JP4659272B2 - 階調補正装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は映像を表示する機器において、映像の輝度信号の階調補正を行う階調補正装置に関し、特にアナログで行われていたフィードバック補正をデジタルにて行う構成を有するものに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カラーテレビジョン受像機の大型化にともない、画像をより鮮明にダイナミックに映し出すために、映像の輝度信号に対して黒側に階調を伸ばす黒レベル補正回路やガンマ補正回路等の階調補正装置を設ける場合が多くなってきている。また、階調補正の精度をより向上させるために、デジタル信号処理技術を用いることが多くなってきている。
【０００３】
図１８は、例えば、特開平４−３７２６３号公報に示された従来の輝度信号に対する階調補正装置のブロック構成図を示している。図１８の階調補正装置は、最大輝度レベル検出回路１４０１と、該最大輝度レベル検出回路１４０１の出力と基準値とを比較する比較回路１４０２と、該比較回路１４０４の出力に基づいてガンマ補正を行うガンマ補正回路１４０３と、陰極線管（ＣＲＴ）にＲＧＢ信号を供給するマトリックス回路１４０４と、ＣＲＴ１４０５とを備えている。
【０００４】
以下、動作について説明する。最大輝度レベル検出回路１４０１は、出力輝度信号Ｂを入力とし、出力輝度信号Ｂの１フィールド内の最大輝度レベルＣを検出し、これを比較回路１４０２へ出力する。
比較回路１４０２では、最大輝度レベルＣと外部から入力される基準輝度レベルＤとを比較し、その比較信号Ｅをガンマ補正回路１４０３へ出力する。
【０００５】
ガンマ補正回路１４０３は、上記比較信号Ｅの値に応じてガンマ補正ゲインを制御し、入力輝度信号Ａに対してガンマ補正を行い、図１９(ａ)、(ｂ)に示すようなガンマ補正特性をもった出力輝度信号Ｂを出力する。つまり、最大輝度レベルＣが基準輝度レベルＤよりも大きい場合は、図１９(ａ)に示すように、白側の階調を抑えるようなガンマ補正を行い、最大輝度レベルＣが基準輝度レベルＤよりも小さい場合は、図１９(ｂ)に示すように白側の階調を伸ばす逆ガンマ補正を行うことによって、出力輝度信号Ｂを得、マトリックス回路１４０４へ出力される。
【０００６】
マトリックス回路１４０４では、出力輝度信号Ｂと、色信号Ｃｉｎとをマトリックス演算することにより、出力信号Ｒ(赤)、Ｇ（緑）、Ｂ(青)を求め、これらをＣＲＴ１４０５へ出力する。
そして、上記出力信号Ｒ、Ｇ、ＢによってＣＲＴ１４０５をドライブすることで階調補正された映像を得る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の階調補正装置は以上のように構成されており、最大輝度レベル検出回路１４０１の出力である最大輝度レベルＣと、基準輝度レベルＤとの比較を比較回路１４０２にて行い、その比較信号Ｅに応じてガンマ補正ゲインを制御することで、出力輝度信号Ｂと基準輝度信号Ｄとが等しくなるようなアナログのフィードバック制御によって、階調補正が行われている。しかしながら、上述したように、近年の映像信号処理におけるデジタル化の流れの中で、前記階調補正装置におけるアナログで行っていたフィードバック制御もデジタルのフィードバック制御に移行する必要がある。
【０００８】
この発明は以上のような現状に鑑みてなされたもので、デジタルにおいてもフィードバック処理を用いた階調補正を行うことができ、しかも高い精度での制御を可能とする階調補正装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１にかかる階調補正装置は、映像の入力輝度信号に対して所定の特性を持った出力が得られるように出力輝度信号に応じて入力輝度信号に対して補正を行う階調補正装置であって、階調補正済みの出力輝度信号の出力最大輝度レベルを検出する出力最大輝度レベル検出手段と、上記出力最大輝度レベル検出手段の出力である出力最大輝度レベルと、外部から与えられる第１の基準輝度レベルとの差分値を演算する第１の減算手段と、上記第１の減算手段の出力である差分値の絶対値が大きいときほど、出力である加減量の変化分が大きくなるような特性曲線に基づき、上記差分値に応じた所定の加減量を出力する補正ゲイン加減量生成手段と、上記補正ゲイン加減量生成手段の出力である加減量を、補正ゲインに対して加算、もしくは減算して補正ゲインとして出力する補正ゲイン生成手段と、外部から与えられる第２の基準輝度レベルに基いて、上記入力輝度信号に対するガンマ補正信号の発生を行うガンマ補正信号発生手段と、上記ガンマ補正信号発生手段の出力であるガンマ補正信号に上記補正ゲイン生成手段の出力である補正ゲインを乗算することで、ガンマ補正量として出力する乗算手段と、上記入力輝度信号から上記乗算手段の出力であるガンマ補正量を減算することで上記入力輝度信号に対してガンマ補正を行う第２の減算手段とを備えたものである。
【００１０】
また、本発明の請求項２にかかる階調補正装置は、請求項１記載の階調補正装置において、上記第１の基準輝度レベル及び、第２の基準輝度レベルとして、受像管に映し出される映像がブルーミングする輝度レベルであるブルーミング輝度レベルを用いるものである。
【００１１】
また、本発明の請求項３にかかる階調補正装置は、請求項１記載の階調補正装置において、入力輝度信号の最大輝度レベルを検出する入力最大輝度レベル検出手段と、上記入力最大輝度レベル検出手段の出力である入力最大輝度レベルと、上記第１の基準輝度レベルとを比較する比較手段と、上記入力輝度信号に上記乗算手段の出力であるガンマ補正量を加算することで、入力輝度信号をガンマ補正する加算手段と、上記第２の減算手段の出力と、上記加算手段の出力とを、上記比較手段の比較結果に応じて切り替えて出力する出力選択手段とを備え、上記比較手段において、上記入力最大輝度レベルが上記第１の基準輝度レベルよりも大きい場合は、上記第２の減算手段の出力を上記選択手段によって選択して出力することでガンマ補正を行い、一方、上記入力最大輝度レベルが上記第１の基準輝度レベルよりも小さい場合は、上記加算手段の出力を上記選択手段によって選択して出力することで、輝度信号の白側の階調を伸ばす逆ガンマ補正を行うものである。
【００１２】
また、本発明の請求項４にかかる階調補正装置は、映像の入力輝度信号に対して所定の特性を持った出力が得られるように出力輝度信号に応じて入力輝度信号に対して補正を行う階調補正装置であって、階調補正済みの出力輝度信号の出力最小輝度レベルを検出する出力最小輝度レベル検出手段と、上記出力最小輝度レベル検出手段の出力である出力最小輝度レベルと、外部から与えられる第１の基準輝度レベルとの差分値を演算する第１の減算手段と、上記第１の減算手段の出力である差分値の絶対値が大きいときほど、出力である加減量の変化分が大きくなるような特性曲線に基づき、上記差分値に応じた所定の加減量を出力する補正ゲイン加減量生成手段と、上記補正ゲイン加減量生成手段の出力である加減量を、補正ゲインに対して加算、もしくは減算して補正ゲインとして出力する補正ゲイン生成手段と、外部から与えられる第２の基準輝度レベルに基いて、上記入力輝度信号に対する黒レベル補正信号の発生を行う黒レベル補正信号発生手段と、上記黒レベル補正信号発生手段の出力である黒レベル補正信号に上記補正ゲイン生成手段の出力である補正ゲインを乗算することで、黒レベル補正量として出力する乗算手段と、上記入力輝度信号から上記乗算手段の出力である黒レベル補正量を減算することで上記入力輝度信号に対して黒レベル補正を行う第２の減算手段とを備えたものである。
【００１３】
また、この発明の請求項５にかかる階調補正装置は、映像の入力輝度信号に対して所定の特性を持った出力が得られるように出力輝度信号に応じて入力輝度信号に対して補正を行う階調補正装置であって、上記入力輝度信号に対しガンマ補正を行うガンマ補正機構と、該ガンマ補正機構によりガンマ補正された輝度信号に対し黒レベル補正を行い上記出力輝度信号を得る黒レベル補正機構とからなり、上記ガンマ補正機構は、該ガンマ補正機構による階調補正済みの出力輝度信号の出力最大輝度レベルを検出する出力最大輝度レベル検出手段と、上記出力最大輝度レベル検出手段の出力である出力最大輝度レベルと、外部から与えられる第１の基準輝度レベルとの差分値を演算する第１の減算手段と、上記第１の減算手段の出力である差分値の絶対値が大きいときほど、出力である加減量の変化分が大きくなるような特性曲線に基づき、上記差分値に応じた所定の加減量を出力する補正ゲイン加減量生成手段と、上記補正ゲイン加減量生成手段の出力である加減量を、補正ゲインに対して加算、もしくは減算して補正ゲインとして出力する補正ゲイン生成手段と、外部から与えられる第２の基準輝度レベルに基いて、上記入力輝度信号に対するガンマ補正信号の発生を行うガンマ補正信号発生手段と、上記ガンマ補正信号発生手段の出力であるガンマ補正信号に上記補正ゲイン生成手段の出力である第１の補正ゲインを乗算することで、ガンマ補正量として出力する第１の乗算手段と、上記入力輝度信号から上記第１の乗算手段の出力であるガンマ補正量を減算することで上記入力輝度信号に対してガンマ補正を行う第２の減算手段と、を有し、上記黒レベル補正機構は、該黒レベル補正機構による階調補正済みの出力輝度信号の出力最小輝度レベルを検出する出力最小輝度レベル検出手段と、上記出力最小輝度レベル検出手段の出力である出力最小輝度レベルと、外部から与えられる第３の基準輝度レベルとの差分値を演算する第３の減算手段と、外部から与えられる第４の基準輝度レベルに基いて、上記第２の減算手段から出力される入力輝度信号に対する黒レベル補正信号の発生を行う黒レベル補正信号発生手段と、上記第３の減算手段の出力である差分値の絶対値に基づいて、上記補正ゲイン加減量生成手段、及び補正ゲイン生成手段によって得られた第２の補正ゲインと、上記黒レベル補正信号発生手段の出力とを乗算する第２の乗算手段と、上記第２の減算手段の出力から上記第２の乗算手段の出力を減算することで、上記ガンマ補正済みの輝度信号に対して黒レベル補正を行う第４の減算手段と、を有する、ものである。
【００１４】
また、本発明の請求項６にかかる階調補正装置は、映像の入力輝度信号に対して所定の特性を持った出力が得られるように出力輝度信号に応じて入力輝度信号に対して補正を行う階調補正装置であって、上記入力輝度信号に対し黒レベル補正を行う黒レベル補正機構と、該黒レベル補正機構により黒レベル補正された輝度信号に対しガンマ補正を行い上記出力輝度信号を得るガンマ補正機構とからなり、上記黒レベル補正機構は、該黒レベル補正機構による階調補正済みの出力輝度信号の出力最小輝度レベルを検出する出力最小輝度レベル検出手段と、上記出力最小輝度レベル検出手段の出力である出力最小輝度レベルと、外部から与えられる第１の基準輝度レベルとの差分値を演算する第１の減算手段と、上記第１の減算手段の出力である差分値の絶対値が大きいときほど、出力である加減量の変化分が大きくなるような特性曲線に基づき、上記差分値に応じた所定の加減量を出力する補正ゲイン加減量生成手段と、上記補正ゲイン加減量生成手段の出力である加減量を、補正ゲインに対して加算、もしくは減算して第1の補正ゲインとして出力する補正ゲイン生成手段と、外部から与えられる第２の基準輝度レベルに基いて、上記入力輝度信号に対する黒レベル補正信号の発生を行う黒レベル補正信号発生手段と、上記黒レベル補正信号発生手段の出力である黒レベル補正信号に上記補正ゲイン生成手段の出力である第1の補正ゲインを乗算することで、黒レベル補正量として出力する第１の乗算手段と、上記入力輝度信号から上記第１の乗算手段の出力である黒レベル補正量を減算することで上記入力輝度信号に対して黒レベル補正を行う第２の減算手段と、を有し、上記ガンマ補正機構は、該ガンマ補正機構による階調補正済みの出力輝度信号の出力最大輝度レベルを検出する出力最大輝度レベル検出手段と、上記出力最大輝度レベル検出手段の出力である出力最大輝度レベルと、外部から与えられる第３の基準輝度レベルとの差分値を演算する第３の減算手段と、外部から与えられる第４の基準輝度レベルに基づいて、上記第２の減算手段から出力される輝度信号に対するガンマ補正信号の発生を行うガンマ補正信号発生手段と、上記第３の減算手段の出力である差分値の絶対値に基づいて、上記補正ゲイン加減量生成手段、及び補正ゲイン生成手段によって得られる第２の補正ゲインと、上記ガンマ補正信号発生手段の出力とを乗算する第２の乗算手段と、上記第２の減算手段の出力から上記第２の乗算手段の出力を減算することで、上記黒レベル補正済みの輝度信号に対してガンマ補正を行う第４の減算手段と、を有する、ものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１にかかる階調補正装置について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施の形態１における階調補正装置の構成を示すブロック図である。図1に示すように、階調補正装置は、出力輝度信号Ｙoの最大輝度レベルを検出する出力最大輝度レベル検出回路１０１と、出力最大輝度レベル検出回路１０１の出力から第1の基準輝度レベルＹｂ１を減算する第１の減算回路１０２と、第１の減算回路１０２の出力に基づいて補正ゲイン加減量を演算する補正ゲイン加減量生成回路１０３と、補正ゲイン加減量生成回路１０３に応じた係数である補正ゲインを生成する補正ゲイン生成回路１０４と、入力輝度信号Ｙｉｎと第２の基準輝度信号Ｙｂ２とを入力としてガンマ補正信号を発生するガンマ補正信号発生回路１０５と、該ガンマ補正信号発生回路１０５と上記補正ゲイン生成回路１０４の出力とを乗算する乗算回路１０６と、上記入力輝度信号Ｙｉｎから上記乗算回路１０６の出力を減算する第２の減算回路１０７とを備えている。なお、Ｖは垂直同期信号であり、上記出力最大輝度レベル検出回路１０１に入力されている。
