JP2009258270A

JP2009258270A - 映像表示装置

Info

Publication number: JP2009258270A
Application number: JP2008105469A
Authority: JP
Inventors: Hiroharu Iwasaki; 弘治岩崎; Motoyuki Oniki; 基行鬼木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2008-04-15
Filing date: 2008-04-15
Publication date: 2009-11-05
Anticipated expiration: 2028-04-15
Also published as: JP5070114B2

Abstract

【課題】省電力を考慮したうえで、表示する映像に応じて黒色の締まりや白色のアピール度合いを変化させ、所望の映像表現を行う。
【解決手段】ディストーションモジュール６は、映像信号のヒストグラムに基づいて、予め定めた目標コントラストになるようにバックライト光源の発光輝度を低下させる。コンフィグレーションデザイン部１３では、ディストーションモジュール５で選択されたバックライト光源の発光輝度レベル（ＢＬ_reduced）に応じてゲインを設定する。ＢＬ_reducedは、目標コントラストに基づいて設定される。そして、入力映像信号のジャンルに応じて、目標コントラストを変更する。
【選択図】図２

Description

本発明は、映像表示装置、より詳細には、映像の特徴に応じて所望の表示映像を表現するための映像表示装置に関する。

液晶表示装置のような表示画面の背面から光を照射することにより映像を表示するような映像表示装置においては、映像信号の処理に加えて光源輝度を調光することにより所望の映像表現を行っている。
例えば、特許文献１〜４には、全体的に暗い映像が入力された場合には光源の輝度を低下させることで映像信号だけでは表現できない黒の締まりを出すとともに、映像信号を増幅させることで全体的な映像の輝度の低下を防ぐことが記載されている。

具体的に特許文献１では、入力映像信号のヒストグラムを分析し、このヒストグラムを最もよく表現できる光源の輝度を選択した後、当該光源の発光輝度を低下させた場合に低下した輝度を補償するために映像信号の一定輝度値以下を増幅する。
この増幅割合は、（最大発光時の光源輝度／低下させた場合の光源輝度）１／γという式によって計算され、光源を低下させた場合は映像信号の一定輝度値以下を増幅することとなる。

ところで、上記黒の締まりの重視割合、その逆の白色の重視割合、また消費電力の重視度などは、全ての映像について同じ重視度ではなく、それぞれの映像の特徴によって事情が異なる。
この点につき、例えば特許文献５では、ニュース、映画、アニメなどのジャンルに応じて、液晶表示装置の光源輝度制御特性を変更することで、所望の表示輝度を得ることと、消費電力を低減させることを達成しようとしている。
米国特許出願公開第２００６／０２７４０２６号明細書特開２００６−２７６６７７号公報特開２００６−２６７９９５号公報特開２００７−３６７２８号公報特開２００７−４９６９３号公報

以上説明したとおり、表示する画像に応じて適切な映像表現を行い、同時に省電力化も達成できることが好ましいが、従来は光源の輝度制御特性や省電力の優先度を考慮するに止まり、これに加えて黒色や白色の重視度まで考慮するものではなかった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、省電力を考慮したうえで、表示する映像に応じて黒色の締まりや白色のアピール度合いを変化させ、所望の映像表現を行う表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、映像を表示する表示部と、表示部に光を照射する光源とを備え、表示部の実コントラストでは表現できない理想的なコントラストを規定する目標コントラストに基づいて、光源の発光輝度レベルを選択して映像を表示する映像表示装置において、映像のジャンルに応じて、目標コントラストを設定することを特徴としたものである。

第２の技術手段は、第１の技術手段において、入力映像信号の映像特徴量に対する光源の発光輝度を規定した輝度制御特性に基づいて、参照用の発光輝度レベルを設定する輝度レベル設定部と、入力映像信号のヒストグラムから、光源の制御に使用する発光輝度レベルを選択する輝度レベル選択部と、輝度レベル選択部で選択された発光輝度レベルと、輝度レベル設定部で設定された参照用の発光輝度レベルとを用いて、映像信号のゲインを設定するゲイン設定部とを有することを特徴としたものである。

第３の技術手段は、第２の技術手段において、輝度レベル選択部は、入力映像信号のヒストグラムにおいて、目標コントラストのときに表示可能な入力映像信号の映像輝度範囲のうち、光源の特定の発光輝度レベルで表現できない映像輝度範囲の画像の頻度に所定の重み係数を乗算して評価値を得る処理を、選択可能な光源の発光輝度レベルの全てについて実行し、評価値の最も低い発光輝度レベルを、輝度レベル設定部で設定された参照用の発光輝度レベルを超えない範囲で選択することを特徴としたものである。

第４の技術手段は、第３の技術手段において、映像のジャンルに応じて、目標コントラストとともに、評価値を得るための重み係数を設定し、重み係数としては、特定の発光輝度レベルの高輝度側の画像の頻度に乗算する重み係数と、特定の発光輝度レベルの低輝度側の画像の頻度に乗算する重み係数との関係を設定することを特徴としたものである。

第５の技術手段は、第３または４の技術手段において、映像表示装置の周囲の明るさを検出する明るさ検出手段を有し、ジャンルに応じて設定する目標コントラスト及び重み係数を、さらに明るさ検出手段が検出した映像表示装置の周囲の明るさに応じて設定することを特徴としたものである。

第６の技術手段は、第１〜５のいずれかの技術手段において、表示部に表示させる映像のジャンルを、電子番組情報において規定された分類に従って検出するジャンル検出部を設け、ジャンル検出部により検出されたジャンルに従って、光源の発光輝度レベルを選択することを特徴としたものである。

本発明によれば、映像の特徴に応じたきめ細やかな映像表示を行うことができる。
特に本発明によれば、目標コントラストに基づいて光源の発光輝度レベルを選択する輝度変調制御のパラメータ設定を、入力映像信号のジャンルに応じて最適化することができ、映像の品位の向上と、低消費電力化を同時に実現することが可能となる。
また映像表示装置の周囲の明るさに応じて、輝度変調制御のパラメータを設定することにより、周囲環境に応じた最適な映像品位で、かつ低消費電力化を実現した映像表示が可能となる。

以下に説明する本発明に係る実施形態では、光源としてのバックライトを備えた映像表示装置において、入力映像信号の映像特徴量に応じて入力映像信号の増幅度合い（ゲイン）を調整するもので、このときに、目標となるコントラスト（ターゲットＣＲ）を設定し、バックライトの発光輝度の制御とゲインの制御によりそのターゲットＣＲに近づけるように映像表現を行う。このような映像信号とバックライトの輝度変調処理を本明細書ではアドバンスト輝度変調処理とする。

〈アドバンスト輝度変調処理の概要〉
映像を表示する場合の表示輝度は、表示する映像信号のレベルを忠実に再現するのが理想である。つまり、黒画面を表示する場合、表示輝度は理想的には０でなければならない。液晶パネルとバックライト光源を使用した映像表示装置の場合、現実には液晶パネルには若干の光漏れがあり、黒画面を表示する場合にも黒ではなくグレー表示となる。

映像表示装置の重要な性能の一つとしてコントラスト比（以下ＣＲともいう）がある。映像表示装置において、ＣＲは液晶パネル上の最大輝度と最小輝度の比である。液晶パネルとバックライト光源を用いた映像表示装置の場合、最大輝度はバックライト光源の最大発光輝度で決まり、最小輝度は黒表示時の光漏れ量によって決まる。よって、バックライト光源の発光輝度が一定の場合、同一の液晶パネルにおいてはコントラスト比は一定となる。

図１は、ＣＲが３０００と６０００の液晶パネルについて、入力映像信号の画素値（映像信号の輝度値）と液晶パネル上での輝度値との関係を示すグラフである。最大輝度は共に同じ４５０ｃｄであるが、画素値０での液晶パネル上の表示輝度（最小輝度）はＣＲ３０００の場合に０.１５ｃｄ、ＣＲ６０００の場合に０.０７５ｃｄとなり、２倍の差がある。

例えば、ＣＲ３０００の液晶パネル使用時に光源の発光輝度を５０％まで下げた場合、入力映像信号の画素値と液晶パネルの輝度値との関係は、図１において点線で示すような関係となる。光源の発光輝度が５０％であるので、画素値１２８より大きい映像は表示できない。しかし、画素値０〜１２８についてはＣＲ６０００の液晶パネルに近い輝度表現が可能となる。

