JP2015152644A - 表示装置、表示パネルドライバ、及び、表示パネルの駆動方法 - Google Patents

表示装置、表示パネルドライバ、及び、表示パネルの駆動方法 Download PDF

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Abstract

【課題】画像に規定された複数のエリアのそれぞれの画像特性に応じてコントラスト補正を行う場合に、エリアの境界付近において表示画像に不連続性が発生することを抑制しながら、ハロー現象の発生も抑制する。【解決手段】ドライバは、入力画像データに対してAPL算出用フィルタリング処理を行ってAPL算出用画像データを生成し、APL算出用画像データから複数のエリアのそれぞれのAPLデータを含むエリア別特徴データを算出する。ドライバは、各画素が配置されたエリアに対応するエリア別特徴データのAPLデータから各画素に対応するAPLデータを含む画素別特徴データを算出し、画素別特徴データのAPLデータに基づいてガンマカーブを決定する。APL算出用フィルタリング処理は、入力画像データの輝度画像における対象画素の輝度の対象画素の周辺の画素の輝度からの変化に応じて、対象画素の輝度を特定値に設定する演算を含む。【選択図】図9

Description

本発明は、表示装置、表示パネルドライバ、及び、表示パネルの駆動方法に関し、特に、画像データに対して補正演算を行うパネル表示装置、表示パネルドライバ、及び、表示パネルの駆動方法に関する。
自動コントラスト強調(ACO:auto contrast optimization)は、液晶表示装置その他のパネル表示装置の表示品質を向上するために広く採用されている技術の一つである。例えば、バックライトの輝度の抑制が求められる状況において暗い画像のコントラストを強調することで、液晶表示装置の消費電力を低減しながら表示品質の劣化を抑制することができる。コントラスト強調は、例えば、画像データ(各画素の階調を指定するデータ)に対して補正演算を行うことによって行われる。コントラスト強調を行う技術については、例えば、特許文献1(特許第4198720号)に開示されている。
現在、最も典型的に行われる自動コントラスト強調は、画面全体の画像データを分析し、全画素について共通の補正演算を行うことによって行われる。しかしながら、発明者の検討によれば、このような手法による自動コントラスト強調では、強調度を強くすると、画像の暗い領域又は明るい領域において表現可能な階調数が減少するという問題が発生し得る。強調度が強い場合、暗い領域においては、いわゆる黒つぶれ(即ち、本来的には階調表現で表示すべき画像要素が存在するにも関わらず、階調がほぼ均一な黒領域として表示される現象)が発生する可能性があり、また、明るい領域においては、いわゆる白つぶれが発生する可能性がある。
このような問題に対応するための手法として、画像の各部分について異なる補正を行う局所コントラスト補正が知られている。局所コントラスト補正は、例えば、特許文献2(特開2001−245154号公報)に開示されている。特許文献2に開示された技術では、原画像の異なる領域間の小さなコントラスト差が維持される一方、原画像の異なる領域間の最大コントラスト差が制限される。
局所コントラスト補正の一つの手法として、画像データにLPF(low pass filter)処理を行って得られた画像と原画像との差分に応じて画像の各位置のコントラスト補正を行う技術が知られている。このような技術は、例えば、特許文献3〜5(特開2008−263475号公報、特開平7−170428号公報、特表2008−511048号公報)に開示されている。しかしながら、LPF処理を用いるこの手法では、LPF処理によって得られた画像を保存するメモリが必要であり、回路規模の増大の問題が生じる。
局所コントラスト補正の他の手法としては、画像に複数のエリアを規定し、各エリアの画像特性に応じて各エリアの画素のコントラスト補正を行う技術が知られている。このような技術は、例えば、特許文献6、7(特開2001−113754号公報、特開2010−278937号公報)に知られている。これらの特許文献に開示された技術では、各エリアの画素の入力画像データと補正後画像データ(入力画像データに対してコントラスト補正を行うことによって得られる画像データ)の間の入出力関係を、該エリアの画像特性に応じて設定することで、各エリアについて最適なコントラスト補正が行われる。
画像に規定された複数のエリアのそれぞれの画像特性に応じてコントラスト補正を行う技術を使用すると、エリアの境界付近において表示画像に不連続性が発生し得る。このような表示画像の不連続性は、ブロックノイズとして観察されることになり、好ましくない。
特許文献7(特開2010−278937号公報)に開示された技術では、このような表示画像の不連続性を解消するために、入力画像データと補正後画像データの間の入出力関係を連続的に変化させている(例えば、図1参照)。
しかしながら、入力画像データと補正後画像データの間の入出力関係を連続的に変化させる技術では、エッジの境界の近傍で同一色の領域を含む画像(例えば、ウィンドウ表示の画像)を表示させる場合にハロー現象が発生することがある。
図1は、ハロー現象が発生する場合の例を示す概念図である。図1は、各エリアのAPL(average picture level)に応じてコントラスト補正に用いられるガンマカーブのガンマ値を決定する技術が採用される例におけるハロー現象の発生について示している。ガンマカーブは、入力画像データと補正後画像データの間の入出力関係を示すカーブであることに留意されたい。
例えば、図1に図示されているように、画像が2行2列のエリアに分割される場合に、輝度が200である同一色の領域と、輝度が20である同一色の領域とを含む画像の入力画像データが与えられ、2行2列のエリアのAPLが、それぞれ、155、110、110、20と算出されたとする。APLが150であるエリアの位置Aについてガンマ値がγと決定され、APLが110であるエリアの位置Bについてガンマ値がγと決定される場合、入力画像データと補正後画像データの間の入出力関係を連続的に変化させる技術では、位置A、Bの間の位置については、ガンマ値が、γ、γの間で連続的に変化するように決定されることになる。しかしながら、ガンマ値が異なると、入力画像データに示される各色の階調が同一であっても、最終的に出力される各色の階調が異なる結果となる。これは、ハロー現象として観察されることになる。
図2は、ハロー現象が発生した画像を概念的に示す図である。原画像(図2(a))が、色が均一なバックグラウンド101に、色が均一な矩形のウインドウ102が重ねられた画像であったとする。この場合、コントラスト補正後の画像(図2(b))も、色が均一なバックグラウンド101に、色が均一な矩形のウインドウ102が重ねられた画像として表示されることが望ましい。しかしながら、入力画像データと補正後画像データの間の入出力関係を連続的に変化させる技術を採用すると、図2(c)に図示されているように、矩形のウインドウ102の境界の周辺に階調変化が現れるハロー現象が観察されることになる。
このように、画像に規定された複数のエリアのそれぞれの画像特性に応じてコントラスト補正を行う場合に、エリアの境界付近において表示画像に不連続性が発生することを抑制しながら、ハロー現象の発生も抑制できる技術が提供されることには、技術的なニーズが存在する。
特許第4198720号 特開2001−245154号公報 特開2008−263475号公報 特開平7−170428号公報 特表2008−511048号公報 特開2001−113754号公報 特開2010−278937号公報
したがって、本発明の目的は、画像に規定された複数のエリアのそれぞれの画像特性に応じてコントラスト補正を行う場合に、エリアの境界付近において表示画像に不連続性が発生することを抑制しながら、ハロー現象の発生も抑制できる技術を提供することにある。
本発明の一の観点では、表示装置が、表示領域を有する表示パネルと、入力画像データに応答して表示領域の各画素を駆動するドライバとを具備する。表示パネルの表示領域には、複数のエリアが規定される。ドライバは、入力画像データに対してAPL算出用フィルタリング処理を行ってAPL算出用輝度画像に対応するAPL算出用画像データを生成し、APL算出用画像データから、APL算出用輝度画像における複数のエリアのそれぞれのAPL(average picture level)を示す第1APLデータを含むエリア別特徴データを複数のエリアのそれぞれについて算出するように構成されている。該ドライバは、更に、各画素が配置されたエリア及びそれに隣接するエリアに対応するエリア別特徴データの第1APLデータと各画素の位置とに依存する第2APLデータを算出し、前記第2APLデータを含む画素別特徴データを各画素について生成するように構成されている。該ドライバは、更に、各画素に対応する画素別特徴データの第2APLデータに応じた補正演算を行うことで各画素に対応する出力画像データを生成し、各画素を、各画素に対応する出力画像データに応答して駆動するように構成されている。表示領域の画素のうちの対象画素についてのAPL算出用フィルタリング処理は、入力画像データの輝度画像における対象画素の輝度の対象画素の周辺の画素の輝度からの変化に応じて、対象画素の輝度を特定のAPL算出用輝度代替値に設定する演算を含む。
好適な一実施形態では、ドライバは、入力画像データに対して二乗平均データ算出用フィルタリング処理を行って二乗平均データ算出用輝度画像に対応する二乗平均データ算出用画像データを生成するように構成されている。この場合、エリア別特徴データは、二乗平均データ算出用輝度画像における複数のエリアのそれぞれの輝度の二乗平均を示す二乗平均データを含み、画素別特徴データは、各画素が配置されたエリア及びそれに隣接するエリアに対応するエリア別特徴データの二乗平均データと各画素の位置とに依存する分散データを含む。ドライバは、各画素に対応する画素別特徴データの第2APLデータに基づいて、各画素についてガンマカーブのガンマ値を決定し、各画素に対応する画素別特徴データの分散データに基づいて各画素について決定されたガンマカーブの形状を修正するように構成されている。表示領域の画素のうちの対象画素についての二乗平均データ算出用フィルタリング処理は、入力画像データの輝度画像における対象画素の輝度の対象画素の周辺の画素の輝度からの変化に応じて、対象画素の輝度を特定の二乗平均データ算出用輝度代替値に設定する演算を含む。
本発明の他の観点では、表示パネルの表示領域の各画素を入力画像データに応答して駆動する表示パネルドライバが、入力画像データに対してAPL算出用フィルタリング処理を行ってAPL算出用輝度画像に対応するAPL算出用画像データを生成し、APL算出用輝度画像における、表示領域に規定された複数のエリアのそれぞれのAPL(average picture level)を示す第1APLデータを含むエリア別特徴データをAPL算出用画像データから複数のエリアのそれぞれについて算出するエリア別特徴データ算出部と、各画素が配置されたエリア及びそれに隣接するエリアに対応するエリア別特徴データの第1APLデータと各画素の位置とに依存する第2APLデータを算出し、該第2APLデータを含む画素別特徴データを各画素について生成する画素別データ算出部と、各画素に対応する画素別特徴データの第2APLデータに応じた補正演算を行うことで各画素に対応する出力画像データを生成する補正回路部と、各画素を、各画素に対応する出力画像データに応答して駆動する駆動回路部とを具備する。表示領域の画素のうちの対象画素についてのAPL算出用フィルタリング処理は、入力画像データの輝度画像における対象画素の輝度の対象画素の周辺の画素の輝度からの変化に応じて、対象画素の輝度を特定のAPL算出用輝度代替値に設定する演算を含む。
好適な一実施形態では、エリア別特徴データ算出部は、入力画像データに対して二乗平均データ算出用フィルタリング処理を行って二乗平均データ算出用輝度画像に対応する二乗平均データ算出用画像データを生成する。エリア別特徴データは、二乗平均データ算出用輝度画像における複数のエリアのそれぞれの輝度の二乗平均を示す二乗平均データを含む。画素別特徴データは、各画素が配置されたエリア及びそれに隣接するエリアに対応するエリア別特徴データの二乗平均データと各画素の位置とに依存する分散データを含む。補正回路部は、各画素に対応する画素別特徴データの第2APLデータに基づいて、各画素についてガンマカーブのガンマ値を決定し、各画素に対応する画素別特徴データの分散データに基づいて各画素について決定されたガンマカーブの形状を修正する。表示領域の画素のうちの対象画素についての二乗平均データ算出用フィルタリング処理は、入力画像データの輝度画像における対象画素の輝度の対象画素の周辺の画素の輝度からの変化に応じて、対象画素の輝度を特定の二乗平均データ算出用輝度代替値に設定する演算を含む。
本発明の更に他の観点では、表示パネルの表示領域の各画素を入力画像データに応答して駆動する表示パネルの駆動方法が提供される。該駆動方法は、入力画像データに対してAPL算出用フィルタリング処理を行ってAPL算出用輝度画像に対応するAPL算出用画像データを生成するステップと、APL算出用輝度画像における、表示領域に規定された複数のエリアのそれぞれのAPL(average picture level)を示す第1APLデータを含むエリア別特徴データをAPL算出用画像データから複数のエリアのそれぞれについて算出するステップと、各画素が配置されたエリア及びそれに隣接するエリアに対応するエリア別特徴データの第1APLデータと各画素の位置とに依存する第2APLデータを算出し、第2APLデータを含む画素別特徴データを各画素について生成するステップと、各画素に対応する画素別特徴データの第2APLデータに応じた補正演算を行うことで各画素に対応する出力画像データを生成するステップと、各画素を、各画素に対応する出力画像データに応答して駆動するステップとを具備する。表示領域の画素のうちの対象画素についてのAPL算出用フィルタリング処理は、入力画像データの輝度画像における対象画素の輝度の対象画素の周辺の画素の輝度からの変化に応じて、対象画素の輝度を特定のAPL算出用輝度代替値に設定する演算を含む。
好適な一実施形態では、該駆動方法は、更に、入力画像データに対して二乗平均データ算出用フィルタリング処理を行って二乗平均データ算出用輝度画像に対応する二乗平均データ算出用画像データを生成するステップを具備する。この場合、エリア別特徴データは、二乗平均データ算出用輝度画像における複数のエリアのそれぞれの輝度の二乗平均を示す二乗平均データを含み、画素別特徴データは、各画素が配置されたエリア及びそれに隣接するエリアに対応するエリア別特徴データの二乗平均データと各画素の位置とに依存する分散データを含む。出力画像データを生成するステップでは、各画素に対応する画素別特徴データの第2APLデータに基づいて、各画素についてガンマカーブのガンマ値を決定し、各画素に対応する画素別特徴データの分散データに基づいて各画素について決定されたガンマカーブの形状を修正する。表示領域の画素のうちの対象画素についての二乗平均データ算出用フィルタリング処理は、入力画像データの輝度画像における対象画素の輝度の対象画素の周辺の画素の輝度からの変化に応じて、対象画素の輝度を特定の二乗平均データ算出用輝度代替値に設定する演算を含む。
本発明によれば、画像に規定された複数のエリアのそれぞれの画像特性に応じてコントラスト補正を行う場合に、エリアの境界付近において表示画像に不連続性が発生することを抑制しながら、ハロー現象の発生も抑制できる。
