JPH1075384A - 信号圧縮回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】第３の直線によってニー特性を滑らかに折れ線
近似させる。 【解決手段】入力レベルがそのまま出力されるような傾
きａが１である第１の入出力特性直線Ｌａと、傾きｂに
よって入力レベルが圧縮されて出力されるような第２の
入出力特性直線Ｌｂと、第１と第２の入出力特性直線の
間を跨ぐように、傾きｃで接する第３の入出力特性直線
Ｌｃとでニー特性が折れ線近似される。第３の直線Ｌｃ
の傾きｃは、ほぼ、Ｃ＝（１＋ｂ）／２となるように選
定される。この傾きとすることによって、ニー特性は滑
らかに折れ線近似されるため、ニーポイントで発生する
高調波成分が少なくなり、これによる折り返しによって
画質が劣化するのを防止できる。またこの傾きｃに選ん
だときには折れ線近似出力を得るハードウエア規模を縮
小できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ディジタルビデ
オカメラ装置に設けられたニー回路（knee）などに適用
して好適な信号圧縮回路に関する。詳しくは、非線形圧
縮特性を複数の折れ線で近似して所定の非線形圧縮特性
を付与するに当たり、折れ線を緩やかに継ぐことによっ
て折れ点での信号劣化を防止した信号圧縮回路に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ビデオカメラ装置などではガンマ特性を
付与したり、ニー特性を付与するため入力信号を圧縮す
る信号圧縮回路が使用されている。例えばニー特性は自
然光の広いダイナミックレンジを撮像信号（ビデオ信
号）用の狭いダイナミックレンジに収める必要があるた
めに信号圧縮処理が施される。この信号圧縮処理は人間
の視感度が高輝度になるほど低くなることに着目したも
のであって、高輝度部分の信号レベルを圧縮するように
したものである。

【０００３】例えば図１２に示すように高輝度入力とな
るレベルＫ0（＝ｐ）を圧縮開始点（ニーポイント）と
定めたときには、レベルＫ0までは入力信号レベルがそ
のまま出力信号レベルとなされ、レベルＫ0以上の入力
ｘに対しては所定の傾きをもつ入出力特性として信号が
圧縮される。

【０００４】取り扱う撮像信号がアナログ信号であると
きには信号圧縮処理系にダイオードなどを使用するため
に図１２破線図示のような滑らかなカーブとなって２つ
の直線がつながる。しかし、ディジタル信号の場合には
ニーポイントｐの前後で出力レベル変化が大きく変化
し、このレベル変化点であるニーポイントｐ近傍で高調
波成分が発生してしまう。この高調波成分が撮像信号の
ベースバンド成分側に折り返り、それが原因で画質が劣
化することが知られている。

【０００５】この画質劣化を改善するため、図１３のよ
うに第１の入出力特性を得る直線Ｌａ、第２の入力特性
を得る直線Ｌｂに対し、第３の入力特性を持った直線Ｌ
ｃを角取り用の切片として使用するようにしている。

【０００６】この直線Ｌｃによってニーポイントは２つ
に増えるが、直線ＬａとＬｃとの交差角度および直線Ｌ
ｃとＬｂとの交差角度がそれぞれ、ニーポイントｐでの
交差角度より小さくなるため、高調波成分の発生が少な
くなってそれだけベースバンド成分への折り返し成分が
少なくなり画質の劣化を防止できるようになる。

【０００７】第３の直線Ｌｃを使用した折れ線近似を実
現するには、それぞれの直線の傾きをａ，ｂ，ｃとした
場合、 ｘ＜Ｋ1までは、ｙ＝ｙａ＝ａ・ｘ＝ｘ Ｋp1≦ｘ≦Ｋp2までは、ｙ＝ｙｃ＝ｃ・ｘ＋（１＋
ｃ）Ｋ1 ｘ≦Ｋp2以上では、ｙ＝ｙｂ＝ｂ・ｘ＋（１＋ｂ）Ｋ
2 となる。

【０００８】このような折れ線近似を実現するには、例
えば「特開平４−２３５６９号公報」に開示された技術
を利用できる。図１４はその具体的構成である。同図に
おいて、端子１１には入力信号（ディジタル撮像信号）
ｘが供給され、これが最小値選択回路１９に供給される
と共に、第１と第２の算出手段１２，１３に供給され
る。

