JP2004120456A - Color television camera device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーテレビジョンカメラ装置に関し、特に輝度信号レベルに応じてマクロ信号を制御するカラーテレビジョンカメラ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
カラーテレビジョンカメラ装置は、撮像素子部分からのR(赤)、G(緑)、B(青)各色信号を、ガンマ補正や輪郭強調処理等の信号処理後、R、G、B各色信号を輝度成分とクロマ成分に変換したコンポーネント信号、あるいはクロマ成分を変調・多重してコンポジット信号として出力するものである。
【0003】
従来のカラーテレビジョンカメラ装置の全体構成を示すブロック図を図2に示す。光学系プリズム40により色分解されたR、G、Bの各色の光は、撮像素子21、22、23に入力され、そこでR信号、G信号、B信号の電気信号に変換される。R信号、G信号、B信号は、信号増幅器24、25、26で増幅された後、アナログーディジタル変換器27、28、29でそれぞれディジタル信号に変換され、信号処理回路30でガンマ補正や輪郭強調処理等の各種信号処理が実施され、マトリクス回路31でR、G、B信号から輝度信号Yおよび色差信号R−Y、B−Yが生成される。
色差信号の内、R−Y成分は1/1.14倍に、B−Y成分は1/2.03倍に圧縮されて、それぞれLPF34、35で帯域制限された後、変調回路36で変調してクロマ信号を生成し、多重回路37で輝度信号と多重してVBS信号として出力端39に出力される。また、出力端38にはY信号、R−Y信号、B−Y信号がそれぞれ別々に出力される。マトリクス回路31では、R、G、B信号から輝度信号Yを生成する場合、例えば、NTSC方式では、
Y=0.30×R+0.59×G+0.11×B・・・・(1)
で輝度信号Yが得られる。また、色差信号は、R−YおよびB−Yにより容易に得られる。
【0004】
また、カラーテレビジョンカメラ装置の特性の1つとして、信号対雑音(以下S/Nと記す)特性があり、マトリクス回路31の前に、RGB信号から雑音成分を除去する雑音除去回路(図示せず)が組み込まれている。なお、雑音成分は、視覚的には、暗部となる低輝度領域の方が明部である高輝度領域より目だって見えることが知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
カラーテレビジョンカメラ装置のS/N特性を比較すると、輝度信号のみで評価したほうがVBS信号より優れている。これは、カラーテレビジョンカメラ信号においてクロマ成分は、色再現のためには、必要不可欠な信号であるが、S/N特性の観点からすると雑音成分を増加することになる。特に、S/N特性が悪い場合、低輝度な被写体の暗い部分(黒成分)を撮影すると、やや色味を帯びた黒として映像信号に出力されてしまうという問題点がある。
【0006】
本発明の目的は、輝度信号レベルに応じてクロマ信号を非線型制御することで映像信号出力を改善したカラーテレビジョンカメラ装置を提供することである。
【0007】
本発明の他の目的は、輝度信号から輝度領域を分割し、輝度領域に応じた利得処理をクロマ成分に与えて信号対雑音特性を改善するようにしたカラーテレビジョンカメラ装置を提供することである。
【0008】
本発明の更に他の目的は、輝度信号から低輝度領域を判定して低輝度部分のクロマ信号を減衰させることで信号対雑音特性を改善するようにしたカラーテレビジョンカメラ装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明のカラーテレビジョンカメラ装置は、被写体からの光を映像信号に変換する撮像手段と、上記撮像手段からの映像信号を処理する映像信号処理部と、上記映像信号処理部で処理された映像信号から輝度信号と色信号を生成する手段と、上記輝度信号のレベルを判定する輝度信号レベル判定部とからなり、上記輝度信号レベル判定部の出力に基づいて上記色信号の利得を制御するように構成される。
【0010】
本発明のカラーテレビジョンカメラ装置において、輝度信号を低輝度領域と高輝度領域に分割し、上記低輝度領域と上記高輝度領域に対応する利得係数に基づき上記色信号の利得を制御するように構成される。
【0011】
また、本発明のカラーテレビジョンカメラ装置において、輝度信号から低輝度領域を判定し、上記低輝度領域において上記利得係数を小さくするように構成する。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例の全体構成を示すブロック図を図1に示す。図1において、光学系プリズム20により色分解されたR、G、Bの各色の光は、撮像素子1、2、3に入力され、そこでR信号、G信号、B信号の電気信号に変換される。R信号、G信号、B信号は、信号増幅器4、5、6で増幅された後、アナログーディジタル変換器7、8、9でそれぞれディジタル信号に変換され、信号処理回路10でガンマ補正や輪郭強調処理等の各種信号処理が実施され、マトリクス回路11でR、G、B信号から輝度信号Yおよび色差信号R−Y、B−Yが生成される。
【0013】
利得処理回路13(詳細は後述する)では、利得調整および色差信号の内、R−Y成分は1/1.14倍に、B−Y成分は1/2.03倍に圧縮されて、それぞれLPF(低域通過フイルタ)14、15で帯域制限された後、変調回路16で変調してクロマ信号を生成し、多重回路17で輝度信号Yと多重してVBS信号として出力端19に出力される。また、出力端18には、Y信号、R−Y信号、B−Y信号がそれぞれ別々に出力される。マトリクス回路11では、R、G、B信号から輝度信号Yおよび色差信号R−Y信号、B−Y信号を生成する場合、例えば、NTSC方式では、前述の(1)式により演算できる。
【0014】
マトリックス回路11から出力される輝度信号Yは、レベル判定回路12で輝度レベルに応じた利得信号を出力し、利得処理回路13へ印加する。色差信号は、R−Y成分とB−Y成分と別々に利得処理回路13で、所定の圧縮処理がなされ、レベル判定回路12から得られる利得係数による利得処理がなされ、LPF14、15で帯域制限され、変調回路16で変調しクロマ信号となる。多重回路17は、輝度信号Yとクロマ信号とを多重し、VBS信号として出力端子19に出力される。出力端18には、輝度信号Yと利得処理回路13からの色差信号が直接出力される。
