【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマテレビの映像信号処理回路に関し、特に映像信号の輝度レベルの制御に関する映像信号処理回路である。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマディスプレイはガス放電により発生した紫外線によって、蛍光体を励起発光させることにより表示するディスプレイであり、薄型構造でちらつきがなく表示コントラスト比が大きいなどの特徴があり、大画面テレビや情報表示装置などへ応用が期待されている。プラズマディスプレイの階調表現は、１つのフレームを複数のサブフィールドに分割し、プラズマ発光をさせるための維持パルス数をサブフィールド毎に異ならせ、それぞれのサブフィールドの組み合わせによって行われる。従って、各サブフィールドの維持パルス数の比を、例えば１：２：４：８：１６：３２：６４：１２８にすると、２５６階調を表現することができる。このような複数のサブフィールドを高速で連続して表示し、視覚の積分効果を利用することで多階調の画像を再現することができる。
【０００３】
プラズマディスプレイの発光効率はあまり高くないため、パネル全面で明るい表示となり、平均輝度レベルが高い場合に大きな電力が必要となり、消費電力が増加する。そこで、プラズマディスプレイでは、従来よりこの消費電力の増加を抑制するために、画面全体の平均輝度レベルを検出し、それに応じて各サブフィールドの維持パルス数を変化させる制御方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。なお、特許文献１では、この制御方法を行っている回路を「駆動条件制御回路」と称している。図１２はその制御方法を適用した従来のプラズマディスプレイの駆動のための構成を示している。
【０００４】
図１２において、プラズマディスプレイに入力された映像信号は、映像信号処理回路１０１によりプラズマディスプレイ用の信号に変換される。変換された信号は、平均輝度検出回路１０２に入力し、画面全体の輝度レベルが演算される。この演算結果に基づいて、維持パルス数制御回路１０４では、入力映像信号の平均輝度レベルが低い場合、維持パルス数を増やして輝度を上昇させ、逆に平均輝度レベルが高い場合、維持パルス数を減らして輝度を制限する。この結果、平均輝度レベルが高い場合の消費電力を抑えつつ高いピーク輝度を得られるように各サブフィールドの維持パルス数がフレーム毎に制御される。
【０００５】
また映像信号処理回路１０１の出力信号はサブフィールド制御回路１０３に入力し、サブフィールド制御回路１０３及び維持パルス数制御回路１０４からの出力信号が駆動制御部１０５に入力され、プラズマディスプレイパネル１０６のデータ電極ドライバ等の動作を制御している。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−３２２０２５号公報（[００３７]欄、図３、[００１０]欄）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように平均輝度レベルによって維持パルス数及びサブフィールド数を制御する方法はプラズマディスプレイにとって有用な方法であるが、映像面からＣＲＴ（陰極線管）と比較するとまだ不十分であり、更なる高輝度化の改善やコントラスト比の向上が望まれている。例えば、現実のプラズマディスプレイでは、プラズマ発光させる箇所を特定するための書込期間に多大な時間が必要であり、特に高階調化や動画表示品位の改善を図るために、書込期間が長くなり、発光輝度に直接関与する維持期間がより一層圧迫される。このため、ピーク輝度を十分に高くすることができない。
【０００８】
また、これを補うために、輝度信号中の白信号成分を伸張する機能（以下、白伸張機能と称する）や黒信号成分を伸張する機能（以下、黒伸張機能と称する）などの画質補正を行うが、消費電力の増加を抑えるために、前記画質補正の機能のON／OFFを制御する必要がある。その際に、急激な輝度レベルの変化が生じる。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題を解決するもので、上述した平均輝度レベルによって、維持パルス数及びサブフィールド数を制御する方法と併用して、白伸張及び黒伸張を適用することにより、より高いピーク輝度やコントラスト比の向上を、急激な輝度レベルの変化を生じることなく実現することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、水平同期信号と垂直同期信号を用いて輝度入力信号の平均輝度を検出する平均輝度検出回路と、水平同期信号と垂直同期信号を用いて輝度入力信号の最大値を検出する最大値検出回路と、垂直同期信号を用いて前記平均輝度検出回路の出力である平均輝度をフィールド単位で平均化し、平均輝度演算値を出力する第一の平均回路と、垂直同期信号を用いて前記最大値検出回路の出力である輝度入力信号の最大値をフィールド単位で平均化し、平均最大値を出力する第二の平均回路と、前記第一の平均回路の出力を用いて第一のゲインを生成する第一のゲイン生成回路と、第一のゲインと前記第二の平均回路の出力を乗算する第一の乗算器と、前記第一の平均回路の出力と前記第二の平均回路の出力と前記第一の乗算器の出力を用いて、輝度入力信号に対して白伸張機能の動作を行う白伸張回路と、前記白伸張回路の出力をもとにプラズマディスプレイの維持パルス数とサブフィールド数を制御する駆動条件制御回路を具備し、入力する映像信号の平均輝度に応じて、輝度レベルを制御することを特徴とするものである。
【００１１】
また本願発明は、水平同期信号と垂直同期信号を用いて輝度入力信号の平均輝度を検出する平均輝度検出回路と、水平同期信号と垂直同期信号を用いて輝度入力信号の最小値を検出する最小値検出回路と、垂直同期信号を用いて前記平均輝度検出回路の出力である平均輝度をフィールド単位で平均化し、平均輝度演算値を出力する第一の平均回路と、垂直同期信号を用いて前記最小値検出回路の出力である輝度入力信号の最小値をフィールド単位で平均化し、平均最小値を出力する第三の平均回路と、前記第一の平均回路の出力を用いて第二のゲインを生成する第二のゲイン生成回路と、第二のゲインと前記第三の平均回路の出力を乗算する第二の乗算器と、前記第一の平均回路の出力と前記第三の平均回路の出力と前記第二の乗算器の出力を用いて、輝度入力信号に対して黒伸張機能の動作を行う黒伸張回路と、前記黒伸張回路の出力をもとにプラズマディスプレイの維持パルス数とサブフィールド数を制御する駆動条件制御回路を具備し、入力する映像信号の平均輝度に応じて、輝度レベルを制御することを特徴とするものである。
【００１２】
また本願発明は、水平同期信号と垂直同期信号を用いて輝度入力信号の平均輝度を検出する平均輝度検出回路と、水平同期信号と垂直同期信号を用いて輝度入力信号の最大値を検出する最大値検出回路と、垂直同期信号を用いて前記平均輝度検出回路の出力である平均輝度をフィールド単位で平均化し、平均輝度演算値を出力する第一の平均回路と、垂直同期信号を用いて前記最大値検出回路の出力である輝度入力信号の最大値をフィールド単位で平均化し、平均最大値を出力する第二の平均回路と、前記第一の平均回路の出力を用いて第一のゲインを生成する第一のゲイン生成回路と、第一のゲインと前記第二の平均回路の出力を乗算する第一の乗算器と、前記第一の平均回路の出力と前記第二の平均回路の出力と前記第一の乗算器の出力を用いて、輝度入力信号に対して白伸張機能の動作を行う白伸張回路と、水平同期信号と垂直同期信号を用いて輝度入力信号の最小値を検出する最小値検出回路と、垂直同期信号を用いて前記最小値検出回路の出力である輝度入力信号の最小値をフィールド単位で平均化し、平均最小値を出力する第三の平均回路と、前記第一の平均回路の出力を用いて第二のゲインを生成する第二のゲイン生成回路と、第二のゲインと前記第三の平均回路の出力を乗算する第二の乗算器と、前記第一の平均回路の出力と前記第三の平均回路の出力と前記第二の乗算器の出力を用いて、前記白伸張回路の出力に対して黒伸張機能の動作を行う黒伸張回路と、前記黒伸張回路の出力をもとにプラズマディスプレイの維持パルス数とサブフィールド数を制御する駆動条件制御回路を具備し、入力する映像信号の平均輝度に応じて、輝度レベルを制御することを特徴とするものである。
【００１３】
また本願発明は、前記第三の平均回路から出力するフィールド単位で平均化した平均最小値と所定の定数値を比較する第三の比較回路と、垂直同期信号を用いて後述する加算回路の出力を１フィールド遅延する１フィールド遅延回路と、前記第三の比較回路の出力を用いて、前記第三の平均回路の出力と前記１フィールド遅延回路の出力を選択する第三の選択回路と、前記第三の選択回路の出力と前記１フィールド遅延回路の出力の差を検出する第五の減算回路と、前記第五の減算回路の出力を所定の定数で除算する除算回路と、前記除算回路の出力と前記1フィールド遅延回路の出力を加算する加算回路を具備し、黒伸張機能の動作において、輝度信号の平均最小値を前フィールドの値を用いて補正することで、輝度の急激な変化を防ぐことを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の映像信号処理回路の実施の形態について図を用いて説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における映像信号処理回路の構成を示すブロック図である。２０１はＡ／Ｄ変換回路、２０２は、Ｉ／Ｐ変換、走査線変換、逆ガンマ補正、誤差拡散等の信号処理を行う第一の映像信号処理部である。２０３は入力映像信号の平均輝度に応じて、輝度信号に対して白伸張を行う白伸張処理部、２０４は入力映像信号の平均輝度に応じて、白伸張処理部から出力する映像信号に対して黒伸張を行う黒伸張処理部、２０５は維持パルス数及びサブフィールド数で明るさを制御する駆動条件制御回路である。２０６は同期分離回路である。
【００１６】
次に、その動作について説明する。入力映像信号は、Ａ／Ｄ変換回路２０１でデジタル映像信号に変換される。このデジタル映像信号は、第一の映像信号処理部２０２に入力される。第一の映像信号処理部２０２では、Ｉ／Ｐ変換、走査線変換、逆ガンマ補正、誤差拡散等の信号処理を行う。また、入力映像信号がコンポジットビデオ信号の場合、Ｙ／Ｃ分離を行い、ＲＧＢ信号の場合は、マトリックス変換を行うことにより、輝度信号を生成している。また、同期分離回路２０６は、入力映像信号から、水平同期信号ＨＤと垂直同期信号ＶＤを分離する。白伸張処理部２０３では、水平同期信号ＨＤと垂直同期信号ＶＤを用いて、第一の映像信号処理部２０２から出力する輝度信号に対して、白伸張を行う。また、黒伸張処理部２０４では、水平同期信号ＨＤと垂直同期信号ＶＤを用いて、白伸張処理部２０３から出力した映像信号に対して、黒伸張を行う。
