JP2011227324A - 映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 適切なコントラスト感を得ることが可能な映像表示装置を提供すること。
【解決手段】 映像信号に対して、予め定めたコントラスト調整を行うコントラスト調整部（映像処理ＬＳＩ１１、ＣＰＵ１３）と、コントラスト調整部が行うコントラスト調整に伴って変化するＤＣレベルの変化量に基づいて、画面に映像表示した際の視覚的輝度レベルと入力映像信号が表す映像の輝度とが同じになるように、バックライトの輝度制御を行うバックライト制御部１４とを備え、コントラスト調整部は、映像信号に含まれる、輝度を表すパラメータを補正して、予め定めたコントラスト調整を行う
【選択図】 図１

Description

本発明は、映像表示装置に関し、より特定的には、表示映像のコントラストと、バックライトの発光輝度とを調整する映像表示装置に関する。

従来、映像表示装置の典型例としての液晶ディスプレイでは、表示映像のコントラスト、又はバックライトの輝度については、ユーザのマニュアル操作で調整することが一般的であった。しかし、近年、より高画質の映像を楽しめるように、経時変化する入力映像信号に応じて、表示映像のコントラスト又はバックライトの輝度を動的に調整して、表示映像のコントラスト感を高める手法が提案されている。

従来の映像表示装置として、入力映像信号の最大輝度レベル、最小輝度レベル、及び、平均輝度レベルを検出し、検出された最大輝度レベルと最小輝度レベルとの差をダイナミックレンジ幅まで増幅するとともに、バックライトを画面上の視覚的輝度レベルが入力映像信号の輝度レベルと同等となるように制御するものが知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００１−２７８９０号公報

しかしながら、上記映像表示装置では、映像信号の最大輝度レベルや最小輝度レベルを基準として映像信号の増幅率を決定するため、映像の一部に字幕やテロップなどの白文字や黒文字がある場合など、元々の入力映像の振幅（最大輝度と最小輝度との差）がダイナミックレンジ幅と同等である場合に、映像信号の増幅がなされず、結果として映像のコントラスト感が向上しないという問題があった。

それ故に、本発明の目的は、入力映像信号の振幅がダイナミックレンジ幅と同等である場合においても、コントラスト感を向上することが可能な映像表示装置を提供することである。

上記目的を達成するために本発明の映像表示装置は、画面と前記画面に向けて発光するバックライトとを有したディスプレイを備え、自装置に入力された映像信号を前記ディスプレイに映像表示する映像表示装置であって、前記映像信号に対して、予め定めたコントラスト調整を行うコントラスト調整部と、前記コントラスト調整部が行うコントラスト調整に伴って変化するＤＣレベルの変化量に基づいて、前記画面に映像表示した際の視覚的輝度レベルと前記入力映像信号が表す映像の輝度とが同じになるように、前記バックライトの輝度制御を行うバックライト制御部とを備え、前記コントラスト調整部は、前記映像信号に含まれる、輝度を表すパラメータを補正して、予め定めたコントラスト調整を行う。

本発明は、入力映像の高輝度領域、および、低輝度領域のヒストグラムに基づき、これらのヒストグラム度数が比較的少ない場合には、ダイナミックレンジ幅以上の増幅率で映
像信号を増幅することにより、入力映像の振幅がダイナミックレンジ幅と同等である場合においても、破綻を抑えながら適切に映像のコントラスト感を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る映像表示装置１の全体構成を示すブロック図 低輝度領域ヒストグラムＬＨ、高輝度領域ヒストグラムＨＨを示す模式図 図１に示す映像処理部１１２の機能ブロック図 図１に示すＣＰＵ１３の動作を示すフローチャート ＳＭＩＮの特性を示す模式図 ＳＭＡＸの特性を示す模式図 低輝度領域ヒストグラムＬＨ、高輝度領域ヒストグラムＨＨがそれぞれＴＨＬ２、ＴＨＨ２よりも大きい場合のヒストグラムを示す模式図 図７に示す場合において、実施の形態１の処理を実施した時の映像信号のレベルの変遷を示す模式図であって、（ａ）は映像信号Ａの最大振幅がダイナミックレンジ幅に対して９０％であるときの状態を示す図、（ｂ）は増幅率Ｇが約１．１倍となったときの状態を示す図、（ｃ）は増幅した擬似映像信号Ａ´の振幅がダイナミックレンジ下限よりも下回ったときの状態を示す図、（ｄ）はバックライト１２２の発光輝度が調整されたときの状態を示す図 低輝度領域ヒストグラムＬＨ、高輝度領域ヒストグラムＨＨがそれぞれＴＨＬ１、ＴＨＨ１よりも小さい場合のヒストグラムを示す模式図 図９に示す場合において、実施の形態１の処理を実施した時の映像信号のレベルの変遷を示す模式図であって、（ａ）は映像信号Ａの最大振幅がダイナミックレンジ幅に対して９０％であるときの状態を示す図、（ｂ）は増幅率Ｇが約１．２５倍となったときの状態を示す図、（ｃ）は増幅した擬似映像信号Ａ´の振幅がダイナミックレンジ下限よりも下回ったときの状態を示す図、（ｄ）はバックライト１２２の発光輝度が調整されたときの状態を示す図 Ｗ１、Ｗ２の特性を示す模式図 変形例１の処理を実施した時の映像信号のレベルの変遷を示す模式図であって、（ａ）は映像信号Ａの最大振幅がダイナミックレンジ幅に対して９０％であるときの状態を示す図、（ｂ）は入力映像信号Ａの高輝度側と低輝度側とで異なる増幅率で増幅したときの状態を示す図、（ｃ）は増幅後の映像信号の振幅をシフトしたときの状態を示す図、（ｄ）はバックライト１２２の発光輝度が調整されたときの状態を示す図

