JP3091358B2 - テレビジョンカメラ装置 - Google Patents

テレビジョンカメラ装置

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JP3091358B2
JP3091358B2 JP06010046A JP1004694A JP3091358B2 JP 3091358 B2 JP3091358 B2 JP 3091358B2 JP 06010046 A JP06010046 A JP 06010046A JP 1004694 A JP1004694 A JP 1004694A JP 3091358 B2 JP3091358 B2 JP 3091358B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル映像信号処
理装置に係わり、特にディジタル信号処理を用いるテレ
ビジョンカメラ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、テレビジョンカメラでは出力画像
信号の表示時の、見た目の解像度を向上させるため、画
像の輪郭部に相当する信号レベルの変化点近傍で、信号
レベルの変化をより強調した輪郭強調処理が行われてい
る。図2に、従来からある、映像信号処理のいくつかを
ディジタル処理化したテレビジョンカメラの、信号処理
部のブロック図を示す。
【0003】図2において、撮像素子1〜3から得られ
たR(赤),G(緑),B(青)のカラー映像信号はプ
リアンプ等のアナログ信号処理回路4〜6で必要な信号
処理を施された後、A−D変換器7〜9でディジタルの
R,G,B信号に変換される。これらディジタルのR,
G,B信号は、マトリクス回路10において所定の割合
で混合された後、輪郭強調回路11に入力され輪郭強調
信号が作られる。輪郭強調回路11の出力信号(輪郭強
調信号)は、加算回路15〜17で、G,R,B信号に
加算される。加算された後のR,G,B信号は信号処理
回路18〜20でガンマ補正等の処理を施された後、マ
トリクス回路21において所定の比率で混合され、輝度
信号Y及び色差信号I,Qに変換される。さらに、色差
信号I,Qは、それぞれローパスフィルタ22,23で
帯域を制限された後、エンコーダ24において、サブキ
ャリアで変調されるとともに輝度信号Yに重畳され、複
合カラー信号出力として後段(図示せず)に出力され
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術におけ
る信号処理ブロックの構成では、輪郭強調処理結果を説
明する図3の(A)に示すように、例えば信号レベルが
白から黒に、急峻に変化する映像信号のエッジ部では、
往々にして過度の輪郭強調がかかり、画質をかえって損
ねるケースがある。このため、高級なテレビジョンカメ
ラでは、例えば、図4に示すような入出力特性を持つク
リップ回路(図2に破線で示す)を備え、輪郭強調信号
を一定レベル以下にサプレスする方法が用いられてい
る。こうすると、輪郭強調処理による過度の輪郭強調は
図3の(B)に示すように適正な強調となり、過度の輪
郭強調による画質の劣化については改善される。
【0005】ところが、上述したように映像信号をディ
ジタル化して、サプレス回路をディジタル信号処理によ
り実現した場合、下記に説明する折り返し歪みが問題と
なり、これにより画質の低下を招くこととなる。
【0006】以下、この折り返し歪みの発生原因を図
5、図6を用いて簡単に説明する。図5、図6は、共に
ディジタル信号処理による折り返し歪の発生を説明する
図である。
【0007】一般に、アナログ信号をディジタル信号に
変換する際には、時間的に連続するアナログ信号を一定
時間間隔で標本化するサンプリングを行う。したがっ
て、映像信号をディジタル化する場合にも、このサンプ
リングを行うことにより、高調波成分が低周波成分に変
換される折り返し歪みの発生に注意する必要がある。こ
の折り返し歪みの発生は、サンプリング前のアナログ信
号の周波数帯域を、サンプリング周波数の1/2以下に
制限すれば防げることが、ナイキスト条件として良く知
られている。
【0008】しかしながら、例えば図5に示すように、
被サンプリング信号(アナログ信号)がクリップ前には
ナイキスト条件を満足する周波数fsの正弦波信号(図
5の(A))であっても、この被サンプリング信号を所
定のレベルでクリップすると元の信号の整数倍(n倍)
の周波数n・fsの高調波を含んだ信号となる(図5の
(B))。この時、このクリップ後の高調波を含んだ信
号を、帯域制限せずにサンプリングすると、サンプリン
グ周波数の1/2より高い周波数の高調波成分が低い周
波数の成分に変換されて、折り返し歪が発生することに
なる。
【0009】一方、被サンプリング信号(アナログ信
号)をサンプリング後に、すなわちディジタル化された
映像信号に対してクリップ処理(ディジタル信号処理に
よる)を行うことは、図6における、サンプリング点の
値がクリップレベルに変換されることを見てもわかるよ
うに、上記で説明したところのクリップ後の信号を帯域
