JP2882444B2 - 色信号補正装置 - Google Patents

色信号補正装置

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JP2882444B2
JP2882444B2 JP5053042A JP5304293A JP2882444B2 JP 2882444 B2 JP2882444 B2 JP 2882444B2 JP 5053042 A JP5053042 A JP 5053042A JP 5304293 A JP5304293 A JP 5304293A JP 2882444 B2 JP2882444 B2 JP 2882444B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、擬似定輝度原理(詳
細は後述)に基づいて伝送されたテレビジョン信号、特
にMUSE方式で伝送されたテレビジョン信号を復調す
る装置に用いられる色信号補正装置に関する。そして、
この発明は、安価で簡単な回路構成においても、より忠
実な色再現が可能な装置を提供することを目的としてい
る。
【0002】
【従来の技術】テレビジョン信号を定輝度原理に従って
伝送する方式としてMUSE方式がある。MUSE方式
は、高品位テレビジョン(以下HDTV)信号を衛星放
送1チャンネルで伝送できるように帯域圧縮する方式で
ある(MUSE方式の詳細は、例えば、「日経エレクト
ロニクス」1987年11月2日号のp189〜p21
2「衛星を使うハイビジョン放送の伝送方式MUSE」
等参照)。このMUSE方式は、輝度信号・色信号(Y
C)間の干渉を避けるための非線形処理にも大きな特徴
がある。この非線形処理について、日本放送出版協会発
行「ハイビジョン技術」のp120〜121を基にして
説明する。
【0003】受信機のブラウン管(CRT)は、電気信
号入力と光出力との関係が直線ではなく、いわゆるガン
マ特性を持っている。そして、受像機を経済的にするた
め、ガンマ補正をカメラ側で行い、ガンマ補正のかかっ
たRGB信号からYC信号へマトリクス変換を行ってい
る。このため、YC間の干渉(クロストーク)が発生す
る。
【0004】YC間の干渉を避けるには、信号の伝送を
ガンマ系でなく、リニア系の信号で行い、受信側でガン
マ補正をかければよい。この方法では定輝度原理が成立
する。
【0005】MUSE方式においては、上記の理由で定
輝度原理を導入しているが、これをそのまま導入すると
次のような問題を生ずる。 (a) 量子化誤差が発生する。 (b) Y信号の低レベル部分(暗部)でのSN比が不利に
なる。 (c) C信号の低彩度部でのSN比が不利になる。
【0006】図5にMUSE方式における非線形処理の
構成図を示す。カメラ出力(図のRGB信号入力)はガ
ンマ補正がかけられていることを標準としているので、
MUSEエンコーダの入力で、まず逆ガンマ補正61を
行う。受信機側のCRTディスプレイのガンマ補正のた
めには、MUSEデコーダ出力でガンマ補正62を行
う。こられガンマ補正62、逆ガンマ補正61は、エン
コーダ、デコーダで逆特性になっていればよい。従っ
て、前記(a) の対策として、エンコーダ、デコーダのガ
ンマ、逆ガンマ特性は緩やかな曲線とし、完全なリニア
信号に戻さないようにする。即ち、マトリクス63、逆
マトリクス64は完全にリニア系ではないが、従来より
緩やかなガンマがかかった信号を用いて行う。これは、
完全に定輝度原理を満たすものではないので、擬似定輝
度原理と呼んでいる。(b) の対策は、Y信号にのみYの
伝送ガンマ65をかけ、黒レベル伸長を行った状態でY
信号を伝送する。(c) の対策は、C信号(色差信号)に
LPF66をかけた後、やはり、低レベル信号伸長の非
線形処理(Cの伝送ガンマ67)を行う。図6にC信号
伝送ガンマ特性を示す。
【0007】デコーダ側では、Y信号にのみYの伝送逆
ガンマ68をかけ、C信号(色差信号)にCの伝送逆ガ
