JP3852956B2

JP3852956B2 - ガンマ補正装置

Info

Publication number: JP3852956B2
Application number: JP53837298A
Authority: JP
Inventors: 浩子杉本; 敦久影山; 正弘竹島; 稔川端
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-03-06
Filing date: 1998-03-05
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2018-03-05
Also published as: JP2000513903A; BR9804773B1; CN1217854A; BR9804773A; EP0909515B1; DE69806214D1; DE69806214T2; WO1998039925A1; KR20000065212A; CZ295874B6; CZ353898A3; EP0909515A1; KR100404491B1; MY120447A; US6215529B1; CN1186947C

Description

技術分野
本発明はカラーテレビジョン受信機のガンマ補正に関するものである。
背景技術
近年、カラーテレビジョン受信機の高付加価値化が進み、高品位なカラーテレビジョン受信機が望まれている。
従来のカラーテレビジョン受像機においては、輝度信号Ｙだけにガンマ補正を行っており、色差信号に対してはガンマ補正を行っていなかった。そのため、従来のカラーテレビジョン受像機は飽和度の高い赤色に対しては階調が忠実に再現できず、所謂赤色の階調潰れが生じ、色の再現性がよくないという問題を有していた。
発明の開示
前記問題を解決するために、本発明のカラーテレビジョン受信機に使用されるガンマ補正装置は、
輝度信号の平均輝度レベル（ＡＰＬ）を入力して、所定のＡＰＬ以上の信号を取り出す高ＡＰＬ検出回路と、
その高ＡＰＬ検出回路により取り出された信号のレベルを一定率で減少させる第１の利得制御器と、
その第１の利得制御器の出力に所定のオフセットを加えてガンマの補正の補正開始点を設定する加算器と、
色差信号（Ｒ−Ｙ）と加算器の出力信号を入力して、この加算器の出力信号に応じて色差信号（Ｒ−Ｙ）をスライスするスライス回路と、
そのスライス回路の出力レベルを一定率で減少させる第２の利得制御器と、
色差信号（Ｒ−Ｙ）から第２の利得制御器の出力を減算する減算器
を具備し、色差信号（Ｒ−Ｙ）の飽和度の高い赤色部分の色再現性を向上させることを特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の第１の実施例によるガンマ補正装置のブロック図（ガンマ補正特性が折曲げ点１つの折れ線の場合）。
図２はＡＰＬに対する折曲げ点レベルの特性を示す図。
図３は本発明の第１の実施例による折曲げ点が１つのガンマ補正装置の入出力特性図。
図４は本発明の第２の実施例によるガンマ補正装置のブロック図（ガンマ補正特性が折曲げ点２つの折れ線の場合）。
図５は本発明の第２の実施例によるガンマ補正装置の入出力特性図。
図６は本発明の第３の実施例によるガンマ補正装置のブロック図（ガンマ補正特性が折曲げ点２つの折れ線の場合）。
図７は本発明の第３の実施例によるガンマ補正装置の入出力特性図。
図８は本発明の第４の実施例によるガンマ補正装置のブロック図（ガンマ補正特性を連続的に湾曲させた場合）。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する。
（第１の実施例）
図１に本発明の第１の実施例によるガンマ特性を折曲げ点１つの２本の直線で生成したガンマ補正装置のブロック図を示す。
折曲げ点算出ブロック５０ａは、高ＡＰＬ検出回路１ａと利得制御器２ａと加算器３ａで構成され、高ＡＰＬ検出回路１ａは、平均輝度レベル（Average Picture Level）ＡＰＬを入力し、入力信号から所定レベルＬｐを減算し、減算出力が負の場合は０を、正の場合は入力信号をその儘出力する一種のスライス機能を持つ。利得制御器２ａは高ＡＰＬ検出回路１ａの出力を一定の比率で減少させる。加算器３ａは利得制御器２ａの出力信号に任意のオフセット値Ｏｐを加算して出力する。折曲げ点算出ブロック５０ａは、入力されるＡＰＬ信号に応じて、ガンマ補正を開始するレベルである折曲げ点レベルＯａを決定し、出力する。第２、第３の実施例の説明と関連付けるため、折曲げ点算出ブロック５０ａは折曲げ点設定ブロック１００ａとも命名する。折曲げ点算出ブロック５０ａの入出力特性は図２に示すように、入力のＡＰＬが所定レベルＬｐより小さい場合は、出力は設定したオフセット値Ｏｐとなり、入力のＡＰＬが所定レベルＬｐより大きい場合は、出力は設定したオフセット値Ｏｐを始点として入力信号に応じて増加する直線で示される。
