JP2009276462A - 映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コントラストの改善効果を向上させる映像表示装置を提供する。
【解決手段】本発明の映像表示装置は、度数分布取得部１２で、映像に含まれる画素の輝度の度数分布を取得し、画素の輝度の最大値よりも小さい輝度で、画素の大部分を占める所定量の画素の輝度以上の輝度を示す輝度代表値（明るさ代表値）を取得する。ゲイン計算部１１は、輝度代表値に応じて、輝度代表値を輝度の上限値等の目標値にまで増幅するようなゲインを計算する。増幅回路１６は、得られたゲインを用いてＲＧＢ各色の色信号を増幅する。またゲイン計算部１１は、高輝度の画素が多い場合、又は色強度が大きい色がある場合等に、明るさが飽和しないようにゲインを抑制する。映像表示装置は、映像信号を確実に増幅し、映像のコントラストを改善する効果が向上される。
【選択図】図１

Description

本発明は、映像信号に基づいて映像を表示する映像表示装置に関し、より詳しくは、映像のコントラストを改善することができる画像表示装置に関する。

パーソナルコンピュータ（ＰＣ）のモニタ装置又はテレビジョン受像機等の映像表示装置は、ＰＣ、録画装置若しくはチューナ装置等の外部の装置から入力された映像信号、又は受信した放送波を復調した映像信号に基づいて、映像を表示する。通常、映像信号が表す映像の輝度の範囲は、映像表示装置で表示可能な輝度の範囲よりも小さいこともあり、逆に大きいこともある。映像表示装置で表示可能な輝度の範囲が大きい場合であっても、映像信号が表す輝度の範囲が小さければ、映像信号に基づいて表示する映像の輝度の範囲が小さくなり、映像のコントラストは低くなる。このように、従来の映像表示装置では、高コントラストの映像を表示可能であったとしても、表示能力を生かしきれないことがあった。また映像信号が表す映像の輝度の範囲が映像表示装置で表示可能な輝度の範囲よりも大きい場合は、表示される映像の輝度が飽和し、画質が劣化する。

そこで、映像表示装置で表示可能な輝度の範囲に合わせて映像信号を調整することにより、映像のコントラストを改善する技術が開発されている。特許文献１には、映像信号に含まれるＲＧＢ各色の輝度のピーク値を計算し、ＲＧＢの中で最大のピーク値が映像表示装置で表示可能な最大輝度となるように、映像信号を増幅する技術が開示されている。また特許文献２には、映像信号の最大レベル及び最小レベルを検出し、最大レベルと最小レベルとの差を映像表示装置で表示可能な輝度の範囲に調整する技術が開示されている。
特開２００３−９９０１０号公報 特許第３２１５３８８号公報

映画における字幕又はニュース番組におけるテロップ等、映像表示装置が表示する映像には、他の部分よりも輝度が極端に高い部分が含まれることがある。このような映像を表す映像信号には、高輝度の信号が含まれることになる。また映像信号には、ノイズに起因する高輝度の信号が含まれることがある。特許文献１に記載の技術では、字幕又はノイズ等に起因する高輝度の信号を含む映像信号については、ピーク値が高いと判定され、実質的に映像信号の増幅が行われないという問題がある。特許文献２に記載の技術では、映像信号のレベルを検出する際に、字幕等に起因する高輝度の信号を検出対象から除外する技術を含むものの、現実には高輝度の信号を確実に検出対象から除外することは困難であり、効果的に映像信号を増幅することは難しいという問題がある。また従来の技術では、映像信号の最大レベルに依存して映像信号の増幅率を決定しているので、最大レベルは高いものの高輝度信号の割合が少ない映像信号に対しては、コントラストの改善効果が低いという問題がある。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、字幕又はノイズ等に起因する高輝度の信号を除いた映像信号の特性に合わせて映像信号を増幅することにより、コントラストの改善効果を向上させた映像表示装置を提供することにある。

本発明に係る映像表示装置は、映像信号に基づいた映像を表示する手段と、映像に含まれる各画素の明るさを示す信号を増幅する増幅手段とを備える映像表示装置において、
映像信号に基づいた一画面分の映像の一部又は全部に含まれる画素の明るさの度数分布を取得する度数分布取得手段と、画素の明るさの最大値よりも小さい明るさを示し、所定量の画素の明るさ以上の明るさを示す明るさ代表値を、前記度数分布取得手段が取得した度数分布から所定の方法で計算する代表値計算手段と、該代表値計算手段が計算した明るさ代表値に応じて、前記増幅手段でのゲインを計算するゲイン計算手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る映像表示装置は、前記代表値計算手段は、前記度数分布取得手段が取得した度数分布から、特定の明るさに対応する累積相対度数が１よりも小さい所定値となるような前記特定の明るさを示す明るさ代表値を計算するように構成してあることを特徴とする。

本発明に係る映像表示装置は、前記代表値計算手段は、前記度数分布取得手段が取得した度数分布から、明るさに応じた重みを度数に乗じた重み付き度数の合計に対して特定の明るさ以下に対応する前記重み付き度数の占める割合が、１よりも小さい所定値となるような前記特定の明るさを示す明るさ代表値を計算するように構成してあることを特徴とする。

本発明に係る映像表示装置は、前記度数分布から、明るさの平均値を計算する手段と、該手段が計算した平均値に応じて単調減少する１以下の係数を、計算したゲインに乗じることにより、ゲインを修正する手段とを更に備えることを特徴とする。

本発明に係る映像表示装置は、前記度数分布から、明るさが所定値以上となる度数の割合を計算する手段と、該手段が計算した前記割合に応じて単調減少する１以下の係数を、計算したゲインに乗じることにより、ゲインを修正する手段とを更に備えることを特徴とする。

本発明に係る映像表示装置は、前記度数分布取得手段は、映像信号に基づいた各色の映像について度数分布を取得するように構成してあり、前記代表値計算手段は、各色での明るさ代表値を計算するように構成してあり、前記ゲイン計算手段は、複数の明るさ代表値の内、最大の明るさ代表値に応じてゲインを計算するように構成してあることを特徴とする。

本発明に係る映像表示装置は、前記度数分布取得手段は、映像信号に含まれる輝度信号が示す明るさの度数分布を取得するように構成してあり、映像信号に基づいた各色の一画面分の映像の一部又は全部に含まれる画素の明るさの度数分布を取得する手段と、該手段が取得した各色の度数分布から、明るさに応じた重みを度数に乗じた値を累積した累積値又は累積度数が、最大値よりも小さい所定値となる明るさを示す各色の明るさ代表値を計算する手段と、該手段が計算した複数の明るさ代表値の内で最大の明るさ代表値に応じて単調減少する１以下の係数を、計算したゲインに乗じることにより、ゲインを修正する手段とを更に備えることを特徴とする。

本発明に係る映像表示装置は、映像信号に基づいた一画面分の映像の一部又は全部に含まれる各画素での彩度を計算する手段と、該手段が計算した彩度が所定値以上となる画素数の割合に応じて単調減少する１以下の係数を、計算したゲインに乗じることにより、ゲインを修正する手段とを更に備えることを特徴とする。

本発明に係る映像表示装置は、計算したゲインが１よりも小さい場合に、１以上の所定の値にゲインを修正する手段を更に備えることを特徴とする。

本発明に係る映像表示装置は、計算したゲインを記憶する手段と、該手段が記憶する過去の画面に係るゲインに基づいて、画面間でのゲインの変動を抑制するように、計算したゲインを修正する変動抑制手段とを更に備えることを特徴とする。

本発明に係る映像表示装置は、前記度数分布取得手段が取得した度数分布を記憶する手段と、該手段が記憶する過去の画面に係る度数分布と前記度数分布取得手段が取得した度数分布との差を計算する手段とを更に備え、該手段が計算した差が所定量以上である場合に、前記変動抑制手段の処理を行わないことを特徴とする。

本発明においては、映像信号に基づいた映像を表示する映像表示装置は、映像に含まれる画素の明るさの度数分布を取得し、画素の明るさの最大値よりも小さい明るさで、大部分の画素の明るさ以上の明るさを示す明るさ代表値を計算し、明るさ代表値に応じてゲインを計算し、計算したゲインを用いて、映像の明るさを示す信号を増幅する。

