JP2002354290A - ガンマ補正回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】常にガンマ補正がかかるようにして階調再現性
の改善と、ガンマ補正の動作点を変えるガンマ補正回路
を提供する。。 【解決手段】平均映像レベルの入力と動作点初期設定の
入力から平均映像レベルに適応した動作点を出力する動
作点制御部と、動作点より白側の入力輝度信号に対し
て、ガンマ補正をおこなうガンマ補正部を備え、動作点
制御部は、補正したい信号の最大値である固定値から動
作点初期設定の入力を減算する減算手段と、平均映像レ
ベルの入力を０以上１以下の値に正規化する正規化手段
と、減算手段での結果と正規化手段での正規化された平
均映像レベル信号とを乗算する乗算手段と、乗算結果を
外部からの制御により１以下の利得で増幅して、平均映
像レベル適応量を制御する平均映像レベル適応量制御手
段と、適応量を制御した結果を前記動作点初期設定の入
力に加算する加算手段とを備えるガンマ補正回路。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガンマ補正回路に
関し、特に、映像信号の平均映像レベル（Ａｖｅｒａｇ
ｅ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｌｅｖｅｌ：以下、ＡＰＬと略記
する）に適応でき、映像信号の階調再現性に対応するガ
ンマ補正回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、テレビジョン受像機の大型画面化
に伴い、テレビジョン受像機に用いられるブラウン管の
ダイナミックレンジを最大限に活用する技術が注目を集
めている。この従来技術のうち、視覚的な明るさやコン
トラスト比の向上は高画質化の要因となっていること
は、衆知である。

【０００３】一般的に、映像信号の階調再現性の改善と
してガンマ補正がよく用いられている。また、回路を容
易で小規模に構成できるものとして輝度信号にのみ補正
をおこなうガンマ補正が知られている。

【０００４】映像信号において、白側の部分の階調に制
限をかけることにより中間輝度の階調を改善し視覚的な
明るさの向上をおこなうと伴に、ブラウン管等に表示し
た場合などでは白信号によるぼけであるブルーミングの
防止や視覚的なコントラスト比を改善することができ
る。

【０００５】しかしながら、ＡＰＬ（Ａｖｅｒａｇｅ
Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｌｅｖｅｌ：平均映像レベル）が低い
場合、例えば、全体的に黒の多い中に少しの白があるよ
うな信号では前記のような改善がなされるが、ＡＰＬが
高い場合、例えば全体的に白の多いような信号では白つ
ぶれが視認されるようになり逆に弊害になる。すなわ
ち、ガンマ補正が画質を悪化させる要因にもなってしま
う。近年、この白つぶれを改善することが要求されてい
る。

【０００６】この問題を解決するために従来は、ガンマ
補正の動作点をＡＰＬによって変化させている。すなわ
ち、ＡＰＬが低いような信号では動作点をある一定の位
置に固定のままとし、またＡＰＬが高いような信号にな
ると動作点を白側にずらす。これにより白側の階調の制
限を少なくすることができるので、白つぶれが改善でき
る。

【０００７】このような従来技術は、たとえば、特開平
７−３０３２２２号公報に開示されている。図６に、こ
の従来技術の構成を示す。

【０００８】図６を参照すると、この従来技術は、映像
信号振幅制限回路の出力に差動増幅器を使用して、映像
信号からＡＰＬを検出して、その検出結果を利用して振
幅制限開始点として差動増幅器の一方の入力に入力し
て、もう一方の入力に映像信号を入力して、振幅制限開
始点から映像信号の白側の振幅を制限している。

【０００９】すなわち、折れ線によるガンマ補正をおこ
なっている。このようにＡＰＬによって映像信号振幅制
限回路の開始点を変化させる技術が記載されている。

【００１０】このように従来例のガンマ補正回路は、Ａ
ＰＬをそのまま利用してガンマ補正の動作点を変えて補
正するものであった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
のガンマ補正回路は、次に列挙するような欠点があっ
た。

【００１２】すなわち、第１の問題点として、ＡＰＬに
対する適応量は同じでも、動作点初期値（ＡＰＬ０％時
の動作点）の設定によっては、所定のＡＰＬ以上でガン
マ補正が全くかからない信号ができる。

【００１３】この結果、図５（ａ）に示すように、ＡＰ
Ｌが大きくなると動作点は映像信号の最大値を越えてし
まう部分が生じて、あるＡＰＬ以上ではガンマ補正が全
くかからない領域が生じてしまう。

【００１４】動作点の初期値によって、ガンマ補正が全
くかからない信号の範囲は変わってくる。ガンマ補正が
全くかからないと言うことは、ガンマ補正の本来の目的
である階調再現性の改善がおこなわれないことになって
しまう。