ンマ69をかけ、完全ではないがリニア系に戻したY信
号とC信号を得、このY信号とC信号とから逆マトリク
ス回路64によって、リニア系のRGB信号とする。こ
のリニア系のRGB信号にCRTガンマ補正62をか
け、D/A変換70する。D/A変換後に再度マトリク
ス回路71によって、Y信号とC信号(色差信号である
Pb,Pr)とを得て、ディスプレイに出力する。
【0008】MUSEデコーダは、前述したように非線
形処理を多用する(図5の62,68,69)ので、高
精度な大規模な回路が必要となり高価となる。
【0009】そこで、回路の簡略化、低コスト化のため
に非線形処理を省略することが考えられているが、非線
形処理を省略した場合の影響について、MUSE−NT
SCコンバータ(以下MNコンバータ)を例に説明す
る。MNコンバータは、MUSE信号を比較的簡単にデ
コード処理し、現行のNTSC信号に変換している。
(この方法では、画質は劣化するが番組の内容を従来の
テレビジョン装置を使って鑑賞することができる。)
【0010】まず、従来のMNコンバータの線形性につ
いて説明する。
【0011】従来のMNコンバータにおいては、回路規
模をできる限り縮小する目的から伝送ガンマを戻したり
(図5の68,69参照)、CRTガンマ補正(図5の
62参照)をかけたりするといった非線形処理はなされ
ていない。さらに、逆マトリクス回路64とマトリクス
回路71とも省略される。非線形処理がなされない場
合、定輝度原理を満たさないので、受信機側でYC間の
干渉が生じるが、Y信号にかけられたY伝送ガンマ特性
(図5の65参照)がCRTガンマ特性(図5の62参
照)に比較的類似していることと、最終的に変換される
NTSC信号が高精細ではないという理由から、YC間
の干渉はそれほど大きな問題にならなかった。また、C
信号(色差信号)に関しても、図5のように非線形処理
されデコードされた場合に比較して、忠実な再現はでき
ないが、その誤差(正規に非線形処理されて得られたC
信号とのずれ)が色相へ与える影響は少ない(飽和度へ
の影響はある)ので大きな問題にはならない。ただし、
低彩度部については、非線形処理をしないと誤差が大き
くなるので、C伝送ガンマのみを戻す(図5の69参
照)処理を行うMNコンバータが、最近発表されてい
る。(三浦他、14−8「MUSE−NTSCコンバー
タ用LSIの開発」、1991年テレビジョン学会年次
大会、p293−294)。
【0012】しかし、C伝送ガンマを戻しただけでは、
Y信号のレベルに依存して色信号の飽和度が変化すると
いう誤差が生じ、より忠実な色再現性を求める観賞者に
はまだ不満が残った。この誤差の原理を以下に簡単に説
明する。(図5内に各信号を記載したので図5も参照の
こと)
【0013】リニアなY信号をYnとし、そのYnにガ
ンマ補正をかけた信号をYmとすると、
【0014】
【数1】
【0015】の関係になる。ここで、Γ(x)はガンマ
関数であり、簡単のためxの平方根で近似して進める。
このとき、数1は、
【0016】
【数2】
【0017】である。
【0018】同様に、リニアなRGB信号をRn,G
n,Bnとし、これにガンマ補正をかけた信号をそれぞ
れRm,Gm,Bmとすると、
【0019】
【数3】
【0020】である。
【0021】ここで、微少な色差信号R−Y成分があっ
た場合を考える。この時、正規のガンマ系から作られた
R−Y信号(正規の非線形処理(図5の68,69,6
2)により得られるMUSEデコーダのC信号出力)を
Δm、リニア系のR−Y信号をΔn(非線形処理は図5
の69のみで得れらるMNコンバータのC信号出力)と
する。即ち、
【0022】
【数4】
【0023】
【数5】
【0024】とし、これらの相対値を求めると、
【0025】
【数6】
【0026】となる。
【0027】数6は、正規のガンマ系から作られたR−
Y信号(MUSEデコーダのC信号出力)に対する、リ
