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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Farbkonvertierungsgerät,
welches ein Videosignal konvertiert, in einer Ausrüstung, welche
mit einem in Luminanz- und Chromasignale eingeteilten Videosignal
arbeitet, so daß durch
das Videosignal ausgedrückte
Farbinformationen nicht den Farbreproduktionsbereich von Primärfarbsignalen überschreiten.
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Farbinformationen werden üblicherweise
in einer Signalform unter Verwendung des von der CIE vorgeschlagenen
L*u*v* Farbraumes oder des L*a*b gleichmäßigen Farbraumes oder in einer
Signalform, welche als Luminanz bezeichnet wird, und Farbdifferenzsignale
ausgedrückt,
wie beispielsweise (Y, U, V) und (Y, R-Y, B-Y), welche weitgehend
bei der Videoausrüstung
verwendet werden. All diese Ausdrücke beinhalten ein Signal,
welches die Helligkeit und ein Chromatizitätsvektor beinhaltet, welcher
den Farbton und die Sättigung ausdrückt. Da
die Helligkeit, der Farbton und die Sättigung einfach durch Menschen
wahrgenommen und verstanden werden kann, können sie leicht zum Abgleichen
variiert werden. Die Chromatizitätskomponenten,
welche schlecht durch die menschliche Wahrnehmung aufgrund ihrer
hohen Raumfrequenz wahrgenommen werden können, können durch eine Bandrestriktion
abgelegt werden, so daß das Übertragungsband
und die Speicherkapazität
reduziert wird. All diese Signale werden üblicherweise als Luminanz-
und Chromasignale bezeichnet.
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Andererseits sind Signalformen der
sogenannten Primärfarbsignale
wie beispielsweise R (rot), G (grün) und B (blau) Signale vorhanden.
Diese Signale entsprechen den Primärfarben des physikalischen
Lichtes. Diese entsprechen nicht der menschlichen Wahrnehmung, sind
aber leicht durch eine Entwicklungsausrüstung handzuhaben, so daß sie in
einer Ausrüstung
verwendet werden, welche keinen Farbabgleich benötigt, sondern eine Bildqualität hervorhebt,
insbesondere bei einer Ausrüstung,
bei der die Kompatibilität
mit Computern wichtig ist.
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Diese beiden Typen von Signalformen
koexistieren ferner häufig
in einem Ausrüstungsgegenstand. Beispielsweise
in einer Einheit zum Abgleich von Farbe und Gradation in einer Ausrüstung, welche
hauptsächlich
Primärfarbsignale
verarbeitet, werden die Primärfarbsignale
lokal in zu verarbeitende Luminanz- und Chromasignale konvertiert
und dann in Primärfarbsignale
rekonvertiert. Die Konvertierung und Rekonvertierung wird manchmal
mehrfach in einem einzigen Ausrüstungsgegenstand
durchgeführt.
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Die durch diese Signalformen ausgedrückten Farbreproduktionsbereiche
sind jedoch unterschiedlich zueinander. Während eine Umwandlung von einer
Signalform mit einem engeren Farbreproduktionsbereich in eine Signalform
mit einem weiteren Farbreproduktionsbereich ohne Begrenzung durchgeführt wird,
resultiert daher ein Farb- und Gradationsüberlauf bei einer Konvertierung
einer Signalform mit einem breiteren Farbreproduktionsbereich in
eine Signalform mit einem engeren Farbreproduktionsbereich in eine
Verschlechterung der Bildqualität.
Ferner kann bei zwei Signalformen A und B, A einen breiteren Farbreproduktionsbereich
als B in einigen Farbtönen
aufweisen und B kann einen breiteren Farbreproduktionsbereich als
B in einem anderen Farbton aufweisen.
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Luminanz- und Chromasignale, welche
einen breiteren Farbreproduktionsbereich als RGB-Primärsignale
aufweisen, werden oftmals in einer Einheit verwendet, welche wie
oben beschrieben einen Farbabgleich benötigt. Eine abgeglichene Farbe
wird in Luminanz- und Chromasignalen ausgedrückt, kann sich aber über den
Farbreproduktionsbereich von RGB-Signale erstrecken. Wenn die Farbe
nicht durch RGB-Signale ausgedrückt
werden kann, dann kann sie nicht durch ein physikalisches Gerät ausgegeben
werden, so daß ein Überlauf
der Farbe und der Gradation auftritt.
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Beim Fernsehen wird ein Abgleich
einer steigenden Sättigung,
um eine Farbe zu verdichten, durch Expandierung der Amplitude der
Farbdifferenzen durch Erhöhung
der Chromaverstärkung
durchgeführt.
Dieses Verfahren ist effektiv zur Eingabe von Farben mit einer geringen
Sättigung.
Wenn eine Farbe jedoch große
Farbunterschiede aufweist, dann kann es selbst, wenn die abgeglichene
Farbe nicht einen Überlauf
der Luminanz und Farbdifferenzsignale aufweist, die vorbestimmten
maximalen Pegel überschreiten
oder negativ werden, wenn sie in RGB-Signale zur Aktivierung eines
CRT umgewandelt werden. Die umgewandelten Signale werden in der
Praxis geclippt bzw. abgeschnitten, so daß ein oben beschriebener Überlauf
der Farbe und der Gradation auftritt, was eine Veränderung
des Farbtones und der Sättigung
und eine Verschlechterung der Gradation aufgrund von falschen Konturen
zur Folge hat.
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Gemäß dem Stand der Technik wurde
der Kontrast und die Sättigung
als Antwort hierauf gering eingestellt. Aber es hat sich als schwierig
herausgestellt, den Überlauf
zu eliminieren und dunkle Farben wurden ungenügend dargestellt, ohne den
Farbreproduktionsbereich ausreichend auszunützen.
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Nachfolgend wird das obige Problem
detaillierter unter Bezugnahme auf 13 beschrieben,
welche eine Farbanpassungsschaltung darstellt. 13 veranschaulicht den Aufbau einer Anpassungsschaltung bzw.
Abgleichschaltung, welche eine Anpassung der Helligkeit, des Farbtones
und der Sättigung
für Luminanz- und
Farbdifferenzsignale durchführt.
Ein Bezugszeichen 90 bezeichnet eine Verstärkungsanpassungsschaltung, 91 bezeichnet
eine Matrixschaltung zum Einstellen des Farbtones und der Sättigung
der Farbdifferenzsignale und 92 bezeichnet eine RGB-Konvertierungsschaltung,
welche die angepaßten
Luminanz- und Farbdifferenzfarbsignale in RGB-Signale umwandelt.
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Der Betrieb der Anpassungsschaltung
wird nachfolgend exemplarisch unter der Berücksichtigung von Signalpegeln
dargelegt. Die Beziehungen zwischen den Luminanz- und Farbdifferenzpegeln
und RGB-Pegeln in dem NTSC-System sind durch die Gleichungen (1),
(2) und (5) gegeben. Y
= 0,3·R
+ 0,59·G
+ 0,11·B (1)
G-Y = –0,5085·(R-Y) – 0,1864·(B-Y) (2)
(R-Y)' =
a0·(R-Y)
+ a1·(B-Y),
(B-Y)' = a2·(R-Y) + a3·(B-Y). (3)
a0 = h·cosw
a1 = h·sinw
a2 = –h·sinw
a3 = h·cosw (4)
R = (R-Y) + Y
G = –0,5085·(R-Y) – 0,1864·(B-Y)
+ Y
B = (B-Y)
+ Y (5)
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Zunächst sind Anpassungen der Helligkeit
eines Bildes in den Tabellen 1-A und 1-B gezeigt. Die Eingabefarben
1 und 2 sind gelb (Y = 0,69, R-Y = 0,06, B-Y = –0,49) und blaues Cyan (Y =
0,666, R-Y = –0,466, B-Y
= 0,284) und die Luminanzpegel beider Farben betragen ungefähr 0,7,
eine Zwischenhelligkeit. Wenn nun die Luminanz der beiden Signale
auf 1,3 mal der ursprünglichen
Luminanz erhöht
wird, betragen die Y-Pegel ein wenig unter 0,9, so daß sie nicht überlaufen.
Wenn sie jedoch in RGB-Signale umgewandelt werden, sind die RGB-Pegel
der Eingabefarbe 1 alle unterhalb 1, aber die G- und B-Pegel der
Eingabefarbe 2 sind über
1, so daß sie
den Reproduktionsbereich übersteigen.
In der Praxis werden RGB-Signale über einen Pegel von 1 in dem
Verarbeitungssystem auf unter 1 begrenzt und eine gesättigte Farbe,
wie in der letzten Spalte von Tabelle 1-B gezeigt, wo G = B = 1
wird reproduziert. Der Y-Pegel der gesättigten Farbe beträgt 0,822
und ist somit ein wenig unter dem gewünschten Pegel von 0,866 und
die Pegel der Farbdifferenzsignale, insbesondere die Amplitude von
B-Y werden wesentlich reduziert, so daß das ursprüngliche blaue Cyan in ein reineres
Cyan umgewandelt wird.
