JP4303652B2 - Gradation correction circuit and television receiver using the same - Google Patents
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本発明は、映像信号を受信するテレビ受信機などに用いられる階調補正装置及びこれを用いたテレビジョン受像機に係り、特に、その階調補正制御技術に関する。 The present invention relates to a gradation correction apparatus used in a television receiver or the like that receives a video signal and a television receiver using the same, and more particularly to a gradation correction control technique thereof.
テレビ受信機において、受信される映像信号の輝度分布は、例えば、低輝度部分に偏った暗い映像、高輝度部分に偏った明るい映像、中輝度に偏った中間レベルの明るさの映像など、映像シーンによりさまざまである。このように輝度分布に偏りのある映像に対しては、輝度分布の偏った入力階調に多くの出力階調を割り当てる階調補正を行なうことにより、コントラストの高い映像表現が可能となる。 In a television receiver, the luminance distribution of the received video signal is, for example, a dark image biased toward a low-brightness part, a bright image biased toward a high-brightness part, or an intermediate-level brightness video biased toward a medium brightness. It depends on the scene. Thus, for a video with a biased luminance distribution, it is possible to express a video with high contrast by performing tone correction that assigns many output tones to an input tone with a biased luminance distribution.
1画面毎に映像の輝度分布の偏りを映像信号から検出して、自動的に階調補正特性を更新して階調補正を行なうことは、一般的に知られており、その一従来例として、例えば、映像信号から検出される平均輝度値(APL:Average Picture Level)を用いて輝度分布の偏りを把握し、予め設けられている複数のガンマ補正特性の変換テーブルの中から検出されたこのAPLに対応する変換テーブルを選択し、この選択された変換テーブルのガンマ補正特性を用いて受信された映像信号のガンマ補正を行なうことにより、階調補正を行なうようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 It is generally known to detect a deviation in luminance distribution of a video for each screen from a video signal and automatically update the tone correction characteristics to perform tone correction. For example, the bias of the luminance distribution is grasped using an average luminance value (APL: Average Picture Level) detected from the video signal, and this is detected from a plurality of gamma correction characteristic conversion tables provided in advance. It is known that gradation correction is performed by selecting a conversion table corresponding to APL and performing gamma correction on a received video signal using the gamma correction characteristic of the selected conversion table. (For example, refer to Patent Document 1).
また、ノイズに影響されることなく、より詳細な輝度分布を把握する手段として、輝度レベルのヒストグラム検出を用いたものも知られている(特許文献2参照)。 Further, as means for grasping a more detailed luminance distribution without being affected by noise, a method using luminance level histogram detection is also known (see Patent Document 2).
図16はこの特許文献2に記載の階調補正装置を示すブロック図であって、1101は映像信号の入力端子、1102は輝度レベルヒストグラム検出部、1103は階調特性設定部、1104は階調補正部、1105は出力端子である。
FIG. 16 is a block diagram showing the gradation correction apparatus disclosed in
同図において、入力端子1101より入力された映像信号は、階調補正部1104に供給されるとともに、輝度レベルヒストグラム検出部1102にも供給され、1画面毎に輝度レベルのヒストグラム(以下、輝度レベルヒストグラムという)が検出される。この検出結果は階調特性設定部1103に供給され、輝度レベルヒストグラムの分布の度合いに応じて傾きが異なる階調補正特性が算出される。階調補正部1104では、この算出された階調補正特性に基づいて、映像信号の階調補正が行なわれる。
In the figure, a video signal input from an
輝度レベルヒストグラム検出部1102では、映像信号の輝度レベルのダイナミックレンジが所定の輝度レベル範囲毎の複数の領域(以下、以下、レベル領域というが、特に、輝度レベルのダイナミックレンジからみた場合、輝度レベル領域ともいう)に分割され、夫々の輝度レベル領域毎にそれに含まれる画素数を累積することにより、輝度レベル領域毎の画素数に応じた画素度数分布が求められる。
In the luminance level
なお、輝度レベルのダイナミックレンジの複数の輝度レベル領域への分割の仕方としては、上記の輝度レベル範囲をどのようにするかに応じて任意に設定することが可能であるが、この輝度レベル範囲を広くすると、細かな輝度レベル分布の変化を検出することができなくなるため、輝度レベルの分解能が低くなり、逆に輝度レベル範囲を狭くすると、細かな輝度レベル分布が検出できるため、輝度レベル分解能が高くなるが、検出されるヒストグラム分布のデータ量が多くなって、階調補正特性を算出するための演算量も多くなる。従って、階調補正特性の設定に必要な輝度レベルの分解能と階調特性設定部1103での演算処理性能を考慮して、輝度レベルのダイナミックレンジを複数の輝度レベル領域に分割するための輝度レベル範囲が決定される。
In addition, as a method of dividing the luminance level dynamic range into a plurality of luminance level regions, it is possible to arbitrarily set the luminance level range according to how the luminance level range is to be performed. If the width is wide, it becomes impossible to detect fine changes in the luminance level distribution, so the resolution of the luminance level is lowered. Conversely, if the luminance level range is narrowed, the fine luminance level distribution can be detected. However, the amount of data of the detected histogram distribution increases and the amount of calculation for calculating the gradation correction characteristics also increases. Therefore, the luminance level for dividing the dynamic range of the luminance level into a plurality of luminance level regions in consideration of the resolution of the luminance level necessary for setting the gradation correction characteristic and the calculation processing performance in the gradation
階調特性設定部1103では、ヒストグラムの輝度レベル分布の度数が多い部分で傾きが急になるように、階調補正特性が設定され、これにより、コントラストを強調するようにする。逆に、ヒストグラムの輝度レベル分布の度数が少ない部分では、傾きが緩やかになるように、階調補正特性が設定される。例えば、図17に示すような輝度レベル分布のヒストグラムが得られた場合、太い実線で示す折れ線状の階調補正特性曲線を算出する。なお、図17においては、横軸を上記の輝度レベル領域を表わし、縦軸を各輝度レベル領域毎の画素数の度数(累積数)を表わしている。
In the gradation
かかる階調補正特性は、概念的には、次のようにして、求められる。 The tone correction characteristic is conceptually obtained as follows.
即ち、図17において、いま、輝度レベル領域1,2,3,……,16の画素数の度数をH1,H2,H3,……,H16として、まず、横軸の輝度レベル領域1について、この輝度レベル領域1の下端を0とし、上端(輝度レベル領域1,2の境界)をH1とする直線を設定する。この直線が輝度レベル領域1に対する階調補正特性となる。次に、輝度レベル領域2については、この輝度レベル領域2の下端(輝度レベル領域1,2の境界)をH1とし、上端(輝度レベル領域2,3の境界)をH1+H2とする直線を設定する。この直線が輝度レベル領域2に対する階調補正特性となる。次に、輝度レベル領域3については、この輝度レベル領域3の下端(輝度レベル領域2,3の境界)をH1+H2とし、上端(輝度レベル領域3,4の境界)をH1+H2+H3とする直線を設定する。この直線が輝度レベル領域3に対する階調補正特性となる。以下、同様にして、輝度レベル領域4,5,……,16毎に直線を求め、これらをつなぎ合わせることにより、図17に示す折線状の階調補正特性が得られることになる。
That is, in FIG. 17, the frequency levels of the
このようにして得られた階調補正特性のデータは、階調補正特性の変換テーブルとして、階調補正部1104に設定される。これにより、階調補正部1104では、上記の特許文献1に記載のガンマ補正回路のように、入力端子1101から入力された映像信号が、その輝度レベルをアドレスとしてこの変換テーブルを用いることにより、階調補正が行なわれる。
ところで、上記特許文献2に記載の階調補正装置において、検出された輝度レベルヒストグラムで得られる各輝度レベル領域の画素度数は、夫々の輝度レベル領域の輝度レベル範囲に含まれるあらゆるレベル値を持つ画素数の1フレーム分の累計である。このため、画素度数が同じような輝度レベル領域であっても、その輝度レベル領域の輝度レベル範囲内で輝度レベルが変動するようなほとんど細かい凹凸からなる映像部分(例えば、葉っぱをアップした映像など)である場合もあるし、また、その輝度レベル領域の輝度レベル範囲内でグラデーション(濃淡のわずかな階段的変化(段差))のあるほぼ平坦な映像部分(例えば、空の映像など)の場合もあり、このような映像内容までも区別することができない。
By the way, in the gradation correction apparatus described in
このため、前者のような細かい凹凸のある映像では、階調補正特性を、そのの傾きが急になるように、設定することにより、コントラストを向上させることができるが、後者のように、輝度レベルの傾斜はあるが、輝度レベルがほぼ平坦な映像では、階調補正特性の傾きを急にすると、この映像のグラデーションの部分の階調差が大きくなって偽輪郭が目立ってしまうことになる。 For this reason, in the image with fine irregularities like the former, the contrast can be improved by setting the gradation correction characteristic so that the inclination thereof is steep, but the luminance is like the latter. In an image with a level gradient but a substantially flat luminance level, if the gradient of the gradation correction characteristics is steep, the gradation difference in the gradation portion of this image will increase and the false contour will become conspicuous. .
