JP2013183453A - 映像表示装置およびテレビ受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光部分の輝き感を増加させ高コントラストの映像表現を可能としつつ、映像のジャンルに応じて、常に違和感のない高品位の映像表現を行うようにした映像表示装置およびテレビ受信装置を提供する。
【解決手段】エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５が入力映像信号に応じて光源の輝度をストレッチして増大させるとともに、発光検出部２が入力映像信号のヒストグラムの所定範囲の上位領域を発光部分として検出し、マッピング部３が非発光部分の映像信号の輝度を低下させることにより、発光部分の表示輝度をエンハンスしている。その際、ジャンル情報検出部４によって検出された入力映像信号のジャンル情報に応じて光源の輝度のストレッチ量を定める制御カーブを切換えることにより、輝度ストレッチ量や非発光部分の映像信号のゲインを変更している。
【選択図】図１

Description

本発明は、映像表示装置およびテレビ受信装置に関し、より詳細には、表示映像の画質を向上させるためのエンハンス機能を備えた映像表示装置およびテレビ受信装置に関する。

映像表示装置において、表示映像の画質を向上させるためのエンハンス機能が知られている。エンハンス機能を実行する場合、通常では映像信号のフレームごとに階調の最大値を検出し、その最大値のレベルが低ければ、階調が高い部分の映像信号にゲインをかけて伸張する。また、映像信号の階調の最小値を検出し、その最小値が高ければ階調が低い部分の映像信号に圧縮ゲインをかけて階調を低下させる。このようなエンハンス機能を用いることによって映像信号の信号レンジが広くなり、表示画像のコントラスト感が増大して画質が向上する。

例えば、特許文献１には、バックライト装置の輝度を下げるまたは上げるような調整にともない、画像の明暗も調整前に近くなるようにコントラストを自動的に調整する液晶表示装置が開示されている。この液晶表示装置では、電力の節電を図るためにオペレータがバックライト装置の複数の光源を個別にオンオフすることが可能になっているとともに、光源のオンオフによって画像の輝度が変わるとエンハンス機能が働き、表示画像のコントラストが輝度に合わせて調整されるようになっている。

また、特許文献２には、映像を表示する液晶パネルと、液晶パネルを照射する光源とを備えた液晶表示装置において、液晶パネルに表示する映像のジャンルに応じて、入力映像信号の特徴量に対する光源の発光輝度特性を変更することにより、映像のコンテンツに応じた適切な画面表示輝度を実現するとともに、消費電力を十分に低減させることが可能な液晶表示装置が開示されている。この液晶表示装置では、また、白色の色度（ホワイト・バランス）を略一定に保持しつつ光源の発光輝度の増減を調整している。

特開平９−８０３７８号公報 特開２００７−４７７３３号公報

このように、従来から、映像信号の発光部分を強調させるようなエンハンス機能として、映像信号の画素値の最大値や最小値をみて、高い部分の階調を伸張して持ち上げたり、低い部分の階調を圧縮して落とすような処理が行われている。

しかしながら、規格化された映像信号は、実際に人間の目に明るく見える輝度を表現していないため、従来のエンハンス機能のように、階調値のみから発光部分を特定することは難しい。つまり様々な映像に対して、一律に画像値の最大値や最小値をみてエンハンスを行っても、常に高コントラストで高画質の映像が得られるとは限らない。

様々に変化する映像において表示輝度をエンハンスする場合、映像の輝度の分布から相対的に明るく輝いている部分（発光部分）を検出し、光源の輝度をストレッチして増大させ、発光部分を除く非発光部分の映像信号の輝度を低下させることにより、発光部分の表示輝度を意識的にエンハンスすれば、人間の目にはコントラスト感が向上して輝き感が増して視認されるため、画面上で発光した部分をより際立たせて画質を向上させた高品位の表示映像を提供できるといった効果が得られるが、従来ではこのような思想に基づくエンハンス処理は行われていなかった。

そして、このような画面上で発光した部分をより際立たせたエンハンス処理を行う場合は、過度に行うと違和感を与えることがあるため、映像のジャンルによってエンハンス処理の程度を変更することが望ましい。

なお、特許文献１に記載のエンハンス機能は、バックライト装置の輝度調整により生じた明るさの変化を補償する目的でコントラストを調整するものであり、映像の発光部分を意識的にエンハンスするものではない。

また、特許文献２に記載の液晶表示装置は、省電力化という目的を達成するために、バックライト光源の発光輝度制御をジャンルと連動させて切り替えるものであり、エンハンス機能をもたない。よって、特許文献２に記載の技術では、映像の発光部分を意識的にエンハンスするといった思想はない。

本発明は、上述のような実状に鑑みてなされたものであり、映像信号から映像の発光している部分を検出し、光源の輝度をストレッチして増大させ、発光部分を除く非発光部分の映像信号の輝度を低下させることにより、発光部分の表示輝度をエンハンスして際立たせて表示させることで、輝き感を増加させかつコントラストを高くした映像表現を可能としつつ、ことを目的とする。

上述の課題を解決するために、第１の技術手段は、入力映像信号を表示する表示部と、該表示部を照明する光源と、該表示部および該光源を制御する制御部と、前記入力映像信号のジャンル情報を検出するジャンル情報検出部とを備えた映像表示装置であって、前記制御部は、前記入力映像信号から所定の条件に基づき算出した明るさに関連する指標と前記光源の輝度をストレッチさせる輝度ストレッチ量との関係を定める制御カーブに基づいて、前記光源の輝度をストレッチして増大させ、さらに、前記入力映像信号の所定の特徴量に基づいて、発光している映像であるとみなす発光部分を検出し、該発光部分を除く非発光部分の映像信号の輝度を低下させることにより、前記発光部分の表示輝度をエンハンスするとともに、前記ジャンル情報に従って、前記制御カーブを切換えることを特徴としたものである。

第２の技術手段は、第１の技術手段である映像表示装置を備えたテレビ受信装置である。

本発明の映像表示装置によれば、映像信号から映像の発光している部分を検出し、光源の輝度をストレッチして増大させ、発光部分を除く非発光部分の映像信号の輝度を低下させることにより、発光部分の表示輝度をエンハンスして際立たせて表示させることで、輝き感を増加させかつコントラストを高くした映像表現を行うことが可能になる。さらに、本発明の映像表示装置によれば、映像のジャンル情報を検出して、ジャンル情報に応じて光源の輝度のストレッチ量、および、非発光部分の映像信号のゲインを変更しているため、輝き感やコントラストが調整された違和感のない映像を表示することができる。

本発明に係る映像表示装置の一実施形態を説明するための図であり、映像表示装置の要部の構成例を示すものである。 ジャンル情報が標準的な番組の場合における、図１の映像表示装置のエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部の処理例を説明するための制御カーブを示す図である。 図１の映像表示装置のエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部における平均点灯率の算出処理例を説明するための図である。 図３のバックライトの平均点灯率と画素の階調値を説明するための図である。 入力映像信号の輝度信号Ｙから生成したＹヒストグラムと発光部分の関係を説明するための図である。 ジャンル情報が標準的な番組の場合における、図１の映像表示装置のマッピング部が生成するトーンマッピングの一例を示す図である。 図１の映像表示装置のエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部で出力するＭａｘ輝度について説明するための制御カーブを示す図である。 図１の映像表示装置のエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部の処理により、画面輝度がエンハンスされる状態を示す図である。 ジャンル情報がバラエティの場合における、図１の映像表示装置のエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部の処理例を説明するための制御カーブを示す図である。 ジャンル情報がバラエティの場合における、図１の映像表示装置のマッピング部が生成するトーンマッピングの一例を示す図である。 ジャンル情報が映画の場合における、図１の映像表示装置のエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部の処理例を説明するための制御カーブを示す図である。 ジャンル情報が映画の場合における、図１の映像表示装置のマッピング部が生成するトーンマッピングの一例を示す図である。 ジャンル情報がニュース・アニメの場合における、図１の映像表示装置のエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部の処理例を説明するための制御カーブを示す図である。 ジャンル情報がニュース・アニメの場合における、図１の映像表示装置のマッピング部が生成するトーンマッピングの一例を示す図である。 本発明に係る映像表示装置の他の実施形態を説明するための図であり、映像表示装置の要部の他の構成例を示すものである。 入力映像信号の輝度信号から生成したヒストグラムの例を示すものである。 ジャンル情報が標準的な番組の場合における、第３の閾値以上の画素のスコアに応じた輝度ストレッチ量の制御カーブを示す図である。 ジャンル情報がバラエティの場合における、第３の閾値以上の画素のスコアに応じた輝度ストレッチ量の制御カーブを示す図である。 ジャンル情報が映画の場合における、第３の閾値以上の画素のスコアに応じた輝度ストレッチ量の制御カーブを示す図である。 ジャンル情報がニュース・アニメの場合における、第３の閾値以上の画素のスコアに応じた輝度ストレッチ量の制御カーブを示す図である。 本発明に係る映像表示装置の更に他の実施形態を説明するための図であり、映像表示装置の要部の更に他の構成例を示すものである。 映像表示装置で表示すべき放送映像信号からＣＭＩを計算する手法を説明する図である。 ＲＧＢデータをもつ画素における最明色を説明する図である。

