JP3680649B2 - ピーククリップ回路 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＴＶ信号、パソコンなどの映像信号を表示する表示装置における映像信号振幅制限回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のピーククリップ回路の一例としては特開平１０−２３４０５２号に記載されたものが知られている。
【０００３】
図７に従来のピーククリップ回路のブロック図、図８に従来のピーククリップ回路の動作説明図を示している。図７において、５１は入力信号値によって、レジスタ５３，５５の値を設定するデコーダ、５２は入力映像信号とレジスタ５３の出力値を乗算する乗算器、５４は前記乗算器５２の出力にレジスタ５５出力を加算する加算器、５６は、各色毎に設定される飽和値を出力するレジスタ、５８は前記レジスタ５６に設定された飽和値と前記加算器５４出力とを比較する比較器、５７は前記レジスタ５８出力と前記加算器５４出力とを、前記比較器５８の出力により切り替えて出力するセレクタで構成され、図中５１〜５５がガンマ補正やコントラスト制御等を行うガンマ補正回路、図中５６〜５８が従来例としてのピーククリップ回路である。
【０００４】
上記従来例の動作について説明する。入力された映像信号Ｖｉｎはデコーダ５１で入力信号レベルを検出され、その結果入力レベルに応じた傾きａｎ、切片ｂｎがレジスタ５３，５５設定、出力され、乗算器５２、加算器５４において下記式の出力ＧＡが得られる。
【０００５】
ＧＡ ＝ ａｎ×Ｖｉｎ＋ｂｎ
次に、加算器５４の出力ＧＡが、レジスタ５６に各色毎に設定されている飽和値より小さい場合は、比較器５８によってセレクタ５７の出力は加算器５４の出力ＧＡが選択出力される。また、加算器出力ＧＡの値が、飽和値と同じもしくはそれ以上の場合、比較器５８においてセレクタ５７の出力はレジスタ５６の出力である飽和値が出力され、セレクタ５７の出力はレジスタ５６に設定された飽和値以上の値は出力されずにクリップされる。
【０００６】
ここでレジスタ５６に設定する飽和値は、得ようとするホワイトバランスに合わせて色の構成比より設定する。例えば図６の場合、Ｂを８ｂｉｔにおける最大値２５５となる場合を基準として、色の構成比を
Ｒ：Ｇ：Ｂ ＝ ＶｏＲ／２５５ ： ＶｏＧ／２５５ ： ２５５／２５５としたホワイトバランスを得ようとした場合、Ｒの回路におけるレジスタ５６はＶｏＲを設定し、Ｇの回路におけるレジスタ５６はＶｏＧを設定することで、白ピーク時でのホワイトバランスは
Ｒ：Ｇ：Ｂ ＝ ＶｏＲ ： ＶｏＧ ： ２５５
と固定される事により、コントラスト可変などにより過振幅となり、一色（この例では、Ｂ）のみが最大値２５５以上表示できない場合でも、Ｂがリミッタ動作した場合に、表示可能なホワイトバランスにより求まるＲ、Ｇのリミッタ値をもつピークリミッタを同時に設けることで、白の過振幅入力でのホワイトバランス変動を無くしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このピーククリップ回路においての課題を図９を用いて説明する。この従来の発明では、白ピーク時のみのホワイトバランス変動を抑制している。だが、従来のピーククリップ回路は３色とも同時にピーククリップ回路が動作した場合だけ、ホワイトバランスを一定に保つが、図９（ａ）に示すような、白では無い過振幅入力信号の場合では、白では無いために１色、もしくは２色のみにクリップ処理が加えられ、色の構成比がクリップ回路により変化し、その際にホワイトバランスが変動をしてしまうという問題を抱えている。また、図９（ｂ）に示すように表示媒体の表現可能な色であるにも関わらず、従来のピーククリップ回路では制限が加わるため、色表現の範囲を狭くしているという問題を抱えている。
【０００８】
