JP2017175422A - 画像表示装置およびテレビジョン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＨＤＲコンテンツのようなコンテンツ自身に輝度情報をもったコンテンツに対して、ＯＳＤとしてグラフィックを重畳した際においても重畳されたグラフィックの品位を低減することなく、表示を可能とした液晶表示装置およびテレビジョン装置を提供する。【解決手段】ＯＳＤ生成部３によって生成されたＯＳＤ画像はコンテンツ画像に重畳され、画質補正部５においてダイナミック・レンジ変換処理、フレームレート変換部６において動き補償処理を施した画像信号を内挿するＦＲＣ処理が施されるが、ＦＲＣ処理では、ＯＳＤ画像の領域における動き補償処理を中止することにより、ＯＳＤ画像の領域に内挿される画像の破たんを防止し、さらに、ガンマ処理部１０によって、ダイナミック・レンジ処理で行われたＯＳＤ画像に対するゲイン調整を打ち消す処理を行っている。【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置およびテレビジョン装置に関し、詳しくは、良好なＯＳＤ表示が可能な液晶表示装置およびテレビジョン装置に関する。

近年、映像コンテンツの品位向上の技術として、コントラストを向上させるために、コンテンツ自身に輝度情報を格納するという手法が提案されている。コンテンツの制作側から提供された、高ダイナミック・レンジ（ＨＤＲ：High Dynamic Range）の画像を、コンテンツのピーク輝度、色域などのメタデータとともに受け取り、メタデータを活用することによって、ＨＤＲ対応の画像表示装置で、コンテンツに対するダイナミック・レンジ変換などの処理を行なえば、効果的なＨＤＲ画像表示を実現することができる。これにより、コンテンツ自身のコントラストは向上するが、ＯＳＤ（On Screen Display）などのグラフィック表示に関しては、この影響により表示品位が悪化するという課題があった。

なお、ＯＳＤの表示品位を向上させるために、例えば、特許文献１には、バックライトの明るさ変動と相殺するようＯＳＤ色を変えることが開示されている。また、特許文献２には、ＯＳＤ表示領域に対応するバックライトのＬＥＤを予め設定されたＯＳＤ表示輝度で点灯させ，他の領域に対応するバックライトのＬＥＤを映像明暗設定手段によって設定された明暗調節輝度で点灯させることが開示されている。

特開２００８−１１６５５５号公報 特開２０１１-１８６２３７号公報

しかしながら、コンテンツの輝度情報に応じてＯＳＤ画像を含む表示画像全体の輝度調整を行うパネルでは、特許文献１，２に開示された技術では、ＯＳＤの表示品位を保つことはできなかった。なお、ＯＳＤのためのグラフィック作成時に映像コンテンツの輝度、コントラスト情報を考慮してグラフィックを作成すればこのような課題は発生しないが、すべてのシステム構成でこれを実現することは不可能であり、そのため、グラフィックの表示品位は改善されない。

本発明は、これらの実情に鑑みてなされたものであり、ＨＤＲコンテンツのようなコンテンツ自身に輝度情報をもったコンテンツに対して、ＯＳＤとしてグラフィックを重畳した際においても重畳されたグラフィックの品位を低減することなく、表示を可能とした液晶表示装置およびテレビジョン装置を提供することをその目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、入力画像にＯＳＤ画像を挿入するＯＳＤ画像挿入部と、該ＯＳＤ画像挿入部から出力されるＯＳＤ画像が挿入された画像信号に対して画質補正を行う画質補正部と、該画質補正部で画質補正された画像信号に対して、動き補償処理を施した画像信号を内挿するフレームレート変換部と、該フレームレート変換部から出力される画像信号に対してガンマ処理を行うガンマ処理部と、該ガンマ処理部で処理された画像信号を表示する表示パネルを備えた画像表示装置であって、前記フレームレート変換部は、前記ＯＳＤ画像の領域情報に基づいて、前記ＯＳＤ画像の領域における前記内挿画像信号生成の前記動き補償処理を中止し、前記ガンマ処理部は、前記ＯＳＤ画像の領域情報に基づいて、前記ＯＳＤ画像の領域と該ＯＳＤ画像の領域以外の領域とで、異なった入出力特性に基づくガンマ処理を行うことを特徴とするものである。

