CN101843103B - 视频信号变换装置、视频显示装置、视频信号变换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视频信号变换装置及其方法、以及包括该视频信号变换装置的视频显示装置，在将色域比视频显示部更宽的一次视频信号变换成视频显示部的色域内的二次视频信号时，能够正确地再现视频显示部的色域内的颜色，且对其它颜色在确保颜色的连续性的同时能够在低运算负荷下进行信号变换。由(A1)、(A2)式计算出的中间亮度值包含大于输出上限值的值的情况下，生成按照规定的变换规则将中间亮度值变换成输出范围内的值的信号所形成的二次视频信号，在其它情况下，生成中间亮度值的信号所形成的二次视频信号。此外，Smin为输出下限值，Xr～Xb为一次视频信号的RGB的值，k为常数，Lr～Lb为RGB中间亮度值。

Description

视频信号变换装置、视频显示装置、视频信号变换方法

技术领域

本发明涉及一种视频信号变换装置及其方法、以及包括该视频信号变换装置的视频显示装置，该视频信号变换装置将可得到包含规定的输出范围在内(比输出范围宽)的扩展范围的信号值的RGB各原色的亮度信号所形成的视频信号，变换成可得到所述输出范围的值的RGB各原色的亮度信号所形成的视频信号。

背景技术

在电视接收机等视频显示装置中，液晶显示器等视频显示部基于由RGB三原色各自的亮度信号所形成的视频信号(以下称为输出侧视频信号)显示视频。一般，所述输出侧视频信号中的RGB三原色的亮度信号，以其组合对应于视频显示部能够显示(能够再现)的色域(也称为色彩再现区域或者色彩再现范围)内的颜色的方式，在预定的从下限值(以下称为输出下限值)至大于其的上限值(以下称为输出上限值)的输出范围(例如0～255或者0～1等)内，将其信号值(RGB三原色的亮度信号值)归一化。

而且，输入到视频显示装置的视频信号(以下称为输入视频信号)或者作为对该输入视频信号实施了已知的色域变换处理的视频信号的输入侧视频信号能够表现的色域，与视频显示部能够再现(能够显示)的色域一致的情况下，若采用所述输入侧视频信号的信号值作为所述输出侧视频信号，则视频显示部显示对应于所述输入视频信号的视频(颜色)。

另一方面，所述输入侧视频信号能够表现的色域偏离视频显示部能够再现(能够显示)的色域的情况下(比视频显示部的色域更宽的情况等)，所述输入侧视频信号的信号值可取偏离所述输出范围的值，从而产生无法将其用作为所述输出侧视频信号的情况。例如，与视频显示部的色域对应的视频信号的三原色的亮度值的范围(所述输出范围)为0～1，对此，存在所述输入侧视频信号的信号值为负值或超过1的值的情况，在这种情况下，不得不将所述输入侧视频信号变换成信号值全在所述输出范围内的所述输出侧视频信号。作为这种状况，例如有，所述输入侧视频信号为依据IEC61966-2-4标准(通称xvYCC标准)或IEC 61966-2-1标准的视频信号，所述输出侧视频信号为依据ITU-R BT.709标准的视频信号。

在此，作为所述输入侧视频信号的信号值偏离所述输出范围的情况的信号变换方法，最简易的方法有通过对所述输入侧视频信号的信号值实施在所述输出范围内的剪切处理(也称为限制处理)，变换成所述输出侧视频信号。

此外，在专利文献1中示出了如下内容：在输出方的色域(相当于视频显示部的色域)比输入方的色域(相当于所述输入侧视频信号的色域)小的情况下，在明度和彩度的二维平面上对输入方的色域进行分区，对每一分区保持固定的色相，同时进行色域的压缩(信号值的压缩)。

专利文献1：日本专利特开平9-98298号公报

发明内容

然而，通过剪切处理将所述输入侧视频信号变换成所述输出侧视频信号的情况下，由于超出所述输出范围的所述输入侧视频信号的信号值全部被替换为所述输出下限值或者所述输出上限值，所以存在所述输入侧视频信号的颜色的连续性明显被损坏(发生灰度等级的破坏)的问题。

另一方面，如专利文献1所示，通过色域压缩将所述输入侧视频信号变换成所述输出侧视频信号的情况下，虽然能够确保颜色的连续性，但是，即使在所述输入侧视频信号呈现视频显示部的色域内的颜色的情况(所述输入侧视频信号的信号值全在所述输出范围内的情况)下，该视频信号也被变换成其它颜色的视频信号，从而存在无法正确再现(显示)所述输入视频信号呈现的本来的颜色的问题。而且，由于专利文献1中所示的技术将视频信号作为明度和彩度的二维平面上的数据进行处理，保持色相固定并进行色域压缩(信号变换)的处理变成使用三角函数的运算处理，从而存在运算负荷高的问题。

因此，鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种视频信号变换装置及其方法、以及视频显示装置，当该视频信号变换装置接收色域与视频显示部能够显示的色域不一致的视频信号(相当于所述输入侧视频信号)，并将该视频信号变换成呈现视频显示部的色域内的颜色的视频信号(相当于所述输出侧视频信号)时，在所接收的视频信号呈现视频显示部的色域内的颜色的情况下能够正确地再现(显示)其本来的颜色，并且在所接收的视频信号为呈现视频显示部的色域外区域的颜色的信号的情况下能够确保该区域的颜色的连续性(能够避免灰度等级的破坏)，而且，能够在低运算负荷下执行信号变换处理。

本发明的视频信号变换装置，将可得到包含预定的从输出下限值到输出上限值的输出范围在内的扩展范围的信号值的RGB各原色的亮度信号所形成的视频信号(以下称为一次视频信号)，变换成作为输入到规定的视频显示单元的视频信号的、可得到所述输出范围的值的RGB各原色的亮度信号所形成的视频信号(以下称为二次视频信号)。而且，本发明中第一项发明的视频信号变换装置包括以下(1-1)和(1-2)所示的各构成要素。

(1-1)中间亮度值计算单元，该中间亮度值计算单元将所述一次视频信号中RGB各原色的亮度信号的值应用到下面的(A1)式和(A2)式而计算得到RGB各原色的中间亮度值。

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{If\; Xr}<S\min \mathrm{Then\; c}=S\min -\mathrm{Xr},X{r}^{\&prime;}=S\min \mathrm{Else\; c}=0,{\mathrm{Xr}}^{\&prime;}=\mathrm{Xr}\\ \mathrm{If\; Xg}<S\min \mathrm{Then\; m}=S\min -\mathrm{Xg},{\mathrm{Xg}}^{\&prime;}=S\min \mathrm{Else\; m}=0,X{g}^{\&prime;}=\mathrm{Xg}\\ \mathrm{If\; Xb}<S\min \mathrm{Then\; y}=S\min -\mathrm{Xb},{\mathrm{Xb}}^{\&prime;}=S\min \mathrm{Else\; y}=0,{\mathrm{Xb}}^{\&prime;}=\mathrm{Xb}\end{array}\right\}\left(A1\right)$

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{Lr}={\mathrm{Xr}}^{\&prime;}+k\&CenterDot;y+k\&CenterDot;m\\ \mathrm{Lg}={\mathrm{Xg}}^{\&prime;}+k\&CenterDot;c+k\&CenterDot;y\\ \mathrm{Lb}=X{b}^{\&prime;}+k\&CenterDot;m+k\&CenterDot;c\end{array}\right\}\left(A2\right)$

其中，Smin为所述输出下限值(二次视频信号的各亮度信号的下限值)，Xr、Xg以及Xb分别为所述一次视频信号中R亮度信号的值、G亮度信号的值以及B亮度信号的值，c、m、y、Xr’、Xg’以及Xb’为变量，k为常数(0＜k)，Lr、Lg以及Lb分别为R中间亮度值、G中间亮度值以及B中间亮度值。

(1-2)二次视频信号生成单元，该二次视频信号生成单元在所述RGB各原色的中间亮度值包含大于所述输出上限值的值的情况下，生成按照预定的变换规则将所述RGB各原色的中间亮度值变换成所述输出范围内的值的信号所形成的所述二次视频信号，而在所述RGB各原色的中间亮度值不包含大于所述输出上限值的值的情况下，生成所述RGB各原色的中间亮度值的信号所形成的所述二次视频信号。

在此，所述二次视频信号为可得到作为归一化了的值是从0到1的范围的所述输出范围的信号值的RGB各原色的亮度信号所形成的视频信号的情况下，所述一次视频信号是可得到作为归一化了的值是从负值到大于1的值的范围的所述扩展范围的信号值的RGB各原色的亮度信号所形成的视频信号。这种情况下，由于所述输出下限值和所述输出上限值分别为0和1，所述(A1)式被替换成下面的(A1’)式。该(A1’)式为所述(A1)式的一个示例。

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{If\; Xr}<0\mathrm{Then\; c}=-\mathrm{Xr},X{r}^{\&prime;}=0\mathrm{Else\; c}=0,{\mathrm{Xr}}^{\&prime;}=\mathrm{Xr}\\ \mathrm{If\; Xg}<0\mathrm{Then\; m}=-\mathrm{Xg},{\mathrm{Xg}}^{\&prime;}=0\mathrm{Else\; m}=0,X{g}^{\&prime;}=\mathrm{Xg}\\ \mathrm{If\; Xb}<0\mathrm{Then\; y}=-\mathrm{Xb},{\mathrm{Xb}}^{\&prime;}=0\mathrm{Else\; y}=0,{\mathrm{Xb}}^{\&prime;}=\mathrm{Xb}\end{array}\right\}\left(A{1}^{\&prime;}\right)$

此外，本发明不一定将按照(A1)和(A2)式计算出所述RGB各原色的中间亮度值作为必要条件，也可以通过执行能够得到与按照(A1)式和(A2)式的处理相同结果的处理来计算出所述RGB各原色的中间亮度值。例如，能够得到与按照所述(A1)式和(A2)式的信号值计算处理相同结果的基于其它运算式的信号值计算处理，或者，通过基于预先设定的信号值表执行信号变换处理等，计算出所述RGB各原色的中间亮度值。

而且，所述一次视频信号是进行了色域变换后使其对应于所述视频显示单元能够显示(再现)的色域的信号。因此，所述一次视频信号的信号值在所述输出范围内的情况下，只要将该一次视频信号照原样作为所述二次视频信号，所述视频显示单元就可以正确地再现(显示)所述一次视频信号呈现的本来的颜色。

而且，作为所述二次视频信号生成单元中所述预定的变换规则，例如，可以是下面的(3)或者(4)中任一项所示的规则。

(3)将所述中间亮度值中的最大值替换成所述输出上限值，并且对其它的所述中间亮度值基于压缩系数进行压缩的规则，该压缩系数根据所述中间亮度值中的最大值的大小确定。

(4)将所述RGB各原色的全部中间亮度值根据所述输出范围的宽度与从所述输出下限值到所述RGB各原色的中间亮度值中的最大值的范围的宽度之比进行压缩的规则。

以下，对本发明中视频信号变换处理的内容进行说明。此外，在以下的说明中，“灰度等级”是指从RGB各原色的亮度信号值(信号值Xr、Xg、Xb)减去所述输出下限值(Smin)得到的值。此外，所述输出下限值为0(Smin＝0)的情况下，RGB各原色的信号值(亮度值)与“灰度等级”为相同值。

本发明中，所述一次视频信号的信号值(Xr、Xg、Xb)在所述输出范围内的情况下，将该一次视频信号照原样作为所述二次视频信号。也就是说，(A1)式和(A2)式中，所述中间亮度值变成Lr＝Xr，Lg＝Xg，Lb＝Xg，这些值照原样成为所述二次视频信号中RGB三原色的亮度信号的值。