（実施形態１）
図１は、本発明に係る映像表示装置の一実施形態を説明するための図で、映像表示装置の要部の構成例を示すものである。映像表示装置は、入力映像信号に画像処理を施して映像表示する構成を有するもので、テレビ受信装置等に適用することができる。

図１で例示する映像表示装置は、信号処理部１、ジャンル情報検出部４、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５、バックライト制御部６、バックライト部７、表示制御部８、および入力映像信号を表示する表示部９を備える。ここで、信号処理部１は、発光検出部２、マッピング部３を備える。なお、本発明の上記制御部の例としては、バックライト部７と表示部９を制御するものであり、信号処理部１、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５、バックライト制御部６、および表示制御部８が該当する。

放送信号から分離した映像信号や外部機器から入力した映像信号は、信号処理部１およびエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５に入力する。このとき、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５への映像信号は、信号処理部１のマッピング部３で生成されたトーンマッピングを適用後、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５に入力する。

ジャンル情報検出部４では、放送信号に重畳されたメタデータに基づいて、映像信号に関するジャンル情報を得ている。具体的には、ジャンル情報検出部４は、放送ストリームから番組情報を含むＳＩ（Service Information）を抽出して、そこから放送番組毎のジ
ャンル情報を取得する。また、インターネット上のサーバ装置などから再生対象の放送番組のジャンル情報を取得するように構成してもよい。なお、放送番組のジャンルとしては、ニュース／報道、スポーツ、情報／ワイドショー、ドラマ、音楽、バラエティ、映画、アニメ／特撮、ドキュメンタリー／教養、劇場／公演、趣味／教養、福祉などが挙げられる。

エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５は、入力された映像信号に従って、映像信号による画像を所定領域に分割し、分割領域ごとに映像信号の最大階調値を抽出する。そしてその抽出した値に基づきバックライト部７の点灯率を計算する。点灯率は、映像の分割領域に対応したバックライト部７の領域ごとに定められるもので、ここで言う点灯率とは後述するように実際にはストレッチ処理により変更されるため、仮の値であると言える。

また、バックライト部７は、表示部９を照明するための光源の一例であり、複数のＬＥＤにより構成され、領域ごとに輝度の制御が可能となっている。バックライト部７の領域ごとの点灯率は、予め定められた演算式に基づき決定されるが、基本的に高階調の明るい最大階調値を有する領域では、ＬＥＤの輝度を低下させることなく維持し、低階調の暗い最大諧調値を有する領域においてＬＥＤの輝度を低下させるような演算を行う。なお、最大諧調値の代わりに平均階調値など、入力映像信号の明るさに関連する他の特徴量から点灯率を計算してもよく、平均階調値から計算する場合には、明るい、暗い最大階調値を有する領域の代わりに、それぞれ平均階調値が明るい領域、暗い領域を適用するなどすればよい。

そして、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５は、各領域の点灯率からバックライト部７の全体の平均点灯率を計算し、その平均点灯率に応じて、所定の演算式により、バックライト部７の最大発光輝度のストレッチ量（以下、「輝度ストレッチ量」という。）を計算する。平均点灯率は、本発明における明るさに関連する指標の一例である。バックライト部７の最大発光輝度（ＬＥＤの最大発光輝度）をこの輝度ストレッチ量だけストレッチすることで、画面内の全領域で取り得る最大の画面輝度を、基準輝度から所定量だけストレッチすることができる。このストレッチする元となる基準輝度は、例えば最大階調値のときに画面輝度が５５０（ｃｄ／ｍ^２）となるような輝度である。この基準の輝度は、この例に限ることなく適宜定めることができる。

以下、画面内の全領域で取り得る、最大階調値のときのストレッチ後の最大の画面輝度を、「Ｍａｘ輝度」と呼ぶ。上述のように輝度ストレッチ量は平均点灯率により決まる値であり、Ｍａｘ輝度は輝度ストレッチ量により決まる値であるため、図２の制御カーブで例示するように、Ｍａｘ輝度は平均点灯率に応じて決まる値と言える。なお、図２は、ジャンル情報が標準的な番組の場合における、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５における処理例を説明するための図であり、バックライト部７の平均点灯率（ウィンドウサイズ）に対するＭａｘ輝度（ｃｄ／ｍ^２）の関係を示す制御カーブの一例を示しており、入力映像信号が標準的な番組の場合における制御カーブである。

なお、図２の制御カーブでは、平均点灯率が小さな範囲において、Ｍａｘ輝度が基準輝度（この例では５５０ｃｄ／ｍ^２）より小さくなっており、輝度ストレッチ量がマイナスとなっていることを指している。この例のように、平均点灯率によっては輝度ストレッチ量がマイナスとなる場面があったとしても、図２のＭａｘ輝度の制御カーブを全ての平均点灯率に亘って積分した積分値は、基準輝度を全ての平均点灯率に亘って積分した積分値より大きいことから、全体的に見れば最大発光輝度や最大画面輝度（つまり最大表示輝度）が「ストレッチ」により増強されていると言える。

エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５は、平均点灯率に応じて計算した輝度ストレッチ量だけ最大発光輝度がストレッチするように、上記した領域ごとの点灯率（仮の点灯率）を変更する。このような、分割領域ごとの点灯率の計算および平均点灯率に応じた点灯率の変更（ストレッチ後の点灯率の計算）を含む一連の分割領域ごとの点灯率の制御をエリアアクティブ制御と呼ぶ。このように、入力映像信号による画像を複数の領域に分割し、その分割領域の映像信号の階調値に基づいて、その分割領域に対応する光源の領域の点灯率を変化させ、光源の全ての領域について光源の領域の点灯率を平均した平均点灯率を求め、その平均点灯率に予め関係付けられた表示部９の画面上で取り得る最大表示輝度（Ｍａｘ輝度）に基づいて、光源の輝度をストレッチすることが好ましい。

さらに、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５は、平均点灯率に応じて決まるＭａｘ輝度を、フィードバックのために信号処理部１のマッピング部３に出力する。

信号処理部１の発光検出部２では、入力映像信号の明るさに関連する所定の特徴量に基づくフレームごとのヒストグラムを生成し、発光している部分を検出する。発光している部分は、ヒストグラムの平均値と標準偏差とにより求められるもので、ヒストグラムごとの相対的な値として検出される。このように、発光検出部２は、入力映像信号の明るさに関連する所定の特徴量に対して、画素数を積算したヒストグラムを生成し、そのヒストグラムの所定範囲の上位領域を発光部分として検出する。

入力映像信号のＮ＋１番目のフレームｆ_Ｎ＋１について説明すると、マッピング部３は、発光検出部２でフレームｆ_Ｎ＋１について検出された発光部分の情報と、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５から出力されたＮ番目のフレームｆ_ＮのＭａｘ輝度とを使用して、フレームｆ_Ｎ＋１用のトーンマッピングを生成し、入力映像信号のフレームｆ_Ｎ＋１に適用するために乗算器に出力する。このトーンマッピングは、フレームｆ_Ｎ＋１における発光していないとみなす部分（非発光部分）に対して、バックライト部７の輝度ストレッチ分に相当する輝度を低下させるように生成される。この乗算器は、トーンマッピングを入力映像信号に適用するためのものであり、フレームｆ_Ｎ＋１の映像信号の各画素値に対し、フレームｆ_Ｎ＋１用のトーンマッピングが示すゲイン係数を乗算して、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５に出力する。