制限せずにサンプリングすることと等価であり、折り返
し歪が発生する。
【0010】したがって、ディジタル化する前にアナロ
グ信号の周波数帯域をサンプリング周波数の1/2以下
に制限していても、サンプリング後にディジタル信号処
理によって上記で説明したようなクリップ処理を行うこ
とでは、折り返し歪の発生を防ぐことができない。本発
明の目的は、映像信号をディジタル信号処理する上で、
輪郭強調による折り返し歪の発生を減少させ、映像品質
を向上させることである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、ディジタル化されたカラー映像信号のR
(赤)、G(緑)、B(青)信号から、ディジタルの輪
郭強調信号を生成し、輪郭強調信号を所定の上限値ま
たは下限値クリップする第1のクリップ手段と、クリ
ップする前の該輪郭強調信号から、そのサンプリング間
隔の中間に相当する点の補間データ信号を生成する補間
手段と、生成された補間データ信号を上記所定の上限
値または下限値クリップする第2のクリップ手段と
第1のクリップ手段および第2のクリップ手段のどちら
か一方のクリップ手段の出力信号をG信号に加算し、他
方のクリップ手段の出力信号をR,B信号にそれぞれ加
算する加算手段とを有するようにしたものである。
【0012】
【作用】上記構成の本発明によれば、輝度信号成分の約
半分を占めるG信号に加算される一方の輪郭強調信号
と、R,B信号に加算される他方の輪郭強調信号におけ
るサンプリング位相は180度反転(逆位相)したもの
に相当するため、これら輪郭強調信号をクリップしたこ
とにより生じるそれぞれの第1高調波成分の折り返し歪
は逆位相で発生する。従って、これら輪郭強調信号が加
算された後のR,G,B信号を混合して輝度信号を合成
した際には、逆位相の折り返し歪がほぼ同じ割合で足し
合わされたことと等価になり、画像品質に悪影響を及ぼ
す折り返し歪分がキャンセルされて、後段におけるその
折り返し歪の影響をほとんどなくすことができる。
【0013】なお、クリップしたことにより発生する偶
数次の高調波成分の折り返し歪についてはキャンセルさ
れないが、それらのレベルが低いので、画像品質に与え
る影響がほとんどなく、問題とならない。また、通常の
輝度信号合成比率は、例えばR:G:B=30:59:
11であるため、実際には、元の折り返し歪成分のう
ち、59%−(30%+11%)=18%程度の残余が
見込まれる。しかし、これも画像品質に影響を与えるも
のではない。
【0014】
【実施例】図1に、本発明を用いるカメラシステムの信
号処理の全体ブロック構成の一実施例を示し、以下本発
明の動作を詳しく説明する。図1において、図2と共通
なブロックについては上述したので、説明を省略する。
【0015】輪郭強調回路11の出力(輪郭強調信号)
は、クリップ回路12に入力されるとともに、補間回路
13に入力され、補間回路13において、映像信号と補
間信号の関係を説明する図7に×印で示した周期Tの輪
郭強調信号(元のデータ)から補間演算処理により、こ
のサンプリング周期Tの例えば中間点に相当する位置
の、図7に○印で示した補間データを生成する。なお、
この補間値は、理想的には離散化されたサンプリング信
号であるデルタ関数列信号をナイキスト周波数の理想的
なローパスフィルタに通した時の出力を計算することで
得られる。
【0016】しかし、これを実現するためには、無限の
データを必要とすることから通常は簡易的に、例えば、
ディジタルフィルタの構成を表す図8に示すような、遅
延素子41、乗算器42、加算器43から構成される、
有限次のディジタルフィルタが使われる。なお、この場
合の乗算器42に加えられる各フィルタ係数の値C0〜
C2n−1は、サンプリング周波数fcの1/2をカッ
トオフ周波数とする、トランスバーサル形ディジタルフ
ィルタの設計値としてよく、簡単な例としてn=2の場
合を示すと、C1、C2=0.625、C0、C3=−
0.125程度の値になる。
【0017】さらに、元の輪郭信号と、前述の処理の結
果得られた補間データ信号とは、それぞれ第1のクリッ
プ回路12、第2のクリップ回路14に入力し、例え
ば、図4に示すような特性で、所定のレベルの範囲にク
リップされる。このとき、上記で説明したようにクリッ
プ処理を加えたことにより、サンプリング周波数fcの
1/2より高い周波数の高調波が発生し、折り返し歪と
なる。
【0018】しかしながら、前述のように、元の輪郭信
号と補間データ信号とでは、サンプリング位相が180
度異なることに相当するため、クリップ回路12と14
とから出力される信号に存在するそれぞれの第1高調波
の折り返し歪分については位相反転(位相が180度異
なる)して、絶対値はほぼ等しく、符号が異なったもの
となる。
【0019】この結果、以下に述べる信号処理を実行す
ることにより、第1高調波の折り返し歪分どうしがキャ
ンセルされることになる。なお、第2高調波以降の折り
返し歪分は符号の如何に係らず、レベルが小さいので、
画像品質を損ねるレベルとはならない。
