JP3657497B2 - Image display method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置を用いて画像を再生する画像再生方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、画像表示装置において、入力画像信号に対応したガンマ補正や輝度補正が行われている。ガンマ補正とは、画像表示装置の入力信号−出力輝度特性(入力信号の変化に対する出力輝度の変化;ガンマ特性と呼ばれる)を補正するものである。このような補正により、出力画像の輝度や色味(色度)、コントラスト比を調整することで、入力原画像にほぼ等しい画像を表示することが可能となる。また、入力原画像に対してコントラスト比を調整した画像を表示するなどして表示品位を自由に調整することも可能となる。
【0003】
液晶表示装置に関するガンマ補正技術として、特開平10−126648号公報には、入力アナログ画像信号をAD(アナログ−ディジタル)変換器でディジタル信号に変換したうえでガンマ補正するガンマ補正回路において、入力アナログ画像信号をAD変換器の間口(アナログ入力電圧範囲)に対応して選択された増幅度で増幅した後にAD変換器でディジタル信号に変換し、次いで、増幅度の選択情報と関連して定められたガンマ補正特性によってガンマ補正を行うガンマ補正回路が開示されている。この構成では、少ないビット数の変換処理でガンマ補正を広帯域でかつ高精度に行うことができ、ガンマ補正を広帯域でかつ高精度に行うために必要な回路のコストを低くすることが可能である。
【0004】
また、特開平5−64037号公報には、輝度計で測定した透過率特性に基づき、入力電圧−出力輝度特性を表す関数を線形化するように液晶表示装置に適応したガンマ補正曲線を求め、得られたガンマ補正曲線を用いてR(赤)G(緑)B(青)各色の信号に対して適正なガンマ補正処理を行うガンマ補正回路が開示されている。
【0005】
さらに、CRT(陰極線管)表示装置に関するガンマ補正技術として、特開平5−145942号公報には、CRT表示装置のRGB各色のガンマ特性を測定し、この測定したガンマ特性を用いて、RGB信号の各レベルの輝度比が一定になるように色補正を行うとともにガンマ補正を行うことが開示されている。
【0006】
また、液晶ディスプレイ用カラー光源の輝度補正技術として、特開平1−158416号公報(特公平7−109456号公報)には、低輝度時にRGB各色の比視感度が低下することによってカラーバランスが崩れて見えることを防止するために、RGB各色用発光素子群の輝度レベルを共通に調整する第1の輝度調整手段と、第1の輝度調整手段によって調整された輝度レベルに応じて、緑色用発光素子群、赤色用発光素子群、および青色用発光素子群の間での輝度レベルのバランスを調整する第2の輝度調整手段とを設けることが開示されている。
【0007】
従来より、CRT表示装置には、通常、逆ガンマ補正された画像信号が入力されるようになっている。逆ガンマ補正とは、原画像の光強度と画像表示装置の各画素の輝度とを比例させるために、画像表示装置の入力信号−出力輝度特性(ガンマ特性)を表す非線形関数の逆関数を用いて画像信号を補正するものである。CRT表示装置のガンマ特性を表す非線形関数は、指数関数で近似表現することができ、ガンマ値と呼ばれる指数値は、通常、約2.2程度である。したがって、CRT表示装置には、通常、CRT表示装置のガンマ値が2.2であるとして、逆ガンマ補正された画像信号が入力される。
【0008】
一般に市販されている製造メーカの異なる2種のCRT表示装置DおよびEにおける平均入力輝度信号レベル(入力画像信号の画面全体での平均輝度信号レベル)Gに対するガンマ値γ(G)および最大出力輝度imax (G)の変化を測定した結果を図10に示す。なお、図10に示す曲線のうち、γDと示す曲線が一方のCRT表示装置Dのガンマ値γ(G)を表す曲線、γEと示す曲線が他方のCRT表示装置Eのガンマ値γ(G)を表す曲線、imax Dと示す曲線がCRT表示装置Dの最大出力輝度imax (G)を表す曲線、imax Eと示す曲線がCRT表示装置Eの最大出力輝度imax (G)を表す曲線である。また、平均入力輝度信号レベルGは、最大値を100%として表した相対値であり、最大出力輝度は最大値が1となるように規格化した値である。
【0009】
図10で示される測定データから、平均入力輝度信号レベルGがある一定の範囲内である大部分の入力画像では、最大出力輝度imax (G)およびガンマ値γ(G)はほぼ一定であるが、その範囲を外れるような平均入力輝度信号レベルGを持つ入力画像では、最大出力輝度imax (G)が低減するという特徴が読み取れる。
【0010】
図10によれば、平均入力輝度信号レベルGが約60%であるときには、実際に測定されたガンマ値γ(G)も約2.2となっている。したがって、このときには、CRT表示装置は、入力された画像信号を線形化処理した画像、つまり逆ガンマ補正される前の原画像(撮影画像)を忠実に再生している。
【0011】
しかしながら、平均入力輝度信号レベルGが約60%より低いときや、約60%より高いときにおいては、CRT表示装置の画像出力のガンマ値γ(G)が2.2を示さないため、線形化処理が完全でなく、原画像(撮影画像)に忠実な表示が得られない。
【0012】
ところが、本願発明者等の検討によれば、このような表示特性であれば、平均入力輝度信号レベルが低いときに、図12に示すように、暗部の出力輝度が相対的に持ち上げられた入力信号−出力輝度特性となるので、暗部の視認性が向上するという表示上の利点が得られることが分かった。
【0013】
また、本願発明者等の検討によれば、このような表示特性であれば、平均入力輝度信号レベルが高い場合には、図13に示すように、明部の出力輝度が相対的に下げられた入力信号−出力輝度特性となり、かつ、画面全体の出力輝度が相対的に低下するため、明るい部分において、白つぶれがなく、また、まぶしさを感じることもなく、視認性が向上することが分かった。
【0014】
CRT表示装置のこのような表示特性によって、表示における画像の視認性が向上しているということは一般に認識されていない。なお、必ずしも全てのCRT表示装置がこのような表示特性を示すものではないが、一般的なCRT表示装置では、CRT表示装置に特有の駆動電流の増加によるCRTの焼損を防止する目的で表示輝度の増加に伴う駆動電流の増加を制限する回路(自動輝度制限回路)が設けられているため、このような表示特性を示すのが普通である。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
一方、バックライト等の発光素子と液晶パネル等の光スイッチング素子とで構成されているような表示装置、例えば液晶表示装置では、画像信号を表示装置で再生する際、表示画像の最大輝度は発光素子の出力で概ね決定され、入力信号−出力輝度特性は概ね光スイッチング素子の特性で決定される。表示画像の最大輝度と入力信号−出力輝度特性とは、互いに独立した特性である。そして、このような表示装置では、液晶表示装置の場合の測定結果を示す図11から明らかなように、表示画像における最大出力輝度imax (G)と、入力信号−出力輝度特性を表す非線形関数を指数関数で近似表現した場合の指数値(ガンマ値)γ(G)とが、入力画像の平均入力輝度信号レベルG(背景部の入力輝度信号レベルHにほぼ等しい)によらず一定である。
【0016】
ここで、前述の民生用CRT表示装置の表示特性(輝度特性)と、このような液晶表示装置の表示特性(輝度特性)とを本願発明者が主観的に比較したところ、画質の自然さの点においては、CRT表示装置のような表示特性(輝度特性)を有している方がやや望ましいことが分かった。
【0017】
図11は、液晶表示装置において、液晶表示装置内の信号処理回路により、入力画像信号の逆ガンマ補正と、液晶の電圧−光学変換特性の補正(線形特性からのずれの補正)とを行った結果得られた入力信号−出力輝度特性を示している。
【0018】
図11に示す入力信号−出力輝度特性を持つ液晶表示装置に対してTV放送局から送信される画像信号等の逆ガンマ補正された画像信号が入力された場合、液晶表示装置の表示面における再生画像の出力輝度特性は、図14に示すようになる。
【0019】
この出力輝度特性では、規格化輝度信号レベルが0.4以上の輝度が高い部分で、規格化輝度が線形特性よりもかなり高くなっている。この出力輝度特性では、画像を視認した際に全体が白く浮いたような印象を強く与える画像が得られ、入力画像を正しく再生できない。
【0020】
また、図11で示されるような再生画像の出力輝度特性であると、平均輝度が高い画像を表示する場合に、全体的に輝度が高くなってしまう。そのため、観視者にとって、画面全体がまぶしく感じられ、明るい部分の微小な輝度差が十分に認識できなくなり、見かけ上、白つぶれを起こしたような印象を受ける。また、逆に、平均輝度が低く暗い画像を表示する場合、暗部は、ほぼ線形特性で再生されるものの、全体的に暗いために暗部の視認性が十分でない印象を観視者に与える。
【0021】
これに対し、CRT表示装置においては、平均輝度が低いときの最大出力輝度が比較的高いので、暗部の視認性が比較的良く感じられる。また、平均輝度が高い全体的に明るい画像を表示する場合には、最大出力輝度が相対的に低くなるため、まぶしさが抑えられ、全体的に見易さの向上がやや見られる。
【0022】
このような表示特性による視認性や白浮き等の色調の不具合は、CRT表示装置、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットディスプレイ装置、投射型表示装置において顕著に見られる。
【0023】
ところで、前記従来のガンマ補正技術は、表示装置のガンマ特性が画像の種類によって変化しないことを前提としており、どのような画像に対しても同じ設定値(ガンマ値)で補正を行うようになっている。そのため、上述したような液晶表示装置における視認性の不足を改善することはできない。
【0024】
また、前記従来の輝度補正技術は、カラー光源の出力調整に係るものであり、液晶ディスプレイに入力される画像信号のレベルについては、何ら考慮されていない。したがって、この技術でも、上述したような液晶表示装置における視認性の不足を改善することはできない。
【0025】
本来、表示画像が入力信号から忠実に再生されるためには少なくとも表示装置の画像表示面でほぼ線形な入力信号−出力輝度特性を示す必要がある。また、観視者にとって自然な映像を実現するためには、画像再生の輝度特性や色調特性のような入出力特性を任意に調整できる構成とすることが考えられるが、そのような構成にすると、画像表示装置の信号処理回路の構成が複雑化する、コストが増大する等の問題を生じる。
【0026】
本発明は、上記従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、高い表示品位で画像を再生することが可能な画像再生方法を提供することにある。
【0027】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像再生方法は、上記の課題を解決するために、各画素毎の情報を表す画素信号を含む画像信号に基づいて複数の画素を有する表示装置で画像を再生する画像再生方法において、全ての画素信号のレベルの平均を平均信号レベルとして演算した後、画素信号のレベルに対する画素の輝度の変化を表す入力信号−出力輝度特性を、上記平均信号レベルに応じて設定し、次いで、設定された入力信号−出力輝度特性を満たすように画像を再生することを特徴としている。
【0028】
上記方法によれば、例えば、平均信号レベルに係わらず入力信号−出力輝度特性が一定であるような表示装置(液晶表示装置等)を用いても、平均信号レベルの上昇に応じて入力信号−出力輝度特性を指数関数で近似表現した場合の指数値(ガンマ値)を小さくすることができるので、全体的に暗い画像(平均輝度が低い画像)における暗部の視認性に優れ、かつ、全体的に明るい画像(平均輝度が高い画像)における白つぶれや眩しさを防止して明部の視認性に優れた画像を再生することが可能となる。したがって、上記方法によれば、表示装置の入力信号−出力輝度特性が平均信号レベルに応じて変化するか否かにかかわらず、高い表示品位で画像を再生することが可能となる。
【0029】
また、上記画像再生方法の好ましい形態は、さらに、上記平均信号レベルに応じて表示装置の画素の最大出力輝度が変化するように画像を再生する方法である。
【0030】
上記方法によれば、例えば、入力平均信号レベルに係わらず最大出力輝度が一定であるような表示装置(液晶表示装置等)を用いても、画像表示装置の平均信号レベルの上昇に応じて表示装置の最大出力輝度を低くすることができるので、全体的に明るい画像を再生するときの画面のまぶしさを軽減するとともに直視の際の網膜漂白化現象による一時的な盲目化を防止することが可能となる。したがって、上記方法によれば、表示装置の種類によらず、高い表示品位で画像を再生することが可能となる。
【0031】
また、本発明の画像表示装置は、上記の課題を解決するために、各画素毎の情報を表す画素信号を含む画像信号に基づいて複数の画素を有する表示装置で画像を再生する画像再生方法において、全ての画素信号のレベルの平均を平均信号レベルとして演算した後、上記平均信号レベルに応じて表示装置の画素の最大出力輝度が変化するように画像を再生することを特徴としている。
【0032】
上記方法によれば、例えば、入力平均信号レベルに係わらず最大出力輝度が一定であるような表示装置(液晶表示装置等)を用いても、画像表示装置の平均信号レベルの上昇に応じて表示装置の最大出力輝度を低くすることができるので、全体的に明るい画像を再生するときの画面のまぶしさを軽減するとともに直視の際の網膜漂白化現象による一時的な盲目化を防止することが可能となる。したがって、上記方法によれば、表示装置の平均信号レベル−最大出力輝度特性によらず、高い表示品位で画像を再生することができる。
【0033】
なお、上記各画像再生方法における平均信号レベルに応じた最大出力輝度値および/または入力信号−出力輝度特性の設定は、任意の設定が可能である。
【0034】
上記平均信号レベルの演算は、単位期間内における全ての画素信号のレベルの平均を演算することにより行うことが好ましい。上記単位期間は、1フレームのような1つの画像を構成する期間全体であってもよいし、1フィールドあるいは数フィールドにわたる期間等のような1つの画像を構成する期間の一部であってもよい。また、上記平均信号レベルの演算は、適当なサンプリング周期で全画素信号の瞬間的な電圧レベルをサンプリングし、サンプリングされた各電圧レベルの平均を演算することにより行ってもよい。
【0035】
上記各画像再生方法では、入力信号−出力輝度特性を指数関数で近似表現した場合の指数値が、平均信号レベルの上昇に伴ってより大きい値となるように画像を再生することが望ましい。これにより、全体的に明るい画像(平均輝度が高い画像)を再生するときの画面のまぶしさを軽減することができるとともに、直視の際の網膜漂白化現象による一時的な盲目化を防止することができる。したがって、上記方法によれば、全体的に明るい画像を視認性に優れた画像として再生することができる。
【0036】
また、上記各画像再生方法では、最大出力輝度が、上記平均信号レベルが上昇するにしたがってより小さくなるように画像を再生することが望ましい。これにより、全体的に暗い画像(平均輝度が低い画像)における暗部の視認性を向上させるとともに、全体的に明るい画像(平均輝度が高い画像)における白つぶれや眩しさを防止して明部の視認性を向上させることができる。したがって、全体的に暗い画像も全体的に明るい画像も視認性に優れた画像として再生することができる。
【0037】
上記各画像再生方法において、画像の再生に用いられる画像信号は、各画素毎の輝度情報を表す輝度信号からなる白黒映像信号であってもよく、各画素毎の輝度情報を表す輝度信号と各画素毎の色度情報を表す色度信号とからなるカラー映像信号であってもよく、三原色あるいはそれより多くの原色の各色成分信号を含むカラー映像信号であってもよい。
【0038】
入力される画像信号が各画素毎の輝度情報を表す輝度信号を含む場合、上記平均信号レベルの演算は、全ての輝度信号のレベルの平均を演算することにより行うことが望ましい。これにより、簡素な構成の画像表示装置で画像を再生することができる。
【0039】
すなわち、標準的な画像再生方法では、画像信号として、輝度信号と色差信号とからなる形態のカラー映像信号が使用される。この場合、カラー映像信号を構成する信号のうち、表示装置の入力信号−出力輝度特性や最大出力輝度に影響を与えるのは、輝度信号である。そのため、上記平均信号レベルの演算を、輝度信号および色差信号の両方の平均を演算することにより行うよりも、輝度信号だけを利用して平均信号レベルを演算する方が、処理される信号の数が減る分、簡素な構成の画像表示装置で画像を再生することができる。
【0040】
