JP2016111389A

JP2016111389A - 表示装置、表示システム、表示方法、およびコンピュータプログラム

Info

Publication number: JP2016111389A
Application number: JP2014244003A
Authority: JP
Inventors: 展久東川; Norihisa Higashikawa
Original assignee: NEC Display Solutions Ltd
Current assignee: Sharp NEC Display Solutions Ltd
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2016-06-20

Abstract

【課題】デジタル映像信号の最高階調が色深度に応じた最高階調よりも小さい場合でも、映像を色深度に応じた最高階調まで表示させる。【解決手段】表示装置１は、映像出力装置３により出力されたデジタル映像信号が入力される信号入力部１２と、所定階調のテスト画像信号を生成する生成部１１と、信号入力部１２に入力されたデジタル映像信号の画像または生成部１１が生成したテスト画像信号の画像を表示する表示部２０と、表示部２０に表示された画像の輝度を測定する測定部２から輝度値が入力され、測定部２が測定した、デジタル映像信号の画像の輝度値とテスト画像信号の画像の輝度値とに基づいて、デジタル映像信号の階調を変換する階調変換部１３と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、表示装置、表示システム、表示方法、およびコンピュータプログラムに関する。

映像信号の階調を補正する表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、近年、１０ビット／ピクセル以上の色深度を有した映像を表示可能な表示装置が用いられている。

特開２００５−１３１２６４号公報

映像出力装置が出力するデジタル映像信号に含まれる色深度情報が１０ビット／ピクセル（０階調から１０２３階調までの１０２４階調）を示す情報であるにもかかわらず、映像出力装置が出力するデジタル映像信号の最高階調が１０２３階調ではなく１０２０階調である場合がある。これは、映像出力装置のハードウェアの設計仕様やハードウェアの制限等により、１０ビットを０〜１０２３のレンジではなく０〜１０２０のレンジとして解釈する場合があるためである。表示可能な最高階調が１０２３階調である表示装置に、色深度が１０ビット／ピクセルフォーマットであるデジタル映像信号が入力されたとき、映像出力装置が実際に出力可能なデジタル映像信号の最高階調が１０２０階調である場合、これらの装置の組み合わせでは、表示装置は１０２０階調までしか表示できず、表示装置本来の最高階調である１０２３階調まで表現できないという問題がある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、デジタル映像信号の最高階調が色深度に応じた最高階調よりも小さい場合でも、映像を色深度に応じた最高階調まで表示させることができる表示装置、表示システム、表示方法、およびコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の一態様である表示装置は、映像出力装置により出力されたデジタル映像信号が入力される信号入力部と、所定階調のテスト画像信号を生成する生成部と、前記信号入力部に入力された前記デジタル映像信号の画像または前記生成部が生成した前記テスト画像信号の画像を表示する表示部と、前記表示部に表示された画像の輝度を測定する測定部から輝度値が入力され、前記測定部が測定した、前記デジタル映像信号の画像の輝度値と前記テスト画像信号の画像の輝度値とに基づいて、前記デジタル映像信号の階調を変換する階調変換部と、を備える。

また、上記の課題を解決するため、本発明の一態様である表示システムは、映像出力装置により出力されたデジタル映像信号が入力される信号入力部と、所定階調のテスト画像信号を生成する生成部と、前記信号入力部に入力された前記デジタル映像信号の画像または前記生成部が生成した前記テスト画像信号の画像を表示する表示部と、前記表示部に表示された画像の輝度を測定する測定部と、前記測定部が測定した、前記デジタル映像信号の画像の輝度値と前記テスト画像信号の画像の輝度値とに基づいて、前記デジタル映像信号の階調を変換する階調変換部と、を備える。

