KR960008059B1 - 계조보정방법 및 장치 - Google Patents

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마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

계조보정방법 및 장치
제1도는 제1발명의 실시예의 계조보정장치의 블록도.
제2도는 감마변환수단의 특성을 표시한 그래프.
제3도는 보정계수연산수단의 특성을 표시한 그래프.
제4도는 보정계수연산수단의 구성을 표시한 그래프.
제5도는 페이지정보변환부의 특성을 표시한 표,
제6도는 제1발명의 실시예에 있어서의 제1RGB 산출수단의 구성도.
제7도는 동 실시예에 있어서의 제2RGB 산출수단의 구성도.
제8도는 동 실시예에 있어서의 RGB 결정수단의 구성도.
제9도는 내분비의 특성을 표시한 그래프.
제10도는 제2발명의 실시예의 계조보정장치의 블록도.
제11도는 계조변환특성의 설명을 위한 그래프.
제12도는 종래의 RGB에 대한 계조보정의 특성을 표시한 그래프.
제13도는 종래의 휘도에 대한 계조보정의 특성을 표시한 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
4 : 휘도신호변환수단 5 : 휘도감마변환수단
7 : 보정계수연산수단 8 : 제1RGB 산출수단
9 : 색차산출수단 10 : 제2RGB산출수단
11 : RGB 결정수단 47 : RGB내삽부
54 : 색차변환수단 55 : 색차결정수단
본 발명은 영상신호의 계조변환에 관한 것으로, 비데오카메라나 비데오프린터의 입력 영상신호의 밝기조정에 적합하다.
최근, 하드카피기술, 특히 풀컬러의 하드카피기술의 발전에 따라서, 슬화형 열전사 방식 등의 인사기술을 사용해서 고충실도의 화상의 재현이 가능하게 되고 있다. 색재현에 있어서는 기록재료나 화상처리에 의해 은염사진과 동등한 재현능력을 구비하는데 이르고, 또 해상도의 점에서도 하이비젼 등의 고정세의 영상신호를 사용함으로써 은염사진에 육박하고 있다.
그러나, 프린터의 기록의 다이나믹레인지는 고작해야 수십배이며, CRT에 비해서 1자리수 이상 뒤떨어지고 있기 때문에, CRT에 뒤지지 않는 아름다운 화상을 재현할 수 있는 것은, 입력신호의 다이나믹레인지가 프린터의 다이나믹레인지를 넘지않고, 또한 최대한으로 이용하고 있을 때로 한정된다. 이 때문에, 프린터의 AGC 기능이나 흑레벨보정에 대한 제안이 있다(일본국 특개소 62－209671).
또, 화상의 밝기를 조정하는 경우, 텔레비젼수상기 등에서는, 통상 휘도신호에 대한 오프셋을 형성하고, 휘도신호의 레벨시프트량을 가변함으로써 행하고 있다. 이것은 CRT와 같이 큰 다이나믹레인지를 가진 표시디바이스에 대해서는 훌륭하게 기능하나, 프린터의 경우 통상 상하의 다이나믹레인지를 다 사용하고 있기 때문에 레벨시프트를 부여하면 어두운 쪽은 잉크의 최대농도로 제한되고, 밝은 쪽은 지면농도로 제한되어 정보가 결락하여 화질의 열화가 발생한다.
이 때문에, 다이나믹레인지를 바꾸지 않고 계조특성을 변화시켜, 화상중의 명도의 히스토그램을 제어해서 시각적인 밝기조정을 행하는 방법이 취해지고 있다.
이것은, 제11도(a)와 같이, R,G,B 또는 휘도에 대한 감마변환을 사용해서 계조특성을 변환함으로써 실현할 수 있다. 화상을 밝게 하고 싶을 경우에는, 도면과 같이 화상중의 가장 어두운 부분과 가장 밝은 부분을 그대로 하고 중간레벨을 원활하게 밝은 쪽으로 만곡시킨다. 이렇게 함으로써, 화상중의 명도의 히스토그램을 밝은 방향으로 시프트시켜 다이나믹레인지를 바꾸지 않고 화상의 시각적인 밝기를 조정하는 것이 가능하다.
또, 이 기술의 다른 응용인 비데오카메라의 역광보정에 대해서 설명한다.
비데오카메라 등에 의해서 밝은 배결하에서 역광의 피사체를 촬영하는 경우, 카메라의 아이리스를 통상보다 개방하여 광량을 증가시키는 것이 행해지고 있다. 이것은 제11도(b)에 표시한 바와 같이, 밝은 배경의 부분이 포화해버려 새하얗게 되어 계조성이 없어진다. 따라서, 이와 같은 역광의 촬영에도 감마변환에 의해 계조특성을 변화시켜 중간조를 밝게 하는 방법이 유효하다.
종래의 계조보정방법은, 흑백화상에 대해서는 문제없이 기능하나, 컬러화상에 작용시키면 밝기를 조절할 수는 있으나, 그 색의 색상과 채도를 변화시켜 버린다는 과제가 있다.