【００１５】第２の問題点として、動作点初期値は同じ
でもＡＰＬに対する適応量を大きくすると、あるＡＰＬ
以上でガンマ補正のかからない信号ができる。

【００１６】その結果、図５（ｂ）に示すように、ＡＰ
Ｌの変化に対して動作点の変化を大きくする（動作点特
性の傾きを急にする）と、動作点は映像信号の最大値を
越えてしまう部分が生じて、あるＡＰＬ以上ではガンマ
補正が全くかからない領域が生じてしまう。

【００１７】適応量を大きくすればするほどこのガンマ
補正が全くかからない領域は増えてくる。第１の問題点
と同様に、ガンマ補正が全くかからないと言うことは、
階調再現性の改善がおこなわれないことになってしま
う。

【００１８】したがって、本発明の目的は、上記問題点
を鑑み、ＡＰＬの全領域において、常に、ガンマ補正が
かかるようにして階調再現性の改善をおこなうと共に、
ＡＰＬに適応してガンマ補正の動作点を変えることによ
り、ＡＰＬの高いときの白つぶれが改善できるガンマ補
正回路を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明のガンマ補正回路
は、映像信号を処理する映像信号処理回路に構成され、
前記映像信号の平均映像レベル（Ａｖｅｒａｇｅ Ｐｉ
ｃｔｕｒｅ Ｌｅｖｅｌ）を処理するガンマ補正回路で
あって、前記平均映像レベルの入力と動作点初期設定の
入力から前記平均映像レベルに適応した動作点を出力す
る動作点制御部と、前記動作点より白側の入力輝度信号
に対して、ガンマ補正をおこなうガンマ補正部を備える
構成である。

【００２０】さらに、本発明のガンマ補正回路の前記動
作点制御部は、補正したい信号の最大値である固定値か
ら前記動作点初期設定の入力を減算する減算手段と、前
記平均映像レベルの入力を０以上１以下の値に正規化す
る正規化手段と、前記減算手段での結果と前記正規化手
段での前記正規化された前記平均映像レベル信号とを乗
算する乗算手段と、前記乗算結果を外部からの制御によ
り１以下の利得で増幅して、前記平均映像レベル適応量
を制御する平均映像レベル適応量制御手段と、前記適応
量を制御した結果を前記動作点初期設定の入力に加算す
る加算手段とを備える構成である。

【００２１】またさらに、本発明のガンマ補正回路の前
記減算手段は、前記平均映像レベルによって動作点を変
化させた場合、前記減算結果が補正したい信号の最大値
を越えることがない変化可能な最大幅となる構成であ
る。

【００２２】さらにまた、本発明のガンマ補正回路の前
記乗算手段は、正規化された前記平均映像レベルの入力
と前記減算結果を乗算することにより、前記平均映像レ
ベルに適応した動作点の補正量を算出する構成であり、
本発明のガンマ補正回路の前記平均映像レベル適応量制
御手段は、外部からの適応量制御信号により利得が１以
下で増幅して前記加算器に出力する構成である。

【００２３】また、本発明のガンマ補正回路の前記ガン
マ補正部は、ガンマ補正の特性を、動作点から白側のレ
ベルが圧縮された非線形特性になるようにした構成であ
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明に係る実
施の形態のガンマ補正回路を説明する。

【００２５】図１は、本発明の第１の実施の形態のガン
マ補正回路の構成図であり、図２は、本発明の第１の実
施の形態のガンマ補正回路の動作点制御部の構成図であ
り、図３は、本発明の第１の実施の形態のガンマ補正回
路の動作点制御部の動作点出力特性図、図４は、本発明
の第１の実施の形態のガンマ補正回路のガンマ補正特性
（入出力関係特性）図である。

【００２６】図１を参照すると、本発明の第１の実施の
形態のガンマ補正回路１０１の入力部１は、輝度信号が
入力される。ガンマ補正部５は、入力部１と後述する動
作点制御部６とに接続され、動作点制御部６からの動作
点出力９より白側のレベルの入力部１からの輝度信号に
対して、外部からの補正量制御信号４による補正量でガ
ンマ補正を施して、出力部８へ補正後の輝度信号を出力
する。

【００２７】入力部２には、図示しないが外部において
輝度信号を積分するなどをして得られる信号をＡＰＬ入
力として入力する。入力部３にＡＰＬが０％におけるガ
ンマ補正の任意な動作点を動作点初期設定として入力す
る。動作点制御部６は、入力部２，３と接続され、ＡＰ
Ｌに適応した動作点出力９をガンマ補正部５に出力す
る。

【００２８】次に、図２を参照すると、本発明の第１の
実施の形態のガンマ補正回路１０１の動作点制御部６の
入力部２（ＡＰＬ入力）は、正規化部６１に接続され
る。正規化部６１は、ＡＰＬ入力を０以上１以下の値に
して乗算器６３へ出力する。

