JPH10108041A - 非線形処理回路 - Google Patents

非線形処理回路

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JPH10108041A
JPH10108041A JP8275367A JP27536796A JPH10108041A JP H10108041 A JPH10108041 A JP H10108041A JP 8275367 A JP8275367 A JP 8275367A JP 27536796 A JP27536796 A JP 27536796A JP H10108041 A JPH10108041 A JP H10108041A
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JP
Japan
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reference voltage
correction data
converter
characteristic
nonlinear
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JP8275367A
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Inventor
Masahiro Kitaura
正博 北浦
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Victor Company of Japan Ltd
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Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 デジタル映像信号の振幅を非線形処理した場
合に起きる階調数の低減を改善することができる非線形
処理回路を提供する。 【解決手段】 AD変換器1の中間基準電圧VRMには非
線形処理の特性に合わせた電圧値が与えられおり、入力
信号を折れ線のデジタルデータに変換する。補正データ
ROM3は正規の非線形特性とAD変換器1の出力との
差分値を補正データとして出力する。加算器2は補正デ
ータROM3からの補正データとAD変換器1の出力と
を加算して正規の非線形特性を有するデータを出力す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気−光変換(ガ
ンマ特性)を考慮した伝送方式に係る撮像装置、伝送信
号のエンコーダとデコーダ、表示装置等の映像信号装置
において、データを非線形処理(例えば、ガンマ補正)
する非線形処理回路に関する。
【0002】
【従来の技術】現行のテレビジョン方式では、ディスプ
レイとしてブラウン管(CRT:cathode ray tube)の
電気−光変換特性γ=2.2程度を考慮している。この
ため、カメラやスキャナ等から入力された信号の強度と
ブラウン管の発光強度とを比例させるためにガンマ補正
をかける必要がある。現行の標準テレビジョン(走査線
525本)及び高品位テレビジョン(一例として、走査
線1125本のハイビジョン)等では、送像側であるカ
メラ等の機器からのR,G,B信号それぞれにガンマ補
正をかけ、その後、輝度信号Y,色差信号R−Y,B−
Yにマトリクス変換して伝送している。
【0003】ハイビジョンの伝送方式MUSEにおいて
は、伝送路では別途電気−光変換特性を戻し、伝送ガン
マをかけて伝送し、デコーダで伝送ガンマを戻した後の
R,G,B信号それぞれに再度、CRTガンマをかけて
いる。
【0004】これらの方式では、基本的に表示装置に入
る手前までにR,G,B信号の振幅特性が、図12に示
すようなガンマ特性となるようにしている。図12は、
γ=2.2として横軸Xを入力データ値、縦軸Yを出力
データ値としたとき、Y=X1/2.2 の式で表される特性
である。この図12に示す特性とは逆の特性である図1
3に示すようなY=X2.2 なる特性を有するCRTで
は、図12に示す特性が入力されることにより、結果と
してリニアな階調特性が得られる。
【0005】一方、CRT以外の表示装置、例えば液晶
(LCD)やガス放電パネル(PDP)では、CRTと
は異なった特性を有している。一例としてPDPの場合
には、図13に示すCRTの特性とは異なり、電気−光
特性は原理的にリニア(即ち、γ=1)である。従っ
て、図12に示すようなガンマ特性を備えたR,G,B
信号がPDPに入力された場合には、黒側が伸長された
不自然な画像となってしまう。また、図12に示す特性
のR,G,B信号を256階調のデジタル8ビットで処
理すると、PDPでは階調数が184階調に低減する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】高速動作の可能なアナ
ログ・デジタル(AD)変換器は主に8ビット動作のも
のが主流である。この8ビットでデジタル化された信号
にガンマ特性のような非線形処理を施すと、上記のよう
