JP2008046627A - 多色光源の電力制御を支援する映像表示装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 映像表示装置に関し、より詳しくは、多色光源を用いる映像表示装置の消費電力を減少させ、消費電力減少にともなう映像の映像特性低下を防止できる装置および方法を提供する。
【解決手段】映像表示装置は、入力映像に対するヒストグラムから前記入力映像を代表するパラメータを計算するヒストグラム分析部と、前記パラメータを分析して、複数の代表モデルのうち前記入力映像が属する代表モデルを選択するモデル選択部と、前記選択されたモデルに対応する最大輝度減少率に基づいて前記入力映像のカラー別光源に対する輝度減少量を計算する輝度減少量計算部と、前記各カラー別光源の電力特性に基づいて前記輝度減少量に応じる前記各カラー別光源の電力減少量を計算する電力減少量計算部と、および前記電力減少量だけ減少した電力を前記各カラー別光源に供給する電力制御部とを含む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、映像表示装置に関し、より詳しくは、多色光源を用いる映像表示装置において、消費電力を減少させ、消費電力減少にともなう映像の映像特性低下を防止できる装置および方法に関するものである。

映像表示装置によってユーザに提供されている情報は、単純なテキスト情報だけを含むのではなく、静止画、動画、サウンドなど多様なコンテンツを含む。特に、多様な形態のマルチメディア情報のうち、動画は次世代ＶＯＤサービスや、対話型（インタラクティブ）サービスの基盤になっているため、関連標準案に関する研究が活発になされている。

デジタル電子工学技術の発展によって、従来のアナログデータはデジタル化されつつ、これによって膨大なデータを効率的に扱うために多様なデジタル映像資料の処理技術が登場するようになった。このようなデジタル映像処理技法の長所をみれば次の通りである。

第１に、アナログ映像処理装置は、本来のアナログ信号を処理するにあたって必然的に不要な雑音が付加されるため、このような処理過程を経て提供されているアナログ信号は画質の劣化を避けにくい。反面、デジタル映像処理装置は画質の劣化が発生しない。

第２に、信号をデジタル化して処理するため、コンピュータを用いた信号処理が可能になる。すなわち、コンピュータで映像信号を処理することによって、映像情報を圧縮するなど、多様な映像処理が可能になる。

現在、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＯＬＥＤなど、大部分のデジタル映像信号表示装置ではＲＧＢカラー模型を採択している。

カラー模型（またはカラー空間）というのは、あるカラーと他のカラーとの関係を表現する方法である。互いに異なる映像処理システムは、各々の異なる理由によって互いに異なるカラー模型を用いる。ＲＧＢカラー空間は互いに加算し得る三原色の赤（以下、“Ｒ”と表記）、緑（以下、“Ｇ”と表記）、そして青（以下、“Ｂ”と表記）で構成される。これらカラーの分光要素が付加的に複合してカラーを作り出す。

ＲＧＢ模型は、各軸のエッジが赤、緑、青の３次元の立方体として表現され、その原点には黒が位置し、白は立方体の原点の反対部分に位置する。例えば、カラーチャネル当たり８ビットを有する２４ビットカラーグラフィックシステムで赤は（２５５、０、０）と表現される。

ＲＧＢ模型は、コンピュータグラフィックシステムの設計を簡単にするが、すべてのアプリケーションに理想的なものではない。赤、緑、青のカラー要素の相互関連性があまりにも大きいためである。ヒストグラムの平滑化のような多くの映像処理技術は映像の明暗度（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）だけで進行される。したがって、ＲＧＢ映像は明暗度映像によく変換しなければならない必要がある。映像をＲＧＢカラーから明暗度等級に変換するためには、通常、各成分に１／３をかけて合わせた値、すなわち平均値を用いることもあるが、ＮＴＳＣ標準にしたがって次のような一般式（１）を使用する。

Ｙ＝０．２８８Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ （１）
このようなＲＧＢ副画素に基づいた映像表現装置において、映像を表示するためのディスプレイモジュールで消費される電力は映像表示装置全体から消耗する電力と比較して相対的に大きい比重を占める。

しかし、ディスプレイモジュールで消費される電力を減少させるために光源の輝度（ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）を低くするようになれば、ディスプレイモジュールによって表示される映像の視認性が低下するという問題がある。したがって、映像の視認性を低下させないながらも映像表示装置の電力消耗を減少させられる方案が求められている。

ここで、様々な発明（例えば、特許文献１）が提示されたが、上述した問題はまだ解決していない。
大韓民国公開特許第２００２−０３２０１８号公報

本発明は、多色光源を用いる映像表示装置において、消費電力を減少させ、消費電力減少にともなう映像の映像特性低下を防止できる映像表示装置および方法を提供することにその目的がある。

しかし、本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されず、言及していないまた他の目的は下記記載によって当業者が明確に理解できるものである。

前記目的を達成するために本発明の一実施形態に係わる映像表示装置は、入力映像に対するヒストグラムから前記入力映像を代表するパラメータを計算するヒストグラム分析部と、前記パラメータを分析して、複数の代表モデルのうち、前記入力映像が属する代表モデルを選択するモデル選択部と、前記選択されたモデルに対応する最大輝度減少率に基づいて前記入力映像のカラー別光源に対する輝度減少量を計算する輝度減少量計算部と、前記各カラー別光源の電力特性に基づいて、前記輝度減少量に応じる前記各カラー別光源の電力減少量を計算する電力減少量計算部と、前記電力減少量だけ減少した電力を前記各カラー別光源に供給する電力制御部とを含む。