また本発明においては、特定の明るさに対応する累積相対度数が所定値となるような前記特定の明るさを示す明るさ代表値を計算する。特定の明るさに対応する累積相対度数は、画素の合計数に対して特定の明るさ以下の画素数が占める割合であり、所定値として、１よりも小さい値を用いる。

また本発明においては、明るさに応じた重みを度数に乗じた重み付き度数の合計に対して特定の明るさ以下に対応する重み付き度数の占める割合が所定値となるような前記特定の明るさを示す明るさ代表値を計算する。明るさ代表値を求めるための所定値として、１よりも小さい値を用いる。

また本発明においては、映像表示装置は、映像内の明るさの平均値を計算し、平均値が大きいほど小さくなる１以下の修正係数をゲインに乗ずることにより、ゲインを減少させ、明るさが飽和することを防止する。

また本発明においては、映像表示装置は、明るさが所定値以上となる画素の割合を計算し、計算した割合が大きいほど小さくなる１以下の修正係数をゲインに乗ずることにより、ゲインを減少させ、明るさが飽和することを防止する。

また本発明においては、映像表示装置は、ＲＧＢ各色の明るさ代表値を計算し、計算した明るさ代表値の内で最大の明るさ代表値に応じてゲインを計算し、ゲインを用いて映像の明るさを増幅する。

また本発明においては、映像表示装置は、映像信号に含まれる輝度信号に基づいてゲインを計算し、ＲＧＢ各色の明るさ代表値を計算し、計算した明るさ代表値の内で最大の明るさ代表値が大きいほど小さくなる１以下の修正係数をゲインに乗ずることにより、ゲインを減少させ、映像の色強度が飽和することを防止する。

また本発明においては、映像表示装置は、映像に含まれる画素での彩度を計算し、彩度が所定値以上となる画素の割合を示す彩度レベルを取得し、彩度レベルが大きいほど小さくなる１以下の修正係数をゲインに乗ずることにより、ゲインを減少させ、増幅によって映像の色が変化することを防止する。

また本発明においては、映像表示装置は、ゲインを１．０以上の値に保つことにより、映像信号を確実に増幅させる。

また本発明においては、映像表示装置は、フレーム間でのゲインの変動を抑制するようにゲインを修正することにより、映像の明るさの変動を抑制する。

また本発明においては、映像表示装置は、フレーム間での明るさの度数分布の差を計算し、計算した度数分布の差が所定量以上である場合に、フレーム間でのゲインの変動を抑制する処理を禁止することにより、映像の内容が大きく変化するシーンチェンジ時に映像の明るさが大きく変動することを許容する。

本発明にあっては、映像信号に字幕又はノイズ等に起因する高輝度の信号が含まれていたとしても、より低い明るさを示す明るさ代表値に応じて、映像を増幅するためのゲインが計算されるので、一部の高輝度の部分を除いた映像の大部分の明るさを確実に増幅することができ、映像表示装置が映像のコントラストを改善する効果を向上させる。また映像を表示するための光量を下げたとしてもコントラスト感のある高画質の映像が表示されるので、光量を減少させることにより、映像の画質を劣化させることなく映像表示装置の消費電力を削減することが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
図１は、本発明の映像表示装置の内部構成を示すブロック図である。画像表示装置は、図示しないアンテナを用いて放送波を受信し、映像信号に復調するチューナ２１と、図示しない録画装置又はチューナ装置等の外部装置から映像信号を入力される入力部２２とを備えている。映像信号は、同期信号、輝度信号及び色差信号を含んでなり、本発明の映像表示装置は、映像信号に基づいた映像を表示する。なお、画像表示装置は、色差信号ではなくＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）色信号を含む映像信号を入力部２２で入力される形態であってもよい。また画像表示装置は、映像信号としてデジタル信号を扱う形態であってもよく、アナログ信号を扱う形態であってもよい。

映像表示装置は、映像信号に含まれる輝度信号から輝度の度数分布を取得する処理を行う度数分布取得部１２、マトリクス演算により映像信号からＲＧＢ各色の色信号を生成するマトリクス回路１３，１８、及び彩度レベル取得部１５を備えている。チューナ２１又は入力部２２からの映像信号は、度数分布取得部１２、マトリクス回路１３，１８及び彩度レベル取得部１５へ入力される。またマトリクス回路１３には、ＲＧＢ各色の色信号から各色の色強度の度数分布を取得する度数分布取得部１４が接続されている。

また映像表示装置は、映像信号を増幅するためのゲインを計算するゲイン計算部１１と、映像信号を増幅する増幅回路（増幅手段）１６とを備えている。ゲイン計算部１１は、度数分布取得部１２、度数分布取得部１４及び彩度レベル取得部１５に接続されており、各部から入力されたデータに基づいてゲインを計算する。増幅回路１６は、ゲイン計算部１１及びマトリクス回路１８に接続されており、ゲイン計算部１１が計算したゲインに従って、マトリクス回路１８からのＲＧＢ各色の色信号を増幅する。また増幅回路１６には、増幅されたＲＧＢ各色の色信号のガンマ補正を行うガンマ補正部１７が接続されている。

また映像表示装置は、液晶パネル３と、光源４と、液晶パネル３を駆動させる駆動回路３１とを備えている。光源４は、冷陰極管又は発光ダイオード等でなり、液晶パネル３のバックライトである。駆動回路３１は、ガンマ補正部１７に接続されており、ガンマ補正部１７からのＲＧＢ各色の色信号に基づいて液晶パネル３を駆動させる。光源４が点灯し、ＲＧＢ各色の信号に基づいて液晶パネル３が駆動されることにより、映像信号に基づいた映像が表示される。

光源４には、光源４を点灯させる点灯回路４１が接続され、点灯回路４１には光源４の出力制御回路４２が接続されている。また出力制御回路４２には、外部の明るさを測定する照度センサ４３が接続されている。出力制御回路４２は、照度センサ４３が測定した外部の明るさに応じて点灯回路４１を制御し、光源４の出力を制御する処理を行う。具体的には、出力制御回路４２は、外部が暗い場合には光源４の出力を小さくし、外部がより明るい場合に光源４の出力をより大きくする処理を行う。

次に、本発明の像表示装置が実行する処理の詳細を説明する。度数分布取得部１２は、映像信号に含まれる輝度信号から、映像信号に基づいた一フレーム分の映像に含まれる各画素での輝度の度数分布を取得する。一フレーム分の映像は、一画面分の映像に相当する。例えば、一フレーム分の映像が１０００×２０００の画素で構成され、各画素の輝度が１６〜２３５の何れかの数値で表される場合、度数分布は、１０００×２０００の画素の中に輝度が１６〜２３５の夫々の値になっている画素がいくつあるかを表す。

図２は、度数分布を図で表したヒストグラムの例を示す特性図である。図中の横軸は、輝度の値を示し、１６〜２３５又は０〜２５５等の範囲の数値となる。図中の縦軸は、度数を示し、輝度が夫々の値になっている画素の個数に対応する。度数分布取得部１２は、一フレーム分の映像全体から度数分布を取得してもよく、一フレーム分の映像の一部から度数分布を取得してもよい。例えば、度数分布取得部１２は、一フレーム分の映像からランダムに、又は所定のルールで画素をサンプリングし、サンプリングした画素での輝度の度数分布を所得してもよい。また度数分布取得部１２は、一フレーム分の映像から、黒枠の部分及び字幕が表示される部分等の所定の部分を除外した映像に対応する度数分布を取得してもよく、また映像の中央部分等、映像中の所定部分に対応する度数分布を取得してもよい。また度数分布取得部１２は、一フレーム分の映像信号から直接に度数分布を取得してもよく、一フィールド分の映像信号から夫々に度数分布を取得し、二フィールド分の度数分布を加算することによって、一フレーム分の映像における輝度の度数分布を取得してもよい。映像信号によっては、取得した度数分布には、１６〜２３５の輝度の設定範囲内に収まらない輝度の値、例えば２５５の値が含まれることがある。

