JP2006221060A - 映像信号処理装置、映像信号の処理方法、映像信号の処理プログラム及び映像信号の処理プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、映像信号処理装置、映像信号の処理方法、映像信号の処理方法のプログラム及び映像信号の処理方法のプログラムを記録した記録媒体に関し、例えば液晶表示パネルにより動画像を表示する場合に適用して、１つのフレームを複数のサブフレームに表示してＦＲＣの手法により中間階調を表現する場合に、動きぼけを低減することができるようにする。
【解決手段】 本発明は、時間軸方向の画素値の分散が最大となるようにサブフレームの画素値を設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、映像信号処理装置、映像信号の処理方法、映像信号の処理方法のプログラム及び映像信号の処理方法のプログラムを記録した記録媒体に関し、例えば液晶表示パネルにより動画像を表示する場合に適用することができる。本発明は、１つのフレームを複数のサブフレームにより表示してＦＲＣの手法により中間階調を表現する場合に、時間軸方向の画素値の分散が最大となるようにサブフレームの画素値を設定することにより、１つのフレームを複数のサブフレームにより表示してＦＲＣの手法により中間階調を表現する場合に、動きぼけを低減することができるようにする。

近年、表示装置は、陰極線管に代えて、液晶表示パネル、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、有機ＥＬ表示パネル等のいわゆるＦＰＤ（Flat Panel Display）を使用するものが増大している。これらＦＰＤを用いた表示装置のうちの液晶表示パネルによる表示装置は、陰極線管による表示装置に比して表示可能な階調数が少ないことにより、擬似的に中間階調を表現して不足する階調数を補うディザ、ＦＲＣ（Frame Rate Control）等の手法が提案されている。

ここでディザの手法は、人間の目の面積による積分効果を利用して中間階調を表現する方法であり、複数の画素を一つの単位として、各単位を構成する各画素の画素値を制御することにより、各単位で中間階調を表現する手法である。

これに対してＦＲＣの手法は、人間の目の時間軸方向の積分効果を利用して中間階調を表現する方法であり、フレーム毎に階調を切り換えることにより、中間階調を表現する手法である。

従来、ＦＲＣの手法では、表現する中間階調の画素値がＩ０の場合、この画素値Ｉ０の前後の表示可能な画素値Ｉ１及びＩ２の発生比率を、中間階調の画素値Ｉ０に応じた比率に設定することにより、この中間階調の画素値Ｉ０を表現するようになされていた。

すなわち例えば図１４に示すように、４ビットによる階調を表示可能な表示装置において、６ビットによる階調を表現する場合、これらのビット数の差分に対応する連続する４フレームを単位にして、表示可能な画素値Ｉ１及びＩ２の発生比率を、中間階調の画素値Ｉ０に応じた比率に設定する。具体的に、この条件で、例えば画素値１０．７５の階調を表現する場合、この連続する４つのフレームのうちの３フレームは、画素値１１により表示し、残り１フレームは、画素値１０により表示する。

なおこの図１４を含めて以下の例では、各階調数により表示する最も明るい画素値を基準にして、各画素の明るさを画素値により示す。これにより例えばこの図１４に示すように、４ビットによる１６階調の表示にあっては、最も明るい画素値を値１５により、また続く図１５に示すように、８ビット及び６ビットによる２５６階調及び６４階調の表示にあっては、最も明るい画素値をそれぞれ値２５５、値６３により示す。また必要に応じて、適宜、このような最も明るい画素値を併せて示す。

このようなＦＲＣの手法による中間階調の表示においては、フリッカが目立つ欠点があり、このため例えば特公平７−８９２６５号公報には、ディザの手法との併用により、フリッカを目立たなくする手法が開示されている。

また近年、ＯＣＢ（Optical Compensated Birefringence ）モード等の応答速度の速い表示パネルが開発されており、このような応答速度の速い表示パネルの使用により、１フレームを複数のサブフレームにより表示してＦＲＣの手法により中間階調を表現する方法も提案されている。ここでＢｌｏｃｈの法則により、一定時間内における光の変化について、人間の目は、その変化を認識することが困難であり、この場合、この一定時間内に入射した光の積分値のみ認識する。これによりフレーム周波数を高くしてＦＲＣの手法により中間階調を表現すると、フリッカを目立たなくすることができる。

すなわちこの場合、最大６４階調までしか表示できない表示パネルを用いて２５６階調による映像信号Ｓ１を表示する場合、図１５において矢印により示すように、この映像信号Ｓ１の１フレームを４つのサブフレームにより表示し、これにより映像信号Ｓ１に対してフレーム周波数が４倍の映像信号Ｓ２により映像信号Ｓ１の映像を表示する。またこのとき、この４つのサブフレームにおける各画素の画素値を、元の映像信号Ｓ１の対応する中間階調の画素値Ｉ０の前後の表示可能な画素値Ｉ１又はＩ２に設定し、この４つのサブフレームにおけるこれら画素値Ｉ１、Ｉ２の発生比率を、元の映像信号Ｓ１の対応する中間階調の画素値Ｉ０に応じた比率に設定する。これにより元の映像信号Ｓ１における画素値が例えば９８／２５５の場合、対応する４つのサブフレームの対応する画素をそれぞれ画素値２４、２５、２４、２５により表示し、これによりフリッカを目立たなくして、この４つのサブフレームの階調の平均値である画素値２４．５／６３（＝９８／２５５）の中間階調を表現することができる。

また液晶表示パネル等のいわゆるホールド型の表示装置では、１フレームの期間の間、同一の画像を表示し続けていることにより、移動する物体の表示を目で追いかけると、網膜上ではこの物体の結像位置が振動することになる。これによりこの移動する物体がぼけて見え、いわゆる動きぼけの現象が発生する。なおこの振動は、物体の移動方向とは逆方向に、１フレームの期間、結像位置が移動した後、瞬時に元の結像位置に戻る動作の繰り返しである。

