JP2006173971A - データ変換回路 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＵＴの容量を削減することができ、しかも、変換データを実際の変換曲線に近づけることができ、より正確な補間を行うことができるデータ変換回路を提供する。
【解決手段】本発明のデータ変換回路は、複数の入力データの代表値の各々に対応する複数の出力データが各々のアドレスに記憶されたＬＵＴと、入力データが、入力データを挟む２つの入力データの代表値の区間内の、どの領域に位置するかの判定結果を出力する判定回路と、直線補間に対する補正値が記憶された補正値記憶回路と、入力データに対応して、ＬＵＴから入力される出力データに基づいて、入力データに対応する変換データを算出する補間回路とを備える。入力データが入力データの代表値でない場合、入力データを挟む２つの入力データの代表値に対応する２つの出力データから直線補間して得られたデータが判定結果に従って領域毎に補正値を用いて補正されたデータが、補間回路から変換データとして出力される。
【選択図】図１

Description

本発明は、入力データの代表値に対応する出力データが記憶されたＬＵＴ（ルックアップテーブル）を用い、ＬＵＴから出力される複数の出力データから補間処理を行って、入力データに対応する変換データを算出するデータ変換回路に関するものである。

ＬＵＴを用いてデータの変換を行うデータ変換回路では、ＬＵＴの各々のアドレスに、入力データに対応する出力データがあらかじめ記憶されている。そして、入力データに対応するアドレス又は入力データをそのままアドレスとしてＬＵＴに与えることによって、ＬＵＴから、そのアドレスに記憶されている出力データが出力される。これにより、入力データは、これに対応する出力データに変換される。

また、データ変換回路では、ＬＵＴのメモリ容量を削減するために、入力データの代表値に対応する出力データのみ、例えば入力データの４つおきに１つの代表値を選び、その代表値に対応する出力データのみをＬＵＴに記憶しておき、ＬＵＴに記憶されていない入力データに対応する変換データを、その入力データを挟む２つの入力データの代表値に対応する出力データから補間して算出する方法が一般的に用いられる。

例えば、特許文献１には、直線補間によって表示デバイスの階調補正を行う液晶階調制御回路およびこれを用いた画像表示制御装置が開示されている。特許文献１の液晶階調制御回路では、入力画像の階調全てに対応する入力データではなく、その代表値に対応する出力データのみを記憶しておき、それ以外は、下記式に従って直線補間を用いて近似することでデータの変換が行われる。

ＩＮＣ_a＝（ＯＵＴ_a+1−ＯＵＴ_a）／ＳＴＥＰ_a
ＳＴＥＰ_a＝ＩＮ_a+1−ＩＮ_a
Ｙ_d＝ＩＮＣ_a×（Ｒ_d−ＩＮ_a）＋ＯＵＴ_a

上記式において、ＩＮ_a、ＩＮ_a+1は入力データの代表値、ＯＵＴ_a、ＯＵＴ_a+1は入力データの代表値ＩＮ_a、ＩＮ_a+1の各々に対応する出力データ、ＳＴＥＰ_aは入力データの代表値ＩＮ_a〜ＩＮ_a+1の区間の間隔、ＩＮＣ_aは入力データの代表値ＩＮ_a〜ＩＮ_a+1の区間のガンマ曲線の傾きである。また、Ｒ_dは実際の入力データ、Ｙ_dは入力データＲ_dに対応する直線補間後の変換データである。

特開２００３−２８８０６０号公報

特許文献１では、入力データの代表値ＩＮ_a〜ＩＮ_a+1の区間のガンマ曲線の傾きＩＮＣ_aに応じて直線補間を行っているため、実際には曲線である階調補正が正確に行えないという問題があった。なお、特許文献１のように、ガンマ曲線による階調補正に限らず、ＬＵＴを用いて入力データを挟む２つの代表値の出力データから直線補間し、特定の曲線を直線近似する場合においても同様の問題が発生する。

