JP3791061B2

JP3791061B2 - 信号圧縮回路

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Publication number: JP3791061B2
Application number: JP23030896A
Authority: JP
Inventors: 隆亀山; 裕政池山
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Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 2006-06-28
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディジタルビデオカメラ装置に設けられたニー回路（knee）などに適用して好適な信号圧縮回路に関する。詳しくは、非線形圧縮特性を複数の折れ線で近似して所定の非線形圧縮特性を付与するに当たり、折れ線を緩やかに継ぐことによって折れ点での信号劣化を防止した信号圧縮回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオカメラ装置などではガンマ特性を付与したり、ニー特性を付与するため入力信号を圧縮する信号圧縮回路が使用されている。例えばニー特性は自然光の広いダイナミックレンジを撮像信号（ビデオ信号）用の狭いダイナミックレンジに収める必要があるために信号圧縮処理が施される。この信号圧縮処理は人間の視感度が高輝度になるほど低くなることに着目したものであって、高輝度部分の信号レベルを圧縮するようにしたものである。
【０００３】
例えば図１２に示すように高輝度入力となるレベルＫ0（＝ｐ）を圧縮開始点（ニーポイント）と定めたときには、レベルＫ0までは入力信号レベルがそのまま出力信号レベルとなされ、レベルＫ0以上の入力ｘに対しては所定の傾きをもつ入出力特性として信号が圧縮される。
【０００４】
取り扱う撮像信号がアナログ信号であるときには信号圧縮処理系にダイオードなどを使用するために図１２破線図示のような滑らかなカーブとなって２つの直線がつながる。しかし、ディジタル信号の場合にはニーポイントｐの前後で出力レベル変化が大きく変化し、このレベル変化点であるニーポイントｐ近傍で高調波成分が発生してしまう。この高調波成分が撮像信号のベースバンド成分側に折り返り、それが原因で画質が劣化することが知られている。
【０００５】
この画質劣化を改善するため、図１３のように第１の入出力特性を得る直線Ｌａ、第２の入力特性を得る直線Ｌｂに対し、第３の入力特性を持った直線Ｌｃを角取り用の切片として使用するようにしている。
【０００６】
この直線Ｌｃによってニーポイントは２つに増えるが、直線ＬａとＬｃとの交差角度および直線ＬｃとＬｂとの交差角度がそれぞれ、ニーポイントｐでの交差角度より小さくなるため、高調波成分の発生が少なくなってそれだけベースバンド成分への折り返し成分が少なくなり画質の劣化を防止できるようになる。
【０００７】
第３の直線Ｌｃを使用した折れ線近似を実現するには、それぞれの直線の傾きをａ，ｂ，ｃとした場合、
▲１▼ｘ＜Ｋ1までは、ｙ＝ｙａ＝ａ・ｘ＝ｘ
▲２▼Ｋp1≦ｘ≦Ｋp2までは、ｙ＝ｙｃ＝ｃ・ｘ＋（１＋ｃ）Ｋ1
▲３▼ｘ≦Ｋp2以上では、ｙ＝ｙｂ＝ｂ・ｘ＋（１＋ｂ）Ｋ2
となる。
【０００８】
このような折れ線近似を実現するには、例えば「特開平４−２３５６９号公報」に開示された技術を利用できる。図１４はその具体的構成である。同図において、端子１１には入力信号（ディジタル撮像信号）ｘが供給され、これが最小値選択回路１９に供給されると共に、第１と第２の算出手段１２，１３に供給される。
【０００９】
第１の算出手段１２は直線Ｌｃの入出力特性ｙｃを実現するための手段であり、第２の算出手段１３は直線Ｌｂの入出力特性ｙｂを実現するための手段である。第１の算出手段１２は、入力信号ｘに対して傾きｃを乗算する乗算器１４と、この乗算出力と（１＋ｃ）Ｋ1の加算を行う加算器１５とで構成される。
