JP2022109140A - 画像処理装置、画像表示システム、画像処理方法、プログラム、記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】少ないビット数で表示を行う表示装置で、ビット数のより多いＨＤＲ画像を表示する場合に、フリッカーと疑似輪郭の発生を抑制できる画像処理装置を提供する。【解決手段】Ａビット（Ａは正の整数）の画像からＣビット（Ｃは正の整数）を切り捨てる処理を行い、切り捨て処理されたＢ＝（Ａ－Ｃ）ビットの画像をＭフレーム／秒（Ｍは正の実数）のフレームレートで表示手段に表示させるための画像処理装置であって、Ａビットの画像における（Ａ－Ｃ）ビットでの１ステップの中間値をとる画素値を、（Ａ－Ｃ）ビットでの中間値を切り捨てた値と切り上げた値を中間値の１ステップ内での比率に応じて、Ｎフレーム（Ｎは正の整数）にわたって各フレームで選択的に出力することにより表現し、Ａビットの画像をＮフレームを最小単位とするディザパターンで疑似的に表現する時間ディザ部を備え、時間ディザ部は、Ｍ／Ｎが２５以上となるように、Ｎの値を設定する。【選択図】 図２

Description

本発明は、画像データに対してディザ処理を行う技術に関するものである。

従来、テレビ、ディスプレイ、スマートフォンなどの映像表示機器では、輝度のダイナミックレンジとしてＳｔａｎｄａｒｄ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ（以後、ＳＤＲと表記）が使われてきた。しかし、近年、より輝度のダイナミックレンジの広いＨｉｇｈ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ（以後、ＨＤＲと表記）に対応した表示が可能なものが増えてきている。

ＲＥＣＯＭＭＥＮＤＡＴＩＯＮ ＩＴＵ－Ｒ ＢＴ．７０９（以後ＩＴＵ－ＢＴ．７０９と表記）規格で定められたＳＤＲ処理は、８ビットでの量子化レベルの処理を前提としている。一方、ＳＭＰＴＥ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ２０８４（以後ＳＭＰＴＥ ＳＴ ２０８４と表記）の規格で定められたＨＤＲ処理は、最低でも１０ビット以上の多ビット処理を前提としている。

この多ビット処理を前提とした画像表示システムでは、画像処理装置は１０ビット以上の多ビット処理機能を有しているが、表示装置の入力部は１０ビット未満である場合がある。この場合、表示装置への画像出力時に、画像のビット削減を行う必要があるが、画像のビット削減により、画像の階調が粗くなり、疑似輪郭が生じる場合がある。この課題に対して、疑似輪郭を解消する方法として、ディザ処理法が知られている。

特許文献１には、複数のディザマトリクスを用いた時間方向へのディザ処理（以後、時間ディザ処理と表記）及び空間方向へのディザ処理（以後、空間ディザ処理と表記）を行い、疑似的な階調を表現することで、疑似輪郭を抑制する技術が開示されている。

また、特許文献２には、乱数を用いた時間方向へのディザ処理や空間方向へのディザ処理により疑似輪郭を抑制する技術が開示されている。

特開２０２０－５２０９７号公報 特開平１０－２６１０８０号公報

しかしながら、時間ディザ処理は、高速に画像の輝度を変化させるため、この輝度の変化が画面のちらつき（フリッカー）として見える場合がある。特に、ＨＤＲ画像に対して時間ディザ処理を行う場合、ＳＤＲ画像よりもフリッカーが目立ちやすくなる。更に、時間ディザ処理を行う場合、必要なフレーム数が多く、フレームレートに対するディザの周波数(以後、ディザ周波数)が低くなるほど、画像表示においてフリッカーが目立ちやすくなる。

特許文献１における時間ディザ処理及び空間ディザ処理では、ディザマトリクスの面積を広げることと必要フレーム数を多くすることがトレードオフとなっているため、条件によってはディザ周波数を高めることが困難な場合がある。

また、特許文献２における時間ディザ処理では、乱数生成部を用い、時間ディザ処理での乱数加算を実施しているため、ディザ周波数を一意に定めることが困難である。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、少ないビット数で表示を行う表示装置で、ビット数のより多いＨＤＲ画像を表示する場合に、フリッカーと疑似輪郭の発生を抑制できる画像処理装置を提供することである。

本発明に係わる画像処理装置は、Ａビット（Ａは正の整数）の画像からＣビット（Ｃは正の整数）を切り捨てる処理を行い、切り捨て処理されたＢ＝（Ａ－Ｃ）ビットの画像をＭフレーム／秒（Ｍは正の実数）のフレームレートで表示手段に表示させるための画像処理装置であって、前記Ａビットの画像における前記（Ａ－Ｃ）ビットでの１ステップの中間値をとる画素値を、前記（Ａ－Ｃ）ビットでの前記中間値を切り捨てた値と切り上げた値を前記中間値の前記１ステップ内での比率に応じて、Ｎフレーム（Ｎは正の整数）にわたって各フレームで選択的に出力することにより表現し、前記Ａビットの画像を前記Ｎフレームを最小単位とするディザパターンで疑似的に表現する時間ディザ手段を備え、前記時間ディザ手段は、Ｍ／Ｎが２５以上となるように、前記Ｎの値を設定することを特徴とする。

本発明によれば、少ないビット数で表示を行う表示装置で、ビット数のより多いＨＤＲ画像を表示する場合に、フリッカーと疑似輪郭の発生を抑制することが可能となる。

第１の実施形態に係る画像表示システムの構成例を示すブロック図。 第１の実施形態における時間ディザ処理の一例を示す模式図。 第１の実施形態における時間ディザ処理の一例を示す模式図。 第１の実施形態における動画像データのある一画素に対する時間ディザ処理の一例を表す模式図。 第１の実施形態における動画像データのある一画素に対する時間ディザ処理の一例を表す模式図。 第２の実施形態に係る画像表示システムの構成例を示すブロック図。 第２の実施形態における空間ディザ処理及び時間ディザ処理を示す模式図。 第２の実施形態における空間ディザ処理の一例を表す模式図。 第２の実施形態における時間ディザ処理の一例を示す模式図。 第２の実施形態における空間ディザ処理及び時間ディザ処理を示すフローチャート。 第３の実施形態に係る画像表示システムの構成例を示すブロック図。 第３の実施形態における発光特性逆変換部の詳細ブロック図。 第４の実施形態における時間ディザ処理と空間ディザ処理の処理内容の一例を示す図。 第５の実施形態における時間ディザ部の構成例を示すブロック図。 第６の実施形態における時間ディザ部の構成例を示すブロック図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る画像処理装置を含む画像表示システムの構成例を示すブロック図である。

図１において、本実施形態の画像表示システムは、画像処理装置１００、外部データ伝送路１１０、表示装置１２０を備えて構成される。なお、本実施形態の画像表示システムは、ＲＧＢ画像データを入力画像とし、後述する表示部もＲＧＢ画素で構成されているものとする。

画像処理装置１００は、ＯＥＴＦ変換部１０１、時間ディザ部１０２、送信部１０３、制御部１０４、メモリ１０５を備える。ＯＥＴＦ変換部１０１、時間ディザ部１０２、送信部１０３は、それぞれ独立した回路であってもよいし、制御部１０４がメモリ１０５に記憶されたプログラムを実行することにより実現されてもよい。

ＯＥＴＦ（Ｏｐｔｉｃａｌ－Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）変換部１０１は、外部から入力されたデジタル画像データを、ＩＴＵ ＢＴ．７０９やＳＭＰＴＥ ＳＴ ２０８４などの一般化されている規格に準拠したＯＥＴＦに変換する。