【００１６】
以上のように構成された階調補正装置について、以下その動作について図２のフローチャートを参照しつつ説明する。
処理が開始されると、ステップＳ２００において、出力最大輝度レベル検出回路１０１は、出力輝度信号Ｙｏの1フィード内での出力最大輝度レベルＹｍａｘを検出し、第１の減算回路１０２へ出力する。出力最大輝度レベルＹｍａｘとしては、出力輝度信号Ｙｏの数フィールド内の最大輝度レベルを求めてもよい。
【００１７】
そしてステップＳ２０１において、第１の減算回路１０２は、出力最大輝度レベルＹｍａｘと外部より入力として与えられる第１の基準輝度レベルＹｂ１との差分値Ｓを、
Ｓ＝ Ｙｍａｘ−Ｙｂ１ …（１）
によって演算し、補正ゲイン加減量生成回路１０３へ出力する。
【００１８】
ステップＳ２０２において、補正ゲイン加減量生成回路１０３は、差分値Ｓの絶対値｜Ｓ｜が大きいときほど補正ゲインＨｇの加減量Ｈｋが大きくなるように、逆に小さいときほど補正ゲインＨｇの加減量Ｈｋが小さくなるような制御を行い、その加減量Ｈｋを補正ゲイン生成回路１０４へ出力する。このとき、差分値Ｓの正負の符号も同時に補正ゲイン生成回路１０４へ渡される。以下に補正ゲイン加減量生成回路１０３の動作について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図３は、補正ゲイン加減量生成回路における加減量Ｈｋの生成方法についてフローチャートで示したものである。図３において、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４(Ｋ１＜Ｋ２＜Ｋ３＜Ｋ４)は、絶対値｜Ｓ｜の大きさを判断するために用いる任意に設定可能な比較レベルであり、Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４(Ｊ１＜Ｊ２＜Ｊ３＜Ｊ４)は、絶対値｜Ｓ｜の大きさに適応した加減量Ｈｋを表している。ここでＪ１〜Ｊ４の値は、任意に設定可能である。加減量Ｈｋは、図２に示したフローに従い、絶対値｜Ｓ｜の大きさに応じて、Ｊ１〜Ｊ４のいずれかの値をとる。
【００２０】
図４は、補正ゲイン加減量生成回路１０３における、加減量Ｈｋと絶対値｜Ｓ｜との関係の一例を示したものである。
図４に示すように、補正ゲイン加減量生成回路１０３は、絶対値｜Ｓ｜が大きいときほど加減量Ｈｋを大きくし、逆に絶対値｜Ｓ｜が小さいときほど加減量Ｈｋを小さくするように働く。
【００２１】
ステップＳ２０３において、補正ゲイン生成回路１０４は、出力最大輝度レベルＹｍａｘと第１の基準輝度レベルＹｂ１の大小関係に応じて、現在の補正ゲインＨｇに対して加減量Ｈｋを、加算，減算することで新たな補正ゲインＨｇを求め、乗算回路１０６へ出力する。すなわち、補正ゲイン生成回路１０４は、出力最大輝度レベルＹｍａｘが第１の基準輝度レベルＹｂ１よりも大きい場合は、
Ｈｇ＝Ｈｇ＋Ｈｋ …（２）
によって補正ゲインＨｇを求め、補正ゲインが大きくなるようにし、逆に出力最大輝度レベルＹｍａｘが第１の基準輝度レベルＹｂ１より小さい場合には、
Ｈｇ＝Ｈｇ―Ｈｋ …（３）
によって補正ゲインＨｇを求め、補正ゲインが小さくなるようにする。
【００２２】
なお、ＹｍａｘがＹｂ１と等しい場合にはフィードバックが収束していることになるので、加減量Ｈｋはゼロとなり、補正ゲインＨｇの大きさは一定となる。
ステップＳ２０４において、ガンマ補正信号発生回路１０５は、外部より入力として与えられる第２の基準輝度レベルＹｂ２に基づいて、入力輝度信号Ｙｉｎに対応するガンマ補正信号Ｇｓを求め、乗算回路１０６へ出力する。
【００２３】
図５は、ガンマ補正信号発生回路１０５による入力輝度信号Ｙｉｎとガンマ補正信号Ｇｓの関係を図示したものである。図５において、ｘ軸は入力輝度信号Ｙｉｎを、ｙ軸はガンマ補正信号Ｇｓの値をそれぞれ表している。ｘ軸上には、第２の基準輝度レベルＹｂ２に基づいて設定されるスライスレベルＳＬａ，ＳＬｂ、ＳＬｃ（ＳＬａ＜ＳＬｂ＜ＳＬｃ）が設定されている。ガンマ補正信号発生回路１０５は、これらのスライスレベルＳＬａ、ＳＬｂ、ＳＬｃに基づいて、入力輝度信号Ｙｉｎに対するガンマ補正信号Ｇｓを、図５のような折れ線特性として出力する。ガンマ補正信号Ｇｓは、Ｇｓ＝ｇ（Ｙｉｎ）によって求められ、関数ｇ（Ｙｉｎ）は、例えば、
ｇ（Ｙｉｎ）＝０
ただし、（Ｙｉｎ≦ＳＬａ）…（４）
ｇ（Ｙｉｎ)＝Ｙｉｎ−ＳＬａ
ただし、（ＳＬａ<Ｙｉｎ≦ＳＬｂ）…（５）
ｇ(Ｙｉｎ)＝(Ｙｉｎ−ＳＬａ)＋（Ｙｉｎ−ＳＬｂ)
ただし、（ＳＬｂ<Ｙｉｎ≦ＳＬｃ)…（６）
ｇ（Ｙｉｎ）＝（Ｙｉｎ−ＳＬａ）＋（Ｙｉｎ−ＳＬｂ）＋（Ｙｉｎ−ＳＬｃ）
ただし、（ＳＬｃ<Ｙ）…（７）
で表すことができる。
【００２４】
つまり、ガンマ補正信号Ｇｓは、入力輝度信号Ｙｉｎのレベルが図４におけるＡの領域である場合は（４）式によって求まり、Ｂの領域である場合は（５）式によって求まり、Ｃの領域である場合は（６）式によって求まり、Ｄの領域である場合は（７）式によって求まる。
【００２５】
このように入力輝度信号ＹｉｎとスライスレベルＳＬａ、ＳＬｂ、ＳＬｃとの差分値を求め、それぞれの差分値を加算することによって、入力輝度信号Ｙｉｎに対するガンマ補正信号Ｇｓを図５の折れ線特性として得ることができる。なお、本実施例では、３つのスライスレベルを第２の基準輝度レベルＹｂ２に基づいて求めているが、これら３つのスライスレベルを外部から入力するようにしてもよい。また、ガンマ補正信号Ｇｓを３点のスライスレベルによって求めているが、３点以上もしくは、３点以下のスライスレベルを用いて求めるようにしてもよい。
【００２６】
ステップＳ２０５において、乗算回路１０６は、ガンマ補正信号Ｇｓに補正ゲインＨｇを乗算することで、ガンマ補正量Ｇｒを求め、第２の減算回路１０７に出力する。
【００２７】
図６は、ガンマ補正量Ｇｒと入力輝度信号Ｙｉｎとの関係を図示したものである。図６において、折れ線特性Ｔ１は、補正ゲインＨｇが大きい場合の特性であり、折れ線特性Ｔ２は、補正ゲインＨｇが小さい場合の特性をそれぞれ示している。図６から明らかなように、補正ゲインＨｇが大きいほど、ガンマ補正量Ｇｒは大きい値をとる。
第２の減算回路１０７では、ステップＳ２０６において、入力輝度信号Ｙｉｎから上記ガンマ補正量Ｇｒを減算し、それを出力輝度信号Ｙｏとして求める。
【００２８】
図７は、入力輝度信号Ｙｉｎと出力輝度信号Ｙｏとの関係を図示したものである。図７において、入出力特性Ｌ０は、無補正時の特性であり、入出力特性Ｌ１は、ガンマ補正が弱くかかる場合であり、入出力特性Ｌ２は、ガンマ補正が強くかかる場合をそれぞれ示している。図７から明らかなように、第２の減算回路１０７から出力される出力輝度信号Ｙｏは、白側の階調を、ガンマ補正によって抑えられている。また、出力輝度レベルＹｏは、出力最大輝度レベルＹｍａｘが、第１の基準輝度レベルＹｂ１と等しくなるようなデジタルのフィードバック制御によって第２の減算回路１０７から出力されている。
【００２９】
以上のようにして得られた出力輝度信号Ｙｏは、再度、ステップＳ２００において出力最大輝度レベル検出回路１０１にて取り込まれ、フィードバック制御が行われることとなる。
また、図２に示した処理は、タイミング的には１垂直同期期間以内に処理するのが精度的に好ましい。
なお、本実施の形態における補正ゲイン加減量生成回路１０３及び、補正ゲイン生成回路１０４について、別々のブロック回路にて示したが、ＣＰＵ等の共通演算処理回路を使って実現することも可能である。
【００３０】
以上のように構成された本実施の形態１にかかる階調補正装置によれば、補正ゲイン加減量生成回路１０３と、補正ゲイン生成回路１０４とを備え、補正ゲイン加減量生成回路１０３によって基準輝度レベルＹｂ１と最大輝度レベルとの差Ｓに対して図４に示したような非リニアな加速的な単調増加となる関係の補正ゲイン加減量を求め、差分値が大きいほど大きくガンマ補正を行う構成としたことにより、デジタルのフィードバック制御においても応答性よく出力最大輝度レベルＹｍａｘと第１の基準輝度レベルＹｂ１とを等しくするようなフィードバック制御が可能となり、従来アナログのフィードバック制御で行われていた階調補正の１つであるガンマ補正を、デジタルのフィードバック制御によって実現することができる。
【００３１】
（実施の形態１の変形例）
図８は、本実施の形態１の変形例に係わる階調補正装置のブロック図を示したものである。図８の階調補正装置は、図１の階調補正装置において、第１の基準輝度レベルＹｂ１及び、第２の基準輝度レベルＹｂ２の代わりに、映像がブルーミング（Ｂｌｏｏｍｉｎｇ）を生じる輝度レベルであるブルーミング輝度レベルＹｂｕｌを用いるようにしたものである。各構成要素における動作原理は、図１の階調補正装置と同様なので、その説明は省略する。
【００３２】
このように構成された図８の階調補正装置によれば、ブルーミング輝度レベルＹｂｕｌを用いることにより、出力輝度信号Ｙｏの出力最大輝度レベルＹｍａｘがブルーミング輝度レベルＹｂｕｌ以上になることを防ぐことができるため、ＣＲＴ特有の現象であるブルーミングを低減することに有効な階調補正を行うことができる。
【００３３】
なお、本実施の形態１における第１の基準輝度レベルＹｂ１及び、第２の基準輝度レベルＹｂ２は、外部から任意に設定する構成とすることも可能である。このような構成を用いることにより、製造段階において実際の映像をモニタしながら、第１の基準輝度レベルＹｂ１及び、第２の基準輝度レベルＹｂ２を調整することで、ガンマ補正の効果を制御し、伝送画像に忠実な映像を得ることができる。
【００３４】
なお、本変形例においては、第１の基準輝度レベルＹｂ１及び、第２の基準輝度レベルＹｂ２ともにブルーミング輝度レベルＹｂｕｌとしたが、第１の基準輝度レベルＹｂ１だけをブルーミング輝度レベルＹｂｕｌとしてもよいし、第２の基準輝度レベルＹｂ２だけをブルーミング輝度レベルＹｂｕｌとしてもよい。これにより、補正特性をユーザの操作により変化させることができ、ユーザの好みに応じたガンマ補正を行うことができる。なお、このような構成とする場合には、ブルーミンング輝度レベルに設定されていない他方の輝度レベルは、ガンマ補正処理に破綻をきたさないようにするために、ブルーミングレベルを超えないように設定するように注意する必要がある。
【００３５】
（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２における階調補正装置の構成を示すブロック図である。図９の階調補正装置は、図１で示した階調補正装置において、入力輝度信号Ｙｉｎから入力最大輝度レベルを検出する入力最大輝度レベル検出回路８０１と、入力最大輝度レベル検出回路８０１の出力と第１の基準輝度レベルＹｂ１との大きさを比較する比較回路８０２と、入力輝度信号Ｙｉｎと乗算器１０６の出力とを加算する加算回路８０３と、減算器１０７の出力と加算器８０３の出力の一方の出力を選択する選択回路８０４を備えている。
【００３６】
以上のように構成された階調補正装置について、以下その動作について説明する。
入力最大輝度レベル検出回路８０１は、入力輝度信号Ｙｉｎの1フィード内での入力最大輝度レベルＹｍａｘ２を検出し、比較回路８０２へ出力する。なお、この入力最大輝度レベルＹｍａｘ２についても、入力輝度信号Ｙｉｎの数フィールド内の最大輝度レベルを求めるようにしてもよい。
【００３７】
比較回路８０２は、入力最大輝度レベルＹｍａｘ２と第１の基準輝度レベルＹｂ１との大小関係を比較し、その比較結果を選択回路８０４へ出力する。
加算回路８０３は、入力輝度信号Ｙｉｎに乗算回路１０６の出力であるガンマ補正量Ｇｒを加算し、選択回路８０４へ出力する。
選択回路８０４は、比較回路８０２の比較結果において、入力最大輝度レベルＹｍａｘ２が第１の基準輝度レベルＹｂ１よりも大きいときは、第２の減算回路１０７の出力を、逆に入力最大輝度レベルＹｎａｘ２が第１の基準輝度レベルＹｂ１よりも小さいときは、加算回路８０３の出力を選択し、出力輝度信号Ｙｏとして出力する。
その他の構成要素については、図１と同じであるのでここではその説明を省略する。
【００３８】
図１０(ａ)は、入力最大輝度レベルＹｍａｘ２が第１の基準輝度レベルＹｂ１よりも大きい（Ｙｍａｘ２＞Ｙｂ１）ときの入力輝度輝度信号Ｙｉｎと出力輝度信号Ｙｏの関係を図示している。この入力最大輝度レベルＹｍａｘ２が第１の基準輝度レベルＹｂ１よりも大きいときは、選択回路８０４によって、第２の減算回路１０７の出力、すなわち、入力輝度信号Ｙｉｎから、ガンマ補正量Ｇｒを減算した出力を選択するため、図１０(ａ)に示すように、ガンマ補正は、輝度信号の白側の階調を抑えるような働きをする。
【００３９】
一方、図１０（ｂ）は、入力最大輝度レベルＹｍａｘ２が第１の基準輝度レベルＹｂ１よりも小さい（Ｙｍａｘ２＜Ｙｂ１）ときの入力輝度信号Ｙｉｎと出力輝度信号Ｙｏの関係を図示している。入力最大輝度レベルＹｍａｘ２が第１の基準輝度レベルＹｂ１よりも小さいときは、選択回路８０４によって、加算回路８０３の出力、すなわち、入力輝度信号Ｙｉｎに、ガンマ補正量Ｇｒを加算した出力を選択するため、図１０(ｂ)に示すように、ガンマ補正は、輝度信号の白側の階調を伸ばす逆ガンマ補正として働く。
【００４０】