このような動きぼけは、陰極線管等のインパルス型による表示装置では発生しない現象であることにより、このような動きぼけを改善する方法として、液晶表示パネルの駆動により、さらにはバックライト制御により、液晶表示装置の特性をインパルス型に近づける工夫が提案されている。

ここで液晶表示パネルの駆動による工夫にあっては、いわゆる黒挿入法であり、全面黒のサブフレームをフレーム間に介挿するものであり、動きぼけを防止できるものの、輝度が低下する欠点がある。またバックライト制御による工夫にあっては、バックライトを間欠的に点灯させることにより、黒挿入法と同等の効果を発生させるものである。

ところでこのような表示装置においては、動画を表示する場合もある。ここで図１６は、矢印により示すように、左から右に移動する移動体１の表示画像であり、この移動体１のエッジにあっては、符号Ｆ１及びＦ２により連続するフレームの一部を拡大して示すように、連続するフレームで移動することになる。

この場合、図１５との対比により図１７に示すように、１つのフレームを複数のサブフレームにより表示してＦＲＣの手法により中間階調を表現すると、この移動体１のエッジは、４つのサブフレーム毎に、間欠的に移動することになる。また図１８（Ａ）に示すように、このような移動体１を目で追いかける場合、網膜上においては、図１８（Ｂ）に示すように、４フレーム周期で結像位置が振動することになり、これによりこの場合も動きぼけの現象が発生する問題がある。

なおこの場合の動きぼけに係る網膜上における結像位置の振動は、１つのフレームを割り当てた複数のサブフレームの分だけ、移動体１の移動方向とは逆方向に順次段階的に移動した後、瞬時に元の結像位置に戻る動作が繰り返されるものである。なおこの図１８（Ｂ）においては、図１７について上述した条件により各サブフレームを表示した場合に、網膜上における各画素値を元の映像信号Ｓ１に係る階調により示す。

この問題を解決する１つの方法として、例えば特許第３１５８９０４号公報には、これらサブフレームを動きベクトルを用いたフレーム内挿処理により作成する方法が提案されている。しかしながらこのような動きベクトルを用いたフレーム内挿処理は、表示装置の構成が複雑になる問題がある。また動きベクトルを誤検出する場合も完全には防止し得ず、動きベクトルを誤検出した場合には、その分、ブラーが激しくなり、著しく不自然な画像が表示される。
特公平７−８９２６５号公報 特許第３１５８９０４号公報

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、１つのフレームを複数のサブフレームにより表示してＦＲＣの手法により中間階調を表現する場合に、動きぼけを防止することができる映像信号処理装置、映像信号の処理方法、映像信号の処理方法のプログラム及び映像信号の処理方法のプログラムを記録した記録媒体を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、入力映像信号の１フレームより複数のサブフレームを作成することにより、前記入力映像信号に比してフレーム周波数の高い出力映像信号を生成する映像信号処理装置に適用して、前記入力映像信号の階調数に比して、少ない階調数により前記出力映像信号を作成し、前記入力映像信号に応じた、前記複数のサブフレームにおける対応する画素の画素値の設定により、前記出力映像信号の階調数によっては表示困難な中間階調を表現し、前記画素値の設定が、前記複数のサブフレームの対応する画素において、時間軸方向の画素値の分散が最大となる画素値の設定であるようにする。

また請求項１０の発明においては、入力映像信号の１フレームより複数のサブフレームを作成することにより、前記入力映像信号に比してフレーム周波数の高い出力映像信号を生成する映像信号の処理方法に適用して、前記入力映像信号の階調数に比して、少ない階調数により前記出力映像信号を作成し、前記入力映像信号に応じた、前記複数のサブフレームにおける対応する画素の画素値の設定により、前記出力映像信号の階調数によっては表示困難な中間階調を表現し、前記画素値の設定が、前記複数のサブフレームの対応する画素において、時間軸方向の画素値の分散が最大となる画素値の設定であるようにする。

また請求項１１の発明においては、演算処理手段による所定の処理手順の実行により、入力映像信号の１フレームより複数のサブフレームを作成し、前記入力映像信号に比してフレーム周波数の高い出力映像信号を生成する映像信号の処理プログラムに適用して、前記処理手順は、前記入力映像信号の階調数に比して、少ない階調数により前記出力映像信号を作成し、前記入力映像信号に応じた、前記複数のサブフレームにおける対応する画素の画素値の設定により、前記出力映像信号の階調数によっては表示困難な中間階調を表現するサブフレーム作成ステップを有し、前記画素値の設定が、前記複数のサブフレームの対応する画素において、時間軸方向の画素値の分散が最大となる画素値の設定であるようにする。

また請求項１２の発明においては、演算処理手段による所定の処理手順の実行により、入力映像信号の１フレームより複数のサブフレームを作成し、前記入力映像信号に比してフレーム周波数の高い出力映像信号を生成する映像信号の処理プログラムを記録した記録媒体に適用して、前記処理手順は、前記入力映像信号の階調数に比して、少ない階調数により前記出力映像信号を作成し、前記入力映像信号に応じた、前記複数のサブフレームにおける対応する画素の画素値の設定により、前記出力映像信号の階調数によっては表示困難な中間階調を表現するサブフレーム作成ステップを有し、前記画素値の設定が、前記複数のサブフレームの対応する画素において、時間軸方向の画素値の分散が最大となる画素値の設定であるようにする。

