JPH06276542A - 高輝度圧縮回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号がそれぞれ入力端子１１
〜１３から入力し、高輝度検出部１０において上記３原
色の信号から輝度信号を生成し、ある一定値以上の上記
輝度信号を検出し、この信号値にある係数をかけた値に
する。その後、差動増幅器１０９〜１１１で上記３原色
の信号値から、上述のある係数をかけた信号値をそれぞ
れ同時に差し引き、出力端子１４〜１６から出力する。 【効果】 高輝度における色再現性を大幅に向上させ、
色飛びを軽減させること容易に可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばテレビジョンカ
メラに用いられ、撮像素子で得られた３原色信号を効果
的に伝送するための高輝度圧縮回路に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】テレビジョンカメラ等において、画面の
背景などに明るい被写体がある場合にしばしば発生す
る、背景のいわゆる色飛び現象を改善する信号処理方法
としては、カラー映像信号を伝達する場合、最大値が規
定されているためカメラ側に高輝度圧縮回路を設けて、
撮像素子で得られた信号をより効果的に伝送する手段が
採られている。

【０００３】上記撮像素子から得られる信号のダイナミ
ックレンジは通常６００％程度である。この信号をすべ
て伝達することはできない（輝度信号は最大１１０％ま
で）ので、カメラ側で信号を圧縮する処理をしている。
その圧縮技術とは、１００％以上の映像信号が回路系に
入力した場合に、１００％の値を境にそれ以上の信号を
一定の比率で分圧する技術である。

【０００４】ここで従来の高輝度圧縮回路について説明
する。図５において、ＣＣＤカメラ５１ａ〜５１ｃから
出力されたＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色信号は
それぞれ増幅器５２ａ〜５２ｃにおいて増幅されて後述
するニー回路５３ａ〜５３ｃに入力される。このニー回
路５３ａ〜５３ｃで、ある一定値以上の信号値を減少さ
せる処理、すなわちニー処理を施された信号はγ補正回
路５４でγ補正を施された後に後述するホワイトクリッ
プ回路５５ａ〜５５ｃでホワイトクリップ処理を施さ
れ、ある一定値以上の信号値が一律にカットされる。そ
の後これら３原色信号Ｒ，Ｇ，Ｂはマトリクス回路５６
に入力される。前記マトリクス回路５６は輝度信号Ｙと
２つの色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを合成する。なお、上記
輝度信号Ｙは、いわゆるＮＴＳＣ規格では、以下の式で
定義される。

【０００５】 Ｙ＝０．５９Ｇ＋０．３Ｒ＋０．１１Ｂ ・・・（１）

【０００６】上記輝度信号Ｙ及び各色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ
−Ｙはエンコーダ５７に送られ、ここで上記ＮＴＳＣ規
格に準拠した信号（ＶＢＳ）に変換され、複合カラー映
像信号として出力される。

【０００７】ここで上記図５で示したホワイトクリップ
回路及びニー回路について説明する。図６にホワイトク
リップ回路６０を示す。この回路では、入力値がある一
定値以上になると、負荷インピーダンスが０になるよう
にトランジスタ等を使用して制御する方法を用いてい
る。この図６において、トランジスタ６２のベースは抵
抗６３に接続されているので、前記トランジスタ６２の
ベース電圧はある一定値にクリップされている。このベ
ース電圧がホワイトクリップ値である。トランジスタ６
１のベース電圧とトランジスタ６２のベース電圧（ホワ
イトクリップ値）を比較して、上記トランジスタ６１の
方が小さい場合はそのまま上記トランジスタ６１のエミ
ッタから出力され、大きい場合は上記トランジスタ６１
のエミッタから上記ホワイトクリップ値が出力される。
すなわちこの場合は上記抵抗６３により設定される上記
トランジスタ６２のベースの出力値でカットされて出力
される。トランジスタ６４は上記トランジスタ６１のベ
ース−エミッタ間電圧を補正するために用いられる。こ
の回路を上記図５に示す上記ホワイトクリップ回路５５
ａ〜５５ｃのように用いた結果、図７に示すように、時
間と共に値が増大する上記色信号Ｒ，Ｇ，Ｂ及び輝度信
号Ｙがそれぞれホワイトクリップ値において一律にカッ
トされる。

