(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力３原色信号における各信号レベルの大小を判定し、信号レベルに応じて、最大色信号ｘ０、中間色信号ｙ０、最小色信号ｚ０とし、
前記入力３原色信号がそれぞれ所定レベル以上となるとき圧縮処理を行い、
前記最大色信号ｘ０、最小色信号ｚ０の圧縮処理後の信号をそれぞれｘ１、ｚ１とし、
ｙ１＝ｚ１＋（ｙ０−ｚ０）（ｘ１−ｚ１）／（ｘ０−ｚ０）
を満足する中間色信号ｙ１を得ることを特徴とする高輝度圧縮回路。
【請求項２】
入力される３原色信号の各信号レベルを比較し、その大小関係を出力するレベル判定回路と、
前記各色信号にニー圧縮処理を行うニー圧縮回路と、
前記レベル判定回路の出力に応じて前記各色信号から第１の最大色信号、第１の中間色信号、第１の最小色信号をそれぞれ選択する第１のセレクタと、
前記レベル判定回路の出力に応じて、前記ニー圧縮回路の出力信号から第２の最大色信号、第２の最小色信号を選択する第２のセレクタと、
前記第１および第２のセレクタの出力信号から圧縮係数を演算する圧縮係数演算回路と、
前記圧縮係数に基づき第２の中間色信号を演算する中間色信号演算回路と、
第２の最大色信号、第２の中間色信号、第２の最小色信号から３原色信号を選択する第３のセレクタとを備え、
前記圧縮係数演算回路は、第１の最大色信号と第１の最小色信号の差を演算する第１の減算器と、第２の最大色信号と第２の最小色信号の差を演算する第２の減算器と、前記第２の減算器の出力を前記第１の減算器の出力で除算する除算器とからなり、前記除算器の出力を圧縮係数とし、
前記中間色信号演算回路は、第１の中間色信号から第１の最小色信号を減算する第３の減算器と、前記第３の減算器の出力に前記圧縮係数を乗算する乗算器と、前記乗算器の出力に第２の最小色信号を加算する加算器とからなり、前記加算器の出力を第２の中間色信号とすることを特徴とする高輝度圧縮回路。
【請求項３】
入力３原色信号における各信号レベルの大小を判定し、信号レベルに応じて、最大色信号ｘ０、中間色信号ｙ０、最小色信号ｚ０とし、
前記入力３原色信号がそれぞれ所定レベル以上となるとき圧縮処理を行い、
前記最大色信号ｘ０、最小色信号ｚ０の圧縮処理後の信号をそれぞれｘ１、ｚ１とし、
ｙ１＝ｘ１＋（ｙ０−ｘ０）（ｘ１−ｚ１）／（ｘ０−ｚ０）
を満足する中間色信号ｙ１を得ることを特徴とする高輝度圧縮回路。
【請求項４】
入力される３原色信号の各信号レベルを比較し、その大小関係を出力するレベル判定回路と、
前記各色信号にニー圧縮処理を行うニー圧縮回路と、
前記レベル判定回路の出力に応じて前記各色信号から第１の最大色信号、第１の中間色信号、第１の最小色信号をそれぞれ選択する第１のセレクタと、
前記レベル判定回路の出力に応じて、前記ニー圧縮回路の出力信号から第２の最大色信号、第２の最小色信号を選択する第２のセレクタと、
前記第１および第２のセレクタの出力信号から圧縮係数を演算する圧縮係数演算回路と、
前記圧縮係数に基づき第２の中間色信号を演算する中間色信号演算回路と、
第２の最大色信号、第２の中間色信号、第２の最小色信号から３原色信号を選択する第３のセレクタとを備え、
前記圧縮係数演算回路は、第１の最大色信号と第１の最小色信号の差を演算する第１の減算器と、第２の最大色信号と第２の最小色信号の差を演算する第２の減算器と、前記第２の減算器の出力を前記第１の減算器の出力で除算する除算器とからなり、前記除算器の出力を圧縮係数とし、
前記中間色信号演算回路は、第１の中間色信号から第１の最大色信号を減算する第１の減算器と、前記第１の減算器の出力に圧縮係数を乗算する乗算器と、前記乗算器の出力に第２の最大色信号を加算する加算器とからなり、前記加算器の出力を第２の中間色信号とすることを特徴とする高輝度圧縮回路。
【請求項５】
入力３原色信号における信号レベルの大小を判定し、信号レベルに応じて、最大色信号ｘ０、中間色信号ｙ０、最小色信号ｚ０とし、
前記入力３原色信号がそれぞれ所定レベル以上となるとき圧縮処理を行い、
前記最大色信号ｘ０、中間色信号ｙ０の圧縮処理後の信号をそれぞれｘ１、ｙ１とし、
ｚ１＝ｙ１＋（ｚ０−ｙ０）（ｘ１−ｙ１）／（ｘ０−ｙ０）
を満足する最小色信号ｚ１を得ることを特徴とする高輝度圧縮回路。
【請求項６】
入力３原色信号の各信号レベルを比較し、その大小関係を出力するレベル判定回路と、
各色信号にニー圧縮処理を行うニー圧縮回路と、
前記レベル判定回路の出力に応じて前記各色信号から第１の最大色信号、第１の中間色信号、第１の最小色信号をそれぞれ選択する第１のセレクタと、
前記レベル判定回路の出力に応じて、前記ニー圧縮回路の出力信号から第２の最大色信号、第２の中間色信号を選択する第２のセレクタと、
前記第１および第２のセレクタの出力信号から圧縮係数を演算する圧縮係数演算回路と、
前記圧縮係数に基づき第２の最小色信号を演算する最小色信号演算回路と、
第２の最大色信号、第２の中間色信号、第２の最小色信号から３原色信号を選択する第３のセレクタとを備え、
前記圧縮係数演算回路は、第１の最大色信号と第１の中間色信号の差を演算する第１の減算器と、第２の最大色信号と第２の中間色信号の差を演算する第２の減算器と、前記第２の減算器の出力を前記第１の減算器の出力で除算する除算器とからなり、前記除算器の出力を圧縮係数とし、
前記最小色信号演算回路は、第１の最小色信号から第１の中間色信号を減算する第３の減算器と、前記第３の減算器の出力に前記圧縮係数を乗算する乗算器と、前記乗算器の出力に第２の中間色信号を加算する加算器とからなり、前記加算器の出力を第２の最小色信号とすることを特徴とする高輝度圧縮回路。
【請求項７】
入力３原色信号における信号レベルの大小を判定し、信号レベルに応じて、最大色信号ｘ０、中間色信号ｙ０、最小色信号ｚ０とし、
