JP2010061134A - ディザリング方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い輝度を有する階調領域における飽和を防止し、全階調を表現することができるディザリング方法及び装置を提供すること。
【解決手段】本発明のディザリング方法は、入力データに対して時間的／空間的補償を行うステップと、時間的／空間的補償が行われた前記データにヘッドビットを付加してディザリングデータを生成するステップと、前記ディザリングデータに応じて該当するガンマ電圧を選択するステップと、を含むことを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像出力装置に関し、特に、高階調の画像入力データの階調（ｇｒａｙ ｌｅｖｅｌ）を減少させることなく画像を表示することができる画像出力装置のディザリング（ｄｉｔｈｅｒｉｎｇ）方法及び装置に関する。

画像出力装置は、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ−Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、モバイル表示装置などの多様な種類で開発されている。画像を出力する一般的な方法は、実際の映像をデジタル化した信号に変換する過程と、画像処理を行う過程と、処理されたビデオ信号を画像出力装置を介して表示する過程とを含むことができる。この一連の過程において、画像出力装置は、実際の映像に最大限に近づけた画面を出力しなければならない。すなわち、実際の映像をデジタル化する過程においては、データの損失を最小限にとどめる必要があり、画像処理された映像も、データの損失量を最小化しなければならない。実際の映像をデジタル化する過程においては、サンプリング、量子化、標準化などの一連の過程を経ることになり、これらの過程における信号処理の一つの目標は、デジタルデータが実際の映像に最も近づくようにデータの損失を最小限にとどめることである。

画像出力装置は、処理された画像を肉眼で識別できるように表示する装置であるが、これには一定の限界がある。つまり、画像出力装置は、表現可能な階調数に制限がある。例えば、各々のＲ、Ｇ、Ｂビデオ信号が８ビットからなる場合、１つのビデオ信号は、２^８個の階調を表現することができ、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号が合成されて表現可能な色は、２^８×２^８×２^８であって２^２４個の色を表現することができる。しかし、画像出力装置が８ビットのビデオ信号を６ビットの信号として出力する必要がある場合、各ビデオ信号当たり２^８−２^６個の階調を表現することができず、２^２４−２^１８個の色を表現できなくなる。このため、元のビデオ信号に比べて少ない階調数を表現する画像出力装置では、実際の映像に最も近い画面を具現するために、ディザリング技術を採用している。

１つの画像をなす各々のピクセルは、Ｒ、Ｇ、Ｂからなる３つのサブピクセルで構成されるが、これらサブピクセルの各々にはビデオ信号が印加される。仮に、各々のサブピクセルに印加されるビデオ信号の階調数が少なくなると、画面の境界部分で明確な輪郭線が生じる偽輪郭線（ｆａｌｓｅ ｃｏｎｔｏｕｒ ｌｉｎｅ）が発生したり、表面に明帯または暗帯が生じるマッハ現象（Ｍａｃｈ’ｓ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ）が発生する。

このような偽輪郭線やマッハ現象は、実際の映像にはない明確な輪郭線を発生させるため、画質を低下させる原因になる。これにより、偽輪郭線やマッハ現象を発生させないために、データに人為的にノイズを入力したり、画像の境界部分のピクセルにノイズを入力することにより、明確な輪郭線を滑らかに処理する方法があるが、これを「ディザリング」という。一般的に、ビデオソースのデータ幅（ｂｉｔ ｗｉｄｔｈ）が画像出力装置のデータ幅より大きい場合、次のような２つの方式を用いることができる。

その一つは、トランケーション（ｔｒｕｎｃａｔｉｏｎ）方法である。

トランケーション方法は、ピクセルに印加されるビデオ信号の下位２ビットを単に除去する技術である。例えば、ビデオ信号が８ビットの場合、下位２ビットを除く６ビットを出力信号として出力する。この６ビットの信号をピクセルに印加して画面を構成すると、１つのサブピクセルの階調数が２^６個になるので、画像の境界部分が鮮明になる。

図１は、トランケーション方法を示す真理値表である。図１のように、入力データが８ビットの場合、これを６ビットで表現する過程において、１０進数０、１、２、３は、区別なく０として出力され、画像出力装置に現れる画像は、実際の映像とは異なり、偽輪郭線を有することになる。

もう一つは、時間的／空間的補償法である。

時間的／空間的補償法は、入力データが８ビットで、かつ、出力データが６ビットの場合、除去される下位２ビットを参照して、これを各々のフレームに反映する時間的効果と、補償されるライン及びピクセルの位置を判断して下位２ビットを反映する空間的効果とを適用する技術である。つまり、出力は６ビットであるが、８ビットに近い表現が可能な方式である。下位２ビットの反映は、各々のフレームに位置するライン及びピクセルに下位２ビットに対する重み（ｗｅｉｇｈｔ）を付与することである。

下記表１は、下位２ビットに応じた時間的／空間的補償法を示す表である。

上記表１に示すように、１つのピクセルに対して、各々のフレーム（第１ないし第４フレーム）は、下位２ビットの値に応じて、入力データのビットから下位２ビットを除く上位６ビットに重み１（１００）が加算されたり、上位６ビットがそのまま出力されたりする。

