KR100366738B1 - 촬상장치 - Google Patents

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KR100366738B1
KR100366738B1 KR1019960702198A KR19960702198A KR100366738B1 KR 100366738 B1 KR100366738 B1 KR 100366738B1 KR 1019960702198 A KR1019960702198 A KR 1019960702198A KR 19960702198 A KR19960702198 A KR 19960702198A KR 100366738 B1 KR100366738 B1 KR 100366738B1
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데쯔지로 곤도
구니오 가와구찌
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

본 발명에 관한 촬상 장치는, 색 필터(2)를 개재하여 입력된 피촬상광을 촬상 신호로 변환하는 CCD(3)와, CCD(3)로부터 촬상 신호가 공급되고, 촬상 신호를 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분으로 분류하는 색 분리 회로(6), 색 분리 회로(6)로부터 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분이 각각 공급되고, R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분의 해상도를 보다 높은 해상도로 변환하여, 고해상도의 R 신호 성분, 고해상도의 G 신호 성분 및 고해상도의 B 신호 성분을 생성하는 R 신호 변환부(50), G 신호 변환부(60) 및 B 신호 변환부(70), R 신호 변환부(50), G 신호 변환부(60) 및 B 신호 변환부(70)로부터 고해상도의 R 신호 성분, 고해상도의 G 신호 성분 및 고해상도의 B 신호 성분이 공급되고, 고해상도의 R 신호 성분, 고해상도의 G 신호 성분 및 고해상도의 H 신호 성분으로부터 휘도 신호 및 색 신호를 생성하는 신호 처리 회로(80)을 갖는다.

Description

촬상 장치
전하 결합 소자(CCD)를 사용하여 피사체를 촬상하고, 영상 신호를 출력하는 촬상 장치가 알려져 있다. 이 종래 촬상 장치에 대하여, 제1도, 제2도를 사용하여 설명한다.
제1도는 CCD를 하나 사용하여 영상 신호를 얻는 단판(single array) 방식 촬상 장치의 일예 구성을 도시한 블럭도이다.
광학계(1)에 입사된 피촬상광은 색 필터(2)를 거쳐 CCD(3)에 입사된다. 이색 필터(2)는 예를 들면, 황색 필터, 시안 필터 및 마젠더 필터로 이루어진 보색 필터이다. 이 색 필터(2)를 거쳐 CCD(3)에 입사한 피촬상광은 CCD(3)에서 광전 변환되어, 촬상 신호로서 비디오 앰프(4)에 공급된다. 이 촬상 신호는 비디오 앰프(4)에서 소정 레벨까지 증폭된 후에 A/D 변환 회로(5)에 공급된다. 이 A/D 변환 회로(5)에서 촬상 신호가 소정 비트 수의 디지탈 신호로 변환된다. A/D 변환 회로(5)에서 디지탈 신호로 변환된 촬상 신호는 색 분리 회로(6)에 공급된다.
이 색 분리 회로(6)는 입력된 디지탈 촬상 신호를 R 신호 성분, G 신호 성분및 B 신호 성분으로 나누고, 각각을 신호 처리 회로(7)에 공급한다. 신호 처리 회로(7)는 공급된 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분에 각각 소정의 신호 처리 및 매트릭스 연산을 실시하여, 휘도 신호 Y 및 색차 신호 R-Y, B-Y를 생성한다. 이 신호 처리 회로(7)에서 생성된 색차 신호R-Y, B-Y는 변조 회로(8)에 공급된다.
이 변조 회로(8)는 색부반송파 신호를 색차 신호R-Y, B-Y에 의해 직교 2축(이상) 변조하고, 얻어지는 반송 색 신호(이하, 색 신호라 함)을 가산기(9)의 한쪽 입력단에 공급한다. 이 가산기(9)의 다른 쪽 입력단에는 신호 처리 회로(7)에서 휘도 신호 Y가 공급되고, 이 휘도 신호 Y와 변조 회로(8)로 부터의 색 신호가 가산되어 디지탈 복합 영상 신호가 생성되고, 출력 단자(10)에서 출력된다.
이 제1도에 도시한 촬상 장치에 있어서는 하나의 촬상 소자를 사용하여 피촬상광에서 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분을 얻는 구성으로 되어 있으므로, 소형 경량이고, 휴대에는 적합하지만, R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분 각각에 할당되는 화소수가 비교적 적으므로, 촬상 신호의 해상도, 즉 출력 단자(10)에서 출력되는 복합 영상 신호가 갖는 해상도가 비교적 낮다고 하는 문제가 있다.
이 해상도를 올리기 위해, CCD를 3개 사용하여 촬상 신호를 얻는 3판 방식 촬상 장치도 알려져 있다. 이 3판 방식 촬상 장치의 일예에 대하여 제2도를 참조하면서 설명한다.
이 제2도에 있어서, 피촬상광이 광학계(21)를 거쳐 색 분해 프리즘(22)에 입사된다. 색 분해 프리즘(22)은 피촬상광을 적색광, 녹색광 및 청색광으로 분광하고, 각각 적색 촬상용 CCD(23), 녹색 촬상용 CCD(24) 및 청색 촬상응 CCD(25)에 입사시킨다.
적색 촬상용 CCD(23), 녹색 촬상용 CCD(24) 및 청색 촬상용 CCD(25)는 입사된 적색광, 녹색광 및 청색광을 각각 광전 교환하고, R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분을 출력한다. 이들 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분은 비디오 앰프(26), (27) 및 (28)에 각각 공급된다. 비디오 앰프(26), (27) 및 (28)은 공급된 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분을 각각 소정 레벨로 증폭하여, A/D 변환 회로(29), (30) 및 (31)에 각각 공급한다. 이들 A/D 변환 회로(29), (30) 및 (31)에서 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분이 각각 소정 비트수의 디지탈 신호로 변환된다. 이들 A/D 변환 회로(29), (30) 및 (31)에서 각각 디지탈 신호로 변환된 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분은 신호 처리 회로(32)에 공급된다.
이 신호 처리 회로(32)는 공급된 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분에 각각 소정의 신호 처리 및 매트릭스 연산 처리를 실시하여, 휘도 신호 Y 및 색차 신호 R-Y, B-Y를 생성한다. 이 신호 처리 회로(32)에서 생성된 색차 신호 R-Y, B-Y는 변조 회로(34)에 공급된다.
이 변조 회로(34)는 색부반송파 신호를 색차 신호 R-Y, B-Y에 의해 직교 2축 변조하고, 얻어지는 색 신호를 가산기(35)의 한쪽 입력단에 공급한다. 이 가산기(35)의 다른 쪽 입력단에는 신호 처리 회로(32)에서 휘도 신호 Y가 공급되고, 이 휘도 신호 Y와 변조 회로(34)로 부터의 색 신호가 가산되어 디지탈 복합 영상 신호가 생성되고, 출력 단자(36)에서 출력된다.
또한, 신호 처리 회로(32)에서 출력되는 휘도 신호 Y, 색차 신호 R-Y, B-Y는 콤포넌트 신호로서, 출력 단자(37), (38) 및 (39)에서 각각 출력된다.
이 제2도에 도시한 촬상 장치에 있어서는 3개의 촬상 소자를 사용하여, 피촬상광에서 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분을 얻는 구성으로 되어 있으므로, 제1도에 도시된 단판 방식의 촬상 장치에서 출력되는 영상 신호의 해상도 보다도 높은 해상도의 영상 신호를 얻을 수 있다.