そこで、映像に含まれる画素値の最大値が１２８以下の場合には、光源の発光輝度を５０％にすることでＣＲ６０００の液晶パネルと同等のコントラスト感を出すことができ、且つ映像信号の画素値を２倍に伸張することによって、ＣＲ６０００の液晶パネルと同等の輝度表現性能にすることができる。この伸張は、映像信号の画素値が２倍になるようなゲインを設定することで実現できる。また、ＣＲを向上させるだけでなく、バックライト光源の発光輝度を５０％に落としているため省電力化を図ることができる。なお、上述の例では画素値の最大値が１２８以下であるため、単純に２倍することで白潰れが生じない。

アドバンスト輝度変調処理は、この例のように、省電力化を図りつつ目標とするＣＲ（ターゲットＣＲ）に近づけるように、バックライト光源の発光輝度を抑え、それと連動させて、映像信号のゲインを設定しそのゲイン設定を用いて映像信号を伸張することで、バックライト光源の発光輝度の低下分を映像信号の液晶パネルへの出力値で補償する。上記例以外でも、例えば、映像中の白部分が極めて少ない場合には、白部分の重視度を下げ、黒表現の向上を同様にして図ることができる。このとき、重視しない部分の白潰れは無視してもよいし、ターゲットＣＲを実現させるゲイン設定によっても白潰れが緩和できるように、白側領域でのゲインを決めるようにしてもよい。

また、アドバンスト輝度変調処理では、省電力化を図るために、後述するように映像信号から得た映像のＡＰＬ等の映像特徴量に応じて動的にバックライト光源の発光輝度レベルを抑える処理も併せて実行する。
つまり、ゲイン設定及びバックライト光源の発光輝度レベルを設定するための参照用の発光輝度レベルをまず映像特徴量（ＡＰＬ，ピーク（最大輝度値）等のヒストグラム情報）に応じて設定し、省電力化を図ると共に、参照用の発光輝度レベルに対して、さらに上述のごときコントラスト感を出すための処理（すなわち発光輝度レベルを参照用の発光輝度レベル以下の適切な値に設定する）を実行して、ＣＲ向上及び更なる省電力化を図り、その処理と連動させて映像信号のゲインを設定して、視覚上の輝度を保つようにする。

〈アドバンスト輝度変調処理を行う映像表示装置のシステム構成例〉
図２は、本発明に係る映像表示装置の一実施形態によるシステム構成例を示すブロック図である。図２で例示する映像表示装置は、Ｙヒストグラム検出部２、ＡＰＬ検出部３、ＢＬ（バックライト）輝度レベル設定部８、調光信号生成部１１、ＢＬ出力部１２、画質補正部１４、ＲＧＢγ／ＷＢ（White Balance）調整部１５、映像出力部１７、及びジャンル情報検出部１８を備える。

図２で例示する映像表示装置は、アドバンスト輝度変調処理の主な部分を実行するアドバンスト輝度変調部２０を備える。アドバンスト輝度変調部２０は、ヒストグラムストレッチング部４、ディストーションモジュール５、シーンチェンジ検出部６、第１のテンポラリフィルタ７、第２のテンポラリフィルタ９、可変ディレイ１０、コンフィグレーションデザイン部１３を有する。なお、上述したように、アドバンスト輝度変調処理は、ＡＰＬ等の映像特徴量に応じた動的な光源の発光輝度制御を行うだけでなく、その映像特徴量の所定の条件により決定される光源の参照用の発光輝度レベルＢＬ_refに対しさらにコントラスト感を出すような発光輝度レベルＢＬ_reducedを選択し、且つ映像信号のゲインも設定するという進化した輝度変調処理である。

まず、図２の映像表示装置における各ブロックの概要について説明する。
映像出力部１７は表示すべき映像信号を出力表示する。本例では、映像表示を行う表示パネルとして液晶パネルを用いている。従って映像出力部１７は、映像信号による映像を表示する液晶パネルと、映像信号を液晶パネル駆動のための信号に変換し液晶パネルに出力する液晶制御回路とを有する。その詳細は後述するが、映像信号は、アドバンスト輝度変調部２０で設定されたゲインを用いて変換された後、この映像出力部１７に入力される。つまり、アドバンスト輝度変調処理においては、この映像出力部１７で表示すべき映像を示す映像信号が処理対象となる。ゲイン及びその設定については後述する。

ＢＬ出力部１２は、蛍光管で構成されるランプと、そのランプを駆動するランプ駆動回路とを有し、映像出力部１７の液晶パネルを背面や側面から照射する光源（バックライト光源、或いは単にバックライトともいう）を構成する。本例のアドバンスト輝度変調処理においては、このバックライト光源が発光輝度制御の対象となる。

ＢＬ出力部１２は、調光信号生成部１１で制御される。調光信号生成部１１は、アドバンスト輝度変調部２０から出力された発光輝度レベルＢＬ_reducedを示す信号（例えばデューティ信号）に従って、ＢＬ出力部１２のランプ駆動回路（例えばインバータ回路）で実際に調光するための信号（例えばパルス幅変調等の駆動に適した信号）に変換して、ＢＬ出力部１２へ出力する。バックライト調光値を実際のバックライト調光のための信号に変換するものである。また、ランプとしては、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）で構成されるものや、ＬＥＤと蛍光管の組み合わせで構成されるものを採用してもよく、同時にそれに対応したランプ駆動回路を設けておけばよい。

映像出力部１７へ出力する映像信号の処理、並びに調光信号生成部１１を介してＢＬ出力部１２の制御を行う部位が、Ｙヒストグラム検出部２、ＡＰＬ検出部３、ＢＬ輝度レベル設定部８、画質補正部１４、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５、及びアドバンスト輝度変調部２０である。

ここで、入力映像信号としては、例えば放送波として受信した映像信号を復調した信号、通信ネットワーク経由で受信した映像信号、内部記憶装置に記憶された映像信号を読み出した信号、各種レコーダや各種プレーヤやチューナ機器といった外部機器から受信した映像信号などが該当し、或いはそれら映像信号に対して各種映像処理を施した後の映像信号が該当する。図示しないが、図２の映像表示装置は、このような映像信号のいずれかを取得可能なよう構成しておけばよい。

画質補正部１４は、入力された映像信号に対し、ユーザ設定等により、映像のコントラストや色味等を変更する。

ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５は、画質補正部１４から出力された映像信号に対し、映像のγ、ＷＢ等の調整を行う。さらに、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５は、アドバンスト輝度変調部２０（実際にはコンフィグレーションデザイン部１３）からのゲイン設定信号によって信号のゲインを変更する。ここでは、画質補正部１４から出力された映像信号に対するゲインが変更されるか、或いはＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５内でγ調整した後の映像信号に対するゲインが変更される。そして、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５ではそのゲインに基づき映像信号の変換が施され、後述するようなアドバンスト輝度変調部２０で発光輝度レベルを低下させる制御に対して輝度低下分をゲインによって補償する。ここで、低階調部分のノイズを抑えるため、この変換は、γ調整後であってＷＢ調整前に施すことが好ましい。

アドバンスト輝度変調部２０からのゲイン設定信号は、上述の液晶パネルへ出力すべき映像信号の画素値（映像信号レベル）を変換するための変換係数を示す信号である。このゲイン設定信号は、以下の例で示すように映像信号（この例では０〜２５５の画素値をもつ映像信号）に乗算するための共通の１つの変換係数とし、後述するようにゲインすることで頭打ちとなる映像信号レベルの範囲などに基づいて得た或る映像信号レベルの範囲に対しては、ゲインをＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５で補正してもよい。

Ｙヒストグラム検出部２は、映像フレームを画素単位等に分割し、各画素の輝度値の発生頻度を表したヒストグラムを生成する。Ｙヒストグラム検出部２で生成されたヒストグラムは、例えば画素値（Ｙ）０〜２５５のそれぞれに対して頻度の値を持つ。ＡＰＬ検出部３は、映像信号の平均輝度レベルを、映像フレーム毎に算出する。ＡＰＬ検出部３で算出される値としては、全画面で黒の場合には０％を示す値となり、全画面で白の場合には１００％を示す値となる。

ヒストグラムストレッチング部４は、Ｙヒストグラム検出部２で生成されたヒストグラムから、アドバンスト輝度変調部２０で使用する範囲を設定する。例えば、ディストーションモジュール５が最小値０〜最大値２５５で演算を実行するモジュールであり、且つ入力映像信号が元々最小値１６〜最大値２３５の値をとるような信号（例えば放送信号）であった場合を想定する。このような場合には、ヒストグラムストレッチング部４は、ディストーションモジュール５での演算に合わせるために、最小値１６〜最大値２３５のそれぞれに対する頻度値を、最小値０〜最大値２５５のそれぞれに対する頻度値に当てはめるように引き伸ばすものである。

