JP3134660B2 - 色変換方法および色変換装置 - Google Patents
色変換方法および色変換装置Info
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Description
分離された形態の映像信号を扱う機器で、映像信号が表
現する色情報が原色信号の色再現範囲を越えないように
変換する色変換装置に関するものである。
ているL*u*v*、L*a*b*など均等色空間を用いる信
号形態や、映像機器を中心にY,U,VやY,R−Y,
B−Y等の輝度・色差信号と呼ばれる信号形態が広く用
いられている。これらはいずれも、人間にとって感覚的
に理解し易い明るさを表わす信号と、色相と彩度を表わ
す色度ベクトルから成り立っており、明るさを調節した
り色相や彩度を変えたりすることが簡単に行えること
や、人間の視覚にとって高い空間周波数が認識しにくい
色度成分を帯域制限して伝送帯域や記憶容量を小さくで
きるという特長をもつもので、これらは総称して輝度・
色度信号と呼ばれている。
のように原色信号と呼ばれる信号形態が存在する。これ
は物理的に光の3原色に対応したもので、人間の感覚に
は対応しにくいが、装置設計は容易で、色調整等を必要
としない機器や画質を重視した機器での利用が中心で、
最近ではコンピュータとの整合性が重要な機器で利用さ
れることが多い。
機器の中で混在することも多い。例えば、原色信号によ
る処理が中心の機器においても、色や階調を調整するユ
ニットでは局所的に輝度・色度信号の形態前者の形態に
変換されて処理され、その後原色信号に再変換されるよ
うなもので、装置内でも何カ所かの色変換が行われてい
ることがある。
れ表現できる色の範囲が異なるため、色を表現できる範
囲の狭い信号形態から広い信号形態への変換は制約なく
行えるが、色表現範囲の広い形態から狭い形態への変換
の場合には、色や階調の飽和が生じ画質が劣化するとい
う課題がある。さらに、A,Bふたつの信号形態間で、
ある色相はAの方が色表現範囲が広く、別の色相はBの
方が広いということもある。
きる範囲が広い輝度・色度信号は、前述のように明るさ
や色相、彩度の調整換が容易であるため色調整が必要な
ところで用いられることが多いが、その結果調整後の色
は輝度・色度信号では表現できてはいるが、原色信号の
色表現範囲を越えているということが起こる。原色信号
で表現できないということは、即ち物理的な機器で出力
できない色になった訳であり、その結果、色や階調の飽
和が生じる。
するという調整機能は、クロマのゲインを増加させるこ
とで色差の振幅を拡大することで行われているが、この
色調整は、もともと彩度の低い入力色に対しては所望の
効果が得られるが、もともと色差振幅の大きな色が入力
されると、輝度・色差信号では飽和しなくとも、CRT
を駆動するためにRGB原色信号に変換した時点で、R
GBの予め決められている最大レベルを越えたり、負に
なったりすることが生ずる。これらの信号は実際にはク
リッピングされるため、前述の色や階調の飽和が生じ、
色相、彩度の変化や偽輪郭による階調性の劣化などが生
じる。
彩度を低く設定するということで対応せざるを得ず、完
全に飽和を除去することは困難であるだけでなく色再現
範囲を十分に活用できないでくすんだ色を表示すること
になるという課題がある。
て課題を具体的に説明する。図13は、輝度・色差信号
で明るさ、色相および彩度の調整を行う調整回路の構成
例を示している。90は明るさを調整するために輝度信
号のゲイン調整回路、91は色相と彩度を調整するため
の色差信号のマトリクス回路、92は調整後の輝度・色
差信号をRGB原色信号に変換するRGB変換回路であ
る。
ながら説明する。まず、画像の明るさ調整を行う場合の
例を(表1),(表2)に示す。
=0.06,B-Y=-0.49)と青寄りのシアン色(Y=0.666,R-Y=-
0.466,B-Y=0.284)であり、どちらの輝度レベルYも0.7
程度で中程度の明るさのものである。ここで、両信号の
輝度をどちらも1.3倍して明るくした場合、Yレベル自
身はどちらも0.9弱で飽和することはない。しかし、こ
の結果をRGBに変換すると、入力色1の場合ではRG
Bレベルは何れも1未満であるが、入力色2ではGとB
が1を越え再現範囲を越える。実際には1を越えたRG
B信号は最終的には処理系のどこかで1以下にリミット
されるため、実際には(表2)の最右列のようにG=B
=1に飽和した色が再現されることになる。この飽和し
た色は、Yレベルとしては、所望の輝度レベル(0.86
6)より少し低くなり(0.82)、色差信号も特にB−Y
の振幅が顕著に低下するため、本来の「少し青寄りのシ
アン」がより純粋なシアン色に変化してしまう。
は(数1),(数2)である。
したが、同じことが彩度を拡大した場合は勿論のこと、
色差信号をマトリクス手段を通し色相を一様に回転させ
た場合等でも、色によってはRGBでの飽和が生じる。
これは、RGB空間では色相毎に再現できる明度や彩度
の範囲が大きく異なるためである。また、これらの色調
整を行うと、RGBに変換したときに最大レベルを越え
るだけでなく負になることもある。
換時の色再現の飽和に付いて説明したが、この例に限ら
ず色を表現できる範囲の異なる信号変換においては常に
同様の画質劣化が生じる危険性がある。
を控えめに設定し、この悪影響が大きく現れないように
していることを前述したが、他にも、飽和を防止するた
めに色再現領域から外れた色に対して、色再現領域と白
色点とを結ぶ直線と色再現領域との境界線との交点を再
現色とする方法も提案されている(特開昭61−710
27号公報)。
に、輝度・色度信号や輝度・色差信号を原色信号に変換
しようとした場合、原色信号の色再現範囲を越えるとい
うこと、即ち原色信号のうちのひとつまたは複数が最大
レベルを越えたり負になったりすることがしばしば起こ
り、それらは最大レベルまたは0でクリップされるため
