JP2007017832A - 表示装置および映像表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で疑似階調を表現できる表示装置を提供する。
【解決手段】 表示装置１は、アナログ映像を入力する入力部２１と、入力部２１から入力されたアナログ映像をデジタル映像に変換するＡＤ変換部２３と、ＡＤ変換部２３により変換されたデジタル映像を表示する表示部３と備えている。ＡＤ変換部２３は、入力アナログ値と出力デジタル値の関係を表す階段状の量子化ステップ特性をアナログ映像の信号ラインに応じて変更できるように構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、疑似的に高い階調を表現する機能を備えた表示装置に関する。

従来、屋外用大型ディスプレイのような表示装置は、高輝度の表示素子を備えている。この種の表示装置では、表示素子の輝度範囲が広いために、下記例に示されるように、一般的な映像デジタルフォーマット以上の高い階調の表現が求められる。

従来の屋外用大型ディスプレイは、多数のＬＥＤを配列することによって構成されている。このような屋外型ディスプレイでは、最高輝度が５０００ｃｄ程度である。一方、屋内型ディスプレイ（例えば液晶、プラズマなど）では、最高輝度は１０００ｃｄ程度である。また、映像信号の階調について見ると、多くの映像処理機器の処理がデジタル化されている中で、標準的な映像フォーマットの階調は高い方で１０２３（１０ｂｉｔ）程度である。

ここで、仮に、映像の最高階調段階１０２３をディスプレイの最高輝度で表示し、１階調当たりの輝度値が均等であるとする。このように簡略化して考えると、最高輝度１０００ｃｄの屋内型ディスプレイでは、１階調当たりの輝度は、約１ｃｄである。一方、最高輝度５０００ｃｄの屋外型ディスプレイでは、１階調当たりの輝度は、約５ｃｄである。

この例のように、高輝度ディスプレイでは１階調当たりの輝度値の幅が大きくなり、このことが画質に影響を与える。特に、人間の目が感知しやすい比較的低い輝度の映像（暗い映像）を高輝度ディスプレイに表示すると、図６に示されるように、隣り合う１階調当たりの輝度差が大きいため、映像が階段状に表示されてしまう場合がある。

このような階段状の表示を避けるためには、擬似的に高い階調を表現することが有効である。図７は、疑似階調の例を示している。図の例では、階調値１０と階調値１１が均等に配置されて、階調値１０．５が擬似的に表現されている。疑似階調表現技術としては、ディザ処理および誤差拡散処理が知られている。例えば、特許文献１の表示処理装置は、デジタル映像信号を入力し、デジタル映像にディザ処理または誤差拡散処理を施し、それからデジタル映像信号が表示部に供給される。
特開２００４−２７１５６５号公報（第６−８ページ、図１）

しかしながら、特許文献１に見られる従来の表示装置においては、デジタル化された映像データに疑似階調処理が施されている。そのため、疑似階調処理のための特別の回路構成の付加が必要であり、装置構成が複雑化するという問題がある。これに対して、より簡単な構成で疑似階調を実現することが望まれる。

本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、その目的は、簡素な構成で疑似階調機能を実現できる好適な表示装置を提供することを目的とする。

本発明の表示装置は、アナログ映像を入力する入力部と、前記入力部から入力された前記アナログ映像をデジタル映像に変換するＡＤ変換部と、前記ＡＤ変換部により変換されたデジタル映像を表示する表示部と、を備え、前記ＡＤ変換部は、入力アナログ値と出力デジタル値の関係を表す階段状の量子化ステップ特性を前記アナログ映像の信号ラインに応じて変更できるように構成されている。

この構成により、ＡＤ変換部の量子化ステップ特性を変更することによって疑似階調効果が得られる。ＡＤ変換部の特殊化によって、ＡＤ変換段階で疑似階調表現を実現しており、したがって、簡単な構成で疑似階調表現を実現できる。

また、本発明の表示装置において、前記ＡＤ変換部は、量子化ステップ特性を変更可能な可変ステップＡＤ変換回路と、前記入力部から入力される信号ラインに応じて前記可変ステップＡＤ変換回路における量子化ステップ特性を制御する特性制御回路とを備えている。この構成により、ＡＤ変換部での量子化ステップ特性を信号ラインによって変更することができる。