前記入力３原色信号がそれぞれ所定レベル以上となるとき圧縮処理を行い、
前記最大色信号ｘ０、中間色信号ｙ０の圧縮処理後の信号をそれぞれｘ１、ｙ１とし、
ｚ１＝ｘ１＋（ｚ０−ｘ０）（ｘ１−ｙ１）／（ｘ０−ｙ０）
を満足する最小色信号ｚ１を得ることを特徴とする高輝度圧縮回路。
【請求項８】
入力３原色信号の各信号レベルを比較し、その大小関係を出力するレベル判定回路と、
各色信号にニー圧縮処理を行うニー圧縮回路と、
前記レベル判定回路の出力に応じて前記各色信号から第１の最大色信号、第１の中間色信号、第１の最小色信号をそれぞれ選択する第１のセレクタと、
前記レベル判定回路の出力に応じて、前記ニー圧縮回路の出力信号から第２の最大色信号、第２の中間色信号を選択する第２のセレクタと、
前記第１および第２のセレクタの出力信号から圧縮係数を演算する圧縮係数演算回路と、
前記圧縮係数に基づき第２の最小色信号を演算する最小色信号演算回路と、
第２の最大色信号、第２の中間色信号、第２の最小色信号から３原色信号を選択する第３のセレクタとを備え、
前記圧縮係数演算回路は、第１の最大色信号と第１の中間色信号の差を演算する第１の減算器と、第２の最大色信号と第２の中間色信号の差を演算する第２の減算器と、前記第２の減算器の出力を前記第１の減算器の出力で除算する除算器とからなり、前記除算器の出力を圧縮係数とし、
前記最小色信号演算回路は、第１の最小色信号から第１の最大色信号を減算する第３の減算器と、前記第３の減算器の出力に圧縮係数を乗算する乗算器と、前記乗算器の出力に第２の最大色信号を加算する加算器とからなり、前記減算器の出力を第２の最小色信号とすることを特徴とする高輝度圧縮回路。
【請求項９】
入力３原色信号における信号レベルの大小を判定し、信号レベルに応じて、最大色信号ｘ０、中間色信号ｙ０、最小色信号ｚ０とし、
前記入力３原色信号がそれぞれ所定レベル以上となるとき圧縮処理を行い、  前記最大信号ｘ０、中間色信号ｙ０、最小色信号ｚ０の圧縮処理後の信号をそれぞれｘ１、ｙ１、ｚ１とし、
第１の圧縮係数ｋｃ１を、ｋｃ１＝（ｘ１−ｚ１）／（ｘ０−ｚ０）とし、
第２の圧縮係数ｋｃ２を、ｋｃ２＝（ｘ１−ｙ１）／（ｘ０−ｙ０）とし、
第１の圧縮強度係数ｒｃ１、第２の圧縮強度係数ｒｃ２に対して第３の圧縮係数ｋｃを、ｋｃ＝ｒｃ１×ｋｃ１＋ｒｃ２×ｋｃ２とするときに、
ｙ１＝ｘ１＋（ｙ０−ｘ０）ｋｃを満足する中間色信号ｙ１および、
ｚ１＝ｘ１＋（ｚ０−ｘ０）ｋｃを満足する最小色信号ｚ１を得ることを特徴とする高輝度圧縮回路。
【請求項１０】
第１の圧縮強度係数ｒｃ１と第２の圧縮強度係数ｒｃ２とが、ｒｃ１＋ｒｃ２＝１の関係を有することを特徴とする請求項９記載の高輝度圧縮回路。
【請求項１１】
入力３原色信号の信号レベルを比較し、その大小関係を出力するレベル判定回路と、
前記各色信号にニー圧縮処理を行うニー圧縮回路と、
前記レベル判定回路の出力に応じて前記各色信号から第１の最大色信号、第１の中間色信号、第１の最小色信号をそれぞれ選択する第１のセレクタと、
前記レベル判定回路の出力に応じて、前記ニー圧縮回路の出力信号から第２の最大色信号、第２の中間色信号、第２の最小色信号を選択する第２のセレクタと、
前記第１および第２のセレクタの出力から圧縮係数を演算する圧縮係数演算回路と、
前記圧縮係数に基づき第３の中間色信号を演算する中間色信号演算回路と、
前記圧縮係数に基づき第３の最小色信号を演算する最小色信号演算回路と、
第２の最大色信号、第３の中間色信号、第３の最小色信号から３原色信号を選択する第３のセレクタとを備え、
前記圧縮係数演算回路は、第１の係数演算回路と、その出力に第１の圧縮強度係数を掛け算する第１の乗算器と、第２の係数演算回路と、その出力に第２の圧縮強度係数を掛け算する第２の乗算器と、前記第１の乗算器と第２の乗算器の出力を加算する第１の加算器とからなり、前記第１の加算器の出力を圧縮係数とし、
前記第１の係数演算回路は、第１の最大色信号と第１の最小色信号の差を演算する第１の減算器と、第２の最大色信号と第２の最小色信号の差を演算する第２の減算器と、第２の減算器の出力を第１の減算器の出力で除算する第１の除算器とからなり、
前記第２の係数演算回路は、第１の最大色信号と第１の中間色信号の差を演算する第３の減算器と、第２の最大色信号と第２の中間色信号の差を演算する第４の減算器と、第４の減算器の出力を第３の減算器の出力で除算する第２の除算器とからなり、
中間色信号演算回路は、第１の中間色信号から第１の最大色信号を減算する第５の減算器と、前記第５の減算器の出力に前記圧縮係数を乗算する第３の乗算器と、前記第３の乗算器の出力に第２の最大色信号を加算する第２の加算器とからなり、前記第２の加算器の出力を第３の中間色信号とし、
最小色信号演算回路は、第１の最大色信号から第１の最小色信号を減算する第６の減算器と、前記第６の減算器の出力に前記圧縮係数を乗算する第４の乗算器と、前記第４の乗算器の出力に第２の最大色信号を加算する第３の加算器とからなり、前記第３の加算器の出力を第３の最小色信号とすることを特徴する高輝度圧縮回路。
【請求項１２】
第１の圧縮強度係数ｒｃ１と第２の圧縮強度係数ｒｃ２が、ｒｃ１＋ｒｃ２＝１の関係を有することを特徴とする請求項１１記載の高輝度圧縮回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオ信号を扱う機器、特にビデオカメラやカメラ装置における高輝度圧縮回路に関し、特に、ＲＧＢの各映像信号のうち、いずれかが高輝度圧縮処理を行うレベルであるニーポイントを越えた場合の色再現性の向上を図った高輝度圧縮回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