【００１０】
同様に、第２の算出手段１３は、入力信号ｘに対して傾きｂを乗算する乗算器１７と、この乗算出力と（１＋ｂ）Ｋ2の加算を行う加算器１８とで構成される。そして、これらの出力ｙａ，ｙｃ，ｙｂのうち最小の値を次段の最小値選択回路１９で選択することによって、端子２０には図１３のように折れ線で近似されたニー特性曲線が得られることになる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、撮像信号は通常Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色信号として各種の信号処理が施されるから、同じ信号処理系がトータル３系統必要になる。ニー回路も３系統必要である。一方図１４で示すように１つのニー回路１０は少なくとも２つの乗算器１４，１７が必要になるので、カメラ装置全体としての乗算器使用数は大きなものとなってしまう。これで回路規模が増え、またコストアップの原因となる。
【００１２】
さらに図１３の場合、第３の直線Ｌｃの傾きｃは経験則によって決められている場合が殆どである。例えばｂ＝０．３としたときには、その２倍となる、ｃ＝０．６のように選ばれている場合が多い。
【００１３】
被写体によっては階調を重視したり、ダイナミックレンジを重視したりしなければならないときがある。そのようなときに傾きｂの値を異なる値に選定した場合、その値が０．３という値から離れるにしたがい、直線ＬｃとＬａおよびＬｃとＬｂとの交差角度が不揃いとなり、適切な角取りの実現が困難になっている。そのため高調波成分を効果的に抑圧することができなくなり、高調波成分による画質の劣化を十分に改善できない問題が派生している。
【００１４】
そこで、この発明はこのような従来の課題を解決したものであって、回路構成が簡単であるにも拘わらず、高調波成分を十分に抑圧できる信号圧縮回路を提案するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、この発明では、入力信号をディジタル化し、ディジタル化したこの入力撮像信号に対して信号圧縮を施すようにした信号圧縮回路において、
入力レベルがそのまま出力されるような傾きａが１である第１の入出力特性と、
傾きｂによって入力レベルが圧縮されて出力されるような第２の入出力特性と、
上記第１と第２の入出力特性の間を跨ぐように、傾きｃで接する第３の入出力特性となされた信号圧縮回路であって、
上記傾きｃは、ほぼ、
ｃ＝（１＋ｂ）／２
となるように上記第３の入出力特性が選定されたことを特徴とする。
【００１６】
この発明では、第３の直線Ｌｃの傾きｃが上述のように選ばれているため、第３の直線Ｌｃが第１と第２の直線Ｌａ，Ｌｂと交差するニーポイントｑ，ｒでの交差角度がほぼ等しくなる。両交差角度がほぼ等しくなることによって第３の直線Ｌｃで滑らかな近似曲線を得ることができる。したがって新たなニーポイントでの高調波の発生が少なくなり、画質劣化を改善できる。この関係は第２の直線Ｌｂの傾きｂが変わっても同じである。
【００１７】
ニーポイントｑ，ｒでの信号レベルをＫp1,Ｋp2とすると、
Ｋp−Ｋp1＝Ｋp2−Ｋp＝△Ｋpとなり、ａ＝１であるので、最終的には
▲４▼ｘ＜Ｋ1までは、ｙ＝ｙａ＝ａ・ｘ＝ｘ
▲５▼Ｋp1≦ｘ≦Ｋp2までは、ｙ＝ｙｃ＝（ｘ−Ｋp1）（１＋ｂ）／２＋Ｋp1
▲６▼ｘ≦Ｋp2以上では、
ｙ＝ｙｂ＝｛ｘ−（Ｋp1＋Ｋp2）／２｝ｂ＋（Ｋp1＋Ｋp2）／２
となる。
【００１８】
▲５▼、▲６▼からも明らかなように何れも乗算処理は１回であるので、回路規模は大幅に簡略化される。また、（１＋ｂ）／２の処理は単なるビットシフト処理であり、（Ｋp1＋Ｋp2）／２の処理は１回の加算とビットシフト処理で済むので、これらの回路構成も簡単である。変数はｂ、Ｋp1、Ｋp2のみである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
