JP2015049487A - 画像処理装置及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
そのため、画像のフレーム周波数より高い周波数でバックライトを点灯及び消灯させることでフリッカを軽減する方法が考えられる。しかし、高い周波数でバックライトを点灯及び消灯させると残像感を軽減する効果が低くなる。
前記発光手段からの光を画像データに基づき変調することで画像を表示する表示手段と、
画像の明るさの変化に応じて前記発光手段の発光量を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、第1のフレーム画像の次の第2のフレーム画像が第1のフレーム画像より明るい場合、第2のフレーム画像が前記表示手段に表示されるタイミングに対し、前記発光手段の発光量を第2のフレーム画像に応じた発光量に変化させるタイミングを遅延させることを特徴とする画像表示装置である。
前記発光手段からの光を画像データに基づき変調することで画像を表示する表示手段と、
を備える画像表示装置の制御方法であって、
画像の明るさの変化に応じて前記発光手段の発光量を制御する制御工程と、
を有し、
前記制御工程では、第1のフレーム画像の次の第2のフレーム画像が第1のフレーム画像より明るい場合、第2のフレーム画像が前記表示手段に表示されるタイミングに対し、前記発光手段の発光量を第2のフレーム画像に応じた発光量に変化させるタイミングを遅延させることを特徴とする画像表示装置の制御方法である。
以下、本発明による画像表示装置及びその制御方法の実施例について、図を用いて説明する。
図1は実施例1に係る画像表示装置の機能ブロック図を示している。図1に示す画像処理装置100は、画像遅延部101、液晶駆動回路部102、表示パネル103、統計量検出部104、シーン変化量算出部105、バックライト制御値作成部106、バックライト制御部107、及びバックライトモジュール108を備える。
以上のように構成された本実施例の画像表示装置の動作を以下で説明する。
本実施例では、図2のように、入力画像の統計量を取得し、統計量に応じてバックライト制御値を作成する。
例えば、フレームNの統計量からバックライト制御値を作成する場合、フレームN+1が入力されている期間にバックライト制御値の作成が行われる。
液晶駆動回路部102は、入力画像に応じて表示パネル103の液晶素子を駆動するデータを表示パネル103に出力する。本実施例では、画像表示のフレームレート(フレーム周波数)は60フレーム/秒とする。表示パネル103は、バックライトからの光を画像データに基づき変調することで画像を表示する装置であり、本実施例では液晶パネルである。
れている。
全画面輝度ヒストグラム検出部11は、入力画像から全画面輝度ヒストグラムHaを取得する。全画面輝度ヒストグラムHaは、0〜255階調の階調毎の画素数をカウントしたものとする。取得された全画面輝度ヒストグラムHaは、バックライト制御値作成部106に出力される。
部106に出力される。シーン変化量a_diffは、入力画像がどのように変化したかを表す値である。シーン変化量a_diffは下記式1で求める。
a_diff=a-a_old ・・・(式1)
ステップS101で、バックライト制御値作成部106は、全画面輝度ヒストグラムHaより暗部面積Sdを算出する。更に、バックライト制御値作成部106は、図5のような変換特性より、暗部面積Sdからバックライト制御値bl_gを算出し、ステップS102へ進む。
式2において、Hdは全画面輝度ヒストグラムHaで黒レベル閾値th_bより小さい階調の画素数を積算した値、Hsは全画面輝度ヒストグラムHaの総画素数である。黒レベル閾値th_b
は任意に調整できるパラメータである。
Sd=Hd/Hs ・・・(式2)
小値、g_maxはバックライト制御値bl_gの最大値であり、任意に調整できるパラメータで
ある。
(A)Sd<th_Sd1の場合
bl_g=g_max
(B)Sd≧th_Sd1かつSd<th_Sd2の場合
bl_g=(g_min-g_max)×(Sd-th_Sd1)/(th_Sd2-th_Sd1)+g_max
(C)Sd≧th_Sd2の場合
bl_g=g_min
・・・(式3)