【０００９】第１の算出手段１２は直線Ｌｃの入出力特
性ｙｃを実現するための手段であり、第２の算出手段１
３は直線Ｌｂの入出力特性ｙｂを実現するための手段で
ある。第１の算出手段１２は、入力信号ｘに対して傾き
ｃを乗算する乗算器１４と、この乗算出力と（１＋ｃ）
Ｋ1の加算を行う加算器１５とで構成される。

【００１０】同様に、第２の算出手段１３は、入力信号
ｘに対して傾きｂを乗算する乗算器１７と、この乗算出
力と（１＋ｂ）Ｋ2の加算を行う加算器１８とで構成さ
れる。そして、これらの出力ｙａ，ｙｃ，ｙｂのうち最
小の値を次段の最小値選択回路１９で選択することによ
って、端子２０には図１３のように折れ線で近似された
ニー特性曲線が得られることになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、撮像信号は
通常Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色信号として各種の信号処理が施
されるから、同じ信号処理系がトータル３系統必要にな
る。ニー回路も３系統必要である。一方図１４で示すよ
うに１つのニー回路１０は少なくとも２つの乗算器１
４，１７が必要になるので、カメラ装置全体としての乗
算器使用数は大きなものとなってしまう。これで回路規
模が増え、またコストアップの原因となる。

【００１２】さらに図１３の場合、第３の直線Ｌｃの傾
きｃは経験則によって決められている場合が殆どであ
る。例えばｂ＝０．３としたときには、その２倍とな
る、ｃ＝０．６のように選ばれている場合が多い。

【００１３】被写体によっては階調を重視したり、ダイ
ナミックレンジを重視したりしなければならないときが
ある。そのようなときに傾きｂの値を異なる値に選定し
た場合、その値が０．３という値から離れるにしたが
い、直線ＬｃとＬａおよびＬｃとＬｂとの交差角度が不
揃いとなり、適切な角取りの実現が困難になっている。
そのため高調波成分を効果的に抑圧することができなく
なり、高調波成分による画質の劣化を十分に改善できな
い問題が派生している。

【００１４】そこで、この発明はこのような従来の課題
を解決したものであって、回路構成が簡単であるにも拘
わらず、高調波成分を十分に抑圧できる信号圧縮回路を
提案するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、この発明では、入力信号をディジタル化し、ディジ
タル化したこの入力撮像信号に対して信号圧縮を施すよ
うにした信号圧縮回路において、入力レベルがそのまま
出力されるような傾きａが１である第１の入出力特性
と、傾きｂによって入力レベルが圧縮されて出力される
ような第２の入出力特性と、上記第１と第２の入出力特
性の間を跨ぐように、傾きｃで接する第３の入出力特性
となされた信号圧縮回路であって、上記傾きｃは、ほ
ぼ、 ｃ＝（１＋ｂ）／２ となるように上記第３の入出力特性が選定されたことを
特徴とする。

【００１６】この発明では、第３の直線Ｌｃの傾きｃが
上述のように選ばれているため、第３の直線Ｌｃが第１
と第２の直線Ｌａ，Ｌｂと交差するニーポイントｑ，ｒ
での交差角度がほぼ等しくなる。両交差角度がほぼ等
しくなることによって第３の直線Ｌｃで滑らかな近似曲
線を得ることができる。したがって新たなニーポイント
での高調波の発生が少なくなり、画質劣化を改善でき
る。この関係は第２の直線Ｌｂの傾きｂが変わっても同
じである。

【００１７】ニーポイントｑ，ｒでの信号レベルをＫp
1,Ｋp2とすると、Ｋp−Ｋp1＝Ｋp2−Ｋp＝△Ｋpとな
り、ａ＝１であるので、最終的には ｘ＜Ｋ1までは、ｙ＝ｙａ＝ａ・ｘ＝ｘ Ｋp1≦ｘ≦Ｋp2までは、ｙ＝ｙｃ＝（ｘ−Ｋp1）（１
＋ｂ）／２＋Ｋp1 ｘ≦Ｋp2以上では、 ｙ＝ｙｂ＝｛ｘ−（Ｋp1＋Ｋp2）／２｝ｂ＋（Ｋp1＋Ｋ
p2）／２ となる。