続いて、この発明に係る信号圧縮回路の一実施態様を上述したディジタルビデオカメラ装置に設けられるニー回路に適用した場合につき、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１はこの発明が適用されるディジタルビデオカメラ装置３０の一実施態様を示す。この例では撮像素子として３個の固体撮像素子（以下はＣＣＤイメージセンサの場合である）が使用され、それらよりＧ，Ｒ，Ｂの各原色信号が撮像信号として得られるものとする。
【００２１】
被写体は光学系３１を介して３個のＣＣＤイメージセンサ（以下ＣＣＤ）３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂに結像され、それぞれからＲ，Ｇ，Ｂの撮像信号が得られる。ＣＣＤ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂから得られる撮像信号Ｒ，Ｇ，Ｂをディジタル化したときに、その基本波成分中に混入する折り返し成分を除去するため、例えばＧ信号を得るＣＣＤ３１Ｇに対し、Ｒ信号およびＢ信号を得るＣＣＤ３１Ｒ，３１Ｂが、水平方向に対して１／２画素ピッチＰ／２だけ相対的にずらされて同一被写体像が撮像される。
【００２２】
撮像信号は相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂ（以下Ｒ、Ｇ、Ｂは省略する）に供給されて波形整形や混入したノズルの除去などが行われる。波形整形処理などが行われた撮像信号はそれぞれアンプ３３を経てＡ／Ｄ変換器３４に供給されてディジタル化される。
【００２３】
ディジタル化されたそれぞれの撮像信号は１ラインの遅延回路３６を介して単一のマスキング回路３７に供給されて色補正処理が行われ、その後信号圧縮回路としてのニー回路１０にそれぞれ供給される。ニー回路１０では撮像信号のレベルに応じた適応的な非線形算出処理が施されるため、Ａ／Ｄ変換された撮像信号がＣＰＵで構成された制御部４０に供給され、ここで後述する第１の信号αと乗算係数βが求められ、これらが適応的制御信号としてニー回路１０に与えられる。
【００２４】
一方、１ラインＨの遅延回路３６の前後より導出された隣接ラインの撮像信号は画像の輪郭部を強調するためイメージエンハンサ４１に送られて低域成分よりなる輪郭強調信号と高域成分よりなる輪郭強調信号が生成される。これらの信号は例えば撮像信号のうちＧ信号とＲ信号のみを使用して生成してもよい。
【００２５】
低域輪郭強調信号はそれぞれ加算器４２でニー特性の付与された撮像信号と合成され、低域補償された撮像信号はガンマ補正回路４３にそれぞれ供給されて非線形処理される。
【００２６】
非線形処理後の各撮像信号に対して加算器４４で高域補強信号の加算処理がそれぞれ行われ、高域までブロードな周波数特性となされる。その後クリップ回路４６で信号レベルのクリップ処理が行われた後、各撮像信号が単一のマトリックス回路４７に供給されて、この例では輝度信号Ｙと一対のクロマ信号Ｃｒ（＝Ｒ−Ｙ），Ｃｂ（＝Ｂ−Ｙ）とが形成される。加減算などのマトリックス処理を行うことによって、特定撮像条件の下では撮像信号の基本波成分中に混入していた側波帯成分が相殺される。
【００２７】
これら撮像信号は端子４８にディジタル信号のまま出力される他、対応するＤ／Ａ変換器４９でアナログ信号に戻される。
【００２８】
さて、このように構成されたディジタルビデオカメラ装置３０において、上述したニー回路１０は以下のように構成される。まず、このニー特性の折れ線近似について説明する。
【００２９】
図２は折れ線近似によるニー特性を示す。撮像信号である入力信号ｘはある程度の高輝度レベル（ニーポイントｐ）に至るまでは直線Ｌａによってその入出力特性が付与される。このときの直線Ｌａの傾きａは、入力レベルがそのまま出力レベルとなるものであるから、
ａ＝１
である。
【００３０】
ニーポイントｐと交差する第２の直線Ｌｂの傾きはｂである。これら２つの直線Ｌａ，Ｌｂに対して角取り直線Ｌｃが用いられる。この傾きをｃとする。直線Ｌｃを使用することによって新しいニーポイントｑ，ｒが出現する。そしてそれぞれのニーポイントｐ、ｑ、ｒでの入力レベルを図のようにＫp、Ｋp1、Ｋp2とする。