제12도는 종래의 감마변환에 의한 계조보정을 R,G,B 각각에 실시한 경우의 출력을 도시한 것으로서, 신호예로서 R＝0.3, G＝0.4, B＝0.5인 경우를 도시하고 있다. 제12도(a)는 화상을 밝게 하는 경우이며, R,G,B 각각이 제조변환되어 각각의 값은 입력보다 커져서 변환된 화상은 밝게 되어 있다. 그러나 출력의 R:G:B의 비율이 입력의 R:G:B의 비율과 다르기 때문에 색상과 채도가 변화하여, 원화상의 색을 재현할 수 없게 도니다. 이 경우, 비의 값이 1:1:1에 가까워지기 때문에 채도의 저하가 현저하다.
어둡게 한 경우 제12도(b)도, 계조변환되어 R,G,B 각각의 값은 입력보다 작아져서 어둡게 되고는 있으나, 출력의 R,G,B의 비율은 입력과 달라, 색상과 채도가 변화하고, 특히 비의 값이 확대되므로 부자연스러운 채도의 확대가 현저하다.
이와같이 계조특성을 변화시켜 화상의 히스토그램을 변화시키는 것에 의한 종래의 명도조정을 컬러화상에 적용하면, 색상과 채도를 바꿔버린다는 과제가 있었다.
또 제13도는 휘도와 색차입력의 영상신호의 경우에 휘도신호에 계조보정을 실시하여 화상을 밝게 하는 경우를 도시하고 있다.
상기한 예와 마찬가지로 R＝0.3, G＝0.4, B＝0.5인 경우, 즉 NTSC에서는, 휘도신호는
Y＝0.3R＋0.59G＋0.11B
이므로 Y＝0.381인 경우를 도시하고 있으며, 색차신호는
R－Y＝－0.081, R－Y＝0.119
가 된다.
이 방법에서는, 휘도신호의 계조특성을 가변하는 것이므로 중간조의 밝기를 변화시킬 수 있는 것은 자명하나, R,G,B 각각의 계조특성을 변화시킨 경우와 마찬가지로 색상과 채도가 변화한다. 밝게 계조보정한 경우는, 계조변환된 휘도신호의 값은 입력보다 커져서 밝게는 되고 있으나, 색차신호의 진폭은 그대로이기 때문에 R,G,B로 복귀했을 때, R＝0.404, G＝0.504, B＝0.604가 되고 역시 R,G,B의 비율은 원화와 달라, R,G,B의 비의 값이 1:1:1에 가까워지기 때문에 색상이 변화하여 채도의 저하가 발생한다.
또 색신호의 비를 일정하게 하는 방법도 생각되나, 휘도신호가 큰 화소에 대해서는 R,G,B의 비를 일정하게 해서 밝게 계조보정하면, 화상의 재현범위(예를들면 R,G,B ≤1)를 넘기 때문에, 재현된 화상의 색상이나 채도가 부자연스럽게 변화한다.
이상과 같이 R,G,B 개별의 계조보정이나 휘도신호에 대한 계조변환이나, 휘도가 큰 화소에 대해서도 색신호의 비를 일정하게 하는 색신호변환에서는 색을 변화시키지 않고 밝기만을 조정할 수 없다는 과제가 있었다.
본 발명은 이들 점에 비추어서, 다이나믹레인지내에서 효과적인 밝기 조정을 할 수 있고, 또한 색상이나 체도의 변화가 없는 계조보정방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
제1발명은, R,G,B 입력신호에 대해서 입력신호로부터 감마변환전의 휘도신호를 구하는 휘도신호변환수단과, 상기 휘도신호를 소망의 계조특성으로 감마변환하여 감마변환후의 휘도신호를 구하는 휘도신호변환수단과, 상기 감마변환후의 휘도신호의 상기 감마변환전의 휘도신호에 대한 비를 연산하는 보정계수연산수단과, 상기 보정계수연산수단의 출력과 상기 R,G,B 각각의 입력신호를 곱하는 제1RGB산출수단과, 상기 R,G,B 입력신호와 상기 감마변환전의 휘도신호와의 차를 구하는 색차신호 산출수단과, 상기 감마변환후의 휘도신호와 상기 색차신호산출수단의 출력신호를 더하는 제2RGB 산출수단과, 상기 제1RGB 산출수단의 출력시호와 상기 제2RGB 산출수단의 출력신호와의 보간에 의해 계조보정된 R,G,B 출력신호를 얻는 RGB결정수단을 구비한 계조보정장치이다.
제2발명은, 휘도신호와 2종류의 색차신호 또는 2상 변조된 크로마신호로 이루어진 입력신호에 대해서, 상기 휘도입력신호를 소망의 계조특성으로 감마변환하여 감마변환후의 휘도출력신호를 구하는 휘도감마변환수단과, 상기 감마변환후의 휘도출력신호의 상기 휘도입력신호에 대한 비를 연산하는 보정계수연산수단과, 2종류의 색차입력신호 또는 2상 변조된 크로마신호에 상기 보정계수연산수단의 출력보정계수를 곱하는 색차변환수단과, 상기 색차변환수단의 출력신호와 상기 색차 또는 크로마입력신호와의 보간에 의해 계조보정된 색차 또는 크로마출력신호를 얻는 색차결정수단을 구비한 계조보정장치이다.
