DE69834624T2

DE69834624T2 - Histogrammverarbeitungseinheit für videosignale

Info

Publication number: DE69834624T2
Application number: DE69834624T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Takatsuki-shi TAKESHIMA; Atsuhisa Ibaraki-shi KAGEYAMA; Minoru Takatsuki-shi KAWABATA; Hiroko Hirakata-shi SUGIMOTO
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1997-03-06
Filing date: 1998-03-05
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2018-03-06
Also published as: WO1998039913A1; EP0940034A1; CN1113525C; JP4027433B2; DE69834624D1; EP0940034B1; KR100346079B1; MY118613A; US6038341A; CZ354098A3; JP2000513905A; CN1216194A; KR20000065210A; BR9805933A; CZ294351B6

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet von Histogramm-Verarbeitungseinheiten für Videosignale.
Eine Bildqualitäts-Korrekturschaltung, die ein Histogramm verwendet, das die Verteilung von Fernsehsignalpegeln veranschaulicht, wird in dem japanischen offengelegten Patent Nr. H5-66751 offenbart. 12 zeigt ein Blockschaltbild einer Bildqualitäts-Korrekturschaltung des vorher genannten Patents.
Die Bildqualitäts-Korrekturschaltung umfasst: eine kumulative Histogrammschaltung 81 zum Erstellen eines Histogramms für jedes Halbbild (field) eines Eingangs-Videosignals und zum Berechnen eines kumulativen Histogramms aus den erstellten Histogrammen, einen ersten Multiplizierer 82 zum Multiplizieren der Ausgabe der kumulativen Histogrammschaltung mit einer ersten Konstanten, eine Normalisierungsschaltung 83 zum Teilen der Ausgabe des ersten Multiplizierers 82 durch die Gesamtanzahl von Abtastungen, eine Korrekturschaltung 84 zum Ausgeben eines Korrekturwerts für jedes Bildelement unter Verwendung der Normalisierungsschaltung 83 und des Eingangs-Videosignals, einen zweite Multiplizierer 85 zum Multiplizieren der Ausgabe der Korrekturschaltung 84 mit einer zweiten Konstante, und einen Addierer 86 zum Addieren der Ausgabe des zweiten Multiplizierers 85 und des Eingangs-Videosignals. Die Bildqualitäts-Korrekturschaltung, wie oben konfiguriert, verbessert praktisch den Kontrast, ohne von der Leistung der Fernsehgeräte abhängig zu sein, indem die Zuordnung von Helligkeit in Fernsehgeräten, die dem Intervall der am höchsten konzentrierten Signalpegel entspricht, erhöht wird. Dies wird durch Modifizieren der Frequenzen des Histogramms des Eingangs-Videosignals erreicht.
Die oben genannte Konfiguration für eine Bildqualitäts-Korrekturschaltung kann zu übermäßiger Korrektur führen, da das Histogramm verwendet wird, das aus dem Eingangs-Videosignal erzeugt wird und unmodifiziert ist. Das erzeugte Histogramm kann verzerrt sein, wenn die Eingangs-Videosignale in der Nähe eines gewissen Pegels konzentriert sind, wodurch verursacht wird, dass die Flanke des kumulativen Histogramms in der Nähe dieses Pegels steil ist. Die steile Flanke neigt in einigen Fällen zur einer übermäßigen Korrektur, wie beispielsweise verstärktem Rauschen oder unnatürlichen Bildern.
Das Dokument US-A-5,315,389 beschreibt eine Intensitätskontrollvorrichtung zum automatischen Einstellen der Intensität eines Videosignals. Ein Korrektursignal wird basierend auf einem Histogramm erzeugt, das die Verteilung von Helligkeitswerten eines Eingangs-Videosignals darstellt. Zum Erzielen eines optimalen Korrekturergebnisses wird das Korrektursignal reduziert oder auf Null gesetzt, wenn der Helligkeitspegel des Eingangssignals auf einem gewissen Helligkeitspegel konzentriert ist.
Das Dokument EP-A-0 505 073 betrifft eine Videosignalgradations-Korrektureinrichtung, die ebenfalls auf der Analyse eines Intensitätsverteilungs-Histogramms basiert. Zum Berücksichtigen der Intensitätsverteilung von vorherigen Abtastfeldern, und somit zum Eliminieren des Einflusses von Rauschen auf die Korrektur, werden ein Puffer und eine Konstanten-Multiplikationsschaltung bereitgestellt. Des Weiteren ist die Möglichkeit zum Modifizieren eines Eingangs-Histogramms vorgesehen, um Korrektur-Artefakte zu vermeiden. Des Weiteren beschreibt das Dokument eine Videoszenenänderungs-Erfassungsschaltung, die in der Gradations-Korrektureinrichtung enthalten ist, um ein schnelles Ansprechen der Korrektur in Übereinstimmung mit der Änderung in der Videoszene zu erreichen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Histogramm-Verarbeitungseinheit bereitzustellen, die eine übermäßige Korrektur verhindert.
Dies wird durch die Merkmale der Nebenansprüche erreicht.