【００３１】
第３の直線Ｌｃによってニーポイントｐの角取りを行う場合、第３の直線Ｌｃの傾きｃを、ほぼ、
ｃ＝（１＋ｂ）／２
のように選んだ場合、図３に示すように第１と第２の直線Ｌａ，Ｌｂと交差する角度θ4とθ5が非常に近い値となる。２つの交差角度θ4、θ5が近似した値であるときには最も角取りが滑らかとなる。それは次のような展開からも明らかとなる。
【００３２】
直線Ｌｃの傾きｃを求める。図３において、
θ₂＋θ₅＝θ₃ ・・・（１）
θ₃＋θ₄＝θ₁ ・・・（２）
ここで、
θ₄＝θ₅ ・・・（３）
とすると、式（１）、（２）より、
θ₁＋θ₂＝２θ₃ ・・・（４）
両辺のｔａｎをとると、
ｔａｎ（θ₁＋θ₂）＝ｔａｎ２θ₃ ・・・（５）
展開すると、
（ｔａｎθ₁＋ｔａｎθ₂）／（１−ｔａｎθ₁ｔａｎθ₂）
＝２ｔａｎθ₃／（１−ｔａｎ²θ₃）・・・（６）
ここで、各直線の傾きは、
ａ＝ｔａｎθ₁ （α＞０）
ｂ＝ｔａｎθ₂ （ｂ＞０）
ｃ＝ｔａｎθ₃ （ｃ＞０）・・・（７）
であるから、これを式（６）に代入すると、
（ａ＋ｂ）／（１−ａｂ）＝２ｃ／（１−ｃ²）・・・（８）
求めたいのは、角取り用直線Ｌｃの傾きｃであるから、式（８）をｃについて解く。
【００３３】
（ａ＋ｂ）ｃ²＋２（１−ａｂ）ｃ−（ａ＋ｂ）＝０・・・（９）
【００３４】
【数１】

【００３５】
ここで、
ａ＋ｂ＝ｍ
１−ａｂ＝ｎ・・・（１１）
とおくと、
【００３６】
【数２】

【００３７】
ａ＞０，ｂ＞０，ｃ＞０であるから、
【００３８】
【数３】

【００３９】
となる。
【００４０】
すなわち、傾きａと傾きｂの直線Ｌａ，Ｌｂで構成する折れ線を式（１３）で求められる傾きｃの直線Ｌｃで角取りを行うことによって２直線Ｌａ，Ｌｂに対して滑らかに接続することができる。
【００４１】
撮像信号レベルの低い信号域ではリニア特性とするため、ａ＝１である。
【００４２】
よって、式（１３）は、
【００４３】
【数４】

【００４４】
となる。この式で示される傾きｃはその横軸をｂとしたとき図４のようになる。
【００４５】
式（１３）、（１４）をハードウエアとソフトウエアで実現するには、開平、除算などの演算処理が必要となり、ハードウエアの回路規模などが大きくなってしまう。そこで、それらの近似式を次に考察する。
【００４６】
ニー特性は、通常ｂ＝０．２〜０．４程度の範囲内で使用される場合が多い。屋外で使用するようなときはダイナミックレンジを重視するので、この場合にはｂ＝０．２程度に選定され、これとは逆に階調を重視したいときには、ｂ＝０．４程度の値が選ばれるからである。
【００４７】
理想的な角取り折れ線の傾きｃｉに対して、近似した角取り折れ線の傾きをｃとする。
【００４８】
近似の例として、式（１３）を実使用域に着目して直線近似する。この近似はハードウエアとソフトウエアでの演算量を減らすのが目的であるので、その語長もできるだけ短くしておいた方が好ましい。ニー補正以外の場合など実使用域が広範囲にわたる場合は近似精度を上げるため、近似式を切り換えて使用することも考えられる。
【００４９】
近似する角取り直線Ｌｃの傾きｃiをｂの１次結合として定数ｐ，ｑを用いて
ｃi＝ｐ×ｂ＋ｑ・・・（１５）
で表すとする。式（１４）の０．２≦ｂ≦０．４辺りのグラフ値からｐ，ｑをたとえば５ビットで表すと、
ｃi＝ｃ1＝（１３＋２０ｂ）／３２・・・（１６）
が得られる。語長をさらに減らすとすると、
ｃi＝ｃ2＝（１＋２ｂ）／３・・・（１７）
ｃi＝ｃ≒（１＋ｂ）／２・・・（１８）
などが考えられる。
【００５０】
これらの近似した直線Ｌｃの傾きｃiと式（１３）の理想的な傾きとの誤差の絶対値ａｂｓを図５に示す。同図において、曲線ｃ３は従来から使用されているものの誤差であって、ｂ＝０．３辺りで使用しない限りその誤差は非常に大きな誤差となってしまう。
【００５１】
曲線ｃ１は式（１６）を使用したときの誤差である。曲線ｃ２は式（１７）を使用したときの誤差である。