【００１８】、からも明らかなように何れも乗算処
理は１回であるので、回路規模は大幅に簡略化される。
また、（１＋ｂ）／２の処理は単なるビットシフト処理
であり、（Ｋp1＋Ｋp2）／２の処理は１回の加算とビッ
トシフト処理で済むので、これらの回路構成も簡単であ
る。変数はｂ、Ｋp1、Ｋp2のみである。

【００１９】

【発明の実施の形態】続いて、この発明に係る信号圧縮
回路の一実施態様を上述したディジタルビデオカメラ装
置に設けられるニー回路に適用した場合につき、図面を
参照して詳細に説明する。

【００２０】図１はこの発明が適用されるディジタルビ
デオカメラ装置３０の一実施態様を示す。この例では撮
像素子として３個の固体撮像素子（以下はＣＣＤイメー
ジセンサの場合である）が使用され、それらよりＧ，
Ｒ，Ｂの各原色信号が撮像信号として得られるものとす
る。

【００２１】被写体は光学系３１を介して３個のＣＣＤ
イメージセンサ（以下ＣＣＤ）３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ
に結像され、それぞれからＲ，Ｇ，Ｂの撮像信号が得ら
れる。ＣＣＤ３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂから得られる撮像
信号Ｒ，Ｇ，Ｂをディジタル化したときに、その基本波
成分中に混入する折り返し成分を除去するため、例えば
Ｇ信号を得るＣＣＤ３１Ｇに対し、Ｒ信号およびＢ信号
を得るＣＣＤ３１Ｒ，３１Ｂが、水平方向に対して１／
２画素ピッチＰ／２だけ相対的にずらされて同一被写体
像が撮像される。

【００２２】撮像信号は相関二重サンプリング回路（Ｃ
ＤＳ）３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂ（以下Ｒ、Ｇ、Ｂは省略
する）に供給されて波形整形や混入したノズルの除去な
どが行われる。波形整形処理などが行われた撮像信号は
それぞれアンプ３３を経てＡ／Ｄ変換器３４に供給され
てディジタル化される。

【００２３】ディジタル化されたそれぞれの撮像信号は
１ラインの遅延回路３６を介して単一のマスキング回路
３７に供給されて色補正処理が行われ、その後信号圧縮
回路としてのニー回路１０にそれぞれ供給される。ニー
回路１０では撮像信号のレベルに応じた適応的な非線形
算出処理が施されるため、Ａ／Ｄ変換された撮像信号が
ＣＰＵで構成された制御部４０に供給され、ここで後述
する第１の信号αと乗算係数βが求められ、これらが適
応的制御信号としてニー回路１０に与えられる。

【００２４】一方、１ラインＨの遅延回路３６の前後よ
り導出された隣接ラインの撮像信号は画像の輪郭部を強
調するためイメージエンハンサ４１に送られて低域成分
よりなる輪郭強調信号と高域成分よりなる輪郭強調信号
が生成される。これらの信号は例えば撮像信号のうちＧ
信号とＲ信号のみを使用して生成してもよい。

【００２５】低域輪郭強調信号はそれぞれ加算器４２で
ニー特性の付与された撮像信号と合成され、低域補償さ
れた撮像信号はガンマ補正回路４３にそれぞれ供給され
て非線形処理される。

【００２６】非線形処理後の各撮像信号に対して加算器
４４で高域補強信号の加算処理がそれぞれ行われ、高域
までブロードな周波数特性となされる。その後クリップ
回路４６で信号レベルのクリップ処理が行われた後、各
撮像信号が単一のマトリックス回路４７に供給されて、
この例では輝度信号Ｙと一対のクロマ信号Ｃｒ（＝Ｒ−
Ｙ），Ｃｂ（＝Ｂ−Ｙ）とが形成される。加減算などの
マトリックス処理を行うことによって、特定撮像条件の
下では撮像信号の基本波成分中に混入していた側波帯成
分が相殺される。

