JPH0614333A

JPH0614333A - デジタルビデオカメラ信号処理装置

Info

Publication number: JPH0614333A
Application number: JP4166058A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Maeda; 英一前田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1992-06-24
Filing date: 1992-06-24
Publication date: 1994-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】デジタルビデオカメラ信号処理装置におい
て、高周波領域の周波数特性を劣化させることなく、回
路構成を簡略化する。【構成】ＣＣＤ２の出力であるＹe，Ｃy，Ｍg，Ｇrの
４つの信号を遅延回路13で所定の出力端子に振り分け、
第１のマトリックス回路14で輝度信号Ｙ，色差信号Ｃ
r，Ｃbを出力し、更に第２のマトリックス回路15に輝度
信号Ｙ，ＬＰＦ16，17を通した色差信号Ｃr，Ｃbを入力
して、ＲＧＢ信号を求める。そして、このＲＧＢ信号に
対し以降の処理でＬＰＦなどによる帯域制限を施さずに
処理することでビデオ出力を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル信号処理を利
用したビデオカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、従来例を図７を参照しながら説明
する。図７は、従来例のデジタルビデオカメラ信号処理
回路を示すもので、13は遅延回路、14は第１のマトリッ
クス回路、15は第２のマトリックス回路、16〜20はロー
パスフィルタ(以降ＬＰＦと称す)、21〜24はガンマ変換
回路、25は第３のマトリックス回路、26はアパーチャー
補正回路、27はラインメモリ、28はエンコーダをそれぞ
れ示す。

【０００３】撮影情報を受光したＣＣＤは、その受光量
に応じて光電変換し、電気信号として出力する。このＣ
ＣＤ出力はＡ／Ｄ変換等で処理され、遅延回路13でデー
タ信号が振り分けられて、第１のマトリックス回路14に
入力される。第１のマトリックス回路14では入力したデ
ータ信号に対して所定の演算を施し、第１の輝度信号
Ｙ、第１の色差信号Ｃr，Ｃbを出力する。出力した第１
の輝度信号Ｙは、そのまま第２のマトリックス回路15に
入力され、また、第１の色差信号Ｃr，ＣbはＬＰＦ16，
17を通して第２のマトリックス回路15に入力される。第
２のマトリックス回路15は、入力した信号Ｙ，Ｃr，Ｃb
をＲＧＢ信号に変換する。このＲＧＢ信号は、それぞれ
帯域制限のためのＬＰＦ18，19，20を通してガンマ変換
回路22，23，24に入力され、ガンマ補正を行い、第３の
マトリックス回路25に入力される。第３のマトリックス
回路25は入力したＲＧＢ信号を第２の輝度信号Ｙおよび
第２の色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙに変換する。そして得ら
れた第２の色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙはエンコーダ28に入
力される。

【０００４】また、第１のマトリックス回路14で出力し
た第１の輝度信号Ｙは、ガンマ変換回路21に入力され、
ガンマ補正が施される。ガンマ変換回路21で出力した第
１の輝度信号Ｙは、ＬＰＦ等によって帯域制限が施され
ていないため、高周波成分はそのまま残っている。そこ
で、第１の輝度信号Ｙの低周波成分と第２の輝度信号Ｙ
とを入れ換えてなる輝度信号Ｙをアパーチャー補正回路
26に入力する。アパーチャー補正が施された輝度信号Ｙ
は、最終的な輝度信号としてエンコーダ28に入力され
る。そして、エンコーダ28は、輝度信号Ｙ、第２の色差
信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを符号化してビデオ出力とする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来アナログ処理で行
われていたＣＣＤカメラの信号処理に、近年デジタル処
理を採用するようになってきた。そのため、デジタル信
号の処理回路のＬＳＩ化に際し回路構成の簡略化が望ま
れている。また、デジタル信号処理において回路構成を
簡略化するために輝度信号系の処理を行わないＲＧＢだ
けの処理を行った場合、そのような構成では、輝度信号
の周波数特性が高周波領域で低下する傾向がある。ＣＣ
Ｄの高性能化等で画像の周波数特性が良くなった現状で
は、この高周波領域の周波数特性の劣化が無視できなく
なってきた。

