色補正装置及び映像信号処理装置
【課題】 従来のものよりも小型化を図ることができる色補正装置及び映像信号処理装置を提供すること。
【解決手段】 色補正装置２０は、９ビットの映像信号をＲＧＢ毎に入力して上位４ビットデータと下位５ビットデータとを分別する分別器３０と、上位４ビットデータに基づいて色補正する色補正部４０と、色補正部４０から出力されるデータと分別器３０から出力されるデータとを加算し、色補正された９ビットの映像信号をＲＧＢ毎に出力する加算器５０とを備える。
【解決手段】 色補正装置２０は、９ビットの映像信号をＲＧＢ毎に入力して上位４ビットデータと下位５ビットデータとを分別する分別器３０と、上位４ビットデータに基づいて色補正する色補正部４０と、色補正部４０から出力されるデータと分別器３０から出力されるデータとを加算し、色補正された９ビットの映像信号をＲＧＢ毎に出力する加算器５０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像信号の色補正を行う色補正装置及び映像信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の色補正装置は、例えば放送番組の制作において、画面に表示された映像に対し画面全体に渡って色相や彩度を変化させる処理（以下「色補正」という。）を行うものであり、特定の色を濃くしたり、画面全体の色を青っぽくしたりする目的で使用されている。例えば、ＲＧＢ（赤緑青）の映像信号を入出力して色補正を行う場合は、基本的には図５に示すように色補正装置が構成され、式（１）に示された１次変換で色補正が行われる。
【数１】
【０００３】
図５に示された色補正装置１０は、入力される映像信号のゲインをＲＧＢ毎に補正するゲイン補正部１と、色補正された映像信号のゲインをＲＧＢ毎に補正するゲイン補正部２との間に設けられている。ゲイン補正部１の入力側には、例えば撮像装置、映像記録装置等が接続され、ゲイン補正部２の出力側には、例えば映像表示装置、映像記録装置等が接続される。
【０００４】
ＲＧＢ各色の映像信号のビット数は通常８ビットであり、ゲイン補正部１及び２は、それぞれ、８ビットの映像信号を入力し、出力する構成であるが、色補正装置１０は、信号処理による精度の低下を避けるため９ビットの映像信号を入出する構成となっている。なお、映像信号を８ビットよりも少ないビット数、例えば６ビットで構成した場合は、なだらかに映像が変化している部分で偽輪郭などの画質低下を引き起こすこととなる。
【０００５】
ゲイン補正部１及び２は、掛け算器で構成される。色補正装置１０は、図６に示すように、９個の係数掛け算器１１（１１ａ〜１１ｉ）と、３個の加算器１２（１２ａ〜１２ｃ）とで構成される。係数掛け算器１１ａ、１１ｂ及び１１ｃには、それぞれ、式（１）に示された色補正係数Ｃ１１、Ｃ２１及びＣ３１が入力される。同様に、係数掛け算器１１ｄ、１１ｅ及び１１ｆには、それぞれ、色補正係数Ｃ１２、Ｃ２２及びＣ３２が入力され、係数掛け算器１１ｇ、１１ｈ及び１１ｉには、それぞれ、色補正係数Ｃ１３、Ｃ２３及びＣ３３が入力される。
【０００６】
色補正装置１０は、９ビットの映像信号をＲＧＢ毎に入出力する構成なので、係数掛け算器１１及び加算器１２は、精度を確保するため１０ビットの計算を行う構成となっている。また、０．５％の精度で色補正することを想定すると、係数掛け算器１１ａ〜１１ｉに入力される補正係数は、各８ビット必要となる。この色補正装置１０は、従来、リニアマトリクスによる色補正装置として使用されており、例えば特許文献１の図５に示されているものと同様な構成である。
【０００７】
前述のように従来の色補正装置１０は構成されているので、係数掛け算器１１が補正係数と映像信号の入力データとを掛け算し、掛け算されたデータを加算器１２が式（１）に基づいてＲＧＢ毎に加算することによって、色補正された映像信号をＲＧＢ毎に出力することができるようになっている。
【０００８】
【特許文献１】特許第３３１６０５４号公報（第２頁、第５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の色補正装置は、ハードウェアとしては実現可能であるが、回路規模が大きくなるので、装置の小型化を図るのが困難であるという課題を有していた。以下具体的に説明する。
【００１０】
図６に示された従来の色補正装置１０の入力側において、ＲＧＢ各色の９ビットの信号と、９個の色補正係数の８ビット信号とがあり、入力信号としては合計で９９ビットとなる。また、色補正装置１０の出力側において、ＲＧＢ各色の９ビットの信号があり、出力信号としては２７ビットとなる。したがって、色補正装置１０が入出力する信号は合計で１２６ビットにもなるため、例えば１個のＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）で色補正装置１０を構成して小型化することは極めて困難である。
【００１１】
一方、小型化を図るため、９個の色補正係数に代えて色相及び彩度という機能によって簡易な色補正を対象とする色補正装置を構成することもできる。この場合、色相及び彩度を補正するための色補正係数をそれぞれ８ビットとすると、図７に示すように、色補正装置１０の入力側は４３ビット、出力側は２７ビットのメモリ１３で構成することができるが、このメモリ１３の容量は約３０テラバイトとなり現実的なものではない。
【００１２】
さらに、今後は８ビットの映像信号よりも１０ビットの映像信号の方が主流になると考えられ、その場合は、入力側は４９ビット、出力側は３３ビットのメモリで構成することとなってメモリの容量は約２３００テラバイトとなり、ほぼ実現不可能となる。
【００１３】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、従来のものよりも小型化を図ることができる色補正装置及び映像信号処理装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の色補正装置は、映像信号のビットデータを所定数の上位ビットデータと下位ビットデータとに分離するビットデータ分離手段と、前記上位ビットデータに基づいて色補正する色補正手段と、この色補正手段によって色補正されたデータと前記ビットデータ分離手段によって分離された前記下位ビットデータとから色補正された映像信号を生成する色補正信号生成手段とを備えた構成を有している。
【００１５】
この構成により、本発明の色補正装置は、色補正手段が上位ビットデータに基づいて色補正する構成としたので、全ビットデータを用いて色補正する従来のものよりも色補正手段の回路規模を縮小することができ、従来のものよりも小型化を図ることができる。
【００１６】
本発明の映像信号処理装置は、複数の画素データを平均化する平均化手段と、平均化された前記複数の画素データから所定数の平均値データを抽出する平均値データ抽出手段と、前記平均値データに基づいて色補正する色補正装置と、この色補正装置によって色補正されたデータを前記平均化手段によって平均化された前記複数の画素データに内挿する色補正データ内挿手段とを備えた構成を有している。
【００１７】
この構成により、本発明の映像信号処理装置は、色補正装置が、平均値データ抽出手段によって抽出された所定数の平均値データに基づいて色補正する構成としたので、全ての画素に対して色補正する従来のものよりも演算量を削減して回路規模を縮小することができ、従来のものよりも小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、従来のものよりも小型化を図ることができるという効果を有する色補正装置及び映像信号処理装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態の色補正装置の構成について説明する。
【００２１】
図１に示すように、本実施の形態の色補正装置２０は、９ビットの映像信号をＲＧＢ毎に入力して上位４ビットデータと下位５ビットデータとに分別する分別器３０と、上位４ビットデータに基づいて色補正する色補正部４０と、色補正部４０から出力されるデータと分別器３０から出力されるデータとを加算する加算器５０とを備えている。