また、入力画像信号が三原色(例えば、RGB)、あるいはそれより多くの原色の各色成分信号を含むカラー映像信号である場合、上記平均信号レベルの演算は、色成分信号から輝度値に相当する値のレベルの平均を演算することにより行うことが望ましい。輝度値に相当する値のレベルの平均を演算する方法としては、変換式により全ての色の色成分信号から輝度に相当する値を算出した後、算出された値を平均する方法であってもよいし、全ての色の色成分信号を平均した後、得られた平均値を変換式により輝度に相当する平均値に変換する方法であってもよい。また、輝度信号のレベルの平均を演算する方法として、全ての色の色成分信号を利用せず、一部の色の色成分信号のみを用いて平均信号レベルを演算する方法を採用してもよい。この場合にも、前述した全ての色の色成分信号成分を利用する場合と同様に、輝度に相当する値への変換と平均値の演算との順序は任意である。
【0041】
さらに、このような各色成分信号を含むカラー映像信号が入力される場合、上記平均信号レベルの演算は、輝度値に相当する値のレベルの平均を算出するものでなくともよく、各色成分信号の少なくとも1つのレベルの平均を平均信号レベルとして演算するものであってもよい。すなわち、例えば、RGBの三原色信号が画像信号として入力される場合、G信号のみを取り出してG信号のレベルの平均値を平均信号レベルとして算出してもよいし、各色成分信号毎のレベルの平均値を平均信号レベルとして算出してもよい。
【0042】
入力される画像信号が各画素毎の輝度情報を表す輝度信号を含む場合、輝度信号のレベルに対する画素の輝度の変化を表す入力輝度信号−出力輝度特性を上記平均信号レベルに応じて設定し、設定された入力輝度信号−出力輝度特性を満たすように輝度信号を補正することが好ましい。
【0043】
また、入力される画像信号が、三原色(例えば、RGB)あるいはそれより多くの原色の各色成分信号を含む場合、各色成分信号の少なくとも1つのレベルに対する画素の輝度の変化を表す入力信号−出力輝度特性を上記平均信号レベルに応じて設定し、設定された入力信号−出力輝度特性を満たすように各色成分信号の少なくとも1つを補正することが好ましい。
【0044】
入力信号−出力輝度特性の設定は、計算式を用いて平均信号レベルから入力信号−出力輝度特性を表すパラメータを演算するようにしてもよい。また、入力信号−出力輝度特性の設定は、平均信号レベルと入力信号−出力輝度特性とを対応付けるルックアップテーブルをメモリ等の記憶装置に記憶させておき、このルックアップテーブルを参照して入力信号−出力輝度特性を設定するようにしてもよい。上記のルックアップテーブルは、予め様々な入力信号−出力輝度特性の測定し、得られた測定結果に基づいて作成すればよい。
【0045】
入力信号−出力輝度特性パラメータを用いた演算処理により画像信号を補正する場合、入力信号−出力輝度特性パラメータを用いた演算処理により、入力信号−出力輝度特性に対応した入出力特性で画素信号を変換した後、表示部(表示装置)の入力信号−出力輝度特性における線形特性からのずれを補正することが望ましい。
【0046】
上記構成によれば、2回目の補正の入出力特性と表示装置の入力信号−出力輝度特性とを合わせたものが、線形特性となる。そのため、1回目の補正は、入力信号−出力輝度特性パラメータのみを用いた単純な演算処理を行うだけでよく、演算が簡単になる。
【0047】
これに対し、2回目の補正を行わない場合、入力信号−出力輝度特性パラメータと、表示部の入力信号−出力輝度特性パラメータとの両方を用いて画像信号を補正する必要があり、演算が複雑になる。
【0048】
なお、2回目の補正は、画素信号を表示装置の入力信号−出力輝度特性を表す関数の逆関数を用いて画素信号を変換するようにすればよい。ただし、異なる複数の種類の表示装置で表示を行う場合、表示装置の種類が特定されないので、表示装置の入力信号−出力輝度特性が様々な特性に変化する可能性がある。そのため、この場合、予め各種の表示装置の入力信号−出力輝度特性を表示装置の種類に対応付けてRAM等の記憶装置あるいはハードディスク等の記憶媒体に記憶させておき、この記憶内容を参照することで表示装置の入力信号−出力輝度特性の逆特性の入出力特性で画像信号を補正することが好ましい。
【0049】
上記表示装置は、発光素子と、発光素子からの光を各画素毎に制御するための光スイッチング素子とを備えていればよい。したがって、表示装置は、発光素子の機能を兼ね備える発光型の光スイッチング素子(発光型表示素子)、例えば、CRT、発光ダイオード、プラズマディスプレイパネル(PDP)、FED(Field Emission Display)等を備える構成であってもよく、発光素子と、自らは発光しないで発光素子からの光を制御または変調する非発光型の光スイッチング素子(非発光型表示素子)、例えば液晶表示素子等とを備える構成であってもよい。
【0050】
上記表示装置が、例えば透過型液晶表示装置等のように、発光素子と非発光型の光スイッチング素子とを備え、これらが互いに独立に制御され得る構成である場合、最大出力輝度を演算し、演算結果を発光素子に出力することが好ましい。また、最大出力輝度の演算は、規格化した形の最大出力輝度を演算した後、その演算結果と外部から与えられた輝度基準値とに基づいて最大出力輝度を演算することにより行うことが望ましい。
【0051】
一方、上記表示装置が、光スイッチング素子の機能を兼ね備える発光素子、すなわち発光型の光スイッチング素子を備える構成である場合、最大出力輝度を演算するとともに、設定された入力信号−出力輝度特性に従って補正された画像信号を最大出力輝度の演算結果に基づいて変換処理し、変換処理された画像信号を発光型の光スイッチング素子へ出力することが望ましい。
【0052】
上記各演算処理は、回路によってハードウェアで実現することが望ましいが、ソフトウェアで実現してもかまわない。すなわち、上記各演算処理は、各演算部の演算処理を記述したコンピュータプログラムを記憶するRAM等の記憶手段と、該コンピュータプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit) とによって実現してもよい。
【0053】
次に、本願発明者等が本発明をなした課程を、図6ないし図9に基づいて詳細に説明する。
【0054】
図6および図7は、種々の表示装置が、入力された画像信号に対してどのような表示特性を示すかを模式的に示した図である。図6および図7は、3つの互いに異なる表示特性を持つ表示装置30A〜30Cに対して、それぞれ画像信号S1およびS5を入力した様子を示している。
【0055】
図6においては、一般的なTV放送におけるような逆ガンマ補正された画像信号S1が入力されている。したがって、画像信号S1の入力レベル(原画像の光強度)に対する出力レベル(画像信号の電圧レベル)の変化を表す曲線C1の傾きは、入力レベルの増加にしたがって減少する。このような画像信号S1が入力される理由は、概ね、曲線C2で示すようなガンマ特性、すなわち、入力レベル(画像信号の電圧レベル)に対する出力レベル(輝度)の変化を表す曲線C2の傾きが入力レベルの増加にしたがって増加する表示特性を有するCRT表示装置30Aで画像が再生されることが前提であり、この傾きの変化を打ち消すように逆ガンマ補正を行っているからである。そのため、表示装置が、図6のCRT表示装置30Aのようなガンマ特性を持っていれば、CRT表示装置30Aから出力(表示)される画像S2の出力レベル(輝度)は、曲線C5で示すように入力レベル(原画像の光強度)に対して線形になる。
【0056】
一般的に、表示装置は、画像信号源(原画像)からの入力(光強度)に対して様々な入出力特性(表示特性)を持っている。このため、CRT表示装置30Aにおいてほぼ忠実に再生される入力画像が、他の表示装置、例えば、曲線C3で表されるような入出力特性を持つ表示装置30Bや、曲線C4で表されるような入出力特性を持つ表示装置30Cにおいては、曲線C6およびC7で示すように、原画像からの入力レベルに対して非線形の出力レベルを持つ画像S3およびS4が出力され、原画像が忠実に再生されないといったことが生じている。
【0057】
また、図7の曲線C8で示されるような入力レベル(原画像の光強度)に対する出力レベル(画像信号の電圧レベル)の変化が線形である画像信号S5が入力される場合、例えば、コンピュータ等で作成された画像データが直接入力される場合には、入力された画像信号S5に対して補正を行わなければ、画像信号S5は、表示装置30A〜30Cにおいて、曲線C9〜C11で示すような表示装置30A〜30Cの入出力特性に応じた特性を持つ画像に変換されて出力される。そのため、表示装置30A〜30Cでは、曲線C12〜C14で示すように、原画像からの入力レベルに対して非線形の出力レベルを持つS6〜S8が出力される。したがって、表示装置30A〜30Cの表示画面上では、原画像(入力画像)が正しく再生されないことが分かる。
【0058】
このような表示装置(表示デバイス)の入出力特性について、より詳しく述べる。
【0059】
CRT表示装置のような表示装置においては、一般的に、入力信号電圧−出力輝度変換特性をガンマ(γ) 特性と呼び、次の式(1)のように表す。
【0060】
【数1】

Figure 0003657497
【0061】
ここで、Iは出力輝度、Vは入力信号電圧、指数値γは、ガンマ値と呼ばれる非線形パラメータである。また、a およびbはオフセット定数である。
【0062】
入力信号が、米国映画テレビ技術者協会(SMTPE)のテレビ規格であるSMPTE規格170Mまたは240M、もしくは、旧来の方式であった電波法/CCIR(国際無線通信諮問委員会)勧告624/RS170Aにおいて規定される輝度−信号電圧変換式によって逆ガンマ補正された通常のTV画像信号である場合について考える。このTV画像信号は、γ=2.2のCRT表示装置に入力することを想定して逆ガンマ補正されたものであるので、CRT表示装置で表示すれば、一定条件においては特別な処理を施すことなく原画像がほぼ線形化されて出力される。入力信号電圧は、入力輝度信号レベルと概ね比例関係にあるので逆ガンマ処理された入力輝度信号レベルgに対して、簡単化のため式(1)においてa=b=0とし、gが最大値の時に得られる最大輝度(最大出力輝度)imax を用いて式(1)を書き換えると、次の式(2)のように表現できる。
【0063】
【数2】
Figure 0003657497
【0064】
このようにおくことで、入力と出力の関係を表示装置の制約を取り払って信号処理の部分で考えることができる。ここでは、概念を説明するため、式(1)の定数項を省略して考えているが、式(1)をそのまま用いて、CRT表示装置の特性をより詳細に記述してもよい。これにより、以下に述べる式の精度がさらに向上する。
【0065】
CRT表示装置を例にとると、平均入力輝度信号レベルGに応じてその系での最大出力輝度imax が構造上決定されている。そのため、式(2)における最大輝度imax を平均入力輝度信号レベルGの関数imax (G)として書き改めると、Iは、gおよびGの関数となり、次の式(3)のように表記することができる。
【0066】
【数3】
Figure 0003657497
【0067】
ここで、平均入力輝度信号レベルGは、表示装置の各画素P(x,y)に対応して入力される輝度信号のレベルgxyの平均値であり次式として表現できる。
【0068】
【数4】
Figure 0003657497
【0069】
なお、画素P(x,y)は、i行(i≧2)×j列(j≧2)のマトリックス状に配列された複数画素のうちのx行目(1≦x≦i)y列目(1≦y≦j)の画素を表すものとする。
【0070】
しかしながら、一般のCRT表示装置において、図8および図9で示されるように平均入力輝度信号レベルGに対する最大出力輝度imax およびガンマ値γのの変化を調べたところ、図10で示されるように、最大出力輝度imax だけでなく、ガンマ値γも平均入力輝度信号レベルGの変化に伴って変化する。そのため、最大出力輝度imax と同様に、ガンマ値γも、平均入力輝度信号レベルGの関数として書き換える必要がある。
【0071】
つまり、図8の特性を元にすれば、式(3)は次の式(5)のように書き改めることができる。
【0072】
【数5】
Figure 0003657497
【0073】
式(5)によれば、平均入力輝度信号レベルGに応じた最大出力輝度imax (G)およびガンマ値γ(G)を設定すれば、入力輝度信号に対してCRT表示装置以外の表示装置を用いてCRT表示装置と同様の入出力特性で表示を行うことや、より再現性の良い入出力特性で画像再生を行うことができることが分かる。
【0074】
そこで、任意の表示装置の規格化された入力信号−出力輝度特性を表す関数Dを、規格化された入力輝度信号レベルginput および規格化された出力輝度レベルgoutputを用いて定義すると、
output=D(ginput )・・・・・(6)
の関係となる。
【0075】
ここで、信号レベルや特性を規格化した理由は、表示装置の種類によって入力される信号や出力される信号の精度が異なっている場合や、表示装置の種類によって出力輝度のスケールが異なる場合が想定されるからである。すなわち、表示装置の調整によって、例えば、入力信号が8ビットであり出力信号が10ビットである場合や、入力信号が8ビットであり出力信号が6ビットである場合、出力輝度のスケールが、ある設定値においては10であったものが別の設定値においては20になる場合等が起こりうるからである。
【0076】
実際の信号処理においては、ginput 、goutput、およびimax の値を予め0〜1の範囲内の値となるように規格化しておけば、最終的な信号形態への変換は、演算結果を信号の最大表現数(nビットのディジタル信号であれば、最大表現数2n −1)に乗じれば良いので、計算を容易に行うことができる。
【0077】
以上のことから、最適な表示出力を得るためには、入力画像信号に対して種々の画像信号の補正が必要となることが分かった。
【0078】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態1〕
本発明の画像再生方法の実施の一形態について、図1に基づいて説明すれば以下の通りである。
【0079】
本実施形態の画像再生方法に用いる画像表示装置は、図1に示すように、画像を表示するための複数の画素(図示しない)を有する表示装置8と画像信号補正装置7とを備え、各画素毎の情報を表す画素信号を含む画像信号g0 (輝度信号レベルg0 )が画像信号補正装置7を介して表示装置8に入力されるようになっている。
【0080】
画像信号補正装置7は、全ての画素信号のレベルの平均を平均入力輝度信号レベルGとして演算する平均信号レベル演算回路1と、画素信号のレベルに対する画素の輝度の変化を表す入力信号−出力輝度特性を、平均入力輝度信号レベルGに応じて設定する入力信号−出力輝度特性設定回路2と、平均入力輝度信号レベルGに応じて表示装置8の画素の最大出力輝度を調整する最大出力輝度調整回路3と、設定された入力信号−出力輝度特性を満たすように画像信号g0 を補正する信号補正部4とを備えている。
【0081】
信号補正部4は、設定された入力信号−出力輝度特性に等しい入出力特性で画像信号g0 を補正するγ(G)補正回路5と、表示装置8の入出力特性(入力信号−出力輝度特性)に対して逆特性の入出力特性でさらに画像信号g1 を補正する逆特性補正回路6とを備えている。
【0082】
次に、上記画像表示装置を用いた本発明の画像再生方法について説明する。
【0083】
まず、平均信号レベル演算回路1にて、逆ガンマ補正された入力画像信号g0 の輝度信号レベルg0 から平均入力輝度信号レベルGを演算する。
【0084】
次いで、入力信号−出力輝度特性設定回路2にて、画像表示装置の入力信号−出力輝度特性を指数関数で近似表現した場合の指数値(ガンマ値)γ(G)を平均入力輝度信号レベルGから演算する。具体的には、画像表示装置の入力信号−出力輝度特性を指数関数で近似表現した場合の指数値(ガンマ値)γ(G)を、例えば前記の図10の曲線γDのように、平均入力輝度信号レベルGが高くなるにつれて大きくなるように設定する。
【0085】
さらに、信号補正部4にて、画像表示装置の入力信号−出力輝度特性を指数関数で近似表現した場合の指数値(ガンマ値)がその設定値γ(G)に一致するように入力画像信号g0 を補正し、補正後の画像信号g0 を表示装置8へ出力する。具体的には、まず、γ(G)補正回路5にて、設定値γ(G)を指数値とする指数関数を用いて、画像信号g0 の輝度信号レベルg0 から画像信号g1 の輝度信号レベルg1 を算出し、輝度信号レベルg1 を持つ画像信号g1 を生成する。次いで、逆特性補正回路6にて、表示装置8の入力信号−出力輝度特性を表す関数の逆関数を用いて、画像信号g1 の輝度信号レベルg1 から画像信号gout の輝度信号レベルgout を算出し、輝度信号レベルgout を持つ画像信号gout を表示装置8へ出力する。
【0086】
また、最大出力輝度調整回路3にて、平均入力輝度信号レベルGに応じて表示装置8の画素の最大出力輝度を調整する。具体的には、平均入力輝度信号レベルGから表示装置8の最大出力輝度imax (G)を演算し、この演算結果を最大出力輝度iout として表示装置8へ出力する。最大出力輝度imax (G)の演算は、例えば前記の図10の曲線imax Dのように、平均入力輝度信号レベルGが高くなるにつれて最大出力輝度imax (G)が小さくなるような演算とする。
【0087】
この場合、表示装置8の表示素子に入力される画像信号gout の輝度信号レベルgout および表示装置8の最大出力輝度iout は、次の式(7)および式(8)で表現することができる。