【００２７】これら撮像信号は端子４８にディジタル信
号のまま出力される他、対応するＤ／Ａ変換器４９でア
ナログ信号に戻される。

【００２８】さて、このように構成されたディジタルビ
デオカメラ装置３０において、上述したニー回路１０は
以下のように構成される。まず、このニー特性の折れ線
近似について説明する。

【００２９】図２は折れ線近似によるニー特性を示す。
撮像信号である入力信号ｘはある程度の高輝度レベル
（ニーポイントｐ）に至るまでは直線Ｌａによってその
入出力特性が付与される。このときの直線Ｌａの傾きａ
は、入力レベルがそのまま出力レベルとなるものである
から、 ａ＝１ である。

【００３０】ニーポイントｐと交差する第２の直線Ｌｂ
の傾きはｂである。これら２つの直線Ｌａ，Ｌｂに対し
て角取り直線Ｌｃが用いられる。この傾きをｃとする。
直線Ｌｃを使用することによって新しいニーポイント
ｑ，ｒが出現する。そしてそれぞれのニーポイントｐ、
ｑ、ｒでの入力レベルを図のようにＫp、Ｋp1、Ｋp2と
する。

【００３１】第３の直線Ｌｃによってニーポイントｐの
角取りを行う場合、第３の直線Ｌｃの傾きｃを、ほぼ、 ｃ＝（１＋ｂ）／２ のように選んだ場合、図３に示すように第１と第２の直
線Ｌａ，Ｌｂと交差する角度θ4とθ5が非常に近い値と
なる。２つの交差角度θ4、θ5が近似した値であるとき
には最も角取りが滑らかとなる。それは次のような展開
からも明らかとなる。

【００３２】直線Ｌｃの傾きｃを求める。図３におい
て、 θ₂＋θ₅＝θ₃ ・・・（１） θ₃＋θ₄＝θ₁ ・・・（２） ここで、 θ₄＝θ₅ ・・・（３） とすると、式（１）、（２）より、 θ₁＋θ₂＝２θ₃ ・・・（４） 両辺のｔａｎをとると、 ｔａｎ（θ₁＋θ₂）＝ｔａｎ２θ₃ ・・・（５） 展開すると、 （ｔａｎθ₁＋ｔａｎθ₂）／（１−ｔａｎθ₁ｔａｎθ₂） ＝２ｔａｎθ₃／（１−ｔａｎ²θ₃） ・・・（６） ここで、各直線の傾きは、 ａ＝ｔａｎθ₁ （α＞０） ｂ＝ｔａｎθ₂ （ｂ＞０） ｃ＝ｔａｎθ₃ （ｃ＞０） ・・・（７） であるから、これを式（６）に代入すると、 （ａ＋ｂ）／（１−ａｂ）＝２ｃ／（１−ｃ²） ・・・（８） 求めたいのは、角取り用直線Ｌｃの傾きｃであるから、
式（８）をｃについて解く。

【００３３】 （ａ＋ｂ）ｃ²＋２（１−ａｂ）ｃ−（ａ＋ｂ）＝０ ・・・（９）

【００３４】

【数１】

【００３５】ここで、 ａ＋ｂ＝ｍ １−ａｂ＝ｎ ・・・（１１） とおくと、

【００３６】

【数２】

【００３７】ａ＞０，ｂ＞０，ｃ＞０であるから、

【００３８】

【数３】

【００３９】となる。

【００４０】すなわち、傾きａと傾きｂの直線Ｌａ，Ｌ
ｂで構成する折れ線を式（１３）で求められる傾きｃの
直線Ｌｃで角取りを行うことによって２直線Ｌａ，Ｌｂ
に対して滑らかに接続することができる。

【００４１】撮像信号レベルの低い信号域ではリニア特
性とするため、ａ＝１である。

【００４２】よって、式（１３）は、

【００４３】

【数４】

【００４４】となる。この式で示される傾きｃはその横
軸をｂとしたとき図４のようになる。

【００４５】式（１３）、（１４）をハードウエアとソ
フトウエアで実現するには、開平、除算などの演算処理
が必要となり、ハードウエアの回路規模などが大きくな
ってしまう。そこで、それらの近似式を次に考察する。