【００１７】
ここで白伸張の動作について図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態１における白伸張回路の動作を示す図である。図３において、図３（ａ）は白伸張を施す前の映像信号を示し、図３（ｂ）は白伸張を施した後の映像信号を示す。白伸張とは、所定の輝度レベルＳＴＰより大きい輝度レベルに対し行い、輝度レベルＳＴＰより小さい輝度レベルに対しては行わない。白伸張後の輝度レベルをＹ＿ＯＵＴ、白伸張前の輝度レベルをＹ＿ＩＮ、輝度レベルの最大値をＭＡＸ、ピーク輝度をＰＥＡＫとすると、白伸張後の輝度レベルをＹ＿ＯＵＴは、下記計算式により求まる。
【００１８】
Ｙ＿ＯＵＴ＝ＳＴＰ＋（ＰＥＡＫ−ＳＴＰ）／（ＭＡＸ−ＳＴＰ）×（Ｙ＿ＩＮ−ＳＴＰ）
本実施の形態では、輝度レベルＳＴＰは、第一の平均回路３０３の出力である平均輝度ＡＰＬを用いている。平均輝度ＡＰＬは、平均輝度検出回路３０２で検出された平均輝度をフィールド単位で平均化したものである。また、ピーク輝度ＰＥＡＫは、輝度の平均最大値ＭＡＸに対して、第一のゲイン生成回路３０６から出力する第一のゲインＧＡＩＮ１を乗算した値を用いている。
【００１９】
次に、黒伸張の動作について図７を用いて説明する。図７は、本実施の形態における黒伸張回路の動作を示す図である。図７において、図７（ａ）は黒伸張を施す前の映像信号を示し、図７（ｂ）は黒伸張を施した後の映像信号を示す。黒伸張は、所定の輝度レベルＳＴＰより小さい輝度レベルに対して行い、輝度レベルＳＴＰより大きい輝度レベルに対しては行わない。黒伸張後の輝度レベルＹ＿ＯＵＴは、黒伸張前の輝度レベルをＹ＿ＩＮ、輝度レベルの最小値をＭＩＮ、黒伸張後の輝度レベルの最小値をＮＥＷ＿ＭＩＮとすると、下記計算式により求まる。
【００２０】
Ｙ＿ＯＵＴ＝ＳＴＰ−（ＳＴＰ−ＮＥＷ＿ＭＩＮ）／（ＳＴＰ−ＭＩＮ）×（ＳＴＰ−Ｙ＿ＩＮ）
本実施の形態では、輝度レベルＳＴＰは、第一の平均回路３０３の出力である平均輝度ＡＰＬを用いている。先述した様に、平均輝度ＡＰＬは、平均輝度検出回路３０２で検出された平均輝度をフィールド単位で平均化したものである。また、黒伸張後の輝度レベルの最小値は、輝度の平均最小値ＭＩＮに対して、第二のゲイン生成回路７０４から出力する第二のゲインＧＡＩＮ２を乗算した値を用いている。上記式より、ＭＩＮの値が０のときは、黒伸張の効果はない。
【００２１】
駆動条件制御回路２０５では、黒伸張処理部２０４から出力する輝度信号の平均輝度に応じて、サブフィールド数及び維持パルス数を制御することにより、ピーク輝度の向上及び消費電力の低減を行う。すなわち、映像シーンを自動的に判別し、白色部の面積が少なく、全体的に黒っぽいシーンのときに、維持パルスを増加し、白色部のピーク輝度を向上させる。これにより、黒から白ピークまでの映像のダイナミックレンジを拡大し、メリハリのある映像が実現できる。駆動条件制御回路２０５により、平均輝度が高い映像シーンでは、維持パルス数が減少するため、白伸張を行っても効果が少ないが、黒伸張は効果が大きい。逆に、平均輝度が低い映像シーンでは、維持パルス数は多く、消費電力も低く余裕があるため、白伸張の効果は大きいが、黒伸張の効果は小さい。これにより、白伸張機能及び黒伸張機能のＯＮ／ＯＦＦ制御が必要となる。
【００２２】
図２は、本実施の形態における白伸張処理部２０３の構成を示すブロック図である。図２において、３０１は白伸張回路、３０２は輝度入力信号の平均輝度を検出する平均輝度検出回路、３０３は平均輝度をフィールド単位で平均化する第一の平均回路、３０４は輝度入力信号の輝度の最大値を検出する最大値検出回路、３０５は輝度の最大値をフィールド単位で平均化する第二の平均回路、３０６はピーク輝度算出に用いる第一のゲインを生成する第一のゲイン生成回路、３０７はピーク輝度を算出する第一の乗算器である。
【００２３】
次に、白伸張処理部２０３の動作について説明する。平均輝度検出回路３０２では、同期分離回路から出力する水平同期信号ＨＤ及び垂直同期信号の所定の範囲内で、第一の映像信号処理部２０２から出力する輝度信号の平均値を求める。平均輝度検出回路３０２から出力する平均輝度は、第一の平均回路３０３において、垂直同期信号ＶＤを用いて、フィールド単位で平均化され、平均輝度ＡＰＬが生成される。また、最大値検出回路３０４では、平均輝度検出回路３０２に用いられた検出範囲と同じ範囲内で、第一の映像信号処理部２０２から出力する輝度信号の最大値を求める。最大値検出回路３０４から出力する最大値は、第二の平均回路３０５において、垂直同期信号ＶＤを用いて、フィールド単位で平均化され、平均最大値ＭＡＸが生成される。
【００２４】
先述した様に、白伸張の処理を行う際に、ピーク輝度ＰＥＡＫが必要である。このピーク輝度ＰＥＡＫは、平均最大値ＭＡＸに第一のゲインＧＡＩＮ１を乗算することによって得られる。第一のゲインＧＡＩＮ１は、第一のゲイン生成回路３０６において、平均輝度ＡＰＬ及び任意の設定値であるゲイン基準値ＧＡＩＮ＿ＲＥＦ、ゲイン設定値ＷＨＩＴＥ＿ＴＲ、ゲイン設定値ＳＬＯＰＥ１によって生成される。第一のゲインＧＡＩＮ１は平均輝度ＡＰＬが低いほど大きく、白伸張の効果も大きい。逆に平均輝度ＡＰＬが高いほど第一のゲインＧＡＩＮ１は小さく、白伸張の効果は小さくなる。第一の乗算器３０７において第一のゲインＧＡＩＮ１と平均最大値ＭＡＸが乗算され、ピーク輝度ＰＥＡＫが算出される。
【００２５】
白伸張回路３０１では、輝度入力信号に対して、白伸張が先述の計算式の様に行われる。この際、平均輝度ＡＰＬ、ピーク輝度ＰＥＡＫ及び平均輝度ＭＡＸを用いて、白伸張補正が行われる。白伸張回路３０１から出力される輝度信号は、駆動条件制御回路２０５に入力され、輝度レベルの制御が行われる。
【００２６】
次に第一のゲイン生成回路３０６における動作について以下に説明する。
【００２７】
先述した様に、プラズマディスプレイにおいて、駆動条件制御回路２０５で行う駆動条件の制御と白伸張を併用するには、白伸張のＯＮとＯＦＦの制御が必要になる。しかし、平均輝度ＡＰＬに応じて、白伸張のＯＮとＯＦＦを切り替える際、映像信号の輝度の急激な変化が生じる。これを防ぐために、ＯＮとＯＦＦを滑らかに移行する過渡状態の期間を設ける。この期間は、第一のゲインＧＡＩＮ１を平均輝度ＡＰＬに対して線形に変化させ、白伸張の効果を徐々に弱める。これにより、平均輝度ＡＰＬの変化による輝度の急激な変化を防ぐ。
【００２８】
図４は、本実施の形態における第一のゲイン生成回路３０６の構成を示すブロック図である。図４において、５０２は平均輝度ＡＰＬとゲイン設定値ＷＨＩＴＥ＿ＴＲの差を検出する第一の減算回路、５０１は第一の減算回路の出力とゲイン設定値ＳＬＯＰＥ１を乗算する第三の乗算器、５０３はゲイン基準値ＧＡＩＮ＿ＲＥＦから第三の乗算器５０１の出力を減算する第二の減算回路、５０４は第二の減算回路の出力と値が１の定数値を比較し、値を制限する第一の制限回路、５０５は平均輝度ＡＰＬとゲイン設定値ＷＨＩＴＥ＿ＴＲを比較する第一の比較回路、５０６は第一の比較回路の出力をもとに、ゲイン基準値ＧＡＩＮ＿ＲＥＦと第一の制限回路５０４の出力を選択する第一の選択回路である。
【００２９】
また、図５は、本実施の形態における第一のゲイン生成回路３０６の動作を示す図である。
【００３０】
次に図４、図５を用いて第一のゲイン生成回路３０６の動作について説明する。第一の比較回路５０５において、平均輝度ＡＰＬとゲイン設定値ＷＨＩＴＥ＿ＴＲを比較する。ゲイン設定値ＷＨＩＴＥ＿ＴＲは、白伸張がＯＮの状態と白伸張の効果を徐々に弱める過渡状態の境界を示す平均輝度レベルである。平均輝度ＡＰＬがゲイン設定値ＷＨＩＴＥ＿ＴＲよりも小さい場合は、白伸張がＯＮの状態であり、そのときの第一のゲインＧＡＩＮ１はゲイン基準値ＧＡＩＮ＿ＲＥＦであり、第一の選択回路５０６で選択される。平均輝度ＡＰＬがゲイン設定値ＷＨＩＴＥ＿ＴＲより大きい場合は、白伸張の過渡状態もしくはＯＦＦとなる。
【００３１】
まず、第一の減算回路５０２で平均輝度ＡＰＬとゲイン設定値ＷＨＩＴＥ＿ＴＲの差を検出する。第一の減算回路５０２の出力は、ゲイン設定値ＳＬＯＰＥ１と第三の乗算器５０１を用いて乗算する。ゲイン設定値ＳＬＯＰＥ１は平均輝度ＡＰＬの単位変化量に対する第一のＧＡＩＮ１の減衰量である。よって、第三の乗算器５０１の出力は、平均輝度ＡＰＬが白伸張の過渡状態期間における、ゲイン基準値ＧＡＩＮ＿ＲＥＦからの減衰量を表し、第二の減算回路５０３の出力は、平均輝度ＡＰＬが白伸張の過渡状態期間における第一のゲインＧＡＩＮ１の値である。ただし、第二の減算回路５０３の出力が１より小さくなると、ピーク輝度ＰＥＡＫが平均最大値ＭＡＸよりも小さくなり、白伸張の効果が得られない。よって、第一の制限回路５０４において、第二の減算回路５０３の出力が１以下になる場合、第一のゲインＧＡＩＮ１は１に値を制限する。第一のゲインＧＡＩＮ１が１になると、白伸張はＯＦＦとなる。
【００３２】
また、白伸張がＯＦＦとなるときの平均輝度ＡＰＬは、ゲイン設定値ＳＬＯＰＥ１の値によって変化する。ゲイン設定値ＳＬＯＰＥ１が小さい場合、平均輝度ＡＰＬの単位変化量に対する第一のゲインＧＡＩＮ１の減衰量が小さいため、白伸張がＯＦＦとなる平均輝度ＡＰＬは高くなる。この場合、平均輝度ＡＰＬの変化に対する第一のゲインＧＡＩＮ１の変化量が小さいため、輝度の急激な変化はかなり抑えられる。ただし、白伸張の効果が比較的強い過渡状態の期間が長くなるため、ゲイン設定値ＳＬＯＰＥ１は適切な値を設定する必要がある。
【００３３】
このように、白伸張のＯＮとＯＦＦを移行する過渡状態の期間を設け、その期間は、第一のゲインＧＡＩＮ１を直線的に減衰させることで、平均輝度ＡＰＬの変化に対して、白伸張の強弱を滑らかに変化させることができ、輝度の急激な変化を抑えることができる。
【００３４】
図６は本実施の形態における黒伸張処理部２０４の構成を示すブロック図である。図６において、７０１は黒伸張回路、７０２は輝度入力信号の輝度の最小値を検出する最小値検出回路、７０３は輝度の最小値をフィールド単位で平均化する第三の平均回路、７０４は黒伸張後の最小値を算出する際に用いる第二のゲインを生成する第二のゲイン生成回路、７０５は黒伸張後の最小値を算出する第二の乗算器である。
【００３５】