그러나, 근년 NTSC 방식의 해상도 보다도 높은 해상도를 갖는 고품위 텔레비전 방식이 개발되고 있고, 이 고품위 텔레비전 방식에도 적용할 수 있는 고해상도의 영상 신호를 얻기 위해서는 3개의 CCD를 사용한 촬상 장치이면서, NTSC 방식의 영상 신호를 얻는 경우보다도 화소수가 더 많은 CCD를 사용할 필요가 있다. CCD는 그 화소수가 많게 되면, 제조가 어렵게 되고, 코스트가 높게 된다. 그 결과, 촬상 장치 전체의 코스트가 높게 된다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 CCD의 화소수를 증가시키는 일 없이, 고해상도의 영상 신호를 얻을 수 있는 촬상 장치를 제공하는 것이다.
발명의 개시
본 발명의 하나의 태양은 색 필터를 거쳐 입력된 피촬상광을 촬상 신호로 변환하는 촬상 수단, 촬상 수단에서 촬상 신호가 공급되고 촬상 신호를 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분으로 나누는 분리 수단, 분리 수단에서 R 신호 성분, G신호 성분 및 B 신호 성분이 각각 공급되고 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분의 해상도를 보다 높은 해상도로 변환하여 고해상도의 R 신호 성분, 고해상도의 G 신호 성분 및 고해상도의 B 신호 성분을 생성하는 제1, 제2, 제3 변환 수단, 제1, 제2, 제3 변환 수단에서 고해상도의 R 신호 성분, 고해상도의 G 신호 성분 및 고해상도의 B 신호 성분이 공급되고 고해상도의 R 신호 성분, 고해상도의 G 신호 성분 및 고해상도의 B 신호 성분에서 휘도 신호 및 색 신호를 생성하는 신호 처리 수단은 갖는 촬상 장치이다.
제1, 제2, 제3 변환 수단은 각각 입력된 신호를 복수의 블럭으로 분할하는 블럭화 수단, 블럭화 수단에서 분할된 블럭마다 데이타 량을 압축하는 압축 수단, 블럭마다 압축후의 데이타 레벨 분포의 패턴에 따라 각 블럭의 클래스를 결정하고, 클래스를 나타내는 신호를 출력하는 클래스 검출 수단, 각 클래스에 대응시켜 입력 신호를 고해상도의 신호로 변환하기 위한 예측 계수가 기억되어 있고 클래스 결정 수단에서 출력되는 클래스를 나타내는 신호에 따른 예측 계수를 출력하는 예측 계수 기억 수단, 및 예측 계수 기억 수단에서 출력되는 예측 계수를 사용하여 입력된 신호에 예측 연산 처리를 실시하여 입력된 신호에서 고해상도의 신호를 생성하는 예측 연산 수단을 갖는다.
본 발명의 다른 태양은 적색광, 녹색광 및 청색광을 각각 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분으로 변환하는 제1, 제2, 제3 촬상 수단, 제1, 제2, 제3 촬상 수단에서 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분이 각각 공급되고 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분의 해상도를 보다 높은 해상도로 변환하여 고해상도의 R 신호 성분, 고해상도의 G 신호 성분 및 고해상도의 B 신호 성분을 생성하는 제1, 제2, 제3 변환 수단, 및 제1, 제2, 제3 변환 수단에서 고해상도의 R 신호 성분, 고해상도의 G 신호 성분 및 고해상도의 B 신호 성분이 공급되고 고해상도의 R 신호 성분, 고해상도의 G 신호 성분 및 고해상도의 B 신호 성분에서 휘도 신호 및 색 신호를 생성하는 신호 처리 수단을 갖는 촬상 장치이다.
본 발명의 또 다른 태양은 입력된 피촬상광을 촬상 신호로 변환하는 촬상 수단, 촬상 수단에서 촬상 신호가 공급되고 촬상 신호에서 휘도 신호 및 제1, 제2 색차 신호를 생성하는 신호 처리 수단, 및 신호 처리 수단에서 휘도 신호 및 제1, 제2 색차 신호가 각각 공급되고 휘도 신호 및 제1, 제2 색차 신호의 해상도를 보다 높은 해상도로 변환하여 고해상도의 휘도 신호 및 고해상도의 제1, 제2 색차 신호를 생성하는 제1, 제2, 제3 변환 수단을 갖는 촬상 장치이다.
본 발명의 또 다른 태양은 입력된 피촬상광을 촬상 신호로 변환하는 촬상 수단, 촬상 수단에서 촬상 신호가 공급되고 촬상 신호에서 휘도 신호 및 색 신호를 생성하는 신호 처리 수단, 신호 처리 수단에서 휘도 신호 및 색 신호가 공급되고 휘도 신호 및 색 신호에서 복합 영상 신호를 생성하는 합성 수단, 및 합성 수단에서 복합 영상 신호가 공급되고 복합 영상 신호의 해상도를 보다 높은 해상도로 변환하여 고해상도의 복합 영상 신호를 생성하여 출력하는 변환 수단을 갖는 촬상 장치이다.
본 발명은 전하 결합 소자(CCD)를 사용한 촬상 장치에 관한 것으로, 특히 CCD를 사용하여 고해상도의 영상 신호를 얻는 촬상 장치에 관한 것이다.
제1도는 종래 촬상 장치의 일예의 구성을 도시한 블럭도이다.
제2도는 종래 촬상 장치의 다른 예의 구성을 도시한 블럭도이다.
제3도는 본 발명의 촬상 장치의 일실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
제4도는 SD 신호의 화소와 HD 신호의 화소의 2차원 배열을 나타내기 위한 개략선도이다.
제5도는 SD 신호의 화소와 HD 신호의 화소의 1차원 배열을 나타내기 위한 개략선도이다.
제6도는 ADRC 부호화의 설명을 위한 신호 레벨 변화를 도시한 개략선도이다.
제7도는 ADRC 부호화에 있어서의 양자화 특성을 설명하기 위한 개략선도이다.
제8도는 1비트 ADRC의 부호화 회로의 일예의 구성을 도시한 블럭도이다.
제9도는 복수의 HD 화소의 값을 예측할 때에 사용되는 SD 화소를 도시한 개략선도이다.
제10도는 신호 변환부의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
제11도는 예측 계수를 결정하는 학습시의 구성을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
제12도는 학습시의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
제13도는 본 발명의 촬상 장치의 제2 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
제14도는 본 발명의 촬상 장치의 제3 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
제15도는 본 발명의 촬상 장치의 제4 실시예의 구성을 도시한 블럭도이다.
발명의 실시하기 위한 최량의 형태
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다.
먼저, 본 발명의 제1 실시예를 제3도를 참조하면서 설명한다. 이 제1 실시예는 고체 촬상 소자인 전하 결합 소자(Charge Coupled Device)(이하, CCD라 함)을 1매 사용하여 광의 3원색 신호인 적(R) 신호 성분, 녹(G) 신호 성분 및 청(B) 신호성분을 추출하고, 이 각 신호 성분을 고해상도의 신호 성분으로 변환한 후에 합성하여 고해상도의 복합 영상 신호를 생성하는 촬상 장치이다. 여기서, 이하 고해상도의 신호 성분으로 변환하기 전의 신호 성분을 통상 정도(Standard Definition)의 신호 성분으로서 SD 신호라고 하고, 변환후의 신호 성분을 고정도(High Definition)의 신호 성분으로서 HD 신호라고 한다.
제3도에 있어서, 제1도와 대응하는 부분에 대해서는 같은 부호를 붙여 설명한다.