また、前記目的を達成するために本発明の一実施形態に係わる映像表示方法は、入力映像に対するヒストグラムから前記入力映像を代表するパラメータを計算するステップと、前記パラメータを分析して、複数の代表モデルのうち、前記入力映像が属する代表モデルを選択するステップと、前記選択された代表モデルに対応する最大輝度減少率に基づいて前記入力映像のカラー別光源に対する輝度減少量を計算するステップと、前記各カラー別光源の電力特性に基づいて、前記輝度減少量に応じる前記各カラー別光源の電力減少量を計算するステップと、前記電力減少量だけ減少した電力を前記各カラー別光源に供給するステップとを含む。

本発明による多色光源の電力制御を支援する映像表示装置および方法によれば次のような効果が１つあるいはそれ以上ある。

入力映像の種類によって、各カラー別光源に供給される電力を減少させる代わりに、入力された映像の対比および明るさを増加させることによって映像の視認性が低下せずにディスプレイモジュールの電力消耗を減少させることができるという利点がある。

その他、実施形態の具体的な事項は、詳細な説明および図面に含まれており、本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付する図面と共に詳細に後述する実施形態を参照すれば明確になる。

しかし、本発明は以下にて開示する実施形態に限定されず、互いに異なる多様な形態によって実施され、単に本実施形態は本発明の開示が完全なものとなるようにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであって、本発明は請求項の範疇によってのみ定義されるものである。明細書の全体に亘り、同一参照符号は同一構成要素を示す。

以上、添付した図面を参照して本発明の実施形態に係わる多色光源の電力制御を支援する映像表示装置および方法について説明する。

本発明の実施形態に係わる映像表示装置は、映像を表示するために多色光源を用いる。以下の説明では、赤色光源、緑色光源、および青色光源を用いる場合を例に挙げて説明する。このような映像表示装置１００は、入力映像の特性に適する方式で映像の明るさおよび対比を向上させる。また、映像表示装置１００は、入力映像の特性に応じて各光源に供給される電力を制御することによって、映像の歪みなしに消費電力を減少させる。映像表示装置に対するより具体的な説明のために図１を参照する。

図１は、本発明の一実施形態に係わる映像表示装置１００の構成を示すブロック図である。図に示すように、映像表示装置１００は、映像入力部１１０と、ヒストグラム分析部１２０と、モデル選択部１３０と、画素調節部１４０と、輝度減少量計算部１８０と、電力減少量計算部１９０と、光源部１６０と、映像出力部１７０とを含んで構成することができる。

映像入力部１１０は、所定の映像ソースから映像（静止画または動画）を受信して、前記入力映像をなしている各副画素すなわち、Ｒ，Ｇ，Ｂ成分を出力する。ここで、前記入力映像はそのものがＲＧＢ形態の信号になっている場合もあるが、ＹＣｂＣｒなど他の信号フォーマットになっている場合もある。前記入力映像がグレイスケール信号Ｙを含む他の信号フォーマットである場合には、映像入力部１１０はグレイ映像生成部１１５の機能を含むことができる。

グレイ映像生成部１１５は、映像入力部１１０から出力されるＲ，Ｇ，Ｂ信号よりグレイスケールの映像を生成する。各々のＲ，Ｇ，Ｂ信号よりグレイスケール信号Ｙを生成する方法は様々なものがあり得る。例えば、単純に各成分に１／３ずつかけてから合わせることもでき、一般式(１)のようにＮＴＳＣ標準の計算式を用いることもできる。

ヒストグラム分析部１２０は、グレイ映像生成部１１５から出力されるグレイスケール信号Ｙよりヒストグラムを作成して前記ヒストグラムを代表できるパラメータを計算する。

図２は、ある映像に対して作成したヒストグラムを例示したものである。ヒストグラムの横軸はグレイスケール信号において画素の明るさ値（以下、「画素値」という）であって、例えば８ビット映像０〜２５５の間の値を有する。そして、縦軸は各画素値に対して発生する頻度を示す。前記横軸は下位帯域、中間帯域、および上位帯域に分れる。下位帯域と中間帯域の境界（Ｌ）は、例えばヒストグラムの下位２５％に該当する画素値を意味することであって、中間帯域と上位帯域の境界（Ｈ）はヒストグラムの上位２５％に該当する画素値を意味する。

ヒストグラムを代表するパラメータには、例えば、ハイサム、ミドルサム、ローサム、平均、ヒストグラムの動的範囲（ダイナミックレンジ）、ゼロＢｉｎカウントなどが含まれる。前記ハイサムは上位帯域での総画素数を意味し、ミドルサムは中間帯域での総画素数を意味し、ローサムは下位帯域での総画素数を意味する。そして、前記平均は映像全体に対する画素値の平均を意味し、ゼロＢｉｎカウントは中間帯域に存在する画素のうち、平均画素値の１０％以下の値を有する画素数を意味する。

