JPH0548662B2 - - Google Patents

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JPH0548662B2
JPH0548662B2 JP59148548A JP14854884A JPH0548662B2 JP H0548662 B2 JPH0548662 B2 JP H0548662B2 JP 59148548 A JP59148548 A JP 59148548A JP 14854884 A JP14854884 A JP 14854884A JP H0548662 B2 JPH0548662 B2 JP H0548662B2
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JP
Japan
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signal
gamma correction
video signal
level
input video
Prior art date
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JP59148548A
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Japanese (ja)
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JPS6128277A (en
Inventor
Kazumasa Enami
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Japan Broadcasting Corp
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Japan Broadcasting Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、ビデオカメラやカラー補正器など
において必要とされる映像信号のガンマ補正処理
に関わるもので、特に低レベル(黒レベル)付近
での信号処理に関わるものである。
[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) This invention relates to gamma correction processing of video signals required in video cameras, color correctors, etc., especially near low levels (black levels). This is related to signal processing.

(従来の技術) 従来、アナグロ技術でガンマ補正を行なう場
合、低レベル(黒レベル)付近で利得が大きくな
り、こゝでの入力信号に含まれるランダムノイズ
成分などがより大きく増幅されて、暗いシーンの
ノイズが目立ち易くなり、全体として画質が劣化
するという欠点があつた。この欠点を除去するた
めには、黒レベルでの利得を理想的なガンマ補正
曲線(入力信号Vi、出力信号VOとするVO=V〓i
Υは例えば0.45)とは異なつたより小さな利得に
押えざるを得ず、理想的なガンマ補正をすること
ができなかつた。
(Conventional technology) Conventionally, when performing gamma correction using analog technology, the gain increases near the low level (black level), and random noise components included in the input signal here are amplified to a greater extent, resulting in dark The drawback was that noise in the scene became more noticeable and the overall image quality deteriorated. In order to eliminate this drawback, the gain at the black level should be set using an ideal gamma correction curve (where the input signal V i and the output signal V O are V O =V〓 i ,
For example, Υ is 0.45), and the gain has to be smaller than that, making it impossible to perform ideal gamma correction.

また、黒レベル付近の信号については帯域制限
をした上でガンマ補正を行うという方法も考えら
れるが、この方法によると、常に黒レベルの解像
度が悪くなるという欠点があつた。
Another possible method is to perform gamma correction after band-limiting signals near the black level, but this method has the disadvantage that the resolution of the black level always deteriorates.

さらにガンマ補正をデイジタル技術で実現した
場合も、同様な問題が生ずるとともに、低レベル
程量子化ステツプが粗くなることによる量子化エ
ラーの増大に対処するため、映像入力信号をあら
かじめ十分な精度で量子化するなど高価なA/D
変換器を必要とした。
Furthermore, even when gamma correction is realized using digital technology, similar problems occur, and in order to deal with the increase in quantization errors due to the coarser quantization steps at lower levels, the video input signal must be quantized with sufficient precision in advance. expensive A/D
Required a converter.

(発明が解決しようとする問題点) 本発明は冒頭にも述べた映像信号のガンマ補正
に際し、黒レベル付近で生ずる不都合、すなわち
暗いシーンのノイズが目立ち易くなつたり、デイ
ジタル処理では低レベル程量子化エラーが増大す
るという不都合を解決せんとするものである。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention addresses the problems that occur near the black level when performing gamma correction on the video signal mentioned at the beginning, such as the fact that noise in dark scenes becomes more noticeable, and in digital processing, the lower the level, the more This is intended to solve the problem of increased conversion errors.

(問題点を解決するための手段) 本発明は上記欠点を解決するため、従来のガン
マ補正に補助的な信号処理操作を付加するもので
ある。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above-mentioned drawbacks, the present invention adds an auxiliary signal processing operation to the conventional gamma correction.

