JP2007241193A - Image display controller, projector and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、多ビットで高精度のデータを用い、実際に近い映像をディスプレイに表示するHDR(High Dynamic Range)表示技術に関し、HDR形式に対応して高輝度/高コントラストな画像表示を行う画像表示制御装置、プロジェクタおよびその制御方法に関する。 The present invention relates to an HDR (High Dynamic Range) display technology that uses multi-bit and high-precision data and displays near real images on a display, and performs image display with high brightness / high contrast in accordance with the HDR format. The present invention relates to a display control device, a projector, and a control method thereof.
近年、コンピュータグラフィックスの分野において、HDRレンダリングの技術が開発され、表示する色の演算を3原色R(赤)G(緑)B(青)の各8ビット(1677万色)ではなく、さらに多ビット(16ビットなど)を用いて高精度な色演算を行い、現実に見た状態に近い画像が生成されるようになってきている。
また、HDR表示を行うディスプレイとしても、入射光の3原色を画像データに対応して輝度変調する色変調光学素子と、RGBそれぞれの色変調光学素子から入射した光の全波長領域の輝度を変調する輝度変調光学素子とを光学的に直列に配置し、スクリーンに投射する2変調系投射型表示装置が開発されている。
In recent years, in the field of computer graphics, HDR rendering technology has been developed, and the calculation of the displayed color is not performed on each of the 8 colors (16.77 million colors) of the three primary colors R (red), G (green), and B (blue). High-precision color calculation is performed using multi-bits (16 bits or the like), and an image close to the state actually seen is generated.
In addition, as a display for HDR display, a color modulation optical element that modulates the luminance of the three primary colors of incident light according to image data, and the luminance of all wavelengths of light incident from the RGB color modulation optical elements are modulated. A two-modulation projection display device has been developed in which a luminance modulation optical element is optically arranged in series and projected onto a screen.
色変調光学素子および輝度変調光学素子として用いられる液晶パネルの制御値を求める方法としては、入力された映像信号から、輝度液晶パネルの制御値を求める際、入力された映像信号を逆ガンマ補正し、そのRGB成分における最大値を輝度液晶パネルの制御値として設定し、色液晶パネルの制御値を、逆γ補正された上記RGB成分各々の値を輝度液晶パネルの制御値で除算して得た値に比例するように、色液晶パネルの制御値を算出することが行われている(例えば、特許文献1参照)。 As a method for obtaining the control value of the liquid crystal panel used as the color modulation optical element and the luminance modulation optical element, when obtaining the control value of the luminance liquid crystal panel from the input video signal, the input video signal is subjected to inverse gamma correction. The maximum value of the RGB component is set as the control value of the luminance liquid crystal panel, and the control value of the color liquid crystal panel is obtained by dividing the value of each of the RGB components corrected by inverse γ by the control value of the luminance liquid crystal panel. A control value of the color liquid crystal panel is calculated so as to be proportional to the value (see, for example, Patent Document 1).
また、他の液晶パネルの制御値を求める方法としては、まず、入力された映像信号におけるRGB各々を正規化し、正規化されたRGBの信号値から輝度信号を演算する。そして、正規化したRGB成分各々を、上記輝度信号の平方根により除算し、除算結果における最大値を求めてこの値を輝度パネルの制御値とする。ここで、上記除算結果の最大値が予め設定された閾値より大きい場合、この最大値のクリッピング処理を行い、この閾値の値を輝度パネルの制御値として出力する。 As another method for obtaining the control value of the liquid crystal panel, first, each RGB in the input video signal is normalized, and a luminance signal is calculated from the normalized RGB signal values. Then, each normalized RGB component is divided by the square root of the luminance signal, the maximum value in the division result is obtained, and this value is used as the control value of the luminance panel. Here, when the maximum value of the division result is larger than a preset threshold value, clipping processing of the maximum value is performed, and the value of the threshold value is output as the control value of the luminance panel.
次に、上記正規化されたRGBの信号値を、求められた輝度パネルの制御値で除算して求められた結果を、RGB各々に対応した色液晶パネルの制御値としている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献1および特許文献2に示す制御値を求める方法にあっては、多ビット化に伴ない演算処理が煩雑となり、処理回路のコストが増大してしまうという問題がある。
However, in the method for obtaining the control value shown in Patent Document 1 and
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、HDR形式(2変調光学系)の画像表示を行う輝度変調光学素子および色変調光学素子の制御値を、多ビットの映像信号に対しても、簡易な回路構成で高い精度で演算処理することができる画像表示制御装置、プロジェクタおよびその制御方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to set control values of a luminance modulation optical element and a color modulation optical element that perform image display in an HDR format (two modulation optical system) as a multi-bit. An object of the present invention is to provide an image display control device, a projector, and a control method therefor that can perform calculation processing with high accuracy on a video signal with a simple circuit configuration.
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の画像表示制御装置は、輝度変調素子と色変調素子とを具備する画像表示装置を制御する画像表示制御装置であって、入力された映像信号における複数の色成分各々の信号値の中から最大値を抽出し、最大信号値として出力する最大値選択部と、前記最大信号値を浮動小数点形式に変換し、浮動化最大信号値として出力する浮動小数点化部と、前記浮動化最大信号値と輝度変調素子の制御値との対応を示す縮退テーブルを有しており、前記浮動小数点化部の出力した浮動化最大信号値に対応した輝度変調素子の制御値を前記縮退テーブルから読み出し、輝度変調制御値として出力する縮退部と、前記輝度変調制御値に対応させて、前記複数の色成分各々の信号値を補正し、色変調制御値として出力する色補正部とを有することを特徴とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an image display control device according to the present invention is an image display control device that controls an image display device including a luminance modulation element and a color modulation element, The maximum value is extracted from the signal values of each of a plurality of color components in the input video signal, and is output as the maximum signal value. The maximum signal value is converted into a floating-point format, and the maximum floating value is obtained. A floating-point conversion unit that outputs as a signal value, and a degeneration table that indicates correspondence between the maximum floating-point signal value and a control value of a luminance modulation element, and the maximum floating-point signal value output from the floating-point conversion unit The luminance modulation element control value corresponding to the degeneration table, the degeneration unit for outputting as a luminance modulation control value, and corresponding to the luminance modulation control value, correcting the signal value of each of the plurality of color components, color And having a color correction unit for outputting a tone control value.
