(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル映像信号に基づく映像における偽輪郭を低減するための偽輪郭補正装置であって、
前記デジタル映像信号において前記デジタル映像信号の最小量子化単位の２倍に相当する信号値変化を２倍ビット変化として検出し、該検出の結果を示す信号を２倍ビット変化検出信号として出力する２倍ビット変化検出回路と、
前記デジタル映像信号における前記２倍ビット変化の部分に対し前記偽輪郭を低減するために、前記２倍ビット変化検出信号に基づき、前記デジタル映像信号における前記２倍ビット変化の部分を、前記最小量子化単位に相当する信号値変化である１ビット変化が２箇所存在する部分へと補正する信号補正回路と、を備える偽輪郭補正装置。
【請求項２】
前記デジタル映像信号における前記２倍ビット変化の前後の所定区間において前記最小量子化単位の２倍以上の信号値変化が存在するか否かを判定し、該判定の結果を示す信号を平坦検出信号として出力する前後平坦検出回路を更に備え、
前記信号補正回路は、前記平坦検出信号に基づき、前記２倍ビット変化の前後の前記所定区間において前記最小量子化単位の２倍以上の信号値変化が存在しない場合にのみ、前記２倍ビット変化の部分に対し前記偽輪郭を低減するための前記補正を行う、請求項１に記載の偽輪郭補正装置。
【請求項３】
前記所定区間は、前記デジタル映像信号における隣接する５画素に相当する区間である、請求項２に記載の偽輪郭補正装置。
【請求項４】
前記デジタル映像信号における前記２倍ビット変化の前後の所定区間において前記最小量子化単位の２倍以上の信号値変化が存在するか否かを判定し、該判定の結果を示す信号を平坦検出信号として出力する前後平坦検出回路を更に備え、
前記信号補正回路は、前記平坦検出信号に基づき、前記所定区間において前記最小量子化単位の２倍以上の信号値変化が存在しない場合にのみ、前記２倍ビット変化の部分に対し前記偽輪郭を低減するための補正を行い、該補正において２つの前記１ビット変化の間隔が前記所定区間よりも短くなるように前記１ビット変化の位置を決定する、請求項１に記載の偽輪郭補正装置。
【請求項５】
擬似的な乱数を示す乱数信号を発生させる乱数発生回路を更に備え、
前記信号補正回路は、前記２倍ビット変化の部分に対する補正により生成されるべき２つの前記１ビット変化の位置を前記乱数信号に基づいて決定する、請求項１に記載の偽輪郭補正装置。
【請求項６】
前記乱数発生回路は、前記デジタル映像信号に対応する水平同期信号を入力し、該水平同期信号が示す水平ラインに応じて変動する値を示す信号を前記乱数信号として出力する、請求項５に記載の偽輪郭補正装置。
【請求項７】
デジタル映像信号に基づく映像における偽輪郭を低減するための偽輪郭補正方法であって、
前記デジタル映像信号の表す映像において隣接画素の値が前記デジタル映像信号の最小量子化単位の２倍だけ異なる部分を２倍ビット変化部分として検出する２倍ビット変化検出ステップと、
前記偽輪郭を低減するために、前記検出ステップでの検出結果に基づき、前記２倍ビット変化部分の画素の値を、隣接画素の値が前記最小量子化単位だけ異なる部分である１ビット変化部分が２箇所存在するように補正する補正ステップと、を備える偽輪郭補正方法。
【請求項８】
前記２倍ビット変化部分における前記隣接画素の前後の所定区間において、前記最小量子化単位の２倍以上は値の異なる隣接画素が存在するか否かを検出する前後平坦検出ステップを更に備え、
前記補正ステップでは、前記前後平坦検出ステップの検出結果に基づき、前記最小量子化単位の２倍以上は値の異なる隣接画素が前記所定区間に存在しない場合にのみ、前記２倍ビット変化部分の画素の値が補正される、請求項７に記載の偽輪郭補正方法。
【請求項９】
前記２倍ビット変化部分における前記隣接画素の前後の所定区間において、前記最小量子化単位の２倍以上は値の異なる隣接画素が存在するか否かを検出する前後平坦検出ステップを更に備え、
前記補正ステップでは、前記前後平坦検出ステップの検出結果に基づき、前記所定区間において前記最小量子化単位の２倍以上の信号値変化が存在しない場合にのみ、前記２倍ビット変化部分の画素の値が補正され、該補正において２つの前記１ビット変化部分の間隔が前記所定区間よりも短くなるように前記１ビット変化部分の位置が決定される、請求項７に記載の偽輪郭補正方法。
【請求項１０】
擬似的な乱数を発生させる乱数発生ステップを更に備え、  前記補正ステップでは、前記２倍ビット変化部分に対する補正により生成されるべき２つの前記１ビット変化部分の位置が前記擬似的な乱数に基づいて決定される、請求項７に記載の偽輪郭補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号をデジタル信号処理する場合に用いられる偽輪郭補正装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、テレビジョン受信機などの高画質化や多機能化に伴って、映像信号に対してデジタル信号処理が施されることが多くなってきている。例えば、映像のコントラストを上げるために、デジタル信号処理による階調補正などが行われている。量子化されたデジタル信号に対してこのようなデジタル信号処理が施されると、画面に表示される映像に偽輪郭と呼ばれる不自然な輪郭線が発生することがある。これに対し、例えば特開平６−６２２８０号公報において、デジタル信号処理によって発生する偽輪郭を除去する技術が開示されている。