【００２９】入力部３（動作点初期設定）は、減算器６
４と加算器６６に接続される。減算器６４は、補正した
い信号の最大値である固定値（被補正信号最大値）から
動作点初期設定を減算して乗算器６３へ出力する。

【００３０】乗算器６３は、正規化部６１の出力と減算
器６４の出力とを乗算して適応量制御部６５へ出力す
る。

【００３１】適応量制御部６５は、外部からの適応量制
御信号７により利得が１以下で増幅して加算器６６に出
力する。加算器６６は、前記入力部３（動作点初期設
定）にＡＰＬ適応量である加算器６６の出力を加算し
て、動作点出力９を前記ガンマ補正回路５へ出力する。

【００３２】次に、本発明の第１の実施の形態のガンマ
補正回路１０１の動作について、説明する。

【００３３】再び、図１を参照すると、入力部２からの
ＡＰＬ入力と入力部３からの動作点初期設定は動作点制
御部６に入力される。ＡＰＬ入力は、図示しないが外部
において輝度信号を積分するなどをして得られるＡＰＬ
０％〜１００％に対して変化する信号である。

【００３４】動作点初期設定は、ＡＰＬが０％における
ガンマ補正の任意な動作点の値である。動作点制御部６
は、この二つの入力（ＡＰＬ入力と動作点初期設定）よ
りＡＰＬに適応した動作点をガンマ補正部５へ動作点出
力９として出力する。

【００３５】ガンマ補正部５は、入力部１から入力され
た輝度信号の動作点出力９より白側のレベルの部分（入
力レベル＞動作点）に対してガンマ補正をかける。この
ときの補正は、外部からの補正量制御信号４によって決
まる補正量の強さで補正される。

【００３６】このときのガンマ補正の特性は、図４に示
すように、動作点から白側のレベルが圧縮された非線形
特性になる。その後、補正した結果を出力部８へ補正後
の輝度信号として出力する。

【００３７】図４では、１点折れ線によるガンマ補正を
説明したが、動作点より白側のレベルを分割して多点に
よる折れ線や曲線による補正でも良い。

【００３８】再び、図２を参照すると、本発明の第１の
実施の形態のガンマ補正回路１０１の動作点制御部６
は、入力部２から入力されたＡＰＬ入力は正規化部６１
に入力される。

【００３９】正規化部６１では、ＡＰＬ入力を０以上１
以下の値、すなわち、ＡＰＬ０％のとき０，ＡＰＬ１０
０％のとき１になるように正規化をおこない、正規化し
た値を乗算器６３へ出力する。

【００４０】入力部３から入力された動作点初期設定
は、減算器６４と加算器６６に入力される。減算器６４
は、補正したい信号の最大値である固定値（被補正信号
最大値）から動作点初期設定を減算して乗算器６３へ出
力する。

【００４１】（被補正信号最大値−動作点初期設定）こ
の固定値は、本発明を含む全システムを考えたときに必
然的に決まる定数（信号処理をおこなう輝度信号の最大
値）である。この減算結果がＡＰＬによって動作点を変
化させても補正したい信号の最大値を越えることがない
変化可能な最大幅になる。

【００４２】乗算器６３は、正規化されたＡＰＬ入力と
前記減算結果を乗算することにより、ＡＰＬに適応した
動作点の補正量６７を算出する。

【００４３】（補正量＝正規化されたＡＰＬ入力＊減算
結果）すなわち、ＡＰＬが０％における補正量６７は０
になり、ＡＰＬが１００％のときは変化可能な最大幅の
値になる。その後補正量６７は、外部からの適応量制御
信号７により、利得が１以下で増幅して、適応量６８と
して加算器６６に出力する。利得を１以下にすることに
より動作点は補正したい信号の最大値を越えることがな
い。

【００４４】加算器６６は、ＡＰＬ０％の動作点である
前記入力部３からの動作点初期設定に適応量６８を加算
して、動作点出力９をガンマ補正部５へ出力する。

【００４５】（動作点出力＝動作点初期設定＋適応量）
この動作点制御部６の動作点出力９の特性は図３に示す
ようになる。このように本発明では、ガンマ補正が全く
かからなくなる領域は存在しなくなり、どのようなＡＰ
Ｌでも階調再現性の改善をおこなうことができ、白つぶ
れも改善ができる。

