JPH06507776A

JPH06507776A - 映像エンハンサ

Info

Publication number: JPH06507776A
Application number: JP5515854A
Authority: JP
Inventors: ファルージャ，イブ・セ
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-03-02
Filing date: 1993-03-02
Publication date: 1994-09-01
Also published as: WO1993018612A1; US5237414A; EP0582708A1

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】技術分野本発明はテレビジョン信号処理方法およびテレビジョン画像の鮮鋭度を改良するための装置に関する。より特定的には本発明はフルダイナミックレンジの強調処理技術を用いて鮮鋭度を向上するための方法および装置に関する。カラーテレビジョンにおいては、本発明は輝度信号チャンネル、クロミナンス信号チャンネルまたはその両方に応用可能である。

背景技術本発明はテレビジョンに関し、かつテレビジョン画像の鮮鋭度を改良するための方法および装置のためのものである。テレビジョンにおいては幾何学細部の再生が重要な問題である。多数の要因が関係しているが、フレーム当りの走査線の数および１秒当りのフレームの数が定められて０る場合は、水平解像度および垂直解像度は主にシステムの帯域の関数である。このように帯域は完全に規定される。

所与の基準においては、測定される水平解像度および垂直解像度は有限でありかつ十分に確立されている。

水平領域での解像度は最大信号帯域という用語で頻繁に表現されかつ理解されおり、一方垂直領域の解像度Ｇよ垂直遷移がそれに対して明らかになる走査線サンプルの数の関数であり、このサンプリングは走査線反復速度で行なわれる。テレビジョン画像表示は所与の二次元空間を占有するので、画像の解像度は究極的には、画像遷移に必要であるかまたはそれによって占有される画像の空間寸法中の表示空間の量によって測定される。この空間はしばしば「立上がり時間」と呼ばれる。立上がり時間に必要な空間が少なくなるにつれ画像はより鮮鋭に見える。

したがって立上がり時間が短くなった場合を考慮すると、その他の場合では水平領域と垂直領域との間に存在する差を、改良された画像解像度が超越することができる。

たとえば、ＮＴＳＣ基準ではフレーム当り５２５本の走査線速度および４．２ＭＨｚの輝度帯域が規定される。これらの規定された条件においては、垂直解像度は２４０本の走査線を上回ることはできず、一方水平解像度は約３３０本の走査線に相当するものに限定される。これらの解像限界は画像表示が小さくかつその鮮鋭度が制限されている場合に最も適していた。しかしながら、今日では高精度で明るく焦点がよく合った大画面表示（テレビジョン投写システム等）の到来に伴い、これらの制限はもはや適切ではなく、かつテレビジョン画像源に制限を加える帯域要求を増大することなく高解像度画像を見ているものに与えることが必要である。

テレビジョンシステム全体を通じて帯域を増大することなくテレビジョン画像の見かけの鮮鋭度を上げるために数多くの試みが先行技術においてなされてきた。

見かけの画像解像度をある程度増大するための先行技術における第１のタイプの公知の装置は、画像エンノ＼ンサおよびアパーチャ等化システムであった。これらのシステムは、たとえば「ラジオ・アンド・エレクトロニック・エンジニア（Ｒａｄｉｏ　ａｎｄ　Ｈｅｃｔ＋ｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅ＋　）　Ｊ第４０巻１第４号、１９７０年１０月号の１９３頁に記載の［水平アパーチャ等化（Ｈｏ＋１ｔｏｎｔａｌ　Ａｐｅｒｔｕｒｅ　Ｅｑｏａｌｉ！ａｔｉｏｎ）　Ｊと題されたエイ・エヌ・ティエール（Ａ、　Ｎ、　Ｔｂ１ｅｌｅ）著の論文＋　１９７４年３月号のＣＢＳラボラトリーズ・マーク１ｖ・オートマチック・イメージ− エンハンサ・テクニカル・プリテン（ＣＢＳ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ　Ｍｕｋ　ＩＶ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｌｍＢｅ　Ｅｎｈａｎｃｅ＋　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｂｕｌｌｅｔｉｎ）　；およびフィリップス０カラー・テレシニ・システム小冊子（Ｐｈｉｌｉｐｓ　Ｃｏ１ｏｕ＋　Ｔｅ１ｅｃｉｎｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）　２５−２７頁に記載されている。これらの参考文献に記載されている装置および方法は一般に厳密な線形の態様で動作する。高周波数信号が入力遷移から導出され、その後加算され、包絡線遅延エラーなく適正な位相同期で遷移へ戻る。この条件下で、結果として生じる出力遷移は明らかに入力遷移よりも継続時間が短い。しかしながら、これらの先行技術のアプローチは少なくとも２つの欠点を有していた。