度数分布取得部１２は、次に、取得した度数分布から、各輝度に対応する累積相対度数を計算し、計算した累積相対度数が所定値となる輝度の値である輝度代表値（明るさ代表値）を取得する。相対度数は、度数の合計に対する各輝度の度数の比率であり、累積相対度数は、各輝度以下の輝度に対応する相対度数を累積した数値である。図３は、輝度代表値の例を示した特性図であり、図３（ａ）はヒストグラム中に輝度代表値を示し、図３（ｂ）は累積相対度数分布図を示す。図３（ｂ）の縦軸は累積相対度数を示し、全画素数に対して、輝度が夫々の値以下となっている画素数が占める割合を示す。累積相対度数分布図では、累積相対度数は輝度に応じて単調増加し、最終的に１となる。度数分布取得部１２は、累積相対度数の値が所定値となる輝度の値を求め、求めた輝度の値を輝度代表値とする。ここで、度数分布取得部１２は、最大値の１よりも若干小さい値である０．９８等の値を所定値とする。図３（ａ）に示すように、輝度代表値は、その値以下でのヒストグラムの面積が、全体の９８％等になるような輝度の値となる。なお、所定値としては、０．９５又は０．９９等、最大値の１よりも若干小さい値であればよく、０．９以上の値であることが望ましい。度数分布取得部１２は、所定値を予め記憶しておき、記憶している所定値を用いて輝度代表値を取得する処理を行う。１よりも若干小さい値を所定値として輝度代表値を求めることにより、求めた輝度代表値は、映像に含まれる画素の輝度の最大値よりも小さい値となり、また、輝度が最大値に近い高輝度になる少量の画素を除いた大多数の画素の輝度以上の値となる。輝度が最大値に近い高輝度になる少量の画素は、ノイズ又は字幕等に対応する画素である可能性が高いので、輝度代表値は、映像信号に基づいた一フレーム分の映像における輝度の実質的な最大値となる。

なお、度数分布取得部１２は、累積相対度数から輝度代表値を取得するのではなく、度数を累積した累積度数から輝度代表値を取得する処理を行ってもよい。この場合は、累積度数の最大値は、輝度の度数分布を取得するためにサンプリングした画素の総数となる。この場合でも、度数分布取得部１２は、画素の総数の９８％の値等、最大値よりも小さい所定値を記憶しておき、累積度数の値が所定値となる輝度の値を求め、求めた輝度の値を輝度代表値とする。

また度数分布取得部１２は、累積度数から輝度代表値を取得するのではなく、輝度に応じた重みを度数に乗じた重み付き度数を計算し、重み付き度数の合計値に対する、ある輝度以下に対応する重み付き度数の積算値が占める割合から、輝度代表値を取得してもよい。例えば、度数分布取得部１２は、輝度の値に従って単調増加する重み値を各輝度に対応する度数に乗じた重み付き度数を計算し、各輝度以下に対応する重み付き度数を積算した積算値を計算し、各輝度以下に対応する前記積算値を重み付き度数の合計値で除算し、除算した結果が１より小さい所定値となる輝度の値を取得することにより、輝度代表値を求める処理を行う。

更に度数分布取得部１２は、映像信号が表す一フレーム分の映像における輝度の平均値を計算する。例えば、度数分布取得部１２は、輝度の値に度数を乗じた値を全ての輝度の値に亘って積算し、積算した値を度数の合計値で除することにより、輝度の平均値を計算する。図４は、輝度の平均値の例を示す特性図であり、ヒストグラム中に輝度の平均値を示している。通常、輝度の平均値は、輝度代表値よりも小さい値となる。

なお、度数分布取得部１２は、輝度の平均値を計算するのではなく、度数分布から、所定の基準値以上の輝度に対応する度数が度数の合計に対して占める割合である高輝度割合を計算する形態であってもよい。基準値としては、輝度の設定範囲が１６〜２３５の場合に基準値＝２００とする等、高輝度を示す値ではあるものの、輝度の上限値よりは若干小さい値を採用する。高輝度割合は、ヒストグラムにおいて輝度が所定の基準値以上となる高輝度の領域の面積がヒストグラム全体の面積に対して占める割合である。図５は、高輝度の領域の例を示す特性図である。高輝度割合は、一フレーム分の映像に含まれる画素の内で高輝度の画素が占める割合に対応する。度数分布取得部１２は、予め所定の基準値を記憶しており、基準値以上の輝度に対応する度数を積算し、積算した度数を度数の合計値で除することにより、高輝度割合を計算する。

度数分布取得部１２は、以上の処理で取得した度数分布、輝度代表値、並びに輝度の平均値又は高輝度割合をゲイン計算部１１へ入力する。

マトリクス回路１３は、マトリクス演算により、映像信号に含まれる輝度信号及び色差信号からＲＧＢ各色の色信号を生成する処理を行う。例えば、輝度信号の強度をＹとし、色差信号の強度をＰｂ及びＰｒとし、色信号の強度を夫々ＲＧＢとすると、マトリクス回路１３は、下記（１）式のマトリクス演算を行うことにより、ＲＧＢを計算する。
Ｒ＝Ｙ ＋１．４０２Ｐｒ
Ｇ＝Ｙ−０．３４４Ｐｂ−０．７１４Ｐｒ …（１）
Ｂ＝Ｙ＋１．７７２Ｐｂ
マトリクス回路１３は、上記の如きマトリクス演算を行うための所定のマトリクスを予め記憶しておき、輝度信号及び色差信号に対してマトリクス演算を実行することにより、ＲＧＢ各色の色信号を計算する。なお、上記に示したマトリクス演算は一例であり、マトリクス回路１３は、その他のマトリクス演算により色信号を生成する処理を行ってもよい。各色の色信号は、各色の明るさである色強度を示す。マトリクス回路１３は、生成したＲＧＢ各色の色信号を、度数分布取得部１４へ入力する。

度数分布取得部１４は、マトリクス回路１３から入力された色信号から、映像信号に基づいた各色の一フレーム分の映像に含まれる画素の色強度の度数分布を取得する。一フレーム分の映像に含まれる各画素についてＲＧＢの各色信号が得られているので、度数分布取得部１４は、度数分布取得部１２が輝度の度数分布を取得した処理と同様の処理を実行することによって、ＲＧＢ各色について、色強度の度数分布を取得する。

度数分布取得部１４は、次に、各色について取得した度数分布から、各色での累積相対度数を計算し、計算した累積相対度数が所定値となる色強度の値である色強度代表値（明るさ代表値）を取得する。図６は、色強度代表値の例を示した特性図であり、ＲＧＢ各色での色強度の度数分布を表すヒストグラム中に色強度代表値を示している。度数分布取得部１４は、ＲＧＢ各色について、累積相対度数の値が所定値となる色強度の値を求め、求めた色強度の値を輝度代表値とする。ここで、度数分布取得部１４は、累積相対度数の最終的な値である１よりも若干小さい値である０．９８等の値を所定値とする。図６に示すように、色強度代表値は、その値以下でのヒストグラムの面積が、全体の９８％等になるような色強度の値となる。一般的に、ＲＧＢ各色の度数分布は互いに異なり、色強度代表値の値も互いに異なる。図６には、Ｂの色強度代表値が他の色よりも大きくなっている例を示している。

なお、所定値としては、０．９５又は０．９９等、１よりも若干小さい値であればよく、０．９以上の値であることが望ましい。度数分布取得部１４は、所定値を予め記憶しておき、記憶している所定値を用いて色強度代表値を取得する処理を行う。また度数分布取得部１４が使用する所定値は、度数分布取得部１２が輝度代表値を求めるために使用する所定値と異なっていてもよい。またＲＧＢ各色の色強度代表値を求めるために使用する所定値は、色によって異なっていてもよい。また度数分布取得部１４は、累積相対度数から色強度代表値を取得するのではなく、度数を累積した累積度数から色強度代表値を取得する処理を行ってもよい。また度数分布取得部１４は、累積度数から色強度代表値を取得するのではなく、各色の色強度に応じた重みを度数に乗じた重み付き度数を計算し、重み付き度数の合計値に対する、ある色強度以下に対応する重み付き度数の積算値が占める割合から、輝度代表値を取得してもよい。度数分布取得部１４は、以上の処理で取得したＲＧＢ各色の色強度代表値をゲイン計算部１１へ入力する。