各エリアのAPL(average picture level)に応じてコントラスト補正に用いられるガンマカーブのガンマ値を決定する技術が採用される例におけるハロー現象の発生を説明する図である。 ハロー現象が発生した画像を概念的に示す図である。 本発明の一実施形態のパネル表示装置の構成を示すブロック図である。 各副画素の構造を概念的に示す回路図である。 本実施形態のドライバICの構成の例を示すブロック図である。 各補正点データ組により指定されるガンマカーブ、及び、該ガンマカーブに従った補正演算(ガンマ補正)の内容を示すグラフである。 本実施形態における近似演算補正回路の構成の例を示すブロック図である。 LCDパネルの表示領域に規定されるエリア、及び、各エリアについて算出されたエリア別特徴データの内容を説明する図である。 本実施形態におけるエリア別特徴データ算出部の好適な構成の一例を示すブロック図である。 本実施形態における画素別特徴データ算出部の好適な構成の一例を示すブロック図である。 本実施形態におけるフィルタ処理後特徴データの内容を説明する図である。 本実施形態における補正点データ算出回路の好適な構成の例を示すブロック図である。 本実施形態における、入力画像データに対する補正演算の手順を示すフローチャートである。 APL算出用フィルタリング処理及び二乗平均データ算出用フィルタリング処理の概念を示す図である。 APL算出用フィルタリング処理及び二乗平均データ算出用フィルタリング処理によるハロー現象の抑制の一例を示す図である。 APL算出用フィルタリング処理及び二乗平均データ算出用フィルタリング処理において用いられる変化係数αの決定について概念的に説明する図である。 マトリックスフィルタを用いて変化係数αを算出する手順の例を示す図である。 マトリックスフィルタを用いて変化係数αを算出する手順の他の例を示す図である。 本実施形態における画素別特徴データの算出方法を示す概念図である。 一実施形態における、APL_PIXEL(y,x)、γ_PIXEL、及び、補正点データ組CP_Lの関係を説明するグラフである。 他の実施形態における、APL_PIXEL(y,x)、γ_PIXEL、及び、補正点データ組CP_Lの関係を説明するグラフである。 補正点データ組CP#q、CP#(q+1)にそれぞれに対応するガンマカーブの形状と、補正点データ組CP_Lに対応するガンマカーブの形状を概念的に示すグラフである。 補正点データ組CP_Lを、分散データσ_PIXEL(y,x)に基づいて修正することの技術的意義を示す概念図である。
図3は、本発明の一実施形態のパネル表示装置の構成を示すブロック図である。本実施形態のパネル表示装置は、液晶表示装置1として構成されており、LCD(liquid crystal display)パネル2と、ドライバIC(integrated circuit:集積回路)3とを備えている。
LCDパネル2は、表示領域5とゲート線駆動回路6(GIP(gate in panel)回路とも呼ばれる)を備えている。表示領域5には、複数のゲート線7(走査線、アドレス線とも呼ばれる)と、複数のデータ線8(信号線、ソース線とも呼ばれる)が配置されると共に、画素9が配置されている。本実施形態では、ゲート線7の数はv本であり、データ線8の数は3h本であり、画素9は、v行h列で表示領域5に配置されている。v、hは、いずれも、2以上の整数である。以下において、以下において、表示領域5の水平方向(ゲート線7が延伸する方向)をX軸方向と呼び、表示領域5の垂直方向(データ線8が延伸する方向)をY軸方向と呼ぶ。
本実施形態では、各画素9は、3つの副画素:R副画素11R、G副画素11G、B副画素11Bを備えている。ここで、R副画素11Rとは、赤色に対応する(即ち、赤色を表示する)副画素であり、G副画素11Gとは、緑色に対応する(即ち、緑色を表示する)副画素であり、B副画素11Bとは、青色に対応する(即ち、青色を表示する)副画素である。なお、以下において、R副画素11R、G副画素11G、B副画素11Bを区別しない場合、副画素11と表記することがある。本実施形態では、副画素11が、v行3h列でLCDパネル2に配置される。各副画素11は、対応する一のゲート線7と一のデータ線8に接続される。LCDパネル2の各副画素11の駆動においては、ゲート線7が順次に選択され、選択されたゲート線7に接続された副画素11にデータ線8から所望の駆動電圧が書き込まれる。これにより、各副画素11が所望の階調に設定され、所望の画像がLCDパネル2の表示領域5に表示される。
図4は、各副画素11の構造を概念的に示す回路図である。各副画素11は、TFT(thin film transistor)12と、画素電極13とを備えている。TFT11は、そのゲートがゲート線7に接続され、ソースがデータ線8に接続され、ドレインが画素電極13に接続される。画素電極13は、LCDパネル2の対向電極(共通電極とも呼ばれる)14に対向するように設けられており、画素電極13と対向電極14の間には液晶が満たされている。なお、図4では、対向電極14が副画素11毎に設けられているように図示されているが、実際には、複数の副画素11に共通の対向電極が設けられる(典型的には、LCDパネル2全体で共通の対向電極14が設けられる)ことは、当業者には容易に理解されよう。
図3に戻り、ドライバIC3は、データ線8を駆動すると共にゲート線駆動回路6を制御するゲート線制御信号SGIPを生成する。データ線8の駆動は、演算装置4から受け取った入力画像データDIN及び同期データDSYNCに応答して行われる。ここで、入力画像データDINとは、LCDパネル2の表示領域5に表示される画像に対応するデータであり、より具体的には、各画素9の各副画素11の階調を指定するデータである。本実施形態では、入力画像データDINにおいて、各画素9の各副画素11の階調が8ビットで表わされる。即ち、入力画像データDINは、LCDパネル2の各画素9の階調を24ビットで表わすデータである。以下において、入力画像データDINのうち、R副画素11Rの階調を示すデータを入力画像データDIN と記載することがある。同様に、入力画像データDINのうち、G副画素11Gの階調を示すデータを入力画像データDIN と記載し、B副画素11Bの階調を示すデータを入力画像データDIN と記載することがある。また、同期データDSYNCは、ドライバIC3の動作タイミングの制御に用いられるデータであり、ドライバIC3において発生されるタイミング制御信号、例えば、垂直同期信号VSYNC及び水平同期信号HSYNCの生成タイミングを制御するデータである。また、ゲート線制御信号SGIPの生成は、同期データDSYNCに応答して行われる。ドライバIC3は、COG(Chip on Glass)のような表面実装技術を用いてLCDパネル2に搭載されている。
図5は、ドライバIC3の構成の例を示すブロック図である。ドライバIC3は、インターフェース回路21と、近似演算補正回路22と、減色処理回路23と、ラッチ回路24と、階調電圧発生回路25と、データ線駆動回路26と、タイミング制御回路27と、特徴データ算出回路28と、補正点データ算出回路29とを備えている。
インターフェース回路21は、演算装置4から送られてくる入力画像データDIN及び同期データDSYNCを受け取り、入力画像データDINを近似演算補正回路22に、同期データDSYNCをタイミング制御回路27に転送する。
近似演算補正回路22は、補正点データ算出回路29から送られてくる補正点データ組CP_selによって指定されたガンマカーブに従った補正演算を入力画像データDINに対して行い、出力画像データDOUTを生成する。以下において、出力画像データDOUTのうち、R副画素11Rの階調を示すデータを出力画像データDOUT と記載することがある。同様に、出力画像データDOUTのうち、G副画素11Gの階調を示すデータを出力画像データDOUT と記載し、B副画素11Bの階調を示すデータを出力画像データDOUT と記載することがある。
出力画像データDOUTは、入力画像データDINよりも多いビット数を有するデータである。出力画像データDOUTのビット数を入力画像データDINよりも多くすることは、補正演算によって画素の階調の情報が失われないために有効である。入力画像データDINが各画素9の各副画素11の階調を8ビットで表わすデータである本実施形態では、出力画像データDOUTは、例えば、各画素9の各副画素11の階調を10ビットで表わすデータとして生成される。
ガンマ補正は、最も典型的には、LUT(lookup table)を用いて実行されるが、本実施形態の近似演算補正回路22によって行われる補正演算では、LUTを用いずに演算式が用いられる。近似演算補正回路22からLUTを排除することは、近似演算補正回路22の回路規模を小さくし、更に、ガンマ値を切り換えるのに必要な消費電力を低減させるために有効である。ただし、近似演算補正回路22による補正演算では、ガンマ補正を厳密に行う厳密式ではなく近似式が用いられる。近似演算補正回路22は、ガンマ補正に使用される近似式の係数を、所望のガンマカーブに応じて決定し、これにより、所望のガンマ値によるガンマ補正を行う。厳密式によってガンマ補正を行うためには、べき乗の演算を行う必要があり、これは、回路規模を増大させる。本実施形態では、べき乗を含まない近似式によってガンマ補正を行うことにより、回路規模が小さくされている。
近似演算補正回路22による補正演算におけるガンマカーブの形状は、補正点データ算出回路29から供給される補正点データ組CP_sel、CP_sel、CP_selによって指定される。ここで、R副画素11R、G副画素11G、B副画素11Bについて異なるガンマ値を用いて補正演算を行うことを可能にするために、本実施形態では、R副画素11R、G副画素11G、B副画素11Bそれぞれについて補正点データ組が供給される。補正点データ組CP_selは、R副画素11Rに対応する入力画像データDIN の補正演算に用いられる。同様に、補正点データ組CP_selは、G副画素11Gに対応する入力画像データDIN の補正演算に用いられ、補正点データ組CP_selは、B副画素11Bに対応する入力画像データDIN の補正演算に用いられる。
図6は、各補正点データ組CP_selにより指定されるガンマカーブ、及び、該ガンマカーブに従った補正演算の内容を示している。各補正点データ組CP_selは、補正点データCP0〜CP5を含んでいる。補正点データCP0〜CP5は、それぞれ、入力画像データDIN を横軸(第1軸)、出力画像データDOUT を縦軸(第2軸)とする座標系の上の点として定義される。ここで、補正点データCP0、CP5は、ガンマカーブの両端の位置にある。補正点データCP2、CP3は、ガンマカーブの中央付近の位置にある。また、補正点データCP1は、補正点データCP0、CP2の間の位置にあり、補正点データCP4は、補正点データCP3、CP5の間の位置にある。補正点データCP1〜CP4の位置を適切に決定することにより、ガンマカーブの形状が指定される。
例えば、図6に示されているように、補正点データCP1〜CP4の位置を、ガンマカーブの両端の位置を結ぶ直線より下の位置に定めることで、ガンマカーブを下に凸の形状に決定できる。近似演算補正回路22においては、補正点データ組CP_selに含まれる補正点データCP0〜CP5により指定される形状のガンマカーブによるガンマ補正が行われて出力画像データDOUT が生成される。
図7は、近似演算補正回路22の構成の例を示すブロック図である。近似演算補正回路22は、R副画素11R、G副画素11G、B副画素11Bについてそれぞれ用意された近似演算ユニット22R、22G、22Bを備えている。近似演算ユニット22R、22G、22Bは、それぞれ、入力画像データDIN 、DIN 、及びDIN について演算式によるガンマ補正を行い、出力画像データDOUT 、DOUT 、及びDOUT を生成する。上述のように、出力画像データDOUT 、DOUT 、及びDOUT のビット数は、入力画像データDIN 、DIN 、及びDIN のビット数よりも多く、10ビットである。
近似演算ユニット22Rが補正演算に使用する演算式の係数は、補正点データ組CP_selの補正点データCP0〜CP5によって決定される。同様に、近似演算ユニット22G、22Bが補正演算に使用する演算式の係数は、それぞれ、補正点データ組CP_sel、CP_selの補正点データCP0〜CP5によって決定される。
近似演算ユニット22R、22G、22Bの機能は、それに入力される入力画像データと補正点データ組が異なること以外は同一である。
図5に戻り、減色処理回路23、ラッチ回路24、階調電圧発生回路25及びデータ線駆動回路26は、近似演算補正回路22から出力される出力画像データDOUTに応じてLCDパネル2の表示領域5のデータ線8を駆動する駆動回路部として機能する。具体的には、減色処理回路23は、近似演算補正回路22によって生成された出力画像データDOUTに対して減色処理を行い、減色画像データDOUT_Dを生成する。ラッチ回路24は、タイミング制御回路27から供給されるラッチ信号SSTBに応答して減色画像データDOUT_Dを減色処理回路23からラッチし、ラッチした減色画像データDOUT_Dをデータ線駆動回路26に転送する。階調電圧発生回路25は、複数の階調電圧をデータ線駆動回路26に供給する。本実施形態では、各画素9の各副画素11の階調が8ビットで表わされていることから、階調電圧発生回路25から供給される階調電圧の数は256(=2)である。データ線駆動回路26は、ラッチ回路24から送られてくる減色画像データDOUT_Dに応答して、LCDパネル2の表示領域5のデータ線8を駆動する。詳細には、データ線駆動回路26は、減色画像データDOUT_Dに応答して階調電圧発生回路25から供給される複数の階調電圧のうちから対応する階調電圧を選択し、対応するLCDパネル2のデータ線8を、選択された階調電圧に駆動する。
タイミング制御回路27は、同期データDSYNCに応答してドライバIC3のタイミング制御を行う。詳細には、タイミング制御回路27は、同期データDSYNCに応答してラッチ信号SSTBを生成し、生成したラッチ信号SSTBをラッチ回路24に供給する。ラッチ信号SSTBは、減色画像データDOUT_Dのラッチをラッチ回路24に許可する信号である。更に、タイミング制御回路27は、同期データDSYNCに応答してフレーム信号SFRMを生成し、生成したフレーム信号SFRMを特徴データ算出回路28及び補正点データ算出回路29に供給する。ここで、フレーム信号SFRMは、各フレーム期間の開始を特徴データ算出回路28及び補正点データ算出回路29に通知するための信号であり、各フレーム期間の開始時にアサートされる。フレーム信号SFRMとしては、同期データDSYNCに応答して生成される垂直同期信号VSYNCを用いても良い。更に、タイミング制御回路27は、入力画像データDINに各副画素の階調が記述された画素9の座標を示す座標データD(X,Y)を同期データDSYNCから生成し、特徴データ算出回路28に供給する。あるタイミングにおいて、ある画素9の各副画素11の階調が記述されている入力画像データDINが特徴データ算出回路28に供給される場合、当該画素9の表示領域5における座標を示す座標データD(X,Y)がタイミング制御回路27から特徴データ算出回路28に供給される。
特徴データ算出回路28、及び、補正点データ算出回路29は、入力画像データDINに応答して補正点データ組CP_sel、CP_sel、CP_selを生成し、生成した補正点データ組CP_sel、CP_sel、CP_selを近似演算補正回路22に供給する回路部を構成している。
詳細には、特徴データ算出回路28は、エリア別特徴データ算出部28aと画素別特徴データ算出部28bとを備えている。エリア別特徴データ算出部28aは、LCDパネル2の表示領域5を区分して定義された複数のエリアのそれぞれについてエリア別特徴データDCHR_AREAを算出する回路である。図8は、表示領域5に規定されるエリアを説明する図である。
LCDパネル2の表示領域5は、複数のエリアに区分される。図8の例では、表示領域5が6行6列に配置された36個の矩形のエリアに区分されている。以下において、表示領域5の各エリアは、“A(N,M)”で参照されることがある。ここで、Nは、エリアが位置する行を示すインデックスであり、Mは、エリアが位置する列を示すインデックスである。図8の例では、N、Mは、いずれも、0以上5以下の整数である。LCDパネル2が、1920×1080画素の表示領域5を有するように構成されている場合、各エリアのX軸方向の画素9の数(X軸方向画素数)Xareaは、320(=1920/6)であり、Y軸方向の画素9の数(Y軸方向画素数)Yareaは、180(=1080/6)である。また、各エリアに含まれる画素9の数(エリア全画素数)Data_Countは、57600(=1920/6×1080/6)である。