第１の欠点は雑音および信号遷移が工程中に強調されたということである。この望ましくない結果を回避するために、いくつかの先行技術の装置では強調経路に振幅しきい値を設けた。残念ながらしきい値に満たない低レベルの遷移信号については強調はなかった、つまり低コントラスト画像細部では目に見える改良は得られなかった。

第２の欠点は、元の遷移のまわりのプレリンギングおよびポストリンギングアーチファクトに直接的に類似している「プレシュート」および「オーバシュート」を加えなければ、これらのアプローチによって遷移の鮮鋭化はできなかったことである。実際の遷移の継続時間が変わらない間は、黒から白への推移は同じ態様では発生しなかった。表示スクリーン上の可視遷移ゾーンは以前と同じ幅であったが、表示されている物体は黒と白との縁で取囲まれているように見えた。したがってプレシュートおよびオーバシュートアーチファクトのために合成画像表示に不自然なまたはカートラーンのような外観が与えられた。

可視オーバシュートの導入を回避するために、本願発明者は大きな遷移についてアパーチャ訂正の効果に実際に勝る技術を発表した。これらの改良は本願発明者の先行する米国特許第４．２６２．３０４号および第４．　Ｈ７，６８１号に記載されている。特許権化されたアプローチによって可視オーバシュートは消えたが、画像イメージ中の大規模な水平および垂直遷移は全く鮮鋭化されなかった。

先行技術の第２のタイプの装置は映像「クリスペナ（ｃｒ口ｐｅｎｅｔ　）　Ｊである。クリスペナは元の画像遷移から導出される非線形的に短縮された継続時間強調成分を発生し、かつ強調成分をプレシュートおよびオーバシュートを招くことなく遷移と合成する、遷移処理装置である。映像クリスペナは従って画像信号スペクトル伸長器と考えられてもよい。映像クリスペナの先行技術の例は、ゴールドマークおよびリーブス（Ｇｏｌｄｍｘｒｋ　ｘｎｄ　Ｒｅｅｙｅｓ　）に付与された米国特許第２．７４０．０７１号、ハリウッド（Ｈｏｌ１７ｖｏｏｄ　）に付与された米国特許第２．８５１．５２２号、およびＩＲＥ予稿集（Ｐ＋ｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＩＲＥ）　１９５１年１０月、１３１４頁のゴールドマークおよびハリウッド著の「テレビジョン画像の鮮鋭度を改良するための新技術（Ａ　Ｎｅｖ　Ｔｅｃｈｎｉｇｕｅ　ｆｏｒＩｍｐ＋ｏｗｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｓｌ＋ａｒｐｎｅｓｓ　ｏｌ　Ｔｅ１ｅｖｉｓｉｏｎ　Ｐｉｃｔｕｒｅｓ）　Ｊと題された論文に記載されている。本願発明者は当人の米国特許第４．０３０．１２１号において映像クリスプ化技術における改良を発表した。

映像クリスプナは実際にスペクトル伸張器（または垂直領域においてはその等化物）として作用し、プレシュートおよびオーバシュートを導入することなく遷移継続時間（立上がり時間）の減少を達成する。しかしながら、映像クリスペナは相対的に、画像信号の小さな遷移レベルから生じる小さな画像細部の鮮鋭度の改良には効果的ではない。

したがって、遷移レベルに関係なく水平または垂直遷移の立上がり時間を減少し、かつ雑音、オーバシュート、リンギング等のいかなる可視画像アーチファクトも導入しない強調技術に対する必要性が生じているが、これまでのところ解決されてはいない。

発明の開示本発明の一般的な目的は、先行技術の制限および欠点を克服する態様で動作する映像画像（ｔｉｄｅｏ　ｐｉｃｔｕｔｅ　ｉｍｔｇｅ　）の強調方法およびそのシステムを提供することである。

本発明の他のより特定的な目的は、非常に高帯域（水平領域）、非常に多数の走査線（垂直領域）、またはその両方を有する厳密に線形に処理された映像信号の画像鮮鋭度と主観的に識別不可能である、画像の鮮鋭度を結果として得るための、水平領域および垂直領域における映像強調を実行するためのシステムを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、視覚プレシュートまたはオーバシュートアーチファクトを示さず、雑音レベルを上げずかつレベルに関係なくすべての入来する画像信号遷移を等しい相対的な大きさに強調し、その結果合成画像表示は「平坦さ」　（小細部の強調が欠如している）またはカートラーン（大きな遷移上のオーバシュート）効果のない自然な鮮鋭さが現われるような、映像エンハンサシステムを提供することである。

