JP2004350115A

JP2004350115A - Gamma correction device and gamma correction method

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Publication number: JP2004350115A
Application number: JP2003146175A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Takada; 伸一高田; Takahiro Iwazawa; 高広岩澤; Keiichi Tsumura; 敬一津村; Toshiyuki Nakajima; 俊幸中嶋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2004-12-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make the precision of a gamma correction higher than a conventional one, and to easily obtain a desired property. <P>SOLUTION: A coordinate setting portion 12 sets coordinate values SC for fixing an approximate function for a gamma property in a coordinate storage portion 11. By this approximate function, a quadratic function is fixed at three sample points in each divided section. A section distinguishing portion 13 distinguishes a section to which a video signal X belongs from coordinate values S1A representing a section boundary. A coefficient generator 14 generates coefficients S3 used for gamma correction operation, from the coordinate values S1B of sample points relating to the distinguished section. An operational portion 15 performs the gamma correction operation for the video signal X using the coefficients S3. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号に対し、表示装置に応じたガンマ補正を行う技術に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、表示装置のガンマ特性に対応するために、映像信号に対してガンマ補正を行い、これにより、高精細な映像表示を実現している。
【０００３】
ガンマ補正の方法の１つとして、表示装置のガンマ特性をそのまま記憶装置に記憶して、その記憶内容に基づいて補正をかけるという方法がある。しかしながら、この方法では、ガンマ特性を表すために膨大なデータが必要になるため、記憶装置の回路規模が増大する、大量のデータを処理するために処理時間がかかり、時間的にロスをする、という問題があった。
【０００４】
そこで、その解決策として、理想的なガンマ特性を近似する方法が、従来からとられている。
【０００５】
まず第１の方法では、１次関数によって近似を行う。すなわち、予め複数の点を与え、この点を通る折れ線によって、ガンマ補正を近似する。図５は１次関数によって近似したガンマ特性の一例を示すグラフであり、実線は近似したガンマ特性、一点鎖線は理想的なガンマ特性である。この方法によると、記憶装置に記憶する記憶データ量を減らすことができ、回路規模を削減することができる。
【０００６】
また第２の方法では、２次関数によって近似を行う。図６は２次関数によって近似したガンマ特性の一例を示すグラフであり、実線は近似したガンマ特性、一点鎖線は理想的なガンマ特性である。ここで、２次関数を規定するためには、サンプル点は３個あればよい。このためこの方法では、記憶装置に記憶する記憶データは３個のサンプル点の座標値のみで済み、したがって、記憶装置の回路規模は大幅に削減される。もちろん、２次関数演算を行う回路を別途設ける必要があるため、その分、回路規模は増大するものの、装置構成全体としては回路規模の削減が実現される。また、理想的な特性に対して、ある程度の精度が保障される。
【０００７】
また、特許文献１では、上述した１次関数近似と２次関数近似とを組み合わせて用いる技術が開示されている。すなわち、入力された映像信号のレベルに応じて、予め決められた１次関数と２次関数とを切り替えて用いることによって、より精度の高いガンマ補正を実現している。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−１６５２０３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、１次関数近似では、回路規模は削減できるものの、図５から分かるように、理想的な特性に対して近似精度は十分ではない。また、２次関数近似では、理想的な特性に対してある程度の精度は保障されるものの、図６から分かるように、近似特性と理想特性との間にずれが生じる範囲もあり、十分な近似精度が得られるとはいえない。
