JP2010060638A - 画像表示装置及びその方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】周囲の照明環境が変化した際や、視聴距離や画像のサイズ変更に伴って画角が変化しても、適切な明度で視聴できる画像表示装置を提供する。
【解決手段】画像表示装置10は、入力部1、明るさ算出部2、視聴距離算出部3、画角算出部4、視感度曲線算出部5、表示輝度算出部6、ディスプレイ7を備え、表示輝度と壁面輝度と画角とを用いて、明度と前記表示輝度との関係を示す視感度曲線関数を生成し、基準明度と対応する表示輝度を視感度曲線関数から算出し、この算出した表示輝度を補正表示輝度として設定して、ディスプレイ7に表示させる。
【選択図】 図3
【解決手段】画像表示装置10は、入力部1、明るさ算出部2、視聴距離算出部3、画角算出部4、視感度曲線算出部5、表示輝度算出部6、ディスプレイ7を備え、表示輝度と壁面輝度と画角とを用いて、明度と前記表示輝度との関係を示す視感度曲線関数を生成し、基準明度と対応する表示輝度を視感度曲線関数から算出し、この算出した表示輝度を補正表示輝度として設定して、ディスプレイ7に表示させる。
【選択図】 図3
Description
本発明は、画像を壁面輝度と画角と視覚特性とに基づき信号変化する画像表示装置及びその方法に関する。
人間は、光学的特性が等しい画像情報が提供される場合でも、周囲の照明環境によって異なる明るさを知覚する。これは、非特許文献1によれば、視覚系が周囲の明るさに順応することで視感度が変化するためである。例えば、図1に示すように、うす暗いリビングにおいて最適な明度を持った画像を、強い照明を点灯した明るいリビングで視聴すると、暗部輝度に対する感度が低下して画像全体が黒つぶれして見える。これは、壁面輝度の上昇に伴い、視感度曲線が左から右へシフトすることで、本来同じ明るさで発光している画像面の特に暗部領域に対する感度が低下するためである。
なお、本明細書では、ディスプレイの光学特性(輝度)と視聴者が感じる感覚(明度)との対応を「視感度」、その対応をプロットした関係を「視感度曲線」という。
上記問題点を解決するために、照明環境の変化に応じて画像信号の輝度を制御する方法がある(特許文献1参照)。
特許文献1の方法は、視感度の変化を装置背景輝度の関数として定義し、ログ関数形態となる視感度曲線を算出し、その逆関数を用いて表示輝度を変化させることで、明度を補正し画像の黒つぶれを防ぐものである。
一方、人間の視感度は、視聴者が画像を視聴する際の眼球網膜像上に投影する対象画像面の角度(visual angle:以下、「画角」という)によって大きく変化することが知られている(非特許文献1参照)。
非特許文献1によれば、光学的特性が等しい画像情報が提供される場合でも、画角が変動すると視感度が大きく変化する。このとき、図2に示すように、強い照明を点灯した明るいリビングで視聴する場合、画像の画角が縮小することで暗部輝度に対する感度が低下し、画像全体が黒つぶれして見える。なお、画角の拡大・縮小は、ディスプレイのサイズ変更や、視聴者の前後移動によって生じる。
しかし、特許文献1においては、上記した視覚特性を考慮していない。そのため、画角の拡大・縮小が生じた場合に、画質の劣化が顕著となる。
特開2007−97191公報
H.W.Bodman、 P.Haubner.and A.M.Marsden(1980)、 A unified relationship between brightness and luminance、 Siemens Forsch、 Entwicklungsber、 9、 315-318.
