JPH03201680A - ガンマ補正回路および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はルックアップテーブルを有する映像信号の非線
形近似回路および方法に関するものであり、特にテレビ
あるいはテレビカメラおよびその他の映像信号処理装置
に利用可能なガンマ補正回路および方法に関するもので
ある。

［従来の技術］ 一般に、アナログ形式のガンマ補正回路として、特公昭
５５−１５１４２号「信号混合回路」および特公昭５ｇ
−３２８３６号「テレビジョン原色信号の自動ガンマ補
正装置」が知られている。

特公昭５５−１５１４２号では、第１および第２信号を
加算的または減算的に組合せて得た信号と、第１および
第２信号を減算的または加算的に組合せ、さらにある係
数をかけて得た積の信号とを組合せて、係数に応じて第
１および第２信号を所望の比でもつ出力を得ている。

特公昭５ｇ−３２８３６号では、Ｒ，ＧおよびＢカラー
テレビジョン信号を第１および第２レベルと比較した結
果に応じてガンマ補正回路を制御して、ガンマ特性を自
動的にかつ連続的に補正している。

これに対して、最近の画像のデジタル処理に対処すべく
、入力信号Ｘに対して、ガンマ補正係数γのガンマ補正
を施した出力信号ｇ　（ｘ、γ）＝Ｘ１の値を予め算し
て、入力信号Ｘと出力信号ｘ１の値を対にしてルックア
ップテーブルに記憶しておくガンマ補正が知られている
。本発明は、かかるルックアップテーブルをもつガンマ
補正回路に関するものである。

［発明が解決しようとする課題］ 通常の場合はガンマ補正係数γを例えば０．３５から０
．５５の範囲で可変し微調整できることが望ましいが、
上記ルックアップテーブル方式では、可変体数分のデー
タが膨大になってしまう。例えば、量子化ビット数が８
ビツトであれば、ある一種類のガンマ係数γに対して２
５６バイトとなり、十段階の可変が必要であれば２５６
０バイトになってしまう。

すなわち、ガンマ補正をきめ細かく行おうとするとルッ
クアップテーブルのメモリ容量が大きくなってしまう欠
点がある。

そこで、本発明の目的は、ルックアップテーブルをもつ
ガンマ補正回路において、メモリ容量を余り増大させる
ことなく多数のガンマ補正特性を実現できるようにした
ガンマ補正回路および方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明ガンマ補正回
路は、第１のガンマ特性をもち、入力信号を受ける第１
非線形回路と、前記第１のガンマ特性とは異なる第２の
ガンマ特性を持ち、前記入力信号を受ける第２非線形回
路と、可変の第１係数を発生させる第１係数回路と、前
記第１係数に関連する第２係数を発生させる第２係数回
路と、前記第１非線形回路の出力と前記第２係数回路か
らの第２係数とを乗算する第１乗算器と、前記第２非線
形回路の出力と前記第１係数回路からの第１係数とを乗
算する第２乗算器と、前記第１乗算器の出力と前記第２
乗算器の出力とを加算して、ガンマ補正出力を取り出す
加算器とを具えたことを特徴とする。

ここで、前記第１および第２非線形回路は、前記第１お
よび第２ガンマ特性のガンマ係数ＡおよびＢ（１≧Ａ＞
０．４５＞Ｂ≧０）に対して、入力信号Ｘと出力信号ｘ
Ａの組合わせおよび入力信号Ｘと出力信号ｘＢの組合せ
をそれぞれストアした第１および第２ルックアップテー
ブルを有するのが好適である。

ここで、前記第１の係数をｋとするときに、前記第２の
係数を（１−ｋ）とすることができる。

さらに、前記ガンマ係数Ａをほぼ０．５５となし、前記
ガンマ係数Ｂをほぼ０．３５とすることができる。

本発明ガンマ補正方法は、人力信号Ｘに対して、第１お
よび第２ガンマ係数ＡおよびＢ　（ｌａＡ　＞　０．４
５＞　Ｂ≧０）のガンマ補正出力ｘＡおよびｘＢをそれ
ぞれストアした第１および第２ルックアップテーブルを
用意しておき、所望するガンマ補正特性に対応する係数
ｋを設定し、入力信号Ｘに対して前記第１および第２ル
ックアップテーブルを参照して第１および第２ガンマ補
正出力ｘＡおよびｘＢを算出し、前記第１および第２ガ
ンマ補正出力ｘＡおよびｘＢに対して、それぞれ、設定
された係数により求めた係数（１−ｋ）およびｋを乗算
し、乗算結果ｘＡＸ　（１−ｋ）およびｘｌｌＸｋを加
算して、ガンマ補正出力を得ることを特徴とする。

