JPH04183177A - 累積ヒストグラム回路および補間回路および画質補正回路 - 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、テレビジョン受像機やＶＣＲなとビデオ信号
を取り扱う機器において、特にビデオクロマ信号処理回
路をデジタル信号処理化した機器において、入力画像の
特徴をとらえて自動的に最適な画像に調整する画質補正
に関するものである。

従来の技術 近年、ビデオ信号を取り扱う機器のデジタル化が進みつ
つある。この動きは民生機器であるテレビジョン受像機
やＶＣＲなどにも及んできている。

これは部品点数の削減や信頼性の向上が期待されるだけ
でなく、特にビデオクロマ信号処理回路はデジタル化に
よりＨＤＴＶへの展開が容易となり大きく期待される技
術である。

一方、アナログテレビにおいても画質改善は進歩し、非
常に鮮明な映像が再生されるようＳニなってきた。

発明が解決しようとする課題 しかしながらアナログテレビにおいてもデジタルテレビ
においても、現在のところもっとも一般的な表示素子と
してはブラウン管を用いることになる。しかしブラウン
管の持つダイナミックレンジは自然界の光と比べると非
常に狭く、輝度信号が明るいシーンでのブルーミングや
暗いシーンでの黒つぶれ現象など、表示能力のダイナミ
ックレンジの狭さのために制約を受けている。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の請求項１記載の累積
ヒストグラム回路は、デジタル符号化された入力輝度信
号を入力しその入力輝度信号とある第１の規定値との比
較を行なう第１の比較回路と、第１の比較回路の出力信
号を入力し第１の規定値の方が大きい場合にカウントア
ツプする第１のカウンタと、入力輝度信号を入力しその
入力輝度１言号とある第２の規定値との比較を行なう第
２の比較回路と、第２の比較回路の出力信号を入力し第
２の規定値の方が大きい場合に力うントアソブする第２
のカウンタと、同様に上記の比較回路とカウンタとの組
み合わせを複数個を持ち、定められた回数まで比較動作
を行なうことにより各カウンタの出力に累積ヒストグラ
ムを得るようにしたものである。

また、本発明の請求項２記載の補間回路は、入力輝度信
号の最大値と第１の累積ヒストグラム値と第２の累積ヒ
ストグラム値と同様に第（ｎ−１）番目までの累積ヒス
トグラム値とのｎ個の信号を入力し制御信号により各入
力のいずれかを入力輝度信号の上位ｍビットを制御信号
として選択する第１のセレクターと、第１の累積ヒスト
グラム値と第２の累積ヒストグラム値と同様に第ｎ番目
までの累積ヒストグラム値とのｎ個の信号を入力し制御
信号により各入力のいずれかを入力輝度信号の上位ｍビ
ットを制御信号として選択する第２のセレクターと、上
記第１のセレクターの出力信号と上記第２のセレクター
の出力信号とを入力し差を取る減算回路と、入力輝度信
号の下位（ｎ　−ｍ）ビットと上記減算回路の出力信号
とを入力して乗算する乗算回路と、上記乗算回路の出力
信号と上記第２のセレクターの出力信号とを加算する加
算回路とを備えたものである。

また、本発明の請求項３記載の画質補正回路は、デジタ
ル符号化された入力輝度信号を入力し累積ヒストグラム
を得る累積ヒストグラム回路と、上記累積ヒストグラム
回路で得られたヒストグラム信号を一時記憶するラッチ
回路と、入力輝度信号と上記ラッチ回路の出力ヒストグ
ラム信号とを入力しヒストグラム信号と相似の折れ線グ
ラフに入力信号を補間する補間回路とを備えたものであ
る。

作用 本発明は上記した請求項１記載の構成によって、入力輝
度信号の輝度成分を累積ヒストグラムとして検出するこ
とが可能となる。

また、上記した請求項２記載の構成によって、累積ヒス
トグラムの情報シこよって実時間で輝度信号の補正を行
なう補間回路を構成することが可能となる。

また、上記した請求項３記載の構成によって、入力輝度
信号の輝度成分の累積ヒストグラムを直接計算し、その
結果をもちいて補間回路で実時間で演算を行ない、その
結果を表示することによって画質補正を行なうことが可
能となる。

実施例　　・ 以下本発明の一実施例の累積ヒストグラム回路について
、図面を参照しながら説明する。第１図は本発明の請求
項１に記載の累積ヒストグラム回路のブロック図を示す
ものである。本実施例では説明の簡単化のために輝度信
号の分布を４分割し、３つのヒストグラムを得て４木の
補間をする場合について説明を行なう。

