JPH07143516A - 映像信号圧縮装置 - Google Patents

映像信号圧縮装置

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JPH07143516A
JPH07143516A JP28687193A JP28687193A JPH07143516A JP H07143516 A JPH07143516 A JP H07143516A JP 28687193 A JP28687193 A JP 28687193A JP 28687193 A JP28687193 A JP 28687193A JP H07143516 A JPH07143516 A JP H07143516A
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JP
Japan
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signal
luminance signal
compression
level
signals
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JP28687193A
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English (en)
Inventor
Shinichi Maezato
真一 前里
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Ikegami Tsushinki Co Ltd
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Ikegami Tsushinki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】輝度信号を伝送に必要最小限な程度に圧縮する
と共に、色つき具合が圧縮後も良好になるようにする。 【構成】加算器3,4で輝度信号YAを作成する。RO
M5には、輝度信号YAのレベルがニーポイントKPを
越えた時、与えられたニースロープKPになるような輝
度信号YBが記憶され、輝度信号YAをROM5にアド
レス入力して輝度信号YBにデータ変換する。またRO
M6には、圧縮比C(=YB/YA)を記憶しておき、
輝度信号YBをアドレス入力して圧縮比Cを出力する。
そして3原色の各映像信号R,G,Bに、前記圧縮比C
を乗算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、映像信号の圧縮回路、
特に例えばカラーテレビカメラから出力される映像信号
の最大値が所定の一定レベルを越えることがないように
圧縮する回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】テレビカメラの撮像素子のダイナミック
レンジは非常に広く、映像系の伝送レベルの400〜5
00%以上に達している。このように広いダイナミック
レンジを伝送するために、テレビカメラには、ニー(k
nee)回路と呼ばれる映像信号圧縮回路が設けられて
いる。
【0003】即ち、撮影した被写体のコントラスト比が
大きい場合、撮像素子から出力された映像信号が、例え
ばNTSC,PAL,及びSECAM等の放送方式の規
定による信号レベルに収まらないので、通常、白圧縮回
路(ニー回路)により補正を行い、コントラストレンジ
を確保している。図8はかかる白圧縮回路の構成を示
す。図8において、映像信号圧縮回路21R,21G,
21Bには、夫々入力端子22R,22G,22Bを介
してR(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)の3
原色映像信号が入力されると共に、ニーポイント(K
P)とニースロープ(KS)のデータが入力される。そ
してニーポイント以上でニースロープ(KS)のデータ
に基づいて圧縮された信号R’,G’,B’が、出力端
子23R,23G,23Bを介して出力される。
【0004】次に圧縮処理について説明する。各色信号
の圧縮回路21R,21G,21Bでは、ニーポイント
KPで与えられるレベル以上の信号を、信号レベルが所
定の最大レベルを越えないようにニースロープKSで与
えられる圧縮率により圧縮し、3原色映像信号R,G,
Bの各映像信号毎に圧縮が行われる。各色信号が夫々ニ
ー、オイントKP以上の場合に次式にて圧縮が行われ
る。
【0005】 R’=(R−KP)×KS+KP G’=(R−KP)×KS+KP B’=(B−KP)×KS+KP ただし、各色信号が、夫々ニーポイントKP以下の場合
は、圧縮は行われず各色信号は次式のようになる。
【0006】 R’=R G’=G B’=B これにより図9に示すような出力が得られる。このよう