【０００８】ニー回路は、入力値がある一定値以上にな
ると、負荷インピーダンスを減少するようにトランジス
タ等を使用して制御する方法を用いている。図８にニー
回路８０を示す。トランジスタ８１及び８２の動作は上
記図６における上記トランジスタ６１及び６２と同様で
ある。また上記図６の上記トランジスタ６２のベース電
圧（ホワイトクリップ値）は、図８におけるニーポイン
トの出力値に相当する。

【０００９】上記図８において、上記トランジスタ８１
及び８２を通り、抵抗８３でニーポイントの出力値でク
リップされた信号と、トランジスタ８４でバッファされ
て何も処理されていない信号が、抵抗８５で適当な比率
で混合されることで、トランジスタ８６のベースには上
記信号の高輝度部分が圧縮された信号が得られる。な
お、上記トランジスタ８６は、上記トランジスタ８１及
び８４のベース・エミッタ間電圧の補正用及びバッファ
用に使用される。

【００１０】ある単色の被写体を撮影する際にレンズの
絞りをクローズから開放に変化させたときのＲ，Ｇ，Ｂ
の色信号は上述のニー回路及びホワイトクリップ回路を
通ることにより、例えば図９に示すグラフのように圧縮
される。すなわちこのグラフは時間と共に大きさが増大
するＲ，Ｇ，Ｂの色信号がそれぞれ上記図６に示すホワ
イトクリップ回路６０を通った後、上記図８に示すニー
回路８０から出力された色信号値を示すグラフである。

【００１１】上記図９では、各々の上記色信号が他の色
信号に関係なく当該色信号が規定値を超えた場合に圧縮
をかける。そのため上記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号がそれぞれ
高輝度圧縮を受けるタイミングが異なり、上記図９のグ
ラフでは、時刻ｔ₁ 以降は色相、色調共に変化してしま
う。また実際のテレビジョンカメラでは、高輝度圧縮後
に上述のホワイトクリップが各信号にかかり、時刻ｔ₂
以降はすべて白色になってしまう。なお、実際には上記
図５のγ補正回路１４でγ補正を行うが、ここでは説明
の簡略化のために省略する。

【００１２】上述のように従来の高輝度圧縮回路は、色
信号値がある一定値を超えた場合にその信号値を圧縮す
るという処理をＲ，Ｇ，Ｂ別々に行っている。そのため
に、例えばＲの信号だけが上記一定値を超えた場合、Ｒ
の信号のみに圧縮がかかり、そのため上記Ｒ，Ｇ，Ｂの
色信号値の比率が変わり色彩に変化が生じてしまう。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の高
輝度圧縮回路では、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号をそれぞれ独立
に、信号値がある一定値を超えたとき圧縮するので、上
記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号の１つが一定値を超えた時刻から
これら３つの色信号の比率が変わり色彩に変化が生じる
という問題がある。

【００１４】また上述の問題に対処するために、上記輝
度信号のみに圧縮をかけるという方法もあるが、その場
合上記ＮＴＳＣの信号規格から外れてしまうという問題
が生じてしまう。

【００１５】そこで本発明は、上述の課題に鑑みて提案
されたものであって、高輝度における色再現性の大幅な
向上を計ると共に、色飛びを軽減させることのできる信
頼性の高い高輝度圧縮回路を提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る高輝度圧縮
回路は、上述したような課題を解決するために、３原色
信号の処理を行う高輝度圧縮回路において、上記３原色
信号から輝度信号を生成する手段と、ある一定値を超え
た上記輝度信号を検出する手段と、ある一定値を超えた
上記輝度信号の信号値にある係数をかける手段と、その
係数をかけた信号値を上記３原色のそれぞれの信号値か
ら同時に引いて出力する各減算手段を備えて成ることを
特徴とするものである。

【００１７】

【作用】本発明に係る高輝度圧縮装置は、上記輝度信号
がある一定値を超えたときに上記Ｒ，Ｇ，Ｂ３つの信号
値から同時に同量の値を差し引く結果、上記３つの信号
がカラー映像信号に変換されて出力されるときの信号値
を一定に保つことが可能となる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明に係る高輝度圧縮回路の実施例
を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る
高輝度圧縮回路の第１の実施例を示した図である。この
図１において、入力端子１１〜１３から入力されたＲ，
Ｇ，Ｂの各色信号は高輝度検出部１０に入り、ここで上
記輝度信号Ｙを生成し、ある一定値以上の上記輝度信号
Ｙを検出し、この信号値にある係数をかけた信号値とす
る。その後差動増幅器１０９〜１１１において上記係数
をかけた信号値を上記Ｒ，Ｇ，Ｂ各色信号値から同時に
差し引き、出力端子１４〜１６からＲ’，Ｇ’，Ｂ’の
各色信号として出力する。