エリア別特徴データDCHR_AREAとは、入力画像データDINの画像に対して所定のフィルタリング処理を行って得られる画像の各エリアにおける特徴量を示すデータである。本実施形態では、各補正点データ組CP_selをエリア別特徴データDCHR_AREAに応じて生成し、生成した補正点データ組CP_selで指定されたガンマカーブに従った補正演算(ガンマ補正)を行うことにより、各エリア毎に適正なコントラスト強調が行われる。
ここで、エリア別特徴データ算出部28aによって算出されるエリア別特徴データDCHR_AREAは、入力画像データDINから直接算出されるのではなく、入力画像データDINに対してフィルタリング処理を行うことで得られる画像データから算出されることに留意されたい。エリア別特徴データDCHR_AREAの内容や生成方法については、後に詳細に説明する。
図5に戻り、画素別特徴データ算出部28bは、エリア別特徴データ算出部28aから受け取ったエリア別特徴データDCHR_AREAから画素別特徴データDCHR_PIXELを算出する。画素別特徴データDCHR_PIXELは、表示領域5の画素9のそれぞれについて算出されるデータであり、ある画素9の画素別特徴データDCHR_PIXELは、該画素9が属するエリアについて算出されたエリア別特徴データDCHR_AREAと、該エリアの周辺に位置するエリア(該エリアに隣接するエリア)について算出されたエリア別特徴データDCHR_AREAとに基づいて算出される。これは、ある画素9の画素別特徴データDCHR_PIXELが、該画素9の近傍の領域に表示される画像の特徴量を示すデータであることを意味している。画素別特徴データDCHR_PIXELの内容や生成方法については、後に詳細に説明する。
補正点データ算出回路29は、画素別特徴データ算出部28bから受け取った画素別特徴データDCHR_PIXELに応答して補正点データ組CP_sel、CP_sel、CP_selを生成し、生成した補正点データ組CP_sel、CP_sel、CP_selを近似演算補正回路22に供給する。この補正点データ算出回路29と近似演算補正回路22とは、画素別特徴データDCHR_PIXELに応答して入力画像データDINを補正して出力画像データDOUTを生成する補正回路部を構成している。
図8は、エリア別特徴データDCHR_AREAを算出するエリア別特徴データ算出部28aの好適な構成の一例を示すブロック図である。一実施形態では、エリア別特徴データ算出部28aは、変化率フィルタ30と、APL算出回路31と、変化率フィルタ32と、二乗平均データ算出回路33と、特徴データ計算結果格納メモリ34と、エリア別特徴データ格納メモリ35とを備えている。
変化率フィルタ30は、入力画像データDIN(各画素9のR副画素11R、G副画素11G、B副画素11Bの階調を記述している)に対して色空間の変換(例えば、RGB−YUV変換や、RGB−YCbCr変換)を行って各画素9の輝度を算出し、更に、フィルタリング処理を行うことによって、APL算出用画像データDFILTER_APLを生成する。APL算出用画像データDFILTER_APLは、各エリアのAPLの算出に使用される画像データであり、各画素9の輝度を示している。このとき、変化率フィルタ30は、変化率フィルタ30に供給された入力画像データDINがどの画素9に対応するかを、タイミング制御回路27から供給されたフレーム信号SFRM及び座標データD(X,Y)から認識する。
APL算出回路31は、APL算出用画像データDFILTER_APLから各エリアのAPL(N,M)を算出する。このとき、APL算出回路31は、APL算出回路31に供給されたAPL算出用画像データDFILTER_APLがどの画素9に対応するかを、タイミング制御回路27から供給されたフレーム信号SFRM及び座標データD(X,Y)から認識する。
一方、変化率フィルタ32は、入力画像データDINに対して色空間の変換を行って各画素9の輝度を算出し、更に、フィルタリング処理を行うことにより、二乗平均データ算出用画像データDFILTER_Y2を生成する。二乗平均データ算出用画像データDFILTER_Y2は、各エリアの画素9の輝度の二乗平均の算出に使用される画像データであり、APL算出用画像データDFILTER_APLと同様に、各画素9の輝度を示している。このとき、変化率フィルタ32は、変化率フィルタ32に供給された入力画像データDINがどの画素9に対応するかを、タイミング制御回路27から供給されたフレーム信号SFRM及び座標データD(X,Y)から認識する。なお、変化率フィルタ30、32のうち、入力画像データDINに対して色空間の変換を行って各画素9の輝度を算出する回路部分は共有されてもよい。
二乗平均データ算出回路33は、二乗平均データ算出用画像データDFILTER_Y2から各エリアの画素9の輝度の二乗平均を示す二乗平均データ<Y>(N,M)を算出する。このとき、二乗平均データ算出回路33は、二乗平均データ算出回路33に供給された二乗平均データ算出用画像データDFILTER_Y2がどの画素9に対応するかを、タイミング制御回路27から供給されたフレーム信号SFRM及び座標データD(X,Y)から認識する。
以下では、変化率フィルタ30、32で行われるフィルタリング処理を区別するために、変化率フィルタ30で行われるフィルタリング処理をAPL算出用フィルタリング処理(第1のフィルタリング処理)、変化率フィルタ32で行われるフィルタリング処理を二乗平均データ算出用フィルタリング処理(第2のフィルタリング処理)と呼ぶ。後に議論するように、変化率フィルタ30、32で行われるAPL算出用フィルタリング処理、二乗平均データ算出用フィルタリング処理は、エリアの境界付近において表示画像に不連続性が発生することを抑制しながら、ハロー現象の発生を抑制するために重要である。
この定義にしたがえば、APL算出回路31は、入力画像データDINの輝度画像に対してAPL算出用フィルタリング処理を行うことによって得られる画像(以下、「APL算出用輝度画像」ということがある。)の各エリアのAPLを算出する回路である。以下において、エリアA(N,M)について算出されたAPLをAPL(N,M)と表記することがある。APL算出用画像データDFILTER_APLの各エリアのAPLは、各エリアの画素9の輝度の平均値として算出される。
一方、二乗平均データ算出回路33は、入力画像データDINの輝度画像に対して二乗平均データ算出用フィルタリング処理を行うことによって得られる画像(以下、「二乗平均データ算出用輝度画像」ということがある。)の各エリアの画素9の輝度の二乗平均を算出する回路である。エリアA(N,M)について算出された輝度の二乗平均を、Y(N,M)と表記することがある。
本実施形態では、エリア別特徴データDCHR_AREAに示される特徴量として、APL算出用輝度画像の各エリアのAPLと、二乗平均データ算出用輝度画像の各エリアにおける輝度の二乗平均が採用される。即ち、エリア別特徴データDCHR_AREAは、APL算出用輝度画像の各エリアのAPLを示すAPLデータと、二乗平均データ算出用輝度画像の各エリアにおける輝度の二乗平均を示す二乗平均データと含んでいる。
特徴データ計算結果格納メモリ34は、APL算出回路31及び二乗平均データ算出回路33によって算出されたエリア別特徴データDCHR_AREAのAPLデータ及び二乗平均データを順次に受け取って保存する。特徴データ計算結果格納メモリ34は、1行のエリアA(N,0)〜A(N,5)のエリア別特徴データDCHR_AREA(即ち、APL(N,0)〜APL(N,5)及び<Y>(N,0)〜<Y>(N,0))を格納するように構成されている。また、特徴データ計算結果格納メモリ34は、格納した1行のエリアA(N,0)〜A(N,5)のエリア別特徴データDCHR_AREAをエリア別特徴データ格納メモリ35に転送する機能を有している。
エリア別特徴データ格納メモリ35は、特徴データ計算結果格納メモリ34から、エリア別特徴データDCHR_AREAを、1行のエリアA(N,0)〜A(N,5)を単位として順次に受け取って保存する。エリア別特徴データ格納メモリ35は、表示領域5の全エリアA(0,0)〜A(5,5)のエリア別特徴データDCHR_AREAを格納するように構成されている。また、エリア別特徴データ格納メモリ35は、格納したエリア別特徴データDCHR_AREAのうち、隣接する2行のエリアA(N,0)〜A(N,5)、エリアA(N+1,0)〜A(N+1,5)に対応するエリア別特徴データDCHR_AREAを出力する機能を有している。
図10は、画素別特徴データ算出部28bの好適な構成の一例を示すブロック図である。画素別特徴データ算出部28bは、フィルタ処理後特徴データ算出回路36と、フィルタ処理後特徴データ格納メモリ37と、画素別特徴データ算出回路38とを備えている。フィルタ処理後特徴データ算出回路36は、エリア別特徴データ算出部28aのエリア別特徴データ格納メモリ35から読み出されたエリア別特徴データDCHR_AREAに対して一種のフィルタリング処理を行ってフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERを算出する。
図11は、フィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERの内容を説明する図である。フィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERは、エリアの頂点のそれぞれについて算出されるデータである。本実施形態では、各エリアは矩形であり、4つの頂点を有している。隣接するエリアで頂点が共有されるから、表示領域5には、エリアの頂点が行列に配置されることになる。例えば、表示領域5が6行6列のエリアを含む場合には、頂点は、7行7列に配置されることになる。以下において、表示領域5の各頂点は、“VTX(N,M)”で参照されることがある。ここで、Nは、該頂点が位置する行を示すインデックスであり、Mは、該頂点が位置する列を示すインデックスである。
ある頂点に対応するフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERは、該頂点が属するエリアのエリア別特徴データDCHR_AREAから算出される。ここで、頂点は、複数のエリアに属することがあり、この場合、該頂点に対応するフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERは、該複数のエリアに対応するエリア別特徴データDCHR_AREAに対してフィルタリング処理(最も単純には、平均値を算出する処理)を行うことで算出される。
本実施形態では、エリア別特徴データDCHR_AREAがAPLデータ及び二乗平均データを含んでいる一方で、フィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERは、各頂点について算出されたAPLデータ及び分散データを含んでいる。ある頂点に対応するフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERのAPLデータは、該頂点が属するエリア(複数である場合がある)のエリア別特徴データDCHR_AREAのAPLデータから算出される。一方、ある頂点に対応するフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERの分散データは、該頂点が属するエリア(複数である場合がある)のエリア別特徴データDCHR_AREAのAPLデータ及び二乗平均データから算出される。フィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERのAPLデータは、対応する頂点の近傍の領域のAPLに対応するデータであり、フィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERの分散データは、対応する頂点の近傍の領域の輝度の分散に対応するデータである。図10においては、頂点VTX(N,M)に対応するフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERのAPLデータは、記号“APL_FILTER (N, M)”で示されており、頂点VTX(N,M)に対応するフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERの分散データは、記号“σ2_FILTER (N, M)”で示されている。フィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERの算出については、後に詳細に説明する。
フィルタ処理後特徴データ格納メモリ37は、算出されたフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERを格納する。フィルタ処理後特徴データ格納メモリ37は、2行の頂点に対応するフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERを格納する容量を有している。
画素別特徴データ算出回路38は、フィルタ処理後特徴データ格納メモリ37から受け取ったフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERから画素別特徴データDCHR_PIXELを算出する。画素別特徴データDCHR_PIXELは、表示領域5の画素9のそれぞれについて算出された特徴量を示すデータである。本実施形態では、フィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERがAPLデータ及び分散データを含んでおり、これに合わせて、画素別特徴データDCHR_PIXELも、各画素9について算出されたAPLデータ及び分散データを含んでいる。画素別特徴データDCHR_PIXELのAPLデータは、対応する画素9の近傍の領域のAPLに対応するデータであり、画素別特徴データDCHR_PIXELの分散データは、対応する画素9の近傍の領域の輝度の分散に対応するデータである。
ある画素9に対応する画素別特徴データDCHR_PIXELは、当該画素9が属するエリアの各頂点に対応するフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERに対して、当該画素9の位置に応じた直線補間を行うことによって算出される。詳細には、ある画素9に対応する画素別特徴データDCHR_PIXELのAPLデータは、当該画素9が属するエリアの各頂点に対応するフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERのAPLデータに対して、当該画素9の位置に応じた直線補間を行うことによって算出される。同様に、ある画素9に対応する画素別特徴データDCHR_PIXELの分散データは、当該画素9が属するエリアの各頂点に対応するフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERの分散データに対して、当該画素9の位置に応じた直線補間を行うことによって算出される。図10においては、表示領域5の位置(x,y)に位置する画素9の画素別特徴データDCHR_PIXELのAPLデータは、記号“APL_PIXEL (y, x)”で示されており表示領域5の位置(x,y)に位置する画素9の画素別特徴データDCHR_PIXELの分散データは、記号“σ2_PIXEL (y, x)”で示されている。画素別特徴データDCHR_PIXELの算出については、後に詳細に説明する。画素別特徴データ算出回路38で算出された画素別特徴データDCHR_PIXELは、補正点データ算出回路29に送られる。