本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、ＬＵＴの容量を削減することができ、しかも、変換データを実際の変換曲線に近づけることができ、より正確な補間を行うことができるデータ変換回路を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、入力データを変換データに変換するデータ変換回路であって、
前記入力データに対応するアドレスを生成するアドレス生成回路と、複数の入力データの代表値の各々に対応する複数の出力データが各々のアドレスに記憶され、前記アドレス生成回路から入力されるアドレスで指定される入力データの代表値に対応する出力データを出力するＬＵＴと、前記入力データが、該入力データを挟む２つの入力データの代表値の区間内の、どの領域に位置するかを判定し、その判定結果を出力する判定回路と、直線補間に対する補正値が記憶された補正値記憶回路と、前記入力データに対応して、前記ＬＵＴから入力される出力データに基づいて、前記入力データに対応する前記変換データを算出する補間回路とを備え、
前記補間回路からは、前記変換データとして、前記入力データが前記入力データの代表値の１つである場合、該入力データの代表値に対応する出力データが出力され、前記入力データが前記入力データの代表値でない場合、前記入力データを挟む２つの入力データの代表値に対応する２つの出力データから直線補間して得られたデータが、前記判定結果に従って前記領域毎に前記補正値を用いて補正されたデータが出力されることを特徴とするデータ変換回路を提供するものである。

ここで、前記補正値記憶回路には、１つまたは複数の前記代表値の区間毎に補正値が記憶され、前記補正値記憶回路からは、前記入力データが含まれる代表値の区間に対応する補正値が選択的に出力されることが好ましい。

また、前記補間回路は、前記入力データが前記入力データの代表値でない場合に、ＩＮ_a、ＩＮ_a+1を入力データの代表値、ＯＵＴ_a、ＯＵＴ_a+1を入力データの代表値ＩＮ_a、ＩＮ_a+1の各々に対応する出力データ、ＩＮＣ_a（＝（ＯＵＴ_a+1−ＯＵＴ_a）／（ＩＮ_a+1−ＩＮ_a））を入力データの代表値ＩＮ_a〜ＩＮ_a+1の区間の傾き、Ａ_nを直線補間に対する補正値、Ｒ_dを入力データ、Ｙ_dを入力データＲ_dに対応する変換データ、ｉを２以上の整数とし、前記判定結果に従って、（ＯＵＴ_a+1−ＯＵＴ_a）／ｉ≧ＩＮＣ_a×（Ｒ_d−ＩＮ_a）の時には、Ｙ_d＝ＩＮＣ_a×（Ｒ_d−ＩＮ_a）＋ＯＵＴ_a−（Ａ_n×ＩＮＣ_a×（Ｒ_d−ＩＮ_a））により前記変換データを算出し、（ＯＵＴ_a+1−ＯＵＴ_a）／ｉ＜ＩＮＣ_a×（Ｒ_d−ＩＮ_a）の時には、Ｙ_d＝ＩＮＣ_a×（Ｒ_d−ＩＮ_a）＋ＯＵＴ_a−（Ａ_n×ＩＮＣ_a×（ＩＮ_a+1−Ｒ_d））により前記変換データを算出することが好ましい。

また、当該データ変換回路は、液晶ディスプレイの階調補正を行うものであることが好ましい。

本発明によれば、補正値を適宜設定することによって、変換データを、より実際の変換曲線に近づけることができ、より正確な補間処理を行うことができる。また、本発明のデータ変換回路によれば、従来よりＬＵＴに記憶する入力データの代表値の個数を減らしても、従来よりも実際の変換曲線に近づけることができるため、従来よりも少ないＬＵＴの容量で、従来よりも正確な補間処理を行うことができる。

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のデータ変換回路を詳細に説明する。

図１は、本発明のデータ変換回路の構成を表す一実施形態の概略図である。同図に示すデータ変換回路１０は、アドレス生成回路１２と、ＬＵＴ１４と、判定回路１６と、補正値記憶回路１８と、補間回路２０とを備えている。データ変換回路１０は、図２に示すように、入力データＲ_dを挟む２つの入力データの代表値ＩＮ_aおよびＩＮ_a+1の各々に対応する２つの出力データＯＵＴ_aおよびＯＵＴ_a+1から補間処理を行い、さらに補正値Ａ_nに基づく補正処理を行って、入力データＲ_dを変換データＹ_dに変換する。

ここで、アドレス生成回路１２は、入力データＲ_dに対応するＬＵＴ１４のアドレスを生成する。図２において、入力データＲ_dが、入力データの代表値の１つ、例えばＩＮ_aである時には、アドレス生成回路１２からＩＮ_aのアドレスが出力され、ＩＮ_a+1である時にはＩＮ_a+1のアドレスが出力される。一方、入力データＲ_dが、入力データの代表値ではない時には、アドレス生成回路１２から、入力データＲ_dを挟む２つの入力データの代表値ＩＮ_aおよびＩＮ_a+1のアドレスが順次出力される。