（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施形態に係る映像表示装置１の全体構成及びその周辺構成を示すブロック図である。図１において、映像表示装置１は、例えばＤＶＤプレイヤ２Ａのような映像源２と接続され、映像処理ＬＳＩ１１と、ディスプレイ１２と、ＣＰＵ１３と、バックライト制御部１４とを備えている。

なお、本発明のコントラスト調整部は、映像処理ＬＳＩ１１とＣＰＵ１３とからなり、後述するようにあらかじめ定めたコントラスト調整を行う。

映像処理ＬＳＩ１１は、ＤＶＤプレイヤ２Ａから出力される映像信号Ａに対し所定の処理を行って、処理後の映像信号Ａ１をディスプレイ１２に出力する。そのために、映像処理ＬＳＩ１１は、少なくとも、特徴検出部１１１と、映像信号処理部１１２とを備えている。

特徴検出部１１１は、入力映像信号Ａが表す映像の特徴量群Ｆを算出し、算出した特徴量群Ｆを、ＣＰＵ１３に出力する。ここで、特徴量群Ｆは入力映像信号Ａの輝度を表すパ
ラメータであり、最小輝度、平均輝度、最大輝度、低輝度領域ヒストグラム度数、および、高輝度領域ヒストグラム度数である。

また、特徴検出部１１１は、入力映像信号Ａを後段の映像信号処理部１１２に出力する。以下、説明の便宜上、最小輝度をＭＩＮと、平均輝度をＡＰＬと、最大輝度をＭＡＸと、低輝度領域ヒストグラムをＬＨと、高輝度領域ヒストグラムをＨＨと記載する。

ここで、低輝度領域ヒストグラムＬＨは、図２に示すように、最小階調である階調０付近の階調（幅ＷＬの領域）に存在する画素数の総和である。また、高輝度領域ヒストグラムＨＨは、最大階調である階調２５５付近の階調（幅ＷＨの領域）に存在する画素数の総和である。幅ＷＬ、幅ＷＨは任意に定めることができ、例えば、幅ＷＬ、幅ＷＨとも１６階調幅とする。

映像信号処理部１１２は、ＣＰＵ１３から送られてくる補正量群Ｃを使って、特徴検出部１１１から送られてくる映像信号Ａを補正する。この補正により生成された処理後の映像信号Ａ１は、ディスプレイ１３に出力される。ただし、補正量群Ｃは、それぞれの詳細を後述するとおりの、平均輝度ＡＰＬ、増幅率Ｇおよびシフト量Ｓを含む。

ここで、図３は、映像処理部１１２の機能ブロックを示す模式図である。図３において、映像信号処理部１１２は、増幅部１１２１と、ＤＣレベル調整部１１２２とを備えている。図３に示す構成の各処理については、後で、ＣＰＵ１３の処理説明とともに説明する。

再度図１を参照する。ディスプレイ１２は、液晶ディスプレイであり、画面１２１と、バックライト１２２とを少なくとも備える。画面１２１には、映像信号処理部１１２から送られてくる映像信号Ａ１に従って映像が表示される。また、バックライト１２２は、画面１２１の背後に備わり、バックライト制御部１４の制御下で発光し、映像表示のために光を画面１２１に向けて与える。

