JP2739991B2 - カラーテレビジョンの輝度信号補正方式 - Google Patents

カラーテレビジョンの輝度信号補正方式

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、カラーテレビジョン信号の伝送方式に係
り、特に高彩度画像の輝度ディテール伝送特性を補償
し、ほぼ各飽和度の画像に対してその伝送特性を平坦に
することの可能なカラーテレビジョンの輝度信号補正方
式に関するものである。
(発明の概要) この発明は、EDTV(Extended difinition TV)方式な
ど高品位TV方式において採用された高彩度画像の輝度デ
ィテール特性の送像側での補償技術に関するもので、 被写体輝度と線形関係の信号源から作られる線形輝度
信号から求めたその高域成分に、非線形処理して得た非
線形輝度信号から求めたその低域成分から得られる因子
を乗じて補正信号となし、NTSC方式など従来の標準方式
の非線形輝度信号の高域成分を前記補正信号で置換して
いる。
かくして高彩度画像の輝度ディテール伝送特性を補償
し、ほぼ各飽和度の画像に対してその伝送特性を平坦に
することを可能にしている。
(従来の技術) この種高彩度画像の輝度ディテールの伝送特性の補償
方式の従来例としては、特開昭63−67889号“カラーテ
レビジョン放送装置”や特開昭63−67890号“カラーテ
レビジョン放送装置”がある。
前者の発明は、その補償にあたり、伝送すべき輝度信
号の高域成分として線形の輝度信号をガンマ補正した信
号の高域成分を、従来のNTSC方式などのガンマ補正後に
マトリクス処理された非線形輝度信号の高域成分に替え
て多重しているが、その多重する利得因子を画像の彩度
に応じて変化させないため、高彩度部の伝送特性を平坦
にすることができず改善効果が少なかった。
また後者の発明は、この彩度に応じて高域成分の多重
レベルを変化させて上記欠点の改善をおこなってはいる
が、補正因子を乗算して補償輝度信号を得るための被乗
算信号が従来のNTSC方式などの非線形輝度信号より得て
いるため、十分な改善特性が得られなかった。
これら両方式の本発明方式との相違は後述の実施例の
項でも定性的にさらに説明される。
その他従来例としては本願人になる特公昭63−24596
号“ディテール補正方式”があるが、この発明は補正信
号として線形輝度信号と従来の非線形輝度信号の差を用
いており、従来のNTSC方式に較べ改善はなされるが、そ
の程度は十分でなかった。
(発明が解決しようとする課題) 従来技術の項でも述べてきたように、カラーテレビジ
ョン信号伝送方式で高彩度画像の輝度ディテール補償技
術としては、すでにいくつかの案が提供されており、そ
れぞれその利点とする所は有するものの今1つ不十分な
点をそれぞれ有していた。その最も顕著な共通とする欠
点は画像の高彩度における輝度ディテールの伝送特性が
平坦でないことであった。
従って本発明の目的は、上述の問題を解決し、高品位
テレビジョン信号伝送系においても高彩度画像の輝度デ
ィテールが忠実に伝送されて受信側において再生され、
画像の高彩度における輝度ディテール伝送特性が平坦に
なって、高画質の画像が再生できる送信側におけるカラ
ーテレビジョンの輝度信号補正方式を提供せんとするも
のである。
(課題を解決するための手段) この目的を達成するため、本発明カラーテレビジョン
の輝度信号補正方式は、3原色からなるカラーテレビジ
ョン信号を、受信側の受像機のガンマ特性を補償するた
めのガンマ補正を施した後、マトリクス回路を介して輝
度信号YSと2つの色信号に変換し、2つの当該色信号を
帯域制限して前記輝度信号YSに多重し複合テレビジョン
信号として伝送路に送出する伝送方式において、被写体
の3原色信号をマトリクス回路を介して得た線形輝度信
号Yから求めた輝度信号の高域成分に、非線形処理して
得た非線形輝度信号から求めた輝度信号の低域成分から
得られる因子を乗じて補正信号となし、当該補正信号を
前記輝度信号YSの低域成分に付加して伝送用輝度信号と
することを特徴とするものである。
(作 用) すなわち本発明方式によれば、従来の伝送方式におけ
る非線形輝度信号の高域成分伝送の代わりに、線形輝度
信号から求めた輝度信号の高域成分に非線形輝度信号か
ら求めた輝度信号の低域成分、すなわち輝度信号の信号
レベルから決定される因子を乗じた補正信号を用いるの