【００４６】ニー特性は、通常ｂ＝０．２〜０．４程度
の範囲内で使用される場合が多い。屋外で使用するよう
なときはダイナミックレンジを重視するので、この場合
にはｂ＝０．２程度に選定され、これとは逆に階調を重
視したいときには、ｂ＝０．４程度の値が選ばれるから
である。

【００４７】理想的な角取り折れ線の傾きｃｉに対し
て、近似した角取り折れ線の傾きをｃとする。

【００４８】近似の例として、式（１３）を実使用域に
着目して直線近似する。この近似はハードウエアとソフ
トウエアでの演算量を減らすのが目的であるので、その
語長もできるだけ短くしておいた方が好ましい。ニー補
正以外の場合など実使用域が広範囲にわたる場合は近似
精度を上げるため、近似式を切り換えて使用することも
考えられる。

【００４９】近似する角取り直線Ｌｃの傾きｃiをｂの
１次結合として定数ｐ，ｑを用いて ｃi＝ｐ×ｂ＋ｑ ・・・（１５） で表すとする。式（１４）の０．２≦ｂ≦０．４辺りの
グラフ値からｐ，ｑをたとえば５ビットで表すと、 ｃi＝ｃ1＝（１３＋２０ｂ）／３２ ・・・（１６） が得られる。語長をさらに減らすとすると、 ｃi＝ｃ2＝（１＋２ｂ）／３ ・・・（１７） ｃi＝ｃ≒（１＋ｂ）／２ ・・・（１８） などが考えられる。

【００５０】これらの近似した直線Ｌｃの傾きｃiと式
（１３）の理想的な傾きとの誤差の絶対値ａｂｓを図５
に示す。同図において、曲線ｃ３は従来から使用されて
いるものの誤差であって、ｂ＝０．３辺りで使用しない
限りその誤差は非常に大きな誤差となってしまう。

【００５１】曲線ｃ１は式（１６）を使用したときの誤
差である。曲線ｃ２は式（１７）を使用したときの誤差
である。

【００５２】曲線ｃはこの発明において使用する近似式
であって、式（１８）を使用したときの誤差である。曲
線ｃとｃ１とを比較考量すると、ｂ＝０付近で、その誤
差が最大となる。この誤差を角度に変換するには、誤差
値のarc tanを取ればよいので、大凡５゜となる。実際
の使用にあってこの程度の誤差は十分許容し得るもので
ある。因みに、 ｔａｎ（１°）＝０．０１７ ｔａｎ（２°）＝０．０３５ ｔａｎ（５°）＝０．０８７ ・・・（１９） であるから、式（１６）も実使用域において、１°以下
の誤差内に収まっている。

【００５３】式（１７）も５°以下の誤差で収まってい
る。

【００５４】しかし、回路規模を重視する場合には式
（１６）が最も有効である。ハードウエアを簡単に構成
できるからである。ハードウエア構成について次に説明
する。まず式（１８）に示される傾きｃを別の観点から
考察してみる。図３のように直線Ｌｃを直線ＬａやＬｂ
と最も滑らかにつなぐためには式（２０）を満たす必要
がある。

【００５５】 Ｋp−Ｋp1＝Ｋp2−Ｋp ・・・（２０） 図２（図３）の振幅伝達特性は、次式で表される。

【００５６】 ｘ＜Ｋp1， ｙ＝ｘ ・・・（２１） Ｋp1≦ｘ＜Ｋp2， ｙ＝（ｘ−Ｋp1）ｃ＋Ｋp1 ・・・（２２） Ｋp2≦ｘ， ｙ＝（ｘ−Ｋp）ｂ＋Ｋp ・・・（２３） 式（２０）から、 ΔＫp＝Ｋp−Ｋp1＝Ｋp2−Ｋp ・・・（２４） と置くと、 ｃ＝（ΔＫp＋ΔＫp・ｂ）／２ΔＫp ＝（１＋ｂ）／２ ・・・（２５） となって、式（１８）と同じになる。