に階調数が低減するという問題点が発生する。8ビット
の256階調のデジタル信号をガンマ補正すると階調数
は184階調に低減してしまう。PDPでは特に黒側の
階調が落ち、階調不足による疑似輪郭が発生し、量子化
ノイズの多い画像となる。
【0007】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、デジタル映像信号の振幅(レベル)を非線
形処理した場合に起きる階調数の低減を改善することが
でき、疑似輪郭や量子化ノイズを低減させることができ
る非線形処理回路を提供することを目的とする。さら
に、低ビット,低コストのAD変換器を用いてデータを
非線形処理することができる非線形処理回路を提供する
ことを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した従来
の技術の課題を解決するため、入力信号を非線形処理し
て出力する非線形処理回路において、上側基準電圧と下
側基準電圧との間の中間基準電圧として非線形処理の特
性に合わせた電圧値が与えられ、前記入力信号を折れ線
のデジタルデータに変換して出力するアナログ・デジタ
ル変換器と、正規の非線形特性を表すデジタルデータと
前記アナログ・デジタル変換器より出力されるデジタル
データとの差分値を補正データとして出力する補正デー
タ発生器と、前記補正データ発生器からの補正データと
前記アナログ・デジタル変換器より出力されるデジタル
データとを演算処理して前記正規の非線形特性を有する
データを出力する演算器とを設けて構成したことを特徴
とする非線形処理回路を提供するものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の非線形処理回路に
ついて、添付図面を参照して説明する。図1は本発明の
非線形処理回路の第1実施例を示すブロック図、図2は
本発明の非線形処理回路で用いるフルフラッシュ型AD
変換器を示すブロック図、図3〜図6は本発明の非線形
処理回路の第1実施例の動作を説明するための図、図7
は本発明の非線形処理回路の第2実施例を示すブロック
図、図8〜図11は本発明の非線形処理回路の第2実施
例の動作を説明するための図である。
【0010】まず、図2を用いて、本発明の非線形処理
回路で用いるフルフラッシュ型AD変換器について説明
する。フルフラッシュ型AD変換器1は、図2に示すよ
うに、上側基準電圧VRT(電圧の高い側)と下側基準電
圧VRB(電圧の低い側)が与えられている。また、上側
基準電圧VRTと下側基準電圧VRBとの間には、中間基準
電圧VRMが与えられている。さらに、中間基準電圧がV
RM1 ,VRM2 ,VRM3(ここでは図示せず)と複数与え
られている場合もある。
【0011】そして、上側基準電圧VRTと下側基準電圧
VRBとの間には、抵抗値r/2,r,r…r,r/2を
有する抵抗群11が接続されており、上側基準電圧VRT
と下側基準電圧VRBとの間の電圧は等間隔に区切られ
る。抵抗群11からの電圧はコンパレータ群12の比較
基準電圧となり、コンパレータ群12における番号1〜
256を付している256個のコンパレータは、その比
較基準電圧とアナログ入力信号VINとを比較する。コン
パレータ群12の出力(比較結果)はエンコーダ13に
入力される。エンコーダ13はストレートバイナリまた
はバイナリーコード等に変換し、8ビットのデジタル信
号DOUT を出力する。なお、8ビットとはAD変換の一
例である。
【0012】このようなAD変換器1を用いる本発明の
非線形処理回路の第1実施例について説明する。図1に
おいて、AD変換器1の出力は加算器2及び補正データ
ROM3に入力される。加算器2はAD変換器1の出力
と補正データROM3の出力とを加算して、後に詳述す
るようにデータを非線形変換する。中間基準電圧VRM
は、例えば上側基準電圧VRTを1[V]、下側基準電圧
VRBを0[V]とし、中間基準電圧VRMとして外部から
電圧を与えなければ、上側基準電圧VRTを1[V]と下
側基準電圧VRBを0[V]との中間値である0.5
[V]となる。この場合、AD変換器1は直線的にデー
タをAD変換する。
【0013】本発明では、中間基準電圧VRMとして強制
的に外部から電圧を与えることによって、非線形なAD
変換を実現する。本実施例では、中間基準電圧VRMとし
て、本来ならば0.5[V]となるところを、0.73
[V]としている。このAD変換器1によるAD変換の
動作を図3を用いて説明する。図3において、(a)は
入力信号、(b)は(a)に示す入力信号を、上側基準
電圧VRTを1[V]、下側基準電圧VRBを0[V]、中
間の基準電圧VRMを0.73[V]として変換する際の
動作、(c)はAD変換した結果をそれぞれ示してい
る。上側基準電圧VRTと中間基準電圧VRMとの間、及
び、中間基準電圧VRMと下側基準電圧VRBとの間は12
8ステップであり、電圧値を横軸とし、変換後のデジタ
ル値を縦軸とした変換特性は、図3(c)に示すように
128ステップのところで折れ曲がる折れ線となる。
【0014】図4は図3(c)に示す変換結果の折れ線
と、正規のガンマ特性Y=X2.2 とを同一図面に描いた
