JP2903530B2

JP2903530B2 - テレビジョン画像表示装置

Info

Publication number: JP2903530B2
Application number: JP1052837A
Authority: JP
Inventors: 敏夫天野; 收織田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1989-03-07
Filing date: 1989-03-07
Publication date: 1999-06-07
Anticipated expiration: 2014-06-07
Also published as: JPH02233068A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、テレビジョン受像機等の映像出力を１画面
単位で所望の画質となるようにコントロールするテレビ
ジョン画像表示装置に関するものである。

［発明の概要］本発明は、入力された映像信号の１画面を所定の領域
に分割し、例えば、分割された各領域内の代表的な輝度
信号をサンプリングしたときは、その１画面分のサンプ
リング画像データから画像情報を得るとともに、このサ
ンプリングした画像データに基ずいて、或る調整用デー
タを得、この調整用データに基ずいて輝度信号の制御信
号を設定することができるように構成し、映像信号等の
出力信号に対して所望の調整を１画面単位で行なうこと
ができるようにしたテレビジョン画像表示装置を提供す
るものであり、これによって、各画面毎の映像内容に対
応して画像の明るさ、コントラスト等を、自動的に、ほ
ぼリアルタイムでコントロールすることができる。

［従来の技術］テレビジョン受像機等の映像信号の出力には、各種出
力信号調整手段として、画面上における輝度レベル（ブ
ライトネス、コントラスト）、カラーレベル、シャープ
ネス等のコントロール手段が設けられており、これら
は、通常、使用者が好みに応じて適正な画像となるよう
に調整を行なっている。

［発明が解決しようとする問題点］ところで、表示画面は映像番組の内容によって常に変
化しており、或る番組について上記した各種調整手段で
最良の画質となるように調整しても、異なる番組では必
ずしも最良の画質となるとは限らない。

例えば輝度レベル調整に注目してみると、極端に明る
い映像場面と暗い映像場面では映像から受ける印象が大
きく異なるため、例えば明るい映像が出力されていると
きに調整すると、通常、適正な（使用者によって好まれ
る）輝度レベルとして画面がやや暗めになるように調整
が行なわれる傾向がある。そして、このようにユーザー
によって或る一定の調整レベルが設定されると、以後
は、常にの調整レベルに基ずいて、例えばコントラスト
等の調整が行なわれるため、例えば映像が暗く変化した
ときに“黒つぶれ”や“黒浮き”等の画面になり、常に
最良の映像状態を得ることが困難になる。

［問題点を解決するための手段］本発明はこのような問題点にかんがみてなされたもの
であり、第１図にその概要図を示す。

この図において１が本発明の主要部となる制御信号発
生装置部である。

TVチューナやVTR装置等から供給され、映像信号処理
回路10に入力された映像信号の１画面は、サンプリング
手段２により画像データに変換され、１画面を所定領域
に分割した代表的なサンプリング画像データが、演算手
段３に取り入れられる。そしてこの画像データを演算し
て、あらかじめ設定され記憶手段４に保持された調整用
データ群の中から選択された調整用データに基ずいて最
良の画像表示が行なわれるような制御信号Ｓが設定さ
れ、この制御信号Ｓを、映像信号処理回路10に供給し、
出力信号制御手段により輝度調整、カラー調整、画質調
整等を行なうようにしたものである。

［作用］表示装置に供給される映像信号（輝度信号又は及び色
信号）は、サンプリングデータから得られた１画面ごと
の画像情報に基ずいて決定された制御信号により１画面
ごとにコントロールされるから、映像信号によって表示
される画像が、１画面単位で自動的に最適な画質となる
ように制御される。

［実施例］第２図は本発明のテレビジョン画像表示装置の概要を
ブロック図としたものであり、特に輝度信号に対して画
面状態に即した調整を行なうことができるようにした実
施例を示したものである。

