階調変換装置および階調変換方法、並びにプログラム
【課題】階調変換により生じるカラーノイズを低減し、Ｓ／Ｎの低減を抑制する。
【解決手段】ランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３は、画像を構成する画素毎のRGB成分信号の画素値に、ランダムノイズを加算する。１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３は、それぞれランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３より出力される画素値に、１次元のΔΣ変調を施す。制御部３１は、画素値が白色または黒色である場合、ランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３、および前記１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３を動作させず、それ以外の場合、動作させるように制御する。本技術は、ヘッドマウントディスプレイに適用することができる。
【解決手段】ランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３は、画像を構成する画素毎のRGB成分信号の画素値に、ランダムノイズを加算する。１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３は、それぞれランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３より出力される画素値に、１次元のΔΣ変調を施す。制御部３１は、画素値が白色または黒色である場合、ランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３、および前記１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３を動作させず、それ以外の場合、動作させるように制御する。本技術は、ヘッドマウントディスプレイに適用することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、階調変換装置および階調変換方法、並びにプログラムに関し、特に、階調変換により生じるＳ／Ｎの低減を抑制し、適切な発色を実現できるようにした階調変換装置および階調変換方法、並びに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こと、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。
【０００４】
例えば、８ビットの画像の下位４ビットを切り捨てることにより、４ビットに量子化すると、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、すなわち、例えば、上述したように、２５６階調の画像を階調変換して得られる１６階調の画像において、人が画像を見たときに、視覚的に、１６階調で、２５６階調を表現する方法として、ランダムディザ法や、組織的ディザ法、誤差拡散法がある。
【０００６】
このうち、誤差拡散法においては、ランダムノイズを加算した後、量子化誤差−Q(x,y)を、２次元フィルタを介して、入力側にフィードバックすることで、２次元のΔΣ変調器を構成し、これを利用して２次元のΔΣ変調を施す方法が知られている。
【０００７】
このような２次元のΔΣ変調器によれば、量子化誤差−Q(x,y)が、水平方向（x方向）、及び、垂直方向（y方向）のいずれについても、空間周波数の高域に拡散され（ノイズシェーピングされ）、その結果、階調変換後の画像として、ランダムディザ法や組織的ディザ法に比較して、良好な画質の画像を得ることができる（特許文献１参照）。
【０００８】
しかしながら、２次元のΔΣ変調器を構成し、これを用いた方法においては、ラインメモリが必要となるため、装置規模が大きくなり易く、また装置コストも増大する。
【０００９】
そこで、２次元のΔΣ変調器に代えて、１次元のΔΣ変調器を設けるようにすることで、ラインメモリを不要な構成とし、装置規模を小規模化すると共に、装置コストを低減する技術が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３９５９６９８号
【特許文献２】特開２００９−２０７１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献２に記述されているような階調変換においては、画素値が如何なる場合においても同様の処理がなされるため、例えば、画素値のRGB（赤緑青）の信号成分から黒色または白色であることが明らかであるにも拘わらず、誤差拡散がなされる。
【００１２】
このため、階調変換により、現実に表現したい完全な黒色または完全な白色を表現できない恐れがあった。
【００１３】
また、仮に特定の画素が黒色や白色ではなく何らかのカラー画素である場合、その画素に対応するRGBのそれぞれの成分に対して同一のランダムノイズが加算されて階調変換されることにより、階調変換で生じるＳ／Ｎを十分に向上できない恐れがあった。
【００１４】
本技術はこのような状況に鑑みてなされたものであり、特に、画素値のRGB成分に応じて、加算するランダムノイズの種別を調整してディザを施すと共に、ΔΣ変調を適切に施すことにより、階調変換により生じるＳ／Ｎの低減を抑制し、より適切な発色を実現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】
【００１５】
本技術の一側面の階調変換装置は、画像の階調を変換する階調変換装置において、前記画像を構成する画素毎の画素値に、ランダムノイズを加算するランダムノイズ加算部と、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値に、１次元のΔΣ変調を施す１次元ΔΣ変調部と、前記画素値に基づいて、前記ランダムノイズ加算部、および前記１次元ΔΣ変調部の動作を制御する制御部とを含む。
【００１６】
前記ランダムノイズ加算部には、前記画素値にランダムノイズを加算して出力するオン状態と、前記画素値にランダムノイズを加算することなく出力するオフ状態とを切り替えるランダムノイズ加算スイッチを含ませるようにすることができ、前記ΔΣ変調部には、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値にΔΣ変調を施して出力するオン状態と、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値にΔΣ変調を施さずに出力するオフ状態とを切り替えるΔΣ変調スイッチを含ませるようにすることができ、前記制御部には、前記画素値が白または黒である場合、前記ランダムノイズ加算スイッチ、および前記ΔΣ変調スイッチをいずれもオフに制御させるようにすることができる。
【００１７】
前記ランダムノイズ加算部には、前記画素値にランダムノイズを加算して出力するオン状態と、前記画素値にランダムノイズを加算することなく出力するオフ状態とを切り替えるランダムノイズ加算スイッチを含ませるようにすることができ、前記ΔΣ変調部には、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値にΔΣ変調を施して出力するオン状態と、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値にΔΣ変調を施さずに出力するオフ状態とを切り替えるΔΣ変調スイッチを含ませるようにすることができ、前記制御部には、前記画素値が白および黒のいずれでもない場合、前記ランダムノイズ加算スイッチ、および前記ΔΣ変調スイッチをいずれもオンに制御させるようにすることができる。
【００１８】
前記画素値には、各画素におけるRGB（赤緑青）信号成分を含ませるようにすることができ、前記RGB信号成分をYCbCr（輝度色差）信号に変換する信号変換部をさらに含ませるようにすることができ、前記YCbCr（輝度色差）信号のうち、CbCr（色差）信号の和が第１の所定値よりも小さいことにより、前記画素がモノクロであるとみなされる場合、前記各画素における前記RGB各信号成分に対応するランダムノイズ加算部には、前記各画素における前記RGB各信号成分に対して、それぞれ同一のランダムノイズを加算させるようにすることができる。
【００１９】
前記画素値には、各画素におけるRGB（赤緑青）信号成分を含ませるようにすることができ、前記RGB信号成分をYCbCr（輝度色差）信号に変換する信号変換部をさらに含ませるようにすることができ、前記YCbCr（輝度色差）信号のうち、CbCr（色差）信号の和が、これより小さいと前記画素がモノクロであるとみなされる第１の所定値よりも大きく、かつ、前記第１の所定値よりも大きい第２の所定値よりも小さいことにより、前記画素がモノクロに類似するとみなされる場合、前記各画素における前記RGB各信号成分に対応するランダムノイズ加算部には、前記各画素における前記RGB各信号成分に対して、それぞれ類似したランダムノイズを加算させるようにすることができる。
【００２０】
前記画素値には、各画素におけるRGB（赤緑青）信号成分を含ませるようにすることができ、前記RGB信号成分をYCbCr（輝度色差）信号に変換する信号変換部をさらに含ませるようにすることができ、前記YCbCr（輝度色差）信号のうち、CbCr（色差）信号の和が、これより小さいと前記画素がモノクロであるとみなされる第１の所定値よりも大きい値であって、これよりも小さいと前記画素がモノクロに類似するとみなされる第２の所定値よりも大きいことにより、前記画素がカラーであるとみなされる場合、前記各画素における前記RGB各信号成分に対応するランダムノイズ加算部には、前記各画素における前記RGB各信号成分に対して、それぞれ異なるランダムノイズを加算させるようにすることができる。
【００２１】
本技術の一側面の階調変換方法は、画像の階調を変換する階調変換装置の階調変換方法であって、前記画像を構成する画素毎の画素値に、ランダムノイズを加算するランダムノイズ加算処理をし、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値に、１次元のΔΣ変調を施す１次元ΔΣ変調処理をし、前記画素値に基づいて、前記ランダムノイズ加算部、および前記１次元ΔΣ変調部の動作を制御する制御処理をするステップを含む。
【００２２】
本技術の一側面のプログラムは、画像の階調を変換する階調変換装置を制御するコンピュータを、前記画像を構成する画素毎の画素値に、ランダムノイズを加算するランダムノイズ加算部と、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値に、１次元のΔΣ変調を施す１次元ΔΣ変調部と、前記画素値に基づいて、前記ランダムノイズ加算部、および前記１次元ΔΣ変調部の動作を制御する制御部として機能させる。
【００２３】
本技術の一側面においては、前記画像を構成する画素毎の画素値に、ランダムノイズが加算され、前記ランダムノイズが加算された画素値に、１次元のΔΣ変調が施され、前記画素値に基づいて、前記ランダムノイズが加算される動作、および前記１次元ΔΣ変調が施される動作が制御される。
【００２４】
本技術の階調変換装置は、独立した装置であっても良いし、階調変換を行うブロックであっても良い。
【発明の効果】
【００２５】
本技術の一側面によれば、階調変換により生じるＳ／Ｎの低減を抑制し、適切な発色を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本技術を適用したテレビジョン受像機の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の階調変換部の処理を説明する図である。
【図３】図１の階調変換部の構成例を説明するブロック図である。
【図４】図１のランダムノイズ出力部および制御部の構成例を説明するブロック図である。
【図５】図４の重み制御部の動作を説明する図である。
【図６】図１のランダムノイズ加算部および１次元ΔΣ変調部の構成例を説明するブロック図である。
【図７】図６の１次元フィルタの構成例を説明するブロック図である。
【図８】図１の階調変換部による階調変換処理を説明するフローチャートである。
【図９】ラスタスキャンを説明する図である。
【図１０】図１の階調変換部による階調変換処理前の画像を説明する図である。
【図１１】図１の階調変換部による階調変換処理後の画像を説明する図である。
【図１２】汎用のパーソナルコンピュータの構成例を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
［テレビジョン受像機の構成例］
図１は、本技術を適用したテレビジョン受像機の一実施の形態の構成例を示している。尚、図１においては、テレビジョン受像機の構成例が示されているが、同一の構成により実現されるものであれば、本技術は、テレビジョン受像機以外にも適用でき、例えば、HMD（Head Mount Display）などにも適用することができる。
【００２８】
図１において、テレビジョン受像機１は、チューナ１１、デマルチプレクサ１２、デコーダ１３、ノイズリダクション部１４、階調変換部１５、表示制御部１６、及び、表示部１７から構成される。
【００２９】
チューナ１１は、例えば、ディジタル放送の放送信号を受信し、その放送信号から、トランスポートストリームを復調して、デマルチプレクサ１２に供給する。
【００３０】
デマルチプレクサ１２は、チューナ１１からのトランスポートストリームから、必要なTS(Transport Stream)パケットを分離し、デコーダ１３に供給する。
【００３１】
デコーダ１３は、デマルチプレクサ１２からのTSパケットに含まれる、MPEG(Moving Picture Expert Group)エンコードされたデータをデコードすることにより、例えば、８ビットの画像（データ）を得て、ノイズリダクション部１４に供給する。
【００３２】
ノイズリダクション部１４は、デコーダ１３からの８ビットの画像に対して、ノイズリダクション処理を施し、その結果得られる、例えば、１４ビットの画像を、階調変換部１５に供給する。
【００３３】
すなわち、ノイズリダクション部１４によるノイズリダクション処理によれば、８ビットの画像が、１４ビットの画像に拡張される。
【００３４】
階調変換部１５は、ノイズリダクション部１４から供給される１４ビットの画像を、表示部１７が表示することができるビット数の画像に変換する階調変換を行う。
【００３５】
すなわち、階調変換部１５は、表示制御部１６から、表示部１７が表示することができる画像のビット数その他の必要な情報を取得する。
【００３６】
そして、表示部１７で表示可能な画像のビット数が、例えば、RGB信号成分のそれぞれについて８ビットの場合、階調変換部１５は、図２で示されるように、ノイズリダクション部１４からのRGB信号成分のそれぞれ１４ビット（合計４２ビット）の画像をそれぞれ８ビットに変換する。
【００３７】
そして、階調変換部１５は、ノイズリダクション部１４からのRGB信号成分のそれぞれの１４ビットの画像をそれぞれ８ビットに階調変換した画像を、表示制御部１６に供給する。
【００３８】
表示制御部１６は、表示部１７を制御し、階調変換部１５からの画像を、表示部１７に表示させる。
【００３９】
表示部１７は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)や、有機EL(organic Electro Luminescence)等で構成され、表示制御部１６の制御の下、画像を表示する。
【００４０】
［階調変換部の構成例］
次に、図３を参照して、図１の階調変換部１５の構成例について説明する。
【００４１】
図３の階調変換部１５は、制御部３１、ランダムノイズ出力部３２、ランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３、および１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３から構成されている。