Eine Histogramm-Verarbeitungseinheit der vorliegenden Erfindung modifiziert Histogramme von Eingangs-Videosignalen und stellt ein korrigiertes Histogramm her. Histogramme von Eingangs-Videosignalen sind ausbalanciert (gemittelt), wenn die Eingangssignale auf einem gewissen Pegel konzentriert sind. In Reaktion auf diese Konzentration werden die Frequenzen von Eingangssignalpegeln ausbalanciert, um ein korrigiertes Histogramm zu erstellen.
1 ist ein Blockschaltbild einer Histogramm-Verarbeitungseinheit für Videosignale in Übereinstimmung mit einer ersten beispielhaften Ausführungsform.
2 ist ein Blockschaltbild einer Histogramm-Verarbeitungseinheit für Videosignale in Übereinstimmung mit einer zweiten beispielhaften Ausführungsform.
3 ist ein Blockschaltbild einer Histogramm-Verarbeitungseinheit für Videosignale in Übereinstimmung mit einer dritten beispielhaften Ausführungsform.
4 ist ein Blockschaltbild einer Histogramm-Verarbeitungseinheit für Videosignale in Übereinstimmung mit einer vierten beispielhaften Ausführungsform.
5 ist ein Blockschaltbild einer Histogramm-Verarbeitungseinheit für Videosignale in Übereinstimmung mit einer fünften beispielhaften Ausführungsform.
6 ist ein Blockschaltbild einer Histogramm-Verarbeitungseinheit für Videosignale in Übereinstimmung mit einer sechsten beispielhaften Ausführungsform.
7A ist ein Histogramm-Diagramm von Videosignalen vor der Korrektur in Übereinstimmung mit der ersten bis sechsten beispielhaften Ausführungsform.
7B ist ein Histogramm-Diagramm von Videosignalen nach der Korrektur in Übereinstimmung mit der ersten bis sechsten beispielhaften Ausführungsform.
8 ist eine Sammlung von grafischen Darstellungen, die für die Erläuterung der Funktionsweise der dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von Nutzen sind.
9 ist eine Sammlung von grafischen Darstellungen, die für die Erläuterung der Funktionsweise der vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von Nutzen sind.
10 ist eine Sammlung von grafischen Darstellungen, die für die Erläuterung der Funktionsweise der fünften beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von Nutzen sind.
11 ist eine Sammlung von grafischen Darstellungen, die für die Erläuterung der Funktionsweise der sechsten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von Nutzen sind.
12 ist ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Bildqualitäts-Korrekturschaltung, die ein Histogramm von Videosignalen verwendet.
Erste beispielhafte Ausführungsform
1 zeigt ein Blockschaltbild einer Histogramm-Verarbeitungseinheit für Videosignale in einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 1 empfängt ein Histogramm-Generator 1 einen Erfassungsimpuls und ein Videosignal und erstellt ein Histogramm des Eingangs-Videosignals durch Beurteilen, in welches von allgemeinen Intervallen jeder Videosignalpegel gehört. Der Erfassungsimpuls ist ein von außen angelegtes Eingangs-Zeitsteuerungssignal, das eine Eingangsperiode für abzutastende Videosignale angibt, aus welcher das Histogramm während eines Halbbilds oder eines Vollbilds (frame) erzeugt wird. Ein Histogramm, das in dem Histogramm-Generator 1 erzeugt wird, wird im Folgenden als Ausgangshistogramm bezeichnet.
Ein erster Begrenzer 2 empfängt einen von außen eingestellten ersten Grenzpegel L₁ und die Ausgabe des Histogramm-Generators 1 und beschränkt das Ausgangshistogramm auf innerhalb des ersten Grenzpegels L₁. Insbesondere gibt der erste Begrenzer L₁ aus, wenn die Ausgabe des Histogramm-Generators 1 größer ist als der erste Grenzpegel L₁, und gibt die Ausgabe des Histogramm-Generators 1 unmodifiziert aus, wenn die Ausgabe des Histogramm-Generators 1 gleich oder kleiner als der erste Grenzpegel L₁ ist. Auf diese Weise gibt der erste Begrenzer 2 ein durch den ersten Grenzpegel L₁ beschränktes Histogramm aus. Ein durch den ersten Grenzpegel L₁ beschränktes Histogramm wird im Folgenden als ein beschränktes Histogramm bezeichnet.
Eine erste Summierschaltung 3 empfängt die Ausgabe des ersten Begrenzers 2 und den Erfassungsimpuls und addiert kumulativ die Ausgabe des ersten Begrenzers 2 während der Eingangsperiode des Erfassungsimpulses. Eine zweite Summierschaltung 11 empfängt die Ausgabe des Histogramm-Generators 1 und den Erfassungsimpuls und addiert kumulativ die Ausgabe des Histogramm-Generators 1 während der Eingangsperiode des Erfassungsimpulses, um die Gesamtanzahl von Abtastungen zu berechnen, die in dem Histogramm-Generator 1 erzeugt worden sind. Ein Subtrahierer 4 subtrahiert die Ausgabe der ersten Summierschaltung 3 von der Ausgabe der zweiten Summierschaltung 11. Ein Generator 5 für korrigierte Histogramme empfängt die Ausgabe des ersten Begrenzers 2 und die Ausgabe des ersten Subtrahierers 4 und erzeugt das korrigierte Histogramm aus dem beschränkten Histogramm auf der Basis der Ausgabe des ersten Subtrahierers 4.