【００５７】ここで、（２０）、（２５）式をもとに
（２１）〜（２３）式を書き直すと、 ｘ＜Ｋp1， ｙ＝ｘ ・・・（２６） Ｋp1≦ｘ＜Ｋp2， ｙ＝（ｘ−Ｋp1）×｛（１＋ｂ）／２｝＋Ｋp1 ・・・（２７） Ｋp2≦ｘ， ｙ＝｛ｘ−（Ｋp1＋Ｋp2）／２｝×ｂ ＋｛（Ｋp1＋Ｋp2）／２｝ ・・・（２８） （２６）〜（２８）式を実現するニー回路１０の一部を
図６に示す。同図に示すように、端子５１には入力信号
ｘが供給され、この入力信号ｘが第１の信号αから減算
する減算器５２と、この減算出力に第３の入出力特性を
決める傾きｂなどを圧縮係数βとして乗算する乗算器５
４と、この乗算出力に第１の信号を加算する加算器５６
とで構成される。

【００５８】入力信号ｘに対して第１の信号αと乗算係
数βは適応的に選択されるものであって、その関係を図
７に示す。 （ａ）入力信号ｘがレベルＫp1以下であるときには、第
１の信号αは任意の信号レベル（この例ではＫp1そのも
の）が割り当てられ、乗算係数βとして乗算結果に影響
を及ぼさない値「１．０」が割り当てられる。この例で
は回路規模削減のために、Ｋp1としている。 （ｂ）入力信号がレベルＫp1以上Ｋp2以下であるときに
は、第１の信号αとしてレベルＫp1が使用され、乗算係
数βとして傾きｃ｛＝（１＋ｂ）／２｝を示す係数が使
用される。 （ｃ）入力信号がレベルＫp2以上であるときには、第１
の信号αとしてレベルＫp1とＫp2の平均値レベルが使用
されると共に、乗算係数βとして傾きｂが使用される。

【００５９】そうすると、（ａ）の場合には式（２６）
で示される信号ｙが出力され、（ｂ）の場合には式（２
７）で示される信号ｙが出力され、そして（ｃ）の場合
には式（２８）の信号ｙが出力される。

【００６０】ここで、レベルＫp1とＫp2の平均値レベル
の平均値算出手段６０は、図８に示すように、両レベル
の加算器６４と、この加算出力のうち下位１ビットを捨
てる（ビットシフトする）ためのビットシフト手段６５
とで構成することができる。端子６１，６３は入力端子
であり、端子６２にはレベルＫp1そのものが出力され、
端子６６には平均化された出力（Ｋp1＋Ｋp2）／２が出
力される。

【００６１】また、傾きｃの算出手段７０は図９のよう
に構成することができる。まず端子７１からのレベル
「１」（整数）と、端子７２からの傾きｂとがワイヤー
ドオアされて、（１＋ｂ）が形成され、このオア出力の
うち下位１ビットを捨てるビットシフト手段７３に供給
される。こうすることによって、端子７４には（１＋
ｂ）／２なる出力を得ることができる。

【００６２】このように構成を簡略化できるのは、ニー
特性の傾きが常に１より小さい値であるため、１を加え
る操作が整数ビットに１を置くだけで実現できるからで
ある。傾きｂは小数点以下第１位をＭＳＢとするビット
アサインであるものとする。

【００６３】このように平均値算出手段６０も傾き算出
手段７０も共に簡単な論理回路で構成できる。

【００６４】これら算出手段を用いて実際のニー回路１
０を構成すると図１０のようになる。平均値算出手段６
０の出力は第１のセレクタ８０で何れか一方がセレクト
され、また傾き算出手段７０の出力と、傾きｂそのもの
およびレベル「１」の信号が第２のセレクタ８１に供給
されて択一処理が行われる。

【００６５】これらを制御するセレクト信号生成手段８
５は、一対のレベル比較器８６，８７で構成され、第１
のレベル比較器８６では入力信号ｘとレベルＫp1が与え
られ、入力信号ｘがレベルＫp1を超えるまではビット
「０」であり、それ以外でビット「１」となるようなセ
レクト信号（上位ビット用）が生成される。