【００４２】
制御部３１は、入力画像の各画素におけるRGB信号成分のそれぞれに応じて、ランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３、および１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３の動作を制御する。
【００４３】
また、制御部３１は、ランダムノイズ出力部３２により出力されるRGB信号成分それぞれの画像に対応するランダムノイズNR，NG，NBに所定の処理を施し、ランダムノイズNRW，NGW，NBWとしてランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３に供給する。
【００４４】
ランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３は、制御部３１により制御され、必要に応じて、それぞれランダムノイズNRW，NGW，NBWを入力画像であるRGB信号成分の画素値に加算することでディザを施し、１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３に出力する。
【００４５】
１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３は、制御部３１により制御され、供給されてくるRGB信号成分の、例えば、１４ビットの画素値F(x,y)に、必要に応じてΔΣ変調を施し、例えば、８ビットの画素値Out(x,y)に変換する。
【００４６】
そして、１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３は、それぞれ８ビットに変調した画素値Out(x,y)を出力する。
【００４７】
尚、ランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３、および１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３をそれぞれ特に区別する必要がない場合、単に、ランダムノイズ加算部３３、および１次元ΔΣ変調部３４と称するものとし、その他の構成についても同様とする。
【００４８】
［制御部およびランダムノイズ出力部の構成例］
次に、図４を参照して、制御部３１、およびランダムノイズ出力部３２の構成例について説明する。
【００４９】
ランダムノイズ出力部３２は、ランダムノイズ発生部５１−１乃至５１−３、およびHPF（High Pass Filter）５２−１乃至５２−３を備えている。
【００５０】
ランダムノイズ発生部５１−１乃至５１−３は、いずれもランダムノイズを発生し、それぞれHPF５２−１乃至５２−３に出力する。
【００５１】
ここで、ランダムノイズ発生部５１−１乃至５１−３は、いずれも同一の構成となっているが、例えば、ランダムノイズを発生させる関数などを用いる場合、それぞれが異なる初期値を利用してランダムノイズを発生させる。
【００５２】
したがって、ランダムノイズ発生部５１−１乃至５１−３により発生されるランダムノイズはいずれも、相互に異なるランダムノイズである。
【００５３】
尚、ランダムノイズ発生部５１−１乃至５１−３は、発生に際して異なるランダムノイズが発生される構成であればよいので、発生されるランダムノイズの発生方法は、それぞれ異なるランダムノイズが発生できる限り、関数を用いた方法以外の方法であってもよい。
【００５４】
HPF５２−１乃至５２−３は、いずれも同一の構成であり、それぞれランダムノイズ発生部５１−１乃至５１−３により発生されるランダムノイズのうちの高周波成分からなる高周波ランダムノイズNR，NG，NBのみを抽出して制御部３１に供給する。
【００５５】
図４の制御部３１は、白黒検出部７１、YCbCr変換部７２、重み制御部７３、およびランダムノイズ制御部７４から構成されている。
【００５６】
白黒検出部７１は、RGBの信号成分のそれぞれの入力画像の処理対象となる画素値IN(x,y)が白色または黒色のいずれであるかを判定して、判定結果WBをランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３、および１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３に供給する。
【００５７】
YCbCr変換部７２は、RGBの信号成分のそれぞれの画素値を用いて、Y（輝度）、Cb（青色差）、Cr（赤色差）（以降、色差を総称して色差Cb，Crとも称する）のそれぞれに変換し、このうち、色差Cb，Crを重み制御部７３に供給する。
【００５８】
重み制御部７３は、YCbCr変換部７２より供給されてくる色差Cb，Crの和（Cb＋Cr）に基づいて、重みｗを設定して、ランダムノイズ制御部７４に供給する。
【００５９】
より詳細には、重み制御部７３は、色差Cb，Crの和の値に対応して、例えば、図５のように設定される関数に基づいて、重みｗを設定する。
【００６０】
図５においては、例えば、色差Cb，Crの和が０乃至Ａである場合、重み制御部７３は、重みｗを０に設定し、色差Cb，Crの和がＢより大きい場合、重みｗを１に設定する。
【００６１】
そして、重み制御部７３は、色差Cb，Crの和がＡ乃至Ｂである場合、重みｗを（（Cb＋Cr）−Ａ）／（Ｂ−Ａ）に設定する。
【００６２】
尚、値Ａ，Ｂは、略Ａ≒Ｂとなるように設定され、さらに、Ａは０に近い値である。
【００６３】
すなわち、これは、例えば、入力画像がモノクロや、モノクロに近い画像などであり、色差Cb，Crの和が小さいときの条件を示しており、このような場合、重みｗが０または０乃至１の値に設定される。
【００６４】
逆に、入力画像がカラー画像であり、色差Cb，Crの和が大きいとき、重みｗは１に設定される。
【００６５】
ランダムノイズ制御部７４は、乗算器９１−１乃至９１−３、および加算器９２−１，９２−２を備えている。
【００６６】
乗算器９１−１は、R（赤）成分の高周波ランダムノイズNRに重み（１−ｗ）を乗算して、加算器９２−１，９２−２にそれぞれ供給する。
【００６７】
乗算器９１−２，９１−３は、それぞれG（緑），B（青）成分の高周波ランダムノイズNG，NBに重みｗを乗算して、加算器９２−２，９２−３にそれぞれ供給する。
【００６８】
加算器９２−１は、乗算器９１−１からの、重み（１−ｗ）が乗じられたR成分の高周波ランダムノイズNRと、乗算器９１−２からの、重みｗが乗じられたG成分の高周波ランダムノイズNGとを加算し、加算結果をG成分ランダムノイズNGWとして出力する。
【００６９】
加算器９２−２は、乗算器９１−１からの、重み（１−ｗ）が乗じられたR成分の高周波ランダムノイズNRと、乗算器９１−３からの、重みｗが乗じられたB成分の高周波ランダムノイズNBとを加算し、加算結果をB成分ランダムノイズNBWとして出力する。
【００７０】
すなわち、R成分ランダムノイズNRWは、ランダムノイズ出力部３２より供給されてきたR成分高周波ランダムノイズNRがそのまま出力されたものである。
【００７１】
また、G成分ランダムノイズNGWは、ランダムノイズ出力部３２より供給されてきたR成分高周波ランダムノイズNRと、G成分高周波ランダムノイズNGとが重みｗにより混合されて生成されたものである。
【００７２】
さらに、B成分ランダムノイズNBWは、ランダムノイズ出力部３２より供給されてきたR成分高周波ランダムノイズNRと、B成分高周波ランダムノイズNBとが重みｗにより混合されて生成されたものである。
【００７３】
すなわち、入力画像の画素値がモノクロである場合、重みｗは、０に設定される。
【００７４】
このため、RGB信号成分それぞれのランダムノイズNRW，NGW，NBWは、いずれもR成分高周波ランダムノイズNRとされることとなり、同一のランダムノイズとされる。
【００７５】
また、入力画像の画素値がモノクロ画像に近い場合、重みｗは、０乃至１のいずれかの値に設定される。
【００７６】
このため、RGB成分ランダムノイズNRW，NGW，NBWは、それぞれ異なるランダムノイズとなるが、R成分高周波ランダムノイズNRに近いものとなるため、相互に類似したランダムノイズとされる。
【００７７】
さらに、入力画像がカラー画像である場合、重みｗは、１に設定される。
【００７８】
このため、RGB成分ランダムノイズNRW，NGW，NBWは、それぞれRGB信号成分のそれぞれ独立した高周波ランダムノイズNR，NG，NBとされることとなり、それぞれが異なるランダムノイズとされる。
【００７９】
［ランダムノイズ加算部および１次元ΔΣ変調部の構成例］
次に、図６を参照して、ランダムノイズ加算部３３および１次元ΔΣ変調部３４の構成例について説明する。
【００８０】
尚、図６においては、R成分のランダムノイズ加算部３３−１および１次元ΔΣ変調部３４−１における信号の入力出力が示されているが、G，B成分についても同様であるので、図示を省略するものとし、RGB成分のそれぞれについて、特に区別しないものとする。
【００８１】
ランダムノイズ加算部３３は、加算器１１１、およびスイッチ１１２を備えている。加算器１１１は、RGBそれぞれの信号成分の入力画像の画素値IN(x,y)と、制御部３１よりそれぞれ供給されてくるRGB成分のそれぞれのランダムノイズNRW，NGW，NBWを加算する。
【００８２】
そして、加算器１１１は、RGB信号成分のそれぞれの加算結果をスイッチ１１２に供給する。
【００８３】
スイッチ１１２は、制御部３１の白黒検出部７１からの判定結果WBに基づいて、加算器１１１より供給されてくるRGB成分のそれぞれのランダムノイズNRW，NGW，NBWが加算された画像と、加算器１１１をバイパスして供給されてくる入力画像とを切り替え、画素値F(x,y)として１次元ΔΣ変調部３４に供給する。
【００８４】
したがって、スイッチ１１２により加算器１１１をバイパスして供給されてくる入力画像の画素値IN(x,y)が出力される場合、ランダムノイズNRW，NGW，NBWが加算されていない状態で出力される。
【００８５】
すなわち、入力画像の画素値IN(x,y)がそのまま画素値F(x,y)として出力されることになる。
【００８６】
尚、以降において、スイッチ１１２は、ランダムノイズNRW，NGW，NBWが加算された画素値F(x,y)を出力する状態をオン状態と称するものとする。
【００８７】
また、スイッチ１１２は、加算器１１１をバイパスして、ランダムノイズNRW，NGW，NBWが加算されない画素値IN(x,y)をそのまま画素値F(x,y)として出力する状態をオフ状態と称するものとする。
【００８８】
１次元ΔΣ変調部３４は、加算器１３１、スイッチ１３２、量子化部１３３、減算器１３４、および１次元フィルタ１３５より構成されている。
【００８９】
加算器１３１は、ランダムノイズ加算部３３より供給されてきた画像の画素値F(x,y)と、１次元フィルタ１３５により直前の数画素分の量子化誤差を用いて求められた値とを加算してスイッチ１３２に供給する。
【００９０】
スイッチ１３２は、制御部３１の白黒検出部７１からの判定結果WBに基づいて、加算器１３１より供給されてくる１次元フィルタ１３５により直前の数画素分の量子化誤差を用いてフィルタリングされた結果が加算された画像と、加算器１３１をバイパスして供給されてくる入力画像とを切り替えて量子化部１３３、および減算器１３４に供給する。
【００９１】
尚、以降において、スイッチ１３２は、加算器１３１より供給されてくる１次元フィルタ１３５により直前の数画素分の量子化誤差を用いてフィルタリングされた結果が加算された画像が量子化されて画素値Out(x,y)として出力される状態をオン状態と称する。
【００９２】
また、スイッチ１３２は、供給されてくる入力画像の画素値F(x,y)が、加算器１３１をバイパスしてそのまま量子化されて画素値Out(x,y)として出力される状態をオフ状態と称するものとする。
【００９３】
量子化部１３３は、スイッチ１３２より供給されてくる画像を、後段の表示制御部１６に供給すべきビット数に量子化して出力すると共に、量子化結果を減算器１３４に供給する。
【００９４】
減算器１３４は、スイッチ１３２より供給されてくる画像から、量子化結果を減算することにより求められる量子化誤差−Q(x,y)を１次元フィルタ１３５に供給する。
【００９５】
１次元フィルタ１３５は、減算器１３４より供給されてくる量子化誤差−Q(x,y)を１次元にフィルタリング処理し、加算器１３１に供給する。
【００９６】
すなわち、スイッチ１３２がオン状態とされるとき、減算器１３４、１次元フィルタ１３５、および加算器１３１によりΔΣ変調がなされることになる。
【００９７】
したがって、スイッチ１３２がオフ状態とされることにより加算器１３１がバイパスされた画像が量子化部１３３に出力される場合、ΔΣ変調がなされていない状態で量子化されることになる。
【００９８】
［１次元フィルタの構成例］
次に、図７を参照して、図６の１次元フィルタ１３５の構成例について説明する。
【００９９】
図７において、１次元フィルタ１３５は、遅延部１５１−１乃至１５１−５、乗算部１５２−１乃至１５２−５、および、加算部１５３を有し、５タップのFIR（Finite Impulse Response）フィルタを構成している。
【０１００】
すなわち、遅延部１５１−ｉには（ｉ＝１，２，３，４，５）、前段の遅延部１５１−（ｉ−１）の記憶値が入力される。
【０１０１】
遅延部１５１−ｉは、そこへの入力を一時記憶することにより、その入力を、１画素分の時間だけ遅延し、後段の遅延部１５１−（ｉ＋１）、及び、乗算部１５２−ｉに出力する。
【０１０２】
なお、最も前段の遅延部１５１−１には、減算器１３４（図６）からの量子化誤差−Q(x,y)が供給され、遅延部１５１−１は、その量子化誤差−Q(x,y)を記憶することにより遅延する。
【０１０３】
また、最も後段の遅延部１５１−５は、遅延後の入力を、乗算部１５２−５にのみ出力する。
【０１０４】
乗算部１５２−ｉは、遅延部１５１−ｉの出力と、フィルタ係数a(i)とを乗算し、その結果得られる乗算値を、加算部１５３に供給する。
【０１０５】
加算部１５３は、乗算部１５２−１乃至１５２−５それぞれからの乗算値を加算し、その結果得られる加算値を、量子化誤差−Q(x,y)のフィルタリングの結果として、加算器１３１（図６）に出力する。
【０１０６】
以上のように、１次元フィルタ１３５には、１つの水平ライン上の数画素（図７では、５画素）の量子化誤差を記憶する遅延部１５１−ｉは必要となるが、２次元フィルタに必要となるラインメモリは、設ける必要がない。
【０１０７】
したがって、そのような１次元フィルタ１３５から構成される１次元ΔΣ変調部３４によれば、２次元のΔΣ変調器に比較して、装置の小規模化、及び、低コスト化を図ることができる。
【０１０８】
［階調変換処理］
次に、図８のフローチャートを参照して、階調変換処理について説明する。
【０１０９】
ステップＳ１において、制御部３１は、入力画像の画素値IN(x,y)を取得する。
【０１１０】
すなわち、制御部３１は、ノイズリダクション部４４（図１）から、対象画像の画素値IN(x,y)が供給されると、これを取得する。
【０１１１】
ノイズリダクション部４４は、階調変換部４５に対して、例えば、図９で示されるように、ラスタスキャン順に、対象画像の画素(x,y)の画素値IN(x,y)を供給する。
【０１１２】
したがって、階調変換部４５では、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。
【０１１３】
尚、ここでいう画素値IN(x,y)には、RGBの各成分が含まれている。
【０１１４】
ステップＳ２において、白黒検出部７１は、RGBの各成分について画素値が最小値、または最大値であるか否かに基づいて、処理対象となる画素が白色であるか、または黒色であるか否かを判定する。
【０１１５】
