JP2008153737A

JP2008153737A - 映像信号処理装置および映像信号処理方法

Info

Publication number: JP2008153737A
Application number: JP2006336781A
Authority: JP
Inventors: Seishi Kogure; 清史小暮
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-12-14
Filing date: 2006-12-14
Publication date: 2008-07-03
Also published as: US20080143882A1; EP1933548A2; CN101207708A

Abstract

【課題】入力映像信号のセットアップレベルに応じたヒストグラム補正が可能な映像信号処理装置および映像信号処理方法を提供する。
【解決手段】セットアップレベル７．５ＩＲＥを有するＮＴＳＣに準じた映像信号を受信した場合にも、セットアップレベル検出部７００ａが検出するセットアップレベル７．５ＩＲＥに基づいて、セットアップレベル補正部７０１ａにおいてセットアップレベル７．５ＩＲＥがセットアップレベル０ＩＲＥに補正されるため、黒を表す電圧信号が０ＩＲＥに基準を持ったヒストグラムがヒストグラム検出部７００ｂで検出され、ＮＴＳＣ−Ｊに準じた表示制御が可能となる。
【選択図】図４

Description

本発明は、映像信号処理装置および映像信号処理方法に関し、特に入力映像信号のセットアップレベルに応じたヒストグラム補正が可能な映像信号処理装置および映像信号処理方法に関する。

従来の技術として、入力映像信号の輝度に対するヒストグラムデータを処理し、処理結果に基づいて出力映像信号の階調補正を行う映像信号処理装置がある（例えば、特許文献１参照）。

この映像信号処理装置は、入力映像信号の輝度に対するヒストグラムデータを一時的に記憶するヒストグラムメモリと、ヒストグラムデータを処理するヒストグラム処理部を有し、出力映像信号のダイナミックレンジを拡げるためのヒストグラム平均化処理を行う際に、ヒストグラム処理部によってヒストグラムデータから平均値、モード値、最大値、最小値、偏差係数、黒面積、白面積等のヒストグラム情報を検出して、これらの値に基づいて補正ヒストグラムデータを作成する。この映像信号処理装置は、上記したヒストグラム情報に基づいて元のヒストグラムデータを補正するため、入力映像信号に最適化された出力映像信号の補正が可能である。ここで、補正として、具体的には、例えば出力映像信号のダイナミックレンジの拡がり過ぎ防止や、輝度全域における階調補正が達成できる。
特許２５１２５６２号公報

しかし、従来の映像信号処理装置によると、ＮＴＳＣの信号やＮＴＳＣ−Ｊの信号等、規格によって入力映像信号の黒を表す電圧レベル（以下、セットアップレベル）が異なるため、例えば、セットアップレベルが０ＩＲＥ（Institute of Radio Engineers）であるＮＴＳＣ−Ｊに最適化されたヒストグラム処理部においては、セットアップレベルが７．５ＩＲＥであるＮＴＳＣ信号を受信した場合、ＮＴＳＣ−Ｊとしてはヒストグラムデータが高輝度側へシフトした状態、つまり黒信号部分にヒストグラムが存在しないヒストグラムデータとなってしまうため、最適なヒストグラムデータの補正ができない。ひいては、最適な出力映像信号の階調補正ができないという問題がある。

従って、本発明の目的は、入力映像信号のセットアップレベルに応じたヒストグラム補正が可能な映像信号処理装置および映像信号処理方法を提供することにある。

（１）本発明は上記目的を達成するため、入力映像信号を受信する受信部と、前記入力映像信号を復合化して出力映像信号を出力するデコーダと、入力映像信号のセットアップレベルを検出するセットアップレベル検出部と、前記入力映像信号の前記セットアップレベルを補正するセットアップレベル補正部と、前記セットアップレベル補正部の出力する映像信号の輝度に関するヒストグラムを検出するヒストグラム検出部と、前記ヒストグラム検出部が検出した前記ヒストグラムに基づいて、前記デコーダの出力する前記出力映像信号を制御する表示制御部を有することを特徴とする映像信号処理装置を提供する。

このような構成によれば、入力映像信号のセットアップに基づいて入力映像信号を補正し、補正された映像信号のヒストグラムを検出しているため、入力映像信号のセットアップに関わらず表示制御部において出力映像信号の制御が可能となる。