以上のように構成された階調補正装置によれば、入力最大輝度レベル検出回路８０１と、入力最大輝度レベルと第１の基準輝度レベルとの大きさを比較する比較回路８０２とを設け、入力輝度信号と第1の基準輝度レベルの大小関係に応じて、輝度信号の白側の階調を抑えるガンマ補正だけでなく、入力最大輝度レベルが基準値以下の場合には、白側の輝度レベルに余裕があると判断して、白側の階調を伸ばす逆ガンマ補正を行うことができるので、映像信号における白側のダイナミックレンジを拡大でき、より鮮明でダイナミックな映像を得ることができる。
【００４１】
（実施の形態３）
図１１は、本発明の実施の形態３における階調補正装置の構成を示すブロック図である。図１１の階調補正装置は、図１の階調補正装置において、出力最大輝度レベル検出回路１０１に代えて、出力最小輝度レベル検出回路１００１を設け、さらに、ガンマ補正信号発生回路１０５に代えて、黒レベル補正信号発生回路１００２を備えたものとしたものである。上記黒レベル補正信号発生回路１００２には、外部から入力として与えられる第３の基準輝度レベルＹｂ３が入力され、第１の減算回路１０２には、外部から入力として与えられる第４の基準輝度レベルＹｂ４が入力される構成となっている。なお、通常、Ｙｂ３＞Ｙｂ４として使用する。
【００４２】
以上のように構成された階調補正装置について、以下、その動作について説明する。
出力最小輝度レベル検出回路１００１は、出力輝度信号Ｙｏの1フィード内での出力最小輝度レベルＹｍｉｎを検出し、第１の減算回路１０２へ出力する。なお、出力最小輝度レベルＹｍｉｎとしては、出力輝度信号Ｙｏの数フィールド内の最大輝度レベルを求めるようにしてもよい。
【００４３】
第１の減算回路１０２は、出力最小輝度レベルＹｍｉｎと第４の基準輝度レベルＹｂ４との差分値Ｓ２を、
Ｓ２＝Ｙｍｉｎ−Ｙｂ４…（８）
によって演算し、補正ゲイン加減量生成回路１０３へ出力する。
【００４４】
補正ゲイン加減量生成回路１０３は、差分値Ｓ２の絶対値｜Ｓ２｜が大きいときほど補正ゲインＨｇの加減量Ｈｋが大きくなるように、逆に小さいときほど補正ゲインＨｇの加減量Ｈｋが小さくなるような制御を行い、その加減量Ｈｋを補正ゲイン生成回路１０４へ出力する。このとき、差分値Ｓの正負の符号も同時に補正ゲイン生成回路１０４へ渡される。加減量Ｈｋの生成方法については、実施の形態１で示したのと同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００４５】
補正ゲイン生成回路１０４は、出力最小輝度レベルＹｍｉｎと第４の基準輝度レベルＹｂ４との大小関係に応じて、現在の補正ゲインＨｇに対して加減量Ｈｋを、加算、減算することで新たな補正ゲインＨｇを求め、乗算回路１０６へ出力する。すなわち、補正ゲイン生成回路１０４は、出力最小輝度レベルＹｍｉｎが第４の基準輝度レベルＹｂ４よりも大きい場合は、
Ｈｇ＝Ｈｇ−Ｈｋ …（９）
によって補正ゲインＨｇを求め、補正ゲインが小さくなるようにし、逆に出力最小輝度レベルＹｍｉｎが第４の基準輝度レベルＹｂ４より小さい場合には、
Ｈｇ＝Ｈｇ＋Ｈｋ …（１０）
によって補正ゲインＨｇを求め、補正ゲインが大きくなるようにする。
【００４６】
黒レベル補正信号発生回路１００２は、第３の基準輝度レベルＹｂ３に基づいて、入力輝度信号Ｙｉｎに対応する黒レベル補正信号Ｂｓを求め、乗算回路１０６へ出力する。図１２は、黒レベル補正信号発生回路１００２による入力輝度信号Ｙｉｎと黒レベル補正信号Ｂｓとの関係を図示したものである。図１２において、ｘ軸は入力輝度信号Ｙｉｎを示し、ｙ軸は黒レベル補正信号Ｂｓの値をそれぞれ表している。ｘ軸上には、第３の基準輝度レベルＹｂ３が設定されている。黒レベル補正信号発生回路１００２は、第３の基準輝度レベルＹｂ３に基づき、入力輝度信号Ｙｉｎに対する黒レベル補正信号Ｂｓを、Ｂｓ＝ｂ(Ｙｉｎ)によって求める。関数ｂ(Ｙｉｎ)は、例えば、
ｂ(Ｙｉｎ)＝ Ｙｂ３−Ｙｉｎ
ただし、（Ｙｉｎ≦Ｙｂ３）…(８)
で表すことができる。
【００４７】
乗算回路１０６は、黒レベル補正信号Ｂｓに補正ゲインＨｇを乗算することで黒レベル補正量Ｂｒを求め、第２の減算回路１０７に出力する。
図１３は、黒レベル補正量Ｂｒと入力輝度信号Ｙｉｎとの関係を図示したものである。図１３において、直線特性Ｔ３は、補正ゲインＨｇが大きい場合の特性であり、直線特性Ｔ４は、補正ゲインＨｇが小さい場合の特性をそれぞれ示している。図１３から明らかなように、補正ゲインＨｇが大きいほど、黒レベル補正量Ｂｒは大きい値となる。
【００４８】
そして、第２の減算回路１０７は、入力輝度信号Ｙｉｎから黒レベル補正量Ｂｒを減算し、それを出力輝度信号Ｙｏとして求める。図１４は、入力輝度信号Ｙｉｎと出力輝度信号Ｙｏとの関係を図示したものである。図１４において、入出力特性Ｌ３は、無補正時の特性であり、入出力特性Ｌ４は、黒レベル補正が弱くかかる場合であり、入出力特性Ｌ５は、黒レベル補正が強くかかる場合をそれぞれ示している。図１４から明らかなように、第２の減算回路１０７から出力される出力輝度信号Ｙｏは、黒側の階調を、黒レベル補正によって伸ばされている。また、出力輝度信号Ｙｏは、出力最小輝度レベルＹｍｉｎが、第４の基準輝度レベルＹｂ４と等しくなるようなデジタルのフィードバック制御によって第２の減算回路１０７から出力されている。
なお、本実施の形態における補正ゲイン加減量生成回路１０３及び、補正ゲイン生成回路１０４については、別々のブロック回路にて示したが、ＣＰＵ等の共通演算処理回路を使って実現することも可能である。
【００４９】
以上のように構成された本実施の形態にかかる階調補正装置によれば、実施の形態１と同様に、補正ゲイン加減量生成回路１０３と、補正ゲイン生成回路１０４とを備えたことにより、デジタルのフィードバック制御においても応答性よく出力最大輝度レベルＹｍｉｎと第４の基準輝度レベルＹｂ４とを等しくするようなフィードバック制御が可能となり、従来アナログのフィードバック制御で行われていた階調補正の１つである黒レベル補正を、デジタルのフィードバック制御によって実現することができる。
【００５０】
なお、本実施の形態３における第３の基準輝度レベルＹｂ３及び、第４の基準輝度レベルＹｂ４についても、外部から任意に設定が可能であり、このような構成を用いることにより、製造段階において実際の映像をモニタしながら、第３の基準輝度レベルＹｂ３及び、第４の基準輝度レベルＹｂ４を調整することで、黒レベル補正の効果を制御し、細かな絵作りを行うことができる。
【００５１】
（実施の形態４）
図１５は本発明の実施の形態４における階調補正装置の構成を示すブロック図である。図１５の階調補正装置は、図１で示した階調補正装置のガンマ補正機構と、図１１による黒レベル補正機構の両方を兼ね備えた階調補正装置となっている。すなわち、入力輝度信号Ｙｉｎに対して黒側の階調を伸ばす黒レベル補正を行った後、黒レベル補正された輝度信号に対して白側の階調を抑えるガンマ補正を行って出力輝度信号Ｙｏを得る構成となっている。
【００５２】
図１５において、Ａは共通演算処理部であり、図１及び図１１における第１の減算回路１０２と補正ゲイン加減量生成回路１０３と補正ゲイン生成回路１０４を含んでいる。この共通演算処理部Ａでは、黒レベル補正の補正ゲインＨｂｇとガンマ補正の補正ゲインＨｇｇを時分割処理によって求める。図１６は補正ゲインＨｂｇ及びＨｇｇを時分割処理によって求める方法の一例を示している。すなわち、上記共通演算処理部Ａでは垂直同期信号Ｖのタイミングによって新たな補正ゲインＨｂｇ及びＨｇｇを求めるという一連の演算処理を繰り返している。
ここで時分割処理を行うタイミングパルスとして垂直同期信号Ｖを用いて説明したが、例えば、水平同期信号などの他のタイミングパルスを用いるようにしてもよい。
【００５３】
図１７は入力輝度信号Ｙｉｎと出力輝度信号Ｙｏとの関係を示した図であり、図において、入出力特性ＬＡは無補正時の特性であり、入出力特性ＬＢは黒レベル補正とガンマレベル補正の両方を作用させた場合の特性をそれぞれ示している。図１７によれば、出力輝度信号Ｙｏは入力輝度信号Ｙｉｎが小さいとき、すなわち輝度レベルが低いときは黒レベル補正を行うことで黒側の階調を伸ばして出力され、逆に入力輝度信号Ｙｉｎが大きいとき、すなわち輝度レベルが大きいときはガンマ補正を行うことで白側の階調を押さえ込むようにしている。
【００５４】
このような構成とすることで、入力輝度信号Ｙｉｎに対して、黒側、白側の両方の階調補正を行うことができ、実施の形態２、３に比べて、より鮮明でダイナミックな映像を得ることができる。
なお、本実施の形態４では黒レベル補正を行った後にガンマ補正を行う構成を例に挙げて説明したが、ガンマ補正を先に行って、その信号に対して黒レベル補正を行う場合においても同様の効果を得ることができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１にかかる階調補正装置によれば、映像の入力輝度信号に対して所定の特性を持った出力が得られるように出力輝度信号に応じて入力輝度信号に対して補正を行う階調補正装置であって、階調補正済みの出力輝度信号の出力最大輝度レベルを検出する出力最大輝度レベル検出手段と、上記出力最大輝度レベル検出手段の出力である出力最大輝度レベルと、外部から与えられる第１の基準輝度レベルとの差分値を演算する第１の減算手段と、上記第１の減算手段の出力である差分値の絶対値が大きいときほど、出力である加減量の変化分が大きくなるような特性曲線に基づき、上記差分値に応じた所定の加減量を出力する補正ゲイン加減量生成手段と、上記補正ゲイン加減量生成手段の出力である加減量を、補正ゲインに対して加算、もしくは減算して補正ゲインとして出力する補正ゲイン生成手段と、外部から与えられる第２の基準輝度レベルに基いて、上記入力輝度信号に対するガンマ補正信号の発生を行うガンマ補正信号発生手段と、上記ガンマ補正信号発生手段の出力であるガンマ補正信号に上記補正ゲイン生成手段の出力である補正ゲインを乗算することで、ガンマ補正量として出力する乗算手段と、上記入力輝度信号から上記乗算手段の出力であるガンマ補正量を減算することで上記入力輝度信号に対してガンマ補正を行う第２の減算手段とを備えたものとしたので、デジタルのフィードバック制御においても応答性よく所定の輝度レベルに収束でき、従来アナログのフィードバック制御で行われていた階調補正の１つであるガンマ補正を、デジタルのフィードバック制御によって実現することができるという効果が得られる。
【００５６】
また、本発明の請求項２にかかる階調補正装置によれば、請求項１記載の階調補正装置において、上記第１の基準輝度レベル及び、第２の基準輝度レベルとして、受像管に映し出される映像がブルーミングする輝度レベルであるブルーミング輝度レベルを用いるようにしたので、出力輝度信号の出力最大輝度レベルがブルーミング輝度レベル以上になることを防ぐことができるため、ＣＲＴ特有の現象であるブルーミングを低減することに有効な階調補正を行うことができるという効果が得られる。
【００５７】
また、本発明の請求項３にかかる階調補正装置によれば、請求項１記載の階調補正装置において、入力輝度信号の最大輝度レベルを検出する入力最大輝度レベル検出手段と、上記入力最大輝度レベル検出手段の出力である入力最大輝度レベルと、上記第１の基準輝度レベルとを比較する比較手段と、上記入力輝度信号に上記乗算手段の出力であるガンマ補正量を加算することで、入力輝度信号をガンマ補正する加算手段と、上記第２の減算手段の出力と、上記加算手段の出力とを、上記比較手段の比較結果に応じて切り替えて出力する出力選択手段とを備え、上記比較手段において、上記入力最大輝度レベルが上記第１の基準輝度レベルよりも大きい場合は、上記第２の減算手段の出力を上記選択手段によって選択して出力することでガンマ補正を行い、一方、上記入力最大輝度レベルが上記第１の基準輝度レベルよりも小さい場合は、上記加算手段の出力を上記選択手段によって選択して出力することで、輝度信号の白側の階調を伸ばす逆ガンマ補正を行うものとしたので、映像信号における白側のダイナミックレンジを拡大でき、より鮮明でダイナミックな映像を得ることができるという効果が得られる。
【００５８】
また、本発明の請求項４にかかる階調補正装置によれば、映像の入力輝度信号に対して所定の特性を持った出力が得られるように出力輝度信号に応じて入力輝度信号に対して補正を行う階調補正装置であって、階調補正済みの出力輝度信号の出力最小輝度レベルを検出する出力最小輝度レベル検出手段と、上記出力最小輝度レベル検出手段の出力である出力最小輝度レベルと、外部から与えられる第１の基準輝度レベルとの差分値を演算する第１の減算手段と、上記第１の減算手段の出力である差分値の絶対値が大きいときほど、出力である加減量の変化分が大きくなるような特性曲線に基づき、上記差分値に応じた所定の加減量を出力する補正ゲイン加減量生成手段と、上記補正ゲイン加減量生成手段の出力である加減量を、補正ゲインに対して加算、もしくは減算して補正ゲインとして出力する補正ゲイン生成手段と、外部から与えられる第２の基準輝度レベルに基いて、上記入力輝度信号に対する黒レベル補正信号の発生を行う黒レベル補正信号発生手段と、上記黒レベル補正信号発生手段の出力である黒レベル補正信号に上記補正ゲイン生成手段の出力である補正ゲインを乗算することで、黒レベル補正量として出力する乗算手段と、上記入力輝度信号から上記乗算手段の出力である黒レベル補正量を減算することで上記入力輝度信号に対して黒レベル補正を行う第２の減算手段とを備えたものとしたので、デジタルのフィードバック制御においても応答性よく所定の輝度レベルに収束でき、従来アナログのフィードバック制御で行われていた階調補正の１つであるガンマ補正を、デジタルのフィードバック制御によって実現することができるという効果が得られる。
【００５９】
