JPH069376B2

JPH069376B2 - ガンマ補正回路

Info

Publication number: JPH069376B2
Application number: JP59076316A
Authority: JP
Inventors: 高橋　　功
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1984-04-16
Filing date: 1984-04-16
Publication date: 1994-02-02
Anticipated expiration: 2009-02-02
Also published as: JPS60219872A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はガンマ補正回路に係り、特にビデオカメラ等で
得た被写体のカラー画像（映像）信号の黒信号のＳ／Ｎ
を改善するガンマ補正回路に関する。

（従来技術）一般に、カラー画像の再生にはカラー受像管の三つの電
子銃からの電子ビームを制御し、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、
青（Ｂ）の蛍光体を発光させる方法をとる。この電子ビ
ームを制御するために受像管のグリッドに加える信号
が、カラーテレビ三原色信号であり、おのおのの発光出
力が三原色刺激値である。

このため、カラー受像管のグリッド信号電圧と発光出力
の関係が直線的で、発光出力が信号電圧に比例していれ
ば、信号電圧はすべてそのままＲ，Ｇ，Ｂの刺激値に対
応するが、実際の発光出力Ｌは直線的ではなく、グリッ
ドに加えた信号電圧Ｅの約2.2乗に比例する。

このため、ビデオカメラ等で得た被写体の刺激値に比例
した信号電圧を、そのまま非直線特性の受像管に加えた
のでは、画面の輝度はもちろん、色相や彩度のひずんだ
カラー画像が再生されるので、カラーテレビ系では信号
を受像管に加える前に、入出力特性が（１／2.2）乗で
あるような非線形回路を通し、受像管の特性を考慮した
総合特性がちょうど直線になるような補正が必要とな
る。

カラー受像管の信号電圧（Ｅ）対発光出力（Ｌ）は、Ｌ
＝ｋＥ^γという関係式で近似でき、信号電圧Ｌと発光出
力Ｅをいずれも対数目盛で示すとガンマ（γ）の値はそ
の傾斜となり、これを受像管のガンマ（γ）特性と呼ん
でいる。カラー受像管ではγ＝2.2で、上記の非直線補
正回路をガンマ補正回路と呼んでいる。このガンマ補正
は受像機側で行なっても良いが、受像機の構成が複雑に
なるので、送信側のビデオカメラの出力信号で行なうよ
うに定められている。

また、ガンマ補正回路は上述のように一種の非直線回路
で、ダイオードのスイッチング動作を利用して折れ線近
似させることにより補正特性を得ている。

このようなガンマ補正回路を設けているビデオカメラ等
を用いて被写体の撮影を行なった場合、ガンマ補正量を
できるだけ理想的な値に近づけてガンマ補正を行なうよ
うにしているが、現実には電気回路上の信号処理ビデオ
信号レベルや使用温度やＳ／Ｎやデバイス等の諸条件な
どにより、ビデオカメラの安定性を考慮した適度な補正
を行なっており、理想的な補正を行なうことはできな
い。特に暗い場所での撮影においては、感度アップ等を
行なって画像の黒い部分の解像度を向上させるようにし
ているが、それに伴ってノイズのレベルもアップしてし
まうので、再生カラー画像のＳ／Ｎが悪化して画質が劣
化（特に、黒信号が劣化）する等の問題点があった。

（発明の目的）本発明の目的は上記した従来技術の問題点を解決して、
種々の撮影条件でのビデオカメラ等の撮影で得られた再
生カラー画像の画質の向上を図ることができ、特に暗い
場所での撮影において、ビデオカメラの感度切換を行な
った場合の画像の見かけ上のＳ／Ｎの向上を図って画質
の劣化（特に、黒信号の劣化）を防止したガンマ補正回
路を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明は上記の目的を達成するために、入力ビデオ信号
の平均レベルを検出してその平均レベル信号（ＡＰＬ信
号）を出力するＡＰＬ信号検出回路と、ビデオカメラの
感度を切換える感度切換スイッチ回路と、前記ＡＰＬ信
号検出回路より供給されるＡＰＬ信号レベル及び前記感
度切換スイッチ回路で切換えられるジデオカメラの感度
に対応したガンマコントロール信号を発生するガンマコ
ントロール信号発生回路とを設けたガンマ補正回路であ
って、前記ガンマコントロール信号発生回路より供給さ
れるガンマコントロール信号によってガンマ（γ）の値
が制御されるよう構成したことを特徴とするガンマ補正
回路を提供するものである。