また、本発明の画像表示装置制御方法は、輝度変調素子と色変調素子とを具備する画像表示装置を制御する制御方法であって、入力された映像信号における複数の色成分各々の信号値の中から最大値を抽出し、最大信号値として出力する第1の過程と、前記最大信号値を浮動小数点形式に変換し、浮動化最大信号値として出力する第2の過程と、前記画像表示装置は、浮動化最大信号値と輝度変調素子の制御値との対応を示す縮退テーブルを有しており、前記第2の過程にて出力した浮動化最大信号値に対応した輝度変調素子の制御値を前記縮退テーブルから読み出し、輝度変調制御値として出力する第3の過程と、前記輝度変調制御値に対応させて、複数の色成分各々の信号値を補正し、色変調制御値として出力する第4の過程とを有することを特徴とする。 An image display apparatus control method according to the present invention is a control method for controlling an image display apparatus including a luminance modulation element and a color modulation element, and the signal value of each of a plurality of color components in an input video signal. A first step of extracting a maximum value from the output and outputting the maximum signal value as a maximum signal value; a second step of converting the maximum signal value into a floating-point format and outputting the value as a floating maximum signal value; and the image display device Has a degeneration table indicating the correspondence between the floating maximum signal value and the control value of the luminance modulation element, and the control value of the luminance modulation element corresponding to the floating maximum signal value output in the second step Is read from the degeneration table and output as a luminance modulation control value, and a signal value of each of a plurality of color components is corrected in correspondence with the luminance modulation control value, and output as a color modulation control value. With 4 processes And wherein the door.
これにより、本発明の画像表示制御装置(または方法)は、多ビットの映像信号をビット数の少ない輝度変調制御値に変換する際に、一旦浮動小数点形式にしてビット数を減らした後に、ルックアップテーブルにて変換するため、簡易な回路構成で高い精度で演算処理することができる。 As a result, the image display control apparatus (or method) of the present invention, when converting a multi-bit video signal to a luminance modulation control value with a small number of bits, temporarily reduces the number of bits after reducing the number of bits to a floating-point format. Since conversion is performed using an uptable, it is possible to perform arithmetic processing with high accuracy with a simple circuit configuration.
本発明の画像表示制御装置は、前述の画像表示制御装置であって、前記縮退テーブルは、前記浮動化最大信号値に対する輝度変調素子の制御値の特性が、γ1.0以下であることを特徴とする。
これにより、本発明の画像表示制御装置は、縮退テーブルの特性がγ1.0以下であるため、複数の色成分のうち、信号値が最大の色についても、輝度変調素子のみによる制御ではなく、輝度変調素子に加えて色変調素子による調整幅に余裕ができ、色再現性も高くなり高画質な画像を表現できる。
The image display control device according to the present invention is the image display control device described above, wherein the degeneration table has a characteristic of a control value of the luminance modulation element with respect to the floating maximum signal value of γ1.0 or less. And
As a result, the image display control device of the present invention has a degeneration table characteristic of γ1.0 or less, and therefore, among the plurality of color components, the color having the maximum signal value is not controlled only by the luminance modulation element, In addition to the luminance modulation element, the adjustment range by the color modulation element can be afforded, color reproducibility is improved, and a high-quality image can be expressed.
本発明の画像表示制御装置は、前述の画像表示制御装置であって、前記色補正部は、前記輝度変調制御値と輝度変調制御値にて駆動した輝度変調素子の補正対象色光における光透過率の逆数値を浮動小数点形式で表した値との対応を示す補正係数テーブルを有しており、前記縮退部の出力した輝度変調制御値に対応した値を前記補正係数テーブルから読み出し、補正係数信号値として出力する補正係数部と、前記補正係数部の出力した補正係数信号値と複数の色成分各々の信号値とを浮動小数点演算により乗算した結果を整数値にし、色変調制御値として出力する乗算部とを備えることを特徴とする。
これにより、本発明の画像表示制御装置は、精度が要求される補正係数と映像信号との乗算部分を浮動小数点形式とすることで、回路規模を抑えつつ高い精度で色変調制御値を生成できる。
The image display control device according to the present invention is the above-described image display control device, wherein the color correction unit is configured to transmit the light transmittance in the correction target color light of the luminance modulation element driven by the luminance modulation control value and the luminance modulation control value. A correction coefficient table indicating the correspondence between the reciprocal value and the value expressed in the floating-point format, and reading out the value corresponding to the luminance modulation control value output from the degeneration unit from the correction coefficient table, and the correction coefficient signal A correction coefficient part output as a value, and a result obtained by multiplying the correction coefficient signal value output from the correction coefficient part by the signal value of each of a plurality of color components by a floating-point operation is converted into an integer value and output as a color modulation control value And a multiplication unit.
As a result, the image display control apparatus of the present invention can generate the color modulation control value with high accuracy while suppressing the circuit scale by making the multiplication portion of the correction coefficient and the video signal, which require accuracy, the floating point format. .
本発明の画像表示制御装置は、前述の画像表示制御装置であって、前記色補正部において、乗算した結果を整数値にする際、乗算結果がオーバーフローしたときは、予め設定した上限値にてクリッピング処理を行うことを特徴とする。
これにより、本発明の画像表示制御装置は、測定誤差や演算誤差に起因したオーバーフローなどの不正演算を防止し、現実性の高い色変調制御値を生成することができる。
The image display control device according to the present invention is the above-described image display control device, wherein when the multiplication result is an integer value in the color correction unit, when the multiplication result overflows, a predetermined upper limit value is set. A clipping process is performed.
