JP3045245B2 - ガンマ補正回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、ガンマ補正回路に関し、特にディジタル映
像信号のガンマ補正回路に関する。

B.発明の概要 本発明は、ガンマ補正特性を可変できるようにしたガ
ンマ補正回路に関するものである。

C.従来の技術 カラー受像管のグリッド信号電圧と発光出力の関係は
直線的ではなく、発光出力はグリッドに加えた入力信号
の例えば2.2乗に比例している。このため、ビデオカメ
ラからの信号をそのままカラー受像管に加えると、画面
の輝度のみならず色相や彩度も非常に異なってくる。そ
こで、入力信号を、カラー受像管に加える前に、出力信
号が入力信号の例えば1/2.2乗になるような入出力特性
を有するガンマ補正回路に通し、総合特性を直線的にす
ることが行われている。このガンマ補正回路は、カラー
受像管のグリッドに信号を加える直前に挿入すればよい
のであるが、経済性、安定度の面から家庭用の電気器具
であるカラー受像機には付属されず、送信側、すなわち
ビデオカメラに設けられている。

近年、ビデオカメラにおいても、映像信号をディジタ
ル的に処理するディジタル映像信号処理技術が広く用い
られるようになり、上記ガンマ補正回路もディジタル回
路で構成されるようになっている。

例えば、ガンマ補正特性を予めメモリに記憶してお
き、該メモリからガンマ補正が施されたディジタル映像
信号を読み出す所謂マッピング方式が知られている。す
なわち、ガンマ補正の入出力特性の出力信号レベルをメ
モリに予め記憶しておき、入力信号レベルをメモリの読
出アドレスとして用い、メモリから出力信号レベルを読
み出し、この出力信号をガンマ補正が施された信号とす
るようにしている。

また、例えば第３図に示すように、ガンマ補正特性を
折れ線近似し、第４図に示すように、乗算回路、加算回
路等から構成される各演算回路50₁〜50_nにおいて折れ線
の各直線の特性を実現し、比較回路51において各演算回
路50₁〜50_nの出力を比較して最小値を選択し、ガンマ補
正が施されたディジタルビデオ信号を得るようにしたガ
ンマ補正回路が知られている。

D.発明が解決しようとする課題 ところで、上述のマッピング方式のガンマ補正では、
ガンマ補正特性を表す曲線（Ｙ＝X^(1/r)）上の全ての点
の値を記憶する容量の大きなメモリが必要となる。した
がって、例えば放送局毎に異なるガンマ補正特性に合わ
せてガンマ補正特性を変える場合、該メモリを全部書き
換えなければならず、容量が大きいためにデータ作成、
作成データのメモリへの書き込み等に時間がかかってい
た。

また、上述した第４図に示す構成のガンマ補正回路で
は、折れ線近似の精度を高くするために直線の数を多く
とすると、それに伴って上記演算回路の数が増え、回路
規模が大きくなる問題があった。さらに、直線の数があ
る値を超えると実現するのが困難であった。また、ガン
マ補正特性を変えるためには、全ての演算回路50₁〜50_n
の特性（係数a_i、b_i:i＝１〜ｎ）を変更する必要があ
り、現実的ではなかった。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであ
り、従来に比して小さな回路規模で、ガンマ補正特性を
可変できるガンマ補正回路の提供を目的とする。