色再現の飽和が生じ、階調性の劣化により偽輪郭が生じ
たり、色相が変化したり、彩度や明度が変化してしまう
という課題がある。このように、輝度・色度信号や輝度
・色差信号が原色信号の色再現範囲を越えるということ
は、明るさ、色相、明度などの調整を行ったときに頻繁
に生じるものであるが、これらの調整を行わない場合で
も原色信号での色再現範囲が相対的に狭い場合には生じ
る。
で彩度やコントラストを予め低下させておくことで色再
現の飽和を生じにくくする手法が経験的にとられていた
が、飽和しない色に対しても一様に彩度が低下し全体と
してくすんだ色になり正確な色再現が望めないことと、
よほど彩度を低く設定しておかないとやはり特定の色で
の飽和が生じるという課題があった。
昭61−71027号公報では、色度図上で複雑な形状
の色再現範囲を算出し、入力色がRGBCMYに区切ら
れる6通りの色領域のどこに含まれるかを場合分けによ
り判断し、さらにその色が前述の色再現範囲の境界を越
えているかどうかを判断した上で境界と求める色相との
交点を算出することが必要になる。しかも色度図上の色
再現範囲は明度によりその形状が異なるため、色再現範
囲を求める事自身に非常に複雑な演算が必要になる。こ
のように、上記アルゴリズムを実現するには、複雑な演
算や判断が必要になるため、ハードウエアでの実現は難
しく、ソフトウエアで実現した場合でも処理時間が非常
に長くなり現実の装置の中で実現することは困難である
という課題があった。
不要でハードウエアでも容易に実現でき、輝度・色度信
号や輝度・色差信号で様々な色調整を行っても原色信号
での色再現の飽和を防止できる色変換装置を提供するこ
とを目的とする。
めに本発明は、輝度信号と色度信号を入力し、前記輝度
信号の最大振幅以上の所定レベルを設定し、前記輝度信
号と前記色度信号を3原色信号に変換し、この3つの原
色信号の内の最大レベルのものを検出し、このレベルが
前記所定のレベルを越える場合は、前記色度信号の振幅
を下げ、前記3原色信号の振幅が常に前記所定のレベル
以下に保つものであり、また、輝度信号と2つの色差信
号からなる映像信号を入力し、前記輝度信号の最大振幅
以上の所定のレベルを設定し、前記2つの色差信号から
第3の色差信号を作成し、この第3の色差信号と前記2
つの色差信号の内の最大レベルを検出し、この最大レベ
ルが前記所定のレベルと前記輝度信号のレベルとの差を
越える場合には、前記2つの色差信号の振幅を同一のゲ
インで減衰させ、前記映像信号を3原色信号に変換した
とき、この3原色信号の振幅が常に前記所定のレベル以
下に保つものである。
入力し、前記輝度信号の最小振幅を越えない所定レベル
を設定し、前記輝度信号と前記色度信号を3原色信号に
変換し、この3つの原色信号の内の最小レベルのものを
検出し、このレベルが前記所定のレベルを下回る場合
は、前記色度信号の振幅を下げ、前記3原色信号の振幅
が常に前記所定のレベル以上に保つものであり、また、
輝度信号と2つの色差信号からなる映像信号を入力し、
前記輝度信号の最小振幅を越えない所定のレベルを設定
し、前記2つの色差信号から第3の色差信号を作成し、
この第3の色差信号と前記2つの色差信号の内の最小レ
ベルを検出し、この最小レベルが前記所定のレベルと前
記輝度信号のレベルとの差を下回る場合は、前記2つの
色差信号の振幅を同一のゲインで減衰させ、前記映像信
号を3原色信号に変換したとき、この3原色信号の振幅
が常に前記所定のレベル以上に保つものである。
度・色差信号を原色信号に変換したときに原色信号での
許容最大レベルを越えたり許容最小レベルを下回ると
き、もとの色度信号または色差信号の振幅を下げること
により画像の彩度を制限する働きをする。したがって、
3つの原色信号の比が1:1:1に近づくことになるた
め、3つの原色信号の内の最大レベルのものの振幅は低
下し、3つの原色信号の内の最小レベルのものの振幅は
上昇することになり、すべての原色信号を所定の振幅範
囲内に確実に入れることができる作用を有する。
に実現できる簡単な処理により、3原色信号に変換した
ときその各々が常に所定の最大レベル以下あるいは所定
の最小レベル以上に変換することが可能になり、明度と
色相を変化させることなく原色信号の色再現範囲内に合
理的に納めることができ、階調性の劣化がなく視覚的に
自然な色再現範囲の圧縮が可能になる。
ついて図面を参照しながら説明する。
性のうち色相成分と彩度成分を表わす平面を直交座標系
の2要素を表わす色度信号について説明する。色相成分
と彩度成分を表わす平面の直交座標系の2要素を表わす
色度信号としては、輝度・色差信号(例えばY,R−
Y,B−Y)の色差信号(R−Y,B−Y)や、輝度・
クロマ信号(YC)のクロマ信号(C)、CIE196
4均等知覚色空間(U*V*W*)の知覚色度指数(U*V
*)、CIE1976均等知覚色空間(L*u*v*)の知
覚色度指数(u*v*)、CIE1976均等知覚色空間
(L*a*b*)の知覚色度指数(a*b*)、HLS空間
の色相H、彩度Sなどが挙げられる。本発明では、これ
らを表わす信号を色度信号と呼ぶ。
B信号に変換したとき色再現の飽和が生じない輝度・色
度信号に変換することを目的とする色変換装置の概略構
成を示すブロック図である。
号に変換するRGB変換手段、2は入力RGB信号から
最大のものを選択し出力する最大値検出手段、3はRG
Bの許容最大レベルを設定する基準値設定手段、4は基
準値設定手段3で設定された基準値と最大値検出手段2
が出力する最大値と輝度信号から補正係数を算出する係
数決定手段、5A,5Bは2つの色差信号に係数決定手
段4の補正係数を乗ずる乗算手段である。
力色差信号(R−Y)と(B−Y)とをNTSCテレビ
信号処理でよく知られている(数3)の関係式により、
原色信号R,G,Bに変換する。
系列に変化するこの原色信号R,G,Bの内レベルの最
も高いものを画素毎に選択し出力する。ここで構成は図
示していないが、例えばRとGをマグニチュード・コン
