JPH0620252B2 - 画質補償装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、テレビジョン画像信号の画質を改善する画質
補償装置に関し、特に、視覚の特性に関する新たな知見
に基づいて、例えば輝度信号の特性を補償するようにし
たものである。

（従来技術） 従来、テレビジョン画像の画質改善には、撮像系や再生
表示系の空間周波数特性の劣化、さらには、視聴者の心
理的効果を考慮して、アパーチャ補償回路や輪郭補償回
路が用いられて来た。

（問題点） したがって、従来のこの種画質補償装置は、線形補償を
行なうものであるがために、画像の鮮鋭度をさらに増大
させようとすると、画像の輪郭部の一部にぎらつきが生
じて不自然な画像となる場合があり、結局、総合的には
充分な画質の改善をなし得ないことになる、という欠点
があった。

（目 的） 本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去し、視聴者
の心理的効果も考慮して視覚の特性に合った総合的な画
質改善効果が得られる画質補償装置を提供することにあ
る。

（発明の構成） 本発明は、視覚の空間周波数特性について本発明者らが
得た新たな知見に基づいてなしたものであり、本発明画
質補償装置は、入力画像信号の少なくとも一次元の空間
周波数領域における高域信号成分を抽出する高域抽出回
路と、前記高域信号成分から負極性振幅成分を検波する
検波手段と、前記高域信号成分と前記検波手段からの負
極性振幅成分とを加算することによって負極性振幅のみ
が正極性振幅よりも強調された画質補償信号を形成する
補償信号形成回路と、前記画質補償信号を前記入力画像
信号に加算して画質補償出力画像信号を形成する加算回
路とを備えたことを特徴とする。

（実施例） 以下に図面を参照して実施例につき本発明を詳細に説明
する。それに先立ち、視覚の空間周波数特性についてそ
の概要を説明する。

まず、明るい画像と暗い画像とに対する視覚の空間周波
数特性について、本発明者らが得た新たな知見について
述べると、画像のコントラストが小さい場合、すなわ
ち、例えば、地と図形との明暗差、あるいは、背景と被
写体との明暗差、すなわちコントラストが小さい場合に
は、画像の明暗による視覚の空間周波数特性の差はほと
んどない。これに対して、画像のコントラストが大きい
場合には、背景に対して明るい被写体がある画像（明画
像）と背景に対して暗い被写体がある画像（暗画像）と
では見え方が異なってくる、という視覚の空間周波数特
性に関する心理物理的な事実が新たに明らかになった。

このような心理物理的事実に基づく視覚の空間周波数特
性をまとめると、つぎのようになる。

（１）明画像と暗画像とに対する受容野、すなわち線拡
がり関数の相違。

視覚の空間周波数特性は、回路特性をそのインパルス応
答によって表わすのと同様に、例えば線状画像の見え方
によって表わすことができる。

線状画像のコントラストが小さい場合には、第２図
（Ａ）と（Ｂ）とに示すように、各図の上段に示す明線
状画像と暗線状画像とに対して、各図の下段に示すよう
に、それぞれの線状画像と同じ極性で拡がった応答の前
後に逆極性の応答が付随している。

これに反して、線状画像のコントラストが大きい場合に
は、明線状画像に対する応答は第２図（Ａ）に示した低
コントラストの場合と同様であるが、暗線状画像に対し
ては、第２図（Ｃ）に示すように、同じ極性で拡がった
応答の前後には逆極性の応答が現われないという特異な
現象がある。

したがって、第２図（Ｄ）の上段に示すように、２本の
線状画像を近接して平行に並べて掲示し、かかる並列線
状画像のコントラストを明暗の広い範囲に亘って変化さ
せると、２線間の画像領域に対する応答は、同図の下段
に示すような変化特性を呈し、並列暗線状画像に対して
は、コントラストの変化に伴って、２線間領域に対して
逆極性の応答が生ずることはない。

（２）視覚の空間周波数特性（MIF） 低コントラストの画像による刺激に対する視覚の空間周
波数特性（MIF）は、第２図（Ａ）および（Ｂ）につき
前述した低コントラストの明線状画像および暗線状画像
に対する視覚の応答の線拡がり関数にそれぞれ対応し
て、第３図に示す明画像領域および暗画像領域の特性曲
線Ｉのようになり、明画像領域および暗画像領域の双方
ともに低域周波数で視覚の感度が低下している。