バックライト制御部１４は、ＣＰＵ１３から送られてくる輝度制御信号Ｌに基づき、バックライト１２２の発光量を制御する。

ＣＰＵ１３は、図示しないＲＯＭに予め格納されたプログラムを、図示しないＲＡＭを作業領域として用いて実行する。

図４は、ＣＰＵ１３の動作を示すフローチャートである。以下、図４を参照して、ＣＰＵ１３の動作を説明する。
図４において、ＣＰＵ１３は、まず、入力映像信号Ａの最大階調付近、最小階調付近のヒストグラム度数に応じて最小輝度ＭＩＮ、最大輝度ＭＡＸのレベルをシフトさせた、擬似最小輝度ＭＩＮ´、擬似最大輝度ＭＡＸ´を算出する（ステップＳ４１）。
擬似最小輝度ＭＩＮ´は、最小輝度ＭＩＮのレベルシフト量をＳＭＩＮとすると式（１）により算出される。
ＭＩＮ´＝ＭＩＮ＋ＳＭＩＮ ・・・・・（１）
式（１）において、ＳＭＩＮは、低輝度領域ヒストグラムをＬＨ、ＳＭＩＮの算出式切替の閾値をＴＨＬ１、および、ＴＨＬ２、ＳＭＩＮの最大値をＳＶ１とすると、式（２−Ａ）、式（２−Ｂ）、式（２−Ｃ）により算出される。

ＬＨ＜ＴＨＬ１のとき
ＳＭＩＮ＝ＳＶ１ ・・・・・（２−Ａ）
ＴＨＬ１≦ＬＨ＜ＴＨＬ２のとき
ＳＭＩＮ＝−ＳＶ１／（ＴＨＬ２−ＴＨＬ１）×（ＬＨ−ＴＨＬ１）＋ＳＶ１ ・・・・・（２−Ｂ）
ＴＨＬ２≦ＬＨのとき
ＳＭＩＮ＝０ ・・・・・（２−Ｃ）
図５に式（２−Ａ）、式（２−Ｂ）、式（２−Ｃ）によって算出される最小輝度ＭＩＮのレベルシフト量ＳＭＩＮの特性を示す。ＬＨ＜ＴＨＬ１の場合は、ＳＭＩＮはＳＶ１に固定される。ＳＶ１は任意の値（階調）を設定することが可能であるが、ここでは１６を設定するとして説明を行う。

一方、ＴＨＬ２≦ＬＨの場合は、ＳＭＩＮは０に固定される。また、ＴＨＬ１≦ＬＨ＜ＴＨＬ２の場合は、ＳＭＩＮはＬＨが大きくなるにつれ、ＳＶ１から０に徐々に減少する特性となる。ＴＨＬ１、および、ＴＨＬ２は、映像信号の画素数に応じた任意の値を設定することが可能である。

図５に示すように、低輝度領域ヒストグラムＬＨが小さくなるほど、最小輝度ＭＩＮのレベルシフト量ＳＭＩＮの値が大きくなり、式（１）より擬似最小輝度ＭＩＮ´が大きな値となる。

また、擬似最大輝度ＭＡＸ´は、最大輝度ＭＡＸのレベルシフト量をＳＭＡＸとすると式（３）により算出される。
ＭＡＸ´＝ＭＡＸ−ＳＭＡＸ ・・・・・（３）
式（３）において、ＳＭＡＸは、高輝度領域ヒストグラムをＨＨ、ＳＭＡＸの算出式切替の閾値をＴＨＨ１、および、ＴＨＨ２、ＳＭＡＸの最大値をＳＶ２とすると、式（４−Ａ）、式（４−Ｂ）、式（４−Ｃ）により算出される。

ＨＨ＜ＴＨＨ１のとき
ＳＭＡＸ＝ＳＶ２ ・・・・・（４−Ａ）
ＴＨＨ１≦ＨＨ＜ＴＨＨ２のとき
ＳＭＡＸ＝−ＳＶ２／（ＴＨＨ２−ＴＨＨ１）×（ＨＨ−ＴＨＨ１）＋ＳＶ２・・・・・（４−Ｂ）
ＴＨＨ２≦ＨＨのとき
ＳＭＡＸ＝０ ・・・・・（４−Ｃ）
図６に式（４−Ａ）、式（４−Ｂ）、式（４−Ｃ）によって算出される最大輝度ＭＡＸのレベルシフト量ＳＭＡＸの特性を示す。ＨＨ＜ＴＨＨ１の場合は、ＳＭＡＸはＳＶ２に固定される。ＳＶ２は任意の値（階調）を設定することが可能であるが、ここでは１６を設定するとして説明を行う。一方、ＴＨＨ２≦ＨＨの場合は、ＳＭＡＸは０に固定される。また、ＴＨＨ１≦ＨＨ＜ＴＨＨ２の場合は、ＳＭＡＸはＨＨが大きくなるにつれ、ＳＶ２から０に徐々に減少する特性となる。ＴＨＨ１、および、ＴＨＨ２は、映像信号の画素数に応じた任意の値を設定することが可能である。

図６に示すように、高輝度領域ヒストグラムＨＨが小さくなるほど、最大輝度ＭＡＸのレベルシフト量ＳＭＡＸの値が大きくなり、式（３）より擬似最大輝度ＭＡＸ´が小さな値となる。