上記の特許文献1の方法のように、視感度の変化を装置背景輝度のみの関数として記述すると、視聴距離の変更やディスプレイのサイズ変更に伴う画角の拡大・縮小が生じた場合の画質劣化に適応できないという問題点がある。
そこで本発明は、周囲環境の変動だけでなく対象画像の画角に適応した明度補正を行う画像表示装置及びその方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、画像を表示するディスプレイを有する画像表示装置において、画像信号が入力され、前記画像信号の表示輝度を抽出する入力部と、視聴者と前記ディスプレイとの相対的距離である視聴距離を算出する視聴距離算出部と、前記ディスプレイの周囲環境の明るさを算出する明るさ算出部と、前記視聴距離と、予め記憶された前記ディスプレイに表示される前記画像のサイズとを用いて、前記画像の画角を算出する画角算出部と、前記表示輝度と前記壁面輝度と前記画角とを用いて、明度と前記表示輝度との関係を示す視感度曲線関数を生成する視感度曲線生成部と、予め記憶した基準明度と対応する前記表示輝度を、前記視感度曲線関数から算出し、この算出した前記表示輝度を補正表示輝度として設定する表示輝度算出部と、前記補正表示輝度に基づいて前記画像信号を前記ディスプレイに表示させる表示制御部と、を有する画像表示装置である。
本発明によれば、周囲環境の変動だけでなく対象画像の画角に適応した明度補正を行う画像表示装置及びその方法を提供できる。
本発明の一実施形態の画像表示装置について図面に基づいて説明する。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態の画像表示装置10について、図3〜図6に基づいて説明する。
本発明の第1の実施形態の画像表示装置10について、図3〜図6に基づいて説明する。
(1)画像表示装置10の構成
図3は、本実施形態に係る画像表示装置10のブロック図である。
図3は、本実施形態に係る画像表示装置10のブロック図である。
図3に示すように、画像表示装置10は、入力部1、明るさ算出部2、視聴距離算出部3、画角算出部4、視感度曲線算出部5、表示輝度算出部6、ディスプレイ7を備えている。
入力部1には、外部からデジタル又はアナログの画像信号が入力する。
明るさ算出部2は、画像表示装置10の視聴環境の明るさを算出する。具体的には、周囲環境光や画面から回り込んだ光による画像表示装置10の壁面の明るさ、すなわち、壁面方向の照度を検知する照度センサやその他の増幅回路などを備えている。この照度センサはディスプレイ7の画像表示領域の回りにある4つの額縁部(例えば、上額縁部の中心)の裏面に少なくとも1個、又は、上額縁部、下額縁部、右額縁部、左額縁部の裏面に一個ずつ以上設けることが望ましい。
視聴距離算出部3は、視聴者とディスプレイ7との相対的な距離、すなわち、視聴距離を設定する手段を備えている。本実施形態では、視聴距離算出部3として、リモートコントローラ、又は、装置表面に具備された調整ボタンを用いて、視聴者が視聴距離情報を任意で入力する装置を用いる。
画角算出部4は、マイクロコンピュータ(以下、マイコンという)で構成され、中央演算部、記憶部(ROM、RAMなど)などを備えている。この記憶部のROMには、予め記憶部内に具備されたディスプレイ7のサイズやその他各種データセットが格納されている。また、この記憶部のRAMには、ディスプレイ7の画角を算出するプログラムや、視聴距離測定部2が設定した視聴距離情報やその他各種演算途中の値が一時記憶される。
視感度曲線算出部5は、マイコンで構成され、中央演算部、記憶部(ROM、RAMなど)などを備えている。この記憶部のRAMには、壁面輝度と画角とを用いて視感度曲線を算出するプログラムや、画像信号から表示輝度を抽出するプログラムやその他各種演算結果が一時記憶される。
表示輝度算出部6は、マイコンで構成され、中央演算部、記憶部(ROM、RAMなど)などを備えている。この記憶部のRAMには、視感度曲線を用いて表示輝度を算出するプログラムや、あるタイミングで求めた明度、その他の各種演算結果が一時記憶される。
ディスプレイ7は、画像信号に基づいて画像を表示する装置であり、CRTディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、又は、その他のディスプレイ装置であり、ディスプレイ7は、画像信号に基づいて画像を表示する表示制御部を有している。
(2)画像表示装置10の動作
次に、本実施形態に係る画像表示装置10の動作の概要について図4に基づいて説明する。図4は、画像表示装置10の動作を示すフローチャートである。
次に、本実施形態に係る画像表示装置10の動作の概要について図4に基づいて説明する。図4は、画像表示装置10の動作を示すフローチャートである。
ステップS1において、画像表示装置10に入力された画像信号から表示輝度を抽出する。
ステップS2において、明るさ算出部2によって、画像表示装置10の周囲環境の明るさと測定する。なお、「周囲環境」とは、視聴者からディスプレイ7を見たときの、ディスプレイ7の周囲の明るさを意味し、本実施形態では、画像表示装置10の背後にある壁面の明るさを用いる。
ステップS3において、明るさ算出部2は、ステップS2によって得た照度から壁面輝度を算出する。
ステップS4において、視聴距離算出部3によって、視聴者と画像表示装置10との相対的距離である視聴距離を取得する。
ステップS5において、画角算出部4は、視聴距離とディスプレイ7のサイズとを用いて、視聴者の眼球網膜像上に投影するディスプレイ7の画角を算出する。
ステップS6において、視感度曲線算出部5は、表示輝度と壁面輝度とディスプレイ7の画角とを用いて、視感度曲線の関数を算出する。尚,ここで取り扱う「明度」とは,視聴者の眼に知覚される表示面の明るさであり,画像の表示輝度に起因する光の強弱を示す心理量である.