【０００３】
以下、図面を参照しながら、特開平６−６２２８０号公報に開示された従来の偽輪郭補正回路について説明する。図９は、この従来の偽輪郭補正回路の構成を示すブロック図である。この偽輪郭補正回路は、乱数発生器５と、判別回路６と、加算回路７とを備えており、ｎビットのデジタル映像信号Ａを入力する。入力されたデジタル映像信号Ａを構成するｎビットのうち所定の下位ビットからなる信号Ｆは、判別回路６に供給される。乱数発生器５は、その信号Ｆのビット幅と同一ビット幅のデジタル乱数Ｈを出力する。判別回路６は、デジタル映像信号Ａの所定の下位ビットから成る上記信号Ｆの示す値と、乱数発生器５から出力されるデジタル乱数Ｈとを比較し、その比較結果に応じて、「１」または「０」を示す信号を補正信号Ｉとして出力する。加算回路７は、デジタル映像信号Ａの上位ビットＧと同じビット幅を持つ加算器であって、デジタル映像信号Ａの上位ビットＧと判別回路６から出力される補正信号Ｉとを加算して補正出力信号Ｊを生成する。
【０００４】
上記のような偽輪郭補正回路によれば、規則性の無い補正信号Ｉがデジタル映像信号Ａの上位ビットＧに加算されるため、デジタル映像信号Ａを構成するｎビットのうち判別回路６に入力される下位ビットの信号Ｆと判別回路６から出力される補正信号Ｉとの間の関係は、乱数発生器５の精度内において無相関となる。このように画像的に相関性のない補正を行うことにより、輝度または色相の変化の少ない画像を量子化する場合において、量子化レベルの変化する、画面上の位置が、前後左右に分散し、不自然な偽輪郭が低減される。したがって、このような補正後のデジタル映像信号により、量子化レベルの少ない量子化に起因する画質の低下が防止された映像を得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の偽輪郭補正回路では、量子化レベルの変化する画面上の位置を映像信号と無相関にするために、デジタル映像信号に対し、最下位ビットの変化に相当する変動を映像とは無相関に与えている。このため、輝度変化のない単一輝度レベルの映像を表す信号を入力した場合でも、最下位ビットの変化に相当する映像信号の変動により、画面上の表示がざらついてノイズが乗ったような映像が得られてしまう、という問題を有していた。
【０００６】
そこで本発明は、上記のようなノイズが生じるという偽輪郭補正に伴う副作用等による画質の低下を回避しつつ、デジタル映像信号に基づく映像における偽輪郭を低減することができる偽輪郭補正装置および方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明は、デジタル映像信号に基づく映像における偽輪郭を低減するための偽輪郭補正装置であって、
デジタル映像信号においてデジタル映像信号の最小量子化単位の２倍に相当する信号値変化を２倍ビット変化として検出し、その検出の結果を示す信号を２倍ビット変化検出信号として出力する２倍ビット変化検出回路と、
デジタル映像信号における２倍ビット変化の部分に対し偽輪郭を低減するために、２倍ビット変化検出信号に基づき、デジタル映像信号における２倍ビット変化の部分を、最小量子化単位に相当する信号値変化である１ビット変化が２箇所存在する部分へと補正する信号補正回路と、を備えている。
第１の発明によれば、デジタル映像信号における２倍ビット変化が２つの１ビット変化へと変換されることにより、その２倍ビット変化に対応する偽輪郭が除去または低減されるため、従来の偽輪郭補正におけるノイズの発生というような副作用等による画質を低下を回避しつつ、偽輪郭を低減することができる。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、
デジタル映像信号における２倍ビット変化の前後の所定区間において最小量子化単位の２倍以上の信号値変化が存在するか否かを判定し、その判定の結果を示す信号を平坦検出信号として出力する前後平坦検出回路を更に備え、
信号補正回路は、平坦検出信号に基づき、２倍ビット変化の前後の所定区間において最小量子化単位の２倍以上の信号値変化が存在しない場合にのみ、２倍ビット変化の部分に対し偽輪郭を低減するための補正を行うことを特徴とする。
第２の発明によれば、デジタル映像信号における２倍ビット変化の前後の所定区間において２倍ビット変化以上の変化がない場合にのみ、すなわちその所定区間においてデジタル映像信号の値がほぼ一定となる場合にのみ、その２倍ビット変化に対して補正が行われる。このため、偽輪郭のみを確実に補正することができ、偽輪郭補正による映像への悪影響を防止することができる。
【００１０】
第３の発明は、第２の発明において、
所定区間は、デジタル映像信号における隣接する５画素に相当する区間であることを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、第１の発明において、
デジタル映像信号における２倍ビット変化の前後の所定区間において最小量子化単位の２倍以上の信号値変化が存在するか否かを判定し、その判定の結果を示す信号を平坦検出信号として出力する前後平坦検出回路を更に備え、
信号補正回路は、平坦検出信号に基づき、所定区間において最小量子化単位の２倍以上の信号値変化が存在しない場合にのみ、２倍ビット変化の部分に対し偽輪郭を低減するための補正を行い、その補正において２つの１ビット変化の間隔が所定区間よりも短くなるように１ビット変化の位置を決定することを特徴とする。