【００１０】
また、特許文献１に開示された技術では、１次関数近似や２次関数近似を単独で用いる場合に比べると近似精度は向上しているものの、理想的なガンマ特性を近似するためには、予め補正演算に用いる係数の計算をしておく必要がある。このため、ガンマ補正を汎用的に行うのには不向きである。
【００１１】
昨今、映像データを複数種類の表示装置に出力可能な製品が、数多く製造販売されている。例えば、デジタルビデオカメラでは、撮影した映像を付属の液晶モニタに表示するだけでなく、テレビのような外部の表示装置にも出力可能に構成されている。ところが、液晶モニタとテレビとでは、ガンマ特性が大きく異なっており、このため、単一特性のガンマ補正しか実現できない場合には、いずれの表示装置においても美しく高精細な画像を表示したい、というニーズを満たすことができない。
【００１２】
また、同じ液晶モニタであっても、例えばＡ社のデジタルカメラにおける液晶モニタと、Ｂ社のデジタルカメラにおける液晶モニタとでは、ガンマ特性は同一ではなく、通常は異なっている。その一方で、近年、ガンマ補正機能は、画像処理用ＬＳＩの中に閉じた機能として実現されている。このため、単一特性のガンマ補正しか実現できない場合、ＬＳＩメーカーは、Ａ社用とＢ社用として、互いに異なる近似特性を実装したＬＳＩをそれぞれ開発する必要がある。ＬＳＩに対する開発コスト低減の要望は日々増大しており、ユーザ毎に異なる実装のＬＳＩを供給する負担は大きい。したがって、所望のガンマ特性を、簡易に実現できるような技術が、望まれている。
【００１３】
前記の問題に鑑み、本発明は、ガンマ補正において、従来よりも精度の高い補正を実現し、かつ、所望の特性を、簡易に実現可能にすることを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明では、映像信号のガンマ補正として、ガンマ特性を、分割した区間毎に２次関数近似する所定の近似関数について、区間境界を示す第１の座標値、および各区間において２次関数を規定するサンプル点を示す第２の座標値を、座標記憶部に設定する。そして、第１の座標値を参照して、所定の近似関数において、当該映像信号が属する区間を判別し、判別した区間に係る第２の座標値からガンマ補正演算に用いる係数を生成し、生成した係数を用いて、映像信号に対してガンマ補正演算を行う。
【００１５】
本発明によると、ガンマ特性が、分割した区間毎に、２次関数によって近似されており、映像信号が属する区間に係るサンプル点の座標値から、係数が生成されガンマ補正がなされるので、従来よりも精度の高い補正が実現できる。しかも、近似関数を規定する座標値を座標記憶部に設定するだけで、所望の特性を、簡易に実現することができる。
【００１６】
さらに、映像信号を供給する表示装置の種類を識別し、その種類に基づいて、座標記憶部に、第１および第２の座標値を設定するようにしてもよい。これにより、複数種類の表示装置に対応したガンマ補正を、容易に実現することができる。
【００１７】
具体的には、本発明は、映像信号のガンマ補正を行うガンマ補正装置として、ガンマ特性の近似関数を規定する座標値を記憶するための座標記憶部と、ガンマ特性を，分割した区間毎に２次関数近似する所定の近似関数について、区間境界を示す第１の座標値、および各区間において２次関数を規定するサンプル点を示す第２の座標値を、前記座標記憶部に設定する座標設定部と、前記映像信号を受け、前記座標記憶部に記憶された第１の座標値を参照して、前記所定の近似関数において、前記映像信号が属する区間を判別する区間判別部と、前記区間判別部によって判別された区間に係る第２の座標値を前記座標記憶部から読み出し、この第２の座標値から、ガンマ補正演算に用いる係数を生成する係数発生器と、前記映像信号に対して、前記係数発生器から出力された係数を用いて、ガンマ補正演算を行う演算部とを備えたものである。
【００１８】
そして、前記本発明に係るガンマ補正装置は、前記映像信号を供給する表示装置の種類を識別し、この種類を示す識別信号を出力する表示装置識別部を備えたものとし、前記座標設定部は、前記識別信号を受け、この識別信号が示す表示装置の種類に基づいて、前記座標記憶部に、前記第１および第２の座標値を設定するのが好ましい。
【００１９】
また、前記所定の近似関数において、各区間におけるサンプル点の個数は、３であり、サンプル点のＸ座標値Ｘａ，Ｘｂ，Ｘｃは、Ｘｂ−Ｘａ＝Ｘｃ−Ｘｂ
の関係を満たすのが好ましい。
【００２０】
また、前記所定の近似関数は、その区間が、広狭を有しているのが好ましい。さらに、前記所定の近似関数は、その区間が、Ｘ座標値が大きい範囲において相対的に広く、小さい範囲において相対的に狭く、設定されているのが好ましい。
【００２１】
また、本発明は、映像信号のガンマ補正を行うガンマ補正方法として、ガンマ特性を分割した区間毎に２次関数近似する所定の近似関数について、区間境界を示す第１の座標値、および各区間において２次関数を規定するサンプル点を示す第２の座標値を座標記憶部に設定し、前記座標記憶部に記憶された第１の座標値を参照して、前記所定の近似関数において、前記映像信号が属する区間を判別し、判別した区間に係る第２の座標値を前記座標記憶部から読み出し、この第２の座標値から、ガンマ補正演算に用いる係数を生成し、前記映像信号に対して、生成した係数を用いて、ガンマ補正演算を行うものである。
【００２２】
そして、前記本発明に係るガンマ補正方法は、前記映像信号を供給する表示装置の種類を識別し、識別した表示装置の種類に基づいて、前記座標記憶部に、前記第１および第２の座標値を設定するのが好ましい。
【００２３】
