JP4861294B2 - 映像信号変換装置，映像表示装置，映像信号変換方法 - Google Patents
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Description
本発明は，所定の出力範囲を一部に含む（出力範囲よりも広い）拡張範囲の信号値をとり得るＲＧＢ各原色の輝度信号からなる映像信号を，前記出力範囲の値をとり得るＲＧＢ各原色の輝度信号からなる映像信号へ変換する映像信号変換装置及びその方法，並びにその映像信号変換装置を備えた映像表示装置に関するものである。
テレビジョン受像機等の映像表示装置において，液晶ディスプレイ等の映像表示部は，ＲＧＢ３原色それぞれの輝度信号からなる映像信号（以下，出力側映像信号という）に基づいて映像を表示する。一般に，前記出力側映像信号におけるＲＧＢ３原色の輝度信号は，その組合せが映像表示部により表示可能（再現可能）な色域（色再現領域又は色再現範囲ともいう）内の色と対応するように，信号値（ＲＧＢ３原色の輝度信号の値）が予め定められた下限値（以下，出力下限値という）からそれより大きい上限値（以下，出力上限値という）までの出力範囲（例えば，０〜２５５或いは０〜１等）内で正規化されている。
ところで，映像表示装置に入力される映像信号（以下，入力映像信号という）により表現可能な色域が，映像表示部により再現可能（表示可能）な色域に含まれる場合（一致する場合又は一部に含まれる場合），前記入力映像信号の信号値そのもの若しくは前記入力信号に対して既知の色域変換処理を施した映像信号（以下，入力側映像信号という）の信号値は，前記出力範囲内の値となり，それを前記出力側映像信号として採用すれば，映像表示部により前記入力映像信号に対応した映像（色）が表示される。
一方，前記入力映像信号により表現可能な色域が，映像表示部により再現可能（表示可能）な色域から外れている場合（映像表示部の色域よりも広い場合等），前記入力側映像信号の信号値は前記出力範囲から外れた値をとり得ることとなり，それを前記出力側映像信号として採用することができない場合が生じる。例えば，映像表示部の色域に対応する映像信号の３原色の輝度値の範囲（前記出力範囲）が０〜１であるのに対し，前記入力側映像信号の信号値が負の値となる場合や１を超える値となる場合があり，そのような場合には，前記入力側映像信号を，信号値が前記出力範囲に収まる前記出力側映像信号へ変換しなければならない。このような状況としては，例えば，前記入力側映像信号がＩＥＣ ６１９６６−２−４規格（通称，ｘｖＹＣＣ規格）やＩＥＣ ６１９６６−２−１規格に準拠した映像信号であるのに対し，前記出力側映像信号がＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９規格に準拠した映像信号である状況が考えられる。
ここで，前記入力側映像信号の信号値が前記出力範囲から外れている場合の信号変換方法としては，最も簡易な方法として，前記入力側映像信号の信号値に前記出力範囲でのクリップ処理（リミッタ処理といってもよい）を施すことによって前記出力側映像信号に変換する処理が考えられる。
また，特許文献１には，出力系の色域（映像表示部の色域に相当）が入力系の色域（前記入力側映像信号の色域に相当）よりも小さい場合に，入力系の色域を明度及び彩度の２次元平面上において領域分割し，分割領域ごとに色相を一定にしつつ色域の圧縮（信号値の圧縮）を行うことについて示されている。このように，色域圧縮の前後の映像信号において色相を一定に維持することにより，色域圧縮後の映像信号が表す色の色味を，色域圧縮前の映像信号が表す色（元の色）の色味に近づけることができ，元の色に対してより忠実な色の再現（表示）が可能となり好適である。
特開平９−９８２９８号公報
ところで，映像表示装置に入力される映像信号（以下，入力映像信号という）により表現可能な色域が，映像表示部により再現可能（表示可能）な色域に含まれる場合（一致する場合又は一部に含まれる場合），前記入力映像信号の信号値そのもの若しくは前記入力信号に対して既知の色域変換処理を施した映像信号（以下，入力側映像信号という）の信号値は，前記出力範囲内の値となり，それを前記出力側映像信号として採用すれば，映像表示部により前記入力映像信号に対応した映像（色）が表示される。
一方，前記入力映像信号により表現可能な色域が，映像表示部により再現可能（表示可能）な色域から外れている場合（映像表示部の色域よりも広い場合等），前記入力側映像信号の信号値は前記出力範囲から外れた値をとり得ることとなり，それを前記出力側映像信号として採用することができない場合が生じる。例えば，映像表示部の色域に対応する映像信号の３原色の輝度値の範囲（前記出力範囲）が０〜１であるのに対し，前記入力側映像信号の信号値が負の値となる場合や１を超える値となる場合があり，そのような場合には，前記入力側映像信号を，信号値が前記出力範囲に収まる前記出力側映像信号へ変換しなければならない。このような状況としては，例えば，前記入力側映像信号がＩＥＣ ６１９６６−２−４規格（通称，ｘｖＹＣＣ規格）やＩＥＣ ６１９６６−２−１規格に準拠した映像信号であるのに対し，前記出力側映像信号がＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９規格に準拠した映像信号である状況が考えられる。
ここで，前記入力側映像信号の信号値が前記出力範囲から外れている場合の信号変換方法としては，最も簡易な方法として，前記入力側映像信号の信号値に前記出力範囲でのクリップ処理（リミッタ処理といってもよい）を施すことによって前記出力側映像信号に変換する処理が考えられる。
また，特許文献１には，出力系の色域（映像表示部の色域に相当）が入力系の色域（前記入力側映像信号の色域に相当）よりも小さい場合に，入力系の色域を明度及び彩度の２次元平面上において領域分割し，分割領域ごとに色相を一定にしつつ色域の圧縮（信号値の圧縮）を行うことについて示されている。このように，色域圧縮の前後の映像信号において色相を一定に維持することにより，色域圧縮後の映像信号が表す色の色味を，色域圧縮前の映像信号が表す色（元の色）の色味に近づけることができ，元の色に対してより忠実な色の再現（表示）が可能となり好適である。
しかしながら，前記入力側映像信号をクリップ処理によって前記出力側映像信号に変換した場合，前記出力範囲を超える前記入力側映像信号の信号値が全て前記出力下限値又は前記出力上限値に置き換えられるため，前記入力側映像信号における色の連続性が著しく損なわれてしまう（グラデーションの破綻が生じる）という問題点があった。
また，特許文献１に示される技術は，映像信号を明度及び彩度の２次元平面上のデータとして処理するため，色相を一定にしつつ色域圧縮（信号変換）を行う処理が，三角関数を用いた演算処理となって演算負荷が高いという問題点もあった。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，映像表示部により表示可能な色域よりも色域の広い映像信号（前記入力側映像信号に相当）が与えられ，その映像信号を映像表示部の色域内の色を表す映像信号（前記出力側映像信号に相当）に変換する際に，与えられた映像信号が映像表示部の色域外の領域の色を表す信号であっても，その領域の色の連続性を極力確保できる（グラデーションの破綻を回避できる）とともに，元の映像信号が表す色に対してより忠実な色の再現（表示）を可能とし，さらに，低い演算負荷で信号変換処理を実行できる映像信号変換装置及びその方法，並びに映像表示装置を提供することにある。