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Beispiele, bei denen die Helligkeit
verändert
wurde, wurden oben beschrieben. Wenn die Sättigung expandiert wird, oder
selbst wenn der Farbton gleichmäßig durch
eine Verarbeitung der Farbdifferenzsignale durch ein Matrixmittel
rotiert wird, tritt ein Überlauf
der RGB-Pegel in Abhängigkeit
der Farbe auf. Der Grund hierfür
ist, daß der
Reproduktionsbereich der Helligkeit und der Sättigung in dem RGB-Raum im großen Masse mit
dem Farbton variiert. Nicht nur die RGB-Pegel überschreiten oftmals ihre reproduzierbaren
maximalen Pegel bei der Farbanpassungsoperation, sondern sie werden
manchmal negativ.
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Der Überlauf der Farbreproduktion
bei der Konvertierung in Primärfarbsignale
wurde oben mit Beispielen der Farbanpassung beschrieben. Allgemeiner
gesagt erfolgt dieselbe Art von Bildverschlechterung, wenn eine
Umwandlung zwischen Signalen mit unterschiedlichen Farbreproduktionsbereichen
durchgeführt
wird.
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Wie vorstehend angeführt wird
gemäß dem Stand
der Technik dieses Problem gelöst,
indem der Kontrast und die Sättigung
moderat eingestellt wird, um negative Effekte zu reduzieren. Bei
einem zusätzlichen Verfahren
wird vorgeschlagen, eine reproduzierte Farbe, als ein Punkt zu bestimmen,
wo die gerade Linie, welche einen Farbpunkt außerhalb eines Farbreproduktionsbereiches
mit einem Weiß-Farbpunkt
verbindet, die Begrenzung eines Farbreproduktionsbereiches schneidet
(japanisches Pat. Kokai Sho 61-71027).
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Wenn, wie oben beschrieben, die Luminanz-
und die Chromasignale oder Luminanz- und Farbdifferenzsignale in
Primärfarbsignale
umgewandelt werden, wird der Farbreproduktionsbereich der Primärfarbsignale überschritten,
d. h. eine oder mehrere der primären
Signale überschreiten
oft den reproduzierbaren Maximalpegel oder werden negativ, so daß die umgewandelten
primären
Signale bei dem Maximum oder Nullpegel abgeschnitten werden. Als
Ergebnis kommt es zu einem Überlauf
der Farbreproduktion, falsche Konturen tauchen mit einer Verschlechterung
der Gradation auf und der Farbton, die Sättigung und die Helligkeit
verändern
sich. Die Tatsache, daß die
Luminanz- und Chromasignale oder Luminanz- und Farbdifferenzsignale
den Farbreproduktionsbereich von primären Farbsignalen überschreiten,
taucht oft auf, wenn die Luminanz, der Farbton, die Helligkeit oder
dergleichen angepaßt
bzw. abgeglichen wird. Diese Tatsache tritt ebenfalls auf, selbst
wenn eine Farbanpassung nicht durchgeführt wird, wenn der Farbreproduktionsbereich
der Primärfarbsignale
relativ eng ist.
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Im Stand der Technik wurde versucht,
ein Überlauf
der Farbreproduktion basierend auf Erfahrung durch Senkung der Sättigung
und des Kontrastes in Luminanz- und Chromasignalen und Luminanz-
und Farbdifferenzsignalen zu verhindern. Aber die Sättigung
von nicht überlaufenden
Farben wird ebenfalls abgesenkt und das gesamte Bild wird dunkel,
so daß eine
genaue Farbreproduktion nicht mehr erwartet werden kann und der Überlauf
in bestimmten Farben tritt trotzdem auf, es sei denn die Sättigung
wird extrem niedrig eingestellt.
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Die japanische Pat. Kokai Sho 61-71027,
welche ebenfalls diese Probleme zu lösen beabsichtigt, berechnet
ferner einen Farbreproduktionsbereich einer komplexen Form in dem
Chromatizitätsdiagramm,
beurteilt, zu welcher der sechs Farbregionen R, G, B, C, M, Y eine
eingegebenen Farbe zugeordnet werden kann, beurteilt, ob die eingegebene
Farbe den Farbreproduktionsbereich überschreitet und erhält einen
Schnittpunkt der Begrenzung des Farbbereiches und des erhaltenen
Farbtones. Der Farbreproduktionsbereich in dem Chromatizitätsdiagramm
variiert ferner mit der Helligkeit, so daß das Erhalten des Farbreproduktionsbereichs sehr
komplexe Berechnungen benötigt.
Somit ist dieses Verfahren schwierig anhand von Hardware zu implementieren
und selbst wenn es durch Software implementiert wird, wird die Verarbeitungszeit
sehr lang, so daß eine
Implementierung in einem tatsächlichen
Gerät sich
als sehr schwierig darstellt.
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EP-A-0 589 513 beschreibt eine einfache
Anordnung zur Farbumwandlung basierend auf RGB-Signalen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es somit, ein Verfahren und eine Gerät zur Farbumwandlung vorzusehen,
welche keine komplexe Beurteilung benötigt, welche einfach durch
Hardware zu implementieren ist und welche einen Überlauf der Farbreproduktion
in Primärfarbsignalen
nach verschiedenen Farbanpassungen in Luminanz- und Chromasignalen
oder Luminanz- und Farbdifferenzsignalen aufweist.
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Gemäß einem ersten Aspekt ist ein
Farbkonvertierungsgerät
gemäß der vorliegenden
Erfindung dazu geeignet, ein Videosignal mit einem Helligkeitssignal
(L*), welches die Helligkeit einer Farbe darstellt, und Chromasignale
(u*, v*), welche den Farbton und die Sättigung darstellen, einzugeben,
wobei das Farbkonvertierungsgerät
aufweist: ein Multipliziermittel (67A, 67B), welches
die Chromasignale (u*, v*) mit einem Verstärkungsfaktor (k) multipliziert,
ein Primärfarb-Konvertierungsmittel
(61), welches das Helligkeitssignal (L*) und das Ausgangssignal
des Multipliziermittels (67A, 67B) in Primarfarbsignale
(R, G, B) umwandelt, ein Maximalwert-Erfassungsmittel, welches den maximalen
Wert (Max) der Ausgangssignale der Primärfarb-Konvertierungsmittel
für jedes
Pixel auswählt
und ausgibt, ein Referenzwert-Einstellmittel, welches einen zulässigen maximalen
Pegel (s) der Primärfarbsignale
(R, G, B) einstellt, und ein Verstärkungssteuermittel (66),
welches das Multipliziermittel mit dem Verstärkungsfaktor (k) versorgt,
welcher nicht größer als
1 ist, damit das Ausgangssignal des Maximalwert-Erfassungsmittels
nicht größer als
der Ausgangswert des Referenzwert-Einstellmittels ist, wobei das
Farbkonvertierungsgerät
die Ausgangssignale des Multipliziermittels als neue Chromasignale
(u*'; v*') ausgibt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt weist
ein Farbkonvertierungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
die Schritte auf: Eingeben eines Videosignals, welches ein Helligkeitssignal
(L*), das die Helligkeit der Farbe darstellt, und Chromasignale
(u*, v*) aufweist, welche einen Farbton und eine Sättigung
darstellen, Einstellen eines vorbestimmten Pegels, welcher nicht
geringer als die maximale Amplitude ist, welche durch das Helligkeitssignal
(L*) erhalten wird, Einstellen der Amplituden der Chromasignale
mit einer vorbestimmten Verstärkung
(k), welche nicht größer als
1 ist, Konvertierung des Helligkeitssignals (L*) und der Chromasignale (u*', v*'), derren Verstärkung angepaßt sind,
in Primärfarbsignale
(R, G, B), Erfassen des maximalen Wertes (Max) der Primärfarbsignale
(R, G, B) für
jedes Pixel, Dekrementieren der vorbestimmten Verstärkung (k), wenn
der maximale Wert (Max) größer als
der vorbestimmte Pegel ist oder Erhöhen der vorbestimmten Verstärkung, wenn
der maximale Wert (Max) unterhalb des vorbestimmten Pegel ist, und
Ausgeben des Helligkeitssignals (L*) und der Chromasignale (u*', v*'), derren Verstärkung angepaßt wurden,
so daß,
die Werte der umgewandelten Primärfarbsignale
unterhalb des vorbestimmten Pegels gehalten werden, wenn die Helligkeit (L*)
und die Ausgangs-Chromasignale
(u*', v*') in Primärfarbsignale
(R, G, B) umgewandelt werden.