切捨てられる下位２ビットの値が「１１」であり、この値が４つのフレームの間にそのまま維持されると、出力は、「３（下位２ビットの値１１）×４（フレームの数）＝１２」という値を失うことになる。これを補償する方法として、第１、第３及び第４フレームでは、該当するピクセルの上位６ビットにそれぞれ１（１００）を加算し、第２フレームでは、同一ピクセルの上位６ビットをそのまま出力することがある。この補償が行われると、「４（１００）×３（＋１が加算されるフレームの数）＝１２」の値が補償され、４つのフレームの間において損失値と補償値とが常に等しくなる。

例をさらに挙げれば、切捨てられる下位２ビットの値が「１０」の場合、４つのフレームの間における損失値は、「２（下位２ビットの値１０）×４（フレームの数）＝８」になる。これを補償する方法として、第１及び第３フレームでは、該当するピクセルの上位６ビットに１（１００）を加算し、第２及び第４フレームでは、同一ピクセルの上位６ビットをそのまま出力することがある。この補償が行われると、「４（１００）×２（＋１が加算されるフレームの数）＝８」の値が補償され、４つのフレームの間において損失値と補償値とが常に等しくなる。

このような時間的／空間的補償法において、重み１が加算されるフレームの位置には制限がない。例えば、切捨てられる下位２ビットの値が「１１」の場合、連続する４つのフレームのうち、３つのフレームのピクセルに重み付けを行えばよい。切捨てられる下位２ビットの値が「１０」の場合、連続する４つのフレームのうち、２つのフレームのピクセルに重み付けを行えばよい。

しかし、このような従来技術に係る時間的／空間的補償法では、次のような問題が発生する。

図２は、入力ビデオ信号が８ビットの場合における、従来技術に係る時間的／空間的補償法を示す真理値表であり、図３は、従来技術に係る時間的／空間的補償法に従って出力を０から１００の範囲に標準化した際の出力特性グラフを示す図である。

図２のように、入力ビデオ信号８ビットのうち、１０進数２５２以上の階調に対して時間的補償を行うと、オーバーフロー（ｏｖｅｒｆｌｏｗ）が発生する。このため、時間的／空間的補償法が適用された場合でも補償を行うことはできない。この場合、図３のように、入力の変化にかかわらず、入力データの上位階調部分において階調の飽和（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）が発生する。このように、従来技術に係る時間的／空間的補償法を適用してディザリングを行う場合、高輝度部分を安定的に表現できないという問題が発生する。

関連する技術としては、例えば、韓国公開特許第１０−２００６−００１９８２２号公報（特許文献１）に記載されたものがある。

韓国公開特許第１０−２００６−００１９８２２号公報

そこで、本発明は、従来技術の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、高い輝度を有する階調領域における飽和を防止し、全階調を表現することができるディザリング方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、高い輝度を有する階調領域における飽和を防止し、全階調を表現することができるディザリング装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための一形態に係る本発明は、入力データに対して時間的／空間的補償を行うステップと、時間的／空間的補償が行われた前記データにヘッドビットを付加してディザリングデータを生成するステップと、前記ディザリングデータに応じて該当するガンマ電圧を選択するステップと、を含むディザリング方法を提供する。

また、上記の目的を達成するための他の形態に係る本発明は、入力データの階調に応じて時間的／空間的補償を行い、当該時間的／空間的補償が行われたデータにヘッドビットを付加してディザリングデータを出力する補償手段と、複数のメインガンマ電圧及びダミーガンマ電圧を生成するガンマ電圧生成手段と、前記ディザリングデータに応じて、前記メインガンマ電圧または前記ダミーガンマ電圧を選択するガンマ電圧選択手段と、を備えるディザリング装置を提供する。

上記の構成を備える本発明によれば、時間的／空間的補償が行われたデータにヘッドビットを付加してディザリングデータを生成し、また、メインガンマ電圧のほか、さらにダミーガンマ電圧を付加してディザリングデータをマッピングするとき、特定の階調から、ヘッドビットを用いてメインガンマ電圧またはダミーガンマ電圧を選択させることにより、従来技術で発生していた階調の飽和問題を解決することができ、これにより、より良い画質を得ることができる。

トランケーション方法を示す真理値表である。 従来技術に係る時間的／空間的補償法を示す真理値表である。 従来技術に係る時間的／空間的補償法によるデータ出力特性グラフである。 本発明の実施形態に係るディザリング方法を説明するためのフローチャートである。 Ｒデータチャネルのディザマトリクスの形態を示す図である。 Ｇデータチャネルのディザマトリクスの形態を示す図である。 Ｂデータチャネルのディザマトリクスの形態を示す図である。 図４に示すディザリング方法を具体的に説明するためのフローチャートである。 図８に示すディザリング方法においてガンマ電圧の選択方法を示す概念図である。 本発明の実施形態に係る時間的／空間的補償法によるデータ出力特性グラフである。 本発明の実施形態に係るディザリング装置の構成図である。