また、上記の課題を解決するため、本発明の一態様である表示方法は、映像出力装置により出力されたデジタル映像信号を入力する信号入力ステップと、所定階調のテスト画像信号を生成する生成ステップと、信号入力ステップにおいて入力された前記デジタル映像信号の画像または前記生成ステップにおいて生成した前記テスト画像信号の画像を表示部に表示させる表示ステップと、前記表示ステップにおいて表示された画像の輝度を測定部により測定させる測定ステップと、前記測定ステップにおいて測定した、前記デジタル映像信号の画像の輝度値と前記テスト画像信号の画像の輝度値とに基づいて、前記デジタル映像信号の階調を変換する階調変換ステップと、を有する。

また、上記の課題を解決するため、本発明の一態様であるコンピュータプログラムは、コンピュータに、映像出力装置により出力されたデジタル映像信号を入力する信号入力ステップと、所定階調のテスト画像信号を生成する生成ステップと、信号入力ステップにおいて入力された前記デジタル映像信号の画像または前記生成ステップにおいて生成した前記テスト画像信号の画像を表示部に表示させる表示ステップと、前記表示ステップにおいて表示された画像の輝度を測定部により測定させる測定ステップと、前記測定ステップにおいて測定した、前記デジタル映像信号の画像の輝度値と前記テスト画像信号の画像の輝度値とに基づいて、前記デジタル映像信号の階調を変換する階調変換ステップと、を実行させる。

本発明によれば、デジタル映像信号の最高階調が色深度に応じた最高階調よりも小さい場合でも、映像を色深度に応じた最高階調まで表示させることができる。

本発明の一実施形態である表示システムの概略の構成を示すブロック図である。測定部が表示部に設置（セット）され、表示部に表示された画像の輝度を測定する様子を模式的に表した図である。表示装置の処理手順の例を示すフローチャートである。本実施形態である表示装置の機能構成を示すブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態である表示システムの概略の構成を示すブロック図である。図１に示すように、表示システム５は、表示装置１と、測定部２と、映像出力装置３とを含む。

映像出力装置３は、例えば、オペレータが操作することにより、デジタル映像信号を出力する装置（映像ソース）である。例えば、デジタル映像信号には、フォーマット情報が含まれている。このフォーマット情報には、例えば、色深度を示す色深度情報が含まれる。映像出力装置３と表示装置１とは、例えば、ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ規格の映像インターフェースにより接続される。

表示装置１には、映像出力装置３により出力されるデジタル映像信号が入力される。表示装置１は、入力されたデジタル映像信号に含まれるフォーマット情報に応じた画像を表示する。図１に示すように、表示装置１は、映像処理部１０と、表示部２０と、制御部３０とを備える。

映像処理部１０は、入力されたデジタル映像信号からフォーマット情報を抽出して色深度を判定したり、映像データを補正したり、各種変換（解像度変換、フレームレート変換等）したりする処理部である。図１に示すように、映像処理部１０は、例えば、生成部１１と、信号入力部１２と、階調変換部１３と、ガンマ補正部１４とを備える。

信号入力部１２には、映像出力装置３により出力されたデジタル映像信号が入力される。信号入力部１２は、入力されたデジタル映像信号を階調変換部１３に供給する。また、信号入力部１２は、入力されたデジタル映像信号から色深度情報を抽出し、この色深度情報を生成部１１に供給する。

生成部１１は、信号入力部１２からデジタル映像信号の色深度情報を受信し、受信した色深度情報が示す色深度に基づいて所定階調のテスト画像信号を生成する。具体的に、例えば、生成部１１は、受信した色深度情報に応じた最高階調（例えば、１０２３階調）のテスト画像信号（第１のテスト画像信号）および最高階調より所定階調数分少ない階調（例えば、１０２０階調）のテスト画像信号（第２のテスト画像信号）を生成する。生成部１１は、制御部３０による制御に基づいて、生成したテスト画像信号を表示部２０に表示させる。

