JPH03106269A - ビデオカメラの映像信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はイメージセンサからの映像信号にシーンに応じ
た最適な処理を施すビデオカメラの映像信号処理装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

ビデオカメラの映像信号には、撮影された映像の階調を
正常に再現させるために種々の処理が施されている。こ
の映像信号処理としては、ある規定値までは出力を入力
のほぼ０．４５乗に比例させるいわゆるＴ補正，これを
超える入力に対しては出力レベルを圧縮するニー゛圧縮
，さらに高輝度レベルの入力をカットするホワイトクリ
ップ等がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述のような従来の映像信号処理装置の
γ補正及びニー圧縮の特性は、一般に多く撮影される順
光シーンで階調よく再現されるように設定されており、
例えば逆光撮影のようなコントラストの大きいシーンで
は、主要人物が正常に再現されるような輝度レベルで撮
影すると背景の高輝度部分が白くとんで全く階調が無く
なったり、また背景の階調まで再現されるような輝度レ
ベルで撮影すると主要人物が黒くつぶれるなどの不都合
が生じ、画面全体にわたって階調が良好に再現されるよ
うに画像を撮影することが困難であった。また、これを
改善するため、一部のカメラでは、シーンに応じた階調
補正を行うことができるようにしたものが知られている
が、画面のつながりを考慮に入れずにこれを実施してい
るために絵のつながりが不自然となることがあった。

〔発明の目的〕

本発明は以上のような従来技術のもつ問題点を解決する
ためになされたもので、撮影シーンに応じて最適な処理
を映像信号に施すようにしたビデオカメラの映像信号処
理装置を提供することを目的とする。さらに、連続した
シーンにおいては、絵のつながりが自然でなめらかにな
るようにしたビデオカメラの映像信号処理装置を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達戒するにあたり、イメージセンサ
の測光領域の全画素のうち、ダイナミックレンジの所定
レベルを超える画素の占める割合を算出し、この算出結
果に基づいてシーン判別を行い、このシーン判別結果に
応じてイメージセンサから出力された映像信号のγ補正
及びニー圧縮の各特性を各々変更するようにしたもので
ある。

また、イメージセンサから出力される映像信号の輝度分
布パターンに応じて決定されたγ補正及びニー圧縮の各
特性が前回と異なる場合に、被写体画像の時間的なシー
ンの連続性を判別し、シーンに連続性ありと判別された
ときには各特性の変更を段階的に行い、シーンに連続性
なしと判別されたときには各特性の変更を瞬時に行うよ
うにしたものである。

〔作用〕

以上の構或によれば、イメージセンサから出力された映
像信号に基づいてシーン判別が行われ、この結果に応じ
た最適な特性のＴ補正及びニー圧縮が映像信号に施され
る。また、シーンの連続性の有無によって、γ補正及び
ニー圧縮の各特性が段階的もしくは瞬時に変更されるよ
うになるので、絵のつながりが自然な映像が撮影される
。

以下、図面にしたがって本発明の実施例について説明す
る。

〔実施例〕

本発明を用いたビデオカメラの電気的構或の概略を示す
第１図において、ＣＣＤイメージセンサ２には撮影レン
ズ３によって被写体画像が結像される。撮影レンズ３と
イメージセンサ２との間には絞り（虹彩絞り）５が設け
られ、絞りドライバ６を駆動してその間口径を変えるこ
とによってイメージセンサ２に対する露光量を調節する
ことができるようになっている。

イメージセンサ２から出力されてくる映像信号を増幅す
るために、イメージセンサ２にはブリアンプ７が接続さ
れている。ブリアンブ７からの映像信号は色分離回路８
に入力され、原色信号（ＲＧＢ）に変換される。この原
色信号はホワイトバランス回路９に送られ、光源の色温
度に対してサブキャリアゼロ（電気的無彩色）の状態に
各原色信号のゲインが調整される。ホワイトバランス回
路９を経た映像信号はγ補正回路１０に送出される。