また，特許文献１に示される技術は，映像信号を明度及び彩度の２次元平面上のデータとして処理するため，色相を一定にしつつ色域圧縮（信号変換）を行う処理が，三角関数を用いた演算処理となって演算負荷が高いという問題点もあった。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，映像表示部により表示可能な色域よりも色域の広い映像信号（前記入力側映像信号に相当）が与えられ，その映像信号を映像表示部の色域内の色を表す映像信号（前記出力側映像信号に相当）に変換する際に，与えられた映像信号が映像表示部の色域外の領域の色を表す信号であっても，その領域の色の連続性を極力確保できる（グラデーションの破綻を回避できる）とともに，元の映像信号が表す色に対してより忠実な色の再現（表示）を可能とし，さらに，低い演算負荷で信号変換処理を実行できる映像信号変換装置及びその方法，並びに映像表示装置を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明に係る映像信号変換装置は，予め定められた出力下限値から出力上限値までの出力範囲を一部に含む拡張範囲の信号値をとり得るＲＧＢ各原色の輝度信号からなる映像信号（以下，一次映像信号という）を，所定の映像表示手段に入力される映像信号であり，前記出力範囲の値をとり得るＲＧＢ各原色の輝度信号からなる映像信号（以下，二次映像信号という）へ変換して出力する装置であり，次の（１）〜（５）に示す各構成要素を備えるものである。
（１）前記一次映像信号におけるＲＧＢ各原色の輝度信号の値の最小値Ｘmin及び最大値Ｘmaxと前記出力下限値Ｓmin及び前記出力上限値Ｓmaxとの比較により，「Ｓmin≦ＸminかつＳmax＜Ｘmax」である第１の信号状態と，「Ｘmin＜ＳminかつＳmax＜Ｘmax」である第２の信号状態と，「Ｘmin＜ＳminかつＸmax≦Ｓmax」である第３の信号状態と，その他の信号状態とのいずれであるかを判別する信号状態判別手段。
（２）前記第１の信号状態である場合に以下の（Ａ１）式によって得られる信号値Ｙr，Ｙg，Ｙbを算出してそれらをＲＧＢ各原色の輝度信号の値とする前記二次映像信号を出力する第１の信号変換出力手段。
（３）前記第２の信号状態である場合に以下の（Ａ２）式によって得られる信号値Ｙr，Ｙg，Ｙbを算出してそれらをＲＧＢ各原色の輝度信号の値とする前記二次映像信号を出力する第２の信号変換出力手段。
（４）前記第３の信号状態である場合に以下の（Ａ３）式によって得られる信号値Ｙr，Ｙg，Ｙbを算出してそれらをＲＧＢ各原色の輝度信号の値とする前記二次映像信号を出力する第３の信号変換出力手段。
（５）前記その他の信号状態である場合に前記一次映像信号と同じＲＧＢ各原色の輝度信号からなる前記二次映像信号を出力する第４の信号変換出力手段。
但し，Ｓminは前記出力下限値(前記二次映像信号の各輝度信号の下限値)，Ｓmaxは前記出力上限値(前記二次映像信号の各輝度信号の上限値)，Ｘrは前記一次映像信号におけるＲ輝度信号の値，Ｘgは前記一次映像信号におけるＧ輝度信号の値，Ｘbは前記一次映像信号におけるＢ輝度信号の値，ＸmaxはＸr，Ｘg及びＸbのうちの最大値，ＸminはＸr，Ｘg及びＸbのうちの最小値，Ｙrは前記二次映像信号におけるＲ輝度信号の値，Ｙgは前記二次映像信号におけるＧ輝度信号の値，Ｙbは前記二次映像信号におけるＢ輝度信号の値，ｋ1，ｋ2及びｋ3は変換係数である。
なお，本発明は，必ずしも前記（Ａ１）式乃至（Ａ３）式に従って信号変換処理を実行することを要件とするものではなく，前記（Ａ１）式乃至（Ａ３）式に従った信号変換処理と同等の結果が得られる信号変換処理を実行するものであればよい。例えば，前記（Ａ１）式乃至（Ａ３）式に従った信号変換処理と同等の結果が得られる他の変換式に基づく信号変換処理，或いは，予め設定された信号変換テーブルに基づく信号変換処理等を実行することも考えられる。
また，前記一次映像信号は，前記映像表示手段により表示（再現）可能な色域に対応するように色域変換がなされた後の信号であるものとする。従って，前記一次映像信号の信号値が前記出力範囲内である場合，その一次映像信号をそのまま前記二次映像信号とすれば，前記一次映像信号が表す本来の色が前記映像表示手段によって正しく再現（表示）される。
（１）前記一次映像信号におけるＲＧＢ各原色の輝度信号の値の最小値Ｘmin及び最大値Ｘmaxと前記出力下限値Ｓmin及び前記出力上限値Ｓmaxとの比較により，「Ｓmin≦ＸminかつＳmax＜Ｘmax」である第１の信号状態と，「Ｘmin＜ＳminかつＳmax＜Ｘmax」である第２の信号状態と，「Ｘmin＜ＳminかつＸmax≦Ｓmax」である第３の信号状態と，その他の信号状態とのいずれであるかを判別する信号状態判別手段。
（２）前記第１の信号状態である場合に以下の（Ａ１）式によって得られる信号値Ｙr，Ｙg，Ｙbを算出してそれらをＲＧＢ各原色の輝度信号の値とする前記二次映像信号を出力する第１の信号変換出力手段。
（３）前記第２の信号状態である場合に以下の（Ａ２）式によって得られる信号値Ｙr，Ｙg，Ｙbを算出してそれらをＲＧＢ各原色の輝度信号の値とする前記二次映像信号を出力する第２の信号変換出力手段。
（４）前記第３の信号状態である場合に以下の（Ａ３）式によって得られる信号値Ｙr，Ｙg，Ｙbを算出してそれらをＲＧＢ各原色の輝度信号の値とする前記二次映像信号を出力する第３の信号変換出力手段。
（５）前記その他の信号状態である場合に前記一次映像信号と同じＲＧＢ各原色の輝度信号からなる前記二次映像信号を出力する第４の信号変換出力手段。
なお，本発明は，必ずしも前記（Ａ１）式乃至（Ａ３）式に従って信号変換処理を実行することを要件とするものではなく，前記（Ａ１）式乃至（Ａ３）式に従った信号変換処理と同等の結果が得られる信号変換処理を実行するものであればよい。例えば，前記（Ａ１）式乃至（Ａ３）式に従った信号変換処理と同等の結果が得られる他の変換式に基づく信号変換処理，或いは，予め設定された信号変換テーブルに基づく信号変換処理等を実行することも考えられる。
また，前記一次映像信号は，前記映像表示手段により表示（再現）可能な色域に対応するように色域変換がなされた後の信号であるものとする。従って，前記一次映像信号の信号値が前記出力範囲内である場合，その一次映像信号をそのまま前記二次映像信号とすれば，前記一次映像信号が表す本来の色が前記映像表示手段によって正しく再現（表示）される。
本発明によれば，前記一次映像信号の信号値（Ｘr，Ｘg，Ｘb）が前記出力範囲内である場合，その一次映像信号がそのまま前記二次映像信号となるため，前記一次映像信号が表す本来の色（元の色）が前記映像表示手段によって正しく再現（表示）される。
また，本発明によれば，後述するように，前記一次映像信号が表す色（元の色）の色相と，前記二次映像信号が表す色の色相とを常に一致させること（色相の維持）ができ，元の色と色味の近い色を前記映像表示手段において再現（表示）できる。
さらに，本発明によれば，後述するように，前記一次映像信号の信号値が少なくとも前記第１の信号状態及び前記第３の信号状態のいずれかである場合，前記一次映像信号が表す色の変化に対する前記二次映像信号が表す色の変化の連続性を確保できる（グラデーションの破綻を回避できる）。なお，前記一次映像信号の信号値が前記第２の信号状態となる頻度は比較的低いので，多くの場合，前記色の連続性を確保できる。
また，本発明における映像信号の変換処理は，演算負荷の高い三角関数の演算を行うことなく，ＲＧＢ各原色の信号値に基づく簡易な（演算負荷の低い）四則演算により実現できる。
ここで，前記一次映像信号の例としては，ＩＥＣ ６１９６６−２−４規格（いわゆる新動画用拡張色空間国際規格であるｘｖＹＣＣ）若しくはＩＥＣ ６１９６６−２−１規格に準拠した映像信号や，その映像信号にガンマ処理が施された信号が考えられる。なお，ＩＥＣは，International Electrotechnical Commission（国際電気標準会議）の略である。
一方，前記二次映像信号又はその二次映像信号にガンマ処理が施された信号の例として，ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９規格又はＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０１−５規格に準拠した映像信号が考えられる。なお，ＩＴＵは，International Telecommunication Union（国際電気通信連合）の略である。
また，本発明は，以上に示した本発明に係る映像信号変換装置及びその映像信号変換装置により生成された前記二次映像信号に基づく映像を表示する映像表示手段を備えた映像表示装置として捉えることもできる。