第１図において、１１はデジタル符号化された８ヒ、ト
の入力輝度１３号を入力−その入力輝度信号とある第１
の規定値との比較を行なう第１の比較回路である。１２
は第１の比較回路１１の出力信号を入力し第１の規定値
（６４）の方が大きい場合にカウントアツプ、する第１
のカウンタである。１３は入力輝度信号を入力しその入
力輝度信号とある第２の規定値（１２８）との比較を行
なう第２の比較回路である。１４は第２の比較回路１３
の出力信号を入力し第２の規定値の方が大きい場合にカ
ウントア。

プする第２のカウンタである。１５は入力輝度信号を入
力し、その入力輝度信号とある第３の規定値（１９２）
との比較を行なう第３の比較回路である。

１６は第３の比較回路１５の出力信号を入力し第３の規
定値の方が大きい場合にカウントアンプする第３のカウ
ンタである。

以上のように構成された累積ヒストグラム回路について
、以下第１図を用いてその動作を説明する。

まず、入力輝度信号が３つの比較回路１１、比較回路１
３および比較回路１５にそれぞれ入力する。例えば、入
力輝度信号が１００であったとすると、第１の比較回路
１１は入力輝度信号の方が比較値（６４）より大きいの
でその出力は０が出力するが、第２の比較回路１３およ
び第３の比較回路１５はそれぞれの比較値より入力輝度
信号が大きいのでそれらの出力はｌを出力する。従って
、第１のカウンタ１２はカウントアツプを行なわないが
、第・２のカウンタ１４および第３のカウンタ１６はカ
ウントアツプ動作を行なう。このサンプル回数を２５６
回行なえば、輝度信号レベルが２５６のところのヒスト
グラムはここでは取っていないが２５６は全ての入力輝
度信号より高いので自動的に２５６となり、０と第１の
カウンタ１２の出力と第２のカウンタ１４の出力と第３
のカウンタ１６の出力と２５６とを結ぶことにより累積
ヒストグラムを得ることができる。

以上のように本実施例によれば、デジタル符号化された
８ビツトの入力輝度信号を入力しその入力輝度信号とあ
る第１の規定値との比較を行なう第１の比較回路と、第
１の比較回路の出力信号を入力し第１の規定値（６４）
の方が大きい場合にカウントアツプする第１のカウンタ
と、入力輝度信号を入力しその入力輝度信号とある第２
の規定値（１２８）との比較を行なう第２の比較回路と
、第２の比較回路１３の出力信号を入力し第２の規定値
の方が大きい場合にカウントアツプする第２のカウンタ
であると、入力輝度１３号を入力しその入力輝度信号と
ある第３の規定１ａ（１９２）との比較を行なう第３の
比較回路と、第３の比較回路１５の出力信号を入力し第
３の規定値の方が大きい場合にカウントアツプする第３
のカウンタとを設けることにより、定められた回数まで
比較動作を行なうことにより各カウンタの出力に累積ヒ
ストグラムを得ることが可能となる。　　　゛ 以下本発明の第２の実施例について図面を参照しながら
説明を行なう。第２図は本発明の請求項２に記載の補間
回路のブロック図を示すものである。

第２図において、２１は入力輝度信号の最大値と第１の
累積ヒストグラム値と第２の累積ヒストグラム値と同様
に第（ｎ−１）番目までの累積ヒストゲラム値とのｎ個
の信号を入力し制御信号シュより各入力のいずれかを入
力輝度信号の上位ｍビットを制御信号として選択する第
１のセレクターである。２２は第１の累積ヒストグラム
値と第２の累積ヒストグラム値と同様に第ｎ番目までの
累積ヒストグラム値とのｎ個の信号を入力し制御信号に
より各入力のいずれかを入力輝度信号の上位ｍビットを
制御信号として選択する第２のセレクターである。２３
は上記第１のセレクター２１の出力信号と上記第２のセ
レクター２２の出力信号とを入力し差を取る減算回路で
ある。２４は入力輝度信号の下位（ｎ−ｍ）ビットと上
記減算回路の出力信号とを入力して乗算する乗算回路で
ある。２５は上記乗算回路２４の出力信号と上記第２の
セレクター２２の出力信号とを加算する加算回路である
。

以上のように構成された補間回路について、以下第２図
および第４図を用いてその動作を説明する。

まず、第４図を用いて、補間したい数値について説明を
行なう。

第４図二こおいて横軸は入力輝度信号であり、縦軸は補
間回路の出力信号の振幅を表わす。このグラフζこおい
て点線で示したのがもともとの特性であり、実線で示し
たのが得たい補間特性である。

今入力輝度信号が１００であるとするとその出力値ｙは
、入力輝度信号の値が１００であることから、ヒストグ
ラムの演算結果の内、その前後のデータであるｍ　（６
４）とｍ　（１２８）を用いてで求めることができる。