また、前記所定の近似関数は、その区間が、Ｘ座標値が大きい範囲において相対的に広く、小さい範囲において相対的に狭く、設定されているのが好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は本発明の一実施形態に係るガンマ補正装置の構成を示すブロック図である。図１に示すガンマ補正装置は、映像信号を入力Ｘとして、ガンマ補正を行い、補正後の出力Ｙを出力する。図１において、１１はガンマ特性の近似関数を規定する座標値を記憶する座標記憶部、１２は座標記憶部１１に座標値ＳＣを設定する座標設定部である。本実施形態に係る近似関数では、ガンマ特性が、分割した区間毎に、所定数のサンプル点で２次関数によって近似されている。そして座標設定部１２は所定の近似関数について、区間境界を示す第１の座標値、および各区間において２次関数を規定するサンプル点を示す第２の座標値を、座標値ＳＣとして、座標記憶部１１に設定している。
【００２６】
１３は入力信号Ｘを受け、座標記憶部１１に設定された第１の座標値Ｓ１Ａを参照して、近似関数において入力信号Ｘが属する区間を判別する区間判別部、１４は区間判別部１３によって判別された区間に係る第２の座標値Ｓ１Ｂを座標記憶部１１から読み出し、読み出した第２の座標値Ｓ１Ｂから、ガンマ補正演算に用いる係数Ｓ３を生成する係数発生器、１５は入力信号Ｘに対して、係数発生器１４から出力された係数Ｓ３を用いて、ガンマ補正演算を行う演算部である。
【００２７】
図１のガンマ補正装置の動作について、図２のフローチャートに従って、説明する。図２のフローは、本実施形態に係るガンマ補正方法に対応している。
【００２８】
まず、座標設定部１２が、理想的なガンマ特性の近似関数を規定する座標値ＳＣを、座標記憶部１１に設定する（ＳＴ１）。
【００２９】
図３は本実施形態に係る近似関数の一例を示すグラフである。図３の近似関数は、８個の区間１〜８（Ｘ０〜Ｘ２，Ｘ２〜Ｘ４，Ｘ４〜Ｘ６，Ｘ６〜Ｘ８，Ｘ８〜Ｘ１０，Ｘ１０〜Ｘ１２，Ｘ１２〜Ｘ１４，Ｘ１４〜Ｘ１６）に分割されており、各区間において、それぞれ、所定数として３個のサンプル点によって２次関数が規定されている。例えば区間１では、点（Ｘ０，Ｙ０），（Ｘ１，Ｙ１），（Ｘ２，Ｙ２）によって２次関数が規定されており、区間２では、点（Ｘ２，Ｙ２），（Ｘ３，Ｙ３），（Ｘ４，Ｙ４）によって２次関数が規定されている。
【００３０】
なお、ここでは、２次関数を規定するサンプル点の一部が、区間の境界を定める役割も兼ねている。このため、第１の座標値と第２の座標値とは一部重複しており、区間の境界を示す８個のＸ座標値Ｘ０，Ｘ２，Ｘ４，Ｘ６，Ｘ８，Ｘ１０，Ｘ１２，Ｘ１４およびＸ１６が第１の座標値に相当し、１７個のサンプル点の座標値（Ｘ０，Ｙ０）〜（Ｘ１６，Ｙ１６）が第２の座標値に相当する。
【００３１】
また、境界を定めるサンプル点例えば（Ｘ２，Ｙ２）は、その境界を挟んで隣り合う区間すなわち区間１，２の両方において、２次関数を規定するために用いられている。このため、サンプル点の総数は、区間数と区間当たりのサンプル点数との積よりも、小さくなっている。本実施形態では、８個の区間に対して、図３に示す１７個のサンプル点の座標値（Ｘ０，Ｙ０）〜（Ｘ１６，Ｙ１６）が、座標設定部１２によって座標記憶部１１に設定される。
【００３２】
もちろん、区間の境界を、２次関数を規定するサンプル点とは別個に定めて、その境界を示す第１の座標値を、サンプル点を示す第２の座標値から独立に、座標記憶部１１に設定するようにしてもよい。
【００３３】
次に、区間判別部１３は入力信号Ｘを受け、座標記憶部１１に記憶された第１の座標値Ｓ１Ａを参照して、近似関数において入力信号Ｘがどの区間に属するかを判別し、入力信号Ｘが属する区間を示す区間判別信号Ｓ２を出力する（ＳＴ２）。具体的には区間判別部１３は、図２の近似関数において区間の境界を示す８個のＸ座標値Ｘ０，Ｘ２，Ｘ４，Ｘ６，Ｘ８，Ｘ１０，Ｘ１２，Ｘ１４およびＸ１６を、座標記憶部１１から第１の座標値Ｓ１Ａとして読み出し、入力信号Ｘと大小比較を行う。そしてその比較結果から、入力信号Ｘが属する区間を判別し、区間判別信号Ｓ２を生成する。
【００３４】
係数発生器１４は区間判別部１３から出力された区間判別信号Ｓ２を受け、この区間判別信号Ｓ２が示す区間に係る第２の座標値Ｓ１Ｂを、座標記憶部１１から読み出す。そして、読み出した第２の座標値Ｓ１Ｂを基にして、ガンマ補正演算を行うための係数Ｓ３を生成し、出力する（ＳＴ３）。ここでは、５個の値Ｘｂ，Ｙａ，Ｙｂ，Ｙｃ，Ｓを係数Ｓ３として生成する。Ｘｂは区間中央のＸ座標、Ｙａ，Ｙｂ，Ｙｃはそれぞれ区間の下限、中央、上限のＹ座標、Ｓは区間幅の１／２である。例えば、区間判別信号Ｓ２が区間３（Ｘ４〜Ｘ６）を示している場合、係数発生器１４は第２の座標値Ｓ１Ｂとして（Ｘ４，Ｙ４），（Ｘ５，Ｙ５），（Ｘ６，Ｙ６）を読み出し、係数Ｘｂ，Ｙａ，Ｙｂ，Ｙｃ，Ｓを次式に従って求める。
Ｘｂ＝Ｘ５
Ｙａ＝Ｙ４
Ｙｂ＝Ｙ５
Ｙｃ＝Ｙ６
Ｓ＝Ｘ５−Ｘ４（＝Ｘ６−Ｘ５）
【００３５】
そして、演算部１５は、係数発生器１４から出力された係数Ｓ３を基にして、入力信号Ｘに対してガンマ補正演算を行う（ＳＴ４）。ここでは、次の近似式に従って、演算を行うものとする。
Ｙ＝Ｙｂ＋（Ｙｃ−Ｙａ）×（Ｘ−Ｘｂ）／（２×Ｓ）＋（Ｙａ＋Ｙｃ−２Ｙｂ）×（Ｘ−Ｘｂ）^２／（２×Ｓ^２）
これにより、区間判別部１３によって判別された区間において２次関数で近似された特性に従って、ガンマ補正が行われる。なお、生成する係数と、ガンマ補正の演算式は、ここで説明したものに限られるものではない。
【００３６】
以上のように本実施形態によると、座標記憶装置１１に、理想的なガンマ特性を近似する近似関数を規定する座標値を記憶させるだけで、ガンマ補正を実行することができる。さらに、この近似関数は、分割した区間毎に２次関数で表されており、係数生成に先立って、第１の座標値から入力信号Ｘが属する区間を判別し、判別した区間に係る第２の座標値からサンプル点を得るので、入力信号Ｘのレベルに応じた２次関数によって、ガンマ補正を行うことができる。
【００３７】