すなわち本発明のガンマ補正方法は、入力映像
信号をガンマ補正するにあたり、入力映像信号レ
ベルと、当該入力映像信号の有する高域成分とを
検出して、前記入力映像信号が黒レベル付近にあ
り、かつ前記高域成分が少ないときは、黒レベル
付近の前記入力映像信号について帯域制限を行な
つた後、前記ガンマ補正を行なうことを特徴とす
るものである。
That is, in gamma correcting an input video signal, the gamma correction method of the present invention detects the input video signal level and the high frequency components of the input video signal, and detects that the input video signal is near the black level; In addition, when the high frequency component is small, the gamma correction is performed after band limiting the input video signal near the black level.

(作用) 第2図は、従来のガンマ補正回路による入出力
特性を示したものである。前述のように黒レベル
付近での利得が高い(傾きが立つている)ため、
黒レベル付近での微小な変化Δli(これは通常入力
映像信号内のノイズ成分や量子化誤差成分がより
多く含まれていると見なされる)は、出力Δlp
大きく増幅されてしまう。一方高い白レベル付近
の微小な変化ΔhiはΔhpとなり圧縮される。
(Operation) FIG. 2 shows the input/output characteristics of a conventional gamma correction circuit. As mentioned above, the gain is high (slope) near the black level, so
A minute change Δl i near the black level (which is usually considered to include more noise components and quantization error components in the input video signal) is greatly amplified by the output Δl p . On the other hand, a minute change Δh i near a high white level becomes Δh p and is compressed.

本発明ではこのΔlpの増大を少なくしようとす
るものであり、そのために、 黒レベルでの信号
を空間的に隣接画素間で信号の平均化処理を行な
つてS/Nを改善する。
The present invention attempts to reduce this increase in Δl p , and for this purpose, signals at the black level are averaged between spatially adjacent pixels to improve the S/N ratio.

平均化処理とはok=l vi(t+k・Δt)/n(こゝで
viは入力映像信号電圧、nは平均化しようとする
画素数、Δtはそれらの画素間のサンプル周期)
などの演算を行なうものであるが、演算して得ら
れた結果の小数部分を捨てないで有効に利用する
ことにより、例えばデイジタル処理の場合の量子
化誤差の増大を防ぐ。量子化誤差は、画素の信号
レベルの変化がなだらかな部分で目立ち易いこと
からもこの処理は適している。
The averaging process is ok=l v i (t+k・Δt)/n (here
v i is the input video signal voltage, n is the number of pixels to be averaged, and Δt is the sampling period between those pixels)
However, by effectively using the decimal part of the result obtained by the calculation without discarding it, an increase in quantization error in digital processing, for example, can be prevented. This processing is also suitable because quantization errors are more noticeable in areas where the pixel signal level changes gently.

さらに、信号レベルが急激に変化しているか否
かによつて平均化処理を止めるか実行するかの制
御も行なう。
Further, it also controls whether to stop or execute the averaging process depending on whether or not the signal level is changing rapidly.

信号レベルの変化を見るためには一般に二次微
分などの処理を施すが、これによつてS/Nは劣
化する。従つて、ガンマ補正を行なう前のS/N
が劣化していない入力信号によつてレベル変化を
検出する。
In order to see changes in signal level, processing such as second-order differentiation is generally performed, but this degrades the S/N ratio. Therefore, the S/N before gamma correction
Detects level changes using an input signal that has not been degraded.

