JP2867095B2 - カラー・コンポーネント信号の処理装置 - Google Patents
カラー・コンポーネント信号の処理装置Info
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Description
維持するためにカラー・コンポーネント信号を処理する
カラー・コンポーネント信号の処理装置に関する。
及び従来の陰極線管(以下CRTという)表示装置6を
示す。カメラ2は、カラー・コンポーネント信号R’、
G’及びB’を発生する3個の線形センサ4R、4G及
び4Bを含む。これら3つの信号の電圧は、カメラの焦
点面の赤色、緑色及び青色の光の強度に夫々比例する。
しかし、従来のCRTのスクリーンにより放射される光
の強度は、CRTの電子銃に供給されるビデオ信号の電
圧と線形の関係ではない。カラーCRTの場合、CRT
により放射される光の強度は、次の式で表される。 E=0.299*(R**GAMMA) +0.587*(G**GAMMA) +0.114*(B**GAMMA) ・・・(1) ここで、R、G及びBは、赤色、緑色及び青色の電子銃
に夫々供給される駆動電圧であり、*は乗算、**は累乗
を表し、GAMMA(ガンマ)は定数(NTSC方式の
場合2.2)である。
係にあるので、図5に示すビデオカメラ2は、ガンマ補
正回路5R、5G及び5Bを含み、カメラが出力する赤
色、緑色及び青色コンポーネント信号R、G、Bが、
R’**(1/GAMMA)、G’**(1/GAMM
A)及びB’**(1/GAMMA)に夫々比例するよ
うにする。カメラから供給されるR、G及びBカラー・
コンポーネント信号を適当に増幅して、点線で示す様に
CRT7を直接に駆動するために使用してもよく、CR
Tから放射される赤色光、緑色光及び青色光の強度は、
R’、G’及びB’に夫々比例する。しかし、NTS
C,PAL及びRP125の様な殆どのカラー・テレビ
ジヨン規格では、可視情報を Y=0.229*R+0.587*G+0.114*B ・・・ (2) で表される輝度(Y)と、クロミナンス即ちクロマ(C
R及びCB)とに符号化している。NTSC方式では、
CRはR−Yに等しく、CBはB−Yに等しい。ビデオ
カメラ2は、R、G及びBコンポーネント信号をルミナ
ンス及びクロマ・コンポーネント信号に変換する抵抗性
符号化マトリックス8を含み、表示器6はY、CR及び
CB信号を受け取り、これらの信号からR、G及びBコ
ンポーネント信号を再生する復号化マトリックス9を含
む。
に関し4.2MHzの帯域幅及びクロマ・コンポーネン
ト信号に関し最高1.2MHzの帯域幅を規定してい
る。この帯域幅の違いは、人間の目が、輝度の高周波数
の変化より強度の高周波数の変化のほうに敏感であると
いう事実に基づくものである。NTSC方式の有効帯域
幅を十分に使用したルミナンス・コンポーネント信号を
発生できるように、各原色コンポーネント信号の帯域幅
は、少なくとも4.2MHzである必要がある。ルミナ
ンス及びクロミナンス・コンポーネント信号を結合させ
て合成NTSC信号を形成する前に、ルミナンス・コン
ポーネント信号はフィルタ10により帯域幅が4.2M
Hzに制限され、クロマ・コンポーネント信号はフィル
タ11により帯域幅が1.2MHzに制限される。
白色光を放射するように、R、G及びBの各々が1に等
しいとすると、Yは1に等しく、放射光の強度Eは1に
等しい。しかし、放射光強度EはR、G及びBの非線形
関数であるので、ルミナンス・コンポーネントYは、C
RTにより放射される光の強度を表わすには十分ではな
い。この様に、強度EはY、CR及びCBの関数であ
り、特定のYの値は、小さなクロマ値と結合するときよ
りも、大きなクロマ値(CR又はCBの一方又は両方に
関する大きな絶対値)と結合するときの方が高い強度と
なる。例えば、飽和した最高輝度の赤(R=1、G=
0、B=0)は、Y値が0.299であり、強度値Eは
0.299となる。これに対しR=0.299、G=
