JP2006259372A

JP2006259372A - 色むら補正装置

Info

Publication number: JP2006259372A
Application number: JP2005077944A
Authority: JP
Inventors: Hiroatsu Fukutomi; 弘敦福冨
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2006-09-28

Abstract

【課題】従来の色むら補正装置では、色むら補正された映像信号をＤＡ変換する際の変換誤差や、雑音の影響、あるいは色むら補正演算後のビットリダクションにより、出力画像に階調段差が発生するという課題がある。
【解決手段】色むら補正処理された量子化ビット数１２ビットの入力ビデオデータＶ［１１：０］に対して、ディザリング処理を行う。すなわち、Ｖ［１１：０］が偶数フレームの時には、下位２ビットを切り捨てた量子化ビット数１０ビットのビデオデータＶ［１１：２］を出力する（S1,S3）。Ｖ［１１：０］が奇数フレームの時には、下位２ビット目の値が”０”のときは下位２ビットを切り捨てた量子化ビット数１０ビットのビデオデータＶ［１１：２］を出力し（S2,S3）、”１”のときは下位２ビットを切り捨てて「１」を加算した１０ビットのビデオデータＶ［１１：２］を出力する（S2,S4）。
【選択図】図２

Description

本発明は色むら補正装置に係り、特に液晶パネルや投射光学系に起因した色むらを補正する色むら補正装置に関する。

液晶パネルを用いてスクリーン上にカラー画像を投射表示するようにした液晶プロジェクタにおいては、液晶の配向むらや投射光学系、及びスクリーンに起因した色むらが、表示されているカラー画像に生じ、白色のラスター信号を入力した際に、画面の上下左右で白色に色がついた画像が表示されるという問題がある。

そこで、液晶表示装置における従来の色むら補正装置として、予め用意した補正係数をＡＤ変換された入力ビデオ信号に乗算して、色むら補正されたビデオ信号をＤＡ変換して画面に出力する色むら補正装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、この従来の色むら補正装置では、ＡＤ変換された入力原色信号の水平アドレス毎に輝度むらを補正するための補正係数が予め格納され、かつ、入力原色信号の水平アドレスに対応する補正係数を、入力原色信号に乗算することにより、入力原色信号の色むらを補正する構成である。

特開平１１−１８３８９４号公報

しかし、上記の従来の色むら補正装置では、色むら補正されたビデオ信号をＤＡ変換する際の変換誤差や、雑音の影響で出力画像に階調段差が発生するという課題がある。また、ＤＡ変換を行わないデジタル出力の表示装置においても、色むら補正演算後のビットリダクションにより下位ビットの情報が欠落するため、上記従来の色むら補正装置と同様に出力画像における階調段差が課題となる。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、カラー液晶表示装置等において色むら補正後画像の階調段差を抑制し、もって色むらを高精度に補正し得る色むら補正装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、入力ビデオ信号を量子化ビット数ｍビットのビデオデータに変換してカラー表示装置に表示したときに生じる色むらを低減するために、入力ビデオ信号に対して色むら補正処理を行う色むら補正装置において、入力ビデオ信号をディジタル信号に変換後、所定の色むら補正処理を行って量子化ビット数ｎ（ｎ＞ｍ）の第１のビデオデータを生成して出力する色むら補正手段と、色むら補正手段により色むら補正処理された前記第１のビデオデータを入力信号として受け、その第１のビデオデータの下位側の（ｎ−ｍ）ビットの情報に応じて、複数フレーム周期で第１のビデオデータのディザリング処理を行って得た第１のビデオデータの上位側のｍビットを、量子化ビット数ｍの第２のビデオデータとして出力するフレームディザリング処理手段とを有する構成としたものである。

この発明では、色むら補正処理された量子化ビット数ｎビットの第１のビデオデータの下位側の（ｎ−ｍ）ビットの情報に応じて、複数フレーム周期で第１のビデオデータのディザリング処理を行って得た第１のビデオデータの上位側のｍビットを、量子化ビット数ｍの第２のビデオデータとして出力するようにしたため、ディザリング処理を行わないでｎビットからｍビットにビットリダクションしたビデオデータに比べて、下位１ビットに上記の下位側の（ｎーｍ）ビットの情報が反映された第２のビデオデータを得ることができる。

本発明によれば、色むら補正処理された第１のビデオデータの下位側の（ｎ−ｍ）ビットの情報に応じて、複数フレーム周期でディザリング処理を行うことにより、第１のビデオデータの下位側の（ｎーｍ）ビットの情報が、下位１ビットに反映され、かつ、ビットリダクションされた第２のビデオデータを表示装置へ出力するようにしたため、ビットリダクションによる下位ビットの情報の欠落を緩和でき、その結果、表示装置の表示画像の階調段差を抑制することができ、これにより、色むらを高精度に補正することができる。

