KR970007799B1

KR970007799B1 - 휘도 신호 형성 회로

Info

Publication number: KR970007799B1
Application number: KR1019870010721A
Authority: KR
Inventors: 마사또시 사세
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤; 오오가 노리오
Priority date: 1986-09-27
Filing date: 1987-09-26
Publication date: 1997-05-16
Also published as: EP0262623A2; AU7834687A; CN1013915B; DE3789748T2; AU599139B2; CA1271836A; EP0262623B1; CN87107031A; DE3789748D1; KR880004686A; US4805011A; EP0262623A3

Abstract

없음.

Description

휘도 신호 형성 회로

제1도는 텔리비전 카메라의 휘도 신호 처리 회로에서의 문제점을 설명하는데 유용한 신호 파형의 그래프도.

제2도는 종래의 휘도 신호 처리 회로에서의 문제점을 설명하는데 유용한 특성 곡선의 그래프도.

제3도 본 발명에 따른 휘도 신호 형성 회로의 실시예를 도시한 블록도.

제4도는 휘도 신호 특성 곡선의 그래프도.

제5도는 본 발명에 따른 휘도 신호 형성 회로의 다른 실시예를 도시한 블록도.

제6도는 본 발명에 따른 휘도 신호 형성 회로의 또다른 실시예를 도시하는 블록도.

제7도는 본 발명에 따른 휘도 신호 형성 회로의 역시 또다른 실시예를 도시하는 블럭도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 비디오 신호 형성 회로3 : 영상 픽업 장치

4 : 영상 신호 출력 회로10 : AGC회로

발명의 분야

본 발명은 일반적으로 휘도 신호 형성 회로, 특히 보색(complementary color) 필터를 사용하는 칼라 텔리비전 카메라에 적용가능한 휘도 신호 형성 회로에 관한 것이다.

발명의 배경

널리 공지된 바와 같이, 보색 필터는 원색(primary colors), 즉, 적색(red ; R), 녹색(green ; G), 청색(blue ; B)중 선택된 색상 성분을 차단하는데 이용된다. 노랑색(yellow ; Y_E) 보색 필터는 R 및 G 성분을 통과시키고, 청녹색(cyan ; C_Y) 보색 필터는 G 및 B 성분을 통과시키며, 마젠타(M_G) 보색 필터는 R 및 B 성분을 통과시키고, 백색(white ; W) 보색 필터는 R,G,B 원색 신호를 통과시킨다.

그러므로, 이들 보색 필터가 칼라 텔레비젼 카메라에 이용될 때, 둘 또는 그 이상의 원색 성분(R 및 G,G 및 B,R 및 B 또는 R,G 및 B)들은 단일 필터를 통하여 통과할 수 있게 된다. 따라서, 광 경로에서 필터 수를 줄임으로써, 영상 픽업 튜브(image pick up tube) 또는 고체 영상 픽업 장치(solid-state image kpickup device)와 같은 영상 픽업 장치상에 입사되는 원색 신호의 광량이 증가하게 된다. 따라서, 영상이 어두운 피사체를 형성하는 경우라도, 높은 수준의 비디오 신호 출력이 보색 필터를 사용하여 카메라로부터 얻어 질 수 있다.

이러한 종류의 종래 보색 텔리비전 카메라에 있어서, 영상 픽업 장치에 의해 발생된 비디오 신호는, 카메라로부터의 출력을 위한 간단한 합성 회로로 작용하는 저역 필터(LPF)를 통하여 휘도 신호로서 전송된다. 이러한 저역 필터는, 보색 필터의 장점이 손실되는 것을 방지하기 위하여, 즉, 높은 출력의 영상 명도(brightness)가 제한되는 것을 방지하기 위하여, 또한, 노이즈가 휘도 신호와 혼합되는 것을 방지하기 위하여, 제공되는 분리 휘도 신호 시스템으로서 생각될 수 있다.

상술된 바와 같이 제안된 보색 텔리비전 카메라에서와 같이, 휘도신호가 저역 필터를 통하여 비디오 출력 신호를 간단히 부가하거나 또는 합성함으로써 발생될 때, 휘도 신호의 고유 특성으로 인하여 다음의 세가지이 조건을 모두 만족한다는 것은 어렵게 된다.

첫 번째 조건에 있어서, 일반적으로 원색 신호, 즉, 칼라 텔리비전 카메라의 휘도 신호 Y에 포함된 R,G,B신호는 개별적인 표준 텔리비전 방식에 의해 결정된다. 실례로, NTSC 방식에 있어서 R,G,B 원색 신호의 비는 0.3:0.59:0.11으로 표준화되어 있다. 이러한 것은 휘도(Y)가 다음과 같이 표현될 수도 있다는 것을 의미한다.

Y=0.3R+0.59G+0.11B…(1)

실제로, 보색 필터는 상기의 비율과 유사한 비율을 갖는 휘도 신호를 발생하도록 설계되며, 필터의 히도 재생력 또는 신뢰도는 휘도 신호가 식(1)의 정확한 비율에 근접하게 됨에 따라 최적화된다.

