JPH03196775A - 階調補正回路 - 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、テレビカメラから得られるビデオ信号の階調
補正技術、特にビデオ信号中の輝度信号の階調を自動的
に適正に補正する回路に関するものである。

（従来の技術） 最近のテレビモニタは、映像信号に対する輝度変換特性
が変化してきた。すなわち、従来のテレビモニタのＴの
値は２．２であったが、最近のテレビモニタのＴ値は２
．８と大きくなる傾向にある。これは、視覚的には、テ
レビモニタを見たときに画面の暗い部分の階調特性が悪
くなる現象として現れる。この現象を改善する方法とし
て輝度信号の低レベル部分のみの利得を大きくして階調
を補正する技術が提案されている。従来の階調補正回路
としては、例えば特開昭６０−２１４６９２号公報に記
載されているものがある。この従来の階調補正回路は、
テレビカメラから出力されるビデオ信号中の輝度信号を
、ニー回路と呼ばれる非線形回路に通して、輝度信号の
黒レベルに近い側の階調変化を強調し、このように強調
した信号と元の輝度信号との差を階調補正信号として求
め、この階調補正信号を元の輝度信号に加えるようにし
ている。

（発明が解決しようとする課題） 上述した従来の階調補正回路においては、輝度信号全体
を非線形回路に通して黒レベルに近い側の階調を強調す
るようにしているので、高レベル部分にまでその影響が
及び、結果的に高レベル部分のコントラストが減少して
しまうと云う欠点があった。また、輝度信号の低レベル
部分の補正量を増加させると、黒レベルが持ち上がって
しまいそれに比例して高レベル部分のコントラストが減
少すると云う欠点もあった。したがって、低レベルの映
像成分がない被写体を撮像する場合、画面全体が白っぽ
くなってしまい、画質が劣化してしまう欠点があった。

このような欠点を解消するために、従来の階調補正回路
においては、階調補正信号を増幅する利得制御アンプを
手動により制御できるものとし、撮像している画像を絶
えず監視して階調補正が必要か否かをチエツクし、階調
補正によって画質が劣化してしまうような場合には、階
調補正信号の利得を零とするように制御する必要があっ
た。このような手動操作を行わなければならないのは、
使用者に負担をかけることになるとともに手元に適当な
モニタがない場合には利得制御アンプを適切に制御する
ことができず、操作ミスによる画像の乱れが発生する恐
れがあった。

さらに、従来技術においては、階調補正信号は常に正極
性として元の輝度信号に加えて低レベル部分の階調を強
調するようにしているが、画面の内容や演出効果によっ
ては、黒レベル近傍の階調を減少させるほうが望ましい
場合もあることを確かめたが、従来の階調補正技術では
これに対応することができず、したがって演出効果を十
分に発揮できないものであった。

本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去し、階調補
正が高レベル部分にまで影響せず、したがって低レベル
部分がない画面でも画面全体が白っぽくなることがない
とともに撮像している画像を監視して階調補正をオフす
るような手動操作を必要とすることなく常に良好な階調
補正を行うことができる自動階調補正回路を提供しよう
とするものである。

本発明の目的はさらに、画面の内容や演出効果に応じて
画面中の暗い部分の階調を下げ、相対的に明るい部分の
階調をあげるような階調補正を行うことかできるように
した自動階調補正回路を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の階調補正回路は、テレビカメラから出力される
ビデオ信号中の輝度信号の上限値および下限値をクリッ
プする手段と、上限値および下限値がクリップされた輝
度信号を非線形処理する手段と、非線形処理した信号と
クリップされた輝度信号との差を求めて階調補正信号を
出力する手段と、この階調補正信号を元の輝度信号に加
える手段とを具えることを特徴とするものである。

このような本発明の自動階調補正回路では、輝度信号全
体に対して階調補正を行わず、上限値と下限値との中間
のレベル輝度信号部分から階調補正信号を作成している
ため、高レベル部分に影響を及ぼすことなく階調補正を
行うことができ、したがって画質が劣化するのを有効に
防ぐことができる。

本発明の好適実施例においては１．前記輝度信号の下限
値をクリップする手段に、輝度信号の黒レベルをピーク
ホールドする回路と、このピークホールドした黒レベル
に基づいてクリップレベルが制御されるロアークリッパ
とを設ける。このように構成すると、下限値が黒レベル
に対応して自動的に変化するため、階調補正信号は黒レ
ベルに対応して自動的に変化し、低レベル信号が少ない
画面、例えば全体的に霧がかかったような画面のように
全体的にコントラストの差が少ない画面の場合でも、画
面が白っぽくなるのを有効に防ぐことができる。