【0088】
【数6】
Figure 0003657497
【0089】
また、最終的な表示装置8の出力輝度Iは、次の式(9)のように表現することができる。
【0090】
【数7】
Figure 0003657497
【0091】
なお、gout は前記の式(6)のginput に対応する規格化された入力輝度信号レベルを表し、D-1()は、表示装置8の規格化された出力輝度レベルgd (前記の式(6)のgoutputに対応する)を表す関数D(gout )の逆関数である。
【0092】
このように、本発明の画像再生方法では、逆ガンマ補正された画像信号g0 における平均入力輝度信号レベルGを参照値としてガンマ値γ(G)と最大出力輝度imax (G)とを設定することによって、表示装置8の種類によらず再現性の良い高品位の画像が表示可能となる。
【0093】
なお、前述の式(2)〜(9)においては、入力画像信号の輝度信号に対しての処理を示したが、実際の画像表示装置においては、輝度信号を表示素子駆動用の駆動電圧v1 に変換する処理、および最大出力輝度iout を表示装置8の発光素子の駆動電圧v2 に変換する処理が、一般的に含まれている。
【0094】
このため、式(9)は、次の式(10)のようにも表現できる。
【0095】
【数8】
Figure 0003657497
【0096】
ここで、式中のVは、輝度信号電圧の平均入力電圧値を示す。
【0097】
また、輝度信号レベルgout から表示装置8の表示素子の駆動電圧v1 への変換、および最大出力輝度iout から表示装置8の発光素子の駆動電圧v2 への変換は、線形関数V1 およびV2 を用いて、次の式(11A)および(11B)のように表現できる。
【0098】
1 =V1 (gout )・・・(11A)
2 =V2 (iout )・・・(11B)
なお、式(10)や式(11A)、(11B)は、表示装置8の動作形態が電圧値の変化によって駆動される形態である場合のものであるが、表示装置8の動作形態が他の信号、例えば、熱、光、圧力、振動、音波等の信号によって駆動される形成である場合でも、式(10)や式(11A)、(11B)と同様の式が成り立つ。
【0099】
また、図1は、表示装置8が、互いに独立に制御され得る表示素子および発光素子を備える場合の画像表示装置の構成を示している。この場合、式(7)により得られる画像信号gout (輝度信号レベルgout )および式(8)により得られる最大出力輝度iout を、それぞれ表示素子および発光素子に入力すれぱよい。
【0100】
なお、表示装置8が、発光素子の機能を兼ね備えたスイッチング素子、すなわち、いわゆる発光型表示素子(自発光型スイッチング素子)を備える場合においては、最大出力輝度iout の調整は、画像信号の信号処理によって行う必要がある。
【0101】
したがって、逆特性補正回路6にて表示装置8の入力信号−出力輝度特性の逆特性の補正を行う前の画像信号g1 に対して最大出力輝度iout を乗じるようにすればよい。すなわち、この場合、画像信号補正装置7から出力される画像信号gout の輝度信号レベルgout は、次の式(12)で表される。
【0102】
【数9】
Figure 0003657497
【0103】
また、最終的な出力輝度Iは、次の式(13)で表現することができる。なお、信号の表現形態は、前述と同様である。
【0104】
【数10】
Figure 0003657497
【0105】
ここでは、テレビ放送用の画像等の逆ガンマ補正された画像信号g0 が入力された場合の画像信号の処理の概略について説明した。そのため、この場合には、特に前処理を行う必要がなかったが、例えば、コンピュータ等の画像信号を生成可能な装置から直接線形化された画像信号が入力される場合には、逆ガンマ補正を施してから、上記処理を行えばよい。
【0106】
また、上述した画像信号の処理については、アナログ信号系及びデジタル信号系でも同様に行うことができるが、デジタル信号系で行う方が数値の演算によって容易に行うことができ、パラメータの変更も容易である。デジタル信号系で、アナログ信号が入力される場合には、アナログ信号をデジタル信号に変換してから前述の処理を行えばよい。この処理におけるデジタルデータの階調表現ビット数としては少なくとも8ビット以上であれば精度良く処理が可能であるが、精度があまり必要でない場合や、構成をより簡略にする場合には表現ビット数を8ビットよりも小さくして処理を行ってもよい。
【0107】
上記の処理は、表示装置8は、例えば透過型液晶表示装置等のようなスイッチング素子と発光素子とが独立したものであってもよいし、FED(Field Emission Display)やPDPのように発光素子がスイッチング素子と一体化しているものであっても、同様に適用ができ、容易に表示品位を設定することが可能となる。
【0108】
上記の処理において、画像表示装置の輝度パラメータであるガンマ値γ(G)と最大出力輝度imax (G)とは、自由な設定が可能である。そのため、ガンマ値γ(G)および最大出力輝度imax (G)の種々の設定パターンを記憶装置に記憶させておき、この記憶内容を必要に応じて読み出すようにすれば、異なる表示装置8を用いても、映像表示品位を統一することが容易となる。
【0109】
また、上記の画像信号補正装置7による信号処理において、入力画像信号が輝度信号g0 と色差信号とからなる場合には、出力輝度信号gout の信号レベルgout が入力輝度信号g0 の信号レベルg0 のα(0≦α≦1)倍であるとすると、色差信号に対しても同様の係数αを乗じ、得られた色差信号を出力すればよい。
【0110】
また、上記の画像信号補正装置7による信号処理において、入力画像信号が、各色成分信号からなり、各色成分信号の組み合わせにより輝度が表現されている場合にも、上述した演算により得られた出力輝度信号gout の信号レベルgout が入力輝度信号g0 の信号レベルg0 のβ(0≦β≦1)倍となったとすると、各色成分信号をβ倍した結果を出力信号として出力すればよい。
【0111】
また、上記の処理においては、入力された画像信号の線形化された輝度信号を基準にした処理について示したが、R・G・B三原色、あるいはより多原色の各色成分信号に対して独立に処理を行うように設定することもできる。その場合は、式中の輝度信号レベルを各色成分信号レベルに変更してそれぞれの処理をするだけで良い。この方法を用いた場合には、輝度信号のみによる補正を行う場合よりも高精度な補正が可能である一方、独立パラメータの個数が増加し、パラメータを記憶する記憶装置や演算処理回路等の装置コストが高くなる。そのため、装置コストよりも精度の向上を優先する場合にこの方法を適用すればよい。
【0112】
〔実施の形態2〕
次に、実施の形態1で説明した実施の形態の好ましい形態を図2および図3に基づいて説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態1にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【0113】
本実施形態の画像再生方法に用いる画像表示装置は、図2に示すように、画像信号補正装置7’と、発光素子と表示素子(スイッチング素子)とが独立に制御され得る表示装置8とを備えている。
【0114】
表示装置8は、図示しない複数の画素を有する液晶パネル等の非発光型の表示素子16と、画像信号補正装置7から出力された画像信号gout を表示駆動用の信号(駆動信号)Sout に変換する液晶駆動回路等の表示素子駆動形態変換回路15と、バックライト等の発光素子18と、画像信号補正装置7から出力された最大出力輝度iout を発光素子18の入力に応じた形態の信号Iout に変換する発光素子駆動形態変換回路17、例えば、最大出力輝度iout に対応した電圧を発生させる可変電圧源とを備えている。
【0115】
画像信号補正装置7’は、実施の形態1と同様の平均信号レベル演算回路1、入力信号−出力輝度特性設定回路2、最大出力輝度調整回路3、および信号補正部4に加えて、スイッチ9、逆ガンマ補正回路10、および遅延回路11を備えている。
【0116】
スイッチ9は、逆ガンマ補正回路10からの画像信号g0 と外部から入力された逆ガンマ補正された画像信号g0 とのいずれかを選択的に遅延回路11および平均信号レベル演算回路1の両方へ出力するものである。また、逆ガンマ補正回路10は、逆外部から入力された線形補正された画像信号g0 ’を逆ガンマ補正し、補正後の画像信号g0 をスイッチ9に出力するものである。
【0117】
また、遅延回路11は、画像信号g0 が入力信号−出力輝度特性設定回路2に出力されるタイミングと、画像表示装置の入力信号−出力輝度特性の設定パラメータであるガンマ値γ(G)が信号補正部4に出力されるタイミングとが同期するように、平均信号レベル演算回路1における平均入力輝度信号レベルGの演算および入力信号−出力輝度特性設定回路2におけるガンマ値γ(G)の演算に要する時間だけ画像信号g0 を遅延させるものである。
【0118】
本実施形態の最大出力輝度調整回路3は、平均入力輝度信号レベルGに基づいて、規格化された最大出力輝度の設定値Imax を演算する最大出力輝度設定回路12と、規格化された最大出力輝度の設定値Imax と外部から与えられた輝度基準値αとに基づいて最大出力輝度imax を演算し、演算結果を表示装置8の発光素子駆動形態変換回路17に出力する輝度出力制御回路13とを備えている。
【0119】
なお、図2では、逆ガンマ補正された画像信号g0 と、線形補正された入力画像信号g0 ’との両方を示しているが、これらは、必ずしも同時に入力されるものではない。また、ここでは、説明の便宜上、逆ガンマ補正された画像信号と、線形補正された入力画像信号g0 ’をさらに逆ガンマ補正した画像信号とを、同じ符号g0 で示すが、これらが同一の信号であることを示すものではない。
【0120】
また、本実施形態では、逆ガンマ補正された画像信号g0 および線形補正された画像信号(原画像信号)g0 ’のいずれが入力されても対応可能な構成としているが、いずれか一方の画像信号の入力にのみ対応する構成とすることも可能である。例えば、スイッチ9および逆ガンマ補正回路10を省き、逆ガンマ補正された画像信号g0 の入力にのみ対応する構成としてもよい。
【0121】
次に、上記画像表示装置を用いた画像再生方法を図2および図3に基づいて説明する。なお、ここでは、輝度信号レベルg0 ,g1 ,gout 、平均入力輝度信号レベルG、最大出力輝度(照明輝度調整レベル)Imax (G),iout 、および輝度基準値(外部輝度調整レベル)αは、全て0〜1の値となるように規格化されているものとする。
【0122】
表示装置8の入力端(信号入力ポート)に入力された画像信号g0 は、線形処理された画像信号g0 ’である場合と、CRT表示装置向けに逆ガンマ補正された画像信号g0 である場合とがあり得る。そのため、まず、線形処理された画像信号g0 ’が入力された場合には、逆ガンマ補正回路10にて、逆ガンマ補正を行う。一方、予め逆ガンマ補正された画像信号g0 が入力された場合には、逆ガンマ補正を行わない。
【0123】
次に、平均信号レベル演算回路1にて、逆ガンマ補正された画像信号g0 に対して一定信号量分の画像信号における画素信号レベルの平均AVE(g0 xy)(=f1 (g0 ))を平均入力輝度信号レベルGとして演算する。平均化される一定信号量分の画像信号g0 は、1フィールドの画像分の画像信号g0 でも良いし、適当な間隔でサンプリングした画素信号の電圧値であってもよい。さらには、入力された画像信号g0 が輝度−色差信号(YPbPrあるいはYCbCr)である場合は、輝度信号Yの平均信号レベルを演算すればよい。また、入力された画像信号g0 が三原色信号(RGB)である場合には、三原色信号(RGB)の平均信号レベルを演算してもよく、三原色信号(RGB)を輝度信号Yに変換してから輝度信号Yの平均信号レベルを演算してもよい。
【0124】
次に、入力信号−出力輝度特性設定回路2にて、平均入力輝度信号レベルGに応じて、入力信号−出力輝度特性パラメータであるガンマ値γ(G)(=f2 (G))を設定する。また、最大出力輝度調整回路3にて平均入力輝度信号レベルGに対応する最大出力輝度imax (G)(=iout )を設定する。具体的には、まず、最大出力輝度設定回路12にて、平均入力輝度信号レベルGに基づいて、規格化された最大出力輝度の設定値Imax (G)を演算する。次いで、輝度出力制御回路13にて、規格化された最大出力輝度の設定値Imax と外部から与えられた輝度基準値αとを乗算し、得られた値α・Imax を最大出力輝度imax (G)として発光素子駆動形態変換回路17に出力する。
【0125】
その後、γ(G)補正回路5にて、設定ガンマ値γ(G)を指数値とする以下の式(14)で表される指数関数を用いて、画像信号g0 の輝度信号レベルg0 から画像信号g1 の輝度信号レベルg1 を算出する。
【0126】
【数11】
Figure 0003657497
【0127】
このとき、入力画像信号g0 は、γ(G)補正回路5へ供給される前に、平均信号レベル演算回路1における平均入力輝度信号レベルGの演算および入力信号−出力輝度特性設定回路2におけるガンマ値γ(G)の演算に要する時間だけ遅延され、平均入力輝度信号レベルGが同時刻の入力画像信号g0 に反映するように図られている。
【0128】
次いで、逆特性補正回路6にて、表示装置8の入力信号−出力輝度特性を表す関数の逆関数gout =D-1(g1 )を用いて、画像信号g1 の輝度信号レベルg1 から画像信号gout の輝度信号レベルgout を算出し、輝度信号レベルgout を持つ画像信号gout を表示素子駆動形態変換回路15へ出力する。
【0129】
その後、画像信号gout は、表示素子駆動形態変換回路15にて表示素子16の入力形態の信号Sout へと変換される。具体的には、例えば、図3に示すように、関数v1 =V1 (gout ) を用いて表示素子16に対応した駆動電圧レベルv1 (=Sout )に変換される。この際、最大輝度値gout がデータとして表示素子駆動形態変換回路15に入力されるとすると、表示素子駆動形態変換回路15では、最大輝度値gout のデータをnビットのディジタル信号(0〜2n −1)に変換した後、nビットのディジタル信号を駆動電圧レベルv1 (=Sout )に変換する。
【0130】
一方、最大輝度値iout は、発光素子駆動形態変換回路17にて発光素子18の駆動形態に対応した信号Iout に変換される。具体的には、例えば、図3に示すように、関数v2 =V2 (iout ) を用いて表示素子16に対応した駆動電圧レベルv2 (=Iout )に変換される。この際、最大輝度値iout がデータとして発光素子駆動形態変換回路17に入力されるとすると、発光素子駆動形態変換回路17では、最大輝度値iout のデータをnビットのディジタル信号(0〜2n −1)に変換した後、nビットのディジタル信号を駆動電圧レベルv2 (=Iout )に変換する。
【0131】
本実施形態では、このような画像信号処理を行うことで、表示素子16と発光素子18とが独立に制御可能な表示装置8であれば、どのような輝度特性(平均入力輝度信号レベル−ガンマ値特性および平均入力輝度信号レベル−最大出力輝度特性)を持つ表示装置8を用いても、最適な輝度特性を持つ画像表示装置を実現することが可能となり、品質の高い表示を行うことができる。
【0132】
〔実施の形態3〕
本発明の他の実施の形態について図4および図5に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態1または2にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【0133】
本実施形態の画像再生方法に用いる画像表示装置は、図4に示すように、画像信号補正装置27と、表示素子(スイッチング素子)自体が発光素子として機能する表示装置28とを備えている。
【0134】
表示装置28は、図示しない複数の画素を有するCRT等の発光型表示素子23と、画像信号補正装置27から出力された画像信号gout ’を表示駆動用の信号(駆動信号)Sout ’に変換する発光型表示素子駆動形態変換回路22とを備えている。
【0135】
画像信号補正装置27は、実施の形態2の画像信号補正装置7におけるγ(G)補正回路5と逆特性補正回路6との間に、信号変換回路21が挿入され、輝度出力制御回路13の出力が信号変換回路21に供給されるようになっている以外は、実施の形態2の画像信号補正装置7と同様である。
【0136】
信号変換回路21は、γ(G)補正回路5から出力された画像信号g1 の信号レベルg1 と最大出力輝度i1 (=Imax (G))とを乗算し、得られた画像信号g2 を逆特性補正回路6へ出力するものである。
【0137】
次に、上記画像表示装置を用いた画像再生方法を図4および図5に基づいて説明する。なお、ここでは、輝度信号レベルg0 ,g1 ,g2 ,gout ’、平均入力輝度信号レベルG、最大出力輝度(照明輝度調整レベル)Imax (G),i1 、および輝度基準値(外部輝度調整レベル)αは、全て0〜1の値となるように規格化されているものとする。
【0138】
