JP2010010754A - Display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コントラスト強調関数によって映像入力信号を変換して、映像出力信号を取得する表示装置に関する。 The present invention relates to a display device that acquires a video output signal by converting a video input signal using a contrast enhancement function.
第1に、コントラストを強調するために、コントラスト強調関数によって映像入力信号を変換して、映像出力信号を取得する表示装置が知られている。コントラスト強調関数は、明るさのレベルが低い映像入力信号の明るさのレベルをさらに低く変換し、明るさのレベルが高い映像入力信号の明るさのレベルをさらに高く変換する関数である。例えば、縦軸を映像出力信号とし、横軸を映像入力信号とした場合に、縦軸及び横軸によって定義される領域(以下、入力/出力座標領域)において、コントラスト強調関数は、低レベル側に設けられた第1変曲点及び高レベル側に設けられた第2変曲点を有する。すなわち、コントラスト強調関数は、入力/出力座標領域においてS字を描く形状を有する。 First, in order to enhance contrast, a display device that acquires a video output signal by converting a video input signal using a contrast enhancement function is known. The contrast enhancement function is a function that converts the brightness level of a video input signal having a low brightness level to a lower level and converts the brightness level of a video input signal having a higher brightness level to a higher level. For example, when the vertical axis is a video output signal and the horizontal axis is a video input signal, the contrast enhancement function is on the low level side in an area defined by the vertical axis and the horizontal axis (hereinafter, input / output coordinate area). Has a first inflection point and a second inflection point provided on the high level side. That is, the contrast enhancement function has a shape that draws an S shape in the input / output coordinate area.
ここで、第1変曲点は、映像入力信号及び映像出力信号を1対1で定義する線形基準関数g(YIN)よりも下方に設けられる。一方で、第2変曲点は、線形基準関数g(YIN)よりも上方に設けられる。これによって、コントラストを強調することが可能である。以下、このような技術をコントラスト強調技術と称する。 Here, the first inflection point is provided below the linear reference function g (Y IN ) that defines the video input signal and the video output signal on a one-to-one basis. On the other hand, the second inflection point is provided above the linear reference function g (Y IN ). Thereby, it is possible to enhance the contrast. Hereinafter, such a technique is referred to as a contrast enhancement technique.
第2に、映像フレームを構成する複数の画素の平均値(APL;Average Picture Level)に応じて映像入力信号を補正して映像出力信号を取得する表示装置も知られている。表示装置は、APL補正関数によって映像入力信号を補正する。APL補正関数は、映像入力信号を一律に低レベル側又は高レベル側に補正する関数である。以下、このような技術をAPL補正技術と称する。 Secondly, there is also known a display device that acquires a video output signal by correcting a video input signal in accordance with an average value (APL; Average Picture Level) of a plurality of pixels constituting a video frame. The display device corrects the video input signal using an APL correction function. The APL correction function is a function that uniformly corrects the video input signal to the low level side or the high level side. Hereinafter, such a technique is referred to as an APL correction technique.
ここで、コントラスト強調技術やAPL補正技術では、明るさのレベルが低い画素の階調が無くなってしまう状態(いわゆる“黒つぶれ”)、明るさのレベルが高い画素の階調が無くなってしまう状態(いわゆる“白とび”)が課題である。 Here, in contrast enhancement technology and APL correction technology, the gradation of pixels with low brightness level disappears (so-called “blackout”), and the gradation of pixels with high brightness level disappears. (So-called “white jump”) is a problem.
APL補正技術では、“黒つぶれ”及び“白とび”を抑制する技術が提案されている(例えば、特許文献1)。具体的には、“黒つぶれ”を抑制するために、明るさのレベルが低い映像入力信号に対しては、APL補正関数ではなくて低レベル補正関数が適用される。低レベル補正関数は、入力/出力座標領域において一律の傾きを有する。一方で、“白とび”を抑制するために、明るさのレベルが高い映像入力信号に対しては、APL補正関数ではなくて高レベル補正関数が適用される。高レベル補正関数は、入力/出力座標領域において一律の傾きを有する。
ここで、コントラスト強調技術では、例えば、明るさのレベルを示す一指標として輝度を用い、映像フレームを構成する映像入力信号の平均輝度や中央輝度に応じて、第1変曲点及び第2変曲点の位置を変更することが考えられる。これによれば、低輝度の画素の階調が全く無くなる“完全な黒つぶれ”や高輝度の画素の階調が全く無くなる“完全な白とび”が発生しないように、コントラスト強調関数を設定することは可能である。一方で、低輝度の画素の階調が縮小する“黒つぶれ”や高輝度の画素の階調が縮小する“白とび”が生じる可能性がある。 Here, in the contrast enhancement technique, for example, the luminance is used as an index indicating the brightness level, and the first inflection point and the second inflection point are determined according to the average luminance or the central luminance of the video input signal constituting the video frame. It is conceivable to change the position of the music point. According to this, the contrast enhancement function is set so that “complete blackout” in which the gradation of the low-luminance pixel is completely eliminated and “complete whiteout” in which the gradation of the high-luminance pixel is completely eliminated are not generated. It is possible. On the other hand, “blackout” in which the gradation of low-luminance pixels is reduced and “whiteout” in which gradation of high-luminance pixels is reduced may occur.
このように、上述したコントラスト強調技術では、映像フレームを構成する複数の画素の平均輝度が低い場合に、低輝度の画素の階調が縮小する“黒つぶれ”によって、低輝度の画素によって構成される領域の視認性が低下してしまうという問題がある。一方で、映像フレームを構成する複数の画素の平均輝度が高い場合に、高輝度の画素の階調が縮小する“白とび”によって、高輝度の画素によって構成される領域の視認性が低下してしまうという問題がある。 As described above, in the contrast enhancement technique described above, when the average luminance of the plurality of pixels constituting the video frame is low, the tone of the low luminance pixel is reduced by “blackout”, which is configured by low luminance pixels. There is a problem that the visibility of the area to be reduced is lowered. On the other hand, when the average brightness of a plurality of pixels that make up a video frame is high, the “whiteout” that reduces the gradation of the high-brightness pixels reduces the visibility of the area that consists of high-brightness pixels. There is a problem of end.