Die Histogramm-Korrektureinrichtung umfasst: die erste Summierschaltung 3, den ersten Subtrahierer 4, die zweite Summierschaltung 11 und den Generator 5 für korrigierte Histogramme. Die Histogramm-Korrektureinrichtung korrigiert das Ausgangshistogramm durch Ausbalancieren oder Mitteln in Übereinstimmung mit der Differenz zwischen der Gesamtanzahl von Abtastungen des Ausgangshistogramms und der Gesamtanzahl von Abtastungen des beschränkten Histogramms.
Die Funktionsweise der Histogramm-Verarbeitungseinheit für Videosignale in der obigen Konfiguration wird als Nächstes erläutert. Zunächst erstellt der Histogramm-Generator 1 in 1 ein Histogramm von Eingangs-Videosignalen während der Eingangsperiode des Erfassungsimpulses. Der erste Begrenzer 2 empfängt die Ausgabe des Histogramm-Generators 1 und den ersten Grenzpegel L₁ und beschränkt die Ausgabe des Histogramm-Generators 1 auf innerhalb des von außen eingestellten ersten Grenzpegels L₁. 7A zeigt, wie die Beschränkung erfolgt.
7A zeigt ein Histogramm von Eingangs-Videosignalen. Der Videosignalpegel S von Eingangs-Videosignalen wird entlang der Abszisse gezeichnet, und die Frequenz F wird entlang der Ordinate gezeichnet. L₁ ist der von außen eingestellte erste Grenzpegel. Das beispielhafte Histogramm in 7A zeigt ein Histogramm, in dem Signalwerte auf einem gewissen Signalpegel konzentriert sind. Der erste Begrenzer 2 beschränkt daher das Histogramm auf den ersten Grenzpegel L₁, um den schattierten Teil in 7A zu löschen, und gibt das beschränkte Histogramm, (das Histogramm ohne den schattierten Teil), an die erste Summierschaltung 3 aus.
Die erste Summierschaltung 3 empfängt die Ausgabe des ersten Begrenzers 2 und den Erfassungsimpuls und berechnet die Gesamtanzahl von Abtastungen von Videosignalen, die von dem ersten Begrenzer 2 während der Eingangsperiode des Erfassungsimpulses empfangen worden sind. Die zweite Summierschaltung 11 empfängt die Ausgabe des Histogramm-Generators 1 und den Erfassungsimpuls und berechnet die Anzahl von Abtastungen von Videosignalen, die von dem Histogramm-Generator 1 während der Eingangsperiode des Erfassungsimpulses empfangen worden sind. Der erste Subtrahierer 4 subtrahiert die Ausgabe der ersten Summierschaltung 3 von der Ausgabe der zweiten Summierschaltung 11. Ob Videosignalpegel von Eingangs-Videosignalen konzentriert oder verstreut sind, lässt sich aus der Ausgabe des ersten Subtrahierers 4 erfassen.
Wenn die Ausgabe des ersten Subtrahierers 4 klein ist, gibt sie an, dass Eingangs-Videosignale einen großen Bereich zwischen schwarz und weiß abdecken. Wenn die Ausgabe des ersten Subtrahierers 4 groß ist, gibt sie an, dass die Verteilung der Videosignalpegel konzentriert ist. 7A zeigt den Fall, in dem die Verteilung der Videosignalpegel konzentriert ist.
Der Generator 5 für korrigierte Histogramme empfängt die Ausgabe des ersten Begrenzers 2 und die Ausgabe der ersten Subtrahierers 4 und erzeugt das korrigierte Histogramm. 7B zeigt das korrigierte Histogramm. Insbesondere addiert der Generator 5 für korrigierte Histogramme die Anzahl von Abtastungen, die durch den schattierten Teil in 7A dargestellt werden, welcher gelöscht worden ist, zu dem beschränkten Histogramm in 7A, um das in 7B gezeigte Histogramm zu erstellen. Der Bereich des schattierten Teils in 7A ist gleich dem Bereich des schattierten Teils in 7B.
Als Ergebnis dessen weist das korrigierte Histogramm eine ausbalanciertere (gemitteltere) Form auf, da die Ausgabe des ersten Subtrahierers 4 in Reaktion auf eine Konzentration in der Verteilung von Videosignalpegeln groß wird.
Wie oben erläutert, ermöglicht die Histogramm-Verarbeitungseinheit in dieser beispielhaften Ausführungsform die Erstellung eines ausbalancierten Histogramms, indem erzeugte Histogramme in Reaktion auf den Konzentrationsgrad von Eingangs-Videosignalen auf einem bestimmten Pegel korrigiert werden. Die (nicht gezeigte) nachgeschaltete Bildqualitäts-Korrekturschaltung wird dadurch fähig, den Kontrast praktisch zu verbessern, ohne von der Leistung der Fernsehgeräte abhängig zu sein, indem ausbalancierte Histogramme kumuliert werden, um ein kumulatives Histogramm zu erstellen, das Eingangs-/Ausgangs-Videosignalmerkmal korrigiert wird, und die Zuordnung von Helligkeit in Fernsehgeräten entsprechend dem Intervall der am höchsten konzentrierten Signalpegel erhöht wird. Demzufolge vermeidet die vorliegende Erfindung, dass verstärktes Rauschen oder unnatürliche korrigierte Videobilder auf Grund eines unausbalancierten Ausgangshistogramms störend auf die Funktion der nachgeschalteten Bildqualitäts-Korrekturschaltung einwirken.
