JPH07177530A - 適応ビデオ信号圧縮回路 - Google Patents
適応ビデオ信号圧縮回路Info
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Abstract
ているカメラの提供。 【構成】 ビデオ信号処理回路では、色差信号(R-Y,G-
Y) に同一の修正因数を乗ずることにより、色信号値(R,
G,B) がそれぞれの最大限に許容される値よりも下に留
まり、且つ輝度(Y) は同様の限定をされることがないよ
うなやり方で、色飽和を修正することによって適応信号
圧縮が実現される。修正因数は非線形に圧縮された輝度
信号(Y′)に依存して得られるのが好適である。
Description
signal compression> を実現するための方法及び装置に
関する。本発明はまた、そのような適応信号圧縮回路を
有するカメラにも関する。
は、赤(R),緑(G),青(B) という3つの色信号は、輝度
(Y) 及び色差信号(R-Y,B-Y) に符号化される前に、最小
限(0%)許容される色信号値と最大限(100%)許容される色
信号値との間のある範囲内に限定される。カメラマンは
彼のカメラの開口径<aperture>を制御し、それにより輝
度信号Y の値に依存するR,G,B の色信号値を制御する。
Y=0.30R+0.59G+0.11Bであるから、色信号値R,G,
B がそれぞれの最大限に許容されている値を超えるよう
な色もあるのに対して、輝度信号値Y は依然として最大
限に許容される信号値Ymaxより小さい。現今のカメラは
白リミッタ<white limiters>と呼ばれる回路を含み、こ
れは最大限に許容される色信号値を超える色信号値を最
大限に許容される値に限定するもので、ヨーロッパ特許
第EP-A-0,425,813号を参照すれば、色信号ごとに作動す
る圧縮増幅器、圧縮回路及びリミッタを持っている。こ
れらの白リミッタはその最大限に許容される値を超える
色信号にしか影響しないから、色の劣化があるであろう
が、今まではやむを得ずそれが容認されて来た。特に皮
膚の色調に対しては色の劣化が明らかであって、制御範
囲を超えると色は黄色の方に向かう傾向がある。ヨーロ
ッパ特許第EP-A-0,425,813号には、色信号がやはり色ご
とに作動する圧縮増幅器と圧縮回路により処理されて逐
次得られた色差信号は色差信号ごとに作動するリミッタ
によりそれぞれの最大限に許容される値に限定される他
の回路も示されているが、其処でも色の劣化は生じてい
る。
るようにするため、カメラ中の色信号はしばしば或る所
定の点より上に圧縮され、その点は「折点<"knee poin
t">」と呼ばれて典型的には最大値の60-80%である。ヨ
ーロッパ特許第EP-B-0,223,295号(特願昭第61-269,976
号に相当)には適応信号圧縮回路が記述されているが、
茲でも色の劣化は生じている、SMPTE Journal 誌1992年
3月号, pp.135-139を参照されたい。そのような回路で
色の劣化が生じるのを防ぐために、ヨーロッパ特許第EP
-B-0,192,497号には色信号R,G,B の相互の比を保存し、
従って3つの色信号の乗算による色飽和<color saturat
ion>及びティント<tint>を保存する回路が示されてい
る。しかしこの回路では、圧縮された後の輝度信号の最
大制御範囲が色に依存し且つ限定されたものになってい
る。理論的には、例えばこの方法を用いて圧縮されてい
る飽和した青信号は最大振幅の11%以上には決して達し
ない輝度信号を生じ、それ故に視聴者に十分明るいとい
う印象を与えない。
号圧縮を提供すること及び上述の色の劣化が限定されて
いるカメラを提供することである。
の1番目の態様は請求項1に規定するビデオ信号処理回
路を提供する。有用な実施例が従属する請求項に規定さ
れる。
白リミッタの作動による色飽和の変動は色信号の変動よ
りも目立ち難いものであり主観的にはずっと自然な印象
を与える、という認識に基づいている。この理由で本発
明は色差信号に1つの同一修正因数を乗じることにより
輝度とティントには影響を与えないが色飽和を修正する
のであり、その修正のやり方は色信号値がそれぞれの最
大限に許容される値より下に留まるようにする。これに
よって白リミッタに起因する不自然な変色は最早生じな
いで、始めのティントが保持される。修正因数は最大限
に許容される輝度信号値の相互間の差及び輝度信号に
(従って輝度信号の制御範囲に)依存し、また3つの色
差信号の最大値にも依存するのを好適とする。
わずに大きな輝度信号をもたらすことのできる適応非線
形圧縮回路を提供することである。この目的のために本
発明の2番目の態様は請求項5に規定するビデオ信号処
理回路を提供する。