【００２２】
なお、図示を省略したが、本実施の形態の色補正装置２０は、映像信号の入力側及び出力側に、それぞれ、例えば映像信号のゲインをＲＧＢ毎に調整するゲイン調整部を備えているものとする。そして、入力側のゲイン調整部は、例えば撮像装置から出力される８ビットの映像信号を９ビットの映像信号に変換して分別器３０に出力し、出力側のゲイン調整部は、加算器５０から９ビットの映像信号を入力して８ビットの映像信号に変換し、例えば映像記録装置に出力するものとする。
【００２３】
ここで、分別器３０が９ビットの映像信号を入力し、加算器５０が９ビットの映像信号を出力する構成、すなわち色補正装置２０が９ビットデータをＲＧＢ毎に処理する構成としたのは、以下の理由による。
【００２４】
ＲＧＢ各色の映像信号は、一般的には８ビットデータが用いられ、"０"〜"２５５"の値で表されるが、色補正の処理において８ビットのままでは映像表示の精度が劣化してしまう場合がある。例えば、入力されたＲＧＢ各色の値がそれぞれ"２５０"、"２００"及び"１８０"で、式（１）に示されたＲの色補正係数Ｃ１１、Ｃ１２及びＣ１３がそれぞれ"０．９"、"０．１"及び"０．１"の場合は、Ｒの値は"２６３"となり８ビットで表現できない数値となる。
【００２５】
したがって、色補正装置２０から出力されるＲＧＢ各色のデータを８ビットで表現する場合には、入力されるＲＧＢ各色のデータを予め小さくしておく処理が必要となり、その結果、入力されるＲＧＢ各色で表される映像よりも表示精度が劣化した映像が得られることになる。そのため、色補正装置２０が９ビットデータをＲＧＢ毎に処理する構成として表示精度の劣化を防止するようにしている。
【００２６】
分別器３０は、図２に示すように、入力される９ビットの映像信号のビットデータから上位４ビットデータを取得する上位ビット取得部３１と、上位ビット取得部３１から出力されるデータを３２倍する掛け算器３２と、９ビットの映像信号のビットデータから掛け算器３２の算出結果のデータを減算する減算器３３とを備えている。
【００２７】
なお、分別器３０は、本発明のビットデータ分離手段を構成している。また、特許請求の範囲に記載の映像信号のビットデータを所定数の上位ビットのデータと下位ビットのデータとに分離するとは、例えば９ビットの映像信号のビットデータを、例えば４ビットの上位ビットデータと、５ビットの下位ビットデータとに分離することをいう。
【００２８】
上位ビット取得部３１は、例えば映像信号のビットデータを３２で割り算し、その結果の整数部分を取り出すことによって、映像信号のビットデータから上位４ビットデータを取得するようになっている。
【００２９】
掛け算器３２は、上位ビット取得部３１によって取得された上位４ビットのデータを３２倍して９ビットデータに換算し、減算器３３に出力するようになっている。なお、掛け算器３２の倍率は、上位ビット取得部３１に入力されるデータのビット数と、上位ビット取得部３１が出力するデータのビット数に応じて変更できるようになっている。
【００３０】
減算器３３は、９ビットの映像信号のビットデータから掛け算器３２の算出結果の９ビットデータを減算した差分データ、すなわち映像信号の下位５ビットデータを出力するようになっている。
【００３１】
色補正部４０は、例えばメモリで構成され、図３に示すように、ＲＧＢの各信号値と色補正係数とを掛け算する係数掛け算器４１（４１ａ〜４１ｉ）と、掛け算された結果のデータを加算する加算器４２（４２ａ〜４２ｃ）と、加算器４２から出力されるデータを３２倍する掛け算器４３（４３ａ〜４３ｃ）とを備えている。本実施の形態において色補正部４０は、４ビットの信号を入力し、９ビットの信号を出力するようになっているので、係数掛け算器４１及び加算器４２は、計算精度を確保するため５ビットで動作するようになっている。なお、色補正部４０は、本発明の色補正手段を構成している。
【００３２】
係数掛け算器４１は、分別器３０から出力されるＲＧＢ各色の上位４ビットデータと、色相及び彩度をそれぞれ補正するための各８ビットの色補正係数とをそれぞれ入力するようになっている。そして、係数掛け算器４１は、ＲＧＢ各色の上位４ビットデータと、色相及び彩度に基づいた色補正係数Ｃ１１〜Ｃ３３とを掛け算するようになっている。
【００３３】
具体的には、係数掛け算器４１ａ〜４１ｃには、それぞれ、色補正係数Ｃ１１、Ｃ２１及びＣ３１が入力される。係数掛け算器４１ｄ〜４１ｆには、それぞれ、色補正係数Ｃ１２、Ｃ２２及びＣ３２が入力される。係数掛け算器４１ｇ〜４１ｉには、それぞれ、色補正係数Ｃ１３、Ｃ２３及びＣ３３が入力される。
【００３４】
加算器４２は、係数掛け算器４１が掛け算した結果のデータをＲＧＢ毎に加算するようになっている。例えば、加算器４２ａは、係数掛け算器４１ａ、４１ｄ及び４１ｇが、ＲＧＢ各色の信号値と、色補正係数Ｃ１１、Ｃ１２及びＣ１３とをそれぞれ掛け算した結果を加算し、Ｒの色補正後の信号を４ビットデータで掛け算器４３に出力する。
【００３５】
掛け算器４３は、加算器４２から出力される４ビットデータを３２倍して９ビットデータに変換するようになっている。ここで、掛け算器４３の倍率を"３２"としたのは、前述のように色補正部４０がＲＧＢ毎に４ビットデータを入力して９ビットデータを出力する構成としたからである。したがって、掛け算器４３の倍率は、色補正部４０に対して入出力されるＲＧＢ毎のビット数に応じて設定されるようになっている。例えば、色補正部４０がＲＧＢ毎に５ビットデータを入力して９ビットデータを出力する構成の場合は、掛け算器４３の倍率は"１６"となる。
【００３６】
図１に戻り、加算器５０は、分別器３０から出力される９ビットの差分データと、色補正部４０から出力される９ビットデータとを加算して、色補正された９ビットデータをＲＧＢ毎にそれぞれ出力するようになっている。なお、加算器５０は、本発明の色補正信号生成手段を構成している。
【００３７】
次に、色補正部４０の出力値を数式で説明する。
【００３８】
まず、式（１）を書き換えて式（２）を得る。
【数２】
【００３９】
ここで、色補正係数Ｃ１４、Ｃ２４及びＣ３４（以下「Ｃ１４〜Ｃ３４」と記す。）は、それぞれ、"Ｃ１１−１"、"Ｃ２２−１"及び"Ｃ３３−１"を表している。通常は、入力された映像信号を大幅に色補正することはないので、色補正係数Ｃ１１、Ｃ２２及びＣ３３（以下「Ｃ１１〜Ｃ３３」と記す。）に対して、色補正係数Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２３、Ｃ３１及びＣ３２（以下「Ｃ１２〜Ｃ３２」と記す。）は十分に小さい値である。例えば、色補正係数Ｃ１１〜Ｃ３３は通常"１"に近い値であるが、色補正係数Ｃ１２〜Ｃ３２の絶対値は通常"０．１"以下である。また、色補正係数Ｃ１１〜Ｃ３３は"１"に近い値なので、色補正係数Ｃ１４〜Ｃ３４の絶対値も通常"０．１"以下である。
【００４０】
次に、分別器３０から色補正部４０に入力されるＲ、Ｇ及びＢの値をそれぞれ［Ｒｉｎ］、［Ｇｉｎ］及び［Ｂｉｎ］とし、色補正部４０が出力するＲ、Ｇ及びＢの値をそれぞれＲｏｕｔ'、Ｇｏｕｔ'及びＢｏｕｔ'と表記すると、色補正部４０の出力は次式で示される。
【数３】
【００４１】
次に、本実施の形態の色補正装置２０の動作について説明する。
【００４２】
まず、分別器３０によって、映像信号の９ビットデータがＲＧＢ毎にそれぞれ入力される。入力されたＲＧＢ各色の９ビットデータは、ＲＧＢ各色の入力ラインに接続された分別器３０に含まれる上位ビット取得部３１によって、上位４ビットデータがＲＧＢ毎に取得され、掛け算器３２及び色補正部４０に出力される。
【００４３】
具体的には、例えばＲの映像信号として"１８０"のデータが分別器３０に入力された場合、上位ビット取得部３１は、"１８０"を３２で割り算し、その結果から整数部分のみ取り出して"５"を得る。これは、"１８０"を表す９ビットの２進数"０１０１１０１００"から上位４ビットの"０１０１"を取得したことと等価である。
【００４４】
