JP2005257761A - Image display device and image display method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像表示装置及び画像表示方法に関する。 The present invention relates to an image display device and an image display method.
近年、情報機器の発達はめざましく、例えば画像表示装置では、解像度が高く、低消費電力でかつ薄型への要求に伴い、その研究開発が進められている。中でも液晶表示装置は、液晶分子の配列を電気的に制御して、光学的特性を変化させることができ、前記のニーズに対応できる表示装置として期待されている。このような液晶表示装置の一形態として、液晶ライトバルブを用いた光学系から射出される表示画像を投射レンズを通してスクリーンに拡大投射する液晶プロジェクタが知られている。
液晶プロジェクタは、光変調器として液晶ライトバルブを用いたものであるが、プロジェクタには、液晶ライトバルブの他、デジタルミラーデバイスを光変調器としたものも実用化されている。ところが、この種の従来のプロジェクタは以下のような課題を有している。
In recent years, the development of information devices has been remarkable. For example, image display devices have been researched and developed in accordance with demands for high resolution, low power consumption, and thinness. Among them, the liquid crystal display device is expected as a display device that can electrically control the arrangement of liquid crystal molecules to change the optical characteristics and can meet the above-mentioned needs. As one form of such a liquid crystal display device, a liquid crystal projector that enlarges and projects a display image emitted from an optical system using a liquid crystal light valve onto a screen through a projection lens is known.
A liquid crystal projector uses a liquid crystal light valve as an optical modulator, but a projector using a digital mirror device as an optical modulator in addition to the liquid crystal light valve has been put into practical use. However, this type of conventional projector has the following problems.
(1)光学系を構成する様々な光学要素で生じる光漏れや迷光のため、充分なコントラストが得られない。そのため、表示できる階調範囲(ダイナミックレンジ)が狭く、陰極線管(CRT)を用いた既存のテレビ受像機に比較すると、表示画像の品質や迫力の点で劣ってしまう。
(2)各種の映像信号(画像信号)処理により表示画像の品質向上を図ろうとしても、ダイナミックレンジが固定されているために、充分な効果を発揮することができない。
このようなプロジェクタの課題に対する解決策、つまりダイナミックレンジを拡張する方法としては、画像信号に応じて光変調器(ライトバルブ)に入射させる光の量を変化させることが考えられる。それを実現するのに最も簡便な方法は、ランプの光出力強度を変化させることである。プロジェクタにおいて、メタルハライドランプの出力光の制御を行う方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。
(2) Even if an attempt is made to improve the quality of a display image by various video signal (image signal) processes, the dynamic range is fixed, so that a sufficient effect cannot be exhibited.
As a solution to such a projector problem, that is, a method of extending the dynamic range, it is conceivable to change the amount of light incident on the light modulator (light valve) in accordance with the image signal. The simplest way to achieve this is to change the light output intensity of the lamp. A method for controlling output light of a metal halide lamp in a projector has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
プロジェクタに用いるランプとしては、高圧水銀ランプが現在主流となっているが、高圧水銀ランプで光出力強度を制御するのは極めて困難な状況である。このことから、ランプの光出力強度自体は変化させなくても、光変調器への入射光量を画像信号に応じて変化させることのできる方法が求められている。
さらに前記の課題に加えて、現行のプロジェクタでは光源の明るさが固定されているため、例えば暗めの鑑賞環境においては表示画像が明るくなりすぎたり、また、投射距離や投射レンズのズーミングにより投射スクリーンサイズを変化させた際に、それに応じて表示画像の明るさが変化してしまうという課題もあった。
As a lamp used in a projector, a high-pressure mercury lamp is currently mainstream, but it is extremely difficult to control the light output intensity with the high-pressure mercury lamp. For this reason, there is a need for a method that can change the amount of light incident on the light modulator according to the image signal without changing the light output intensity itself of the lamp.
Furthermore, in addition to the above-mentioned problems, the brightness of the light source is fixed in the current projector, so that the display image becomes too bright in a dark viewing environment, for example, or the projection screen or zooming of the projection lens causes a projection screen. When the size is changed, there is a problem that the brightness of the display image changes accordingly.
このような課題を解決するため、近年、プロジェクタの照明装置として、前述のメタルハライドランプや高圧水銀ランプ等の光源に調光用のルーバ(遮光板)を組み合わせた構造のものが提案されている。具体的には、光源から射出された光の光軸上に遮光板を配置し、これをその主面に平行な回動軸の回りに回動させることにより、光源光を一部遮光して調光をなすようにしている。 In order to solve such problems, a projector having a structure in which a dimming louver (light-shielding plate) is combined with a light source such as the above-described metal halide lamp or high-pressure mercury lamp has been proposed in recent years. Specifically, a light shielding plate is arranged on the optical axis of the light emitted from the light source, and the light is partially shielded by rotating it around a rotation axis parallel to the main surface. Dimming is done.
このような構成によれば、光源とは別に設けられた調光手段により、光源から射出された光の光量調整を任意に行なうことができる。このため、照明光を例えば画像信号に基づいて調節することで、光源の光出力強度が一定のままでも被照明領域(光変調器)において表示画像に応じた明るさの光を得ることができ、プロジェクタのダイナミックレンジの拡張に寄与することができる。同様に、投射拡大率、使用環境下における明るさの状況、もしくは、使用者の好み等に応じた明るさの光を得ることができる。 According to such a configuration, the light amount of the light emitted from the light source can be arbitrarily adjusted by the light control means provided separately from the light source. For this reason, by adjusting the illumination light based on, for example, an image signal, it is possible to obtain light with brightness according to the display image in the illuminated area (light modulator) even when the light output intensity of the light source remains constant. This can contribute to the expansion of the dynamic range of the projector. Similarly, it is possible to obtain light having a brightness according to the projection magnification ratio, the brightness condition in the use environment, or the user's preference.
ところが、このような調光処理とこれとは別に行う伸張処理とにより、黒レベルを変化させるという原理上、画像信号に同期して調光処理及び伸張処理を行うことは、映像中に不用意な明るさ変化を生じさせることとなる。しかして、このような明るさ変化は、視聴者にとっては表示画像上のちらつきとして認識されてしまう。このため、従来のプロジェクタにおいては、画像信号の切り替わりとは一致させずに、徐々に、すなわち比較的低速度で、調光処理及び伸張処理を行うことにより、表示画像のちらつきを防止している。
しかしながら、画像信号に対する調光処理及び伸張処理の遅れは、例えば、表示画像が暗いシーンから明るいシーンに切り替わった際に、表示画像に白とびが生じるといった新たな課題を生じてしまう。
However, on the principle that the black level is changed by such dimming processing and expansion processing performed separately from this, it is inadvertent to perform dimming processing and expansion processing in synchronization with the image signal. Will cause a change in brightness. Therefore, such a brightness change is recognized by the viewer as flickering on the display image. For this reason, in the conventional projector, the flickering of the display image is prevented by performing the dimming process and the expansion process gradually, that is, at a relatively low speed without matching the switching of the image signal. .
However, the delay in the dimming process and the expansion process for the image signal causes a new problem such as overexposure in the display image when the display image is switched from a dark scene to a bright scene.
本発明は前記課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、全体として表示画像の印象を変えることなく白とびを防止した、画像表示装置及び画像表示方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an image display device and an image display method that prevent overexposure without changing the impression of the display image as a whole.
前記目的を達成するため本発明の画像表示装置は、照明光の調光処理と画像信号の階調数の伸張処理とによって表示画像が調整される画像表示装置であって、
前記表示画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを画像信号から単位時間毎に抽出する画像パラメータ抽出手段と、
前記画像パラメータ抽出手段で抽出された画像パラメータに基づいて前記調光処理に係る調光制御パラメータを決定し、該調光制御パラメータに基づいて前記調光処理を行わせる調光制御手段と、
前記画像パラメータ抽出手段で抽出された画像パラメータに基づいて前記伸張処理に係る伸張制御パラメータを決定し、該伸張制御パラメータに基づいて前記伸張処理を行う伸張処理手段とを備えてなり、
前記伸張処理手段は、入力した画像信号の最大階調が伸張処理後、出力可能な最大階調より低い階調となるように前記伸張制御パラメータを決定し、伸張処理をなすものであることを特徴としている。
In order to achieve the above object, an image display device of the present invention is an image display device in which a display image is adjusted by dimming processing of illumination light and expansion processing of the number of gradations of an image signal,
Image parameter extracting means for extracting an image parameter characterizing the brightness of the display image from the image signal every unit time;
A dimming control unit for determining a dimming control parameter related to the dimming process based on the image parameter extracted by the image parameter extracting unit, and for performing the dimming process based on the dimming control parameter;
A decompression processing unit that determines a decompression control parameter related to the decompression process based on the image parameter extracted by the image parameter extraction unit, and performs the decompression process based on the decompression control parameter;
The expansion processing means determines the expansion control parameter so that the maximum gradation of the input image signal is lower than the maximum output gradation after the expansion processing, and performs the expansion processing. It is a feature.