本発明は、コントラスト・ブライト制御などによる過振幅入力信号を、表示媒体の色表現能力を最大に保ちつつホワイトバランスを崩さないピーククリップ回路を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、入力信号が過振幅となった場合、ＲＧＢの３色中一番過振幅の度合いが高い色を選択し、選択された色の入力レベルを、表示可能な最大レベルとなるような係数を算出し全ての色に乗算する際に周辺画素との関係を抽出してピーククリップされたことを目立たないようにするものである。
【００１０】
これにより、過振幅入力信号を、表示媒体の色表現能力を最大に保ちつつホワイトバランスを崩さずに振幅抑制された映像信号が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、過振幅入力信号時にピーククリップする際、ＲＧＢの３色の中で入力信号レベルが最大である色のレベルを選択して出力する最大入力選択回路と、前記最大入力選択回路の出力と表示媒体の表示可能な最大レベル値ｍと比較する比較器と、前記比較器の出力に応じて前記最大入力選択回路出力と前記最大レベル値ｍとを切替出力する切替回路と、切替回路の出力を隣接画素の切替回路の出力と比較する第２の比較器と、前記第２の比較器で隣接画素との差分を検出し、差分が大きい場合はそのまま切替回路の出力を後述する除算器に出力し、差分が小さい場合は差分に応じた係数を切替回路の出力に掛けて前記除算器に出力するように制御する制御回路と、前記最大レベル値ｍを前記制御回路の出力に応じて除算する除算器と、前記除算器出力を各色の入力にそれぞれ乗算する３つの乗算器とを備え、
前記ＲＧＢの３色の中で一番レベルの大きい色を前記表示媒体の前記表示可能な最大レベル値ｍまで減衰させた減衰率を他の２色にも同じく適用して減衰させる際に、隣接画素との差分値に応じて減衰させるものであり、ピーククリップが必要な過大入力信号があった場合でもピーククリップされる部分の境界線が目立たなくなるという作用を有する。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図１と図２を用いて説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は本発明の一実施の形態によるピーククリップ回路のブロック図を示し、図１において最大入力値選択出力回路１は、ＲＧＢの３色の中で入力レベルの一番大きい物を出力するもので、比較器２は前記最大入力値選択出力回路１の出力と表示媒体の表示可能な最大レベル値ｍとを比較出力する、切替回路３では前記最大入力値選択出力回路１の出力と表示媒体の表示可能な最大レベル値ｍとを前記比較器２の出力に応じて切り替えて出力するもので、ここでは前記最大入力値選択出力回路１の出力が、表示媒体の表示可能な最大レベル値ｍより大きい場合、最大入力値選択回路１の出力が切り替え回路より出力され、また、小さい場合は最大レベル値ｍが出力される。
【００１９】
遅延器４は周辺画素との差分を検出するために切替回路３の出力を遅延させているもので、本実施例では簡略化のため隣接する水平画素との比較のみを例にあげるが、本来であれば上下左右数画素に渡る画素との差分を検出するのが望ましい。比較器５は隣接画素との差分を検出し、差分に応じて切替回路３の出力を制御し除算器６の除算係数を求めるものである。除算器６は表示媒体の表示可能な最大レベル値ｍを前記比較器５の出力で除算した結果を出力するもので、７，８，９は、ＲＧＢの各入力に前記除算器６の出力を乗算した結果を出力する乗算器で構成されている。
【００２０】
図２、３は本発明の一実施の形態にピーククリップ回路の動作説明図を示している。図２は本発明を用いないピーククリップ回路である。図２（１）はステップ波形が入力された場合を示す。表示可能最大値ｍをオーバーしている分補正を行い、ＲＧＢ同じ比率で係数を掛けピーククリップを行っている。図のようにステップ波形では特に問題がない。一方、図２（２）のようにランプ波形を入力した場合を考える。表示可能最大値ｍをオーバーしている分補正を行うと、表示可能最大値の部分で傾きが急激に変化（傾き＝１になる）してしまうため、本来入力信号には存在し得ない偽輪郭が生じてしまう。
【００２１】
