DE69736341T2

DE69736341T2 - Videokamera, Videosignalverarbeitung, Videosignalkompression, und Videosignalumsetzung

Info

Publication number: DE69736341T2
Application number: DE69736341T
Authority: DE
Inventors: Takashi Shinagawa-ku Kameyama
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 2007-07-19
Anticipated expiration: 2017-04-12
Also published as: EP1763256A3; EP1763256A2; EP0801509A2; EP0801509B1; DE69736341D1; EP0801509A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Videokamera, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Komprimieren eines Pegels und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Umsetzung von Gradationen eines Farbvideosignals.
37A zeigt ein ideales Fernsehsystem 300A, das aus einem Kamerasystem, einem Aufzeichnungssystem, einem Übertragungssystem und einem Empfangssystem besteht. Vom Kamerasystem wird ein Bild erhalten und über das Aufzeichnungssystem und Übertragungssystem zu dem beispielsweise einen Monitor zum Anschauen aufweisenden Empfangssystem gesendet.
Beim Fernsehsystem 300A geht einfallendes Licht eines Objekts wie beispielsweise einer Blume durch eine Objektivlinse 301 und wird von einem Farbtrennungsprisma 302 in eine Rot-, Grün- und Blaukomponente geteilt. Jede individuelle Farbkomponente wird dann Festkörperbildsensoren 303R, 303G, 303B zugeführt, so dass ein Rotbild, ein Grünbild und ein Blaubild des Objekts erhalten werden. Die Rot-, Grün- und Blaubildsignale werden dessen Weiteren einer CDS-Schaltung (CDS = correlated double sampling (korrelierte Doppelabtastung)) zur geeigneten Verarbeitung wie beispielsweise Rauschenbeseitigung zugeführt, was in Rot-, Grün- und Blaufarbsignalen R, G, B resultiert.
Als Nächstes werden die von der CDS-Schaltung 304 ausgegebenen Farbsignale R, G, B in einem Verstärker 305 verstärkt und von einer Gammakorrekturschaltung 306 und einer Signalverarbeitungsschaltung 307 verarbeitet. Die Signalverarbeitungsschaltung 307 führt an den Farbsignalen R, G, B eine wohlbekannte Matrixierungsoperation aus, um ein Luminanzsignal Y, ein Rotfarbdifferenzsignal CR und ein Blaufarbdifferenzsignal CB zu erhalten. Dann wird zum Luminanzsignal Y ein Synchronisierungs- bzw. Syncsignal addiert, wobei die Farbdifferenzsignale CR und CB moduliert und kombiniert werden, um ein Farbträgersignal (carrier color signal) C zu bilden. Das Luminanzsignal Y und das Farbträgersignal C sind nun bereit, auf einem VCR (= Video Tape Recorder (Videobandrekorder)) 308 des Aufzeichnungssystems aufgezeichnet zu werden.
Zur Verbreitung zu beispielsweise einem zuschauenden Publikum über das Übertragungssystem werden das Luminanzsignal Y und das Farbträgersignal C vom VTR 308 zur Eingabe in einen Codierer 309 wiedergegeben, der ein Videosignal SV bildet. Das Videosignal SV wird in einem Modulator 310 moduliert, um in einem RF-Signal zu resultieren, das dann von einer Übertragungsantenne 311 übertragen wird. Das von einer Empfangsantenne 312 des zuschauenden Publikums empfangene RF-Signal wird in einem Demodulator 313 so demoduliert, dass das Videosignal SV wiederhergestellt wird.
Das Empfangssystem führt im Grunde genommen inverse Operationen- in Bezug auf die korrespondierenden Operationen des Übertragungssystems aus. Das heißt, das Luminanzsignal Y und das Farbträgersignal C werden durch einen Decodierer 314 aus dem Videosignal SV wiederhergestellt. Dann werden das Luminanzsignal Y und das Farbträgersignal C einer Signalverarbeitungsschaltung 315 zugeführt, bei der das Farbträgersignal C demoduliert wird, um die Farbdifferenzsignale CR und CB zu erhalten. Das Luminanzsignal Y und die Farbdifferenzsignale CR, CB werden verarbeitet, um die Farbsignale R, G, B zu bilden. Danach werden die von der Signalverarbeitungsschaltung 315 ausgegebenen Farbsignale R, G, B einer CRT (cathode-ray tube (Kathodenstrahlröhre)) 316 zugeführ, und das Bild im Intersse stehenden Objekts (die Blume) wird auf der CRT 316 angezeigt.
Obgleich in der Signalleitung dieses idealen Fernsehsystems 300A, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, eine nichtlineare Einrichtung, nämlich die CRT, existiert, ist der ab dem Objekt startende und mit der Bildanzeige endende ganze Prozess, wie er vom Publikum angeschaut wird, linear. Dies gilt aufgrund des Vorhandenseins der Gammakorrekturschaltung zum Kompensieren der nichtlinearen CRT-Operation, wodurch das Bild des Objekts zum Anschauen akkurat wiedergegeben wird.
Das oben beschriebene Fernsehsystem ist ein ideales System ohne irgendwelche Begrenzungen oder Einschränkungen. In der Praxis jedoch ist der Dynamikbereich jedes Bildsensors 303R, 303G, 303B begrenzt. Außerdem haben das Aufzeichnungs- und Übertragungssystem betriebliche Einschränkungen bei der Signalaufzeichnung und -übertragung, um mit akzeptierten Standards konform zu gehen. Folglich ist es im Grunde genommen unmöglich, die Konfiguration der 37A zu erreichen. Die der Signalaufzeichnung und -übertragung auferlegten Standards sind so festgelegt, dass sie sehr restriktiv sind, und deshalb sind adäquate Maßnahmen notwendig, um einen weiten Dynamikbereich des einfallenden natürlichen Lichts in den von den Standards erlaubten vorgeschriebenen Bereich zu bringen.
Aus diesem Grund ist bei einem in 37B gezeigten praktischen Fernsehsystem 300B zwischen einem Verstärker 305 und einer Gammakorrekturschaltung 306 eine Prä-Knieschaltung 321 eingesetzt. Außerdem ist zwischen der Gammakorrekturschaltung 306 und einer Signalverarbeitungsschaltung 307 eine Knieschaltung 322 eingesetzt. Dies wird getan, um die Pegel der Farbsignale R, G, B durch Bereitstellen nichtlinearer Eingangs-Ausgangs-Charakteristiken der Knieschaltung in den vorgeschriebenen Bereich des Standards einzupassen. Da die Signalpegel entsprechend den Rundfunkstandards auf die Farbsignale R, G, B Bezug haben, ist es möglich, durch direkte Verarbeitung der Farbsignale mit diesen Standards konform zu gehen. In 37B sind alle mit 37A korrespondierenden Komponenten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Gemäß dem System nach 37B werden die Farbsignale R, G, B nichtlinear verarbeitet – jedes Signal wird unabhängig von den anderen Signalen verarbeitet –, ohne dass korrespondierende inverse Betriebe zum Kompensieren dieser nichtlinearen Verarbeitung ausgeführt werden. Die komplementären Operationen werden zwischen der Gammakorrekturschaltung 305 und den Gammacharakteristiken der CRT 316 unterbrochen. Als ein Resultat unterscheiden sich Luminanz und Farbton des Bildes des auf der CRT angezeigten Objekts von der tatsächlichen Luminanz und dem tatsächlichen Farbton des Bildes dieses Objekts, wie sie vom menschlichen Auge wahr genommen werden.
XP 000 445 484 betrifft einen HDTV-Digitalkameraprozessor, bei dem in der Verarbeitungskette nahe beim Bildverarbeiter bzw. -aufbereiter (imager) eine digitale Umsetzung ausgeführt wird. Nichtlineare Übertragungskurven wie beispielsweise Gammakorrektur und dynamisches Knie werden in kontinuierlichen Kurven anstelle der 32 üblichen stückweise linearen Approximation implementiert.
US-A-4 931 864 betrifft eine Bildformungsvorrichtung, die eine Gammakorrektur unter Benutzung einer kumulativen Häufigkeitsverteilung, die von einem Histogramm von einen vorbestimmten Teil des Bildrahmens darstellenden Bilddaten erzeugt wird, ausführt.
WO 95128796 offenbart eine Knieschaltung mit einer Hochluminanzfarbunterdrückungsschaltung, die Ausgangsfarbsignale entsprechend der generalisierten Gleichung Yk + (Cout – Yk) × Ko erzeugt, wobei Yk ein virtueller Korrekturwert ist, Ko ein in Abhängigkeit davon, welches Farbsignal einen maximal zulässigen Pegel überschreitet, erzeugter Koeffizient ist, und Cout das Farbsignal ist.
EP 0 677 972 A2 betrifft Farbumsetzungstechniken, die den maximalen Pegel der umgesetzten RGB-Signale zum Verhindern eines Überlaufs bei den Primärfarbsignalen einschränken. Eine Faktorbestimmungseinrichtung bestimmt auf Basis des maximalen Luminanzpegels einen Dämpfungsfaktor, der Farbdifferenzsignale mit einer idealen Rate dämpft, was einen Überlauf bei den Primärfarbsignalen ohne Änderung des Farbtons verhindert.
Obgleich die Kniekompression als das beste Verfahren zum Komprimieren des Dynamikbereichs des einfallenden Lichts so, dass bei der Objektwiedergabe nachteilige Effekte minimiert werden, festgestellt ist, tritt aufgrund der Kniekompression ein Defekt auf, der eine visuell wahrnehmbare und unangenehme unerwünschte Änderung im Farbton erzeugt. Beispielsweise tritt bei einer Portraitaufnahme einer Person in einem geringfügig hellen Bereich das Problem auf, das diese Person ungesund ausschaut, wobei die Hautfarbe gelber erscheint als es sein sollte.
Es besteht deshalb ein Bedarf an einem Verfahren und einer Vorrichtung, welche die obigen Nachteile beseitigen.
Dargestellte Ausführungsformen der nachfolgend beschriebenen Erfindung stellen bereit:
Eine mit hoher Wiedergabetreue wiedergebbare Bildaufnahme mit einer Videokamera in hellem Licht,
eine bessere dynamische Kontraststeuerung bei einer Videokamera,
eine von einem übermäßigem Luminanzpegel in einer Videokamera verursachte Flimmer- bzw. Nachzieheffektkorrektur (flare correction) eines Videobildes,
eine manuelle Steuerung eines Sättigungspegels eines ein von der Videokamera erzeugtes Bild darstellenden Farbvideosignals, und/oder
eine Pegelkompressions- und eine Gradationsumsetzung eines Farbvideosignals ohne Verursachung irgendeiner Änderung im Farbton eines vom Farbvideosignal dargestellten Bilds.
Aspekte der Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen spezifiziert. Ein illustratives Verfahren und seine illustrative Vorrichtung gemäß der Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen dargelegt.
Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich ohne Weiteres aus ihrer folgenden detaillierten Beschreibung, die anhand der beigefügten Zeichnungen zu lesen ist, in denen:
1A und 1B ein Blockdiagramm einer Videokamera gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind;
2 eine schematische Darstellung ist, die ein Pixel-Räumlichversetztpixelanordnungsverfahren darstellt;
3 ein Blockdiagramm eines Luminanzumsetzungskalkulators ist;
4 ein Blockdiagramm eines Sättigungsumsetzungskalkulators ist;
5A, 5B und 5C Frequenzcharakteristiken eines Tiefpassfilters (TPF) und eines Interpolationsfilters (IPF) zeigen;
6A bis 6E die Beziehung zwischen R-, G-, B-Pegeln und Farben zeigen;
7D, 7F, 7G die Beziehung zwischen R-, G-, B-Pegeln und Farben zeigen, wobei auf diese Signale die Luminanzknie- und Sättigungskniekompression angewendet sind;
8D, 8F, 8H die Beziehung zwischen R-, G-, B-Pegeln und Farben zeigen, wobei auf diese Signale die DCC-Plusfunktion angewendet ist;
9A bis C Diagramme sind, die eine adaptive Gradationsumsetzung mit dem Histogrammausgleich darstellen;
10D bis F Diagramme sind, die eine adaptive Gradationsumsetzung mit dem Histogrammausgleich darstellen;
11A und 11B Blockdiagramme eines Kontrollers sind;
12 ein Beispiel geteilter Abschnitte im Luminanzbereich zeigt;
13 ein Diagramm ist, das eine Interpolationsberechnung zum Erhalten der Luminanzverstärkung kw1 darstellt;
14A und 14B Blockdiagramme von Schaltungen sind, die in einem Kontroller zum Erhalten einer Luminanzverstärkung kw, einer Sättigungsverstärkung kc und einer Luminanz Wi angewendet sind;
15 ein Blockdiagramm von Schaltungen ist, die im Kontroller zum Präparieren einer Sequentialisierungstabelle angewendet ist;
16 Operationsschritte des Kontrollers zum Präparieren einer Sequentierungstabelle zeigt;
17 ein Diagramm ist, das eine ALU-Operation beim Schritt 0 zum grafischen Darstellen eines Histogramms ist;
18 ein Diagramm ist, das die ALU-Operation beim Schritt 1 für eine Akkumulations- und Normierungsoperation darstellt;
19 ein Diagramm ist, das die ALU-Operation beim Schritt 2 zum Einstellen des Histogrammsausgleichs darstellt;
20 ein Diagramm ist, das die ALU-Operation beim Schritt 3 zum Einstellen des Histogrammsausgleichs darstellt;
21 ein Diagramm ist, das die ALU-Operation beim Schritt 4 zum Ausführen eines Schwarzcodehalteprozesses darstellt;
22 ein Diagramm ist, das die ALU-Operation beim Schritt 4 zur Berechnung eines Spitzenhalteverhältnisses darstellt;
23 ein Diagramm ist, das die ALU-Operation beim Schritt 5 zur Ausführung eines Spitzenhalteprozesses (1) darstellt;
24 ein Diagramm ist, das die ALU-Operation beim Schritt 6 zur Ausführung eines Spitzenhalteprozesses (2) darstellt;
25G, H und I Diagramme sind, dieh eine Kniekompressions-, Weißabschneide- und Gesamtverstärkungssteuerung darstellen;
26J, K, L Diagramme sind, die eine Division und unterschiedliche andere Funktionen darstellen, die zum Erhalten einer Übertragungsverstärkung ausgeführt werden;
27 ein Diagramm ist, das die ALU-Operation beim Schritt 7 zur Ausführung der Kniekompressionsoperation (1) darstellt;
28 ein Diagramm ist, das die ALU-Operation beim Schritt 8 zur Ausführung der Kniekompressionsoperation (1) darstellt;
29 ein Diagramm ist, das die ALU-Operation beim Schritt 9 zur Ausführung der Kniekompressionsoperation (2) darstellt;
30 ist ein Diagramm, das die ALU-Operation beim Schritt 10 zum Ausführen der Kniekompressionsoperation (2) und einer Weißabschneideoperation darstellt;
31 ist ein Diagramm, das die ALU-Operation beim Schritt 11 zur Bereitstellung der Gesamtverstärkungssteuerung darstellt;
32 ein Diagramm ist, das die ALU-Operation beim Schritt 12 zum Erhalten einer Übertragungsverstärkung darstellt;
33 ein Diagramm ist, das die ALU-Operation beim Schritt 13 zur Ausführung einer Zeitkonstanteoperation darstellt;
34 ein Diagramm ist, das die ALU-Operation beim Schritt 14 zur Ausführung einer Zeitkonstanteoperation darstellt;
35 ein Diagramm ist, das die ALU-Operation beim Schritt 15 zur Ausführung einer RAM-Löschoperation darstellt;
36 ein Blockdiagramm ist, das prinzipielle Komponenten einer Videokamera gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
37A-I, A-II, B-I, BII Blockdiagramme sind, die ein ideales und praktisches Fernsehsystem des Standes der Technik zeigen.