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Anhand des oben angeführten begrenzt
die vorliegende Erfindung die Sättigung
eines Bildes durch Begrenzung der Amplitude der originalen Chromasignalen
oder Farbdifferenzsignale, wenn sie in Primärfarbsignale umgewandelt werden
und eine zulässigen
maximalen Pegel überschreiten
oder unter einen zulässigen minimalen
Pegel fallen. Somit sinkt der maximale Wert der drei Primärfarbsignale
für jedes
Pixel und der minimale Wert der drei Primärfarbsignale für jedes
Pixel steigt an, so daß das
Verhältnis
der drei Primärsignalwerte
ungefähr
zu 1 : 1 : 1 wird, und die Werte aller Primärfarbsignale können innerhalb
eines vorbestimmten Amplitudenbereiches lokalisiert werden.
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Durch die oben angeführten Effekte
wird jeder Wert der konvertierten Primärfarbsignale auf einen Bereich
zwischen einem vorbestimmten minimalen Pegel und einem maximalen
Pegel durch eine einfache Verarbeitung begrenzt, welche sich leicht
hardwaremäßig implementieren
läßt. Somit
werden die konvertierten Signale innerhalb des Farbreproduktionsbereiches
der primären
Farbsignale lokalisiert, ohne dabei die Helligkeit und den Farbton
zu verändern
und eine wahrnehmbare natürliche
Kompression der Gradation und des Farbreproduktionsbereiches wird
realisiert.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, bei denen gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen
versehen werden, und wobei:
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1 zeigt
ein Blockdiagramm eines Farbkonvertierungsgerätes,
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2A zeigt
Wellenformen von Videosignalen, welche erhalten werden, wenn die
Luminanzamplitude von blauen Cyan durch 1,3 multipli ziert wird und
von schwarz bei t = 0 variiert wird, zur erhaltenen Farbe bei t =
1 variiert wird,
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2B zeigt
Wellenformen von Primärfarbsignalen
R', G' und B', welche aus den
in 2A veranschaulichten
Wellenformen konvertiert wurden,
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3A zeigt
Wellenformen, welche aus dem Farbkonvertierungsgerät von 1 ausgegeben wurden,
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3B zeigt
Wellenformen von RGB-Signalen, welche durch Konvertierung von Luminanz-
und Farbdifferenzsignale in RGB-Signale in einem nachfolgenden Abschnitt
des Verarbeitungssystemes gemäß der Erfindung
erhalten werden,
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3C zeigt
eine Wellenform des Korrekturfaktors K während einer gleichen Zeitperiode,
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4 zeigt
ein Blockdiagramm eines weiteren Farbkonvertierungsgerätes,
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5 zeigt
ein Blockdiagramm eines Farbkonvertierungsgerätes gemäß einem dritten Beispiel,
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6 zeigt
ein Blockdiagramm eines Farbkonvertierungsgerätes eines vierten Beispieles,
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7 zeigt
ein Blockdiagramm eines Farbkonvertierungsgerätes gemäß einem fünften Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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8 zeigt
ein Flußablaufdiagramm
zur Veranschaulichung des Betriebes des Verstärkungssteuermittels des Ausführungsbeispiels,
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9 zeigt
ein Blockschaltbild eines Farbkonvertierungsgerätes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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10 zeigt
ein Flußablaufdiagramm
zur Veranschaulichung des Betriebes des Verstärkungssteuermittels des weiteren
Ausführungsbeispiels,
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11 zeigt
ein Blockschaltbild des Farbkonvertierungsgerätes gemäß einem weiteren Beispiel,
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12 zeigt
die Kennlinien der Gradationskonvertierung des Beispiels von 11, und
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13 zeigt
ein Blockschaltbild eines Farbkonvertierungsgerätes zur Beschreibung der Probleme
des Stand des Technik.
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Die unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 und 11 bis 12 beschriebenen Beispiele
werden nicht als Erfindungen beansprucht.
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Die bevorzugten Ausführungsbeispiele
gemäß der vorliegenden
Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
näher erläutert. Bevor
mit der Beschreibung angefangen wird, werden die Signale definiert,
welche die Farbton- und Chromakomponenten der drei Eigenschaften
von in einem orthogonalen Koordinatensystem ausgedrückten Farben
repräsentiert.
Unter diesen den Farbton- und Chromakomponenten repräsentierenden
Signalen sind die Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y der Luminanz- und
Farbdifferenzsignale Y, R-Y, B-Y, die Chromasignale C der Luminanzchromasignale
YC vorhanden. Ferner sind Signale vorhanden, welche die wahrgenommene
Chromatizitätstindizes
U*V* des CIE 1964 wahrnehmbaren gleichförmigen Farbraum U*V*W* vorhanden,
die wahrnehmbaren Chromatizitätsindizes
u*v* der CIE 1976 wahrnehmbaren gleichförmigen Farbraum L*u*v*, die
wahrnehmbaren Chromatizitätsindizes
a*b* des CIE 1976 wahrnehmbaren gleichförmigen Farbraumes L*a*b* und
der Farbton H und die Sättigung
S des HLS-Raumes. In dieser Erfindung werden Signale, welche diese
Chromatizitätsindizes
darstellen ebenfalls als Chromasignale bezeichnet.
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Erstes bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
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1 zeigt
ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden
Erfindung. Das Ausführungsbeispiel
stellt ein Farbkonvertierungsgerät
dar, welches eingegebene Luminanz- und Farbdifferenzsignale in Luminanz-
und Farbdifferenzsignale umwandelt, welche keine Überlauf
verursachen, wenn sie in RGB-Signale
umgewandelt werden. In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 1 ein RGB-Konvertierungsmittel, welches Luminanz-
und Farbdifferenzsignale empfängt
und diese in RBG-Signale konvertiert. Bezugszeichen 2 bezeichnet
ein Maximalwert-Detektionsmittel,
welches den maximalen Wert der eingegebenen RGB-Signale für jedes
Pixel auswählt
und ausgibt. Bezugszeichen 3 bezeichnet ein Referenzwert-Einstellmittel, welches
einen zulässigen
maximalen Pegel der RGB-Signale einstellt. Bezugszeichen 4 bezeichnet
ein Faktorbestimmungsmittel, welches einen Korrekturfaktor aus dem
durch das Referenzwert-Einstellmittel 3 eingestellten Referenzwert,
der von dem Maximalwert-Detektionsmittel 2 ausgegebenen
Maximalwert und das Luminanzsignal berechnet. 5a und 5b bezeichnen
Multiplikationsmittel, welche jedes der zwei Farbdifferenzsignale
mit dem Korrekturwert multipliziert.
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Das RGB-Konvertierungsmittel 1 konvertiert
ein eingegebenes Luminanzsignal Y und Farbdifferenzsignale R-Y und
B-Y in Primärfarb-RGB-Signale
durch die für
Fernsehsignalverarbeitung bekannte Gleichung (5) in das NTSC-System.
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Dann wählt das Maximumwert-Detektionsmittel 2 den
maximalen Wert der konvertierten Primärfarbsignale R, G und B für jedes
Pixel aus und gibt diese aus. Obwohl nicht in den Figuren gezeigt,
kann das Maximalwert-Detektionsmittel 2 einen Größenordungskomparator
aufweisen, welcher die R- und G-Signale vergleicht, ein Multiplexer,
der einen größeren auswählt, und
einen weiteren Größenordnungskomparator
und Multiplexer, der dieselbe Verarbeitung für das resultierende Signal
und das B-Signal durchführt,
um den maximalen Wert der R-, G- und B-Signale zu erhalten.
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Der Spitzenwert des eingegebenen
Luminanzsignales wird mit Yp bezeichnet. Wenn die Sättigung
bei dem Spitzenpunkt 0 beträgt,
dann sind die beiden Farbdifferenzsignale 0, so daß R = G
= B = Yp an diesem Punkt gilt. Wenn dieser Spitzenpunkt mit einer
Farbe meliert ist, dann ist zumindest einer der R-, G- und B-Pegel
größer als
der Spitzenwert Yp, so daß das
Ausgangssignal des Maximalwert-Detektionsmittels 2 immer größer gleich
Yp in diesem Spitzenpunkt ist.
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Das Referenzwert-Einstellmittel 3 ist
ein Mittel zum Einstellen eines Zielwertes, welcher den maximalen
Pegel des konvertierten RGB-Signales beschränkt, um einen Überlauf
der Primärtarbsignale
zu vermeiden. Die vorliegende Erfindung senkt den maximalen Wert
der RGB-Signale in der Nähe
des Spitzenwertes Yp des Luminanzsignales durch Dämpfung der
Farbdifferenzpegel ab, so daß es
notwendig wird, den Referenzwert S größer gleich dem Spitzenwert
Yp des Luminanzsignales einzustellen.