【0015】
次に、図4を用いて、図1に示す利得処理回路13の具体的構成の一実施例について説明する。例えばNTSC方式の場合、図2で説明したように圧縮回路33では、色差信号のR−Y成分は1/1.14倍に、B−Y成分は1/2.03倍に圧縮されることを説明した。
【0016】
従って、利得処理回路13は、上述した圧縮係数に加えて、レベル判定回路12からの利得制御信号が加えられる。即ち、図4の端子61にレベル判定回路12からの利得制御信号(利得係数)が印加される。端子62、63には、それぞれR−Y信号、B−Y信号が印加される。端子62に印可されたR−Y信号は、R−Y信号の圧縮係数器64からの圧縮係数1/1.14と端子61に印加される輝度信号レベルに関する利得係数とが乗算器66で乗算され、この乗算された係数が乗算器68で乗算され、利得制御され、出力端子70からCr信号として出力される。
【0017】
同様にして、端子63に印可されたB−Y信号は、B−Y信号の圧縮係数器65からの圧縮係数1/2.03と端子61に印加される輝度信号レベルに関する利得係数とが乗算器67で乗算され、この乗算された係数が乗算器69で乗算され、利得制御され、出力端子71からCb信号として出力される。
【0018】
従って、端子70、71に得られるCr信号およびCb信号は、それぞれ係数1/1.14、1/2.03で圧縮され、かつ、レベル判定回路12からの輝度信号レベルに応じた制御係数が加わった信号として出力される。
【0019】
次に図1のレベル判定回路12の具体的構成の一実施例について、図5を用いて説明する。マトリックス回路11から入力端子75に入力された輝度信号Yは、ROM回路76で輝度信号Yの信号レベルに応じた利得係数が端子77に出力されるように構成されている。即ち、ROM回路76は、輝度信号Yの情報をアドレスとした読み出し専用メモリ76(以下ROMと記す)からクロマ信号の利得係数を発生し、出力端子77に利得制御信号(利得係数)が出力される。このROM回路76は、データテーブルを用意することで、種々の利得特性の実現が可能となる。例えば、S/N特性の改善が主目的であれば、低輝度領域での利得係数を低くし、輝度が上昇するに従って、通常の色差成分の圧縮係数1/1.14となるようなデータテーブルを用意すればよい。また、S/N特性を犠牲にしても色成分情報が欲しい場合は、低輝度においては、利得係数を高くするようにROMのデータテーブルを設定すればよい。
【0020】
カラーテレビジョンカメラ装置の場合、ガンマ処理後のR、G、B信号でマトリクス処理しているので、クロマ成分に逆ガンマ特性に近い特性を与えてやれば、S/N特性は、改善される。低輝度領域では色情報は、少ないため、低輝度側のクロマ成分を圧縮しても画質の色再現に及ぼす影響は少ないため、特に問題とはならない。
【0021】
次に本発明の第2の実施例を、図3を用いて説明する。図3では、図1に示す光学系プリズム20、撮像素子1、2、3、増幅器4、5、6、A/D変換器7、8、9、およびプロセス回路10は、図1と同じであるので図3では、省略してある。従って、プロセス回路10の出力端子が図3で示す入力端子41、42、43に対応し、各種信号処理後のR、G、Bの各信号がマトリックス回路44に入力される。
【0022】
実際の製品設計の回路で考えた場合、図1の利得処理回路部分は、従来から良く用いられる利得処理回路と同じであるが、この回路は、回路規模が極めて膨大となる。従って、クロマ信号の利得処理は、なるべく出力端に近い場所に設置する方が回路規模も少なくなり、設計効率も高くなる。
【0023】
従って、図3では、マトリックス回路44から出力されるR−Y信号およびB−Y信号は、圧縮回路46で圧縮され、LPF47、48を経由して変調回路49で変調され、その後、利得処理回路51に印加される。圧縮回路46では、先に説明したと同様に、R−Y信号は、1/1.14倍に、B−Y信号は、1/2.03倍に圧縮される。
【0024】
一方、マトリックス回路44から出力される輝度信号は、レベル判定器45でレベル判定され、レート変換器55を介して利得処理回路51に印加される。なお、レート変換器55は、輝度信号の位相関係、タイミングを利得処理回路51に印加されるクロマ信号の位相関係、タイミングとを合わせるためのものである。
【0025】
利得処理回路51は、変調回路49からのクロマ信号に対してレベル判定回路45からの輝度信号レベルに従って利得が調節され、多重回路52で輝度信号と多重され、出力端子54からカラーテレビ信号が出力される。
【0026】
また、輝度信号、色差信号を個別に出力する場合、それぞれ利得処理回路50を介して個別の信号として出力端子53から得るように構成することもできる。また、利得処理回路50には、レベル判定回路45からの利得係数が印加される。なお、出力端子53は、便宜上、1端子で説明しているが、輝度信号、色差信号が個別に得るように構成されている。
【0027】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載されたカラーテレビジョンカメラ装置の実施例に限定されるものではなく、上記以外に、低輝度領域から高輝度領域の広い範囲でカラー画像を再生する場合のテレビジョン装置等に広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。
【0028】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低輝度領域および高輝度領域のいずれにおいても、S/N特性の優れたカラーテレビジョン映像が再生でき、所望のクロマ特性を実現した映像信号を出力するカラーテレビジョン装置が実現でき、その効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のカラーテレビジョンカメラ装置の一実施例を示すブロック図である。
【図2】従来のカラーテレビジョンカメラ装置の一例を示すブロック図である。
【図3】本発明の他の一実施例を示すブロック図である。
【図4】本発明に使用される利得処理回路の一実施例を示すブロック図である。