に圧縮された3原色信号は、各放送方式により輝度信号
と色差信号にマトリックス変換される。例えば、NTS
C方式の場合の輝度信号Yは、下記の式(1)のように
算出される。
【0007】 Y=0.3R+0.59G+0.11B
........(1)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の映像
信号圧縮装置では、各映像信号がニーポイントKPを越
えた時、信号レベルを圧縮するようにしている為、以下
のような問題点を生ずる。例えば被写体の発光特性が、
図3のごとく各R,G,B信号間にレベル差があるよう
な特性である場合、ニーポイントKPを100%,ニー
スロープKSを30%として、図4のa及びbにおける
入出力レベルを調べると、その値は表1のようになる。
【0009】
【表1】
【0010】尚、枠内の上段の数値は信号レベル、下段
の数値は、G(グリーン)信号の信号レベルを1.0と
した時のR、B信号の信号レベルを示す。この表1より
明らかなように、入力の3原色の各信号の信号レベルの
比率に対して、圧縮後の出力信号の信号レベルの比率は
等分比に近づく方向に変化し、色のつき具合が減少して
しまうことになる。特に、例えば入力レベルbにおける
G信号に対する各信号の出力の比率は、入力の比率より
も減少している。これは3原色信号間のレベル差が小さ
い場合には、RGBの比率が1.0:1.0:1.0 に近づくこと
を表している。即ち、少しの色付きの場合は白色になっ
てしまうおそれがある。
【0011】このように、従来の装置では白圧縮の色つ
き具合が減少するという問題点を有する。また各色信号
間のレベル差が大きい場合、特に図5に示すように入力
レベルが単色に近い場合には、輝度信号としては変調し
て放送を行うのに十分伝送できるレベルであるにもかか
わらず、無意味に圧縮されることがあるという問題点が
ある。
【0012】例えば図5のような入力に対してニーポイ
ント100%以上の信号レベルがニースロープ30%で
圧縮され、図6のような出力を得たとする。表2は、そ
の場合の入力レベルcにおける数値例を示したものであ
る。
【0013】
【表2】
【0014】表2に示すように、圧縮をしない場合に
は、入力レベルcにおける輝度信号Yは65%である
が、圧縮した場合には、50.3%になってしまう。即
ち、輝度信号としては変調して放送を行うのに十分伝送
できるレベルであるにもかかわらず、色信号のうちひと
つでもニーポイントKSを越えると圧縮されてしまい、
輝度信号としては小さいレベルになってしまう。
【0015】本発明はこのような従来の課題に鑑みてな
されたもので、輝度信号を伝送に必要最小限な程度に圧
縮すると共に、色つき具合を圧縮後も良好になるように
した映像信号圧縮装置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】このため本発明は、3原
色映像信号を入力し、所定混合比の輝度信号を作成する
輝度信号作成手段と、輝度信号が所定レベルを越えた
時、該輝度信号の信号レベルと所定レベルとの差を所定
割合だけ圧縮して該所定レベルに加算した圧縮輝度信号
を作成する圧縮輝度信号作成手段と、元の輝度信号に対
する圧縮輝度信号の圧縮比を算出する圧縮比算出手段
と、入力した前記3原色の各映像信号を、算出された圧
縮比で圧縮する映像信号圧縮手段と、を備えるようにし
た。
【0017】
【作用】上記の構成を図1に示してその作用を説明す
る。まず、輝度信号作成手段により、入力された3原色
映像信号に対し、所定混合比の輝度信号が作成される。
この輝度信号が所定レベルを越えた時、圧縮輝度信号作
成手段により、該輝度信号の信号レベルと所定レベルと
の差が所定割合だけ圧縮されて所定レベルに加算されて
圧縮輝度信号が作成される。
【0018】圧縮比算出手段により、元の輝度信号と圧
縮輝度信号との圧縮比が算出される。そして映像信号圧
縮手段により、入力した前記3原色映像信号が、算出さ
れた圧縮比で圧縮される。したがって、圧縮後の3原色
の各映像信号の比は、圧縮前と比較して変わることがな
く、圧縮後も色のつき具合等が変化しなくなる。また輝
度信号が、圧縮する必要がないレベルではあるのに無意
味に圧縮されるようなこともない。
【0019】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図2〜7に基づい
て説明する。尚、本発明は、アナログ回路及びデジタル
回路の両方で実施可能なものであるが、本実施例ではデ
ジタルで映像信号圧縮回路を実現するときの回路につい
て説明する。
【0020】本実施例を示す図2において、色信号R,
G,Bは、夫々、例えば8ビットデータとして端子1
R,1G,1Bを介してラッチ回路2R,2G,2Bに