次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になる色むら補正装置の一実施の形態のブロック図を示す。本実施の形態の色むら補正装置１は、色むら補正ブロック２と、フレームディザ・ブロック３とから構成される。色むら補正ブロック２は、ＡＤ変換された入力ビデオデータに対して、例えば前記特開平１１−１８３８９４号公報などに記載の公知の色むら補正処理を行う。

フレームディザ・ブロック３は、色むら補正ブロック２から出力された色むら補正後のビデオデータに対して、その下位側の予め定めたビット数に対して、複数フレーム周期でディザリング処理を行って、量子化ビット数が入力ビデオデータよりも少ない量子化ビット数のビデオデータを生成し、カラー液晶表示装置やプラズマディスプレイパネルなどの所定の表示装置へ出力する。

次に、フレームディザ・ブロック３の処理について更に詳細に説明する。フレームディザ・ブロック３は、色むら補正ブロック２から出力された色むら補正後のビデオデータが量子化ビット数１２ビットのビデオデータ（以下、１２ビット・ビデオデータという）であるとすると、図２のフローチャートに従ってフレームディザリング処理及びビットリダクションを行い、量子化ビット数１０ビットのビデオデータを出力する。

フレームディザ・ブロック３におけるフレームディザリング処理及びビットリダクション処理について、図２のフローチャートと共に説明するに、フレームディザ・ブロック３は、まず入力１２ビット・ビデオデータＶ［１１：０］のフレームの偶奇を識別する（ステップＳ１）。ここで、図２におけるＶ［１１：０］は１２ビット・ビデオデータを表し、後述するＶ［１１：２］は、元データＶ［１１：０］の下位２ビットをビットリダクションした量子化ビット数１０ビットのビデオデータ（以下、１０ビット・ビデオデータという）を意味する。また、Ｖ［１］は、元データＶ［１１：０］の下位２ビット目の値とする。

ステップＳ１で入力ビデオデータが偶数フレームであると判定された場合、入力された１２ビット・ビデオデータの下位２ビットを切り捨てて１０ビット・ビデオデータＶ［１１：２］を出力する（ステップＳ３）。

一方、ステップＳ１で入力１２ビット・ビデオデータが奇数フレームであると判定された場合、入力１２ビット・ビデオデータ［１１：０］の下位２ビット目の値Ｖ［１］を識別する（ステップＳ２）。ステップＳ２で上記の下位２ビット目の値Ｖ［１］が”０”と識別された場合、入力１２ビット・ビデオデータの下位２ビットを切り捨てて、１０ビット・ビデオデータＶ［１１：２］を出力する（ステップＳ３）。

これに対し、ステップＳ２で上記の下位２ビット目の値Ｖ［１］が”１”と識別された場合、入力１２ビット・ビデオデータの下位２ビットを切り捨てた１０ビット・ビデオデータに”１”を加え（Ｖ［１１：２］＋１）、これにより得られた１０ビット・ビデオデータＶ［１１：２］を出力する（ステップＳ４）。

このように、本実施の形態では、フレームディザ・ブロック３を色むら補正ブロック２の後段に設けて、フレーム毎のディザリングを行い（２フレームを周期とするディザリングを行い）、入力ビデオデータの１１ビット目の情報を活用することで、出力のビデオデータの量子化ビット数は１０ビットであるが、擬似的に１１ビット相当の画質を得ることができる。これにより、下位ビット情報の欠落に基づく階調段差を抑制することができる。

この階調段差抑制動作について具体的に説明するに、例えば、図３（Ａ）に示すように、色むら補正後の１２ビット・ビデオデータが滑らかに階調変化する隣り合う５画素（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５）を考える。ここで、色むら補正後の１２ビット・ビデオデータの上記の隣接する５画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５の各画素値を、図３（Ａ）に示すように、それぞれ「１０」，「１０.２５」，「１０.５」，「１０.７５」，「１１」とする。

この色むら補正後の１２ビット・ビデオデータの、上記の隣接する５画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５の各下位２ビットは”００”、”０１”、”１０”、”１１”、”００”であり、本実施の形態のフレーム間ディザを行わず、下位２ビットを四捨五入する丸め処理を行った場合は、下位３ビット目が”０”、”０”、”１”、”１”、”０”となるため、色むら補正後の１２ビット・ビデオデータに対して、下位２ビットの四捨五入処理を行うことにより得られる量子化ビット数１０ビットの出力ビデオデータは、図３（Ｂ）に示すように、上記の隣接する５画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５の各画素値が、それぞれ「１０」，「１０」，「１１」，「１１」，「１１」となり、画素Ｐ２とＰ３の間に階調段差が生じる。