（実施例）本発明になるガンマ補正回路の一実施例について、以下
に図面と共に説明する。

第１図は本発明になるガンマ補正回路の基本構成を示す
図である。

同図において、１はビデオカメラの撮像管の出力より得
られるカラービデオ信号（輝度信号）が供給される入力
端子である。なお、この入力端子１には、実際にはビデ
オカメラの撮像管の出力より得られるカラービデオ信号
のＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号が所定の混合比で輝度信号を
形成するように供給される。

２は入力端子１に供給されるビデオ信号（輝度信号）の
平均レベル（直流電圧値）を検出して、その平均レベル
信号｛ＡＰＬ（average picture level）信号｝を出力
するＡＰＬ信号検出回路である。

３はビデオカメラの感度を切換える感度切換スイッチ回
路であり、４はその感度切換スイッチ回路３の切換えを
制御する感度切換制御信号が供給される入力端子であ
る。

５はガンマコントロール信号発生回路であり、このガン
マコントロール信号発生回路５は前記のＡＰＬ信号検出
回路２より供給されるＡＰＬ信号レベル及び感度切換ス
イッチ回路３で切換えられるビデオカメラの感度に対応
したガンマコントロール信号を発生する回路である。

６はガンマ補正回路であり、このガンマ補正回路６は前
記のガンマコントロール信号発生回路５より供給される
ガンマコントロール信号によってガンマ（γ）が制御さ
れる回路である。７はガンマ補正回路６の出力端子であ
る。

第２図は第１図のガンマ補正回路の具体的な実施例を示
す回路図である。なお、同図において、前出の第１図と
同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。

第２図において、入力端子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂには、それ
ぞれビデオカメラの撮像管の出力より得られるカラービ
デオ信号のＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号の輝度信号が供給さ
れる。入力端子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂはそれぞれ抵抗Ｒ_１，
Ｒ_２，Ｒ_３を介して共通に接続され、その共通の接続端
子はオペアンプＯＰの反転入力端子に接続され、オペア
ンプＯＰの出力端は抵抗Ｒ_４及びコンデンサＣ_１を並列
に介してオペアンプＯＰの反転入力端子に接続される。
また、オペアンプＯＰの非判定入力端子には基準電圧源
＋Ｖ_１が接続される。

オペアンプＯＰの出力端（すなわち、ＡＰＬ信号検出回
路２の出力端）は、ガンマ補正コントロール信号発生回
路を構成するＮＰＮトランジスタＱ_１のベースに接続さ
れ、そのトランジスタＱ_１のベースにＡＰＬ信号を印加
する。

感度切換スイッチ回路３は、並列に接続された第１のス
イッチＳ_１と第２のスイッチＳ_２とで大略構成され、第
１のスイッチ回路Ｓ_１には抵抗Ｒ_５が接続され、第２の
スイッチ回路Ｓ_２には抵抗Ｒ_６が接続され、抵抗Ｒ_５と
抵抗Ｒ_６とを接続した感度切換スイッチ回路３の出力端
子はトランジスタＱ_１のエミッタに接続される。

そして、この感度切換スイッチ回路３は入力端子４に供
給される感度切換制御信号によって第１のスイッチ回路
Ｓ_１及び第２のスイッチ回路Ｓ_２のＯＮ／ＯＦＦが制御
されて、例えば第２図では３状態の感度の切換え（，
及び）が行なわれる。

すなわち、第１のスイッチ回路Ｓ_１及び第２のスイッ
チ回路Ｓ_２が共にＯＦＦの時は、感度アップ０ｄＢ（す
なわち、感度アップなし）となり、第１のスイッチ回
路Ｓ_１がＯＮし、第２のスイッチ回路Ｓ_２がＯＦＦの時
は、感度アップ９ｄＢ（すなわち、約2.8倍の感度アッ
プ）となり、第１のスイッチ回路Ｓ_１及び第２のスイ
ッチ回路Ｓ_２が共にＯＮの時は、感度アップ18ｄＢ（す
なわち、約８倍の感度アップ）となる。