第２の技術手段は、前記フレームレート変換部は、前記画質補正部で画質補正された画像信号に対して動きベクトルを算出する動きベクトル算出部と、該動きベクトル算出部からの動きベクトルに基づいて前記内挿画像信号を生成する内挿画像生成部を有し、前記ＯＳＤ画像の領域情報に基づいて、前記ＯＳＤ画像の領域における動きベクトルの値を零に設定することを特徴とするものである。

第３の技術手段は、第１または第２の技術手段において、前記ガンマ処理部は、前記ＯＳＤ画像の領域に対して、前記画質補正部で行った画質補正によるゲイン調整を打ち消すようにガンマ処理を行うことを特徴とするものである。

第４の技術手段は、第１から第３のいずれか１の技術手段において、前記ＯＳＤ画像の領域情報は、画素単位の情報であることを特徴とするものである。

第５の技術手段は、第１から第３のいずれか１の技術手段において前記ＯＳＤ画像の領域情報は、表示パネルの座標情報であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。

第６の技術手段は、第１から第５のいずれか１の技術手段の画像表示装置を備えたテレビジョン装置である。

ＨＤＲコンテンツのようなコンテンツ自身に輝度情報をもったコンテンツに対して、ＯＳＤとしてグラフィックを重畳した際においても重畳されたグラフィックの品位を低減することなく表示が可能となる。

本発明の実施形態に係る画像表示装置のブロック図を示す図である。 画像表示装置におけるコンテンツ画像とＯＳＤ画像の例を示す図である。 図１の画質補正部における入力画像信号に対するＨＤＲ処理のためのゲイン特性を示す図である。 図１のガンマ処理部において用いられる入出力信号のガンマ特性を示す図である。 図１のガンマ処理部における処理フローを示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の液晶表示装置およびテレビジョン装置に係る好適な実施形態について説明する。以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態に係る画像表示装置のブロック図を示す図である。画像表示装置２０は、ＨＤＲコンテンツ１が入力される入力部、画像処理部２、ＯＳＤ生成部３、ＯＳＤ重畳部４、画質補正部５、フレームレート変換部６、ガンマ処理部１１を有している。フレームレート変換部６は、後述するように、動きベクトル算出部７と内挿画像生成部８を備えている。

画像処理部２は、外部から入力されたＨＤＲコンテンツ１を復調、デコードし、画像信号として表示パネルに出力するための信号処理を行う回路であり、ＯＳＤ生成部３は、図示しないリモコンからのユーザ操作によって、メニュー画面の表示やチャンネルの切り替え、音量の変更や画質モードの選択などが行われた際に、操作内容に応じたＯＳＤ画像を生成する回路である。

画像処理部２からの画像信号とＯＳＤ生成部３からのＯＳＤ画像とはＯＳＤ重畳部４で重畳される。図２は、画像表示装置におけるＯＳＤ画像の例を示す図であり、表示パネル１００は、例えば液晶パネルからなり、コンテンツ画像１０１に対してＯＳＤ画像１０２が所定の領域に重畳されて表示される。ＯＳＤ画像１０２が重畳された画像信号は、画質補正部５に送られる。画質補正部５は、画像信号に対して、コントラスト調整や、エンハンス（輪郭強調）処理などを行う回路であり、輝度情報をもったコンテンツに対しては、コンテンツのメタデータから得られた輝度情報に基づいて、画像信号の輝度を上昇させるゲイン調整、すなわちダイナミック・レンジ変換処理が行われる。

図３は、画質補正部５における入力画像信号に対するＨＤＲ処理のためのゲイン特性を示す図であり、γ１はＨＤＲ処理を行わない場合のゲイン特性を、また、γ_HDRはＨＤＲ処理を行う際のゲイン特性の一例を示している。γ_HDRで示す特性は、画像信号の低輝度部分の輝度を高輝度に変換し、メタデータに記述された輝度情報に基づくダイナミック・レンジ変換処理のためのものである。また、画像表示装置２０は、画像信号の輝度上昇とともに、図示しないバックライト光源の輝度を上昇させ、表示パネル１００全体のダイナミック・レンジを高めている。