ディストーションモジュール５は、ヒストグラムストレッチング部４から入力されたヒストグラムと、後述するＢＬ輝度レベル設定部８で設定された参照用の発光輝度レベル（バックライト目標値ともいう）ＢＬ_refとから、実際に設定する発光輝度レベル（バックライト値ともいう）ＢＬ_reduced、すなわちバックライト光源の制御に使用する発光輝度レベルを選択（決定）する。選択は、予め定められた複数の発光輝度レベルの中からＢＬ輝度レベル設定部８で設定された参照用の発光輝度レベルＢＬ_refを超えない範囲で行う。また、ここでは、ターゲットＣＲにより近い表示映像を実現できる発光輝度レベルＢＬ_reducedを選択する。ターゲットＣＲ等のディストーションパラメータは図示しないメインＣＰＵから設定すればよい。

シーンチェンジ検出部６では、１フレーム前のヒストグラムと現ヒストグラムの変化の程度からシーンチェンジの有無を検出する。例えば、各輝度値の頻度変化の累計値を算出し、特定の値よりも大きかった場合にはシーンチェンジと判定する。

第１のテンポラリフィルタ７は、ディストーションモジュール５で選択された上述の実際に設定する発光輝度レベルＢＬ_reducedが急激に変化した場合に生じる、視覚上の違和感を防止するために設けられたものであり、発光輝度レベルＢＬ_reducedの変化量を時間的に緩慢なものにした後、実際に設定する発光輝度レベルＢＬ_reducedとして後段に出力する。また、シーンチェンジ時には、緩慢な発光輝度レベルＢＬ_reducedの変化を施すとかえって違和感を持つため、シーンチェンジ検出部６によるシーンチェンジ検出信号により、第１のテンポラリフィルタ７の値を変え、比較的速い変化ができるようにする。

ＢＬ輝度レベル設定部８は、ＡＰＬ検出部３から出力されたＡＰＬ値もしくはＹヒストグラム検出部２から出力されたヒストグラム情報などの映像特徴量、および図示しないメインＣＰＵから出力されたＯＰＣ（Optical Picture Control；明るさセンサともいう）の値やユーザ設定値などを参照して、バックライトの発光輝度レベルの最大値を決定する。例えば、ＡＰＬが高い場合にはバックライトの発光輝度レベルの最大値を低い値とすることで、眩しさを感じない映像とすることができる。このバックライトの発光輝度レベルの最大値が、アドバンスト輝度変調部２０で実行されるアドバンスト輝度変調の参照用の発光輝度レベル（バックライト目標値）ＢＬ_refとなる。参照用の発光輝度レベルＢＬ_refを決定するための映像特徴量としては、上述のようにＡＰＬやヒストグラム情報を用いることができ、実施形態に応じて使用する特徴量が選択される。ヒストグラム情報には、映像のピーク値（最大輝度値）や最小輝度、あるいは映像信号を仮に伸張すれば表現できない映像の頻度などがある。

なお、ディストーションモジュール５での選択が、ＢＬ輝度レベル設定部８で設定された参照用の発光輝度レベルＢＬ_refを超えない範囲で行われることから、ＢＬ輝度レベル設定部８では、参照用の発光輝度レベルＢＬ_refとしてバックライトの発光輝度レベルの最大値が設定されると説明している。また、図２の例では、第２のテンポラリフィルタ９を経由した参照用の発光輝度レベルをＢＬ_refとしている。

第２のテンポラリフィルタ９は、第１のテンポラリフィルタ７と同等の機能を持つフィルタである。概略を説明すると、ＡＰＬが急激に変化し、且つその変化がディストーションモジュール５での選択に影響を与えないような場合に、第１のテンポラリフィルタ７から出力される発光輝度レベルＢＬ_reducedはその時間的変化が緩和されている。しかし、ゲイン設定はＢＬ輝度レベル設定部８から出力された参照用の発光輝度レベルＢＬ_refを元に計算するため、ゲインが変化してしまい、液晶パネル上の表示輝度が急激に変化してしまう。このような表示輝度の急激な変化を無くす或いは緩和するために、第２のテンポラリフィルタ９が設けられている。

可変ディレイ１０は、映像出力部１７での映像出力とＢＬ出力部１２でのバックライト調光とのタイミングを取るための遅延部である。バックイト調光は、調光値が決定すれば比較的少ない処理後、バックライト輝度制御が行われる。それに対して、映像信号はアドバンスト輝度変調で映像のゲインが決定し、映像信号レベルを変更した後も液晶制御回路でのパネル制御信号への変換など、多くの処理が行われるため、時間的な遅延が発生する。そうすると、本来同時におこなわれるべきバックライト調光制御と映像のゲイン制御のタイミングがずれてしまい、バックライトと映像のバランスが崩れてしまうことになる。そこで、可変ディレイ１０によってバックライト調光をあえて遅らせ、バックライト調光制御と映像のゲイン制御のタイミングを合わせるものである。

コンフィグレーションデザイン部１３では、ＢＬ輝度レベル設定部８で決定された参照用の発光輝度レベルＢＬ_refとディストーションモジュール５によって選択された発光輝度レベルＢＬ_reducedとに基づき、映像信号のゲインを決定する。なお、図２の例では各レベルＢＬ_reduced，ＢＬ_refがそれぞれテンポラリフィルタ７，９を通過したレベルを用いている。参照用の発光輝度レベル（バックライト目標値）ＢＬ_refと選択された発光輝度レベル（バックライト値）ＢＬ_reducedが同じであれば、映像信号レベルを変更する必要はなく、ゲインは１である。また、参照用の発光輝度レベルＢＬ_refよりも選択された発光輝度レベルＢＬ_reducedが低い場合は、その値に応じて、映像信号レベルを上げる方向にゲイン設定を行う。

ジャンル情報検出部１８は、入力映像信号のジャンル情報を検出するものである。
上述したように、ディストーションモジュール５では、ヒストグラムストレッチング部４から入力されたヒストグラムと、ＢＬ輝度レベル設定部８で設定された参照用の発光輝度レベル（バックライト目標値ともいう）ＢＬ_refとから、実際に設定する発光輝度レベル（バックライト値ともいう）ＢＬ_reduced、を選択している。そして、本発明に係る実施形態では、ジャンル情報検出部１８によって検出したジャンル情報に応じて、ディストーションモジュール５において発光輝度レベルの選択に使用するパラメータを変更させるようにしている。

ジャンル情報検出部１８で検出されたジャンル情報は、図示しないＣＰＵに送られ、ＣＰＵではジャンル情報に応じたディストーションパラメータを選択して、アドバンスト輝度変調部２０のディストーションモジュール５に出力する。あるいは、ディストーションモジュール５にジャンル情報を入力させ、ディストーションモジュール５でジャンル情報に応じたディストーションパラメータを選択させるようにしてもよい。

ジャンル情報は、例えば、デジタル放送の放送信号に重畳されて送信されてくる電子番組情報（ＥＰＧ情報）の一部にジャンルコードとして含まれている。
例えば入力映像信号としてデジタル放送信号が入力したときに、ジャンル情報検出部１８は、デジタル放送信号の中からジャンル情報としてジャンルコードを検出する。検出したジャンルコードは、ディストーションモジュール５におけるバックライトの発光輝度レベルの選択処理に用いられる。また、ジャンル情報は、アナログ放送に重畳されてくるＥＰＧ情報からも取得が可能である。

ディストーションモジュール５で使用するジャンル情報は、上記のような放送信号から検出するジャンルコードのみならず、例えば、映像表示装置に外部機器（ＤＶＤ再生機やブルーレイディスク再生機など）を接続し、外部機器で再生された映像信号が映像表示装置に入力したときに、ＤＶＤ等のメディア媒体内に付加されたコンテンツ内容を表すフラグ（例えば“映画”を示す識別コード）をジャンル情報検出部１８で検出することにより取得することができる。

さらにジャンル情報は、入力映像信号と同時に入力される場合の他、映像信号とは別のサブ情報として入力される場合もある。例えばＷｅｂ上の番組表などからジャンル情報を取得する場合である。このように、映像信号とジャンル情報とが別々に入力される場合であっても、ジャンル情報がどの映像情報を示すのかが対応付けられて入力されていれば、入力映像情報のジャンル情報を取得することができる。

〈アドバンスト輝度変調処理を実行する主要ブロックの詳細説明〉
図２の映像表示装置における主要ブロックとして、ＢＬ輝度レベル設定部８、シーンチェンジ検出部６、第１のテンポラリフィルタ７、ディストーションモジュール５、コンフィグレーションデザイン部１３、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５を、この順序で説明する。