請求項１の構成により、入力映像信号の１フレームより複数のサブフレームを作成することにより、前記入力映像信号に比してフレーム周波数の高い出力映像信号を生成する映像信号処理装置に適用して、前記入力映像信号の階調数に比して、少ない階調数により前記出力映像信号を作成し、前記入力映像信号に応じた、前記複数のサブフレームにおける対応する画素の画素値の設定により、前記出力映像信号の階調数によっては表示困難な中間階調を表現し、前記画素値の設定が、前記複数のサブフレームの対応する画素において、時間軸方向の画素値の分散が最大となる画素値の設定であるようにすれば、１つのフレームを複数のサブフレームにより表示してＦＲＣの手法により中間階調を表現するようにして、表示の特性をインパルス応答の特性に近づけることができ、これにより動きぼけを低減することができる。

これにより請求項１０、請求項１１、請求項１２の構成によれば、１つのフレームを複数のサブフレームにより表示してＦＲＣの手法により中間階調を表現する場合に、動きぼけを低減することができる映像信号の処理方法、映像信号の処理プログラム及び映像信号の処理プログラムを記録した記録媒体を提供することができる。

本発明によれば、１つのフレームを複数のサブフレームにより表示してＦＲＣの手法により中間階調を表現する場合に、動きぼけを低減することができる。

以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。

（１）実施例の構成
図２は、本発明の実施例に係る映像信号処理装置を示すブロック図である。この映像信号処理装置１１は、一体に保持した表示装置１２により、又はケーブルにより接続された別体の表示装置１２により、入力映像信号Ｓ１の映像を表示する。

ここで表示装置１２は、入力映像信号Ｓ１の階調数に比して表示可能な階調数が少なく、かつ例えばＯＣＢモードによる応答速度の速い液晶表示装置である。このため映像信号処理装置１１は、フリッカを視認することが困難な程度にフレーム周波数が高いフレーム周波数６０〔Ｈｚ〕、８ビットパラレルの色信号による入力映像信号Ｓ１を、フレーム周波数２４０〔Ｈｚ〕、６ビットパラレルの色信号による出力映像信号Ｓ２に変換して表示装置１２に出力し、これにより入力映像信号Ｓ１の１フレームを複数のサブフレームにより表示してＦＲＣの手法により表示装置１２で表示困難な中間階調を表現する。なおこのようなフレーム周波数６０〔Ｈｚ〕の入力映像信号Ｓ１は、ＮＴＳＣ方式の映像信号に対応する高品位の映像信号であり、例えばＮＴＳＣ方式の映像信号をノンインタレース方式の映像信号に変換して生成する。

すなわちこの映像信号処理装置１１において、映像信号記憶部１３は、入力映像信号Ｓ１を順次記録して保持し、この保持した入力映像信号Ｓ１を続くサブフレーム作成部１４の制御により出力する。

サブフレーム作成部１４は、例えば演算処理回路により形成され、所定の処理プログラムの実行により、映像信号記憶部１３に記録された映像信号Ｓ１を順次読み出して処理し、これにより映像信号Ｓ２に係るサブフレームの映像信号を生成して出力する。なおこの実施例において、この処理プログラムは、事前にインストールされて提供されるものの、このような事前のインストールによる提供に代えて、インターネット等のネットワークを介したダウンロードにより提供するようにしてもよく、また記録媒体に記録して提供するようにしてもよい。なおこのような記録媒体にあっては、光ディスク、磁気ディスク、メモリカード等、種々の記録媒体を広く適用することができる。

サブフレーム信号記憶部１５は、サブフレーム作成部１４で生成されるサブフレームの映像信号を順次記録すると共に、記録した映像信号を読み出して出力し、これにより出力映像信号Ｓ２を表示装置１２に出力する。

ここで図３及び図４は、このサブフレーム作成部１４の処理手順を示すフローチャートである。サブフレーム作成部１４は、入力映像信号Ｓ１の１フレーム毎に、この処理手順を実行し、入力映像信号Ｓ１の１フレームより４つのサブフレームを生成する。すなわちサブフレーム作成部１４は、この処理手順を開始すると、ステップＳＰ１からステップＳＰ２に移り、サブフレームの順番を示す変数ｉを値０に初期化する。また続くステップＳＰ３で、垂直方向の位置を示す変数ｙを値０に初期化し、続くステップＳＰ４において、水平方向の位置を示す変数ｘを値０に初期化する。

これによりサブフレーム作成部１４は、変数ｘ、ｙを順次インクリメントしながらこの変数ｘ、ｙによる座標の画素について画素値を設定してサブフレームの映像信号を作成する。また１つのサブフレームについて映像信号の作成を完了すると、変数ｉをインクリメントして同様の処理を繰り返し、連続するサブフレームについて映像信号を作成する。

すなわちサブフレーム作成部１４は、続くステップＳＰ５において、映像信号記憶部１３に記録された入力映像信号Ｓ１の対応する座標ｘ、ｙの画像データを取得し、この画像データによるＲＧＢ値を座標ｘ、ｙの画素値（ｄ_o,r 、ｄ_o,g、ｄ_o,b）に設定する。

続いてサブフレーム作成部１４は、ステップＳＰ６、ステップＳＰ７、ステップＳＰ８において、後述する要素毎のサブフレーム生成処理により、ステップＳＰ５で取得した画素値（ｄ_o,r 、ｄ_o,g、ｄ_o,b）から、変数ｉにより特定されるサブフレームの対応する画素について、順次、要素毎に、画素値を設定する。なおステップＳＰ６、ステップＳＰ７、ステップＳＰ８において、この設定に係る各要素は、それぞれ赤色、緑色、青色の画素値を設定する。