そのような偽輪郭は自然画、特に人の肌などで顕著なため、著しく画像の劣化を招いてしまう。図３は本発明を用いたピーククリップ回路である。比較器５で隣接画素との差分を検出し、差分が大きい場合はそのまま切替回路の出力を除算器６に出力し、差分が小さい場合は差分に応じた係数を切替回路の出力に掛けて除算器６に出力する。こうすることで急激にクリップがかかることがなくなり、偽輪郭も発生しない。
【００２２】
次に本発明の請求項３の一実施の形態について、図４を用いて説明する。なお、前述した実施の形態と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００２３】
（実施の形態２）
図４は本発明の請求項３の一実施の形態によるピーククリップ回路のブロック図を示し、図４において１０は切替回路３の出力を隣接画素と平滑するＬＰＦである。発明実施の形態１では差分を検出して除算係数の制御を行ったが、発明実施の形態２では周辺の除算係数との平滑化を行うことで、より簡単な構成で実現できるようにしている。
【００２４】
次に本発明の他の実施の形態について、図４を用いて説明する。なお、前述した実施の形態と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００２５】
（実施の形態３）
図４は本発明の他の実施の形態によるピーククリップ回路のブロック図を示し、図４において１１は比較器２の出力に応じて乗算器７、８、９に掛ける係数を決定する係数器である。比較器２で表示可能最大値よりも最大入力値選択出力回路１の出力信号が大きい場合と判断した場合は、係数器１１で除算器７、８、９に入力信号をｂｉｔ反転するような係数を出力する。こうすることで図５に示すようにクリップされた部分は周辺とは明らかに違うと判断できるようになる。例えばユーザーによるコントラスト／ブライトネスの調整の際に過振幅状態にあるのか瞬時に判断できるようになるため、調整し易くなるという利点を持つ。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、入力信号が過振幅となった場合、ＲＧＢの３色中一番過振幅の度合いが高い色を選択し、選択された色の入力レベルを、表示可能な最大レベルとなるような係数を算出し全ての色に乗算する際に周辺画素との関係を抽出してピーククリップされたことを目立たないようにするものであり、表示媒体の色表現能力を最大に保ちつつホワイトバランスを崩さずに振幅抑制が可能という有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項１の一実施の形態によるピーククリップ回路のブロック図
【図２】従来発明の請求項１の一実施の形態によるピーククリップ回路の動作説明図
【図３】本発明の請求項１の一実施の形態によるピーククリップ回路の動作説明図
【図４】本発明の請求項３の一実施の形態によるピーククリップ回路のブロック図
【図５】 本発明の他の実施の形態によるピーククリップ回路のブロック図
【図６】 本発明の他の実施の形態によるピーククリップ回路の動作説明図
【図７】従来のピーククリップ回路のブロック図
【図８】従来のピーククリップ回路の動作説明図
【図９】従来のピーククリップ回路の課題説明図
【符号の説明】
１ 最大入力値選択出力回路
２，５ 比較器
３，７ 切替回路
４ 遅延器
６ 除算器
７，８，９ 乗算器
１０ ＬＰＦ
１１ 係数器
５１ デコーダ
５２ 乗算器
５３，５５、５６ レジスタ
５４ 加算器
５７ 切替回路
５８ 比較器
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＴＶ信号、パソコンなどの映像信号を表示する表示装置における映像信号振幅制限回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のピーククリップ回路の一例としては特開平１０−２３４０５２号に記載されたものが知られている。
【０００３】