【００６６】第２のレベル比較器８７には入力信号ｘと
レベルＫp2が与えられ、入力信号ｘがレベルＫp2を超え
るまではビット「０」であり、それ以外でビット「１」
となるようなセレクト信号（下位ビット用）が生成され
る。したがって両者を併せたセレクト信号と入力信号ｘ
との真理値表は図１１のようになり、そのときのセレク
ト信号とセレクト端子との関係は図１０の通りである。

【００６７】その結果、 （イ）入力信号ｘがレベルＫp1以下であるとき（セレク
ト信号が「００」）には、図７のような第１の信号αと
してＫp1がセレクトされ、乗算係数βとして乗算結果に
影響を及ぼさない値「１．０」がセレクトされる。 （ロ）入力信号ｘがレベルＫp1以上Ｋp2以下であると
き、つまりセレクト信号が「１０」であるときには、第
１の信号αとしてレベルＫp1がセレクトされ、乗算係数
βとして傾きｃ｛＝（１＋ｂ）／２｝がセレクトされ
る。 （ハ）入力信号ｘがレベルＫp2以上であるとき、つまり
セレクト信号が「１１」であるときには、第１の信号α
はレベルＫp1とＫp2の平均値出力がセレクトされ、そし
て乗算係数βとしては傾きｂそのものがセレクトされ
る。

【００６８】なお、乗算器５４への係数入力のビットア
サインは、整数部が１ビットで、残りは小数部である。
すなわち、ＭＳＢの１ビットだけ整数部で、残りは小数
部である。

【００６９】このようなセレクト手段を構成することに
よって、特にＣＰＵなどのマイコンを使用しないでも簡
単なロジック回路でニー回路１０を構成できる。そのた
め、この回路を３系統使用したとしても、全体として回
路規模が増大するようなことはない。

【００７０】図１０に示すような構成によって、・角取
りの幅を規定する２つのニーポイントＫp1、Ｋp2と、傾
きｂを指定するだけで、折れ線近似特性を出力できるよ
うになるので、特にいちいちマイコンで計算して折れ線
近似特性を求めるような煩雑な演算処理が不要になる。

【００７１】・メインのニーカーブは、ニーポイントが
Ｋp1とＫp2の平均であることが予め判っているので、そ
の前後における撮像出力状態を検証したり、ニー特性の
結果（振る舞い）を容易に把握できる。

【００７２】・角取りの演算はハードウェアで行うとは
いえ、その規模は極めて小規模であるなどの特徴が得ら
れる。

【００７３】この発明は非線形な圧縮処理を行う信号圧
縮回路を提案するものであるから、非線形処理としては
ニー処理以外にも適用できる。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明では非線形
な信号圧縮を行う場合にあって、滑らかな折れ線近似に
よって信号圧縮を行うようにしたものである。

【００７５】これによれば、傾きｃで接する第３の直線
との交差角度差が少なくなってその交点での高調波成分
の発生を効果的に抑圧できる。そのためこの高調波成分
による折り返し歪みに伴う画質劣化を改善できる特徴を
有する。また、回路規模を増大することなく実現できる
から従来よりもコストダウンを図ることができ、したが
ってディジタルビデオカメラ装置などに適用する場合に
は大幅なコストダウンを達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る信号圧縮回路をディジタルビデ
オカメラ装置におけるニー回路に適用した場合の一実施
態様を示す系統図である。

【図２】ニー特性の折れ線近似の説明図である。

【図３】その詳細を示す説明図である。

【図４】第３の直線の傾きを算出するための説明図であ
る。

【図５】理想的な傾きと近似的な傾きとの誤差を示す特
性図である。

【図６】ニー回路の要部の接続図である。

【図７】第１の信号と乗算係数と入力信号との関係を示
す図である。

【図８】平均値算出手段の具体的構成図である。

【図９】傾き算出手段の具体的構成図である。

【図１０】この発明の一実施態様であるニー回路の接続
図である。

【図１１】セレクト信号の真理値表を示す図である。

【図１２】ニー特性の折れ線近似の説明図である。

【図１３】ニー特性の折れ線近似の説明図である。

【図１４】従来のニー回路の接続図である。

【符号の説明】

１０・・・ニー回路、５２・・・減算器、５４・・・乗
算器、５６・・・加算器、６０・・・平均値算出手段、
７０・・・傾き算出手段、８０，８１・・・セレクタ、
８５・・・セレクト信号生成手段、８６，８７・・・レ
ベル比較器

