專利名稱：等級轉(zhuǎn)換設(shè)備、等級轉(zhuǎn)換方法和計算機程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等級(gradation)轉(zhuǎn)換設(shè)備、等級轉(zhuǎn)換方法和計算機程序，并且更具體地，涉及可以實現(xiàn)例如設(shè)備尺寸的減小和成本的降低的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備、等級轉(zhuǎn)換方法和計算機程序。
背景技術(shù)：
例如，為了在顯示小于N位像素值的M位像素值的圖像的顯示設(shè)備中顯示N位像素值的圖像(下文中也稱作N位圖像)，需要將N位圖像轉(zhuǎn)換成M位圖像，即進行轉(zhuǎn)換圖像的等級的等級轉(zhuǎn)換。
作為將N位圖像等級轉(zhuǎn)換成M位圖像的方法(等級轉(zhuǎn)換方法)，例如，存在一種刪除N位像素值的低N-M位以將N位像素值轉(zhuǎn)換成M位像素值的方法。
下面參考圖1A和1B以及圖2A和2B來說明用于刪除N位像素值的低N-M位并將N位像素值轉(zhuǎn)換成M位像素值的等級轉(zhuǎn)換方法。
圖1A和1B是8位的灰度(gray scale )圖像和在圖像的某一水平線上的像素值的圖。
圖1A是8位灰度圖像的圖。
在圖1A所示的圖像中，像素值在水平方向上從左到右逐漸從100改變到
200.在垂直方向上排列相同的像素值。
圖1B是在圖1A所示的圖像的某一水平線上的像素值的圖。
在圖1A中在左端的像素值是100，并且右側(cè)的像素值進一步變大。右端
的像素值是200。
圖2A和2B是通過刪除圖1A所示的8位圖像的低4位而形成的4位圖像的圖和在該圖像的某 一水平線上的像素值的圖。
圖2A是通過刪除將圖1A所示的8位圖像的低4位圖將該8位圖像量化為4位圖像而形成的圖像的圖。圖2B是在該圖像的某一水平線上的像素值的圖?？梢杂?位表示256 ( =28 )個等級。然而，由4位^f又可以表示16 ( =24 )個等級。因此，在刪除8位圖像的低4位的等級轉(zhuǎn)換中，發(fā)生等級中的變化看起來好像帶子一樣的條紋(banding )。
存在隨機抖動方法、有序抖動方法以及誤差傳播方法作為防止這種條纟丈產(chǎn)生并在等級轉(zhuǎn)換后的圖像中模擬再現(xiàn)等級轉(zhuǎn)換前的圖像的等級的等級轉(zhuǎn)換方法，即，例如，當人們觀看圖像時，在通過如上所述等級轉(zhuǎn)換256等級圖像而獲得的16等級圖像中可視地再現(xiàn)16等級圖像中的256個等級的方法。
圖3A和3B是用于說明隨機抖動方法的圖。
圖3A是過去通過隨機抖動方法進行等級轉(zhuǎn)換的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備的配置例子的圖。圖3B是通過圖3A所示的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備的等級轉(zhuǎn)換而獲得的灰度圖像的圖。
在圖3A中，等級轉(zhuǎn)換設(shè)備包括運算單元11、隨機噪聲輸出單元12以及量化單元13。
例如，以光柵掃描的順序?qū)?位圖像的每個像素(x, y )的像素值IN ( x,y)供應至運算單元ll,作為要經(jīng)歷等級轉(zhuǎn)換的圖像(等級轉(zhuǎn)換前的圖像)。像素(x,y)表示從左側(cè)第x個并且從頂部第y個的像素。
從生成并輸出隨機噪聲的隨機噪聲輸出單元12輸出的隨機噪聲也被供應至運算單元11。
運算單元11累加像素值IN (x, y)和從隨機噪聲輸出單元12輸出的隨機噪聲，并且將作為相加的結(jié)果而獲得的累加值供應至量化單元13。
量化單元13將從運算單元11供應的累加值量化為例如4位，并輸出作為量化的結(jié)果而獲得的4位量化值，作為等級轉(zhuǎn)換后的圖像的像素(x,y)的像素值OUT (x, y )。
在隨機抖動方法中，筒化了等級轉(zhuǎn)換設(shè)備的配置。然而，由于隨機噪聲被添加到像素值IN (x, y)，因此等級轉(zhuǎn)換后的圖像中噪聲很顯著，如圖3B所示。因此，難以獲得高質(zhì)量的圖像。
圖4A和4B是用于說明有序抖動方法的圖。
圖4A是在過去通過有序抖動方法進行等級轉(zhuǎn)換的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備的配置例子的圖。圖4B是通過圖4A所示的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備的等級轉(zhuǎn)換而獲得的灰度圖像的圖。
在圖4A中，等級轉(zhuǎn)換設(shè)備包括運算單元21和量化單元22。
6例如，以光柵掃描的順序?qū)?位圖像的每個像素(x, y )的像素值IN (x,y)供應至運算單元21,作為要經(jīng)歷等級轉(zhuǎn)換的圖像。抖動矩陣也被供應至運算單元21。
運算單元21累力口1'象素1'直IN ( x, y )和與具有'像素'值IN (x, y )的l象素(x,y)的位置(x, y)對應的隨機矩陣的值，并將作為相加的結(jié)果而獲得的累加值供應至量化單元22。
量化單元22將從運算單元21供應的累加值量化為例如4位，并輸出作為量化的結(jié)果而獲得的4位量化值，作為等級轉(zhuǎn)換后的圖像的像素(x,y)的像素值OUT (x, y )。
與隨機抖動方法相比，通過有序抖動方法，能夠提高等級轉(zhuǎn)換后的圖像的質(zhì)量。然而，如圖4B所示，抖動矩陣的樣式可能出現(xiàn)在等級轉(zhuǎn)換后的圖像中。
圖5A和5B是用于說明誤差傳播方法的圖。
圖5A是在過去通過誤差傳播方法進行等級轉(zhuǎn)換的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備的配置例子的圖。圖5B是通過圖5A所示的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備的等級轉(zhuǎn)換而獲得的灰度圖葉象的圖。
在圖5A中，等級轉(zhuǎn)換設(shè)備包括運算單元31、量化單元32、運算單元33和二維濾波器34。
例如，以光柵掃描的順序?qū)?位圖像的每個像素(x, y)的像素值IN (x,y)供應至運算單元31，作為要經(jīng)歷等級轉(zhuǎn)換的圖像。二維濾波器34的輸出被供應至運算單元31。
運算單元31累加像素值IN (x, y)和二維濾波器34的輸出，并且將作為相加的結(jié)果而獲得的累加值供應至量化單元32和運算單元33。
量化單元32將從運算單元31供應的累加值量化為例如4位，并輸出作為量化的結(jié)果而獲得的4位量化值，作為等級轉(zhuǎn)換后的圖像的像素(x,y)的像素值OUT (x， y )。
由量化單元32輸出的像素值OUT (x,y)也被供應至運算單元33。
運算單元33從運算單元31供應的累加值中減去自量化單元32供應的像素值OUT ( x, y )，即從向量化單元32的輸入中減去減去來自量化單元32的輸出，以計算由量化單元32中的量化引起的量化誤差-Q (x， y)。運算單元33將量化誤差-Q (x,y)供應至二維濾波器34。二維濾波器34是用于過濾信號的二維濾波器。二維濾波器34過濾從運 算單元33供應的量化誤差-Q (x,y),并將過濾的結(jié)果輸出到運算單元31。