続いてサブフレーム作成部１４は、ステップＳＰ９において、ステップＳＰ６、ステップＳＰ７、ステップＳＰ８で設定した各要素の画素値ｄ_r、ｄ_g、ｄ_bにより、サブフレームの座標ｘ、ｙに係る画像データをサブフレーム信号記憶部１５に記録する。

続いてサブフレーム作成部１４は（図４）、ステップＳＰ１０において、変数ｘをインクリメントする。また続くステップＳＰ１１において、変数ｘが水平方向の上限値Ｓｘより小さいか否か判断し、ここで肯定結果が得られると、ステップＳＰ５に戻る。これに対してステップＳＰ１１で否定結果が得られると、ステップＳＰ１１からステップＳＰ１２に移り、変数ｙをインクリメントする。また続くステップＳＰ１３において、変数ｙが垂直方向の上限値Ｓｙより小さいか否か判断し、ここで肯定結果が得られると、ステップＳＰ４に戻る。これに対してステップＳＰ１３で否定結果が得られると、ステップＳＰ１３からステップＳＰ１４に移る。これによりサブフレーム作成部１４は、１つのサブフレームについて、ラスタ走査の順序により、順次画素値を設定する。

またステップＳＰ１４において、サブフレーム作成部１４は、変数ｉをインクリメントし、続くステップＳＰ１５において、この変数ｉが、入力映像信号Ｓ１の１フレームから作成するサブフレームの作成数Ｎより小さいか否か判断する。ここで肯定結果が得られると、サブフレーム作成部１４は、ステップＳＰ３に戻り、続くサブフレームに処理対象を切り換えて同様の処理を繰り返すのに対し、ステップＳＰ１５で否定結果が得られると、ステップＳＰ１５からステップＳＰ１６に移り、この処理手順を終了する。

これによりサブフレーム作成部１４は、入力映像信号Ｓ１により各サブフレームの画素値を順次設定して、サブフレームに係る映像信号を順次生成する。

サブフレーム作成部１４は、このように各サブフレームの画素値を設定する際に、入力映像信号Ｓ１の１フレームに対応する複数のサブフレームにおいて、時間軸方向の画素値の分散が最も大きくなるように、各サブフレームの画素値を設定し、これにより動きぼけを軽減する。

またさらにこのように入力映像信号Ｓ１の１フレームに係る複数のサブフレームについて、入力映像信号Ｓ１の対応する画素値を越えない範囲で、順次、表示装置１２で表示可能な最大の画素値をこれら連続するサブフレームに順次設定する。

この実施例では、このサブフレームの画素値の設定を、入力映像信号Ｓ１の１フレームに係る複数のサブフレームの先頭サブフレーム側から順次実行し、これにより入力映像信号における画素値の立ち上がりに従って、対応する複数のサブフレームにおいて、表示可能な最大の画素値に立ち上がるサブフレームが先頭側サブフレームから末尾側のサブフレームに変化するように、いわゆる前詰めにより時間軸方向の画素値の分散が最も大きくなるように各サブフレームの画素値を設定する。

すなわち図１７との対比により図１に示すように、サブフレーム作成部１４は、入力映像信号Ｓ１における画素値が値９８の場合、先頭のサブフレームの画素値を表示装置１２で表示可能な最大の画素値６３に設定する。これに対して続くサブフレームにおいては、直前のサブフレームで画素値を値６３に設定していることにより、この場合、表示装置１２で表示可能な最大の画素値６３に設定すると、入力映像信号Ｓ１の対応する画素値を越えてしまうことになる。これによりこの場合、サブフレーム作成部１４は、これら画素値９８と画素値６３との差分値３５を続くサブフレームの画素値に設定する。

また以降のサブフレームにおいては、先頭側、２つのサブフレームがそれぞれ画素値６３、３５に設定されていることにより、サブフレーム作成部１４は、それぞれ画素値を値０に設定する。これによりサブフレーム作成部１４は、表示装置１２における表示の特性をインパルス応答に近づけるように画素値を設定し、動きぼけを低減する。

すなわちこの場合、図１８との対比により図５に示すように、移動体を目で追いかけてこの目の網膜上に形成される移動体の像にあっては、図１８について上述した中間階調の前後の表示可能な画素値により表示する場合に比して、エッジのぼけを防止することができ、これにより動きぼけを防止することができる。

これによりサブフレーム作成部１４は、図３及び図４について上述したステップＳＰ６、ステップＳＰ７、ステップＳＰ８の処理手順を繰り返す毎に、順次、先頭側サブフレームからこの図１に示すように画素値を設定する。

図６は、この画素値の設定に係るサブフレーム作成部１４の処理手順を示すフローチャートである。サブフレーム作成部１４は、図３及び図４について上述したステップＳＰ６、ステップＳＰ７、ステップＳＰ８の各処理において、この処理手順を実行する。

すなわちサブフレーム作成部１４は、この処理手順を開始すると、ステップＳＰ２１からステップＳＰ２２に移る。ここで入力映像信号Ｓ１におけるＲＧＢ値をまとめて座標（ｘ、ｙ）の画素値をｆ₀ （ｘ、ｙ）＝（ｆ_0,r（ｘ、ｙ），ｆ_0,g（ｘ、ｙ），ｆ_0,b（ｘ、ｙ））による画素ベクトルにより表し、ｉ番目のサブフレームにおける対応する座標の画素値をｄ_i（ｘ、ｙ）＝（ｄ_i,r（ｘ、ｙ），ｄ_i,g（ｘ、ｙ），ｄ_i,b（ｘ、ｙ））の画素ベクトルにより表す。