図４に戻り、次にＣＰＵ１３は、ＤＣレベル調整部１１２２の信号処理可能範囲つまりダイナミックレンジを、擬似最大輝度ＭＡＸ´、および、擬似最小輝度ＭＩＮ´の差で割り算して（下式（５）を参照）、最大輝度がＭＡＸ´、最小輝度がＭＩＮ´、平均輝度がＡＰＬである擬似入力映像信号Ａ´の最大振幅を該ダイナミックレンジ幅まで増幅するための増幅率Ｇを求める。このようにして求められた増幅率Ｇは、補正量群Ｃの一つとして映像信号処理部１１２の増幅部１１２１（図３参照）に出力される（ステップＳ４２）。

Ｇ＝ダイナミックレンジ／（ＭＡＸ´−ＭＩＮ´）・・・・・（５）
例えば、図７に示すように、映像信号Ａの低輝度領域ヒストグラムＬＨ、高輝度領域ヒストグラムＨＨがそれぞれＴＨＬ２、ＴＨＨ２よりも大きく、図８（ａ）に示すように、映像信号Ａの最大振幅がダイナミックレンジ幅に対して９０％である場合、図５、図６より、ＳＭＩＮ、ＳＭＡＸはともに０となるため、擬似最大輝度ＭＡＸ´、および、擬似最小輝度ＭＩＮ´はそれぞれ、ＭＡＸ、ＭＩＮと等しくなり、式（５）よりＣＰＵ１３が求める増幅率Ｇは、図８（ｂ）に示すように、約１．１倍となる。この場合には、映像信号処理部１１２の増幅部１１２１において増幅処理を施すことにより、約１．１倍のコントラスト向上効果を得ることができる。

また、図９に示すように、映像信号Ａの低輝度領域ヒストグラムＬＨ、高輝度領域ヒストグラムＨＨがそれぞれＴＨＬ１、ＴＨＨ１よりも小さく、図１０（ａ）に示すように、映像信号Ａの最大振幅がダイナミックレンジ幅に対して９０％である場合、図５、図６より、ＳＭＩＮ、ＳＭＡＸはそれぞれＳＶ１（本説明では値は１６）、ＳＶ２（本説明では値は１６）となるため、擬似最大輝度ＭＡＸ´、および、擬似最小輝度ＭＩＮ´はそれぞれ、ＭＡＸ、ＭＩＮから１６だけシフトした値となり、式（５）よりＣＰＵ１３が求める増幅率Ｇは、図１０（ｂ）に示すように、約１．２５倍となる。この場合には映像信号処理部１１２の増幅部１１２１において増幅処理を施すことにより、約１．２５倍のコントラスト向上効果が得られる。

図１０を用いて説明を加える。図１０（ｂ）において、最大輝度がＭＡＸ´、最小輝度がＭＩＮ´、平均輝度がＡＰＬである擬似入力映像信号Ａ´に着目すると、増幅率Ｇで増幅した信号（図１０（ｂ）のＧＡ´）の振幅は、ダイナミックレンジ幅と等しくなっている。一方、入力映像信号Ａに着目すると、増幅率Ｇで増幅した信号（図１０（ｂ）のＧＡ）の振幅はダイナミックレンジ幅を超えている。このため、信号ＧＡの最小輝度、および、最大輝度付近では、それぞれ黒つぶれ、白つぶれが発生する。

しかしながら、本実施の形態の処理によれば、前述したように、ダイナミックレンジ幅を超える増幅は、低輝度領域ヒストグラムＬＨ、高輝度領域ヒストグラムＨＨのヒストグラム度数が小さい場合にのみ実施され、また、増幅率も上記ヒストグラム度数に応じて、ヒストグラム度数が小さい場合ほど増幅率が大きくなるように制御されるため、黒つぶれ、白つぶれといった画質面での弊害を抑えることが可能となる。

ステップＳ４２の次に、ＣＰＵ１３は、上記の増幅率Ｇで増幅された擬似映像信号Ａ´（ＧＡ´）が、ダイナミックレンジ内に収まるようなＤＣレベルのシフト量（オフセット量）Ｓを求める。これは、映像信号処理部１１２がＡＰＬを基準に、つまりＡＰＬのＤＣレベルを固定した状態で増幅を行うことに対応するものであり、増幅済みの擬似映像信号Ａ´の振幅がダイナミックレンジ内に収まるように、増幅した擬似映像信号Ａ´のＤＣレベルを変化させる。

例えば、図８（ｃ）に示すように、増幅した擬似映像信号Ａ´（ＧＡ´）の振幅がダイナミックレンジ下限よりも０．５Ｖ下回るときには、ＣＰＵ１３は、シフト量Ｓとして０．５Ｖを求める。シフト量Ｓは、補正量の他の一つとして、映像信号処理部１１２のＤＣレベル調整部１１２２（図３参照）に出力され、さらに、バックライト制御部１４に輝度制御信号Ｌとして出力される（ステップＳ４３）。