제1발명의 계조보정장치는, R,G,B 입력신호에 대해서, 휘도신호변환수단에 의해서 감마변환전의 감마변환전의 휘도신호를 구하고, 휘도감마변환수단에 의해서, 상기 감마변환전의휘도신호에 대한 상기 감마변환후의 휘도신호의비(보정계수)를 구하고, 제1RGB 산출수단에 의해서 R,G,B 입력신호 각각에 상기 보정계수를 곱해서 제1계조보정된 R,G,B 신호를 구한다. 색차신호산출수단에 의해서 상기 R,G,B 입력신호와 상기 감마변환전의 휘도신호로부터 감마변환전의 색차를 구하고, 제2RGB 산출수단에 의해서 상기 감마변환후의 휘도신호에 상기 감마변환전의 색차를 더해서 제2계조보정된 R,G,B 신호를 구한다. RGB 결정수단에 의해서 상기 제1계조보정된 R,G,B 신호와 상기 제2계조보정된 R,G,B 신호와의 보간에 의해 제조보정된 R,G,B 신호를 구해서 출력한다.
이것에 의해서 R,G,B 입력신호에 대해서, 휘도성분이 소망의 계조특성에 따라서, 또한 색상이나 채도의 변화가 적은 계조변환을 행하는 것이다.
또, 제2발명의 계조보정장치는, 휘도와 2종류의 색차 또는 크로마입력신호에 대해서, 휘도감마변환수단에 의해서, 상기 휘도입력신호에 대해서 소망특성의 계조변환을 실시하고, 감마변환후의 휘도신호를 구하고, 출력휘도신호로 한다. 보정계수연산수단에 의해서 상기 감마변환후의 휘도신호의 상기 휘도입력신호에 대한 비(보정계수)를 구하고 색차변환수단에 의해서 상기 2종류의 색차 또는 크로마입력신호 각각에 상기 보정계수를 곱해서 색차변환신호를 구한다. 색차결정수단에 의해서, 상기 색차변환신호와 상기 색차 또는 크로마입력신호와의 보간에 의해, 출력색차 또는 크로마신호를 구한다. 이에 의해서 휘도와 2종류의 색차 또는 크로마입력신호에 대해서, 휘도성분이 소망의 계조특성에 따라서, 또한 색상이나 채도의 변화가 적은 계조변환을 행하는 것이다.
본 발명의구성에 대해서, 실시예에 의거해서 설명한다.
제1도는 제1발명의 실시예의 계조보정장치의블록도이다. 본 발명은 R,G,B입력화상신호에 대해서 계조보정된 R,G,B 신호를 출력하는 계조보정장치이다. 제1도에 있어서, (1)은 R 입력단자, (2)는 G 입력단자, (3)은 B 입력단자, (4)는 R,G,B 신호로부터 휘도신호 Y를 구하는 휘도신호변환수단, (5)는 휘도신호 Y에 소망의 계조변환을 실시해서 감마변환후의 휘도신호 Y'를 출력하는 휘도감마변환수단, (6)은 휘도감마변환수단(5)에 소망의 계조변환을 설정하는 설정수단, (7)은 감마변환후의 휘도신호 Y'의 감마변환전의 휘도신호 Y에 대한 비율(보정계수 K)을 구하는 보정계수연산수단, (8)은 보정계수 K를 R,G,B 입력신호의 각각에 승상해서 제1계조보정된 R,G,B 신호(R1',G1',B1')를 구하는 제1RGB 산출수단, (9)는 R,G,B 입력신호와 감마변환전의 휘도신호 Y와의 차((R－Y),(G－Y),(B－Y))를 구하는 색차산출수단, (10)은 색차산출수단(9)이 출력하는 3종류의 색차신호((R－Y),(G－Y),(B－Y))에 감마변환후의 휘도신호 Y'를 더해서 제2계조보정된 R,G,B 신호(R2',G2',B2')를 구하는 제2RGB 산출수단, (11)은 제1RGB 상출수단이 출력하는 제1계조보정된 R,G,B(R1',G1',B1')와 제2RGB 산출수단이 출력하는 제2계조보정된 R,G,B(R2',G2',B2')로부터 R,G,B 출력신호(R',G',B')를 구하는 RGB 결정수단, (12)는 R' 출력단자, (13)은 G'출력단자, (14)는 B' 출력단자이다.
휘도신호변환수단(4)은 R,G,B신호로부터 인간의 시감도특성에 맞추어서 휘도 Y를 구하는 작용을 하는 것으로서, 특성은 R,G,B의 각 원색의 색도에 따라 다르나, 본 실시예에서는 식 ①의 변환특성을 구비한 구성을 하고 있다.
Y＝0.3R＋0.59G＋0.11B……………………………………………①
휘도감마변환수단(5)은 식 ①에서 표시되는 휘도 Y에 소망의 계조변환을 실시하는 것으로서, 이것에 의해서 감마변환후의 휘도 Y'가 구해진다. 휘도신호의 계조특성을 변화시키는 감마변환특성을 f라고 하면, 감마변환후의 휘도신호 Y'를 식 ②로 표시할 수 있다.