また、抵抗Ｒ_５と抵抗_６との接続点（すなわち、感度切
換スイッチ回路３の出力端子）と電源Ｖ_ｃｃとの間には
抵抗Ｒ_７を接続する。

次に、トランジスタＱ_１のコレクタは、ＮＰＮトランジ
スタＱ_２のベースに接続される一方、コンデンサＣ_２お
よび抵抗Ｒ_８を互いに並列に介して接地される。さら
に、トランジスタＱ_２のベースは抵抗Ｒ_９を介して電源
Ｖ_ｃｃに接続される。

トランジスタＱ_２のエミッタはＮＰＮトランジスタＱ_３
のベースに接続される一方、抵抗Ｒ₁₀を介して接地さ
れ、トランジスタＱ_３のエミッタは抵抗Ｒ₁₁を介して接
地される。なお、トランジスタＱ_２，Ｑ_３のコレクタに
は電源Ｖ_ｃｃがそれぞれ接続される。さらに、これらの
トランジスタＱ_２，Ｑ_３は温度補償の役目もしている。

トランジスタＱ_３のエミッタはガンマコントロール信号
発生回路の出力端でもあり、これは抵抗Ｒ₁₂を介してＲ
チャンネルのガンマ補正回路６Ｒに接続される一方、抵
抗Ｒ₁₃を介してＧチャンネルのガンマ補正回路６Ｇに接
続される一方、抵抗Ｒ₁₄を介してＢチャンネルのガンマ
補正回路６Ｂに接続される。また、８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは
それぞれカラービデオ信号のＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号の
輝度信号Ｅｉが供給される入力端子である。

次に、Ｒチャンネルのガンマ補正回路６Ｒについて説明
する。なお、Ｇチャンネル、Ｂチャンネルの各ガンマ補
正回路６Ｇ，６Ｂは同一の構成であるので、その説明を
省略する。

ガンマ補正回路６Ｒの入力端子である抵抗Ｒ₁₂の一端
は、ＮＰＮトランジスタＱ_４のコレクタに接続される一
方、抵抗Ｒ₁₅を介してＰＮＰトランジスタＱ_５のベース
に接続される。トランジスタＱ_４のベースには入力端子
８Ｒが接続され、このトランジスタＱ_４のエミッタは抵
抗Ｒ₁₆を介してトランジスタＱ_６のエミッタに接続され
る一方、抵抗Ｒ₁₇を介して接地される。トランジスタＱ
_６のベースには直流基準電圧＋Ｖ_１が印加される。

電源＋Ｖ_２はダイオードＤ_１，Ｄ_２をそれぞれ直列に介
して、抵抗Ｒ₁₅とトランジスタＱ_５のベースとの接続点
に接続される一方、トランジスタ_６のコレクタに接続さ
れ、さらに、抵抗Ｒ₁₈を介してＮＰＮトランジスタＱ_７
のベースに接続される。

また、トランジスタＱ_７のベースはダイオードＤ_３，Ｄ
_４をそれぞれ直列に介して、抵抗Ｒ₁₅とトランジスタＱ
_４のコレクタとの接続点に接続され、さらに、そのトラ
ンジスタＱ_７のエミッタは抵抗Ｒ₁₉を介して接地される
一方、可変抵抗ＶＲを介してトランジスタＱ_５のエミッ
タに接続される。そして、そのトランジスタＱ_５のエミ
ッタは抵抗₂₀を介して電源端子＋Ｖ_ｃｃに接続される。

可変抵抗ＶＲの摺動端子はガンマ補正回路６Ｒの出力端
子でもあり、これはリニア反転アンプ９を介してＲチャ
ンネルの出力端子７Ｒに接続され、この出力端子７Ｒか
らＲチャンネルの出力信号Ｅｏが得られる。

また、ガンマ補正回路６Ｇ，６Ｂの出力端子もそれぞれ
リニア反転アンプ９を介してＧチャンネルの出力端子７
Ｇ及びＢチャンネルの出力端子７Ｂにそれぞれ接続さ
れ、それぞれの出力端子７Ｇ，７ＢからＧチャンネル及
びＢチャンネルの出力信号が得られる。