광학계(1)에 입사된 피촬상광은 색 필터(2)를 거쳐 CCD(3)에 입사된다. 이 색 필터(2)는 예를 들면 황색 필터, 시안 필터 및 마젠더 필터로 이루어지는 보색 필터이다. 이 색 필터(2)를 거쳐 CCD(3)에 입사된 피촬상광은 CCD(3)에서 광전변환되어 촬상 신호로서 비디오 앰프(4)에 공급된다. 이 촬상 신호는 비디오 앰프(4)에서 소정의 레벨까지 증폭된 후에, A/D 변환 회로(5)에 공급된다. 이 A/D 변환 회로(5)에서 촬상 신호가 소정의 비트수의 디지탈 신호로 변환된다. A/D 변환 회로(5)에서 디지탈 신호로 변환된 촬상 신호는 색 분리 회로(6)에 공급된다.
이 색 분리 회로(6)는 입력된 디지탈 촬상 신호를 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분으로 나누고, 각각을 R 신호 변환부(50), G 신호 변환부(60) 및 B신호 변환부(70)에 공급한다.
R 신호 변환부(50)는 상술한 제3도에 도시한 바와 같이, 색 분리 회로(6)에서 공급된 R 신호 성분을 복수의 블럭으로 분할하는 블럭화 회로(51), 블럭화 회로(51)에서 공급되는 R 신호 성분을 각 블럭마다 압축하는 데이타 압축 회로(52), 이 데이타 압축 회로(52)에서 압축된 R 신호 성분의 각 블럭을 R 신호 성분의 레벨 부분의 패턴에 따라 그 블럭이 속하게 될 클래스를 결정하여 클래스 코드를 발생하는 클래스 코드 발생 회로(53), 이 클래스 코드 발생 회로(53)에서 공급되는 클래스 코드에 대응한 예측 계수를 출력하는 예측 계수 메모리(54), 및 이 예측 계수 메모리(54)에서 공급되는 예측 계수를 사용하여 블럭화 회로(51)에서 출력되는 R 신호 성분에 대하여 각 블럭마다 예측 연산을 실행하고 색 분리 회로(6)에서 출력되는 R 신호 성분의 해상도 보다도 높은 해상도의 R 신호 성분을 생성하는 예측치 생성 회로(55)를 갖는다.
또한, G 신호 변환부(60)는 상술한 제3도에 도시한 바와 같이, 색 분리 회로(6)에서 공급된 C 신호 성분을 복수의 블럭으로 분할하는 블럭화 회로(61), 블럭화 회로(61)에서 공급되는 G 신호 성분을 각 블럭마다 압축하는 데이타 압축 회로(62), 이 데이타 압축 회로(62)에서 압축된 G 신호 성분의 각 블럭을 G 신호 성분의 레벨 부분의 패턴에 따라 그 블럭이 속하게 될 클래스를 결정하여 클래스 코드를 발생하는 클래스 코드 발생 회로(63), 이 클래스 코드 발생 회로(63)에서 공급되는 클래스 코드에 대응한 예측 계수를 출력하는 예측 계수 메모리(64), 및 이 예측 계수 메모리(64)에서 공급되는 예측 계수를 사용하여 블럭화 회로(61)에서 출력되는 G 신호 성분에 대하여 각 블럭마다 예측 연산을 실행하고 색 분리 회로(6)에서 출력되는 G 신호 성분의 해상도 보다도 높은 해상도의 G 신호 성분을 생성하는 예측치 생성 회로(65)를 갖는다.
또한, B 신호 변환부(70)는 상술한 제3도에 도시한 바와 같이, 색 분리 회로(6)에는 공급된 B 신호 성분을 복수의 블럭으로 분할하는 블럭화 회로(71), 블럭화 회로(71)에서 공급되는 B 신호 성분을 각 블럭마다 압축하는 데이타 압축 회로(72), 이 데이타 압축 회로(72)에서 압축된 B 신호 성분의 각 블럭을 B 신호 성분의 레벨 부분의 패턴에 따라 그 블럭이 속하게 될 클래스를 결정하여 클래스 코드를 발생하는 클래스 코드 발생 회로(73), 이 클래스 코드 발생 회로(73)에서 공급되는 클래스 코드에 대응한 예측 계수를 출력하는 예측 계수 메모리(74), 및 이 예측 계수 메모리(74)에서 공급되는 예측 계수를 사용하여 블럭화 회로(71)에서 출력되는 B신호 성분에 대하여 각 블럭마다 예측 연산을 실행하고 색 분리 회로(6)에서 출력되는 B 신호 성분의 해상도 보다도 높은 해상도의 B 신호 성분을 생성하는 예측치 생성 회로(75)를 갖는다.
R 신호 변환부(50), G 신호 변환부(60) 및 B 신호 변환부(70)에서 각각 출력되는 고해상도의 R 신호 성분, 고해상도의 G 신호 성분 및 고해상도의 B 신호 성분은 신호 처리 회로(80)에 공급된다.
이 신호 처리 회로(80)는 공급된 고해상도의 R 신호 성분, 고해상도의 G 신호 성분 및 고해상도의 B 신호 성분에 각각 소정의 신호 처리 및 매트릭스 연산을 실시하여 고해상도의 휘도 신호 Y 및 고해상도의 색차 신호 R-Y, B-Y를 생성한다.이 신호 처리 회로(80)의 구성 및 동작에 대해서는 이미 알려져 있으므로, 그의 상세한 설명은 생략한다. 단, 제1도에 도시한 종래 촬상 장치의 신호 처리 회로(7)에 비해 고속 레이트에서의 처리가 가능한 구성으로 되어 있다.
이 신호 처리 회로(80)에서 생성된 고해상도의 색차 신호 R-Y, B-Y는 변조 회로(81)에 공급된다. 변조 회로(81)는 색부반송파 신호를 고해상도의 색차 신호 R-Y, B-Y에 의해 직교 2축(이상)변조 하고, 얻어지는 고해상도의 반송 색 신호(이하, 색 신호라 함)을 가산기(82)의 한쪽 입력단에 공급한다. 이 가산기(82)의 다른쪽 입력단에는 신호 처리 회로(80)에서 고해상도의 휘도 신호 Y가 공급되고, 이 고해상도의 휘도 신호 Y와 변조 회로(81)로 부터의 고해상도의 색 신호가 가산되어 고해상도의 디지탈 복합 영상 신호가 생성되고, 출력 단자(10)에서 출력된다. 또한, 변조 회로(81) 및 가산기(82)는 제1도에 도시된 종래 촬상 장치의 변조 회로(8) 및 가산기(9)에 비해, 고속 레이트에서의 처리가 가능한 구성으로 되어 있다.
다음에, 제3도에 도시된 본 발명의 촬상 장치의 제1 실시예의 동작을 설명한다.
광학계(1)및 색 필터(2)를 거쳐 CCD(3)에 입사된 피촬상광은 광전 변환되고, 얻어지는 촬상 신호는 비디오 앰프(4)에서 소정의 레벨로 증폭된다. 이 소정의 레벨로 증폭된 촬상 신호는 A/D 변환 회로(5)에서 디지탈 촬상 신호로 변환되어 색 분리 회로(6)에 공급되고, 이 색 분리 회로(6)에서 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분으로 나누어진다. 분리된 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분은 각각 R 신호 변환부(50), G 신호 변환부(60) 및 B 신호 변환부(70)에 공급되고, 각각 고해상도의 R 신호 성분, 고해상도의 G 신호 성분 및 고해상도의 B 신호 성분으로 변환된다. 이들 고해상도의 R 신호 성분, 고해상도의 G 신호 성분 및 고해상도의 B 신호 성분은 신호 처리 회로(80)에 공급되고, 이들 신호 성분에서 고해상도의 휘도 신호 Y 및 고해상도의 색차 신호 R-Y, B-Y가 생성된다.
