KR19990077723A - 색억압 회로 - Google Patents

Abstract

CCD 소자로부터의 출력에 기초하여, MTX 회로로부터 휘도 신호 Y1을 추출함과 동시에, 화이트 밸런스 제어 회로로부터 화이트 밸런스 정보의 R 이득과 B 이득을 추출하며, 휘도·색 이득 변환 회로에서 고휘도 부분의 색 이득을 제어하기 위한 제어 신호를 색억압 회로에 제공하며, 색 온도 변화에 대해 바람직한 고휘도 부분의 색 억압 특성을 얻는다.

Description

색억압 회로{COLOR-SUPPRESSION CIRCUIT}

본 발명은 색억압 회로에 관한 것으로, 특히, 보색의 색 필터를 갖는 CCD 촬상 소자를 이용한 정지 카메라에 있어서, 소자로부터 출력되는 신호의 고휘도 부분을 억압할 수 있도록 한 색억압 회로에 관한 것이다.

보색의 색 필터를 갖는 CCD 소자에는, 도 3a 또는 도 3b에 도시한 바와 같이, 4종류의 보색(노란색(Ye), 청색(Cy), 녹색(Gr), 심홍색(Mg))의 색 필터가 배열된다.

도 4는 도 3a 및 도 3b에 도시된 보색 필터의 배열된 CCD 소자를 이용한 정지 카메라의 블록도이다. 도 4에 있어서, CCD 소자(1)의 출력 신호는 상관 2중 샘플링 회로(이하, CDS 회로)(2)에 제공되어 노이즈가 저감되며, 그 후 A/D 변환기(3)에 의해 10비트의 디지털 신호로 변환된다. 단판식 카메라의 경우, A/D 변환기(3)로부터 출력된 신호는 화소 보간 회로(4)에 제공되어 모든 화소 위치에 4개의 보색 신호 Ye, Cy, Mg, Gr이 작성된 후, 10비트 데이터로서 매트릭스(이하, MTX로 함) 회로(5)에 제공되며, 다음의 수학식 (1a), (1b), (1c)에 도시된 Y1, CR, CB의 3개의 신호가 작성된다.

다음에, 이들 3개의 신호는 MTX 회로(6)에 제공되며, 다음의 수학식 (2a), (2b), (2c)에 의해 r, g, b로 변환된다.

변환된 r, g, b 신호는 화이트 밸런스 회로(7)에 제공된다. 화이트 밸런스 회로(7)에는 화이트 밸런스 제어 회로(11)로부터 R 이득과 B 이득이 제공되며, 화이트 밸런스 회로(7)는 이들 R 이득과 r 신호를 승산하며, B 이득과 b 신호를 승산함으로써 화이트 밸런스 보정을 행하지 않으며, 수학식 (3a), (3b), (3c)에 도시된 RGB 신호를 출력한다.

b또, RGB 신호는 화이트 밸런스 회로(7)에서 풀스케일 10비트로 오버플로우 클립되고나서, 감마 보정 회로(8)에 제공되며, 0.45배의 계조 보정이 수행되어 8비트 데이터로 된다. 즉,

화이트 밸런스 제어 회로(11)는 R, G, B의 각 데이터에 대해 화면내 평균치 sumR, sumG, sumB를 계산하며, sumR=sumG, 또한 sumB=sumG로 되도록 R 이득, B 이득을 화이트 밸런스 회로(7)의 승산기에 피드백한다. 감마 보정 회로(8)에서 감마 보정된 후의 원색 신호 R', G', B'는 매트릭스 회로(9)에 입력되며, 수학식 (5a), (5b), (5c)에 의해 휘도 신호 Y 및 색신호 U, V로 변환된다.

여기서, 고휘도 피사체에 대해서는, CCD 소자(1)의 출력이 4 보색과 함께 포화하며, 10비트의 A/D 변환기(3)를 이용한 경우, Ye=Cy=Mg=Gr=1023으로 되기 때문에, 수학식 1 내지 수학식 5로부터 각 신호량을 계산하면,

반대로, 화이트 밸런스 제어 회로(11)에 제공되는 화이트 밸런스 보정치가

로 하면, R=G=B=818, R'=G'=B'=231, Y=231, U=V=0이 되며, 이 부분은 무색으로 된다.

한편, 보색 필터의 분광 특성은 도 5에 도시된 통상의 백색광(색온도 5500K)에 의한 조명으로 백피사체를 촬상했을 때에 수학식 6에 도시된 바와 같이, CR=CB=0이 성립하도록 결정되는 경우가 대부분이다. 이 때, 수학식 2보다는

으로 되기 때문에, 화이트 밸런스 보정을 위한 계수는 수학식 8의 값이 된다.

상기로부터, 색온도 5500K에 의한 조명으로 백피사체를 촬상했을 때, R 이득=2, B 이득=2이면, 비포화 부분, 포화 부분도 동시에 무색으로 재현된다.