階調変換部１３は、信号入力部１２が供給するデジタル映像信号を受信し、受信したデジタル映像信号の画像の測定部２による測定結果である輝度値と、生成部１１が生成したテスト画像信号の画像の測定部２による測定結果である輝度値との比較結果に基づいて、映像データの階調を変換する。階調変換部１３の詳細については、後述する。

ガンマ補正部１４は、入力階調に対して、表示部２０の最終的な表示階調が理想的な状態となる補正階調をテーブル参照によって得る。ガンマ補正部１４は、例えば、ルックアップテーブルにより実現される。
なお、映像処理部１０は、受信したデジタル映像信号の映像データの補正や各種変換を行わずに、映像データをそのまま表示部２０に供給する機能も備える。

表示部２０は、信号入力部１２に入力され、階調変換部１３およびガンマ補正部１４を経由したデジタル映像信号の画像、または生成部１１が生成したテスト画像信号の画像を制御部３０の制御に基づいて表示する。

制御部３０は、映像処理部１０を制御し、ガンマ補正部１４からのデジタル映像信号、または生成部１１からのテスト画像信号のいずれかを表示部２０に供給させる。
また、制御部３０は、色深度情報が１０ビット／ピクセルである場合に、デジタル映像信号の最高階調を１０２０階調とするか１０２３階調とするかの切り替え制御を行う。

測定部２は、表示部２０に表示された画像の輝度を測定し、測定により得た輝度値を階調変換部１３に供給する。例えば、測定部２は、光学センサにより実現される。光学センサは、表示画像から輝度値を測定できるものであれば、その方式は問わない。

制御部３０による映像処理部１０の制御に基づいて、表示部２０が、信号入力部１２に入力されたデジタル映像信号の第１の画像または生成部１１が生成した第１のテスト画像信号の第２の画像もしくは第２のテスト画像信号の第３の画像を表示すると、階調変換部１３は、次の処理を行う。階調変換部１３は、測定部２が測定した、第１の画像の第１の輝度値と第２の画像の第２の輝度値との比較結果、および第１の輝度値と測定部２が測定した第３の画像の第３の輝度値との比較結果に基づいて、デジタル映像信号の階調を変換する。言い換えると、階調変換部１３は、第１の画像の測定部２による測定結果である第１の輝度値と、第２の画像の測定部２による測定結果である第２の輝度値との比較結果、および第１の輝度値と、第３の画像の測定部２による測定結果である第３の輝度値との比較結果に基づいて、デジタル映像信号の最高階調を判別する。そして、階調変換部１３は、デジタル映像信号の最高階調と色深度情報に応じた最高階調とが異なる場合に、デジタル映像信号の最高階調を色深度情報に応じた最高階調に一致させるよう、デジタル映像信号の階調を変換する。

例えば、階調変換部１３は、第１の輝度値と第３の輝度値との差分である第２の差分が、第１の輝度値と第２の輝度値との差分である第１の差分より小さい場合、第２のテスト画像信号の階調に基づき、デジタル映像信号の階調を変換する。具体的に、階調変換部１３は、第２の差分が第１の差分より小さい場合、色深度情報に応じた最高階調（例えば、１０２３階調）よりも所定階調数分（例えば、３階調）小さい階調（例えば、１０２０階調）に一致するように、デジタル映像信号の階調を変換する。

階調変換部１３は、色深度情報が１０ビット／ピクセルであり、デジタル映像信号の最高階調を１０２０階調にする場合、下記の式（１）により、ガンマ補正部１４への入力階調Ｇを算出する（１２ビットの多階調変換）。但し、Ｉは、デジタル映像信号の階調である。

［式１］
Ｇ＝（Ｉ／１０２０）×４０９６・・・（１）

（１）式によれば、１０２０階調のデジタル映像信号が入力された場合、ガンマ補正部１４への入力階調Ｇが４０９６階調となり、ガンマ補正のピーク階調まで使用することができる。また、１０２１階調以上の入力階調は１０２０階調にクリップされる。

