JP2008104016A - Gradation correction device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、テレビジョン受信機、ビデオテープレコーダ、ビデオカメラ、ビデオディスク等の、映像信号の階調を補正する場合に用いる階調補正装置に関するものである。 The present invention relates to a gradation correction device used for correcting gradation of a video signal, such as a television receiver, a video tape recorder, a video camera, and a video disk.
近年、カラーテレビジョン受信機の大型化、高画質化にともない、画像をより鮮明に見せるために、映像信号を非線形な増幅器を通すことによって階調を補正し、モニタ上の映像のダイナミックレンジを拡大する階調補正技術の重要性が高まっている。 In recent years, with the increase in size and quality of color television receivers, in order to make the image appear clearer, the gradation is corrected by passing the video signal through a nonlinear amplifier, and the dynamic range of the video on the monitor is increased. The importance of expanding gradation correction technology is increasing.
このような階調補正を行う階調補正装置として、1フレーム前の画像信号から作成した階調補正信号を次のフレームの階調補正に使用するものが知られている。 As a gradation correction apparatus that performs such gradation correction, an apparatus that uses a gradation correction signal created from an image signal of the previous frame for gradation correction of the next frame is known.
図3は、このような従来の階調補正装置の回路構成を示すブロック図である。この階調補正装置では、A/D変換器1は、入力映像信号aをデジタルデータとしての輝度信号iに変換する。輝度信号iから、ヒストグラムメモリ2にて輝度ヒストグラムpが抽出される。この輝度ヒストグラムpから、マイクロコンピュータで構成された演算装置3で、階調補正のためのルックアップテーブルデータtが生成される。このルックアップテーブルデータtは、ルックアップテーブルメモリ4に入力され、変換入力信号h(輝度信号i)をアドレスとして一旦記憶される。そして、変換入力信号h’(次のフレームの輝度信号i)がルックアップテーブルメモリ4へ与えられると、そのアドレスに対するデータが、補正出力輝度信号mとして出力される。補正出力輝度信号mは、D/A変換器5でアナログ信号に変換され出力信号dとなる。これらの信号処理は、タイミング制御回路6にてコントロールされている。
FIG. 3 is a block diagram showing a circuit configuration of such a conventional gradation correction apparatus. In this gradation correction apparatus, the A / D converter 1 converts the input video signal a into a luminance signal i as digital data. A luminance histogram p is extracted from the luminance signal i in the
次に、上記一連の信号処理を実行する各回路の動作タイミングを、図4を用いて説明する。ここでは、第Nフレームの入力映像信号12を階調補正する場合を示している。階調補正対象の第Nフレームの1V前のフレームである第(N−1)フレームの入力映像信号11から、この第(N−1)フレーム期間内に、ヒストグラムメモリ2にて輝度ヒストグラムpの抽出処理14が行われる。また、第(N−1)フレーム期間と第Nフレーム期間との間のブランキング期間13に、演算装置3でルックアップテーブルデータtの演算処理15が行われる。求められたルックアップテーブルデータtに基づき、第Nフレーム期間においてルックアップテーブルメモリ4によるメモリ変換処理16がなされ、第Nフレームの映像信号の出力処理17が行われる。
しかしながら、上記従来の階調補正装置では、図4で示したタイミング図のように、演算装置での輝度ヒストグラムpからルックアップテーブルデータtへの変換処理を、第(N−1)フレームと第Nフレームとの間のブランキング期間13に完了しなくてはならない。特に、大画面高画質化が進んだ現在では、輝度ヒストグラムおよびルックアップテーブルデータは膨大な量である。そのため、これらの変換処理を所定の期間内に完了するには高速な演算器を実装する必要があり、回路規模とコストの増大を招くこととなる。
However, in the conventional gradation correction device, as shown in the timing chart of FIG. 4, the conversion process from the luminance histogram p to the look-up table data t in the arithmetic device is performed with the (N−1) th frame and the first. It must be completed in the
そこで、本発明は上記従来の課題を解決するもので、階調補正信号の演算処理について、高速の演算器を使用しなくてもリアルタイム保証できる階調補正装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a gradation correction apparatus capable of guaranteeing real-time processing of a gradation correction signal without using a high-speed arithmetic unit.