本発明の他の目的は、細部処理技術によって小遷移を強調し、スペクトル伸張技術（または垂直領域においてはその等化物）によって大画像イメージのエツジを強調し、かつ低レベル細部処理領域と高レベルスペクトル伸張領域との間にある平滑な遷移領域内の中間振幅の遷移のためにこれら２つの技術を組合わせたものを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、信号処理経路内に並列または直列に配列された細部処理およびスペクトル伸張回路によってフルダイナミックレンジの強調を与えることである。

本発明のさらに他の目的は、水平領域、垂直領域、かつ好ましくは両方の領域に含まれるフルダイナミックレンジの映像強調方法を提供することである。

本発明の一局面において、映像エンハンサは、遷移のフルダイナミックレンジ全体を通じて映像信号ストリーム内の遷移を強調するために設けられる。エンノ１ンサはより低いレベルの映像信号遷移を強調するための第１の映像強調信号を発生し、かつ第１の映像強調信号を映像信号ストリームと合成するための第１の強調回路を含み、ここで第１の映像強調信号の特性は、映像信号ストリームと合成されるとより低いレベルの遷移の立上がり時間は短縮されるが全体のスペクトル帯域はそれに関連しては実質的に増大しないということであり、さらにより高いレベルの遷移を強調するための第２の映像強調信号を発生し、かつ第２の映像強調信号を映像信号ストリームと合成するための第２の強調回路を含み、ここで第２の映像強調信号の特性は、映像信号ストリームと合成されるとより高いレベルの遷移の立上がり時間は短縮されるが、全体のスペクトル帯域はそれに関連して増大し低いプレシュートおよびオーバシュート特性を維持するということである。

本発明のこの局面の１つの側面として、映像エンハンサは、第１のより低いレベルの遷移強調回路の出力から第２のより高いレベルの遷移強調回路の出力へ、信号ストリーム内の信号遷移振幅レベルの関数として、強調出力を平滑に漸次遷移するように適合される。

本発明のこの局面の他の側面として、第１のより低いレベルの遷移強調回路は細部プロセッサを含み、かつ第２のより高いレベルの遷移強調回路はスペクトル伸張器を含む。

本発明のこの局面のさらに他の側面として、第１のより低いレベルの遷移強調回路は第２のより高いレベルの遷移強調回路と並列に接続される。

本発明のこの局面のさらに他の側面として、第１のより低いレベルの遷移強調回路は第２のより高いレベルの遷移強調回路と直列に接続され、かつ遅延回路は主信号経路を第１の遷移強調回路の遅延と遅延一致させるための１つの遅延と、主信号経路を第２の遷移強調回路の遅延と遅延一致させるための他の遅延とを含む。関連する側面として、第１のより低いレベルの遷移強調回路は策２のより高いレベルの遷移強調回路の上流に直列形状に接続される。

本発明のこの局面のさらに他の側面として、第１のより低いレベルの遷移強調回路はデジタル電子回路で実現され、かつ第２のより高いレベルの遷移強調回路はアナログ電子回路で実現される。

本発明のこの局面のさらに他の側面として、両方の強調回路はデジタル電子回路で実現される。

この発明のこの局面のさらに他の側面として、第１のより低いレベルの遷移強調回路および第２のより高いレベルの遷移強調回路は、映像信号ストリームの水平領域もしくは垂直領域、またはその両方の領域において動作する。

本発明のこの局面のさらに他の側面として、映像エンハンサは走査線ダブラ−を有するテレビ受像機内に含まれる。

この側面において、より高いレベルの遷移強調回路は好ましくは前記走査線ダブラ−の下流にある。関連する側面として、より低いレベルの遷移強調回路および走査線ダブラ−はデジタル回路で実現されかつより高いレベルの遷移強調回路はアナログ回路で実現される。本発明のこの局面のさらに他の側面として、主信号経路は色合成画像信号の輝度経路およびクロマ経路のいずれかまたはその両方を含む。

本発明のこの局面のさらに他の側面において、映像エンハンサはさらに、しきい値制御を与えるための制御されたしきい値回路を含み、より低いレベルの遷移強調回路の動作を制御する。この側面において、しきい値回路はより低いレベルの遷移強調回路の上流にあってもよく、そのためしきい値回路のしきい値制御を調節することによってより低いレベルの遷移強調回路の伝達特性を遷移振幅の範囲内で移動させる。関連する側面において、しきい値回路はより低いレベルの遷移強調回路の下流にあってもよく、かつしきい値回路のしきい値制御を調節することによってより低いレベルの遷移強調回路の伝達特性の大きさを制御する。