As a result, the image display control device of the present invention can prevent an illegal calculation such as an overflow due to a measurement error or a calculation error, and generate a highly realistic color modulation control value.
本発明の画像表示制御装置は、前述のいずれかの画像表示制御装置であって、輝度変調制御値に対する輝度変調素子の変調度特性がγ1.0以下となるように、前記縮退部が出力した輝度変調制御値を変換して、輝度変調素子の制御値とする輝度特性調整部を備えることを特徴とする。
これにより、本発明の画像表示制御装置は、RGB成分のうち、信号値が最大の色についても、輝度変調素子のみによる制御ではなく、輝度変調素子に加えて色変調素子による調整幅に余裕ができ、色再現性も高くなり高画質な画像を表現できる。
The image display control device according to the present invention is any one of the above-described image display control devices, wherein the degeneration unit outputs the modulation degree characteristic of the luminance modulation element with respect to the luminance modulation control value to be γ1.0 or less. A luminance characteristic adjusting unit that converts the luminance modulation control value to obtain a control value for the luminance modulation element is provided.
As a result, the image display control apparatus of the present invention is not controlled only by the luminance modulation element, even for the color having the maximum signal value among the RGB components, and there is a margin in the adjustment range by the color modulation element in addition to the luminance modulation element. Color reproducibility and high-quality images can be expressed.
本発明の画像表示制御装置は、前述のいずれかの画像表示制御装置であって、色変調制御値に対する色変調素子の変調度特性がγ2.2となるように、前記色補正部が出力した色変調制御値を変換して、色変調素子の制御値とする色特性調整部を備えることを特徴とする。
これにより、本発明の画像表示制御装置は、従来の色変調素子の制御ノウハウを活用し、色変調制御値に対する各色変調素子の変調度特性を、均一にγ2.2に合わせることができ、色変調制御値の生成を個別の色変調素子の特性にあわせることなく、各画像表示装置の表示特性を高い精度で均一化することができる。
The image display control device of the present invention is any one of the image display control devices described above, wherein the color correction unit outputs the modulation degree characteristic of the color modulation element with respect to the color modulation control value to be γ2.2. A color characteristic adjustment unit is provided that converts the color modulation control value into a control value for the color modulation element.
As a result, the image display control apparatus of the present invention can utilize the control know-how of the conventional color modulation element, and can uniformly adjust the modulation degree characteristic of each color modulation element with respect to the color modulation control value to γ2.2. The display characteristics of each image display device can be made uniform with high accuracy without adjusting the generation of the modulation control value to the characteristics of the individual color modulation elements.
本発明のプロジェクタは、前述のいずれかの画像表示制御装置を備えることを特徴とする。 A projector according to the present invention includes any one of the image display control devices described above.
以下、本発明の一実施形態による画像表示制御装置を図面を参照して説明する。図1は同実施形態による画像表示制御装置の概念を示すブロック図である。ここで、入力される映像信号における色成分の信号値は、RGB(赤緑青)成分の信号値Ri,Gi,Bi各々が16ビットで入力され、また、輝度変調用及び色変調用の液晶ライトバルブを駆動する輝度制御値Mrおよび色変調制御値Rr、Gr、Brは10ビットとして説明する。
図1は、輝度液晶パネル(後に述べる液晶ライトバルブ(L/V)14)の制御値である輝度変調制御値と、RGB成分のうち代表としてB成分の信号値Brから求められる色液晶パネル(後に述べる液晶ライトバルブ(L/V)16)の色変調制御値とを求めて、それぞれの液晶ライトバルブ14、16を駆動する構成例を示している。図1では、B成分以外のR及びG成分に対応する色液晶パネルの色変調制御値については、記載されていないが、図1に示す色変調制御値Brに対する処理と同様である。
Hereinafter, an image display control apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the concept of the image display control apparatus according to the embodiment. Here, the signal values Ri, Gi, Bi of RGB (red, green, blue) components are each input with 16 bits as the signal values of the color components in the input video signal, and the liquid crystal lights for luminance modulation and color modulation are used. The brightness control value Mr and the color modulation control values Rr, Gr, Br for driving the bulb will be described as 10 bits.
FIG. 1 shows a color liquid crystal panel (determined from a luminance modulation control value which is a control value of a luminance liquid crystal panel (a liquid crystal light valve (L / V) 14 described later)) and a signal value Br of a B component as a representative of RGB components ( A configuration example is shown in which a color modulation control value of a liquid crystal light valve (L / V) 16), which will be described later, is obtained and the liquid
11は、ある画素のRGB各成分の信号値Ri,Gi及びBiが入力されるとこれらの中から最大信号値(すなわち、階調度)を選択し、最大信号値として出力するMAX選択回路(最大値選択部)である。
12は、最大信号値が入力されると指数部3ビット、仮数部9ビットの12ビットからなる浮動小数点形式に変換して浮動化最大信号値を出力する浮動小数点化回路(浮動小数点化部)である。この浮動小数点化回路12は、ビット比較器とバレルシフト回路で実現できるため、非常に小さな回路で構成することができる。
13は、浮動化最大信号値(指数部3ビット、仮数部9ビット)と、液晶ライトバルブ14を制御する10ビット整数値の輝度変調制御値との対応を示す縮退テーブルを有しており、入力された浮動化最大信号値に対応した輝度変調制御値Mrを縮退テーブルから読み出して出力する縮退LUT(Look Up Table;ルックアップテーブル)(縮退部)である。この縮退テーブルには、入力される浮動最大信号値に対する輝度変調制御値Mrの特性がγ1.0以下の特性となるように、輝度変調制御値Mrが記憶されている。
11 is a MAX selection circuit (maximum) that selects the maximum signal value (that is, gradation) from among the signal values Ri, Gi, and Bi of the RGB components of a certain pixel and outputs them as the maximum signal value. Value selection unit).