Y'＝f(Y) ………………………………………………………………②
통상, 함수 f는 휘도의 다이나믹레인지를 변화시키지 않는 조건에서, 제11도(a)와 같이 흑원점과 최대명도는 변화시키지 않고 중간조의 커브를 변화시키는 특성을 가지게 하는 것이 바람직하다. 따라서 본 실시예에서는 식 ③의 함수를 사용하고 있다.
f(Y)＝Yg………………………………………………………………③
식 ③에 있어서, g는 감마변환계수이며, 설정수단(6)에 의해서, 휘도감마변환수단(5)에 부여된다. 제2도는 식 ③에 의거해서 중간조레벨의 휘도를 변화시키는 감마변환특성을 표시한 도면이다. 설정수단(6)은 화상을 밝게 하는 경우에는 1보다 작은 감마변환계수 g를 부여하고, 화상을 어둡게 하는 경우에는 1보다 큰 g를 부여한다. 화상의 밝기를 변화시키지 않을 때에는, 설정수단(6)은 휘도감마변환수단(5)에 1을 감마변환계수 g로서 부여한다.
보정계수연산수단(7)은 감마변환전의 휘도신호 Y에 대한 감마변환후의 휘도신호 Y'의 비율(보정계수) K를 산출하는 것이다. Y'가 식 ② 및 식 ③에 표시되는 Y의 함수이므로, 보정계수 K는 식 ④에 표시되는 바와같이 감마보정전의 휘도 Y로부터 구할 수 있다.
K＝Y'/Y
＝f(Y)/Y
＝Yg/Y
＝Yg-1………………………………………………………………④
제3도에 보정계수연산수단(7)의 출력 K의, 휘도신호 Y에 대한 특성을 표시한다.
보정계수연산수단(7)의 구성을 제4도에 표시한다. 제4도에 있어서, (15)는 감마변환계수입력단자, (16)은 휘도입력단자, (17)은 페이지정보변환부, (18)은 어드레스가 12bit, 데이터가 8bit인 ROM(판독전용메모리), (19)는 보정계수출력단자이다. 입력의 휘도정보를 8bit라 하면, 하나의 감마변환계수 g의 값에 대한 테이블은 256Byte가 된다. 이와같은 테이블을 g의 값에 따라서 16조 구비하고 있다. 계조변환특성의 선택은 설정수단(6)으로부터 부여되는 g를, 페이지정보변환부(17)에 의해서 4bit의페이지정보로 변환하고, ROM의 상위어드레스에 부여하여, 테이블을 절환함으로써 실현하고 있다. 제5도는 감마변환계수 g의 값과 페이지정보의 관계를 표시한 도면이다.
제6도에 제1RGB 산출수단(8)의 구성도를 표시한다. 제6도에 있어서, (20)은 R입력단자, (21)은 G입력단자, (22)는 B 입력단자, (23)은 보정계수가 입력되는 K입력단자, (24),(25),(26)은 승산기, (27)은 R1' 출력단자, (28)은 G1'출력단자, (29)는 B1'출력단자이다. 제1RGB 산출수단(8)에서는 R,G,B 입력신호에 보정계수연산수단(7)이 출력하는 보정계수 K를 곱해서, 식 ⑤, 식 ⑥, 식 ⑦에 따라서 제1계조보정된 RGB 신호(R1',G1',B1')를 얻는다.
R1'＝KR………………………………………………………………⑤
G1'＝KG………………………………………………………………⑥
B1'＝KB………………………………………………………………⑦
제1계조보정된 RGB 신호의 휘도는 Y'이며, 식 ④의 관계로부터 식 ⑧의 관계가 유도된다.
Y＝KY…………………………………………………………………⑧
식 ⑤, 식 ⑥, 식 ⑦ 및 식 ⑧로부터 식 ⑨가 유도된다.
*****
즉, 제1계조보정된 RGB 신호(R1',G1',B1')는, 보정전의 RGB 신호(R,G,B)에 비해서, 휘도는 K배가 되고 있으나, 휘도와 색차의 비는 변하지 안혹 있다.
색차산출수단(9)은, R,G,B 입력신호와 감마변환전의 휘도신호의 차, 즉 (R－Y),(G－Y),(B－Y)를 구한다. 제7도는 제2RGB 산출수단(10)의 구성을 표시한다. 제7도에 있어서, (30)은 (R－Y)입력단자, (31)은 (G－Y)입력단자, (32)는 (B－Y) 입력단자, (33)은 감마변환후의 휘도 Y'가 입력되는 Y'입력단자, (34),(35),(36)은 가산기, (37)은 R2'출력단자, (38)은 G2'출력단자, (39)는 B2' 출력단자이다. 제7도에 표시되는 바와같이, 제2계조보정된 RGB 신호(R2',G2',B2')는 입력신호의 색사(R－Y,G－Y,B－Y)에 감마변환후의 휘도신호 Y'를 더하여, 식 ⑩에 따라서 산출된다.