そして、白黒検出部７１は、判定結果WBをランダムノイズ加算部３３のスイッチ１１２（図６）、および１次元ΔΣ変調部３４のスイッチ１３２（図６）に供給する。
【０１１６】
ステップＳ３において、ランダムノイズ出力部２２のランダムノイズ発生部５１−１乃至５１−３は、RGBの信号成分に対応するランダムノイズを発生し、HPF５２−１乃至５２−３に供給する。
【０１１７】
ステップＳ４において、HPF５２−１乃至５２−３は、ランダムノイズ発生部５１−１乃至５１−３のそれぞれより供給されてくるランダムノイズのうち、高周波成分のみを抽出して高周波ランダムノイズNR，NG，NBとして制御部３１に供給する。
【０１１８】
ステップＳ５において、制御部３１のYCbCr変換部７２は、供給されてくるRGBの信号成分の情報を、輝度Yおよび色差Cb，Crに変換して、このうち色差Cb，Crを重み制御部７３に供給する。
【０１１９】
ステップＳ６において、重み制御部７３は、色差Cb，Crの和（Cb＋Cr）に基づいて、処理対象となる画素値がモノクロであるか否かを判定する。
【０１２０】
より詳細には、重み制御部７３は、色差Cb，Crの和（Cb＋Cr）が、図５における０乃至Ａであるか否かを判定する。
【０１２１】
ステップＳ６において、例えば、色差Cb，Crの和（Cb＋Cr）が、図５における０乃至Ａであって、十分に小さく、画素値がモノクロであるとみなされた場合、処理は、ステップＳ７に進む。
【０１２２】
ステップＳ７において、重み制御部７３は、モノクロであるとみなされた画素値の重みｗを０に設定し、ランダムノイズ制御部７４に供給する。
【０１２３】
また、ステップＳ６において、例えば、色差Cb，Crの和（Cb＋Cr）が、図５における０乃至Ａではない場合、処理は、ステップＳ８に進む。
【０１２４】
ステップＳ８において、重み制御部７３は、色差Cb，Crの和（Cb＋Cr）に基づいて、処理対象となる画素がカラーであるか否かを判定する。
【０１２５】
より詳細には、重み制御部７３は、色差Cb，Crの和（Cb＋Cr）が、図５におけるＢよりも大きいか否かを判定する。
【０１２６】
ステップＳ８において、例えば、色差Cb，Crの和（Cb＋Cr）が、図５におけるＢよりも十分に大きく画素値がカラーであるとみなされた場合、処理は、ステップＳ９に進む。
【０１２７】
ステップＳ９において、重み制御部７３は、カラーであるとみなされた画素値の重みｗを１に設定し、ランダムノイズ制御部７４に供給する。
【０１２８】
さらに、ステップＳ８において、例えば、色差Cb，Crの和（Cb＋Cr）が、図５におけるＢより大きくない場合、すなわち、色差Cb，Crの和（Cb＋Cr）が、図５におけるＡ乃至Ｂである場合、処理は、ステップＳ１０に進む。
【０１２９】
ステップＳ１０において、重み制御部７３は、色差Cb，Crに基づいて、重みｗを（（Cb＋Cr）−Ａ）／（Ｂ−Ａ）に設定する。
【０１３０】
すなわち、重み制御部７３は、色差Cb，Crに基づいて、色差を含まず、画素値がモノクロである場合、重みｗを０に設定し、色差を含み、画素値がカラーである場合、重みｗを１に設定し、それ以外の中間である場合、重みｗを（（Cb＋Cr）−Ａ）／（Ｂ−Ａ）に設定する。
【０１３１】
ステップＳ１１において、ランダムノイズ制御部７４は、重みｗに基づいて、高周波ランダムノイズNR，NG，NBに処理を加えて、ランダムノイズNRW，NGW，NBWとして出力する。
【０１３２】
すなわち、高周波ランダムノイズNRは、R信号成分のランダムノイズNRWとしてそのまま出力される。
【０１３３】
また、乗算器９１−１により重み（１−ｗ）が乗じられたR信号成分の高周波ランダムノイズNR（１−ｗ）と、乗算器９１−２により重みｗが乗じられたG信号成分の高周波ランダムノイズNGｗとが、加算器９２−１により加算される。
【０１３４】
これにより、加算結果がG信号成分のランダムノイズNGW（＝高周波ランダムノイズNR（１−ｗ）＋高周波ランダムノイズNGｗ）として出力される。
【０１３５】
さらに、乗算器９１−１により重み（１−ｗ）が乗じられたR信号成分の高周波ランダムノイズNR（１−ｗ）と、乗算器９１−３により重みｗが乗じられたB信号成分の高周波ランダムノイズNBｗとが、加算器９２−２により加算される。
【０１３６】
これにより、加算結果が、B信号成分のランダムノイズNBW（＝高周波ランダムノイズNR（１−ｗ）＋高周波ランダムノイズNBｗ）として出力される。
【０１３７】
この結果、処理対象の画素が、モノクロであり重みｗ＝０として設定されている場合、制御部３１より出力されるRGB信号成分のランダムノイズNRW，NGW，NBWはいずれもR成分の高周波ランダムノイズNRと同一のものとして出力される。
【０１３８】
また、処理対象の画素が、モノクロに近いものであり重みｗ≒０として設定されている場合、制御部３１より出力されるRGB信号成分のランダムノイズNRW，NGW，NBWはいずれもR成分の高周波ランダムノイズNRと類似したものとして出力される。
【０１３９】
さらに、処理対象の画素が、カラーであり重みｗ＝１として設定されている場合、制御部３１より出力されるRGB信号成分のランダムノイズNRW，NGW，NBWは、それぞれRGB成分の高周波ランダムノイズNR，NG，NBからなる、相互に異なるランダムノイズとして出力される。
【０１４０】
したがって、処理対象の画素値がモノクロに近いものである場合、上述したように、重みｗを０に近いものとすればよいので、（（Cb＋Cr）−Ａ）／（Ｂ−Ａ））に限らず、０に近い固定値を設定するようにしてもよい。
【０１４１】
ステップＳ１２において、スイッチ１１２、およびスイッチ１３２は、それぞれ白黒検出部７１からの判定結果WBが白色画像、または黒色画像のいずれかであるか否かを判定する。
【０１４２】
ステップＳ１２において、白黒検出部７１より供給されてきた判定結果WBが、白色画素でも、黒色画素でもない場合、処理は、ステップＳ１３に進む。
【０１４３】
ステップＳ１３において、ランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３のいずれにおいても、スイッチ１１２が、加算器１１１から出力される信号をランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３からの出力とするように状態をオン状態に切り替える。
【０１４４】
ステップＳ１４において、１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３のいずれにおいても、スイッチ１３２が、加算器１３１から出力される信号を量子化部１３３に出力するように状態をオン状態に切り替える。
【０１４５】
ステップＳ１５において、ランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３は、入力画像であるIN(x,y)のRGBの信号成分に、制御部３１より供給されてくるランダムノイズNRW，NGW，NBWを加算することによりディザを施して画素値F(x,y)として出力する。
【０１４６】
より詳細には、加算器１１１が、入力画像であるIN(x,y)のRGBの信号成分のそれぞれに対して、ランダムノイズNRW，NGW，NBWを加算してスイッチ１１２に供給する。
【０１４７】
そして、スイッチ１１２が、ステップＳ１３の処理により設定された状態に基づいて、加算器１１１より供給されてくるランダムノイズNRW，NGW，NBWが加算されたRGBの信号成分の画素値F(x,y)として１次元ΔΣ変調部３４にそれぞれ出力する。
【０１４８】
ステップＳ１６において、１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３は、それぞれランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３より供給されてくるRGB信号成分の画素値F(x,y)に１次元ΔΣ変調処理を施し、それぞれRGB信号成分の画素値Out(x,y)として出力する。
【０１４９】
より詳細には、加算器１３１が、RGB信号成分の画素値F(x,y)に１次元フィルタ１３５によるフィルタリング処理結果を加算する。
【０１５０】
スイッチ１３２が、ステップＳ１４の処理により設定された状態に基づいて、加算器１３１の処理結果を量子化部１３３、および減算器１３４に供給する。
【０１５１】
量子化部１３３が、スイッチ１３２より供給されてきた画素値のビット数を表示部１７で表示可能なビット数に量子化して画素値Out(x,y)として出力すると共に、減算器１３４に供給する。
【０１５２】
減算器１３４が、量子化部１３３への入力から、量子化部１３３からの出力を減算することにより量子化誤差−Q(x,y)を求めて１次元フィルタ１３５に供給する。
【０１５３】
ここで、１次元フィルタ１３５が、量子化誤差−Q(x,y)にフィルタリング処理を施し、フィルタリング処理結果を加算器１３１に供給する。
【０１５４】
１次元ΔΣ変調部３４では、量子化誤差−Q(x,y)が、１次元フィルタ１３５を介して、入力側（加算器１３１）にフィードバックされており、これにより、１次元のΔΣ変調が行われる。
【０１５５】
したがって、１次元ΔΣ変調部３４では、ランダムノイズ加算部３３からの画素値F(x,y)に対して、１次元のΔΣ変調が施され、その１次元のΔΣ変調の結果として、画素値Out(x,y)が出力される。
【０１５６】
なお、１次元ΔΣ変調部３４において、量子化誤差−Q(x,y)は、画素値F(x,y)に対する量子化誤差であるが、画素値F(x,y)をΔΣ変調して得られる画素値Out(x,y)を求めるにあたっては、画素値F(x,y)に対する量子化誤差−Q(x,y)は使用されず、ラスタスキャン順で、画素値F(x,y)よりも前の画素値（先に処理された画素値）に対する量子化誤差が使用される。
【０１５７】
すなわち、加算器１３１では、画素値F(x,y)の直前に処理された、例えば、図７で示されるように、５画素の画素値F(x−1,y)，F(x−2,y)，F(x−3,y)，F(x−4,y)，F(x−5,y)それぞれに対する量子化誤差を用いた、１次元フィルタ１３５のフィルタリングの結果が、画素値F(x,y)に加算される。
【０１５８】
ステップＳ１７において、制御部３１は、次の画素が存在するか否かを判定し、存在する場合、処理は、ステップＳ１に戻る。
【０１５９】
一方、ステップＳ１７において、次の画素が存在しないと判定された場合、処理は、終了する。
【０１６０】
また、ステップＳ１２において、判定結果WBに基づいて、画素値が白色画素、または黒色画素であると判定された場合、処理は、ステップＳ１８に進む。
【０１６１】
ステップＳ１８において、ランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３のいずれにおいても、スイッチ１１２が、加算器１１１をバイパスして出力される信号をランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３からの出力とするように状態をオフ状態に切り替える。
【０１６２】
ステップＳ１９において、１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３のいずれにおいても、スイッチ１３２が、加算器１３１をバイパスして出力される信号を量子化部１３３に出力するように状態をオフ状態に切り替える。
【０１６３】
ステップＳ２０において、ランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３は、入力画像であるIN(x,y)のRGBの信号成分をそのまま、ディザを施すことなく、画素値F(x,y)として出力する。
【０１６４】
より詳細には、スイッチ１１２が、ステップＳ１８の処理により設定された状態に基づいて、加算器１１１をバイパスして供給されてくるRGBの信号成分をそのまま画素値F(x,y)として１次元ΔΣ変調部３４にそれぞれ出力する。
【０１６５】
ステップＳ２１において、１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３は、それぞれランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３より供給されてくるRGB信号成分の画素値F(x,y)に１次元ΔΣ変調処理を施さずに、表示部１７に適切なビット数に量子化して画素値Out(x,y)として出力する。
【０１６６】
より詳細には、スイッチ１３２が、ステップＳ１９の処理により設定された状態に基づいて、加算器１３１をバイパスして入力される画素値F(x,y)をそのまま量子化部１３３、および減算器１３４に供給する。
【０１６７】
量子化部１３３が、スイッチ１３２より供給されてきた画素値のビット数を表示部１７で表示可能なビット数に量子化して画素値Out(x,y)として出力する。
【０１６８】
尚、量子化部１３３は、量子化した結果を減算器１３４にも出力するが、ここでは、１次元フィルタ１３５の処理結果が使用されないので、実質的に無視することができる。そして、処理は、ステップＳ１７に進む。
【０１６９】
すなわち、例えば、図１０の上段で示される８ビットの画像を４ビットの画像となるように、上述した階調変換処理を行った場合、ステップＳ１乃至Ｓ１７の一連の処理により、例えば、図１１の上段で示されるような（階調変換処理後の画像）が得られる。
【０１７０】
尚、図１１の下段では、図１０の下段で示される８ビットの画像のある水平ライン上の画素値に対応する、階調変換後の４ビットの画像のある水平ライン上の画素値を示している。
【０１７１】
図１０で示されるように、８ビットによれば、２５６階調を表現することができるのに対して、図１１で示されるように、４ビットでは、１６階調しか表現することができない。
【０１７２】
しかしながら、階調変換部１５による階調変換処理後の４ビットの画像では、画素値が、ある量子化値qとなる画素と、その量子化値qより１だけ大の量子化値q+1（又は、１だけ小の量子化値q−1）となる画素との粗密がある粗密領域、つまり、画素値が量子化値qの画素の割合が多い領域や、画素値が量子化値q+1の画素が多い領域（画素値が量子化値q+1の画素の割合が少ない領域や、画素値が量子化値qの画素が少ない領域）が生じており、その粗密領域の画素値が、人の視覚の積分効果によって、滑らかに変化しているように見える。
【０１７３】
その結果、４ビットでは、１６階調しか表現できないのにもかかわらず、階調変換部１５による階調変換後の４ビットの画像では、階調変換前の８ビットの対象画像であるかのように、擬似的に、２５６階調を表現することができる。
【０１７４】
さらに、ステップＳ１乃至Ｓ１７の処理においては、入力画像の画素値の色差Cb，Crの和（Cb＋Cr）に応じて、重みｗが設定されることにより、RGB信号成分のそれぞれのランダムノイズが切り替えて生成される。
【０１７５】
このため、入力画像の画素値がモノクロの場合、RGB信号成分のそれぞれの画素値に同一のランダムノイズが加算された上で（同一のランダムノイズでディザが施された上で）、ΔΣ変調が施されるので、カラーノイズを防止することが可能となる。
【０１７６】
また、入力画像の画素値がモノクロに近い場合、RGB信号成分のそれぞれの画素値に類似したランダムノイズが加算された上で（類似したランダムノイズでディザが施された上で）、ΔΣ変調が施されるので、カラーノイズの発生を抑制することが可能となる。
【０１７７】
さらに、入力画像の画素値がカラーであれば、RGB信号成分のそれぞれの画素値に異なるランダムノイズが加算された上で（異なるランダムノイズでディザが施された上で）、ΔΣ変調が施されることにより、階調性能を向上させ、階調変換により生じるＳ／Ｎの低減を抑制することが可能となる。
【０１７８】
尚、以上の階調変換部１５の変換例として、図２で示されるように、１４ビットの入力画像を８ビットに変換する例について説明してきたが、入力画像のビット数および変換後のビット数はその他のビット数であっても同様である。
【０１７９】