また，本発明は，以上に示した本発明に係る映像信号変換装置における各手段が実行する処理をプロセッサ（演算手段或いはコンピュータといってもよい）によって実行する映像信号変換方法として捉えることもできる。
また，本発明によれば，後述するように，前記一次映像信号が表す色（元の色）の色相と，前記二次映像信号が表す色の色相とを常に一致させること（色相の維持）ができ，元の色と色味の近い色を前記映像表示手段において再現（表示）できる。
さらに，本発明によれば，後述するように，前記一次映像信号の信号値が少なくとも前記第１の信号状態及び前記第３の信号状態のいずれかである場合，前記一次映像信号が表す色の変化に対する前記二次映像信号が表す色の変化の連続性を確保できる（グラデーションの破綻を回避できる）。なお，前記一次映像信号の信号値が前記第２の信号状態となる頻度は比較的低いので，多くの場合，前記色の連続性を確保できる。
また，本発明における映像信号の変換処理は，演算負荷の高い三角関数の演算を行うことなく，ＲＧＢ各原色の信号値に基づく簡易な（演算負荷の低い）四則演算により実現できる。
ここで，前記一次映像信号の例としては，ＩＥＣ ６１９６６−２−４規格（いわゆる新動画用拡張色空間国際規格であるｘｖＹＣＣ）若しくはＩＥＣ ６１９６６−２−１規格に準拠した映像信号や，その映像信号にガンマ処理が施された信号が考えられる。なお，ＩＥＣは，International Electrotechnical Commission（国際電気標準会議）の略である。
一方，前記二次映像信号又はその二次映像信号にガンマ処理が施された信号の例として，ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９規格又はＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０１−５規格に準拠した映像信号が考えられる。なお，ＩＴＵは，International Telecommunication Union（国際電気通信連合）の略である。
また，本発明は，以上に示した本発明に係る映像信号変換装置及びその映像信号変換装置により生成された前記二次映像信号に基づく映像を表示する映像表示手段を備えた映像表示装置として捉えることもできる。
また，本発明は，以上に示した本発明に係る映像信号変換装置における各手段が実行する処理をプロセッサ（演算手段或いはコンピュータといってもよい）によって実行する映像信号変換方法として捉えることもできる。
本発明によれば，前記一次映像信号の信号値（Ｘr，Ｘg，Ｘb）が前記出力範囲内（映像表示手段に入力される前記二次映像信号の信号値がとり得る範囲内）である場合，その一次映像信号がそのまま前記二次映像信号となるため，前記一次映像信号が表す本来の色が前記映像表示手段によって正しく再現（表示）される。
また，本発明によれば，多くの場合，前記一次映像信号が表す色の変化に対する前記二次映像信号が表す色の変化の連続性を確保できる（グラデーションの破綻を回避できる）。
また，本発明によれば，多くの場合，前記一次映像信号が表す色（元の色）の色相と，前記二次映像信号が表す色の色相とを一致させること（色相の維持）ができ，元の色と色味の近い色を前記映像表示手段において再現（表示）できる。
さらに，本発明における映像信号の変換処理は，ＲＧＢ各原色の信号値に基づく簡易な（演算負荷の低い）四則演算により実現できるので，比較的低い性能のプロセッサにより実現できる。
また，本発明によれば，多くの場合，前記一次映像信号が表す色の変化に対する前記二次映像信号が表す色の変化の連続性を確保できる（グラデーションの破綻を回避できる）。
また，本発明によれば，多くの場合，前記一次映像信号が表す色（元の色）の色相と，前記二次映像信号が表す色の色相とを一致させること（色相の維持）ができ，元の色と色味の近い色を前記映像表示手段において再現（表示）できる。
さらに，本発明における映像信号の変換処理は，ＲＧＢ各原色の信号値に基づく簡易な（演算負荷の低い）四則演算により実現できるので，比較的低い性能のプロセッサにより実現できる。
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施形態に係る映像表示装置Ｚの主要部の概略構成を表すブロック図，図２は映像表示装置Ｚの変形例である映像表示装置Ｚ’の主要部の概略構成を表す図，図３はＹｃｂｃｒ信号に対応するＲＧＢ信号の信号値が出力範囲に収まる色域をＹＵＶ空間において表した図，図４はＹｃｂｃｒ信号に対応するＲＧＢ信号の複数の状態に対応するＹＵＶ空間における色域の領域を表した図，図５は映像信号変換装置Ｑによる信号変換の様子をＹＵＶ空間において表した図である。
ここに，図１は本発明の実施形態に係る映像表示装置Ｚの主要部の概略構成を表すブロック図，図２は映像表示装置Ｚの変形例である映像表示装置Ｚ’の主要部の概略構成を表す図，図３はＹｃｂｃｒ信号に対応するＲＧＢ信号の信号値が出力範囲に収まる色域をＹＵＶ空間において表した図，図４はＹｃｂｃｒ信号に対応するＲＧＢ信号の複数の状態に対応するＹＵＶ空間における色域の領域を表した図，図５は映像信号変換装置Ｑによる信号変換の様子をＹＵＶ空間において表した図である。
本発明の実施形態に係る映像表示装置Ｚは，図１に示すように，映像表示手段であるディスプレイ５と，入力された映像信号を前記ディスプレイ５に供給するＲＧＢ信号（映像信号）に変換する映像信号変換装置Ｑとを備えている。
前記ディスプレイ５は，ＲＧＢ各原色の輝度信号（Ｒ信号，Ｇ信号及びＢ信号）からなる映像信号が入力され，その映像信号に基づく映像を表示する液晶ディスプレイやＣＲＴ等のデバイスである。このディスプレイ５に入力される映像信号（ＲＧＢ信号）は，例えば，ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９規格やＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０１−５規格に準拠したＲＧＢ信号等であり，予め定められた出力下限値Ｓminから出力上限値Ｓmaxまで（ここで，Ｓmin＜Ｓmax）の範囲（以下，出力範囲Ｗという）の値をとり得るＲＧＢ各原色の輝度信号からなる映像信号（以下，非線形二次映像信号Ｖ2’という）である。なお，前記非線形二次映像信号Ｖ2’は，前記ディスプレイ５により表示可能（再現可能）な色域内の色と対応するように，信号値（ＧＢ３原色の輝度信号の値）が前記出力範囲Ｗ（例えば，０〜２５５或いは０〜１等）内で正規化された映像信号である。
そして，映像表示装置Ｚには，前記ディスプレイ５が表示（再現）可能な色域よりも広く拡張された色域を表現可能な映像信号が入力される。この映像信号のことを，以下，入力映像信号Ｖ0という。
前記映像信号変換装置Ｑは，外部から入力される前記入力映像信号Ｖ0を，ＲＧＢ信号（ＲＧＢ各原色の輝度信号からなる映像信号，以下，非線形一次映像信号Ｖ1’という）に変換するとともに，さらに，その非線形一次映像信号Ｖ1’を，前記ディスプレイ５に入力される前記非線形二次映像信号Ｖ2’（前記出力範囲Ｗの値をとり得るＲＧＢ各原色の輝度信号からなる映像信号）へ変換する処理を実行するものである。
前記ディスプレイ５は，ＲＧＢ各原色の輝度信号（Ｒ信号，Ｇ信号及びＢ信号）からなる映像信号が入力され，その映像信号に基づく映像を表示する液晶ディスプレイやＣＲＴ等のデバイスである。このディスプレイ５に入力される映像信号（ＲＧＢ信号）は，例えば，ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９規格やＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０１−５規格に準拠したＲＧＢ信号等であり，予め定められた出力下限値Ｓminから出力上限値Ｓmaxまで（ここで，Ｓmin＜Ｓmax）の範囲（以下，出力範囲Ｗという）の値をとり得るＲＧＢ各原色の輝度信号からなる映像信号（以下，非線形二次映像信号Ｖ2’という）である。なお，前記非線形二次映像信号Ｖ2’は，前記ディスプレイ５により表示可能（再現可能）な色域内の色と対応するように，信号値（ＧＢ３原色の輝度信号の値）が前記出力範囲Ｗ（例えば，０〜２５５或いは０〜１等）内で正規化された映像信号である。