【０００６】このような課題を解決するために本発明
は、高域の周波数特性を劣化させることなく、回路構成
を簡略化にすることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明は、(1)、撮像素子からの光電変換信号
をＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換し、該デジタル信
号の処理を行いビデオ信号を出力するデジタルビデオカ
メラ信号処理装置において、前記デジタル信号によるデ
ータを１水平走査期間だけ遅らせるラインメモリと、１
データ分遅らせる第１のラッチ回路と、前記ラインメモ
リの出力を１データ分遅らせる第２のラッチ回路からな
るデータ遅延回路と、該データ遅延回路の出力を第１の
輝度信号および第１の色差信号に変換する第１のマトリ
ックス回路と、前記第１のマトリックス回路からの出力
をＲＧＢ信号に変換する第２のマトリックス回路と、前
記ＲＧＢ信号を非線形変換するガンマ変換回路と、該ガ
ンマ変換回路で変換された前記ＲＧＢ信号を第２の輝度
信号および第２の色差信号に変換する第３のマトリック
ス回路と、前記第２の輝度信号を入力しアパーチャー補
正をする回路と、前記アパーチャー補正をされた第２の
輝度信号と上記第２の色差信号をエンコーダに入力しビ
デオ信号を送出する構成とする。

【０００８】(2)、(1)において、アパーチャー補正をす
る回路に入力される信号が、ガンマ変換回路で変換され
たＲＧＢ信号のＧ信号をハイパスフィルターに通し抽出
した高周波成分と、第２の輝度信号をローパスフィルタ
ーに通し高周波成分を削除した成分との和とした構成と
する。

【０００９】(3)、(1)において、データ遅延回路の出力
をデータクロック毎に信号を切り換える切り換え回路を
設け、第１のマトリックス回路と第２のマトリックス回
路を一つにしたマトリックス回路とした構成とする。

【００１０】

【作用】本発明は、上述のように、まず、(1)の構成に
より、画質を落とすことなく、ＬＰＦやガンマ変換回路
が削減可能となり、回路構成の簡略化が図れる。

【００１１】また、(2)の構成では、輝度信号の周波数
特性が低下する高周波領域の成分をその周波数領域で比
較的周波数特性の良いＧ信号の高周波成分で代用するこ
とにより、簡略化した回路構成でも高周波領域における
周波数特性の劣化防ぐことが可能になる。

【００１２】更に、(3)の構成により、第１のマトリッ
クス回路でデータ信号を入れ替える必要がなくなるた
め、第１のマトリックス回路の出力にクロック誤差とな
る高周波成分の発生が防止される。よって、第１のマト
リックス回路の出力に設けていた帯域制限用のＬＰＦを
削除できることで、第１と第２のマトリックス回路の合
成が可能となる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係る実施例について図面を参
照しながら詳細に説明する。なお、従来例と同一の部材
には同一の符号を付す。

【００１４】図１は本実施例による信号処理装置を備え
たデジタルビデオカメラの基本構成を示すシステムブロ
ック図であり、１は記録レンズ、２は撮像素子であるＣ
ＣＤ、３はＣＤＳ(相関二重サンプリング)回路、４はＡ
／Ｄ変換器、５はラインメモリ、６はプロセス回路、７
は圧縮回路、８はタイミングコントローラ、９はアドレ
スコントローラ、10はＣＰＵ、11はメモリーカード、12
はデジタルカメラをそれぞれ示す。

【００１５】記録レンズ１を通して入ってきた撮影情報
は、ＣＣＤ２により光電変換がなされ出力される。この
ＣＣＤ２には、図２で示すように、ＣＣＤ２の受光素子
に対し、Ｙe(イエロ)，Ｃy(シアン)，Ｍg(マゼンタ)，
Ｇr(グリーン)の色フィルタが、市松模様に重ねられて
いる。ＣＣＤ２が受光した撮影情報は、色フィルタによ
って色分解され、その光量に応じて受光素子に電荷が蓄
積される。そして、ＣＣＤ２は、蓄積された電荷を各ラ
イン毎のラスタースキャンにより撮影情報のデータ信号
として出力する。ＣＣＤ２からのデータ信号は、ＣＤＳ
回路３でリセットノイズ等が除去され、Ａ／Ｄ変換器４
でデジタル信号に変換され、タイミングコントローラ８
のタイミングで制御されたアドレスコントローラ９によ
り、ｎライン分のラインメモリ５にデータ信号の読み書
きを行うことで、ｎ×ｎのブロック(ｎは整数)単位の信
号に変換される。

【００１６】ブロック単位のデータ信号は、プロセス回
路６によりブロック単位の輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−
Ｙ，Ｂ−Ｙに変換される。ブロック単位の輝度信号Ｙ，
色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙは圧縮回路７により画像圧縮さ
れ、圧縮画像データはメモリカード11に記録される。こ
れらの一連のシーケンスはＣＰＵ10により制御される。

