JPH04273775A - 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、及び、画像データを扱う各種画
像処理装置等に好適な画質改善装置に関する。そして、
この発明は、特にエッジ強調を観賞者に違和感を与える
ことなく自然な形で行い、再生画像の鮮鋭度及び解像度
を改善できると共に、デジタル回路化に適した画質改善
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、デジタル回路化に適し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の信号を所定
時間遅延させた第２の信号と、前記第２の信号を前記所
定時間遅延させた第３の信号とを出力する遅延回路と、
前記第２の信号が供給されて、１次微分信号である第４
の信号と、２次微分信号である第５の信号とを出力する
微分回路と、前記第４及び第５の信号が供給され、前記
第４及び第５の信号の極性の組合わせに応じて変化する
、制御信号である第６の信号を出力する制御信号形成回
路と、前記第１、第２、第３、及び第６の信号が供給さ
れ、制御信号である前記第６の信号に応じて、前記第１
、第２、及び第３の信号の内の１つを選択して出力する
信号選択回路とより構成し、前記信号選択回路は、前記
第４及び第５の信号の極性が同極性のとき、前記第３の
信号を出力し、前記第４及び第５の信号の極性が異なる
極性のとき、前記第１の信号を出力し、前記第４及び第
５の信号の少なくとも一方の信号の値がゼロのとき、前
記第２の信号を出力して、前記入力信号である第１の信
号のエッジが強調された出力信号を得ることを特徴とす
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は微分回路の特性を示す図、図３は
制御信号形成回路及び信号選択回路の具体的な構成例を
示す図、図４，図５，図６はそれぞれ図１に示した実施
例の動作説明図である。図４〜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
４〜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及び２は同一の遅
延時間を有する遅延回路、３及び４は同一の特性を有す
る微分回路、５は制御信号形成回路、６は信号選択回路
である。なお、説明の便宜上、各回路自体の処理時間に
よる信号の遅れ、及びその遅れを単に補正するためだけ
に通常用いられる遅延回路等は、省略するものとする。 この画質改善装置の扱う入力信号としては、各種映像信
号、輝度信号、ＲＧＢ信号等が考えられる。まず、ライ
ンＬ１から入来する入力信号Ｓ１が、図４（ａ）に示す
ようなバーパルス波形の信号である場合について説明す
る。この信号はＴＶ映像信号の輝度信号の一波形例であ
り、周波数成分が上限周波数４ＭＨｚ　までに帯域制限
されているものとする。入力信号Ｓ１は、遅延回路１に
供給される。遅延回路１の有する遅延時間Ｔは、

【００
０６】

【数１】

【０００７】てある。この遅延時間Ｔの値は、ＴＶ映像
信号を量子化し、デジタル系で信号処理する際に通常用
いられる標本化周波数ｆｓ　（ｆｓ　＝４ｆｓｃ）を基
に設定された値であり、遅延時間Ｔは標本化周期に一致
している。ＴＶ映像信号の周波数成分が４ＭＨｚ　まで
で帯域制限されている場合には、理想特性から求められ
る次式のインパルス応答、

【０００８】

【数２】

【０００９】の半値幅（約１５０．８ｎｓ）から、遅延
時間Ｔの値を次式、

【００１０】

【数３】

【００１１】即ち、半値幅の１／２以下の値に設定する
ことで、この発明の目的は達成される。遅延回路１で、
時間Ｔだけ遅延した出力信号Ｓ２を図４（ｂ）に示す。 次段の遅延回路２は、遅延回路１と同一機能の回路であ
り、供給された信号Ｓ２をさらに時間Ｔだけ遅延した信
号Ｓ３（図４（ｃ）参照）を出力する。遅延回路１の出
力信号Ｓ２は、微分回路３にも供給される。微分回路３
の特性は、図２（ａ）に示す特性であり、周波数特性の
虚数部が、