入力される。ラッチ回路2R,2G,2Bは、夫々端子
1R,1G,1Bを介して入力された色信号R,G,B
を保持すると共に、保持した8ビットの色信号R,G,
Bに所定係数を乗じて加算器3,4に出力する回路であ
る。
【0021】NTSC方式において輝度信号を作成する
場合、アナログ回路では、式(1)のように各3原色信
号R,G,Bに、係数0.3、0.59、0.11を乗
じて混合するが、本実施例のようなデジタル回路では、
式(1)を精密に実現する必要はなく、回路規模的にコ
ンパクトに実現するため、次式(2)のような近似式で
混合すればよい。
【0022】 YA=0.25R+0.5G+0.25
B..........(2) 即ち、回路的にはR,B信号については1/4の信号レ
ベルにすればよいのであるから上位6ビットのみデータ
として使用すればよく、ラッチ回路2R,2Bにおいて
信号R,Bの8ビットデータを、夫々、右に2ビットシ
フトする。またG信号については1/2の信号レベルに
すればよいのであるから上位の7ビットを使用すればよ
く、ラッチ回路2Gにおいて、信号Gの8ビットデータ
を右に1ビットシフトする。
【0023】加算器3,4は、各映像信号を、所定混合
比で混合して輝度信号を生成する回路であり、本実施例
では、輝度信号を生成するのに、デジタル回路でNTS
C方式の輝度信号YAを生成するように加算器3,4が
構成されている。即ち、加算器3において、夫々ラッチ
回路2R,2Bから出力された6ビットの色信号R,B
データを加算して7ビットデータとして加算器4に出力
し、加算器4において、加算器3から出力された7ビッ
トデータにラッチ回路2Gから出力された7ビットの色
信号Gデータを加算し、8ビットデータとしての輝度信
号YAを生成する。
【0024】このように、もし式(1)を正確に実現す
るとすれば乗算器などが必要になり回路が大規模となる
が、式(2)のような近似式にすることにより、加算器
だけで回路を構成できるので、回路は小規模で済む。R
OM5,6は、共にデータ変換用テーブルとして用いら
れるメモリであり、ROM5は、加算器4から8ビット
の輝度信号YAをアドレス入力し、対応した輝度信号Y
Bをデータ端子に出力する。
【0025】ROM6には、輝度信号YA,YBに基づ
いた圧縮率Cが予め記憶され、加算器4、ROM5か
ら、夫々、輝度信号YA,YBがアドレス入力される。
ここで、本実施例の場合、ROM6はアドレス端子が1
6ビットのものを使用し、上位8ビットに輝度信号YA
の値を、また下位8ビットに輝度信号YBの値を入力す
る。そしてROM6は、この輝度信号YA,YBに対応
した圧縮比C(=YB/YA)をデータ端子に出力す
る。
【0026】遅延素子(DELAY)10,11及び1
2は、夫々端子1R,1G,1Bに接続し、デジタル処
理するために使用されたROM5,6の出力とタイミン
グを合わせるためのものであり、本実施例では、例えば
3画素(ピクセル)分遅延させている。乗算器7,8,
9は、夫々遅延素子10,11,12から出力された
R,G,B信号にROM6から出力された圧縮比Cを乗
算する回路であり、圧縮後の各信号R’,G’,B’
を、出力端子13R,13G,13Bを介して出力す
る。
【0027】ここで信号R’,G’,B’は次式を計算
した結果となる。 R’=R×C G’=G×C B’=B×C 次に動作を説明する。
【0028】入力端子1R,1G,1Bから入力された
3原色信号は、夫々、ラッチ回路2R,2G,2Bに保
持される。前述したようにNTSC方式における輝度信
号をデジタル回路で作成する場合、近似式(2)を用い
ればよく、R,B信号の8ビットデータは、夫々、ラッ
チ回路2R,2Bで右に2ビットシフトされることによ
り1/4倍され、加算器3で加算される。また信号Gの
データは、右に1ビットシフトされることにより1/2
倍される。加算器3の7ビットデータは加算器4に出力
され、加算器4では、ラッチ回路2Gの出力データと加
算器3の出力データが加算されて8ビットデータの輝度
信号YAが生成される。このようにビット操作をするこ
とにより輝度信号YAが簡単に生成される。
【0029】生成された輝度信号YAは、ROM5のア
ドレス端子に入力され、対応したアドレス位置に記憶さ
れた輝度信号YBが指定される。その輝度信号YA,Y
Bの変換式は、次の通りである。 YB=YA (但し、YA≦K
P) YB=KP+(YA−KP)×KS (但し、YA>K
P) ROM6のアドレス端子の上位8ビットに輝度信号YA
を、また下位8ビットに輝度信号YBを入力する。RO
M6では、アドレス端子に入力された輝度信号YA,Y
Bにより圧縮比Cがデータ端子に出力される。
【0030】圧縮比Cは、次式によって算出される。 C=YB/YA 表3は、このニーポイントKPを100%,ニースロー
プKSを30%として、入力レベルが前述した図3,5