此外，本发明中，所述一次视频信号中某个原色的灰度等级为负的等级(即信号值Xr、Xg、Xb小于所述输出下限值Smin)的情况下，将该灰度等级(负的等级)替换成对应于其大小(绝对值)的等级的其它二原色的正灰度等级。例如，所述输出范围为0～1，所述一次视频信号中R亮度信号的值为-0.1的情况下，所述中间亮度计算单元将该R亮度信号的负灰度等级(-0.1-0＝-0.1)替换成对应于其大小的其它二原色(G和B)的正灰度等级(k·c：其中，c＝0-(-0.1)，k为正常数)。这意味着，将原色R的负灰度等级(-c)替换成作为该原色R的互补色的蓝绿色的正灰度等级(c)，且将该蓝绿色的正灰度等级(c)通过加法混色法换算成其它二原色(G和B)各自的正灰度等级(k·c)。

此外，本发明中，RGB各原色的所述中间信号值全部在所述输出上限值以下的情况下，这些值照原样变成所述二次视频信号的信号值，与所述二次视频信号的值等价。因此，所述中间亮度值这一术语有时也指在从所述一次视频信号向所述二次视频信号的信号变换的中途过程中计算出的信号值，但在RGB各原色的所述中间信号值全部在所述输出上限值以下的情况下，“中间亮度值”这一术语是能够与“二次视频信号的信号值”替换的术语。

如以上所示，依照本发明，所述一次视频信号的信号值(Xr、Xg、Xb)在所述输出范围内的情况下，由于将该一次视频信号照原样成为所述二次视频信号，因此所述视频显示单元可正确地再现(显示)所述一次视频信号呈现的本来的颜色。

此外，依照本发明，所述一次视频信号中三原色各自的亮度信号值小于所述输出下限值(灰度等级为负)的情况下，该原色的负灰度等级根据其大小(绝对值)被替换成其它二原色的正灰度等级。因此，依照本发明，即使在所述一次视频信号包含灰度等级为负的信号值的情况下(RGB各信号值中有一个以上低于所述输出下限值的情况)，利用显示单元能够再现(显示)对应于该灰度等级的组合(RGB的组合)的颜色，在多数情况下(只要所述中间亮度值没有超过所述输出上限值)，能够确保所述视频显示单元的色域外区域的颜色的连续性(能够避免灰度等级被破坏)。而且，本发明中视频信号的变换处理能够通过基于RGB各原色的信号值的简易(运算负荷低)四则运算实现。

但是，对于三原色的各信号，通过将负灰度等级替换成其它二原色的信号的正灰度等级而得到的RGB各原色的中间亮度值Lr、Lg、Lb偶尔也会超过所述输出上限值。这种情况下，若通过按照所述(3)和(4)所示的规则压缩所述中间亮度值而生成所述二次视频信号，则在所述视频显示单元的色域外区域，能够确保所述视频显示单元的色域外区域的颜色的连续性(能够避免灰度等级被破坏)。

特别是通过按照(4)所示的规则压缩所述中间亮度值而生成所述二次视频信号，则在所述二次视频信号中也能够维持所述中间亮度值的三原色的色平衡(色相)。

而且，若所述(A2)式中的常数k为1，则如后所述，能够使所述一次视频信号呈现的颜色的色相和所述所述中间亮度值呈现的颜色的色相一致，且在所述一次视频信号呈现的颜色(原本的颜色)是所述视频显示单元的色域外的颜色的情况下，在所述视频显示单元中能够再现(显示)与原本的颜色色感相近的颜色。

顺带一提，在以上所示的发明中，当所述一次视频信号中三原色的亮度信号中包含两个以上其值小于所述输出下限值(灰度等级为负)的信号时，两个以上的原色各自的负灰度等级分别根据其大小(绝对值)被替换成其它二原色的正灰度等级。

然而，若仅仅对小于所述输出下限值的多个所述一次视频信号的值中的最小值，将其负灰度等级替换成其它二原色的正灰度等级，灰度等级为负的原色将不再存在。这种情况下，对于小于所述输出下限值的多个所述一次视频信号的值中的最小值以外的值，不需要将其负灰度等级替换成其它二原色的正灰度等级。

此外，仅仅对小于所述输出下限值的三个所述一次视频信号的值中较小的两个值，将其负灰度等级替换成其它二原色的正灰度等级，灰度等级为负的原色将不再存在，这种情况也同样没有必要将三原色各自的负灰度等级全部替换成其它二原色的正灰度等级。

因此，本发明中的第二项发明的视频信号变换装置包括以下(2-1)和(2-2)所示的各构成要素。

(2-1)中间亮度值计算单元，该中间亮度值计算单元通过执行第一补色替换处理计算出RGB各原色的中间亮度值，该第一补色替换处理是在所述一次视频信号中RGB各原色的亮度信号的值中的最小值即一次信号最小值小于所述输出下限值的情况下，对该一次信号最小值的颜色的信号值设定所述输出下限值，并且对其它两色的信号值设定将所述一次视频信号中所述一次信号最小值以外的两色信号值加上与所述输出下限值和所述一次信号最小值之差成比例的正修正值而算出的值。

(2-2)二次视频信号生成单元，该二次视频信号生成单元在所述RGB各原色的中间亮度值包含大于所述输出上限值的值的情况下，生成按照预定的变换规则将所述RGB各原色的中间亮度值变换成所述输出范围内的值的信号所形成的所述二次视频信号，而在所述RGB各原色的中间亮度值不包含大于所述输出上限值的值的情况下，生成所述RGB各原色的中间亮度值的信号所形成的所述二次视频信号。

此外，该(2-2)的内容与所述第一项发明的视频信号变换装置中的(1-2)的内容相同。

而且，所述中间亮度值计算单元执行以下(2-1a)或者(2-1b)所示的处理。

(2-1a)所述中间亮度值计算单元在执行所述第一补色替换处理的基础上，执行第二补色替换处理计算出RGB各原色的中间亮度值，该第二补色替换处理是在作为由该第一补色替换处理得到的RGB各原色的信号值的第一补色替换后信号值中的最小值即第一补色替换后信号最小值小于所述输出下限值的情况下，对该第一补色替换后信号最小值的颜色的信号值设定所述输出下限值，并且对其它两色的信号值设定将所述第一补色替换后信号值中所述第一补色替换后信号最小值以外的两色信号值加上与所述输出下限值和所述第一补色替换后信号最小值之差成比例的正修正值而算出的值。

(2-1b)所述中间亮度值计算单元在所述第一补色替换处理和所述第二补色替换处理的基础上，执行第三补色替换处理计算出RGB各原色的中间亮度值，该第三补色替换处理是在作为由该第二补色替换处理得到的RGB各原色的信号值的第二补色替换后信号值中的最小值即第二补色替换后信号最小值小于所述输出下限值的情况下，对该第二补色替换后信号最小值的颜色的信号值设定所述输出下限值，并且对其它两色的信号值设定将所述第二补色替换后信号值中所述第二补色替换后信号最小值以外的两色信号值加上与所述输出下限值和所述第二补色替换后信号最小值之差成比例的正修正值而算出的值。

依照该第二项发明的视频信号变换装置，能够避免所述RGB各原色的中间亮度值过大，其结果能够将从所述一次视频信号向所述二次视频信号的信号变换所引起的视频的亮度(明亮度)变化(增大)抑制在最小限度。

此外，该第二项发明的视频信号变换装置在执行所述(2-1b)所示的所述第三补色替换处理的状况下，该第二项发明的视频信号变换装置与所述第一项发明的视频信号变换装置得到相同的处理结果。

此外，作为所述一次视频信号的示例，有依据IEC 61966-2-4标准(所谓新动态视频用扩展色空间国际标准xvYCC)或者IEC 61966-2-1标准的视频信号以及对该视频信号实施了γ处理的信号。此外，IEC为InternationalElectrotechnical Commission(国际电工技术委员会)的简称。

另一方面，作为所述二次视频信号或者对该二次视频信号实施了γ处理的信号的示例，有依据ITU-R BT.709标准或者ITU-R BT.601-5标准的视频信号。此外，ITU为International Telecommunication Union(国际电信同盟)的简称。

此外，本发明也能够掌握为视频显示装置，该视频显示装置包括如以上所示的本发明的视频信号变换装置、以及具有显示基于该视频信号变换装置生成的所述二次视频信号的视频的视频显示单元。

此外，本发明也能够掌握为视频信号变换方法，该视频信号变换方法通过处理器(也可以称为运算单元或者计算机)执行在如以上所示的本发明的视频信号变换装置中各单元执行的处理。

依照本发明，所述一次视频信号的信号值(Xr、Xg、Xb)在所述输出范围内(输入到视频显示单元的所述二次视频信号的信号值可得到的范围内)的情况下，由于将该一次视频信号照原样作为所述二次视频信号，因此所述视频显示单元正确地再现(显示)所述一次视频信号呈现的本来的颜色。

而且，依照本发明，所述一次视频信号是呈现所述视频显示单元的色域外区域的颜色的信号的情况下，至少该信号的灰度等级为负时，多数情况下能够确保所述视频显示单元的色域外区域的颜色的连续性(避免灰度等级被破坏)。特别是在所述(A2)式中的系数k(常数)为1时，能够使所述一次视频信号(原本的视频信号)呈现的颜色的色相和所述二次视频信号呈现的颜色的色相一致，在所述一次视频信号呈现的颜色(原本的颜色)是所述视频显示单元的色域外的颜色的情况下，在所述视频显示单元中能够再现(显示)与原本的颜色色感相近的颜色。

而且，本发明中视频信号的变换处理能够通过基于RGB各原色的信号值的简易(运算负荷低)四则运算实现，因此能够由相对性能较低的处理器来实现。

附图说明

图1为表示本发明实施方式的视频显示装置Z的主要部分的简要结构的方框图。

图2为表示作为视频显示装置Z的变形例的视频显示装置Z’的主要部分的简要结构的图。

图3为用矢量表现视频显示装置Z具备的信号范围调整部将原色B的负灰度等级替换成其它二原色的正灰度等级的情况的示意图。

图4为用色度图表示视频信号的再现色的具体例(第一例)的图。

图5为用色度图表示视频信号的再现色的具体例(第二例)的图。

图6为用色度图表示视频信号的再现色的具体例(第三例)的图。

图7为用色度图表示视频信号的再现色的具体例(第四例)的图。

标号说明

Z，Z’：视频显示装置

Q，Q’：视频信号变换装置

1：RGB信号生成部

2：一次侧γ处理部

3：信号范围调整部

4：二次侧γ处理部

5：显示器

具体实施方式

参照以下附图，对本发明的实施方式进行说明，以供理解本发明。此外，以下的实施方式为将本发明具体化的一个示例，并不限定本发明的技术范围。

在此，图1为表示本发明实施方式的视频显示装置Z的主要部分的简要结构的方框图，图2为表示作为视频显示装置Z的变形例的视频显示装置Z’的主要部分的简要结构的图，图3为用矢量表现视频显示装置Z具备的信号范围调整部将原色B的负灰度等级替换成其它二原色的正灰度等级的情况的示意图，图4～图7为用色度图表示视频信号的再现色的具体例(第一例～第四例)的图。

如图1所示，本发明的实施例的视频显示装置Z包括作为视频显示单元的显示器5、以及将输入的视频信号变换成提供给所述显示器5的RGB信号(视频信号)的视频信号变换装置Q。

所述显示器5为输入RGB各原色的亮度信号(R信号、G信号以及B信号)所形成的视频信号从而显示基于该视频信号的视频的液晶显示器或CRT等设备。输入到该显示器5的视频信号(RGB信号)，例如为依据ITU-RBT.709标准或者ITU-R BT.601-5标准的RGB信号等，是可得到预定的从输出下限值Smin到输出上限值Smax(这里，Smin＜Smax)的范围(以下称为输出范围W)的值的RGB各原色的亮度信号所形成的视频信号(以下称为非线性二次视频信号V2’)。此外，所述非线性二次视频信号V2’为信号值(RGB三原色的亮度信号的值)在所述输出范围W(例如，0～255或者0～1等)内被归一化了的视频信号，对应于所述显示器5能够显示(能够再现)的色域内的颜色。