まず、入力画像信号g0 から適正な最大出力輝度i1 (=Imax (G))およびガンマ値γ(G)を算出し、γ(G)補正回路5にて入力画像信号g0 を画像信号g1 に補正するまでの各工程は、実施の形態2と同様である。
【0139】
ただし、最大出力輝度調整回路3では、この画像表示装置で予め設定されている、表示装置28で出力可能な最大出力輝度レベルを100%として、平均入力輝度信号レベルGに応じて最大出力輝度imax (G)を変更する。
【0140】
ここで、表示装置28で出力可能な最大出力輝度レベルをY100 とし、平均入力輝度信号レベルGの入力画像に対する最大出力輝度imax (G)とY100 との比率をαとおくと、次式が成り立つ。
【0141】
α=Imax (G)/Y100 ・・・(15)
ここで、次式のように設定しておけばよい。
【0142】
100 =Imax (G100 )・・・(16)
本実施形態の画像再生方法では、これらの各工程の後に、信号変換回路21にて、γ(G)補正回路5から出力された画像信号g1 の信号レベルg1 と最大出力輝度i1 (=Imax (G))とを乗算する。すなわち、画像信号g1 に最大出力輝度i1 を乗じ、次式により、画像信号g2 を求める。
【0143】
2 =i1 ・g1 ・・・(17)
このように、画像信号(輝度信号)g1 に最大出力輝度i1 を乗算する信号変換を行っているのは、表示装置28の最大出力輝度が発光型表示素子23の入力信号レベルに依存するためである。
【0144】
その後は、得られた画像信号g2 を逆特性補正回路6へ出力し、逆特性補正回路6にて、表示装置28の入力信号−出力輝度特性を表す関数の逆関数gout ’=D-1(g2 )を用いて、画像信号g2 の輝度信号レベルg2 から画像信号gout ’の輝度信号レベルgout ’を算出する。
【0145】
さらに、輝度信号レベルgout ’を持つ画像信号gout ’が、発光型表示素子駆動形態変換回路22へ出力され、発光型表示素子駆動形態変換回路22にて表示装置28に対応した入力形態の信号Sout ’へと変換される。具体的には、例えば、図5に示すように、関数v3 =V3 (gout ’) を用いて発光型表示素子23に対応した駆動電圧レベルv3 (=Sout ’)に変換される。この際、最大輝度値gout ’がデータとして発光型表示素子駆動形態変換回路22に入力されるとすると、発光型表示素子駆動形態変換回路22では、最大輝度値gout ’のデータをnビットのディジタル信号(0〜2n −1)、例えば、8ビットのディジタル信号(0〜255)に変換した後、nビットのディジタル信号を駆動電圧レベルv3 (=Sout ’)に変換する。
【0146】
本実施形態では、このような画像信号処理を行うことで、どのような輝度特性(平均入力輝度信号レベル−ガンマ値特性および平均入力輝度信号レベル−最大出力輝度特性)を持つ発光型表示素子を備える表示装置28を用いても、最適な輝度特性を持つ画像表示装置を実現することが可能となり、品質の高い表示を行うことができる。
【0147】
なお、以上の各実施の形態では、平均入力輝度信号レベルに応じて、画像表示装置の入力信号−出力輝度特性と表示部の画素の最大出力輝度との両方を調整することで、品質の高い表示を得ていたが、平均入力輝度信号レベルに応じて、画像表示装置の入力信号−出力輝度特性と表示部の画素の最大出力輝度との一方だけを調整しても、ある程度品質の高い表示を得ることが可能である。
【0148】
【実施例】
〔実施例1〕
まず、高品位のCRT表示装置である市販のHDTV(高品位テレビ)を用いて、平均入力輝度信号レベル(全画面での入力輝度信号の平均値)と、入力輝度信号データおよび最大出力輝度との関係を測定した。
【0149】
測定には、1920×1035ピクセルサイズのフレーム画像の中央に150×150ピクセルサイズのボックスを設けた画像を用い、ボックスの入力輝度信号レベルB(最大値を100%として表した相対値)と、背景部(ボックス以外の部分)の入力輝度信号レベルH(最大値を100%として表した相対値)とを変化させ、ボックスの出力輝度を色彩輝度計により測定した。また、入力輝度信号には、線形化されたデータを用いた。
【0150】
測定の結果、背景部の入力輝度信号レベルHを固定してボックスの入力輝度信号レベルBを変化させた場合の各ボックスの出力輝度は、図8に示す通りであった。また、背景部の入力輝度信号レベルHを固定して画面の平均入力輝度信号レベルGに対するボックスの出力輝度をプロットすると、図9に示す通りであった。
【0151】
この場合、ボックスの面積は、全画面の面積の1.13%であり、十分に小さい。そのため、背景部の入力輝度信号レベルHは、画像全体の平均入力輝度信号レベルGに等しいとみなしても、差し支えない。
【0152】
そこで、本実施例では、前記の実施の形態1の方法において、CRT表示装置D(またはE)の表示特性と同様な表示(再生)をするために、設定パラメータ、すなわち最大出力輝度imax (G)およびガンマ値γ(G)の設定値を、平均入力輝度信号レベルGに対応して図10に示す曲線imax D(またはimax E)および曲線γD(またはγE)のように変化させた。これにより、CRT表示装置以外の表示装置、例えば、液晶表示装置を用いて、CRT表示装置D(またはE)と同様の、平均入力輝度信号レベル−最大出力輝度特性(平均入力輝度信号レベルGに対する最大出力輝度imax (G)の変化)および平均入力輝度信号レベル−ガンマ値特性(平均入力輝度信号レベルGに対するガンマ値γ(G)の変化)を有する画像表示装置が実現できる。
【0153】
そして、この画像表示装置では、図8〜図10の結果から、平均入力輝度信号レベルGが低い場合に、ガンマ値γ(G)が増加され暗部の出力輝度が相対的に増加されることによって暗部の視認性が向上することが期待される。また、平均入力輝度信号レベルGが高い場合には、ガンマ値γ(G)が減少され明部の出力輝度が相対的に減少されることによって、明部の視認性が向上することが期待される。さらに、平均入力輝度信号レベルGが高い場合には、最大出力輝度imax (G)が減少され画面のまぶしさが抑えられることによって、視認性が増すことも期待される。
【0154】
次に、一般的な液晶表示装置の入力信号−出力輝度特性を、CRT表示装置と同様な手法で測定した。ただし、ここでは、液晶表示装置として、NTSC(全米テレビシステム委員会)方式表示用の液晶表示装置を用いたので、HDTVとの表示画素数等の違いを考慮して、ボックスの面積を画面全体の面積の約1%になるように設定した。得られた測定結果を、最大値を基準に規格化して図11に示す。なお、図11に示す入力信号−出力輝度特性は、液晶表示装置において、液晶表示装置内の信号処理回路により、入力画像信号の逆ガンマ補正と、液晶の電圧−光学変換特性の補正(線形特性からのずれの補正)とを行った結果得られた入力信号−出力輝度特性を示している。この液晶表示装置の入力信号−出力輝度特性は、平均入力輝度信号レベルG(=背景部の入力輝度信号レベルH)によらずほぼ一定であった。
【0155】
図11の特性は、CRT表示装置に対して用いられるような非線形な指数関数で近似表現すると輝度の高い部分で誤差が大きくなったため、6次多項式によって近似表現し、処理を行った。
【0156】
これらの入力信号−出力輝度特性をシミュレータにより図3に示される信号処理を通して液晶表示装置に適用した。平均入力輝度信号レベルGがほぼ0%である場合の液晶表示装置の入力信号−出力輝度特性を図12に、平均入力輝度信号レベルGが75%程度である場合の液晶表示装置の入力信号−出力輝度特性を図13に示した。
【0157】
この処理形態では、図11で示される液晶表示装置の入力信号−出力輝度特性は、式(9)で示される信号処理を通して線形特性に変換されるように処理される。そのため、実質的には図10で示される入力信号−出力輝度特性が液晶表示装置にて実現されている。
【0158】
実際の画像で評価した結果、前述の期待される効果が得られた。また、図10に対応するデータを異なる表示装置で測定しておき、得られた測定データを記憶装置等に記憶させておけば、図1で示されるような処理を経て任意の表示装置において画像を再現することが可能になる。
【0159】
〔比較例1〕
実施例1で用いた液晶表示装置に対して、本発明に係る画像再生方法を適用せず、入力画像信号をそのまま液晶表示装置へ入力した場合の表示特性を図14に示した。逆ガンマ補正された画像信号が入力されるとすると、液晶表示装置での表示結果(出力輝度)が入力レベル(原画像の光強度)に対して線形特性を示せば、原画像(撮像された画像等)を忠実に再生したことになる。図14の表示特性においては、40%以上の輝度が高い部分で、相対的にレベルが増加しているため、霞のかかったような白っぽい画像として認知される可能性が高い。
【0160】
また、実際の画像で評価した結果、入力信号−出力輝度特性が線形である画像と比較して全体的に白っぽい表示として視認された。また、そのために、画像の色調はやや色があせたように感じられ、画像の質感はみずみずしさが損なわれているように感じられた。
【0161】
【発明の効果】
本発明の画像再生方法は、以上のように、全ての画素信号のレベルの平均を平均信号レベルとして演算した後、画素信号のレベルに対する画素の輝度の変化を表す入力信号−出力輝度特性を、上記平均信号レベルに応じて設定し、次いで、設定された入力信号−出力輝度特性を満たすように画像を再生する方法である。
【0162】
上記方法によれば、例えば、平均信号レベルに係わらず入力信号−出力輝度特性が一定であるような表示装置(液晶表示装置等)を用いても、全体的に暗い画像における暗部の視認性に優れ、かつ、全体的に明るい画像における明部の視認性に優れた画像を再生することが可能となる。したがって、上記方法は、表示装置の入力信号−出力輝度特性が平均信号レベルに応じて変化するか否かにかかわらず、高い表示品位で画像を再生することが可能な画像再生方法を提供することができるという効果を奏する。
【0163】
また、上記画像再生方法の好ましい形態は、さらに、上記平均信号レベルに応じて表示装置の画素の最大出力輝度が変化するように画像を再生する方法である。
【0164】
上記方法によれば、例えば、入力平均信号レベルに係わらず最大出力輝度が一定であるような表示装置(液晶表示装置等)を用いても、全体的に明るい画像を再生するときの画面のまぶしさを軽減するとともに直視の際の網膜漂白化現象による一時的な盲目化を防止することが可能となる。したがって、上記方法は、表示装置の種類によらず高い表示品位で画像を再生することが可能な画像再生方法を提供することができるという効果を奏する。
【0165】
また、本発明の画像表示装置は、上記の課題を解決するために、全ての画素信号のレベルの平均を平均信号レベルとして演算した後、上記平均信号レベルに応じて表示装置の画素の最大出力輝度が変化するように画像を再生する方法である。
【0166】
上記方法によれば、例えば、入力平均信号レベルに係わらず最大出力輝度が一定であるような表示装置(液晶表示装置等)を用いても、全体的に明るい画像を再生するときの画面のまぶしさを軽減するとともに直視の際の網膜漂白化現象による一時的な盲目化を防止することが可能となる。したがって、上記方法は、表示装置の平均信号レベル−最大出力輝度特性によらず高い表示品位で画像を再生することが可能な画像再生方法を提供することができるという効果を奏する。
【0167】
上記各画像再生方法では、入力信号−出力輝度特性を指数関数で近似表現した場合の指数値が、平均信号レベルの上昇に伴ってより大きい値となるように画像を再生することが望ましい。これにより、全体的に明るい画像(平均輝度が高い画像)を再生するときの画面のまぶしさを軽減することができるとともに、直視の際の網膜漂白化現象による一時的な盲目化を防止することができる。したがって、上記方法は、全体的に明るい画像を視認性に優れた画像として再生することができるという効果を奏する。
【0168】
また、上記各画像再生方法では、最大出力輝度が、上記平均信号レベルが上昇するにしたがってより小さくなるように画像を再生することが望ましい。これにより、全体的に暗い画像(平均輝度が低い画像)における暗部の視認性を向上させるとともに、全体的に明るい画像(平均輝度が高い画像)における白つぶれや眩しさを防止して明部の視認性を向上させることができる。したがって、上記方法は、全体的に暗い画像も全体的に明るいい画像も視認性に優れた画像として再生することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態の画像再生方法に用いられる画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図2】上記画像再生方法のより好ましい形態の画像再生方法に用いられる画像表示装置であって、独立に制御される表示素子および発光素子を表示部に備える画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図3】図2に示す画像表示装置における画像再生方法の流れを模式的に示すブロック図である。
【図4】本発明の他の実施の形態の画像再生方法に用いられる画像表示装置であって、発光型表示素子を表示部に備える画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図5】図4に示す画像表示装置における画像再生方法の流れを模式的に示すブロック図である。
【図6】逆ガンマ補正された画像信号が種々の表示装置を通して出力されたときの入力信号−出力輝度特性の変化を表示装置の入出力特性とともに模式的に表す説明図である。
【図7】線形処理された画像信号が種々の表示装置を通して出力されたときの入力信号−出力輝度特性の変化を表示装置の入出力特性とともに模式的に表す説明図である。
【図8】CRT表示装置の背景部の入力輝度信号レベルが一定である場合における、ボックスの入力輝度信号レベルに対するボックスの出力輝度の変化を示すグラフである。
【図9】CRT表示装置の平均入力輝度信号レベルに対するボックスの出力輝度の変化を示すグラフである。
【図10】CRT表示装置における、平均入力輝度信号レベルに対する、規格化された最大出力輝度およびガンマ値の変化を示すグラフである。
【図11】液晶表示装置の背景部の入力輝度信号レベルが一定である場合における、ボックスの入力輝度信号レベルに対するボックスの出力輝度の変化を示すグラフである。
【図12】平均入力輝度信号レベルが0%であるときの液晶表示装置の入力信号−出力輝度特性を示すグラフである。
【図13】平均入力輝度信号レベルが75%である時の液晶表示装置の入力信号−出力輝度特性を示すグラフである。
【図14】本発明を適用しなかった場合の液晶表示装置の入力信号−出力輝度特性を示すグラフである。
【符号の説明】
1 平均信号レベル演算回路
2 入力信号−出力輝度特性設定回路
3 最大出力輝度調整回路
4 信号補正部
5 γ(G)補正回路
6 逆特性補正回路
7 画像信号補正装置
7’ 画像信号補正装置
8 表示装置
9 スイッチ
10 逆ガンマ補正回路
11 遅延回路
12 最大出力輝度設定回路
13 輝度出力制御回路
15 表示素子駆動形態変換回路
16 表示素子
17 発光素子駆動形態変換回路
18 発光素子
21 信号変換回路
22 発光型表示素子駆動形態変換回路
23 発光型表示素子
27 画像信号補正装置
28 表示装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image reproduction method for reproducing an image using a display device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, gamma correction and luminance correction corresponding to an input image signal have been performed in an image display device. The gamma correction is to correct an input signal-output luminance characteristic (change in output luminance with respect to a change in input signal; called gamma characteristic) of the image display apparatus. By such correction, it is possible to display an image that is substantially equal to the input original image by adjusting the luminance, color (chromaticity), and contrast ratio of the output image. It is also possible to freely adjust the display quality by displaying an image with the contrast ratio adjusted with respect to the input original image.