（２）また、本発明は上記目的を達成するため、入力映像信号の輝度に関するヒストグラムを検出するヒストグラム検出部と、前記入力映像信号のセットアップレベルを検出し、このセットアップレベルに基づいて前記ヒストグラムを補正するためのヒストグラム補正制御信号を出力するセットアップレベル検出部と、前記セットアップレベル検出部の出力する前記ヒストグラム補正制御信号に基づいて、前記ヒストグラムを補正するヒストグラム補正部とを有することを特徴とする映像信号処理装置を提供する。

このような構成によれば、入力映像信号のヒストグラムを検出し、入力映像信号のセットアップレベルを検出して、そのセットアップレベルに応じて検出したヒスグラムを補正したため、（１）と同様の効果を得ることができる。

（３）また、本発明は上記目的を達成するため、入力映像信号のセットアップレベルを検出するセットアップレベル検出ステップと、前記入力映像信号の前記セットアップレベルを補正して、補正信号を出力するセットアップレベル補正ステップと、前記補正映像信号の輝度に関するヒストグラムを検出するヒストグラム検出ステップとを有することを特徴とする映像信号処理方法を提供する。

このような方法によれば、（１）と同様の効果を有する映像信号処理方法が可能となる。

本発明によれば、入力映像信号に応じた階調補正ができる。

以下に、本発明の映像信号処理装置の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

〔第１の実施の形態〕
（映像信号処理装置の構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に関する映像信号処理装置の外観を示す概略図である。

映像信号処理装置１は、本体２の内部にチューナーやデコーダ等の映像処理に関する電子部品を有しており、外部から受信した映像信号を本体２の内部で処理して、表示部５０によって出力する。表示部５０はＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等を用いる。

図２は、本発明の第１の実施の形態に関する映像信号処理装置の構成を示すブロック図である。

映像信号処理装置１は、外部のアンテナ等を介して放送電波を受信した映像信号を復調したチューナー入力信号および外部再生機等からの映像音声入力信号を受信する信号入力部２０と、信号入力部２０からの出力を受信して復号化された入力映像信号および音声信号を出力するデコーダ３０と、デコーダ３０が出力する入力映像信号を受信して明るさおよびコントラスト等の表示制御をした出力映像信号を出力する表示制御部４０と、表示制御部４０からの出力映像信号を表示する表示部（ＬＣＤ）５０と、デコーダ３０が出力する音声信号を受信して音声として出力する音声出力部６０と、映像信号処理装置１内の各部を制御する制御部７０と、制御部７０の処理中のデータを一時的に記憶するメモリ８０と、図示しない複数のスイッチからなる入力デバイスを備えた入力部９０と、映像信号処理装置１内の各部を接続するバス１００とを有する。

制御部７０は、デコーダ３０より出力される入力映像信号の黒を表す電圧レベルであるセットアップレベルを検出および補正するセットアップレベル処理部７０ａと、入力映像信号の輝度に関するヒストグラムを検出および補正するヒストグラム処理部７０ｂとを含む。

表示制御部４０は、ＬＣＤである表示部５０のバックライトを制御するバックライト制御部４０ａを有する。また、バックライト制御部４０ａは、ヒストグラム処理部７０ｂの検出結果に基づいて動作する。

図３は、本発明の第１の実施の形態に関するセットアップレベル処理部７０ａおよびヒストグラム処理部７０ｂの構成を示すブロック図である。

セットアップレベル処理部７０ａは、デコーダ３０から出力された入力映像信号のセットアップレベルを検出するセットアップレベル検出部７００ａと、セットアップレベル検出部７００ａの検出結果に基づいて入力映像信号のセットアップレベルを補正するセットアップレベル補正部７０１ａとを有する。

ヒストグラム処理部７０ｂは、セットアップレベル補正部７０１ａにおいて補正された補正信号を受信して、補正信号の輝度に関する度数の分布を算出するヒストグラム検出部７００ｂを有する。ヒストグラム検出部７００ｂの検出結果は、表示制御信号として表示制御部４０へ送信される。