而且，向视频显示装置Z输入能够表现比所述显示器5能够显示(再现)的色域更宽的扩展色域的视频信号。以下称该视频信号为输入视频信号V0。

所述视频信号变换装置Q执行如下处理：将从外部输入的所述输入视频信号V0变换成RGB信号(RGB各原色的亮度信号所形成的视频信号，以下称为非线性一次视频信号V1’)，并且将该非线性一次视频信号V1’变换成输入到所述显示器5的所述非线性二次视频信号V2’(可得到所述输出范围W的值的RGB各原色的亮度信号所形成的视频信号)。

而且，所述视频信号变换装置Q例如为DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)和ASIC等数字处理电路(元件)，包括运算用的处理器(运算单元)、存储由该处理器执行的程序的ROM等存储单元、以及RAM等其它周边装置。而且，所述视频信号变换装置Q具备的各构成要素(RGB信号生成部1、一次侧γ处理部2、信号范围调整部3以及二次侧γ处理部4)由执行对应于各自处理的程序的所述处理器实现。

此外，所述视频信号变换装置Q具备的各构成要素通过将前级的构成要素记录在存储器中的信号值(信号处理的结果)由后级的构成要素从该存储器读出并进行参照，从而进行处理结果(信号值)的交接。

接下来，对所述视频信号变换装置Q中的RGB信号生成部1、一次侧γ处理部2、信号范围调整部3以及二次侧γ处理部4的处理进行说明。

所述RGB信号生成部1执行将从外部输入的所述输入视频信号V0变换成RGB各原色的亮度信号所形成的视频信号(以下称为非线性一次视频信号V1’)的处理(即生成RGB信号的处理)。

所述输入视频信号V0例如为依据IEC 61966-2-4标准或者IEC61966-2-1标准的YUV信号或Ycbcr信号等视频信号，其色域扩展得比所述显示器5能够显示(再现)的色域要宽。

而且，由于所述输入视频信号V0能够表现的色域比所述显示器5的色域(所述输入视频信号V0能够表现的色域)要宽，所述非线性一次视频信号V1’为可得到包含所述输出范围W(从输出下限值Smin到输出上限值Smax)在内的扩展范围W’的信号值的RGB信号(RGB各原色的亮度信号所形成的视频信号)。

此外，在IEC 61966-2-4标准或IEC 61966-2-1标准下，规定有将依据各标准的YUV信号或Ycbcr信号变换成依据同标准的RGB信号的规则(变换式)，所述RGB信号生成部1进行遵从该规则(变换式)的信号变换处理。因此，在所述输入视频信号V0为依据IEC 61966-2-4标准或者IEC61966-2-1标准的YUV信号或Ycbcr信号等视频信号的情况下，所述非线性一次视频信号V1也成为依据IEC 61966-2-4标准或者IEC 61966-2-1标准的RGB信号。

顺带一提，所述非线性一次视频信号V1’和所述非线性二次视频信号V2’为信号值(亮度的灰度值)与对应于该信号值的实际颜色亮度的对应关系是非线性的视频信号。以下，对于所述非线性一次视频信号V1’和所述非线性二次视频信号V2’，将修正成了信号值与对应于该信号值的实际颜色亮度的对应关系为线性的信号，分别称为线性一次视频信号V1和线性二次视频信号V2。

所述一次侧γ处理部2执行如下处理：通过对所述非线性一次视频信号V1’实施公知的γ处理(也称为γ修正处理)，将信号值(亮度的灰度值)与对应于该信号值的实际颜色亮度的对应关系成非线性的所述非线性一次视频信号V1’变换成信号值与对应于该信号值的实际颜色亮度的对应关系成线性的线性一次视频信号V1。通常，该一次侧γ处理部2遵从γ值为(1/2.2)的γ曲线进行γ处理。此外，所述线性一次视频信号V1也为其信号值可得到所述扩展范围W’内的值的视频信号。而且，所述一次侧γ处理部2参照的从所述非线性一次视频信号V1’变换到所述线性一次视频信号V1的信号变换表或者变换式，预先存储在视频信号变换装置Q具备的存储器(ROM等)中。

所述信号范围调整部3执行如下处理：将可得到包含所述输出范围W在内的所述扩展范围W’的信号值的RGB各原色的亮度信号所形成的所述线性一次视频信号V1，变换成可得到所述输出范围W的值的RGB各原色的亮度信号所形成的所述线性二次视频信号V2。以下，对所述信号范围调整部3执行的处理的细节进行说明。

首先，所述信号范围调整部3将所述线性一次视频信号V1中RGB各原色的亮度信号的值(Xr、Xg、Xb)应用(代入)到下面的(A1)式和(A2)式，计算出RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)(所述中间亮度值计算单元的一个示例)。此外，该视频信号变换装置Q中，(A1)式和(A2)式的“一次视频信号”中RGB三原色的亮度信号的值(Xr、Xg、Xb)为所述线性一次视频信号V1中RGB各原色的亮度信号的值。

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{If\; Xr}<S\min \mathrm{Then\; c}=S\min -\mathrm{Xr},X{r}^{\&prime;}=S\min \mathrm{Else\; c}=0,{\mathrm{Xr}}^{\&prime;}=\mathrm{Xr}\\ \mathrm{If\; Xg}<S\min \mathrm{Then\; m}=S\min -\mathrm{Xg},{\mathrm{Xg}}^{\&prime;}=S\min \mathrm{Else\; m}=0,X{g}^{\&prime;}=\mathrm{Xg}\\ \mathrm{If\; Xb}<S\min \mathrm{Then\; y}=S\min -\mathrm{Xb},{\mathrm{Xb}}^{\&prime;}=S\min \mathrm{Else\; y}=0,{\mathrm{Xb}}^{\&prime;}=\mathrm{Xb}\end{array}\right\}\left(A1\right)$

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{Lr}={\mathrm{Xr}}^{\&prime;}+k\&CenterDot;y+k\&CenterDot;m\\ \mathrm{Lg}={\mathrm{Xg}}^{\&prime;}+k\&CenterDot;c+k\&CenterDot;y\\ \mathrm{Lb}=X{b}^{\&prime;}+k\&CenterDot;m+k\&CenterDot;c\end{array}\right\}\left(A2\right)$

(A1)式和(A2)式中，

Smin：输出下限值(二次视频信号的各亮度信号的下限值)

Xr：一次视频信号中R亮度信号的值

xg：一次视频信号中G亮度信号的值

Xb：一次视频信号中B亮度信号的值

c，m，y，Xr′，Xg′，Xb′：变量

k：常数(其中，0＜k)

Lr：R中间亮度值

Lg：G中间亮度值

Lb：B中间亮度值

在此，所述非线性二次视频信号V2’和所述线性二次视频信号V2为可得到作为归一化了的值是从0到1的范围(所述输出范围W的一个示例)的信号值的RGB各原色的亮度信号所形成的视频信号的情况下，所述非线性一次视频信号V1’和所述线性一次视频信号V1为可得到作为归一化了的值是从负值到大于1的值的范围(所述扩展范围W’)的信号值的RGB各原色的亮度信号所形成的视频信号。这种情况下，由于所述输出下限值Smin为0，所述输出上限值为1，所以(A1)式替换成下面的(A1’)式。该(A1’)式为(A1)式的一个示例。

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{If\; Xr}<0\mathrm{Then\; c}=-\mathrm{Xr},X{r}^{\&prime;}=0\mathrm{Else\; c}=0,{\mathrm{Xr}}^{\&prime;}=\mathrm{Xr}\\ \mathrm{If\; Xg}<0\mathrm{Then\; m}=-\mathrm{Xg},{\mathrm{Xg}}^{\&prime;}=0\mathrm{Else\; m}=0,X{g}^{\&prime;}=\mathrm{Xg}\\ \mathrm{If\; Xb}<0\mathrm{Then\; y}=-\mathrm{Xb},{\mathrm{Xb}}^{\&prime;}=0\mathrm{Else\; y}=0,{\mathrm{Xb}}^{\&prime;}=\mathrm{Xb}\end{array}\right\}\left(A{1}^{\&prime;}\right)---\left(10\right)$

(A1’)式中，

Xr：一次视频信号中R亮度信号的值

Xg：一次视频信号中G亮度信号的值

Xb：一次视频信号中B亮度信号的值

c，m，y，Xr′，Xg′，Xb′：变量

Lr：R中间亮度值

Lg：G中间亮度值                            15

Lb：B中间亮度值

而且，所述信号范围调整部3在所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)包含大于所述输出上限值Smax的值的情况(Lr＞Smax，Lg＞Smax，Lb＞Smax这三个条件中的任何一个以上的条件成立的情况)下，生成由预定的二次变换规则将所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)变换成所述输出范围内W的值的信号所形成的所述线性二次视频信号V2(所述二次视频信号生成单元的一个示例)。

在此，作为所述二次变换规则(预定的变换规则)，例如，可以是基于下面的(B1)式的变换规则。此外，对于该视频信号变换装置Q，(B1)式中的“二次视频信号”中RGB三原色的亮度信号的值(Yr、Yg、Yb)为所述线性二次视频信号V2中RGB各原色的亮度信号的值。

$\left.\begin{array}{c}L\max =\max [\mathrm{Lr},\mathrm{Lg},\mathrm{Lb}]\\ \mathrm{If\; L}\max >S\max \\ \mathrm{Then\; Yr}=S\min +(\mathrm{Lr}-S\min )\&CenterDot;(S\max -S\min )/(L\max -S\min )\\ \mathrm{Yg}=S\min +(\mathrm{Lg}-S\min )\&CenterDot;(S\max -S\min )/(L\max -S\min )\\ \mathrm{Yg}=S\min +(\mathrm{Lg}-S\min )\&CenterDot;(S\max -S\min )/(L\max -S\min )\\ \mathrm{Else\; Yr}=\mathrm{Lr},\mathrm{Yg}=\mathrm{Lg},\mathrm{Yb}=\mathrm{Lb}\end{array}\right\}\left(B1\right)$

(B1)式中，

Smin：输出下限值(二次视频信号的各亮度信号的下限值)

Smax：输出上限值(二次视频信号的各亮度信号的上限值)

Lr：R中间亮度值

Lg：G中间亮度值

Lb：B中间亮度值

Yr：二次视频信号中R亮度信号的值

Yg：二次视频信号中G亮度信号的值

Yb：二次视频信号中B亮度信号的值

该(B1)式表示根据所述输出范围W的宽度(Smax-Smin)与从所述输出下限值Smin到所述RGB各原色的中间亮度值的最大值Lmax的范围的宽度(Lmax-Smin)之比，对所述RGB各原色的全部中间亮度值(Lr、Lg、Lb)进行线性压缩的规则(处理)。

基于该(B1)式的变换规则是将所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)中的最大值(Lmax)替换成所述输出上限值Smax，而对于其它所述中间亮度值，则基于根据所述中间亮度值(Lr、Lg、Lb)中的最大值(Lmax)的大小确定的压缩系数进行压缩的规则的一个示例。此外，基于(B1)式的变换规则中的所述压缩系数为所述输出范围W的宽度(Smax-Smin)与从所述输出下限值Smin到所述中间亮度值的最大值Lmax的范围的宽度(Lmax-Smin)之比。

另外，作为所述压缩系数的确定方法(求解方法)，例如，基于二次函数、指数函数或者与其类似的关系式确定所述压缩系数，使得所述中间亮度值的最大值Lmax与所述输出上限值Smax的差(Lmax-Smax)越大，其值越从1趋近于规定的收敛值(大于0且小于1的值)。将这样确定的压缩系数与所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)中的最大值(Lmax)以外的所述中间亮度值相乘，由此压缩信号值(亮度值)。

而且，作为其它的所述二次变换规则，也可以是基于下面的(B2)式的变换规则。此外，对于该视频信号变换装置Q，(B2)式中的“二次视频信号”中RGB三原色的亮度信号的值(Yr、Yg、Yb)为所述线性二次视频信号V2中RGB各原色的亮度信号的值。