《ＢＬ輝度レベル設定部８》
ＢＬ輝度レベル設定部８には、ＡＰＬ検出部３で検出された映像信号のＡＰＬが入力されるとともに、周囲の明るさ（周囲の照度）を測定する図示しない明るさセンサの検出情報に基づく制御信号、及び液晶パネル上の明るさを設定するユーザ設定に基づく制御信号が入力される。また、映像特徴量として、映像信号の最小輝度及び最大輝度などの情報を使用する場合には、ヒストグラム検出部２から、映像信号の画面単位（フレーム単位）で必要とするこれら情報（ヒストグラム情報とする）が入力される。また、ＡＰＬとヒストグラム情報の両方を使用する場合には、それぞれの情報がＢＬ輝度レベル設定部８に入力される。

そして、ＢＬ輝度レベル設定部８ではこれらの制御信号と映像特徴量とに基づいて、参照用の発光輝度レベルＢＬ_refを出力する。具体的には、画面単位（フレーム単位）で変化する入力映像信号に応じて、バックライト光源の発光輝度を動的に調整する方式を適用し、これにより得られた発光輝度レベルを参照用の発光輝度レベル（バックライト目標値）ＢＬ_refとして出力する。

参照用発光輝度レベルＢＬ_refの生成には、ＢＬ輝度レベル設定部８に保持されている輝度制御テーブル（ルックアップテーブル）が用いられる。輝度制御テーブルは、入力映像信号の映像特徴量（ＡＰＬ、もしくはヒストグラム情報等）に応じたバックライトの発光輝度レベルの関係、すなわち輝度制御特性を定めるものである。そして予め選択可能な複数の輝度制御テーブルを用意し、ＢＬ輝度レベル設定部８が備えるＲＯＭ（Read Only Memory）等のテーブル格納メモリに保持させておく。

映像表示装置周囲の明るさを測定する明るさセンサには、例えばフォトダイオードが適用される。明るさセンサは、検出した周囲光に応じた直流電圧信号を生成し、図示しないメインＣＰＵに出力する。メインＣＰＵは、周囲光に応じた直流電圧信号に応じて輝度制御テーブルを選択する制御信号をＢＬ輝度レベル設定部８に出力する。

さらに、メインＣＰＵは、液晶パネル上の明るさを設定するユーザ設定に基づく制御信号として、輝度制御テーブルの輝度制御値を調整するための輝度調整係数を出力する。輝度調整係数は、ユーザ操作に応じて画面全体の明るさ設定を行うために使用される。例えば、映像表示装置が保持するメニュー画面には、画面の明るさ調整項目が設定されている。ユーザは、その設定項目を操作することによって、任意の画面明るさを設定することができる。メインＣＰＵは、その明るさ設定を認識し、設定された明るさに従ってＢＬ輝度レベル設定部８に輝度調整係数を出力する。

ＢＬ輝度レベル設定部８では、明るさセンサの検出情報に従ってメインＣＰＵから出力された制御信号により、テーブルＮｏを指定して輝度制御テーブルを選択する。若しくは選択する輝度制御テーブルを演算によって生成するようにしてもよい。そして、選択した輝度制御テーブルの輝度変換値に対して、ユーザ設定に基づく制御信号として得た輝度調整係数を乗算し、輝度制御テーブルの輝度制御特性の傾きを変化させ、最終的に、参照用の発光輝度レベルＢＬ_refの生成に使用する輝度制御テーブルを決定する。そして、ＢＬ輝度レベル設定部８は、決定した輝度制御テーブルの輝度制御特性を使用し、ＡＰＬ検出部３から出力されたＡＰＬやヒストグラム検出部２から出力されたヒストグラム情報に応じて参照用発光輝度レベルＢＬ_refを生成して出力する。

このようにしてＢＬ輝度レベル設定部８から出力された参照用の発光輝度レベルＢＬ_refは、第１のテンポラリフィルタ７の作用で遅延された後、コンフィグレーションデザイン部１３に入力し、映像ゲインの演算に使用されるとともに、ディストーションモジュール５に入力して、ヒストグラムに応じた発光輝度レベルＢＬ_reducedの決定に使用される。

《シーンチェンジ検出部６》
図３は映像信号のＹヒストグラム及びその遷移を説明するための図で、図３（Ａ）は前フレームのＹヒストグラムの一例を示す図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）に続く現フレームのＹヒストグラムの一例を示す図、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）と図３（Ｂ）に示す各フレームのヒストグラムを統合し、頻度変化部分を示した図である。図４は、図２の映像表示装置におけるシーンチェンジ検出部の構成例を示すブロック図である。

映像のシーンが変わった場合には、その映像の内容が大きく変わるのであるから、映像信号の輝度分布も大きく変わると考えられる。シーンチェンジ検出部６は、これを利用してシーンチェンジを検出するもので、具体的には、映像信号の１フレーム前のヒストグラムと現ヒストグラムの変化の程度からシーンチェンジの有無を検出する。

シーンチェンジ検出部６は、ヒストグラムバッファ６１とヒストグラム変化検出部６２とを有する。ヒストグラムバッファ６１は、１フレーム前のヒストグラムデータを記憶するものである。ヒストグラム変化検出部６２は、現フレームと前フレームのヒストグラムデータを比較し、その頻度変化の累計値を算出し、特定の値よりも大きいときにシーンチェンジと判定するものである。ヒストグラム変化検出部６２は、シーンチェンジと判定した場合には、そのフレーム間シーンチェンジ検出信号を第１のテンポラリフィルタ７に出力する。

具体例として前フレームの映像が図３（Ａ）のようなヒストグラムであり、現フレームの映像が図３（Ｂ）のようなヒストグラムである場合を考える。この場合、ヒストグラムバッファ６１には図３（Ａ）のヒストグラムデータが記憶されている。ヒストグラム変化検出部６２は、ヒストグラムバッファ６１のデータと現フレームのヒストグラムデータを比較し、その頻度変化を検出する。図３（Ｃ）の斜線部分が頻度変化部分である。ヒストグラム変化検出部６２では、この頻度変化部分の累積値、言い換えれば面積を算出し、予め設定された特定の値よりも大きい場合はシーンチェンジが発生したと判定する。そして、ヒストグラム変化検出部６２は、シーンチェンジと判定されたフレームのみについて、シーンチェンジ検出信号を出力する。

《第１のテンポラリフィルタ７》
図５は、図２の映像表示装置における第１のテンポラリフィルタの構成例を示す図である。第１のテンポラリフィルタ７は巡回型ローパスフィルタであり、図５に示すように、重み付け係数１−ａを入力される現フレームｎの値Ｘｎに乗算する乗算器、重み付け係数ａを前フレームｎ−１に対する出力値Ｙn-1に乗算する乗算器、及びそれらの乗算器からの出力を加算する加算器を備える。ここで、ｎを自然数、ａを１未満の係数とする。第１のテンポラリフィルタ７のこのような構成を式で表すと、下式（１）となる。
Ｙn＝ａＹ_n-1＋（１−ａ）Ｘ_n ・・・（１）

アドバンスト輝度変調部２０で実行されるアドバンスト輝度変調処理では、バックライト光源の発光輝度レベルを動的に変化させるが、１フレーム単位でバックライトの発光輝度レベルが大きく変動すると違和感を感じる場合もある。そこで、第１のテンポラリフィルタ７として、１秒程度の時定数のローパスフィルタを用い、ここにディストーションモジュール５で決定された発光輝度レベルＢＬ_reducedを通すことによって、バックライト光源の輝度変動の違和感を無くすようにしている。

また、シーンチェンジ時には、映像自体が大きく変化しているので、バックライトの発光輝度レベルを急激に変化させても違和感を生じない。そこで、シーンチェンジ時には第１のテンポラリフィルタ７の係数ａを小さくすることによってバックライト光源の輝度変化を速めている。具体的には、シーンチェンジが検出されたフレームのみ、式（１）の係数ａを十分小さくし、次のフレームからは係数ａの値を元に戻す。このようにすることで、入力に近い値が第１のテンポラリフィルタ７の出力となり、バックライト光源の発光輝度レベルＢＬ_reducedの変化を速めたことになる。

《ディストーションモジュール５》
アドバンスト輝度変調部２０で実行されるアドバンスト輝度変調処理の基本思想は、使用する液晶パネルにおいてバックライト光源の発光輝度レベルが１００％の時に表示可能な映像輝度範囲と、目標（理想的ともいう）とするＣＲ（ターゲットＣＲ）を持つ液晶パネルにおいて表示可能な映像輝度範囲とを設定しておき、使用する液晶パネルにおいてバックライト光源の発光輝度レベルをコントロールすることで、ターゲットＣＲを性能として持つ液晶パネルで表示可能な映像輝度範囲に近づけるようにするものである。