Zweite beispielhafte Ausführungsform
2 zeigt ein Blockschaltbild einer Histogramm-Verarbeitungseinheit für Videosignale in einer zweiten beispielhaften Ausführungsform.
In 2 besteht ein Unterschied zur Konfiguration der ersten beispielhaften Ausführungsform darin, dass ein inkrementeller Addierer 21 statt der zweiten Summierschaltung 11 bereitgestellt wird, um den Erfassungsimpuls zu empfangen und die Gesamtanzahl von Abtastungen von Videosignalen zu berechnen. Die anderen Konfigurationen und Funktionsweisen sind die gleichen wie in der ersten beispielhaften Ausführungsform, und daher wird ihre Erläuterung weggelassen.
Die Konfiguration und Funktionsweise der Histogramm-Verarbeitungseinheit für Videosignale in der oben genannten Konfiguration wird als Nächstes erläutert. Der inkrementelle Addierer 21 empfängt den Erfassungsimpuls und berechnet die Gesamtanzahl von Abtastungen von Videosignalen während der Eingangsperiode des Erfassungsimpulses durch Berechnen der Anzahl der (nicht gezeigten) angelegten Taktimpulse. Als Nächstes subtrahiert der erste Subtrahierer 4 die Ausgabe der ersten Summierschaltung 3 von der Ausgabe des inkrementellen Addierers 21.
Der Generator 5 für korrigierte Histogramme addiert die Gesamtanzahl von Abtastungen, die den schattierten Teil in 7A darstellen, zu dem beschränkten Histogramm in 7A, um das in 7B gezeigte Histogramm zu erstellen.
Wie oben erläutert, hat die Histogramm-Verarbeitungseinheit in dieser beispielhaften Ausführungsform die gleiche Wirkung wie diejenige der ersten beispielhaften Ausführungsform.
Dritte beispielhafte Ausführungsform
3 zeigt ein Blockschaltbild einer Histogramm-Verarbeitungseinheit für Videosignale in einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 3 besteht ein Unterschied zur Konfiguration der zweiten beispielhaften Ausführungsform darin, dass die dritte beispielhafte Ausführungsform des Weiteren Folgendes umfasst: eine Maximalwert-Erfassungseinrichtung 31 zum Erfassen eines Maximalwerts in Videosignalen während der Eingangsperiode des Erfassungsimpulses, eine Minimalwert-Erfassungseinrichtung 32 zum Erfassen eines Minimalwerts in Videosignalen während der Eingangsperiode des Erfassungsimpulses, einen zweiten Subtrahierer 33 zum Subtrahieren der Ausgabe der Minimalwert-Erfassungseinrichtung 32 von der Ausgabe der Maximalwert-Erfassungseinrichtung 31, einen dritten Subtrahierer 34 zum Subtrahieren der Ausgabe des zweiten Subtrahierers 33 von einem von außen eingestellten Offset-Einstellwert L₀, einen ersten Null-Begrenzer 35 zum Ausgeben von Null (0), wenn die Ausgabe des dritten Subtrahierers 34 ein negativer Wert ist, und ansonsten zur unmodifizierten Ausgabe des dritten Subtrahierers 34, einen Multiplizierer 36 zum Multiplizieren der Ausgabe des ersten Null-Begrenzers 35 mit einer von außen eingestellten Verstärkung, einen vierten Subtrahierer 37 zum Subtrahieren der Ausgabe des ersten Multiplizierers 36 von dem von außen eingestellten zweiten Grenzpegel L₂; und einen zweiten Null-Begrenzer 38 zum Ausgeben von Null (0), wenn die Ausgabe des vierten Subtrahierers 37 ein negativer Wert ist, und ansonsten zur unmodifizierten Ausgabe des vierten Subtrahierers 37. Die anderen Konfigurationen und Funktionsweisen sind die gleichen wie in der zweiten beispielhaften Ausführungsform, und daher wird ihre Erläuterung weggelassen.
Die Funktionsweise der Histogramm-Verarbeitungseinheit für Videosignale in der obigen Konfiguration wird als Nächstes erläutert.
In 3 erfasst die Maximalwert-Erfassungseinrichtung 31 den Maximalwert in den Videosignalen während der Eingangsperiode des Erfassungsimpulses. Die Minimalwert-Erfassungseinrichtung 32 erfasst den Minimalwert in den Videosignalen während der Eingangsperiode des Erfassungsimpulses. Der zweite Subtrahierer 33 subtrahiert die Ausgabe der Minimalwert-Erfassungseinrichtung 32 von der Ausgabe der Maximalwert-Erfassungseinrichtung 31 und gibt den subtrahierten Wert X an den dritten Subtrahierer 34 aus. Daher ist der Ausgabewert X des zweiten Subtrahierers 33 eine Differenz zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert des Eingangs-Videosignals. Der erfasste Maximal- und Minimalwert werden während einer Eingangsperiode des Erfassungsimpulses aktualisiert. Mit anderen Worten, der Maximal- und Minimalwert, die während einer Periode eines Halbbilds erfasst werden, werden beispielsweise während des nachfolgenden Halbbilds verwendet.