時間ディザ部１０２は、取得した画像データにおける所定ビットの値に応じて、画像データを変更する時間ディザ処理を行う。時間ディザ処理とは、切り捨てられるビットの値に応じてデータを切り替えることで疑似的に階調を増加させる技術のことである。時間ディザ部１０２は、表示装置１２０の表示速度（フレームレート）及び入力画像の１画素毎の色情報に応じて画像データを変更する。詳細な処理については後述する。

送信部１０３は、外部データ伝送路１１０を介して、表示装置１２０の受信部１２１に画像データを送信する。

制御部１０４は、メモリ１０５に記憶されたプログラムを実行することにより、画像処理装置１００の各構成要素の動作を制御する。

外部データ伝送路１１０は、画像データ専用のデータ伝送路であり、ＬＶＤＳ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）、ＨＤＭＩ（登録商標）（Ｈｉｇｈ－Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐｏｒｔ（登録商標）、ＳＤＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、ＭＩＰＩ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等が想定される。本実施形態における外部データ伝送路１１０は、８ビット精度であるものとする。ビット精度とは、物理的なビット幅を意味するものではなく実質的なビット幅を意味する。例えば、１０ビット幅の伝送路に８ビットデータと残り２ビットの０のデータを詰めた場合は、８ビット精度となる。

表示装置１２０は、受信部１２１、ＤＡ変換部１２２、ＥＯＴＦ変換部１２３、表示部１２４、制御部１２５、メモリ１２６を備える。受信部１２１、ＤＡ変換部１２２、ＥＯＴＦ変換部１２３は、それぞれ独立した回路であってもよいし、制御部１２５がメモリ１２６に記憶されたプログラムを実行することにより実現されてもよい。

受信部１２１は、外部データ伝送路１１０を介して、画像処理装置１００から画像データを取得する。ＤＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｎａｌｏｇ）変換部１２２は、受信部１２１から取得したデジタル画像データをアナログ信号に変換する。

ＥＯＴＦ(Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ)変換部１２３は、ＤＡ変換部１２２から取得したアナログ画像信号に対してＥＯＴＦ変換を行う。ＯＥＴＦ変換とＥＯＴＦ変換は、逆変換（逆特性）の関係になっている。ＥＯＴＦ変換された画像データは、後述する表示部１２４で表示される。

上記のデータフローにより、画像処理装置１００が取得した画像データと同じ画像データが、表示部１２４に表示される。

表示部１２４は、ブラウン管、液晶、有機ＥＬ等から成る。表示部１２４は、材料や構成により独自の発光特性を有している。ブラウン管等の表示素材は、ＩＴＵ ＢＴ.７０９で定義されているＥＯＴＦに近い発光特性を有していると言われている。

一方、表示素材の表示を人間の知覚に近づけるＥＯＴＦが、ＳＭＰＴＥ ＳＴ ２０８４で定義されている。ＥＯＴＦ変換部１２３は、電気的な入力データを表示素材に依存した発光特性に変換する変換過程を表している。表示部に画像を表示する際、表示部１２４に基づくＥＯＴＦ変換が画像に加えられる。そのため、ＯＥＴＦ変換部１０１において、入力画像に対し、予めＥＯＴＦの逆変換となるＯＥＴＦ変換を加えることになる。

制御部１２５は、メモリ１２６に記憶されたプログラムを実行することにより、表示装置１２０の各構成要素の動作を制御する。

次に、時間ディザ部１０２について具体例を用いて説明する。まず、表示装置１２０のフレームレートを１２０Ｈｚ（Ｍフレーム／秒（Ｍは正の実数）））とし、１０ビットのＲＧＢ画像データに対して、時間ディザ処理により８ビットの画像データを生成する場合について説明する。

図２は、フレームレートが１２０Ｈｚの場合の、時間ディザ部１０２における時間ディザ処理の一例を表す模式図である。ここで、ＲＧＢ画像データの画素２００～２０４におけるＧのデータは、２進数で「０１１００１００００」、「０１１００１０００１」、「０１１００１００１０」、「０１１００１００１１」、「０１１００１０１００」であるとする。

１０ビット（ビット幅Ａビット（Ａは正の整数））の画像データを８ビット（ビット幅Ｂ＝（Ａ－Ｃ）ビット）で出力する場合、切り捨てられるビットは２ビット（Ｃビット（Ｃは正の整数））である。画素２００～２０３のデータの下位２ビットを切り捨て、８ビットで出力すると、全て画素２１０で示した「０１１００１００」となる。同様に、画素２０４のデータは、画素２１０より１ビット大きな値（８ビットの１ステップの中間値）をとり、画素２１１で示した「０１１００１０１」となる。この場合、切り捨てられるビットの値は、画素２００および２０４は「００」、画素２０１は「０１」、画素２０２は「１０」、画素２０３は「１１」である。時間ディザ処理では、切り捨てられるビットの値に応じて出力データの値を画素毎に切り替える。

画素２００は、１フレーム目で画素２１０－１－００を、２フレーム目で画素２１０－２－００を、３フレーム目で画素２１０－３－００を、４フレーム目で画素２１０－４－００を出力する。画素２１０－１－００、画素２１０－２－００、画素２１０－３－００及び画素２１０－４－００は全て画素２１０と同じ値の「０１１００１００」である。即ち、画素２００は、４フレーム全てで画素２１０の値を出力する。

画素２０１は、１フレーム目で画素２１０－１－０１を、２フレーム目で画素２１１－２－０１を、３フレーム目で画素２１０－３－０１を、４フレーム目で画素２１０－４－０１を出力する。画素２１０－１－０１、画素２１０－３－０１及び画素２１０－４－０１は全て画素２１０と同じ値の「０１１００１００」である。また、画素２１１－２－０１は画素２１１と同じ値の「０１１００１０１」である。即ち、画素２０１は、４フレームに３回、画素２１０の値を出力し、４フレームに１回、画素２１１の値を出力する。すなわち、中間値「０１」の１ステップ内での比率に応じた回数だけ、画素２１０の値または画素２１１の値を選択的に出力する。

画素２０２は、１フレーム目で画素２１１－１－１０を、２フレーム目で画素２１０－２－１０を、３フレーム目で画素２１０－３－１０を、４フレーム目で画素２１１－４－１０を出力する。画素２１０－２－１０及び画素２１０－３－１０はどちらも画素２１０と同じ値の「０１１００１００」である。また、画素２１１－１－１０及び画素２１１－４－１０はどちらも画素２１１と同じ値の「０１１００１０１」である。即ち、画素２０２は、４フレームに２回、画素２１０の値を出力し、４フレームに２回、画素２１１の値を出力する。

画素２０３は、１フレーム目で画素２１１－１－１１を、２フレーム目で画素２１０－２－１１を、３フレーム目で画素２１１－３－１１を、４フレーム目で画素２１１－４－１１を出力する。画素２１０－２－１１は、画素２１０と同じ値の「０１１００１００」である。また、画素２１１－１－１１、画素２１１－３－１１及び画素２１１－４－１１は全て画素２１１と同じ値の「０１１００１０１」である。即ち、画素２０３は、４フレームに１回、画素２１０の値を出力し、４フレームに３回、画素２１１の値を出力する。

画素２０４は、画素２００と同様に、４フレーム全てで画素２１１の値を出力する。

ここで、複数の輝度の画像が素早く連続して表示された場合、人が認識する画像の輝度は表示された全画像の平均輝度になる。したがって、画素２２１～２２３に示した通り、疑似的に元の画素２０１～２０３の階調を表現することが可能となり、時間ディザ処理を行わない場合よりも滑らかな階調を知覚し、疑似輪郭の視認が抑制される。なお、上記ではＧのデータに対して処理を行うように説明したが、ＲＢのデータに対しても同様の処理が行われる。