12 is a floating point conversion circuit (floating point conversion unit) that, when the maximum signal value is input, converts it to a floating point format consisting of 12 bits of an exponent part of 3 bits and a mantissa part of 9 bits and outputs a floating maximum signal value. It is. Since the floating
13 has a degeneration table indicating the correspondence between the floating maximum signal value (
ここで、浮動最大信号値に対する輝度変調制御値Mrの特性をγ1.0より小さな値とすることで、MAX選択回路11にて最大値に選ばれた色に関しても、液晶ライトバルブ16における透過率の調整幅に余裕ができ、色再現性も高くなり高画質な画像を表現できる。
また、このように、MAX選択回路11にて選択された16ビットの最大信号値から10ビットの輝度変調制御値を求める際に、一旦浮動小数点形式に変換してビット数を少なくした後に(ここでは12ビット)、ルックアップテーブルを参照して求めることで、多ビット化によるルックアップテーブルの肥大化を抑えつつ、高い演算精度を保つことができる。
Here, by setting the characteristic of the luminance modulation control value Mr with respect to the floating maximum signal value to a value smaller than γ1.0, the transmittance in the liquid
Further, in this way, when obtaining the 10-bit luminance modulation control value from the 16-bit maximum signal value selected by the
19は、輝度変調制御値Mrの数値と、液晶ライトバルブ14の駆動を行う輝度制御値VTとの対応を示す輝度テーブルを有しており、入力される輝度変調制御値Mrに対応した輝度制御値VTを輝度テーブルから読み出して出力することにより、輝度制御値VTの生成を行う輝度LUT(輝度特性調整部)である。上記輝度テーブルは、個々の液晶ライトバルブ14の特性を測定した結果に基づき、入力される輝度変調制御値Mrに対する液晶ライトバルブ14の透過率Lsの特性を、グラフ102に示すようにγ1.0乗以下の特性となるよう補正された輝度制御値VTが記憶されている。
20は、D/A変換器を内蔵しており、輝度LUT19が出力する、デジタル値の輝度制御値VTを、アナログの電圧値に変換し、液晶ライトバルブ14へ出力させて、液晶ライトバルブ14を駆動させ、液晶ライトバルブ14に入射される光に対する輝度変調の処理を行わせるドライバ回路(Dec Driver)である。
19 has a luminance table showing the correspondence between the numerical value of the luminance modulation control value Mr and the luminance control value VT for driving the liquid
15は、入力される映像信号におけるB成分の入力信号値Biを、この映像信号により決定した輝度変調制御値Mrに対応して後述する(5)式にて補正し、色変調制御値Br(Rr,Grも同様)として出力する補正回路である。補正回路15は、例えば、図2に示すように、補正LUT(補正係数部)51および乗算回路(乗算部)52を有した構成となっている。図1、図2の回路にて行われる画素単位の信号処理において、色LUT17、輝度LUT19に入力される色変調制御値Br 、輝度変調制御値Mrは画素毎に同じタイミングで入力される必要がある。したがって、実際には輝度変調制御値Mrの入力を補正回路15での演算に要する時間分を、輝度LUT19に入力する直前において遅延させることが必要である。また、演算処理を正確に行うタイミング制御の点から、図2の補正回路15において、補正LUT51からの出力と入力信号Biとを同一タイミングにて、乗算回路52に対して入力させる必要もある。すなわち、補正回路15において、入力信号値Biが入力されるタイミングに対して、輝度変調制御値Mrの入力されるタイミングがMAX選択回路11と不動小数点化回路12と縮退LUT13との処理における時間だけ遅延している。このため、乗算回路52における乗算処理のため、入力信号値Biと輝度変調制御値Mrとの入力タイミングを、乗算タイミングに同期させる必要がある。上述したように、本実施形態において、各回路間における数クロック程度のタイミング調整に関しては処理の流れから判るように、画素単位での処理を同期して行うことが十分類推できる為、詳細なタイミング調整の説明を省いている。
15 corrects the input signal value Bi of the B component in the input video signal in accordance with the luminance modulation control value Mr determined by this video signal by the equation (5) described later, and the color modulation control value Br ( Rr and Gr are also the same correction circuit. For example, the
51は、輝度変調制御値Mrと補正係数値MBとの対応を示す補正係数テーブルを有しており、後述する乗算回路52で用いる補正係数値MBを、浮動小数点形式にて出力する補正LUTである。この補正係数値MBは、液晶ライトバルブ14の透過率特性g(Mr)の逆数を1/2.2乗した値である。
ここで、液晶ライトバルブ14の透過率特性「g(Mr)」は、液晶ライトバルブ16の透過率特性「h(Br)」がγ2.2の特性であるとすると、後述のアルゴリズムからγ≦2.2である必要がある。液晶ライトバルブ14の透過率特性「g(Mr)」もγ2.2の特性とすることも可能である。
Here, the transmittance characteristic “g (Mr)” of the liquid crystal
しかしながら、液晶ライトバルブ14の透過率特性「g(Mr)」をγ2.2とすると、2変調系全体の透過率特性もγ2.2である上、輝度変調を行う液晶ライトバルブ14の透過率を先に決定することは、特に最大値に選ばれた色に関して言えば、色別の透過率制御を行っている液晶ライトバルブ14の最大透過率部分だけを使うことを意味することになる。これは、輝度変調側で透過光量を大幅に削ってしまうため、明部における色側での調整余裕が少なくなり、結果として色再現性能が下がることになる。