彩度レベル取得部１５は、映像信号から、映像信号に基づいた一フレーム分の映像に含まれる各画素での彩度を計算する。彩度は、色の鮮やかさを示し、値が大きくなるほど色が鮮やかとなり、値が小さくなるほど灰色に近くなる。ＲＧＢの各色強度の内、一色の色強度が他の二色に比べて突出して大きい場合、及び二色の色強度が残りの一色に比べて突出して大きい場合に、彩度の値が大きくなる。彩度レベル取得部１５は、所定の演算式を予め記憶しており、映像信号に含まれる輝度信号及び色差信号を演算式に代入して計算することにより、各画素での彩度を計算する。なお、彩度レベル取得部１５は、マトリクス回路１３が生成したＲＧＢ各色の色信号を入力され、ＲＧＢ各色の色強度から彩度を計算する構成であってもよい。

彩度レベル取得部１５は、次に、映像信号に基づいた一フレーム分の映像に含まれる画素の内、計算した彩度が所定値以上となる画素の割合を示す彩度レベルを取得する。彩度レベル取得部１５は、予め所定値を記憶しており、計算した彩度と所定値とを比較し、彩度が所定値以上となる画素をカウントし、全体の画素数に対するカウントした画素数の割合を計算することにより、彩度レベルを取得する。なお、彩度レベル取得部１５は、一フレーム分の映像全体から彩度レベルを取得してもよく、一フレーム分の映像の一部から彩度レベルを取得してもよい。例えば、彩度レベル取得部１５は、一フレーム分の映像から画素をサンプリングし、サンプリングした画素から彩度レベルを取得してもよい。また彩度レベル取得部１５は、一フレーム分の映像から所定の部分を除外した映像に対応する彩度レベルを取得してもよく、また映像中の所定部分に対応する彩度レベルを取得してもよい。度数分布取得部１４は、以上の処理で取得した彩度レベルをゲイン計算部１１へ入力する。

図７は、ゲイン計算部１１が実行する処理の手順を示すフローチャートである。ゲイン計算部１１は、度数分布取得部１２、度数分布取得部１４及び彩度レベル取得部１５からデータの入力を受け付ける（Ｓ１）。即ち、ゲイン計算部１１は、度数分布取得部１２から、度数分布、輝度代表値、並びに輝度の平均値又は高輝度割合を入力され、度数分布取得部１４から、ＲＧＢ各色の色強度代表値を入力され、彩度レベル取得部１５から彩度レベルを入力される。ゲイン計算部１１は、次に、入力された度数分布を記憶し（Ｓ２）、入力された輝度代表値に応じて、輝度代表値が小さいほど大きくなるゲインを計算する（Ｓ３）。

ステップＳ３では、例えば、輝度代表値を所定の目標値にまで増幅できるようにゲインを計算する。この場合、ゲイン計算部１１は、ステップＳ３で計算するゲインをＧ₁ として、下記の（２）式によりゲインＧ₁ を計算する。
Ｇ₁ ＝（目標値／輝度代表値） …（２）
目標値としては、輝度の上限値等を用いればよい。例えば、輝度の設定範囲が１６〜２３５の場合に目標値＝２３５、輝度の設定範囲が０〜２５５の場合に目標値＝２５５等とすればよい。また白の飽和を感じさせないために、輝度代表値が大きい場合のゲインが大き過ぎないようにしてもよい。この場合は、ゲイン計算部１１は、例えば、下記の（３）式によりゲインＧ₁ を計算する。
Ｇ₁ ＝（目標値／輝度代表値）^3/2 ／２＋０．５ …（３）
（２）式及び（３）式によれば、輝度代表値が目標値以下の場合にゲインＧ₁ は１以上となり、輝度代表値が目標値より大きい場合にゲインＧ₁ は１未満となる。このように、ゲイン計算部１１は、輝度代表値が大きすぎる場合にゲインを１未満の値に計算することもできる。（２）式及び（３）式は例であり、ゲイン計算部１１は、輝度代表値が目標値以下の場合に１以上、輝度代表値が目標値より大きい場合に１未満であり、輝度代表値に対して単調減少する関数であれば、その他の関数を用いてもよい。ゲイン計算部１１は、以上のような、輝度代表値に対して単調減少する関数の演算式を予め記憶しており、ステップＳ３では、入力された輝度代表値を演算式に代入して計算することにより、ゲインを計算する。また輝度代表値が小さい場合にゲインが大きくなり過ぎないように、ゲイン計算部１１は、輝度代表値がある程度小さい場合にゲインを一定の値に定める処理を行ってもよい。

なお、ゲイン計算部１１は、ステップＳ３で、演算式を用いるのではなく、変換テーブルを参照することによってゲインを取得する形態であってもよい。図８は、変換テーブルの例を示す概念図である。輝度代表値とゲインの値とが１対１に対応しており、ゲインの値は、１．０以上であり、輝度代表値に対して単調減少している。この形態の場合は、ゲイン計算部１１は、図８に示す如き変換テーブルを予め記憶しておき、ステップＳ３では、入力された輝度代表値に対応するゲインを変換テーブルから抽出することにより、ゲインを取得する処理を行う。また図８に示す例ではゲインの最小値は１．０となっているが、これに限るものではなく、変換テーブルでは、輝度の設定範囲を超えるような輝度代表値の極端に大きい値に対して、１未満のゲインの値を対応させてもよい。

ゲイン計算部１１は、次に、輝度に基づいたゲイン修正処理を行う（Ｓ４）。図９は、ステップＳ４における輝度に基づいたゲイン修正処理の手順の第１の例を示すフローチャートである。ゲイン計算部１１は、入力された輝度の平均値が所定の閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ４０１）。閾値としては、輝度の設定範囲が１６〜２３５の場合に閾値＝２００とする等、高輝度を示す値ではあるものの、輝度の上限値よりは小さい値を採用する。ゲイン計算部１１は、予め所定の閾値を記憶しておき、ステップＳ４０１で輝度の平均値と閾値とを比較する。

輝度の平均値が閾値以上である場合は（Ｓ４０１：ＹＥＳ）、ゲイン計算部１１は、輝度の平均値に応じてゲインを小さく修正するための修正係数を計算する（Ｓ４０２）。ステップＳ４０２では、輝度の平均値が大きいほど修正係数が小さくなるように、ゲイン計算部１１は、例えば、ステップＳ４での修正係数をＣ₁ として、以下の（４）式により修正係数Ｃ₁ を計算する。
Ｃ₁ ＝（閾値／輝度の平均値） …（４）
（４）式は例であり、ゲイン計算部１１は、輝度の平均値が閾値以上の場合に１．０以下となり、輝度の平均値に対して単調減少する関数であれば、その他の関数を用いてもよい。ゲイン計算部１１は、以上のような、輝度の平均値が閾値以上の場合に１．０以下となり、輝度の平均値に対して単調減少する関数の演算式を予め記憶しており、ステップＳ４０２では、入力された輝度の平均値を演算式に代入して計算することにより、修正係数を計算する。

ゲイン計算部１１は、次に、計算した修正係数をゲインに乗じることにより、ゲインを修正する（Ｓ４０３）。ステップＳ４で修正されたゲインをＧ₂ とすると、ステップＳ４０３の処理により、Ｇ₂ ＝Ｃ₁ ×Ｇ₁ となり、ゲインは小さく修正される。ステップＳ４０３が終了した場合、又はステップＳ４０１で輝度の平均値が閾値より小さい場合は（Ｓ４０１：ＮＯ）、ゲイン計算部１１は、輝度に基づいたゲイン修正処理を終了し、処理をメインへ戻す。即ち、ステップＳ４０１で輝度の平均値が閾値より小さい場合は、Ｇ₂ ＝Ｇ₁ となる。

なお、ゲイン計算部１１は、演算式ではなく、輝度の平均値と修正係数の値とを１対１対応させた変換テーブルを予め記憶しておき、ステップＳ４０２では、入力された輝度の平均値に対応する修正係数を変換テーブルから抽出することにより、修正係数を取得する処理を行う形態であってもよい。この形態の場合は、ゲイン計算部１１は、ステップＳ４０１の処理を省略してもよい。

