JP4120337B2 - 撮像システム - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオ信号を撮像、記録再生するシステムに関し、特に、クロマ補正装置を用い、入力光をひずみの少ない形で記録再生することが可能な撮像・再生システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般のテレビ放送等に使われるビデオ信号を扱い、記録、再生するシステムとして図3に示すようなものがある。図3において、1は撮像装置、2は記録装置、3は再生装置、4は表示装置である。
【0003】
撮像装置1は、所謂テレビカメラ、ビデオカメラと言われるものであり、通常のテレビ放送等に使われるビデオ信号を出力する。記録装置2は、撮像装置1の出力信号を記録するVTR(Video Tape Recorder)やディスクレコーダ、3は記録媒体に応じた再生装置、4は再生装置3の出力信号もしくは、撮像装置1の出力信号を直接表示する表示装置である。
【0004】
図4(a)〜(c)はそれぞれ撮像装置1での光電変換特性(ガンマ特性)を説明するための図である。
図4に示すこの特性は、特に表示装置としてのCRTに対応し、その発光特性の逆特性を近似したガンマ特性である。図4(a)における特性▲1▼は、撮像装置1の出力信号レベルとして、記録装置2の入力レベルの最大値109%まで、そのままのガンマ特性で変換した場合を示し、入力信号の100数十%までのダイナミックレンジを確保する。
【0005】
これに対して図4(a)の特性▲2▼は、撮像信号の広い入力ダイナミックレンジに対応する為、高輝度部を圧縮する所謂ニー処理により、出力信号の100%付近から出力信号の最大レベル109%まで、直線的に入力信号を圧縮する。その圧縮する割合により、ダイナミックレンジを可変にできる。図4(a)の特性▲2▼の場合はダイナミックレンジ600%の場合を示している。同様に図4(a)の特性▲3▼もニー処理により、ダイナミックレンジを確保しているが、この場合は高輝度部のレベル圧縮による再現性劣化を軽減する為、出力信号レベルの85%付近からニー処理の変換を行っている。
【0006】
一方暗部については、図4(b)に示すように、基本のガンマ特性である図4(b)の▲2▼の暗部のみを伸張(図4(b)の▲1▼)、あるいは圧縮(図4(b)の▲3▼)する所謂ブラックストレッチあるいはブラックサプレスにより、暗部の階調の再現特性を変えることができる。
【0007】
また、図4(c)に示すように、基本のガンマ特性を例えば、通常基本のガンマ値0.45(図4(c)の▲2▼)を0.35(図4(c)の▲1▼)〜0.75(図4(c)の▲3▼)の間で可変できるようにすることにより、全体の階調トーンを変えられる。
【0008】
このように、従来の撮像装置1では、ほぼ100%付近までの入力信号は、表示装置4のCRTの逆特性のガンマ特性により、正確に階調変換され、比較的明るい環境下でも、コントラストの高い綺麗な画像が再生される。さらに、ブラックストレッチあるいはブラックプレスにより、暗部の階調表現を変えることができる。また、ガンマ特性自体のカーブを変えることにより全体の階調のトーンも変えることができる。但し、100%付近より高い入力レベルに対しては、ニー処理により大幅に圧縮されるので、ダイナミックレンジは確保できたとしても、高輝度部の階調特性は100%までの入力レベルに対して劣化する。
【0009】
一方、近年HD(High Definition)放送機器の進展により映画を電子化、即ちフィルムをビデオテープで置換える電子シネマシステム等への動きが活発化している。故にフィルム(映画)用信号も図3に示したような通常のテレビ放送等に使われるビデオ信号を扱うシステムと兼用して、あるいはビデオ用システムをフィルム用システムへ変換して処理を行うことが増えてきている。
【0010】
以下従来のフィルム用に対応した撮像信号記録再生システムについて図3、図5、図6(a)、(b)を用いて説明する。
図3のシステム構成において通常のテレビ放送等に使われるビデオ信号を扱う場合、撮像装置1はHD方式であれば、1080/60i(i:インターレース、以下iと表示)または720/60p(p:プログレッシブ、以下pと表示)の撮像信号を得るものであり、その後の記録装置2、再生装置3、及び表示装置4もその撮像装置の撮像信号のフォーマットに合った方式でシステムが構成される。走査方式はiまたはpの違いはあるが、基本的にフィールド周波数は60Hzと固定している。
【0011】
一方フィルム用信号の場合は、撮像装置1として基本的には映画のフレーム周波数24Hz、しかも走査方式はpの24p等への対応が必要であり、かつ、フィルムカメラと同様に、可変速の撮像を実現する為、さまざまなフレームレートの撮像信号を得る撮像装置が必要となる。さらにその場合には、その後の記録装置2、再生装置3、表示装置4においてもそのさまざまなフレームレートへの対応が必要となる。
【0012】