本発明は、さらにテレビカメラから出力されるビデオ信
号中の輝度信号の低レベル部分から階調補正信号を抽出
する手段と、この抽出した階調補正信号を負極性として
元の輝度信号に加える手段とを具えることを特徴とする
ものである。

このような本発明の階調補正回路によれば、輝度信号の
低レベル部分の階調を下げることによって、画面中の明
るい部分を相対的に強調し、背景を暗くすることができ
、演出効果を一層上げることができる。

（実施例） 第１図は本発明の階調補正回路の一実施例の構成を示す
ブロック図である。図示していないテレビカメラから出
力される輝度信号Ｙを入力端子１で受け、これを増幅器
２で所定のレベルに増幅する。増幅した輝度信号を次に
アッパーリミッタ３に供給し、さらにロアーリミッタ４
に供給し、予め定めた上限値および下限値の中間の部分
を取り出す。

第２図はこれらアッパーリミッタ３およびロアーリミッ
タ４によって輝度信号Ｙの、上限値Ｕおよび下限値りの
中間のレベルを抽出する動作を示すものである。本発明
では、これらの上限値Ｕおよび下限値しは任意であるが
、実験的に適切な値に設定することができる。なお、第
２図の輝度信号Ｙは、第２図の右上隅に示すように両端
に真っ黒および真っ白なストライプを有し、これらのス
トライプの間では明るさが連続的に変化するようなテス
トパターンを撮像して得られるものを１フイ一ルド期間
に亘って示したものである。

第１図に示す実施例においては、増幅器２から出力され
る輝度信号を黒レベルピークホールド回路５にも供給し
、輝度信号に含まれている黒レベルをカメラブランキン
グ信号によって検出し、この検出した黒レベルの大きさ
に応じてロアーリミッタ４における下限値りを調整する
ようにする。

すなわち、検出した黒レベルの１５０％程度のレベルを
下限値りとして設定するようにする。また、黒レベルピ
ークホールド回路５におけるピークホールドの時定数を
適切に選択して、下限値が過度に変動しないようにする
。実験の結果、この時定数は例えば、５０Ｈ（Ｈは１ラ
イン周期）程度以上とすることによって良好な結果を得
ることができることを確かめた。本実施例では、このよ
うに下限値りのレベルを輝度信号の黒レベルに対応して
設定するようにしたため、輝度信号のレベルに応じた最
適の階調補正を自動的に行うことができる。

上述したようにして、上限値Ｕおよび下限値りの間の輝
度信号部分を抽出し、これを非線形回路６に供給して、
第３図に示すように黒レベルに近い信号成分が大きくな
るように増幅する。なお、第３図において、破線はロア
ーリミッタ４から出力される元のクリップされた輝度信
号を示すものである。このようにして非線形処理を施し
た輝度信号を減算器７の非反転入力端子に供給するとと
もにその反転入力端子には非線形回路６に通す前のクリ
ップされた輝度信号を供給し、第４図に示すようにこれ
らの差を階調補正信号Ｃとして取り出す。

第１図に示すように、減算器７から出力される階調補正
信号Ｃを、利得制御器８を経て混合器９に供給する。こ
の混合器９には入力端子１から元の輝度信号Ｙを供給し
てこれに階調補正信号を加え、階調が補正された輝度信
号Ｙ、を出力する。

利得制御器８には、階調補正信号の利得、すなわち振幅
を調整するための利得調整用可変抵抗１０を接続すると
ともに制御端子１１を接続する。この制御端子１１には
手動スイッチ１２から階調補正信号を正極性で加えるか
負極性で加えるかまたは階調補正をオフとする信号を供
給する。すなわち、使用者は、階調補正の極性および階
調補正を行うか行わないかを指示する信号をスイッチ１
２を操作して利得制御器８に供給することができる。こ
こで、階調補正を行うか行わないかを指示する信号を発
生させることは、従来技術と一見類似しているが、従来
技術では画面をモニタして階調補正のオン、オフを決め
ているので画質の劣化が生ずる恐れがあるが、本発明で
は諧調補正は自動的に適正なものとなるので従来のよう
な画質の劣化は生じず、演出効果を考えて諧調補正のオ
ン・オフや正極性で加えるか、負極性で加えるかを決定
することができる。