またゲイン計算部１１が度数分布取得部１２から輝度の平均値ではなく高輝度割合を入力される形態である場合は、ゲイン計算部１１は、ステップＳ４として、高輝度割合を用いてゲインを修正する処理を行う。図１０は、ステップＳ４における輝度に基づいたゲイン修正処理の手順の第２の例を示すフローチャートである。ゲイン計算部１１は、入力された高輝度割合が所定の閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ４１１）。閾値としては、０．５又は０．７等の値を採用する。ゲイン計算部１１は、予め所定の閾値を記憶しておき、ステップＳ４１１で高輝度割合と閾値とを比較する。

高輝度割合が閾値以上である場合は（Ｓ４１１：ＹＥＳ）、ゲイン計算部１１は、高輝度割合に応じてゲインを小さく修正するための修正係数を計算する（Ｓ４１２）。ステップＳ４１２では、高輝度割合が大きいほど修正係数が小さくなるように、ゲイン計算部１１は、例えば以下の（５）式により修正係数Ｃ₁ を計算する。
Ｃ₁ ＝（閾値／高輝度割合） …（５）
また例えば、以下の（６）式を用いてもよい。
Ｃ₁ ＝１−（高輝度割合） …（６）
（５）式及び（６）式は例であり、ゲイン計算部１１は、高輝度割合が閾値以上の場合に１．０以下となり、高輝度割合に対して単調減少する関数であれば、その他の関数を用いてもよい。ゲイン計算部１１は、以上のような、高輝度割合が閾値以上の場合に１．０以下となり、高輝度割合に対して単調減少する関数の演算式を予め記憶しており、ステップＳ４１２では、入力された高輝度割合を演算式に代入して計算することにより、修正係数を計算する。

ゲイン計算部１１は、次に、計算した修正係数をゲインに乗じることにより、ゲインを修正する（Ｓ４１３）。ステップＳ４１３の処理により、Ｇ₂ ＝Ｃ₁ ×Ｇ₁ となり、ゲインは小さく修正される。ステップＳ４１３が終了した場合、又はステップＳ４１１で高輝度割合が閾値より小さい場合は（Ｓ４１１：ＮＯ）、ゲイン計算部１１は、輝度に基づいたゲイン修正処理を終了し、処理をメインへ戻す。即ち、ステップＳ４１１で高輝度割合が閾値より小さい場合は、Ｇ₂ ＝Ｇ₁ となる。

なお、ゲイン計算部１１は、演算式ではなく、高輝度割合と修正係数の値とを１対１対応させた変換テーブルを予め記憶しておき、ステップＳ４１２では、入力された高輝度割合に対応する修正係数を変換テーブルから抽出することにより、修正係数を取得する処理を行う形態であってもよい。この形態の場合は、ゲイン計算部１１は、ステップＳ４１１の処理を省略してもよい。

ゲイン計算部１１は、ステップＳ４が終了した後、色信号に基づいたゲイン修正処理を行う（Ｓ５）。図１１は、ステップＳ５における色信号に基づいたゲイン修正処理の手順の第１の例を示すフローチャートである。ゲイン計算部１１は、入力されたＲＧＢ各色の色強度代表値の内、最大の色強度代表値が所定の閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ５０１）。閾値としては、色強度の設定範囲が１６〜２３５の場合に閾値＝２００とする等、高い色強度を示す値ではあるものの、色強度の上限値よりは小さい値を採用する。ゲイン計算部１１は、予め所定の閾値を記憶しておき、ステップＳ５０１で最大の色強度代表値と閾値とを比較する。

最大の色強度代表値が閾値以上である場合は（Ｓ５０１：ＹＥＳ）、ゲイン計算部１１は、輝度に基づいて計算したゲインを破棄し、最大の色強度代表値に応じて、色強度代表値が小さいほど大きくなる新たなゲインを計算する（Ｓ５０２）。

ステップＳ５０２では、例えば、最大の色強度代表値を所定の目標値にまで増幅できるようにゲインを計算する。この場合、ゲイン計算部１１は、ステップＳ５で計算するゲインをＧ₃ として、下記の（７）式によりゲインＧ₃ を計算する。
Ｇ₃ ＝（目標値／最大の色強度代表値） …（７）
目標値としては、色強度の上限値等を用いればよい。例えば、色強度の設定範囲が１６〜２３５の場合に目標値＝２３５、色強度の設定範囲が０〜２５５の場合に目標値＝２５５等とすればよい。（７）式によれば、最大の色強度代表値が目標値以下の場合にゲインＧ₃ は１以上となり、最大の色強度代表値が目標値より大きい場合にゲインＧ₃ は１未満となる。このように、ゲイン計算部１１は、最大の色強度代表値が大きすぎる場合にゲインを１未満の値に計算することもできる。なお、（７）式は一例であり、ゲイン計算部１１は、最大の色強度代表値が目標値以下の場合に１以上、最大の色強度代表値が目標値より大きい場合に１未満であり、最大の色強度代表値に対して単調減少する関数であれば、その他の関数を用いてもよい。ゲイン計算部１１は、以上のような、最大の色強度代表値に対して単調減少する関数の演算式を予め記憶しており、ステップＳ５０２では、入力された最大の色強度代表値を演算式に代入して計算することにより、ゲインを計算する。

なお、ゲイン計算部１１は、ステップＳ５０２で、演算式を用いるのではなく、変換テーブルを参照することによってゲインを取得する形態であってもよい。この形態の場合は、ゲイン計算部１１は、色強度代表値とゲインの値とを１対１対応させた変換テーブルを予め記憶しておき、ステップＳ５０２では、入力された最大の色強度代表値に対応するゲインを変換テーブルから抽出することにより、ゲインを取得する処理を行う。

ステップＳ５０２が終了した場合、又はステップＳ５０１で最大の色強度代表値が閾値より小さい場合は（Ｓ５０１：ＮＯ）、ゲイン計算部１１は、色信号に基づいたゲイン修正処理を終了し、処理をメインへ戻す。即ち、ステップＳ５０１で最大の色強度代表値が閾値より小さい場合は、Ｇ₃ ＝Ｇ₂ となる。

なお、ゲイン計算部１１は、輝度に基づいて計算したゲインを破棄して最大の色強度代表値に応じた新たなゲインを計算するのではなく、輝度に基づいて計算したゲインを最大の色強度代表値に応じて修正する処理を行う形態であってもよい。この形態の場合は、ゲイン計算部１１は、色強度代表値を用いてゲインを修正する処理を行う。

図１２は、ステップＳ５における色信号に基づいたゲイン修正処理の手順の第２の例を示すフローチャートである。ゲイン計算部１１は、入力されたＲＧＢ各色の色強度代表値の内、最大の色強度代表値が所定の閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ５１１）。ゲイン計算部１１は、予め所定の閾値を記憶しておき、ステップＳ５１１で最大の色強度代表値と閾値とを比較する。

最大の色強度代表値が閾値以上である場合は（Ｓ５１１：ＹＥＳ）、ゲイン計算部１１は、最大の色強度代表値に応じてゲインを小さく修正するための修正係数を計算する（Ｓ５１２）。ステップＳ５１２では、最大の色強度代表値が大きいほど修正係数が小さくなるように、ゲイン計算部１１は、例えば、ステップＳ５での修正係数をＣ₂ として、以下の（８）式により修正係数Ｃ₂ を計算する。
Ｃ₂ ＝（閾値／最大の色強度代表値） …（８）
また例えば、以下の（９）式を用いてもよい。
Ｃ₂ ＝２−（最大の色強度代表値／閾値） …（９）
（８）式及び（９）式は例であり、ゲイン計算部１１は、最大の色強度代表値が閾値以上の場合に１．０以下となり、色強度代表値に対して単調減少する関数であれば、その他の関数を用いてもよい。ゲイン計算部１１は、以上のような、最大の色強度代表値が閾値以上の場合に１．０以下となり、色強度代表値に対して単調減少する関数の演算式を予め記憶しており、ステップＳ５１２では、入力された最大の色強度代表値を演算式に代入して計算することにより、修正係数を計算する。