図１０（ｃ）に示すように、増幅した映像信号Ａ（ＧＡ）と増幅した擬似映像信号（ＧＡ´）が異なる場合も同様に、増幅した擬似映像信号Ａ´（ＧＡ´）の振幅がダイナミックレンジ下限よりも０．５Ｖ下回るときには、ＣＰＵ１３は、シフト量Ｓとして０．５Ｖ
を求める。

以上のような処理が行われた後、増幅部１１２１には、特徴検出部１１１からの映像信号Ａ及びＡＰＬと、ＣＰＵ１３からの増幅率Ｇとが入力される。増幅部１１２１は、入力されたＡＰＬを基準として、入力映像信号Ａを入力増幅率Ｇで増幅する（図８（ｂ）、図１０（ｂ）を参照）。

このようにして増幅された映像信号Ａは、ＤＣレベル調整部１１２２に出力される。なお、増幅部１１２１の出力ダイナミックレンジは、ＤＣレベル調整部１１２２の出力ダイナミックレンジに比べて十分に幅があるため、例えば、図８（ｂ）、および、図１０（ｂ）におけるダイナミックレンジ下限を越える信号部分は、負の信号で与えられる。

ＤＣレベル調整部１１２２には、増幅部１１２１からの増幅映像信号ＧＡと、ＣＰＵ１３からのシフト量Ｓが入力される。ＤＣレベル調整部１１２２は、増幅映像信号ＧＡのＤＣレベルを、入力シフト量Ｓの値分だけシフトする（図８（ｃ）、図１０（ｃ）を参照）。このレベルシフトした後の映像信号が補正映像信号Ａ１としてディスプレイ１３に与えられる。ただし、図１０（ｃ）に示すように、増幅映像信号ＧＡにはダイナミックレンジ幅を超える映像信号が存在するため、これらの映像信号はダイナミックレンジ幅に収まるように、最小階調（０）、最大階調（２５５）でリミッタをかける。

また、バックライト制御部１４には、ＣＰＵ１３からの輝度制御信号Ｌが入力される。バックライト制御部１４は、バックライト１２２の発光輝度を、バックライト１２２の基準輝度値から、輝度制御信号Ｌが表すシフト量Ｓだけ低下させる。

これによって、画面１２１への補正映像信号Ａ１が表す映像の視覚的輝度レベルが、入力映像信号Ａが表す映像の輝度レベルと同等となるようにバックライト１２２の発光輝度が調整される。

すなわち、画面１２１に表示された映像のＡＰＬが、入力映像信号Ａが表す映像のＡＰＬと同じになるように、バックライト１２２の発光輝度が調整される（図８（ｄ）、図１０（ｄ）を参照）。

このように、ＤＣレベル調整部１１２２で生じるＡＰＬの変動分を吸収することで、映像の輝度レベルを同等にしながら、映像のコントラスト感を向上させることが可能になる。

以上のように、本発明の映像表示装置によれば、映像の一部に字幕やテロップなどの白文字や黒文字がある場合など、元々の入力映像の振幅（最大輝度と最小輝度との差）がダイナミックレンジ幅と同等である場合においても、ダイナミックレンジ以上の増幅を行うことが可能になるため、映像のコントラスト感を向上させることが可能となる。

また、映像の最小階調、および、最大階調付近のヒストグラムを検出して、ヒストグラム度数が小さい場合ほど増幅率が大きくなるように制御することにより、黒つぶれ、白つぶれといった画質面での弊害を抑えながら、コントラスト感の向上を実現することが可能となる。

なお、増幅率Ｇやシフト量Ｓがフレームごとに変化することによるぱたつきを防止するために、ＣＰＵ１３から映像信号処理部１１２に渡される増幅率Ｇやシフト量Ｓに対しローパスフィルタをかけ、これらのパラメータを時間的に緩やかに変化させるようにしてもかまわない。

（変形例１）
実施の形態１では、式（５）により増幅率Ｇを算出し、図８（ｂ）、図１０（ｃ）に示すように、低輝度側、高輝度側ともに同じ増幅率で映像の増幅を実施するとしたが、低輝度領域ヒストグラムＬＨ、高輝度領域ヒストグラムＨＨに基づき、低輝度側と高輝度側で別々の増幅率で映像を増幅するようにしてもかまわない。

このように制御を行うことによって、低輝度側、高輝度側のうち、ヒストグラム度数が小さい側の増幅率が大きくなるように制御するため、黒つぶれ、白つぶれといった画質面での弊害をより抑えながら、コントラスト感の向上を実現することが可能となる。

以降、変形例１の具体的な実現の手段について説明を行う。なお、本変形例１では、ＣＰＵ１３において、増幅率を求める方法（実施の形態１のステップＳ４２）、および、増幅部１１２１において映像信号を増幅する方法のみが実施の形態１と異なる。以降では、これらの実施の形態１からの相違点のみを説明するものとする。