また、本発明の画像表示方法は、照明光の調光処理と画像信号の階調数の伸張処理とによって表示画像が調整する画像表示方法であって、
前記表示画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを画像信号から単位時間毎に抽出する第1ステップと、
前記第1ステップで抽出された画像パラメータに基づいて前記調光処理に係る調光制御パラメータを決定し、該調光制御パラメータに基づいて前記調光処理を行わせる第2ステップと、
前記第1ステップで抽出された画像パラメータに基づいて前記伸張処理に係る伸張制御パラメータを決定し、該伸張制御パラメータに基づいて前記伸張処理を行う第3ステップとを備えてなり、
前記第3ステップは、入力した画像信号の最大階調が伸張処理後、出力可能な最大階調より低い階調となるように前記伸張制御パラメータを決定し、伸張処理をなすことを特徴としている。
The image display method of the present invention is an image display method in which a display image is adjusted by dimming processing of illumination light and expansion processing of the number of gradations of an image signal,
A first step of extracting an image parameter characterizing the brightness of the display image from an image signal every unit time;
A second step of determining a dimming control parameter related to the dimming process based on the image parameter extracted in the first step, and performing the dimming process based on the dimming control parameter;
A third step of determining a decompression control parameter related to the decompression process based on the image parameter extracted in the first step, and performing the decompression process based on the decompression control parameter,
In the third step, the expansion control parameter is determined so that the maximum gradation of the input image signal is lower than the maximum gradation that can be output after the expansion process, and the expansion process is performed. .
例えば、画素パラメータを入力階調の最大値でなく、これより低い階調数とした場合に、従来のごとくこの階調数(画素パラメータ)を基に伸張制御パラメータを決定し、伸張処理を行うと、高階調側で階調潰れによる白とびが生じる可能性がある。
しかし、前記画像表示装置及び画像表示方法によれば、前記伸張処理手段(第3ステップ)が、入力した画像信号の最大階調が伸張処理後、出力可能な最大階調より低い階調となるように前記伸張制御パラメータを決定し、伸張処理をなすので、前記のような高階調側での階調潰れによる白とびの発生が防止される。
For example, when the pixel parameter is not the maximum value of the input gradation but the number of gradations lower than this, the expansion control parameter is determined based on the number of gradations (pixel parameter) and the expansion process is performed as in the past. Then, there is a possibility that overexposure occurs due to gradation collapse on the high gradation side.
However, according to the image display device and the image display method, the expansion processing means (third step) causes the maximum gradation of the input image signal to be lower than the maximum output gradation after the expansion processing. As described above, since the expansion control parameter is determined and the expansion process is performed, the occurrence of overexposure due to gradation collapse on the high gradation side as described above is prevented.
また、前記画像表示装置においては、前記伸張制御パラメータを、少なくとも高階調側において、伸張処理後に出力可能な最大階調を前記画像パラメータで除した値より小さくなるように決定するのが好ましい。
例えば、画像パラメータを入力階調の最大値(lum)とし、伸張処理後に出力可能な最大階調を255とした場合に、伸張制御パラメータ(C2)を、
C2<(255/lum)とする。
このように伸張制御パラメータ(C2)を決定することで、新たに入力した画像信号を伸張処理した際、この新たに入力した画像信号が(lum)以下の階調数であれば、これを伸張処理した後の出力階調は出力可能な最大階調より必ず低い階調となり、階調潰れが起こらなくなる。
In the image display device, it is preferable that the expansion control parameter is determined so as to be smaller than a value obtained by dividing the maximum gradation that can be output after the expansion processing by the image parameter at least on the high gradation side.
For example, when the image parameter is the maximum value (lum) of the input gradation and the maximum gradation that can be output after the expansion process is 255, the expansion control parameter (C2) is
It is assumed that C2 <(255 / lum).
By determining the expansion control parameter (C2) in this way, when the newly input image signal is expanded, if the newly input image signal has a number of gradations equal to or less than (lum), it is expanded. The processed output gradation is always lower than the maximum gradation that can be output, and gradation collapse does not occur.
また、前記画像表示装置においては、前記伸張制御パラメータを、少なくとも高階調側において、前記調光処理による減光率の逆数より小さくなるように決定するのが好ましい。
例えば、調光処理による減光率(1/m)を、(1/m)=(lum/255)とした場合に、その逆数であるmは、m=(255/lum)となる(ただし、(lum)は画像パラメータを入力階調の最大値としたときの階調数であり、255は伸張処理後に出力可能な最大階調である)。
したがって、伸張制御パラメータ(C2)を、C2<m=(255/lum)とすることにより、前述したように新たに入力した画像信号を伸張処理した際、この新たに入力した画像信号が(lum)以下の階調数であれば、これを伸張処理した後の出力階調は出力可能な最大階調より必ず低い階調となり、階調潰れが起こらなくなる。
In the image display device, it is preferable that the extension control parameter is determined to be smaller than the reciprocal of the dimming rate by the dimming process at least on the high gradation side.
For example, when the dimming rate (1 / m) by dimming processing is (1 / m) = (lum / 255), the reciprocal m is m = (255 / lum) (however, , (Lum) is the number of gradations when the image parameter is the maximum value of the input gradation, and 255 is the maximum gradation that can be output after the decompression process).
Accordingly, by setting the expansion control parameter (C2) to C2 <m = (255 / lum), when the newly input image signal is expanded as described above, the newly input image signal is (lum When the number of gradations is as follows, the output gradation after the expansion process is always lower than the maximum outputable gradation, and gradation collapse does not occur.
また、前記画像表示装置においては、前記伸張処理は、乗算処理または乗算処理と加算処理との組み合わせによってなされていてもよい。
このようにすれば、例えば一つの伸張処理を従来通りの単純な乗算処理によって行い、他の伸張処理を乗算処理と加算処理との組み合わせによってなすことで、例えば入力階調側での低階調側と高階調側とで伸張係数を異ならせつつ、これら低階調側と高階調側とを連続させることが可能になる。
In the image display device, the expansion processing may be performed by multiplication processing or a combination of multiplication processing and addition processing.
In this way, for example, one expansion process is performed by a conventional simple multiplication process, and the other expansion process is performed by a combination of a multiplication process and an addition process, for example, low gradation on the input gradation side. The low gradation side and the high gradation side can be made continuous while different expansion coefficients are used on the side and the high gradation side.
また、前記画像表示装置においては、前記伸張処理は、ルック・アップ・テーブルに基づいてなされていてもよい。
このようにすれば、より複雑な伸張処理が可能になる。
Further, in the image display device, the expansion processing may be performed based on a look-up table.
This makes it possible to perform more complicated decompression processing.
また、前記画像表示装置においては、前記伸張処理手段は、同一画面内において入力階調に応じて異なる伸張処理を行うものであってもよい。
このようにすれば、例えば表示画像が暗い状態から明るい状態となった場合に、特に入力階調が高い側で弱い伸張処理(伸張係数が小さい伸張処理)を行い、得られた出力階調を採用して表示画像を調整することで、階調潰れによる白とびを防止することが可能になる。
In the image display device, the expansion processing unit may perform different expansion processing in accordance with the input gradation within the same screen.
In this way, for example, when the display image changes from a dark state to a bright state, a weak expansion process (an expansion process with a small expansion coefficient) is performed particularly on the high input gradation side, and the obtained output gradation is converted. By adopting and adjusting the display image, it is possible to prevent overexposure due to gradation collapse.