R2'＝R－Y＋Y'
G2'＝G－Y＋Y'
B2'＝B－Y＋Y'…………………………………………………………………⑩
식 ⑩으로부터 개조보정전후의 색차의 관계는 식 ⑪에 의해서 표시되고
R2'－Y'＝R－Y
G2'－Y'＝G－Y
B2'－Y'＝B－Y…………………………………………………………………⑩
계조보정전에 비해서, 계조보정후의 RGB 신호는, 휘도는 K배로 되어 있으나, 색차는 변하지 않고 있다.
제8도에, RGB 결정수단(11)의 구성도를 표시한다. (40)은 휘도입력단자, (41)은 R1' 입력단자, (42)는 G1'입력단자, (43)은 B1'입력단자, (44)는 R2' 입력단자, (45)는 G2'입력단자, (46)은 B2'입력단자, (47)에서는 RGB 내삽부, (48)은 R' 출력단자, (49)는 G'출력단자, (50)은 B'출력단자이다. RGB 내삽부(47)에서는 감마변환전의 휘도 Y의 값에 따라서 단자(41),(42),(43)로부터 입력되는 제1계조보정된 RGB신호와, 단자(44),(45),(46)로부터 입력되는 제2계조보정된 RGB 신호의 내삽에 의해서 계조보정후의 RGB 신호(R',G',B')를 구하여 출력한다. 즉, 계조보정후의 RGB 신호(R',G',B')는 (R1',G1',B1')와 (R2',G2',B2')를 P:(1－P)의 비율로 내분해서 식 ⑫에 따라서 결정한다.
R'＝pR1'＋(1－P)R2'
G'＝pG1'＋(1－P)G2'
B'＝pB1'＋(1－P)B2'……………………………………………………………⑫
식 ⑫에 있어서의 내분비 P는 식 ⑬에 따라서 설정한다.
0≤Y＜α1일 때 P＝0
α1≤Y＜α2일 때 P＝(Y－α1)/(α2－α1)
0≤Y＜β1일 때 P＝1
β1≤Y＜β2일 때 P＝(Y－β1)/(β2－β1)
β2≤Y≤1 일 때 P＝0…………………………………………………………⑬
제9도에 식 ⑬에 의해서 설정되는 내분비 P의 그래프를 표시한다. 이와같이 감마변환전의 휘도 Y에 따라서 입력화상을 중간조휘도의 화소, 매우 저휘도 혹은 고휘도의 화소 및 약간 저휘도 혹은 고휘도의 화소로 분류하고, 중간휘도의 화소에 대해서는, 제1계조보정된 RGB 신호를 선택하고, 매우 저휘도 혹은 고휘도의 화소에 대해서는 제2계조보정된 RGB 신호를 선택하고, 약간 저휘도 혹은 고휘도의 화소에 대해서는 제1계조보정된 RGB 신호를 제2계조보정된 RGB 신호와의 내삽에 의해서 계조보정된 RGB 신호(R',G',B')가 결정된다.
이와같은 본 실시예의 계조보정장치에 의해서, 휘도성분이 소망의 계조특성에 따라서, 또한 색상이나 채도의 변화가 적은 계조변환이 가능해지는 구조에 대해서, 이하에 설명한다. 제1계조보정된 RGB 신호(R1',G1',B1')도 제2계조보정된 RGB 신호(R2',G2',B2')도, 휘도는 Y'이며, Y'는 식 ②에 따라서, 휘도입력신호 Y에 소망의 계조특성을 가진 감마변환을 실시한 것이다.
제1계조보정된 RGB 신호(R1',G1',B1')와 제2계조보정된 RGB 신호(R2',G2',B2')를 비교하면, 식 ⑨, 식 ④ 및 식 ⑪로부터 식 ⑭의 관계가 유도된다.
R1'－Y'＝(Y'/Y)(R－Y)
＝K(R－Y)
＝K(R2'－Y')
G1'－Y'＝K(G2'－Y')
B1'－Y'＝K(B2'－Y')…………………………………………………………⑭
보정계수 K는 제3도에 표시된 바와같은 특성을 가진 것이므로 (R1',G1',B1')
와 (R2',G2',B2')에 있어서의 색차의 대소관계는 식 ⑮에 의해서 표시된다.
g＜1 일 때 (R1'－Y')＞(R2'－Y')
(G1'－Y')＞(G2'－Y')
(B1'－Y')＞(B2'－Y')
g＞1 일 때 (R1'－Y')＜(R2'－Y')
(G1'－Y')＜(G2'－Y')
(B1'－Y')＜(B2'－Y')…………………………………………⑮
또 제2도로부터 감마변환전의 휘도 Y와 감마변환후의 휘도 Y'의 대소관계는 식 (16)에 의해서 표시된다.
g＜1 일 때 Y'＞Y
g＞1 일 때 Y'＜Y………………………………………………………(16)
식 ⑮ 및 식 (16)으로부터 (R1',G1',B1')와 (R2',G2',B2')에 있어서의 색차의 대소관계는 식 (17)과 같이 표시할 수 있다.