第1図はその原理的回路構成のブロツク線図で
ある。第1図において、左側よりの映像信号入力
(レベルvi)は、切換器7を介したガンマ補正回
路1、平均処理回路2、輪郭検出回路3、レベル
比較器5に導かれる。映像信号入力と平均処理回
路2から出力された信号とは、切換器7によつて
選択されたガンマ補正回路1によりガンマ補正さ
れた信号(vp=v〓i)として出力される。この切換
回路の制御は、輪郭信号比較部(輪郭検出回路3
と比較器4)と信号レベル比較器5とによつて行
なわれる。すなわち切換器7が平均処理回路2側
に選ばれるのは、輪郭信号レベル(信号レベルの
変化または二次微分)がある値(k1)より小さ
く、かつ入力映像信号レベルがある値(k2)より
小さい場合である。言い換えれば、入力映像信号
レベルが黒レベル付近で、かつ信号レベルの急激
な変化がない場合には平均化されたS/Nの良い
信号が出力されることになる。
FIG. 1 is a block diagram of its principle circuit configuration. In FIG. 1, the video signal input (level vi ) from the left side is guided to the gamma correction circuit 1, the averaging circuit 2, the contour detection circuit 3, and the level comparator 5 via the switch 7. The video signal input and the signal output from the averaging circuit 2 are gamma-corrected by the gamma correction circuit 1 selected by the switch 7 and output as a signal (v p =v〓 i ). This switching circuit is controlled by the contour signal comparison section (contour detection circuit 3
comparator 4) and signal level comparator 5. In other words, the switch 7 is selected for the averaging circuit 2 when the contour signal level (change in signal level or second-order differential) is smaller than a certain value (k 1 ) and the input video signal level is below a certain value (k 2 ) . ) is smaller than In other words, when the input video signal level is near the black level and there is no sudden change in the signal level, an averaged signal with a good S/N ratio is output.

ガンマ補正回路1の構成は、特別なものではな
く、従来のアナグロ技術で行なつていた折線近似
の方式でも、またデイジタル技術にふさわしいメ
モリを使つたテーブル・ルツクアツプ方式でも良
い。黒レベル付近(vi<k2)の信号も、輪郭信号
レベルがk1より大なる部分では、出力は直接ガン
マい補正回路1から出力されるようにしておく。
輪郭信号レベルが大なる部分ではノイズや量子化
誤差は目立ちにくいことから問題はそれ程生じな
い。
The configuration of the gamma correction circuit 1 is not particularly special, and may be a broken line approximation method used in conventional analog technology, or a table lookup method using memory suitable for digital technology. Even signals near the black level (v i <k 2 ) are output directly from the gamma correction circuit 1 in portions where the contour signal level is greater than k 1 .
In areas where the contour signal level is high, noise and quantization errors are less noticeable, so problems do not occur much.

平均化処理回路2は、前述のように、 ok=l vi(t+k・Δt)/n ……(1) なる演算を行なうところであるが、必要とする画
素と隣接画素との位置関係によつて重み係数を変
えた ok=l ak・vi(t+k・Δt)/m ……(2) なる(mは定数)演算でもよい。
As mentioned above, the averaging processing circuit 2 performs the calculation ok=l vi (t+k・Δt)/n...(1), but the positional relationship between the required pixel and the adjacent pixel is The weighting coefficient may be changed by ok=l a k · vi (t+k·Δt)/m (2) (m is a constant).