8 zeigt eine Reihenfolge der Erstellung der Grenzpegel in Übereinstimmung mit der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 8 wird der Ausgabewert des zweiten Subtrahierers 33 entlang der Abszisse X gezeichnet. Die Größe der Ausgabe 100 des zweiten Subtrahierers 33, die Ausgabe 134 des dritten Subtrahierers 34, die Ausgabe 135 des ersten Null-Begrenzers 35, die Ausgabe 136 des Multiplizierers 36, die Ausgabe 137 des vierten Subtrahierers 37 und die Ausgabe 138 des zweiten Null-Begrenzers 38 werden entlang der Ordinate Y gezeichnet.
Die Verteilung der Eingangs-Videosignale kann wenigstens bis zu einem gewissen Grad auf der Basis der Ausgabe des zweiten Subtrahierers 33 geschätzt werden. Wenn die Ausgabe 100 des zweiten Subtrahierers 33 groß ist, gibt sie an, dass Eingangs-Videosignale den breiten Bereich zwischen schwarz und weiß abdecken. Wenn die Ausgabe des zweiten Subtrahierers 33 klein ist, gibt sie an, dass die Verteilung der Videosignalpegel auf einem gewissen Videosignalpegel konzentriert ist.
In dieser beispielhaften Ausführungsform wird angenommen, dass die Verteilung der Eingangs-Videosignale auf der Basis der Ausgabe des zweiten Subtrahierers 33 gut geschätzt werden kann.
Der dritte Subtrahierer 34 subtrahiert die Ausgabe 100 des zweiten Subtrahierers 33 von dem von außen eingestellten Offset-Einstellwert L₀ und gibt den subtrahierten Wert aus, der mit einer gestrichelten Linie 134 in 8 gezeigt ist.
Der erste Null-Begrenzer 35 stellt die Ausgabe 135 des ersten Null-Begrenzers 35 auf Null (0) ein, wenn die Ausgabe 134 des dritten Subtrahierers 34 negativ ist, und anderenfalls wird die Ausgabe 135 unmodifiziert auf die Ausgabe des dritten Subtrahierers 34 eingestellt; der subtrahierte Wert 135 wird mit einer gestrichelten Linie in 8 gezeigt.
Der Multiplizierer 36 multipliziert die Ausgabe 135 des ersten Null-Begrenzers mit einer von außen eingestellten Verstärkung. Als Ergebnis dieser Multiplikation wird die Ausgabe des Multiplizierers 36, nämlich 136, mit einer gestrichelten Linie in 8 gezeigt.
Der vierte Subtrahierer 37 subtrahiert die Ausgabe 136 des Multiplizierers 36 von dem von außen eingestellten Grenzpegel L₂.
Der zweite Null-Begrenzer 38 gibt Null aus, wenn der Ausgabewert des vierten Subtrahierers 37 ein negativer Wert ist, und anderenfalls gibt er den Wert des vierten Subtrahierers 37 unmodifiziert aus. Dementsprechend erstellt die Ausgabe des zweiten Null-Begrenzers 38 die durchgezogene Linie in 8.
Die Ausgabe 138 des zweiten Null-Begrenzers 38, wie oben erzeugt, wird dem ersten Begrenzer 2 zugeführt. Die Ausgabe 138 des zweiten Null-Begrenzers 38, wie oben erzeugt, wird in der zweiten beispielhaften Ausführungsform als der erste Grenzpegel L₁ verwendet.
Der erste Begrenzer 2 empfängt den Ausgang 138 des zweiten Null-Begrenzers 38 und die Ausgabe des Histogramm-Generators 1.
Wie durch den schattierten Teil in 7B gezeigt, wird der Ausgang des ersten Subtrahierers 4 zu dem gesamten Bereich der Ausgabe des ersten Begrenzers 2 zum Ausbalancieren des Histogramms addiert.
Wie oben in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform beschrieben, wird die Ausgabe 138 des zweiten Null-Begrenzers 38 wie in der zweiten beispielhaften Ausführungsform als der erste Grenzpegel L₁ verwendet. Der erste Grenzpegel L₁ ist Null, wenn die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert des Eingangs-Videosignals klein ist, wie durch die durchgezogene Linie 138 in 8 gezeigt. Der erste Grenzpegel L₁ ist gleich dem zweiten Grenzpegel L₂, wenn die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert des Eingangs-Videosignals groß ist, wie durch die durchgezogene Linie 138 in 8 gezeigt. Der erste Grenzpegel L₁ ist gleich dem Wert zwischen Null und dem zweiten Grenzpegel L₂, wenn die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert des Eingangs-Videosignals einen Wert zwischen denjenigen annimmt, die in den beiden vorherigen Fällen beschrieben wurden, wie durch die durchgezogene Linie 138 in 8 gezeigt.
Wenn die Verteilung der Videosignalpegel auf einem bestimmten Pegel sehr konzentriert ist, ist der erste Grenzpegel L₁ Null, wie durch die durchgezogene Linie 139 in 8 gezeigt, und die Ausgabe des korrigierten Histogramms wird gemittelt, wie in 7B, wenn die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert des Eingangssignals klein ist. Wenn andererseits die Verteilung der Videosignalpegel den breiten Bereich zwischen schwarz und weiß abdeckt, ist der erste Grenzpegel L₁ gleich dem zweiten Grenzpegel L₂, und das korrigierte Histogramm ist größtenteils unverändert.
