(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力映像信号が供給され、この供給された入力映像信号の輝度成分が第１の輝度レベル以下の部分に対して黒伸張量を演算する黒伸張量演算手段と、
上記黒伸張演算手段により演算された上記黒伸張量を調整する調整手段と、
上記入力映像信号の輝度成分から上記調整手段により調整された黒伸張量を減算して出力映像信号を生成する出力映像信号生成手段と、
上記出力映像信号生成手段からの出力映像信号が供給され、この供給された出力映像信号が上記第１の輝度レベル以下の第２の輝度レベル以下である上記出力映像信号の輝度成分を１フィールド分積算し、この積分された輝度成分に応じて上記調整手段を調整することにより上記黒伸張量を調整する第１のフィールド積算手段と
を備えていることを特徴とする映像信号処理装置。
【請求項２】
上記黒伸張量演算手段は、上記入力映像信号の輝度成分と上記第１の輝度レベルとの差分に応じて黒伸張量を演算することを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項３】
上記第１のフィールド積算手段により積算された輝度成分を、予め設定した収束レベルと比較する比較手段を更に備え、上記調整手段は、上記比較手段における比較結果に応じて上記黒伸張量を調整することを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項４】
上記調整手段は、上記積算された輝度成分が上記収束レベルより小さい場合に、上記黒伸張量を増加させ、上記積算された輝度成分が上記収束レベルより大きい場合に、上記黒伸張量を制限し、上記積算された輝度成分が上記収束レベルと等しい場合に、上記黒伸張量を０とすることを特徴とする請求項３記載の映像信号処理装置。
【請求項５】
上記調整手段は、上記積算された輝度成分と、上記収束レベルとの差分に応じて上記黒伸張量を調整することを特徴とする請求項３記載の映像信号処理装置。
【請求項６】
上記比較手段は、上記積算された輝度成分が上記収束レベル近傍である場合に、上記黒伸張量を０とすることを特徴とする請求項３記載の映像信号処理装置。
【請求項７】
上記比較手段から送信される上記比較した結果に基づき、フィードバックゲインを出力するゲイン出力手段を更に備え、上記調整手段は、上記ゲイン出力手段から出力されるフィードバックゲインを上記黒伸張量に乗じることにより、上記黒伸長量を調整することを特徴とする請求項３記載の映像信号処理装置。
【請求項８】
輝度成分が第２の輝度レベル以下である出力映像信号の上記フィールド内に占める面積を黒面積として求める黒面積演算手段を更に備え、上記調整手段は、上記第１のフィールド積算手段により積算された輝度成分と、上記黒面積演算手段より求められた黒面積とに応じて上記黒伸張量を調整することを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項９】
第３の輝度レベル以下である上記出力映像信号の輝度成分を１フィールド分積算する第２のフィールド積算手段を更に備え、上記黒面積演算手段は、上記第１のフィールド積算手段の出力と、上記第２のフィールド積算手段の出力との差分に基づいて上記黒面積を求めることを特徴とする請求項８記載の映像信号処理装置。
【請求項１０】
上記調整手段は、上記黒伸張量をフィールド単位で調整することを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項１１】
供給された入力映像信号の輝度成分が第１の輝度レベル以下の部分に対して黒伸張量を演算し、
演算された上記黒伸張量を調整し、
上記入力映像信号の輝度成分から上記黒伸張量を減算して出力映像信号を生成し、
生成された上記出力映像信号が上記第１の輝度レベル以下の第２の輝度レベル以下である上記出力映像信号の輝度成分を１フィールド分積算し、
この積分された輝度成分に応じて上記黒伸張量を調整する
ことを特徴とする映像信号処理方法。
【請求項１２】
上記入力映像信号の輝度成分と上記第１の輝度レベルとの差分に応じて黒伸張量を演算することを特徴とする請求項１１記載の映像信号処理方法。
【請求項１３】
上記積算した輝度成分を、予め設定した収束レベルと比較し、上記比較した結果に応じて上記黒伸張量を調整することを特徴とする請求項１１記載の映像信号処理方法。
【請求項１４】
上記積算した輝度成分が上記収束レベルより小さい場合に、上記黒伸張量を増加させ、上記積算した輝度成分が上記収束レベルより大きい場合に、上記黒伸張量を制限し、上記積算した輝度成分が上記収束レベルと等しい場合に、上記黒伸張量を０とすることを特徴とする請求項１３記載の映像信号処理方法。
【請求項１５】
上記積算した輝度成分と、上記収束レベルとの差分に応じて上記黒伸張量を調整することを特徴とする請求項１３記載の映像信号処理方法。
【請求項１６】
上記積算した輝度成分が上記収束レベル近傍である場合に、上記黒伸張量を０とすることを特徴とする請求項１３記載の映像信号処理方法。
【請求項１７】
上記比較した結果に基づき、フィードバックゲインを生成し、上記生成したフィードバックゲインを上記黒伸張量に乗じることにより、上記黒伸長量を調整することを特徴とする請求項１３記載の映像信号処理方法。
【請求項１８】
輝度成分が第２の輝度レベル以下である出力映像信号の上記フィールド内に占める面積を黒面積として求め、上記積算した輝度成分と、上記求められた黒面積とに応じて上記黒伸張量を調整することを特徴とする請求項１１記載の映像信号処理方法。
【請求項１９】
第３の輝度レベル以下である上記出力映像信号の輝度成分を１フィールド分積算し、当該積算した輝度成分と、第２の輝度レベル以下である上記出力映像信号を１フィールド分積算した輝度成分との差分に基づいて上記黒面積を求めることを特徴とする請求項１８記載の映像信号処理方法。
【請求項２０】