ここで、前記ガンマ係数Ａをほぼ０．５５となし、およ
び前記ガンマ係数Ｂをほぼ０．３５とすることができる
。

［作　用コ 本発明では、２種類の係数ＡおよびＢのデータがあれば
よいので、たとえば量子化ビット数が８ビツトのときに
はルックアップテーブルのメモリ容量として２５６Ｘ　
２　＝　５１２バイトあればよい。これにより、係数ｋ
を設定することによって、係数ＢとＡとの間で任意所望
のガンマ特性を作成することができる。しかも、そのた
めの回路構成は簡単なものですむ。

ここで、本発明と上述した２つの先行技術文献との相違
点について述べる。特公昭５５−１５１４２号ではアナ
ログ回路を取扱っており、ルックアップテーブルをもっ
ていない。すなわち、その第２図に示すガンマ補正回路
では、線形増幅器１００と非線形増幅器２００とを用い
ており、非線形回路は１個であり、従って、ガンマ補正
のアルゴリズムも本発明とは相違している。本発明はル
ックアップテーブルをもつガンマ補正回路において、多
数のガンマ特性を実現する際にルックアップテーブルの
メモリ容量の節約を行う回路配置を開示する。

特公昭５８−３２８３６号では、ガンマ補正出力なガン
マ補正器に帰還しているが、本発明では、このような帰
還制御は行っていない。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示し、ここでＸは入力信号
であり、ｘ＝１のときに１００％の入力と考える。符号
ｌはガンマ係数γ＝　０．５５をもつ第１非線形回路で
あり、その出力Ｓｌとして、５１＝ｘＯ，Ｉｉ８ を出力する。符号２はガンマ係数γ＝　０．３５をもつ
第２非線形回路であり、その出力Ｓ２として、Ｓ２＝　
ｘ’・３′ を出力する。これら２つの非線形回路１および２として
は、たとえば、ＲＯＭなどのメモリデバイスによるルッ
クアップテーブルを有する非線形量子化回路（たとえば
、本出願人による特願平１−２４０５３３号（平成１年
９月１９日出願）に開示の回路）を利用することができ
る。３は任意所望の係数ｋを出力する係数付与回路であ
り、たとえば慣例のロータリーエンコーダで構成され、
所望するガンマ特性を指示するｋの値をロータリーエン
コーグにより設定することができる。４は回路３からの
出力ｋを受けて出力Ｓ３として、Ｓ３＝　ｌ−ｋ を出力する引算回路である。

符号５は第１乗算回路であり、非線形回路ｌからの出力
Ｓｌと引算回路４からの出力Ｓ３とを乗算した出力Ｓ４
＝　（Ｓｌ）　Ｘ　（Ｓ３）を取り出す。符号６は第２
乗算回路であり、非線形回路２からの出力Ｓ２と係数回
路３からの出力にとを乗算した出力５５＝（Ｓ２）　ｘ
　（ｋ）を取り出す。

符号７は加算回路であり、乗算回路５および６からの出
力Ｓ４と８５とを加算して出力Ｓ６を取り出す。すなわ
ち、出力Ｓ６は Ｓ６＝　（Ｓ４）　＋　（Ｓｓ） ＝　（Ｓｌ）　Ｘ　（Ｓ３）　＋　（Ｓ２）　Ｘ　（ｋ
）＝ｘｏ、ｓｓ　Ｘ　（１−ｋ）　＋ｘｏ、ａｓ　Ｘ　
ｋとなる。

本発明では、同一人力信号Ｘを入力した第１および第２
非線形回路ｌおよび２から各々出力される信号Ｓ１およ
びＳ２に重み（１−ｋ）およびｋをつけて加算すること
によって、任意所望のガンマ特性をもつガンマ補正値が
得られる。ここで、ガンマ補正特性は近似式 ％式％ ｋ；ガンマ値指示係数 で導き出される。