[0003]
As a gamma correction technique relating to a liquid crystal display device, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-126648 discloses an input analog in a gamma correction circuit that converts an input analog image signal into a digital signal by an AD (analog-digital) converter and then performs gamma correction. The image signal is amplified with an amplification degree selected corresponding to the front end of the AD converter (analog input voltage range), then converted into a digital signal by the AD converter, and then determined in association with the selection information of the amplification degree. A gamma correction circuit that performs gamma correction using a gamma correction characteristic is disclosed. With this configuration, it is possible to perform gamma correction with a wide range and high accuracy with a conversion process with a small number of bits, and it is possible to reduce the cost of a circuit necessary for performing gamma correction with a wide range and high accuracy. .
[0004]
JP-A-5-64037 discloses a gamma correction curve adapted to a liquid crystal display device so as to linearize a function representing an input voltage-output luminance characteristic based on the transmittance characteristic measured by a luminance meter, There is disclosed a gamma correction circuit that performs an appropriate gamma correction process on signals of R (red), G (green), and B (blue) colors using the obtained gamma correction curve.
[0005]
Furthermore, as a gamma correction technique related to a CRT (cathode ray tube) display device, Japanese Patent Laid-Open No. 5-145942 measures the gamma characteristics of each color of RGB of the CRT display device, and uses the measured gamma characteristics to It is disclosed that color correction and gamma correction are performed so that the luminance ratio of each level is constant.
[0006]
Japanese Patent Laid-Open No. 1-158416 (Japanese Patent Publication No. 7-109456) discloses a luminance correction technique for a color light source for a liquid crystal display, and the color balance is lost due to a decrease in the relative visibility of each color of RGB at low luminance. In order to prevent the light emission from being seen, the first luminance adjustment unit that adjusts the luminance levels of the light emitting element groups for RGB colors in common, and the green emission according to the luminance level adjusted by the first luminance adjustment unit It is disclosed to provide a second luminance adjusting means for adjusting a balance of luminance levels among the element group, the red light emitting element group, and the blue light emitting element group.
[0007]
Conventionally, an image signal subjected to inverse gamma correction is usually input to a CRT display device. Inverse gamma correction uses an inverse function of a non-linear function representing an input signal-output luminance characteristic (gamma characteristic) of the image display device in order to make the light intensity of the original image proportional to the luminance of each pixel of the image display device. Thus, the image signal is corrected. A nonlinear function representing the gamma characteristic of a CRT display device can be approximated by an exponential function, and an exponent value called a gamma value is generally about 2.2. Therefore, an image signal subjected to inverse gamma correction is normally input to the CRT display device assuming that the gamma value of the CRT display device is 2.2.
[0008]
Gamma value γ (G) and maximum output luminance with respect to average input luminance signal level (average luminance signal level over the entire screen of the input image signal) G in two types of CRT display devices D and E of different manufacturers that are generally marketed i max The result of measuring the change in (G) is shown in FIG. Of the curves shown in FIG. 10, the curve indicated by γD represents the gamma value γ (G) of one CRT display device D, and the curve indicated by γE represents the gamma value γ (G) of the other CRT display device E. A curve representing i, max The curve indicated by D is the maximum output luminance i of the CRT display device D. max A curve representing (G), i max The curve indicated by E is the maximum output luminance i of the CRT display device E. max It is a curve showing (G). The average input luminance signal level G is a relative value expressed with the maximum value being 100%, and the maximum output luminance is a value normalized so that the maximum value is 1.
[0009]
From the measurement data shown in FIG. 10, the maximum output luminance i for most input images in which the average input luminance signal level G is within a certain range. max (G) and gamma value γ (G) are substantially constant, but in an input image having an average input luminance signal level G that is out of the range, the maximum output luminance i max The feature that (G) is reduced can be read.
[0010]
According to FIG. 10, when the average input luminance signal level G is about 60%, the actually measured gamma value γ (G) is also about 2.2. Therefore, at this time, the CRT display device faithfully reproduces an image obtained by linearizing the input image signal, that is, an original image (photographed image) before being subjected to inverse gamma correction.
[0011]
However, when the average input luminance signal level G is lower than about 60% or higher than about 60%, the gamma value γ (G) of the image output of the CRT display device does not show 2.2. The processing is not complete and a display faithful to the original image (captured image) cannot be obtained.
[0012]
However, according to the study by the inventors of the present application, when the average input luminance signal level is low, an input in which the output luminance of the dark portion is relatively increased as shown in FIG. Since the signal-output luminance characteristic is obtained, it has been found that the display advantage that the visibility of the dark portion is improved can be obtained.
[0013]
Further, according to the study by the inventors of the present application, with such display characteristics, when the average input luminance signal level is high, the output luminance of the bright part is relatively lowered as shown in FIG. Since the input signal-output luminance characteristic is obtained and the output luminance of the entire screen is relatively lowered, visibility is improved without any white-out in a bright part and without feeling glare. I understood.
[0014]
It is generally not recognized that the visibility of an image on display is improved by such display characteristics of a CRT display device. Note that not all CRT display devices exhibit such display characteristics. However, in general CRT display devices, display brightness is used to prevent CRT burnout due to an increase in drive current unique to the CRT display device. Since a circuit (automatic luminance limiting circuit) for limiting an increase in drive current accompanying an increase in the number of pixels is provided, such display characteristics are usually exhibited.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
On the other hand, in a display device configured by a light emitting element such as a backlight and an optical switching element such as a liquid crystal panel, for example, a liquid crystal display device, when reproducing an image signal on the display device, the maximum luminance of the display image is light emission. The input signal-output luminance characteristic is generally determined by the characteristics of the optical switching element. The maximum luminance of the display image and the input signal-output luminance characteristic are characteristics independent of each other. In such a display device, as is apparent from FIG. 11 showing the measurement result in the case of the liquid crystal display device, the maximum output luminance i in the display image is displayed. max (G) and an exponent value (gamma value) γ (G) obtained by approximating the nonlinear function representing the input signal-output luminance characteristic with an exponential function are the average input luminance signal level G (background portion) of the input image. It is constant regardless of the input luminance signal level H.
[0016]
Here, when the inventor of the present application subjectively compares the display characteristics (luminance characteristics) of the consumer CRT display device and the display characteristics (luminance characteristics) of such a liquid crystal display device, In terms of points, it has been found that it is somewhat desirable to have display characteristics (luminance characteristics) like those of a CRT display device.
[0017]
In FIG. 11, in the liquid crystal display device, the inverse gamma correction of the input image signal and the correction of the voltage-optical conversion characteristic of the liquid crystal (correction of deviation from the linear characteristic) were performed by the signal processing circuit in the liquid crystal display device. The obtained input signal-output luminance characteristics are shown.
[0018]
When an image signal subjected to inverse gamma correction such as an image signal transmitted from a TV broadcasting station is input to the liquid crystal display device having the input signal-output luminance characteristic shown in FIG. 11, reproduction on the display surface of the liquid crystal display device is performed. The output luminance characteristics of the image are as shown in FIG.
[0019]
In this output luminance characteristic, the normalized luminance is considerably higher than the linear characteristic in a portion where the luminance where the normalized luminance signal level is 0.4 or higher is high. With this output luminance characteristic, an image that gives a strong impression that the entire image is white when the image is viewed is obtained, and the input image cannot be reproduced correctly.
[0020]
In addition, when the output luminance characteristics of the reproduced image as shown in FIG. 11 are displayed, when the image having a high average luminance is displayed, the luminance is increased overall. For this reason, the viewer feels the entire screen dazzling, and the minute brightness difference in the bright part cannot be sufficiently recognized, so that the viewer feels like whitening. Conversely, when displaying a dark image with a low average luminance, the dark portion is reproduced with substantially linear characteristics, but gives an impression that the dark portion is not sufficiently visible because the dark portion is entirely dark.
[0021]
On the other hand, in the CRT display device, since the maximum output luminance when the average luminance is low is relatively high, the visibility of the dark part is felt relatively well. Further, when displaying an overall bright image with a high average luminance, the maximum output luminance is relatively low, so that the glare is suppressed and the overall visibility is slightly improved.
[0022]
Such defects in color tone such as visibility and whitening due to display characteristics are prominently seen in CRT display devices, flat display devices such as liquid crystal displays and plasma displays, and projection display devices.
[0023]
By the way, the conventional gamma correction technique is based on the premise that the gamma characteristic of the display device does not change depending on the type of image, and correction is performed with the same set value (gamma value) for any image. ing. Therefore, the lack of visibility in the liquid crystal display device as described above cannot be improved.
[0024]
The conventional luminance correction technique relates to the output adjustment of the color light source, and does not take into consideration the level of the image signal input to the liquid crystal display. Therefore, even with this technique, the lack of visibility in the liquid crystal display device as described above cannot be improved.
[0025]
Essentially, in order for a display image to be reproduced faithfully from an input signal, it is necessary to exhibit an input signal-output luminance characteristic that is almost linear on at least the image display surface of the display device. In order to realize a natural image for the viewer, it may be possible to arbitrarily adjust input / output characteristics such as luminance characteristics and tone characteristics of image reproduction. This causes problems such as a complicated configuration of the signal processing circuit of the image display device and an increase in cost.
[0026]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide an image reproduction method capable of reproducing an image with high display quality.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an image reproduction method of the present invention is an image reproduction method for reproducing an image on a display device having a plurality of pixels based on an image signal including a pixel signal representing information for each pixel. After calculating an average of all pixel signal levels as an average signal level, an input signal-output luminance characteristic representing a change in luminance of the pixel with respect to the level of the pixel signal is set according to the average signal level, and then set. An image is reproduced so as to satisfy the input signal-output luminance characteristic.
[0028]
According to the above method, for example, even if a display device (liquid crystal display device or the like) whose input signal-output luminance characteristic is constant regardless of the average signal level, the input signal- The exponential value (gamma value) when the output luminance characteristics are approximated by an exponential function can be reduced, so the overall darkness of images (images with low average luminance) is excellent, and overall Therefore, it is possible to reproduce an image excellent in visibility of a bright part by preventing whitening and glare in a bright image (image having a high average luminance). Therefore, according to the above method, it is possible to reproduce an image with high display quality regardless of whether or not the input signal-output luminance characteristic of the display device changes according to the average signal level.
[0029]
Further, a preferred form of the image reproduction method is a method of reproducing an image such that the maximum output luminance of the pixel of the display device changes according to the average signal level.
[0030]
According to the above method, for example, even when a display device (liquid crystal display device or the like) whose maximum output luminance is constant regardless of the input average signal level is displayed according to the increase in the average signal level of the image display device. Since the maximum output brightness of the device can be lowered, the glare of the screen when reproducing an overall bright image can be reduced and temporary blinding due to retinal bleaching phenomenon during direct viewing can be prevented. It becomes possible. Therefore, according to the above method, it is possible to reproduce an image with high display quality regardless of the type of display device.
[0031]
In addition, in order to solve the above-described problem, the image display device of the present invention reproduces an image on a display device having a plurality of pixels based on an image signal including a pixel signal representing information for each pixel. In the above, after calculating the average of the levels of all the pixel signals as the average signal level, the image is reproduced so that the maximum output luminance of the pixels of the display device changes according to the average signal level.
[0032]
According to the above method, for example, even when a display device (liquid crystal display device or the like) whose maximum output luminance is constant regardless of the input average signal level is displayed according to the increase in the average signal level of the image display device. Since the maximum output brightness of the device can be lowered, the glare of the screen when reproducing an overall bright image can be reduced and temporary blinding due to retinal bleaching phenomenon during direct viewing can be prevented. It becomes possible. Therefore, according to the above method, an image can be reproduced with high display quality regardless of the average signal level-maximum output luminance characteristic of the display device.
[0033]
The setting of the maximum output luminance value and / or the input signal-output luminance characteristic according to the average signal level in each of the image reproduction methods can be arbitrarily set.
[0034]
The calculation of the average signal level is preferably performed by calculating the average of the levels of all the pixel signals within the unit period. The unit period may be the entire period constituting one image such as one frame, or may be a part of a period constituting one image such as a period over one field or several fields. Good. The calculation of the average signal level may be performed by sampling the instantaneous voltage level of all the pixel signals at an appropriate sampling period and calculating the average of each sampled voltage level.
[0035]
In each of the above image reproduction methods, it is desirable to reproduce an image so that an exponent value when an input signal-output luminance characteristic is approximated by an exponential function becomes a larger value as the average signal level increases. This reduces the glare of the screen when playing an overall bright image (an image with a high average brightness) and prevents temporary blinding due to retinal bleaching during direct viewing. Can do. Therefore, according to the above method, a bright image as a whole can be reproduced as an image with excellent visibility.
[0036]
In each of the above image reproduction methods, it is desirable to reproduce an image such that the maximum output luminance becomes smaller as the average signal level increases. This improves the visibility of dark areas in images that are generally dark (images with low average brightness), and prevents white spots and glare in images that are bright overall (images with high average brightness). Visibility can be improved. Therefore, it is possible to reproduce both an overall dark image and an overall bright image as images with excellent visibility.
[0037]
In each of the above image reproduction methods, the image signal used for image reproduction may be a black and white video signal composed of a luminance signal representing luminance information for each pixel, and a luminance signal representing luminance information for each pixel and each It may be a color video signal composed of chromaticity signals representing chromaticity information for each pixel, or a color video signal including each color component signal of three primary colors or more primary colors.
[0038]
When the input image signal includes a luminance signal representing luminance information for each pixel, it is desirable that the average signal level is calculated by calculating the average of all the luminance signal levels. Thereby, an image can be reproduced by an image display device having a simple configuration.
[0039]
That is, in a standard image reproduction method, a color video signal composed of a luminance signal and a color difference signal is used as an image signal. In this case, of the signals constituting the color video signal, it is the luminance signal that affects the input signal-output luminance characteristics and the maximum output luminance of the display device. Therefore, the average signal level is calculated by using only the luminance signal rather than the average of both the luminance signal and the color difference signal. Therefore, an image can be reproduced by an image display device having a simple configuration.
[0040]
Further, when the input image signal is a color video signal including each color component signal of three primary colors (for example, RGB) or more primary colors, the calculation of the average signal level is a value corresponding to a luminance value from the color component signal. It is desirable to do this by calculating the average of the levels. As a method for calculating the average of the level of the value corresponding to the luminance value, even if the value corresponding to the luminance is calculated from the color component signals of all colors by the conversion formula, the calculated value is averaged. Alternatively, after averaging the color component signals of all colors, the obtained average value may be converted into an average value corresponding to the luminance by a conversion formula. Further, as a method of calculating the average of the luminance signal levels, a method of calculating the average signal level using only the color component signals of some colors without using the color component signals of all colors may be adopted. Good. Also in this case, as in the case of using the color component signal components of all the colors described above, the order of the conversion to the value corresponding to the luminance and the calculation of the average value is arbitrary.
[0041]
Further, when a color video signal including such color component signals is input, the calculation of the average signal level does not have to calculate the average of the levels corresponding to the luminance values. An average of at least one level may be calculated as an average signal level. That is, for example, when RGB three primary color signals are input as image signals, only the G signal may be extracted and the average value of the G signal level may be calculated as the average signal level, or the average level of each color component signal The value may be calculated as an average signal level.