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{If\; Lr}>S\max \mathrm{Then\; Yr}=S\max \mathrm{Else\; Yr}=\mathrm{Lr}\\ \mathrm{If\; Lg}>S\max \mathrm{Then\; Yg}=S\max \mathrm{Else\; Yg}=\mathrm{Lg}\\ \mathrm{If\; Lb}>S\max \mathrm{Then\; Yb}=S\max \mathrm{Else\; Yb}=\mathrm{Lb}\end{array}\right\}\left(B2\right)$

(B2)式中，

Smax：输出上限值(二次视频信号的各亮度信号的上限值)

Lr：R中间亮度值

Lg：G中间亮度值

Lb：B中间亮度值                                15

Yr：二次视频信号中R亮度信号的值

Yg：二次视频信号中G亮度信号的值

Yb：二次视频信号中B亮度信号的值

该(B2)式表示将所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)中大于所述输出上限值Smax的值替换成所述输出上限值Smax的剪切处理。但是，采用该剪切处理的情况下，所述线性二次视频信号V2中颜色的连续性被破坏。

另一方面，所述信号范围调整部3在所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)不包含大于所述输出上限值Smax的值的情况(Lr≤Smax且Lg≤Smax且Lb≤Smax的情况)下，生成所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)的信号所形成的所述线性二次视频信号V2(所述二次视频信号生成单元的一个示例。也就是说，“Lr≤Smax且Lg≤Smax且Lb≤Smax”的情况下，所述信号范围调整部3生成将所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)照原样作为信号值(Yr、Yg、Yb)的所述线性二次视频信号V2。

上述那样由所述信号范围调整部3生成的所述线性二次视频信号V2为其信号值(Yr、Yg、Yb)全在所述输出范围W1内的信号。

所述二次侧γ处理部4通过对所述信号范围调整部3生成的所述线性二次视频信号V2实施公知的γ处理，将所述线性二次视频信号V2变换成所述非线性二次视频信号V2’(RGB三原色的亮度信号)。通常，该二次侧γ处理部4遵从γ值为2.2(所述一次侧γ处理部2的γ值的倒数)的γ曲线进行γ处理。

此外，所述二次侧γ处理部4输出的所述非线性二次视频信号V2’也为其信号值(Yr’、Yg’、Yb’)全在所述输出范围W1内的信号。然后，所述显示器5输出(显示)基于从所述二次侧γ处理部4输出的所述非线性二次视频信号V2’的视频。

以下，对视频信号变换装置Q的视频信号的变换处理的内容进行说明。此外，在以下的说明中，从RGB各原色的亮度信号的值(信号值Xr、Xg、Xb)减去所述输出下限值(Smin)后的值称为“灰度等级”。

视频信号变换装置Q中，所述线性一次视频信号V1的信号值(Xr、Xg、Xb)在所述输出范围W内的情况下，将该线性一次视频信号V1照原样作为所述线性二次视频信号V2。也就是说，(A1)式和(A2)式中，所述中间亮度值Lr＝Xr，Lg＝Xg，Lb＝Xg，这些值照原样成为所述线性二次视频信号V2中RGB三原色的亮度信号(Yr、Yg、Yb)的值。

而且，视频信号变换装置Q中，所述线性一次视频信号V1中某个原色的灰度等级为负的等级(即信号值Xr、Xg、Xb小于所述输出下限值Smin)的情况下，将该灰度等级(负等级)替换成等级对应于其大小(绝对值)的其它二原色的正灰度等级。例如，所述输出范围为0～1，所述线性一次视频信号V1中R亮度信号的值Xr为-0.1的情况下，所述信号范围调整部3将该R亮度信号Xr的负灰度等级(-0.1-0＝-0.1)替换成对应于其大小的其它二原色(G和B)的正灰度等级(k·c：其中，c＝0-(-0.1)，k为正常数)。这意味着，将原色R的负灰度等级(-c)替换成作为该原色R的补色的蓝绿色的正灰度等级(c)，且通过加法混色法将该蓝绿色的正灰度等级(c)换算成其它二原色(G和B)各自的正灰度等级(k·c)。

同样地，所述输出范围为0～1，所述线性一次视频信号V1中G亮度信号的值Xg为-0.1的情况下，所述信号范围调整部3将该G亮度信号Xg的负灰度等级(-0.1-0＝-0.1)替换成对应于其大小的其它二原色(R和B)的正灰度等级(k·m：其中，m＝0-(-0.1)，k为正常数)。这意味着，将原色G的负灰度等级(-m)替换成作为该原色R的补色的品红色的正灰度等级(m)，且通过加法混色法将该品红色的正灰度等级(m)换算成其它二原色(R和B)各自的正灰度等级(k·m)。

同样地，所述输出范围为0～1，所述线性一次视频信号V1中B亮度信号的值Xb为-0.1的情况下，所述信号范围调整部3将该B亮度信号Xb的负灰度等级(-0.1-0＝-0.1)替换成对应于其大小的其它二原色(R和G)的正灰度等级(k·y：其中，y＝0-(-0.1)，k为正常数)。这意味着，将原色B的负灰度等级(-y)替换成作为该原色B的补色的黄色的正灰度等级(y)，且通过加法混色法将该黄色的正灰度等级(y)换算成其它二原色(R和G)各自的正灰度等级(k·y)。

图3为用矢量表现所述信号范围调整部3将原色B的负灰度等级替换成其它二原色(R，G)各自的正灰度等级的情况的示意图。此外，图3中，朝六个方向的箭头表示原色R、G、B及其补色蓝绿色(C)、品红色(M)和黄色(Y)的坐标轴。

如图3所示，所述线性一次视频信号V1中原色B的灰度等级(Xb-Smin)为负的情况下，所述信号范围调整部3将其替换成作为原色B的补色的黄色的正灰度等级(y)，且通过加法混色法将该黄色的正灰度等级(y)换算成其它二原色(R和G)各自的正灰度等级(k·y)。此外，图3所示的示例为k＝1的情况的例子。

图4～图7为用色度图(xy色度图)表示视频信号的再现色的具体例的图。而且，图4～图7中，实线所示的框及其内侧区域表示作为所谓高品质显示器的所述显示器5能够再现的色域(所述线性二次视频信号V2和所述非线性二次视频信号V2′的色域)，虚线所示的框及其内侧区域表示CIE1931色度图的色域。此外，图4～图7的说明中，所述输出范围为0～1(Smin＝0，Smax＝1)。

而且，从RGB三原色的信号值变换到xy色度图的坐标值x、y的变换式采用IEC 61966-2-4标准所确定的下面的(E1)式。此外，(E1)式中的R、G、B分别为RGB三原色的亮度值，x、y为xy色度图的坐标值。

$\left.\begin{array}{c}\left(\begin{array}{c}X\\ Y\\ Z\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}0.4124& 0.3576& 0.1805\\ 0.2126& 0.7152& 0.0722\\ 0.0193& 0.1192& 0.9505\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}R\\ G\\ B\end{array}\right)\\ x=X/(X+Y+Z)\\ y=Y/(X+Y+Z)\end{array}\right\}\left(E1\right)$

而且，在所述信号范围调整部3的处理中，所述(A2)式的常数k为0.5，而且，所述二次变换规则为基于所述(B1)式的变换规则。

图4中，视频信号的信号值(R，G，B)包含一个负值(0.027397，0，-0.803228)的颜色(以下称为第一种颜色)的坐标记为A1，(0.027397，0，-0.100000)的颜色(以下称为第二种颜色)的坐标记为A2，通过剪切处理将分别表示所述第一种颜色和所述第二种颜色的视频信号的信号值变换成所述输出范围W内的信号值而得到的颜色的坐标记为b1和b2，通过所述信号范围调整部3将分别表示所述第一种颜色和所述种第二颜色的视频信号(所述线性一次视频信号V1)的信号值变换成所述输出范围W内的信号值而得到的颜色的坐标记为c1和c2。

从图4可以看出，剪切处理中，作为不同颜色的所述第一种颜色(坐标A1)和所述第二种颜色(坐标A2)通过信号变换变换成了所述显示器5的色域内的相同颜色(相同坐标b1、b2)。另一方面，从图4可以看出，依照所述信号范围调整部3的处理，作为不同颜色的所述第一种颜色(坐标A1)和所述第二种颜色(坐标A2)通过信号变换变换成了所述显示器5的色域内的不同颜色(不同坐标c1、c2)。

而且，图5中，视频信号的信号值(R，G，B)包含负值和大于1的值(-0.6647，1.1739，0.0241)的颜色(以下称为第三种颜色)的坐标记为a3，(-0.3，1.1739，0.0241)的颜色(以下称为第四种颜色)的坐标记为a4，通过剪切处理将分别表示所述第三种颜色和所述第四种颜色的视频信号的信号值变换成所述输出范围W内的信号值而得到的颜色的坐标记为b3和b4，通过所述信号范围调整部3将分别表示所述第三种颜色和所述第四种颜色的视频信号(所述线性一次视频信号V1)的信号值变换成所述输出范围W内的信号值而得到的颜色的坐标记为c3和c4。

从图5也可以看出，剪切处理中，作为不同颜色的所述第三种颜色(坐标a3)和所述第四种颜色(坐标a4)通过信号变换变换成了所述显示器5的色域内的相同颜色(相同坐标b3、b4)。另一方面，从图5可以看出，依照所述信号范围调整部3的处理，作为不同颜色的所述第三种颜色(坐标a3)和所述第四种颜色(坐标a4)通过信号变换变换成了所述显示器5的色域内的不同颜色(不同坐标c3、c4)。

而且，图6中，视频信号的信号值(R，G，B)包含一个大于1的值(2.0，0.8，0.7)的颜色(以下称为第五种颜色)的坐标记为a5，(1.3，0.8，0.7)的颜色(以下称为第六种颜色)的坐标记为a6，通过剪切处理将分别表示所述第五种颜色和所述第六种颜色的视频信号的信号值变换成所述输出范围W内的信号值而得到的颜色的坐标记为b5和b6，通过所述信号范围调整部3将分别表示所述第五种颜色和所述第六种颜色的视频信号(所述线性一次视频信号V1)的信号值变换成所述输出范围W内的信号值而得到的颜色的坐标记为c5和c6。

从图6也可以看出，剪切处理中，作为不同颜色的所述第五种颜色和所述第六种颜色通过信号变换变换成了所述显示器5的色域内的相同颜色(相同坐标b5、b6)。另一方面，从图6可以看出，依照所述信号范围调整部3的处理，作为不同颜色的所述第五种颜色和所述第六种颜色通过信号变换变换成了所述显示器5的色域内的不同颜色(不同坐标c5、c6)。

而且，图7中，视频信号的信号值(R，G，B)包含两个负值(0.7，-0.5，-0.8)的颜色(以下称为第七种颜色)的坐标记为a7，(0.5，-0.5，-0.8)的颜色(以下称为第八种颜色)的坐标记为a8，通过剪切处理将分别表示所述第七种颜色和所述第八种颜色的视频信号的信号值变换成所述输出范围W内的信号值而得到的颜色的坐标记为b7和b8，通过所述信号范围调整部3将分别表示所述第七种颜色和所述第八种颜色的视频信号(所述线性一次视频信号V1)的信号值变换成所述输出范围W内的信号值而得到的颜色的坐标记为c7和c8。

从图7也可以看出，剪切处理中，作为不同颜色的所述第七种颜色(坐标a7)和所述第八种颜色(坐标a8)通过信号变换变换成了所述显示器5的色域内的相同颜色(相同坐标b7、b8)。另一方面，从图7可以看出，依照所述信号范围调整部3的处理，作为不同颜色的所述第七种颜色(坐标a7)和所述第八种颜色(坐标a8)通过信号变换变换成了所述显示器5的色域内的不同颜色(不同坐标c7、c8)。

如以上图4～图7所示，在视频显示装置Z中，所述线性一次视频信号V1为呈现所述显示器5的色域外区域的颜色的信号的情况下，也可以用代替色在显示器5上显示该视频信号的颜色，并且对应于所述线性一次视频信号V1的信号值的变化，显示器5的显示色也发生变化，因此能够确保显示器5的显示色的连续性(能够避免灰度等级被破坏)。