)、ステップS103へ進む。シーン変化量a_diffが閾値diff_th以上の場合(no)、す
なわち現フレームが前フレームより閾値以上明るい場合、ステップS104へ進む。閾値diff_thは任意に調整できるパラメータである。
ステップS104では、bl_g=bl_g_oldに値を更新しステップS103へ進む。すなわち、保存されている前フレームのバックライト制御値を、現フレームのバックライト制御値として用いて現フレームの表示に適用する。
この方法により、フリッカを生じさせないようバックライトの点灯と消灯の周波数をフレーム周波数より高い周波数としても、残像感を軽減する効果の低下を抑制できる。このことを以下で説明する。
まず、参考として従来技術のようにバックライトをフレーム周波数に合わせて消灯する方法を適用した場合について図6に示す。
表す。暗いシーンから明るいシーンに変化した場合は1フレーム期間程度の時間をかけて徐々に明るくなり、明るいシーンから暗いシーンに変化した場合も同様に1フレーム期間程度の時間をかけて徐々に暗くなることを示している。
図6中のグラフo1は、液晶に表示される画像の明るさを表しており、hとb1を乗算することで求められる。フレームNでは暗い画像が表示される期間と何も表示されない期間があり、フレームN+1では明るい画像が表示される期間と何も表示されない期間があることがわかる。
図7中のグラフb2は、バックライトの点灯波形を表しており、暗いシーンではバックライトを点灯する期間を短くし、明るいシーンではバックライトを点灯する期間を長くしていることを示している。
め、徐々に明るくなる液晶の応答が見えにくくなり、残像感を軽減できる。さらに、バックライト制御の周波数がフレーム周波数より高いため、バックライトを消灯する間隔が短く、フリッカも生じにくい。
現フレームの暗いシーンの画像の統計量から作成したバックライト制御値bl_gを現フレームのバックライト制御にそのまま適用する。この場合、フレームN+4において、暗いシーンに合わせてバックライトを点灯する期間が短く設定されるため、徐々に暗くなる液晶の応答は視認されにくく、残像感は大きくならない。
本実施例では、バックライト制御の周波数は、180Hzとする。バックライト制御の周波数はフレーム制御の周波数より高ければこの例に限らない。
バックライトモジュール108は、バックライト制御部107の制御に従ってバックライトを点灯する。
本実施例では、バックライトが個別に輝度を制御可能な複数のブロックにより構成されている場合について説明する。
図9は本実施例の画像表示装置の機能ブロック図を示している。画像処理装置200は、画像遅延部101、液晶駆動回路部102、表示パネル103、統計量検出部204、分割シーン変化量算出部205、分割バックライト制御値作成部206、分割バックライト制御部207、及びバックライトモジュール208を備える。
実施例1で用いた図1と同じブロックには同じ符号を付した。以下、実施例1と同様の処理を行うブロックについては説明を省略する。
図10は統計量検出部204の回路ブロック図である。統計量検出部204は、分割輝度ヒストグラム検出部21と、分割APL検出部22から構成されている。
3=15個の画像領域d0〜d14に分割するものとする。従って、分割輝度ヒストグラム検出部21は、15個の分割輝度ヒストグラムHd(0)〜Hd(14)を取得する。分割輝度ヒ
ストグラムHd(i)は0〜255階調の階調毎の画素数をカウントしたものとする。取得さ
れた分割輝度ヒストグラムHd(0)〜Hd(14)は、分割バックライト制御値作成部206に出
力される。
L検出部22は、15個の分割APL値ad(0)〜ad(14)を取得する。分割APL値ad(i)は、各画像領域di内の画素の輝度値を積算し、各画像領域di内の総画素数で除算することで求める。また、分割APL値ad(i)は、0〜255の8ビット精度で取得するものとする
。取得された分割APL値ad(i)は、分割シーン変化量算出部205に出力される。
を求める。分割シーン変化量ad_diff(i)は分割バックライト制御値作成部206に出力される。分割シーン変化量ad_diff(i)は、入力画像が各画像領域でどのように変化したかを表す値である。分割シーン変化量ad_diff(i)は下記式4で求める。
ad_diff(i)=ad(i)-ad_old(i) ・・・(式4)