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号をディジタル化し、ディジタル
   化したこの入力撮像信号に対して信号圧縮を施すように
   した信号圧縮回路において、 入力レベルがそのまま出力されるような傾きａが１であ
   る第１の入出力特性と、 傾きｂによって入力レベルが圧縮されて出力されるよう
   な第２の入出力特性と、 上記第１と第２の入出力特性の間を跨ぐように、傾きｃ
   で接する第３の入出力特性となされた信号圧縮回路であ
   って、 上記傾きｃは、ほぼ、 ｃ＝（１＋ｂ）／２ となるように上記第３の入出力特性が選定されたことを
   特徴とする信号圧縮回路。
2. 【請求項２】 上記第１と第２の入出力特性直線が交わ
   る入力信号レベルＫpを第１の折曲ポイントとし、 上記第１と第３の入出力特性直線が交わる入力信号レベ
   ルＫp1を第２の折曲ポイントとし、 上記第３と第２の入出力特性直線が交わる入力信号レベ
   ルＫp2を第３の折曲ポイントとしたとき、上記第３の入
   出力特性直線が、 Ｋp−Ｋp1＝Ｋp2−Ｋp となるようになされたことを特徴とする請求項１記載の
   信号圧縮回路。
3. 【請求項３】 入力信号を第１の信号から減算する減算
   器と、この減算出力に上記第３の入出力特性を決める傾
   きｂなどを圧縮係数として乗算する乗算器と、この乗算
   出力に上記第１の信号を加算する加算器とで構成され、 上記第１の信号は入力信号によって適応的に選択される
   ようになされたことを特徴とする請求項１記載の信号圧
   縮回路。
4. 【請求項４】 上記入力信号がレベルＫp1以下であると
   きには、上記第１の信号は任意の信号レベルが割り当て
   られ、上記乗算係数として「１」が割り当てられ、 上記入力信号がレベルＫp1以上Ｋp2以下であるときに
   は、上記第１の信号としてレベルＫp1が使用されると共
   に、上記乗算係数として上記傾きｃを示す係数が使用さ
   れ、 上記入力信号がレベルＫp2以上であるときには、上記第
   １の信号としてレベルＫp1とＫp2の平均値レベルが使用
   されると共に、上記乗算係数として上記傾きｂが使用さ
   れたことを特徴とする請求項１記載の信号圧縮回路。
5. 【請求項５】 上記レベルＫp1とＫp2の平均値レベルの
   平均値算出手段は、 両レベルの加算器と、この加算出力をビットシフトする
   ビットシフト手段とで構成されたことを特徴とする請求
   項１記載の信号圧縮回路。
6. 【請求項６】 上記傾きｃを算出する傾き算出手段は、
   レベル１と傾きｂのワイヤードオアと、このオア出力を
   ビットシフトするビットシフト手段とで構成されたこと
   を特徴とする請求項１記載の信号圧縮回路。
7. 【請求項７】 上記平均値算出手段からの２つの出力が
   供給される第１のセレクタと、上記傾き算出手段からの
   傾きｃと共に、上記レベルＫp2およびレベル１がそれぞ
   れ供給される第２のセレクタと、これらセレクタをコン
   トロールするセレクト信号生成手段とを有し、 第１のセレクタからの出力が上記第１の信号として使用
   され、上記第２のセレクタからの出力が上記乗算係数と
   して使用されたことを特徴する請求項１記載の信号圧縮
   回路。
8. 【請求項８】 上記セレクト信号生成手段は、 上記入力信号とレベルＫp1が供給される第１のレベル比
   較器と、 上記入力信号とレベルＫp2が供給される第２のレベル比
   較器とで構成され、 これらレベル比較器の出力を合成した２ビットの信号が
   セレクト信号として使用されるようになされたことを特
   徴とする請求項７記載の信号圧縮回路。
9. 【請求項９】 上記入力信号は撮像信号であり、上記第
   １から第３までの入出力特性によって滑らかな折れ線カ
   ーブを有するニー特性が得られるようにしたことを特徴
   とする請求項１記載の信号圧縮回路。