In allen Figuren stellen gleiche Bezugszeichen die gleichen oder identischen Komponenten der Erfindung dar.
Illustrative Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
1 zeigt eine Videokamera 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Mikrocomputer 125 fungiert als ein Systemkontroller für die ganze Videokamera 100. Der Mikrocomputer 125 führt, wie unten erläutert, unterschiedliche Daten wie beispielsweise einen Kniepunkt, eine Knieneigung, einen Weißabschneidepegel (white clipping level), eine Normierungskonstante, eine Gesamtverstärkung, eine Zeitkonstante, ein Histogramm, einen Schwarzcode usw. zur Erzeugung einer Sequenzierungstabelle zur Ausführung der Operationen gemäß der vorliegenden Erfindung zu. Um die Komplexität dieser Figur zu reduzieren und das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, sind Eingangs- und Ausgangsleitungen des Mikrocomputers 125, welche die oben erwähnten Datensignale übertragen, in der 1 nicht gezeigt.
Die Videokamera 100 weist einen Linsenblock 101, wobei das ein Bild eines im Interesse stehenden Objekts bildende einfallende Licht in den Linsenblock 101 eintritt, und ein Farbtrennprisma 102 zum Trennen einer Rot-, Grün- und Blaufarbkomponente des einfallenden Lichts auf. Diese Farbkomponenten werden dann zum Erhalten eines Rot- Grün- und Blausignals, die ein jeweiliges Rot-, Grün- und Blaubild des Objekts darstellen, auf Bildabtastebenen von CCD- Festkörperbildsensoren 103R, 103G, 103B fokussiert. In diesem Fall wird zum Erhalten des Rot- Grün- und Blausignals ein Räumlichversetztpixelanordnungsverfahren benutzt. Wie in 2 gezeigt sind die Bildsensoren 103R und 103B mit einem horizontalen Versatz um 1/2 Pixelabstand (P/2) in Bezug auf den Bildsensor 103G positioniert. Folglich weist das vom Bildsensor 103G erzeugte Grünsignal zur Verbesserung der Pixelauflösung eine 180-Grad-Phasendifferenz in Bezug auf das Rot- und Blausignal auf.
Das Ausgangssignal von den Bildsensoren 103R, 103G, 103B wird jeweiligen Analogverarbeitungsschaltungen 104R, 104G, 104B zur individuellen Ausführung einer korrelierten Doppelabtastung und Pegelsteuerung beim Rot-, Grün- und Blausignal zugeführt. Wie in der Technik bekannt ist wird durch die korrelierte Doppelabtastungsoperation Rauschen reduziert, während der Weiß- und/oder Schwarzabgleich durch die Pegelsteuerung erzielt wird.
A-D-Umsetzer 105R, 105G, 105B setzen die oben verarbeiteten Rot- Grün- und Blausignale in digitale Signale um. Wenn von den Bildsensoren 103R, 103G, 103B mit einer Rate fs1 (wie beispielsweise 14,31818 MHz) zugeführt, werden die Rot-, Grün- und Blausignale von den A-D-Umsetzern 105R, 105G, 105B unter Benutzung der Abtastfrequenz, die im Wesentlichen die Gleiche wie die Ausgangsrate fs1 ist, digitalisiert.
1 zeigt außerdem einen Pegeldetektor 126 zum Detektieren der Pegel der von den A-D-Umsetzern 105R, 105G, 105B ausgegebenen Rot-, Grün- und Blaudigitaldaten. Die detektierten Pegel werden dem Mikrocomputer 125 zur Steuerung beispielsweise einer Blende zugeführt.
Eine Vorverarbeitungsschaltung 106 führt unterschiedliche Bildverarbeitungsoperationen aus, die eine Schwarz/Weiß-Abgleichsteuerung und eine Schattierungs/Effekt-Konektur bei den von dem A-D-Umsetzern 105R, 105G, 105B ausgegebenen Rot-, Grün- und Blaudigitaldaten aufweisen. Als Nächstes erhöhen Aufwärtsumsetzer 107R, 107G und 107B die Ausgangsfrequenz der jeweiligen Rot-, Grün- und Blaudigitaldaten, die eine In-Phase-Beziehung aufweisen. Die Ausgangsfrequenz 2fs1 ist zweimal die Frequenz der von der Vorverarbeitungsschaltung 106 ausgegebenen Rot-, Grün- und Blaudigitaldaten. Eine Farbkorrekturschaltung 108 führt bei den von den Aufwärtsumsetzern 107R, 107G und 107B ausgegebenen Rot-, Grün- und Blaudigitaldaten eine Linearmatrixierungsoperation aus. Bei der Linearmatrixierungsoperation werden Berechnungen entsprechend dem Ausdruck (1) zur Verbesserung der Wiedergabe der Bilder ausgeführt. Im Ausdruck (1) sind DRin, DGin, DBin Eingangs-Rot-, -Grün- bzw. -Blauddaten, sind DRout, DGout, DBout die korrespondierenden Ausgangs-Rot-, -Grün- und -Blaudaten und sind a-f vorbestimmte Koeffizienten. DRout = DBin + a(DRin – DGin) + b(DRin – DBin) DGout = DGin + c(DGin – DBin) + d(DGin – DBin) DBout = DBin + i(DBin – DRin) + f(DBin – DGin) (1)
Ein Bildverstärker 109 erzeugt auf Basis der von der Vorverarbeitungsschaltung 106 erhaltenen Rot- und Gründaten DR, TG Konturhervorhebungssignale Da und Dc zur Hervorhebung der Konturen der Bilder. In diesem Fall ist das Konturhervorhebungssignal Da zur Hervorhebung des Hochfrequenzbereichs betriebsfähig, während das Konturhervorhebungssignal Dc zur Hervorhebung des Niedrigfrequenzbereichs betriebsfähig ist.
Außerdem subtrahieren Subtrahierer 110R, 110G, 110B einen vom Mikrocomputer 125 zugeführten Schwarzcode BC (black code) von den von der Farbkorrekturschaltung 108 zugeführten Rot- Grün- und Blaufarbdaten. Da der Schwarzcode BC von den Operationen eines Luminanzumsetzungskalkulators 101 und/oder eines Sättigungsumsetzungskalkulators 112 beeinflusst wird, wird der Schwarzcode BC vor diesen Operationen aus den Digitaldaten entfernt. Als ein Resultat dieser Subtraktion werden Rot-, Grün- und Blaustimuluswerte R, G, B erhalten. Auf die Operationen des Luminanzumsetzungskalkulators 111 und/oder des Sättigungsumsetzungskalkulators 112 folgend wird, wie unten erläutert, der Schwarzcode BC von Addierern 117R, 117G, 117B wiederhergestellt (addiert).
Kniekompression, DCC-Plusfunktion, Weißabschneiden, Flimmer- bzw. Nachzieheffektkorrektur (flare correction), adaptive Gradationsumsetzung mit dem Histogrammausgleich usw. werden im Luminanzumsetzungskalkulator 111 und im Sättigungsumsetzungskalkulator 112 ausgeführt. Der Luminanzumsetzungskalkulator 111 ist zum Umsetzen nur des Luminanzsignals des aus den Stimuluswerten R, G, B gebildeten Farbvideosignals ohne Beeinflussung des Farbtons oder der Sättigungskomponente betriebsfähig. Der Sättigungsumsetzungskalkulator 112 ist zum Umsetzen nur der Sättigungskomponente des Farbvideosignals ohne Beeinflussung des Luminanzsignals oder der Farbtonkomponente betriebsfähig. Diese Operationen werden als Nächstes im Detail erläutert.
Eine Umsetzung des Luminanzsignals ohne Beeinflussung der Farbton- und Sättigungskomponente wird, wie im Ausdruck (2) gezeigt, durch Multiplizieren jedes der drei Stimuluswerte R, G und B mit einer Luminanzverstärkung kw ausgeführt. In diesem Ausdruck sind Ri, Gi, Bi Stimuluswerte auf der Eingangsseite, und Ro, Go, Bo sind Stimuluswerte auf der Ausgangsseite.
Die eine Farbsignaltheorie beschreibenden Ausdrücke (3) bis (5) sind in der Technik der Farbfernsehsysteme wohlbekannt. W = 0,30R + 0,59G + 0,11B (3)
In den obigen Ausdrücken ist W das Luminanzsignal und x und y enthalten nur Farbinformation unabhängig vom Luminanzsignal W. Wenn x = y = 0, ist das Pixel farblos, das heißt grau. Der Winkel des Vektors (x, y) stellt den Farbton dar, während die Größe des Vektors (x, y) die Sättigung des Farbsignals darstellt.
Zur Feststellung, ob die Farbton- und/oder Sättigungskomponente durch den Ausdruck (2) beeinflusst wird, wird sie in die Ausdrücke (3), (4) und (5) eingesetzt, um die Ausdrücke (6), (7) und (8) wie folgt zu erhalten.
Klar wird nur das Luminanzsignal von der Luminanzverstärkung kw geändert, während der Farbton und die Sättigung des Farbsignals (durch den Vektor (x, y) dargestellt) ungeändert bleiben.
Auf Basis des Ausdrucks (2) zeigt 3 eine repräsentative Ausbildung des Luminanzumsetzungskalkulators 111 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Luminanzumsetzungskalkulator 111 weist Multiplizierer 113R, 113G, 113B zum Multiplexieren der Eingangsstimuluswerte Ri, Gi, Bi mit der Luminanzverstärkung kw auf, um die Ausgangsstimuluswerte Ro, Go, Bo zu erhalten.
Als Nächstes wird die Sättigungsumsetzung beschrieben.
Die Umsetzung der Sättigungskomponente ohne Beeinflussung des Luminanzsignals oder der Farbtonkomponente wird durch Ausführen der linearen Operationen des Ausdrucks (9) ausgeführt. Ähnlich zur exemplarischen Bezeichnung der Variablen in den obigen Ausdrücken in Bezug auf die Luminanzumsetzung sind Ri, Gi, Bi Eingangsstimuluswerte und sind Ro, Go, Bo die Ausgangsstimuluswerte. Die Sättigungsverstärkung ist mit kc bezeichnet.
Durch Einsetzen des Eingangsluminanzsignals Wi kann der Ausdruck (9) in die Ausdrücke (10), (11), (12) und (13) umgeschrieben werden. Ro = Wi + kc(Ri – Wi) (10) Go = Wi + kc(Gi – Wi) (11) Bo = Wi + kc(Bi – Wi) (12) Wi = 0,59Gi + 0,30Ri + 0,11Bi (13)
Ähnlich zur obigen Manipulation der Ausdrücke in Bezug auf die Luminanazumsetzung werden die Ausdrücke (10), (11) und (12) in die Ausdrücke (3), (4) und (5) eingesetzt, um die Ausdrücke (14), (15) und (16) zur Feststellung, ob das Luminanzsignal und die Farbtonkomponente beeinflusst werden, eingesetzt.
Wie es aus den obigen Ausdrücken evident ist, wird nur die Größe des Vektors (x, y) beeinflusst, das heißt nur die Sättigung wird durch die Sättigungsverstärkung kc geändert, während das Luminanzsignal und der Farbton unmodifiziert bleiben.
Auf Basis der Ausdrücke (10), (11) und (12) zeigt 4 eine repräsentative Ausbildung des Sättigungsumsetzungskalkulators 112 gemäß der vorliegenden Erfindung. Insbesondere weist der Luminanzumsetzungskalkulator 112 Subtrahierer 114R, 114G, 114B zum Subtrahieren des Eingangsluminanzsignals Wi von den Ausgangsstimuluswerten Ri, Gi, Bi auf. Multiplizierer 115R, 115G, 115B multiplizieren die Ausgangssignale aus den Subtrahierern 114R, 114G, 114B mit der Sättigungsverstärkung kc. Und Addierer 116R, 116G, 116B addieren das Eingangsluminanzsignal Wi und die Ausgangssignale der Multiplizierer 115R, 115G, 115B, um die Ausgangsstimuluswerte Ro, Go, Bo zu erhalten.
Mit der Beschreibung der 1 fortfahrend addieren die Addierer 117R, 117G, 117B den Schwarzcode BC und einen Sockelpegel- bzw. Schwarzwertpegelkorrekturwert (pedestal level correction value) PED, die vom Mikrocomputer 125 zugeführt werden, zu den Rot-, Grün- und Blaustimuluswerten R, G, B. Auch wird zu den Stimuluswerten das Konturhervorhebungssignal Dc addiert. Es ist nützlich zu notieren, dass die Addition des Schwarzcodes BC die Stimuluswerte R, G, B in die tatsächlichen Codewerte in Bezug auf die Analog-zu-Digital-Umsetzung rückumsetzen. Außerdem stellt die Addition des Schwarzwertpegelkorrekturwerts PED die richtige Einstellung der Rot-, Grün- und Blauwerte, wenn die Blende (nicht gezeigt) geschlossen ist, das heißt die Einstellung des Schwarzpegels bereit.
Die von den Addierern 117R, 117G, 117B ausgegebenen Codewerte werden in den Gammakorrekturschaltungen 118R, 118G, 118B auf Nichtlinearität korrigiert. Danach wird das vom Bildverstärker 109 zugeführte Konturhervorhebungssignal Da von den Addierern 119R, 119G, 119B zu den gammakorrigierten Codewerten zur Hervorhebung der höheren Frequenzkomponenten addiert. Außerdem stellen die Abschneideschaltungen 120R, 120G, 120B die Rot-, Grün- und Blausignale auf einen festen Pegel ein, wonach sie einer Matrixschaltung 121 zugeführt werden. Die von der Matrixschaltung 121 erzeugten Luminanzdaten, Rotfarbdifferenzdaten und Blaufarbdifferenzdaten werden in den Abschneideschaltungen 122Y, 122R, 122B abgeschnitten, um Luminanzdaten DY, Rotfarbdifferenzdaten DCR und Blaufarbdifferenzdaten DCB zu bilden.
Wie in 1 gezeigt begrenzen die Tiefpassfilter 123R, 123B die Bandbreite der von der Vorverarbeitungsschaltung 106 ausgegebenen Rot- bzw. Blaudigitalsignale, während ein Interpolationsfilter 123G das in einer In-Phase-Beziehung zum Rot- und Blausignal gehaltene Gründigitalsignal erzeugt. Jedes der Tiefpassfilter 123R, 123B kann ein 12221-Typ-Filter aufweisen, das die Frequenzcharakteristik nach 5H aufweist. Das Interpolationsfilter 123G kann ein 134431-Typ-Filter sein, das eine Frequenzcharakteristik nach 5A aufweist. Figur SC zeigt eine Gesamtfrequenzcharakteristik der Tiefpassfilter 123R, 123B und des Interpolationsfilters 123G, die beim Luminanzsignal der Rot-, Grün- und Blaudaten bezüglich der versetzt angeordneten Pixel betriebsfähig ist.
Außerdem ist in 1 ein Kontroller 124 zur Bereitstellung unter anderen Dingen der Luminanzverstärkung kw, die beim Luminanzumsetzungskalkulator 111 benutzt wird, und auch zur Bereitstellung des Eingangsluminanzsignals Wi und der Sättigungsverstärkung kc, die beim Sättigungsumsetzungskalkulator 112 benutzt werden, gezeigt.
Kniekompression, DCC-Plusfunktion, Weißabschneiden, Flimmer- bzw. Nachzieheffektkorrektur, adaptive Gradationsumsetzung mit dem Histogrammausgleich und so fort werden im Luminanzumsetzungskalkulator 111 und im Sättigungsumsetzungskalkulator 112 auf Basis der Luminanzverstärkung kw, des Eingangsluminanzsignals Wi und der Sättigungsverstärkung kc ausgeführt. Diese Operationen werden unten im Detail beschrieben.