また、本発明の映像表示方法は、アナログ映像を入力し、入力された前記アナログ映像をデジタル映像に変換するＡＤ変換を行い、ＡＤ変換されたデジタル映像を表示する方法であって、前記ＡＤ変換を行うとき、入力アナログ値と出力デジタル値の関係を表す階段状の量子化ステップ特性を前記アナログ映像の信号ラインに応じて変更できるように構成されている。この構成によっても、上述した本発明の利点が得られる。

本発明は、映像の信号ラインによってＡＤ変換の量子化ステップ特性を変更できる構成を設けたことにより、ＡＤ変換段階で疑似階調表現を実現でき、これにより、簡単な構成で疑似階調表現を実現できるという効果を有する表示装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態の表示装置について、図面を用いて説明する。

本発明の実施の形態に係る表示装置を図１に示す。図１において、表示装置１は、ビルの壁面や競技施設などに設置されるような屋外用大型ディスプレイ装置である。表示装置１は、全体構成としては、表示部３と映像信号処理部５とで構成されている。

表示部３は、信号分配器１１と複数の表示パネル１３で構成されている。各表示パネル１３は、複数の発光部１５と発光制御部１７で構成されている。各発光部１５はＬＥＤ素子である。各表示パネル１３では、多数のＬＥＤ素子がマトリクス状に配列されており、これらＬＥＤ素子の発光が発光制御部１７により制御される。そして、複数の表示パネル１３が並べられ、組み合わされて、大規模な画面が形成されている。信号分配器１１は、映像信号処理部５からデジタル映像データと映像制御データを受け取る。本実施の形態では、映像データは１０ｂｉｔ階調のデータである。そして、信号分配器１１は、列変換処理を行って、各表示パネル１３に映像データを分配し、これにより複数枚の表示パネル１３で一つの映像が表示される。

映像信号処理部５は、アナログ映像信号を入力して、表示部３に適合するデジタル映像データを生成する装置である。映像信号処理部５は、入力部２１、ＡＤ変換部２３、映像調整部２５およびデータ伝送部２７を備え、これらはバス２９によってＣＰＵ３１およびメモリ３３に接続されている。また、操作パネル３５が制御情報インターフェース３７を介して接続されている。操作パネル３５が操作者によって操作され、各種の指示が操作パネル３５から制御情報インターフェース３７を介して入力される。ＣＰＵ３１は、入力された指示に従って各部構成を制御する。

表示装置１の全体的な動作は、下記の通りである。映像信号処理部５において、入力部２１は、アナログ映像信号を入力する。アナログ映像信号はＡＤ変換部２３に供給され、ＡＤ変換部２３によってアナログ映像信号がデジタル映像データに変換される。デジタル映像データはＡＤ変換部２３から映像調整部２５に供給され、映像調整部２５は、拡大／縮小、γ変換などの処理をデジタル映像データに施す。そして、デジタル映像データは映像調整部２５からデータ伝送部２７に供給され、データ伝送部２７から表示部３の信号分配器１１へと伝送される。そして、映像データが信号分配器１１から各表示パネル１３に送られ、各表示パネル１３で発光部が発光し、これにより映像が表示される。

次に、本実施の形態の疑似階調機能について説明する。本実施の形態では、ＡＤ変換部２３が特殊機能を有しており、ＡＤ変換部２３によって疑似階調が実現される。ＡＤ変換部２３は、基本的には、アナログ映像信号を１０ｂｉｔ階調のデジタル映像データに変換する。しかし、ＡＤ変換部２３は、下記のような構成によって、擬似的に１１ｂｉｔ階調のデジタル映像データを生成する。

図２は、ＡＤ変換部２３におけるＡＤ変換の量子化ステップ特性を示している。量子化ステップ特性は、図示のように、入力アナログ値と出力デジタル値の関係を表す階段状の特性である。この量子化ステップ特性をＡＤ変換部２３が有するので、入力アナログ値が、離散的なデジタル値に変換される。

ここで、通常のＡＤ変換では、量子化ステップ特性は１つである。そして、全ＡＤ処理に対して同じ量子化ステップ特性が適用される。しかし、本実施の形態の特殊ＡＤ変換では、複数の量子化ステップ特性が使用される。複数の量子化ステップ特性はずれて設定されている。量子化ステップ特性のずれ幅は、１ステップに対応するアナログ値の範囲（レンジ）を刻むように、該アナログ値レンジより細かい所定幅に設定されている。