図２に示した時間ディザ処理では、４フレーム（Ｎフレーム（Ｎは正の整数））を１周期（最小単位）として扱う。この場合、ディザ周波数は、フレームレート１２０Ｈｚ／４フレームで算出された３０Ｈｚとなる。ディザ周波数が３０Ｈｚ以上（Ｍ／Ｎが３０以上）の場合、フリッカーは殆ど目立たない。

図３は、表示装置１２０のフレームレートが６０Ｈｚの場合の、時間ディザ部１０２における時間ディザ処理の異なる一例を表す模式図である。なお、図２に示した時間ディザ処理と同様の箇所については、その説明を省略する。

図２に示した時間ディザ処理との差異は、Ｇのデータにおいて切り捨てられるビットの値が「０１」の場合は、切り捨てられるビットの値が「００」の場合と同等の出力となり、切り捨てられるビットの値が「１１」の場合は、切り捨てられるビットの値「１０」と同等の出力となる点である。この場合、図３の時間ディザ処理では、２フレームを１周期として扱う。つまり、ディザ周波数は、フレームレート６０Ｈｚ／２フレームで算出され、３０Ｈｚとなる。

図３の処理では、画素３２１～画素３２３に示した通り、図２の時間ディザ処理の出力結果から視認される疑似的な階調とは異なる階調を表現することが可能になる。図２の時間ディザ処理と比較して、疑似輪郭の抑制効果は弱まるが、副次的に発生するフリッカーの抑制効果は強まる。

図２及び図３では、時間ディザ処理における１ビット大きい画素値を出力するフレーム番号を、一意に定めたが、時間ディザ処理の１周期のフレーム数と１ビット大きい画素を出力するフレーム数が同じであれば、自由に定めてもよい。例えば、図２の下位２ビットの値が「０１」である場合において、１ビット大きい画素２１１を出力するフレームは、２フレーム目では無く、１フレーム目、３フレーム目若しくは４フレーム目であってもよい。同様に、図３の切り捨てられるビットの値が「１１」である場合、１ビット大きい画素３１１を出力するフレームは、２フレーム目では無く、１フレーム目であってもよい。

本実施形態では、表示装置１２０の表示フレームレートが６０Ｈｚまたは１２０Ｈｚである場合において、１０ビットから８ビットに変換する時間ディザ処理を例として説明したが、これに限定されるものではない。表示装置１２０の表示フレームレート、入力画像及び画像処理装置１００内の処理ビット精度及び外部データ伝送路１１０のビット精度は可変である。そのため、上記のフレームレート及びビット精度に合わせて、ディザ周波数３０Ｈｚを維持した時間ディザ処理を適用すればよい。

外部データ伝送路１１０のビット幅が異なる例として、フレームレートが６０Ｈｚかつ１０ビットから６ビットに変換する場合について説明する。ディザ周波数３０Ｈｚを維持し、疑似輪郭を抑制するには、図３に示した時間ディザ処理を適用し、下位４ビット目及び下位３ビット目の２ビットを参照した時間ディザ処理を用いればよい。

次に、表示フレームレート、入力画像及び画像処理装置１００内の処理ビット精度及び外部データ伝送路１１０のビット精度の全てが異なる例として、フレームレートが２４０Ｈｚかつ１２ビットから８ビットに変換する場合について説明する。この場合、ディザ周波数３０Ｈｚを維持し、疑似輪郭の抑制を強めるためには、下位４ビット目から下位２ビット目までの３ビットを参照した、８フレームを必要とする時間ディザ処理を用いるとよい。

映像の規格によっては、時間ディザ処理によってディザ周波数３０Ｈｚにすることが難しい場合がある。この場合は、ディザ周波数を３０Ｈｚに近づけるような時間ディザ処理を適用する。例えば、表示フレームレートが５９．９４Ｈｚの場合、図３に記載の時間ディザ処理を適用することにより、時間ディザ処理による周波数を２９．９７Ｈｚにする。その他の例として、表示フレームレートが５０Ｈｚの場合、図３に記載の時間ディザ処理を適用することにより、時間ディザ処理による周波数を２５Ｈｚ（Ｍ／Ｎが２５以上）にする。

次に、時間ディザ部１０２について動画像データのように、フレーム毎に画像データが異なる場合について説明する。

図４は、表示フレームレートが６０Ｈｚの場合の、動画像データのある一画素に対する時間ディザ処理の適用方法の一例を示す図である。図４に示した時間ディザ処理では、時間ディザ周期の開始フレームは、入力画像の下位２ビットの値に応じて時間ディザ処理を行う。一方、開始フレーム以外のフレームでは、入力画像の所定ビットの値では無く、その時の時間ディザ周期の開始フレームの下位２ビットの値に応じて時間ディザ処理を行う。

例として、図４（ａ）内の各フレーム４０１～４０４内の座標（ｘ，ｙ）において、図３に記載の時間ディザ処理を用いて、１０ビットから８ビットに変換する場合について説明する。また、座標（ｘ，ｙ）の画素値は、１フレーム目４０１の場合「０１１００１００００」、２フレーム目４０２の場合「０１１００１００１０」、３フレーム目４０３の場合「０１１００１００１１」、４フレーム目４０４の場合「０１１００１０００１」であるものとする。

１フレーム目４０１の座標（ｘ，ｙ）の画素値の下位２ビットは、「００」である。また、１フレーム目４０１は、図３の時間ディザ周期における開始フレームである。従って、１フレーム目４０１の座標（ｘ，ｙ）に対しては、図３で示す画素３１０－１－００を出力する。つまり、１フレーム目４０１の座標（ｘ，ｙ）では、入力画素の上位８ビットである画素３１０の値が出力される。２フレーム目４０２の座標（ｘ，ｙ）の画素値の下位２ビットは、「１０」である。また、２フレーム目４０２は、図３における時間ディザ周期の開始フレーム以外のフレームであり、この場合の時間ディザ周期の開始フレームの下位２ビットは「００」である。そのため、２フレーム目４０２の座標（ｘ，ｙ）に対しては、図３で示す画素３１０－２－００を出力する。つまり、２フレーム目４０２の座標（ｘ，ｙ）では、画素３１０の値が出力される。３フレーム目４０３の座標（ｘ，ｙ）の画素値の下位２ビットは、「１１」である。３フレーム目４０３は、図３の時間ディザ周期における新しい開始フレームである。そのため、３フレーム目４０３の座標（ｘ，ｙ）に対しては、図３で示す画素３１０－１－１１を出力する。つまり、３フレーム目４０３の座標（ｘ，ｙ）では、画素３１０の値が出力される。４フレーム目４０４の座標（ｘ，ｙ）に対しては、２フレーム目の場合と同様に、３フレーム目の下位２ビットの値を参照した時間ディザ処理を用いるため、図３で示す画素３１１－２－１１を出力する。つまり、４フレーム目４０４の座標（ｘ，ｙ）では、画素３１１の値が出力される。上記の時間ディザ処理による、座標（ｘ，ｙ）の各フレームにおいて出力される画素値を図４（ｂ）に示す。この場合、座標（ｘ，ｙ）において１フレーム目４１１、２フレーム目４１２、３フレーム目４１３で出力される画素値は、「０１１００１００」となり、４フレーム目４１４で出力される画素値は、「０１１００１０１」となる。