以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明の技術思想を容易に実施できる程度に詳細に説明するため、本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照して説明する。また、明細書において「Ｎ」、「Ｋ」、「Ｍ」と表記された変数は、すべて自然数である。また、明細書全体にわたって同じ図面符号（または、参照符号）を付した部分は、同じ要素を表す。

＜実施形態＞
図４は、本発明の実施形態に係るディザリング方法を説明するためのフローチャートである。

図４を参照すると、まず、入力データの階調に応じて、入力データの上位ビットに対してディザマトリクス（ｄｉｔｈｅｒ ｍａｔｒｉｘ）を適用して時間的／空間的補償を行う（Ｓ４０）。

時間的／空間的補償法は、４つのフレームの間に時間平均化（ｔｉｍｅ−ａｖｅｒａｇｉｎｇ）方式で行われる。

図１で説明したように、トランケーション方法では、下位２ビットのデータが２進数「１０」の場合、４つのフレームの間、「１０進数２（データ）×４（フレームの数）＝８」という値だけデータを失う。しかし、図２に示すような時間的補償法では、４つのフレームのうち、２つのフレームにおいて、上位６ビットに対して補償が行われるため、「４（補償）×２（フレームの数）＝８」という値だけ補償を行うことができる。つまり、８ビットのデータを６ビットのデータに変換する場合、消滅する階調を完壁に復元させることができる。

理論的には、時間的補償法により、階調の損失なく全階調を表現することは可能であるが、実質的に不要なディザノイズ（ｄｉｔｈｅｒ ｎｏｉｓｅ）が発生して画質の劣化が生じ得る。そのため、この問題を克服するために、空間的補償が行われる。

空間的補償は、２次元画像処理を行うとき、３×３または５×５のウィンドウマトリクス（ｗｉｎｄｏｗ ｍａｔｒｉｘ）を適用するのと同様に、ディザマトリクスを適用する。ディザマトリクスの大きさ及びパターン（重み）に応じて画質が異なるため、ディザマトリクスの大きさ及びパターンも重要な部分である。したがって、最適な大きさ及びパターンを提示することが重要である。

図５ないし図７に示すように、本発明の実施形態では、４×４形態のディザマトリクスを適用する。

図５に示すディザマトリクスは、基本形であって、ピクセル（Ｒ、Ｇ、Ｂ）データチャネルのうち、Ｒデータチャネルに適用される。Ｇデータチャネル及びＢデータチャネルにも適用可能であるが、Ｒ、Ｇ、Ｂデータチャネル毎に異なるように適用することが、画質の面でより良い結果を得ることができる。

図６に示すディザマトリクスは、図５に示す基本形のディザマトリクスを垂直ミラーリング（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｍｉｒｒｏｒｉｎｇ）または水平ミラーリング（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｍｉｒｒｏｒｉｎｇ）したパターンであって、Ｇデータチャネルに適用することが、画質の面でより良い結果を得ることができるので好適である。

図７に示すディザマトリクスは、図６に示すＧデータチャネル用のディザマトリクスをフレーム反転（ｆｒａｍｅ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ）したパターンであって、Ｂデータチャネルに適用することが好ましい。

次に、時間的／空間的補償が行われたデータにヘッドビット（ｈｅａｄ ｂｉｔ）を付加してディザリングデータを生成する（Ｓ５０）。ヘッドビットは、ディザリングデータの最上位ビットとなる。また、ヘッドビットは、入力データの階調に応じて２進数「０」または「１」となり得る。

例えば、入力データが８ビットで、かつ、上位ビットが６ビットであるとき、入力データの階調が２４８階調より小さいか等しい場合、時間的／空間的補償が行われたデータ、すなわち、上位６ビットのデータに、ヘッドビットとして同一の２進数「０」を付加する。また、２４８階調より大きい場合、入力データの階調に応じて、時間的／空間的補償が行われたデータに、ヘッドビットとして２進数「０」または「１」を付加する。また、入力データの階調が２５２階調に該当する場合、ヘッドビットとして２進数「１」を付加し、２５５階調に該当する場合、ヘッドビットとして２進数「０」を付加する。

次に、ディザリングデータに応じて、該当するガンマ電圧を選択する（Ｓ６０）。このとき、ガンマ電圧は、複数のメインガンマ電圧または少なくとも１つ以上のダミーガンマ電圧を含む。

メインガンマ電圧の数は、入力データの上位Ｋビットに応じて決定される。すなわち、メインガンマ電圧は、２^Ｋ個となる。例えば、Ｋが６の場合、メインガンマ電圧は、２^０番目から２^Ｋ番目までの合計６４個となる。このとき、メインガンマ電圧は、２^０番目から２^Ｋ番目の順に高い電圧レベルを有する。つまり、２^０番目のメインガンマ電圧が最小値となり、２^Ｋ番目のメインガンマ電圧が最大値となる。ダミーガンマ電圧は、２^０番目から２^Ｋ番目のメインガンマ電圧と異なる電圧レベルを有し、２^０番目から２^Ｋ番目のメインガンマ電圧の間の電圧レベルを有することができる。好ましくは、２^Ｋ−１番目のメインガンマ電圧と２^Ｋ番目のメインガンマ電圧との間の電圧レベルを有する。