具体例としては、図２に示されるように、本実施の形態の特殊ＡＤ変換では、２つの量子化ステップ特性ＳＡ、ＳＢが利用される。量子化ステップ特性ＳＡ、ＳＢは所定幅だけ互いにずれている。より詳細には、量子化ステップ特性ＳＡ（実線）と比べて、量子化ステップ特性ＳＢ（点線）が、右方向（アナログ値が大きくなる方向）にずれている。ずれ幅Ｄは、ステップ横幅（１ステップに対応するアナログ値の範囲（レンジ））の半分である。ずれた部分（符号Ｄ）では、量子化ステップ特性ＳＢを使う方が、量子化ステップ特性ＳＡを使うより、デジタル値が１ステップ小さくなる。ＡＤ変換部２３は、アナログ映像信号のラインに応じて量子化ステップ特性ＳＡ、ＳＢを切り換え、これにより量子化ステップを変更してずらす（すなわちサンプリング点の位置を移動させる）ように構成されている。

図３を参照すると、アナログ映像信号においては、複数のラインがＹ方向に並んでいる。図３では、符号Ａ、Ｂが交互に付されている。ＡＤ変換部２３は、ラインＡのＡＤ変換には量子化ステップ特性ＳＡを適用し、ラインＢのＡＤ変換には量子化ステップ特性ＳＢを適用する。要するに、ＡＤ変換部２３は、奇数ラインと偶数ラインで量子化ステップ特性を切り換えればよい。このような処理により、ラインによって量子化ステップ特性を変更してずらし、サンプリング点の位置を移動させることができる。

図４は、本実施の形態のＡＤ変換処理を示す簡略化された具体例である。本実施の形態では、アナログ映像が、Ｘ方向（水平方向）に１階調づつ徐々に明るくなり、かつ、Ｙ方向（垂直方向）には変化しないとする。そして、図３のラインＡ、Ｂに対してＡＤ変換が行われるとする。

この場合、アナログ映像信号は、ラインＡ、Ｂで同じである。しかし、量子化ステップ特性がずれているので、ラインＡ、Ｂでサンプリングされる点がずれ、その結果、変換後の階調値は、図示のように、ラインＡ（実線）とラインＢ（点線）で異なることになる。

図４の下方には具体的な階調値が示されている。量子化ステップ特性をずらした結果、図中のＸ１、Ｘ３、Ｘ５、Ｘ７において、Ｙ軸上の階調値が微妙に増減し、これにより疑似階調（１１ｂｉｔ）が表現される。そして、映像全体は、なめらかに変化する映像になる。

図５は、特殊ＡＤ変換を実現するＡＤ変換部２３の構成例を示している。図５では、ＡＤ変換部２３が、可変ステップＡＤ変換回路４１と特性制御回路４３とを備えている。可変ステップＡＤ変換回路４１は、量子化ステップ特性を変更可能なＡＤ変換回路である。特性制御回路４３は、入力部２１から入力されるラインに応じて可変ステップＡＤ変換回路４１における量子化ステップ特性を制御する。

図５のアナログ変換部２３の動作を説明する。アナログ映像信号の複数のラインが順次アナログ変換部２３に入力される。特性制御回路４３は、可変ステップＡＤ変換回路４１を制御して、ライン毎に量子化ステップ特性を切り替える。量子化ステップ特性は、ラインが変わる度に、図２の特性ＳＡ、ＳＢの間で切り換えられる。可変ステップＡＤ変換回路４１は、特性制御回路４３に従って量子化ステップ特性を変更し、変更した量子化ステップ特性に従ってＡＤ変換処理を行い、デジタル映像データを出力する。デジタル映像データは、次の映像調整部２５へと送られる。

以上の説明では、１ラインごとに量子化ステップ特性が切り換えられた。また、２種類の量子化ステップ特性が使用された。しかし、本発明はこれに限定されない。複数ライン毎に（例えば２ライン毎に）量子化ステップ特性が切り換えられてもよい。

また、３つ以上の互いにずれた量子化ステップ特性が使用され、順次切り換えられてもよい。量子化ステップ特性をさらに細かく変化させると、疑似的な階調数をさらに増大できる。なお、このとき、量子化ステップ特性のパターン数に応じて、特性のずれ幅が変更される。ｎパターンの量子化ステップ特性を使う場合、ｎパターンのずれ幅の合計が図２のステップ幅になるようにずれ幅が設定される。好ましくは、ずれ幅が均等（ステップ幅のｎ分の１）に設定されてよい。