このγ補正回路１０は、再現画像の階調を正常にするた
めの補正回路であり、ＣＣＤ２で光電変換された画像信
号に対し、第２図に示すように、特性曲線（ａ）．　（
ｂ）に基づいた信号を出力するように設計されている。

特性曲線（ａ）は順光撮影時に用いられ、特性曲線（ロ
）は例えば逆光等のコントラストの高いシーンの撮影時
に用いられる。

γ補正回路１０を経た各信号は、ニー圧縮回路１１に送
られて、各信号の高輝度側が白くとび過ぎないように圧
縮される。このニー圧縮の特性は、第２図の符号（１）
．　（２）に示す２種類が用意されており、（１）は順
光撮影時に用いられ、（２）は例えば逆光等のコントラ
ストの高いシーンの撮影時に用いられる。なお、ニー圧
縮される輝度レベル以上の高輝度側は周知のホワイトク
リップ部によってカットされる。

ニー圧縮が施されたＲＧＢ各チャンネルの信号はエンコ
ーダｌ２に送られ、輝度信号と色差信号に変換され、Ｎ
ＴＳＣ方式に準拠した信号に変換されて記録装置１３に
出力される。記録装置１３は周知の磁気記録装置からな
り、信号処理された映像信号は磁気テープ等の記録媒体
に磁気記録される。

プリアンプ７に接続された比較器１５は、第３図（Ａ）
に示すように、映像信号中の輝度信号を基準電圧■１，
（例えばＣＣＤ２のダイナミックレンジの１００％に対
応する電圧）と比較し、これを超えるものを同図（Ｂ）
に示すように取り出して積分回路１６に送出する。積分
回路１６はこの輝度信号を積分してＡＤコンバータ１７
を介してＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）１８へ
と出力する。ＭＰＵ１８は、基準電圧■。，を超える輝
度信号の画面全体に占める割合を算出し、この結果から
撮影シーンの判別を行い、これによってＴ補正回路１０
及びニー圧縮回路１１に各々の特性を変更する特性制御
信号を出力する。

プリアンプ７に接続された検波回路２０は、映像信号中
の各色光戒分の映像信号を取り出し、これを積分回路２
Ｉに供給する。この積分回路２１は各色光或分の映像信
号を画面の中央部に重みを付したいわゆる中央部重点測
光となるように積分し、絞り制御回路２２に出力する。

絞り制御回路２２は、入力されてくる積分値出力が予め
設定された一定値、すなわちイメージセンサ２のダイナ
ミックレンジに基づいて定められた所定の値になるよう
に絞り径可変信号を出力する。この絞り径可変信号は前
述した絞りドライバ６に入力され、絞り５はイメージセ
ンサ２に対する露光量が一定となるようにフィードバッ
ク制御される。

？お、イメージセンサ２を駆動するセンサードライバ３
６は、同期信号発生器３７からのクロックパルスにより
作動される。また、ＲＯＭ３８は、上述の演算処理等を
ＭＰＵ１８に実行させるためのシーケンスプログラムや
データ等が書き込まれている。

上記のように構或された露光制御装置の作用について説
明する。

録画スタートによって絞り制御が開始されるが、これと
同時にＭＰＵ１８は、比較器１５から積分回路１６，Ａ
Ｄコンバータ１７を介して入力された基準電圧■■，を
超える輝度信号の積分値に基づき、画面全体に対する高
輝度領域の割合を算出し、この算出結果から撮影シーン
の判別を行う。

高輝度領域がほとんどゼロである場合は、第４図（Ａ）
に示すような通常の順光シーンであるから、出力が比較
的高コントラストになる第２図に示す「（ａ）　＋　（
１）　Ｊを選択する。すなわち、ＭＰＵ１ＢはＤＡコン
バータ４１を介してＴ補正回路１０に指令信号を送出し
てγ補正用の特性曲線が第２図に示す（ａ）となるよう
に設定するとともに、ニー圧縮回路１１にＤＡコンバー
タ４２を介して指令信号を送出し、第２図の（１）に示
す特性で映像信号をニー圧縮させる。

