(57)【要約】【課題】３Ｄルックアップテーブル回路を複数精度のルックアップテーブルを組み合わせて構成することや、３Ｄルックアップテーブル回路全体を均一な精度で処理すべく、必要用途に合わせた回路構成の組み替えを行うことなく、均一精度で組み合わせることも可能な３Ｄルックアップテーブル回路を提供すること。【解決手段】入力されるデータ信号に対して、所定の変換処理を行うために３Ｄルックアップテーブルの構成を構築する３Ｄルックアップテーブル回路において、入力されるデータ信号に応じて、データ信号の変換処理に要する変換処理精度を複数判別し、判別した変換処理精度に対応する複数のそれぞれ異なる変換処理精度を持つルックアップテーブルを所定順に連続的に繋げて組み合わせることによって、３Ｄルックアップテーブルの構成を構築する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力されるデータ信号に対して、所定の変換処理を行うために３Ｄルックアップテーブルの構成を構築する３Ｄルックアップテーブル回路において、
前記入力されるデータ信号に応じて、当該データ信号の変換処理に要する変換処理精度を複数判別し、当該変換処理精度に対応する複数のそれぞれ異なる変換処理精度を持つルックアップテーブルを所定順に連続的に繋げて組み合わせることによって、前記３Ｄルックアップテーブルの構成を構築することを特徴とする３Ｄルックアップテーブル回路。
【請求項２】
入力されるデータ信号に対して、所定の変換処理を行うために３Ｄルックアップテーブルの構成を構築する３Ｄルックアップテーブル回路において、
前記入力されるデータ信号に応じて、当該データ信号の変換処理に要する変換処理精度を判別し、当該判別した変換処理精度が、複数の場合には、対応する複数のそれぞれ異なる変換処理精度を持つルックアップテーブルを所定順に連続的に繋げて組み合わせることによって、前記３Ｄルックアップテーブルの構成を構築し、
前記判別した変換処理精度が、単数の場合には、対応する単一の変換処理精度を持つルックアップテーブルを前記３Ｄルックアップテーブルの構成として構築することを特徴とする３Ｄルックアップテーブル回路。
【請求項３】
前記３Ｄルックアップテーブルは、当該３Ｄルックアップテーブルの格子点を構成する最小単位を単位立方体とし、当該単位立方体を組み合わせることによって、全体として立方体に構成されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の３Ｄルックアップテーブル回路。
【請求項４】
前記入力されるデータ信号は、映像処理装置に入力される映像信号であることを特徴とする請求項１〜３何れか１項記載の３Ｄルックアップテーブル回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複雑なデジタル計算処理の効率化と、処理のリアルタイム性を両立させるために用いられる３Ｄルックアップテーブル回路について、詳しくは、入力されるデータ、特に、映像データの信号の変換処理に必要とされる変換処理精度に基づいて、３Ｄルックアップテーブルを構成する３Ｄルックアップテーブル回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複雑なデジタル計算処理を行うには、ハード的に高性能な演算処理機能を有することが、必要条件として求められており、さらに、映像処理のようにリアルタイム性が求められる処理においては、より一層に高い性能が、ハード的に要求されている。
【０００３】
しかしながら、このような処理性能を満たすものは、大規模回路になり、また、費用の面からも実現することが困難な場合が多い。そこで、一般的に、予定される入力データに対する計算結果を予めルックアップテーブルに保存しておき、処理を行う際に、実際の計算を行う代わりに、ルックアップテーブルから目的のデータを読み出すルックアップテーブル回路を用いた方法が知られている。
【０００４】