再び図１に戻れば、ヒストグラム分析部１２０は前記ヒストグラムに基づいて前記パラメータを計算して、その計算結果をモデル選択部１３０に提供する。

モデル選択部１３０は、前記パラメータを分析して入力映像が所定個数の代表モデルのうち、どの代表モデルに該当するかを選択し、前記選択された代表モデルに対応する明るさ調整関数（Ｆ（ｘ））を選択して、画素調節部１４０に提供する。

図３は、入力映像を６つの代表モデルに分類した例を示す図面である。ここで、モデル（Ａ）は中間帯域に属する画素数が多く、上位帯域および下位帯域に属する画素数が少ない映像を代表する。モデル（Ｂ）は上位帯域に属する画素数が多く、下位帯域および中間帯域に属する画素数が少ない映像、すなわち、明るさが明るい映像を代表する。モデル（Ｃ）は下位帯域に属する画素数が多く、中間帯域および上位帯域に属する画素数が少ない映像、すなわち、明るさが暗い映像を代表する。モデル（Ｄ）は下位帯域および上位帯域に属する画素数の多い映像、すなわち、高い対比（コントラスト）を示す映像を代表する。モデル（Ｅ）は均等な画素値分布を有する映像を代表する。モデル（Ｆ）はグラフィック作業によって生成された映像のように不連続画素値が多い映像を代表する。前記モデルはグレイ映像のヒストグラムを基に６つに分類されたものであるが、その分類個数およびモデル形態はパラメータによって、さらに細分化されたり単純化されたりする。

各パラメータは、モデル分類アルゴリズムによって図３に示したモデルのうち、１つのモデルとして分類するようになる。ここに用いるアルゴリズムの例として、各パラメータを予め決定した閾値と比較して分類する方法がある。

具体的に、入力映像のヒストグラムを分析した結果、上位帯域に属する画素数すなわち、ハイサムが全体画素数に対する閾値比率（例を挙げれば、２５％）以内に属し、下位帯域に属する画素数、すなわち、ローサムが前記閾値比率以内であり、平均が全体映像に対する明るさ範囲（以下、「画素範囲」という）の中間値範囲にあれば、前記入力映像は（Ａ）タイプのモデルとして分類することができる。この時、画素範囲ということは１つの画素が現わせる階調の数を意味する。例えば、８ビット映像の場合、画素範囲は０〜２５５になる。

入力映像のヒストグラムを分析した結果、ハイサムが前記閾値比率より大きく、ローサムが前記閾値比率以内であり、平均が０．４５〜０．５５の画素範囲にあれば、前記入力映像は（Ｂ）タイプのモデルとして分類することができる。

これに比べて、ハイサムが前記閾値比率以内であり、ローサムが前記閾値比率より大きく、平均が０．４５〜０．５５の画素範囲にあれば、前記入力映像は（Ｃ）タイプのモデルとして分類することができる。

一方、ハイサムおよびローサムの両方が前記閾値比率より大きく、ハイサムとローサムとを合わせた値がミドルサムの１２５％に至らない場合、前記入力映像は（Ｄ）タイプのモデルとして分類することができる。

もし、ハイサムおよびローサムの両方が前記閾値比率以内であり、ハイサムとローサムとを合わせた値がミドルサムの１２５％を上回り、ゼロＢｉｎがミドルサムの５０％を上回る場合、前記入力映像は（Ｆ）タイプのモデルとして分類することができる。

これに比べて、ハイサムおよびローサムの両方が前記閾値比率以内であり、ハイサムとローサムとを合わせた値がミドルサムの１２５％を上回り、ゼロＢｉｎがミドルサムの５０％以内の場合、前記入力映像は（Ｅ）タイプのモデルとして分類することができる。

以上、本発明の一実施形態に係わる映像モデルとその選定基準について説明したが、これは一例に過ぎず、これと他の映像モデルを採択できることは言うまでもない。

一方、入力映像の明るさを増加させるために、すべての画素値に対して一律的な大きさの利得を適用すれば、出力映像で良い品質を期待することは難しい。なぜならば、人間の知覚的特性上、全体的に明るさだけを増加させても良い映像がある反面、映像の特性に合うように明るさと対比をすべて適切に調節しなければならない映像もあり得るためである。以下、本明細書に映像の明るさは映像を構成する画素の明るさ値の平均を意味する。

映像の明るさを調節するためには各映像モデルにマッチする明るさ調整関数、すなわち、総６つの関数が必要である。各映像モデルにマッチする明るさ調整関数はすべて「Ｓ字」の曲線形態を有するが、その具体的な形態は多少相異することもある。明るさ調整関数は、各モデルに対して明るさを増加させるために適するパターンを示し、入力映像の各画素の明るさをどれだけ増加させなければならないかを知らせる。明るさ調整関数の横軸（独立変数）は画素値を示し、縦軸（従属変数）は明るさ増加比率を示す。

特定モデルに対する明るさ調整関数を探すためには実験的な過程を経るようになる。すなわち、前記特定モデルに適していると予想される多様な形態の明るさ調整関数を備えた後、前記特定モデルに各々の明るさ調整関数を適用（各画素ごとに前記関数に該当する値だけ明るさを増加させる）した後、複数の観察者によって、最も自然な映像を選択するようにする。そして、前記選択された結果を示す明るさ調整関数を前記特定モデルとマッチさせる。このような過程を複数のモデルに対してすべて行えば、各々のモデルに対してマッチする明るさ調整関数をすべて求めることができる。