【００１２】

【数４】

【００１３】で表され、実数部が０となる。微分回路３
のインパルス応答を図２（ｂ）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４Ｍ
Ｈｚ　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微分回路３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。微分回路３により、図４（ｄ）に示す信号Ｓ４（１
次微分信号）が得られる。遅延回路３の出力信号Ｓ４は
、微分回路３と同一特性の微分回路４に供給される。 微分回路４の出力信号Ｓ５（２次微分信号）は、図４（
ｅ）に示す波形となる。次段の制御信号形成回路５には
、微分回路３及び微分回路４の各出力信号Ｓ４，Ｓ５が
供給される。そして、制御信号形成回路５は、信号Ｓ４
，Ｓ５の極性の組合わせに応じて、制御信号Ｓｃを形成
する。制御信号Ｓｃ　は、次式（５）に示す３つの信号
Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３から成る、ローアクティブ（負
論理）のロジック信号である。信号Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓ
ｃ３の各波形図を図４（ｇ），（ｈ），（ｆ）に示す。

【００１４】

【数５】

【００１５】以上のように、信号Ｓ４，Ｓ５の値が、正
と負または負と正で異なる極性のとき、信号Ｓｃ１が０
（Ｌｏｗ）となり、信号Ｓ４，Ｓ５の値の少なくとも一
方の値が０のとき、信号Ｓｃ２が０（Ｌｏｗ）となり、
信号Ｓ４，Ｓ５の値が、共に正または共に負で同極性の
とき、信号Ｓｃ３が０（Ｌｏｗ）となる。制御信号形成
回路５を実現する回路例を図３（ａ）に示す。図示した
制御信号形成回路５は、ＴＴＬ−ＩＣや、ＲＯＭなどに
よるテーブル・ルックアップ方式で実現できる。信号Ｓ
４，Ｓ５を２の補数表示のデジタル信号とする。乗算器
３−１で信号Ｓ４と信号Ｓ５との乗算を行い、その出力
Ｓ４５を比較器３−２〜３−４に供給する。比較器３−
２は、信号Ｓ４５を０（ＧＮＤ）と比較して、信号Ｓ４
５がＧＮＤより小さい値のとき（Ｓ４５＜０）は出力Ｓ
ｃ１を０（Ｌｏｗ）とし、信号Ｓ４５がＧＮＤ以上の値
のとき（０≦Ｓ４５）は出力Ｓｃ１を１（Ｈｉｇｈ）と
する。比較器３−３は、信号Ｓ４５を０（ＧＮＤ）と比
較して、信号Ｓ４５がＧＮＤと等しい値のとき（Ｓ４５
＝０）は出力Ｓｃ２を０（Ｌｏｗ）とし、信号Ｓ４５が
それ以外の値のとき（Ｓ４５≠０）は出力Ｓｃ２を１（
Ｈｉｇｈ）とする。比較器３−４も、信号Ｓ４５を０（
ＧＮＤ）と比較して、信号Ｓ４５がＧＮＤより大きい値
のとき（０＜Ｓ４５）は出力Ｓｃ３を０（Ｌｏｗ）とし
、信号Ｓ４５がそれ以外の値のとき（Ｓ４５≦０）は出
力Ｓｃ３を１（Ｈｉｇｈ）とする。こうして、制御信号
形成回路５は、制御信号Ｓｃ（信号Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓ
ｃ３）を形成し出力する。前述の信号Ｓ４，Ｓ５は、高
域濾波器の出力信号であるため、一般的にみて、高周波
雑音成分を多く含んでいる危険性がある。こうした雑音
成分に対する制御信号形成回路５の性能を向上させるた
め、比較器３−２〜３−４における比較基準値を、０（
ＧＮＤ）でなく小さな正の値β（高周波雑音成分のレベ
ル程度の値）に設定する。比較器３−２は、信号Ｓ４５
をβと比較して、信号Ｓ４５が−βより小さい値のとき
（Ｓ４５＜−β）は出力Ｓｃ１を０（Ｌｏｗ）とし、信
号Ｓ４５が−β以上の値のとき（−β≦Ｓ４５）は出力
Ｓｃ１を１（Ｈｉｇｈ）とする。比較器３−３は、信号
Ｓ４５をβと比較して、信号Ｓ４５の絶対値がβ以下の
とき（｜Ｓ４５｜≦β）は出力Ｓｃ２を０（Ｌｏｗ）と
し、信号Ｓ４５がそれ以外の値のとき（β＜｜Ｓ４５｜
）は出力Ｓｃ２を１（Ｈｉｇｈ）とする。比較器３−４
も、信号Ｓ４５をβと比較して、信号Ｓ４５がβより大
きい値のとき（β＜Ｓ４５）は出力Ｓｃ３を０（Ｌｏｗ
）とし、信号Ｓ４５がβ以下の値のとき（Ｓ４５≦β）
は出力Ｓｃ３を１（Ｈｉｇｈ）とする。比較基準値βの
設定により、制御信号形成回路５は、耐雑音性能が向上
する。ここで図１にもどって、制御信号Ｓｃ（信号Ｓｃ
１，Ｓｃ２，Ｓｃ３）、及び信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、
次段の信号選択回路６に供給される。信号選択回路６は
、制御信号Ｓｃに応じて、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の内の
１つの信号を選択出力する。信号選択回路６の出力Ｓｏ
は、次式（６）に示すものとなる。

