JPH1079871A - TV受像機のガンマ(γ)補正回路 - Google Patents

TV受像機のガンマ(γ)補正回路

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JPH1079871A
JPH1079871A JP9191647A JP19164797A JPH1079871A JP H1079871 A JPH1079871 A JP H1079871A JP 9191647 A JP9191647 A JP 9191647A JP 19164797 A JP19164797 A JP 19164797A JP H1079871 A JPH1079871 A JP H1079871A
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イェオン−ホ ハ
Tae-Shik Kim
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、現在のNTSCカラーTVシステ
ムの規格に適合なガンマ補正回路を受信側に具現し、画
質の劣化現象と色度及び輝度比率の低下現象とを低減し
得るTV受像機のガンマ補正回路を提供しようとするも
のである。 【解決手段】 送信側からガンマ補正された輝度信号を
フィルターリングし低域成分の輝度信号を出力するロー
パスフィルター100と、送信側から伝送された色信号
及び上記ローパスフィルター100から出力された低域
成分の輝度信号に対し高域成分を補償する補正部10
1,103と、上記ローパスフィルター100から出力
された低域成分の輝度信号と補償された輝度信号とに対
し減算、及び除算を行う演算部102と、上記補正部か
ら補正された色信号と上記演算部102から出力された
輝度信号とを利用し元の色信号に復元した後、カラー受
像管105に出力する色信号復元部104とにより、構
成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、TV受像機の画質
改善装置に係るもので、詳しくは、送信側をガンマ
(γ)補正したときに発生する再現映像の画質劣化と色
度及び輝度比率(Detail)の低下現象とを補完し
得るTV受像機のガンマ補正回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、TV受像機の大型化、高級化、及
び高機能化に伴い、高輝度、高解像度、雑音除去、及び
高鮮明度等のような画質を改善する研究が盛んに進行さ
れている。併し、このような努力にも拘わらず、現在ま
では画質劣化の発生に対する根本的な要素の改善が充分
に解決されず、特に、色彩を定性的に分析して鮮明な色
度を再現する研究が必要となっている。
【0003】一般に、NTSCカラーTVシステムの信
号は、RGB座標系から獲得された映像がYIQ座標系
に変換されて色差信号として伝送され、TV受像機は伝
送された色差信号をRGB信号に変換して色を再現して
いるが、この場合、元の画像を伝送する送受信回路、変
復調回路、及びTV受像機の夫々の特性により、多様な
再現誤差が発生される。
【0004】且つ、NTSCカラーTVシステムで用い
られるカラー受像管(CPT:Color Pictu
re Tube)は、図2に示したように、発光領域で
下記〔数1〕の式のように、受像機の発光出力である輝
度信号(Y)が入力されたビデオ信号(x)のγ乗に非
線形的に比例するガンマ特性を有し、負(Negati
ve)の入力信号に対しては発光しない非線形特性を有
している。
【0005】
【数1】
【0006】従って、NTSCカラーTVシステムで
は、上記のようなTV受像機の非線形的な特性を補完す
るため、R,G,B信号をY,I,Q信号に変換する前
にR,G,B信号にTV受像機の非線形的な特性を補完
するγ補正処理を送信側で行っていた。
【0007】又、一般のNTSCカラーTVシステムの
構成においては、図2に示したように、物体の明るさに
関する情報を線形的に獲得して原色信号(R,G,B)
を出力するカメラ10と、該カメラ10から出力した上
記原色信号(R,G,B)にガンマ補正を行うガンマ補
正部11と、該ガンマ補正部11から出力した原色信号
