JP2006113337A - 画像表示方法および画像表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】動画擬似輪郭を抑え、かつ動画領域と静止画領域とを滑らかに接続して切替ショックを抑え、画像表示品位を向上する画像表示方法および画像表示装置を提供する。
【解決手段】１フィールドを輝度で重み付けされた複数のサブフィールドで構成し、階調を表示するために各サブフィールド毎の画素の発光または非発光を制御する符号化を行い、かつ、動画領域の画素に対する符号化と静止画領域の画素に対する符号化とが異なる画像表示方法であって、動画領域と静止画領域の間に遷移領域を設け、遷移領域では動画領域の画素に対する符号化を行った画素Ａと静止画領域の画素に対する符号化を行った画素Ｂとを混在させた。
【選択図】図２

Description

本発明は、１フィールドを輝度で重み付けされた複数のサブフィールドで構成し、各サブフィールド毎の画素の発光または非発光を制御する符号化を行って階調を表示する画像表示方法および画像表示装置に関する。
プラズマディスプレイパネルなどの２値表示を行う表示デバイスを用いて多階調画像を表示する方法としては、画像信号の１フィールドを輝度で重み付けされた複数のサブフィールドで構成し、各サブフィールドの画素の発光または非発光を制御する符号化を行い階調を表示する方法、いわゆるサブフィールド法が知られている。
例えば、画像信号の１フィールドを８つのサブフィールドに分割し、それぞれのサブフィールドの輝度重みを「１」、「２」、「４」、「８」、「１６」、「３２」、「６４」、「１２８」と設定する。そして、画像信号を８ビットのディジタル信号とし、これを最下位ビットから順に８つのサブフィールドに割り当てて点灯、非点灯制御を行うことにより２５６階調の画像を表示することができる。しかし、上記の表示方法で動画像を表示する場合、画像の中で動きのある領域（以下、「動画領域」と略記する）において輪郭状の著しい階調乱れ、いわゆる動画擬似輪郭が発生することが知られている。
そこで、この動画擬似輪郭を発生させない方法の１つとして、画像の動きを検出し、画像の動きの有無に応じて階調値の表示方法、すなわち符号化の方法を変えようとする試みがなされている。これは、例えば、画像の動きのない領域（以下、「静止画領域」と略記する）では上述の方法で階調値が「０」〜「２５５」の２５６階調を表示し、動画領域では動画擬似輪郭が発生し難い階調値に限定して表示するというものである。このような表示方法により、動画領域での動画擬似輪郭を軽減することができる。また静止画領域では２５６通りの階調を表示することができる。
動画擬似輪郭が発生し難い階調値としては、輝度重みが最小のサブフィールドから順に点灯するサブフィールドが連続している階調値であり、この場合には「０」、「１」、「３」、「７」、「１５」、「３１」、「６３」、「１２７」、「２５５」の９個の階調値である。
図１０に動画擬似輪郭の発生し難い９個の階調値を示す。ここで、「●」印は各階調値に対して点灯するサブフィールドを示している。これら９個の階調値のみに限定して、これらの階調値を用いて動画領域の画像を表示することにより動画擬似輪郭の発生を抑えることができる。しかしこの場合、表示できる階調数がわずか９個しかないため、このままでは画像表示品質が極端に低下してしまう。そこで、表示すべき階調値と実際に表示する階調値との間の差を適当な比率によって周囲の画素に分散する、いわゆる誤差拡散法を用いて階調を補正する。
図１１は従来の技術における誤差拡散法の説明図である。図１１の網掛けで示した画素において、表示すべき階調値と実際に表示する階調値との間で発生した誤差を、右隣、右下、直下、左下の画素に、それぞれ７：１：５：３の割合で分割して加算する。そして各画素は、表示すべき階調値と拡散された誤差とを加算した値を新たに表示すべき階調値とし、これに最も近い階調値を前述の９個の階調値の中から選択して実際に表示する階調値とする。そして表示すべき階調値と実際に表示する階調値との誤差を周囲の画素に拡散する。この処理を順次繰り返すことにより、９個の階調を用いて上記９個以外の階調値を擬似的に表示することができる。