で、画像の高彩度における輝度ディテールの伝送特性も
平坦にできてその目的を達成することができる。
(実施例) 以下添付図面を参照し実施例により本発明を説明する
が、これに先立ち本発明の理解を容易にするため、カラ
ーテレビジョン系での輝度高域信号伝送特性の解析を行
ない、被写体輝度を再生するために必要な伝送輝度信号
の条件を調べる。
被写体のR,GおよびBからのカメラの撮像管出力の低
域成分をX1,X2,X3、高域成分をx1,x2,x3とし、高域成分
は低域成分より十分小さい(xk<<Xk)とする。またこ
こではkは1,2または3であり、それぞれR,GまたはBの
各成分に対応しΣはkに関して総和をとるものとする。
さらにまた従来からもNTSC方式などに使用されている
R,GおよびB信号を変換して2つの色信号と輝度信号を
得るためのマトリクス回路Mの係数をM=(mik)とす
る。そして記載の便宜上輝度信号に対する係数mikをmk
と略記する。被写体の輝度と線形関係にある輝度信号Y
およびその低域成分YLと高域成分YHは Y=Σmk(Xk+xk) YL=ΣmkXk YH=Σmkxk である。またこの線形輝度信号にガンマ補正を行なった
マトリクス・ガンマ補正輝度信号Ygおよびその低域成分
YgLと高域成分YgH である。
一方、従来のNTSC方式などガンマ補正後マトリクス処
理された輝度信号YSおよびその低域成分YSLと高域成分Y
SHはxk<<Xkとして となる。
所で第4図は受信側受像機の略構成図を示している
が、その入力信号の伝送されてきた輝度信号および2つ
の色信号をそれぞれYt,It,Qtとする。2つの色信号It
Qtは帯域制限されて伝送されてきたため存在するのは低
域成分のみである。輝度信号Ytの低域成分をYtL,高域成
分をyとすると Yt=YtL+y と表わされる。従来のNTSC方式などでも低域成分に関し
ては被写体の輝度レベルが再生されるので、輝度伝送信
号Ytの低域成分に関しては従来の輝度信号の低域成分を
伝送すればよい。
すなわち である。
受像機の逆マトリクス回路15の出力のR,GまたはBの
出力Xckは、その逆マトリクス14がエンコーダ側のマト
リクスMの逆マトリクスになっておるから であり、 となる。またCRT15の発光出力Xdkよって総和の発光輝度Ydは Yd=ΣmkXdk =Yl+YdHとなる。
但し、 従って、発光輝度の高域成分が被写体輝度の高域成分
に等しくなる条件は YdH=YH すなわち となる。
従って輝度伝送信号の高域成分yとして とすれば発光輝度信号は被写体輝度に等しくなる。
(ii)さらに、受信側受像機のCRT16のガンマがγ=2
と考えられる場合には1−Γ=Γでありyとして となる。
(iii)また、マトリクス・ガンマ補正信号Ygを考える
と、式(1)と(2)に示されたその低域、高域成分は であり、yとして y=yC=YgH(YgL/YSL) とし、発光輝度の高域成分が被写体輝度の高域成分に等
しくなる条件yaと比較すると ここでγ=1/Γ=2とした場合にはyC/ya=1とな
る。また、γ≠2の場合には、飽和度が非常に高い領域
で若干yc/yaが1より外れるが、第7図に示した数値解
析の結果より明らかなように、飽和度Sの全領域に対し
yC/yaはほぼ1で被写体輝度が受像機のCRT上に再現され
ることになる。yC/yaの1からのずれは第7図示のごと
くその飽和度の高い領域の90%以上で赤単色に対し1.5
<γ<2.5の範囲で±10%程度である。
第1図に本発明方式になるカラーテレビジョンエンコ
ーダ構成の第1の実施例を示す。これは前述の解析
(i)に対応する構成である。
撮像カメラ1により撮像された3原色R,GおよびB信
号は、従来のNTSC方式と同様にガンマ補正回路2,マトリ
クス回路3を介して従来と同様輝度信号YSと2つの色信
号I,Qに変換される。色信号I,Qに対しては従来と同様低
域通過フィルタ(LPF)5,6により帯域制限がなされ、輝
度信号YSからはLPF4でその低域成分YSLが抽出される。
一方マトリクス回路3と同じ作用をするマトリクス回
路7により撮像カメラ1の出力など被写体の輝度信号と
線形な関係を有するR,GおよびB信号から線形輝度信号
Yを作成し、つづいて高域通過フィルタ(HPF)8によ
りその高域成分YHを抽出する。抽出された高域成分は除
算器9に送られる。
またさらに、ガンマ補正回路2と同様な非線形回路10