運算單元31累加如上所述由二維濾波器34輸出的量化誤差-Q(x,y)的 過濾結(jié)果和像素值IN ( x, y )。
在圖5A所示的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備中，量化誤差-Q ( x, y)經(jīng)由二維濾波器34 被反饋回輸入側(cè)(運算單元31 )。等級轉(zhuǎn)換設(shè)備配置了 二維△ ￡調(diào)制器。
通過上述二維AE調(diào)制器，將量化誤差-Q (x，y)傳#"到水平方向(x方 向)和垂直方向(y方向)上的空間頻率的高頻段。結(jié)果，如圖5B所示，作 為等級轉(zhuǎn)換后的圖像，與通過隨機噪聲方法和有序抖動方法獲得的圖像相比， 可以獲得高質(zhì)量的圖像。
在日本專利No.3959698中詳細公開了使用二維△ ￡調(diào)制器進行到高質(zhì)量 圖像的等級轉(zhuǎn)換的方法。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，通過二維Ai:調(diào)制器，可以進行到高質(zhì)量圖像的等級轉(zhuǎn)換。
然而，如圖5A所示，二維A S調(diào)制器具有二維濾波器34。因此，在二 維濾波器34中，用于存儲由運算單元33在過去輸出并用于過濾的量化誤差 的線存儲器是必需的。
當將注意力放在某個像素(x， y)作為關(guān)注的像素(x, y)時，二維濾 波器使用已經(jīng)獲得的量化誤差將過濾關(guān)注的像素(x, y )的量化誤差-Q ( x, y ) 應用于出現(xiàn)在與關(guān)注的像素(x， y)的水平線相同的水平線(第y條線)上 并位于接近關(guān)注的像素(x, y)的位置處的多個像素，以及出現(xiàn)在關(guān)注的像 素(x， y)以上的水平線(例如第y-l條線或第y-2條線)上并且位于接近 關(guān)注的像素(x, y)的位置處的多個像素。
因此，除了出現(xiàn)在與關(guān)注的像素(x, y)的水平線相同的第y條線上的 像素的量化誤差之外，二維濾波器需要存儲不同于第y條線的水平線山的像 素的量化誤差。為此目的，需要等于多個水平線的線存儲器。
如上所述，在二維濾波器34中，需要等于多個水平線的線存儲器。因此， 被配置為二維厶Z調(diào)制器的圖5A所示的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備增加了尺寸和成本。
因此，希望使能夠不使用線存儲器進行可以獲得高質(zhì)量的圖像的等級轉(zhuǎn) 換，以由此實現(xiàn)等級轉(zhuǎn)換設(shè)備的尺寸的減小和成本的降低。根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種轉(zhuǎn)換圖像的等級的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備，該 等級轉(zhuǎn)換設(shè)備包括抖動部件，用于通過將隨機噪聲添加到形成所述圖像的
像素值而將抖動應用于所述圖像； 一維M:調(diào)制部件，用于將一維AS調(diào)制應 用于被應用了所述抖動的圖像，或者提供了 一種用于致使計算機運作為該等 級轉(zhuǎn)換設(shè)備的計算機程序。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種用于轉(zhuǎn)換圖像的等級的等級轉(zhuǎn)換 設(shè)備的等級轉(zhuǎn)換方法，所述等級轉(zhuǎn)換方法包括步驟所述等級轉(zhuǎn)換設(shè)備通過 將隨機噪聲添加到形成所述圖像的像素值而將抖動應用于所述圖像；所述等 級轉(zhuǎn)換設(shè)備將一維AS調(diào)制應用于被應用了所述抖動的圖像。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，通過將隨機噪聲添加到形成所述圖像的像素值而 將抖動應用于所述圖像，并且將一維AS調(diào)制應用于被應用了所述抖動的圖 像。
所述等級轉(zhuǎn)換設(shè)備可以是獨立的設(shè)備，或者可以是配置了 一個設(shè)備的內(nèi)
分程序(internal block )。
可以通過經(jīng)由傳輸介質(zhì)傳輸或者在記錄介質(zhì)中記錄來提供計算機程序。 根據(jù)本發(fā)明的實施例，能夠進行等級轉(zhuǎn)換。具體地，能夠不使用線存儲
器進行可以獲得高質(zhì)量圖像的等級轉(zhuǎn)換。


圖1A和1B是8位灰度圖像和在該圖像的某一水平線上的像素值的圖； 圖2A和2B是通過刪除所示的8位圖像的低4位而形成的4位圖像和在 該圖像的某 一水平線上的像素值的圖3A和3B是用于說明隨;f幾抖動方法的圖； 圖4A和4B是用于說明有序抖動方法的圖； 圖5A和5B是用于說明誤差傳播方法的圖6是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的電視接收機(TV)的配置例子的方框
圖7是調(diào)制轉(zhuǎn)換單元45的配置例子的方框圖8是用于說明要經(jīng)歷等級轉(zhuǎn)換處理的像素(像素值)的順序的圖9是用于說明等級轉(zhuǎn)換處理的流程圖10A和10B是通過等級轉(zhuǎn)換單元45的等級轉(zhuǎn)換而獲得的圖像和在該圖像的某一水平線上的像素值的圖11是抖動添加單元51的配置例子的方框圖； 圖12是人類視覺的空間頻率特性的圖； 圖13是用于說明作為空間頻率的單位的周期/角度的圖； 圖14A和14B是用于說明系數(shù)設(shè)置單元64用于確定HPF62的濾波器系 數(shù)的方法的圖15是一維A E調(diào)制單元52的配置例子的方框圖； 圖16是一維濾波器71的配置例子的方框圖17A和17B是用于說明由系數(shù)設(shè)置單元72進行的確定一維濾波器71 的濾波器系數(shù)的方法的圖18是一維濾波器71的另一個配置例子的方框圖19是根據(jù)本發(fā)明的實施例的計算機的配置例子的方框圖。
具體實施例方式
圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例的電視接收機(TV)的配置例子的方框圖。 在圖6中，TV包括調(diào)諧器41、解復用器42、解碼器43、噪聲降低單元
44、 等級轉(zhuǎn)換單元45、顯示控制單元46和顯示單元47。
調(diào)諧器41接收例如數(shù)字廣播的廣播信號，解調(diào)來自該廣播信號的傳輸 流，并將該傳輸流供應至解復用器42。
解復用器42從調(diào)諧器41供應的傳輸流中分離需要的TS(傳輸流)分組， 并將該TS分組供應至解碼器43。
解碼器43解碼在自解復用器42供應的TS分組中所包括的MPEG(運動 畫面專家組)編碼的數(shù)據(jù)以由此獲得例如8位圖像(數(shù)據(jù))，并將該8位圖像 數(shù)據(jù)供應至噪聲降低單元44。