この図で、20はTVチューナ、21は中間周波増幅部を示
し、TV放送を受信増幅し、増幅された複合映像信号はス
イッチSwを介して映像信号処理部22に入力されて処理さ
れ、Ｒ、Ｇ、Ｂの各映像信号としてCRT表示装置23に供
給される。また、スイッチSwの他方の端子には例えばVT
R入力端子Ｔが接続され、VTR再生信号も同様に映像信号
処理部22に供給することができる。

一点鎖線で囲った30の部分は、前述した第１図におけ
る制御信号発生装置部１に相当する部分であり、この実
施例においては輝度制御信号設定部として作用するもの
である。

31はサンプリング回路であり、映像信号処理部22に供
給された映像輝度信号（Ｙ信号）を、１画面の中から所
定のタイミングでサンプリングすることによって、CRT
表示装置13上における輝度情報を得、A/D変換器32を介
して後述する演算処理部33へ供給する。サンプリングの
タイミングは第３図に示すように例えば１フレーム内に
ｎ箇所（Sp地点）の電圧値をサンプリングするようにす
る。そしてこのｎ個の各サンプリング点によって１画面
の画像（１垂直同期期間内の映像信号）が各領域（ｎ個
の領域）に分割されることになる。つまり、換言すれ
ば、分割された画面上の各領域内からそれぞれ１地点の
情報が代表値としてサンプリングされることになるわけ
である。なお、より精密な画面情報が欲しい場合にはデ
ータサンプリング数を増やせばよく、サンプリング後の
演算処理速度等を考慮しながら１画面内の最適なサンプ
リング数を設定すればよい。

32はサンプリング回路31から出力された信号をデジタ
ル信号化するA/D変換回路、33はマイクロコンピュータ
による演算処理部であり、A/D変換回路32からデジタル
信号として供給される画像データに基ずいて演算処理を
行ない、輝度信号のレベルを調整する制御信号を出力す
る。

34は演算処理部33における処理にともなって調整用デ
ータが選択される調整用データ群（あるいは調整用デー
タを得るための演算係数群）があらかじめ記憶されてい
るメモリ（ROM）であり、35は例えばユーザーが自分の
好みに合わせて各種調整用データを設定して記憶させる
ことができる書換可能メモリ（RAM）である。

36は演算処理部33における処理によって設定された制
御信号をアナログ信号に変換するD/A変換回路であり、
アナログ信号とされた制御信号S_Bは輝度調整手段22aに
供給されることになる。そして、輝度調整手段22aにお
いては演算処理部33から出力された制御データ、また
は、この制御信号S_Bのアナログ値によって、輝度レベル
調整を行なうことになる。輝度調整はＲ、Ｇ、Ｂの各信
号のレベル、或はＹ信号のレベルを変化させることによ
って達成される。

なお、40はユーザーが輝度レベルを手動で調節するこ
とができるマニュアル操作部であり、マニュアル操作部
40の出力は、直接映像信号処理部22に供給されるように
してもよい。

このような実施例における１画面ごとの制御信号の設
定動作、すなわち演算処理部33の動作について、その一
例を、第４図（ａ）及び第４図（ｂ）のフローチャート
を参照しながら説明する。

まず、サンプリング回路31によって得られた輝度信号
の或るサンプリングデータがA/D変換回路32を介して供
給されると、そのサンプリングデータに対する処理が行
なわれることになる。前述したとうり、１画面中におい
てはｎ個のサンプリングデータが得られるものであり、
各サンプリングデータは順次A/D変換されて入力される
ため、ｎ回のデータ処理（100（１）〜100（ｎ））を行
なうことになる。

この、100（１）〜100（ｎ）の各ステップにおいて
は、全て、第４図（ｂ）に示す動作を行なうことにな
る。すなわち、入力されたサンプリングデータが輝度信
号レベル（IREレベル）によって分割したどのグループ
に属するものであるかを判別し、集計することによって
各グループのデータを得る動作である。