したがって、図１０，図１１を参照して説明する例については、８ビットの入力画像を４ビットに変換する場合について説明しているが、処理については、図９のフローチャートを参照して説明した階調変換処理と同様の処理により実現されるものである。
【０１８０】
一方、ステップＳ１乃至Ｓ１２，Ｓ１８乃至Ｓ２１，Ｓ１７の処理によれば、入力画像の画素値が、白色画素、および黒色画素の場合、RGB信号成分のいずれにもランダムノイズが加算されず（ディザが施されず）、かつ、１次元ΔΣ変調が施されないことになる。
【０１８１】
結果として、入力画像の画素値が、白色画素、および黒色画素の場合、誤差拡散がなされないので、黒色画素、および白色画素がそのまま最小画素値、および最大画素値として適切に階調変換されるので、適切な黒色画素および白色画素とすることが可能となる。
【０１８２】
尚、図４におけるランダムノイズ制御部７４においては、R成分の高周波ランダムノイズNRが基準となって、重みｗが利用されて、GおよびB成分の高周波ランダムノイズNG，NBと混合されることにより、それぞれを同一、類似、または相互に異なる状態に切り替える例について説明している。
【０１８３】
しかしながら、ランダムノイズ制御部７４の構成については、それぞれを同一、類似、または相互に異なる状態に切り替えることができる限り、その他の構成とするようにしても良く、例えば、GまたはB成分の高周波ランダムノイズを基準とした構成とするようにしてもよい。
【０１８４】
以上の如く、本技術によれば、画素値のRGB成分に応じて、加算するランダムノイズの種別を調整してディザを施すと共に、ΔΣ変調を適切に施すことにより、階調変換により生じるＳ／Ｎの低減を抑制し、より適切な発色を実現することが可能となる。
【０１８５】
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。
【０１８６】
図１２は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。
【０１８７】
コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）１００１，ROM（Read Only Memory）１００２，RAM（Random Access Memory）１００３は、バス１００４により相互に接続されている。
【０１８８】
バス１００４には、さらに、入出力インタフェース１００５が接続されている。入出力インタフェース１００５には、入力部１００６、出力部１００７、記憶部１００８、通信部１００９、及びドライブ１０１０が接続されている。
【０１８９】
入力部１００６は、キーボード、マウス、マイクロフォンなどよりなる。出力部１００７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部１００８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部１００９は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ１０１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブルメディア１０１１を駆動する。
【０１９０】
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU１００１が、例えば、記憶部１００８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース１００５及びバス１００４を介して、RAM１００３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
【０１９１】
コンピュータ（CPU１００１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア１０１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。
【０１９２】
コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア１０１１をドライブ１０１０に装着することにより、入出力インタフェース１００５を介して、記憶部１００８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部１００９で受信し、記憶部１００８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM１００２や記憶部１００８に、あらかじめインストールしておくことができる。
【０１９３】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【０１９４】
また、本明細書において、システムとは、複数の構成要素（装置、モジュール（部品）等）の集合を意味し、すべての構成要素が同一筐体中にあるか否かは問わない。したがって、別個の筐体に収納され、ネットワークを介して接続されている複数の装置、及び、１つの筐体の中に複数のモジュールが収納されている１つの装置は、いずれも、システムである。
【０１９５】
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術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。
【０１９６】
例えば、本技術は、１つの機能をネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成をとることができる。
【０１９７】
また、上述のフローチャートで説明した各ステップは、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
【０１９８】
さらに、１つのステップに複数の処理が含まれる場合には、その１つのステップに含まれる複数の処理は、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
【０１９９】
尚、本技術は、以下のような構成も取ることができる。
（１） 画像の階調を変換する階調変換装置において、
前記画像を構成する画素毎の画素値に、ランダムノイズを加算するランダムノイズ加算部と、
前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値に、１次元のΔΣ変調を施す１次元ΔΣ変調部と、
前記画素値に基づいて、前記ランダムノイズ加算部、および前記１次元ΔΣ変調部の動作を制御する制御部と
を含む階調変換装置。
（２） 前記ランダムノイズ加算部は、前記画素値にランダムノイズを加算して出力するオン状態と、前記画素値にランダムノイズを加算することなく出力するオフ状態とを切り替えるランダムノイズ加算スイッチを含み、
前記ΔΣ変調部は、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値にΔΣ変調を施して出力するオン状態と、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値にΔΣ変調を施さずに出力するオフ状態とを切り替えるΔΣ変調スイッチを含み、
前記制御部は、前記画素値が白または黒である場合、前記ランダムノイズ加算スイッチ、および前記ΔΣ変調スイッチをいずれもオフに制御する
（１）に記載の階調変換装置。
（３） 前記ランダムノイズ加算部は、前記画素値にランダムノイズを加算して出力するオン状態と、前記画素値にランダムノイズを加算することなく出力するオフ状態とを切り替えるランダムノイズ加算スイッチを含み、
前記ΔΣ変調部は、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値にΔΣ変調を施して出力するオン状態と、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値にΔΣ変調を施さずに出力するオフ状態とを切り替えるΔΣ変調スイッチを含み、
前記制御部は、前記画素値が白および黒のいずれでもない場合、前記ランダムノイズ加算スイッチ、および前記ΔΣ変調スイッチをいずれもオンに制御する
（１）または（２）に記載の階調変換装置。
（４） 前記画素値は、各画素におけるRGB（赤緑青）信号成分を含み、
前記RGB信号成分をYCbCr（輝度色差）信号に変換する信号変換部をさらに含み、
前記YCbCr（輝度色差）信号のうち、CbCr（色差）信号の和が第１の所定値よりも小さいことにより、前記画素がモノクロであるとみなされる場合、前記各画素における前記RGB各信号成分に対応するランダムノイズ加算部は、前記各画素における前記RGB各信号成分に対して、それぞれ同一のランダムノイズを加算する
（１）乃至（３）に記載の階調変換装置。
（５） 前記画素値は、各画素におけるRGB（赤緑青）信号成分を含み、
前記RGB信号成分をYCbCr（輝度色差）信号に変換する信号変換部をさらに含み、
前記YCbCr（輝度色差）信号のうち、CbCr（色差）信号の和が、これより小さいと前記画素がモノクロであるとみなされる第１の所定値よりも大きく、かつ、前記第１の所定値よりも大きい第２の所定値よりも小さいことにより、前記画素がモノクロに類似するとみなされる場合、前記各画素における前記RGB各信号成分に対応するランダムノイズ加算部は、前記各画素における前記RGB各信号成分に対して、それぞれ類似したランダムノイズを加算する
（１）乃至（３）に記載の階調変換装置。
（６） 前記画素値は、各画素におけるRGB（赤緑青）信号成分を含み、
前記RGB信号成分をYCbCr（輝度色差）信号に変換する信号変換部をさらに含み、
前記YCbCr（輝度色差）信号のうち、CbCr（色差）信号の和が、これより小さいと前記画素がモノクロであるとみなされる第１の所定値よりも大きい値であって、これよりも小さいと前記画素がモノクロに類似するとみなされる第２の所定値よりも大きいことにより、前記画素がカラーであるとみなされる場合、前記各画素における前記RGB各信号成分に対応するランダムノイズ加算部は、前記各画素における前記RGB各信号成分に対して、それぞれ異なるランダムノイズを加算する
（１）乃至（３）に記載の階調変換装置。
（７） 画像の階調を変換する階調変換装置の階調変換方法であって、
前記画像を構成する画素毎の画素値に、ランダムノイズを加算するランダムノイズ加算処理をし、
前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値に、１次元のΔΣ変調を施す１次元ΔΣ変調処理をし、
前記画素値に基づいて、前記ランダムノイズ加算部、および前記１次元ΔΣ変調部の動作を制御する制御処理をする
ステップを含む階調変換方法。
（８） 画像の階調を変換する階調変換装置を制御するコンピュータを、
前記画像を構成する画素毎の画素値に、ランダムノイズを加算するランダムノイズ加算部と、
前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値に、１次元のΔΣ変調を施す１次元ΔΣ変調部と、
前記画素値に基づいて、前記ランダムノイズ加算部、および前記１次元ΔΣ変調部の動作を制御する制御部と
して機能させるプログラム。
【符号の説明】
【０２００】
１ テレビジョン受像機， １１ チューナ， １２ デマルチプレクサ， １３ デコーダ， １４ ノイズリダクション部， １５ 階調変換部， １６ 表示制御部， １７ 表示部， ３１ 制御部， ３２ ランダムノイズ出力部， ３３，３３−１乃至３３−３ ランダムノイズ加算部， ３４，３４−１乃至３４−３ １次元ΔΣ変調部， ５１，５１−１乃至５１−３ ランダムノイズ発生部， ５２，５２−１乃至５２−３ HPF， ７１ 白黒検出部， ７２ YCbCr変換部， ７３ 重み制御部， ７４ ランダムノイズ制御部， ９１−１乃至９１−３ 乗算器， ９２−１，９２−２ 加算器， １１１ 加算器， １１２ スイッチ， １３１ 加算器， １３２ スイッチ， １３３ 量子化部， １３４ 減算器， １３５ １次元フィルタ
【技術分野】
【０００１】
本技術は、階調変換装置および階調変換方法、並びにプログラムに関し、特に、階調変換により生じるＳ／Ｎの低減を抑制し、適切な発色を実現できるようにした階調変換装置および階調変換方法、並びに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こと、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。
【０００４】
例えば、８ビットの画像の下位４ビットを切り捨てることにより、４ビットに量子化すると、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、すなわち、例えば、上述したように、２５６階調の画像を階調変換して得られる１６階調の画像において、人が画像を見たときに、視覚的に、１６階調で、２５６階調を表現する方法として、ランダムディザ法や、組織的ディザ法、誤差拡散法がある。
【０００６】
このうち、誤差拡散法においては、ランダムノイズを加算した後、量子化誤差−Q(x,y)を、２次元フィルタを介して、入力側にフィードバックすることで、２次元のΔΣ変調器を構成し、これを利用して２次元のΔΣ変調を施す方法が知られている。
【０００７】
このような２次元のΔΣ変調器によれば、量子化誤差−Q(x,y)が、水平方向（x方向）、及び、垂直方向（y方向）のいずれについても、空間周波数の高域に拡散され（ノイズシェーピングされ）、その結果、階調変換後の画像として、ランダムディザ法や組織的ディザ法に比較して、良好な画質の画像を得ることができる（特許文献１参照）。
【０００８】
しかしながら、２次元のΔΣ変調器を構成し、これを用いた方法においては、ラインメモリが必要となるため、装置規模が大きくなり易く、また装置コストも増大する。
【０００９】
そこで、２次元のΔΣ変調器に代えて、１次元のΔΣ変調器を設けるようにすることで、ラインメモリを不要な構成とし、装置規模を小規模化すると共に、装置コストを低減する技術が提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３９５９６９８号
【特許文献２】特開２００９−２０７１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献２に記述されているような階調変換においては、画素値が如何なる場合においても同様の処理がなされるため、例えば、画素値のRGB（赤緑青）の信号成分から黒色または白色であることが明らかであるにも拘わらず、誤差拡散がなされる。
【００１２】
このため、階調変換により、現実に表現したい完全な黒色または完全な白色を表現できない恐れがあった。
【００１３】
また、仮に特定の画素が黒色や白色ではなく何らかのカラー画素である場合、その画素に対応するRGBのそれぞれの成分に対して同一のランダムノイズが加算されて階調変換されることにより、階調変換で生じるＳ／Ｎを十分に向上できない恐れがあった。
【００１４】
本技術はこのような状況に鑑みてなされたものであり、特に、画素値のRGB成分に応じて、加算するランダムノイズの種別を調整してディザを施すと共に、ΔΣ変調を適切に施すことにより、階調変換により生じるＳ／Ｎの低減を抑制し、より適切な発色を実現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】
【００１５】
本技術の一側面の階調変換装置は、画像の階調を変換する階調変換装置において、前記画像を構成する画素毎の画素値に、ランダムノイズを加算するランダムノイズ加算部と、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値に、１次元のΔΣ変調を施す１次元ΔΣ変調部と、前記画素値に基づいて、前記ランダムノイズ加算部、および前記１次元ΔΣ変調部の動作を制御する制御部とを含む。
【００１６】