また、図１の構成では、出力信号Ｙ、すなわち補正後の映像信号を供給する表示装置の種類を識別する表示装置識別部１６を備えており、表示装置識別部１６は識別した表示装置の種類を示す識別信号Ｓ４を出力する。そして座標設定部１２は、識別信号Ｓ４を受け、この識別信号Ｓ４が示す表示装置の種類に基づいて、座標記憶部１１にサンプル点の座標値ＳＣを設定する。これにより、映像信号を供給する表示装置が変更された場合でも、ガンマ補正の特性を容易に変更することができる。
【００３８】
また、表示装置の変更が予測される場合は、表示装置識別部１６が新たな表示装置の種類を識別し、識別信号Ｓ４を出力することによって、座標設定部１２が座標記憶部１１の座標値を事前に更新する。
【００３９】
さらに具体的に説明する。座標設定部１２にはレジスタを備えており、ソフトウェアで座標値を設定できるように構成されている。起動時にはソフトウェアからの指示で、レジスタに各表示装置に対応した座標値が設定される。図示しないマイコン上のソフトウェアは、接続されている表示装置を管理しており、表示装置が切り替わる場合には、表示装置識別部１６に接続される表示装置が何であるかを通知する。表示装置識別部１６は通知をうけて座標設定部１２に識別信号Ｓ４を出力する。座標設定部１２は、予めレジスタに記憶している座標値から識別信号Ｓ４に対応した座標値を出力し、座標記憶部１１の座標値を更新する。予め、座標設定部１２のレジスタに、変更が想定される表示装置に対応した複数の座標値を保持しておくことによって、処理時間を省略することができる。
【００４０】
また、表示装置の変更以外の要因によって、理想的な入出力特性が変化した場合であっても、座標設定部１２が座標記憶部１１に記憶させる座標値ＳＣを変更するだけで、容易に対応できる。なお、座標値ＳＣの変更はソフトウェアによって行われる。
【００４１】
また本実施形態では、各区間において、サンプル点のＸ座標値Ｘａ，Ｘｂ，Ｘｃが、
Ｘｂ−Ｘａ＝Ｘｃ−Ｘｂ
の関係を満たすように設定することによって、ガンマ補正のさらなる精度向上が図られている。なお、本発明において、近似関数の各区間におけるサンプル点は、上の関係式を満たす必要は必ずしもない。また、各区間におけるサンプル点の個数は、３に限られるものではない。
【００４２】
また、図３の近似関数では、区間の幅を均等に設定したが、本発明はこれに限られるものではなく、区間が広狭を有するように設定してもかまわない。例えば、精度を高めたい部分は区間を狭く設定し、それほど精度を要しない部分は区間を広く設定することによって、サンプル点を徒に増やすことなく、きめ細かなガンマ補正を実現することができる。ここで、ガンマ特性は、Ｘの値が小さいほど顕著に変化するので、この範囲では高い精度が必要となる。したがって、図４のように、区間を、Ｘ座標値が大きい範囲において相対的に広く、小さい範囲において相対的に狭く設定するのが好ましい。
【００４３】
そして、本発明のように、複数の区間に分割して、各区間においてそれぞれ２次関数で近似することによって、従来の２次関数近似よりも、ガンマ特性をより精度高く近似することができる。
【００４４】
また、上述した座標設定部１２、区間判別部１３、係数発生器１４および演算部１５の機能の全部または一部は、ソフトウェアによって実現することも可能である。例えば、座標設定部１２の機能をマイコンとプログラムによって実現し、座標記憶部１１はレジスタによって構成してもよい。このような構成により、所望のガンマ特性を、ソフトウェアの変更のみによって設定できる。したがって、複数のユーザに対し、それぞれ適切なガンマ補正機能を有するＬＳＩを、同一実装のＬＳＩから、ソフトウェアの変更のみによって提供することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、ガンマ特性が区間毎に２次関数によって近似されており、映像信号が属する区間に係るサンプル点の座標値からガンマ補正がなされるので、従来よりも精度の高い補正が実現できる。しかも、座標記憶部に設定するサンプル点の座標値を変更するだけで、所望の特性を、簡易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るガンマ補正装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のガンマ補正装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態におけるガンマ特性の近似関数の一例である。
【図４】本発明の一実施形態におけるガンマ特性の近似関数の一例であり、区間が広狭を有する例である。
【図５】従来のガンマ特性の近似関数の一例であり、１次関数によるものである。
【図６】従来のガンマ特性の近似関数の一例であり、２次関数によるものである。
【符号の説明】
１１座標記憶部
１２座標設定部
１３区間判別部
１４係数発生器
１５演算部
１６表示装置識別部
Ｘ入力信号（映像信号）
Ｓ１Ａ第１の座標値
Ｓ１Ｂ第２の座標値
ＳＣ座標値
Ｓ２区間判別信号
Ｓ３係数
Ｓ４識別信号[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention belongs to a technique for performing gamma correction on a video signal according to a display device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, gamma correction has been performed on a video signal in order to cope with the gamma characteristics of a display device, thereby realizing high-definition video display.