また、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５は、バックライト部７を制御するための制御データをバックライト制御部６に出力し、バックライト制御部６は、そのデータに基づいてバックライト部７のＬＥＤの発光輝度を分割領域ごとに制御する。この制御データは、上記した領域ごとのストレッチ後の点灯率になるように、バックライト部７を制御するデータである。入力映像信号のフレームｆ_Ｎ＋１を表示させる際のバックライト部７への制御データは、フレームｆ_ＮのＭａｘ輝度をフィードバックして得たトーンマッピングを適用したフレームｆ_Ｎ＋１の映像信号について、バックライト部７の領域ごとの点灯率を上記予め定められた演算式に基づき計算した後、ストレッチにより変更することで、得ることができる。バックライト部７のＬＥＤの輝度は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御で行われるが、電流制御もしくはこれらの組み合わせによって所望の値となるように制御することもできる。

さらに、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５は、表示部９を制御するための表示制御データを表示制御部８に出力し、表示制御部８は、その表示制御データに基づいて表示部９の表示を制御する。入力映像信号のフレームｆ_Ｎ＋１を表示させる際の表示制御データは、フレームｆ_ＮのＭａｘ輝度をフィードバックして得たトーンマッピングをフレームｆ_Ｎ＋１に適用した後の映像信号について、その映像信号が示す映像を表示するように、表示部９を制御するデータである。表示部９は、バックライト部７のＬＥＤにより照明されて画像を表示する液晶パネルが用いられる。

このように、実施形態１におけるエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５では、平均点灯率に応じてバックライト輝度をストレッチしてバックライト部７のＬＥＤの輝度を増大させ、この輝度ストレッチの情報（上記のＭａｘ輝度）を信号処理部１に戻して、映像信号に対してバックライト部７の輝度ストレッチ分に相当する輝度を低下させる。そして、輝度ストレッチはバックライト部７の全体に与えられ、映像信号処理による輝度低下は、発光部分を除く発光していないとみなす部分（非発光部分）に対して行われる。

つまり、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５では、バックライト輝度をストレッチしてバックライト部７のＬＥＤの輝度を増大させ、入力映像信号のうち非発光部分の映像信号の輝度を低下させる、といった処理により発光部分の表示輝度をエンハンスする（以下、「発光部分エンハンス処理」という。）。このような映像信号処理とバックライトの輝度制御処理とによって、発光している部分のみの画面輝度を増大させ、高いコントラストで映像表現を行うことができ、画質を向上させることができる。

入力映像信号のうち非発光部分の映像信号の輝度を低下させる処理としては、非発光部分に対してバックライト部７の輝度ストレッチ分に相当する輝度を低下させることが、非発光部分の画面輝度をある程度保つ上で好ましい。すなわち、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５は、非発光部分（つまり、所定の特徴量が低い所定領域）において、光源の輝度のストレッチによる表示部９の表示輝度の増加分を、入力映像信号の輝度の低下により低減させることが好ましい。

本発明の主たる目的は、入力映像信号に対して発光部分エンハンス処理を行い、輝き感およびコントラスト感を高めつつ、映像のジャンルに応じて輝き感やコントラストを調整することにある。このための構成として、映像表示装置は、入力映像信号のジャンル情報を検出するジャンル情報検出部４と、本発明の制御部の一例である信号処理部１およびエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５とを備える。そして、入力映像信号のジャンル情報に従って、明るさに関する指標と光源の輝度をストレッチさせるストレッチ量との関係を定める制御カーブを切換えている。これにより、画面上で発光した部分をより際立たせたエンハンス処理が過度に行われることを防止し、違和感のない映像を表示させている。

以上のような映像表示装置をテレビ受信装置として構成する場合、テレビ受信装置は、アンテナで受信した放送信号を選局して復調し、復号して再生用映像信号を生成する手段を有し、再生用映像信号に適宜所定の画像処理を施して、図１の入力映像信号として入力させる。これにより、受信した放送信号を表示部９に表示させることができる。本発明は、映像表示装置、およびその映像表示装置を備えるテレビ受信装置として構成することができる。

以下に上記の構成を有する本実施形態の各部の処理例をより具体的に説明する。

図３は、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５における平均点灯率の算出処理例を説明するための図であり、図４は、図３のバックライトの平均点灯率と画素の階調値を説明するための図である。

本発明の実施形態に適用されるエリアアクティブ制御は、映像を所定の複数の領域（エリア）に分割し、その分割した領域に対応するＬＥＤの発光輝度を領域ごとに制御するものである。ここでは、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５が、入力映像信号に基づいて、１フレームの映像を予め定められた複数の領域（上記のエリア）に分割し、その分割した領域に対応するＬＥＤの発光輝度をその分割領域ごとに制御する。

まず、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５は、図３（Ａ）に例示するような映像について、図３（Ｂ）に示すように全画面の映像領域を一例として縦方向に１２分割、横方向に１２分割してなる１４４個の領域に分割する。また、バックライト部７として各領域につき少なくとも１つのＬＥＤが配設されているものとする。

そして、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５は、各領域について、映像信号の最大階調値を抽出し、抽出した最大階調値に応じて領域ごとのＬＥＤの仮の点灯率を決定する。上述したように、最大階調値の代わりに、映像信号の階調平均値などの他の明るさに関する特徴量を用いてもよい。この特徴量としては統計値が用いられる。以下、最大階調値を抽出した例により説明する。図３（Ｂ）では、各領域について、ＬＥＤの点灯率をグレイスケールで図示しており、例えば図３（Ａ）の映像のうち花火があるような階調が高く明るい部分では図３（Ｂ）で点灯率を上げて明るくなるようにしている。このときの処理を更に具体的に説明する。

１フレームの各分割領域から最大階調値を抽出したときの様子およびその最大階調値に対応した点灯率の一例を図３（Ｃ）に示す。また、図３（Ｄ）に各領域の点灯率と画面全体の平均点灯率とを示す。図３（Ｃ），（Ｄ）では、説明を簡単にするため、１フレームの画面を８つの領域（エリアＮｏ．１〜８）に分割した例を挙げるが、図３（Ｂ）のようにより多くの領域に分割して処理することもでき、最大ではバックライト部７に設けたＬＥＤの数と同じ数の領域に分割して処理できる。

まず、エリアＮｏ．１〜８の領域のそれぞれについて、領域内の最大階調値からその領域のバックライトの仮のＬＥＤの点灯率を計算する。仮の点灯率は、例えばＬＥＤの駆動ｄｕｔｙ（以下、「ＬＥＤ ｄｕｔｙ」という。）によって示すことができる。この場合、点灯率の最大値は１００％である。なお、上述したように、ＬＥＤの輝度はＰＷＭおよび／または電流制御によって所望の値となるように制御されるが、以下の説明では、説明の簡略化のためにＰＷＭ制御のみを採用した例を挙げている。ただし、特に触れないが、輝度ストレッチにより最終的なＬＥＤ ｄｕｔｙが１００％を超えてしまうような場合には電流制御を併用して電流値を上げることにより所定の輝度を得るようにすればよい。

各領域のＬＥＤの仮の点灯率の決定においては、最大階調値が低く暗い領域については、点灯率を下げてバックライトの輝度を低下させる。各領域の実際の点灯率は、表示したい階調を正確に表示し、かつＬＥＤ ｄｕｔｙをできるだけ低くするように決定する。各領域においてＬＥＤ ｄｕｔｙをできるだけ低くしたいが、表示したい階調をつぶしたりせずに正確に表示する必要があるため、領域内の最大階調が表示でき、なおかつできるだけＬＥＤ ｄｕｔｙを低くするようなＬＥＤ ｄｕｔｙ（仮の点灯率）を設定し、それをもとに表示部９（ここではＬＣＤパネル）の階調を設定する。

一例として、映像の階調値が０−２５５の８ビットデータで表現される場合で、かつ、図３（Ｃ）のうちの１つのエリア内の複数の画素の階調値が図４（Ａ）で示される場合について説明する。図４（Ａ）で示す画素群では、最大階調値が１２８であり、この場合には、図４（Ｂ）で示すように、そのエリアでのバックライトの点灯率を（１／（２５５／１２８））^２．２＝０．２１７倍（２１．７％）に低下させる。そして、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５は、このように仮の点灯率を決めるとともに、表示部９における画素ごとの階調値を、その画素が含まれる領域についての仮の点灯率を考慮して計算すればよい。例えば、表示したい階調値が９６の場合、９６／（１２８／２５５）＝１９２であるため、階調値１９２を用いて画素を表現すればよい。同様にして、図４（Ａ）の各画素に対して表示させる際の階調値を計算した結果を、図４（Ｃ）に示す。