(R,G,B)を色差信号(Y,I,Q)に変換するマ
トリックス12と、該マトリックス12から出力した色
差信号(Y,I,Q)の周波数帯域を制限する帯域制限
部13と、該帯域制限部13の出力と送信チャンネルの
歪曲値(d)とを加算する加算部14と、該加算部14
の出力を原色信号(R,G,B)に変換する逆マトリッ
クス15と、該逆マトリックス15から出力した原色信
号(R,G,B)をディスプレーするカラー受像管(C
PT)16と、から構成されていた。
【0008】このように構成された一般のNTSCカラ
ーTVシステムの動作に対し、図面を用いて説明すると
次のようであった。先ず、カメラ10は物体の明るさの
情報を線形的に獲得して映像情報(X)を出力するが、
該映像情報(X)は上記カメラ10の各出力(ER ,E
G ,EB )、又は送信チャンネルの信号であって、下記
のように、輝度信号及び2つの色信号のベクトル値とし
て、表すことができる。
【0009】
【数2】
【0010】次いで、ガンマ補正部11は上記映像情報
(X)の入力を受け、TV受像機の非線形的な特性を補
完するため、原色信号(R,G,B)にガンマ補正(下
記〔数3〕で表す)を行い、その行列式は〔数4〕のよ
うである。
【0011】
【数3】
【0012】
【数4】
【0013】次いで、マトリックス12は上記ガンマ補
正部11からガンマ補正された原色信号(R,G,B)
を受け、送信側の変換係数(M)を乗算(下記〔数5〕
で表す)して、次のような輝度信号(Y)及び色差信号
(I,Q)に変換した後、伝送チャンネルを通して伝送
する。
【0014】
【数5】
【0015】 Ψ(X)=0.3X1 +0.59X2 +0.11X3 I(X)=0.7X1 −0.59X2 +0.11X3 Q(X)=−0.3X1 −0.59X2 +0.89X3 ここで、上記マトリックス12の変換係数(M)は次の
ような行列式で表現することができる。
【0016】
【数6】
【0017】次いで、伝送チャンネルに該当する帯域制
限部13は、上記マトリックス12から出力された輝度
信号(Ψ及び色差信号(I,Q)の帯域を0.5MH
z、又は1.5MHz帯域に制限するが、上記帯域制限
部13におけるチャンネル周波数特性(F)は次のよう
である。 ここで、Eは単位行列、fc は色信号の遮断周波数を示
す。
【0018】次いで、加算部14は上記帯域制限部13
の出力に送信チャンネルの歪曲値(d)を加算した後、
チャンネルを通して出力する。次いで、受信側の逆マト
リックス15は伝送チャンネルを通して伝送された輝度
信号(Y)及び色差信号(I,Q)を原色信号(R,
G,B)に変換してカラー受像管(CPT)16に出力
するが、その過程は上記マトリックス11の変換係数
(M)を逆変換させて行われる。このとき、受信側での
逆変換は行列M-1=(lij)に表現され、これは送信側
での行列M=(mij)の逆行列を意味する。
【0019】従って、カラー受像管CPT16の出力は
次のような色信号(XD )及び輝度信号(YD )を出力
するようになる。
【0020】
【数7】
【0021】ここで、dは送信チャンネルの歪曲値を、
γ=1/Γを示す。
【0022】併し、上記カメラ10から出力される上記
映像情報(X)は、色信号の遮断周波数fc を基準に、
低周波数成分(XL )と高周波数成分(XH )との和
(Xi=XLi+XHi)として表すことができる。そし
て、高周波数成分が低周波数成分よりも小さいと仮定す
ると、上記ガンマ補正部11の出力(上記〔数3〕)は
次式のようになる。
【0023】
【数8】
【0024】従って、現在NTSCカラーTVシステム
で再現されるカラー受像管16の出力(XD )は次の式
(1)のようであり、該式(1)で色信号の遮断周波数
(f c )以上の高周波数成分(XH )は送信側のガンマ
補正により歪曲されていることが分かる。
【0025】
【数9】
【0026】更に、カラー受像管16から出力された輝
度信号(YD )は低周波数成分(Y L )及び高周波数成
分(YDH)に表すことができ、且つ、高周波数成分(Y
DH)は次の式(3)のように表すことができる。
【0027】
【数10】
【0028】
【数11】