近頃では、映像の処理において、ルックアップテーブルを用いた処理回路を実装している装置が多く存在し、特に、色の補正処理などでは、Ｇ／Ｂ／Ｒや、Ｙ／Ｐｂ／Ｐｒの映像入力信号に対し、その３つの入力信号強度の比率を出力に反映させる必要があるため、３Ｄルックアップテーブルでの回路構成を持つものが主流となっている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、Ｒ，Ｇ，Ｂ空間を複数の立方体に分割し、該分割された立方体に色補正値を設定し、入力されたＲ，Ｇ，Ｂ信号で前記立方体の一つを選択し、該選択された立方体に設定された色補正値を線形補間することによって入力Ｒ，Ｇ，Ｂ信号に対応するイエロー、マゼンダ、シアンの色補正信号を算出する色補正方式において、前記分割された立方体は所定の領域で密に分割されていることを特徴とする色補正方式が開示されている。
【０００６】
また、例えば、特許文献２には、第１の画像処理デバイスにおいて、ターゲットデバイスとした第２の画像処理デバイスを用いた場合の色再現を行うエミュレーションのために、上記第１の画像処理デバイスで使用する画像信号の色変換を行う色変換装置において、入力された画像信号の信号値を、三次元ルックアップテーブルを用いて出力信号値に変換するとともに、上記三次元ルックアップテーブルは、上記第２の画像処理デバイスの入出力特性を再現するための色変換と、上記第２の画像処理デバイスと上記第１の画像処理デバイスとの間の色域変換としての色変換と、上記第１の画像処理デバイスの入出力特性に応じた補正としての色変換と、としての各色変換要素が含まれた入出力値が設定されたものであることを特徴とする色変換装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−３２８１１４号公報
【特許文献２】特開２００８−８５９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献にもあるように、ルックアップテーブルを用いた回路は、演算のリアルタイム性と、演算処理そのものの効率化が図れる一方、処理精度を確保するために、使用するルックアップテーブル数の増加を招くおそれがある。
【０００９】
一般的に、処理精度を上げるためには、ルックアップテーブルの数を増やすことで精度向上を図る。これは、ルックアップテーブルへの入力データのサンプル間隔を細かくすることで、ルックアップテーブルへの入力データサンプル間の補間精度が上がるためであるが、その結果、ルックアップテーブルの数を増やすことによる回路規模の拡大を招くこととなってしまう。
【００１０】
特に、図５に示すような、３Ｄルックアップテーブルのような回路構成では、サンプル精度に対するルックアップテーブル使用増大数が、図６に示すように、指数関数的に上がり、巨大な回路構成となってしまう。さらに、回路増大により大きくなってしまったルックアップテーブルへのアクセスは、キャッシュ誤動作を起こしてしまうといったリスクが高まることになる。
【００１１】
ところで、回路規模の増大と、この増大により引き起こされる誤動作というリスクがある一方、近年の４Ｋや、８Ｋといった超高精細映像の普及に伴い、映像処理における色補正処理などでは、今まで以上に高い処理精度が求められている。また、映像処理に限らず、回路規模を抑えて、精度の高い処理が行えることは、回路設計において、重要な要素となる。
【００１２】
また、例えば、上記特許文献１に開示されているように、各ＲＧＢが、２５６階調である空間を分割された図や、図８に示すような、単純に３Ｄルックアップテーブルの各軸を細分化することにより、ハイライト部分（明部や暗部など）の特定領域を密にすることで、処理精度を向上させることができるが、その他の領域、特に、細分化した近傍領域においては、ルックアップテーブルを構成する六面体が、正六面体ではなくなり、格子点間の中間データ算出において、精度を求めるための算出演算の複雑化や算出精度の低下を招き、値の連続性も失われてしまうといった欠点がある。
【００１３】
本発明は、上述の課題を解決するためのもので、ルックアップテーブルを用いた回路構成、特に、映像の色補正処理などを代表とする３Ｄルックアップテーブルの回路構成において、リアルタイム演算処理を少なくし、必要とされる処理精度を得るとともに、格子点間の中間データ算出においての均一性を確保することで、その得られる処理精度が、特定の領域に特化されない連続性を持った処理を可能とする３Ｄルックアップテーブル回路を提供することにある。
