JP3816673B2

JP3816673B2 - 立体画像の階調表示制御方法および装置

Info

Publication number: JP3816673B2
Application number: JP21266098A
Authority: JP
Inventors: 宏一浜田; 泰市郎栗田
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1998-07-28
Publication date: 2006-08-30
Anticipated expiration: 2018-07-28
Also published as: JP2000050315A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等のように、装置の性能上の理由から表示可能な明るさの階調数を十分に確保しにくい画像表示装置を用いて立体表示を行う際に、効果的な階調表示を可能にする立体画像の階調表示制御方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＤＰや液晶ディスプレイなど、表示可能な明るさの階調数が少ない画像表示装置においては、自然な階調表示を得るために、より多数の階調を疑似的に表示させる疑似階調作成技術がすでに幾つか提案され、実用化されている。ディザ法、誤差拡散法、フレーム（フィールド）間変調法などがそれである。文献としては、例えば、小林ほか、「誤差拡散法で５１２色表示液晶を１６７０万色に、専用ＬＳＩ開発」、日経エレクトロニクス、no. 615(1994.8.22)などがある。
【０００３】
これらの技術では、表示可能な階調を時間的密度や空間的密度を変化させて表示することにより、疑似的に中間の階調を表示させている。しかし、上記文献にも記載されているように、時間的密度を変化させる方法はフリッカの原因になりやすいため、現在は空間的な密度を変化させる方法、もしくは時間と空間の両者を変化させる方法を混合的に用いる方法が主流である。空間的密度を変化させる方法の中でも誤差拡散法はとくに性能がよいとされ、近年多用されている。ただ、これらの方法を立体画像表示に利用した例は見当たらない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
表示すべき画像の明るさと、表示装置の表示可能な明るさとの誤差を、誤差拡散法により周辺画素に拡散するとき、その拡散された誤差は、ドット状のノイズとして見えることが知られている。
【０００５】
サブフィールド法による中間調表示を行っているＰＤＰ等の画像表示装置で時分割２眼立体表示をさせようとすると、左眼用、右眼用の各画像に割り当てることのできるサブフィールド数は立体表示でない場合の１／２になり、表示可能な階調数も１／２になる。そのため、このノイズはさらに増加する。
【０００６】
本発明者らの発明に係る、「立体画像表示方法および装置」（特願平１０−２０５０９３号）を用いての実験においても、左眼用画像と右眼用画像に同じ誤差拡散パターンを用いると、ドット状のノイズが強調されて視覚的に目だち、画質妨害として感じられることが判明した。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、本来表示できない階調を、表示する階調の空間的密度の変化により疑似的に表示させる場合にあっても、立体表示を行った場合に、ドットパターン状の画質妨害の発生が認識されにくい立体画像の階調表示制御方法および装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明立体画像の階調表示制御方法および装置においては、画像表示装置で本来表示できない階調を、表示する階調の空間的密度の変化により疑似的に表示させる場合に、左眼用画像と右眼用画像とで、異なる方式で空間的密度を変化させることを基本にしている。
【０００９】
すなわち、本発明立体画像の階調表示制御方法は、左眼用の画像を左眼に対して、右眼用の画像を右眼に対してそれぞれ提示することにより立体画像を表示すると共に、入力信号に対応して本来表示されるべき画像の明るさと、前記立体画像を表示する表示装置で表示可能な明るさとの誤差に応じて表示装置の明るさの空間的密度を変化させて、表示する階調を疑似的に表示する立体画像の階調表示制御方法において、前記明るさの空間的密度の変化を誤差拡散法を用いて実現するにあたり、前記左眼用の画像の生成と前記右眼用の画像の生成系統とで、相互に逆方向の水平および／または垂直走査に基づいた誤差拡散法を用いることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明立体画像の階調表示制御装置は、左眼用の画像を左眼に対して、右眼用の画像を右眼に対してそれぞれ提示することにより立体画像を表示するとともに、入力信号に対応して本来表示されるべき画像の明るさと、前記立体画像を表示する表示装置で表示可能な明るさとの誤差に応じて表示装置の明るさの空間的密度を変化させて、表示する階調を疑似的に表示する立体画像の階調表示装置において、前記左眼用の画像と前記右眼用の画像に対して、表示する階調を表示装置の明るさの空間的密度の変化により疑似的に表示させる擬似階調作成回路が、前記左眼用の画像の生成と前記右眼用の画像の生成系統にラインメモリ、またはフレームまたはフィールドメモリを、誤差拡散回路に前置および後置してそれぞれ具え、それらメモリに画像信号を書き込み、そして書き込まれた画像信号をメモリから読み出すにあたって、前記左眼用の画像を生成する側と前記右眼用の画像を生成する側とで、一方の側では前記書き込みと前記読み出しとを同じ順序で、他方の側では逆の順序でそれぞれ書き込み、読み出すようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照し、発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明立体画像の階調表示制御装置の一実施形態をブロック図にて示している。