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Das Faktorbestimmungsmittel 4 erhält einen
Dämpfungsfaktor
der Farbdifferenzsignale aus dem Luminanzsignal Y, dem Ausgangssignal
Max des Maximalwert-Detektionsmittels 2 und
dem eingestellten Referenzwert S. Der ausgegebene Korrekturfaktor
k wird zwischen 0 und 1 wie folgt bestimmt:
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Wenn Max ≤ S, dann wird bestimmt, daß die konvertierten
RGB-Signale sich innerhalb des Reproduktionsbereiches befinden,
so daß k
= 1. Wenn Max ≥ S,
dann wird k proportional zu der Differenz Max – S abgesenkt. Wenn der Wert
von Y ferner klein ist, werden die Verhältnisse der Amplituden der
Farbdifferenzsignale zu Max als groß bewertet, so daß k um ein
relativ geringen Wert verringert wird. Wenn der Wert groß ist, werden
die Verhältnisse
der Amplituden der Farbdifferenzsignale zu Max als klein bewertet,
so daß k
um einen relativ großen
Wert verringert wird. Das vorliegende Ausführungsbeispiel bestimmt den
Korrekturfaktor k durch die Gleichung (6). k
= (S – Y)/(Max – Y), if
Max > S
k = 1, if Max ≤ S (6)
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Multipliziermittel 5a und 5b beschränken die
Sättigung
durch Multiplizieren jedes der Ausgänge R-Y und B-Y durch den Korrekturfaktor
k, um die beiden Farbdifterenzsignale mit einer identischen Rate
zu dämpfen.
Die Verarbeitung zielt darauf, ein Überlauf der Primärfarbsignale
zu verhindern, ohne den Farbton zu verändern.
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Als nächstes wird die Operation des
vorliegenden Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf 2A und 2B beschrieben, welche ein
Beispiel derart illustrieren, daß ein Überlauf auftritt, wenn ein
Stand der Technik darauf angewendet wird und 3A, 3B und 3C illustrieren dasselbe
Beispiel, bei dem das vorliegende Ausführungsbeispiel angewandt wird.
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2A zeigt
eine Wellenform von Videosignalen, welche erhalten werden, wenn
die Luminanzamplitude des vorstehend angeführten bläulichen Cyan (Y = 0,066, R-Y
= –0,466,
B-Y = 0,284) mit 1,3 multipliziert wird und sich von schwarz bei
t = 0 zu der erhaltenen Farbe bei t = 1 verändert. Die gestrichelte Linie
zeigt die Luminanzänderung
der Farbe an, bevor sie mit 1,3 multipliziert wurde. 2B zeigt die Wellenformen
der umgewandelten Primärfarbsignale
R', G', B'. In diesem Beispiel
ist kein Überlauf
von R' vorhanden,
aber ein Überlauf
von B' ist nach
t = 0,87 vorhanden, da es 1 übersteigt
und ein Überlauf
von G' ist bei t
= 0,96 vorhanden. Die Überlaufsignale
werden wie durch die gestrichelte Linie in 2b gezeigt abgeschnitten.
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Wenn im wesentlichen ein Überlauf
in den Primärfarbsignalen
auftritt, wird nicht nur die Gradation verschlechtert, sondern auch
der Farbton verändert
sich zu einem der funktionalen Farben wie beispielsweise R, G, B,
C, M, Y. In diesem Beispiel verändert
sich bläuliches
Cyan in einen funktionellen Cyan, da das Verhältnis von B zu G ungefähr zu 1
: 1 wird, so daß die
reproduzierte Farbe verzerrt wird.
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3A zeigt
die Ausgabewellenformen des Farbkonvertierungsgerätes gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
Der durch das Referenzwert-Einstellmittel 3 eingestellte
Referenzwert beträgt
1, welcher größer als
der Spitzenwert von 0,866 ist. 3C zeigt
eine Wellenform des Korrekturfaktors k in derselben Zeitperiode. 3B zeigt die Wellenform
des RGB-Signales, welches durch Konvertierung der von dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ausgegebenen Luminanz- und Farbdifferenzsignale in RGB-Signale in
einer späteren
Stufe des Verarbeitungssystemes erhalten wird.
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Der Maximalpegel Max der von dem
RGB-Konvertierungsmittel 1 in 1 ausgegebenen RGB-Signale überschreiten
den Referenzwert S nach t = 0,86 gemäß 2B. Daher gibt das Faktorbestimmungsmittel 4 den
Korrekturfaktor k gemäß 3C basierend auf der Gleichung
(6) des Luminanzsignales Y und des Ausgangssignales Max des Maximalwert-Erfassungsmittels 2 aus.
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Multiplizierer 5A und 5B geben
die Farbdifferenzsignale (R-Y)' und
(B-Y)' durch Multiplizieren
jedes eingegebenen Farbdifferenzsignales R-Y und B-Y gemäß 2A mit dem Korrekturfaktor
k aus. Da der Korrekturfaktor gleicher als 1 nach t = 0,87 ist,
werden die Amplituden von (R-Y)' und
(B-Y)' mit derselben
Rate verringert. Die Raten der Dämpfung
der zwei Farbdifferenzsignale sind die gleichen, so daß der Farbwert
nicht verändert
wird und lediglich die Sättigung
verringert wird.
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Gemäß 3B gezeigt, erreichen die konvertierten
Primärtarbsignale
B', G' und R' das Luminanzsignal
Y nach t = 0,87, so daß die
Effekte der Beschränkung
der Sättigung
klar beobachtet werden.
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Wenn B' separat betrachtet wird, erscheint
ein Überlauf
wie im Stand der Technik vorhanden zu sein, aber dies ist tatsächlich kein Überlauf.
Der Grund dafür
ist, daß während die
Pegel von B' und
G' dann durch die
ursprüngliche
Konvertierung verringert wird, der Pegel von R' erhöht
wird, so daß die
Linearität
der Aggregateluminanz der drei Primärfarben erhalten bleibt. Die
Degradation der Bildqualität
aufgrund des Überlaufes in
der Degradation tritt somit nicht mehr auf. Ferner tritt eine Veränderung
des Farbtones nicht auf, da keine der drei Primärfarben abgeschnitten wird.
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In diesem Beispiel beträgt der Spitzenwert
des Luminanzsignales 0,866 und der Referenzwert S wird auf 1 gesetzt,
so daß die
Beschränkung
der Sättigung
den Amplituden von R',
G', und B' sich bis zu der
Grenze 1 erstrecken und die Sättigung
um 50% reduziert wird. Das vorliegende Ausführungsbeispiel bestimmt den Korrekturfaktor
k, so daß der
verringerte Wert der Sättigung
minimiert wird. Es ist somit hinsichtlich der Wahrnehmung vorzuziehen,
den Referenzwert ein wenig größer als
den Spitzenwert Yp des Luminanzsignales einzustellen, so lange der
dynamische Bereich der Primärfarbsignale
dies erlaubt, da Farben in der Nähe
des Glanzpunktes bzw. des Highlights erhalten werden.
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Wenn der Referenzwert S jedoch so
klein wie der Spitzenwert Yp eingestellt wird und die Amplituden von
R', G', und B' auf den maximalen
Wert von 0,866 begrenzt werden, wird die Sättigung an dem Highlight auf
0 herabgesetzt und die Farbe in der Nähe des Highlights werden dünn, aber
die Effekte der vorliegenden Erfindung, daß ein Überlauf der Gradation nicht
auftritt und sich der Farbton nicht verändert, sind nach wie vor intakt.
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Nachfolgend wird ein weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Farbkonvertierungsgerätes, welches
die Pegel der eingegebenen Lumininanz- und Farbdifferenzsignale
wie in dem ersten Ausführungsbeispiel
beschränkt,
damit die konvertierten RGB-Primärfarbsignale
nicht ihren Farbreproduktionsbereich überschreiten. Dieses Ausführungsbeispiel
zielt auf eine Anwendung einer Ausrüstung, so daß der Farbreproduktionsbereich
der RGB-Primärfarbsignale
nicht durch eine niedrige Begrenzung der RGB-Signale beschränkt wird.
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Diese Beschränkungen tauchen beispielsweise
auf, wenn ein Gerät
Bilder auf einem CRT unter einer hellen Ausleuchtung anzeigt. Aufgrund
der Reflektion des Ausleuchtungslichts auf der Oberfläche der
CRT kann die Dunkelheit unterhalb dem Pegel der Reflektion nicht
dargestellt werden, so daß das
RGB-Licht unterhalb dieses Pegels effektiv abgeschnitten wird. Dunklere
Abschnitte des dynamischen Bereiches wird in einem Hardcopierer
aufgrund der Beschränkung
der Tintendichte beschränkt.
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Zweites bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
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Gemäß 4 bezeichnet das Bezugszeichen 11 ein
RGB-Konvertierungsmittel, welches Luminanz- und Farbdifferenzfarbsignale
in RGB-Signale konvertiert. 12 bezeichnet ein Minimalwert-Detektionsmittel,
welches den Minimalwert der eingegeben RGB-Signale für jedes
Pixel auswählt
und ausgibt. 13 bezeichnet ein Referenzwert-Einstellmittel,
welches einen zulässigen
Minimalpegel der RGB-Signale einstellt. 14 bezeichnet ein
Faktorbestimmungsmittel, welches einen Korrekturfaktor aus dem durch
das Referenzwert-Einstellmittel 13 eingestellte Referenzwert,
dem von dem Minimalwert-Detektionsmittel 12 ausgegeben
Minimalwert und dem Luminanzsignal berechnet. 15a und 15b stellen
Multipliziermittel dar, welche jedes der zwei Farbdifferenzsignale
mit dem Korrekturfaktor multipliziert.