【0029】且つ、上記の式(3)から送信側のガンマ
補正の結果、色信号帯域以下の輝度信号(YD )の低周
波数成分(YL )は正確に再生されるが、高周波数成分
(Y DH)は送信側のガンマ補正により歪曲されることが
分る。このとき、再生される輝度信号の比率(P)は次
式(4)のように表現される。
【0030】
【数12】
【0031】即ち、映像が無彩色であるとP=1で、輝
度信号が正確に再生されるが、若し、高彩度の青色映像
のみを伝送したときに再生される輝度信号の比率(P)
は次式(5)のように、20dBになる。
【0032】
【数13】
【0033】図3は、映像が白色からR,G,Bの高彩
度映像に変化するとき、物体の明るさに対する上記カラ
ー受像管16で再生された輝度信号(YD )の高周波数
成分(YDH)の明るさを表したもので、高彩度映像であ
るとき色度及び輝度比率(dctail)の低下が大幅
に現れることを示している。これは、送信側のガンマ補
正による高彩度画像の色度及び輝度比率の低下を意味す
る。
【0034】併し、再生される輝度信号の比率(P)
は、6つの変数であるXL 及びXH の関数であるため、
一般的には1にならない。更に、上記の式(4)で1つ
の高周波成分のみが存在するとき、物体の色の輝度成分
に対し再現された輝度の高周波成分は次の式(6)のよ
うに表すことができる。
【0035】
【数14】
【0036】且つ、R,G,Bの高周波成分が存在する
とき(XH1≒XH2≒XH3)、物体の色の輝度成分に対し
再現された輝度の高周波成分は、次の式(7)のように
表現することができる。このとき、高周波成分に対し再
生された明るさは上記カメラ10の出力明るさよりも大
きい。
【0037】
【数15】
【0038】以上説明したように、再現される映像が高
彩度の映像である場合、色差信号(I,Q)により伝送
される明るさの程度は輝度信号の明るさの程度よりも大
きく、色信号の帯域が0.5Mhz、又は1.5MHz
に制限されるため、遮断周波数より高い明るさは損失さ
れ、再現される映像に相当な画質の劣化が発生する原因
になっていた。
【0039】このような画質の劣化現象を改善するた
め、日本のEDTVでは、図4に示したように、送信側
でガンマ補正回路20を使用し、受像機側で高周波信号
を正確に再生するため、どれほどの高域部の輝度信号を
送信側から伝送すべきであるかを決めるようにしてい
る。即ち、上記ガンマ補正回路20のマトリックス20
aは、カメラ10から色信号(R,G,B)が入力する
と、送信側の変換係数(M)を乗算した後、輝度成分
(Y)に変換し、該変換された輝度成分(Y)はハイパ
スフィルター(HPF)20bより低域成分が除去され
て、高域成分の輝度信号(YH )のみが除算器20dに
印加される。
【0040】次いで、該除算器20dは帯域制限部13
及び増幅器20cを通して色信号(下記〔数16〕で表
す)を受け、該色信号で高域成分の輝度信号(YH )を
除算させて、補償された輝度信号(h)を得るようにな
っている。即ち、送信側から変調された信号(XR )は
受信側で次式(8)のように表現することができる。
【0041】
【数16】
【0042】
【数17】
【0043】若し、h≪XL であると、カラー受像管1
6から出力された輝度信号(YD )は次の式(9)のよ
うである。
【0044】
【数18】
【0045】そして、上記式(9)から輝度信号
(YD )は物体の明るさ信号に比例するため、hの値は
次の式(10)のようになるべきである。
【0046】
【数19】
【0047】このとき、上記カラー受像管16のガンマ
値が2であると仮定すると、上記ガンマ補正回路20の
出力値であるhは次式(11)のように表すことができ
る。
【0048】
【数20】
【0049】結果的に、上記ガンマ補正回路20は受像
機側が高周波信号を正確に再生するため、どれほどの高
域部の輝度信号を送信側から伝送するべきかに重点を置
いて、輝度信号の高域部を補正していた。
【0050】
【発明が解決しようとする課題】然るに、このような送
信側でのガンマ補正は、TV信号を伝送する放送システ
ム側で付加的な補正回路を具現すべきであるため、現在
のNTSCカラーTVシステムの規格を変更しなければ
ならないという不都合な点があった。