噪聲降低單元44將噪聲降低處理應用于從解碼器43供應的8位圖像， 并將例如作為噪聲降低處理的結(jié)果而獲得的12位圖像供應至等級轉(zhuǎn)換單元45。
換句話說，根據(jù)噪聲降低單元44的噪聲降低處理，8位圖像被擴展為12 位圖像。
等級轉(zhuǎn)換單元45進行將從噪聲降低單元44供應的12位圖像轉(zhuǎn)換成具有 顯示單元47可以顯示的位數(shù)的圖像的等級轉(zhuǎn)換。
10等級轉(zhuǎn)換單元45從顯示控制單元46獲取顯示單元47可以顯示的圖像的 位數(shù)和其他需要的信息。
當顯示單元47可以顯示的圖像的位數(shù)是例如8位時，等級轉(zhuǎn)換單元45 將從噪聲降低單元44供應的12位圖像等級轉(zhuǎn)換為8位圖像，并將該8位圖 像供應至顯示控制單元46。
顯示控制單元46控制顯示單元以顯示從等級轉(zhuǎn)換單元45供應的圖像。
顯示單元47包括例如LCD(液晶顯示器)或者有機EL(有機電致發(fā)光)， 并在顯示控制單元46的控制下顯示圖像。
圖7是圖6所示的等級轉(zhuǎn)換單元的配置例子的圖。
在圖7中，等級轉(zhuǎn)換單元45包括抖動添加單元51和一維A ￡調(diào)制單元 52。等級轉(zhuǎn)換單元45將等級轉(zhuǎn)換處理應用于從噪聲降低單元44 (圖6 )供應 的圖^象，并將該圖像供應至顯示控制單元46 (圖6)。
從噪聲降低單元44 (圖6 )供應的圖像被供應至抖動添加單元51，作為 要經(jīng)歷等級轉(zhuǎn)換的圖像(下文中也稱作目標圖像)。
抖動添加單元51將隨機噪聲添加到形成從噪聲降低單元44供應的目標 圖像的像素值IN (x,y)，以由此將抖動應用于目標圖像，并肩目標圖像供應 至一維A ￡調(diào)制單元52。
一維A !2調(diào)制單元52將一維A H調(diào)制應用于/人抖動添加單元51供應的、 被應用了抖動的目標圖像，并將由作為一維A ￡調(diào)制的結(jié)果而獲得的像素值 OUT (x,y)形成的圖像供應至顯示控制單元46 (圖6 )。
圖8是在圖7所示的等級轉(zhuǎn)換單元45中要經(jīng)歷等級轉(zhuǎn)換處理的像素的順 序(像素值)的圖。
噪聲降低單元44 (圖6)以例如如圖8所示的光柵掃描順序?qū)⒛繕讼袼?的像素(x,y)的像素值IN (x，y)供應至調(diào)制轉(zhuǎn)換單元45。因此，等級調(diào)制 單元45以光柵掃描順序設(shè)置目標圖像的像素(x， y)的像素值IN (x, y)作 為等級轉(zhuǎn)換處理的目標。
參考圖9所示的流程圖說明如圖8所示的由等級轉(zhuǎn)換單元45進行的等級 轉(zhuǎn)換處理。
在等級轉(zhuǎn)換處理中，抖動添加單元51等待要從噪聲降低單元44供應的
目標圖像的^f象素值IN以光柵掃描順序。在步驟Sll中，抖動添加單元51將
用于向像素值IN (x, y )添加隨機噪聲的抖動添加到像素值IN ( x， y )，并將像素值IN(x,y)供應至一維A E調(diào)制單元52。處理前進到步驟S12。
在步驟S12中， 一維A E調(diào)制單元52將一維A ￡調(diào)制應用于從抖動添加 單元51供應的、被應用了抖動的像素值，并將作為一維AS調(diào)制的結(jié)果而獲 得的像素值OUT (x,y)供應至顯示控制單元46 (圖6 )，作為等級轉(zhuǎn)換后的 圖像的像素值。處理前進到步驟S13。
在步驟S13中，等級調(diào)制單元45確定是否存在從噪聲降低單元44供應 的像素值IN ( x， y )。當確定存在從噪聲降低單元44供應的像素值IN ( x, y ) 時，處理返回到步驟Sll。其后，重復相同的處理。
當在步驟S13中確定不存在從噪聲降低單元44供應的像素值IN (x,y) 時，等級轉(zhuǎn)換處理結(jié)束。
圖10A和10B是通過等級轉(zhuǎn)換單元45的等級轉(zhuǎn)換而獲得的圖像和在該 圖像的某一水平線上的像素值的圖。
圖IOA是作為將圖1A中所示的8位圖像設(shè)置為目標圖像在等級轉(zhuǎn)換單 元45中進行的等級轉(zhuǎn)換的結(jié)果而獲得的4位圖像(等級轉(zhuǎn)換后的圖像)的圖。 圖IOB是在等級轉(zhuǎn)換后的4位圖像的某一水平線上的像素值的圖。
8位可以表示256個等級，而4位僅可以表示16個等級。然而，在等級 轉(zhuǎn)換單元45的等級轉(zhuǎn)換后的4位圖像中，存在包^^像素值是某個量化值Q 的像素以及像素值是比量化值Q大1的量化值Q+l (或者比像素值Q小1的 量化值Q-l)的像素的稀疏和密集的稀疏區(qū)和密集區(qū)，即像素值是量化值Q 的像素的比率很大的區(qū)域和像素值是量化值Q+l的像素的比率很大的區(qū)域 (像素值是量化值Q+l的像素的比率很小的區(qū)域和像素值是量化值Q的像素 的比率很小的區(qū)域)。由于人類視覺的整體影響，看起來好像稀疏和密集區(qū)的 像素值平滑地改變。
結(jié)果，無論事實是4位僅可以表示16個等級，在由等級轉(zhuǎn)換單元45等 級轉(zhuǎn)換后的4位圖像可以模擬地表示256個等級，看起來好像4位圖像是等 級轉(zhuǎn)換前的8位目標圖像。
圖11是圖7所示的抖動添加單元51的配置例子的圖。
在圖11中，抖動添加單元51包括運算單元61、 HPF (高通濾波器)62、 隨機噪聲輸出單元63和系數(shù)設(shè)置單元64。
以參考圖8說明的光柵掃描順序?qū)脑肼暯档蛦卧?4 (圖6)供應的目 標圖像的像素值IN (x, y)供應至運算單元61。 HPF62的輸出被供應至運算
12單元61。
運算單元61將HPF62的輸出添加到目標圖像的像素值IN (x, y ),并將 作為向家的結(jié)果而獲得的累加值供應至一維A2調(diào)制單元52 (圖7),作為應 用了抖動的像素值F (x，y)。
HPF62基于由系數(shù)設(shè)置單元64設(shè)置的濾波器系數(shù)來過濾由隨機噪聲輸出 單元63輸出的隨機噪聲，并將作為過濾的結(jié)果而獲得的隨機噪聲的高頻分量 供應至運算單元61。
隨機噪聲輸出單元63生成符合例如高斯分布的隨機噪聲，并將隨機噪聲 輸出到HPF62。
系數(shù):沒置單元64基于人類視覺的空間頻率特性和顯示單元47 (圖6 )的 分辨率來確定HPF62的濾波器系數(shù)，并將該濾波器系數(shù)設(shè)置在HPF62中。
具體地，系數(shù)設(shè)置單元64存儲人類視覺的空間頻率特性。系數(shù)設(shè)置單元 64從顯示控制單元46 (圖6 )獲取顯示單元47的分辨率。系數(shù)設(shè)置單元64 如下說明地基于人類視覺的空間頻率特性和顯示單元47的分辨率來確定 HPF62的濾波器系數(shù)，并將濾波器系數(shù)設(shè)置在HPF62中。
除此之外，系數(shù)設(shè)置單元64根據(jù)例如用戶的操作來調(diào)整HPF62的濾波 器系數(shù)。從而，用戶可以將在等級轉(zhuǎn)換單元45的等級轉(zhuǎn)換后的圖像的質(zhì)量調(diào) 整為喜好的質(zhì)量。