なお、本発明では、仮の点灯率から求めた平均点灯率に基づき輝度ストレッチを行うため、実際の点灯率は上述の場合に２１．７％のままではないが、その輝度ストレッチ分（正しくは前フレームでの輝度ストレッチ分）をマッピング部３によるトーンマッピングで既に反映させ、その結果が上記表示したい階調値（「９６」で例示）である。よって、表示制御部８は、図４（Ａ）で示す画素群については、図４（Ｃ）で示す階調値の表示制御データで、表示部９を表示制御すればよい。

図３（Ｃ）の例では、グレイスケールで示した各領域の最大階調値に対して、パーセンテージで示したようにバックライトの点灯率が１０〜９０％の範囲で決定されている。なお、図３（Ｃ）のパーセンテージをエリア別に並べたグラフが図３（Ｄ）である。この点灯率計算方法はその一例を示すものであるが、基本的には明るい高階調の領域はバックライト輝度を下げることなく、低階調の暗い領域についてバックライトの輝度を低下させるように予め定めた演算式に従って各領域の仮の点灯率を計算する。

次に、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５は、映像信号の最大階調値から計算した領域ごとのバックライトの仮の点灯率を平均して、１フレームにおけるバックライト部７の平均点灯率を計算する。計算された画面全体の平均点灯率は、各領域において点灯率が高い領域が多くなれば当然高くなる。この例では、平均点灯率は、図３（Ｄ）に実線で示したようなレベルとなり、実際の値は約５３％となる。

実際のバックライト部７の輝度は、平均点灯率に応じて決まる、出し得る最大発光輝度の値（上記したＭａｘ輝度に対応する最大発光輝度）に基づいて、つまり上記の輝度ストレッチ量に基づいて、各領域の仮の点灯率をストレッチすることで増強される。

このＭａｘ輝度は、取り得る画面輝度の最大値であり、例えば図２のような関係に基づき決定される。図２の制御カーブにおける横軸は、バックライトの平均点灯率（ウィンドウサイズ）であるが、この平均点灯率は、点灯率１００％の点灯領域（ウィンドウ領域）と点灯率０％の消灯領域との比として表すことができる。点灯領域がない状態では平均点灯率はゼロであり、点灯領域のウィンドウが大きくなるに従って平均点灯率は増大し、全点灯では平均点灯率は１００％になる。

図２では、バックライトが全点灯（平均点灯率１００％）のときのＭａｘ輝度を例えば、５５０（ｃｄ／ｍ^２）とし、これをストレッチ前の基準輝度とする。そして本実施形態では、平均点灯率が１００％から下がっていくに従って、Ｍａｘ輝度を増大させる。なお、８ビット表現の場合、階調値が２５５階調の画素が画面内で最も画面輝度が高くなり、取り得る最大の画面輝度（Ｍａｘ輝度）になる。このことから、同じ平均点灯率であっても、画素の階調値によってはＭａｘ輝度まで画面輝度が上がらないことがわかる。

図２は、入力映像信号が標準的な番組（以下、「標準モード」という。）の場合における制御カーブを示しており、平均点灯率がＰのときに、Ｍａｘ輝度の値は最も大きくなり、このときの最大の画面輝度は１５００（ｃｄ／ｍ^２）となる。つまりＰのときには、取り得る最大の画面輝度は、全点灯時の５５０（ｃｄ／ｍ^２）に比較して１５００（ｃｄ／ｍ^２）までストレッチされることになる。Ｐは、比較的平均点灯率が低い位置に設定されている。つまり全体に暗い画面で平均点灯率が低く、かつ一部に高階調のピークがあるような画面のときに、最高で１５００（ｃｄ／ｍ^２）になるまでバックライトの輝度がストレッチされる。したがって、図２は、本発明における明るさに関する指標と光源の輝度をストレッチさせるストレッチ量との関係を定める制御カーブの一例である。

また、高い平均点灯率のときほど、バックライトの輝度のストレッチの程度が小さい理由としては、もともと明るい画面ではバックライトの輝度を過度に行うと却って眩しく感じることがあるため、ストレッチの程度を抑えるようにするためである。

また、平均点灯率が低い範囲は、暗い画面の映像に相当するものであり、バックライトの輝度をストレッチして画面輝度を上げるよりも、逆にバックライトの輝度を抑えてコントラストを向上させ、黒浮きを抑えて表示品位を保つことが好ましい。よって、図２の例では、このような低平均点灯率における黒浮き抑制のための設定を採用し、平均点灯率Ｐから平均点灯率０（全黒）まではＭａｘ輝度の値を徐々に低下させている。

エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５は、図２の制御カーブに従って、バックライトの輝度をストレッチし、その制御信号をバックライト制御部６に出力する。ここでは上記のように映像の分割領域ごとに検出される最大階調値に応じて平均点灯率が変化し、その平均点灯率に応じて輝度ストレッチの状態が変化する。

エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５に入力する映像信号は、以下に説明する信号処理部１による信号処理により生成されたトーンマッピングが適用され、低階調領域がゲインダウンされる。これにより、低階調の非発光領域ではバックライトの輝度がストレッチされた分、映像信号のゲインダウンによって輝度が低減され、結果として発光している領域のみで画面輝度がエンハンスされ、輝き感が増すようになっている。

エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５は、図２の制御カーブに従ってバックライトの平均点灯率から求めたＭａｘ輝度の値を、信号処理部１のマッピング部３に出力する。そして、マッピング部３は、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５から出力されたＭａｘ輝度を使用してトーンマッピングを行う。

次に、信号処理部１について説明する。

信号処理部１の発光検出部２では、映像信号から発光している部分を検出する。図５は、入力映像信号の輝度信号Ｙから生成したＹヒストグラムの例を示す図である。発光検出部２では、入力した映像信号のフレームごとに、輝度階調ごとの画素数を積算してＹヒストグラムを生成する。横軸は輝度Ｙの階調値で、縦軸は階調値ごとに積算した画素数（頻度）を示している。ここでは、輝度Ｙについて発光部分を検出するものとする。輝度Ｙは、発光部分を検出するためのヒストグラムを作成する映像の特徴量の一例であり、特徴量の他の例については後述する。

Ｙヒストグラムが生成されると、そのＹヒストグラムから平均値（Ａｖｅ）、標準偏差（σ）を計算し、これらを用いて２つの閾値Ｔｈを計算する。

第２の閾値Ｔｈ２は、発光境界を定めるものであり、Ｙヒストグラムにおいてこの閾値Ｔｈ２以上の画素は、発光している部分であるものとみなして処理を行う。第２の閾値Ｔｈ２は、Ｎを所定の定数、σを標準偏差として、下式（１）で表すことができる。つまり、発光検出部２では、下式（１）のＴｈ２以上の画素を発光部分として検出する。

Ｔｈ２ ＝ Ａｖｅ＋Ｎσ ・・・式（１）
また、第１の閾値Ｔｈ１は、Ｔｈ２より小さい領域の階調性などの違和感を抑えるために設定されるもので、ＭをＭ＜Ｎを満たす所定の定数として、下式（２）で表すことができる。

Ｔｈ１ ＝ Ａｖｅ＋Ｍσ ・・・式（２）
発光検出部２が検出した第１および第２の閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２の値は、マッピング部３に出力され、トーンマッピングの生成に使用される。

図６は、マッピング部３が生成するトーンマッピングの一例を示す図である。図６において、横軸は映像の輝度値の入力階調で、縦軸は出力階調である。発光検出部２で検出された第２の閾値Ｔｈ２以上の画素については、映像の中で発光している部分であり、発光している部分を除いて圧縮ゲインを適用してゲインダウンする。このときに、発光境界であるＴｈ２より小さい領域に一律に一定の圧縮ゲインを適用して出力階調を抑えると、階調性に違和感が生じる。従って、発光検出部２にて第１の閾値Ｔｈ１を設定して、Ｔｈ１より小さい領域に対して第１のゲインＧ１を適用し、Ｔｈ１とＴｈ２の間を線形で結ぶように第２のゲインＧ２を設定してトーンマッピングを行う。

ゲインの設定方法について説明する。

マッピング部３には、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５からＭａｘ輝度の値が入力される。Ｍａｘ輝度は、上述したように、バックライトの平均点灯率から定められる最大画面輝度を示すもので、例えばそれに対応する、最大発光輝度を示すバックライトデューティ（ＬＥＤ ｄｕｔｙ）の値を入力することができる。