【0051】
【課題を解決するための手段】そこで、このような問題
点を解決するための本発明の目的は、現在のNTSCカ
ラーTVシステムの規格に適合なガンマ補正回路を受信
側で具現するようにし、画質の劣化現象と色度及び輝度
比率(detail)の低下現象とを低減し得るTV受
像機のガンマ補正回路を提供しようとするものである。
【0052】このような目的を達成するため、本発明に
係るTV受像機のガンマ(γ)補正回路においては、送
信側よりガンマ補正された輝度信号をフィルターリング
し低域成分の輝度信号を出力するローパスフィルター
と、送信側から伝送された色信号及び上記ローパスフィ
ルターから出力された低域成分の輝度信号に対し高域成
分を補償する補正部と、上記ローパスフィルターから出
力された低域成分の輝度信号と補正部で補償された輝度
信号とに対し減算、及び除算を行う演算部と、上記補正
部から補正された色信号と上記演算部から出力された輝
度信号とを利用し元の色信号に復元した後、カラー受像
管に出力する色信号復元部と、を包含して構成されてい
る。
【0053】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に対し
図面を用いて説明する。本発明に係るTV受像機のガン
マ補正回路の構成においては、図1に示したように、送
信側からガンマ補正された輝度信号をフィルターリング
するローパスフィルター(LPF)100と、該ローパ
スフィルター100から出力された低域成分の輝度信号
(YL )に対し高域成分を補償する輝度信号補償器10
1と、上記ローパスフィルター100から出力された低
域成分の輝度信号(YL )と送信側からガンマ補正され
た輝度信号とを減算し、該減算された輝度信号
(YH ′)を上記輝度信号補償器101から出力された
輝度信号(下記〔数21〕で表す)で除算する演算部1
02と、送信側から伝送された色信号(XL )に対し高
域成分を補償する色信号補償器103と、該色信号補償
器103から出力された色信号(下記〔数22〕で表
す)を逆変換した後、上記演算部102の出力と乗算及
び加算して、元の色信号に復元する色信号復元部104
と、を包含して構成されている。
【0054】
【数21】
【0055】
【数22】
【0056】そして、上記演算部102においては、減
算器102a及び除算器102bから構成されている。
且つ、上記色信号復元部104においては、上記色信号
補償器103から出力された色信号(上記〔数22〕で
表す)を逆変換する逆マトリックス104aと、該逆マ
トリックス104aから出力された色信号(下記〔数2
3〕で表す) と上記除算器102bの出力とを乗算する
乗算器104bと、該乗算器104bの出力と上記逆マ
トリックス104aから出力された色信号(下記〔数2
3〕で表す) とを加算し、カラー受像管105に出力す
る加算器104cと、から構成されている。
【0057】
【数23】
【0058】このように構成されたTV受像機のガンマ
(γ)補正回路の動作を図面を用いて説明すると次のよ
うである。先ず、伝送チャンネルを通して伝送された送
信側のガンマ補正された複合映像信号が受信側に入力す
ると、ローパスフィルター100は複合映像信号中の輝
度信号を受けて低域成分をフィルターリングし、輝度信
号補償器101は上記ローパスフィルター100から出
力された低域成分の輝度信号(YL )に対し、高域成分
を補償する。
【0059】次いで、演算部102の減算器102aは
上記ローパスフィルター100から出力された低域成分
の輝度信号(YL )と送信側からガンマ補正された輝度
信号とを減算し、除算器102bは上記減算器102a
から出力された輝度信号(Y H ′)を上記輝度信号補償
器101から出力された輝度信号(上記〔数21〕で表
す)で除算する。
【0060】一方、色信号補償器103は複合映像信号
中の色信号(XL )を受けて高域成分を補償し、色信号
復元部104の逆マトリックス104aは上記色信号補
償器103から出力された色信号(上記〔数22〕で表
す)を逆変換し、乗算器104bは上記逆マトリックス
104aから出力された色信号(上記〔数23〕で表
す)と上記除算器102bの出力とを乗算する。