第４の発明によれば、デジタル映像信号において２倍ビット変化の前後の所定区間において他の２倍ビット変化が存在しない場合にのみ補正が行われ、その補正により生成される２つの１ビット変化の間隔はその所定区間よりも短くなる。したがって、デジタル映像信号に存在する２つの２倍ビット変化の一方に対する補正によって他方に対する補正に悪影響が与えられることはないため、２倍ビット変化が頻発するデジタル映像信号に対しても誤動作のない偽輪郭補正処理を行うことができる。
【００１２】
第５の発明は、第１の発明において、
擬似的な乱数を示す乱数信号を発生させる乱数発生回路を更に備え、
信号補正回路は、２倍ビット変化の部分に対する補正により生成されるべき２つの１ビット変化の位置を乱数信号に基づいて決定することを特徴とする。
第５の発明によれば、デジタル映像信号における２倍ビット変化の部分に対する補正により生成される２つの１ビット変化の位置は乱数信号に基づきランダムに決定されるため、それらの１ビット変化の部分がデジタル映像信号に基づく映像において縦に揃って縦線のように見えるという現象を防止することができる。
【００１３】
第６の発明は、第５の発明において、
乱数発生回路は、デジタル映像信号に対応する水平同期信号を入力し、その水平同期信号が示す水平ラインに応じて変動する値を示す信号を乱数信号として出力することを特徴とする。
第６の発明によれば、デジタル映像信号における２倍ビット変化の部分に対する補正により生成される２つの１ビット変化の位置は、乱数信号に基づき水平ライン毎に不規則に左右にずれるため、それらの１ビット変化の部分がデジタル映像信号に基づく映像において縦に揃って縦線のように見えるという現象を防止することができる。
【００１５】
第７の発明は、デジタル映像信号に基づく映像における偽輪郭を低減するための偽輪郭補正方法であって、
デジタル映像信号の表す映像において隣接画素の値がデジタル映像信号の最小量子化単位の２倍だけ異なる部分を２倍ビット変化部分として検出する２倍ビット変化検出ステップと、
偽輪郭を低減するために、検出ステップでの検出結果に基づき、２倍ビット変化部分の画素の値を、隣接画素の値が最小量子化単位だけ異なる部分である１ビット変化部分が２箇所存在するように補正する補正ステップと、を備えている。
【００１７】
第８の発明は、第７の発明において、
２倍ビット変化部分における隣接画素の前後の所定区間において、最小量子化単位の２倍以上は値の異なる隣接画素が存在するか否かを検出する前後平坦検出ステップを更に備え、
補正ステップでは、前後平坦検出ステップの検出結果に基づき、最小量子化単位の２倍以上は値の異なる隣接画素が所定区間に存在しない場合にのみ、２倍ビット変化部分の画素の値が補正されることを特徴とする。
【００１８】
第９の発明は、第７の発明において、
２倍ビット変化部分における隣接画素の前後の所定区間において、最小量子化単位の２倍以上は値の異なる隣接画素が存在するか否かを検出する前後平坦検出ステップを更に備え、
補正ステップでは、前後平坦検出ステップの検出結果に基づき、所定区間において最小量子化単位の２倍以上の信号値変化が存在しない場合にのみ、２倍ビット変化部分の画素の値が補正され、その補正において２つの１ビット変化部分の間隔が所定区間よりも短くなるように１ビット変化部分の位置が決定されることを特徴とする。
【００１９】
第１０の発明は、第７の発明において、
擬似的な乱数を発生させる乱数発生ステップを更に備え、
補正ステップでは、２倍ビット変化部分に対する補正により生成されるべき２つの１ビット変化部分の位置が擬似的な乱数に基づいて決定されることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
図４は、デジタル映像信号によって表現される信号値の変化を示す仮想的な信号波形図である。量子化されたデジタル映像信号は、通常は図４（ａ）に示すように、１ビットの変化のある状態か、または変化のない状態であることが多い。この１ビット変化は最小量子化単位に相当する信号値変化であり、８ビット以上を用いて階調表示が行われている場合には、画面に表示された映像において、この１ビット変化に対応する段差は、人間の目ではほとんど確認できない程度のものである。
【００２２】
しかし、映像信号に施されるデジタル信号処理の内容によっては、その結果得られるデジタル映像信号Ａに、図４（ｂ）に示すような最小量子化単位の２倍分の変化（以下「２倍ビット変化」という）が一度に生じることがある。例えば、映像のコントラストを上げるためにデジタル信号処理による階調補正が行われた場合には、２倍ビット変化が生じることがある。このような場合には、そのデジタル映像信号に基づく映像において、その２倍ビット変化が不自然な偽輪郭として現れてしまう。
【００２３】
そこで、本発明の各実施形態では、デジタル映像信号において２倍ビット変化を検出し、その検出結果に基づいて偽輪郭を低減するための処理を行っている。以下、このような各実施形態の詳細について説明する。
【００２４】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る偽輪郭補正装置の構成を示すブロック図である。この偽輪郭補正装置は、２倍ビット変化検出回路１と信号補正回路２ａとを備えており、この偽輪郭補正装置に入力されたデジタル映像信号Ａは、２倍ビット変化検出回路１および信号補正回路２ａに供給される。