【００５２】
曲線ｃはこの発明において使用する近似式であって、式（１８）を使用したときの誤差である。曲線ｃとｃ１とを比較考量すると、ｂ＝０付近で、その誤差が最大となる。この誤差を角度に変換するには、誤差値のarc tanを取ればよいので、大凡５゜となる。実際の使用にあってこの程度の誤差は十分許容し得るものである。因みに、
ｔａｎ（１°）＝０．０１７
ｔａｎ（２°）＝０．０３５
ｔａｎ（５°）＝０．０８７・・・（１９）
であるから、式（１６）も実使用域において、１°以下の誤差内に収まっている。
【００５３】
式（１７）も５°以下の誤差で収まっている。
【００５４】
しかし、回路規模を重視する場合には式（１６）が最も有効である。ハードウエアを簡単に構成できるからである。ハードウエア構成について次に説明する。まず式（１８）に示される傾きｃを別の観点から考察してみる。図３のように直線Ｌｃを直線ＬａやＬｂと最も滑らかにつなぐためには式（２０）を満たす必要がある。
【００５５】
Ｋp−Ｋp1＝Ｋp2−Ｋp ・・・（２０）
図２（図３）の振幅伝達特性は、次式で表される。
【００５６】

となって、式（１８）と同じになる。
【００５７】
ここで、（２０）、（２５）式をもとに（２１）〜（２３）式を書き直すと、

（２６）〜（２８）式を実現するニー回路１０の一部を図６に示す。
同図に示すように、端子５１には入力信号ｘが供給され、この入力信号ｘが第１の信号αから減算する減算器５２と、この減算出力に第３の入出力特性を決める傾きｂなどを圧縮係数βとして乗算する乗算器５４と、この乗算出力に第１の信号を加算する加算器５６とで構成される。
【００５８】
入力信号ｘに対して第１の信号αと乗算係数βは適応的に選択されるものであって、その関係を図７に示す。
（ａ）入力信号ｘがレベルＫp1以下であるときには、第１の信号αは任意の信号レベル（この例ではＫp1そのもの）が割り当てられ、乗算係数βとして乗算結果に影響を及ぼさない値「１．０」が割り当てられる。この例では回路規模削減のために、Ｋp1としている。
（ｂ）入力信号がレベルＫp1以上Ｋp2以下であるときには、第１の信号αとしてレベルＫp1が使用され、乗算係数βとして傾きｃ｛＝（１＋ｂ）／２｝を示す係数が使用される。
（ｃ）入力信号がレベルＫp2以上であるときには、第１の信号αとしてレベルＫp1とＫp2の平均値レベルが使用されると共に、乗算係数βとして傾きｂが使用される。
【００５９】
そうすると、（ａ）の場合には式（２６）で示される信号ｙが出力され、（ｂ）の場合には式（２７）で示される信号ｙが出力され、そして（ｃ）の場合には式（２８）の信号ｙが出力される。
【００６０】
ここで、レベルＫp1とＫp2の平均値レベルの平均値算出手段６０は、図８に示すように、両レベルの加算器６４と、この加算出力のうち下位１ビットを捨てる（ビットシフトする）ためのビットシフト手段６５とで構成することができる。端子６１，６３は入力端子であり、端子６２にはレベルＫp1そのものが出力され、端子６６には平均化された出力（Ｋp1＋Ｋp2）／２が出力される。
【００６１】
また、傾きｃの算出手段７０は図９のように構成することができる。まず端子７１からのレベル「１」（整数）と、端子７２からの傾きｂとがワイヤードオアされて、（１＋ｂ）が形成され、このオア出力のうち下位１ビットを捨てるビットシフト手段７３に供給される。こうすることによって、端子７４には（１＋ｂ）／２なる出力を得ることができる。
【００６２】
このように構成を簡略化できるのは、ニー特性の傾きが常に１より小さい値であるため、１を加える操作が整数ビットに１を置くだけで実現できるからである。傾きｂは小数点以下第１位をＭＳＢとするビットアサインであるものとする。
【００６３】
このように平均値算出手段６０も傾き算出手段７０も共に簡単な論理回路で構成できる。
【００６４】
これら算出手段を用いて実際のニー回路１０を構成すると図１０のようになる。平均値算出手段６０の出力は第１のセレクタ８０で何れか一方がセレクトされ、また傾き算出手段７０の出力と、傾きｂそのものおよびレベル「１」の信号が第２のセレクタ８１に供給されて択一処理が行われる。