次に、同じ例を用いて、本実施の形態のように、色むら補正後にフレーム間でディザリング処理を施した場合を考える。図４（Ａ）に示すように、１２ビット・ビデオデータの隣接する５画素Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５の各画素値は、それぞれ「１０」，「１０.２５」，「１０.５」，「１０.７５」，「１１」であるので、それら５画素の下位２ビットは、前述したように、それぞれ”００”，”０１”，”１０”，”１１”，”００”である。

この１２ビット・ビデオデータに対して、本実施の形態では、フレームディザ・ブロック３において下位２ビット目が”１”である画素Ｐ３とＰ４の画素値は、偶数フレームでは図２のステップＳ３による下位２ビットの切り捨て処理により「１０」にビットリダクションされ、奇数フレームでは図２のステップＳ４による下位２ビットの切り捨て後に「１」を加算する丸め処理により「１１」にビットリダクションされる。

これに対し、下位２ビット目が”０”である画素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ５は、偶数フレーム及び奇数フレーム共に、図２のステップＳ３による下位２ビットの切り捨て処理によるビットリダクションが行われるため、１０ビット・ビデオデータの画素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ５の各画素値は、「１０」、「１０」、「１１」となる。

従って、１０ビット・ビデオデータは、図４（Ｂ）に模式的に示すように、画素Ｐ３とＰ４において、フレーム毎に交互に画素値「１０」と「１１」のデータが表示されるため、１０ビット・ビデオデータでは、図４（Ｃ）に示すように、人間の目の積算効果により「１０.５」の階調が認識される。また、１０ビット・ビデオデータの画素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ５は、図４（Ｃ）に示すように、偶数フレームと奇数フレームとで同一の画素値が表示される。

このようにして、本実施の形態によれば、擬似的に１１ビット相当の出力を得ることができるため、図４（Ｃ）に示すように、従来画素Ｐ２とＰ３の間で生じていた階調段差を「１」から「０.５」に緩和することができ、色むらを従来に比べて高精度に補正することができる。

なお、上記の実施の形態では、フレームディザ・ブロック３は、入力されるビデオデータのフレームの偶奇に基づくディザリング処理を行うものとして説明したが、以下のような他の異なるディザリング処理方法も可能である。

図５は本発明になる色むら補正装置の他の実施の形態の動作説明用フローチャートを示す。この実施の形態では、色むら補正装置内に、例えば４フレームを格納できるフレームバッファを設けて、格納された４フレームの下位２ビットの平均値に従って、演算を行う。

すなわち、まず、フレームディザ・ブロック３は、フレームバッファに格納した４フレームの入力１２ビット・ビデオデータＶ１［１１：０］、Ｖ２［１１：０］、Ｖ３［１１：０］、Ｖ４［１１：０］のそれぞれの対応する画素同士での下位２ビットの加算平均値ａｖｅを次式により算出する（図５のステップＳ１１）。

ａｖｅ＝(V1[1:0]＋V2[1:0]＋V3[1:0]＋V4[1:0])/4
続いて、入力１２ビット・ビデオデータＶ１［１１：０］、Ｖ２［１１：０］、Ｖ３［１１：０］、Ｖ４［１１：０］のそれぞれの下位２ビットを切り捨てて、４フレームの１０ビット・ビデオデータＶ１［１１：２］、Ｖ２［１１：２］、Ｖ３［１１：２］、Ｖ４［１１：２］を得る（図５のステップＳ１２）。

そして、上記の平均値ａｖｅの値に応じて上記の４フレームの１０ビット・ビデオデータＶ１［１１：０］、Ｖ２［１１：０］、Ｖ３［１１：０］、Ｖ４［１１：０］をそのまま、又は所定の計算を行って、出力ビデオデータを得る。ここで、下位２ビットの平均値ａｖｅの取り得る範囲は「０」から「３」までであるが、平均値が小数点の値となるときは、四捨五入、切り上げ、又は切り捨てなどの予め定めた規則に従う演算処理を行うことにより、平均値ａｖｅは必ず「０」、「１」、「２」又は「３」のいずれかの整数値とする。

これにより、平均値ａｖｅが「０」の場合は、ステップＳ１２で算出した４フレームすべて下位２ビットを切り捨てた、４フレームの１０ビット・ビデオデータＶ１［１１：２］、Ｖ２［１１：２］、Ｖ３［１１：２］、Ｖ４［１１：２］をそのまま出力する。