두 번째 조건으로서, 보색 텔리비전 카메라에 있어서, R,G 및 B 원색 신호는 영상 픽업 장치로부터 얻어진 다수의 보색 신호를 연산 처리(matrixing)함으로써 얻어지게 되지만, 보색 신호와 관련하여 다수 영상 픽업 장치의 감도가 변화하게 된다면, 굴곡된(folded) 왜곡이 휘도신호와 혼합될 수 있다. 굴곡된 왜곡은 신호 샘플링 분야에 공지된 소위 굴곡된 노이즈이다.

실례로, Y_E및 C_Y보색 필터와, 그를 통하여 R, G 및 B 원색 신호를 투과하기 위한 백색 필터(W)를 갖는 보색 텔리비전 카메라이 있어서, R,G 및 B 원색 신호가 영상 픽업 장치로부터 얻어진 W, Y_E및 C_Y에 기초한 다음의 식으로 표현된 동작을 실행함으로써 얻어지게 된다면, W, Y_E및 C_Y보색 신호는 제1도에 도시된 바와같이 한 픽셀주기 1T동안 샘플된다.

W-Y_E=(R+G+B)-(R+G)=B…(2)

W-C_Y=(R+G+B)-(R+G)=R…(3)

Y_E+C_Y-W=(R+G)+(B+G)-(R+G+B)=G…(4)

이러한 경우에 있어서, W, Y_E및 C_Y보색 신호의 각각의 주기는 W, Y_E및 C_Y보색 신호를 순차적으로 샘플링하기 위해 이용된 샘플링 주파수의 3배가 된다. 특히, W, Y_E및 C_Y는 제1주파수를 갖는 샘플링 신호에 의해 순차적으로 샘플되어, 각각 얻어진 W, Y_E및 C_Y출력 신호는 제1샘플링 주파수의 1/3과 동일한 주파수를 갖는다.

따라서, 제2도에 도시된 바와같이, 영상 픽업 장치로부터 출력된 비디오 출력 신호의 신호 성분에 있어서, W, Y_E및 C_Y보색 신호 성분은 공간 주파수 축 f상의 샘플링 주파수 fs에 상응하는 위치에서 발생되며, 상호 각각 120°위상차를 갖는 W, Y_E및 C_Y보색 신호는 또한 각각 fs/3 및 2fs/3의 위치에서 발생된다. 더욱이 그 중심으로서 샘플링 위치 1/3fs 및 2/3fs를 갖는 하위 및 상위 측파대 변조 신호 성분 LB1와 UB2 및 LB2와 UB2이 발생된다.

fs/3의 주파수를 갖는 W, Y_E및 C_Y보색 신호 성분의 하위 측파대 변조 신호 LB1은 기저대 휘도 신호 성분 Y에 도달하도록 다시 굴곡(folded)될 수도 있으므로, 휘도 신호 성분 Y의 비교적 높은 주파수 범위에서 혼합될 수 있다. 이와같은 다시 굴곡되어 혼합되는 작용은 영상 품질을 떨어뜨리게 하고, 실례로, 줄무늬 모양(fringe patterns)이 소위 굴곡된 왜곡(folded distortion)에 따라 재생된 영역에 나타나게 된다.

제3조건에 있어서, 종래의 보색 텔리비전 카메라에서, 적합한 신호 처리가 실행되어, W, Y_E및 C_Y보색 신호와 식(2) 내지 식(4)를 사용하여 상술된 변환 동작을 실행함으로써, R, G 및 B 원색 신호가 형성되고, 식(2)에 설정된 비율로 원색 신호를 혼합함으로써 휘도 신호 Y가 형성된다. 그렇지만, 그러한 두 동작이 실행될 때, 노이즈의 혼합이 불가피하게 발생하고, 더욱이, 이러한 노이즈는 휘도 신호 Y의 전체 주파수 범위상에서 혼합될 수 있다.

휘도 신호 Y의 휘도 재생성과 보색 신호의 레벨 평형(level balance)은, 영상 픽업 장치를 구성하는 다수의 소자 각각의 분광감도에 의해 그리고 보색 신호를 원색 신호로 변환하는 동안의 색코딩에 의해 결정된다.

상술된 바와같이, 종래의 보색 텔리비전 카메라에서 영상 픽업 장치로부터 얻어지는 보색 신호는 그들 각각의 주파수와 관련없이 동시에 처리된다. 따라서, 휘도 신호의 특성이 특정 목적에 부합하도록 변경되고자 할 때, 그러한 특성을 갖는 휘도 신호는 열악한 파라미터 유연성(poor prameter flexibility)으로 인하여 형성될 수 없다.

종래의 보색 텔리비전 카메라에 있어서, 보색 신호의 레벨 평형을 조절함으로써 굴곡된 신호 및 노이즈를 효과적으로 제한하면서 양호한 휘도 재생성을 유지한다는 것은 매우 어렵다는 것이 밝혀졌다.

따라서, 본 발명의 목적은 보색 신호를 기초로하여, 개선된 특성을 갖는 휘도 신호를 형성할 수 있는 휘도 신호 형성 회로를 제공하는 것이며, 상기 회로는 전술한 제안된 시스템 내부의 상기 지적된 결점을 제거할 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 양호한 휘도 재생성 또는 노이즈 감축중 어느 하나를 선택할 수 있는 휘도 신호 형성 회로를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 굴곡된 왜곡(folded distortion)을 효과적으로 제한함으로써 높은 영상 품질을 갖는 휘도 신호를 형성할 수 있는 휘도 신호 형성 회로를 제공하는 것이다.