第５図Ａは入力端子１に供給される元の輝度信号Ｙを示
すものであり、第５図Ｂは上述した本発明の階調補正回
路において、階調補正信号Ｃを正極性で加えた場合を示
し、第５図Ｃは負極性で加えた場合を示す。さらに、第
５図りには、従来の階調補正回路で階調補正した場合を
示す。なお、これらの図面において、実線は黒レベルが
低い場合、鎖線は高い場合、破線は中間の場合をそれぞ
れ示している。第５図Ｂに示すように、本発明の階調補
正回路においては上限値と下限値の間の輝度信号を抽出
して階調補正信号を作成しているため、輝度信号の高レ
ベル部分に影響を与えることなく低レベル部分の利得を
選択的に大きくすることができるとともに上述した実施
例のように下限値を黒レベルに応じて調整すると黒レベ
ルの持ち上がりもないので、画面全体が白っぽくなるの
を有効に回避することができる。これに対し、第５図り
に示す従来の階調補正回路では、高レベル部分の利得も
相当大きくなるとともに黒レベルが著しく持ち上がるの
で画面全体が相当に白っぽくなってしまう。さらに、本
発明では階調補正信号を負極性として輝度信号に加える
ようにしたので、第５図Ｃに示すように画面の明るい部
分の輝度レベルを変化させずに、背景などの暗い部分の
輝度を下げることができる。このような階調補正は従来
のものでは行うことができなかったもので、本発明によ
って初めて可能となったものであり、ビデオカメラによ
って撮像された画像の演出の範囲を太き（広げることが
できるものである。

第６図ＡおよびＢは本発明の階調補正回路を組み込んだ
ビデオ信号処理回路の具体的回路構成の一例を示すもの
である。入力端子２１．２２　　および２３には、ビデ
オカメラから出力される赤、緑、青色信号を供給する。

また、入力端子２４には、ビデオカメラからのカメラブ
ランキングパルスを供給する。赤、緑および青色信号を
それぞれの色信号処理回路２５．２６および２７に供給
し、それぞれ所定の処理を施して端子２８．２９および
３０にそれぞれ赤、緑および青色信号を出力させる。こ
れらの色信号処理回路２５．２６および２７には遅延線
ＤＬＩ、　ＤＬ２およびＤＬ３を設け、種々の信号処理
による時間にずれを補正するようにする。入力端子２１
〜２３で受ける各色信号を増幅器兼アッパーリミッタ３
１に供給して増幅するとともに所定の上ｌ１１４Ｍを越
える信号部分をクリンプした信号を出力端子３２に出力
し、この信号をロアーリミッタ３３に供給し、下限値以
下の信号をクリップした信号を出力端子３４に出力する
。本例のロアーリミッタ３３では、下限値を固定し、輝
度信号のレベルを黒レベルピークホールド回路３５で検
出した黒レベルに応じて調整するようにしている。すな
わち、黒レベルピークホールド回路３５には、各色信号
処理回路２８．２９および３０から赤、緑および青色信
号を供給し、これらを合成して得られる輝度信号の黒レ
ベルを検出して出力端子３６に出力するようにする。こ
の黒レベルピークホールド回路３５には積分器３７を設
け、その積分時定数を５０ＨからＩＶ（フィールド周期
）としている。このようにして、ロアーリミッタ３３の
出力端子３４には、上限値および下限値の範囲内の輝度
信号が出力されることになる。この抽出された輝度信号
を次に、非線形回路３８に通し、その出力を差動アンプ
３９の一方の入力端子４０に供給する。この差動アンプ
３９の他方の入力端子４１にはロアーリミッタ３３の出
力を供給してこれらの差を階調補正信号として出力する
ようにする。このようにして作成した階調補正信号をロ
ーパスフィルタ４２を経て制御回路４３に供給する。こ
の制御回路４３の制御端子４４には階調補正信号のオン
・オフおよび極性を指定する信号を供給し、出力端子４
６に現れる階調補正信号の極性が所定のものとなるよう
にする。