次に、その動作について説明する。白伸張処理部２０３における動作と同様、平均輝度検出回路３０２では、同期分離回路から出力する水平同期信号ＨＤ及び垂直同期信号の所定の範囲内で、第一の映像信号処理部２０２から出力する輝度信号の平均値を求める。平均輝度検出回路３０２から出力する平均輝度は、第一の平均回路３０３において、垂直同期信号ＶＤを用いて、フィールド単位で平均化され、平均輝度ＡＰＬが生成される。また、最小値検出回路７０２では、平均輝度検出回路３０２に用いられた検出範囲と同じ範囲内で、第一の映像信号処理部２０２から出力する輝度信号の最小値を求める。最小値検出回路７０２から出力する最小値は、第三の平均回路７０３において、垂直同期信号ＶＤを用いて、フィールド単位で平均化され、平均最小値ＭＩＮが生成される。
【００３６】
先述した様に、黒伸張の処理を行う際に、黒伸張後の新しい最小値ＮＥＷ＿ＭＩＮが必要である。この新しい最小値ＮＥＷ＿ＭＩＮは、平均最小値ＭＩＮに第二のゲインＧＡＩＮ２を乗算することによって得られる。第二のゲインＧＡＩＮ２は、第二のゲイン生成回路７０４において、平均輝度ＡＰＬ及び任意の設定値であるゲイン設定値ＢＬＡＣＫ＿ＴＲ、ゲイン設定値ＳＬＯＰＥ２によって生成される。第二のゲインＧＡＩＮ２は平均輝度ＡＰＬが高いほど小さく、黒伸張の効果も大きい。逆に平均輝度ＡＰＬが低いほど第二のゲインＧＡＩＮ２は大きく、黒伸張の効果は小さくなる。第二の乗算器７０５において第二のゲインＧＡＩＮ２と平均最小値ＭＩＮが乗算され、黒伸張後の新たな最小値ＮＥＷ＿ＭＩＮが算出される。
【００３７】
黒伸張回路７０１では、輝度入力信号に対して、黒伸張が先述の計算式の様に行われる。この際、平均輝度ＡＰＬ、黒伸張前の最小値ＭＩＮ及び黒伸張後の最小値ＮＥＷ＿ＭＩＮを用いて、黒伸張補正が行われる。黒伸張回路７０１から出力される輝度信号は、駆動条件制御回路２０５に入力され、輝度レベルの制御が行われる。
【００３８】
次に第二のゲイン生成回路７０４における動作について以下に説明する。
【００３９】
先述した様に、プラズマディスプレイにおいて、駆動条件制御回路２０５で行う駆動条件の制御と黒伸張を併用するには、黒伸張のＯＮとＯＦＦの制御が必要になる。しかし、平均輝度ＡＰＬに応じて、黒伸張のＯＮとＯＦＦを切り替える際、映像信号の輝度の急激な変化が生じる。これを防ぐために、ＯＮとＯＦＦを滑らかに移行する過渡状態の期間を設ける。この期間は、第二のゲインＧＡＩＮ２を平均輝度ＡＰＬに対して線形に変化させ、黒伸張の効果を徐々に強める。これにより、平均輝度ＡＰＬの変化による輝度の急激な変化を防ぐ。
【００４０】
図８は、本実施の形態における第二のゲイン生成回路７０４の構成を示すブロック図である。図８において、９０２は平均輝度ＡＰＬとゲイン設定値ＢＬＡＣＫ＿ＴＲの差を検出する第三の減算回路、９０１は第三の減算回路の出力とゲイン設定値ＳＬＯＰＥ２を乗算する第四の乗算器、９０３は値が１の定数値から第四の乗算器９０１の出力を減算する第四の減算回路、９０４は第四の減算回路の出力と値が０の定数値を比較し、値を制限する第二の制限回路、９０５は平均輝度ＡＰＬとゲイン設定値ＢＬＡＣＫ＿ＴＲを比較する第二の比較回路、９０６は第二の比較回路の出力をもとに、定数値１と第二の制限回路９０４の出力を選択する第二の選択回路である。
【００４１】
また、図９は、本発明の実施の形態１における第二のゲイン生成回路７０４の動作を示す図である。
【００４２】
次に図８、図９を用いて第二のゲイン生成回路７０４の動作について説明する。第二の比較回路９０５において、平均輝度ＡＰＬとゲイン設定値ＢＬＡＣＫ＿ＴＲを比較する。ゲイン設定値ＢＬＡＣＫ＿ＴＲは、黒伸張がＯＦＦの状態と黒伸張の効果を徐々に強める過渡状態の境界を示す平均輝度レベルである。平均輝度ＡＰＬがゲイン設定値ＢＬＡＣＫ＿ＴＲよりも小さい場合は、黒伸張がＯＦＦの状態であり、黒伸張前の最小値ＭＩＮと黒伸張後の最小値ＮＥＷ＿ＭＩＮが等しい。このときの第二のゲインＧＡＩＮ２は定数値1であり、第一の選択回路５０６で選択される。
【００４３】
平均輝度ＡＰＬがゲイン設定値ＢＬＡＣＫ＿ＴＲより大きい場合は、黒伸張の過渡状態もしくはＯＮとなる。まず第三の減算回路９０２で平均輝度ＡＰＬとゲイン設定値ＢＬＡＣＫ＿ＴＲの差を検出する。第三の減算回路９０２の出力は、ゲイン設定値ＳＬＯＰＥ２と第四の乗算器９０１を用いて乗算する。ゲイン設定値ＳＬＯＰＥ２は平均輝度ＡＰＬの単位変化量に対する第二のＧＡＩＮ２の減衰量である。よって、第四の乗算器９０１の出力は、平均輝度ＡＰＬが黒伸張の過渡状態期間における、定数値１からの減衰量を表し、第四の減算回路９０３の出力は、平均輝度ＡＰＬが黒伸張の過渡状態期間における第二のゲインＧＡＩＮ２の値である。ただし、第二の制限回路９０４において、第四の減算回路９０３の出力が０以下になる場合は、第二のゲインＧＡＩＮ２は０に値を制限する。黒伸張の過渡状態から黒伸張の処理が行われ、第二のゲインＧＡＩＮ２が０になると、黒伸張の効果は最も強く、ＯＮの状態となる。
【００４４】
また、黒伸張がＯＮとなるときの平均輝度ＡＰＬは、ゲイン設定値ＳＬＯＰＥ２の値によって変化する。ゲイン設定値ＳＬＯＰＥ２が小さい場合、平均輝度ＡＰＬの単位変化量に対する第二のゲインＧＡＩＮ２の減衰量が小さいため、黒伸張がＯＮとなる平均輝度ＡＰＬは高くなる。この場合、平均輝度ＡＰＬの変化に対する第二のゲインＧＡＩＮ２の変化量が小さいため、輝度の急激な変化はかなり抑えられる。ただし、黒伸張の比較的強い効果が得られる平均輝度ＡＰＬの範囲が狭くなるため、ゲイン設定値ＳＬＯＰＥ２は適切な値を設定する必要がある。
【００４５】
このように、黒伸張のＯＮとＯＦＦを移行する過渡状態の期間を設け、その期間は、第二のゲインＧＡＩＮ２を直線的に減衰させることで、平均輝度ＡＰＬの変化に対して、黒伸張の強弱を滑らかに変化させることができ、輝度の急激な変化を抑えることができる。
【００４６】
図１０は、本実施の形態における白伸張処理部２０３と黒伸張処理部２０４を組み合わせた構成を示すブロック図である。先述と同様、輝度入力信号に対して、第一の乗算器３０７から出力するピーク輝度ＰＥＡＫ、第二の平均回路から出力する平均最大値ＭＡＸ及び第一の平均回路３０３から出力する平均輝度ＡＰＬを用いて、白伸張回路３０１において白伸張を行う。黒伸張回路７０１では、白伸張回路３０１の出力に対して、第二の乗算器７０５から出力する黒伸張後の最小値ＮＥＷ＿ＭＩＮ、第三の平均回路７０３から出力するＭＩＮ、第一の平均回路３０３から出力する平均輝度ＡＰＬを用いて、黒伸張を行う。これにより、白伸張回路３０１において輝度信号の白信号成分を伸張し、黒伸張回路７０１において黒信号成分を伸張することで、メリハリのある映像が実現でき、コントラスト比を向上することができる。
【００４７】
図１１は、本実施の形態における輝度信号の平均最小値を補正する回路の動作を示す図である。１２０１は前記第三の平均回路から出力するフィールド単位で平均化した平均最小値と所定の定数値を比較する第三の比較回路、１２０２は１フィールド遅延回路、１２０３は平均最小値と1フィールド遅延回路の出力を選択する第三の選択回路、１２０４は第三の選択回路の出力と1フィールド遅延回路の出力の差を検出する第五の減算回路、１２０５は第五の減算回路の出力を所定の定数値で除算する除算回路、１２０６は除算回路の出力と１フィールド遅延回路の出力を加算する加算回路である。
【００４８】
次に、その動作について説明する。黒伸張が動作中の映像に、黒文字のOSDなどの輝度レベルが極端に小さい（０やそれに近い値）映像が突然加えられたとき、輝度信号の平均最小値は０に近い値を持つ。黒伸張は、平均最小値が０の場合、その効果はなく、ＯＦＦの状態となる。よって、動作していた黒伸張が突然ＯＦＦとなるため、輝度の急激な変化が生じてしまう。そこで、黒文字のＯＳＤなどの０に近い平均最小値を検出した際は、平均最小値を補正することにより、黒伸張が突然ＯＦＦになることを防ぐ。以降、補正された平均最小値をＭＩＮ＿Ｔと称する。
【００４９】
まず、前記第三の平均回路７０３から出力する平均最小値ＭＩＮと、極端に低い輝度レベルを検出するための検出レベルＭＩＮ＿ＬＩＭを第三の比較回路１２０１で比較する。平均最小値ＭＩＮが検出レベルＭＩＮ＿ＬＩＭより高い場合、第三の比較回路１２０１は第三の平均回路７０３の出力が選択される。平均最小値ＭＩＮが検出レベルＭＩＮ＿ＬＩＭより低い場合、第三の比較回路１２０１は１フィールド遅延回路１２０２の出力が選択される。
【００５０】
平均最小値ＭＩＮが検出レベルＭＩＮ＿ＬＩＭより高い場合、第五の減算回路１２０４では、第三の平均回路７０３の出力と、前フィールドの補正された平均最小値である１フィールド遅延回路の出力の差を検出する。除算回路１２０５では、第五の減算回路１２０４からの出力を所定の定数値で除算する。この定数値が大きいほど、除算回路１２０５の出力は小さいので、補正された平均最小値ＭＩＮ＿Ｔは、平均最小値ＭＩＮの変化に対してなだらかに時間をかけて変化する。加算回路１２０６では、除算回路１２０５の出力と１フィールド遅延回路１２０２の出力を加算し、補正された平均最小値ＭＩＮ＿Ｔを出力する。すなわち、平均最小値ＭＩＮのフィールド毎の変化の差に対して一定の定数で除算した値を、前フィールドの補正された平均最小値に加算し、平均最小値ＭＩＮの急激な変化を緩和する。
【００５１】
黒伸張が動作状態において、突然、黒文字のＯＳＤなどにより、平均最小値ＭＩＮが検出レベルＭＩＮ＿ＬＩＭより低くなった場合、第三の選択回路１２０３は、前フィールドの補正された平均最小値を選択する。よって、第五の減算回路１２０４及び除算回路１２０５の出力は０となる。加算回路１２０６の出力ＭＩＮ＿Ｔは前フィールドの補正された平均最小値であるため、前フィールドの平均最小値を保持したことになる。これにより、第三の平均回路の出力であり、値が０に近い平均最小値ＭＩＮの影響で黒伸張が突然ＯＦＦになることはない。
【００５２】
さらに、黒文字などのＯＳＤが突然消えたとしても、補正された平均最小値ＭＩＮ＿Ｔの値は、先述した回路の特徴により、徐々に第三の平均回路の出力である平均最小値ＭＩＮに近づく。これにより、黒文字などのＯＳＤによって、映像の輝度が急激に変化することを防ぐことができる。
【００５３】
以上のように本実施の形態によれば、プラズマディスプレイにおいて、白伸張、黒伸張とプラズマディスプレイの駆動条件の制御を併用しても、映像の輝度の急激な変化を生じることなく、高輝度化及びコントラスト比を向上させることができる。すなわち、映像シーンを自動的に判別し、白色部の面積が少なく、全体的に黒っぽいシーンのときに、白伸張を動作させ、白色部のピーク輝度を向上させる。逆に、白色部の面積が多く、全体的に白っぽいシーンのときには、黒伸張を動作させ、黒浮きのない映像が可能となる。これにより、黒から白ピークまでの映像のダイナミックレンジを拡大し、よりメリハリのある映像が実現できる。
【００５４】