本発明の他の局面として、映像信号ストリームに対してフルダイナミックレンジの強調が１つの方法によって行なわれ、この方法は・より低いレベルの映像信号遷移の強調のために第１の映像強調信号を発生するステップを含み、第１の映像強調信号の特性は、映像信号ストリームと合成されると、より低いレベルの遷移の立上がり時間が短縮されるが全体のスペクトル帯域にはそれに関連しては実質的に増大はないというものであり、第１の映像強調信号を映像信号ストリームと合成するステップと、より高いレベルの遷移の強調のために第２の映像強調信号を発生するステップとを含み、第２の映像強調信号の特性は、映像信号ストリームと合成されると、より高いレベルの遷移の立上がり時間が短縮されるが、全体のスペクトル帯域はそれに関連して増大し低プレシュートおよびオーバシュート特性を維持するというものであり、さらに第２の映像強調信号を映像信号ストリームと合成するステップを含む。

本発明のこれらのおよび他の目的、利点、側面および特徴は、添付の図面とともに提出される以下の好ましい実施例の詳細な説明を考慮すればより完全に理解されるであろ図面の簡単な説明本図面においては：図１は本発明の原理に従う並列経路実現によるフルダイナミックレンジ映像エンハンサの単純化されたブロック図である。

図２Ａは一般の時間ベース軸に沿った図１システムのスペクトル伸張関数を漸次示す３つのグラフを含む。

図２Ｂは図２Ａの伸張の２つの周波数領域を表わす。

図２０は図２へのグラフのタイプのスペクトル伸張信号を発生するための配列の第１の例である。

図２Ｄは図２Ａのスペクトル伸張スペクトルを発生するための配列の第２の例である。

図２Ｅは図２０回路および図２Ｄ回路の動作を示す一連の波形である。

図３は映像信号ストリームにおいて入来遷移からスペクトル伸張強調信号を発生するためのゲーティング方法論を示す一連の波形グラフである。

図４は映像信号ストリームにおいて入来遷移からスペクトル強調信号を発生するための遅延方法を示す一連の波形グラフである。

図５Ａは図１の映像エンハンサ内の細部プロセッサの動作の小遷移および大遷移についての時間領域での一連のグラフを含む。

図５Ｂは小遷移の細部強調を示す周波数領域での１対のグラフを含む。

図５ＣはＩＲＥ単位での入来遷移レベルの関数としての、さらに、制御されたしきい値の関数としての細部処理強調のグラフである。

図６は本発明の原理に従う直列経路実現でのフルダイナミックレンジ映像エンハンサの単純化されたブロック図である。

図７は中間振幅遷移についての図６の直列経路映像エンハンサ内での細部処理のスペクトル伸張処理に対する効果を示す一連の波形グラフである。

図８Ａは時間領域における図１および図６の映像エンハンサの全体のフルダイナミックレンジ動作を示す一連の波形グラフである。

図８Ｂは周波数領域における図１および図６の映像エンハンサの全体のフルダイナミックレンジ動作を示す一連の波形グラフである。

図９Ａは垂直領域における低レベルについての図１および図６の映像エンハンサの動作を示す一連のグラフである。

図９Ｂは垂直領域における高遷移レベルについての図１および図６のエンハンサの動作を示す一連のグラフである。

図１０はしきい値回路および図１または図６のエンハンサを用いる映像信号強調システムのブロック図である。

図１１Ａは図１または図６のエンハンサの細部プロセッサの前に図１０のしきい値回路を含むことを示すブロック図である。

図１１Ｂは図１または図６のエンハンサの細部プロセッサの動作特性に基づいた図１１人のしきい値回路配列の動作の結果を示すグラフである。

図１２Ａは図１または図６の細部プロセッサの後に図１０のしきい値回路を含むことを示す単純化されたブロック図である。

図１２Ｂは図１または図６のエンハンサの細部プロセッサの動作特性に基づいた図１２Ａのしきい値回路配列の動作の結果を示すグラフである。

発明の好ましい実施例図１を参照して、本発明の原理に従う映像強調システム１０は、強調されていない映像信号を受信するための映像人力１２を含み、かつフルダイナミックレンジ強調された映像を含む映像出力１４を設ける。図１の実施例１０には、より低い遷移振幅成分の信号処理のための細部プロセッサ回路１６と、より高い遷移振幅成分の信号処理のためのスペクトル伸張器回路１８と、主経路のための遅延−数回路２０とが並列形状で配列される。これら３つの回路はそれぞれ出力経路１７．１９および２１を与え、これらは加算器回路２２への出力を保持する。加算器回路２２はこれらの出力を合成して強調された映像出力１４を与え、そこではより低いおよびより高い両方の遷移レベルでのものを含む、強調されない映像信号におけるフル振幅ダイナミックレンジ全体を介して映像の立上がり時間が低減されている。

図２Ａおよび図２Ｂはそれぞれ時間領域および周波数領域におけるより高い遷移レベルの成分を強調するスペクトル伸張器回路１８の所望される動作を示す。制限された帯域の入力遷移は強調信号を加えることによって強調される。