また、階調変換部１３は、色深度情報が１０ビット／ピクセルであり、デジタル映像信号の最高階調を１０２３階調にする場合、下記の式（２）により、ガンマ補正部１４への入力階調Ｇを算出する（１２ビットの多階調変換）。但し、Ｉは、デジタル映像信号の階調である。

［式２］
Ｇ＝（Ｉ／１０２３）×４０９６・・・（２）

すなわち、式（１）および式（２）によれば、デジタル映像信号の色深度情報が１０ビット／ピクセルであり、且つ切り換え設定が１０２０階調である場合、階調変換部１３は、０〜１０２０レベルの入力階調を０〜１０２３レベルの階調レンジに拡張したうえで、ガンマ補正部１４への入力階調とする。
このように、デジタル映像信号の階調のレンジをガンマ補正部１４の前段で調整することにより、ガンマ補正の階調をフルに使用することができ、最高階調が１０２３階調である表示部２０に対して、映像出力装置３の最高階調が１０２０階調の場合でも、表示部２０の最高階調を表示させることができる。

図２は、測定部２が表示部２０に設置（セット）され、表示部２０に表示された画像の輝度を測定する様子を模式的に表した図である。図２に示すように、例えば、表示部２０の表示面１０１の中央付近（中央を含む。）に、画像１０２（例えば、映像出力装置３からの最高階調画像、または、生成部１１が生成したテスト画像）の輝度を測定する測定部２が設けられると、測定部２は、画像１０２の輝度を測定する。図２に示すように、画像１０２は測定部２に対する領域が単色となる画像である。例えば、画像１０２は、図２に示すように矩形画像であってもよいし、表示面１０１全体を単色とした画像であってもよい。
なお、測定部２は、画面１０１の中央付近ではなく、画面の隅に設けられてもよい。この場合、画像１０２は、画像の隅に設けられた測定部２に対応する領域が単色となる画像となる。

図３は、表示装置１の処理手順の例を示すフローチャートである。測定部２が表示部２０にセットされた状態で、本フローチャートの処理が開始される。
ステップＳ１において、映像処理部１０は、例えば、オペレータの操作にしたがって映像出力装置３が出力したデジタル映像信号を入力し、制御部３０の制御に基づいてデジタル映像信号を表示部２０に表示させる。ただし、ここで表示されるデジタル映像信号の入力画像は、最高階調の単色画像である。

次に、ステップＳ２において、制御部３０は、表示部２０に表示された入力画像の輝度を測定部２に測定させ、その測定により得た第１の輝度値を記憶部に記憶させる。

次に、ステップＳ３において、生成部１１は、信号入力部１２がデジタル映像信号から抽出した色深度情報に応じた最高階調（例えば、１０２３階調）の単色のテスト画像Ａを生成する。次に、制御部３０は、そのテスト画像Ａを表示部２０に表示させる。

次に、ステップＳ４において、制御部３０は、表示部２０に表示されたテスト画像Ａの輝度を測定部２に測定させ、その測定により得た第２の輝度値を記憶部に記憶させる。

次に、ステップＳ５において、生成部１１は、色深度情報に応じた最高階調よりも所定階調数分小さい階調（例えば、１０２０階調）の単色のテスト画像Ｂを生成する。次に、制御部３０は、そのテスト画像Ｂを表示部２０に表示させる。

次に、ステップＳ６において、制御部３０は、表示部２０に表示されたテスト画像Ｂの輝度を測定部２に測定させ、その測定により得た第３の輝度値を記憶部に記憶させる。

次に、ステップＳ７において、制御部３０は、入力画像の測定部２による測定結果である第１の輝度値と、テスト画像Ａの測定部２による測定結果である第２の輝度値との比較を行う。例えば、制御部は、第１の輝度値と第２の輝度値との差分（第１の差分）を算出する。次に、制御部３０は、入力画像の測定部２による測定結果である第１の輝度値と、テスト画像Ｂの測定部２による測定結果である第３の輝度値との比較を行う。例えば、制御部は、第１の輝度値と第３の輝度値との差分（第２の差分）を算出する。次に、制御部３０は、第１の差分が第２の差分よりも小さいと判定した場合はステップＳ８の処理に進め、第２の差分が第１の差分よりも小さいと判定した場合はステップＳ９の処理に進める。