次いで、掛け算器３２によって、上位ビット取得部３１が取得した上位４ビットデータがＲＧＢ毎に３２倍される。例えば、前述のように上位ビット取得部３１が"５"を得た場合は、掛け算器３２は、"５"を３２倍した"１６０"を得る。"１６０"を９ビットの２進数で表すと"０１０１０００００"である。
【００４５】
さらに、減算器３３によって、分別器３０に入力された映像信号の９ビットデータから掛け算器３２の出力データがＲＧＢ毎に減算され、差分データとして出力される。例えば、前述のように"１８０"のデータが分別器３０に入力された場合、減算器３３は、"１８０"から"１６０"を減算して"２０"を取得し、この結果を差分データとして加算器５０に出力する。"２０"を９ビットの２進数で表すと"００００１０１００"である。
【００４６】
引き続き、色補正部４０によって、ＲＧＢ各色の上位４ビットデータに基づいて、式（２）により色補正が行われる。
【００４７】
具体的には、まず、係数掛け算器４１によって、ＲＧＢ各色の上位４ビットデータと、色相及び彩度を補正するための各８ビットの色補正係数とがそれぞれ入力され、ＲＧＢ各色の上位４ビットデータと、色相及び彩度に基づいて定められた色補正係数Ｃ１４〜Ｃ３４及びＣ１２〜Ｃ３２（式（２）参照。）とが掛け算される。
【００４８】
次いで、加算器４２によって、係数掛け算器４１から出力される掛け算の結果のデータがＲＧＢ毎に加算される。例えば、加算器４２ａは、係数掛け算器４１ａ、４１ｄ及び４１ｇの掛け算結果のデータを加算して、Ｒの４ビットデータを出力する。
【００４９】
次いで、掛け算器４３によって、加算器４２から出力される４ビットデータがＲＧＢ毎にそれぞれ３２倍されて９ビットデータに変換される。
【００５０】
そして、加算器５０によって、分別器３０が出力した９ビットの差分データと、色補正部４０が出力した９ビットデータとが加算され、加算されたデータは、色補正された９ビットデータとして出力される。
【００５１】
ここで、本実施の形態の色補正装置２０の出力と、従来の色補正装置の出力との誤差について説明する。前述のように、本実施の形態の色補正装置２０の出力は式（３）で示される。一方、従来の色補正装置の出力は式（２）で示される。したがって、式（２）及び式（３）より、本実施の形態の色補正装置２０による色補正の誤差は次式で示される。
【数４】
【００５２】
ここで、右辺第１項の色補正係数Ｃ１４〜Ｃ３４及びＣ１２〜Ｃ３２の絶対値は前述のように"０．１"以下である。また、右辺第２項は、上位４ビットを３２倍したデータと９ビットのデータとの差であるので最大で"３１"となり、この値は９ビットで表される数値の最大値"５１１"の値の１０％以下である。ゆえに、式（４）で示される誤差は１％以下となる。一般に人間の視覚で検知できる誤差は３％程度なので、１％以下の誤差を人間は検知できない。したがって、人間の視覚特性上において、本実施の形態の色補正装置２０による色補正は、従来の色補正装置によるものと同等である。
【００５３】
次に、式（４）に具体的な数値を代入して誤差を算出する。例として、ＲＧＢ各色の映像信号のデータをそれぞれ"１８０"、"１７０"及び"１５０"とし、Ｃ１４、Ｃ１２及びＣ１３がそれぞれ"−０．１"、"０．１"及び"０．１"の場合におけるＲの映像信号の誤差（Ｒｏｕｔ'−Ｒｏｕｔ）を算出する。
【００５４】
まず、ＲＧＢ各色の映像信号のデータは、それぞれ"１８０"、"１７０"及び"１５０"であるので、分別器３０によって出力されるＲＧＢ各色の上位４ビットのデータは、それぞれ"５"、"５"及び"４"である。したがって、［Ｒｉｎ］＝"５"、［Ｇｉｎ］＝"５"、［Ｂｉｎ］＝"４"となり、３２［Ｒｉｎ］−Ｒｉｎ＝"−２０"、３２［Ｇｉｎ］−Ｇｉｎ＝"−１０"及び３２［Ｂｉｎ］−Ｂｉｎ＝"−２２"が得られる。
【００５５】
ゆえに、誤差（Ｒｏｕｔ'−Ｒｏｕｔ）＝"２"＋"−１"＋"−２．２"＝"−１．２"となる。この値は、９ビットで表される数値の最大値"５１１"に対し、約０．２％である。
【００５６】
次に、色補正部４０の回路規模について説明する。
【００５７】
図１において、色補正部４０の入力側は、ＲＧＢ各色の４ビットデータと、色相及び彩度をそれぞれ補正するための各８ビットの色補正係数とが入力される構成となっているので、色補正部４０の入力側は合計２８ビットである。一方、色補正部４０の出力側は、ＲＧＢ各色の９ビットデータを出力する構成となっているので、出力側は合計２７ビットである。したがって、色補正部４０に必要とされる容量は約９００メガバイトとなり、容易に実現できる値となるので、本実施の形態の色補正装置２０は、従来のものよりも小型化を図ることができる。
【００５８】
さらに、例えば１０ビットの映像信号の色補正において、色補正部４０が例えばＲＧＢ各色の５ビットデータを入力し、ＲＧＢ各色の１１ビットデータを出力する構成とした場合は、色補正部４０の入力側は合計３１ビット、出力側は合計３３ビットとなるので、色補正部４０に必要とされる容量は約８．９ギガバイトとなり、十分実現可能な値となるので、本実施の形態の色補正装置２０は、８ビットを超える映像信号を色補正する場合でも、従来のものよりも小型化を図ることができる。
【００５９】
すなわち、前述のように、通常の色補正では補正量は小さく、大幅に色を変更する用途はほとんどないという点と、人間の視覚特性では数パーセント程度以下の誤差の認識は困難であるという点とを利用し、本実施の形態の色補正装置２０は、従来のものと同等な色補正ができ、しかも従来のものよりも小型化を図ることができるものである。
【００６０】
以上のように、本実施の形態の色補正装置２０によれば、分別器３０は、入力された映像信号のビットデータを上位４ビットデータと下位５ビットデータとに分別し、色補正部４０は、上位４ビットデータに基づいて色補正し、加算器５０は、色補正された上位４ビットデータと、分別器３０からの下位５ビットデータとを加算する構成としたので、色補正部４０の回路規模を従来のものよりも縮小することができ、装置全体の小型化を図ることができる。
【００６１】
なお、前述の実施の形態において、色補正装置２０が９ビットの映像信号をＲＧＢ毎に入出力する構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば１１ビットの映像信号をＲＧＢ毎に入出力する構成としても同様の効果が得られる。
【００６２】
また、前述の実施の形態において、色補正部４０が、映像信号の上位４ビットデータを入力して色補正する構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば上位３ビット、上位６ビット等のデータを入力して色補正する構成としてもよい。この場合、式（４）で算出される誤差と回路規模との関係を考慮して、色補正部４０に入力する上位ビットデータのビット数を決定するのが好ましい。
【００６３】
また、前述の実施の形態において、ハードウェアによる構成を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ソフトウェアによって色補正処理を行う構成としてもよい。この場合、前述の色補正装置２０に対応するものとしてルックアップテーブルが構成される。
【００６４】
（第２の実施の形態）
まず、本発明の第２の実施の形態の映像信号処理装置の構成について説明する。なお、本実施の形態の映像信号処理装置は、例えば１９２０×１０８０画素で構成された入力映像のデータをＲＧＢ毎に入力し、入力映像全体の色補正を行う装置である。また、以下の記載において、「Ｎ×Ｍ画素」の表記は、水平方向がＮ画素、垂直方向がＭ画素の構成を表すものとする。
【００６５】
図４に示すように、本実施の形態の映像信号処理装置６０は、Ｎ×Ｍ画素のデータを入力して平均値を算出するＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）６１（６１ａ〜６１ｃ）と、Ｎ×Ｍ画素のデータから平均値を減算する減算器６２（６２ａ〜６２ｃ）と、Ｎ×Ｍ画素のデータをサンプリングするサンプリング回路６３（６３ａ〜６３ｃ）と、平均値に基づいて色補正する色補正装置２０と、色補正装置２０によって色補正されたデータを内挿する内挿回路６４（６４ａ〜６４ｃ）と、減算器６２からのデータと内挿回路６４からのデータとを加算する加算器６５（６５ａ〜６５ｃ）とを備えている。
