】

【００１１】であり、位相がπ／２異なる、互いに直交
関係にある特性を有する。図２（ｂ）に示す特性は、虚
数部に値を持つので、その特性を有するものを直交高域
濾波器と呼び、図２（ｅ）に示す特性は、実数部に値を
持つので、その特性を有するものを同相高域濾波器と呼
ぶことにした。同相高域濾波器２の出力信号Ｓｃ　は、
図５（ｃ）に示す波形となる。振幅合成器３には、直交
高域濾波器１及び同相高域濾波器２の各出力信号Ｓｂ　
，Ｓｃ　が供給される。振幅合成器３では、次式（４）
に示す直交成分と同相成分とのベクトル合成により、

【
００１２】

【数４】

【００１３】出力Ｓｄ　が得られる。振幅合成器３を実
現する回路例を図３（ａ），（ｂ）に示す。図３（ａ）
に示す回路例では、２つの入力信号Ｓｂ　，Ｓｃ　から
、信号Ｓｃ　を横軸、信号Ｓｂ　を縦軸としたときの角
度θ

【００１４】

【数５】

【００１５】を、ブロック３−１で求める。次に、ブロ
ック３−２で信号Ｓｂとｓｉｎθとの積、

【００１６】

【数６】

【００１７】を求め、ブロック３−３で信号Ｓｃ　とｃ
ｏｓθとの積、

【００１８】

【数７】

【００１９】を求める。そして、加算器３−４で式（６
），（７）の和を求めることにより、前述のベクトル合
成式（４）で示される出力が得られる。ブロック３−１
〜３−３は、ＲＯＭなどによるテーブル・ルックアップ
方式で実現できる。図３（ｂ）に示す振幅合成器３の回
路例では、乗算器３−５，３−６によって、それぞれ入
力信号Ｓｂ　，Ｓｃ　の２乗値Ｓｂ　２　，Ｓｃ　２　
を得、これらを加算器３−７で加算し、ブロック３−８
でその平方根を求めている。ブロック３−８は、ＲＯＭ
などによるテーブル・ルックアップ方式で実現できる。 この図３（ａ），（ｂ）に示す振幅合成器３の出力Ｓｄ
　は、図５（ｄ）に示す波形となる。出力Ｓｄ　と、同
相高域濾波器２の出力信号Ｓｃ　とは、波形形成器８に
供給される。波形形成器８では、次式、