Wie oben in der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform beschrieben, kann ein korrigiertes Histogramm entsprechend der Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert des Eingangssignals erstellt werden.
Vierte beispielhafte Ausführungsform
4 zeigt ein Blockschaltbild einer Histogramm-Verarbeitungseinheit für Videosignale in einer vierten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 4 besteht ein Unterschied zur dritten beispielhaften Ausführungsform darin, dass die vorliegende beispielhafte Ausführungsform einen zweiten Multiplizierer 41, einen zweiten Begrenzer 42, einen fünften Subtrahierer 43 und einen dritten Begrenzer 44 in 4 statt des ersten Null-Begrenzers 35, des ersten Multiplizierers 36, des vierten Subtrahierers 37 und des zweiten Null-Begrenzers 38 in 3 umfasst. Die anderen Komponenten sind die gleichen wie in der dritten beispielhaften Ausführungsform, und daher wird ihre Erläuterung weggelassen.
Der zweite Multiplizierer 41 multipliziert die Ausgabe 134 des dritten Subtrahierers 34, die mit einer gestrichelten Linie in 9 dargestellt ist, mit einer von außen eingestellten Verstärkung. Der Ausgabewert des zweiten Multiplizierers 41 wird mit der gestrichelten Linie 141 in 9 gezeigt.
Der zweite Begrenzer 42 empfängt die Ausgabe 141 des zweiten Multiplizierers 41 und einen von außen eingestellten zweiten Grenzpegel L₂, und gibt den zweiten Grenzpegel L₂ aus, wenn der Ausgabewert 141 des zweiten Multiplizierers 41 größer als der Ausgabewert des zweiten Grenzpegels L₂ ist, und gibt den Ausgabewert des zweiten Multiplizierers 41 aus, wenn der Ausgabewert des zweiten Multiplizierers 41 nicht größer als der zweite Grenzpegel L₂ ist. Der Ausgabewert des zweiten Begrenzers 42 wird mit der gestrichelten Linie 142 in 9 gezeigt.
Der fünfte Subtrahierer 43 subtrahiert die Ausgabe 142 des zweiten Begrenzers 42 von einem von außen eingestellten zweiten Grenzpegel L₂ und gibt den subtrahierten Wert an den dritten Begrenzer 44 aus. Der Ausgabewert des fünften Subtrahierers 43 wird mit der gestrichelten Linie 143 in 9 gezeigt.
Der dritte Begrenzer 44 empfängt den Ausgabewert 143 des fünften Subtrahierers 43 und den zweiten Grenzpegel L₂ und gibt den zweiten Grenzpegel L₂ aus, wenn die Ausgabe 143 des fünften Subtrahierers 43 größer ist als der zweiten Grenzpegel L₂, und gibt den Ausgabewert 143 des fünften Subtrahierers 43 aus, wenn der Ausgabewert 143 des fünften Subtrahierers 43 nicht größer ist als der zweiten Grenzpegel L₂. Der Ausgabewert 144 des dritten Begrenzers 44 wird mit einer durchgezogenen Linie 144 in 9 gezeigt.
Der erste Begrenzer 2 empfängt die Ausgabe 144 des dritten Begrenzers 44 und die Ausgabe des Histogramm-Generators 1.
Wie oben beschrieben, führt die vorliegende beispielhafte Ausführungsform zum gleichen Effekt wie diejenige der dritten beispielhaften Ausführungsform und erzeugt ein korrigiertes Histogramm entsprechend der Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert des Eingangs-Videosignals.
Fünfte beispielhafte Ausführungsform
5 zeigt ein Blockschaltbild einer Histogramm-Verarbeitungseinheit für Videosignale in einer fünften beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 5 besteht ein Unterschied zur dritten beispielhaften Ausführungsform darin, dass die vorliegende beispielhafte Ausführungsform des Weiteren einen sechsten Subtrahierer 51, einen dritten Null-Begrenzer 52, einen dritten Multiplizierer 53 und eine Mindestschaltung (MIN) 54 in 5 statt des ersten Null-Begrenzers 35, des ersten Multiplizierers 36, des vierten Subtrahierers 37 und des zweiten Null-Begrenzers 38 in 3 umfasst. Die anderen Komponenten sind die gleichen wie bei der dritten beispielhaften Ausführungsform, und daher wird ihre Erläuterung weggelassen.
Der sechste Subtrahierer 51 subtrahiert einen von außen eingestellten Offset-Einstellwert L₀ von der Ausgabe 100 des zweiten Subtrahierers 33.
Der dritte Null-Begrenzer 52 gibt Null (0) aus, wenn die Ausgabe des sechsten Subtrahierers 51 negativ ist, und anderenfalls gibt er den Ausgabewert des sechsten Subtrahierers 51 unmodifiziert aus. Der Ausgabewert des dritten Null-Begrenzers 52 wird mit einer gestrichelten Linie 152 in 10 gezeigt.
Der dritte Multiplizierer 52 multipliziert die Ausgabe 52 des dritten Null-Begrenzers 52 mit einer von außen eingestellten Verstärkung. Der Ausgabewert des dritten Multiplizierers 53 wird mit einer gestrichelten Linie 153 in 10 gezeigt.