【００６６】
なお、以下の記載において説明を簡略化するため、映像信号処理装置６０が４×４画素のデータを入力して処理する例を挙げる。また、本実施の形態において、入力される各画素のデータは、それぞれ９ビットデータとするが、これに限定されるものではない。
【００６７】
ＬＰＦ６１は、例えば４×４画素の９ビットデータを入力し、１６個の画素データを平均化して１６個の画素の平均値データを出力するようになっている。なお、ＬＰＦ６１は、本発明の平均化手段を構成している。
【００６８】
減算器６２は、入力されたＮ×Ｍ画素のデータからＮ×Ｍ画素の平均値データを減算し、その差分をＮ×Ｍ画素の差分データとして出力するようになっている。
【００６９】
サンプリング回路６３は、Ｎ×Ｍ画素の平均値データからＮ／４×Ｍ／４画素の平均値データをサンプリングするようになっている。なお、特許請求の範囲に記載の所定数の平均値データとは、本実施の形態に係るＮ／４×Ｍ／４画素の平均値データをいう。
【００７０】
例えば４×４画素の平均値データがＬＰＦ６１に入力された場合、サンプリング回路６３は、１６画素分の平均値データから１画素分の平均値データを取り出して出力する。なお、サンプリング回路６３は、本発明の平均値データ抽出手段を構成している。
【００７１】
色補正装置２０は、本発明の第１の実施の形態で説明したように構成されており、Ｎ／４×Ｍ／４画素の平均値データをＲＧＢ毎に入力して色補正するようになっている。例えば４×４画素の平均値データがＬＰＦ６１に入力された場合、色補正装置２０は、４×４画素の画素中１個の画素を代表点として色補正するものである。
【００７２】
したがって、１９２０×１０８０画素で構成された入力映像を対象として色補正する場合、色補正装置２０は、この入力映像の水平方向及び垂直方向のサイズがそれぞれ１／４ずつ縮小された４８０×２７０画素の映像を色補正することになり、入力映像の全画素に対して色補正する従来のものよりも、１／１６の演算量で色補正が実現できることとなる。
【００７３】
内挿回路６４は、色補正されたＮ／４×Ｍ／４画素の平均値データをＮ×Ｍ画素のデータに内挿するようになっている。なお、内挿回路６４は、本発明の色補正データ内挿手段を構成している。
【００７４】
加算器６５は、減算器６２から出力されるＮ×Ｍ画素の差分データと、内挿回路６４から出力されるＮ×Ｍ画素のデータとを加算し、色補正されたＮ×Ｍ画素のデータを出力するようになっている。
【００７５】
次に、本実施の形態の映像信号処理装置６０の動作について説明する。なお、本発明の第１の実施の形態に係る色補正装置２０の動作の説明と重複する説明は省略する。
【００７６】
まず、ＬＰＦ６１によって、Ｎ×Ｍ画素のデータがＲＧＢ毎に入力され、低域周波数成分が抽出されて平均化され、Ｎ×Ｍ画素の平均値データがＲＧＢ毎に取得される。
【００７７】
具体的には、例えば、４×４画素のＲデータがＬＰＦ６１ａに入力された場合、ＬＰＦ６１ａによって、１６画素分のＲデータの平均値が取得され、減算器６２ａ及びサンプリング回路６３ａに出力される。
【００７８】
次いで、減算器６２によって、Ｎ×Ｍ画素の入力データからＮ×Ｍ画素の平均値データがＲＧＢ毎に減算され、Ｎ×Ｍ画素の差分データとしてＲＧＢ毎に加算器６５に出力される。
【００７９】
さらに、サンプリング回路６３によって、Ｎ×Ｍ画素の平均値データからＮ／４×Ｍ／４画素の平均値データがＲＧＢ毎にサンプリングされる。
【００８０】
引き続き、色補正装置２０によって、Ｎ／４×Ｍ／４画素の平均値データがＲＧＢ毎に色補正される。例えば、ＬＰＦ６１に４×４画素の９ビットデータが入力された場合は、色補正装置２０には１個の平均値データがサンプリング回路６３から入力され、色補正装置２０によって、入力された平均値データの例えば上位４ビットデータでＲＧＢ毎に色補正が実行された後、色補正された９ビットデータがＲＧＢ毎に内挿回路６４に出力される。
【００８１】
次いで、内挿回路６４によって、Ｎ／４×Ｍ／４画素の色補正された９ビットデータがＮ×Ｍ画素のデータに内挿される。例えば、前述のように色補正装置２０によって１個の平均値データが色補正された場合は、その平均値データで４×４画素のデータが補完されることになり、４×４画素のデータのそれぞれは、色補正された１個の平均値データと同一になる。
【００８２】
そして、加算器６５によって、減算器６２から出力される差分データと、内挿回路６４から出力されるＮ×Ｍ画素のデータとがＲＧＢ毎に加算され、色補正されたＮ×Ｍ画素のデータがＲＧＢ毎に出力される。
【００８３】
以上のように、本実施の形態の映像信号処理装置６０によれば、色補正装置２０は、所定数の画素の平均値データに基づいて色補正処理を行い、内挿回路６４は、色補正されたデータを内挿する構成としたので、全ての画素に対して色補正する従来のものよりも演算量を削減して回路規模を縮小することができ、従来のものよりも小型化を図ることができる。
【００８４】
なお、前述の実施の形態において、Ｎ×Ｍ画素の９ビットデータをＲＧＢ毎に入出力する構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば１１ビットの映像信号をＲＧＢ毎に入出力する構成としても同様の効果が得られる。
【００８５】
また、前述の実施の形態において、色補正装置２０が色補正処理を行う割合をＮ×Ｍ画素に対して１／４×１／４とする構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば１／２×１／２、１／６×１／６等の割合で色補正処理を行う構成としてもよい。また、ＲＧＢ毎に画素数が異なる映像信号を処理する場合は、色補正装置２０が色補正処理を行う割合をＲＧＢ毎に変更すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る色補正装置のブロック図
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る分別器のブロック図
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る色補正部のブロック図
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る映像信号処理装置のブロック図
【図５】従来の色補正装置のブロック図
【図６】従来の色補正装置に係る色補正部のブロック図
【図７】従来の色補正装置に係る色補正部の入出力ビット数の説明図
【符号の説明】
【００８７】
２０ 色補正装置
３０ 分別器（ビットデータ分離手段）
３１ 上位ビット取得部
３２ 掛け算器
３３ 減算器
４０ 色補正部（色補正手段）
４１（４１ａ〜４１ｉ） 係数掛け算器
４２（４２ａ〜４２ｃ） 加算器
４３（４３ａ〜４３ｃ） 掛け算器
５０ 加算器（色補正信号生成手段）
６０ 映像信号処理装置
６１（６１ａ〜６１ｃ） ＬＰＦ（平均化手段）
６２（６２ａ〜６２ｃ） 減算器
６３（６３ａ〜６３ｃ） サンプリング回路（平均値データ抽出手段）
６４（６４ａ〜６４ｃ） 内挿回路（色補正データ内挿手段）
６５（６５ａ〜６５ｃ） 加算器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像信号の色補正を行う色補正装置及び映像信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の色補正装置は、例えば放送番組の制作において、画面に表示された映像に対し画面全体に渡って色相や彩度を変化させる処理（以下「色補正」という。）を行うものであり、特定の色を濃くしたり、画面全体の色を青っぽくしたりする目的で使用されている。例えば、ＲＧＢ（赤緑青）の映像信号を入出力して色補正を行う場合は、基本的には図５に示すように色補正装置が構成され、式（１）に示された１次変換で色補正が行われる。
【数１】
【０００３】