再び図１に戻れば、モデル選択部１３０は入力映像に対して選択されたモデルにマッチする明るさ調整関数（Ｆ（ｘ））を画素調節部１４０に提供する。

画素調節部１４０は、映像入力部１１０から提供されるＲＧＢ信号のうち代表信号を選択する。ここで代表信号とは、ＲＧＢ信号のうち最も大きい画素値を有する信号を意味する。したがって、代表信号Ｙ_ｉｎは次の一般式（２）のように表現される。

Ｙ_ｉｎ＝ＭＡＸ（Ｒ，Ｇ，Ｂ） （２）
前記代表信号Ｙ_ｉｎをモデル選択部１３０から提供されるＦ（ｘ）に代入し、ここに所定の利得（Ｋ）をかければ、画素調節部１４０で増加させる明るさ量（Ｆ（Ｙ_ｉｎ）＊Ｋ）が決定される。画素調節部１４０は、前記代表信号と前記決定された明るさ量を合わせることによって次の一般式（３）のように代表信号Ｙ_ｉｎの出力信号Ｙ_ｏｕｔを計算できる。前記利得（Ｋ）は、例えば、０〜２内で適切な値として選択される。

Ｙ_ｏｕｔ＝Ｙ_ｉｎ＋Ｆ（Ｙ_ｉｎ）＊Ｋ （３）
その次に、画素調節部１４０はＹ_ｏｕｔとＹ_ｉｎの比から増加率Ｃを次の一般式（４）のように決定する。

Ｃ＝Ｙ_ｏｕｔ／Ｙ_ｉｎ （４）
そして、画素調節部１４０は各々のＲＧＢ入力信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を前記一般式（４）で決定された増加率Ｃだけ上昇するように調節する。このような調節による出力ＲＧＢ信号（Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’）は次の一般式（５）のように示す。
Ｒ’＝Ｒ＊Ｃ
Ｇ’＝Ｇ＊Ｃ （５）
Ｂ’＝Ｂ＊Ｃ
前記代表信号Ｙ_ｉｎとして、ＲＧＢ信号のうち最も大きい画素値を有する信号を選択したことは、画素値増加によってＲＧＢ成分のうち表現可能な最大範囲を超過しないようにするためである。そして、ＲＧＢ成分各々に対して同一の増加率Ｃを適用したことは、色感の歪みが発生しないようにするためである。

もし、入力色空間がＲＧＢ色空間ではない場合には、一般式（４）のＣは該当入力色空間で色感の歪みが発生しないように大きさを調整することができ、各色信号に適用される方式は一般式（５）と同一である。

具体的に、図４のＲＧＢ空間を参照すれば、原点からＶ_０へ向かうベクトル方向と一致しない方向にＶ_０の明るさを増加させた場合（Ｖ_１）にも明るさの増加効果はあるが、色感面においては本来のＶ_０とＶ_１との間に歪みが発生する。しかし、Ｖ_０での各々のＲＧＢ成分に同一の増加率Ｃをかけて、ベクトル方向を一致させた場合（Ｖ_２）には、明るさ向上によって色感の歪みが発生しなくなる。上述した過程によって入力映像の特性に適する方式で映像の明るさまたは対比を向上させられる。

再び図１に戻って、輝度減少量計算部１８０は、入力映像の特性に適しているように各カラー別光源１６１，１６２，１６３の電力減少量を計算するのに必要な各カラー別光源の輝度減少量を計算する。このために輝度減少量計算部１８０は、まず、映像モデル別最大輝度減少率情報を示すルックアップテーブルを参照して入力映像に対する最大輝度減少率を探す。ここで、映像モデル別最大輝度減少率は実験的な過程を経て得ることができる。すなわち、特定映像モデルに属する映像に前記映像に対応する明るさ増加関数を適用した後、前記映像の原本映像と比較して、同一の水準の明るさを示す輝度減少率を探す。表（１）は上述した実験によって獲得した５つの映像モデル各々に対する最大輝度減少率を例示したものである。

表（１）を参照すれば、映像モデル（Ａ）の場合、最大５０％まで輝度を減少させられることが分かる。これは、（Ａ）タイプに属する映像の場合、５０％まで輝度を減少させても原本映像と比較して同一の水準の明るさを得ることができることを意味する。同様に映像モデル（Ｂ）の場合、最大１０％まで輝度を減少させられることが分かる。すなわち、（Ｂ）タイプに属する映像の場合、１０％まで輝度を減少させても原本映像と比較して同一の水準の明るさを得ることができることを意味する。

表（１）のようなルックアップテーブルを参照して、入力映像に対応する最大輝度減少率を決めた後、輝度減少量計算部１８０は決定された最大輝度減少率を各カラー別光源の最大輝度値に各々かけて、各カラー別光源に対して変更される輝度値を計算する。ここで、各カラー別光源の最大輝度値は各光源の消費電力が最大の時、各光源の輝度を測定することによって得ることができる。より具体的な説明のために、映像モデル別最大輝度減少率が表（１）と同じで、（Ａ）タイプの映像が入力される場合を例に挙げて説明する。この時、赤色光源の最大輝度値をＬ_ＲＷ、緑色光源の最大輝度値をＬ_ＧＷ、青色光源の最大輝度値をＬ_ＢＷ（単位、ｃｄ／ｍ^２）とすれば、各カラー別光源の変更される輝度値は、各カラー別光源の最大輝度値に入力映像の最大輝度減少率の５０％が各々かけた値の０．５Ｌ_ＲＷ、０．５Ｌ_ＧＷ、０．５Ｌ_ＢＷ（単位、ｃｄ／ｍ^２）となる。