ニア系の色差信号R−Y信号(MNコンバータのC信号
出力)の相対誤差が、輝度信号に関して増加傾向になる
ことを示唆している(色差信号B−Y信号についても同
様)。即ち、輝度レベルが高いときには飽和度が高く
(色が濃く)なり、輝度レベルが低いときには飽和度が
低く(色が淡く)なってしまう。
【0028】このように、正規の非線形処理により得ら
れるC信号(MUSEデコーダのC信号出力)の代わり
に、リニア系のC信号(MNコンバータのC信号出力)
を用いる場合には、Y信号のレベルに依存してC信号に
誤差を生じる結果となる。
【0029】そこで本出願人は、特願平4−72378
号(整理番号H04000089出願日 平成4年2月
21日)として、Y信号のレベルに依存する、C信号の
飽和度の誤差を十分に抑圧でき、簡易で安価な回路構成
において、より忠実な色再現性が得られる色信号補正装
置を提案した。この色信号補正装置は、ガンマ系の輝度
信号Ymのレベルに応じてリニア系のC信号(色差信
号)の利得を制御している。
【0030】
【発明が解決しようとする課題】しかし、先の出願の色
信号補正装置は、MNコンバータ用であり、高品位な出
力信号を必要とされるMUSEデコーダに、回路構成簡
略化の目的でその色信号補正装置をそのまま用いると次
のような問題があることが判明した。
【0031】MUSE方式において、輝度信号のRGB
信号による構成比率は、よく知られているように次式の
数7で表せる。
【0032】
【数7】
【0033】この数7より、同じレベルの色であって
も、色によって輝度が異なることを示している。従っ
て、先の出願の色信号補正装置のように、ガンマ系の輝
度信号Ymのレベルのみでリニア系の色差信号の利得を
制御し、CRTガンマ系のC信号を得るようにした場
合、色によって制御にばらつきが生じ、高品位な信号再
生が要求されるMUSEデコーダレベルでは、忠実な色
再現ができなかった。
【0034】この発明が解決しようとする課題は、輝度
信号の伝送逆ガンマ補正を省いたガンマ系(結果的にC
RTガンマ系と見なせる)の輝度信号Ymと、伝送逆ガ
ンマ補正されたC信号(Rn-Yn,Bn-Yn )とから、正規に
処理して得られる色差信号により近いCRTガンマ系の
色差信号が得られ、非線形処理を省略し簡単で安価な回
路構成としたMUSEデコーダにおいても、より忠実な
色再現を可能とする色信号補正装置とするには、どのよ
うな手段を講じればよいかという点にある。
【0035】さらに、MUSE方式による輝度、色差信
号を、いったんRGB信号に変換することなく、直接H
DTV機器用のY,Pb,Pr信号(ハイビジョンのベ
ースバンド形式の信号)に変換でき、マトリクス回路の
大幅な簡略化が図れる色信号補正装置とするには、どの
ような手段を講じればよいかという点にある。
【0036】
【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するために本発明は、
【0037】MUSE方式の伝送ガンマ補正されたガン
マ系の輝度信号、及びMUSE方式のリニア系の色差信
号とを入力とし、
【0038】前記ガンマ系の輝度信号をそのまま出力す
る出力端子と、
【0039】前記ガンマ系の輝度信号と、前記リニア系
の色差信号とを所定の割合で混合する混合回路と、
【0040】前記混合回路から出力される混合信号をノ
ンリニア変換した利得制御信号を出力するノンリニア特
性変換回路と、
【0041】前記利得制御信号に応じて前記リニア系の
色差信号の利得を調整し、ガンマ系に補正された色差信
号を出力する利得調整回路とより構成したことを特徴と
する色信号補正装置を提供するものである。
【0042】
【実施例】ガンマ特性を視覚上問題のない程度に補正す
るに止めて非線形処理を合理化(Y信号伝送逆ガンマ補
正とCRTガンマ補正とを省略)できれば、MUSE信
号を比較的簡単にデコード処理することが可能となり、
安価なMUSEデコーダを提供できる。この時に問題に