在如上配置的抖動添加單元51中，系數(shù)設(shè)置單元64基于人類視覺的空 間頻率特性和顯示單元47的分辨率來確定HPF62的濾波器系數(shù)，并將濾波 器系數(shù)設(shè)置在HPF62中。
HPF62進行由系數(shù)設(shè)置單元64設(shè)置的濾波器系數(shù)和由隨機噪聲輸出單元 63輸出的隨機噪聲的相乘累加等，以由此過濾由隨機噪聲輸出單元63輸出 的隨機噪聲，并將隨機噪聲的高頻分量供應至運算單元61。
運算單元61累加從噪聲降低單元44 (圖6 )供應的目標圖像的12位像 素值IN (x, y )和從HPF62供應的隨機噪聲的高頻分量。運算單元61將例如 與目標圖像相同位數(shù)的12位累加值(或者位數(shù)等于或大于目標圖像的位數(shù)的 累加值)供應至一維調(diào)制單元52 (圖7 )，作為被應用了抖動的像素值F (x,y)。
下面參考圖12到圖14A和14B說明基于人類視覺的空間頻率特性和顯 示單元47的分辨率來確定濾波器系數(shù)的方法。由系數(shù)設(shè)置單元64來進行該方法。
圖12是人類視覺的空間頻率特性的圖。
在圖12中，橫坐標表示空間頻率，縱坐標表示人類視覺的靈敏性。 如圖12所示，人類視覺的靈敏性在接近9周期Z度的空間頻率處最高， 在較高的空間頻率處較低。
圖13是用于說明作為空間頻率的單位的周期/度的圖。 周期/度表示在相對于場角(angle of field)的單位角度的范圍內(nèi)見到的帶 狀圖案的數(shù)量。例如，10周期/度意味著在1度的場角的范圍內(nèi)見到IO對白 線和黑線。20周期/度意味著在1度的場角的范圍內(nèi)見到20對白線和黑線。 最終在顯示單元(圖6 )上顯示由等級轉(zhuǎn)換單元45等級轉(zhuǎn)換后的圖像。 因此，從改進在顯示單元47上顯示的圖像質(zhì)量的觀點，關(guān)于人類視覺的空間 頻率特性，僅需要考慮達到顯示單元47上顯示的圖像的最大空間頻率的空間 頻率。
因此，系數(shù)設(shè)置單元64 (圖11 )基于在人類視覺的空間頻率特性中等于 或低于與顯示單元47的分辨率對應的空間頻率的空間頻率特性來確定HPF62 的濾波器系數(shù)。
換句話說，可以獲得顯示單元47上顯示的圖像的最大空間頻率作為以來 自顯示單元47的分辨率的周期/度為單位的空間頻率，以及當觀看者觀看在 顯示單元47上顯示的圖像時從觀看者到顯示單元47的距離(下文中也稱作 觀看距離)。
當將顯示單元47的垂直方向的長度(縱向長度)表示為例如H英尺時， 采用大約2.5H到3.0H作為觀看距離。
例如，當顯示單元47具有40英尺尺寸、1920 x 1080像素用于顯示所謂 的全HD(高清晰度)圖像時，顯示單元47上顯示的圖像的最大空間頻率是 30周期/度。
顯示單元47上顯示的圖像的最大空間頻率取決于顯示單元47的分辨率。 因此，在以下說明中，最大空間頻率也凈支適當?shù)胤Q作與分辨率對應的空間頻率。
圖14A和14B是用于說明系數(shù)設(shè)置單元64 (圖11 )用來基于在人類視 覺的空間頻率特性中等于或低于與顯示單元47的分辨率對應的空間頻率的 空間頻率特性來確定HPF62的濾波器系數(shù)的方法。
14圖14A是在人類視覺的空間頻率特性中等于或低于與顯示單元47的分 辨率對應的空間頻率的頻率特性的圖。
在圖14A中，示出了假設(shè)與顯示單元47的分辨率對應的空間頻率是例 如30周期/度的情況下圖12中所示的人類^L覺的空間頻率特性中等于或低于 30周期/度的空間頻率的特性。
系數(shù)設(shè)置單元64基于圖14A所示的人類視覺的空間頻率特性來確定 HPF62的濾波器系數(shù)，使得HPF62的幅度特性的高頻特性與圖14A所示的人 類^L覺的空間頻率特性相反。
圖14B是HPF62的幅度特性的圖，其中如上所述確定該HPF62的濾波 器系數(shù)。
圖14B所示的幅度特性是在30周期/度時增益最大的HPF的特性，其中 30周期/度是與顯示單元47的分辨率對應的空間頻率，并且該頻率特性與圖 14A所示的人類視覺的空間頻率特性相反。
因此，在具有圖14B所示的幅度特性的HPF62 (圖11 )中，從隨機噪聲 輸出單元63輸出的隨機噪聲中，大量高頻分量(對于其人類視覺的靈敏性很 低)通過。在9周期/度附近的頻率分量(對于其人類視覺的靈敏性很高)以 及與低于9周期/度的空間頻率對應的頻率分量被截止。
結(jié)果，在運算單元61 (圖11)中，在隨機噪聲中對于其人類視覺的靈敏 性4艮高的頻率分量未被添加(幾乎不添加)到目標圖像的像素值IN (x,y)。 對于其人類視覺的靈敏性很低的大量高頻分量被添加到目標圖像的像素值IN
(x,y)。因此，能夠防止在等級轉(zhuǎn)換單元45的等級轉(zhuǎn)換后的圖像中視覺上識 別噪聲，并在外觀上改善圖像質(zhì)量。
HPF62的幅度特性的高頻分量特性不需要完全與人類視覺的空間頻率特 性的相反(opposite)特性一致。換句話說，HPF62的幅度特性的高頻分量特 性僅需要與人類視覺的空間頻率特性的相反特性類似。
作為用于過濾由隨機噪聲輸出單元63輸出的隨機噪聲的濾波器(下文中 也稱作噪聲濾波器)，替代HPF62,可以采用其整個幅度特性是圖14A所示 的人類視覺的空間頻率特性的相反特性的濾波器。
根據(jù)圖14A所示的人類視覺的空間頻率特性，作為對于其人類視覺的靈 敏性很低的頻率分量，除了高頻分量之外，存在低頻分量。作為噪聲濾波器， 可以采用通過隨機噪聲輸出單元63輸出的隨機噪聲中的高頻和低頻分量的
15帶通濾波器。
然而，當采用帶通濾波器作為噪聲濾波器時，噪聲濾波器的接頭的數(shù)量 增加，并且設(shè)備的尺寸和成本增加。
根據(jù)本發(fā)明人進行的模擬，即使釆用帶通濾波器作為噪聲濾波器，與采
用HPF62時獲得的圖像質(zhì)量相比，等級轉(zhuǎn)換后的圖像的圖像質(zhì)量沒有實現(xiàn)明
顯的改善。
當采用帶通濾波器作為噪聲濾波器時，除了高頻分量之外，隨機噪聲中
的低頻分量被添加到目標圖像的像素值IN (x，y)。結(jié)果，在某些情況下，像 素值是量化值Q的大量像素或者像素值是量化值Q+l的大量像素持續(xù)的選擇 出現(xiàn)在參考圖IOA和IOB說明的稀疏和密集區(qū)中。結(jié)果，在等級轉(zhuǎn)換后的圖 像中見到不自然的線。
因此，從設(shè)備的尺寸和成本的觀點以及從等級轉(zhuǎn)換后的圖像的圖像質(zhì)量 的觀點，希望采用HPF62，其幅度特性的高頻特性是人類視覺的空間頻率特 性的相反特性如圖14B所示。
圖15是圖7所示的一維AS調(diào)制單元52的配置例子的圖。
在圖15中，由相同的參考數(shù)字和標記表示作為圖5A所示的一維Ai;調(diào) 制器的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備相同的組成部分。
在圖15中， 一維AS調(diào)制單元52包括運算單元31、量化單元32、運算 單元33、 一維濾波器71和系數(shù)設(shè)置單元72。
以光柵掃描順序?qū)⒈粦昧硕秳拥膱D像的像素值F (x,y)從抖動添加單 元51 (圖7)供應至運算單元31。 一維濾波器71的輸出^皮供應至運算單元 31。
運算單元31累加從抖動添加單元51供應的設(shè)置F (x，y)和一維濾波器 71的輸出，并將作為相加的結(jié)果而獲得的累加值供應至量化單元32和運算 單元33。