上記黒伸張量をフィールド単位で調整することを特徴とする請求項１１記載の映像信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビジョン受像機等において、黒側のコントラストを向上するための映像信号処理装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョン受像機に送信される映像信号において、特に画面上に黒色として表示される黒レベルが、放送局やＴＶカメラ、或いは家庭用ＶＴＲ等の機種により異なる。このため、映像信号を再生するテレビジョン受像機側において、黒側の信号を伸張させて見かけ上のコントラストを向上させるとよいことがわかっている。図９は、特開平７−１５４６４４号公報に提案されている映像信号処理装置７のブロック構成を示しており、黒レベル伸張回路の一例である。
【０００３】
この映像信号処理装置７は、入力端子７１と、黒伸張部７２と、出力端子７３と、黒ピークホールド部７４と、コンパレータ７５と、ペデスタルレベル送信部７６と、ゲインコントロールアンプ７７とを備えている。この映像信号処理装置７は、入力された黒レベルのピーク位置（以下、黒ピークレベルと称する）がペデスタルレベルと一致するようにフィードバック制御を行う。
【０００４】
黒伸張部７２は、入力端子７１を介して入力された映像信号において、図１０(a)に示す所定のスレッショールドレベルＴＨ以下の黒レベルの信号に対して、コンパレータ７５から入力されるフィードバックゲインの量に応じて黒伸張を施す。この黒伸張部７２は、黒伸張を施した黒レベルの信号を出力端子７３並びに黒ピークホールド部７４へ送信する。ちなみに出力端子７３へ送信された映像信号はそのままテレビジョン受像機へ出力される。
【０００５】
黒ピークホールド部７４は、送信された黒レベルの信号のうち、例えば同期信号成分を含まない映像信号のみ順次取り出して黒ピークレベルを検出する。黒ピークホールド部７４は、この検出した黒ピークレベルをコンパレータ７５へ与える。この黒ピークホールド部７４の構成の詳細については後述する。
【０００６】
コンパレータ７５は、黒ピークホールド部７４から黒ピークレベルが与えられ、またペデスタルレベル送信部７６から、図１０(b)に示すペデスタルレベルＥｐが与えられる。このコンパレータ７５は、黒ピークレベルとペデスタルレベルＥｐとの差分を求めてこれをゲインコントロールアンプ７７へ出力する。
【０００７】
ゲインコントロールアンプ７７は、入力された黒ピークレベルとペデスタルレベルＥｐの基づきフィードバックゲインを生成し、これを黒伸張部７２へ送信する。ちなみにゲインコントロールアンプ７７は、入力された黒ピークレベルとペデスタルレベルとの差分が小さくなるように、上述したフィードバックゲインを生成する。黒伸張部７２は、かかるフィードバックゲインを受けて、黒ピークレベルがペデスタルレベルＥｐと一致するように黒伸張を行うことができる。
【０００８】
このように黒レベルの信号につき黒伸張が施された映像信号を黒伸張部７２から黒ピークホールド部７４へ繰り返し送信することにより、黒ピークレベルをペデスタルレベルＥｐへ順次近づけることが可能となる。このため映像信号処理装置７は、図１０(b)に示すように所定のスレッショールドレベルＴＨ以下の黒レベルの映像信号のみを一定の輝度レベルに収束させることができ、黒レベル以外の映像信号について振幅操作を行わずにそのままの状態で保持することができるため、画面全体の明るさを一定に保ちつつ、黒側のコントラストを向上させることができる。
【０００９】
次に、上述した映像信号処理装置７に適用される黒ピークホールド部７４について詳細に説明する。図１１は、黒ピークホールド部７４のブロック構成を示している。この黒ピークホールド部７４は、黒伸張部７２から黒伸張された映像信号が送信される入力部８１と、第１のトランジスタ８２と、第２のトランジスタ８３と、第３のトランジスタ８４と、第１の電源８６と、第２の電源８７と、抵抗８８と、黒面積制御用抵抗８９と、コンデンサ９０と、検出した黒ピークレベルをコンパレータ７５へ与えるための出力部９１と、第１の電流源９２と、第２の電流源９３とを備える。
【００１０】
第１のトランジスタ８２は、入力部８１からベース端子を介して黒伸張された映像信号を受信し、エミッタ端子が第１の電流源９２に接続され、コレクタ端子が抵抗８８及び第３のトランジスタのベース端子に接続される。第２のトランジスタ８３は、ベース端子が、第２の電流源９３、コンデンサ９０及び出力部９１等に接続され、ホールドされている黒ピークレベルを出力部９１を介してコンパレータ７５へ送信する。第３のトランジスタ８４は、ベース端子が、第１のトランジスタ８２のコレクタ端子及び抵抗８８に接続され、コレクタ端子が黒面積制御用抵抗８９に接続されている。ちなみに、これらの第１のトランジスタ８２、第２のトランジスタ８３並びに第３のトランジスタ８４は、夫々ベース−エミッタ間の電位差に応じてＯＮ／ＯＦＦ動作する。
【００１１】
抵抗８８は、第１のトランジスタ８２から第３のトランジスタへ印加する電圧を調整するため、一端が第１のトランジスタ８２のコレクタ端子並びに第３のトランジスタ８４のベース端子に接続される。黒面積制御用抵抗８９は、第２の電流源９３及びコンデンサ９０から第３のトランジスタ８４へ供給される電流を制限するために、一端が第２のトランジスタ８３のベース端子に接続され、他端が第３のトランジスタ８４のコレクタ端子に接続される。コンデンサ９０は、例えば黒ピークの電流値に相当する電荷が蓄積され、上述の第２のトランジスタ８３と黒面積制御用抵抗８９等との接続点、並びに出力部９１並びに第２の電流源９３に接続される。
【００１２】
次に、この黒ピークホールド部７４の動作について説明をする。
【００１３】