なるのが、前述したような色再現性であるが、本発明
は、輝度信号の伝送逆ガンマ補正を省いたガンマ系(結
果的にCRTガンマ系と見なせる)の輝度信号Ymのレ
ベルのみでなく、伝送逆ガンマ補正されたリニア系のC
信号(色差信号Rn-Yn,Bn-Yn )のレベルをも用いて、リ
ニア系のC信号の利得を制御しCRTガンマ系のC信号
を得るようにした。これにより、本発明は、より忠実な
色再現を得られるものである。さらに、本発明は、MU
SE方式による信号(ガンマ系の輝度信号Ymと前記C
RTガンマ系のC信号)を、直接HDTV機器用のY,
Pb,Pr信号(ハイビジョンのベースバンド形式の信
号)に変換することで、マトリクス回路の大幅な簡略化
を実現した。
【0043】図1に本発明の第1実施例を示す。端子2
Aには、ガンマ補正されている輝度信号Ymを入力す
る。MUSE方式で伝送されてくる輝度信号Ymには、
もともと輝度伝送ガンマがかけられているので、これを
そのまま流用すれば十分である。(即ち、図5(b)の
デコーダにおいて、A/D変換後、輝度の伝送逆ガンマ
補正を省略してMUSEデコード回路から出力されるY
m信号を端子2Aに入力する。)
【0044】輝度伝送ガンマ特性はCRTガンマ特性と
類似しているので(この類似性により、受信側で輝度の
伝送逆ガンマ補正を省略できるのであるが)、CRTガ
ンマ系の輝度信号出力である端子2Hには、端子2Aよ
り入力された輝度信号Ymを、なんら処理することなく
そのまま供給する。
【0045】端子2B、2Cにはリニア系のC信号(色
差信号)であるRn−Yn、Bn−Yn信号を入力す
る。(即ち、図5(b)の色伝送逆ガンマ補正後の色差
信号を入力する。)
【0046】端子2A,2B,2Cからの信号は、それ
ぞれ混合器2Dへ入力される。ここで、輝度信号Ymに
おけるRGB信号の構成比率は当然前記数7で示したよ
うになっている。R,G,Bの各信号の構成比率が数7
に示すように大きく異なっていることにより上述の問題
が発生したので、混合器2Dでは、RGB信号の構成比
率が等しくなるように、次式の数8で示す割合で輝度信
号YmにRn−Yn、Bn−Yn信号を混合し、混合信
号Tを出力する。(なお、混合信号TのR,G,Bの各
信号の構成比率は、数7のように大きく異ならないよう
な構成比率であれば、等しい構成比率からある程度の幅
を持たせてもよい。)
【0047】
【数8】
【0048】混合器2Dの出力信号Tは、ノンリニア特
性変換回路2Eに入力される。ノンリニア特性変換回路
2Eでは、色差信号をリニア系からCRTガンマ系へ補
正する時の制御信号となる利得制御信号を生成する。こ
の利得制御信号は、混合信号Tのレベルに応じて利得調
整回路2F,2Gの利得を決定する信号である。最適な
制御信号としては、図2に示す、混合信号Tのレベルに
対してノンリニア特性を有する制御信号である。図2に
示す特性は、正規のガンマ処理(図5(b)に示す6
8,69,62のすべてのガンマ処理)をして得た色差
信号と、リニア系での色差信号の比とを輝度信号と関係
づけて求めたものである。なお、回路規模をより小型化
するために、ノンリニア特性を複数の直線により近似し
た特性、例えば図3に示す2直線による近似特性として
も実用上ほとんど問題はない。
【0049】利得調整回路2Fには、ノンリニア特性変
換回路2Eの利得制御信号と、端子2Bからのリニア系
の色差信号Rn−Ynとが入力される。利得調整回路2
Fは、利得制御信号に従い、Rn−Yn信号の利得を制
御することでCRTガンマ系への補正を行い、CRTガ
ンマ系の色差信号(Rn−Yn)′を出力する。そし
て、利得調整回路2Fからの出力信号(Rn−Yn)′
は端子2Iに供給される。
【0050】利得調整回路2Gは利得調整回路2Fと同
様にして、リニア系の色差信号Bn−YnをCRTガン
マ系に補正した色差信号(Bn−Yn)′を出力する。
そして、利得調整回路2Gの出力信号(Bn−Yn)′
は端子2Jに供給される。