なお、第２図の回路において、例えば、抵抗Ｒ_１＝470
ｋΩ、Ｒ_２＝82ｋΩ、Ｒ_３＝150ｋΩの抵抗値に設定
し、これらの抵抗比によって輝度信ｋが得られるもの
で、0.30Ｒ、0.59Ｇ、0.11Ｂの抵抗比となっている。

以上のような構成の回路について、以下にその動作を説
明する。

第３図（ａ）は第１図の入力端子１（あるいは第２図の
入力端子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ）に供給されるビデオ信号
（輝度信号）の一例を示す図であり、同図の点線はこの
信号のＡＰＬ信号レベルを示す。第３図（ｂ）は第３図
（ａ）のビデオ信号のＡＰＬ信号を示す図、第３図
（ｃ）は第２図のＸ点における電圧を示す図である。

ＡＰＬ信号検出回路２は入力端子１に供給されるビデオ
信号（輝度信号）［第３図（ａ）図示］の平均レベルを
検出してＡＰＬ信号として出力され、トランジスタＱ_１
のベースに供給される。

ＡＰＬ信号は抵抗Ｒ_７でクリップされる。また、クリッ
プ点（レベル）は抵抗Ｒ_７の抵抗値で選べる。なお、こ
の抵抗Ｒ_７はツエナーダイオードでも良い。

Ｘ点はガンマ補正回路に供給するガンマコントロール信
号点であり、この点に得られる信号［第３図（ｃ）図
示］はＡＰＬ信号を反転したものである。すなわち、例
えば、入力ビデオ信号（輝度信号）のレベルが高くな
り、ＡＰＬ信号のレベルが上がった場合にはＸ点の電圧
は逆に下がる。

また、Ｘ点のガンマコントロール信号電圧のＡＰＬ信号
に対する回路利得は、感度切換スイッチ回路３によっ
て、感度を＋９ｄＢアップした場合［スイッチ回路Ｓ_１の
みＯＮ］は、Ｒｃ／Ｒ_Ｅ１［但し、Ｒ_Ｅ１＝｛（Ｒ_５・Ｒ_７）／（Ｒ_５＋Ｒ_７）｝、Ｒｃ＝
｛（Ｒ_８・Ｒ_９）／（Ｒ_８＋Ｒ_９）｝］となり、感度を＋18ｄＢアップした場合［スイッチ回路Ｓ_１，
Ｓ_２を共にＯＮ］は、Ｒｃ／Ｒ_Ｅ２［但し、Ｒ_Ｅ２＝｛（Ｒ_Ｅ１・Ｒ_６）／（Ｒ_Ｅ１＋
Ｒ_６）｝］となる。

従って、ガンマコントロール信号発生回路の利得は、（＋９ｄＢの利得）＜（＋18ｄＢの利得）といった大小関係となり、感度アップ量に比例して回路
利得を上げるようにしている。すなわち、入力ビデオ信
号（輝度信号）の低レベル時（画像の暗い部分が多い場
合）のガンマ補正回路による補正の補正量を小さく（暗
い部分の伸びを小とする）し、画像の見かけ上の黒方向
のＳ／Ｎを改善している。

また、Ｘ点のガンマコントロール信号電圧は０〜−0.4
Ｖ程度の範囲であり、例えば、感度＋９ｄＢ時では−0.
13Ｖ、感度＋18ｄＢ時では−0.32Ｖとなるようにしてい
る。

さらに、ＡＰＬ信号に対するクリップ点（レベル）は、
ビデオ信号の白信号（100％値）に対し、40〜45％程度
のレベルが適当である。

次に、ガンマ補正回路のコントロールについて説明す
る。

第４図はガンマ補正回路の入出力特性曲線図、すなわ
ち、入力信号（電流波形）に対する出力信号（電圧波
形）の関係を示す図である。

トランジスタＱ_４のコレクタは定電流信号源と見なせる
ので、ダイオードＤ_１，Ｄ_２，Ｄ_３，Ｄ_４には入力信号
電流が流れる。抵抗Ｒ₁₈には入力信号電流の1/2の信号
電流が流れ、トランジスタＱ_７のエミッタにはガンマ
“１”の信号電圧が取り出せる。