Y'＞Y 일 때 (R1'－Y')＞(R2'－Y')
(G1'－Y')＞(G2'－Y')
(B1'－Y')＞(B2'－Y')
Y'＜Y 일 때 (R1'－Y')＜(R2'－Y')
(G1'－Y')＜(G2'－Y')
(B1'－Y')＜(B2'－Y')…………………………………………(17)
즉, 휘도가 높아지도록 계조보정했을 때에는, 제1계조보정된 RGB 신호 (R1',G1',B1')의 쪽이 색차가 크고, 휘도가 낮아지도록 계조보정되었을 때에는 제2계조보정된 RGB 신호 (R2',G2',B2')의 쪽이 색차가 커진다.
종래의 계조보정장치에서는 밝게 보정했을 때(제12도(a)참조)에는, 충분한 색차를 얻을 수 없어 채도가 저하했으나, 본 실시예의 계조보정장치에서는, 중간휘도의 화소에 대해서는 , 제1계조보정된 RGB 신호를 출력하고, 색차의 비를 유지함으로써, 채도의 저하를 방지할 수 있다. 또 종래의계조보정장치에서는, 어둡게 보정했을 때(제12도(b) 참조)에는 색차가 지나치게 크기 때문에, 부자연스러운 채도의 확대가 현저했으나, 본 실시예의 계조보정장치에서는 중간휘도의 화소에 대해서는, 제1계조보정된 RGB 신호를 출력하여, 색차의 비를 유지함으로써, 채도의 확대를 방지할 수 있다.
식 (17)에 표시되는 바와같이, 제1계조보정된 RGB 신호(R1',G1',B1')에서는 밝게 보정되었을 때에는 색차를 확대하므로, 고휘도의 화소를 밝게 보정했을 때에 RGB출력신호가 1을 넘기 때문에 재현불가능하게 되고, 색상이 변화하는 경우가 있다. 본 실시예의 계조보정장치에서는, 매우 저휘도 혹은 고휘도의 화소에 대해서는, 제2계조보정된 RGB 신호 (R2',G2',B2')를 출력한다. (R2',G2',B2')는 (R1',G1',B1')보다도 색차를 억제 할 수 있으므로, RGB 출력신호를 재현가능한 범위(0≤R,G,B≤1)로 억제할 수 있고, 색상의 변화를 방지할 수 있다.
또, 식 ⑫에 표시되는 바와같이 약간 저휘도 혹은 고휘도의 화소에 대해서는, 제1계조보정된 RGB 신호 (R1',G1',B1')와 제2계조보정된 RGB 신호 (R2',G2',B2')와의 내삽에 의해서, RGB 출력신호를 구함으로써, 휘도가 서서히 변화하는 화상에 있어서 색차의 급격한 변화에 의해서 유사윤곽이 생기는 것을 방지할 수 있다.
제10도는 휘도신호와 색차신호를 처리하는 제2발명의 실시예의 계조보정장치의 블록도이다. 본 발명의 계조보정장치는 휘도입력신호 Y와 2개의 색차입력신호(R－Y) 및 (B－Y)로 이루어진 화상입력신호에 대해서 계조보정된휘도입력신호 Y'와 2개의 색차입력신호 (R'－Y') 및 (B'－Y')를 출력하는 것이다. 제10도에 있어서, (51)은 Y 입력단자, (52)는 (R－Y)입력단자, (53)은 (B－Y) 입력단자, (54)는 색차변환수단, (55)는 색차결정수단, (56)은 Y' 출력수단, (57)은 (R'－Y') 출력수단, (58)은 (B'－Y') 출력수단이다.
본 실시예의 계조보정장치에 있어서의 휘도감마변환수단(5), 설정수단(6), 보정계수연산수단(7)은, 제1발명의 실시예에 있어서의 휘도감마변환수단(5), 설정수단(6), 보정계수연산수단(7)과 동일한 것으로서, 휘도감마변환수단(5)이 설정수단(6)에 의해서 설정된 소망의 계조보정을 휘도입력신호 Y에 실시하고, 보정계수연산수단(7)은 제4도에 표시한 구성을 가지고, 휘도입력신호 Y에 대한 휘도출력신호 Y'의 비(보정계수 K)를 출력한다. 색차변환수단(54)은 2개의 색차입력신호(R－Y) 및 (B－Y)에 보정계수 K를 곱해서 식 (18)에 따라서 제1계조보정된 색차신호 (R1'－Y') 및 (B1'－Y')를 구한다.
R1'－Y'＝K(R－Y)
B1'－Y'＝K(B－Y)………………………………………………………(18)
계조보정후의 휘도신호 Y'는 휘도입력신호 Y에 의해서 식 ⑧과 같이 표시할 수 있으므로, 식 (18)에 대입하면, 식 (19)에 표시되는 바와같이, 제1계조보정된 색차신호에 있어서는, 계조보정의 전후에 있어서 색신호의 비가 변하지 않는다.
R1'＝KR
B1'＝KB……………………………………………………………………(19)
색차결정수단(55)은 제1계조보정된 색차신호(R1'－Y') 및 (B1'－Y')와 색차입력신호(R－Y) 및 (B－Y)로부터, 휘도입력신호 Y에 따라서 식 (20)과 같이 색차출력신호(R'－Y') 및 (B'－Y')를 결정한다.