ステップＳ８において、階調変換部１３は、デジタル映像信号の最高階調を色深度情報に応じた最高階調（例えば、１０２３階調）に一致させるよう、デジタル映像信号の階調を変換し、本フローチャートの処理を終了させる。

ステップＳ９において、階調変換部１３は、デジタル映像信号の最高階調を色深度情報に応じた最高階調よりも所定階調数分小さい階調（例えば、１０２０階調）に一致させるよう、デジタル映像信号の階調を変換し、本フローチャートの処理を終了させる。

図４は、本実施形態である表示装置の機能構成を示すブロック図である。図４に示すように、表示装置１は、映像出力装置３により出力されたデジタル映像信号が入力される信号入力部１２と、所定階調のテスト画像信号を生成する生成部１１と、信号入力部１２に入力されたデジタル映像信号の画像または生成部１１が生成したテスト画像信号の画像を表示する表示部２０と、表示部２０に表示された画像の輝度を測定する測定部２から輝度値が入力され、測定部２が測定した、デジタル映像信号の画像の輝度値とテスト画像信号の画像の輝度値とに基づいて、デジタル映像信号の階調を変換する階調変換部１３と、を備える。

この構成により、デジタル映像信号の最高階調が色深度に応じた最高階調よりも小さい場合でも、映像を色深度に応じた最高階調まで表示させることができる。

なお、本実施形態である表示装置１において、信号入力部１２は、デジタル映像信号から色深度情報を取得し、生成部１１は、色深度情報に応じた最高階調の第１のテスト画像信号および最高階調より所定階調数分少ない階調の第２のテスト画像信号を生成し、表示部２０は、信号入力部１２に入力されたデジタル映像信号の第１の画像または生成部１１が生成した第１のテスト画像信号の第２の画像もしくは第２のテスト画像信号の第３の画像を表示してもよい。また、表示装置１において、階調変換部１３は、測定部２が測定した、第１の画像の第１の輝度値と第２の画像の第２の輝度値との比較結果、および第１の輝度値と測定部２が測定した第３の画像の第３の輝度値との比較結果に基づいて、デジタル映像信号の階調を変換してもよい。
すなわち、例えば、生成部１１が生成する１０２０階調および１０２３階調の単色テストパターンと、映像出力装置３が出力する最高階調画像の単色パターンとを比較することにより、映像出力装置３が出力するデジタル映像信号の最高階調が１０２０階調であるか１０２３階調であるかを判定し、この判定結果に応じて、階調変換部１３の設定を切り換える。

表示装置１において、階調変換部１３は、第１の輝度値と第３の輝度値との差分である第２の差分が、第１の輝度値と第２の輝度値との差分である第１の差分より小さい場合、第２のテスト画像信号の階調に基づき、デジタル映像信号の階調を変換してもよい。
また、階調変換部１３は、第２の差分が第１の差分より小さい場合、色深度情報に応じた最高階調よりも所定階調数分小さい階調に一致するようにデジタル映像信号の階調を変換してもよい。

この構成により、例えば、表示可能な最高階調が１０２３階調である表示装置１に、色深度が１０ビット／ピクセルフォーマットであるデジタル映像信号が入力されたとき、映像出力装置３が実際に出力可能な映像信号の最高階調が例えば１０２０階調であった場合でも、表示装置１の本来の最高階調である１０２３階調まで表示させることができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はその実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１…表示装置、２…測定部、３…映像出力装置、５…表示システム、１０…映像処理部、１１…生成部、１２…信号入力部、１３…階調変換部、１４…ガンマ補正部、２０…表示部、３０…制御部