(1) Die Kniekompressionsoperation
Zuerst wird die Beziehung zwischen den Pegeln von Primärfarbsignalen R, G, B und dem Pegel des Luminanzsignals W beschrieben, wobei alle nichtlinearen Signalverarbeitungsoperationen wie Gammakorrektur usw. außer acht gelassen werden. 6(a) zeigt die Graufarbe darstellende exemplarische Pegel, wobei der Pegel jedes Primärfarbsignals und der Pegel des Luminanzsignals W gleich sind, so dass R = G = B = W = 1 gilt (siehe Ausdruck (13)).
Generell sind in Bezug auf eine besondere Farbe die Pegel der Primärfarbsignale R, G, B im Wesentlichen um den Pegel des Luminanzsignals W verteilt. Beispielsweise sind bei den Hautfarbepixeln die R-, G-, B-Signalpegel wie in 6(b) verteilt. Da Ausdruck (13) eine Gleichung erster Ordnung der Variablen R, G, B ist, die positive Koeffizienten, deren Gesamtsumme 1 ist, aufweisen, muss wenigstens einer der R-, G-, B-Signalpegel größer als der W-Signalpegel sein, während ein anderer Primärfarbsignalpegel (wenigstens einer) kleiner als der W-Signalpegel sein muss.
Wenn die Sättigung um die Hälfte reduziert wird (das heißt, die Farbe wird aufgehellt), während der Farbton umgeändert beibehalten wird, ändert sich die Pegelverteilung der Primärfarbsignale R, G, B wie in 6(c) gezeigt. Und wenn die Farbe weiter aufgehellt wird, nähert sich der Pegel des Primärfarbsignals dem Pegel des Luminanzsignals W, das heißt dem Graupegel an.
Wie in 6(d) gezeigt übersteigt der R-Signalpegel den vorbestimmten Abschneidepegel (clip level) und ist auch über dem Kniepunkt. Dieser Signalpegel erfüllt nicht die spezifizierten Bedingungen des Fernsehsignalrundfunkstandards, so dass eine gewisse geeignete Signalverarbeitung zum Komprimieren des R-Signalpegels notwendig ist. Beim wie oben erwähnten herkömmlichen Kamerasystem wird eine Kniekompression für jedes Primärfarbsignal unabhängig voneinander ausgeführt, um den spezifizierten Standard zu erfüllen. 6(e) zeigt die Pegelverteilung der durch unabhängige Ausführung einer Kniekompression bei jedem Farbsignal der 6(d) erhaltenen Signale R, G, B.
Als ein Resultat dieser Kniekompressionsoperation sind die Pegel der Primärfarbsignale R, G, B so eingestellt, dass sie die spezifizierten Bedingungen des Fernsehsignalrundfunkstandards erfüllen. Jedoch ist durch Prüfen des Abgleichs der Pegel zwischen den Signalen R, G, B bei der Verteilung nach 6(e) zu erkennen, dass sich dieser Abgleich vom Abgleich der R-, G-, B-Signalpegel nach 6(d) unterscheidet. Eine solche Variation erstreckt sich ebenso auf die Farbtonkomponente, und folglich wird die Fleischfarbe bei einem wiedergegebenen Bild gelber als normal wiedergegeben, was einen unnatürlichen (ungesunden) Effekt beim Bild verursacht.
Um dieses Problem zu verringern, wird die Kniekompressionsoperation in zwei Stufen durchgeführt, um den exzessiven Pegel in jedem der Signale R, G, B ohne die begleitende Änderung bei der Farbton- und/oder Sättigungskomponente in den spezifizierten Standard zu bringen. Bei der ersten Stufe wird die Kniekompressionsoperation für das Luminanzsignal ausgeführt, wenn wenigstens ein Primärfarbsignalpegel einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet (nachfolgend als Luminanzknieoperation bezeichnet). Und bei der zweiten Stufe wird, wenn der komprimierte Pegel bei irgendeinem der Primärfarbsignale R, G, B noch exzessiv ist (das heißt über dem vorbestimmten Schwellenpegel ist), die Sättigung reduziert, bis das höchstpegelige Primärfarbsignal mit dem Schwellenpegel koinzidiert (nachfolgend als Sättigungsknieoperation bezeichnet). Folglich stellt diese zweistufige Operation sicher, dass die Farbsignale in Übereinstimmung mit mit dem spezifizierten Signalrundfunkstandard sind.
Bei der Pegelverteilung der Primärfarbsignale nach 7(d) übersteigt der R-Signalpegel den Abschneidepegel. 7(f) zeigt eine verbesserte Verteilung der R-, G-, B-Signalpegel nach der Luminanzknieoperation. 7(g) zeigt eine weiter verbesserte Verteilung der R-, G-, B-Signalpegel durch Ausführen der Sättigungsknieoperation.
Die detaillierte Beschreibung der Luminanz- und Sättigungsknieoperation ist wie folgt.
Bei der Luminanzknieoperation wird die Kniekompression für den Luminanzpegel entsprechend dem Ausdruck (2) ausgeführt. Die Luminanzverstärkung kw wird ausschließlich als eine Funktion vorgewählter Kniecharakteristiken (Eingangs- gegen Ausgangsluminanzsignalpegelkurve) bestimmt. Beachtend, dass die Kniekurve mit einer Nullneigung mit einem Abschneiden korrespondiert, kann ähnlich eine Weißabschneideoperation ausgeführt werden.
Bei der Sättigungsknieoperation werden die Ausdrücke (10), (11) und (12) mit dem Luminanzsignal Wi und den Rot-, Grün- und Blaustimuluswerten Ri, Gi, Bi ausgeführt. Um die bei den obigen Ausdrücken benutzte Sättigungsverstärkung kc zu bestimmen, wird der Ausdruck (17) auf Basis eines Grenzwerts CM des Primärfarbsignalpegels und des tatsächlichen Maximumpegels MAX der Primärfarbsignale berechnet.
Folglich wird aufgrund der Luminanz- und Sättigungsknieoperation beim wie oben beschriebenen Zweistufenprozess, wie in 7(g) dargestellt, eine zufriedenstellende Gradationsumsetzung im Hochluminanzbereich ohne Änderung der Farbtonkomponente oder Übersteigen des Signalschwellenpegels erreicht.
Obgleich oben nicht beschrieben kann der in 4 gezeigte Sättigungsumsetzungskalkulator 112 befähigt sein, als ein Kniekompressionskalkulator zu fungieren, wenn anstelle des Luminanzsignals Wi und der Sättigungsverstärkung kc der Kniepunkt und die Knieneigung eingegeben werden. Deshalb kann die herkömmliche Kniekompression für jedes individuelle Farbsignal ebenso selektiv realisiert werden.
(2) DCC-Plusfunktion
Selbst im Hochlichtbereich kann durch Anheben des Chromapegels Farbe addiert werden (das auf die I-Q-Matrix folgende Farbsignal wird als Farbeigenschaft bzw. Chroma (chroma) bezeichnet). Gemäß der DCC-Plusfunktion überschreiten die im Fernsehempfänger demodulierten Rot-, Grün- und Blausignale den vorgeschriebenen Dynamikbereich, und deshalb weicht dieser Modus von der Spezifikation des Fernsehsignalstandards ab. Da jedoch die DCC-Plusfunktion den Vorteil einer Bereitstellung von Farbe selbst im Hochluminanzbereich aufweist und keine praktischen Probleme entstehend lässt, wird sie in Kameras für kommerziellen Gebrauch prinzipiell als eine optionale Funktion angewendet.
Auf die Gammakorrektur, die Kniekompression und das Weißabschneiden folgend ist es zum Implementieren der DCC-Plusfunktion üblich gewesen, die Kniekompressionsoperation bei dem durch Matrixbildung der I- und Q-Signale erhaltenen Luminanzsignal Y anzuwenden, während die Kniekompressionsoperation bei den Farbdifferenzsignalen nicht angewendet wird.
Jedoch existiert wegen der Farbdifferenzsignale das folgende Problem. Obgleich die theoretischen Farbdifferenzsignale die Luminanz- und Farbinformation unabhängig voneinander aufweisen, stehen auf der praktischen Seite diese Signale in Wechselbeziehung: Die Farbe wird beeinflusst, wenn das Luminanzsignal geändert wird. Da außerdem diese Signale durch die nichtlinearen Verarbeitungsoperationen wie beispielsweise Gammakorrektur gebildet werden, wird auch der Farbton beeinflusst. Die Änderungen bei der Sättigung und im Farbton treten aus den folgenden Gründen auf.
Es sei angenommen, dass die Postmatrixsignale (Y, R-Y, B-Y) lineare Signale sind, die nicht für die Gammakorrektur oder andere nichtlineare Operationen verarbeitet werden. Die theoretischen Signale (Y, R-Y/Y, B-Y/Y) stellen die Luminanz und die Farbe unabhängig dar. Indessen sind die Signale (Y, R-Y, B-Y) in einer solchen Form, dass Y die Farbe derart beeinflusst, dass die Farbwerte (R-Y, B-Y) variiert werden, selbst wenn die Luminanz allein geändert wird, während die Farbe (Farbton, Sättigung) derselben beibehalten wird. Der Grund zur Implementierung von Signalen wie oben (Y, R-Y, B-Y) liegt in der Tatsache, dass zum Erhalten der Signale (Y, R-Y/Y, B-Y/Y) eine Division notwendig ist und eine adäquate Schaltungskonfiguration zum Erfüllen des obigen Divisionserfordernisses nicht leicht erzielbar ist.
Zum Zweck einer Realisierung der DCC-Plusfunktion wird, wenn aus den Postmatrixsignalen (Y, R-Y, B-Y) die Kniekompression nur beim Luminanzsignal Y allein angewendet wird, während die Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y ungeändert bleiben, die tatsächliche Farbe (R-Y/Y, B-Y/Y) so variiert, dass nur der Nenner reduziert wird. Folglich wird die Sättigung mehr als die tatsächliche Farbe erhöht, um folglich das Bild unnatürlich wiederzugeben. Es ist deshalb bei einem solchen Prozess unmöglich, den Kniepunkt ausreichend zu erniedrigen. Und da dieser Prozess nach den nichtlinearen Prozessen wie beispielsweise die Gammakorrektur in einer praktischen Weise ausgeführt wird, wird zusätzlich zur Sättigung auch der Farbton beeinflusst.
Bei dieser Ausführungsform wird der Kanalpegelgrenzwert CM im Ausdruck (17) höher eingestellt (beispielsweise 110 % des Referenzweißpegels), während das Luminanzsignal W auf einem Wert niedriger als 110 % gehalten wird. In diesem Fall wird jeder exzessive Kanalpegel von R, G, B dadurch realisiert, dass dem Grenzwert CM erlaubt ist, der Maximumprimärfarbsignalpegel zu sein. Folglich wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die DCC-Plusfunktion durch Ausführen des oben beschrieben Kniekompressionsprozesses mit einem anderen Schwellenpegel realisiert, wodurch der Farbton beibehalten und die Sättigung zur Erzielung der höchstmöglichen Wiedergabetreue relativ zum originalen Bild im vorbestimmten Bereich automatisch eingestellt wird.
Bei der Pegelverteilung der Signale R, G, B nach 8(d) übersteigt wie beim vorhergehenden Fall nach 7(d) der R-Kanal den Abschneidepegel. 8(f) zeigt die verbesserte Pegelverteilung der durch Ausführen der Luminanzknieoperation erhaltenen Signale R, G, B. Und 8(h) zeigt die verbesserte Pegelverteilung der durch Ausführen der Sättigungsknieoperation erhaltenen Signale R, G, B, wobei der Kanalpegelgrenzwert CM so eingestellt ist, dass er höher als der Abschneidepegel ist. Wie in 8(h) gezeigt kann die Farbe im Hochluminanzbereich durch Erhöhen des Kanalpegelgrenzwerts CM über den Abschneidepegel, wobei die Grenze des Luminanzsignalpegels ungeändert belassen wird, erhalten werden.
(3) Weißabschneiden (white clipping)
Beim Stand der Technik wird die Weißabschneideoperation in Bezug auf jeden Kanalpegel der Signale R, G, B unabhängig ausgeführt. Wenn folglich der Pegel irgendeines Primärfarbsignals den Abschneidepegel erreicht, wird der relevante Kanal ohne irgendeine Beachtung des Pegelabgleichs der Signale R, G, B individuell abgeschnitten. Als ein Resultat ändert sich der Farbwert des Farbsignals.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird, wie im Zusammenhang mit der Kniekompression schon beschrieben, die Weißabschneideoperation in Bezug auf das Luminanzsignal ausgeführt, und dann wird jeder exzessive Pegel der individuellen Primärfarbsignale durch den Sättigungsknieprozess korrigiert. Die zufriedenstellende Weißpegeloperation wird ohne Beeinflussung der Farbtonkomponente erhalten.
Wenn indessen das Luminanzweißabschneiden auf beispielsweise 100% und der Kanalpegelgrenzwert CM auf 109% eingestellt werden, kann eine Differenz von 9% dazwischen zum Addieren von Farbe zum Hochluminanzbereich benutzt werden. Folglich wird die oben erwähnte DCC-Plusfunktion ohne Abweichung vom spezifizierten Fernsehsignalstandard realisiert. Und es wird möglich, den begrenzten Dynamikbereich der Gradation und den Farboperationen zuzuordnen.
(4) Flimmer- bzw. Nachzieheffektkorrektur
Es ist in der Technik bekannt, dass die Flimmer- bzw. Nachzieheffektkorrektur durch Reduzieren des Sockel- bzw. Schwarzwertpegels (pedestal level) ausgeführt wird. Die Farbe wird wie folgt beeinflusst.
Es sei angenommen, dass gewisse Pixel (Ri, Gi, Bi) über die Addition eines Schwarzwertpegels in (Ro, Go, Bo) gedreht worden sind. Dann werden die Ausdrücke (18) bis (22) erhalten, wobei Wi die Luminanz auf Basis der Stimuluswerte Ri, Gi, Bi bezeichnet und Wo die Luminanz auf Basis der Stimuluswerte Ro, Go, Bo bezeichnet. Wi = 0,30Ri + 0,59Gi + 0,11Bi (18) Ro = Ri + a (19) Go = Gi + a (20) Bo = Bi + a (21) Wo = 0,30(Ri + a) + 0,59(Gi + a) + 0,11(Bi + a) = 0,30Ri + 0,59Gi + 0,11Bi + a = Wi + a (22)
Die Sättigung SATi Voraddition des Sockels bzw. Schwarzwerts (pedestal) wird durch den Ausdruck (23) dargestellt, und die Sättigung SATo nach Addition des Schwarzwerts wird durch den Ausdruck (24) dargestellt.
Durch Setzen Wo/Wi = k im Obigen wird der Ausdruck (24) als Ausdruck (25) umgeschrieben.
Da SATo > 0 und SATi > 0, folgt, dass SATo = SATi/k. Folglich wird die Sättigung aufgrund der Addition des Schwarzwerts mit Wi/(Wi + a) multipliziert. Insbesondere erniedrigt die Erhöhung des Schwarzwertpegels den Chromapegel, wohingegen die Abnahme des Schwarzwertpegels den Chromapegel erhöht.
Indessen wird der Farbton HUEi vor einer Addition des Schwarzwertpegels durch den Ausdruck (26) dargestellt, und der Farbton HUEo nach der Addition des Schwarzwertpegels wird durch den Ausdruck (27) dargestellt. Deshalb wird der Farbton auf dem gleichen Pegel gehalten, selbst wenn der Schwarzwertpegel addiert wird.
Wenn infolgedessen die Flimmer- bzw. Nachzieheffektkorrektur unter Benutzung des Schwarzwertpegels ausgeführt wird, wird die Sättigung mehr als der tatsächliche Wert erhöht, obgleich der Farbton beibehalten werden kann.