【００２０】

【数８】

【００２１】即ち、

【００２２】

【数９】

【００２３】に基づき、信号Ｓｃ　の極性に応じて信号
Ｓｄ　の極性を変えた信号と、信号Ｓｃ　との差から、
エッジ強調成分である信号Ｓｅ　を得る。この波形形成
器８を、デジタル回路で実現した例（市販のＴＴＬ−Ｉ
Ｃを使用）を図４（ａ）に示す。ここで、データ（信号
Ｓｃ，Ｓｄ，Ｓｅ）は８ｂｉｔ，２の補数表示のもので
ある。同図に示すブロック４−１〜４−８は、２入力の
ＥＯＲ回路（排他的論理和回路）であり、ブロック４−
１１〜４−１８はインバータ回路、ブロック４−９，４
−１０，４−１９，４−２０は全加算器である。ＥＯＲ
回路４−１〜４−８の一方の入力端子には、信号Ｓｄ　
、即ち、Ｓｄ０（ＬＳＢ）〜Ｓｄ７（ＭＳＢ）が供給さ
れ、他方の入力端子には、共通に信号Ｓｃ　のＭＳＢで
ある信号Ｓｃ７が供給されている。ＥＯＲ回路４−１〜
４−８の各出力は、全加算器４−９，４−１０の一方の
入力端子Ｂ１〜Ｂ８に供給される。全加算器４−９，４
−１０のもう一方の入力端子Ａ１〜Ａ８は、ＧＮＤに接
続されている。全加算器４−９のキャリー入力Ｃ０には
、信号Ｓｃ７が供給されている。 ブロック４−９のキャリー出力Ｃ４は、ブロック４−１
０のキャリー入力Ｃ４に供給されている。これによって
得られる加算出力Σ１（ＬＳＢ）〜Σ８（ＭＳＢ）は、
次の全加算器４−１９，４−２０の一方の入力端子Ｂ１
（ＬＳＢ）〜Ｂ８（ＭＳＢ）に供給される。ここまでの
処理は、式（８）の右辺の前半の処理である。次に、同
相高域濾波器２の出力信号Ｓｃ　、即ち、Ｓｃ０（ＬＳ
Ｂ）〜Ｓｃ７（ＭＳＢ）は、インバータ回路４−１１〜
４−１８によって反転されて、全加算器４−１９，４−
２０の他方の入力端子Ａ１〜Ａ８に供給される。全加算
器４−１９のキャリー入力Ｃ０は、電源Ｖｃｃに接続さ
れており、そのキャリー出力Ｃ４は、全加算器４−２０
のキャリー入力Ｃ４に供給されている。インバータ回路
４−１１〜４−１８があるため、全加算器４−１９，４
−２０では減算処理を行うことになる。全加算器４−１
９，４−２０の出力Σ１〜Σ８が、信号Ｓｅ　、即ち、
Ｓｅ０（ＬＳＢ）〜Ｓｅ７（ＭＳＢ）であり、ここまで
の処理で、式（８）、即ち式（９）の処理が完了する。

【００２４】ここで、図１にもどって、振幅合成器３の
出力Ｓｄ　は、直交高域濾波器４に供給される。直交高
域濾波器４には、特性が、前記直交高域濾波器１と同一
のものを使用する。直交高域濾波器４によって、図５（
ｆ）に示す、信号Ｓｄ　を微分したような波形Ｓｆ　が
得られる。一方、信号Ｓｄは、同相高域濾波器５にも供
給される。同相高域濾波器５には、特性が、前記同相高
域濾波器２と同一のものを使用する。同相高域濾波器５
により得られる波形Ｓｇ　は、図５（ｇ）に示す波形と
なる。振幅合成器６は、振幅合成器３と同一の動作をす
るものであり、直交高域濾波器４、同相高域濾波器５の
それぞれの出力信号Ｓｆ　，Ｓｇ　とが供給され、２つ
の信号の二乗和の平方根を得る。振幅合成器６の出力信
号Ｓｈ　は、

【００２５】

【数１０】

【００２６】で示される。次段の制御信号形成器７は、
直交高域濾波器４の出力信号Ｓｆ　と振幅合成器６の出
力信号Ｓｈ　とが供給され、次式（１１）

【００２７】

【数１１】

【００２８】に基づき、図５（ｉ）に示す信号Ｓｉ１を
まず形成する。式（１１）のεは次式（１２）を満たす
微小値であり、信号Ｓｈ　が０の場合の信号Ｓｉ１のオ
ーバーフローを防止するための定数である。

【００２９】

【数１２】

【００３０】制御信号形成器７は、信号Ｓｉ１を基に、
図５（ｉ）に破線で示した基準レベルに対する信号Ｓｉ
１の大小に応じて１または０の値をとる次式の信号Ｓｉ
　（図示せず）を得ている。

【００３１】

【数１３】

【００３２】このように、制御信号形成器７は、信号Ｓ
ｈ　に対する信号Ｓｆ　の絶対値の比率を求めて信号Ｓ
ｉ１とし、これによって入力信号Ｓａ　の波形変化の情
報を得ている。そして、信号Ｓｉ１は、次式、