まず、ＣＰＵ１３は式（６）により、低輝度領域ヒストグラムＬＨと高輝度領域ヒストグラムＨＨの差ＤＨを算出する。

ＤＨ＝ＬＨ−ＨＨ ・・・・・（６）
次に、低輝度側、及び、高輝度側の増幅率を決めるための重みＷ１、Ｗ２（Ｗ１が低輝度側、Ｗ２が高輝度側）を算出する。低輝度側の重みＷ１は、重みの最大値をＷＭＡＸ、重みの最小値をＷＭＩＮ、Ｗ１、Ｗ２の算出式切替の閾値をＴＨＷ１、ＴＨＷ２、とすると、式（７−Ａ）、（７−Ｂ）、（７−Ｃ）により算出される。

ＤＨ＜ＴＨＷ１のとき
Ｗ１＝ＷＭＡＸ ・・・・・（７−Ａ）
ＴＨＷ１≦ＤＨ＜ＴＨＷ２のとき
Ｗ１＝（ＷＭＩＮ−ＷＭＡＸ）／（ＴＨＷ２−ＴＨＷ１）×（ＤＨ−ＴＨＷ１）
＋ＷＭＡＸ ・・・・・（７−Ｂ）
ＴＨＷ２≦ＤＨのとき
Ｗ１＝ＷＭＩＮ ・・・・・（７−Ｃ）
また、高輝度側の重みＷ２は、式（８−Ａ）、式（８−Ｂ）、式（８−Ｃ）により算出される。

Ｗ２＝ＷＭＩＮ ・・・・・（８−Ａ）
ＴＨＷ１≦ＤＨ＜ＴＨＷ２のとき
Ｗ２＝（ＷＭＡＸ−ＷＭＩＮ）／（ＴＨＷ２−ＴＨＷ１）×（ＤＨ−ＴＨＷ１）
＋ＷＭＩＮ ・・・・・（８−Ｂ）
ＴＨＷ２≦ＤＨのとき
Ｗ２＝ＷＭＡＸ ・・・・・（８−Ｃ）
図１１に式（７−Ａ）、式（７−Ｂ）、式（７−Ｃ）によって算出される低輝度側の重みＷ１の特性を示す。ＤＨ＜ＴＨＷ１の場合は、Ｗ１はＷＭＩＮに固定される。一方、ＴＨＷ２≦ＤＨの場合は、Ｗ１はＷＭＡＸに固定される。ＷＭＩＮ、および、ＷＭＡＸは任意の値を設定することが可能であるが、ここではＷＭＩＮ＝０．９１（倍）、ＷＭＡＸ＝１．１（倍）を設定することとする。ＴＨＷ１≦ＤＨ＜ＴＨＷ２の場合は、Ｗ１はＤＨが大きくなるにつれ、ＷＭＡＸからＷＭＩＮに徐々に減少する特性となる。ＴＨＷ１、および、ＴＨＷ２は任意の値を設定することが可能である。

また、同じく図１１に式（８−Ａ）、式（８−Ｂ）、式（８−Ｃ）によって算出される
高輝度側の重みＷ２の特性を示す。ＤＨ＜ＴＨＷ２の場合は、Ｗ２はＷＭＡＸに固定される。一方、ＴＨＷ２≦ＤＨの場合は、Ｗ２はＷＭＩＮに固定される。ＴＨＷ１≦ＤＨ＜ＴＨＷ２の場合は、Ｗ２はＤＨが大きくなるにつれ、ＷＭＩＮからＷＭＡＸに徐々に増加する特性となる。

図１１に示すように、Ｗ１とＷ２は互いに相反する特性（Ｗ１が減少する場合はＷ２は増加）をとり、Ｗ１とＷ２を乗算した結果は常に１（倍）となる。また、低輝度領域ヒストグラムＬＨが高輝度領域ヒストグラムＨＨよりも大きい値であるほど、Ｗ２がＷ１よりも大きい値となる傾向となり、高輝度領域ヒストグラムＨＨが低輝度領域ヒストグラムＬＨよりも大きい値であるほど、Ｗ１がＷ２よりも大きい値となる傾向となる。

次に、ＣＰＵ１３は低輝度側の仮の増幅率Ｇ１´と高輝度側の仮の増幅率Ｇ２´を算出する（式（９−Ａ）、式（９−Ｂ）参照）。

Ｇ１´＝Ｇ×Ｗ１ ・・・・・（９−Ａ）
Ｇ２´＝Ｇ×Ｗ２ ・・・・・（９−Ｂ）
式（９−Ａ）、式（９−Ｂ）において、Ｇは式（５）によって算出された増幅率である。低輝度領域ヒストグラムＬＨが高輝度領域ヒストグラムＨＨよりも大きい場合には、Ｗ２がＷ１よりも大きい値となり、高輝度側の仮の増幅率Ｇ２´が低輝度側の仮の増幅率Ｇ１´よりも大きな値となる。また、高輝度領域ヒストグラムＨＨが低輝度領域ヒストグラムＬＨよりも大きい場合には、Ｗ１がＷ２よりも大きい値となり、低輝度側の仮の増幅率Ｇ１´が高輝度側の仮の増幅率Ｇ２´よりも大きな値となる。