このグループは０（IRE）〜100（IRE）を、数段階
（この実施例では８段階とする）に分割して区分したも
のであり、例えば、０〜12IRE内のデータをIREグルー
プ、13〜24IRE内のデータをIREグループ‥‥88〜100I
RE内のデータをIREグループというように設定し、各
サンプリングデータが102（１）〜102（８）のステップ
動作に従って分類され、最終的に（すなわち、１画面分
のｎ個のサンプリングデータの処理が全て終了した時点
で）、〜の各グループの集計データが得られるもの
である。

すなわち、サンプリングデータが入力されると（10
1）、102（１）〜102（８）の各ステップによってその
サンプリングデータがどのグループに属するものである
か、つまりいかなるIREレベルの信号であるか判別さ
れ、次に103（１）〜103（８）のあるステップによって
該当グループのデータとして１ポイントが加算されるこ
とになる。

従って、この第４図（ｂ）の動作がｎ回繰り返され、
第４図（ａ）の100（１）〜100（ｎ）の各ステップが終
了した時点で、各IREグループのデータが集計されてい
ることになる。そして、この集計データによって、或は
集計データに対して演算処理を行なうことによって、画
面上の輝度レベルの分布状態、すなわち各輝度レベルの
面積、或は画面全体の明るさや暗さ、等を把握できるこ
とになる。

ステップ110では、低いIREグループのデータ（即ちこ
の場合〜IREグループにおける集計データ）を基準
にして定数Ｂを設定する。

定数Ｂは画面上の“暗さ”を示す値として設定される
ものであり、上記集計データを一定の規則に従って演算
することにより得ることができるほか、上記集計データ
を基準にしてROM34内から或る設定データを読み出すこ
とによって定数Ｂとして設定することもでき、集計デー
タ処理方法あるいはROM34における記憶形態によっては
他の設定方法を採用してもよい。

定数Ｂの具体的な設定方法としては、例えば、最も暗
いIREグループのデータから比較的明るいIREグルー
プのデータまでに、比重を付加して加算することにより
設定する方法が考えられる。すなわち、上記〜のデ
ータ値に対して例えば、（×４）＋（×２）＋＋
と演算し、その値を全体的な“暗さ”のレベル“B"と
し把握するという方法である。

例えばこのように定数Ｂが設定されると、次にステッ
プ111においては、高いIREグループのデータ（〜IR
Eグループにおける各集計データ）を基準にして定数Ｗ
を設定する。ここでは、ステップ110と同様な方法で
“明るさ”の値として定数Ｗを得ることになる。

明暗を示す基準データとして、定数Ｂ及び定数Ｗが決
定されたら、ステップ112においてはこれらの定数に基
ずいて輝度レベルの制御信号を決定する動作が行なわれ
る。

すなわち、この定数Ｂ、Ｗとメモリ手段34、35から選
択される調整用データに基ずいて所定の演算を行ない、
制御信号の設定の基準となるデータｆ（Ｂ）及びｆ
（Ｗ）を得、このｆ（Ｂ）及びｆ（Ｗ）と、あらかじめ
調節された輝度レベル（平均的な輝度レベル）に制御し
ている信号値Ｎが加算され、その加算値（Ｎ＋ｆ（Ｂ）
＋ｆ（Ｗ））が制御信号S_Bとして出力されることになる
（113）。

ｆ（Ｂ）及びｆ（Ｗ）の値を得る演算方法としては、
例えば、第５図（ａ）（ｂ）の曲線に示すような、定数
Ｂあるいは定数Ｗに対する演算係数をROM34に保持する
ことによって所望の演算を達成するようにするか、ある
いは定数Ｂ、Ｗの各値に対応するｆ（Ｂ）及びｆ（Ｗ）
の値を、例えばデータテーブル形態としてROM34に記憶
し、定数Ｂ、Ｗに対してｆ（Ｂ）及びｆ（Ｗ）が直接選
択できるようにしてもよい。