補正量算出ブロック５１ａはスライス回路４ａと利得制御器５ａで構成される。スライス回路４ａは、入力の色差信号（Ｒ−Ｙ）から折曲げ点設定ブロック１００ａの出力信号を減算し、その減算した値が負の場合は０を、正の場合は入力信号をその儘出力する。利得制御器５ａはスライス回路４ａの出力を係数Ｋｇ倍（０＜Ｋｇ＜１）して出力する。
ガンマ補正ブロック１０１ａは補正量算出ブロック５１ａと減算器６ａで構成される。減算器６ａは入力の色差信号（Ｒ−Ｙ）から補正量算出ブロック５１ａの出力、即ち利得制御器５ａの出力を減算する。ガンマ補正ブロック１０１ａの入出力特性は図３に示すように、入力された色差信号（Ｒ−Ｙ）が折曲げ点レベルＯａより小さい領域では、入力された色差信号（Ｒ−Ｙ）がその儘出力され、入力された色差信号（Ｒ−Ｙ）が折曲げ点レベルＯａより大きい領域では、入出力特性の傾斜は減少する。このようにして、赤色信号に対するガンマ補正信号（Ｒ−Ｙ）’がガンマ補正ブロック１０１ａから出力される。ＡＰＬが所定レベルＬｐより低い画像に対しては、折曲げ点は設定されたＯｐとなるので、ガンマ補正ブロック１０１ａの入出力特性は図３の折れ線Ａに示すようになり、画像のＡＰＬが所定レベルＬｐより大きくなるに従って、折れ線Ａから折れ線Ｂのように上方に移動する。利得制御器５ａの利得をＫｇとすれば、ガンマ補正された特性の傾斜は（１−Ｋｇ）で示される。
レベルＯｐは設定するレベルであり、レベルＯａは画像の内容（ＡＰＬ値）により移動する。画像のＡＰＬが設定したＡＰＬ（Ｌｐ）以下なら折曲げ点はＯｐになり（図２）、ガンマ補正ブロック１０１ａの入出力特性は図３の折れ線Ａのようになり、画像のＡＰＬが設定したＡＰＬ（Ｌｐ）以上で、例えばレベルＬａなら折曲げ点はＯａになり（図２）、ガンマ補正ブロック１０１ａの入出力特性は図３の折れ線Ｂのようになる。ＡＰＬの値が大きい画像程、折曲げ点は上方に移動する、即ち折れ線Ａの折曲げ部はは上方に移動する。なぜなら、ＡＰＬの値が小さい画像、即ち全体的に暗めの画像ほど赤色の階調潰れが目立ち、逆にＡＰＬの値が大きい画像では色差信号（Ｒ−Ｙ）に対するガンマ補正特性を緩和しないと不自然な画像になるからである。
このようにして、色差信号（Ｒ−Ｙ）の飽和度の高い部分の振幅を抑えることにより、赤色部分の階調潰れを防止し、表示画像の飽和度の高い赤色部分の色再現性を向上させることができる。
（第２の実施例）
図４に本発明の第２の実施例によるガンマ補正装置のブロック図を示す。第２の実施例はガンマ特性を、折り曲げ点２ヵ所の３本の直線で生成したものであり、折曲げ点算出ブロックと補正量算出ブロックと減算器を２組有している。第１の折曲げ点算出ブロック５０ｂは高ＡＰＬ検出回路１ｂと利得制御器高２ｂと加算器３ｂとで構成され、第２の折曲げ点算出ブロック５０ｃは高ＡＰＬ検出回路１ｃと利得制御器２ｃと加算器３ｃとで構成されている。第１の折曲げ点算出ブロック５０ｂと第２の折曲げ点算出ブロック５０ｃを合わせたブロックを折曲げ点設定ブロック１００ｂと命名する。高ＡＰＬ検出回路１ｂ、１ｃ；利得制御器２ｂ、２ｃ；加算器３ｂ、３ｃは夫々第１の実施例における高ＡＰＬ検出回路１ａ、利得制御器２ａ、加算器３ａと同じ働きをし、従って、第１の折曲げ点算出ブロック５０ｂ、第２の折曲げ点算出ブロック５０ｃも第１の実施例における折曲げ点算出ブロック５０ａと同じ働きをする。
第１の補正量算出ブロック５１ｂはスライス回路４ｂと利得制御器５ｂで構成され、第２の補正量算出ブロック５１ｃはスライス回路４ｃと利得制御器５ｃで構成されている。スライス回路４ｂ、４ｃ；利得制御器５ｂ、５ｃ；減算器６ｂ、６ｃは夫々第１の実施例におけるスライス回路４ａ、利得制御器５ａ、減算器６ａと同じ働きをする。利得制御器５ｂ、５ｃの利得を夫々Ｋｇｂ、Ｋｇｃとする。利得制御器５ｂ、５ｃの利得、夫々Ｋｇｂ、Ｋｇｃは次の関係にある。０＜Ｋｇｂ、Ｋｇｃ＜１。
ガンマ補正ブロック１０１ｂは第１の補正量算出ブロック５１ｂ、減算器６ｂ、第２の補正量算出ブロック５１ｃ、減算器６ｃで構成され、第１の実施例のガンマ補正ブロック１０１ａに相当する。