第１のトランジスタ８２と第２のトランジスタ８３とは、スイッチング動作を行う作動アンプを構成している。仮に第１のトランジスタ８２のベース電位が第２のトランジスタ８３のベース電位よりも低くなると、第１のトランジスタ８２がＯＮ動作し、第２のトランジスタ８３がＯＦＦ動作する。一方、第１のトランジスタ８２のベース電位が第２のトランジスタ８３のベース電位よりも高くなると、第１のトランジスタ８２がＯＦＦ動作し、第２のトランジスタ８３がＯＮ動作する。
【００１４】
このような作動アンプを有する黒ピークホールド部７４へその時点でホールドされている黒ピークレベルよりも低い値を持った映像信号が入力部８１を介して入力されると、第１のトランジスタ８２におけるベース電位が低くなり、第１のトランジスタ８２がＯＮ動作する。またこれに伴い第１のトランジスタ８２のコレクタ端子から抵抗８８へ電流が流れ込み、抵抗８８の両端の電圧が高くなっていく。
【００１５】
抵抗８８の両端の電圧が第３のトランジスタ８４がＯＮできるほどに上昇するとトランジスタ８４がＯＮ動作し、第２の電流源９３やコンデンサ９０からコレクタ端子を介して電流が供給される。これにより第２のトランジスタ８３のベース電位を下げることができる。すなわち、この黒ピークホールド部７４は、その時点でホールドされている黒ピークレベルより低い値の映像信号が入力された場合に、その低い側のレベルに達することで黒ピークホールドを行っていく。
【００１６】
一方、黒ピークホールド部７４へ、その時点でホールドされている黒ピークレベルより高い値の映像信号が入力部８１を介して入力された場合には、第１のトランジスタ８２におけるベース電位が高くなる結果、第２のトランジスタ８３がＯＮ動作する。またこれに伴い、第１のトランジスタ８２がＯＦＦ動作することにより、第３のトランジスタ８４もＯＦＦ動作し、第２の電流源９３から出力される電流がコンデンサ９０へ蓄えられる。
【００１７】
以上の動作を繰り返すことにより、第２のトランジスタ８２のベース端子に、入力された映像信号の最下点すなわち黒ピークレベルをホールドすることができる。
【００１８】
図１２に入力映像信号（実線）と、黒ピークホールド部７４にホールドされた黒ピークレベル（点線）との関係を示す。点線１は、黒面積制御用抵抗８９を無視した場合における黒ピークレベルを示している。仮に図１２中ａ１１点がその時点での黒ピークホールドされた電圧とすると、それよりも低い値の入力信号が入って場合に黒ピークホールドレベルはａ１２点まで下がることで新たなピークホールド点となる。そこから入力信号の電圧が上昇した場合には図１１中の第３のトランジスタ８４がＯＦＦし、コンデンサ９０へ第２の電流源９３から電流が蓄えられていく。第２の電流源９３の電流値は通常微小なものとするので出力の電圧は徐々に上昇する。このようにして黒ピークホールド動作が行われる。
【００１９】
また図１２中の点線２は、黒面積制御用抵抗８９を大きくした場合における黒ピークレベルを示している。この黒面積制御用抵抗８９により第３のトランジスタ８４へ供給される電流が制限されるため、黒ピークホールドレベルを入力信号に合わせてトラッキングする能力が低下し、点線１よりも黒ピークホールドレベルが上昇する。
【００２０】
すなわち、この黒面積制御用抵抗８９の大きさにより、ホールドされる黒ピークレベルが変化する。ここで、点線２で示される黒ピークレベルが、点線１で示される黒ピークレベルと同じレベルにまで下がるには入力信号の黒領域が広い必要がある。換言すればこの黒面積制御用抵抗８９の大きさを自由に設定することにより、映像信号処理装置７に適用される黒ピークホールド部７４は、黒面積制御用抵抗８９を介して、いかなる面積の黒領域に対して黒伸張を行うか決定することも可能となる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の映像信号処理装置７では、黒ピークホールド部７４においてホールドされる黒ピークレベルが原理的に図１２の点線１または２で示したように波打つため、この黒ピークホールドレベルに従って黒伸張を行うと、映像信号の内容によっては主として垂直方向のシェーディングとなって見えてしまい視覚上好ましくないものになってしまう欠点がある。  また、上述の黒ピークホールドレベルの波を軽減させるために、コンデンサ９０の容量を拡大したり、第２の電流源９３から供給される電流を小さくするという方法があるが、この場合めまぐるしくシーンが変化する映像信号が入力された場合に、追従性を確保することができないという問題点があった。
【００２２】
更にアナログ方式を採用する場合において、図１１に示す黒ピークホールド部７４の各ブロック構成をＩＣで実現すると、黒面積制御用抵抗８９やコンデンサ９０や第１、第２の電流源９２、９３の電流値にばらつきが生じ、安定した性能を得ることができないという問題点があった。
【００２３】
そこで、本発明は上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、高精度に黒伸張を行うことによりテレビジョン受像機における解像度を向上できる映像信号処理装置及び方法を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上述した課題を解決するために、入力映像信号の輝度成分が第１の輝度レベル以下の場合に、演算した黒伸張量を、１フィールド分積算した第２の輝度レベル以下である出力映像信号の輝度成分に基づき調整することにより、高精度に黒伸張を行うことができ、ひいてはテレビジョン受像機において輝度信号の見かけ上のコントラスト向上できる映像信号処理装置及び方法を発明した。
【００２５】
すなわち、本発明に係る映像信号処理装置は、上述の課題を解決するために、  入力映像信号が供給され、この供給された入力映像信号の輝度成分が第１の輝度レベル以下の部分に対して黒伸張量を演算する黒伸張量演算手段と、上記黒伸張演算手段により演算された上記黒伸張量を調整する調整手段と、上記入力映像信号の輝度成分から上記調整手段により調整された黒伸張量を減算して出力映像信号を生成する出力映像信号生成手段と、上記出力映像信号生成手段からの出力映像信号が供給され、この供給された出力映像信号が上記第１の輝度レベル以下の第２の輝度レベル以下である上記出力映像信号の輝度成分を１フィールド分積算し、この積分された輝度成分に応じて上記調整手段を調整することにより上記黒伸張量を調整する第１のフィールド積算手段とを備えていることを特徴とする。