고해상도의 색차 신호 R-Y, B-Y는 변조 회로(81)에 공급되고, 색부반송파 신호를 직교 2축 변조하는 것에 의해, 고해상도의 색 신호로 변환된다. 신호 처리 회로(80)에서 출력되는 고해상도의 휘도 신호 Y와 변조 회로(81)에서 출력되는 고해상도의 색 신호를 가산기(82)에서 가산하는 것에 의해, 출력 단자(10)에서 고해상도의 복합 영상 신호가 얻어진다.
이와 같이 하여, CCD의 화소수는 종래 촬상 장치에 사용되고 있는 CCD의 화소수와 같아도, 종래 촬상 장치의 출력 복합 영상 신호의 해상도에 비해 해상도가 높은 복합 영상 신호를 얻을 수 있다.
다음에, 본 발명의 촬상 장치에 사용되고 있는 R 신호 변환부(50), G 신호 변환부(60) 및 B 신호 변환부(70)의 구성 및 동작 원리의 상세에 대하여 설명한다.
이들 R 신호 변환부(50), G 신호 변환부(60) 및 B 신호 변환부(70)의 구성 및 동작 원리는 서로 같으므로, R 신호 변환부(50)를 예로 하여 설명한다. 또한, 이 신호 변환부의 구성 및 동작 원리에 대해서는 국제 공개 번호 WO 94/14278의 공보에도 기재되어 있지만, 여기서는 본 발명의 촬상 장치를 구성하기 위해 최저한 필요한 구성 및 동작 원리에 대하여 설명한다.
제3도에 있어서, R 신호 변환부(50)의 블럭화 회로(51)에 공급되는 SD 신호는 소정의 샘플링 주파수에서, 1화소가 8비트의 디지탈 신호로 된 것이다. 이 블럭화 회로(51)는 래스터 주사순의 데이타를 1차원 블럭, 2차원 블럭 또는 3차원 블럭 순서의 데이타로 변환한다.
블록화 회로(51)의 출력 신호가 데이타 압축 회로(52) 및 예측치 생성 회로(55)에 공급된다. 데이타 압축 회로(52)의 출력 데이타가 클래스 코드 발생 회로(53)에 공급된다. 클래스 코드 발생 회로(53)로 부터의 클래스 코드가 어드레스 신호로서 예측 계수 메모리(54)에 공급된다. 예측 계수 메모리(54)에는 미리 학습에 의해 결정된 예측 계수가 저장되어 있다. 예측 계수 메모리(54)로 부터의 예측 계수가 예측치 생성 회로(55)에 공급된다.
데이타 압축 회로(52) 및 클래스 코드 발생 회로(53)는 예측 대상의 주목 화소의 클래스 나눔을 실행하기 위한 것이고, 클래스 나눔은 주목 화소를 포함하는 블럭 마다의 레벨 분포의 패턴에 따라 이루어진다. 이 클래스 나눔으로 결정된 클래스를 지시하는 클래스 코드가 클래스 코드 발생 회로(53)에서 출력된다. 클래스 나눔은 SD 신호에 따라 이루어지지만, 주목 화소 주변의 복수의 SD 신호의 화소(이하, SD 화소라 함)의 값(8비트)를 그대로 클래스 나눔을 위해 참조하면, 클래스 수가 지나치게 많게 되는 문제가 있다. 그래서, 데이타 압축 회로(52)가 마련되어 있어, 참조되는 주변 화소(참조 화소)의 비트 수가 압축된다. 데이타 압축 회로(52)의 일예는 ADRC 부호화 회로이다.
또한, 데이타 압축으로서는 ADRC 부호화(Adaptive Dynamic Range Coding)에한정되지 않고, DCT(Discrete Cosine Transform), VQ(벡터 양자화), DPCM(Differential Pulse Code Modulation), BTC(Block Trancation Coding), 비선형 양자화 등을 선택적으로 사용할 수 있다.
블럭화 회로(51)에서는 텔레비전 신호의 래스터 주사 순서에서 제4도에 도시한 바와 같은 2차원 블럭의 데이타 순서로 입력 SD 신호를 주사 변환한다. 제4도의 예에서는 3 × 3 화소가 1블럭으로 되고, a - i극 값을 각각 갖는 9개의 SD 화소가 1블럭에 포함된다. 이 1블럭의 SD 화소에 의해, 중심 부근에 위치하는 4개의 HD 화소 A - D의 값이 예측치 생성 회로(55)에 있어서 생성된다.
제4도에 도시된 블럭은 단순한 일예이고, 대신에 예를 들면, 제5도에 도시된 바와 같이 4개의 SD 화소 a - d로 된 1차원 블럭을 사용하여, HD 화소의 예측치를 생성할 수도 있다. 또한, 3차원 블럭에 대해서도 HD 화소의 예측치를 생성할 수 있다.
제5도의 1차원 배열에 있어서, SD 화소 a, b, c에서 HD 화소 A의 클래스 나눔과 예측치의 생성이 이루어지고, SD 화소 a, b, c, d에서 HD 화소 B의 클래스 나눔과 예측치의 생성이 이루어진다. 또한, 학습의 경우도 마찬가지 관계에서 클래스 나눔과 예측치의 생성이 이루어진다.
여기서, 데이타 압축 회로(52)로서 채용할 수 있는 ADRC 부호화에 대하여 설명한다.
ADRC는 화소의 국소적인 상관을 이용하여 레벨 방향의 용장도를 적응적으로 제거하는 것이다. 예를 들면, 제6도에 도시한 바와 같이, 8비트의 원 데이타가 갖는 0-255의 다이나믹 레인지 중에서 각 블럭 마다에 양자화를 위해 필요한 블럭 내의 다이나믹 레인지 A, B는 원 다이나믹 레인지에 비해 대폭적으로 작다. 이 때문에, 재양자화에 필요한 비트수는 원래 8비트에서 대폭적으로 저감할 수 있다.
원래 비트수(8비트)보다 작은 할당 비트수를 p, 블럭의 다이나믹 레이지를 DR, 블럭내이 어느 화소의 값을 x, 재양자화 코드를 Q로 하면, 다음 식(1)에 의해 블럭내의 최대치 MAX와 최소치 MIN과의 사이를 2p개로 균등하게 분할하여 재양자화를 실행한다. 제7(a)도에 p=3인 경우의 재양자화를 도시한다.
DR = MAX - MIN + 1
Q = [(x - MIN + 0.5) x 2p/ DR] (1)
여기서, [z]는 z이하의 최대 정수를 나타낸다.
다음에, 제7(a)도에 있어서의 p 비트 재양자화의 계조 레벨 중의 (2p- 1)에 상당하는 데이타 레벨을 갖는 블럭내 화소의 평균치를 계산하고, 이것을 제7(b)도에 도시한 바와 같이, 새로운 최대치 MAX'로 한다. 또한, 재양자화의 계조 레벨 0에 상당하는 데이타 레벨을 갖는 블럭내 화소의 평균치를 새로운 최소치 MIN'로 한다. 새로 구해진 최대치 MAX' 및 최소치 MIN'에서 다이나믹 레이지를 정의하여 고쳐서, 다음 식(2)에 의해, 재양자화를 실행한다.
DR' = MAX' - MIN'
q = [(x - MIN' x (2p- 1) / DR' + 0.5] (2)
여기서, [z]는 z이하의 최대 정수를 나타낸다.
이와 같은 새로운 최대치 MAX', 최소치 MIN', 다이나믹 레이지 DR'를 정의하여 고치는 ADRC는 노이즈의 영향을 받는 일 없이, 효율이 좋은 정보량의 압축을 실행할 수 있다.
또한, ADRC에 있어서의 양자화로서, 복원되는 대표 레벨로서, 최대치 MAX 및 최소치 MIN과 같은 레벨을 갖는 특성도 가능하다.