[0003]
As one of the gamma correction methods, there is a method in which the gamma characteristic of the display device is stored in a storage device as it is, and correction is performed based on the stored content. However, in this method, a huge amount of data is required to represent the gamma characteristic, so that the circuit scale of the storage device is increased, processing time is required to process a large amount of data, and time is lost. There was a problem.
[0004]
Therefore, as a solution, a method of approximating an ideal gamma characteristic has been conventionally taken.
[0005]
First, in the first method, approximation is performed using a linear function. That is, a plurality of points are given in advance, and the gamma correction is approximated by a polygonal line passing through the points. FIG. 5 is a graph showing an example of the gamma characteristic approximated by a linear function. The solid line is the approximated gamma characteristic, and the dashed line is the ideal gamma characteristic. According to this method, the amount of storage data stored in the storage device can be reduced, and the circuit scale can be reduced.
[0006]
In the second method, approximation is performed using a quadratic function. FIG. 6 is a graph showing an example of the gamma characteristic approximated by a quadratic function. The solid line is the approximated gamma characteristic, and the one-dot chain line is the ideal gamma characteristic. Here, in order to define a quadratic function, it is sufficient that there are three sample points. Therefore, in this method, the storage data to be stored in the storage device is only the coordinate values of three sample points, and therefore, the circuit scale of the storage device is greatly reduced. Of course, since it is necessary to separately provide a circuit for performing a quadratic function operation, the circuit scale is increased by that amount, but the circuit scale can be reduced as a whole device configuration. Also, a certain degree of accuracy is guaranteed for ideal characteristics.
[0007]
Patent Document 1 discloses a technique using a combination of the above-described linear function approximation and the linear function approximation. In other words, a more accurate gamma correction is realized by switching between a predetermined linear function and a predetermined quadratic function in accordance with the level of the input video signal.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-6-165203
[Problems to be solved by the invention]
However, in the linear function approximation, although the circuit scale can be reduced, as can be seen from FIG. 5, the approximation accuracy is not sufficient for ideal characteristics. Further, in the quadratic function approximation, although a certain degree of accuracy is guaranteed for the ideal characteristic, as can be seen from FIG. 6, there is a range in which a deviation occurs between the approximate characteristic and the ideal characteristic. Accuracy cannot be said to be obtained.
[0010]
Further, in the technique disclosed in Patent Document 1, although approximation accuracy is improved as compared with a case where linear function approximation or quadratic function approximation is used alone, in order to approximate ideal gamma characteristics, It is necessary to calculate the coefficients used for the correction operation in advance. Therefore, it is not suitable for performing gamma correction for general purposes.
[0011]
Recently, many products capable of outputting video data to a plurality of types of display devices have been manufactured and sold. For example, a digital video camera is configured not only to display a captured image on an attached liquid crystal monitor but also to output it to an external display device such as a television. However, LCD monitors and televisions have greatly different gamma characteristics. Therefore, when only a single characteristic gamma correction can be realized, there is a need to display beautiful and high-definition images on any display device. Can not meet.
[0012]
Even if the same liquid crystal monitor is used, for example, the liquid crystal monitor of the digital camera of Company A and the liquid crystal monitor of the digital camera of Company B do not have the same gamma characteristic and usually differ. On the other hand, in recent years, the gamma correction function has been realized as a function closed in an image processing LSI. Therefore, if only a single characteristic gamma correction can be realized, the LSI manufacturer needs to develop LSIs for companies A and B, each of which implements different approximate characteristics. Demands for reducing development costs for LSIs are increasing every day, and the burden of supplying LSIs with different implementations for each user is large. Therefore, a technology that can easily achieve a desired gamma characteristic is desired.
[0013]
In view of the above problems, it is an object of the present invention to realize a higher-precision correction in gamma correction than before, and to easily realize desired characteristics.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, in the present invention, as a gamma correction of a video signal, a first coordinate value indicating a section boundary for a predetermined approximation function that approximates a gamma characteristic by a quadratic function for each divided section, Also, a second coordinate value indicating a sample point that defines a quadratic function in each section is set in the coordinate storage unit. Then, referring to the first coordinate value, in a predetermined approximation function, a section to which the video signal belongs is determined, and a coefficient used for a gamma correction operation is generated from the second coordinate value related to the determined section. A gamma correction operation is performed on the video signal using the obtained coefficient.
[0015]
According to the present invention, the gamma characteristic is approximated by a quadratic function for each divided section, and coefficients are generated from the coordinate values of the sample points related to the section to which the video signal belongs, and gamma correction is performed. A more accurate correction can be realized. Moreover, the desired characteristics can be easily realized only by setting the coordinate values defining the approximation function in the coordinate storage unit.