サブフレーム作成部１４は、このステップＳＰ２２において、処理対象の要素について、（２^m−１）（ｉ＋１）≦ｆ₀ の関係式が成立するか否か判断することにより、この変数ｉによる特定されるサブフレームの画素値を表示可能な最大の画素値に設定した場合、サブフレームに設定した画素値の合計値が入力映像信号Ｓ１の対応する画素の画素値ｆ０ を越えるか否か判断する。なおここでｍは、出力映像信号Ｓ２のビット数であり、表示装置１２において表示可能な階調に対応するビット数である。

ここで肯定結果が得られると、サブフレーム作成部１４は、ステップＳＰ２２からステップＳＰ２３に移り、このｉ番目のサブフレームにおける画素値を表示可能な最大の画素値に設定した後、ステップＳＰ２４に移ってこの処理手順を終了する。

これに対してステップＳＰ２２で否定結果が得られると、サブフレーム作成部１４は、ステップＳＰ２２からステップＳＰ２５に移る。ここでサブフレーム作成部１４は、（２^m−１）ｉ≦ｆ₀＜（２^m−１）（ｉ＋１）の関係式が成立するか否か判断することにより、直前のサブフレームまでを表示可能な最大の画素値に設定した場合に、サブフレームに設定した画素値の合計値が入力映像信号Ｓ１の対応する画素の画素値ｆ₀を越えないで、かつ変数ｉにより特定されるサブフレームまでを表示可能な最大の画素値に設定した場合に、サブフレームに設定した画素値の合計値が入力映像信号Ｓ１の対応する画素の画素値ｆ０ を越えるか否か判断する。

ここで肯定結果が得られると、サブフレーム作成部１４は、ステップＳＰ２５からステップＳＰ２６に移り、直前のサブフレームまでを表示可能な最大の画素値に設定した場合の残りの画素値をこのｉ番目のサブフレームにおける画素値に設定した後、ステップＳＰ２４に移ってこの処理手順を終了する。

これに対してステップＳＰ２２で否定結果が得られると、サブフレーム作成部１４は、ステップＳＰ２５からステップＳＰ２７に移り、このサブフレームの画素値を値０に設定した後、ステップＳＰ２４に移ってこの処理手順を終了する。

これらによりサブフレーム作成部１４は、次式により示すように、各サブフレームにおける画素値を設定する。

（２）実施例の動作
以上の構成において、この映像信号処理装置１１では（図２）、表示対象の入力映像信号Ｓ１が映像信号記憶部１３を介してサブフレーム作成部１４に入力され、ここでこの入力映像信号Ｓ１が出力映像信号Ｓ２に変換され、サブフレーム信号記憶部１５を介して表示装置１２に出力される。これによりこの映像信号処理装置１１では、入力映像信号Ｓ１の映像が表示装置１２により表示される。

このようにして入力映像信号Ｓ１を出力映像信号Ｓ２に変換して表示するようにして、この映像信号処理装置１１では、入力映像信号Ｓ１がフレーム周波数６０〔Ｈｚ〕、８ビットパラレルの色信号により入力され、サブフレーム作成部１４において、フレーム周波数２４０〔Ｈｚ〕、６ビットパラレルの色信号による出力映像信号Ｓ２に変換され、６ビットに係る階調の表示装置１２により表示される。

このサブフレーム作成部１４における処理において、入力映像信号Ｓ１は、１フレームより４つのサブフレームが作成され、このサブフレームの連続により出力映像信号Ｓ２が作成される。またこのようにして１フレームより４つのサブフレームを作成する際に、これら４つのサブフレームにおける画素値が、入力映像信号Ｓ１の対応する画素の画素値に応じて設定され、これにより表示装置１２において、入力映像信号Ｓ１の１つのフレームを複数のサブフレームにより表示してＦＲＣの手法により中間階調が表現される。

しかしながら従来のＦＲＣの手法により、これらサブフレームの画素値を、入力映像信号Ｓ１の対応する中間階調の画素値Ｉ０の前後の表示可能な画素値Ｉ１又はＩ２に設定し、この４つのサブフレームにおけるこれら画素値Ｉ１、Ｉ２の発生比率を、入力映像信号Ｓ１の対応する中間階調の画素値Ｉ０に応じた比率に設定すると、動きぼけが発生する（図１７及び図１８参照）。

このためこの映像信号処理装置１１では（図１、図３〜図６）、入力映像信号Ｓ１の対応する画素値を越えない範囲で、いわゆる前詰めにより、順次、表示装置１２で表示可能な最大の画素値を連続するサブフレームに順次設定し、これにより時間軸方向の画素値の分散が最も大きくなるように、各サブフレームの画素値を設定して動きぼけを軽減する。

すなわちこの場合、時間軸方向の画素値の分散が最も大きくなるように画素値を設定したことにより、表示装置１２における表示はインパルス応答に近づくことになる。これにより動きぼけを防止することができる。これによりこの実施例では、１つのフレームを複数のサブフレームに表示してＦＲＣの手法により中間階調を表現する場合に、動きぼけを低減することができる。

特に、このようにして前詰めにより画素値を設定したことにより、図１８との対比により図５に示すように、入力映像信号Ｓ１において画素値が小さい場合には、移動体を目で追いかけた場合の移動方向への輪郭の拡大を防止することができる。これによりこの実施例では、特に暗部において、動きぼけを顕著に低減することができる。

しかしながらこのように時間軸方向の分散が最も大きくなるように画素値を設定した場合、結果として、複数のサブフレームのうちの一部のサブフレームだけで画像を表示していることになる。これによりフリッカが発生するとも感じられる。