前記伸張処理手段は、低階調側で伸張係数が大きく、高階調側で伸張係数が小さくなっているのが好ましい。
このようにすれば、前述したように例えば表示画像が暗い状態から明るい状態となった場合に、特に入力階調が高い側(高階調側)で伸張係数を小さくしているので、得られた出力階調を採用して表示画像を調整することで、階調潰れによる白とびを防止することが可能になる。
The expansion processing means preferably has a large expansion coefficient on the low gradation side and a small expansion coefficient on the high gradation side.
In this way, as described above, for example, when the display image is changed from a dark state to a bright state, the expansion coefficient is reduced particularly on the higher input gradation side (high gradation side), and thus obtained. By adjusting the display image using the output gradation, it is possible to prevent overexposure due to gradation collapse.
また、前記画像表示装置においては、前記の入力階調に応じて異なる伸張処理が、同じ時定数で制御されていてもよい。
時定数によって、画像信号の切り替わりとは一致させずに比較的低速度で伸張処理を行うことにより、全ての表示階調において表示画像のちらつきを防止することが可能になる。
In the image display device, different expansion processes according to the input gradation may be controlled with the same time constant.
By performing the decompression process at a relatively low speed without matching the switching of the image signal according to the time constant, it is possible to prevent the flickering of the display image in all display gradations.
以下、図面を参照して、本発明の画像表示装置及び画像表示方法を詳しく説明する。
まず、本発明の画像表示方法を用いる画像表示装置として、R(赤)、G(緑)、B(青)の異なる色毎に液晶ライトバルブを備えた、3板式のプロジェクタを例にして説明する。
Hereinafter, an image display device and an image display method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, as an image display apparatus using the image display method of the present invention, a three-plate projector having liquid crystal light valves for different colors of R (red), G (green), and B (blue) will be described as an example. To do.
図1は、このようなプロジェクタの一例の概略構成を示す図である。図1に示したプロジェクタは、光源510、調光素子26、ダイクロイックミラー513、514、反射ミラー515、516、517、リレーレンズ518、519、520、赤色光用液晶ライトバルブ522、緑色光用液晶ライトバルブ523、青色光用液晶ライトバルブ524、クロスダイクロイックプリズム525、投射レンズ系526を備えたものである。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an example of such a projector. The projector shown in FIG. 1 includes a
調光素子26としては、例えば、透過率が可変とされた液晶パネルを用いても良いし、可動式の遮光板などを用いても良い。液晶パネルを用いた調光素子は応答速度が比較的速いものである一方、可動式遮光板などを用いた機械的な調光素子は応答速度が比較的遅いものである。いずれにしても、これら調光素子と液晶ライトバルブとの応答速度は異なるものである。
As the
光源510は、超高圧水銀灯等のランプ511とランプ511の光を反射するリフレクタ512とから構成されている。この光源510とダイクロイックミラー513との間には、光源510からの光量を調節する調光素子26が配置されている。
青色光・緑色光反射のダイクロイックミラー513は、光源510からの白色光のうちの赤色光LRを透過させるとともに、青色光LBと緑色光LGとを反射する。透過した赤色光LRは、反射ミラー517で反射され、赤色光用液晶ライトバルブ522に入射される。
The
The blue / green light reflecting
一方、ダイクロイックミラー513で反射された緑色光LGは、緑色光反射用のダイクロイックミラー514によって反射され、緑色光用液晶ライトバルブ523に入射される。また、ダイクロイックミラー513で反射された青色光LBは、ダイクロイックミラー514も透過し、リレーレンズ518、反射ミラー515、リレーレンズ519、反射ミラー516、リレーレンズ520からなるリレー系521を経て、青色光用液晶ライトバルブ524に入射される。
On the other hand, the green light LG reflected by the
各液晶ライトバルブ522、523、524により変調された3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム525に入射する。このプリズムは、4つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されたものである。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ系526によってスクリーン527上に投射され、画像が拡大されて表示される。各液晶ライトバルブ522、523、524には、画像信号に基づいて、各色光に所定の画像処理を施す画像処理部(図1では図示を省略)が接続されている。
The three color lights modulated by the liquid crystal
次に、このようなプロジェクタの駆動方法に基づき、本発明の画像表示装置及び画像表示方法について説明する。
図2は、本発明の画像表示装置を用いた前記プロジェクタの駆動回路の構成を示すブロック図である。調光機能を持たないプロジェクタの場合、入力された画像信号(映像信号)は適当な補正処理を経て、そのまま液晶パネルドライバに供給されるが、本発明の画像表示装置のように、調光機能を有し、かつそれを画像信号に基づいて制御する方式の場合、基本的な構成として、以下に説明するようにデジタル信号処理ブロックであるDSP(1)〜DSP(3)などの回路を備えている。
Next, an image display apparatus and an image display method of the present invention will be described based on such a projector driving method.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a driving circuit of the projector using the image display device of the present invention. In the case of a projector that does not have a dimming function, an input image signal (video signal) undergoes appropriate correction processing and is supplied to the liquid crystal panel driver as it is. However, as in the image display device of the present invention, the dimming function In the case of a method of controlling the image signal based on the image signal, the basic configuration includes circuits such as DSP (1) to DSP (3) which are digital signal processing blocks as described below. ing.
すなわち、本実施形態では、アナログ信号として入力された画像信号が、ADコンバータ81を経て第1のデジタル信号処理回路であるDSP(1)82(画像パラメータ抽出手段)に入力される。このDSP(1)82では、入力した画像信号から表示画像の明るさを特徴付ける制御信号(画像パラメータ)を単位時間毎に抽出し(第1ステップ)、抽出した制御信号を、第2のデジタル信号処理回路であるDSP(2)83、第3のデジタル信号処理回路であるDSP(3)86の双方に送出(出力)する。
That is, in this embodiment, the image signal input as an analog signal is input to the DSP (1) 82 (image parameter extraction means) which is the first digital signal processing circuit via the
DSP(2)83(調光制御手段)では、前記制御信号(画像パラメータ)に基づいて調光制御パラメータを決定し、この調光制御パラメータに基づいて調光素子ドライバ84を制御する(第2ステップ)。そして、最終的には調光素子ドライバ84が調光素子26を実際に駆動させることにより、DSP(2)83(調光制御手段)は調光素子26を駆動させ、調光処理を行わせるものとなる。
The DSP (2) 83 (dimming control means) determines a dimming control parameter based on the control signal (image parameter), and controls the dimming
また、DSP(3)86(伸張処理手段)には、前記のADコンバータ81を経て送られてきた画像信号とともに、DSP(1)82で抽出された制御信号(画像パラメータ)も入力される。このDSP(3)86では、前記制御信号に基づいて伸張制御パラメータを決定し、この伸張制御パラメータに基づいて前記画像信号を後述するように適当な階調範囲に伸張処理する(第3ステップ)。
そして、伸張処理後の画像信号は、DAコンバータ87により再びアナログ信号に変換された後、パネルドライバ88に入力され、さらにこのパネルドライバ88から赤色光用液晶ライトバルブ522、緑色光用液晶ライトバルブ523、青色光用液晶ライトバルブ524のそれぞれに供給される。
In addition, the control signal (image parameter) extracted by the DSP (1) 82 is input to the DSP (3) 86 (expansion processing means) together with the image signal sent through the
The decompressed image signal is converted again to an analog signal by the
ここで、DSP(2)83(調光制御手段)による調光素子26の制御・駆動について説明する。なお、本実施形態では、特に表示映像適応型の制御、すなわち明るい映像シーンでは光量が多くなり、暗いシーンでは光量が少なくなるような表示映像に適応した明るさ制御を行なう場合について説明する。
前述したように、DSP(1)82で画像信号に基づいて制御信号(画像パラメータ)を単位時間毎に抽出し(ステップ1)、決定するが、その方法として具体的には、次の(a)〜(c)に示す3通りが挙げられる。
Here, control and driving of the
As described above, the control signal (image parameter) is extracted and determined by the DSP (1) 82 every unit time based on the image signal (step 1). Specifically, as the method, the following (a) ) To (c).