図５に示された色補正装置１０は、入力される映像信号のゲインをＲＧＢ毎に補正するゲイン補正部１と、色補正された映像信号のゲインをＲＧＢ毎に補正するゲイン補正部２との間に設けられている。ゲイン補正部１の入力側には、例えば撮像装置、映像記録装置等が接続され、ゲイン補正部２の出力側には、例えば映像表示装置、映像記録装置等が接続される。
【０００４】
ＲＧＢ各色の映像信号のビット数は通常８ビットであり、ゲイン補正部１及び２は、それぞれ、８ビットの映像信号を入力し、出力する構成であるが、色補正装置１０は、信号処理による精度の低下を避けるため９ビットの映像信号を入出する構成となっている。なお、映像信号を８ビットよりも少ないビット数、例えば６ビットで構成した場合は、なだらかに映像が変化している部分で偽輪郭などの画質低下を引き起こすこととなる。
【０００５】
ゲイン補正部１及び２は、掛け算器で構成される。色補正装置１０は、図６に示すように、９個の係数掛け算器１１（１１ａ〜１１ｉ）と、３個の加算器１２（１２ａ〜１２ｃ）とで構成される。係数掛け算器１１ａ、１１ｂ及び１１ｃには、それぞれ、式（１）に示された色補正係数Ｃ１１、Ｃ２１及びＣ３１が入力される。同様に、係数掛け算器１１ｄ、１１ｅ及び１１ｆには、それぞれ、色補正係数Ｃ１２、Ｃ２２及びＣ３２が入力され、係数掛け算器１１ｇ、１１ｈ及び１１ｉには、それぞれ、色補正係数Ｃ１３、Ｃ２３及びＣ３３が入力される。
【０００６】
色補正装置１０は、９ビットの映像信号をＲＧＢ毎に入出力する構成なので、係数掛け算器１１及び加算器１２は、精度を確保するため１０ビットの計算を行う構成となっている。また、０．５％の精度で色補正することを想定すると、係数掛け算器１１ａ〜１１ｉに入力される補正係数は、各８ビット必要となる。この色補正装置１０は、従来、リニアマトリクスによる色補正装置として使用されており、例えば特許文献１の図５に示されているものと同様な構成である。
【０００７】
前述のように従来の色補正装置１０は構成されているので、係数掛け算器１１が補正係数と映像信号の入力データとを掛け算し、掛け算されたデータを加算器１２が式（１）に基づいてＲＧＢ毎に加算することによって、色補正された映像信号をＲＧＢ毎に出力することができるようになっている。
【０００８】
【特許文献１】特許第３３１６０５４号公報（第２頁、第５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の色補正装置は、ハードウェアとしては実現可能であるが、回路規模が大きくなるので、装置の小型化を図るのが困難であるという課題を有していた。以下具体的に説明する。
【００１０】
図６に示された従来の色補正装置１０の入力側において、ＲＧＢ各色の９ビットの信号と、９個の色補正係数の８ビット信号とがあり、入力信号としては合計で９９ビットとなる。また、色補正装置１０の出力側において、ＲＧＢ各色の９ビットの信号があり、出力信号としては２７ビットとなる。したがって、色補正装置１０が入出力する信号は合計で１２６ビットにもなるため、例えば１個のＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）で色補正装置１０を構成して小型化することは極めて困難である。
【００１１】
一方、小型化を図るため、９個の色補正係数に代えて色相及び彩度という機能によって簡易な色補正を対象とする色補正装置を構成することもできる。この場合、色相及び彩度を補正するための色補正係数をそれぞれ８ビットとすると、図７に示すように、色補正装置１０の入力側は４３ビット、出力側は２７ビットのメモリ１３で構成することができるが、このメモリ１３の容量は約３０テラバイトとなり現実的なものではない。
【００１２】
さらに、今後は８ビットの映像信号よりも１０ビットの映像信号の方が主流になると考えられ、その場合は、入力側は４９ビット、出力側は３３ビットのメモリで構成することとなってメモリの容量は約２３００テラバイトとなり、ほぼ実現不可能となる。
【００１３】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、従来のものよりも小型化を図ることができる色補正装置及び映像信号処理装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の色補正装置は、映像信号のビットデータを所定数の上位ビットデータと下位ビットデータとに分離するビットデータ分離手段と、前記上位ビットデータに基づいて色補正する色補正手段と、この色補正手段によって色補正されたデータと前記ビットデータ分離手段によって分離された前記下位ビットデータとから色補正された映像信号を生成する色補正信号生成手段とを備えた構成を有している。
【００１５】
この構成により、本発明の色補正装置は、色補正手段が上位ビットデータに基づいて色補正する構成としたので、全ビットデータを用いて色補正する従来のものよりも色補正手段の回路規模を縮小することができ、従来のものよりも小型化を図ることができる。
【００１６】
本発明の映像信号処理装置は、複数の画素データを平均化する平均化手段と、平均化された前記複数の画素データから所定数の平均値データを抽出する平均値データ抽出手段と、前記平均値データに基づいて色補正する色補正装置と、この色補正装置によって色補正されたデータを前記平均化手段によって平均化された前記複数の画素データに内挿する色補正データ内挿手段とを備えた構成を有している。
【００１７】
この構成により、本発明の映像信号処理装置は、色補正装置が、平均値データ抽出手段によって抽出された所定数の平均値データに基づいて色補正する構成としたので、全ての画素に対して色補正する従来のものよりも演算量を削減して回路規模を縮小することができ、従来のものよりも小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、従来のものよりも小型化を図ることができるという効果を有する色補正装置及び映像信号処理装置を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態の色補正装置の構成について説明する。
【００２１】
図１に示すように、本実施の形態の色補正装置２０は、９ビットの映像信号をＲＧＢ毎に入力して上位４ビットデータと下位５ビットデータとに分別する分別器３０と、上位４ビットデータに基づいて色補正する色補正部４０と、色補正部４０から出力されるデータと分別器３０から出力されるデータとを加算する加算器５０とを備えている。
【００２２】
なお、図示を省略したが、本実施の形態の色補正装置２０は、映像信号の入力側及び出力側に、それぞれ、例えば映像信号のゲインをＲＧＢ毎に調整するゲイン調整部を備えているものとする。そして、入力側のゲイン調整部は、例えば撮像装置から出力される８ビットの映像信号を９ビットの映像信号に変換して分別器３０に出力し、出力側のゲイン調整部は、加算器５０から９ビットの映像信号を入力して８ビットの映像信号に変換し、例えば映像記録装置に出力するものとする。
【００２３】
ここで、分別器３０が９ビットの映像信号を入力し、加算器５０が９ビットの映像信号を出力する構成、すなわち色補正装置２０が９ビットデータをＲＧＢ毎に処理する構成としたのは、以下の理由による。
【００２４】
ＲＧＢ各色の映像信号は、一般的には８ビットデータが用いられ、"０"〜"２５５"の値で表されるが、色補正の処理において８ビットのままでは映像表示の精度が劣化してしまう場合がある。例えば、入力されたＲＧＢ各色の値がそれぞれ"２５０"、"２００"及び"１８０"で、式（１）に示されたＲの色補正係数Ｃ１１、Ｃ１２及びＣ１３がそれぞれ"０．９"、"０．１"及び"０．１"の場合は、Ｒの値は"２６３"となり８ビットで表現できない数値となる。
【００２５】
したがって、色補正装置２０から出力されるＲＧＢ各色のデータを８ビットで表現する場合には、入力されるＲＧＢ各色のデータを予め小さくしておく処理が必要となり、その結果、入力されるＲＧＢ各色で表される映像よりも表示精度が劣化した映像が得られることになる。そのため、色補正装置２０が９ビットデータをＲＧＢ毎に処理する構成として表示精度の劣化を防止するようにしている。