【００１７】第１の実施例に係るプロセス回路６につい
て図３を参照しながら説明する。第１の実施例は、図７
で示す従来の技術で述べたプロセス回路６における帯域
制限のためのＬＰＦ18，19，20及び、ガンマ変換回路21
を含む第１の輝度信号Ｙの分岐回路を省いたものであ
る。

【００１８】すなわち、補色市松の色フィルタを備えた
ＣＣＤ２の出力であるＹe，Ｃy，Ｍg，Ｇrからなるデー
タ信号は、ラインメモリ５によりｎ×ｎのブロックに変
換され、図３で示すように遅延回路13に入力される。遅
延回路13はデータ信号、つまり、Ｙe，Ｃy，Ｍg，Ｇrの
信号を所定の出力端子に振り分けるものである。この４
種のデータ信号は第１のマトリックス回路14により第１
の輝度信号Ｙ、第１の色差信号Ｃr，Ｃbに変換される。
この３つの信号の中で、第１の輝度信号Ｙはそのまま、
第１の色差信号Ｃr，ＣbはＬＰＦ16，17を経て第２のマ
トリックス回路15に入力され、ＲＧＢ信号に変換され
る。ＲＧＢ信号はテレビ用のガンマ変換回路22，23，24
によりガンマ変換がなされ、変換されたＲＧＢ信号は第
３のマトリックス回路25により第２の輝度信号Ｙ，第２
の色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙに変換される。ここで第２の
輝度信号Ｙはアパーチャー補正回路26とラインメモリ27
によりアパーチャー効果による高周波領域の出力の劣化
を補正するためのアパーチャー補正がかけられる。アパ
ーチャー補正回路28では注目する画素に対し、水平およ
び垂直アパーチャー補正を行い、水平アパーチャー補正
ではその隣り合う左右の画素から、垂直アパーチャー補
正ではその画素の上下の画素から補正を行う。このよう
にして、最終的な輝度信号Ｙ，色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ
信号が得られ、エンコーダ28により色信号を変調し、ビ
デオ信号として出力される。

【００１９】次に第１の実施例の作用を説明する。第１
のマトリックス回路14で得られた第１の輝度信号Ｙには
従来の技術で述べた帯域制限のためのＬＰＦを通してい
ないため、第３のマトリックス回路25で得られる第２の
輝度信号Ｙには高周波成分が含まれている。よって、従
来の技術で述べたような、輝度信号を高周波成分と低周
波成分に分けて処理し、アパーチャー補正回路26に入力
する時に、２つの成分を一つにするといったプロセスが
不要となり、その分のＬＰＦやガンマ変換回路が削除で
きる。

【００２０】次に、第２の実施例を図４を参照しながら
説明する。第２の実施例は、第１の実施例で説明したプ
ロセス回路６における第３のマトリックス回路25より出
力する第２の輝度信号Ｙの高周波成分を、ガンマ変換回
路23より出力するＧ信号の高周波成分に置換したもので
ある。

【００２１】すなわち、図４において、29はハイパスフ
ィルター(以下、ＨＰＦと称する)、30はアンプ回路、31
はＬＰＦ、32は加算器をそれぞれ示す。ＣＣＤ２からの
データ信号は第１の実施例と同様に遅延回路13、第１，
第２のマトリックス回路14，15による演算処理を施すこ
とでＲＧＢ信号に変換される。このＲＧＢ信号は、ガン
マ変換回路22，23，24によるガンマ変換が施され、第３
のマトリックス回路25により第２の輝度信号Ｙ、第２の
色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙに変換される。第２の色差信号
Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙはそのままエンコーダ28に入力される。
ところで、ガンマ変換回路23で出力したＧ信号はＨＰＦ
31によって高周波成分が抽出され、アンプ回路30でレベ
ル調整が行われ、加算器32に入力される。また、第３の
マトリックス回路25で出力した第２の輝度信号Ｙは、Ｌ
ＰＦ31によって高周波部分が除去され、加算器32に入力
される。加算器32は、ＨＰＦ29からの高周波成分と、Ｌ
ＰＦ31からの高周波成分を除去した成分とを加算して、
アパーチャー補正回路26に信号を送る。アパーチャー補
正回路26は、入力された信号に対し所定のアパーチャー
補正を行い、最終的な輝度信号Ｙを出力する。この輝度
信号Ｙをエンコーダ28に入力することにより、エンコー
ダ28からビデオ信号が出力される。