ＬＵＴ１４の各々のアドレスには、各々の入力データの代表値に対応する出力データが記憶されている。ＬＵＴ１４からは、アドレス生成回路１２から入力されるアドレスで指定される入力データの代表値に対応する出力データが出力される。ＬＵＴ１４からは、例えばＩＮ_aのアドレスがＬＵＴ１４に入力されると、ＩＮ_aに対応するＯＵＴ_aが出力され、ＩＮ_a+1のアドレスがＬＵＴ１４に入力されると、ＩＮ_a+1に対応するＯＵＴ_a+1が出力される。

なお、ＬＵＴ１４において、隣接する２つの代表値の区間の間隔は、全て同じであってもよいし、もしくは隣接する２つの代表値の区間毎に異なる間隔であってもよい。

続いて、判定回路１６は、入力データＲ_dが、この入力データＲ_dを挟む２つの代表値ＩＮ_a〜ＩＮ_a+1の区間内の、どの領域に位置するかを判定し、その判定結果ＤＴを出力する。本実施形態の場合、図２に示すように、判定回路１６により、ＩＮＣ_a×（Ｒ_d−ＩＮ_a）が、（ＯＵＴ_a+1−ＯＵＴ_a）／２以上（図中上半分の領域内）なのか、未満（図中下半分の領域内）なのかの判定が行われる。即ち、入力データＲ_dが代表値ＩＮ_a側に近いのか、それとも代表値ＩＮ_a+1側に近いのかの判定が行われる。ここで、ＩＮＣ_a＝（ＯＵＴ_a+1−ＯＵＴ_a）／（ＩＮ_a+1−ＩＮ_a）である。

判定回路１６において、入力データの代表値ＩＮ_a〜ＩＮ_a+1の区間内を複数の領域に分割し、入力データＲ_dが位置する領域を判定することによって、後述する補間回路２０により、各々の領域毎に異なる補正処理を行わせることができる。なお、本実施形態では、入力データの代表値の区間を２つの等しい領域に分割しているが、３つ以上の領域に分割してもよいし、各々の領域のサイズが全て等しくても異なっていてもよい。

続いて、補正値記憶回路１８には、補間回路２０において、直線補間によって算出されるデータを補正するための補正値Ａ_nが記憶されている。本実施形態の場合、補正値記憶回路１８には、入力データを挟む２つの隣接する代表値間の区間毎に補正値Ａ_nが記憶されている。補正値記憶回路１８からは、入力データＲ_dが含まれる入力データの代表値の区間に対応する補正値Ａ_nが出力される。

なお、補正値Ａ_nは、データ変換回路全体で１つだけでもよいし、１つまたは複数の代表値の区間毎に補正値Ａ_nを出力してもよい。また、１区間内の複数の領域毎に異なる補正値Ａ_nを出力してもよい。この場合には、判定回路１６の判定結果ＤＴが補正値記憶回路１８に入力される。補正値Ａ_nがデータ変換回路全体で１つの場合、補正値記憶回路１８の容量を大幅に削減することができる。一方、複数の補正値Ａ_nを記憶しておき、入力データＲ_dに対応する補正値Ａ_nを選択的に出力する場合、変換データＹ_dを、より実際の変換曲線に近づけることができ、より正確な補間処理を行うことができる。

最後に、補間回路２０は、入力データＲ_dに対応して、ＬＵＴ１４から入力される出力データに基づいて、入力データＲ_dに対応する変換データＹ_dを算出する。入力データＲ_dが、入力データの代表値の１つ、例えばＩＮ_aである時には、ＬＵＴ１４から入力される、入力データの代表値ＩＮ_aに対応する出力データＯＵＴ_aが、補間回路２０から変換データＹ_dとしてそのまま出力される。

一方、入力データＲ_dが、入力データの代表値ではない時には、判定回路１６から入力される判定結果ＤＴと、ＬＵＴ１４から入力される、入力データＲ_dを挟む２つの入力データの代表値ＩＮ_aおよびＩＮ_a+1の各々に対応する２つの出力データＯＵＴ_aおよびＯＵＴ_a+1と、補正値記憶回路１８から入力される、入力データＲ_dに対応する補正値Ａ_nとに基づいて、入力データＲ_dに対応する変換データＹ_dが算出される。