ステップＳ６０において、ダミーガンマ電圧が２^Ｋ−１番目のメインガンマ電圧と２^Ｋ番目のメインガンマ電圧との間の電圧レベルを有する場合、ガンマ電圧を選択する方法について説明する。

例えば、入力データの階調が指定された基準階調より小さいか等しい場合、ディザリングデータに応じて、２^０番目のメインガンマ電圧から２^Ｋ−１番目のメインガンマ電圧のうちのいずれか１つを選択する。好ましくは、ディザリングデータからヘッドビットを除く残りのビットに応じて、２^０番目のメインガンマ電圧から２^Ｋ−１番目のメインガンマ電圧のうちのいずれか１つを選択する。また、入力データの階調が指定された基準階調より大きい場合、ディザリングデータに応じて、２^Ｋ−１番目のメインガンマ電圧、ダミーガンマ電圧及び２^Ｋ番目のメインガンマ電圧のうちのいずれか１つを選択する。

他の例として、入力データがＮビットで、かつ、入力データの階調が２^Ｎ番目の階調の場合、メインガンマ電圧のうち、最大電圧レベルを有する２^Ｋ番目のメインガンマ電圧を選択する。また、入力データの階調が２^Ｎ−７番目の階調の場合、２^Ｋ−１番目のメインガンマ電圧を選択する。また、入力データの階調が２^Ｎ−３番目の階調の場合、ダミーガンマ電圧を選択する。さらに、入力データの階調が２^Ｎ−３番目から２^Ｎ番目の間に存在する場合、ディザリングデータのヘッドビットに応じて、ダミーガンマ電圧または２^Ｋ番目のメインガンマ電圧を選択する。また、入力データの階調が２^Ｎ−７番目から２^Ｎ−３番目の間に存在する場合、ヘッドビットを含むディザリングデータに応じて、２^Ｋ−１番目のメインガンマ電圧またはダミーガンマ電圧を選択する。

図８及び図９を結び付けて、上記で説明したステップＳ５０及びステップＳ６０の過程について説明する。

本発明の実施形態では、入力データ、すなわち、入力ビデオ信号がＮビットの場合、これをＮ−Ｍビットの信号で全階調を表現する。入力ビデオ信号は、８ビットまたは１０ビットであり得る。本発明の実施形態において、好ましくは、入力ビデオ信号は８ビットである。

図８及び図９を参照すると、まず、入力データを受信して階調を分析・比較する（Ｓ８１）。

ステップＳ８２、Ｓ８３において、入力データの階調が指定された基準階調、例えば、２４８階調より小さいか等しい場合、入力データの上位６ビットに対して時間的／空間的補償を行った後（または、同時）にヘッドビットを付加し、ヘッドビットは、１ビット（１’）で２進数「０」（ｂ０）になる。

ステップＳ９１、Ｓ９２において、入力データの階調が２４８階調より大きく、かつ、２５２階調より小さい場合、入力データの上位６ビットに対して時間的／空間的補償を行った後（または、同時）にヘッドビットを付加し、ヘッドビットは、１ビット（１’）で２進数「１」（ｂ１）または「０」（ｂ０）になる。

ステップＳ１０１、Ｓ１０２において、入力データの階調が２５２階調と等しい場合、すなわち、入力データの階調が２５２の場合、入力データの上位６ビットに対して時間的／空間的補償を行った後（または、同時）にヘッドビットを付加し、ヘッドビットは、１ビット（１’）で２進数「１」（ｂ１）になる。

ステップＳ１１１、Ｓ１１２において、入力データの階調が２５２階調より大きく、かつ、２５５階調より小さい場合、すなわち、２５３、２５４階調の場合、入力データの上位６ビットに対して時間的／空間的補償を行った後（または、同時）にヘッドビットを付加し、ヘッドビットは、１ビット（１’）で２進数「１」（ｂ１）または「０」（ｂ０）になる。

ステップＳ１２１において、入力データの階調が２５５階調と等しい場合、すなわち、入力データの階調が２５５の場合、入力データの上位６ビットに対して時間的／空間的補償を行った後（または、同時）にヘッドビットを付加し、ヘッドビットは、１ビット（１’）で２進数「０」（ｂ０）になる。

ステップＳ８３及びＳ９２で行われる時間的補償は、下位２ビットに応じて、上位６ビットに重みを加算する方式で行われる。しかし、ステップＳ１０２、Ｓ１１２、Ｓ１２１では、オーバーフローを防止するために、下位２ビットに関係なく、上位６ビットをそのままバイパス（ｂｙｐａｓｓ）させる。すなわち、時間的補償時、下位２ビットに関係なく、上位６ビットに対する重みは、整数「０」になる。また、時間的／空間的補償が行われた後、ディザリングデータからヘッドビットを除くビットが同一である階調を識別するために、ヘッドビットを異なるように適用する。