ここでは、バックライト光源の発光輝度レベルを落とすのであるから、映像信号が高輝度の部分を含む場合には低減後のバックライト発光輝度で表現しきれない高輝度部分について白潰れが発生する。また、映像信号に低輝度を含まない場合には、バックライトの発光輝度レベルを落とす必要はない。

そこで、ディストーションモジュール５では、バックライト光源の輝度制御の判定基準として、或る発光輝度レベルにおいて表現できない低輝度部分、高輝度部分がどの程度あるかを評価値（Distortion）として数値化する。ここではディストーションモジュール５は、予め定めたバックライト光源の輝度制御範囲においてこの数値化を行い、最も評価値が小さくなる発光輝度レベルを、発光輝度レベルＢＬ_reducedとして選択することとする。バックライト光源の輝度制御範囲とは、ディストーションパラメータの一つであり、バックライト光源の発光輝度レベルとして許容する範囲を指す。例えば１０％〜１００％、２０％〜１００％などと、デフォルト設定やユーザ設定などにより予め決めておけばよい。

また、最も評価値が小さくなる発光輝度レベルが複数ある場合は、より低い発光輝度レベルを発光輝度レベルＢＬ_reducedとして選択する。液晶パネル上の映像表現品位として同等であれば、バックライト光源の発光輝度レベルを下げたほうが、省電力になるからである。

図６は、図２の映像晶表示装置におけるディストーションモジュールで実行される発光輝度レベル選択処理の一例を説明するための図である。ｈ１は映像信号のＹヒストグラムを示している。ここで横軸は映像信号の画素値（映像信号レベル）を示し、縦軸は各画素値の頻度を示している。

このような映像のヒストグラムｈ１に対して、使用する液晶パネルにおいてバックライト光源の発光輝度レベルが１００％の時に表示可能な映像輝度範囲をＡとする。また、ターゲットＣＲの液晶パネルで表示可能な映像輝度範囲をＢとする。また、ディストーションモジュール５で選択可能な発光輝度レベルのうち、ある特定の発光輝度レベルで表示可能な映像輝度範囲をＣとする。そして、ヒストグラムｈ１において、映像輝度範囲Ｃの両側で映像輝度範囲Ｂと重なる部分が、上述の数値化を行う対象となる部分であり、評価値算出部分である。この評価値算出部分のうち、低輝度部分をＤ１、高輝度部分をＤ２とする。

評価値（Distortion）は、選択可能な発光輝度レベルに対して、頻度と重み付けによって下式（２）によって算出する。
Distortion＝Σ｛（映像輝度範囲Ｄ１＋Ｄ２の頻度）×（距離重み）｝・・・（２）

重みとしては、評価値算出対象となる発光輝度レベルで表示可能な映像輝度範囲Ｃから遠ざかる程大きくする距離重みを用いる。ここでは、低輝度部分Ｄ１の距離重みをＥ１、高輝度部分Ｄ２の距離重みをＥ２とする。従って、同じ頻度値であっても、表現できる範囲から遠いほうが、評価値は大きくなる。これは表現できる範囲から遠いほうが、映像として表現できない影響が大きいためである。頻度と重み付けによって算出した値はＦ１（低輝度部分）、Ｆ２（高輝度部分）である。評価値はＦ１とＦ２の面積（累計）を合計した値となる。

ディストーションモジュール５では、各発光輝度レベルに対して算出した評価値のうち、最も評価値が低い映像輝度範囲Ｃに対応する発光輝度レベルを、出力する発光輝度レベルＢＬ_reducedとして選択する。このとき、ディストーションモジュール５では、ＢＬ輝度レベル設定部８で設定され、第２のテンポラリフィルタ９によって緩和された参照用の発光輝度レベルＢＬ_refを越えない範囲で、最も評価値が低い映像輝度範囲Ｃに対応する発光輝度レベルＢＬ_reducedを選択する。

このような評価値の算出は、ディストーションモジュール５で、選択可能な発光輝度レベルの全てについて行うことが理想である。しかし、処理時間等の制限があるため、選択可能な発光輝度レベルの輝度制御範囲を均等に分け、例えば１０％程度毎の発光輝度レベルについて算出すればよい。

つまり、上式（２）の特定の発光輝度レベルで表示可能な映像輝度範囲をＣとして、選択可能な発光輝度レベルを順次適用し、各発光輝度レベルごとに評価値を算出する。そして算出した評価値の中から、最も低い評価値をもつ発光輝度レベルを、選択した発光輝度レベルＢＬ_reducedとし、この値を第１のテンポラリフィルタ７に出力してバックライトの調光制御に用いるとともに、コンフィグレーションデザイン部１３に出力して映像ゲインの設定（算出）に用いる。このとき、最も低い評価値をもつ発光輝度レベルが複数あった場合には、より低い発光輝度レベルを選択する。

ディストーションモジュール５での選択処理を、図７〜図１０を参照し具体的な数値で説明する。図７は、本発明に係る映像表示装置における輝度変調処理の具体例を説明するための図で、映像ヒストグラムにおけるパネルＣＲとターゲットＣＲとの関係の一例を示す図である。ここでは、使用する液晶パネルのＣＲ（パネルＣＲ）が２０００、ターゲットＣＲが３５００、バックライトの輝度制御範囲が２０〜１００％で、バックライト輝度１００％のときの液晶パネルの最大輝度は４５０ｃｄとする。また、図７における各アルファベット記号は図６に準拠する。

この例において、使用する液晶パネルで表示可能な映像輝度範囲Ａは、４５０ｃｄ〜０.２２５ｃｄである。また、目標とする液晶パネルの表示可能な映像輝度範囲Ｂは、４５０ｃｄ〜０.１２８ｃｄである。そして、各映像信号レベル０〜２５５に対する頻度を映像輝度範囲Ｂに合わせるように割り付ける。この場合、映像輝度範囲Ａと映像輝度範囲Ｂとの差は５デジット（画素値）程度である。

ヒストグラムｈ１において、映像輝度範囲Ｂと映像輝度範囲Ａとの差の部分に映像があれば、バックライトの発光輝度レベルを下げることで、よりターゲットＣＲに近い輝度表現が可能になる。しかし、高輝度側にも映像が分布していると、バックライトの発光輝度レベルを下げることで表現できない部分が発生する。そこで、上述したように、評価値を算出して最適な発光輝度レベルＢＬ_reducedを求める。

図８は、選択対象の一つである発光輝度レベル１００％のときの映像輝度範囲Ｃを示す図、図９は、選択対象の一つである発光輝度レベル７０％程度のときの映像輝度範囲Ｃを示す図、図１０は、選択対象の一つである発光輝度レベル５０％程度のときの映像輝度範囲Ｃを示す図である。図８〜図１０における各アルファベット記号は図６に準拠する。

図８で示したように、発光輝度レベルが１００％を示すものである場合、低輝度部分の評価値Ｆ１には或る程度の値があり、高輝度部分の評価値Ｆ２には値がない。また、図９で示したように、発光輝度レベルを７０％程度に下げた場合、低輝度部分の評価値Ｆ１及び高輝度部分の評価値Ｆ２ともに、低い値を持つ。また、図１０で示したように、発光輝度レベルを５０％程度に下げた場合、低輝度部分の評価値Ｆ１には値がなく、高輝度部分の評価値Ｆ２には大きな値を持つ。図８〜図１０で例示した各発光輝度レベルでの評価値算出結果の面積（累積）を比較してみると、発光輝度レベルが７０％のときが最も低い。従って、ディストーションモジュール５では発光輝度レベル７０％を選択し、出力することになる。

《コンフィグレーションデザイン部１３》
液晶パネルへ入力される画素値と液晶パネルでの表示輝度との関係を示す基本的なモデルは、下式（３）により示される。ここで、Ｙは液晶パネルでの表示輝度、ＢＬはバックライトの発光輝度レベル（バックライトＤＵＴＹ）、ＣＶ（Code Value）は液晶パネルへ入力される画素値である。また、この例では映像信号の階調は０〜２５５で量子化されているものとする。
Ｙ＝ＢＬ（ＣＶ／２５５）^γ ・・・（３）