加算器３ｂ、３ｃには第１の実施例におけるオフセット値Ｏｐ同様、夫々オフセット値Ｏｂ、Ｏｃを入力する。ここで、Ｏｂ＜Ｏｃと設定しておく。輝度信号のＡＰＬがＬｐより大きい画像では、第１の折曲げ点は折曲げ点設定ブロック５０ｂで例えばＬｂに設定される。色差信号（Ｒ−Ｙ）は、第１の折曲げ点設定ブロック５０ｂで設定されたＬｂと共に第１の補正量算出ブロック５１ｂのスライス回路４ｂに入力され、Ｌｂ以上のレベルのみ取り出され、利得制御器５ｂでＫｇｂ倍され、減算器６ｂに入力される。減算器６ｂでは、入力された色差信号（Ｒ−Ｙ）から利得制御器５ｂの出力を減算し、出力する。第１の補正量算出ブロック５１ｂの入力の色差信号（Ｒ−Ｙ）に対する減算器６ｂの出力の特性は、第１の実施例で説明したように、色差信号（Ｒ−Ｙ）のＬｂ以上のレベルでは、図５の傾斜１の直線と傾斜（１−Ｋｇｂ）を繋ぎ合わせた１点折曲げ特性になる。
輝度信号のＡＰＬがＬｐより大きい画像では、第２の折曲げ点は折曲げ点設定ブロック５０ｃで例えばＬｃに設定される。減算器６ｂの出力は、第２の折曲げ点設定ブロック５０ｃで設定されたＬｃと共に第２の補正量算出ブロック５１ｃのスライス回路４ｃに入力され、Ｌｃ以上のレベルのみ取り出され、利得制御器５ｃでＫｇｃ倍され、減算器６ｃに入力される。減算器６ｃでは、減算器６ｂの出力から利得制御器５ｃの出力を減算し、出力する。減算器６ｃの出力は入力色差信号（Ｒ−Ｙ）のレベルＬｃ以上では、減算器６ｂの出力からスライス回路４ｃの出力をＫｇｃ倍した値が減算されるので、減算器６ｃの出力は入力色差信号（Ｒ−Ｙ）に対し、（１−Ｋｇｂ）＊（１−Ｋｇｃ）倍となる。結局、ガンマ補正ブロック１０１ｂの入出力特性は図５のカーブＣに示すように、傾斜１の直線と傾斜（１−Ｋｇｂ）の直線と傾斜（１−Ｋｇｂ）＊（１−Ｋｇｃ）の直線を繋ぎ合わせた２点折れ曲げ特性になる。入力の色差信号（Ｒ−Ｙ）は、図５の特性でガンマ補正された色差信号（Ｒ−Ｙ）’となって出力される。
このようにして、（Ｒ−Ｙ）信号の飽和度の高い部分の振幅を抑えることにより、赤色部分の階調潰れを防止し、表示画像の飽和度の高い赤色部分の色再現性を更に向上させることができる。
（第３の実施例）
図６に本発明の第３の実施例によるガンマ補正装置のブロック図を示す。折曲げ点設定ブロック１００ｂは第２の実施例と同じ構成である。ガンマ補正ブロック１０１ｃは、第１、第２の補正量算出ブロック５１ｂ、５１ｃと加算器７と減算器６ｄとで構成される。第１、第２の補正量算出ブロック５１ｂ、５１ｃは第２の実施例のそれらと同じ働きをする。第１、第２の補正量算出ブロック５１ｂ、５１ｃは第２の実施例と異なり、並列に接続される。第１、第２の補正量算出ブロック５１ｂ、５１ｃには共に色差信号（Ｒ−Ｙ）が入力され、第１、第２の補正量算出ブロック５１ｂ、５１ｃの出力は加算器７で加算される。減算器６ｄでは、入力色差信号（Ｒ−Ｙ）から加算器７の出力が減算される。入力色差信号（Ｒ−Ｙ）のＬｂ以下のレベルでは、第１、第２の補正量算出ブロック５１ｂ、５１ｃの出力は０故、加算器７の出力は０で、入力色差信号（Ｒ−Ｙ）がその儘出力される。即ち、ガンマ補正ブロック１０１ｃの入出力特性の傾斜は１である。入力色差信号（Ｒ−Ｙ）のＬｂ以上、Ｌｃ以下のレベルでは、スライス回路４ｂに出力が現れるが、スライス回路４ｂの出力は０である。従って、この領域ではガンマ補正ブロック１０１ｃの入出力特性の傾斜は（１−Ｋｇｂ）になる。入力色差信号（Ｒ−Ｙ）のＬｃ以上のレベルでは、スライス回路４ｂ、４ｃの出力は共にあり、それらの和が減算器６ｄで入力色差信号（Ｒ−Ｙ）から減算されるので、ガンマ補正ブロック１０１ｃの入出力特性の傾斜は（１−Ｋｇｂ−Ｋｇｃ）になる。結局、第３の実施例のガンマ補正ブロック１０１ｃの入出力特性は第２の実施例の特性と同じく、図７に示すように傾斜１、傾斜（１−Ｋｇｂ）、傾斜（１−Ｋｇｂ−Ｋｇｃ）の直線を順次繋ぎ合わせた２点折曲げの折れ線になる。
（第４の実施例）
利得制御器５ａを、入力信号レベルの２乗値に比例した値を出力する乗算器に置き換えても同様な効果が得られる。この場合の入出力特性を図８に示す。ガンマ補正部が先の例と異なり、円滑に変化する曲線になっている。
このようにして、（Ｒ−Ｙ）信号の飽和度の高い部分の振幅を抑えることにより、赤色部分の階調潰れを防止し、表示画像の飽和度の高い赤色部分の色再現性を一層向上させることができる。
産業上の利用可能性
以上のように本発明によれば、カラーテレビジョン受像機において、色差信号（Ｒ−Ｙ）の飽和度の高い部分の振幅を輝度信号のＡＰＬ値に応じて抑えることによって赤色部分の階調潰れを防止し、表示画像の飽和度の高い赤色部分の色再現性を向上させることができる。