図12は、補正点データ算出回路29の好適な構成の例を示すブロック図である。図12の例では、補正点データ算出回路29は、補正点データ組格納レジスタ41と、補間演算/選択回路42と、補正点データ加減算回路43とを備えている。
補正点データ組格納レジスタ41は、複数の補正点データ組CP#1〜CP#mを格納している。補正点データ組CP#1〜CP#mは、上述の補正点データ組CP_sel、CP_sel、CP_selを決定する元データとして使用されるデータ組である。補正点データ組CP#1〜CP#mのそれぞれは、図6に示されているような補正点データCP0〜CP5を有している。
補間演算/選択回路42は、画素別特徴データDCHR_PIXELのAPLデータAPL_PIXEL (y, x)に応じてガンマ値γ_PIXEL、γ_PIXEL、γ_PIXELを決定し、決定されたガンマ値γ_PIXEL、γ_PIXEL、γ_PIXELに対応する補正点データ組CP_L、CP_L、CP_Lを決定する。ここで、ガンマ値γ_PIXELは、入力画像データDINのうちR副画素11Rの階調を示すデータ(入力画像データDIN )に対するコントラスト補正に用いられるガンマカーブのガンマ値である。同様に、ガンマ値γ_PIXELは、入力画像データDINのうちG副画素11Gの階調を示すデータ(入力画像データDIN )に対するコントラスト補正に用いられるガンマカーブのガンマ値であり、ガンマ値γ_PIXELは、入力画像データDINのうちB副画素11Bの階調を示すデータ(入力画像データDIN )に対するコントラスト補正に用いられるガンマカーブのガンマ値である。
一実施形態では、補間演算/選択回路42は、ガンマ値γ_PIXELに応じて、補正点データ組CP_Lを補正点データ組CP#1〜CP#mのうちから選択することで補正点データ組CP_Lをしてもよい。また、補間演算/選択回路42は、ガンマ値γ_PIXELに応じて補正点データ組CP#1〜CP#mのうちの2つを選択し、選択された2つの補正点データ組に対して補間演算をすることで補正点データ組CP_Lを決定してもよい。補正点データ組CP_L、CP_L、CP_Lの決定については後に詳細に説明する。補間演算/選択回路42によって決定された補正点データ組CP_L、CP_L、CP_Lは、補正点データ加減算回路39に送られる。
補正点データ加減算回路39は、画素別特徴データDCHR_PIXELの分散データσ_PIXEL(y,x)に応じて補正点データ組CP_L、CP_L、CP_Lを修正し、最終的に近似演算補正回路22に供給される補正点データ組CP_sel、CP_sel、CP_selを算出する。補正点データ算出回路29の各回路の動作の詳細は、後述される。
続いて、本実施形態における液晶表示装置1の動作の概要、特に、コントラスト補正のための補正演算の概要について説明する。図13は、本実施形態の液晶表示装置1において行われる、コントラスト補正のための補正演算の内容を示すフローチャートである。
本実施形態における補正演算は、概略的には、コントラスト補正におけるガンマカーブの形状を各画素9について決定する第1フェイズ(ステップS10〜S16)と、決定されたガンマカーブに従って各画素9の入力画像データDINに対して補正演算を行う第2フェイズ(ステップS17)とを備えている。上述のように、本実施形態ではコントラスト補正におけるガンマカーブの形状は補正点データ組CP_selによって指定されるので、第1フェイズは、各画素9について補正点データ組CP_selを決定するフェイズであり、第2フェイズは、決定された補正点データ組CP_selによって指定されたガンマカーブに従って各画素9の入力画像データDINに対して補正演算を行うフェイズである。
第1フェイズにおけるガンマカーブの形状の決定は、概略的には、以下に述べられる演算によって行われる。なお、第1フェイズの各ステップにおける演算の詳細は、後述される。
入力画像データDINに対してAPL算出用フィルタリング処理を行うことによってAPL算出用画像データDFILTER_APLが生成され、入力画像データDINに対して二乗平均データ算出用フィルタリング処理を行うことによって二乗平均データ算出用画像データDFILTER_Y2が生成される(ステップS10)。ここで、APL算出用画像データDFILTER_APLは、APL算出用輝度画像の各画素9の輝度を示す画像データであり、二乗平均データ算出用画像データDFILTER_Y2は、二乗平均データ算出用輝度画像の各画素9の輝度を示す画像データである。上述のように、APL算出用フィルタリング処理は、特徴データ算出回路28のエリア別特徴データ算出部28aの変化率フィルタ30で行われ(図9参照)、二乗平均データ算出用フィルタリング処理は、変化率フィルタ32によって行われる。APL算出用フィルタリング処理及び二乗平均データ算出用フィルタリング処理の内容、及び、技術的意義については、後述する。
更に、APL算出用画像データDFILTER_APL及び二乗平均データ算出用画像データDFILTER_Y2から、LCDパネル2の表示領域5の各エリアのエリア別特徴データDCHR_AREAが算出される(ステップS11)。上述のように、各エリアのエリア別特徴データDCHR_AREAは、APLデータと二乗平均データとを含んでいる(図8参照)。ここで、エリア別特徴データDCHR_AREAのAPLデータは、APL算出用画像データDFILTER_APLから算出される。一方、エリア別特徴データDCHR_AREAの二乗平均データは、二乗平均データ算出用画像データDFILTER_Y2から算出される。エリア別特徴データDCHR_AREAのAPLデータの算出は、特徴データ算出回路28のエリア別特徴データ算出部28aのAPL算出回路31で行われ、エリア別特徴データDCHR_AREAの二乗平均データの算出は、特徴データ算出回路28のエリア別特徴データ算出部28aの二乗平均データ算出回路33で行われる。
続いて、特徴データ算出回路28の画素別特徴データ算出部28bのフィルタ処理後特徴データ算出回路36により、各エリアのエリア別特徴データDCHR_AREAから各エリアの頂点に対応するフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERが算出される(ステップS12)。ある頂点に対応するフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERは、当該頂点が属するエリア(複数のエリアであり得る)のエリア別特徴データDCHR_AREAから算出される(図11参照)。上述のように、フィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERは、APLデータと分散データとを含んでいる。詳細には、ある頂点に対応するフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERのAPLデータは、当該頂点が属するエリアのエリア別特徴データDCHR_AREAのAPLデータから算出され、ある頂点に対応するフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERの分散データは、当該頂点が属するエリア(複数のエリアであり得る)のエリア別特徴データDCHR_AREAのAPLデータと二乗平均データとから算出される。
続いて、画素別特徴データ算出部28bの画素別特徴データ算出回路38により、各エリアの頂点に対応するフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERから各画素の画素別特徴データが算出される(ステップS13)。あるエリアに位置するある画素9の画素別特徴データDCHR_PIXELは、該エリアの頂点に対応するフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERを、該画素9の当該エリア内の位置に応じて直線補間することによって算出される。上述のように、画素別特徴データDCHR_PIXELは、APLデータと分散データとを含んでいる。ある画素9に対応する画素別特徴データDCHR_PIXELのAPLデータは、該画素が位置するエリアの頂点に対応するフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERのAPLデータから算出され、該画素9に対応する画素別特徴データDCHR_PIXELの分散データは、該画素が位置するエリアの頂点に対応するフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERの分散データから算出される。
更に、各画素9の補正演算に用いられるガンマカーブのガンマ値γ_PIXEL(kは、“R”、“G”、“B”)が、該画素9に対応する画素別特徴データDCHR_PIXELのAPLデータAPL_PIXEL (y, x)から算出される(ステップS14)。更に、そのガンマ値γ_PIXELで指定されるガンマカーブを示す補正点データ組CP_Lが選択される(ステップS15)。ガンマ値γ_PIXEL(kは、“R”、“G”、“B”)の算出と補正点データ組CP_Lの選択は、補正点データ算出回路29の補間演算/選択回路42によって行われる。
更に、ある画素9について選択された補正点データ組CP_L(kは、“R”、“G”、“B”)が、当該画素9に対応する画素別特徴データDCHR_PIXELの分散データσ_PIXEL(y,x)に応じて修正され、最終的に近似演算補正回路22に供給される補正点データ組CP_selが算出される(ステップS16)。画素別特徴データDCHR_PIXELの分散データσ_PIXEL(y,x)に応じて補正点データ組CP_Lを修正する演算は、技術的には、画素別特徴データDCHR_PIXELの分散データσ_PIXEL(y,x)に応じて入力画像データDIN のコントラスト補正に用いられるガンマカーブの形状を修正することと等価である。
補正点データ組CP_sel(kは、“R”、“G”、“B”)は、近似演算補正回路22に送られる。近似演算補正回路22においては、ある画素9に対応する入力画像データDINの補正演算が、当該画素9に対応して決定された補正点データ組CP_selによって指定されるガンマカーブに従って行われる(ステップS17)。
上述されたステップS11〜S16の処理は、基本的には、あるエリアに属する画素9の入力画像データDINの補正演算において、該エリアのエリア別特徴データDCHR_AREA(APLデータと二乗平均データ)と、該エリアに隣接するエリア(隣接エリア)のエリア別特徴データDCHR_AREAとに基づいて該画素9の画素別特徴データDCHR_PIXEL(APLデータと分散データ)を決定し、この画素別特徴データDCHR_PIXELに基づいて該画素9の入力画像データDINに対して行われる補正演算を決定するものである。そして、該画素9の画素別特徴データDCHR_PIXELが、隣接エリアのエリア別特徴データDCHR_AREAに対して依存する程度は、該画素9の位置に依存して異なっている。この結果、画素別特徴データDCHR_PIXELから決定される補正演算は、該画素9のエリア内の位置に依存して異なり得る。このような場合、図1、図2を参照しながら説明されているように、ある領域の画素9が同一色であっても、入力画像データDINに対して行われる補正演算が該画素9のエリア内の位置に依存して相違し得る。このような処理は、ブロックノイズを低減するが、その一方で、ハロー現象の発生につながり得る。
ステップS10において行われるAPL算出用フィルタリング処理及び二乗平均データ算出用フィルタリング処理は、ハロー現象の問題に対処するためのものである。図14は、APL算出用フィルタリング処理及び二乗平均データ算出用フィルタリング処理の概念を示している。
本実施形態で行われるAPL算出用フィルタリング処理は、原画像(即ち、入力画像データDINの輝度画像)の演算対象の画素9(以下、「対象画素」ということがある。)の輝度の、周辺の画素9の輝度からの変化に応じて、該対象画素の輝度を特定の輝度値(以下、「APL算出用輝度代替値」という。)に設定する演算を含んでいる。原画像の対象画素の輝度の、周辺の画素9の輝度からの変化が小さい場合、該対象画素の輝度が、特定のAPL算出用輝度代替値に設定される。APL算出用輝度代替値が固定値であることに留意されたい。一方、原画像の対象画素の輝度の、周辺の画素9の輝度からの変化が大きい場合、APL算出用輝度画像(APL算出用フィルタリング処理によって得られる輝度画像)の対象画素の輝度は、原画像の対象画素の輝度に一致するように決定される。また、対象画素の輝度の周辺の画素9の輝度からの変化が中程度である場合には、APL算出用輝度画像の対象画素の輝度は、原画像の対象画素の輝度とAPL算出用輝度代替値との重み付け平均として決定される。
このような演算によれば、輝度の変化が小さい領域を多く含むエリアについては、APLがAPL算出用輝度代替値、又は、それに近い値として算出される。この結果、輝度の変化が小さい領域を多く含む2つのエリアが隣接している場合、隣接する2つのエリアのAPLが近い値であると認識され、よって、ステップS14においては、ガンマカーブのガンマ値が、ほぼ同じ値として算出される。結果として、当該2つのエリアの画素9について決定されるガンマカーブの形状が近くなり、ハロー現象を有効に抑制することができる。ここで、輝度の変化が大きい領域については、APL算出用フィルタリング処理においては各画素9の輝度が不変であるが、このような場合にはハロー現象は目立たない。また、輝度の変化が中程度である領域では、輝度の変化が小さい領域と輝度の変化が大きい領域の中間的な演算が行われるので、最終的に表示される画像の不連続性が軽減される。
ここで、APL算出用輝度代替値は、入力画像データDINの輝度画像(入力画像データDINに対して色変換を行って得られる輝度画像)の下限値と上限値の平均値、又は、該平均値に最も近い整数値に設定されることが好ましい。ここで、入力画像データDINの輝度画像の下限値と上限値は、入力画像データDINの輝度画像の各画素の輝度を表すデータのビット数で決定される値である。例えば、入力画像データDINに輝度画像の各画素の輝度を表すデータのビット数が8である場合、下限値が0、上限値が255であり、この場合、APL算出用輝度代替値は、128に設定されることが好ましい。ただし、APL算出用輝度代替値は、下限値から上限値までの任意の値をとり得る。
同様に、本実施形態で行われる二乗平均データ算出用フィルタリング処理は、原画像(即ち、入力画像データDINの輝度画像)の対象画素の輝度の周辺の画素9の輝度からの変化に応じて、二乗平均データ算出用輝度画像(二乗平均データ算出用フィルタリング処理で得られる輝度画像)における対象画素の輝度を特定の輝度値(以下、「二乗平均データ算出用輝度代替値」という。)に設定する演算を含んでいる。二乗平均データ算出用輝度代替値が固定値であることに留意されたい。原画像の対象画素の輝度の、周辺の画素9の輝度からの変化が小さい場合、該対象画素の輝度が、特定の二乗平均データ算出用輝度代替値に設定される。一方、原画像の対象画素の輝度の、周辺の画素9の輝度からの変化が大きい場合、二乗平均データ算出用輝度画像の対象画素の輝度は、原画像の対象画素の輝度に一致するように決定される。また、対象画素の輝度の周辺の画素9の輝度からの変化が中程度である場合には、二乗平均データ算出用輝度画像の対象画素の輝度は、原画像の対象画素の輝度と二乗平均データ算出用輝度代替値との重み付け平均として決定される。
このような演算によれば、輝度の変化が小さい領域を多く含むエリアについては、二乗平均データに示される輝度の二乗平均が二乗平均データ算出用輝度代替値、又は、それに近い値として算出される。この結果、輝度の変化が小さい領域を多く含む2つのエリアが隣接している場合、隣接する2つのエリアの輝度の二乗平均が近い値として認識され、その結果、ステップS16において、ガンマカーブの形状が、ほぼ同じ程度で修正されることになる。結果として、当該2つのエリアの画素9について決定されるガンマカーブの形状が近くなり、ハロー現象を有効に抑制することができる。ここで、輝度の変化が大きい領域については、二乗平均データ算出用フィルタリング処理においては各画素9の輝度が不変であるが、このような場合にはハロー現象は目立たない。また、輝度の変化が中程度である領域では、輝度の変化が小さい領域と輝度の変化が大きい領域の中間的な演算が行われるので、最終的に表示される画像の不連続性が軽減される。