ステップＳ８３、Ｓ９２、Ｓ１０２、Ｓ１１２、Ｓ１２１で行われる時間的／空間的補償のために指定されたフレームは４つであり得る。選択されたフレーム内に時間的／空間的補償が行われるディザマトリクスを選択する。図５ないし図７に示すように、該当するピクセル（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のデータチャネルのディザマトリクスを適用する。このとき、入力データが補償位置（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）に該当すると、時間的／空間的補償が行われたデータは、上位６ビットに整数「１」を加算した値になり、非補償位置（ｎｏｎ−ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）に該当すると、時間的／空間的補償が行われたデータは、上位６ビットに整数「０」を加算した値になる。

上述のように、ステップＳ８３、Ｓ９２、Ｓ１０２、Ｓ１１２、Ｓ１２１において、時間的／空間的補償が行われたデータには、ヘッドビットが付加される。ヘッドビットは、時間的／空間的補償の過程で付加可能である。入力データの階調が２４８の場合、時間的／空間的補償が行われたデータに、ヘッドビットとして２進数「０」を付加し、入力データの階調が２５２の場合、ヘッドビットとして２進数「１」を付加し、入力データの階調が２５５の場合、ヘッドビットとして２進数「０」を付加する。すなわち、入力データの階調が２４８の場合、ディザリングデータは「０１１１１１０」になり、２５２の場合は「１１１１１１１」になり、２５５の場合は「０１１１１１１」になる。入力データの階調が２４８、２５２、２５５階調を除く２４８から２５５階調の間に存在する階調のディザリングデータには、ヘッドビットとして２進数「０」または「１」を適宜付加する。

時間的／空間的補償が行われた後、ステップＳ８４において、入力データの階調が２４８階調より小さいか等しい場合（０〜２４８階調の場合）、ディザリングデータに応じて、２^０番目のメインガンマ電圧（Ｖ１）から２^６−１番目のメインガンマ電圧（Ｖ６３）のうちのいずれか１つの該当するガンマ電圧を選択する。

ステップＳ９３において、入力データの階調が２４８階調より大きく、かつ、２５２階調より小さい場合（２４９、２５０、２５１階調の場合）、ディザリングデータに応じて、２^６−１番目のメインガンマ電圧（Ｖ６３）またはダミーガンマ電圧（Ｖ６３．５）を選択する。

ステップＳ１０３において、入力データの階調が２５２階調と等しい場合、ダミーガンマ電圧（Ｖ６３．５）を選択する。

ステップＳ１１３において、入力データの階調が２５２より大きく、かつ、２５５階調より小さい場合（２５３、２５４階調の場合）、ヘッドビットに応じて、ダミーガンマ電圧（Ｖ６３．５）または２^６番目のメインガンマ電圧（Ｖ６４）を選択する。

ステップＳ１２２において、入力データの階調が２５５と等しい場合、２^６番目のメインガンマ電圧（Ｖ６４）を選択する。

次に、入力データに応じて選択されたガンマ電圧は、増幅されて、画像表示装置に出力される。

図１０は、本発明の実施形態に従ってディザリングを行い、出力を０から１００までの範囲に標準化した際の出力特性グラフである。図１０をみると、本発明の実施形態を適用する場合、高い輝度を有する階調領域において飽和が発生しないことが分かる。

図１１は、本発明の実施形態に係るディザリング方法を具現するためのディザリング装置の構成図である。

図１１に示すように、本発明の実施形態に係るディザリング装置は、入力データの階調に応じて時間的／空間的補償を行い、時間的／空間的補償が行われたデータにヘッドビットを付加してディザリングデータを出力する補償手段１１０と、複数のメインガンマ電圧及びダミーガンマ電圧を生成するガンマ電圧生成手段１２０と、ディザリングデータに応じて、メインガンマ電圧またはダミーガンマ電圧を選択するガンマ電圧選択手段１３０とを備える。また、本発明に係るディザリング装置は、ガンマ電圧選択手段１３０によって選択されたガンマ電圧を増幅して画像表示装置に出力する増幅手段１４０をさらに備えることができる。

補償手段１１０は、入力データの階調と指定された基準階調とを比較する比較部１１１と、入力データに対してディザマトリクスを適用して時間的／空間的補償を行うディザマトリクス適用部１１２と、比較部１１１の制御信号に応じて、時間的／空間的補償が行われたデータにヘッドビットを付加するヘッドビット付加部１１３とを備える。

比較部１１１は、入力データの階調と指定された基準階調とを比較して、その結果に対応する制御信号を出力する。入力データの階調が基準階調より小さいか等しい場合と、入力データの階調が基準階調より大きい場合とに、それぞれ対応する制御信号を出力する。例えば、比較部１１１は、入力データが８ビットで、かつ、上位ビットが６ビットの場合、入力されるビデオ信号の階調が、２４８階調以下なのか、２４８階調を超えるのかを判断する。