また、黒っぽい映像シーンから白っぽい映像シーンに移行したとき、白伸張のＯＮからＯＦＦへ移行する過渡状態を設けていることにより、ピーク輝度が急激に変化せず、滑らかに変化する映像を得ることができる。同様に、黒伸張のＯＦＦからＯＮへ移行する過渡状態を設け、輝度信号の平均最小値を前フィールドの値を用いて補正することで、黒伸張のＯＮ／ＯＦＦによる輝度の急激な変化を防ぐことができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように本発明は、白伸張及び黒伸張と平均輝度レベルによって維持パルス数及びサブフィールド数を制御する方法を併用し、白伸張及び黒伸張のゲインを平均輝度レベルに応じて線形に変化させることにより、輝度の急激な変化を伴うことなく、映像の高輝度化、コントラスト比の向上を実現することができるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における映像信号処理回路の構成を示すブロック図
【図２】同映像信号処理回路の白伸張処理部の構成を示すブロック図
【図３】同白伸張回路の動作を示す図
【図４】本発明の実施の形態における映像信号処理回路の第一のゲイン生成回路の構成を示すブロック図
【図５】同第一のゲイン生成回路の動作を示す図
【図６】本発明の実施の形態における映像信号処理回路の黒伸張処理部の構成を示すブロック図
【図７】同黒伸張回路の動作を示す図
【図８】本発明の実施の形態における映像信号処理回路の第二のゲイン生成回路の構成を示すブロック図
【図９】同第二のゲイン生成回路の動作を示す図
【図１０】本発明の映像信号処理回路における白伸張処理部と黒伸張処理部を組み合わせた構成を示すブロック図
【図１１】本発明の映像信号処理回路における輝度信号の平均最小値を補正する回路の構成を示す図
【図１２】従来のプラズマディスプレイの構成の一例を示す図
【符号の説明】
１０１ 映像信号処理回路
１０２ 平均輝度検出回路
１０３ サブフィールド制御回路
１０４ 維持パルス数制御回路
１０５ 駆動制御部
１０６ プラズマディスプレイパネル
２０１ Ａ／Ｄ変換回路
２０２ 第一の映像信号処理部
２０３ 白伸張処理部
２０４ 黒伸張処理部
２０５ 駆動条件制御回路
２０６ 同期分離回路
３０１ 白伸張回路
３０２ 平均輝度検出回路
３０３ 第一の平均回路
３０４ 最大値検出回路
３０５ 第二の平均回路
３０６ 第一のゲイン生成回路
３０７ 第一の乗算器
５０１ 第三の乗算器
５０２ 第一の減算回路
５０３ 第二の減算回路
５０４ 第一の制限回路
５０５ 第一の比較回路
５０６ 第一の選択回路
７０１ 黒伸張回路
７０２ 最小値検出回路
７０３ 第三の平均回路
７０４ 第二のゲイン生成回路
７０５ 第二の乗算器
９０１ 第四の乗算器
９０２ 第三の減算回路
９０３ 第四の減算回路
９０４ 第二の制限回路
９０５ 第二の比較回路
９０６ 第二の選択回路
１２０１ 第三の比較回路
１２０２ １フィールド遅延回路
１２０３ 第三の選択回路
１２０４ 第五の減算回路
１２０５ 除算回路
１２０６ 加算回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a video signal processing circuit for a plasma television, and more particularly to a video signal processing circuit for controlling a luminance level of a video signal.
[0002]
[Prior art]
A plasma display is a display that excites and emits phosphors by ultraviolet light generated by gas discharge, and has features such as a thin structure, no flicker and a large display contrast ratio, and a large-screen television or an information display device. It is expected to be applied to The gradation expression of the plasma display is performed by dividing one frame into a plurality of subfields, changing the number of sustain pulses for emitting plasma for each subfield, and combining the respective subfields. Therefore, if the ratio of the number of sustain pulses in each subfield is, for example, 1: 2: 4: 8: 16: 32: 64: 128, 256 gradations can be expressed. Such a plurality of subfields are displayed continuously at high speed, and a multi-tone image can be reproduced by utilizing the visual integration effect.
[0003]
Since the luminous efficiency of the plasma display is not so high, a bright display is obtained on the entire surface of the panel. When the average luminance level is high, a large amount of power is required, and power consumption increases. Therefore, in the plasma display, a control method of detecting the average luminance level of the entire screen and changing the number of sustain pulses in each subfield in accordance with the average luminance level of the entire screen has been conventionally used in order to suppress the increase in power consumption ( For example, see Patent Document 1). Note that in Patent Document 1, a circuit that performs this control method is referred to as a “drive condition control circuit”. FIG. 12 shows a configuration for driving a conventional plasma display to which the control method is applied.
[0004]
In FIG. 12, a video signal input to a plasma display is converted by a video signal processing circuit 101 into a signal for a plasma display. The converted signal is input to the average luminance detection circuit 102, and the luminance level of the entire screen is calculated. Based on this calculation result, the sustain pulse number control circuit 104 increases the number of sustain pulses to increase the luminance when the average luminance level of the input video signal is low, and increases the number of sustain pulses when the average luminance level is high. Reduce and limit brightness. As a result, the number of sustain pulses in each subfield is controlled for each frame so as to obtain high peak luminance while suppressing power consumption when the average luminance level is high.
[0005]
The output signal of the video signal processing circuit 101 is input to the subfield control circuit 103, and the output signals from the subfield control circuit 103 and the sustain pulse number control circuit 104 are input to the drive control unit 105, and the data of the plasma display panel 106 The operation of the electrode driver and the like is controlled.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-322025 ([0037] column, FIG. 3, [0010] column)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Although the method of controlling the number of sustain pulses and the number of subfields according to the average luminance level as described above is a useful method for a plasma display, it is still inadequate when compared with a CRT (cathode ray tube) from an image plane, and further higher. Improvement in brightness and improvement in contrast ratio have been desired. For example, in an actual plasma display, a great amount of time is required for a writing period for specifying a portion where plasma emission is to be performed. In particular, the writing period becomes long in order to achieve higher gradation and improvement in moving image display quality. In addition, the maintenance period directly related to the emission luminance is further suppressed. For this reason, the peak luminance cannot be sufficiently increased.