R'－Y'＝p(R1'－Y1')＋(1－p)(R－Y)
B'－Y'＝p(B1'－Y1')＋(1－p)(B－Y)……………………………………(20)
식 (20)에 있어서의 내분비 P는 식 ⑬에 따라서 설정한다.
본 발명에 있어서도, 제1발명과 마찬가지로 중간휘도의 화소에 대해서는, 제1계조보정된 색차신호(R1'－Y') 및 (B1'－Y')를 출력하여, 색차의 비를 유지함으로써, 밝게 보정했을때의 채도의 저하를 방지하고, 어둡게 보정했을때의 채도의 확대를 방지할 수 있다. 또 매우 저휘도 혹은 고휘도의 화소에 대해서는 색차입력신호 (R－Y) 및 (B－Y)를 출력하고, (R1'－Y') 및 (B1'－Y')보다도 밝게 보정했을때의 색차를 억제함으로써, 색차출력신호를 재현가능한 범위 (0≤R,G,B≤1)로 억제할 수 있어, 색상의 변화를 방지할 수 있다. 또 식 (20)에 표시되 바와 같이, 약간의 저휘도 혹은 고휘도의 화소에 대해서는 (R1'－Y') 및 (B1'－Y')와 (R－Y) 및 (B－Y)와의 내삽에 의해서 색차출력신호를 구함으로써, 휘도가 서서히 변화하는 화상에 있어서, 색차의 급격한 변화에 의해서 유사 윤곽이 생기는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 색차신호에 R－Y, B－Y를 사용했으나 이들을 진폭으로 정규화한 PB,PR이어도 마찬가지이며, 복조하기 전의 2상 변조된 크로마신호이어도 처리가 1계통이 될 뿐이며 마찬가지의 구성으로 계조보정을 행할 수 있다.
제1발명에 있어서도, 제2발명에 있어서도, 감마변환에는 Y의 함수를 사용해서 설명했으나, 보다 자유로운 비선형함수를 사용해도 정혀 문제가 없다. 또, 보정계수연산수단에 ROM 테이블을 사용하고, 설정수단에 의해서 테이블의 내용을 절환하는 구성을 설명했으나, RAM을 사용하고, 설정수단에 의해서 테이블의 내용을 절환하는 구성을 설명했으나, RAM을 사용하고 CPU 등에 의해 장치의 기동시 및 설정변경시에 테이블 내용을 재계산할 수도 있다. 또 테이블을 사용하지 않고 실시예중의식에서 설명한 내용을 하드웨어에 의해서 연산하는 것도 가능하다. 또 실시예중의 보정계수연산식에서는 휘도성분이 0에 가까워지면 매우 큰 값을 취하는 경우가 있으므로 실현시에는 적당한 리미터가 필요하다.
제1발명 및 제2발명의 계조보정장치를 사용하면, R,G,B 입력이나 휘도와 색차입력, 및 휘도와 크로마입력의 기기에 대해서 다이나믹레인지의 범위를 넘지 않고 효과적으로 밝기조정을 행할 수 있고, 또한 색상과 채도가 변화하지 않는 계조보정을 행하는 것이 가능하게 되었기 때문에, 프린터와 같은 다이나믹레인지가 좁은 기기에 있어서의 명도조정, 및 비데오카메라에 의해서 극단적으로 다이나믹레인지가 넓은 역광 촬영 등에 있어서의 명도보정 등에 있어서 종래 흑백신호에 의해서 사용되어 왔던 수법과 마찬가지로 간단히 화상의 휘도성분의 계조특성을 변화시켜서 화상의 히스토그램변화를 이용한 명도제어를 행하는 것이 가능하게 되었다.
이상과 같이, 본 발명은 효과가 자연스럽고 크며 적용범위가 매우 넓다.

Claims (8)

  1. R,G,B 입력신호로부터 휘도신호를 구하는 단계와 ; 상기 휘도신호를 소망의 계조특성으로 감마변환하는 단계와 ; 상기 감마변환후의 휘도신호의 상기 감마변환전의 휘도신호에 대한 비를 상기 R,G,B 입력신호의 각각에 곱해서 제1계조보정된 R,G,B 신호를 구하는 단계와 ; 상기 감마변환후의 휘도신호에 상기 R,G,B 입력신호와 상기 감마변환전의 휘도신호와의 차를 더함으로써 제2계조보정된 R,G,B 신호를 구하는 단계와 ; 제1계조보정된 R,G,B 신호와 상기 제2계조보정된 R,G,B 신호와의 보간에 의해 제조보정된 R,G,B 출력신호를 얻는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 제조보정방법.
  2. R,G,B 입력신호로부터 휘도신호를 구하는 단계와 ; 상기 휘도신호를 소망의 계조특성으로 감마변환하는 단계와 ; 상기 감마변환후의 휘도신호의 상기 감마변환전의 휘도신호에 대한 비를 상기 R,G,B 입력신호의 각각에 곱해서 제1계조보정된 R,G,B 신호를 구하는 단계와 ; 상기 감마변환후의 휘도신호에 상기 R,G,B 입력신호와 상기 감마변환전의 휘도신호와의 차를 더함으로써 제2계조보정된 R,G,B 신호를 구하는 단계와 ; 상기 감마변환전의 휘도신호의 값에 따라서, 상기 제1계조보정된 R,G,B 신호와 상기 제2계조보정된 R,G,B 신호와의 보간에 의해 제조보정된 R,G,B 출력신호를 얻는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 제조보정방법.