역시, 본 발명의 또다른 목적은, 노이즈를 효과적으로 감소하면서, 보색 신호의 양호한 레벨 평형을 지속시키는 양호한 휘도 재생성을 유지할 수 있는 휘도 신호 형성 회로를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은, 휘도 신호를 형성하는 색 성분의 혼합비율이 양호한 휘도 재생성을 제공하고, 낮은 노이즈 휘도 신호가 카메라상에 입사하는 영상의 광량에 따라 제어될 수 있는, 휘도 신호 형성 회로를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 관점에 따라, 합성 휘도 신호는, 비교적 낮은 노이즈 레벨을 가지며, 굴절상의 혼합 또는 간섭 문제가 처리되는 보색 비디오 카메라에서 발생하게 된다. 이러한 합성 휘도 신호를 발생하는데 있어서, 보색 신호는 카메라에 의해 검출되는 색 온도에 응답하는 감도 보정 회로(sensitivity correction circuit)를 사용하여 레벨 평형화된다. 동시에, 백색-평형화된 원색 신호(white-balanced primary color signals)가, 원 보색 신호(orignal complementary color signals)와 역시 영상의 검출된 색 온도에 응답하는 이득 회로를 사용하여 발생하게 된다. 다음, 백색-평형화된 원색 신호는 NTSC, PAL 등에 채용되는 특정 텔리비전 방식의 표준에 의해 결정된 특정 비율로 혼합된다.

레벨-평형화된 보색 신호는 인가되어, 색 데이타를 유도하는데 이용되는 샘플링 주파수에 기초한 차단 주파수(cut off frequency)를 갖는 고역 필터를 통하여 공급되며, 혼합된 백색-평형화된 원색 신호는 고역 필터와 동일한 차단 주파수를 갖는 저역 필터를 통하여 공급된다. 이들 두 필터로부터의 출력은 낮은 노이즈와 굴곡된 간섭 노이즈를 갖지 않는 복합 휘도 신호를 형성하도록 부가된다.

본 발명의 다른 양상에 따라, 혼합되어 백색-평형화된 원색 신호는 영상 픽업 장치에 의해 발생된 바와같은 원 영상 신호의 레벨에 기초한 레벨-평형화된 보색 신호와 비례하여 조합된다. 이러한 영상 신호 레벨은 영상 픽업 장치의 신호 경로에 통상 활용되는 자동 이득 제어 회로로부터 유도된다.

본 발명은 또한 통상 단일의 색 온도 보정 회로를 사용함으로써 검출된 영상 색 온도에 응답하여 유도되는 레벨-평형화된 보색 신호와 백색-평형화된 원색 신호로부터 유도된 복합 휘도 신호의 공급을 고려한다.

상술된 바와, 본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점은 첨부된 도면과 관련하여 설명되는 다음의 설명으로부터 더욱 명백할 것이다.

제3도에 있어서, 보색 필터를 갖는 CCD 소자로 구성될 수 있는 비디오 신호 형성 회로(1)는 영상 픽업 장치(3)를 포함하는 텔리비전 카메라(2)를 갖는다. 영상 픽업 장치(3)에서 출력된 출격은 영상 신호 출력 회로(4)에 의해 파형 형성되고, AGC 회로(10)에 의해 이득 제어되어, 색 성분 분리기(5)에 공급된다. 색 성분 분리기(5)는 전체 영상 신호로부터 세 개의 선택된 보색 신호 W₁, Y_E1및 C_Y1을 분리하고, 상기 세 신호를 감도 보정 회로(6)에 공급한다. 감도 보정회로(6)는 영상 픽업 장치(3)의 감도변화를 보정하고, 이득 제어 회로(7)를 구성하며 보색 신호 W₁, Y_E1및 C_Y1을 각각 수신하는 가변 이득 증폭기 7W, 7Y_E및 7C_Y를 포함한다. 보색 신호 W₁, Y_E1및 C_Y1의 진폭은 색 온도 보정회로(8)로부터 유도된 보정 신호 CW,CY_E및 CC_Y에 응듭하여 가변 이득 증폭기 7W, 7Y_E및 7G에 의해 조절된다. 색 온도 보정 회로(8)는, 텔리비전 카메라(2)에 결합된 색 온도 검출기(9)에 의해 발생된 색 온도 검출 신호 CTE에 따라 자동적으로 조절되는, 가변 저항기를 구비할 수 있는 보정 신호 발생기 8W,8Y_E8C_Y를 포함한다.

이와같이, 감도 보정 회로(6)의 사용에 의해, 색 보정 분리기(5)로 부터 출력된 보색 신호 W₁, Y_E1및 C_Y1의 각각의 레벨은 소정의 레벨 CR₀로 조절되어, 그에 따라 레벨 평형화된 보색 신호 W₂, Y_E2및 C_Y2를 스위칭형 신호 가산기(11)에 공급한다.

이러한 레벨 균형화 동작은 제1도에서 그래프로 도시되어 있으며, 그로부터 신호 W₁은 소정의 레벨 CR₀에서 신호 W₂를 발생하도록 선택된 양 만큼 레벨 시프트된다. 유사하게, 색 신호 Y_E1및 C_Y1은 또한 소정의 레벨 CR₀로 되게하도록 색 온도 검출기(9)로부터의 신호 CTE에 응답하여 각각이 선택된 양만큼 레벨 시프트된다.