そして，映像表示装置Ｚには，前記ディスプレイ５が表示（再現）可能な色域よりも広く拡張された色域を表現可能な映像信号が入力される。この映像信号のことを，以下，入力映像信号Ｖ0という。
前記映像信号変換装置Ｑは，外部から入力される前記入力映像信号Ｖ0を，ＲＧＢ信号（ＲＧＢ各原色の輝度信号からなる映像信号，以下，非線形一次映像信号Ｖ1’という）に変換するとともに，さらに，その非線形一次映像信号Ｖ1’を，前記ディスプレイ５に入力される前記非線形二次映像信号Ｖ2’（前記出力範囲Ｗの値をとり得るＲＧＢ各原色の輝度信号からなる映像信号）へ変換する処理を実行するものである。
また，前記映像信号変換装置Ｑは，例えば，ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＡＳＩＣ等のデジタル処理回路（素子）であり，演算用のプロセッサ（演算手段）及びそのプロセッサにより実行されるプログラムが記憶されたＲＯＭ等の記憶手段，並びにＲＡＭ等のその他の周辺装置を備えて構成されている。そして，前記映像信号変換装置Ｑが備える各構成要素（ＲＧＢ信号生成部１，一次側ガンマ処理部２，信号範囲調整部３及び二次側ガンマ処理部４）は，それぞれの処理に対応したプログラムを実行する前記プロセッサによって具現されている。
なお，前記映像信号変換装置Ｑが備える各構成要素は，前段の構成要素がメモリに記録した信号値（信号処理の結果）を，後段の構成要素がそのメモリから読み出して参照することにより，処理結果（信号値）の受け渡しを行う。
なお，前記映像信号変換装置Ｑが備える各構成要素は，前段の構成要素がメモリに記録した信号値（信号処理の結果）を，後段の構成要素がそのメモリから読み出して参照することにより，処理結果（信号値）の受け渡しを行う。
続いて，前記映像信号変換装置ＱにおけるＲＧＢ信号生成部１，一次側ガンマ処理部２，信号範囲調整部３及び二次側ガンマ処理部４の処理について説明する。
前記ＲＧＢ信号生成部１は，外部から入力される前記入力映像信号Ｖ0を，ＲＧＢ各原色の輝度信号からなる映像信号（以下，非線形一次映像信号Ｖ1’という）に変換する処理（即ち，ＲＧＢ信号を生成する処理）を実行する。
前記入力映像信号Ｖ0は，例えば，ＩＥＣ ６１９６６−２−４規格，或いはＩＥＣ ６１９６６−２−１規格に準拠したＹＵＶ信号やＹｃｂｃｒ信号等の映像信号であり，その色域は，前記ディスプレイ５により表示（再現）可能な色域よりも広く拡張されている。
そして，前記ディスプレイ５の色域（前記入力映像信号Ｖ0により表現可能な色域）よりも前記入力映像信号Ｖ0により表現可能な色域の方が広いため，前記非線形一次映像信号Ｖ1’は，前記出力範囲Ｗ（出力下限値Ｓminから出力上限値Ｓmaxまで）を一部に含む拡張範囲Ｗ’の信号値をとり得るＲＧＢ信号（ＲＧＢ各原色の輝度信号からなる映像信号）となる。
なお，ＩＥＣ ６１９６６−２−４規格及びＩＥＣ ６１９６６−２−１規格において，各規格に準拠したＹＵＶ信号やＹｃｂｃｒ信号を同規格に準拠したＲＧＢ信号に変換する規則（変換式）が規定されており，前記ＲＧＢ信号生成部１は，その規則（変換式）に従った信号変換処理を行う。このため，前記入力映像信号Ｖ0が，ＩＥＣ ６１９６６−２−４規格，或いはＩＥＣ ６１９６６−２−１規格に準拠したＹＵＶ信号やＹｃｂｃｒ信号等の映像信号である場合，前記非線形一次映像信号Ｖ1も，ＩＥＣ ６１９６６−２−４規格，或いはＩＥＣ ６１９６６−２−１規格に準拠したＲＧＢ信号となる。
前記ＲＧＢ信号生成部１は，外部から入力される前記入力映像信号Ｖ0を，ＲＧＢ各原色の輝度信号からなる映像信号（以下，非線形一次映像信号Ｖ1’という）に変換する処理（即ち，ＲＧＢ信号を生成する処理）を実行する。
前記入力映像信号Ｖ0は，例えば，ＩＥＣ ６１９６６−２−４規格，或いはＩＥＣ ６１９６６−２−１規格に準拠したＹＵＶ信号やＹｃｂｃｒ信号等の映像信号であり，その色域は，前記ディスプレイ５により表示（再現）可能な色域よりも広く拡張されている。
そして，前記ディスプレイ５の色域（前記入力映像信号Ｖ0により表現可能な色域）よりも前記入力映像信号Ｖ0により表現可能な色域の方が広いため，前記非線形一次映像信号Ｖ1’は，前記出力範囲Ｗ（出力下限値Ｓminから出力上限値Ｓmaxまで）を一部に含む拡張範囲Ｗ’の信号値をとり得るＲＧＢ信号（ＲＧＢ各原色の輝度信号からなる映像信号）となる。
なお，ＩＥＣ ６１９６６−２−４規格及びＩＥＣ ６１９６６−２−１規格において，各規格に準拠したＹＵＶ信号やＹｃｂｃｒ信号を同規格に準拠したＲＧＢ信号に変換する規則（変換式）が規定されており，前記ＲＧＢ信号生成部１は，その規則（変換式）に従った信号変換処理を行う。このため，前記入力映像信号Ｖ0が，ＩＥＣ ６１９６６−２−４規格，或いはＩＥＣ ６１９６６−２−１規格に準拠したＹＵＶ信号やＹｃｂｃｒ信号等の映像信号である場合，前記非線形一次映像信号Ｖ1も，ＩＥＣ ６１９６６−２−４規格，或いはＩＥＣ ６１９６６−２−１規格に準拠したＲＧＢ信号となる。
ところで，前記非線形一次映像信号Ｖ1’及び前記非線形二次映像信号Ｖ2’は，信号値（輝度の階調値）とその信号値に対応する実際の色の輝度との対応関係が非線形である映像信号である。以下，前記非線形一次映像信号Ｖ1’及び前記非線形二次映像信号Ｖ2’それぞれについて，信号値とその信号値に対応する実際の色の輝度との対応関係が線形となるように修正（補正）された信号を，それぞれ線形一次映像信号Ｖ1及び線形二次映像信号Ｖ2という。
前記一次側ガンマ処理部２は，前記非線形一次映像信号Ｖ1’に対して周知のガンマ処理（ガンマ補正処理ともいう）を施すことにより，信号値（輝度の階調値）とその信号値に対応する実際の色の輝度との対応関係が非線形である前記非線形一次映像信号Ｖ1’を，信号値とその信号値に対応する実際の色の輝度との対応関係が線形である線形一次映像信号Ｖ1に変換する処理を実行する。通常，この一次側ガンマ処理部２は，ガンマ値が（１／２．２）であるガンマカーブに従ってガンマ処理を行う。なお，前記線形一次映像信号Ｖ1も，その信号値が前記拡張範囲Ｗ’内の値をとり得る映像信号である。また，前記一次側ガンマ処理部２が参照する前記非線形一次映像信号Ｖ1’から前記線形一次映像信号Ｖ1への信号変換テーブル又は変換式は，映像信号変換装置Ｑが備えるメモリ（ＲＯＭ等）に予め記憶されている。
前記一次側ガンマ処理部２は，前記非線形一次映像信号Ｖ1’に対して周知のガンマ処理（ガンマ補正処理ともいう）を施すことにより，信号値（輝度の階調値）とその信号値に対応する実際の色の輝度との対応関係が非線形である前記非線形一次映像信号Ｖ1’を，信号値とその信号値に対応する実際の色の輝度との対応関係が線形である線形一次映像信号Ｖ1に変換する処理を実行する。通常，この一次側ガンマ処理部２は，ガンマ値が（１／２．２）であるガンマカーブに従ってガンマ処理を行う。なお，前記線形一次映像信号Ｖ1も，その信号値が前記拡張範囲Ｗ’内の値をとり得る映像信号である。また，前記一次側ガンマ処理部２が参照する前記非線形一次映像信号Ｖ1’から前記線形一次映像信号Ｖ1への信号変換テーブル又は変換式は，映像信号変換装置Ｑが備えるメモリ（ＲＯＭ等）に予め記憶されている。
また，前記信号範囲調整部３は，前記出力範囲Ｗを一部に含む前記拡張範囲Ｗ’の信号値をとり得るＲＧＢ各原色の輝度信号からなる前記線形一次映像信号Ｖ1を，前記出力範囲Ｗの値をとり得るＲＧＢ各原色の輝度信号からなる前記線形二次映像信号へ変換する処理を実行するものである。以下，前記信号範囲調整部３が実行する処理の詳細について説明する。
なお，前記信号変換装置Ｑにおける前記信号範囲調整部３の処理に関する以下の説明においては，一次映像信号及び二次映像信号という用語は，それぞれ前記線形一次映像信号Ｖ1及び前記線形二次映像信号Ｖ2と同義であるものとする。
まず，前記信号範囲調整部３は，前記一次映像信号におけるＲＧＢ各原色の輝度信号の値の最小値Ｘmin及び最大値Ｘmaxを特定し，その情報を一次記憶する。