図７に従来のピーククリップ回路のブロック図、図８に従来のピーククリップ回路の動作説明図を示している。図７において、５１は入力信号値によって、レジスタ５３，５５の値を設定するデコーダ、５２は入力映像信号とレジスタ５３の出力値を乗算する乗算器、５４は前記乗算器５２の出力にレジスタ５５出力を加算する加算器、５６は、各色毎に設定される飽和値を出力するレジスタ、５８は前記レジスタ５６に設定された飽和値と前記加算器５４出力とを比較する比較器、５７は前記レジスタ５８出力と前記加算器５４出力とを、前記比較器５８の出力により切り替えて出力するセレクタで構成され、図中５１〜５５がガンマ補正やコントラスト制御等を行うガンマ補正回路、図中５６〜５８が従来例としてのピーククリップ回路である。
【０００４】
上記従来例の動作について説明する。入力された映像信号Ｖｉｎはデコーダ５１で入力信号レベルを検出され、その結果入力レベルに応じた傾きａｎ、切片ｂｎがレジスタ５３，５５設定、出力され、乗算器５２、加算器５４において下記式の出力ＧＡが得られる。
【０００５】
ＧＡ ＝ ａｎ×Ｖｉｎ＋ｂｎ
次に、加算器５４の出力ＧＡが、レジスタ５６に各色毎に設定されている飽和値より小さい場合は、比較器５８によってセレクタ５７の出力は加算器５４の出力ＧＡが選択出力される。また、加算器出力ＧＡの値が、飽和値と同じもしくはそれ以上の場合、比較器５８においてセレクタ５７の出力はレジスタ５６の出力である飽和値が出力され、セレクタ５７の出力はレジスタ５６に設定された飽和値以上の値は出力されずにクリップされる。
【０００６】
ここでレジスタ５６に設定する飽和値は、得ようとするホワイトバランスに合わせて色の構成比より設定する。例えば図６の場合、Ｂを８ｂｉｔにおける最大値２５５となる場合を基準として、色の構成比を
Ｒ：Ｇ：Ｂ ＝ ＶｏＲ／２５５ ： ＶｏＧ／２５５ ： ２５５／２５５としたホワイトバランスを得ようとした場合、Ｒの回路におけるレジスタ５６はＶｏＲを設定し、Ｇの回路におけるレジスタ５６はＶｏＧを設定することで、白ピーク時でのホワイトバランスは
Ｒ：Ｇ：Ｂ ＝ ＶｏＲ ： ＶｏＧ ： ２５５
と固定される事により、コントラスト可変などにより過振幅となり、一色（この例では、Ｂ）のみが最大値２５５以上表示できない場合でも、Ｂがリミッタ動作した場合に、表示可能なホワイトバランスにより求まるＲ、Ｇのリミッタ値をもつピークリミッタを同時に設けることで、白の過振幅入力でのホワイトバランス変動を無くしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このピーククリップ回路においての課題を図９を用いて説明する。この従来の発明では、白ピーク時のみのホワイトバランス変動を抑制している。だが、従来のピーククリップ回路は３色とも同時にピーククリップ回路が動作した場合だけ、ホワイトバランスを一定に保つが、図９（ａ）に示すような、白では無い過振幅入力信号の場合では、白では無いために１色、もしくは２色のみにクリップ処理が加えられ、色の構成比がクリップ回路により変化し、その際にホワイトバランスが変動をしてしまうという問題を抱えている。また、図９（ｂ）に示すように表示媒体の表現可能な色であるにも関わらず、従来のピーククリップ回路では制限が加わるため、色表現の範囲を狭くしているという問題を抱えている。
【０００８】
本発明は、コントラスト・ブライト制御などによる過振幅入力信号を、表示媒体の色表現能力を最大に保ちつつホワイトバランスを崩さないピーククリップ回路を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、入力信号が過振幅となった場合、ＲＧＢの３色中一番過振幅の度合いが高い色を選択し、選択された色の入力レベルを、表示可能な最大レベルとなるような係数を算出し全ての色に乗算する際に周辺画素との関係を抽出してピーククリップされたことを目立たないようにするものである。
【００１０】