ステップS7において、表示輝度算出部6は、視感度曲線の関数を用いて、変化前後で知覚する明度を等しくする補正表示輝度を算出する。
ステップS7において、表示輝度算出部6は、視感度曲線の関数を用いて、変化前後で知覚する明度を等しくする補正表示輝度を算出する。
ステップS8において、ディスプレイ7は、算出された補正表示輝度に応じて画像信号を補正する。
ステップS9において、補正した画像信号をディスプレイ7で表示する。
画像表示装置10は、上述した一連のステップS1〜S8を所定時間間隔で、例えば、1秒毎〜1分毎に繰り返す。
次に、各ステップについてそれぞれ詳述する。
(3)ステップS1
ステップS1では、入力部1が、画像信号からディスプレイ7上に表示される各画素の表示輝度Lt[cd/m2]を抽出する。画像信号は、輝度、色度などの一般的な画像情報を備えている。
ステップS1では、入力部1が、画像信号からディスプレイ7上に表示される各画素の表示輝度Lt[cd/m2]を抽出する。画像信号は、輝度、色度などの一般的な画像情報を備えている。
なお、表示輝度Ltは、ディスプレイ7上において画像を表示するときのガンマ変換が施された輝度値である。このとき、各画素の表示輝度と実測された発光素子の輝度値とが等しくなるように予め校正されている。
(4)ステップS2
ステップS2では、明るさ算出部2によって、画像表示装置10の壁面の明るさ、すなわち、壁面方向の垂直入射照度I[lx]を照度センサで測定する。このとき、取得する垂直照度は、画像表示装置10の背後の壁面が反射した光量であり、少なくとも1個の照度センサ、又は、全ての照度センサの重み付き平均加算値を出力する。これにより、画像表示装置10の背後の空間照度を簡便かつ正確に取得できる。
ステップS2では、明るさ算出部2によって、画像表示装置10の壁面の明るさ、すなわち、壁面方向の垂直入射照度I[lx]を照度センサで測定する。このとき、取得する垂直照度は、画像表示装置10の背後の壁面が反射した光量であり、少なくとも1個の照度センサ、又は、全ての照度センサの重み付き平均加算値を出力する。これにより、画像表示装置10の背後の空間照度を簡便かつ正確に取得できる。
(5)ステップS3
ステップS3では、明るさ算出部2によって、ステップS2により得られた画像表示装置10の背後の壁面方向の垂直入射照度Iを利用して、背後の壁面の壁面輝度Lu[cd/m2]を算出する。このとき、壁面輝度Luは、空間照度である垂直入射照度I[lx]と,工場出荷時,または,ユーザにより予め設定された背後の壁面の反射率Yとを用いて算出する。具体的には、次の式(1)により算出する。
ステップS3では、明るさ算出部2によって、ステップS2により得られた画像表示装置10の背後の壁面方向の垂直入射照度Iを利用して、背後の壁面の壁面輝度Lu[cd/m2]を算出する。このとき、壁面輝度Luは、空間照度である垂直入射照度I[lx]と,工場出荷時,または,ユーザにより予め設定された背後の壁面の反射率Yとを用いて算出する。具体的には、次の式(1)により算出する。
Lu=I×Y/π ・・・(1)
以上、明るさ算出部2におけるステップ2、ステップ3の動作によって、周囲の明るさと背後の壁面輝度とに相関を持たせ、ディスプレイ7の視聴環境内の明るさを一意に記述できる。そのため、周囲の明るさに依存する視聴者の視感度の変化を精度良く予測できる。
なお、本実施形態の画像表示装置10の明るさ算出部2においては、撮像素子や各種放射輝度計等を用いて壁面輝度を直接測定することで、ステップS2とステップS3の動作を置き換えても構わない。
(6)ステップS4
ステップS4では、視聴距離算出部3によって、視聴者とディスプレイ7との相対的な距離である視聴距離Dを設定する。視聴距離D[m]は、0.2mから20mの範囲で視聴者の任意により入力する。設定された視聴距離Dは、ステップ5へ出力すると同時に、記憶部上に所定期間保持される。
ステップS4では、視聴距離算出部3によって、視聴者とディスプレイ7との相対的な距離である視聴距離Dを設定する。視聴距離D[m]は、0.2mから20mの範囲で視聴者の任意により入力する。設定された視聴距離Dは、ステップ5へ出力すると同時に、記憶部上に所定期間保持される。