【００２６】
分別器３０は、図２に示すように、入力される９ビットの映像信号のビットデータから上位４ビットデータを取得する上位ビット取得部３１と、上位ビット取得部３１から出力されるデータを３２倍する掛け算器３２と、９ビットの映像信号のビットデータから掛け算器３２の算出結果のデータを減算する減算器３３とを備えている。
【００２７】
なお、分別器３０は、本発明のビットデータ分離手段を構成している。また、特許請求の範囲に記載の映像信号のビットデータを所定数の上位ビットのデータと下位ビットのデータとに分離するとは、例えば９ビットの映像信号のビットデータを、例えば４ビットの上位ビットデータと、５ビットの下位ビットデータとに分離することをいう。
【００２８】
上位ビット取得部３１は、例えば映像信号のビットデータを３２で割り算し、その結果の整数部分を取り出すことによって、映像信号のビットデータから上位４ビットデータを取得するようになっている。
【００２９】
掛け算器３２は、上位ビット取得部３１によって取得された上位４ビットのデータを３２倍して９ビットデータに換算し、減算器３３に出力するようになっている。なお、掛け算器３２の倍率は、上位ビット取得部３１に入力されるデータのビット数と、上位ビット取得部３１が出力するデータのビット数に応じて変更できるようになっている。
【００３０】
減算器３３は、９ビットの映像信号のビットデータから掛け算器３２の算出結果の９ビットデータを減算した差分データ、すなわち映像信号の下位５ビットデータを出力するようになっている。
【００３１】
色補正部４０は、例えばメモリで構成され、図３に示すように、ＲＧＢの各信号値と色補正係数とを掛け算する係数掛け算器４１（４１ａ〜４１ｉ）と、掛け算された結果のデータを加算する加算器４２（４２ａ〜４２ｃ）と、加算器４２から出力されるデータを３２倍する掛け算器４３（４３ａ〜４３ｃ）とを備えている。本実施の形態において色補正部４０は、４ビットの信号を入力し、９ビットの信号を出力するようになっているので、係数掛け算器４１及び加算器４２は、計算精度を確保するため５ビットで動作するようになっている。なお、色補正部４０は、本発明の色補正手段を構成している。
【００３２】
係数掛け算器４１は、分別器３０から出力されるＲＧＢ各色の上位４ビットデータと、色相及び彩度をそれぞれ補正するための各８ビットの色補正係数とをそれぞれ入力するようになっている。そして、係数掛け算器４１は、ＲＧＢ各色の上位４ビットデータと、色相及び彩度に基づいた色補正係数Ｃ１１〜Ｃ３３とを掛け算するようになっている。
【００３３】
具体的には、係数掛け算器４１ａ〜４１ｃには、それぞれ、色補正係数Ｃ１１、Ｃ２１及びＣ３１が入力される。係数掛け算器４１ｄ〜４１ｆには、それぞれ、色補正係数Ｃ１２、Ｃ２２及びＣ３２が入力される。係数掛け算器４１ｇ〜４１ｉには、それぞれ、色補正係数Ｃ１３、Ｃ２３及びＣ３３が入力される。
【００３４】
加算器４２は、係数掛け算器４１が掛け算した結果のデータをＲＧＢ毎に加算するようになっている。例えば、加算器４２ａは、係数掛け算器４１ａ、４１ｄ及び４１ｇが、ＲＧＢ各色の信号値と、色補正係数Ｃ１１、Ｃ１２及びＣ１３とをそれぞれ掛け算した結果を加算し、Ｒの色補正後の信号を４ビットデータで掛け算器４３に出力する。
【００３５】
掛け算器４３は、加算器４２から出力される４ビットデータを３２倍して９ビットデータに変換するようになっている。ここで、掛け算器４３の倍率を"３２"としたのは、前述のように色補正部４０がＲＧＢ毎に４ビットデータを入力して９ビットデータを出力する構成としたからである。したがって、掛け算器４３の倍率は、色補正部４０に対して入出力されるＲＧＢ毎のビット数に応じて設定されるようになっている。例えば、色補正部４０がＲＧＢ毎に５ビットデータを入力して９ビットデータを出力する構成の場合は、掛け算器４３の倍率は"１６"となる。
【００３６】
図１に戻り、加算器５０は、分別器３０から出力される９ビットの差分データと、色補正部４０から出力される９ビットデータとを加算して、色補正された９ビットデータをＲＧＢ毎にそれぞれ出力するようになっている。なお、加算器５０は、本発明の色補正信号生成手段を構成している。
【００３７】
次に、色補正部４０の出力値を数式で説明する。
【００３８】
まず、式（１）を書き換えて式（２）を得る。
【数２】
【００３９】
ここで、色補正係数Ｃ１４、Ｃ２４及びＣ３４（以下「Ｃ１４〜Ｃ３４」と記す。）は、それぞれ、"Ｃ１１−１"、"Ｃ２２−１"及び"Ｃ３３−１"を表している。通常は、入力された映像信号を大幅に色補正することはないので、色補正係数Ｃ１１、Ｃ２２及びＣ３３（以下「Ｃ１１〜Ｃ３３」と記す。）に対して、色補正係数Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２３、Ｃ３１及びＣ３２（以下「Ｃ１２〜Ｃ３２」と記す。）は十分に小さい値である。例えば、色補正係数Ｃ１１〜Ｃ３３は通常"１"に近い値であるが、色補正係数Ｃ１２〜Ｃ３２の絶対値は通常"０．１"以下である。また、色補正係数Ｃ１１〜Ｃ３３は"１"に近い値なので、色補正係数Ｃ１４〜Ｃ３４の絶対値も通常"０．１"以下である。
【００４０】
次に、分別器３０から色補正部４０に入力されるＲ、Ｇ及びＢの値をそれぞれ［Ｒｉｎ］、［Ｇｉｎ］及び［Ｂｉｎ］とし、色補正部４０が出力するＲ、Ｇ及びＢの値をそれぞれＲｏｕｔ'、Ｇｏｕｔ'及びＢｏｕｔ'と表記すると、色補正部４０の出力は次式で示される。
【数３】
【００４１】
次に、本実施の形態の色補正装置２０の動作について説明する。
【００４２】
まず、分別器３０によって、映像信号の９ビットデータがＲＧＢ毎にそれぞれ入力される。入力されたＲＧＢ各色の９ビットデータは、ＲＧＢ各色の入力ラインに接続された分別器３０に含まれる上位ビット取得部３１によって、上位４ビットデータがＲＧＢ毎に取得され、掛け算器３２及び色補正部４０に出力される。
【００４３】
具体的には、例えばＲの映像信号として"１８０"のデータが分別器３０に入力された場合、上位ビット取得部３１は、"１８０"を３２で割り算し、その結果から整数部分のみ取り出して"５"を得る。これは、"１８０"を表す９ビットの２進数"０１０１１０１００"から上位４ビットの"０１０１"を取得したことと等価である。
【００４４】
次いで、掛け算器３２によって、上位ビット取得部３１が取得した上位４ビットデータがＲＧＢ毎に３２倍される。例えば、前述のように上位ビット取得部３１が"５"を得た場合は、掛け算器３２は、"５"を３２倍した"１６０"を得る。"１６０"を９ビットの２進数で表すと"０１０１０００００"である。
【００４５】
さらに、減算器３３によって、分別器３０に入力された映像信号の９ビットデータから掛け算器３２の出力データがＲＧＢ毎に減算され、差分データとして出力される。例えば、前述のように"１８０"のデータが分別器３０に入力された場合、減算器３３は、"１８０"から"１６０"を減算して"２０"を取得し、この結果を差分データとして加算器５０に出力する。"２０"を９ビットの２進数で表すと"００００１０１００"である。
【００４６】
引き続き、色補正部４０によって、ＲＧＢ各色の上位４ビットデータに基づいて、式（２）により色補正が行われる。
【００４７】
具体的には、まず、係数掛け算器４１によって、ＲＧＢ各色の上位４ビットデータと、色相及び彩度を補正するための各８ビットの色補正係数とがそれぞれ入力され、ＲＧＢ各色の上位４ビットデータと、色相及び彩度に基づいて定められた色補正係数Ｃ１４〜Ｃ３４及びＣ１２〜Ｃ３２（式（２）参照。）とが掛け算される。
【００４８】
次いで、加算器４２によって、係数掛け算器４１から出力される掛け算の結果のデータがＲＧＢ毎に加算される。例えば、加算器４２ａは、係数掛け算器４１ａ、４１ｄ及び４１ｇの掛け算結果のデータを加算して、Ｒの４ビットデータを出力する。
【００４９】
次いで、掛け算器４３によって、加算器４２から出力される４ビットデータがＲＧＢ毎にそれぞれ３２倍されて９ビットデータに変換される。
【００５０】