図５は、動画像データのある一画素に対する時間ディザ処理の適用方法の異なる一例を示す図である。なお、図４に記載の時間ディザ処理と同様の箇所については、その説明を省略する。

図４に示す時間ディザ処理との差異は、座標（ｘ，ｙ）において、２フレーム目５０２の場合は、図３における下位２ビットが「１０」かつフレーム番号２の時間ディザ処理を適用している点である。また、４フレーム目５０４の場合は、下位２ビットが「０１」かつフレーム番号２の時間ディザ処理を適用している点である。ここで、図５（ａ）に示したとおり、２フレーム目５０２及び４フレーム目５０４は、座標（ｘ，ｙ）における、当該フレームの画素値の下位２ビットに応じた時間ディザ処理を適用している。上記の時間ディザ処理による、座標（ｘ，ｙ）の各フレームにおいて出力される画素値を図５（ｂ）に示す。この場合、座標（ｘ，ｙ）において１フレーム目５１１、３フレーム目５１３、４フレーム目５１４で出力される画素値は、「０１１００１００」となり、２フレーム目５１２で出力される画素値は、「０１１００１０１」となる。

ここで、図５に示す時間ディザ処理では、各画素のビットを毎フレーム参照しており、全てのフレームにおいて、フレーム毎の入力画素の下位２ビットに応じた時間ディザ処理が適用される。

図５の処理により、フレーム５１１～５１４に示した通り、図４の時間ディザ処理の適用方法から視認される疑似的な階調とは異なる階調を表現することが可能になる。図４に記載の時間ディザ処理の適用方法と比較して、フレームの画素値の下位２ビットを参照する回数は多くなるが、画素の出力は、本来の階調に近いものとなる。

以上説明したように、第１の実施形態では、表示フレームレートに応じてディザ周波数を３０Ｈｚに維持するように時間ディザ処理を変更する。これにより、表示部１２４に画像を表示する際に発生するフリッカーを抑制しつつ、疑似輪郭を抑制することが可能となる。同様に、ディザ周波数を３０Ｈｚにすることが難しい場合は、３０Ｈｚに近い周波数を維持するように時間ディザ処理を変更することで、表示部１２４に画像を表示する際に発生するフリッカーを抑制しつつ、疑似輪郭を抑制することが可能となる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態における、図３に示した時間ディザ処理では、一部の画素の出力が同じ値となるため、図２に示した時間ディザ処理と比べて階調の表現能力は下がっている。第２の実施形態では、図３に示した時間ディザ処理を適用する場合に、階調の表現能力を向上させる方法について説明する。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る画像表示システムの構成例を示すブロック図である。なお、第１の実施形態に係る画像表示システムと同一箇所については、同一符号を付して説明を省略する。

第２の実施形態の画像表示システムは、画像処理装置６００、外部データ伝送路１１０、表示装置１２０を備えて構成される。

空間ディザ部６０１は、取得した画像データにおける所定ビットの値に応じて、画像データを変更する空間ディザ処理を行う。空間ディザ処理とは、画像データにおいて、対象の画素及び隣接する画素の切り捨てられる有効ビット外の値に対して加算処理を行い、閾値を超えた画素のデータを変更することで疑似的に階調を増加させる技術のことである。 空間ディザ部６０１は、独立した回路であってもよいし、制御部１０４がメモリ１０５に記憶されたプログラムを実行することにより実現されてもよい。

次に、本実施形態における空間ディザ部６０１及び時間ディザ部１０２の具体的処理について説明する。まず、表示装置１２０のフレームレートを６０Ｈｚとし、１０ビットのＲＧＢ画像データに対して、空間ディザ処理及び時間ディザ処理を施し、８ビットの画像データを生成する場合について説明する。

図７は、フレームレートが６０Ｈｚの場合の、空間ディザ部６０１及び時間ディザ部１０２におけるディザ処理を表す模式図である。

まず、１０ビットの画像データ７００が、空間ディザ部６０１に入力される。空間ディザ部６０１は、１０ビットの画像データ７００の最下位ビット７１０に対して空間ディザ処理を行う。この空間ディザ処理により、９ビットの画像データ７０１が出力される。このとき、空間ディザ処理によって、９ビットの画像データ７０１の最下位ビット７１１に、１０ビットの入力データ７００の最下位ビット７１０が反映される。空間ディザ部６０１から出力された９ビットの画像データ７０１は、時間ディザ部１０２に入力される。時間ディザ部１０２は、９ビットの画像データ７０１に対して時間ディザ処理を行う。この時間ディザ処理により、８ビットの画像データ７０２が出力される。このとき、８ビットの画像データ７０２の最下位ビット７１２に、９ビットの画像データ７０１の最下位ビット７１１が反映される。

図７に示すように、空間ディザ部６０１及び時間ディザ部１０２からは、有効ビット外の数値を有効ビットに全て反映した８ビットの画像データが出力される。また、この場合の時間ディザ処理は、２フレームを必要とする時間ディザ処理であるため、６０Ｈｚのフレームレートの表示装置１２０では、ディザ周波数は３０Ｈｚとなる。

次に、空間ディザ部６０１について説明する。まず、１０ビットのＲＧＢ画像データに空間ディザ処理を行い、９ビットの画像データを生成する場合について説明する。

図８は、空間ディザ部６０１における空間ディザ処理の一例を表す模式図である。ここで、ＲＧＢ画像データの画素８００～８０７におけるＧのデータは、２進数で「０１１００１０１００」、「０１１００１００１１」、「０１１００１００１１」、「０１１００１００１０」、「０１１００１００１０」、「０１１００１０００１」、「０１１００１０００１」、「０１１００１００００」であるものとする。

画素８００のデータの下位１ビットを切り捨て、９ビットで出力すると、画素８１０で示した「０１１００１０１０」となる。同様に、画素８０１～８０４のデータは、画素８１１～８１４で示した「０１１００１００１」となり、画素８０５～８０７のデータは、画素８１５～８１７で示した「０１１００１０００」となる。この場合、切り捨てられるビットの値は、画素８０１、８０２、８０５及び８０６は「１」、画素８００、８０３、８０４及び８０７は「０」である。

空間ディザ処理では切り捨てられるビットの値を隣接画素に加算して出力データの値を切り替える。画素８０２及び８０６では下位１ビットの値を加算した値が２となる。１ビットの有効数字は１であるため、画素８０２及び８０６では桁あふれとなる。ここで画素８０２及び８０６では１ビット大きい画素を出力する。つまり、画素８０２では「０１１００１０１０」を、画素８０６では「０１１００１００１」を出力する。

上記の空間ディザ処理により、切り捨てられるビットが一部の画素の有効ビットに反映される。従って、画素８２０～８２７に示した通り、水平方向全体を通して、元の階調を表現することが可能となり、空間ディザ処理を行わない場合よりも、疑似輪郭が抑制される。この例ではＧのデータに対して処理を行うように説明したが、ＲＢのデータに対しても同様の処理が行われる。

次に、時間ディザ部１０２について説明する。まず、表示装置１２０のフレームレートを６０Ｈｚとし、９ビットのＲＧＢ画像データに対して、時間ディザ処理を施し、８ビットの画像データを生成する場合について説明する。

図９は、時間ディザ部１０２における時間ディザ処理の一例を表す模式図である。ここで、画素９００～９０２におけるＧのデータは、２進数で「０１１００１０００」、「０１１００１００１」、「０１１００１０１０」であるとする。なお、図３に示した時間ディザ処理と同様の箇所については、その説明を省略する。