【００３３】

【数１４】

【００３４】のように、０と１との間の値になるが、こ
れをあらかじめ設定してある基準レベルと比較し、波形
変化部のときは１、その他の波形部のときは０となるよ
うな制御信号Ｓｉ　を制御信号形成器７は得る。制御信
号形成器７の具体的回路例を図４（ｂ）に示す。ブロッ
ク４１は、信号Ｓｆ　，Ｓｈ　を入力として式（１１）
の演算を行う除算器であり、ＲＯＭなどによるテーブル
・ルックアップ方式で実現できる。ブロック４１の出力
Ｓｉ１は、次のブロック４２の比較器で基準レベルＫ１
と比較され、ブロック４２からはパルス化された出力Ｓ
ｉ　が得られる。

【００３５】制御信号形成器７の出力Ｓｉ　は、制御信
号としてスイッチ回路９に供給される。また、スイッチ
回路９には、波形形成器８の出力信号Ｓｅが入力信号と
して供給されている。スイッチ回路９の具体的回路例を
図４（ｃ）に示す。ブロック４３がデータセレクタであ
り、一方の入力端子には信号Ｓｅ　が供給され、他方の
入力端子はＧＮＤに接続されている。データセレクタ４
３は、制御信号Ｓｉ　が０のとき、ＧＮＤ側（出力０）
を選択し、制御信号Ｓｉ　が１のとき、信号Ｓｅ　をそ
のまま出力する。スイッチ回路９の出力信号Ｓｊ　を図
５（ｊ）に示す。結果的にスイッチ回路９は、入力信号
Ｓａ　の波形変化部の中で、信号Ｓｄ　の波形変化部と
して検出される信号区間に対してのみ、信号Ｓｅ　を入
力信号Ｓａ　のエッジ強調成分として出力する。スイッ
チ回路９の出力信号Ｓｊ　は、加算器１０に供給され、
この画質改善装置の入力信号である信号Ｓａ　に加算さ
れる。加算器１０により得られる波形は、図５（ｋ）に
示す波形Ｓｋ　（この画質改善装置の出力信号波形）で
ある。

【００３６】この出力波形Ｓｋ　を入力波形Ｓａ　と比
較すると、出力波形Ｓｋ　は、入力波形Ｓａ　の波形変
化部（エッジ部）の中間点が適格に強調された波形とな
っていることがわかる。出力信号Ｓｋ　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５（ｋ）に示す出力波形Ｓｋ
　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Ｓｋ　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
Ｓａ　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。

【００３７】なお、信号Ｓｋ　のエッジ部の急峻さ（エ
ッジ強調の度合）は、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
の立上がり部及び立下がり部（エッジ部）が、図５（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、入力信号に付加されるエッジ強調成分は、
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。

【００３８】ここで、入力信号Ｓａ　として、変調周波
数ｆ２（＝４ＭＨｚ　）のＡＭ変調波が入来した場合の
各ブロックの出力波形を、図５に対応させて図６に示す
。周波数４ＭＨｚ　は、ＮＴＳＣ方式のＴＶ映像信号で
は、上限周波数である。図６（ａ）〜（ｃ）における包
絡線（破線で図示した波形）が、図６（ｄ）に示す波形
であり、最初に得られる信号Ｓｄ　のエッジ強調成分が
、図６（ｅ）に示す信号Ｓｅ　である。制御信号形成器
７から出力される制御信号Ｓｉ　によって、スイッチ回
路９から得られるエッジ強調成分が、図６（ｊ）に示す
信号Ｓｊ　であり、最終的に得られる出力信号が図６（
ｋ）に示す信号Ｓｋ　である。この信号Ｓｋ　に見られ
るように、包絡線の立上がり部及び立下がり部の正弦波
が矩形波化され、エッジ強調されている。一方、信号Ｓ
ｋ　内の振幅一定の変調波が存在する部分は、エッジ強
調されず、入力信号Ｓａ　のままの波形である。このよ
うに、図示の画質改善装置は、入力信号の波形を識別す
る機能を有し、エッジ強調の必要な部分のみに適格にエ
ッジ強調を行うことができる。