第１のゲインＧ１は、第１の閾値Ｔｈ１より小さい領域に適用されるもので、下式（３）により設定される。

Ｇ１＝（Ｌｓ／Ｌｍ）^１／γ ・・・式（３）
ここで、Ｌｓは、基準輝度（バックライト輝度をストレッチしないときの基準輝度；一例として最大の画面輝度が５５０ｃｄ／ｍ^２となるときの輝度）であり、Ｌｍは、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５から出力されたＭａｘ輝度である。従って、第１の閾値Ｔｈ１より小さい領域に適用される第１のゲインＧ１は、バックライトの輝度ストレッチにより増加する画面輝度分を低減させるように、映像信号の出力階調を低下させる。

第２の閾値Ｔｈ２以上のトーンマッピングは、ｆ（ｘ）＝ｘとする。つまり、入力階調＝出力階調とし、出力階調を低下させる処理は行わない。第１の閾値Ｔｈ１〜第２の閾値Ｔｈ２までの間は、第１のゲインＧ１によって低下させた第１の閾値Ｔｈ１の出力階調と、第１の閾値Ｔｈ１の出力階調とを直線で結ぶように設定する。つまり、Ｇ２＝（Ｔｈ２−Ｇ１・Ｔｈ１）／（Ｔｈ２−Ｔｈ１）によって第２のゲインＧ２を決定する。

上記の処理により、図６に示すようなトーンマッピングを得る。このときに、Ｔｈ１、Ｔｈ２の接続部分については、所定の範囲（例えば接続部分±Δ（Δは所定値））を２次関数でスムージングするとよい。

マッピング部３が生成したトーンマッピングは入力映像信号に適用され、バックライトの輝度ストレッチ量に基づき低階調部分の出力が抑えられた映像信号がエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５に入力される。

図７は、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５で出力するフレームｆ_Ｎ，ｆ_Ｎ＋１のＭａｘ輝度について説明するための図である。なお、図７で示す制御カーブは、図２で示した制御カーブと同じである。

エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５は、上述したように、マッピング部３で生成したトーンマッピングを適用した映像信号を入力し、その映像信号に基づいてエリアアクティブ制御を行い、平均点灯率に基づくＭａｘ輝度の決定も行う。このときのフレームをフレームｆ_Ｎとする。フレームｆ_ＮのＭａｘ輝度の値は、マッピング部３に出力される。マッピング部３では、入力したフレームｆ_ＮのＭａｘ輝度を使用して図６に示すようなトーンマッピングを生成し、フレームｆ_Ｎ＋１の映像信号に適用する。

こうして、本実施形態では、エリアアクティブ制御の平均点灯率に基づくＭａｘ輝度をフィードバックして、次のフレームのトーンマッピングに使用する。マッピング部３は、フレームｆ_Ｎで決定されたＭａｘ輝度に基づいて、図６で説明したように、第１の閾値Ｔｈ１より小さい領域について映像出力を低下させるゲイン（第１のゲインＧ１）を適用する。Ｔｈ１とＴｈ２の間の領域についてＴｈ１とＴｈ２の間を線形で結ぶ第２のゲインＧ２を適用してＴｈ１とＴｈ２の間の映像出力を低下させる。

図７の例では、平均点灯率がＰ以上の高点灯率の領域において、フレームｆ_Ｎで非発光部分の映像出力を低下させるゲインが適用されているため、フレームｆ_Ｎ＋１では、領域ごとの最大階調値が低下して点灯率が下がる傾向となり、これにより、フレームｆ_Ｎ＋１では、Ｍａｘ輝度が上がる傾向となる。これにより、フレームｆ_Ｎ＋１ではさらにバックライトの輝度ストレッチ量が大きくなって、画面の輝き感が増す傾向となる。ただし、この傾向はＰより低点灯率の領域では見られず、逆の傾向となる。

図８は、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５の処理により、画面輝度がエンハンスされる状態を示す図である。図８において、横軸は入力映像信号の階調値で、縦軸は表示部９の画面輝度（ｃｄ／ｍ^２）であり、Ｓ２，Ｓ３は、それぞれ発光検出部２で使用した第１および第２閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２の階調値の位置に相当する。

上記のように発光検出部２で検出した第２の閾値Ｔｈ２以上の領域では、バックライトの輝度ストレッチ量に応じて映像信号の出力階調を低下させる信号処理が行われていない。この結果、Ｓ３〜Ｓ４では、入力映像信号は、エリアアクティブ制御により決定されたＭａｘ輝度に従うγカーブでエンハンスされて表示される。Ｓ４は入力映像信号が最高階調値（２５５）であるときの画面輝度を示しており、例えばＭａｘ輝度が１５００（ｃｄ／ｍ^２）である場合、最高階調での画面輝度は１５００（ｃｄ／ｍ^２）となる。

一方、Ｓ１〜Ｓ２までの入力階調値の場合には、上記のように、バックライトの輝度ストレッチにより増加する画面輝度分を低減させるように第１のゲインＧ１が映像信号に適用されているため、基準輝度に基づくγカーブで画面表示される。エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５で決定されたＭａｘ輝度に従って、マッピング部３で輝度ストレッチ分に対応して、閾値Ｔｈ１（Ｓ２に相当）より小さい範囲で映像信号の出力値を抑えたからである。Ｓ２〜Ｓ３は、Ｔｈ１〜Ｔｈ２のトーンマッピングに応じて画面輝度が遷移する。

Ｍａｘ輝度が大きくなると、Ｓ１〜Ｓ２の基準輝度に基づく曲線と、Ｓ３〜Ｓ４のＭａｘ輝度に基づく曲線との画面輝度方向の差が大きくなる。基準輝度に基づく曲線は、前述のように、最大階調値の画面輝度が、バックライト輝度をストレッチしないときの基準輝度（一例として最大階調値の画面輝度が５５０ｃｄ／ｍ^２）となるγカーブであり、Ｍａｘ輝度に基づく曲線は、最大階調値の画面輝度が、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５で決定されたＭａｘ輝度となるγカーブである。

こうして、制御部は、入力映像信号が０階調（Ｓ１）からＳ２までの間では、基準輝度で画面輝度を制御している。これは、階調が低く暗い映像の場合には、輝度を上げて表示させるとコントラストの低下や黒浮き等の品低下が生じるためであり、バックライトの輝度ストレッチ分だけ映像信号処理により輝度を抑えて画面輝度が上がらないようにするためである。

また、入力映像信号がＳ３以上の範囲は、発光しているとみなしている範囲であるので、輝度ストレッチによりバックライトをストレッチした状態で、映像信号を抑えることなく維持する。これにより、画面輝度がエンハンスされ、より輝き感のある高品位の画像表示を行うことができる。なお、Ｓ１〜Ｓ２までのγカーブは、基準輝度に一致させる必要はなく、発光部分のエンハンス領域との差を持たせるレベルのものであれば、ゲインＧ１を適宜調整して設定することができる。

本発明では、入力映像信号のジャンル情報に応じて発光部分エンハンス処理を変更している。具体的には、ジャンル情報に従って、明るさに関する指標と光源の輝度をストレッチさせるストレッチ量との関係を定める制御カーブを切換えている。また、ジャンル情報に応じて、発光部分として検出する領域を変更したり、映像信号を低下させる非発光部分の閾値を変更したりしてもよい。

先述の通り、ジャンル情報検出部４は、放送信号に重畳されたメタデータに基づいて、映像信号に関するジャンル情報を検出し、信号処理部１およびエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５にジャンル情報を伝えている。エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５は、ジャンル情報に応じて、輝度ストレッチ量とＭａｘ輝度を計算するが、この具体例を説明する。

図９から図１４は、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部とマッピング部における、ジャンル情報に応じた処理の違いの一例を説明するための図であり、図９、図１０はジャンル情報がバラエティの場合（以下、「バラエティモード」という。）、図１１、図１２はジャンル情報が映画の場合（以下、「映画モード」という。）、また、図１３、図１４はジャンル情報がニュースやアニメの場合（以下、「ニュース・アニメモード」という。）の例をそれぞれ説明するための図である。

図９は、平均点灯率に対するＭａｘ輝度の関係を示す制御カーブを示す図であり、制御カーブＲ１は、上述した標準モードにおける制御カーブを、また、制御カーブＲ２はバラエティモードにおける制御カーブを示している。このように、ジャンル情報の違いにより、平均点灯率に対するＭａｘ輝度の関係を示す制御カーブを異ならせることにより発光部分エンハンス処理を異ならせている。