以下簡単のため(1)式をもつて説明する。隣接画
素の位置関係は、所望の画素の左右にある画素の
みならず、上下、斜めに位置する画素を利用する
方法も考えられる。いま、黒レベル付近のガンマ
補正値が vp=l・vi ……(3) で近似されるものとする(lは定数)。この時平
均化する画素の数をnとすれば、vpは(1)式と(3)式
より vp=l・vi=l・ok=l vi(t+k・Δt)/n=l′ok=l vi(t+k・Δt) ……(4) (こゝでl′=l/n) となる。もし、l=nとなるように各定数を選べ
ば切換器への出力は単に隣接画素を累積したもの
で良く回路が簡略化される。このようにした時の
S/N改善率は10log n(dB)である。量子化誤
差はこのような平均化処理を行なわなければ、入
力映像信号の最低位のビツト(LSB)が変動す
ると出力はnレベル変動することとなり、nレベ
ル以下の信号変動を表現することができない。し
かし、この平均化処理を行なうことによつて
LSB分まで有効に使用することができる。何故
なら(4)式でl/nの計算によりLSBまで有効桁
となるからである。
For simplicity, the following will be explained using equation (1). Regarding the positional relationship of adjacent pixels, it is possible to use not only pixels on the right and left of a desired pixel, but also pixels located above, below, or diagonally. Now, it is assumed that the gamma correction value near the black level is approximated by v p =l· vi (3) (l is a constant). If the number of pixels to be averaged at this time is n, then v p is calculated from equations (1) and (3) as follows: v p =l・v i =l・ok=l v i (t+k・Δt)/ n=l' ok=l v i (t+k・Δt)...(4) (Here, l'=l/n). If each constant is selected so that l=n, the output to the switch will simply be the sum of adjacent pixels, and the circuit will be simplified. The S/N improvement rate when doing this is 10log n (dB). If quantization error is not averaged, if the lowest bit (LSB) of the input video signal fluctuates, the output will fluctuate by n levels, making it impossible to express signal fluctuations below n levels. . However, by performing this averaging process,
Up to the LSB can be used effectively. This is because in equation (4), the calculation of l/n results in significant digits up to the LSB.

(実施例) 第3図にl=n=8とした場合の具体的な実施
例を示す。遅延素子回路8によつて本線信号の隣
接画素をとり出す。上下、斜め、左右8個の画素
から平均化処理をしようとする場合、この遅延素
子回路は1ライン遅延線2個、1画素遅延素子6
個を組み合せて実現する。平均化処理回路で8ポ
イントの画素を加算すると約9dBのS/Nが改善
されて出力される。
(Example) FIG. 3 shows a specific example in which l=n=8. Adjacent pixels of the main line signal are extracted by the delay element circuit 8. When performing averaging processing from 8 pixels on the top, bottom, diagonal, and left and right sides, this delay element circuit requires two 1-line delay lines and 6 1-pixel delay elements.
Realize by combining pieces. When 8 points of pixels are added in an averaging processing circuit, the S/N is improved by about 9 dB and output.

輪郭検出信号の取り出しは、上記平均化処理回
路から出力と本線信号との差をとることにより得
られる。この輪郭信号は比較器4に入力され適当
な定数k1との比較により、ノイズによる信号の変
化成分(一般に検出される信号レベルは小さい)
と輪郭による信号変化成分(上記よりも大きい)
とをk1を境にして弁別する。
The contour detection signal is obtained by taking the difference between the output from the averaging processing circuit and the main line signal. This contour signal is input to the comparator 4 and compared with an appropriate constant k1 , the change component of the signal due to noise (generally the signal level detected is small)
and signal change component due to contour (larger than above)
Distinguish them using k 1 as the boundary.

一方本線信号も比較器5に直接入力される。こ
の比較器5では第8図bに示すように、平均処理
回路からの出力か直接の映像信号入力かを選択す
る基準のスレツシヨルドレベルk2が比較の対象と
なる。このようにo<vi<k2の時の入出力特性は
vp=8viとなる。量子化誤差は、例えば8ビツト
の映像入力があつたとすると、その出力は平均化
処理をしないと、LSB変化入力はその出力では
黒レベルで8倍となるから、LSBから第3ビツ
ト目までは不感帯となつてしまうが、平均化処理
をすればLSBまで有効な数字が出力できる。
On the other hand, the main line signal is also directly input to the comparator 5. In this comparator 5, as shown in FIG. 8b, the reference threshold level k2 for selecting between the output from the averaging circuit and the direct video signal input is the object of comparison. In this way, the input/output characteristics when o < v i < k 2 are
v p =8v i . The quantization error is, for example, if an 8-bit video input is received, and the output is not averaged, the LSB change input will be 8 times the black level at that output, so from the LSB to the 3rd bit. This results in a dead zone, but if you perform averaging processing, you can output valid numbers down to the LSB.