変化量ad_diff(i)と、1フレーム前の分割バックライト制御値bl_g_old_d(i)から分割バ
ックライト制御値bl_g_d(i)を求める。分割輝度ヒストグラムHd(i)は、分割輝度ヒストグラム検出部21で検出したものである。分割シーン変化量ad_diff(i)は、分割シーン変化量算出部205で算出したものである。
分割バックライト制御値bl_g_d(i)の求め方は、実施例1のバックライト制御値作成部
106によるバックライト制御値bl_gの求め方を画像領域毎に行えばよい。
ステップS201で、分割バックライト制御値作成部206は、変数iを0で初期化しステップS202へ進む。
ステップS202で、分割バックライト制御値作成部206は、下記式5、式6で分割バックライト制御値bl_g(i)を算出し、ステップS203へ進む。
Sd_d(i)=Hd_d(i)/Hs_d(i) ・・・(式5)
(A)Sd_d(i)<th_Sd1の場合
bl_g=g_max
(B)Sd_d(i)≧th_Sd1かつSd_d(i)<th_Sd2の場合
bl_g=(g_min-g_max)×(Sd_d(i)-th_Sd1)/(th_Sd2-th_Sd1)+g_max
(C)Sd_d(i)≧th_Sd2の場合
bl_g=g_min
・・・(式6)
て、画像領域毎の分割バックライト制御値bl_g_d(i)を求める。
式6において、th_Sd1、th_Sd2は調整用の閾値、g_min、g_maxはそれぞれ分割バックライト制御値bl_g_d(i)の最小値、最大値であり、任意に調整できるパラメータである。
ラメータである。
全ての画像領域についてバックライト制御値の作成処理を終えた場合、処理を終了する。iが14でない場合(no)、すなわち全ての画像領域についてバックライト制御値の作成処理を終えていない場合、ステップS207へ進む。
テップS203へ進む。
分割バックライト制御部207は、分割バックライト制御値作成部206で算出した分割バックライト制御値bl_g_d(i)をバックライトモジュール208へ設定する。実施例1
のバックライト制御部107と同様の処理を画像領域毎に行う。すなわち、分割バックライト制御部207は、バックライト制御値bl_gの代わりに画像領域毎に分割バックライト制御値bl_g_d(i)を設定する。
バックライトモジュール208は、図13のように、複数の光源を有しており、それぞれ独立に発光量を制御できる。
本実施例では、バックライトモジュール208は、光源を横10個×縦6個=60個有しており、図13のように4個の光源を一つの制御ブロックとし、横5×縦3=15個の制御ブロック毎に発光量を制御する。各制御ブロックが上述の各画像領域に対応する。
例えばバックライト制御値bl_g_d(0)は、図13の制御ブロック31に含まれる4個の
光源の制御に適用され、バックライト制御値bl_g_d(1)は、図13の制御ブロック32に
含まれる4個の光源の制御に適用される。
も良い。
以上述べたように、本実施例によれば、入力画像のブロック毎の変化に応じてバックライト制御値を設定することで、ブロック毎にフリッカを生じさせず、かつ残像感を軽減することができる。
本実施例では、液晶の応答速度に応じてバックライト制御値を制御することで、より高精度にバックライト制御を行う例を説明する。
図14は本実施例の画像表示装置の機能ブロック図を示している。図14に示す画像処理装置300は、画像遅延部101、液晶駆動回路部102、表示パネル103、統計量検出部104、シーン変化量算出部105、バックライト制御値作成部306、バックライト制御部307、及びバックライトモジュール208を有する。
実施例1、実施例2で用いた図1、図9と同じブロックには同じ符号を付した。以下、実施例1、実施例2と同様の処理を行うブロックについては説明を省略する。
量ad_diff(i)と、1フレーム前の分割バックライト制御値bl_g_old_d(i)と、から分割バ
ックライト制御値bl_g_d(i)を求める。分割輝度ヒストグラムHd(i)は、分割輝度ヒストグラム検出部21で検出したものである。分割シーン変化量ad_diff(i)は、分割シーン変化量算出部205で算出したものである。
御値bl_g_old_d(i)のどちらかを適用する。液晶の応答速度vは、画像データの変化に対