E.課題を解決するための手段 本発明に係るガンマ補正回路は、ガンマ補正特性から
直線Ｙ＝Ｘを減算した曲線を折れ線近似し、この折れ線
の各線分の傾きデータa_mと、各折曲点における入力信号
Ｘの信号レベルを示す折曲点データX_mと、この折曲点デ
ータX_mにおける折れ線のレベルを示す切片データb_mが、
入力信号Ｘのレベルをアドレスとして記憶する記憶手段
と、入力信号Ｘのレベルに基づいて上記記憶手段から読
み出される折曲点データX_mを上記入力信号Ｘから減算す
る減算手段と、上記入力信号Ｘのレベルに基づいて上記
記憶手段から読み出される傾きデータa_mを上記減算手段
の減算出力信号（Ｘ−X_m）に乗算する乗算手段と、上記
入力信号Ｘのレベルに基づいて上記記憶手段から読み出
される切片データb_mを上記乗算手段の乗算出力信号（a_m
×（Ｘ−X_m））に加算する加算手段と、上記加算手段の
加算出力信号（a_m×（Ｘ−X_m）＋b_m）に係数Ｋを乗算す
る乗算手段と、該乗算手段の乗算出力信号（（a_m×（Ｘ
−X_m）＋b_m）×Ｋ）に上記入力信号Ｘを加算する加算手
段とを有することを特徴とする。

F.作用 本発明に係るガンマ補正回路では、ガンマ補正特性か
ら直線Ｙ＝Ｘを減算した曲線を折れ線近似し、この折れ
線の各線分の傾きデータa_mと、各折曲点における入力信
号Ｘの信号レベルを示す折曲点データX_mと、この折曲点
データX_mにおける折れ線のレベルを示す切片データb_mを
記憶した記憶手段から、入力信号Ｘのレベルをアドレス
として上記傾きデータa_mと折曲点データX_mと切片データ
b_mを読み出して、 Ｚ＝（a_m×（Ｘ−X_m）＋b_m）×Ｋ＋Ｘ なる演算を行うことにより、ガンマ補正を施した出力信
号Ｚを生成し、乗算係数Ｋによりガンマ補正特性を可変
にする。

G.実施例 以下、本発明に係るガンマ補正回路の実施例を図面を
参照しながら説明する。

第１図において、例えば、ビデオカメラのCCDイメー
ジセンサ（以下CCDという）からのビデオ信号をディジ
タル信号に変換した入力ディジタルビデオ信号Ｘが入力
端子４を介してエンコーダ21、加算回路23、27に供給さ
れる。

上記エンコーダ21は、上記入力ディジタルビデオ信号
Ｘをメモリ回路22の読出アドレスに変換する。

該メモリ回路22は例えばRAMから構成され、当該メモ
リ回路22には、ガンマ補正特性、すなわちＹ＝X^(1/r)で
表される曲線からＹ＝Ｘで表される直線を引き、得られ
た曲線を折れ線近似し、この折れ線の各線分の傾き（以
下傾きデータa_mという）と、各折曲点の入力ディジタル
ビデオ信号Ｘのレベル（以下折曲点データX_mという）
と、この折曲点データX_mにおける折れ線のレベル（以下
切片データb_mという）が記憶されている。このメモリ回
路22に記憶されている傾きデータa_m、切片データb_m、折
曲点データX_mが上記エンコーダ21からの読出アドレスに
基づいて読み出され、この読み出された折曲点データX_m
が上記加算回路23の減算端子に供給され、傾きデータa_m
が乗算回路24に供給され、切片データb_mが加算回路25に
供給される。

上記加算回路23は上記入力端子４を介して供給される
入力ディジタルビデオ信号Ｘから上記折曲点データX_mを
減算し、減算結果を上記乗算回路24に供給する。

該乗算回路24は上記加算回路23の出力と上記メモリ回
路22からの傾きデータa_mを乗算し、この乗算結果を上記
加算回路25に供給する。

該加算回路25は上記乗算回路24の出力と上記メモリ回
路22からの切片データb_mを加算し、この加算結果を乗算
回路26に供給する。

該乗算回路26は、上記加算回路25の出力に端子５を介
して供給される上記ガンマ補正特性を変えるための係数
Ｋを乗算し、この乗算結果を加算回路27に供給する。

該加算回路27は上記乗算回路26の出力と上記入力ディ
ジタルビデオ信号Ｘを加算し、この加算結果をガンマ補
正を施したディジタルビデオ信号Ｚとして出力端子６か
ら出力する。