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Das Minimalwert-Detektionsmittel 12 gibt
den Minimalwert der konvertierten Primärfarbsignale R, G und B jedes
Mal entsprechend jedem Pegel aus. Das Minimalwert-Detektionsmittel 12 kann ähnlich dem
Maximalwert-Detektionsmittel 2, wie oben beschrieben, aufgebaut
sein.
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Der minimale Spitzenwert des eingegebenen
Luminanzsignales wird mit Ym bezeichnet. Wenn die Sättigung
bei dem minimalen Spitzenwert 0 beträgt, werden die Werte der zwei
Farbdifferenzsignale auf 0 gesetzt, so daß R = G = B = Ym in diesem
Punkt ist. Wenn der Spitzenwert mit einer Farbe meliert ist, dann
ist zumindest einer der R-, G- und B-Werte geringer als der minimale
Spitzenwert Ym, so daß das
Ausgangssignal des Minimalwert-Detektionsmittels 12 immer
kleiner gleich Ym an dem minimalen Spitzenpunkt ist.
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Das Referenzwert-Einstellmittel 13 ist
ein Mittel zum Einstellen eines Zielwertes, welches den minimalen
Pegel der konvertierten RGB-Signales beschränkt, um ein Überlauf
der Primärfarbsignale
zu verhindern. Die vorliegende Erfindung senkt die minimalen Werte
der RGB-Signale in der Nähe
des minimalen Spitzenwertes Ym des Luminanzsignales durch Dämpfung der
Farbdifterenzpegel ab, so daß es
notwendig ist, den Referenzwert S bei einem Wert von kleiner gleich
dem minimalen Spitzenwert Ym des Luminanzsignales einzustellen.
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Das Faktorbestimmungsmittel 14 erhält ein Dämpfungsfaktor
der Farbdifferenzsignale aus dem Luminanzsignal Y, dem Ausgangssignal
Min des Minimalwert-Detektionsmittels 12 und
dem eingestellten Referenzwert S. Der ausgegebene Korrekturfaktor
k wird zwischen 0 und 1 wie folgt bestimmt:
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Wenn Min ≥ S, dann werden die konvertierten
RGB-Signale als sich innerhalb des Reproduktionsbereiches befindlich
bewertet, so daß k
= 1. Wenn Min < S,
dann wird k proportional zu der Differenz S – Min abgesenkt. Das vorliegende
Ausführungsbeispiel
bestimmt den Korrekturfaktor k durch die Gleichung (7). k = (Y – S)/(Y – Min),
if Min < S;
k = 1, if Min ≥ S (7)
-
Die ausgegebenen Farbdifferenzsignale
werden durch das Multiplikationsmittel 15a und 15b erhalten, welche
jedes der Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y mit dem Korrekturfaktor
k multipliziert, um die Sättigung durch
Dämpfung
der beiden Farbdifferenzfarbsignale mit einer identischen Rate zu
beschränken.
Diese Verarbeitung kann einen Überlauf
in dunkleren Komponenten der Primärfarbsignale verhindern, ohne
dabei den Farbton zu verändern.
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Die Degradation der Bildqualität aufgrund
des Überlaufes
der Gradation tritt somit nicht auf. Da keine der drei Primärfarbsignale
abgeschnitten wird, tritt ferner keine Veränderung des Farbtones auf.
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Drittes bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
-
Als nächstes wird das dritte Ausführungsbeispiel
beschrieben. 5 zeigt
ein Blockschaltbild eines Farbkonvertierungsgerätes, welches die Pegel der
eingegebenen Luminanz- und Farbdifferenzsignale wie in dem ersten
und zweiten Ausführungsbeispiel
beschränkt,
um die konvertierten RGB-Primärfarbsignale
nicht über ihren
Farbreproduktionsbereich hinaus zu erstrecken. Dieses Ausführungsbeispiel
zielt auf eine Anwendung einer Ausrüstung, so daß der Farbreproduktionsbereich
der RGB-Primärfarbsignale
durch die untere und obere Begrenzung der RGB-Signale beschränkt wird.
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Diese Beschränkung erfolgt beispielsweise
wenn ein Gerät
Bilder unter einer hellen Ausleuchtung auf einem CRT anzeigt, welches
eine obere Begrenzung des Luminanzpegels aufweist. Die Beschränkung tritt ebenfalls
bei einem Drucker auf, der keine Farben reproduzieren kann, welche
dunkler als die Tintenintensität oder
heller als die Helligkeit des Druckpapieres ist.
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In 5 bezeichnet 21 ein
RGB-Konvertierungsmittel, welches Luminanz- und Farbdifferenzsignale in
RGB-Signale umwandelt. 22 bezeichnet ein Maximalwert-Detektionsmittel,
welches den Maximalwert des eingegebenen RGB-Signale für jeden
Pixel auswählt. 23 bezeichnet
ein Maximalreferenzwert-Einstellmittel, welches einen zulässigen Maximalpegel
der RGB-Signale einstellt. 24 bezeichnet ein erstes Faktorbestimmungsmittel,
welches den ersten Korrekturfaktor aus dem durch das Maximalreferenzwert-Einstellmittel 23 eingestellten
Maximalreferenzwert, dem von dem Maximalwert-Detektionsmittel 22 ausgegebenen
Maximalwert und dem Luminanzsignal berechnet. 25 bezeichnet
ein Minimalwert-Detektionsmittel, welches den minimalen Wert der
eingegebenen RGB-Signale für
jedes Pixel auswählt. 26 bezeichnet
ein Minimumreferenzwert-Einstellmittel, welches einen zulässigen minimalen
Pegel der RGB-Signale einstellt. 27 bezeichnet ein zweites
Faktorbestimmungsmittel, welches einen zweiten Korrekturfaktor aus
dem durch das Minimumreferenzwert-Einstellmittel 26 eingestellten
Minimumreferenzwert, dem durch den Minimumwert-Detektionsmittel 25 ausgegebenen
Minimalwert und dem Luminanzsignal berechnet. 28 bezeichnet
ein Faktorauswahlmittel, welches den kleineren Wert des ersten und
zweiten Korrekturfaktors auswählt
und ausgibt. 29a und 29b stellen Multiplikationsmittel
dar, welche jeweils die beiden Farbdifferenzsignale mit dem Ausgang
des Faktorauswahlmittels 28 multipliziert.
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Der Maximal- und Minimalspitzenwert
des eingegebenen Luminanzwertes wird jeweils als Yp und Ym bezeichnet.
Dann ist der Ausgang Max des Maximalwert-Detektionsmittel 22 immer größer gleich
Yp an dem maximalen Spitzenwert, und die Ausgabe Min des Minimalwert-Detektionsmittels 25 ist
immer kleiner gleich Ym an dem minimalen Spitzenpunkt. Es ist notwendig,
daß das
Maximumreferenzwert-Einstellmittel 23 einen ersten
Referenzwert S1 nicht kleiner als Yp einstellt und das Minimumreferenzwert-Einstellmittel 26 einen zweiten
Referenzwert S2 nicht größer als
Ym einstellt.
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Das erste Faktorbestimmungsmittel 24 und
das zweite Faktorbestimmungsmittel 27 berechnen jeweils die
ersten und zweiten Korrekturfaktoren durch die Gleichungen (6) und
(7).
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Das Faktorauswahlmittel 28 wählt den
kleineren Wert des ersten und zweiten Korrekturfaktor k1 und k2
aus und gibt diesen aus. Die Verstärkungen der Farbdifferenzen
werden hierdurch derart bestimmt, daß sowohl die untere als auch
die obere Begrenzungen des Farbreproduktionsbereiches von RGB-Signale
erfüllt werden.
Es sei angemerkt, daß beide
der Korrekturfaktoren generell für
jede Farbe funktionieren. Für
klares Magenta beispielsweise überschreitet
R und B einen zulässigen
maximalen Pegel und G fällt
unter den zulässigen
minimalen Pegel zur gleichen Zeit. Um die konvertierten RGB-Signale
innerhalb des Reproduktionsbereiches zu lokalisieren, ist es notwendig,
den Korrekturfaktor k1 zu erhalten, welcher erlaubt, daß R und
B nicht größer als
der zulässige
maximale Pegel und der Korrekturfaktor k2 ist, welcher erlaubt,
daß G
nicht kleiner als der zulässige
minimale Pegel eingestellt wird. Dann werden die konvertierten RGB-Signale
innerhalb des Reproduktionsbereiches durch Einstellen des kleineren
Wertes von k1 und k2 als Farbdifferenzverstärkung lokalisiert.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel
ermöglicht
eine Ausrüstung,
welche die Beschränkungen
des Farbreproduktionsbereiches in der oberen und unteren Begrenzung
einhält,
um einen Überlauf
der Farbreproduktion ohne Veränderung
des Farbtones für
Farben mit helleren Komponenten oder dunklen Komponenten oder beides
zu verhindern. Die Gradation der Bildqualität aufgrund des Überlaufs
in der Gradation tritt nicht auf und eine Konvertierung von natürlichen
Farben wird realisiert.