この目的を達成するために、本発明の階調補正装置は、入力映像信号の輝度分布を作成するヒストグラムメモリと、前記ヒストグラムメモリのデータから次のフレームでの階調補正データを演算する演算装置と、前記階調補正データを記憶するルックアップテーブルメモリとを備え、前記輝度分布の作成と前記階調補正データの演算、および、前記階調補正データによる階調補正という一連の信号処理を、入力映像信号を垂直走査方向に複数に分割した領域毎に順次行うよう、前記一連の信号処理のタイミングを制御するタイミング制御回路を有することを特徴とする。 In order to achieve this object, a gradation correction apparatus according to the present invention includes a histogram memory that creates a luminance distribution of an input video signal, and an arithmetic apparatus that calculates gradation correction data in the next frame from the data in the histogram memory. And a look-up table memory for storing the gradation correction data, and a series of signal processing including creation of the luminance distribution, calculation of the gradation correction data, and gradation correction by the gradation correction data, It has a timing control circuit for controlling the timing of the series of signal processing so that the input video signal is sequentially performed for each of the divided areas in the vertical scanning direction.
本発明によれば、階調補正信号を得るための一連の信号処理を、入力映像信号を垂直走査方向に複数に分割した領域毎に分割して行うことができるため、それぞれの処理時間を長く確保することができ、リアルタイム保証する為に高速な演算器を実装する必要がなく回路規模を削減することができる。 According to the present invention, since a series of signal processing for obtaining a gradation correction signal can be performed by dividing the input video signal into a plurality of regions divided in the vertical scanning direction, each processing time is increased. The circuit scale can be reduced because it is not necessary to mount a high-speed computing unit to guarantee real time.
本発明の階調補正装置では、前記入力映像信号の水平ブランキングをカウントする水平シンクロカウンタをさらに備え、前記タイミング制御回路が、前記入力映像信号の前記垂直走査方向の分割タイミングを、前記水平シンクロカウンタにより決定することが好ましい。また、前記一連の信号処理を、前記入力映像信号を垂直走査方向に二分割した領域毎に順次行うことが好ましい。 The gradation correction apparatus of the present invention further includes a horizontal sync counter that counts horizontal blanking of the input video signal, and the timing control circuit determines the division timing of the input video signal in the vertical scanning direction. It is preferably determined by a counter. Further, it is preferable that the series of signal processing is sequentially performed for each region obtained by dividing the input video signal into two in the vertical scanning direction.
以下、本発明の階調補正装置について、図面を参照しながら具体的な実施の形態を説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the gradation correction apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態にかかる階調補正装置10の概略構成を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態にかかる階調補正装置10は、A/D変換器1、ヒストグラムメモリ2、演算装置3、ルックアップテーブルメモリ4、D/A変換器5、タイミング制御回路6、および、水平シンクロカウンタ7を備えている。演算装置3は、マイクロコンピュータで構成されている。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a
階調補正装置10において、A/D変換器1は、入力映像信号aをデジタルデータに変換し、輝度信号iを出力する。輝度信号iから、ヒストグラムメモリ2において輝度ヒストグラムpが抽出される。階調補正装置10は、この輝度ヒストグラムpの抽出から始まる一連の信号処理を、入力映像信号aを垂直方向に複数に分割した領域毎に行うために、水平シンクロカウンタ7を備えている。水平シンクロカウンタ7は、輝度信号iの水平ブランキング数をカウントし、このカウント結果に基づいて、信号処理のタイミングを分割するための制御信号をタイミング制御回路6に送る。
In the
演算装置3は、輝度ヒストグラムpから、階調補正のためのルックアップテーブルデータtを生成する。このルックアップテーブルデータtが、ルックアップテーブルメモリ4に入力され、変換入力信号h(輝度信号i)が示すアドレスへ一旦記憶される。そして、変換入力信号h’(次のフレームの輝度信号i)がルックアップテーブルメモリ4へ与えられると、変換入力信号h’が示すアドレスに格納されているデータが、補正出力輝度信号mとして出力される。この点は、図3に示した従来の階調補正装置と同じである。ただし、本実施形態の階調補正装置では、これらの一連の信号処理は、水平シンクロカウンタ7でのカウント結果に基づいて、垂直方向に複数に分割された入力映像信号に対し、領域毎に行われる。
The
なお、本実施形態では、演算装置3は、輝度ヒストグラムpに、正規化係数を乗算し、正規化後のヒストグラムデータの累積演算を行うことにより、ルックアップテーブルデータtを生成する。ただし、演算装置3が輝度ヒストグラムpからルックアップテーブルデータtを生成する処理は、この具体例に限定されず、周知の処理を適用可能である。例えば、ヒストグラムデータに対して、平均値フィルタ、メジアンフィルタ等の平滑化を行いその演算結果のヒストグラムデータに対し入力輝度信号の平均値、モード値、最大値、最小値、偏差係数、白面積、黒面積等を検出し、これらのデータから、リミッタ値、加算値、減算値、累積スタート輝度レベル、累積ストップ輝度レベル、出力最大レベルを決め、ヒストグラムデータの累積演算を行い、これからルックアップテーブルデータを求めることが可能である。
In the present embodiment, the
このような、一連の信号処理の様子を、図2を用いて具体的に説明する。 A state of such a series of signal processing will be specifically described with reference to FIG.