【００３９】なお、直交高域濾波器１，４の特性として
図２（ｂ）に示した特性、同相高域濾波器２，５の特性
として図２（ｅ）に示した特性を用いたが、直交高域濾
波器１，４の特性として図２（ａ）に示した特性、同相
高域濾波器２，５の特性として図２（ｄ）に示した特性
をそれぞれ用いてもよい。図２（ａ）に示した特性は次
式（１５）に示す特性であり、図２（ｄ）に示した特性
は次式（１６）に示す特性である。

【００４０】

【数１５】

【００４１】

【数１６】

【００４２】また、図２（ａ）に示した特性を直交高域
濾波器４に、図２（ｄ）に示した特性を同相高域濾波器
５にそれぞれ用い、図２（ｂ）に示した特性を直交高域
濾波器１に、図２（ｅ）に示した特性を同相高域濾波器
２にそれぞれ用いるなどの併用策も考えられる。さらに
また、図２（ａ），（ｂ），（ｄ），（ｅ）に示す各特
性に対して、入力信号の存在する周波数範囲外の信号を
カットする帯域制限をかけてもよい。これは、耐雑音性
能の向上につながる。

【００４３】

【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）エッジ強調成分を入力信号の傾斜部分に適格に付
加できるので、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、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）振幅一定の変調波のような、明らかに繰返し模様
として認識できる波形に対してはエッジ強調を行わず、
バー信号やパルス信号の立上がり部、立下がり部ような
本来の波形変化部に対してのみ、エッジ強調を行うので
、より適格に画質改善を図れる。 （ニ）入力信号に付加されるエッジ強調成分は、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。 （ホ）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】直交高域濾波器及び同相高域濾波器の特性を示
す図である。

【図３】振幅合成器の具体的な構成例である。

【図４】波形形成器、制御信号形成器、及びスイッチ回
路の具体的な構成例である。

【図５】図１に示した実施例の動作説明図である。

【図６】図１に示した実施例の動作説明図である。

【符号の説明】

１　　直交高域濾波器（第１の直交高域濾波器）２　　
同相高域濾波器（第１の同相高域濾波器）３　　振幅合
成器（第１の振幅合成器）４　　直交高域濾波器（第２
の直交高域濾波器）５　　同相高域濾波器（第２の同相
高域濾波器）６　　振幅合成器（第２の振幅合成器）７
　　制御信号形成器 ８　　波形形成器 ９　　スイッチ回路 １０　　加算器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力信号である第１の信号が供給されて、
   第２の信号を出力する第１の同相高域濾波器と、前記第
   １の信号が供給されて、第３の信号を出力する第１の直
   交高域濾波器と、前記第２及び第３の信号が供給され、
   その２つの信号をベクトル合成することによって得られ
   た振幅値を有する第４の信号を出力する第１の振幅合成
   器と、前記第２及び第４の信号が供給され、エッジ強調
   成分である第５の信号を出力する波形形成器と、前記第
   ４の信号が供給されて、第６の信号を出力する第２の同
   相高域濾波器と、前記第４の信号が供給されて、第７の
   信号を出力する第２の直交高域濾波器と、前記第６及び
   第７の信号が供給され、その２つの信号をベクトル合成
   することによって得られた振幅値を有する第８の信号を
   出力する第２の振幅合成器と、前記第７及び第８の信号
   が供給され、前記第８の信号に対する前記第７の信号の
   比率に基づいて第９の信号を出力する制御信号形成器と
   、前記第５及び第９の信号が供給され、前記第９の信号
   を制御信号とし、前記第１の信号の波形変化部の中で、
   前記第４の信号の波形変化部として検出される信号区間
   に対して、前記第５の信号をエッジ強調成分として出力
   するスイッチ回路と、前記第１の信号及び前記スイッチ
   回路の出力信号が供給され、前記第１の信号に前記スイ
   ッチ回路の出力信号を加えることによって、前記第１の
   信号のエッジが強調された出力信号を得る加算器とより
   構成したことを特徴とする画質改善装置。