ずにしかも大きな輝度信号をもたらすことのできる適応
非線形圧縮回路が制御されたやり方で色飽和を減少させ
ることにより得られる、という認識に基づいている。本
発明の1番目の態様によるビデオ信号処理回路の輝度信
号経路中にそれ自体は既知又は未知の適応又は非適応の
折点回路<knee circuit>を組み込むことにより、2番目
の態様は極めて簡単なやり方で実現できる。
るカメラを提供する。本発明の4番目の態様は請求項9
に規定する方法を提供する。本発明のこれら及びその他
の態様は以下に記す実施例の図面による説明で明らかに
されよう。
号R,G,B がマトリクス回路1に与えられて、これらの色
信号から輝度信号Y 及び3つの色差信号R-Y,G-Y,B-Y を
得る。輝度信号Y は折点回路2を経由して(あるいは折
点回路2は無くてもよい、それについては更に後述す
る)減算回路3に与えられ、また該回路3には最大限許
容される輝度信号値 Ymax も与えられて、差 Ymax-Y を
定める(又は、折点回路2が有るときは Ymax- Y′を定
める)。差 Ymax-Y は最大で Ymax まで可能な制御範囲
を与える。3つの色差信号R-Y,G-Y,B-Y は最大値回路5
に与えられて、これらの色差信号の最大値MAXCOLDIF を
定める。信号Ymax-Y及びMAXCOLDIF は除算器7に与えら
れて、商K=(Ymax-Y)/MAXCOLDIFを定める。この3つの
色差信号の最大値MAXCOLDIF の決定に続き、輝度信号制
御範囲Ymax-Yを3つの色差信号のそれぞれ1つで各々単
一の割り算をして、3つの商の最小値の決定がこれに続
くことは、文献 BBC報告 BBC RD 1987/22 の付録に記載
の通りである。Kの値はリミッタ回路9により0と1の
間に限定される。その結果は乗算回路11に乗算因数とし
て与えられ、この乗算回路11は3つの乗算部を有してそ
れらに3つの色差信号R-Y,G-Y,B-Y が与えられて3つの
色差信号DR, DG, DBが得られ、これらは必要があれば飽
和値に限定される。
とが成り立つ。もし商Kが1より大きければ色信号R,G,
B にはまだ充分な制御範囲がある。そのときには3つの
色差信号R-Y,G-Y,B-Y に乗算回路11で1を掛けてDR=R-
Y,DG=G-Y,DB=B-Y が成り立つ。もし商Kが0と1の間
にあれば、色差信号には、最大許容値を超えないように
するためKを掛けなければならない。もし商Kが0より
小さければ Y>Ymaxとなり、その場合は色差信号には0
を掛ける。
及び3つの色差信号DR, DG, DB(これらは必要があれば
飽和値に限定されたもの)はマトリクス回路13に与えら
れて、公式R′=Y+DR, G′=Y+DG,B′=Y+DBに従っ
て、必要があれば飽和値に限定された3つの色信号
R′,G′,B′が得られる。信号DR, DG, DBの内の1
つは過剰<redundant> であること、それ故に乗算回路11
の3つの乗算部の内の1つは過剰であることは明らかで
あろうけれども、それを除去するならばマトリクス回路
13はもっと複雑になる。
縮回路が設けられ、この回路は色の劣化を伴わずに大き
な輝度信号をもたらすことができる。これは制御された
やり方で色飽和を減少することにより得られるもので、
前述のタイプのビデオ信号処理回路の輝度信号経路中に
折点回路2を設けることにより、それは極めて容易に実
現できる。この折点回路は既知のタイプでよいが、本発
明では折点回路2が適応型<adaptive>であるかどうかが
重要である。折点回路は1つ以上の折点か又は何らかの
曲線形を持つ。2つの折点を持つ構成が好結果をもたら
すようである。輝度信号経路中に非線形信号転送を追加
することは画像中のコントラストの適応を許すが色ティ
ントは保存されるので、その値が過大な単純YUV 限定か
らそれより遙に精巧な YUV信号/圧縮へと適用分野を拡
大する。
路の更に改善された実施例を示す。図1に示した折点回
路2を持つビデオ信号処理回路では、輝度信号Y が折点
回路2中で圧縮されると色飽和が増大し、色差信号は乗
算回路11中で不十分にしか減少しない。この理由で図2
のビデオ信号処理回路は更にもう1本の分枝を持ち、そ
れによって折点回路2が輝度信号Y を圧縮するときに飽
和が過大にならないことを確実にする。そのために除算
器15が、圧縮されていない輝度信号Y と、折点回路2の
供給する圧縮された輝度信号Y′とを受け取って商Y′
/Yを供給する。最小値回路17が除算器7及び15の出力
信号の最小値を定め、この最小値が乗算回路11を制御す
る。
に色差信号にY′/Yを掛けて、輝度信号Y が圧縮され
ても色飽和はもはや更に増大できないようにする。
路のもう1つ別のの実施例を示す。この実施例ではマト
リクス回路1Aは輝度信号Y 及び色差信号R-Y,B-Y のみを
