JPH03185973A - ビデオ信号処理装置および該装置を制御する方法 - 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 本発明は非線形のビデオ信号処理装置に関する。

発明の背景 第１図は、ビデオ信号伝送システムの各種のガンマを示
し、曲線１ａは伝送側の伝達特性を表わし、曲線１ｂは
受像管（ＣＲＴ）の伝達特性を表わし、曲線１ｃは全体
の伝達特性を表わす。

ＮＴＳＣ，ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭのようなテレビジョン（
Ｔ　Ｖ）標準の伝送ビデオ信号はガンマが０、４５−０
．５であり、一方カラーテレビジョン（ＣＴ■）受像機
の受像管はガンマが２．８−３．１である。

この結果、全体の伝達曲線（カメラへの光入力−受像管
からの光出力）は線形ではなく、全体のガンマは実際に
は１ではなくて約１，３５である。このため受像管の指
数伝達特性が十分に補償されず、表示の暗い画像部分が
圧縮されることになる。このような圧縮により黒色に近
い画像デテールが失われ、失われる色領域は黒色になる
。同時に、白色部は黒色部に比べて過大に増幅され、受
像管飽和および焦点ぼけ（ブルーミング）になることが
しばしばある。全体の線形伝達特性はこの黒圧縮を回避
し、これはテレビジョン受像機中の赤、緑。

青（Ｒ，Ｇ、Ｂ）の各増幅器において０．８の追加のガ
ンマ補正により得られる。しかしながら、焦点ぼけを発
生させる受像管飽和に達しないでは大きくすることがで
きない比較的小さな光出力のダイナミックレンジを受像
管は有する。従って、暗い画像領域の増幅を増大させる
ガンマ補正は高信号レベルの白色部の信号圧縮を引き起
こす。これはガンマ補正されたランプ信号を表わす第２
図のａ）で示される。最高の白色は、受像管の焦点ぼけ
を避けるために、破線で示す補正されない場合と同じレ
ベルに保たれなければならない。従って、ランプ信号の
上部は第２図のｈ）に示すように減少した傾きを有する
。視聴者は、これを灰色から白色の画像領域において色
あせた画像を生じるコントラストの不足と感じる。この
ような場合、画像の低輝度部分のコントラストの改善は
高輝度コントラストの低下の犠牲の下に得られる。

発明の概要 本発明の１つの特徴によると、画像の感知コントラスト
はビデオ信号の非線形処理により改善される。更に詳し
く言うと、ビデオ信号は低レベル振幅の信号部（黒に近
い）と高レベル振幅の信号部（白に近い）に分離され、
各信号部は別々に非線形処理される。低レベル振幅の信
号部は非線形に処理され、元の線形信号と合成される。

本発明のもう１つの特徴によると、高レベル振幅の信号
部は非線形処理され、且つ高域通過の周波数濾波が行な
われ、それから元の線形信号と合成される。

本発明のさらもう１つの特徴によると、高レベル振幅の
信号部は非線形処理され、はつ高域通過の周波数濾波が
行なわれ、それから元の線形信号と合成される。本発明
のさらにもう１つの特徴によると、非線形処理された低
レベル振幅の信号部と非線形処理され且つ高域通過の周
波数濾波が行なわれた高レベル振幅の信号部は元の線形
信号と合成され、灰色画像領域から白色画像領域におい
てデテール信号コントラストが強調され、ガンマ補正さ
れたビデオ信号を発生する。

実施例 第３図は、カラーテレビジョン受像機のルミナンス・ク
ロミナンス処理回路１０とビデオ出力増幅器１２の間に
結合される本発明の構成をブロック図で表わしたもので
ある。同様の構成が緑（Ｇ）および青（Ｂ）のチャネル
において使用されるが、赤（Ｒ）チャネル用の構成だけ
が示されている。

処理回路■０のＲ出力信号は、−例として、短い縦線で
示される重畳デテール信号１６を有する線形のランプ１
４であるものとして示されている。

デテール信号１６は０．５ＭＨ！より高い周波数のビデ
オ信号であり、スクリーンの大きさが２８インチ（１ｎ
ｃｈ）のカラーテレビジョン受像機において水平方向に
おいて１．２ｃｍより小さい画像デテールに相当する。