Im Hinblick auf das obige Problem stellt die vorliegende Ausführungsform die zufriedenstellende Flimmer- bzw. Nachzieheffektkorrektur ohne Beeinflussung der Farbe wie folgt bereit. Durch Reduzieren der Luminanzverstärkung kw in irgendeiner Gradationsregion, bei der ein Schwarzschwimmen (flare) induziert wird, im Ausdruck (2) wird die Flackerkorrektur erzielt. Wenn eine adaptive Gradationsumsetzung mit dem Histogrammausgleich ausgeführt wird, wird diese Operation zum Erhalten der gewünschten Korrektur entsprechend der Erzeugung des Flimmerns bzw. Nachzieheffekts (flare) wie unten beschrieben automatisch ausgeführt.
(5) Adaptive Gradationsumsetzung mit Histogrammausgleich
Damit im spezifizierten Bereich des Fernsehsignalstandards ein extensiver Dynamikbereich von natürlichem Licht enthalten ist, werden, wie oben erwähnt, eine Technik zum Komprimieren des Hochluminanzgebiets durch Kniekompression und eine Technik zum Korrigieren des durch Erzeugen des Flimmerns bzw.
Nachzieheffekts induzierten Schwarzschwimmens ausgeführt. Außerdem wird eine effektive Kompression durch Komprimieren jeder nicht laufend für das gegenwärtige Bild benutzten Gradationsregion mit Priorität ausgeführt.
Es sei angenommen, dass laufend Gradationsregionen benutzt werden, deren jede einen breiten Bereich aufweist. Die Erscheinungshäufigkeiten (Vorkommen) von Luminanzregionen im Bild werden detektiert, und die Luminanzregionen der niedrigen Erscheinungshäufigkeiten (niedriges Vorkommen) werden komprimiert, während die Luminanzgebiete der hohen Erscheinungshäufigkeiten (hohes Vorkommen) expandiert werden. Folglich ist es möglich gemacht, eine Kompression derart zu realisieren, dass den im Bild tatsächlich vorhandenen Luminanzregionen mehr Gradationen zugeteilt werden können.
Aufgrund der obigen Operationen sind die folgenden Effekte erzielbar. Wenn beispielsweise das Histogramm wie in dem Fall, dass eine Innenszene und eine Außenszene koexistieren, oder wenn dunkle Flecke und helle Flecke im gleichen Bild vorhanden sind, das Histogramm in helle Regionen und dunkle Regionen sortiert wird, ist es im Stand der Technik unvermeidlich gewesen, dass die dunklen Regionen verwechselt wurden (als Schwarzverwechslung (black confusion) bekannt), während die hellen Regionen bei exzessiven Pegeln unscharf gemacht werden (als Weißunschärfe (white blur) bekannt). Im Gegensatz dazu ermöglicht die Technik gemäß der vorliegenden Ausführungsform, dass sowohl die dunklen als auch hellen Regionen richtig wiedergegeben werden. Beim Vorkommen des Schwarzschwimmens mit der Erzeugung eines Flimmerns bzw. Nachzieheffekts wird, da das Schwarzregionshistogramm im Erscheinen niedrig ist, diese Region komprimiert und automatisch auf eine verbesserte Bildqualität mit ausreichender Differenzierung eingestellt. Und wenn die Beleuchtungsbedingung zufriedenstellend ist, kann aufgrund des Prozesses der Zuordnung einer größeren Anzahl von Gradationen ein scharfes Bild erhalten werden.
Anhand der 9 und 10 wird nun eine Beschreibung über eine mit dem Histogrammausgleich ausgeführte solche adaptive Gradationsumsetzung gegeben.
Erscheinungshäufigkeiten (in Form von Pixeln) werden grafisch in Form eines Histogramms mit rechtwinkligen Balken bzw. Achsen dargestellt, wobei die Luminanz und die Anzahl von Pixeln entlang der Abszisse bzw. der Ordinate grafisch dargestellt werden. Die größte Anzahl von Gradationen muss der Höchstwertregion zugeordnet werden. 9(a) zeigt ein exemplarisches Histogramm, bei dem Beleuchtungsbedingungen relativ gut sind. Jede Luminanzregion des hohen Histogrammwerts kann durch Bereitstellung einer zum Histogramm proportionalen differenziellen Verstärkung mit mehr Gradationen ausgedrückt werden. Das heißt, wenn das Integral des Histogramms als eine Amplitudenübertragungscharakteristik benutzt wird, wird die differenzielle Verstärkung proportional zum Histogramm gemacht.
Durch Integrieren der entlang der Abszisse erhaltenen Erscheinungshäufigkeiten wird eine kumulative Häufigkeitsverteilung erhalten. Das Integral der Pixel in allen Intervallen, das heißt die rechte Schulter der kumulativen Häufigkeitsverteilung ist immer gleich der Gesamtzahl von Pixeln und ist deshalb konstant. Da der Histogrammwert nicht negativ gemacht wird, ist die Kurve immer eine monoton zunehmende. 9(b) zeigt die mit dem Histogramm der 9(a) korrespondierende kumulative Häufigkeitsverteilung. In diesem Fall ist die kumulative Häufigkeitsverteilung eine Akumulation von Histogrammwerten.
Der komplette Histogrammausgleich wird durch Ausführen einer Luminanzumsetzung mit der als eine Amplitudenübertragungscharakteristik angewendeten Kumulativhäufigkeitsverteilungskurve erreicht. Insbesondere wird das Histogramm des verarbeiteten Bildes im Wesentlichen flach. Obgleich der Histogrammausgleich in einer auf die Binärcodierung in einer FA-Sensorkamera (FA = factory automation (Werkautomation)) oder dgl. folgenden Stufe ausgeführt wird, wird sie aufgrund der exzessiven Betonung bzw. Hervorhebung beim audiovisuellen Bild in den meisten Fällen nicht bevorzugt. Aus diesem Grund gibt es eine Prozedur zur Einstellung der Effizienz zur Anwendung des Histogrammausgleichs.
Zuerst wird eine Technik zur Benutzung einer kumulativen Häufigkeitsverteilung als die Amplitudenübertragungscharakteristik beschrieben. Wie oben erwähnt ist die rechte Schulter der kumulativen Häufigkeitsverteilung gleich der Gesamtzahl von Pixeln (Gesamtzahl der zum grafischen Darstellen des Histogramms benutzten Punkte). Dieser Wert wird zum Egalisieren des Maximumwerts der Videosignalcodes normiert. Eine Konstante für eine solche Normierung wird als der Videomaximumcode dividiert durch die Gesamtzahl von Pixeln bestimmt. Beim Beispiel des durch 12 Bits dargestellten Videosignals und des in Bezug auf 188928 Pixel grafisch dargestellten Histogramms wird eine Normierung durch Multiplizieren der kumulativen Gesamthäufigkeitsverteilung mit der Normierungskonstante von 4095/188928 ausgeführt, um folglich die Amplitudenübertragungscharakteristikkurve zu bilden. 9(c) zeigt die durch Normieren der kumulativen Häufigkeitsverteilung der 9(b) erhaltene Amplitudenübertragungscharakteristik. Eine gestrichelte Linie in 9(c) deutet eine Amplitudenübertragungscharakteristik im Histogrammausgleich an.
Als nächstes wird die Anwendungseffizienz des Histogrammausgleichs eingestellt. Wie in 10(d) gezeigt kann die Effizienz durch Spezifizieren eines Verhältnisses zwischen dem Histogrammausgleich (durchgezogene Linie a) und dem Histogrammnichtausgleich (strichpunktierte Linie b) eingestellt werden. Eine durchgezogene Linie c in 10(d) deutet eine durch Reduzieren des Effizienzfaktors auf ein Drittel erhaltene Amplitudenübertragungscharakteristik an.
Die Operation des Histogrammausgleichs bezieht sich auf den Eingabevideosignalcode. Wie in 10(d) gezeigt wird der Schwarzcode BC durch diesen Prozess beeinflusst. Folglich muss die Luminanzumsetzung entsprechend dem Ausdruck (2) am Luminanzstimuluswert und nicht am Videosignalcode ausgeführt werden, um die Konsistenz des Schwarzcodes sicherzustellen. Aus diesem Grund wird der Prozess zum Aufrechterhalten des Schwarzcodes durch Subtrahieren eines Schwarzcodeversatzes B_OF vom Videosignalcode bei der auf die Einstellung des Histogrammausgleichs in 10(d) folgenden Stufe ausgeführt. Die durchgezogene Linie c in 10(e) ist die gleiche wie die durchgezogene Linie c in 10(d), und die gestrichelte Linie d in 10(e) deutet die Amplitudenübertragungscharakteristik nach der Subtraktion des Schwarzcodeversatzes B_OF an.
Infolgedessen ist es möglich, den praktischen Histogrammausgleich für audiovisuellen Gebrauch zu erzielen. Der bis zu dieser Stufe ausgeführte Prozess reicht aus, um die Erfordernisse zum In-Einklang-Bringen des Eingangssignals mit dem Fernsehrundfunkstandard zu erfüllen. Jedoch im Fall eines Signals innnerhalb der Kamera (das heißt eines sogenannten Intra-Kamerasignals) ist, wenn danach eine Kniekompression auszuführen ist, die Priorität der Hochluminanzregion für die Kniekompressionsoperation erniedrigt worden. Demgemäss weisen alle Regionen mit zugeordnetem Code relativ zu den Infra-Kamerasignalen die gleiche Priorität auf. Im Histogramm der 9(a) zum Beispiel scheint die Beleuchtungsbedingung gut zu sein, und die Histogrammwerte konzentrieren sich im Normallichtbereich. In diesem Fall wird gemäß der durch eine gestrichelte Linie in 9(c) angedeutete Amplitudenübertragungscharakteristik nach dem Prozess des Histogrammausgleichs versucht, eine effektive Benutzung der Coderegionen durch Erweiterung der im Normalbereich konzentrierten Histogrammwerte auf die ganzen Signalcoderegionen zu erhalten. Da jedoch wie oben erwähnt die Priorität der Hochluminanzregion erniedrigt wird, verursacht eine unmittelbare Ausführung des Histogrammausgleichs in diesem Zustand die unter der guten Beleuchtungsbedingung erhaltene Kniekompressionsoperation des zufriedenstellenden Bildes. In anderen Worten ist es in Bezug auf die Inta-Kamerasignale nicht im besten Interesse, eine solche Einstellung durchzuführen, um die ganze Signalcoderegion zu benutzen. Hinsichtlich des Signals bei diesem Beispiel kann eine Verbesserung der mit der Intention einer Kamerabedienungsperson koinzidierenden Bildqualität durch Ausführen des Histogrammausgleichs unter Beibehaltung des Spitzenwerts der vorhandenen Helligkeit erhalten werden.
Um die obige Verbesserung zu realisieren, wird, wie in 10(f) gezeigt, der Pegel der Eingangsluminanz A durch die Umsetzung konstant gehalten. Folglich kann die Luminanz, die andernfalls aufgrund der unmittelbaren Umsetzung auf den Pegel p1 gegen die Intention der Kamerabedienungsperson kniekomprimiert werden kann, auf dem Pegel p2 gehalten werden, der mit dem von der Kamerabedienungsperson intendierten gewünschten Luminanzpegel korrespondiert.
Insbesondere werden die folgenden zwei Prozesse (1) und (2) ausgeführt, das heißt der Prozess zur Berechnung der Umsetzungsverstärkung p2/p1 zur Umsetzung des Pegels der Eingangsluminanz A in den Pegel p2 und der Prozess der Multiplikation der bei 10(e) erhaltenen Amplitudenübertragungscharakteristik mit der so berechneten Umsetzungsverstärkung. Wenn jedoch eine Multiplikation des Signalcodes mit der Umsetzungsverstärkung unmittelbar ausgeführt wird, wird wieder eine Variation bei dem im oben erwähnten Schwarzcodehalteprozess beibehaltenen Schwarzcode verursacht. Deshalb muss bei diesem Spitzenhalteprozess eine Umsetzung beim Luminanzstimuluswert ausgeführt werden. Zu diesem Zweck wird der Ausdruck (28) ausgeführt, bei dem Win die Eingangsluminanz ist, Wout die Ausgangsluminanz ist, kwh die Umsetzungsverstärkung ist und BC der Schwarzcode ist. Wout = (Win– BC)·kwh + BC (28)
Durch Beobachten der nach dem Spitzenhalteprozess erhaltenen und in 10(f) durch eine durchgezogene Linie e angedeuteten Amplitudenübertragungscharakteristik werden trotz gewisser für die Bewahrung der Luminanz durch diesen Halteprozess gegebenen Einschränkungen mit dem Histogramm übereinstimmende Gradationen erneut verteilt.
In irgendeiner Region heller als die Eingangsluminanz A tendiert die differenzielle Verstärkung entsprechend der nach dem Schwarzcodehalteprozess erhaltenen und in 10(e) durch eine gestrichelte Linie d angedeuteten Amplitudenübertragungscharakteristik zur Abnahme. Jedoch ist, wie es aus dem Histogramm der 9(a) hervorgeht, bei dem die Hochluminanzregion in diesem Bild weniger wichtig ist, eine solche Abnahme adäquat.
Bei Vollendung des oben erwähnten Spitzenhalteprozesses wird eine Reihe von Histogrammausgleichsoperationen für die Kamera beendet, um folglich die in 10(f) durch eine durchgezogene Linie e angedeutete Amplitudenübertragungscharakteristik zu erhalten. Bei dieser Ausführungsform wird die Luminanzumsetzung gemäß dem Ausdruck (2) durch Benutzung der Amplitudenübertragungscharakteristik der Luminanzverstärkung kw ausgeführt, wodurch die adäquate Gradationsumsetzung mit dem Histogrammausgleich realisiert wird.
(6) Manuelle Sättigungssteuerung
Beim Ausdruck (17) ist kc die Sättigungsverstärkung zur Regulierung des Kanalpegels, wenn er einen spezifizierten Wert überschritten hat. Indessen ist kc im Ausdruck (9) die Verstärkung zur Einstellung der Sättigung in einem weiteren Sinn. Insbesondere wenn kc auf 1,0 gesetzt ist, bleibt die Sättigung ungeändert, aber wenn kc auf 1,2 geändert wird, wird die Farbe etwas tiefer wiedergegeben. Und wenn kc auf 0,8 geändert wird, wird die Farbe etwas heller wiedergegeben. Auf diese Weise ist ein Benutzer befähigt, die Sättigungsverstärkung selektiv einzustellen, um die Farbe den Umständen nach frei einzustellen.
Deshalb wird gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beim Sättigungskniemodus Priorität einer Operation zum Regulieren der Sättigung gegeben, und in jedem anderen Modus kann die Farbart (color chromaticity) entsprechend der von der Bedienungsperson eingestellten Sättigungsverstärkung eingestellt werden. Um das Obige zu realisieren, wird von kc im Ausdruck (17) ein mit kcn bezeichneter Minimumwert zur Einstellung der Sättigung ausgewählt.
Als Nächstes ist eine detaillierte Schaltungskonfiguration des Kontrollers 124 in 11 gezeigt.
Der Kontroller 124 weist eine Matrixschaltung 201 zur Berechnung des Luminanzsignals W aus den von den Filtern 123R, 123G, 123B ausgegebenen Rot-, Grün- und Blaudaten R, G, B entsprechend dem Ausdruck (13), einen Luminanzverstärkungsgenerator 202 zur Erzeugung der mit dem von der Matrixschaltung 201 ausgegebenen Luminanzsignal W korrespondierenden Luminanzverstärkung kw1, einen Aufwärtsumsetzer 203 zum Erhalten der die 2fs1-Rate aufweisenden Luminanzverstärkung kw durch Aufwärtsumsetzen der die vom Luminanzverstärkungsgenerator 202 ausgegebene fs1-Rate aufweisenden Luminanzverstärkung kw1 und eine Pixelmittewertbildungsschaltung 204 zum Erhalten des zum grafischen Darstellen eines Programms erforderlichen Luminanzsignals Wh durch Mittelwertbildung des Luminanzsignals W aller von der Matrixschaltung 201 ausgegebenen vier oder acht Pixel auf.