なお、視聴者が設定を行わない場合は、ディスプレイ7の縦幅の2〜4倍の視距離を規定値として設定することが望ましい。
また、視聴距離算出部3は、センサを用いた視聴距離自動測定手段に置き換えても構わない。具体的には、リモコンのように遠隔操作を行うインターフェースを用いて、画像表示装置10の先端に取り付けたカメラによりディスプレイパネルの両端2点を検出し、三角法を用いて機器感の位置関係を取得することで実現される.このときパネル−リモコン間の距離を視聴距離D[m]として設定する.この場合、所定の変化タイミング、又は、視聴者がチャンネル操作や音量操作といった能動的な働きかけを行ったタイミングの少なくともどちらかに一方において、視聴距離を設定することが望ましい。
(7)ステップS5
ステップS5では、画角算出部4が、ステップS4により得られた視聴距離Dと、予め記憶部上に具備されたディスプレイ7のサイズS[m]とを用いて、視聴者の眼球網膜像上に投影するディスプレイ7の画角φ[deg]を算出する。このとき、ディスプレイ7のサイズSは、ディスプレイ7の表面の実効画像表示面の縦幅、又は、横幅のより長い方の辺長を用いる。具体的な画角φは次の式(2)により導く。
ステップS5では、画角算出部4が、ステップS4により得られた視聴距離Dと、予め記憶部上に具備されたディスプレイ7のサイズS[m]とを用いて、視聴者の眼球網膜像上に投影するディスプレイ7の画角φ[deg]を算出する。このとき、ディスプレイ7のサイズSは、ディスプレイ7の表面の実効画像表示面の縦幅、又は、横幅のより長い方の辺長を用いる。具体的な画角φは次の式(2)により導く。
φ=Tan−1{(S/D/2)×360/π} ・・・(2)
ステップS4、ステップS5によって、視聴者の眼球網膜像上に投影するディスプレイ7の画角を取得できる。これにより、以降の制御動作において、ディスプレイ7の画角に依存する視感度の変化が簡便に予測できる。なお、上記したように本実施形態では、ディスプレイ7の表示画面全体で一つの画像を表示するものとし、この画像のサイズはディスプレイ7のサイズと等しいものとする。
(8)ステップS6
ステップS6の動作について、図5〜図6に基づいて説明する。ステップS6では、ステップS1によって得られた各画素の表示輝度Ltと、ステップS3によって得られた壁面輝度Luと、ステップS5によって得られたディスプレイ7の画角φとを用いて、視聴者の視感度曲線を表す視感度曲線関数を算出する。
ステップS6の動作について、図5〜図6に基づいて説明する。ステップS6では、ステップS1によって得られた各画素の表示輝度Ltと、ステップS3によって得られた壁面輝度Luと、ステップS5によって得られたディスプレイ7の画角φとを用いて、視聴者の視感度曲線を表す視感度曲線関数を算出する。
この視感度曲線関数は、壁面輝度Luの対数値と表示輝度Ltの対数値との差の一次式により表現できる。具体的には、明度Jを示す視感度曲線関数は次の式(3)により導く。
J=Ct(φ)×Lt0.33−Ct(φ)(S0(φ)+S1(φ)×Lu0.33)
=Ct(φ){Lt0.33−S0(φ)+S1(φ)×Lu0.33}
・・・(3)
Ct(φ)は画角φに依存する第1の係数であり、S1(φ)は画角φに依存する第2の係数であり、S0(φ)は画角φに依存する第3の係数であり、非特許文献1によると図5に示すような実験的な実測値が離散的に示されている。このとき、これらの実測値は画角φとの相関が高いため、本実施形態では、多項式近似により実測値を補間することで、前記各係数をディスプレイ7の画角φの関数として決定する。一例として、次の式(4)〜式(6)のような、前記画角が大きくなれば係数の値が小さくなる画角関数により第1〜第3係数が導出できる。
Ct(φ)=−2×10−5×φ3+0.004×φ2−0.3508×φ+33.704 ・・・(4)
S1(φ)=−2×10−7×φ3+6×10−5×φ2−0.0062×φ+0.4541 ・・・(5)
S0(φ)=9×10−9×φ4−3×10−6×φ3+0.0003×φ2−0.013×φ+0.3762 ・・・(6)