Die Mindestschaltung (MIN) 54 vergleicht einen von außen eingestellten zweiten Grenzpegel L₂ mit der Ausgabe 153 des dritten Multiplizierers 53 und gibt den kleineren Wert aus. Der Ausgabewert 154 der Mindestschaltung (MIN) 54 wird mit einer durchgezogenen Linie 154 in 10 gezeigt.
Der erste Begrenzer 2 empfängt die Ausgabe 154 der Mindestschaltung (MIN) 54 und die Ausgabe des Histogramm-Generators 1.
Wie oben beschrieben, führt die vorliegende beispielhafte Ausführungsform zum gleichen Effekt wie diejenige der dritten beispielhaften Ausführungsform und erzeugt ein korrigiertes Histogramm entsprechend der Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert des Eingangs-Videosignals.
Sechste beispielhafte Ausführungsform
6 zeigt ein Blockschaltbild einer Histogramm-Verarbeitungseinheit für Videosignale in einer sechsten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 6 besteht ein Unterschied zur dritten beispielhaften Ausführungsform darin, dass die vorliegende beispielhafte Ausführungsform des Weiteren einen vierten Multiplizierer 61, einen siebten Subtrahierer 62, einen vierten Null-Begrenzer 63 und einen vierten Begrenzer 64 in 6 statt des ersten Null-Begrenzers 35, des ersten Multiplizierers 36, des vierten Subtrahierers 37 und des zweiten Null-Begrenzers 38 in 3 umfasst. Die anderen Komponenten sind die gleichen wie bei der dritten beispielhaften Ausführungsform, und daher wird ihre Erläuterung weggelassen.
Der vierte Multiplizierer 61 multipliziert die Ausgabe 100 des zweiten Subtrahierers 33 mit einer von außen eingestellten Verstärkung. Der Ausgabewert des vierten Multiplizierers 61 wird mit einer gestrichelten Linie 161 in 11 gezeigt.
Der siebte Subtrahierer 62 subtrahiert einen von außen eingestellten Offset-Einstellwert L₀ von der Ausgabe 161 des vierten Multiplizierers 61. Der Ausgabewert des siebten Subtrahierers 62 wird mit einer gestrichelten Linie 162 in 11 gezeigt.
Der vierte Null-Begrenzer 63 gibt Null (0) aus, wenn die Ausgabe 162 des siebten Subtrahierers 62 negativ ist, und anderenfalls wird ein subtrahierter Wert 162 unmodifiziert ausgegeben. Der Ausgabewert des dritten Null-Begrenzers 52 wird mit einer gestrichelten Linie 152 in 10 gezeigt.
Der vierte Begrenzer 64 empfängt die Ausgabe des vierten Null-Begrenzers 63 und einen von außen eingestellten zweiten Grenzpegel L2 und gibt den kleineren Wert aus. Der Ausgabewert 164 des vierten Begrenzers 64 wird mit einer durchgezogenen Linie 164 in 11 gezeigt.
Der erste Begrenzer 2 empfängt die Ausgabe 164 des vierten Begrenzers 64 und die Ausgabe des Histogramm-Generators 1.
Wie oben beschrieben, führt die vorliegende beispielhafte Ausführungsform zum gleichen Effekt wie diejenige der dritten beispielhaften Ausführungsform und erzeugt ein korrigiertes Histogramm entsprechend der Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert des Eingangs-Videosignals.
Wie oben erläutert, ermöglicht die Histogramm-Verarbeitungseinheit der vorliegenden Erfindung die Korrektur (Ausbalancierung) von Histogrammen in Reaktion auf den Konzentrationsgrad von Eingangs-Videosignalen auf einem bestimmten Pegel. Dementsprechend verhindert die vorliegende Erfindung eine übermäßige Korrektur von Videosignalen durch einen Bildqualitäts-Korrekturblock in dem nachgeschalteten Prozess. Histogramm-Verarbeitungseinheiten werden in Fernsehgeräten und anderen Anzeige-Monitoren verwendet.
In der dritten bis sechsten beispielhaften Ausführungsform wurden vier beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, von denen jede ein korrigiertes Histogramm entsprechend der Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert des Eingangs-Videosignals erzeugt. Es ist offenkundig, dass viele andere Konfigurationen der Histogramm-Verarbeitungseinheit, die sich von den oben genannten beispielhaften Ausführungsformen unterscheiden, ausführbar sind. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen dienen daher zur Veranschaulichung und sind nicht einschränkend.

Claims

Histogramm-Verarbeitungseinheit, die umfasst: eine Histogramm-Erzeugungseinrichtung (1), die ein Ausgangshistogramm erzeugt, das die Frequenzen einer Vielzahl von Videosignalpegeln (S) eines Eingangs-Videosignals anzeigt, und das Ausgangshistogramm ausgibt; eine erste Grenzeinrichtung (2), die ein beschränktes Histogramm erzeugt, das auf dem von der Histogramm-Erzeugungseinrichtung (1) empfangenen Ausgangshistogramm und einem ersten Grenzpegel (L₁) basiert, indem Frequenzen des empfangenen Ausgangshistogramms begrenzt werden, wobei die erste Grenzeinrichtung (2) die Frequenzen des empfangenen Ausgangshistogramms, die den ersten Grenzpegel (L₁) übersteigen, auf den ersten Grenzpegel (L₁) begrenzt; und eine Histogramm-Korrektureinrichtung (3, 4, 5, 11), die ein korrigiertes Histogramm herstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Histogramm-Korrektureinrichtung (3, 4, 5, 11) so eingerichtet ist, dass sie die durchschnittliche Differenz zwischen den Frequenzen des Ausgangshistogramms und den Frequenzen des beschränkten Histogramms berechnet und die durchschnittliche Differenz zu jeder Frequenz des beschränkten Histogramms addiert.
