JPH06245100A - 映像信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、画像の階調度を調整して、画像の
つぶれを防止することを目的とする。 【構成】 本発明は、基準信号調整手段２により閾値以
上の輝度レベルに応じて変動する基準信号を比較手段３
に入力して、入力信号がそれを越えたときに輝度信号を
増幅する映像補正手段４の増幅率を変化させる。それに
より、輝度信号に伴って、映像補正手段４の増幅度が変
化して適度な階調度補正が行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、テレビジョン受像機、
ビデオテープレコーダ等の映像信号の階調を補正すると
きに用いる階調補正回路を備える映像信号処理装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】画像をより鮮明に見せるために映像信号
をガンマ補正等の非形線形増幅器を用いて、輝度信号の
ダイナミックレンジを拡大しようとする手段は、特開平
４−３７２６３号公報等により周知の技術である。

【０００３】この非線形特性の一例として、入力された
輝度信号が低いレベル（最も高いのが白レベル、低いの
が黒レベルである）の階調を伸長増幅し、高いレベルの
階調を圧縮することも上記公報に示されている。

【０００４】図９は従来例のガンマ補正を示す特性図で
ある。Ａは非線形増幅を行った特性曲線、Ｂは線形特性
曲線を表している。横軸は入力レベル、縦軸は出力レベ
ルを示す。

【０００５】非線形増幅の特性を図を用いて説明する。
同図の入力レベルＰは非線形増幅され、出力レベルＰ’
となる。ここで、Ｐ＜Ｐ’となっている。つまり、入力
信号が増幅されて出力されることがわかる。

【０００６】また、入力１００％のときは出力１００％
となり、入力と出力は同一レベルとなる。

【０００７】入力輝度信号は一定であることはまれであ
り、例えば、平均輝度レベルがレベルＰであっても、実
際の輝度レベルは０から１００％の範囲で変わることも
ありうる。

【０００８】例えば、平均輝度レベルＰで、輝度レベル
の変化をレベルａからレベルｂまでとすると、出力輝度
レベルではレベルａ’からレベルｂ’まで変化する。こ
のとき、ａ〜ｂとａ’〜ｂ’を比較すると、明らかに
ａ’〜ｂ’の方が大きくなっていることがわかり、ダイ
ナミックレンジが拡大していると言える。

【０００９】また、非線形特性の他の例として、図１０
に示すような黒レベル補正特性曲線がある。この図にお
いて、Ｃは本黒レベル補正曲線を示している。つまり、
５０％以下の入力レベルを非線形増幅して、黒浮き等の
不都合を解決している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
では映像のダイナミックレンジが拡大する反面に、レベ
ルａがレベルａ’まで増幅されるので、本来の輝度レベ
ルを失ってしまい、映像信号の黒レベル側の再現性が失
われることになる。

【００１１】つまり、画像全体のダイナミックレンジは
拡大するものの、平均輝度が上がってしまい、画面が明
るく感じられ、しかも、コントラスト感が失われる。

【００１２】また、他の従来例では黒レベルに補正を行
うために、黒レベルが目立たなくなってしまうことがあ
る。

【００１３】しかも、従来例を夫々組み合わせて使用す
ることも考えられるが、夫々の特性が合い反する特性で
あるために、結果的に夫々の効果が減少してしまう。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、映像信号源か
ら入力される輝度信号と、入力輝度信号に対して基準レ
ベルを境に前記輝度信号の階調を補正し、非線形特性の
出力を持つ映像補正手段と、前記輝度信号に応じて、前
記基準レベルを変化させる基準レベル調整手段と、から
なる映像信号処理装置を提供するものである。

【００１５】また、本発明は映像信号源から入力される
輝度信号と、該輝度信号に対して基準レベルを境に前記
輝度信号の階調を補正する非線形特性の出力を持つ映像
補正手段と、前記輝度信号の平均する平均手段、又は前
記輝度信号の最も黒レベル或るいは最も白レベルに検出
する輝度レベル検出手段を備え、前記平均手段又は前記
輝度レベル検出手段の出力に応じて、前記基準レベルを
変化させる基準レベル調整手段と、からなる映像信号処
理装置を提供するものである。