[0008]
To compensate for this, image quality correction such as a function of expanding a white signal component in a luminance signal (hereinafter, referred to as a white expansion function) and a function of expanding a black signal component (hereinafter, referred to as a black expansion function) is performed. However, it is necessary to control ON / OFF of the image quality correction function in order to suppress an increase in power consumption. At that time, a sharp change in the brightness level occurs.
[0009]
Therefore, the present invention solves the above-described problem, and achieves a higher level by applying white expansion and black expansion together with the method of controlling the number of sustain pulses and the number of subfields according to the average luminance level described above. An object of the present invention is to realize improvement of a peak luminance and a contrast ratio without a sudden change in luminance level.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides an average luminance detection circuit that detects an average luminance of a luminance input signal using a horizontal synchronization signal and a vertical synchronization signal, and a maximum value that detects a maximum value of the luminance input signal using a horizontal synchronization signal and a vertical synchronization signal. A first averaging circuit that averages the average luminance output from the average luminance detection circuit using a vertical synchronization signal on a field basis using a vertical synchronization signal, and outputs an average luminance calculation value; A second average circuit that averages the maximum value of the luminance input signal that is the output of the value detection circuit on a field basis and outputs an average maximum value, and generates a first gain using the output of the first average circuit A first gain generating circuit, a first multiplier that multiplies a first gain and an output of the second averaging circuit, and an output of the first averaging circuit and an output of the second averaging circuit. Using the output of the first multiplier A white expansion circuit for performing an operation of a white expansion function on a luminance input signal; and a driving condition control circuit for controlling the number of sustain pulses and the number of subfields of the plasma display based on the output of the white expansion circuit. The brightness level is controlled according to the average brightness of the input video signal.
[0011]
The present invention also provides an average luminance detection circuit that detects an average luminance of a luminance input signal using a horizontal synchronization signal and a vertical synchronization signal, and a minimum luminance detection circuit that detects a minimum value of the luminance input signal using a horizontal synchronization signal and a vertical synchronization signal. A value detection circuit, a first averaging circuit that averages the average luminance output from the average luminance detection circuit using a vertical synchronization signal in field units, and outputs an average luminance operation value, and A third average circuit that averages the minimum value of the luminance input signal that is the output of the minimum value detection circuit in field units and outputs an average minimum value, and uses the output of the first average circuit to calculate a second gain. A second gain generating circuit for generating, a second multiplier for multiplying a second gain and an output of the third averaging circuit, an output of the first averaging circuit and an output of the third averaging circuit And the output of the second multiplier And a driving condition control circuit that controls the number of sustain pulses and the number of subfields of the plasma display based on the output of the black expansion circuit. The brightness level is controlled in accordance with the average brightness of the input video signal.