Ｒ信号は、信号を低レベル部（黒色から灰色の画像領域
）と高レベル部（灰色から白色の画像領域）に信号を“
徐々に”分離する非線形すなわちソフト００ｆ口な信号
分離器１８に結合される。

高レベルの信号部は、コンデンサＣを含む高域通過フィ
ルタ２０により濾波される。低レベルの信号は加算器２
２に直流（ＤＣ）結合される。高レベル信号の高域通過
濾波済み部分はコンデンサＣを介して加算器２２に交流
（Ａ　Ｃ）結合される。

元のＲ信号、低レベルの信号部および高域通過源波済み
の高レベル部は加算器２２により合成され、増幅器１２
に結合される出力信号を発生する。元のＲ信号に低レベ
ル部（黒色から灰色）が加えられると、ガンマ補正が行
なわれる。さらに、高域通過の濾波済み部分が加えられ
ると、高レベル（灰色から白色）のビデオデテール信号
のコントラストの強調が行なわれる。

第４は第３図の構成を更に詳細に示す。第５図および第
６図の波形は第４図の構成の動作を説明するのに役立つ
。第５図の波形ａ）は階段１５と約２ＭＨｚの重畳デテ
ール信号１６から成る入力信号■１を示す。第５図の波
形ｂ）とＣ）は非線形な信号分離器１８により実行され
る“ソフト”な信号分離を示す。■　の差分振幅は徐々
に減少し、■３の差の振幅は徐々に増大することに注目
されたい。

Ｖ　とＶ　の和は入力電圧Ｖ１に等しい。信号部３ 離の周波数応答は第５図の、ｌ）〜Ｃ’）の対応する周
波数応答曲線で示されるように平坦である。ビデオ出力
増幅器１２は各抵抗Ｒ１とＲ２を介して電圧Ｖ　とｖ２
により駆動される。Ｒ２の値はＲ１の値に等しい。ｖ２
の減少する差の振幅は、ビデオ出力増幅器１２の利得が
０．８のガンマに対応する６０から３０に徐々に変わる
ことを表わす。

これはＶｌとＶ２の和を表わす第６図の８）とａＩ）に
示される。差分振幅（コントラスト）は高い信号レベル
に向って徐々に減少する。高周波のデテール信号Ｖ　は
Ｖ３を高域通過フィルタ２０を通過させることにより得
られる。■４の出力電圧と周波数応答は第５図ｄ）とｄ
’）に示される。電圧Ｖ４はビデオ増幅器１２にコンデ
ンサＣ２を介して容量的に結合され、第６図のｂ）とｂ
ｌ　に示される信号Ｖ　１＋　Ｖ　４を発生する。デテ
ール信号の６ｄＢの増加は比較的低い値の結合抵抗Ｒ４
（＝Ｒ１／２）により得られる。結合コンデンサＣ２は
輝度信号（ＤＣＭ分）がビデオ増幅器１２の入力に加え
られないようにする。第６図のＣ）とＣＩ）は、増幅器
１２と反転出力電圧と同様な駆動電流ｉ５を示す。

第６図のＣ）の低周波の階段信号は第６図のａ）のもの
と同様であるが、明るい領域の画像デテールの強調コン
トラストを得るためにデテール信号は相当高められてい
る。平均のビーム電流はＡＣ結合のため著しく増大しな
い。大きな明るい画像領域における色の不飽和を避ける
ためにコンデンサＣ１と抵抗Ｒ３（−５Ｒ１）を介して
小量のＶ３も加えられる。

第７図は本発明による例示的な非線形信号処理回路の略
図を示す。例えば、オランダのフィリップス　コーポレ
ーションにより製造される集積回路Ｔ　Ｄ　Ａ　３５０
６のようなＲＧＢ処理回路１０は抵抗３０を介してビデ
オ出力増幅器１２を駆動する。

増幅器１２の利得は帰還抵抗３２により決まる。

受像管のスポット・カットオフ電圧は駆動電流ｉ５が零
に等しいときの状態について抵抗３４にバイアスを与え
ることにより１５０ボルトに設定される。この状態はＣ
ＲＴの適当なグリッド番号２の調整（図示せず）が必要
である。黒信号の場合ｉ５が零となるように受像管自動
バイアス（ＡＫＢ）回路３６は処理回路１０の出力の黒
レベルを設定する。Ｑ３のバイアス電流は抵抗３０を通
って処理回路１０に流れ、Ｖｌに示されるように２ボル
トの黒レベルを生じさせる。