図１２は、従来の画像表示装置の回路ブロック図である。従来の画像表示装置は、入力画像信号から動画領域を検出する動き検出部１０２、周囲の画素から拡散される誤差を入力信号に加算する加算部１０６、誤差を加算された画像信号に対して静止画領域の画素に対する符号化を行う静止画符号部１０７、誤差を加算された画像信号に対して動画領域の画素に対する符号化を行う動画符号部１０８、動き検出部１０２の出力に応じて静止画符号部１０７と動画符号部１０８とのいずれかの出力を選択するセレクタ１０９、入力画像と出力画像との間の誤差を計算する減算部１１０、誤差に所定の重み付けを行う乗算部１１１、誤差を所定の画素に拡散するためにタイミングを調整するための遅延部１１２、画像信号を表示するための表示部１１３を備え、上述した誤差拡散動作を実行する。
しかしながら、従来のこのような方法においては、動画領域と静止画領域の境界で符号化の方法を切替えているため、画像によってはこの境界で鋭いエッジ状のノイズ（以下、「切替ショック」と称する）が発生することがある。特に輝度の平坦な領域を背景にして物体が移動するような画像に対してはこの切替ショックが発生しやすい。
これに対し、境界部分を乱数で拡散しエッジが揃わないようにすることで切替ショックを低減する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−６９９２２号公報
しかしながら特許文献１に記載されている方法では、動画領域と静止画領域との境界を、乱数を用いて分散させただけであるので、依然として動画領域と静止画領域の境界は鈍いエッジ状に残ってしまい、完全に切替ショックを消滅させるには至っていない。
本発明はこれらの課題に鑑みなされたものであり、動画擬似輪郭を抑え、かつ動画領域と静止画領域とを滑らかに接続して切替ショックを抑え、画像表示品位を向上した画像表示方法および画像表示装置を提供することを目的とする。
上記従来の課題を解決するために、本発明の画像表示方法は、１フィールドを輝度で重み付けされた複数のサブフィールドで構成し、階調を表示するために各サブフィールド毎の画素の発光または非発光を制御する符号化を行い、かつ、動画領域の画素に対する符号化と静止画領域の画素に対する符号化とが異なる画像表示方法であって、動画領域と静止画領域との間に遷移領域を設け、遷移領域では動画領域の画素に対する符号化を行った画素と静止画領域の画素に対する符号化を行った画素とを混在させることを特徴とする。この方法により、動画擬似輪郭を抑え、かつ動画領域と静止画領域とを滑らかに接続して切替ショックを抑え、画像表示品位を向上した画像表示方法を提供することができる。
また本発明の画像表示方法は、遷移領域のうち、動画領域に近い遷移領域では動画領域の画素に対する符号化を行った画素の比率が高く、静止画領域に近い遷移領域では静止画領域の画素に対する符号化を行った画素の比率が高くなるように、空間的に混在させてもよい。この方法によっても、動画擬似輪郭を抑え、かつ動画領域と静止画領域とを滑らかに接続して切替ショックを抑え、画像表示品位を向上した画像表示方法を提供することができる。
また本発明の画像表示方法は、遷移領域のうち、動画領域に近い遷移領域の画素では動画領域の画素に対する符号化を行う頻度が高く、静止画領域に近い遷移領域の画素では静止画領域の画素に対する符号化を行う頻度が高くなるように、時間的に混在させてもよい。この方法によっても、動画擬似輪郭を抑え、かつ動画領域と静止画領域とを滑らかに接続して切替ショックを抑え、画像表示品位を向上した画像表示方法を提供することができる。