コンフィグレーションデザイン部１３は、ディストーションモジュール５で選択された発光輝度レベルＢＬ_reducedによってバックライトの発光輝度が低下したときに、画面上の輝度を上げるように、映像ゲインを調整する。ゲインをかけた画素値をＣＶ_reducedとするとき、発光輝度レベルを低下させたときの画面の明るさ（液晶パネルでの表示輝度）は、ＢＬ_reduced（ＣＶ_reduced／２５５）^γである。一方で、参照用の発光輝度レベルＢＬ_refでバックライトを制御したときの画面の明るさは、ＢＬ_ref（ＣＶ_ref／２５５）^γとなる。これらの値を等しくさせ、発光輝度レベルＢＬ_reducedによって生じるバックライトの発光輝度の低下分を補償するように、画素値を決定すればよい。つまり、コンフィグレーションデザイン部１３は、下式（４）を満たすようなゲイン設定を行えばよい。
Ｙ＝ＢＬ_reduced（ＣＶ_reduced／２５５）^γ＝ＢＬ_ref（ＣＶ_ref／２５５）^γ・・・（４）

従って、ゲイン（Ｇとする）は、下式（５）のようになる。例えば、参照用の発光輝度レベルＢＬ_refが１００％のときには、下式（６）のようになる。なお、ＢＬ_refとＢＬ_reducedとの関係をルックアップテーブルとしてコンフィグレーションデザイン部１３のＲＯＭなどに格納しておき、下式（５）の演算処理を高速に実行させることが好ましい。

Ｇ＝ＣＶ_reduced／ＣＶ_ref＝（ＢＬ_ref／ＢＬ_reduced）^１／γ・・・（５）
Ｇ＝（１／ＢＬ_reduced）^１／γ ・・・（６）

《ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５》
図１１は、図２の映像表示装置におけるアドバンスト輝度変調部から出力されるゲイン設定信号に基づきＲＧＢγ／ＷＢ調整部で設定される映像信号ゲインの例を示す図で、図１２は、図２の映像表示装置におけるＲＧＢγ／ＷＢ調整部での調整処理例を説明するための図である。

図１１を参照して、入力されるゲイン設定値（変換係数）とそこから得るゲインカーブの関係について説明する。図１１（Ａ）に示すように、アドバンスト輝度変調部２０から出力される映像信号のゲイン設定が１.０の場合には全輝度について単純にその値を乗するゲインのまま、つまり線形のままで問題ない。しかし、ゲインが１.０以上の場合、図１１（Ｂ）に示すように、高輝度部分が一律２５５の値となり、いわゆる白潰れが発生する。アドバンスト輝度変調処理の基本思想は、少数の白輝度部分の白潰れを犠牲にして黒をより引き締めるものであり、図１１（Ｂ）のごときゲインでＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５が処理を実行してもよいが、高輝度部分があからさまに２５５の値で一定（頭打ち）になってしまうことは品位上避けた方がよい。

そこで、低中輝度については、ゲイン設定に応じた信号伸張を行い、高輝度については、ゲインカーブを非線形にすることによって、高輝度部分の階調性の低下を軽減することが好ましい。この手法は明るさと白潰れのトレードオフの関係になる。非線形とする領域を狭めれば、正規の明るさを表現できる領域が増えるが、高輝度の階調性が低下する。逆に、非線形とする領域を広めれば正規の明るさを表現できる領域が減るが、高輝度の階調性が或る程度保たれることになる。実際の製品では非線形とする輝度は、ゲイン設定による出力の例えば９０％以上の部分や９５％以上の部分とするなどして、白潰れの影響のある部分のみ非線形とすればよい。図１１（Ｃ）には、ゲイン設定が１.２の場合に９０％以上の部分を非線形にするように補正したゲインカーブを示している。また、図１１（Ｄ）には、ゲイン設定が１.６の場合に９０％以上の部分を非線形にするように補正したゲインカーブを示している。

また、上述のように、ゲイン設定が１.０を超えた場合に頭打ちを避けるためには、ゲインカーブを一部非線形にする必要がある。しかし、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５は、ゲイン設定に基づき単純に比例計算により、このようなゲインカーブを算出することができない。そのため、ゲイン設定ごとにゲインカーブをもつことも考えられるが、メモリ容量の関係から難しい。そこで、線形部分は、ゲイン設定値から単純に比例計算し、図１１（Ｃ），（Ｄ）に例示したように９０％以上の部分については、補間等によって非線形部分を算出すればよい。なお、ゲイン設定は毎フレーム変化するので、その都度、ゲインカーブを計算している。

次に、図１２を参照して、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５での各調整処理について説明する。ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５は、画質補正部１４から出力された映像信号に対し、上述のケインカーブでゲインを得る処理、映像のγ調整処理、ＷＢ調整処理、さらにはＣＴ（色温度）等の調整も行う。また、ＣＴ調整処理は、ＷＢ調整処理と合わせて１つの調整カーブを参照して実行してもよい。

また、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５で実行される各処理は、映像信号のＲ，Ｇ，Ｂのそれぞれに対し独立して実行される。その際、γ調整処理、ゲインを得る処理については、Ｒ，Ｇ，Ｂで同一のカーブによる演算がなされ、ＷＢ調整処理／ＣＴ調整処理についてはＲ，Ｇ，Ｂそれぞれ別個の特性のカーブによる演算がなされる。そして、ＲＧＢγ／ＷＢ調整部１５で実行される各処理の順序としては、まずγ調整処理が施され、次いでゲインを得る処理が施され、最後にＷＢ調整処理／ＣＴ調整処理を実行することが好ましい。実際、図１２で示すように、低階調の領域ＮがＮＡ→ＮＢ→ＮＣとあまり増幅されず、低階調部分のノイズが目立ちにくくなる。これに対し、ゲイン→γ調整→ＷＢ／ＣＴの順序で処理した場合には、最初の低階調の領域のノイズが増幅される。このことは、ゲインを得る処理がバックライトの発光輝度レベルを低下させる制御を補償するための変換であり、液晶パネルに近い方で処理されることが好ましいことからも分かる。

〈アドバンスト輝度変調処理の具体例〉
アドバンスト輝度変調処理では、入力映像信号の輝度ヒストグラムに応じて最適なバックライトの発光輝度レベルＢＬ_reducedを選択し、選択した発光輝度レベルＢＬ_reducedに応じた映像ゲイン与え、画面上の明るさをほぼ保つようにし、且つバックライトの発光輝度の低減による低消費電力化を実現する。

また、従来からより表示画像を見やすくするため、或いは消費電力を低減するために、画面単位で変化する入力映像信号に応じて、バックライトの発光輝度を動的に調整する方式の映像表示装置が提供されている。この方式では、入力映像信号の映像特徴量として例えばＡＰＬやヒストグラムを検出し、検出した映像特徴量に応じてバックライトの発光輝度レベルを変化させる。これにより画面毎に、その画面の映像特徴量に応じて画面輝度が変化する。これにより、例えば、高輝度で眩しさを感じないようにバックライト輝度を抑える制御が実行され、最適な映像品位の映像表示を行われるとともに、バックライトの低消費電力化を実現している。

本発明では、このような映像特徴量に応じたバックライトの発光輝度の制御方式を用い、映像特徴量に応じた発光輝度レベルを参照値（ＢＬ_ref）として映像ゲインの演算に使用する（上式（５）を参照）とともに、この参照値（ＢＬ_ref）を、実際にバックライト制御に適用する発光輝度レベルＢＬ_reducedの決定（ヒストグラムとターゲットＣＲに応じた決定）にも使用する。

本発明に係る実施形態では、上述したごとくのアドバンスト輝度変調技術を使用し、白潰れを回避した明るさ感の表現を可能とする一方で、黒の締まりも改善した映像表現を行うことを可能としたものである。アドバンスト輝度変調は、全体的に暗い映像が入力された場合に、バックライトの輝度を低下させ、映像ゲインを上げることによってピーク輝度を同等に保ちながら、省電力化を行うとともに、黒輝度を低下させてコントラスト感を向上させるようにしている。

このような効果は、映像のジャンルによって異なり、ジャンルに応じてアドバンスト輝度変調のパラメータを最適化することにより、映像の特徴に応じたきめ細やかな映像表現が可能となる。すなわち、本発明に係る実施形態では、映像信号のジャンルに応じて、アドバンスト輝度変調のパラメータを個々に設定し、ジャンルに応じた最適なパラメータによってバックライトの発光輝度レベルを選択する。
さらに本発明に係る実施形態では、上記のアドバンスト輝度変調のパラメータを、映像表示装置の周囲の明るさに応じて個々に設定する。これにより周囲環境に応じた最適なパラメータによってバックライトの発光輝度レベルを選択する。