しかしながらこの実施例では入力映像信号Ｓ１がフリッカを知覚困難なフレーム周波数６０〔Ｈｚ〕により入力され、この入力映像信号Ｓ１の１フレームに対して４つのサブフレームを設定していることにより、このように時間軸方向の分散が最も大きくなるように画素値を設定した場合であっても、表示に供するサブフレームの点灯の周波数を最低でも６０〔Ｈｚ〕に設定することができる。なおこのような入力映像信号Ｓ１に係るフレーム周波数の設定にあっては、フレーム周波数４８〔Ｈｚ〕以上に設定して実用上十分な特性を確保することができる。また出力映像信号Ｓ２のフレーム周波数が２４０〔Ｈｚ〕に設定されていることにより、低輝度により４つの連続するフレームのうちの１つのフレームだけで画素を点灯させる場合でも、この画素が点灯していない期間を１２．５〔ｍｓｅｃ〕（＝３／４×１／２４０）に設定することができる。これに対してブロックの法則が成立する臨界呈示時間は、明るい背景のもとで２５〔ｍｓｅｃ〕程度とされており（視覚情報処理ハンドブック，日本視覚学会編，ｐｐ．２１９）、これにより十分にフリッカの発生を防止できることが判る。

これによりこの実施例では、フリッカの発生を有効に回避して、１つのフレームを複数のサブフレームにより表示してＦＲＣの手法により中間階調を表現する場合に、動きぼけを低減することができる。

（３）実施例の効果
以上の構成によれば、時間軸方向の画素値の分散が最大となるようにサブフレームの画素値を設定することにより、１つのフレームを複数のサブフレームにより表示してＦＲＣの手法により中間階調を表現する場合に、動きぼけを低減することができる。

より具体的に、入力映像信号の１フレームに対応する複数のサブフレームにおいて、表示可能な最大の画素値に立ち上がるサブフレームが、入力映像信号における画素値の立ち上がりに従って、先頭側のサブフレームから末尾側のサブフレームに変化するように設定して、時間軸方向の画素値の分散が最大となるようにサブフレームの画素値を設定することにより、１つのフレームを複数のサブフレームにより表示してＦＲＣの手法により中間階調を表現する場合に、動きぼけを低減することができる。

ところで上述した実施例による画素値の設定によっては、サブフレーム内でＲＧＢ値の比が変わってしまう場合に、入力映像信号Ｓ１における色相に対して、サブフレームの色相が若干変化し、これによりカラーブレーキングの現象が発生することが判った。これによりこの実施例では、入力映像信号Ｓ１との間で色相の差が最小となるように条件を設定して、時間軸方向の画素値の分散が最大となるようにサブフレームの画素値を設定する。なおこれによりこの画素値の設定に係る処理を除いて、この実施例に係る映像信号処理装置は、実施例１について上述した映像信号処理装置と同一に形成されることにより、以下においては、適宜、図２の構成を流用して説明する。

すなわち上述した画素ベクトルによりサブフレーム、入力映像信号Ｓ１の画素値を表現して、サブフレーム及び入力映像信号Ｓ１の画素値ｄ_i（ｘ、ｙ）、ｆ_o（ｘ、ｙ）を次式により表す。なおここでｋは、ｉ番目のサブフレームにおける画素ベクトル係数である。

サブフレーム作成部１４は、入力映像信号Ｓ１におけるＲＧＢ値の比率を維持するように、この画素ベクトル係数ｋの最大値である最大画素ベクトル係数ｋ_max により各要素毎に表示可能な最大の画素値を制限して画素値を設定することにより、入力映像信号Ｓ１との間で色相の差が最小となるように条件を設定して、サブフレームの画素値を設定する。

このためサブフレーム作成部１４は、始めに、画素ベクトル係数ｋの最大値である最大画素ベクトル係数ｋ_maxを求める。ここで色相が変化しないようにとの条件下で、座標（ｘ、ｙ）においてサブフレームの１フレームで表現できる最大値をｄ_max（ｘ、ｙ）を次式により表す。

これにより１つのサブフレームで表現できる各要素の最大値ｄ_max,r（ｘ、ｙ）、ｄ_max,g （ｘ、ｙ）、ｄ_max,b（ｘ、ｙ）はそれぞれ次式により表される。

これら（３）式及び（４）式より、次式の関係式を得ることができる。

ここで全ての要素でこれらの関係式が成立するためには、次式の関係式が成立することが必要になる。なおここでｍａｘ（ｘ，ｙ，ｚ）は、ｘ，ｙ，ｚの最大値を返す関数である。

これによりこのようにして求められる最大画素ベクトル係数ｋ_max を用いて（３）式より求められる入力映像信号Ｓ１に係るｄ_max（ｘ、ｙ）を求め、次式の関係式により、各要素の画素値を求めることができる。

図７及び図８は、図３及び図４との対比により、この実施例に係るサブフレーム作成部１４の処理手順を示すフローチャートである。なおこの図７及び図８に示す処理手順において、図３及び図４と同一の処理手順にあっては、対応する符号を付して示す。

これによりこのサブフレーム作成部１４は、ラスタ走査の順序により順次各要素毎に画素値を設定してサブフレームによる出力映像信号Ｓ２をサブフレーム信号記憶部１５に記録し、この処理対象のサブフレームを順次切り換える。この一連の処理において、始めにステップＳＰ３１の処理により、最大画素ベクトル係数ｋ_maxを計算する。またこの最大画素ベクトル係数ｋ_maxを用いて続くステップＳＰ３２、ステップＳＰ３３、ステップＳＰ３４によりそれぞれ各要素の画素値を設定する。

しかして図９は、図６との対比によりこれらステップＳＰ３２、ステップＳＰ３３、ステップＳＰ３４の処理手順に係る画素値設定処理を示すフローチャートである。サブフレーム作成部１４は、図７及び図８について上述したステップＳＰ３２、ステップＳＰ３３、ステップＳＰ３４の各処理において、この処理手順を実行する。