図９で例示すように、バラエティモードでは、平均点灯率ＰでＭａｘ輝度が最大となる点は、標準モードと同様であるが、平均点灯率ＰにおけるＭａｘ輝度の値を１５００（ｃｄ／ｍ^２）ではなく、例えば、８００（ｃｄ／ｍ^２）となるように小さくしている。また、平均点灯率が１００％の時のＭａｘ輝度の値については、標準モードと同様にしている。このように、バラエティモードの場合には、エンハンス処理における輝度ストレッチ量を抑えた処理としているが、これは、バラエティの場合には番組内に説明文等の文字情報が含まれることが多く、過度のエンハンス処理を行うと違和感が生じることがあるためである。また、平均点灯率Ｐから平均点灯率０（全黒）まではＭａｘ輝度の値を徐々に低下させており、平均点灯率０でバックライトを消灯している。これは、少なくとも映像が全体的に暗い場合には、眩しさを防止するとともに表示画像の黒浮きを抑制するためである。

次に、図１０は、バラエティモードおける、マッピング部３が生成するトーンマッピングの一例を示す図であり、横軸は映像の輝度値の入力階調で、縦軸は出力階調である。発光検出部２はマッピング部３に第１、第２の閾値を伝えている。そして、発光検出部２では、バラエティモードでは、発光境界を定める第２の閾値を標準モードでの閾値Ｔｈ２からＴｈ２よりも大きい閾値Ｔｈ２’変更するとともに、第１の閾値についても標準モードでの閾値Ｔｈ１の値をより大きな閾値Ｔｈ１’に変更している。なお、この第１、第２の閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２の値の変更は、式（１）、式（２）における、Ｍ、Ｎの値を変更することにより行える。

そして、マッピング部３は、第１、第２の閾値とエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５からのＭａｘ輝度に応じて、発光検出部２で検出された第２の閾値Ｔｈ２’以上の画素については、入力階調＝出力階調とし、出力階調を低下させる処理は行わず、発光している部分を除いて圧縮ゲインを適用してゲインダウンする。このときに、先述した図６の場合と同様に、Ｔｈ２’より小さい領域に一律に一定の圧縮ゲインを適用して出力階調を抑えると、階調性に違和感が生じるため、発光検出部２にて第１の閾値Ｔｈ１’を設定して検出し、Ｔｈ１’より小さい領域に対して第１のゲインＧ１’を設定し、Ｔｈ１’とＴｈ２’の間を線形で結ぶように第２のゲインＧ２’を設定してトーンマッピングを行う。ゲインの算出は、先述の式（３）で示すとおりである。このように、第２の閾値を高輝度側にシフトすることで発光部分として取り扱う高輝度領域を小さくするとともに、第１の閾値を高輝度側にシフトすることで低輝度領域での階調をより広い範囲で抑えることができる。このため、輝度ストレッチ量の抑制を行っているもののコントラスト感を高めた画像を得ることができる。

次に、ジャンル情報が映画の場合について説明する。図１１は、平均点灯率に対するＭａｘ輝度の関係を示す制御カーブを示す図であり、制御カーブＲ１は、標準モードにおける制御カーブを、また、制御カーブＲ３は映画モードにおける制御カーブを示している。映画モードにおいて、Ｍａｘ輝度が最大となる平均点灯率は、標準モードの場合の平均点灯率Ｐよりも小さい平均点灯率Ｑとなるように、平均点灯率を低い方にシフトさせるともに、平均点灯率ＱにおけるＭａｘ輝度の値を１５００（ｃｄ／ｍ^２）ではなく、例えば、８００（ｃｄ／ｍ^２）となるように小さくしている。また、平均点灯率が１００％の時のＭａｘ輝度の値については、標準モードと同様に、例えば、５５０（ｃｄ／ｍ^２）となるようしている。

このように、映画モードでは、エンハンス処理における輝度ストレッチ量を抑えた処理としているが、これは、映画の場合には眩しすぎを防止し長時間連続の視聴でも疲れないようにするためである。また、比較的低い平均点灯率のところで最大のＭａｘ輝度が得られるようにすることにより、全体として暗い画像の場合における輝き部分が強調されるようにしている。なお、平均点灯率Ｑから平均点灯率０（全黒）まではＭａｘ輝度の値を徐々に低下させており、これにより、表示画像の黒浮きを抑制するようにしている。

図１２は、映画モードにおける、マッピング部３が生成するトーンマッピングの一例を示す図であり、横軸は映像の輝度値の入力階調で、縦軸は出力階調である。発光検出部２はマッピング部３に第１、第２の閾値を伝えている。そして、発光検出部２では、映画モードでは、発光境界を定める第２の閾値を標準モードでの閾値Ｔｈ２からＴｈ２よりも大きい閾値Ｔｈ２”変更するとともに、第１の閾値についても標準モードでの閾値Ｔｈ１の値をより大きな閾値Ｔｈ１”に変更している。なお、この第１、第２の閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２の値の変更は、式（１）、式（２）における、Ｍ、Ｎの値を変更することにより行える。

そして、マッピング部３は、第１、第２の閾値とエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５からのＭａｘ輝度に応じて、トーンマッピングを行う点は、図６あるいは図１０で説明した点と同様であるので、詳しい説明は省略する。映画モードの場合、第２の閾値を高輝度側にシフトすることで発光部分として取り扱う高輝度領域を小さくするとともに、第１の閾値をバラエティモードでの第１の閾値Ｔｈ１’よりもさらに高輝度側にシフトすることで低輝度領域での階調をより広い範囲で抑えている。このため、輝度ストレッチ量の抑制と相まって、平均点灯率が小さい範囲での画像においてコントラスト感を高めた画質を得ることができる。

次に、ニュース・アニメモードの場合について説明する。図１３は、ニュース・アニメモードにおける、平均点灯率に対するＭａｘ輝度の関係を示す制御カーブを示す図であり、制御カーブＲ４は、ニュース・アニメモードの場合における制御カーブを示している。ニュース・アニメモードの場合は、平均点灯率に対するＭａｘ輝度は、常に、例えば、５５０（ｃｄ／ｍ^２）となるようにしている。また、平均点灯率がゼロ（０）近くにおいても、Ｍａｘ輝度の値を下げることは行わない。このため、輝度ストレッチ量は常にゼロとなる。

図１４は、ニュース・アニメモードにおける、マッピング部３が生成するトーンマッピングの一例を示す図であり、横軸は映像の輝度値の入力階調で、縦軸は出力階調である。発光検出部２はマッピング部３に第１、第２の閾値を伝えている。そして、発光検出部２では、ニュース・アニメモードの場合に、第１、第２の閾値Ｔｈ１、Ｔｈ２をそれぞれゼロとし、第２のＴｈ２以上については、ｆ（ｘ）＝ｘ、つまり、入力階調＝出力階調としている。これにより、結果的には、ニュース・アニメモードの場合、バックライトの輝度ストレッチや映像信号処理は行われず、入力映像信号が忠実に表示されることになる。このように、例えば、アニメーション番組では、子供の視聴者も多く、視力への影響を避ける点からも、発光部分のエンハンス処理を行わないようにし、忠実性を重視した画像表示を行うようにしている。そして、忠実性を重視した画像表示という点から、ニュース番組においても同様の処理を行っている。なお、ＰＣからの出力を表示する場合もニュース・アニメモードと同様の忠実性を重視した処理を行うことが望ましい。
（実施形態２）
図１５は、本発明に係る映像表示装置の他の実施形態（実施形態２）を説明するための図で、映像表示装置の要部の他の構成例を示すものである。

実施形態２は、実施形態１と同様の構成を有しているが、実施形態１と異なり、トーンマッピングを行う際に用いるＭａｘ輝度の値をエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５で決定することなく、発光検出部２が発光部分の検出結果およびジャンル情報検出部からのジャンル情報に基づいて輝度ストレッチ量を決定し、マッピング部３がその決定した輝度ストレッチ量に基づいてトーンマッピングを実行する。従って、信号処理部１のマッピング部３では、実施形態１のように、輝度ストレッチによるＭａｘ輝度値をエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５からフィードバックして出力させる必要はない。

図１６は、入力映像信号の輝度信号Ｙから生成したＹヒストグラムの例を示すものである。実施形態１と同様に、発光検出部２では、入力した映像信号のフレームごとに、画素の輝度階調ごとの画素数を積算してＹヒストグラムを生成する。そしてそのＹヒストグラムから平均値（Ａｖｅ）、標準偏差（σ）を計算し、これらを用いて２つの閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２を計算する。実施形態１と同様に、第２の閾値Ｔｈ２は、発光境界を定めるものであり、Ｙヒストグラムにおいてこの閾値Ｔｈ２以上の画素は、発光している部分とみなすものである。