接下来，对所述线性一次视频信号V1的色相与所述线性2次视频信号V2的色相间的关系进行说明。

所述输出下限值Smin为0时的所述线性一次视频信号V1中RGB信号的信号值(Xr、Xg、Xb)、与相当于该RGB信号的Ycbcr信号(亮度值Y、原色B的色差Cb、原色R的色差Cr的组合)间的关系由下面的(C1)式表示。

$\left.\begin{array}{c}Y=C1\&CenterDot;\mathrm{Xr}+C2\&CenterDot;\mathrm{Xg}+C3\&CenterDot;\mathrm{Xb}\\ C1+C2+C3=1\\ \mathrm{Cb}=\mathrm{Xb}-Y\\ \mathrm{Cr}=\mathrm{Xr}-Y\end{array}\right\}\left(C1\right)---\left(20\right)$

其中，Y为一次视频信号(YCbCr信号)的亮度值

Cb为″的原色B的色差

Cr为″的原色R的色差

C1，C2，C3为预定的常数

根据该(C1)式，相当于所述线性一次视频信号V1的Ycbcr信号中两色差信号值的比Cr/Cb由下面的(C2)式表示。

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{Cr}/\mathrm{Cb}\\ =\frac{-(C1-1)\&CenterDot;\mathrm{Xr}-C2\&CenterDot;\mathrm{Xg}-C3\&CenterDot;\mathrm{Xb}}{-C1\&CenterDot;\mathrm{Xr}-C2\&CenterDot;\mathrm{Xg}-(C3+1)\&CenterDot;\mathrm{Xb}}\end{array}\right\}\left(C2\right)$

另一方面，所述输出下限值Smin为0时的所述线性二次视频信号V2中RGB信号的信号值(Yr、Yg、Yb)与相当于该RGB信号的Ycbcr信号(亮度值Y’、原色B的色差Cb’、原色R的色差Cr’的组合)间的关系由下面的(D1)式表示。

$\left.\begin{array}{c}{Y}^{\&prime;}=C1\&CenterDot;\mathrm{Yr}+C2\&CenterDot;\mathrm{Yg}+C3\&CenterDot;\mathrm{Yb}\\ C1+C2+C3=1\\ {\mathrm{Cb}}^{\&prime;}=\mathrm{Yb}-Y^{\&prime;}\\ {\mathrm{Cr}}^{\&prime;}=\mathrm{Yr}-Y^{\&prime;}\end{array}\right\}\left(D1\right)---5$

其中，Y′为二次视频信号(YCbCr信号)的亮度值

Cb′为″的原色B的色差

Cr′为″的原色R的色差

C1，C2，C3为预定的常数

10

在此，考虑所述线性一次视频信号V1中仅原色B的信号值Xb小于所述输出下限值Smin，而其它二原色(R、G)的信号值Xr、Xb以及所述RGB三原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)在所述输出范围W内(即不超过所述输出上限值Smax)的情况。这种情况下，从所述(A1)式和所述(A2)式得到下面的(D2)式。

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{Yr}=\mathrm{Lr}=\mathrm{Xr}-k\&CenterDot;\mathrm{Xb}\\ \mathrm{Yg}=\mathrm{Lg}=\mathrm{Xg}-k\&CenterDot;\mathrm{Xb}\\ \mathrm{Yb}=\mathrm{Lb}=0\end{array}\right\}\left(D2\right)$

将该(D2)式代入(应用)到所述(D1)式，得到下面的(D3)式。

$\left.\begin{array}{c}{\mathrm{Cb}}^{\&prime;}=\mathrm{Yb}-Y^{\&prime;}\\ =-C1\&CenterDot;\mathrm{Xr}-C2\&CenterDot;\mathrm{Xg}-k\&CenterDot;(C3-1)\&CenterDot;\mathrm{Xb}\\ {\mathrm{Cr}}^{\&prime;}=\mathrm{Yr}-Y^{\&prime;}\\ =-(C1-1)\mathrm{Xr}-C2\&CenterDot;\mathrm{Xg}-k\&CenterDot;C3\&CenterDot;\mathrm{Xb}\end{array}\right\}\left(D3\right)$

根据该(D3)式，相当于所述线性二次视频信号V2的Ycbcr信号中两色差信号值的比Cr’/Cb’由下面的(D4)式表示。

$\left.\begin{array}{c}C{r}^{\&prime;}/C{b}^{\&prime;}\\ =\frac{-(C1-1)\mathrm{Xr}-C2\&CenterDot;\mathrm{Xg}-k\&CenterDot;C3\&CenterDot;\mathrm{Xb}}{-C1\&CenterDot;\mathrm{Xr}-C2\&CenterDot;\mathrm{Xg}-k\&CenterDot;(C3-1)\&CenterDot;\mathrm{Xb}}\end{array}\right\}\left(D4\right)$

众所周知，若两个Ycbcr信号的色差信号值之比(Cr/Cb和Cr’/Cb’)一致，则这两个Ycbcr信号各自呈现的颜色的色相相同。在此，为了使基于所述(C2)式的Cr/Cb和基于(D4)式的Cr’/Cb’一致，常数k为1即可。而且，以上所示的关于色相一致的内容，在所述线性一次视频信号V1中RGB三原色的信号值的组合为其它组合的情况下也是一样的。

因此，若所述(A2)式中的常数k为1，则多数情况下(只要所述中间亮度值Lr、Lg、Lb不超过所述输出上限值Smax)，在所述信号范围调整部3进行信号变换(调整信号值的范围)前后，能够维持视频信号呈现的颜色的色相(使其一致)，且所述线性一次视频信号V1呈现的颜色(原本的颜色)为所述显示器5的色域外的颜色的情况下，能够在所述显示器5中再现(显示)与原本的颜色色感相近的颜色。

而且，在基于所述(B1)式的信号变换前后，由于RGB三原色的亮度值之比没有变化，因此色相维持不变。因此，若所述(A2)式中的常数k取为1，且采用基于所述(B1)式的变换规则作为所述二次变换规则，则通常在所述信号范围调整部3进行信号变换(调整信号值的范围)前后，能够维持视频信号呈现的颜色的色相(使其一致)。

如以上所示，依照视频显示装置Z，所述线性一次视频信号V1的信号值(Xr、Xg、Xb)在所述输出范围W内的情况下，由于将该线性一次视频信号V1照原样作为所述线性二次视频信号V2，因此所述显示器5可正确地再现(显示)所述非线性一次视频信号V1’和所述线性一次视频信号V1呈现的本来的颜色。

而且，在视频显示装置Z中，所述线性一次视频信号V1中三原色各自的亮度信号的值(Xr、Xg、Xb)小于所述输出下限值Smin(灰度等级为负)的情况下，将该原色的负灰度等级根据其大小(绝对值)替换成其它二原色的正灰度等级。因此，依照视频显示装置Z，所述非线性一次视频信号v1′和所述线性一次视频信号V1为呈现所述显示器5的色域外区域的颜色的信号的情况下，至少该信号的灰度等级为负时，多数情况下(只要所述中间亮度值Lr、Lg、Lb不超过所述输出上限值Smax)能够确保所述显示器5的色域外区域的颜色的连续性(避免灰度等级被破坏)。特别是若所述(A2)式中的常数k为1，则所述线性一次视频信号V1呈现的颜色(原本的颜色)为所述显示器5的色域外的颜色的情况下，在所述显示器5中能够再现(显示)与原本的颜色色感相近的颜色(色相相同的颜色)。而且，所述视频信号变换装置Q执行的视频信号的变换处理能够由基于RGB各原色的信号值的简易(运算负荷低)四则运算实现。

但是，RGB各原色的中间亮度值Lr、Lg、Lb偶尔也会超过所述输出上限值。这种情况下，若通过按照所述(B1)式压缩所述中间亮度值(Lr、Lg、Lb)来生成所述线性二次视频信号V2，则在所述显示器5的色域外的区域，也能够在所述线性二次视频信号V2中维持所述线性一次视频信号V1的色相。

顺带一提，关于信号变换进行前后的两个视频信号，为了维持其色相，如前所述，使得用Ycbcr信号表示原本的视频信号时的色差信号之比Cr/Cb和用Ycbcr信号表示变换后的视频信号时的色差信号之比Cr’/Cb’一致并进行色域压缩即可。然而，Ycbcr信号中，为了以Cr/Cb＝Cr’/Cb’的方式进行色域压缩，需要例如，得到θ＝arctan(Cr/Cb)＝arctan(Cr’/Cb’)等，关于与该θ对应的色相，基于所述(D1)式，确定RGB的信号值不超过所述输出范围的色域范围，并且按照预定的规则确定该色域范围内的颜色(变换后的Ycbcr信号呈现的颜色)，按照这样的顺序计算出变换后的视频信号。然而，按照这样的顺序进行信号变换处理的情况下，需要进行繁杂的三角函数运算以及求解二元一次方程式的运算，从而增加运算负荷。

另一方面，所述信号变换装置Q中，仅进行如(A1)式和(A2)式以及(B1)式或(B2)式所示的简易的条件判断处理和四则运算即可，从而能够以低运算负荷执行信号变换处理。

接下来，参照如图2所示的框图，对作为所述视频显示装置Z的应用例的视频显示装置Z’进行说明。此外，在图2中，对与如图1所示的所述视频显示装置Z的构成要素相同的构成要素标上相同的符号。

所述视频显示装置Z的所述视频信号变换装置Q中，信号值范围调整前(信号变换前)的一次视频信号为所述一次侧γ处理部2对作为依据IEC61966-2-4标准或IEC 61966-2-1标准的视频信号的所述非线性一次视频信号V1’实施了γ处理的线性视频信号(所述线性一次视频信号V1)。

而且，所述视频信号变换装置Q中，信号值范围调整后(信号变换后)的二次视频信号为线性视频信号(所述线性二次视频信号V2)，所述二次侧γ处理部4对该视频信号实施了γ处理的非线性信号(所述非线性二次视频信号V2’)为依据ITU-R BT.709标准或ITU-R BT.601-5标准等的视频信号(RGB信号)。

由此，即使在信号变换中采用作为简易的线性式(一次式)的所述(A2)式和所述(B1)式，也不会导致对非线性的视频信号实施了线性处理的情况下所产生的画质降低。

另一方面，所述视频显示装置Z’包括从所述视频信号变换装置Q去掉所述一次侧γ处理部2和所述二次侧γ处理部3后的视频信号变换装置Q’，来代替所述视频显示装置Z中的所述视频信号变换装置Q。也就是说，视频信号变换装置Q’包括所述RGB信号生成部1和所述信号范围调整部3。

所述视频信号变换装置Q’中的所述信号范围调整部3首先将所述RGB信号生成部1生成的所述非线性一次视频信号V1′中RGB各原色的亮度信号值应用(代入)到所述(A1)式和(A2)式，计算出RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)(所述中间亮度值计算单元的一个示例)。此外，该视频信号变换装置Q′中，(A1)式和(A2)式中的“一次视频信号”中RGB三原色的亮度信号的值(Xr、Xg、Xb)为所述非线性一次视频信号V1′中RGB各原色的亮度信号值。

而且，所述视频信号变换装置Q′中的所述信号范围调整部3在所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)包含大于所述输出上限值Smax的值的情况(Lr＞Smax，Lg＞Smax，Lb＞Smax这三个条件中的任何一个以上的条件成立的情况)下，生成由所述二次变换规则将所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)变换成所述输出范围内W的值的信号所形成的所述非线性二次视频信号V2’(所述二次视频信号生成单元的一个示例)。

在此，作为所述二次变换规则，例如，可以是基于所述(B1)式的变换规则或基于所述(B2)式的变换规则。此外，该视频信号变换装置Q’中，所述(B2)式或者所述(B2)式的“二次视频信号”中RGB三原色的亮度信号的值(Yr、Yg、Yb)为所述非线性二次视频信号V2’中RGB各原色的亮度信号的值。

