JPH04268881A - 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
と共に、耐雑音性能にも優れ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、耐雑音性能にも優れ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の信号が供給
されて、第２の信号を出力する同相高域濾波器と、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の信号を出力する振幅合成器と、前記
第２及び第４の信号が供給され、前記第４の信号に前記
第２の信号の極性を付与した信号から、前記第２の信号
を減算することにより得られた、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５の信号が
供給され、その信号の小振幅信号部を抑圧することによ
り得られた第６の信号を出力する雑音制限器と、前記第
１及び第６の信号が供給され、前記第１の信号に前記第
６の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。また、図２は直交高域濾波器及び同相高域濾波
器の特性を示す図、図３は振幅合成器の具体的な構成例
を示す図、図４は波形形成器の具体的な構成例を示す図
、及び雑音制限器の特性図、図５及び図６は図１に示し
た実施例の動作説明図である。図５及び図６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５及び図６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は直交
高域濾波器、２は同相高域濾波器、３は振幅合成器、４
は波形形成器、５は雑音制限器、６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、

【０００６】

【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。同相高域濾波器２
の出力信号Ｓｃと、振幅合成器３の出力信号Ｓｄ　とは
、波形形成器４に供給される。波形形成器４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　（図５（ｅ）参照）を得
る。この波形形成器４を、デジタル回路で実現した例（
市販のＴＴＬ−ＩＣ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４−１０〜４−１７はインバータ回路、ブ
ロック４−９，４−１８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
の一方の入力端子Ａ１〜Ａ８に供給される。全加算器４
−９のもう一方の入力端子Ｂ１〜Ｂ８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。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４−１８の一方の入力端子Ｂ１（ＬＳＢ）〜Ｂ８（Ｍ
ＳＢ）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。

【００２４】次に、同相高域濾波器２の出力信号Ｓｃ　
、即ち、Ｓｃ０（ＬＳＢ）〜Ｓｃ７（ＭＳＢ）は、イン
バータ回路４−１０〜４−１７によって反転されて、全
加算器４−１８の他方の入力端子Ａ１〜Ａ８に供給され
る。全加算器４−１８のキャリー入力Ｃ０は、電源Ｖｃ
ｃ（５Ｖ　）に接続されている。インバータ回路４−１
０〜４−１７があるため、全加算器４−１８では減算処
理を行うことになる。全加算器４−１８の出力Σ１〜Σ
８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。ここで、図１にもどって、波
形形成器４の出力Ｓｅ　は雑音制限器５に供給され、雑
音制限器５は信号Ｓｆ　を出力する。雑音制限器５の特
性の一例を、図４（ｂ）に示す。この特性は次式、

【００２５】

【数１０】

【００２６】に示すように、入力信号Ｓｅ　の振幅値が
βに以下の場合には、入力信号Ｓｅ　を出力させず、信
号Ｓｅ　の値がβより大の場合には、信号Ｓｅ　からβ
を引いた値の信号を出力させ、信号Ｓｅ　の値が−βよ
り小の場合には、信号Ｓｅ　にβを足した値の信号を出
力させる特性である。この特性（非線形特性の一種）に
よる処理は、一般にスレッシュホールド（ｔｈｒｅｓｈ
ｈｏｌｄ）処理と呼ばれている。上記スレッシュホール
ド処理によって、信号Ｓｅ　の振幅値がβ以下の小レベ
ル部分の、振幅値がβ以下の雑音成分を除去できる。図
５（ｆ）に雑音制限器５の出力信号Ｓｆ　の波形を示す
。βの実際の値は、非常に小さなものであり、この画質
改善装置への入力信号Ｓａ　のダイナミックレンジ（変
動幅）に対して、数％以内の値である。図４（ｂ）に示
す破線は、雑音制限処理をしない無処理の特性、