トランジスタＱ_５のエミッタにはダイオードＤ_１，Ｄ_２
に流れた信号電流に対応した信号電圧（ダイオードの順
方向電圧）が出力される。

例えば、今、Ｙ点の直流電圧を6.2Ｖ、Ｚ点の直流電圧
を7.2Ｖとすれば、抵抗Ｒ₁₂（＝6.8ｋΩ）には147μＡ
の電流がＹ点に向かって流れる。

仮りに、Ｘ点のガンマコントロール信号電圧が0.2Ｖ下
がれば、Ｚ点の直流電圧は7.0Ｖとなり、従って、Ｙ点
に向かって流れる電流は117μＡとなり、ダイオードＤ
_１，Ｄ_２には約｛147-(117/2)｝μＡの電流分だけ余計
に電流が流れることになる。

従って、入力ビデオ信号のレベルが低ければ（ＡＰＬ信
号レベルが40〜45％以下）、ガンマコントロール信号発
生回路のクリップ点（レベル）には達せず、第４図中に
おけるＩ−Ｖ特性曲線は第４図中の左方向（Ｐ点→Ｑ
点）にずれた特性曲線（点線図示）になり、結果的にビ
デオ信号の黒信号（黒部）が圧縮された状態にとなる。

一方、入力ビデオ信号のレベルが十分大きければ（ＡＰ
Ｌ信号レベルが40〜45％以下）、ガンマコントロール信
号発生回路のクリップ点（レベル）に達し、動作点は第
４図中の右方向（Ｑ点→Ｐ点）に戻った特性曲線（実線
図示）になり、通常のビデオ信号の黒信号（黒部）を伸
長した良質の画像信号が得られる。

以上のように、ＡＰＬ信号のレベルが０％から40〜45％
までのガンマ補正回路に対するガンマコントロール信号
発生回路の機能は直線的（リニア）に動作し、それ以上
のＡＰＬ信号のレベルになると、ガンマコントロール信
号発生回路は動作しなくなる（ＯＦＦすることにな
る）。

従って、以上のような回路動作を行なうよう構成するこ
とによって、被写体の撮影時に十分に光量が得られずＡ
ＰＬ信号のレベルが低い暗い画像で、かつ、感度アップ
した時における見かけのＳ／Ｎを改善することができ
る。また反面、被写体の撮影時に十分に光量が得られる
場合には、画像の暗い部分を十分に伸長するといった本
来の回路動作を確保することができる。

（発明の効果）本発明のガンマ補正回路は上記のような構成であるか
ら、種々の撮影条件でのビデオカメラ等の撮影で得られ
た再生カラー画像の画質の向上を図ることができ、特に
暗い場所での撮影において、カメラの感度切換を行なっ
た場合の画像の見かけ上のＳ／Ｎの向上を図って画質の
劣化（特に、黒信号の劣化）を防止することができる等
の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるガンマ補正回路の基本構成を示す
図、第２図は第１図のガンマ補正回路の具体的な実施例
を示す回路図、第３図（ａ）〜同図（ｃ）は第２図のガ
ンマ補正回路の各部の信号波形図、第４図はガンマ補正
回路の入出力特性曲線図である。１……ビデオ信号（輝度信号）の入力端子、２……ＡＰ
Ｌ信号検出回路、３……感度切換スイッチ回路、４……
感度切換制御信号の入力端子、５……ガンマコントロー
ル信号発生回路、６……ガンマ補正回路、７……出力端
子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力ビデオ信号の平均レベルを検出してそ
の平均レベル信号（ＡＰＬ信号）を出力するＡＰＬ信号
検出回路と、ビデオカメラの感度を切換える感度切換ス
イッチ回路と、前記ＡＰＬ信号検出回路より供給される
ＡＰＬ信号レベル及び前記感度切換スイッチ回路で切換
えられるビデオカメラの感度に対応したガンマコントロ
ール信号を発生するガンマコントロール信号発生回路と
を設けたガンマ補正回路であって、前記ガンマコントロ
ール信号発生回路より供給されるガンマコントロール信
号によってガンマ（γ）の値が制御されるよう構成した
ことを特徴とするガンマ補正回路。