また、この制御回路に、階調補正信号の利得を制御する
信号を外部から供給することもできる。この階調補正信
号は輝度信号処理回路４７に供給され、ここで作成され
る輝度信号に加えられる。すなわち、輝度信号処理回路
４７には、各色信号処理回路２８、２９および３０から
赤、緑および青色信号を供給し、これらを所定の割合で
合成して輝度信号を作成し、この輝度信号に階調補正信
号を加えるようにしている。このようにして階調補正し
た輝度信号をさらに白レベルを圧縮するオート・ニー回
路４８および白レベルクリップおよび黒レベルクリップ
回路４９に順次に供給した後、輝度信号出力端子５０に
供給する。また、各色信号処理回路２８．２９および３
０から出力される各色信号は色信号出力増幅回路５１で
増幅した後、それぞれ赤、緑および青色信号出力端子５
２．５３および５４に供給する。また、色信号出力増幅
回路５１からの各色信号を出力端子５５、５６および５
７を経てクロマキー回路に供給し、画面合成を行うよう
にする。

本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく
、幾多の変形や変更が可能である。例えば、上述した実
施例では、輝度信号の中間レベル部分を抜き出して階調
補正信号を作成し、これを負極性とし元の輝度信号に加
えるようにしたが、輝度信号全体を非線形回路に通して
階調補正信号を作成し、これを元の輝度信号に負極性で
加えるようにすることもできる。

（発明の効果） 上述した本発明の階調補正回路によれば、輝度信号の高
レベル部分に影響を与えることなく低レベル部分の階調
を良好に補正することができる。

また、輝度信号の黒レベルに応じた階調補正信号を作成
するようにした実施例では、被写体に応じた最適な階調
補正を自動的に行うことができる。

これは小型のハンディタイプカメラのように撮影状況を
常に適切なモニタで監視できない場合などにおいて特に
有効である。

また、テレビカメラのγ値を変更しないので、テレビカ
メラから出力される映像信号の色再現や高レベル部分の
階調度が変化しないため、従来見慣れている画像との違
和感がない利点もある。

さらに、高レベル部分の輝度レベルを変化させずに背景
などの低レベル部分の輝度レベルを変化させることがで
き、演出効果を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の階調補正回路の構成を示すブロック図
、 第２図はアッパーリミッタおよびロアーリミッタの動作
を示すグラフ、 第３図は非線形回路の動作を示すグラフ、第４図は階調
補正信号を示す図、 第５図Ａ−Ｄは本発明の階調補正回路における階調補正
動作を示すグラフ、 第６図ＡおよびＢは本発明の階調補正回路の具体的構成
の一例を示す回路図である。 １・・・輝度信号入力端子 ３・・・アッパーリミッタ ４・・・ロアーリミッタ ５・・・黒レベルピークホールド回路 ６・・・非線形回路 ７・・・減算器 ８・・・利得制御器 ９・・・混合器 １０・・・利得調整用可変抵抗 １１・・・制御端子 １２・・・極性指定用手動スイッチ Ｂ 第５図 （１ナ力階ｉ屑補正ＰＩ；夫 （負お神主補正） 従ぷ浩大 手 続 補 正 ± ミョ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、テレビカメラから出力されるビデオ信号中の輝度信
   号の上限値および下限値をクリップする手段と、上限値
   および下限値がクリップされた輝度信号を非線形処理す
   る手段と、非線形処理した信号と、上限値および下限値
   がクリップされた輝度信号との差を求めて階調補正信号
   を出力する手段と、この階調補正信号を元の輝度信号に
   加える手段とを具えることを特徴とする諧調補正回路。 ２、前記輝度信号の下限値をクリップする手段に、輝度
   信号の黒レベルを検出する黒レベルピークホールド回路
   と、このピークホールドした黒レベルに基づいてクリッ
   プレベルが自動的に制御されるロアークリッパとを具え
   ることを特徴とする請求項１記載の階調補正回路。 ３、前記階調補正信号を元の輝度信号に加える手段が、
   前記階調補正信号の利得を制御するとともにその極性を
   制御することができる利得制御器と、この利得制御器で
   利得および極性が制御された階調補正信号を元の輝度信
   号に加える混合器とを具えることを特徴とする請求項１
   または２記載の階調補正回路。 ４、テレビカメラから出力されるビデオ信号中の輝度信
   号の低レベル部分から階調補正信号を抽出する手段と、
   この抽出した階調補正信号を負極性として元の輝度信号
   に加える手段とを具えることを特徴とする階調補正回路
   。