３板式のビデオカメラでは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色用にＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の固体撮像素子を備えており、そのダイナミックレンジは通常６００％程度までリニアな特性を有している。しかし、ビデオカメラの出力信号においては、その最大レベルは例えば１１０％程度に制限されており、この最大レベル以上の撮像信号については、後続の機器に伝送することができない。
【０００３】
ここで、撮像信号を上記最大レベルで単純にクリップして出力すると、この最大レベル以上の階調は表現できない。すなわち、被写体の明るい部分では、いわゆる「つぶれた」画像になってしまう。そこで、このような高輝度部の階調を表現するために、通常ビデオカメラにはニー圧縮回路と呼ばれる高輝度圧縮回路が設けられている。
【０００４】
この高輝度圧縮回路の入出力特性は、図１０に示すように所定のレベル以上の撮像信号に対して、その特性の傾きを小さくするような圧縮処理を行うものである。なお、この所定のレベルｋｐはニーポイントと呼び、そのレベルは上記最大出力以下であり、通常は各色用の撮像信号に対して共通レベルとする。また、上記傾きをニースロープと呼び、やはり通常は、各色用の撮像信号に対して共通の傾きとする。
【０００５】
この高輝度圧縮回路により、ニーポイント以上の撮像信号は圧縮されながらも、階調を表現することができ、画面中の明るい部分も最大レベルで飽和して「つぶれる」ことなく、その画像を表現することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の高輝度圧縮回路では、ＲＧＢの各色用の撮像信号に対して、それぞれ別個にニー圧縮処理を行っているため、ニー圧縮処理の前後でＲＧＢ各撮像信号の比率に変化を生じる。すなわち、有色の被写体においては、まずレベルの大きい色信号から順番にニー圧縮が始まり、十分明るい部分では、ＲＧＢ各色信号の全てに圧縮が行われ、ＲＧＢ各撮像信号の差が縮小し、白色に近づく。
【０００７】
画像の十分明るい部分において、有色の画像が白色に近づく、すなわち彩度を落としていく処理は、視覚的にも自然である。しかし、上記ニー処理では、信号レベルの高い色信号からニー圧縮がかかるため、彩度が圧縮される過程で色相が変化してしまう。例えば、肌色の部分では、明るくなるに従って黄色くなりながら白色に変化していく。
【０００８】
上記課題を解決する手段として、例えば特開平７−２８８８３８号公報や特開平８−８８８６３号公報に記載された技術がある。これらの技術では、最大レベルの色信号にニー圧縮を行った際に、他の色信号も等しい圧縮率を乗算し、ＲＧＢ各色信号の比率を維持するものである。
【０００９】
ところが、このような技術では、色相の変化はないものの、たとえ入力信号のレベルが増大しても彩度が圧縮されず、視覚的に不自然な画像となってしまう。また、彩度が高い画像においては、輝度レベルが低い状態で飽和してしまう。
【００１０】
本発明は、上述の従来の課題を解決するもので、高輝度圧縮処理の前後における各色用撮像信号の圧縮処理に一定の関係を持たせ、色相の変化を防止しつつ、彩度を圧縮することを目的とする。
【００１１】
また、色相の変化を防ぎながら、彩度の圧縮の度合いを調整できる高輝度圧縮回路を実現することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の高輝度圧縮回路は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色信号を入力し、各信号レベルの大小判定を行い、最大色信号、中間色信号、最小色信号とし、入力された３原色信号が各々所定レベル以上のとき圧縮処理を行い、中間色信号または最小色信号に対応する出力信号を演算処理によりもとめ、圧縮処理後の出力信号とともに、出力の３原色信号とするものである。
【００１３】
これにより、少なくとも最大色信号以外の信号を演算処理により得るので、色相を保存しつつ、彩度を圧縮することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の発明は、入力される３原色信号の各信号レベルを比較し、その大小関係を出力するレベル判定回路と、前記各色信号にニー圧縮処理を行うニー圧縮回路と、前記レベル判定回路の出力に応じて前記各色信号から第１の最大色信号、第１の中間色信号、第１の最小色信号をそれぞれ選択する第１のセレクタと、前記レベル判定回路の出力に応じて、前記ニー圧縮回路の出力信号から第２の最大色信号、第２の最小色信号を選択する第２のセレクタと、前記第１および第２のセレクタの出力信号から圧縮係数を演算する圧縮係数演算回路と、前記圧縮係数に基づき第２の中間色信号を演算する中間色信号演算回路と、第２の最大色信号、第２の中間色信号、第２の最小色信号から３原色信号を選択する第３のセレクタとを備え、
前記圧縮係数演算回路は、第１の最大色信号と第１の最小色信号の差を演算する第１の減算器と、第２の最大色信号と第２の最小色信号の差を演算する第２の減算器と、前記第２の減算器の出力を前記第１の減算器の出力で除算する除算器とからなり、前記除算器の出力を圧縮係数とし、
前記中間色信号演算回路は、第１の中間色信号から第１の最小色信号を減算する第３の減算器と、前記第３の減算器の出力に前記圧縮係数を乗算する乗算器と、前記乗算器の出力に第２の最小色信号を加算する加算器とからなり、前記加算器の出力を第２の中間色信号とすることを特徴とする高輝度圧縮回路である。
【００１５】