（動作）
チューナー入力信号および外部再生機等からの映像音声入力信号は信号入力部２０で受信され、デコーダ３０に送信される。デコーダ３０は、チューナー入力信号および映像音声入力信号をデコードし、入力映像信号として表示制御部４０および制御部７０へ送信するとともに、音声信号をデコードして音声出力部６０へ送信する。表示制御部４０は、入力映像信号を設定に基づいて制御して表示部５０に出力する。制御部７０に送信された入力映像信号は、セットアップレベル処理部７０ａとヒストグラム処理部７０ｂにおいて解析され、ヒストグラム解析結果としての表示制御信号が表示制御部４０に送信され、例えばバックライト制御部４０ａによって入力映像信号の補正が行われる。

制御部７０の処理および表示制御部４０の処理は、情報を一時的にメモリ８０に記憶させることで効率的に処理される。例えば、ヒストグラム処理部７０ｂにおいて入力映像信号の輝度値の分布であるヒストグラムを算出する場合、輝度値のデータはメモリ８０に一時的に保存される。

デコーダ３０は、音声信号を音声出力部６０へ送信し、音声出力部６０は、音声を出力する。

図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に関する映像信号処理装置の動作を示すグラフ図である。

図４（ａ）に示すように、デコーダ３０より出力される入力映像信号３０Ａは、同期信号７１１ａの後に、セットアップレベルとして７．５ＩＲＥを有する黒信号７１０ａを含むとする。また、ここで同期信号７１１ａは、同期レベルとして−４０ＩＲＥの値を有する。

この入力映像信号３０Ａがセットアップレベル検出部７００ａに入力されると、セットアップレベル検出部７００ａは入力映像信号３０Ａのセットアップレベルが７．５ＩＲＥであることを検出し、この検出信号をセットアップレベル補正部７０１ａに送信する。この検出信号であるセットアップレベルがセットアップレベル補正部７０１ａに入力すると、セットアップレベル補正部７０１ａは、図４（ｂ）に示すように、黒信号７１０ａをＡ２として７．５ＩＲＥだけ補正することにより補正黒信号７１２ａを生成して補正映像信号３０Ｂを出力する。

次に、この補正映像信号３０Ｂがヒストグラム検出部７００ｂに入力されると、ヒストグラム検出部７００ｂは同期信号７１１ａ間の信号レベルを２５６分割してサンプリングしてヒストグラムを検出し、図４（ｃ）の実線で示すヒストグラムを得る。図４（ｃ）の点線で示すヒストグラムは、図４（ａ）の黒信号７１０ａを有する入力映像信号３０Ａのヒストグラムである。ヒストグラム検出部７００ｂは、図４（ｃ）の実線で示すヒストグラムをヒストグラム信号として出力する。

図５（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第１の実施の形態に関するバックライト制御部の動作を示すグラフ図である。

図５（ａ）および図５（ｃ）に示すような入力映像信号がデコーダ３０より出力されている場合、セットアップレベル検出部７００ａ、セットアップレベル補正部７０１ａおよびヒストグラム検出部７００ｂによって、前述した処理を行った結果出力されるヒストグラム信号がメモリ８０に蓄積される。バックライト制御部４０ａは、例えば映像信号１フレーム分に渡ってヒストグラム処理部７０ｂからメモリ８０に蓄積されたヒストグラムデータを取得し、それらを足し合わせて規格化して、図５（ａ）に示すような入力映像信号、つまり画面全体が黒信号（輝度０％）におけるフレームでは図５（ｂ）に示すヒストグラムを得る。図５（ｃ）に示すような入力映像信号、つまり画面全体が白信号（輝度１００％）におけるフレームでは図（ｄ）に示すヒストグラムを得る。

次に、バックライト制御部４０ａは、０ＩＲＥにおける領域ｃに含まれる度数、つまり閾値であるｃ２を超えた分の度数であるｃ１の値を検出する。バックライト制御部４０ａは、図５（ｅ）に示すように、ＬＣＤである表示部５０のバックライトの輝度を度数ｃ１の値に基づいて変化させる。