すなわちサブフレーム作成部１４は、この処理手順を開始すると、ステップＳＰ３１で求めた最大画素ベクトル係数ｋ_maxを用いて（３）式の演算処理を実行することにより、入力映像信号Ｓ１に対して色相を変化させないとする条件下で、この処理対象の要素に設定可能な画素値の最大値ｄ_max（ｘ、ｙ）を計算する。また続くステップＳＰ４３において、処理対象の要素について、ｄ_max（ｉ＋１）≦ｆ₀の関係式が成立するか否か判断することにより、この色相を変化させないとする条件下で、この処理対象の要素に設定可能な画素値の最大値ｄ_maxに設定した場合に、サブフレームに設定した画素値の合計値が入力映像信号Ｓ１の対応する画素の画素値ｆ₀を越えるか否か判断する。

ここで肯定結果が得られると、サブフレーム作成部１４は、ステップＳＰ４３からステップＳＰ４４に移り、このｉ番目のサブフレームにおける画素値を表示可能な最大の画素値ｄ_maxに設定した後、ステップＳＰ４５に移ってこの処理手順を終了する。

これに対してステップＳＰ４３で否定結果が得られると、サブフレーム作成部１４は、ステップＳＰ４３からステップＳＰ４６に移り、ｄ_maxｉ≦ｆ₀＜ｄ_max（ｉ＋１）の関係式が成立するか否か判断することにより、直前のサブフレームまでを表示可能な最大の画素値ｄ_maxに設定した場合に、この直前のサブフレームまでに設定した画素値の合計値が入力映像信号Ｓ１の対応する画素の画素値ｆ₀を越えないで、かつ変数ｉにより特定されるサブフレームまでを表示可能な最大の画素値ｄ_maxに設定した場合に、この変数ｉによるサブフレームまでに設定した画素値の合計値が入力映像信号Ｓ１の対応する画素の画素値ｆ₀を越えるか否か判断する。

ここで肯定結果が得られると、サブフレーム作成部１４は、ステップＳＰ４６からステップＳＰ４７に移り、直前のサブフレームまでを表示可能な最大の画素値ｄ_maxに設定した場合の残りの画素値をこのｉ番目のサブフレームにおける画素値に設定した後、ステップＳＰ４５に移ってこの処理手順を終了する。

これに対してステップＳＰ４６で否定結果が得られると、サブフレーム作成部１４は、ステップＳＰ４６からステップＳＰ４８に移り、このサブフレームの画素値を値０に設定した後、ステップＳＰ４５に移ってこの処理手順を終了する。

しかして図１０は、画素値が小さい場合について、実施例１、実施例２に係る処理結果を示す図表である。なおこの図表に示す計算結果は、次式の演算処理により、ＲＧＢ系による処理結果をＨＳＶ系による表現に改めたものである。

これによりこの図表に示す例を図１８との対比により図１１及び図１２に示すように、実施例１の処理では、各サブフレームの網膜上の像で色相が変化し、これにより移動体のエッジにカラーブレーキングの発生が知覚されるのに対し、実施例２の処理結果では、十分にカラーブレーキングを抑圧できることが判る。

この実施例２に係る構成によれば、入力映像信号の１フレームに対して、対応する複数のサブフレームにおいて、色相が変化しないことを条件として、時間軸方向の画素値の分散が最大となるようにサブフレームの画素値を設定することにより、カラーブレーキングを抑圧して、動きぼけを低減することができる。

なお上述の実施例においては、いわゆる先詰により画素値を設定する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図１との対比により図１３に示すように、後詰めにより画素値を設定するようにしてもよい。またこのような先詰めと後詰めとで処理を切り換えて、画素値を設定するようにしてもよい。

また上述の実施例においては、単に時間軸方向の画素値の分散が最大となるように画素値を設定する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、このような時間軸方向の画素値の分散が最大となるように画素値を設定する処理と、従来の画素値設定の処理とを切り換えるようにしてもよい。この場合、例えば動き検出結果により、動きのある部位だけこのように時間軸方向の画素値の分散が最大となるように画素値を設定し、静止画の部分では従来手法により画素値を設定することが考えられる。

また上述の実施例においては、フレーム周波数６０〔Ｈｚ〕の入力映像信号よりフレーム周波数２４０〔Ｈｚ〕の出力映像信号を生成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、フレーム周波数６０〔Ｈｚ〕の入力映像信号よりフレーム周波数１２０〔Ｈｚ〕の出力映像信号を生成する場合、ＰＡＬ方式に対応するフレーム周波数５０〔Ｈｚ〕の入力映像信号よりフレーム周波数１００〔Ｈｚ〕、２００〔Ｈｚ〕の出力映像信号を生成する場合、さらにはテレシネに係るフレーム周波数４８〔Ｈｚ〕の入力映像信号を処理する場合等に広く適用することができる。ちなみにこのような既存のテレビジョン方式等に由来する入力映像信号の処理に適用すれば、階調数の少ない表示装置で表示する場合であっても既存のコンテンツを高品位に表示することができる。

また上述の実施例においては、色信号による映像信号を処理する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、輝度信号及び色差信号による映像信号を処理する場合にも、広く適用することができる。