【００１６】

【作用】本発明は、入力映像信号の平均レベルが所定値
を越えたときの越えた電圧によって、非線形曲線特性の
基準電圧を変化させるものである。

【００１７】

【実施例】図１は本発明の実施例のブロック図を示すも
のである。

【００１８】１は予め設定した閾値レベルを発生する閾
値レベル生成手段、２は入力された輝度信号、または映
像信号の振幅を示す信号が入力され、その信号が前記閾
値レベルを越えた電圧について平滑あるいは平均し、そ
の平均信号に関連した電圧を基準信号として出力し、入
力信号が前記閾値を越えないときは一定レベルを出力す
る基準信号調整手段である。

【００１９】また、３は基準信号調整手段２からの基準
信号と入力信号を比較して基準信号を越えた入力信号に
応じて補正信号を生成する比較手段、４は補正信号に応
じて入力信号を増幅する増幅率を変化させ、入力信号に
対して非線形曲線特性の出力信号を得る映像補正手段で
ある。

【００２０】図２は図１の回路において基準電圧をある
一定の値にしたものの特性曲線である。この曲線は非線
形に階調を変化させる輝度レベルの変化点Ｘ１、Ｘ２を
設けたものである。

【００２１】変化点が同図ａのように低い場合、低輝度
レベルの階調の伸長が行われ、ダイナミックレンジを拡
大することができるが、黒付近の再現性が劣化するため
に、全体的に明るい画像となり、コントラスト感が損な
われることになる。

【００２２】変化点が同図ｂのように高い場合、補正量
が少ないために黒レベル側の再現性を劣化させることな
く、コントラスト感のある画像が得られるが、低輝度レ
ベルの階調の伸長がなく、輝度信号の低輝度レベルのダ
イナミックレンジを拡大することはできない。

【００２３】つまり、基準電圧を一定にした場合、その
レベルに応じて上記のいずれかの欠点を生じてしまうこ
とがわかる。そのために、本発明は入力された輝度レベ
ルに応じて基準信号を変化させて、非線形曲線を替える
ようにする。

【００２４】図１を用いて本発明を具体的に説明する。

【００２５】基準信号調整手段２は入力信号が閾値レベ
ルより小さいレベルであるとき、一定の基準電圧を、大
きいレベルであるとき、閾値レベルを越えた信号を平滑
化あるいは平均化した信号にしたがって可変する基準電
圧を出力する。

【００２６】つまり、図３に示す入出力特性を描く。横
軸は入力レベル、縦軸は基準信号である。ここで、閾値
レベルは例えば入力信号レベルの１０％程度に設定して
あるものとする。同図において、Ｘｓ点は閾値レベル以
下の出力、Ｘｅ点は最大レベルの出力を示す。

【００２７】図３に示すように入力信号に対して基準電
圧は１０％までは一定のレベルであり、それ以上になる
と入力信号の増加に伴って比例的に増加する。

【００２８】この基準電圧は比較手段３で入力された輝
度信号と比較される。ここで、輝度信号は逐次変動して
いるが、基準電圧は平均値等を利用しているのであまり
変動がないものである。そして、比較手段３は輝度信号
が基準信号を越えた場合、後段の映像補正手段４の増幅
率を変化させるように補正信号を出力し、越えなかった
場合、その増幅率は一定に保つように補正信号を出力す
る。

【００２９】それによって得られる出力信号は図２のよ
うになる。先ほども述べたように同図ａは基準電圧が低
い場合であり、増幅率の変化が入力のレベルの低い位置
から始まっている。また、同図ｂは基準電圧が高い場合
であり、増幅率の変化が入力のレベルの高い位置から始
まっている。

【００３０】それによって、入力信号のレベルに応じて
適当な増幅が可能となる。

【００３１】図４は本発明の第１の具体的実施例であ
る。

【００３２】５は比較手段３と映像補正手段４等を含む
ＩＣ（例えば三洋電機製：ＬＡ７６６８）等でなる信号
処理手段である。輝度信号は３ピンを介して、６ｄＢの
増幅回路５ｃを通って比較手段３に入力される。また、
５ピンに入力された輝度信号は同期分離回路５ａで同期
分離され、クランプ回路５ｂでクランプレベルが設定さ
れて、増幅回路５ｃの入力レベルのペデスタルレベルを
前記クランプレベル（ここでは２．８Ｖ）にクランプす
る。