ここで、Ａは第一のガンマ特性の係数、Ｂは第二のガン
マ特性の係数であり、求めるガンマ特性の係数をγとす
るときに、この式で近似できるγの値は、 Ａ〉γ〉Ｂ なる関係があればよい。より正確に近似しようとする場
合には、所望するγの範囲の両端の値をそれぞれＡおよ
びＢとし、さらにＡとＢの値を近づけることが望ましい
。実際には、ＡおよびＢの各々を、近似値の誤差とγの
取り得る範囲とを考慮した値に設定すべきである。たと
えば、ガンマ特性の係数γ０．４５は、とくにテレビカ
メラ等で使用されているガンマ特性の基準値である。

ここで、上記基準値を中心にしてガンマ係数γを０．３
５から０．５５まで可変させる場合Ａ　＝　０．５５ Ｂ＝０．３５ とすればよい。

ｆ（ｘ、ｋ）とｇ（ｘ、γ）の誤差を最少にするｋを求
めるためには種々の方法が考えられるが、−例として、
Ｘ軸とｆ　（ｘ、　ｋ）で囲まれる面積のうちで１≧Ｘ
≧Ｏの範囲の面積と、Ｘ軸とｇ（ｘ、γ）で囲まれる面
積のうちで１≧Ｘ≧０の範囲の面積との差が最小になる
ようにして、ｋを求める方法を示す。

とすると、 Ｓ　ｆ（ｘ、ｋ）ｄｘ＝Ａ＋＋　　Ｓ　ｇ（ｘ、ｙ）ｄ
ｘ　＝ＡｚＡＩ＝Ａ２のときに、面積の差が最小となり
、ｆ（ｘ、ｋ）とｇ（ｘ、γ）の誤差が最小となると考
えてに、γ。

Ａ、Ｂの関係を求めると次のようになる。

ここで、ｌ≧Ａ〉γ〉Ｂ２Ｏ １≧に≧０ この式は次のようになる。

この関係は次のように変形される。

（１−ｋ）　（Ｂ＋１）　　（γ＋１）十ｋ・（Ａｌｌ
）（γ＋ｌ）＝　（Ａｌｌ）　（Ｂ＋１） （１−ｋ）　（Ｂγ十Ｂ＋γ＋１）　＋ｋ　（Ａγ＋Ａ
＋γ＋１）＝　ＡＢ＋Ａ＋Ｂ＋１ Ｂγ十Ｂ　十γ＋ｌ　　−Ｂｋ下−Ｂｋ−γに−に＋Ａ
ｋγ＋Ａｋ＋　　ｋγ＋に＝　ＡＢ＋Ａ＋８＋１ 、　ｋ（Ａγ＋Ａ＋γ＋ＩＢγ−Ｂ−γ−１）＝　ＡＢ
＋Ａ＋８＋１−Ｂγ−Ｂ−γ−１ここで、γ＝０．４５
．　Ａ＝０．５５およびＢ＝０．３５とすると、ｋ　＝
　０．４６５５１７２となる。

第２Ａ図は、γが０．３５から０．５５のときに次式％
式％（） が成立するｋの値を求めた表である。

また、第２Ｂ図はこの表をグラフ化したものである。第
２Ａ図および２Ｂ図は、γが０．３５から０．５５まで
をとるときに、ｋがいがなる値になれば、式ｆ　（ｘ、
　ｋ）と式ｇ（ｘ、γ）との差が小さくなるかを示して
いる。例えば、γ＝０．４５のときに、ｋ＝０．４７で
あれば、式ｆ　（ｘ、　ｋ）がほとんど式ｇ　（ｘ　＋
γ）に一致することを示す。

第３Ａ図はＹ　＝０．４５．　ｋ　＝０．４６６　（７
）ときの入力信号Ｘに対する式ｆ（ｘ、ｋ）と式ｇ（ｘ
、γ）の出力と誤差を次式 ％式％（）） で計算したものである。第３Ｂ図は、γ＝　０．４５゜
ｋ＝０．４６６のときの入力信号Ｘに対する式ｆ　（ｘ
、　ｋ）と式ｇ（ｘ、γ）の出力である。

これらより式ｆ（ｘ、ｋ）と式ｇ（ｘ、γ）はほとんど
差がないことがわかる。第３Ｂ図より、２つの式がほぼ
１本の曲線で示されていることがわかる。

なお、上述した実施例では、特に映像処理信号装置のガ
ンマ回路に利用可能な例を示したので、０≦γ≦１の場
合を例にとったが、本発明はＯ≦γの範囲で利用可能で
ある。