これにより、過振幅入力信号を、表示媒体の色表現能力を最大に保ちつつホワイトバランスを崩さずに振幅抑制された映像信号が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、過振幅入力信号時にピーククリップする際、ＲＧＢの３色の中で入力信号レベルが最大である色のレベルを選択して出力する最大入力選択回路と、前記最大入力選択回路の出力と表示媒体の表示可能な最大レベル値ｍと比較する比較器と、前記比較器の出力に応じて前記最大入力選択回路出力と前記最大レベル値ｍとを切替出力する切替回路と、切替回路の出力を隣接画素の切替回路の出力と比較する第２の比較器と、前記第２の比較器で隣接画素との差分を検出し、差分が大きい場合はそのまま切替回路の出力を後述する除算器に出力し、差分が小さい場合は差分に応じた係数を切替回路の出力に掛けて前記除算器に出力するように制御する制御回路と、前記最大レベル値ｍを前記制御回路の出力に応じて除算する除算器と、前記除算器出力を各色の入力にそれぞれ乗算する３つの乗算器とを備え、
前記ＲＧＢの３色の中で一番レベルの大きい色を前記表示媒体の前記表示可能な最大レベル値ｍまで減衰させた減衰率を他の２色にも同じく適用して減衰させる際に、隣接画素との差分値に応じて減衰させるものであり、ピーククリップが必要な過大入力信号があった場合でもピーククリップされる部分の境界線が目立たなくなるという作用を有する。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図１と図２を用いて説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は本発明の一実施の形態によるピーククリップ回路のブロック図を示し、図１において最大入力値選択出力回路１は、ＲＧＢの３色の中で入力レベルの一番大きい物を出力するもので、比較器２は前記最大入力値選択出力回路１の出力と表示媒体の表示可能な最大レベル値ｍとを比較出力する、切替回路３では前記最大入力値選択出力回路１の出力と表示媒体の表示可能な最大レベル値ｍとを前記比較器２の出力に応じて切り替えて出力するもので、ここでは前記最大入力値選択出力回路１の出力が、表示媒体の表示可能な最大レベル値ｍより大きい場合、最大入力値選択回路１の出力が切り替え回路より出力され、また、小さい場合は最大レベル値ｍが出力される。
【００１９】
遅延器４は周辺画素との差分を検出するために切替回路３の出力を遅延させているもので、本実施例では簡略化のため隣接する水平画素との比較のみを例にあげるが、本来であれば上下左右数画素に渡る画素との差分を検出するのが望ましい。比較器５は隣接画素との差分を検出し、差分に応じて切替回路３の出力を制御し除算器６の除算係数を求めるものである。除算器６は表示媒体の表示可能な最大レベル値ｍを前記比較器５の出力で除算した結果を出力するもので、７，８，９は、ＲＧＢの各入力に前記除算器６の出力を乗算した結果を出力する乗算器で構成されている。
【００２０】
図２、３は本発明の一実施の形態にピーククリップ回路の動作説明図を示している。図２は本発明を用いないピーククリップ回路である。図２（１）はステップ波形が入力された場合を示す。表示可能最大値ｍをオーバーしている分補正を行い、ＲＧＢ同じ比率で係数を掛けピーククリップを行っている。図のようにステップ波形では特に問題がない。一方、図２（２）のようにランプ波形を入力した場合を考える。表示可能最大値ｍをオーバーしている分補正を行うと、表示可能最大値の部分で傾きが急激に変化（傾き＝１になる）してしまうため、本来入力信号には存在し得ない偽輪郭が生じてしまう。
【００２１】
そのような偽輪郭は自然画、特に人の肌などで顕著なため、著しく画像の劣化を招いてしまう。図３は本発明を用いたピーククリップ回路である。比較器５で隣接画素との差分を検出し、差分が大きい場合はそのまま切替回路の出力を除算器６に出力し、差分が小さい場合は差分に応じた係数を切替回路の出力に掛けて除算器６に出力する。こうすることで急激にクリップがかかることがなくなり、偽輪郭も発生しない。
【００２２】
次に本発明の請求項３の一実施の形態について、図４を用いて説明する。なお、前述した実施の形態と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００２３】
（実施の形態２）
図４は本発明の請求項３の一実施の形態によるピーククリップ回路のブロック図を示し、図４において１０は切替回路３の出力を隣接画素と平滑するＬＰＦである。発明実施の形態１では差分を検出して除算係数の制御を行ったが、発明実施の形態２では周辺の除算係数との平滑化を行うことで、より簡単な構成で実現できるようにしている。