また、本発明の第２の発明は、入力３原色信号の各信号レベルを比較し、その大小関係を出力するレベル判定回路と、各色信号にニー圧縮処理を行うニー圧縮回路と、前記レベル判定回路の出力に応じて前記各色信号から第１の最大色信号、第１の中間色信号、第１の最小色信号をそれぞれ選択する第１のセレクタと、前記レベル判定回路の出力に応じて、前記ニー圧縮回路の出力信号から第２の最大色信号、第２の中間色信号を選択する第２のセレクタと、前記第１および第２のセレクタの出力信号から圧縮係数を演算する圧縮係数演算回路と、前記圧縮係数に基づき第２の最小色信号を演算する最小色信号演算回路と、第２の最大色信号、第２の中間色信号、第２の最小色信号から３原色信号を選択する第３のセレクタとを備え、
前記圧縮係数演算回路は、第１の最大色信号と第１の中間色信号の差を演算する第１の減算器と、第２の最大色信号と第２の中間色信号の差を演算する第２の減算器と、前記第２の減算器の出力を前記第１の減算器の出力で除算する除算器とからなり、前記除算器の出力を圧縮係数とし、
前記最小色信号演算回路は、第１の最小色信号から第１の中間色信号を減算する第３の減算器と、前記第３の減算器の出力に前記圧縮係数を乗算する乗算器と、前記乗算器の出力に第２の中間色信号を加算する加算器とからなり、前記加算器の出力を第２の最小色信号とすることを特徴とする高輝度圧縮回路である。
【００１６】
また、本発明の第３の発明は、入力３原色信号の各信号レベルを比較し、その大小関係を出力するレベル判定回路と、前記各色信号にニー圧縮処理を行うニー圧縮回路と、前記レベル判定回路の出力に応じて前記各色信号から第１の最大色信号、第１の中間色信号、第１の最小色信号をそれぞれ選択する第１のセレクタと、前記レベル判定回路の出力に応じて、前記ニー圧縮回路の出力信号から第２の最大色信号、第２の中間色信号、第２の最小色信号を選択する第２のセレクタと、前記第１および第２のセレクタの出力から圧縮係数を演算する圧縮係数演算回路と、前記圧縮係数に基づき第３の中間色信号を演算する中間色信号演算回路と、前記圧縮係数に基づき第３の最小色信号を演算する最小色信号演算回路と、第２の最大色信号、第３の中間色信号、第３の最小色信号から３原色信号を選択する第３のセレクタとを備え、
前記圧縮係数演算回路は、第１の係数演算回路と、その出力に第１の圧縮強度係数を掛け算する第１の乗算器と、第２の係数演算回路と、その出力に第２の圧縮強度係数を掛け算する第２の乗算器と、前記第１の乗算器と第２の乗算器の出力を加算する第１の加算器とからなり、前記第１の加算器の出力を圧縮係数とし、
前記第１の係数演算回路は、第１の最大色信号と第１の最小色信号の差を演算する第１の減算器と、第２の最大色信号と第２の最小色信号の差を演算する第２の減算器と、第２の減算器の出力を第１の減算器の出力で除算する第１の除算器とからなり、
前記第２の係数演算回路は、第１の最大色信号と第１の中間色信号の差を演算する第３の減算器と、第２の最大色信号と第２の中間色信号の差を演算する第４の減算器と、第４の減算器の出力を第３の減算器の出力で除算する第２の除算器とからなり、
中間色信号演算回路は、第１の中間色信号から第１の最大色信号を減算する第５の減算器と、前記第５の減算器の出力に前記圧縮係数を乗算する第３の乗算器と、前記第３の乗算器の出力に第２の最大色信号を加算する第２の加算器とからなり、前記第２の加算器の出力を第３の中間色信号とし、
最小色信号演算回路は、第１の最大色信号から第１の最小色信号を減算する第６の減算器と、前記第６の減算器の出力に前記圧縮係数を乗算する第４の乗算器と、前記第４の乗算器の出力に第２の最大色信号を加算する第３の加算器とからなり、前記第３の加算器の出力を第３の最小色信号とすることを特徴する高輝度圧縮回路である。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。以下の実施の形態では、最大色信号ｘ０、中間色信号ｙ０、最小色信号ｚ０がそれぞれＭＡＸ０、ＭＩＤ０、ＭＩＮ０に対応し、これらに対応する圧縮処理後の信号ｘ１、ｙ１、ｚ１がをそれぞれＭＡＸ１、ＭＩＤ１、ＭＩＮ１に対応する。
【００１８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における高輝度圧縮回路は、例えば図１のように構成される。図１の構成において、１Ｒ、１Ｇ、１Ｂは各色用の映像信号入力端子、２はレベル判定回路、３はニー（ｋｎｅｅ）圧縮回路、４，５はセレクタ、１１は圧縮係数演算回路、６は中間色信号演算回路、９はセレクタ、１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは映像信号出力端子である。また、中間色信号演算回路６は、減算器２１、乗算器２２、加算器２３からなる。
【００１９】
以上のように構成された高輝度圧縮回路の動作について、以下に説明する。
【００２０】
図１において映像信号入力端子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂには、ＣＣＤなどの固体撮像素子からの出力信号に相関二重サンプリング処理や白バランス、黒バランス等のレベル制御がされた映像信号Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０が入力される。レベル判定回路２は、映像信号Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０の信号レベルの大小を判断し、その結果を出力する。
【００２１】
また、入力映像信号Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０は、セレクタ４において、レベル判定回路２の出力に応じて、その信号レベルの大きい順にＭＡＸ０、ＭＩＤ０、ＭＩＮ０として出力される。