(a)注目しているフレームに含まれている画素データのうち、明るさが最大の階調数を制御信号(画像パラメータ)とする方法。
例えば、0〜255の256ステップの階調数からなる画像信号を想定する。連続した映像を構成する任意の1フレームに着目した場合、そのフレームに含まれる画素データの階調数毎の出現数分布(ヒストグラム)が、図3のようになったとする。この図3の場合、ヒストグラムに含まれる最も明るい階調数が150であるので、この階調数150を制御信号(画像パラメータ)とする。この方法は、入力される画像信号に対し、最も忠実に明るさを表現できる方法である。
(A) A method in which the number of gradations having the maximum brightness among the pixel data included in the frame of interest is used as a control signal (image parameter).
For example, an image signal composed of 256 steps of gradations from 0 to 255 is assumed. When attention is paid to an arbitrary frame constituting a continuous video, it is assumed that the appearance number distribution (histogram) for each number of gradations of pixel data included in the frame is as shown in FIG. In the case of FIG. 3, since the brightest number of gradations included in the histogram is 150, this number of
(b)注目しているフレームに含まれている階調数毎の出現数分布(ヒストグラム)より、最大の明るさから出現数について一定の割合(例えば10%)となる階調数を制御信号(画像パラメータ)とする方法。
例えば、画像信号の出現数分布が図4のようであった場合、ヒストグラムより明るい側から10%の領域をとる。10%に相当するところの階調数が230であったとすると、この階調数230を制御信号(画像パラメータ)とする。図4に示したヒストグラムのように、階調数255の近傍に突発的なピークがあった場合、前記(a)の方法を採用すれば、階調数255が明るさ制御信号となる。しかしながら、この突発的なピーク部分は表示画像全体における情報としてはあまり意味をなしていない。これに対して、階調数230を明るさ制御信号とする本方法は、表示画像全体の中で情報として意味を持つ領域によって判定する方法と言うことができる。なお、前記の割合は2〜50%程度の範囲で変化させてもよい。
(B) From the appearance number distribution (histogram) for each number of gradations included in the frame of interest, the control signal is used to control the number of gradations that is a certain ratio (for example, 10%) from the maximum brightness to the number of appearances. (Image parameter).
For example, when the appearance number distribution of the image signal is as shown in FIG. 4, a region of 10% is taken from the brighter side than the histogram. If the number of gradations corresponding to 10% is 230, this number of
ただし、このようにして得られた値を制御信号(画像パラメータ)とした場合に、これを基にして従来のように伸張制御パラメータを決定し、伸張処理を行うと、高階調側で階調潰れによる白とびが生じる可能性がある。すなわち、前記の制御信号が伸張処理後に出力可能な最大階調となるように伸張係数(伸張制御パラメータ)を決定し、新たに入力した画像信号の入力階調に対しこの伸張係数を乗算することで伸張処理を行った場合に、例えば図4中において斜線で示した全体の10%の範囲に相当する範囲の階調数を持つ画素信号が新たに入力されたとき、これら画素信号が伸張処理後に出力可能な最大階調より高くなってしまい、結果として階調潰れによる白とびを生じてしまう。 However, when the value obtained in this way is used as a control signal (image parameter), if the expansion control parameter is determined based on the control signal and the expansion process is performed as in the prior art, the gradation is increased on the high gradation side. Overexposure due to crushing may occur. That is, the expansion coefficient (expansion control parameter) is determined so that the control signal has the maximum gradation that can be output after the expansion process, and the input gradation of the newly input image signal is multiplied by this expansion coefficient. For example, when a pixel signal having a number of gradations in a range corresponding to 10% of the entire range indicated by hatching in FIG. 4 is newly input, the pixel signal is expanded. It becomes higher than the maximum gradation that can be output later, resulting in overexposure due to gradation collapse.
(c)表示画像を複数のブロックに分割して、ブロック毎、含まれている画素の階調数の平均値を求め、最大のものを制御信号(画像パラメータ)とする方法。
例えば、図5に示すように、表示画像をm×n個のブロックに分割し、それぞれのブロックA11,…,Amn毎の明るさ(階調数)の平均値を算出し、そのうちで最大のものを制御信号(画像パラメータ)とする。なお、表示画像の分割数は6〜200程度とすることが望ましい。この方法は、表示画像全体の雰囲気を損なうことなく、明るさを制御することができる方法である。
(C) A method in which a display image is divided into a plurality of blocks, an average value of the number of gradations of pixels included in each block is obtained, and the maximum one is used as a control signal (image parameter).
For example, as shown in FIG. 5, the display image is divided into m × n blocks, and the average value of the brightness (the number of gradations) for each block A11,..., Amn is calculated. The control signal (image parameter) is used. Note that the number of divisions of the display image is desirably about 6 to 200. In this method, the brightness can be controlled without impairing the atmosphere of the entire display image.
なお、前記(a)〜(c)の方法では、制御信号(画像パラメータ)の抽出・決定を、通常は表示領域全体に対して行うが、他に例えば、表示領域の中央部分など、特定の部分だけに前記方法を適用することもできる。その場合に、視聴者が注目している部分から明るさを決定するような制御が、可能となる。 In the methods (a) to (c), the control signal (image parameter) is usually extracted and determined for the entire display area. It is also possible to apply the method only to the part. In that case, it is possible to perform control such that the brightness is determined from the portion that the viewer is paying attention to.
次に、DSP(2)83において、前記の方法で抽出され決定された制御信号に基づき、調光素子ドライバ84を制御するための調光制御パラメータを決定し、この調光制御パラメータに基づいて調光素子ドライバ84を制御する。この方法にあっても、例えば次の2通りが考えられる。
Next, the DSP (2) 83 determines a dimming control parameter for controlling the dimming
(a)出力された制御信号(画像パラメータ)に対して、調光素子26による単位時間(例えば1/30秒)あたりの明るさ変化が既定値を超えないように調光制御パラメータを決定し、制御する方法。
この場合は、予め用意されたLUT(ルック・アップ・テーブル)に制御信号(画像パラメータ)を照らし合わせることで調光制御パラメータを決定し、明るさに応じた素子制御を行う。調光素子26を比較的低速で動作させれば、細かい時間の変化に素子が追従しないため、短い周期での明暗の変化を避けることができる。
(A) A dimming control parameter is determined so that a change in brightness per unit time (for example, 1/30 second) by the dimming
In this case, a dimming control parameter is determined by comparing a control signal (image parameter) with a LUT (Look Up Table) prepared in advance, and element control according to brightness is performed. If the dimming
(b)出力された制御信号(画像パラメータ)にLPF(ローパスフィルター)をかけ、得られた出力を調光制御パラメータとし、制御する方法。
例えば、LPFによって1〜30秒以下の制御信号(画像パラメータ)の変化分をカットし、その出力を調光制御パラメータとして、これにより制御する。この方法によれば、細かい時間の変化分はカットされるため、前記のような短い周期での明暗の変化を避けることができる。
(B) A method of performing control by applying an LPF (low-pass filter) to the output control signal (image parameter) and using the obtained output as a dimming control parameter.
For example, a change in control signal (image parameter) of 1 to 30 seconds or less is cut by the LPF, and the output is controlled as a dimming control parameter. According to this method, since the minute change in time is cut, it is possible to avoid the change in brightness in the short cycle as described above.
このようにして、例えば階調数190が制御信号(画像パラメータ)に決定された場合、最大明るさ(階調数255)の光量を100%とすると、190/255=75%の光量が得られるように調光制御パラメータを決定し、これによって調光素子26を駆動する。調光素子26を、例えば遮光板によって形成した場合、透過率(m)が75%(遮光率[1/m]が25%)となるように遮光板を回動させる。同様に、階調数230が制御信号(画像パラメータ)である場合、230/255=90%の光量が得られるように調光素子26を駆動する(回動させる)。
In this way, for example, when the number of gradations 190 is determined as the control signal (image parameter), assuming that the light amount of the maximum brightness (the number of gradations 255) is 100%, a light amount of 190/255 = 75% is obtained. The dimming control parameter is determined so that the dimming
一方、DSP(3)86では、前述したようにDSP(1)82で抽出され決定された制御信号(画像パラメータ)に基づいて伸張制御パラメータを決定し、この伸張制御パラメータに基づいて前記画像信号を適当な階調範囲、例えば0〜255の階調範囲に伸張処理する(第3ステップ)。
ここで、本発明においてDSP(3)86(伸張処理手段)は、入力した画像信号、すなわちADコンバータ81を経て送られてきた画像信号の最大階調が、伸張処理後、出力可能な最大階調より低い階調となるように前記伸張制御パラメータを決定し、伸張処理を行うものとなっている。
On the other hand, the DSP (3) 86 determines an expansion control parameter based on the control signal (image parameter) extracted and determined by the DSP (1) 82 as described above, and the image signal based on the expansion control parameter. Is expanded to an appropriate gradation range, for example, a gradation range of 0 to 255 (third step).