この後、輝度減少量計算部１８０は、所定光源の最大輝度値および該当光源の変更された輝度値の差から該当光源の輝度減少量を計算する。すなわち、輝度減少量計算部１８０は、赤色光源の最大輝度値のＬ_ＲＷおよび赤色光源の変更された輝度値の０．５Ｌ_ＲＷの差から赤色光源の輝度減少量（Ｌ_ＲＷ−０．５Ｌ_ＲＷ）を計算する。これと同様に、輝度減少量計算部１８０は緑色光源の輝度減少量（Ｌ_ＧＷ−０．５Ｌ_ＧＷ）、および青色光源の輝度減少量（Ｌ_ＢＷ−０．５Ｌ_ＢＷ）を計算する。

一方、各カラー別光源に対して変更される輝度値を計算する時、映像モデル別最大輝度減少率だけを参照するようになれば、互いに異なる最大輝度減少率を有する映像が順次入力される場合、映像の明るさがちらつく現象、すなわち、フリッカ現象（ｆｌｉｃｋｅｒｉｎｇ）が発生し得る。このような現象を防止するために輝度減少量計算部１８０は、以前の映像フレームを格納できる。そして、格納されている以前の映像フレームの最大輝度減少率と現在映像フレームの最大輝度減少率の平均値を各カラー別光源の最大輝度値にかけることによって、現在映像フレームに対する各カラー別光源の変更される輝度値を計算できる。例えば、格納されている２つの以前の映像フレームが各々（Ａ）タイプおよび（Ｄ）タイプであり、現在の映像フレームは（Ｅ）タイプである時、輝度減少量計算部１８０は以前の映像フレームの最大輝度減少率および現在映像フレームの最大輝度減少率の平均値である平均輝度減少率を計算する。そして、輝度減少量計算部１８０は、平均輝度減少率の３０％を各カラー別光源の最大輝度値にかけて、各カラー別光源の変更される輝度値（０．３Ｌ_ＲＷ、０．３Ｌ_ＧＷ、０．３Ｌ_ＢＷ；単位、ｃｄ／ｍ^２）を計算する。

電力減少量計算部１９０は、特定光源の最大輝度値に対応する電力値、および前記特定光源の変更される輝度値に対応する電力値の差から、前記特定光源に対する電力減少量を計算する。そして、計算された電力減少量により光源部１６０の該当光源に供給される電力を制御する。

各カラー別光源に対する電力減少量を計算するために、電力減少量計算部１９０は各カラー別光源に対する電力特性を把握しなければならない
。ここで、電力特性とは、特定光源の消費電力と輝度値との関係をいう。

図５〜図７は、各カラー別光源の電力特性の一例をグラフとして示すものである。具体的に、図５は赤色光源の電力特性を例示したグラフであり、図６は緑色光源の電力特性を例示したグラフであり、図７は青色光源の電力特性を例示したグラフである。

図５〜図７に示した電力特性グラフにおいて、横軸は電力の強さ（Ｐ；単位はｍＷ）を意味し、縦軸は輝度の大きさ（Ｌ；単位はｃｄ／ｍ^２）を意味する。各カラー別光源の電力特性グラフでＰとＬの関係は電力特性関数ＨＲ（ｘ）、ＨＧ（ｘ）、ＨＢ（ｘ）によって決定される。図５〜図７に示した電力特性グラフはＰが増加するほど、Ｌが増加する傾向であることが分かる。各カラー別光源の電力特性グラフは実験過程を経て得ることができる。すなわち、特定光源に制御可能な範囲内の電力を印加した後、前記光源の輝度を測定することによって前記光源に対する電力特性グラフを得ることができる。

再び図１を参照すれば、電力減少量計算部１９０は入力映像に対する各カラー別光源の電力減少量を計算する。このために電力減少量計算部１９０は、まず、各カラー別光源の電力特性グラフを参照して、各カラー別光源の最大輝度値に対応する電力値、すなわち、Ｐ_Ｒ１、Ｐ_Ｇ１、Ｐ_Ｂ１を求める。ここで、Ｐ_Ｒ１、Ｐ_Ｇ１、Ｐ_Ｂ１は一般式（６）のように定義される。
Ｐ_Ｒ１＝ＨＲ^−１（Ｌ_ＲＷ）
Ｐ_Ｇ１＝ＨＧ^−１（Ｌ_ＧＷ） （６）
Ｐ_Ｂ１＝ＨＢ^−１（Ｌ_ＢＷ）
その次に、電力減少量計算部１９０は、各カラー別光源の電力特性グラフを参照して各カラー別光源の変更される輝度値に対応する電力値を求める。すなわち、電力減少量計算部１９０は、各カラー別光源の変更される電力値であるＰ_Ｒ２、Ｐ_Ｇ２、Ｐ_Ｂ２を求める。