【００２６】
また本発明に係る映像信号処理方法は、上述の課題を解決するために、供給された入力映像信号の輝度成分が第１の輝度レベル以下の部分に対して黒伸張量を演算し、演算された上記黒伸張量を調整し、上記入力映像信号の輝度成分から上記黒伸張量を減算して出力映像信号を生成し、生成された上記出力映像信号が上記第１の輝度レベル以下の第２の輝度レベル以下である上記出力映像信号の輝度成分を１フィールド分積算し、この積分された輝度成分に応じて上記黒伸張量を調整することを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
本発明に係る映像信号処理装置１は、図１に示すように、放送局から入力映像信号が入力される入力端子１１と、差分演算部１２と、黒伸張量演算部１３と、黒伸張レベル出力部１４と、ゲインコントローラ１５と、黒伸張量加算部１６と、ゲイン算出ブロック１７と、出力映像信号をテレビジョン受像機へ送信するための出力端子１８とを備える。この映像信号処理装置１は、映像信号を再生するテレビジョン受像機側において、入力映像信号の輝度信号を信号の内容によって判定し、必要な場合最黒の基準となるペデスタルレベルまで黒伸張させて収束化させる。
【００２９】
差分演算部１２は、入力映像信号が入力端子１１から送信され、また黒伸張を開始するための黒伸張レベルが黒伸張レベル出力部１４から送信される。この差分演算部１２は、入力映像信号の輝度成分と、黒伸張レベルとの間で差分値を求め、これを黒伸張量演算部１３へ出力する。
【００３０】
黒伸張量演算部１３は、入力映像信号の輝度成分と黒伸張レベルとの間で求めた差分値が入力される。この黒伸張量演算部１３は、該差分値に応じて黒伸張量を演算し、これをゲインコントローラ１５へ出力する。
【００３１】
ゲインコントローラ１５は、ゲイン算出ブロック１８より供給されるフィードバックゲインに基づき、黒伸張量演算部１３より入力される黒伸張量を調整する。このゲインコントローラ１５は、上述した黒伸張量の調整を、例えば供給されるフィードバックゲインを黒伸張量に乗じることにより実現する。ゲインコントローラ１５は、上述した黒伸張量の調整をフィールド単位で行っても良い。ゲインコントローラ１５は、調整した黒伸張量を黒伸張量加算部１６へ送信する。
【００３２】
黒伸張量加算部１６は、入力映像信号が入力端子１１から送信され、また黒伸張量がゲインコントローラ１５から送信される。黒伸張量加算部１６は、入力映像信号の輝度成分に黒伸張量を加算して出力映像信号を生成し、これをゲイン算出ブロック１７及び出力端子１８へ送信する。ちなみに、この出力映像信号の輝度成分は、極性がプラスである入力映像信号の輝度成分に、極性をマイナスとした黒伸張量を加算するため、黒側により伸張される形となる。
【００３３】
ゲイン算出ブロック１７は、黒伸張量加算部１６より供給された出力映像信号の輝度信号の成分を判定し黒伸張のフィードバックゲインを算出し、これをゲインコントローラ１５へ供給する。
このゲイン算出ブロック１７は、生成するフィードバックゲインを０以上でありかつ１以下に設定しても良い。これによりフィードバックゲインを１とすれば黒伸張量をそのまま黒伸張量加算部１６へ送信することができ、またフィードバックゲインを０とすれば黒伸張を停止することも可能となる。なおこのゲイン算出ブロック１７の詳細については後述する。
【００３４】
出力端子１８は、黒伸張量加算部１６から供給された出力映像信号を図示しないテレビジョン受像機へ供給する。
【００３５】
次に、この映像信号処理装置１の動作例について説明をする。
【００３６】
差分演算部１２は、入力端子１１から送信された入力映像信号の輝度成分と、黒伸張レベルとの間で差分値を求める。図２に示すように、実線で示される入力映像信号の輝度成分が黒伸張レベルと等しい場合に横軸で示される差分値は０となり、また入力映像信号の輝度成分が黒伸張レベルから小さい側に離れるにつれて、横軸で示される差分値は大きくなる。また入力映像信号の輝度成分が黒伸張レベルより大きい場合は差分値は０とすることで、映像信号の白側については輝度を落とさないことができる。
【００３７】
黒伸張量演算部１３は、上述の如く求めた差分値が大きくなるにつれて黒伸張量が大きくなるように、例えば図３の如く、演算される黒伸張量を差分値の二乗として求めて演算しても良い。黒伸張量演算部１３は、演算した黒伸張量をゲインコントローラ１５へ出力する。
【００３８】
ゲインコントローラ１５は、上述の如く求められた黒伸張量に対してゲイン算出ブロック１７から送信されるフィードバックゲインを掛け算することにより、黒伸張量を調整し、これを黒伸張量加算部１６へ送信する。
【００３９】
黒伸張量加算部１６は、ゲインコントローラ１５により調整された黒伸張量に基づき、出力映像信号を生成する。図４は、入力映像信号の輝度成分（実線）に対して、極性をマイナスとした上述の黒伸張量を加算することにより生成した出力映像信号の輝度成分（点線）を示している。この図４に示すように、入力映像信号の輝度成分が黒伸張レベル以上である場合において、黒伸張量は０となるため、出力映像信号の輝度成分は、入力映像信号の輝度成分と一致する。一方、入力映像信号の輝度成分が黒伸張レベルより下回るにつれて、上述した黒伸張量が増加するため、出力映像信号の輝度成分は低くなる。
【００４０】