如此，所述视频信号变换装置Q’中，信号值范围调整前(信号变换前)的一次视频信号为依据IEC 61966-2-4标准或IEC 61966-2-1标准的视频信号(所述非线性一次视频信号V1’)。

而且，所述视频信号变换装置Q’中，信号值范围调整后(信号变换后)的二次视频信号(所述非线性二次视频信号V2’)为依据ITU-R BT.709标准或ITU-R BT.601-5标准等的视频信号(RGB信号)。

像所述视频信号变换装置Q’这样对非线性的一次视频信号V1’使用所述(A2)式和所述(B1)式这样的线性式(一次式)进行信号变换的情况下，虽然多少会导致画质降低，但是由于能够省略两次γ处理，所以能有效降低运算负荷。这样的视频信号变换装置Q’以及具备该视频信号变换装置Q’的视频显示装置Z’也是本发明实施方式的一个示例。

顺带一提，进行如前所述的(A1)式或者(A1’)式的计算以及(A2)式的计算的处理为如下处理：所述一次视频信号中RGB各原色的亮度信号的值(Xr、Xg、Xb)中有一个以上(包含最小值)小于所述输出下限值Smin的情况下，将该小于输出下限值Smin的信号值替换成所述输出下限值Smin，而且，将所述一次视频信号中该小于输出下限值Smin的信号值以外的剩余两色信号值加上与所述输出下限值Smin和该小于输出下限值Smin的信号值之差成比例(比例系数k)的正修正值。也就是说，在某个颜色的灰度等级为负的情况下，将该负的灰度等级替换成该颜色的互补色的正的灰度等级的处理。以下，将这样的处理称为补色替换处理。

而且，在以上所示的实施方式中，所述一次视频信号中三原色的亮度信号包含两个以上其值小于所述输出下限值(灰度等级为负)的信号的情况下，对这两个以上的原色全部进行所述补色替换处理。

然而，只要对灰度等级为负的多个所述一次视频信号的值中的最小值进行所述补色替换处理，灰度等级为负的原色也将不再存在。这种情况下，对灰度等级为负的颜色以外的颜色，不需要对该负的灰度等级进行所述补色替换处理。

而且，三原色的所述一次视频信号的灰度等级全部为负的情况下，只要对灰度等级较小的两个原色进行所述补色替换处理，灰度等级为负的原色将不再存在，这种情况也同样不需要对三原色全部进行所述补色替换处理。

因此，所述视频信号变换装置Q中的所述信号范围调整部3在所述一次视频信号中RGB各原色的亮度信号的值(Xr、Xg、Xb)包含小于所述输出下限值Smin的值的情况下，执行如以下所示步骤S1～S3的处理。

(步骤S1)

通过执行如下处理(以下称为第一补色替换处理)，计算出所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)(中间亮度值计算处理的一个示例)：在所述一次视频信号的各信号值(Xr、Xg、Xb)中的最小值(以下称为一次信号最小值Xmin)小于所述输出下限值Smin的情况下，对该一次信号最小值Xmin的颜色的信号值设定所述输出下限值Smin，而且，对其它两色的信号值设定将所述一次视频信号中所述一次信号最小值Xmin以外的两色信号值加上与所述输出下限值Smin和所述一次信号最小值Xmin之差成比例的正修正值{k×(Smin-Xmin)}而算出的信号值。

表示该步骤S1的处理的公式为下面的(F1)式。

$\left.\begin{array}{c}X\min =\mathrm{Min}(\mathrm{Xr},\mathrm{Xg},\mathrm{Xb})\\ \mathrm{If\; X}\min \&GreaterEqual;S\min \\ \mathrm{Then}{\mathrm{Xr}}^{\&prime;}=\mathrm{Xr},X{g}^{\&prime;}=\mathrm{Xg},X{b}^{\&prime;}=\mathrm{Xb},c=m=y=0\\ \mathrm{Else\; IF\; Xr}=X\min \\ \mathrm{Then\; X}{r}^{\&prime;}=S\min ,X{g}^{\&prime;}=\mathrm{Xg},X{b}^{\&prime;}=\mathrm{Xb},c=S\min -\mathrm{Xr},m=y=0\\ \mathrm{Else\; IF\; Xg}=X\min \\ \mathrm{ThenX}{r}^{\&prime;}=\mathrm{Xr},X{g}^{\&prime;}=S\min ,X{b}^{\&prime;}=\mathrm{Xb},m=S\min -\mathrm{Xg},c=y=0\\ \mathrm{Else\; IF\; Xb}=X\min \\ \mathrm{Then\; X}{r}^{\&prime;}=\mathrm{Xr},X{g}^{\&prime;}=\mathrm{Xg},X{b}^{\&prime;}=S\min ,y=S\min -\mathrm{Xb},c=m=0\\ \mathrm{Lr}={\mathrm{Xr}}^{\&prime;}+k\&CenterDot;y+k\&CenterDot;m\\ \mathrm{Lg}=X{g}^{\&prime;}+k\&CenterDot;c+k\&CenterDot;y\\ \mathrm{Lb}={\mathrm{Xb}}^{\&prime;}+k\&CenterDot;m+k\&CenterDot;c\end{array}\right\}\left(F1\right)$

(F1)式中，

Smin：输出下限值(二次视频信号的各亮度信号的下限值)

Xr：一次视频信号中R亮度信号的值

Xg：一次视频信号中G亮度信号的值

Xb：一次视频信号中B亮度信号的值

c，m，y，Xr′，Xg′，Xb′，Xmin：变量

k：常数(其中，0＜k)

Lr：R中间亮度值

Lg：G中间亮度值

Lb：B中间亮度值

以下，对基于(F1)式的所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)的计算处理的一个示例进行说明。

例如，所述一次视频信号的各信号值(Xr、Xg、Xb)中的最小值(所述一次信号最小值Xmin)为Xg(Xmin＝Xg)的情况下，基于(F1)式的所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)的计算结果如下。

也就是说，所述一次视频信号的各信号值(Xr、Xg、Xb)中的最小值Xg(＝Xmin)小于所述输出下限值Smin的情况下，对作为该一次信号最小值的颜色G的信号值的中间亮度值Lg设定所述输出下限值Smin。

而且，对其它两色R、B的中间亮度值Lr、Lb，设定将所述一次视频信号中所述一次信号最小值Xr以外的两色信号值Xr、Xb加上与所述输出下限值Smin和所述一次信号最小值Xg(＝Xmin)之差成比例的正修正值{k×m，(其中，m＝Smin-Xmin)}而算出的信号值。

以上内容在各种颜色的信号值的大小关系不同的情况下也一样。

然后，由该步骤S1的处理得到的所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)不包含小于所述输出下限值Smin的值的情况下，执行基于前述的所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)的所述二次视频信号的生成处理。也就是说，进行所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)包含大于所述输出上限值Smax的值的情况或者其它情况的处理。

(步骤S2)

另一方面，所述第一补色替换处理(S1)之后，通过该处理得到的RGB各原色的信号值(以下称为第一补色替换后信号值L11、L12、L13)中的最小值(以下称为第一补色替换后信号最小值L1min)小于所述输出下限值Smin的情况下，所述信号范围调整部3执行如以下所示的第二补色替换处理。

所述第二补色替换处理通过执行如下处理(以下称为第二补色替换处理)，计算出所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)(中间亮度值计算处理的一个示例)：对所述第一补色替换后信号最小值L1min的颜色的信号值设定所述输出下限值Smin，并且对其它两色的信号值设定将由所述第一补色替换处理(S1)得到的所述第一补色替换后信号值L11、L12、L13中所述第一补色替换后信号最小值L1min以外的两色的信号值加上与所述输出下限值Smin和所述第一补色替换后信号最小值L1min之差成比例的正修正值{k×(Smin-L1min)}而算出的值。

表示所述步骤S1和该步骤S2的一连串处理的公式为下面的(F2)式。

(F2)式中，

Smin：输出下限值(二次视频信号的各亮度信号的下限值)

Xr：一次视频信号中R亮度信号的值

Xg：一次视频信号中G亮度信号的值

Xb：一次视频信号中B亮度信号的值

k：常数(其中，0＜k)

Lr：R中间亮度值

Lg：G中间亮度值

Lb：B中间亮度值

此外，(F2)式中的L1r、L1g、L1b相当于(F1)式中的Lr、Lg、Lb。

以下，对基于(F2)式的所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)的计算处理的一个示例进行说明。

例如，作为由所述第一补色替换处理(S1)的处理得到的RGB各原色的信号值的第一补色替换后信号值L1r、L1g、L1b中的最小值L1min(所述第一补色替换后信号最小值)为红色的信号值L1r的情况下，基于(F2)式的所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)的计算结果如下。

这种情况下，对作为所述第一补色替换后信号最小值L1min的颜色(红色)的信号值的红色的中间亮度值Lr设定所述输出下限值Smin。

而且，对作为剩余两种颜色G、B的信号值的G、B各自的中间亮度值Lg、Lb，设定将所述第一补色替换后信号最小值L1r以外的两种颜色G、B的第一补色替换后信号值L1g、L1b加上与所述输出下限值Smin和红色的所述第一补色替换后信号最小值L1r(＝L1min)之差成比例的正修正值{k×c1，(其中，c1＝Smin-L1r)}而算出的信号值。

以上内容在各种颜色的信号值的大小关系不同的情况下也一样。

然后，由该步骤S2的处理得到的所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)不包含小于所述输出下限值Smin的值的情况下，执行基于前述的所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)的所述二次视频信号的生成处理。也就是说，进行所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)包含大于所述输出上限值Smax的值的情况或者其它情况的处理。

(步骤S3)

另一方面，所述第一补色替换处理(S1)和所述第二补色替换处理(S2)之后，由该处理得到的RGB各原色的信号值(以下称为第二补色替换后信号值L21、L22、L23)中的最小值(以下称为第二补色替换后信号最小值L2min)小于所述输出下限值Smin的情况下，所述信号范围调整部3执行如以下所示的第三补色替换处理。

所述第三补色替换处理通过执行如下处理(以下称为第三补色替换处理)，计算出所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)(中间亮度值计算处理的一个示例)：对所述第二补色替换后信号最小值L2min的颜色的信号值设定所述输出下限值Smin，并且对其它两色的信号值，设定将通过所述第二补色替换处理(S2)得到的所述第二补色替换后信号值L21、L22、L23中所述第二补色替换后信号最小值L2min以外的两色的信号值加上与所述输出下限值Smin和所述第二补色替换后信号最小值L2min之差成比例的正修正值{k×(Smin-L2min)}而算出的值。

表示所述步骤S1、S2以及该步骤S3的一连串处理的公式为下面的(F3)式。

(F3)式中，

Smin：输出下限值(二次视频信号的各亮度信号的下限值)

Xr：一次视频信号中R亮度信号的值

Xg：一次视频信号中G亮度信号的值

Xb：一次视频信号中B亮度信号的值

k：常数(其中，0＜k)

Lr：R中间亮度值

Lg：G中间亮度值

Lb：B中间亮度值

此外，(F3)式中的L1r、L1g、L1b相当于(F1)式中的Lr、Lg、Lb，(F3)式中的L2r、L2g、L2b相当于(F2)式中的Lr、Lg、Lb。

以下，对基于(F3)式的所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)的计算处理进行说明。

例如，作为由所述第二补色替换处理(S2)的处理得到的RGB各原色的信号值的第二补色替换后信号值L2r、L2g、L2b中的最小值L2min(所述第二补色替换后信号最小值)为蓝色的信号值L1b的情况下，基于(F3)式的所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)的计算结果如下。

这种情况下，对作为所述第二补色替换后信号最小值L2min的颜色(蓝色)的信号值的蓝色的中间亮度值Lb设定所述输出下限值Smin。

而且，对作为剩余两种颜色R、G的信号值的R、G各自的中间亮度值Lr、Lg，设定将所述第二补色替换后信号最小值L2r以外的2种颜色R、G的第二补色替换后信号值L2r、L2b加上与所述输出下限值Smin和所述第二补色替换后信号最小值L2b(＝L2min)之差成比例的正修正值{k×y2，(其中，y2＝Smin-L2b)}而算出的信号值。