０ＩＲＥは、黒を表す電圧レベルであるため、図５（ｆ）に示すように、表示部５０上に黒を示す領域が多い場合には、バックライトの輝度を下げて、黒が少ない場合には、バックライトの輝度を上げる。ｃ１が０である場合には、バックライト輝度を１００％とし、ｃ１の値が２５６−ｃ２である場合に、バックライト輝度を０％とする。

（第１の実施の形態の効果）
上記した本発明の第１の実施の形態によると、バックライト制御部４０ａが、ＮＴＳＣ−Ｊ信号に準じた制御を行う場合には、図５（ｅ）に示す領域ｃを占める度数に基づくが、セットアップレベル７．５ＩＲＥを有するＮＴＳＣに準じた映像信号を受信した場合にも、セットアップレベル補正部７０１ａにおいてセットアップレベルが補正されるため、黒を表す電圧信号が０ＩＲＥに基準を持ったヒストグラムが検出され、正しいバックライト制御が可能となる。

なお、ヒストグラム処理部７０ｂで得られた検出結果は、バックライト制御部４０ａに限らず、他の表示制御用途に応用が可能である。

なお、黒信号以外の輝度に関しては、表示制御部４０等の処理に応じて、その映像信号を補正しても補正しなくてもよい。補正する場合は、全体のダイナミックレンジを拡げる手法等を用いることができる。

〔第２の実施の形態〕
（構成）
図６は、本発明の第２の実施の形態に関するセットアップレベル処理部７０ａおよびヒストグラム処理部７０ｂの構成を示すブロック図である。なお、以下の説明において、第１の実施の形態と同一の構成および機能を有する部分については共通の符号を付している。

セットアップレベル処理部７０ａは、デコーダ３０から出力された入力映像信号３０Ａのセットアップレベルを検出するセットアップレベル検出部７００ａを有する。セットアップレベル検出部７００ａは、検出されたセットアップレベルに基づいてヒストグラム分布補正制御信号を出力する。

ヒストグラム処理部７０ｂは、デコーダ３０から出力された入力映像信号のヒストグラムを検出するヒストグラム検出部７００ｂと、ヒストグラム検出部７００ｂの検出したヒストグラム信号をセットアップレベル検出部７００ａの出力するヒストグラム分布補正制御信号に基づいてヒストグラム分布を補正するヒストグラム補正部７０１ｂとを有する。ヒストグラム補正部７０１ｂの検出結果は、表示制御信号として表示制御部４０へ送信される。

（第２の実施の形態の動作）
図７（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施の形態に関する映像信号処理装置の動作を示すグラフ図である。

図７（ａ）に示すように、デコーダ３０より出力される入力映像信号３０Ａは、同期信号７１１ａの後に、セットアップレベルとして７．５ＩＲＥを有する黒信号７１０ａを含むとする。また、ここで同期信号７１１ａは、同期レベルとして−４０ＩＲＥの値を有する。

この入力映像信号３０Ａがセットアップレベル検出部７００ａに入力されると、セットアップレベル検出部７００ａは入力映像信号３０Ａのセットアップレベルが７．５ＩＲＥであることを検出し、この検出信号をヒストグラム補正制御信号としてヒストグラム補正部７０１ｂに送信する。

また、この入力映像信号３０Ａがヒストグラム検出部７００ｂに入力されると、ヒストグラム検出部７００ｂは同期信号７１１ａ間の信号レベルを２５６分割してサンプリングしてヒストグラムを検出し、図７（ｂ）に示すヒストグラムを得る。検出されたヒストグラムは、ヒストグラムデータとして出力される。

ヒストグラム補正部は、ヒストグラムデータおよびヒストグラム補正制御信号を受信すると、図７（ｃ）に示すように、ヒストグラム検出部７００ｂから受信したヒストグラムデータをＢ１として７．５ＩＲＥだけ補正することにより新たなヒストグラムデータを生成する。補正されたヒストグラムデータに基づいた制御信号は、表示制御部４０のバックライト制御部４０ａへ補正ヒストグラムに基づいたヒストグラム解析による制御信号
として送信される。