このように、上記従来の階調補正方法では、映像のコントラストを改善できる場合もあるが、偽輪郭の発生という弊害も発生する場合もあり、改善の余地がある。 As described above, the above-described conventional gradation correction method may improve the contrast of the video image, but may cause a negative effect of generating a false contour, so there is room for improvement.
本発明の目的は、かかる問題を解消し、映像の特徴に応じた映像信号の特性補正を行ない、偽輪郭の発生を抑圧して映像のコントラストを改善することができるようにした階調補正装置及びこれを用いたテレビジョン受像機を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a gradation correction apparatus capable of solving such a problem, correcting the characteristics of a video signal in accordance with the characteristics of the video, and suppressing the occurrence of false contours to improve the contrast of the video. And providing a television receiver using the same.
上記目的を達成するために、本発明による階調補正装置は、入力された映像信号の輝度信号の階調を補正する階調補正手段と、映像信号の1フレームもしくは1フィールド毎に、複数の輝度領域毎の画素度数値を表わす輝度信号の輝度レベルヒストグラムを検出する輝度レベルヒストグラム検出手段と、映像信号の1フレームもしくは1フィールド毎に、映像信号の低域成分のレベル範囲毎の輝度信号の高域成分の画素度数値を表わす輝度信号のエッジレベルヒストグラムを検出するエッジレベルヒストグラム検出手段と、輝度レベルヒストグラム検出手段による検出結果とエッジレベルヒストグラム検出手段による検出結果とに基づいて輝度信号に対する階調補正特性を生成し、階調補正手段に階調補正特性を設定する階調補正特性設定手段とを備え、階調補正特性設定手段は、輝度レベルヒストグラム検出手段で検出された輝度レベルヒストグラムにおける輝度領域夫々の画素度数値を夫々第1の閾値と比較し、かつエッジレベルヒストグラム検出手段で検出されたエッジレベルヒストグラムにおける各低域成分のレベル範囲の高域成分の画素度数値を夫々第2の閾値と比較して、輝度レベルヒストグラムにおける画素度数値が第1の閾値を越える輝度領域であって、かつエッジレベルヒストグラムにおける高域成分の画素度数値が第2の閾値よりも小さい低域成分のレベル範囲に含まれる輝度信号に対する階調補正特性の傾きを、輝度レベルヒストグラムにおける画素度数値が第1の閾値を越える輝度領域であって、かつエッジレベルヒストグラムにおける高域成分の画素度数値が第2の閾値を越える低域成分のレベル範囲に含まれる輝度信号に対する階調補正特性の傾きよりも緩やかに設定するものである。 In order to achieve the above object, a gradation correction apparatus according to the present invention includes a gradation correction unit that corrects the gradation of a luminance signal of an input video signal, and a plurality of corrections for each frame or field of the video signal. Luminance level histogram detection means for detecting a luminance level histogram of a luminance signal representing a pixel degree value for each luminance region , and luminance signal for each level range of the low frequency component of the video signal for each frame or field of the video signal Edge level histogram detection means for detecting an edge level histogram of a luminance signal representing a pixel frequency value of a high frequency component, and a level for the luminance signal based on a detection result by the luminance level histogram detection means and a detection result by the edge level histogram detection means. A tone correction characteristic setting method that generates a tone correction characteristic and sets the gradation correction characteristic in the gradation correction means. With the door, gradation compensation characteristic setting means, a pixel frequency value of s luminance region respectively in the luminance level histogram detected by the luminance level histogram detection unit compared to the respective first threshold value, and detecting an edge level histogram detecting means The pixel level numerical value of the high frequency component of the level range of each low frequency component in the edge level histogram is compared with the second threshold value, and the luminance level histogram is a luminance region where the pixel frequency value exceeds the first threshold value. In addition, the gradient of the gradation correction characteristic with respect to the luminance signal included in the level range of the low-frequency component whose high-frequency component pixel value in the edge level histogram is smaller than the second threshold value, and the pixel-frequency value in the luminance level histogram is The pixel level of the high frequency component in the edge level histogram which is a luminance region exceeding the first threshold value Value is used to set slowly than the slope of the gradation correction characteristic for the luminance signal contained in the level range of the low-frequency component exceeds the second threshold value.
また、階調補正手段は、輝度信号の階調を補正するガンマ補正手段と、ガンマ補正手段でガンマ補正処理された輝度信号をディザ処理するディザ処理手段とを備え、階調補正特性設定手段は、階調補正特性をガンマ補正手段に設定し、ディザ処理のためのディザ制御特性をディザ処理手段に設定し、輝度レベルヒストグラムにおける画素度数値が第1の閾値を越える輝度領域であって、かつエッジレベルヒストグラムにおける高域成分の画素度数値が第2の閾値よりも小さい低域成分のレベル範囲に含まれる輝度信号に対するディザ効果を、輝度レベルヒストグラムにおける画素度数値が第1の閾値を越える輝度領域であって、かつエッジレベルヒストグラムにおける高域成分の画素度数値が第2の閾値を越える低域成分のレベル範囲に含まれる輝度信号に対するディザ効果よりも強くなるように設定するするものである。 The gradation correction means includes a gamma correction means for correcting the gradation of the luminance signal, and a dither processing means for dithering the luminance signal subjected to the gamma correction processing by the gamma correction means. The tone correction characteristic is set in the gamma correction means, the dither control characteristic for the dither processing is set in the dither processing means , the luminance level histogram is a luminance region where the pixel degree value exceeds the first threshold, and The dither effect on the luminance signal included in the level range of the low frequency component whose pixel value value of the high frequency component in the edge level histogram is smaller than the second threshold value, and the luminance whose pixel frequency value in the luminance level histogram exceeds the first threshold value It is included in the level range of the low frequency component that is the region and the pixel value of the high frequency component in the edge level histogram exceeds the second threshold value. It is to be set to be stronger than the dither effect on that luminance signal.
また、本発明は、上記の階調補正処理を、輝度信号の代わりに、色差信号に対して行なうものである。 In the present invention, the above gradation correction processing is performed on the color difference signal instead of the luminance signal.
また、上記目的を達成するために、本発明のテレビジョン受像機は、輝度信号の階調補正処理と色差信号の階調補正処理とに、上記の階調補正装置を用いるものである。 In order to achieve the above object, a television receiver according to the present invention uses the above-described gradation correction device for luminance signal gradation correction processing and color difference signal gradation correction processing.
本発明によると、輝度レベルヒストグラムばかりでなく、エッジレベルヒストグラムも参照して、階調補正特性を設定するものであるから、さらには、ディザ処理を施すものであるから、偽輪郭の発生を抑圧して映像のコントラストを改善できるようにした階調補正特性を得ることができる。 According to the present invention, not only the luminance level histogram but also the edge level histogram is referred to, so that the gradation correction characteristic is set, and furthermore, since dither processing is performed, the generation of false contours is suppressed. Thus, it is possible to obtain a gradation correction characteristic that can improve the contrast of the image.
以下、本発明の実施形態を図面により説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明による階調補正装置の第1の実施形態を示すブロック図であって、1は映像信号の入力端子、2は輝度レベルヒストグラム検出部、3は階調補正特性設定部、4は階調補正部、5は映像信号の出力端子、6はエッジレベルヒストグラム検出部である。 FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a gradation correction apparatus according to the present invention, where 1 is an input terminal for a video signal, 2 is a luminance level histogram detection unit, 3 is a gradation correction characteristic setting unit, 4 Is a gradation correction unit, 5 is an output terminal of a video signal, and 6 is an edge level histogram detection unit.