여기서, 백열 전등(색온도 2750K)에 의한 조명의 경우를 제공하면, 백색의 비포화 피사체에 대해 r=g=818, b=205로부터 화이트 밸런스 보정치가 R 이득=1, B 이득=4로 된다. 그러나, 4 보색과 포화하는 부분은 색온도 5500K의 경우와 마찬가지로 수학식 6 및 수학식 7이 성립되기 때문에, 화이트 밸런스 보정후는 R=1X409=409, G=818, B=4X409=1023(오버플로우 플립을 위함). 따라서, 백열 전구의 비포화 부분에 정확히 화이트 밸런스 보정을 제공하면, 포화 부분은 청록색부를 생성한다. 반대로, 청천하의 일음(색온도 11000K)과 같이, 화이트 밸런스 보정치는 R 이득 = 4, B 이득 = 1로 되는 경우에는, 포화 부분에서의 화이트 밸런스 출력은 R=1023, G=818, B=409로 되기 때문에, 황적색의 색부를 생성한다.

이 문제를 해결하기 위해, 종래에서 고휘도 부분에 대하여 도 4에 도시된 색억압을 움직이게 하는 색업악 회로(10)와 휘도·색 이득 변환 회로(12)가 설치된다. 휘도·색 이득 변환 회로(12)는 휘도 신호 Y1에 기초하여 UV(또는 변조 색신호)의 승수 또는 증폭기의 이득을 색억압 회로(10)에 설치한다. 그러나, 이 동작만으로는 광폭인 색온도 범위에 대응하여 바람직하게 억압할 수 없다. 결국, 상기와 같이, 색온도 2750K 및 11000K에 대한 억압 효과를 충분히 보유하도록 하면, 5500K에서는 너무 억압되어, 다이나믹 범위를 손상시킨다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 주 목적은 색온도 변화에 대해 바람직한 고휘도 부분의 색억압 특성이 얻어지도록 한 색억압 회로를 제공하는 것이다.

본 발명을 간단히 말하면, 각 화소에 대해 Ye, Cy, Gr, Mg의 4 종류 보색의 필터가 배열된 CCD 촬상 소자를 이용한 정지 카메라에서의 색억압 회로에 있어서, CCD 촬상 소자로부터 출력된 신호를 처리하여 휘도 신호 및 화이트 밸런스 정보를 신호 추출 회로로부터 추출하며, 추출된 휘도 신호 및 화이트 밸런스 정보에 기초하여, CCD 소자로부터 출력되는 신호의 고휘도 부분의 색 이득을 제어한다.

따라서, 본 발명에 따르면, 고휘도 부분의 색 이득을 제어함으로써, 색온도 변화에 대하여 바람직한 고휘도 부분의 색억압 특성을 얻을 수 있다.

본 발명의 보다 바람직한 실시예에서, 신호 추출 회로는 CCD 촬상 소자로부터 출력된 신호로부터 노이즈 성분을 제거하는 노이즈 제거 회로와, 노이즈가 제거된 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환 회로와, 변환된 디지털 신호로부터 휘도 신호와 RGB의 색 신호를 생성하는 매트릭스 회로와, 매트릭스 회로로부터 출력된 RGB의 색신호에 대하여 화이트 밸런스의 조정을 행하는 화이트 밸런스 회로와, 화이트 밸런스 회로 출력의 RGB의 색 정보로부터 화이트 밸런스 정보를 추출하는 화이트 밸런스 제어 회로로 구성된다.

더욱이, 본 발명의 보다 바람직한 실시예에서, 억압 회로는 매트릭스 회로로부터 출력되는 휘도 신호와 화이트 밸런스 제어 회로로부터 출력되는 화이트 밸런스 정보에 기초하여, 고휘도 부분의 색 이득을 저하시키기 위한 이득 변환 신호를 출력하는 이득 변환 회로와, 출력된 이득 변환 신호에 기초하여 화이트 밸런스 회로로부터 출력된 색신호의 고휘도 부분에 대하여 색억압을 가하는 색억압 회로로 구성된다.

도 1은 본 발명의 한 실시 형태의 블록도.

도 2는 도 1에 도시된 휘도·색 이득 변환 회로(13)에 의한 변환 특성을 도시한 도면.

도 3a 및 도 3b는 보색 필터의 배열을 도시한 도면.

도 4a 및 도 4b는 도 3a 및 도 3b에 도시된 보색 필터에 배열된 CCD 소자를 이용하는 정지 카메라의 블록도.

도 5는 보색 필터의 분광 특성을 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: CCD

2: CDS 회로

3: A/D 변환기

4: 화소 보간 회로

5, 6: MTX 회로

8: 감마 보정 회로

9: MTX 회로

10: 색억압 회로

11: 화이트 밸런스 제어 회로

13: 휘도·색 이득 변환 회로

도 1은 본 발명의 한 실시 형태의 블록도이다. 도 1에서, 본 발명의 한 실시 형태에 있어서는, 색억압 회로(10)는 색온도 5500K에서의 억압이 불필요하며, 색온도 5500K로부터 멀어질수록 필요하게 되는 것에 착안하며, 억압 특성이 화이트 밸런스 보정치에 연동하도록 구성한 것이다.