図15は、APL算出用フィルタリング処理及び二乗平均データ算出用フィルタリング処理によるハロー現象の抑制の一例を示す図である。図15の例では、簡単のために、3行3列のエリアが規定され、全画素の輝度が64であるエリアと、全画素の輝度が255であるエリアとが、行方向、列方向の両方において交互に並んでいる場合について考える。また、APL算出用輝度代替値が128であり、二乗平均データ算出用輝度代替値が160であるとする。
APL算出用フィルタリング処理及び二乗平均データ算出用フィルタリング処理を行わない場合、図15の上段に示されているように、APLが64であると算出されるエリアと、APLが255であると算出されるエリアとが、行方向、列方向の両方において交互に並ぶことになる。なお、輝度の分散については、全エリアの輝度の分散が0であるとして画素別特徴データDCHR_PIXELの分散データが算出されることになる。その結果、例えば、隣接するエリアに位置する位置Aの画素と、位置Bの画素について行われる補正演算のガンマカーブのガンマ値は、異なる値に算出され、その間の位置の画素については、それらの中間の値のガンマ値が算出されることになる。その結果、位置A、Bの間の画素については、異なるガンマカーブで補正演算が行われ、ハロー現象が発生してしまう。
一方、APL算出用フィルタリング処理及び二乗平均データ算出用フィルタリング処理を行う場合には、図15の下段に示されているように、APL算出用輝度画像は、全エリアについて、全画素の輝度がAPL算出用輝度代替値(即ち、128)に一致する輝度画像として得られ、二乗平均データ算出用輝度画像は、全エリアについて、全画素の輝度が二乗平均データ算出用輝度代替値(即ち、160)に一致する輝度画像として得られる。このようにして得られたAPL算出用輝度画像及び二乗平均データ算出用輝度画像に基づいてエリア別特徴データのAPLデータ及び二乗平均データを算出し、更に、画素別特徴データのAPLデータ及び分散データを算出することは、全エリアの画像が、輝度が上限値(例えば、0)と下限値(例えば、255)の間で均一に分布するような画像、即ち、全エリアの画像が、APLが128、輝度の偏差が(即ち、分散の平方根)85であるような画像であるとして画素別特徴データのAPLデータ及び分散データを算出することと等価である。その結果、隣接するエリアに位置する位置Aの画素と、位置Bの画素について行われる補正演算のガンマカーブのガンマ値は、同一値に算出される。また、位置A、Bの画素についてのガンマカーブの修正も同程度で行われる。この結果、位置A、Bの画素、及び、位置A、Bの間の位置の画素について同一のガンマカーブで補正演算が行われ、ハロー現象は発生しない。
続いて、以下では、図13の各ステップにおける演算について詳細に説明する。
(ステップS10)
上述のように、ステップS10では、入力画像データDINに対してAPL算出用フィルタリング処理及び二乗平均データ算出用フィルタリング処理が行われ、APL算出用画像データ(APL算出用輝度画像の画像データ))と二乗平均データ算出用画像データ(二乗平均データ算出用輝度画像の画像データ)が算出される。
本実施形態におけるAPL算出用フィルタリング処理では、APL算出用輝度画像における画素#j(即ち、対象画素)の輝度Y APLが、下記式(1)によって算出される:
APL=(1−α)・YAPL_SUB+α・Y ・・・(1)
式(1)において、Yは、入力画像データDINの輝度画像における画素#jの輝度であり、YAPL_SUBは、APL算出用輝度代替値である。また、αは、入力画像データDINの輝度画像における、画素#jの輝度の周囲の画素の輝度からの変化の程度を表す変化係数であり、0以上、1以下の範囲の値である。式(1)のαは、画素#jの輝度の周囲の画素の輝度からの変化が小さい場合に0に設定され、変化が大きい場合には1に設定され、変化が中程度の場合には、0と1の間の値に設定される。
式(1)は、APL算出用輝度画像における画素#jの輝度Y APLが、APL算出用輝度代替値と、入力画像データDINの輝度画像における画素#jの輝度との重み付け平均として算出され、且つ、該重み付け平均の算出においてAPL算出用輝度代替値に与えられる重み、及び、入力画像データDINの輝度画像における画素#jの輝度に与えられる重みが、変化係数αに依存していることを意味している。αが0である場合、APL算出用輝度画像における画素#jの輝度Y APLは、APL算出用輝度代替値YAPL_SUBに一致し、αが1である場合、入力画像データDINの輝度画像における画素#jの輝度Yに一致する。また、αが0と1の間の値の場合には、APL算出用輝度画像における画素#jの輝度Y APLは、APL算出用輝度代替値YAPL_SUBと入力画像データDINの輝度画像における画素#jの輝度Yの中間の値となる。
一方、二乗平均データ算出用フィルタリング処理では、二乗平均データ算出用輝度画像の画素#j(即ち、対象画素)の輝度Y <Y2>が、下記式(2)によって算出される:
<Y2>=(1−α)・Y<Y2>_SUB+α・Y ・・・(2)
式(2)において、Y<Y2>_SUBは、二乗平均データ算出用輝度代替値である。また、αは、上述の変化係数である。APL算出用輝度画像における画素#jの輝度Y APLにおいて使用される変化係数αと、二乗平均データ算出用輝度画像の画素#jの輝度Y <Y2>において使用される変化係数αとは同一であることに留意されたい。
式(2)は、二乗平均データ算出用輝度画像における画素#jの輝度Y <Y2>が、二乗平均データ算出用輝度代替値と、入力画像データDINの輝度画像における画素#jの輝度との重み付け平均として算出され、且つ、該重み付け平均の算出において、二乗平均データ算出用輝度代替値に与えられる重み、及び、入力画像データDINの輝度画像における画素#jの輝度に与えられる重みが、変化係数αに依存していることを意味している。αが0である場合、画素#jの二乗平均データ算出用輝度画像における輝度Y <Y2>は、二乗平均データ算出用輝度代替値Y<Y2>_SUBに一致し、αが1である場合、入力画像データDINの輝度画像における画素#jの輝度Yに一致する。また、αが0と1の間の値の場合には、二乗平均データ算出用輝度画像における画素#jの輝度Y <Y2>は、二乗平均データ算出用輝度代替値Y<Y2>_SUBと入力画像データDINの輝度画像における画素#jの輝度Yの重み付け平均となる。
図16は、APL算出用フィルタリング処理及び二乗平均データ算出用フィルタリング処理において用いられる変化係数αの決定について概念的に説明する図である。例えば、X軸方向(ゲート線7が延伸する方向)に並んだ画素#1〜#3について、画素#1の輝度が100、画素#2の輝度が101であるとする。更に、対象画素が画素#3であり、APL算出用輝度画像における画素#3の輝度を、原画像における画素#3の輝度の、画素#1、#2の輝度からの変化に応じて決定する場合を考える。
図16の例では、原画像において、画素#3の輝度の画素#1、#2の輝度からの変化がないと判断される場合、例えば、画素#3の輝度が102である場合、変化係数αが0に決定される。また、画素#3の輝度の画素#1、#2の輝度からの変化が大きいと判断される場合、例えば、画素#3の輝度が97以下である、又は、107以上である場合、変化係数αが1に決定される。変化が中程度である場合と判断される場合、例えば、画素#3の輝度が98以上101以下の場合、及び、画素#3の輝度が103以上106以下の場合、変化係数αが0と1の間の値に決定される。図16の例では、変化係数αは5つの異なる値から選択されている。
図17は、変化係数αの算出の具体的な手順の例を示す図である。変化係数αの算出を実デバイスに実装する場合、図17に図示されているように、マトリックスフィルタを用いて変化係数αを算出してもよい。一実施形態では、ある対象画素について算出される変化係数αは、フィルタマトリックスの要素と、原画像における該対象画素及びその周辺の画素の輝度との畳み込み和YSUMの絶対値|YSUM|に基づいて、下記式(3)に従って算出される:
α=|YSUM|/K (|YSUM|<Kの場合)
α=1 (|YSUM|≧Kの場合) ・・・(3)
ここで、Kは、所定の係数(固定値)である。
図17には、変化係数αを算出するために用いられるマトリックスフィルタの一例が図示されている。一実施形態では、ある対象画素について算出される変化係数αは、フィルタマトリックスの要素と、原画像における、該対象画素を含みX軸方向に並ぶ複数の画素9の輝度との畳み込み和YSUMから、式(3)に従って算出してもよい。該複数の画素のうちの一つが、対象画素であり、且つ、副画素11が、同一のゲート線7に接続されていることに留意されたい。
例えば、画素#1〜#3がX軸方向に並んで配置されており(即ち、画素#1〜#3の副画素11が、同一のゲート線7に接続されており)、画素#3が対象画素である場合を考える。ここで、画素#2は、画素#3の左隣の画素であり、画素#1は、画素#2の左隣の画素である。変化係数αは、1×3のフィルタマトリックスの各要素と、画素#1〜#3の畳み込み和YSUMから算出される。ここで、該フィルタマトリックスの要素の値は、図17に図示されている。また、係数Kの値は、4に設定されるとする。
原画像における画素#1、#2、#3の輝度が、それぞれ、100、101、102である例1では、畳み込み和YSUMが0と算出され、変化係数αも0と算出されている。一方、原画像における画素#1、#2、#3の輝度が、それぞれ、100、101、104である例2では、畳み込み和YSUMが−2と算出され(即ち、畳み込み和YSUMの絶対値|YSUM|が2と算出され)、変化係数αは0.5と算出されている。
変化係数αを、フィルタマトリックスの要素と、原画像における、該対象画素を含みX軸方向に並ぶ複数の画素9の輝度との畳み込み和YSUMから算出する構成では、対象画素が接続されているゲート線7と隣接するゲート線7に接続された画素9の入力画像データDINを用いずに変化係数αを算出できる。これは、変化係数αの算出するための回路の規模を低減できる点で好適である。
なお、変化係数αの算出に用いられるフィルタマトリックスとしては、様々なマトリックスが使用され得る。図18は、変化係数αを算出するためのマトリックスフィルタの他の例を示す図である。図18の例では、3×3のフィルタマトリックスが用いられ、係数Kが8に設定される。ある対象画素について算出される変化係数αは、フィルタマトリックスの要素と、原画像における、3行3列の画素の輝度との畳み込み和YSUMから式(3)に従って算出される。ここで、対象画素は、該3行3列の画素の中央に位置している。図18の例では、畳み込み和YSUMが0と算出され、変化係数αも0と算出されている。
(ステップS11)
ステップS11では、ステップS10におけるAPL算出用フィルタリング処理及び二乗平均データ算出用フィルタリング処理によって得られたAPL算出用画像データと二乗平均データ算出用画像データとから、各エリアのエリア別特徴データDCHR_AREAが算出される。ここで、上述されているように、各エリアのエリア別特徴データDCHR_AREAのAPLデータは、APL算出用画像データから算出され、各エリアのエリア別特徴データDCHR_AREAの二乗平均データは、二乗平均データ算出用画像データから算出される。
詳細には、本実施形態では、エリアA(N,M)に対応するエリア別特徴データDCHR_AREAのAPLデータ(即ち、エリアA(N,M)のAPL(N,M))は、下記式(4)で算出される:
Figure 2015152644
ここで、Data_Countは、エリアA(N,M)に含まれる画素9の数であり、Y APLは、APL算出用輝度画像の各画素9の輝度であり、Σは、エリアA(N,M)についての和を表している。
一方、エリアA(N,M)に対応するエリア別特徴データDCHR_AREAの二乗平均データ(即ち、エリアA(N,M)の画素9の輝度の二乗平均<Y>(N,M))は、下記式(5)で算出される:
Figure 2015152644
ここで、Data_Countは、エリアA(N,M)に含まれる画素9の数であり、Y <Y2>は、二乗平均データ算出用輝度画像の各画素9の輝度であり、Σは、エリアA(N,M)についての和を表している。
(ステップS12)
ステップS12では、ステップS11で算出されたエリア別特徴データDCHR_AREAからフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERが算出される。上述されるように、フィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERは、表示領域5に規定された各エリアの各頂点に対応して算出される。ある頂点に対応するフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERは、該頂点が属するエリアのエリア別特徴データDCHR_AREAから算出される。これは、ある頂点のフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERが、該頂点の近傍の領域に表示される画像の特徴量を示すデータであることを意味している。本実施形態では、エリア別特徴データDCHR_AREAがAPLデータ及び二乗平均データを含んでいる一方で、フィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERは、各頂点について算出されたAPLデータ及び分散データを含んでいる。
ここで、図11から理解されるように、頂点は、複数のエリアに属することがあり、属するエリアの数は、頂点の位置によって異なる。本実施形態では、表示領域5には、3種類の頂点が存在し、フィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERの算出方法は、頂点の種類に応じて異なっている。以下、各頂点についてのフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERの算出方法について説明する。
(1)表示領域5の4隅に位置する頂点
図11を参照して、表示領域5の4隅に位置する頂点VTX(0,0)、VTX(0,Mmax)、VTX(0,0)、VTX(Nmax,0)、VTX(Nmax,Mmax)は、単一のエリアに属している。ここで、Nmax、Mmaxは、それぞれ、頂点が位置する行、列を示すインデックスN、Mの最大値であり、頂点が7行7列に配置される本実施形態では、Nmax、Mmaxは、いずれも、6である。
表示領域5の4隅に位置する頂点については、該頂点が属する唯一のエリアのエリア別特徴データDCHR_AREAのAPLデータが、そのまま、該頂点に対応するフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERのAPLデータとして用いられる。一方、該頂点に対応するフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERの分散データは、該頂点が属する唯一のエリアの輝度の分散を示すデータとして算出され、エリア別特徴データDCHR_AREAのAPLデータと二乗平均データから算出される。即ち、フィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERのAPLデータ、及び、分散データは、下記式で表わされる:
APL_FILTER (0, 0) =APL(0,0) …(6a)
σ2_FILTER (0, 0) =σ(0,0) …(6b)