【００２５】
２倍ビット変化検出回路１は、デジタル映像信号Ａによって表される映像における隣接する画素の間で最小量子化単位（量子化ステップサイズ）の２倍に相当する画素値の違いがある場合、すなわちそれらの隣接画素の値に１ビット変化の２倍に相当する相違がある場合に、それらの画素値の相違を「２倍ビット変化」として検出し、その検出結果を示す信号を２倍ビット変化検出信号Ｂとして出力する。このような２倍ビット変化検出回路１は、後述の図７に示す偽輪郭補正装置における２倍ビット変化検出回路１０と同様の構成により実現可能である。なお、２倍ビット変化としては、デジタル映像信号Ａによって表される画像において水平方向に隣接する画素についての２倍ビット変化と、垂直方向に隣接する画素についての２倍ビット変化とが考えられるが、以下では、２倍ビット変化検出回路１は、水平方向に隣接する画素についての２倍ビット変化を検出するものとして説明を進める。ただし、垂直方向に隣接する画素についての２倍ビット変化についても後で言及する。
【００２６】
信号補正回路２ａは、２倍ビット変化検出信号Ｂを用いて、デジタル映像信号Ａにおける２倍ビット変化を２つの最小量子化単位の変化（以下「１ビット変化」という）へと補正し、そのような補正の施されたデジタル映像信号を補正映像信号Ｃ1 として出力する。このような信号補正回路２ａは、後述の図７に示す偽輪郭補正装置における信号補正回路２０と同様の構成により実現可能である。
【００２７】
以上のように構成された本実施形態の偽輪郭補正装置の動作を、図４を参照して説明する。
【００２８】
本実施形態の偽輪郭補正装置では、図４（ｂ）に示すような２倍ビット変化の存在するデジタル映像信号Ａが入力されると、２倍ビット変化検出回路１によりその２倍ビット変化が検出される。信号補正回路２ａでは、この検出結果を示す２倍ビット変化検出信号Ｂを用いて、デジタル映像信号Ａにおける２倍ビット変化の部分が２つの１ビット変化の部分に変換される。すなわち、例えば図４（ｃ）に示すように、２倍ビット変化の時点の手前からまず１ビット変化が生じ、その１ビット変化の時点から４クロックの期間の経過後に更に１ビット変化が生じるというように、１ビット変化が２段階で生じている信号に、デジタル映像信号Ａが補正される。なお、ここで、ｎクロックの期間（ｎは自然数）とは、各画素に対応したパルスからなるクロック信号におけるｎ周期分の期間すなわちｎ画素分の期間を意味する。
【００２９】
上記実施形態における２倍ビット変化検出回路１は、２倍ビット変化よりも大きい信号値変化すなわち最小量子化単位の２倍を越える信号値変化を検出することはない。これは、デジタル映像信号Ａのうち２倍ビット変化を越える信号値変化がある部分は、偽輪郭に対応するものではなく、デジタル映像信号Ａの表す画像おける真の輪郭分に対応するものと判断されるからである。
【００３０】
以上のように本実施形態によれば、デジタル映像信号Ａのうち２倍ビット変化の部分を検出することにより偽輪郭が検出され、その２倍ビット変化の部分を２つの１ビット変化に分解することによりその偽輪郭が除去される。このようにして偽輪郭に対応する信号部分に対してのみ補正が行われるため、従来の偽輪郭補正におけるノイズの発生というような副作用を回避しつつ、偽輪郭を低減することができる。また、本実施形態では、デジタル映像信号Ａにおける２倍ビット変化を越える信号値変化（最小量子化単位の２倍を越える信号値変化）は検出されないため、真の輪郭分に対して偽輪郭補正を施すことが回避される。これにより、偽輪郭補正による真の輪郭のボケを防止しつつ、偽輪郭のみを確実に低減することができる。
【００３１】
＜第２の実施形態＞
図２は、本発明の第２の実施形態に係る偽輪郭補正装置の構成を示すブロック図である。この偽輪郭補正装置は、第１の実施形態と同様、２倍ビット変化検出回路１と信号補正回路２ｂとを備えている。これらに加えて、この偽輪郭補正装置は、前後平坦検出回路３を備えており、この点で第１の実施形態と相違する。本実施形態では、偽輪郭補正装置に入力されたデジタル映像信号Ａは、２倍ビット変化検出回路１、信号補正回路２ｂおよび前後平坦検出回路３に供給される。
【００３２】
本実施形態における２倍ビット変化検出回路１の機能および構成は、第１の実施形態における２倍ビット変化検出回路１と同様であるので説明を省略する。
【００３３】
前後平坦検出回路３は、２倍ビット変化検出回路１により検出された２倍ビット変化の前後の所定期間においてデジタル映像信号Ａが平坦か否かを検出し、その検出結果を平坦検出信号Ｄとして出力する。ここで、デジタル映像信号Ａが或る期間において２倍ビット変化以上の信号値変化を含まない場合、すなわち信号値が変化しない状態かまたは変化しても１ビット変化の状態である場合に、そのデジタル映像信号Ａはその期間において平坦であるものとする。このような前後平坦検出回路３は、後述の図７に示す偽輪郭補正装置における前後平坦検出回路３０と同様の構成により実現可能である。
【００３４】
信号補正回路２ｂは、２倍ビット変化検出回路２からの２倍ビット変化検出信号Ｂおよび前後平坦検出回路３からの平坦検出信号Ｄに基づき、デジタル映像信号Ａにおける２倍ビット変化を２つの１ビット変化へと補正し、補正後のデジタル映像信号を補正映像信号Ｃ2 として出力する。このような信号補正回路２ｂも、後述の図７に示す偽輪郭補正装置における信号補正回路２０と同様の構成により実現可能である。