신호 가산기(11)는, 보색 신호 W, Y_E및 C_Y를 얻게 되는 적절한 시간에 보색 신호 W₂, Y_E2및 C_Y2를 연속하여 선택하도록 스위칭 동작을 실행하며, 그에 따라 레벨 평형화된 보색 신호 W₂, Y_E2및 C_Y2를 연속하여 반복적으로 출력함으로써 형성된 제1휘도 신호 Y₁을 얻게 된다. 이러한 제1 휘도 신호 Y1는 고역 필터(12)를 통하여 공급된다. 소정의 시간에 몇몇 회로의 동작을 제어하는 타이밍 제어회로(24)는, 그에 대한 설명이 본 발명의 부분을 형성하지 않으므로 단지 일반적인 것만을 나타내었으며, 어떤한 것에 대해서도, 비디오 카메라 기술 분야에 널리 공지되어 있다.

한편, 색 성분 분리기(5)로부터 얻어진 보색 신호 W₁, Y_E1및 C_Y1는 원색 신호 변환기(15)에 공급된다. 원색 신호 변혼기(15)는 매트릭스 회로로 구성되며, 식(2) 내지 (4)에 기초한 변환에 의해 얻어진 원색 신호 R1,G1 및 B1을 제공한다. 원색 신호는 백색 평형화 회로(16)에 공급되며, 상기 백색 평형화 회로는, 원색 신호 R1,G1 및 B1를 수신하고, 그 진폭을 보정 신호 발생기 18R,18G 및 18B 각각으로부터 얻어진 보정 신호 CR,CG 및 CB를 사용하여 조절하는 가변 이득 증폭기 17R,17G 및 17B로 구성된 이득 증폭기 회로(17)를 포함한다. 색 온도 보정 회로(18)는 보정 신호 발생기 18R,18G1 및 18B를 포함하며, 상기 발생기는 텔리비전 카메라(2)의 색 온도 검출기(9)로부터 색 온도 검출 신호 CTE를 수신하고, 색 온도 검출신호 CTE의 변경에 응답하여 보정 신호 CR,CG 및 CB의 레벨을 자동적으로 변경하도록 동작한다. 서로간에 관련하는 원색 신호 R1,G1 및 B1의 각각의 진폭은 색 온도에 따라 이득 제어 회로(17)의 가변 이득 증폭기 17R,17G 및 17B에 의해 자동적으로 저절되어, 색 온도가 변화할 때, 백색 평균화 회로(16)는 백색-평형화된 원색 색도(chrominnce)신호 R2,G2 및 B2를 신호 혼합기(19)에 공급하며, 이들 각각은 제어된 색 온도를 갖게 된다. 혼합기(19)는 저역 필터(20)로 공급되는 제2 휘도 신호 Y2를 발생하기 위하여 상술된 식(1)에서 설정된 비율로 백색-평형화된 원색 색도(chrominance) 신호 R2,G2 및 B2을 혼합한다.

제3도로부터, 제1휘도 신호 Y1는 다음과 같이 표시될 수 있음을 알 수 있다.

Y1=W₂+Y_E2+C_Y2…(5)

여기에서, 신호 Y1은 레벨-평형화된 보색 신호 W₂, Y_E2및 C_Y2를 부가함으로써 얻어진 상수를 갖는다. 500kHz 이상의 신호 성분을 구비할 수 있는, 고역 필터(12)의 차단 주파수에 의해 결정되는 바와 같은, 비교적 고주파수 범위에서의 이들 신호 성분은 고역 필터(12)에 의해 추출되어 신호 Y1H로서신호 가산기(25)에 공급된다.

상술된 식(5)으로 표현된 회로의 동작에 의해 얻어진 결과는, 식(2) 내지 식(4)로 주어진 바에 대하여 다음과 같이 일반식으로 표현될경우 :

Y=W+Y_E+C_Y

=(R+G+B)+(R+G)+(B+G)

=2R+3G+2B…(6)

원색 신호 R,G 및 B를 2 : 3 : 2의 비율로 가산함으로써 얻어진 결과와 동등하다.

식(6)의 휘도 신호 Y1의 식(1)의 휘도 신호 Y와 비교될 경우, 두 신호 모두는 실질적으로 동일한 비율로 원색 신호 R,G 및 B를 포함한다는 것이 명백하다. 0.3R+0.59G+0.11B가 2R+3G+ 2B와 산술적으로 완전히 다르다고 하더라도, 이들 두 비율은 서로간에 근접한 실질적인 결과를 발생하는데, 이는 G성분이 앞서가거나 또는 양쪽 비율에서 가장 높기 때문이다.

따라서, 고주파수 범위의 고역 필터(12) 출력에서의 제1휘도 신호 Y1H는, 휘도 신호 Y의 신호 성분중 레벨-평형화된 보색 신호 W₂, Y_E2및 C_Y2각각의 500kHz 이상의 주파수 범위의 신호 성분과 함께 혼합함으로써 얻어질 수 있는 결과와 실질적으로 동등하며, 원하는 결과는 단지 하나의 고역 필터만을 사용함으로써 얻어지게 된다.

