JPH06507776A - 映像エンハンサ - Google Patents
映像エンハンサInfo
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- JPH06507776A JPH06507776A JP5515854A JP51585493A JPH06507776A JP H06507776 A JPH06507776 A JP H06507776A JP 5515854 A JP5515854 A JP 5515854A JP 51585493 A JP51585493 A JP 51585493A JP H06507776 A JPH06507776 A JP H06507776A
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- H04N5/20—Circuitry for controlling amplitude response
- H04N5/205—Circuitry for controlling amplitude response for correcting amplitude versus frequency characteristic
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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4.2M
Hz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+ 197
4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 Mu
k IV Automatic lmBe Enhance+ Technic
al 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 Picture
s) 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F
l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1
4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4,989,09
0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OU
T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1
0′)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1
08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1
0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1
1A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1
6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
。
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国際調査報告 。、□/IK Q11019゜7orrtnc Ql/nlQn
7
国際調査報告
Claims (10)
- 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。
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