【００３５】
以上のように構成された本実施形態の偽輪郭補正装置の動作を、図５を参照して説明する。図５は、デジタル映像信号Ａによって表現される信号値の変化の一例を示す仮想的な信号波形図である。
【００３６】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様、２倍ビット変化検出回路１からの２倍ビット変化検出信号Ｂを用いて、図４（ｃ）に示すように、信号補正回路２ｂがデジタル映像信号Ａにおける２倍ビット変化の部分を２つの１ビット変化の部分へと補正する。この補正において生成される２つの１ビット変化の部分は、４クロックの期間離れているが、もしデジタル映像信号Ａに２倍ビット変化の部分が複数箇所あり、それらの間隔が４クロックの期間以内であるような場合には、それら２つの２倍ビット変化の部分のうちの一方に対する補正が他方に対する補正に対して悪影響を与える。すなわち、この場合、信号補正回路２ｂにおいて偽輪郭を適切に補正することができない。また、デジタル映像信号Ａにおいて２倍ビット変化の部分が短い間隔で続けて存在する場合は、それらの２倍ビット変化の部分は偽輪郭に相当するものではない可能性が高い。本実施形態では、水平方向有効画素数７２０を前提として試行錯誤的に決定した値として５クロックの期間を採用し、２つの２倍ビット変化の間隔が５クロックの期間よりも短い場合には、それら２つの２倍ビット変化の部分に対しては偽輪郭の低減のための補正は行わないものとする。
【００３７】
上記の観点より本実施形態において、前後平坦検出回路３は、図５に示すように２倍ビット変化の前後の５クロックの期間はデジタル映像信号Ａが平坦か否かすなわち２倍ビット変化以上の変化が無いか否かを検出し、その検出結果を平坦検出信号Ｄとして出力する。そして信号補正回路２ｂは、２倍ビット変化検出信号Ｂとともにこの平坦検出信号Ｄを用い、デジタル映像信号Ａにおいて２倍ビット変化が存在し、かつその２倍ビット変化の前後の５クロックの期間はデジタル映像信号Ａが平坦である場合に、その２倍ビット変化の部分を２つの１ビット変化の部分へと補正する。
【００３８】
以上のような本実施形態によれば、デジタル映像信号Ａにおいて２倍ビット変化が検出され、かつその２倍ビット変化の前後の５クロックの期間平坦な場合にのみ、偽輪郭除去のための補正が行われ、複数の２倍ビット変化が存在しそれらの間隔が４クロックの期間以下である場合には、偽輪郭除去のための補正は行われない。このため、２倍ビット変化が頻発するデジタル映像信号に対しても、誤動作のない偽輪郭補正処理を行うことができる。また、偽輪郭補正処理によって悪影響が生じない範囲で、偽輪郭に対してのみ偽輪郭補正処理を行うことができる。
【００３９】
＜第３の実施形態＞
図３は、本発明の第３の実施形態に係る偽輪郭補正装置の構成を示すブロック図である。この偽輪郭補正装置は、第２の実施形態と同様、２倍ビット変化検出回路１と信号補正回路２ｃと前後平坦検出回路３とを備えている。これらに加えて、この偽輪郭補正装置は、乱数発生回路４を備えており、この点で第２の実施形態と相違する。本実施形態において、偽輪郭補正装置に入力されたデジタル映像信号Ａは、第２の実施形態と同様、２倍ビット変化検出回路１、信号補正回路２ｃおよび前後平坦検出回路３に供給される。
【００４０】
本実施形態における２倍ビット変化検出回路１と前後平坦検出回路３の機能および構成は、それぞれ、第２の実施形態における２倍ビット変化検出回路１と前後平坦検出回路３の機能および構成と同様であるので説明を省略する。
【００４１】
乱数発生回路４は、入力されたデジタル映像信号Ａや出力信号である補正映像信号Ｃ3 には無相関な乱数を発生し、その乱数を示す乱数信号Ｅを出力する。
【００４２】
信号補正回路２ｃは、２倍ビット変化検出回路２からの２倍ビット変化検出信号Ｂ、前後平坦検出回路３からの平坦検出信号Ｄ、および乱数発生回路４からの乱数信号Ｅに基づき、デジタル映像信号Ａにおける２倍ビット変化を２つの１ビット変化へと補正し、そのような補正の施されたデジタル映像信号を補正映像信号Ｃ3 として出力する。このような信号補正回路２ｃも、後述の図７に示す偽輪郭補正装置における信号補正回路２０と同様の構成により実現可能である。
【００４３】
以上のように構成された本実施形態の偽輪郭補正装置の動作を、図６を参照して説明する。
【００４４】
本実施形態においても、第２の実施形態と同様に、２倍ビット変化検出信号Ｂを用いて、図４（ｃ）に示すように、信号補正回路２ｃがデジタル映像信号Ａにおける２倍ビット変化の部分を２つの１ビット変化の部分へと補正する。デジタル映像信号Ａが表す映像において偽輪郭が垂直方向に延びている場合、この補正において生成される２つの１ビット変化の位置は、第２の実施形態では図６（ａ）に示すように常に同一である。このため、入力されるデジタル映像信号Ａの状態によっては、補正後における１ビット変化の部分が、画面に表示される映像において縦に揃って縦線のように見えてしまう場合がある。
【００４５】
そこで本実施形態では、デジタル映像信号Ａにおける２倍ビット変化の部分を補正することにより生成される１ビット変化の位置を、乱数発生回路４からの乱数信号Ｅを用いて図６（ｂ）に示すように各ライン毎にずらしている。これにより、偽輪郭補正において生成される１ビット変化の部分が、画面に表示された映像において縦に揃って縦線のように見える、という現象を防止することができる。