【0020】まず、第1のクリップ回路12の出力信号
が加算回路16においてG信号に加算されることによっ
て輪郭強調されたG信号と、第2のクリップ回路14の
出力信号が加算回路15および17においてそれぞれR
信号とB信号とに加算されることによって輪郭強調され
たR、B信号とが、それぞれ信号処理回路18〜20
で、ガンマ補正等の処理を施され、マトリクス回路21
に入力される。マトリクス回路21では、入力された
R,G,B信号から、それらを所定の割合で混合して輝
度信号Y及び色差信号I,Qを合成する。マトリクス回
路21で合成された輝度信号Yは、エンコーダ24に入
力され、色差信号I,Qはそれぞれローパスフィルタ2
2、23に各々入力されて帯域制限された後、エンコー
ダ24に入力される。エンコーダ24は、帯域制限され
た色差信号I,Qをサブキャリアで変調した後、それら
を輝度信号Yに重畳し、複合カラー信号を後段(図示せ
ず)に出力する。
【0021】この時、前述の如く、輝度信号成分の約5
0%を占めるG信号に加算された輪郭強調信号に含まれ
る折り返し歪分と、残りのR,B信号に加算される輪郭
強調信号の折り返し歪分の位相は180度反転(逆位
相)したものであるため、かかる輝度信号の合成におい
て、これらの折り返し歪どうしがほぼキャンセルされ
て、後段に出力される輝度信号中には、その折り返し歪
分がほとんど存在せず、折り返し歪による画像劣化の問
題をなくすことができる。
【0022】なお、前述したとおり、実際には、輝度信
号合成比率が、R:G:B=30:59:11であるた
め、元の折り返し歪成分のうちの18%程度が残ると考
えられるが、画質上特に問題にならないレベルである。
【0023】また、マトリクス回路21で合成された色
差信号I,Qについては、輝度信号と合成比率は異な
り、折り返し歪をキャンセルできる量はそれほど多くな
いが、折り返し歪による画像品質の劣化は輝度信号のそ
れよりも小さいため、問題はない。
【0024】なお、通常カメラでは、輪郭強調信号を映
像信号に加算後、ホワイト・ブラック・クリップ回路等
で、映像信号レベルを制限することが行われているが、
この際にも上記と同様な構成を用いて、折り返し歪分の
位相を反転し、輝度信号を合成する際に、折り返し歪分
をほぼキャンセルすることができる。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明を用いると、輪郭強
調信号をクリップしたことによる折り返し歪を少なくす
るために、輝度信号のフィルタリング処理なしで、折り
返し歪成分をほぼキャンセルして、折り返し歪の発生を
少なくし、画質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のテレビジョンカメラ装置の
信号処理部のブロック図
【図2】従来例のテレビジョンカメラ装置の信号処理部
のブロック図
【図3】輪郭強調処理結果を説明する図
【図4】クリップ回路の入出力特性を表す図
【図5】ディジタル信号処理による折り返し歪の発生を
説明する図
【図6】ディジタル信号処理による折り返し歪の発生を
説明する図
【図7】映像信号と補間信号の関係を説明する図
【図8】本発明の一実施例のディジタルフィルタを用い
た補間回路の構成を表す図
【符号の説明】
1〜3 撮像素子 4〜6 アナログ信号処理回路 7〜9 A−D変換器 10,21 マトリクス回路 11 輪郭強調回路 12,14 クリップ回路 13 補間回路 15〜17 加算回路 18〜20 信号処理回路 22,23 ローパスフィルタ 24 エンコーダ 41 遅延素子 42 乗算器 43 加算器

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ディジタル化されたカラー映像信号のR
    (赤)、G(緑)、B(青)信号の内の少なくとも一つ
    からディジタルの輪郭強調信号を生成する手段を有する
    テレビジョンカメラ装置において、 上記生成された輪郭強調信号から、そのサンプリング間
    隔の中間に相当する点の補間データ信号を生成する補間
    手段、上記生成された輪郭強調信号を所定の上限値また
    は下限値でクリップする第1のクリップ手段、上記生成
    された補間データ信号を上記所定の上限値または下限値
    でクリップする第2のクリップ手段、および上記第1、
    第2のクリップ手段のいずれか一方のクリップ手段の出
    力信号を上記G信号に加算し、他方のクリップ手段の出
    力信号を上記R,B信号にそれぞれ加算する加算手段を
    有することを特徴とするテレビジョンカメラ装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のテレビジョンカメラ装
    置において、 上記補間手段は、サンプリング周波数の1/2の周波数
    をカットオフ周波数とするディジタルフィルタであるこ
    とを特徴とするテレビジョンカメラ装置。
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