一方、高コントラストの画像による刺激に対する視覚の
空間周波数特性（MIF）については、第２図（Ｃ）につ
き前述した高コントラストの暗線状画像に対する視覚の
応答の線拡がり関数が、低コントラスト時とは相違し
て、線拡がりの前後における逆極性応答を伴なわないの
に対応して、第３図の暗画像領域に示す特性曲線IIのよ
うに、低域周波数の暗画像に対する視覚感度の低下がな
く、電気回路における低域通過フイルタの通過周波数特
性と同様の視覚の空間周波数特性となる。

本発明画質補償装置は、上述した視覚の空間周波数特性
に適合した画質補償画像が得られるように構成したもの
であるが、その詳細を説明するに先立ち、本発明の作用
効果を明らかにするために、従来のこの種画質補償装置
の上述した視覚の空間周波数特性に対する作用効果の有
無を検討する。

しかして、従来の輪郭補償回路の多くは、第４図におけ
る点線曲線（ａ）もしくは破線曲線（ｂ）がそれぞれ示
すように、実線により図示する無補償時の平坦な空間周
波数特性に対して単純に高域周波数における利得を増大
させている。

したがって、かかる輪郭補償回路により処理した画像信
号の再生画像に対する視覚の総合的な応答特性は、例え
ば、第４図の点線曲線（ａ）と第３図示の応答特性曲線
との積に相当したものとなる。

高コントラストの明画像および暗画像に対する視覚の応
答特性は、無補償時には、第５図の明画像領域および暗
画像領域に実線曲線によって示すようになり、高コント
ラストの暗画像に対する視覚の応答が高域周波数で不足
気味となる。そこで、従来の補償回路においては、第４
図示の利得周波数特性によって高域周波数における感度
を増大させ、第５図に点線により示すように補償した視
覚の応答を得ていた。

したがって、高コントラストの明画像に対する応答が高
域周波数で過大となり、再生画像の明部の輪郭にぎらつ
きが生じ、前述したように不自然感を与えていた。一
方、明画像の輪郭でのぎらつきが生じない程度の補償特
性に留めると、暗画像の高域周波数成分が不足気味とな
り、鮮鋭度が低下し、いずれにしても、従来のこの種画
像補償回路によっては、高コントラストの明画像と暗画
像とに対する応答特性を同時に補償して総合的に良好な
画質の画像を得ることは到底困難であった。

これに対して、本発明画質補償装置においては、基本的
には、高コントラストの明画像信号と暗画像信号との輪
郭補償成分の付加量をそれぞれ視覚特性に適合させて独
立に調整し得るようにしている。すなわち、第６図の他
の補償特性曲線と同様に点線で示すように、正極性側と
負極性側とにおける補償量を第３図につき前述した視覚
の応答特性の画像の明暗による相違に対応させて互いに
異ならせ、正側に小さく、負側に大きくした高域周波数
補償成分を原画像信号に付加することにより、視覚を通
して見た画像特性を正・負で対称的にし、正・負とも過
不足のない画質補償を行ない得るようにしている。

上述した態様の画質補償を行なうようにした本発明画質
補償装置の構成例を第１図（Ａ時に示し、その各部信号
波形の例を第１図（Ｂ）に示す。

図示の回路構成においては、例えば波形（ａ）に示すス
テップ状の入力画像信号を入力端子から低域通過フイル
タ１および遅延線２にそれぞれ供給し、波形（ｂ）に示
す低域成分信号波出力およびその波出力の遅延に合
わせた波形（ｃ）に示す遅延出力画像信号をそれぞれ取
出す。これら信号（ｂ）および（ｃ）を差動増幅器３の
負入力端子および正入力端子にそれぞれ供給し、その差
出力信号として波形（ｄ）に示す線形高域補償用差出力
信号を取出す。

この差出力信号を検波器４に供給して、波形（ｅ）に示
す負極性成分信号を分離する。その信号（ｅ）を、減衰
器６を介して加算器７に供給するとともに、その差出力
信号（ｄ）を減衰器５を介して同じく加算器７に供給す
る。ここで、減衰器５および６を適切に調整して第３図
示の視覚応答特性もしくは第６図示の特性に適合させた
比率の正側振幅および負側振幅を有する波形（ｆ）に示
す非対称もしくは非線形の画質補償信号を加算器７から
出力信号として取出す。