図１３は、映像のジャンルに応じた輝度変調パラメータの設定例を示す図である。図１３に示すように、本発明に係る実施形態の映像表示装置では、表示する映像のジャンルに応じてアドバンスト輝度変調のパラメータを予め設定しておく。
例えば、ジャンルとしては、“無し／その他”、“映画”、“ニュース”、“アニメ”が設定される。映画、ニュース、アニメなどのジャンルは、電子番組表において規定された分類に一致している。これらジャンルに対して設定されるパラメータは、ターゲットＣＲと白重視度（白：黒）である。また、表示パネルのパネルコントラストが２０００であるものとする。

この例では、ターゲットＣＲは、ジャンル“無し／その他”のときに“２０００”,“映画”のときに“３０００”、“ニュース”、及び“アニメ”のときに“２５００”に設定されている。また白重視度は、ジャンル“無し／その他”のときに“２：１”，“映画”のときに“１：４”、“ニュース”のときに“２：１”、“アニメ”のときに“１：２”に設定されている。白重視度について以下に説明する。

図１４は、ジャンル毎に設定する白重視度について説明するための図である。図中、ｈ２は映像信号のＹヒストグラムであり、その他のアルファベット記号は、図６〜図１０に準ずるものとする。
図６〜図１０を参照して説明したように、ディストーションモジュール５で実行される発光輝度レベルの選択においては、ヒストグラムｈ１において、ある特定の発光輝度レベルで表示可能な映像輝度範囲Ｃの両側で、ターゲットＣＲの液晶パネルで表示可能な発光輝度範囲と重なる部分を評価して評価値（Distortion）を算出している。

評価値は、選択可能な発光輝度レベルに対して頻度と重み付けによって算出している。重み付けとしては、映像輝度範囲Ｃから遠ざかる程大きくする距離重みを用いている。そして、頻度と重み付けによって算出した値Ｆ１（低輝度部分）と、Ｆ２（高輝度部分）との面積（頻度の累計）を合計することで評価値を得るようにしている。

本例における上記の距離重みは、図１４に示すように、映像輝度範囲Ｃの両側で、その映像輝度範囲Ｃから遠ざかる程、線形に大きくなる特性を有している。ジャンル毎に定められる白重視度は、この距離重みの傾きとして表すことができる。すなわち、映像輝度範囲Ｃの低輝度側の距離重みＥ１の傾きと、高輝度側の距離重みＥ２の傾きとの比（この場合絶対値の比）が白（高輝度側）と黒（低輝度側）との比として表される。
例えば白重視度が２：１とは、白側の重み（傾き）が黒側の重み（傾き）の２倍であることを示している。この場合、映像輝度範囲Ｃの端部から同じ距離（画素値）だけ離れた位置の画素値であっても、白側の方が２倍の重みで評価値が計算されることになる。

図１４（Ａ）の例では、白側と黒側とでそれぞれ異なる距離重みＥ１，Ｅ２が設定されている。そして、ディストーンションモジュールで発光輝度レベルを選択した結果、図１４（Ｂ）の映像輝度範囲Ｃが得られる発光輝度レベルが選択されたものとする。このときの映像輝度範囲Ｃは、選択可能なバックライトの発光輝度レベルのうち、評価値Ｆ１＋Ｆ２の値が最も小さくなる発光輝度レベルに対応した映像輝度範囲である。

これに対して、図１５（Ａ）のように、黒側の距離重みＥ１を図１４よりも大きくし、黒を重視する制御を行うようにした場合、図１５（Ｂ）に示すように、ディストーションモジュール５で選択される発光輝度レベルは、図１４（Ｂ）よりも低輝度側に設定されやすくなる。つまりバックライトの発光輝度レベルが低くなる。これは、低輝度側の重みが大きく、その重みを軽減して評価値を下げるように制御されるからである。

上記のような思想に基づいて、映像のジャンルごとに、ターゲットＣＲ及び白重視度をディストーションパラメータとして予め設定しておく。そしてディストーションモジュール５では、ジャンル情報検出部１８が検出した映像のジャンル情報に応じたディストーションパラメータに従って、バックライトの発光輝度レベルを選択する処理を行う。

図１６は、映画のジャンルの映像に対するバックライト輝度レベルの選択処理例について説明するための図である。図中、ｈ３は映像のＹヒストグラムで、その他のアルファベット記号は上記図６〜図１０に準ずる。
映画のヒストグラムの例は、特徴的には図１６（Ａ）に示すような分布をもつ。この場合、ヒストグラムｈは、中輝度から低輝度にかけて多く分布していて、中輝度から高輝度にかけては殆ど分布していない。また、表示パネルのコントラストは２０００であるものとする。

この場合、図１６（Ｂ）に示すように、ターゲットＣＲを２０００に設定すると、ディストーションモジュール５では、バックライトの制御範囲の中で、バックライトの発光輝度レベルを最も低下させるように制御する。これは、高輝度側に殆どヒストグラムｈ３の分布がないため、バックライト輝度を低下させても評価値が上がらないためである。
そしてさらに、図１６（Ｃ）に示すように、同じヒストグラムｈ３でターゲットＣＲを３０００に設定した場合にも、同様にバックライトの制御範囲の中で、バックライトの発光輝度レベルを最も低下させるように制御する。

次に映画のジャンルの映像の他の例として、図１７（Ａ）に示すような高輝度側に若干の分布をもつヒストグラムｈ４の場合を考える。この場合、図１７（Ｂ）に示すように、ターゲットＣＲを２０００に設定すると、ヒストグラムｈ４には高輝度側の分布があることにより、バックライトの発光輝度レベルを低下させると評価値が上がってしまうため、バックライトの発光輝度レベルは低下させない。このため、黒側の漏れ光による黒浮きが生じる。

そしてさらに、図１７（Ｃ）に示すように、ターゲットＣＲを３０００に設定すると、ディストーションモジュール５では、低輝度側の評価値を下げて低輝度側と高輝度側との評価値の総和を最低にすべく、バックライトの発光輝度レベルを低下させる。これにより黒浮きが抑えられるようになる。特に映画のジャンルでは、白重視度が１：４であり、黒側を強く重視するように設定されているため、低輝度側の分布に対する評価値を低下させる方向に強く働き、その結果バックライトの発光輝度レベルが低下しやすくなる。

このようにターゲットコントラストを比較的大きくし、バックライトの発光輝度レベルを低下させることにより、白ピークがある程度犠牲になるものの、黒が沈んでよりリアルな黒を表現することができる。また、バックライトの発光輝度レベルの低下により低消費電力化にも貢献する。映画のジャンルでは、ユーザは、暗い視聴環境下で長時間没入して視聴する場合が多いので、特に黒を重視した制御を行うことが望ましい。

図１８は、ニュースのジャンルの映像に対するバックライト輝度レベルの選択処理例について説明するための図である。
ニュースの映像のヒストグラムの例では、特徴的には図１８に示すような分布をもつ。この場合、ヒストグラムｈ５は、中輝度部分に多く分布を持つとともに、高輝度部分にも分布のピークをもっている。また、表示パネルのコントラストは２０００であるものとする。

ニュースのジャンルでは、ターゲットコントラストを２５００とし、白重視度を２：１として、白を重視する設定とする。ニュースのジャンルの映像は、視聴者に日常的に見られるものであり、低消費電力化を重視すべきである。また、事実を忠実に伝えるために、映像の白ピークもある程度重視する。
図１８の例では、白（高輝度）側の一部の分布と、低輝度側の一部の分布とが犠牲になって、ターゲットＣＲで表示可能な映像輝度範囲Ｂに含まれる映像輝度範囲Ｃに対応した発光輝度レベルが選択される。

図１９は、アニメのジャンルの映像に対するバックライト輝度レベルの選択処理例について説明するための図である。
アニメの映像のヒストグラムの例では、特徴的には図１９に示すような分布をもつ。この場合、ヒストグラムｈ６は、低輝度から高輝度部分にかけてなだらかな分布をもっていて、中間輝度の分布が比較的多く、平均輝度も比較的高めである。また、表示パネルのコントラストは２０００であるものとする。

アニメのジャンルでは、ターゲットコントラストを２５００とし、白重視度を１：２として、黒側を重視する設定とする。アニメのジャンルの映像は、中間調が主であり、子供への目の負担を軽減させる意味から、白ピークは重視しないようにする。そして低消費電力化を重視する。
図１９の例では、白（高輝度）側の一部の分布と、低輝度側の一部の分布とが犠牲になって、ターゲットＣＲで表示可能な映像輝度範囲Ｂに含まれる映像輝度範囲Ｃに対応した発光輝度レベルが選択される。アニメでは、白ピークがある程度犠牲になるが、ニュース映像よりはバックライトの発光輝度レベルが低下する傾向となり、低消費電力化に貢献することができる。

