(57)【要約】【課題】DAコンバータを介した場合であっても、見た目の画質を向上させる階調変換を行うことができるようにする。【解決手段】階調変換部４１および４２は、例えば、供給される１２ビットの画像を、８ビットの画像に変換する階調変換を行う。階調変換部４１により階調変換された画像の信号は、デジタル出力の出力端子に供給される。階調変換部４２により階調変換された画像の信号は、DAコンバータ４３によりDA変換され、アナログ出力の出力端子に供給される。階調変換部４２におけるフィルタリングのフィルタ係数は、DAコンバータ４３の周波数特性に応じて決定される。本発明は、例えば、アナログ出力端子とデジタル出力端子を有し、階調変換を行う画像処理装置に適用できる。【選択図】図２
2010103818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像に、ΔΣ変調を施すことにより、前記画像の階調を変換するΔΣ変調手段と、
前記ΔΣ変調手段により階調が変換された前記画像の信号をアナログ信号に変換するアナログ変換手段と、
階調変換後のデジタルの前記画像の信号を出力するデジタル出力手段と、
階調変換後のアナログの前記画像の信号を出力するアナログ出力手段と
を備え、
前記ΔΣ変調手段は、
量子化誤差をフィルタリングする演算手段と、
前記画像の画素値と、前記演算手段の出力とを加算する加算手段と、
前記加算手段の出力を量子化し、前記量子化誤差を含む量子化値を、ΔΣ変調の結果として出力する量子化手段と、
前記加算手段の出力と、前記加算手段の出力の前記量子化値との差分を演算することにより、前記量子化誤差を求める減算手段と
を有し、
アナログ出力に対応する前記演算手段によるフィルタリングのフィルタ係数は、前記アナログ変換手段の周波数特性に応じて決定される
画像処理装置。
【請求項２】
前記アナログ出力に対応する前記演算手段によるフィルタリングのフィルタ係数は、前記ΔΣ変調手段によって行われるノイズシェーピングの振幅特性が、前記アナログ変換手段の周波数特性においてゲインの減衰を示す第１の値の空間周波数より第２の値だけ低い空間周波数でゲインがピーク値となり、前記第１の値以上の空間周波数で減衰するように決定される
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
デジタル出力に対応する前記演算手段によるフィルタリングのフィルタ係数は、前記ΔΣ変調手段によって行われるノイズシェーピングの振幅特性の中域以上の特性が、人の視覚の空間周波数特性の逆の特性になるように決定される
請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記アナログ出力に対応するノイズシェーピングの振幅特性のゲインがピーク値となる空間周波数は、前記デジタル出力に対応するノイズシェーピングの振幅特性のゲインがピーク値となる空間周波数よりも低い
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記デジタル出力と前記アナログ出力のいずれか一方を選択する選択手段を更に備え、
前記演算手段によるフィルタリングのフィルタ係数は、選択された前記デジタル出力と前記アナログ出力に応じて変更される
請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記デジタル出力と前記アナログ出力のそれぞれに対して、前記ΔΣ変調手段を備える
請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記演算手段によるフィルタリングのフィルタ係数を複数種類記憶し、フィルタ係数を切り替えるフィルタ係数制御情報に対応して、記憶している前記フィルタ係数のなかから、所定のフィルタ係数を前記演算手段に供給する制御手段を更に備える
請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項８】
画像に、ΔΣ変調を施すことにより、前記画像の階調を変換するΔΣ変調手段と、前記ΔΣ変調手段により階調が変換された前記画像の信号をアナログ信号に変換するアナログ変換手段と、階調変換後のデジタルの前記画像の信号を出力するデジタル出力手段と、階調変換後のアナログの前記画像の信号を出力するアナログ出力手段とを備える画像処理装置の前記ΔΣ変調手段が、
量子化誤差をフィルタリングする演算手段と、
前記画像の画素値と、前記演算手段の出力とを加算する加算手段と、
前記加算手段の出力を量子化し、前記量子化誤差を含む量子化値を、ΔΣ変調の結果として出力する量子化手段と、
前記加算手段の出力と、前記加算手段の出力の前記量子化値との差分を演算することにより、前記量子化誤差を求める減算手段と
を有し、
前記加算手段が、前記画像の画素値と、前記演算手段の出力とを加算し、
前記量子化手段が、前記加算手段の出力を量子化し、前記量子化誤差を含む量子化値を、ΔΣ変調の結果として出力し、
前記減算手段が、前記加算手段の出力と、前記加算手段の出力の前記量子化値との差分を演算することにより、前記量子化誤差を求め、
前記演算手段が、前記量子化誤差をフィルタリングし、前記加算手段に出力する
ステップを含み、
アナログ出力に対応する前記演算手段によるフィルタリングのフィルタ係数は、前記アナログ変換手段の周波数特性に応じて決定される
画像処理方法。
【請求項９】
画像に、ΔΣ変調を施すことにより、前記画像の階調を変換するΔΣ変調手段と、前記ΔΣ変調手段により階調が変換された前記画像の信号をアナログ信号に変換するアナログ変換手段として、コンピュータを機能させるためのプログラムであり、
前記ΔΣ変調手段は、
量子化誤差をフィルタリングする演算手段と、
前記画像の画素値と、前記演算手段の出力とを加算する加算手段と、
前記加算手段の出力を量子化し、前記量子化誤差を含む量子化値を、ΔΣ変調の結果として出力する量子化手段と、
前記加算手段の出力と、前記加算手段の出力の前記量子化値との差分を演算することにより、前記量子化誤差を求める減算手段と
を有し、
アナログ出力に対応する前記演算手段によるフィルタリングのフィルタ係数は、前記アナログ変換手段の周波数特性に応じて決定される
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置、画像処理方法、およびプログラムに関し、特に、DAコンバータを介した場合であっても、見た目の画質を向上させる階調変換を行うことができるようにする画像処理装置、画像処理方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、Nビットの画素値の画像（以下、Nビットの画像ともいう）を、Nビットよりも小さいMビットの画素値の画像を表示する表示装置で表示するには、Nビットの画像を、Mビットの画像に変換する必要がある。つまり、画像の階調を変換する階調変換を行う必要がある。
【０００３】
Nビットの画像を、Mビットの画像に階調変換する方法（階調変換方法）としては、例えば、Nビットの画素値の、下位N-Mビットを切り捨てて、Mビットの画素値とする方法がある。N＝８、M＝４とすると、グレースケールの８ビットの画像を、下位４ビットを切り捨てることにより、４ビットの画像に階調変換する方法がある。
【０００４】
しかしながら、８ビットでは、２５６（＝２8）階調を表現することができるが、４ビットでは、１６（＝２4）階調しか表現することができない。そのため、８ビットの画像の下位４ビットを切り捨てる階調変換では、階調の変化が帯のように見えるバンディング(banding)が生じる。
【０００５】
このようなバンディングが生じるのを防止し、階調変換後の画像において、階調変換前の画像の階調を擬似的に表現する階調変換方法として、誤差拡散法と呼ばれる方法がある。
【０００６】