大幅に増大した帯域を有する出力遷移が生成される。図２Ｂの例において、入力遷移はＦＯへ延びる周波数スペクトルを有するが、一方伸張された出力遷移はＦｌへ延びる周波数スペクトルを有する。実際には周波数領域のスペクトル伸張については比率２が好ましい。比率が大きくなるとたとえば、意図的に焦点を外した場面および緩く焦点を合わせた背景を、望まないのに鮮鋭化してしまうという問題が生じる。

スペクトル伸張器回路１８の動作を考えると、スペクトル伸張器回路１８は数ある方法のうちのいかなる方法で実現されてもよいということが明らかである。第１の例として、回路１８は図２Ｃに示されるように実現されてもよい。

この配列においては、第１微分器３０が入力１２に接続され、入来遷移を微分しく図２Ｅの波形Ａ）、かつ微分したものを経路３１上に出力する（図２Ｅの波形Ｂ）。全波整流器３２は微分したものの符号を取除いて絶対値の強調信号を経路３３を介して乗算器３４へ出力する。同時に、第２の第１微分器３６は第１微分器３０から経路３１上に出力された微分された信号を受信する。二度微分された信号はそれから経路３７へ出力されて、たとえば二重に微分された信号の正および負の偏位を増幅しかつ制限し、さらに乗算器ゲート信号（図２Ｅの波形Ｃ）を経路３９に出力して乗算器３４へ送る、増幅器／リミタ回路３８へ送られる。

経路１９上の乗算器３４から出力された合成信号は、非常に短縮された継続時間を有する信号遷移である（図２Ｅの波形Ｄ）。図２Ｄはスペクトル伸張器１８についての別の配列を示し、ここでは整流器３２は上流の微分器３０と下流の微分器３６との間の経路に置かれる。図２０および図２Ｄのこれらの図は水平領域処理に応用可能であり、かつ垂直領域における処理にも容易に外挿することができる。

本願発明者の先行する米国特許第４．０３０．１２１号に記載された技術は図２のこれら２つのアプローチの例である。　スペクトル伸張器回路１８の他の実現として図３のグラフによって関数として示されるゲーティング技術が用いられてもよい。元の遷移（図３のグラフＡ）はたとえばアパーチャ訂正に用いられるように第２の微分信号（図３のグラフＢ）へと処理される。図３のグラフＣに示されるように、微分信号が元の遷移と合成される場合、大きなプレシュート（ＰＳ）およびオーバシュート（Ｏ３）成分が遷移に加えられ、強調された遷移は長ずざる。

ゲーティングアプローチを図３のグラフＢのアパーチャ訂正波形に用いらると、図３のグラフＤのゲート信号が発生する。グラフ信号りは強調波形の中心となるべく位置決めされ、かつプレシュートまたはオーバシュートのない図３のグラフＥに示される強調波形を結果として生じる。この信号はそれから元の遷移と合成されて図３のグラフＦで示される強調された遷移を生成する。図３に示されるゲーティングアプローチは特に垂直領域でのスペクトル伸張に有効である。

他のアプローチでは遅延ラインが用いられる。図２Ａまたは図２Ｂの方法に従うと、入来遷移の第２の微分が得られる。この信号は図４のグラフＡに示される。

この信号はそれから遅延ラインにおいて予め定められた遅延りだけ遅延される。

図４のグラフＡに示される遅延されず整流された成分はそれから、振幅比較器回路において遅延され整流された成分と比較され、図４のグラフＢに示されるように第１のより小さい振幅君号が選択されて比較器から出力される。図４のグラフＣおよびグラフＤに示されるように、遅延信号は再び遅延されかつ他の極性についてこのプロセスが繰り返される。波形Ｂは遅延されそれから比較器回路において波形りと比較される。結果としてスペクトル伸張信号が生成され、これは図４のグラフＥに示される。この信号はそれから元の遷移と適切な符号および位相で合成されて、結果として短縮された遷移継続時間が得られる。

他のアプローチは、上に引用した背景技術の文献のゴールドマーク他によって提案されているものである。これらの技術は入来遷移波形の第２の微分に基づいており（信号は入来信号の帯域によって必ず制限される）、結果として元の信号よりも時間的に短くかつ元の遷移よりも高周波数の成分を有する強調信号が得られる。スペクトル伸張に対していかなるアプローチがなされようとも、低レベルでは十分に作用しないということが必ず言える。

細部プロセッサ１６（図１）は図５Ａにグラフで示されるように、入来する映像信号ストリームのより小さい遷移振幅成分に基づいて動作する。図５Ｂに示される周波数領域の表現によると、小レベル遷移の立上がり時間が短縮される一方でスペクトルの全体的な伸びまたは伸張はない。