このとき、画角φが5〜150degの範囲において、Ct(φ)は60〜20、S0(φ)は0.5〜0.05、S1(φ)は0.5〜0.1の範囲で設定されることが望ましい。
図6は、ステップS6により算出された視感度の例であり、照明変化により変化前後で壁面輝度がLu1からLu2に増加し、かつ、画角φは一定であった場合の視感度曲線の推移を表している。このとき、Lu1の環境下における視聴者の視感度曲線がV1、Lu2の環境下における視聴者の視感度曲線がV2である。図6は、Lu2がLu1に比べて十分大きい場合、より明るい周囲の明るさに順応することで、光学的特性が等しい画像情報が提供される場合でも、画像暗部が黒つぶれして見えるという、非特許文献1の知見を精度良く推定している。
同様に、本実施形態によれば、壁面輝度Luが一定で画角φが変化した場合でも、画角特性を精度良く推定する。
以上、ステップS6の制御動作により、周囲の明るさだけなく、視聴距離やディスプレイ7のサイズに依存する視覚特性の変化を反映し、従来技術よりも厳密な視感度曲線を記述できる。これにより、視聴者の視覚特性に即した補正表示輝度を決定できる。
(9)ステップS7
ステップS7では、表示輝度算出部6が、ステップS6によって得られた視感度関数を記憶部に保持し、一定時間前の視感度と変化時刻の視感度との差分に応じて表示輝度を設定する。
ステップS7では、表示輝度算出部6が、ステップS6によって得られた視感度関数を記憶部に保持し、一定時間前の視感度と変化時刻の視感度との差分に応じて表示輝度を設定する。
ステップS7の動作について図6に基づいて説明する。
図6において、Lu1の環境下でディスプレイ7の表示輝度がLt1[cd/m2]であった場合、J1の明度を知覚していたことになる。以下、このJ1を基準明度という。ここから、基準明度J1を一定としてV1からV2への推移をたどることで、壁面輝度増加前後で知覚する明度が等しくなる補正表示輝度が算出できる。
具体的には、基準明度J1を予め記憶部に記憶しておき、Lu=Lu2として式(3)をLt2について解くことにより実現される。この場合、Lt1<Lt2となり、変化後の画像は変化前より高い輝度で発光することとなる。
同様の手段により、変化前後で視聴距離が変化した場合の視感度曲線の推移にも適応でき、また、壁面輝度と画角が同時に変わった場合の視感度の推移にも適応できる。このようにして得られる補正表示輝度Lt2[cd/m2]を全画素について算出する。
ステップS7によって、視覚特性に即した表示輝度を算出できる。また、ステップS6の制御動作と組み合わせることにより、視聴環境が変化した場合でも、変化前後で視聴者が知覚する明度を等しくできる。
なお、例えば、基準明度J1は、画像表示装置10の電源がONされた時刻において、まず、表示輝度Lt1と壁面輝度Lu1を求め、この表示輝度Lt1と壁面輝度Lu1と画角から視感度曲線関数を求め、この視感度曲線関数から電源ON時の明度を求める。そして、この明度を基準明度J1として記憶する。この基準明度J1は任意の時間毎に算出し直して、更新してもよい。
また、視聴者が最も画像を見やすいと思った時刻において、リモートコントローラを用いて、前記説明した方法で基準明度を記憶するようにしてもよい。
(10)効果
以上のように本実施形態によれば、周囲の明るさとディスプレイ7の画角とに基づいた輝度変化ができる。これにより、視覚特性に忠実な制御を可能とし、周囲の照明環境や視聴距離が変わった場合でも、階調性が高く最適な明度の画像を提供できる。
以上のように本実施形態によれば、周囲の明るさとディスプレイ7の画角とに基づいた輝度変化ができる。これにより、視覚特性に忠実な制御を可能とし、周囲の照明環境や視聴距離が変わった場合でも、階調性が高く最適な明度の画像を提供できる。
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態の画像表示装置20について図7〜図9に基づいて説明する。
本発明の第2の実施形態の画像表示装置20について図7〜図9に基づいて説明する。
(1)画像表示装置20の構成
図7は、本実施形態に係る画像表示装置20のブロック図である。
図7は、本実施形態に係る画像表示装置20のブロック図である。