次に、ＣＰＵ１３はＡＰＬを基準として擬似最小輝度ＭＩＮ´を仮の増幅率Ｇ１´によって増幅したときの増幅後の最小輝度を算出する。また、ＡＰＬを基準として擬似最大輝度ＭＡＸ´を仮の増幅率Ｇ２´によって増幅したときの増幅後の最大輝度を算出する。そして、補正係数Ｈとして、ダイナミックレンジ幅に対する増幅後の信号の振幅の比を算出する。

Ｈ＝増幅後の信号振幅／ダイナミックレンジ ・・・・・（１０）
次に、ＣＰＵ１３は低輝度側の増幅率Ｇ１と高輝度側の増幅率Ｇ２を算出する（式（１１−Ａ）、式（１１−Ｂ）参照）。

Ｇ１＝Ｇ１´／Ｈ ・・・・・（１１−Ａ）
Ｇ２＝Ｇ２´／Ｈ ・・・・・（１１−Ｂ）
仮の増幅率Ｇ１´、Ｇ２´を補正係数Ｈで除算することにより、増幅率Ｇ１、Ｇ２を用いて増幅した擬似入力映像信号Ａ´の振幅がダイナミックレンジと等しくなる。

増幅部１１２１には、特徴検出部１１１からの映像信号Ａ及びＡＰＬと、ＣＰＵ１３からの増幅率Ｇ１、Ｇ２とが入力される。増幅部１１２１は、入力されたＡＰＬを基準として、入力映像信号Ａの低輝度側を増幅率Ｇ１で増幅し、入力映像信号Ａの高輝度側を増幅率Ｇ２で増幅する（図１２（ｂ）を参照）。

図１２（ｂ）において、本図に示した例は、図１１においてＴＨＷ２≦ＤＨとなる場合であり、Ｗ２の方がＷ１よりも大きい値となるため、高輝度側の方が低輝度側より高い増幅率で増幅される。

図１２について説明を加える。図１２（ｂ）において、最大輝度がＭＡＸ´、最小輝度がＭＩＮ´、平均輝度がＡＰＬである擬似入力映像信号Ａ´に着目すると、増幅率Ｇ１、Ｇ２で増幅した信号（図１２（ｂ）のＧＡ´）の振幅は、ダイナミックレンジ幅と等しく
なっている。一方、入力映像信号Ａに着目すると、増幅率Ｇ１、Ｇ２で増幅した信号（図１２（ｂ）のＧＡ）の振幅はダイナミックレンジ幅を超えている。

このため、信号ＧＡの最小輝度、および、最大輝度付近では、それぞれ黒つぶれ、白つぶれが発生する。しかしながら、前述したように、増幅率は上記ヒストグラム度数に応じて、ヒストグラム度数が小さい場合ほど増幅率が大きくなるように制御し、かつ、低輝度側、高輝度側それぞれのヒストグラム度数を比較し、ヒストグラム度数が小さい側の増幅率が大きくなるように制御するため、黒つぶれ、白つぶれといった画質面での弊害を抑えることが可能となる。

ＤＣレベル調整部１１２２には、増幅部１１２１からの増幅映像信号ＧＡと、ＣＰＵ１３からのシフト量Ｓが入力される。ＤＣレベル調整部１１２２は、増幅映像信号ＧＡのＤＣレベルを、入力シフト量Ｓの値分だけシフトする（図１２（ｃ）を参照）。このレベルシフトした後の映像信号が補正映像信号Ａ１としてディスプレイ１３に与えられる。ただし、図１２（ｃ）に示すように、増幅映像信号ＧＡにはダイナミックレンジ幅を超える映像信号が存在するため、これらの映像信号はダイナミックレンジ幅に収まるように、最小階調（０）、最大階調（２５５）でリミッタをかける。

また、バックライト制御部１４には、ＣＰＵ１３からの輝度制御信号Ｌが入力される。バックライト制御部１４は、バックライト１２２の発光輝度を、バックライト１２２の基準輝度値から、輝度制御信号Ｌが表すシフト量Ｓだけ低下させる。

これによって、画面１２１への補正映像信号Ａ１が表す映像の視覚的輝度レベルが、入力映像信号Ａが表す映像の輝度レベルと同等となるようにバックライト１２２の発光輝度が調整される。

すなわち、画面１２１に表示された映像のＡＰＬが、入力映像信号Ａが表す映像のＡＰＬと同じになるように、バックライト１２２の発光輝度が調整される（図１２（ｄ）を参照）。

