JP2012517622A5

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Publication number: JP2012517622A5
Application number: JP2011550125A
Authority: JP
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2014-12-04
Anticipated expiration: 2030-02-09

Description

本発明によるＨＤＲデバイスに関して重要な点は、ディスプレイは画素に分解したＬＣＤフロントエンドパネルを有することである。フロントＬＣＤパネルの各画素はその駆動信号により光を遮断する。ＨＤＲディスプレイの場合、フロントＬＣＤパネルは一般のＬＣＤディスプレイのものと同じであってもよい。しかし、バックライトは一様ではなく、コントラストと輝度が高い。バックライトは規則的に配列されたＬＥＤのマトリックスにより提供される。ＬＥＤの応答は、１つのＬＥＤをオンにして、光度計でそのまわりの光強度を測定することにより、実験的に求められる。測定した強度マトリックスは、通常、画像アプリケーションの分野では点広がり関数と呼ぶ。バックライトの一般的なモデルは、ＬＥＤ値（ＬＥＤレイヤを駆動する量子化した値）と、ＬＥＤの点広がり関数との間の畳み込みとして得られる。便宜上、このモデルをマトリックス形式で次のように記述する：

ＬＣＤパネルの画素構成はＭ行Ｎ列であり、ＢとＬはサイズがＭＮ×１のベクトルである。ＰはサイズがＭＮ×ＭＮの点広がり関数マトリックスである。ＬはＬＥＤマトリックスであり、Ｌの各要素は、ＬＥＤの位置に対応するときは規格化したＬＥＤ値であり、それ以外では０である。マトリックスＢは各画素位置におけるバックライトの強度である。これらのマトリックスは定式化を容易にするように構成されていることに留意されたい。実際にはこれらのマトリックスを構成する必要はない。後で説明するように、計算をより効率的にするため、画面サイズＭ×Ｎのマトリックスを用いる。

最適化問題は、それぞれＬＥＤベクトルとＬＣＤベクトルを表すマトリックスＬ^＊とＤ^＊として定義できる。これらを最適化して入力ＨＤＲ画像とディスプレイ出力との間の差の平方を最小化する必要がある。この最適化問題を直接解くのは非常に難しい。簡略化したやり方では、最初に、変数の数を減らす。ｓｉｇｎ（ＰＬ^＊−Ｉ_ｇ）とｓｉｇｎ（Ｉ_ｇ−ＰＬ^＊）が互いに補完的であることを考慮すると、式（５）は次のように書き換えられる：

ここで｜｜は要素ごとの絶対値関数を規定している。式（５）において、量子化誤差
(外３)

は、量子化誤差が一様分布していれば、ＰＬ ^＊／４ｑにより近似できる。ｑはＬＣＤパネルの量子化レベル数である。自然なＨＤＲ画像にはこの仮定が非常によく当てはまることが分かっている。目的関数は次の式のＬ ^＊にのみ依存することが分かる：

Ｊを最適化するため、Ｌ^＊に関するＪの偏導関数を求め、傾斜降下法で用いて、次式において最適化問題を反復的に解く。（次式には色コンポーネントは示されていないが、これはこの式がすべての色コンポーネントに適用可能であることを反映している。）

Claims

表示装置であって、
発光要素のマトリックスを有するバックライトユニットと、
異なる色の光をそれぞれ減衰する少なくとも２つの異なる遮断器を含む、繰り返し構成にグループ化された複数の光遮断器を有するフロントエンドユニットと、
画像信号を受け取り、前記画像信号を処理して、前記バックライトユニットのための最終バックライト駆動信号と、前記フロントエンドユニットのための最終フロントエンド駆動信号とを求めるアルゴリズムを有する信号処理システムとを有し、
前記アルゴリズムは、少なくとも１回の差低減反復段階を用いて、前記最終的駆動信号を求め、前記少なくとも１回の差低減反復段階は、ディスプレイ目標画像輝度値と、少なくとも一組の中間駆動信号に相関する少なくとも１つの予想画像輝度値と、前記輝度値間の差とに応じたものであり、
前記アルゴリズムは、クリッピング誤差に応じるように構成され、前記クリッピング誤差は、不十分な輝度と相関した前記バックライトユニットの中間駆動信号により生じ、前記不十分な輝度と前記ディスプレイ目標画像輝度値との間の差異である、
表示装置。
前記アルゴリズムは反復的傾斜降下アルゴリズムである、請求項１に記載の表示装置。
前記アルゴリズムは、前記バックライトユニットの点広がり関数と、量子化したバックライト駆動信号との間の畳み込みを用いる、請求項１に記載の表示装置。
前記アルゴリズムは、
前記発行要素に対応するＭ行Ｎ列の、前記バックライトユニットのための量子化されたバックライト駆動信号のバックライトマトリックスＬと、前記点広がり関数に対応する点広がりマトリックスＰ、及び
最大解像度バックライト輝度マトリックスＢを生成するＬとＰの積、を生成またはアクセスするように構成された、請求項３に記載の表示装置。
前記アルゴリズムは、輝度マトリックスと色ｐのための規格化したフロントエンド駆動信号との積に応じて、前記色ｐの前記最終的フロントエンド駆動信号を生成するように構成された、請求項４に記載の表示装置。
少なくとも前記色ｐのディスプレイ出力輝度Ｏｐの項は、次式で表され：