【００２２】
さらに、映像信号Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０は、ニー圧縮回路３にも入力され、従来と同様のニー圧縮処理が施され、Ｒｎ、Ｇｎ、Ｂｎとなり、セレクタ５へと供給される。セレクタ５では、レベル判定回路２の出力に応じて、最大色信号ＭＡＸ１と最小色信号ＭＩＮ１を、ニー処理後の映像信号Ｒｎ、Ｇｎ、Ｂｎから選択して出力する。なお、ニー処理後の中間色信号ＭＩＤ１については、中間色信号演算回路６で生成するためセレクタ５からは出力しない。
【００２３】
ニー処理前の信号ＭＡＸ０、ＭＩＮ０と、ニー処理後の信号ＭＡＸ１、ＭＩＮ１は、圧縮係数演算回路１１へと入力され、後述の演算により圧縮係数ｋｃが出力される。この圧縮係数ｋｃは、ニー処理前の信号ＭＩＤ０、ＭＩＮ０と、ニー処理後の信号ＭＩＮ１と共に、中間色信号演算回路６へと入力され、後述の動作により、ニー処理後の中間色信号ＭＩＤ１が演算される。セレクタ９では、ニー処理後の最大色信号ＭＡＸ１、最小色信号ＭＩＮ１に加え、中間色信号演算回路６の出力である中間色信号ＭＩＤ１を入力とし、レベル判定回路２の出力に応じて、各色の映像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１に戻して出力する。
【００２４】
次に、圧縮係数演算回路１１の動作について説明する。ニー処理前の信号ＭＡＸ０、ＭＩＮ０と、ニー処理後の信号ＭＡＸ１、ＭＩＮ１は、圧縮係数演算回路１１へと入力されるが、その構成は図２のようになっている。すなわち、信号ＭＡＸ０、ＭＩＮ０、信号ＭＡＸ１、ＭＩＮ１は、それぞれ減算器４２、４１に入力され、差分が算出された結果は除算器４３へと入力される。除算器４３では、減算器４１の出力を減算器４２の出力により除算を行い、圧縮係数ｋｃを求める。すなわち、圧縮係数ｋｃは、（数１）で求められる。
【００２５】
【数１】
0003596387.tif 000002
【００２６】
次に、中間色信号演算回路６の動作について説明する。ニー処理前の中間色信号ＭＩＤ０と最小色信号ＭＩＮ０は、減算器２１の入力となり、その差分出力と前記圧縮係数ｋｃとの乗算が乗算器２２において行われる。乗算器２２の出力は加算器２３において、ニー処理後の最小色信号ＭＩＮ１と加算され、中間色信号ＭＩＤ１として出力される。すなわち、中間色信号ＭＩＤ１は（数２）により求められている。
【００２７】
【数２】
0003596387.tif 000003
【００２８】
なお、（数１）、（数２）は以下の（数３）のように表現することができ、さらに（数４）を導出できる。
【００２９】
【数３】
0003596387.tif 000004
【００３０】
【数４】
0003596387.tif 000005
【００３１】
（数３）、（数４）が意味する事は、ＲＧＢ各色信号の任意の２つの信号の差分は、本発明の高輝度圧縮回路において、すべて圧縮係数ｋｃで圧縮されているという事である。このような関係を有して算出されたＭＩＤ１を中間色信号として扱うことにより、色相の変化を伴わない高輝度圧縮処理を実現できる。
【００３２】
次に、上述の高輝度圧縮回路において色相が変化しない理由を詳細に説明する。
【００３３】
まず、色相の変化を伴わずに、彩度を圧縮する際の関係式を導出する。色相および彩度に着目して考えるのあれば、ＲＧＢの原色信号から、輝度信号および色差信号に変換した方が考えやすい。輝度信号および色差信号は、いわゆるＮＴＳＣ規格では以下の（数５）で定義される。
【００３４】
【数５】
0003596387.tif 000006
【００３５】
ここで色差信号は、以下の（数６）のように変形できる。
【００３６】
【数６】
0003596387.tif 000007
【００３７】
色相が変化しないためには、高輝度圧縮処理の前後において、Ｒ−ＹとＢ−Ｙの比が変わらなければよい。
【００３８】
ここで、高輝度圧縮処理前の色差信号は、以下の（数７）のようになる。
【００３９】
【数７】
0003596387.tif 000008
【００４０】
また、高輝度圧縮処理後の色差信号は、以下の（数８）のようになる。
【００４１】
【数８】
0003596387.tif 000009
【００４２】
ここで一例として、入力映像信号Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０のレベルがＲ０＞Ｇ０＞Ｂ０、すなわち、ＭＡＸ０＝Ｒ０、ＭＩＤ０＝Ｇ０、ＭＩＮ０＝Ｂ０、ＭＡＸ１＝Ｒ１、ＭＩＤ１＝Ｇ１、ＭＩＮ１＝Ｂ１の場合を考える。
【００４３】
このとき、（数３）、（数４）に代入すると、（数９）であるので、（数８）に代入すると、（数１０）となる。
【００４４】
【数９】
0003596387.tif 000010
【００４５】
【数１０】
0003596387.tif 000011
【００４６】
すなわち、色差信号は双方とも係数ｋｃにより等しい割合で圧縮されているので、色相は変化せずに彩度のみ圧縮したことになる。
【００４７】
ここで、本実施の形態における高輝度圧縮回路の入出力特性を図３に示す。図３において、横軸は高輝度圧縮回路への入力信号の信号レベルを表し、レンズの絞りや照明の光量により、被写体の明るさが増していく事に相当する。
【００４８】
ここで被写体の明るさが増していくと、Ｒ信号が最も信号レベルが大きいので、一番早くニーポイント（ｋｐ）に達し、ニー圧縮回路３によりニー圧縮が開始される。それに伴い、圧縮係数演算回路１１により圧縮係数ｋｃが計算され、中間色信号演算回路６より中間色信号であるＧ信号が演算され、図３に示すＧ１のようになる。すなわち、最大色信号であるＲ信号の圧縮に連動してＧ信号も圧縮され、色相の変化のないように、ＲＧＢ各色信号のレベル差が一定の関係に保たれる。なお、最小色信号であるＢ信号は通常通りの処理しか受けない。