【００１４】
また、本発明は、上記の通り、３Ｄルックアップテーブル回路を複数精度のルックアップテーブルを組み合わせて構成することも可能である一方、用途によって、複数の処理精度を必要としない場合に、３Ｄルックアップテーブル回路全体を均一な精度で処理すべく、必要用途に合わせた回路構成の組み替えを行うことなく、均一な処理精度の３Ｄルックアップテーブルを構成することも可能とする３Ｄルックアップテーブル回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述の課題に対応するため、本発明は、以下の技術的手段を講じている。
即ち、請求項１記載の発明は、入力されるデータ信号に対して、所定の変換処理を行うために３Ｄルックアップテーブルの構成を構築する３Ｄルックアップテーブル回路において、前記入力されるデータ信号に応じて、当該データ信号の変換処理に要する変換処理精度を複数判別し、当該変換処理精度に対応する複数のそれぞれ異なる変換処理精度を持つルックアップテーブルを所定順に連続的に繋げて組み合わせることによって、前記３Ｄルックアップテーブルの構成を構築することを特徴とする３Ｄルックアップテーブル回路である。
【００１６】
また、請求項２記載の発明は、入力されるデータ信号に対して、所定の変換処理を行うために３Ｄルックアップテーブルの構成を構築する３Ｄルックアップテーブル回路において、前記入力されるデータ信号に応じて、当該データ信号の変換処理に要する変換処理精度を判別し、当該判別した変換処理精度が、複数の場合には、対応する複数のそれぞれ異なる変換処理精度を持つルックアップテーブルを所定順に連続的に繋げて組み合わせることによって、前記３Ｄルックアップテーブルの構成を構築し、前記判別した変換処理精度が、単数の場合には、対応する単一の変換処理精度を持つルックアップテーブルを前記３Ｄルックアップテーブルの構成として構築することを特徴とする３Ｄルックアップテーブル回路である。
【００１７】
そして、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の３Ｄルックアップテーブル回路であって、前記３Ｄルックアップテーブルは、当該３Ｄルックアップテーブルの格子点を構成する最小単位を単位立方体とし、当該単位立方体を組み合わせることによって、全体として立方体に構成されてなることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項４記載の発明は、請求項１〜３何れか１項記載の３Ｄルックアップテーブル回路であって、前記入力されるデータ信号は、映像処理装置に入力される映像信号であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、回路規模の増大を抑えながら、例えば、映像処理装置等のデータ変換処理で必要とされる変換処理精度を確保し、異なる精度処理の連続性を持った３Ｄルックアップテーブルの構成を構築することができる。また、異なる精度処理が必要ない場合には、単一の精度処理を持った３Ｄルックアップテーブルの構成も構築することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る３Ｄルックアップテーブル回路の第１の実施形態を示した構成概略図である。
【図２】本発明に係る３Ｄルックアップテーブル回路の第１の実施形態における流れを示したフローである。
【図３】本発明に係る３Ｄルックアップテーブル回路の第１の実施形態における処理精度の異なるルックアップテーブルを連続的に繋げる構成を示した図である。
【図４】データ処理で用いられる３Ｄルックアップテーブルの構成図の一例である。
【図５】３Ｄルックアップテーブルを形成する単位立方体と、その格子点数を表した一例図である。
【図６】データ変換処理精度と必要なルックアップテーブル数の関係を概念的に表したグラフである。
【図７】本発明に係る３Ｄルックアップテーブル回路の第１の実施形態において、３Ｄルックアップテーブルの入力を映像入力信号のＧ／Ｂ／Ｒとした際のＢＲ平面で見たルックアップテーブル領域分割の一例図である。