[0016]
Further, the type of the display device that supplies the video signal may be identified, and the first and second coordinate values may be set in the coordinate storage unit based on the type. Thereby, gamma correction corresponding to a plurality of types of display devices can be easily realized.
[0017]
Specifically, the present invention provides, as a gamma correction device for performing gamma correction of a video signal, a coordinate storage unit for storing a coordinate value that defines an approximate function of a gamma characteristic, and a gamma characteristic for each divided section. Coordinates for setting a first coordinate value indicating a section boundary and a second coordinate value indicating a sample point defining a quadratic function in each section in the coordinate storage unit for a predetermined approximation function that approximates a quadratic function. A setting unit, receives the video signal, refers to a first coordinate value stored in the coordinate storage unit, and in the predetermined approximation function, a section determination unit that determines a section to which the video signal belongs; A coefficient generator that reads a second coordinate value related to the section determined by the section determination unit from the coordinate storage unit and generates a coefficient used for gamma correction calculation from the second coordinate value; hand, Using the coefficients output from the serial coefficient generator, in which an arithmetic unit for performing gamma correction operation.
[0018]
The gamma correction device according to the present invention includes a display device identification unit that identifies a type of the display device that supplies the video signal and outputs an identification signal indicating the type, and the coordinate setting unit includes: Preferably, the identification signal is received, and the first and second coordinate values are set in the coordinate storage unit based on the type of the display device indicated by the identification signal.
[0019]
In the predetermined approximation function, the number of sample points in each section is 3, and the X coordinate values Xa, Xb, and Xc of the sample points are Xb-Xa = Xc-Xb
It is preferable to satisfy the following relationship.
[0020]
Preferably, the section of the predetermined approximation function has a width. Further, it is preferable that the predetermined approximation function is set such that its section is relatively wide in a range where the X coordinate value is large and relatively narrow in a range where the X coordinate value is small.
[0021]
According to the present invention, as a gamma correction method for performing gamma correction of a video signal, a first coordinate value indicating a section boundary, a predetermined coordinate function that approximates a quadratic function for each section obtained by dividing a gamma characteristic, Setting a second coordinate value indicating a sample point defining a quadratic function in the coordinate storage unit, and referring to the first coordinate value stored in the coordinate storage unit, in the predetermined approximation function, The section to which the video signal belongs is determined, a second coordinate value related to the determined section is read from the coordinate storage unit, and a coefficient used for a gamma correction operation is generated from the second coordinate value. Then, a gamma correction operation is performed using the generated coefficients.
[0022]
The gamma correction method according to the present invention includes identifying the type of the display device that supplies the video signal, and storing the first and second coordinates in the coordinate storage unit based on the identified type of the display device. It is preferable to set a value.
[0023]
Preferably, the predetermined approximation function is set such that its section is relatively wide in a range where the X coordinate value is large and relatively narrow in a range where the X coordinate value is small.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a gamma correction device according to one embodiment of the present invention. The gamma correction device shown in FIG. 1 performs gamma correction using a video signal as an input X, and outputs a corrected output Y. In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a coordinate storage unit that stores coordinate values that define an approximate function of the gamma characteristic, and reference numeral 12 denotes a coordinate setting unit that sets a coordinate value SC in the coordinate storage unit 11. In the approximation function according to the present embodiment, the gamma characteristic is approximated by a quadratic function at a predetermined number of sample points for each divided section. Then, the coordinate setting unit 12 stores, as a coordinate value SC, a first coordinate value indicating a section boundary and a second coordinate value indicating a sample point defining a quadratic function in each section as a coordinate value SC for a predetermined approximation function. This is set in the section 11.
[0026]
A section discriminator 13 receives the input signal X, refers to the first coordinate value S1A set in the coordinate storage section 11, and discriminates a section to which the input signal X belongs in the approximation function. A coefficient generator for reading a second coordinate value S1B relating to the determined section from the coordinate storage unit 11 and generating a coefficient S3 used for gamma correction from the read second coordinate value S1B. On the other hand, it is a calculation unit that performs a gamma correction calculation using the coefficient S3 output from the coefficient generator 14.
[0027]
The operation of the gamma correction device of FIG. 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. The flow in FIG. 2 corresponds to the gamma correction method according to the present embodiment.
[0028]
First, the coordinate setting unit 12 sets a coordinate value SC that defines an approximate function of an ideal gamma characteristic in the coordinate storage unit 11 (ST1).
[0029]
FIG. 3 is a graph showing an example of the approximation function according to the present embodiment. 3 is divided into eight sections 1 to 8 (X0 to X2, X2 to X4, X4 to X6, X6 to X8, X8 to X10, X10 to X12, X12 to X14, X14 to X16). In each section, a quadratic function is defined by a predetermined number of three sample points. For example, in section 1, a quadratic function is defined by points (X0, Y0), (X1, Y1), (X2, Y2), and in section 2, points (X2, Y2), (X3, Y3), A quadratic function is defined by (X4, Y4).
[0030]
Note that, here, some of the sample points that define the quadratic function also serve to determine the boundaries of the sections. For this reason, the first coordinate value and the second coordinate value partially overlap, and eight X coordinate values X0, X2, X4, X6, X8, X10, X12, X14, and X8 indicating the boundary of the section are provided. X16 corresponds to the first coordinate value, and the coordinate values (X0, Y0) to (X16, Y16) of the 17 sample points correspond to the second coordinate value.