Der Luminanzverstärkungsgenerator 202 weist einen RAM (random access memory (Direktzugriffsspeicher)) 205 auf, bei dem die mit den jeweiligen geteilten Abschnitten korrespondierenden Luminanzverstärkungsdaten gespeichert sind. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Luminanzbereich (beispielsweise Hexadezimal 000-3FF) wie in 12 gezeigt in 61 Abschnitte von 0 bis 60 geteilt, und der RAM 205 umfasst eine Tabelle, bei der die Luminanzverstärkungsdaten dieser 61 Abschnitte gespeichert sind. Die 61 Abschnitte sind, wie in 12 gezeigt, in drei Regionen I, II und III gruppiert, wobei die Feinheitswerte der Abschnitte in den drei Regionen gesetzt sind, um gegenseitig exklusiv zu sein. Beispielsweise ist jeder der Abschnitte 0-15 in der Region I auf 4/Schritt eingestellt, ist jeder der Abschnitte 16-47 in der Region II auf 16/Schritt eingestellt und ist jeder der Abschnitte 48-60 in der Region III auf 32/Schritt eingestellt. Es ist zu erkennen, dass die Anzahl der Abschnitte und ihre Feinheit nicht auf die obigen Beispiele beschränkt sind.
Der Luminanzverstärkungsgenerator 202 weist einen Abschnittsgenerator 206 und einen Adressengenerator 207 auf. Der Abschnittsgenerator 206 erzeugt auf der Basis des von der Matrixschaltung 201 ausgegebenen Luminanzsignals W die Abschnittsdaten sec-1, die einen der mit dem Luminanzsignal W korrespondierenden 61 Abschnitte anzeigen, und erzeugt auch die Versatzdaten ofs1, welche die Position im relevanten Abschnitt anzeigen. Der Abschnittsgenerator 206 erzeugt außerdem auf Basis des von der Pixelmittelwertbildungsschaltung 204 ausgegebenen Luminanzsignals Wh die Abschnittsdaten sec-2, die einen der mit dem Luminansignal Wh korrespondierenden 61 Abschnitte anzeigen. Der Adressengenerator 207 erzeugt auf der Basis der Abschnittsdaten sec-1 die Leseadressdaten sec-d die den von den Abschnittsdaten sec-1 angezeigten Abschnitt und den vorhergehenden Abschnitt sukzessive bezeichnen. In diesem Fall erzeugt, wenn die Abschnittsdaten sec-1 den Abschnitt 0 anzeigen, der Adressengenerator 207 auch Abschnittsdaten sec-0, die anzeigen, dass das Luminanzsignal W im Abschnitt 0 ist.
Der Luminanzverstärkungsgenerator 202 weist außerdem eine Schalterschaltung 208 zum Auswählen entweder der Leseadressdaten sec-d oder der Leseadressdaten rad und dann zum Zuführen der ausgewählten Daten dem RAM 205 und einen Interpolationskalkulator 209 zum Erhalten einer mit dem Luminanzsignal W korrespondierenden Luminanzverstärkung kw1 durch Interpolation unter Benutzung der vom RAM in Reaktion auf die Leseadressendaten sec-d aus dem RAM 205 gelesenen Luminanzverstärkungsdaten qn, qn-1 und auch durch Benutzung der vom Abschnittsgenerator 206 ausgegebenen Versatzdaten ofs1 auf.
Die im Interpolationskalkulator 209 ausgeführten Interpolationsberechnungen werden unten anhand der 13 beschrieben. Wenn das von der Matrixschaltung 201 ausgegebenen Luminanzsignal W gleich Wa ist und mit einem Abschnitt n korrespondiert, werden Verstärkungsdaten qn und qn-1 der Abschnitte n und n-1 auf Basis der vom Adressengenerator 207 ausgegebenen Daten sec-d ausgegeben. Es sei angenommen, dass der Abschnitt n auf m/Schritt gesetzt ist und eine Berechnung des Ausdrucks (29) ausgeführt wird. Im Interpolationskalkulator 209 wird, wenn n = 0, qn als die Verstärkungsdaten qn-1 im Ausdruck (29) entsprechend den vom Adressengenerator 207 ausgegebenen Daten sec-0 des Abschnitts 0 benutzt.
Der Kontroller 124 weist außerdem eine Maximumwertschaltung 210 zum Extrahieren der Maximumdaten MAX(R, G, B) aus den von den Filtern 123R, 123G, 123B ausgegebenen Rot-, Grün- und Blaufarbdaten R, G, B und einen Luminanzverstärkungsmultiplizierer 211 zum Umsetzen der von der Maximumwertschaltung 210 extrahierten Daten und des von der Matrixschaltung 201 ausgegebenen Luminanzsignals W in mit den Stimuluswerten korrespondierenden Werte und dann Multiplizieren der umgesetzten Werte mit der vom Luminanzverstärkungsgenerator 202 ausgegebenen Luminanzverstärkung kw1 auf.
Der Luminanzverstärkungsmultiplizierer 211 weist eine Schalterschaltung 212 zum wahlweisen Bereitstellen entweder der Daten MAX(R, G, B) oder des Luminanzsignals W, einen Subtrahierer 213 zum Subtrahieren eines Schwarzcodes BC von den Ausgangsdaten der Schalterschaltung 212 und dadurch Ändern der Daten in einen Stimuluswert, einen Multiplizierer 214 zum Multiplizieren der Ausgangsdaten des Extrahierers 213 mit der Luminanzverstärkung kw1 und eine Schalterschaltung 215 zur Bereitstellung entweder von Daten MAX', die durch Multiplikation des Maximums der Rot-, Grün- und Blaustimuluswerte mit der Verstärkung kw1 erhalten werden, oder von Daten W', die durch Multiplikation des Luminanzsignals W mit der Verstärkung kw1 erhalten werden, aus den Ausgangsdaten des Multiplizierers 214, auf.
In diesem Fall werden die Schalterschaltungen 212 und 215 im Luminanzverstärkermultiplizierer 211 zyklisch alle 1/2 Pixelperiode geändert, so dass die Daten MAX(R, G, B) und das Luminanzsignal W auf Pixel-um-Pixel-Basis sequentiell verarbeitet werden. Als ein Resultat reicht nur ein einzelner Multiplizierer aus, um die Erfordernisse zu erfüllen, wodurch die Schaltungsreduktion realisiert ist.
Die Steuerung der Schalterschaltungen 212 und 212 oder der anderen Schalterschaltungen wird von einem Sequenzer 223 ausgeführt.
Der Kontroller 124 weist außerdem einen Sättigungsverstärkungsgenerator 216 zum Erhalten einer Sättigungsverstärkung entsprechend dem Ausdruck (17) von den vom Luminanzverstärkungsmultiplizierer 211 ausgegebenen Daten MAX' und W' auf. Dieser Sättigungsverstärkungsgenerator 216 weist einen Subtrahierer zum Subtrahieren von MAX' von W', einen Subtahierer 218 zum Subtrahieren von W' von dem vom Mikrocomputer 125 zugeführten Kanalpegelgrenzwert CM, einen Dividierer 219 zum Dividieren der Ausgangsdaten des Subtrahierers 218 durch die Ausgangsdaten des Subtrahierers 217 und eine Minimumwertschaltung 220 zum Auswählen der kleineren von der vom Dividierer 219 ausgegebenen Sättigungsverstärkung kc1 und der vom Benutzer eingestellten Sättigungsverstärkung Kcn auf.
Da Ausdruck (17) eine Divisionsoperation aufweist, existiert ein einzelner verbotener Punkt. Dieser Punkt wird erzeugt, wenn MAX' = W', das heißt wenn das Pixel farblos ist. Der Dividierer 219 im Sättigungsverstärkungsgenerator 216 eliminiert ihn in der folgenden Weise. Wenn MAX' = W' wird der Prozess ausgeführt, um kc1 = kcn, wenn MAX' < CM oder kc1 = 1,00, wenn MAX' = CM oder kc1 = 0,00, wenn MAX' > CM zu machen.
Der Kontroller 124 weist außerdem einen Aufwärtsumsetzer 221 zum Erhalten einer Sättigungsverstärkung kc bei der 2fs1-Rate durch Aufwärtsumsetzen der vom Sättigungsverstärkungsgenerator 216 ausgegebenen Sättigungsverstärkung bei der fs1-Rate und einen Aufwärtsumsetzer 222 zum Erhalten der Luminanz Wi bei der 2fs1-Rate durch Aufwärtsumsetzen der vom Luminanzverstärkungsmultiplizierer 211 ausgegebenen Luminanz W' bei der fs1-Rate auf.
Der Kontroller 124 weist außerdem einen Sequenzer 223 zum Verwalten einer Operation zum Schreiben der Luminanzverstärkungsdaten in den RAM 205 zum Erzeugen einer Tabelle, einen bei der Erzeugung der Tabelle benutzten RAM 224, eine Schalterschaltung 225 zum wahlweisen Extrahieren entweder von vom Abschnittsgenerator 206 ausgegebenen Daten sec2 oder der vom Sequenzer ausgegebenen Adressendaten adr und dann Zuführen der extrahierten Daten dem RAM 224, eine bei der Erzeugung der Tabelle auch benutzte Arithmetiklogikeinheit (ALU) 226 und einen Luminanzverstärkungsgenerator 227 zur Erzeugung von Luminanzdaten durch x von den Adressendaten adr des Sequenzers 223 und dann Zuführen der Luminanzdaten x der ALU 226 auf.
Als Nächstes wird die Operation des Kontrollers 124 beschrieben. Zuerst werden die Kontrolleroperation zum Erhalten der im Luminanzumsetzungskalkulator 111 benutzten Luminanzverstärkung kw und der Sättigungsverstärkung kc und des Luminanzsignals Wi, die im Sättigungsumsetzungskalkulator 112 benutzt werden, beschrieben. 14 zeigt exzerpierte Komponenten des Kontrollers 124 zur Gewinnung von kw, kc und Wi.
Die Operation zur Gewinnung der Luminanzverstärkung kw wird wie folgt ausgeführt. Die von den jeweiligen Filtern 123R, 123G, 123B (1) ausgegebenen Rot-, Grün- und Blaufarbdaten R, G, B werden der Matrixschaltung 201 zugeführt, und die Luminanz W wird pro Pixel berechnet. Die Luminan W jedes Pixels wird dem Abschnittsgenerator 206 im Luminanzverstärkungsgenerator 202 zugeführt. Dann gibt der Abschnittsgenerator 206 pro Pixel Abschnittdaten sec1, die den Abschnitt, zu dem die Luminanz W gehört, anzeigen, und auch Versatzdaten ofs1, welche die Position der Luminanz W im relevanten Abschnitt anzeigen, aus.
Die Daten sec-d, die sukzessive den Abschnitt der Luminanz W und den vorhergehenden Abschnitt anzeigen, werden vom Adressengenerator 207 entsprechend den vom Abschnittsgenerator 206 ausgegebenen Abschnittsdaten sec1 ausgegeben, und diese Daten sec-d werden dem RAM 205 als Leseadressdaten zugeführt. Deshalb werden die jeweils mit dem Abschnitt der Luminanz W und dem vorhergehenden Abschnitt korrespondierenden Luminanzverstärkungsdaten qn und qn-1 pro Pixel aus dem RAM 2 gelesen. Im Interpolationskalkulator 209 wird die Interpolationsoperation durch Benutzung der vom RAM 205 zugeführten Verstärkungsdaten qn, qn-1 und der vom Abschnittsgenerator 206 zugeführten Versatzdaten ofs1 pro Pixel ausgeführt (entsprechend dem Ausdruck (29)). Es wird so eine Luminanzverstärkung kw1 erhalten. Danach wird die erhaltene Luminanzverstärkung kw1 vom Aufwärtsumsetzer 203 in die im Luminanzumsetzungskalkulator 111 zu benutzende Luminanzverstärkung kw bei der 2fs1-Rate umgesetzt.
Die Operation zum Erhalten der Sättigungsverstärkung kc und der Luminanz Wi wird in der folgenden Weise ausgeführt. Die von den jeweiligen Filtern 123R, 123G, 123B pro Pixel ausgegebenen Rot-, Grün- und Blaufarbdaten R, G, B werden der Maximumwertschaltung 210 zugeführt, bei der die Maximumdaten MAX(R, G, B) extrahiert werden. Die extrahierten Daten MAX(R, G, B) werden dem Luminanzverstärkungsmultiplizierer 211 zugeführt, bei dem der Schwarzcode BC von ihnen subtrahiert wird, und das Resultat wird in einen Stimuluswert umgesetzt. Der Stimuluswert wird dann mit der vom Luminanzverstärkungsgenerator 202 ausgegebenen Luminanzverstärkung kw1 multipliziert, um Daten MAX' zu ergeben. Indessen wird die von der Matrixschaltung 201 pro Pixel ausgegebene Luminanz W dem Luminanzverstärkungsmultiplizierer 201 zugeführt, bei dem von ihr der Schwarzcode BC subtrahiert wird, und das Resultat wird in einen Stimuluswert umgesetzt. Der Stimuluswert wird dann mit der vom Luminanzverstärkungsgenerator 202 ausgegebenen Luminanzverstärkung kw1 multipliziert, um in Daten W' zu resultieren.
Die vom Luminanzverstärkungsmultiplizierer 211 pro Pixel ausgegebenen Daten MAX' und W' werden dem Sättigungsverstärkungsgenerator 216 zugeführt, wo durch Benutzung der Daten MAX', W' und des Kanalpegelgrenzwerts CM eine Sättigungsverstärkung kc1 pro Pixel (entsprechend dem Ausdruck (17)) berechnet wird. Außerdem wird im Sättigungsverstärkungsgenerator 216 durch die Minimumwertschaltung 220 pro Pixel der kleinere Wert von der Sättigungsverstärkung kc1 und der vom Benutzer eingestellten Sättigungsverstärkung kcn wahlweise extrahiert. Und die vom Sättigungsverstärkungsgenerator 216 pro Pixel ausgegebene Sättigungsverstärkung wird vom Aufwärtsumsetzer 221 in eine Sättigungsverstärkung kc1 der 2fs1-Rate umgesetzt, um im Sättigungsumsetzungskalkulator 112 benutzt zu werden.
Die vom Luminanzverstärkungsmultiplizierer 211 pro Pixel ausgegebenen Daten W' werden vom Aufwärtsumsetzer 222 in eine im Sättigungsumsetzungskalkulator 112 bei der 2fs1-Rate zu benutzende Luminanz Wi umgesetzt.
Als Nächstes wird die oben erwähnte Operation zum Präparieren einer Tabelle durch Einschreiben der mit den 61 Abschnitten korrespondierenden Luminanzverstärkungsdaten in den RAM 205 erläutert. 15 zeigt exzerpierte Komponenten des Kontrollers 124, die sich auf die Präparation der Tabelle beziehen. Die ALU 226 wird mit der Ausnahme des RAM 205, des Sequenzers 222, des RAM 224, der Schalterschaltung 225 und des Luminanzdatengenerators 227 durch die in 15 gezeigten Schaltungen gebildet. Insbesondere weist die ALU 226 Schalterschaltungen 230-233, Abschneideschaltungen 234-236 zum Abschneiden eines bei der Berechnung verursachten Überlaufs, einen als ein Addierer oder ein Subtrahierer dienenden Addierer/Subtrahierer 237, ein Register 238, einen Divisionskontroller 240, eine Weißabschneideschaltung 241, ein Schwarzcodeversatzregister 242 zum temporären Speichern eines Schwarzcodeversatzes B_OF, ein Spitzenhalteverhältnisregister 243 zum temporären Speichern eines Spitzenhaltewerts, einen Multiplizierer 244 und einen Subtrahierer 245 auf.
Der RAM 224 fungiert als ein Arbeits-RAM. Wie später beschrieben wird jede effektive Pixelperiode im RAM 224 als ein Histogramm genommen, und während eines Vertikalaustastintervalls wird der RAM 224 zum temporären Speichern der berechneten Daten benutzt.