0.299及びB=0.299であるグレイは、Y値が
0.299であるが、強度Eは0.299**GAMM
A、即ちGAMMA=2.2に関して0.070とな
る。
びBとの非線形の関係並びにEがYの関数と同様にCR
及びCBの関数であるということにより、NTSC合成
信号を生成するために信号を結合する準備をするときの
ように、クロマ・コンポーネント信号がルミナンス・コ
ンポーネント信号より低い帯域幅にろ波されるときに、
問題が起きる。
を使用して、高解像度のCRT表示装置を駆動し、Rの
値がフィールドの選択した領域内で1であり、他の領域
で0であり、G及びBの値がフィールド全体にわたり0
であることにより、CRTが黒い背景に飽和した赤色の
領域を表示していると、Yのピーク値は0.299であ
り、Eのピーク値は0.299である。これらのカラー
・コンポーネント信号がNTSC規格に変換され、フィ
ールドの赤色領域が、少なくともクロマ・チャンネルの
帯域幅により許容できるだけ広い垂直ラインであるとす
ると、赤色ラインの領域内のY及びEの値は高解像度表
示の場合と同様に同一である。R−Y及びB−Yのピー
ク値は、夫々0.701及び−0.299である。しか
し、高解像度CRT表示装置に表示されるラインが、ル
ミナンス・チャンネル帯域幅により許容できるだけ狭け
れば、カラー・コンポーネント信号をNTSC規格に変
換する際に使用するクロマ・フィルタは、約3の係数に
よりクロマ信号を分散させ、同一の係数によりクロマ信
号のピーク値を減少させる。したがって、Yのピーク値
がまだ0.299である間は、R−Y及びB−Yのピー
ク値は、夫々0.234及び−0.100であり、Eのピ
ーク値は0.95、即ち幅が広いラインに関して強度値
の約1/3にすぎない。強度が減少するこの問題は、信
号が水平方向でろ波される場合に限らず、例えば、1フ
レーム当たり1000本以上のラインを有する高解像度
表示装置を駆動するためのコンポーネント信号が、1フ
レーム当たり約500又は600ラインしかない放送テ
レビジョン規格に変換されるときに、垂直方向のろ波に
関しても問題が生じる。PAL方式の場合は、GAMM
Aは2.8に等しく、問題は更に厳しい。
びクロマ・コンポーネント信号の帯域幅は、これらの信
号を低域通過フィルタでろ波することにより制限され
る。これは、必然的に、ガンマ補正された後に、低域通
過フィルタ動作が行われることを意味している。飽和及
びコントラストが低い場合の殆どの自然な画像では、図
5の構成により満足な表示が得られる。しかし、コンピ
ュータ・グラフィック・システムにより生成される様
な、暗い背景に対して飽和したカラーの精細な部分(高
い空間周波数の部分)を含む画像の場合、ガンマ補正さ
れた領域で低域通過ろ波をすることにより表示画像の輝
度が低下する。
許第4999702号は、ガンマ補正されたカラー・コ
ンポーネント信号内の高周波強度情報は、線形ルミナン
ス・コンポーネント信号及びガンマ補正されたクロマ・
コンポーネント信号を生成し、線形ルミナンス・コンポ
ーネント信号及びガンマ補正されたクロマ・コンポーネ
ント信号の関数であるガンマ補正されたルミナンス・コ
ンポーネント信号を生成することにより、これらの信号
をクロマ及びルミナンス・コンポーネント信号に符号化
するときに、維持されることを示している。
ブル及び補間回路を使用して、ガンマ補正されたルミナ
ンス・コンポーネント信号を生成している。ルックアッ
プ・テーブルは、ガンマの異なる値毎に再計算する必要
があり、この処理には時間がかかる。更に、上記の米国
特許に開示された方法及び装置は、暗い背景に対して表
示される色つきの精細部分に関して飽和損失が生じる。
ント信号から合成(複合又はコンポジット)信号を生成
するために、広帯域線形コンポーネント信号を処理する
際に、高周波数の輝度情報を維持できるカラー・コンポ
ーネント信号の処理装置を提供することにある。
・コンポーネント信号の処理装置は、広帯域線形カラー
・コンポーネント入力信号を受け取る入力手段と、広帯