量化單元32將從運算單元31供應的累加值量化為8位，這是顯示單元 47 (圖6)顯示的圖像的位數(shù)。量化單元32將作為量化的結(jié)果而獲得的8位 量化值(包括量化誤差-Q (x, y))供應至運算單元33和顯示控制單元46, 作為等級轉(zhuǎn)換后的圖像的像素(x,y)的像素值OUT (x,y)。
一維AS調(diào)制單元52從顯示控制單元46獲取顯示單元47所顯示的圖像 的位數(shù)，并控制量化單元32進行將位數(shù)量化為量化值的量化。運算單元33從運算單元31供應的累加值中減去從量化單元32供應的像 素值OUT( x, y )，即從向量化單元32的輸入中減去來自量化單元32的輸出， 以計算由量化單元32中的量化引起的量化誤差-Q (x， y)。運算單元33將量 化^^吳差-Q (x，y)供應至一維濾波器71。
一維濾波器71是用于過濾信號的一維濾波器。 一維濾波器71過濾從運 算單元33供應的量化誤差-Q (x,y)，并將過濾的結(jié)果輸出到運算單元31。
運算單元31累加如上所述由一維濾波器71輸出的量化誤差-Q(x,y)的 過濾結(jié)果和像素值IN ( x， y )。
系數(shù)設(shè)置單元72基于人類視覺的空間頻率特性和顯示單元47 (圖6)的 分辨率來確定一維濾波器71的濾波器系數(shù)，并將該濾波器系數(shù)設(shè)置在一維濾 波器71中。
具體地，系數(shù)設(shè)置單元72存儲人類視覺的空間頻率特性。系數(shù)設(shè)置單元 72從顯示控制單元46 (圖6 )獲取顯示單元47的分辨率。系數(shù)設(shè)置單元72 如下所述基于人類視覺的空間頻率特性和顯示單元47的分辨率來確定一維 濾波器71的濾波器系數(shù)，并且將濾波器系數(shù)設(shè)置在一維濾波器71中。
除此之外，系數(shù)設(shè)置單元72根據(jù)例如用戶的操作來調(diào)整一維濾波器71 的濾波器系數(shù)。從而，用戶可以將等級轉(zhuǎn)換單元45的等級轉(zhuǎn)換后的圖像的質(zhì) 量調(diào)整為喜好的質(zhì)量。
在如上配置的一維AS調(diào)制單元52中，系數(shù)設(shè)置單元72基于人類視覺 的空間頻率特性和顯示單元47的分辨率來確定一維濾波器71的濾波器系數(shù)， 并將該濾波器系數(shù)設(shè)置在一維濾波器71中。
一維濾波器71進行由系數(shù)設(shè)置單元71設(shè)置的濾波器系數(shù)和由運算單元 33輸出的量化誤差-Q (x，y)的相乘累加等,以由此過濾由運算單元33輸出 的量化誤差-Q (x, y),并將量化誤差-Q (x, y)的高頻分量供應至運算單元 31。
運算單元31累加從抖動添加單元51供應的像素值F (x,y)和一維濾波 器71的輸出，并將作為相加的結(jié)杲而獲得的累加值供應至量化單元32和運 算單元33。
量化單元32將從運算單元31供應的累加值量化為8位，這是由顯示單 元47 (圖6 )顯示的圖像的位數(shù)。量化單元32將作為量化結(jié)果而獲得的8位 量化值供應至運算單元33和顯示控制單元46 (圖6 )，作為等級轉(zhuǎn)換后的圖像的像素值OUT (x,y)。
運算單元33從運算單元33供應的累加值中減去從哦呢量化單元32供應 的銷售者OUT (x, y ),以計算從量化單元32供應的像素值OUT (x, y )中所 包括的量化誤差-Q (x，y)。運算單元33將量化誤差-Q (x, y)供應至一維濾 波器71。
一維濾波器71過濾從運算單元33供應的量化誤差-Q ( x， y ),并將過濾 的結(jié)果輸出到運算單元31。運算單元31累加如上所述由一維濾波器71輸出 的量化誤差-Q (x，y)的過濾結(jié)果和像素值IN (x,y)。
在一維AS調(diào)制單元52中，量化誤差-Q(x,y)經(jīng)由一維濾波器71被反 饋回輸入側(cè)(運算單元31 )。 一維AS調(diào)制單元52根據(jù)量化誤差-Q ( x, y )進 行一雄Ai:調(diào)制。因此， 一維AS調(diào)制單元52將一維AS調(diào)制應用于從抖動添 加單元51供應的像素值F (x, y),并輸出像素值OUT ( x, y)作為一維AS 調(diào)制的結(jié)果。
在圖15所示的一維AS調(diào)制單元52中，量化誤差-Q (x,y)是關(guān)于像素 值F (x,y)的量化誤差。然而，當通過AS調(diào)制像素值F (x,y)來計算像素 值OUT (x,y)時，不使用關(guān)于像素值(x,y)的量化誤差-Q (x，y)，而使用 關(guān)于在像素值F (x, y)之前的像素值(早于像素值F (x, y)被處理的像素值) 的量化誤差。
運算單元31將通過使用例如關(guān)于在緊接在像素值F (x， y )之前處理的 五個像素的像素值F (x-l,y)、 F (x-2,y)、 F (x-3,y)、 F (x-4,y)和F (x-5， y)的量化誤差進行的一維濾波器71的過濾結(jié)果添加到像素值F (x，y)。
圖16是圖15所示的一維濾波器71的配置例子的圖。
在圖16中，一維濾波器71包括顯示單元81!到815、乘法單元82!到825、 以及相加單元83,并且配置了 5抽頭FIR (有限脈沖響應)濾波器。
在前一級的延遲單元81w中的存儲值被輸入到延遲單元81; (i=l、 2、 3、 4和5)。延遲單元81i臨時存儲到其處的輸入，以由此將輸入延遲等于一個像 素的時間，并將所存儲的值輸出到后一級的延遲單元81w和乘法單元82i。
從量化單元33 (圖15)供應的量化誤差-Q (x, y):故供應至最前級的延 遲單元8h。延遲單元8h存儲量化誤差-Q (x，y)以由此對其延遲。
最后級的延遲單元815將延遲后的輸入輸出到乘法單元825。
乘法單元82,將延遲單元81i的輸出與濾波器系凄ta (i)相乘，并將作為
18乘法的結(jié)果而獲得的相乘值供應至相加單元83。
相加單元83累加從乘法單元82,到825供應的相乘值，并將作為相加的 結(jié)果而獲得的累加值輸出到運算單元31 (圖15),作為量化誤差-Q (x,y)的 過濾結(jié)果。
如上所述，在一維濾波器71中，存儲了水平線上的一些(在圖16中，5 個)像素的量化誤差的延遲單元81i是必需的。然而，不需要提供圖5A中所 示的二維濾波器34所需的線存儲器。
因此，與圖5A所示的二維A2調(diào)制器相比，使用包括這種一維濾波器71 的一維AS調(diào)制單元52,能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的儲存的減小和成本的降低。
下面參考圖17A和17B說明基于人類視覺的空間頻率特性和顯示單元47 的分辨率來確定一維濾波器71的濾波器系數(shù)的方法。該方法由圖15所示的 系數(shù)設(shè)置單元72進行。
在圖15所示的一維AS調(diào)制單元52中，當由運算單元31輸出的累加值 被表示為U(x,y)時，以下公式(1 )和(2)成立。
-Q (x, y ) =U (x, y) -OUT (x ,y) (1)
U (x， y ) =F (x, y ) +K x (隱Q ( x, y)) ( 2 )