高輝度領域がわずか（例えば全領域の１／５程度）であ
る場合は、例えば第４図（Ｂ）に示すような窓際におけ
る人物撮影のようなときであるから、人物等の通常の輝
度領域はコントラスト良く再現されると同時に、窓から
射す光が直接当たっている高輝度部分もできるだけ階調
を伴った画像として再現されるように、第２図に示すｒ
　（ａ）　＋（２）」を選択する。

画面の大部分が高輝度領域である場合は、例えば第４図
（Ｃ）に示すような逆光シーンであるから、人物等の主
要被写体が黒くつぶれるのを防ぐとともに、高輝度領域
ができるだけ再現されるように、画像のコントラストを
弱めるｒ　（ｂ）　＋　（２）　Ｊを選択する。このよ
うに、シーンによってγ補正及びニー圧縮の各特性が変
更されるので、常に良好な階調の画像を記録することが
できる。

つぎに、本発明の他の実施例を説明する。この第２実施
例はシーンの連続性の有無に応じてＴ補正及びニー圧縮
の各特性の変更を段階的もしくは瞬時に行うようにした
ものである。なお、第１実施例と共通の構或部分の説明
は省略し、異なる構或のみ説明する。

第２実施例の電気的構或の概略を示す第５図において、
プリアンプ７からの映像信号は、ローバスフィルタ２４
に供給される。ローバスフィルタ２４は１．８ＭＨｚ程
度のカットオフ周波数をもち、映像信号中から輝度信号
戒分を取り出してＡＤコンバータ２５に供給する。ＡＤ
コンバータ２５はローパスフィルタ２４から出力されて
くる輝度信号をデジタル変換してシーンの連続性を判別
するために中央部加算器２７及び全体部加算器２８へ出
力する。

中央部加算器２７，全体部加算器２８のそれぞれには、
ウィンドウ信号発生器３０からゲート信号Ｇ．，Ｇ．が
入力されている。ゲート信号Ｇｌは、第６図に示したよ
うに、被写体画面３２全体から得られる輝度信号のうち
、中央エリア３３に属ずる信号だけを中央部加算器２７
で加算させ、また、ゲート信号Ｇ２は、同図に一点鎖線
で示したように、被写体画面３２から上辺を除いた全体
エリア３４に属する信号だけを全体部加算器２８で加算
させる。なお、ウィンドウ信号発生器３０は、イメージ
センサ２を駆動するセンサドライバ３６とともに、同期
信号発生器３７からのクロックパルスにより作動される
。

前記中央部加算器２７．全体部加算器２８は、それぞれ
中央エリア３３，全体エリア３４に属する輝度信号を加
算し、中央部平均輝度値ｈ，全体部平均輝度値■２をＭ
ＰＵ１８へと出力する。

なお、この中央部平均輝度値Ｉ１＋全体部平均輝度値Ｉ
！の値は、中央エリア３３，全体エリア３４全での輝度
加算値Σ１，Σ２を各々の面積をＡ！，Ａ２で除した平
均輝度値に対応しており、次式で表される。

第７図に示したように、中央部平均輝度値ｈ，全体部平
均輝度値Ｉ２について、Ｔ０の時点でのそれぞれの値を
ＩＩｌｌ＋　　１！。、ΔＴ後のＴ＋　の時点での値を
それぞれＩ　Ｉ＋＋　　Ｉ　２Ｉとして絶対値記号をＡ
ＢＳで表すと、 Ｋ＋　＝Ａ　Ｂ　Ｓ　（　Ｉ　ｚ　　Ｉ　ｔＪＫ２＝Ａ
ＢＳ　（Ｉｇ＋　　Ｉｇ。） の値が求められ、これらの値が各々の閾値Ｔｈ，，Ｔｈ
，と比較される。そして、この比較結果は次の第１表に
示したように分類される。

〔第１表〕 これらの条件■〜■をΔＴの前後における実際の録画シ
ーンに対応づけてみると、 条件■・・背景のみが変化 条件■・・主要被写体が移動 条件■・・シーンの切り替わり 条件■・・ほとんど変化なし と推定することができる。