前記ランダムノイズ加算部には、前記画素値にランダムノイズを加算して出力するオン状態と、前記画素値にランダムノイズを加算することなく出力するオフ状態とを切り替えるランダムノイズ加算スイッチを含ませるようにすることができ、前記ΔΣ変調部には、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値にΔΣ変調を施して出力するオン状態と、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値にΔΣ変調を施さずに出力するオフ状態とを切り替えるΔΣ変調スイッチを含ませるようにすることができ、前記制御部には、前記画素値が白または黒である場合、前記ランダムノイズ加算スイッチ、および前記ΔΣ変調スイッチをいずれもオフに制御させるようにすることができる。
【００１７】
前記ランダムノイズ加算部には、前記画素値にランダムノイズを加算して出力するオン状態と、前記画素値にランダムノイズを加算することなく出力するオフ状態とを切り替えるランダムノイズ加算スイッチを含ませるようにすることができ、前記ΔΣ変調部には、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値にΔΣ変調を施して出力するオン状態と、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値にΔΣ変調を施さずに出力するオフ状態とを切り替えるΔΣ変調スイッチを含ませるようにすることができ、前記制御部には、前記画素値が白および黒のいずれでもない場合、前記ランダムノイズ加算スイッチ、および前記ΔΣ変調スイッチをいずれもオンに制御させるようにすることができる。
【００１８】
前記画素値には、各画素におけるRGB（赤緑青）信号成分を含ませるようにすることができ、前記RGB信号成分をYCbCr（輝度色差）信号に変換する信号変換部をさらに含ませるようにすることができ、前記YCbCr（輝度色差）信号のうち、CbCr（色差）信号の和が第１の所定値よりも小さいことにより、前記画素がモノクロであるとみなされる場合、前記各画素における前記RGB各信号成分に対応するランダムノイズ加算部には、前記各画素における前記RGB各信号成分に対して、それぞれ同一のランダムノイズを加算させるようにすることができる。
【００１９】
前記画素値には、各画素におけるRGB（赤緑青）信号成分を含ませるようにすることができ、前記RGB信号成分をYCbCr（輝度色差）信号に変換する信号変換部をさらに含ませるようにすることができ、前記YCbCr（輝度色差）信号のうち、CbCr（色差）信号の和が、これより小さいと前記画素がモノクロであるとみなされる第１の所定値よりも大きく、かつ、前記第１の所定値よりも大きい第２の所定値よりも小さいことにより、前記画素がモノクロに類似するとみなされる場合、前記各画素における前記RGB各信号成分に対応するランダムノイズ加算部には、前記各画素における前記RGB各信号成分に対して、それぞれ類似したランダムノイズを加算させるようにすることができる。
【００２０】
前記画素値には、各画素におけるRGB（赤緑青）信号成分を含ませるようにすることができ、前記RGB信号成分をYCbCr（輝度色差）信号に変換する信号変換部をさらに含ませるようにすることができ、前記YCbCr（輝度色差）信号のうち、CbCr（色差）信号の和が、これより小さいと前記画素がモノクロであるとみなされる第１の所定値よりも大きい値であって、これよりも小さいと前記画素がモノクロに類似するとみなされる第２の所定値よりも大きいことにより、前記画素がカラーであるとみなされる場合、前記各画素における前記RGB各信号成分に対応するランダムノイズ加算部には、前記各画素における前記RGB各信号成分に対して、それぞれ異なるランダムノイズを加算させるようにすることができる。
【００２１】
本技術の一側面の階調変換方法は、画像の階調を変換する階調変換装置の階調変換方法であって、前記画像を構成する画素毎の画素値に、ランダムノイズを加算するランダムノイズ加算処理をし、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値に、１次元のΔΣ変調を施す１次元ΔΣ変調処理をし、前記画素値に基づいて、前記ランダムノイズ加算部、および前記１次元ΔΣ変調部の動作を制御する制御処理をするステップを含む。
【００２２】
本技術の一側面のプログラムは、画像の階調を変換する階調変換装置を制御するコンピュータを、前記画像を構成する画素毎の画素値に、ランダムノイズを加算するランダムノイズ加算部と、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値に、１次元のΔΣ変調を施す１次元ΔΣ変調部と、前記画素値に基づいて、前記ランダムノイズ加算部、および前記１次元ΔΣ変調部の動作を制御する制御部として機能させる。
【００２３】
本技術の一側面においては、前記画像を構成する画素毎の画素値に、ランダムノイズが加算され、前記ランダムノイズが加算された画素値に、１次元のΔΣ変調が施され、前記画素値に基づいて、前記ランダムノイズが加算される動作、および前記１次元ΔΣ変調が施される動作が制御される。
【００２４】
本技術の階調変換装置は、独立した装置であっても良いし、階調変換を行うブロックであっても良い。
【発明の効果】
【００２５】
本技術の一側面によれば、階調変換により生じるＳ／Ｎの低減を抑制し、適切な発色を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本技術を適用したテレビジョン受像機の一実施の形態の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の階調変換部の処理を説明する図である。
【図３】図１の階調変換部の構成例を説明するブロック図である。
【図４】図１のランダムノイズ出力部および制御部の構成例を説明するブロック図である。
【図５】図４の重み制御部の動作を説明する図である。
【図６】図１のランダムノイズ加算部および１次元ΔΣ変調部の構成例を説明するブロック図である。
【図７】図６の１次元フィルタの構成例を説明するブロック図である。
【図８】図１の階調変換部による階調変換処理を説明するフローチャートである。
【図９】ラスタスキャンを説明する図である。
【図１０】図１の階調変換部による階調変換処理前の画像を説明する図である。
【図１１】図１の階調変換部による階調変換処理後の画像を説明する図である。
【図１２】汎用のパーソナルコンピュータの構成例を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
［テレビジョン受像機の構成例］
図１は、本技術を適用したテレビジョン受像機の一実施の形態の構成例を示している。尚、図１においては、テレビジョン受像機の構成例が示されているが、同一の構成により実現されるものであれば、本技術は、テレビジョン受像機以外にも適用でき、例えば、HMD（Head Mount Display）などにも適用することができる。
【００２８】
図１において、テレビジョン受像機１は、チューナ１１、デマルチプレクサ１２、デコーダ１３、ノイズリダクション部１４、階調変換部１５、表示制御部１６、及び、表示部１７から構成される。
【００２９】
チューナ１１は、例えば、ディジタル放送の放送信号を受信し、その放送信号から、トランスポートストリームを復調して、デマルチプレクサ１２に供給する。
【００３０】
デマルチプレクサ１２は、チューナ１１からのトランスポートストリームから、必要なTS(Transport Stream)パケットを分離し、デコーダ１３に供給する。
【００３１】
デコーダ１３は、デマルチプレクサ１２からのTSパケットに含まれる、MPEG(Moving Picture Expert Group)エンコードされたデータをデコードすることにより、例えば、８ビットの画像（データ）を得て、ノイズリダクション部１４に供給する。
【００３２】
ノイズリダクション部１４は、デコーダ１３からの８ビットの画像に対して、ノイズリダクション処理を施し、その結果得られる、例えば、１４ビットの画像を、階調変換部１５に供給する。
【００３３】
すなわち、ノイズリダクション部１４によるノイズリダクション処理によれば、８ビットの画像が、１４ビットの画像に拡張される。
【００３４】
階調変換部１５は、ノイズリダクション部１４から供給される１４ビットの画像を、表示部１７が表示することができるビット数の画像に変換する階調変換を行う。
【００３５】
すなわち、階調変換部１５は、表示制御部１６から、表示部１７が表示することができる画像のビット数その他の必要な情報を取得する。
【００３６】
そして、表示部１７で表示可能な画像のビット数が、例えば、RGB信号成分のそれぞれについて８ビットの場合、階調変換部１５は、図２で示されるように、ノイズリダクション部１４からのRGB信号成分のそれぞれ１４ビット（合計４２ビット）の画像をそれぞれ８ビットに変換する。
【００３７】
そして、階調変換部１５は、ノイズリダクション部１４からのRGB信号成分のそれぞれの１４ビットの画像をそれぞれ８ビットに階調変換した画像を、表示制御部１６に供給する。
【００３８】
表示制御部１６は、表示部１７を制御し、階調変換部１５からの画像を、表示部１７に表示させる。
【００３９】
表示部１７は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)や、有機EL(organic Electro Luminescence)等で構成され、表示制御部１６の制御の下、画像を表示する。
【００４０】
［階調変換部の構成例］
次に、図３を参照して、図１の階調変換部１５の構成例について説明する。
【００４１】
図３の階調変換部１５は、制御部３１、ランダムノイズ出力部３２、ランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３、および１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３から構成されている。
【００４２】
制御部３１は、入力画像の各画素におけるRGB信号成分のそれぞれに応じて、ランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３、および１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３の動作を制御する。
【００４３】
また、制御部３１は、ランダムノイズ出力部３２により出力されるRGB信号成分それぞれの画像に対応するランダムノイズNR，NG，NBに所定の処理を施し、ランダムノイズNRW，NGW，NBWとしてランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３に供給する。
【００４４】
ランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３は、制御部３１により制御され、必要に応じて、それぞれランダムノイズNRW，NGW，NBWを入力画像であるRGB信号成分の画素値に加算することでディザを施し、１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３に出力する。
【００４５】
１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３は、制御部３１により制御され、供給されてくるRGB信号成分の、例えば、１４ビットの画素値F(x,y)に、必要に応じてΔΣ変調を施し、例えば、８ビットの画素値Out(x,y)に変換する。
【００４６】
そして、１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３は、それぞれ８ビットに変調した画素値Out(x,y)を出力する。
【００４７】
尚、ランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３、および１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３をそれぞれ特に区別する必要がない場合、単に、ランダムノイズ加算部３３、および１次元ΔΣ変調部３４と称するものとし、その他の構成についても同様とする。
【００４８】
［制御部およびランダムノイズ出力部の構成例］
次に、図４を参照して、制御部３１、およびランダムノイズ出力部３２の構成例について説明する。
【００４９】
ランダムノイズ出力部３２は、ランダムノイズ発生部５１−１乃至５１−３、およびHPF（High Pass Filter）５２−１乃至５２−３を備えている。
【００５０】
ランダムノイズ発生部５１−１乃至５１−３は、いずれもランダムノイズを発生し、それぞれHPF５２−１乃至５２−３に出力する。
【００５１】
ここで、ランダムノイズ発生部５１−１乃至５１−３は、いずれも同一の構成となっているが、例えば、ランダムノイズを発生させる関数などを用いる場合、それぞれが異なる初期値を利用してランダムノイズを発生させる。
【００５２】
したがって、ランダムノイズ発生部５１−１乃至５１−３により発生されるランダムノイズはいずれも、相互に異なるランダムノイズである。
【００５３】
尚、ランダムノイズ発生部５１−１乃至５１−３は、発生に際して異なるランダムノイズが発生される構成であればよいので、発生されるランダムノイズの発生方法は、それぞれ異なるランダムノイズが発生できる限り、関数を用いた方法以外の方法であってもよい。
【００５４】
HPF５２−１乃至５２−３は、いずれも同一の構成であり、それぞれランダムノイズ発生部５１−１乃至５１−３により発生されるランダムノイズのうちの高周波成分からなる高周波ランダムノイズNR，NG，NBのみを抽出して制御部３１に供給する。
【００５５】
図４の制御部３１は、白黒検出部７１、YCbCr変換部７２、重み制御部７３、およびランダムノイズ制御部７４から構成されている。
【００５６】
白黒検出部７１は、RGBの信号成分のそれぞれの入力画像の処理対象となる画素値IN(x,y)が白色または黒色のいずれであるかを判定して、判定結果WBをランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３、および１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３に供給する。
【００５７】
YCbCr変換部７２は、RGBの信号成分のそれぞれの画素値を用いて、Y（輝度）、Cb（青色差）、Cr（赤色差）（以降、色差を総称して色差Cb，Crとも称する）のそれぞれに変換し、このうち、色差Cb，Crを重み制御部７３に供給する。
【００５８】
重み制御部７３は、YCbCr変換部７２より供給されてくる色差Cb，Crの和（Cb＋Cr）に基づいて、重みｗを設定して、ランダムノイズ制御部７４に供給する。
【００５９】
より詳細には、重み制御部７３は、色差Cb，Crの和の値に対応して、例えば、図５のように設定される関数に基づいて、重みｗを設定する。
【００６０】
図５においては、例えば、色差Cb，Crの和が０乃至Ａである場合、重み制御部７３は、重みｗを０に設定し、色差Cb，Crの和がＢより大きい場合、重みｗを１に設定する。
【００６１】
そして、重み制御部７３は、色差Cb，Crの和がＡ乃至Ｂである場合、重みｗを（（Cb＋Cr）−Ａ）／（Ｂ−Ａ）に設定する。
【００６２】
尚、値Ａ，Ｂは、略Ａ≒Ｂとなるように設定され、さらに、Ａは０に近い値である。
【００６３】
すなわち、これは、例えば、入力画像がモノクロや、モノクロに近い画像などであり、色差Cb，Crの和が小さいときの条件を示しており、このような場合、重みｗが０または０乃至１の値に設定される。
【００６４】
逆に、入力画像がカラー画像であり、色差Cb，Crの和が大きいとき、重みｗは１に設定される。
【００６５】
ランダムノイズ制御部７４は、乗算器９１−１乃至９１−３、および加算器９２−１，９２−２を備えている。
【００６６】
乗算器９１−１は、R（赤）成分の高周波ランダムノイズNRに重み（１−ｗ）を乗算して、加算器９２−１，９２−２にそれぞれ供給する。
【００６７】