本実施形態の場合、判定結果ＤＴに応じて、（ＯＵＴ_a+1−ＯＵＴ_a）／２≧ＩＮＣ_a×（Ｒ_d−ＩＮ_a）の時には、変換データＹ_dは下記式により算出される。
Ｙ_d＝ＩＮＣ_a×（Ｒ_d−ＩＮ_a）＋ＯＵＴ_a−（Ａ_n×ＩＮＣ_a×（Ｒ_d−ＩＮ_a））
一方、（ＯＵＴ_a+1−ＯＵＴ_a）／２＜ＩＮＣ_a×（Ｒ_d−ＩＮ_a）の時には、変換データＹ_dは下記式により算出される。
Ｙ_d＝ＩＮＣ_a×（Ｒ_d−ＩＮ_a）＋ＯＵＴ_a−（Ａ_n×ＩＮＣ_a×（ＩＮ_a+1−Ｒ_d））

なお、変換データＹ_dの算出式は、上記のものに限定されるわけではなく、上記とは異なる算出式を採用することも可能である。いずれにしても、補正値Ａ_nは、変換データＹ_dを、より実際の変換曲線に近づけるために使用される。

次に、データ変換回路１０の動作を説明する。

入力データＲ_dが、入力データの代表値の１つである時、例えばＩＮ_aである時には、アドレス生成回路１２からＩＮ_aのアドレスが出力され、ＬＵＴ１４からは、入力データの代表値ＩＮ_aに対応する出力データＯＵＴ_aが出力される。そして、補間回路２０からは、ＬＵＴ１４から入力される出力データＯＵＴ_aが変換データＹ_dとしてそのまま出力される。

一方、入力データＲ_dが、入力データの代表値ではない時、例えば図２に示すように、ＩＮ_aとＩＮ_a+1との間の値である時には、アドレス生成回路１２から、ＩＮ_aおよびＩＮ_a+1のアドレスが順次出力され、ＬＵＴ１４からは、入力データの代表値ＩＮ_aに対応する出力データＯＵＴ_a、および入力データの代表値ＩＮ_a+1に対応する出力データＯＵＴ_a+1が順次出力される。

続いて、判定回路１６では、図２に示すように、ＩＮＣ_a×（Ｒ_d−ＩＮ_a）が、（ＯＵＴ_a+1−ＯＵＴ_a）／２以上なのか、未満なのかの判定が行われ、ＩＮＣ_a×（Ｒ_d−ＩＮ_a）が、（ＯＵＴ_a+1−ＯＵＴ_a）／２未満であるという判定結果ＤＴが出力される。また、補正値記憶回路１８からは、入力データＲ_dが含まれる入力データの代表値ＩＮ_a〜ＩＮ_a+1の区間に対応する補正値Ａ_nが出力される。

そして、補間回路２０において、判定回路１６から入力される判定結果ＤＴと、ＬＵＴ１４から入力される出力データＯＵＴ_aおよびＯＵＴ_a+1と、補正値記憶回路１８から入力される補正値Ａ_nとに基づいて、入力データＲ_dに対応する変換データＹ_dが、下記式により算出される。
Ｙ_d＝ＩＮＣ_a×（Ｒ_d−ＩＮ_a）＋ＯＵＴ_a−（Ａ_n×ＩＮＣ_a×（ＩＮ_a+1−Ｒ_d））

次に、具体例を挙げて説明する。

図３は、図１に示すデータ変換回路１０において、ＩＮ_a＝１０、ＩＮ_a+1＝１８、ＯＵＴ_a＝６、ＯＵＴ_a+1＝１０、ＩＮＣ_a＝（１０−６）／（１８−１０）＝１／２、Ａ_n＝０．３として、入力データＲ_dが１１〜１７の場合の変換データＹ_dを算出し、そのグラフを表したものである。図中、横軸が入力データＲ_d、縦軸が変換データＹ_dである。なお、同図には、比較のため、直線補間によって変換データを算出する従来技術による変換結果のグラフも合わせて示してある。

図３のグラフに示すように、従来技術を適用して、２つの出力データＯＵＴ_aおよびＯＵＴ_a+1から直線補間を行うと、変換データＹ_dは直線状の波形となる。これに対し、本発明を適用して補間処理および補正処理を行うと、変換データＹ_dは、入力データＲ_dの中央付近になるに従って従来技術の直線状の波形よりも小さくなり、緩やかなカーブを描く波形となる。