Histogramm-Verarbeitungseinheit nach Anspruch 1, wobei die Histogramm-Korrektureinrichtung umfasst: eine erste Summiereinrichtung (3), die die Vielzahl von Frequenzen des beschränkten Histogramms summiert und eine erste Summe ausgibt; eine zweite Summiereinrichtung (11), die die Vielzahl von Frequenzen des Ausgangshistogramms summiert und eine zweite Summe ausgibt; eine erste Subtrahiereinrichtung (4), die die erste Summe von der zweiten Summe subtrahiert und eine erste Differenz ausgibt, und eine Einrichtung (5) zum Erzeugen eines korrigierten Histogramms, die ein korrigiertes Histogramm auf Basis des beschränkten Histogramms und der ersten Differenz ausgibt.
Histogramm-Verarbeitungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, die des Weiteren umfasst: eine Maximalwert-Erfassungseinrichtung (31), die einen Maximalwert der Videosignalpegel des Eingangs-Videosignals erfasst; eine Minimalwert-Erfassungseinrichtung (32), die einen Minimalwert der Videosignalpegel des Eingangs-Videosignals erfasst; eine zweite Subtrahiereinrichtung (33), die den Minimalwert von dem Maximalwert subtrahiert und eine zweite Differenz ausgibt; und eine Ausgabeeinrichtung (34, 35, 36, 37, 38), die die zweite Differenz und einen vorgegebenen Offset-Einstellwert (L₀) sowie einen vorgegebenen zweiten Grenzpegel (L₂) empfängt und den ersten Grenzpegel (L₁) herstellt, wobei der Wert des ersten Grenzpegels (L₁) von 0 bis zu dem zweiten Grenzpegel (L₂) reicht.
Histogramm-Verarbeitungseinheit nach Anspruch 3, wobei die Maximalwert-Erfassungseinrichtung (31) den Maximalwert während einer ersten Periode erfasst und die Maximalwert-Erfassungseinrichtung (31) den Maximalwert während einer zweiten Periode ausgibt, wobei die zweite Periode auf die erste Periode folgt, und die Minimalwert-Erfassungseinrichtung (32) den Minimalwert während der ersten Periode erfasst und die Minimalwert-Erfassungseinrichtung (32) den Minimalwert während der zweiten Periode ausgibt.
Verfahren zum Erzeugen eines korrigierten Histogramms, das die folgenden Schritte umfasst: Erzeugen eines Ausgangshistogramms, das die Frequenzen einer Vielzahl von Videosignalpegeln (S) eines Eingangs-Videosignals anzeigt; Erzeugen eines beschränkten Histogramms, das auf dem erzeugten Ausgangshistogramm und einem ersten Grenzpegel (L₁) basiert, indem die Frequenzen des erzeugten Ausgangshistogramms, die den ersten Grenzpegel (L₁) übersteigen, auf den ersten Grenzpegel (L₁) begrenzt werden; und Herstellen eines korrigierten Histogramms, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Herstellens eines korrigierten Histogramms die folgenden Schritte umfasst: Berechnen der durchschnittlichen Differenz zwischen den Frequenzen des Ausgangshistogramms und den Frequenzen des beschränkten Histogramms, und Addieren der durchschnittlichen Differenz zu jeder Frequenz des beschränkten Histogramms.
Verfahren zum Erzeugen eines korrigierten Histogramms nach Anspruch 5, das des Weiteren die folgenden Schritte umfasst: Erfassen eines Maximalwertes der Videosignalpegel des Eingangs-Videosignals; Erfassen eines Minimalwertes der Videosignalpegel des Eingangs-Videosignals; Subtrahieren des Minimalwertes von dem Maximalwert und Ausgeben der Differenz; und Herstellen des ersten Grenzpegels (L₁) auf Basis der in dem Subtrahier-Schritt ermittelten Differenz, eines vorgegebenen Offset-Einstellwertes (L₀) und eines vorgegebenen zweiten Grenzpegels (L₂), wobei der Wert des ersten Grenzpegels (L₁) von 0 bis zu dem zweiten Grenzpegel (L₂) reicht.
Verfahren zum Erzeugen eines korrigierten Histogramms nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Schritte des Erfassens des Maximalwertes und des Minimalwertes während einer ersten Periode durchgeführt werden und das Verfahren des Weiteren die folgenden Schritte umfasst: Ausgeben des Maximalwertes, und Ausgeben des Minimalwertes, und die Schritte des Ausgebens des Maximalwertes sowie des Minimalwertes während einer zweiten Periode durchgeführt werden und die zweite Periode auf die erste Periode folgt.