なおこの黒伸張量には、上述の如くゲイン算出ブロック１７から供給されるフィードバックゲインが付加されており、図４(a)は、係るフィードバックゲインとして１を黒伸張量に乗じた場合について示している。入力映像信号の輝度成分は、黒伸張レベルより大幅に下回ると黒伸張量が増加し、出力映像信号の輝度成分がペデスタルレベルを越えてしまう。このため、出力映像信号の輝度成分がペデスタルレベルより下回る場合には、図４(b)に示すように、フィードバックゲインを１より小さくすることで、黒伸張量を抑えこみ、出力映像信号の輝度成分をペデスタルレベルに収束させる。
【００４１】
すなわち、この映像信号処理装置１は、入力端子１１を介して順次供給される入力映像信号を差分演算部１２及び黒伸張レベル出力部１４を介して抽出し、該映像信号を伸張すべきレベル以下の信号として識別した場合のみ黒伸張量を演算する。また、この映像信号処理装置１は、演算した黒伸張量を、ゲイン算出ブロック１７を介してフィードバック制御し、順次入力映像信号へ加算することにより、テレビジョン受像機へ供給する出力映像信号を生成する。これにより、伸張すべきレベル以下の信号として識別した映像信号を黒伸張し、伸張した結果がペデスタルレベル以下になってしまうような場合にはフィードバックゲインを１より小さくすることで、黒伸張量を抑えこみ、出力映像信号の輝度成分をペデスタルレベルに収束させることができ、見かけ上のコントラストを向上させることができる。
【００４２】
次にゲイン算出ブロック１７の構成について図５を用いて説明をする。
【００４３】
ゲイン算出ブロック１７は、ＬＰＦ１９と、水平区間演算ブロック２０と、垂直区間加算ブロック２９と、黒面積検出部３６と、第３の乗算器３７と、第４の乗算器３８と、第２のスケーリング部３９と、リミッタ４１と、リミット値生成部４２と、面積スケーリング部４３と、第５の乗算器４４と、収束チェック部４５と、収束レベル決定部４６と、処理部５０と、第３の加算器５５と、ラッチ部５６と、パルス生成部５７とを備える。
【００４４】
ＬＰＦ１９は、送受信の過程で生じたノイズが黒伸張されるべき映像信号であるものとして認識されるのを防止するため、黒伸張量加算部１６より供給された出力映像信号のノイズを除去し、これを水平区間演算ブロック２０へ送信する。
【００４５】
水平区間演算ブロック２０は、第１の加算器２２と、ＳＬＥＶＨ出力部２３と、第１の水平区間加算部２４と、第２の加算器２５と、ＳＬＥＶＬ出力部２６と、第２の水平区間加算部２７と、第１のマスキング信号生成部２８とを備える。
【００４６】
第１の加算器２２は、入力される信号をＳＬＥＶＨ出力部２３から供給される信号に基づいて減算し、これを第１の水平区間加算部２４へ出力する。第１の水平区間加算部２４は、入力される信号を１ドットクロック毎に１水平ライン分加算してこれを垂直区間加算ブロック２９へ出力する。
【００４７】
第２の加算器２５は、入力される信号をＳＬＥＶＬ出力部２６から供給される信号に基づいて減算し、これを第２の水平区間加算部２７へ出力する。第２の水平区間加算部２７は、入力される信号を１ドットクロック毎に１水平ライン分加算してこれを垂直区間加算ブロック２９へ出力する。
【００４８】
第１のマスキング信号生成部２８は、第１の水平区間加算部２４及び第２の水平区間加算部２７に対してマスキング信号を送信することにより同期信号等を除去する。
【００４９】
垂直区間加算ブロック２９は、第１のスケーリング部３０と、第１の乗算器３１と、第２の乗算器３２と、第１の垂直区間加算部３３と、第２の垂直区間加算部３４と、第２のマスキング信号生成部３５とを備える。
【００５０】
第１の乗算器３１並びに第２の乗算器３２は、第１のスケーリング部３０から入力されるスケーリングファクターに基づき、水平区間加算部２４および２７からの信号をスケーリングする。
【００５１】
第１の垂直区間加算部３３は、第１の乗算器３１から受信した信号を更に垂直方向に1ライン毎に１フィールド分積算する。また第２の垂直区間加算部３４は、第２の乗算器３２から受信した信号を更に垂直方向に1ライン毎に１フィールド分積算する。
【００５２】
第２のマスキング信号生成部３５は、第１の垂直区間加算部３３及び第２の垂直区間加算部３４に対して、マスキング信号を送信することにより同期信号等を除去する。
【００５３】
黒面積検出部３６は、第１の垂直区間加算部３３と、第２の垂直区間加算部３４とから入力される信号の差分を求めてこれを第４の乗算器へ送信する。第３の乗算器３７は、第１の水平区間加算部３３から受信した信号を、第２のスケーリング部３９より入力されるスケーリングファクターを用いてスケーリングし、これを第５の乗算器３７へ出力する。また第４の乗算器３８は、黒面積検出部３６から受信した信号をスケーリング部３９より入力されるスケーリングファクターを用いてスケーリングし、リミッタ４１へ送信する。
【００５４】
リミッタ４１は、第４の乗算器３８から受信した信号に対して、リミット値生成部４２から受信したリミッタ信号に基づいてリミッタをかけ、これを面積スケーリング部４３へ送信する。面積スケーリング部４３は、リミッタ４１から入力される信号に対して後述する面積スケーリングを施して第５の乗算器４４へ出力する。第５の乗算器４４は、第３の乗算器３７及び面積スケーリング部４３から入力される信号を夫々乗算してこれを収束チェック部４５へ送信する。
【００５５】
収束チェック部４５は、接続された収束レベル決定部４６から入力された信号レベルと、第５の乗算器４４から受信した信号とを比較し、当該比較結果を処理部５０へ送信する。
【００５６】
処理部５０は、処理回路５１〜５３からなり、収束チェック部４５から受信した比較結果に応じて差分フィードバックゲインを生成する。また、この処理部５０は、生成した差分フィードバックゲインを第３の加算部５５へ送信する。
【００５７】
第３の加算部５５は、処理部５０から差分フィードバックゲインを受信し、またラッチ部５６から前フィールドのフィードバックゲインを受信する。この第３の加算部５５は、差分フィードバックゲインと、前フィールドのフィードバックゲインを加算して現フィールドにおけるフィードバックゲインとする。