APL_FILTER (0, Mmax) =APL(0,Mmax−1) …(6c)
σ2_FILTER (0, Mmax) =σ(0,Mmax−1) …(6d)
APL_FILTER (Nmax, 0) =APL(Nmax−1,0) …(6e)
σ2_FILTER (Nmax, 0) =σ(Nmax−1,0) …(6f)
APL_FILTER (Nmax, Mmax) =APL(Nmax−1,Mmax−1) …(6g)
σ2_FILTER (Nmax, Mmax) =σ(Nmax−1,Mmax−1) …(6h)
ここで、APL_FILTER(i, j)、は、頂点VTX(i,j)に対応するAPLデータの値であり、σ2_FILTER(i, j)は、頂点VTX(i,j)に対応する分散データの値である。なお、上述の通り、APL(i,j)は、エリアA(i,j)のAPLであり、σ(i,j)は、エリアA(i,j)の画素9の輝度の分散であり、下記式(A)で求められる:
σ(i,j)= <Y>(i,j)−{APL(i,j)} ・・・(A)
(2)表示領域5の4辺に位置する頂点
表示領域5の4辺に位置する頂点(図11の例では、頂点VTX(0,1)〜VTX(0,Mmax−1)、VTX(Nmax,1)〜VTX(Nmax,Mmax−1)、VTX(1,0)〜VTX(Nmax−1,0)及びVTX(1,Mmax)〜VTX(Nmax−1,Mmax))は、隣接する2つのエリアに属している。表示領域5の4辺に位置する頂点については、それが属する2つのエリアのAPLデータの平均値が、フィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERのAPLデータとして用いられ、該頂点が属する2つのエリアのそれぞれについてAPLデータと二乗平均データから算出された分散の平均が、フィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERの分散データとして用いられる。即ち、該頂点のフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERのAPLデータ及び分散データは、下記式で表わされる:
APL_FILTER (0, M) ={APL(0,M−1)+APL(0,M)}/2 …(7a)
σ2_FILTER (0, M) ={σ(0,M−1)+σ(0,M)}/2 …(7b)
APL_FILTER (N, 0) ={APL(N−1,0)+APL(N,0)}/2 …(7c)
σ2_FILTER (N, 0) ={σ(N−1,0)+σ(N,0)}/2 …(7d)
APL_FILTER (Nmax, M) ={APL(Nmax,M−1)+APL(Nmax,M)}/2
…(7e)
σ2_FILTER (Nmax, M) ={σ(Nmax,M−1)+σ(Nmax,M)}/2
…(7f)
APL_FILTER (N, Mmax) ={APL(N−1,Mmax)+APL(N,Mmax)}/2
…(7g)
σ2_FILTER (N, Mmax) ={σ(N−1,Mmax)+σ(N,Mmax)}/2
…(7h)
ここで、Mは、1以上Mmax−1以下の整数であり、Nは、1以上Nmax−1以下の整数である。なお、σ(i,j)が、上記式(A)で与えられることに留意されたい。
(3)上記の頂点以外の頂点
表示領域5の4隅に位置せず、4辺にも位置していない頂点(中央部分の頂点)は、2行2列に配置された4つのエリアに属している。このような頂点については、それが属する4つのエリアのAPLデータの平均値が、フィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERのAPLデータとして用いられ、該頂点が属する4つのエリアのそれぞれについてAPLデータと二乗平均データから算出された分散の平均が、フィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERの分散データとして用いられる。即ち、このような頂点VTX(N,M)に対応するフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERのAPLデータ及び分散データは、下記式で表わされる:
APL_FILTER (N, M) ={APL(N−1,M−1)+APL(N−1,M)+
APL(N,M−1)+APL(N,M)}/4 …(8a)
σ2_FILTER (N, M) ={σ(N−1,M−1)+σ(N−1,M)+
σ(N,M−1)+σ(N,M)}/4 …(8b)
なお、σ(i,j)が、上記式(A)で与えられることに留意されたい。
(ステップS13)
ステップS13では、各画素9に対応する画素別特徴データDCHR_PIXELが、ステップS12で算出されたフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERから、該画素9の各エリアにおける位置に依存した直線補間によって算出される。本実施形態では、フィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERがAPLデータ及び分散データを含んでおり、これに合わせて、画素別特徴データDCHR_PIXELも、各画素9について算出されたAPLデータ及び分散データを含んでいる。
図19は、エリアA(N,M)に位置する画素9の画素別特徴データDCHR_PIXELの算出方法を示す概念図である。
図19において、sは、エリアA(N,M)内における画素9のX軸方向の位置を示しており、tは、エリアA(N,M)内における画素9のY軸方向の位置を示している。s、tは、下記式で表わされる:
s=x−(Xarea×M) …(9a)
t=y−(Yarea×N) …(9b)
ここで、xは、表示領域5における画素9のX軸方向の位置を、画素を単位として表わしたものであり、Xareaは、各エリアのX軸方向画素数である。また、yは、表示領域5における画素9のY軸方向の位置を、画素を単位として表わしたものであり、Yareaは、各エリアのY軸方向画素数である。LCDパネル2が、1920×1080画素の表示領域5を有し、且つ、6行6列のエリアに分割されている場合、X軸方向画素数Xareaは、320(=1920/6)であり、Y軸方向画素数Yareaは、180(=1080/6)である。
エリアA(N,M)に位置する特定の画素9の画素別特徴データDCHR_PIXELは、該エリアA(N,M)の4つの頂点に対応するフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERを特定の画素9の該エリアA(N,M)内での位置に応じて直線補間することによって算出される。より具体的には、エリアA(N,M)の画素9の画素別特徴データDCHR_PIXELは、下記式で算出される:
Figure 2015152644
ここで、APL_PIXEL (y, x)は、表示領域5におけるX軸方向の位置がxであり、Y軸方向の位置がyである画素9について算出されたAPLデータの値であり、σ_PIXEL (y, x)は、当該画素9について算出された分散データの値である。
上述されたステップS12、S13の処理は、全体としては、該画素9が属するエリアについて算出されたエリア別特徴データDCHR_AREA、及び、該エリアの周辺に位置するエリア(該エリアに隣接するエリア)について算出されたエリア別特徴データDCHR_AREAに対して該画素9のエリア内の位置に依存したフィルタリング処理を行い、これにより、該画素9の画素別特徴データDCHR_PIXELを算出することに相当する。
(ステップS14)
ステップS14では、各画素9の画素別特徴データDCHR_PIXELのAPLデータから、各画素9の入力画像データDINのガンマ補正に用いるべきガンマ値が算出される。ここで、本実施形態では、R副画素11R、G副画素11G、B副画素11Bについて異なるガンマ値が算出される。詳細には、表示領域5におけるX軸方向の位置がxであり、Y軸方向の位置がyである画素9のR副画素11Rの入力画像データDINについて行われるガンマ補正に用いるべきガンマ値は、下記式に従って算出される:
γ_PIXEL=γ_STD+APL_PIXEL(y,x)・η …(11a)
ここで、γ_PIXELは、該画素9のR副画素11Rの入力画像データDINについて行われるガンマ補正に用いるべきガンマ値であり、γ_STDは、基準となるガンマ値であり、また、ηは、所定の正の比例定数である。式(11a)では、APL_PIXEL(y,x)が増大するほどガンマ値γ_PIXELが増大されることに留意されたい。
同様に、表示領域5におけるX軸方向の位置がxであり、Y軸方向の位置がyである画素9のG副画素11G、B副画素11Bの入力画像データDINについて行われるガンマ補正に用いるべきガンマ値は、それぞれ、下記式に従って算出される:
γ_PIXEL=γ_STD+APL_PIXEL(y,x)・η …(11b)
γ_PIXEL=γ_STD+APL_PIXEL(y,x)・η …(11c)
ここで、γ_PIXEL、γ_PIXELは、該画素9のG副画素11G、B副画素11Bの入力画像データDINについて行われるガンマ補正に用いるべきガンマ値であり、γ_STD γ_STDは、基準となるガンマ値であり、また、η、ηは、所定の比例定数である。γ_STD、γ_STD γ_STDは、互いに同一でもよいし、異なっていても良い。また、η、η、ηは、互いに同一でもよいし、異なっていても良い。ガンマ値γ_PIXEL、γ_PIXEL、γ_PIXELは、各画素9について算出されることに留意されたい。
(ステップS15)
ステップS15では、算出されたガンマ値γ_PIXEL、γ_PIXEL、γ_PIXELに応じて、補正点データ組CP_L、CP_L、CP_Lが選択又は算出される。ここで、補正点データ組CP_L、CP_L、CP_Lは、それぞれ、最終的に近似演算補正回路22に供給される補正点データ組CP_sel、CP_sel、CP_selを算出するために用いられる元データである。補正点データ組CP_L、CP_L、CP_Lは、各画素9について選択される。
一実施形態では、補正点データ組CP_L、CP_L、CP_Lは、補正点データ算出回路29の補正点データ組格納レジスタ41に格納された複数の補正点データ組CP#1〜CP#mのうちから選択される。上述のとおり、補正点データ組CP#1〜CP#mは、異なるガンマ値γに対応しており、補正点データ組CP#1〜CP#mのそれぞれは、補正点データCP0〜CP5から構成されている。
あるガンマ値γに対応する補正点データ組CP#jの補正点データCP0〜CP5は、下記のように決定されている。
(1)γ<1の場合
Figure 2015152644
(2)γ≧1の場合
Figure 2015152644
ここで、DIN MAXは、入力画像データDIN 、DIN 、DIN の上限値であり、入力画像データDIN 、DIN 、DIN のビット数で決まる値である。同様に、DOUT MAXは、出力画像データDOUT 、DOUT 、DOUT の上限値であり、出力画像データDOUT 、DOUT 、DOUT のビット数で決まる値である。Kは、下記式:
K=(DIN MAX+1)/2, ・・・(13a)
で与えられる定数である。また、Gamma[x]は、ガンマ補正の厳密式を表す関数であり、下記式によって定義される:
Figure 2015152644
本実施形態では、補正点データ組CP#1〜CP#mは、補正点データ組CP#1〜CP#mから任意に選択された補正点データ組CP#jについて、jが大きいほど式(11)のγが大きくなるように決定されている。即ち、補正点データ組CP#jについて定められたガンマ値をγとすると、
γ<γ<・・・<γm−1<γ ・・・(14)
が成立する。
一実施形態では、補正点データ組CP_Lは、ガンマ値γ_PIXELに応じて補正点データ組CP#1〜CP#mのうちから選択される。ガンマ値γ_PIXELが大きいほど、よりjの値が大きいような補正点データ組CP#jが選択される。同様に、補正点データ組CP_L、CP_Lは、それぞれ、ガンマ値γ_PIXEL、γ_PIXELに応じて補正点データ組CP#1〜CP#mのうちから選択される。
図20は、このようにして補正点データ組CP_Lが決定された場合のAPL_PIXEL(y,x)、γ_PIXEL、及び、補正点データ組CP_Lの関係を説明するグラフである。APL_PIXEL(y,x)が大きいほど、ガンマ値γ_PIXELは大きく設定され、よりjの値が大きいような補正点データ組CP#jが選択される。
他の実施形態では、補正点データ組CP_L、CP_L、CP_Lは、次のように算出されてもよい。補正点データ算出回路29に、2P−(Q−1)組の補正点データ組CP#1〜CP#m(ここで、m=2P−(Q−1))が保存される。ここで、Pは、APL_PIXEL(y,x)を記述するために使用されるビットの数であり、Qは、Pよりも小さく2以上の所定の整数である。補正点データ算出回路29に格納される補正点データ組CP#1〜CP#mは、初期設定として、演算装置4からドライバIC3に供給されてもよい。
更に、ガンマ値γ_PIXEL(kは、”R”、”G”、”B”の任意)に応じて、補正点データ算出回路29に格納されている補正点データ組CP#1〜CP#mのうちの2つの補正点データ組:補正点データ組CP#q、CP#(q+1)が選択される。qは、1以上、m−1の整数である。ここで、
γ<γ_PIXEL<γq+1 ・・・(15)
となるように補正点データ組CP#q、CP#(q+1)が選択される。
補正点データ組CP_Lの補正点データCP0〜CP5は、それぞれ、選択した2つの補正点データ組CP#q、CP#(q+1)の補正点データCP0〜CP5の補間計算によって算出される。
より具体的には、補正点データ組CP_L(kは、”R”、”G”、”B”の任意)の補正点データCP0〜CP5は、選択した2つの補正点データ組CP#q、CP#(q+1)の補正点データCP0〜CP5から、下記式で算出される。
CPα_L=CPα(#q)+
{(CPα(#(q+1))−CPα(#q))/2}×APL_PIXEL[Q−1:0],
・・・(16)
α:0以上、5以下の整数
CPα_L:補正点データ組CP_Lの補正点データCPα
CPα(#q):選択された補正点データ組CP#qの補正点データCPα
CPα(#(q+1)):選択された補正点データ組CP#(q+1)の補正点データCPα
APL_PIXEL[Q−1:0]:APL_PIXEL(y,x)の下位Qビット
図21は、このようにして補正点データ組CP_Lが決定された時のAPL_PIXEL(y,x)、γ_PIXEL、及び、補正点データ組CP_Lの関係を説明するグラフである。APL_PIXEL(y,x)が大きいほど、ガンマ値γ_PIXELは大きく設定され、よりqの値が大きいような補正点データ組CP#q、CP#(q+1)が選択される。そして、補正点データ組CP_Lは、補正点データ組CP#q、CP#(q+1)が対応するガンマ値γ、γq+1の中間の値のガンマ値に対応するように決定されることになる。
図22は、補正点データ組CP#q、CP#(q+1)にそれぞれに対応するガンマカーブの形状と、補正点データ組CP_Lに対応するガンマカーブの形状を概念的に示すグラフである。補正点データ組CP_Lの補正点データCPαが、補正点データ組CP#q、CP#(q+1)それぞれの補正点データCPα(#q)、CPα(#q+1)の補間計算により算出される結果(αは、0以上5以下の整数)、補正点データ組CP_Lに対応するガンマカーブは、補正点データ組CP#q、CP#(q+1)にそれぞれに対応するガンマカーブの間にあるような形状になる。補正点データ組CP_Lの補正点データCP0〜CP5を、選択した2つの補正点データ組CP#q、CP#(q+1)の補正点データCP0〜CP5の補間計算によって算出することは、補正点データ算出回路29に保存される補正点データ組CP#1〜CP#mの数が少なくても、ガンマ補正に使用されるガンマ値を細かく調節することを可能にする点で有用である。
(ステップS16)