次に，前記信号範囲調整部３は，前記一次映像信号における信号値の最小値Ｘmin及び最大値Ｘmaxと，前記出力下限値Ｓmin及び前記出力上限値Ｓmaxとを比較し，その比較結果に基づいて，前記一次映像信号の値が，以下に示す第１の信号状態〜第４の信号状態のうちのいずれの状態であるかを判別する（前記信号状態判別手段の一例）。
ここで，前記第１の信号状態は，「Ｓmin≦Ｘmin」かつ「Ｓmax＜Ｘmax」の状態である。
また，前記第２の信号状態は，「Ｘmin＜Ｓmin」かつ「Ｓmax＜Ｘmax」の状態である。
また，前記第３の信号状態は，「Ｘmin＜Ｓmin」かつ「Ｘmax≦Ｓmax」の状態である。
そして，前記第１の信号状態〜前記第３の信号状態のいずれでもない状態，即ち，「Ｓmin≦Ｘmin」かつ「Ｘmax≦Ｓmax」である状態が，前記第４の信号状態（前記その他の状態）である。
なお，前記信号変換装置Ｑにおける前記信号範囲調整部３の処理に関する以下の説明においては，一次映像信号及び二次映像信号という用語は，それぞれ前記線形一次映像信号Ｖ1及び前記線形二次映像信号Ｖ2と同義であるものとする。
まず，前記信号範囲調整部３は，前記一次映像信号におけるＲＧＢ各原色の輝度信号の値の最小値Ｘmin及び最大値Ｘmaxを特定し，その情報を一次記憶する。
次に，前記信号範囲調整部３は，前記一次映像信号における信号値の最小値Ｘmin及び最大値Ｘmaxと，前記出力下限値Ｓmin及び前記出力上限値Ｓmaxとを比較し，その比較結果に基づいて，前記一次映像信号の値が，以下に示す第１の信号状態〜第４の信号状態のうちのいずれの状態であるかを判別する（前記信号状態判別手段の一例）。
ここで，前記第１の信号状態は，「Ｓmin≦Ｘmin」かつ「Ｓmax＜Ｘmax」の状態である。
また，前記第２の信号状態は，「Ｘmin＜Ｓmin」かつ「Ｓmax＜Ｘmax」の状態である。
また，前記第３の信号状態は，「Ｘmin＜Ｓmin」かつ「Ｘmax≦Ｓmax」の状態である。
そして，前記第１の信号状態〜前記第３の信号状態のいずれでもない状態，即ち，「Ｓmin≦Ｘmin」かつ「Ｘmax≦Ｓmax」である状態が，前記第４の信号状態（前記その他の状態）である。
次に，前記信号範囲調整部３は，前記一次映像信号の状態の判別結果（前記第１の信号状態〜前記第４の信号状態）に応じて，予め定められた４種類の信号変換規則（信号値の変換式）の中から１つの信号変換規則を選択し，選択した信号変換規則に前記一次映像信号の信号値Ｘr，Ｘg，Ｘbを適用することにより，ＲＧＢ３原色の輝度信号の値Ｙr，Ｙg，Ｙbを算出し，その算出値Ｙr，Ｙg，ＹbをＲＧＢ各原色の輝度信号の値とする前記二次映像信号を後段のデバイスへ出力（信号伝送）する。
即ち，前記信号範囲調整部３は，前記第１の信号状態である場合に以下の（Ａ１）式を，前記第２の信号状態である場合に以下の（Ａ２）式を，前記第３の信号状態である場合に以下の（Ａ３）式を信号変換式（信号変換規則）として選択し，選択した信号変換式に前記一次映像信号の信号値Ｘr，Ｘg，Ｘbを適用することにより，前記二次映像信号の信号値Ｙr，Ｙg，Ｙbを算出する（前記第１の信号変換手段，前記第２の信号変換手段及び前記第３の信号変換手段の一例）。
また，前記信号範囲調整部３は，前記第４の信号状態（その他の信号状態）である場合には，前記一次映像信号と同じＲＧＢ各原色の輝度信号からなる前記二次映像信号を後段のデバイスへ出力する（前記第４の信号変換出力手段の一例）。即ち，前記信号範囲調整部３は，（Ｙr，Ｙg，Ｙb）＝（Ｘr，Ｘg，Ｘb）として前記二次映像信号の出力を行う。
以上のようにして前記信号範囲調整部３により出力される前記二次映像信号（ここでは，前記線形二次映像信号Ｖ2）は，その信号値（Ｙr，Ｙg，Ｙb）が前記出力範囲Ｗ1に収まる信号となる。
即ち，前記信号範囲調整部３は，前記第１の信号状態である場合に以下の（Ａ１）式を，前記第２の信号状態である場合に以下の（Ａ２）式を，前記第３の信号状態である場合に以下の（Ａ３）式を信号変換式（信号変換規則）として選択し，選択した信号変換式に前記一次映像信号の信号値Ｘr，Ｘg，Ｘbを適用することにより，前記二次映像信号の信号値Ｙr，Ｙg，Ｙbを算出する（前記第１の信号変換手段，前記第２の信号変換手段及び前記第３の信号変換手段の一例）。
以上のようにして前記信号範囲調整部３により出力される前記二次映像信号（ここでは，前記線形二次映像信号Ｖ2）は，その信号値（Ｙr，Ｙg，Ｙb）が前記出力範囲Ｗ1に収まる信号となる。
また，前記二次側ガンマ処理部４は，前記信号範囲調整部３により出力（生成）された前記線形二次映像信号Ｖ2に周知のガンマ処理を施すことにより，前記線形二次映像信号Ｖ2を前記非線形二次映像信号Ｖ2’（ＲＧＢ３原色の輝度信号）に変換する。通常，この二次側ガンマ処理部４は，ガンマ値が２．２（前記一次側ガンマ処理部２でのガンマ値の逆数）であるガンマカーブに従ってガンマ処理を行う。
なお，この前記二次側ガンマ処理部４が出力する前記非線形二次映像信号Ｖ2’も，その信号値（Ｙr’，Ｙg’，Ｙb’）が前記出力範囲Ｗ1に収まる信号となる。そして，前記ディスプレイ５は，前記二次側ガンマ処理部４から出力される前記非線形二次映像信号Ｖ2’に基づく映像を出力する。
なお，この前記二次側ガンマ処理部４が出力する前記非線形二次映像信号Ｖ2’も，その信号値（Ｙr’，Ｙg’，Ｙb’）が前記出力範囲Ｗ1に収まる信号となる。そして，前記ディスプレイ５は，前記二次側ガンマ処理部４から出力される前記非線形二次映像信号Ｖ2’に基づく映像を出力する。
以下，映像信号変換装置Ｑによる映像信号の変換処理の効果について説明する。
［色相の維持について］
周知の通り，２つのＹｃｂｃｒ信号について，色差信号値の比（Ｃｒ／Ｃｂ及びＣｒ’／Ｃｂ’）が一致すれば，それら２つのＹｃｂｃｒ信号それぞれにより表される色は，色相が同一である。
ここで，前記出力下限値が０となるように前記一次映像信号及び前記二次映像信号の信号値が換算されている場合，前記一次映像信号及び前記二次映像信号におけるＲＧＢの信号値（Ｘr，Ｘg，Ｘb）及び（Ｙr，Ｙg，Ｙb）それぞれを，対応するＹｃｂｃｒ信号の信号値（Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ）及び（Ｙ’，Ｃｂ’，Ｃｒ’）それぞれに変換する式は，次の（Ｂ１）式により表される。
なお，映像信号の形式変換の規則を定めるＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０１規格では，（Ｂ１）式における変換係数ｈ1〜ｈ9が，次の（Ｂ２）式を満たすことが規定されている。
そして，映像信号変換装置Ｑにおいては，前記一次映像信号の値が前記第１の信号状態である場合，その一次映像信号（ＲＧＢ信号）に対応するＹｃｂｃｒ信号（ＲＧＢ信号の形式からＹｃｂｃｒ信号の形式に変換された映像信号）の色差Ｃｂ，Ｃｒと，前記二次映像信号（ＲＧＢ信号）に対応するＹｃｂｃｒ信号の色差Ｃｂ’，Ｃｒ’との関係は，前記（Ａ１）式と前記（Ｂ１）式とにより導かれる次の（Ｂ３）式の関係を満たす。
同様に，映像信号変換装置Ｑにおいては，前記一次映像信号の値が前記第２の信号状態である場合，その一次映像信号に対応するＹｃｂｃｒ信号の色差Ｃｂ，Ｃｒと，前記二次映像信号に対応するＹｃｂｃｒ信号の色差Ｃｂ’，Ｃｒ’との関係は，前記（Ａ２）式と前記（Ｂ１）式及び前記（Ｂ２）式とにより導かれる次の（Ｂ４）式の関係を満たす。
同様に，映像信号変換装置Ｑにおいては，前記一次映像信号の値が前記第３の信号状態である場合，その一次映像信号に対応するＹｃｂｃｒ信号の色差Ｃｂ，Ｃｒと，前記二次映像信号に対応するＹｃｂｃｒ信号の色差Ｃｂ’，Ｃｒ’との関係は，前記（Ａ３）式と前記（Ｂ１）式及び前記（Ｂ２）式とにより導かれる次の（Ｂ５）式の関係を満たす。
また，映像信号変換装置Ｑにおいては，前記一次映像信号の値が前記第４の信号状態である場合，その一次映像信号と前記二次映像信号とは同じ色を表す。
従って，映像信号変換装置Ｑにおいては，前記信号範囲調整部３による信号変換（信号値の範囲の調整）の前後において，映像信号が表す色の色相を常に維持する（一致させる）ことができ，元の色と色味の近い色を前記ディスプレイ５において再現（表示）できる。