図３に示した時間ディザとの差異は、切り捨てられるビットが１ビットのみとなっている点である。ここで、切り捨てられるビットの値が「０」の場合は、図３における切り捨てられるビットの値が「００」若しくは「０１」の場合と同じ出力をする。同様に、切り捨てられるビットの値が「１」の場合は、図３における切り捨てられるビットの値が「１０」若しくは「１１」の場合と同じ出力をする。このとき、図９に記載の時間ディザ処理では、２フレームを１周期として扱う。ここで、ディザ周波数はフレームレート６０Ｈｚ／２フレームで算出された３０Ｈｚとなる。この例では、Ｇのデータに対して処理を行うように説明したが、ＲＢのデータに対しても同様の処理が行われる。

図１０は、本実施形態における空間ディザ処理及び時間ディザ処理を示すフローチャートである。このフローチャートの動作は、制御部１０４がメモリ１０５に記憶されたプログラムを実行することにより行われる。

まず、ステップＳ１００１において、制御部１０４は、本フローを開始する。

ステップＳ１００２において、制御部１０４の指示により、ＯＥＴＦ変換部１０１は、入力された画像のフォーマットを検出する。

ステップＳ１００３において、制御部１０４の指示により、空間ディザ部６０１は、入力された画像がＨＤＲ画像であるか否かを判定する。ＨＤＲ画像でない場合、ステップＳ１０１０に進み、本フローを終了する。

入力画像がＨＤＲ画像である場合（ステップＳ１００３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１００４において、制御部１０４の指示により、空間ディザ部６０１は、時間ディザ部１０２の出力ビット精度と外部データ伝送路１１０のビット精度を比較する。時間ディザ部１０２の出力ビット精度が外部データ伝送路１１０のビット精度以下の場合、ステップＳ１０１０に進み、本フローを終了する。

時間ディザ部１０２の出力ビット精度が外部データ伝送路１１０のビット精度より大きい場合（ステップＳ１００４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１００５において、制御部１０４は、時間ディザ部１０２に対して、時間ディザ処理を行うか否かを指示する。本実施形態では、制御部１０４は、フレームレートが６０Ｈｚ以上の場合に時間ディザ処理を行うと判断するものとする。フレームレートが６０Ｈｚ未満の場合、ステップＳ１０１０に進み、本フローを終了する。なお、不図示のデータバスを介して、時間ディザ部１０２と空間ディザ部６０１は、相互に制御に用いる情報をやり取りするものとする。

フレームレートが６０Ｈｚ以上の場合（ステップＳ１００５：Ｙｅｓ）、ステップＳ１００６において、制御部１０４の指示により、時間ディザ部１０２は、時間ディザ処理を行うビット（以下、時間ディザ対象ビットと表記）を選択する。本実施形態では、時間ディザ対象ビットは下位２ビット目であるとする。そして時間ディザ対象ビットを、データバスを介して空間ディザ部６０１に出力する。

ステップＳ１００７において、制御部１０４の指示は、時間ディザ部１０２から取得した時間ディザ対象ビットを参照して、空間ディザ処理を行うか否かを判定する。空間ディザ処理を行うか否かは、有効ビット外のビットの内、時間ディザ処理対象ビット以外のビットが存在するか否かに基づいて判定する。時間ディザ処理対象ビット以外のビットが存在しない場合、ステップＳ１００９に進む。

時間ディザ処理対象ビット以外のビットが存在する場合（ステップＳ１００７：Ｙｅｓ）、ステップＳ１００８に進み、制御部１０４の指示により、空間ディザ部６０１は、空間ディザ処理を行う。

ステップＳ１００９において、制御部１０４の指示により、時間ディザ部１０２は、ステップＳ１００６で選択したビットに対して時間ディザ処理を行い、ステップＳ１０１０に進み、本フローを終了する。

なお、上記の説明では、表示装置１２０の表示フレームレートが６０Ｈｚで、１０ビットから８ビットに変換する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、表示装置１２０の表示フレームレートが１２０Ｈｚで、入力画像及び画像処理装置内の処理ビット精度を１０ビット、外部データ伝送路のビット精度を６ビットとした場合について以下説明する。

この場合、時間ディザ処理は、７ビット目及び８ビット目の２ビットに対して適用する。また、空間ディザ処理は、９ビット目に対して適用するか、９ビット目と１０ビット目の両方に対して適用する。この場合、時間ディザ処理は４フレームを必要とし、ディザ周波数は３０Ｈｚになる。

従って、時間ディザ処理と空間ディザ処理のビット幅及び適用するビットの範囲は、以下の条件式で示される。

時間ディザ部１０２のフレーム数をＮ（Ｎは２以上の整数）、入力画像のビット幅をＡ、外部データ伝送路のビット幅をＢとする。この場合、時間ディザ処理のビット幅はＮ／２、時間ディザ処理を行うビットの範囲は、最上位ビットをＡ－Ｂ－１、最下位ビットをＡ－Ｂ－（Ｎ／２）として表すことができる。

また、空間ディザ処理は、ビット幅であるＡ－Ｂ－（Ｎ／２）－１が０以上であれば処理を行う。この場合、空間ディザ処理を行うビットの範囲は、最上位ビットをＡ－Ｂ－（Ｎ／２）－１、最下位ビットを０として表すことができる。

本実施形態では、Ｎ＝２、Ａ＝１０、Ｂ＝８であるため、時間ディザ処理のビット幅は１、時間ディザ処理を行うビットの範囲は下位２ビット目である。また、空間ディザ処理のビット幅は１、空間ディザ処理を行うビットの範囲は最下位ビットとなる。

また、図８において、空間ディザ処理は水平方向に対して適用していたが、垂直方向、斜め方向、若しくは上記の全ての方向に対して適用してもよい。

本実施形態では、空間ディザ処理の後に時間ディザ処理を適用したが、これに限定されるものでは無く、時間ディザ処理の後に空間ディザ処理を行ってもよい。例えば、図７において、１０ビットのデータに対して、時間ディザ処理を適用し、９ビットの画像データを出力する。その後、９ビットの画像データに対して、空間ディザ処理を適用し、８ビットの画像データを出力するといった方法が考えられる。

図１０では、ステップＳ１００５において、表示装置のフレームレートが６０Ｈｚ以上である場合を分岐条件としたが、映像の規格に沿うように条件と処理を変更してもよい。例えば、ステップＳ１００５における分岐条件を、表示装置のフレームレートが５９．９４Ｈｚ以上であることとし、ディザ周波数として２９．９７Ｈｚを維持するように時間ディザ処理を適用する。同様に、ステップＳ１００５における分岐条件を、表示装置のフレームレートが５０Ｈｚ以上であることとし、ディザ周波数として２５Ｈｚを維持するように時間ディザ処理を適用する。

以上説明したように、第２の実施形態では、表示装置のフレームレートに応じてディザ周波数として３０Ｈｚを維持するように時間ディザ処理を変更し、切り捨てられるビットの内、時間ディザ処理を適用していない任意のビットに、空間ディザ処理を適用する。時間ディザ処理と空間ディザ処理を組み合わせることにより、表示部１２４に画像を表示する際に発生するフリッカーを抑制しつつ、切り捨てられる任意のビットを表示ビットに反映させながら、疑似輪郭を抑制することが可能となる。

同様に、ディザ周波数を３０Ｈｚにすることが難しい場合は、ディザ周波数として３０Ｈｚに近い周波数を維持するように時間ディザ処理を変更し、切り捨てられるビットの内、時間ディザ処理を適用していない任意のビットに、空間ディザ処理を適用する。これにより、表示部１２４に画像を表示する際に発生するフリッカーを抑制しつつ、切り捨てられる任意のビットを表示ビットに反映させながら、疑似輪郭を抑制することが可能となる。