ディザマトリクス適用部１１２は、比較部１１１から出力される入力データに対してディザマトリクスを用いて時間的／空間的補償を行う。時間的補償時、オーバーフローが発生する入力データの上位ビットに対しては、下位ビットに関係なくバイパスさせて補償し、それ以外の上位ビットに対しては、下位ビットに応じて重みを加算して補償する。

ヘッドビット付加部１１３は、比較部１１１の制御信号に応じて、ディザマトリクス適用部１１２によって時間的／空間的補償が行われたデータにヘッドビットを付加してディザリングデータを生成する。このとき、ヘッドビットは、ディザリングデータの最上位ビットとなる。例えば、ヘッドビットは、入力データの階調が基準階調より小さいか等しい場合、２進数「０」を付加し、それ以外（基準階調より大きい場合）は、２進数「０」または「１」を付加する。

ガンマ電圧生成手段１２０は、複数のメインガンマ電圧及びダミーガンマ電圧を生成する。ダミーガンマ電圧は、複数のメインガンマ電圧の間で互いに異なる電圧レベルを有する。ダミーガンマ電圧の電圧レベルは、制御信号Ｖ＿ＣＯＮに応じて適宜選択可能である。また、ダミーガンマ電圧は、複数のメインガンマ電圧の間で１つまたは複数個存在し得る。例えば、ガンマ電圧生成手段１２０は、入力データが８ビットで、かつ、入力データの上位ビットが６ビットの場合、２^６個のメインガンマ電圧及び１つのダミーガンマ電圧を生成する。このとき、メインガンマ電圧は、２^０番目から２^６番目の順に高い電圧レベルを有する。ダミーガンマ電圧は、２^６−１番目から２^６番目のメインガンマ電圧の間の電圧レベルを有する。

ガンマ電圧選択手段１３０は、デコーダからなり、補償手段１１０を介して出力されたディザリングデータと、ガンマ電圧生成手段１２０から出力されたメインガンマ電圧（Ｖ１〜Ｖ６４）及びダミーガンマ電圧（Ｖ６３．５）とをマッピングさせる。すなわち、ディザリングデータに応じて、メインガンマ電圧（Ｖ１〜Ｖ６４）及びダミーガンマ電圧（Ｖ６３．５）のうちのいずれか１つのガンマ電圧を選択して出力する。

ガンマ電圧選択手段１３０は、入力データの階調が指定された基準階調より小さいか等しい場合、時間的／空間的補償が行われた上位ビットに応じて、２^０番目（Ｖ１）から２^６−１番目のメインガンマ電圧（Ｖ６３）のうちのいずれか１つを選択し、それ以外の場合は、ヘッドビットに応じて、２^６−１番目のメインガンマ電圧（Ｖ６３）、ダミーガンマ電圧（Ｖ６３．５）及び２^６番目のメインガンマ電圧（Ｖ６４）のうちのいずれか１つを選択する。

ガンマ電圧選択手段１３０は、入力データの階調が２^８番目の階調（２５５）の場合、２^６番目のメインガンマ電圧（Ｖ６４）を選択する。また、入力データの階調が２^８−７番目の階調（２４８）の場合、２^６−１番目のメインガンマ電圧（Ｖ６３）を選択する。また、入力データの階調が２^８−３番目の階調（２５２）の場合、ダミーガンマ電圧（Ｖ６３．５）を選択する。また、入力データの階調が２^８−７番目（２４８）から２^８−３番目の階調（２５２）の間に存在する階調の場合、ディザリングデータに応じて、２^６−１番目のメインガンマ電圧（Ｖ６３）またはダミーガンマ電圧（Ｖ６３．５）を選択する。

また、入力データの階調が２^８−３番目（２５２）から２^８番目の階調（２５５）の間に存在する階調の場合、ヘッドビットに応じて、ダミーガンマ電圧（Ｖ６３．５）または２^６番目のメインガンマ電圧（Ｖ６４）を選択する。好ましくは、ヘッドビットが２進数「０」の場合、２^６番目のメインガンマ電圧（Ｖ６４）を選択する。また、ヘッドビットが２進数「１」の場合、ダミーガンマ電圧（Ｖ６３．５）を選択する。

以上で説明したように、本発明の技術思想は、好ましい実施形態で具体的に記述されたが、上記の実施形態は、それを説明するためのものであって、それを制限するためのものではないことに留意しなければならない。このように、この技術分野における通常の専門家であれば、本発明の技術思想の範囲内で多様な実施形態が可能であることを理解することができる。

１１０ 補償手段
１１１ 比較部
１１２ ディザマトリクス適用部
１１３ ヘッドビット付加部
１２０ ガンマ電圧生成手段
１３０ ガンマ電圧選択手段
１４０ 増幅手段

Claims (33)