また、平均値ａｖｅが「１」の場合は、その平均値ａｖｅを求めた４フレームのうち３フレームは下位２ビットを切り捨て、残りの１フレームは下位２ビットを切り捨てた後”１”を加えて出力する（図５のステップＳ１４）。例えば、上記の４フレームのうち予め定めた１番目のフレームの、下位２ビットを切り捨てて得た１０ビット・ビデオデータＶ１［１１：２］にのみ”１”を加える処理（Ｖ１［１１：２］＋１）を行って得た１０ビット・ビデオデータＶ１［１１：２］を出力し、残りの２番目から４番目のフレームは、ステップＳ１２で得られた１０ビット・ビデオデータＶ２［１１：２］、Ｖ３［１１：２］、Ｖ４［１１：２］をそのまま出力する。

また、平均値ａｖｅが「２」の場合は、その平均値ａｖｅを求めた４フレームのうち２フレームは下位２ビットを切り捨てて、残りの２フレームは下位２ビットを切り捨てた後それぞれ”１”を加えて出力する（図５のステップＳ１５）。例えば、上記の４フレームのうち予め定めた１番目のフレームと２番目のフレームについては、下位２ビットを切り捨てて得た１０ビット・ビデオデータＶ１［１１：２］、Ｖ２［１１：２］にそれぞれ”１”を加える処理（Ｖ１［１１：２］＋１、Ｖ２［１１：２］＋１）を行って得られた１０ビット・ビデオデータＶ１［１１：２］、Ｖ２［１１：２］を出力し、残りの３番目と４番目のフレームは、ステップＳ１２で得られた１０ビット・ビデオデータＶ３［１１：２］、Ｖ４［１１：２］をそのまま出力する。

更に、平均値ａｖｅが「３」の場合は、平均値ａｖｅを求めた４フレームのうち１フレームは下位２ビットを切り捨てて、残りの３フレームは下位２ビットを切り捨てた後それぞれ”１”を加えて出力する（図５のステップＳ１６）。例えば、上記の４フレームのうち予め定めた１番目から３番目までの各フレームについては、下位２ビットを切り捨てて得た１０ビット・ビデオデータにそれぞれ”１”を加える処理（Ｖ１［１１：２］＋１、Ｖ２［１１：２］＋１、Ｖ３［１１：２］＋１）を行って得られた１０ビット・ビデオデータＶ１［１１：２］、Ｖ２［１１：２］、Ｖ３［１１：２］を出力し、残りの４番目のフレームのみは、ステップＳ１２で得られた１０ビット・ビデオデータＶ４［１１：２］をそのまま出力する。

このように、本実施の形態によれば、フレームディザ・ブロック３が、色むら補正ブロック２から出力された色むら補正後の１２ビット・ビデオデータに対して、４フレームの入力１２ビット・ビデオデータの下位２ビットの値の平均値に応じてディザリング処理を施すことによって、擬似的に１２ビット相当の１０ビット・ビデオデータ出力を得ることができる。

なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、フレームディザ・ブロック３に入力されるビデオデータに対して、３枚又は５枚以上の複数フレームの情報を加味した、３枚又は５枚以上の複数フレームを周期とするディザリング処理を施すことも可能である。

本発明の色むら補正装置の一実施の形態のブロック図である。本発明の色むら補正装置に含まれるフレームディザ・ブロックの第１の実施の形態の動作説明用フローチャートである。フレームディザ・ブロックを適用しない場合の入出力ビデオデータの関係の一例を示す図である。本発明におけるフレームディザ・ブロックを適用した場合の入出力ビデオデータの関係の一例を示す図である。本発明の色むら補正装置に含まれるフレームディザ・ブロックの第１の実施の形態の動作説明用フローチャートである。

符号の説明

１色むら補正装置
２色むら補正ブロック
３フレームディザ・ブロック

Claims

入力ビデオ信号を量子化ビット数ｍビットのビデオデータに変換してカラー表示装置に表示したときに生じる色むらを低減するために、前記入力ビデオ信号に対して色むら補正処理を行う色むら補正装置において、
前記入力ビデオ信号をディジタル信号に変換後、所定の色むら補正処理を行って量子化ビット数ｎ（ｎ＞ｍ）の第１のビデオデータを生成して出力する色むら補正手段と、
前記色むら補正手段により色むら補正処理された前記第１のビデオデータを入力信号として受け、その第１のビデオデータの下位側の（ｎ−ｍ）ビットの情報に応じて、複数フレーム周期で前記第１のビデオデータのディザリング処理を行って得た該第１のビデオデータの上位側のｍビットを、前記量子化ビット数ｍの第２のビデオデータとして出力するフレームディザリング処理手段と
を有することを特徴とする色むら補正装置。