【００１９】時間と共に大きさが線形に増大するＲ，
Ｇ，Ｂの各色信号を当該高輝度圧縮回路に入力する場合
を考察する。上記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号が上記入力端子１
１〜１３から入力し、上記高輝度検出部１０に入る。こ
れら３つの入力信号は抵抗１０１〜１０３で合成されて
上記（１）式で示した輝度信号Ｙとなり、トランジスタ
１０４のベースに入力される。このトランジスタ１０４
のエミッタからは、上記図８における上記トランジスタ
８１と上記トランジスタ８２の関係とは逆に、より大き
な信号のみが出力される。換言すれば、トランジスタ１
０５のベースに入力する信号よりも大きな信号のみが上
記トランジスタ１０４のエミッタから出力される。すな
わち上記トランジスタ１０５のベースに接続された抵抗
１０６でニーポイントが設定される。コンデンサ１０７
において上記トランジスタ１０４のエミッタから出力さ
れた信号の直流成分を取り去り、抵抗１０８でその信号
値に適当な係数ｋをかけた値（以後信号値ｋＫとする）
として、上記差動増幅器１０９〜１１１において上記
Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号値から上記信号値ｋＫを引いた値と
する。その後上記差動増幅器１０９〜１１１を通った信
号は、上記図６で示したホワイトクリップ回路６０と同
様のホワイトクリップ回路１１２〜１１４を通り、後述
する式（２）〜（４）及び図２で示すＲ’，Ｇ’，Ｂ’
３つの色信号が上記出力端子１４〜１６から出力され
る。

【００２０】上述の事情について、以下に式を用いて説
明する。圧縮前の信号をそれぞれＲ，Ｇ，Ｂ，Ｙ、圧縮
後の信号をそれぞれＲ’，Ｇ’，Ｂ’，Ｙ’、圧縮の係
数をｋ、上記輝度信号Ｙの圧縮を始める規定値、すなわ
ちニーポイントの値をＹ_t として、Ｙ−Ｙ_t をＫとする
と、

【００２１】 Ｒ’＝Ｒ−ｋＫ ・・・（２） Ｇ’＝Ｇ−ｋＫ ・・・（３） Ｂ’＝Ｂ−ｋＫ （０≦ｋ≦１） ・・・（４）

【００２２】となり、

【００２３】 Ｙ＝ｒＲ＋ｇＧ＋ｂＢ （ｒ＋ｇ＋ｂ＝１） ・・・（５）

【００２４】とすると、

【００２５】 Ｙ’＝ｒＲ’＋ｇＧ’＋ｂＢ’ ＝ｒＲ＋ｇＧ＋ｂＢ−ｋＫ（ｒ＋ｇ＋ｂ） ＝Ｙ−ｋＫ ・・・（６）

【００２６】となる。色を示す色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ
とＲ’−Ｙ’，Ｂ’−Ｙ’との関係は、上記（２），
（４），（６）式を用いて、

【００２７】 Ｒ’−Ｙ’＝Ｒ−ｋＫ−（Ｙ−ｋＫ） ＝Ｒ−Ｙ ・・・（７） Ｂ’−Ｙ’＝Ｂ−ｋＫ−（Ｙ−ｋＫ） ＝Ｂ−Ｙ ・・・（８）

【００２８】となり、上記輝度信号Ｙのみに圧縮がかか
り、色彩の変化は生じない。

【００２９】次に上記図１で説明した高輝度圧縮回路及
びホワイトクリップ回路を通した信号の様子の一例を図
２に示す。時間と共に増大するＲ，Ｇ，Ｂの色信号の中
で、まず初めにＲの信号が時刻ｔ₁ でニーポイントに達
するが、ここでは圧縮はかからない。時刻ｔ₃ で上記
Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号から生成した輝度信号Ｙが上記ニー
ポイントに達する。この時刻ｔ₃ において上記輝度信号
Ｙに圧縮がかかり、上記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号がＲ’，
Ｇ’，Ｂ’のように非線形に変化する。ところが上述の
ようにカラー映像信号として伝送される信号であるＲ−
Ｙ及びＢ−Ｙの値が一定に保たれ、上記輝度信号Ｙのみ
が変調を受けるだけである。つまり上記図９のグラフで
色相及び色調共に変調を受ける時刻ｔ₁ を過ぎても、上
記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号の中の１つ（ここではＲの信号）
が最初にホワイトクリップの影響を受ける時刻ｔ₄ まで
は、色相及び色調共に全く変化がなく、また上記図９
で、上記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号が全てホワイトクリップの
影響を受ける時刻ｔ₂ を過ぎても白色にはならない。