画質補正部５におけるダイナミック・レンジ変換処理は、コンテンツ画像１０１のみならずＯＳＤ画像１０２に対しても行われる。このため、ＯＳＤ画像１０２自体のコントラストや色が本来の値から画質補正部５によって変更される。この影響は、後述するガンマ処理部１１によって修正される。

次に、画質補正部５でダイナミック・レンジ変換処理が行われた画像信号に対して、画像表示装置２０は、フレームレート変換部６で、入力画像信号のフレーム間あるいはフィールド間に、動き補償処理を施した画像信号を内挿することにより、入力画像信号のフレーム数あるいはフィールド数を変換するＦＲＣ（Frame Rate Converter）処理を行う。これは、液晶表示装置のようなホールド型表示方式における動きぼけを改善するために、フレーム間に画像を内挿することにより、フレームレート（フレーム数）を変換するものである。

フレームレートを変換する方法としては、単純に同一フレームの２回繰り返し読み出しや、フレーム間の直線内挿（線形補間）によるフレーム内挿などの各種の手法が知られている。しかしながら、線形補間によるフレーム内挿処理の場合、フレームレート変換に伴う動きの不自然さ（ジャーキネス、ジャダー）が発生するため、画質的には不十分なものとなる。そこで、本実施形態では、ジャーキネスの影響等をなくして動画質を改善するために、動きベクトルを用いた動き補償型のフレーム内挿処理を行っている。

フレームレート変換部６は、入力画像信号から動きベクトル情報を検出する動きベクトル算出部７と、動きベクトル算出部７により得られた動きベクトル情報により内挿フレームを生成する内挿画像生成部８とを有している。動きベクトル算出部７は、例えば、ブロックマッチング法や勾配法などを用いて動きベクトル情報を求めてもよいし、入力画像信号に何らかの形で動きベクトル情報が含まれている場合は、これを利用してもよい。例えば、ＭＰＥＧ方式を用いて圧縮符号化された画像データには、符号化時に算出された動画像の動きベクトル情報が含まれており、この動きベクトル情報を取得し利用してもよい。

例えば、勾配法においては、連続した２つのフレーム間で各画素または小さなブロック毎に動きベクトルを算出し、それにより２つのフレーム間の内挿フレームの各画素または各小ブロックを内挿している。このように、原画像のフレーム間の動きベクトルを算出し、その動きベクトルに応じて生成した内挿画像を原画像にはめ込んでいる。しかしながら、このような動き補償型のＦＲＣ処理において、ＯＳＤ表示がある場合は、ＯＳＤ画像の部分で内挿画像の破綻が発生しやすくなる。これは、ＯＳＤ画像は通常静止画として生成されるため、ＯＳＤ画像内の連続するフレーム間では各画素やブロックの動きベクトルは零であるにもかかわらず。コンテンツ画像１０１に影響されて動きベクトルを算出してしまうため、動きベクトルの検出に支障をきたし生成された内挿画像に破綻をきたすことになる。

このため、本実施形態では、動きベクトル算出部７では、ＯＳＤ生成部３によって生成されたＯＳＤ画像１０２の領域情報であるＯＳＤ領域情報９を取得し、ＯＳＤ画像１０２の領域における動きベクトルを零としている。これにより、ＯＳＤ画像１０２部分に内挿される画像は、結果として動きのない前後のフレーム画像と同じ画像が生成され、この画像を内挿するようにしている。これにより、動き補償処理を施したＯＳＤ画像を内挿した際の、ＯＳＤ画像１０２の破綻を防止している。