また、この発明の請求項５にかかる階調補正装置によれば、映像の入力輝度信号に対して所定の特性を持った出力が得られるように出力輝度信号に応じて入力輝度信号に対して補正を行う階調補正装置であって、上記入力輝度信号に対しガンマ補正を行うガンマ補正機構と、該ガンマ補正機構によりガンマ補正された輝度信号に対し黒レベル補正を行い上記出力輝度信号を得る黒レベル補正機構とからなり、上記ガンマ補正機構は、該ガンマ補正機構による階調補正済みの出力輝度信号の出力最大輝度レベルを検出する出力最大輝度レベル検出手段と、上記出力最大輝度レベル検出手段の出力である出力最大輝度レベルと、外部から与えられる第１の基準輝度レベルとの差分値を演算する第１の減算手段と、上記第１の減算手段の出力である差分値の絶対値が大きいときほど、出力である加減量の変化分が大きくなるような特性曲線に基づき、上記差分値に応じた所定の加減量を出力する補正ゲイン加減量生成手段と、上記補正ゲイン加減量生成手段の出力である加減量を、補正ゲインに対して加算、もしくは減算して補正ゲインとして出力する補正ゲイン生成手段と、外部から与えられる第２の基準輝度レベルに基いて、上記入力輝度信号に対するガンマ補正信号の発生を行うガンマ補正信号発生手段と、上記ガンマ補正信号発生手段の出力であるガンマ補正信号に上記補正ゲイン生成手段の出力である第１の補正ゲインを乗算することで、ガンマ補正量として出力する第１の乗算手段と、上記入力輝度信号から上記第１の乗算手段の出力であるガンマ補正量を減算することで上記入力輝度信号に対してガンマ補正を行う第２の減算手段と、を有し、上記黒レベル補正機構は、該黒レベル補正機構による階調補正済みの出力輝度信号の出力最小輝度レベルを検出する出力最小輝度レベル検出手段と、上記出力最小輝度レベル検出手段の出力である出力最小輝度レベルと、外部から与えられる第３の基準輝度レベルとの差分値を演算する第３の減算手段と、外部から与えられる第４の基準輝度レベルに基いて、上記第２の減算手段から出力される入力輝度信号に対する黒レベル補正信号の発生を行う黒レベル補正信号発生手段と、上記第３の減算手段の出力である差分値の絶対値に基づいて、上記補正ゲイン加減量生成手段、及び補正ゲイン生成手段によって得られた第２の補正ゲインと、上記黒レベル補正信号発生手段の出力とを乗算する第２の乗算手段と、上記第２の減算手段の出力から上記第２の乗算手段の出力を減算することで、上記ガンマ補正済みの輝度信号に対して黒レベル補正を行う第４の減算手段と、を有する、ものとしたので、入力輝度信号に対して、黒側、白側の両方の階調補正を行うことができ、さらに鮮明でダイナミックな映像を得ることができるという効果が得られる。
【００６０】
また、本発明の請求項６にかかる階調補正装置によれば、映像の入力輝度信号に対して所定の特性を持った出力が得られるように出力輝度信号に応じて入力輝度信号に対して補正を行う階調補正装置であって、上記入力輝度信号に対し黒レベル補正を行う黒レベル補正機構と、該黒レベル補正機構により黒レベル補正された輝度信号に対しガンマ補正を行い上記出力輝度信号を得るガンマ補正機構とからなり、上記黒レベル補正機構は、該黒レベル補正機構による階調補正済みの出力輝度信号の出力最小輝度レベルを検出する出力最小輝度レベル検出手段と、上記出力最小輝度レベル検出手段の出力である出力最小輝度レベルと、外部から与えられる第１の基準輝度レベルとの差分値を演算する第１の減算手段と、上記第１の減算手段の出力である差分値の絶対値が大きいときほど、出力である加減量の変化分が大きくなるような特性曲線に基づき、上記差分値に応じた所定の加減量を出力する補正ゲイン加減量生成手段と、上記補正ゲイン加減量生成手段の出力である加減量を、補正ゲインに対して加算、もしくは減算して第1の補正ゲインとして出力する補正ゲイン生成手段と、外部から与えられる第２の基準輝度レベルに基いて、上記入力輝度信号に対する黒レベル補正信号の発生を行う黒レベル補正信号発生手段と、上記黒レベル補正信号発生手段の出力である黒レベル補正信号に上記補正ゲイン生成手段の出力である第1の補正ゲインを乗算することで、黒レベル補正量として出力する第１の乗算手段と、上記入力輝度信号から上記第１の乗算手段の出力である黒レベル補正量を減算することで上記入力輝度信号に対して黒レベル補正を行う第２の減算手段と、を有し、上記ガンマ補正機構は、該ガンマ補正機構による階調補正済みの出力輝度信号の出力最大輝度レベルを検出する出力最大輝度レベル検出手段と、上記出力最大輝度レベル検出手段の出力である出力最大輝度レベルと、外部から与えられる第３の基準輝度レベルとの差分値を演算する第３の減算手段と、外部から与えられる第４の基準輝度レベルに基いて、上記第２の減算手段から出力される輝度信号に対するガンマ補正信号の発生を行うガンマ補正信号発生手段と、上記第３の減算手段の出力である差分値の絶対値に基づいて、上記補正ゲイン加減量生成手段、及び補正ゲイン生成手段によって得られる第２の補正ゲインと、上記ガンマ補正信号発生手段の出力とを乗算する第２の乗算手段と、上記第２の減算手段の出力から上記第２の乗算手段の出力を減算することで、上記黒レベル補正済みの輝度信号に対してガンマ補正を行う第４の減算手段と、を有する、ものとしたので、入力輝度信号に対して、黒側、白側の両方の階調補正を行うことができ、さらに鮮明でダイナミックな映像を得ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における階調補正装置の構成を示すブロック図である。
【図２】上記実施の形態１にかかる階調補正装置の全体的な動作を説明するためのフローチャートを記載した図である。
【図３】上記実施の形態１にかかる階調補正装置の補正ゲイン加減量生成回路における加減量Ｈｋの生成方法について説明するためのフローチャートを記載した図である。
【図４】上記実施の形態１にかかる階調補正装置の補正ゲイン加減量生成回路における、加減量Ｈｋと絶対値｜Ｓ｜との関係の一例を示した図である。
【図５】上記実施の形態１にかかる階調補正装置のガンマ補正信号発生回路による入力輝度信号Ｙｉｎとガンマ補正信号Ｇｓとの関係を図示した図である。
【図６】上記実施の形態１にかかる階調補正装置のガンマ補正量Ｇｒと入力輝度信号Ｙｉｎとの関係を示した図である。
【図７】上記実施の形態１にかかる階調補正装置の入力輝度信号Ｙｉｎと出力輝度信号Ｙｏとの関係を示した図である。
【図８】上記実施の形態１にかかる階調補正装置の変形例に係わる階調補正装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態２かかる階調補正装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】上記実施の形態２にかかる入力輝度信号Ｙｉｎと出力輝度信号 Ｙｏとの関係を示した図である。
【図１１】本発明の実施の形態３にかかる階調補正装置の構成を示すブロック図のである。
【図１２】上記実施の形態３にかかる階調補正装置の黒レベル補正信号発生回路による入力輝度信号Ｙｉｎと黒レベル補正信号Ｂｓとの関係を示した図である。
【図１３】上記実施の形態３にかかる階調補正装置の黒レベル補正量Ｂｒと入力輝度信号Ｙｉｎとの関係を示した図である。
【図１４】上記実施の形態３にかかる階調補正装置における、入力輝度信号Ｙｉｎと出力輝度信号Ｙｏとの関係を示した図である。
【図１５】本発明の実施の形態４にかかる階調補正装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】上記実施の形態４にかかる階調補正装置における、補正ゲインＨｂｇとＨｇｇを時分割によって求める方法の一例を説明するための図である。
【図１７】上記実施の形態４にかかる階調補正装置における、入力輝度信号Ｙｉｎと出力輝度信号Ｙｏとの関係を示した図である。
【図１８】従来の輝度信号に対する階調補正装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】従来の輝度信号に対する階調補正装置における、入出力特性を示した図である。
【符号の説明】
１０１ 出力最大輝度レベル検出回路
１０２、１０７ 減算回路
１０３ 補正ゲイン加減量生成回路
１０４ 補正ゲイン生成回路
１０５ ガンマ補正信号発生回路
１０６ 乗算回路
Ｙｉｎ 入力輝度信号
Ｙｏ 出力輝度信号
Ｖ 垂直同期信号
Ｙｂ１、Ｙｂ２ 基準輝度レベル
Ｓ 差分値
Ｋ１〜Ｋ４ 比較レベル
Ｊ１〜Ｊ４、Ｈｋ 加減量
Ｇｓ ガンマ補正信号
ＳＬａ、ＳＬｂ、ＳＬｃ スライスレベル
Ｇｒ ガンマ補正量
Ｔ１、Ｔ２ 折れ線特性
Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２ 入出力特性
Ｙｂｕｌ ブルーミング輝度レベル
８０１ 入力最大輝度レベル検出回路
８０２ 比較回路
８０３ 加算回路
８０４ 選択回路
１００１ 出力最小輝度レベル検出回路
１００２ 黒レベル補正信号発生回路
Ｙｂ３、Ｙｂ４ 基準輝度レベル
Ｂｓ 黒レベル補正信号
Ｂｒ 黒レベル補正量
Ｔ３、Ｔ４ 折れ線特性
Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５ 入出力特性
【発明の属する技術分野】
本発明は映像を表示する機器において、映像の輝度信号の階調補正を行う階調補正装置に関し、特にアナログで行われていたフィードバック補正をデジタルにて行う構成を有するものに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カラーテレビジョン受像機の大型化にともない、画像をより鮮明にダイナミックに映し出すために、映像の輝度信号に対して黒側に階調を伸ばす黒レベル補正回路やガンマ補正回路等の階調補正装置を設ける場合が多くなってきている。また、階調補正の精度をより向上させるために、デジタル信号処理技術を用いることが多くなってきている。
【０００３】
図１８は、例えば、特開平４−３７２６３号公報に示された従来の輝度信号に対する階調補正装置のブロック構成図を示している。図１８の階調補正装置は、最大輝度レベル検出回路１４０１と、該最大輝度レベル検出回路１４０１の出力と基準値とを比較する比較回路１４０２と、該比較回路１４０４の出力に基づいてガンマ補正を行うガンマ補正回路１４０３と、陰極線管（ＣＲＴ）にＲＧＢ信号を供給するマトリックス回路１４０４と、ＣＲＴ１４０５とを備えている。
【０００４】
以下、動作について説明する。最大輝度レベル検出回路１４０１は、出力輝度信号Ｂを入力とし、出力輝度信号Ｂの１フィールド内の最大輝度レベルＣを検出し、これを比較回路１４０２へ出力する。
比較回路１４０２では、最大輝度レベルＣと外部から入力される基準輝度レベルＤとを比較し、その比較信号Ｅをガンマ補正回路１４０３へ出力する。
【０００５】
ガンマ補正回路１４０３は、上記比較信号Ｅの値に応じてガンマ補正ゲインを制御し、入力輝度信号Ａに対してガンマ補正を行い、図１９(ａ)、(ｂ)に示すようなガンマ補正特性をもった出力輝度信号Ｂを出力する。つまり、最大輝度レベルＣが基準輝度レベルＤよりも大きい場合は、図１９(ａ)に示すように、白側の階調を抑えるようなガンマ補正を行い、最大輝度レベルＣが基準輝度レベルＤよりも小さい場合は、図１９(ｂ)に示すように白側の階調を伸ばす逆ガンマ補正を行うことによって、出力輝度信号Ｂを得、マトリックス回路１４０４へ出力される。
【０００６】
マトリックス回路１４０４では、出力輝度信号Ｂと、色信号Ｃｉｎとをマトリックス演算することにより、出力信号Ｒ(赤)、Ｇ（緑）、Ｂ(青)を求め、これらをＣＲＴ１４０５へ出力する。
そして、上記出力信号Ｒ、Ｇ、ＢによってＣＲＴ１４０５をドライブすることで階調補正された映像を得る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の階調補正装置は以上のように構成されており、最大輝度レベル検出回路１４０１の出力である最大輝度レベルＣと、基準輝度レベルＤとの比較を比較回路１４０２にて行い、その比較信号Ｅに応じてガンマ補正ゲインを制御することで、出力輝度信号Ｂと基準輝度信号Ｄとが等しくなるようなアナログのフィードバック制御によって、階調補正が行われている。しかしながら、上述したように、近年の映像信号処理におけるデジタル化の流れの中で、前記階調補正装置におけるアナログで行っていたフィードバック制御もデジタルのフィードバック制御に移行する必要がある。
【０００８】
この発明は以上のような現状に鑑みてなされたもので、デジタルにおいてもフィードバック処理を用いた階調補正を行うことができ、しかも高い精度での制御を可能とする階調補正装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１にかかる階調補正装置は、映像の入力輝度信号に対して所定の特性を持った出力が得られるように出力輝度信号に応じて入力輝度信号に対して補正を行う階調補正装置であって、階調補正済みの出力輝度信号の出力最大輝度レベルを検出する出力最大輝度レベル検出手段と、上記出力最大輝度レベル検出手段の出力である出力最大輝度レベルと、外部から与えられる第１の基準輝度レベルとの差分値を演算する第１の減算手段と、上記第１の減算手段の出力である差分値の絶対値が大きいときほど、出力である加減量の変化分が大きくなるような特性曲線に基づき、上記差分値に応じた所定の加減量を出力する補正ゲイン加減量生成手段と、上記補正ゲイン加減量生成手段の出力である加減量を、補正ゲインに対して加算、もしくは減算して補正ゲインとして出力する補正ゲイン生成手段と、外部から与えられる第２の基準輝度レベルに基いて、上記入力輝度信号に対するガンマ補正信号の発生を行うガンマ補正信号発生手段と、上記ガンマ補正信号発生手段の出力であるガンマ補正信号に上記補正ゲイン生成手段の出力である補正ゲインを乗算することで、ガンマ補正量として出力する乗算手段と、上記入力輝度信号から上記乗算手段の出力であるガンマ補正量を減算することで上記入力輝度信号に対してガンマ補正を行う第２の減算手段とを備えたものである。