により撮像カメラ1からの出力R,GおよびB信号が非線
形処理され、つづいてマトリクス回路3,7と同じ作用を
するマトリクス回路11により非線形輝度信号Ynを作成
し、LPF12でその低域成分YnLを抽出する。ここで非線形
回路10はそれが各入力に対し(1−Γ)乗なる非線形処
理をする回路である。
LPF12の出力は乗算器13によりγ倍された後、除算器
9に送られそこで伝送すべき伝送高域成分 が作成され、さらに加算器14で非線形輝度信号YSより抽
出された低域成分YSLに加算された伝送輝度信号Ytが作
成される。ここでHPF8の構成を第5図(a)の構成とす
る代わりに、第5図(b)のLPFと減算器による構成と
することは通常の処理であり特に断わることはしない。
同様に除算器9の部分を第6図(a)とする代わりに代
6図(b)の構成にすることも通常の処理でありこれも
断わらない。また、HPF8と除算器9の順序をいれ替えて
も同様な効果が得られるが、これも断らない。
第2図示構成図は本発明方式に係る第2の実施例のそ
れであり前述の解析(ii)に対応する構成である。ここ
に示す構成各ブロックで第1図示のそれらと同じ作用を
するブロックには同一の参照番号と付したが、第1図示
の構成例からブロック10,11,12を削除したのが第2図示
の構成図である。この例では除算器9に与える除数とし
てLPF4の出力である低域成分YSLが使用されている。
第3図示構成図は本発明方式に係る第3の実施例で前
述の解析(iii)に対応する構成である。
ここに示す構成例は図示のブロックで第1図示のそれ
らと同じ作用をするブロックには同一の参照番号を付し
たが、第1図示の構成例からブロック10,11,12の各回路
を除き、除算器20の除数として与える信号としてLPF4の
出力である低域成分YSLを用いる。またマトリクス回路
7の出力である線形輝度信号Yに対しガンマ補正回路2
と同じ特性のガンマ補正回路17でマトリクス・ガンマ輝
度信号Ygを作成し、さらにLPF18と減算器19によりその
低域成分YgLと高域成分YgHを得る。さらに除算器20で低
域成分YgLとLPF4の出力YSLとより利得G=YgL/YsLをつ
くり、乗算器21で高域成分YgHをG倍し、 y=yC=YgH(YgL/YSL) として低域成分YSLに加算して伝送輝度信号Ytとする。
また第2,第3の実施例の上述の説明では、輝度信号の
高域成分YHまたはYgHに乗ずる因子を導出する輝度信号
の低域成分YSLを加算器14の入力にも使用しているが、
動作の安定化のため加算器14の入力としてマトリクス回
路3の出力YSにLPF4とは別の同一特性のLPFにより帯域
制限を行なった信号を用いてもよい。
以下本発明に係る3つの実施例につき詳細に説明して
きたが、最後に前述の伝送特性の解析で用いた手法を従
来技術の項で述べた従来例に適用して本発明の実施例と
比較検討してみよう。
特開昭63−67889号記載の従来例では、伝送する輝度
高域成分として信号YgHを伝送することで伝送特性を平
坦にできることを主張しているが、この記述は前述の解
析から間違いである。すなわち をyとして式(3)代入すると となるが、Σmk=1であるから であり、従ってCRT上に被写体輝度を再生できない。
例えばR信号のみがある場合を考えると γ=1/Γ=2.2とするとYdH=0.58YHとなりCRT上の輝度
高域成分は約5dB低下している。
また特開昭63−67890号記載の従来例では彩度に応じ
て高域成分の多重レベルを変化させているが、もととな
る高域成分を従来方式の非線形輝度高域成分より得てい
たため、十分な改善特性が得られなかった。すなわち伝
送輝度高域信号としてy=YSH×YgL/YSLを用いている
が、例えば、赤のみの信号R+rがある場合を考えると YgH=ΓΣmkxk(ΣmkXkΓ−1 =Γ×0.3r×(0.3R)Γ−1 となり、これを式(3)に代入すると YsH=γΓ×0.3r×(0.3)Γ−1×0.3R1−Γ =0.3r×0.3Γ−1×0.3 =0.3ΓYH γ=1/Γ=2.2とするとYdH=0.58YHとなり、CRT上の輝
度高域成分は約5dB低下する。すなわち従来技術の2つ
の前記特開昭ではその改善効果はかなり小さい。
また、特公昭63−24596号記載の従来例としては前記
補正信号として線形輝度信号の高域成分YHと従来方式の
非線形輝度信号の高域成分YSHの差を従来方式の非線形