ステップS16では、ステップS15で選択/算出された補正点データ組CP_L(kは、“R”、“G”、“B”の任意)が、画素別特徴データDCHR_PIXELに含まれる分散データσ_PIXEL(y,x)に応じて修正され、これにより、近似演算補正回路22に供給される補正点データ組CP_selが算出される。補正点データ組CP_selは、各画素9について算出される。ここで、上述されているように、補正点データ組CP_Lは、特定のガンマカーブの形状を表すデータ組であるから、補正点データ組CP_Lを分散データσ_PIXEL(y,x)に応じて修正することは、技術的には、ガンマ補正に使用されるガンマカーブの形状を分散データσ_PIXEL(y,x)に応じて修正することと等価であることに留意されたい。
図23は、補正点データ組CP_Lを、分散データσ_PIXEL(y,x)に基づいて修正することの技術的意義を示す概念図である。分散データσ_PIXEL(y,x)の値が大きいことは、当該画素9の周囲の領域にAPL_PIXEL(y,x)から離れた輝度の画素9が多いことを意味しており、言い換えれば、画像のコントラストが大きいことを意味している。画像のコントラストが大きい場合には、コントラストを強調するように近似演算補正回路22における補正演算を行うことで、当該画像のコントラストを表現できるようになる。
補正点データ組CP_Lの補正点データCP1、CP4は、コントラストに及ぼす影響が大きいので、本実施形態では、補正点データ組CP_Lの補正点データCP1、CP4が分散データσ_PIXEL(y,x)の値に応じて制御される。補正点データ組CP_Lの補正点データCP1の修正は、分散データσ_PIXEL(y,x)の値が大きいほど、最終的に近似演算補正回路22に供給される補正点データ組CP_selの補正点データCP1が小さくなるように行われる。また、補正点データ組CP_Lの補正点データCP4の修正は、分散データσ_PIXEL(y,x)の値が大きいほど、最終的に近似演算補正回路22に供給される補正点データ組CP_selの補正点データCP4が大きくなるように行われる。このような修正により、画像のコントラストが大きい場合には、コントラストを強調するように近似演算補正回路22における補正演算が行われることになる。なお、本実施形態では、補正点データ組CP_Lの補正点データCP0、CP2、CP3、CP5については修正が行われない。即ち、補正点データ組CP_selの補正点データCP0、CP2、CP3、CP5は、補正点データ組CP_Lの補正点データCP0、CP2、CP3、CP5と同一の値である。
一実施形態では、補正点データ組CP_selの補正点データCP1、CP4は、次式で算出される:
CP1_sel=CP1_L−(DIN MAX−σ_PIXEL(y,x))・ξ
・・・(17a)
CP1_sel=CP1_L−(DIN MAX−σ_PIXEL(y,x))・ξ
・・・(17b)
CP1_sel=CP1_L−(DIN MAX−σ_PIXEL(y,x))・ξ
・・・(17c)
CP4_sel=CP4_L+(DIN MAX−σ_PIXEL(y,x))・ξ
・・・(18a)
CP4_sel=CP4_L+(DIN MAX−σ_PIXEL(y,x))・ξ
・・・(18b)
CP4_sel=CP4_L+(DIN MAX−σ_PIXEL(y,x))・ξ
・・・(18c)
ここで、DIN MAXは、上述された入力画像データDIN 、DIN 、DIN の上限値である。また、ξ、ξ、ξは、所定の比例定数である。ξ、ξ、ξは、同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。また、CP1_sel、CP4_selは、それぞれ、補正点データ組CP_selの補正点データCP1、CP4であり、CP1_L、CP4_Lは、それぞれ、補正点データ組CP_Lの補正点データCP1、CP4である。
(ステップS17)
ステップS17では、ステップS16において各画素9について算出された補正点データ組CP_sel、CP_sel、CP_selを用いて当該画素9に対応する入力画像データDIN 、DIN 、及びDIN に対して補正演算が行われ、出力画像データDOUT 、DOUT 、及びDOUT が生成される(ステップS17)。この補正演算は、近似演算補正回路22の近似演算ユニット22R、22G、22Bによって行われる。
ステップS17における補正演算では、下記式に従って入力画像データDIN から出力画像データDOUT が算出される:
(1)DIN <DIN Center、且つ、CP1>CP0の場合:
Figure 2015152644
補正点データCP1が補正点データCP0よりも大きいということは、ガンマ補正に使用されるガンマ値γが1より小さいことを意味していることに留意されたい。
(2)DIN <DIN Center、且つ、CP1≦CP0の場合:
Figure 2015152644
補正点データCP1が補正点データCP0以下であるということは、ガンマ補正に使用されるガンマ値γが1以上であることを意味していることに留意されたい。
(3)DIN >DIN Centerの場合:
Figure 2015152644
ここで、中間データ値DIN Centerとは、入力画像データDIN 、DIN 、DIN の上限値DIN MAXを用いて下記式:
IN Center=DIN MAX/2, ・・・(20)
で定義される値である。また、Kは、上述の式(13a)で与えられるパラメータである。更に、式(19a)〜(19c)に現れるDINS、PDINS、NDINSは、下記のように定義される値である。
(a)DINS
INSは、入力画像データDIN に依存して決まる値であり、下記式で与えられる:
Figure 2015152644
(b)PDINS
PDINSは、式(22b)で定義されるパラメータRを用いて、下記式(22a)で定義される:
Figure 2015152644
式(21a)、(21b)、(22b)から理解されるように、パラメータRは、DIN の1/2乗に比例する値であり、従って、PDINSは、入力画像データDIN の1/2乗に比例する項、及び1乗に比例する項を含む式で算出される値である。
(c)NDINS
NDINSは、下記式で与えられる:
Figure 2015152644
式(21a)、(21b)、(23)から理解されるように、NDINSは、入力画像データDIN の2乗に比例する項を含む式で算出される値である。
近似演算補正回路22において上記の一連の式によって算出された出力画像データDOUT 、DOUT 、及びDOUT が、減色処理回路23に送られる。減色処理回路23では、出力画像データDOUT 、DOUT 、及びDOUT に対して減色処理を行われ、減色画像データDOUT_Dが生成される。減色画像データDOUT_Dは、ラッチ回路24を介してデータ線駆動回路26に送られ、LCDパネル2のデータ線8は、減色画像データDOUT_Dに応じて駆動される。
以上に説明されているように、本実施形態では、原画像の対象画素の輝度の、周辺の画素9の輝度からの変化に応じて、該対象画素の輝度を特定のAPL算出用輝度代替値に設定する演算を含むAPL算出用フィルタリング処理が行われることで、ハロー効果の発生が抑制される。詳細には、APL算出用フィルタリング処理によって得られるAPL算出用輝度画像から各エリアに対応するエリア別特徴データのAPLデータが算出される。あるエリアに属するある画素9の画素別特徴データのAPLデータは、該エリアのエリア別特徴データのAPLデータ及び該エリアの隣接エリアに対応するエリア別特徴データのAPLデータと、該エリアにおける該画素9の位置に基づいて算出される。ここで、APL算出用フィルタリング処理によって得られるAPL算出用輝度画像では、輝度の変化が小さい領域の画素の輝度が、APL算出用輝度代替値に設定されており、この結果、輝度の変化が小さい領域をそれぞれに含む隣接する2つのエリアに対応するエリア別特徴データのAPLデータの値は近くなる。結果として、該2つのエリアの画素9の画素別特徴データのAPLデータの値も近くなる。このようにして決定された各画素9の画素別特徴データのAPLデータに基づいてガンマカーブの形状(本実施形態ではガンマ値)を決定することで、該2つのエリアの画素9について決定されるガンマカーブの形状が近くなり、ハロー現象を有効に抑制することができる。
加えて、本実施形態では、原画像の対象画素の輝度の、周辺の画素9の輝度からの変化に応じて、該対象画素の輝度を特定の二乗平均データ算出用輝度代替値に設定する演算を含む二乗平均データ算出用フィルタリング処理が行われることで、ハロー効果の発生が抑制される。詳細には、二乗平均データ算出用フィルタリング処理によって得られる二乗平均データ算出用輝度画像から各エリアに対応するエリア別特徴データの二乗平均データが算出される。あるエリアに属するある画素9の画素別特徴データの分散データは、該エリア及びその隣接エリアに対応するエリア別特徴データのAPLデータ及び二乗平均データと、該エリアにおける該画素9の位置に基づいて算出される。ここで、APL算出用フィルタリング処理によって得られる二乗平均データ算出用輝度画像では、輝度の変化が小さい領域の画素の輝度が、二乗平均データ算出用輝度代替値に設定されており、この結果、輝度の変化が小さい領域をそれぞれに含む隣接する2つのエリアに対応するエリア別特徴データから算出された画素別特徴データの分散データの値は近くなる。このようにして決定された各画素9の画素別特徴データの分散データに基づいてガンマカーブの形状(本実施形態ではガンマカーブの形状の修正の程度)を決定することで、該2つのエリアの画素9について決定されるガンマカーブの形状が近くなり、ハロー現象を有効に抑制することができる。
なお、上記の実施形態では、各画素9の画素別特徴データの分散データに基づいて各画素9に対応して決定されるガンマカーブの形状が修正されるが(即ち、補正点データ組CP_selの補正点データCP1、CP4が、補正点データ組CP_Lの補正点データCP1、CP4を各画素9の画素別特徴データの分散データに応じて修正することで決定されるが)、各画素9の画素別特徴データの分散データに基づくガンマカーブの形状は行われなくてもよい。即ち、ステップS16は行われず、ステップS15で決定された補正点データ組CP_Lが、そのまま、補正点データ組CP_selとして用いられてもよい。
この場合、二乗平均データ及び分散データに関連する演算は、行われなくてもよい。即ち、ステップS10における二乗平均データ算出用フィルタリング処理、ステップS11におけるエリア別特徴データDCHR_AREAの分散データの算出、ステップS12におけるフィルタ処理後特徴データDCHR_FILTERの分散データの算出、ステップS13における画素別特徴データDCHR_PIXELの分散データの算出は行われなくてもよい。このような構成でも、ハロー現象の発生を抑制しながら、個々のエリアに最適なガンマ値を選択し、最適なガンマ値による補正演算(ガンマ補正)を行うことができる。
また、上記の実施形態では、R副画素11R、G副画素11G、B副画素11Bについて、別々にガンマ値γ_PIXEL、γ_PIXEL、γ_PIXELが算出され、算出されたガンマ値γ_PIXEL、γ_PIXEL、γ_PIXELに応じて補正演算が行われるが、R副画素11R、G副画素11G、B副画素11Bに共通のガンマ値γ_PIXELが算出され、同一の補正演算が行われても良い。
この場合、ある画素9のAPLデータAPL_PIXEL(y,x)から、下記式:
γ_PIXEL=γ_STD+APL_PIXEL(y,x)・η …(11a’)
によってR副画素11R、G副画素11G、B副画素11Bに共通のガンマ値γ_PIXELが算出される。更に、ガンマ値γ_PIXELから、共通の補正点データ組CP_Lが算出される。補正点データ組CP_Lのガンマ値γ_PIXELからの算出は、上述された、補正点データ組CP_Lのガンマ値γ_PIXEL(kは、“R”、“G”、“B”の任意)からの算出と同様にして行われる。更に、補正点データ組CP_Lが当該画素9の分散データσ_PIXEL(y,x)に基づいて修正されて、共通の補正点データ組CP_selが算出される。補正点データ組CP_selの算出は、上述された、補正点データ組CP_Lを当該画素9の分散データσ_PIXEL(y,x)に基づいて修正することによる補正点データ組CP_selの算出と同様にして行われる。R副画素11R、G副画素11G、B副画素11Bのいずれに対応する入力画像データDINに対しても補正点データ組CP_selに基づく補正演算が行われて出力画像データDOUTが算出される。
また、上記では、LCDパネル2を備えた液晶表示装置1の実施形態が記載されているが、本発明は、他の表示パネルを備えたパネル表示装置(例えば、有機EL(electroluminescence)表示パネルを備えた表示装置)に適用され得ることに留意されたい。
1 :液晶表示装置
2 :LCDパネル
3 :ドライバIC
4 :演算装置
5 :表示領域
6 :ゲート線駆動回路
7 :ゲート線
8 :データ線
9 :画素
11 :副画素
11B :B副画素
11G :G副画素
11R :R副画素
12 :TFT
13 :画素電極
14 :対向電極
21 :インターフェース回路
22 :近似演算補正回路
22R、22G、22B:近似演算ユニット
23 :減色処理回路
24 :ラッチ回路
25 :階調電圧発生回路
26 :データ線駆動回路
27 :タイミング制御回路
28 :特徴データ算出回路
28a :エリア別特徴データ算出部
28b :画素別特徴データ算出部
29 :補正点データ算出回路
30 :変化率フィルタ
31 :APL算出回路
32 :変化率フィルタ
33 :二乗平均データ算出回路
34 :特徴データ計算結果格納メモリ
35 :エリア別特徴データ格納メモリ
36 :フィルタ処理後特徴データ算出回路
37 :フィルタ処理後特徴データ格納メモリ
38 :画素別特徴データ算出回路
39 :補正点データ加減算回路
41 :補正点データ組格納レジスタ
42 :選択回路
43 :補正点データ加減算回路
101 :バックグラウンド
102 :ウインドウ

Claims (16)

  1. 表示領域を有する表示パネルと、
    入力画像データに応答して前記表示領域の各画素を駆動するドライバ
    とを具備し、
    前記表示領域には、複数のエリアが規定され、
    前記ドライバは、
    (1)前記入力画像データに対してAPL算出用フィルタリング処理を行ってAPL算出用輝度画像に対応するAPL算出用画像データを生成し、
    (2)前記APL算出用画像データから、前記APL算出用輝度画像における前記複数のエリアのそれぞれのAPL(average picture level)を示す第1APLデータを含むエリア別特徴データを前記複数のエリアのそれぞれについて算出し、
    (3)前記各画素が配置されたエリア及びそれに隣接するエリアに対応する前記エリア別特徴データの前記第1APLデータと前記各画素の位置とに依存する第2APLデータを前記各画素について算出し、前記第2APLデータを含む画素別特徴データを前記各画素について生成し、
    (4)前記各画素に対応する前記画素別特徴データの前記第2APLデータに応じた補正演算を行うことで前記各画素に対応する出力画像データを生成し、
    (5)前記各画素を、前記各画素に対応する前記出力画像データに応答して駆動する
    ように構成され、
    前記表示領域の画素のうちの対象画素についてのAPL算出用フィルタリング処理は、前記入力画像データの輝度画像における前記対象画素の輝度の前記対象画素の周辺の画素の輝度からの変化に応じて、前記対象画素の輝度を特定のAPL算出用輝度代替値に設定する演算を含む
    表示装置。
  2. 請求項1に記載の表示装置であって、
    前記APL算出用フィルタリング処理では、前記対象画素の輝度の前記対象画素の周辺の画素の輝度からの変化に対応する変化係数を算出し、前記APL算出用輝度画像における前記対象画素の輝度が、前記APL算出用輝度代替値と、前記入力画像データの輝度画像における前記対象画素の輝度との第1重み付け平均として算出され、