2차원 블럭의 예에서는 상술한 ADRC에 의해, 8비트의 값 a-i에서 각 p 비트로 압축된 n화소의 값이 클래스 코드 발생 화로(53)로 공급되고, 식(3)에 의해 나타내어 지는 클래스를 지시하는 클래스 코드 class가 생성된다.
여기서, 1비트 ADRC를 예로 하여, ADRC 부호화 회로에 대하여 제8도를 참조하여 설명한다.
제8도에 있어서, 입력 단자(121)로 부터의 블럭 순서로 변환된 데이타에 대하여, 검출 회로(122)는 각 블럭내 화소 값의 최대치 MAX, 최소치 MIN을 검출한다. 감산 회로(123)는 이들 최대치 MAX 및 최소치 MIN이 공급되고, 최대치 MAX 에서 최소치 MIN을 감산하여 다이나믹 레인지 DR을 출력한다. 한편, 감산 회로(124)는 입력 데이타 및 최소치 MIN가 공급되고, 입력 데이타에서 최소치 MIN을 감산하여 정규화된 화소 데이타를 출력한다.
나눗셈 회로(125)는 정규화된 입력 데이타 및 다이나믹 레인지 DR이 공급되고, 정규화된 화소 데이타를 다이나믹 레인지 DR로 나눗셈하여 비교 회로(126)에 공급한다. 비교 회로(126)는 9개 화소의 나눗셈 결과가 0.5를 기준으로 하여, 보다 큰가, 보다 작은 가의 판단을 실행하고, 이 결과에 따라, '0' 또는 '1'의 1비트 데이타 DT를 발생한다. 이 데이타 DT가 출력 단자(127)에서 인출된다. 이 1비트 ADRC를 사용하여 클래스 나눔을 실행하면, 3 × 3 화소의 SD 블럭 클래스가 9비트의 클래스 코드로 표현된다.
제3도로 돌아가서 설명하면, 클래스 코드와 대응하는 예측 계수가 예측 계수 메모리(54)에서 판독되고, 예측치 생성 회로(55)에서는 블럭화 회로(51)에서 공급된 블럭 단위의 SD 데이타와 판독된 예측 계수 w1- wN에서, 식(4)에 도시한 선형 1차 결합에 따른 연산에 의해, HD 화소의 예측치 y'가 생성된다.
y' = W1X1+ W2X2+ ... + WnXn(4)
상술한 제4도의 예에서는 (n = 1, 2, ... , 9)이다. 예측 대상인 주목 HD 화소의 위치에 대응하여, 제9도에 도시한 관계에서도, 소정의 SD 데이타가 x1- x9로서 사용된다.
즉, 1블럭내 4개의 HD 화소 A-D 각각의 예측치를 생성할 때에 주목 HD 화소에 따라 예측 계수와 조합되는 SD 화소가 변경된다. 예를 들면, 주목 HD 화소가 A인 경우, 식(5)에 의해, HD 화소의 예측치가 생성된다.
y' = W1a + W2b + W3c + ... + Wni (5)
또한, 예를 들면 주목 HD 화소가 B인 경우, 식(6)에 의해 HD 화소 B의 예측치가 생성된다.
y' = W1a + W2d + W3c + ... + Wne (6)
이와 같이, 같은 블럭(바꾸어 말하면, 같은 클래스)이 4개 HD 화소의 예측치를 생성하기 위한 계수를 공통으로 할 수 있고, 예측 계수 메모리(54)의 용량의 삭감과 예측 계수 메모리(54)에 대한 액세스 회수를 작게 할 수 있다. 제9도의 계수에 곱해지는 값 x1- x9와 SD 화소 a-i의 대응 관계는 주목 HD 화소와 SD 화소 사이의 거리에 따라 규정된 것이다.
여기서, x1- x9는 예를 들면, i비트 ADRC로 형성된 클래스 코드의 9비트로 고려할 수도 있다. 즉, 1블럭 중심 부근의 HD 화소 A-D 각각에 관한 클래스는 SD 화소 a-i의 값을 압축 부호화한 값의 순서를 바꾸는 것만으로 규정할 수 있다. 그리고, 이들 값을 메모리에 저장하여 두고, 판독 순서를 변경하면 좋다.
제10도는 SD 신호에서 HD 신호로의 업컨버트 처리의 순서를 도시한 흐름도이다.
스텝(131)에서 업컨버트의 제어가 개시되고, 스텝(132)의 데이타 블럭화에서는 SD 신호가 공급되고, 제4도에 도시한 바와 같이 SD 화소를 처리 블럭 단위로 인출하는 처리를 실행한다. 스텝(133)의 데이타 종료에서는 입력된 모든 데이타의 처리가 종료하면, 스텝(137)의 종료로, 종료하고 있지 않으면, 스텝(134)의 클래스 결정으로 처리가 이행한다.
스텝(134)의 클래스 결정에서는 SD 신호의 신호 레벨의 분포로 정해지는 패턴에서 클래스가 결정된다. 예를 들면, 1비트 ADRC에 의해, 압축된 데이타에 의해 클래스 결정된다. 스텝(135)에서는 클래스 코드에 대응하는 예측 계수를 메모리에서 판독한다. 스텝(136)의 예측 연산에서는 식(4)의 연산을 실행하고, HD 화소의 예측치 y'를 출력한다. 이 일련의 처리가 모든 데이타에 대해 반복되고, 모든 데이타가 종료하면, 스텝(133)의 데이타 종료에서 스텝(137)의 종료로 처리가 이행하고, 업컨버트의 처리가 종료한다.
상술한 바와 같이, 예측 계수 메모리(54)에는 미리 학습에 의해 얻어진 예측계수가 기억되어 있다. 여기서, 이 학습에 대하여 설명한다. 제11도는 예측 계수를 학습에 의해 얻는 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
입력 단자(141)를 거쳐 표준적인 HD 신호의 정지 화상이 다수매 입력되고, 수직 추출 필터(142) 및 학습부(144)로 공급된다. 수직 추출 필터(142)는 HD 신호를 수직 방향으로 추출하고, 이 수직 추출 필터(142)에 접속된 수평 추출 필터(143)는 HD 신호를 수평 방향으로 1/2로 추출하고, 이것에 의해 SD 신호와 동등 화소수의 화상 신호가 학습부(144)에 공급된다. 예측 계수 메모리(145)는 학습부(144)내에 마련되어 있는 클래스 나눔 회로에서 결정된 클래스와 대응하는 어드레스에 예측 계수 w1- wn을 기억한다.
HD 신호에서 SD 신호를 형성하는 방법으로서는 상술한 바와 같은 추출 필터를 사용하는 것에 한정되지 않고, 다른 방법이 가능하다. 예를 들면, 제4도의 화소 배치와 같이, 2 x 2화소의 4화소(예를 들면, A, B, C, D)의 평균치에 의해 SD 화소의 a의 값을 형성해도 좋다. 또한, 단순 평균치뿐만 아니라 보다 넓은 범위내의 HD 화소(예를 들면, 1블럭의 HD 화소) 값의 거리에 따른 가중 평균치를 SD 화소의 값으로 해도 좋다.
학습부(144)에서는 제4도의 배열과 같이, 3 x 3의 SD 화소에 의해 1블럭이 구성되는 경우, 화소 a-i와 HD 화소 A, B, C, D가 일조의 학습 데이타로 된다. 1프레임에 관하여 다수 조의 학습 데이타가 존재하고, 또한 프레임 수를 증가시키는 것에 의해, 매우 많은 조의 학습 데이타를 이용할 수 있다.