Here, in the present invention, the DSP (3) 86 (expansion processing means) is configured to output the maximum gradation in which the maximum gradation of the input image signal, that is, the image signal sent through the
[伸張処理の第1の例]
図6は、DSP(3)86(伸張処理手段)による伸張処理の第1の例を説明するためのブロック図であり、図7はこの第1の例の伸張処理を説明するためのグラフである。
この第1の例では、特に伸張制御パラメータを決定するための手法として、同一画面内において異なる複数の伸張処理を行うとともに、伸張処理後に得られる出力階調のうちの階調数の低い方を選択するようにしている。すなわち、本例のDSP(3)86(伸張処理手段)は、例えば同一画面内において異なる二つの伸張処理を行うようになっており、そのため、図6に示すように第1処理部31と第2処理部32とを備え、さらにこれら各処理部31、32で伸張処理された後の出力階調についてその高低(大小)を比較し、階調数の低い(小さい)方を選択する演算部33を備えている。
[First example of decompression processing]
FIG. 6 is a block diagram for explaining a first example of decompression processing by the DSP (3) 86 (decompression processing means), and FIG. 7 is a graph for explaining the decompression processing of this first example. is there.
In this first example, as a method for determining the expansion control parameter, in particular, a plurality of different expansion processes are performed in the same screen, and the lower one of the output gradations obtained after the expansion process is selected. I am trying to select it. That is, the DSP (3) 86 (expansion processing means) of this example performs two different expansion processes in the same screen, for example. Therefore, as shown in FIG. And an arithmetic unit that compares the levels (large and small) of the output gradations after being expanded by these processing
第1処理部31は、従来と同様に、入力された画像信号における入力階調に対し、単純に伸張係数を乗算することで、最大階調を255とする出力階調を算出するものである。すなわち、この第1処理部31は、図7中実線Aで示すように、横軸に示す入力階調(x)に対して伸張係数(図7中の実線Aの傾きとして表される)C1を乗算することにより、例えば入力階調での最大階調(max1)が縦軸に示す出力階調(y)での最大階調(255)となるように設定されている。
The
ここで、この第1処理部31では、制御信号(画像パラメータ)に基づいて伸張制御パラメータとなる伸張係数を決定し、前述したようにこの得られた伸張係数を入力階調に対して乗算することで、出力階調を算出するようになっている。すなわち、図7中の実線Aの傾きとして表される前記伸張係数C1を、制御信号(画像パラメータ)に基づいて決定するようになっているのである。ただし、この第1の例では、第1処理部31による伸張処理を、予め設定された時定数を持つ制御信号に基づいて行うようになっている。つまり、時定数で設定された所定時間前の制御信号を用いることで、この伸張処理を画像信号の切り替わりとは一致させずに比較的低速度で行わせ、これによって全ての表示階調において表示画像のちらつきを防止するようにしている。
Here, the
制御信号(画像パラメータ)に基づく伸張係数C1の決定方法としては、例えば、以下の式によって求めることができる。
C1=255/max1
ただし、前記式中においてmax1は、時定数で設定された所定時間前の制御信号における最大値(入力階調での最大階調、すなわち、DSP(1)82で画像信号に基づいて制御信号(画像パラメータ)を単位時間毎に抽出し(ステップ1)、決定する際の、前記(a)で示した方法で求められた画像パラメータ)とする。
As a method of determining the expansion coefficient C1 based on the control signal (image parameter), for example, it can be obtained by the following equation.
C1 = 255 / max1
However, in the above expression, max1 is the maximum value in the control signal of a predetermined time before set by the time constant (the maximum gradation in the input gradation, that is, the control signal based on the image signal in the DSP (1) 82) Image parameters) are extracted every unit time (step 1), and are determined as image parameters determined by the method shown in (a) above.
また、このような式による算出とは別に、例えば、図8に示すようなLUT(ルック・アップ・テーブル)を予め用意しておき、前記の時定数に基づく制御信号から伸張係数C1を求めるようにしてもよい。
なお、このような第1処理部31は、後述するように、特に新たに入力する画素信号のうちの低階調側に対して、実際に伸張処理をなすようになっている。
In addition to the calculation based on such an expression, for example, an LUT (Look Up Table) as shown in FIG. 8 is prepared in advance, and the expansion coefficient C1 is obtained from the control signal based on the time constant. It may be.
Note that, as will be described later, the
また、第2処理部32は、新たに入力した画像信号(入力階調)に対し、伸張係数を乗算するとともに、加算処理を組み合わせることにより、最大階調を255とする出力階調を算出するもので、特に入力階調のうちの高階調側に対して、実際に伸張処理をなすものである。すなわち、この第2処理部32は、図7中破線Bで示すように、入力階調(x)に対して伸張係数(図7中の破線Bの傾きとして表される)C2を乗算するとともに、得られた積に対して予め設定した定数a(図7中のy切片として表される)を加算する。
Further, the
ここで、この第2処理部32でも、第1処理部31と同様、制御信号(画像パラメータ)に基づいて伸張制御パラメータとなる伸張係数と定数(y切片)とを決定し、前述したようにこの得られた伸張係数を入力階調に対して乗算し、さらに定数を加算することで、出力階調を算出するようになっている。すなわち、図7中の破線Bの傾きとして表される前記伸張係数C2、及びこの破線Bのy切片aを、制御信号(前記(a)で示した方法で求められた画像パラメータ)に基づいて決定するようになっているのである。なお、この第1の例では、第2処理部32による伸張処理についても、第1処理部31における時定数と同じ時定数を持つ制御信号に基づき、行うようになっている。つまり、時定数で設定された所定時間前の制御信号を用いることで、この伸張処理を画像信号の切り替わりとは一致させずに比較的低速度で行わせ、これによって特に高階調側での表示画像のちらつきを防止するようにしている。
Here, in the
制御信号(画像パラメータ)に基づく伸張係数C2及びy切片aの決定方法としては、特に図8に示したようなLUT(ルック・アップ・テーブル)を予め用意しておき、前記の時定数に基づく制御信号から伸張係数C2及びy切片aを求めることができる。また、LUTによる方法とは別に、予め設定した式によって算出するようにしてもよい。
ただし、これら伸張係数C2及びy切片aからなる伸張制御パラメータについては、図7中破線Bに示すように、新たに入力した画像信号の最大階調maxhが、伸張処理後、出力可能な最大階調(255)より低い階調となるように決定される。すなわち、図7中破線で示すように、入力階調での最大階調(max1)に対応する出力階調が、最大階調(255)より低い階調となるように決定される。
As a method for determining the expansion coefficient C2 and the y-intercept a based on the control signal (image parameter), an LUT (look-up table) as shown in FIG. 8 is prepared in advance and is based on the time constant. The expansion coefficient C2 and the y-intercept a can be obtained from the control signal. In addition to the LUT method, the calculation may be performed using a preset equation.
However, with respect to the expansion control parameter composed of the expansion coefficient C2 and the y-intercept a, the maximum gradation maxh of the newly input image signal is the maximum level that can be output after the expansion processing, as indicated by the broken line B in FIG. The gradation is determined to be lower than the tone (255). That is, as indicated by a broken line in FIG. 7, the output gradation corresponding to the maximum gradation (max1) in the input gradation is determined to be lower than the maximum gradation (255).