パレータ素子で比較して大小関係を調べ、大きい方の信
号をマルチプレクサ素子で選択するとRとGの内大きい
方が得られる。次に、この信号とB信号に対して同様の
処理を施せばR,G,Bの内の最大を得る回路が実現で
きる。
とき、そのピークのところが無彩色であれば両色差信号
はともに0であるためR=G=B=Ypとなるが、何か
の色が付いている限りR,G,Bのどれかの信号はYp
よりも大きくなるため、最大値検出手段2の出力Max
は常にYp以上の値をとる。
ないために、原色に変換されたR,G,B信号の最大レ
ベルを抑える目標値を設定する手段である。本発明では
色差レベルを減衰させることでR,G,B信号の最大の
レベルを輝度信号のピーク値Yp付近まで下げる作用を
するものであるため、基準値設定手段3における設定条
件として、設定基準値Sを輝度信号のピーク値Ys以上
の値を設定することが必要である。
大値検出手段2の出力Maxと設定基準値Sから色差信
号の減衰率を求めるものであり、出力される補正係数k
は0から1の間の値をとる。減衰率kの算出方法は、M
axがSを越えない場合には、RGBでの色再現範囲に
入っていると判断してk=1とし、MaxがSを越える
ときには、その度合いが大きいほどkの値を小さくす
る。さらに、そのときのYの値が小さければMaxのレ
ベルのうち色差振幅の占める割合が大きくkの値を少し
下げただけでMaxのレベルを大きく下げることがで
き、Yの値が大きいときは色差振幅の占める割合が少な
いためkをかなり小さくすることが必要になる。
して(数4)を用いて補正係数の決定をしている。
を(R−Y)と(B−Y)に乗ずることにより2つの色
差信号を同じ比率で減衰させる働きをさせることで彩度
を抑制し、色相の変化無しに原色信号での飽和を防止す
ることを狙っている。
に、これに本実施例を適用したものを図3に示す。これ
らの図を用いて動作を説明する。
(Y=0.666,R-Y=-0.466,B-Y=0.284)の輝度の振幅を1.3
倍したものを、黒(t=0)からその色(t=1)への時間変化を
映像信号波形として示している。図中の点線は、1.3倍
する前の色に対する輝度変化である。
は輝度信号のピーク値0.866以上の値である1に設定し
た。
したときの原色信号の波形を示している。この例ではR
は飽和しないが、Bはt=0.87以降に1を越えるため飽和
し、Gはt=0.96以降に飽和することになる。飽和した信
号は、図2の(B)中の点線のようにクリップされるこ
とになる。
が劣化するだけでなく、色相もR,G,B,C,M,Y
などのファンクショナル・カラーの何れかの色相に向か
って変化する。この例でも、BとGの比が1:1に近着
くため、青寄りのシアン色からファンクショナルなシア
ン色に色相が変化し再現色に歪が生ずる。
出力波形を図3の(A)に示す。また、図3の(B)
は、出力の輝度・色差信号を図示していない後段の処理
系でRGBに変換したときの信号波形であり、図3の
(C)は、そのときの色差の補正係数kの信号波形を示
している。
るRGB信号は図2の(B)と等しく、t=0.87以降で
は、基準設定手段3で設定する基準値S=1を越えるた
め、係数決定手段4は(数4)にしたがい、輝度信号Y
と最大値検出手段2の出力Maxを用いて図3の(C)
に示すような補正係数kを出力する。
に図3の(C)に示した補正係数kを乗じて出力色差信
号(R−Y)’と(B−Y)’を出力するものであり、
t=0.87以降では補正係数kが1より小さくなるため、図
3の(A)のように色差信号(R−Y)’と(B−
Y)’の振幅も同じ比率で減少する。ふたつの色差信号
の減衰する比率が同じであるため、色相は変化せず彩度
のみが低下することになる。
に変換したのが図3の(B)であるが、t=0.87以降で
は、B’とG’とR’は各々Yに近づく傾向を示し、彩
度の制限の効果がわかる。
飽和しているように見えるが、実際に飽和している訳で
はない。なぜなら、B’とG’のレベルが本来よりも低
下する代わりにR’のレベルが上昇しているため、この
3原色で表現される輝度としてのリニアリティーは飽和
せずに保存されている。したがって従来生じたような階
調特性の飽和傾向による画質劣化は生じず、3原色の内
のどれかがクリップされることもないため、色相の変化
も生じない。
0.866であるのに対し基準値設定手段3の設定基準値S
を1としたため、R’G’B’の振幅制限が1まで許容
するように本実施例の彩度制限が機能し、彩度を50%
程度まで低下させる作用をした。本実施例では彩度の低
下量がが最小限になるように補正係数kを決定するた
め、原色信号のダイナミックレンジが許す限り、輝度信
号のピークYpよりも設定基準値Sの値を少し大きく設
定することがハイライト付近も色を残すという観点から
も視覚的に好ましい。
まで小さくしR’G’B’が0.866以下に振幅制限させ
た場合でも、ハイライトの彩度は0まで低下しハイライ
ト周辺の色は薄くなるが、階調の飽和がなく色相が変化
せず不自然な画像にならないという本願の効果は保たれ
ている。
第1の実施例と同様に入力された輝度・色差信号がRG
B原色信号の色再現範囲を越えないように制限する色変
換装置のブロック図である。この実施例では、RGB原
色信号の色再現範囲がRGB最小レベルの制限で規定さ
れるような機器に応用することを目的としたものであ
る。
明るい照明の元でディスプレイに表示する機器では、C
RT表面の反射があるためそのレベル以下の暗さは表現
できないためRGB光としてはそのレベル以下がクリッ
プされたのと等価になる。また、ハードコピー装置など
でも、インクの最大濃度の制限から暗い部分のダイナミ
ックレンジが制限される。
変換するRGB変換手段、12はRGB信号の最小のも
のを選択する最小値検出手段、13はRGBの許容最小
レベルを設定する基準値設定手段、14は基準値設定手
段13で設定された基準値と最小値検出手段12が出力
する最小値と輝度信号から補正係数を算出する係数決定
手段、15A,15Bは2つの色差信号に係数決定手段