以上内容在各种颜色的信号值的大小关系不同的情况下也一样。

然后，由该步骤S3的处理得到的所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)不包含小于所述输出下限值Smin的值的情况下，执行基于前述的所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)的所述二次视频信号的生成处理。也就是说，进行所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)包含大于所述输出上限值Smax的值的情况或者其它情况的处理。

此外，所述输出范围为0～1(Smin＝0，Smax＝1)，所述一次视频信号的各信号值(Xr、Xg、Xb)对应于该输出范围0～1归一化的情况下，分别相当于(F1)式、(F2)式以及(F3)式的公式为下面的(F1’)式、(F2’)式以及(F3’)式。

$\left.\begin{array}{c}X\min =\mathrm{Min}(\mathrm{Xr},\mathrm{Xg},\mathrm{Xb})\\ \mathrm{IfX}\min \&GreaterEqual;0\\ \mathrm{Then}{\mathrm{Xr}}^{\&prime;}=\mathrm{Xr},{\mathrm{Xg}}^{\&prime;}=\mathrm{Xg},{\mathrm{Xb}}^{\&prime;}=\mathrm{Xb},c=m=y=0\\ \mathrm{ELSe\; IF\; Xr}=X\min \\ \mathrm{Then}{\mathrm{Xr}}^{\&prime;}=0,{\mathrm{Xg}}^{\&prime;}=\mathrm{Xg},{\mathrm{Xb}}^{\&prime;}=\mathrm{Xb},c=-\mathrm{Xr},m=y=0\\ \mathrm{ELSe\; IF\; Xg}=X\min \\ \mathrm{Then}{\mathrm{Xr}}^{\&prime;}=\mathrm{Xr},{\mathrm{Xg}}^{\&prime;}=0,{\mathrm{Xb}}^{\&prime;}=\mathrm{Xb},m=-\mathrm{Xg},c=y=0\\ \mathrm{ELSe\; IF\; Xb}=X\min \\ \mathrm{Then}{\mathrm{Xr}}^{\&prime;}=\mathrm{Xr},{\mathrm{Xg}}^{\&prime;}=\mathrm{Xg},{\mathrm{Xb}}^{\&prime;}=0,y=-\mathrm{Xb},c=m=0\\ \mathrm{Lr}={\mathrm{Xr}}^{\&prime;}+k\&CenterDot;y+k\&CenterDot;m\\ \mathrm{Lg}={\mathrm{Xg}}^{\&prime;}+k\&CenterDot;c+k\&CenterDot;y\\ \mathrm{Lb}={\mathrm{Xb}}^{\&prime;}+k\&CenterDot;m+k\&CenterDot;c\end{array}\right\}\left({F1}^{\&prime;}\right)$

(F1′)式中，

Xr：一次视频信号中R亮度信号的值

Xg：一次视频信号中G亮度信号的值

Xb：一次视频信号中B亮度信号的值

c，m，y，Xr′，Xg′，Xb′，Xmin：变量

k：常数(其中，0＜k)

Lr：R中间亮度值

Lg：G中间亮度值

Lb：B中间亮度值

(F2′)式中，

Xr：一次视频信号中R亮度信号的值

Xg：一次视频信号中G亮度信号的值

Xb：一次视频信号中B亮度信号的值

k：常数(其中，0＜k)

Lr：R中间亮度值

Lg：G中间亮度值

Lb：B中间亮度值

(F3)式中，

Xr：一次视频信号中R亮度信号的值

Xg：一次视频信号中G亮度信号的值

Xb：一次视频信号中B亮度信号的值

k：常数(其中，0＜k)

Lr：R中间亮度值

Lg：G中间亮度值

Lb：B中间亮度值

依照以上处理，能够避免所述RGB各原色的中间亮度值(Lr、Lg、Lb)过大，其结果能够将从所述一次视频信号变换到所述二次视频信号的信号变换所产生的视频的亮度(明亮度)变化(增大)抑制在最小限度。

此外，所述视频信号变换装置Q在执行所述步骤S3的处理的状况下，最后得到与基于前述(A1)式或者(A1’)式以及(A2)式的处理结果相同的处理结果。

而且，由所述第一补色替换处理(S1)得到的所述第一补色替换后信号值L11、L12包含小于所述输出下限值Smin的值的情况下，也可以只将该信号值替换成所述输出下限值Smin(剪切处理)从而进行所述二次视频信号的生成处理。这种情况下，不执行所述第二补色替换处理(S2)和所述第三补色替换处理(S3)。

同样地，由所述第二补色替换处理(S2)得到的所述第二补色替换后信号值L21、L22包含小于所述输出下限值Smin的值的情况下，也可以只将该信号值替换成所述输出下限值Smin(剪切处理)从而进行所述二次视频信号的生成处理。这种情况下，不执行所述第三补色替换处理(S3)。

工业上的实用性

本发明能够用于将一次侧的视频信号变换成二次侧的视频信号使其信号值全部在规定范围内的信号变换装置以及包括该信号变换装置的视频显示装置。

Claims (16)

1.一种视频信号变换装置，将可得到包含预定的从输出下限值到输出上限值的输出范围在内的扩展范围的信号值的RGB各原色的亮度信号所形成的一次视频信号，变换成作为输入到规定的视频显示单元的视频信号的、可得到所述输出范围的信号值的RGB各原色的亮度信号所形成的二次视频信号，其特征在于，包括：

中间亮度值计算单元，该中间亮度值计算单元通过执行第一补色替换处理计算出RGB各原色的中间亮度值，该第一补色替换处理是在所述一次视频信号中RGB各原色的亮度信号的值中的最小值即一次信号最小值小于所述输出下限值的情况下，对该一次信号最小值的颜色的信号值设定所述输出下限值，并且对其它两色的信号值设定将所述一次视频信号中所述一次信号最小值以外的两色信号值加上与所述输出下限值和所述一次信号最小值之差成比例的正修正值而算出的值；以及

二次视频信号生成单元，该二次视频信号生成单元在所述RGB各原色的中间亮度值包含大于所述输出上限值的值的情况下，生成由按照将所述RGB各原色的中间亮度值变换为所述输出范围内的值的二次变换规则来将所述RGB各原色的中间亮度值变换成所述输出范围内的值的信号所形成的所述二次视频信号，而在所述RGB各原色的中间亮度值不包含大于所述输出上限值的值的情况下，生成所述RGB各原色的中间亮度值的信号所形成的所述二次视频信号。

2.如权利要求1所述的视频信号变换装置，其特征在于，

所述中间亮度值计算单元在进行所述第一补色替换处理的基础上，通过执行第二补色替换处理，计算出RGB各原色的中间亮度值，该第二补色替换处理在作为由该第一补色替换处理得到的RGB各原色的信号值的第一补色替换后信号值中的最小值即第一补色替换后信号最小值小于所述输出下限值的情况下，对该第一补色替换后信号最小值的颜色的信号值设定所述输出下限值，并且对其它两色的信号值设定将所述第一补色替换后信号值中所述第一补色替换后信号最小值以外的两色信号值加上与所述输出下限值和所述第一补色替换后信号最小值之差成比例的正修正值而算出的值。

3.如权利要求2所述的视频信号变换装置，其特征在于，

所述中间亮度值计算单元在进行所述第一补色替换处理和所述第二补色替换处理的基础上，通过执行第三补色替换处理，计算出RGB各原色的中间亮度值，该第三补色替换处理在作为由该第二补色替换处理得到的RGB各原色的信号值的第二补色替换后信号值中的最小值即第二补色替换后信号最小值小于所述输出下限值的情况下，对该第二补色替换后信号最小值的颜色的信号值设定所述输出下限值，并且对其它两色的信号值设定将所述第二补色替换后信号值中所述第二补色替换后信号最小值以外的两色信号值加上与所述输出下限值和所述第二补色替换后信号最小值之差成比例的正修正值而算出的值。

4.一种视频信号变换装置，将可得到包含预定的从输出下限值到输出上限值的输出范围在内的扩展范围的信号值的RGB各原色的亮度信号所形成的一次视频信号，变换成作为输入到规定的视频显示单元的视频信号的、可得到所述输出范围的信号值的RGB各原色的亮度信号所形成的二次视频信号，其特征在于，包括：

中间亮度值计算单元，该中间亮度值计算单元将所述一次视频信号中RGB各原色的亮度信号的值应用到下面的(A1)式和(A2)式，从而计算出RGB各原色的中间亮度值；以及

$\left.\begin{array}{cccccccc}\mathrm{If}& \mathrm{Xr}<S\min & \mathrm{Then}& c=S\min -\mathrm{Xr},& {\mathrm{Xr}}^{\&prime;}=S\min & \mathrm{Else}& c=0,& {\mathrm{Xr}}^{\&prime;}=\mathrm{Xr}\\ \mathrm{If}& \mathrm{Xg}<S\min & \mathrm{Then}& m=S\min -\mathrm{Xg},& {\mathrm{Xg}}^{\&prime;}=S\min & \mathrm{Else}& m=0,& {\mathrm{Xg}}^{\&prime;}=\mathrm{Xg}\\ \mathrm{If}& \mathrm{Xb}<S\min & \mathrm{Then}& y=S\min -\mathrm{Xb},& {\mathrm{Xb}}^{\&prime;}=S\min & \mathrm{Else}& y=0,& {\mathrm{Xb}}^{\&prime;}=\mathrm{Xb}\end{array}\right\}---\left(A1\right)$

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{Lr}={\mathrm{Xr}}^{\&prime;}+k\&CenterDot;y+k\&CenterDot;m\\ \mathrm{Lg}={\mathrm{Xg}}^{\&prime;}+k\&CenterDot;c+k\&CenterDot;y\\ \mathrm{Lb}={\mathrm{Xb}}^{\&prime;}+k\&CenterDot;m+k\&CenterDot;c\end{array}\right\}---\left(A2\right)$

(A1)式和(A2)式中，

Smin：输出下限值即二次视频信号的各亮度信号的下限值

Xr：一次视频信号中R亮度信号的值

Xg：一次视频信号中G亮度信号的值

Xb：一次视频信号中B亮度信号的值

c，m，y，Xr′，Xg′，Xb′：变量

k：为常数且大于0

Lr：R中间亮度值

Lg：G中间亮度值

Lb：B中间亮度值

二次视频信号生成单元，该二次视频信号生成单元在所述RGB各原色的中间亮度值包含大于所述输出上限值的值的情况下，生成由按照将所述RGB各原色的中间亮度值变换为所述输出范围内的值的二次变换规则来将所述RGB各原色的中间亮度值变换成所述输出范围内的值的信号所形成的所述二次视频信号，而在所述RGB各原色的中间亮度值不包含大于所述输出上限值的值的情况下，生成所述RGB各原色的中间亮度值的信号所形成的所述二次视频信号。

5.如权利要求4所述的视频信号变换装置，其特征在于，

所述(A2)式中的常数k为1。

6.如权利要求1至5中任一项所述的视频信号变换装置，其特征在于，

所述二次视频信号生成单元中的所述预定变换规则为将所述中间亮度值中的最大值替换成所述输出上限值，并且对其它的所述中间亮度值，基于根据所述中间亮度值中的最大值的大小确定的压缩系数来进行压缩。

7.如权利要求1至5中任一项所述的视频信号变换装置，其特征在于，

所述二次视频信号生成单元中的所述预定变换规则为根据所述输出范围的宽度与从所述输出下限值到所述RGB各原色的中间亮度值中的最大值的范围的宽度的比值，对所述RGB各原色的全部中间亮度值进行压缩。

8.如权利要求1至5中任一项所述的视频信号变换装置，其特征在于，

所述一次视频信号为依据IEC 61966-2-4标准或者IEC 61966-2-1标准的视频信号、或者对依据IEC61966-2-4标准或IEC61966-2-1标准的所述视频信号实施γ处理后得到的信号。