乗算器９１−２，９１−３は、それぞれG（緑），B（青）成分の高周波ランダムノイズNG，NBに重みｗを乗算して、加算器９２−２，９２−３にそれぞれ供給する。
【００６８】
加算器９２−１は、乗算器９１−１からの、重み（１−ｗ）が乗じられたR成分の高周波ランダムノイズNRと、乗算器９１−２からの、重みｗが乗じられたG成分の高周波ランダムノイズNGとを加算し、加算結果をG成分ランダムノイズNGWとして出力する。
【００６９】
加算器９２−２は、乗算器９１−１からの、重み（１−ｗ）が乗じられたR成分の高周波ランダムノイズNRと、乗算器９１−３からの、重みｗが乗じられたB成分の高周波ランダムノイズNBとを加算し、加算結果をB成分ランダムノイズNBWとして出力する。
【００７０】
すなわち、R成分ランダムノイズNRWは、ランダムノイズ出力部３２より供給されてきたR成分高周波ランダムノイズNRがそのまま出力されたものである。
【００７１】
また、G成分ランダムノイズNGWは、ランダムノイズ出力部３２より供給されてきたR成分高周波ランダムノイズNRと、G成分高周波ランダムノイズNGとが重みｗにより混合されて生成されたものである。
【００７２】
さらに、B成分ランダムノイズNBWは、ランダムノイズ出力部３２より供給されてきたR成分高周波ランダムノイズNRと、B成分高周波ランダムノイズNBとが重みｗにより混合されて生成されたものである。
【００７３】
すなわち、入力画像の画素値がモノクロである場合、重みｗは、０に設定される。
【００７４】
このため、RGB信号成分それぞれのランダムノイズNRW，NGW，NBWは、いずれもR成分高周波ランダムノイズNRとされることとなり、同一のランダムノイズとされる。
【００７５】
また、入力画像の画素値がモノクロ画像に近い場合、重みｗは、０乃至１のいずれかの値に設定される。
【００７６】
このため、RGB成分ランダムノイズNRW，NGW，NBWは、それぞれ異なるランダムノイズとなるが、R成分高周波ランダムノイズNRに近いものとなるため、相互に類似したランダムノイズとされる。
【００７７】
さらに、入力画像がカラー画像である場合、重みｗは、１に設定される。
【００７８】
このため、RGB成分ランダムノイズNRW，NGW，NBWは、それぞれRGB信号成分のそれぞれ独立した高周波ランダムノイズNR，NG，NBとされることとなり、それぞれが異なるランダムノイズとされる。
【００７９】
［ランダムノイズ加算部および１次元ΔΣ変調部の構成例］
次に、図６を参照して、ランダムノイズ加算部３３および１次元ΔΣ変調部３４の構成例について説明する。
【００８０】
尚、図６においては、R成分のランダムノイズ加算部３３−１および１次元ΔΣ変調部３４−１における信号の入力出力が示されているが、G，B成分についても同様であるので、図示を省略するものとし、RGB成分のそれぞれについて、特に区別しないものとする。
【００８１】
ランダムノイズ加算部３３は、加算器１１１、およびスイッチ１１２を備えている。加算器１１１は、RGBそれぞれの信号成分の入力画像の画素値IN(x,y)と、制御部３１よりそれぞれ供給されてくるRGB成分のそれぞれのランダムノイズNRW，NGW，NBWを加算する。
【００８２】
そして、加算器１１１は、RGB信号成分のそれぞれの加算結果をスイッチ１１２に供給する。
【００８３】
スイッチ１１２は、制御部３１の白黒検出部７１からの判定結果WBに基づいて、加算器１１１より供給されてくるRGB成分のそれぞれのランダムノイズNRW，NGW，NBWが加算された画像と、加算器１１１をバイパスして供給されてくる入力画像とを切り替え、画素値F(x,y)として１次元ΔΣ変調部３４に供給する。
【００８４】
したがって、スイッチ１１２により加算器１１１をバイパスして供給されてくる入力画像の画素値IN(x,y)が出力される場合、ランダムノイズNRW，NGW，NBWが加算されていない状態で出力される。
【００８５】
すなわち、入力画像の画素値IN(x,y)がそのまま画素値F(x,y)として出力されることになる。
【００８６】
尚、以降において、スイッチ１１２は、ランダムノイズNRW，NGW，NBWが加算された画素値F(x,y)を出力する状態をオン状態と称するものとする。
【００８７】
また、スイッチ１１２は、加算器１１１をバイパスして、ランダムノイズNRW，NGW，NBWが加算されない画素値IN(x,y)をそのまま画素値F(x,y)として出力する状態をオフ状態と称するものとする。
【００８８】
１次元ΔΣ変調部３４は、加算器１３１、スイッチ１３２、量子化部１３３、減算器１３４、および１次元フィルタ１３５より構成されている。
【００８９】
加算器１３１は、ランダムノイズ加算部３３より供給されてきた画像の画素値F(x,y)と、１次元フィルタ１３５により直前の数画素分の量子化誤差を用いて求められた値とを加算してスイッチ１３２に供給する。
【００９０】
スイッチ１３２は、制御部３１の白黒検出部７１からの判定結果WBに基づいて、加算器１３１より供給されてくる１次元フィルタ１３５により直前の数画素分の量子化誤差を用いてフィルタリングされた結果が加算された画像と、加算器１３１をバイパスして供給されてくる入力画像とを切り替えて量子化部１３３、および減算器１３４に供給する。
【００９１】
尚、以降において、スイッチ１３２は、加算器１３１より供給されてくる１次元フィルタ１３５により直前の数画素分の量子化誤差を用いてフィルタリングされた結果が加算された画像が量子化されて画素値Out(x,y)として出力される状態をオン状態と称する。
【００９２】
また、スイッチ１３２は、供給されてくる入力画像の画素値F(x,y)が、加算器１３１をバイパスしてそのまま量子化されて画素値Out(x,y)として出力される状態をオフ状態と称するものとする。
【００９３】
量子化部１３３は、スイッチ１３２より供給されてくる画像を、後段の表示制御部１６に供給すべきビット数に量子化して出力すると共に、量子化結果を減算器１３４に供給する。
【００９４】
減算器１３４は、スイッチ１３２より供給されてくる画像から、量子化結果を減算することにより求められる量子化誤差−Q(x,y)を１次元フィルタ１３５に供給する。
【００９５】
１次元フィルタ１３５は、減算器１３４より供給されてくる量子化誤差−Q(x,y)を１次元にフィルタリング処理し、加算器１３１に供給する。
【００９６】
すなわち、スイッチ１３２がオン状態とされるとき、減算器１３４、１次元フィルタ１３５、および加算器１３１によりΔΣ変調がなされることになる。
【００９７】
したがって、スイッチ１３２がオフ状態とされることにより加算器１３１がバイパスされた画像が量子化部１３３に出力される場合、ΔΣ変調がなされていない状態で量子化されることになる。
【００９８】
［１次元フィルタの構成例］
次に、図７を参照して、図６の１次元フィルタ１３５の構成例について説明する。
【００９９】
図７において、１次元フィルタ１３５は、遅延部１５１−１乃至１５１−５、乗算部１５２−１乃至１５２−５、および、加算部１５３を有し、５タップのFIR（Finite Impulse Response）フィルタを構成している。
【０１００】
すなわち、遅延部１５１−ｉには（ｉ＝１，２，３，４，５）、前段の遅延部１５１−（ｉ−１）の記憶値が入力される。
【０１０１】
遅延部１５１−ｉは、そこへの入力を一時記憶することにより、その入力を、１画素分の時間だけ遅延し、後段の遅延部１５１−（ｉ＋１）、及び、乗算部１５２−ｉに出力する。
【０１０２】
なお、最も前段の遅延部１５１−１には、減算器１３４（図６）からの量子化誤差−Q(x,y)が供給され、遅延部１５１−１は、その量子化誤差−Q(x,y)を記憶することにより遅延する。
【０１０３】
また、最も後段の遅延部１５１−５は、遅延後の入力を、乗算部１５２−５にのみ出力する。
【０１０４】
乗算部１５２−ｉは、遅延部１５１−ｉの出力と、フィルタ係数a(i)とを乗算し、その結果得られる乗算値を、加算部１５３に供給する。
【０１０５】
加算部１５３は、乗算部１５２−１乃至１５２−５それぞれからの乗算値を加算し、その結果得られる加算値を、量子化誤差−Q(x,y)のフィルタリングの結果として、加算器１３１（図６）に出力する。
【０１０６】
以上のように、１次元フィルタ１３５には、１つの水平ライン上の数画素（図７では、５画素）の量子化誤差を記憶する遅延部１５１−ｉは必要となるが、２次元フィルタに必要となるラインメモリは、設ける必要がない。
【０１０７】
したがって、そのような１次元フィルタ１３５から構成される１次元ΔΣ変調部３４によれば、２次元のΔΣ変調器に比較して、装置の小規模化、及び、低コスト化を図ることができる。
【０１０８】
［階調変換処理］
次に、図８のフローチャートを参照して、階調変換処理について説明する。
【０１０９】
ステップＳ１において、制御部３１は、入力画像の画素値IN(x,y)を取得する。
【０１１０】
すなわち、制御部３１は、ノイズリダクション部４４（図１）から、対象画像の画素値IN(x,y)が供給されると、これを取得する。
【０１１１】
ノイズリダクション部４４は、階調変換部４５に対して、例えば、図９で示されるように、ラスタスキャン順に、対象画像の画素(x,y)の画素値IN(x,y)を供給する。
【０１１２】
したがって、階調変換部４５では、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。
【０１１３】
尚、ここでいう画素値IN(x,y)には、RGBの各成分が含まれている。
【０１１４】
ステップＳ２において、白黒検出部７１は、RGBの各成分について画素値が最小値、または最大値であるか否かに基づいて、処理対象となる画素が白色であるか、または黒色であるか否かを判定する。
【０１１５】
そして、白黒検出部７１は、判定結果WBをランダムノイズ加算部３３のスイッチ１１２（図６）、および１次元ΔΣ変調部３４のスイッチ１３２（図６）に供給する。
【０１１６】
ステップＳ３において、ランダムノイズ出力部２２のランダムノイズ発生部５１−１乃至５１−３は、RGBの信号成分に対応するランダムノイズを発生し、HPF５２−１乃至５２−３に供給する。
【０１１７】
ステップＳ４において、HPF５２−１乃至５２−３は、ランダムノイズ発生部５１−１乃至５１−３のそれぞれより供給されてくるランダムノイズのうち、高周波成分のみを抽出して高周波ランダムノイズNR，NG，NBとして制御部３１に供給する。
【０１１８】
ステップＳ５において、制御部３１のYCbCr変換部７２は、供給されてくるRGBの信号成分の情報を、輝度Yおよび色差Cb，Crに変換して、このうち色差Cb，Crを重み制御部７３に供給する。
【０１１９】
ステップＳ６において、重み制御部７３は、色差Cb，Crの和（Cb＋Cr）に基づいて、処理対象となる画素値がモノクロであるか否かを判定する。
【０１２０】
より詳細には、重み制御部７３は、色差Cb，Crの和（Cb＋Cr）が、図５における０乃至Ａであるか否かを判定する。
【０１２１】
ステップＳ６において、例えば、色差Cb，Crの和（Cb＋Cr）が、図５における０乃至Ａであって、十分に小さく、画素値がモノクロであるとみなされた場合、処理は、ステップＳ７に進む。
【０１２２】
ステップＳ７において、重み制御部７３は、モノクロであるとみなされた画素値の重みｗを０に設定し、ランダムノイズ制御部７４に供給する。
【０１２３】
また、ステップＳ６において、例えば、色差Cb，Crの和（Cb＋Cr）が、図５における０乃至Ａではない場合、処理は、ステップＳ８に進む。
【０１２４】
ステップＳ８において、重み制御部７３は、色差Cb，Crの和（Cb＋Cr）に基づいて、処理対象となる画素がカラーであるか否かを判定する。
【０１２５】
より詳細には、重み制御部７３は、色差Cb，Crの和（Cb＋Cr）が、図５におけるＢよりも大きいか否かを判定する。
【０１２６】
ステップＳ８において、例えば、色差Cb，Crの和（Cb＋Cr）が、図５におけるＢよりも十分に大きく画素値がカラーであるとみなされた場合、処理は、ステップＳ９に進む。
【０１２７】
ステップＳ９において、重み制御部７３は、カラーであるとみなされた画素値の重みｗを１に設定し、ランダムノイズ制御部７４に供給する。
【０１２８】
さらに、ステップＳ８において、例えば、色差Cb，Crの和（Cb＋Cr）が、図５におけるＢより大きくない場合、すなわち、色差Cb，Crの和（Cb＋Cr）が、図５におけるＡ乃至Ｂである場合、処理は、ステップＳ１０に進む。
【０１２９】
ステップＳ１０において、重み制御部７３は、色差Cb，Crに基づいて、重みｗを（（Cb＋Cr）−Ａ）／（Ｂ−Ａ）に設定する。
【０１３０】
すなわち、重み制御部７３は、色差Cb，Crに基づいて、色差を含まず、画素値がモノクロである場合、重みｗを０に設定し、色差を含み、画素値がカラーである場合、重みｗを１に設定し、それ以外の中間である場合、重みｗを（（Cb＋Cr）−Ａ）／（Ｂ−Ａ）に設定する。
【０１３１】
ステップＳ１１において、ランダムノイズ制御部７４は、重みｗに基づいて、高周波ランダムノイズNR，NG，NBに処理を加えて、ランダムノイズNRW，NGW，NBWとして出力する。
【０１３２】
すなわち、高周波ランダムノイズNRは、R信号成分のランダムノイズNRWとしてそのまま出力される。
【０１３３】
また、乗算器９１−１により重み（１−ｗ）が乗じられたR信号成分の高周波ランダムノイズNR（１−ｗ）と、乗算器９１−２により重みｗが乗じられたG信号成分の高周波ランダムノイズNGｗとが、加算器９２−１により加算される。
【０１３４】
これにより、加算結果がG信号成分のランダムノイズNGW（＝高周波ランダムノイズNR（１−ｗ）＋高周波ランダムノイズNGｗ）として出力される。
【０１３５】
さらに、乗算器９１−１により重み（１−ｗ）が乗じられたR信号成分の高周波ランダムノイズNR（１−ｗ）と、乗算器９１−３により重みｗが乗じられたB信号成分の高周波ランダムノイズNBｗとが、加算器９２−２により加算される。
【０１３６】
これにより、加算結果が、B信号成分のランダムノイズNBW（＝高周波ランダムノイズNR（１−ｗ）＋高周波ランダムノイズNBｗ）として出力される。
【０１３７】
この結果、処理対象の画素が、モノクロであり重みｗ＝０として設定されている場合、制御部３１より出力されるRGB信号成分のランダムノイズNRW，NGW，NBWはいずれもR成分の高周波ランダムノイズNRと同一のものとして出力される。
【０１３８】
また、処理対象の画素が、モノクロに近いものであり重みｗ≒０として設定されている場合、制御部３１より出力されるRGB信号成分のランダムノイズNRW，NGW，NBWはいずれもR成分の高周波ランダムノイズNRと類似したものとして出力される。
【０１３９】
さらに、処理対象の画素が、カラーであり重みｗ＝１として設定されている場合、制御部３１より出力されるRGB信号成分のランダムノイズNRW，NGW，NBWは、それぞれRGB成分の高周波ランダムノイズNR，NG，NBからなる、相互に異なるランダムノイズとして出力される。
【０１４０】
したがって、処理対象の画素値がモノクロに近いものである場合、上述したように、重みｗを０に近いものとすればよいので、（（Cb＋Cr）−Ａ）／（Ｂ−Ａ））に限らず、０に近い固定値を設定するようにしてもよい。
【０１４１】
ステップＳ１２において、スイッチ１１２、およびスイッチ１３２は、それぞれ白黒検出部７１からの判定結果WBが白色画像、または黒色画像のいずれかであるか否かを判定する。
【０１４２】
ステップＳ１２において、白黒検出部７１より供給されてきた判定結果WBが、白色画素でも、黒色画素でもない場合、処理は、ステップＳ１３に進む。
【０１４３】
ステップＳ１３において、ランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３のいずれにおいても、スイッチ１１２が、加算器１１１から出力される信号をランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３からの出力とするように状態をオン状態に切り替える。
【０１４４】