[0042]
When the input image signal includes a luminance signal representing luminance information for each pixel, an input luminance signal-output luminance characteristic representing a change in luminance of the pixel with respect to the level of the luminance signal is set according to the average signal level, It is preferable to correct the luminance signal so as to satisfy the set input luminance signal-output luminance characteristic.
[0043]
Further, when the input image signal includes each color component signal of three primary colors (for example, RGB) or more primary colors, an input signal-output luminance representing a change in pixel luminance with respect to at least one level of each color component signal. Preferably, the characteristic is set according to the average signal level, and at least one of the color component signals is corrected so as to satisfy the set input signal-output luminance characteristic.
[0044]
The input signal-output luminance characteristic may be set by calculating a parameter representing the input signal-output luminance characteristic from the average signal level using a calculation formula. In setting the input signal-output luminance characteristic, a lookup table that associates the average signal level with the input signal-output luminance characteristic is stored in a storage device such as a memory, and the input signal is referenced with reference to the lookup table. -The output luminance characteristic may be set. The above look-up table may be created based on the measurement results obtained by measuring various input signal-output luminance characteristics in advance.
[0045]
When the image signal is corrected by an arithmetic process using the input signal-output luminance characteristic parameter, the pixel signal is input with an input / output characteristic corresponding to the input signal-output luminance characteristic by the arithmetic process using the input signal-output luminance characteristic parameter. After the conversion, it is desirable to correct the deviation from the linear characteristic in the input signal-output luminance characteristic of the display unit (display device).
[0046]
According to the above configuration, the combination of the input / output characteristic of the second correction and the input signal-output luminance characteristic of the display device is a linear characteristic. Therefore, the first correction only needs to perform a simple calculation process using only the input signal-output luminance characteristic parameter, and the calculation is simplified.
[0047]
On the other hand, when the second correction is not performed, it is necessary to correct the image signal using both the input signal-output luminance characteristic parameter and the input signal-output luminance characteristic parameter of the display unit, and the calculation is complicated. become.
[0048]
In the second correction, the pixel signal may be converted using an inverse function of the function representing the input signal-output luminance characteristic of the display device. However, when displaying on a plurality of different types of display devices, since the type of the display device is not specified, the input signal-output luminance characteristics of the display device may change to various characteristics. Therefore, in this case, input signal-output luminance characteristics of various display devices are stored in advance in a storage device such as a RAM or a storage medium such as a hard disk in association with the type of the display device, and the stored contents are referred to. Thus, it is preferable to correct the image signal with the input / output characteristics opposite to the input signal-output luminance characteristics of the display device.
[0049]
The display device may include a light emitting element and an optical switching element for controlling light from the light emitting element for each pixel. Therefore, the display device is configured to include a light-emitting optical switching element (light-emitting display element) having a light-emitting element function, for example, a CRT, a light-emitting diode, a plasma display panel (PDP), an FED (Field Emission Display), and the like. The light-emitting element may include a light-emitting element and a non-light-emitting optical switching element (non-light-emitting display element) that controls or modulates light from the light-emitting element without itself emitting light, such as a liquid crystal display element. May be.
[0050]
When the display device includes a light-emitting element and a non-light-emitting optical switching element, such as a transmissive liquid crystal display device, and these can be controlled independently of each other, the maximum output luminance is calculated, It is preferable to output the calculation result to the light emitting element. The calculation of the maximum output luminance is preferably performed by calculating the standardized maximum output luminance and then calculating the maximum output luminance based on the calculation result and the luminance reference value given from the outside. .
[0051]
On the other hand, when the display device is configured to include a light-emitting element that also functions as an optical switching element, that is, a light-emitting optical switching element, the maximum output luminance is calculated and corrected according to the set input signal-output luminance characteristic. It is desirable that the converted image signal is converted based on the calculation result of the maximum output luminance, and the converted image signal is output to the light-emitting optical switching element.
[0052]
Each arithmetic processing is preferably realized by hardware by a circuit, but may be realized by software. In other words, each arithmetic processing described above may be realized by a storage unit such as a RAM that stores a computer program describing the arithmetic processing of each arithmetic unit and a CPU (Central Processing Unit) that executes the computer program.
[0053]
Next, the process in which the present inventors have made the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0054]
6 and 7 are diagrams schematically showing display characteristics of various display devices with respect to an input image signal. 6 and 7 show a state in which image signals S1 and S5 are input to three display devices 30A to 30C having different display characteristics, respectively.
[0055]
In FIG. 6, an image signal S1 subjected to inverse gamma correction as in general TV broadcasting is input. Accordingly, the slope of the curve C1 representing the change in the output level (voltage level of the image signal) with respect to the input level (light intensity of the original image) of the image signal S1 decreases as the input level increases. The reason why the image signal S1 is input is that the gamma characteristic as indicated by the curve C2, that is, the slope of the curve C2 representing the change in the output level (luminance) with respect to the input level (voltage level of the image signal). This is because it is assumed that an image is reproduced on the CRT display device 30A having display characteristics that increase as the input level increases, and reverse gamma correction is performed so as to cancel this change in tilt. Therefore, if the display device has a gamma characteristic like the CRT display device 30A of FIG. 6, the output level (luminance) of the image S2 output (displayed) from the CRT display device 30A is as shown by a curve C5. It becomes linear with respect to the input level (light intensity of the original image).
[0056]
Generally, a display device has various input / output characteristics (display characteristics) with respect to an input (light intensity) from an image signal source (original image). For this reason, the input image reproduced almost faithfully on the CRT display device 30A may be represented by another display device, for example, the display device 30B having input / output characteristics represented by the curve C3 or the curve C4. In the display device 30C having an input / output characteristic, as shown by curves C6 and C7, images S3 and S4 having a non-linear output level with respect to the input level from the original image are output, and the original image is reproduced faithfully. It is happening not to be done.
[0057]
Further, when the image signal S5 having a linear change in the output level (voltage level of the image signal) with respect to the input level (light intensity of the original image) as indicated by the curve C8 in FIG. 7 is input, for example, a computer or the like In the case where the image data created in (1) is directly input, if the input image signal S5 is not corrected, the image signal S5 is represented by the curves C9 to C11 in the display devices 30A to 30C. It is converted into an image having characteristics corresponding to the input / output characteristics of the display devices 30A to 30C and output. Therefore, in the display devices 30A to 30C, as indicated by the curves C12 to C14, S6 to S8 having a non-linear output level with respect to the input level from the original image are output. Therefore, it can be seen that the original image (input image) is not correctly reproduced on the display screens of the display devices 30A to 30C.
[0058]
The input / output characteristics of such a display device (display device) will be described in more detail.
[0059]
In a display device such as a CRT display device, an input signal voltage-output luminance conversion characteristic is generally called a gamma (γ) characteristic, and is expressed as the following equation (1).
[0060]
[Expression 1]
Figure 0003657497
[0061]
Here, I is an output luminance, V is an input signal voltage, and an exponent value γ is a non-linear parameter called a gamma value. A and b are offset constants.
[0062]
The input signal is stipulated in the SMPTE standard 170M or 240M, which is a television standard of the American Film and Television Engineers Association (SMTPE), or the conventional radio wave law / CCIR (International Radiocommunication Advisory Committee) recommendation 624 / RS170A Consider the case of a normal TV image signal that has been subjected to inverse gamma correction by the luminance-signal voltage conversion formula. Since this TV image signal has been subjected to inverse gamma correction on the assumption that it is input to a CRT display device with γ = 2.2, if it is displayed on the CRT display device, special processing is performed under certain conditions. The original image is almost linearized and output. Since the input signal voltage is substantially proportional to the input luminance signal level, a = b = 0 in equation (1) for the sake of simplification with respect to the input luminance signal level g subjected to inverse gamma processing, and g is the maximum value. Maximum brightness (maximum output brightness) i max Can be expressed as the following equation (2).
[0063]
[Expression 2]
Figure 0003657497
[0064]
In this way, the relationship between the input and the output can be considered in the signal processing part by removing the restriction of the display device. Here, in order to explain the concept, the constant term of the formula (1) is omitted, but the formula (1) may be used as it is, and the characteristics of the CRT display device may be described in more detail. This further improves the accuracy of the equations described below.
[0065]
Taking a CRT display as an example, the maximum output luminance i in the system according to the average input luminance signal level G max Is determined structurally. Therefore, the maximum luminance i in equation (2) max Is a function i of the average input luminance signal level G max When rewritten as (G), I becomes a function of g and G, and can be expressed as the following equation (3).
[0066]
[Equation 3]
Figure 0003657497
[0067]
Here, the average input luminance signal level G is the level g of the luminance signal input corresponding to each pixel P (x, y) of the display device. xy It can be expressed as the following equation.
[0068]
[Expression 4]
Figure 0003657497
[0069]
The pixel P (x, y) is an x-th row (1 ≦ x ≦ i) y-column among a plurality of pixels arranged in a matrix of i rows (i ≧ 2) × j columns (j ≧ 2). Let us denote the pixel of the eye (1 ≦ y ≦ j).
[0070]
However, in a general CRT display device, the maximum output luminance i with respect to the average input luminance signal level G as shown in FIGS. max When the change of the gamma value γ is examined, as shown in FIG. max In addition, the gamma value γ also changes with the change in the average input luminance signal level G. Therefore, the maximum output brightness i max Similarly, the gamma value γ needs to be rewritten as a function of the average input luminance signal level G.
[0071]
That is, based on the characteristics shown in FIG. 8, the expression (3) can be rewritten as the following expression (5).
[0072]
[Equation 5]
Figure 0003657497
[0073]
According to Equation (5), the maximum output luminance i corresponding to the average input luminance signal level G max If (G) and a gamma value γ (G) are set, the input luminance signal can be displayed with input / output characteristics similar to those of the CRT display device using a display device other than the CRT display device, and more reproducible. It can be seen that image reproduction can be performed with good input / output characteristics.
[0074]
Therefore, a function D representing a standardized input signal-output luminance characteristic of an arbitrary display device is expressed as a standardized input luminance signal level g. input And normalized output luminance level g output Is defined using
g output = D (g input (6)
It becomes the relationship.
[0075]
Here, the reason for standardizing the signal level and characteristics is that the accuracy of the input and output signals differs depending on the type of display device, and the scale of output luminance varies depending on the type of display device. This is because it is assumed. That is, by adjusting the display device, for example, when the input signal is 8 bits and the output signal is 10 bits, or when the input signal is 8 bits and the output signal is 6 bits, the output luminance scale is This is because there may occur a case where a setting value of 10 becomes 20 in another setting value.
[0076]
In actual signal processing, g input , G output And i max If the value of is standardized so as to be a value in the range of 0 to 1, the conversion to the final signal form is performed by converting the operation result into the maximum number of representations of the signal (if it is an n-bit digital signal, Maximum number of expressions 2 n Since it is sufficient to multiply -1), the calculation can be easily performed.
[0077]
From the above, it has been found that in order to obtain an optimal display output, various image signals need to be corrected with respect to the input image signal.
[0078]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment 1]
An embodiment of the image reproduction method of the present invention will be described below with reference to FIG.
[0079]
As shown in FIG. 1, the image display device used in the image reproduction method of this embodiment includes a display device 8 having a plurality of pixels (not shown) for displaying an image and an image signal correction device 7. Image signal g containing pixel signal representing information for each pixel 0 (Luminance signal level g 0 ) Is input to the display device 8 via the image signal correction device 7.
[0080]
The image signal correction device 7 includes an average signal level calculation circuit 1 that calculates an average of all pixel signal levels as an average input luminance signal level G, and an input signal-output luminance that represents a change in luminance of the pixel with respect to the level of the pixel signal. Input signal-output luminance characteristic setting circuit 2 for setting the characteristic according to the average input luminance signal level G, and maximum output luminance adjustment for adjusting the maximum output luminance of the pixels of the display device 8 according to the average input luminance signal level G The circuit 3 and the image signal g so as to satisfy the set input signal-output luminance characteristics 0 And a signal correction unit 4 for correcting.
[0081]
The signal correction unit 4 has an input / output characteristic equal to the set input signal-output luminance characteristic, and the image signal g 0 Γ (G) correction circuit 5 for correcting the image signal, and an input / output characteristic opposite to the input / output characteristic (input signal-output luminance characteristic) of the display device 8 and the image signal g 1 And a reverse characteristic correction circuit 6 for correcting the above.
[0082]
Next, an image reproduction method of the present invention using the image display device will be described.
[0083]
First, an input image signal g that has been subjected to inverse gamma correction in the average signal level calculation circuit 1. 0 Luminance signal level g 0 From this, the average input luminance signal level G is calculated.
[0084]
Next, in the input signal-output luminance characteristic setting circuit 2, an exponent value (gamma value) γ (G) when the input signal-output luminance characteristic of the image display device is approximated by an exponential function is expressed as an average input luminance signal level G. Calculate from. Specifically, an exponent value (gamma value) γ (G) when the input signal-output luminance characteristic of the image display device is approximated by an exponential function is averaged as shown by the curve γD in FIG. The luminance signal level G is set to increase as the level increases.
[0085]
Further, the input image signal so that the exponent value (gamma value) when the signal correction unit 4 approximates the input signal-output luminance characteristic of the image display device with an exponential function matches the set value γ (G). g 0 And the corrected image signal g 0 Is output to the display device 8. Specifically, first, the γ (G) correction circuit 5 uses an exponential function with the set value γ (G) as an exponential value, and the image signal g 0 Luminance signal level g 0 To image signal g 1 Luminance signal level g 1 To calculate the luminance signal level g 1 Image signal g 1 Is generated. Next, the inverse characteristic correction circuit 6 uses the inverse function of the function representing the input signal-output luminance characteristic of the display device 8 to obtain the image signal g. 1 Luminance signal level g 1 To image signal g out Luminance signal level g out To calculate the luminance signal level g out Image signal g out Is output to the display device 8.
[0086]
Further, the maximum output luminance adjustment circuit 3 adjusts the maximum output luminance of the pixels of the display device 8 according to the average input luminance signal level G. Specifically, the maximum output luminance i of the display device 8 is calculated from the average input luminance signal level G. max (G) is calculated, and the calculation result is calculated as the maximum output luminance i. out To the display device 8. Maximum output brightness i max The calculation of (G) is performed by, for example, the curve i in FIG. max As in D, the maximum output luminance i increases as the average input luminance signal level G increases. max The calculation is such that (G) becomes small.
[0087]
In this case, the image signal g input to the display element of the display device 8. out Luminance signal level g out And the maximum output luminance i of the display device 8 out Can be expressed by the following equations (7) and (8).
[0088]
[Formula 6]
Figure 0003657497
[0089]
Further, the final output luminance I of the display device 8 can be expressed as the following equation (9).
[0090]
[Expression 7]
Figure 0003657497
[0091]
G out Is g in the above formula (6) input Represents a standardized input luminance signal level corresponding to -1 () Is a standardized output luminance level g of the display device 8. d (G in equation (6) above output Function D (g) corresponding to out ) Is the inverse function.
[0092]
As described above, in the image reproduction method of the present invention, the image signal g after the inverse gamma correction is performed. 0 Gamma value γ (G) and maximum output luminance i with reference to the average input luminance signal level G at max By setting (G), a high-quality image with good reproducibility can be displayed regardless of the type of the display device 8.
[0093]
In the above formulas (2) to (9), the processing for the luminance signal of the input image signal is shown. However, in an actual image display device, the luminance signal is used as the driving voltage v for driving the display element. 1 And the maximum output luminance i out The driving voltage v of the light emitting element of the display device 8 2 The process of converting to is generally included.
[0094]
Therefore, Expression (9) can be expressed as the following Expression (10).
[0095]
[Equation 8]
Figure 0003657497
[0096]
Here, V in the equation indicates an average input voltage value of the luminance signal voltage.
[0097]
Also, the luminance signal level g out To the drive voltage v of the display element of the display device 8 1 Conversion to maximum output brightness i out To the driving voltage v of the light emitting element of the display device 8 2 Is converted to the linear function V 1 And V 2 Can be expressed as the following equations (11A) and (11B).