なお、このような問題は、色相(H)、彩度(S)、明度(V)によって定義されるHSV色空間の明度を明るさのレベルを示す指標とする場合においても生じる。 Such a problem also occurs when the brightness of the HSV color space defined by the hue (H), saturation (S), and brightness (V) is used as an index indicating the brightness level.
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、明るさのレベルが低い画素によって構成される領域や明るさのレベルが高い画素によって構成される領域の視認性を向上させることを可能とする表示装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and improves the visibility of an area constituted by pixels having a low brightness level and an area constituted by pixels having a high brightness level. It is an object of the present invention to provide a display device that can be made to operate.
第1の特徴に係る表示装置は、映像入力信号を変換する第1コントラスト強調関数を設定する設定部と、映像入力信号から求められる明るさのレベルに基づいて第1コントラスト強調関数を補正して、第2コントラスト強調関数を取得する補正部と、第2コントラスト強調関数によって映像入力信号を変換して、映像出力信号を取得する変換部とを備える。第1コントラスト強調関数は、第1変曲点又は第2変曲点を有する。第1変曲点は、映像出力信号の明るさのレベルが映像入力信号の明るさのレベルよりも低くなるように映像入力信号を変換する位置に設けられた変曲点である。第2変曲点は、映像出力信号の明るさのレベルが映像入力信号の明るさのレベルよりも高くなるように映像入力信号を変換する位置に設けられた変曲点である。 The display device according to the first feature corrects the first contrast enhancement function based on a setting unit that sets a first contrast enhancement function for converting the video input signal and a brightness level obtained from the video input signal. A correction unit that obtains the second contrast enhancement function, and a conversion unit that obtains the video output signal by converting the video input signal using the second contrast enhancement function. The first contrast enhancement function has a first inflection point or a second inflection point. The first inflection point is an inflection point provided at a position where the video input signal is converted so that the brightness level of the video output signal is lower than the brightness level of the video input signal. The second inflection point is an inflection point provided at a position where the video input signal is converted so that the brightness level of the video output signal is higher than the brightness level of the video input signal.
かかる特徴によれば、第1変曲点又は第2変曲点を有する第1コントラスト強調関数は、映像入力信号の明るさのレベルに基づいて補正される。従って、映像フレームのコントラストを強調するとともに、明るさのレベルが低い画素によって構成される領域又は明るさのレベルが高い画素によって構成される領域における視認性の低下を抑制できる。 According to this feature, the first contrast enhancement function having the first inflection point or the second inflection point is corrected based on the brightness level of the video input signal. Therefore, it is possible to enhance the contrast of the video frame, and to suppress a reduction in visibility in a region constituted by pixels having a low brightness level or a region constituted by pixels having a high brightness level.
第1の特徴に係る補正部は、映像入力信号の明るさのレベルが所定の明るさよりも低い場合に、映像出力信号の明るさのレベルが高くなるように第1変曲点をシフトして、第2コントラスト強調関数を取得する。 The correction unit according to the first feature shifts the first inflection point so that the brightness level of the video output signal becomes higher when the brightness level of the video input signal is lower than the predetermined brightness. The second contrast enhancement function is obtained.
第1の特徴に係る補正部は、映像入力信号の明るさのレベルが所定の明るさよりも高い場合に、映像出力信号の明るさのレベルが低くなるように第2変曲点をシフトして、第2コントラスト強調関数を取得する。 The correction unit according to the first feature shifts the second inflection point so that the brightness level of the video output signal is lowered when the brightness level of the video input signal is higher than the predetermined brightness. The second contrast enhancement function is obtained.
第1の特徴に係る表示装置は、映像入力信号の明るさのレベルが所定の明るさよりも低いほど、第1コントラスト強調関数によって映像入力信号を変換する変換量を小さくするとともに、補正部によって第1コントラスト強調関数を補正する補正量を大きくする制御部をさらに備える。 In the display device according to the first feature, as the brightness level of the video input signal is lower than the predetermined brightness, the conversion amount for converting the video input signal by the first contrast enhancement function is reduced, and the correction unit performs the first conversion. The image processing apparatus further includes a control unit that increases a correction amount for correcting the one contrast enhancement function.
第1の特徴に係る表示装置は、映像入力信号の明るさのレベルが所定の明るさよりも高いほど、第1コントラスト強調関数によって映像入力信号を変換する変換量を小さくするとともに、補正部によって第1コントラスト強調関数を補正する補正量を大きくする制御部をさらに備える。 In the display device according to the first feature, as the brightness level of the video input signal is higher than the predetermined brightness, the conversion amount for converting the video input signal by the first contrast enhancement function is reduced, and the correction unit performs the first conversion. The image processing apparatus further includes a control unit that increases a correction amount for correcting the one contrast enhancement function.
第1の特徴に係る設定部は、映像入力信号の明るさのレベルに基づいて、第1変曲点又は第2変曲点を設定する。 The setting unit according to the first feature sets the first inflection point or the second inflection point based on the brightness level of the video input signal.
本発明によれば、明るさのレベルが低い画素によって構成される領域や明るさのレベルが高い画素によって構成される領域の視認性を向上させることを可能とする表示装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the display apparatus which makes it possible to improve the visibility of the area | region comprised with a pixel with a low brightness level, and the area | region comprised with a pixel with a high brightness level can be provided. .
以下において、本発明の実施形態に係る投写型映像表示装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。 Hereinafter, a projection display apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.
ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。 However, it should be noted that the drawings are schematic and ratios of dimensions and the like are different from actual ones. Therefore, specific dimensions and the like should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
[第1実施形態]
(投写型映像表示装置の構成)
以下において、第1実施形態に係る投写型映像表示装置の構成について、図面を参照しながら説明する。図1は、第1実施形態に係る投写型映像表示装置100を示す図である。
[First Embodiment]
(Configuration of projection display device)
Hereinafter, the configuration of the projection display apparatus according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a
図1に示すように、投写型映像表示装置100は、光源10と、UV/IRカットフィルタ20と、フライアイレンズユニット30と、PBSアレイ40と、複数の液晶パネル50(液晶パネル50R、液晶パネル50G、液晶パネル50B)と、クロスダイクロイックプリズム60と、投写レンズユニット70とを有する。
As shown in FIG. 1, the
光源10は、白色光を発するUHPランプなどである。光源10が発する光は、赤成分光、緑成分光及び青成分光を含む。
The
UV/IRカットフィルタ20は、可視光成分(赤成分光、緑成分光及び青成分光)を透過する。一方、UV/IRカットフィルタ20は、視外光成分(例えば、赤外成分や紫外成分)を遮光する。
The UV /
フライアイレンズユニット30は、光源10が発する光を均一化する。具体的には、フライアイレンズユニット30は、フライアイレンズ30a及びフライアイレンズ30bによって構成される。
The fly-
フライアイレンズ30a及びフライアイレンズ30bは、それぞれ、複数の微少レンズによって構成される。各微少レンズは、光源10が発する光が液晶パネル50の全面に照射されるように、光源10が発する光を集光する。
The fly-
PBSアレイ40は、フライアイレンズユニット30から出射された光の偏光状態を揃える。例えば、PBSアレイ40は、フライアイレンズユニット30から出射された光をS偏光に揃える。
The
液晶パネル50Rは、赤成分光の偏光方向を回転させることによって赤成分光を変調する。液晶パネル50Rの光入射面側には、光の拡散を抑えて、コントラスト比や透過率を向上させる補償板51Rが設けられている。
The
補償板51Rの光入射面側には、一の偏光方向(例えば、P偏光)を有する光を透過して、他の偏光方向(例えば、S偏光)を有する光を遮光する入射側偏光板52Rが設けられている。入射側偏光板52Rの光入射面側には、入射側偏光板52Rに入射する光の光量や熱負担を軽減させる入射側プリ偏光板53Rが設けられている。
An incident-side
一方、液晶パネル50Rの光出射面側には、後述する出射側偏光板55Rに入射する光の光量や熱負担を軽減させる出射側プリ偏光板54Rが設けられている。出射側プリ偏光板54Rの光出射面側には、一の偏光方向(例えば、P偏光)を有する光を遮光して、他の偏光方向(例えば、S偏光)を有する光を透過する出射側偏光板55Rが設けられている。
On the other hand, on the light exit surface side of the
同様に、液晶パネル50Gは、緑成分光の偏光方向を回転させることによって緑成分光を変調する。液晶パネル50Gの光入射面側には、補償板51G、入射側偏光板52G及び入射側プリ偏光板53Gが設けられている。一方、液晶パネル50Gの光出射面側には、出射側プリ偏光板54G及び出射側偏光板55Gが設けられている。
Similarly, the
同様に、液晶パネル50Bは、青成分光の偏光方向を回転させることによって青成分光を変調する。液晶パネル50Bの光入射面側には、補償板51B、入射側偏光板52B及び入射側プリ偏光板53Bが設けられている。一方、液晶パネル50Bの光出射面側には、出射側プリ偏光板54B及び出射側偏光板55Bが設けられている。
Similarly, the
クロスダイクロイックプリズム60は、液晶パネル50R、液晶パネル50G及び液晶パネル50Bから出射された光を合成する。クロスダイクロイックプリズム60は、投写レンズユニット70側に合成光を出射する。
The cross
投写レンズユニット70は、クロスダイクロイックプリズム60から出射された合成光(映像光)をスクリーン上などに投写する。
The projection lens unit 70 projects the combined light (image light) emitted from the cross
また、投写型映像表示装置100は、ミラー群(ダイクロイックミラー111、ダイクロイックミラー112、反射ミラー121〜反射ミラー123)と、レンズ群(コンデンサレンズ131〜コンデンサレンズ133、コンデンサレンズ140R、コンデンサレンズ140G、コンデンサレンズ140B、リレーレンズ151〜リレーレンズ153)とを有する。
Further, the
ダイクロイックミラー111は、PBSアレイ40から出射された光のうち、赤成分光を透過する。ダイクロイックミラー111は、PBSアレイ40から出射された光のうち、緑成分光及び青成分光を反射する。
The
ダイクロイックミラー112は、ダイクロイックミラー111で反射された光のうち、青成分光を透過する。ダイクロイックミラー112は、ダイクロイックミラー111で反射された光のうち、緑成分光を反射する。
The
反射ミラー121は、赤成分光を反射して赤成分光を液晶パネル50R側に導く。反射ミラー122及び反射ミラー123は、青成分光を反射して青成分光を液晶パネル50B側に導く。
The
コンデンサレンズ131は、光源10が発する白色光を集光するレンズである。コンデンサレンズ132は、ダイクロイックミラー111を透過した赤成分光を集光する。コンデンサレンズ133は、ダイクロイックミラー111で反射された緑成分光及び青成分光を集光する。
The
コンデンサレンズ140Rは、液晶パネル50Rに赤成分光が照射されるように、赤成分光を略平行光化する。コンデンサレンズ140Gは、液晶パネル50Gに緑成分光が照射されるように、緑成分光を略平行光化する。コンデンサレンズ140Bは、液晶パネル50Bに青成分光が照射されるように、青成分光を略平行光化する。コンデンサレンズの光出射面側には、紫外成分を遮光するUVカットフィルタ21が設けられる。
The
リレーレンズ151〜リレーレンズ153は、青成分光の拡大を抑制しながら、液晶パネル50B上に青成分光を略結像する。
The
(投写型映像表示装置の機能)
以下において、第1実施形態に係る投写型映像表示装置の機能について、図面を参照しながら説明する。図2は、第1実施形態に係る投写型映像表示装置100(信号処理装置200)の構成を示すブロック図である。
(Function of projection display device)
Hereinafter, functions of the projection display apparatus according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the projection display apparatus 100 (signal processing apparatus 200) according to the first embodiment.