［発明の効果］ 以上から明らかなように、本発明では、２種類の係数Ａ
およびＢのデータがあればよいので、たとえば量子化ビ
ット数が８ビツトのときにはルックアップテーブルのメ
モリ容量として２５６Ｘ　２　＝５１２バイトあればよ
い。これにより、係数ｋを設定することによって、係数
ＢとＡとの間で任意所望のガンマ特性を作成することが
できる。しかも、そのための回路構成は簡単なものです
む。

なお、以上では、本発明をディスクリートな回路で構成
した実施例について説明してきたが、本発明はかかる実
施例に限られるものではなく、たとえば、上述した演算
をルックアップテーブルを参照しながらコンピュータに
より処理するソフトウェアの形態で実施することももち
ろん容易である。

３・・・係数付与回路、 ４・・・引算回路、 ５・・・第１乗算回路、 ６・・・第２乗算回路、 ７・・・加算回路。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ガンマ補正回路の一実施例を示すブロッ
ク図、 第２Ａ図は本発明実施例におけるガンマに対するｋの値
を対応して示す表図、 第２Ｂ図は第２Ａ図のガンマとｋの関係を示すグラフ、 第３Ａ図は入力信号Ｘに対する出力信号ｇ　（ｘ　＋γ
）およびｆ　（ｘ、　ｋ）を対応して示す表図、第３Ｂ
図は、入力信号Ｘに対する出力信号ｇ　（ｘ、γ）およ
びｆ（ｘ、ｋ）を示すグラフである。 ｌ・・・第１非線形回路、 ２・・・第２非線形回路、 第２Ａ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）第１のガンマ特性をもち、入力信号を受ける第１非
   線形回路と、 前記第１のガンマ特性とは異なる第２のガンマ特性を持
   ち、前記入力信号を受ける第２非線形回路と、 可変の第１係数を発生させる第１係数回路と、 前記第１係数に関連する第２係数を発生させる第２係数
   回路と、 前記第１非線形回路の出力と前記第２係数回路からの第
   ２係数とを乗算する第１乗算器と、前記第２非線形回路
   の出力と前記第１係数回路からの第１係数とを乗算する
   第２乗算器と、前記第１乗算器の出力と前記第２乗算器
   の出力を具えたことを特徴とするガンマ補正回路。 ２）前記第１および第２非線形回路は、前記第１および
   第２ガンマ特性のガンマ係数ＡおよびＢ（１≧Ａ＞０．
   ４５＞Ｂ≧０）に対して、入力信号ｘと出力信号ｘ＾Ａ
   の組合わせおよび入力信号ｘと出力信号ｘ＾Ｂの組合せ
   をそれぞれストアした第１および第２ルックアップテー
   ブルを有することを特徴とする請求項１記載のガンマ補
   正回路。 ３）前記第１の係数をｋとするときに、前記第２の係数
   を（１−ｋ）とすることを特徴とする請求項１または２
   記載のガンマ補正回路。 ４）前記ガンマ係数Ａをほぼ０．５５となし、前記ガン
   マ係数Ｂをほぼ０．３５としたことを特徴とする請求項
   １ないし３のいずれかに記載のガンマ補正回路。 ５）入力信号ｘに対して、第１および第２ガンマ係数Ａ
   およびＢ（１≧Ａ＞０．４５＞Ｂ≧０）のガンマ補正出
   力ｘ＾Ａおよびｘ＾Ｂをそれぞれストアした第１および
   第２ルックアップテーブルを用意しておき、 所望するガンマ補正特性に対応する係数ｋを設定し、 入力信号ｘに対して前記第１および第２ルックアップテ
   ーブルを参照して第１および第２ガンマ補正出力ｘ＾Ａ
   およびｘ＾Ｂを算出し、 前記第１および第２ガンマ補正出力ｘ＾Ａおよびｘ＾Ｂ
   に対して、それぞれ、設定された係数により求めた係数
   （１−ｋ）およびｋを乗算し、 乗算結果ｘ＾Ａ×（１−ｋ）およびｘ＾Ｂ×ｋを加算し
   て、ガンマ補正出力を得る ことを特徴とするガンマ補正方法。 ６）前記ガンマ係数Ａをほぼ０．５５となし、および前
   記ガンマ係数Ｂをほぼ０．３５とすることを特徴とする
   請求項５記載のガンマ補正方法。