ものである。AD変換器1による変換結果を折れ線とす
ることにより、ガンマ特性Y=X2.2 に近似した特性と
なる。図5は図4に示す折れ線とガンマ特性Y=X2.2
との差分を示している。この図5に示す差分値をAD変
換されたデータに加えることにより、正規のガンマ特性
を得ることができる。
【0015】折れ線近似されて8ビットAD変換された
信号自身は、0から255までの間でのリニアな信号で
ある。これに正規のガンマ特性Y=X2.2 との差分を加
味すると、図6に示す曲線となる。ここでは参考のた
め、リニアなY=Xのラインを付け加えている。この図
6に示す曲線のステップ数(階調数)は215ステップ
となる。ガンマ特性Y=X2.2 のステップ数(階調数)
が184ステップであったので、32ステップ約18%
の増加となる。特に、映像信号の黒側で大幅にステップ
数が増加し、量子化ノイズが低減される。
【0016】以上の処理を実現する構成が図1に示す加
算器2と補正データROM3である。なお、本実施例で
は、AD変換器1の出力に対して適切な補正データを出
力する回路(補正データ発生器)としてROMを用いて
いるが、ROMに限定されるものではない。補正データ
ROM3には予め図5に示す差分値に相当するデータが
記憶されており、加算器2はAD変換器1の出力と補正
データROM3の出力とを加算することによって、図6
に示すような曲線に相当するデータを得る。AD変換器
1の出力は図4に示すように折れ線となっているので、
結果的に加算器2の出力は正規のガンマ特性Y=X2.2
となる。
【0017】従って、このように非線形処理されたデジ
タル映像信号をPDPに加えた場合には、見掛け上、リ
ニアな階調特性となる。即ち、本発明により階調数の低
減が改善され、疑似輪郭や量子化ノイズが低減される。
【0018】ところで、補正データROM3に記憶する
補正データ値は、図5より分かるように、8ビットフル
には必要なく、この場合では、最大値が16進数で24
(HEX)の6ビットとなる。従って、8ビットのデー
タをROMで直接ガンマ補正するよりも回路規模は小さ
くなる。
【0019】次に、本発明の非線形処理回路の第2実施
例について説明する。第2実施例は、図7に示すよう
に、中間基準電圧をVRM1 ,VRM2 ,VRM3 の3つとし
たAD変換器10を用いた場合の構成である。ここで
は、上側基準電圧VRTを1[V]、下側基準電圧VRBを
0[V]とし、中間基準電圧VRM1 ,VRM2 ,VRM3 を
それぞれ0.53[V],0.72[V],0.88
[V]としている。
【0020】このAD変換器10によるAD変換の動作
を図8を用いて説明する。図8において、(a)は入力
信号、(b)は(a)に示す入力信号を、上側基準電圧
VRTを1[V]、下側基準電圧VRBを0[V]、中間基
準電圧VRM1 ,VRM2 ,VRM3 をそれぞれ0.53
[V],0.72[V],0.88[V]として変換す
る際の動作、(c)はAD変換した結果をそれぞれ示し
ている。上側基準電圧VRTと中間基準電圧VRM3 との
間、中間基準電圧VRM3 と中間基準電圧VRM2 との間、
中間基準電圧VRM2 と中間基準電圧VRM1 との間、中間
基準電圧VRM1 と下側基準電圧VRBとの間はそれぞれ6
4ステップであり、電圧値を横軸とし、変換後のデジタ
ル値を縦軸とした変換特性は、図8(c)に示すような
64ステップ毎に折れ曲がる折れ線となる。
【0021】図9は図8(c)に示す変換結果の折れ線
と、正規のガンマ特性Y=X2.2 とを同一図面に描いた
ものである。AD変換器10による変換結果を折れ線と
することにより、ガンマ特性Y=X2.2 に近似した特性
となる。図10は図9に示す折れ線とガンマ特性Y=X
2.2 との差分を示している。この図10に示す差分値を
AD変換されたデータに加えることにより、正規のガン
マ特性を得ることができる。
【0022】折れ線近似されて8ビットAD変換された
信号自身は、0から255までの間でのリニアな信号で
ある。これに正規のガンマ特性Y=X2.2 との差分を加
味すると、図11に示す曲線となる。ここでは参考のた
め、リニアなY=Xのラインを付け加えている。この図
11に示す曲線のステップ数(階調数)は233ステッ
プとなる。ガンマ特性Y=X2.2 のステップ数(階調
数)が184ステップであったので、50ステップ約2
7%の増加となる。特に、映像信号の黒側で大幅にステ
ップ数が増加し、量子化ノイズがさらに低減される。
【0023】以上の処理を実現する構成が図7に示す加
算器2と補正データROM3である。なお、本実施例で
は、AD変換器10の出力に対して適切な補正データを
出力する回路(補正データ発生器)としてROMを用い
ているが、ROMに限定されるものではない。補正デー
タROM3には予め図10に示す差分値に相当するデー
タが記憶されており、加算器2はAD変換器10の出力
と補正データROM3の出力とを加算することによっ
て、図11に示すような曲線に相当するデータを得る。
AD変換器1の出力は図9に示すように折れ線となって
いるので、結果的に加算器2の出力は正規のガンマ特性