14の補正係数を乗ずる乗算手段である。
に原色信号R,G,Bの最小レベルのものを出力するも
ので、前述の最大値検出手段2と同様にして構成でき
る。
したとき、それが無彩色であれば両色差信号はともに0
であるためR=G=B=Ymとなるが、何かの色が付い
ている限りR,G,Bのどれかの信号はYmよりも小さ
くなるため、最小値検出手段12の出力Minは常にY
m以下の値をとる。
せないために、原色に変換されたR,G,B信号の最小
レベルを抑える目標値を設定する手段である。本発明で
は色差レベルを減衰させることでR,G,B信号の最小
のレベルを輝度信号の最小ピーク値Ym付近まで上げる
作用をするものであるため、基準値設定手段13におけ
る設定条件として、設定基準値SをYm以下の値を設定
することが必要である。
検出手段12の出力Minと設定基準値Sから色差信号
の減衰率を求めるものであり、出力される補正係数kは
0から1の間の値をとる。減衰率kの算出方法は、Mi
nがSを下回らない場合には、RGBでの色再現範囲に
入っていると判断してk=1とし、MinがSを下回る
ときには、その度合いが大きいほどkの値を小さくす
る。
して(数5)を用いて補正係数の決定をしている。
15Bにより上記したように決められた補正係数kを
(R−Y)と(B−Y)に乗じ、2つの色差信号を同じ
比率で減衰させる働きをさせることで彩度を抑制するも
ので、前述の実施例と同様に、色相の変化無しに原色信
号で暗い部分の飽和を防止することができる。
和傾向による画質劣化は生じず、3原色の内のどれかが
クリップされることもないため、色相の変化も生じな
い。
前述の2つの実施例と同様に入力された輝度・色差信号
がRGB原色信号の色再現範囲を越えないように制限す
る色変換装置のブロック図である。この実施例では、R
GB原色信号の色再現範囲がRGBでの最大レベルと最
小レベルの両方の制限で規定されるような機器に応用す
ることを目的としたものである。
最大輝度に制限があるディスプレイを明るい照明の元で
使用した場合や、原理的に最大濃度より暗くできずかつ
紙面濃度よりも明るくできないプリンタなど、ごく一般
に多くの機器に当てはまるものである。
変換するRGB変換手段、22はRGB信号の最大のも
のを選択する最大値検出手段、23はRGBの許容最大
レベルを設定する最大基準値設定手段、24は最大基準
値設定手段23で設定された最大基準値と最大値検出手
段22が出力する最大値と輝度信号を用いて第1の補正
係数を算出する第1の係数決定手段、25はRGB信号
の最小のものを選択する最小値検出手段、26はRGB
の許容最小レベルを設定する最小基準値設定手段、27
は最小基準値設定手段26で設定された最小基準値と最
小値検出手段25が出力する最小値と輝度信号を用いて
第2の補正係数を算出する第2の係数決定手段、28は
第1の補正係数と第2の補正係数の小さい方を選択通過
させる係数選択手段、29A,29Bは係数選択手段2
8の出力値を2つの色差信号に乗ずる乗算手段である。
Yp,Ymとすると、最大値検出手段22の出力Maxは
常にYp以上になり、最小値検出手段25の出力Min
は常にYm以下の値をとる。また、最大基準値設定手段
23は第1の設定基準値S1をYp以上に設定し、最小
基準値設定手段26は第2の設定基準値S2をYm以下
の値を設定することが必要である。
手段27は、前述の(数4)と(数5)にしたがい第1
と第2の補正係数を算出する。
の制限による第1の補正係数k1と最小レベルの制限に
よる第2の補正係数k2のうち、小さい方を選択通過さ
せる働きをするもので、この機能により最大と最小の色
再現範囲を両立するように色差のゲインを決定すること
ができる。注意すべき点は、ふたつの補正係数は色毎に
どちらか一方が機能するのでは無い点である。例えば、
鮮やかなマゼンタ色では、RとBは許容最大レベルを越
えGは許容最小レベルを下回るということが同時に起こ
る。最大と最小をともに許容レベル内に納めるには、最
大を越えているRとBをともに許容最大レベルに納めら
れるk1と最小を下回るGを許容最小レベル内に納めら
れるK2を同時に求め、それらの小さい方を色差のゲイ
ンとすることにより実現できる。
ベルと最小レベルの制限があるような色再現範囲を持つ
機器において、原色信号の明るい部分および暗い部分、
さらにその両方を持つような色に対しても、色相の変化
無しに色再現の飽和を防止することができる。また、階
調特性の飽和による画質劣化は生じず自然な色変換が実
現できる。
入力された輝度・色差信号がRGB原色信号の色再現範
囲を越えないように制限する色変換装置の一実施例のブ
ロック図である。この実施例もRGB原色信号の色再現
範囲がRGB各々の最大レベルの制限だけでなく最小レ
ベルの制限でも規定されるような機器に応用することを
目的としたものである。
号に変換することなく目的とする色変換を行えることを
特徴としたものである。
Yからもう一つの色差信号であるG−Yを生成する色差
変換手段、32はこれら3つの色差信号を符号付きで比
較し最大のものCmaxを選択出力する最大値検出手段、
33は許容されるRGBの最大レベルS1を設定する最
大基準値設定手段、34は最大基準値設定手段33で設
定された最大基準値S1と最大値検出手段32が出力す
る色差信号の最大値Cmaxと輝度信号Yから第1の補正
係数k1を算出する第1の係数決定手段、35は3つの
色差信号を符号付きで比較し最小のものCminを選択出
力する最小値検出手段、36は許容されるRGBの最小
レベルS2を設定する最小基準値設定手段、37は最小
基準値設定手段36で設定された最小基準値S2と最小
値検出手段35が出力する色差信号の最小値Cmaxと輝
度信号Yから第2の補正係数k2を算出する第2の係数
決定手段、38は第1の補正係数k1と第2の補正係数
k2のうちの小さい方を色差信号の補正係数kとして出
力する係数選択手段、39A,39Bは2つの色差信号