本実施形態では、実施形態１における第１の閾値Ｔｈ１および第２の閾値Ｔｈ２に加えて、さらに第３の閾値Ｔｈ３を設定する。第３の閾値Ｔｈ３は、Ｔｈ１とＴｈ２の間にあり、発光部分の画素の状態を検出するために設けられる。閾値Ｔｈ３は、Ｔｈ２と同じ値でもよいが、Ｔｈ２以上の発光部分にマージンを持たせて広めにとり、処理を行いやすくするために設けられている。従って、Ｔｈ３は下式（４）のようになる。

Ｔｈ３ ＝ Ａｖｅ＋Ｑσ（Ｍ＜Ｑ≦Ｎ） ・・・式（４）
図１７は、標準モードにおける、第３の閾値Ｔｈ３以上の画素に応じた輝度ストレッチの制御カーブを示す図である。横軸は閾値Ｔｈ３以上の画素値のスコア、縦軸はスコアに応じた輝度ストレッチ量を示している。

スコアは、[輝度がある閾値より大きい画素の割合]×[閾値からの距離（輝度の差）]と定義し、第３の閾値Ｔｈ３より大きい階調値を持つ画素の画素数をカウントし、閾値Ｔｈ３からの距離に重み付けをして算出することにより明るさの度合い、すなわち本発明の明るさに関連する指標の一例を示すもので、例えば、下式（５）により計算される。

式（５）において、ｃｏｕｎｔ［ｉ］は、階調値ｉごとに画素数をカウントした値である。また、ｉ²−（Ｔｈ３）²は、図１６で示したような輝度についての距離（輝度の差）を指し、代わりに、明度Ｌ^*における閾値からの距離を採用してもよい。なお、この２乗
は輝度を表すものであり、実際には２．２乗となる。つまり、デジタルのコード値がｉの場合、輝度はｉ^2.2となる。そのとき、明度Ｌ^*は（ｉ^2.2）^1/3≒ｉとなる。実際の映像表示装置で検証した結果、輝度での閾値からの差が明度での閾値からの差などより効果的であった。また、式（５）において、全画素数とはｉ＞Ｔｈ３に限らず全ての画素数をカウントした値を指す。スコアとしてこのような計算値を採用すると、発光部分のうちＴｈ３から離れた高階調の画素が多い場合にはスコアが高くなる。また、Ｔｈ３より大きな画素数が一定であっても、階調が高い画素が多い方がスコアは高くなる。

そして、図１７の制御カーブＵ１で示すように、スコアが一定以上に高いレベルでは、輝度ストレッチ量を高く設定し、高階調の輝いている映像をより高輝度にストレッチして輝き感を増す。この例では、スコアが一定以上（閾値Ｂ以上）の高い部分では、輝度ストレッチ後に取りうる最大の画面輝度が１５００（ｃｄ／ｍ^２）となるように設定する。また、スコアが低い場合には、スコアが小さくなるほど輝度ストレッチ量が小さくなるように設定する。

輝度ストレッチ量は、実施形態１で説明したものであって、Ｍａｘ輝度と同様に例えばバックライトデューティの値によって示されるものである。発光検出部２が検出した第１および第２の閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２の値、およびＴｈ３以上の画素のスコアに従って決定される輝度ストレッチ量は、マッピング部３に出力され、トーンマッピングの生成に使用される。

マッピング部３におけるトーマッピングの処理は、実施形態１と同様である。つまり、標準モードの場合は、図６に示すように、発光検出部２にて検出したＴｈ１より小さい領域に対して第１のゲインＧ１を設定し、Ｔｈ１とＴｈ２の間を線形で結ぶように第２のゲインＧ２を設定する。このときに、ゲインＧ１の設定に際して、発光検出部２で検出した輝度ストレッチ量を使用し、バックライトの輝度ストレッチ量に応じて映像信号処理により輝度を低下させる。

得られたトーンマッピングは、入力映像信号に適用され、トーンマッピング後の映像信号がエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５に入力する。

エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５における処理は、実施形態１と同様である。ただし、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５では、実施形態１のようにバックライトの平均点灯率からＭａｘ輝度を決定し、信号処理部１に出力する必要はなく、逆に信号処理部１の発光検出部２で検出された輝度ストレッチ量に基づいてバックライト部７のＬＥＤの輝度をストレッチする。

つまり、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５では、映像を所定の複数の領域（エリア）に分割し、その分割領域ごとに映像信号の最大階調値を抽出し、抽出した最大階調値に応じて領域ごとのＬＥＤの点灯率を決定する。例えば最大階調値が低く暗い領域については、点灯率を下げてバックライトの輝度を低下させる。そして、この状態で輝度ストレッチ量に応じてバックライト全体の投入電力を増大させて、バックライトの輝度全体を上げる。これにより、発光している明るい映像はより明るくなって輝き感が増す。また、非発光部分は、映像信号処理により輝度ストレッチに相当する輝度が低減されているため、結果として、画面上では発光部分のみの輝度が高くなって、高コントラストの品位の高い映像を表示することができる。入力映像信号と画面輝度との関係は、実施形態１に示す図８と同様になる。

このように、発光検出部２では、検出した発光部分の領域を含む所定範囲（上述の例ではＴｈ３以上の範囲）の映像について、画素ごとの明るさに重みを付けて画素数をカウントすることにより明るさの度合いを示すスコアを計算し、そのスコアと入力映像信号のジャンル情報に応じて輝度ストレッチ量を決め、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５でその輝度ストレッチ量でストレッチされるようにする。そのため、輝度ストレッチ量はエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５とマッピング部３に出力される。エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５は、輝度ストレッチ量に応じて輝度をストレッチする。マッピング部３は、輝度ストレッチ量に応じてゲインカーブを変えるなどして、ストレッチした輝度を映像信号処理により低下させる。

次に、実施形態２において、ジャンル情報がバラエティの場合について説明する。まず、発光検出部２では、ジャンル情報検出部４からのジャンル情報に応じて、スコアに対する輝度ストレッチ量の制御カーブを変更する。図１８は、バラエティモードにおける、スコアと輝度ストレッチ量の制御カーブを示す図である。

バラエティモードでは、図１８の制御カーブＵ２で示すように、スコアの閾値Ｂ以上については輝度ストレッチ量を一定にしているが、通常モードのような１５００ｃｄ／ｃｍ^２ではなく、より小さい値の、例えば、８００ｃｄ／ｃｍ^２にし、スコアが閾値Ｂより小さい場合にスコアが０になる方向で徐々に輝度ストレッチ量を低下させている。このように、バラエティモードの場合には、エンハンス処理における輝度ストレッチ量を抑えた処理としている。

また、バラエティモードの場合には、マッピング部３は、光検出部２から受け取った第１、第２の閾値とストレッチ量にしたがって、図１０に示した実施態様１と同様の方法で、入力映像信号のゲイン調整を行っている。具体的な、発光検出部２およびマッピング部３の処理は図１０に関して説明したものと同様であるので省略する。

次に、実施形態２において、ジャンル情報が映画の場合について説明する。図１９は、映画モードにおける、スコアと輝度ストレッチ量の制御カーブを示す図であり、バラエティモードの場合も破線で示している。

映画モードの場合には、図１９の制御カーブＵ３で示すように、標準モードやバラエティモードでのスコアの閾値Ｂより高い閾値Ｂ’を設定し、閾値Ｂ’以上について輝度ストレッチ量を一定の、例えば、８００ｃｄ／ｃｍ^２にしている。また、スコアが閾値Ｂ’より小さい場合にスコアが０になる方向で徐々に輝度ストレッチ量を低下させている。このように映画モードの場合には、エンハンス処理における輝度ストレッチ量を通常モードより抑えるとともに、輝度ストレッチ量が最大の８００ｃｄ／ｃｍ^２となるスコアの閾値も大きくしている。

また、映画モードの場合は、マッピング部３は、図１２に示した実施態様１と同様の方法で、入力映像信号のゲイン調整を行っている。具体的な発光検出部２およびマッピング部３の処理は図１２に関して説明したものと同様であるので省略する。

このように、映画モードの場合は、エンハンス処理における輝度ストレッチ量を通常モードやバラエティモードより抑えるとともに、第２の閾値を高輝度側にシフトすることで発光部分として取り扱う高輝度領域を小さくし、さらに、第１の閾値を高輝度側にシフトすることで低輝度領域での階調をより広い範囲で抑えている。これにより、眩しすぎを防止しつつコントラストの強調された画質を得ている。

次に、実施形態２において、ニュース・アニメモードの場合について説明する。図２０は、ニュース・アニメモードの場合における、スコアと輝度ストレッチ量の制御カーブを示す図である。