そして、加算器５０によって、分別器３０が出力した９ビットの差分データと、色補正部４０が出力した９ビットデータとが加算され、加算されたデータは、色補正された９ビットデータとして出力される。
【００５１】
ここで、本実施の形態の色補正装置２０の出力と、従来の色補正装置の出力との誤差について説明する。前述のように、本実施の形態の色補正装置２０の出力は式（３）で示される。一方、従来の色補正装置の出力は式（２）で示される。したがって、式（２）及び式（３）より、本実施の形態の色補正装置２０による色補正の誤差は次式で示される。
【数４】
【００５２】
ここで、右辺第１項の色補正係数Ｃ１４〜Ｃ３４及びＣ１２〜Ｃ３２の絶対値は前述のように"０．１"以下である。また、右辺第２項は、上位４ビットを３２倍したデータと９ビットのデータとの差であるので最大で"３１"となり、この値は９ビットで表される数値の最大値"５１１"の値の１０％以下である。ゆえに、式（４）で示される誤差は１％以下となる。一般に人間の視覚で検知できる誤差は３％程度なので、１％以下の誤差を人間は検知できない。したがって、人間の視覚特性上において、本実施の形態の色補正装置２０による色補正は、従来の色補正装置によるものと同等である。
【００５３】
次に、式（４）に具体的な数値を代入して誤差を算出する。例として、ＲＧＢ各色の映像信号のデータをそれぞれ"１８０"、"１７０"及び"１５０"とし、Ｃ１４、Ｃ１２及びＣ１３がそれぞれ"−０．１"、"０．１"及び"０．１"の場合におけるＲの映像信号の誤差（Ｒｏｕｔ'−Ｒｏｕｔ）を算出する。
【００５４】
まず、ＲＧＢ各色の映像信号のデータは、それぞれ"１８０"、"１７０"及び"１５０"であるので、分別器３０によって出力されるＲＧＢ各色の上位４ビットのデータは、それぞれ"５"、"５"及び"４"である。したがって、［Ｒｉｎ］＝"５"、［Ｇｉｎ］＝"５"、［Ｂｉｎ］＝"４"となり、３２［Ｒｉｎ］−Ｒｉｎ＝"−２０"、３２［Ｇｉｎ］−Ｇｉｎ＝"−１０"及び３２［Ｂｉｎ］−Ｂｉｎ＝"−２２"が得られる。
【００５５】
ゆえに、誤差（Ｒｏｕｔ'−Ｒｏｕｔ）＝"２"＋"−１"＋"−２．２"＝"−１．２"となる。この値は、９ビットで表される数値の最大値"５１１"に対し、約０．２％である。
【００５６】
次に、色補正部４０の回路規模について説明する。
【００５７】
図１において、色補正部４０の入力側は、ＲＧＢ各色の４ビットデータと、色相及び彩度をそれぞれ補正するための各８ビットの色補正係数とが入力される構成となっているので、色補正部４０の入力側は合計２８ビットである。一方、色補正部４０の出力側は、ＲＧＢ各色の９ビットデータを出力する構成となっているので、出力側は合計２７ビットである。したがって、色補正部４０に必要とされる容量は約９００メガバイトとなり、容易に実現できる値となるので、本実施の形態の色補正装置２０は、従来のものよりも小型化を図ることができる。
【００５８】
さらに、例えば１０ビットの映像信号の色補正において、色補正部４０が例えばＲＧＢ各色の５ビットデータを入力し、ＲＧＢ各色の１１ビットデータを出力する構成とした場合は、色補正部４０の入力側は合計３１ビット、出力側は合計３３ビットとなるので、色補正部４０に必要とされる容量は約８．９ギガバイトとなり、十分実現可能な値となるので、本実施の形態の色補正装置２０は、８ビットを超える映像信号を色補正する場合でも、従来のものよりも小型化を図ることができる。
【００５９】
すなわち、前述のように、通常の色補正では補正量は小さく、大幅に色を変更する用途はほとんどないという点と、人間の視覚特性では数パーセント程度以下の誤差の認識は困難であるという点とを利用し、本実施の形態の色補正装置２０は、従来のものと同等な色補正ができ、しかも従来のものよりも小型化を図ることができるものである。
【００６０】
以上のように、本実施の形態の色補正装置２０によれば、分別器３０は、入力された映像信号のビットデータを上位４ビットデータと下位５ビットデータとに分別し、色補正部４０は、上位４ビットデータに基づいて色補正し、加算器５０は、色補正された上位４ビットデータと、分別器３０からの下位５ビットデータとを加算する構成としたので、色補正部４０の回路規模を従来のものよりも縮小することができ、装置全体の小型化を図ることができる。
【００６１】
なお、前述の実施の形態において、色補正装置２０が９ビットの映像信号をＲＧＢ毎に入出力する構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば１１ビットの映像信号をＲＧＢ毎に入出力する構成としても同様の効果が得られる。
【００６２】
また、前述の実施の形態において、色補正部４０が、映像信号の上位４ビットデータを入力して色補正する構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば上位３ビット、上位６ビット等のデータを入力して色補正する構成としてもよい。この場合、式（４）で算出される誤差と回路規模との関係を考慮して、色補正部４０に入力する上位ビットデータのビット数を決定するのが好ましい。
【００６３】
また、前述の実施の形態において、ハードウェアによる構成を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ソフトウェアによって色補正処理を行う構成としてもよい。この場合、前述の色補正装置２０に対応するものとしてルックアップテーブルが構成される。
【００６４】
（第２の実施の形態）
まず、本発明の第２の実施の形態の映像信号処理装置の構成について説明する。なお、本実施の形態の映像信号処理装置は、例えば１９２０×１０８０画素で構成された入力映像のデータをＲＧＢ毎に入力し、入力映像全体の色補正を行う装置である。また、以下の記載において、「Ｎ×Ｍ画素」の表記は、水平方向がＮ画素、垂直方向がＭ画素の構成を表すものとする。
【００６５】
図４に示すように、本実施の形態の映像信号処理装置６０は、Ｎ×Ｍ画素のデータを入力して平均値を算出するＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）６１（６１ａ〜６１ｃ）と、Ｎ×Ｍ画素のデータから平均値を減算する減算器６２（６２ａ〜６２ｃ）と、Ｎ×Ｍ画素のデータをサンプリングするサンプリング回路６３（６３ａ〜６３ｃ）と、平均値に基づいて色補正する色補正装置２０と、色補正装置２０によって色補正されたデータを内挿する内挿回路６４（６４ａ〜６４ｃ）と、減算器６２からのデータと内挿回路６４からのデータとを加算する加算器６５（６５ａ〜６５ｃ）とを備えている。
【００６６】
なお、以下の記載において説明を簡略化するため、映像信号処理装置６０が４×４画素のデータを入力して処理する例を挙げる。また、本実施の形態において、入力される各画素のデータは、それぞれ９ビットデータとするが、これに限定されるものではない。
【００６７】
ＬＰＦ６１は、例えば４×４画素の９ビットデータを入力し、１６個の画素データを平均化して１６個の画素の平均値データを出力するようになっている。なお、ＬＰＦ６１は、本発明の平均化手段を構成している。
【００６８】
減算器６２は、入力されたＮ×Ｍ画素のデータからＮ×Ｍ画素の平均値データを減算し、その差分をＮ×Ｍ画素の差分データとして出力するようになっている。
【００６９】
サンプリング回路６３は、Ｎ×Ｍ画素の平均値データからＮ／４×Ｍ／４画素の平均値データをサンプリングするようになっている。なお、特許請求の範囲に記載の所定数の平均値データとは、本実施の形態に係るＮ／４×Ｍ／４画素の平均値データをいう。
【００７０】
例えば４×４画素の平均値データがＬＰＦ６１に入力された場合、サンプリング回路６３は、１６画素分の平均値データから１画素分の平均値データを取り出して出力する。なお、サンプリング回路６３は、本発明の平均値データ抽出手段を構成している。
【００７１】
色補正装置２０は、本発明の第１の実施の形態で説明したように構成されており、Ｎ／４×Ｍ／４画素の平均値データをＲＧＢ毎に入力して色補正するようになっている。例えば４×４画素の平均値データがＬＰＦ６１に入力された場合、色補正装置２０は、４×４画素の画素中１個の画素を代表点として色補正するものである。