[0031]
A sample point defining a boundary, for example, (X2, Y2) is used to define a quadratic function in both sections adjacent to the boundary, that is, in both sections 1 and 2. For this reason, the total number of sample points is smaller than the product of the number of sections and the number of sample points per section. In the present embodiment, the coordinate values (X0, Y0) to (X16, Y16) of the 17 sample points shown in FIG. 3 are set in the coordinate storage unit 11 by the coordinate setting unit 12 for the eight sections. You.
[0032]
Of course, the boundary of the section is defined separately from the sample point that defines the quadratic function, and the first coordinate value indicating the boundary is stored independently of the second coordinate value indicating the sample point in the coordinate storage unit 11. May be set.
[0033]
Next, the section determination unit 13 receives the input signal X, refers to the first coordinate value S1A stored in the coordinate storage unit 11, determines which section the input signal X belongs to in the approximation function, A section discrimination signal S2 indicating a section to which the signal X belongs is output (ST2). Specifically, the section determination unit 13 stores eight X coordinate values X0, X2, X4, X6, X8, X10, X12, X14, and X16 indicating the boundaries of the section in the approximation function of FIG. Is read out as the first coordinate value S1A, and the magnitude is compared with the input signal X. Then, from the comparison result, the section to which the input signal X belongs is determined, and a section determination signal S2 is generated.
[0034]
The coefficient generator 14 receives the section discrimination signal S2 output from the section discrimination unit 13, and reads out the second coordinate value S1B for the section indicated by the section discrimination signal S2 from the coordinate storage unit 11. Then, based on the read second coordinate value S1B, a coefficient S3 for performing a gamma correction operation is generated and output (ST3). Here, five values Xb, Ya, Yb, Yc, and S are generated as a coefficient S3. Xb is the X coordinate of the center of the section, Ya, Yb, and Yc are the Y coordinates of the lower limit, the center, and the upper limit of the section, respectively, and S is の of the section width. For example, when the section discrimination signal S2 indicates the section 3 (X4 to X6), the coefficient generator 14 sets (X4, Y4), (X5, Y5), (X6, Y6) as the second coordinate value S1B. Reading, coefficients Xb, Ya, Yb, Yc, and S are obtained according to the following equations.
Xb = X5
Ya = Y4
Yb = Y5
Yc = Y6
S = X5-X4 (= X6-X5)
[0035]
Then, the operation unit 15 performs a gamma correction operation on the input signal X based on the coefficient S3 output from the coefficient generator 14 (ST4). Here, the calculation is performed according to the following approximate expression.
Y = Yb + (Yc−Ya) × (X−Xb) / (2 × S) + (Ya + Yc−2Yb) × (X−Xb) ² / (2 × S ² )
Thus, gamma correction is performed according to the characteristics approximated by the quadratic function in the section determined by the section determination unit 13. The coefficients to be generated and the arithmetic expressions for gamma correction are not limited to those described here.
[0036]
As described above, according to the present embodiment, the gamma correction can be performed only by storing the coordinate values that define the approximation function that approximates the ideal gamma characteristic in the coordinate storage device 11. Further, this approximation function is expressed by a quadratic function for each of the divided sections. Prior to the coefficient generation, the section to which the input signal X belongs is determined from the first coordinate values, and the second function related to the determined section is determined. , The gamma correction can be performed by a quadratic function corresponding to the level of the input signal X.
[0037]
Further, the configuration of FIG. 1 includes a display device identification unit 16 for identifying the type of the display device that supplies the output signal Y, that is, the corrected video signal, and the display device identification unit 16 determines the type of the identified display device. Is output. Then, the coordinate setting unit 12 receives the identification signal S4, and sets the coordinate value SC of the sample point in the coordinate storage unit 11 based on the type of the display device indicated by the identification signal S4. Thus, even when the display device that supplies the video signal is changed, the gamma correction characteristics can be easily changed.
[0038]
When the change of the display device is predicted, the display device identification unit 16 identifies the type of the new display device, and outputs the identification signal S4. Update in advance.
[0039]
This will be described more specifically. The coordinate setting unit 12 includes a register, and is configured so that a coordinate value can be set by software. At the time of activation, coordinate values corresponding to each display device are set in a register by an instruction from software. Software on a microcomputer (not shown) manages the connected display device, and when the display device is switched, notifies the display device identification unit 16 of the connected display device. The display device identification unit 16 receives the notification and outputs an identification signal S4 to the coordinate setting unit 12. The coordinate setting unit 12 outputs a coordinate value corresponding to the identification signal S4 from the coordinate values stored in the register in advance, and updates the coordinate values in the coordinate storage unit 11. By storing a plurality of coordinate values corresponding to the display device to be changed in the register of the coordinate setting unit 12 in advance, the processing time can be omitted.
[0040]
Further, even if the ideal input / output characteristics change due to a factor other than the change of the display device, the coordinate setting unit 12 can easily cope with the change only by changing the coordinate value SC stored in the coordinate storage unit 11. it can. The change of the coordinate value SC is performed by software.