に前記補正係数kを乗ずる乗算手段である。
つの色差からなる入力映像信号に対して、色差変換手段
31で3つ目の色差信号G−YをR−YとB−Yから生
成する。本実施例ではNTSCに準拠した(数1)に基
づき生成している。
出手段32と最小値検出手段35は符号付きの比較方式
を用いており、画素ごとに時系列に変化する3つの色差
信号の最大と最小を画素ごとに検出する。
手段36は、原色信号で飽和させないために、原色での
許容可能な最大レベルと最小レベルの目標値を設定する
手段である。
最大値検出手段32の出力Cmaxと最大設定基準値S1
から最大振幅の制限に基づき色差信号の減衰率を決める
第1の補正係数k1を求めるものであり、第2の係数決
定手段37は、輝度信号Yと最小値検出手段35の出力
Cminと最小設定基準値S2から最小振幅の制限に基づ
き色差信号の減衰率を決める第2の補正係数k2を求め
るものである。
数k1は0から1の間の値をとり、その値は、3つの色
差信号の最大値CmaxがRGBの許容最高レベルに対応す
る最大設定基準値S1と輝度レベルYとの差よりも大き
ければその度合いに応じてk1の値を小さくする働きを
し、そうでない場合はk1は1に固定されるもので、本
実施例では(数6)の関係式を設定して求めている。
る補正係数k2は、3つの色差信号の最小値Cminの振幅
がRGBの最小設定基準値S2と輝度レベルYとの差よ
りも大きければその度合いに応じてk2の値を小さくす
る働きをし、そうでない場合はk2は1に固定されるも
ので、本実施例では(数7)で算出している。
されるものである。ある画素の輝度と色差信号に対応す
るRGBのうちRが最大でGが最小とした場合で、さら
にRがS1を越えておりGがS2を下回っていた場合、
k1とk2はともに1より小さい値になる。本実施例で
は最大と最小の両方向の飽和を防止するためk1とk2
のいずれか小さい値のものを補正係数として出力するも
のであり、係数選択手段38は、k1とk2の最小値を
補正係数kとして選択通過させる機能を有している。
数kを(R−Y)と(B−Y)に乗ずることにより2つ
の色差信号を同じ比率で減衰させ、常に色の飽和のない
画像を出力する。以上の動作により、彩度を抑制するの
みで色相の変化無しに原色信号での飽和を防止し、自然
な色再現と階調再現を保ったまま原色信号の色再現範囲
内に納めることができる。
の色再現範囲を制限する要因に応じて、前述の3つの実
施例と同様に原色信号の最大レベルの制限だけを考慮し
た構成、もしくは最小レベルの制限だけを考慮した構成
を採ることができる。
係数決定手段34だけを用いて決定した第1の補正係数
k1を直接乗算手段39A,39Bに与える構成、およ
び、最小値検出手段35と第2の係数決定手段37だけ
を用いて決定した第2の補正係数k2を直接乗算手段3
9A,39Bに与える構成が可能である。これらの場合
には当然係数選択手段38は必要ない。
間L*u*v*を用いた場合にその色再現範囲がRGB原
色信号の色再現範囲を越えないように制限する色変換装
置に関する第5の実施例について構成と動作を説明す
る。
信号u*とv*からRGBに変換するRGB変換手段、6
2はRGBの内画素毎に最大レベルのものMaxを検出
し出力する最大値検出手段、63はRGBそれぞれの最
大許容レベルを設定する基準値設定手段、66は最大値
検出手段62の出力Maxと基準値設定手段63の出力
する設定基準値Sを比較し色差レベルの減衰率を制御す
るゲイン制御手段、67A,67Bは色度信号u*とv*
の振幅を同じ比率で減衰させる乗算手段である。
例と同様であるが、輝度・色差信号と異なりL*u*v*
のような輝度・色度系の信号は、RGBとの変換が(数
8),(数9),(数10)に示すように非線形な関係
であるため色度ベクトルに乗じ彩度を低下させる補正係
数の値を求めることは容易でない。
トルの減衰量をRGB変換手段61、最大値検出手段6
2、ゲイン制御手段66および乗算手段67A,67B
でフィードバックループを構成する事で解決している。
示すフローチャートを用いて説明する。
201により補正係数kを1に初期化する。次に、ステ
ップ202でそのkを乗算手段67A,67Bに出力す
る。乗算手段67A,67Bを通った後のu*'とv*'を
用いてRGB変換手段61と最大値検出手段62は、そ
のときのkに対応したRGB信号の最大レベルを出力す
る。ステップ203は、この最大レベルMaxを読み込
み、ステップ204で基準値設定手段63が与える設定
基準値Sと比較し、もしMaxがSを越えていなければ
色再現可能であると見なして終了する。MaxがSを越
えている場合は、ステップ205によりkの値を所定の
小さなきざみで減少させステップ202に戻る。この動
作により、フィードバックループの終了後には必ずMa
xはS以下になるため、輝度・色度系による色をRGB
の色再現範囲に合理的に納める事が可能になる。
適用する事が可能である。また、より少ないステップで
補正係数を目的の値に収束させるために、2分割探索法
やニュートン法などの公知なあらゆる探索法が利用でき
る。
を構成する事も可能である。さらに同様の構成で、前述
の実施例と同様に使用する機器の性格に合わせて、原色
信号の最小レベルの制限に対する色変換装置として構成
することができる。
て、L*u*v*を用いたが本実施例の構成は、如何なる
非線形な変換式をもつ輝度・色度信号にも使用できるた
め、L *a*b*などを使用する装置にも同様の構成で実
現できる。
間L*u*v*を用いた場合にその色再現範囲がRGB原
色信号の上下の制限レベルを持つ色再現範囲を越えない
ように制限する色変換装置に関する第6の実施例につい
て構成と動作を説明する。
信号u*とv*からRGBに変換するRGB変換手段、7
2はRGBの内画素毎に最大レベルのものMaxを検出
し出力する最大値検出手段、73はRGBそれぞれの最
大許容レベルを設定する最大基準値設定手段、74はR
GBの内画素毎に最小レベルのものMinを検出し出力