同図において、この実施形態は、図16に示す従来の階調補正装置と同様の、輝度レベルヒストグラム検出部2,階調補正特性設定部3及び階調補正部4からなる構成を有しているが、さらに、エッジレベルヒストグラム検出部6を備えているものである。ここで、入力端1から入力される映像信号としては、輝度信号,色差信号のいずれでもよいが、以下では、輝度信号Yとして説明する。
In this figure, this embodiment has a configuration comprising a luminance level
入力端子1から入力されるデジタル化された輝度信号(以下、単に輝度信号という)Yは、階調補正部4に供給されるとともに、輝度レベルヒストグラム検出部3及びエッジレベルヒストグラム検出部6にも供給される。輝度レベルヒストグラム検出部3は、図16に示す従来の階調補正装置での輝度レベルヒストグラム検出部1102と同様、入力された輝度信号Yの図17で示すような輝度レベルヒストグラムを検出し、この輝度レベルヒストグラム検出結果を階調補正特性設定部3に供給する。また、エッジレベルヒストグラム検出部6は、入力された輝度信号Yの高域成分(特に、エッジ成分)のレベルについてのヒストグラム(これを、以下、エッジレベルヒストグラムという)を検出し、このエッジレベルヒストグラム検出結果を階調補正特性設定部3に供給する。階調補正特性設定部3では、これら輝度レベルヒストグラム検出結果とエッジレベルヒストグラム検出結果とに基づいて階調補正特性が生成され、生成されたこの階調補正特性のデータは、変換テーブルとして、階調補正部4に設定される。階調補正部4では、入力端子1から入力された輝度信号Yが、その輝度レベルをアドレスとしてこの変換テーブルを用いることにより、この変換テーブルに設定されている上記の階調補正特性に応じて階調が補正され、出力端子5から出力される。
A digitized luminance signal (hereinafter simply referred to as luminance signal) Y input from the
図2は図1における輝度レベルヒストグラム検出部3の一具体例を示すブロック図であって、7は入力端子、8は輝度レベル比較器群、9は累積カウンタ群、10は保持レジスタ群、11は出力端子、12は入力端子である。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific example of the luminance level
同図において、入力端子7(この入力端子7は、図1での入力端子1に接続されている)から入力される輝度信号Yは、輝度レベル比較器群8に供給される。この輝度レベル比較器群8は複数のコンパレータによって構成されており、この入力輝度信号Yの取り得る輝度レベルの範囲を所定の輝度レベル範囲の大きさの複数の輝度レベル領域に分割し、入力輝度信号Yの画素毎にその輝度レベルがいずれの輝度レベル領域に入るものであるかを判定する。
In the figure, a luminance signal Y input from an input terminal 7 (this
以下では、入力輝度信号Yの輝度レベルが0〜255の256階調で表わされ、かつ入力輝度信号Yの取り得る輝度レベルの範囲(0〜255の階調)が16個の輝度レベル領域に分割されるものとする。この場合には、輝度レベル比較器群8は16個のコンパレータ1,2,3,……,16から構成され、各輝度レベル領域の上記所定の輝度レベル範囲の大きさは256÷16=16階調となる。そこで、入力輝度信号Yの階調で表現した輝度レベルをLYとすると、
コンパレータ1は、輝度レベルが0≦LY<16の画素を、
コンパレータ2は、輝度レベルが16≦LY<32の画素を、
コンパレータ3は、輝度レベルが32≦LY<48の画素を、
…………………………………
コンパレータ16は、輝度レベルが240≦LY≦255の画素を
夫々検出し、カウントアップ信号upを出力する。例えば、入力端子7から入力される輝度信号yの画素が輝度レベルLY=20の画素であるとすると、カウンタ2からカウントアップ信号upが出力され、これ以外のカウンタからはカウントアップ信号upが出力されない。このようにして、入力輝度信号Yは、画素毎に、輝度レベルに応じて該当する輝度レベル領域に区分される。
In the following, the luminance level of the input luminance signal Y is represented by 256 gradations from 0 to 255, and the luminance level range (gradation from 0 to 255) that the input luminance signal Y can take is 16 luminance level regions. Shall be divided into In this case, the luminance
The
The
…………………………………
The
累積カウンタ群9は、輝度レベル比較器群8でのコンパレータ1,2,3,……,16毎に設けられた累積カウンタ1,2,3,……,16から構成されるものであって、接続されて該当するコンパレータから出力されるカウントアップ信号upをカウンタアップし、そのカウント値を1だけインクリメントする。これにより、夫々の累積カウンタ1,2,3,……,16では、それに供給されるカウントアップ信号upの累積カウント値が得られるものであり、この累積カウント値は、また、カウントアップ信号upを供給する輝度レベル比較器群8のコンパレータで決まる輝度レベル領域に含まれる輝度レベルの画素の個数を表わすことになる。従って、例えば、累積カウンタ2についてみると、その累積カウント値は、コンパレータ2で検出される16≦LY<32の輝度レベルLYの画素数ということになる。
The
保持レジスタ群10は、累積カウンタ群9の累積カウンタ1,2,3,……,16毎に設けられた保持レジスタ1,2,3,……,16から構成されるものであって、累積カウンタ群9の各累積カウンタ1,2,3,……,16の累積カウンタ値は、入力端子12から入力されるフレーム毎の垂直同期信号と位相が一致したフレームパルスPFの前縁で対応する保持レジスタ1,2,3,……,16に転送されて保持される。また、このフレームパルスPFの後縁で累積カウンタ群9の各累積カウンタ1,2,3,……,16がリセットされる。
The holding
このようにして、保持レジスタ群10の保持レジスタ1,2,3,……,16には、ダイナミックレンジの輝度レベル領域毎の1フレーム期間の画素数が保持されることになり、夫々の保持レジスタ1,2,3,……,16に接続された出力端子から成る出力端子群11から、これら画素数を画素度数値とする輝度レベルヒストグラムが出力されることになり、階調補正特性設定部3(図1)に供給される。
In this way, the holding
輝度レベルヒストグラム検出部2の以上の動作はフレーム毎に繰り返され、これにより、フレーム毎に輝度レベルヒストグラムが検出されることになる。
The above-described operation of the luminance level
なお、ここでは、フレーム毎に動作が繰り返されるとしたが、入力端子12からフィールド毎の垂直同期信号に位相が一致したフィールドパルスが入力されるようにすることにより、フィールド毎に輝度レベルヒストグラムが検出されるようにしてもよい。
Although the operation is repeated for each frame here, a luminance level histogram is generated for each field by inputting a field pulse having a phase matched to the vertical synchronizing signal for each field from the
また、例えば、輝度レベル比較器群8の各コンパレータ1,2,3,……,16の前段にゲート回路を設け、これらゲート回路により、フレームもしくはフィールド期間の一部の所定期間のみ入力された輝度信号Yを夫々のコンパレータ1,2,3,……,16に供給するようにすることにより、フレーム画面もしくはフィールド画面の一部の範囲での各輝度レベル領域の画素度数値を求めるようにしてもよい。
Also, for example, a gate circuit is provided in front of each
いま、図3に示すような1フレーム期間の入力輝度信号Yが入力端子1から入力されるものとする。この輝度信号Yは、このフレームの開始時点で輝度レベルが0であり、順次輝度レベルが上昇して期間TAでは、所定の輝度レベル領域(コンパレータ1,2,3,……,16で割り当てられる輝度レベル領域を夫々輝度領域番号1,2,3,……,16で表わす。ここでは、この所定の輝度レベル領域は、コンパレータ3で検出される輝度レベル領域に対応するから、輝度領域番号3とする)内で輝度レベルが変動し(即ち、高周波成分を含み)、しかる後、輝度レベルが順次上昇して期間TBでは、所定の輝度レベル領域(ここでは、輝度領域番号8の輝度レベル領域とする)内で一定の輝度レベルであり、しかる後、輝度レベルが順次上昇して期間TCでは、所定の輝度レベル領域(ここでは、輝度領域番号の輝度レベル領域とする)内で輝度レベルが変動し(即ち、高周波成分を含み)、しかる後、このフレームの最後まで輝度レベルが順次上昇する波形をなしているものとする。
Now, it is assumed that an input luminance signal Y for one frame period as shown in FIG. This luminance signal Y has a luminance level of 0 at the start of this frame, and the luminance level increases sequentially and is assigned by a predetermined luminance level region (
なお、コンパレータ1,2,3,……,16夫々で検出される画素は、これに対応する輝度領域番号1,2,3,……,16が付与されたことにもなる。
The pixels detected by the
かかる輝度信号Yにおいて、期間TAは輝度レベルが微小に異なる低レベルの画素からなるものであって、輝度レベルが低く、輝度レベルの微小変化が多い信号期間である。この中の1つの画素が画素Aである。また、期間TBは輝度レベルがほとんど等しい中間レベルの画素からなるものであって、輝度レベルが中間レベルで、輝度レベルの微小変化がほとんどないく信号期間である。この中の1つの画素が画素Bである。さらに、期間TCは輝度レベルが微小に異なる高レベルの画素からなるものであって、輝度レベルが高く、輝度レベルの微小変化が多い信号期間となるものである。この中の1つの画素が画素Cである。 In the luminance signal Y, the period TA is a signal period that is composed of low-level pixels with slightly different luminance levels, and has a low luminance level and a large change in luminance level. One of the pixels is the pixel A. Further, the period TB is composed of pixels of an intermediate level having almost the same luminance level, and is a signal period in which the luminance level is the intermediate level and the luminance level hardly changes. One of the pixels is the pixel B. Further, the period TC is composed of high-level pixels with slightly different brightness levels, and is a signal period with a high brightness level and a large number of brightness level changes. One of the pixels is the pixel C.