【００４６】
図７は、本実施形態の偽輪郭補正装置の構成例を示す詳細ブロック図であり、図３に示した２倍ビット変化検出回路１、信号補正回路２c 、前後平坦検出回路３、および乱数発生回路４は、図７に示す２倍ビット変化検出回路１０、信号補正回路２０、前後平坦検出回路３０、および乱数発生回路４０に、それぞれ相当する。
【００４７】
この構成例では、２倍ビット変化検出回路１０は、１クロック微分回路１２と全波整流回路１４とレベル比較器１６と遅延回路１８とから構成される。１クロック微分回路１２は、デジタル映像信号Ａにおいて１クロックの期間離れた信号値の差すなわち隣接画素の値の差に相当する値を有する信号を微分信号として生成するとともに、その差の値が正か負かを示すフラグ信号Ｆlgを出力する。全波整流回路１４は、１クロック微分回路１２からの微分信号のうち負の信号部分の極性を反転させることにより、その微分信号を正の値のみを有する信号に変換し、これを全波整流信号として出力する。レベル比較器１６は、この全波整流信号の値を、予め設定された値である２倍ビット変化に相当する基準値と比較し、基準値に等しい場合にのみＨレベルとなりその以外の場合にＬレベルとなるデジタル信号を出力する。遅延回路１８は、このデジタル信号を所定クロック数だけ遅延させた信号を２倍ビット変化検出信号Ｂとして出力する。
【００４８】
前後平坦検出回路３０は、最下位ビット切捨回路３２と、全波整流回路３４と、１０個の１クロック遅延素子Ｔが縦続接続された遅延回路と、ＯＲ回路３６とから構成される。最下位ビット切捨回路３２は、２倍ビット変化検出回路１０における１クロック微分回路１２からの微分信号を入力し、その微分信号の最下位ビットを切り捨てた信号を出力する。ただし、入力される微分信号がアナログ信号の場合には、最下位ビット切捨回路３２は、その微分信号をデジタル信号に変換し、その変換後の信号の最下位ビットを切り捨てる。なお、１クロック微分回路１２から出力される微分信号を使用する代わりに、前後平坦検出回路３０内に１クロック微分回路を別途設けるとともにその１クロック微分回路にデジタル映像信号Ａを入力し、その１クロック微分回路により得られる微分信号を最下位ビット切捨回路３２に入力するようにしてもよい。最下位ビット切捨回路３２からの信号は、２倍ビット変化検出回路における全波整流回路１４と同様の機能を有する全波整流回路３４を経て、１０個の１クロック遅延素子Ｔから成る遅延回路に入力される。この遅延回路に入力される信号は、デジタル映像信号Ａにおいて変化がないかまたは変化があっても１ビット変化のときにＬレベルとなり、２倍ビット変化以上の変化があるときにＨレベルとなる。ＯＲ回路３６は、上記遅延回路への入力信号と、上記遅延回路を構成する１０個の遅延素子Ｔのうち１段目から４段目までの各遅延素子Ｔの出力信号と、６段目から１０段目までの各遅延素子Ｔの出力信号とを入力し、それらの信号の論理和の信号を平坦検出信号Ｄとして出力する。したがって、この平坦検出信号Ｄは、クロック単位の各時点において、その時点を除くその時点の前後５クロックの期間で全波整流回路３４からの信号がＬレベルであるときにＬレベルとなり、それ以外のときにＨレベルとなる。よって、この平坦検出信号Ｄは、ローアクティブの信号であって、デジタル映像信号Ａにおける２倍ビット変化の前後５クロックの期間においてその信号値に変化がないかまたは変化があっても１ビット変化のときにＬレベルとなり、２倍ビット変化以上の変化があるときにＨレベルとなる。
【００４９】
乱数発生回路４０は、線形フィードバックシフトレジスタ等を用いて擬似乱数を発生させる回路として実現してもよいが、この構成例では、水平同期信号Ｓｈを入力し、その水平同期信号が示す水平ラインに応じて変動する値を示す信号を乱数信号Ｅとして出力するための変換テーブルにより実現されている。この変換テーブルは、２倍ビット変化に対する補正の際に、乱数信号Ｅにより決定される１ビット変化の位置が図６（ｂ）に示すように擬似的に各ライン毎にランダムにずれるように設定されている。
【００５０】
信号補正回路２０は、遅延回路２２と加減算器２４と加減算制御回路２６とから構成されている。遅延回路２２は、デジタル映像信号Ａを所定クロック数だけ遅延させ、遅延後のデジタル映像信号を出力する。加減算制御回路２６は、２倍ビット変化検出回路１０からの２倍ビット変化検出信号Ｂおよびフラグ信号Ｆlgと、前後平坦検出回路３０からの平坦検出信号Ｄと、乱数発生回路４０からの乱数信号Ｅとに基づき、加減算器２４による演算を制御するための信号として、加算指示信号Ｃadd と減算指示信号Ｃsub とから成る制御信号Ｃopを生成する。加減算器２４は、この制御信号Ｃopに応じて、遅延回路２２から出力される遅延後のデジタル映像信号に対して所定値を所定の期間だけ加算または減算し、その演算後のデジタル映像信号を補正映像信号Ｃ3 として出力する。なお、信号補正回路２０における遅延回路２２と２倍ビット変化検出回路１０における遅延回路１８とは、後述の図８に示すような動作を実現するためにデジタル映像信号Ａや２倍ビット変化検出信号Ｂ、平坦検出信号Ｄ等との間でタイミングを調整するために導入されたものである。
【００５１】