【００６５】
これらを制御するセレクト信号生成手段８５は、一対のレベル比較器８６，８７で構成され、第１のレベル比較器８６では入力信号ｘとレベルＫp1が与えられ、入力信号ｘがレベルＫp1を超えるまではビット「０」であり、それ以外でビット「１」となるようなセレクト信号（上位ビット用）が生成される。
【００６６】
第２のレベル比較器８７には入力信号ｘとレベルＫp2が与えられ、入力信号ｘがレベルＫp2を超えるまではビット「０」であり、それ以外でビット「１」となるようなセレクト信号（下位ビット用）が生成される。したがって両者を併せたセレクト信号と入力信号ｘとの真理値表は図１１のようになり、そのときのセレクト信号とセレクト端子との関係は図１０の通りである。
【００６７】
その結果、
（イ）入力信号ｘがレベルＫp1以下であるとき（セレクト信号が「００」）には、図７のような第１の信号αとしてＫp1がセレクトされ、乗算係数βとして乗算結果に影響を及ぼさない値「１．０」がセレクトされる。
（ロ）入力信号ｘがレベルＫp1以上Ｋp2以下であるとき、つまりセレクト信号が「１０」であるときには、第１の信号αとしてレベルＫp1がセレクトされ、乗算係数βとして傾きｃ｛＝（１＋ｂ）／２｝がセレクトされる。
（ハ）入力信号ｘがレベルＫp2以上であるとき、つまりセレクト信号が「１１」であるときには、第１の信号αはレベルＫp1とＫp2の平均値出力がセレクトされ、そして乗算係数βとしては傾きｂそのものがセレクトされる。
【００６８】
なお、乗算器５４への係数入力のビットアサインは、整数部が１ビットで、残りは小数部である。すなわち、ＭＳＢの１ビットだけ整数部で、残りは小数部である。
【００６９】
このようなセレクト手段を構成することによって、特にＣＰＵなどのマイコンを使用しないでも簡単なロジック回路でニー回路１０を構成できる。そのため、この回路を３系統使用したとしても、全体として回路規模が増大するようなことはない。
【００７０】
図１０に示すような構成によって、
・角取りの幅を規定する２つのニーポイントＫp1、Ｋp2と、傾きｂを指定するだけで、折れ線近似特性を出力できるようになるので、特にいちいちマイコンで計算して折れ線近似特性を求めるような煩雑な演算処理が不要になる。
【００７１】
・メインのニーカーブは、ニーポイントがＫp1とＫp2の平均であることが予め判っているので、その前後における撮像出力状態を検証したり、ニー特性の結果（振る舞い）を容易に把握できる。
【００７２】
・角取りの演算はハードウェアで行うとはいえ、その規模は極めて小規模であるなどの特徴が得られる。
【００７３】
この発明は非線形な圧縮処理を行う信号圧縮回路を提案するものであるから、非線形処理としてはニー処理以外にも適用できる。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明では非線形な信号圧縮を行う場合にあって、滑らかな折れ線近似によって信号圧縮を行うようにしたものである。
【００７５】
これによれば、傾きｃで接する第３の直線との交差角度差が少なくなってその交点での高調波成分の発生を効果的に抑圧できる。そのためこの高調波成分による折り返し歪みに伴う画質劣化を改善できる特徴を有する。また、回路規模を増大することなく実現できるから従来よりもコストダウンを図ることができ、したがってディジタルビデオカメラ装置などに適用する場合には大幅なコストダウンを達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る信号圧縮回路をディジタルビデオカメラ装置におけるニー回路に適用した場合の一実施態様を示す系統図である。
【図２】ニー特性の折れ線近似の説明図である。
【図３】その詳細を示す説明図である。
【図４】第３の直線の傾きを算出するための説明図である。
【図５】理想的な傾きと近似的な傾きとの誤差を示す特性図である。
【図６】ニー回路の要部の接続図である。