以上のように、変形例１の映像表示装置によれば、低輝度側、高輝度側それぞれのヒストグラム度数を比較し、ヒストグラム度数が小さい側の増幅率が大きくなるように制御するため、黒つぶれ、白つぶれといった画質面での弊害をより抑えながら、コントラスト感の向上を実現することが可能となる。

本発明に係る映像表示装置は、液晶ディスプレイ装置に好適である。

１ 映像表示装置
１１ 映像処理ＬＳＩ
１１１ 特徴検出部
１１２ 映像信号処理部
１１２１ 増幅部
１２ ディスプレイ
１２１ 画面
１２２ バックライト
１３ ＣＰＵ
１３１ 制御データ生成部
１４ バックライト制御部
２ 映像源
２Ａ ＤＶＤプレイヤ

Claims (9)

1. 画面と前記画面に向けて発光するバックライトとを有したディスプレイを備え、自装置に入力された映像信号を前記ディスプレイに映像表示する映像表示装置であって、
   前記映像信号に対して、予め定めたコントラスト調整を行うコントラスト調整部と、前記コントラスト調整部が行うコントラスト調整に伴って変化するＤＣレベルの変化量に基づいて、前記画面に映像表示した際の視覚的輝度レベルと前記入力映像信号が表す映像の輝度とが同じになるように、前記バックライトの輝度制御を行うバックライト制御部とを備え、
   前記コントラスト調整部は、前記映像信号に含まれる、輝度を表すパラメータを補正して、予め定めたコントラスト調整を行うことを特徴とする映像表示装置。
2. 画面と前記画面に向けて発光するバックライトとを有したディスプレイを備え、自装置に入力された映像信号を前記ディスプレイに映像表示する映像表示装置であって、
   前記映像信号の最大輝度、最小輝度、平均輝度、低輝度領域ヒストグラム度数および高輝度領域ヒストグラム度数を検出する特徴検出部と、
   前記特徴検出部にて検出された値から前記映像信号を補正するための制御データを生成する制御データ生成部と、
   前記制御データ生成部が生成した制御データに基づいて前記映像信号を補正して前記ディスプレイに出力する映像信号処理部とを備え、
   前記制御データ生成部は、前記映像信号の低輝度領域ヒストグラム度数および高輝度領域ヒストグラム度数の大きさに応じて、前記制御データを生成することを特徴とする映像表示装置。
3. 前記制御データ生成手段は、前記特徴検出部が検出した値に基づいて前記映像信号を増幅する際の増幅率と、前記映像信号を該増幅率にて増幅した後の信号を前記映像信号処理部の出力のダイナミックレンジ幅に前記増幅した後の映像信号を収めるための該映像信号のＤＣレベルのシフト量とを生成し、
   前記映像信号処理部は、前記制御データ生成部が生成した前記増幅率と前記シフト量に基づいて前記映像信号を補正して前記ディスプレイに出力することを特徴とする請求項２記載の映像表示装置。
4. 前記映像信号処理部は、前記映像信号を増幅して出力する増幅部と、前記増幅部から出力された信号のＤＣレベルをシフトするＤＣレベル調整部とを含み、
   前記増幅部にて前記映像信号に対する前記ダイナミックレンジ幅を超える増幅処理は、前記低輝度領域ヒストグラム度数が閾値ＴＨＬＨ１より小さく、前記高輝度領域ヒストグラム度数が閾値ＴＨＨＨ１より小さい場合にのみ実行されて前記ＤＣレベル調整部へ出力されることを特徴とする請求項３記載の映像表示装置。
5. 前記増幅部にて実行される、前記映像信号に対する前記ダイナミックレンジ幅を超える増幅処理に用いられる増幅率は、前記低輝度ヒストグラム度数および前記高輝度ヒストグラム度数が小さいほど前記増幅率が大きくなるように前記制御データ生成部が前記増幅率を生成することを特徴とする請求項４記載の映像表示装置。
6. 前記制御データ生成部は、低輝度ヒストグラム度数および高輝度ヒストグラム度数のそれぞれを比較し、ヒストグラム度数が小さい側の増幅率が大きくなるように前記増幅率を生成することを特徴とする請求項３記載の映像表示装置。
7. 前記バックライトの輝度制御を行うバックライト制御部を備え、前記バックライト制御部は、前記制御データ制御部が出力した前記制御データを用いて前記画面に映像表示した
   際の視覚的輝度と前記入力映像信号が表す映像の輝度とが同じになるように、前記バックライトの輝度制御を行うことを特徴とする請求項２記載の映像表示装置。
8. 前記バックライト制御部は、前記バックライトの発光輝度を基準輝度から前記シフト量だけシフトする制御を行うことを特徴とする請求項７記載の映像表示装置。
9. 前記制御データ制御部にて生成された制御データは、ローパスフィルタにかけられて前記映像信号処理部に入力されることを特徴とする請求項２記載の映像表示装置。