【００３３】また、比較手段３にはバイアスによって、
２３ピンから非直線増幅の開始レベルを示す信号を、２
１ピンから非直線増幅を抑え始めるレベルを示す信号を
設定している。それにより、入力された信号が開始レベ
ルを越えたときに、非直線増幅するように映像補正手段
４に信号を出力し、入力された信号が補正された後、１
２ｄＢの増幅回路５ｄを介して、２２ピンから出力され
る。また、１ピン及び２４ピンに図示していないが低周
波通過フィルタ（以下ＬＰＦという）が接続されてい
る。６ピンはこのＩＣを駆動する電源電圧端子、１９ピ
ンはアース端子である。

【００３４】基準信号調整手段２は入力抵抗Ｒ２と、入
力抵抗Ｒ２にベースが接続されたトランジスタＱ１と、
トランジスタＱ１のコレクタに接続されたコンデンサＣ
３とそれと並列な抵抗Ｒ３とからなる平滑回路と、トラ
ンジスタＱ１のコレクタにベースが接続され、ベースに
抵抗Ｒ６、エミッタに抵抗Ｒ７、コレクタに抵抗Ｒ８が
接続されたトランジスタＱ２とで構成される。また、抵
抗Ｒ５と抵抗Ｒ４とで電源電圧Ｖ１を所定電圧に設定し
て閾値レベルとし、トランジスタＱ１のエミッタに閾値
レベルがかかっている。所定電圧は平滑回路、抵抗Ｒ
３、Ｒ５、Ｒ７に印加されている。

【００３５】入力された輝度信号はコンデンサＣ１を介
して基準信号調整手段２の入力抵抗Ｒ２と、信号処理手
段５のＩＣの３ピンに入力されるとともに、抵抗Ｒ１と
コンデンサＣ２の直列回路を通過して５ピンに入力され
る。また、基準信号調整手段２はトランジスタＱ２のコ
レクタに接続された抵抗Ｒ８との接続点から基準電圧を
発生し、２３ピンに基準電圧を入力する。

【００３６】次に、本発明をこの図４を用いて説明す
る。まず、基準信号調整手段２を考えない場合、つまり
２３ピンがオープンの場合を考える。入力された輝度信
号は直流分がカットされ、３ピン及び５ピンに入力す
る。５ピンに入力された信号は同期分離回路５ａによっ
て同期分離され、そして輝度レベルをクランプするクラ
ンプパルスを生成し、３ピンに入力された輝度信号をこ
のクランプレベルでクランプする。

【００３７】そのクランプされた輝度信号は６ｄＢの増
幅回路５ｃを介して、図５に示す線形特性となる。

【００３８】その信号は比較手段３で基準信号と比較さ
れる。この基準信号は２３ピン、２１ピン、２ピン、４
ピンに現れる電圧であり、２３ピンはオープンしている
とき、２．３Ｖにバイアスされている。この比較手段３
に入力される輝度信号が２３ピンの電圧を越えたとき、
比較手段３より映像補正手段４を通過する輝度信号の増
幅度を増加するような信号が出力される。２３ピンの電
圧は同図の変化点Ｘで示したレベルに該当する。そし
て、２１ピンの電圧（ここでは２．９Ｖ）で輝度信号の
増幅が抑えられ始める。

【００３９】つまり、同図のＹ３レベルから非直線増幅
が開始され、Ｙ２レベルで非直線増幅が抑えられ、輝度
信号レベルの最大レベルＹ１で非直線増幅が終了する。

【００４０】それによって、映像補正手段４からの出力
は同図の実線で示した非直線補正特性を描く。そして、
１２ｄＢの増幅回路５ｄにより２２ピンに最大２Ｖｐ−
ｐの輝度信号を出力し、後段の信号処理回路（図示しな
い）に伝送される。

【００４１】次に、本発明の特徴である基準信号調整手
段２を接続した場合を考える。

【００４２】直流分を除去された輝度信号は抵抗Ｒ２を
介してトランジスタＱ１に入力される。しかしながら、
トランジスタＱ１のエミッタには抵抗Ｒ４、Ｒ５による
閾値レベルが印加されているために、閾値電圧ＶＳ＝Ｖ
１×Ｒ４／（Ｒ４＋Ｒ５）にトランジスタＱ１のベース
−エミッタ電圧ＶBE１を加えた電圧（ＶＳ＋ＶBE１）を
越えないとトランジスタＱ１は導通しない。