SD 화소 a-i를 압축하고 압축된 SD 화소 값의 2차원 분포의 패턴에 의해 클래스를 결정하는 클래스 나눔과 각 클래스의 예측 계수를 최소 이승법에 의해 결정하는 연산 처리를 학습부(144)가 실행한다. 클래스 나눔은 제3도의 데이타 압축 회로(52)와 클래스 코드 발생 회로(53)가 실행하는 처리와 동일한 것이다. 이 학습부(144)를 소프트웨어 처리의 구성으로 한 때의 그 동작을 도시한 흐름도를 제12도에 도시한다.
스텝(151)에서 학습부(144)의 처리가 개시되고, 스텝(152)의 대응 데이타 블럭화에서는 HD 신호와 SD 신호가 공급되고, 제4도에 도시한 바와 같은 배열 관계에 있는 HD 화소 A-D 및 SD 화소 a-i를 인출하는 처리를 실행한다. 스텝(153)의 데이타 종료에서는 입력된 모든 데이타, 예를 들면 1프레임의 데이타 처리가 종료하면, 스텝(156)의 예측 계수 결정으로, 종료하지 않고 있으면, 스텝(154)의 클래스 결정으로 처리가 이행한다.
스텝(154)의 클래스 결정에서는 예측 대상의 HD 화소 A-D 주변의 복수의 SD화소 a-i의 레벨 분포의 패턴에서 클래스가 결정된다. 이 제어에서는 비트수 삭감을 위해 상술한 바와 같이, SD 화소가 예를 들면, ADRC 부호화에 의해 압축된다. 스텝(155)의 정규 방정식 가산에서는 후술하는 식(12), 식(13) 및 식(14)의 방정식을 작성한다.
스텝(153)의 데이타 종료에서 모든 데이타의 처리가 종료후, 처리가 스텝(156)으로 이행하고, 스텝(156)의 예측 계수 결정에서는 후술하는 식(14)을 행렬 해법을 사용하여 해석하여, 예측 계수를 결정한다. 스텝(157)의 예측 계수 저장에서 예측 계수를 메모리에 저장하고, 스텝(158)에서 학습부(144)의 일련의 동작이 종료한다.
제4도의 화소 배열을 사용하여, SD 화소 a-i를 압축 부호화하고, 부호화된 값에 따라 클래스 나눔이 이루어지는 것은 상술한 신호 변환부와 마찬가지이다. 또한, SD 화소 a-i의 값과 예측 계수 w1- w9와의 선형 1차 결합에 의해, HD 화소 A-D의 예측치를 제9도에 도시한 조합에 있어 생성하는 점도 상기와 마찬가지이다.
여기서, HD 화소의 값을 SD 화소의 값에서 예측하기 위한 계수를 구하는 처리를 보다 상세히 설명한다.
SD 화소의 값을 xi- xn으로 하고, 주목 HD 화소의 진값을 y로 하였을 때, 클래스 마다 예측 계수 wi- wn에 의한 n 타입의 선형 1차 결합은 식(7)로 표현된다.
y' = w1x1+ w2x2+ ... + wnxn(7)
학습전은 wi가 미정 계수이다.
상술한 바와 같이, 학습은 클래스마다 복수의 HD 데이타 및 SD 데이타에 대하여 실행한다. 데이타 수가 m의 경우, 식(7)은 식(8)로 도시한 바와 같이 표현된다.
yi' = w1xj1+ w2xj2+ ... + wnxjn(8)
(단, j는 1, 2, ... m)
m>n의 경우, wi- wn은 한결같이 결정되지 않으므로, 오차 벡터 e의 요소를 식(9)에 의해 정의하여, 다음 식(10)을 최소로 하는 예측 계수를 구한다.
ei= yj' - (w1xj1+ w2xj2+ ... + wnxjn) (9)
식(10)은 소위 최소 자승법에 의한 해법이다. 여기서, 식(11)에 도시한 바와 같이, 식(10)의 wi에 의한 편미분 계수를 구한다.
그리고, 이 식(11)을 0으로 하는 각 wi를 결정하면, 예측 계수를 구할 수 있다. 따라서,
로 하여, 행렬을 사용하면,
로 되고, 소출법 등의 일반적인 행렬 해법을 사용하여, 식(14)를 wi에 대하여 풀면, 예측 계수 wi가 구해진다. 그리고, 클래스 코드를 어드레스로 하여, 이 예측계수 wi를 메모리에 저장하여 둔다.
이상과 같이 학습부(144)가 실 데이타인 HD 신호를 사용하여 예측 계수 wi를 결정할 수 있고, 이것이 메모리에 저장된다. 그리고, 학습부(144)에서 결정된 예측 계수가 제3도의 예측 계수 메모리(54)에 저장되어 있다.
다음에, 본 발명의 촬상 장치의 제2 실시예에 대하여 제13도를 참조하여 설명한다. 또한, 제2도에 도시된 종래 촬상 장치와 같은 부분에 대해서는 동일 부호를 붙여서 설명한다.
이 제13도에 있어서, 피촬상광이 광학계(21)를 거쳐 색 분해 프리즘(22)에 입사된다. 색 분해 프리즘(22)은 피촬상광을 적색광, 녹색광 및 청색광으로 분광하고, 각각 적색 촬상용 CCD(23), 녹색 촬상용 CCD(24) 및 청색 촬상용 CCD(25)에 입사시킨다.
적색 촬상용 CCD(23), 녹색 촬상용 CCD(24) 및 청색 촬상용 CCD(25)는 입사된 적색광, 녹색광 및 청색광을 각각 광전 변환하여, R 신호 성분, G 신호 성분 및B 신호 성분을 출력한다. 이들 R 신호 성분, G 신호 성분, B 신호 성분은 비디오 앰프(26), (27) 및 (28)에 각각 공급된다. 비디오 앰프(26), (27) 및 (28)는 공급된 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분을 각각 소정의 레벨로 증폭하여, A/D 변환 회로(29), (30) 및 (31)에 각각 공급한다. 이들 A/D 변환 회로(29), (30) 및 (31)에서 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분이 각각 소정 비트수의 디지탈 신호로 변환된다. 이들 A/D 변환 회로(29), (30) 및 (31)에서 각각 디지탈 신호로 변환된 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분은 각각 R 신호 변환부(200), G 신호 변환부(210) 및 B 신호 변환부(220)로 공급된다.
R 신호 변환부(200)는 상술한 제13도에 도시한 바와 같이, 블럭화 회로(201), 데이타 압축 회로(202), 클래스 코드 발생 회로(203), 예측 계수 메모리(204) 및 예측치 생성 회로(205)를 구비한다.
또한, G 신호 변환부(210)는 상술한 제13도에 도시한 바와 같이, 블럭화 회로(211), 데이타 압축 회로(212), 클래스 코드 발생 회로(213), 예측 계수 메모리(214) 및 예측치 생성 회로(215)를 구비한다.
또한, B 신호 변환부(220)는 상술한 제13도에 도시한 바와 같이, 블럭화 회로(221), 데이타 압축 회로(222), 클래스 코드 발생 회로(223), 예측 계수 메모리(224) 및 예측치 생성 회로(225)를 구비한다.
이들 R 신호 변환부(200), G 신호 변환부(210) 및 B 신호 변환부(220)의 구성 및 동작 원리는 제3도에서 도시된 R 신호 변환부(50)의 구성 및 동작 원리와 같으므로, 그 설명을 생략한다.