【００４９】
つまり、本実施の形態によれば、ニー処理後のＲＧＢ各色信号に対して、最大色信号と最小色信号をそのままに、中間色信号のみ処理することにより、色相の変化を伴わずに高輝度圧縮を実現している。ここで、通常のニー処理（図１０）に比較してＲＧＢ各色信号の差が大きい範囲が広がるため、被写体の明るさが増しても白色に飽和しにくく、高輝度でも色が残る効果がある。
【００５０】
なお、以上の説明では、中間色信号演算回路６において、最小色信号ＭＩＮ０、ＭＩＮ１を用いて中間色信号ＭＩＤ１を演算したが、最大色信号ＭＡＸ０、ＭＡＸ１を代わりに使用してもよい。
【００５１】
また、レベル判定回路２の出力は、３原色信号の大小関係を表現できれば、そのビット数や定義は特に制限されるものではない。なお、入力信号がレベル判定回路２とセレクタ４、５、９にそれぞれ入力する時間にずれがある場合、レベル判定回路２の出力に、この時間ずれを補う遅延回路を追加してもよい。
【００５２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における高輝度圧縮回路は、例えば図４のように構成される。図４の構成において、１Ｒ、１Ｇ、１Ｂは各色用の映像信号入力端子、２はレベル判定回路、３はニー圧縮回路、４，５はセレクタ、１２は圧縮係数演算回路、７は最小色信号演算回路、９はセレクタ、１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは映像信号出力端子である。また、最小色信号演算回路７は、減算器３１、乗算器３２、加算器３３からなる。
【００５３】
以上のように構成された高輝度圧縮回路の動作について、以下に説明する。ただし、前述した実施の形態１と同一の構成の部分については、説明を一部省略する。
【００５４】
図４において映像信号入力端子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂには、ＣＣＤなどの固体撮像素子からの出力信号に相関二重サンプリング処理や白バランス、黒バランス等のレベル制御がされた映像信号Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０が入力される。レベル判定回路２は、映像信号Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０の信号レベルの大小を判断し、その結果を出力する。
【００５５】
また、入力映像信号Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０は、セレクタ４において、レベル判定回路２の出力に応じてその信号レベルの大きい順にＭＡＸ０、ＭＩＤ０、ＭＩＮ０として出力される。
【００５６】
さらに、映像信号Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０は、ニー圧縮回路３にも入力され、従来と同様のニー圧縮処理が施され、Ｒｎ、Ｇｎ、Ｂｎとなり、セレクタ５へと供給される。セレクタ５では、レベル判定回路２の出力に応じて、最大色信号ＭＡＸ１と中間色信号ＭＩＤ１を、ニー処理後の映像信号Ｒｎ、Ｇｎ、Ｂｎから選択して出力する。なお、ニー処理後の最小色信号ＭＩＮ１については、最小色信号演算回路７で生成するためセレクタ５からは出力しない。
【００５７】
ニー処理前の信号ＭＡＸ０、ＭＩＤ０と、ニー処理後の信号ＭＡＸ１、ＭＩＤ１は、圧縮係数演算回路１２へと入力され、後述の演算により圧縮係数ｋｃが出力される。この圧縮係数ｋｃは、ニー処理前の信号ＭＩＤ０、ＭＩＮ０と、ニー処理後の信号ＭＩＤ１と共に、最小色信号演算回路７へと入力され、後述の動作により、ニー処理後の最小色信号ＭＩＮ１が演算される。セレクタ９では、ニー処理後の最大色信号ＭＡＸ１、中間色信号ＭＩＤ１に加え、最小色信号演算回路７の出力である最小色信号ＭＩＮ１を入力とし、レベル判定回路２の出力に応じて、各色の映像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１に戻して出力する。
【００５８】
次に、圧縮係数演算回路１２の動作について説明する。ニー処理前の信号ＭＡＸ０、ＭＩＤ０と、ニー処理後の信号ＭＡＸ１、ＭＩＤ１は、圧縮係数演算回路１２へと入力されるが、その構成は図５のようになっている。すなわち、信号ＭＡＸ０、ＭＩＤ０、信号ＭＡＸ１、ＭＩＤ１は、それぞれ減算器４５、４４に入力され、差分が算出された結果は除算器４６へと入力される。除算器４６では、減算器４４の出力を減算器４５の出力により除算を行い、圧縮係数ｋｃを求める。すなわち、圧縮係数ｋｃは（数１１）で求められている。
【００５９】
【数１１】
0003596387.tif 000012
【００６０】
次に、最小色信号演算回路７の動作について説明する。ニー処理前の中間色信号ＭＩＤ０と最小色信号ＭＩＮ０は、減算器３１の入力となり、その差分出力と前記圧縮係数ｋｃとの乗算が乗算器３２において行われる。乗算器３２の出力は加算器３３において、ニー処理後の中間色信号ＭＩＤ１と加算され、最小色信号ＭＩＮ１として出力される。すなわち、最小色信号ＭＩＮ１は（数１２）により求められている。
【００６１】
【数１２】
0003596387.tif 000013
【００６２】
なお、（数１１）、（数１２）を変形すれば、前述の（数３）、（数４）を導出することができる。そこで、実施の形態１において詳述した同様の理由で、色相の変化を伴わない高輝度圧縮処理を実現できている。
【００６３】