【００３０】次に、本発明に係る高輝度圧縮回路の第２
の実施例について説明する。この第２の実施例では、上
記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号値の中で最も大きな値のものを、
上述の第１の実施例における上記輝度信号Ｙの代わりに
用いる。

【００３１】図３において、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号が入力
端子３１〜３３から入力し、高輝度検出部３０に入る。
トランジスタ３０１〜３０３で上記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号
値の中で最も大きな値のもの（以後信号Ｍとする）を選
択し、その信号Ｍのみが出力される。上述の第１の実施
例と同様にトランジスタ３０４のベースが接続されてい
る抵抗３０５でニーポイントが設定されているので、上
記信号Ｍがこのニーポイントより大きいときのみ、上記
信号Ｍが上記トランジスタ３０１〜３０３の中で該当す
るトランジスタのエミッタから出力される。その後コン
デンサ３０６において直流成分を取り除き、抵抗３０７
で適当な係数ｋ’をかけた値（以後信号値ｋ’Ｋ’とす
る）として、差動増幅器３０８〜３１０で上記Ｒ，Ｇ，
Ｂ３つの信号値からそれぞれ上記信号値ｋ’Ｋ’を引い
た値とする。これら３つの信号はそれぞれ上記図６で示
したホワイトクリップ回路６０と同様のホワイトクリッ
プ回路３１１〜３１３を通り、出力端子３４〜３６から
出力される。

【００３２】本第２の実施例では、時間と共に大きさが
増大する信号である上記Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号の中で最も
大きな値Ｍを用いて、上記（２）〜（４）式におけるＫ
＝Ｙ−Ｙ_t がＫ’＝Ｍ−Ｍ_t （Ｍ_t ：Ｍの圧縮を始める
規定値）となるだけであるので、上述の第１の実施例と
同様に、上記輝度信号Ｙのみに圧縮がかかり、カラー映
像信号として伝達される信号であるＲ−Ｙ及びＢ−Ｙの
値は不変に保たれる。従って、ホワイトクリップの影響
を受ける時刻までは色相、色調共に全く影響がなく、ま
たその時刻を過ぎても白色にはならない。

【００３３】次に、本発明に係る高輝度圧縮回路の第３
の実施例について説明する。この第３の実施例では、上
述の第１の実施例における上記図１の高輝度圧縮回路と
従来における上記図８のニー回路８０を組み合わせたも
のである。

【００３４】図４において、入力端子４１〜４３から入
力したＲ，Ｇ，Ｂの色信号は、上述の第１の実施例にお
ける上記図１の上記高輝度検出部１０と同様の高輝度検
出部４０に入る。ここで上述のように上記信号値ｋＫの
信号を出力する。また上記入力端子４１〜４３から入力
したＲ，Ｇ，Ｂ３つの色信号は、それぞれ上記図８の上
記ニー回路８０と同様のニー回路４０１〜４０３でニー
処理をされ、この信号が差動増幅器４０４〜４０６で上
記信号値ｋＫを引かれた値となり、上記図６で示したホ
ワイトクリップ回路６０と同様のホワイトクリップ回路
４０７〜４０９を通り、出力端子４４〜４６から出力さ
れる。

【００３５】この第３の実施例における高輝度圧縮回路
では、出力信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’は上述の第１の実施例
における出力信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’を表す式である上記
（２）〜（４）式と以下のように異なる。上記出力
Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’は、上記ニー回路４０１〜４０３にお
いて、上記図８のニー回路８０におけるニーポイントの
値をＴとして、

【００３６】 Ｒ’＝ｓＲ＋ｔＴ−ｋＫ （ｓ＋ｔ＝１） ・・・（２）’ Ｇ’＝ｓＧ＋ｔＴ−ｋＫ ・・・（３）’ Ｂ’＝ｓＢ＋ｔＴ−ｋＫ ・・・（４）’