図7に示すように、画像表示装置20は、入力部11、視聴距離算出部12、画角算出部13、視感度曲線算出部14、表示輝度算出部15、ディスプレイ16とを備えている。
入力部11、視聴距離算出部12、画角算出部13、表示輝度算出部15、ディスプレイ16は、第1の実施形態の入力部1、視聴距離算出部3、画角算出部4、表示輝度算出部6、ディスプレイ7と同様の構成であるので説明は省略する。
視感度曲線算出部14は、マイコンで構成され、中央演算部、記憶部(ROM、RAMなど)などを備えている。この記憶部のRAMには、複数の予め定められた壁面輝度を格納した記憶部や、壁面輝度と画角とを用いて視感度曲線を算出するプログラム、画像信号から表示輝度を抽出するプログラムやその他各種演算結果が一時記憶される。
(2)画像表示装置20の動作
次に、本実施形態に係る画像表示装置20の動作の概要について図8に基づいて説明する。図8は、画像表示装置20の動作を示すフローチャートである。
次に、本実施形態に係る画像表示装置20の動作の概要について図8に基づいて説明する。図8は、画像表示装置20の動作を示すフローチャートである。
ステップS11、ステップS12、ステップS13、ステップS16、ステップS17は、第1の実施形態のステップS1、ステップS4、ステップS5、ステップS7、ステップS8、ステップS9と同様の制御動作であるので説明は省略する。
(3)ステップS14
ステップS14の動作について、図8に基づいて説明する。
ステップS14の動作について、図8に基づいて説明する。
ステップS14では、ステップS11によって得られた各画素の表示輝度Ltと、視感度曲線算出部14に予め具備された周囲の明るさ係数Lupと、ステップS13によって得られたディスプレイ16の画角φとを用いて、視聴者の視感度曲線を算出する。
周囲の明るさ係数Lupは、ディスプレイ16の周囲の明るさを示す係数であり次の式(7)により算出される。
Lup=Lu0.33 ・・・(7)
一般家庭におけるテレビ視聴時の画像表示装置20の壁面輝度Luは、およそ50[cd/m2]程度であるため、本実施形態においてはLup=3.64とする。
このとき、周囲環境に合わせて予め算出したLupを複数水準プリセットして使い分けても構わない。具体的には、暗い室内(Lup=0.21)、薄暗い室内(Lup=2.1)、明るい室内(Lup=4.57)、太陽光が差し込む室内(Lup=5.74)のように、0.1〜20の間で周囲環境の明るさを任意に設定する。そして、次の式(8)を用いて明度Jを算出する。
J=
Ct(φ)×Lt0.33―Ct(φ)(S0(φ)+S1(φ)×Lup)
=Ct(φ){Lt0.33―(S0(φ)+S1(φ)×Lup)}
・・・(8)
Ct(φ)、S0(φ)、S1(φ)は画角φに依存する係数項であり、第1の実施形態に係るステップS6の式(4)、式(5)、式(6)により決定される。
図9は、ステップS14により算出された視感度の例であり、視聴距離の増加によって画角φがφ1からφ2に減少した場合の視感度曲線の推移を表している。このとき、画角φ1の環境下における視聴者の視感度曲線がV3、φ2の環境下における視聴者の視感度曲線がV4である。図9は、ディスプレイ16の画角が縮小すると、光学的特性が等しい画像情報が提供される場合でも画像暗部が黒つぶれして見えるという、非特許文献1の知見を精度良く推定している。
以上、ステップ14の制御動作によれば、視聴距離とディスプレイ16とのサイズに依存する視覚特性の変化を反映した視感度曲線を示す視感度曲線関数を記述できる。また、予め具備した周囲の明るさ係数Lupを用いることで、視感度曲線関数の算出の際の演算量を削減できる。具体的には、ディスプレイ16の一画素の明度決定に関して、乗算1回と指数演算1回を削減できる。
(4)ステップS15
ステップS15の動作について図9を用いて詳述する。
ステップS15の動作について図9を用いて詳述する。
ステップS15では、表示輝度算出部15は、ステップS14によって得られた視感度を記憶部に保持し、前記周囲の明るさ係数Lupを用いて、一定時間前の視感度と変化時刻の視感度との差分に応じた補正表示輝度を設定する。