第3図bでA領域は平均処理回路からの出力領
域であり、B領域は直接の映像信号入力の領域で
ある。
In FIG. 3b, area A is the output area from the averaging circuit, and area B is the area for direct video signal input.

第3図の場合は、o<vi<k2の範囲で傾斜8の
直線近似を行なつただけだが、さらに例えばk2
vi<k3の範囲では傾斜4の直線の近似を行なうな
ど黒レベル付近で折線近似も行うことができる。
この場合は、比較器5をさらに1個増設してk2
vi<k3の範囲の時は平均処理回路へこの情報を送
り、8点加算から4点加算へと切替えるように制
御すればよい。
In the case of Fig. 3, only a linear approximation of the slope 8 was performed in the range of o<v i <k 2 , but furthermore, for example, if k 2 <
In the range of v i <k 3 , it is also possible to perform broken line approximation near the black level, such as approximation to a straight line with a slope of 4.
In this case, one more comparator 5 is added and k 2 <
When it is in the range of v i <k 3 , this information may be sent to the averaging circuit to control the switching from 8-point addition to 4-point addition.

(発明の効果) この発明を実施することにより、ガンマ補正を
する際に黒レベル付近での画質の劣化、量子化誤
差の増大を、空間的な平均化処理を行なうことに
よつて防ぐことができるので、有効なガンマ補正
をかけることができる。
(Effects of the Invention) By implementing the present invention, it is possible to prevent deterioration of image quality and increase of quantization error near the black level when performing gamma correction by performing spatial averaging processing. Therefore, effective gamma correction can be applied.

この方式によると輪郭信号も同時に得られるの
で、ビデオカメラや画質補正器など、ガンマ補正
回路と輪郭補正回路とが一体に組み込まれている
機器にとつて回路規模がそれ程大きくならなくて
すむ。
According to this method, a contour signal is also obtained at the same time, so the circuit size does not need to be so large for devices such as video cameras and image quality correctors that incorporate gamma correction circuits and contour correction circuits.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明方法を説明するための原理的回
路構成のブロツク線図、第2図は従来のガンマ補
正回路による入出力特性を示す図、第3図aは本
発明方法の具体的実施例を示す回路のブロツク線
図、第3図bはその時の入出力特性を示す図であ
る。
Fig. 1 is a block diagram of the principle circuit configuration for explaining the method of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing the input/output characteristics of a conventional gamma correction circuit, and Fig. 3a is a concrete implementation of the method of the present invention. FIG. 3b, a block diagram of an example circuit, is a diagram showing the input/output characteristics at that time.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 入力映像信号をガンマ補正するにあたり、入
力映像信号の信号レベルと、当該入力映像信号の
有する高域成分とを検出して、前記入力映像信号
が黒レベル付近にあり、かつ前記高域成分が少な
いときは、黒レベル付近の前記入力映像信号につ
いて帯域制限を行なつた後、前記ガンマ補正を行
なうことを特徴とするガンマ補正方法。 2 前記入力映像信号がデイジタル信号の場合、
隣接の画素につき平均化処理を施すことにより前
記帯域制限をなし、かつ前記平均化処理により生
ずる下桁の信号値をも出力することを特徴とする
特許請求の範囲第1項に記載のガンマ補正方法。
[Scope of Claims] 1. When performing gamma correction on an input video signal, detecting the signal level of the input video signal and the high-frequency components of the input video signal, and detecting that the input video signal is near the black level; When the high-frequency component is small, the gamma correction method is characterized in that the gamma correction is performed after band-limiting the input video signal near the black level. 2 If the input video signal is a digital signal,
The gamma correction according to claim 1, wherein the band limitation is achieved by performing averaging processing on adjacent pixels, and the lower digit signal value generated by the averaging processing is also output. Method.
JP14854884A 1984-07-19 1984-07-19 Gamma correcting method Granted JPS6128277A (en)

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