（第３の実施形態）
図１１は、本発明の第３の実施形態に係る画像表示システムの構成例を示すブロック図である。なお、本発明の第１の実施形態及び第２の実施形態の画像表示システムと同一箇所については、同一符号を付して説明を省略する。

本実施形態の画像表示システムは、画像処理装置１１００、外部データ伝送路１１０、表示装置１１１０を備えて構成される。

発光特性逆変換部１１０１は、表示部１２４に基づく発光特性変換部１１１１の逆変換の処理を行う。図１２は、発光特性逆変換部１１０１の詳細ブロック図である。なお、発光特性逆変換部１１０１は、独立した回路であってもよいし、制御部１０４がメモリ１０５に記憶されたプログラムを実行することにより実現されてもよい。同様に、発光特性変換部１１１１は、独立した回路であってもよいし、制御部１２５がメモリ１２６に記憶されたプログラムを実行することにより実現されてもよい。

図１２において、表示部１２４を構成するＲＧＢ画素は、それぞれ個別の発光特性を有しているため、発光特性逆変換部１１０１は、ＲＧＢ各々の発光特性逆変換部１１０１－０１、１１０１－０２、１１０１－０３を有する。発光特性逆変換が行われたＲＧＢ画像データは、ホワイトバランス調整部（以下、ＷＢ調整部）１１０１－０４でホワイトバランスの調整が行われた後、出力される。発光特性逆変換とホワイトバランスの処理順序は、逆でもよく、また同時に行ってもよい。

発光特性変換部１１１１は、ＤＡ変換部１２２から取得したアナログ画像信号を、表示部１２４を構成するＲＧＢ画素に基づく発光特性に変換する。表示部１２４に表示させる画像には、ＤＡ変換前に発光特性の逆変換を施す必要がある。階調破綻しやすいＨＤＲ表示をする場合は、ビット精度が外部データ伝送路１１０以上であるＯＥＴＦ変換部１０１の出力データに、ＨＤＲのＯＥＴＦに近似した発光特性の逆変換処理をする。これにより、量子化誤差や計算誤差を小さくし、表示画像の階調破綻を最小限にすることが可能となる。

なお、本実施形態では、画像処理装置１１００内に空間ディザ部６０１が設けられているが、状況に応じて設けなくてもよい。

発光特性逆変換部１１０１は表示装置１１１０に設けてもよい。その場合、受信部１２１とＤＡ変換部１２２の間に発光特性逆変換部１１０１を配置する。この場合は、発光特性逆変換部１１０１は、独立した回路であってもよいし、制御部１２５がメモリ１２６に記憶されたプログラムを実行することにより実現されてもよい。ブラウン管等の発光特性を想定してＩＴＵ ＢＴ．７０９のようなＥＯＴＦが規格化されている一方、有機ＥＬ等の発光特性を想定したＥＯＴＦは、規格化されていない。発光特性は、表示素材の温度や印加する電圧等の環境差や表示素材自体の個体差により変化するため、それらの差を補正する必要が生じる。画像処理装置１１００は、外部データ伝送路１１０を介して表示装置１１１０に接続されている。画像処理装置１１００と表示装置１１１０は、それぞれ独立しており、複数の画像処理装置１１００と複数の表示装置１１１０から選択し、組み合わせて使用することが想定される。この組み合わせを考慮した場合、表示部１２４に依存する発光特性の補正を同じ表示装置１１１０内で行うことで、制御が容易となる。従って、発光特性への逆変換は表示装置１１１０で行い、外部データ伝送路１１０の画像データは、一般化された規格に準拠したデータとする。この場合、有機ＥＬ等の発光特性に近似しているＨＤＲのＯＥＴＦとすることにより、表示装置１１１０の発光特性逆変換の量子化誤差や計算誤差を小さくし、表示画像の階調破綻を最小限にすることが可能となる。

（第４の実施形態）
第１の実施形態、第２の実施形態および第３の実施形態では、フリッカーを抑制するためにディザ周波数として約３０Ｈｚを維持した時間ディザ処理を行うため、表示装置のフレームレートは６０Ｈｚまたは５０Ｈｚ以上を前提としていた。第４の実施形態では、図６や図１１のブロック構成で、表示装置のフレームレートが６０Ｈｚや５０Ｈｚ未満になる場合の制御方法について説明する。

図１３（ａ）に、時間ディザ部１０２のフレーム数Ｎが「２」の場合の例を示す。表示フレームレートＭを１５Ｈｚ、３０Ｈｚ、６０Ｈｚ、１２０Ｈｚ、２４０Ｈｚと変えた場合、時間ディザ周波数Ｍ／Ｎは７．５Ｈｚ、１５Ｈｚ、３０Ｈｚ、６０Ｈｚ、１２０Ｈｚとなる。

フリッカーを抑制できるのは、時間ディザ周波数が３０Ｈｚ以上の場合であるため、時間ディザ周波数が３０Ｈｚ未満になる表示フレームレート１５Ｈｚと３０Ｈｚでは、時間ディザ処理は実施しない。その代わりに疑似輪郭低減のために、表示フレームレート１５Ｈｚと３０Ｈｚでは空間ディザ処理を行う。また、表示フレームレート６０Ｈｚ以上では、時間ディザ処理と空間ディザ処理を併用することによってフリッカーを抑制しながら、疑似輪郭低減効果を高める。

図１３（ｂ）に、時間ディザ部１０２のフレーム数Ｎを変更する場合の例を示す。表示フレームレートＭが１５Ｈｚ、３０Ｈｚ、６０ＨｚではＮは「２」とし、Ｍが１２０ＨｚではＮを「４」、Ｍが２４０ＨｚではＮを「８」とする。時間ディザ処理のフレーム数Ｎを大きくすることにより、階調表現能力を向上させて疑似輪郭低減効果を高めている。また、図１３（ａ）と同様に、時間ディザ周波数が３０Ｈｚ未満になる表示フレームレート１５Ｈｚと３０Ｈｚでは、時間ディザ処理は実施しない。その代わりに疑似輪郭低減のために、表示フレームレート１５Ｈｚと３０Ｈｚでは空間ディザ処理を行う。また、表示フレームレート６０Ｈｚ以上では、時間ディザ処理と空間ディザ処理を併用することによってフリッカーを抑制しながら、疑似輪郭低減効果を高める。

図１３（ｃ）に、画像処理装置６００，１１００に入力する画像が動画の場合の例を示す。動画は静止画と比べてフリッカーが目立ちやすいため、時間ディザ周波数６０Ｈｚ未満では時間ディザ処理を実施しない。表示フレームレートＭが１５Ｈｚ、３０Ｈｚ、６０Ｈｚ、１２０ＨｚではＮは「２」とし、Ｍが２４０ＨｚではＮは「４」とする。時間ディザ処理のフレーム数Ｎを大きくすることにより、階調表現能力を向上させて疑似輪郭低減効果を高めている。動画では、時間ディザ周波数が３０Ｈｚ以下になる表示フレームレートである６０Ｈｚ以下では、時間ディザ処理は実施しない。その代わりに疑似輪郭低減のために、表示フレームレート６０Ｈｚ以下では空間ディザ処理を行う。また、表示フレームレート１２０Ｈｚ以上では、Ｎが小さいと時間ディザによる疑似輪郭低減効果が低いため、時間ディザ処理と空間ディザ処理を併用することによってフリッカーを抑制しながら、疑似輪郭低減効果を高める。