ゲイン計算部１１は、次に、計算した修正係数をゲインに乗じることにより、ゲインを修正する（Ｓ５１３）。ステップＳ５で修正されたゲインをＧ₃ として、ステップＳ５１３の処理により、Ｇ₃ ＝Ｃ₂ ×Ｇ₂ となり、ゲインは小さく修正される。ステップＳ５１３が終了した場合、又はステップＳ５１１で最大の色強度代表値が閾値より小さい場合は（Ｓ５１１：ＮＯ）、ゲイン計算部１１は、色信号に基づいたゲイン修正処理を終了し、処理をメインへ戻す。即ち、ステップＳ５１１で最大の色強度代表値が閾値より小さい場合は、Ｇ₃ ＝Ｇ₂ となる。

なお、ゲイン計算部１１は、演算式ではなく、最大の色強度代表値と修正係数の値とを１対１対応させた変換テーブルを予め記憶しておき、ステップＳ５１２では、入力された最大の色強度代表値に対応する修正係数を変換テーブルから抽出することにより、修正係数を取得する処理を行う形態であってもよい。この形態の場合は、ゲイン計算部１１は、ステップＳ５１１の処理を省略してもよい。

ゲイン計算部１１は、ステップＳ５が終了した後、ゲイン計算部１１は、彩度レベル取得部１５から入力された彩度レベルが所定の閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ６）。閾値としては、０．３又は０．４等の値を採用する。ゲイン計算部１１は、予め所定の閾値を記憶しておき、ステップＳ６で彩度レベルと閾値とを比較する。

彩度レベルが閾値以上である場合は（Ｓ６：ＹＥＳ）、ゲイン計算部１１は、彩度レベルに応じてゲインを小さく修正するための修正係数を計算する（Ｓ７）。ステップＳ７では、彩度レベルが大きいほど修正係数が小さくなるように、ゲイン計算部１１は、例えば、ステップＳ５での修正係数をＣ₃ として、以下の（１０）式により修正係数Ｃ₃ を計算する。
Ｃ₃ ＝１−（彩度レベル） …（１０）
（１０）式は一例であり、ゲイン計算部１１は、０以上１以下の彩度レベルに対して１．０以下であり、彩度レベルに対して単調減少する関数であれば、その他の関数を用いてもよい。ゲイン計算部１１は、以上のような、０以上１以下の彩度レベルに対して１．０以下であり、彩度レベルに対して単調減少する関数の演算式を予め記憶しており、ステップＳ７では、入力された高輝度割合を演算式に代入して計算することにより、修正係数を計算する。なお、ゲイン計算部１１は、演算式ではなく、彩度レベルと修正係数の値とを１対１対応させた変換テーブルを予め記憶しておき、ステップＳ７では、入力された彩度レベルに対応する修正係数を変換テーブルから抽出することにより、修正係数を取得する処理を行う形態であってもよい。この形態の場合は、ゲイン計算部１１は、ステップＳ６の処理を省略してもよい。

ゲイン計算部１１は、次に、計算した修正係数をゲインに乗じることにより、ゲインを修正する（Ｓ８）。ステップＳ６〜Ｓ８の処理で修正されたゲインをＧ₄ とすると、ステップＳ８の処理により、Ｇ₄ ＝Ｃ₃ ×Ｇ₃ となり、ゲインは小さく修正される。ステップＳ８が終了した場合、又はステップＳ６で彩度レベルが閾値より小さい場合は（Ｓ６：ＮＯ）、ゲイン計算部１１は、処理を後述のステップＳ９へ進める。即ち、ステップＳ６で彩度レベルが閾値より小さい場合は、Ｇ₄ ＝Ｇ₃ となる。

ゲイン計算部１１は、次に、輝度代表値が予め定められた所定値以下であるか否かを判定する（Ｓ９）。所定値としては、輝度の設定範囲が１６〜２３５の場合に所定値＝２３５とする等、輝度の上限値を用いればよい。なお、輝度の設定範囲を超えた輝度の値に対応する度数が度数分布にある程度の量含まれていることを示す値であれば、所定値は、輝度の上限値より大きい値又は輝度の上限値未満の値であってもよい。ゲイン計算部１１は、以上のような所定値を予め記憶しておき、ステップＳ９で輝度代表値と所定値とを比較する。なお、ステップＳ９では、輝度代表値ではなく、最大の色強度代表値又は輝度の平均値が所定値以下であるか否かを判定する処理を行ってもよい。

ステップＳ９で輝度代表値が所定値以下である場合は（Ｓ９：ＹＥＳ）、ゲイン計算部１１は、ゲインが１．０より小さいか否かを判定する（Ｓ１０）。ゲインが１．０より小さい場合は（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ゲイン計算部１１は、ゲインを１．０にする（Ｓ１１）。ステップＳ９〜Ｓ１１の処理で修正されたゲインをＧ₅ とすると、ステップＳ１１の処理により、Ｇ₅ ＝１．０となる。なお、ゲイン計算部１１は、ゲインを１．０を超えた所定の値にする形態であってもよい。ステップＳ１１が終了した場合、ステップＳ１０でゲインが１．０以上である場合（Ｓ１０：ＮＯ）、又はステップＳ９で輝度代表値が所定値より大きい場合は（Ｓ９：ＮＯ）、ゲイン計算部１１は、処理を後述のステップＳ１２へ進める。即ち、ステップＳ１０でゲインが１．０以上である場合、又はステップＳ９で輝度代表値が所定値より大きい場合は、Ｇ₅ ＝Ｇ₄ となる。

ゲイン計算部１１は、次に、入力された度数分布と、記憶している前フレームでの度数分布との差を計算する（Ｓ１２）。ステップＳ１２では、ゲイン計算部１１は、各輝度に対応する現フレームの度数分布での度数と前フレームの度数分布での度数との差分を計算し、計算した差分の２乗を全ての輝度の値に亘って積算することによる、度数の差分の２乗和であるフレーム間の度数分布の差を計算する。ゲイン計算部１１は、次に、計算したフレーム間の度数分布の差が所定量以上であるか否かを判定する（Ｓ１３）。ゲイン計算部１１は、予め所定量を記憶しておき、ステップＳ１３では、計算したフレーム間の度数分布の差と所定値とを比較する。

フレーム間の度数分布の差が所定量よりも小さい場合は（Ｓ１３：ＮＯ）、ゲイン計算部１１は、記憶している過去のフレームに係るゲインに基づいてゲインの変動を抑制するようにゲインを修正する変動抑制処理を行う（Ｓ１４）。ステップＳ１４では、ゲイン計算部１１は、例えば、ステップＳ１２〜Ｓ１４の処理で修正されたゲインをＧ₆ 、過去のフレームに係るゲインを順にＧ_-1，Ｇ_-2，…とし、下記の（１１）式によりゲインを計算する。
Ｇ₆ ＝ａ₀Ｇ₅ ＋ａ_-1Ｇ_-1＋ａ_-2Ｇ_-2＋… …（１１）
ここで、ａ₀ ，ａ_-1，ａ_-2，…は正の実数であり、ａ₀ ≧ａ_-1≧ａ_-2≧…かつａ₀ ＋ａ_-1＋ａ_-2＋…＝１とする。簡単な例としては、ａ₀ ＝ａ_-1＝１／２とした下記の（１２）式を用いてもよい。
Ｇ₆ ＝（Ｇ₅ ＋Ｇ_-1）／２ …（１２）
（１１）式及び（１２）式は例であり、ゲイン計算部１１は、ゲインの変動を抑制できる関数であれば、その他の関数を用いてもよい。ゲイン計算部１１は、以上のような、ゲインの変動を抑制するような計算式を予め記憶しており、ステップＳ１４では、得られたゲイン、及び記憶している過去のフレームに係るゲインを計算式に代入してゲインを計算することにより、ゲインを修正する。

なお、ゲイン計算部１１は、その他の方法を用いてステップＳ１４の変動抑制処理を行ってもよい。例えば、ゲイン計算部１１は、取得したゲインと前フレームに係るゲインとの差分に応じた修正係数を計算し、計算した修正係数をゲインに乗ずることによってゲインを修正する処理を行ってもよい。また例えば、ゲイン計算部１１は、取得したゲインと前フレームに係るゲインとの差分の絶対値が所定量を超える場合に、差分が所定値となるようにゲインを修正する処理を行ってもよい。