かくして、この実施例では、ガンマ補正特性から直線
Ｙ＝Ｘを減算した曲線上の値を入力信号のレベルをアド
レスとして記憶する記憶手段が上記エンコーダ21〜加算
回路25から構成され、上記乗算回路26が入力信号のレベ
ルに基づいて記憶手段から読み出された信号に係数Ｋを
乗算する乗算手段として用いられ、上記加算回路27が乗
算回路26の出力と入力信号を加算する加算手段として用
いられる。

つぎに、上述のような構成を有するガンマ補正回路の
動作について説明する。

メモリ回路22には、上述のように、ガンマ補正特性か
らＹ＝Ｘで表される直線を引き、得られた曲線を折れ線
近似し、この折れ線の各線分の傾きデータa_mと、各折曲
点の入力ディジタルビデオ信号のレベルである折曲線デ
ータX_mと、折曲線データX_mにおける切片データb_mが記憶
されている。具体的には、ガンマ補正特性からＹ＝Ｘで
表される直線を引いて得られる曲線を、例えば第２図に
示すように、入力ディジタルビデオ信号Ｘが基準白レベ
ルの０％以下のとき、１折れ線で近似し、出力信号の変
化が大きな黒領域である０％〜15％のとき、16折れ線で
近似し、15％〜120％のとき、14折れ線で近似し、120％
以上のとき、１折れ線で近似する。そして、この32折れ
線の各線分の傾きデータa_mを８ビットとして、折曲点デ
ータX_mを14ビットとして、各レベルX_mにおける切片デー
タb_mを11ビットとしてメモリ回路22に記憶する。

エンコーダ21は入力ディジタルビデオ信号Ｘをメモリ
回路22の読出アドレスに変換する。具体的には、上記32
折れ線近似の場合、例えば14ビットの入力ディジタルビ
デオ信号Ｘを、入力ディジタルビデオ信号Ｘが基準白レ
ベルの０％のとき、１個のアドレスに変換し、０％〜15
％のとき、16個のアドレスに変換し、15％〜120％のと
き、14個のアドレスに変換し、120％以上のとき、１個
のアドレスに変換する。すなわち、32折れ線近似に対応
して５ビットの読出アドレスに変換する。そして、この
読出アドレスを用いて読み出された折曲点データX_mが加
算回路23に供給され、傾きデータa_mが乗算回路24に供給
され、切片データb_mが加算回路25に供給される。

そして、加算回路23は入力ディジタルビデオ信号Ｘか
ら折曲点データX_mを減算し、乗算回路24は加算回路23の
出力と傾きデータa_mを乗算し、加算回路25は乗算回路24
の出力と切片データb_mを加算し、乗算回路26は加算回路
25の出力に端子５を介して供給される係数Ｋを乗算し、
加算回路27は乗算回路26の出力と入力ディジタルビデオ
信号Ｘを加算することにより、出力端子６からガンマ補
正が施されたディジタルビデオ信号Ｚ、 Ｚ＝（a_m×（Ｘ−X_m）＋b_m）×Ｋ＋Ｘ・・・ が出力される。

ところで、入力ディジタルビデオ信号Ｘが零％及び10
0％の点では上記第式の第１項の値は零となる。した
がって、この実施例のガンマ補正回路では、係数Ｋを変
化させることにより、入力ディジタルビデオ信号Ｘが零
％及び100％の点でのガンマ補正特性を変えることな
く、ガンマ補正特性のカーブを変化させることができる
ことになる。

以上のように、この実施例のガンマ補正回路では、ガ
ンマ補正特性からＹ＝Ｘで表される直線を引いて得られ
る曲線を折れ線近似し、各線分の傾きデータa_m、切片デ
ータb_m、折曲点データX_mをメモリ回路22に予め記憶す
る。そして、エンコーダ21において入力ディジタルビデ
オ信号Ｘをメモリ回路22の読出アドレスに変換し、この
読出アドレスに基づいてメモリ回路22から傾きデータ
a_m、切片データb_m、折曲点データX_mを読み出し、加算回
路23〜加算回路27において係数Ｋを変化させて上記第
式に示す演算を行うことにより、ガンマ補正特性を可変
にしたディジタルビデオ信号Ｚを得ることができる。こ
の場合、メモリ回路22には折れ線上の各点のデータを記
憶する必要がなく、例えば上述のような32折れ線近似の
場合は、32組の傾きデータa_m、切片データb_m、折曲点デ
ータX_mを記憶すればよいので、メモリ回路22の容量を少
なくすることができる。また、演算回路も２つの乗算回
路24、26と３つの加算回路23、25、27で構成することが
でき、従来に比して小さな回路規模でガンマ補正特性を
可変できるガンマ補正回路を構成することができる。