【００２７】

【数１１】

【００２８】を示すものであり、スレッシュホールド処
理との比較の意味で示すものである。非線形特性による
雑音除去自体は公知の技術であるが、こうした画質改善
装置への応用例は従来ない。非線形特性の雑音制限器５
を、波形形成器４の後段に設け、エッジ強調成分Ｓｅ　
の雑音を除去することは、次に説明するような優れた効
果を生む。エッジ強調成分Ｓｅ　の、本来値が０である
べき小振幅部分（即ち、入力信号Ｓａ　のエッジ強調が
必要ない部分に付加される信号部分）に重畳されている
雑音成分を除去でき、本来の正確なエッジ強調成分が得
られ、画質改善に極めて有効である。エッジ強調成分Ｓ
ｅ　の大振幅部分、即ち、エッジ強調成分として入力信
号Ｓａ　の波形傾斜部に付加される部分には、雑音制限
器５の雑音抑圧動作はあまりきかないが、大振幅部分で
は、小振幅の雑音成分がマスキングされており、この部
分に小振幅の雑音成分が残っていたとしても、エッジ強
調動作にはほとんど影響ない。雑音制限器５の他の特性
例を、図４（ｃ）に示す。この特性は次式、

【００２９】

【数１２】

【００３０】に示すように、折れ線特性であり、図４（
ｂ）に示す特性と同様に、小振幅の雑音成分を抑圧する
効果を狙っている。この特性の方が、図４（ｂ）に示す
特性よりも、雑音除去による信号Ｓｆ　への影響（波形
変化への影響）が少ない。雑音制限器５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。

【００３１】雑音制限器５の出力信号Ｓｆ　は、加算器
６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６により得られる波形は、
図５（ｇ）に示す波形Ｓｇ　（この画質改善装置の出力
信号波形）である。この出力波形Ｓｇ　を入力波形Ｓａ
　と比較すると、出力波形Ｓｇ　は、入力波形Ｓａ　の
波形変化部（エッジ部）のほぼ中間点に波形段差があり
、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Ｓ
ｇ　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（ｇ）
に示す出力波形Ｓｇ　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Ｓｇ　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。

【００３２】なお、信号Ｓｇ　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（ｈ
）に示すように、より急峻な傾斜であれば、同図（ｉ）
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（ｊ）に示すように緩かな傾斜に対しては、同図（
ｋ）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。

【００３３】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
Ｓｄ　であり、波形形成器４から得られるエッジ強調成
分が、図６（ｅ）に示す信号Ｓｅ　であり、最終的に得
られる出力信号が図６（ｇ）に示す信号Ｓｇ　である。 この信号Ｓｇ　にからわかるように、搬送波が矩形波化
され、エッジ強調されている。

【００３４】なお、直交高域濾波器１の特性として図２
（ｂ）に示した特性、同相高域濾波器２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の
特性として図２（ａ）に示した特性、同相高域濾波器２
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（１３）に示す
特性であり、図２（ｄ）に示した特性は次式（１４）に
示す特性である。

【００３５】

【数１３】

【００３６】

【数１４】

【００３７】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。図１に示した実
施例では、雑音制限器を波形形成器４の後段にのみ設け
たが、波形形成器４の前後、即ち、波形形成器４と同相
高域濾波器２との間に、もう一つ同様の雑音制限器を設
けてもよい。波形形成器４と同相高域濾波器２との間に
設けた雑音制限器により、信号Ｓｃ　の雑音を抑圧すれ
ば、波形形成器４での信号Ｓｃ　の極性判断の精度が向
上し、より正確なエッジ強調成分Ｓｅ　が得られる。

【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）エッジ強調成分を入力信号の傾斜部分の中点に適
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）雑音制限器５を、波形形成器４の後段に設けたこ
とにより、エッジ強調成分Ｓｅ　の雑音を抑圧すること
ができ、本来の正確なエッジ強調成分が得られ、耐雑音
性能の向上した画質改善が行える。 （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】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を示す図である。

【図４】波形形成器の具体的な構成例を示す図、及び雑
音制限器の特性図である。

【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 ２　　同相高域濾波器 ３　　振幅合成器 ４　　波形形成器 ５　　雑音制限器 ６　　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の信号を出力する振幅合成器と、前記第２及び
   第４の信号が供給され、前記第４の信号に前記第２の信
   号の極性を付与した信号から、前記第２の信号を減算す
   ることにより得られた、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５の信号が供給され
   、その信号の小振幅信号部を抑圧することにより得られ
   た第６の信号を出力する雑音制限器と、前記第１及び第
   ６の信号が供給され、前記第１の信号に前記第６の信号
   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。