に示すような点a,b,cの場合の各値を示し、各点の
上段の数値は信号レベル、下段の数値は、G(グリー
ン)信号の信号レベルを1.0とした時のR、B信号の
信号レベルを示す。
【0031】
【表3】
【0032】表3において、例えば入力レベルがbであ
る場合、輝度信号YA,YBは夫々、150,115と
なり、圧縮比C=0.76となる。この算出された圧縮
率Cは、8ビットデータとしてROM6から各乗算器
7,8,9に出力される。そして遅延素子10,11,
12を介して出力された各R,G,B信号の値に圧縮比
Cが乗算され、圧縮した各R’,G’,B’信号の値が
算出される。
【0033】各R,G,B信号の値に輝度信号の圧縮比
Cを乗算することにより、入力と出力の3原色映像信号
の比率は同一となる。表3では、各映像信号の入力レベ
ルがどのような値であっても、R:G:B=R’:
G’:B’となることを示している。即ち、従来方式で
は、表1で示したように、白圧縮回路の入出力において
RGBの比率は異なっていたが、表3のように本方式で
は入出力のRGB比率は同じである。また従来方式で
は、表2のようにいずれかの色信号がニーポイントKP
を越えるとその色信号が圧縮されたが、本方式では、表
3のように輝度信号YAがニーポイントKPを越えない
限り圧縮されない。
【0034】次に図3のようなRGB信号が入力した時
の出力信号R’,G’,B’、輝度信号YA,YB、及
び圧縮比Cを表4に示す。
【0035】
【表4】
【0036】この場合の輝度信号YAは図7(A)、圧
縮比は図7(B)のごとく出力され、各映像信号R’,
G’,B’は図7(C)に示すようになる。この各映像
信号R’,G’,B’は出力端子13R,13G,13
Bから出力される。かかる構成によれば、輝度信号YA
がニーポイントKPを越えた時、所定ニースロープKS
で圧縮し、輝度信号の圧縮比C(=YB/YA)で各映
像信号R,G,Bの信号レベルを圧縮することにより、
入力と出力の3原色映像信号の比率は同一となる。即
ち、圧縮後も色のつき具合等が変化しなくなり、少しだ
け色がついているような映像信号でも白色になってしま
うことがない。
【0037】また輝度信号も伝送に必要最小限な程度に
圧縮される。したがって例えば各3原色映像信号間のレ
ベル差が大きい場合、特に単色に近い場合に、輝度信号
としては変調して放送を行うのに十分伝送できるレベル
であり、圧縮する必要がないのに無意味に圧縮されると
いう従来の問題点も解消される。尚、本実施例では、圧
縮方法及び割算にROMを使用したが、これに限らず、
他の圧縮方法や割算用のICを使用すれば、同様の効果
は得られる。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、輝
度信号が所定レベル以上になった時、輝度信号を圧縮
し、輝度信号の圧縮比で各映像信号の信号レベルを圧縮
することにより、入力と出力の3原色の映像信号の比率
は同一となる。したがって圧縮後も色のつき具合等が変
化しなくなり、少しだけ色がついているような映像信号
でも白色になってしまうことがない。
【0039】また各3原色映像信号間のレベル差が大き
い場合、特に単色に近い場合のように、輝度信号の信号
レベルを圧縮する必要がないのに無意味に輝度信号が圧
縮されるようなこともない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を示すブロック図。
【図2】本発明の一実施例を示すブロック回路図。
【図3】図2の圧縮処理の説明図。
【図4】図2の圧縮処理の説明図。
【図5】図2の圧縮処理の説明図。
【図6】図2の圧縮処理の説明図。
【図7】表3の信号レベルを圧縮処理した場合の特性
図。
【図8】従来のブロック回路図。
【図9】図8の圧縮処理の説明図。
【符号の説明】
3,4 加算器 5,6 ROM 7,8,9 乗算器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】3原色映像信号を入力し、所定混合比の輝
    度信号を作成する輝度信号作成手段と、 輝度信号が所定レベルを越えた時、該輝度信号の信号レ
    ベルと所定レベルとの差を所定割合だけ圧縮して該所定
    レベルに加算した圧縮輝度信号を作成する圧縮輝度信号
    作成手段と、 元の輝度信号に対する圧縮輝度信号の圧縮比を算出する
    圧縮比算出手段と、 入力した前記3原色の各映像信号を、算出された圧縮比
    で圧縮する映像信号圧縮手段と、 を備えたことを特徴とする映像信号圧縮装置。
JP28687193A 1993-11-16 1993-11-16 映像信号圧縮装置 Pending JPH07143516A (ja)

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