上記のように量子化特性ステップを細かくずらす場合には、図５の構成が有利である。特性制御回路４３が、可変ステップＡＤ変換回路４１の量子化ステップ特性を細かい幅で少しずつずらせるように構成される。

ただし、ＡＤ変換部２３の構成は図５に限定されない。別の例では、ＡＤ変換部２３が、２つのＡＤ変換回路と、切替回路とを備える。２つのＡＤ変換回路では、量子化ステップ特性がずれて設定される。そして、切換回路が、入力される複数のラインの信号を２つのＡＤ変換回路に交互に振り分ける。各ＡＤ変換回路は、自身の量子化ステップ特性に従ったＡＤ変換処理を行い、デジタル映像データを出力する。この例に見られるように、ＡＤ変換部２３が、それぞれ量子化ステップ特性が異なる複数のＡＤ変換回路（個別ステップＡＤ変換回路と呼ぶことができる）と、アナログ映像の複数のラインの信号が供給される複数のＡＤ変換部を切り換える切換回路とを備えてもよい。このような構成でも、同様の疑似階調表現が得られる。３種類以上の量子化ステップ特性を用いるために、３つ以上の個別ステップＡＤ変換回路が備えられてよいことはもちろんである。

以上に本発明の実施の形態に係る表示装置１について説明した。本実施の形態によれば、ＡＤ変換部２３が量子化ステップ特性をアナログ映像のラインに応じて変更できるように構成されている。より詳細には、量子化ステップ特性のずれ幅が、１ステップに対応するアナログ値の範囲（レンジ）を刻むように、該アナログ値レンジより細かい所定幅に設定されている。このようなＡＤ変換処理によって疑似階調効果が得られる。ＡＤ変換部の特殊化によって、ＡＤ変換段階で疑似階調表現を実現しており、したがって、簡単な構成で疑似階調表現を実現できる。

また、本実施の形態によれば、図５に示されたように、ＡＤ変換部が、量子化ステップ特性を変更可能な可変ステップＡＤ変換回路と、入力ラインに可変ステップＡＤ変換回路の量子化ステップ特性を制御する特性制御回路とで構成されており、これにより、ＡＤ変換部での量子化ステップ特性をラインによって変更することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明した。しかし、本発明は上述の実施の形態に限定されず、当業者が本発明の範囲内で上述の実施の形態を変形可能なことはもちろんである。

以上のように、本発明にかかる表示装置は、簡単な構成で擬似階調表現によって映像をなめらかにできるという効果を有し、屋外用大型ディスプレイ等として有用である。

本発明の実施の形態における表示装置のブロック図 疑似階調を実現するＡＤ変換における量子化ステップ特性を示す図 疑似階調を実現するＡＤ変換の対象になる映像を示す図 疑似階調を実現するＡＤ変換の具体的を示す図 ＡＤ変換部の構成例を示す図 １階調当たりの輝度値幅が大きいときの映像の例を示す図 疑似階調処理が行われた映像の例を示す図

符号の説明

１ 表示装置
３ 表示部
５ 映像信号処理部
２１ 入力部
２３ ＡＤ変換部
２５ 映像調整部
２７ データ伝送部
ＳＡ，ＳＢ 量子化ステップ特性

Claims (3)

1. アナログ映像を入力する入力部と、
   前記入力部から入力された前記アナログ映像をデジタル映像に変換するＡＤ変換部と、
   前記ＡＤ変換部により変換されたデジタル映像を表示する表示部と、
   を備え、前記ＡＤ変換部は、入力アナログ値と出力デジタル値の関係を表す階段状の量子化ステップ特性を前記アナログ映像の信号ラインに応じて変更できるように構成されていることを特徴とする表示装置。
2. 前記ＡＤ変換部は、量子化ステップ特性を変更可能な可変ステップＡＤ変換回路と、前記入力部から入力される前記アナログ映像の信号ラインに応じて前記可変ステップＡＤ変換回路における量子化ステップ特性を制御する特性制御回路とを備えていることを特徴する請求項１に記載の表示装置。
3. アナログ映像を入力し、入力された前記アナログ映像をデジタル映像に変換するＡＤ変換を行い、ＡＤ変換されたデジタル映像を表示する映像表示方法であって、前記ＡＤ変換を行うとき、入力アナログ値と出力デジタル値の関係を表す階段状の量子化ステップ特性を前記アナログ映像の信号ラインに応じて変更できることを特徴とする映像表示方法。