ＭＰＵ１８は、以上のような演算処理を行った後、ΔＴ
時間の前後でシーンの連続性を判定してγ補正及びニー
圧縮の各特性の変更を段階的もしくは瞬時に行う。すな
わち、シーンの内容が条件■，■と判定されたときには
Ｔ補正及びニー圧縮の各特性の変更を段階的にし、また
シーンの内容が条件■，■と判定されたときにはγ補正
及びニー圧縮の各特性の変更は瞬時に行うように、ＭＰ
Ｕ１８はＤＡコンバータ４１．４２を介してγ補正回路
１０，ニー圧縮回路ｌ１にそれぞれ特性制御信号を出力
する。

第２実施例の作用を第８図に示すフローチャートにした
がって説明する。

被写体画面３２内の中央エリア３３と全体エリア３４の
それぞれの平均輝度値１，，Ｉ．が分割？光されるとと
もに、第１実施例と同様に基準電圧Ｖ■，を超える輝度
信号の画面全体に占める割合が算出され、この結果から
撮影シーンの判別が行われる。続いてさらに、この判別
結果が前回の判別結果と同一であるか否かが判別される
。同一であれば、前回と同一の特性によってγ補正及び
ニー圧縮が行われる。

今回の判別結果が前回のものと異なる場合には、今回分
割測光された測光値Ｔ　ＩＩ＋　　Ｉ　Ｋｌを前回測光
された測光値１１０＋Ｌ。と比較する。そして、各々の
測光値の差の絶対値からＫ，及びＫ！の値が求められる
。このＫ．，Ｋ．の値はそれぞれの閾値Ｔｈ．，’ｒｈ
ｇと比較され、前掲の第１表にしたがって分類される。

こうしてＫ＋，Ｋｔの値が求められると、ΔＴ時間の経
過の前後でシーンの内容について推定がなされる。条件
■、すなわち中央部平均輝度値■１及び全体部平均輝度
値Ｉ２が共に大きく変化した場合、又は条件■、すなわ
ち共にほとんど変化しなかった場合には、例えばビデオ
カメラを太きくパンニングするなどして録画シーンを切
り替えたものと推定できるから、新たなシーンに対して
γ補正及びニー圧縮の各特性は、シーンが例えば第４図
の（Ａ）から（Ｃ）へ切り換わった場合にはｒ　（ａ）
　＋　（１）　Ｊから「伽）　＋　（２）　Ｊに、逆に
（Ｃ）から（Ａ）へ切り換わった場合にはｒ　（ｂ）　
＋　（２）　Ｊから’　（ａ）　＋　（１）　Ｊへ瞬時
に変更される．条件■又は■でない場合には、主要被写
体の移動に合わせてビデオカメラをバンニングすること
によって、背景の輝度だけが変動しているシーン（条件
の）か、あるいは主要被写体が第６図に示した被写体画
面３２内で移動している状態（条件■）であると推定さ
れる。このような場合には、シーンは連続性をもってい
るから急激にγ補正及びニー圧縮の各特性を変更すると
絵のつながりが不自然となる。したがって、ＭＰＵ１８
は、γ補正回路１０及びニー圧縮回路ｌ１に特性制御信
号を送出して各々の特性変更を段階的に行う。すなわち
、例えば前回のシーン判別結果が順光で今回が逆光であ
った場合には、’　（ａ）　＋　（１）　Ｊから順次ｒ
（ｃ）＋（３）」．　　’（イ）＋（４）」と経た後、
ｒ　（ｂ）　＋　（２）　Ｊに至るようにする．また、
シーン判別結果が例えば前回逆光で今回は第４図（Ｂ）
に示すような窓際等の半逆光であるような場合には、γ
補正の特性のみ段階的に変化させる。すなわち、「（ｂ
）　＋　（２）　Ｊから順次’（ｄ）＋（２）Ｊ　．　
　「（Ｃ）＋（２）Ｊと経た後、「（ａ）＋　（２）　
Ｊに至るようにする。