トランジスタＱ１は１の利得の反転回路であり、ＤＣレ
ベルのシフターである。差動増幅器Ｑ２゜Ｑ３およびＱ
４は第５図のｂ）とＣ）の波形で示されるように信号分
離を行う。黒い画像に相当する信号について、Ｑ３が導
通し、Ｑ４が非導通となるようなＱ３とＱ４のベースは
バイアスされる。電流１２が電圧Ｖ１と同相になるよう
に電流源Ｑ２は信号を反転する。

増大するランプ電圧ｖ１は増大するランプ電流ｉ２を発
生し、この電流１□は増幅器１２の駆動電流ｉ５を増加
させ、ガンマ補正を行う。電流１２は第５図のｂ）の電
圧Ｖ２と同じ形状である。Ｑ２のエミッタ電圧は抵抗３
８を介してＱ４のベースに結合される。電圧Ｖ＋が増大
するとＱ２のエミッタ電圧が減少し、Ｑ４のベース電圧
はＱ４が導通し始めるまで減少する。その結果、第５図
のＣ）の電圧Ｖ　は徐々に増加し、■２の傾きは徐々に
減少する。帰還抵抗４０は第５図のｂ）とｔ）の波形で
示されるようにＱ２のコレクタ電流がＱ３とＱ４の間で
滑らかに切り換わるようにする。Ｖｌがさらに増大する
と電流１２は一定のままであり、ｖ３がＶ＋　と同じ割
合で増大する。これは抵抗３８．４０．４２の値により
１の利得を有するＱ４により得られる。

抵抗４２の両端に発生する分離された中位から高レベル
の信号Ｖ３に対する分離電流は抵抗４４とコンデンサ４
６を含む高域通過フィルタを駆動するエミッターフォロ
ワＱ５に供給され、る。小量の■３信号がコンデンサ４
８と抵抗５０を介して出力増幅器１２に送られる。先に
述べたように、この交流（Ａ　Ｃ）結合される広帯域信
号は明るい画像領域における色飽和度を改善する。さも
なければ、明るい画像領域はガンマ補正により生じる信
号圧縮により僅かに非飽和状態になる。中位から高レベ
ルのデテール信号電圧Ｖ４はトランジスタＱ６を含む増
幅器により増幅され、６ｄＢ高められたデテール信号を
発生する。このデテール信号はコンデンサ５４と抵抗５
２を介して出力増幅器１２に結合される。先にも述べた
よう、ＡＣ結合０ の利点は、平均のビーム電流を増大させることなく且つ
黒レベルを変えないでブリリアンス（ｂ＋ａｎｃｅ）　
　（デテールのコントラスト）が改善されることである
。

第８図は、信号源１０としてＴ　Ｄ　Ａ　３５５２なる
集積回路を使用した本発明による非線形ビデオ処理回路
の好ましい実施例の回路図を示す。この回路は増幅器１
２として能動負荷のビデオ出力増幅器を用いるものであ
る。電圧帰還は人力点６６に低インピーダンスの合計点
を得るために抵抗６４を介して設けられる。

入力用エミッターフォロワＱ１０はビデオ電圧Ｖ１に対
して低インピーダンス源として動作する。

差動対Ｑ１２．Ｑ１３はビデオ電圧ｖ１を低および高の
輝度信号■　とｖ３に分割する。トランプスタＱ１２は
非常に低い画像輝度に相当する信号レベルで十分に導通
する。従って、抵抗６８と７０は並列に結合され、出力
増幅器１２に６０の利得を発生させる。この回路の信号
分離は第４図に示す電圧Ｖ２の代りに駆動電流Ｉ２を発
生する。