【図８】単純分割による特定領域に特化した場合の３Ｄルックアップテーブルの構成図である。
【図９】本発明に係る３Ｄルックアップテーブル回路の第２の実施形態における流れを示したフローである。
【図１０】本発明に係る３Ｄルックアップテーブル回路の第２の実施形態において、３Ｄルックアップテーブルの入力を映像入力信号のＧ／Ｂ／Ｒとした際のＢＲ平面で見たルックアップテーブル領域の一例図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に係る３Ｄルックアップテーブル回路の第１の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る３Ｄルックアップテーブル回路の第１の実施形態を示した構成概略図で、図２は、本発明に係る３Ｄルックアップテーブル回路の第１の実施形態における流れを示したフロー、そして、図３は、本発明に係る３Ｄルックアップテーブル回路の第１の実施形態における処理精度の異なるルックアップテーブルを連続的に繋げる構成を示した図である。なお、図中の「ＬＵＴ」は、ルックアップテーブルの略である。
【００２２】
まず、ルックアップテーブル回路において、誤差なく最も精度の高い処理変換の実施をするためには、入力されるデータに対するルックアップテーブル保存の変換処理データを、１対１で対応させる必要がある。しかしながら、すべての入力データに１対１で対応するルックアップテーブルを用意する場合、入力データビット数によっては、ルックアップテーブルのサイズ（データ数）が増大する。
【００２３】
例えば、入力データが１０ビットとすると、ルックアップテーブルの数が、１０２４個必要となり、これが３次元構造である３Ｄルックアップテーブルでは、１０２４×１０２４×１０２４個のルックアップテーブルが必要となる。つまり、１次元で必要なルックアップテーブルの数に対して、３Ｄルックアップテーブルでは、３乗の割合で増大し、結果として、回路規模の巨大化を招いてしまう。
【００２４】
そのため、ルックアップテーブルを用いたデータ変換回路の多くでは、入力データに１対１で対応するのではなく、特定の間隔毎の入力データ値に対して、変換後の値をルックアップテーブルに保存し、間引かれた入力データ値に対する変換は、近しい値の入力データ値に対応するルックアップテーブルの変換値を複数個読み出し、それらを補間処理することで、回路としての処理を実現している。
【００２５】
よって、ルックアップテーブルでの変換処理精度が求められている場合は、入力データ値の特定の間隔を狭めて、間引かれた入力データ値の補間精度を上げることによって、回路としての変換処理精度の向上を図るわけである。一方で、変換処理精度が求められていない場合は、入力データ値の特定の間隔を大きくすることにより、補間精度が下がり、回路としての変換処理精度も下がることになるが、対応するルックアップテーブルの数は少なくすることが可能となる。
【００２６】
続いて、本実施形態における３Ｄルックアップテーブル回路は、図１に示すように、データ変換処理装置内に組み込まれ、入力されるデータ信号の変換処理に用いられるもので、入力されるデータ信号に応じて、このデータ信号の変換処理に要する変換処理精度を複数判別し、判別した変換処理精度に対応する複数のそれぞれ異なる変換処理精度を持つルックアップテーブルを所定順に連続的に繋げて組み合わせることによって、３Ｄルックアップテーブルの構成を構築するものである。
【００２７】
つまり、本実施形態における３Ｄルックアップテーブル回路は、図２に示すように、まず、入力されるデータ信号を受け（Ｓ１）、このデータ信号の変換処理に要する変換処理精度を複数判別していく（Ｓ２）。そして、判別結果から、必要となる変換処理精度に対応する複数のそれぞれ異なる変換処理精度を持つルックアップテーブルを所定順に連続的に繋げて組み合わせる（Ｓ３）制御を行うものである。
【００２８】