【００４３】このトランジスタＱ１が導通しないと、ト
ランジスタＱ２も導通せず、この基準信号調整手段２の
出力はオープンの状態と同じ状態になり、２３ピンの電
圧はＩＣの内部電圧で決められた一定の電圧になる。

【００４４】そして、前記トランジスタＱ１が導通する
電圧を輝度信号が越えた場合、トランジスタＱ１にコレ
クタ電流ｉ１が流れる。この電流は入力輝度信号のレベ
ルに略比例する。この電流ｉ１はコンデンサＣ２と抵抗
Ｒ３の平滑回路で平滑化される。また、電流ｉ１が増加
するとトランジスタＱ２の導通量が増加し、それに伴っ
て、トランジスタＱ２のコレクタに接続された抵抗Ｒ８
の電圧降下が増加して、基準信号を増加させる。

【００４５】つまり、図３に示すように輝度信号に伴っ
て基準信号（変化点Ｘを決める電圧）は変化する。それ
により、入力信号の閾値レベル以上の信号の平均レベル
に応じて基準信号が変化し、非線形補正特性の開始点が
変化する。

【００４６】したがって、前述したように変化点が図２
ａのように低い場合、黒付近の再現性が劣化するため
に、全体的に明るい画像となり、コントラスト感が損な
われることになるが、全体的に輝度が抑えられた基準レ
ベルであるので問題なく、低輝度レベルの階調の伸長が
行われ、ダイナミックレンジを拡大することができる。

【００４７】また、変化点が図２ｂのように高い場合、
低輝度レベルの階調の伸長がなく、輝度信号の低輝度レ
ベルのダイナミックレンジを拡大することはできない
が、全体的に高い輝度の基準レベルであるので低輝度レ
ベルの階調伸長の問題なく、補正量が少ないために黒レ
ベル側の再現性を劣化させることなく、コントラスト感
のある画像が得られる。

【００４８】また、基準信号調整手段は、入力輝度信号
の閾値より低い部分を検出し、それによって、非直線特
性の開始点（変化点）Ｘを低くするように操作しても、
全く同様の作用を得ることができる。

【００４９】さらに、図４において２１ピンの電圧を入
力輝度信号に応じて変化させ、非線形特性を抑圧する点
を入力輝度信号に応じて変動させることにより、階調の
補正を輝度信号に合わせて行え、映像信号に適応した階
調補正も行える。

【００５０】図６は本発明の第２実施例を示す回路図で
ある。既に説明した部分と同一部分には同一符号を付け
説明は省略する。

【００５１】この実施例は入力輝度信号に使われる信号
に、黒レベル補正回路６による黒伸長を施した信号を用
いている。つまり、入力された輝度信号は抵抗Ｒ１とコ
ンデンサＣ２を介して信号処理手段５の５ピンに入力さ
れるとともにコンデンサを介して黒レベル補正回路６の
７ピンに入力される。そして、黒伸長が行われた輝度信
号はコンデンサＣ１を介して、信号処理手段５の３ピン
に入力されるとともに基準信号調整手段に入力される。

【００５２】ここで、黒レベル補正回路６は例えばソニ
ー製ＩＣ：ＣＸ２０１２５を使用できる。このＩＣは図
７に示す回路ブロック図で示される。本発明のポイント
でないので簡単に説明する。尚、図７ａは全体の回路構
成、図７ｂはＩＣ内部の回路構成である。

【００５３】同図ａ及びｂを用いて説明する。入力輝度
信号は、外付けのペデスタルクランプ用のコンデンサに
より直流分がカットされて、７ピンに入力される。クラ
ンプされた輝度信号は、輝度レベル５０％以下でスライ
スされる信号（ここでは黒信号という）を得る（黒検出
の出力）。

【００５４】この黒信号はゲインコントロールされて、
元の信号に加えられる。そして、得た信号はブランキン
グ領域が除去されて、最黒レベルを黒ピークホールド部
で得る。この最黒レベルとペデスタルレベルと比較して
得た誤差信号をゲインコントロールの制御信号として制
御する。それによって、黒信号の補正が行われる。そし
て、直流伝送率補正回路を介して５ピンより黒伸長した
信号を得る。