ＯＳＤ画像１０２の領域情報であるＯＳＤ領域情報９については、図２の（Ｘ１，Ｙ１
）と（Ｘ２，Ｙ２）で示す、表示パネル１００の座標情報であってもよいし、画素単位の情報であってもよい。また、ＯＳＤ画像１０２の表示領域は矩形状である必要はなく、それ以外の形状であってもよい。そして、動きベクトル算出部７では、ＯＳＤ領域情報９で定まる領域の画素あるいはブロックの動きベクトルを零として算出する。

内挿画像生成部８によって、元の映像信号に対してＦＲＣ処理がなされ、フレームレートが例えば２倍になった画像信号は、ガンマ処理部１１に送られ、所定のガンマ処理が行われる。図４は、ガンマ処理部１１において用いられる入出力信号のガンマ特性を示す図であり、図５は、ガンマ処理部１１における処理フローを示す図である。図４において、γ_PANELは、表示パネルに対する信号と画面の明るさを調整するための、コンテンツ画像１０１に適用される特性カーブであり、また、γ_OSDは、ＯＳＤ画像の領域に適用される特性カーブである。

ガンマ処理部１１では、コンテンツ画像１０１の領域に対しては、輝度信号にγ_PANELで表されるガンマ処理を施して、表示パネルの入力特性に合わせたパネル駆動信号へ変換する。また、ＯＳＤ画像１０２に対しては、輝度信号にγ_OSDで表されるガンマ処理を施す。ここで、γ_OSDの特性カーブは、画質補正部５でＯＳＤ画像の領域に対して行ったゲイン調整を打ち消すような特性を有しており、γ_PANELに対して、所定のゲインを乗算した特性となっている。

ガンマ処理部１１は、動きベクトル算出部７と同様に、ＯＳＤ領域情報９を取得するとともに、ＨＤＲコンテンツ１からゲイン情報１０を取得する。そして、図５で示すように、画像信号の個々の画素について、ＯＳＤ領域情報９で指定された領域内の画素かどうかを判別し（ステップＳ１）、ＯＳＤ画像１０２に該当しない画素に対しては、γ_PANELの特性カーブに基づくガンマ処理を行う。具体的には、図５のステップＳ２に示す式に基づいて、ＲＧＢの個々の画素の輝度値をγ_PANELの特性カーブに基づいて変更する。また、ＯＳＤ画像１０２に該当する画素に対しては、γ_OSDの特性カーブに基づくガンマ処理を行う。具体的には、ステップＳ３に示す式に基づいて、ＲＧＢの個々の画素の輝度値をγ_OSDの特性カーブに基づいて変更する。図５のステップＳ３で示した式におけるＧａｉｎは、ゲイン情報１０から得ている。なお、各特性カーブに基づく画素値の演算は、ルックアップテーブルを用いて行うことができる。

以上のように、本実施形態では、ＯＳＤ生成部３によって生成されたＯＳＤ画像１０２はコンテンツ画像１０１に重畳され、ダイナミック・レンジ変換処理、ＦＲＣ処理が施されるが、ＦＲＣ処理では、ＯＳＤ画像における動きベクトルを零とすることにより、ＯＳＤ画像の領域に内挿される画像の破たんを防止し、さらに、ガンマ処理部１１によって、ダイナミック・レンジ処理で行われたＯＳＤ画像に対するゲイン調整を打ち消す処理を行っているため、破綻のないＯＳＤ画像１０２の表示と、高ダイナミック・レンジのコンテンツ画像１０１を得ることができる。

なお、動きベクトルが零の個所をＯＳＤ画像であるとみなして、その部分のゲインを自動的に補正する方法も考えられるが、この場合は、定点カメラの映像などにおいては、背景は動きベクトルが零となるため、その部分の色がおかしくなるという弊害が発生する。また、エッジと色の均一度等からＯＳＤ画像の領域を推定し、その部分を補正する方法も考えられるが、十分な精度が得られないため、ＯＳＤ画像の特徴と同じようなコンテンツ画像領域についてもＯＳＤ画像として検知する可能性がある。この場合も、その部分の色がおかしくなる。