上記のように、本発明に係る実施形態では、映像のジャンルに応じて、アドバンスト輝度変調のパラメータであるターゲットコントラスト及び白重視度を設定することにより、映像の内容に応じたきめの細かい輝度制御が可能となり、映像内容に応じた最適な映像表現と低消費電力化とを実現することができる。

なお設定するジャンルとしては、上記の例に限定されることなく、ジャンル情報で識別できるジャンルであれば適宜設定することができる。例えば“スポーツ”のジャンルを設定し、スポーツコンテンツのダイナミックな臨場感を向上させる観点から白ピークを重視し、白重視度を４：１とし、ターゲットコントラストを２０００とする、などの設定を行うことができる。

あるいは、例えば、演劇、歌舞伎等のジャンルの映像の場合、舞台の周囲は暗く、映像の視聴時に観劇の雰囲気を保つためには、引き締まった黒を表示させる必要がある。また、演技者にスポットライトが当たっているような場合には、ある程度の白重視も必要となる。また、映画の場合よりも執念の黒と演技者のコントラストが高い場面が多いことから、白の重視度を高くしないと、注目すべき演技者付近の映像が白飛びしてしまうことになる。従ってこのような演劇、歌舞伎等のジャンルの映像の場合には、例えば白重視度を２：１とし、ターゲットコントラストを３０００とする、などの設定を行うことができる。

次に、明るさセンサにより検出された映像表示装置周囲の明るさに応じたパラメータ設定について説明する。上記のように、映像のジャンルに応じて、ターゲットＣＲと白重視度とのパラメータを設定するとともに、これらパラメータをさらに映像表示装置周囲の明るさに応じて変化させるようにしてもよい。

図２０は、映像表示装置の周囲の明るさに応じて設定されるジャンルごとのパラメータの例を示す図である。この例では、周囲の明るさとして、明るい部屋（３００ｌｘ）、暗い部屋（５０ｌｘ）、さらに暗い部屋（０ｌｘ）の３段階が設定されている。映像表示装置の周囲の明るさは、上述したように明るさセンサを使用して、検出した周囲光に応じた電圧信号を図示しないメインＣＰＵに入力させる。図示しないメインＣＰＵでは、入力した電圧信号に応じて映像表示装置の周囲の明るさを判断する。この例では、明るさセンサからの電圧信号に応じて、周囲の明るさが上記３段階のいずれに相当するかを判別し、その判別した明るさと、ジャンル情報検出部１８で検出した入力映像信号のジャンル情報とに基づくパラメータを用いてディストーションパラメータを選択し、バックライトの輝度レベルの選択制御を行う。

映像表示装置の周囲が暗くなる程画面の黒浮きが目立つため、周囲が暗くなるに従って白重視度において黒側を重視し、またターゲットＣＲを大きくして、バックライトの発光輝度レベルを低下させる傾向とする。この例では、図１３に示したジャンル毎のパラメータを、明るい部屋におけるパラメータとして設定し、これに対して周囲が暗くなるに従ってターゲットＣＲと白重視度とを変化させている。
このように、ジャンル毎に設定したパラメータを、さらに映像表示装置の周囲の明るさに応じて変化させることにより、映像の表示環境に応じたきめ細かい映像表現がさらに可能となり、映像表現と低消費電力化とを最適な状態で設定することができる。

本発明は、放送受信機等の表示装置において利用可能である。

入力映像信号と液晶パネル上の輝度値との関係を説明するための図である。本発明に係る映像表示装置の一実施形態に係るシステム構成例を示すブロック図である。映像信号のヒストグラム及びその遷移を説明するための図である。図２の映像表示装置におけるシーンチェンジ検出部の構成例を示すブロック図である。図２の映像表示装置における第１のテンポラリフィルタの構成例を示す図である。図２の映像表示装置におけるディストーションモジュールで実行される発光輝度レベル選択処理の一例を説明するための図である。本発明に係る映像表示装置における輝度変調処理の具体例を説明するための図である。映像表示装置で選択対象の一つである発光輝度レベル１００％のときの映像輝度範囲を示す図である。映像表示装置で選択対象の一つである発光輝度レベル７０％のときの映像輝度範囲を示す図である。映像表示装置で選択対象の一つである発光輝度レベル５０％のときの映像輝度範囲を示す図である。図２の映像表示装置におけるＲＧＢγ／ＷＢ調整部で設定されるゲインの例を示す図である。ＲＧＢγ／ＷＢ調整部における調整処理を説明するための図である。映像のジャンルに応じた輝度変調パラメータの設定例を示す図である。ジャンル毎に設定する白重視度について説明するための図である。ジャンル毎に設定する白重視度について説明するための他の図である。映画のジャンルの映像に対するバックライト輝度レベルの選択処理例について説明するための図である。映画のジャンルの映像に対するバックライト輝度レベルの選択処理の他の例について説明するための図である。ニュースのジャンルの映像に対するバックライト輝度レベルの選択処理例について説明するための図である。アニメのジャンルの映像に対するバックライト輝度レベルの選択処理例について説明するための図である。映像表示装置の周囲の明るさに応じて設定されるジャンルごとのパラメータの例を示す図である。

符号の説明

２…ヒストグラム検出部、３…ＡＰＬ検出部、４…ヒストグラムストレッチング部、５…ディストーションモジュール、６…シーンチェンジ検出部、７…テンポラリフィルタ、８…ＢＬ輝度レベル設定部、９…テンポラリフィルタ、１０…可変ディレイ、１１…調光信号生成部、１２…ＢＬ出力部、１３…コンフィグレーションデザイン部、１４…画質補正部、１５…ＲＧＢγ／ＷＢ調整部、１７…映像出力部、１８…ジャンル情報検出部、２０…アドバンスト輝度変調部、６１…ヒストグラムバッファ、６２…ヒストグラム変化検出部。

Claims

映像を表示する表示部と、該表示部に光を照射する光源とを備え、
前記表示部の実コントラストでは表現できない理想的なコントラストを規定する目標コントラストに基づいて、前記光源の発光輝度レベルを選択して前記映像を表示する映像表示装置において、
映像のジャンルに応じて、前記目標コントラストを設定することを特徴とする映像表示装置。
請求項１に記載の映像表示装置において、入力映像信号の映像特徴量に対する前記光源の発光輝度を規定した輝度制御特性に基づいて、参照用の発光輝度レベルを設定する輝度レベル設定部と、
前記入力映像信号のヒストグラムから、前記光源の制御に使用する発光輝度レベルを選択する輝度レベル選択部と、
該輝度レベル選択部で選択された発光輝度レベルと、前記輝度レベル設定部で設定された前記参照用の発光輝度レベルとを用いて、映像信号のゲインを設定するゲイン設定部とを有することを特徴とする映像表示装置。
請求項２に記載の液晶表示装置において、前記輝度レベル選択部は、前記入力映像信号のヒストグラムにおいて、前記目標コントラストのときに表示可能な入力映像信号の映像輝度範囲のうち、前記光源の特定の発光輝度レベルで表現できない映像輝度範囲の画像の頻度に所定の重み係数を乗算して評価値を得る処理を、選択可能な前記光源の発光輝度レベルの全てについて実行し、前記評価値の最も低い発光輝度レベルを、前記輝度レベル設定部で設定された前記参照用の発光輝度レベルを超えない範囲で選択することを特徴とする液晶表示装置。
請求項３に記載の液晶表示装置において、前記映像のジャンルに応じて、前記目標コントラストとともに、前記評価値を得るための重み係数を設定し、
該重み係数としては、前記特定の発光輝度レベルの高輝度側の画像の頻度に乗算する重み係数と、前記特定の発光輝度レベルの低輝度側の画像の頻度に乗算する重み係数との関係を設定することを特徴とする液晶表示装置。
請求項３または４に記載の映像表示装置において、該映像表示装置の周囲の明るさを検出する明るさ検出手段を有し、
前記ジャンルに応じて設定する前記目標コントラスト及び前記重み係数を、さらに前記明るさ検出手段が検出した映像表示装置の周囲の明るさに応じて設定することを特徴とする液晶表示装置。
請求項１〜５のいずれか１に記載の映像表示装置において、前記表示部に表示させる映像のジャンルを、電子番組情報において規定された分類に従って検出するジャンル検出部を設け、
前記ジャンル検出部により検出されたジャンルに従って、前記光源の発光輝度レベルを選択することを特徴とする映像表示装置。