제2도를 참조하여 설명된 상기 내용을 갖는 휘도 신호 Y1에 있어서, 각각 샘플링 주파수 fs의 1/3과 동등한 공간 주파수를 갖는 보색 신호 W, Y_E및 C_Y의 레벨은 서로간에 동일하며, 120°의 상호 위상차를 가져, 이들은 서로 상쇄된다. 그러므로, 그 결과는 하위 측파대 성분 LB1 및 상위 측파대 성분 UB1(제2도)이 제한되거나 억압되는 것과 동등하게 된다.

따라서, 휘도 신호 YH는, 샘플링 주파수 fs의 1/3과 동등한 공간주파수를 갖는 색도 신호에 기초하여 고역 필터(12)의 차단 주파수(f_CUT=500kHz)보다 높은 주파수에서 혼합된 휘도 신호 Y1(W₂+Y_E2+C_Y2로부터 굴곡된 신호를 효과적으로 제거함으로써 형성되며, 그에따라, 재생된 영상에 줄무늬 패턴을 발생하는 가능성을 효과적으로 저지하고, 낮은 노이즈 신호를 얻게 된다.

혼합기(19)로부터 얻어진 제2휘도 신호 Y2는 식(1)과 관련하여 기술된 방법과 동일한 방법으로 다음의 식 ;

Y2=0.3R2+0.59G2+0.11B2…(7)

으로 주어진 바와같이, 0.3 : 0.59 : 0.11인 NTSC 표준 텔리비전 신호로 결정된 바로서, 원색 색도 신호 R,G 및 B의 비율에서 백색-평형화된 원색 신호 R2,G2 및 B2를 부가 혼합함으로써 형성된다.

따라서, 혼합기(19)로부터의 제2휘도 신호는, 제1조건과 관련하여 상기 기술된 제1휘도 신호 Y1에 비교하여, 재생된 영상의 보다 좋은 휘도 재생성(reproducibility) 또는 충실도(fidelity)를 갖지만, 제3조건과 관련하여 상술된 바와같이 보다 큰 양의 노이즈를 갖게 된다.

비교적 저주파수 범위의 제2휘도 신호 Y2의 신호 성분은 저역필터(20)에 의해 추출되며, 저주파수 범위 제2휘도 신호 Y2L로서 제공된다.

저역 필터(20)의 차단 주파수 f_CUT는 고역 필너(12)(f_CUT=500kHz)의 것과 동일하도록 선택된다. 이와같이, 양호한 휘도 재생성을 갖는 휘도 신호 Y2L은 제4도에 표시된 바와같이, 저역 필터(20)의 차단 주파수 f_CUT보다 낮은 주파수의 신호 성분에 대해 형성될 수 있다. 다시 말해서, 스크린상에서 비교적 큰 영역을 갖는 영상과 관련하여 양호한 재생성을 갖는 휘도 신호가 얻어 질 수 있다.

가산기(25)는 제1 및 제2휘도 신호 Y1H 및 Y2H를 가산하여, 합산된 출력 신호를 복합 휘도 신호 YL+H로서 비디오 신호 출력 회로(31)에 공급한다.

또한, 백색-평형화된 원색 신호 R2,G2 및 B에 기초하여 색차 신호 변환기(32)에 의해 변한된 색차신호 R-Y 및 B-Y는 비디오 신호 출력 회로(31)에 제공된다. 소정의 동기 신호가 색차 신호에 가산된 후, 출력 비디오 신호 VD_OUT는 비디오 신호 형성 회로(1)의 출력으로서 출력된다.

제3도의 실시예에 따라, 보색 신호 W, Y_E및 C_Y에 기초하여 형성된 휘도 신호중에서, 고주파수 범위의 휘도 신호의 신호 성분 Y1H가 형성되며, 여기에서, 굴곡된 신호 성분이 혼합될 수 있게되고, 상기 신호 성분 Y1H는 제어되어 보색 신호 W, Y_E및 C_Y가 레벨-평형화된다. 이와같이, 굴곡된 신호에 의해 야기될 수 있는 영상 품질의 저하가 효과적으로 저지될 수 있다. 부가하여, 비교적 저주파수 범위의 휘도 신호 YL+H의 신호 성분 Y2L은, 본 예에서 NTSC 시스템인 표준 텔리비전 방식으로 결정된 비율에서 원색 신호 R,G 및 B를 혼합함으로써 양호한 휘도 재생성을 갖는 휘도 신호로서 형성된다.

제5도는 본 발명의 제2실시예이며, 여기에서, 동일한 참조 번호는 제3도 실시예에서와 동일한 부분을 나타낸다. 제2실시예에서는, 제3도 실시예에서의 회로에 부가하여, 가변 이득 증폭기(13,14), 인버터(21) 및 가산기(22)를 구비하는 혼합비 제어 회로(23)가 제공된다. 스위치-가산기(11)에 의해 발생된 제1 보색 휘도 신호 Y1은 고역 필터(12)에 다시 한번 공급되지만, 이러한 신호 역시 가변 이득 증폭기(13)로 공급된다. 혼합기(19)에 의해 공급된 휘도 신호 Y2는 오직 가변 이득 증폭기(14)에만 직접 공급된다.