【００３７】となる。その結果、出力される輝度信号
Ｙ’及びカラー映像信号として伝送される信号である
Ｒ’−Ｙ’及びＢ’−Ｙ’は以下のようになる。

【００３８】 Ｙ’＝ｓＹ＋ｔＴ−ｋＫ ・・・（６）’ Ｒ’−Ｙ’＝ｓ（Ｒ−Ｙ） ・・・（７）’ Ｂ’−Ｙ’＝ｓ（Ｂ−Ｙ） ・・・（８）’

【００３９】すなわち信号Ｒ’−Ｙ’，Ｂ’−Ｙ’はｓ
倍（０≦ｓ≦１）となって出力されるので、高輝度にお
ける色再現性を制御することが可能となる。

【００４０】なお、本第３の実施例では、上記図１の高
輝度圧縮回路と従来における上記図８のニー回路８０を
組み合わせたものであるが、上記図３の高輝度圧縮回路
と上記ニー回路８０と組み合わせることも可能である。

【００４１】

【発明の効果】上述のように、本発明に係る高輝度圧縮
回路は、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号から生成する輝度信号等を
基準にして、この信号が規定値に達したときに、この信
号の値にある一定値をかけた値を上記Ｒ，Ｇ，Ｂ３つの
信号値から同時に引いた値を出力する回路である。従っ
て、上記Ｒ，Ｇ，Ｂ３つの信号に圧縮を施しても色相、
色調共に全く影響がないので、高輝度における色再現性
を大幅に向上させ、色飛びを軽減させることができる。
また、上述の高輝度圧縮回路と従来のニー回路を組み合
わせることによって、高輝度における色再現性を制御す
ることは容易であり、リモートコントロールによる制御
も簡単に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施例となる高輝度圧縮回
路の概略構成を示す図である。

【図２】本発明に係る第１の実施例となる高輝度圧縮回
路によるＲ，Ｇ，Ｂの色信号の時間変化を表すグラフで
ある。

【図３】本発明に係る第２の実施例となる高輝度圧縮回
路の概略構成を示す図である。

【図４】本発明に係る第３の実施例となる高輝度圧縮回
路の概略構成を示す図である。

【図５】従来の高輝度圧縮回路を用いたカラー映像の伝
送装置を示すブロック図である。

【図６】ホワイトクリップ回路の概略構成を示す図であ
る。

【図７】Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号がホワイトクリップ回路を
通った際の時間変化を表すグラフである。

【図８】ニー回路の概略構成を示す図である。

【図９】従来の高輝度圧縮回路によるＲ，Ｇ，Ｂの色信
号の時間変化を表すグラフを示す図である。

【符号の説明】

１０，３０，４０・・・高輝度検出部 １１〜１３，１３１〜１３３，４１〜４３・・・入力端
子 １４〜１６，３４〜３６，４４〜４６・・・出力端子 １０１〜１０３，１０６，１０８，３０５，３０７・・
・抵抗 １０４，１０５，３０１〜３０４・・・トランジスタ １０７，３０６・・・コンデンサ １０９〜１１１，３０８〜３１０，４０４〜４０６・・
・差動増幅器 １１２〜１１４，３１１〜３１３，４０７〜４０９・・
・ホワイトクリップ回路 ４０１〜４０３・・・ニー回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３原色の信号から輝度信号を生成する手
   段と、 ある一定の値を超えた上記輝度信号を検出する手段と、 ある一定の値を超えた上記輝度信号の信号値にある係数
   をかける手段と、 その係数をかけた信号値を上記３原色のそれぞれの信号
   値から同時に引いて出力する各減算手段を備えて成るこ
   とを特徴とする高輝度圧縮回路。
2. 【請求項２】 ３原色の信号の中で最も大きい値を検出
   する手段と、 その最も大きな信号値にある係数をかける手段と、 その係数をかけた信号値を上記３原色のそれぞれの信号
   値から同時に引いて出力する各減算手段を備えて成るこ
   とを特徴とする高輝度圧縮回路。
3. 【請求項３】 上記各減算手段の前段に非線形処理手段
   を上記３原色の信号のそれぞれに対して設け、上記３原
   色の信号をそれぞれ上記非線形処理手段を介して上記各
   減算手段に入力することを特徴とする請求項１または２
   記載の高輝度圧縮回路。