【００１０】
また、本発明の請求項２にかかる階調補正装置は、請求項１記載の階調補正装置において、上記第１の基準輝度レベル及び、第２の基準輝度レベルとして、受像管に映し出される映像がブルーミングする輝度レベルであるブルーミング輝度レベルを用いるものである。
【００１１】
また、本発明の請求項３にかかる階調補正装置は、請求項１記載の階調補正装置において、入力輝度信号の最大輝度レベルを検出する入力最大輝度レベル検出手段と、上記入力最大輝度レベル検出手段の出力である入力最大輝度レベルと、上記第１の基準輝度レベルとを比較する比較手段と、上記入力輝度信号に上記乗算手段の出力であるガンマ補正量を加算することで、入力輝度信号をガンマ補正する加算手段と、上記第２の減算手段の出力と、上記加算手段の出力とを、上記比較手段の比較結果に応じて切り替えて出力する出力選択手段とを備え、上記比較手段において、上記入力最大輝度レベルが上記第１の基準輝度レベルよりも大きい場合は、上記第２の減算手段の出力を上記選択手段によって選択して出力することでガンマ補正を行い、一方、上記入力最大輝度レベルが上記第１の基準輝度レベルよりも小さい場合は、上記加算手段の出力を上記選択手段によって選択して出力することで、輝度信号の白側の階調を伸ばす逆ガンマ補正を行うものである。
【００１２】
また、本発明の請求項４にかかる階調補正装置は、映像の入力輝度信号に対して所定の特性を持った出力が得られるように出力輝度信号に応じて入力輝度信号に対して補正を行う階調補正装置であって、階調補正済みの出力輝度信号の出力最小輝度レベルを検出する出力最小輝度レベル検出手段と、上記出力最小輝度レベル検出手段の出力である出力最小輝度レベルと、外部から与えられる第１の基準輝度レベルとの差分値を演算する第１の減算手段と、上記第１の減算手段の出力である差分値の絶対値が大きいときほど、出力である加減量の変化分が大きくなるような特性曲線に基づき、上記差分値に応じた所定の加減量を出力する補正ゲイン加減量生成手段と、上記補正ゲイン加減量生成手段の出力である加減量を、補正ゲインに対して加算、もしくは減算して補正ゲインとして出力する補正ゲイン生成手段と、外部から与えられる第２の基準輝度レベルに基いて、上記入力輝度信号に対する黒レベル補正信号の発生を行う黒レベル補正信号発生手段と、上記黒レベル補正信号発生手段の出力である黒レベル補正信号に上記補正ゲイン生成手段の出力である補正ゲインを乗算することで、黒レベル補正量として出力する乗算手段と、上記入力輝度信号から上記乗算手段の出力である黒レベル補正量を減算することで上記入力輝度信号に対して黒レベル補正を行う第２の減算手段とを備えたものである。
【００１３】
また、この発明の請求項５にかかる階調補正装置は、映像の入力輝度信号に対して所定の特性を持った出力が得られるように出力輝度信号に応じて入力輝度信号に対して補正を行う階調補正装置であって、上記入力輝度信号に対しガンマ補正を行うガンマ補正機構と、該ガンマ補正機構によりガンマ補正された輝度信号に対し黒レベル補正を行い上記出力輝度信号を得る黒レベル補正機構とからなり、上記ガンマ補正機構は、該ガンマ補正機構による階調補正済みの出力輝度信号の出力最大輝度レベルを検出する出力最大輝度レベル検出手段と、上記出力最大輝度レベル検出手段の出力である出力最大輝度レベルと、外部から与えられる第１の基準輝度レベルとの差分値を演算する第１の減算手段と、上記第１の減算手段の出力である差分値の絶対値が大きいときほど、出力である加減量の変化分が大きくなるような特性曲線に基づき、上記差分値に応じた所定の加減量を出力する補正ゲイン加減量生成手段と、上記補正ゲイン加減量生成手段の出力である加減量を、補正ゲインに対して加算、もしくは減算して補正ゲインとして出力する補正ゲイン生成手段と、外部から与えられる第２の基準輝度レベルに基いて、上記入力輝度信号に対するガンマ補正信号の発生を行うガンマ補正信号発生手段と、上記ガンマ補正信号発生手段の出力であるガンマ補正信号に上記補正ゲイン生成手段の出力である第１の補正ゲインを乗算することで、ガンマ補正量として出力する第１の乗算手段と、上記入力輝度信号から上記第１の乗算手段の出力であるガンマ補正量を減算することで上記入力輝度信号に対してガンマ補正を行う第２の減算手段と、を有し、上記黒レベル補正機構は、該黒レベル補正機構による階調補正済みの出力輝度信号の出力最小輝度レベルを検出する出力最小輝度レベル検出手段と、上記出力最小輝度レベル検出手段の出力である出力最小輝度レベルと、外部から与えられる第３の基準輝度レベルとの差分値を演算する第３の減算手段と、外部から与えられる第４の基準輝度レベルに基いて、上記第２の減算手段から出力される入力輝度信号に対する黒レベル補正信号の発生を行う黒レベル補正信号発生手段と、上記第３の減算手段の出力である差分値の絶対値に基づいて、上記補正ゲイン加減量生成手段、及び補正ゲイン生成手段によって得られた第２の補正ゲインと、上記黒レベル補正信号発生手段の出力とを乗算する第２の乗算手段と、上記第２の減算手段の出力から上記第２の乗算手段の出力を減算することで、上記ガンマ補正済みの輝度信号に対して黒レベル補正を行う第４の減算手段と、を有する、ものである。
【００１４】
また、本発明の請求項６にかかる階調補正装置は、映像の入力輝度信号に対して所定の特性を持った出力が得られるように出力輝度信号に応じて入力輝度信号に対して補正を行う階調補正装置であって、上記入力輝度信号に対し黒レベル補正を行う黒レベル補正機構と、該黒レベル補正機構により黒レベル補正された輝度信号に対しガンマ補正を行い上記出力輝度信号を得るガンマ補正機構とからなり、上記黒レベル補正機構は、該黒レベル補正機構による階調補正済みの出力輝度信号の出力最小輝度レベルを検出する出力最小輝度レベル検出手段と、上記出力最小輝度レベル検出手段の出力である出力最小輝度レベルと、外部から与えられる第１の基準輝度レベルとの差分値を演算する第１の減算手段と、上記第１の減算手段の出力である差分値の絶対値が大きいときほど、出力である加減量の変化分が大きくなるような特性曲線に基づき、上記差分値に応じた所定の加減量を出力する補正ゲイン加減量生成手段と、上記補正ゲイン加減量生成手段の出力である加減量を、補正ゲインに対して加算、もしくは減算して第1の補正ゲインとして出力する補正ゲイン生成手段と、外部から与えられる第２の基準輝度レベルに基いて、上記入力輝度信号に対する黒レベル補正信号の発生を行う黒レベル補正信号発生手段と、上記黒レベル補正信号発生手段の出力である黒レベル補正信号に上記補正ゲイン生成手段の出力である第1の補正ゲインを乗算することで、黒レベル補正量として出力する第１の乗算手段と、上記入力輝度信号から上記第１の乗算手段の出力である黒レベル補正量を減算することで上記入力輝度信号に対して黒レベル補正を行う第２の減算手段と、を有し、上記ガンマ補正機構は、該ガンマ補正機構による階調補正済みの出力輝度信号の出力最大輝度レベルを検出する出力最大輝度レベル検出手段と、上記出力最大輝度レベル検出手段の出力である出力最大輝度レベルと、外部から与えられる第３の基準輝度レベルとの差分値を演算する第３の減算手段と、外部から与えられる第４の基準輝度レベルに基づいて、上記第２の減算手段から出力される輝度信号に対するガンマ補正信号の発生を行うガンマ補正信号発生手段と、上記第３の減算手段の出力である差分値の絶対値に基づいて、上記補正ゲイン加減量生成手段、及び補正ゲイン生成手段によって得られる第２の補正ゲインと、上記ガンマ補正信号発生手段の出力とを乗算する第２の乗算手段と、上記第２の減算手段の出力から上記第２の乗算手段の出力を減算することで、上記黒レベル補正済みの輝度信号に対してガンマ補正を行う第４の減算手段と、を有する、ものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１にかかる階調補正装置について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施の形態１における階調補正装置の構成を示すブロック図である。図1に示すように、階調補正装置は、出力輝度信号Ｙoの最大輝度レベルを検出する出力最大輝度レベル検出回路１０１と、出力最大輝度レベル検出回路１０１の出力から第1の基準輝度レベルＹｂ１を減算する第１の減算回路１０２と、第１の減算回路１０２の出力に基づいて補正ゲイン加減量を演算する補正ゲイン加減量生成回路１０３と、補正ゲイン加減量生成回路１０３に応じた係数である補正ゲインを生成する補正ゲイン生成回路１０４と、入力輝度信号Ｙｉｎと第２の基準輝度信号Ｙｂ２とを入力としてガンマ補正信号を発生するガンマ補正信号発生回路１０５と、該ガンマ補正信号発生回路１０５と上記補正ゲイン生成回路１０４の出力とを乗算する乗算回路１０６と、上記入力輝度信号Ｙｉｎから上記乗算回路１０６の出力を減算する第２の減算回路１０７とを備えている。なお、Ｖは垂直同期信号であり、上記出力最大輝度レベル検出回路１０１に入力されている。
【００１６】
以上のように構成された階調補正装置について、以下その動作について図２のフローチャートを参照しつつ説明する。
処理が開始されると、ステップＳ２００において、出力最大輝度レベル検出回路１０１は、出力輝度信号Ｙｏの1フィード内での出力最大輝度レベルＹｍａｘを検出し、第１の減算回路１０２へ出力する。出力最大輝度レベルＹｍａｘとしては、出力輝度信号Ｙｏの数フィールド内の最大輝度レベルを求めてもよい。
【００１７】
そしてステップＳ２０１において、第１の減算回路１０２は、出力最大輝度レベルＹｍａｘと外部より入力として与えられる第１の基準輝度レベルＹｂ１との差分値Ｓを、
Ｓ＝ Ｙｍａｘ−Ｙｂ１ …（１）
によって演算し、補正ゲイン加減量生成回路１０３へ出力する。
【００１８】
ステップＳ２０２において、補正ゲイン加減量生成回路１０３は、差分値Ｓの絶対値｜Ｓ｜が大きいときほど補正ゲインＨｇの加減量Ｈｋが大きくなるように、逆に小さいときほど補正ゲインＨｇの加減量Ｈｋが小さくなるような制御を行い、その加減量Ｈｋを補正ゲイン生成回路１０４へ出力する。このとき、差分値Ｓの正負の符号も同時に補正ゲイン生成回路１０４へ渡される。以下に補正ゲイン加減量生成回路１０３の動作について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図３は、補正ゲイン加減量生成回路における加減量Ｈｋの生成方法についてフローチャートで示したものである。図３において、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４(Ｋ１＜Ｋ２＜Ｋ３＜Ｋ４)は、絶対値｜Ｓ｜の大きさを判断するために用いる任意に設定可能な比較レベルであり、Ｊ１、Ｊ２、Ｊ３、Ｊ４(Ｊ１＜Ｊ２＜Ｊ３＜Ｊ４)は、絶対値｜Ｓ｜の大きさに適応した加減量Ｈｋを表している。ここでＪ１〜Ｊ４の値は、任意に設定可能である。加減量Ｈｋは、図２に示したフローに従い、絶対値｜Ｓ｜の大きさに応じて、Ｊ１〜Ｊ４のいずれかの値をとる。
【００２０】
図４は、補正ゲイン加減量生成回路１０３における、加減量Ｈｋと絶対値｜Ｓ｜との関係の一例を示したものである。
図４に示すように、補正ゲイン加減量生成回路１０３は、絶対値｜Ｓ｜が大きいときほど加減量Ｈｋを大きくし、逆に絶対値｜Ｓ｜が小さいときほど加減量Ｈｋを小さくするように働く。
【００２１】
ステップＳ２０３において、補正ゲイン生成回路１０４は、出力最大輝度レベルＹｍａｘと第１の基準輝度レベルＹｂ１の大小関係に応じて、現在の補正ゲインＨｇに対して加減量Ｈｋを、加算，減算することで新たな補正ゲインＨｇを求め、乗算回路１０６へ出力する。すなわち、補正ゲイン生成回路１０４は、出力最大輝度レベルＹｍａｘが第１の基準輝度レベルＹｂ１よりも大きい場合は、
Ｈｇ＝Ｈｇ＋Ｈｋ …（２）
によって補正ゲインＨｇを求め、補正ゲインが大きくなるようにし、逆に出力最大輝度レベルＹｍａｘが第１の基準輝度レベルＹｂ１より小さい場合には、
Ｈｇ＝Ｈｇ―Ｈｋ …（３）
によって補正ゲインＨｇを求め、補正ゲインが小さくなるようにする。
【００２２】
なお、ＹｍａｘがＹｂ１と等しい場合にはフィードバックが収束していることになるので、加減量Ｈｋはゼロとなり、補正ゲインＨｇの大きさは一定となる。
ステップＳ２０４において、ガンマ補正信号発生回路１０５は、外部より入力として与えられる第２の基準輝度レベルＹｂ２に基づいて、入力輝度信号Ｙｉｎに対応するガンマ補正信号Ｇｓを求め、乗算回路１０６へ出力する。
【００２３】
図５は、ガンマ補正信号発生回路１０５による入力輝度信号Ｙｉｎとガンマ補正信号Ｇｓの関係を図示したものである。図５において、ｘ軸は入力輝度信号Ｙｉｎを、ｙ軸はガンマ補正信号Ｇｓの値をそれぞれ表している。ｘ軸上には、第２の基準輝度レベルＹｂ２に基づいて設定されるスライスレベルＳＬａ，ＳＬｂ、ＳＬｃ（ＳＬａ＜ＳＬｂ＜ＳＬｃ）が設定されている。ガンマ補正信号発生回路１０５は、これらのスライスレベルＳＬａ、ＳＬｂ、ＳＬｃに基づいて、入力輝度信号Ｙｉｎに対するガンマ補正信号Ｇｓを、図５のような折れ線特性として出力する。ガンマ補正信号Ｇｓは、Ｇｓ＝ｇ（Ｙｉｎ）によって求められ、関数ｇ（Ｙｉｎ）は、例えば、
ｇ（Ｙｉｎ）＝０
ただし、（Ｙｉｎ≦ＳＬａ）…（４）