域線形カラー・コンポーネント入力信号から高周波数線
形カラー・コンポーネント信号を生成する周波数分離手
段とを含む。マトリックス手段は、複数の高周波数線形
カラー・コンポーネント信号を結合し、高周波数補正信
号を生成し、結合手段は、高周波数補正信号を広帯域線
形カラー・コンポーネント入力信号内に存在する低周波
数コンポーネントを含むカラー・コンポーネント信号と
結合して、高周波数補正された線形カラー・コンポーネ
ント信号を生成する。
ネント信号の処理装置を示すブロック図である。この装
置は、補正されたカラー・コンポーネント信号R、G及
びBの発生源12を含む。カラー・コンポーネント信号
は、10ビットの並列形式のデジタル信号であり、この
例では、少なくとも4.2MHzである全て同じ帯域幅
である。発生源12は、例えば、カラー・コンポーネン
ト信号を供給するビデオカメラ又は高解像度カラー・グ
ラフィック・システムである。
信号R、G及びBは、ガンマ除去回路18R、18G及
び18Bに夫々供給される。回路18Rは、R**2.2
に等しい出力信号R’を供給し、回路18G及び18B
は、信号G及びBに関して同様に動作し、出力信号G’
及びB’を供給する。ガンマ除去回路18は、カラー・
コンポーネント信号R’、G’及びB’からガンマ補正
を除去し、補正されていない、即ち線形カラー・コンポ
ーネント信号R’、G’及びB’を夫々供給する。ガン
マ補正された出力信号が、4.2MHzより十分に大き
い帯域幅を有すると、線形信号R’、G’及びB’は、
カットオフ周波数が4.2MHzの低域通過フィルタ2
6に供給され、広帯域線形信号RW’、GW’及びBW’
が得られる。
W’、GW’及びBW’は、各々のカットオフ周波数が1.
2MHzの低域通過フィルタ28R、28G及び28B
に夫々供給され、低域通過ろ波された線形カラー・コン
ポーネント信号Rl’、Gl’及びBl’が得られる。
これらの信号Rl’、Gl’及びBl’は、夫々ガンマ
補正回路30R、30G及び30Bに供給される。ガン
マ補正回路30は、低周波数でガンマ補正されたカラー
・コンポーネント信号Rl、Gl及びBlを生成して、
クロマ・マトリックス32に供給する。クロマ・マトリ
ックス32は、クロマ・コンポーネント信号CR及びC
Bを出力する。線形領域におけるクロマ成分信号の帯域
幅を制限することにより、ガンマ補正領域内での低域通
過ろ波に関連する目に見える現象が生じるのを防止でき
る。
ネント信号Rl、Gl’及びBl’は、減算器40R、
40G及び40Bの減数入力端子に供給され、その加数
入力端子には、広帯域線形カラー・コンポーネント信号
Rw’、Gw’及びBw’が供給される。減算器40の
出力は、高域通過ろ波された線形カラー・コンポーネン
ト信号Rh’、Gh’及びBh’となり、これらの信号
はルミナンス・マトリックス42に供給される。生じた
高周波線形ルミナンス信号Yh’は、3個の加算器
(結合手段) 44R、44G及び44Bの各々の一方
の入力端子に供給される。加算器44の他方の入力端子
には、低域通過ろ波された線形カラー・コンポーネント
信号Rl’、Gl’及びBl’が供給され、その出力端
子からは高周波数補正された線形カラー・コンポーネン
ト信号Ry’、Gy’及びBy’が出力される。高周波
数補正された線形カラー・コンポーネント信号Ry’、
Gy’及びBy’は、ガンマ補正回路46R、46G及
び46Bに供給される。これらのガンマ補正回路は、ル
マ(luma)及びGAMMA補正カラー・コンポーネ
ント信号Ry、Gy及びByを第2ルミナンス・マトリ
ックス48に供給する。ルミナンス・マトリックス48
は、ルミナンス信号Yを出力する。
号R、G及びBが高解像度モニタに直接に供給される
と、強度Esが次の式で表される表示が生成される。 Es=0.299*(R**GAMMA)+0.587*(G**GAMMA) +0.114*(B**GAMMA) 即ち Es=0.299*R’+0.587*G’+0.114*B’