図８（ａ）は、信号補正回路２０の一動作例を示す信号波形図である。ただし、この図は、デジタル映像信号Ａおよび補正映像信号Ｃ3 については、現実の信号波形ではなく、それらのデジタル信号ＡおよびＣ3 によって表現される信号値の変化を示す仮想的な信号波形を示している。図８（ａ）に示すようにデジタル映像信号Ａにおいて信号値が増大する方向の２倍ビット変化が存在する場合は、その２倍ビット変化の位置を示す２倍ビット変化検出信号Ｂとともに、１クロック微分回路１２からの微分信号の値が正であることを示すフラグ信号Ｆlgが、加減算制御回路２６に入力される。このようにフラグ信号Ｆlgが「正」を示すことは、その２倍ビット変化がデジタル映像信号Ａの値の増大する方向の変化であることを意味する。この場合、加減算制御回路２６から出力される制御信号Ｃopのうち加算指示信号Ｃadd は、平坦検出信号Ｄがアクティブ（Ｌレベル）であれば、その２倍ビット変化の時点の直前においてクロック数ｎ１の期間だけアクティブ（Ｈレベル）となる。一方、制御信号Ｃopのうち減算指示信号Ｃsub は、平坦検出信号Ｄがアクティブ（Ｌレベル）であれば、その２倍ビット変化の時点の直後においてクロック数ｎ２の期間だけアクティブ（Ｈレベル）となる。ここで、クロック数ｎ１およびｎ２の値は、乱数信号Ｅによって決定される。加減算器２４は、加算指示信号Ｃadd がアクティブである間は、デジタル映像信号Ａの値に最小量子化単位に相当する値（すなわち１ビット変化の大きさに相当する値）を加算し、減算指示信号Ｃsub がアクティブである間は、デジタル映像信号Ａの値から最小量子化単位に相当する値を減算する。これにより、図８（ａ）に示すように、２倍ビット変化の部分が２つの１ビット変化へと補正されたデジタル映像信号が得られ、この信号が補正映像信号Ｃ3 として信号補正回路２０から出力される。なお、平坦検出信号Ｄが非アクティブであれば、加算指示信号Ｃadd および減算指示信号Ｃsub はアクティブにはならない。したがって、上記の２倍ビット変化の前後５クロックの期間において他に２倍ビット変化またはそれ以上の変化がある場合には、その２倍ビット変化に対しては上記の補正は行われない。
【００５２】
図８（ｂ）は、信号補正回路２０の他の動作例を示す信号波形図である。ただし、この図も、デジタル映像信号Ａおよび補正映像信号Ｃ3 については、現実の信号波形ではなく、それらのデジタル信号ＡおよびＣ3 によって表現される信号値の変化を示す仮想的な信号波形を示している。図８（ｂ）に示すようにデジタル映像信号Ａにおいて信号値が減少する方向の２倍ビット変化が存在する場合は、その２倍ビット変化の位置を示す２倍ビット変化検出信号Ｂとともに、１クロック微分回路１２からの微分信号の値が負であることを示すフラグ信号Ｆlgが、加減算制御回路２６に入力される。このようにフラグ信号Ｆlgが「負」を示すことは、その２倍ビット変化がデジタル映像信号Ａの値の減少する方向の変化であることを意味する。この場合、加減算制御回路２６から出力される制御信号Ｃopのうち減算指示信号Ｃsub は、平坦検出信号Ｄがアクティブであれば、その２倍ビット変化の時点の直前においてクロック数ｎ１の期間だけアクティブとなる。一方、制御信号Ｃopのうち加算指示信号Ｃadd は、平坦検出信号Ｄがアクティブであれば、その２倍ビット変化の時点の直後においてクロック数ｎ２の期間だけアクティブとなる。このような減算信号Ｃsub および加算信号Ｃadd に基づき、遅延回路２２からのデジタル映像信号に対し加減算器２４が減算および加算を行うことにより、図８（ｂ）に示すように、２倍ビット変化の部分が２つの１ビット変化へと補正されたデジタル映像信号が得られ、この信号が補正映像信号Ｃ3 として信号補正回路２０から出力される。なお、クロック数ｎ１およびｎ２の値は、前述のように乱数信号Ｅによって決定される。また、上記の２倍ビット変化の前後５クロックの期間において他に２倍ビット変化またはそれ以上の変化がある場合には、平坦検出信号Ｄが非アクティブとなるため、その２倍ビット変化に対しては上記の補正は行われない。
【００５３】
信号補正回路２０の上述の動作により、図８（ａ）および８（ｂ）に示すように、デジタル映像信号Ａにおける２倍ビット変化が、２つの１ビット変化へと補正される。すなわち、その２倍ビット変化は、その２倍ビット変化の時点からｎ１クロック前の時点における１ビット変化と、その２倍ビット変化の時点からｎ２クロック後の時点における１ビット変化とに分解される。ただし、その２倍ビット変化の前後５クロックの期間において他に２倍ビット変化またはそれ以上の変化がある場合には、その２倍ビット変化は補正されない。また、ｎ１、ｎ２は乱数信号Ｅによって決定されるため、２倍ビット変化に対する補正すなわち偽輪郭補正において生成される２つの１ビット変化の位置は、図６（ｂ）に示すように各ライン毎にずれることになる。
【００５４】
上記のような本実施形態によれば、第１および第２の実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、偽輪郭補正において生成される１ビット変化の部分が、画面に表示された映像において縦に揃って縦線のように見える、という現象を防止することができる。
【００５５】
＜変形例＞
以上において説明した各実施形態では、デジタル映像信号Ａにおける２倍ビット変化に対する補正により生成される２つの１ビット変化の間隔は、図４（ｃ）に示したように４クロックの期間であるとしているが、この間隔は４クロックの期間に限定されるものではなく、２クロック以上の期間であればよい。
【００５６】