かかる輝度信号Yに対しては、輝度領域番号3,8,13の輝度レベル領域で画素(即ち、輝度領域番号3,8,13が付与された画素)の数が多く、図4に示すように、かかる輝度領域番号3,8,13の画素度数値が大きい輝度レベルヒストグラムが得られることになる。この場合、期間TA,TB,TCでの画素数が等しいときには、これら輝度領域番号3,8,13の画素度数値は等しい。
For such a luminance signal Y, the number of pixels in the luminance level regions of
図5は図1におけるエッジレベルヒストグラム検出部6の一具体例を示すブロック図であって、13は入力端子、14は高域成分抽出部、15は高域成分領域分割部、16は低域成分抽出部、17は低域成分領域分割部、18は総合領域分割部、19は累積カウンタ・保持レジスタ群、20は出力端子群である。
FIG. 5 is a block diagram showing a specific example of the edge level
同図において、入力端子13(この入力端子13は、図1での入力端子1に接続されている)から入力される輝度信号Yは、高域成分抽出部14と低域成分抽出部16に供給される。高域成分抽出部14はこの輝度信号Yの高域成分YHを抽出する高域通過フィルタであって、抽出された広域成分YHは高域成分領域分割部15に供給される。また、低域成分抽出部16はこの輝度信号Yの低域成分YLを抽出する低域通過フィルタであって、抽出された低域成分YLは低域成分領域分割部17に供給される。
In the figure, the luminance signal Y input from the input terminal 13 (the
高域成分領域分割部15は、図2に示す輝度レベル比較器群8と同様、入力輝度信号Yの高域成分YHが取り得るダイナミックレンジを所定の信号レベル範囲毎のレベル領域に分割し、夫々のレベル領域にそのレベルが低い順に領域番号(以下、高域成分領域番号という)を割り当てており、高域成分抽出部14から供給される高域成分YHの順次の画素のレベル(高域画素レベル)がどのレベル領域に該当するかを検出して、この画素に該当するレベル領域の高域成分領域番号を付与する。この高域成分領域番号は総合領域分割部18に供給される。
The high frequency component
また、低域成分領域分割部17は、図2に示す輝度レベル比較器群8と同様、入力輝度信号Yの低域成分YLが取り得るダイナミックレンジを所定の信号レベル範囲毎のレベル領域に分割し、夫々のレベル領域にそのレベルが低い順に領域番号(以下、低域成分領域番号という)を割り当ており、低域成分抽出部16から供給される低域成分YLの順次の画素のレベル(低域画素レベル)がどのレベル領域に該当するかを検出して、この画素に該当するレベル領域の低域成分領域番号を付与する。この低域成分領域番号は総合領域分割部18に供給される。
Further, the low frequency component
いま、入力端子13から図3に示すような輝度信号Yが入力されたものとすると、高域成分抽出部14からは、図6(a)に示すように、期間TA,TC全体と期間TBのエッジとで高域成分YHが得られ、低域成分抽出部16からは、図6(b)に示すように、期間TA,TB,TCで、レベルが異なるが、ほぼ平坦なレベルとなり、これら期間TA,TB,TCの間で上昇する低域成分YLが得られる。
Assuming that the luminance signal Y as shown in FIG. 3 is input from the
高域成分領域分割部15は、図6(a)に示すような高域成分YHの画素夫々に、そのレベルが含まれるレベル領域の高域成分領域番号を付与するものである。ここで、高域成分YHの取り得るレベルのダイナミックレンジが8個のレベル領域(高域成分レベル領域)に分割され、そのレベルが低い順に高域成分領域番号1,2,3,……,8が割り当てられるとすると、高域成分YHの順次の画素に、そのレベルに応じて、高域成分領域番号が付与される。図6(a)に示す例の場合、画素Aを含む期間TA及び画素Cを含む期間TCの画素には夫々、そのレベルに対応するレベル領域に応じた高域成分領域番号1〜4が付与され(なお、画素A,Cには、高域成分領域番号4が付与される)、画素Bを含む期間TBの画素には、高域成分領域番号1が付与される。これら以外の期間の画素には、高域成分領域番号1が付与される。
The high frequency component
低域成分領域分割部17は、図6(b)に示すような低域成分YLの画素夫々に、そのレベルが含まれるレベル領域の低域成分領域番号を付与されるものである。ここで、低域成分YLの取り得るレベルのダイナミックレンジが16個のレベル領域に分割され、そのレベルが低い順に低域成分領域番号1,2,3,……,16が割り当てられるとすると、低域成分YLの順次の画素に、そのレベルに応じて、低域成分領域番号が付与される。図6(b)に示す例の場合、画素Aを含む期間TAの画素には、低域成分領域番号3が付与され、画素Bを含む期間TBの画素には、低域成分領域番号8が付与され、画素Cを含む期間TCの画素には、低域成分領域番号13が付与されることになる。これら以外の期間の画素には、そのレベルに相当する異なる低域成分領域番号が付与される。
The low-frequency component
図5において、総合領域分割部18は、高域成分領域分割部15から供給される高域成分領域番号と低域成分領域分割部17から供給される低域成分領域番号をもとに、各画素に総合領域番号を付与する。この総合領域番号は高域成分領域番号と低域成分領域番号との組み合わせ(即ち、(低域成分領域番号,高域成分領域番号))からなるものであって、図7に示すように、横軸を低域成分領域番号とし、縦軸を高域成分領域番号とする空間領域(以下、総合領域という)での夫々の画素の位置を表わするものである。ここで、画素Aの総合領域番号は(3,4)であるから、この総合領域では、図7に示す(3,4)の位置に位置付けられる。同様にして、画素Bは位置(8,1)に、画素Cは位置(13,4)に夫々位置付けられる。かかる総合領域番号は、図5における累積カウンタ・保持レジスタ群19に供給される。
In FIG. 5, the general
累積カウンタ・保持レジスタ群19は、図2に示す累積カウンタ群9及び保持レジスタ群10のように、総合領域番号の取り得る数の累積カウンタと保持レジスタとを有するものである。即ち、累積カウンタ群では、累積カウンタが、総合領域番号の低域成分領域番号毎に、総合領域番号の取り得る高域成分領域番号別に設けられており、上記の例の場合、低域成分領域番号1〜16毎に、高域成分領域番号1〜8別に累積カウンタが設けられていることになる。これら累積カウンタも、1フレームもしくは1フィールド毎にリセットされる。
The accumulation counter / holding
保持レジスタ群では、この累積カウンタ群の各累積カウンタに対応して設けられており、1フレームもしくは1フィールド毎に該当する累積カウンタの累積カウント値を、画素度数値として、保持する。これにより、累積カウンタ・保持レジスタ群19では、その保持レジスタ群に低域成分領域番号毎の高域成分YHのレベルのヒストグラム(即ち、エッジレベルヒストグラムという)が得られることになる。
The holding register group is provided corresponding to each cumulative counter of the cumulative counter group, and holds the cumulative count value of the cumulative counter corresponding to each frame or field as the pixel value. Thus, the accumulation counter holding
図8は代表的な低域成分領域番号のエッジレベルヒストグラムの例を示す示すものであって、図6(a),(b)に示す入力輝度信号Yに対する高域成分YH,低域成分YLに対し、図8(a)が低域成分領域番号=3のエッジレベルヒストグラムを、図8(b)が低域成分領域番号=8のエッジレベルヒストグラムを、図8(c))が低域成分領域番号=13のエッジレベルヒストグラムを夫々示している。 FIG. 8 shows an example of an edge level histogram of typical low-frequency component region numbers. The high-frequency component Y H and the low-frequency component for the input luminance signal Y shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). For Y L , FIG. 8A shows an edge level histogram of the low frequency component region number = 3, FIG. 8B shows an edge level histogram of the low frequency component region number = 8, and FIG. 8C shows the edge level histogram. The edge level histograms of the low frequency component region number = 13 are respectively shown.