また、周波数スペクトルが名目上は元のライン走査速度であるラインごとの画素サンプリング速度に低減されるということを考慮すれば、図５Ｂの周波数領域の図は垂直領域について有効であるということが理解されるべきである。

図５０は入力遷移レベルの関数としての細部処理強調レベルを示す。画像中の任意の雑音を含む非常に小さなスペクトル成分の細部処理を排除するためにしきい値機能が含まれてもよい。この細部プロセッサ１６は、本願発明者の先行する米国特許第４．２６２．３０４号および第４．８４７．６８１号に記載されるアプローチ等の多数の形式のうちのいかなる形式をとってもよい。

図７Ａを参照して、細部プロセッサ１６およびスペクトル伸長器１８は相補的だが排他的ではない態様で入来する映像信号に基づいて動作するため、結果として生じる出力信号は遷移振幅のフルダイナミックレンジ全体を通じて強調されている。より低いレベルの信号によって図７Ａの実線の曲線ＤＰに一般的に従う遷移振幅の範囲が得られる。

より高いレベルの信号によって図７Ａの点線の曲線ＳＨに一般的に従う遷移振幅の範囲が得られる。細部プロセッサ１６はより高いレベルの信号に基づいて動作を続けるが、出力は非常に減衰され、同様にスペクトル伸長器１８はより低いレベルの信号に基づいて動作を続けて非常に減衰された出力を得るということが図７Ａから明らかとなる。細部プロセッサ１６またはスペクトル伸長器１８のいずれかが任意の遷移レベルで動作を停止することに対しては何の規定もなく、かつ２つの回路間の遷移振幅に関する貢献の切換えは図７Ａに示されるように、好ましくは継続的かつ平滑である。

図６を参照して、細部プロセッサ１６がスペクトル伸長器１８の前にある直列配列で映像エンハンサ１０′が示される。この配列においては、細部プロセッサからの出力と第１の遅延２０Ａからの出力２１Ａが第１の加算器回路２２Ａにおいて合成されて出力２３を与え、これは直接スペクトル伸長器１８および第２の遅延−数回路２０Ｂに与えられる。フルダイナミックレンジ強調された映像信号１４を与えるために、経路２１Ｂ上の第２の遅延２０Ｂからの出力は第２の加算器回路２２Ｂにおいてスペクトル伸長器１８からの出力１９と合成される。今から説明するように、図２の配列は多数の利点を提供する。

実際には、スペクトル伸張は特に周波数応答に関しては取扱いが困難である。たとえば本願発明者の米国特許第５゜０１４．１１９号および第４，９８９，０９０号に記載されるタイプのラインダブラ−内では、スペクトル伸張の前の立上がり時間は７０ナノ秒のオーダである。伸張の後には立上がり時間は２５ナノ秒を十分に下回ってもよい。したがってデジタル実現においては、スペクトル伸張機能のためのクロックは約６０ＭＨｚの近傍となる必要がある。この速い速度は現在のところ大規模集積回路内での実現が非常に困難である。したがって、図６のアプローチのように細部プロセッサ１６をスペクトル伸長器１８の上流に配置することが有利である。

細部プロセッサ１６は入来信号のスペクトルを伸張せず、したがって他の態様では７０ナノ秒の公称立上がり時間期間でクロック動作されるデジタル回路での実現が容易であるかもしれない。このアプローチにおいては、デジタル領域からアナログ領域への遷移は、第１の加算器２２Ａの後かつスペクトル伸長器１８の前に行なわれる。スペクトル伸長器１８はそれからアナログ領域において実現される。

さらに、遷移ゾーンＴＺにおいて、図７のグラフＡの影の部分で示されるように、細部プロセッサ１６は、細部プロセッサ１６が中間レベルの遷移について強調プロセスを開始しかつスペクトル伸長器１８がしたがって既により高い立上がり時間を有する信号を受信するという意味において、スペクトル伸長器１８のために「ポンプに呼び水をさす」傾向がある。その結果図７のグラフＤに示されるように、図７のグラフＣに示されるような細部処理のみによって得られるであろうよりもより鮮鋭な画像が得られる。グラフＤの短縮された遷移に関連するわずかなプレシュートおよびオーバシュートが中間レンジ遷移レベルでのより高い解像度の外観にさらに加えられる。

図１および図６のアプローチは一般的なものでありかつ水平または垂直領域のいずれにおいても良好に機能する。

しかしながら、垂直領域においては、「スペクトル伸張」という用語は水平領域スペクトル伸張の画像表示内の空間的な等化物を意味するということが理解されるべきである。

垂直領域においては、垂直にアラインされた画像エレメント（画素）は分離され、かつ走査線速度で発生するように時間状めされた正確なサンプリング間隔の連続する走査線から得られる。用いられる技術に関係なく、遷移が水平領域にあってもまたは垂直領域にあっても、結果としては画像表示中の空間遷移が短縮される（つまり立上がり時間が短縮される）。