【0061】次いで、加算器104cは上記乗算器10
4bの出力と上記逆マトリックス104aから出力され
た色信号(上記〔数23〕で表す)とを加算して、低域
成分の色信号(XL )をカラー受像管105に出力す
る。
【0062】即ち、一般NTSCカラーTVシステムに
おける遮断周波数以上の信号に対する歪曲現象を補償す
るため、上記の式(1)にSchwarz inequ
alityを適用すると、次式(12)のようになる。
【0063】
【数24】
【0064】このとき、上式(12)に最大(下記〔数
25〕で表す)だけの高域部の補正を行うと、上記カラ
ー受像管105から再現される色信号(XD )は次式
(13)のようになる。
【0065】
【数25】
【0066】
【数26】
【0067】且つ、上記カラー受像管105で再現され
る輝度信号(YD )は次式(14)のようになる。
【0068】
【数27】
【0069】ここで、再現された輝度信号(YD )は歪
曲なく、殆ど正確に再生されている。
【0070】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るTV
受像機のガンマ補正回路は、現在のNTSCカラーTV
システムの規格に適合なガンマ補正回路を受信側に具現
しているため、送信側でのガンマ補正により発生する画
質の劣化現象及び色度及び輝度の低下現象を低減し得る
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るTV受像機のガンマ補正回路を示
したブロック図である。
【図2】一般のNTSCカラーTVシステムを示したブ
ロック図である。
【図3】高彩度映像に対する輝度信号の劣化を示したグ
ラフである。
【図4】ガンマ補正回路を具備したEDTVを示したブ
ロック図である。
【符号の説明】
100…ローパスフィルター 101…輝度信号補償器 102…演算部 102a…減算器 102b…除算器 103…色信号補償器 104…色信号復元部 104a…逆マトリックス 104b…乗算器 104c…加算器 105…カラー受像管

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送信側からガンマ補正された輝度信号を
    フィルターリングし、低域成分の輝度信号を出力するロ
    ーパスフィルターと、 送信側から伝送された色信号及び上記ローパスフィルタ
    ーから出力された低域成分の輝度信号に対し、高域成分
    を補償する補正部と、 上記ローパスフィルターから出力された低域成分の輝度
    信号と前記補正部で補償された輝度信号とに対し、減算
    及び除算を行う演算部と、 上記補正部から補正された色信号と上記演算部から出力
    された輝度信号とを利用して元の色信号に復元した後、
    カラー受像管に出力する色信号復元部と、から構成され
    たことを特徴とするTV受像機のガンマ補正回路。
  2. 【請求項2】 上記補正部は、上記ローパスフィルター
    から出力された低域成分の輝度信号を1−Γ乗に補償す
    る輝度信号補償器と、送信側から伝送された色信号をΓ
    −1乗に補償する色信号補償器と、から構成されたこと
    を特徴とする請求項1記載のTV受像機のガンマ補正回
    路。
  3. 【請求項3】 上記演算部は、減算器及び除算器から構
    成されたことを特徴とする請求項1記載のTV受像機の
    ガンマ補正回路。
  4. 【請求項4】 上記色信号復元部は、上記色信号補償器
    から出力された色信号を逆変換する逆マトリックスと、
    該逆マトリックスから出力された色信号と上記除算器の
    出力とを乗算する乗算器と、該乗算器の出力と上記逆マ
    トリックスから出力された色信号とを加算し、カラー受
    像管に出力する加算器と、から構成されたことを特徴と
    する請求項1記載のTV受像機のガンマ補正回路。
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Cited By (1)

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