[0098]
v 1 = V 1 (G out (11A)
v 2 = V 2 (I out (11B)
Expressions (10), (11A), and (11B) are for the case where the operation mode of the display device 8 is driven by a change in voltage value. Even in the case of formation driven by a signal such as heat, light, pressure, vibration, sound wave, etc., the same expression as Expression (10), Expression (11A), and (11B) holds.
[0099]
FIG. 1 shows the configuration of the image display device when the display device 8 includes a display element and a light emitting element that can be controlled independently of each other. In this case, the image signal g obtained by the equation (7) out (Luminance signal level g out ) And the maximum output luminance i obtained by equation (8) out May be input to the display element and the light emitting element, respectively.
[0100]
In the case where the display device 8 includes a switching element having a light emitting element function, that is, a so-called light emitting display element (self light emitting switching element), the maximum output luminance i out This adjustment needs to be performed by signal processing of the image signal.
[0101]
Therefore, the image signal g before the reverse characteristic correction circuit 6 corrects the reverse characteristic of the input signal-output luminance characteristic of the display device 8. 1 Maximum output brightness i out Multiply by. That is, in this case, the image signal g output from the image signal correction device 7 out Luminance signal level g out Is represented by the following equation (12).
[0102]
[Equation 9]
Figure 0003657497
[0103]
The final output luminance I can be expressed by the following equation (13). Note that the signal representation is the same as described above.
[0104]
[Expression 10]
Figure 0003657497
[0105]
Here, an image signal g subjected to inverse gamma correction such as an image for television broadcasting is used. 0 The outline of the processing of the image signal when is input has been described. Therefore, in this case, it is not necessary to perform pre-processing. However, for example, when a linearized image signal is input from an apparatus capable of generating an image signal such as a computer, inverse gamma correction is performed. The above process may be performed after the application.
[0106]
In addition, the above-described image signal processing can be similarly performed in an analog signal system and a digital signal system. However, in the digital signal system, it can be easily performed by calculating numerical values, and parameters can be easily changed. It is. When an analog signal is input in a digital signal system, the above-described processing may be performed after the analog signal is converted into a digital signal. In this process, the gradation expression bit number of the digital data can be processed with high precision if it is at least 8 bits or more. However, if the precision is not so necessary or the configuration is simplified, the expression bit number is set. Processing may be performed with a size smaller than 8 bits.
[0107]
In the above processing, the display device 8 may be such that a switching element and a light emitting element such as a transmissive liquid crystal display device are independent, or a light emitting element such as an FED (Field Emission Display) or PDP. Can be applied in the same manner even if they are integrated with the switching element, and the display quality can be easily set.
[0108]
In the above processing, the gamma value γ (G), which is the luminance parameter of the image display device, and the maximum output luminance i max (G) can be set freely. Therefore, the gamma value γ (G) and the maximum output luminance i max If various setting patterns of (G) are stored in the storage device and the stored contents are read as necessary, it is easy to unify the video display quality even if different display devices 8 are used. Become.
[0109]
In the signal processing by the image signal correction device 7 described above, the input image signal is converted into the luminance signal g. 0 And a color difference signal, the output luminance signal g out Signal level g out Is the input luminance signal g 0 Signal level g 0 If it is α (0 ≦ α ≦ 1) times, the color difference signal may be multiplied by the same coefficient α and the obtained color difference signal may be output.
[0110]
Further, in the signal processing by the image signal correction device 7 described above, the output luminance obtained by the above-described calculation also when the input image signal is composed of each color component signal and the luminance is expressed by a combination of each color component signal. Signal g out Signal level g out Is the input luminance signal g 0 Signal level g 0 If it becomes β (0 ≦ β ≦ 1) times, the result obtained by multiplying each color component signal by β may be output as an output signal.
[0111]
In the above processing, the processing based on the linearized luminance signal of the input image signal has been described. However, the processing is independently performed for each of the R, G, and B primary color components signals or the multi-primary color component signals. It can also be set to perform processing. In that case, it is only necessary to change the luminance signal level in the equation to each color component signal level and perform the respective processing. When this method is used, it is possible to perform correction with higher accuracy than when correction is performed only with a luminance signal. On the other hand, the number of independent parameters increases, and a device such as a storage device or an arithmetic processing circuit that stores parameters. Cost increases. Therefore, this method may be applied when priority is given to improvement in accuracy over apparatus cost.
[0112]
[Embodiment 2]
Next, a preferred embodiment of the embodiment described in Embodiment 1 will be described with reference to FIGS. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0113]
As shown in FIG. 2, the image display device used in the image reproduction method of the present embodiment includes an image signal correction device 7 ′ and a display device 8 in which a light emitting element and a display element (switching element) can be controlled independently. I have.
[0114]
The display device 8 includes a non-light emitting display element 16 such as a liquid crystal panel having a plurality of pixels (not shown) and an image signal g output from the image signal correction device 7. out Display drive signal (drive signal) S out A display element drive form conversion circuit 15 such as a liquid crystal drive circuit for conversion into a light source, a light emitting element 18 such as a backlight, and a maximum output luminance i output from the image signal correction device 7. out Is a signal I in a form corresponding to the input of the light emitting element 18 out Light-emitting element driving form conversion circuit 17 for converting to, for example, maximum output luminance i out And a variable voltage source for generating a voltage corresponding to.
[0115]
The image signal correction device 7 ′ includes a switch 9 in addition to the average signal level calculation circuit 1, the input signal-output luminance characteristic setting circuit 2, the maximum output luminance adjustment circuit 3, and the signal correction unit 4 similar to those in the first embodiment. , An inverse gamma correction circuit 10 and a delay circuit 11 are provided.
[0116]
The switch 9 is an image signal g from the inverse gamma correction circuit 10. 0 And an externally input gamma corrected image signal g 0 Are selectively output to both the delay circuit 11 and the average signal level calculation circuit 1. Further, the inverse gamma correction circuit 10 receives the linearly corrected image signal g input from the reverse side. 0 'Is inverse gamma corrected and the corrected image signal g 0 Is output to the switch 9.
[0117]
Further, the delay circuit 11 receives the image signal g 0 Is output to the input signal-output luminance characteristic setting circuit 2 and the timing at which the gamma value γ (G), which is a setting parameter for the input signal-output luminance characteristic of the image display device, is output to the signal correction unit 4. In order to synchronize, the image signal g is equal to the time required for the calculation of the average input luminance signal level G in the average signal level calculation circuit 1 and the calculation of the gamma value γ (G) in the input signal-output luminance characteristic setting circuit 2. 0 Is to delay.
[0118]
The maximum output brightness adjustment circuit 3 of the present embodiment is based on the average input brightness signal level G, and the standardized maximum output brightness setting value I max And a maximum output luminance setting circuit 12 for calculating the standardized maximum output luminance I max And the maximum output luminance i based on the luminance reference value α given from the outside max And a luminance output control circuit 13 that outputs the calculation result to the light emitting element driving form conversion circuit 17 of the display device 8.
[0119]
In FIG. 2, the inverse gamma corrected image signal g 0 And the linearly corrected input image signal g 0 'And both are shown, but these are not necessarily entered at the same time. Also, here, for convenience of explanation, the image signal subjected to inverse gamma correction and the input image signal g subjected to linear correction are used. 0 The image signal obtained by further reverse-gamma-correcting ' 0 However, it does not indicate that these are the same signal.
[0120]
In the present embodiment, the inverse gamma corrected image signal g 0 And linearly corrected image signal (original image signal) g 0 However, it is also possible to adopt a configuration corresponding to only one of the input image signals. For example, the switch 9 and the inverse gamma correction circuit 10 are omitted, and the inverse gamma corrected image signal g 0 It is good also as a structure corresponding only to this input.
[0121]
Next, an image reproduction method using the image display device will be described with reference to FIGS. Here, the luminance signal level g 0 , G 1 , G out , Average input luminance signal level G, maximum output luminance (illumination luminance adjustment level) I max (G), i out , And the luminance reference value (external luminance adjustment level) α are standardized so as to be all values from 0 to 1.
[0122]
Image signal g input to the input terminal (signal input port) of the display device 8 0 Is a linearly processed image signal g 0 'And an image signal g that has been subjected to inverse gamma correction for a CRT display device. 0 It may be the case. Therefore, first, the linearly processed image signal g 0 When 'is input, the inverse gamma correction circuit 10 performs inverse gamma correction. On the other hand, the image signal g that has been subjected to inverse gamma correction in advance. 0 When is input, reverse gamma correction is not performed.
[0123]
Next, the average signal level calculation circuit 1 performs inverse gamma correction on the image signal g. 0 The average AVE of pixel signal levels in an image signal for a certain signal amount (g 0 xy ) (= F 1 (G 0 )) Is calculated as the average input luminance signal level G. Image signal g for a certain amount of signal to be averaged 0 Is an image signal g for one field image. 0 Alternatively, it may be a voltage value of a pixel signal sampled at an appropriate interval. Furthermore, the input image signal g 0 Is a luminance-color difference signal (YPbPr or YCbCr), the average signal level of the luminance signal Y may be calculated. The input image signal g 0 Is the three primary color signals (RGB), the average signal level of the three primary color signals (RGB) may be calculated, and after the three primary color signals (RGB) are converted into the luminance signal Y, the average signal level of the luminance signal Y is calculated. You may calculate.
[0124]
Next, in the input signal-output luminance characteristic setting circuit 2, according to the average input luminance signal level G, the gamma value γ (G) (= f 2 (G)) is set. Further, the maximum output brightness i corresponding to the average input brightness signal level G in the maximum output brightness adjustment circuit 3. max (G) (= i out ) Is set. Specifically, first, the maximum output luminance setting circuit 12 standardizes the set value I of the maximum output luminance based on the average input luminance signal level G. max (G) is calculated. Next, the luminance output control circuit 13 normalizes the set value I of the maximum output luminance. max Is multiplied by the luminance reference value α given from the outside, and the obtained value α · I max The maximum output brightness i max (G) is output to the light emitting element drive form conversion circuit 17.
[0125]
Thereafter, the γ (G) correction circuit 5 uses the exponential function represented by the following formula (14) with the set gamma value γ (G) as an exponential value, and the image signal g 0 Luminance signal level g 0 To image signal g 1 Luminance signal level g 1 Is calculated.
[0126]
[Expression 11]
Figure 0003657497
[0127]
At this time, the input image signal g 0 Before being supplied to the γ (G) correction circuit 5, the average input luminance signal level G in the average signal level calculation circuit 1 and the gamma value γ (G) in the input signal-output luminance characteristic setting circuit 2 are calculated. Is delayed by the time required for the average input luminance signal level G to be equal to the input image signal g at the same time. 0 It is planned to reflect on.
[0128]
Next, an inverse function g of a function representing the input signal-output luminance characteristic of the display device 8 in the inverse characteristic correction circuit 6. out = D -1 (G 1 ), The image signal g 1 Luminance signal level g 1 To image signal g out Luminance signal level g out To calculate the luminance signal level g out Image signal g out Is output to the display element drive form conversion circuit 15.
[0129]
After that, the image signal g out Is a signal S of the input form of the display element 16 in the display element drive form conversion circuit 15. out Converted to. Specifically, for example, as shown in FIG. 1 = V 1 (G out ) To drive voltage level v corresponding to display element 16 1 (= S out ). At this time, the maximum luminance value g out Is input to the display element drive form conversion circuit 15 as data, the display element drive form conversion circuit 15 outputs the maximum luminance value g. out N bits of digital signals (0 to 2) n -1), the n-bit digital signal is converted to the drive voltage level v 1 (= S out ).
[0130]
On the other hand, the maximum luminance value i out Is a signal I corresponding to the driving mode of the light emitting element 18 in the light emitting element driving mode conversion circuit 17. out Is converted to Specifically, for example, as shown in FIG. 2 = V 2 (I out ) To drive voltage level v corresponding to display element 16 2 (= I out ). At this time, the maximum luminance value i out Is input to the light emitting element driving form conversion circuit 17 as data, the light emitting element driving form conversion circuit 17 outputs the maximum luminance value i. out N bits of digital signals (0 to 2) n -1), the n-bit digital signal is converted to the drive voltage level v 2 (= I out ).
[0131]
In the present embodiment, by performing such image signal processing, any luminance characteristic (average input luminance signal level−gamma) can be used as long as the display device 8 can independently control the display element 16 and the light emitting element 18. Even when the display device 8 having value characteristics and average input luminance signal level-maximum output luminance characteristics is used, an image display device having optimum luminance characteristics can be realized, and high-quality display can be performed. .
[0132]
[Embodiment 3]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIGS. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in the first or second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0133]
As shown in FIG. 4, the image display device used in the image reproduction method of the present embodiment includes an image signal correction device 27 and a display device 28 in which the display element (switching element) itself functions as a light emitting element.
[0134]
The display device 28 includes a light emitting display element 23 such as a CRT having a plurality of pixels (not shown), and an image signal g output from the image signal correction device 27. out 'Display drive signal (drive signal) S out And a light emitting display element driving form conversion circuit 22 for converting to '.
[0135]
In the image signal correction device 27, the signal conversion circuit 21 is inserted between the γ (G) correction circuit 5 and the inverse characteristic correction circuit 6 in the image signal correction device 7 of the second embodiment, and the luminance output control circuit 13 Except that the output is supplied to the signal conversion circuit 21, it is the same as the image signal correction apparatus 7 of the second embodiment.
[0136]
The signal conversion circuit 21 receives the image signal g output from the γ (G) correction circuit 5. 1 Signal level g 1 And maximum output brightness i 1 (= I max (G)) and the resulting image signal g 2 Is output to the reverse characteristic correction circuit 6.
[0137]
Next, an image reproduction method using the image display device will be described with reference to FIGS. Here, the luminance signal level g 0 , G 1 , G 2 , G out ', Average input luminance signal level G, maximum output luminance (illumination luminance adjustment level) I max (G), i 1 , And the luminance reference value (external luminance adjustment level) α are standardized so as to be all values from 0 to 1.
[0138]
First, the input image signal g 0 Appropriate maximum output brightness i 1 (= I max (G)) and the gamma value γ (G) are calculated, and the γ (G) correction circuit 5 calculates the input image signal g 0 Image signal g 1 Each process until the correction is performed is the same as in the second embodiment.
[0139]
However, in the maximum output luminance adjustment circuit 3, the maximum output luminance i set according to the average input luminance signal level G is set to 100% as the maximum output luminance level that is preset in the image display device and can be output by the display device 28. max Change (G).
[0140]
Here, the maximum output luminance level that can be output by the display device 28 is defined as Y. 100 And the maximum output luminance i for an input image with an average input luminance signal level G max (G) and Y 100 If the ratio to is α, the following equation holds.
[0141]
α = I max (G) / Y 100 ... (15)
Here, the following formula should be set.
[0142]
Y 100 = I max (G 100 ) ... (16)
In the image reproduction method of the present embodiment, the image signal g output from the γ (G) correction circuit 5 by the signal conversion circuit 21 after each of these steps. 1 Signal level g 1 And maximum output brightness i 1 (= I max (G)). That is, the image signal g 1 Maximum output brightness i 1 And the image signal g 2 Ask for.
[0143]
g 2 = I 1 ・ G 1 ... (17)
Thus, the image signal (luminance signal) g 1 Maximum output brightness i 1 The signal conversion for multiplying is performed because the maximum output luminance of the display device 28 depends on the input signal level of the light emitting display element 23.
[0144]
Thereafter, the obtained image signal g 2 Is output to the inverse characteristic correction circuit 6, and the inverse characteristic correction circuit 6 uses the inverse function g of the function representing the input signal-output luminance characteristic of the display device 28. out '= D -1 (G 2 ), The image signal g 2 Luminance signal level g 2 To image signal g out Luminance signal level g out 'Is calculated.