低周波数信号に関しては、低域通過ろ波された線形カラ
ー・コンポーネント信号Rl’、Gl’及びBl’は、
R’、G’及びB’に略等しく、高域通過ろ波された線
形カラー・コンポーネント信号Rh’、Gh’及びB
h’は極めて小さい。高周波数線形ルミナンス成分信号
Yh’は極めて小さく、したがって、高周波数補正され
た線形カラー・コンポーネント信号Ry’、Gy’及び
By’は、略低域通過ろ波された線形カラー・コンポー
ネント信号Rl’、Gl’及びBl’又はR’、G’及
びB’に等しい(図3参照)。よって、ガンマ補正され
たカラー・コンポーネント信号Rl、Gl及びBlと、
ルマ及びガンマ補正されたカラー・コンポーネント信号
Ry、Gy及びByはR、G及びBに略等しく、ガンマ
補正されたルミナンス信号は、0.299*R+0.5
87*G+0.144*Bに略等しい。
1及び図2の回路は、図5のカメラ2と同様に動作す
る。
の信号である高周波数信号に関しては、Rh’はR’に
略等しく、Gh’はG’に略等しく、Bh’はB’に略
等しい。この場合、信号輝度Esは、0.299*R
h’+0.587*Gh’+0.114*Bh’に略等
しい。これは、マトリックス42により行われる機能で
あり、信号輝度EsはYh’に略等しい。これらの高周
波数信号Rl、Gl’及びBlは、Yh’に比較して小
さい。よって、Ry’、Gy’及びBy’の各々は、Y
h’に略等しく、Yh’は信号輝度Esに略等しい
(図4参照) 。ルミナンス・マトリックス48及びガ
ンマ補正回路46は、次の式で表すガンマ補正されたル
ミナンス・コンポーネント信号Yを生成する。 Y=0.299*(Ry’**(1/GAMMA)) +0.587*(Gy’**(1/GAMMA)) +0.114*(By’**(1/GAMMA)) ≒0.299*(Es**(1/GAMMA)) +0.587*(Es**(1/GAMMA)) +0.114*(Es**(1/GAMMA)) =Es**(1/GAMMA) 式(1)及び(2)から次の様になる。 E=0.299*((CR+Y)**GAMMA) +0.587*((Y−0.509CR−0.194CB)**GAMMA) +0.114*((CB+Y)**GAMMA) ・・・ (3)
て極めて小さいので、式(3)は次の様になる。 E=0.299*(Y**GAMMA) +0.587*(Y**GAMMA) +0.144*(Y**GAMMA) =Y**GAMMA 以上より、YはEs**(1/GAMMA)に略等しく、
故に、Eは、略Es=(Es**(1/GAMMA))で
ある。よって、表示輝度Eは信号輝度Esに略等しいと
いう所望の結果となる。したがって、線形領域の高周波
数カラー・コンポーネント信号を結合して、高周波数線
形ルミナンス・コンポーネント信号を形成することによ
り、高周波数カラー情報の適切なスクリーン輝度が維持
される。
は、図1及び図2に示す装置は、従来の符号化マトリッ
クスに比較してYの値を増加させ、これにより、スクリ
ーン強度が補正される。
ラー・コンポーネント信号Rw’、Gw’及びBw’を
低域通過ろ波し、広帯域信号から低周波数カラー・コン
ポーネント信号Rl’、Gl’及びBl’を減算する代
わりに、高域通過ろ波し、マトリックス42の入力端子
に供給することにより、簡単に維持できる。しかし、低
域通過フィルタ28及び減算器40から成る周波数分離
手段が、広帯域線形カラー・コンポーネント信号をマト
リックス42の出力信号に加算する前に低域通過ろ波す
るために設けられていなければ、ルミナンス・コンポー
ネント信号Yが大き過ぎ、これにより望ましくない飽和
の損失が生じる。上述した様に、線形領域のカラー・コ
ンポーネント信号を低域通過すると、黒に対する飽和し
た精細部分に関する飽和度を改善する効果がある。
には、Xを1/GAMMAで累乗する。関数X**(1
/GAMMA)は、Xの負の値に対しては定義されない
が、図1及び図2に示すガンマ補正回路46には、負の
入力値が供給されることがある。一般に、この要求は、