However, when the transmittance characteristic “g (Mr)” of the liquid crystal
したがって、液晶ライトバルブ14の透過率特性「g(Mr)」を、すでに述べたように、γ<1とすると、液晶ライトバルブ16における透過率の調整幅に余裕ができ、色再現性も高くなり高画質な画像を表現できることになる。
Therefore, if the transmittance characteristic “g (Mr)” of the liquid crystal
乗算回路52は、入力信号値Biと補正係数値MBとの乗算を、浮動小数点演算での乗算処理により行っている。さらに、乗算回路52は、浮動小数点演算結果を、10ビットの整数に変換しているが、この変換における重要な処理として、クリッピング処理がある。
すなわち、輝度テーブルおよび補正テーブル作成のための液晶ライトバルブ14の透過率特性の測定における誤差や、演算誤差のため、明部(階調度が高く、液晶ライトバルブの透過率が高く設定される場合)において浮動小数点乗算結果が10ビットを超えた整数値になってしまう場合がある。すなわち、乗算回路52においては、浮動小数点乗算結果が変換時に10ビットを超える演算結果となった際、つまり、格納可能なデータ値を超えてしまった場合、見かけ上、小さな値となってしまう。このため、10ビットで表される整数値の最大値、つまり1023を上限の閾値として、この閾値を超える浮動小数点乗算結果を1023とするクリッピングを行っている。ここで、乗算回路52は、桁上がりのフラグを有しており、このフラグを検出して閾値を超えたか否かの検出を行う。
The
That is, due to errors in measurement of the transmittance characteristics of the liquid crystal
色LUT17は、色変調制御値Brの数値と、液晶ライトバルブ16の駆動を行う色制御値VTCとの対応を示す色テーブルを有しており、入力される色変調制御値Brに対応した色制御値VTCを色テーブルから読み出して出力することにより、色制御値VTCの生成を行う。上記色テーブルは、入力される制御値Brに対する液晶ライトバルブ16の透過率特性を、グラフ101に示すように、入力される制御値Brの数値に対応して、液晶ライトバルブ16の透過率Lpがγ2.2乗の透過率特性となるよう補正された色制御値VTCが記憶されている。
18は、D/A変換器を内蔵しており、色LUT17が出力する、デジタル値の色制御値VTCを、アナログの電圧値に変換し、液晶ライトバルブ16へ出力させて、液晶ライトバルブ16を駆動させ、液晶ライトバルブ16に入射される光に対する色変調の処理を行わせるドライバ回路(Dec Driver)である。
The
次に、図1を参照して、輝度LUT19、色LUT17、縮退LUT13、補正LUT52各々に記憶される、入力される制御値に対応して出力される制御値を決定する基本的なアルゴリズムを説明する。ここでは、一例として、映像信号のRGB成分におけるB成分、すなわち青(Blue)の場合を例に取って処理を説明する。
すでに述べたように、液晶ライトバルブ16はB成分である色(Blue)の変調制御を行う液晶ライトバルブであり、液晶ライトバルブ14は輝度(R, G, B全ての成分の光)を変調制御する液晶ライトバルブである。
Next, a basic algorithm for determining a control value to be output corresponding to an input control value stored in each of the
As described above, the liquid crystal
ここで、液晶ライトバルブ16の制御値Brと、液晶ライトバルブ16透過率Lpとの関係は、以下の(1)式により表される。
Lp=h(Br) …(1)
同様に、液晶ライトバルブ14の制御値Mrと、液晶ライトバルブ14の透過率Lsとの関係は、以下の(2)式により表される。
Ls=g(Mr) …(2)
Here, the relationship between the control value Br of the liquid crystal
Lp = h (Br) (1)
Similarly, the relationship between the control value Mr of the liquid crystal
Ls = g (Mr) (2)
また、2変調光学系(例えば、HDRディスプレイ)全体として、液晶ライトバルブ16(色変調側)に、光源から入射される光の輝度値をHiとし、液晶ライトバルブ14(輝度変調側)から出射される出力光の輝度値をHoとすると、液晶ライトバルブ16及び液晶ライトバルブ14を合わせた総合特性は、以下の(3)式により表せられる。
Ho/Hi=Lp×Ls=f(Bi,Mr) …(3)
そして、(1)、(2)及び(3)式から、制御値Brについて求めると、
Lp×Ls=h(Br)×g(Mr)=f(Bi,Mr)となるため、
Br=h−1×{f(Bi,Mr)×(1/g(Mr)} …(4)
となる。
これは、2変調光学系における総合的な透過率特性、すなわち、液晶ライトバルブ16及び14各々の制御値に対応した透過率特性を決定することにより、補正回路15で用いる補正特性(補正係数値)が一意的に決まることを示している。
Further, as a whole of the two-modulation optical system (for example, HDR display), the luminance value of light incident on the liquid crystal light valve 16 (color modulation side) from the light source is Hi, and the light is emitted from the liquid crystal light valve 14 (luminance modulation side). Assuming that the luminance value of the output light is Ho, the total characteristic of the liquid crystal
Ho / Hi = Lp × Ls = f (Bi, Mr) (3)
And when calculating | requiring about control value Br from (1), (2) and (3) Formula,
Since Lp × Ls = h (Br) × g (Mr) = f (Bi, Mr),
Br = h −1 × {f (Bi, Mr) × (1 / g (Mr)}} (4)
It becomes.