する表示パネルのバックライトからの光の変調の応答速度である。そのため、分割バックライト制御値作成部306は、分割バックライト制御値bl_g_d(i)及びbl_g_old_d(i)をバックライト制御部307に出力する。
バックライト制御部307は、分割バックライト制御値作成部306で算出した分割バックライト制御値bl_g_d(i)又はbl_g_old_d(i)をバックライトモジュール208へ設定する。
実施例1、実施例2では、暗いシーンから明るいシーンに変わった場合、明るいシーンの最初のフレームでは、1フレーム前の暗いシーンの統計量から作成したバックライト制御値を適用した。
より、明るいシーンに変わったフレームN+1において、実施例1、実施例2の場合と比
較してバックライトを点灯する期間が長くなり、本来表示したい明るさに近い明るさでフレームN+1を表示できる。
を適用すると、残像感が生じる場合がある。
そこで、図16のように液晶の応答速度が遅い場合、本実施例では、明るいシーンに変わった2フレーム目(N+2)のフレーム期間内の時点t2において、暗いシーンのフレームNから作成したバックライト制御値bl_g_old_d(i)を適用する。このような処理によ
り、液晶の応答速度が遅い場合でも、残像感が生じることを抑制できる。
、その後、明るいシーンのフレームから作成したバックライト制御値bl_g_d(i)を適用す
る。ここで、遅延回数とは、暗いシーンのフレームから作成した分割バックライト制御値bl_g_old_d(i)を適用する回数ntである。遅延回数ntは、応答速度vと、バックライトの
制御周波数bl_fより下記式7で算出する。この式において、応答速度vは時間の次元を持つ量であり、液晶が応答開始してから応答完了するまでの時間として定義する。
nt=1+v/(1/bl_f) ・・・(式7)
式7において、演算結果の小数点は切り捨てる。
遅延回数ntは、応答速度vとバックライトの制御周波数bl_fによって決まるため、フレーム毎に求める必要はなく、予め求めておけばよい。表示モードの切り替え等によりバックライト制御周波数が可変の画像表示装置の場合には、各バックライト制御周波数について適切な遅延回数を予め求めておき、表示モードに応じて使い分ければよい。
のフレーム期間内の残り1回は分割バックライト制御値bl_g_d(i)を適用する。
ームN+2のフレーム期間内においては1回、分割バックライト制御値bl_g_old_d(i)を
適用し、残り2回はバックライト制御値bl_g_d(i)を適用する。
以上述べたように、本実施例によれば、液晶の応答速度に応じてバックライト制御値を制御することで、より高精度にバックライト制御ができ、フリッカの抑制と残像感の軽減を両立することができる。
Claims (20)
- 画像のフレーム周波数より高い周波数で点灯と消灯を行う発光手段と、
前記発光手段からの光を画像データに基づき変調することで画像を表示する表示手段と、
画像の明るさの変化に応じて前記発光手段の発光量を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、第1のフレーム画像の次の第2のフレーム画像が第1のフレーム画像より明るい場合、第2のフレーム画像が前記表示手段に表示されるタイミングに対し、前記発光手段の発光量を第2のフレーム画像に応じた発光量に変化させるタイミングを遅延させることを特徴とする画像表示装置。 - 前記制御手段は、第2のフレーム画像を表示するフレーム期間内の少なくとも初めの1回の前記発光手段の点灯と消灯について、第1のフレーム画像の明るさに応じて決定した点灯期間と消灯期間を適用する請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記制御手段は、第2のフレーム画像を表示するフレーム期間内の前記発光手段の点灯と消灯について、第1のフレーム画像の明るさに応じて決定した点灯期間と消灯期間を適用する請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記制御手段は、第2のフレーム画像を表示するフレーム期間内の初めの点灯と消灯から所定の遅延回数分の点灯と消灯について、第1のフレーム画像の明るさに応じて決定した点灯期間と消灯期間を適用し、