図1における階調補正特性設定部3は、マイコンを用いたソフトウェア処理により、あるいは論理回路を用いたハードウェア処理により、輝度レベルヒストグラム検出部2で検出された輝度レベルヒストグラムによる輝度レベル分布の判定とエッジレベルヒストグラム検出部6で検出されたエッジレベルヒストグラムによる高域成分レベル分布の判定を行ない、その判定結果から入力輝度信号Yの階調補正のための総合判定を行ない、この総合判定をもとに階調補正部4の階調補正特性を生成する。
The gradation correction
輝度レベルヒストグラムは、図4に示すように、輝度領域番号毎の画素度数値の分布として得られるが、この輝度領域番号毎に画素度数値を評価・判定するものである。この評価・判定方法としては、予め画素度数値の閾値(例えば、1フレームまたは1フィールドについて、平均画素度数値=全画素数/輝度領域番号数)Nsが設定されており、輝度領域番号i(但し、i=1,2,3,……,16)での画素度数値をNiとして、
Ns−ΔN<Ni<Ns+ΔN(即ち画素度数値Niが閾値Nsの近傍)
のとき、輝度分布判定値=0
Ns+ΔN≦Niのとき、輝度分布判定値=+1
Ns−ΔN≧Niのとき、輝度分布判定値=−1
とするものである。図4に示す輝度レベルヒストグラムによる判定結果(輝度分布判定値)を、図9に「輝度分布による判定」として示す。図4に示す輝度レベルヒストグラムの場合、輝度領域番号3,8,13で輝度分布判定値=+1となり、それ以外の輝度領域番号で輝度分布判定値=−1となる。
As shown in FIG. 4, the luminance level histogram is obtained as a distribution of the pixel degree value for each luminance region number. The pixel degree value is evaluated and determined for each luminance region number. As this evaluation / determination method, a threshold value of pixel value (for example, average pixel value value = total number of pixels / luminance region number number) Ns is set in advance, and luminance region number i ( However, the pixel degree value at i = 1, 2, 3,..., 16) is Ni,
Ns−ΔN <Ni <Ns + ΔN (that is, the pixel power value Ni is close to the threshold value Ns)
In this case, luminance distribution judgment value = 0
When Ns + ΔN ≦ Ni, luminance distribution determination value = + 1
When Ns−ΔN ≧ Ni, luminance distribution determination value = −1
It is what. The determination result (luminance distribution determination value) based on the luminance level histogram shown in FIG. 4 is shown as “determination based on luminance distribution” in FIG. In the case of the luminance level histogram shown in FIG. 4, the luminance distribution determination value = + 1 for
エッジレベルヒストグラムは、図8に示すように、各低域成分領域番号毎に、高域成分領域番号での画素度数の分布を表わすものであって、低域成分領域番号毎にこの分布から評価・判定するものである。そして、その評価判定方法としては、予め決められた基準の高域成分領域番号(例えば、高域領域番号4)以上の高域成分領域番号での画素度数値の総計nとし、予め決められた閾値をnsとすると、
ns≦nのとき、エッジ分布判定値=+1
ns>nのとき、エッジ分布判定値=0
とするものである。図6で説明したようにして得られた高域成分YH,低域成分YLに対するエッジレベルヒストグラムによる判定結果(エッジ分布判定値)を、図9に「エッジ分布による判定」として示す。これにより、高域成分が多いレベル領域と高域成分が少ないレベル領域とが判別できる。
As shown in FIG. 8, the edge level histogram represents the distribution of the pixel frequency in each high frequency component region number for each low frequency component region number, and is evaluated from this distribution for each low frequency component region number.・ It is to judge. As the evaluation determination method, the total number n of pixel power values in a high frequency component region number equal to or higher than a predetermined reference high frequency component region number (for example, high frequency region number 4) is determined in advance. If the threshold is ns,
When ns ≦ n, edge distribution determination value = + 1
When ns> n, edge distribution determination value = 0
It is what. The determination result (edge distribution determination value) by the edge level histogram for the high frequency component Y H and the low frequency component Y L obtained as described in FIG. 6 is shown as “determination by edge distribution” in FIG. As a result, it is possible to discriminate between a level region with many high frequency components and a level region with few high frequency components.
図6に示す例の場合、図8に示すように、低域成分領域番号3,13のレベル領域でエッジ分布判定値=+1となり、これらレベル領域は高域成分が多いレベル領域であることが示される。低域成分領域番号8のレベル領域では、エッジ分布判定値=0となり、高域成分が少ないレベル領域であることが示される。また、これら以外の低域成分領域番号のレベル領域も、エッジ分布判定値=0である。
In the case of the example shown in FIG. 6, as shown in FIG. 8, the edge distribution determination value = + 1 in the level regions of the low frequency
なお、ここでは、図6(b)に示す低域成分の取り得るダイナミックレンジと図4に示す輝度レベルヒストグラムのための輝度レベルの取り得るダイナミックレンジと等しく、また、これらのレベル領域への分割のレベル範囲や分割数は等しいものとしている。このため、輝度レベルヒストグラムでの輝度領域番号のレベル領域と、この輝度領域番号に等しいエッジレベルヒストグラムでの低域成分領域番号のレベル領域とは一対一に対応している。従って、総合判定の場合には、これら輝度領域番号と低域成分領域番号とは「領域番号」と総称する。例えば、領域番号1のレベル領域という場合、輝度レベルヒストグラムでは、輝度領域番号1のレベル領域のことをいい、エッジレベルヒストグラムでは、低域成分領域番号1のレベル領域のことをいう。図9では、この領域番号1,2,3,……,16について、夫々の判定値を示している。
Here, the dynamic range that can be taken by the low frequency component shown in FIG. 6B is equal to the dynamic range that can be taken by the luminance level for the luminance level histogram shown in FIG. 4, and the division into these level regions is also possible. The level range and the number of divisions are assumed to be equal. For this reason, the level region of the luminance region number in the luminance level histogram and the level region of the low-frequency component region number in the edge level histogram equal to the luminance region number have a one-to-one correspondence. Therefore, in the case of comprehensive determination, these luminance region numbers and low-frequency component region numbers are collectively referred to as “region numbers”. For example, the level region of
階調補正特性設定部3(図1)は、このようにして得られた輝度レベルヒストグラムの判定結果(図9での輝度分布による判定)とエッジレベルヒストグラムの判定結果(図9でのエッジ分布による判定)に基づいて、入力輝度信号Yに対する総合判定を行なうが、その総合判定値は、輝度レベルヒストグラムの判定結果(輝度分布による判定)である輝度分布判定値とエッジレベルヒストグラムの判定結果(エッジ分布による判定)であるエッジ分布判定値との加算演算で求めるものである。このため、輝度レベルヒストグラムの判定結果(輝度分布による判定)である輝度分布判定値とエッジレベルヒストグラムの判定結果(エッジ分布による判定)であるエッジ分布判定値とが図9に示すものであるとき、輝度レベルヒストグラムの画素度数分布とエッジレベルヒストグラムの高域成分領域番号の大きな領域における画素度数分布とが予め設定された上記の閾値より大きい輝度領域番号3,13の分割領域で総合判定値=+2となり、輝度レベルヒストグラムの画素度数分布が上記閾値より大きいが、エッジレベルヒストグラムでの上記基準の高域成分領域番号より大きな高域成分領域番号4のレベル領域における画素度数分布が上記閾値より小さい輝度領域番号8のレベル領域で総合判定値が“+1”となり、輝度領域番号3,13の分割領域の総合判定値よりも小さい値に抑えられる。これら以外の輝度領域番号のレベル領域では、総合判定値=−1となる。
The gradation correction characteristic setting unit 3 (FIG. 1) obtains the determination result of the luminance level histogram (determination based on the luminance distribution in FIG. 9) and the determination result of the edge level histogram (edge distribution in FIG. 9) thus obtained. Based on the input luminance signal Y, the overall determination value is determined based on the luminance distribution determination value (determination based on the luminance distribution) and the determination result of the edge level histogram (determination based on the luminance distribution). It is obtained by addition calculation with an edge distribution determination value (determination based on edge distribution). For this reason, when the luminance distribution determination value that is the determination result of the luminance level histogram (determination based on the luminance distribution) and the edge distribution determination value that is the determination result of the edge level histogram (determination based on the edge distribution) are as shown in FIG. The pixel frequency distribution in the luminance level histogram and the pixel frequency distribution in the region having a large high frequency component region number in the edge level histogram are divided into regions having
階調補正特性設定部3(図1)は、また、この総合判定値(総合判定結果)に基づいて階調補正特性を設定するが、総合判定値が大きいレベル領域で階調補正特性の傾きを急峻に設定し、逆に、総合判定値が小さいレベル領域で階調補正特性の傾きを緩やかにする。かかる階調補正特性のデータは、1フレームもしくは1フィールド毎に生成され、垂直ブランキング期間に階調補正部4(図1)に供給されて、入力輝度信号Yの階調の変換テーブルとして格納される。階調補正部4では、この入力輝度信号Yの輝度レベルがこの変換テーブルの読み取りアドレスとして用いられることにより、この入力輝度信号Yの階調がこの変換テーブルに基づいて補正される。この階調補正された輝度信号は、出力端子5から出力される。
The gradation correction characteristic setting unit 3 (FIG. 1) also sets the gradation correction characteristic based on the comprehensive determination value (the comprehensive determination result), but the gradient of the gradation correction characteristic in the level region where the comprehensive determination value is large. Is set to be steep, and conversely, the gradient of the gradation correction characteristic is moderated in a level region where the total judgment value is small. Such gradation correction characteristic data is generated for each frame or field, supplied to the gradation correction unit 4 (FIG. 1) during the vertical blanking period, and stored as a gradation conversion table of the input luminance signal Y. Is done. In the
図10はこのようにして得られた階調補正特性を模式的に示すものであって、21は輝度レベルヒストグラムの輝度分布判定値だけで求めた階調補正特性(破線)を示し、22は総合判定から求めたこの第1の実施形態での階調補正特性(実線)を示すものである。 FIG. 10 schematically shows the tone correction characteristics obtained in this way. 21 indicates the tone correction characteristics (broken line) obtained only from the brightness distribution determination value of the brightness level histogram, and 22 indicates the tone correction characteristics. The gradation correction characteristic (solid line) in this 1st Embodiment calculated | required from the comprehensive determination is shown.