1. 入力データに対して時間的／空間的補償を行う補償ステップと、
   時間的／空間的補償が行われた前記データにヘッドビットを付加してディザリングデータを生成するディザリングデータ生成ステップと、
   前記ディザリングデータに応じて該当するガンマ電圧を選択するガンマ電圧選択ステップと、
   を含むことを特徴とするディザリング方法。
2. 前記補償ステップにおいて、時間的補償時、オーバーフローが発生する前記入力データの上位ビットに対しては、下位ビットに関係なくバイパスさせて補償し、それ以外の上位ビットに対しては、下位ビットに応じて重みを加算して補償することを特徴とする請求項１に記載のディザリング方法。
3. 前記ヘッドビットは、前記ディザリングデータの最上位ビットとなることを特徴とする請求項２に記載のディザリング方法。
4. 前記ヘッドビットは、
   前記入力データの階調が指定された基準階調より小さいか等しい場合、２進数「０」を付加し、
   それ以外の場合は、２進数「０」または「１」を付加することを特徴とする請求項３に記載のディザリング方法。
5. 前記ガンマ電圧は、複数のメインガンマ電圧及び該メインガンマ電圧と異なる電圧レベルを有する複数のダミーガンマ電圧を含むことを特徴とする請求項１に記載のディザリング方法。
6. 前記入力データがＮビット（Ｎは自然数）で、かつ、上位ビットがＫビット（Ｋは自然数）の場合、
   前記メインガンマ電圧は、２^Ｋ個であって、２^０番目から２^Ｋ番目の順に高い電圧レベルを有し、
   前記ダミーガンマ電圧は、２^Ｋ−１番目から２^Ｋ番目のメインガンマ電圧の間の電圧レベルを有することを特徴とする請求項５に記載のディザリング方法。
7. 前記ガンマ電圧選択ステップでは、
   前記入力データの階調が指定された基準階調より小さいか等しい場合、前記ディザリングデータに応じて、２^０番目から２^Ｋ−１番目のメインガンマ電圧のうちのいずれか１つを選択し、
   それ以外の場合は、２^Ｋ−１番目のメインガンマ電圧、前記ダミーガンマ電圧及び２^Ｋ番目のメインガンマ電圧のうちのいずれか１つを選択することを特徴とする請求項６に記載のディザリング方法。
8. 前記入力データの階調が２^Ｎ番目の階調の場合、２^Ｋ番目のメインガンマ電圧を選択することを特徴とする請求項６に記載のディザリング方法。
9. 前記入力データの階調が２^Ｎ−７番目の階調の場合、２^Ｋ−１番目のメインガンマ電圧を選択することを特徴とする請求項６に記載のディザリング方法。
10. 前記入力データの階調が２^Ｎ−３番目の階調の場合、前記ダミーガンマ電圧を選択することを特徴とする請求項６に記載のディザリング方法。
11. 前記入力データの階調が２^Ｎ−７番目から２^Ｎ−３番目の階調の間に存在する階調の場合、前記ディザリングデータに応じて、２^Ｋ−１番目のメインガンマ電圧またはダミーガンマ電圧を選択することを特徴とする請求項６に記載のディザリング方法。
12. 前記入力データの階調が２^Ｎ−３番目から２^Ｎ番目の階調の間に存在する階調の場合、前記ヘッドビットに応じて、ダミーガンマ電圧または２^Ｋ番目のメインガンマ電圧を選択し、
    前記ヘッドビットが２進数「０」の場合、２^Ｋ番目のメインガンマ電圧を選択し、
    前記ヘッドビットが２進数「１」の場合、ダミーガンマ電圧を選択することを特徴とする請求項６に記載のディザリング方法。
13. 前記補償ステップは、ピクセルデータチャネル毎に異なるパターンを適用する４×４形態のディザマトリクスを適用して行われることを特徴とする請求項１に記載のディザリング方法。
14. 前記ピクセルデータチャネルがＲデータチャネルの場合、基本形を適用し、
    前記ピクセルデータチャネルがＧデータチャネルの場合、前記基本形を垂直ミラーリングまたは水平ミラーリングしたパターンを適用し、
    前記ピクセルデータチャネルがＢデータチャネルの場合、前記Ｇデータチャネルに適用されたパターンをフレーム反転したパターンを適用することを特徴とする請求項１３に記載のディザリング方法。
15. 前記ガンマ電圧選択ステップの後、
    選択されたガンマ電圧を増幅するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のディザリング方法。
16. 入力データの階調に応じて時間的／空間的補償を行い、当該時間的／空間的補償が行われたデータにヘッドビットを付加してディザリングデータを出力する補償手段と、
    複数のメインガンマ電圧、及び、ダミーガンマ電圧を生成するガンマ電圧生成手段と、
    前記ディザリングデータに応じて、前記メインガンマ電圧または前記ダミーガンマ電圧を選択するガンマ電圧選択手段と、
    を備えることを特徴とするディザリング装置。
17. 前記補償手段は、
    前記入力データの階調と指定された基準階調とを比較する比較部と、