信号処理装置200は、赤入力信号Rin、緑入力信号Gin及び青入力信号Binを含む映像入力信号を取得する。信号処理装置200は、赤出力信号Rout、緑出力信号Gout及び青出力信号Boutを含む映像出力信号を出力する。なお、赤入力信号Rin、緑入力信号Gin及び青入力信号Binの信号値は、それぞれ、最小値RinMIN、GinMIN、BinMIN(例えば、“0”)〜最大値RinMAX、GinMAX、BinMAX(例えば、“255”)の範囲の値である。同様に、赤出力信号Rout、緑出力信号Gout及び青出力信号Boutの信号値は、それぞれ、最小値RoutMIN、GoutMIN、BoutMIN(例えば、“0”)〜最大値RoutMAX、GoutMAX、BoutMAX(例えば、“255”)の範囲の値である。
The
なお、第1実施形態では、映像入力信号及び映像出力信号それぞれの「明るさのレベル」を示す一指標として、映像入力信号及び映像出力信号それぞれの「輝度」を用いて説明する。ここで、輝度とは、Rin、Gin、Binの信号値をある比率でかけ合わせた値であり、最低輝度YMIN(例えば、“0”)〜最高輝度YMAX(例えば、“255”)の範囲の値である。 In the first embodiment, description will be given using “brightness” of each of the video input signal and the video output signal as one index indicating the “brightness level” of each of the video input signal and the video output signal. Here, the luminance is a value obtained by multiplying signal values of Rin, Gin, and Bin at a certain ratio, and ranges from the minimum luminance Y MIN (for example, “0”) to the maximum luminance Y MAX (for example, “255”). Is the value of
図2に示すように、信号処理装置200は、GAIN取得部210と、設定部220と、補正部230と、変換部240とを有する。
As illustrated in FIG. 2, the
GAIN取得部210は、図3に示すように、映像入力信号から求められる輝度YINの頻度を度数分布化する。これにより、GAIN取得部210は、映像入力信号の平均輝度YAVG、中央輝度YCENTER、第1基準輝度Y1及び第2基準輝度Y2を取得する。GAIN取得部210は、例えば、平均輝度YAVGを中心に所定数(例えば、総画素数の80%)の画素を含む領域Pを算出することによって、第1基準輝度Y1及び第2基準輝度Y2を設定する。これによって、映像入力信号の輝度YINは、低輝度域YMIN〜Y1、中間輝度域Y1〜Y2、及び高輝度域Y2〜YMAXに区分される。
As shown in FIG. 3, the
ここで、GAIN取得部210は、後述する第1コントラスト強調関数f1(YIN)によって映像入力信号を変換する変換量を設定する。具体的には、GAIN取得部210は、図4に示すように、中間輝度域Y1〜Y2における輝度の分散値Sに応じて、第1変換利得GAIN1及び第2変換利得GAIN2を取得する。第1変換利得GAIN1は、負の値であり、分散値Sが大きいほど大きい値となる。第1変換利得GAIN1は、分散値Sが閾値Th1を超えると、最大値(=0)で保たれる。第2変換利得GAIN2は、正の値であり、分散値Sが大きいほど小さい値となる。第2変換利得GAIN2は、分散値Sが閾値Th1を超えると、最小値(=0)で保たれる。
Here,
また、GAIN取得部210は、後述する第1コントラスト強調関数f1(YIN)を補正する補正量を設定する。具体的には、GAIN取得部210は、図5に示すように、平均輝度YAVGに応じて、補正利得GAINHを取得する。補正利得GAINHは、平均輝度YAVGが中央輝度YCENTERと等しい場合に0となる。補正利得GAINHは、平均輝度YAVGが中央輝度YCENTERより低いほど大きい値となる。この場合、補正利得GAINHは、0〜最大値(>0)の範囲の値である。補正利得GAINHは、平均輝度YAVGが中央輝度YCENTERより高いほど小さい値となる。この場合、補正利得GAINHは、0〜最小値(<0)の範囲の値である。このように、補正利得GAINHの絶対値は、平均輝度YAVGが中央輝度YCENTERから離れるほど大きくなる。なお、第1実施形態では、図3に示すように、平均輝度YAVGが中央輝度YCENTERより低いため、補正利得GAINHは正の値である。
The
設定部220は、映像入力信号を変換する第1コントラスト強調関数f1(YIN)を映像フレーム毎に設定する。図6は、入力/出力座標領域における第1コントラスト強調関数f1(YIN)を示す図である。なお、入力/出力座標領域は、映像入力信号の輝度YINを示す横軸と、映像出力信号の輝度YOUTを示す縦軸とによって定義される。
The
設定部220は、図6に示すように、S字形状を有する第1コントラスト強調関数f1(YIN)を設定する。具体的には、第1コントラスト強調関数f1(YIN)は、入力/出力座標領域において第1変曲点Q1及び第2変曲点Q2を有する2点折れ線グラフである。第1変曲点Q1は、映像出力信号が映像入力信号よりも低輝度となるように映像入力信号を変換する位置に設けられた変曲点である。第2変曲点Q2は、映像出力信号が映像入力信号よりも高輝度となるように映像入力信号を変換する位置に設けられた変曲点である。このように、第1コントラスト強調関数f1(YIN)は、低輝度の映像入力信号をさらに低輝度側に変換し、高輝度の映像入力信号をさらに高輝度側に変換する。
The
設定部220は、映像入力信号から求められる輝度YINに基づいて、第1変曲点Q1と、第2変曲点Q2とを設定する。具体的には、設定部220は、GAIN取得部210によって取得された第1変換利得GAIN1及び第2変換利得GAIN2に基づいて、第1変曲点Q1の座標(Y1,f1(Y1))と、第2変曲点Q2の座標(Y2,f1(Y2))とを設定する。ここで、第1変曲点Q1の縦軸座標f1(Y1)は、第1基準輝度Y1と第1変換利得GAIN1(<0)との和である。また、第2変曲点Q2の縦軸座標f1(Y2)は、第2基準輝度Y2と第2変換利得GAIN2(>0)との和である。従って、第1コントラスト強調関数f1(YIN)の中間輝度域Y1〜Y2における傾きは、第1変換利得GAIN1及び第2変換利得GAIN2の絶対値が大きいほど1(線形基準関数g(YIN)の傾き)よりも大きくなる。