誤差拡散法は、Nビットの画像を、Mビットの画像に階調変換するときに生じる量子化誤差を、人間の視覚特性を考慮して、高域に変調する、画像のΔΣ変調を行う方法である。誤差拡散法では、量子化誤差をフィルタリングする２次元フィルタが用いられる。この２次元フィルタとしては、Jarvis,Judice&Ninkeのフィルタ（以下、Jarvisフィルタと称する）や、Floyd&Steinbergのフィルタ（以下、Floydフィルタと称する）が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００７】
誤差拡散法による階調変換処理は、例えば、１２ビットの画像を記録できるBlu-Ray(R)ディスク等のディスクを再生する記録再生装置に適用できる。具体的には、記録再生装置が、Blu-Ray(R)ディスクから読み出した１２ビットの画像を８ビットの画像を表示するディスプレイに出力する場合などに、階調変換処理を行うことができる。
【０００８】
ところで、このような記録再生装置においては、近年、HDMI(R)(High-Definition Multimedia Interface)やDVI(Digital Visual Interface)などの規格に基づいて、画像の信号をデジタル信号により出力するものが増えてきている。
【０００９】
しかしながら、受信側の装置には、まだアナログ信号による画像の信号のみを受信するものも多く、記録再生装置においては、コンポーネント端子やＤ端子などの、アナログ信号により画像信号を出力するアナログ出力端子も備えているのが一般的である。
【００１０】
【非特許文献１】貴家仁志著，「よくわかるデジタル画像処理」，第６版，ＣＱ出版株式会社，２０００年１月，ｐ．１９６−２１３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
アナログ出力端子から画像信号を出力するためには、ディスクから読み出したデジタルの画像信号を、DAコンバータを用いてアナログ信号に変換（DA変換）する必要がある。
【００１２】
DAコンバータは、周波数特性として、高域成分の信号を劣化させる特性を有している。従って、上述したように、誤差拡散法による階調変換処理によって高域に変調することにより高ビット数の画像を低ビット数の画像に変換した後の画像信号をDA変換した場合、階調変換処理によって生成した高域成分を欠落させてしまうという問題が生じる。すなわち、誤差拡散による階調変換処理の効果を低減させてしまうという問題が生じる。
【００１３】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、DAコンバータを介した場合であっても、見た目の画質を向上させる階調変換を行うことができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一側面の画像処理装置は、画像に、ΔΣ変調を施すことにより、前記画像の階調を変換するΔΣ変調手段と、前記ΔΣ変調手段により階調が変換された前記画像の信号をアナログ信号に変換するアナログ変換手段と、階調変換後のデジタルの前記画像の信号を出力するデジタル出力手段と、階調変換後のアナログの前記画像の信号を出力するアナログ出力手段とを備え、前記ΔΣ変調手段は、量子化誤差をフィルタリングする演算手段と、前記画像の画素値と、前記演算手段の出力とを加算する加算手段と、前記加算手段の出力を量子化し、前記量子化誤差を含む量子化値を、ΔΣ変調の結果として出力する量子化手段と、前記加算手段の出力と、前記加算手段の出力の前記量子化値との差分を演算することにより、前記量子化誤差を求める減算手段とを有し、アナログ出力に対応する前記演算手段によるフィルタリングのフィルタ係数は、前記アナログ変換手段の周波数特性に応じて決定される画像処理装置である。
【００１５】
本発明の一側面の画像処理方法は、画像に、ΔΣ変調を施すことにより、前記画像の階調を変換するΔΣ変調手段と、前記ΔΣ変調手段により階調が変換された前記画像の信号をアナログ信号に変換するアナログ変換手段と、階調変換後のデジタルの前記画像の信号を出力するデジタル出力手段と、階調変換後のアナログの前記画像の信号を出力するアナログ出力手段とを備える画像処理装置の前記ΔΣ変調手段が、量子化誤差をフィルタリングする演算手段と、前記画像の画素値と、前記演算手段の出力とを加算する加算手段と、前記加算手段の出力を量子化し、前記量子化誤差を含む量子化値を、ΔΣ変調の結果として出力する量子化手段と、前記加算手段の出力と、前記加算手段の出力の前記量子化値との差分を演算することにより、前記量子化誤差を求める減算手段とを有し、前記加算手段が、前記画像の画素値と、前記演算手段の出力とを加算し、前記量子化手段が、前記加算手段の出力を量子化し、前記量子化誤差を含む量子化値を、ΔΣ変調の結果として出力し、前記減算手段が、前記加算手段の出力と、前記加算手段の出力の前記量子化値との差分を演算することにより、前記量子化誤差を求め、前記演算手段が、前記量子化誤差をフィルタリングし、前記加算手段に出力するステップを含み、アナログ出力に対応する前記演算手段によるフィルタリングのフィルタ係数は、前記アナログ変換手段の周波数特性に応じて決定される画像処理方法である。
【００１６】
本発明の一側面のプログラムは、画像に、ΔΣ変調を施すことにより、前記画像の階調を変換するΔΣ変調手段と、前記ΔΣ変調手段により階調が変換された前記画像の信号をアナログ信号に変換するアナログ変換手段として、コンピュータを機能させるためのプログラムであり、前記ΔΣ変調手段は、量子化誤差をフィルタリングする演算手段と、前記画像の画素値と、前記演算手段の出力とを加算する加算手段と、前記加算手段の出力を量子化し、前記量子化誤差を含む量子化値を、ΔΣ変調の結果として出力する量子化手段と、前記加算手段の出力と、前記加算手段の出力の前記量子化値との差分を演算することにより、前記量子化誤差を求める減算手段とを有し、アナログ出力に対応する前記演算手段によるフィルタリングのフィルタ係数は、前記アナログ変換手段の周波数特性に応じて決定されるプログラムである。
【００１７】
本発明の一側面においては、加算手段において、画像の画素値と、演算手段の出力とが加算され、量子化手段において、加算手段の出力が量子化され、量子化誤差を含む量子化値が、ΔΣ変調の結果として出力され、減算手段において、加算手段の出力と、加算手段の出力の量子化値との差分を演算することにより、量子化誤差が求められ、演算手段において、量子化誤差がフィルタリングされ、加算手段に出力される。ここで、アナログ出力に対応する演算手段によるフィルタリングのフィルタ係数は、アナログ変換手段の周波数特性に応じて決定される。
【００１８】
画像処理装置は、独立した装置であっても良いし、１つの装置を構成している内部ブロックであっても良い。
【００１９】
また、プログラムは、伝送媒体を介して伝送することにより、又は、記録媒体に記録して、提供することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一側面によれば、DAコンバータを介した場合であっても、見た目の画質を向上させる階調変換を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
[記録再生装置の構成]
図１は、本発明を適用した記録再生装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【００２２】
図１の記録再生装置１は、CPU（Central Processing Unit）１１、RAM（Random Access Memory）１２、ROM（Read Only Memory）１３、チューナ１４、復調部１５、TSデコーダ１６、AVデコーダ１７、画像処理部１８、HDMI I/F１９、アナログI/F２０、HDMI出力端子２１、および、アナログ出力端子２２を含むように構成される。