【００１６】

【数６】

【００１７】即ち、信号選択回路６は、制御信号Ｓｃ１
が０（Ｌｏｗ）のとき、信号Ｓ１を選択出力し、制御信
号Ｓｃ２が０（Ｌｏｗ）のとき、信号Ｓ２を選択出力し
、制御信号Ｓｃ３が０（Ｌｏｗ）のとき、信号Ｓ３を選
択出力する。

【００１８】信号選択回路６を実現する回路例を図３（
ｃ）に示す。ブロック３−５，３−６，３−７はスイッ
チ回路である。各スイッチ回路３−５〜３−７には、信
号Ｓ１〜Ｓ３がそれぞれ供給され、制御信号Ｓｃ１〜Ｓ
ｃ３の内の１つが０（Ｌｏｗ）のとき、その制御信号が
供給されているスイッチ回路がオンとなり、信号Ｓ１〜
Ｓ３の内のどれか１つが、共通化された出力端子から出
力される。各スイッチ回路３−５〜３−７は、同一構成
の回路である。図３（ｂ）に、スイッチ回路３−５〜３
−７の具体的回路例として、スイッチ回路３−５を代表
として示す。信号Ｓ１，Ｓｏを８ｂｉｔ，２の補数表示
のものとする。ブロック３−１０〜３−１７は制御端子
付のバッファ回路であり、共通化された制御端子には、
制御信号Ｓｃ１が供給されている。この制御信号Ｓｃ１
が０（Ｌｏｗ）のときに、入力信号Ｓ１、即ち、Ｓ１０
（ＬＳＢ）〜Ｓ１７（ＭＳＢ）は、そのまま出力Ｓｏ（
即ち、Ｓ００（ＬＳＢ）〜Ｓ０７（ＭＳＢ））として出
力される。制御信号Ｓｃ１が１（Ｈｉｇｈ）のときには
、出力はトライステートまたはハイインピーダンス状態
となる。こうして得られる信号選択回路６の出力信号Ｓ
ｏ（この画質改善装置の出力）は、図４（ｉ）に示す波
形となる。

【００１９】この出力波形Ｓｏを入力波形Ｓ１と比較す
ると、出力波形Ｓｏは、入力波形Ｓ１の波形変化部（エ
ッジ部）のほぼ中間点に波形段差が付加され、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Ｓｏ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４（ｉ）に示す出力波
形Ｓｏ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Ｓｏ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Ｓ１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。

【００２０】ここで、信号Ｓｏ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４（ｊ
）に示すように、より急峻な傾斜であれば、同図（ｋ）
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（ｌ）に示すように緩かな傾斜に対しては、
同図（ｍ）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、エッジ強調処理の度合は、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。

【００２１】また、図示した実施例は、複雑な回路構成
で高価な直交高域濾波器及び同相高域濾波器を用いずに
、それら濾波器よりも簡単な回路構成で低コストの微分
回路により制御信号Ｓｃを形成でき、適格にエッジ強調
された信号を得ている。従って、本発明者による先の特
許願（出願日　　平成３年２月２７日，整理番号　　Ｈ
０３００００４６　）に比べて、装置全体の低コスト化
を図れる。