[0012]
The present invention also provides an average luminance detection circuit that detects an average luminance of a luminance input signal using a horizontal synchronization signal and a vertical synchronization signal, and a maximum luminance detection circuit that detects a maximum value of the luminance input signal using a horizontal synchronization signal and a vertical synchronization signal. A value detection circuit, a first averaging circuit that averages the average luminance output from the average luminance detection circuit using a vertical synchronization signal in field units, and outputs an average luminance operation value, and A second average circuit that averages the maximum value of the luminance input signal that is the output of the maximum value detection circuit in field units and outputs an average maximum value, and a first gain using the output of the first average circuit. A first gain generating circuit for generating, a first multiplier for multiplying a first gain and an output of the second averaging circuit, an output of the first averaging circuit and an output of the second averaging circuit And the output of the first multiplier A white extension circuit that performs a white extension function on the luminance input signal, a minimum value detection circuit that detects the minimum value of the luminance input signal using the horizontal synchronization signal and the vertical synchronization signal, and a vertical synchronization signal. A third averaging circuit that averages the minimum value of the luminance input signal that is the output of the minimum value detection circuit on a field basis and outputs an average minimum value, and a second averaging circuit that uses the output of the first averaging circuit. A second gain generating circuit that generates a gain of the second average, a second multiplier that multiplies a second gain and an output of the third averaging circuit, an output of the first averaging circuit and the third average Using a circuit output and the output of the second multiplier, a black expansion circuit that performs an operation of a black expansion function on the output of the white expansion circuit, and a plasma display based on the output of the black expansion circuit. Drive that controls the number of sustain pulses and the number of subfields Comprises a condition control circuit, in accordance with the average luminance of the input video signal, and wherein the controlling the brightness level.
[0013]
The present invention also provides a third comparison circuit that compares a predetermined constant value with an average minimum value averaged for each field output from the third averaging circuit, and an output of an addition circuit described later using a vertical synchronization signal. A one-field delay circuit that delays the output of the third comparison circuit, and a third selection circuit that selects the output of the third averaging circuit and the output of the one-field delay circuit using the output of the third comparison circuit; A fifth subtraction circuit that detects a difference between an output of a third selection circuit and an output of the one-field delay circuit; a division circuit that divides an output of the fifth subtraction circuit by a predetermined constant; An adder circuit for adding the output and the output of the one-field delay circuit is provided.In the operation of the black stretching function, the average minimum value of the luminance signal is corrected by using the value of the previous field, so that a rapid change in luminance is obtained. To prevent It is characterized by the following.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the video signal processing circuit of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a video signal processing circuit according to Embodiment 1 of the present invention. Reference numeral 201 denotes an A / D conversion circuit, and reference numeral 202 denotes a first video signal processing unit that performs signal processing such as I / P conversion, scanning line conversion, inverse gamma correction, and error diffusion. Reference numeral 203 denotes a white extension processing unit that performs white extension on the luminance signal according to the average luminance of the input video signal, and 204 denotes a white extension processing unit that performs white extension on the luminance signal according to the average luminance of the input video signal. A black stretching processing unit 205 for performing black stretching is a driving condition control circuit that controls brightness by the number of sustain pulses and the number of subfields. 206 is a sync separation circuit.
[0016]
Next, the operation will be described. The input video signal is converted into a digital video signal by the A / D conversion circuit 201. This digital video signal is input to the first video signal processing unit 202. The first video signal processing unit 202 performs signal processing such as I / P conversion, scanning line conversion, inverse gamma correction, and error diffusion. When the input video signal is a composite video signal, Y / C separation is performed, and when the input video signal is an RGB signal, matrix conversion is performed to generate a luminance signal. Further, the synchronization separation circuit 206 separates the horizontal synchronization signal HD and the vertical synchronization signal VD from the input video signal. The white extension processing unit 203 performs white extension on the luminance signal output from the first video signal processing unit 202 using the horizontal synchronization signal HD and the vertical synchronization signal VD. Further, the black extension processing unit 204 performs black extension on the video signal output from the white extension processing unit 203 using the horizontal synchronization signal HD and the vertical synchronization signal VD.
[0017]
Here, the white expansion operation will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating an operation of the white extension circuit according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 3, FIG. 3A shows a video signal before white expansion, and FIG. 3B shows a video signal after white expansion. The white extension is performed for a luminance level higher than the predetermined luminance level STP, and is not performed for a luminance level lower than the luminance level STP. Assuming that the luminance level after white extension is Y_OUT, the luminance level before white extension is Y_IN, the maximum value of the luminance level is MAX, and the peak luminance is PEAK, the luminance level after white extension is obtained by the following formula.
[0018]
Y_OUT = STP + (PEAK−STP) / (MAX−STP) × (Y_IN−STP)
In the present embodiment, the average luminance APL output from the first averaging circuit 303 is used as the luminance level STP. The average luminance APL is obtained by averaging the average luminance detected by the average luminance detection circuit 302 for each field. The peak luminance PEAK uses a value obtained by multiplying the average maximum value MAX of the luminance by the first gain GAIN1 output from the first gain generation circuit 306.
[0019]
Next, the operation of black stretching will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating the operation of the black expansion circuit according to the present embodiment. 7A shows a video signal before black expansion, and FIG. 7B shows a video signal after black expansion. The black extension is performed for a luminance level lower than the predetermined luminance level STP, and is not performed for a luminance level higher than the luminance level STP. The luminance level Y_OUT after black expansion is obtained by the following formula, where Y_IN is the luminance level before black expansion, MIN is the minimum luminance level, and NEW_MIN is the minimum luminance level after black expansion.
[0020]
Y_OUT = STP− (STP−NEW_MIN) / (STP−MIN) × (STP−Y_IN)
In the present embodiment, the average luminance APL output from the first averaging circuit 303 is used as the luminance level STP. As described above, the average luminance APL is obtained by averaging the average luminance detected by the average luminance detection circuit 302 in field units. As the minimum value of the luminance level after black extension, a value obtained by multiplying the average minimum value MIN of the luminance by the second gain GAIN2 output from the second gain generation circuit 704 is used. According to the above equation, when the value of MIN is 0, there is no effect of black stretching.
[0021]
The drive condition control circuit 205 controls the number of subfields and the number of sustain pulses according to the average luminance of the luminance signal output from the black expansion processing unit 204, thereby improving peak luminance and reducing power consumption. In other words, the video scene is automatically determined, and when the area of the white portion is small and the overall scene is dark, the sustain pulse is increased to improve the peak brightness of the white portion. As a result, the dynamic range of the image from black to the white peak is expanded, and a sharp image can be realized. The driving condition control circuit 205 reduces the number of sustain pulses in a video scene with a high average luminance, so that white expansion has little effect, while black expansion has a large effect. Conversely, in a video scene with a low average luminance, the number of sustain pulses is large and the power consumption is low and there is a margin, so that the effect of white expansion is large, but the effect of black expansion is small. Thus, ON / OFF control of the white extension function and the black extension function is required.
[0022]
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the white extension processing unit 203 according to the present embodiment. In FIG. 2, reference numeral 301 denotes a white expansion circuit; 302, an average luminance detection circuit for detecting the average luminance of the luminance input signal; 303, a first averaging circuit for averaging the average luminance on a field basis; 305 is a second averaging circuit for averaging the maximum value of the luminance on a field-by-field basis, and 306 is a first gain generating circuit for generating a first gain used for calculating the peak luminance. , 307 are first multipliers for calculating peak luminance.
[0023]
Next, the operation of the white extension processing unit 203 will be described. The average luminance detection circuit 302 calculates an average value of the luminance signal output from the first video signal processing unit 202 within a predetermined range of the horizontal synchronization signal HD and the vertical synchronization signal output from the synchronization separation circuit. The average luminance output from the average luminance detection circuit 302 is averaged in the first averaging circuit 303 on a field-by-field basis using the vertical synchronization signal VD to generate an average luminance APL. The maximum value detection circuit 304 obtains the maximum value of the luminance signal output from the first video signal processing unit 202 within the same range as the detection range used for the average luminance detection circuit 302. The maximum value output from the maximum value detection circuit 304 is averaged in the second averaging circuit 305 on a field-by-field basis using the vertical synchronization signal VD to generate an average maximum value MAX.
[0024]
As described above, the peak luminance PEAK is required when performing the white expansion process. This peak luminance PEAK is obtained by multiplying the average maximum value MAX by the first gain GAIN1. The first gain GAIN1 is generated by the first gain generation circuit 306 based on the average luminance APL, the gain reference value GAIN_REF, the gain setting value WHITE_TR, and the gain setting value SLOPE1 which are arbitrary setting values. The first gain GAIN1 is larger as the average luminance APL is lower, and the effect of white extension is larger. Conversely, as the average luminance APL is higher, the first gain GAIN1 is smaller, and the effect of white extension is smaller. The first multiplier 307 multiplies the first gain GAIN1 by the average maximum value MAX to calculate the peak luminance PEAK.
[0025]
In the white expansion circuit 301, white expansion is performed on the luminance input signal as in the above-described calculation formula. At this time, white extension correction is performed using the average luminance APL, the peak luminance PEAK, and the average luminance MAX. The luminance signal output from the white expansion circuit 301 is input to the drive condition control circuit 205, where the luminance level is controlled.