また、本発明の画像表示装置は、１フィールドを輝度で重み付けされた複数のサブフィールドで構成し、階調を表示するために各サブフィールド毎の画素の発光または非発光を制御する符号化を行い、かつ、動画領域の画素に対する符号化と静止画領域の画素に対する符号化とが異なる画像表示装置であって、動画領域を検出する動き検出部と、動画領域とそれ以外の静止画領域との間に遷移領域を作成する遷移領域作成部と、動画領域の画素に対する符号化を行う動画符号部と、静止画領域の画素に対する符号化を行う静止画符号部と、動画符号部の出力と静止画符号部の出力とのいずれか一方を選択する選択部とを備え、選択部は動画領域において動画符号部の出力を選択し、静止画領域において静止画符号部の出力を選択し、遷移領域において動画符号部の出力と静止画符号部の出力とが混在するように選択することを特徴とする。この構成により、動画擬似輪郭を抑え、かつ動画領域と静止画領域とを滑らかに接続して切替ショックを抑え、画像表示品位を向上した画像表示装置を提供することができる。
また、本発明の画像表示装置は、乱数を発生させる乱数発生部を備え、選択部は遷移領域において動画符号部の出力と静止画符号部の出力とのいずれか一方を、乱数発生部で発生させた乱数にもとづき不規則に選択してもよい。この構成によっても、動画擬似輪郭を抑え、かつ動画領域と静止画領域とを滑らかに接続して切替ショックを抑え、画像表示品位を向上した画像表示装置を提供することができる。
また、本発明の画像表示装置は、入力画像信号に同期したクロックをカウントするカウンタを備え、選択部は遷移領域において動画符号部の出力と静止画符号部の出力とのいずれか一方をカウンタの出力にもとづき規則的に選択してもよい。この構成によっても、動画擬似輪郭を抑え、かつ動画領域と静止画領域とを滑らかに接続して切替ショックを抑え、画像表示品位を向上した画像表示装置を提供することができる。
本発明によれば、動画擬似輪郭を抑え、かつ動画領域と静止画領域とを滑らかに接続して切替ショックを抑え、画像表示品位を向上した画像表示方法および画像表示装置を提供することができる。
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の画像表示装置において切替ショックを抑える方法を説明するための図である。図１（ａ）に示すように、表示画像の中に例えば四角い動画領域が検出されたとする。本発明の実施の形態１においては図１（ｂ）に示したように、動画領域と静止画領域の間に動画領域として処理される画素と静止画領域として処理される画素とが混在する遷移領域を設ける。そして遷移領域内の動画領域に近い領域では、動画領域として処理される画素（以下、「画素Ａ」と略記する）の比率が高く、静止画領域に近い領域では、静止画領域として処理される画素（以下、「画素Ｂ」と略記する）の比率が高くなるように、遷移領域内の各画素に対して画像信号処理を行う。
図２は遷移領域において画素Ａと画素Ｂとが混在する様子を示すイメージ図であり、Ａは画素Ａを、Ｂは画素Ｂをそれぞれ示している。図２の左端の５列は動画領域に属する画素であり、右端の５列は静止画領域に属する画素であり、その間１２列は遷移領域に属する画素である。遷移領域の左端４列は画素Ａと画素Ｂとが３：１の割合で混在しており、中央４列はそれぞれが２：２の割合で混在しており、右端の４列はそれぞれが１：３の割合で混在している。
このように、動画領域と静止画領域との混在比が徐々に変化して動画領域と静止画領域とを滑らかにつなげることにより切替ショックを抑えることができる。
図３は本発明の実施の形態１における画像表示装置の構成を示す回路ブロック図である。画像表示装置は、入力画像信号から動画領域を検出する動き検出部１０２、周囲の画素から拡散される誤差を入力信号に加算する加算部１０６、誤差を加算された画像信号に対して静止画領域の画素に対する符号化を行う静止画符号部１０７、誤差を加算された画像信号に対して動画領域の画素に対する符号化を行う動画符号部１０８、入力画像と出力画像との間の誤差を計算する減算部１１０、誤差に所定の重み付けを行う乗算部１１１、誤差を所定の画素に拡散するためにタイミングを調整するための遅延部１１２、画像信号を表示するための表示部１１３を備えている。