【００２３】
また、記録再生装置１は、操作入力部２３、記録部２４、および、ドライブ２５を含むように構成される。CPU１１、RAM１２、ROM１３、TSデコーダ１６、AVデコーダ１７、画像処理部１８、HDMI I/F１９、操作入力部２３、記録部２４、および、ドライブ２５は、バス２６を介して相互に接続されている。
【００２４】
CPU１１は、ROM１３に記憶されているプログラム、または、記録部２４からRAM１２にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。CPU１１は、バス２６を介して、ユーザが操作入力部２３で入力した処理の指示やデータの入力を受け、入力された処理の指示などに基づいて、チューナ１４や画像処理部１８等を制御する。ユーザにより指示される処理としては、例えば、チューナ１４で受信したコンテンツの記録又は再生処理などがある。
【００２５】
RAM１２は、CPU１１の実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータやデータを格納する。
【００２６】
ROM１３は、CPU１１が使用するプログラムや演算用のパラメータのうちの基本的に固定のデータを格納する。
【００２７】
チューナ１４は、CPU１１の制御の下、図示せぬアンテナからの放送信号を受信し、その結果得られる受信信号を復調部１５に供給する。
【００２８】
復調部１５は、チューナ１４から供給される受信信号を復調し、所定のチャンネルのトランスポートストリームをTSデコーダ１６に供給する。
【００２９】
TSデコーダ１６は、CPU１１の制御の下、復調部１５から供給されるトランスポートストリームから所定のストリームを抽出し、抽出したストリームを構成するパケットをAVデコーダ１７に供給する。また、TSデコーダ１６は、パケットを、バス２６を介して、記録部２４に供給したり、ドライブ２５に供給して、リムーバブルメディア３１に記録させることもできる。
【００３０】
AVデコーダ１７は、TSデコーダ１６からパケットとして供給されるビデオデータをデコードし、その結果得られた画像データを画像処理部１８に供給する。また、AVデコーダ１７は、バス２６を介して、記録部２４から読み出されたビデオデータをデコードし、その結果得られた画像データを画像処理部１８に供給する。ドライブ２５によりリムーバブルメディア３１から読み出されたビデオデータについても同様に処理することができる。
【００３１】
なお、TSデコーダ１６からは、ビデオデータの他、オーディオデータもパケットとして供給されるが、オーディオデータについての説明は省略する。
【００３２】
画像処理部１８は、例えば、CPUまたはDSP（Digital Signal Processor）などのプロセッサなどにより構成され、AVデコーダ１７から供給されるNビットの画像を、Mビットの画像に階調変換する階調変換処理を行う。また、画像処理部１８は、AVデコーダ１７から供給される画像データに対して、ノイズリダクション等のその他の処理も必要に応じて行うことができる。
【００３３】
画像処理部１８は、階調変換後のデジタルの画像の信号（画像信号）をHDMI I/F１９に供給する。また、画像処理部１８は、階調変換後のデジタルの画像の信号（画像信号）をDA変換して得られるアナログの画像信号をアナログI/F２０に供給する。
【００３４】
HDMI I/F１９は、画像処理部１８からのビデオデータを、HDMI(R)のフォーマットに変換し、その結果得られるHDMI信号をHDMI出力端子２１に出力する。また、HDMI I/F１９は、HDMI出力端子２１を介して接続されているディスプレイ（不図示）から、EDID (Extended display identification data)やCEC（Consumer Electronics Control）の情報（以下、まとめてHDMI制御情報という）を取得し、バス２６を介してCPU１１に供給する。
【００３５】
HDMI出力端子２１は、HDMI信号としての、HDMI I/F１９を介して画像処理部１８から供給される階調変換後のデジタルの画像信号を出力する。
【００３６】
アナログI/F２０は、画像処理部１８から供給されるアナログの画像信号をコンポーネント信号等の所定の画像信号に変換し、アナログ出力端子２２に出力する。アナログ出力端子２２は、アナログI/F２０を介して画像処理部１８から供給される階調変換後のアナログの画像信号を出力する。
【００３７】
操作入力部２３は、例えば、ボタン、スイッチ、キーボードあるいはマウスなどで構成され、ユーザが記録再生装置１に各種の指令を入力するとき操作される。
【００３８】
記録部２４は、例えば、ハードディスクなどにより構成され、CPU１１によって実行するプログラム、または、バス２６を介してTSデコーダ１６から供給されるビデオデータ（およびオーディオデータ）を記録する。
【００３９】
ドライブ２５には、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、あるいは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア３１が適宜装着される。ドライブ２５は、TSデコーダ１６より供給されるビデオデータをリムーバブルメディア３１に記録させる。また、ドライブ２５は、リムーバブルメディア３１に記録されているビデオデータを再生し、バス２６を介して、TSデコーダ１６に供給する。
【００４０】
以上のように構成される記録再生装置１においては、放送信号から得られる所定のコンテンツの画像を、HDMI出力端子２１またはアナログ出力端子２２を介して接続されているディスプレイに表示させることができる。また、記録再生装置１は、記録部２４またはリムーバブルメディア３１から読み出した所定のコンテンツの画像を、HDMI出力端子２１またはアナログ出力端子２２を介して接続されているディスプレイに表示させることができる。
【００４１】
ここで、HDMI I/F１９を介して取得したHDMI制御情報によれば、接続されたディスプレイが表示することができる画像のビット数が、例えば、８ビットであって、AVデコーダ１７から供給される画像のビット数が１２ビットであるとする。この場合、記録再生装置１の画像処理部１８は、１２ビットの画像を、８ビットの画像に階調変換したデジタルの画像信号をHDMI I/F１９に供給する。
【００４２】
また、アナログ信号についても同様に、画像処理部１８は、１２ビットの画像を、８ビットの画像に階調変換したアナログの画像信号をアナログI/F２０に供給することができる。
【００４３】
[画像処理部１８の第１の構成例]
図２は、階調変換を行う画像処理部１８の構成例を示すブロック図である。
【００４４】
画像処理部１８は、階調変換部４１、階調変換部４２、およびDAコンバータ４３により構成される。画像処理部１８は、誤差拡散法による階調変換（処理）を行う。本実施の形態では、例えば、１２ビットの画像が８ビットの画像に階調変換される。
【００４５】
階調変換部４１および４２には、１２ビットの画像（のデータ）が供給される。
【００４６】
また、階調変換部４１には、HDMI I/F１９を介して接続されたディスプレイが表示することのできる画像のビット数（８ビット）が、HDMIビット情報としてCPU１１から供給される。
【００４７】
一方、階調変換部４２には、DAコンバータ４３の周波数特性を表す情報（以下、DAコンバータ周波数特性情報という）がCPU１１から供給される。
【００４８】