當以公式(1)替換公式(2)以消去U (x,y)時，獲得公式(3)。
OUT (x,y) =F (x,y) + ( 1-K) xQ(x,y) (3)
在公式(3)中，K表示一維濾波器71的變換函數(shù)。
在AS調(diào)制中，進行可以說用于將量化誤差推到高頻側(cè)的噪聲修整。在 公式(3)中，由(1-K)調(diào)制量化誤差Q (x,y)。該調(diào)制是噪聲修整。
因此， 一維AS調(diào)制單元52的AS調(diào)制中進行的噪聲修整的幅度特性不 僅取決于一維濾波器71的特性，而且取決于一維濾波器71的濾波器系數(shù)。
如參考圖12所說明的，人類視覺的靈敏性在9周期/度的空間頻率處最 高，在較高頻率處較低。
另一方面，由等級轉(zhuǎn)換單元45等級轉(zhuǎn)換后的圖像最終顯示在顯示單元 47(圖6)上。因此，從改善顯示單元47上所顯示的圖像質(zhì)量的觀點，關(guān)于 人類^L覺的空間頻率特性，僅需要考慮達到與顯示單元的分辨率對應的空間 頻率即顯示單元47上所顯示的圖像的最大空間頻率的空間頻率。
因此，系數(shù)i殳置單元72 (圖15 )基于在人類4見覺的空間頻率特性中等于 或低于與顯示單元47的分辨率對應的空間頻率的空間頻率特性來確定一維濾波器71的濾波器系數(shù)。
圖17A和17B是用于說明基于在人類視覺的空間頻率特性中等于或低于 與顯示單元47的分辨率對應的空間頻率的空間頻率特性來確定一維濾波器 71的濾波器系數(shù)的方法的圖。該方法由系數(shù)設(shè)置單元72 (圖15)進行。
圖17A是在人類視覺的空間頻率特性中等于或低于與顯示單元47的分 辨率對應的空間頻率的空間頻率特性的圖。
在圖17A中，，i設(shè)與顯示單元47的分辨率對應的空間頻率是例如30周 期/度，示出了圖12中所示的在人類視覺的空間頻率特性中等于或低于30周 期/度的空間頻率的特性。
系數(shù)設(shè)置單元72基于圖17A所示的人類視覺的空間頻率特性來確定一 維濾波器71的濾波器系數(shù)，使得取決于一維濾波器71的特性的噪聲修整的 幅度特性的高頻特性是圖17A所示的人類視覺的空間頻率特性的相反特性。
圖17B是取決于一維濾波器71的特性的噪聲修整的幅度特性的圖，如上 所述確定該一維濾波器71的濾波器系數(shù).
圖17B所示的幅度特性是在30周期/度處增益最大(例如OdB)的HPF 的特性，30周期/度是與顯示單元47的分辨率對應的空間頻率，并且高頻特 性是圖17A所示的人類視覺的空間頻率特性的相反特性。
因此，使用具有圖17B所示的幅度特性的噪聲修整，在等級轉(zhuǎn)換后的圖 像的像素值OUT (x, y)中所包括的量化誤差中，對于其人類視覺的靈敏性 很低的較高頻分量很大，并且對于其人類視覺的靈敏性很高的、與接近9周 期/度的空間頻率對應的頻率分量以及與低于9周期/度的空間頻率對應的頻 率分量很小。
結(jié)果，能夠防止在等級轉(zhuǎn)換單元的等級轉(zhuǎn)換后的圖像中視覺上識別噪聲， 并在外觀上改善圖像質(zhì)量。
如同參考圖MA和14B說明的HPF62 (圖11)的幅度特性，噪聲修整的 幅度特性的高頻特性不需要完全與人類視覺的空間頻率特性的相反特性一 致。換句話說，噪聲修整的幅度特性的高頻特性僅需要與人類視覺的空間頻 率特性的相反特性類似。
如同參考圖14A和14B說明的HPF62,可以將噪聲修整的幅度特性的整 個高頻特性i殳置為圖17A所示的人類視覺的空間頻率特性的相反特性。然而， 如同HPF62 (參考圖14A和14B說明的)，從設(shè)備的尺寸和成本的觀點，以
20及從等級轉(zhuǎn)換后的圖像的圖像質(zhì)量的觀點，作為噪聲修整的幅度特性，希望 采用HPF的特性，其幅度特性的高頻特性是人類視覺的空間頻率特性的相反
特性，如圖17B所示。
確定噪聲修整的幅度特性的一維濾波器71包括五個延遲單元81!到815, 如圖16所示。因此， 一維濾波器71使用關(guān)于緊接在像素(x,y)之前被處理 的五個像素(下文中也稱作緊接在前的被處理的像素)的像素值的量化誤差 來計算添加到被供應至運算單元31的像素(x,y)的像素值F (x,y)的值。
當就緊接在之前被處理的像素是在與像素(x，y)的水平線相同的水平線 上的像素時， 一般而言，在像素(x,y)和緊接在前被處理的像素之間存在相 關(guān)性。然而，但緊接在前被處理的像素是與像素(x,y)存在的水平線不同的 水平線上的像素時，即當像素(x,y)是例如在水平線的頂部的像素時，很有 可能在像素(x,y)和所有緊接在前被處理的像素之間不存在相關(guān)性。
看起來不希望一維濾波器71使用關(guān)于與像素(x, y)不具有相關(guān)性的緊 接在前被處理的像素的像素值的量化誤差來計算被添加到像素(x,y)的像素 值F (x,y)的值。因此，可以考慮在將圖像(被應用了抖動)從抖動添加單 元51供應至運算單元31的水平空白期(和垂直空白期)內(nèi)將一維濾波器71 的五個延遲單元81!到815中的存儲值初始化為諸如0的固定值。
然而，根據(jù)本發(fā)明人進行的模擬，確認與間存儲值初始化為固定值相比， 保持將一維濾波器到815中的存儲值存儲在其中而不初始化時可以獲得更 高質(zhì)量的圖像(等級轉(zhuǎn)換后的圖像)。
因此，希望一維濾波器， 一維濾波器71保留存儲單元81i中的存儲值存 儲在其中而不在被應用了抖動的圖像的水平空白期內(nèi)初始化存儲值。
如上所述，當保留延遲單元81i中的存儲值存儲在其中而不在水平空白期 內(nèi)將其初始化為固定值時，可以獲得較高質(zhì)量的圖像。這被認為是因為量化 誤差的傳播性能比在將存儲值初始化為固定值時更好。
因此，從改善量化誤差的傳播性能的觀點，除了一維濾波器71不在水平 空白期內(nèi)初始化延遲單元81;中的存儲值之外，可以由隨機數(shù)初始化延遲單元 81i中的存儲值。
圖18是圖15所示的一維濾波器71的另一個配置例子的圖。
在圖18中，由相同的參考數(shù)字和標記表示與圖16中所示相對應的組成 部分。下面適當?shù)厥÷粤诉@些組成部分的說明。在圖18中，除了新提供了隨機數(shù)輸出單元84和開關(guān)85之外， 一維濾波 器71被配置與圖16所示的相同。
隨機數(shù)輸出單元84生成可以被當作由運算單元31 (圖15)計算的量化 誤差-Q (x，y)的值的隨機數(shù)，并輸出該隨機數(shù)。
開關(guān)85在水平空白期(和垂直空白期)內(nèi)選擇隨機數(shù)輸出單元84的輸 出。在其他時段，開關(guān)85選擇從運算單元33 (圖15 )供應的量化誤差-Q (x, y)，并將量化誤差-Q (x,y)供應至延遲單元81。
在圖18所示的一維濾波器71中，在不同于水平空白期的時^1內(nèi)，開關(guān) 85選擇從運算單元33供應的量化誤差-Q (x,y),并將量化誤差-Q (x,y)供 應至延遲單元81"從而，進行與圖16所示相同的過濾。
另一方面，在水平空白期，開關(guān)85選擇隨機數(shù)輸出單元84的輸出。隨 機數(shù)輸出單元84順次將五個隨機數(shù)供應至延遲單元81!。從而，第i個隨機 數(shù)被存儲在延遲單元81 i中。關(guān)于在水平空白期的末端后的水平線的頂部的像 素，在水平空白期內(nèi)，通過使用延遲單元811到815中存儲的隨機數(shù)來計算 作為由運算單元31 (圖15)添加的值的、 一維濾波器71的輸出。