（実施形態２）
実施形態１では、ＯＳＤ画像１０２の領域については、動きベクトル算出部７において動きベクトルを零とし、ＯＳＤ画像１０２の領域には、動きベクトルに依存しない内挿画像を挿入したが、ＯＳＤ画像の領域については内挿画像を生成せず、単純にＯＳＤ画像の領域については同一フレームの２回繰り返し読み出しを行ってもよい。本実施形態では、実施形態１と同様の効果が得られる。

（実施形態３）
更に、実施形態１では、ＯＳＤ画像１０２の領域については、動きベクトル算出部７において動きベクトルを零としたが、ＯＳＤ画像１０２の領域については、動きベクトルの検出範囲から外して、内挿画像を生成するようにしてもよい。実施形態１から３のいずれの場合においても、ＯＳＤ画像１０２の領域では、動き補償処理が中止された内挿画像信号の生成が行われる。

（実施形態４）
実施形態１から３では、ＨＤＲコンテンツ画像とＯＳＤ画像が重畳された画像に対する処理について説明したが、例えば、コンテンツ画像にＯＳＤを重畳する際に、ＯＳＡ画像の領域部分に予めゲインをかけておくことで、ダイナミック・レンジ処理の影響を回避するようにしてもよい。また、ＰｉｎＰ（ピクチャ・イン・ピクチャ）、２画面表示、ブラウザ表示などのダイナミック・レンジが異なる複数のコンテンツが同時に表示さる状態では、個々のコンテンツ画像の領域とダイナミック・レンジ調整のためのゲイン情報を取得できれば、例えば、ＨＤＲコンテンツとＳＤＲ（Standard Dynamic Range）コンテンツとが重畳する画像においても、ＨＤＲコンテンツのコントラスト感を保ちつつ、ＳＤＲコンテンツの品位も損なわない表示が可能となる。

１…ＨＤＲコンテンツ、２…画像処理部、３…ＯＳＤ生成部、４…ＯＳＤ重畳部、５…画質補正部、６…フレームレート変換部、７…動きベクトル算出部、８…内挿画像生成部、９…ＯＳＤ領域情報、１０…ゲイン情報、１１…ガンマ処理部、２０…画像表示装置、１００…表示パネル、１０１…コンテンツ画像、１０２…ＯＳＤ画像。

Claims (6)

1. 入力画像にＯＳＤ画像を挿入するＯＳＤ画像挿入部と、
   該ＯＳＤ画像挿入部から出力されるＯＳＤ画像が挿入された画像信号に対して画質補正を行う画質補正部と、
   該画質補正部で画質補正された画像信号に対して、動き補償処理を施した画像信号を内挿するフレームレート変換部と、
   該フレームレート変換部から出力される画像信号に対してガンマ処理を行うガンマ処理部と、
   該ガンマ処理部で処理された画像信号を表示する表示パネルを備えた画像表示装置であって、
   前記フレームレート変換部は、前記ＯＳＤ画像の領域情報に基づいて、前記ＯＳＤ画像の領域における前記内挿画像信号生成の前記動き補償処理を中止し、
   前記ガンマ処理部は、前記ＯＳＤ画像の領域情報に基づいて、前記ＯＳＤ画像の領域と該ＯＳＤ画像の領域以外の領域とで、異なった入出力特性に基づくガンマ処理を行うことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記フレームレート変換部は、前記画質補正部で画質補正された画像信号に対して動きベクトルを算出する動きベクトル算出部と、
   該動きベクトル算出部からの動きベクトルに基づいて前記内挿画像信号を生成する内挿画像生成部を有し、
   前記ＯＳＤ画像の領域情報に基づいて、前記ＯＳＤ画像の領域における動きベクトルの値を零に設定することを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
3. 前記ガンマ処理部は、前記ＯＳＤ画像の領域に対して、前記画質補正部で行った画質補正によるゲイン調整を打ち消すようにガンマ処理を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
4. 前記ＯＳＤ画像の領域情報は、画素単位の情報であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の画像表示装置。
5. 前記ＯＳＤ画像の領域情報は、表示パネルの座標情報であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の画像表示装置。
6. 請求項１から５のいずれか１に記載の画像表示装置を備えたテレビジョン装置。
   

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