［色相の維持について］
周知の通り，２つのＹｃｂｃｒ信号について，色差信号値の比（Ｃｒ／Ｃｂ及びＣｒ’／Ｃｂ’）が一致すれば，それら２つのＹｃｂｃｒ信号それぞれにより表される色は，色相が同一である。
ここで，前記出力下限値が０となるように前記一次映像信号及び前記二次映像信号の信号値が換算されている場合，前記一次映像信号及び前記二次映像信号におけるＲＧＢの信号値（Ｘr，Ｘg，Ｘb）及び（Ｙr，Ｙg，Ｙb）それぞれを，対応するＹｃｂｃｒ信号の信号値（Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒ）及び（Ｙ’，Ｃｂ’，Ｃｒ’）それぞれに変換する式は，次の（Ｂ１）式により表される。
従って，映像信号変換装置Ｑにおいては，前記信号範囲調整部３による信号変換（信号値の範囲の調整）の前後において，映像信号が表す色の色相を常に維持する（一致させる）ことができ，元の色と色味の近い色を前記ディスプレイ５において再現（表示）できる。
［色の連続性確保について］
図３は，色相がある色相θであるＹｃｂｃｒ信号について，そのＹｃｂｃｒ信号をＲＧＢ信号に変換したときの変換後のＲＧＢ信号（Ｙｃｂｃｒ信号に対応するＲＧＢ信号）の信号値が前記出力範囲Ｗに収まる色域Ａ０（色の領域）をＹＵＶ空間において表した図である。
また，図４は，色相がある色相θであるＹｃｂｃｒ信号について，そのＹｃｂｃｒ信号に対応するＲＧＢ信号の複数の状態に対応するＹＵＶ空間における色域の領域を表した図である。
また，図５は，映像信号変換装置Ｑによる信号変換の様子をＹＵＶ空間において表した図である。なお，ＹＵＶ空間は，Ｙ（輝度），Ｃｂ（青の色差）及びＣｒ（赤の色差）を座標軸とする３次元空間であるが，図３〜図５は，３次元のＹＵＶ空間において色相θに対応して特定される平面（輝度Ｙの軸を含む平面）を表している。
図３〜図５において，点Ｅは，ある色相θにおいて，Ｙｃｂｃｒ信号の輝度値（Ｙの値）が最大，かつ，色差Ｃｂ，Ｃｒが最小である色を表す点，点Ｆは，ある色相θにおいて，Ｙｃｂｃｒ信号の輝度値（Ｙの値）が最小，かつ，色差Ｃｂ，Ｃｒが最小である色を表す点，点Ｇは，ある色相θにおいて，彩度が最大である色を表す点である。ＹＵＶ空間において，図３〜図５に示す三角形ＥＦＧを形成する境界線以内の領域Ａ０が，当該Ｙｃｂｃｒ信号から変換されたＲＧＢ信号の信号値が前記出力範囲Ｗに収まる領域（ＲＧＢ信号により再現（表示）可能な色域）であり，その外側の領域（斜線を記した領域）が前記出力範囲Ｗに収まらない領域（即ち，虚色の領域）である。即ち，前記一次映像信号（ＲＧＢ信号）が前記第４の信号状態であるということは，その一次映像信号は，Ｙｃｂｃｒ信号に変換することにより，ＹＵＶ空間において前記領域Ａ０に位置する色の映像信号であることを意味する。
図３は，色相がある色相θであるＹｃｂｃｒ信号について，そのＹｃｂｃｒ信号をＲＧＢ信号に変換したときの変換後のＲＧＢ信号（Ｙｃｂｃｒ信号に対応するＲＧＢ信号）の信号値が前記出力範囲Ｗに収まる色域Ａ０（色の領域）をＹＵＶ空間において表した図である。
また，図４は，色相がある色相θであるＹｃｂｃｒ信号について，そのＹｃｂｃｒ信号に対応するＲＧＢ信号の複数の状態に対応するＹＵＶ空間における色域の領域を表した図である。
また，図５は，映像信号変換装置Ｑによる信号変換の様子をＹＵＶ空間において表した図である。なお，ＹＵＶ空間は，Ｙ（輝度），Ｃｂ（青の色差）及びＣｒ（赤の色差）を座標軸とする３次元空間であるが，図３〜図５は，３次元のＹＵＶ空間において色相θに対応して特定される平面（輝度Ｙの軸を含む平面）を表している。
図３〜図５において，点Ｅは，ある色相θにおいて，Ｙｃｂｃｒ信号の輝度値（Ｙの値）が最大，かつ，色差Ｃｂ，Ｃｒが最小である色を表す点，点Ｆは，ある色相θにおいて，Ｙｃｂｃｒ信号の輝度値（Ｙの値）が最小，かつ，色差Ｃｂ，Ｃｒが最小である色を表す点，点Ｇは，ある色相θにおいて，彩度が最大である色を表す点である。ＹＵＶ空間において，図３〜図５に示す三角形ＥＦＧを形成する境界線以内の領域Ａ０が，当該Ｙｃｂｃｒ信号から変換されたＲＧＢ信号の信号値が前記出力範囲Ｗに収まる領域（ＲＧＢ信号により再現（表示）可能な色域）であり，その外側の領域（斜線を記した領域）が前記出力範囲Ｗに収まらない領域（即ち，虚色の領域）である。即ち，前記一次映像信号（ＲＧＢ信号）が前記第４の信号状態であるということは，その一次映像信号は，Ｙｃｂｃｒ信号に変換することにより，ＹＵＶ空間において前記領域Ａ０に位置する色の映像信号であることを意味する。
一方，図４及び図５に示すように，前記一次映像信号（ＲＧＢ信号）が前記第１の信号状態であるということは，その一次映像信号は，Ｙｃｂｃｒ信号に変換することにより，ＹＵＶ空間において点Ｅ及び点Ｇを通る直線Ｌ１より上側，かつ，点Ｆ及び点Ｇを通る直線Ｌ２より上側の領域Ａ１に位置する色の映像信号であることを意味する。
また，前記一次映像信号（ＲＧＢ信号）が前記第２の信号状態であるということは，その一次映像信号は，Ｙｃｂｃｒ信号に変換することにより，ＹＵＶ空間において前記直線Ｌ１より上側，かつ，前記直線Ｌ２より下側の領域Ａ２に位置する色の映像信号であることを意味する。
また，前記一次映像信号（ＲＧＢ信号）が前記第３の信号状態であるということは，その一次映像信号は，Ｙｃｂｃｒ信号に変換することにより，ＹＵＶ空間において前記直線Ｌ１より下側，かつ，前記直線Ｌ２より下側の領域Ａ３に位置する色の映像信号であることを意味する。
また，前記一次映像信号（ＲＧＢ信号）が前記第２の信号状態であるということは，その一次映像信号は，Ｙｃｂｃｒ信号に変換することにより，ＹＵＶ空間において前記直線Ｌ１より上側，かつ，前記直線Ｌ２より下側の領域Ａ２に位置する色の映像信号であることを意味する。
また，前記一次映像信号（ＲＧＢ信号）が前記第３の信号状態であるということは，その一次映像信号は，Ｙｃｂｃｒ信号に変換することにより，ＹＵＶ空間において前記直線Ｌ１より下側，かつ，前記直線Ｌ２より下側の領域Ａ３に位置する色の映像信号であることを意味する。
また，映像信号変換装置Ｑにおいて，前記一次映像信号が前記第１の信号状態であるときに前記（Ａ１）式に基づき信号変換を行うということは，図５に示すように，ＹＵＶ空間において，前記領域Ａ１に存在する点Ｐ1の位置の色を表す映像信号を，点Ｐ1と点Ｆとを結ぶ直線と前記直線Ｌ１との交点Ｐ１’の位置の色を表す映像信号に変換することと等価である。
また，映像信号変換装置Ｑにおいて，前記一次映像信号が前記第２の信号状態であるときに前記（Ａ２）式に基づき信号変換を行うということは，図５に示すように，ＹＵＶ空間において，前記領域Ａ２に存在する点Ｐ2の位置の色を表す映像信号を，点Ｇの位置の色を表す映像信号に変換することと等価である。
また，映像信号変換装置Ｑにおいて，前記一次映像信号が前記第３の信号状態であるときに前記（Ａ３）式に基づき信号変換を行うということは，図５に示すように，ＹＵＶ空間において，前記領域Ａ３に存在する点Ｐ3の位置の色を表す映像信号を，点Ｐ3と点Ｅとを結ぶ直線と前記直線Ｌ２との交点Ｐ３’の位置の色を表す映像信号に変換することと等価である。
なお，Ｙｃｂｃｒ信号とＲＧＢ信号との対応関係は周知であり，その対応関係に基づいて，以上に示したＹＵＶ空間における領域とＲＧＢ信号の信号状態との対応関係を容易に導き出すことができるので，ここではその説明を省略する。
ＹＵＶ空間において，縦軸Ｙの値が大きいほど明度が大きいことを意味し，横軸ＣｂＣｒの値が大きいほど彩度が大きいことを意味する。そのため，前記領域Ａ１内の点Ｐ1の色を点Ｐ1’の色へ変換する場合，元の点Ｐ1の色の彩度或いは明度が大きくなるほど，変換後の点Ｐ１’の色の彩度或いは明度が大きくなる。同様に，前記領域Ａ３内の点Ｐ3の色を点Ｐ3’の色へ変換する場合，元の点Ｐ3の色の彩度或いは明度が大きくなるほど，変換後の点Ｐ１’の色の彩度或いは明度が大きくなる。