ｇ（Ｙｉｎ)＝Ｙｉｎ−ＳＬａ
ただし、（ＳＬａ<Ｙｉｎ≦ＳＬｂ）…（５）
ｇ(Ｙｉｎ)＝(Ｙｉｎ−ＳＬａ)＋（Ｙｉｎ−ＳＬｂ)
ただし、（ＳＬｂ<Ｙｉｎ≦ＳＬｃ)…（６）
ｇ（Ｙｉｎ）＝（Ｙｉｎ−ＳＬａ）＋（Ｙｉｎ−ＳＬｂ）＋（Ｙｉｎ−ＳＬｃ）
ただし、（ＳＬｃ<Ｙ）…（７）
で表すことができる。
【００２４】
つまり、ガンマ補正信号Ｇｓは、入力輝度信号Ｙｉｎのレベルが図４におけるＡの領域である場合は（４）式によって求まり、Ｂの領域である場合は（５）式によって求まり、Ｃの領域である場合は（６）式によって求まり、Ｄの領域である場合は（７）式によって求まる。
【００２５】
このように入力輝度信号ＹｉｎとスライスレベルＳＬａ、ＳＬｂ、ＳＬｃとの差分値を求め、それぞれの差分値を加算することによって、入力輝度信号Ｙｉｎに対するガンマ補正信号Ｇｓを図５の折れ線特性として得ることができる。なお、本実施例では、３つのスライスレベルを第２の基準輝度レベルＹｂ２に基づいて求めているが、これら３つのスライスレベルを外部から入力するようにしてもよい。また、ガンマ補正信号Ｇｓを３点のスライスレベルによって求めているが、３点以上もしくは、３点以下のスライスレベルを用いて求めるようにしてもよい。
【００２６】
ステップＳ２０５において、乗算回路１０６は、ガンマ補正信号Ｇｓに補正ゲインＨｇを乗算することで、ガンマ補正量Ｇｒを求め、第２の減算回路１０７に出力する。
【００２７】
図６は、ガンマ補正量Ｇｒと入力輝度信号Ｙｉｎとの関係を図示したものである。図６において、折れ線特性Ｔ１は、補正ゲインＨｇが大きい場合の特性であり、折れ線特性Ｔ２は、補正ゲインＨｇが小さい場合の特性をそれぞれ示している。図６から明らかなように、補正ゲインＨｇが大きいほど、ガンマ補正量Ｇｒは大きい値をとる。
第２の減算回路１０７では、ステップＳ２０６において、入力輝度信号Ｙｉｎから上記ガンマ補正量Ｇｒを減算し、それを出力輝度信号Ｙｏとして求める。
【００２８】
図７は、入力輝度信号Ｙｉｎと出力輝度信号Ｙｏとの関係を図示したものである。図７において、入出力特性Ｌ０は、無補正時の特性であり、入出力特性Ｌ１は、ガンマ補正が弱くかかる場合であり、入出力特性Ｌ２は、ガンマ補正が強くかかる場合をそれぞれ示している。図７から明らかなように、第２の減算回路１０７から出力される出力輝度信号Ｙｏは、白側の階調を、ガンマ補正によって抑えられている。また、出力輝度レベルＹｏは、出力最大輝度レベルＹｍａｘが、第１の基準輝度レベルＹｂ１と等しくなるようなデジタルのフィードバック制御によって第２の減算回路１０７から出力されている。
【００２９】
以上のようにして得られた出力輝度信号Ｙｏは、再度、ステップＳ２００において出力最大輝度レベル検出回路１０１にて取り込まれ、フィードバック制御が行われることとなる。
また、図２に示した処理は、タイミング的には１垂直同期期間以内に処理するのが精度的に好ましい。
なお、本実施の形態における補正ゲイン加減量生成回路１０３及び、補正ゲイン生成回路１０４について、別々のブロック回路にて示したが、ＣＰＵ等の共通演算処理回路を使って実現することも可能である。
【００３０】
以上のように構成された本実施の形態１にかかる階調補正装置によれば、補正ゲイン加減量生成回路１０３と、補正ゲイン生成回路１０４とを備え、補正ゲイン加減量生成回路１０３によって基準輝度レベルＹｂ１と最大輝度レベルとの差Ｓに対して図４に示したような非リニアな加速的な単調増加となる関係の補正ゲイン加減量を求め、差分値が大きいほど大きくガンマ補正を行う構成としたことにより、デジタルのフィードバック制御においても応答性よく出力最大輝度レベルＹｍａｘと第１の基準輝度レベルＹｂ１とを等しくするようなフィードバック制御が可能となり、従来アナログのフィードバック制御で行われていた階調補正の１つであるガンマ補正を、デジタルのフィードバック制御によって実現することができる。
【００３１】
（実施の形態１の変形例）
図８は、本実施の形態１の変形例に係わる階調補正装置のブロック図を示したものである。図８の階調補正装置は、図１の階調補正装置において、第１の基準輝度レベルＹｂ１及び、第２の基準輝度レベルＹｂ２の代わりに、映像がブルーミング（Ｂｌｏｏｍｉｎｇ）を生じる輝度レベルであるブルーミング輝度レベルＹｂｕｌを用いるようにしたものである。各構成要素における動作原理は、図１の階調補正装置と同様なので、その説明は省略する。
【００３２】
このように構成された図８の階調補正装置によれば、ブルーミング輝度レベルＹｂｕｌを用いることにより、出力輝度信号Ｙｏの出力最大輝度レベルＹｍａｘがブルーミング輝度レベルＹｂｕｌ以上になることを防ぐことができるため、ＣＲＴ特有の現象であるブルーミングを低減することに有効な階調補正を行うことができる。
【００３３】
なお、本実施の形態１における第１の基準輝度レベルＹｂ１及び、第２の基準輝度レベルＹｂ２は、外部から任意に設定する構成とすることも可能である。このような構成を用いることにより、製造段階において実際の映像をモニタしながら、第１の基準輝度レベルＹｂ１及び、第２の基準輝度レベルＹｂ２を調整することで、ガンマ補正の効果を制御し、伝送画像に忠実な映像を得ることができる。
【００３４】
なお、本変形例においては、第１の基準輝度レベルＹｂ１及び、第２の基準輝度レベルＹｂ２ともにブルーミング輝度レベルＹｂｕｌとしたが、第１の基準輝度レベルＹｂ１だけをブルーミング輝度レベルＹｂｕｌとしてもよいし、第２の基準輝度レベルＹｂ２だけをブルーミング輝度レベルＹｂｕｌとしてもよい。これにより、補正特性をユーザの操作により変化させることができ、ユーザの好みに応じたガンマ補正を行うことができる。なお、このような構成とする場合には、ブルーミンング輝度レベルに設定されていない他方の輝度レベルは、ガンマ補正処理に破綻をきたさないようにするために、ブルーミングレベルを超えないように設定するように注意する必要がある。
【００３５】
（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２における階調補正装置の構成を示すブロック図である。図９の階調補正装置は、図１で示した階調補正装置において、入力輝度信号Ｙｉｎから入力最大輝度レベルを検出する入力最大輝度レベル検出回路８０１と、入力最大輝度レベル検出回路８０１の出力と第１の基準輝度レベルＹｂ１との大きさを比較する比較回路８０２と、入力輝度信号Ｙｉｎと乗算器１０６の出力とを加算する加算回路８０３と、減算器１０７の出力と加算器８０３の出力の一方の出力を選択する選択回路８０４を備えている。
【００３６】
以上のように構成された階調補正装置について、以下その動作について説明する。
入力最大輝度レベル検出回路８０１は、入力輝度信号Ｙｉｎの1フィード内での入力最大輝度レベルＹｍａｘ２を検出し、比較回路８０２へ出力する。なお、この入力最大輝度レベルＹｍａｘ２についても、入力輝度信号Ｙｉｎの数フィールド内の最大輝度レベルを求めるようにしてもよい。
【００３７】
比較回路８０２は、入力最大輝度レベルＹｍａｘ２と第１の基準輝度レベルＹｂ１との大小関係を比較し、その比較結果を選択回路８０４へ出力する。
加算回路８０３は、入力輝度信号Ｙｉｎに乗算回路１０６の出力であるガンマ補正量Ｇｒを加算し、選択回路８０４へ出力する。
選択回路８０４は、比較回路８０２の比較結果において、入力最大輝度レベルＹｍａｘ２が第１の基準輝度レベルＹｂ１よりも大きいときは、第２の減算回路１０７の出力を、逆に入力最大輝度レベルＹｎａｘ２が第１の基準輝度レベルＹｂ１よりも小さいときは、加算回路８０３の出力を選択し、出力輝度信号Ｙｏとして出力する。
その他の構成要素については、図１と同じであるのでここではその説明を省略する。
【００３８】
図１０(ａ)は、入力最大輝度レベルＹｍａｘ２が第１の基準輝度レベルＹｂ１よりも大きい（Ｙｍａｘ２＞Ｙｂ１）ときの入力輝度輝度信号Ｙｉｎと出力輝度信号Ｙｏの関係を図示している。この入力最大輝度レベルＹｍａｘ２が第１の基準輝度レベルＹｂ１よりも大きいときは、選択回路８０４によって、第２の減算回路１０７の出力、すなわち、入力輝度信号Ｙｉｎから、ガンマ補正量Ｇｒを減算した出力を選択するため、図１０(ａ)に示すように、ガンマ補正は、輝度信号の白側の階調を抑えるような働きをする。
【００３９】
一方、図１０（ｂ）は、入力最大輝度レベルＹｍａｘ２が第１の基準輝度レベルＹｂ１よりも小さい（Ｙｍａｘ２＜Ｙｂ１）ときの入力輝度信号Ｙｉｎと出力輝度信号Ｙｏの関係を図示している。入力最大輝度レベルＹｍａｘ２が第１の基準輝度レベルＹｂ１よりも小さいときは、選択回路８０４によって、加算回路８０３の出力、すなわち、入力輝度信号Ｙｉｎに、ガンマ補正量Ｇｒを加算した出力を選択するため、図１０(ｂ)に示すように、ガンマ補正は、輝度信号の白側の階調を伸ばす逆ガンマ補正として働く。
【００４０】
以上のように構成された階調補正装置によれば、入力最大輝度レベル検出回路８０１と、入力最大輝度レベルと第１の基準輝度レベルとの大きさを比較する比較回路８０２とを設け、入力輝度信号と第1の基準輝度レベルの大小関係に応じて、輝度信号の白側の階調を抑えるガンマ補正だけでなく、入力最大輝度レベルが基準値以下の場合には、白側の輝度レベルに余裕があると判断して、白側の階調を伸ばす逆ガンマ補正を行うことができるので、映像信号における白側のダイナミックレンジを拡大でき、より鮮明でダイナミックな映像を得ることができる。
【００４１】
（実施の形態３）
図１１は、本発明の実施の形態３における階調補正装置の構成を示すブロック図である。図１１の階調補正装置は、図１の階調補正装置において、出力最大輝度レベル検出回路１０１に代えて、出力最小輝度レベル検出回路１００１を設け、さらに、ガンマ補正信号発生回路１０５に代えて、黒レベル補正信号発生回路１００２を備えたものとしたものである。上記黒レベル補正信号発生回路１００２には、外部から入力として与えられる第３の基準輝度レベルＹｂ３が入力され、第１の減算回路１０２には、外部から入力として与えられる第４の基準輝度レベルＹｂ４が入力される構成となっている。なお、通常、Ｙｂ３＞Ｙｂ４として使用する。
【００４２】
以上のように構成された階調補正装置について、以下、その動作について説明する。
出力最小輝度レベル検出回路１００１は、出力輝度信号Ｙｏの1フィード内での出力最小輝度レベルＹｍｉｎを検出し、第１の減算回路１０２へ出力する。なお、出力最小輝度レベルＹｍｉｎとしては、出力輝度信号Ｙｏの数フィールド内の最大輝度レベルを求めるようにしてもよい。
【００４３】
第１の減算回路１０２は、出力最小輝度レベルＹｍｉｎと第４の基準輝度レベルＹｂ４との差分値Ｓ２を、
Ｓ２＝Ｙｍｉｎ−Ｙｂ４…（８）
によって演算し、補正ゲイン加減量生成回路１０３へ出力する。
【００４４】
補正ゲイン加減量生成回路１０３は、差分値Ｓ２の絶対値｜Ｓ２｜が大きいときほど補正ゲインＨｇの加減量Ｈｋが大きくなるように、逆に小さいときほど補正ゲインＨｇの加減量Ｈｋが小さくなるような制御を行い、その加減量Ｈｋを補正ゲイン生成回路１０４へ出力する。このとき、差分値Ｓの正負の符号も同時に補正ゲイン生成回路１０４へ渡される。加減量Ｈｋの生成方法については、実施の形態１で示したのと同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００４５】
補正ゲイン生成回路１０４は、出力最小輝度レベルＹｍｉｎと第４の基準輝度レベルＹｂ４との大小関係に応じて、現在の補正ゲインＨｇに対して加減量Ｈｋを、加算、減算することで新たな補正ゲインＨｇを求め、乗算回路１０６へ出力する。すなわち、補正ゲイン生成回路１０４は、出力最小輝度レベルＹｍｉｎが第４の基準輝度レベルＹｂ４よりも大きい場合は、
Ｈｇ＝Ｈｇ−Ｈｋ …（９）
によって補正ゲインＨｇを求め、補正ゲインが小さくなるようにし、逆に出力最小輝度レベルＹｍｉｎが第４の基準輝度レベルＹｂ４より小さい場合には、
Ｈｇ＝Ｈｇ＋Ｈｋ …（１０）
によって補正ゲインＨｇを求め、補正ゲインが大きくなるようにする。
【００４６】
黒レベル補正信号発生回路１００２は、第３の基準輝度レベルＹｂ３に基づいて、入力輝度信号Ｙｉｎに対応する黒レベル補正信号Ｂｓを求め、乗算回路１０６へ出力する。図１２は、黒レベル補正信号発生回路１００２による入力輝度信号Ｙｉｎと黒レベル補正信号Ｂｓとの関係を図示したものである。図１２において、ｘ軸は入力輝度信号Ｙｉｎを示し、ｙ軸は黒レベル補正信号Ｂｓの値をそれぞれ表している。ｘ軸上には、第３の基準輝度レベルＹｂ３が設定されている。黒レベル補正信号発生回路１００２は、第３の基準輝度レベルＹｂ３に基づき、入力輝度信号Ｙｉｎに対する黒レベル補正信号Ｂｓを、Ｂｓ＝ｂ(Ｙｉｎ)によって求める。関数ｂ(Ｙｉｎ)は、例えば、
ｂ(Ｙｉｎ)＝ Ｙｂ３−Ｙｉｎ
ただし、（Ｙｉｎ≦Ｙｂ３）…(８)
で表すことができる。
【００４７】
乗算回路１０６は、黒レベル補正信号Ｂｓに補正ゲインＨｇを乗算することで黒レベル補正量Ｂｒを求め、第２の減算回路１０７に出力する。
図１３は、黒レベル補正量Ｂｒと入力輝度信号Ｙｉｎとの関係を図示したものである。図１３において、直線特性Ｔ３は、補正ゲインＨｇが大きい場合の特性であり、直線特性Ｔ４は、補正ゲインＨｇが小さい場合の特性をそれぞれ示している。図１３から明らかなように、補正ゲインＨｇが大きいほど、黒レベル補正量Ｂｒは大きい値となる。
【００４８】