This is because correction characteristics (correction coefficient values) used in the
ここで、画像表示制御装置に入力される映像信号は、画像表示装置が2.2のγ特性であることを想定した信号のため、γ特性が0.45の信号として入力される。そのため、グラフ103に示すように、画像表示装置側の総合的な透過率の特性であるf(Bi,Mr)=Lp×Ls=Ho/Hiは、γ=2.2の特性とする必要がある。
そのため、本実施形態における信号処理のアルゴリズムにおいては、液晶ライトバルブ14及び16各々の透過率特性を測定し、これらの液晶ライトバルブの制御値に対する透過率特性を、各表示装置間にて合わせる必要がある。ここで、液晶ライトバルブ16の透過率特性は、従来からの制御ノウハウ(1変調光学系における補正方法及び変調方法)をそのまま活用することができることから、γ=2.2とすることが望ましい。
Here, since the video signal input to the image display control device is a signal assuming that the image display device has a γ characteristic of 2.2, it is input as a signal having a γ characteristic of 0.45. Therefore, as shown in the
Therefore, in the signal processing algorithm in this embodiment, it is necessary to measure the transmittance characteristics of each of the liquid
したがって、(1)式から、
Lp=h(Br)=Br2.2
また、(3)式から、
f(Bi,Mr)=Bi2.2
であり、これらの式と(4)式とから、
Br={Bi2.2×(1/g(Mr))}1/2.2
=Bi×(1/g(Mr))1/2.2 …(5)
この(5)式が補正回路15における補正内容である。
また、輝度変調制御値Mrは入力される映像信号のRGB成分における最大値であるため、RGB成分における信号値Bi(他のRi,Giも同様)と、以下に示す(6)式の関係がある。
Bi≦Mr …(6)
Therefore, from equation (1)
Lp = h (Br) = Br 2.2
Also, from equation (3)
f (Bi, Mr) = Bi 2.2
From these equations and equation (4),
Br = {Bi 2.2 × (1 / g (Mr))} 1/2.
= Bi × (1 / g (Mr)) 1 / 2.2 (5)
This equation (5) is the correction content in the
Since the luminance modulation control value Mr is the maximum value in the RGB component of the input video signal, the relationship between the signal value Bi in the RGB component (the same applies to other Ri and Gi) and the following equation (6) is there.
Bi ≦ Mr (6)
上述した各式において、演算結果Ansが0≦Ans≦1の範囲に収まる必要があるため、(5)及び(6)式から、以下の(7)及び(8)式の関係が求まる。
Bi2.2×(1/g(Mr))≦1 …(7)
g(Mr)≧Bi2.2 …(8)
この(7)及び(8)式により、g(Mr)のγ値としては2.2以下であれば良いことが分かる。しかし、前述のように、色再現性を高めるために、ここでは、g(Mr)のγ値として1以下となるように、輝度テーブルにおける、制御値Mrと液晶ライトバルブ14の透過率を変調する輝度制御値VTとの対応を設定する。
In each of the above-described expressions, the calculation result Ans needs to be within the range of 0 ≦ Ans ≦ 1, and therefore, the relationship between the following expressions (7) and (8) can be obtained from the expressions (5) and (6).
Bi 2.2 × (1 / g (Mr)) ≦ 1 (7)
g (Mr) ≧ Bi 2.2 (8)
From these equations (7) and (8), it can be seen that the g value of g (Mr) may be 2.2 or less. However, as described above, in order to improve color reproducibility, here, the control value Mr and the transmittance of the liquid crystal
次にこの画像表示制御装置の動作を説明する。例えば、ある画素の映像信号としてRiが「10000」、Giが「20000」、Biが「50000」の信号がこの画像表示制御装置に入力されたとする。MAX選択回路11は、この中から最大値であるBiの「50000」を抽出する。浮動小数点化回路12は、「50000」を受けると、これを仮数部9ビット、指数部3ビットの浮動小数点に変換して浮動化最大信号値として出力する。ここで、「50000」は2進数では、「1100001101010000」なので、浮動化最大信号値の仮数部は「110000110」、指数部は「111」となる。縮退LUT13は、この浮動化最大信号値に対応する輝度変調制御値を縮退テーブルから読み出す。ここでは、対応する値として縮退テーブルに「1100010000」が記憶されており、この値を読み出したとする。この輝度変調制御値は、そのまま輝度LUT19に入力され、輝度LUT19は、輝度テーブルを参照して、入力された値を輝度制御値VTに変換してドライバ回路20へ出力する。ドライバ回路20は、入力された輝度制御値VTに基づき、液晶ライトバルブ14の該当画素の透過率を制御する。
Next, the operation of this image display control apparatus will be described. For example, it is assumed that a signal with Ri of “10000”, Gi of “20000”, and Bi of “50000” is input to the image display control apparatus as a video signal of a certain pixel. The
一方、縮退LUT13が読み出した輝度変調制御値は、補正回路15へも入力される。補正回路15の補正LUT51は、輝度変調制御値「1100010000」(Mr=784)を受けると、対応する補正係数値MBを補正テーブルから読み出す。上記の輝度変調制御値(Mr=784)に対する輝度制御値VTbにて輝度側の液晶パネルを駆動した状態における、青色光に対する透過率gbは「0.8932」である。従ってこのMrに対応する補正係数値MB=1/gb=1.1196が記憶されている。これは浮動小数点形式の2進数で表すと、仮数部「1.00011110」、指数部「0」と表すことができる。この補正係数値MBは、乗算回路52に入力される。乗算回路52は、この補正係数値MBとともに、映像信号のB成分の信号値Bi「1100001101010000」を受けると、この補正係数値MBと信号値Biを乗算して「1101101000110011」、この上位10ビットを抽出して「1101101000」を得る。これを色変調制御値Brとして、色LUT17に出力する。色LUT17は、色テーブルを参照して、入力された値を色制御値VTCに変換してドライバ回路18へ出力する。ドライバ回路18は、入力された色制御値VTCに基づき、液晶ライトバルブ16の該当画素の透過率を制御する。
On the other hand, the luminance modulation control value read by the
なお、本実施形態において、液晶パネルの透過率を制御することで、光量を制御する液晶ライトバルブ14、16を、ライトバルブ(変調素子)に用いるとして説明したが、反射を制御することで光量を制御するDMD(Digital Micromirror Device)などをライトバルブとして用いてもよい。