    前記第1重み付け平均の算出において前記APL算出用輝度代替値に与えられる第1重み及び前記入力画像データの輝度画像における前記対象画素の輝度に与えられる第2重みとが、前記変化係数に依存する
    表示装置。
  3. 請求項1に記載の表示装置であって、
    前記ドライバは、前記入力画像データに対して二乗平均データ算出用フィルタリング処理を行って二乗平均データ算出用輝度画像に対応する二乗平均データ算出用画像データを生成するように構成され、
    前記エリア別特徴データは、前記二乗平均データ算出用輝度画像における前記複数のエリアのそれぞれの輝度の二乗平均を示す二乗平均データを含み、
    前記画素別特徴データは、前記各画素が配置されたエリア及びそれに隣接するエリアに対応する前記エリア別特徴データの前記二乗平均データと前記各画素の位置とに依存する第1分散データを含み、
    前記ドライバは、前記各画素に対応する前記画素別特徴データの前記第2APLデータに基づいて前記各画素についてガンマカーブのガンマ値を決定し、前記各画素に対応する前記画素別特徴データの前記第1分散データに基づいて前記各画素について決定された前記ガンマカーブの形状を修正し、形状が修正された前記ガンマカーブに従って前記補正演算を行うことで前記各画素に対応する出力画像データを生成し、
    前記対象画素についての二乗平均データ算出用フィルタリング処理は、前記入力画像データの輝度画像における前記対象画素の輝度の前記対象画素の周辺の画素の輝度からの変化に応じて、前記対象画素の輝度を特定の二乗平均データ算出用輝度代替値に設定する演算を含む
    表示装置。
  4. 請求項2に記載の表示装置であって、
    前記ドライバは、前記入力画像データに対して二乗平均データ算出用フィルタリング処理を行って二乗平均データ算出用輝度画像に対応する二乗平均データ算出用画像データを生成するように構成され、
    前記エリア別特徴データは、前記二乗平均データ算出用輝度画像における前記複数のエリアのそれぞれの輝度の二乗平均を示す二乗平均データを含み、
    前記画素別特徴データは、前記各画素が配置されたエリア及びそれに隣接するエリアに対応する前記エリア別特徴データの前記二乗平均データと前記各画素の位置とに依存する第1分散データを含み、
    前記ドライバは、前記各画素に対応する前記画素別特徴データの前記第2APLデータに基づいて、前記各画素についてガンマカーブのガンマ値を決定し、前記各画素に対応する前記画素別特徴データの前記第1分散データに基づいて前記各画素について決定された前記ガンマカーブの形状を修正し、形状が修正された前記ガンマカーブに従って前記補正演算を行うことで前記各画素に対応する出力画像データを生成し、
    前記対象画素についての前記二乗平均データ算出用フィルタリング処理は、前記入力画像データの輝度画像における前記対象画素の輝度の前記対象画素の周辺の画素の輝度からの変化に応じて、前記対象画素の輝度を特定の二乗平均データ算出用輝度代替値に設定する演算を含む
    表示装置。
  5. 請求項4に記載の表示装置であって、
    前記二乗平均データ算出用フィルタリング処理では、前記二乗平均データ算出用輝度画像における前記対象画素の輝度が、前記二乗平均データ算出用輝度代替値と、前記入力画像データの輝度画像における前記対象画素の輝度との第2重み付け平均として算出され、
    前記第2重み付け平均の算出において前記二乗平均データ算出用輝度代替値に与えられる第1重み及び前記入力画像データの輝度画像における前記対象画素の輝度に与えられる第2重みとが、前記変化係数に依存する
    表示装置。
  6. 請求項4又は5に記載の表示装置であって、
    前記複数のエリアのそれぞれは、矩形であり、
    前記ドライバは、前記複数のエリアの各頂点について、前記各頂点が属するエリアの前記エリア別特徴データの前記第1APLデータに基づいて第3APLデータを算出すると共に前記各頂点が属するエリアの前記エリア別特徴データの前記二乗平均データに基づいて第2分散データを算出し、前記第3APLデータと前記第2分散データを含むフィルタ処理後特徴データを生成し、
    前記各画素に対応する前記画素別特徴データの前記第2APLデータを、前記各画素の位置と、前記各画素が配置されたエリアに属する頂点に対応する前記フィルタ処理後特徴データの前記第3APLデータとに基づいて算出し、
    前記各画素に対応する前記画素別特徴データの前記第1分散データを、前記各画素の前記各画素が配置されたエリアにおける位置と、前記各画素が配置されたエリアに属する頂点に対応する前記フィルタ処理後特徴データの前記第2分散データとに基づいて算出する
    表示装置。
  7. 請求項6に記載の表示装置であって、
    前記ドライバは、前記各画素が配置されたエリアに属する頂点に対応する前記フィルタ処理後特徴データの前記第3APLデータに対し、前記各画素の前記各画素が配置されたエリアにおける位置に基づいた直線補間を行うことにより、前記各画素に対応する前記画素別特徴データの前記第2APLデータを算出し、
    前記各画素が配置されたエリアに属する頂点に対応する前記フィルタ処理後特徴データの前記第2分散データに対し、前記各画素の前記各画素が配置されたエリアにおける位置に基づいた直線補間を行うことにより、前記各画素に対応する前記画素別特徴データの前記第1分散データを算出する
    表示装置。
  8. 表示パネルの表示領域の各画素を入力画像データに応答して駆動する表示パネルドライバであって、
    前記入力画像データに対してAPL算出用フィルタリング処理を行ってAPL算出用輝度画像に対応するAPL算出用画像データを生成し、前記APL算出用輝度画像における、前記表示領域に規定された複数のエリアのそれぞれのAPL(average picture level)を示す第1APLデータを含むエリア別特徴データを前記APL算出用画像データから前記複数のエリアのそれぞれについて算出するエリア別特徴データ算出部と、
    前記各画素が配置されたエリア及びそれに隣接するエリアに対応する前記エリア別特徴データの前記第1APLデータと前記各画素の位置とに依存する第2APLデータを前記各画素について算出し、前記第2APLデータを含む画素別特徴データを前記各画素について生成する画素別データ算出部と、
    前記各画素に対応する前記画素別特徴データの前記第2APLデータに応じた補正演算を行うことで前記各画素に対応する出力画像データを生成する補正回路部と、
    前記各画素を、前記各画素に対応する前記出力画像データに応答して駆動する駆動回路部とを具備し、
    前記表示領域の画素のうちの対象画素についてのAPL算出用フィルタリング処理は、前記入力画像データの輝度画像における前記対象画素の輝度の前記対象画素の周辺の画素の輝度からの変化に応じて、前記対象画素の輝度を特定のAPL算出用輝度代替値に設定する演算を含む
    表示パネルドライバ。
  9. 請求項8に記載の表示パネルドライバであって、
    前記APL算出用フィルタリング処理では、前記対象画素の輝度の前記対象画素の周辺の画素の輝度からの変化に対応する変化係数を算出し、前記APL算出用輝度画像における前記対象画素の輝度が、前記APL算出用輝度代替値と、前記入力画像データの輝度画像における前記対象画素の輝度との第1重み付け平均として算出され、
    前記第1重み付け平均の算出において前記APL算出用輝度代替値に与えられる第1重み及び前記入力画像データの輝度画像における前記対象画素の輝度に与えられる第2重みとが、前記変化係数に依存する
    表示パネルドライバ。
  10. 請求項8に記載の表示パネルドライバであって、
    前記エリア別特徴データ算出部は、前記入力画像データに対して二乗平均データ算出用フィルタリング処理を行って二乗平均データ算出用輝度画像に対応する二乗平均データ算出用画像データを生成し、
    前記エリア別特徴データは、前記二乗平均データ算出用輝度画像における前記複数のエリアのそれぞれの輝度の二乗平均を示す二乗平均データを含み、
    前記画素別特徴データは前記各画素が配置されたエリア及びそれに隣接するエリアに対応する前記エリア別特徴データの前記二乗平均データと前記各画素とに依存する第1分散データを含み、
    前記補正回路部は、前記各画素に対応する前記画素別特徴データの前記第2APLデータに基づいて前記各画素についてガンマカーブのガンマ値を決定し、前記各画素に対応する前記画素別特徴データの前記第1分散データに基づいて前記各画素について決定された前記ガンマカーブの形状を修正し、形状が修正された前記ガンマカーブに従って前記補正演算を行うことで前記各画素に対応する出力画像データを生成し、
    前記対象画素についての二乗平均データ算出用フィルタリング処理は、前記入力画像データの輝度画像における前記対象画素の輝度の前記対象画素の周辺の画素の輝度からの変化に応じて、前記対象画素の輝度を特定の二乗平均データ算出用輝度代替値に設定する演算を含む
    表示パネルドライバ。
  11. 請求項9に記載の表示パネルドライバであって、
    前記エリア別特徴データ算出部は、前記入力画像データに対して二乗平均データ算出用フィルタリング処理を行って二乗平均データ算出用輝度画像に対応する二乗平均データ算出用画像データを生成し、
    前記エリア別特徴データは、前記二乗平均データ算出用輝度画像における前記複数のエリアのそれぞれの輝度の二乗平均を示す二乗平均データを含み、
    前記画素別特徴データは前記各画素が配置されたエリア及びそれに隣接するエリアに対応する前記エリア別特徴データの前記二乗平均データと前記各画素の位置とに依存する第1分散データを含み、
    前記補正回路部は、前記各画素に対応する前記画素別特徴データの前記第2APLデータに基づいて前記各画素についてガンマカーブのガンマ値を決定し、前記各画素に対応する前記画素別特徴データの前記第1分散データに基づいて前記各画素について決定された前記ガンマカーブの形状を修正し、形状が修正された前記ガンマカーブに従って前記補正演算を行うことで前記各画素に対応する出力画像データを生成し、
    前記対象画素についての二乗平均データ算出用フィルタリング処理は、前記入力画像データの輝度画像における前記対象画素の輝度の前記対象画素の周辺の画素の輝度からの変化に応じて、前記対象画素の輝度を特定の二乗平均データ算出用輝度代替値に設定する演算を含む
    表示パネルドライバ。
  12. 請求項11に記載の表示パネルドライバであって、
    前記二乗平均データ算出用フィルタリング処理では、前記二乗平均データ算出用輝度画像における前記対象画素の輝度が、前記二乗平均データ算出用輝度代替値と、前記入力画像データの輝度画像における前記対象画素の輝度との第2重み付け平均として算出され、
    前記第2重み付け平均の算出において前記二乗平均データ算出用輝度代替値に与えられる第1重み及び前記入力画像データの輝度画像における前記対象画素の輝度に与えられる第2重みとが、前記変化係数に依存する
    表示パネルドライバ。
  13. 請求項11又は12に記載の表示パネルドライバであって、
    前記複数のエリアのそれぞれは、矩形であり、
    前記画素別データ算出部は、前記複数のエリアの各頂点について、前記各頂点が属するエリアの前記エリア別特徴データの前記第1APLデータに基づいて第3APLデータを算出すると共に前記各頂点が属するエリアの前記エリア別特徴データの前記二乗平均データに基づいて第2分散データを算出し、前記第3APLデータと前記第2分散データを含むフィルタ処理後特徴データを生成し、前記各画素に対応する前記画素別特徴データの前記第2APLデータを、前記各画素の位置と、前記各画素が配置されたエリアに属する頂点に対応する前記フィルタ処理後特徴データの前記第3APLデータとに基づいて算出し、且つ、前記各画素に対応する前記画素別特徴データの前記第1分散データを、前記各画素の前記各画素が配置されたエリアにおける位置と、前記各画素が配置されたエリアに属する頂点に対応する前記フィルタ処理後特徴データの前記第2分散データとに基づいて算出する
    表示パネルドライバ。
  14. 請求項13に記載の表示パネルドライバであって、
    前記画素別データ算出部は、前記各画素が配置されたエリアに属する頂点に対応する前記フィルタ処理後特徴データの前記第3APLデータに対し、前記各画素の前記各画素が配置されたエリアにおける位置に基づいた直線補間を行うことにより、前記各画素に対応する前記画素別特徴データの前記第2APLデータを算出し、前記各画素が配置されたエリアに属する頂点に対応する前記フィルタ処理後特徴データの前記第2分散データに対し、前記各画素の前記各画素が配置されたエリアにおける位置に基づいた直線補間を行うことにより、前記各画素に対応する前記画素別特徴データの前記第1分散データを算出する
    表示パネルドライバ。
  15. 表示パネルの表示領域の各画素を入力画像データに応答して駆動する表示パネルの駆動方法であって、
    前記入力画像データに対してAPL算出用フィルタリング処理を行ってAPL算出用輝度画像に対応するAPL算出用画像データを生成するステップと、
    前記APL算出用輝度画像における、前記表示領域に規定された複数のエリアのそれぞれのAPL(average picture level)を示す第1APLデータを含むエリア別特徴データを前記APL算出用画像データから前記複数のエリアのそれぞれについて算出するステップと、
    前記各画素が配置されたエリア及びそれに隣接するエリアに対応する前記エリア別特徴データの前記第1APLデータと前記各画素の位置とに依存する第2APLデータを前記各画素について算出し、前記第2APLデータを含む画素別特徴データを前記各画素について生成するステップと、
    前記各画素に対応する前記画素別特徴データの前記第2APLデータに応じた補正演算を行うことで前記各画素に対応する出力画像データを生成するステップと、
    前記各画素を、前記各画素に対応する前記出力画像データに応答して駆動するステップ
    とを具備し、
    前記表示領域の画素のうちの対象画素についてのAPL算出用フィルタリング処理は、前記入力画像データの輝度画像における前記対象画素の輝度の前記対象画素の周辺の画素の輝度からの変化に応じて、前記対象画素の輝度を特定のAPL算出用輝度代替値に設定する演算を含む
    表示パネルの駆動方法。
  16. 請求項15に記載の駆動方法であって、
    更に、
    前記入力画像データに対して二乗平均データ算出用フィルタリング処理を行って二乗平均データ算出用輝度画像に対応する二乗平均データ算出用画像データを生成するステップ
    を具備し、
    前記エリア別特徴データは、前記二乗平均データ算出用輝度画像における前記複数のエリアのそれぞれの輝度の二乗平均を示す二乗平均データを含み、
    前記画素別特徴データは、前記画素別特徴データは、前記各画素が配置されたエリア及びそれに隣接するエリアに対応する前記エリア別特徴データの前記二乗平均データと前記各画素の位置とに依存する分散データを含み、
    前記出力画像データを生成するステップは、前記各画素に対応する前記画素別特徴データの前記第2APLデータに基づいて、前記各画素についてガンマカーブのガンマ値を決定し、前記各画素に対応する前記画素別特徴データの前記分散データに基づいて前記各画素について決定された前記ガンマカーブの形状を修正するステップを含み
    前記対象画素についての二乗平均データ算出用フィルタリング処理は、前記入力画像データの輝度画像における前記対象画素の輝度の前記対象画素の周辺の画素の輝度からの変化に応じて、前記対象画素の輝度を特定の二乗平均データ算出用輝度代替値に設定する演算を含む
    表示パネルの駆動方法。
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