【００２２】次に第２の実施例の作用を説明する。一般
に、輝度信号Ｙの周波数応答は、高周波になるに従って
低くなる。第２の実施例は、この周波数応答性の低い領
域に対し、比較的周波数応答のよいＧ信号で代用するこ
とにより、最終出力の輝度信号Ｙの周波数応答を良好に
することが可能となる。

【００２３】次に、第３の実施例を図５，図６を参照し
ながら説明する。第３の実施例に係るプロセス回路６
は、図５に示すように、第１の実施例のプロセス回路６
における遅延回路13から出力するデータ信号を切り換え
る切り換え回路33を設け、その出力を、第１，第２のマ
トリックス回路21，22を１つにまとめたマトリックス回
路34に入力することによりＲＧＢ信号を得るものであ
る。

【００２４】以下、具体的に説明する。図６は、データ
遅延回路13および切り換え回路33の構成を示すものであ
る。データ遅延回路13は、前述したように、ＣＣＤ出力
の４種類のデータ信号Ｙe，Ｃy，Ｍg，Ｇrを所定の出力
端子に振り分けて出力するものである。そこで、便宜
上、データ遅延回路13の４出力を次のように第１〜第４
の出力と呼ぶことにする。すなわち、第１の出力は、ラ
インメモリ５によるｎ×ｎブロックにおいてｉライン目
のデータでｊピクセル目のデータをそのまま出力したも
の、第２の出力は、ラッチ回路35を経てｉラインｊ−１
ピクセル目のデータを出力したもの、ラインメモリ５に
よりｉ−１ラインｊピクセル目のデータを出力したも
の、第４の出力は、ラインメモリ５の出力をラッチ回路
36によりｉ−１ラインｊ−１ピクセル目のデータを出力
したものとする。データ遅延回路13から出力した４種類
の出力は、図６に示すように切り換え回路33を介して後
述するマトリックス回路34の４本の入力端子(図中Ａ〜
Ｄ)に送られる。切り換え回路33は、マトリックス回路3
4の４本の入力端子に対して第１の出力と第２の出力
間、及び、第３の出力と第４の出力間を互いにクロック
毎に切り換えるものである。従って、例えば、ｎ×ｎの
ブロック単位のデータ信号は、ｎ＝８であって、図２に
示す８×８の信号の配列であるとする。そこでｉ＝５，
ｊ＝４のとき、第１の出力はＹe，第２の出力はＣyとな
り、入力端子ＡにはＹe、入力端子ＢにはＣyが入力され
る。次にｉ＋１ラインｊピクセルのデータすなわち、ｉ
＝５，ｊ＝５のデータに移った第１の出力はＣy、第２
の出力はＹeとなるが、切り換え回路33により、入力端
子ＡにはＹe、入力端子ＢにはＣyが入力される。以降同
様に、第１，第２の出力はＹeとＣyが交互に変わるが、
入力端子ＡにはＹe、入力端子ＢにはＣyが変わらず入力
される。入力端子Ｃ，Ｄについても同様に、Ｍg，Ｇrが
変わりなく入力される。

【００２５】切り換え回路33から出力した４種の信号は
図５に示すようにマトリックス回路34に入力される。マ
トリックス回路34は、第１，第２のマトリックス回路1
4，15を合成したものである。具体的に説明すると、第
１，第２のマトリックス回路14，15は次の行列からな
る。

【００２６】

【数１】

【００２７】そして、マトリックス回路34は次の演算式
で表すことができる。

【００２８】

【数２】

【００２９】次に、第３の実施例に作用について説明す
る。まず、切り換え回路33によりＣＣＤ２からのデータ
信号Ｙe，Ｃy，Ｍg，Ｇrの配列を入れ替えることで、こ
れら４種の信号を入力し演算を行うマトリックス回路の
出力に誤差となる高周波成分の発生を防ぐことができ
る。つまり、従来は、データ信号Ｙe，Ｃy、およびＭ
g，Ｇrの間でデータ信号が入れ替わった状態で第１のマ
トリックス回路14に入力されるため、第１のマトリック
ス回路14では、入力信号、または、演算結果を入れ替え
る処理が必要となり、クロック毎に誤差となる高周波成
分が発生することがあった。第３の実施例は、その点を
未然に防いだものである。また、従来は、第１のマトリ
ックス回路14の出力に発生した誤差となる高周波成分を
除去するためのＬＰＦ16，17を備えていたが、第３の実
施例では、上述のように誤差となる高周波成分の発生を
防止しているためＬＰＦ16，17を削除できる。よって、
第１のマトリックス回路14から第２のマトリックス回路
15へ直接信号を出力することが可能となるために、両者
をまとめて１つのマトリックス回路34にすることができ
る。