加えて、本発明の実施の形態１の画像表示装置には、動画領域と静止画領域との間に遷移領域を設けるための遷移領域作成部２００、乱数を発生させる乱数発生部３１０、乱数発生部３１０で発生した乱数と遷移領域作成部２００から得られる遷移領域を示す信号にもとづいて、静止画符号部１０７の出力と動画符号部１０８の出力とのいずれかを選択する選択部３００を備えている。そして選択部３００は、選択信号発生部３０５とセレクタ１０９を有し、セレクタ１０９は選択信号発生部３０５から出力される選択信号にもとづいて静止画符号部１０７の出力と動画符号部１０８の出力とのいずれかを選択する。選択信号発生部３０５は、動画領域においては動画符号部１０８の出力を選択し、静止画領域においては静止画符号部１０７の出力を選択し、また動画領域に近い遷移領域では動画符号部１０８からの信号を選択する確率が高く、静止領域に近い遷移領域では静止画符号部１０７からの信号を選択する確率が高くなるような選択信号を発生する。
図４は遷移領域作成部２００の構成を示す回路ブロック図であり、図５は遷移領域作成部２００の動作を説明するための図である。遷移領域作成部２００は、動き検出部１０２で検出された動き検出信号にローパスフィルタ（以下、「ＬＰＦ」と略記する）処理を施すためのＬＰＦ回路２０１、ＬＰＦ処理後の信号と所定の閾値とを比較する４個の比較器２０２、２０３、２０４、２０５とを備えている。ここで、比較器２０２、２０３、２０４、２０５の閾値をそれぞれ閾値ａ、閾値ｂ、閾値ｃ、閾値ｄとすると、閾値ａ＞閾値ｂ＞閾値ｃ＞閾値ｄを満たしている。動き検出信号が、例えば図５（ａ）に示す信号とすると、ＬＰＦ処理後の信号は図５（ｂ）のようになる。そしてＬＰＦ処理後の信号は比較器２０２，２０３、２０４，２０５によりそれぞれの閾値と比較される。このとき、図５（ｃ）に示すようにＬＰＦ処理後の信号が閾値ａより大きければ動画領域であり、閾値ａ以下で閾値ｂより大きければ動画領域に近い遷移領域であり、閾値ｂ以下で閾値ｃより大きければ中間付近の遷移領域であり、閾値ｃ以下で閾値ｄより大きければ静止画領域に近い遷移領域であり、閾値ｄ以下であれば静止画領域である。以下では説明のために比較器２０２の出力をＭＳＢ、比較器２０５の出力をＬＳＢとし、これら４ビットの信号が「１５」であれば動画領域であり、「７」であれば動画領域に近い遷移領域であり、「３」であれば中間付近の遷移領域であり、「１」であれば静止画領域に近い遷移領域であり、「０」であれば静止画領域であるとする。
選択信号発生部３０５は、乱数発生部３１０で発生した２ビットの乱数と遷移領域作成部２００で作成した遷移領域を示す４ビットの信号とを入力し選択信号を出力する変換テーブルで構成されている。図６は変換テーブルの一例を示している。図６に示すように変換テーブルは、動画領域では常に「１」を出力し、動画領域に近い遷移領域では４画素に３画素の割合で「１」を出力し、遷移領域の中間付近では４画素に２画素の割合で「１」を出力し、静止領域に近い遷移領域では４画素に１画素の割合で「１」を出力し、静止画領域では常に「０」を出力する。そして、セレクタ１０９は、選択信号が「１」であれば動画符号部１０８からの出力信号を選択し、「０」であれば静止画符号部１０７からの出力信号を選択する。
以上の構成により、動画領域と静止画領域との間で符号化方法が徐々に切替わっていくため、切替ショックを抑制することができ、画像表示画質を向上することができる。
なお、実施の形態１においては、遷移領域における符号化方法が３段階に変化するものとして説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、動画領域と静止画領域との間をなだらかにつなぐような遷移領域を設け、遷移領域内で異なった符号化方法を混在させることにより切替ショックを抑制することができる。
また、３段階に変化する場合であっても、それぞれの遷移領域における符号化方法の混合比を３：１、２：２、１：３に限定するものではなく、例えば４：１、１：１、１：４などとしてもよい。