ここで、本実施の形態における高輝度圧縮回路の入出力特性を図６に示す。図６において、横軸は図３と同様に高輝度圧縮回路への入力信号の信号レベルを表す。
【００６４】
ここで被写体の明るさが増していくと、Ｒ信号が最も信号レベルが大きいので、一番早くニーポイントに達し、ニー圧縮回路３によりニー圧縮が開始される。それに伴い、圧縮係数演算回路１２により圧縮係数ｋｃが計算され、最小色信号演算回路７より最小色信号であるＢ信号が演算され、図６に示すＢ１のようになる。すなわち、最大色信号であるＲ信号の圧縮に連動してＢ信号は伸張され、色相の変化のないように、ＲＧＢ各色信号のレベル差が一定の関係に保たれる。なお、中間色信号であるＧ信号は通常通りの処理しか受けない。
【００６５】
つまり、本実施の形態によれば、ニー処理後のＲＧＢ各色信号に対して、最大色信号と中間色信号をそのままに、最小色信号のみ処理することにより、色相の変化を伴わずに高輝度圧縮を実現している。ここで、通常のニー処理に比較してＲＧＢ各色信号の差が小さくなる傾向のため、被写体の明るさが増したときに、より早く白色に飽和させる効果がある。
【００６６】
なお、以上の説明では、最小色信号生成回路７において、中間色信号ＭＩＤ０、ＭＩＤ１を用いて最小色信号ＭＩＮ１を演算したが、最大色信号ＭＡＸ０、ＭＡＸ１を代わりに使用してもよい。
【００６７】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に高輝度圧縮回路は、例えば図７のように構成される。図７の構成において、１Ｒ、１Ｇ、１Ｂは各色用の映像信号入力端子、２はレベル判定回路、３はニー圧縮回路、４，５はセレクタ、１３は圧縮係数演算回路、６は中間色信号演算回路、７は最小色信号演算回路、９はセレクタ、１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは映像信号出力端子である。また、中間色信号演算回路６は、減算器２１、乗算器２２、加算器２３からなり、最小色信号演算回路７は、減算器３１、乗算器３２、加算器３３からなる。
【００６８】
以上のように構成された高輝度圧縮回路の動作について、以下に説明する。ただし、前述した実施の形態１および実施の形態２と同一の構成の部分については、説明を一部省略する。
【００６９】
図７において映像信号入力端子１Ｒ、１Ｇ、１Ｂには、ＣＣＤなどの固体撮像素子からの出力信号に相関二重サンプリング処理や白バランス、黒バランス等のレベル制御がされた映像信号Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０が入力される。レベル判定回路２は、映像信号Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０の信号レベルの大小を判断し、その結果を出力する。
【００７０】
また、入力映像信号Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０は、セレクタ４において、レベル判定回路２の出力に応じてその信号レベルの大きい順にＭＡＸ０、ＭＩＤ０、ＭＩＮ０として出力される。
【００７１】
さらに、映像信号Ｒ０、Ｇ０、Ｂ０は、ニー圧縮回路３にも入力され、従来と同様のニー圧縮処理が施され、Ｒｎ、Ｇｎ、Ｂｎとなり、セレクタ５へと供給される。セレクタ５では、レベル判定回路２の出力に応じて、その信号レベルの大きい順にＭＡＸ１、ＭＩＤ１、ＭＩＮ１として出力される。
【００７２】
ニー処理前の信号ＭＡＸ０、ＭＩＤ０、ＭＩＮ０と、ニー処理後の信号ＭＡＸ１、ＭＩＤ１、ＭＩＮ１は、圧縮係数演算回路１３へと入力され、後述の演算により圧縮係数ｋｃが出力される。中間色信号演算回路６には、ニー処理前の信号ＭＡＸ０、ＭＩＤ０と、ニー処理後の信号ＭＡＸ１と共に、前記圧縮係数ｋｃが入力され、ニー処理後の中間色信号ＭＩＤ１が演算される。また、最小色信号演算回路７には、ニー処理前の信号ＭＡＸ０、ＭＩＮ０と、ニー処理後の信号ＭＡＸ１と共に、前記圧縮係数ｋｃが入力され、ニー処理後の中間色信号ＭＩＮ１が演算される。セレクタ９では、ニー処理後の最大色信号ＭＡＸ１に加え、中間色信号演算回路６の出力である中間色信号ＭＩＤ１、および最小色信号演算回路７の出力である最小色信号ＭＩＮ１を入力とし、レベル判定回路２の出力に応じて、各色の映像信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１に戻して出力する。
【００７３】
次に、圧縮係数演算回路１３の動作について説明する。ニー処理前の信号ＭＡＸ０、ＭＩＤ０、ＭＩＮ０と、ニー処理後の信号ＭＡＸ１、ＭＩＤ１、ＭＩＮ１は、圧縮係数演算回路１３へと入力されるが、その構成は図８のようになっている。ここで、圧縮係数演算回路１１は図２に示した構成であり、圧縮係数演算回路１２は図５に示した構成である。すなわち、圧縮係数演算回路１１では、ニー処理前の信号ＭＡＸ０、ＭＩＤ０と、ニー処理後の信号ＭＡＸ１、ＭＩＤ１から、実施の形態１と同様の動作により、第１の圧縮係数ｋｃ１を算出する。また、圧縮係数演算回路１２では、ニー処理前の信号ＭＡＸ０、ＭＩＮ０と、ニー処理後の信号ＭＡＸ１、ＭＩＮ１から、実施の形態２と同様の動作により、第２の圧縮係数ｋｃ２を算出する。すなわち、圧縮係数ｋｃ１、ｋｃ２は以下の（数１３）のようになる。
【００７４】
【数１３】
0003596387.tif 000014
【００７５】
なお、圧縮係数演算回路１３には、圧縮強度係数ｒｃが制御手段（図示せず）から入力され、乗算器４７と減算器４９へと入力される。減算器４９では、「１」からこの圧縮強度係数ｒｃが減算され、乗算器４８へと入力される。乗算器４７では、第２の圧縮係数ｋｃ２に圧縮強度係数ｒｃが乗算され、また乗算器４８では、第１の圧縮係数ｋｃ１に減算器４９の出力「１−ｒｃ」が乗算される。乗算器４７、４８の出力は加算器５０で加算され、第３の圧縮係数ｋｃとして出力される。このとき、第３の圧縮係数ｋｃは（数１４）のようになる。