図9において、φ=φ1の視聴距離でディスプレイ16の表示輝度がLt1[cd/m2]であった場合、J2の明度を知覚していたことになる。ここから、J2を基準明度としてV3からV4への推移をたどることで、視聴距離増加前後で知覚する明度が等しくなる補正表示輝度が算出できる。
具体的には、基準明度J2を記憶しておき、φ=φ2として式(8)をLt4について解くことにより実現される。この場合、Lt3<Lt4となり、変化後の画像は変化前より高い輝度で発光する。こうして得られる補正表示輝度Lt4[cd/m2]を全画素について算出する。
以上、ステップ15の制御動作によれば、視聴距離が変化した場合に、視覚特性に即した補正表示輝度を算出できる。
また、ステップS14によって得られた周囲の明るさ係数Lupを用いることで、表示輝度算出の際の演算量を削減できる.具体的には、ディスプレイ16の一画素の輝度決定に関して、除算1回と指数演算1回を削減できる。
(6)効果
以上のように本実施形態によれば、ディスプレイ16の視聴距離とディスプレイ16のサイズに依存する視感度の変化を良好に予測し、高速に輝度変化できる。これにより、視聴者の移動により視聴距離が変わった場合でも、階調性が高く最適な明度の画像を高速に提示できる。
以上のように本実施形態によれば、ディスプレイ16の視聴距離とディスプレイ16のサイズに依存する視感度の変化を良好に予測し、高速に輝度変化できる。これにより、視聴者の移動により視聴距離が変わった場合でも、階調性が高く最適な明度の画像を高速に提示できる。
(変更例)
本発明は上記実施形態に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。
本発明は上記実施形態に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。
(1)変更例1
本実施形態に係る画像表示装置10及び画像表示装置20において、入力部1と入力部11で取得する表示輝度は画素単位であることが望ましいが、複数画素領域の平均を対象領域の表示輝度Ltとして扱っても構わない。
本実施形態に係る画像表示装置10及び画像表示装置20において、入力部1と入力部11で取得する表示輝度は画素単位であることが望ましいが、複数画素領域の平均を対象領域の表示輝度Ltとして扱っても構わない。
同様に、表示輝度算出部7と表示輝度算出部17について、変化対象の該領域内に均一のLtを当てはめれば、階調性を改善する効果が期待できる。
なお、該複数画素領域とは、一定の大きさを有する画素の集合領域であり、その改善効果は該複数画素領域の水平・垂直画角が1deg以下である場合に好適である。
(2)変更例2
上記実施形態では、所定時間毎に表示輝度を補正していたが、これに限らず、例えば、視聴者から視聴距離算出部3のリモートコントローラで指示があった場合、明るさ算出部2の照度センサが閾値以上の照度変化を測定したときに行ってもよい。
上記実施形態では、所定時間毎に表示輝度を補正していたが、これに限らず、例えば、視聴者から視聴距離算出部3のリモートコントローラで指示があった場合、明るさ算出部2の照度センサが閾値以上の照度変化を測定したときに行ってもよい。
(3)変更例3
上記実施形態では、表示する画像はディスプレイ7のサイズと同じであったが、これに限らず、画像をディスプレイ7の表示画面中の部分領域で縮小して表示する場合もある。この場合には、その縮小された画像のサイズを基準に画角を算出して、前記表示輝度の補正をすればよい。
上記実施形態では、表示する画像はディスプレイ7のサイズと同じであったが、これに限らず、画像をディスプレイ7の表示画面中の部分領域で縮小して表示する場合もある。この場合には、その縮小された画像のサイズを基準に画角を算出して、前記表示輝度の補正をすればよい。
1 入力部
2 明るさ算出部
3 視聴距離算出部
4 画角算出部
5 視感度曲線算出部
6 表示輝度算出部
7 ディスプレイ
10 画像表示装置
2 明るさ算出部
3 視聴距離算出部
4 画角算出部
5 視感度曲線算出部
6 表示輝度算出部
7 ディスプレイ
10 画像表示装置
Claims (9)
- 画像を表示するディスプレイを有する画像表示装置において、
画像信号が入力され、前記画像信号の表示輝度を抽出する入力部と、