ステップＳ１４が終了した後、又はステップＳ１３でフレーム間の度数分布の差が所定量以上である場合は（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ゲイン計算部１１は、処理を後述のステップＳ１５へ進める。即ち、ステップＳ１３でフレーム間の度数分布の差が所定量以上である場合は、Ｇ₆ ＝Ｇ₅ となる。このように、ゲイン計算部１１は、フレーム間の度数分布の差が所定量以上である場合には、ゲインの変動を抑制するステップＳ１４の変動抑制処理を行わない。ゲイン計算部１１は、次に、計算したゲインを記憶する（Ｓ１５）。ステップＳ１５では、ゲインＧ₆ が記憶される。なお、ゲイン計算部１１は、ステップＳ１３でフレーム間の度数分布の差が所定量以上である場合に、記憶しているゲインをクリアする処理を行ってもよい。ゲイン計算部１１は、次に、計算したゲインを増幅回路１６へ入力し（Ｓ１６）、処理を終了する。

マトリクス回路１８は、マトリクス回路１３と同様の処理を実行することにより、映像信号に含まれる輝度信号及び色差信号からＲＧＢ各色の色信号を生成する処理を行い、生成したＲＧＢ各色の色信号を、増幅回路１６へ入力する。増幅回路１６は、マトリクス回路１８からＲＧＢ各色の色信号を入力され、ゲイン計算部１１からゲインを入力され、ＲＧＢ各色の色信号にゲインを乗じることにより、ＲＧＢ各色の色信号を増幅する。増幅回路１６は、次に、増幅したＲＧＢ各色の色信号をガンマ補正部１７へ入力する。ガンマ補正部１７は、増幅回路１６から入力されたＲＧＢ各色の色信号に対してガンマ補正を行い、ガンマ補正後のＲＧＢ各色の色信号を駆動回路３１へ入力する。駆動回路３１は、ガンマ補正部１７から入力されたＲＧＢ各色の色信号に従って、液晶パネル３を駆動させる。以上の処理を実行することにより、本発明の映像表示装置は、映像信号が表す一フレーム分の映像を表示する。映像表示装置の各構成部分は、一フレーム分の映像信号を取得する都度、以上の処理を繰り返す。

以上詳述した如く、本発明の映像表示装置は、映像に含まれる画素の輝度の度数分布を取得し、画素の輝度の最大値よりも小さい輝度で、画素の大部分を占める所定量の画素の輝度以上の輝度を示す輝度代表値を度数分布から計算し、輝度代表値に応じてゲインを計算する。輝度代表値を計算するには、累積相対度数が所定値となる輝度を示す輝度代表値を求める方法、又は輝度に応じた重みを度数に乗じた重み付き度数を計算し、重み付き度数の合計値に対して特定の輝度以下に対応する重み付き度数の占める割合が所定値となるような特定の輝度を示す輝度代表値を求める方法等を用いる。輝度代表値を求めるための所定値として、１よりも若干小さい値を用いるので、輝度代表値は、映像に含まれる輝度の最大値よりも小さい値となる。映像信号に字幕又はノイズ等に起因する高輝度の信号が含まれていたとしても、より低い輝度を示す輝度代表値に応じて、輝度代表値を輝度の上限値等の目標値にまで増幅するようなゲインが計算される。このゲインを用いて映像信号を増幅することにより、一部の高輝度の部分を除いた映像の大部分の輝度を確実に増幅することができる。従って、本発明においては、高輝度の信号を含んではいるものの高輝度信号の割合が少ない映像信号を確実に増幅することができ、映像表示装置が映像のコントラストを改善する効果を向上させることが可能となる。また本発明においては、輝度代表値が輝度の上限値を超えている場合等、輝度代表値が大きすぎる場合は、ゲインを１未満の値に計算することができる。このゲインを用いて映像信号を増幅することにより、輝度が大きすぎる映像の輝度を低減させることができる。従って、本発明においては、映像の輝度の飽和を防止することが可能となる。

また本発明においては、映像表示装置は、映像内の輝度の平均値又は輝度が基準値以上となる高輝度の画素の割合に対応する高輝度割合に応じてゲインを修正する。輝度の平均値又は高輝度割合が大きい場合、ゲインを用いて増幅する前から映像内には高輝度の画素が多いので、増幅によって映像の輝度が飽和する虞がある。本発明では、輝度の平均値又は高輝度割合が大きいほど小さくなる１以下の修正係数をゲインに乗ずることにより、ゲインを減少させ、増幅によって映像の輝度が飽和することを防止できる。

また本発明においては、映像表示装置は、ＲＧＢ各色の色強度の度数分布を取得し、度数分布から色強度代表値を求め、最大の色強度代表値に応じて新たなゲインを計算するか、又は色強度代表値に応じてゲインを修正する。ＲＧＢの何れかの色強度が他の色よりも特に高い場合、輝度から求めたゲインによって色信号を増幅したときに、色強度が高い色の増幅後の色強度が飽和する虞がある。本発明では、最大の色強度代表値が閾値以上である場合に、輝度に基づいたゲインを破棄して最大の色強度代表値に応じたゲインを計算するか、又は最大の色強度代表値が大きいほど小さくなる１以下の修正係数をゲインに乗ずることにより、ゲインを減少させ、増幅によって映像の色強度が飽和することを防止できる。

また本発明においては、映像表示装置は、映像に含まれる画素での彩度を計算し、計算した彩度が所定値以上となる画素の割合を示す彩度レベルを取得し、彩度レベルに応じてゲインを修正する。彩度レベルが大きい場合、映像内には彩度が大きい画素が多く、映像は全体的に色の濃い映像となる。この場合は、ゲインによって色信号を増幅したときに、一部の色強度が飽和し、映像の色が全体的に変化する虞がある。本発明では、彩度レベルが大きいほど小さくなる１以下の修正係数をゲインに乗ずることにより、ゲインを減少させ、増幅によって映像の色が変化することを防止できる。

また本発明においては、映像表示装置は、輝度代表値が輝度の上限値等の所定値以下の場合に、ゲインを１．０以上の値に保つ。映像の輝度が設定範囲内に収まっている場合は、ゲインは１以上である必要があるものの、ゲインを減少させる修正を行うことにより、ゲインが１．０より小さくなり、ゲインを用いた増幅によって反って映像のコントラストが悪化する虞がある。本発明では、ゲインを１．０以上の値に保つことにより、映像信号を確実に増幅させ、映像のコントラストを確実に向上させる。一方で、映像表示装置は、輝度代表値が輝度の上限値等の所定値より大きい場合に、ゲインが１未満となることを許容する。輝度代表値が輝度の上限値等の所定値より大きい場合は、輝度の設定範囲を超えた輝度の値に対応する度数が度数分布にある程度の量含まれており、映像の輝度が大きすぎる場合であり、この場合にゲインを１未満にすることにより、本発明では、映像の輝度の飽和を防止することが可能となる。なお、本発明の映像表示装置は、ゲインが１以上の場合とゲインが１未満の場合とで、ステップＳ９において処理を分岐させるのではなく、ゲインを計算する処理の前の段階で処理を分岐させる形態であってもよい。

また本発明においては、映像表示装置は、フレーム間でのゲインの変動を抑制するようにゲインを修正する。ゲインはフレーム毎に計算されるので、フレーム間でゲインが大きく変動する虞がある。フレーム間でゲインが大きく変動した場合、フレーム毎に映像の明るさが大きく変動し、使用者に違和感を感じさせる。本発明では、フレーム間でのゲインの変動を抑制することにより、映像の明るさの変動を抑制し、違和感の発生を防止することができる。

また本発明においては、フレーム間での輝度の度数分布の差を計算し、計算した度数分布の差が大きい場合に、フレーム間でのゲインの変動を抑制する処理を禁止する。フレーム間で輝度の度数分布が大きく変化する場合は、映像表示装置が表示する映像の内容が大きく変化するシーンチェンジに対応する。シーンチェンジでは、映像の内容が大きく変化するので、映像の明るさが大きく変動したとしても、使用者に違和感を感じさせる事がなく、逆にシーンチェンジを際立たせる効果がある。本発明では、フレーム間で輝度の度数分布が大きく変化する場合はフレーム間でのゲインの変動を抑制する処理を禁止することにより、シーンチェンジ時の映像を効果的に表示させることができる。