Y=X2.2 となる。
【0024】従って、このように非線形処理されたデジ
タル映像信号をPDPに加えた場合には、見掛け上、リ
ニアな階調特性となる。即ち、本発明により階調数の低
減がさらに改善され、疑似輪郭や量子化ノイズがさらに
低減される。
【0025】ところで、補正データROM3に記憶する
補正データ値は、図10より分かるように、8ビットフ
ルには必要なく、この場合では、最大値が16進数で1
2(HEX)の5ビットとなる。従って、8ビットのデ
ータをROMで直接ガンマ補正するよりも回路規模は小
さくなる。
【0026】以上説明した本実施例では、非線形処理の
一例としてガンマ補正について述べたが、本発明はこれ
に限定されず、データの振幅(レベル)を非線形処理す
る全てのものに対して適用できる。また、本実施例で
は、加算器2を用いて、補正データ発生器である補正デ
ータROM3からの補正データとAD変換器1より出力
されるデジタルデータとを加算しているが、加算器2の
代わりに減算器を用いることも可能であり、補正データ
ROM3からの補正データとAD変換器1より出力され
るデジタルデータとを演算処理するような構成とすれば
よい。
【0027】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の非
線形処理回路は、上側基準電圧と下側基準電圧との間の
中間基準電圧として非線形処理の特性に合わせた電圧値
が与えられ、前記入力信号を折れ線のデジタルデータに
変換して出力するアナログ・デジタル変換器と、正規の
非線形特性を表すデジタルデータと前記アナログ・デジ
タル変換器より出力されるデジタルデータとの差分値を
補正データとして出力する補正データ発生器と、前記補
正データ発生器からの補正データと前記アナログ・デジ
タル変換器より出力されるデジタルデータとを演算処理
して前記正規の非線形特性を有するデータを出力する演
算器とを設けて構成したので、デジタル映像信号の振幅
(レベル)を非線形処理した場合に起きる階調数の低減
を改善することができ、疑似輪郭や量子化ノイズを低減
させることができる。また、低ビット,低コストのAD
変換器を用いてデータを非線形処理することができ、補
正データ発生器としてROMを用いた場合には、そのR
OMの容量は小容量でよく、回路規模が大きくなること
もない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示すブロック図である。
【図2】本発明で用いるフルフラッシュ型AD変換器を
示すブロック図である。
【図3】本発明の第1実施例の動作を説明するための図
である。
【図4】本発明の第1実施例の動作を説明するための図
である。
【図5】本発明の第1実施例の動作を説明するための図
である。
【図6】本発明の第1実施例の動作を説明するための図
である。
【図7】本発明の第2実施例を示すブロック図である。
【図8】本発明の第2実施例の動作を説明するための図
である。
【図9】本発明の第2実施例の動作を説明するための図
である。
【図10】本発明の第2実施例の動作を説明するための
図である。
【図11】本発明の第2実施例の動作を説明するための
図である。
【図12】Y=X1/2.2 の特性図である。
【図13】Y=X2.2 の特性図である。
【符号の説明】
1,10 AD変換器 2 加算器(演算器) 3 補正データROM(補正データ発生器)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力信号を非線形処理して出力する非線形
    処理回路において、 上側基準電圧と下側基準電圧との間の中間基準電圧とし
    て非線形処理の特性に合わせた電圧値が与えられ、前記
    入力信号を折れ線のデジタルデータに変換して出力する
    アナログ・デジタル変換器と、 正規の非線形特性を表すデジタルデータと前記アナログ
    ・デジタル変換器より出力されるデジタルデータとの差
    分値を補正データとして出力する補正データ発生器と、 前記補正データ発生器からの補正データと前記アナログ
    ・デジタル変換器より出力されるデジタルデータとを演
    算処理して前記正規の非線形特性を有するデータを出力
    する演算器とを設けて構成したことを特徴とする非線形
    処理回路。
  2. 【請求項2】前記中間基準電圧を複数有することを特徴
    とする請求項1記載の非線形処理回路。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007135099A (ja) * 2005-11-11 2007-05-31 Toshiba Corp Ad変換装置及び映像表示装置
US7728526B2 (en) 2006-03-29 2010-06-01 Samsung Mobile Display Co., Ltd. Organic light emitting display device and driving method for the same

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