R 신호 변환부(200), G 신호 변환부(210) 및 B 신호 변환부(220)에서 각각 생성된 고해상도의 R 신호 성분, 고해상도의 G 신호 성분 및 고해상도의 B 신호 성분은 신호 처리 회로(230)에 공급된다. 신호 처리 회로(230)는 공급된 고해상도의 R 신호 성분, 고해상도의 G 신호 성분 및 고해상도의 B 신호 성분에 각각 소정의 신호 처리 및 매트릭스 연산을 실시하여 고해상도의 휘도 신호 Y 및 고해상도의 색차 신호 R-Y, B-Y를 생성한다. 이 신호 처리 회로(230)에서 생성된 고해상도의 색차 신호 R-Y, B-Y는 변조 회로(240)에 공급된다.
이 변조 회로(240)는 색부반송파 신호를 고해상도의 색차 신호 R-Y, B-Y에 의해 직교 2축 변조하고, 얻어지는 고해상도의 색 신호를 가산기(250)의 한쪽 입력단에 공급한다. 이 가산기(250)의 다른 쪽 입력단에는 신호 처리 회로(230)에서 고해상도의 휘도 신호 Y가 공급되고, 이 고해상도의 휘도 신호 Y와 변조 회로(240)로부터의 고해상도의 색 신호가 가산되어 고해상도의 디지탈 복합 영상 신호가 생성되고, 출력 단자(260)에서 출력된다. 또한, 신호 처리 회로(230), 변조 회로(240) 및 가산기(250)는 제2도에 도시된 종래 촬상 장치에서 사용되는 신호 처리 회로(32), 변조 회로(34) 및 가산기(35) 보다도 고속 레이트에서의 처리가 가능한 구성으로 되어있다.
또한, 신호 처리 회로(230)에서 출력되는 고해상도의 휘도 신호 Y, 고해상도의 색차 신호 R-Y, B-Y는 고해상도의 콤포넌트 신호로서, 출력 단자(270), (280) 및 (290)에서 각각 출력된다.
다음에 본 발명의 촬상 장치의 제3 실시예에 대하여, 제14도를 참조하면서설명한다. 또한, 제1도에 도시된 종래 촬상 장치와 같은 부분에 대해서는 같은 부호를 붙여 설명한다.
광학계(1)에 입사된 피촬상광은 색 필터(2)를 거쳐 CCD(3)에 입사한다. 이 색 필터(2)는 예를 들면, 황색 필터, 시안 필터 및 마젠더 필터로 이루어진 보색 필터이다. 이 색 필터(2)를 거쳐 CCD(3)에 입사된 피촬상광은 CCD(3)에서 광전 변환되어, 촬상 신호로서 비디오 앰프(4)에 공급된다. 이 촬상 신호는 비디오 앰프(4)에서 소정 레벨까지 증폭된 후에 A/D 변환 회로(5)에 공급된다. 이 A/D 변환 회로(5)에서 촬상 신호가 소정 비트 수의 디지탈 신호로 변환된다. A/D 변환 회로(5)에서 디지탈 신호로 변환된 촬상 신호는 색 분리 회로(6)에 공급된다.
이 색 분리 회로(6)는 입력된 디지탈 촬상 신호를 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분으로 나누고, 각각을 신호 처리 회로(7)에 공급한다. 신호 처리 회로(7)는 공급된 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분에 각각 소정의 신호 처리 및 매트릭스 연산을 실시하여, 휘도 신호 Y 및 색차 신호 R-Y, B-Y를 생성한다. 이 신호 처리 회로(7)에서 생성된 색차 신호R-Y, B-Y는 변조 회로(8)에 공급된다.
이 변조 회로(8)는 색부반송파 신호를 색차 신호 R-Y, B-Y에 의해 직교 2축 변조하고, 얻어지는 색 신호를 가산기(9)의 한쪽 입력단에 공급한다. 이 가산기(9)의 다른 쪽 입력단에는 신호 처리 회로(7)에서 휘도 신호 Y가 공급되고, 이 휘도 신호 Y와 변조 회로(8)로 부터의 색 신호가 가산되어 디지탈 복합 영상 신호가 생성된다.
이 가산기(9)에서 출력되는 디지탈 복합 영상 신호는 신호 변환부(300)에 공급되고, 이 신호 변환부(300)에서 고해상도의 디지탈 복합 영상 신호로 변환되어 출력 단자(310)에서 출력된다. 신호 변환부(300)의 구성 및 동작 원리에 대해서는 제 3도에 도시된 R 신호 변환부(50)의 구성 및 동작 원리와 같으므로, 그 설명을 생략한다. 또한, 제14도에 도시된 신호 변환부(300)를 구성하는 블럭화 회로(301), 데이타 압축 회로(302), 클래스 코드 발생 회로(303), 예측 계수 메모리(304) 및 예측치 생성 회로(305)는 제3도에 도시된 R 신호 변환부(50)를 구성하는 블럭화 회로(51), 데이타 압축 회로(52), 클래스 코드 발생 회로(53), 예측 계수 메모리(54) 및 예측치 생성 회로(55)에 각각 대응한다.
다음에, 본 발명의 촬상 장치의 제4 실시예에 대하여 제15도를 참조하면서 설명한다. 또한, 제2도에 도시된 종래 촬상 장치와 같은 부분에 대해서는 같은 부호를 붙여 설명한다.
피촬상광이 광학계(21)를 거쳐 색 분해 프리즘(22)에 입사된다. 색 분해 프리즘(22)은 피촬상광을 적색광, 녹색광 및 청색광으로 분광하고, 각각 적색 촬상용 CCD(23), 녹색 촬상용 CCD(24) 및 청색 촬상용 CCD(25)에 입사시킨다.
적색 촬상용 CCD(23), 녹색 촬상용 CCD(24) 및 청색 촬상용 CCD(25)는 입사된 적색광, 녹색광 및 청색광을 각각 광전 교환하고, R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분을 출력한다. 이들 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분은 비디오 앰프(26), (27) 및 (28)에 각각 공급된다. 비디오 앰프(26), (27) 및 (28)은 공급된 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분을 각각 소정 레벨로 증폭하여, A/D 변환 회로(29), (30) 및 (31)에 각각 공급한다. 이들 A/D 변환 회로(29), (30) 및(31)에서 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분이 각각 소정 비트수의 디지탈 신호로 변환된다. 이들 A/D 변환 회로(29), (30) 및 (31)에서 각각 디지탈 신호로 변환된 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분은 신호 처리 회로(32)에 공급된다.
신호 처리 회로(32)는 공급된 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분에 각각 소정의 신호 처리 및 매트릭스 연산을 실시하여, 휘도 신호 Y 및 색차 신호 R-Y, B-Y를 생성한다. 이 신호 처리 회로(32)에서 생성된 색차 신호 R-Y, B-Y는 각각 R-Y 신호 변환부(410) 및 B-Y 신호 변환부(420)에 공급된다.
신호 처리 회로(32)에서 공급된 색차 신호 R-Y는 R-Y 신호 변환부(410)에서 고해상도의 색차 신호 R-Y로 변환되어 출력된다. 또한, 신호 처리 회로(32)에서 공급된 색차 신호 B-Y는 B-Y 신호 변환부(420)에서 고해상도의 색차 신호 B-Y로 변환되어 출력된다.
또한, 신호 처리 회로(32)에서 생성된 휘도 신호 Y는 휘도 신호 변환부(400)에 공급된다. 신호 처리 회로(32)에서 공급된 휘도 신호 Y는 휘도 신호 변환부(400)에서 고해상도의 휘도 신호 Y로 변환되어 출력된다.
휘도 신호 변환부(400)는 상술한 제15도에 도시한 바와 같이, 블럭화 회로(401), 데이타 압축 회로(402), 클래스 코드 발생 회로(403), 예측 계수 메모리(404) 및 예측치 생성 회로(405)를 구비한다.
또한, R-Y 신호 변환부(410)는 상술한 제15도에 도시한 바와 같이, 블럭화 회로(411), 데이타 압축 회로(412), 클래스 코드 발생 회로(413), 예측 계수 메모리(414) 및 예측치 생성 회로(415)를 구비한다.