する最小値検出手段、75はRGBそれぞれの最小許容
レベルを設定する最小基準値設定手段、76は最大値検
出手段72の出力Maxと最大基準値設定手段73の出
力する設定基準値S1、および最小値検出手段74の出
力Minと最小基準値設定手段75の出力する設定基準
値S2を比較し、色差レベルの減衰率を制御するゲイン
制御手段、77A,77Bは色度信号u*とv*の振幅を
同じ比率で減衰させる乗算手段である。
u*v*のような輝度・色度系の信号は、RGBとの変換
が(数8),(数9),(数10)に示すように非線形
な関係であるため、最適な色度ベクトルの減衰量をRG
B変換手段71、最大値検出手段72、最小値検出手段
74、ゲイン制御手段76および乗算手段77A,77
Bでフィードバックループを構成する事で解決してい
る。
に示すフローチャートを用いて説明する。このフローチ
ャートの前半のループは図8のフローチャートと同様で
あり、後半ループは前半のループで決定された減衰係数
kの値を初期値として実行される。
7Bに出力し、乗算手段77A,77Bを通った後のu
*'とv*'を用いてRGB変換手段71と最小値検出手段
74は、そのときのkに対応したRGB信号の最小レベ
ルを出力する。ステップ307は、この最小レベルMi
nを読み込み、ステップ308で最小基準値設定手段7
5が与える最小設定基準値S2と比較し、もしMinが
S2を下回っていなければ色再現可能であると見なして
終了する。MinがS2を下回っている場合は、ステッ
プ309によりkの値を所定の小さなきざみで減少させ
ステップ306に戻る。
ックループの終了後には必ずMaxはS1以上になりか
つMinはS2以上になるため、輝度・色度系による色
をRGBの色再現範囲に合理的に納める事が可能にな
る。
適用する事が可能である。また、より少ないステップで
補正係数を目的の値に収束させるために、2分割探索法
やニュートン法などの公知なあらゆる探索法が利用でき
る。
を構成する事も可能である。図11により本発明の第7
の実施例を説明する。本実施例は、本発明の色変換装置
が特に効果的に機能する装置に関するものであり、実施
例全体としては、輝度・色差信号による明るさやコント
ラストの調整、および色相と彩度の調整を色再現の飽和
や階調性の劣化なしに実現する装置に関するものであ
る。
号の階調特性を変換する階調変換手段、81は色差信号
に2×2のマトリクス演算を施し色相と彩度を調整する
マトリクス手段、82は階調変換手段80で変換された
輝度信号とマトリクス手段81で色相と彩度が変換され
た色差信号で表現される色を原色信号での色再現範囲を
越えない輝度・色差信号に変換する色変換手段である。
図5に示す構成のものであるとして動作を説明する。
の最大レベルと最小レベルの両方で規定される場合の用
途を考える。この場合、前述の実施例と同様に図5の最
大基準値設定手段23に最大基準値S1として原色信号
の許容最大レベルを設定し、最小基準値設定手段26に
最小基準値S2として原色信号の許容最小レベルを設定
する。
一例を図12に示す。図中のYpeekは入力される画像信
号中の輝度のピークを表しており、本実施例では、静止
画の映像信号が入力される毎に図示していない手段によ
り測定したYpeekに応じて図のように入力信号に適応し
た階調変換特性が設定され、AGCとして機能する。ま
た、階調変換では、入力信号に関わらず出力輝度レベル
Y’をYAとYBの範囲内に制限する特性が設定されて
おり、階調性の劣化が少ない圧縮特性であるS字特性と
している。
(数11)に示す2×2のマトリクス演算を行うもので
あり、4個の係数の内容により色相と彩度の調整を行
う。
図示しない手段により予め(数12)を用いて計算され
設定されている。ここで、hは彩度を拡大する係数であ
り値を1より大きくすると彩度が拡大し1より小さくす
ると彩度が低下する。wは色相を回転させる係数であ
り、0以外の値にすると全体の色相が色度平面上で回転
する。
設定レベルであるYAとYBは、それぞれ色変換手段8
2の最大基準値S1と最小基準値S2に対して、YA≦
S1、YB≧S2を満たすように設定する。他の実施例
で具体的に説明したように、この設定により、本発明の
色変換装置が彩度を制限することにより、如何なる色に
対しても確実に色再現の飽和を防止することが可能にな
る。この作用は、マトリクス手段81で色相と彩度をど
のように調整しても問題は生じない。
り、入力輝度信号の最小レベルと最大レベルが不明なと
きにも本発明の色変換装置を適用でき、確実に色再現の
飽和を防止できる効果を有する。
クスで調整する場合、従来における課題で示したよう
に、原色信号の色再現範囲を越え飽和することが生じる
が、本発明の色変換装置と組み合わせることにより、色
再現の飽和による階調や色相の劣化無しに自由な色調整
を行える。
効果的に働く一例であり、色変換装置そのものは色再現
範囲の異なるどの信号形態の変換にも有効に機能するも
のである。
実施例で説明した全ての構成を適用することが可能であ
る。
ラーの信号形態間の変換を行う際に本質的に生じる、色
再現範囲の違いによる階調性の飽和、色再現の飽和やそ
れに伴う色相変化などの画質劣化を確実に防止すること
ができる。また、そのときの本発明は、色再現の変換後
の色信号形態で再現できない色にだけ選択的に彩度を抑
制し、視覚的に自然な最小限の彩度変化だけを許容する
ことで、不自然な階調変化や色相の変化無しに色再現の
飽和を防止し、自然な色再現と階調再現を保ったまま原
色信号の色再現範囲内に納めることができる。
せることにより、入力信号によらずに上記効果を発揮で
きる。
信号の場合はフィードバックを用いずさらに合理的な回
路構成で実現できる。
成を示すブロック図
波形図
波形図
成を示すブロック図
成を示すブロック図
成を示すブロック図
成を示すブロック図
のフローチャート
成を示すブロック図
作のフローチャート
構成を示すブロック図
図
ブロック図
Claims (16)