【図７】第１の信号と乗算係数と入力信号との関係を示す図である。
【図８】平均値算出手段の具体的構成図である。
【図９】傾き算出手段の具体的構成図である。
【図１０】この発明の一実施態様であるニー回路の接続図である。
【図１１】セレクト信号の真理値表を示す図である。
【図１２】ニー特性の折れ線近似の説明図である。
【図１３】ニー特性の折れ線近似の説明図である。
【図１４】従来のニー回路の接続図である。
【符号の説明】
１０・・・ニー回路、５２・・・減算器、５４・・・乗算器、５６・・・加算器、６０・・・平均値算出手段、７０・・・傾き算出手段、８０，８１・・・セレクタ、８５・・・セレクト信号生成手段、８６，８７・・・レベル比較器

Claims

入力信号をディジタル化し、ディジタル化したこの入力撮像信号に対して信号圧縮を施すようにした信号圧縮回路において、
入力レベルがそのまま出力されるような傾きａが１である第１の入出力特性と、
傾きｂによって入力レベルが圧縮されて出力されるような第２の入出力特性と、
上記第１と第２の入出力特性の間を跨ぐように、傾きｃで接する第３の入出力特性となされた信号圧縮回路であって、
上記傾きｃは、ほぼ、
ｃ＝（１＋ｂ）／２
となるように上記第３の入出力特性が選定されたことを特徴とする信号圧縮回路。
上記第１と第２の入出力特性直線が交わる入力信号レベルＫpを第１の折曲ポイントとし、
上記第１と第３の入出力特性直線が交わる入力信号レベルＫp1を第２の折曲ポイントとし、
上記第３と第２の入出力特性直線が交わる入力信号レベルＫp2を第３の折曲ポイントとしたとき、上記第３の入出力特性直線が、
Ｋp−Ｋp1＝Ｋp2−Ｋp
となるようになされたことを特徴とする請求項１記載の信号圧縮回路。
入力信号を第１の信号から減算する減算器と、この減算出力に上記第３の入出力特性を決める傾きｂなどを圧縮係数として乗算する乗算器と、この乗算出力に上記第１の信号を加算する加算器とで構成され、
上記第１の信号は入力信号によって適応的に選択されるようになされたことを特徴とする請求項１記載の信号圧縮回路。
上記入力信号がレベルＫp1以下であるときには、上記第１の信号は任意の信号レベルが割り当てられ、上記乗算係数として「１」が割り当てられ、
上記入力信号がレベルＫp1以上Ｋp2以下であるときには、上記第１の信号としてレベルＫp1が使用されると共に、上記乗算係数として上記傾きｃを示す係数が使用され、
上記入力信号がレベルＫp2以上であるときには、上記第１の信号としてレベルＫp1とＫp2の平均値レベルが使用されると共に、上記乗算係数として上記傾きｂが使用されたことを特徴とする請求項１記載の信号圧縮回路。
上記レベルＫp1とＫp2の平均値レベルの平均値算出手段は、
両レベルの加算器と、この加算出力をビットシフトするビットシフト手段とで構成されたことを特徴とする請求項１記載の信号圧縮回路。
上記傾きｃを算出する傾き算出手段は、レベル１と傾きｂのワイヤードオアと、このオア出力をビットシフトするビットシフト手段とで構成されたことを特徴とする請求項１記載の信号圧縮回路。
上記平均値算出手段からの２つの出力が供給される第１のセレクタと、上記傾き算出手段からの傾きｃと共に、上記レベルＫp2およびレベル１がそれぞれ供給される第２のセレクタと、これらセレクタをコントロールするセレクト信号生成手段とを有し、
第１のセレクタからの出力が上記第１の信号として使用され、上記第２のセレクタからの出力が上記乗算係数として使用されたことを特徴する請求項１記載の信号圧縮回路。
上記セレクト信号生成手段は、
上記入力信号とレベルＫp1が供給される第１のレベル比較器と、
上記入力信号とレベルＫp2が供給される第２のレベル比較器とで構成され、
これらレベル比較器の出力を合成した２ビットの信号がセレクト信号として使用されるようになされたことを特徴とする請求項７記載の信号圧縮回路。
上記入力信号は撮像信号であり、上記第１から第３までの入出力特性によって滑らかな折れ線カーブを有するニー特性が得られるようにしたことを特徴とする請求項１記載の信号圧縮回路。