本発明は、例えば液晶表示パネルにより動画像を表示する場合に適用することができる。

本発明の実施例１の映像信号処理装置に係るサブフレーム作成部の処理の説明に供する略線図である。 本発明の実施例１に係る映像信号処理装置を示すブロック図である。 図２の映像信号処理装置に係るサブフレーム作成部の処理手順を示すフローチャートである。 図３の続きを示すフローチャートである。 図１の処理による処理結果の説明に供する略線図である。 図３及び図４の処理による画素値設定の詳細処理を示すフローチャートである。 本発明の実施例２の映像信号処理装置に係るサブフレーム作成部の処理手順を示すフローチャートである。 図７の続きを示すフローチャートである。 図７及び図８の処理による画素値設定の詳細処理を示すフローチャートである。 実施例１、実施例２の処理結果を示す図表である。 実施例１の処理による色相の変化を示す略線図である。 図１１との対比により実施例２の処理による色相の変化を示す略線図である。 他の実施例によるサブフレーム作成部の処理の説明に供する略線図である。 中間階調の表現の説明に供する図表である。 １フレームを複数のサブフレームにより表示する場合の説明に供する略線図である。 動画におけるエッジの変化の説明に供する略線図である。 図１６に示す例による動きぼけの説明に供する略線図である。 図１６の例による網膜上の像を示す略線図である。

符号の説明

１１……映像信号処理装置、１２……表示装置、１３……映像信号記憶部、１４……サブフレーム作成部、１５……サブフレーム信号記憶部

Claims (12)

1. 入力映像信号の１フレームより複数のサブフレームを作成することにより、前記入力映像信号に比してフレーム周波数の高い出力映像信号を生成する映像信号処理装置において、
   前記入力映像信号の階調数に比して、少ない階調数により前記出力映像信号を作成し、
   前記入力映像信号に応じた、前記複数のサブフレームにおける対応する画素の画素値の設定により、前記出力映像信号の階調数によっては表示困難な中間階調を表現し、
   前記画素値の設定が、
   前記複数のサブフレームの対応する画素において、時間軸方向の画素値の分散が最大となる画素値の設定である
   ことを特徴とする映像信号処理装置。
2. 前記画素値の設定が、
   前記入力映像信号の１フレームに対応する複数のサブフレームにおいて、前記出力映像信号により表示可能な最大の画素値に立ち上がるサブフレームが、前記入力映像信号における画素値の立ち上がりに従って、先頭側のサブフレームから末尾側のサブフレームに変化する設定である
   ことを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理装置。
3. 前記画素値の設定が、
   前記入力映像信号の１フレームに対応する複数のサブフレームにおいて、前記出力映像信号により表示可能な最大の画素値に立ち上がるサブフレームが、前記入力映像信号における画素値の立ち上がりに従って、末尾側のサブフレームから先頭側のサブフレームに変化する設定である
   ことを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理装置。
4. 前記画素値の設定が、
   前記入力映像信号の１フレームに対して、対応する複数のサブフレームにおいて、色相が変化しないことを条件とした設定である
   ことを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理装置。
5. 前記出力映像信号を表示する表示手段を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理装置。
6. 前記入力映像信号は、
   フレーム周波数が６０〔Ｈｚ〕であり、
   前記出力映像信号は、
   フレーム周波数が１２０〔Ｈｚ〕である
   ことを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理装置。
7. 前記入力映像信号は、
   フレーム周波数が６０〔Ｈｚ〕であり、
   前記出力映像信号は、
   フレーム周波数が２４０〔Ｈｚ〕である
   ことを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理装置。
8. 前記入力映像信号は、
   フレーム周波数が５０〔Ｈｚ〕であり、
   前記出力映像信号は、
   フレーム周波数が１００〔Ｈｚ〕である
   ことを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理装置。
9. 前記入力映像信号は、
   フレーム周波数が５０〔Ｈｚ〕であり、
   前記出力映像信号は、
   フレーム周波数が２００〔Ｈｚ〕である
   ことを特徴とする請求項１に記載の映像信号処理装置。
10. 入力映像信号の１フレームより複数のサブフレームを作成することにより、前記入力映像信号に比してフレーム周波数の高い出力映像信号を生成する映像信号の処理方法において、
    前記入力映像信号の階調数に比して、少ない階調数により前記出力映像信号を作成し、
    前記入力映像信号に応じた、前記複数のサブフレームにおける対応する画素の画素値の設定により、前記出力映像信号の階調数によっては表示困難な中間階調を表現し、
    前記画素値の設定が、
    前記複数のサブフレームの対応する画素において、時間軸方向の画素値の分散が最大となる画素値の設定である
    ことを特徴とする映像信号の処理方法。
11. 演算処理手段による所定の処理手順の実行により、入力映像信号の１フレームより複数のサブフレームを作成し、前記入力映像信号に比してフレーム周波数の高い出力映像信号を生成する映像信号の処理プログラムにおいて、
    前記処理手順は、
    前記入力映像信号の階調数に比して、少ない階調数により前記出力映像信号を作成し、前記入力映像信号に応じた、前記複数のサブフレームにおける対応する画素の画素値の設定により、前記出力映像信号の階調数によっては表示困難な中間階調を表現するサブフレーム作成ステップを有し、
    前記画素値の設定が、
    前記複数のサブフレームの対応する画素において、時間軸方向の画素値の分散が最大となる画素値の設定である
    ことを特徴とする映像信号の処理プログラム。
12. 演算処理手段による所定の処理手順の実行により、入力映像信号の１フレームより複数のサブフレームを作成し、前記入力映像信号に比してフレーム周波数の高い出力映像信号を生成する映像信号の処理プログラムを記録した記録媒体において、
    前記処理手順は、
    前記入力映像信号の階調数に比して、少ない階調数により前記出力映像信号を作成し、前記入力映像信号に応じた、前記複数のサブフレームにおける対応する画素の画素値の設定により、前記出力映像信号の階調数によっては表示困難な中間階調を表現するサブフレーム作成ステップを有し、
    前記画素値の設定が、
    前記複数のサブフレームの対応する画素において、時間軸方向の画素値の分散が最大となる画素値の設定である
    ことを特徴とする映像信号の処理プログラムを記録した記録媒体。
    

Images