Xの負の値に対して関数を補外することにより適応され
る。しかし、ガンマ補正関数は、X=0で無限傾斜を有
するので、補外は負の入力値を受け入れない。これらの
問題を解決するために、GAMMA補正に適用される関
数は、真のガンマ補正関数に対する近似値である。ガン
マ補正回路46は、0より小さいか又は0に等しい値に
対して8*X及び−1の大きい方を返し、0より大きい
Xの値に対して8*X及びX**(1/GAMMA)の
小さい方を返す。適当な色を維持するためには、GAM
MA補正回路30は、ガンマ補正回路46と同じ関数を
実行し、ガンマ除去回路18は、その関数の逆数を実行
する必要がある。
ではなく、X**(1/GAMMA)に近似し、負の入力
信号を受け入れることができればよい。例えば、入力信
号は0でクリップされ、最終結果が著しく劣化すること
なく負の出力を防止する。
形低周波数カラー・コンポーネント信号の高調波を発生
することがあるので、マトリックス32の出力信号は、
これらの高調波を除去するために1.2MHzの低域通
過フィルタ34に供給される。同様に、マトリックス4
8の出力信号は、ガンマ補正回路46の出力信号に含ま
れる高周波補正された信号の高調波を除去するために
4.2MHzの低域通過フィルタ50に供給される。フ
ィルタ34及び56のデジタル出力信号は、アナログ形
式に変換され、適当なライン及びフィールド速度を想定
すると、合成信号を発生するために使用してもよい。
ではなく、発明の要旨を逸脱することなく種々の変更が
可能である。例えば、入力端子に供給された信号が線形
形式ならば、ガンマ除去回路18は必要ない。更に、低
域通過フィルタ26は、線形信号の帯域幅が4.2MH
zより十分に大きい場合のみに必要となる。本発明は、
上述のデジタル信号に代わって、アナログ信号に関して
も使用できる。上述の説明は、一方向(水平)フィルタ
動作についてされているが、本発明の原理は、垂直方向
の精細部に関する高周波強度情報を維持するために垂直
フィルタ動作にも適用できる。
処理装置によれば、広帯域線形コンポーネント信号を処
理して、合成(複合又はコンポジット)信号を発生する
際に、高周波数の輝度情報を維持することができる。ま
た、周波数分離手段が複数の広帯域線形カラー・コンポ
ーネント入力信号から複数の高周波数線形カラー・コン
ポーネント信号を生成するので、これら複数の高周波数
線形カラー・コンポーネント信号を結合するマトリック
ス手段の動作周波数範囲は、高周波数を含む広帯域では
なく、この高周波数範囲のみをカバーすればよい。よっ
て、高周波数を含む広帯域ではなく、この高周波数範囲
のみの動作範囲のマトリックス手段は、広帯域の動作範
囲のマトリックス手段よりも動作周波数範囲が狭くてよ
いため、その構成が簡単且つ安価となりるという顕著な
作用効果も有する。
置の一部を示すブロック図である。
置の一部を示すブロック図である。
の低周波数動作を説明するためのブロック図である。
の高周波数動作を説明するためのブロック図である。
ロック図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 複数の広帯域線形カラー・コンポーネン
ト入力信号を処理する装置であって、 上記 複数の広帯域線形カラー・コンポーネント入力信号
を受け取り、複数の高周波数線形カラー・コンポーネン
ト信号を生成する周波数分離手段と、 上記複数の高周波数線形カラー・コンポーネント信号を
結合して、高周波数線形ルミナンス・コンポーネント信
号を生成するマトリックス手段と、 上記高周波数線形ルミナンス・コンポーネント信号を上
記広帯域線形カラー・コンポーネント入力信号内の低周
波数カラー・コンポーネント信号と結合して、 高周波数の補正された線形カラー・コンポーネント信号
を発生する 結合手段とを具えることを特徴とするカラー
・コンポーネント信号の処理装置。
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