また、実施の形態１においては、動画領域の符号化方法として、階調を限定し、誤差拡散処理を用いて減少した階調を補完する方法を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ディザ処理によって階調を補完したり、誤差拡散処理とディザ処理を併用して階調を補完してもかまわない。
また、実施の形態１においては、動き検出信号にＬＰＦ処理を施した後、比較器を用いて遷移領域を作成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、動き検出信号に太線化処理を繰り返し施すことによっても遷移領域を作成することができる。
（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２における画像表示装置の構成を示す回路ブロック図である。図７において図３と同じ構成要素については同じ符号を用いて説明を省略する。
実施の形態２においては、図３の乱数発生部３１０に代えて、入力画像信号に同期したクロックでカウントアップする水平カウンタ４１１と、水平同期信号に同期したクロックでカウントアップする垂直カウンタ４１２と、静止画符号部１０７からの出力信号と動画符号部１０８からの出力信号とのいずれかを選択するための選択信号を発生する選択部４００とを有する。選択部４００は水平カウンタ４１１の水平ＬＳＢ信号と垂直カウンタ４１２の垂直ＬＳＢ信号と遷移領域作成部２００から出力される４ビットの信号とにもとづいて選択信号を発生する。
図８は本発明の実施の形態２における選択信号発生部４０５の動作を説明するための図である。図８（ａ）の「０」、「１」、「２」、「３」と記した四角形は画像表示装置の各画素を示す。入力画像信号は順次入力され、左の画素から右の画素へ、上の画素から下の画素へと対応して表示される。水平カウンタ４１１の水平ＬＳＢ信号は画像信号の入力に同期して左端の画素から順に０，１，０，１、・・・という値をとる。また、垂直カウンタ４１２の垂直ＬＳＢ信号は上端の画素から順に０，１，０，１、・・・という値をとる。これらを式
２×（水平ＬＳＢ信号 ＸＯＲ 垂直ＬＳＢ信号）＋（水平ＬＳＢ信号）
を用いて計算することにより、画像表示装置上の位置に応じて各画素には０〜３のいずれかの値（以下、「ディザ要素」と呼ぶ）が設定される。
図８の各画素に記した値がディザ要素である。このようにディザ要素は各画素の表示装置上の位置のみによって決定される値である。選択信号発生部４０５は、このディザ要素と遷移領域作成部２００から出力される４ビット信号とから図８（ｂ）のように選択信号を発生する。
図９は、遷移領域において画素Ａと画素Ｂとが混在する様子を示すイメージ図である。以上のようにして発生させた選択信号を用いることにより、遷移領域において画素Ａと画素Ｂとが混在する。そして実施の形態１と同じく、動画領域に近い遷移領域では画素Ａと画素Ｂとが３：１の比で混在し、遷移領域の中央部分では画素Ａと画素Ｂとが２：２の比で混在し、静止画領域に近い遷移領域では画素Ａと画素Ｂとが１：３の比で混在する。
以上の構成により、動画領域と静止画領域との間で符号化方法が徐々に切替わっていくため切替えショックを抑えることができ、画像の表示品質を向上することができる。
なお、実施の形態２においてはディザ要素を０〜３までの４値としたが、本発明はそれに限定されるものではなく、遷移領域で混在比を変化させる段数に応じて変えることができる。
本発明の画像表示方法および画像表示装置によれば、動画擬似輪郭を抑え、かつ動画領域と静止画領域とを滑らかに接続して切替ショックを抑え、画像表示品位を向上することができるので、１フィールドを輝度で重み付けされた複数のサブフィールドで構成し、各サブフィールドの画素の発光または非発光を制御する符号化を行い、階調を表示する画像表示方法および画像表示装置などに有用である。