ここで、ＩｐとＤｐは、それぞれ前記色ｐのディスプレイ目標画像輝度値と、前記色ｐの規格化フロントエンド駆動信号である、請求項５に記載の表示装置。
前記アルゴリズムは、前記ディスプレイ目標画像輝度値と、前記色ｐのディスプレイ出力輝度との間の差の最小二乗を求め、前記最小二乗を低減する、請求項６に記載の表示装置。
前記アルゴリズムは、出力誤差を求め、色ｐの最終的フロントエンド駆動信号を決定するのに用いるように構成され、前記出力誤差は少なくとも次の項を含み、

ここで、Ｉｐ、Ｄｐ、およびＯｐは、それぞれ前記色ｐのディスプレイ目標画像輝度値と
、前記色ｐの規格化フロントエンド駆動信号と、ディスプレイ出力輝度である、請求項４に記載の表示装置。
前記アルゴリズムは、量子化誤差に応じて構成され、
前記量子化誤差は、前記フロントエンドユニットの輝度量子化レベルと、前記ディスプレイ目標画像輝度との間の差である、請求項５に記載の表示装置。
前記アルゴリズムは、集合体出力誤差Ｊを求め、少なくとも３色の最終的フロントエンド駆動信号を決定するのに用いるように構成され、前記集合体出力誤差は前記アルゴリズムにより低減され、少なくとも次の項を含み、

ここで、Ｉｓは３色ｒ、ｇ、ｂの入力高ダイナミックレンジ画像輝度であり、Ｏｓは前記３色のディスプレイ出力輝度である、請求項４に記載の表示装置。
画像信号にアクセスするステップと、
前記画像信号に応じてバックライトユニットの個別のバックライト要素のための中間バックライト駆動信号を生成するステップと、
前記中間バックライト駆動信号を、前記バックライトユニットの点広がり関数と畳み込むステップと、
前記畳み込むステップに応じて少なくとも１つの新しいバックライト駆動信号を求めるステップと、
クリッピング誤差を決定するステップであって、前記クリッピング誤差は、不十分な輝度と相関した前記バックライトユニットの中間駆動信号により生じ、前記不十分な輝度と前記ディスプレイ目標画像輝度値との間の差異である、ステップと、
個別の光遮断器を有するフロントエンドユニットの複数の光遮断信号に関連し、前記少なくとも１つの新しいバックライト駆動信号に関連するディスプレイ誤差を決定するステップであって、前記フロントエンドユニットは前記バックライトユニットより解像度が高く、前記ディスプレイ誤差は前記クリッピング誤差に応じるステップと、
他の生成された中間バックライト駆動信号と他の光遮断信号に対してディスプレイ誤差を低減する、遮断信号と新しいバックライト駆動信号との組み合わせで表示装置を駆動するステップとを有する、方法。
前記画像信号から前記個別遮断器の目標ディスプレイ出力にアクセスするステップと、
前記生成ステップにおいて、前記ディスプレイ目標画像輝度値の平方根を含むファクタを用いて、中間バックライト駆動信号を求めるステップとをさらに有する、請求項１１に記載の方法。
前記バックライト要素に対応するＭ行Ｎ列のバックライトマトリックスＬを生成するステップと、
少なくとも部分的に前記マトリックスＬとマトリックスＰとから、最大解像度バックライト輝度マトリックスＢを生成するステップとをさらに有する、請求項１１に記載の方法。
前記最大解像度バックライト輝度マトリックスＢを前記画像信号と比較するステップと、
それぞれｓｉｇｎ（Ｉ−ＰＬ^＊）とｓｉｇｎ（ＰＬ^＊−Ｉ）に対応する対角要素を有する対角マトリックスＵとＶを生成するステップであって、マトリックスＬ^＊は新しいバックライト駆動信号の繰り返しを表し、マトリックスＩは前記画像信号のディスプレイ目標画像輝度値を表すステップをさらに有する、請求項１３に記載の方法。
前記比較ステップと対角行列生成ステップを、所定繰り返し回数であるη回繰り返すステップをさらに有する、請求項１４に記載の方法。
前記マトリックスＬのバックライト駆動信号を量子化するステップをさらに有する、請求項１５に記載の方法。
繰り返し終了後のマトリックスＬ^＊を用いて最終的最大解像度バックライトを決定するステップと、
前記最終的最大解像度バックライトに応じて最終的光遮断信号を選択して、駆動ステップで用いるステップとをさらに有する、請求項１６に記載の方法。
量子化誤差を決定するステップであって、前記量子化誤差は前記フロントエンドユニットの輝度量子化レベルと前記ディスプレイ目標画像輝度値との間の差であるステップと、
前記クリッピング誤差と量子化誤差をコスト関数に用いて、前記コスト関数を前記ディスプレイ誤差を決定するときのファクタとして用いるステップとをさらに有する、請求項１７に記載の方法。
前記最大解像度バックライト輝度マトリックスＢを前記画像信号と比較するステップと、
前記ディスプレイ誤差を決定し、遮断信号と新しいバックライト駆動信号の組み合わせを選択するステップとをさらに有する、請求項１３に記載の方法。