特にフィルム用の場合はその特徴として広い信号レンジにおいて階調性を確保することが撮像装置1に要望される。これに対しては、図5に示すようにフィルム用ガンマ補正として、従来のビデオ用ガンマ補正を変更し、ダイナミックレンジ内の全ての信号階調がほぼ同じ様に変換される特性にして出力する対応が、近年のビデオカメラレコーダ等をフィルム用撮像装置として用いる場合のガンマ補正に導入されている。このようにして得られたフィルム用信号は、最終フィルムにレコーディングする時にフィルムの特性に合った変換テーブルが記録データに施される。
【0013】
このように、従来のビデオ信号を扱う撮像信号記録再生システムを用いても、フィルム用信号としての撮像信号記録再生システムを構成することが可能となってきている。
【0014】
【特許文献1】
特開2002−33961号公報
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来のビデオ用撮像信号記録再生システムでは、通常のビデオ用用途では特に問題ないが、ビデオ用特有の高輝度部の階調劣化がある為、高輝度部階調の再現特性を重視する用途にはそのまま使えないという問題がある。また、フィルム用として、ガンマ特性を変更したビデオ用撮像信号記録再生システムにおいては、撮像装置が、ダイナミックレンジ内の全ての信号の階調を確保するようにガンマカーブ特性を変換する対応をとる為、図6(a)、(b)((a)がビデオ用システムでの画像表示例、(b)がフィルム用システムでの画像表示例である。)に示すようにビデオ用でのシステムに比べ、表示装置で再生される撮像信号が全体的に暗く、ローコントラストの画となり、撮像信号の確認がやりにくいと共に、そのままの画像をビデオ(テレビ)用としては使用できない。
【0016】
故に、通常ビデオ用途、さらにフィルム用途として使用可能であるが、所謂テレシネ画像のように、中間輝度部から高輝度部再現性を優良にして、かつ低輝度部から中間輝度部まではコントラストの高い画像(フィルムライクな画像)を得ることはできない。さらにこのような中間輝度部から高輝度部において色のレベル所謂クロマレベルが低下するという問題があった。
【0017】
図7はこれを図示したものである。図7の(a)、(b),(c),(d)は11段階に輝度が変化するテストチャートに色が等レベルに付いた信号を撮影した場合に、図1の撮像装置出力の映像を横軸に時間軸、縦軸に輝度信号の大きさを示した所謂11段階波の信号出力であり輝度信号レベルとクロマレベルを分けて示した物である。図7(a)(b)はフィルム用ガンマ補正の場合で輝度、クロマ信号レベルとも直線性が保たれた理想の姿であり、図7の(c)(d)はビデオ用ガンマ補正の場合でKnee Pointを低く設定したときに輝度の直線性が崩れると共に、クロマレベルのひずみが発生する状態を示している。
【0018】
本発明はかかる点を鑑み、従来のビデオ用撮像信号記録再生システムにおいて、フィルムからテレビ画像に変換するテレシネ画像と同等の撮像画像素材を直接得ることができる撮像信号記録再生システムを提供することを目的とし、かつ輝度の直線性やクロマレベルの直線性を確保したひずみの少ないシステムを提供することを目的とするものである。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するために、入力特性を圧縮して取り込むに当たり、図4(a)に示されるKnee Pointを変化させるに当たり、前述の輝度の直線性劣化を補正するために、図4(C)の基本ガンマ値(マスターガンマ値)の値と図4(b)の▲1▼▲2▼▲3▼の特性変化を持たせるブラックストレッチ、ブラックプレスの補正値を最適値に設定する事により輝度の直線性を改善することができる。
【0020】
さらに前述で述べたKnee Pointを小さくしても改善しきれないクロマレベルの低下を補正する機能を持たせる事により輝度レベルの変化に応じたクロマレベルの変動を抑えることが可能となる。
以上により、ビデオ用撮像信号記録再生システムを用いても、輝度の直線性、クロマレベルの劣化がない映像を得ることができるようになる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
(実施の形態)
図1は本発明の実施の形態に係る構成図である。1は撮像装置、2は記録装置、3は再生装置、4は表示装置である。
【0022】
撮像装置1は、所謂テレビカメラ、ビデオカメラと言われるものであり、通常のテレビ放送等に使われるビデオ信号を出力する。101は最適調整点記憶再生装置であり、パソコンなどの外部制御装置(図示せず)あるいは撮像装置によって、事前に記憶され、あるいは計算値によって得られる最適調整値により、撮影特性パラメータ可変装置(102〜105)を調整することができる。