【００５８】
ラッチ部５６は、パルス生成部５７から送信されるパルスに基づき、第３の加算部５５において生成された現フィールドのフィードバックゲインを格納し、またこのフィードバックゲインをゲインコントローラ１５へ供給する。すなわち、このラッチ部５６は、受信したフィードバックゲインを１フィールド毎格納することにより、ゲインコントローラ１５に対して１フィールド単位でフィードバックゲインを供給することができる。
【００５９】
パルス生成部５７は、この同一フィールド内でフィードバックゲインが変動するのを防ぐために、所定のタイミングでラッチ部５６に対してパルスを発振する。
【００６０】
次に、このゲイン算出ブロック１７の動作例について説明をする。
【００６１】
先ず、ＬＰＦ１９は、黒伸張量加算部１６から出力された出力映像信号についてノイズを除去する。これにより、送受信の過程で生じたノイズが黒伸張されるべき映像信号として認識されるのを防止することができる。ＬＰＦ１９は、この出力映像信号を水平区間演算ブロック２０へ送信する。
【００６２】
第１の加算器２２は、黒伸張された出力映像信号がペデスタルレベル近傍まで接近したことを示唆するＳＬＥＶＨ信号をＳＬＥＶＨ出力部２３から受給し、ＬＰＦ１９から出力映像信号を受信する。このＳＬＥＶＨ信号の信号レベルは、ペデスタルレベル以上黒伸張レベル以下とする。この第１の加算器２２は、出力映像信号の輝度成分と、ＳＬＥＶＨ信号とを減算して差分輝度レベルＡ１を生成し、これを第１の水平区間加算部２４へ送信する。
【００６３】
第１の水平区間加算部２４は、第１の加算器２２から受信した差分輝度レベルＡ１を１ドットクロック毎に１水平ライン分加算し、これを水平加算輝度レベルＡ２として垂直区間加算ブロック２９における第１の乗算器３１へ送信する。すなわち、この水平加算輝度レベルＡ２には、ＳＬＥＶＨ信号の信号レベル以下である出力映像信号の輝度成分が１水平ライン分積算されていることとなる。
【００６４】
第２の加算器２５は、上述したＳＬＥＶＨ信号より低いレベルに設定したＳＬＥＶＬ信号をＳＬＥＶＬ出力部２６から受給し、またＬＰＦ１９から出力映像信号を受信する。この第２の加算器２５は、出力映像信号の輝度成分と、ＳＬＥＶＬ信号とを加算して差分輝度レベルＢ１を生成し、これを第２の水平区間加算部２７へ送信する。
【００６５】
第２の水平区間加算部２７は、第２の加算器２５から受信した差分輝度レベルＢ１を１ドットクロック毎に１水平ライン分加算し、これを水平加算輝度レベルＢ２として垂直区間加算ブロック２９における第２の乗算器３２へ送信する。すなわち、この水平加算輝度レベルＢ２には、ＳＬＥＶＬ信号の信号レベル以下である出力映像信号の輝度成分が１水平ライン分積算されていることとなる。
【００６６】
第１のマスキング信号生成部２８は、第１の水平区間加算部２４及び第２の水平区間加算部２７に対してマスキング信号を送信することにより、本来の有効視聴領域でない水平同期信号区間等では加算を行わないようにする。
【００６７】
第１の乗算器３１は、第１の水平区間加算部２４より水平方向に加算された水平加算輝度レベルＡ２を受信し、また第１のスケーリング部３０よりスケーリングファクターが入力される。この第１の乗算器３１は、水平加算輝度レベルＡ２にスケーリングファクターを乗じることにより、水平方向のドット数が異なる各種フォーマットに対しも相対的に同じ差分輝度レベルを検出することができる。
【００６８】
第２の乗算器３２も同様に、第２の水平区間加算部２７より水平加算輝度レベルＢ２を受信し、また第１のスケーリング部３０よりスケーリングファクターが入力される。この第２の乗算器３２は、水平加算輝度レベルＢ２にスケーリングファクターを乗じることによりスケーリングを行う。
【００６９】
第１の垂直区間加算部３３は、第１の乗算器３１から受信した水平加算輝度レベルＡ２を更に垂直方向に１ライン毎に１フィールド分積算していく。これにより、ＳＬＥＶＨ信号の信号レベル以下である出力映像信号の輝度成分を１フィールド分積算することができる。以下、この第１の垂直区間加算部３３により１フィールド分積算された輝度成分をフィールド積算量Ａ３と称する。
【００７０】
第２の垂直区間加算部３４は、第２の乗算器３２から受信した水平加算輝度レベルＢ２を更に垂直方向に１ライン毎に１フィールド分積算していく。これにより、ＳＬＥＶＬ信号の信号レベル以下である出力映像信号の輝度成分を１フィールド分積算することができる。以下、この第２の垂直区間加算部３４により１フィールド分積算された輝度成分をフィールド積算量Ｂ３と称する。
【００７１】
第２のマスキング信号生成部３５は、第１の垂直区間加算部３３及び第２の垂直区間加算部３４に対して、マスキング信号を送信する。これにより、本来の有効視聴領域でない垂直同期信号区間等では加算を行わないようにする。
【００７２】
なお、ＳＬＥＶＨ信号は、ＳＬＥＶＬ信号よりも高い信号レベルで設定されているため、フィールド積算量Ａ３の方がフィールド積算量Ｂ３よりも高いことになる。ちなみにこれらのフィールド積算量Ａ３,Ｂ３は、夫々黒面積検出部３６へ送信される。また、フィールド積算量Ａ３は、更に第３の乗算器３７へ送信される。
【００７３】
黒面積検出部３６は、フィールド積算量Ａ３とフィールド積算量Ｂ３を受信する。この黒面積検出部３６は、フィールド積算量Ａ３とフィールド積算量Ｂ３との差分を求めることにより、１フィールド中において、ＳＬＥＶＨ信号以下の輝度成分を有する画素の面積（以下、この面積を黒面積と称する。また黒面積に関する情報を黒面積情報と称する。）を求める。図６は、この黒面積を求める場合について説明するための図である。この図６においてＳＬＥＶＨ信号とＳＬＥＶＬ信号との輝度差を１とすることにより、フィールド積算量Ａ３とフィールド積算量Ｂ３との差分は、ＳＬＥＶＨ信号以下の輝度成分を有する画素のフィールド内に占める面積となる。
【００７４】