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Viertes bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
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Als nächstes wird ein viertes Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben. 6 zeigt
ein Blockschaltbild eines Farbkonvertierungsgerätes, welches die Pegel der
eingegebenen Luminanz- und Farbdifferenzsignale beschränkt, damit
die konvertierten RGB-Primärfarbsignale
nicht ihren Farbreproduktionsbereich überschreiten. Dieses Ausführungsbeispiel
zielt darauf, eine Ausrüstung
derart anzuwenden, daß der
Farbreproduktionsbereich der RGB-Farbsignale sowohl durch eine unteren
als auch durch eine obere Begrenzung der RGB-Signale beschränkt wird.
Ein weiteres Merkmal des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist es, daß es die
gewünschte
Farbkonvertierung durchführen
kann, ohne die Luminanz- und
Farbdifferenzsignale in Primärfarbsignale
zu konvertieren.
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In 6 bezeichnet 31 ein
Farbdifferenz-Konvertierungsmittel, welches ein weiteres Farbdifferenzsignal
G-Y aus den Farbdifferenzsignalen R-Y und B-Y erzeugt. 32 bezeichnet
ein Maximumwert-Detektionsmittel, welches den maximalen Wert Cmax
der drei Farbdifferenzsignale für
jedes Pixel auswählt
und ausgibt. 33 bezeichnet ein Maximalreferenzwert-Einstellmittel,
welches einen zulässigen
Maximalpegel S1 der RGB-Signale einstellt. 34 bezeichnet
ein erstes Faktorbestimmungsmittel, welches einen ersten Korrekturfaktor
k1 aus dem durch das Maximalreferenzwert-Einstellmittel 33 eingestellte
Maximalreferenzwert S1, dem von dem Maximalwert-Bestimmungsmittel 32 ausgegebenen
Maximalwert Cmax und dem Luminanzsignal berechnet. 35 bezeichnet
ein Maximalwert-Detektionsmittel, welches den minimalen Wert Cmin
der drei Farbdifferenzsignale für
jedes Pixel auswählt
und ausgibt. 36 bezeichnet ein Minimalreferenzwert-Einstellmittel,
welches einen zulässigen
minimalen Pegel S2 der RGB-Signale einstellt. 37 bezeichnet
ein zweites Faktorbestimmungsmittel, welches einen zweiten Korrekturfaktor
k2 aus dem durch den Minimalreferenzwert-Einstellmittel 36 eingestellten
minimalen Referenzwert S2, dem von dem Minimalwert-Detektionsmittel 35 ausgegebenen
minimalen Wert Cmin und dem Luminanzsignal berechnet wird. 38 bezeichnet
ein Faktorauswahlmittel, welches den kleineren Wert k des ersten
und zweiten Korrekturfaktors k1 und k2 auswählt und ausgibt. 39a und 39b stellen Multiplikationsmittel
dar, welches jede der ursprünglichen
zwei Farbdifferenzsignale mit dem obigen Korrekturfaktor multipliziert.
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Als nächstes wird der Betrieb des
vorliegenden Ausführungsbeispiels
beschrieben. Für
ein Eingabesignal aus einem Luminanzsignal und zwei Farbdifferenzsignalen
erzeugt die Farbdifferenz Konvertierungsmittel 31 ein drittes
Farbdifferenzsignal G-Y aus R-Y und B-Y durch die Gleichung (2)
gemäß dem NTSC-System.
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Die Farbdifferenzsignale können positive
oder negative Werte darstellen, so daß das Maximalwert-Detektionsmittel 32 und
das Minimalwert-Detektionsmittel 35 ein Vergleich der Werte
mit Vorzeichen vornimmt und jeweils die Maximum- und Minimumwerte
der drei Farbdifferenzsignale für
jedes Pixel detektiert.
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Das Maximalreferenzwert-Einstellmittel 33 und
das Minimalreferenzwert-Einstellmittel 36 sind
Mittel zum Einstellen eines Zielwertes, welcher den maximalen Pegel
und den minimalen Pegel der konvertierten RGB-Signale beschränkt, um
einen Überlauf
der Primärfarbsignale
zu verhindern.
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Das erste Faktorbestimmungsmittel 34 erhält einen
ersten Korrekturfaktor k1, welcher einen Dämpfungsfaktor der Farbdifferenzsignale
aus dem Luminanzsignal Y, dem Ausgangssignal Cmax des Maximalwert-Detektionsmittels 32 und
dem maximalen Referenzwert S1 bestimmt. Das zweite Faktorbestimmungsmittel 37 erhält einen
zweiten Korrekturfaktor k2, welcher einen Dämpfungsfaktor der Farbdifferenzsignale
aus dem Luminanzsignal Y, dem Ausgangssignal Cmin des Minimalwert-Detektionsmittels 35 und
dem minimalen Referenzwert S2 bestimmt.
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Der von dem ersten Faktorbestimmungsmittel 34 ausgegebene
erste Korrekturfaktor k1 nimmt einen Wert zwischen 0 und 1 an und
der Wert wird wie folgt bestimmt: Wenn der maximale Wert Cmax der
drei Farbdifferenzsignale größer als
die Differenz zwischen dem maximalen Referenzwert S1, welcher einem
zulässigen
maximalen Pegel der RGB-Signale entspricht und der Luminanzwert
Y ist, dann wird der Wert von k1 proportional zu dieser Differenz
reduziert, ansonsten ist der Wert von k1 fixiert auf 1. Das vorliegende
Ausführungsbeispiel
berechnet den Wert von k1 durch die Gleichung (8). k1
= (S1 – Y)/C
max, if Y + C max > S1;
k1 = 1, if Y + C max ≤ S1 (8)
-
Wenn auf ähnliche Weise die Amplitude
des minimalen Wertes Cmin der drei Farbdifferenzsignale größer als
die Differenz zwischen dem minimalen Referenzwert S2 und dem Luminanzwert
Y ist, dann wird der von dem zweiten Faktorbestimmungs mittel 37 ausgegebene
zweite Korrekturfaktor k2 proportional zu der Differenz reduziert,
ansonsten wird der Wert von k2 auf 1 fixiert. Das vorliegende Ausführungsbeispiel
berechnet den Wert von k2 durch die Gleichung (9). k2
= (Y – S2)/(–C min),
if Y + C min < S2;
k2 = 1, if Y + C min ≥ S2 (9)
-
Die beiden obigen Korrekturfaktoren
werden unabhängig
voneinander bestimmt. Wenn beispielsweise der R-Wert maximal ist
und der G-Wert minimal für
einen Pixel der RGB-Signale entsprechend der Luminanz- und Farbdifferenzsignale
ist und wenn der R-Wert größer als
S1 und der G-Wert unter S2 ist, dann werden sowohl k1 als auch k2
kleiner als 1. Das vorliegende Ausführungsbeispiel gibt den kleineren
Wert von k1 und k2 als einen Korrekturfaktor aus, um einen Überlauf
der oberen und unteren Begrenzung zu verhindern. Das Faktorauswahlmittel 38 wählt daher
den kleineren Wert k aus dem ersten und zweiten Korrekturfaktor
k1 und k2 aus und gibt diesen Wert aus.
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Die Multipliziermittel 39a und 39b geben
Bildsignale ohne Überlauf
durch Multiplizieren jedes der Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y
mit dem Korrekturfaktor k aus, um die Sättigung durch Dämpfung der
beiden Farbdifferenzsignale mit einer identischen Rate zu beschränken. Durch
diesen Betrieb kann das vorliegende Ausführungsbeispiel einen Überlauf
in der Farbreproduktion in Primärfarbsignalen
verhindern, ohne den Farbton zu verändern, so daß das vorliegende
Ausführungsbeispiel
die konvertierten Primärfarbsignale
innerhalb ihres Farbreproduktionsbereiches lokalisiert, wodurch
eine natürliche
Farbreproduktion und Gradationsreproduktion erhalten wird.
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Ähnlich
wie in den ersten beiden Ausführungsbeispielen
kann eine Komposition konstruiert werden, welche lediglich eine
obere Beschränkung
der Primärfarbsignale
oder lediglich eine untere Beschränkung der Primärfarbsignale,
in Abhängigkeit
der Anforderungen für
die verwendete Ausrüstung
berücksichtigt.