この画質補償信号（ｆ）を加算器８に導いて、前述した
遅延出力原画像信号（ｃ）に加算し、波形（ｇ）に示す
ように、視覚の空間周波数特性に合わせて高コントラス
トの明および暗画像を適切に補償し、視覚的に最良の画
質が得られるようにした補償出力画像信号を加算出力と
して取出す。

なお、上述した回路構成における低域通過フイルタ１
は、画質補償の対象とするテレビジョン方式の標準特性
に応じて、その通過帯域特性を適切に変化させるように
するが、遅延線２との出力の差によって画質補償用の高
域周波数成分を取出すのであるから、線形位相特性を有
するものとするのが好適である。

また、視覚の空間周波数特性画像も、本来は二次元であ
るので、低域通過フイルタ１も二次元フイルタとするの
が望ましい。簡易な装置としては一次元フイルタでも代
用することができるが、その場合には、表示画像の輪郭
に空間異方性、すなわち、水平方向のみの輪郭強調が生
ずることになる。

本発明画質補償装置の補償出力画像信号波形は、入力画
像信号波形が第１図（Ｂ）に示した波形（ａ）のような
ステップ状であったときには、同図の波形（ｇ）に示し
たように、ステップの輪郭の正極性の部分を小さく増大
させ、負極性の部分を大きく増大させた補償出力画像信
号波形となる。

かかる画質補償を標準画像信号に施したときの画質評価
の結果の一例を第７図に示す。従来の線形補償を施した
場合、すなわち、正の補償量の割合 100％に比べて、負
極性側を大きくした本発明による画質補償の場合には格
段に優れた評価結果が得られており、特に補償量の割合
が10〜30％では約１ランクもの高い評価となっている。
これは、すでに述べたように、本発明による画質補償が
従来のように輪郭部にぎらつきが生ずる等の不自然さを
生ずることが少ないためであり、さらにまた、表示画像
にフレアが大きく生じやすい投写型画像表示系に適用す
れば、一層顕著な画質改善効果が得られる。

（効 果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、空間
周波数領域における画像信号の高域成分を正極性成分と
負極性成分とに分けてそれぞれ独立に視覚の空間周波数
特性に合わせて補償することができるので、高コントラ
ストの明画像と暗画像とに対する視覚上の見え方にそれ
ぞれ適切に対応した画質補償を施すことができる。した
がって、画像の輪郭部における明部と暗部との双方に対
して全く不自然感を生ずることなく、十分な画質補償を
行なって鮮鋭度の優れた画像を再生表示することができ
る。

なお、本発明画質補償装置は、撮像系に適用してあらゆ
る画像信号に対し不自然感のない補償を施して送出し得
るとともに、再生表示系に適用して表示条件に適合した
特性の画質補償を個々の画像信号に対して施し、特に、
上述した投写表示系における画像の補償に適用するに好
適である。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）および（Ｂ）は本発明画質補償装置の構成
例および各部信号波形の例をそれぞれ示すブロック線図
および信号波形図、 第２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）は低コント
ラストおよび高コントラストの明画像および暗画像の例
および視覚の応答の例をそれぞれ対応させて示す波形図
および特性図、 第３図は画像の明暗による視覚の空間周波数特性の変化
の例を示す特性曲線図、 第４図は従来の画質補償回路の補償特性の例を示す特性
曲線図、 第５図は明画像および暗画像に対する視覚の空間周波数
特性と従来回路による補償を施した空間周波数特性とを
対比して示す特性曲線図、 第６図は本発明による明画像および暗画像の補償特性の
例を示す特性曲線図、 第７図は本発明による画質補償を施した画像に対する画
質評価結果の例を示す特性曲線図である。 １……低域通過フイルタ、 ２……遅延線、 ３……差動増幅器、 ４……検波器、 ５、６……減衰器、 ７、８……加算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力画像信号の少なくとも一次元の空間周
   波数領域における高域信号成分を抽出する高域抽出回路
   と、前記高域信号成分から負極性振幅成分を検波する検
   波手段と、前記高域信号成分と前記検波手段からの負極
   性振幅成分とを加算することによって負極性振幅のみが
   正極性振幅よりも強調された画質補償信号を形成する補
   償信号形成回路と、前記画質補償信号を前記入力画像信
   号に加算して画質補償出力画像信号を形成する加算回路
   とを備えたことを特徴とする画質補償装置。