    前記入力データに対してディザマトリクスを適用して時間的／空間的補償を行うディザマトリクス適用部と、
    前記比較部の制御信号に応じて、時間的／空間的補償が行われたデータにヘッドビットを付加するヘッドビット付加部と、
    を備えることを特徴とする請求項１６に記載のディザリング装置。
18. 前記ディザマトリクス適用部は、時間的補償時、オーバーフローが発生する前記入力データの上位ビットに対しては、下位ビットに関係なくバイパスさせて補償し、それ以外の上位ビットに対しては、下位ビットに応じて重みを加算して補償することを特徴とする請求項１７に記載のディザリング装置。
19. 前記ヘッドビットは、前記ディザリングデータの最上位ビットとなることを特徴とする請求項１８に記載のディザリング装置。
20. 前記ヘッドビットは、前記入力データの階調が指定された基準階調より小さいか等しい場合、２進数「０」を付加し、それ以外は、２進数「０」または「１」を付加することを特徴とする請求項１９に記載のディザリング装置。
21. 前記ガンマ電圧生成手段は、複数のメインガンマ電圧及び該メインガンマ電圧と異なる電圧レベルを有する複数のダミーガンマ電圧を生成することを特徴とする請求項１８に記載のディザリング装置。
22. 前記ガンマ電圧生成手段は、前記入力データがＮビット（Ｎは自然数）で、かつ、前記入力データの上位ビットがＫビット（Ｋは自然数）の場合、２^Ｋ個のメインガンマ電圧及び１つのダミーガンマ電圧を生成し、
    前記メインガンマ電圧は、２^０番目から２^Ｋ番目の順に高い電圧レベルを有し、前記ダミーガンマ電圧は、２^Ｋ−１番目から２^Ｋ番目のメインガンマ電圧の間の電圧レベルを有することを特徴とする請求項２１に記載のディザリング装置。
23. 前記ガンマ電圧選択手段は、
    前記入力データの階調が指定された基準階調より小さいか等しい場合、前記ディザリングデータに応じて、２^０番目から２^Ｋ−１番目のメインガンマ電圧のうちのいずれか１つを選択し、
    それ以外の場合は、２^Ｋ−１番目のメインガンマ電圧、前記ダミーガンマ電圧及び２^Ｋ番目のメインガンマ電圧のうちのいずれか１つを選択することを特徴とする請求項２２に記載のディザリング装置。
24. 前記ガンマ電圧選択手段は、前記入力データの階調が２^Ｎ番目の階調の場合、２^Ｋ番目のメインガンマ電圧を選択することを特徴とする請求項２２に記載のディザリング装置。
25. 前記ガンマ電圧選択手段は、前記入力データの階調が２^Ｎ−７番目の階調の場合、２^Ｋ−１番目のメインガンマ電圧を選択することを特徴とする請求項２２に記載のディザリング装置。
26. 前記ガンマ電圧選択手段は、前記入力データの階調が２^Ｎ−３番目の階調の場合、前記ダミーガンマ電圧を選択することを特徴とする請求項２２に記載のディザリング装置。
27. 前記ガンマ電圧選択手段は、前記入力データの階調が２^Ｎ−７番目から２^Ｎ−３番目の階調の間に存在する階調の場合、前記ディザリングデータに応じて、２^Ｋ−１番目のメインガンマ電圧または前記ダミーガンマ電圧を選択することを特徴とする請求項２２に記載のディザリング装置。
28. 前記ガンマ電圧選択手段は、
    前記入力データの階調が２^Ｎ−３番目から２^Ｎ番目の階調の間に存在する階調の場合、前記ヘッドビットに応じて、前記ダミーガンマ電圧または２^Ｋ番目のメインガンマ電圧を選択し、
    前記ヘッドビットが２進数「０」の場合、２^Ｋ番目のメインガンマ電圧を選択し、
    前記ヘッドビットが２進数「１」の場合、前記ダミーガンマ電圧を選択することを特徴とする請求項２２に記載のディザリング装置。
29. 前記ディザマトリクスは、４×４形態を有することを特徴とする請求項１６に記載のディザリング装置。
30. 前記ディザマトリクスは、ピクセルデータチャネル毎に異なるパターンを適用することを特徴とする請求項２９に記載のディザリング装置。
31. 前記ピクセルデータチャネルがＲデータチャネルの場合、基本形を適用し、
    前記ピクセルデータチャネルがＧデータチャネルの場合、前記基本形を垂直ミラーリングまたは水平ミラーリングしたパターンを適用し、
    前記ピクセルデータチャネルがＢデータチャネルの場合、前記Ｇデータチャネルに適用されたパターンをフレーム反転したパターンを適用することを特徴とする請求項３０に記載のディザリング装置。
32. 前記ガンマ電圧選択手段によって選択されたガンマ電圧を増幅して画像表示装置に出力する増幅手段をさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載のディザリング装置。
33. 前記ガンマ電圧選択手段は、デコーダからなり、
    前記ガンマ電圧生成手段は、制御信号に応じて、前記ダミーガンマ電圧の電圧レベルを決定することを特徴とする請求項１６に記載のディザリング装置。

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