【図5】本発明に使用されるレベル判定回路の一実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1、2、3:撮像素子、4、5、6:増幅器、7、8、9:アナログ−ディジタル変換器、10:信号処理回路、11:マトリクス回路、12:レベル判定回路、13:利得処理回路、14、15:LPF、16:変調回路、17:多重回路、18、19:出力端子、41、42、43:入力端子、44:マトリクス回路、45:レベル判定回路、47、48:LPF、49:変調回路、50,51:利得処理回路、52:多重回路、55:レート変換部、53、54:出力端子、61、62、63:入力端子、64:R−Y圧縮係数器、65:B−Y圧縮係数器、66、67、68、69:乗算器、70、71:出力端子、75:入力端子、76:メモリ、77:出力端子。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a color television camera device, and more particularly, to a color television camera device that controls a macro signal according to a luminance signal level.
[0002]
[Prior art]
The color television camera device processes each of the R (red), G (green), and B (blue) color signals from the imaging element portion, after performing signal processing such as gamma correction and contour enhancement processing, and then converts the R, G, and B color signals. A component signal converted into a luminance component and a chroma component or a chroma component is modulated and multiplexed and output as a composite signal.
[0003]
FIG. 2 is a block diagram showing the overall configuration of a conventional color television camera device. The light of each color of R, G, and B separated by the
Of the color difference signals, the RY component is compressed to 1 / 1.14 times, and the BY component is compressed to 1 / 2.03 times, band-limited by
Y = 0.30 × R + 0.59 × G + 0.11 × B (1)
Obtains a luminance signal Y. The color difference signal can be easily obtained by RY and BY.
[0004]
One of the characteristics of the color television camera device is a signal-to-noise (hereinafter, referred to as S / N) characteristic. Before the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Comparing the S / N characteristics of the color television camera device, it is better to evaluate only the luminance signal than to the VBS signal. This is because a chroma component in a color television camera signal is an indispensable signal for color reproduction, but increases a noise component from the viewpoint of S / N characteristics. In particular, when the S / N characteristic is poor, there is a problem that when a dark portion (black component) of a low-luminance subject is photographed, it is output as a slightly tinted black to a video signal.
[0006]
It is an object of the present invention to provide a color television camera device in which a video signal output is improved by nonlinearly controlling a chroma signal according to a luminance signal level.
[0007]
Another object of the present invention is to provide a color television camera device which divides a luminance region from a luminance signal and gives a gain process according to the luminance region to a chroma component to improve a signal-to-noise characteristic. is there.