上述のデータ信号が、例えば、映像信号である場合には、映像処理装置に入力される映像信号Ｇ／Ｂ／Ｒや、Ｙ／Ｐｂ／Ｐｒに対し、図４に示すような３Ｄルックアップテーブル構成において処理する際は、図３に示すように、Ａのルックアップテーブル、Ｂのルックアップテーブル、Ｃのルックアップテーブルといった、精度の異なるルックアップテーブルで、所定順に連続した３Ｄルックアップテーブルの回路構成とし、入力される映像信号Ｇ／Ｂ／Ｒ、もしくは、Ｙ／Ｐｂ／Ｐｒに応じて、変換処理精度に差をつけて処理することにより、回路規模の増大を抑えることが可能となる。
【００２９】
例えば、データ処理装置としての映像処理装置が、１６×１６×１６の単位立方体により、３Ｄルックアップテーブルが構成されているとする。これを図３に示すように、Ａ、Ｂ、Ｃの異なる精度のルックアップテーブルで構成する場合、Ａは８×８×８、Ｂは１２×１２×１２−８×８×８、Ｃは１６×１６×１６−１２×１２×１２の数の単位立方体構成としたルックアップテーブル構造とし、入力データレベルに応じて、３分割した分割レベルに対応するルックアップテーブルをＡ、Ｂ、Ｃとする。
【００３０】
仮に、Ａに対する入力データのレベル方向サンプル間隔をＬとした入力データレベルが０〜８Ｌに対応し、Ｂに対する入力データサンプル間隔をＡの倍となる２Ｌとした入力データレベルが８Ｌ〜１６Ｌに対応し、Ｃに対する入力データサンプル間隔をＢの倍となる４Ｌとした入力データレベルが１６Ｌ〜３２Ｌに対応した場合に、Ｃ→Ｂ→Ａという順に精度が高くなる複数精度のルックアップテーブルが連続で配置されることになる。
【００３１】
このように、複数の精度の異なるルックアップテーブルを所定順に連続的に繋げることにより、入力データに対応した精度の処理変換を行いつつ、ルックアップテーブルの数を少なくして、全体の回路規模を抑えることになるわけである。なお、本実施形態では、映像信号に関するデータ処理について説明しているが、本発明は、多様なデータ処理に対応することができるものである。
【００３２】
また、異なる精度のルックアップテーブルを３次元に連続的に組み合わせる３Ｄルックアップテーブル構成においては、その構成の最小単位は、図５に示す単位立方体による８つの格子点からなる構造での組み合わせとし、異なる精度のルックアップテーブルを図３に示すように、単位立方体を組み合わせた立方体構造で、基準点Ｏから、対角点Ｄの対角軸とする方向に組み合わせた構造とすることで、図８に示すような、例えば、明部や、暗部といった特定領域に特化することなく、また、その特定領域周辺の精度の連続性を損なわず、処理精度の異なる連続性を持った３Ｄルックアップテーブルの構成とすることができる。そのため、格子点間の中間データ算出において、精度を求めるための算出演算が複雑なものとならず、また、算出精度の向上が図れ、さらに、値の連続性も確保することができるわけである。
【００３３】
続いて、一般的に映像信号を取り扱う場合には、後処理でニーや、ガンマといった機能により、レベルが高くなるにつれて圧縮がかけられるため、高いレベルになるほど、高い処理精度の必要性がなくなることになる。
【００３４】
そこで、映像処理装置の入力映像信号が、ダイナミックレベル４００％のＧ／Ｂ／Ｒ信号とした場合、Ｇ、Ｂ、Ｒを各軸とした１６×１６×１６個の単位立方体で構成された３Ｄルックアップテーブルにおいて、３Ｄルックアップテーブルを図７に示すＢＲ平面で見たように、単位立方体エリアを分割し、０〜９９％をＬｏｗエリア、１００〜１９９％をＭｉｄエリア、２００〜４００％をＨｉｇｈエリアのルックアップテーブルに割り付けるとする。
【００３５】
この時、Ｌｏｗエリアが最も精度が高く、Ｍｉｄエリア、Ｈｉｇｈエリアと精度が低くなるルックアップテーブルとし、入力映像信号に対し、Ｌｏｗエリアは１２．５％刻み、Ｍｉｄエリアは２５％刻み、Ｈｉｇｈエリアは５０％刻みでのルックアップテーブル対応とする。
【００３６】
入力映像信号が、３Ｄルックアップテーブルを構成するどの単位立方体に属するかは、本実施例においては、３Ｄルックアップテーブルの一辺が、１６個の単位立方体で分割されているので、Ｇ、Ｂ、Ｒの各信号の上位４ビットにより、属する単位立方体が決められ、当該単位立方体がどの精度のルックアップテーブル領域かが決定される。
【００３７】
入力映像信号が、当該単位立方体内部のどの値を採るかは、近傍８点の格子点であるルックアップテーブルの値から線形補間により求められ、その精度は、各格子点の間隔により決まり、間隔が狭ければ、即ち、入力映像信号のサンプル間隔が細かければ、精度が増すことになる。