第３の乗算器３７は、第１の水平区間加算部３３から受信したフィールド積算量Ａ３を、第２のスケーリング部３９より入力されるスケーリングファクターを用いてスケーリングし、これを第５の乗算器４４へ出力する。また第４の乗算器３８は、受信した黒面積情報を第２のスケーリング部３９より入力されるスケーリングファクターを用いてスケーリングし、これをリミッタ４１へ送信する。
【００７５】
リミッタ４１は、第４の乗算器３８から黒面積情報を受信する。また、このリミッタ４１は、リミット値生成部４２から黒面積情報に含まれる黒面積に対してリミッタをかけるためのリミット値を生成する。リミッタ４１は、このリミット値に基づき、黒面積情報に含まれる黒面積にリミッタをかけることにより、後段に位置する面積スケーリング部４３における面積計算上のオーバーフローを防止し、或いは面積スケーリング部４３に対して黒面積が０となる黒面積情報の送信を防止する。また、このリミッタ４１は、黒面積情報に含まれる黒面積にリミッタをかけることにより、後段の面積スケーリング部４３によるフィールド中に存在するわずかな黒面積に対するスケーリングを防止することができ、画質の劣化を抑えることが可能となる。
【００７６】
面積スケーリング部４３は、リミッタ４１から入力される黒面積情報から黒面積を抽出してスケーリングを行う。この面積スケーリング部４３は、現フィールドの黒面積における、黒面積の最大値（１フィールド全てが黒面積となる場合、以下かかる面積をフラットフィールドと称する）に対する割合に基づきスケーリングを行う。この面積スケーリング部４３によるスケーリングは、抽出した黒面積をＸとし、フラットフィールドをＡとしたとき、Ａ／Ｘを計算する。すなわち、この面積スケーリング部４３により算出されるＡ／Ｘは、黒面積とフラットフィールドとの割合を示している。
【００７７】
第５の乗算器４４は、第３の乗算器３７からフィールド積算量Ａ３が送信され、また面積スケーリング部４３より、Ａ／Ｘの値が送信される。この第５の乗算器４４は、フィールド積算量Ａ３にＡ／Ｘを乗じて修正積算量Ａ４を生成し、これを収束チェック部４５へ送信する。この第５の乗算器４４によりＡ／Ｘを乗じることにより、フィールド内に分布する黒面積がばらつく場合であっても見かけ上フラットフィールドであるものとして取り扱うことができ、視覚上の特性を更に向上させることが可能となる。また第５の乗算器４４は、このように面積スケーリングを施した修正積算量Ａ４を後段の収束チェック部４５へ送信することにより、収束チェック部４５は、現フィールドにおける黒面積の割合を加味しつつ収束判定を行うことができる。
【００７８】
収束レベル決定部４６は、ペデスタルレベルとＳＬＥＶＨ信号の信号レベルとの差分を１フィールド分積算した収束積算量が予め格納されている。ちなみにペデスタルレベルは、図７に示すように検出可能な修正積算量Ａ４の最小値をＳＵＭＭＡＸとしたときに、ＳＵＭＭＡＸとＳＬＥＶＨの中央値としても良い。なお収束レベル決定部４６は、後段の収束チェック部４５における収束判定に自由度を持たせるために、ペデスタルレベルの代替として図７に示すように、ペデスタルレベルを挟む込むようにして設定された収束レベル上或いは収束レベル下に基づき、収束積算量を演算しても良い。
【００７９】
収束チェック部４５は、第５の乗算器４４から修正積算量Ａ４を受信し、収束レベル決定部４６から収束積算量を受信する。この収束チェック部４５は、例えば図８に示すように、修正積算量Ａ４と収束積算量との差分を求めることにより比較し、この比較結果を処理部５０へ送信する。
【００８０】
処理部５０は、処理回路５１〜５３からなり、収束チェック部４５から受信した比較結果に応じて差分フィードバックゲインＣ１,Ｃ２,Ｃ３を生成する。
【００８１】
この処理部５０は、修正積算量Ａ４が収束積算量より小さい場合に、処理回路５１を介して、フィードバックゲインを上昇させる方向へ操作するための差分フィードバックゲインＣ１を生成する。処理回路５１は、修正積算量Ａ４と収束レベルとの差分が大きいほど、生成するフィードバックゲインを上昇させるために、｜修正積算量Ａ４−収束積算量｜を演算し、これにＨＬＤ送信部５１ｂから送信される正極性を乗算回路５１ａにおいて乗じることにより差分フィードバックゲインＣ１を生成する。
【００８２】
処理部５０は、修正積算量Ａ４が収束積算量より大きい場合に、処理回路５２を介して、フィードバックゲインを下降させる方向へ操作するための差分フィードバックゲインＣ２を生成する。処理回路５２は、修正積算量Ａ４と収束レベルとの差分が大きいほど、生成するフィードバックゲインを上昇させるため、｜修正積算量Ａ４−収束積算量｜を演算し、これにＡＴＫ送信部５２ｂから送信される負極性を乗算回路５２ａにおいて乗じることにより差分フィードバックゲインＣ２を生成する。
【００８３】
また、この処理部５０は、受信した比較結果において、修正積算量Ａ４が収束積算量と等しい場合には、黒伸張量が適正であるものと判断し、フィードバックゲインを動かさない方向へ操作するため、処理回路５３において”０”からなる差分フィードバックゲインＣ３を生成する。
【００８４】
なお、収束レベル決定部４６において、ペデスタルレベルの代替として、収束レベル上或いは収束レベル下に基づき、収束積算量を演算した場合には、修正積算量Ａ４がこれら二つの収束積算量の範囲内に入る場合に差分フィードバックゲインＣ３を生成する。これによりペデスタルレベルに基づいて収束積算量を演算した場合と比較して、黒伸張のＯＮ、ＯＦＦが繰り返されることがなくなり、黒レベルの画像が振動するのを防止し、視覚上の不都合を防止することができる。
【００８５】
処理部５０は、生成した差分フィードバックゲインＣ１,Ｃ２,Ｃ３を第３の加算部５５へ送信する。
【００８６】
