JP2549753B2

JP2549753B2 - ガンマ補正回路および方法

Info

Publication number: JP2549753B2
Application number: JP2209323A
Authority: JP
Inventors: 真一前里
Original assignee: Ikegami Tsushinki Co Ltd
Current assignee: Ikegami Tsushinki Co Ltd
Priority date: 1989-08-10
Filing date: 1990-08-09
Publication date: 1996-10-30
Anticipated expiration: 2011-10-30
Also published as: JPH03201680A; US5175621A

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58−32836
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58−32836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）＝ｘ^γの値を予め算し
て、入力信号ｘと出力信号ｘ^γ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、可変係数分のデータが膨
大になってしまう。例えば、量子化ビット数が８ビット
であれば、ある一種類のガンマ係数γに対して256バイ
トとなり、十段階の可変が必要であれば2560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、しかもガンマ特性のカーブの誤差を最小と
するようにして多数のガンマ補正特性を実現することが
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、ガンマ係数Ａをもつ第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、ガンマ係数Ｂをも
ち、かつ前記第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ｋ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（１−ｋ）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、ガンマ係数γのガン
マ補正出力を取り出す加算器とを具え、前記係数ｋを、但し、１≧Ａ＞γ＞Ｂ≧０に定めたことを特徴とする。

ここで、前記ガンマ係数γを0.45となし、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のが好適であ
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、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を但し、１≧Ａ＞γ＞Ｂ≧０に設定し、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。

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］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ビットのとき
にはルックアップテーブルのメモリ容量として256×２
＝512バイトあればよい。これにより、ガンマ特性のカ
ーブの誤差を最小にする係数ｋを設定することによっ
て、係数ＢとＡとの間で、ガンマ特性の誤差の最小な任
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、ガンマ補正出力を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
１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S1として、 S1＝ｘ^0.55 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^0.35 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
リーエンコーダ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＝１−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１からの出
力S1と引算回路４からの出力S3とを乗算した出力S4＝
（S1）×（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
ｋとを乗算した出力S5＝（S2）×（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S5とを加算して出力S6を取り出す。すなわち、
出力S6は S6＝（S4）＋（S5）＝（S1）×（S3）＋（S2）×（ｋ）＝ｘ^0.55×（１−ｋ）＋ｘ^0.35×ｋとなる。

本発明では、同一入力信号ｘを入力した第１および第
２非線形回路１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Ｆ（x,k）＝x^A×（１−ｋ）＋x^B×ｋ 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γ＝0.45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0.35
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｝の誤差を最小にするｋ、つま
りガンマ特性の誤差を最小にするｋを求めるために、本
発明では、ｘ軸とｆ（x,k）で囲まれる面積のうちで１
≧ｘ≧０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、ガンマカーブの誤差を最小とするｋを求
める。

とすると、 A₁＝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k,γ,A,Bの関係
を求めると次のようになる。

ここで、１≧Ａ＞γ＞Ｂ≧０１≧ｋ≧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。

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ｆ（x,k）≒ｇ（x,γ）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がいかなる値になれば、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＝0.466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）の出力と誤差を次式 |f（ｘ）−ｇ（ｘ）｜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０≦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、本発明によれば、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、しかもガンマ特性のカー
ブの誤差を最小とするようにして多数のガンマ補正特性
を実現することができる。加えて、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ビッ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256×２＝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。

【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。１……第１非線形回路、２……第２非線形回路、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。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ガンマ係数Ａをもつ第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、ガンマ係数Ｂをもち、かつ前記第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ｋ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（１−ｋ）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、ガンマ係数γのガンマ補正出力を取り出す加算器
とを具え、前記係数ｋを、但し、１≧Ａ＞γ＞Ｂ≧０に定めたことを特徴とするガンマ補正回路。
【請求項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＞γ＞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。
【請求項３】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または２に記載のガンマ補正回路。
【請求項４】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、但し、１≧Ａ＞γ＞Ｂ≧０に設定し、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。
【請求項５】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４記載のガンマ補正方法。