Lediglich der durch das Maximalwert-Detektionsmittel 32 bestimmte
erste Korrekturfaktor k1 und das erste Faktorbestimmungsmittel 34 kann
direkt an die Multiplikationsmittel 39a und 39b eingegeben
werden. Oder lediglich der durch den Minimalwert-Detektionsmittel
35 bestimmte
zweite Korrekturfaktor k2 und das zweite Faktorbestimmungsmittel 73 kann
direkt in die Multiplikationsmittel 39a und 39b eingegeben
werden. In diesen Fällen
ist das Faktorauswahlmittel 38 offensichtlich nicht notwendig.
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Fünftes bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
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Als nächstes wird ein fünftes Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben. 7 zeigt
ein Blockschaltbild eines Farbkonvertierungsgerätes, welches die Pegel der
eingegebenen Luminanz- und Chromasignale des gleichförmigen Farbraumes
L*u*v* beschränkt,
damit die konvertierten RGB-Farbsignale nicht ihren Farbreproduktionsbereich überschreiten.
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In 7 bezeichnet 61 ein
RGB-Konvertierungsmittel, welches ein Helligkeitssignal L* und Chromasignale
u*, v* in RGB-Signale umwandelt. 62 bezeichnet ein Maximalwert-Detektionsmittel,
welches den Maximalwert der drei RGB-Signale zu jedem Zeitpunkt
entsprechend jedem Pixel bestimmt. 63 bezeichnet ein Referenzwert-Einstellmittel, welches
einen zulässigen
maximalen Pegel der RGB-Signale einstellt. 66 bezeichnet ein
Verstärkungssteuermittel,
welches den Dämpfungsfaktor
der Chromapegel durch Vergleichen des Ausgangssignales Max des Maximalwert-Detektionsmittels 62 mit
dem Referenzwert S steuert, welches von dem Referenzwert-Einstellwert 63 ausgegeben
wird. 67a und 67b bezeichnen Multiplikationsmittel,
welche die Amplituden der Chromasignale u* und v* mit einer identischen
Rate dämpfen.
-
Das Ziel des vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist ähnlich
dem der vorherigen Ausführungsbeispiele, aber
gestaltet sich als schwierig, einen Korrekturfaktor zu erhalten,
durch den Chromavektoren multipliziert werden können, um die Sättigung
zu reduzieren, da die Beziehungen zwischen den Luminanz- und Chromasignalen
und den RGB-Signalen wie in den Gleichungen (10), (11) und (12)
gezeigt, nicht linear sind. X = 0,607·R + 0,173·G + 0,201·B,
Y = 0,299·R
+ 0,586·G
+ 0,115·B,
Z = 0,066·G + 1,116·B (10)
L* = 116·(Y/Yn)1/3 – 16, if
Y/Yn > 0,008856,
u* = 13·L*·(u'–un'),
v* = 13·L*·(v'–vn') (11)
u' =
4·X/(X
+ 15·Y
+ 3·Z)
v' =
9·Y/(X
+ 15·Y
+ 3·Z)
un' = 0,2009, vn' = 0,4609, if C light source (12)
-
Daher erhält das vorliegende Ausführungsbeispiel
einen optimalen Dämpfungsfaktor
für Chromavektoren
durch eine Rückkoppelungsschleife
mit RGB-Konvertierungsmittel 61,
Maximalwert-Detektionsmittel 62, Verstärkungssteuermittel 66 und
Multipliziermitteln 67a und 67b.
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Der Betrieb des Verstärkungssteuermittels 66 ist
nachfolgend unter Bezugnahme auf das Flußablaufdiagramm von 8 beschrieben. Zunächst initialisiert
Schritt 201 den Korrekturfaktor auf 1 für einen Pixel. Als nächstes gibt
Schritt 202k an die Multipliziermittel 67a und 67b aus,
welche u*', v*' ausgeben. Unter
Verwendung dieser Werte geben das RGB-Konvertierungsmittel 61 und
das Maximalwert-Detektionsmittel 62 den maximalen
Wert Max der RGB-Signale entsprechend des derzeitigen Wert von k
aus. Schritt 203 liest diesen Wert Max und Schritt 204 vergleicht
den Wert Max mit dem Referenzwert S, welcher durch das Referenzwert-Einstellmittel 63 gegeben
ist. Wenn Max ≤ S,
dann endet der Fluß hinsichtlich
der konvertierten RGB-Signale als reproduzierbar. Wenn Max > S, dann verkleinert
der Schritt 205 den Wert von k um einen kleinen Wert und
springt auf Schritt 202 zurück. Durch diese Operation wird
Max kleiner gleich als S nachdem die Rückkoppelungsschleife verlassen
worden ist, so daß das
konvertierte RGB-Signal innerhalb des Farbreproduktionsbereiches
lokalisiert wird.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel
kann ebenfalls auf das lineare Luminanz- und Farbdifferenzsystem
angewendet werden. Damit der Korrekturfaktor schnell auf den gewünschten
Wert konvergiert, kann ferner das Partitionssuchverfahren, das Newtonverfahren
oder andere bekannte Suchverfahren angewendet werden. Ferner kann
ein analoges Rückkoppelungssystem
verwendet werden.
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In Abhängigkeit der verwendeten Ausrüstung kann
eine ähnliche
Komposition ebenfalls für
eine niedrigere Begrenzung des Farbreproduktionsbereiches der Primärfarbsignale
wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen
konstruiert werden.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel
verwendet Luminanz- und Chromasignale des L*u*v*-Farbraumes, aber
diese Komposition kann auf eine Ausrüstung angewendet werden, welche
irgendwelche Luminanz- und Chromasignale insbesondere Luminanz-
und Farbsignale von L*a*b* verwendet.
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Sechstes bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
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Als nächstes wird ein sechstes Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben. 9 zeigt
ein Blockschaltbild eines Farbkonvertierungsgerätes, welches die Pegel der
eingegebenen Luminanz- und Chromasignale beschränkt, um die konvertierten RGB-Primärfarbsignale
innerhalb ihres Farbreproduktionsbereiches zu halten, welches sowohl
eine untere als auch eine obere Begrenzung aufweist.
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In 9 bezeichnet 71 ein
RGB-Konvertierungsmittel, welches ein Helligkeitssignal L* und Chromasignale
u*, v* in RGB-Signale umwandelt. 72 bezeichnet ein Maximalwert-Detektionsmittel,
welches den maximalen Wert der RGB-Signale zu jedem Zeitpunkt entsprechend
jedem Pixel erfaßt
und ausgibt. 73 bezeichnet ein Maximalreferenzwert-Einstellmittel,
welches einen zulässigen
maximalen Pegel der RGB-Signale
einstellt. 74 bezeichnet ein Minimalwert-Detektionsmittel,
welches den Minimalwert der drei RGB-Signale zu jedem Zeitpunkt
entsprechend jedem Pixel erfaßt
und ausgibt. 75 bezeichnet ein Minimalreferenzwert-Einstellmittel,
welches einen zulässigen
minimalen Pegel der RGB-Signale einstellt. 76 bezeichnet
ein Verstärkungssteuermittel,
welches den Dämpfungsfaktor
der Chromapegel durch Vergleichen des Ausgangssignales Max des Maximalwert-Detektionsmittel 72,
des von dem Maximalreferenzwert-Einstellmittel ausgegebenen Maximalreferenzwert
S1, des Ausgangssignales Min des Minimalwert-Detektionsmittel 74 und
des von dem Minimalreferenzwert-Einstellmittel 75 ausgegebenen
Minimalreferenzwerts S2 steuert. 77a und 77b stellen
Multiplikationsmittel dar, welche die Amplitude der Chromasignale
u* und v* mit einer identischen Rate dämpfen.
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Da die Beziehungen zwischen den Luminanz-
und Chromasignalen und den RGB-Signalen
wie durch die Gleichung (10), (11) und (12) gezeigt, nicht linear
sind, erhält
das vorliegende Ausführungsbeispiel
einen optimalen Dämpfungsfaktor
für Chromavektoren
durch eine Rückkoppelungsschleife
mit dem RGB-Konvertierungsmittel 71, dem Maximalwert-Detektionsmittel 72,
dem Minimalwert-Detektionsmittel 74, dem Verstärkungssteuermittel 76 und
den Multipliziermitteln 77a, 77b.
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Als nächstes wird der Betrieb des
Verstärkungssteuermittels 76 nachfolgend
unter Bezugnahme auf das Flußablaufdiagramm
in 10 beschrieben. Die
erste Schleife in dem Flußablaufdiagramm
ist dieselbe gemäß 8 und die zweite Schleife
in dem Flußablaufdiagramm
startet mit dem durch die erste Schleife bestimmten Dämpfungsfaktor
k. Nachdem die erste Schleife überwunden
wurde, gibt Schritt 306 dem Korrekturfaktor k an die Multiplikationsmittel 77a und 77b aus,
welche u*', v*' ausgeben. Unter
Verwendung dieser Werte geben das RGB-Konvertierungsmittel 71 und
das Minimalwert-Detektionsmittel 74 den minimalen Wert
Min der RGB-Signale
entsprechend dem derzeitigen Wert von k aus. Schritt 307 liest
diesen Wert Min und Schritt 308 vergleicht den Wert Min
mit dem minimalen Referenzwert S2, welcher durch das minimale Referenzwert-Einstellmittel 75 gegeben
ist. Wenn Min ≥ S2,
dann endet der Fluß hinsichtlich
der konvertierten RGB-Signale als reproduzierbar. Wenn Min < S, dann reduziert
Schritt 309 den Wert von k um einen kleinen Wert und springt auf
Schritt 306 zurück.