Die Operation zum Präparieren der Tabelle wird vom Sequenzer 223 verwaltet und in der in 16 gezeigten Ordnung der Schritte 0-15 sequentiell ausgeführt. Der Sequenzer 223 ist während der effektiven Pixelperiode beim Schritt 0, und die externen Schaltungen präparieren zu diesem Zeitpunkt ein Histogramm.
Beim Vorgehen zum Vertikalaustastintervall geht der Sequenzer 223 zum Schritt 1 weiter, bei dem Sequenzen 0-7 wiederholt werden, während Adressen von 0 nach 60 geändert werden, und nachfolgend werden die Schritte 2-15 in der gleichen Weise ausgeführt, um eine Sequenzierungstabelle zu präparieren. Bei dieser Operation werden die Sequenzen 0-7 mit der fs1-Rate sukzessive ausgeführt (Horizontalbetriebsfrequenz der Bildsensoren 103R, 103G, 103B). Beim Schritt 12 startet der Sequenzer 223 bei Sequenz 2 einen Divisionssubsequenzer (divstart) zum Ausführen einer Division, stoppt dann einmal (Stopp) bei Sequenz 3 und wartet auf die Beendigung des Divisionssubsequenzers.
Beim Schritt 3 wird, wenn der Luminanzbereich einen Schwarzcode (adr = blksec) aufweist, bei Sequenz 3 ein Schreibfreigabesignal zum Register 242 ausgegeben (blkwr), um den Schwarzcodeversatz B_OF zu speichern, der für die Schwarzcodebeibehaltung (10(e)) beim oben erwähnten Prozess der adaptiven Gradationsumsetzung mit dem Histogrammausgleich benutzt wird.
Beim Schritt 4 wird, wenn sich die Luminanz im Luminanzbereich A, bei dem die Spitze zu halten ist, befindet (adr = hldsec), eine Berechnung zum Erhalten eines (Umsetzungsverhältnisses Khold zur Ausführung des Spitzenhalteprozesses 10(f)) bei der adaptiven Gradationsumsetzung mit dem Histogrammausgleich ausgeführt. Da bei dieser Operation auch eine Division enthalten ist, liest der Sequenzer 223 den RAM 224 (memrd) bei Sequenz 4, startet dann den Divisionssubsequenzer (divstart) bei Sequenz 5 und wartet nach einem einmaligen Stoppen (stop) bei Sequenz 6 auf die Beendigung des Divisionssequenzers. Danach wird das Umsetzungsverhältnis Khold bei Sequenz 7 im Register 243 gespeichert (hldwr).
Im Folgenden wird eine Erläuterung hinsichtlich des Prozesses zum Präparieren der Tabelle bei den Schritten 0-15 in 16 gegeben.
(1) Schritt 0: Grafische Histogrammdarstellung (siehe 9(a))
Schritt 0 wird während der effektiven Pixelperiode ausgeführt, und bei diesem Schritt wird im RAM 224 eine Histogrammtabelle präpariert. Nun während dieser Periode werden die mit dem Luminanzwert im relevanten Pixel übereinstimmenden Abschnittsdaten sec2 als Adressendaten an den RAM 224 gegeben. Vom Addierer 237 in der ALU 226 wird zum gegenwärtigen Histogrammwert bei der mit den Abschnittsdaten sec2 korrespondierenden Adresse der numerische Wert 1 addiert, und das Resultat einer solchen Addition wird wieder bei der gleichen Adresse im RAM 224 gespeichert. Folglich wird der Histogrammwert entsprechend dem Ausdruck (30), bei dem RAM1out die Ausgangsdaten aus dem RAM 224 sind und RAM1in die Eingangsdaten zum RAM 224 sind, inkrementiert. RAM1in = RAM1out + 1 (30)
Eine das relevante Feld darstellende Histogrammtabelle wird im RAM 224 durch Wiederholen des obigen Prozesses hinsichtlich aller vom Abschnittsgenerator 206 (11) während der effektiven Pixelperiode ausgegebenen Abschnittsdaten sec2 präpariert.
17 zeigt die Operation der ALU 226 während der grafischen Darstellung des Histogramms beim Schritt 0, wobei zueinandergehörende Signalpfade durch gestrichelte Linien angedeutet sind. Dies gilt auch für die Diagramme, welche die Operationen bei nachfolgenden Schritten zeigen. In diesem Fall dient der Addierer/Subtrahierer 237 in der ALU 226 als ein Addierer.
(2) Schritt 1: Akkumulation und Normierung (siehe 9(b) und (c))
Die auf den Schritt 1 folgende Operation wird während des Vertikalaustastintervalls ausgeführt. Adressendaten adr werden vom Sequenzer 223 dem RAM 224 zugeführt. Beim Schritt 1 werden die Akkumulation und Normierung ausgeführt, um diese in eine normierte kumulative Häufigkeitstabelle umzusetzen. Die Akkumulation wird vom Register 238 in der ALU 226 ausgeführt, bis der relevante Abschnitt im Multiplizierer 224 mit einer Normierungskonstanten KCCD multipliziert ist, und das Resultat einer solchen Multiplikation wird wieder im RAM 224 gespeichert. Der obige Prozess wird durch die Ausdrücke (31) und (32) ausgeführt. Regin = Regout + RAM1out (31) RAM1in = Regout·KCCD (32)
In den obigen Gleichungen sind Regout die Ausgangsdaten aus dem Register 238, und Regin sind die Eingangsdaten in das Register 238. Bei dem in 16 gezeigten Schritt 1 steht „memrd" für Lesen aus dem RAM 224, „regwr" für Schreiben in das Register 238 und „memwr" für Schreiben in den RAM 224. Diese Nomenklatur gilt auch für die nachfolgenden Schritte. Jedoch steht bei den Schritten 13 und 14 „memrd" für Lesen aus den RAMs 224 und 205, und „memwr" beim Schritt 14 steht für Schreiben in den RAM 205.
18 zeigt die zur Akkumulation und Normierung beim Schritt 1 ausgeführte Operation der ALU 226. Der Addierer/Subtrahierer 237 in der ALU 226 dient als ein Addierer. In diesem Fall ist, da die differenzielle Verstärkung in der Amplitudenübertragungscharakteristik entsprechend der Zunahme des Histogrammwerts ansteigt, die Abschneideschaltung 234 zum Verhindern eines exzessiven Anstiegs der Verstärkung betriebsfähig.
In der Sequenz 6 beim Schritt 1 wird, wie später beschrieben, das vom RAM 224 ausgegebene Histogramm in einem Register einer Histogrammdatenberichtsschaltung gespeichert.
(3) Schritte 2 und 3: Einstellung des Histogrammausgleichs (siehe 10(d))
Bei den Schritten 2 und 3 wird der Histogrammausgleich eingestellt. Insbesondere ist der Grad des Histogrammausgleichs mit Kwc bezeichnet, und es werden Berechnungen der Ausdrücke (33) und (34) ausgeführt. Regin = RAM1out – x (33) RAM1in = Regout·Kwc + x (34)
Wenn Kwc auf 1,00 gesetzt ist, wird der vollständige Histogrammausgleich ausgeführt. Wenn aber Kwc auf 0,00 geändert wird, wird der Histogrammausgleich nicht ausgeführt. In den obigen Gleichungen bezeichnet x die im Luminanzgenerator 237 erzeugten Luminanzdaten, die mit dem jeweiligen Abschnitt korrespondieren. Diese Luminanzdaten werden ohne jede Umsetzung erhalten, und wenn Kwc gleich 0,00 ist, wird x gleich RAM1out.
19 zeigt die Operation der ALU 226 während der Einstellung des Histogrammausgleichs beim Schritt 2. Die Berechnung des Ausdrucks (33) wird beim Schritt 2 ausgeführt. Demgemäss dient der Addierer/Subtrahierer 237 in der ALU 226 als Subtrahierer. Und 20 zeigt die Operation der ALU 226 während der Einstellung des Histogrammausgleichs beim Schritt 3. Die Berechnung des Ausdrucks (34) wird beim Schritt 3 ausgeführt. Demgemäss dient der Addierer/Subtrahierer 237 in der ALU 226 als Addierer.
(4) Schritt 4: Schwarzcodehalteprozess (siehe 10(e))
Beim Schritt 4 wird der Schwarzcodehalteprozess zum Entfernen des Schwarzcodeversatzes B_OF ausgeführt. Bei diesem Schritt wird der Schwarzpegelversatz B_OF, der die Differenz zwischen x und dem Tabellenwert nach Einstellung wie beispielsweise des Histogrammausgleichs in dem den Schwarzcode aufweisenden Abschnitt ist (adr = blksec) ist, im Register 242 beibehalten. Dann wird dieser Versatz in allen Abschnitten von der Tabelle subtrahiert, wodurch der Tabellenwert in dem den Abschnitt aufweisenden Schwarzcode auf x egalisiert wird. Die Entfernung des Schwarzpegelversatzes B_OF kann während der Ausführung der Berechnung nach dem Ausdruck (34) beim Schritt 3 durch Speichern von REGout·Kwc im Register 242 parallel zu einer solchen Berechnung realisiert werden. Die Operation zum Subtrahieren des Schwarzpegelversatzes B_OF von der Tabelle basiert auf der Berechnung des Ausdrucks (35). RAM1in = RAM1out – BOF (35)
21 zeigt die beim Schwarzcodehalteprozess beim Schritt 4 ausgeführten Operation der ALU 226. Die Berechnung des Ausdrucks (35) wird bei diesem Schritt ausgeführt. Demgemäss dient der Addierer/Subtrahierer 237 in der ALU 226 als Subtrahierer.
(5) Schritte 5 und 6: Spitzenhalteprozess (siehe 10(f))
Bei den Schritten 5 und 6 wird der Spitzenhalteprozess ausgeführt.
Obgleich oben nicht erwähnt wird beim Schritt 4 ein Spitzenhalteverhältnis Khold durch Division des Umsetzungsresultats p1 in dem zu fixierenden Luminanzbereich A und des ohne Umsetzung erhaltenen Werts x berechnet. Dieses Spitzenhalteverhältnis Khold wird im Register 236 gespeichert. Das heißt, beim Schritt 4 wird eine Berechnung des Ausdrucks (36) im Abschnitt des Luminanzbereichs A (adr = hldsec) ausgeführt, wodurch das Halteverhältnis Khold erhalten wird. Khold = (x – BC)/(RAM1out – BC) (36)
Generell wird die Division durch eine Gleichung b/a = c ausgeführt, wobei die Notationen b, a und c einen Zähler, einen Nenner bzw. ein Verhältnis bezeichnen. Die Gleichung kann in anderer Form durch die Gleichung b = (a × c) modifiziert werden. Das heißt, die modifizierte Gleichung kann zum Berechnen des Verhältnisses c durch Finden einer Zahl x (der Nenner a in der modifizierten Gleichung), die ein Produkt gleich dem Zähler b ergibt, wenn sie mit dem Nenner a multipliziert wird, benutzt werden. Um das Verhältnis c zu finden, wird die Zahl x sequentiell geändert, so dass sie schließlich zum Verhältnis c konvergiert. Wenn beispielsweise das Verhältnis c als n-Bit-Daten zu finden ist, wird auch die Zahl x als n-Bit-Daten behandelt. Die Zahl x wird Bit nach Bit bestätigt, wobei mit dem höchstwertigen Bit (MSB) gestartet wird, so dass das Produkt (a × x) den Zähler b nicht überschreitet. Die endgültig bestätigten Daten x mit ihren n Bits werden als das gefundene Verhältnis c genommen.
Als ein Beispiel sei angenommen, dass der Zähler b gleich 1010 ist und der Nenner a gleich 111 ist. Es sei eine Divisionsverarbeitung ausgeführt, um das Verhältnis c als 4-Bit-Daten zu finden, wobei die Zahl 4 von der zweiten Potenz der Zahl 2 abgeleitet ist. Es seien die 4-Bit-Daten x = [b3, b2, b1, b0] als Daten zum Finden des Verhältnisses betrachtet. Zuallererst wird das höchstwertige Bit b3 durch zuerst Setzen b3 = 1 und b2 = b1 = b0 = 0 bestätigt. Dann wird das Produkt (a × x) mit dem Zähler b verglichen. Da das Produkt (a × x), das gleich 1110 ist, größer als der Zähler b ist, wird das höchstwertige Bit b3 als 0 bestätigt. Als Nächstes wird das Bit b durch zuerst Setzen b3 = 0, b2 = 1 und b 1 = b0 = 0 bestätigt. Dann wird das Produkt (a × x) wieder mit dem Zähler b verglichen. Da das Produkt (a × x), das jetzt gleich 0111 ist, kleiner als der Zähler b ist, wird das Bit b2 als 1 bestätigt. Als Nächstes wird das Bit b1 durch zuerst Setzen b3 = 0, b2 = 1, b1 = 1 und b0 = 0 bestätigt. Dann wird das Produkt (a × x) wieder mit dem Zähler b verglichen. Da das Produkt (a × x), das jetzt gleich 1010,1 ist, größer als der Zähler b ist, wird das Bit b1 als 0 bestätigt. Schließlich wird das Bit b0 durch zuerst Setzen b3 = 0, b2 = 1, b1 = 0 und b0 = 1 bestätigt. Dann wird das Produkt (a × x) wieder mit dem Zähler b verglichen. Da das Produkt (a × x), das jetzt gleich 1000.11 ist, kleiner als der Zähler b ist, wird das Bit b0 als 1 bestätigt. Demgemäss wird das Verhältnis c als 01,01 gefunden.
22 ist eine schematische Darstellung, die von der ALU 236 ausgeführte Operationen zum Berechnen des Spitzenhalteverhältnisses beim Schritt 4 zeigt. Wie in der Figw gezeigt wird das Spitzenhalteverhältnis durch Division berechnet. Bei den Operationen fungiert der Subtrahierer/Addierer 237 der ALU 226 als Subtrahierer.
In diesem Fall werden Luminandaten x für eine die Luminanz A aufweisende Periode von einem Luminanzdatengenerator 227 ausgegeben. Ein Schwarzcode BC wird durch einen Subtrahierer 255 von den Luminanzdaten x subtrahiert. Das Resultat der Subtraktion (x – BC) wird einem Komparator 239 zugeführt. In der Zwischenzeit werden Daten RAM1out für eine die Luminanz A aufweisende Periode aus einer RAM-Einheit 224 gelesen. Ähnlich wird der Schwarzcode BC durch den Addierer/Subtrahierer 237 von den Luminanzdaten RAM1out subtrahiert. Das Resultat der Subtraktion (RAM1out – BC) wird einem Multiplizierer 244 zugeführt. Im Multiplizierer 244 werden die vom Addierer/Subtrahierer 237 ausgegebenen Daten, das heißt das Resultat der Subtraktion (RAM1out – B), mit Daten von typischerweise 12 Bits, b(11) bis b(0), die in einem Register 238 gespeichert sind, multipliziert. Das vom Multiplizierer 244 ausgegebene Produkt wird dem Komparator 239 zugeführt. Der Komparator 239 vergleicht das vom Subtrahierer 255 ausgegebene Subtraktionsresultat (x – BC) mit dem vom Multiplizierer 244 ausgegebenen Produkt. Das Ergebnis des Vergleichs wird einem Divisionskontroller 240 zugeführt.