Setting
このように、第1変曲点Q1は、線形基準関数g(YIN)よりも下方に位置する。一方で、第2変曲点Q2は、線形基準関数g(YIN)よりも上方に位置する。従って、映像フレームのうち中間輝度域Y1〜Y2の画素によって構成される領域の階調は、f1(Y1)〜f1(Y2)に伸張される。その結果、中間輝度域Y1〜Y2の画素によって構成される領域の視認性が向上される。一方で、低輝度域YMIN〜Y1の画素によって構成される領域の階調は、YMIN〜f1(Y1)に圧縮され、高輝度域Y2〜YMAXの画素によって構成される領域の階調は、f1(Y2)〜YMAXに圧縮される。その結果、低輝度域YMIN〜Y1の画素、及び高輝度域Y2〜YMAXの画素によって構成される領域の視認性は低下する。なお、第1実施形態では、図3に示すように、映像フレームを構成する画素の平均輝度YAVGが低輝度側に偏っているため、低輝度域YMIN〜Y1の画素によって構成される領域に“黒つぶれ”が発生しやすい。
Thus, the first inflection point Q 1 is located lower than the linear criterion function g (Y IN). On the other hand, the second inflection point Q 2 are located above the linear criterion function g (Y IN). Therefore, the gradation of the region constituted by the pixels in the intermediate luminance region Y 1 to Y 2 in the video frame is expanded to f 1 (Y 1 ) to f 1 (Y 2 ). As a result, the visibility of the area formed by the pixels in the intermediate luminance area Y 1 to Y 2 is improved. On the other hand, the gradation region constituted by pixels the low brightness area Y MIN to Y 1 is compressed Y MIN ~f 1 (Y 1) , composed of pixels of the
補正部230は、映像入力信号から求められる輝度YINに基づいて第1コントラスト強調関数f1(YIN)を補正して、第2コントラスト強調関数f2(YIN)を取得する。具体的には、補正部230は、補正利得GAINHに基づいて補正関数h(YIN)を設定する。図7は、入力/出力座標領域における補正関数h(YIN)を示す図である。図7に示すように、補正関数h(YIN)は、入力/出力座標領域において補正変曲点Rを有する1点折れ線グラフである。
The
補正部230は、平均輝度YAVG及び補正利得GAINHに基づいて、補正変曲点Rの座標(YAVG,h(YAVG))を設定する。補正変曲点Rの縦軸座標h(YAVG)は、平均輝度YAVGと補正利得GAINHとの和である。なお、第1実施形態では、図5に示すように、補正利得GAINHが正の値であるため、補正変曲点Rは、線形基準関数g(YIN)よりも上方に位置する。
The
次に、補正部230は、補正関数h(YIN)に基づいて第1コントラスト強調関数f1(YIN)を補正する。具体的には、補正部230は、以下の式(1)に従って、第2コントラスト強調関数f2(YIN)を取得する。
f2(YIN)=f1(YIN)×h(YIN)×YIN ・・・式(1)
Next, the
f 2 (Y IN ) = f 1 (Y IN ) × h (Y IN ) × Y IN (1)
ここで、上述のように、補正関数h(YIN)は、補正利得GAINHに基づいて設定される。補正利得GAINHは、平均輝度YAVGが中央輝度YCENTERより低いと正の値となり、平均輝度YAVGが中央輝度YCENTERより高いと負の値となる。従って、補正部230は、平均輝度YAVGが中央輝度YCENTERより低い場合に、映像出力信号が高輝度となるように第1変曲点Q1をシフトする。すなわち、補正部230は、入力/出力座標領域において、第1変曲点Q1を上方にシフトする。一方で、補正部230は、平均輝度YAVGが中央輝度YCENTERより高い場合に、映像出力信号が低輝度となるように第2変曲点Q2をシフトする。すなわち、補正部230は、入力/出力座標領域において、第2変曲点Q2を下方にシフトする。
Here, as described above, the correction function h (Y IN ) is set based on the correction gain GAIN H. Correction gain GAIN H, the average luminance Y AVG becomes lower than the center luminance Y CENTER a positive value, an average luminance Y AVG is higher than the center luminance Y CENTER a negative value. Accordingly, the
図8は、入力/出力座標領域における第2コントラスト強調関数f2(YIN)を示す図である。第1実施形態では、平均輝度YAVGが中央輝度YCENTERより低いため、補正部230は、図8に示すように、第1変曲点Q1を上方にシフトする。 FIG. 8 is a diagram illustrating the second contrast enhancement function f 2 (Y IN ) in the input / output coordinate area. In the first embodiment, the average luminance Y AVG is lower than the center luminance Y CENTER, correcting unit 230, as shown in FIG. 8, shifts the first inflection point Q 1 upward.