- 【請求項1】 入力された輝度信号と2つの色差信号か
らなる映像信号を3原色信号に変換する原色変換手段
と、 前記原色変換手段の出力から最大レベルのものを選択通
過させる最大値検出手段と、 前記3原色信号の許容最大レベルを設定する基準値設定
手段と、 前記輝度信号に応じて前記最大値検出手段の出力を前記
基準値設定手段の出力以下に制限する補正係数を決定す
る係数決定手段と、 前記補正係数を前記2つの色差信号に乗ずる乗算手段と
を備え、 前記乗算手段の出力を新たな色差信号として出力するこ
とを特徴とする色変換装置。 - 【請求項2】 入力された輝度信号と2つの色差信号か
らなる映像信号を3原色信号に変換する原色変換手段
と、 前記原色変換手段の出力から最小レベルのものを選択通
過させる最小値検出手段と、 前記3原色信号の許容最小レベルを設定する基準値設定
手段と、 前記輝度信号に応じて前記最小値検出手段の出力を前記
準値設定手段の出力以上に制限する補正係数を決定する
係数決定手段と、 前記補正係数を前記2つの色差信号に乗ずる乗算手段と
を備え、 前記乗算手段の出力を新たな色差信号として出力するこ
とを特徴とする色変換装置。 - 【請求項3】 入力された輝度信号と2つの色差信号か
らなる映像信号を3原色信号に変換する原色変換手段
と、 前記原色変換手段の出力から最大レベルのものを選択通
過させる最大値検出手段と、 前記原色変換手段の出力から最小レベルのものを選択通
過させる最小値検出手段と、 前記3原色信号の許容最大レベルを設定する第1の基準
値設定手段と、 前記3原色信号の許容最小レベルを設定する第2の基準
値設定手段と、 前記輝度信号に応じて前記最大値検出手段の出力を前記
基第1の準値設定手段の出力以下に制限する第1の補正
係数を決定する第1の係数決定手段と、 前記輝度信号に応じて前記最小値検出手段の出力を前記
基第2の準値設定手段の出力以上に制限する第2の補正
係数を決定する第2の係数決定手段と、 前記第1の補正係数と前記第2の補正係数の最小値を出
力する第3の係数決定手段と、 前記第3の係数決定手段の出力を前記2つの色差信号に
乗ずる乗算手段とを備え、 前記乗算手段の出力を新たな色差信号として出力するこ
とを特徴とする色変換装置。 - 【請求項4】 輝度信号(Y)と2つの色差信号(R−
Y,B−Y)からなる映像信号を入力し、 前記2つの色差信号から第3の色差信号(G−Y)を作
成する色差作成手段と、 前記2つの色差信号と前記第3の色差信号から最小レベ
ルのものを選択通過させる最小値検出手段と、 3原色信号の許容最小レベルを設定する基準値設定手段
と、 前記輝度信号に応じて前記最小値検出手段と前記輝度信
号との和を前記基準値設定手段の出力以上に制限する補
正係数を決定する係数決定手段と、 前記補正係数を前記2つの色差信号に乗ずる乗算手段と
を備え、 前記乗算手段の出力を新たな色差信号として出力するこ
とを特徴とする色変換装置。 - 【請求項5】 輝度信号(Y)と2つの色差信号(R−
Y,B−Y)からなる映像信号を入力し、 前記2つの色差信号から第3の色差信号(G−Y)を作
成する色差作成手段と、 前記2つの色差信号と前記第3の色差信号から最大レベ
ルのものを選択通過させる最大値検出手段と、 前記2つの色差信号と前記第3の色差信号から最小レベ
ルのものを選択通過させる最小値検出手段と、 3原色信号の許容最大レベルを設定する第1の基準値設
定手段と、 前記3原色信号の許容最小レベルを設定する第2の基準
値設定手段と、 前記輝度信号に応じて前記最大値検出手段の出力と前記
輝度信号との和を前記基第1の準値設定手段の出力以下
に制限する第1の補正係数を決定する第1の係数決定手
段と、 前記輝度信号に応じて前記最小値検出手段の出力と前記
輝度信号との和を前記基第2の準値設定手段の出力以上
に制限する第2の補正係数を決定する第2の係数決定手
段と、 前記第1の補正係数と前記第2の補正係数の最小値を出
力する第3の係数決定手段と、 前記第3の係数決定手段の出力を前記2つの色差信号に
乗ずる乗算手段とを備え、 前記乗算手段の出力を新たな色差信号として出力するこ
とを特徴とする色変換装置。 - 【請求項6】 色の3要素のうち輝度成分を表わす輝度
信号と色相および彩度成分を表わす色度信号からなる映
像信号を入力とし、 前記色度信号にゲイン係数を乗ずる乗算手段と、 前記輝度信号と前記乗算手段の出力色度信号を3原色信
号に変換する原色変換手段と、 前記原色変換手段の出力から最大レベルのものを選択通
過させる最大値検出手段と、 前記3原色信号の許容最大レベルを設定する基準値設定
手段と、 前記最大値検出手段の出力が前記基準値設定手段の出力
値以下に保持されるように1以下の前記ゲイン係数を前
記乗算手段に与えるゲイン制御手段とを備え、 前記乗算手段の出力を新たな色度信号として出力するこ
とを特徴とする色変換装置。 - 【請求項7】 輝度信号を予め設定した所定の最大レベ
ル以下に制限する階調変換手段を備え、前記所定の最大
レベルを基準値とし、前記階調変換手段の出力を入力輝
度信号として与える請求項1または6記載の色変換装
置。 - 【請求項8】 色の3要素のうち輝度成分を表わす輝度
信号と色相および彩度成分を表わす色度信号からなる映
像信号を入力とし、 前記色度信号にゲイン係数を乗ずる乗算手段と、 前記輝度信号と前記乗算手段の出力色度信号を3原色信
号に変換する原色変換手段と、 前記原色変換手段の出力から最小レベルのものを選択通
過させる最小値検出手段と、 前記3原色信号の許容最小レベルを設定する基準値設定
手段と、 前記最小値検出手段の出力が前記基準値設定手段の出力
値以上に保持されるように1以下の前記ゲイン係数を前
記乗算手段に与えるゲイン制御手段とを備え、 前記乗算手段の出力を新たな色度信号として出力するこ
とを特徴とする色変換装置。 - 【請求項9】 色の3要素のうち輝度成分を表わす輝度
信号と色相および彩度成分を表わす色度信号からなる映