[0145]
Furthermore, the luminance signal level g out Image signal with 'g out 'Is output to the light emitting display element driving form conversion circuit 22, and the light emitting display element driving form conversion circuit 22 inputs the signal S of the input form corresponding to the display device 28. out Converted to '. Specifically, for example, as shown in FIG. Three = V Three (G out ') Is used to drive voltage level v corresponding to light emitting display element 23 Three (= S out Converted to '). At this time, the maximum luminance value g out When 'is input as data to the light emitting display element driving form conversion circuit 22, the light emitting display element driving form conversion circuit 22 has a maximum luminance value g. out 'Data is an n-bit digital signal (0 to 2 n -1), for example, after converting into an 8-bit digital signal (0-255), the n-bit digital signal is converted to a drive voltage level v Three (= S out ') To convert.
[0146]
In the present embodiment, a light emitting display element having any luminance characteristic (average input luminance signal level-gamma value characteristic and average input luminance signal level-maximum output luminance characteristic) is obtained by performing such image signal processing. Even if the display device 28 provided is used, an image display device having optimum luminance characteristics can be realized, and high-quality display can be performed.
[0147]
In each of the above embodiments, high quality is achieved by adjusting both the input signal-output luminance characteristics of the image display device and the maximum output luminance of the pixels of the display unit according to the average input luminance signal level. Although the display has been obtained, even if only one of the input signal-output luminance characteristics of the image display device and the maximum output luminance of the pixels of the display unit is adjusted according to the average input luminance signal level, a display with a certain level of quality is achieved. It is possible to obtain
[0148]
【Example】
[Example 1]
First, using a commercially available HDTV (high-definition television), which is a high-quality CRT display device, the average input luminance signal level (the average value of the input luminance signal over the entire screen), the input luminance signal data, and the maximum output luminance The relationship was measured.
[0149]
For the measurement, an image in which a box having a size of 150 × 150 pixels is provided at the center of a frame image having a size of 1920 × 1035 pixels, an input luminance signal level B of the box (relative value expressed as a maximum value of 100%), and The output luminance of the box was measured with a color luminance meter while changing the input luminance signal level H (relative value expressed with the maximum value being 100%) of the background portion (portion other than the box). Further, linearized data was used for the input luminance signal.
[0150]
As a result of the measurement, the output luminance of each box when the input luminance signal level H of the background is fixed and the input luminance signal level B of the box is changed is as shown in FIG. Further, when the input luminance signal level H in the background portion is fixed and the output luminance of the box is plotted against the average input luminance signal level G on the screen, it is as shown in FIG.
[0151]
In this case, the area of the box is 1.13% of the area of the entire screen, which is sufficiently small. For this reason, the input luminance signal level H in the background portion may be regarded as being equal to the average input luminance signal level G of the entire image.
[0152]
Therefore, in this example, in order to perform display (reproduction) similar to the display characteristics of the CRT display device D (or E) in the method of the first embodiment, the setting parameter, that is, the maximum output luminance i. max The set values of (G) and gamma value γ (G) correspond to the average input luminance signal level G and curve i shown in FIG. max D (or i max E) and curve γD (or γE). Thereby, using a display device other than the CRT display device, for example, a liquid crystal display device, the same as the CRT display device D (or E), the average input luminance signal level-maximum output luminance characteristic (with respect to the average input luminance signal level G) Maximum output brightness i max (Change in (G)) and average input luminance signal level-gamma value characteristics (change in gamma value γ (G) with respect to average input luminance signal level G) can be realized.
[0153]
In this image display device, from the results of FIGS. 8 to 10, when the average input luminance signal level G is low, the gamma value γ (G) is increased and the output luminance of the dark part is relatively increased. It is expected that the visibility of the dark part is improved. In addition, when the average input luminance signal level G is high, the gamma value γ (G) is decreased and the output luminance of the bright part is relatively reduced, so that the visibility of the bright part is expected to be improved. The Further, when the average input luminance signal level G is high, the maximum output luminance i max By reducing (G) and suppressing the glare of the screen, it is expected that visibility is increased.
[0154]
Next, the input signal-output luminance characteristics of a general liquid crystal display device were measured by the same method as that for a CRT display device. However, since the liquid crystal display device used here is a liquid crystal display device for NTSC (National Television System Committee) display, considering the difference in the number of display pixels from the HDTV, the area of the box is the entire screen. It was set to be about 1% of the area. The obtained measurement results are normalized with reference to the maximum value and shown in FIG. Note that the input signal-output luminance characteristics shown in FIG. 11 are obtained by the inverse gamma correction of the input image signal and the correction of the voltage-optical conversion characteristics of the liquid crystal (linear characteristics) by a signal processing circuit in the liquid crystal display device. 2 shows the input signal-output luminance characteristics obtained as a result of the correction of the deviation from (1). The input signal-output luminance characteristic of this liquid crystal display device was substantially constant regardless of the average input luminance signal level G (= background input luminance signal level H).
[0155]
The characteristics shown in FIG. 11 are approximated by a sixth-order polynomial and processed when approximated by a non-linear exponential function as used for a CRT display device.
[0156]
These input signal-output luminance characteristics were applied to the liquid crystal display device through signal processing shown in FIG. 3 by a simulator. FIG. 12 shows the input signal-output luminance characteristics of the liquid crystal display device when the average input luminance signal level G is approximately 0%. FIG. 12 shows the input signal of the liquid crystal display device when the average input luminance signal level G is about 75%. The output luminance characteristics are shown in FIG.
[0157]
In this processing mode, the input signal-output luminance characteristic of the liquid crystal display device shown in FIG. 11 is processed so as to be converted into a linear characteristic through the signal processing shown by Expression (9). Therefore, the input signal-output luminance characteristic shown in FIG. 10 is substantially realized in the liquid crystal display device.
[0158]
As a result of evaluation with actual images, the above-mentioned expected effect was obtained. Further, if the data corresponding to FIG. 10 is measured by a different display device and the obtained measurement data is stored in a storage device or the like, the image shown in FIG. Can be reproduced.
[0159]
[Comparative Example 1]
FIG. 14 shows the display characteristics when the input image signal is directly input to the liquid crystal display device without applying the image reproducing method according to the present invention to the liquid crystal display device used in the first embodiment. If an image signal subjected to inverse gamma correction is input, if the display result (output luminance) on the liquid crystal display device shows a linear characteristic with respect to the input level (light intensity of the original image), the original image (the captured image) Image, etc.) is reproduced faithfully. In the display characteristics of FIG. 14, since the level is relatively increased in a portion where the luminance is 40% or higher, there is a high possibility of being recognized as a whitish image with a hazy appearance.
[0160]
Moreover, as a result of evaluation with an actual image, it was visually recognized as a whitish display as a whole as compared with an image having a linear input signal-output luminance characteristic. For this reason, the color tone of the image felt slightly faded, and the texture of the image felt fresh.
[0161]
【The invention's effect】
As described above, the image reproduction method of the present invention calculates the average of all pixel signal levels as an average signal level, and then calculates an input signal-output luminance characteristic representing a change in pixel luminance with respect to the pixel signal level. This is a method of setting an image according to the average signal level and then reproducing an image so as to satisfy the set input signal-output luminance characteristic.
[0162]
According to the above method, for example, even when a display device (liquid crystal display device or the like) in which the input signal-output luminance characteristic is constant regardless of the average signal level, the visibility of dark portions in a dark image as a whole is improved. It is possible to reproduce an image that is excellent and that is excellent in the visibility of a bright portion in an overall bright image. Therefore, the above method provides an image reproduction method capable of reproducing an image with high display quality regardless of whether or not the input signal-output luminance characteristic of the display device changes according to the average signal level. There is an effect that can be.
[0163]
Further, a preferred form of the image reproduction method is a method of reproducing an image such that the maximum output luminance of the pixel of the display device changes according to the average signal level.
[0164]
According to the above method, for example, even when a display device (such as a liquid crystal display device) whose maximum output luminance is constant regardless of the input average signal level is used, the screen is brightly displayed when an overall bright image is reproduced. It is possible to reduce the blindness and prevent temporary blinding due to the retinal bleaching phenomenon during direct viewing. Therefore, the above method has an effect that it is possible to provide an image reproduction method capable of reproducing an image with high display quality regardless of the type of the display device.
[0165]
In order to solve the above problems, the image display device of the present invention calculates the average of all pixel signal levels as an average signal level, and then outputs the maximum output of the pixels of the display device according to the average signal level. This is a method of reproducing an image so that the luminance changes.
[0166]
According to the above method, for example, even when a display device (such as a liquid crystal display device) whose maximum output luminance is constant regardless of the input average signal level is used, the screen is brightly displayed when an overall bright image is reproduced. It is possible to reduce the blindness and prevent temporary blinding due to the retinal bleaching phenomenon during direct viewing. Therefore, the above method has an effect that it is possible to provide an image reproduction method capable of reproducing an image with high display quality regardless of the average signal level-maximum output luminance characteristic of the display device.
[0167]
In each of the above image reproduction methods, it is desirable to reproduce an image so that an exponent value when an input signal-output luminance characteristic is approximated by an exponential function becomes a larger value as the average signal level increases. This reduces the glare of the screen when playing an overall bright image (an image with a high average brightness) and prevents temporary blinding due to retinal bleaching during direct viewing. Can do. Therefore, the above method has an effect that a bright image as a whole can be reproduced as an image with excellent visibility.
[0168]
In each of the above image reproduction methods, it is desirable to reproduce an image such that the maximum output luminance becomes smaller as the average signal level increases. This improves the visibility of dark areas in images that are generally dark (images with low average brightness), and prevents white spots and glare in images that are bright overall (images with high average brightness). Visibility can be improved. Therefore, the above-described method has an effect that both a dark image and a bright image can be reproduced as an image having excellent visibility.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an image display device used in an image reproduction method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an image display apparatus used in an image reproduction method according to a more preferable form of the image reproduction method, the display unit including a display element and a light emitting element that are independently controlled in a display unit; FIG.
3 is a block diagram schematically showing a flow of an image reproduction method in the image display apparatus shown in FIG.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an image display device used in an image reproduction method according to another embodiment of the present invention, the display device including a light-emitting display element in a display unit;
5 is a block diagram schematically showing a flow of an image reproduction method in the image display apparatus shown in FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing changes in input signal-output luminance characteristics together with input / output characteristics of a display device when an inverse gamma corrected image signal is output through various display devices.
FIG. 7 is an explanatory diagram schematically illustrating a change in input signal-output luminance characteristics together with input / output characteristics of a display device when a linearly processed image signal is output through various display devices.
FIG. 8 is a graph showing a change in the output luminance of the box with respect to the input luminance signal level of the box when the input luminance signal level of the background portion of the CRT display device is constant.
FIG. 9 is a graph showing a change in output luminance of a box with respect to an average input luminance signal level of a CRT display device.
FIG. 10 is a graph showing changes in normalized maximum output luminance and gamma value with respect to an average input luminance signal level in a CRT display device.
FIG. 11 is a graph showing a change in the output luminance of the box with respect to the input luminance signal level of the box when the input luminance signal level of the background portion of the liquid crystal display device is constant.
FIG. 12 is a graph showing input signal-output luminance characteristics of the liquid crystal display device when the average input luminance signal level is 0%.
FIG. 13 is a graph showing an input signal-output luminance characteristic of the liquid crystal display device when the average input luminance signal level is 75%.
FIG. 14 is a graph showing input signal-output luminance characteristics of a liquid crystal display device when the present invention is not applied.
[Explanation of symbols]
1 Average signal level calculation circuit
2 Input signal-output luminance characteristic setting circuit
3 Maximum output brightness adjustment circuit
4 signal correction part
5 γ (G) correction circuit
6 Reverse characteristic correction circuit
7 Image signal correction device
7 'Image signal correction device
8 display devices
9 switch
10 Inverse gamma correction circuit
11 Delay circuit
12 Maximum output brightness setting circuit
13 Luminance output control circuit
15 Display element drive form conversion circuit
16 Display element
17 Light Emitting Element Drive Form Conversion Circuit
18 Light emitting element
21 Signal conversion circuit
22 Light emitting display element drive form conversion circuit
23 Light-emitting display element
27 Image signal correction device
28 Display device

Claims (3)

各画素毎の情報を表す画素信号を含む画像信号を、複数の画素を有する表示装置に入力させて上記表示装置で画像を表示させる画像表示方法において、
逆ガンマ補正された画素信号のレベルの全画面での平均を平均信号レベルとして演算するステップと、
画素信号のレベルに対する画素の輝度の変化を表す入力信号−出力輝度特性を、入力信号−出力輝度特性を指数関数で近似表現した場合の指数値が平均信号レベルの上昇に伴って連続的に大きくなるように、設定するステップと、
第1の信号補正部によって、設定された入力信号−出力輝度特性に等しい入出力特性で画像信号を補正するステップと、
第2の信号補正部によって、表示装置の入力信号−出力輝度特性に対して逆特性の入出力特性で画像信号を補正するステップと、
上記平均信号レベルに応じて、上記表示装置に入力される画像信号を変化させることなく表示装置の画素の最大出力輝度を調整するステップとを含むことを特徴とする画像表示方法。
In an image display method in which an image signal including a pixel signal representing information for each pixel is input to a display device having a plurality of pixels and an image is displayed on the display device.
Calculating the average of the level of the pixel signal subjected to inverse gamma correction over the entire screen as the average signal level;
The exponent value when the input signal-output luminance characteristic representing the change in luminance of the pixel with respect to the level of the pixel signal is approximated by an exponential function, and the exponent value when the average signal level rises continuously increases. Step to set so that
Correcting the image signal with input / output characteristics equal to the set input signal-output luminance characteristics by the first signal correction unit;
Correcting the image signal with an input / output characteristic opposite to the input signal-output luminance characteristic of the display device by the second signal correction unit;
Adjusting the maximum output luminance of the pixels of the display device without changing the image signal input to the display device in accordance with the average signal level.
各画素毎の情報を表す画素信号を含む画像信号に基づいて複数の画素を有する表示装置で画像を表示させる画像表示方法において、
逆ガンマ補正された画素信号のレベルの全画面での平均を平均信号レベルとして演算するステップと、
画素信号のレベルに対する画素の輝度の変化を表す入力信号−出力輝度特性を、入力信号−出力輝度特性を指数関数で近似表現した場合の指数値が平均信号レベルの上昇に伴って連続的に大きくなるように、設定するステップと、
第1の信号補正部によって、設定された入力信号−出力輝度特性に等しい入出力特性で画像信号を補正するステップと、
上記平均信号レベルに応じて表示装置の画素の最大出力輝度を演算するステップと、
第1の信号補正部によって補正された画像信号を最大出力輝度の演算結果に基づいて変換処理することによって表示装置の画素の最大出力輝度を調整するステップと
第2の信号補正部によって、表示部の入力信号−出力輝度特性に対して逆特性の入出力特性で画像信号を補正するステップとを含むことを特徴とする画像表示方法。
In an image display method for displaying an image on a display device having a plurality of pixels based on an image signal including a pixel signal representing information for each pixel,
Calculating the average of the level of the pixel signal subjected to inverse gamma correction over the entire screen as the average signal level;
The exponent value when the input signal-output luminance characteristic representing the change in luminance of the pixel with respect to the level of the pixel signal is approximated by an exponential function, and the exponent value when the average signal level rises continuously increases. Step to set so that
Correcting the image signal with input / output characteristics equal to the set input signal-output luminance characteristics by the first signal correction unit;
Calculating a maximum output luminance of a pixel of the display device according to the average signal level;
The step of adjusting the maximum output luminance of the pixel of the display device by converting the image signal corrected by the first signal correction unit based on the calculation result of the maximum output luminance, and the second signal correction unit by the display unit And a step of correcting the image signal with an input / output characteristic opposite to the input signal-output luminance characteristic.
最大出力輝度が、上記平均信号レベルが上昇するにしたがってより小さくなるように画像を表示させることを特徴とする請求項1または2記載の画像表示方法。3. The image display method according to claim 1 , wherein the image is displayed such that the maximum output luminance becomes smaller as the average signal level increases .
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