ここで、Ｐ_Ｒ２、Ｐ_Ｇ２、Ｐ_Ｂ２は一般式（７）のように定義される。
Ｐ_Ｒ２＝Ｈ^−１（０．５Ｌ_ＲＷ）
Ｐ_Ｇ２＝Ｈ^−１（０．５Ｌ_ＧＷ） （７）
Ｐ_Ｂ２＝Ｈ^−１（０．５Ｌ_ＢＷ）
この後、電力減少量計算部１９０は、特定光源の最大輝度値に対応する電力値と前記特定光源の変更される電力値との差から前記特定光源に対する電力減少量を求める。例えば、電力減少量計算部１９０は、赤色光源の最大輝度値Ｌ_ＲＷに対応する電力値Ｐ_Ｒ１と、変更される輝度値０．３Ｌ_ＲＷに対応する電力値Ｐ_Ｒ２の差から赤色光源に対する電力減少量ΔＰ_Ｒを求める。このように、電力減少量計算部１９０は、緑色光源に対する電力減少量ΔＰ_Ｇおよび青色光源に対する電力減少量ΔＰ_Ｂを求める。各カラー別光源に対する電力減少量は電力制御部に提供される。

その次に、電力制御部１５０は、電力減少量計算部１９０から提供された特定光源の電力減少量だけ該当光源に供給される電力を減少させる。例えば、電力制御部１５０は、赤色光源に供給される電力をΔＰ_Ｒだけ減少させ、緑色光源に供給される電力をΔＰ_Ｇだけ減少させる。このように、電力制御部１５０は、青色光源に供給される電力をΔＰ_Ｂだけ減少させる。

光源部１６０の各カラー別光源１６１，１６２，１６３は、各々減少した電力Ｐ_Ｒ２、Ｐ_Ｇ２およびＰ_Ｂ２にともなう光源を映像出力部１７０に供給する。

映像出力部１７０は、画素調節部１４０から出力される信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’から物理的映像を生成してユーザに表示する。このような映像出力部１７０は、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｄｉｓｐｌａｙなどの多様なディスプレイ手段によって実現される。

図８は、図１の映像表示装置１００によって各カラー別光源の電力を制御する場合、入力映像のタイプ別輝度減少率に対する実験結果を示す図面である。

図８を参照すれば、各カラー別光源の調節分により各カラー別光源の電力を制御した時、（Ａ）タイプに属する映像の場合、５０％ほど輝度が減少し、（Ｂ）タイプに属する映像の場合、１０％ほど輝度が減少することが分かる。

図９は、図８の実験結果から映像のタイプ別電力節減率を計算したものである。この時、電力節減率は、一般式（８）のように、各カラー別光源の動作範囲を考慮して計算される。
１００×（最大電力−最小動作電力）／（減少した電力−最小動作電力） （８）
一般式（８）で、最大電力は光源が理想的に動作する時の電力を意味し、最小動作電力は光源から光が出始める時の電力を意味する。

一般式（８）によって映像のタイプ別電力節減率を計算した時、（Ａ）タイプに属する映像の場合、３７．６％に該当する電力節減効果を得ることができ、（Ｂ）タイプに属する映像の場合、８．５％に該当する電力節減効果が得られることを知ることができる。

次に図１０を参照して、図１の映像表示装置１００の動作過程に対して説明する。
先ず、映像入力部１１０には入力映像が入力される（Ｓ１１）。
次に、ヒストグラム分析部１２０は、前記入力映像に対するグレイスケール画素値からヒストグラムを生成し（Ｓ１２）、前記ヒストグラムに基づいて前記入力映像を代表できるパラメータを計算する（Ｓ１３）。前記ヒストグラムは、前記入力映像を構成する画素のＲ，Ｇ，Ｂ成分の平均のグレイスケール画素値の頻度によって表示される。

モデル選択部１３０は、前記パラメータを分析して複数の代表モデルのうち、前記入力映像が属するモデルを選択し（Ｓ１４）、前記選択されたモデルにマッチする明るさ調整関数を選択する（Ｓ１５）。前記パラメータは、上位帯域に属する画素数（ハイサム）、下位帯域に属する画素数（ローサム）、中間帯域に属する画素数（ミドルサム）、前記入力映像に対する画素値の平均（平均）、中間帯域に属する画素に対する頻度平均の所定の比率以下の値を有する画素数（ゼロＢｉｎ）、およびヒストグラムの動的範囲（ダイナミックレンジ）のうち、少なくとも１つを含む。

入力映像が属するモデルが選択されれば（Ｓ１４）、輝度減少量計算部１８０は各カラー別光源の輝度減少量を計算する（Ｓ１５）。前記Ｓ１５ステップは、入力映像のモデルによる最大輝度減少率情報を含むルックアップテーブルを参照して前記入力映像に対応する最大輝度減少率を検索するステップと、前記検索された最大輝度減少率と以前映像に対応する最大輝度減少率から前記入力映像に対する平均輝度減少率を計算するステップと、各光源別最大輝度値に前記計算された平均輝度減少率をかけて、各カラー別光源の減少する輝度値を決定するステップとからなる。

この後、電力減少量計算部１９０は、各カラー別光源に対する電力特性グラフを参照して、各カラー別光源に対する電力減少量を計算する（Ｓ１６）。前記Ｓ１６ステップは、特定光源の最大輝度値に対応する電力値を計算するステップと、変更される輝度値に対応する電力値を計算するステップと、前記２つの電力値の差から該当光源の電力減少量を計算するステップとからなる。