102は、Knee Point可変装置、103はマスターガンマ可変装置、104はブラックレベル圧縮・伸長可変装置、105はクロマレヘ゛ル可変装置であり、最適調整点記憶再生装置101は撮像装置1から制御される。最適調整点記憶再生装置101はKnee Point可変装置102,マスターガンマ可変装置103,ブラックレベル圧縮・伸長可変装置104,クロマレヘ゛ル可変装置105を制御し、制御されたKnee Point可変装置102,マスターガンマ可変装置103,ブラックレベル圧縮・伸長可変装置104,クロマレヘ゛ル可変装置105は少なくともひとつの装置が撮像装置1を制御することになる。このように制御された映像信号は撮像装置1から記録装置2あるいは表示装置4に出力される。
記録装置2は、撮像装置1の出力信号を記録するVTR(Video Tape Recorder)やディスクレコーダ、3は記録媒体に応じた再生装置、4は再生装置3の出力信号もしくは、撮像装置1の出力信号を直接表示する表示装置である。
本実施の形態における具体的な設定値の一推奨例を以下に示す。
Knee Point 56% を選択した場合に図4(c)のマスターガンマー値をセンター値0.45に対して0.65とし、(b)のブラックストレッチ、あるいはプレスを(3)の方向に補正し、クロマレベル約1dBアップさせる方向に補正することにより直線性の良く、且つクロマレベルの劣化の少ない状況を実現している。
図2はこの状態を図示したものである。図2の(a)は入力光量に対する出力信号レベルであり、(1)はKnee Point109%、(2)はKnee Point100%、(3)は56%の場合のカーブを示すものである。従来のヒ゛テ゛オカーブは(2)のKnee Point100%でありそのときの輝度レベル変化、クロマレベルの変化を横軸に時間軸縦軸に輝度レベルをとってしたものが図2の(b)である。従来はこのように白の部分でつまりが発生する。これを改善するためにKnee Pointを下げる。56%に迄下げたものが図2の(C)である輝度の直線性とクロマのレベルの歪は改善されるが、まだ若干の歪みが残る。これを改善するために図4の(c)に示すマスターガンマを(2) センター値0.45に対して(3) の方向の0.65とする。これによって中間輝度部の輝度直線性が改善されるが、まだ低輝度部に輝度直線性の歪が残るため、これを改善するために、図4の(b)のブラックストレッチ、プレスの設定を(3)の方向に補正する。以上の補正により輝度、クロマレベルとも直線性が改善されるが、まだ高輝度部のクロマレベルの低下が若干改善しきれないため、これを改善するためにクロマレベルを1dBアップする。これにより図2の(d)に示すような輝度・クロマレベルとも直線性の改善が図れている。
【0023】
【発明の効果】
従来は、Knee Point を低く設定しても、輝度信号の直線性あるいはクロマ信号のレベル低下の改善が不十分であったが、本発明では、 Knee Pointの変化に応じてクロマレベルを補正することにより幅の広い入力光をさらにひずみの少ない形で撮像することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を示す図
【図2】本発明による輝度の直線性の改善とクロマレベルの改善を示す図
【図3】従来の構成を示す図
【図4】従来の特性であるVideoガンマの特性を示す説明図
【図5】フィルム対応と従来の特性図の比較を示す図
【図6】従来の課題を説明するための図
【図7】従来課題により発生する問題点を説明した図
【符号の説明】
1 撮像装置
2 記録装置
3 再生装置
4 表示装置
101 最適調整点記憶再生装置
102 Knee Point可変装置
103 マスターガンマ可変装置
104 ブラックレベル圧縮・伸張可変装置
105 クロマレベル可変装置

Claims (4)

  1. 撮像装置と、前記撮像装置の撮影特性のニーポイントおよびクロマレベルを含むパラメータを可変可能な撮影特性パラメータ可変装置と、前記パラメータの最適調整点を記憶および再生して前記撮影特性パラメータ可変装置を制御する最適調整点記憶再生装置とを備え、
    前記最適調整点記憶再生装置は、前記ニーポイントを低く設定し、前記ニーポイントを低くしても改善しきれない高輝度部のクロマレベルの減少を補正するためにクロマレベルを増加させた調整点を最適調整点として記憶することを特徴とする撮像システム。
  2. 前記撮影特性パラメータ可変装置は、さらに、マスターガンマのパラメータを可変可能であり、
    前記最適調整点記憶再生装置は、さらに、前記マスターガンマの値を大きくした調整点を最適調整点として記憶することを特徴とする請求項1に記載の撮像システム。
  3. 前記撮影特性パラメータ可変装置は、さらに、ブラックレベル圧縮・伸長のパラメータを可変可能であり、
    前記最適調整点記憶再生装置は、さらに、前記ブラックレベル圧縮・伸長を圧縮方向に補正した調整点を最適調整点として記憶することを特徴とする請求項2に記載の撮像システム。
  4. 前記最適調整点記憶再生装置は、前記ニーポイントを56%に設定し、前記マスターガンマ値を0.65に設定し、前記クロマレベルを約1dB増加させた調整点を最適調整点として記憶することを特徴とする請求項2に記載の撮像システム。
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