즉, 휘도·색 이득 변환 회로(13)에는, MTX 회로(5)로부터 휘도 신호 Y1이 제공됨과 동시에, 화이트 밸런스 제어 회로(11)로부터 화이트 밸런스 정보 R 이득, B 이득이 제공된다. 그래서, 휘도·색 이득 변환 회로(13)는 휘도 신호 Y1과 화이트 밸런스 정보 R이득, B 이득에 기초하여 색억압 회로(10)의 색 이득을 제어함으로써, 색억압 회로(10)에서는 색온도 변화에 대하여 바람직한 고휘도 부분의 색억압 특성을 얻을 수 있다.

휘도·색 이득 변환 회로(13)는, 휘도 신호 Y1과 화이트 밸런스 정보 R 이득, B 이득을 입력으로서 UV 이득을 출력으로 하는 일종의 테이블 혹은 계산식이며, 실제 CCD 소자(1)의 출력에 의해 결정된다.

도 2는 휘도·색 이득 변환 회로(13)에 의한 변환 특성의 일례를 도시한 도면이다. 도 2에서, R 이득 = B 이득 = 2일 때, 즉 색온도 5500K일 때 거의 모든 휘도에 대하여 UV 이득 = 1로 한다. 색온도가 5500K로부터 멀어진 경우, 그 정도를 비율로 하는 파라메터를 이용하여 계산한다.

비율 = MAX(R 이득/2, B 이득/2)

(단, MAX(a, b)는 a, b들중 큰 쪽을 선택하는 함수)

비율=1일 때, 도 2의 부호 변환점은 Y1=1023, 비율=2일 때 부호 변환점은 Y1=767로 하며, 1에서 2 사이는 선형 내삽 보간이 행해진다.

상기 실시예에서는, Ye, Cy, Gr, Mg의 4종류 보색의 색 필터가 사용된 것을 예로 열거했지만, 이에 한정되지 않고, 다른 공지의 보색 필터나 RGB의 원색 필터를 사용한 것도 본 발명을 적용할 수 있다는 것은 말할 필요도 없다. 또한, 촬상 소자에서도, CCD 소자를 사용하는 것을 예로 열거했지만, 이에 한정되지 않고, CMOS 등의 촬상 소자를 사용해도 본 발명은 적용가능하다.

이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, CCD 촬상 소자로부터 출력되는 신호를 처리하여 휘도 신호 및 화이트 밸런스 정보를 추출하며, 이들 신호에 기초하여 고휘도 부분의 색 이득을 제어함으로써, 색 온도 변화에 대하여 바람직한 고휘도 부분의 색억압 특성을 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 각 화소에 대하여 색 필터가 배열된 촬상 소자를 이용한 정지 카메라에서의 색억압 회로에 있어서,

   상기 촬상 소자로부터 출력된 신호를 처리하여 휘도 신호 및 화이트 밸런스(white balance) 정보를 추출하는 신호 추출 수단, 및

   상기 신호 추출 수단에 의해서 추출된 휘도 신호와 화이트 밸런스 정보에 기초하여, 상기 촬상 소자로부터 출력된 신호의 고휘도 부분의 색 이득을 제어하여 색 온도 변화에 대해 바람직한 고휘도 부분의 색억압 특성을 얻기 위한 억압 수단

   을 포함하는 색억압 회로.
2. 제1항에 있어서,

   상기 신호 추출 수단은

   상기 촬상 소자로부터 출력된 신호로부터 노이즈 성분을 제거하는 노이즈 제거 회로,

   상기 노이즈 제거 회로에 의해 노이즈가 제거된 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환 회로,

   상기 A/D 변환 회로에 의해 변환된 디지털 신호로부터 휘도 신호와 RGB의 색신호를 생성하는 매트릭스 회로,

   상기 화이트 밸런스 정보에 기초하여, 상기 매트릭스 회로로부터 출력된 RGB의 색신호에 대해 화이트 밸런스 조정을 행하는 화이트 밸런스 회로, 및

   상기 화이트 밸런스 회로의 출력인 RGB의 색정보로부터 상기 화이트 밸런스 정보를 추출하는 화이트 밸런스 제어 회로를 포함하는 색억압 회로.
3. 제2항에 있어서,

   상기 억압 수단은

   상기 매트릭스 회로로부터 출력된 휘도 신호와 상기 화이트 밸런스 제어 회로로부터 출력된 화이트 밸런스 정보에 기초하여, 상기 고휘도 부분의 색 이득을 저하시키기 위한 이득 변환 신호를 출력하는 이득 변환 회로, 및

   상기 이득 변환 회로로부터 출력된 이득 변환 신호에 기초하여, 상기 화이트 밸런스 회로로부터 출력된 색 신호의 고휘도 부분에 대해 색억압을 가하는 색억압 회로를 포함하는 색억압 회로.