【００２２】図５（ａ）〜（ｉ）は、図４（ａ）の入力
信号に比べてパルス幅の狭いパルス信号が、前記実施例
の画質改善装置に入来した場合の各部の動作波形を、図
４（ａ）〜（ｉ）に対応させて示したものである。図５
（ｉ）に示す信号Ｓｏ　にエッジ強調効果が現れている
のがわかる。図６（ａ）〜（ｉ）は、周波数が約２ＭＨ
ｚの正弦波が入来した場合の各部の動作波形を、図４（
ａ）〜（ｉ）に対応させて示したものである。図６（ｉ
）に示す信号Ｓｏ　にもエッジ強調効果が現れているの
がわかる。

【００２３】なお、微分回路３，４の特性として図２（
ａ）に示した特性を用いたが、微分回路３，４の特性と
して図２（ｃ）に示す特性を用いてもよい。図２（ｃ）
に示す特性は次式（７）に示す特性である。

【００２４】

【数７】

【００２５】また、図２（ａ），（ｃ）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。なお、微分回路３，４を前述したトラ
ンスバーサルフィルタなどで実現した場合には、必然的
に信号の遅延が発生する。よって、図１に示した実施例
を上記のように動作させるには、トランスバーサルフィ
ルタによる遅延時間を補正するための遅延回路が必要で
ある。しかし、この実施例の説明では、トランスバーサ
ルフィルタによる遅延時間は本発明の本質には関係なく
、また、それを補正する遅延回路を入れて説明した場合
には、かえって説明が複雑でわかりにくくなると思われ
るので、微分回路３，４の遅延時間を０として説明した
。

【００２６】上記実施例では、入力信号として、上限周
波数４ＭＨｚ　までに帯域制限された輝度信号をあげた
が、本発明の画質改善装置は、ＲＧＢ信号などのベース
バンド系全ての映像信号及び画像信号を扱うことができ
る。 また、この画質改善装置は、ＣＧ（コンピュータグラフ
ィックス）画像や、自然画像を扱う画像処理装置にも好
適である。特に、デジタル化された画像データに対して
は、本発明と等価な輪郭補正処理、エッジ強調処理が、
コンピュータを使用したソフトウェア処理によっても実
現でき、本発明は、画像データのソフトウェアによる加
工処理にも応用できる。さらにまた、本発明は、デジタ
ル伝送系の波形歪によって発生するアイパターンの劣化
を改善することにも有効である。

【００２７】

【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）エッジ強調を、入力信号の傾斜部分の中点に波形
段差を適格に付加することにより行い、その結果、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
力信号が得られるので、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）入力信号に対するエッジ強調の度合は、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。 （ニ）複雑な回路構成の濾波器を用いずに、簡単な回路
構成で低コストの微分回路により制御信号Ｓｃを形成で
きるので、装置全体の低コスト化が図れる。 （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】微分回路の特性を示す図である。

【図３】制御信号形成回路及び信号選択回路の具体的な
構成例を示す図である。

【図４】図１に示した実施例の動作説明図である。

【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】

１，２　　遅延回路 ３，４　　微分回路 ５　　制御信号形成回路 ６　　信号選択回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力信号である第１の信号を所定時間遅延
   させた第２の信号と、前記第２の信号を前記所定時間遅
   延させた第３の信号とを出力する遅延回路と、前記第２
   の信号が供給されて、１次微分信号である第４の信号と
   、２次微分信号である第５の信号とを出力する微分回路
   と、前記第４及び第５の信号が供給され、前記第４及び
   第５の信号の極性の組合わせに応じて変化する、制御信
   号である第６の信号を出力する制御信号形成回路と、前
   記第１、第２、第３、及び第６の信号が供給され、制御
   信号である前記第６の信号に応じて、前記第１、第２、
   及び第３の信号の内の１つを選択して出力する信号選択
   回路とより構成し、前記信号選択回路は、前記第４及び
   第５の信号の極性が同極性のとき、前記第３の信号を出
   力し、前記第４及び第５の信号の極性が異なる極性のと
   き、前記第１の信号を出力し、前記第４及び第５の信号
   の少なくとも一方の信号の値がゼロのとき、前記第２の
   信号を出力して、前記入力信号である第１の信号のエッ
   ジが強調された出力信号を得ることを特徴とする画質改
   善装置。