（第２の実施の形態の効果）
上記した本発明の第２の実施の形態によると、セットアップレベル７．５ＩＲＥを有するＮＴＳＣに準じた映像信号を受信した場合にも、セットアップレベル検出部７００ａにおいて検出されたセットアップレベルに基づいて、ヒストグラム補正部７０１ｂにおいてヒストグラムデータのセットアップレベルが補正されるため、黒を表す電圧信号が０ＩＲＥに基準を持ったヒストグラムが出力され、ＮＴＳＣ−Ｊに準じた表示制御が可能となる。

本発明の第１の実施の形態に関する映像信号処理装置の外観を示す概略図である。本発明の第１の実施の形態に関する映像信号処理装置の構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施の形態に関するセットアップレベル処理部７０ａおよびヒストグラム処理部７０ｂの構成を示すブロック図である。（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に関する映像信号処理装置の動作を示すグラフ図である。（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第１の実施の形態に関するバックライト制御部の動作を示すグラフ図である。本発明の第２の実施の形態に関するセットアップレベル処理部７０ａおよびヒストグラム処理部７０ｂの構成を示すブロック図である。（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施の形態に関する映像信号処理装置の動作を示すグラフ図である。

符号の説明

１…映像信号処理装置、２…本体、２０…信号入力部、３０…デコーダ、３０Ａ…入力映像信号、３０Ｂ…補正映像信号、４０…表示制御部、４０ａ…バックライト制御部、５０…表示部、６０…音声出力部、７０…制御部、７０ａ…セットアップレベル処理部、７０ｂ…ヒストグラム処理部、８０…メモリ、９０…入力部、１００…バス、７００ａ…セットアップレベル検出部、７００ｂ…ヒストグラム検出部、７０１ａ…セットアップレベル補正部、７０１ｂ…ヒストグラム補正部、７１０ａ…黒信号、７１１ａ…同期信号、７１２ａ…補正黒信号、Ａ１…補正、Ａ２…最大度数、Ｂ１…補正、Ｂ２…最大度数、ｃ…領域、ｃ１…度数、ｃ２…閾値

Claims

入力映像信号のセットアップレベルを検出するセットアップレベル検出部と、
前記入力映像信号の前記セットアップレベルを補正するセットアップレベル補正部と、
前記セットアップレベル補正部の出力する映像信号の輝度に関するヒストグラムを検出するヒストグラム検出部とを有することを特徴とする映像信号処理装置。
前記セットアップレベル補正部は、前記セットアップレベル検出部の検出結果に基づいて前記入力映像信号のセットアップレベルを補正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。
入力映像信号を受信する受信部と、
前記入力映像信号を復合化して出力映像信号を出力するデコーダと、
入力映像信号のセットアップレベルを検出するセットアップレベル検出部と、
前記入力映像信号の前記セットアップレベルを補正するセットアップレベル補正部と、
前記セットアップレベル補正部の出力する映像信号の輝度に関するヒストグラムを検出するヒストグラム検出部と、
前記ヒストグラム検出部が検出した前記ヒストグラムに基づいて、前記デコーダの出力する前記出力映像信号を制御する表示制御部を有することを特徴とする映像信号処理装置。
前記表示制御部は、前記ヒストグラムに基づいて、前記出力映像信号の輝度を制御することを特徴とする請求項３に記載の映像信号処理装置。
入力映像信号の輝度に関するヒストグラムを検出するヒストグラム検出部と、
前記入力映像信号のセットアップレベルを検出し、このセットアップレベルに基づいて前記ヒストグラムを補正するためのヒストグラム補正制御信号を出力するセットアップレベル検出部と、
前記セットアップレベル検出部の出力する前記ヒストグラム補正制御信号に基づいて、前記ヒストグラムを補正するヒストグラム補正部とを有することを特徴とする映像信号処理装置。
前記表示制御部は、前記ヒストグラム信号に基づいて、前記出力映像信号の輝度を制御することを特徴とする請求項５に記載の映像信号処理装置。
前記輝度を制御された映像信号を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項４または６に記載の映像信号処理装置。
入力映像信号のセットアップレベルを検出するセットアップレベル検出ステップと、
前記入力映像信号の前記セットアップレベルを補正して、補正信号を出力するセットアップレベル補正ステップと、
前記補正映像信号の輝度に関するヒストグラムを検出するヒストグラム検出ステップとを有することを特徴とする映像信号処理方法。