  3. R,G,B 입력신호에 대해서 입력신호로부터 감마변환전의 휘도신호를 구하는 휘도신호변환수단(4)과 ; 상기 휘도신호를 소망의 계조특성으로 감마변환하여 감마변환후의 휘도신호를 구하는 휘도신호변환수단(5)과 ; 상기 감마변환후의 휘도신호의 상기 감마변환전의 휘도신호에 대한 비를 연산하는 보정계수연산수단(7)과 ; 상기 보정계수연산수단의 출력과 상기 R,G,B 각각의 입력신호를 곱하는 제1RGB산출수단(8)과 ; 상기 R,G,B 입력신호와 상기 감마변환전의 휘도신호와의 차를 구하는 색차신호산출수단(9)과 ; 상기 감마변환후의 휘도신호와 상기 색차신호산출부의 출력신호를 더하는 제2RGB 산출수단(10)과 ; 상기 제1RGB 산출수단의 출력신호와 상기 제2RGB 산출수단의 출력신호와의 보간에 의해 계조보정된 R,G,B 출력신호를 얻는 RGB결정수단(11)을 구비한 것을 특징으로 하는 계조보정장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 RGB 결정수단은, 감마변환전의 휘도신호의 값에 따라서 상기 제1RGB 산출수단의 출력신호와 상기 제2RGB 산출수단의 출력신호와의 보간에 의해서 계조보정된 R,G,B 출력신호를 구하는 것을 특징으로 하는 계조보정장치.
  5. 휘도신호와 2종류의 색차신호 또는 2상 변조된 크로마신호로 이루어진 입력신호에 대해서, 상기 휘도입력신호를 소망의 계조특성으로 감마변환하는 단계와 ; 상기 감마변환후의 휘도신호의 상기 휘도입력신호에 대한 비를 상기 2종류의 색차신호 또는 상기 크로마신호에 곱함으로써, 제1계조보정된 휘도신호와 색차신호 또는 크로마신호를 얻는 단계와 ; 상기 감마변환된 휘도신호와 입력신호의 색차신호 또는 크로마신호에 의해서, 제2계조보정된 휘도신호와 색차신호 또는 크로마신호를 얻는 단계와 ; 상기 제1계조보정된 휘도신호와 색차신호 또는 크로마신호와 상기 제2계조보정된 휘도신호와 색차신호 또는 크로마신호와의 보간에 의해서 계조보정된 휘도신호와 색차신호 또는 크로마신호의 출력신호를 얻는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 계조보정방법.
  6. 휘도신호와 2종류의 색차신호 또는 2상 변조된 크로마신호로 이루어진 입력신호에 대해서, 상기 휘도입력신호를 소망의 계조특성으로 감마변환하는 단계와 ; 상기 감마변환후의 휘도신호의 상기 휘도입력신호에 대한 비를 상기 2종류의 색차신호 또는 상기 크로마신호에 곱함으로써, 제1계조보정된 휘도신호와 색차신호 또는 크로마신호를 얻는 단계와 ; 상기 감마변환된 휘도신호와 입력신호의 색차신호 또는 크로마신호에 의해서 제2계조보정된 휘도신호와 색차신호 또는 크로마신호를 얻는 단계와 ; 상기 휘도입력신호의 값에 따라서 상기 제1계조보정된 휘도신호와 색차 신호 또는 크로마신호와 상기 제2계조보정된 휘도신호와 색차신호 또는 크로마신호와의 보간에 의해서 계조보정된 휘도신호와 색차신호 또는 크로마신호의 출력신호를 얻는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 계조보정방법.
  7. 휘도신호와 2종류의 색차신호 또는 2상 변조된 크로마신호로 이루어진 입력신호에 대해서, 상기 휘도 입력신호를 소망의 계조특성으로 감마변환하여 감마변환후의 휘도출력신호를 구하는 휘도감마변환수단(5)과 ; 상기 감마변환후의 휘도출력신호의 상기 휘도입력신호에 대한 비를 연산하는 보정계수연산수단(7)과 ; 상기 2종류의 색차입력신호 또는 2상 변조된 크로마신호에 상기 보정계수연산수단의 출력보정계수를 곱하는 색차변환 수단(54)과 ; 상기 색차변환수단의 출력신호와 상기 색차 또는 크로마입력신호와의 보간에 의해서 계조보정된 색차 또는 크로마출력신호를 얻는 색차결정수단(55)을 구비한 것을 특징으로 하는 계조보정장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 색차결정수단은, 상기 휘도입력신호의 값에 따라서 상기 색차변환수단의 출력신호와 상기 색차 또는 크로마입력신호와의 보간에 의해서 계조보정된 색차 또는 크로마출력신호를 얻는 것을 특징으로 하는 계조보정장치.
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