従って，映像信号変換装置Ｑにおいては，前記一次映像信号の信号値が少なくとも前記第１の信号状態（前記領域Ａ１の範囲内）及び前記第３の信号状態（前記領域３の範囲内）のいずれかである場合，その一次映像信号が表す色の変化に対する前記二次映像信号が表す色の変化の連続性を確保できる（グラデーションの破綻を回避できる）。なお，前記一次映像信号の信号値が前記第２の信号状態となる頻度は比較的低い（前記領域Ａ２の範囲が狭い）ので，多くの場合，前記色の連続性を確保できる。
また，映像信号変換装置Ｑにおいて，前記一次映像信号が前記第２の信号状態であるときに前記（Ａ２）式に基づき信号変換を行うということは，図５に示すように，ＹＵＶ空間において，前記領域Ａ２に存在する点Ｐ2の位置の色を表す映像信号を，点Ｇの位置の色を表す映像信号に変換することと等価である。
また，映像信号変換装置Ｑにおいて，前記一次映像信号が前記第３の信号状態であるときに前記（Ａ３）式に基づき信号変換を行うということは，図５に示すように，ＹＵＶ空間において，前記領域Ａ３に存在する点Ｐ3の位置の色を表す映像信号を，点Ｐ3と点Ｅとを結ぶ直線と前記直線Ｌ２との交点Ｐ３’の位置の色を表す映像信号に変換することと等価である。
なお，Ｙｃｂｃｒ信号とＲＧＢ信号との対応関係は周知であり，その対応関係に基づいて，以上に示したＹＵＶ空間における領域とＲＧＢ信号の信号状態との対応関係を容易に導き出すことができるので，ここではその説明を省略する。
ＹＵＶ空間において，縦軸Ｙの値が大きいほど明度が大きいことを意味し，横軸ＣｂＣｒの値が大きいほど彩度が大きいことを意味する。そのため，前記領域Ａ１内の点Ｐ1の色を点Ｐ1’の色へ変換する場合，元の点Ｐ1の色の彩度或いは明度が大きくなるほど，変換後の点Ｐ１’の色の彩度或いは明度が大きくなる。同様に，前記領域Ａ３内の点Ｐ3の色を点Ｐ3’の色へ変換する場合，元の点Ｐ3の色の彩度或いは明度が大きくなるほど，変換後の点Ｐ１’の色の彩度或いは明度が大きくなる。
従って，映像信号変換装置Ｑにおいては，前記一次映像信号の信号値が少なくとも前記第１の信号状態（前記領域Ａ１の範囲内）及び前記第３の信号状態（前記領域３の範囲内）のいずれかである場合，その一次映像信号が表す色の変化に対する前記二次映像信号が表す色の変化の連続性を確保できる（グラデーションの破綻を回避できる）。なお，前記一次映像信号の信号値が前記第２の信号状態となる頻度は比較的低い（前記領域Ａ２の範囲が狭い）ので，多くの場合，前記色の連続性を確保できる。
ところで，信号変換が行われる前後の２つの映像信号について，色相を維持するためには，前述したように，元の映像信号をＹｃｂｃｒ信号で表したときの色差信号の比Ｃｒ／Ｃｂと，変換後の映像信号をＹｃｂｃｒ信号で表したときの色差信号の比Ｃｒ’／Ｃｂ’とを一致させつつ色域の圧縮を行えばよい。
しかしながら，Ｙｃｂｃｒ信号において，Ｃｒ／Ｃｂ＝Ｃｒ’／Ｃｂ’となるように色域の圧縮を行うためには，例えば，θ＝ａｒｃｔａｎ(Ｃｒ／Ｃｂ）＝ａｒｃｔａｎ(Ｃｒ’／Ｃｂ’）などとし，このθに対応する色相について，以下に示す周知の（Ｃ１）式や（Ｃ２）式に基づいて，ＲＧＢの信号値が前記出力範囲を超えないような色域の範囲を特定した上で，その色域の範囲内の色（変換後のＹｃｂｃｒ信号が表す色）を予め定めた規則に従って特定する，といった手順で変換後の映像信号を算出する必要がある。
しかしながら，そのような手順で信号変換処理を行う場合，煩雑な三角関数の演算や二元一次方程式を解く演算を行う必要が生じ，演算負荷が高くなる。
一方，映像信号変換装置Ｑにおいて，前記信号範囲調整部３が実行する映像信号の変換処理は，演算負荷の高い三角関数の演算を行うことなく，ＲＧＢ各原色の信号値に基づく簡易な（演算負荷の低い）四則演算（前記（Ａ１）式乃至（Ａ３）式）により実現できる。
しかしながら，Ｙｃｂｃｒ信号において，Ｃｒ／Ｃｂ＝Ｃｒ’／Ｃｂ’となるように色域の圧縮を行うためには，例えば，θ＝ａｒｃｔａｎ(Ｃｒ／Ｃｂ）＝ａｒｃｔａｎ(Ｃｒ’／Ｃｂ’）などとし，このθに対応する色相について，以下に示す周知の（Ｃ１）式や（Ｃ２）式に基づいて，ＲＧＢの信号値が前記出力範囲を超えないような色域の範囲を特定した上で，その色域の範囲内の色（変換後のＹｃｂｃｒ信号が表す色）を予め定めた規則に従って特定する，といった手順で変換後の映像信号を算出する必要がある。
一方，映像信号変換装置Ｑにおいて，前記信号範囲調整部３が実行する映像信号の変換処理は，演算負荷の高い三角関数の演算を行うことなく，ＲＧＢ各原色の信号値に基づく簡易な（演算負荷の低い）四則演算（前記（Ａ１）式乃至（Ａ３）式）により実現できる。
次に，図２に示すブロック図を参照しつつ，前記映像表示装置Ｚの応用例である映像表示装置Ｚ’について説明する。なお，図２において，図１に示した前記映像表示装置Ｚの構成要素と同じ構成要素については同じ符号が付されている。
前記映像表示装置Ｚにおける前記映像信号変換装置Ｑにおいては，信号値の範囲の調整前（信号変換前）の一次映像信号が，ＩＥＣ ６１９６６−２−４規格やＩＥＣ ６１９６６−２−１規格に準拠した映像信号である前記非線形一次映像信号Ｖ1’に，前記一次側ガンマ処理部２によってガンマ処理が施された線形の映像信号（前記線形一次映像信号Ｖ1）であった。
さらに，前記映像信号変換装置Ｑにおいては，信号値の範囲の調整後（信号変換後）の二次映像信号が線形の映像信号（前記線形二次映像信号Ｖ2）であり，その映像信号に前記二次側ガンマ処理部４によってガンマ処理が施された非線形の信号（前記非線形二次映像信号Ｖ2’）が，ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９規格やＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０１−５規格等に準拠した映像信号（ＲＧＢ信号）であった。
これにより，信号変換に簡易な線形式（一次式）である前記（Ａ１）式乃至前記（Ａ３）式を採用しても，非線形の映像信号に線形処理を施した場合に生じる画質の低下を招くことがない。
前記映像表示装置Ｚにおける前記映像信号変換装置Ｑにおいては，信号値の範囲の調整前（信号変換前）の一次映像信号が，ＩＥＣ ６１９６６−２−４規格やＩＥＣ ６１９６６−２−１規格に準拠した映像信号である前記非線形一次映像信号Ｖ1’に，前記一次側ガンマ処理部２によってガンマ処理が施された線形の映像信号（前記線形一次映像信号Ｖ1）であった。
さらに，前記映像信号変換装置Ｑにおいては，信号値の範囲の調整後（信号変換後）の二次映像信号が線形の映像信号（前記線形二次映像信号Ｖ2）であり，その映像信号に前記二次側ガンマ処理部４によってガンマ処理が施された非線形の信号（前記非線形二次映像信号Ｖ2’）が，ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９規格やＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０１−５規格等に準拠した映像信号（ＲＧＢ信号）であった。
これにより，信号変換に簡易な線形式（一次式）である前記（Ａ１）式乃至前記（Ａ３）式を採用しても，非線形の映像信号に線形処理を施した場合に生じる画質の低下を招くことがない。
一方，前記映像表示装置Ｚ’は，前記映像表示装置Ｚにおける前記映像信号変換装置Ｑに代えて，その映像信号変換装置Ｑから前記一次側ガンマ処理部２及び前記二次側ガンマ処理部３が除かれた映像信号変換装置Ｑ’を備えている。即ち，映像信号変換装置Ｑ’は，前記ＲＧＢ信号生成部１と前記信号範囲調整部３とを備えている。
そして，前記映像信号変換装置Ｑ’における前記信号範囲調整部３は，まず，前記ＲＧＢ信号生成部１により生成された前記非線形一次映像信号Ｖ1’について信号状態（前記第１の信号状態乃至前記第３の信号状態）を判別する。
さらに，前記映像信号変換装置Ｑ’における前記信号範囲調整部３は，前記非線形一次映像信号Ｖ1’について信号状態に応じた変換式（前記（Ａ１）式乃至前記（Ａ３）式）を選択し，選択した変換式に前記非線形一次映像信号Ｖ1’におけるＲＧＢ３原色の輝度信号の値を適用することにより，前記非線形一次映像信号Ｖ1’を前記非線形二次映像信号Ｖ2’に変換する。即ち，当該信号変換装置Ｑ’における前記信号範囲調整部３の処理においては，前記（Ａ１）式乃至前記（Ａ３）式における一次映像信号及び二次映像信号という用語は，それぞれ前記非線形一次映像信号Ｖ1’及び前記非線形二次映像信号Ｖ2’と同義であるものとする。