具体的には、特に伸張係数C2として、前記第1処理部31での伸張係数C1より小さい値が選択される。すなわち、第1処理部31での伸張係数C1は、例えば前述したように伸張処理後に出力可能な最大階調(255)を、画像パラメータ(所定時間前の制御信号における最大値;max1)で除した値、つまり以下に示す値となっている。
C1=255/max1
これに対してC2は、伸張処理後に出力可能な最大階調を前記画像パラメータで除した値より小さくなるように決定するのが好ましい。例えば、画像パラメータを入力階調の最大値(lum)とし、伸張処理後に出力可能な最大階調を255とした場合に、
C2<(255/lum)となる。
Specifically, a value smaller than the expansion coefficient C1 in the
C1 = 255 / max1
On the other hand, C2 is preferably determined to be smaller than the value obtained by dividing the maximum gradation that can be output after the decompression process by the image parameter. For example, when the image parameter is the maximum value (lum) of the input gradation and the maximum gradation that can be output after the decompression process is 255,
C2 <(255 / lum).
ここで、画像パラメータとしての入力階調の最大値(lum)は、本例ではDSP(1)82で画像信号に基づいて制御信号(画像パラメータ)を単位時間毎に抽出し(ステップ1)、決定する際の、前記(a)で示した方法で求められた画像パラメータ(max1)に等しいことから、
C2<(255/lum)=255/max1=C1、
すなわち、C2<C1となるのである。
そして、このように伸張制御パラメータ(C2)を決定することで、新たに入力した画像信号を伸張処理した際、この新たに入力した画像信号が第2処理部32に対応する破線Bの入力側最大階調(max2)より小さい階調数(例えばmaxh)であれば、これを伸張処理した後の出力階調は出力可能な最大階調より必ず低い階調(例えば230)となり、階調潰れが起こらなくなる。
Here, the maximum value (lum) of the input gradation as an image parameter is extracted per unit time based on the image signal by the DSP (1) 82 in this example (step 1). Since it is equal to the image parameter (max1) obtained by the method shown in (a) above when determining,
C2 <(255 / lum) = 255 / max1 = C1,
That is, C2 <C1.
Then, by determining the expansion control parameter (C2) as described above, when the newly input image signal is expanded, the newly input image signal is input to the broken line B corresponding to the
同様に、伸張係数C2としては、前記調光処理による減光率の逆数より小さくなるように決定される。
例えば、調光処理による減光率(1/m)を、(1/m)=(lum/255)とした場合に、その逆数であるmは、m=(255/lum)となる(ただし、(lum)は入力階調の最大値であり、255は伸張処理後に出力可能な最大階調である)。
したがって、C2<m=(255/lum)とすることにより、前述したように新たに入力した画像信号を伸張処理した際、この新たに入力した画像信号が第2処理部32に対応する破線Bの入力側最大階調(max2)より小さい階調数(例えばmaxh)であれば、これを伸張処理した後の出力階調は出力可能な最大階調より必ず低い階調(例えば230)となり、階調潰れが起こらなくなる。
Similarly, the expansion coefficient C2 is determined so as to be smaller than the reciprocal of the dimming rate by the dimming process.
For example, when the dimming rate (1 / m) by dimming processing is (1 / m) = (lum / 255), the reciprocal m is m = (255 / lum) (however, , (Lum) is the maximum value of the input gradation, and 255 is the maximum gradation that can be output after the decompression process).
Therefore, by setting C2 <m = (255 / lum), when the newly input image signal is expanded as described above, the newly input image signal corresponds to the broken line B corresponding to the
このように、第1処理部31と第2処理部32とでそれぞれ伸張処理を行ったら、すなわち、画像信号の入力階調に対し、図7中の実線Aで示す伸張処理と破線Bで示す伸張処理とをそれぞれ行ったら、図6に示すようにそれぞれ伸張処理後に得られた出力階調を演算部33に入力する。そして、この演算部33にて、入力された出力階調のうちの階調数の低い方を選択し、伸張処理後の画像信号とする。つまり、図7に示した例では、第1処理部31に対応する実線Aと第2処理部32に対応する破線Bとの交点(x0)より低階調側では、実線A(A0)に基づく伸張処理が採用され、高階調側では、破線B(B0)に基づく伸張処理が採用されるようになっている。
In this way, when the
その後、この伸張処理後の画像信号は、前述したようにDAコンバータ87により再びアナログ信号に変換された後、パネルドライバ88に入力され、さらにこのパネルドライ
バ88からRパネル51(赤色光用液晶ライトバルブ522)、Gパネル52(緑色光用液晶ライトバルブ523)、Bパネル53(青色光用液晶ライトバルブ524)のそれぞれに供給される。
Thereafter, the image signal after the expansion processing is converted again to an analog signal by the
次に、表示画像のシーンが暗いシーンから明るいシーンに切り替わった場合におけるDSP(3)86の動作、すなわち前記第1の例の伸張処理の作用について説明する。なお、以下の説明において、DSP(3)86は、入力された画像信号の階調数を最大階調範囲(0〜255)にまで伸張するものとして説明する。
DSP(3)86における第1処理部31は、基本的に従来と同様の伸張処理をなすものであり、画像信号を調光素子26の動作と同期させて徐々に伸張する。このため、例えば図3に示した画像信号から図9に示すような画像信号に変わった場合、従来のごとくDSP(3)86が第1処理部31からのみ構成されていると、高階調側に白とび(階調潰れ)が生じてしまう。
Next, the operation of the DSP (3) 86 when the display image scene is switched from the dark scene to the bright scene, that is, the operation of the decompression process of the first example will be described. In the following description, it is assumed that the DSP (3) 86 extends the number of gradations of the input image signal to the maximum gradation range (0 to 255).
The
すなわち、DSP(3)86(第1処理部31)は、図3のヒストグラムにおいて示したような明るさを有する画像信号の階調数を150から255に伸張処理しているため、この状態で、図9のヒストグラムにおいて示したような明るさを有する画像信号が入力されると、このうち150を越える階調数が255を越えるように伸張処理されてしまうため、図10に示すように階調潰れによる白とびが生じてしまう。DSP(3)86(第1処理部31)は、設定された時定数に基づき、徐々に図9に示す画像信号の階調数0〜200を図11に示すように最大階調範囲0〜255(目標階調)まで伸張する。したがって、DSP(3)86(第1処理部31)に入力された画像信号が目標階調まで伸張する間、表示画像に白とびが生じてしまうのである。
That is, since the DSP (3) 86 (the first processing unit 31) extends the gradation number of the image signal having the brightness as shown in the histogram of FIG. 3 from 150 to 255, in this state. When an image signal having the brightness as shown in the histogram of FIG. 9 is input, the number of gradations exceeding 150 is expanded so that it exceeds 255. Therefore, as shown in FIG. Overexposure occurs due to crushing. The DSP (3) 86 (first processing unit 31) gradually changes the number of
しかし、本実施形態に係る第1の例の伸張処理では、DSP(3)86における第2処理部32が第1処理部31と並行して伸張処理を行い、それぞれに得られた出力階調のうち、階調数の低い方が演算部33によって正規な出力階調として決定され、伸張処理後の画像信号として採用される。このとき、第2処理部32は、入力した画像信号の最大階調(maxh)が、伸張処理後、出力可能な最大階調(255)より低い階調となるようにその伸張制御パラメータが決定されている。
However, in the decompression process of the first example according to the present embodiment, the
したがって、新たに入力した画像信号の階調数の最大階調(maxh)が、図7に示すように第1処理部31に対応する実線Aの入力側最大階調(max1)より大きくても、第2処理部32に対応する破線Bの入力側最大階調(max2)より小さいことから、この第2処理部32での破線Bによる伸張処理によって前述したように最大階調(255)より低い階調(例えば230)に出力され、したがって階調潰れによる白とびが生じなくなる。
Therefore, even if the maximum gradation (maxh) of the number of gradations of the newly input image signal is larger than the input side maximum gradation (max1) of the solid line A corresponding to the
すなわち、この第1の例では、実線Aと破線Bとの交点(x0)より低階調側では前述したように実線A(A0)に基づく伸張処理が採用され、高階調側では破線B(B0)に基づく伸張処理が採用されるようになっているため、入力階調の全ての階調にわたって階調潰れを起こすことなく、しかも連続した状態に伸張処理を行うことができる。つまり、正規な伸張処理として採用される実線A0と破線B0とが低階調側から高階調側にかけて交点(x0)を経て連続しているため、得られる表示画像には階調度が不自然に飛んでしまうようなことがなく、連続した自然な階調度として視認されるのである。 That is, in the first example, the extension processing based on the solid line A (A 0 ) is adopted on the lower gradation side than the intersection (x 0 ) of the solid line A and the broken line B as described above, and the broken line on the higher gradation side. Since the decompression process based on B (B 0 ) is adopted, the decompression process can be performed in a continuous state without causing gradation collapse over all gradations of the input gradation. That is, since the solid line A 0 and the broken line B 0 that are employed as regular expansion processing are continuous from the low gradation side to the high gradation side through the intersection (x 0 ), the obtained display image has a gradation level. It does not fly unnaturally and is visually recognized as a continuous natural gradation.