【００２４】
次に本発明の他の実施の形態について、図４を用いて説明する。なお、前述した実施の形態と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００２５】
（実施の形態３）
図４は本発明の他の実施の形態によるピーククリップ回路のブロック図を示し、図４において１１は比較器２の出力に応じて乗算器７、８、９に掛ける係数を決定する係数器である。比較器２で表示可能最大値よりも最大入力値選択出力回路１の出力信号が大きい場合と判断した場合は、係数器１１で除算器７、８、９に入力信号をｂｉｔ反転するような係数を出力する。こうすることで図５に示すようにクリップされた部分は周辺とは明らかに違うと判断できるようになる。例えばユーザーによるコントラスト／ブライトネスの調整の際に過振幅状態にあるのか瞬時に判断できるようになるため、調整し易くなるという利点を持つ。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、入力信号が過振幅となった場合、ＲＧＢの３色中一番過振幅の度合いが高い色を選択し、選択された色の入力レベルを、表示可能な最大レベルとなるような係数を算出し全ての色に乗算する際に周辺画素との関係を抽出してピーククリップされたことを目立たないようにするものであり、表示媒体の色表現能力を最大に保ちつつホワイトバランスを崩さずに振幅抑制が可能という有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項１の一実施の形態によるピーククリップ回路のブロック図
【図２】従来発明の請求項１の一実施の形態によるピーククリップ回路の動作説明図
【図３】本発明の請求項１の一実施の形態によるピーククリップ回路の動作説明図
【図４】本発明の請求項３の一実施の形態によるピーククリップ回路のブロック図
【図５】 本発明の他の実施の形態によるピーククリップ回路のブロック図
【図６】 本発明の他の実施の形態によるピーククリップ回路の動作説明図
【図７】従来のピーククリップ回路のブロック図
【図８】従来のピーククリップ回路の動作説明図
【図９】従来のピーククリップ回路の課題説明図
【符号の説明】
１ 最大入力値選択出力回路
２，５ 比較器
３，７ 切替回路
４ 遅延器
６ 除算器
７，８，９ 乗算器
１０ ＬＰＦ
１１ 係数器
５１ デコーダ
５２ 乗算器
５３，５５、５６ レジスタ
５４ 加算器
５７ 切替回路
５８ 比較器
Claims (1)
- 過振幅入力信号時にピーククリップする際、ＲＧＢの３色の中で入力信号レベルが最大である色のレベルを選択して出力する最大入力選択回路と、前記最大入力選択回路の出力と表示媒体の表示可能な最大レベル値ｍと比較する比較器と、前記比較器の出力に応じて前記最大入力選択回路出力と前記最大レベル値ｍとを切替出力する切替回路と、切替回路の出力を隣接画素の切替回路の出力と比較する第２の比較器と、前記第２の比較器で隣接画素との差分を検出し、差分が大きい場合はそのまま切替回路の出力を後述する除算器に出力し、差分が小さい場合は差分に応じた係数を切替回路の出力に掛けて前記除算器に出力するように制御する制御回路と、前記最大レベル値ｍを前記制御回路の出力に応じて除算する除算器と、前記除算器出力を各色の入力にそれぞれ乗算する３つの乗算器とを備え、
前記ＲＧＢの３色の中で一番レベルの大きい色を前記表示媒体の前記表示可能な最大レベル値ｍまで減衰させた減衰率を他の２色にも同じく適用して減衰させる際に、隣接画素との差分値に応じて減衰させることを特徴とするピーククリップ回路。
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| JP2001045513A JP2001045513A (ja) | 2001-02-16 |
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1999
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