同図において、輝度レベルヒストグラムの判定結果だけを用いた求められた階調補正特性21は、破線で示すように、領域番号3,13のレベル領域では、輝度レベルヒストグラムの判定値=+1と大きいため、傾きが急峻に形成される。このため、上記特許文献2に記載のように、かかる階調補正特性21を用いると、これら領域番号のレベル範囲内にある画素の輝度レベルが強調され、輝度信号Yのコントラストが向上する。しかし、この輝度分布判定値=+1のレベル領域では、高域成分もレベル強調されるため、輝度分布判定値=+1の輝度レベルであるが、高域成分がわずかしか含まれない場合でも、この高域成分のレベルも強調されることになる。このため、例えば、図3及び図4に示すように、輝度レベルヒストグラムの輝度分布判定値=+1となるが、図6に示すように、グラデーションなどのわずかなレベル段差による高域成分を含んでほとんど輝度レベルが平坦な領域番号8のレベル領域にある期間TBの映像部分では、この高域成分も強調されため、かかるレベル段差が偽輪郭として偽輪郭が目立つようになる。
In the figure, the obtained tone correction characteristic 21 using only the determination result of the luminance level histogram is as large as the determination value of the luminance level histogram = + 1 in the level regions of the
これに対し、この第1の実施形態による階調補正特性22では、領域番号8のレベル領域のように、高域成分が少ないレベル領域では、その総合判定値が小さくなり、傾きを階調補正特性21の場合よりも緩やかにするので、輝度レベルがかかる領域番号8のレベル領域に属する入力輝度信号Yの上記期間TBでグラデーションなどによる輝度レベルのわずかな階段的変化を含むほぼ平坦な輝度レベルであっても、かかる変化による高域成分は大きく強調されることがない。従って、目立つような偽輪郭が発生することがない。
On the other hand, in the gradation correction characteristic 22 according to the first embodiment, the total judgment value becomes small in a level region with few high-frequency components like the level region of
このようにして、この第1の実施形態では、コントラストを高めながら、グラデーションなどのようなわずかな輝度レベルの階段的な変化に伴う偽輪郭の発生が抑圧されることになる。 In this way, in the first embodiment, the generation of false contours accompanying a stepwise change in luminance level such as gradation is suppressed while increasing the contrast.
図11は本発明による階調補正装置の第2の実施形態を示すブロック図であって、23は階調補正特性設定部、24は階調補正部、25はガンマ補正部、26はディザ処理部であり、図1に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。 FIG. 11 is a block diagram showing a second embodiment of a gradation correction apparatus according to the present invention, in which 23 is a gradation correction characteristic setting unit, 24 is a gradation correction unit, 25 is a gamma correction unit, and 26 is a dither process. The same reference numerals are given to the portions corresponding to those in FIG.
同図において、階調補正部24は、ガンマ補正部25とディザ処理部26とを備えている。このガンマ補正部25は、図1における階調補正部4に相当するものであって、上記第1の実施形態と同様、階調補正特性設定部23で生成された階調補正特性のデータが変換テーブルとして設定され、これによって入力端子1からの入力輝度信号Yを、図1での階調補正部4と同様の階調補正するものである。
In the figure, the
ディザ処理部26は、ガンマ補正部25で階調補正された輝度信号をディザ処理するものである。このディザ処理は、階調数の少ない映像に対してディザ成分(例えば、所定パターンのノイズ)を付加することにより、見た目の階調感を増加させ、映像のグラデーション部分の偽輪郭を低減するという機能がある。
The
階調補正特性設定部23は、図1における階調補正特性設定部3と同様に、階調補正部24のガンマ補正部25のための階調補正特性のデータを生成するとともに、階調補正部24のディザ処理部26のためのディザ制御特性を生成する。
Similar to the gradation correction
図12は図11における階調補正特性設定部23で生成される特性を模式的に示す図である。
FIG. 12 is a diagram schematically showing characteristics generated by the gradation correction
同図において、ガンマ補正部25(図11)に用いる階調補正特性は、第1の実施形態での階調補正特性設定部3と同様、輝度レベルヒストグラム検出部2で検出された輝度レベルヒストグラムの画素度数値の輝度分布判定値(図12での輝度分布による判定)とエッジレベルヒストグラム検出部6で検出されたエッジレベルヒストグラムの画素度数値のエッジ分布判定値(図12でのエッジ分布による判定)に基づく総合判定値(即ち、輝度レベルヒストグラムの画素度数値の判定値とエッジレベルヒストグラムの画素度数値の判定値との加算演算)をもとに作成したものである。従って、この第2の実施形態の場合も、階調補正特性は、図10に示すように、輝度レベルヒストグラムの画素度数値が高い領域番号のレベル領域でも、高域成分が少ない場合には、このレベル領域での階調補正特性の傾きが、高域成分が多い場合に比べて、緩やかなものとなる。
In the figure, the gradation correction characteristic used in the gamma correction unit 25 (FIG. 11) is the luminance level histogram detected by the luminance level
ディザ制御特性は、輝度レベルヒストグラムの画素度数値の輝度分布判定値とエッジレベルヒストグラムの画素度数値のエッジ分布判定値との減算演算によって求められるディナ制御値をもとに作成される。図12によると、領域番号3,13のレベル領域では、このディザ制御値は0となるが、領域番号8のディザ制御値は1となる。また、これら以外の領域番号のレベル領域では、ディザ制御値は−1である。
The dither control characteristic is created based on a diner control value obtained by a subtraction operation between the luminance distribution determination value of the pixel level numerical value of the luminance level histogram and the edge distribution determination value of the pixel level numerical value of the edge level histogram. According to FIG. 12, the dither control value of
このようにして求めた各領域番号のレベル領域に対するディザ制御値は、図11における階調補正部24のディザ処理部26に供給され、ディザ処理部26でのディザ制御特性を設定する。ディザ処理部26では、供給された輝度信号Yに規則的なパターンのノイズを付加するディザ処理が行なわれるのであるが、設定されてディザ制御特性(ディザ制御値)に応じてノイズを付加する割合(ノイズのレベルあるいは密度)を異ならせるものである。この割合が大きいほど、ディザの効果が大きい強いディザ処理が行なわれ、この割合が小さいほど、弱いディザ処理が行なわれるという。図12に示す例では、ディザ制御値が0より大きいとき、ディザ処理を強くし、ディザ制御値が0以下のとき、ディザ処理を弱くする。
The dither control values for the level regions of the respective region numbers obtained in this way are supplied to the
輝度信号Yにこのようなディザ処理を行なうことにより、この輝度信号Yの輝度レベルでの階段状に変化する段差部分にこのノイズが埋め込まれることになり、わずかな段差部分はこのノイズの埋込みにより、目立たなくなる。 By performing such dither processing on the luminance signal Y, this noise is embedded in a stepped portion that changes stepwise at the luminance level of the luminance signal Y, and a slight stepped portion is embedded by this noise embedding. , Not noticeable.