１ ■１が増大するとトランジスタＱ１２導通状態が低下し
、トランジスタＱ１２が非導通状態になると利得が３０
になる。Ｉ２によりもたらされる出力増幅器の利得の少
しずつの変化により所望のガンマ補正が行なわれる。中
位の輝度信号レベルにおいてトランジスタＱ１２が非導
通状態になる前にトランジスタＱ１３は導通し始め、そ
のコレクタに電圧■　を発生する。この電圧Ｖ３は灰色
とピークの白色間の輝度レベルを含んでいる°画像情報
を表わす。信号電圧Ｖ３は抵抗７２とコンデンサ７４を
含む高域通過フィルタを駆動するエミッターフォロワＱ
１４に供給される。この高域通過フィルタはコントラス
ト強調のために使用される灰色〜白色領域のデテール信
号に相当する信号■　を分離する。信号Ｖ４はトランジ
スタＱ１５により増幅され、コンデンサ８２と抵抗８４
を介して増幅器１２に結合されるデテール信号を発生す
る。先に述べたように、少量の■３信号がコンデンサ７
６と抵抗７９を介して出力増幅器１２に直接ＡＣ結合さ
れる。

２ トランジスタＱ］２と０１３のベースはダイオードＤ１
とＤ２により設定される一定の相対電位にバイアスされ
る。抵抗７８は０．３ｍＡの零入力の電流をトランジス
タＱ１３に発生させ、トランジスタＱ１３が灰色レベル
の信号ピークにより非導通にならないようにする。

受像管（図示せず）のスポット・カットオフ電圧はトラ
ンジスタＱ１０のエミッタにおける黒レベル電圧を３．
５ボルトに設定し、受像管のグリッド第２の電圧を適当
に調整することにより陰極８０において約１６０ボルト
に設定される。

この回路はトラッキングエラーを避けるためにＲＧＢチ
ャネル間の整合を必要としない。これは滑らかな信号分
離によるものである。

本発明の構成は、大きな領域に亘る変化とは全く異なっ
て小さな画像領域におけるコントラストの変化に目がよ
り敏感であるという事実を利用するものである。中位か
ら高輝度の画像デテールにより発生される周波数は高め
られ、主のビデオ信号にＡＣ結合される。これにより平
均のビーム電３ 流を増加させることなくブリリアンスが著しく改善され
る。ＡＣ結合はいわゆるデテールのコントラストを増加
させるだけであり、ＤＣの輝度信号および大きい領域の
コントラストは影響されない。

受像管の焦点ぼけが発生する前に大きな領域の信号の間
よりも小さな領域のデテールの間受像管はより高いビー
ム電流まで駆動され得る。このブリリアンスの改善は非
常に大きい受像管の場合得に重要である。非常に大きな
受像管は小さな受像管に比べてぼやけて見え、またコン
トラストがより少なく見える。その理由は大きな管は銃
、シャドウマスク、および蛍光体により小さな管とほぼ
同じピーク値のビーム電流に制限されるが、その画像は
ずっと大きな領域に亘って広がるからである。

【図面の簡単な説明】

第１図は送信機、テレビジョン受像器、送信機と受信機
を含むテレビジョン系全体の伝達特性を示す。 第２図は第３図および第４図の構成の効果を理解するの
に有用なガンマ補正を受けたランプ信号４ を表わす図である。 第３図は本発明の１つの特徴による一実施例のブロック
図を示す。 第４図は本発明の１つの特徴による第３図の構成の更に
詳細なブロック図を示す。 第５図および第６図は第３図と第４図の構成の動作を理
解するのに有用な時間領域と周波数領域の波形を示す。 第７図は本発明のもう１つの特徴による第４図の構成を
具体化する回路の詳細図である。 第８図は本発明のさらにもう１つの特徴による第４図の
構成を具体化する好ましい回路の詳細図である。 １０・・・ルミナンス・クロミナンス処理回路、１８・
・・非線形な信号分離器、２０・・・高域通過フィルタ
。 周シ丈敷預域 ５００ＫＨｚ ＭＨｚ ５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ビデオ信号を比較的低い振幅レベルのビデオ信号
   に対応する第１の信号と比較的高い振幅レベルのビデオ
   信号に対応する第２の信号に分離する手段と、 前記第２の信号について高域通過の周波数濾波を行なう
   手段と、 前記ビデオ信号、前記第１の信号および前記高域通過の
   周波数濾波が行なわれた第２の信号を合成して合成ビデ
   オ信号を発生する手段とを含む、ビデオ信号処理装置。