階調変換部４１および４２は、いずれも、AVデコーダ１７から供給される１２ビットの画像を、８ビットの画像に階調変換する。階調変換部４１は、デジタル出力のための階調変換処理を行う。階調変換部４２は、アナログ出力のための階調変換処理を行う。ここで実行される階調変換処理は、階調変換するときに生じる量子化誤差を、人間の視覚特性を考慮して、高域に変調する誤差拡散法による階調変換処理である。ただし、階調変換部４１と４２では、階調変換するときに生じる量子化誤差を変調する帯域が相違する。階調変換部４１は、量子化誤差を、所定の高域の帯域に変調するのに対して、階調変換部４２は、DAコンバータ周波数特性情報に応じた帯域であって、階調変換部４１の帯域よりもやや低い帯域に、量子化誤差を変調する。階調変換部４１と４２それぞれの変調する帯域については、図１１等を参照して後述する。
【００４９】
階調変換部４１は、階調変換後の８ビットのデジタルの画像信号をHDMI I/F１９に出力する。階調変換部４２も、階調変換後の８ビットのデジタルの画像信号をDAコンバータ４３に出力する。
【００５０】
DAコンバータ４３は、階調変換部４２からの、階調変換後の８ビットのデジタルの画像信号を、アナログ信号に変換して、アナログI/F２０に出力する。
【００５１】
[階調変換部４１の構成]
図３は、階調変換部４１の詳細な構成例を示すブロック図である。
【００５２】
階調変換部４１は、演算部５１、量子化部５２、逆量子化部５３、演算部５４、及び、２次元フィルタ５５から構成される。
【００５３】
演算部５１には、階調変換の対象の画像（変換対象画像）として、１２ビットの画像の各画素(x,y)の画素値IN(x,y)が、ラスタスキャン順に供給される。また、演算部５１には、２次元フィルタ５５の出力も供給される。
【００５４】
演算部５１は、画素値IN(x,y)と、２次元フィルタ５５の出力とを加算し、その結果得られる加算値を、量子化部５２、及び、演算部５４に供給する。
【００５５】
量子化部５２は、演算部５１からの加算値を、HDMIビット情報が表す８ビットに量子化する。例えば、１２ビットの画素値IN(x,y)に対して、LSB (Least Significant Bit)４ビットを切り捨てることにより、８ビットの量子化値が生成される。量子化の結果得られる量子化値は、階調変換後の画像の画素(x,y)の画素値OUT(x,y)として出力されるとともに、逆量子化部５３にも供給される。
【００５６】
逆量子化部５３は、量子化部５２から供給される８ビットの画像を、１２ビットの画像に逆量子化し、その結果得られる逆量子化値を演算部５４に供給する。例えば、逆量子化部５３は、８ビットの画素値OUT(x,y)のLSB４ビットに０をパディング（付加）することにより、１２ビットの逆量子化値を生成する。
【００５７】
演算部５４は、演算部５１からの加算値から、逆量子化部５３からの逆量子化後の画素値OUT(x,y)を減算することで、量子化部５２での量子化により生じる量子化誤差-Q(x,y)を求め、２次元フィルタ５５に供給する。換言すれば、演算部５４は、量子化部５２への入力から、量子化部５２からの出力を減算することで、量子化部５２での量子化により生じる量子化誤差-Q(x,y)を求める。
【００５８】
２次元フィルタ５５は、信号をフィルタリングする２次元のフィルタであり、演算部５４からの量子化誤差-Q(x,y)をフィルタリングし、そのフィルタリングの結果を、演算部５１に出力する。
【００５９】
演算部５１では、以上のようにして、２次元フィルタ５５が出力する、量子化誤差-Q(x,y)のフィルタリングの結果と、画素値IN(x,y)とが加算される。
【００６０】
従って、階調変換部４１では、量子化誤差-Q(x,y)が、２次元フィルタ５５を介して、入力側（演算部５１）にフィードバックされており、２次元のΔΣ変調器を構成している。
【００６１】
以上のような２次元のΔΣ変調器によれば、例えば、４０９６階調の画像を階調変換して得られる２５６階調の画像において、人が画像を見たときに、視覚的に、２５６階調で、４０９６階調を表現することができ、良好な画質の画像を得ることができる。
【００６２】
[階調変換の処理順番]
図４は、階調変換部４１が階調変換の処理を行う画素の順番を示している。
【００６３】
階調変換部４１に対しては、上述したように、図４に示されるラスタスキャン順に、変換対象画像の画素(x,y)の画素値IN(x,y)が供給される。したがって、階調変換部４１では、変換対象画像の画素(x,y)の画素値IN(x,y)が、ラスタスキャン順に、階調変換処理の対象とされる。
【００６４】
[フィードバック値の算出に使用される量子化誤差の画素]
図５は、２次元フィルタ５５において、画素(x,y)のフィードバック値の算出に使用される量子化誤差の画素を示す図である。
【００６５】
図５では、変換対象画像の各画素の位置（座標）を、左上の画素（の中心）を基準座標（原点）（０，０）とし、かつ、横軸をx軸とするとともに、縦軸をy軸とする２次元座標系によって表す。なお、隣接する画素どうしの距離は、１であることとする。
【００６６】
２次元フィルタ５５において画素値IN(x,y)に対するフィードバック値を算出する際には、過去の量子化誤差が使用される。具体的には、図５において点線で囲まれた領域が、画素値IN(x,y)に対してフィードバック値を算出するために使用される過去の量子化誤差の領域（量子化誤差使用領域）を示している。画素(x,y)の量子化誤差使用領域に含まれる量子化誤差は、-Q（x-２,y-２）、-Q（x-１,y-２）、-Q（x,y-２）、-Q（x＋１,y-２）、-Q（x＋２,y-２）、-Q（x-２,y-１）、-Q（x-１,y-１）、-Q（x,y-１）、-Q（x＋１,y-１）、-Q（x＋２,y-１）、-Q（x-２,y）および-Q（x-１,y）である。
【００６７】
なお、図４を参照して説明した画素の処理順番および量子化誤差使用領域は、階調変換部４２についても同様である。
【００６８】
［２次元フィルタ８０の構成例］
図６は、図３の２次元フィルタ５５の構成例を示す図である。
【００６９】
２次元フィルタ５５は、量子化誤差記憶部６１、乗算部７１乃至８２、および加算部９１を有し、FIR（Finite Impulse Response）フィルタを構成している。
【００７０】
量子化誤差記憶部６１は、ΔΣ変調する際に用いる過去の量子化誤差を記憶し、処理対象の画素に応じて複数の過去の量子化誤差を出力する。画素(x,y)の画素値IN(x,y)をΔΣ変調する際、量子化誤差記憶部６１は、図６に示される１２個の量子化誤差-Q（x-２,y-２）乃至-Q（x-１,y）を出力する。
【００７１】
乗算部７１は、量子化誤差記憶部６１から供給された量子化誤差-Q（x-２,y-２）とフィルタ係数a1 (1,1)を乗算し、その結果を加算部９１に出力する。乗算部７２は、量子化誤差記憶部６１から供給された量子化誤差-Q（x-１,y-２）とフィルタ係数a1 (2,1)を乗算し、その結果を加算部９１に出力する。乗算部７３は、量子化誤差記憶部６１から供給された量子化誤差-Q（x,y-２）とフィルタ係数a1 (3,1)を乗算し、その結果を加算部９１に出力する。乗算部７４は、量子化誤差記憶部６１から供給された量子化誤差-Q（x+１,y-２）とフィルタ係数a1 (4,1)を乗算し、その結果を加算部９１に出力する。乗算部７５は、量子化誤差記憶部６１から供給された量子化誤差-Q（x+２,y-２）とフィルタ係数a1 (5,1)を乗算し、その結果を加算部９１に出力する。
【００７２】
乗算部７６乃至８０も同様に、量子化誤差-Q（x-２,y-１）乃至-Q（x＋２,y-１）と、フィルタ係数a1 (1,2)乃至a1 (5,2)とを、それぞれ乗算し、その結果を加算部９１に出力する。乗算部８１または８２も、量子化誤差-Q（x-２,y）または-Q（x-１,y）と、フィルタ係数a1 (1,3)またはa1 (2,3)とをそれぞれ乗算し、その結果を加算部９１に出力する。
【００７３】