そこで、図12に示す例において、領域番号8のレベル領域では、ディザ制御値が+1であって、強いディザ処理が行なわれるから、図3に示すデジタル輝度信号Yの期間TBでは、ディザ処理部26で強いディザ処理が行なわれることになり、この期間TBで輝度レベルがほぼ平坦であるが、グラデーションなどによって輝度レベルのわずかな段差があっても、この強いディザ処理により、この段差が目立たなくされて偽輪郭が生じないようにしている。
Therefore, in the example shown in FIG. 12, since the dither control value is +1 and strong dither processing is performed in the level region of
これに対し、図12における領域番号3,13のレベル領域では、ディザ制御値が0に設定される。これらのレベル領域にある図3に示す輝度信号Yの期間TA,TCでは、図6に示すように、高域成分を多く含むものであるが、ディザ制御値が0であることによってディザ処理部26で弱いディザ処理が行なわれることにより、この高域成分がこのディザ処理によって影響されることがない。
On the other hand, the dither control value is set to 0 in the level areas of
このように、階調補正特性設定部23により、輝度レベルヒストグラムの画素度数値の輝度分布判定値とエッジレベルヒストグラムの画素度数値のエッジ分布判定値とに基づいて、ガンマ補正部25での階調補正処理の階調補正特性を設定し、さらに、ディザ補正部26でのディザ処理の強弱を設定することにより、第1の実施形態の効果に加え、映像のグラデーション部分の偽輪郭をさらに低減することができる。かかる階調補正特性やディザ制御特性はフレームもしくはフィールド毎に生成され、垂直ブランキング期間に夫々ガンマ補正部25,ディザ処理部26に供給されて使用される。
As described above, the gradation correction
即ち、画素度数が多く、かつ高域成分が多い階調のレベル領域では、階調補正特性の傾きを急にすることにより、映像のコントラストを高めることができ、画素度数が多いが、高域成分が少ない階調のレベル領域では、階調補正特性の傾きの増分を抑え気味とし、さらに、ディザ処理を強くかけることにより、グラデーションなどによるわずかな輝度レベルの段差による偽輪郭の発生を抑えることができる。 That is, in a level region of a gradation having a high pixel frequency and a high frequency component, the contrast of the image can be increased by increasing the gradient of the gradation correction characteristic, and the pixel frequency is high. In the level area with few components, it seems to suppress the increase of the gradient of the gradation correction characteristics, and further suppress the occurrence of false contours due to slight brightness level steps due to gradation etc. by applying dither processing strongly. Can do.
なお、上記の「ディザ処理を弱くかける」とは、ディザ処理をかけない場合も含むものである。 The above-mentioned “weakly apply dither processing” includes the case where dither processing is not applied.
また、以上の第1,第2の実施形態は、輝度信号について説明したが、受信したカラー映像信号から分離された色差信号についても、同様の階調補正処理を行なうことができ、これにより、色の偽輪郭の発生を防止することができる。 Moreover, although the above 1st, 2nd embodiment demonstrated the luminance signal, the same gradation correction process can be performed also about the color difference signal isolate | separated from the received color video signal, Thereby, Occurrence of false color contours can be prevented.
さらに、上記第1,第2の実施形態では、図1,図11における輝度レベルヒストグラム部2での輝度レベルのダイナミックレンジのレベル領域の分割数と、エッジレベルヒストグラム検出部6における低域成分領域分割部17(図5)での低域成分のダイナミックレンジのレベル領域の分割数とが等しいものとしたが、これら分割数が異なってもよい。この場合には、例えば、輝度レベルヒストグラム部2では、上記のように、輝度レベルのダイナミックレンジが16個のレベル領域に分割され(この場合、レベル領域は領域番号1〜16の領域となる)、エッジレベルヒストグラム検出部6の低域成分領域分割部17では、低域成分のダイナミックレンジ(ここで、このダイナミックレンジは輝度レベルヒストグラム部2での輝度レベルのダイナミックレンジと等しいものとする)が8個のレベル領域に分割されているものとすると(この場合、低域成分のレベル領域は領域番号1〜8の領域となる)、低域成分領域番号の2つが1つの輝度領域番号に対応し、従って、
低域成分領域番号1のレベル領域でのエッジ分布判定値
→輝度領域番号1,2のレベル領域
低域成分領域番号2のレベル領域でのエッジ分布判定値
→輝度領域番号3,4のレベル領域
低域成分領域番号3のレベル領域でのエッジ分布判定値
→輝度領域番号5,6のレベル領域
………………………………………………………………………
低域成分領域番号8のレベル領域でのエッジ分布判定値
→輝度領域番号15,16のレベル領域
に対応付けられることになる。このように対応付けて、輝度領域番号毎にエッジ分布判定値が割り当てられる。
Further, in the first and second embodiments, the number of divisions of the level region of the luminance level dynamic range in the luminance
Edge distribution judgment value in level region of low-frequency
→ Level area of
→ Level area of
→ Level areas with
Edge distribution judgment value in level region of low frequency
→ The
さらに、輝度レベルのダイナミックレンジでのレベル領域の境界のレベルと低域成分のダイナミックレンジのレベル領域の境界のレベルとが異なってもよい。 Further, the level of the boundary of the level region in the dynamic range of the luminance level may be different from the level of the boundary of the level region of the dynamic range of the low frequency component.
例えば、輝度レベルの取り得るダイナミックレンジを、図3に示すように、輝度領域番号1〜16のレベル領域に分割し、低域成分で輝度レベルと同じダイナミックレンジを、図13に示すように、低域領域番号1〜11のレベル領域に分割すると、輝度レベルヒストグラム検出部2からは、図14に示すように、各輝度領域番号1〜16毎に輝度レベルヒストグラムでの画素度数値に対する輝度分布判定値(輝度分布による判定)が、エッジレベルヒストグラム検出部6からは、図14に示すように、各低域領域番号1〜11毎にエッジレベルヒストグラムでの画素度数値に対するエッジ分布判定値(エッジ分布による判定)が夫々階調補正特性設定部23に供給される。
For example, the dynamic range that the luminance level can take is divided into level regions of
階調補正特性設定部23では、図14に示すように、輝度領域番号のレベル領域と低域領域番号のレベル領域とのレベル範囲との関係に応じた領域番号とそのレベル範囲とが格納されている。図14では、例えば、輝度領域番号1のレベル領域と低域領域番号1のレベル領域の一部とが一致するものであり、この一致するレベル領域を領域番号1のレベル領域とする。また、低域領域番号1のレベル領域の残りの領域と輝度領域番号2のレベル領域の一部とが一致し、これら一致する領域を領域番号2のレベル領域とする。次に、輝度領域番号3のレベル領域の残りの領域と低域領域番号2のレベル領域の一部とが一致し、この一致するレベル領域を領域番号3のレベル領域とする。以下同様にして、領域番号1〜21のレベル領域が設定されることになる。そして、上記のように、これら領域番号のレベル領域毎に、この領域番号に対応する輝度領域番号のレベル領域に対する輝度分布判定値とエッジ分布判定値とを演算して、総合判定値,ディザ制御値を求める。
In the gradation correction
上記のように、輝度レベルのダイナミックレンジでのレベル領域の分割数(=16)と低域成分のダイナミックレンジのレベル領域の分割数(=8)とが一致しないが、これらのレベル領域の境界のレベルが一致する場合には、領域番号のレベル領域のレベル範囲は輝度領域番号のレベル領域のレベル範囲と一致するものであり、上記のようにして、領域番号のレベル領域での総合判定値、ディザ制御値を求める。 As described above, the number of divisions of the level region (= 16) in the dynamic range of the luminance level and the number of divisions of the level region of the dynamic range of the low frequency component (= 8) do not match. If the level of the region number is the same, the level range of the level region of the region number is the same as the level range of the level region of the luminance region number, and as described above, the comprehensive judgment value in the level region of the region number The dither control value is obtained.
図15は本発明による階調補正装置を用いたテレビジョン受像機(TV受像機)の一実施形態の概略構成を示すブロック図であって、30はチューナ、31はIF(中間周波)処理部、32は検波回路、33はY(輝度)/C(クロマ)分離回路、34はA/D(アナログ/デジタル)コンバータ、35は本発明による階調補正装置、36はD/Aコンバータ、37は輝度処理部、38は映像増幅部、39は色復調回路、40は色処理装置、41は表示装置である。 FIG. 15 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a television receiver (TV receiver) using the gradation correction apparatus according to the present invention, in which 30 is a tuner and 31 is an IF (intermediate frequency) processing unit. 32 is a detection circuit, 33 is a Y (luminance) / C (chroma) separation circuit, 34 is an A / D (analog / digital) converter, 35 is a gradation correction device according to the present invention, 36 is a D / A converter, 37 Is a luminance processing unit, 38 is a video amplification unit, 39 is a color demodulation circuit, 40 is a color processing device, and 41 is a display device.