像信号を入力とし、 前記色度信号にゲイン係数を乗ずる乗算手段と、 前記輝度信号と前記乗算手段の出力色度信号を3原色信
号に変換する原色変換手段と、 前記原色変換手段の出力から最大レベルのものを選択通
過させる最大値検出手段と、 前記原色変換手段の出力から最小レベルのものを選択通
過させる最小値検出手段と、 前記3原色信号の許容最大レベルを設定する第1の基準
値設定手段と、 前記3原色信号の許容最小レベルを設定する第2の基準
値設定手段と、 前記最大値検出手段の出力が前記第1の基準値設定手段
の出力値以上に保持されかつ前記最小値検出手段の出力
が前記第2の基準値設定手段の出力値以上に保持される
ように1以下の前記ゲイン係数を前記乗算手段に与える
ゲイン制御手段とを備え、 前記乗算手段の出力を新たな色度信号として出力するこ
とを特徴とする色変換装置。 - 【請求項10】 輝度信号を予め設定した所定の最大レ
ベルと所定の最小レベルの範囲内に制限する階調変換手
段を備え、前記最大レベルと前記最小レベルをそれぞれ
基準値として設定し、前記階調変換手段の出力を入力輝
度信号として与える請求項3,5または9記載の色変換
装置。 - 【請求項11】 2つの色差信号を入力とし彩度と色相
を調整する2×2のマトリクス手段を備え、前記マトリ
クス手段の出力を入力色差信号として与える請求項1,
2,3,4,7または10記載の色変換装置。 - 【請求項12】 色の3要素のうち輝度成分を表わす輝
度信号と色相および彩度成分を表わす色度信号からなる
映像信号を入力し、 前記輝度信号がとる最大振幅以上の所定のレベルを予め
設定し、 前記輝度信号と前記色度信号を3原色信号に変換し、 この3つの原色信号の内の最大レベルのものを検出し、 この最大レベルが前記所定のレベルを越えるときに前記
色度信号の振幅を下げたものを出力色度信号とし、 前記輝度信号と前記出力色度信号を3原色信号に変換し
たときその各々の原色信号が前記所定のレベル以下に保
たれていることを特徴とする色変換方法。 - 【請求項13】 色の3要素のうち輝度成分を表わす輝
度信号と色相および彩度成分を表わす色度信号からなる
映像信号を入力し、 前記輝度信号がとる最大振幅以上の所定のレベルを予め
設定し、 前記色度信号の振幅を1以下の所定のゲインに設定し、 前記輝度信号と前記ゲイン調整を行つた色度信号とを3
原色信号に変換し、 この3つの原色信号の内の最大レベルのものを検出し、 このレベルが前記所定のレベルを越える場合は前記所定
のゲインを下げ、前記最大レベルが前記所定のレベル未
満の場合には前記所定のゲインを1を上限として増加さ
せ、 前記輝度信号と前記ゲイン調整を行つた色度信号を出力
し、 前記輝度信号と前記出力色度信号を3原色信号に変換し
たときその各々の原色信号が前記所定のレベル以下に保
たれていることを特徴とする色変換方法。 - 【請求項14】 色の3要素のうち輝度成分を表わす輝
度信号と色相および彩度成分を表わす色度信号からなる
映像信号を入力し、 前記輝度信号がとる最小振幅以下の所定のレベルを予め
設定し、 前記輝度信号と前記色度信号を3原色信号に変換し、 この3つの原色信号の内の最小レベルのものを検出し、 この最小レベルが前記所定のレベル未満のときに前記色
度信号の振幅を下げたものを出力色度信号とし、 前記輝度信号と前記出力色度信号を3原色信号に変換し
たときその各々の原色信号が前記所定のレベル以上に保
たれていることを特徴とする色変換方法。 - 【請求項15】 色の3要素のうち輝度成分を表わす輝
度信号と色相および彩度成分を表わす色度信号からなる
映像信号を入力し、 前記輝度信号がとる最小振幅以下の所定のレベルを予め
設定し、 前記色度信号の振幅を1以下の所定のゲインに設定し、 前記輝度信号と前記ゲイン調整を行つた色度信号とを3
原色信号に変換し、 この3つの原色信号の内の最小レベルのものを検出し、 このレベルが前記所定のレベル未満の場合は前記所定の
ゲインを下げ、前記最小レベルが前記所定のレベルを越
える場合は前記所定のゲインを1を上限として増加さ
せ、 前記輝度信号と前記ゲイン調整を行つた色度信号を出力
し、 前記輝度信号と前記出力色度信号を3原色信号に変換し
たときその各々の原色信号が前記所定のレベル以上に保
たれていることを特徴とする色変換方法。 - 【請求項16】 輝度信号(Y)と2つの色差信号(R
−Y,B−Y)からなる映像信号を入力し、 前記輝度信号がとる最小振幅以上の所定のレベルを予め
設定し、 前記2つの色差信号から第3の色差信号(G−Y)を作
成し、 前記3つの色差信号の内の最小レベルのものを検出し、 前記最小レベルに前記輝度信号を加えたものが前記所定
のレベル未満のときには前記2つの色差信号の振幅を下
げたものを出力色差信号とし、 前記輝度信号と前記出力色差信号を3原色信号に変換し
たときその各々の原色 信号が前記所定のレベル以上に保
たれていることを特徴とする色変換方法。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06075848A JP3134660B2 (ja) | 1994-04-14 | 1994-04-14 | 色変換方法および色変換装置 |
DE69515193T DE69515193T2 (de) | 1994-04-14 | 1995-04-13 | Verfahren und Gerät zur Farbkonversion |
DE69532212T DE69532212T2 (de) | 1994-04-14 | 1995-04-13 | Verfahren und Gerät zur Farbkonversion |
EP95302475A EP0677972B1 (en) | 1994-04-14 | 1995-04-13 | Method of and apparatus for color conversion |
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