加算部９１は、乗算部７１乃至８２の出力を加算して、その加算結果を出力する。
【００７４】
１２個のフィルタ係数a1 (1,1)乃至a1 (2,3)は、図７および図８を参照して後述するノイズシェーピングの振幅特性となるように決定された値であり、２次元フィルタ５５に予め記憶される。
【００７５】
［階調変換部４１のノイズシェーピングの振幅特性の説明］
階調変換部４１への入力である画素(x,y)の画素値IN(x,y)と、階調変換部４１からの出力である画素(x,y)の画素値OUT(x,y)とは、以下の式で表される関係を有する。
【００７６】
OUT(x,y)＝IN(x,y)−（１−G）×Q(x,y)・・・・・・・（１）
【００７７】
式（１）において、Gは、２次元フィルタ５５の伝達関数を表す。式（１）によれば、量子化誤差Q(x,y)は、伝達関数（１−G）のノイズシェーピングにより高域に変調される。
【００７８】
階調変換部４１による階調変換後の画像は、最終的には、HDMI出力端子２１を介して接続されるディスプレイで表示される。従って、接続されるディスプレイに表示される画像の画質を向上させる観点からは、人の視覚の空間周波数特性については、ディスプレイで表示される画像の最高の空間周波数までを考慮すればよい。
【００７９】
ディスプレイで表示される画像の最高の空間周波数は、ディスプレイの解像度と視聴距離とから、cycle/degreeを単位とする空間周波数で得ることができる。ここで、視聴距離は、ディスプレイに表示された画像を視聴するときの視聴者からディスプレイまでの距離をいう。
【００８０】
なお、ディスプレイで表示される画像の最高の空間周波数は、ディスプレイの解像度によって決まるので、以下、適宜、解像度に対応する空間周波数ともいう。
【００８１】
ディスプレイの垂直方向（縦）の長さをHインチと表すこととすると、視聴距離としては、例えば、2.5Hないし3.0H程度が採用される。
【００８２】
例えば、ディスプレイが、いわゆるフルHD(High Definition)の画像を表示する横×縦が1920×1080画素の40インチのサイズを有する場合、ディスプレイで表示される画像の最高の空間周波数は、30cycle/degreeとなる。
【００８３】
図７は、空間周波数の単位であるcycle/degreeを説明する図である。
【００８４】
cycle/degreeは、視野角に対する単位角度の範囲に見える縞模様の数を表す。例えば、10cycle/degreeは、視野角１度の範囲に、白線と黒線のペアが１０ペア見えることを意味し、20cycle/degreeは、視野角１度の範囲に、白線と黒線のペアが２０ペア見えることを意味する。
【００８５】
図８は、人間の視覚特性１０１、およびディスプレイで表示される画像の最高の空間周波数を30cycle/degreeとした場合の、階調変換部４１のΔΣ変調によるノイズシェーピングの振幅特性１１１を示す図である。
【００８６】
特性１０１は、人間の視覚の空間周波数特性（視覚特性）を表す。振幅特性１０２は、従来のJarvisフィルタを用いたノイズシェーピングの振幅特性を表す。また、振幅特性１０３は、従来のFloydフィルタを用いたノイズシェーピングの振幅特性を表す。一方、振幅特性１１１は、２次元フィルタ５５を用いたノイズシェーピングの振幅特性を表す。
【００８７】
横軸は空間周波数ｆ［cycle/degree］を表しており、人間の視覚特性１０１については縦軸がコントラスト感度を表し、ノイズシェーピングの振幅特性１０２、１０３および１１１については縦軸がゲインを表している。
【００８８】
図８では、人間の視覚特性１０１は、空間周波数ｆが７cycle/degree付近でピーク値となり、30cycle/degreeまで減衰していく。これに対し、階調変換部４１によるノイズシェーピングの振幅特性１１１は、空間周波数ｆが１２cycle/degree付近までマイナス方向に減衰し、その後急峻に立ち上がって30cycle/degreeでピーク値を有する曲線となっている。すなわち、振幅特性１１１は、ディスプレイが表示することができる画像の空間周波数の最高周波数の略３分の２までの低域成分の量子化誤差を減少させるようになっており、人間の視覚特性１０１に対して十分感度が低い帯域に量子化誤差を変調している。
【００８９】
２次元フィルタ５５によるフィルタリングのフィルタ係数は、人間の視覚特性１０１に基づき、次のように決定される。即ち、ディスプレイの解像度に対応する空間周波数以下の周波数帯域において、階調変換部４１によるノイズシェーピングの中域以上の特性が、人間の視覚特性１０１の逆の特性になるように決定される。
【００９０】
図８の振幅特性１１１、すなわち、階調変換部４１によるノイズシェーピングの振幅特性１１１は、ディスプレイの解像度に対応する空間周波数である30 cycle/degreeにおいて、ゲイン（利得）が最大になる。また、図８の振幅特性１１１は、（0 cycle/degreeから）ディスプレイの解像度に対応する空間周波数までの周波数帯域のうちの中域以上の特性が、人間の視覚特性１０１の逆の特性（以下、適宜、逆特性ともいう）になっている。換言すれば、中域以上の特性が、いわばHPF（High Pass Filter）の特性になっている。
【００９１】
さらに、階調変換部４１によるノイズシェーピングの振幅特性１１１は、高域で、Floydフィルタを用いたノイズシェーピングの振幅特性１０３よりも急峻に増加する。
【００９２】
したがって、振幅特性１１１を有するノイズシェーピングによれば、階調変換後の画像の画素値OUT(x,y)に含まれる量子化誤差のうちの、人の視覚の感度が低い、より高域の周波数成分は大となる。また、振幅特性１１１を有するノイズシェーピングによれば、人の視覚の感度が高い、7cpd付近を含む中域の周波数成分は小となる。
【００９３】
その結果、階調変換後の画像に、ノイズとしての量子化誤差が視認されることを防止して、見た目の画質を向上させることができる。
【００９４】
なお、ノイズシェーピングの中域以上の振幅特性は、人の視覚の逆特性に、完全に一致している必要はない。すなわち、ノイズシェーピングの中域以上の振幅特性は、人の視覚の逆特性に類似していればよい。
【００９５】
また、ノイズシェーピングの振幅特性は、その全体を、視覚特性１０１の逆の特性とすることができる。
【００９６】
すなわち、図８の視覚特性１０１によれば、人の視覚の感度が低い周波数成分としては、高域の周波数成分の他に、低域の周波数成分がある。したがって、ノイズシェーピングの振幅特性としては、高域と低域の周波数成分を通過させるような、いわゆるバンドパスフィルタの特性を採用することができる。
【００９７】
但し、ノイズシェーピングの振幅特性として、バンドバスフィルタの特性を採用する場合には、ノイズシェーピングの振幅特性のタップ数が多くなり、装置が大規模化、高コスト化する。
【００９８】
したがって、装置の規模、及びコストの観点等からは、ノイズシェーピングの振幅特性としては、図８に示した、中域以上の振幅特性が、人の視覚の逆特性のHPFの特性を採用することが望ましい。
【００９９】
なお、図８において、階調変換部４１によるノイズシェーピングの振幅特性１１１は、高域で、ゲイン１を大きく超えているが、これは、JarvisフィルタやFloydフィルタを用いる場合よりも、高域の量子化誤差を、大きく増幅していることを表す。
【０１００】
また、図８では、階調変換部４１によるノイズシェーピングの振幅特性１１１は、低域から中域にかけて、ゲインが負になっているが、これにより、２次元フィルタ５５を、少ないタップ数の２次元フィルタで構成することができる。すなわち、より簡単な構成で、より自然な画質を得ることができる。
【０１０１】
［デジタル信号による階調変調出力処理］
図９は、階調変換後のデジタルの画像信号を出力する階調変換出力処理を説明するフローチャートである。