[0026]
Next, the operation of the first gain generation circuit 306 will be described below.
[0027]
As described above, in the plasma display, in order to use the driving condition control performed by the driving condition control circuit 205 together with the white expansion, it is necessary to control ON and OFF of white expansion. However, when switching the white extension ON and OFF according to the average luminance APL, a sharp change in the luminance of the video signal occurs. In order to prevent this, there is provided a period in a transition state where ON and OFF are smoothly shifted. During this period, the first gain GAIN1 is changed linearly with respect to the average luminance APL, and the effect of white expansion is gradually weakened. This prevents a sudden change in luminance due to a change in the average luminance APL.
[0028]
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the first gain generation circuit 306 according to the present embodiment. In FIG. 4, reference numeral 502 denotes a first subtraction circuit that detects a difference between the average luminance APL and the gain setting value WHITE_TR; 501, a third multiplier that multiplies the output of the first subtraction circuit by the gain setting value SLOPE1; A second subtraction circuit for subtracting the output of the third multiplier 501 from the gain reference value GAIN_REF, 504 is a first restriction for comparing the output of the second subtraction circuit with a constant value of 1 to limit the value. A circuit 505, a first comparison circuit for comparing the average luminance APL with the gain setting value WHITE_TR, and a reference numeral 506, based on the output of the first comparison circuit, a gain reference value GAIN_REF and an output of the first limiting circuit 504 This is the first selection circuit to perform.
[0029]
FIG. 5 is a diagram illustrating an operation of the first gain generation circuit 306 according to the present embodiment.
[0030]
Next, the operation of the first gain generation circuit 306 will be described with reference to FIGS. The first comparison circuit 505 compares the average luminance APL with the gain setting value WHITE_TR. The gain setting value WHITE_TR is an average luminance level indicating a boundary between a state in which white expansion is ON and a transient state in which the effect of white expansion is gradually weakened. When the average luminance APL is smaller than the gain setting value WHITE_TR, the white expansion is in an ON state, and the first gain GAIN1 at that time is the gain reference value GAIN_REF, and is selected by the first selection circuit 506. When the average luminance APL is larger than the gain set value WHITE_TR, the white state is in a transient state or OFF.
[0031]
First, the first subtraction circuit 502 detects the difference between the average luminance APL and the gain setting value WHITE_TR. The output of the first subtraction circuit 502 is multiplied by a gain setting value SLOPE1 using a third multiplier 501. The gain setting value SLOPE1 is an attenuation amount of the first GAIN1 with respect to a unit change amount of the average luminance APL. Therefore, the output of the third multiplier 501 indicates the amount of attenuation from the gain reference value GAIN_REF during the transition period in which the average luminance APL is white extension, and the output of the second subtraction circuit 503 indicates that the average luminance APL is white. This is the value of the first gain GAIN1 during the expansion transient state period. However, when the output of the second subtraction circuit 503 becomes smaller than 1, the peak luminance PEAK becomes smaller than the average maximum value MAX, and the effect of white extension cannot be obtained. Therefore, in the first limiting circuit 504, when the output of the second subtracting circuit 503 becomes 1 or less, the value of the first gain GAIN1 is limited to 1. When the first gain GAIN1 becomes 1, the white extension becomes OFF.
[0032]
Further, the average luminance APL when the white extension is turned off changes according to the value of the gain setting value SLOPE1. When the gain setting value SLOPE1 is small, the amount of attenuation of the first gain GAIN1 with respect to the unit change amount of the average luminance APL is small, so that the average luminance APL at which white expansion is OFF becomes high. In this case, since the amount of change in the first gain GAIN1 with respect to the change in the average luminance APL is small, a rapid change in luminance is considerably suppressed. However, since the period of the transient state in which the effect of white expansion is relatively strong becomes longer, it is necessary to set the gain setting value SLOPE1 to an appropriate value.
[0033]
As described above, the transition period in which the white extension is switched between ON and OFF is provided, and during that period, the first gain GAIN1 is linearly attenuated, so that the white extension of the average luminance APL with respect to the change in the average luminance APL. The intensity can be smoothly changed, and a rapid change in luminance can be suppressed.
[0034]
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the black extension processing unit 204 according to the present embodiment. In FIG. 6, reference numeral 701 denotes a black expansion circuit; 702, a minimum value detection circuit for detecting the minimum value of the luminance of the luminance input signal; 703, a third averaging circuit for averaging the minimum value of the luminance in field units; A second gain generation circuit 705 for generating a second gain used when calculating the minimum value after expansion, and a second multiplier 705 for calculating the minimum value after black expansion.
[0035]
Next, the operation will be described. Similar to the operation of the white extension processing section 203, the average luminance detection circuit 302 sets the luminance output from the first video signal processing section 202 within a predetermined range of the horizontal synchronization signal HD and the vertical synchronization signal output from the synchronization separation circuit. Find the average value of the signal. The average luminance output from the average luminance detection circuit 302 is averaged in the first averaging circuit 303 on a field-by-field basis using the vertical synchronization signal VD to generate an average luminance APL. The minimum value detection circuit 702 obtains the minimum value of the luminance signal output from the first video signal processing unit 202 within the same range as the detection range used for the average luminance detection circuit 302. The minimum value output from the minimum value detection circuit 702 is averaged in the third averaging circuit 703 on a field-by-field basis using the vertical synchronization signal VD to generate an average minimum value MIN.
[0036]
As described above, a new minimum value NEW_MIN after black expansion is required when performing black expansion processing. This new minimum NEW_MIN is obtained by multiplying the average minimum MIN by a second gain GAIN2. The second gain GAIN2 is generated by the second gain generation circuit 704 based on the average luminance APL, the gain setting value BLACK_TR, and the gain setting value SLOPE2, which are arbitrary setting values. The second gain GAIN2 is smaller as the average luminance APL is higher, and the effect of black extension is larger. Conversely, the lower the average luminance APL, the greater the second gain GAIN2, and the smaller the effect of black extension. The second multiplier 705 multiplies the second gain GAIN2 by the average minimum value MIN, and calculates a new minimum value NEW_MIN after black extension.
[0037]
In the black expansion circuit 701, black expansion is performed on the luminance input signal as in the above-described calculation formula. At this time, black extension correction is performed using the average luminance APL, the minimum value MIN before black extension, and the minimum value NEW_MIN after black extension. The luminance signal output from the black expansion circuit 701 is input to the driving condition control circuit 205, where the luminance level is controlled.
[0038]
Next, the operation of the second gain generation circuit 704 will be described below.
[0039]
As described above, in the plasma display, in order to use the drive condition control performed by the drive condition control circuit 205 and the black extension together, it is necessary to control ON and OFF of the black extension. However, when the black extension is switched between ON and OFF in accordance with the average luminance APL, a sharp change in the luminance of the video signal occurs. In order to prevent this, there is provided a period in a transition state where ON and OFF are smoothly shifted. During this period, the second gain GAIN2 is changed linearly with respect to the average luminance APL to gradually increase the effect of black extension. This prevents a sudden change in luminance due to a change in the average luminance APL.
[0040]
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of the second gain generation circuit 704 in the present embodiment. In FIG. 8, reference numeral 902 denotes a third subtraction circuit for detecting a difference between the average luminance APL and the gain setting value BLACK_TR; 901, a fourth multiplier for multiplying the output of the third subtraction circuit by the gain setting value SLOPE2; A fourth subtraction circuit for subtracting the output of the fourth multiplier 901 from the constant value of 1; a second subtraction circuit 904 for comparing the output of the fourth subtraction circuit with the constant value of 0 to limit the value; 905 is a second comparison circuit that compares the average luminance APL with the gain setting value BLACK_TR. 906 is a constant value of 1 and the output of the second restriction circuit 904 based on the output of the second comparison circuit. This is a second selection circuit to be selected.
[0041]
FIG. 9 is a diagram illustrating an operation of the second gain generation circuit 704 according to the first embodiment of the present invention.
[0042]
Next, the operation of the second gain generation circuit 704 will be described with reference to FIGS. The second comparison circuit 905 compares the average luminance APL with the gain setting value BLACK_TR. The gain setting value BLACK_TR is an average luminance level indicating a boundary between a state in which black stretching is OFF and a transient state in which the effect of black stretching is gradually increased. When the average luminance APL is smaller than the gain setting value BLACK_TR, the black extension is in the OFF state, and the minimum value MIN before black extension and the minimum value NEW_MIN after black extension are equal. At this time, the second gain GAIN2 has a constant value of 1 and is selected by the first selection circuit 506.