変換部240は、第2コントラスト強調関数f2(YIN)によって映像入力信号を変換して、映像出力信号を取得する。すなわち、変換部240は、映像入力信号の輝度YINを第2コントラスト強調関数f2(YIN)によって変換することによって、映像出力信号の輝度YOUTを算出する。
The
(投写型映像表示装置の動作)
以下において、第1実施形態に係る投写型映像表示装置の動作について、図面を参照しながら説明する。図9は、第1実施形態に係る投写型映像表示装置100(信号処理装置200)の動作を示すフロー図である。
(Operation of projection display device)
Hereinafter, the operation of the projection display apparatus according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the projection display apparatus 100 (signal processing apparatus 200) according to the first embodiment.
図9に示すように、ステップ10において、信号処理装置200は、映像入力信号から求められる輝度YINを変換する第1コントラスト強調関数f1(YIN)を設定する。
As shown in FIG. 9, in
ステップ11において、信号処理装置200は、映像入力信号から求められる輝度YINに基づいて補正関数h(YIN)を設定する。
In step 11, the
ステップ12において、信号処理装置200は、補正関数h(YIN)によって第1コントラスト強調関数f1(YIN)を補正して、第2コントラスト強調関数f2(YIN)を取得する。
In step 12, the
ステップ13において、信号処理装置200は、第2コントラスト強調関数f2(YIN)によって映像入力信号を変換して、映像出力信号を取得する。
In step 13, the
(作用及び効果)
第1実施形態では、設定部220は、映像入力信号を変換する第1コントラスト強調関数f1(YIN)を映像フレーム毎に設定する。これにより、映像フレームのうち中間輝度域Y1〜Y2の画素によって構成される領域の視認性を向上することができる。
(Function and effect)
In the first embodiment, the
ここで、補正部230は、平均輝度YAVGが中央輝度YCENTERより低い場合に、映像出力信号の輝度YOUTが高輝度となるように第1変曲点Q1をシフトする。そのため、低輝度域YMIN〜Y1の画素の階調が縮小する“黒つぶれ”によって、低輝度域YMIN〜Y1の画素によって構成される領域の視認性が低下することを抑制できる。
Here, the
一方で、補正部230は、平均輝度YAVGが中央輝度YCENTERより高い場合に、映像出力信号の輝度YOUTが低輝度となるように第2変曲点Q2をシフトする。そのため、高輝度域Y2〜YMAXの階調が縮小する“白とび”によって、高輝度域Y2〜YMAXの画素によって構成される領域の視認性が低下することを抑制できる。
On the other hand, the
従って、中間輝度域Y1〜Y2の画素によって構成される領域の視認性を向上するとともに、低輝度域YMIN〜Y1の画素によって構成される領域や高輝度域Y2〜YMAXの画素によって構成される領域の視認性を向上させることができる。 Therefore, the visibility of the region constituted by the pixels in the intermediate luminance region Y 1 to Y 2 is improved, and the region constituted by the pixels in the low luminance region Y MIN to Y 1 and the high luminance region Y 2 to Y MAX are improved. The visibility of the area formed by the pixels can be improved.
[第2実施形態]
以下において、第2実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下においては、上述した第1実施形態と第2実施形態との相違点について主として説明する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings. In the following, differences between the first embodiment and the second embodiment described above will be mainly described.
具体的には、第2実施形態では、信号処理装置200は、制御部250をさらに備える。制御部20は、映像入力信号が有数する輝度YINに基づいて、変換利得寄与度(α)及び補正利得寄与度(1−α)を設定する。
Specifically, in the second embodiment, the
(投写型映像表示装置の機能)
GAIN取得部210は、図10に示すように、映像入力信号から求められる輝度YINの頻度を度数分布化する。GAIN取得部210は、上述した第1実施形態と同様に、映像入力信号の平均輝度YAVG、中央輝度YCENTER、第1基準輝度Y1、及び第2基準輝度Y2を取得する。なお、第2実施形態では、平均輝度YAVGは、高輝度側に偏っている。
(Function of projection display device)
As shown in FIG. 10, the
次に、GAIN取得部210は、中間輝度域Y1〜Y2における輝度の分散値Sに応じて、第1変換利得GAIN1及び第2変換利得GAIN2を取得する(図4参照)。
Next, the
また、GAIN取得部210は、平均輝度YAVGに応じて、補正利得GAINHを取得する(図5参照)。なお、第2実施形態では、図11に示すように、平均輝度YAVGが中央輝度YCENTERより高いため、補正利得GAINHは負の値である。
The
制御部210は、平均輝度YAVGに応じて、変換利得寄与度(α)及び補正利得寄与度(1−α)を設定する。具体的には、制御部210は、図12に示すように、平均輝度YAVGに応じて、変換利得寄与度(α)を設定する。変換利得寄与度(α)は、図11に示すように、平均輝度YAVGが中央輝度YCENTERと等しい場合に最大値(=1)となる。変換利得寄与度(α)は、平均輝度YAVGが中央輝度YCENTERより低いほど小さい値となり、最低輝度YMINで最小値(=0)となる。一方で、変換利得寄与度(α)は、平均輝度YAVGが中央輝度YCENTERより高いほど小さい値となり、最高輝度YMAXで最小値(=0)となる。
The
換言すれば、制御部210は、平均輝度YAVGが中央輝度YCENTERより低いほど、第1コントラスト強調関数f1(YIN)によって映像入力信号を変換する変換量を小さくするとともに、第1コントラスト強調関数f1(YIN)を補正する補正量を大きくする。同様に、制御部210は、平均輝度YAVGが中央輝度YCENTERより高いほど、第1コントラスト強調関数f1(YIN)によって映像入力信号を変換する変換量を小さくするとともに、第1コントラスト強調関数f1(YIN)を補正する補正量を大きくする。
In other words, as the average luminance Y AVG is lower than the central luminance Y CENTER , the
設定部220は、図13に示すように、第1コントラスト強調関数f1(YIN)を映像フレーム毎に設定する。具体的には、設定部220は、変換利得寄与度(α)、第1変換利得GAIN1及び第2変換利得GAIN2に基づいて、第1変曲点Q1の座標(Y1,f1(Y1))と第2変曲点Q2の座標(Y2,f1(Y2))とを設定する。
As illustrated in FIG. 13, the
ここで、第2実施形態では、第1変曲点Q1の縦軸座標f1(Y1)は、変換利得寄与度(α)と第1変換利得GAIN1(<0)の積と、第1基準輝度Y1との和である。また、第2変曲点Q2の縦軸座標f1(Y2)は、変換利得寄与度(α)と第2変換利得GAIN2(>0)の積と、第2基準輝度Y2と和である。なお、第2実施形態では、平均輝度YAVGが高輝度側に偏っているため、高輝度域Y2〜YMAXの画素によって構成される領域に“白とび”が発生しやすい。 Here, in the second embodiment, the vertical coordinate f 1 (Y 1 ) of the first inflection point Q 1 is the product of the conversion gain contribution (α) and the first conversion gain GAIN 1 (<0), is the sum of the first reference luminance Y 1. The vertical coordinate f 1 (Y 2 ) of the second inflection point Q 2 is the product of the conversion gain contribution (α) and the second conversion gain GAIN 2 (> 0) and the second reference luminance Y 2 . It is sum. In the second embodiment, since the average luminance Y AVG is biased toward the high luminance side, “out-of-white” is likely to occur in a region constituted by pixels in the high luminance region Y 2 to Y MAX .