가변 이득 증폭기(13)의 이득은 AGC 회로(10')로부터 얻어진 이득제어 신호 AGC에 의해 제어되며, 그 이득 제어 신호는 또한 영상 픽업장치(3)에 의해 발생된 영상 신호의 이득을 제어하는데 이용된다. 가변이득 증폭기(14)의 이득은 인버터(21)를 사용하여 AGC 신호를 반전함으로써 형성된 신호에 의해 제어되어, 가변 이득 증폭기는 가변이득 증폭기(13)의 제어 방향에 대립하는 방향으로 변화하는 제어 신호에 의해 제어된다. 가변 이득 증폭기(13,14)로부터의 출력은 가산기(22)에 의해 가산되고, 그 합산된 출력은 저역 필터(20)를 통하여 공급된다. AGC 신호가 카메라(2)상에 입사하는 광량에 따라 변화함으로 인하여, 혼합비 제어 회로(23)는 카메라상에 입사하는 광량에 따라서 두 휘도 신호 Y1 및 Y2사이의 혼합비를 제어하도록 동작한다.

카메라상에 입사하는 광량에 따른 비율로 휘도 신호 Y1 및 Y2를 혼합함으로써 얻어지는 복합 휘도 신호가 저역 필터(20)로 공급되어, 비교적 저주파수 범위의 휘도 신호의 신호 성분이 추출되고, 제3휘도 신호 Y3L으로서 신호 가산기(25)에 공급된다.

이와같이, 혼합비 제어 회로(23)에 의해 선택된 휘도 신호 Y2의 성분량이 저역 필터(20)의 차단 주파수 f_CUT이하인 주파수 범위의 휘도신호 Y1의 것보다 크게 될때, 양호한 휘도 재생성을 갖는 휘도 신호 Y3L이 얻어질 수 있게 된다. 다시 말해서, 스크린상에 비교적 큰 영역을 갖는 영상과 관련하여, 양호한 재생성을 갖는 휘도 신호가 얻어질 수 있다.

혼합비 제어 회로(23)에 의해 선택된 휘도 신호 Y1의 성분량이 휘도 신호 Y2의 것보다 크게될 때, 저 노이즈 휘도 신호 Y3L이 얻어질 수 있게 된다. 이러한 경우, 피사체가 낮은 휘도 레벨을 갖고있고, 카메라상에 입사하는 광량이 매우 작을 때, 신호 Y3L은 매우 효과적이다.

신호 가산기(25)는 제1휘도 신호 Y1H 및 제 3 휘도 신호 Y3L를 가산하고, 그 합산된 출력은 복합휘도 신호 YL+H로서 비디오 신호 출력 회로(31)에 공급된다.

제5도의 실시예에 따라, 낮은 노이즈의 제1휘도 신호 Y1 및 양호한 재생성을 갖는 제2휘도 신호 Y2 사이의 혼합비는 혼합비 제어 회로(23)에서 AGC 신호가 같은 제어 신호에 의해 제어되어, 요구되는 특정 광 조건으로, 하나 이상 또는 그 밖의 휘도 신호가 선택될 수 있다.

보색 신호 W, Y_E및 C_Y로부터 유도된 휘도 신호중에서, 그 내부에 혼합된 굴곡된 신호 성분을 가질 수 있는, 고주파수 범위의 휘도 신호중 신호 성분 Y1H는, 보색 신호 W, Y_E및 C_Y가 레벨 평형화 되도록 제어되어, 그에 따라 굴곡된 신호에 의해 야기된 재생 영상의 질적 저하를 막게 된다.

비교적 저주파수 범위의 휘도 신호 YL+H의 신호 성분 Y3L은, 레벨 평형화된 휘도 신호 Y1을 휘도 신호 Y2와 혼합함으로써 형성될 수 있으며, 여기서 신호 Y2는 입사광(AGC)량에 따라 결정된 혼합비와, 양호한 휘도 재생성을 갖도록 표준 텔리비전 방식(NTSC)에 의해 결정된 비율로 원색 신호 R,G 및 B를 혼합함으로써 형성된다.

이와같이, 전체적으로, 종래 방식으로 형성된 것에 비하여 보다 나은 특성을 갖는 휘도 신호는 보색 신호를 사용하여 얻어질 수 있다.

혼합비 제어 회로(23)는 AGC 신호의 임계값에 따라 하나 또는 그밖의 휘도 신호를 스위치가능하게 선택하는 스위치 제어 신호로서 형성될 수 있다.

제6도는 본 발명의 제3실시예이며, 여기서 동일한 참조 번호는 제3도의 실시예와 동일한 부분을 나타낸다. 이러한 제3실시예는, 백색 평형 회로(16)의 이득 제어 회로(17)와 감도 보정 회로(6)의 이득 제어 회로(7)로 각각 공급되도록 제1세트의 보정 신호 CR,CG 및 CB와 제2세트의 보정 신호 CW,CY_E및 CC_Y를 제공한다. 특히, 제6도에 있어서, 색 온도 검출 신호 CTE에 응답하는, 색 온도 검출 회로(35)는 통상 감도 보정 회로(6)와 백색 평형 회로(16) 모두에 의해 활용된다. 색 온도 보정 회로(35)에서 보정 신호 발생기(35A,35B 및 35C)로부터 얻어진 제1세트의 보정 신호 CR,CG 및 CB는 백색 평형회로(16)의 이득 제어 회로(17)용 보정 신호로서 직접 이용된다. 부가하여, 제1세트의 보정 신호 CR,CG 및 CB는 보정 신호 발생 회로(36)에 공급되며, 여기서 소정의 변환 동작이 실행되어, 그에 따라 감도 보정 회로(6)의 이득 제어 회로(7)에 공급된 제2세트의 보정 신호 C_W,CY_E및 CC_Y를 형성하게 된다.