図2は、入力映像を上半分と下半分の垂直方向の二領域に分割した場合、すなわち、入力映像信号の垂直中央で演算装置3を起動させる場合のタイミング図である。まず、階調補正装置10では、第(N−1)フレームの上半分の映像信号11aが入力されている間に、ヒストグラムメモリ2において、映像信号11aから、入力映像の上半分の輝度ヒストグラムpの検出処理14aが行われる。次に、第(N−1)フレームの下半分の映像信号11bが入力されている間、ヒストグラムメモリ2において、映像信号11bから、入力映像の下半分の領域の輝度ヒストグラムpの検出処理14bが行われる。なお、この検出処理14bと並行して、演算装置3で、入力映像の上半分の領域についてのルックアップテーブルデータtの演算処理15aが行われる。そして、ブランキング期間13になると、下半分の領域のルックアップテーブルデータtの演算処理15bが開始されるが、このとき上半分の領域の演算処理15aはほぼ完了しており、ルックアップデーブルメモリ4でのメモリ変換処理16aがすぐにでも開始できる状態となっている。そして、ルックアップデーブルメモリ4により階調補正が行われた結果として、第Nフレームの上半分の映像信号の出力処理17aが行われている間に、演算装置3において、第Nフレームの下半分の領域の演算処理15bが完了する。そして、演算処理15bで得られた第Nフレームの下半分の領域の映像信号について、ルックアップテーブルメモリ4によりメモリ変換処理16bがなされる。これにより、第Nフレームの下半分の領域について、第(N−1)フレームの入力映像信号に基づいた階調補正がなされた結果としての、映像信号の出力処理17bが行われる。
FIG. 2 is a timing diagram when the input video is divided into two vertical regions of the upper half and the lower half, that is, when the
このように、本実施形態の階調補正装置10では、水平シンクロカウンタ7で、入力階調補正中の映像期間を検出し、上半分の領域と下半分の領域とに分割して階調補正のための一連の処理を行う。すなわち、水平シンクロカウンタ7で、第(N−1)フレームの上半分の映像信号の入力が終了した時点(図2に示すT1)を検知し、タイミング制御回路6が、この時点T1において演算装置3での演算処理15aを開始させる。これにより、演算装置3におけるソフトウェア演算時間のための処理時間を長くとることができる。
As described above, in the
なお、上記では、1フレームを上半分の領域と下半分の領域とに二分割して処理する例を示したが、これに限られず、上端1/3、中央1/3、下端1/3への三分割とするなど、分割数を3以上とすることも可能である。 In the above description, an example in which one frame is divided into an upper half area and a lower half area is shown. However, the present invention is not limited to this, and the upper end 1/3, the center 1/3, and the lower end 1/3. It is also possible to set the number of divisions to three or more, such as three divisions.
従来のように、ブランキング期間中に輝度ヒストグラムからルックアップテーブルデータへの変換処理を完了する場合と比較して、本実施形態の階調補正装置10のように1フレームを二分割して処理する場合は、映像のアクティブ期間の半分に相当する時間を演算時間として活用できる。しかし、このように1フレームを二分割して処理する場合は、ルックアップテーブルを求める入力映像の分割位置が画面中央に相当する。これに対して、1フレームを、上述のように例えば上端1/3、中央1/3、下端1/3の3つの領域に分割してルックアップテーブルを求めれば、人間の画面注視点は、通常、画面の中央にあるので、観察者が最も注目する画面中央の画像に対して最適なルックアップテーブルが求められるという利点がある。
Compared to the case where the conversion process from the luminance histogram to the look-up table data is completed during the blanking period as in the prior art, one frame is divided into two as in the
なお、幅と高さの比率が4:3のモニタに、16:9のコンテンツ(例えば映画)を表示する場合、画面の上限に黒表示部分が存在する。この場合、入力映像信号を垂直方向において上から1:2:1の割合で三分割すれば、画面中央部のルックアップテーブルを最適に作成できるという利点がある。 When displaying a 16: 9 content (for example, a movie) on a monitor having a width to height ratio of 4: 3, a black display portion exists at the upper limit of the screen. In this case, if the input video signal is divided into three parts at a ratio of 1: 2: 1 from the top in the vertical direction, there is an advantage that the lookup table in the center of the screen can be optimally created.