また、本実施形態において、1段目の液晶ライトバルブ16にて色変調を行い、2段目の液晶ライトバルブ14にて輝度変調を行うとして説明したが、1段目と2段目にて行う変調を逆にして、1段目の液晶ライトバルブにて輝度変調を行い、2段目の液晶ライトバルブにて色変調を行うとしてもよい。
In the present embodiment, the liquid
Further, in the present embodiment, it has been described that color modulation is performed by the first-stage liquid crystal
図1においては、説明を簡易にするために映像信号のB成分のみとし、R成分およびG成分を省いたが、これらR成分およびG成分と遅延回路を含んだ概略構成を図3に示す。同図において図1および図2の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。17rは、R成分の色LUTである赤色LUTである。17gは、G成分の色LUTである緑色LUTである。17bは、B成分の色LUTである青色LUTである。18r、18g、18bは、それぞれR成分、G成分、B成分の液晶ライトバルブ16r、16g、16bを駆動するドライバ回路である。
In FIG. 1, only the B component of the video signal is shown and the R component and the G component are omitted for simplicity of explanation, but a schematic configuration including these R component, G component and delay circuit is shown in FIG. In the figure, parts corresponding to those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
51r、51g、51bは、それぞれR成分、G成分、B成分の補正係数値を求める補正LUTである。52r、52g、52bは、それぞれR成分、G成分、B成分の信号値Ri、Gi、Biと補正係数値を乗算して色変調制御値Rr、Gr、Brを求める乗算回路である。補正LUT51bと乗算回路52bが、図2における補正LUT51と乗算回路52に相当する。
30r、30g、30bは、乗算回路52r、52g、52bにおいて、信号値Ri、Gi、Biと補正係数値の入力タイミングを同期させるための遅延回路である。31は、輝度変調制御値Mrの輝度LUT19への入力タイミングと、色変調制御値Rr、Gr、Brの各色LUT17r、17g、17bへの入力タイミングとを同期させるための遅延回路である。
画像表示制御装置が用いられる表示装置の一例として、投射型表示装置の構成を簡単に説明する。図4は、投射型表示装置、すなわちプロジェクタの構成例を示すものである。この投射型表示装置は、光源510と、光源510から入射した光の輝度分布を均一化する均一照明手段520と、均一照明手段520から入射される入射光のうちの3原色(R,G,B)の輝度をそれぞれ変調する色変調部530と、色変調部530から入射した光をリレーするリレーレンズ540と、リレーレンズ540から入射した光の全波長領域の輝度を変調する液晶輝度パネル550と、液晶輝度パネル550から入射した光をスクリーン(不図示)に投射する投射レンズ560とで構成されている。
As an example of a display device using the image display control device, a configuration of a projection display device will be briefly described. FIG. 4 shows a configuration example of a projection display device, that is, a projector. The projection display device includes a
光源510は、高圧水銀ランプ等のランプ511と、ランプ511からの出射光を反射するリフレクタ512とで構成されている。光源510から出射した光束は第1フライアイレンズ521、第2フライアイレンズ522等が順次設置された均一照明手段520で均一化される。
The
均一照明手段520を出射した偏光が揃った光は色変調部530に入射し、3原色(R,G,B)に分離され、それぞれの色成分を、図1に示す色変調制御系が生成する色制御値VTCを、ドライバ回路18により電圧値に変換し、この制御信号により変調する液晶色パネル531(色成分Rに対応する液晶ライトバルブ16r)、532(色成分Gに対応する液晶ライトバルブ16g)、533(色成分Bに対応する液晶ライトバルブ16b)によって変調を受けて出射される。
The light with uniform polarization emitted from the uniform illumination means 520 enters the
変調された3原色光(R,G,B)はクロスダイクロイックプリズム534によって合成されリレーレンズ540に出射する。ここで、液晶色パネル531はR成分用、液晶色パネル532はG成分用、液晶色パネル533はB成分用の光変調素子をそれぞれ形成し、ダイクロイックミラー535はR成分の光を透過させ、ダイクロイックミラー536はB成分の光を透過させる。また、液晶色パネル531に対しては反射ミラー537が設けられ、液晶色パネル533に対しては、リレーレンズ538と2個の反射ミラー539aおよび539bが設けられている。
The modulated three primary color lights (R, G, B) are combined by the cross
リレーレンズ540を出射された変調光はもう一方の液晶輝度パネル550(輝度変調用の液晶ライトバルブ14)に入射し、第二の変調を受けて出射される。液晶輝度パネル550では、入射した光の全波長領域の輝度を輝度制御値VTにより変調し、その変調光は投射レンズ560へ出射され、投射レンズ560によって図示しないスクリーンに投影される。
この様に投影画像は光学的に直列に配置されたそれぞれの光変調素子(液晶輝度パネル550および液晶色パネル531、532、533)が画素単位で変調を行うことで形成される。
The modulated light emitted from the
In this way, the projection image is formed by modulating each light modulation element (liquid
なお、図1における画像表示制御装置におけるMAX選択回路11、浮動小数点化回路12、縮退LUT13、補正回路15、輝度LUT19、色LUT17における色制御値及び輝度制御値の生成処理の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより映像信号から色制御値及び輝度制御値の生成処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)を備えたWWWシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
In order to realize the functions of the color control value and luminance control value generation processing in the
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。 The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.
本発明は、2変調系投射型表示装置の変調光学素子を制御する画像表示制御装置であって、16ビットなどの多ビットの映像信号に基づき変調光学素子を制御する画像表示制御装置に用いて好適であるが、これに限られるものではない。 The present invention is an image display control apparatus that controls a modulation optical element of a two-modulation projection type display apparatus, and is used for an image display control apparatus that controls a modulation optical element based on a multi-bit video signal such as 16 bits. Although it is suitable, it is not limited to this.