ステップＳ１４において、１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３のいずれにおいても、スイッチ１３２が、加算器１３１から出力される信号を量子化部１３３に出力するように状態をオン状態に切り替える。
【０１４５】
ステップＳ１５において、ランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３は、入力画像であるIN(x,y)のRGBの信号成分に、制御部３１より供給されてくるランダムノイズNRW，NGW，NBWを加算することによりディザを施して画素値F(x,y)として出力する。
【０１４６】
より詳細には、加算器１１１が、入力画像であるIN(x,y)のRGBの信号成分のそれぞれに対して、ランダムノイズNRW，NGW，NBWを加算してスイッチ１１２に供給する。
【０１４７】
そして、スイッチ１１２が、ステップＳ１３の処理により設定された状態に基づいて、加算器１１１より供給されてくるランダムノイズNRW，NGW，NBWが加算されたRGBの信号成分の画素値F(x,y)として１次元ΔΣ変調部３４にそれぞれ出力する。
【０１４８】
ステップＳ１６において、１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３は、それぞれランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３より供給されてくるRGB信号成分の画素値F(x,y)に１次元ΔΣ変調処理を施し、それぞれRGB信号成分の画素値Out(x,y)として出力する。
【０１４９】
より詳細には、加算器１３１が、RGB信号成分の画素値F(x,y)に１次元フィルタ１３５によるフィルタリング処理結果を加算する。
【０１５０】
スイッチ１３２が、ステップＳ１４の処理により設定された状態に基づいて、加算器１３１の処理結果を量子化部１３３、および減算器１３４に供給する。
【０１５１】
量子化部１３３が、スイッチ１３２より供給されてきた画素値のビット数を表示部１７で表示可能なビット数に量子化して画素値Out(x,y)として出力すると共に、減算器１３４に供給する。
【０１５２】
減算器１３４が、量子化部１３３への入力から、量子化部１３３からの出力を減算することにより量子化誤差−Q(x,y)を求めて１次元フィルタ１３５に供給する。
【０１５３】
ここで、１次元フィルタ１３５が、量子化誤差−Q(x,y)にフィルタリング処理を施し、フィルタリング処理結果を加算器１３１に供給する。
【０１５４】
１次元ΔΣ変調部３４では、量子化誤差−Q(x,y)が、１次元フィルタ１３５を介して、入力側（加算器１３１）にフィードバックされており、これにより、１次元のΔΣ変調が行われる。
【０１５５】
したがって、１次元ΔΣ変調部３４では、ランダムノイズ加算部３３からの画素値F(x,y)に対して、１次元のΔΣ変調が施され、その１次元のΔΣ変調の結果として、画素値Out(x,y)が出力される。
【０１５６】
なお、１次元ΔΣ変調部３４において、量子化誤差−Q(x,y)は、画素値F(x,y)に対する量子化誤差であるが、画素値F(x,y)をΔΣ変調して得られる画素値Out(x,y)を求めるにあたっては、画素値F(x,y)に対する量子化誤差−Q(x,y)は使用されず、ラスタスキャン順で、画素値F(x,y)よりも前の画素値（先に処理された画素値）に対する量子化誤差が使用される。
【０１５７】
すなわち、加算器１３１では、画素値F(x,y)の直前に処理された、例えば、図７で示されるように、５画素の画素値F(x−1,y)，F(x−2,y)，F(x−3,y)，F(x−4,y)，F(x−5,y)それぞれに対する量子化誤差を用いた、１次元フィルタ１３５のフィルタリングの結果が、画素値F(x,y)に加算される。
【０１５８】
ステップＳ１７において、制御部３１は、次の画素が存在するか否かを判定し、存在する場合、処理は、ステップＳ１に戻る。
【０１５９】
一方、ステップＳ１７において、次の画素が存在しないと判定された場合、処理は、終了する。
【０１６０】
また、ステップＳ１２において、判定結果WBに基づいて、画素値が白色画素、または黒色画素であると判定された場合、処理は、ステップＳ１８に進む。
【０１６１】
ステップＳ１８において、ランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３のいずれにおいても、スイッチ１１２が、加算器１１１をバイパスして出力される信号をランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３からの出力とするように状態をオフ状態に切り替える。
【０１６２】
ステップＳ１９において、１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３のいずれにおいても、スイッチ１３２が、加算器１３１をバイパスして出力される信号を量子化部１３３に出力するように状態をオフ状態に切り替える。
【０１６３】
ステップＳ２０において、ランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３は、入力画像であるIN(x,y)のRGBの信号成分をそのまま、ディザを施すことなく、画素値F(x,y)として出力する。
【０１６４】
より詳細には、スイッチ１１２が、ステップＳ１８の処理により設定された状態に基づいて、加算器１１１をバイパスして供給されてくるRGBの信号成分をそのまま画素値F(x,y)として１次元ΔΣ変調部３４にそれぞれ出力する。
【０１６５】
ステップＳ２１において、１次元ΔΣ変調部３４−１乃至３４−３は、それぞれランダムノイズ加算部３３−１乃至３３−３より供給されてくるRGB信号成分の画素値F(x,y)に１次元ΔΣ変調処理を施さずに、表示部１７に適切なビット数に量子化して画素値Out(x,y)として出力する。
【０１６６】
より詳細には、スイッチ１３２が、ステップＳ１９の処理により設定された状態に基づいて、加算器１３１をバイパスして入力される画素値F(x,y)をそのまま量子化部１３３、および減算器１３４に供給する。
【０１６７】
量子化部１３３が、スイッチ１３２より供給されてきた画素値のビット数を表示部１７で表示可能なビット数に量子化して画素値Out(x,y)として出力する。
【０１６８】
尚、量子化部１３３は、量子化した結果を減算器１３４にも出力するが、ここでは、１次元フィルタ１３５の処理結果が使用されないので、実質的に無視することができる。そして、処理は、ステップＳ１７に進む。
【０１６９】
すなわち、例えば、図１０の上段で示される８ビットの画像を４ビットの画像となるように、上述した階調変換処理を行った場合、ステップＳ１乃至Ｓ１７の一連の処理により、例えば、図１１の上段で示されるような（階調変換処理後の画像）が得られる。
【０１７０】
尚、図１１の下段では、図１０の下段で示される８ビットの画像のある水平ライン上の画素値に対応する、階調変換後の４ビットの画像のある水平ライン上の画素値を示している。
【０１７１】
図１０で示されるように、８ビットによれば、２５６階調を表現することができるのに対して、図１１で示されるように、４ビットでは、１６階調しか表現することができない。
【０１７２】
しかしながら、階調変換部１５による階調変換処理後の４ビットの画像では、画素値が、ある量子化値qとなる画素と、その量子化値qより１だけ大の量子化値q+1（又は、１だけ小の量子化値q−1）となる画素との粗密がある粗密領域、つまり、画素値が量子化値qの画素の割合が多い領域や、画素値が量子化値q+1の画素が多い領域（画素値が量子化値q+1の画素の割合が少ない領域や、画素値が量子化値qの画素が少ない領域）が生じており、その粗密領域の画素値が、人の視覚の積分効果によって、滑らかに変化しているように見える。
【０１７３】
その結果、４ビットでは、１６階調しか表現できないのにもかかわらず、階調変換部１５による階調変換後の４ビットの画像では、階調変換前の８ビットの対象画像であるかのように、擬似的に、２５６階調を表現することができる。
【０１７４】
さらに、ステップＳ１乃至Ｓ１７の処理においては、入力画像の画素値の色差Cb，Crの和（Cb＋Cr）に応じて、重みｗが設定されることにより、RGB信号成分のそれぞれのランダムノイズが切り替えて生成される。
【０１７５】
このため、入力画像の画素値がモノクロの場合、RGB信号成分のそれぞれの画素値に同一のランダムノイズが加算された上で（同一のランダムノイズでディザが施された上で）、ΔΣ変調が施されるので、カラーノイズを防止することが可能となる。
【０１７６】
また、入力画像の画素値がモノクロに近い場合、RGB信号成分のそれぞれの画素値に類似したランダムノイズが加算された上で（類似したランダムノイズでディザが施された上で）、ΔΣ変調が施されるので、カラーノイズの発生を抑制することが可能となる。
【０１７７】
さらに、入力画像の画素値がカラーであれば、RGB信号成分のそれぞれの画素値に異なるランダムノイズが加算された上で（異なるランダムノイズでディザが施された上で）、ΔΣ変調が施されることにより、階調性能を向上させ、階調変換により生じるＳ／Ｎの低減を抑制することが可能となる。
【０１７８】
尚、以上の階調変換部１５の変換例として、図２で示されるように、１４ビットの入力画像を８ビットに変換する例について説明してきたが、入力画像のビット数および変換後のビット数はその他のビット数であっても同様である。
【０１７９】
したがって、図１０，図１１を参照して説明する例については、８ビットの入力画像を４ビットに変換する場合について説明しているが、処理については、図９のフローチャートを参照して説明した階調変換処理と同様の処理により実現されるものである。
【０１８０】
一方、ステップＳ１乃至Ｓ１２，Ｓ１８乃至Ｓ２１，Ｓ１７の処理によれば、入力画像の画素値が、白色画素、および黒色画素の場合、RGB信号成分のいずれにもランダムノイズが加算されず（ディザが施されず）、かつ、１次元ΔΣ変調が施されないことになる。
【０１８１】
結果として、入力画像の画素値が、白色画素、および黒色画素の場合、誤差拡散がなされないので、黒色画素、および白色画素がそのまま最小画素値、および最大画素値として適切に階調変換されるので、適切な黒色画素および白色画素とすることが可能となる。
【０１８２】
尚、図４におけるランダムノイズ制御部７４においては、R成分の高周波ランダムノイズNRが基準となって、重みｗが利用されて、GおよびB成分の高周波ランダムノイズNG，NBと混合されることにより、それぞれを同一、類似、または相互に異なる状態に切り替える例について説明している。
【０１８３】
しかしながら、ランダムノイズ制御部７４の構成については、それぞれを同一、類似、または相互に異なる状態に切り替えることができる限り、その他の構成とするようにしても良く、例えば、GまたはB成分の高周波ランダムノイズを基準とした構成とするようにしてもよい。
【０１８４】
以上の如く、本技術によれば、画素値のRGB成分に応じて、加算するランダムノイズの種別を調整してディザを施すと共に、ΔΣ変調を適切に施すことにより、階調変換により生じるＳ／Ｎの低減を抑制し、より適切な発色を実現することが可能となる。
【０１８５】
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。
【０１８６】
図１２は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。
【０１８７】
コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）１００１，ROM（Read Only Memory）１００２，RAM（Random Access Memory）１００３は、バス１００４により相互に接続されている。
【０１８８】
バス１００４には、さらに、入出力インタフェース１００５が接続されている。入出力インタフェース１００５には、入力部１００６、出力部１００７、記憶部１００８、通信部１００９、及びドライブ１０１０が接続されている。
【０１８９】
入力部１００６は、キーボード、マウス、マイクロフォンなどよりなる。出力部１００７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記憶部１００８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部１００９は、ネットワークインタフェースなどよりなる。ドライブ１０１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブルメディア１０１１を駆動する。
【０１９０】
以上のように構成されるコンピュータでは、CPU１００１が、例えば、記憶部１００８に記憶されているプログラムを、入出力インタフェース１００５及びバス１００４を介して、RAM１００３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。
【０１９１】
コンピュータ（CPU１００１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブルメディア１０１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。
【０１９２】
コンピュータでは、プログラムは、リムーバブルメディア１０１１をドライブ１０１０に装着することにより、入出力インタフェース１００５を介して、記憶部１００８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部１００９で受信し、記憶部１００８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM１００２や記憶部１００８に、あらかじめインストールしておくことができる。
【０１９３】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【０１９４】
また、本明細書において、システムとは、複数の構成要素（装置、モジュール（部品）等）の集合を意味し、すべての構成要素が同一筐体中にあるか否かは問わない。したがって、別個の筐体に収納され、ネットワークを介して接続されている複数の装置、及び、１つの筐体の中に複数のモジュールが収納されている１つの装置は、いずれも、システムである。
【０１９５】
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術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。
【０１９６】
例えば、本技術は、１つの機能をネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成をとることができる。
【０１９７】
また、上述のフローチャートで説明した各ステップは、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
【０１９８】
さらに、１つのステップに複数の処理が含まれる場合には、その１つのステップに含まれる複数の処理は、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。
【０１９９】
尚、本技術は、以下のような構成も取ることができる。
（１） 画像の階調を変換する階調変換装置において、
前記画像を構成する画素毎の画素値に、ランダムノイズを加算するランダムノイズ加算部と、
前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値に、１次元のΔΣ変調を施す１次元ΔΣ変調部と、
前記画素値に基づいて、前記ランダムノイズ加算部、および前記１次元ΔΣ変調部の動作を制御する制御部と
を含む階調変換装置。
（２） 前記ランダムノイズ加算部は、前記画素値にランダムノイズを加算して出力するオン状態と、前記画素値にランダムノイズを加算することなく出力するオフ状態とを切り替えるランダムノイズ加算スイッチを含み、