第３の加算部５５は、処理部５０から差分フィードバックゲインＣ１,Ｃ２,Ｃ３を受信し、またラッチ部５６から前フィールドのフィードバックゲインを受信する。この第３の加算部５５は、差分フィードバックゲインと、前フィールドのフィードバックゲインを加算し、これを現フィールドにおけるフィードバックゲインとする。かかるフィードバックゲインを生成することにより、修正積算量Ａ４が収束積算量より小さい場合に、黒伸張を促進させることができ、修正積算量Ａ４が収束積算量を上回る場合に、黒伸張を停止させることができる。
【００８７】
また、ラッチ部５６を介して現フィールドのフィードバックゲインを格納することにより、ゲインコントローラ１５に対して供給するフィードバックゲインが同一フィールド内で変動するのを防止することができ、テレビジョン受像機において表示されている画面の途中でフィードバックゲインが切り替わることがなくなり、黒ピークをホールドする従来の映像信号処理装置と比較して擬似輪郭やシェーディング等を防止することが可能となる。
【００８８】
すなわち、ゲイン演算ブロック１７からゲインコントローラ１５へ送信されるフィードバックゲインは、ＳＬＥＶＨ信号の信号レベル以下である出力映像信号の輝度成分を１フィールド分積算し、これをペデスタルレベルとＳＬＥＶＨ信号の信号レベルとの差分を１フィールド分積算した収束積算量と比較することにより生成されるものである。これにより本発明は、検出された各黒レベルを１フィールド単位で最適な輝度レベルまで収束させることができ、めまぐるしくシーンが変化する画像信号が入力された場合においても、追従性を確保することができ、輝度成分の見かけ上のコントラストを向上させることが可能となる。また、このフィードバックゲインは、黒面積の割合を加味して生成することができるため、黒面積の異なるあらゆる入力画像信号に対しても輝度成分の見かけ上のコントラストを向上させることができる。
【００８９】
また本発明は、図４(b)に示すように出力映像信号の輝度成分がＳＬＥＶＨを下回る場合に、フィードバックゲインに基づいて調整された黒伸張量を加算することができ、当該輝度成分をペデスタルレベルへフィールド単位で順次近づけることが可能となる。このため、本発明は、黒伸張した出力映像信号の輝度成分がＳＬＥＶＨを下回る場合には黒伸張量を減らし、逆に黒伸張した出力映像信号の輝度成分がＳＬＥＶＨを上回る場合には、黒伸張を増やすることができるため、黒つぶれを起こすことなく輝度成分の見かけ上のコントラストを向上させることができる。
【００９０】
さらに、本発明は、従来の映像信号処理装置の如くＩＣ内部の抵抗値やコンデンサ容量のばらつきが生じないため、上述した黒面積や修正積算量Ａ４を正確に算出することができる。これにより、高精度な黒伸張を実現することができ、またピークホールド方式であった波打つ波形によるコンパレート動作がなくなり、１フィールド区間で固定されたフィードバックゲインを得られるため黒伸張した黒レベルを安定化させることが可能となる。
【００９１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る映像信号処理装置及び方法は、入力映像信号の輝度成分が黒伸張レベル以下の場合に、１フィールド分積算したＳＬＥＶＨ信号の信号レベル以下である出力映像信号の輝度成分に基づき、演算した黒伸張量を調整する。
【００９２】
これにより、本発明に係る映像信号処理装置及び方法は、検出された各黒レベルを１フィールド単位で最適な輝度レベルまで収束させることができ、輝度成分の見かけ上のコントラストを向上させることが可能となる。また、このフィードバックゲインは、黒面積の割合を加味して生成することができるため、黒面積の異なるあらゆる入力画像信号に対してもテレビジョン受像機における輝度成分の見かけ上のコントラストを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した映像信号処理装置のブロック構成図である。
【図２】差分演算部により求められる差分値を説明するための図である。
【図３】黒伸張量演算部により演算される黒伸張量について説明するための図である。
【図４】黒伸張量加算部において、入力映像信号の輝度成分（実線）に対して、黒伸張量を加算することにより生成した出力映像信号の輝度成分（点線）を示した図である。
【図５】ゲイン算出ブロックの構成を示した図である。
【図６】黒面積を求める場合について説明するための図である。
【図７】ペデスタルレベルの設定例について説明するための図である。
【図８】収束チェック部における修正積算量の比較例を説明するための図である。
【図９】従来の映像信号処理装置のブロック構成を説明するための図である。
【図１０】従来の映像信号処理装置による黒伸張について説明するための図である。
【図１１】従来の映像信号処理装置に適用される黒ピークホールド部のブロック構成を示した図である。
【図１２】入力映像信号（実線）と、黒ピークホールド部にホールドされた黒ピークレベル（点線）との関係を示した図である。
【符号の説明】
１  映像信号処理装置、１１  入力端子、１２  差分演算部、１３  黒伸張量演算部、１４  黒伸張レベル出力部、１５  ゲインコントローラ、１６  黒伸張量加算部、１７  ゲイン算出ブロック、１８  出力端子、１９  ＬＰＦ、２０  水平区間演算ブロック、２９  垂直区間加算ブロック、３６  黒面積検出部、３７  第３の乗算器、３８  第４の乗算器、３９  第２のスケーリング部、４１  リミッタ、４２  リミット値生成部、４３  面積スケーリング部、４４  第５の乗算器、４５  収束チェック部、４６  収束レベル決定部、５０  処理部、５５第３の加算器、５６  ラッチ部、５７  パルス生成部
【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】
0003729157.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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