【０１０２】
初めに、ステップＳ１において、演算部５１は、供給された画素値IN(x,y)と、２次元フィルタ５５の出力とを加算し、その結果得られる加算値を、量子化部５２、及び、演算部５４に供給する。
【０１０３】
ステップＳ２において、量子化部５２は、演算部５１からの加算値を、８ビットに量子化し、その結果得られる８ビットの量子化値を、階調変換後の画像の画素(x,y)の画素値OUT(x,y)として出力する。即ち、量子化部５２は、演算部５１からの加算値を量子化し、量子化誤差を含む量子化値を、ΔΣ変調の結果（ΔΣ変調による階調変換の結果）として出力する。
【０１０４】
ステップＳ３において、逆量子化部５３は、量子化部５２から供給される８ビットの画像を、１２ビットの画像に逆量子化し、その結果得られる逆量子化値を演算部５４に供給する。
【０１０５】
ステップＳ４において、演算部５４は、演算部５１からの加算値から、逆量子化された画素値OUT(x,y)を減算することで、量子化部５２での量子化により生じる量子化誤差-Q(x,y)を求める。得られた量子化誤差-Q(x,y)は、２次元フィルタ５５に供給される。
【０１０６】
ステップＳ５において、２次元フィルタ５５は、演算部５４からの量子化誤差-Q(x,y)をフィルタリングし、そのフィルタリングの結果を、演算部５１に供給する。
【０１０７】
階調変換部４１にラスタスキャン順に供給される画像の画素(x,y)の画素値IN(x,y)を、順次注目画素として、上述したステップＳ１乃至Ｓ５の処理が繰り返される。
【０１０８】
階調変換部４１の２次元フィルタ５５では、フィルタリングのフィルタ係数が、ΔΣ変調によるノイズシェーピングの振幅特性の中域以上の特性が、図８の振幅特性１１１のように、人間の視覚特性１０１の逆の特性になるように決定される。したがって、ノイズとしての量子化誤差が視認しにくくなるので、階調変換後の画像の見た目の画質を向上させることができる。
【０１０９】
なお、階調変換部４１での階調変換の対象となる画像（変換対象画像）が、画素値として、YCbCr等の複数の成分を有する場合には、図９の階調変換処理は、成分ごとに独立して行われる。すなわち、変換対象画像が、画素値として、Y成分、Cb成分、及びCr成分を有する場合には、Y成分のみを対象として、図９の階調変換処理が行われる。同様に、Cb成分のみを対象として、図９の階調変換処理が行われ、Cr成分のみを対象として、図９の階調変換処理が行われる。
【０１１０】
次に、アナログ出力のための階調変換処理について説明する。
【０１１１】
最初に、アナログ出力のための階調変換部４２のノイズシェーピングの振幅特性と、DAコンバータ４３の周波数特性との関係について説明する。
【０１１２】
[DAコンバータ４３の周波数特性]
図１０は、DAコンバータ４３の周波数特性１２１を示している。
【０１１３】
なお、図１０においては、比較を容易にするため、人間の視覚特性１０１と階調変換部４１のノイズシェーピングの振幅特性１１１も示してある。
【０１１４】
DAコンバータ４３の周波数特性１２１は、空間周波数ｆが２０cycle/degree付近まで１をほぼ維持し、それ以降減衰していく。特に、２５cycle/degree以降では、ゲインが0.5以下となっており、大きく劣化している。
【０１１５】
従って、仮に、階調変換部４２のノイズシェーピングの振幅特性として、階調変換部４１のノイズシェーピングの振幅特性１１１を採用した場合、図１０に示されるように、変調された高域成分が、ほとんど欠落してしまう。即ち、階調変換後の画像の見た目の画質が劣化してしまう。
【０１１６】
［階調変換部４２のノイズシェーピングの振幅特性の説明］
そこで、階調変換部４２のノイズシェーピングの振幅特性は、DAコンバータ４３の周波数特性１２１に応じて、図１１に示される振幅特性１３１となるように決定される。
【０１１７】
即ち、図１１は、階調変換部４２のノイズシェーピングの振幅特性１３１を示している。
【０１１８】
階調変換部４２のノイズシェーピングの振幅特性１３１は、DAコンバータ４３の周波数特性１２１においてゲインの減衰を示す第１の値の空間周波数である２５cycle/degree付近より第２の値だけ低い空間周波数２２．５でゲインがピーク値となり、それ以降減衰する曲線となっている。ゲインの減衰を示す第１の値の空間周波数は、例えば、ゲインが０．５となる空間周波数などとすることができ、第２の値は、例えば、２．５（＝２５−２２．５）などとすることができるが、これに限定されるわけではない。
【０１１９】
即ち、階調変換部４２のノイズシェーピングの振幅特性は、振幅特性１３１のような、DAコンバータ４３の周波数特性１２１においてゲインが減衰したことを示す第１の値となる空間周波数から第２の値だけ低い空間周波数においてピークとなり、ピークまでは急峻に増加し、ピーク後は急峻に減少する曲線であればよい。空間周波数ｆが１２cycle/degree付近までマイナス方向に減衰する点は、階調変換部４１のノイズシェーピングの振幅特性１１１と同様である。
【０１２０】
階調変換部４２のノイズシェーピングの振幅特性１３１は、階調変換部４１のノイズシェーピングの振幅特性１１１と比較すると、ピーク値が、空間周波数の低い方に移動されているともいうことができる。換言すれば、階調変換部４２のノイズシェーピングの振幅特性１３１は、ゲインのピーク値の空間周波数が、階調変換部４１のノイズシェーピングの振幅特性１１１よりも低い。
【０１２１】
図１２は、DAコンバータ４３の周波数特性１２１と、階調変換部４２のノイズシェーピングの振幅特性１３１を重ねて示した図である。
【０１２２】
図１２を参照してわかるように、ノイズシェーピングの振幅特性１３１を階調変換部４２の振幅特性として採用することにより、DAコンバータ４３によって欠落してしまう高域成分に、量子化誤差が変調されることはない。しかしながら、DAコンバータ４３が通過させる帯域のなかでは、最も高域成分に量子化誤差が変調される。
【０１２３】
即ち、DAコンバータ４３が通過させる（劣化させない）周波数帯域のなかの、できるだけ高域成分に量子化誤差が変調される。その結果、DAコンバータ４３でDA変換した後であっても、階調変換後の画像に、ノイズとしての量子化誤差が視認されることを防止して、見た目の画質を向上させることができる。
【０１２４】
[階調変換部４２の構成]
図１３は、階調変換部４２の詳細な構成例を示すブロック図である。
【０１２５】
階調変換部４２は、演算部１５１、量子化部１５２、逆量子化部１５３、演算部１５４、２次元フィルタ１５５、及び係数制御部１５６から構成される。
【０１２６】
演算部１５１には、階調変換の対象の画像（変換対象画像）として、１２ビットの画像の各画素(x,y)の画素値IN(x,y)が、ラスタスキャン順に供給される。また、演算部１５１には、２次元フィルタ１５５の出力も供給される。
【０１２７】
演算部１５１は、画素値IN(x,y)と、２次元フィルタ１５５の出力とを加算し、その結果得られる加算値を、量子化部１５２、及び、演算部１５４に供給する。
【０１２８】
量子化部１５２は、演算部１５１からの加算値を、LSB４ビットを切り捨てることにより、８ビットに量子化する。量子化の結果得られる量子化値は、階調変換後の画像の画素(x,y)の画素値OUT(x,y)として出力されるとともに、逆量子化部１５３にも供給される。なお、本実施の形態では、アナログ出力は８ビットの画像で出力するものと固定しているが、階調変換部４１と同様に変更可能とすることもできる。
【０１２９】
逆量子化部１５３は、図３の逆量子化部５３と同様に、量子化部１５２から供給される８ビットの画像を、１２ビットの画像に逆量子化し、その結果得られる逆量子化値を演算部１５４に供給する。
【０１３０】