【００７６】
【数１４】
0003596387.tif 000015
【００７７】
この第３の圧縮係数ｋｃが、中間色信号演算回路６と最小色信号演算回路７に入力されるため、中間色信号ＭＩＤ１と最小色信号ＭＩＮ１は、以下の（数１５）で表される。
【００７８】
【数１５】
0003596387.tif 000016
【００７９】
なお、（数１５）を変形すれば、前述の（数３）、（数４）を導出することができる。そこで、実施の形態１において詳述した同様の理由で、色相の変化を伴わない高輝度圧縮処理を実現できている。
【００８０】
ここで、圧縮係数演算回路１３においては、第１の圧縮係数ｋｃ１、第２の圧縮係数ｋｃ２、圧縮強度係数ｒｃから圧縮係数ｋｃが算出されており、圧縮強度係数ｒｃ＝０のときには、ｋｃ＝ｋｃ１となり、圧縮強度係数ｒｃ＝１のときには、ｋｃ＝ｋｃ２となる。すなわち、外部より入力する圧縮強度係数ｒｃにより、実施の形態１と実施の形態２で示した結果を選択することができる。また、圧縮強度係数ｒｃとして、０から１までの値を入力することにより、実施の形態１と実施の形態２の中間的な圧縮効果を得ることができる。
【００８１】
ここで本実施の形態における高輝度圧縮回路の入出力特性の一例として、ｒｃ＝０．５の場合を図９に示す。図９において、横軸は図３と同様に高輝度圧縮回路への入力信号の信号レベルを表す。
【００８２】
ここで被写体の明るさが増していくと、Ｒ信号が最も信号レベルが大きいので、一番早くニーポイントに達し、ニー圧縮回路３によりニー圧縮が開始される。それに伴い、圧縮係数演算回路１３により圧縮係数ｋｃが計算され、中間色信号演算回路６より中間色信号であるＧ信号が、また最小色信号演算回路７より最小色信号であるＢ信号が演算され、図６に示すＧ１、Ｂ１のようになる。すなわち、最大色信号であるＲ信号の圧縮に連動して、Ｇ信号は圧縮され、Ｂ信号は伸張され、色相の変化のないように、ＲＧＢ各色信号のレベル差が一定の関係に保たれる。なお、図９を図３、図６と比較すると明らかなように、本実施の形態においては、実施の形態１と実施の形態２の中間的な圧縮効果を得ている。
【００８３】
すなわち、本実施の形態３では、圧縮強度係数ｒｃを与えることにより、高輝度部における彩度の圧縮度合いを調整できるようにしたものである。外部より入力する圧縮強度係数ｒｃを大きな値にすれば、彩度の圧縮が強くなり早く白色へと収束する。また、圧縮強度係数ｒｃを小さな値にすれば、彩度の圧縮が弱くなり、色の着いた部分が多くなり、白色へと収束する限界が遠くなる。
【００８４】
このように、本実施の形態によれば、色相の変化を防ぎつつ、彩度の圧縮度合いを被写体の状況に応じて調整することが可能となる。
【００８５】
なお、以上の説明では、ｒｃ＝０．５の場合を例に説明したが、ｒｃは０．５以外の場合でも同様であり、またｒｃ＞１、あるいはｒｃ＜０であっても構わない。
【００８６】
【発明の効果】
以上のように本発明における高輝度圧縮回路によれば、従来のニー処理に対して、色相を変化させずに彩度を圧縮するという顕著な効果が得られる。また、色相の保存を維持しつつ、より彩度の圧縮を強め、早く白色に飽和する高輝度圧縮回路を提供することができる。さらに、処理前後における色相の保存を保ちつつ、彩度の圧縮度合いを画像に応じて調整できる高輝度圧縮回路を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による高輝度圧縮回路の構成を示すブロック図
【図２】同高輝度圧縮回路における圧縮係数演算回路の構成を示すブロック図
【図３】同高輝度圧縮回路による被写体の明るさと各色信号の出力レベルの関係を示す図
【図４】本発明の実施の形態２による高輝度圧縮回路の構成を示すブロック図
【図５】同高輝度圧縮回路における圧縮係数演算回路の構成を示すブロック図
【図６】同高輝度圧縮回路による被写体の明るさと各色信号の出力レベルの関係を示す図
【図７】本発明の実施の形態３による高輝度圧縮回路の構成を示すブロック図
【図８】同高輝度圧縮回路における圧縮係数演算回路の構成を示すブロック図
【図９】同高輝度圧縮回路による被写体の明るさと各色信号の出力レベルの関係を示す図
【図１０】従来の高輝度圧縮回路における被写体の明るさと各色信号の出力レベルの関係を示す図
【符号の説明】
１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ  映像信号入力端子
２  レベル判定回路
３  ニー圧縮処理回路
４、５  セレクタ
６  中間色信号演算回路
７  最小色信号演算回路
９  セレクタ
１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ  映像信号出力端子
２１、３１  減算器
２２、３２  乗算器
２３、３３  加算器
４１、４２、４４、４５  減算器
４３、４６  除算器
４７、４８  乗算器
４９  減算器
５０  加算器
【図１】
0003596387.tif 000017
【図２】
0003596387.tif 000018
【図３】
0003596387.tif 000019
【図４】
0003596387.tif 000020
【図５】
0003596387.tif 000021
【図６】
0003596387.tif 000022
【図７】
0003596387.tif 000023
【図８】
0003596387.tif 000024
【図９】
0003596387.tif 000025
【図１０】
0003596387.tif 000026