[0008]
Still another object of the present invention is to provide a color television camera device which improves a signal-to-noise characteristic by determining a low-luminance region from a luminance signal and attenuating a chroma signal in a low-luminance portion. is there.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The color television camera device according to the present invention includes an imaging unit that converts light from a subject into a video signal, a video signal processing unit that processes a video signal from the imaging unit, and an image that is processed by the video signal processing unit. Means for generating a luminance signal and a chrominance signal from a signal; and a luminance signal level determining unit for determining a level of the luminance signal, wherein a gain of the color signal is controlled based on an output of the luminance signal level determining unit. Is configured.
[0010]
In the color television camera device of the present invention, the luminance signal is divided into a low luminance region and a high luminance region, and the gain of the color signal is controlled based on gain coefficients corresponding to the low luminance region and the high luminance region. Be composed.
[0011]
In the color television camera device according to the present invention, a low-luminance region is determined from the luminance signal, and the gain coefficient is reduced in the low-luminance region.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of one embodiment of the present invention. In FIG. 1, the light of each color of R, G, and B separated by the
[0013]
In the gain processing circuit 13 (to be described in detail later), of the gain adjustment and color difference signals, the RY component is compressed to 1 / 1.14 times and the BY component is compressed to 1 / 2.03 times. After being band-limited by LPFs (low-pass filters) 14 and 15, the data is modulated by a
[0014]
The luminance signal Y output from the
[0015]
Next, an embodiment of a specific configuration of the gain processing circuit 13 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. For example, in the case of the NTSC system, the RY component of the color difference signal is compressed to 1 / 1.14 times and the BY component to 1 / 2.03 times in the compression circuit 33 as described in FIG. Was explained.
[0016]
Accordingly, the gain processing circuit 13 receives the gain control signal from the
[0017]
Similarly, the BY signal applied to the terminal 63 is multiplied by a
[0018]
Accordingly, the Cr and Cb signals obtained at the
[0019]
Next, an embodiment of a specific configuration of the
[0020]
In the case of a color television camera device, matrix processing is performed on the R, G, and B signals after gamma processing. Therefore, if a characteristic close to the inverse gamma characteristic is given to the chroma component, the S / N characteristic is improved. . Since there is little color information in the low-brightness region, compressing the low-brightness-side chroma component has little effect on the color reproduction of the image quality, so there is no particular problem.
[0021]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3, the
[0022]
When considering the circuit of an actual product design, the gain processing circuit portion of FIG. 1 is the same as a conventionally used gain processing circuit, but this circuit has an extremely large circuit scale. Therefore, in the gain processing of the chroma signal, the circuit scale is smaller and the design efficiency is higher when the chroma signal is installed as close to the output terminal as possible.
[0023]
Therefore, in FIG. 3, the RY signal and the BY signal output from the matrix circuit 44 are compressed by the
[0024]
On the other hand, the level of the luminance signal output from the matrix circuit 44 is determined by the
[0025]
The
[0026]
When the luminance signal and the chrominance signal are individually output, they may be obtained from the
[0027]
As described above, the present invention has been described in detail. However, the present invention is not limited to the embodiment of the color television camera device described herein. It is needless to say that the present invention can be widely applied to a television apparatus or the like for reproducing a color image by using a digital camera.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a color television image having excellent S / N characteristics can be reproduced in both the low-luminance region and the high-luminance region, and a video signal having desired chroma characteristics is output. The color television apparatus can be realized, and the effect is extremely large.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of a color television camera device of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a conventional color television camera device.
FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of a gain processing circuit used in the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing one embodiment of a level determination circuit used in the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 2, 3: image sensor, 4, 5, 6: amplifier, 7, 8, 9: analog-digital converter, 10: signal processing circuit, 11: matrix circuit, 12: level determination circuit, 13: gain processing Circuits, 14 and 15: LPF, 16: modulation circuit, 17: multiplex circuit, 18, 19: output terminal, 41, 42, 43: input terminal, 44: matrix circuit, 45: level determination circuit, 47, 48: LPF , 49: modulation circuit, 50, 51: gain processing circuit, 52: multiplex circuit, 55: rate conversion section, 53, 54: output terminal, 61, 62, 63: input terminal, 64: RY compression coefficient unit, 65: BY compression coefficient unit, 66, 67, 68, 69: multiplier, 70, 71: output terminal, 75: input terminal, 76: memory, 77: output terminal.
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JP2009124646A (en) * | 2007-11-19 | 2009-06-04 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Video signal converting method, video signal converting apparatus, and color difference signal correction adapter |
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JP2009124646A (en) * | 2007-11-19 | 2009-06-04 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Video signal converting method, video signal converting apparatus, and color difference signal correction adapter |
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