특히, 백색 평형화 원색 신호 R2,G2 및 B2가 이득 제어 회로(17)의 보정 신호 CR,CG 및 CB를 사용하여 얻어진다면, 다음과 같은 식으로 표현된다.

｜R2｜=｜G2｜=｜B2｜=4…(8)

보정 신호 동작 회로(36)는 동일한 레벨을 갖는 레벨 평형화된 보색 신호 W, Y_E2및 C_Y2를 얻도록 요구된 보정 신호 CW,CY_E및 CC_Y를 발생하도록 하기의 관계에 기초하여 배치되며, 이득 제어 회로(7)의 색성분 분할기(5)로부터 공급된 보색 신호 W₂, Y_E1및 C_Y1에 기초하여 다음의 식으로 표현된다.

｜W₂｜=｜YE2｜=｜C_Y2｜=CR₀…(9)

색 성분 발생기(5)로부터 공급된 보색 신호 W₁, Y_E1및 C_Y1으로 부터의 백색 평형화된 원색 신호 R2,G2 및 B2를 형성하기 위해, 백색 평형 회로(16)의 원색 신호 변환기(16)와 이득 제어 회로(17)가 다음의 계산을 실행하도록 배치된다.

여기에서, GR,GG 및 GB는 이득 제어 회로(17)의 원색 색도 신호 R,G 및 B에 제공될 각각의 백색 평형 제어 이득이 되며, MATRIX는 보색 신호 W₁, Y_E1및 C_Y1을 원색 신호 변환기(15)의 원색 신호 R1,G1 및 B1으로 변환하는 동작 표현을 나타내는 행렬이다.

식(10)은 다음과 같이 보색 신호 W₁, Y_E1및 C_Y1을 나타내도록 변환될 수 있다.

백색 평형화된 조건에서 식(8)은 식(11)로 확립될 수 있으므로, 식(8)을 식(11)에 대입하면, 다음과 같은 보색 신호 W₁, Y_E1및 C_Y1을 나타내게 된다.

｜W₁｜=K(all/G_R+a12/G_G+a13/G_R)…(12)

｜Y_E1｜=K(a21/G_R+a22/G_G+a23/G_R)…(13)

｜C_Y1｜=K(a3l/G_R+a32/G_G+a33/G_R)…(14)

여기에서 aij(i=1,2,3 및 j=1,2,3)는 역행렬 [MAT]^-1성분이다.

보색 신호 W₁, Y_E1및 C_Y1각각의 이득은 식(12) 내지 식(14)에서의 동일 레벨 CR₀에서 보색 신호 W₁, Y_E1및 C_Y1을 설정함으로써 식(9)를 성립하도록 얻을 수 있으며, 이는 다음과 같다.

G_WM/｜W₁｜=M/K(all/G_R+a12/G_G+a13/G_R)…(15)

G_YEM｜Y_E1｜=M/K(a21/G_R+a22/G_G+a23/G_R)…(16)

G_CYM｜C_Y1｜=M/K(a3l/G_R+a32/G_G+a33/G_R)…(17)

식(15) 내지 식(17)은 백색 평형에 요구되는 이득과 레벨 평형에 대한 이득사이의 관계를 나타내고 있으므로, 백색 평형의 이득 K는 식(8)의 백색 평형을 성립하도록 제공된 보정 신호 CR,CG 및 CB에 기초하여 얻어진다. 이득 K를 식(15) 내지 식(17)에 대입하여 소정의 레벨 평형의 레벨 CR₀와 일치하는 레벨을 갖는 보색 신호 W₂, Y_E2및 C_Y2가 보정 신호 동작 회로(36)의 동작에 의해 얻어 진다면, 레벨 평형화된 보정 색도 신호 W₂, Y_E2및 C_Y2를 얻는데 요구되는 보정 신호 CW,CY_E및 CC_Y의 전압값이 레벨 평형화된 상태에서 얻어질 수 있다.

이득 제어 회로(17)가 이와같이 얻어진 보정신호 CR,CG 및 CB에 의해 제어된다면, 백색 평형 원색색도 신호 R2,G2 및 B2가 얻어질 수 있다. 이득 제어 회로(7)가 보정 신호 CW,CY_E및 CC_Y에 의해 제어된다면, 레벨 평형화된 보정 색도 신호 W₂, Y_E2및 C_Y2가 얻어질 수 있다.

제6도의 실시예에 있어서, 보정 신호를 형성하는 전체 회로는 백색 평형화된 원색 신호 R,G 및 B를 형성하고, 레벨 평형화된 보색 신호 W, Y_E및 C_Y를 형성하는 보정 신호 CW,CY_E및 CC_Y를 공통으로 얻는 단일의 색온도 보정 회로(35)를 사용함으로써 더욱 간단하게 될 수 있다.