以上のように、本発明の映像表示装置は、映像信号に応じて適切なゲインを定め、映像信号を確実に増幅して映像のコントラストを改善することができる。即ち、本発明の映像表示装置は、コンテンツ内容、又はコンテンツの視聴モード等に適応した最適な画質で映像を表示することが可能となる。また適切な範囲内で映像信号が増幅され、映像のコントラストが確実に改善されるので、光源４の光量を下げたとしても、コントラスト感のある映像が表示され、映像の画質は損なわれない。従って、本発明の映像表示装置は、照度センサ４３が測定した外部の明るさに応じて光源４の光量を減少させる等の方法により、映像の画質を劣化させることなく消費電力を削減することが可能となる。

なお、本実施の形態においては、映像表示装置はフレーム間でのゲインの変動を抑制するようにゲインを修正する処理を行う形態を示したが、これに限るものではなく、本発明の映像表示装置は、輝度代表値の変動を抑制する処理を行う形態であってもよい。この形態の映像表示装置では、度数分布取得部１２は、各フレームに係る輝度の度数分布を記憶し、フレーム間での輝度の度数分布の差が小さい場合に、過去のフレームに係る輝度代表値に比べた輝度代表値の変動を抑制するように輝度代表値を修正する変動抑制処理を行い、修正した輝度代表値をゲイン計算部１１へ入力する。輝度代表値を修正する具体的な方法としては、ステップＳ１４で説明したゲインを修正する方法と同様の方法を使用すればよい。この形態の場合は、ゲイン計算部１１は、前述のステップＳ２、Ｓ１２〜Ｓ１５の処理を省略することができる。この形態においても、輝度代表値の変動が抑制されることにより、輝度代表値に応じて計算されるゲインの変動も抑制されることとなり、映像の明るさの変動を抑制することが可能となる。なお、映像表示装置は、色強度代表値の変動を抑制する処理を行う形態であってもよい。

また本実施の形態においては、一フレーム分の映像についてゲインを計算する形態を示したが、本発明の映像表示装置は、これに限るものではなく、一フィールド分の映像について、一フレーム分の映像に対する前述の処理と同様の処理によりゲインを計算する形態であってもよい。また本実施の形態においては、輝度に応じてゲインを計算した後にＲＧＢの色強度に応じてゲインを修正する形態を示したが、これに限るものではなく、本発明の映像表示装置は、最初からＲＧＢの色強度に応じてゲインを計算する処理を行う形態であってもよい。また本実施の形態においては、映像表示装置が行うべき処理を各ハードウェアにより実行する形態を示したが、本発明の映像表示装置は、処理の一部又は全部をソフトウェアにより実行する形態であってもよい。

また本実施の形態においては、液晶パネル３を用いて映像を表示する形態を示したが、本発明の映像表示装置は、これに限るものではなく、プラズマディスプレイパネル、エレクトロルミネッセンスパネル又は電界放出ディスプレイパネル等、その他の表示デバイスを用いて映像を表示する形態であってもよい。

本発明の映像表示装置の内部構成を示すブロック図である。 度数分布を図で表したヒストグラムの例を示す特性図である。 輝度代表値の例を示した特性図である。 輝度の平均値の例を示す特性図であり、ヒストグラム中に輝度の平均値を示している。 高輝度の領域の例を示す特性図である。 色強度代表値の例を示した特性図である。 ゲイン計算部が実行する処理の手順を示すフローチャートである。 変換テーブルの例を示す概念図である。 ステップＳ４における輝度に基づいたゲイン修正処理の手順の第１の例を示すフローチャートである。 ステップＳ４における輝度に基づいたゲイン修正処理の手順の第２の例を示すフローチャートである。 ステップＳ５における色信号に基づいたゲイン修正処理の手順の第１の例を示すフローチャートである。 ステップＳ５における色信号に基づいたゲイン修正処理の手順の第２の例を示すフローチャートである。

符号の説明

１１ ゲイン計算部
１２ 度数分布取得部
１３、１８ マトリクス回路
１４ 度数分布取得部
１５ 彩度レベル取得部
１６ 増幅回路（増幅手段）
３ 液晶パネル
４ 光源

Claims (11)

1. 映像信号に基づいた映像を表示する手段と、映像に含まれる各画素の明るさを示す信号を増幅する増幅手段とを備える映像表示装置において、
   映像信号に基づいた一画面分の映像の一部又は全部に含まれる画素の明るさの度数分布を取得する度数分布取得手段と、
   画素の明るさの最大値よりも小さい明るさを示し、所定量の画素の明るさ以上の明るさを示す明るさ代表値を、前記度数分布取得手段が取得した度数分布から所定の方法で計算する代表値計算手段と、
   該代表値計算手段が計算した明るさ代表値に応じて、前記増幅手段でのゲインを計算するゲイン計算手段と
   を備えることを特徴とする映像表示装置。
2. 前記代表値計算手段は、
   前記度数分布取得手段が取得した度数分布から、特定の明るさに対応する累積相対度数が１よりも小さい所定値となるような前記特定の明るさを示す明るさ代表値を計算するように構成してあること
   を特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
3. 前記代表値計算手段は、
   前記度数分布取得手段が取得した度数分布から、明るさに応じた重みを度数に乗じた重み付き度数の合計に対して特定の明るさ以下に対応する前記重み付き度数の占める割合が、１よりも小さい所定値となるような前記特定の明るさを示す明るさ代表値を計算するように構成してあること
   を特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
4. 前記度数分布から、明るさの平均値を計算する手段と、
   該手段が計算した平均値に応じて単調減少する１以下の係数を、計算したゲインに乗じることにより、ゲインを修正する手段と
   を更に備えることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の映像表示装置。
5. 前記度数分布から、明るさが所定値以上となる度数の割合を計算する手段と、
   該手段が計算した前記割合に応じて単調減少する１以下の係数を、計算したゲインに乗じることにより、ゲインを修正する手段と
   を更に備えることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載の映像表示装置。
6. 前記度数分布取得手段は、映像信号に基づいた各色の映像について度数分布を取得するように構成してあり、
   前記代表値計算手段は、各色での明るさ代表値を計算するように構成してあり、
   前記ゲイン計算手段は、複数の明るさ代表値の内、最大の明るさ代表値に応じてゲインを計算するように構成してあること
   を特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の映像表示装置。
7. 前記度数分布取得手段は、映像信号に含まれる輝度信号が示す明るさの度数分布を取得するように構成してあり、
   映像信号に基づいた各色の一画面分の映像の一部又は全部に含まれる画素の明るさの度数分布を取得する手段と、
   該手段が取得した各色の度数分布から、明るさに応じた重みを度数に乗じた値を累積した累積値又は累積度数が、最大値よりも小さい所定値となる明るさを示す各色の明るさ代表値を計算する手段と、
   該手段が計算した複数の明るさ代表値の内で最大の明るさ代表値に応じて単調減少する１以下の係数を、計算したゲインに乗じることにより、ゲインを修正する手段と
   を更に備えることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の映像表示装置。
8. 映像信号に基づいた一画面分の映像の一部又は全部に含まれる各画素での彩度を計算する手段と、
   該手段が計算した彩度が所定値以上となる画素数の割合に応じて単調減少する１以下の係数を、計算したゲインに乗じることにより、ゲインを修正する手段と
   を更に備えることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つに記載の映像表示装置。
9. 計算したゲインが１よりも小さい場合に、１以上の所定の値にゲインを修正する手段を更に備えることを特徴とする請求項１から８までのいずれか一つに記載の映像表示装置。
10. 計算したゲインを記憶する手段と、
    該手段が記憶する過去の画面に係るゲインに基づいて、画面間でのゲインの変動を抑制するように、計算したゲインを修正する変動抑制手段と
    を更に備えることを特徴とする請求項１から９までのいずれか一つに記載の映像表示装置。
11. 前記度数分布取得手段が取得した度数分布を記憶する手段と、
    該手段が記憶する過去の画面に係る度数分布と前記度数分布取得手段が取得した度数分布との差を計算する手段とを更に備え、
    該手段が計算した差が所定量以上である場合に、前記変動抑制手段の処理を行わないことを特徴とする請求項１０に記載の映像表示装置。

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