【0051】このように本実施例では、ガンマ系(CR
Tガンマ系と見なしてよい)の輝度信号Ymのレベルの
みでなく、伝送逆ガンマ補正されたリニア系のC信号
(色差信号Rn-Yn,Bn-Yn )のレベルをも用いて、リニア
系の色差信号の利得を制御しCRTガンマ系の色差信号
を得ている。これにより、本実施例は、従来例に比べ
て、正規に処理した信号に格段に近いCRTガンマ系の
色差信号が得られるので、ガンマ特性を視覚上問題のな
い程度に補正するに止めて非線形処理を合理化(Y信号
伝送逆ガンマ補正とCRTガンマ補正とを省略)した安
価なMUSEデコーダにおいても、この色信号補正装置
を用いれば、より忠実度の高い色再現を実現できる。な
お、色信号補正装置に非線形処理を用いているが、その
非線形処理はあまり高精度を必要とせず、Y信号伝送逆
ガンマ補正やCRTガンマ補正に比べて十分に安価で簡
単な構成により実現できる。
【0052】次に、本発明の第2実施例を図4に示す。
この第2実施例は、MUSE方式のガンマ系の輝度信号
Ymと、リニア系の色差信号Rn−Yn,Bn−Yn信
号とを、ハイビジョンのベースバンド形式の信号である
Y,Pb,Pr信号に直接変換できる色信号補正装置で
ある。
【0053】端子5Aには、MUSE信号の輝度伝送ガ
ンマのかけられたままの輝度信号Ymが入力される。ま
た、端子5B,5Cには、伝送逆ガンマ補正されリニア
系に戻されたMUSE信号のRn−Yn,Bn−Yn信
号がそれぞれ入力される。
【0054】色信号補正回路5Dには、端子5A,5
B,5Cへ入来した信号が供給され、、前述の図1に示
した処理が行われる。そして、色信号補正回路5Dから
は、CRTガンマ系の輝度信号Ymと、CRTガンマ系
に補正された色差信号(Rn−Yn)′,(Bn−Y
n)′とが出力される。
【0055】色信号補正回路5Dから出力されたYm,
(Rn−Yn)′,(Bn−Yn)′の各信号は、
(Y,Pb,Pr)変換回路5Eに入力される。(Y,
Pb,Pr)変換回路5Eは、本発明者により今回新た
に考え出された変換式である後述の数9に基づいて、M
USE信号のYm,(Rn−Yn)′,(Bn−Y
n)′を、ハイビジョンのベースバンド形式の信号であ
るY,Pb,Pr信号に変換する。
【0056】
【数9】
【0057】(Y,Pb,Pr)変換回路5Eの出力信
号であるY,Pr,Pb信号は、それぞれ端子5F,5
G,5Hより出力される。
【0058】このように、第2実施例の色信号補正装置
は、MUSE信号の輝度、色差信号を、いったんRGB
信号に変換することなく、直接ハイビジョンのベースバ
ンド形式の信号Y,Pb,Prに変換できるので、これ
をMUSEデコーダに用いれば、逆マトリクス回路やマ
トリクス回路が不要となり、より一層の回路の簡略化が
図れる。さらに、今後、民生用のHDTV機器では、R
GB入力端子よりもY,Pb,Pr入力端子が主流とな
るので、この色信号補正装置を用いたMUSEデコーダ
は、接続の容易性など使い勝手も向上する。
【0059】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の色信号補
正装置は次の効果を有する。
【0060】(イ)ガンマ系の輝度信号Ymのみでな
く、伝送逆ガンマ補正されたリニア系の色差信号Rn-Yn,
Bn-Yn をも用いて利得制御信号を形成し、リニア系の色
差信号の利得を制御しCRTガンマ系に補正された色差
信号を得ている。これにより、本色信号補正装置は、従
来例に比べて、正規に処理した信号に格段に近いCRT
ガンマ系の色差信号が得られる。よって、ガンマ特性を
視覚上問題のない程度に補正するに止めて非線形処理を
合理化(Y信号伝送逆ガンマ補正とCRTガンマ補正と
を省略)した安価なMUSEデコーダにおいても、この
色信号補正装置を用いれば、より忠実度の高い色再現を
実現できる。[請求項1に対応]
【0061】(ロ)請求項2記載の色信号補正装置は、