このように、シーンに連続性が認められる際には、背景
の輝度変化に追従してγ補正及びニー圧縮の各特性を高
速で変更するよりも、段階的に変更する方が主要被写体
の再現性（画像コントラストや高輝度部のとびや暗部の
つぶれ等）を安定化させることができる。これによって
、画像再生時には自然な感じの映像が得られる。

（発明の効果） 上述してきたように、本発明のビデオカメラの映像信号
処理装置によれば、イメージセンサの測光領域の全画素
のうち、ダイナミックレンジの所定レベルを超える画素
の占める割合を算出し、この算出結果に基づいてシーン
判別を行い、このシ一ン判別結果に応じてイメージセン
サから出力された映像信号のγ補正及びニー圧縮の各特
性を各々変更するようにしたので、撮影シーンに応じて
最適な映像信号処理を施すことができるようになり、例
えば逆光撮影のようなコントラストの大きいシーンにお
いても、高輝度領域が白くとぶような不都合が生じなく
なり、自然な階調の映像を撮影することができるように
なる． また、イメージセンサから出力される映像信号の輝度分
布パターンに応じて決定されたＴ補正及びニー圧縮の各
特性が前回と異なる場合に、被写体画像の時間的なシー
ンの連続性を判別し、シーンに連続性ありと判別された
ときには各特性の変更を段階的に行い、シーンに連続性
なしと判別されたときには各特性の変更を瞬時に行うよ
うにしたので、絵のつながりがなめらかな自然な階調の
映像を撮影することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。 第２図はＴ補正及びニー圧縮の各特性曲線を示すグラフ
である。 第３図は比較器の作用を示すグラフである。 第４図（Ａ）．（Ｂ）．（Ｃ）はそれぞれ順光シーン，
窓際シーン，逆光シーンを示す被写体画面の一例を示す
説明図である。 第５図は本発明の他の実施例を示すブロック図である。 第６図は被写体画面の一例を示す説明図である。 第７図は測光の時間経過を表す説明図である。 第８図は第５図に示した実施例の作用を表すフローチャ
ートである。 第９図は第５図に示した実施例のＴ補正及びニー圧縮の
各特性曲線を示すグラフである。 １　５　・　・ １６，　２ １　８　・　・ ２　２　・　・ ２７　・　・ ２８　・　・ ３２　・　・ ３３　・　・ ３　４　・　・ ・比較器 ・積分回路 ・ＭＰＵ ・絞り制御回路 ・中央部加算器 ・全体部加算器 ・被写体画面 ・中央エリア ・全体エリア。 イメージセンサ 絞り 絞りドライバ Ｔ補正回路 ニー圧縮回路 第 ２ Ｈ４Ｈ ［）０ １５０ ２００ 八カ 第４ １ 第３ 図 第 ８ 図 完錠壇畠

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）結像面に配置され、光学画像を電気信号に変換し
   て出力するイメージセンサを被写体輝度の測光に兼用す
   るビデオカメラの映像信号処理装置において、 前記イメージセンサの測光領域の全画素のうち、ダイナ
   ミックレンジの所定レベルを超える画素の占める割合を
   算出し、この算出結果に基づいてシーン判別を行い、こ
   のシーン判別結果に応じてイメージセンサから出力され
   た映像信号のγ補正及びニー圧縮の各特性を各々変更す
   ることを特徴とするビデオカメラの映像信号処理装置。
2. （２）被写体画像が結像されるイメージセンサと、被写
   体画像の時間的なシーンの連続性を判別するシーン連続
   性判別手段と、イメージセンサから出力された映像信号
   の輝度分布パターンに応じてγ補正及びニー圧縮の各特
   性を決定する特性決定手段と、この決定結果が前回と異
   なる場合に、前記シーン連続性判別手段によりシーンに
   連続性ありと判別されたときには各特性の変更を段階的
   に行い、シーンに連続性なしと判別されたときには各特
   性の変更を瞬時に行う特性変更手段とからなることを特
   徴とするビデオカメラの映像信号処理装置。