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Nachdem diese zweite Rückkoppelungsschleife überwunden
wurde, wird der Wert Max immer kleiner gleich S1 und Min wird immer
größer gleich
S2, so daß die
konvertierten RGB-Signale innerhalb des Farbreproduktionsbereiches
lokalisiert werden.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel
kann ebenfalls auf das lineare Luminanz- und Farbdifferenzsystem
angewendet werden. Um den Korrekturwert schnell auf einen gewünschten
Wert konvergieren zu lassen, kann ferner das Partitionssuchverfahren,
das Newtonsuchverfahren oder andere bekannte Suchverfahren angewendet
werden. Ferner kann ein analoges Rückkoppelungssystem verwendet
werden.
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Siebtes bevorzugtes
Ausführungsbeispiel
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Als nächstes wird ein siebtes Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung nachstehend beschrieben. Das Farbkonvertierungsgerät gemäß der vorliegenden
Erfindung arbeitet in diesem Ausführungsbeispiel am effektivsten.
Das Ausführungsbeispiel
als Ganzes erlaubt die Einstellung der Helligkeit und des Kontrastes
sowie die Einstellung eines Farbtones und der Sättigung in Luminanz- und Farbdifferenzsignalen,
ohne einen Überlauf
oder eine Verschlechterung der Gradation zu bewirken.
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11 zeigt
ein Blockschaltbild des vorliegenden Ausführungsbeispiels. In 11 bezeichnet 80 ein Gradationskonvertierungsmittel,
welches die Gradation des eingegebenen Videosignales durch eine
Nachschlagetabelle konvertiert. 81 bezeichnet ein Matrixmittel,
welches eine 2 × 2
Matrixoperation auf die Farbdifferenzsignale anwendet, um den Farbton
und die Sättigung
zu justieren. 82 bezeichnet ein Farbkonvertierungsmittel,
welches das durch das Gradationskonvertierungsmittel 80 erhaltene
Luminanzsignal und die durch das Matrixmittel 81 erhaltenen
Farbdifferenzsignale in Luminanz- und Farbdifferenzsignale umwandelt, so
daß die
konvertierten RGB-Signale nicht den Farbreproduktionsbereich überschreiten.
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Zur Beschreibung wird angenommen,
daß das
Farbkonvertierungsmittel 82 gemäß 5 aufgebaut ist. Ferner wird ein Fall
berücksichtigt,
bei dem der Farbreproduktionsbereich der RGB-Signale durch sowohl eine
untere als auch eine obere Begrenzung beschränkt ist. In diesem Fall, wie
in den vorherigen Ausführungsbeispielen
beschrieben, bestimmt das Maximalreferenzwert-Einstellmittel 23 des
Farbkonvertierungsmittels 82 einen maximalen Referenzwert
S1 und das Minimalreferenzwert-Einstellmittel 26 bestimmt
einen minimalen Referenzwert S2.
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Als nächstes wird der Betrieb des
Gradationskonvertierungsmittels 80 unter Bezugnahme auf 12 beschrieben, welches
ein Beispiel der Charakteristik bzw. der Kennlinie der Gradationskonvertierung
darstellt. In 12 bezeichnet
Ypeak einen Spitzenwert eines eingegebenen
Luminanzsignales. Das vorliegende Ausführungsbeispiel stellt die Charakteristik
der Gradationskonvertierung in Abhängigkeit von dem Ypeak,
welches durch ein nicht in 11 gezeigtes
Mittel gemessen wird, so oft ein, wie ein Videosignal eines Standbildes
eingegeben wird. Die Charakteristik bzw. die Kennlinie der Gradationskonvertierung
dient als ein AGC (automatische Verstärkungssteuerung). Ferner wird
der Ausgangsluminanzwert Y' in
der Gradationskonvertierung zwischen den unteren und oberen Pegeln
YA und YB beschränkt,
welche, wie nachstehend beschrieben, unabhängig von dem eingegebenen Signal
bestimmt werden. Eine S-förmige
charakteristische Kurve, welche die Verschlechterung der Gradation
in einem geringeren Umfang bewirkt, wird ausgewählt. Das Gradationskonvertierungsmittel 80 stellt
die unteren und oberen Pegel YA und YB ein, so daß YA ≤ S1 und YB ≥ S2 für den Maximalreferenzwert
S1 und den Minimalreferenzwert S2 der Farbkonvertierung. Wie oben
in den anderen Ausführungsbeispielen
beschrieben, verhindert diese Einstellung einen Überlauf der Farbreproduktion
für alle Farben
durch Begrenzung der Sättigung.
Insbesondere treten keine Probleme auf, selbst wenn das Matrixmittel 81 den
Farbton und die Sättigung
verändert.
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Das Matrixmittel 81 führt eine
2 × 2
Matrixoperation durch, welche durch die Gleichung (3) definiert
ist und der Farbton und die Sättigung
werden durch die Werte der vier Koeffizienten a0, a1, a2 und a3
der Gleichung (3) eingestellt. Die Koeffizienten a0, a1, a2 und
a3 werden vorab berechnet und durch ein Mittel entsprechend der
Gleichung (4) eingestellt, welches nicht in 11 gezeigt ist, wobei h einen Faktor
darstellt, welcher die Sättigung
erhöht,
insbesondere wenn h > 1,
dann wird die Sättigung
erhöht
und wenn h < 1,
dann wird die Sättigung
verkleinert. Der Parameter w stellt einen Faktor dar, welcher den
Farbwert rotiert insbesondere wenn w ≠ 0, dann rotiert der gesamte
Farbton in der Chromatizitätsebene.
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Aufgrund des Betriebes der Gradationskonvertierungsmittels 80 ist
das Farbkonvertierungsgerät
gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
anwendbar, ohne einen Überlauf
der Farbreproduktion zu bewirken, selbst wenn die Maximal- und Minimalpegel
des eingegebenen Luminanzsignals nicht bekannt sind.
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Wenn der Farbton und die Sättigung
der Farbdifferenzsignale ferner eingestellt wird, tritt üblicherweise ein Überlauf
der Farbreproduktion in den Primärfarbsignalen
auf, welches als ein Problem gemäß dem Stand der
Technik beschrieben wurde. Eine Farbeinstellung kann jedoch frei
durch das Farbkonvertierungsgerät
gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
durchgeführt
werden, ohne einen Überlauf
der Farbreproduktion oder eine Verschlechterung der Gradation oder
des Farbtones zu bewirken.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel
hat einen Fall gezeigt, bei dem die Farbkonvertierung sehr effektiv
durchgeführt
wird, aber das Farbkonvertierungsgerät arbeitet gut bei einer Farbkonvertierung
zwischen jeglichen Formen von Farbsignalen mit unterschiedlichen
Farbreproduktionsbereichen.
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Ferner kann die Komposition gemäß allen
anderen Ausführungsbeispielen
für das
Farbkonvertierungsmittel 82 des vorliegenden Ausführungsbeispiels
verwendet werden.
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Das Farbkonvertierungsgerät gemäß der vorliegenden
Erfindung verhindert sicher die Degradation der Bildqualität wie beispielsweise
ein Überlauf
der Gradation, ein Überlauf
der Farbreproduktion und begleitende Veränderungen des Farbtones aufgrund
unterschiedlicher Reproduktionsbereiche der Farbreproduktion, welche
bei einer Umwandlung zwischen verschiedenen Formen von Farbsignalen
auftritt. Die vorliegende Erfindung beschränkt selektiv die Sättigung
lediglich für
diejenigen Farben, welche konvertierte Farbsignale nicht reproduzieren
können
und erlaubt eine wahrnehmbare natürliche und minimale Änderungen
der Sättigung.
Dementsprechend verhindert die vorliegende Erfindung ein Überlauf
der Farbreproduktion ohne irgendwelche unnatürliche Änderungen der Gradation oder
des Farbtones, um konvertierte Farbsignale innerhalb ihres Farbreproduktionsbereiches
zu lokalisieren, wodurch eine natürliche Reproduktion der Farben
und der Gradation erhalten wird. Das obige Farbkonvertierungsgerät kann ferner
mit einem Gradationskonvertierungsmittel für Luminanzsignale kombiniert
werden, um die obigen Effekte unabhängig der eingegebenen Signale zu
erreichen. Wenn insbesondere eingegebene Farbsignale Farbdifterenzsignale
darstellen, dann wird die benötigte
Schaltung ohne ein Rückkoppelungssystem
konstruiert.