前記遅延回数は、画像データの変化に対する前記表示手段の光の変調の応答速度に応じて決められる請求項1に記載の画像表示装置。 - 前記応答速度が遅いほど、前記遅延回数は多くなる請求項4に記載の画像表示装置。
- 前記遅延回数は、前記応答速度と、前記発光手段の点灯と消灯の周波数と、に応じて決められる請求項4又は5に記載の画像表示装置。
- 前記発光手段の点灯と消灯の周波数が高いほど、前記遅延回数は多くなる請求項5に記載の画像表示装置。
- 前記発光手段が1フレーム期間に点灯と消灯を行う回数より前記遅延回数の方が多い場合、前記制御手段は、第2のフレーム画像を表示するフレーム期間の後の前記発光手段の点灯と消灯についても、第1のフレーム画像の明るさに応じて決定した点灯期間と消灯期間を適用する請求項4〜7のいずれか1項に記載の画像表示装置。
- 前記制御手段は、第1のフレーム画像に比べて第2のフレーム画像が閾値以上明るい場合に前記発光手段の発光量の変化の遅延を行う請求項1〜8のいずれか1項に記載の画像表示装置。
- 前記発光手段は、独立に発光量を制御可能な複数の制御ブロックからなり、
前記制御手段は、各制御ブロックに対応するフレーム画像内の画像領域の明るさに応じて、制御ブロック毎に前記発光手段の発光量の変化の遅延を行う請求項1〜9のいずれか1項に記載の画像表示装置。 - 画像のフレーム周波数より高い周波数で点灯と消灯を行う発光手段と、
前記発光手段からの光を画像データに基づき変調することで画像を表示する表示手段と
、
を備える画像表示装置の制御方法であって、
画像の明るさの変化に応じて前記発光手段の発光量を制御する制御工程を有し、
前記制御工程では、第1のフレーム画像の次の第2のフレーム画像が第1のフレーム画像より明るい場合、第2のフレーム画像が前記表示手段に表示されるタイミングに対し、前記発光手段の発光量を第2のフレーム画像に応じた発光量に変化させるタイミングを遅延させることを特徴とする画像表示装置の制御方法。 - 前記制御工程では、第2のフレーム画像を表示するフレーム期間内の少なくとも初めの1回の前記発光手段の点灯と消灯について、第1のフレーム画像の明るさに応じて決定した点灯期間と消灯期間を適用する請求項11に記載の画像表示装置の制御方法。
- 前記制御工程では、第2のフレーム画像を表示するフレーム期間内の前記発光手段の点灯と消灯について、第1のフレーム画像の明るさに応じて決定した点灯期間と消灯期間を適用する請求項11に記載の画像表示装置の制御方法。
- 前記制御工程では、第2のフレーム画像を表示するフレーム期間内の初めの点灯と消灯から所定の遅延回数分の点灯と消灯について、第1のフレーム画像の明るさに応じて決定した点灯期間と消灯期間を適用し、
前記遅延回数は、画像データの変化に対する前記表示手段の光の変調の応答速度に応じて決められる請求項11に記載の画像表示装置の制御方法。 - 前記応答速度が遅いほど、前記遅延回数は多くなる請求項14に記載の画像表示装置の制御方法。
- 前記遅延回数は、前記応答速度と、前記発光手段の点灯と消灯の周波数と、に応じて決められる請求項14又は15に記載の画像表示装置の制御方法。
- 前記発光手段の点灯と消灯の周波数が高いほど、前記遅延回数は多くなる請求項15に記載の画像表示装置の制御方法。
- 前記発光手段が1フレーム期間に点灯と消灯を行う回数より前記遅延回数の方が多い場合、前記制御工程では、第2のフレーム画像を表示するフレーム期間の後の前記発光手段の点灯と消灯についても、第1のフレーム画像の明るさに応じて決定した点灯期間と消灯期間を適用する請求項14〜17のいずれか1項に記載の画像表示装置の制御方法。
- 前記制御工程では、第1のフレーム画像に比べて第2のフレーム画像が閾値以上明るい場合に前記発光手段の発光量の変化の遅延を行う請求項11〜18のいずれか1項に記載の画像表示装置の制御方法。
- 前記発光手段は、独立に発光量を制御可能な複数の制御ブロックからなり、
前記制御工程では、各制御ブロックに対応するフレーム画像内の画像領域の明るさに応じて、制御ブロック毎に前記発光手段の発光量の変化の遅延を行う請求項11〜19のいずれか1項に記載の画像表示装置の制御方法。
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