（第５の実施形態）
第５の実施形態では、入力画像データの色相により、時間ディザパターンを切り替える方法について説明する。

第５の実施形態に係る画像表示システムの構成は、第１の実施形態を示す図１のブロック図と同一である。なお、第１の実施形態の画像表示システムと同一箇所については、同一符号を付して説明を省略する。

図１４は、本実施形態における時間ディザ部１０２の構成例を示すブロック図である。時間ディザ部１０２は、色相頻度取得部１４００、頻度取得設定部１４０１、頻度閾値設定部１４０２、色相判定部１４０３、フレームメモリ１４０４、時間ディザ処理部１４０５を備えて構成される。

本実施形態では、表示装置１２０のフレームレートを６０Ｈｚとし、１０ビットのＲＧＢ画像データに対し、緑成分または赤成分が多く含まれる画素が、１フレーム分の画像にどの程度存在するかという頻度情報を取得する。これにより、時間ディザ処理に用いるディザパターンを制御する。

色相頻度取得部１４００は、入力された画像データ１画素毎のＲ、Ｇ、Ｂ値を比較し、緑成分を多く含む場合は緑成分の頻度としてカウントする。また、赤成分を多く含む場合は赤成分の頻度としてカウントする。緑または赤成分の頻度は、頻度取得設定部１４０１において設定された条件に基づいて、頻度情報としてカウント（判定結果をカウント）する。本実施形態では、下記の条件１に当てはまる場合、緑成分が多く含まれる画像として緑の頻度情報をカウントする。また、下記の条件２に当てはまる場合、赤成分が多く含まれる画像として赤の頻度情報をカウントする。

Ｇ＞Ｒ かつ Ｇ＞Ｂ …（条件１）
Ｒ＞Ｇ かつ Ｒ＞Ｂ …（条件２）
入力された画像データは、１フレーム分の画像データの色相頻度情報を取得するまでフレームメモリ１４０４に逐次記録される。

１フレーム分の画像データの頻度情報の取得を終了すると、色相判定部１４０３は得られた色相頻度情報と頻度閾値設定部１４０２において設定された閾値を用いて、入力画像の色相を判定する。本実施形態では、緑の頻度閾値＝赤の頻度閾値＝１フレーム分の画素数の半分の値とする。

緑の頻度情報が１フレーム分の画素数の半分以上であった場合、画像データは緑成分を多く含む画像と判定する。緑成分を多く含む画像（Ｇ成分を多く含む画像）では疑似輪郭が認識されやすいため、疑似輪郭の抑制効果が高い時間ディザパターンを適用する。具体的には、フレームメモリ１４０４から１フレーム分の画像を読み出し、時間ディザ処理部１４０５では４フレームを１周期として扱う時間ディザ処理を行う。この場合のディザ周波数は、フレームレート６０Ｈｚ／４フレームで算出された１５Ｈｚとなる。

赤の頻度情報が１フレーム分の画素数の半分以上であった場合、画像データは赤成分を多く含む画像と判定する。赤成分を多く含む画像（Ｒ成分を多く含む画像）では疑似輪郭が認識されにくいため、疑似輪郭の抑制効果は弱まるが、副次的に発生するフリッカーの抑制効果が高い時間ディザパターンを適用する。具体的には、フレームメモリ１４０４から１フレーム分の画像を読み出し、時間ディザ処理部１４０５では２フレームを１周期として扱う時間ディザ処理を行う。この場合のディザ周波数は、フレームレート６０Ｈｚ／２フレームで算出された３０Ｈｚとなる。

本実施形態では、１フレーム分の画像データの色相頻度を求めることにより、１フレーム毎にディザパターンの切り替えを行ったが、画像データの１画素毎に制御してもよい。また、１フレーム前の頻度情報や複数フレーム前の累計頻度情報を用いてもよい。その場合は図１４に示されるフレームメモリ１４０４は不要となる。

また、直接ユーザーがモード設定などで、緑または赤成分が多い画像であることを指定することにより、時間ディザ部１０２で用いるディザパターンを切り替えてもよい。

上記の説明では、色相の頻度情報を色相頻度取得部１４００で検出し、色相判定部１４０３で判定を行った。しかし、入力される画像データにあらかじめ画素に対応した色相情報が付加されている場合、これを用いて色相判定部１４０３によってディザパターンの切り替えを行ってもよい。

（第６の実施形態）
第６の実施形態では、入力画像データの明るさに応じて、時間ディザパターンを切り替える方法について説明する。

第６の実施形態に係る画像表示システムの構成は、第１の実施形態を示す図１のブロック図と同一である。なお、第１の実施形態の画像表示システムと同一箇所については、同一符号を付して説明を省略する。

図１５は、本実施形態における時間ディザ部１０２の構成例を示すブロック図である。時間ディザ部１０２は、輝度検出部１５００、輝度頻度取得部１５０１、頻度取得設定部１５０２、頻度閾値設定部１５０３、明るさ判定部１５０４、フレームメモリ１５０５、時間ディザ処理部１５０６を備えて構成される。

輝度検出部１５００は、入力された画像データ１画素毎のＲ、Ｇ、Ｂ値から画像の明るさ（輝度）を取得し、明るい画素であれば輝度頻度としてカウントする。Ｒ、Ｇ、Ｂ値から明るさ（輝度値）の値Ｙ（１０ｂｉｔとする）への変換は、（式１）によって算出される。

Ｙ＝(0.26270×Ｒ)＋(0.67800×Ｇ)＋(0.05930×Ｂ) …（式１）
輝度頻度は、頻度取得設定部１５０２において設定された条件に基づいてカウントする。本実施形態では、上記に示す式１で算出されたＹ値が、下記に示す条件３に当てはまる場合、明るい画素であるとして輝度頻度情報をカウントする。本実施形態ではＹは１０ｂｉｔの精度を持ち、０≦Ｙ≦１０２３であるものとする。

Ｙ＞５１２ …（条件３）
入力された画像データは、１フレーム分の画像データの輝度頻度情報を取得するまでフレームメモリ１５０５に逐次記録される。

１フレーム分の画像データの頻度情報の取得を終了すると、明るさ判定部１５０４は、得られた輝度頻度情報と頻度閾値設定部１５０３で設定された閾値を用いて、入力画像の明るさを判定する。本実施形態では、輝度の頻度閾値＝１フレーム分の画素数の半分とする。

輝度頻度情報が１フレーム分の画素数の半分以上である場合、明るさ判定部１５０４は、画像データを明るい画像であると判定する。明るい画像では疑似輪郭は認識されにくいが、ディザ処理により発生するフリッカーは認識されやすい傾向がある。よって、疑似輪郭の抑制効果は弱まるが、副次的に発生するフリッカーの抑制効果が高い時間ディザパターンを適用する。具体的には、フレームメモリ１５０５から１フレーム分の画像を読み出し、時間ディザ処理部１５０６では２フレームを１周期として扱う時間ディザ処理を行う。この場合のディザ周波数は、フレームレート６０Ｈｚ／２フレームで算出された３０Ｈｚとなる。

輝度頻度情報が１フレーム分の画素数の半分より少ない場合、明るさ判定部１５０４は、画像データを暗い画像であると判定する。暗い画像では疑似輪郭は認識されやすく、ディザ処理により発生するフリッカーは認識されにくい傾向がある。よって、疑似輪郭の抑制効果が高い時間ディザパターンを適用する。具体的には、フレームメモリ１５０５から１フレーム分の画像を読み出し、時間ディザ処理部１５０６では４フレームを１周期として扱う時間ディザ処理を行う。この場合のディザ周波数は、フレームレート６０Ｈｚ／４フレームで算出された１５Ｈｚとなる。