輝度信号YSに付加することで補償している。従って信号
yとしては線形輝度信号の高域成分YHが使用されている
にすぎない。それ故伝送特性としては特開昭63−67889
号記載の従来例と同じである。
(発明の効果) 以上本発明のよってたつ輝度高域信号伝送特性の解析
ならびにその実施例について詳細に述べてきたが、これ
ら記載からも明らかなように、本発明方式によれば、従
来のカラーテレビジョン伝送方式では送信側でガンマ補
正後マトリクス回路を介して非線形輝度信号を得、これ
を伝送輝度信号としていたため高彩度画像の輝度ディテ
ール伝送特性が劣化していたのを完全に補償することで
き、被写体の輝度を受信側受信機で忠実に再生できるよ
うになり、高画質の画像の伝送が可能になった。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図および第3図は、本発明補正方式に係る
第1、第2および第3の実施例の送信側エンコーダ構成
のブロック線図をそれぞれ示し、 第4図は受信側受像機の略構成図を示し、 第5図と第6図は、それぞれ実施例HPF回路8の構成お
よび除算器9まわりの回路構成を示し、 第7図は本発明方式の赤色の飽和度に対するγをパラメ
ータとした補償特性を示す。 1……撮像カメラ 2,17……ガンマ補正回路 3,7,11……マトリクス回路 4,5,6,12,18……LPF、8……HPF 9,20……除算器、10……非線形回路 13,21……乗算器、14……加算器 15……逆マトリクス回路、16……CRT 19……減算器。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】3原色からなるカラーテレビジョン信号
    を、受信側の受像機のガンマ特性を補償するためのガン
    マ補正を施した後、マトリクス回路を介して輝度信号YS
    と2つの色信号に変換し、2つの当該色信号を帯域制限
    して前記輝度信号YSに多重し複合テレビジョン信号とし
    て伝送路に送出する伝送方式において、 被写体の3原色信号をマトリクス回路を介して得た線形
    輝度信号Yから求めた輝度信号の高域成分に、非線形処
    理して得た非線形輝度信号から求めた輝度信号の低域成
    分から得られる因子を乗じて補正信号となし、当該補正
    信号を前記輝度信号YSの低域成分に付加して伝送用輝度
    信号とすることを特徴とするカラーテレビジョンの輝度
    信号補正方式。
  2. 【請求項2】請求項1記載の補正方式において、前記求
    めた輝度信号の高域成分が前記線形輝度信号Yを高域通
    過フィルタを介して求めた高域成分YHであり、 前記因子が前記受像機がガンマ値をγとした時、ガンマ
    値として{1−(1/γ)}に近い値を用いてガンマ処理
    した非線形輝度信号Ynから求めた低域成分YnLで決定さ
    れる因子であることを特徴とするカラーテレビジョンの
    輝度信号補正方式。
  3. 【請求項3】請求項1記載の補正方式において、前記求
    めた輝度信号の高域成分が前記線形輝度信号Yを高域通
    過フィルタを介して求めた高域成分YHであり、 前記因子が前記輝度信号YSの低域成分YSLで決定される
    因子であることを特徴とするカラーテレビジョンの輝度
    信号補正方式。
  4. 【請求項4】請求項1記載の補正方式において、前記求
    めた輝度信号の高域成分が前記線形輝度信号Yにガンマ
    補正値1/γを用いてガンマ補正処理して得られたマトリ
    クス・ガンマ補正輝度信号Ygの高域成分YgHであり、 前記因子が前記マトリクス・ガンマ補正輝度信号Ygの低
    域成分YgLと前記輝度信号YSの低域成分YSLからもとまる
    YgL/YSLで決定されることを特徴とするカラーテレビジ
    ョンの輝度信号補正方式。
  5. 【請求項5】負極性の同期信号を付して複合テレビジョ
    ン信号を伝送路に送出する請求項1から4いずれかに記
    載の補正方式において、信号の零レベル以下に所定の閾
    値を設けて前記伝送用輝度信号のレベルが前記所定の閾
    値を越えてより負にシフトするのを防止したことを特徴
    とするカラーテレビジョンの輝度信号補正方式。
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