ニュース・アニメモードの場合には、図２０の制御カーブＵ４で示すように、輝度ストレッチ量を、常に、例えば、５５０（ｃｄ／ｍ^２）となるようにしている。この場合、輝度ストレッチ量はゼロとなるため、実質的にバクライトの輝度ストレッチは行われない。また、ニュース・アニメモードの場合は、図１４に示した実施態様１と同様の方法で、入力映像信号のゲイン調整が行われるが、入力階調＝出力階調となるため、実質的にゲイン調整は行われない。これにより、結果的には、ニュース・アニメモードの場合、バックライトの輝度ストレッチや映像信号処理は行われず、入力映像信号が忠実に表示されることになる。
（実施形態３）
図２１は、本発明に係る映像表示装置の更に他の実施形態（実施形態３）を説明するための図で、映像表示装置の要部の更に他の構成例を示すものである。

実施形態３は、実施形態２と同様の構成を有し、実施形態２と同様の動作を行うが、実施形態２と異なり、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５の代わりに、エリアアクティブ制御を行わない輝度ストレッチ部５ａを備える。この輝度ストレッチ部５ａでは、信号処理部１のマッピング部３から出力された輝度ストレッチ量に基づいて、バックライト部７の輝度をストレッチする。

つまり輝度ストレッチ部５ａでは、マッピング部３により生成されたトーンマッピングが適用された映像信号を入力し、その映像信号を表示する表示制御データを表示制御部８に出力する。このときにエリアアクティブ制御による処理は行わない。一方、マッピング部３から出力された輝度ストレッチ量に基づいてバックライト部７全体を一律にストレッチする。

これにより、発光している明るい映像はより明るくなって輝き感が増す。また、非発光部分は、映像信号処理により輝度ストレッチに相当する輝度が低減されているため、結果として、画面上では発光部分の輝度が高くなって、高コントラストの品位の高い映像を表示することができる。入力映像信号のジャンル情報によって、明るさに関連する指標と光源の輝度をストレッチさせるストレッチ量との関係を定める制御カーブを切換える処理も含め、実施形態３における他の構成部分の動作については、実施形態２と同様であるため、繰り返しの説明は省略する。

なお、実施形態１においても、図１のエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部５の代わりに、同様にエリアアクティブ制御を実行しない輝度ストレッチ部５ａを設けるようにしてもよい。そのような構成の場合、輝度ストレッチ部５ａは、例えば、映像信号の画面全体の階調平均値などの明るさに関連する指標に基づいて平均点灯率を定め、この平均点灯率からＭａｘ輝度を求め、それに基づきＬＥＤの発光輝度を上げると共に、そのＭａｘ輝度をマッピング部３にフィードバックすればよい。
（他の特徴量）
上記の各例では、発光検出部２における発光部分の検出処理において、映像の特徴量として輝度Ｙを使用し、輝度のヒストグラムを生成してその中から発光部分を検出していた。しかし、ヒストグラムを生成する特徴量としては、輝度の他、例えばＣＭＩ（Color Mode Index）、もしくは、１つの画素を構成するＲＧＢの映像信号の階調値のうち最も高い階調値（Ｍａｘ ＲＧＢとする）を用いることができる。

ＣＭＩは、注目する色がどの程度明るいかを示す指標である。ここではＣＭＩは輝度とは異なり、色の情報も加味された明るさを示している。ＣＭＩは、下式（６）により定義される。

（Ｌ^＊／Ｌ^＊ｍｏｄｅｂｏｕｎｄａｒｙ）×１００ ・・・式（６）
上記Ｌ^＊は相対的な色の明るさの指標で、Ｌ^＊＝１００のときに、物体色として最も明るい白色の明度となる。上記式（６）において、Ｌ^＊は注目している色の明度であり、Ｌ^＊ｍｏｄｅｂｏｕｎｄａｒｙは、注目している色と同じ色度で発光して見える境界の明度である。ここでＬ^＊ｍｏｄｅｂｏｕｎｄａｒｙ≒最明色（物体色で最も明るい色）の明度となることがわかっている。ＣＭＩ＝１００となる色の明度を発光色境界とよび、ＣＭＩ＝１００を超えると発光していると定義する。

映像表示装置で表示すべき放送映像信号からＣＭＩを計算する手法を図２２を参照して説明する。放送映像信号はＢＴ．７０９規格に基づいて規格化されて送信される。従ってまず放送映像信号のＲＧＢデータをＢＴ．７０９用の変換行列を用いて３刺激値ＸＹＺのデータに変換する。そしてＹから変換式を用いて明度Ｌ^＊を計算する。注目する色のＬ^＊が図２２の位置ＰＬ１にあったものとする。次に変換したＸＹＺから色度を計算し、既に知られている最明色のデータから、注目する色と同じ色度の最明色のＬ^＊（Ｌ^＊ｍｏｄｅｂｏｕｎｄａｒｙ）を調べる。図２２上の位置はＰＬ２である。

これらの値から、上記式（６）を用いてＣＭＩを計算する。ＣＭＩは、注目画素のＬ^＊とその色度の最明色のＬ^＊（Ｌ^＊ｍｏｄｅｂｏｕｎｄａｒｙ）との比で示される。

上記のような手法で映像信号の画素ごとにＣＭＩを求める。規格化された放送信号であるため全ての画素は、ＣＭＩが０〜１００の範囲のいずれかをとる。そして１フレーム映像に対して、横軸をＣＭＩとし、縦軸を頻度としてＣＭＩヒストグラムを作成する。ここで平均値Ａｖｅと標準偏差σとを算出し、各閾値を設定して発光部分を検出する。

Ｍａｘ ＲＧＢは、ＲＧＢデータのうちの最大階調値をもつデータである。ＲＧＢの組み合わせにおいて、２つの色が同じ色度であることは、ＲＧＢの比が変化しないことと同義である。つまりＣＭＩにおいて同じ色度の最明色を演算する処理は、ＲＧＢデータの比率を変えずに一定倍したときに、ＲＧＢデータの階調が最も大きくなるときのＲＧＢの組み合わせを得る処理になる。

例えば、図２３（Ａ）に示すような階調のＲＧＢデータをもつ画素を注目画素とする。注目画素のＲＧＢデータに一定の数を乗算したとき、図２３（Ｂ）に示すようにＲＧＢのいずれかが最初に飽和したときの色が、元画素と同じ色度で最も明るい色である。そして最初に飽和した色（この場合Ｒ）の注目画素の階調をｒ１、最明色のＲの階調をｒ２とするとき、下式（７）によってＣＭＩに類似した値を得ることができる。ＲＧＢに一定倍したときに最初に飽和する色は、注目画素のＲＧＢのうち最大の階調をもつ色になる。

（ｒ１／ｒ２）×１００ ・・・式（７）
そして画素ごとに上記のような式（７）による値を算出してヒストグラムを作成する。このヒストグラムから平均値Ａｖｅと標準偏差σを計算し、各閾値を設定して発光部分を検出することができる。

以上、本発明の実施態様としては、入力映像信号のジャンルとして、標準的な番組、バラエティ、映画、ニュース・アニメを例に説明したが、他のジャンルについても、そのジャンルで所望の画質を得るように、明るさに関連する指標と光源の輝度ストレッチ量との関係を定める制御カーブを切換えるようにすればよい。

１…信号処理部、２…発光検出部、３…マッピング部、４…ジャンル情報検出部、５…エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部、５ａ…輝度ストレッチ部、６…バックライト制御部、７…バックライト部、８…表示制御部、９…表示部。

Claims (2)

1. 入力映像信号を表示する表示部と、該表示部を照明する光源と、
   該表示部および該光源を制御する制御部と、前記入力映像信号のジャンル情報を検出するジャンル情報検出部とを備えた映像表示装置であって、
   前記制御部は、前記入力映像信号から所定の条件に基づき算出した明るさに関連する指標と前記光源の輝度をストレッチさせる輝度ストレッチ量との関係を定める制御カーブに基づいて、前記光源の輝度をストレッチして増大させ、さらに、前記入力映像信号の所定の特徴量に基づいて、発光している映像であるとみなす発光部分を検出し、該発光部分を除く非発光部分の映像信号の輝度を低下させることにより、前記発光部分の表示輝度をエンハンスするとともに、前記ジャンル情報に従って、前記制御カーブを切換えることを特徴とする映像表示装置。
2. 請求項１に記載の映像表示装置を備えたテレビ受信装置。