In diesem Zustand löscht der Divisionskontroller 240 auf Basis der von einem Sequenzer 223 geprüften Steuerung anfangs die Inhalte des Registers 238 durch Setzen der Bits b(11) bis b(0) = 0. Dann wird das MSB b(11) zuerst auf "1" gesetzt. Danach bestätigt der Divisionskontroller 240 auf Basis des vom Komparator 239 ausgegebenen Ergebnisses des Vergleichs den Wert des MSB b(11). Um spezifischer zu sein, wenn die vom Multiplizierer 244 ausgegebenen Produktdaten größer als das Subtraktionsresultat (x – BC) sind, wird das MSB b(11) auf „0" rückgesetzt. Wenn die vom Multiplizierer 244 ausgegebenen Produktdaten gleich oder kleiner als das Subtraktionsresultat (x – BC) sind, wird andererseits das MSB b(11) so wie es ist auf „1" gehalten. Danach setzt der Divisionskontroller 240 zuerst die verbleibenden Bits b(10) bis b(0) auf „1" und bestätigt dann die Bits sequentiell eines nach dem anderen in der gleichen Weise wie das MSB b(11). Dann werden die Daten mit den 12 bestätigten Bits b(11) bis b(0) vom Register 238 zum Register 243 übertragen, um darin als das Spitzenhalteverhältnis Khold gespeichert zu werden.
Danach wird die Tabelle mit dem Halteverhältnis Khold multipliziert. Da es notwendig ist, den Schwarzpegel aufrechtzuerhalten, werden Berechnungen der Ausdrücke (37) und (38) ausgeführt. Regin = RAM1out – BC (37) RAM1in = Regout·Khold + BC (38)
23 zeigt die beim Spitzenhalteprozess (1) beim Schritt 5 ausgeführte Operation der ALU 226. Die Berechnung des Ausdrucks (37) wird bei diesem Schritt ausgeführt. Demgemäss dient der Addierer/Subtrahierer 237 in der ALU 226 als Subtrahierer. Und 24 zeigt die beim Spitzenhalteprozess (2) beim Schritt 6 ausgeführte Operation der ALU 226. Die Additionsoperation beim Ausdruck (38) wird auch bei diesem Schritt ausgeführt. Demgemäss dient der Addierer/Subtrahierer 237 in der ALU 226 als Addierer.
(6) Schritte 7 und 8: Kniekompression (1) (siehe 25(g))
Bei den Schritten 7 und 8 wird eine erste Stufe der Kniekompressionsoperation ausgeführt. Das heißt, es wird die Tabelle zum Ausführen der Kniekompression präpariert. Der Prozess der Anwendung des Knies auf die Pegeltabelle wird entsprechend den Berechnungen der Ausdrücke (39) bis (42) ausgeführt, wobei Kp und Ks einen Kniepunkt bzw. eine Knieneigung bezeichnen. Bei der ersten Stufe der Kniekompressionsoperation werden die Werte so eingestellt, dass sie die Bedingungen Kp = kp1 und Ks = Ks1 erfüllen.
Wenn RAM1out ≥ Kp, Regin = RAM1out – Kp (39) RAM1in = Regout·Ks + Kp. (40)
Wenn RAM1out < Kp, Regin = RAM1out – Kp (41) RAM1in = Regout·1,00 + Kp (42)
27 zeigt die bei der ersten Stufe der Kniekompressionsoperation beim Schritt 7 ausgeführte Operation der ALU 226. Die Berechnungen der Ausdrücke (39) und (40) oder Ausdrücke (41) und (42) werden beim Schritt 7 mit Ausnahme der Kp-Addition ausgeführt. Demgemäss dient der Addierer/Subtrahierer 237 in der ALU 226 als Subtrahierer. Und 28 zeigt die bei der ersten Stufe der Kniekompressionsoperation beim Schritt 8 ausgeführte Operation der ALU 226. Die verbleibende Berechnung der Kp-Addition wird beim Schritt 8 ausgeführt. Demgemäss dient der Addierer/Subtrahierer 237 in der ALU 226 als Addierer.
(7) Schritte 9 und 10: Kniekompression (2) und Weißabschneiden (siehe 25(h))
Bei den Schritten 9 und 10 wird die zweite Stufe der Kniekompressions- und Weißabschneideoperationen ausgeführt. Der Prozess der Anwendung des Knies auf die Pegeltabelle wird ähnlich zur ersten Stufe der Kniekompressionsoperationen entsprechend den Berechnungen der Ausdrücke (39) bis (42) ausgeführt. Bei dieser zweiten Stufe werden die Werte so eingestellt, dass sie die Bedingungen Kp = Kp2 und Ks = Ks2 erfüllen. Jedoch aufgrund der zweimaligen Anwendung des Knies in diesem Fall wird die Neigung der letzten Kniekurve Ks1·Ks2. Die gestrichelte Knielinie wird durch eine solche zweistufige Anwendung der Kniekompressionsoperation abgerundet.
Das Weißabschneiden wird ausgeführt, wenn beim Schritt 10 die Daten des Weißabschneidepegels vom Mikrocomputer 125 der Weißabschneideschaltung 224 zugeführt werden. Die Weißabschneideschaltung 221 fungiert nicht bei irgendeinem anderen Schritt.
29 zeigt die bei der zweiten Stufe der Kniekompressions- und Weißabschneideoperationen beim Schritt 9 ausgeführte Operation der ALU 226. Die Berechnungen der Ausdrücke (39) und (40) oder Ausdrücke (41) und (42) werden beim Schritt 9 mit Ausnahme der Kp-Addition ausgeführt. Demgemäss dient der Addierer/Subtrahierer 237 in der ALU 226 als Subtrahierer. Und 30 zeigt die bei der zweiten Stufe der Kniekompressions- und Weißabschneideoperationen beim Schritt 10 ausgeführte Operation der ALU 226. Die verbleibende Berechnung der Kp-Addition wird beim Schritt 10 ausgeführt. Demgemäss dient der Addierer/Subtrahierer 237 in der ALU 226 als Addierer.
(8) Schritt 11: Gesamtverstärkungssteuerung (siehe 25(i))
Beim Schritt 11 wird die Gesamtverstärkungssteuerung durch Multiplizieren der Pegeltabelle mit der Gesamtverstärkung (Gain) ausgeführt. Die Berechnungen werden auf der Basis der Ausdrücke (43) und (44) ausgeführt. Regin = RAM1out – BC (43) RAM1in = Regout·Gain + BC (44)
31 zeigt die Operation der ALU 226 bei der Gesamtverstärkungssteuerung beim Schritt 11. Die Ausdrücke (43) und (44) werden beim Schritt 11 mit Ausnahme der BC-Addition ausgeführt. Demgemäss dient der Addierer/Subtrahierer 237 in der ALU 226 als Subtrahierer. Die verbleibende Berechnung der BC-Addition kann fortgelassen werden, was beim nächsten Punkt (9) unten beschrieben wird.
(9) Schritt 12: Division zum Erhalten der Übertragungsverstärkung (siehe 26(k))
Beim Schritt 12 wird eine Division zur Umsetzung der Pegeltabelle in eine in 26(j) gezeigte andere Tabelle, bei der Kw die Verstärkung darstellt, ausgeführt. Beispielsweise muss in einer durch eine vertikale gestrichelte Linie in 26(j) angedeuteten Luminanzregion eine Berechnung ausgeführt werden, um eine richtige Verstärkung zur Umsetzung des Pegels a in den Pegel b zu erhalten. Vor der Berechnung im in 1 gezeigten Luminanzumsetzungskalkulator 111 wird der Schwarzcode BC in den Subtrahierern 110R, 110G bzw. 110B von den Rot-, Grün- bzw. Blaufarbdaten subtrahiert, und der Code wird in einen Stimuluswert umgesetzt. Deshalb ist die durch die Division erhaltene Verstärkung für den Stimuluswert notwendig. Zu diesem Zweck wird die Berechnung des Ausdrucks (45) zur Umsetzung in eine Verstärkungstabelle ausgeführt. RAM1out = (RAM1out – BC)/(x – BC) (45)
Im Zähler des Ausdrucks (45) ist der Schwarzcode BC von dem durch die Addition des Schwarzcodes BC im Ausdruck (44) erhaltenen Resultat subtrahiert. Deshalb kann eine solche Operation fortgelassen werden, da sie redundant ist. In diesem Fall werden die Ausdrücke (44) und (45) als Ausdrücke (46) bzw. (47) umgeschrieben. RAM1in = Regout·Gain (46) RAM1in = RAM1out/(x – BC) (47)
Eine Umsetzungstabelle im gegenwärtigen Feld wird in der wie oben erwähnten Weise präpariert. Wenn jedoch diese Tabelle im nächsten Feld direkt für die Umsetzung benutzt wird, können gewisse unerwünschte Effekte, die Flimmern (flare) usw. umfassen, eingebracht werden. Um dieses Problem zu eliminieren, wird zwischen der Umsetzungstabelle im vorhergehenden Feld und der im gegenwärtigen Feld eine Hystereseberechnung ausgeführt, so dass die Tabelle mit einer Zeitkonstanten aktualisiert werden kann.
32 ist eine schematische Darstellung, die von der ALU 226 ausgeführte Operationen zum Ausführen einer Division zum Erhalten einer Übertragungsverstärkung bei einem Schritt 12 zeigt. Durch Ausführen einer Division ähnlich zu der oben beschriebenen Verarbeitung zum Finden eines Spitzenhalteverhältnisses wird eine Übertragungsverstärkung für Luminanzzonen 0 bis 60 gefunden. Beim Schritt 12 wird eine auf Gleichung (47) basierende Verarbeitung ausgeführt.
Zuallererst gibt der Sequenzer 223 Adressendaten adr für die Luminanzzone 0 aus. Die Adressendaten adr zeigen eine Adresse an, bei der Luminanzdaten RAM1out für eine Periode der Luminanzzone 0 aus der RAM-Einheit 224 gelesen werden. Die Luminanzdaten RAM1out werden dem Komparator 239 zugeführt. In der Zwischenzeit werden vom Luminanzdatengenerator 227 Luminanzdaten x für eine Periode der Luminanzzone 0 ausgegeben. Der Schwarzcode BC wird von einem Subtrahierer 255 von den Luminanzdaten x subtrahiert. Das Resultat der Subtraktion (x – BC) wird dem Multiplizierer 244 zugeführt. Im Multiplizierer 244 werden die vom Subtrahierer 255 ausgegebenen Daten, das heißt das Resultat der Subtraktion (x – BC), mit in einem Register 238 gespeicherten Daten von typischerweise 12 Bits b(11) bis b(0) multipliziert. Das vom Multiplizierer 244 ausgegebene Produkt wird dem Komparator 239 zugeführt. Der Komparator 239 vergleicht die von der RAM-Einheit 224 ausgelesenen Luminanzdaten RAM1out mit dem vom Multiplizierer 244 ausgegebenen Produkt. Das Ergebnis des Vergleichs wird dem Divisionskontroller 240 zugeführt.
In diesem Zustand löscht der Divisionskontroller 240 auf Basis der vom Sequenzer 223 geprüften Steuerung anfangs die Inhalte des Registers 238 durch Setzen der Bits b(11) bis b(0) = 0. Dann wird das MSB b(11) zuerst auf „1" gesetzt. Danach bestätigt der Divisionskontroller 240 auf Basis des Ergebnisses des vom Komparator 239 ausgegebenen Vergleichs den Wert des MSB b(11). Um spezifischer zu sein, wenn die vom Multiplizierer 244 ausgegebenen Produktdaten größer als die Luminanzdaten RAM1out sind, wird das MSB b(11) auf „0" rückgesetzt. Wenn die vom Multiplizierer 244 ausgegebenen Produktdaten gleich oder kleiner als die Luminanzdaten RAM1out sind, wird andererseits das MSB b(11) so wie es ist auf „1" beibehalten. Danach setzt der Divisionskontroller 240 zuerst die verbleibenden Bits b(10) bis b(0) auf „1" und bestätigt dann die Bits eines nach dem anderen sequentiell in der gleichen Weise wie das MSB b(11). Dann werden die Daten mit den 12 bestätigten Bits b(11) bis b(0) in der RAM-Einheit 224 als die Übertragungsverstärkung RAM1in für die Luminanzzone 0 gespeichert.
Danach gibt der Sequenzer 223 Adressendaten adr für die Luminanzzonen 1 bis 60 eine Zone nach der anderen sequentiell aus. Der Divisionskontroller 240 arbeitet zum Ausführen von Divisionen in der gleichen Weise wie die für die Luminanzzone 0 ausgeführte eine. Die Übertragungsverstärkung für jede der Luminanzzonen 1 bis 60 wird dadurch gefunden und in der RAM-Einheit 224 gespeichert.
(10) Schritte 13 und 14: Zeitkonstantenprozess (TPF) (siehe 26(l))
Bei den Schritten 13 und 14 wird eine Operation zum Aktualisieren der Tabelle mit einer Zeitkonstanten ausgeführt. Das Resultat wird in den RAM 205 als die endgültige Tabelle geschrieben, die sich auf die Zeit der tatsächlichen Umsetzung des Eingabebildes bezieht. Aus diesem Grund werden die Berechnungen der Ausdrücke (48) und (49) ausgeführt Regin = RAM1out – RAM1out (48) RAM2in = Regout·Kτ + RAM2out (49)
Im Ausdruck (49) ist K_τ die Zeitkonstante. Die linke Seite dieser Gleichung ist aus dem oben erwähnten Grund als RAM2in ausgedrückt. Hier steht RAM2out für die Ausgangsdaten aus dem RAM 205 und RAM2in für die Eingangsdaten in den RAM 205.
Die Übertragungsfunktion dieser TPF-Berechnung ist als der Ausdruck (50) unten ausgedrückt. Die Abtastfrequenz im Ausdruck (50) ist eine Feldfrequenz. (G(z) = Kτ/1 – (1 – Kτ)z–1 (50)
Die endgültige Tabelle wird so im RAM 205 präpariert.
33 zeigt die bei der Zeitkonstantenoperation beim Schritt 13 ausgeführte Operation der ALU 226. Die Berechnungen der Ausdrücke (48) und (49) werden bei diesem Schritt mit Ausnahme der RAM2out-Addition ausgeführt. Demgemäss dient der Addierer/Subtrahier in der ALU 226 als Subtrahierer. 34 zeigt die beim Zeitkonstantenprozess beim Schritt 14 ausgeführte Operation der ALU 226. Die verbleibende Berechnung der RAM2out-Addition wird bei diesem Schritt ausgeführt. Demgemäss dient der Addierer/Subtrahier in der ALU 226 als Addierer.
(11) Schritt 15: RAM-Löschprozess
Beim Schritt 15 wird der RAM 224 gelöscht, um während der effektiven Pixelperiode im nächsten Feld für das nächste Histogramm bereit zu sein. 35 zeigt die während der Löschoperation des RAM 224 beim Schritt 15 ausgeführte Operation der ALU 226.
Wie oben beschrieben umfasst gemäß einer in 1 gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Kniekompressionsoperation die Lumianzknieoperation zum Ausführen der Kniekompression des Luminanzpegels und die Sättigungskniekompression zum Reduzieren der Sättigung, wenn selbst nach der Luminanzknieoperation noch ein exzessiver Pegel irgendeines Primärfarbsignals existiert. Der Signalpegel wird auf diese Weise konform mit der spezifizierten Standard gemacht. Es wird möglich, irgendeinen Hochluminanzabschnitt richtig zu komprimieren, während der Farbton ungeändert bleibt, und jeden exzessiven Signalpegel zu eliminieren.
Eine weitere Beschreibung der Kniekompressionsoperation und unterschiedlicher Kniekompressionstechniken können in zwei mitanhängigen US-Patentanmeldungen der Seriennummern 08/574 520 und 08/600 688 gefunden werden.
Die erste Ausführungsform umfasst die DCC-Plusfunktion zum Addieren von Farbe in Hochluminanzregionen durch Einstellen des Kanalpegelgrenzwerts CM auf beispielsweise mehr als 110 % im Sättigungsknieprozess, um die Einschränkungen bezüglich des Kanalpegels zu vermindern. Deshalb wird es vorteilhafterweise möglich, die zufriedenstellende Farbe in den Hochluminanzregionen ohne Änderung des Farbtons zu erhalten.
Auch bei der ersten Ausführungsform wird, wenn nach der Weißabschneideoperation des Luminanzsignals noch irgendein Kanalpegel exzessiv ist, der Sättigungsknieprozess ausgeführt, um einen solchen Pegel einzustellen. Folglich kann die Weißabschneideoperation ohne Änderung des Farbtons ausgeführt werden.