このように，前記映像信号変換装置Ｑ’においては，信号値の範囲の調整前（信号変換前）の一次映像信号が，ＩＥＣ ６１９６６−２−４規格やＩＥＣ ６１９６６−２−１規格に準拠した映像信号（前記非線形一次映像信号Ｖ1’）である。
さらに，前記映像信号変換装置Ｑ’においては，信号値の範囲の調整後（信号変換後）の二次映像信号（前記非線形二次映像信号Ｖ2’）が，ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９規格やＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０１−５規格等に準拠した映像信号（ＲＧＢ信号）である。
前記映像信号変換装置Ｑ’のように，非線形の一次映像信号Ｖ1’に対し，前記（Ａ１）式乃至前記（Ａ３）式のような線形式（一次式）を用いて信号変換を行った場合，多少の画質の低下を招くが，２回のガンマ処理を省略できる点で，演算負荷低減効果が高い。このような映像信号変換装置Ｑ’及びそれを備えた映像表示装置Ｚ’も本発明の実施形態の一例である。
そして，前記映像信号変換装置Ｑ’における前記信号範囲調整部３は，まず，前記ＲＧＢ信号生成部１により生成された前記非線形一次映像信号Ｖ1’について信号状態（前記第１の信号状態乃至前記第３の信号状態）を判別する。
さらに，前記映像信号変換装置Ｑ’における前記信号範囲調整部３は，前記非線形一次映像信号Ｖ1’について信号状態に応じた変換式（前記（Ａ１）式乃至前記（Ａ３）式）を選択し，選択した変換式に前記非線形一次映像信号Ｖ1’におけるＲＧＢ３原色の輝度信号の値を適用することにより，前記非線形一次映像信号Ｖ1’を前記非線形二次映像信号Ｖ2’に変換する。即ち，当該信号変換装置Ｑ’における前記信号範囲調整部３の処理においては，前記（Ａ１）式乃至前記（Ａ３）式における一次映像信号及び二次映像信号という用語は，それぞれ前記非線形一次映像信号Ｖ1’及び前記非線形二次映像信号Ｖ2’と同義であるものとする。
このように，前記映像信号変換装置Ｑ’においては，信号値の範囲の調整前（信号変換前）の一次映像信号が，ＩＥＣ ６１９６６−２−４規格やＩＥＣ ６１９６６−２−１規格に準拠した映像信号（前記非線形一次映像信号Ｖ1’）である。
さらに，前記映像信号変換装置Ｑ’においては，信号値の範囲の調整後（信号変換後）の二次映像信号（前記非線形二次映像信号Ｖ2’）が，ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９規格やＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０１−５規格等に準拠した映像信号（ＲＧＢ信号）である。
前記映像信号変換装置Ｑ’のように，非線形の一次映像信号Ｖ1’に対し，前記（Ａ１）式乃至前記（Ａ３）式のような線形式（一次式）を用いて信号変換を行った場合，多少の画質の低下を招くが，２回のガンマ処理を省略できる点で，演算負荷低減効果が高い。このような映像信号変換装置Ｑ’及びそれを備えた映像表示装置Ｚ’も本発明の実施形態の一例である。
本発明は，一次側の映像信号を，その信号値が所定範囲に収まるように二次側の映像信号に変換する信号変換装置及びそれを備えた映像表示装置に利用可能である。
Ｚ，Ｚ’：映像表示装置
Ｑ，Ｑ’：映像信号変換装置
１ ：ＲＧＢ信号生成部
２ ：一次側ガンマ処理部
３ ：信号範囲調整部
４ ：二次側ガンマ処理部
５ ：ディスプレイ
Ｑ，Ｑ’：映像信号変換装置
１ ：ＲＧＢ信号生成部
２ ：一次側ガンマ処理部
３ ：信号範囲調整部
４ ：二次側ガンマ処理部
５ ：ディスプレイ
Claims (5)
- 予め定められた出力下限値から出力上限値までの出力範囲を一部に含む拡張範囲の信号値をとり得るＲＧＢ各原色の輝度信号からなる一次映像信号を，所定の映像表示手段に入力される映像信号であり，前記出力範囲の値をとり得るＲＧＢ各原色の輝度信号からなる二次映像信号へ変換して出力する映像信号変換装置であって，
前記一次映像信号におけるＲＧＢ各原色の輝度信号の値の最小値Ｘmin及び最大値Ｘmaxと前記出力下限値Ｓmin及び前記出力上限値Ｓmaxとの比較により，Ｓmin≦ＸminかつＳmax＜Ｘmaxである第１の信号状態と，Ｘmin＜ＳminかつＳmax＜Ｘmaxである第２の信号状態と，Ｘmin＜ＳminかつＸmax≦Ｓmaxである第３の信号状態と，その他の信号状態とのいずれであるかを判別する信号状態判別手段と，
前記第１の信号状態である場合に以下の（Ａ１）式によって得られる信号値Ｙr，Ｙg，Ｙbを算出してそれらをＲＧＢ各原色の輝度信号の値とする前記二次映像信号を出力する第１の信号変換出力手段と，
前記第２の信号状態である場合に以下の（Ａ２）式によって得られる信号値Ｙr，Ｙg，Ｙbを算出してそれらをＲＧＢ各原色の輝度信号の値とする前記二次映像信号を出力する第２の信号変換出力手段と，
前記第３の信号状態である場合に以下の（Ａ３）式によって得られる信号値Ｙr，Ｙg，Ｙbを算出してそれらをＲＧＢ各原色の輝度信号の値とする前記二次映像信号を出力する第３の信号変換出力手段と，
前記その他の信号状態である場合に前記一次映像信号と同じＲＧＢ各原色の輝度信号からなる前記二次映像信号を出力する第４の信号変換出力手段と，
を具備してなることを特徴とする映像信号変換装置。
- 前記一次映像信号がＩＥＣ ６１９６６−２−４規格若しくはＩＥＣ ６１９６６−２−１規格に準拠した映像信号又は該映像信号にガンマ処理が施された信号である請求項１に記載の映像信号変換装置。
- 前記二次映像信号又は該二次映像信号にガンマ処理が施された信号がＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９規格又はＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．６０１−５規格に準拠した映像信号である請求項１又は２のいずれかに記載の映像信号変換装置。
- 請求項１〜３のいずれかに記載の映像信号変換装置及び該映像信号変換装置により出力された前記二次映像信号に基づく映像を表示する映像表示手段を具備してなることを特徴とする映像表示装置。
- 予め定められた出力下限値から出力上限値までの出力範囲を一部に含む拡張範囲の信号値をとり得るＲＧＢ各原色の輝度信号からなる一次映像信号を，所定の映像表示手段に入力される映像信号であり，前記出力範囲の値をとり得るＲＧＢ各原色の輝度信号からなる二次映像信号へ変換して出力する映像信号変換方法であって，
所定のプロセッサにより，
前記一次映像信号におけるＲＧＢ各原色の輝度信号の値の最小値Ｘmin及び最大値Ｘmaxと前記出力下限値Ｓmin及び前記出力上限値Ｓmaxとの比較により，Ｓmin≦ＸminかつＳmax＜Ｘmaxである第１の信号状態と，Ｘmin＜ＳminかつＳmax＜Ｘmaxである第２の信号状態と，Ｘmin＜ＳminかつＸmax≦Ｓmaxである第３の信号状態と，その他の信号状態とのいずれであるかを判別する信号状態判別手順と，
前記第１の信号状態である場合に以下の（Ａ１）式によって得られる信号値Ｙr，Ｙg，Ｙbを算出してそれらをＲＧＢ各原色の輝度信号の値とする前記二次映像信号を出力する第１の信号変換出力手順と，
前記第２の信号状態である場合に以下の（Ａ２）式によって得られる信号値Ｙr，Ｙg，Ｙbを算出してそれらをＲＧＢ各原色の輝度信号の値とする前記二次映像信号を出力する第２の信号変換出力手順と，
前記第３の信号状態である場合に以下の（Ａ３）式によって得られる信号値Ｙr，Ｙg，Ｙbを算出してそれらをＲＧＢ各原色の輝度信号の値とする前記二次映像信号を出力する第３の信号変換出力手順と，
前記その他の信号状態である場合に前記一次映像信号と同じＲＧＢ各原色の輝度信号からなる前記二次映像信号を出力する第４の信号変換出力手順と，
を実行してなることを特徴とする映像信号変換方法。
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