また、ステップ112における、制御信号S_Bを得る方法
としては、上記のようにｆ（Ｂ）及びｆ（Ｗ）を得、そ
の値を通常の輝度レベル制御信号値Ｎと加算する方法の
他に、定数Ｂ及び定数Ｗの比を演算し、これを画面上の
暗い部分の面積データとし、例えば第６図に示すよう
に、面積比にともなった複数の変換曲線（演算係数群或
はデータテーブル）を調整用データ群としてROM34に記
憶することによって定数Ｂ及び暗面積データからｆ
（Ｂ）を得るようにして、制御信号としてはｆ（Ｂ）と
通常の輝度レベル制御信号値Ｎを加算した値をとるよう
にしてもよい。第６図に示した例では、定数Ｂの値がB_A
で面積比B/Wが曲線b₂に該当する場合は調整用データと
してｆ（B_A）が得られ、輝度制御信号S_B＝ｆ（B_A）＋Ｎ
となるものである。

なお、第５図（ａ）（ｂ）あるいは第６図に示したよ
うな変換曲線に関するデータは数種類用意しておき、映
像の内容やユーザーの好みに応じて使用する変換曲線群
（調整用データ群）を、モード切換、或は外部メモリ手
段の交換等により、選択できるようにすることもでき
る。また、RAM35にはユーザーが自分で調整用データ群
を書き込むことができるようにしてもよい。

演算処理部33から出力された輝度レベルの制御信号S_B
は前述したように、D/A変換回路36においてアナログ信
号とされて映像信号処理回路22における輝度調整手段22
aに供給され、輝度調整手段22aにおいては、制御信号S_B
に基ずいて輝度調節が行なわれることになる。

なお、以上の動作の制御、すなわち、サンプリングタ
イミング制御、演算処理制御、記憶手段の動作制御等は
マイクロコンピュータにおけるシステムコントロール手
段（図示せず）によって達成できることはいうまでもな
い。

例えば以上のような動作が、各垂直同期期間内におい
てなされていくことにより、１画面単位で輝度制御信号
S_Bが出力されるため、１画面単位で輝度信号は調節され
ていくことになり、画面上では常に適正な輝度における
映像を出力することができるようになる。

したがって、例えば明るい画面のときは輝度レベルを
下げ、暗い画面のときは輝度レベルを上げるといったよ
うな制御が自動的に行なわれ、これによって、画面の内
容によって“黒つぶれ”や“黒浮き”の防止や、適度な
コントラストの設定が実現できることにもなる。

又、このような調整は黒レベルの面積と白レベルの面
積を考慮して行なわれているから、例えば第７図に示す
ように、低いIREグループのデータが小さいとき、又は
大きいときは直流伝送率（ブライトネス）を下げ、その
中間で直流伝送率を高くするように輝度レベルを調節す
るようにすることもできる。又、コントラストについて
も同様であり、さらに、このような制御をブライトネス
及びコントラストに同時に行なっても有効である。

また、全ての画面毎に行なわなくても、例えば、輝度
信号のサンプリングは数画面（数垂直同期期間）毎に行
なうという方法も考えられる。

また、垂直同期期間内だけでなく、１画面の途中で輝
度コントロールを行なうようにすることもできる。例え
ば画面の上半分の輝度を上げ、下半分の輝度を下げると
いった制御であり、上述したサンプリングデータの集計
単位を変えること等の手段によって容易に実現できる。

輝度レベルの制御信号の変化にはヒステリシス特性を
持たせ、所定のレベル差が生じたときに或るレベルから
次のレベルに変化するようにすることが好ましい。

なお、例えばフィールドメモリを備え、サンプリング
データを逐次保持していくことにより、より精密な画面
上の明暗位置や、前画面の状態に比較した現画面を把握
することができ、定数設定の際にこれらのデータも考慮
することにより、さらに高度な輝度制御（例えば、１画
面中の明るさの分布に応じた、領域部分毎の調整等）が
達成できるものとなる。