本発明のデータ変換回路１０では、補正値Ａ_nを適宜設定することによって、波形のカーブの度合いを変えることができる。すなわち、変換データＹ_dを、より実際の変換曲線に近づけることができ、より正確な補間処理を行うことができる。また、本発明のデータ変換回路１０では、従来より、ＬＵＴ１４に記憶する入力データの代表値の個数を減らしても、従来よりも実際の変換曲線に近づけることができるため、従来よりも少ないＬＵＴ１４の容量で、従来よりも正確な補間処理を行うことができる。

本発明は、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス・ディスプレイ）、ＰＤＰ（プラズマ・ディスプレイ）などの表示デバイスにおいて、ＬＵＴを用いてデータの変換を行うことによってガンマ補正等の階調補正を行う場合に適用可能である。また、ガンマ補正等の階調補正に限らず、ＬＵＴを用いて入力データの代表値に対応する複数の出力データから直線補間をして、特定の変換曲線に近似する、あらゆる場合において同様に適用可能である。

本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明のデータ変換回路について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

本発明のデータ変換回路の構成を表す一実施形態の概略図である。 図１に示すデータ変換回路で用いられるＬＵＴを表す概念図である。 図１に示すデータ変換回路による具体的な変換結果の一例を表すグラフである。

符号の説明

１０ データ変換回路
１２ アドレス生成回路
１４ ＬＵＴ
１６ 判定回路
１８ 補正値記憶回路
２０ 補間回路

Claims (4)

1. 入力データを変換データに変換するデータ変換回路であって、
   前記入力データに対応するアドレスを生成するアドレス生成回路と、複数の入力データの代表値の各々に対応する複数の出力データが各々のアドレスに記憶され、前記アドレス生成回路から入力されるアドレスで指定される入力データの代表値に対応する出力データを出力するＬＵＴと、前記入力データが、該入力データを挟む２つの入力データの代表値の区間内の、どの領域に位置するかを判定し、その判定結果を出力する判定回路と、直線補間に対する補正値が記憶された補正値記憶回路と、前記入力データに対応して、前記ＬＵＴから入力される出力データに基づいて、前記入力データに対応する前記変換データを算出する補間回路とを備え、
   前記補間回路からは、前記変換データとして、前記入力データが前記入力データの代表値の１つである場合、該入力データの代表値に対応する出力データが出力され、前記入力データが前記入力データの代表値でない場合、前記入力データを挟む２つの入力データの代表値に対応する２つの出力データから直線補間して得られたデータが、前記判定結果に従って前記領域毎に前記補正値を用いて補正されたデータが出力されることを特徴とするデータ変換回路。
2. 前記補正値記憶回路には、１つまたは複数の前記代表値の区間毎に補正値が記憶され、前記補正値記憶回路からは、前記入力データが含まれる代表値の区間に対応する補正値が選択的に出力されることを特徴とする請求項１に記載のデータ変換回路。
3. 前記補間回路は、前記入力データが前記入力データの代表値でない場合に、ＩＮ_a、ＩＮ_a+1を入力データの代表値、ＯＵＴ_a、ＯＵＴ_a+1を入力データの代表値ＩＮ_a、ＩＮ_a+1の各々に対応する出力データ、ＩＮＣ_a（＝（ＯＵＴ_a+1−ＯＵＴ_a）／（ＩＮ_a+1−ＩＮ_a））を入力データの代表値ＩＮ_a〜ＩＮ_a+1の区間の傾き、Ａ_nを直線補間に対する補正値、Ｒ_dを入力データ、Ｙ_dを入力データＲ_dに対応する変換データ、ｉを２以上の整数とし、前記判定結果に従って、（ＯＵＴ_a+1−ＯＵＴ_a）／ｉ≧ＩＮＣ_a×（Ｒ_d−ＩＮ_a）の時には、Ｙ_d＝ＩＮＣ_a×（Ｒ_d−ＩＮ_a）＋ＯＵＴ_a−（Ａ_n×ＩＮＣ_a×（Ｒ_d−ＩＮ_a））により前記変換データを算出し、（ＯＵＴ_a+1−ＯＵＴ_a）／ｉ＜ＩＮＣ_a×（Ｒ_d−ＩＮ_a）の時には、Ｙ_d＝ＩＮＣ_a×（Ｒ_d−ＩＮ_a）＋ＯＵＴ_a−（Ａ_n×ＩＮＣ_a×（ＩＮ_a+1−Ｒ_d））により前記変換データを算出することを特徴とする請求項１または２に記載のデータ変換回路。
4. 当該データ変換回路は、液晶ディスプレイの階調補正を行うものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のデータ変換回路。

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