前記ΔΣ変調部は、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値にΔΣ変調を施して出力するオン状態と、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値にΔΣ変調を施さずに出力するオフ状態とを切り替えるΔΣ変調スイッチを含み、
前記制御部は、前記画素値が白または黒である場合、前記ランダムノイズ加算スイッチ、および前記ΔΣ変調スイッチをいずれもオフに制御する
（１）に記載の階調変換装置。
（３） 前記ランダムノイズ加算部は、前記画素値にランダムノイズを加算して出力するオン状態と、前記画素値にランダムノイズを加算することなく出力するオフ状態とを切り替えるランダムノイズ加算スイッチを含み、
前記ΔΣ変調部は、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値にΔΣ変調を施して出力するオン状態と、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値にΔΣ変調を施さずに出力するオフ状態とを切り替えるΔΣ変調スイッチを含み、
前記制御部は、前記画素値が白および黒のいずれでもない場合、前記ランダムノイズ加算スイッチ、および前記ΔΣ変調スイッチをいずれもオンに制御する
（１）または（２）に記載の階調変換装置。
（４） 前記画素値は、各画素におけるRGB（赤緑青）信号成分を含み、
前記RGB信号成分をYCbCr（輝度色差）信号に変換する信号変換部をさらに含み、
前記YCbCr（輝度色差）信号のうち、CbCr（色差）信号の和が第１の所定値よりも小さいことにより、前記画素がモノクロであるとみなされる場合、前記各画素における前記RGB各信号成分に対応するランダムノイズ加算部は、前記各画素における前記RGB各信号成分に対して、それぞれ同一のランダムノイズを加算する
（１）乃至（３）に記載の階調変換装置。
（５） 前記画素値は、各画素におけるRGB（赤緑青）信号成分を含み、
前記RGB信号成分をYCbCr（輝度色差）信号に変換する信号変換部をさらに含み、
前記YCbCr（輝度色差）信号のうち、CbCr（色差）信号の和が、これより小さいと前記画素がモノクロであるとみなされる第１の所定値よりも大きく、かつ、前記第１の所定値よりも大きい第２の所定値よりも小さいことにより、前記画素がモノクロに類似するとみなされる場合、前記各画素における前記RGB各信号成分に対応するランダムノイズ加算部は、前記各画素における前記RGB各信号成分に対して、それぞれ類似したランダムノイズを加算する
（１）乃至（３）に記載の階調変換装置。
（６） 前記画素値は、各画素におけるRGB（赤緑青）信号成分を含み、
前記RGB信号成分をYCbCr（輝度色差）信号に変換する信号変換部をさらに含み、
前記YCbCr（輝度色差）信号のうち、CbCr（色差）信号の和が、これより小さいと前記画素がモノクロであるとみなされる第１の所定値よりも大きい値であって、これよりも小さいと前記画素がモノクロに類似するとみなされる第２の所定値よりも大きいことにより、前記画素がカラーであるとみなされる場合、前記各画素における前記RGB各信号成分に対応するランダムノイズ加算部は、前記各画素における前記RGB各信号成分に対して、それぞれ異なるランダムノイズを加算する
（１）乃至（３）に記載の階調変換装置。
（７） 画像の階調を変換する階調変換装置の階調変換方法であって、
前記画像を構成する画素毎の画素値に、ランダムノイズを加算するランダムノイズ加算処理をし、
前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値に、１次元のΔΣ変調を施す１次元ΔΣ変調処理をし、
前記画素値に基づいて、前記ランダムノイズ加算部、および前記１次元ΔΣ変調部の動作を制御する制御処理をする
ステップを含む階調変換方法。
（８） 画像の階調を変換する階調変換装置を制御するコンピュータを、
前記画像を構成する画素毎の画素値に、ランダムノイズを加算するランダムノイズ加算部と、
前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値に、１次元のΔΣ変調を施す１次元ΔΣ変調部と、
前記画素値に基づいて、前記ランダムノイズ加算部、および前記１次元ΔΣ変調部の動作を制御する制御部と
して機能させるプログラム。
【符号の説明】
【０２００】
１ テレビジョン受像機， １１ チューナ， １２ デマルチプレクサ， １３ デコーダ， １４ ノイズリダクション部， １５ 階調変換部， １６ 表示制御部， １７ 表示部， ３１ 制御部， ３２ ランダムノイズ出力部， ３３，３３−１乃至３３−３ ランダムノイズ加算部， ３４，３４−１乃至３４−３ １次元ΔΣ変調部， ５１，５１−１乃至５１−３ ランダムノイズ発生部， ５２，５２−１乃至５２−３ HPF， ７１ 白黒検出部， ７２ YCbCr変換部， ７３ 重み制御部， ７４ ランダムノイズ制御部， ９１−１乃至９１−３ 乗算器， ９２−１，９２−２ 加算器， １１１ 加算器， １１２ スイッチ， １３１ 加算器， １３２ スイッチ， １３３ 量子化部， １３４ 減算器， １３５ １次元フィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像の階調を変換する階調変換装置において、
前記画像を構成する画素毎の画素値に、ランダムノイズを加算するランダムノイズ加算部と、
前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値に、１次元のΔΣ変調を施す１次元ΔΣ変調部と、
前記画素値に基づいて、前記ランダムノイズ加算部、および前記１次元ΔΣ変調部の動作を制御する制御部と
を含む階調変換装置。
【請求項２】
前記ランダムノイズ加算部は、前記画素値にランダムノイズを加算して出力するオン状態と、前記画素値にランダムノイズを加算することなく出力するオフ状態とを切り替えるランダムノイズ加算スイッチを含み、
前記ΔΣ変調部は、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値にΔΣ変調を施して出力するオン状態と、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値にΔΣ変調を施さずに出力するオフ状態とを切り替えるΔΣ変調スイッチを含み、
前記制御部は、前記画素値が白または黒である場合、前記ランダムノイズ加算スイッチ、および前記ΔΣ変調スイッチをいずれもオフに制御する
請求項１に記載の階調変換装置。
【請求項３】
前記ランダムノイズ加算部は、前記画素値にランダムノイズを加算して出力するオン状態と、前記画素値にランダムノイズを加算することなく出力するオフ状態とを切り替えるランダムノイズ加算スイッチを含み、
前記ΔΣ変調部は、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値にΔΣ変調を施して出力するオン状態と、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値にΔΣ変調を施さずに出力するオフ状態とを切り替えるΔΣ変調スイッチを含み、
前記制御部は、前記画素値が白および黒のいずれでもない場合、前記ランダムノイズ加算スイッチ、および前記ΔΣ変調スイッチをいずれもオンに制御する
請求項１に記載の階調変換装置。
【請求項４】
前記画素値は、各画素におけるRGB（赤緑青）信号成分を含み、
前記RGB信号成分をYCbCr（輝度色差）信号に変換する信号変換部をさらに含み、
前記YCbCr（輝度色差）信号のうち、CbCr（色差）信号の和が第１の所定値よりも小さいことにより、前記画素がモノクロであるとみなされる場合、前記各画素における前記RGB各信号成分に対応するランダムノイズ加算部は、前記各画素における前記RGB各信号成分に対して、それぞれ同一のランダムノイズを加算する
請求項３に記載の階調変換装置。
【請求項５】
前記画素値は、各画素におけるRGB（赤緑青）信号成分を含み、
前記RGB信号成分をYCbCr（輝度色差）信号に変換する信号変換部をさらに含み、
前記YCbCr（輝度色差）信号のうち、CbCr（色差）信号の和が、これより小さいと前記画素がモノクロであるとみなされる第１の所定値よりも大きく、かつ、前記第１の所定値よりも大きい第２の所定値よりも小さいことにより、前記画素がモノクロに類似するとみなされる場合、前記各画素における前記RGB各信号成分に対応するランダムノイズ加算部は、前記各画素における前記RGB各信号成分に対して、それぞれ類似したランダムノイズを加算する
請求項３に記載の階調変換装置。
【請求項６】
前記画素値は、各画素におけるRGB（赤緑青）信号成分を含み、
前記RGB信号成分をYCbCr（輝度色差）信号に変換する信号変換部をさらに含み、
前記YCbCr（輝度色差）信号のうち、CbCr（色差）信号の和が、これより小さいと前記画素がモノクロであるとみなされる第１の所定値よりも大きい値であって、これよりも小さいと前記画素がモノクロに類似するとみなされる第２の所定値よりも大きいことにより、前記画素がカラーであるとみなされる場合、前記各画素における前記RGB各信号成分に対応するランダムノイズ加算部は、前記各画素における前記RGB各信号成分に対して、それぞれ異なるランダムノイズを加算する
請求項３に記載の階調変換装置。
【請求項７】
画像の階調を変換する階調変換装置の階調変換方法であって、
前記画像を構成する画素毎の画素値に、ランダムノイズを加算するランダムノイズ加算処理をし、
前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値に、１次元のΔΣ変調を施す１次元ΔΣ変調処理をし、
前記画素値に基づいて、前記ランダムノイズ加算部、および前記１次元ΔΣ変調部の動作を制御する制御処理をする
ステップを含む階調変換方法。
【請求項８】
画像の階調を変換する階調変換装置を制御するコンピュータを、
前記画像を構成する画素毎の画素値に、ランダムノイズを加算するランダムノイズ加算部と、
前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値に、１次元のΔΣ変調を施す１次元ΔΣ変調部と、
前記画素値に基づいて、前記ランダムノイズ加算部、および前記１次元ΔΣ変調部の動作を制御する制御部と
して機能させるプログラム。
【請求項１】
画像の階調を変換する階調変換装置において、
前記画像を構成する画素毎の画素値に、ランダムノイズを加算するランダムノイズ加算部と、
前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値に、１次元のΔΣ変調を施す１次元ΔΣ変調部と、
前記画素値に基づいて、前記ランダムノイズ加算部、および前記１次元ΔΣ変調部の動作を制御する制御部と
を含む階調変換装置。
【請求項２】
前記ランダムノイズ加算部は、前記画素値にランダムノイズを加算して出力するオン状態と、前記画素値にランダムノイズを加算することなく出力するオフ状態とを切り替えるランダムノイズ加算スイッチを含み、
前記ΔΣ変調部は、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値にΔΣ変調を施して出力するオン状態と、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値にΔΣ変調を施さずに出力するオフ状態とを切り替えるΔΣ変調スイッチを含み、
前記制御部は、前記画素値が白または黒である場合、前記ランダムノイズ加算スイッチ、および前記ΔΣ変調スイッチをいずれもオフに制御する
請求項１に記載の階調変換装置。
【請求項３】
前記ランダムノイズ加算部は、前記画素値にランダムノイズを加算して出力するオン状態と、前記画素値にランダムノイズを加算することなく出力するオフ状態とを切り替えるランダムノイズ加算スイッチを含み、
前記ΔΣ変調部は、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値にΔΣ変調を施して出力するオン状態と、前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値にΔΣ変調を施さずに出力するオフ状態とを切り替えるΔΣ変調スイッチを含み、
前記制御部は、前記画素値が白および黒のいずれでもない場合、前記ランダムノイズ加算スイッチ、および前記ΔΣ変調スイッチをいずれもオンに制御する
請求項１に記載の階調変換装置。
【請求項４】
前記画素値は、各画素におけるRGB（赤緑青）信号成分を含み、
前記RGB信号成分をYCbCr（輝度色差）信号に変換する信号変換部をさらに含み、
前記YCbCr（輝度色差）信号のうち、CbCr（色差）信号の和が第１の所定値よりも小さいことにより、前記画素がモノクロであるとみなされる場合、前記各画素における前記RGB各信号成分に対応するランダムノイズ加算部は、前記各画素における前記RGB各信号成分に対して、それぞれ同一のランダムノイズを加算する
請求項３に記載の階調変換装置。
【請求項５】
前記画素値は、各画素におけるRGB（赤緑青）信号成分を含み、
前記RGB信号成分をYCbCr（輝度色差）信号に変換する信号変換部をさらに含み、
前記YCbCr（輝度色差）信号のうち、CbCr（色差）信号の和が、これより小さいと前記画素がモノクロであるとみなされる第１の所定値よりも大きく、かつ、前記第１の所定値よりも大きい第２の所定値よりも小さいことにより、前記画素がモノクロに類似するとみなされる場合、前記各画素における前記RGB各信号成分に対応するランダムノイズ加算部は、前記各画素における前記RGB各信号成分に対して、それぞれ類似したランダムノイズを加算する
請求項３に記載の階調変換装置。
【請求項６】
前記画素値は、各画素におけるRGB（赤緑青）信号成分を含み、
前記RGB信号成分をYCbCr（輝度色差）信号に変換する信号変換部をさらに含み、
前記YCbCr（輝度色差）信号のうち、CbCr（色差）信号の和が、これより小さいと前記画素がモノクロであるとみなされる第１の所定値よりも大きい値であって、これよりも小さいと前記画素がモノクロに類似するとみなされる第２の所定値よりも大きいことにより、前記画素がカラーであるとみなされる場合、前記各画素における前記RGB各信号成分に対応するランダムノイズ加算部は、前記各画素における前記RGB各信号成分に対して、それぞれ異なるランダムノイズを加算する
請求項３に記載の階調変換装置。
【請求項７】
画像の階調を変換する階調変換装置の階調変換方法であって、
前記画像を構成する画素毎の画素値に、ランダムノイズを加算するランダムノイズ加算処理をし、
前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値に、１次元のΔΣ変調を施す１次元ΔΣ変調処理をし、
前記画素値に基づいて、前記ランダムノイズ加算部、および前記１次元ΔΣ変調部の動作を制御する制御処理をする
ステップを含む階調変換方法。
【請求項８】
画像の階調を変換する階調変換装置を制御するコンピュータを、
前記画像を構成する画素毎の画素値に、ランダムノイズを加算するランダムノイズ加算部と、
前記ランダムノイズ加算部より出力される画素値に、１次元のΔΣ変調を施す１次元ΔΣ変調部と、
前記画素値に基づいて、前記ランダムノイズ加算部、および前記１次元ΔΣ変調部の動作を制御する制御部と
して機能させるプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−９８６１１（Ｐ２０１３−９８６１１Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３６９８０（Ｐ２０１１−２３６９８０）
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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