したがって、本例の画像表示装置及び画像表示方法にあっては、同一画面内において入力階調に応じて異なる伸張処理を行うので、例えば表示画像が暗い状態から明るい状態となった場合に、特に入力階調が高い側で弱い伸張処理(伸張係数が小さい伸張処理)を行い、得られた出力階調を採用して表示画像を調整することにより、階調潰れによる白とびを防止することができる。よって、本例の画像表示装置及び画像表示方法にあっては、例えばこれを適用したプロジェクタに対し、全体として表示画像の印象を変えることなく、白とびを防止することができる。 Therefore, in the image display apparatus and the image display method of the present example, different expansion processing is performed in accordance with the input gradation within the same screen. For example, when the display image changes from a dark state to a bright state, By performing weak extension processing (extension processing with a low extension coefficient) on the higher input gradation side and adjusting the display image using the obtained output gradation, it is possible to prevent overexposure due to gradation loss it can. Therefore, in the image display apparatus and the image display method of this example, overexposure can be prevented without changing the impression of the display image as a whole with respect to a projector to which the image display apparatus and the image display method are applied, for example.
また、画像パラメータとして、例えばDSP(1)82で画像信号に基づいて制御信号(画像パラメータ)を単位時間毎に抽出し(ステップ1)、決定する際の、前記(b)で示した方法で求められた画像パラメータを採用した場合、前述したように従来では、階調潰れによる白とびを生じてしまうことがある。
しかしながら、本例の画像表示装置及び画像表示方法にあっては、特にDSP(3)86が第2処理部32を備えており、この第2処理部32が、入力した画像信号の最大階調が伸張処理後、出力可能な最大階調より低い階調となるようにその伸張制御パラメータを決定し、伸張処理を行うので、前記のような高階調側での階調潰れによる白とびの発生が確実に防止される。
Further, as the image parameter, for example, the DSP (1) 82 extracts a control signal (image parameter) based on the image signal for each unit time (step 1) and determines the image parameter by the method shown in (b) above. When the obtained image parameter is adopted, as described above, there is a case where the conventional whiteout occurs due to the loss of gradation.
However, in the image display apparatus and the image display method of this example, the DSP (3) 86 includes the
[伸張処理の第2の例]
次に、DSP(3)86(伸張処理手段)による伸張処理の第2の例を説明する。
図12は、この第2の例の伸張処理を説明するためのグラフである。
この第2の例においてDSP(3)86(伸張処理手段)は、第1の例と異なり、伸張処理をなす処理部が複数でなく一つからなっている。この処理部は、第1の例における第1処理部31と同様、入力された画像信号における入力階調に対し、単純に伸張係数を乗算することで、最大階調を255とする出力階調を算出するものとなっている。つまり、図12中実線Bで示すように、横軸に示す入力階調(x)に対して伸張係数(図12中の実線Bの傾きとして表される)C2を乗算することにより、例えば入力階調での最大階調(max1)が縦軸に示す出力階調(y)での最大階調(255)より小さくなるように設定されている。すなわち、入力階調での最大階調(max1)に対応する出力階調が、最大階調(255)より低い階調となるように、C2は決定されているのである。
したがって、この第2の例における処理部は、前記第1の例における第1処理部31の伸張係数C1より小さくなっており、図12のグラフ上では、図12中二点鎖線で示す直線A(図7中の実線Aと同じ直線)に比べ、傾きが小さいものとなって示される。
よって、例えば新たに入力した画像信号の階調数の最大階調(maxh)が、図12に示すように二点鎖線Aの入力側最大階調(max1)より大きくても、実線Bの入力側最大階調(max2)より小さいことから、この処理部での実線Bによる伸張処理によって前述したように最大階調(255)より低い階調(例えば230)に出力され、したがって階調潰れによる白とびが生じなくなる。
なお、この処理部による伸張処理も、予め設定された時定数を持つ制御信号に基づいて行うようになっている。
[Second example of decompression processing]
Next, a second example of expansion processing by the DSP (3) 86 (expansion processing means) will be described.
FIG. 12 is a graph for explaining the decompression process of the second example.
In this second example, the DSP (3) 86 (decompression processing means) is different from the first example in that it has only one processing unit for performing the decompression processing. Similar to the
Therefore, the processing unit in the second example is smaller than the expansion coefficient C1 of the
Therefore, for example, even if the maximum gradation (maxh) of the number of gradations of the newly input image signal is larger than the input-side maximum gradation (max1) of the two-dot chain line A as shown in FIG. Since it is smaller than the side maximum gradation (max2), the expansion processing by the solid line B in this processing unit outputs to a gradation (for example, 230) lower than the maximum gradation (255) as described above. Overexposure does not occur.
The decompression process by this processing unit is also performed based on a control signal having a preset time constant.
この処理部における伸張制御パラメータ(伸張係数C2)の決定方法としては、第1の例と同様、図8に示したようなLUT(ルック・アップ・テーブル)を予め用意しておき、制御信号(例えば、DSP(1)82で画像信号に基づいて制御信号(画像パラメータ)を単位時間毎に抽出し(ステップ1)、決定する際の、前記(a)で示した方法で求められた画像パラメータ)から伸張係数C2を求めることができる。
なお、伸張係数C2については、LUTによる方法とは別に、予め設定した式によって算出するようにしてもよい。
As a method for determining the expansion control parameter (expansion coefficient C2) in this processing unit, as in the first example, an LUT (Look Up Table) as shown in FIG. For example, the DSP (1) 82 extracts a control signal (image parameter) every unit time based on the image signal (step 1), and the image parameter obtained by the method shown in the above (a) at the time of determination. ) To obtain the expansion coefficient C2.
Note that the expansion coefficient C2 may be calculated by a preset equation, separately from the LUT method.
このような処理部で画像信号の入力階調に対して図12中の実線Bで示す伸張処理を行うことで、出力階調、すなわち伸張処理後の画像信号が得られる。
その後、この伸張処理後の画像信号は、前述したようにDAコンバータ87により再びアナログ信号に変換された後、パネルドライバ88に入力され、さらにこのパネルドライバ88から赤色光用液晶ライトバルブ522、緑色光用液晶ライトバルブ523、青色光用液晶ライトバルブ524のそれぞれに供給される。
By performing the expansion process indicated by the solid line B in FIG. 12 on the input gradation of the image signal in such a processing unit, the output gradation, that is, the image signal after the expansion process is obtained.
Thereafter, the image signal after the expansion processing is converted again into an analog signal by the
次に、表示画像のシーンが暗いシーンから明るいシーンに切り替わった場合におけるDSP(3)86の動作、すなわち前記第2の例の伸張処理の作用について説明する。なお、以下の説明において、DSP(3)86は、入力された画像信号の階調数を最大階調範囲(0〜255)にまで伸張するものとして説明する。
DSP(3)86における処理部は、基本的に従来と同様、乗算による伸張処理をなすものであり、画像信号を調光素子26の動作と同期させて徐々に伸張する。ただし、図12中二点鎖線で示す従来の場合に比べ、その伸張係数C2を小さくしていることから、新たに入力した画像信号の入力最大階調maxhに対応する出力階調が、最大階調(255)より低い階調(例えば230)となるようになっている。
Next, the operation of the DSP (3) 86 when the display image scene is switched from the dark scene to the bright scene, that is, the operation of the decompression process of the second example will be described. In the following description, it is assumed that the DSP (3) 86 extends the number of gradations of the input image signal to the maximum gradation range (0 to 255).