供給し、マトリクス回路13は圧縮された輝度信号Y′及
び色差信号DR, DBのみを受け取る;従って「緑」色差信
号の分枝は不要である。またこれに関連して最大値回路
5Aにより得られた3つの色信号R,G,B の最大値RGB-MAX
から最大値MAXCOLDIFが得られ、この最大値RGB-MAX か
ら減算回路5Bにより輝度信号Y が引き算される。切替え
スイッチ19が、圧縮の基礎として3つの色信号R,G,B の
最大値RGB-MAXか又は輝度信号Y かのどちらかの選択を
可能にする。この選択がビデオ信号処理回路の製造業者
により既になされているならば、該製造業者はその選択
に係わる接続を直接行うことができるので切替えスイッ
チ19は設ける必要がない。切替えスイッチ19により供給
される圧縮されていない信号X は折点回路2に与えられ
て、圧縮された信号X′を供給する。除算器15が圧縮さ
れた信号X′と圧縮されていない信号X との商X′/X
を定める。圧縮された輝度信号Y′は、乗算回路2A中の
商X′/Xに輝度信号Y を掛けることにより得られる。
除算器7及び15により供給される信号の最小値を用い
て、色差信号R-Y,B-Y の飽和がそれにより限定される乗
算器11A 及び11B を、最小値回路17が制御する。因数
X′/Xは、恐らくはもっと小さい因数(Ymax-Y)/MAXCO
LDIFにより飽和が更に減少しない限り、信号の圧縮され
た部分の飽和が定数のままであることを保証する。
ではなく理解を深めるものであり、当業者は本発明の範
囲内で多くの類似実施例を設計できるであろうことに注
意されたい。最大限に許容された輝度信号値Ymaxは、一
般的には正規の最大輝度信号値の102%となるであろうか
ら、値が僅かな程度超えたときに回路が起動するには至
らない。
れていない)が、色信号R′,G′,B′の代わりに輝
度信号 Y又はY′及び色差信号DR(=U)及びDG(=V)を処理
するのに適応しているならば、マトリクス回路13(13A)
は省略できる。あるいはその代わりに、色信号R,G,B で
はなく輝度及び色差信号Y,U,V を図1及び図2に示すビ
デオ信号処理回路に与えることも可能である。また、も
し信号圧縮回路中の何処にも色信号R,G,B が実際には存
在しないならば、本発明の目的は色飽和を修正すること
により適応信号圧縮を行うことであり、其処では色信号
値R,G,B は輝度及びティントに影響することなく色飽和
の修正によりそれぞれの最大限許容値を保持する、それ
は色信号R,G,B を用いて輝度及び色差信号Y,U,V が結局
は常時ディスプレイ・スクリーン上に表示されるであろ
うからである。
OLDIF が3つの色信号R,G,B の最大値RGB-MAX から得ら
れるという図3に示したやり方は、図1及び図2の回路
にも用いられよう。請求項中で3つの色差信号R-Y,G-Y,
B-Y の最大値MAXCOLDIF というときは常に、この最大値
MAXCOLDIF が必ずしもこれら3つの色差信号R-Y,G-Y,B-
Y から得られたものであるには及ばない、そしてそれ故
にこれら3つの色差信号のすべてが回路中に見出される
必要はない、ということを銘記すべきである(例えば図
3に示した実施例を参照)。更に図3が示すように、も
し3つの色差信号R-Y,G-Y,B-Y の最大値MAXCOLDIF が3
つの色信号R,G,B の最大値RGB-MAX から得られるなら
ば、そして更に上述したように乗算回路11が2つの乗算
部しか含まないならば、マトリクス回路1は2つの色差
信号のみを供給するものとなるであろう。
スから得られた色信号R,G,B が図1ないし図3に示す適
応信号圧縮回路の1つに与えられるテレビジョン・カメ
ラに簡単な且つ有利なやり方で使用できる。
ハードウェアを用いて、又は適切にプログラムされたコ
ンピュータを用いて実現できる。
目の実施例を示す図である。
目の実施例を示す図である。
目の実施例を示す図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 適応信号圧縮を実現するビデオ信号処理
回路において、 色差信号(R-Y,G-Y) を供給するための1番目の手段(1)
と、 色差信号(R-Y,G-Y) に同じ修正因数を乗算することによ
り、色信号(R,G,B) のうちでそのそれぞれの最大値を超
えている色信号の少なくとも1つを限定するために、上
記1番目の手段(1) に結合している色飽和制御手段(3-1
1)とを含むことを特徴とするビデオ信号処理回路。 - 【請求項2】 請求項1に記載のビデオ信号処理回路に
おいて、色飽和制御手段(3-11)は、 3つの色差信号(R-Y,G-Y,B-Y) の最大値(MAXCOLDIF) を
得るための手段(5;5A+5B) と、 最大限に許容される輝度信号値(Ymax)と輝度信号(Y,