[0041]
In the present embodiment, in each section, the X coordinate values Xa, Xb, and Xc of the sample points are expressed by:
Xb-Xa = Xc-Xb
By setting so as to satisfy the relationship, the accuracy of gamma correction is further improved. In the present invention, the sample points in each section of the approximate function need not necessarily satisfy the above relational expression. Further, the number of sample points in each section is not limited to three.
[0042]
Further, in the approximation function of FIG. 3, the widths of the sections are set to be equal, but the present invention is not limited to this, and the sections may be set to have a width. For example, by setting the section to be narrow for a part where the accuracy is desired to be high, and setting the section to be wide for a part that does not require much accuracy, it is possible to realize fine gamma correction without increasing the number of sample points. Here, since the gamma characteristic changes more remarkably as the value of X is smaller, high accuracy is required in this range. Therefore, as shown in FIG. 4, it is preferable to set the section to be relatively wide in a range where the X coordinate value is large and to be relatively narrow in a range where the X coordinate value is small.
[0043]
Then, as in the present invention, by dividing into a plurality of sections and approximating each section with a quadratic function, the gamma characteristic can be more accurately approximated than in the conventional quadratic function approximation.
[0044]
Further, all or a part of the functions of the coordinate setting unit 12, the section determination unit 13, the coefficient generator 14, and the calculation unit 15 can be realized by software. For example, the function of the coordinate setting unit 12 may be realized by a microcomputer and a program, and the coordinate storage unit 11 may be configured by a register. With such a configuration, a desired gamma characteristic can be set only by changing software. Accordingly, an LSI having an appropriate gamma correction function can be provided to a plurality of users from an identically mounted LSI only by changing software.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the gamma characteristic is approximated by a quadratic function for each section, and the gamma correction is performed based on the coordinate values of the sample points related to the section to which the video signal belongs. Correction can be realized. Moreover, desired characteristics can be easily realized only by changing the coordinate values of the sample points set in the coordinate storage unit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a gamma correction device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing an operation of the gamma correction device of FIG.
FIG. 3 is an example of an approximate function of a gamma characteristic according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an example of an approximate function of a gamma characteristic according to an embodiment of the present invention, in which a section has a wide area.
FIG. 5 is an example of a conventional approximation function of a gamma characteristic, which is based on a linear function.
FIG. 6 is an example of a conventional approximation function of a gamma characteristic, which is based on a quadratic function.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 11 Coordinate storage unit 12 Coordinate setting unit 13 Section discrimination unit 14 Coefficient generator 15 Operation unit 16 Display device identification unit X Input signal (video signal)
S1A First coordinate value S1B Second coordinate value SC Coordinate value S2 Section discrimination signal S3 Coefficient S4 Identification signal

Claims

A gamma correction device that performs gamma correction of a video signal,
A coordinate storage unit for storing coordinate values defining an approximate function of the gamma characteristic;
For a predetermined approximation function that approximates the gamma characteristic by a quadratic function for each divided section, a first coordinate value indicating a section boundary and a second coordinate value indicating a sample point defining the quadratic function in each section A coordinate setting unit to be set in the coordinate storage unit;
A section determining unit that receives the video signal, refers to the first coordinate value stored in the coordinate storage unit, and determines, in the predetermined approximation function, a section to which the video signal belongs;
A coefficient generator that reads a second coordinate value of the section determined by the section determination unit from the coordinate storage unit, and generates a coefficient used for a gamma correction operation from the second coordinate value;
A gamma correction device comprising: a calculation unit that performs a gamma correction calculation on the video signal using a coefficient output from the coefficient generator.

In claim 1,
A display device identification unit that identifies a type of the display device that supplies the video signal and outputs an identification signal indicating the type,
The gamma correction, wherein the coordinate setting unit receives the identification signal and sets the first and second coordinate values in the coordinate storage unit based on a type of a display device indicated by the identification signal. apparatus.

In claim 1,
In the predetermined approximation function, the number of sample points in each section is three;
The X coordinate values Xa, Xb, Xc of the sample points are
Xb-Xa = Xc-Xb
A gamma correction device that satisfies the following relationship:

In claim 1,
The gamma correction device according to claim 1, wherein the section of the predetermined approximation function has a width.

In claim 4,
A gamma correction apparatus, wherein the predetermined approximation function is set such that its section is relatively wide in a range where the X coordinate value is large and relatively narrow in a range where the X coordinate value is small.

A gamma correction method for performing gamma correction of a video signal,
For a predetermined approximation function that approximates a gamma characteristic by a quadratic function for each divided section, a first coordinate value indicating a section boundary and a second coordinate value indicating a sample point defining a quadratic function in each section , Set in the coordinate storage unit,
Referring to the first coordinate value stored in the coordinate storage unit, in the predetermined approximation function, determine a section to which the video signal belongs,
A second coordinate value related to the determined section is read from the coordinate storage unit, and a coefficient used for a gamma correction operation is generated from the second coordinate value,
A gamma correction method, wherein a gamma correction operation is performed on the video signal using a generated coefficient.

In claim 6,
Identifying the type of display device that supplies the video signal,
A gamma correction method comprising: setting the first and second coordinate values in the coordinate storage unit based on the type of the identified display device.

In claim 6,
The gamma correction method, wherein the predetermined approximation function is set such that its section is relatively wide in a range where the X coordinate value is large and relatively narrow in a range where the X coordinate value is small.