なお、前述した第４図（ｂ）のフローチャートに示さ
れる、輝度分布の集計動作（各IREグループの集計デー
タを得る動作）は前記説明の如くA/D変換された各サン
プリングデータをマイクロコンピュータ（演算処理部3
3）に入力してソフトウエア手段に基づいて処理を行な
う他、第８図に示すような回路によっても達成できる。

すなわち、サンプリングタイミングに従って入力され
た輝度信号はコンパレータCP₁〜CP₈によって或るIREグ
ループに振り分けられ、コンデンサC₁〜C₈のいずれかに
充電される。この動作が１垂直同期期間内に繰り返さ
れ、トランジスタT₁〜T₈に垂直同期パルスが印加された
時点でコンデンサC₁〜C₈に充電されている電圧値が読み
取られ、A/D変換されてIREグループの集計値として演算
処理部33に供給されるものである。

以上、本発明のテレビジョン画像表示装置によって、
特に輝度信号を画面単位で調節できる実施例について説
明してきたが、輝度信号調整以外にも各種の調整が１画
面単位或はさらに細かい単位で達成できることはいうま
でもない。

例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色信号をサンプリングするこ
とによって、カラーコントロールを行なうこともでき、
当然、輝度及びカラーの両方を同時にコントロールする
ことも可能である。さらに、画面上のシャープネス等の
調整も考えられる。

また、映像信号の調整だけでなく、例えば、音声信号
あるいは照明機器等の調整も同様に達成できることにな
る。すなわち、画面状態に即して照明状態（明るさ）を
変化させ、常に映像が最も見易い状態にコントロールし
たり、画面の明暗に伴って音声レベルを変化させること
により、視聴環境を変化させ、視聴ムードを効果的に演
出するような手段としても利用できることになる。

さらに、サンプリングする情報信号として、映像信号
だけでなく、CRT表示装置23におけるビーム電流も同時
にサンプリングすることによって、CRT表示装置23のダ
イナミックレンジを最大限に利用することができ、大幅
な画質の向上を達成できる。

すなわち、通常は、CRT保護の理由から、ビーム電流
はリミッタ等の手段により上限の余裕をもって制限され
ているが、ビーム電流のサンプリングデータにより電流
値に余裕があると認められた場合は、その可能範囲にお
いて最大のダイナミックレンジが得られるように輝度信
号を制御することもできるようになるためである。

［発明の効果］以上説明してきたように、本発明のテレビジョン画像
表示装置は、画面状態（映像信号）に即して、自動的に
１画面単位で各種出力調整を行なうことができるため、
常に最適な映像出力状態を得ることができるようになる
という効果があり、画質の大幅な改善を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的な構成を示すブロック図、第２
図は本発明の一実施例を示すブロック図、第３図はサン
プリングタイミングの説明図、第４図（ａ）（ｂ）は第
１図の実施例の動作の一例を示すフローチャート、第５
図（ａ）（ｂ）は調整用データ設定動作の一例を示す説
明図、第６図は調整用データ設定動作の他の例を示す説
明図、第７図は輝度信号制御の一例の説明図、第８図は
サンプリング値集計回路図である。１はテレビジョン画像表示装置、２はサンプリング手
段、３は演算手段、４は記憶手段、31はサンプリング回
路、21はA/D変換回路、33は演算処理部、34はROM、35は
RAM、36はD/A変換回路である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04N 5/14 - 5/208 H04N 5/57

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力された映像信号の１画面を複数の領域
に分割し、該分割した領域内にある画像情報をサンプリ
ングすることにより画面上の輝度レベルの分布データを
抽出するサンプリング手段と、上記サンプリング手段によって抽出された上記分布デー
タと、予め設定された調整用データと、予め調整された
平均的な輝度レベルに対応する制御データに基づいて、
制御信号を生成する演算手段と、上記生成された制御信号に基づいて、上記映像信号の輝
度信号の調整を行う映像信号処理手段とを備えたことを
特徴とするテレビジョン画像表示装置。