図８は本発明の原理に従う細部処理とスペクトル伸張の相互作用的組合わせから得られる結果を示す。図８Ａの左側の一連のグラフは小遷移についての時間領域の処理結果を示す。これらの結果は細部プロセッサ１６から得られる。

スペクトル伸張の結果は図８Ａの右側の一連のグラフに示され、これらの結果はスペクトル伸長器１８から得られる。

図８Ｂの左側のグラフに示されるように、小遷移については、スペクトルはより短い立上がり時間ならびにプレシュートおよびオーバシュート成分から生じる領域を含むことにより、より高い周波数限度へ向かって移動している。図８Ｂの右側のグラフはスペクトル伸長器１８の動作の結果として生じる全体的なスペクトルの増大を示す。

図９は垂直領域における本発明の動作を示す。垂直領域での信号遷移は完了までに６本または７本もの走査線を用いてもよいということを読手は認識しておくべきである。

このため遷移を見つけて強調の支援を行なうために十分なサンプルが利用可能である。ラインダブリングの後、垂直遷移は少なくとも４つのサンプルをとらなければならない。

典型的にはラインダブリングの後に垂直領域遷移の６つのサンプルが観測可能である。したがって、垂直領域での信号強調はラインダブリングの後により効果的に実行される。

図９Ａはどうしても幾分粗い、垂直領域での細部処理を示す。ＥＮＨ＋信号が入来信号ＩＮから発生する。ＥＮＨ＋信号はそれから合成されて図９Ａのグラフに示されるＯＵＴ信号を与える。

大レベル遷移については、図９Ｂに示されるようにゲーティングウィンドウが確立され、それによりウィンドウ継続時間の外側にあるサンプルを排除する。それから図９Ｂの強調信号ＥＮＨ＋が垂直信号に加えられ、その結果は図９８のＯＵＴグラフに示される。高遷移レベルについて明らかであるように、短縮された遷移は垂直領域の低レベルで得られる強調遷移よりもより平滑である。

たとえば雑音アーチファクトの強調を排除するために、しきい値が制御された態様で与えられてもよい。制御されたしきい値を与えるビデオ処理システム１００が図１０に示される。システム１００は入力１０２と出力１０４とを含む。入力１０２は、バイパスフィルタ回路１０６へと続き、これはたとえば図２Ａまたは図２Ｂに示されるタイプの第２微分器配列として実現されてもよい。バイパスフィルタ１０６の後には、制御ライン１１０上の制御信号によって制御されるしきい値回路１０８が置かれる。制御信号は、しきい値回路１０８によってフィルタ１０６から出力される信号に課せられるしきい値レベルを確立する。制御は手動であってもよく、または入力画像信号ストリーム中の検出された雑音レベルを参照して自動的に作動してもよい。その後回１のエンハンサ１０（または図６の１０′）は、バイパスフィルタを通過した／しきい値処理された信号をしきい値１０８から受信する。遅延一致回路１１６は入力１０２からの主信号経路を加算器回路１１８へ遅延一致させる。加算器回路１１８は適切な位相でエンノ１ンサ１０からの信号と遅延一致１１６からの信号とを合成して強調された出力１０４を与える。

図１１Ａに示されるように、しきい値回路１０８は信号ストリーム中で細部プロセッサ１６の前に置かれてもよく、このとき細部処理特性は図１１Ｂのグラフに示されるようにしきい値制御１１０が変化するにつれ横移動で修正される。図１１Ａのアプローチを用いると、細部処理レベルは、しきい値を上回る低中レベルの遷移については変更なくとどまる。このアプローチではしきい値の変化に伴う画像の変化はほんの僅かである。たとえば、しきい値が増大すると、非常に低い遷移レベルはファジィになるが一方、中間レンジの遷移は幾分鮮鋭となり、視覚的キャンセレーションのために視聴者の目から脳への統合プロセスを生じる。

代替として、しきい値回路１０８は図１２Ａに示されるように細部プロセッサ１６の後に続いてもよく、図１２Ｂに示されるようにしきい値制御１１０の変化に伴い細部処理特性を垂直に修正する。このアプローチにおいては、全体的な細部プロセッサの動作特性はしきい値制御の変化に伴って直接的に代わり、視聴者にとってより視覚可能な画像となる。

しきい値特性は通常、スペクトルエンノ１ンサ１８に固有の性質であるとされており、これはエンハンサがたとえば図７Ａにグラフで示されるようにある予め定められた値を上回る信号遷移レベルでのみ動作するからである。