また、垂直方向の画素数が720である場合、映像アクティブ期間(720ライン)に対して、ブランキング期間は30ラインとなる。このため、例えば、従来のようにブランキング期間(30ライン)で演算を終了することが可能なアルゴリズムを実装すれば、入力映像信号を最大24分割してルックアップテーブルを算出することが可能である。 When the number of pixels in the vertical direction is 720, the blanking period is 30 lines with respect to the video active period (720 lines). For this reason, for example, if an algorithm capable of completing the calculation in the blanking period (30 lines) as in the prior art is implemented, the lookup table can be calculated by dividing the input video signal into a maximum of 24. is there.
また、本発明において、1フレーム中で分割処理を施すことによって、分割部分であるルックアップテーブルデータtの切り替わり時点で、階調補正後の映像に不自然が生じる場合は、ルックアップテーブルデータtの切り替わり部分の近傍で、出力映像に対してローパスフィルタをかけることによって、この不自然さを減少させることも可能である。 Further, in the present invention, if the image after gradation correction is unnatural at the time of switching of the look-up table data t that is a divided portion by performing the division process in one frame, the look-up table data t It is also possible to reduce this unnaturalness by applying a low pass filter to the output video in the vicinity of the switching part.
本発明にかかる階調補正装置によれば、上記のように、入力映像信号を垂直方向の複数の領域に分割し、それぞれに対して階調補正信号を作成する一連の信号処理を行うため、演算処理時間に余裕を持たせることができる。これにより、回路の構成を複雑にすることなくリアルタイム処理を保証することができる。このため、ディジタルテレビ放送を受信する映像受信装置への組込みや、HD対応のビデオテープレコーダ、ビデオカメラ、ビデオディスク等へ好適に利用できる。 According to the gradation correction device according to the present invention, as described above, the input video signal is divided into a plurality of vertical regions, and a series of signal processing is performed to create a gradation correction signal for each of the regions. An allowance can be made for the calculation processing time. Thereby, real-time processing can be guaranteed without complicating the circuit configuration. For this reason, it can be suitably used in video receivers that receive digital television broadcasts, HD video tape recorders, video cameras, video disks, and the like.
本発明は、回路の構成を複雑にすることなくリアルタイム処理を保証できる階調補正装置として産業上利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be industrially used as a gradation correction apparatus that can guarantee real-time processing without complicating the circuit configuration.
1 A/D変換器
2 ヒストグラムメモリ
3 演算装置
4 ルックアップテーブルメモリ
5 D/A変換器
6 タイミング制御回路
7 水平シンクロカウンタ
10 階調補正装置
11 N−1フレーム信号入力期間
11a N−1フレームの上半分の信号入力期間
11b N−1フレームの下半分の信号入力期間
12 Nフレーム信号入力期間
12a Nフレームの上半分の信号入力期間
12b Nフレームの下半分の信号入力期間
13 ブランキング期間
14 ヒストグラムメモリ検出期間
14a 上半分の画像領域のヒストグラムメモリ検出期間
14b 下半分の画像領域のヒストグラムメモリ検出期間
15 補正信号演算期間
15a 上半分の画像領域の補正信号演算期間
15b 下半分の画像領域の補正信号演算期間
16 ルックアップメモリ変換期間
16a 上半分の画像領域のルックアップメモリ変換期間
16b 下半分の画像領域のルックアップメモリ変換期間
17 Nフレーム映像信号出力期間
17a 上半分の画像領域のNフレーム映像信号出力期間
17b 下半分の画像領域のNフレーム映像信号出力期間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 A /
Claims (3)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006285237A JP2008104016A (en) | 2006-10-19 | 2006-10-19 | Gradation correction device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=39437998
Family Applications (1)
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JP2006285237A Withdrawn JP2008104016A (en) | 2006-10-19 | 2006-10-19 | Gradation correction device |
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2006
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