本実施形態では、１フレーム分の画像データの明るさ頻度を求めることで、１フレーム毎におけるディザパターンの切り替えを行ったが、画像データの１画素毎に制御してもよい。また、１フレーム前の頻度情報や複数フレーム前の累計頻度情報を用いてもよい。その場合は図１５に記載のフレームメモリ１５０５は不要となる。

直接ユーザーがモード設定などで、明るい画像または暗い画像であることを指定することにより、時間ディザ処理部１５０６で用いるディザパターンを切り替えてもよい。

上記の説明では、画像の明るさを輝度検出部１５００で検出し、輝度頻度取得部１５０１で輝度頻度の検出を行った。しかし、入力される画像データにあらかじめ画素または画像１フレーム毎に対応した明るさ情報が付加されている場合、この明るさ情報を用いて時間ディザ処理部１５０６で用いるディザパターンの切り替えを行ってもよい。

（他の実施形態）
また本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読み出し実行する処理でも実現できる。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現できる。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１００，６００，１１００：画像処理装置、１０１：ＯＥＴＦ変換部、１０２：時間ディザ部、１０３：送信部、１０４，１２５：制御部、１０５，１２６：メモリ、１１０：外部データ伝送路、１２０，１１１０：表示装置、１２１：受信部、１２２：ＤＡ変換部、１２３：ＥＯＴＦ変換部、１２４：表示部、６０１：空間ディザ部、１１０１：発光特性逆変換部、１１１１：発光特性変換部

Claims (17)

1. Ａビット（Ａは正の整数）の画像からＣビット（Ｃは正の整数）を切り捨てる処理を行い、切り捨て処理されたＢ＝（Ａ－Ｃ）ビットの画像をＭフレーム／秒（Ｍは正の実数）のフレームレートで表示手段に表示させるための画像処理装置であって、
   前記Ａビットの画像における前記（Ａ－Ｃ）ビットでの１ステップの中間値をとる画素値を、前記（Ａ－Ｃ）ビットでの前記中間値を切り捨てた値と切り上げた値を前記中間値の前記１ステップ内での比率に応じて、Ｎフレーム（Ｎは正の整数）にわたって各フレームで選択的に出力することにより表現し、前記Ａビットの画像を前記Ｎフレームを最小単位とするディザパターンで疑似的に表現する時間ディザ手段を備え、
   前記時間ディザ手段は、Ｍ／Ｎが２５以上となるように、前記Ｎの値を設定することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記時間ディザ手段は、Ｍ／Ｎが３０以上となるように、前記Ｎの値を設定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 入力画像を所定のＯＥＴＦ（Ｏｐｔｉｃａｌ－Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を用いて変換し、前記Ａビットの画像を得るＯＥＴＦ変換手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理装置。
4. 前記時間ディザ手段は、前記Ｎフレームのディザパターンの開始フレームに対して、前記Ａビットの画像の所定のビットの値に応じた時間ディザ処理を行い、前記Ｎフレームの開始フレーム以外のフレームに対して、前記開始フレームの所定のビットの値に応じた時間ディザ処理を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
5. 前記時間ディザ手段は、前記Ｎフレームの各フレームに対して、前記Ａビットの画像の所定のビットの値に応じた時間ディザ処理を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
6. 前記（Ａ－Ｃ）ビットでの１ステップの中間値をとる画素の値を、隣接する画素値に加算する空間ディザ手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像処理装置。
7. 前記空間ディザ手段は、Ａビットの画像の内、時間ディザ処理で使用しないビットの値に応じて空間ディザ処理を行うことを特徴とする請求項６に記載の画像処理装置。
8. 前記空間ディザ手段は、最上位ビットをＡ－Ｂ－（Ｎ／２）－１、最下位ビットを０としたビット幅Ａ－Ｂ－（Ｎ／２）－１が０以上であれば、空間ディザ処理を行うことを特徴とする請求項６または７に記載の画像処理装置。
9. 前記時間ディザ手段は、最上位ビットをＡ－Ｂ－１、最下位ビットをＡ－Ｂ－（Ｎ／２）としたビット幅の範囲に対して時間ディザ処理を行うことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像処理装置。
10. 前記時間ディザ手段は、前記ＯＥＴＦ変換手段が出力した画像のビット幅が、外部データ伝送路のビット幅より大きい場合に、Ｍ／Ｎが２５以上となるように、前記Ｎの値を設定することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
11. 前記時間ディザ手段は、入力された画像が緑成分または赤成分を多く含む場合に頻度をカウントする色相頻度取得手段と、前記色相頻度取得手段により頻度をカウントする条件を指定する頻度取得設定手段と、前記色相頻度取得手段により取得された頻度に応じて画像の色相を判定する色相判定手段とを有し、
    前記色相判定手段の判定結果に応じて、使用するディザパターンを設定することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像処理装置。
12. 前記時間ディザ手段は、入力された画像から輝度値を検出する輝度検出手段と、前記輝度検出手段により検出された輝度値から頻度をカウントする輝度頻度取得手段と、前記輝度頻度取得手段によりカウントする輝度値の範囲を指定する頻度取得設定手段と、前記輝度頻度取得手段により取得された頻度に応じて画像データの明るさを判定する明るさ判定手段とを有し、
    前記明るさ判定手段の判定結果に応じて、使用するディザパターンを設定することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像処理装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の画像処理装置と、
    画像を表示する表示装置と、
    前記画像処理装置から前記表示装置に画像を伝送する外部データ伝送路と、を備え、
    前記表示装置は、前記画像処理装置が有するＯＥＴＦ変換手段で用いたＯＥＴＦの逆特性であるＥＯＴＦを用いて前記外部データ伝送路を通じて取得した画像を変換するＥＯＴＦ変換手段を有することを特徴とする画像表示システム。
14. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の画像処理装置と、
    画像を表示する表示装置と、
    前記画像処理装置から前記表示装置に画像を伝送する外部データ伝送路と、を備え、
    前記画像処理装置は、ＯＥＴＦ変換手段から取得した画像に対して、前記表示装置の表示素材に基づく発光特性の逆変換を行う発光特性逆変換手段を有し、
    前記表示装置は、前記外部データ伝送路から取得した画像に対して、前記表示装置の表示素材に基づく発光特性の変換を行う発光特性変換手段を有することを特徴とする画像表示システム。
15. 前記外部データ伝送路として、ＭＩＰＩまたは、ＬＶＤＳまたは、ＨＤＭＩまたは、Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐｏｒｔまたは、ＳＤＩを用いることを特徴とする請求項１３または１４に記載の画像表示システム。
16. Ａビット（Ａは正の整数）の画像からＣビット（Ｃは正の整数）を切り捨てる処理を行い、切り捨て処理されたＢ＝（Ａ－Ｃ）ビットの画像をＭフレーム／秒（Ｍは正の実数）のフレームレートで表示手段に表示させるための画像処理方法であって、
    前記Ａビットの画像における前記（Ａ－Ｃ）ビットでの１ステップの中間値をとる画素値を、前記（Ａ－Ｃ）ビットでの前記中間値を切り捨てた値と切り上げた値を前記中間値の前記１ステップ内での比率に応じて、Ｎフレーム（Ｎは正の整数）にわたって各フレームで選択的に出力することにより表現し、前記Ａビットの画像を前記Ｎフレームを最小単位とするディザパターンで疑似的に表現する時間ディザ工程を有し、
    前記時間ディザ工程では、Ｍ／Ｎが２５以上となるように、前記Ｎの値を設定することを特徴とする画像処理方法。
17. 請求項１６に記載の画像処理方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。

Images