補正部230は、図14に示すように、補正関数h(YIN)を設定する。具体的には、補正部230は、補正利得寄与度(1−α)及び補正利得GAINHに基づいて、補正変曲点Rの座標(YAVG,h(YAVG))を設定する。補正変曲点Rの縦軸座標h(YAVG)は、補正利得寄与度(1−α)と補正利得GAINHの積と、平均輝度YAVGとの和である。なお、第2実施形態では、補正利得GAINHが負の値であるため、補正変曲点Rは、線形基準関数g(YIN)よりも下方に位置する。
The
次に、補正部230は、図15に示すように、上記式(1)に従って、第2コントラスト強調関数f2(YIN)を取得する。第2実施形態では、平均輝度YAVGが中央輝度YCENTERより高いため、補正部230は、図15に示すように、映像出力信号が低輝度となるように第2変曲点Q2をシフトする。すなわち、補正部230は、入力/出力座標領域において、第2変曲点Q2を下方にシフトする。
Next, as illustrated in FIG. 15, the
変換部240は、第2コントラスト強調関数f2(YIN)によって映像入力信号を変換して、映像出力信号を取得する。
The
(作用及び効果)
第2実施形態では、制御部210は、平均輝度YAVGに応じて、変換利得寄与度(α)及び補正利得寄与度(1−α)を設定する。具体的には、制御部210は、平均輝度YAVGが中央輝度YCENTERから離れるほど、変換利得寄与度(α)を小さくするとともに、補正利得寄与度(1−α)を大きくする。
(Function and effect)
In the second embodiment, the
このように、制御部210は、平均輝度YAVGが中央輝度YCENTERに近いほど変換利得寄与度(α)を大きくする。そのため、映像フレームのうち中間輝度域Y1〜Y2の画素によって構成される領域における視認性をさらに向上することができる。
Thus, the
一方で、制御部210は、平均輝度YAVGが中央輝度YCENTERから離れるほど補正利得寄与度(1−α)を大きくする。そのため、低輝度域YMIN〜Y1及び高輝度域Y2〜YMAXの画素によって構成される領域における視認性の低下をさらに抑制できる。
On the other hand, the
[その他の実施形態]
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
[Other Embodiments]
Although the present invention has been described with reference to the above-described embodiments, it should not be understood that the descriptions and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
上述した実施形態では、第1コントラスト強調関数f1(YIN)は、2つの変曲点を有することとしたが、第1コントラスト強調関数f1(YIN)は少なくとも1つの変曲点を有していればよい。例えば、図16に示すように、映像入力信号の輝度YINが最低輝度YMIN付近に集中している場合には、制御部210は、1つの基準輝度Y0を設定することができる。この場合、第1コントラスト強調関数f1(YIN)は、図17に示すように、1つの変曲点Q0を有する1点折れ線グラフとなる。一方、図示しないが、制御部210が3つ以上の基準輝度Y0を設定した場合には、第1コントラスト強調関数f1(YIN)は3つ以上の変曲点を有することとなる。
In the embodiment described above, the first contrast enhancement function f 1 (Y IN ) has two inflection points, but the first contrast enhancement function f 1 (Y IN ) has at least one inflection point. It only has to have. For example, as shown in FIG. 16, when the luminance Y IN of the video input signal is concentrated in the vicinity of the lowest luminance Y MIN , the
上述した実施形態では、第1コントラスト強調関数f1(YIN)による変換量、及び第1コントラスト強調関数f1(YIN)の補正量は、映像入力信号の平均輝度YAVGに基づいて制御されることとしたが、これに限定されるものではない。変換量及び補正量は、例えば、映像フレームを構成する複数の画素の最高輝度と最低輝度との中央値に基づいて制御されてもよい。 In the embodiment described above, the conversion amount of the first contrast enhancement function f 1 (Y IN), and the correction amount of the first contrast enhancement function f 1 (Y IN) is based on the average luminance Y AVG of the video input signal control However, the present invention is not limited to this. The conversion amount and the correction amount may be controlled based on, for example, the median value of the highest luminance and the lowest luminance of a plurality of pixels constituting the video frame.