この式において分母の１２８−６４は、他の領域でもそ
の差は常に６４で一定であるので領域を４分割している
本実施例では６４と置き換えることができる。これは実
際のハードウェアでは６ビントの下方へのシフトで構成
できる。

次に、第２図を用いて上記の式を実行する例について説
明を行なう。

第２図において、まず入力輝度信号の上位２ビツトを取
り出して、入力信号のレベルが次のどの範囲にあるかを
検出する。

（０〜６３．６４〜１２７．１２Ｅｌ〜１９１，１９２
〜２５５）これは領域を４分割しているので下位２ビッ
トを見れば数値がどの領域に入っているか分かるからで
ある。

例えば、入力信号が１００であればバイナリ符号で表現
したときの上位２ビ、トを取るとＯｌｂとなる。ここで
末尾にｂと付けたのは数値がバイナリ形式で表現してい
ることを示す。このとき、第１のセレクター２１はｍ（
１２８）を選択し、第２のセレクター２２はｍ　（６４
）を選択する。減算回路２３において、第１のセレクタ
ー２１の出力信号と第２のセレクター２２の出力信号と
の減算を行ない、（１）式のｍ（１２８）　−ｍ　（６
４）を実行する。次に、減算回路２３の出力を６ビツト
下方にシフトして乗算回路２４の一方の入力に入力し、
乗算回路２４のもう一方の入力には入力輝度信号の下位
６ビツトを入力してその乗算を行なう。このことにより
、（１）式の第１項の（１２Ｂ−６４）で割る動作と（
１００−６４）を実現している。次に、乗算回路２４の
出力信号を加算回路２５の一方の入力に入力し、加算回
路２５のもう一方の入力↓こ６４を入力して加算するこ
とにより、（１）弐の第２項の加算を実現している。

以上のよう乙こ本実施例によれば、累積ヒストグラムの
結果を用いて実時間で補間された出力を得ることが可能
となる。

以下本発明の第３の実施例について図面を参照しながら
説明を行なう。第３図は本発明の一実施例を示す請求項
３に記載の画質補正回路のブロック図である。

第３図において、３１はデジタル符号化された入力輝度
信号を入力し累積ヒストグラムを得る累積ヒストグラム
回路である。３２は上記累積ヒストグラム回路３１で得
られたヒストグラム信号を一時記憶するラッチ回路であ
る。３３ば入力輝度信号と上記ラッチ回路３２の出力ヒ
ストグラム信号とを入力しヒストグラム信号と相伯の折
れ線グラフに入力信号を補間する補間回路である。

上記のように構成された画質補正回路について、以下そ
の動作を説明する。

入力輝度信号は、累積ヒストグラム回路３１に入力し、
入力輝度信号の累積ヒストグラムを得る。

累積ヒストグラム回路３１の出力信号はラッチ回路３２
に入力し、累積ヒストグラム回路３１が次の演算を行な
い出力信号を出すまでその値を保持する。

一方、入力輝度信号は補間回路３３に入カレ、う。

子回路３２の出力する累積ヒストグラムを用いてその値
を補正する。この補正動作は累積ヒストグラムのデータ
を用いて補間することにより実時間で行われる。

例えば、入力輝度信号の輝度分布が暗い信号が多ければ
、累積ヒストグラム回路３１の出力信号は第４図に示す
ように上側に凸のグラフになる。ラッチ回路３２を経て
補間回路３３にこの累積ヒストグラムの特性が入力され
、補間回路３３に入力した輝度信号はこの直線で補間さ
れた出力信号に補正されて出力される。従って、入力輝
度信号が暗い信号が多ければ暗い部分は明るい方向に伸
長されて出力されることとなる。

以上のように、デジタル符号化された入力輝度信号を入
力し累積ヒストグラムを得る累積ヒストグラム信号と、
上記累積ヒストグラム回路で得られたヒストグラム信号
を一時記憶するう、子回路と、入力輝度信号と上記ラッ
チ回路の出力ヒストグラム信号とを入力しヒストグラム
信号と相位の折れ線グラフに入力信号を補間する補間回
路とを設けることにより、入力輝度信号の輝度分布によ
って、輝度信号のグイナミノクレンジを広げる画質補正
回路を得ることができる。

なお、第１の実施例において、説明のために４分割して
いるが、分ｉｌＪ数をもっと多くしてより細かな制御を
行なうようにさらに多分割の累積ヒストグラムを取って
も良い。

また、第１の実施例において、入力輝度信号が２５６ス
テノブ（８ビツト）の輝度信号を例にしたので２５６回
カウント動作を行って１サイクルの累積ヒストグラムを
得るように説明したが、さらにその１サイクルのどの動
作をＮ回行ないその後得た累積ヒストグラムをＮで割っ
て累積ヒストグラムを得ても良い。この場合は、その積
分効果により入力輝度信号に変動がある場合にもより安
定した累積ヒストグラムを得ることができる。