11…MAX選択回路
12…浮動小数点化回路
13…縮退LUT
14…L/V(液晶ライトバルブ)
15…補正回路
16、16r、16g、16b…L/V(液晶ライトバルブ)
17…色LUT
17r…赤色LUT
17g…緑色LUT
17b…青色LUT
18、18r、18g、18b…Dec Driver(ドライバ回路)
19…輝度LUT
20…Dec Driver(ドライバ回路)
30r、30g、30b…遅延回路
31…遅延回路
51、51r、51g、51b…補正LUT
52、52r、52g、52b…乗算回路
510…光源
511…ランプ
512…リフレクタ
520…均一照明手段
521…第1フライアイレンズ
522…第2フライアイレンズ
530…色変調部
531、532、533…液晶色パネル(液晶ライトバルブ16r、16g、16b)
534…クロスダイクロイックプリズム
535、536…ダイクロイックミラー
537…反射ミラー
538…リレーレンズ
539a、539b…反射ミラー
540…リレーレンズ
550…液晶輝度パネル(液晶ライトバルブ14)
560…投射レンズ
11 ...
14 ... L / V (Liquid Crystal Light Valve)
15 ...
17 ... Color LUT
17r ... Red LUT
17g ... Green LUT
17b ... Blue LUT
18, 18r, 18g, 18b ... Dec Driver (driver circuit)
19 ... Luminance LUT
20 ... Dec Driver (driver circuit)
30r, 30g, 30b ...
52, 52r, 52g, 52b ...
534 ... Cross
560 ... Projection lens
Claims (8)
入力された映像信号における複数の色成分各々の信号値の中から最大値を抽出し、最大信号値として出力する最大値選択部と、
前記最大信号値を浮動小数点形式に変換し、浮動化最大信号値として出力する浮動小数点化部と、
前記浮動化最大信号値と輝度変調素子の制御値との対応を示す縮退テーブルを有しており、前記浮動小数点化部の出力した浮動化最大信号値に対応した輝度変調素子の制御値を前記縮退テーブルから読み出し、輝度変調制御値として出力する縮退部と、
前記輝度変調制御値に対応させて、前記複数の色成分各々の信号値を補正し、色変調制御値として出力する色補正部と
を有することを特徴とする画像表示制御装置。 An image display control device for controlling an image display device comprising a luminance modulation element and a color modulation element,
A maximum value selection unit that extracts a maximum value from signal values of each of a plurality of color components in the input video signal and outputs the maximum value as a maximum signal value;
A floating point conversion unit for converting the maximum signal value into a floating point format and outputting the maximum signal value as a floating maximum signal value;
A degeneration table indicating correspondence between the floating maximum signal value and the control value of the luminance modulation element, and the control value of the luminance modulation element corresponding to the floating maximum signal value output from the floating point conversion unit is A degeneration unit that reads from the degeneration table and outputs as a luminance modulation control value;
An image display control apparatus comprising: a color correction unit that corrects signal values of each of the plurality of color components in correspondence with the luminance modulation control value and outputs the correction values as color modulation control values.
前記輝度変調制御値と輝度変調制御値にて駆動した輝度変調素子の補正対象色光における光透過率の逆数値を浮動小数点形式で表した値との対応を示す補正係数テーブルを有しており、前記縮退部の出力した輝度変調制御値に対応した値を前記補正係数テーブルから読み出し、補正係数信号値として出力する補正係数部と、
前記補正係数部の出力した補正係数信号値と複数の色成分各々の信号値とを浮動小数点演算により乗算した結果を整数値にし、色変調制御値として出力する乗算部と
を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像表示制御装置。 The color correction unit
A correction coefficient table indicating correspondence between the luminance modulation control value and a value expressed in floating-point format of an inverse value of light transmittance of the correction target color light of the luminance modulation element driven by the luminance modulation control value; A correction coefficient unit that reads a value corresponding to the luminance modulation control value output by the degeneration unit from the correction coefficient table and outputs the value as a correction coefficient signal value;
And a multiplication unit that multiplies the correction coefficient signal value output from the correction coefficient unit by the signal value of each of the plurality of color components by a floating-point operation, and outputs the result as a color modulation control value. The image display control device according to claim 1 or 2.
を特徴とする請求項1から請求項4のいずれかの項に記載の画像表示制御装置。 A luminance characteristic adjustment unit that converts the luminance modulation control value output from the degeneration unit to obtain a control value of the luminance modulation element so that the modulation degree characteristic of the luminance modulation element with respect to the luminance modulation control value is γ1.0 or less. The image display control device according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
を特徴とする請求項1から請求項5のいずれかの項に記載の画像表示制御装置。 A color characteristic adjustment unit that converts the color modulation control value output from the color correction unit to obtain a control value of the color modulation element so that a modulation degree characteristic of the color modulation element with respect to the color modulation control value is γ2.2. The image display control device according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
入力された映像信号における複数の色成分各々の信号値の中から最大値を抽出し、最大信号値として出力する第1の過程と、
前記最大信号値を浮動小数点形式に変換し、浮動化最大信号値として出力する第2の過程と、
前記画像表示装置は、浮動化最大信号値と輝度変調素子の制御値との対応を示す縮退テーブルを有しており、前記第2の過程にて出力した浮動化最大信号値に対応した輝度変調素子の制御値を前記縮退テーブルから読み出し、輝度変調制御値として出力する第3の過程と、
前記輝度変調制御値に対応させて、前記複数の色成分各々の信号値を補正し、色変調制御値として出力する第4の過程と
を有することを特徴とする画像表示制御方法。
A control method for controlling an image display device comprising a luminance modulation element and a color modulation element,
A first process of extracting a maximum value from signal values of each of a plurality of color components in an input video signal and outputting the maximum value as a maximum signal value;
A second step of converting the maximum signal value to a floating-point format and outputting as a floating maximum signal value;
The image display device has a degeneration table indicating the correspondence between the floating maximum signal value and the control value of the luminance modulation element, and the luminance modulation corresponding to the floating maximum signal value output in the second step A third step of reading the control value of the element from the degeneration table and outputting it as a luminance modulation control value;
And a fourth step of correcting the signal value of each of the plurality of color components in correspondence with the luminance modulation control value and outputting as a color modulation control value.
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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