上述した実施形態では、映像入力信号及び映像出力信号それぞれの「明るさのレベル」を示す一指標として、映像入力信号及び映像出力信号それぞれの「輝度」を用いて説明したが、これに限られるものではない。例えば、「明るさのレベル」を示す指標として、色相(H)、彩度(S)、明度(V)によって定義されるHSV色空間の「明度」を用いてもよい。具体的には、補正部230は、明度分布、平均明度、中央明度などに基づいて、第1コントラスト強調関数f1(YIN)を補正して、第2コントラスト強調関数f2(YIN)を取得することができる。
In the above-described embodiment, the “brightness” of each of the video input signal and the video output signal has been described as one index indicating the “brightness level” of each of the video input signal and the video output signal. It is not a thing. For example, the “brightness” of the HSV color space defined by the hue (H), the saturation (S), and the lightness (V) may be used as an index indicating the “brightness level”. Specifically, the
上述した実施形態では、投写型映像表示装置100(例えば、プロジェクタ)について説明したが、これに限られるものではない。本発明は、一般的に用いられるディスプレイに適用することができる。 In the above-described embodiments, the projection display apparatus 100 (for example, a projector) has been described. However, the present invention is not limited to this. The present invention can be applied to commonly used displays.
上述した実施形態では特に触れていないが、信号処理装置200は、第1コントラスト強調関数f1(YIN)を取得した映像フレームと異なる映像フレームに第2コントラスト強調関数f2(YIN)を適用してもよい。具体的には、信号処理装置200は、第1コントラスト強調関数f1(YIN)を取得した映像フレーム内において処理を完了できない場合には、次の映像フレームに第2コントラスト強調関数f2(YIN)を適用してもよい。
Although not particularly mentioned in the above-described embodiment, the
上述した実施形態では特に触れていないが、第2コントラスト強調関数f2(YIN)による変位量が各映像フレーム間において大きく異なる場合、映像が不自然に見えるときがある。そのため、第2コントラスト強調関数f2(YIN)による変位量が各映像フレーム間において大きく異なってしまうことを抑制するために、変位量を時間軸方向において平滑化する処理を行ってもよい。 Although not particularly mentioned in the above-described embodiment, when the amount of displacement by the second contrast enhancement function f 2 (Y IN ) varies greatly between the video frames, the video may look unnatural. Therefore, in order to prevent the displacement amount due to the second contrast enhancement function f 2 (Y IN ) from greatly differing between the video frames, a process of smoothing the displacement amount in the time axis direction may be performed.
上述した実施形態では、表示装置として液晶パネル30が用いられるが、これに限定されるものではない。表示装置としては、LCOS(Liquid Crystal on Silicon)やDMD(Degital Micromirror Device)などが用いられてもよい。
In the embodiment described above, the
上述した実施形態では、光源として固体光源を用いるが、これに限定されるものではない。光源としては、白色光を発するUHPランプが用いられてもよい。 In the embodiment described above, a solid light source is used as the light source, but the present invention is not limited to this. A UHP lamp that emits white light may be used as the light source.
10…光源、20…カットフィルタ、21…UVカットフィルタ、30…フライアイレンズユニット、30a…フライアイレンズ、30b…フライアイレンズ、40…PBSアレイ、50…液晶パネル、50B…液晶パネル、50G…液晶パネル、50R…液晶パネル、51B…補償板、51G…補償板、51R…補償板、52B…入射側偏光板、52G…入射側偏光板、52R…入射側偏光板、53B…入射側プリ偏光板、53G…入射側プリ偏光板、53R…入射側プリ偏光板、54B…出射側プリ偏光板、54G…出射側プリ偏光板、54R…出射側プリ偏光板、55B…出射側偏光板、55G…出射側偏光板、55R…出射側偏光板、60…クロスダイクロイックプリズム、70…投写レンズユニット、100…投写型映像表示装置、111…ダイクロイックミラー、112…ダイクロイックミラー、121〜123…反射ミラー、131〜133…コンデンサレンズ、140B…コンデンサレンズ、140G…コンデンサレンズ、140R…コンデンサレンズ、151〜153…リレーレンズ、200…信号処理装置、210…GAIN取得部、220…設定部、230…補正部、240…変換部、250…制御部、g(YIN)…線形基準関数、f1(YIN)…第1コントラスト強調関数、f2(YIN)…第2コントラスト強調関数、h(YIN)…補正関数
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記映像入力信号から求められる明るさのレベルに基づいて前記第1コントラスト強調関数を補正して、第2コントラスト強調関数を取得する補正部と、
前記第2コントラスト強調関数によって前記映像入力信号を変換して、映像出力信号を取得する変換部とを備え、
前記第1コントラスト強調関数は、第1変曲点又は第2変曲点を有しており、
前記第1変曲点は、前記映像出力信号の明るさのレベルが前記映像入力信号の明るさのレベルよりも低くなるように前記映像入力信号を変換する位置に設けられた変曲点であり、
前記第2変曲点は、前記映像出力信号の明るさのレベルが前記映像入力信号の明るさのレベルよりも高くなるように前記映像入力信号を変換する位置に設けられた変曲点であることを特徴とする表示装置。 A setting unit for setting a first contrast enhancement function for converting a video input signal;
A correction unit that corrects the first contrast enhancement function based on a brightness level obtained from the video input signal and obtains a second contrast enhancement function;
A conversion unit that converts the video input signal by the second contrast enhancement function to obtain a video output signal;
The first contrast enhancement function has a first inflection point or a second inflection point,
The first inflection point is an inflection point provided at a position where the video input signal is converted so that the brightness level of the video output signal is lower than the brightness level of the video input signal. ,
The second inflection point is an inflection point provided at a position where the video input signal is converted so that the brightness level of the video output signal is higher than the brightness level of the video input signal. A display device characterized by that.
Priority Applications (1)
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