電力制御部１５０は、特定光源に対する電力減少量だけ減少した電力を該当光源に供給する（Ｓ１７）。例えば、電力制御部１５０は、赤色光源に対する電力減少量だけ減少した電力を赤色光源１６１に供給する。

光源部１６０の各カラー別光源１６１，１６２，１６３は各電力減少量だけ減少した電力Ｐ_Ｒ２，Ｐ_Ｇ２，Ｐ_Ｂ２により駆動され、映像出力部１７０は前記各カラー別光源１６１，１６２，１６３によって提供される光源に基づいて出力映像を表示する（Ｓ２０）。

一方、モデル選択部１３０により入力映像が属するモデルが選択されれば（Ｓ１４）、画素調節部１４０は選択されたモデルに対応する明るさ調整関数を用いて（Ｓ１８）、前記入力映像を構成する画素の各成分別大きさを調節する（Ｓ１９）。ここで、明るさ調整関数の独立変数は画素の明るさ値、すなわち、画素値を示し、従属変数は前記画素値に対する明るさ増加比率を示す。

前記Ｓ１６ステップは、前記入力映像を構成する画素の各成分のうち、最も大きい大きさの成分を選択するステップと、前記選択された成分Ｙ_ｉｎを前記明るさ調整関数に代入した結果Ｆ（Ｙ_ｉｎ）に所定の利得（Ｋ）をかけ、前記かけた結果を前記選択された成分Ｙ_ｉｎと合わせるステップと、前記合わせた結果Ｙ_ｏｕｔと前記選択された成分Ｙ_ｉｎの比率Ｃを求めるステップと、前記入力映像を構成する画素の各成分の大きさを前記比率だけ増加させるステップとからなる。
映像出力部１７０は、前記成分別大きさが調節された画素からなる出力映像を表示する（Ｓ１７）。

以上の実施形態では、入力映像の特性に応じて各カラー別光源に供給される電力を減少させ、電力が減少した分入力映像の明るさおよび対比を向上させる映像表示装置１００に関して説明した。以下では、これとは異なる他の実施形態として、ユーザの命令により電力を減少させた後、減少した電力によって暗くなった映像の明るさを補償する映像表示装置２００を、図１１を参照して説明する。

図１１で、映像入力部２１０、グレイ映像生成部２１５、ヒストグラム分析部２２０、モデル選択部２３０、画素調節部２４０、光源部２６０、および映像出力部２７０の動作は、図１と同様であるため、重複した説明は省略し、電力減少量計算部２９０、輝度減少量計算部２８０、および画素調節部２４０の動作を中心として説明する。

先ず、電力減少量計算部２９０にはユーザが目的とする電力値が入力される。そして、電力減少量計算部２９０は現在の電力Ｐ_１およびユーザが目的とする電力Ｐ_２の差から各カラー別光源の電力減少量ΔＰを計算して電力制御部２５０に提供する。電力制御部２５０は、所定光源２６１，２６２，２６３に対する現在の電力Ｐ_１を電力減少量計算部２９０から提供された電力減少量ΔＰだけ減少させ、前記光源２６１，２６２，２６３は減少した電力Ｐ_２による光源を映像出力部１７０に供給する。

輝度減少量計算部２８０は、現在の電力Ｐ_１に対応する輝度値、およびユーザが目的にする電力Ｐ_２に対応する輝度値の差から各光源２６１，２６２，２６３の輝度減少量ΔＬを計算して、画素調節部２４０に提供する。

画素調節部２４０は、輝度減少量計算部２８０から提供された輝度減少量により明るさおよび対比が向上した映像信号を出力する。
映像出力部２７０は、減少した電力による光源を用いて画素調節部２４０で出力されたＲ’，Ｇ’，Ｂ’信号から物理的映像を表現する。

以上、添付した図面を参照して本発明に係わる多色光源の電力制御を支援する映像表示装置および方法について説明したが、本発明は、本明細書に開示した実施形態や図面によって限定されず、その発明の技術的思想範囲内で当業者によって多様な変形がなされることは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係わる映像表示装置の構成を示すブロック図である。 ある映像に対して作成したヒストグラムの例を示す図である。 入力映像を６つの代表モデルに分類した例を示す図である。 ＲＧＢ空間で明るさ向上の例を示す図である。 各光源別電力特性を例示する図である。 各光源別電力特性を例示する図である。 各光源別電力特性を例示する図である。 図１の映像表示装置によって各光源の電力を制御する場合、入力映像のタイプによる光源の輝度減少率に対する実験結果を示す図である。 入力映像のタイプによる電力節減率に対する実験結果を示す図である。 図１の実施形態に係わる映像表示装置の動作過程を示すフローチャート図である。 本発明の他の実施形態に係わる映像表示装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１００，２００ 映像表示装置
１１５，２１５ グレイ映像生成部
１２０，２２０ ヒストグラム分析部
１３０，２３０ モデル選択部
１４０，２４０ 画素調節部
１５０，２５０ 電力制御部
１６０，２６０ 光源部
１７０，２７０ 映像出力部
１８０，２８０ 輝度減少量計算部
１９０，２９０ 電力減少量計算部

Claims (20)