H.発明の効果 以上の説明からも明らかなように、本発明に係るガン
マ補正回路では、ガンマ補正特性から直線Ｙ＝Ｘを減算
した曲線を折れ線近似し、この折れ線の各線分の傾きデ
ータa_mと、各折曲点における入力信号Ｘの信号レベルを
示す折曲点データX_mと、この折曲点データX_mにおける折
れ線のレベルを示す切片データb_mを記憶した記憶手段か
ら、入力信号Ｘのレベルをアドレスとして上記傾きデー
タa_mと折曲点データX_mと切片データb_mを読み出して、 Ｚ＝（a_m×（Ｘ−X_m）＋b_m）×Ｋ＋Ｘ なる演算を行うことにより、ガンマ補正を施した出力信
号Ｚを生成し、乗算係数Ｋによりガンマ補正特性を可変
にすることができる。また、記憶手段には基準となるガ
ンマ補正特性を１つだけ記憶すればよく、しかも、ガン
マ補正特性から直線Ｙ＝Ｘを引いて得られた曲線を折れ
線近似することにより、メモリの容量を少なくすること
ができる。また上記演算のための回路も簡単に構成する
ことができ、従来に比して小さな回路規模でガンマ補正
特性を可変できるガンマ補正回路を実現することができ
る。換言すると、ガンマ補正回路のIC化が容易になり、
また消費電力を従来に比して小さくすることができる。
また例えば放送局によってまちまちなガンマ補正特性
に、係数Ｋを変えることにより、簡単に対応することが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るガンマ補正回路の実施例を示すブ
ロック図であり、第２図はガンマ補正特性から直線Ｙ＝
Ｘを減算して得られる曲線を折れ線近似したときの折れ
線を示す図であり、第３図は従来用いられているガンマ
補正特性を折れ線近似したときの折れ線を示す図であ
り、第４図は従来のガンマ補正回路のブロック図であ
る。 21……エンコーダ 22……メモリ回路 24、26……乗算回路 23、25、27……加算回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガンマ補正特性から直線Ｙ＝Ｘを減算した
   曲線を折れ線近似し、この折れ線の各線分の傾きデータ
   a_mと、各折曲点における入力信号Ｘの信号レベルを示す
   折曲点データX_mと、この折曲点データX_mにおける折れ線
   のレベルを示す切片データb_mが、入力信号Ｘのレベルを
   アドレスとして記憶する記憶手段と、 入力信号Ｘのレベルに基づいて上記記憶手段から読み出
   される折曲点データX_mを上記入力信号Ｘから減算する減
   算手段と、 上記入力信号Ｘのレベルに基づいて上記記憶手段から読
   み出される傾きデータa_mを上記減算手段の減算出力信号
   （Ｘ−X_m）に乗算する乗算手段と、 上記入力信号Ｘのレベルに基づいて上記記憶手段から読
   み出される切片データb_mを上記乗算手段の乗算出力信号
   （a_m×（Ｘ−X_m））に加算する加算手段と、 上記加算手段の加算出力信号（a_m×（Ｘ−X_m）＋b_m）に
   係数Ｋを乗算する乗算手段と、 該乗算手段の乗算出力信号（（a_m×（Ｘ−X_m）＋b_m）×
   Ｋ）に上記入力信号Ｘを加算する加算手段とを有するこ
   とを特徴するガンマ補正回路。