【００４６】なお、輝度出力の振幅は図４のようにＡＰ
Ｌが高くなるにつれて大きくなるが、これは図示しない
が、本発明の回路の後段にＡＧＣ（オートゲインコント
ロール）回路やＡＣＬ（オートマティックコントラスト
リミッタ）回路など振幅を制御する回路を接続すること
により、振幅が任意で一定な信号やＡＰＬにより振幅が
変わる信号にすることができる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明のガンマ補正
回路を採用することにより、ガンマ補正の動作点は初期
設定値（ＡＰＬ０％の動作点）から補正したい信号の最
大値の幅でＡＰＬに適応して変化し、適応量も変えるこ
とができる。動作点は補正したい信号の最大値を越える
ことがない。これにより、ガンマ補正が全くかからない
信号は存在しなくなり、どのようなＡＰＬでもガンマ補
正の本来の目的である視覚的な明るさやコントラスト比
の改善、ブルーミング防止等の階調再現性の改善を損な
うことなく、ＡＰＬが高いときの白つぶれの問題を改善
することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のガンマ補正回路の
構成図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態のガンマ補正回路の
動作点制御部の構成図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態のガンマ補正回路の
動作点制御部の動作点出力特性図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態のガンマ補正回路の
ガンマ補正特性図（入出力関係特性図）である。

【図５】従来のガンマ補正回路の動作点特性図である。

【図６】従来のガンマ補正回路の構成図である。

【符号の説明】 １ 入力部（輝度信号入力） ２ 入力部（ＡＰＬ入力） ３ 入力部（動作点初期設定） ４ 補正量制御信号 ５ ガンマ補正部 ６ 動作点制御部 ７ 適応量制御信号 ８ 出力部（輝度信号出力） ９ 動作点制御部の動作点出力 ６１ 正規化部 ６２ 被補正信号最大値 ６３ 乗算器 ６４ 減算器 ６５ 適応量制御部 ６６ 加算器 ６７ 乗算器６３の出力である補正量 ６８ 適応量制御部６５の出力である適応量 １０１ ガンマ補正回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C021 PA02 PA17 PA58 PA66 PA67 PA72 PA99 RA07 RB03 XA34 XA35

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 映像信号を処理する映像信号処理回路に
   構成され、前記映像信号の平均映像レベル（Ａｖｅｒａ
   ｇｅ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｌｅｖｅｌ）を処理するガンマ
   補正回路であって、 前記平均映像レベルの入力と動作点初期設定の入力から
   前記平均映像レベルに適応した動作点を出力する動作点
   制御部と、 前記動作点より白側の入力輝度信号に対して、ガンマ補
   正をおこなうガンマ補正部を備えることを特徴とするガ
   ンマ補正回路。
2. 【請求項２】 前記動作点制御部は、補正したい信号の
   最大値である固定値から前記動作点初期設定の入力を減
   算する減算手段と、 前記平均映像レベルの入力を０以上１以下の値に正規化
   する正規化手段と、 前記減算手段での結果と前記正規化手段での前記正規化
   された前記平均映像レベル信号とを乗算する乗算手段
   と、 前記乗算結果を外部からの制御により１以下の利得で増
   幅して、前記平均映像レベル適応量を制御する平均映像
   レベル適応量制御手段と、 前記適応量を制御した結果を前記動作点初期設定の入力
   に加算する加算手段とを備えることを特徴とする請求項
   １記載のガンマ補正回路。
3. 【請求項３】 前記減算手段は、前記平均映像レベルに
   よって動作点を変化させた場合、前記減算結果が補正し
   たい信号の最大値を越えることがない変化可能な最大幅
   となる請求項１または２記載のガンマ補正回路。
4. 【請求項４】 前記乗算手段は、正規化された前記平均
   映像レベルの入力と前記減算結果を乗算することによ
   り、前記平均映像レベルに適応した動作点の補正量を算
   出する請求項１、２または３記載のガンマ補正回路。
5. 【請求項５】 前記平均映像レベル適応量制御手段は、
   外部からの適応量制御信号により利得が１以下で増幅し
   て前記加算器に出力する請求項１、２、３または４記載
   のガンマ補正回路。
6. 【請求項６】 前記ガンマ補正部は、ガンマ補正の特性
   を、動作点から白側のレベルが圧縮された非線形特性に
   なるようにした請求項１、２、３、４または５記載のガ
   ンマ補正回路。
7. 【請求項７】 前記ガンマ補正部は、補正した結果を出
   力部へ補正後の輝度信号として出力する請求項６記載の
   ガンマ補正回路。
8. 【請求項８】 前記ガンマ補正部は、ガンマ補正の特性
   を、動作点より白側のレベルを分割して１点折れ線によ
   るガンマ補正とした請求項７記載のガンマ補正回路。
9. 【請求項９】 前記ガンマ補正部は、ガンマ補正の特性
   を、動作点より白側のレベルを分割して多点による折れ
   線よるガンマ補正とした請求項７記載のガンマ補正回
   路。
10. 【請求項１０】 前記ガンマ補正部は、ガンマ補正の特
    性を、動作点より白側のレベルを分割して曲線によるガ
    ンマ補正とした請求項７記載のガンマ補正回路。