Claims

映像出力装置により出力されたデジタル映像信号が入力される信号入力部と、
所定階調のテスト画像信号を生成する生成部と、
前記信号入力部に入力された前記デジタル映像信号の画像または前記生成部が生成した前記テスト画像信号の画像を表示する表示部と、
前記表示部に表示された画像の輝度を測定する測定部から輝度値が入力され、前記測定部が測定した、前記デジタル映像信号の画像の輝度値と前記テスト画像信号の画像の輝度値とに基づいて、前記デジタル映像信号の階調を変換する階調変換部と、
を備える表示装置。
前記信号入力部は、前記デジタル映像信号から色深度情報を取得し、
前記生成部は、前記色深度情報に応じた最高階調の第１のテスト画像信号および前記最高階調より所定階調数分少ない階調の第２のテスト画像信号を生成し、
前記表示部は、前記信号入力部に入力された前記デジタル映像信号の第１の画像または前記生成部が生成した前記第１のテスト画像信号の第２の画像もしくは前記第２のテスト画像信号の第３の画像を表示し、
前記階調変換部は、前記測定部が測定した、前記第１の画像の第１の輝度値と前記第２の画像の第２の輝度値との比較結果、および前記第１の輝度値と前記測定部が測定した前記第３の画像の第３の輝度値との比較結果に基づいて、前記デジタル映像信号の階調を変換する、
請求項１に記載の表示装置。
前記階調変換部は、前記第１の輝度値と前記第３の輝度値との差分である第２の差分が、前記第１の輝度値と前記第２の輝度値との差分である第１の差分より小さい場合、前記第２のテスト画像信号の階調に基づき、前記デジタル映像信号の階調を変換する、
請求項２に記載の表示装置。
前記階調変換部は、前記第２の差分が前記第１の差分より小さい場合、前記色深度情報に応じた最高階調よりも前記所定階調数分小さい階調に一致するように前記デジタル映像信号の階調を変換する、
請求項３に記載の表示装置。
映像出力装置により出力されたデジタル映像信号が入力される信号入力部と、
所定階調のテスト画像信号を生成する生成部と、
前記信号入力部に入力された前記デジタル映像信号の画像または前記生成部が生成した前記テスト画像信号の画像を表示する表示部と、
前記表示部に表示された画像の輝度を測定する測定部と、
前記測定部が測定した、前記デジタル映像信号の画像の輝度値と前記テスト画像信号の画像の輝度値とに基づいて、前記デジタル映像信号の階調を変換する階調変換部と、
を備える表示システム。
映像出力装置により出力されたデジタル映像信号を入力する信号入力ステップと、
所定階調のテスト画像信号を生成する生成ステップと、
信号入力ステップにおいて入力された前記デジタル映像信号の画像または前記生成ステップにおいて生成した前記テスト画像信号の画像を表示部に表示させる表示ステップと、
前記表示ステップにおいて表示された画像の輝度を測定部により測定させる測定ステップと、
前記測定ステップにおいて測定した、前記デジタル映像信号の画像の輝度値と前記テスト画像信号の画像の輝度値とに基づいて、前記デジタル映像信号の階調を変換する階調変換ステップと、
を有する表示方法。
コンピュータに、
映像出力装置により出力されたデジタル映像信号を入力する信号入力ステップと、
所定階調のテスト画像信号を生成する生成ステップと、
信号入力ステップにおいて入力された前記デジタル映像信号の画像または前記生成ステップにおいて生成した前記テスト画像信号の画像を表示部に表示させる表示ステップと、
前記表示ステップにおいて表示された画像の輝度を測定部により測定させる測定ステップと、
前記測定ステップにおいて測定した、前記デジタル映像信号の画像の輝度値と前記テスト画像信号の画像の輝度値とに基づいて、前記デジタル映像信号の階調を変換する階調変換ステップと、
を実行させるためのコンピュータプログラム。