そして、第２の減算回路１０７は、入力輝度信号Ｙｉｎから黒レベル補正量Ｂｒを減算し、それを出力輝度信号Ｙｏとして求める。図１４は、入力輝度信号Ｙｉｎと出力輝度信号Ｙｏとの関係を図示したものである。図１４において、入出力特性Ｌ３は、無補正時の特性であり、入出力特性Ｌ４は、黒レベル補正が弱くかかる場合であり、入出力特性Ｌ５は、黒レベル補正が強くかかる場合をそれぞれ示している。図１４から明らかなように、第２の減算回路１０７から出力される出力輝度信号Ｙｏは、黒側の階調を、黒レベル補正によって伸ばされている。また、出力輝度信号Ｙｏは、出力最小輝度レベルＹｍｉｎが、第４の基準輝度レベルＹｂ４と等しくなるようなデジタルのフィードバック制御によって第２の減算回路１０７から出力されている。
なお、本実施の形態における補正ゲイン加減量生成回路１０３及び、補正ゲイン生成回路１０４については、別々のブロック回路にて示したが、ＣＰＵ等の共通演算処理回路を使って実現することも可能である。
【００４９】
以上のように構成された本実施の形態にかかる階調補正装置によれば、実施の形態１と同様に、補正ゲイン加減量生成回路１０３と、補正ゲイン生成回路１０４とを備えたことにより、デジタルのフィードバック制御においても応答性よく出力最大輝度レベルＹｍｉｎと第４の基準輝度レベルＹｂ４とを等しくするようなフィードバック制御が可能となり、従来アナログのフィードバック制御で行われていた階調補正の１つである黒レベル補正を、デジタルのフィードバック制御によって実現することができる。
【００５０】
なお、本実施の形態３における第３の基準輝度レベルＹｂ３及び、第４の基準輝度レベルＹｂ４についても、外部から任意に設定が可能であり、このような構成を用いることにより、製造段階において実際の映像をモニタしながら、第３の基準輝度レベルＹｂ３及び、第４の基準輝度レベルＹｂ４を調整することで、黒レベル補正の効果を制御し、細かな絵作りを行うことができる。
【００５１】
（実施の形態４）
図１５は本発明の実施の形態４における階調補正装置の構成を示すブロック図である。図１５の階調補正装置は、図１で示した階調補正装置のガンマ補正機構と、図１１による黒レベル補正機構の両方を兼ね備えた階調補正装置となっている。すなわち、入力輝度信号Ｙｉｎに対して黒側の階調を伸ばす黒レベル補正を行った後、黒レベル補正された輝度信号に対して白側の階調を抑えるガンマ補正を行って出力輝度信号Ｙｏを得る構成となっている。
【００５２】
図１５において、Ａは共通演算処理部であり、図１及び図１１における第１の減算回路１０２と補正ゲイン加減量生成回路１０３と補正ゲイン生成回路１０４を含んでいる。この共通演算処理部Ａでは、黒レベル補正の補正ゲインＨｂｇとガンマ補正の補正ゲインＨｇｇを時分割処理によって求める。図１６は補正ゲインＨｂｇ及びＨｇｇを時分割処理によって求める方法の一例を示している。すなわち、上記共通演算処理部Ａでは垂直同期信号Ｖのタイミングによって新たな補正ゲインＨｂｇ及びＨｇｇを求めるという一連の演算処理を繰り返している。
ここで時分割処理を行うタイミングパルスとして垂直同期信号Ｖを用いて説明したが、例えば、水平同期信号などの他のタイミングパルスを用いるようにしてもよい。
【００５３】
図１７は入力輝度信号Ｙｉｎと出力輝度信号Ｙｏとの関係を示した図であり、図において、入出力特性ＬＡは無補正時の特性であり、入出力特性ＬＢは黒レベル補正とガンマレベル補正の両方を作用させた場合の特性をそれぞれ示している。図１７によれば、出力輝度信号Ｙｏは入力輝度信号Ｙｉｎが小さいとき、すなわち輝度レベルが低いときは黒レベル補正を行うことで黒側の階調を伸ばして出力され、逆に入力輝度信号Ｙｉｎが大きいとき、すなわち輝度レベルが大きいときはガンマ補正を行うことで白側の階調を押さえ込むようにしている。
【００５４】
このような構成とすることで、入力輝度信号Ｙｉｎに対して、黒側、白側の両方の階調補正を行うことができ、実施の形態２、３に比べて、より鮮明でダイナミックな映像を得ることができる。
なお、本実施の形態４では黒レベル補正を行った後にガンマ補正を行う構成を例に挙げて説明したが、ガンマ補正を先に行って、その信号に対して黒レベル補正を行う場合においても同様の効果を得ることができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１にかかる階調補正装置によれば、映像の入力輝度信号に対して所定の特性を持った出力が得られるように出力輝度信号に応じて入力輝度信号に対して補正を行う階調補正装置であって、階調補正済みの出力輝度信号の出力最大輝度レベルを検出する出力最大輝度レベル検出手段と、上記出力最大輝度レベル検出手段の出力である出力最大輝度レベルと、外部から与えられる第１の基準輝度レベルとの差分値を演算する第１の減算手段と、上記第１の減算手段の出力である差分値の絶対値が大きいときほど、出力である加減量の変化分が大きくなるような特性曲線に基づき、上記差分値に応じた所定の加減量を出力する補正ゲイン加減量生成手段と、上記補正ゲイン加減量生成手段の出力である加減量を、補正ゲインに対して加算、もしくは減算して補正ゲインとして出力する補正ゲイン生成手段と、外部から与えられる第２の基準輝度レベルに基いて、上記入力輝度信号に対するガンマ補正信号の発生を行うガンマ補正信号発生手段と、上記ガンマ補正信号発生手段の出力であるガンマ補正信号に上記補正ゲイン生成手段の出力である補正ゲインを乗算することで、ガンマ補正量として出力する乗算手段と、上記入力輝度信号から上記乗算手段の出力であるガンマ補正量を減算することで上記入力輝度信号に対してガンマ補正を行う第２の減算手段とを備えたものとしたので、デジタルのフィードバック制御においても応答性よく所定の輝度レベルに収束でき、従来アナログのフィードバック制御で行われていた階調補正の１つであるガンマ補正を、デジタルのフィードバック制御によって実現することができるという効果が得られる。
【００５６】
また、本発明の請求項２にかかる階調補正装置によれば、請求項１記載の階調補正装置において、上記第１の基準輝度レベル及び、第２の基準輝度レベルとして、受像管に映し出される映像がブルーミングする輝度レベルであるブルーミング輝度レベルを用いるようにしたので、出力輝度信号の出力最大輝度レベルがブルーミング輝度レベル以上になることを防ぐことができるため、ＣＲＴ特有の現象であるブルーミングを低減することに有効な階調補正を行うことができるという効果が得られる。
【００５７】
また、本発明の請求項３にかかる階調補正装置によれば、請求項１記載の階調補正装置において、入力輝度信号の最大輝度レベルを検出する入力最大輝度レベル検出手段と、上記入力最大輝度レベル検出手段の出力である入力最大輝度レベルと、上記第１の基準輝度レベルとを比較する比較手段と、上記入力輝度信号に上記乗算手段の出力であるガンマ補正量を加算することで、入力輝度信号をガンマ補正する加算手段と、上記第２の減算手段の出力と、上記加算手段の出力とを、上記比較手段の比較結果に応じて切り替えて出力する出力選択手段とを備え、上記比較手段において、上記入力最大輝度レベルが上記第１の基準輝度レベルよりも大きい場合は、上記第２の減算手段の出力を上記選択手段によって選択して出力することでガンマ補正を行い、一方、上記入力最大輝度レベルが上記第１の基準輝度レベルよりも小さい場合は、上記加算手段の出力を上記選択手段によって選択して出力することで、輝度信号の白側の階調を伸ばす逆ガンマ補正を行うものとしたので、映像信号における白側のダイナミックレンジを拡大でき、より鮮明でダイナミックな映像を得ることができるという効果が得られる。
【００５８】
また、本発明の請求項４にかかる階調補正装置によれば、映像の入力輝度信号に対して所定の特性を持った出力が得られるように出力輝度信号に応じて入力輝度信号に対して補正を行う階調補正装置であって、階調補正済みの出力輝度信号の出力最小輝度レベルを検出する出力最小輝度レベル検出手段と、上記出力最小輝度レベル検出手段の出力である出力最小輝度レベルと、外部から与えられる第１の基準輝度レベルとの差分値を演算する第１の減算手段と、上記第１の減算手段の出力である差分値の絶対値が大きいときほど、出力である加減量の変化分が大きくなるような特性曲線に基づき、上記差分値に応じた所定の加減量を出力する補正ゲイン加減量生成手段と、上記補正ゲイン加減量生成手段の出力である加減量を、補正ゲインに対して加算、もしくは減算して補正ゲインとして出力する補正ゲイン生成手段と、外部から与えられる第２の基準輝度レベルに基いて、上記入力輝度信号に対する黒レベル補正信号の発生を行う黒レベル補正信号発生手段と、上記黒レベル補正信号発生手段の出力である黒レベル補正信号に上記補正ゲイン生成手段の出力である補正ゲインを乗算することで、黒レベル補正量として出力する乗算手段と、上記入力輝度信号から上記乗算手段の出力である黒レベル補正量を減算することで上記入力輝度信号に対して黒レベル補正を行う第２の減算手段とを備えたものとしたので、デジタルのフィードバック制御においても応答性よく所定の輝度レベルに収束でき、従来アナログのフィードバック制御で行われていた階調補正の１つであるガンマ補正を、デジタルのフィードバック制御によって実現することができるという効果が得られる。
【００５９】
また、この発明の請求項５にかかる階調補正装置によれば、映像の入力輝度信号に対して所定の特性を持った出力が得られるように出力輝度信号に応じて入力輝度信号に対して補正を行う階調補正装置であって、上記入力輝度信号に対しガンマ補正を行うガンマ補正機構と、該ガンマ補正機構によりガンマ補正された輝度信号に対し黒レベル補正を行い上記出力輝度信号を得る黒レベル補正機構とからなり、上記ガンマ補正機構は、該ガンマ補正機構による階調補正済みの出力輝度信号の出力最大輝度レベルを検出する出力最大輝度レベル検出手段と、上記出力最大輝度レベル検出手段の出力である出力最大輝度レベルと、外部から与えられる第１の基準輝度レベルとの差分値を演算する第１の減算手段と、上記第１の減算手段の出力である差分値の絶対値が大きいときほど、出力である加減量の変化分が大きくなるような特性曲線に基づき、上記差分値に応じた所定の加減量を出力する補正ゲイン加減量生成手段と、上記補正ゲイン加減量生成手段の出力である加減量を、補正ゲインに対して加算、もしくは減算して補正ゲインとして出力する補正ゲイン生成手段と、外部から与えられる第２の基準輝度レベルに基いて、上記入力輝度信号に対するガンマ補正信号の発生を行うガンマ補正信号発生手段と、上記ガンマ補正信号発生手段の出力であるガンマ補正信号に上記補正ゲイン生成手段の出力である第１の補正ゲインを乗算することで、ガンマ補正量として出力する第１の乗算手段と、上記入力輝度信号から上記第１の乗算手段の出力であるガンマ補正量を減算することで上記入力輝度信号に対してガンマ補正を行う第２の減算手段と、を有し、上記黒レベル補正機構は、該黒レベル補正機構による階調補正済みの出力輝度信号の出力最小輝度レベルを検出する出力最小輝度レベル検出手段と、上記出力最小輝度レベル検出手段の出力である出力最小輝度レベルと、外部から与えられる第３の基準輝度レベルとの差分値を演算する第３の減算手段と、外部から与えられる第４の基準輝度レベルに基いて、上記第２の減算手段から出力される入力輝度信号に対する黒レベル補正信号の発生を行う黒レベル補正信号発生手段と、上記第３の減算手段の出力である差分値の絶対値に基づいて、上記補正ゲイン加減量生成手段、及び補正ゲイン生成手段によって得られた第２の補正ゲインと、上記黒レベル補正信号発生手段の出力とを乗算する第２の乗算手段と、上記第２の減算手段の出力から上記第２の乗算手段の出力を減算することで、上記ガンマ補正済みの輝度信号に対して黒レベル補正を行う第４の減算手段と、を有する、ものとしたので、入力輝度信号に対して、黒側、白側の両方の階調補正を行うことができ、さらに鮮明でダイナミックな映像を得ることができるという効果が得られる。
【００６０】
また、本発明の請求項６にかかる階調補正装置によれば、映像の入力輝度信号に対して所定の特性を持った出力が得られるように出力輝度信号に応じて入力輝度信号に対して補正を行う階調補正装置であって、上記入力輝度信号に対し黒レベル補正を行う黒レベル補正機構と、該黒レベル補正機構により黒レベル補正された輝度信号に対しガンマ補正を行い上記出力輝度信号を得るガンマ補正機構とからなり、上記黒レベル補正機構は、該黒レベル補正機構による階調補正済みの出力輝度信号の出力最小輝度レベルを検出する出力最小輝度レベル検出手段と、上記出力最小輝度レベル検出手段の出力である出力最小輝度レベルと、外部から与えられる第１の基準輝度レベルとの差分値を演算する第１の減算手段と、上記第１の減算手段の出力である差分値の絶対値が大きいときほど、出力である加減量の変化分が大きくなるような特性曲線に基づき、上記差分値に応じた所定の加減量を出力する補正ゲイン加減量生成手段と、上記補正ゲイン加減量生成手段の出力である加減量を、補正ゲインに対して加算、もしくは減算して第1の補正ゲインとして出力する補正ゲイン生成手段と、外部から与えられる第２の基準輝度レベルに基いて、上記入力輝度信号に対する黒レベル補正信号の発生を行う黒レベル補正信号発生手段と、上記黒レベル補正信号発生手段の出力である黒レベル補正信号に上記補正ゲイン生成手段の出力である第1の補正ゲインを乗算することで、黒レベル補正量として出力する第１の乗算手段と、上記入力輝度信号から上記第１の乗算手段の出力である黒レベル補正量を減算することで上記入力輝度信号に対して黒レベル補正を行う第２の減算手段と、を有し、上記ガンマ補正機構は、該ガンマ補正機構による階調補正済みの出力輝度信号の出力最大輝度レベルを検出する出力最大輝度レベル検出手段と、上記出力最大輝度レベル検出手段の出力である出力最大輝度レベルと、外部から与えられる第３の基準輝度レベルとの差分値を演算する第３の減算手段と、外部から与えられる第４の基準輝度レベルに基いて、上記第２の減算手段から出力される輝度信号に対するガンマ補正信号の発生を行うガンマ補正信号発生手段と、上記第３の減算手段の出力である差分値の絶対値に基づいて、上記補正ゲイン加減量生成手段、及び補正ゲイン生成手段によって得られる第２の補正ゲインと、上記ガンマ補正信号発生手段の出力とを乗算する第２の乗算手段と、上記第２の減算手段の出力から上記第２の乗算手段の出力を減算することで、上記黒レベル補正済みの輝度信号に対してガンマ補正を行う第４の減算手段と、を有する、ものとしたので、入力輝度信号に対して、黒側、白側の両方の階調補正を行うことができ、さらに鮮明でダイナミックな映像を得ることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における階調補正装置の構成を示すブロック図である。