Y′) との差を定めるための手段(3) と、 最大限に許容される輝度信号値(Ymax)と輝度信号(Y,
Y′) との差、及び3つの色差信号(R-Y,G-Y,B-Y) の最
大値(MAXCOLDIF) に依存する修正因数を得るための手段
(7;9,17)とを含むことを特徴とするビデオ信号処理回
路。 - 【請求項3】 請求項2に記載のビデオ信号処理回路に
おいて、3つの色差信号(R-Y,G-Y,B-Y) の最大値(MAXCO
LDIF) を得るための手段(5A+5B) は、 3つの色信号(R,G,B) の最大値(RGB-MAX) を得るための
手段(5A)と、 3つの色信号(R,G,B) の最大値(RGB-MAX) から輝度信号
(Y) を減算するための手段(5B)とを含むことを特徴とす
るビデオ信号処理回路。 - 【請求項4】 請求項2に記載のビデオ信号処理回路に
おいて、 最大限に許容される輝度信号値(Ymax)と輝度信号(Y,
Y′) との差及び3つの色差信号(R-Y,G-Y,B-Y) の最大
値(MAXCOLDIF) に依存する修正因数を得るための手段
(7;9,17)は、減算回路(3) の出力信号(Ymax-Y)を3つの
色差信号(R-Y,G-Y,B-Y) の最大値(MAXCOLDIF) で割った
商(K) を得るための除算器(7) と、商(K) から上記修正
因数を得るための手段(9;17)とを含み、また色飽和制御
手段(3-11)は更に、色差信号(R-Y,G-Y,B-Y) に上記商
(K) を乗算するための乗算回路(11)を含むことを特徴と
するビデオ信号処理回路。 - 【請求項5】 請求項2に記載のビデオ信号処理回路に
おいて、 輝度信号(Y) を圧縮するため及び圧縮された輝度信号
(Y′) を差決定手段(3)に与えるための非線形圧縮回路
(2;2+15+2A) を更に設けて成ることを特徴とするビデオ
信号処理回路。 - 【請求項6】 請求項5に記載のビデオ信号処理回路に
おいて、非線形圧縮回路(2,15,2A) は、 圧縮されていない信号(X) が輝度信号(Y) 又は3つの色
信号(R,G,B) の最大値(RGB-MAX) であるとき、該圧縮さ
れていない信号(X) から圧縮された信号(X′)を得るた
めの手段(2) と、 圧縮された信号(X′) を圧縮されていない信号(X) で割
った商(X′/X) を得るための、そして修正因数も該商
(X′/X) に依存するときの修正因数獲得手段(17)に該商
(X′/X) を与えるための手段(15)とを含むことを特徴と
するビデオ信号処理回路。 - 【請求項7】 請求項6に記載のビデオ信号処理回路に
おいて、非線形圧縮回路(2,15,2A) は、圧縮された輝度
信号(Y′) を得るために輝度信号(Y) に上記商(X′/X)
を乗ずるための手段(2A)を更に含むことを特徴とするビ
デオ信号処理回路。 - 【請求項8】 色信号(R,G,B) を供給するための撮像デ
バイス及び該撮像デバイスに結合して適応信号圧縮を実
現するためのビデオ信号処理回路を有するカメラにおい
て、該ビデオ信号処理回路は、色差信号(R-Y,G-Y) を供
給するための1番目の手段(1) と、色差信号(R-Y,G-Y)
に同じ修正因数を乗算することにより、色信号(R,G,B)
のうちでそのそれぞれの最大値を超えている色信号の少
なくとも1つを限定するために、上記1番目の手段(1)
に結合している色飽和制御手段(3-11)とを含むことを特
徴とするカメラ。 - 【請求項9】 適応信号圧縮を実現する方法において、
該方法は次の各ステップすなわち:色差信号(R-Y,G-Y)
及び輝度信号(Y) を供給するステップと、該輝度信号
(Y) を非線形に圧縮して、圧縮された輝度信号(Y′) を
得るステップと、該圧縮された輝度信号(Y′) に依存し
て色飽和修正因数を求めるステップと、上記色差信号(R
-Y,G-Y) に上記色飽和修正因数を乗じて色信号(R,G,B)
のうちでそのそれぞれの最大値を超えている色信号の少
なくとも1つを限定するステップと、を含むことを特徴
とする方法。
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BE9301030A BE1007590A3 (nl) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | Videosignaalverwerkingsschakeling. |
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EP (1) | EP0647069B1 (ja) |
JP (1) | JPH07177530A (ja) |
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