9.如权利要求1至5中任一项所述的视频信号变换装置，其特征在于，

所述二次视频信号或者对该二次视频信号实施γ处理后得到的信号为依据ITU-R BT.709标准或者ITU-R BT.601-5标准的视频信号。

10.一种视频信号变换装置，将可得到作为归一化后的值、即从负值到大于1的值的范围的扩展范围的信号值的RGB各原色的亮度信号所形成的一次视频信号，变换成作为输入到规定的视频显示单元的视频信号的、可得到作为归一化后的值、即从0到1的范围的所述输出范围的信号值的RGB各原色的亮度信号所形成的二次视频信号，其特征在于，包括：

中间亮度值计算单元，该中间亮度值计算单元将所述一次视频信号中RGB各原色的亮度信号的值应用到下面的(A1’)式和(A2’)式，以计算出RGB各原色的中间亮度值；以及

$\left.\begin{array}{cccccccc}\mathrm{If}& \mathrm{Xr}<0& \mathrm{Then}& c=-\mathrm{Xr},& {\mathrm{Xr}}^{\&prime;}=0& \mathrm{Else}& c=0,& {\mathrm{Xr}}^{\&prime;}=\mathrm{Xr}\\ \mathrm{If}& \mathrm{Xg}<0& \mathrm{Then}& m=-\mathrm{Xg},& {\mathrm{Xg}}^{\&prime;}=0& \mathrm{Else}& m=0,& {\mathrm{Xg}}^{\&prime;}=\mathrm{Xg}\\ \mathrm{If}& \mathrm{Xb}<0& \mathrm{Then}& y=-\mathrm{Xb},& {\mathrm{Xb}}^{\&prime;}=0& \mathrm{Else}& y=0,& {\mathrm{Xb}}^{\&prime;}=\mathrm{Xb}\end{array}\right\}---\left({A1}^{\&prime;}\right)$

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{Lr}={\mathrm{Xr}}^{\&prime;}+k\&CenterDot;y+k\&CenterDot;m\\ \mathrm{Lg}={\mathrm{Xg}}^{\&prime;}+k\&CenterDot;c+k\&CenterDot;y\\ \mathrm{Lb}={\mathrm{Xb}}^{\&prime;}+k\&CenterDot;m+k\&CenterDot;c\end{array}\right\}---\left(A2\right)$

(A1’)式和(A2)式中，

Xr：一次视频信号中R亮度信号的值

Xg：一次视频信号中G亮度信号的值

Xb：一次视频信号中B亮度信号的值

c，m，y，Xr′，Xg′，Xb′：变量

k：为常数且大于0

Lr：R中间亮度值

Lg：G中间亮度值

Lb：B中间亮度值

二次视频信号生成单元，该二次视频信号生成单元在所述RGB各原色的中间亮度值包含大于1的值的情况下，生成由按照将所述RGB各原色的中间亮度值变换为所述输出范围内的值的二次变换规则来将所述RGB各原色的中间亮度值变换成所述输出范围内的值的信号所形成的所述二次视频信号，而在所述RGB各原色的中间亮度值不包含大于1的值的情况下，生成由所述RGB各原色的中间亮度值的信号所形成的所述二次视频信号。

11.一种视频显示装置，其特征在于，

包括如权利要求1至5中任一项或权利要求10所述的视频信号变换装置、以及显示基于该视频信号变换装置生成的所述二次视频信号的视频的视频显示单元。

12.一种视频信号变换方法，将可得到包含预定的从输出下限值到输出上限值的输出范围在内的扩展范围的信号值的RGB各原色的亮度信号所形成的一次视频信号，变换成作为输入到规定的视频显示单元的视频信号的、可得到所述输出范围的信号值的RGB各原色的亮度信号所形成的二次视频信号并输出，其特征在于，

通过规定的处理器执行：

中间亮度值计算处理，该中间亮度值计算处理通过执行第一补色替换处理，计算出RGB各原色的中间亮度值，该第一补色替换处理是在所述一次视频信号中RGB各原色的亮度信号的值中的最小值即一次信号最小值小于所述输出下限值的情况下，将该一次信号最小值替换成所述输出下限值，并且将所述一次视频信号中所述一次信号最小值以外的剩余两色信号值加上与所述输出下限值和所述一次信号最小值之差成比例的正修正值；以及

二次视频信号生成处理，该二次视频信号生成处理是在所述RGB各原色的中间亮度值包含大于所述输出上限值的值的情况下，生成由按照将所述RGB各原色的中间亮度值变换为所述输出范围内的值的二次变换规则来将所述RGB各原色的中间亮度值变换成所述输出范围内的值的信号所形成的所述二次视频信号，而在所述RGB各原色的中间亮度值不包含大于所述输出上限值的值的情况下，生成所述RGB各原色的中间亮度值的信号所形成的所述二次视频信号。

13.如权利要求12所述的视频信号变换方法，其特征在于，

所述中间亮度值计算处理在所述第一补色替换处理的基础上，通过执行第二补色替换处理，计算出RGB各原色的中间亮度值，该第二补色替换处理是在作为修正了由该第一补色替换处理得到的所述剩余两色的信号值后的信号值的第一补色替换后信号值中的最小值即第一补色替换后信号最小值小于所述输出下限值的情况下，将该第一补色替换后信号最小值替换成所述输出下限值，并且将所述第一补色替换后信号值中所述第一补色替换后信号最小值以外的剩余两色信号值加上与所述输出下限值和所述第一补色替换后信号最小值之差成比例的正修正值。

14.如权利要求13所述的视频信号变换方法，其特征在于，

所述中间亮度值计算处理在所述第一补色替换处理和所述第二补色替换处理的基础上，通过执行第三补色替换处理，计算出RGB各原色的中间亮度值，该第三补色替换处理是在作为修正了由该第二补色替换处理得到的所述剩余两色的信号值后的信号值的第二补色替换后信号值中的最小值即第二补色替换后信号最小值小于所述输出下限值的情况下，将该第二补色替换后信号最小值替换成所述输出下限值，并且将所述第二补色替换后信号值中所述第二补色替换后信号最小值以外的剩余两色信号值加上与所述输出下限值和所述第二补色替换后信号最小值之差成比例的正修正值。

15.一种视频信号变换方法，将可得到包含预定的从输出下限值到输出上限值的输出范围在内的扩展范围的信号值的RGB各原色的亮度信号所形成的一次视频信号，变换成作为输入到规定的视频显示单元的视频信号的、可得到所述输出范围的信号值的RGB各原色的亮度信号所形成的二次视频信号并输出，其特征在于，

通过规定的处理器执行：

中间亮度值计算处理，该中间亮度值计算处理将所述一次视频信号中RGB各原色的亮度信号的值应用到下面的(A1)式和(A2)式，计算出RGB各原色的中间亮度值并记录在存储单元中；以及

$\left.\begin{array}{cccccccc}\mathrm{If}& \mathrm{Xr}<S\min & \mathrm{Then}& c=S\min -\mathrm{Xr},& {\mathrm{Xr}}^{\&prime;}=S\min & \mathrm{Else}& c=0,& {\mathrm{Xr}}^{\&prime;}=\mathrm{Xr}\\ \mathrm{If}& \mathrm{Xg}<S\min & \mathrm{Then}& m=S\min -\mathrm{Xg},& {\mathrm{Xg}}^{\&prime;}=S\min & \mathrm{Else}& m=0,& {\mathrm{Xg}}^{\&prime;}=\mathrm{Xg}\\ \mathrm{If}& \mathrm{Xb}<S\min & \mathrm{Then}& y=S\min -\mathrm{Xb},& {\mathrm{Xb}}^{\&prime;}=S\min & \mathrm{Else}& y=0,& {\mathrm{Xb}}^{\&prime;}=\mathrm{Xb}\end{array}\right\}---\left(A1\right)$

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{Lr}={\mathrm{Xr}}^{\&prime;}+k\&CenterDot;y+k\&CenterDot;m\\ \mathrm{Lg}={\mathrm{Xg}}^{\&prime;}+k\&CenterDot;c+k\&CenterDot;y\\ \mathrm{Lb}={\mathrm{Xb}}^{\&prime;}+k\&CenterDot;m+k\&CenterDot;c\end{array}\right\}---\left(A2\right)$

(A1)式和(A2)式中，

Smin：输出下限值即二次视频信号的各亮度信号的下限值

Xr：一次视频信号中R亮度信号的值

Xg：一次视频信号中G亮度信号的值

Xb：一次视频信号中B亮度信号的值

c，m，y，Xr′，Xg′，Xb′：变量

k：为常数且大于0

Lr：R中间亮度值

Lg：G中间亮度值

Lb：B中间亮度值

二次视频信号生成处理，该二次视频信号生成处理在所述RGB各原色的中间亮度值包含大于所述输出上限值的值的情况下，生成由按照将所述RGB各原色的中间亮度值变换为所述输出范围内的值的二次变换规则来将所述RGB各原色的中间亮度值变换成所述输出范围内的值的信号所形成的所述二次视频信号，而在所述RGB各原色的中间亮度值不包含大于所述输出上限值的值的情况下，生成所述RGB各原色的中间亮度值的信号所形成的所述二次视频信号并输出。

16.一种视频信号变换方法，将可得到作为归一化后的值、即从负值到大于1的值的范围的扩展范围的信号值的RGB各原色的亮度信号所形成的一次视频信号，变换成作为输入到规定的视频显示单元的视频信号的、可得到作为归一化后的值、即从0到1的范围的所述输出范围的信号值的RGB各原色的亮度信号所形成的二次视频信号并输出，其特征在于，

通过规定的处理器执行：

中间亮度值计算处理，该中间亮度值计算处理将所述一次视频信号中RGB各原色的亮度信号的值应用到下面的(A1’)式和(A2’)式，以计算出RGB各原色的中间亮度值并记录在存储单元中；以及

$\left.\begin{array}{cccccccc}\mathrm{If}& \mathrm{Xr}<0& \mathrm{Then}& c=-\mathrm{Xr},& {\mathrm{Xr}}^{\&prime;}=0& \mathrm{Else}& c=0,& {\mathrm{Xr}}^{\&prime;}=\mathrm{Xr}\\ \mathrm{If}& \mathrm{Xg}<0& \mathrm{Then}& m=-\mathrm{Xg},& {\mathrm{Xg}}^{\&prime;}=0& \mathrm{Else}& m=0,& {\mathrm{Xg}}^{\&prime;}=\mathrm{Xg}\\ \mathrm{If}& \mathrm{Xb}<0& \mathrm{Then}& y=-\mathrm{Xb},& {\mathrm{Xb}}^{\&prime;}=0& \mathrm{Else}& y=0,& {\mathrm{Xb}}^{\&prime;}=\mathrm{Xb}\end{array}\right\}---\left({A1}^{\&prime;}\right)$

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{Lr}={\mathrm{Xr}}^{\&prime;}+k\&CenterDot;y+k\&CenterDot;m\\ \mathrm{Lg}={\mathrm{Xg}}^{\&prime;}+k\&CenterDot;c+k\&CenterDot;y\\ \mathrm{Lb}={\mathrm{Xb}}^{\&prime;}+k\&CenterDot;m+k\&CenterDot;c\end{array}\right\}---\left(A2\right)$

(A1’)式和(A2)式中，

Xr：一次视频信号中R亮度信号的值

Xg：一次视频信号中G亮度信号的值

Xb：一次视频信号中B亮度信号的值

c，m，y，Xr′，Xg′，Xb′：变量

k：为常数且大于0

Lr：R中间亮度值

Lg：G中间亮度值

Lb：B中间亮度值

二次视频信号生成处理，该二次视频信号生成处理在所述RGB各原色的中间亮度值包含大于所述输出上限值的值的情况下，生成由按照将所述RGB各原色的中间亮度值变换为所述输出范围内的值的二次变换规则来将所述RGB各原色的中间亮度值变换成所述输出范围内的值的信号所形成的所述二次视频信号，而在所述RGB各原色的中间亮度值不包含大于所述输出上限值的值的情况下，生成由所述RGB各原色的中间亮度值的信号所形成的所述二次视频信号并输出。

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