同図において、チューナ30で受信されて所定チャンネルの映像信号は、IF処理部31で無線周波信号から中間周波信号に変換された後、検波回路32でベースバンドの映像信号に検波される。この映像信号は、Y/C分離回路33で輝度信号Yと色副搬送波のクロマ信号Cとに分離される。
In the figure, a video signal of a predetermined channel received by a
Y/C分離回路33で分離された輝度信号Yは、A/Dコンバータ34でデジタル輝度信号に変換された後、上記の第1,第2の実施形態として示す階調補正装置35に供給され、上記のようにして、階調補正処理がなされる。階調補正されたデジタル輝度信号は、D/Aコンバータでアナログの輝度信号に戻された後、輝度処理部37に供給され、表示装置41で表示される映像の明るさを調節する輝度調節や直流分再生,表示装置41が陰極線管である場合には、アパーチャ補正などの処理がなされる。
The luminance signal Y separated by the Y /
一方、Y/C分離回路33で分離されたクロマ信号Cは、色復調回路39に供給されて色差信号R−Y,B−Yに復調される。これら色差信号R−Y,B−Yは色処理装置40に供給される。この色処理装置40は、輝度信号Yと同様、色差信号R−Y,B−Y毎にA/DコンバータやD/Aコンバータが付随した階調補正装置が設けられており、これにより、輝度信号Yと同様の階調補正処理が行なわれる。
On the other hand, the chroma signal C separated by the Y /
輝度処理回路37から出力される輝度信号Yと色処理装置40から出力される色差信号R−Y,B−Yとは映像増幅回路38に供給され、これら輝度信号Yと色差信号R−Y,B−Yとを演算処理して原色信号R,G,Bを生成し、これらを表示装置41に供給するとともに、白バランス調整などの処理も行なわれる。
The luminance signal Y output from the
なお、階調補正装置35も輝度処理部の一部であるが、ここでは、別装置として示している。
The
かかるTV受像機では、階調補正装置35として、上記の第1,第2の実施形態として示す本発明による階調補正装置を用いているので、表示装置41では、高いコントラストのカラー映像が表示されるとともに、このカラー映像では、グラデーションなどによる輝度レベルのわずかな段差によって従来目立っていた偽輪郭の発生を防止し、これを目立たせないようにすることができる。
In such a TV receiver, since the gradation correction device according to the present invention shown as the first and second embodiments is used as the
1 入力端子
2 輝度ヒストグラム検出部
3 階調補正特性設定部
4 階調補正部
5 出力端子
6 エッジヒストグラム検出部
7 入力端子
8 輝度レベル比較器群
9 累積カウンタ群
10 保持レジスタ群
11 出力端子群
12,13 入力端子
14 高域成分抽出部
15 高域成分領域分割部
16 低域成分抽出部
17 低域成分領域分割部
18 総合領域分割部
19 累積カウンタ・保持レジスタ群
20 出力端子群
22 本発明による階調補正特性
23 階調補正/ディザ制御特性設定部
24 階調補正/ディザ処理部
25 ガンマ補正部
26 ディザ処理部
34 A/Dコンバータ
35 階調補正装置
36 D/Aコンバータ
40 色処理装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該映像信号の1フレームもしくは1フィールド毎に、複数の輝度領域毎の画素度数値を表わす輝度信号の輝度レベルヒストグラムを検出する輝度レベルヒストグラム検出手段と、
該映像信号の1フレームもしくは1フィールド毎に、該映像信号の低域成分のレベル範囲毎の該輝度信号の高域成分の画素度数値を表わす該輝度信号のエッジレベルヒストグラムを検出するエッジレベルヒストグラム検出手段と、
該輝度レベルヒストグラム検出手段による検出結果と該エッジレベルヒストグラム検出手段による検出結果とに基づいて該輝度信号に対する階調補正特性を生成し、該階調補正手段に該階調補正特性を設定する階調補正特性設定手段と
を備え、
該階調補正特性設定手段は、
該輝度レベルヒストグラム検出手段で検出された該輝度レベルヒストグラムにおける該輝度領域夫々の該画素度数値を夫々第1の閾値と比較し、かつ該エッジレベルヒストグラム検出手段で検出された該エッジレベルヒストグラムにおける該各低域成分のレベル範囲の該高域成分の画素度数値を夫々第2の閾値と比較して、
該輝度レベルヒストグラムにおける画素度数値が該第1の閾値を越える該輝度領域であって、かつ該エッジレベルヒストグラムにおける該高域成分の画素度数値が該第2の閾値よりも小さい該低域成分のレベル範囲に含まれる該輝度信号に対する該階調補正特性の傾きを、該輝度レベルヒストグラムにおける画素度数値が該第1の閾値を越える該輝度領域であって、かつ該エッジレベルヒストグラムにおける該高域成分の画素度数値が該第2の閾値を越える該低域成分のレベル範囲に含まれる該輝度信号に対する該階調補正特性の傾きよりも緩やかに設定する
ことを特徴とする階調補正装置。 Gradation correction means for correcting the gradation of the luminance signal of the input video signal ;
Luminance level histogram detecting means for detecting a luminance level histogram of a luminance signal representing a pixel degree value for each of a plurality of luminance regions for each frame or one field of the video signal ;
Edge level histogram for detecting an edge level histogram of the luminance signal representing a pixel value of a high frequency component of the luminance signal for each level range of the low frequency component of the video signal for each frame or field of the video signal Detection means;
A gradation correction characteristic for the luminance signal is generated based on the detection result by the luminance level histogram detection means and the detection result by the edge level histogram detection means, and the gradation correction characteristic is set in the gradation correction means. Adjustment characteristic setting means, and
The gradation correction characteristic setting means includes:
The pixel level value of each of the luminance regions in the luminance level histogram detected by the luminance level histogram detection unit is compared with a first threshold value, and the edge level histogram detected by the edge level histogram detection unit Compare the pixel value numerical value of the high-frequency component of the level range of each low-frequency component with the second threshold value, respectively.
The low-frequency component in the luminance region in which the pixel degree value in the luminance level histogram exceeds the first threshold value and the pixel degree value of the high-frequency component in the edge level histogram is smaller than the second threshold value The gradient of the gradation correction characteristic with respect to the luminance signal included in the level range of the luminance level histogram is the luminance region in which the pixel power value in the luminance level histogram exceeds the first threshold value and the high level in the edge level histogram. A gradation correction device characterized in that the gradation value is set to be gentler than the gradient of the gradation correction characteristic with respect to the luminance signal included in the level range of the low-frequency component that exceeds the second threshold value. .
前記階調補正手段は、前記輝度信号の階調を補正するガンマ補正手段と、該ガンマ補正手段でガンマ補正処理された前記輝度信号をディザ処理するディザ処理手段とを備え、
前記階調補正特性設定手段は、
前記階調補正特性を該ガンマ補正手段に設定し、ディザ処理のためのディザ制御特性を該ディザ処理手段に設定し、
前記輝度レベルヒストグラムにおける画素度数値が前記第1の閾値を越える前記輝度領域であって、かつ前記エッジレベルヒストグラムにおける前記高域成分の画素度数値が前記第2の閾値よりも小さい前記低域成分のレベル範囲に含まれる前記輝度信号に対するディザ効果を、前記輝度レベルヒストグラムにおける画素度数値が前記第1の閾値を越える前記輝度領域であって、かつ前記エッジレベルヒストグラムにおける前記高域成分の画素度数値が前記第2の閾値を越える前記低域成分のレベル範囲に含まれる前記輝度信号に対するディザ効果よりも強くなるように設定する
ことを特徴とする階調補正回路。 In claim 1,
The gradation correction means includes gamma correction means for correcting the gradation of the luminance signal, and dither processing means for dithering the luminance signal subjected to gamma correction processing by the gamma correction means,
The gradation correction characteristic setting means includes
Setting the tone correction characteristics in the gamma correction means, setting the dither control characteristics for the dither processing in the dither processing means ,
The low-frequency component in the luminance region in which the pixel level value in the luminance level histogram exceeds the first threshold value and the pixel level value of the high-frequency component in the edge level histogram is smaller than the second threshold value The dithering effect on the luminance signal included in the level range of the high-frequency component in the edge level histogram and in the luminance region in which the pixel degree value in the luminance level histogram exceeds the first threshold A gradation correction circuit, wherein a numerical value is set to be stronger than a dither effect for the luminance signal included in the level range of the low frequency component exceeding the second threshold value .
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