1. 入力映像に対するヒストグラムから前記入力映像を代表するパラメータを計算するステップと、
   前記パラメータを分析して、複数の代表モデルのうち前記入力映像が属する代表モデルを選択するステップと、
   前記選択された代表モデルに対応する最大輝度減少率に基づいて前記入力映像のカラー別光源に対する輝度減少量を計算するステップと、
   前記各カラー別光源の電力特性に基づいて前記輝度減少量に応じる前記各カラー別光源の電力減少量を計算するステップと、
   前記電力減少量だけ減少した電力を前記各カラー別光源に供給するステップとを含む映像表示方法。
2. 前記パラメータは、上位帯域に属する画素数、下位帯域に属する画素数、中間帯域に属する画素数、および前記入力映像に対する画素値の平均を含む請求項１に記載の映像表示方法。
3. 前記複数のモデルは、前記中間帯域に属する画素数が多い映像を代表するモデルと、前記上位帯域に属する画素数の多い映像を代表するモデルと、前記下位帯域に属する画素数の多い映像を代表するモデルと、前記下位帯域及び前記上位帯域に属する画素数に比べ前記中間帯域に属する画素数が少ない映像を代表するモデルとを含む請求項２に記載の映像表示方法。
4. 前記各カラー別光源の電力減少量を計算するステップは、
   所定光源の最大輝度値に対応する第１電力値を計算するステップと、
   前記光源の最大輝度値に所定値をかけた輝度値に対応する第２電力値を計算するステップと、
   前記第１電力値と前記第２電力値との差から前記光源の前記電力減少量を計算するステップとを含む請求項１に記載の映像表示方法。
5. 前記光源の最大輝度値にかける値は、
   前記最大輝度減少率、およびすでに格納されている以前の映像フレームの最大輝度減少率と前記入力映像フレームの最大輝度減少率との中間値である平均輝度減少率のうちいずれか１つである請求項１に記載の映像表示方法。
6. 前記選択された代表モデルに対応する明るさ調整関数を選択するステップと、
   前記選択された明るさ調整関数に基づいて前記入力映像を構成する画素の明るさを調節するステップと、
   前記明るさが調節された画素で構成される出力映像を表示するステップとをさらに含む請求項１に記載の映像表示方法。
7. 前記明るさ調整関数は、前記画素の明るさ別に該当画素の明るさ増加比率を示すＳ字曲線である請求項６に記載の映像表示方法。
8. 前記ヒストグラムは、所定の明るさを有する画素の頻度数を示す請求項１に記載の映像表示方法。
9. 前記電力特性は、消費電力別に前記光源の輝度を示す請求項１に記載の映像表示方法。
10. ユーザによって選択された電力減少量により、前記入力映像の明るさを調節するステップをさらに含む請求項１に記載の映像表示方法。
11. 入力映像に対するヒストグラムから前記入力映像を代表するパラメータを計算するヒストグラム分析部と、
    前記パラメータを分析して、複数の代表モデルのうち前記入力映像が属する代表モデルを選択するモデル選択部と、
    前記選択されたモデルに対応する最大輝度減少率に基づいて前記入力映像のカラー別光源に対する輝度減少量を計算する輝度減少量計算部と、
    前記各カラー別光源の電力特性に基づいて前記輝度減少量に応じる前記各カラー別光源の電力減少量を計算する電力減少量計算部と、
    前記電力減少量だけ減少した電力を前記各カラー別光源に供給する電力制御部とを含む映像表示装置。
12. 前記パラメータは、上位帯域に属する画素数と、下位帯域に属する画素数と、中間帯域に属する画素数と、前記入力映像に対する画素値の平均とを含む請求項１１に記載の映像表示装置。
13. 前記複数のモデルは、前記中間帯域に属する画素数が多い映像を代表するモデルと、前記上位帯域に属する画素数の多い映像を代表するモデルと、前記下位帯域に属する画素数の多い映像を代表するモデルと、前記下位帯域及び前記上位帯域に属する画素数に比べ前記中間帯域に属する画素数が少ない映像を代表するモデルとを含む請求項１２に記載の映像表示装置。
14. 前記電力減少量計算部は、所定光源の最大輝度値に対応する第１電力値と、前記光源の最大輝度値に所定値をかけた輝度値に対応する第２電力値の差から前記光源の前記電力減少量を計算する請求項１１に記載の映像表示装置。
15. 前記光源の最大輝度値にかける値は、
    前記最大輝度減少率、およびすでに格納されている以前の映像フレームの最大輝度減少率と前記入力映像フレームの最大輝度減少率との中間値である平均輝度減少率のうちいずれか１つである請求項１４に記載の映像表示装置。
16. 前記選択されたモデルに対応する明るさ調整関数に基づいて、前記入力映像を構成する画素の明るさを調節する画素調節部と、
    前記明るさが調節された画素で構成される出力映像を表示する映像出力部とをさらに含む請求項１１に記載の映像表示装置。
17. 前記明るさ調整関数は、前記画素の明るさ別に該当画素の明るさ増加比率を示すＳ字曲線である請求項１６に記載の映像表示装置。
18. 前記ヒストグラムは、所定の明るさを有する画素の頻度数である請求項１１に記載の映像表示装置。
19. 前記電力特性は、消費電力別に前記光源の輝度を示す請求項１１に記載の映像表示装置。
20. 前記電力減少量計算部は、ユーザの命令によって電力減少量を計算し、
    前記画素調節部は、前記計算された電力減少量により前記入力映像の明るさを向上させる請求項１１に記載の映像表示装置。

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