また、第１の実施例について連続−た入力輝度信号を測
定するようにしているが、画面全面で２５６個のサンプ
リング点となるように適当な間隔でサンプリングを行な
うようにすれば画面全面の情報を有効に使える。

また、第１の実施例において、上記のように画面全面の
情報を使うと誤差が生しる場合がある。

例えば、パノラマサイズの映画が上下を黒で切られ、い
わゆるレターボックスで送信される場合に、画面全面の
情報を取ると映像でない部分の黒の部分が多く誤った累
積ヒストグラムを得る。この場合には、画面の中央部の
み輝度信号で演算を行ない画面上下の部分はマスクする
。

発明の効果 以上のように本発明によれば、デジタル符号化された入
力輝度信号を入力し累積ヒストグラムを得る累積ヒスト
グラム回路と、上記累積ヒストグラム回路で得られたヒ
ストグラム信号を一時記憶するラッチ回路と、入力輝度
信号と上記ラッチ回路の出力ヒストグラム信号とを入力
しヒストグラム信号と相似の折れ線グラフに入力信号を
補間する補間回路とを設けることにより、入力輝度信号
の輝度分布によって、輝度信号のダ・イナミノクレンジ
を広げる画質補正回路を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における累積ヒストグラ
ム回路のブロック図、第２回は本発明の第２の実施例に
おける補間回路のブロック図、第３図は本発明の第３の
実施例Ｓこおける画質補正回路のブロック図、第４図は
第２図における累積ヒストグラム回路からの入力信号を
説明する特性図である。 １１、１３．　Ｉｓ・・・・・・比較回路、１２．１４
．１６・・・・・・カウンタ、２１．２２・・・・・・
セレクター、２３・・・・・・減算回路、２４・・・・
・・乗算回路、２５・・・・・・加算回路、３１・・・
・・・累積ヒストグラム回路、３２・・・・・・ラッチ
回路、３３・・・・・・補間回路。 代理人の氏名　弁理士　小鍜冶　明　ほか２名第１図 第２図 九　　　　　　　　　　　　　（ｔ！−２）　　（エイ
１）第３図 第　４　口 入力＊１／！Ｎ襠号

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）デジタル符号化された入力輝度信号を入力しその
   入力輝度信号とある第１の規定値との比較を行なう第１
   の比較回路と、第１の比較回路の出力信号を入力し第１
   の規定値の方が大きい場合にカウントアップする第１の
   カウンタと、入力輝度信号を入力しその入力輝度信号と
   ある第２の規定値との比較を行なう第２の比較回路と、
   第２の比較回路の出力信号を入力し第２の規定値の方が
   大きい場合にカウントアップする第２のカウンタと、同
   様に上記の比較回路とカウンタとの組み合わせを複数個
   を持ち、定められた回数まで比較動作を行なうことによ
   り各カウンタの出力に累積ヒストグラムを得るようにし
   た累積ヒストグラム回路。
2. （２）入力輝度信号の最大値と第１の累積ヒストグラム
   値と第２の累積ヒストグラム値と同様に第（ｎ−１）番
   目までの累積ヒストグラム値とのｎ個の信号を入力し制
   御信号により各入力のいずれかを入力輝度信号の上位ｍ
   ビットを制御信号として選択する第１のセレクターと、
   第１の累積ヒストグラム値と第２の累積ヒストグラム値
   と同様に第ｎ番目までの累積ヒストグラム値とのｎ個の
   信号を入力し制御信号により各入力のいずれかを入力輝
   度信号の上位ｍビットを制御信号として選択する第２の
   セレクターと、上記第１のセレクターの出力信号と上記
   第２のセレクターの出力信号とを入力し差を取る減算回
   路と、入力輝度信号の下位（ｎ−ｍ）ビットと上記減算
   回路の出力信号とを入力して乗算する乗算回路と、上記
   乗算回路の出力信号と上記第２のセレクターの出力信号
   とを加算する加算回路とを備えた補間回路。
3. （３）デジタル符号化された入力輝度信号を入力し累積
   ヒストグラムを得る累積ヒストグラム回路と、上記累積
   ヒストグラム回路で得られたヒストグラム信号を一時記
   憶するラッチ回路と、入力輝度信号と上記ラッチ回路の
   出力ヒストグラム信号とを入力しヒストグラム信号と相
   似の折れ線グラフに入力信号を補間する補間回路とを備
   えた画質補正回路。
4. （４）画面全面で２５６個のサンプリング点となるよう
   な間隔でサンプリングを行なうようにした請求項１記載
   の累積ヒストグラム回路。
5. （５）画面の中央部のみ輝度信号で演算を行ない画面上
   下の部分はマスクしてサンプリングを行うようにした請
   求項１記載の累積ヒストグラム回路。