在水平空白期內(nèi)，不進行從一維濾波器71到運算單元31的輸出。
如上所述，在等級轉(zhuǎn)換單元45 (圖7)中，抖動添加單元51將隨;^幾噪聲 添加到形成圖像的像素值，以由此將抖動應用于圖像。 一維AS調(diào)制單元52 將一維AS調(diào)制應用于被應用了抖動的圖像。因此，能夠不使用線存儲器進 行等級轉(zhuǎn)換，并獲得高質(zhì)量的圖像，作為等級轉(zhuǎn)換后的圖像。
因此，由于能夠不使用線存儲器進行等級轉(zhuǎn)換，同時可以獲得高質(zhì)量的 圖像，因此能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的尺寸的減小和成本的降低。
由于不使用線存儲器進行等級轉(zhuǎn)換，因此等級轉(zhuǎn)換單元45進行一維AS 調(diào)制，而不是二維AS調(diào)制。
一維AS調(diào)制單元52將一維AS調(diào)制應用于以光柵掃描順序供應的像素 值。因此，在一維AS調(diào)制后的圖像中，可以在水平方向而不是在垂直方向 獲得AS調(diào)制的效果(經(jīng)過采樣和噪聲修整的效果)。
因此，當僅進行一維ai:調(diào)制時，在一維as調(diào)制后的圖4象的垂直方向上， 等級看起來很差，并且量化噪聲很顯著。
因此，等級轉(zhuǎn)換單元45將抖動應用于一維AS調(diào)制之前的圖像。結(jié)果， 在等級轉(zhuǎn)換單元45的等級轉(zhuǎn)換后的圖像中，在垂直方向上獲得了抖動的效
22果，在水平方向上獲得了抖動和一維AS調(diào)制的效果。在水平方向上和垂直 方向上都能夠在外觀上改善圖像質(zhì)量。
等級轉(zhuǎn)換單元45對于抖動使用通過用HPF62過濾隨機噪聲而獲得的隨 機噪聲的高頻分量。等級轉(zhuǎn)換單元45基于在人類視覺的空間頻率特性中等于 或低于與顯示單元47 (圖6)的分辨率對應的空間頻率的空間頻率特性來確 定HPF62的濾波器系數(shù)，使得HPF62的幅度特性的高頻特性是人類視覺的空 間頻率特性的相反特性。
因此，由于用于抖動的隨機噪聲的高頻分量是對于其人類視覺的靈敏性 很低的頻率分量，因此能夠改善等級轉(zhuǎn)換后的圖像的外觀上的圖像質(zhì)量。
等級轉(zhuǎn)換單元45基于在人類視覺的空間頻率特性中等于或低于與顯示 單元47的分辨率對應的空間頻率的空間頻率特性來確定一維濾波器71(圖 15)的濾波器系數(shù)，使得對于量化誤差的噪聲修整的幅度特性的高頻特性是 人類視覺的空間頻率特性的相反特性。
因此，由于量化誤差的頻率分量是對于其人類視覺的靈敏性很低的高頻 分量，因此能夠改善等級轉(zhuǎn)換后的圖像的外觀上的圖像質(zhì)量。
可以不提供HPF62 (和系數(shù)設(shè)置單元64)而配置抖動添加單元51 (圖 11)。在此情況下，能夠降低設(shè)備的尺寸。然而，在此情況下，與提供HPF62 時實現(xiàn)的圖像質(zhì)量相比，等級轉(zhuǎn)換后的圖像的外觀上的圖像質(zhì)量低。
當要經(jīng)歷等級轉(zhuǎn)換單元45中的等級轉(zhuǎn)換的圖像具有諸如YCbCr等的多 個分量作為像素值時，對于每個分量獨立地進行等級轉(zhuǎn)換處理。當目標圖像 具有Y分量、Cb分量和Cr分量作為像素值時，等級轉(zhuǎn)換處理被應用于僅Y 分量、被應用于僅Cb分量和被應用于僅Cr分量。
已經(jīng)說明了應用于TV中的等級轉(zhuǎn)換的本發(fā)明。然而，除了 TV以外，本 發(fā)明可應用于處理圖像的所有種類的裝置中的等級處理。
例如，在目前迅速發(fā)展的HDMI (高清晰度多媒體接口 )中，除了 8位 像素值之外，規(guī)定了用于傳輸IO位和12位像素值的深顏色。然而，等級轉(zhuǎn) 換單元45的等級轉(zhuǎn)換處理可以應用于在顯示8位圖像等的顯示器上顯示由這 種HDMI傳輸?shù)?0位和12位像素值的等級轉(zhuǎn)換。
例如，當用于播放諸如Blu-Ray⑧盤的盤的視頻裝置再現(xiàn)例如12位圖像 時，從視頻裝置通過用于傳輸8位圖像的傳輸線來傳輸12位圖像,并在顯示 8位圖像的顯示器上顯示12位圖像。在此情況下，中視頻裝置中，等級轉(zhuǎn)換
23單元45等級轉(zhuǎn)換處理以由此將12位圖像轉(zhuǎn)換成8位圖像并將8位圖像傳輸 到顯示器。從而，顯示器可以模擬顯示12位圖像。
可以通過硬件進行或者通過軟件進行上述處理序列。當由軟件進行該處 理序列時，將用于該軟件的計算機程序安裝在通用計算機等中。
圖19是根據(jù)本發(fā)明的實施例的計算機的配置例子的圖，其中該計算機中 安裝了用于執(zhí)行處理序列的計算機程序。
可以將計算機程序預先記錄在被并入計算機中的用作記錄介質(zhì)的硬盤
105或ROM (只讀存儲器)103中。
可替換地，可以將計算機程序臨時存儲在諸如軟盤、CD-ROM (緊致盤 只讀存儲器)、MO (磁光)盤、DVD (數(shù)字通用盤)、磁盤或半導體存儲器 的可移除記錄介質(zhì)111中?？梢詫⑦@種可移除記錄介質(zhì)111提供為所謂的包 軟件。
可以從如上所述的可移除記錄介質(zhì)111中將計算機程序安裝在計算機中。 除此之外，可以通過經(jīng)由用于數(shù)字衛(wèi)星廣播的人造衛(wèi)星的無線電從下載站點 將計算機程序傳送到計算機，或者通過經(jīng)由諸如LAN (局域網(wǎng))或因特網(wǎng)的 網(wǎng)絡的有線從下載站點傳送到計算機。計算機可以在通信單元108中接收以 該方式傳送的計算機程序，并將計算機程序安裝在并入其中的硬盤105中。
計算機并入了 CPU(中央處理單元)102。輸入和輸出接口 IIO經(jīng)由總線 101連接到CPU102。當用戶通過例如操作包括鍵盤、鼠標和麥克風的輸入單 元107經(jīng)由輸入和輸出接口 110輸入命令時，CPU102根據(jù)該命令執(zhí)行ROM (只讀存儲器)103中所存儲的計算機程序。可替換地，CPU102加載硬盤105 中所存儲的計算機程序、經(jīng)由衛(wèi)星或網(wǎng)絡所傳送的、由通信單元108接收的、 并被安裝在硬盤105中的計算機程序、或者從可移除記錄介質(zhì)111 (其被插入 驅(qū)動器109中)讀出的并在硬盤105中被安裝到RAM(隨機存取存儲器)104 上的計算機程序，并執(zhí)行計算機程序。從而，CPU102執(zhí)行遵循流程圖的處理 或者由具有方框圖中所示的配置的設(shè)備執(zhí)行的處理。根據(jù)需要，例如，CPU 經(jīng)由輸入和輸出接口 IIO從包括LCD(液晶顯示器)和揚聲器的輸出單元106 輸出處理的結(jié)果，從通信單元108傳輸該結(jié)果，并將結(jié)果記錄在硬盤105中。
在本說明書中，描述用于致使計算機執(zhí)行各種處理的處理步驟并不需要 總是以根據(jù)流程圖所述的時間序列來進行。處理步驟包括并行或單獨地執(zhí)行 的處理(即并行處理或根據(jù)對象的處理)。可以由一個計算機處理或者可以由多個計算機以分布式處理計算機程 序。此外，可以將計算機程序傳送到遠程計算機并執(zhí)行。