非線形でなく直線性の変換を用いているので、より回路
構成を簡略化できコスト削減を図れる。もちろん、請求
項1と同程度に忠実度の高い色再現性が得られる。
【0062】(ハ)請求項3記載の色信号補正装置は、
前記(イ)または前記(ロ)の効果に加えて、MUSE
信号の輝度、色差信号を、いったんRGB信号に変換す
ることなく、直接高品位テレビジョンのベースバンド形
式の信号(Y,Pb,Pr)に変換できる。よって、こ
れをMUSEデコーダに用いれば、逆マトリクス回路や
マトリクス回路が不要となり、より一層の回路の簡略
化、低コスト化が図れ、さらに、Y,Pb,Pr入力端
子が主流となる民生用のHDTV機器への接続が容易と
なり使い勝手も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例を示す図である。
【図2】第1実施例の利得制御信号特性を示す図であ
る。
【図3】2直線で近似した利得制御信号特性を示す図で
ある。
【図4】第2実施例を示す図である。
【図5】MUSE方式における正規の非線形信号処理を
説明するための図である。
【図6】C信号伝送ガンマ特性を示す図である。
【符号の説明】
2D 混合回路 2E ノンリニア特性変換回路 2F,2G 利得調整回路 5D 色信号補正回路 5E (Y,Pb,Pr)変換回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04N 9/69 H04N 11/08

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】MUSE方式の伝送ガンマ補正されている
    ガンマ系の輝度信号と、MUSE方式の伝送逆ガンマ補
    正されたリニア系の色差信号とを入力とし、 前記ガンマ系の輝度信号をそのまま出力する出力端子
    と、 前記ガンマ系の輝度信号と、前記リニア系の色差信号と
    、R,G,Bの各信号の構成比率が略等しくなる割合
    で混合する混合回路と、 前記混合回路から出力される混合信号をノンリニア変換
    した利得制御信号を出力するノンリニア特性変換回路
    と、 前記利得制御信号に応じて前記リニア系の色差信号の利
    得を調整することにより、CRTガンマ系に補正された
    色差信号を出力する利得調整回路とより構成したことを
    特徴とする色信号補正装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の色信号補正装置において、 前記ノンリニア特性変換回路を、複数の直線により前記
    ノンリニア変換を近似した変換を行う特性変換回路とし
    たことを特徴とする色信号補正装置。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2記載の色信号補正
    装置において、 前記ガンマ系の輝度信号と、前記CRTガンマ系に補正
    された色差信号とを、マトリクス変換により高品位テレ
    ビジョンのベースバンド形態の輝度信号と色差信号とに
    変換する信号変換回路を設けたことを特徴とする色信号
    補正装置。
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JP5323738B2 (ja) * 2010-02-10 2013-10-23 日本放送協会 映像信号送信装置および伝送用映像信号生成プログラム、映像信号受信装置および伝送用映像信号変換プログラム、並びに、映像信号伝送システム
JP5395696B2 (ja) * 2010-02-10 2014-01-22 日本放送協会 映像信号送信装置および伝送用映像信号生成プログラム、映像信号受信装置および伝送用映像信号変換プログラム、並びに、映像信号伝送システム

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