本発明の実施の形態１の画像表示装置において切替ショックを抑える方法を説明するための図 同画像表示装置において遷移領域で画素Ａと画素Ｂとが混在する様子を示すイメージ図 同画像表示装置の構成を示す回路ブロック図 同画像表示装置の遷移領域作成部の構成を示す回路ブロック図 同画像表示装置の遷移領域作成部の動作を説明するための図 同画像表示装置の変換テーブルの一例を示す図 本発明の実施の形態２における画像表示装置の構成を示す回路ブロック図 同画像表示装置の選択信号発生部の動作を説明するための図 同画像表示装置において遷移領域で画素Ａと画素Ｂとが混在する様子を示すイメージ図 動画擬似輪郭の発生し難い９個の階調値を示す図 従来の画像表示装置における誤差拡散法の説明図 従来の画像表示装置の構成を示す回路ブロック図
符号の説明
１０２ 動き検出部
１０７ 静止画符号部
１０８ 動画符号部
１０９ セレクタ
３００，４００ 選択部
３０５，４０５ 選択信号発生部
３１０ 乱数発生部
４１１ 水平カウンタ
４１２ 垂直カウンタ

Claims (6)

  1. １フィールドを輝度で重み付けされた複数のサブフィールドで構成し、階調を表示するために各サブフィールド毎の画素の発光または非発光を制御する符号化を行い、かつ、動画領域の画素に対する符号化と静止画領域の画素に対する符号化とが異なる画像表示方法であって、
    前記動画領域と前記静止画領域との間に遷移領域を設け、
    前記遷移領域では、動画領域の画素に対する符号化を行った画素と静止画領域の画素に対する符号化を行った画素とを混在させることを特徴とする画像表示方法。
  2. 前記遷移領域のうち、動画領域に近い遷移領域では動画領域の画素に対する符号化を行った画素の比率が高く、静止画領域に近い遷移領域では静止画領域の画素に対する符号化を行った画素の比率が高くなるように、空間的に混在させることを特徴とする請求項１に記載の画像表示方法。
  3. 前記遷移領域のうち、動画領域に近い遷移領域の画素では動画領域の画素に対する符号化を行う頻度が高く、静止画領域に近い遷移領域の画素では静止画領域の画素に対する符号化を行う頻度が高くなるように、時間的に混在させることを特徴とする請求項１に記載の画像表示方法。
  4. １フィールドを輝度で重み付けされた複数のサブフィールドで構成し、階調を表示するために各サブフィールド毎の画素の発光または非発光を制御する符号化を行い、かつ、動画領域の画素に対する符号化と静止画領域の画素に対する符号化とが異なる画像表示装置であって、
    動画領域を検出する動き検出部と、
    前記動画領域とそれ以外の静止画領域との間に遷移領域を作成する遷移領域作成部と、
    動画領域の画素に対する符号化を行う動画符号部と、
    静止画領域の画素に対する符号化を行う静止画符号部と、
    前記動画符号部の出力と前記静止画符号部の出力とのいずれか一方を選択する選択部とを備え、
    前記選択部は、前記動画領域において前記動画符号部の出力を選択し、前記静止画領域において前記静止画符号部の出力を選択し、前記遷移領域において前記動画符号部の出力と前記静止画符号部の出力とが混在するように選択することを特徴とする画像表示装置。
  5. 乱数を発生させる乱数発生部を備え、
    前記選択部は、前記遷移領域において、前記動画符号部の出力と前記静止画符号部の出力とのいずれか一方を、前記乱数発生部で発生させた乱数にもとづき不規則に選択することを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
  6. 入力画像信号に同期したクロックをカウントするカウンタを備え、
    前記選択部は、前記遷移領域において、前記動画符号部の出力と前記静止画符号部の出力とのいずれか一方を、前記カウンタの出力にもとづき規則的に選択することを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
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