本発明関連の当業者に対しては、本発明の精神および範囲を逸脱することなく多数の大幅に相違する実施例が前述より提案されるであろう。この詳細な説明および開示は例示のためにのみ意図されたものであり、後述の請求の範囲によってより特定的に指摘される本発明の範囲を限定するものとは考えられるべきではない。

Ｆｌに、、Ｚ八Ｆ（■、７！、らＦ唾、　５ｔ３　Ｆｔ（ｑ、　５こ採番Ｉｆｌシ、ｐ瓢籟Ｆ（ひ、７ＦｒＣ，、Ｂｔ３１−ＩＧ、　９　Ａ　Ｆ＋　Ｑ・ヲ８国際調査報告　。、□／ＩＫ　Ｑ１１０１９゜７ｏｒｒｔｎｃ　Ｑｌ／ｎｌＱｎ７国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

１．フルダイナミックレンジの遷移全体を通じて映像信号ストリーム内で前記遷移を強調するための映像エンハンサであって、より低いレベルの映像信号遷移の強調のための第１の映像強調信号を発生し、かつ前記第１の映像強調信号を前記映像信号ストリームと合成するための第１の強調手段を含み、前記第１の映像強調信号の特性は、映像信号ストリームと合成されるとより低いレベルの遷移の立上がり時間は短縮されるが全体的なスペクトル帯域はそれに関連して実質的には増大しないというものであり、さらにより高いレベルの遷移の強調のための第２の映像強調信号を発生し、かつ前記第２の映像強調信号を前記映像信号ストリームと合成するための第２の強調手段を含み、前記第２の映像強調信号の特性は、映像信号ストリームと合成されるとより高いレベルの遷移の立上がり時間は短縮されるが、全体的なスペクトル帯域がそれに関連して増大し低いプレシュートおよびオーバシュート特性を維持するというものである、映像エンハンサ。
２．実質的に全レベルの映像信号遷移振幅について強調が与えられるように、中間レベルの映像信号遷移について前記第１および第２の強調手段により映像信号遷移の強調が重なる、請求項１に記載の映像エンハンサ。
３．前記信号ストリーム内の漸次増大する信号遷移レベルの振幅について、前記第１の強調手段は前記第２の強調手段を除いて最初に強調を与え、前記第１および第２の強調手段は両方とも強調を与え、かつ前記第２の強調手段は前記第１の強調手段を除いて強調を与え、さらに前記第１の強調手段による強調から両方の強調手段による強調への、かつ前記第２の強調手段による強調への遷移は平滑である、請求項２に記載の映像エンハンサ。
４．前記第１の強調手段と前記第２の強調手段は前記映像信号ストリームの水平領域中で動作する、請求項１、２、または３のいずれかに記載の映像エンハンサ。
５．前記第１の強調手段および第２の強調手段は前記映像信号ストリームの垂直領域中で動作する、請求項１、２、または３のいずれかに記載の映像エンハンサ。
６．前記第１の強調手段および前記第２の強調手段は前記映像信号ストリームの水平領域および垂直領域中で動作する、請求項１、２、または３のいずれかに記載の映像エンハンサ。
７．主信号経路をさらに含み、前記第１の強調手段は前記主信号経路と並列であり、かつ前記第２の強調手段は前記主信号経路と並列であり、前記主信号経路は前記第１の強調手段および前記第２の強調手段中で発生する信号処理遅延を補償するための遅延手段を含む、請求項１ないし６のいずれかに記載の映像エンハンサ。
８．フルダイナミックレンジの遷移全体を通じて映像信号ストリーム内で前記遷移を強調するための映像エンハンサを組入れるテレビジョン受像機であって、走査線ダブリング手段と前掲の請求の範囲のいずれかに記載の映像エンハンサとを含む、テレビジョン受像機。
９．前記映像信号ストリームは前記走査線ダブリング手段によって処理されるラインダブリングされた映像信号を含む、請求項８に記載のテレビジョン受像機。
１０．映像信号ストリームのフルダイナミックレンジの強調を与えるための方法であって、より低いレベルの映像信号遷移の強調のための第１の映像強調信号を発生するステップを含み、前記第１の映像強調信号の特性は、前記映像信号ストリームと合成されるとより低いレベルの遷移の立上がり時間は短縮されるが全体的なスペクトル帯域はそれに関連して実質的に増大しないというものであり、さらに前記第１の映像強調信号を映像信号ストリームと合成するステップと、より高いレベルの遷移の強調のための第２の映像強調信号を発生するステップとを含み、前記第２の映像強調信号の特性は、前記映像信号ストリームと合成されるとより高いレベルの遷移の立上がり時間は短縮されるが、全体的なスペクトル帯域がそれに関連して増大し低いプレシュートおよびオーバシュート特性を維持するというものであり、さらに前記第２の映像強調信号を前記映像信号ストリームと合成するステップを含む、方法。