また、第２および第３実施形態において使用されている前後平坦検出回路３は、２倍ビット変化の前後の５クロックの期間においてデジタル映像信号Ａが平坦であるか否かを検出しているが、２倍ビット変化の前後の検出すべき平坦の期間は５クロックの期間に限定されるものではない。この平坦期間の適切な長さは、デジタル映像信号において存在する２つの２倍ビット変化の間隔がどの程度離れていれば偽輪郭と判断すべきかという点に依存する。例えば、そのデジタル映像信号の表す映像について統計的に調査を行うことにより、その映像における水平方向の画素数などに応じて、上記の平坦期間として適切な長さを決定することができる。ただし、既述のように、誤動作のない偽輪郭補正を行うために、上記の検出すべき平坦期間を２倍ビット変化に対する補正により生成される２つの１ビット変化の間隔（上記各実施形態では４クロックの期間）よりも長くする必要がある。
【００５７】
さらに、上記の各実施形態の偽輪郭補正装置は、例えばテレビジョン受信機における映像信号のようにリアルタイムで送られてくるデジタル映像信号に対して偽輪郭補正処理を行うための装置として使用することができるが、蓄積画像データに対する画像処理としての偽輪郭補正処理を行う際にも使用可能である。すなわち、半導体メモリまたはハードディスク装置などの記憶装置に格納された画像データを順次読み出すことにより得られる画像信号を上記各実施形態におけるデジタル映像信号Ａと見なして上記各実施形態の偽輪郭補正装置を使用することも可能である。
【００５８】
さらにまた、上記各実施形態では、水平方向に隣接する画素についての２倍ビット変化を検出していたが、水平方向に延びる偽輪郭を除去すべく、垂直方向に隣接する画素についての２倍ビット変化を検出するようにしてもよい。垂直方向に隣接する画素についての２倍ビット変化を検出して偽輪郭補正を行う場合には、例えば図７に示した偽輪郭補正装置において、１クロック微分回路１２を、デジタル映像信号Ａにおいて１ラインの期間離れた信号値の差に相当する値を有する信号を微分信号として生成する１ライン微分回路に置き換え、前後平坦検出回路３０における各１クロック遅延素子Ｔを１ライン遅延素子に置き換えるというように、各部におけるクロック単位での処理を１ライン単位での処理となるように変更すればよい。
【００５９】
なお、以上において説明した各実施形態およびその変形例では、デジタル映像信号Ａのうち２倍ビット変化を越える信号値変化がある部分は偽輪郭に対応するものではないという前提の下に、２倍ビット変化検出回路１は、デジタル映像信号Ａにおける２倍ビット変化（または、最小量子化単位の２倍だけ値の異なる隣接画素）のみを検出していた。しかし、デジタル映像信号Ａに対して施されたデジタル信号処理より最小量子化単位の３倍以上の信号値変化すなわち３倍ビット変化以上の信号変化が生じていて、そのような信号値変化が画面上の表示において偽輪郭として現れる場合には、２倍ビット変化のみならず３倍ビット変化以上の信号値変化をも検出し、その検出結果に基づいて偽輪郭を低減するための補正を行うようにしてもよい。このためには、例えば図７に示した偽輪郭補正装置において、レベル比較器１６を、全波整流信号の値が基準値以上であればＨレベルとなりそれ以外の場合にＬレベルとなるデジタル信号を出力するように変更すればよい。なお、この場合、偽輪郭に対応しない２倍ビット変化以上の信号値変化に対する補正は、前後平坦検出回路３０により回避される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る偽輪郭補正装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る偽輪郭補正装置の構成を示すブロック図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る偽輪郭補正装置の構成を示すブロック図。
【図４】第１の実施形態に係る偽輪郭補正装置の動作を説明するための仮想的な信号波形図。
【図５】第２の実施形態に係る偽輪郭補正装置の動作を説明するための仮想的な信号波形図。
【図６】第３の実施形態に係る偽輪郭補正装置の動作を説明するための図。
【図７】第３の実施形態に係る偽輪郭補正装置の詳細構成を示すブロック図。
【図８】図７に示した偽輪郭補正装置の動作を説明するための仮想的な信号波形図。
【図９】従来の偽輪郭補正回路の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１、１０              …２倍ビット変化検出回路
２ａ、２ｂ、２ｃ、２０…信号補正回路
３、３０              …前後平坦検出回路
４、４０              …乱数発生回路
Ａ                    …デジタル映像信号
Ｂ                    …２倍ビット変化検出信号
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３      …補正映像信号
Ｄ                    …平坦検出信号
Ｅ                    …乱数信号
【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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