[0043]
When the average luminance APL is larger than the gain setting value BLACK_TR, the state becomes a transition state of black expansion or ON. First, a difference between the average luminance APL and the gain setting value BLACK_TR is detected by a third subtraction circuit 902. The output of the third subtraction circuit 902 is multiplied by a gain setting value SLOPE2 using a fourth multiplier 901. The gain setting value SLOPE2 is an attenuation amount of the second GAIN2 with respect to a unit change amount of the average luminance APL. Therefore, the output of the fourth multiplier 901 indicates the amount of attenuation of the average luminance APL from the constant value 1 during the transient state of the black extension, and the output of the fourth subtraction circuit 903 indicates that the average luminance APL is the black extension. Is the value of the second gain GAIN2 during the transient state period. However, in the second limiting circuit 904, when the output of the fourth subtraction circuit 903 becomes 0 or less, the value of the second gain GAIN2 is limited to 0. When the process of black stretching is performed from the transient state of black stretching and the second gain GAIN2 becomes 0, the effect of black stretching is the strongest and the state is ON.
[0044]
Further, the average luminance APL when the black extension is turned on changes depending on the value of the gain setting value SLOPE2. When the gain setting value SLOPE2 is small, the amount of attenuation of the second gain GAIN2 with respect to the unit change amount of the average luminance APL is small, so that the average luminance APL at which the black extension is ON becomes high. In this case, since the amount of change of the second gain GAIN2 with respect to the change of the average luminance APL is small, a rapid change in luminance is considerably suppressed. However, since the range of the average luminance APL in which a relatively strong effect of black stretching can be obtained becomes narrow, it is necessary to set an appropriate value for the gain setting value SLOPE2.
[0045]
As described above, the transition period in which the black extension is switched between ON and OFF is provided, and in this period, the second gain GAIN2 is linearly attenuated, so that the black extension is not affected by the change in the average luminance APL. The intensity can be smoothly changed, and a rapid change in luminance can be suppressed.
[0046]
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration in which white expansion processing section 203 and black expansion processing section 204 according to the present embodiment are combined. As described above, for the luminance input signal, the peak luminance PEAK output from the first multiplier 307, the average maximum value MAX output from the second averaging circuit, and the average luminance APL output from the first averaging circuit 303 are calculated. The white expansion circuit 301 performs white expansion. In the black expansion circuit 701, the minimum value NEW_MIN after black expansion output from the second multiplier 705, the MIN output from the third averaging circuit 703, and the first averaging circuit 303 with respect to the output of the white expansion circuit 301 Black extension is performed using the average luminance APL output from. Thus, by expanding the white signal component of the luminance signal in the white expansion circuit 301 and expanding the black signal component in the black expansion circuit 701, a sharp image can be realized and the contrast ratio can be improved.
[0047]
FIG. 11 is a diagram showing the operation of the circuit for correcting the average minimum value of the luminance signal in the present embodiment. Reference numeral 1201 denotes a third comparison circuit that compares an average minimum value averaged in a field unit output from the third averaging circuit with a predetermined constant value, 1202 denotes a one-field delay circuit, and 1203 denotes an average minimum value and one-field delay. A third selection circuit for selecting the output of the circuit, 1204 is a fifth subtraction circuit for detecting a difference between the output of the third selection circuit and the output of the one-field delay circuit, and 1205 is a predetermined output for the fifth subtraction circuit. A divider circuit 1206 for dividing the output of the divider circuit with the output of the one-field delay circuit.
[0048]
Next, the operation will be described. When an image whose luminance level, such as the OSD of a black character, is extremely low (0 or a value close to 0) is suddenly added to an image in which black expansion is in operation, the average minimum value of the luminance signal has a value close to 0. When the average minimum value is 0, the black extension has no effect and is in an OFF state. Therefore, since the operating black expansion is suddenly turned off, a sudden change in luminance occurs. Therefore, when an average minimum value close to 0, such as the OSD of a black character, is detected, the average minimum value is corrected to prevent sudden black expansion from being turned off. Hereinafter, the corrected average minimum value is referred to as MIN_T.
[0049]
First, a third comparison circuit 1201 compares the average minimum value MIN output from the third averaging circuit 703 with a detection level MIN_LIM for detecting an extremely low luminance level. When the average minimum value MIN is higher than the detection level MIN_LIM, the third comparison circuit 1201 selects the output of the third average circuit 703. When the average minimum value MIN is lower than the detection level MIN_LIM, the output of the one-field delay circuit 1202 is selected as the third comparison circuit 1201.
[0050]
When the average minimum value MIN is higher than the detection level MIN_LIM, the fifth subtraction circuit 1204 calculates the difference between the output of the third averaging circuit 703 and the output of the one-field delay circuit that is the corrected average minimum value of the previous field. To detect. The division circuit 1205 divides the output from the fifth subtraction circuit 1204 by a predetermined constant value. Since the output of the dividing circuit 1205 is smaller as the constant value is larger, the corrected average minimum value MIN_T changes gradually with respect to the change of the average minimum value MIN. The addition circuit 1206 adds the output of the division circuit 1205 and the output of the one-field delay circuit 1202, and outputs a corrected average minimum value MIN_T. That is, a value obtained by dividing the difference in the change of the average minimum value MIN for each field by a constant is added to the corrected average minimum value of the previous field, thereby alleviating a sudden change in the average minimum value MIN.
[0051]
If the average minimum value MIN suddenly becomes lower than the detection level MIN_LIM due to the OSD of a black character or the like while the black expansion is in operation, the third selection circuit 1203 selects the corrected average minimum value of the previous field. Therefore, the outputs of the fifth subtraction circuit 1204 and the division circuit 1205 become 0. Since the output MIN_T of the adder circuit 1206 is the corrected average minimum value of the previous field, it means that the average minimum value of the previous field is held. As a result, the black expansion is not suddenly turned off under the influence of the average minimum value MIN which is the output of the third averaging circuit and whose value is close to 0.
[0052]
Further, even if the OSD such as a black character suddenly disappears, the value of the corrected average minimum value MIN_T gradually approaches the average minimum value MIN which is the output of the third average circuit, due to the characteristics of the circuit described above. Thereby, it is possible to prevent the luminance of the video from changing rapidly due to the OSD such as black characters.
[0053]
As described above, according to the present embodiment, in the plasma display, even if the white stretch and black stretch and the control of the driving conditions of the plasma display are used in combination, it is possible to increase the brightness without causing a sudden change in the brightness of the image. And the contrast ratio can be improved. In other words, the video scene is automatically determined, and when the area of the white portion is small and the entire scene is blackish, white expansion is performed to improve the peak brightness of the white portion. Conversely, when the scene has a large white area and is whitish as a whole, black expansion is performed, and an image without black floating can be obtained. As a result, the dynamic range of the image from black to the white peak is expanded, and a more sharp image can be realized.
[0054]
Further, when a transition is made from a dark video scene to a whitish video scene, a transition state in which white expansion is changed from ON to OFF is provided, so that an image in which the peak luminance does not change rapidly but changes smoothly can be obtained. it can. Similarly, by providing a transient state in which black expansion shifts from OFF to ON and correcting the average minimum value of the luminance signal using the value of the previous field, a sudden change in luminance due to ON / OFF of black expansion is prevented. be able to.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, the present invention uses a method of controlling the number of sustain pulses and the number of subfields in accordance with the white luminance and the black luminance and the average luminance level, and changes the gains of the white and black linearly according to the average luminance level. By doing so, it is possible to obtain an excellent effect that it is possible to realize high luminance of an image and improvement of a contrast ratio without a sudden change in luminance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a video signal processing circuit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a white extension processing unit of the video signal processing circuit.
FIG. 3 is a diagram showing the operation of the white extension circuit.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a first gain generation circuit of the video signal processing circuit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing an operation of the first gain generation circuit.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a black extension processing unit of the video signal processing circuit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing the operation of the black expansion circuit.
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of a second gain generation circuit of the video signal processing circuit according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing an operation of the second gain generation circuit.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration in which a white expansion processing unit and a black expansion processing unit are combined in the video signal processing circuit of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a circuit for correcting an average minimum value of a luminance signal in the video signal processing circuit of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing an example of a configuration of a conventional plasma display.
[Explanation of symbols]
101 Video signal processing circuit
102 Average luminance detection circuit
103 Subfield control circuit
104 sustain pulse number control circuit
105 Drive control unit
106 Plasma Display Panel
201 A / D conversion circuit
202 first video signal processing unit
203 White extension processing unit
204 black extension processing unit
205 Drive condition control circuit
206 Sync separation circuit
301 white extension circuit
302 Average luminance detection circuit
303 first averaging circuit
304 Maximum value detection circuit
305 Second averaging circuit
306 First gain generation circuit
307 First multiplier
501 Third multiplier
502 First subtraction circuit
503 Second subtraction circuit
504 First limiting circuit
505 First Comparison Circuit
506 First selection circuit
701 Black extension circuit
702 Minimum value detection circuit
703 Third averaging circuit
704 Second gain generation circuit
705 Second multiplier
901 Fourth multiplier
902 Third subtraction circuit
903 Fourth subtraction circuit
904 Second limiting circuit
905 Second comparison circuit
906 Second selection circuit
1201 Third comparison circuit
1202 one-field delay circuit
1203 Third selection circuit
1204 Fifth subtraction circuit
1205 Division circuit
1206 Addition circuit