演算部１５４は、演算部１５１からの加算値から、逆量子化部１５３からの逆量子化後の画素値OUT(x,y)を減算することで、量子化部１５２での量子化により生じる量子化誤差-Q(x,y)を求め、２次元フィルタ１５５に供給する。換言すれば、演算部１５４は、量子化部１５２への入力から、量子化部１５２からの出力を減算することで、量子化部１５２での量子化により生じる量子化誤差-Q(x,y)を求める。
【０１３１】
２次元フィルタ１５５は、信号をフィルタリングする２次元のフィルタであり、演算部１５４からの量子化誤差-Q(x,y)をフィルタリングし、そのフィルタリングの結果を、演算部１５１に出力する。信号をフィルタリングするためのフィルタ係数a2 (m,n)（m＝１乃至５，m＝１乃至３）は、係数制御部１５６から供給される。
【０１３２】
演算部１５１では、以上のようにして、２次元フィルタ１５５が出力する、量子化誤差-Q(x,y)のフィルタリングの結果と、画素値IN(x,y)とが加算される。
【０１３３】
係数制御部１５６は、CPU１１から供給されるDAコンバータ周波数特性情報を取得する。例えば、DAコンバータ４３の周波数特性１２１においてゲインが半減する空間周波数ｆが、DAコンバータ周波数特性情報として、係数制御部１５６に供給される。
【０１３４】
係数制御部１５６は、DAコンバータ周波数特性情報に基づいて、フィルタ係数a2 (m,n)を決定し、２次元フィルタ１５５に供給する。例えば、係数制御部１５６は、空間周波数ｆの値とフィルタ係数a2 (m,n)とを対応付けたテーブルを有し、DAコンバータ周波数特性情報としての空間周波数ｆに対応して記憶しているフィルタ係数a2 (m,n)を２次元フィルタ１５５に供給する。なお、フィルタ係数a2 (m,n)を変更する必要がない場合には、係数制御部１５６を省略し、予め設定したフィルタ係数a2 (m,n)を２次元フィルタ１５５に記憶させてもよい。
【０１３５】
階調変換部４２においても、量子化誤差-Q(x,y)が、２次元フィルタ１５５を介して、入力側（演算部１５１）にフィードバックされており、２次元のΔΣ変調器を構成している。
【０１３６】
［２次元フィルタ１５５の構成例］
図１４は、図１３の２次元フィルタ１５５の構成例を示す図である。
【０１３７】
２次元フィルタ１５５は、量子化誤差記憶部１６１、乗算部１７１乃至１８２、および加算部１９１を有し、FIR（Finite Impulse Response）フィルタを構成している。
【０１３８】
量子化誤差記憶部１６１は、ΔΣ変調する際に用いる過去の量子化誤差を記憶し、処理対象の画素に応じて複数の過去の量子化誤差を出力する。画素(x,y)の画素値IN(x,y)をΔΣ変調する際、量子化誤差記憶部１６１は、図１４に示される１２個の量子化誤差-Q（x-２,y-２）乃至-Q（x-１,y）を出力する。
【０１３９】
乗算部１７１は、量子化誤差記憶部１６１から供給された量子化誤差-Q（x-２,y-２）とフィルタ係数a2 (1,1)を乗算し、その結果を加算部１９１に出力する。乗算部１７２は、量子化誤差記憶部１６１から供給された量子化誤差-Q（x-１,y-２）とフィルタ係数a2 (2,1)を乗算し、その結果を加算部１９１に出力する。乗算部１７３は、量子化誤差記憶部１６１から供給された量子化誤差-Q（x,y-２）とフィルタ係数a2 (3,1)を乗算し、その結果を加算部１９１に出力する。乗算部１７４は、量子化誤差記憶部１６１から供給された量子化誤差-Q（x+１,y-２）とフィルタ係数a2 (4,1)を乗算し、その結果を加算部１９１に出力する。乗算部１７５は、量子化誤差記憶部１６１から供給された量子化誤差-Q（x+２,y-２）とフィルタ係数a2 (5,1)を乗算し、その結果を加算部１９１に出力する。
【０１４０】
乗算部１７６乃至１８０も同様に、量子化誤差-Q（x-２,y-１）乃至-Q（x＋２,y-１）と、フィルタ係数a2 (1,2)乃至a2 (5,2)とを、それぞれ乗算し、その結果を加算部１９１に出力する。乗算部１８１または１８２も、量子化誤差-Q（x-２,y）または-Q（x-１,y）と、フィルタ係数a2 (1,3)またはa2 (2,3)とをそれぞれ乗算し、その結果を加算部１９１に出力する。
【０１４１】
加算部１９１は、乗算部１７１乃至１８２の出力を加算して、その加算結果を出力する。
【０１４２】
１２個のフィルタ係数a2 (1,1)乃至a2 (2,3)は、DAコンバータ４３の周波数特性１２１（図１２）に応じてノイズシェーピングの振幅特性１３１（図１２）となるように決定された値であり、係数制御部１５６から供給される。
【０１４３】
［アナログ信号による階調変調出力処理］
図１５は、階調変換後のアナログの画像信号を出力する階調変換出力処理を説明するフローチャートである。
【０１４４】
初めに、ステップＳ２１において、係数制御部１５６は、CPU１１から供給されるDAコンバータ周波数特性情報を取得する。
【０１４５】
ステップＳ２２において、係数制御部１５６は、DAコンバータ周波数特性情報に基づいて、フィルタ係数a2 (m,n)を決定し、２次元フィルタ１５５に供給する。
【０１４６】
ステップＳ２３において、演算部１５１は、供給された画素値IN(x,y)と、２次元フィルタ１５５の出力とを加算し、その結果得られる加算値を、量子化部１５２、及び、演算部１５４に供給する。
【０１４７】
ステップＳ２４において、量子化部１５２は、演算部１５１からの加算値を、８ビットに量子化し、その結果得られる８ビットの量子化値を、階調変換後の画像の画素(x,y)の画素値OUT(x,y)として逆量子化部１５３及びDAコンバータ４３に出力する。即ち、量子化部５２は、演算部５１からの加算値を量子化し、量子化誤差を含む量子化値を、ΔΣ変調の結果（ΔΣ変調による階調変換の結果）として逆量子化部１５３及びDAコンバータ４３に出力する。
【０１４８】
ステップＳ２５において、DAコンバータ４３は、階調変換部４２からの、階調変換後の８ビットのデジタルの画像信号を、アナログ信号に変換（DA変換）して、アナログI/F２０に出力する。
【０１４９】
ステップＳ２６において、逆量子化部１５３は、量子化部１５２から供給される８ビットの画像を、１２ビットの画像に逆量子化し、その結果得られる逆量子化値を演算部１５４に供給する。
【０１５０】
ステップＳ２７において、演算部１５４は、演算部１５１からの加算値から、逆量子化された画素値OUT(x,y)を減算することで、量子化部１５２での量子化により生じる量子化誤差-Q(x,y)を求める。得られた量子化誤差-Q(x,y)は、２次元フィルタ１５５に供給される。
【０１５１】
ステップＳ２８において、２次元フィルタ１５５は、演算部１５４からの量子化誤差-Q(x,y)をフィルタリングし、そのフィルタリングの結果を、演算部１５１に供給する。
【０１５２】
階調変換部４２にラスタスキャン順に供給される画像の画素(x,y)の画素値IN(x,y)を、順次注目画素として、上述したステップＳ２１乃至Ｓ２８の処理が繰り返される。
【０１５３】
階調変換部４２の２次元フィルタ１５５では、DAコンバータ４３が通過させる周波数帯域のなかの、できるだけ高域成分に量子化誤差を変調するようにフィルタ係数a2 (m,n)が決定される。従って、画質を劣化させず、ノイズとしての量子化誤差が視認しにくくなるので、階調変換後の画像の見た目の画質を向上させることができる。
【０１５４】
換言すれば、DAコンバータ４３を介した場合であっても、デジタル出力と同様に、高画質の画像を、ディスプレイに表示させることができる。
【０１５５】
なお、階調変換部４２での階調変換の対象となる画像が、画素値として、YCbCr等の複数の成分を有する場合、図１５の階調変換処理が成分ごとに独立して行われることは、階調変換部４１と同様である。
【０１５６】
[画像処理部１８の第２の構成例]