視聴者と前記ディスプレイとの相対的距離である視聴距離を算出する視聴距離算出部と、
前記ディスプレイの周囲環境の明るさを算出する明るさ算出部と、
前記視聴距離と、予め記憶された前記ディスプレイに表示される前記画像のサイズとを用いて、前記画像の画角を算出する画角算出部と、
前記表示輝度と前記壁面輝度と前記画角とを用いて、明度と前記表示輝度との関係を示す視感度曲線関数を生成する視感度曲線生成部と、
予め記憶した基準明度と対応する前記表示輝度を、前記視感度曲線関数から算出し、この算出した前記表示輝度を補正表示輝度として設定する表示輝度算出部と、
前記補正表示輝度に基づいて前記画像信号を前記ディスプレイに表示させる表示制御部と、
を有する画像表示装置。 - 前記表示輝度算出部は、
任意の時間間隔で前記補正表示輝度を算出する、
請求項1記載の画像表示装置。 - 前記表示輝度算出部は、
任意の時刻において抽出した前記表示輝度と、前記任意の時刻において生成した前記視感度曲線関数とから算出した明度を前記基準明度として記憶する、
請求項1記載の画像表示装置。 - 前記明るさ算出部は、
前記ディスプレイの背後にある壁面の壁面輝度を照度センサによって測定して、前記周囲環境の明るさとする、
請求項1記載の画像表示装置。 - 前記明るさ算出部は、前記周囲環境の明るさを予め記憶している、
請求項1記載の画像表示装置。 - 前記視感度曲線算出部は、
前記画角が大きくなれば、値が小さくなる第1の補正関数に前記画角を代入して第1の係数を求め、
前記画角が大きくなれば、値が小さくなる第2の補正関数に前記画角を代入して第2の係数を求め、
前記画角が大きくなれば、値が小さくなる第3の補正関数に前記画角を代入して第3の係数を求め、
前記第2の係数に前記壁面輝度のべき乗を重畳し、この重畳した値に前記第3の係数を足して第1の値を求め、
前記表示輝度のべき乗から前記第1の値を引いた値に前記第1の係数を重畳した値を前記明度と設定する、
請求項1記載の画像表示装置。 - 前記表示制御部は、前記画像を前記ディスプレイの表示画面全体、又は、部分領域で表示する、
請求項1記載の画像表示装置。 - 画像を表示するディスプレイを有する画像表示装置における画像表示方法において、
画像信号が入力され、前記画像信号の表示輝度を抽出する入力ステップと、
視聴者と前記ディスプレイとの相対的距離である視聴距離を算出する視聴距離算出ステップと、
前記ディスプレイの周囲環境の明るさを算出する明るさ算出ステップと、
前記視聴距離と、予め記憶された前記ディスプレイに表示される前記画像のサイズとを用いて、前記画像の画角を算出する画角算出ステップと、
前記表示輝度と前記壁面輝度と前記画角とを用いて、明度と前記表示輝度との関係を示す視感度曲線関数を生成する視感度曲線生成ステップと、
予め記憶した基準明度と対応する前記表示輝度を、前記視感度曲線関数から算出し、この算出した前記表示輝度を補正表示輝度として設定する表示輝度算出ステップと、
前記補正表示輝度に基づいて前記画像信号を前記ディスプレイに表示させる表示制御ステップと、
を有する画像表示方法。 - 画像を表示するディスプレイを有する画像表示装置における画像表示プログラムにおいて、
画像信号が入力され、前記画像信号の表示輝度を抽出する入力機能と、
視聴者と前記ディスプレイとの相対的距離である視聴距離を算出する視聴距離算出機能と、
前記ディスプレイの周囲環境の明るさを算出する明るさ算出機能と、
前記視聴距離と、予め記憶された前記ディスプレイに表示される前記画像のサイズとを用いて、前記画像の画角を算出する画角算出機能と、
前記表示輝度と前記壁面輝度と前記画角とを用いて、明度と前記表示輝度との関係を示す視感度曲線関数を生成する視感度曲線生成機能と、
予め記憶した基準明度と対応する前記表示輝度を、前記視感度曲線関数から算出し、この算出した前記表示輝度を補正表示輝度として設定する表示輝度算出機能と、
前記補正表示輝度に基づいて前記画像信号を前記ディスプレイに表示させる表示制御機能と、
をコンピュータによって実現する画像表示プログラム。
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