【図２】上記実施の形態１にかかる階調補正装置の全体的な動作を説明するためのフローチャートを記載した図である。
【図３】上記実施の形態１にかかる階調補正装置の補正ゲイン加減量生成回路における加減量Ｈｋの生成方法について説明するためのフローチャートを記載した図である。
【図４】上記実施の形態１にかかる階調補正装置の補正ゲイン加減量生成回路における、加減量Ｈｋと絶対値｜Ｓ｜との関係の一例を示した図である。
【図５】上記実施の形態１にかかる階調補正装置のガンマ補正信号発生回路による入力輝度信号Ｙｉｎとガンマ補正信号Ｇｓとの関係を図示した図である。
【図６】上記実施の形態１にかかる階調補正装置のガンマ補正量Ｇｒと入力輝度信号Ｙｉｎとの関係を示した図である。
【図７】上記実施の形態１にかかる階調補正装置の入力輝度信号Ｙｉｎと出力輝度信号Ｙｏとの関係を示した図である。
【図８】上記実施の形態１にかかる階調補正装置の変形例に係わる階調補正装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態２かかる階調補正装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】上記実施の形態２にかかる入力輝度信号Ｙｉｎと出力輝度信号 Ｙｏとの関係を示した図である。
【図１１】本発明の実施の形態３にかかる階調補正装置の構成を示すブロック図のである。
【図１２】上記実施の形態３にかかる階調補正装置の黒レベル補正信号発生回路による入力輝度信号Ｙｉｎと黒レベル補正信号Ｂｓとの関係を示した図である。
【図１３】上記実施の形態３にかかる階調補正装置の黒レベル補正量Ｂｒと入力輝度信号Ｙｉｎとの関係を示した図である。
【図１４】上記実施の形態３にかかる階調補正装置における、入力輝度信号Ｙｉｎと出力輝度信号Ｙｏとの関係を示した図である。
【図１５】本発明の実施の形態４にかかる階調補正装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】上記実施の形態４にかかる階調補正装置における、補正ゲインＨｂｇとＨｇｇを時分割によって求める方法の一例を説明するための図である。
【図１７】上記実施の形態４にかかる階調補正装置における、入力輝度信号Ｙｉｎと出力輝度信号Ｙｏとの関係を示した図である。
【図１８】従来の輝度信号に対する階調補正装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】従来の輝度信号に対する階調補正装置における、入出力特性を示した図である。
【符号の説明】
１０１ 出力最大輝度レベル検出回路
１０２、１０７ 減算回路
１０３ 補正ゲイン加減量生成回路
１０４ 補正ゲイン生成回路
１０５ ガンマ補正信号発生回路
１０６ 乗算回路
Ｙｉｎ 入力輝度信号
Ｙｏ 出力輝度信号
Ｖ 垂直同期信号
Ｙｂ１、Ｙｂ２ 基準輝度レベル
Ｓ 差分値
Ｋ１〜Ｋ４ 比較レベル
Ｊ１〜Ｊ４、Ｈｋ 加減量
Ｇｓ ガンマ補正信号
ＳＬａ、ＳＬｂ、ＳＬｃ スライスレベル
Ｇｒ ガンマ補正量
Ｔ１、Ｔ２ 折れ線特性
Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２ 入出力特性
Ｙｂｕｌ ブルーミング輝度レベル
８０１ 入力最大輝度レベル検出回路
８０２ 比較回路
８０３ 加算回路
８０４ 選択回路
１００１ 出力最小輝度レベル検出回路
１００２ 黒レベル補正信号発生回路
Ｙｂ３、Ｙｂ４ 基準輝度レベル
Ｂｓ 黒レベル補正信号
Ｂｒ 黒レベル補正量
Ｔ３、Ｔ４ 折れ線特性
Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５ 入出力特性
Claims (6)
- 映像の入力輝度信号に対して所定の特性を持った出力が得られるように出力輝度信号に応じて入力輝度信号に対して補正を行う階調補正装置であって、
階調補正済みの出力輝度信号の出力最大輝度レベルを検出する出力最大輝度レベル検出手段と、
上記出力最大輝度レベル検出手段の出力である出力最大輝度レベルと、外部から与えられる第１の基準輝度レベルとの差分値を演算する第１の減算手段と、
上記第１の減算手段の出力である差分値の絶対値が大きいときほど、出力である加減量の変化分が大きくなるような特性曲線に基づき、上記差分値に応じた所定の加減量を出力する補正ゲイン加減量生成手段と、
上記補正ゲイン加減量生成手段の出力である加減量を、補正ゲインに対して加算、もしくは減算して補正ゲインとして出力する補正ゲイン生成手段と、
外部から与えられる第２の基準輝度レベルに基いて、上記入力輝度信号に対するガンマ補正信号の発生を行うガンマ補正信号発生手段と、
上記ガンマ補正信号発生手段の出力であるガンマ補正信号に上記補正ゲイン生成手段の出力である補正ゲインを乗算することで、ガンマ補正量として出力する乗算手段と、
上記入力輝度信号から上記乗算手段の出力であるガンマ補正量を減算することで上記入力輝度信号に対してガンマ補正を行う第２の減算手段と、
を備えたことを特徴とする階調補正装置。 - 請求項１記載の階調補正装置において、
上記第１の基準輝度レベル及び、第２の基準輝度レベルとして、受像管に映し出される映像がブルーミングする輝度レベルであるブルーミング輝度レベルを用いることを特徴とする階調補正装置。 - 請求項１記載の階調補正装置において、
入力輝度信号の最大輝度レベルを検出する入力最大輝度レベル検出手段と、
上記入力最大輝度レベル検出手段の出力である入力最大輝度レベルと、上記第１の基準輝度レベルとを比較する比較手段と、
上記入力輝度信号に上記乗算手段の出力であるガンマ補正量を加算することで、入力輝度信号をガンマ補正する加算手段と、
上記第２の減算手段の出力と、上記加算手段の出力とを、上記比較手段の比較結果に応じて切り替えて出力する出力選択手段とを備え、
上記比較手段において、上記入力最大輝度レベルが上記第１の基準輝度レベルよりも大きい場合は、上記第２の減算手段の出力を上記選択手段によって選択して出力することでガンマ補正を行い、一方、上記入力最大輝度レベルが上記第１の基準輝度レベルよりも小さい場合は、上記加算手段の出力を上記選択手段によって選択して出力することで、輝度信号の白側の階調を伸ばす逆ガンマ補正を行うことを特徴とする階調補正装置。 - 映像の入力輝度信号に対して所定の特性を持った出力が得られるように出力輝度信号に応じて入力輝度信号に対して補正を行う階調補正装置であって、
階調補正済みの出力輝度信号の出力最小輝度レベルを検出する出力最小輝度レベル検出手段と、
上記出力最小輝度レベル検出手段の出力である出力最小輝度レベルと、外部から与えられる第１の基準輝度レベルとの差分値を演算する第１の減算手段と、
上記第１の減算手段の出力である差分値の絶対値が大きいときほど、出力である加減量の変化分が大きくなるような特性曲線に基づき、上記差分値に応じた所定の加減量を出力する補正ゲイン加減量生成手段と、
上記補正ゲイン加減量生成手段の出力である加減量を、補正ゲインに対して加算、もしくは減算して補正ゲインとして出力する補正ゲイン生成手段と、
外部から与えられる第２の基準輝度レベルに基いて、上記入力輝度信号に対する黒レベル補正信号の発生を行う黒レベル補正信号発生手段と、
上記黒レベル補正信号発生手段の出力である黒レベル補正信号に上記補正ゲイン生成手段の出力である補正ゲインを乗算することで、黒レベル補正量として出力する乗算手段と、
上記入力輝度信号から上記乗算手段の出力である黒レベル補正量を減算することで上記入力輝度信号に対して黒レベル補正を行う第２の減算手段と、
を備えたことを特徴とした階調補正装置。 - 映像の入力輝度信号に対して所定の特性を持った出力が得られるように出力輝度信号に応じて入力輝度信号に対して補正を行う階調補正装置であって、
上記入力輝度信号に対しガンマ補正を行うガンマ補正機構と、
該ガンマ補正機構によりガンマ補正された輝度信号に対し黒レベル補正を行い上記出力輝度信号を得る黒レベル補正機構とからなり、
上記ガンマ補正機構は、
該ガンマ補正機構による階調補正済みの出力輝度信号の出力最大輝度レベルを検出する出力最大輝度レベル検出手段と、
上記出力最大輝度レベル検出手段の出力である出力最大輝度レベルと、外部から与えられる第１の基準輝度レベルとの差分値を演算する第１の減算手段と、
上記第１の減算手段の出力である差分値の絶対値が大きいときほど、出力である加減量の変化分が大きくなるような特性曲線に基づき、上記差分値に応じた所定の加減量を出力する補正ゲイン加減量生成手段と、
上記補正ゲイン加減量生成手段の出力である加減量を、補正ゲインに対して加算、もしくは減算して補正ゲインとして出力する補正ゲイン生成手段と、
外部から与えられる第２の基準輝度レベルに基いて、上記入力輝度信号に対するガンマ補正信号の発生を行うガンマ補正信号発生手段と、
上記ガンマ補正信号発生手段の出力であるガンマ補正信号に上記補正ゲイン生成手段の出力である第１の補正ゲインを乗算することで、ガンマ補正量として出力する第１の乗算手段と、
上記入力輝度信号から上記第１の乗算手段の出力であるガンマ補正量を減算することで上記入力輝度信号に対してガンマ補正を行う第２の減算手段と、
を有し、
上記黒レベル補正機構は、
該黒レベル補正機構による階調補正済みの出力輝度信号の出力最小輝度レベルを検出する出力最小輝度レベル検出手段と、
上記出力最小輝度レベル検出手段の出力である出力最小輝度レベルと、外部から与えられる第３の基準輝度レベルとの差分値を演算する第３の減算手段と、
外部から与えられる第４の基準輝度レベルに基いて、上記第２の減算手段から出力される入力輝度信号に対する黒レベル補正信号の発生を行う黒レベル補正信号発生手段と、
上記第３の減算手段の出力である差分値の絶対値に基づいて、上記補正ゲイン加減量生成手段、及び補正ゲイン生成手段によって得られた第２の補正ゲインと、上記黒レベル補正信号発生手段の出力とを乗算する第２の乗算手段と、
上記第２の減算手段の出力から上記第２の乗算手段の出力を減算することで、上記ガンマ補正済みの輝度信号に対して黒レベル補正を行う第４の減算手段と、
を有する、
ことを特徴とする階調補正装置。 - 映像の入力輝度信号に対して所定の特性を持った出力が得られるように出力輝度信号に応じて入力輝度信号に対して補正を行う階調補正装置であって、
上記入力輝度信号に対し黒レベル補正を行う黒レベル補正機構と、
該黒レベル補正機構により黒レベル補正された輝度信号に対しガンマ補正を行い上記出力輝度信号を得るガンマ補正機構とからなり、
上記黒レベル補正機構は、
該黒レベル補正機構による階調補正済みの出力輝度信号の出力最小輝度レベルを検出する出力最小輝度レベル検出手段と、
上記出力最小輝度レベル検出手段の出力である出力最小輝度レベルと、外部から与えられる第１の基準輝度レベルとの差分値を演算する第１の減算手段と、
上記第１の減算手段の出力である差分値の絶対値が大きいときほど、出力である加減量の変化分が大きくなるような特性曲線に基づき、上記差分値に応じた所定の加減量を出力する補正ゲイン加減量生成手段と、
上記補正ゲイン加減量生成手段の出力である加減量を、補正ゲインに対して加算、もしくは減算して第1の補正ゲインとして出力する補正ゲイン生成手段と、
外部から与えられる第２の基準輝度レベルに基いて、上記入力輝度信号に対する黒レベル補正信号の発生を行う黒レベル補正信号発生手段と、
上記黒レベル補正信号発生手段の出力である黒レベル補正信号に上記補正ゲイン生成手段の出力である第1の補正ゲインを乗算することで、黒レベル補正量として出力する第１の乗算手段と、
上記入力輝度信号から上記第１の乗算手段の出力である黒レベル補正量を減算することで上記入力輝度信号に対して黒レベル補正を行う第２の減算手段と、
を有し、
上記ガンマ補正機構は、
該ガンマ補正機構による階調補正済みの出力輝度信号の出力最大輝度レベルを検出する出力最大輝度レベル検出手段と、
上記出力最大輝度レベル検出手段の出力である出力最大輝度レベルと、外部から与えられる第３の基準輝度レベルとの差分値を演算する第３の減算手段と、
外部から与えられる第４の基準輝度レベルに基づいて、上記第２の減算手段から出力される輝度信号に対するガンマ補正信号の発生を行うガンマ補正信号発生手段と、
上記第３の減算手段の出力である差分値の絶対値に基づいて、上記補正ゲイン加減量生成手段、及び補正ゲイン生成手段によって得られる第２の補正ゲインと、上記ガンマ補正信号発生手段の出力とを乗算する第２の乗算手段と、
上記第２の減算手段の出力から上記第２の乗算手段の出力を減算することで、上記黒レベル補正済みの輝度信号に対してガンマ補正を行う第４の減算手段と、
を有する、
ことを特徴とする階調補正装置。
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