【００５５】したがって、この実施例において、黒伸長
した輝度信号においても映像補正が行えることがわか
る。すなわち、輝度信号の最低輝度レベルが高い場合
（比較的黒側の信号が少ない場合）、黒レベルの補正
（伸長）動作を行い、そのとき平均輝度レベルが高い場
合は、非線形補正は図２ｂの如く低輝度部分への影響が
少なくなるので、黒レベルの補正（伸長）動作に影響を
与えにくくなり、夫々の回路特性を相殺し合うことはな
い。また、輝度信号の平均輝度が低い場合はこの逆とな
る。

【００５６】第８図に第３実施例の回路図を示す。これ
は、第２実施例で用いた黒レベル補正回路６にある最黒
レベル部分より得られる黒ピークホールドレベルを利用
して補正を行うものである。

【００５７】２’は、第１実施例等の基準信号調整手段
２に該当する基準信号調整回路である。この基準信号調
整回路は入力信号が入力されるプラス端子と、電源電圧
Ｖ１０が抵抗Ｒ１０を介して入力されるマイナス端子と
からなるオペアンプＡ１と、このオペアンプＡ１の出力
を抵抗Ｒ１１を介してマイナス端子にフィードバックす
る手段と、抵抗Ｒ１２、Ｒ１３によって分圧して出力電
圧を得る手段とからなる。ここで、電源電圧Ｖ１０と抵
抗Ｒ１０、Ｒ１１等でマイナス端子に印加するレベルを
前記閾値レベルとしている。また、入力は黒レベル補正
回路６の１ピンに生じる最黒レベルをコンデンサＣと抵
抗Ｒにより平滑化して使用している。

【００５８】つまり、最黒レベルが閾値レベル以下であ
る場合、オペアンプＡ１の出力は一定となり、所定レベ
ルが信号処理手段５の２３ピンにかかり、最黒レベルが
閾値レベル以上である場合、オペアンプＡ１の出力は最
黒レベルに応じて変化し、それに伴って信号処理手段２
３ピンの電圧も変化するので、図３に示すように基準信
号は変化して、第１実施例と略同等な効果を得る。

【００５９】また、上記のように最黒レベルを検出でき
るものであればどのような回路も使用してもかまわな
い。

【００６０】

【発明の効果】本発明は、輝度信号のレベルに応じて映
像を補正する曲線の開始点を変化させることにより、画
像に最適な映像補正を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のブロック図ある。

【図２】非線形特性を示す図である。

【図３】本発明の映像補正手段の入出力特性図である。

【図４】本発明の第１実施例の具体的回路図である。

【図５】本発明の映像補正手段の補正特性を示す図であ
る。

【図６】本発明の第２実施例の具体的回路図である。

【図７】黒レベル補正回路の説明図である。

【図８】本発明の第３実施例の具体的回路図である。

【図９】ガンマ特性を示す図である。

【図１０】黒レベル補正特性を示す図である。

【符号の説明】

１ 閾値レベル生成手段 ２ 基準信号調整手段 ２’ 基準信号調整手段 ３ 比較手段 ４ 映像補正手段 ５ 信号処理手段 ６ 黒レベル補正回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 映像信号源から入力される輝度信号と、 入力輝度信号に対して基準レベルを境に前記輝度信号の
   階調を補正し、非線形特性の出力を持つ映像補正手段
   と、 前記輝度信号に応じて、前記基準レベルを変化させる基
   準レベル調整手段と、 からなる映像信号処理装置。
2. 【請求項２】 映像信号源から入力される輝度信号と、 該輝度信号に対して基準レベルを境に前記輝度信号の階
   調を補正する非線形特性の出力を持つ映像補正手段と、 前記輝度信号の平均する平均手段、又は前記輝度信号の
   最も黒レベル或るいは最も白レベルに検出する輝度レベ
   ル検出手段を備え、前記平均手段又は前記輝度レベル検
   出手段の出力に応じて、前記基準レベルを変化させる基
   準レベル調整手段と、 からなる映像信号処理装置。
3. 【請求項３】 前記平均手段は前記輝度信号と所定閾値
   レベルとを比較する比較手段と、該比較手段より得られ
   た信号を平滑する平滑化手段と、からなることを特徴と
   する請求項２記載の映像信号処理装置。