【００７２】
したがって、１９２０×１０８０画素で構成された入力映像を対象として色補正する場合、色補正装置２０は、この入力映像の水平方向及び垂直方向のサイズがそれぞれ１／４ずつ縮小された４８０×２７０画素の映像を色補正することになり、入力映像の全画素に対して色補正する従来のものよりも、１／１６の演算量で色補正が実現できることとなる。
【００７３】
内挿回路６４は、色補正されたＮ／４×Ｍ／４画素の平均値データをＮ×Ｍ画素のデータに内挿するようになっている。なお、内挿回路６４は、本発明の色補正データ内挿手段を構成している。
【００７４】
加算器６５は、減算器６２から出力されるＮ×Ｍ画素の差分データと、内挿回路６４から出力されるＮ×Ｍ画素のデータとを加算し、色補正されたＮ×Ｍ画素のデータを出力するようになっている。
【００７５】
次に、本実施の形態の映像信号処理装置６０の動作について説明する。なお、本発明の第１の実施の形態に係る色補正装置２０の動作の説明と重複する説明は省略する。
【００７６】
まず、ＬＰＦ６１によって、Ｎ×Ｍ画素のデータがＲＧＢ毎に入力され、低域周波数成分が抽出されて平均化され、Ｎ×Ｍ画素の平均値データがＲＧＢ毎に取得される。
【００７７】
具体的には、例えば、４×４画素のＲデータがＬＰＦ６１ａに入力された場合、ＬＰＦ６１ａによって、１６画素分のＲデータの平均値が取得され、減算器６２ａ及びサンプリング回路６３ａに出力される。
【００７８】
次いで、減算器６２によって、Ｎ×Ｍ画素の入力データからＮ×Ｍ画素の平均値データがＲＧＢ毎に減算され、Ｎ×Ｍ画素の差分データとしてＲＧＢ毎に加算器６５に出力される。
【００７９】
さらに、サンプリング回路６３によって、Ｎ×Ｍ画素の平均値データからＮ／４×Ｍ／４画素の平均値データがＲＧＢ毎にサンプリングされる。
【００８０】
引き続き、色補正装置２０によって、Ｎ／４×Ｍ／４画素の平均値データがＲＧＢ毎に色補正される。例えば、ＬＰＦ６１に４×４画素の９ビットデータが入力された場合は、色補正装置２０には１個の平均値データがサンプリング回路６３から入力され、色補正装置２０によって、入力された平均値データの例えば上位４ビットデータでＲＧＢ毎に色補正が実行された後、色補正された９ビットデータがＲＧＢ毎に内挿回路６４に出力される。
【００８１】
次いで、内挿回路６４によって、Ｎ／４×Ｍ／４画素の色補正された９ビットデータがＮ×Ｍ画素のデータに内挿される。例えば、前述のように色補正装置２０によって１個の平均値データが色補正された場合は、その平均値データで４×４画素のデータが補完されることになり、４×４画素のデータのそれぞれは、色補正された１個の平均値データと同一になる。
【００８２】
そして、加算器６５によって、減算器６２から出力される差分データと、内挿回路６４から出力されるＮ×Ｍ画素のデータとがＲＧＢ毎に加算され、色補正されたＮ×Ｍ画素のデータがＲＧＢ毎に出力される。
【００８３】
以上のように、本実施の形態の映像信号処理装置６０によれば、色補正装置２０は、所定数の画素の平均値データに基づいて色補正処理を行い、内挿回路６４は、色補正されたデータを内挿する構成としたので、全ての画素に対して色補正する従来のものよりも演算量を削減して回路規模を縮小することができ、従来のものよりも小型化を図ることができる。
【００８４】
なお、前述の実施の形態において、Ｎ×Ｍ画素の９ビットデータをＲＧＢ毎に入出力する構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば１１ビットの映像信号をＲＧＢ毎に入出力する構成としても同様の効果が得られる。
【００８５】
また、前述の実施の形態において、色補正装置２０が色補正処理を行う割合をＮ×Ｍ画素に対して１／４×１／４とする構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば１／２×１／２、１／６×１／６等の割合で色補正処理を行う構成としてもよい。また、ＲＧＢ毎に画素数が異なる映像信号を処理する場合は、色補正装置２０が色補正処理を行う割合をＲＧＢ毎に変更すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る色補正装置のブロック図
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る分別器のブロック図
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る色補正部のブロック図
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る映像信号処理装置のブロック図
【図５】従来の色補正装置のブロック図
【図６】従来の色補正装置に係る色補正部のブロック図
【図７】従来の色補正装置に係る色補正部の入出力ビット数の説明図
【符号の説明】
【００８７】
２０ 色補正装置
３０ 分別器（ビットデータ分離手段）
３１ 上位ビット取得部
３２ 掛け算器
３３ 減算器
４０ 色補正部（色補正手段）
４１（４１ａ〜４１ｉ） 係数掛け算器
４２（４２ａ〜４２ｃ） 加算器
４３（４３ａ〜４３ｃ） 掛け算器
５０ 加算器（色補正信号生成手段）
６０ 映像信号処理装置
６１（６１ａ〜６１ｃ） ＬＰＦ（平均化手段）
６２（６２ａ〜６２ｃ） 減算器
６３（６３ａ〜６３ｃ） サンプリング回路（平均値データ抽出手段）
６４（６４ａ〜６４ｃ） 内挿回路（色補正データ内挿手段）
６５（６５ａ〜６５ｃ） 加算器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号のビットデータを所定数の上位ビットデータと下位ビットデータとに分離するビットデータ分離手段と、前記上位ビットデータに基づいて色補正する色補正手段と、この色補正手段によって色補正されたデータと前記ビットデータ分離手段によって分離された前記下位ビットデータとから色補正された映像信号を生成する色補正信号生成手段とを備えたことを特徴とする色補正装置。
【請求項２】
複数の画素データを平均化する平均化手段と、平均化された前記複数の画素データから所定数の平均値データを抽出する平均値データ抽出手段と、前記平均値データに基づいて色補正する請求項１に記載の色補正装置と、この色補正装置によって色補正されたデータを前記平均化手段によって平均化された前記複数の画素データに内挿する色補正データ内挿手段とを備えたことを特徴とする映像信号処理装置。
【請求項１】
映像信号のビットデータを所定数の上位ビットデータと下位ビットデータとに分離するビットデータ分離手段と、前記上位ビットデータに基づいて色補正する色補正手段と、この色補正手段によって色補正されたデータと前記ビットデータ分離手段によって分離された前記下位ビットデータとから色補正された映像信号を生成する色補正信号生成手段とを備えたことを特徴とする色補正装置。
【請求項２】
複数の画素データを平均化する平均化手段と、平均化された前記複数の画素データから所定数の平均値データを抽出する平均値データ抽出手段と、前記平均値データに基づいて色補正する請求項１に記載の色補正装置と、この色補正装置によって色補正されたデータを前記平均化手段によって平均化された前記複数の画素データに内挿する色補正データ内挿手段とを備えたことを特徴とする映像信号処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２１７０４３（Ｐ２００６−２１７０４３Ａ）
【公開日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２５１８４（Ｐ２００５−２５１８４）
【出願日】平成１７年２月１日（２００５．２．１）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月１日（２００５．２．１）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
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