【００３８】
例えば、当該単位立方体が、Ｌｏｗエリアに属している場合には、入力映像データは１２．５％刻みの間隔のサンプルとなり、Ｈｉｇｈエリアに属している場合には、入力映像データは５０％刻みの間隔となるので、入力映像データレベルに応じてルックアップテーブルの精度差を持たせることができることになる。
【００３９】
続いて、本発明に係る３Ｄルックアップテーブル回路の第２の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図９は、本発明に係る３Ｄルックアップテーブル回路の第２の実施形態における流れを示したフローである。さらに、図１０は、本発明に係る３Ｄルックアップテーブル回路の第２の実施形態において、３Ｄルックアップテーブルの入力を映像入力信号のＧ／Ｂ／Ｒとした際のＢＲ平面で見たルックアップテーブル領域の一例図である。
【００４０】
本実施形態における３Ｄルックアップテーブル回路は、第１の実施形態と同様、図１に示すように、データ変換処理装置内に組み込まれ、入力されるデータ信号の変換処理に用いられるもので、入力されるデータ信号に応じて、そのデータ信号の変換処理に要する変換処理精度を判別し、当該判別した変換処理精度が、複数の場合には、対応する複数のそれぞれ異なる変換処理精度を持つルックアップテーブルを連続的に繋げて組み合わせることによって、３Ｄルックアップテーブルの構成を構築し、判別した変換処理精度が、単数の場合には、対応する単一の変換処理精度を持つルックアップテーブルを前記３Ｄルックアップテーブルの構成として構築するというものである。
【００４１】
つまり、図９に示すように、まず、入力されるデータ信号を受け（Ｓ４）、このデータ信号の変換処理に要する変換処理精度を複数判別していく（Ｓ５）。そして、判別結果から、変換処理精度が、複数の場合には、必要となる変換処理精度に対応する複数のそれぞれ異なる変換処理精度を持つルックアップテーブルを所定順に連続的に繋げて組み合わせ（Ｓ６）、変換処理精度が、単数の場合には、対応する単一の変換処理精度を持つルックアップテーブルを構築する（Ｓ７）制御を行うものである。
【００４２】
本実施形態では、入力されるデータ信号の変換処理に要する変換処理精度を判別し、その判別結果が、複数の変換処理精度であった場合には、上述の第１の実施例と同様の処理を行うが、判別結果が、単数の変換処理精度、つまり、変換処理精度に差をつける必要がない場合、入力データのサンプル間隔を全エリアに対して均等とすることにより、全てが均一精度のルックアップテーブルとすることで、３Ｄルックアップテーブルの回路構成全体が、同一ルックアップテーブル精度により処理変換することが可能となるわけである。
【００４３】
映像処理装置の入力映像信号が、ダイナミックレベル４００％のＧ／Ｂ／Ｒ信号とした場合、この入力映像信号の４００％を１６×１６×１６に均等分配するようにルックアップテーブル値を設定すれば、複数の変換処理精度を持ったルックアップテーブル配置ではなく、全体が同一精度の回路構成とすることが容易に実現できることになる。本実施形態では、図１０に示すように、入力ダイナミックを２５％刻みとすることで、全体が同一変換処理精度の回路構成となっている。
【００４４】
以上、１６×１６×１６の単位立方体で組み合わされた３Ｄルックアップテーブルにおいて、入力映像信号が４００％の例で説明してきたが、必ずしもこれに限定されるわけではなく、本発明の技術理論内で、様々な形態を採ることが可能となっている。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、回路規模を抑えながら、データ変換処理で必要とされる変換処理精度を確保し、異なる精度処理の連続性を持った３Ｄルックアップテーブルの構成を構築する必要があるデータ変換処理装置、例えば、映像処理装置において、好適に用いることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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