Außerdem wird bei der ersten Ausführungsform ein Flimmern bzw. Nachzieheffekt (flare) unter einer solchen Steuerung korrigiert, dass die Luminanzverstärkung kw in jeder Gradationsregion, bei der das Schwarzschwimmen eingebracht ist, erniedrigt wird, so dass die richtige Flimmer- bzw. Nachzieheffektkorrektur ohne Beeinflussung der Farbe realisiert werden kann. Bei der ersten Ausführungsform wird eine solche Flimmer- bzw. Nachzieheffektkorrektur durch die adaptive Gradationsumsetzung mit dem Histrogrammausgleich automatisch ausgeführt und folglich der Vorteil erhalten, dass eine erforderliche Korrektur ausgeführt wird, wenn das Flimmern bzw. Nachzieheffekt der auftritt.
Außerdem werden bei der ersten Ausführungsform, bei der die adaptive Gradationsumsetzung mit dem Histogrammausgleich am Luminanzpegel ausgeführt wird, alle nicht laufend benutzten Gradationsregionen mit Priorität komprimiert, um folglich eine effektive Benutzung des Dynamikbereichs zu erhalten. In diesem Fall kann der Histogrammausgleich durch Spezifizieren der Ausgleichstärke Kwc (siehe Ausdruck (34) und 10(d)) eingestellt werden, um die richtige adaptive Gradationsumsetzung mit dem optimalen Histogrammausgleich zu realisieren. Und in einer auf die Einstellung des Histogrammausgleichs nachfolgenden Stufe wird der Schwarzcodeversatz B_OF subtrahiert und dann der Schwarzcodehalteprozess ausgeführt (siehe 10(e)). Deshalb kann die Konsistenz des Schwarzcodes sichergestellt werden, um folglich die am Stimuluswert ausgeführte zufriedenstellende Luminanzumsetzungsberechnung im Luminanzumsetzungskalkulator 101 auszuführen. Außerdem wird nach der Beendigung des Schwarzcodehalteprozesses der Spitzenhalteprozess ausgeführt, so dass der Pegel der Eingangsluminanz A trotz der Umsetzung nicht geändert zu werden braucht (siehe 10(f)). Als ein Resultat ist es, wenn die Beleuchtungsbedingung beispielsweise gut ist und der Histogrammwert jedes Abschnitts einer normalen Lichtmenge exzellent ist, durch Halten des Luminanzpegels des relevanten Abschnitts möglich gemacht, den Nachteil zu verhindern, dass das Videosignal im relevanten Abschnitt kniekomprimiert wird.
Wenn selbst nach der am Luminanzpegel ausgeführten adaptiven Gradationsumsetzung mit dem Histogrammausgleich irgendein Kanalpegel exzessiv ist, wird die Sättigungsknieoperation ausgeführt, um eine richtige Einstellung zu machen, wodurch die adaptive Gradationsumsetzung mit dem Histogrammausgleich ohne Änderung des Farbtons ausgeführt werden kann.
Außerdem wird bei der ersten Ausführungsform ein Benutzer befähigt, die Sättigungsverstärkung kcn auf einen gewünschten Wert einzustellen und, obgleich die Operation zur Reduzierung der Sättigung durch die Sättigungsknieoperation Priorität gegeben ist, kann die Sättigung entsprechend der vom Benutzer eingestellten Sättigungsverstärkung kcn frei eingestellt werden.
Bei der ersten Ausführungsform nach 1 ist der Kontroller 124 zum Minimieren der Verzögerung in den für die Berechnungen der Luminanzverstärkung kw und der Sättigungsverstärkung kc relevanten Schaltungen betriebsfähig, wobei Daten W' und MAX' zum Erhalten der Sättigungsverstärkung kc durch Multiplizieren der Luminanzverstärkung kw1 mit der Luminanz W und MAX(R, G, B) berechnet werden. Der Grund zur Minimierung der Verzögerung in den relevanten Schaltungen ist wie folgt: Da das Signale durch die Farbkorrekturschaltung 108 gehen lassende Hauptsystem und das den Bildverstärker 109 aufweisende System parallel zueinander existieren, sollten die jeweiligen Gesamtverzögerungen bei ihnen identisch sein. Wenn die Verzögerung im System zum Erhalten von kw und kc größer ist, muss in das andere System eine Verzögerungsschaltung eingesetzt werden, um das exakte Timing aufrechtzuerhalten.
36 zeigt prinzipielle Komponenten einer Videokamera 100A, die eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Bei dieser Ausführungsform wird abgesehen von dem oben beschriebenen Problem der Verzögerung zuerst eine Luminanzumsetzungsberechnung ausgeführt, und dann werden das Luminanzsignal Wi und eine Sättigungsverstärkung kc, die bei der Sättigungsumsetzungsberechnung benutzt werden, aus dem vorhergehenden Luminanzberechnungen erhalten. In 36 sind alle mit denen in 1 korrespondierenden Komponenten durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet, und eine detaillierte Beschreibung derselben ist fortgelassen.
Bei der in 36 gezeigten Videokamera 100A werden von Aufwärtsumsetzern 107R, 107G, 107B ausgegebene Rot-, Grün- und Blaufarbdaten mit der 2fs1-Rate einem Luminanzumsetzungskontroller 124a zugeführt. Die im Luminanzumsetzungskalkulator 111 zu benutzende Luminanzumverstärkung kw wird in diesem Kontroller 124a durch Schaltungen erzeugt, die mit der Matrixschaltung 201 und dem Luminanzverstärkungsgenerator 202 nach 11 korrespondieren. Dann werden vom Luminanzumsetzungskalkulator 111 ausgegebene Rot-, Grün- und Blaustimuluswerte einem Sättigungsumsetzungskontroller 124b zugeführt. Und danach werden das Luminanzsignal Wi und die Sättigungsverstärkung kc, die in einem Sättigungsumsetzungskalkulator 112 zu benutzen sind, durch mit der Matrixschaltung 201, der Maximumwertschaltung 210 und dem Sättigungsverstärkungsgenerator 216 in 1 korrespondierende Schaltungen erzeugt.
Obgleich oben nicht erwähnt, können in den folgenden zwei Fällen (1) und (2) aufgrund der adaptiven Gradationsumsetzung mit dem Histogrammausgleich Probleme auftreten.

(1) Wenn sich Histogrammwerte in spezifischen Luminanzregionen insbesondere in dunklen Abschnitten konzentrieren;
(2) wenn die Beleuchtungsbedingung gut ist und die Histogrammwerte größtenteils in einem normalen Lichtbereich sind.

In dem Fall, dass sich die Histogrammwerte in spezifischen Regionen konzentrieren, wird die differenzielle Verstärkung extrem erhöht, und deshalb kann das S/N verschlechtert werden. Wenn die Blende geschlossen ist, ist die Verstärkung in der Nähe von schwarz, wo die Bedingung für eine Videokamera die strengste ist, erhöht, so dass die Bildqualität verschlechtert ist. Um dieses Problem zu eliminieren, erfasst der Mikrocomputer 125 Information über die Luminanzregionen, bei denen sich Histogrammwerte konzentrieren, und reduziert dann die Stärke Kwc des Histogrammausgleichs. Wenn die Luminanzregionen, bei denen sich Histogrammwerte konzentrieren, in der Nähe von schwarz sind, kann die Stärke von Kwc weiter reduziert werden.
Bei der Sequenz 6 „histwr" beim Schritt 2 der Operation des in 16 gezeigten Sequenzers wird jeder aus dem RAM 224 gelesene Histogrammwert im Register einer Histogrammdatenberichtschaltung (nicht gezeigt) gespeichert. Dann werden in dieser Schaltung die auf diese Weise sukzessive gespeicherten Histogrammwerte miteinander verglichen, und die Daten der mit beispielsweise den vier größten Histogrammwerten korrespondierenden Luminanzregionen werden erhalten. Danach werden die Daten der mit solchen vier größten Histogrammwerten korrespondierenden Luminanzregionen von der Berichtschaltung zum Mikrocomputer 125 ausgegeben.
Im Fall einer guten Lichtbedingung ist, wie in Bezug auf 10(f) beschrieben, die Luminanzspitzenhalteoperation notwendig. Der Pegel A zum Fixiert-Halten des Luminanzsignals muss bezeichnet werden. Obgleich oben nicht erwähnt wird bevorzugt, dass dem Pegel A ein automatischer Blendensteuerungswert zugeordnet wird. Eine automatischer Blendensteuerungswert bezeichnet die aus einem einzelnen Bild extrahierte und das relevante Bild darstellende Helligkeit, und die Blende wird so betätigt, dass eine solche Helligkeit gleich dem voreingestellten Wert wird. Durch die Benutzung dieses automatischen Blendensteuerungswerts zur Bezeichnung des Pegels A kann der gewünschte Luminanzpegel im automatischen Blendensystem mit dem Prozess des Histogrammausgleichs vollständig wiedergegeben werden.
Es ist beschrieben worden, dass bei der ersten Ausführungsform die Amplitudenübertragungscharakteristik zur Ausführung der adaptiven Gradationsumsetzung mit dem Histogrammausgleich auf der Basis der während der Videoperiode des vorhergehenden Feldes detektierten kumulativen Häufigkeitsverteilung (Histogrammtabelle) erzeugt wird. Es ist jedoch eine Sache der Wahl, dass eine solche Charakteristik auch auf der Basis der während der Videoperioden mehrerer vorhergehender Felder detektierten kumulativen Häufigkeitsverteilung erzeugt werden kann.
Nach Beschreibung von spezifischen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen ist dies so zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf diese präzisen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern dass bei ihr von einem Fachmann zahlreiche Änderungen und Modifikationen ohne Verlassen des in den beigefügten Ansprüchen definierten Schutzbereichs der Erfindung bewirkt werden können.

Claims

Videosignalprozessor zur Verarbeitung eines Farbton- und Sättigungskomponenten und einen Luminanzpegel aufweisenden Farbvideosignals, wobei der Videosignalprozessor aufweist: eine Generatoreinrichtung (101, 102, 103R, 103G, 103B) zur Erzeugung dreier jeweilige Pegel aufweisender und das Farbvideosignal darstellender Eingangsprimärfarbsignale, eine Luminanzumsetzereinrichtung (111) zur Erzeugung dreier komprimierter Primärfarbsignale durch Komprimieren der jeweiligen Pegel der drei Eingangsprimärfarbsignale durch Benutzung einer Luminanzverstärkung (Kw) ohne Beeinflussung der Farbtons- und der Sättigungskomponenten entsprechend der Gleichung
in der Ri, Gi, Bi die drei Eingangsprimärfarbsignale und Ro, Go, Bo die drei komprimierten Primärfarbsignale darstellen, wenn der Luminanzpegel einen zweiten vorbestimmten Schwellenpegel überschreitet, und eine Sättigungsumsetzereinrichtung (112) zur Erzeugung dreier eingestellter Primärfarbsignale durch Einstellung eines von den drei komprimierten Primärfarbsignalen detektierten maximalen Pegels (MAX Ri, Gi, Bi), wenn der detektierte maximale Pegel einen ersten vorbestimmten Schwellenpegel (CM) überschreitet, wobei der erste vorbestimmte Schwellenpegel so ausgewählt ist, dass er höher als ein entsprechend einem Farbfernsehstandard hergestellter maximaler Signalpegel ist, wobei der detektierte maximale Pegel so eingestellt ist, dass er ohne Beeinflussung der Farbtonkomponente und des Luminanzpegels entsprechend den Gleichungen Ro = Wi + kc(Ri – Wi), Go = Wi + kc(Gi – Wi), Bo = Wi + kc(Bi – Wi), Wi = 0,59Gi + 0,30Ri + 0,11Bi
mit dem ersten vorbestimmten Schwellenpegel im Wesentlichen koinzidiert, wobei Ri, Gi, Bi die drei komprimierten Primärfarbsignale und Ro, Go, Bo die drei eingestellten Primärfarbsignale darstellen.
Prozessor nach Anspruch 1, wobei der erste vorbestimmte Schwellenpegel höher als der zweite vorbestimmte Schwellenpegel gewählt ist.
Prozessor nach Anspruch 1, wobei die Luminanzumsetzereinrichtung eine Kniekorrektureinrichtung zur Bereitstellung einer auf das Farbvideosignal wirkenden Kniecharakteristik aufweist.
Prozessor nach Anspruch 1, außerdem mit einer Gammakorrektureinrichtung (118R, 118G, 118B) zur Ausführung einer Gammakorrektur an den drei komprimierten Primärfarbsignalen nach der Kompression und jeweiligen Einstellung durch die Luminanzumsetzereinrichtung und Sättigungsumsetzereinrichtung.
Prozessor nach Anspruch 4, außerdem mit einer Matrixeinrichtung (121) zur Erzeugung des Luminanzsignals und von Farbdifferenzsignalen aus den drei komprimierten Primärfarbsignalen, die von der Gammakorrektureinrichtung verarbeitet worden sind.
Prozessor nach Anspruch 1, außerdem mit einer Eingangsluminanzpegel-Detektoreinrichtung zum Detektieren des Luminanzpegels des durch die drei Eingangsprimärfarbsignale dargestellten Farbvideosignals und einer Kompressionsraten-Detektoreinrichtung zum Detektieren der Kompressionsrate aus dem detektierten Luminanzpegel.
Prozessor nach Anspruch 1, außerdem mit einer Sättigungsumsetzungsraten-Eingangseinrichtung zum Zuführen einer von einem Benutzer auswählbaren Sättigungsumsetzungsrate, wobei die Sättigungsumsetzungseinrichtung die drei eingestellten Primärfarbsignale durch Benutzung der von der Luminanzverstärkung (Kc) ausgewählten niedrigsten Rate oder der vom Benutzer auswählbaren Sättigungsumsetzungsrate erzeugt.
Videokamera zur Erzeugung eines Farbvideosignals, wobei die Videokamera den Videosignalprozessor nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.
Verfahren zum Komprimieren eines Pegels eines Farbton- und Sättigungskomponenten und einen Luminanzpegel aufweisenden Farbvideosignals, wobei das Farbvideosignal durch drei Primärfarbsignale mit jeweiligen Pegeln dargestellt ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Komprimieren der jeweiligen Pegel der drei Primärfarbsignale durch Benutzung einer Luminanzverstärkung (Kw) zum Erzeugen dreier komprimierter Primärfarbsignale ohne Beeinflussung der Farbton- und der Sättigungskomponenten entsprechend der Gleichung
wenn der Luminanzpegel einen zweiten vorbestimmten Schwellenpegel überschreitet, wobei Ri, Gi, Bi die drei Eingangsprimärfarbsignale und Ro, Go, Bo die drei komprimierten Primärfarbsignale darstellen, und Erzeugen dreier eingestellter Primärfarbsignale durch Einstellen eines maximalen Pegels (MAX Ri, Gi, Bi) wenigstens eines komprimierten Primärfarbsignals, um im Wesentlichen mit einem ersten Schwellenpegel (CM) zu koinzidieren, wobei der erste vorbestimmte Schwellenpegel so ausgewählt wird, dass er höher als ein entsprechend einem Farbfernsehstandard hergestellter maximaler Signalpegel ist, ohne die Farbtonkomponente und den Luminanzpegels entsprechend den Gleichungen Ro = Wi + kc(Ri– Wi), Go = Wi + kc(Gi – Wi), Bo = Wi + kc(Bi – Wi), Wi = 0,59Gi + 0,30Ri + 0,11Bi
in denen Ri, Gi, Bi die drei komprimierten Primärfarbsignale und Ro, Go, Bo die drei eingestellten Primärfarbsignale darstellen, zu beeinflussen, wenn der maximale Pegel des einen komprimierten Primärfarbsignals den ersten vorbestimmten Schwellenpegel überschreitet.