本發(fā)明的實施例不限于上述實施例。不脫離本發(fā)明的精神能夠?qū)嵤├?進行各種修改。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應當理解，取決于設(shè)計要求和其他因素，可以發(fā)生各種 修改、組合、子組合和變更，只要其在所附權(quán)利要求或其等效物的范圍內(nèi)。
相關(guān)申請的交叉引用
本發(fā)明包含與2008年2月1日在日本專利局提交的日本專利申請JP 2008-022711有關(guān)的主題，通過引用將其全部內(nèi)容合并于此。
權(quán)利要求
1. 一種轉(zhuǎn)換圖像等級的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備，該等級轉(zhuǎn)換設(shè)備包括抖動部件，用于通過將隨機噪聲添加到形成所述圖像的像素值而將抖動應用于所述圖像；一維Δ∑調(diào)制部件，用于將一維Δ∑調(diào)制應用于被應用了所述抖動的圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中所述抖動部件具有用于過 濾信號的HPF (高通濾波器)，用所述HPF過濾所述隨機噪聲，并將所獲得 的作為過濾結(jié)果的所述隨機噪聲的高頻分量添加到所述像素值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中所述HPF的濾波器系數(shù)被 確定為使得所述HPF的幅度特性的高頻特性是人類視覺的空間頻率特性的相 反特性。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，基于在所述人類一見覺的 空間頻率特性中等于或小于與用于顯示被應用了 AS調(diào)制的圖像的顯示部件 的分辨率對應的空間頻率的空間頻率特性，所述HPF的濾波器系數(shù)被確定為使得所述HPF的幅度特性的高頻特性是所述人類視覺的空間頻率特性的相反 特性。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備，還包括設(shè)置部件，用于基于所 述人類視覺的空間頻率特性和所述顯示部件的分辨率來i殳置所述HPF的濾波 器系數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中所述設(shè)置部件還根據(jù)用戶 的操作來調(diào)整所述HPF的濾波器系數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中 所述一維AS調(diào)制部件包括一維濾波器，用于過濾量化誤差；運算部件，用于累加^皮應用了抖動的圖像的像素值和所述一維濾波 器的輸出；以及量化部件，用于量化所述運算部件的輸出，并輸出包括所述量化誤 差的量化值，作為所述一維Ai:調(diào)制的結(jié)果，以及所述一維濾波器的濾波器系數(shù)被確定為使得由所述一維AS調(diào)制部件進 行的噪聲修整的幅度特性的高頻特性是人類視覺的空間頻率特性的相反特性。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中基于在所述人類視覺的空間頻率特性中等于或低于與用于顯示被應用了 AS調(diào)制的圖像的顯示部件的 分辨率對應的空間頻率的空間頻率特性，所述一維濾波器的濾波器系數(shù);陂確定為使得所述噪聲修整的幅度特性的高頻特性是所述人類視覺的空間頻率特 性的相反特性。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備，還包括設(shè)置部件，用于基于所 述人類視覺的空間頻率特性和所述顯示部件的分辨率來設(shè)置所述一維濾波器 的濾波器系數(shù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中所述設(shè)置部件還根據(jù)用 戶的操作來調(diào)整所述一維濾波器的濾波器系數(shù)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中 所述一維濾波器包括多個延遲部件，用于存儲輸入以由此延遲所述輸入；以及 乘法部件，用于將所述多個延遲部件的輸出乘以所述濾波器系數(shù)，以及在被應用了4牛動的圖像的水平空白期內(nèi)，所述一維濾波器致使所述延遲 部件保持所述延遲部件中的存儲值被存儲而不初始化所述存儲值。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中 所述一維濾波器包括多個延遲部件，用于存儲輸入以由此延遲所述輸入；以及 乘法部件，用于將所述多個延遲部件的輸出乘以所述濾波器系數(shù)，以及在被應用了抖動的圖像的水平空白期內(nèi)，所述一維濾波器用隨機數(shù)初始 化所述延遲部件中的存儲值。
13. —種用于轉(zhuǎn)換圖像的等級的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備的等級轉(zhuǎn)換方法，所述等 級轉(zhuǎn)換方法包括步驟所述等級轉(zhuǎn)換設(shè)備通過將隨機噪聲添加到形成所述圖像的像素值而將抖 動應用于所述圖像；所述等級轉(zhuǎn)換設(shè)備將一維Ai:調(diào)制應用于被應用了所述抖動的圖像。
14. 一種計算機程序，用于致使計算機運作為轉(zhuǎn)換圖像的等級的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備，所述計算機程序致使所述計算^L運作為抖動部件，用于通過將隨機噪聲添加到形成所述圖像的像素值而將抖動應用于所述圖l象；以及一維Ai:調(diào)制部件，用于將一維AS調(diào)制應用于被應用了所述抖動的圖像。
15. —種轉(zhuǎn)換圖像的等級的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備，所述等級轉(zhuǎn)換設(shè)備包括 抖動單元，用于通過將隨機噪聲添加到形成所述圖像的像素值而將抖動應用于所述圖像；一維Ai:調(diào)制單元，用于將一維AS調(diào)制應用于被應用了所述抖動的圖像。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種等級轉(zhuǎn)換設(shè)備、等級轉(zhuǎn)換方法和計算機程序。一種轉(zhuǎn)換圖像的等級的等級轉(zhuǎn)換設(shè)備包括抖動單元，用于通過將隨機噪聲添加到形成所述圖像的像素值而將抖動應用于所述圖像；一維Δ∑調(diào)制單元，用于將一維Δ∑調(diào)制應用于被應用了所述抖動的圖像。
文檔編號H04N1/405GK101500064SQ20091000984
公開日2009年8月5日 申請日期2009年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月1日
發(fā)明者塚本信, 平井純, 西尾文孝, 高橋巨成 申請人:索尼株式會社