The processing unit in the DSP (3) 86 basically performs expansion processing by multiplication as in the conventional case, and gradually expands the image signal in synchronization with the operation of the dimmer 26. However, since the expansion coefficient C2 is smaller than in the conventional case indicated by the two-dot chain line in FIG. 12, the output gradation corresponding to the input maximum gradation maxh of the newly input image signal is the maximum scale. The gradation (for example, 230) is lower than the gradation (255).
したがって、本例の画像表示装置及び画像表示方法にあっても、階調潰れによる白とびを防止することができる。よって、本例の画像表示装置及び画像表示方法にあっては、例えばこれを適用したプロジェクタに対し、全体として表示画像の印象を変えることなく、白とびを防止することができる。
また、第1の例に対し、DSP(3)86での処理を複数の処理でなく処理部のみでの単一の処理としたので、DSP(3)86での負荷を低減することができる。
Therefore, even in the image display device and the image display method of this example, it is possible to prevent overexposure due to gradation collapse. Therefore, in the image display apparatus and the image display method of this example, overexposure can be prevented without changing the impression of the display image as a whole with respect to a projector to which the image display apparatus and the image display method are applied, for example.
Further, as compared with the first example, the processing in the DSP (3) 86 is not a plurality of processing but a single processing only by the processing unit, so the load on the DSP (3) 86 can be reduced. .
また、画像パラメータとして、例えばDSP(1)82で画像信号に基づいて制御信号(画像パラメータ)を単位時間毎に抽出し(ステップ1)、決定する際の、前記(b)で示した方法で求められた画像パラメータを採用した場合、前述したように従来では、階調潰れによる白とびを生じてしまうことがある。
しかしながら、本例の画像表示装置及び画像表示方法にあっては、特にDSP(3)86の処理部が、入力した画像信号の最大階調が伸張処理後、出力可能な最大階調より低い階調となるようにその伸張制御パラメータを決定し、伸張処理を行うので、前記のような高階調側での階調潰れによる白とびの発生が確実に防止される。
Further, as the image parameter, for example, the DSP (1) 82 extracts a control signal (image parameter) based on the image signal for each unit time (step 1) and determines the image parameter by the method shown in (b) above. When the obtained image parameter is adopted, as described above, there is a case where the conventional whiteout occurs due to the loss of gradation.
However, in the image display apparatus and the image display method of this example, in particular, the processing unit of the DSP (3) 86 has a step in which the maximum gradation of the input image signal is lower than the maximum gradation that can be output after the expansion process. Since the expansion control parameter is determined so as to be a key and the expansion process is performed, the occurrence of overexposure due to gradation collapse on the high gradation side as described above is reliably prevented.
以上、本発明の画像表示装置及び画像表示方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されないことは言うまでもない。前述した実施形態で示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の要旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 The preferred embodiments of the image display apparatus and the image display method of the present invention have been described above, but it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members described in the above-described embodiments are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
例えば、前記の伸張処理の第1の例では、異なる伸張処理として二つの伸張処理を行うようにしたが、本発明はこれに限定されることなく、三つあるいはそれ以上の伸張処理を行うようにしてもよい。その場合に、例えば図7に示したような各伸張処理によってグラフ上で合成される伸張処理の線として、低階調側で傾きが小さく、中階調部で傾きが大きく、高階調側で再度傾きが小さくなるような、S字カーブ状となるように伸張係数を決定するのが好ましい。 For example, in the first example of the decompression process, two decompression processes are performed as different decompression processes. However, the present invention is not limited to this, and three or more decompression processes are performed. It may be. In this case, for example, as a stretch process line combined on the graph by each decompression process as shown in FIG. 7, the slope is small on the low gradation side, the slope is large in the middle gradation part, and on the high gradation side. It is preferable to determine the expansion coefficient so as to have an S-curve shape so that the inclination becomes smaller again.
また、前記実施形態では、調光手段として調光素子26を用いたものを例示した。この調光素子26は例えば、機械式のシャッター及び液晶シャッターなどが考えられる。
また、本発明の技術範囲はこのような調光手段に限定されず、例えば高圧水銀ランプやLED(発光ダイオード)などの光源の出力強度を直接的に変化させる調光手段を用いたプロジェクタに対して本発明を適用することも可能である。
Moreover, in the said embodiment, what used the
Further, the technical scope of the present invention is not limited to such a light control means. For example, for a projector using a light control means that directly changes the output intensity of a light source such as a high-pressure mercury lamp or LED (light emitting diode). The present invention can also be applied.
また、前記実施形態では、プロジェクタとして透過型の液晶装置を光変調手段として用いたものを例示したが、例えばLCOS等の反射型のプロジェクタ、あるいは、MEMS技術に基づくミラー方式の空間光変調器を用いたプロジェクタに対して本発明を適用することもできる。 In the above embodiment, a projector using a transmissive liquid crystal device as an optical modulation unit is exemplified. However, for example, a reflective projector such as LCOS, or a mirror-type spatial light modulator based on MEMS technology is used. The present invention can also be applied to the projector used.
26…調光素子、31…第1処理部、32…第2処理部、33…演算部、
82…DSP(1)(画像パラメータ抽出手段)、
83…DSP(2)(調光制御手段)、
86…DSP(3)(伸張処理手段)、510……光源
26: Light control element, 31: First processing unit, 32: Second processing unit, 33: Calculation unit,
82 ... DSP (1) (image parameter extracting means),
83 ... DSP (2) (dimming control means),
86: DSP (3) (extension processing means), 510: Light source
Claims (9)
前記表示画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを画像信号から単位時間毎に抽出する画像パラメータ抽出手段と、
前記画像パラメータ抽出手段で抽出された画像パラメータに基づいて前記調光処理に係る調光制御パラメータを決定し、該調光制御パラメータに基づいて前記調光処理を行わせる調光制御手段と、
前記画像パラメータ抽出手段で抽出された画像パラメータに基づいて前記伸張処理に係る伸張制御パラメータを決定し、該伸張制御パラメータに基づいて前記伸張処理を行う伸張処理手段とを備えてなり、
前記伸張処理手段は、入力した画像信号の最大階調が伸張処理後、出力可能な最大階調より低い階調となるように前記伸張制御パラメータを決定し、伸張処理をなすものであることを特徴とする画像表示装置。 An image display device in which a display image is adjusted by dimming processing of illumination light and expansion processing of the number of gradations of an image signal,
Image parameter extracting means for extracting an image parameter characterizing the brightness of the display image from the image signal every unit time;
A dimming control unit for determining a dimming control parameter related to the dimming process based on the image parameter extracted by the image parameter extracting unit, and for performing the dimming process based on the dimming control parameter;
A decompression processing unit that determines a decompression control parameter related to the decompression process based on the image parameter extracted by the image parameter extraction unit, and performs the decompression process based on the decompression control parameter;
The expansion processing means determines the expansion control parameter so that the maximum gradation of the input image signal is lower than the maximum output gradation after the expansion processing, and performs the expansion processing. A characteristic image display device.
前記表示画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを画像信号から単位時間毎に抽出する第1ステップと、
前記第1ステップで抽出された画像パラメータに基づいて前記調光処理に係る調光制御パラメータを決定し、該調光制御パラメータに基づいて前記調光処理を行わせる第2ステップと、
前記第1ステップで抽出された画像パラメータに基づいて前記伸張処理に係る伸張制御パラメータを決定し、該伸張制御パラメータに基づいて前記伸張処理を行う第3ステップとを備えてなり、
前記第3ステップは、入力した画像信号の最大階調が伸張処理後、出力可能な最大階調より低い階調となるように前記伸張制御パラメータを決定し、伸張処理をなすことを特徴とする画像表示方法。
An image display method in which a display image is adjusted by dimming processing of illumination light and expansion processing of the number of gradations of an image signal,
A first step of extracting an image parameter characterizing the brightness of the display image from an image signal every unit time;
A second step of determining a dimming control parameter related to the dimming process based on the image parameter extracted in the first step, and performing the dimming process based on the dimming control parameter;
A third step of determining a decompression control parameter related to the decompression process based on the image parameter extracted in the first step, and performing the decompression process based on the decompression control parameter,
In the third step, the expansion control parameter is determined so that the maximum gradation of the input image signal is lower than the maximum gradation that can be output after the expansion process, and the expansion process is performed. Image display method.
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