제7도는 본 발명에 따른 제4실시에를 도시하며, 동일한 참조 번호는 제3,5 및 6도에 도시된 실시예에서와 동일한 부분을 나타낸다. 제7도의 실시예는 제6도에 도시된 실시예에 제5도 실시예의 혼합비 제어 회로(23)를 제공함으로써 구성된다. 따라서, 단일의 색 온도 보정 회로(35)가 레벨 평형화된 보색 신호와 백색 평형화된 원색 신호 양쪽 모두를 얻는데 이용되고, 이들 두 휘도 신호는 자동 이득 제어 회로(10')로부터의 AGC 신호로 표시된 바와같은 영상 신호 레벨에 응답하여 저역 필터(20)로의 입력 신호를 형성하도록 비례적으로 결합된다.

상술된 바와같은 실시예가 보색 신호 W, Y_E및 C_Y가 이득 제어 회로(7)에 의해 레벨 평형화된 후 그 결과적 신호가 전환되어 스위치 회로(11)에 의해 부가되도록 구성되긴 했지만, 부가에 의해 신호를 혼합하도록 신호 부가 회로가 스위치 회로(11)를 대신하여 이용될 수 있다.

또한, W, Y_E및 C_Y보색 필터를 사용하는 텔리비전 카메라(2)가 상기 실시예에 설명되었으나, 그러한 보색 필터는 이에 한하지 않으며, 다른 필터의 장치가 사용될 수 있다.

제6도 및 제7도와 관련하여 설명된 실시예에 있어서, 보정 신호 CW,CY_E및 CC_Y를가 보정 신호 CR,CG 및 CB에 기초하여 계산되긴 하였으나, 동일한 효과가 색 온도 보정회로(35)에 의해 발생된 보정신호 CW,CY_E및 CC_Y에 기초하여 보정 신호 CR,CG 및 CB를 계산함으로써 얻어질 수 있다.

상술된 본 발명의 실시예는 단일의 예를 통하여 기술되었으나, 본 발명의 부가된 청구항에 기술된 새로운 개념과 범위를 벗어나지 않고서 당업자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능하다는 것은 명백하다.

Claims

보색 필터링 기능을 갖는 텔리비전 카메라의 휘도 신호 형성 회로에 있어서, 텔리비전 카메라에서 출력된 출력으로부터 분리된 다수의 보색 신호를 혼합함으로써 제1휘도 신호를 발생하는 제1수단, 상기 다수의 보색 신호에 기초한 대응하는 다수의 원색 신호를 소정의 비율로 혼합함으로써 형성되는 제2휘도 신호를 발생하는 제2수단 및 상기 제1 및 제2휘도 신호를 결합하여 합성 휘도 출력 신호를 형성하는 신호 결합 수단을 구비하며, 상기 제1 수단은, 상기 다수의 보색 신호를 실질적으로 동일한 레벨로 설정하는 레벨 평형화 수단과, 실질적으로 동일한 레벨을 갖는 상기 다수의 보색 신호를 신호 레벨-평형화된 보색 신호에 혼합하는 수단을 구비하고, 상기 제2수단은, 다수의 백색-평형화된 원색 신호를 얻기 위한 백색평형화 수단과, 상기 다수의 백색-평형화된 원색 신호를 상기 소정의 비율로 혼합하는 수단을 구비하며, 상기 신호 결합 수단의 신호 결합 비율은 카메라상에 입사하는 광량에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 휘도 신호 형성 회로.
보색 필터 텔리비전 카메라용 휘도 신호 형성 회로에 있어서, 상기 다수의 보색 신호를 실질적으로 동일한 레벨로 설정한후 텔리비전 카메라에서 출력된 출력으로부터 분리된 다수의 보색 신호를 혼합함으로써 제1휘도 신호 레벨을 얻기 위한 레벨 평형 처리 수단, 다수의 원색 신호를 백색-평형화한 후 상기 다수의 보색 신호로부터 얻어진 다수의 원색 신호를 소정의 비율로 혼합함으로써 제2휘도 신호를 얻기 위한 백색 평형 처리 수단, 상기 제1휘도 신호로부터 고주파수 성분을 추출하기 위한 수단, 상기 제2휘도 신호로부터 저주파수 성분을 추출하기 위한 수단 및 복합 휘도 신호를 발생하도록 상기 고주파수 성분과 상기 저주파수 성분을 혼합하는 혼합 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 휘도 신호 형성 회로.
휘도 신호 형성 회로에 있어서, 보색 필터링 기능을 갖는 텔리비전 카메라, 레벨 평형화를 위해 다수의 보색 신호를 실질적으로 동일한 레벨로 설정한후 상기 텔리비전 카메라에서 출력된 출력으로부터 분리된 다수의 보색 신호를 혼합함으로써 제1휘도 신호를 얻기 위한 레벨 평형 처리 수단, 다수의 원색 색도 신호를 백색-평형화한 후 상기 다수의 보색 신호에 기초하여 소정의 비율로 얻어진 다수의 원색신호를 혼합함으로써 제2휘도 신호를 얻기 위한 백색 평형 처리 수단, 상기 제1및 제2휘도 신호를 혼합함으로써 제3휘도 신호를 생성하는 혼합 수단, 상기 제1휘도 신호로부터 고주파수 범위의 성분을 추출하는 수단, 상기 제3휘도 신호로부터 저주파수 범위의 성분을 추출하는 수단 및 복합 휘도신호를 생성하도록 상기 고주파수 범위의 성분과 상기 저주파수 범위의 성분을 혼합하는 혼합 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 휘도 신호 형성 회로.