또한, B-Y 신호 변환부(420)은 상술한 제15도에 도시한 바와 같이, 블럭화 회로(421), 데이타 압축 회로(422), 클래스 코드 발생 회로(423), 예측 계수 메모리(424) 및 예측치 생성 회로(425)를 구비한다.
이들 휘도 신호 변환부(400), R-Y 신호 변환부(410) 및 B-Y 신호 변환부(420)의 구성 및 동작 원리에 대해서는 제3도에 도시된 R 신호 변환부(50)의 구성 및 동작 원리와 같으므로, 그 설명을 생략한다.
R-Y 신호 변환부(410) 및 B-Y 신호 변환부(420)에서 각각 생성된 고해상도의 색차 신호 R-Y, B-Y는 변조 회로(430)에 공급된다. 이 변조 회로(430)는 색부반송파 신호를 고해상도의 색차 신호 R-Y, B-Y에 의해 직교 2축 변조하고, 얻어지는 고해상도의 색 신호를 가산기(440)의 한쪽 입력단에 공급한다. 이 가산기(440)의 다른 쪽 입력단에는 휘도 신호 변환부(400)에서 생성된 고해상도의 휘도 신호 Y가 공급되고, 이 고해상도의 휘도 신호 Y와 변조 회로(430)로 부터의 고해상도의 색 신호가 가산되어 고해상도의 디지탈 복합 영상 신호가 생성되고, 출력 단자(450)에서 출력된다. 또한, 변조 회로(430) 및 가산기(440)는 제2도에 도시된 종래 촬상장치에서 사용되는 변조 회로(34) 및 가산기(35) 보다도 고속 레이트에서의 처리가 가능한 구성으로 되어 있다.
또한, 휘도 신호 변환부(400)에서 출력되는 고해상도의 휘도 신호 Y, R-Y 신호 변환부(410)에서 출력되는 고해상도의 색차 신호 R-Y 및 B-Y 신호 변환부(420)에서 출력되는 고해상도의 색차 신호 B-Y는 고해상도의 콤포넌트 신호로서 출력 단자(460), (470) 및 (480)에서 각각 출력된다.
또한, 본 발명의 촬상 장치는 제1 에서 제4 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 예측 계수 메모리를 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분의 변환 처리에 대하여 공통화하는 등, 본 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러가지 변형이 가능하다.
본 발명에 의하면, CCD의 화소수를 증가시키는 일 없이, 고해상도의 영상 신호를 얻을 수 있는 촬상 장치를 제공할 수 있다.

Claims (6)

  1. 색 필터를 통해 피사체로부터 방출된 광을 수신하며 이를 아날로그 영상 신호로 변환하는 촬상 수단,
    상기 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환하는 단일 아날로그-대-디지털 변환기,
    상기 단일 아날로그-대-디지털 변환기로부터의 디지털 영상 신호를 R 신호 성분, G 신호 성분 및 B 신호 성분으로 분리하는 분리 수단,
    상기 분리 수단으로부터의 상기 R 신호 성분을 고해상도 R 신호 성분으로 변환하는 제1 변환 수단, 상기 분리 수단으로부터의 상기 G 신호 성분을 고해상도 G 신호 성분으로 변환하는 제2 변환 수단, 및 상기 분리 수단으로부터의 상기 B 신호 성분을 고해상도 B 신호 성분으로 변환하는 제3 변환 수단- 상기 고해상도 R 신호 성분, 상기 고해상도 G 신호 성분 및 상기 고해상도 B 신호 성분 각각은 각각의 본래의 신호 성분 보다 높은 해상도를 가짐 -, 및
    상기 제1 변환 수단으로부터의 고해상도 R 신호 성분, 상기 제2 변환 수단으로부터의 고해상도 G 신호 성분 및 상기 제3 변환 수단으로부터의 고해상도 B 신호 성분을 수신하고 처리하여, 휘도 신호 및 색 신호를 생성하는 신호 처리 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 처리 수단으로부터의 상기 휘도 신호 및 색 신호로부터 복합 영상 신호를 생성하는 합성 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2, 제3 변환 수단은 각각
    상기 변환 수단들에 입력된 신호 성분을 블럭들로 그룹화하는 블록 정형화 수단,
    상기 블록 정형화 수단에서 결정된 각각의 블럭의 데이타를 압축하는 압축 수단,
    상기 압축된 데이타의 레벨들의 패턴을 조사하여 상기 블럭의 클래스를 특정하고 상기 클래스를 나타내는 신호를 생성하는 클래스 검출 수단,
    상기 변환 수단에 입력된 상기 신호 성분을 상기 고해상도 신호 성분으로 변환하는데 사용하는 예측 계수들을 유지하고, 상기 클래스 검출 수단으로부터의 상기 클래스 표시 신호에 응답하여 상기 예측 계수들을 선택하는 예측 계수 메모리, 및
    상기 변환 수단에 입력된 상기 신호 성분이 상기 예측 계수 메모리로부터의 상기 예측 계수들로 예측 연산을 수행하게 하여 상기 고해상도 신호 성분을 생성하는 예측 연산 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  4. 적색광을 수신하여 이를 R 신호 성분으로 변환하는 제1 촬상 수단,
    녹색광을 수신하여 이를 G 신호 성분으로 변환하는 제2 촬상 수단,
    청색광을 수신하여 이를 B 신호 성분으로 변환하는 제3 촬상 수단,
    상기 제1 촬상 수단으로부터의 상기 R 신호 성분을 고해상도 R 신호 성분으로 변환하는 제1 변환 수단, 상기 제2 촬상 수단으로부터의 상기 G 신호 성분을 고해상도 G 신호 성분으로 변환하는 제2 변환 수단, 및 상기 제3 촬상 수단으로부터의 상기 B 신호 성분을 고해상도 B 신호 성분으로 변환하는 제3 변환 수단- 상기 고해상도 R 신호 성분, 상기 고해상도 G 신호 성분 및 상기 고해상도 B 신호 성분 각각은 각각의 본래의 신호 성분 보다 높은 해상도를 가짐 -, 및
    상기 제1 변환 수단으로부터의 고해상도 R 신호 성분, 상기 제2 변환 수단으로부터의 고해상도 G 신호 성분 및 상기 제3 변환 수단으로부터 고해상도의 B 신호 성분을 수신하고 처리하여, 휘도 신호 및 색 신호를 생성하는 신호 처리 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 신호 처리 수단으로부터의 상기 휘도 신호 및 색 신호로부터 복합 영상 신호를 생성하는 합성 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1, 제2, 제3 변환 수단은 각각
    상기 변환 수단들에 입력된 신호 성분을 블럭들로 그룹화하는 블록 정형화 수단,
    상기 블록 정형화 수단에서 결정된 각각의 블럭의 데이타를 압축하는 압축 수단,
    상기 압축된 데이타의 레벨들의 패턴을 조사하여 상기 블럭의 클래스를 특정하고 상기 클래스를 나타내는 신호를 생성하는 클래스 검출 수단,
    상기 변환 수단에 입력된 상기 신호 성분을 상기 고해상도 신호 성분으로 변환하는데 사용하는 예측 계수들을 유지하고, 상기 클래스 검출 수단으로부터의 상기 클래스 표시 신호에 응답하여 상기 예측 계수들을 선택하는 예측 계수 메모리, 및
    상기 변환 수단에 입력된 상기 신호 성분이 상기 예측 계수 메모리로부터의 상기 예측 계수들로 예측 연산을 수행하게 하여 상기 고해상도 신호 성분을 생성하는 예측 연산 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
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