【００３０】

【発明の効果】上述した本発明では、次に記載する効果
を奏する。

【００３１】まず、第１のマトリックス回路で出力した
輝度信号に対し帯域制限を行うＬＰＦを削除することに
より、アパーチャー補正回路に入力する輝度信号には、
高周波成分が含まれるため、従来における輝度信号の高
周波成分を抽出する信号経路が削除可能となり、回路規
模が削減できる。

【００３２】また、輝度信号の高周波領域の成分にＧ信
号の高周波成分を代用することで回路構成が簡単でかつ
最終出力の輝度信号の周波数応答をよくすることが可能
となる。

【００３３】更に、切り換え回路によりデータをクロッ
ク毎に切り換えることで、２つのマトリックス回路によ
る演算処理を１つのマトリックス回路で処理しても、画
質を劣化させずにマトリックス演算のための乗算器を節
約することが可能となり、ＩＣ化したときのチップサイ
ズを小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るデジタルビデオカメラ信
号処理装置を備えたデジタルカメラの基本構造を示すブ
ロック図である。

【図２】ＣＣＤのカラーコーディングを示す模式図であ
る。

【図３】本発明の第１の実施例に係るデジタルビデオカ
メラ信号処理装置を示すブロック図である。

【図４】本発明の第２の実施例に係るデジタルビデオカ
メラ信号処理装置を示すブロック図である。

【図５】本発明の第３の実施例に係るデジタルビデオカ
メラ信号処理装置を示すブロック図である。

【図６】ＣＣＤ出力の遅延回路及び切り換え回路を示す
説明図である。

【図７】従来例に係るデジタルビデオカメラ信号処理装
置を示すブロック図である。

【符号の説明】

２…ＣＣＤ(撮像素子)、４…Ａ／Ｄ変換器、５…ラ
インメモリ、６…プロセス回路、 13…遅延回路、
14…第１のマトリックス回路、 15…第２のマトリック
ス回路、 16〜20…ＬＰＦ、 21〜24…ガンマ変換回
路、 25…第３のマトリックス回路、 26…アパーチャ
ー補正回路、 28…エンコーダ、 29…ＨＰＦ、 31…
ＬＰＦ、 32…加算器、 33…切り換え回路、 34…マ
トリックス回路、 35，36…ラッチ回路。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 9/07 Ｃ 8943−5Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像素子からの光電変換信号をＡ／Ｄ変
換器でデジタル信号に変換し、該デジタル信号の処理を
行いビデオ信号を出力するデジタルビデオカメラ信号処
理装置において、前記デジタル信号によるデータを１水
平走査期間だけ遅らせるラインメモリと、１データ分遅
らせる第１のラッチ回路と、前記ラインメモリの出力を
１データ分遅らせる第２のラッチ回路からなるデータ遅
延回路と、該データ遅延回路の出力を第１の輝度信号お
よび第１の色差信号に変換する第１のマトリックス回路
と、前記第１のマトリックス回路からの出力をＲＧＢ信
号に変換する第２のマトリックス回路と、前記ＲＧＢ信
号を非線形変換するガンマ変換回路と、該ガンマ変換回
路で変換された前記ＲＧＢ信号を第２の輝度信号および
第２の色差信号に変換する第３のマトリックス回路と、
前記第２の輝度信号を入力しアパーチャー補正をする回
路と、前記アパーチャー補正をされた第２の輝度信号と
上記第２の色差信号を入力しビデオ信号を送出するエン
コーダとからなることを特徴とするデジタルビデオカメ
ラ信号処理装置。
【請求項２】アパーチャー補正をする回路に入力され
る信号が、ガンマ変換回路で変換されたＲＧＢ信号のＧ
信号をハイパスフィルターに通し抽出した高周波成分
と、第２の輝度信号をローパスフィルターに通し高周波
成分を削除した成分との和であることを特徴とする請求
項１記載のデジタルビデオカメラ信号処理装置。
【請求項３】データ遅延回路の出力をデータクロック
毎に信号を切り換える切り換え回路を設け、第１のマト
リックス回路と第２のマトリックス回路を一つにしたマ
トリックス回路としたことを特徴とする請求項１記載の
デジタルビデオカメラ信号処理装置。