Claims

１フィールドまたは１フレームの平均輝度レベルを入力し、少なくとも１つの折り曲げ点を決定し、折曲げ点信号を出力する折り曲げ点設定手段と、色復調後の色差信号を入力し、前記折り曲げ点より平均輝度レベルの大きい画像に対しては、異なる入出力特性を有するガンマ補正を前記色差信号に対して行う補正手段とを具備することを特徴とするガンマ補正装置において、前記折り曲げ点設定手段は、
前記平均輝度レベルが所定レベル以下であれば、所定の折り曲げ点に設定し、前記所定レベル以上であれば、前記平均輝度レベルに応じて変化する折り曲げ点を算出する折り曲げ点算出手段を少なくとも１系統
具備するガンマ補正装置。
前記折曲げ点算出手段は、
前記平均輝度レベルを前記所定レベルでスライスし、前記所定レベル以上の信号を検出する高ＡＰＬ検出回路と、
前記高ＡＰＬ検出回路の出力信号に対する利得を調整する第１の利得制御器と、
前記第１の利得制御器の出力信号に所定のオフセットを加える加算器と
を具備することを特徴とする請求項１記載のガンマ補正装置。
前記補正手段は、
前記折り曲げ点信号を入力し、前記色差信号に対する補正量を算出する補正量算出手段を少なくとも１系統具備し、
全ての前記補正量算出手段によって算出される全ての補正量を、前記色差信号から減算することを特徴とする請求項１記載のガンマ補正装置。
前記補正手段は、
前記各補正量算出手段への入力から、前記各補正量算出手段の出力を減算する減算器を、前記各補正量算出手段に対して設け、
前記色差信号から順々に前記補正量を減算することを特徴とする請求項３記載のガンマ補正装置。
前記補正手段は、
全ての前記補正量の総和を算出する加算器と、
前記色差信号から前記加算器の出力を減算し、出力する減算器と
を具備することを特徴とする請求項３記載のガンマ補正装置。
前記補正量算出手段は、
前記折曲げ点設定手段の出力を用いて、前記色差信号をスライスし、出力するスライス回路と、
前記スライス回路の出力信号のレベルを調整し、出力する第２の利得制御器と
を具備することを特徴とする請求項２記載のガンマ補正装置。
前記第２の利得制御器は、入力値に所定の係数を乗算し出力することを特徴とする請求項６記載のガンマ補正装置。
前記第２の利得制御器は、上に凸の形態を有する曲線で表される入出力特性を有することを特徴とする請求項６記載のガンマ補正装置。
前記第２の利得制御器は、入力値のｎ（ｎ≧１）乗に比例した値を出力することを特徴とする請求項８記載のガンマ補正装置。