図１６は、画像処理部１８のその他の構成例を示すブロック図である。
【０１５７】
図２に示した画像処理部１８の第１の構成では、デジタル出力とアナログ出力のそれぞれに対して、階調変換部が設けられていた。これに対して、図１６の画像処理部１８では、デジタル出力とアナログ出力に共通の１つの階調変換部２０１で構成される。これにより、図２よりも簡単な構成で、デジタル出力とアナログ出力の両方に対して階調変換後の高画質な画像を出力することを実現する。
【０１５８】
即ち、図１６の画像処理部１８は、階調変換部２０１とDAコンバータ４３により構成される。
【０１５９】
階調変換部２０１には、HDMIビット情報とDAコンバータ周波数特性情報がCPU１１（図１）から供給される。
【０１６０】
HDMI(R)では、HDMI(R)により機器が接続されているかどうかを検出することができる。CPU１１は、HDMI制御情報に基づいて、HDMI I/F出力端子１９にディスプレイが接続されているか否かを判断する。HDMI I/F出力端子１９にディスプレイが接続されている場合、CPU１１は、デジタル出力を選択し、デジタル出力用のHDMIビット情報およびDAコンバータ周波数特性情報を階調変換部２０１に供給する。一方、HDMI I/F出力端子１９にディスプレイが接続されていない場合、CPU１１は、アナログ出力を選択し、アナログ出力用のHDMIビット情報およびDAコンバータ周波数特性情報を階調変換部２０１に供給する。
【０１６１】
階調変換部２０１は、HDMIビット情報およびDAコンバータ周波数特性情報に基づいて、階調変換処理を行う。例えば、階調変換部２０１は、AVデコーダ１７から供給される１２ビットの画像を、８ビットの画像に階調変換する。
【０１６２】
DAコンバータ４３は、階調変換部４２からの、階調変換後の８ビットのデジタルの画像信号を、アナログ信号に変換して、アナログI/F２０に出力する。
【０１６３】
[階調変換部２０１の構成]
図１７は、階調変換部２０１の詳細な構成例を示すブロック図である。なお、図１７において、図３または図１３と対応する部分については同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０１６４】
階調変換部２０１は、演算部５１、量子化部５２、逆量子化部５３、演算部５４、及び、２次元フィルタ１５５、及び係数制御部１５６から構成される。
【０１６５】
量子化部５２は、演算部５１からの加算値を、HDMIビット情報が表す８ビットに量子化する。
【０１６６】
係数制御部１５６は、DAコンバータ周波数特性情報に基づいて、フィルタ係数a2 (m,n)を決定し、２次元フィルタ１５５に供給する。
【０１６７】
例えば、デジタル出力が選択されている場合には、DAコンバータ周波数特性情報としての空間周波数ｆ＝３０がCPU１１から供給される。また例えば、アナログ出力が選択されている場合には、DAコンバータ周波数特性情報としての空間周波数ｆ＝２２．５がCPU１１から供給される。
【０１６８】
係数制御部１５６が記憶するテーブルには、例えば、ｆ＝３０に対しては、図１１のノイズシェーピングの振幅特性１１１に対応するフィルタ係数a2 (m,n)が記憶されている。また、ｆ＝２２．５に対しては、図１１のノイズシェーピングの振幅特性１３１に対応するフィルタ係数a2 (m,n)が記憶されている。なお、この例では、供給されるDAコンバータ周波数特性情報としての空間周波数ｆと、ノイズシェーピングの振幅特性のピーク値を一致させているが、必ずしもこのようにする必要はない。
【０１６９】
その他、HDMI出力端子２１を介して接続されているディスプレイから取得される、ディスプレイの解像度や、ディスプレイの製品（種類）に対応して、空間周波数ｆとフィルタ係数a2 (m,n)を記憶し、解像度や製品に応じて変更することも可能である。従って、デジタル出力またはアナログ出力それぞれに対しても、複数種類のフィルタ係数a2 (m,n)を記憶し、切り替えることが可能である。そういう意味では、CPU１１から供給される空間周波数ｆは、DAコンバータ４３の周波数特性を表す情報に限らないので、フィルタ係数制御情報ということができる。
【０１７０】
画像処理部１８が行う階調変換出力処理は、デジタル出力の場合は、図９を参照して説明した処理と同様であり、アナログ出力の場合は、図１５を参照して説明した処理とそれぞれ同様である。
【０１７１】
以上より、画像処理部１８の第２の構成においても、デジタル出力およびアナログ出力のいずれに対しても、階調変換後の画像に、ノイズとしての量子化誤差が視認されることを防止して、見た目の画質を向上させることができる。
【０１７２】
以上、本発明を、記録再生装置での階調変換に適用した場合について説明したが、本発明は、例えば、テレビジョン受像機など、デジタル出力とアナログ出力の両方を備えるものであれば、画像を扱うあらゆる装置での階調変換に適用可能である。
【０１７３】
なお、上述した階調変換の処理は、画像処理部１８のように所定のブロックとして装置に組み込まれていてもよいし、単独の装置（画像処理装置）として構成されていてもよい。
【０１７４】
本明細書において、コンピュータに各種の処理を行わせるためのプログラムを記述する処理ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。したがって、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）としてもよい。
【０１７５】
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１７６】
【図１】本発明を適用した記録再生装置の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図２】画像処理部の構成例を示すブロック図である。
【図３】階調変換部の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図４】階調変換の処理を行う画素の順番を示す図である。
【図５】フィードバック値の算出に使用される量子化誤差の画素を示す図である。
【図６】２次元フィルタの構成例を示す図である。
【図７】空間周波数の単位であるcycle/degreeを説明する図である。
【図８】人間の視覚特性と階調変換部のノイズシェーピングの振幅特性を示す図である。
【図９】デジタル信号による階調変換出力処理を説明するフローチャートである。
【図１０】DAコンバータの周波数特性を示す図である。
【図１１】階調変換部のノイズシェーピングの振幅特性を示す図である。
【図１２】DAコンバータの周波数特性と、階調変換部のノイズシェーピングの振幅特性を示す図である。
【図１３】階調変換部の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図１４】２次元フィルタの構成例を示す図である。
【図１５】アナログ信号による階調変換出力処理を説明するフローチャートである。
【図１６】画像処理部のその他の構成例を示すブロック図である。
【図１７】階調変換部の詳細な構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１７７】
１  記録再生装置，  １１  CPU，  １８  画像処理部，  ２１  HDMI出力端子，  ２２  アナログ出力端子，  ４１，４２  階調変換部，  ４３  DAコンバータ，  １５１  演算部，  １５２  量子化部，  １５４  演算部，  １５５  ２次元フィルタ，  １５６  係数制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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