図１において、１−Ｌ，１−Ｒはそれぞれ左、右眼用のＡ−Ｄ変換器、２は同期検出回路、３−Ｌ，３−Ｒはそれぞれ左、右眼用の逆ガンマ補正回路、４は階調表示制御部、５−Ｌ，５−Ｒはそれぞれ左、右眼用の１ラインメモリ、６はメモリ５−Ｌ，５−Ｒ用の第１のＲ（読み出し）／Ｗ（書き込み）制御回路、７−Ｌ，７−Ｒはそれぞれ左、右眼用の誤差拡散回路、８−Ｌ，８−Ｒはそれぞれ左、右眼用の１ラインメモリ、９はメモリ８−Ｌ，８−Ｒ用の第２のＲ／Ｗ制御回路、１０はサブフィールド変換回路、１１はパネル駆動回路、１２はＰＤＰパネル、１３は眼鏡制御回路、および１４はシャッター眼鏡である。
【００１４】
以下に、動作につき説明する。
図１に示される装置に供給される左、右眼用の各画像信号Ｌ，Ｒは、ともに同一の同期信号に基づいて発生している赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の３原色信号である。従って、図中、左眼用の系統、右眼用の系統はいずれも独立した３原色信号の信号処理系となっている。これら左、右眼用の各画像信号Ｌ，Ｒは、まず、それぞれＡ−Ｄ変換器１−Ｌ，１−Ｒに供給されてＡ−Ｄ変換される。また、信号Ｌ（３原色信号のうち、いずれか１つの色信号でよい）は同期検出回路２にも供給され、水平および垂直の同期信号が検出される。Ａ−Ｄ変換器１−Ｌ，１−Ｒでデジタル信号にされた左眼用および右眼用の各画像信号は、それぞれ逆ガンマ補正回路３−Ｌ，３−Ｒに供給される。これら補正回路は、テレビジョン画像信号は陰極線管（ＣＲＴ）を用いて画像表示することを基本としているため、送信側でガンマ補正がなされているが、ＰＤＰ等のディスプレイで表示する場合はこの補正が不要であり、ガンマ補正された信号をリニアな信号（その値が表示すべき光の明るさに対してリニアな信号）に逆変換するためのものである。
【００１５】
次に、逆ガンマ補正回路３−Ｌ，３−Ｒの出力信号は、図１中破線で囲んで示す階調表示制御部４に供給される。この階調表示制御部４は、左、右眼用のそれぞれの画像について、画像表示装置では本来表示できない階調を、表示装置の明るさの空間的密度の変化により疑似的に表示させるようにするための疑似階調作成回路部分である。なお、この階調表示制御部４は、左、右眼用の画像に対して、誤差の拡散を行うにあたって左、右眼同一に行うのでなく、本発明に従って、相互に異ならせて誤差の拡散を行うものとする。これにより、左、右の画像に見えるドット状のノイズが同一でなくなり、視覚的に目だたなくなる。
【００１６】
階調表示制御部４内の動作を説明する。
逆ガンマ補正回路３−Ｌ，３−Ｒの出力信号は、まず、通常の走査（左から右へ走査）でそれぞれラインメモリ５−Ｌ，５−Ｒに書き込まれる。この書き込みは第１のＲ／Ｗ制御回路６によって制御される。次に、書き込まれた信号の読み出しもＲ／Ｗ制御回路６によって制御されるが、ラインメモリの読み出しのための走査をラインメモリ５−Ｌでは左から右へ、ラインメモリ５−Ｒでは右から左へというように相互に走査方向を逆にする。
これら走査方向を互いに逆にして読み出された画像信号は、それぞれ誤差拡散回路７−Ｌ，７−Ｒに供給される。
【００１７】
なお、上述の同期検出回路２で検出された水平、垂直同期信号は、上記第１のＲ／Ｗ制御回路５−Ｌ，５−Ｒ、第２のＲ／Ｗ制御回路８−Ｌ，８−Ｒ、およびサブフィールド変換回路１０にそれぞれ供給され、それら回路が動作するための基準のタイミングを与えている。
【００１８】
ここで、誤差拡散回路につき説明する。
図２（ａ）は、誤差拡散回路７−Ｌ，７−Ｒの一例の構成を示している。なお、誤差拡散の技術自体は上記において紹介した文献にも記載されていて新しいことではない。
【００１９】
ラインメモリ１−Ｌ（図１参照）から読み出された信号Ｐは、図２（ａ）中の、これに累積誤差信号ｅを加算するための加算器１５に入力される（ラインメモリ１−Ｒから読み出された信号についても同じ）。なお、図中、１６はビット分割器、Ｄ，Ｈ−Ｄで示される四角い枠はそれぞれ１クロックディレイ（符号１７，１９，２０で示される）および１ライン−１クロックディレイ（符号１８で示される）、およびｋ_０，---，ｋ_３で示される丸い枠はそれぞれ指定の係数を乗算する係数器（符号２１〜２４で示される）である。
【００２０】
加算器１５に入力される入力信号Ｐは、小数点以上がＮビット、小数点以下がＭビットの２進符号で表されるものとする。以下の説明では、このような状態を精度がＮ＋Ｍビットであると表す。また、出力信号Ｐ′はＯビットの整数値の２進符号で表されるものとする。ただしＯ＜Ｎである。入力信号Ｐに対し、加算器１５において加算器２５から出力された累積誤差信号ｅが加算される。累積誤差信号ｅについては後述する。加算器１５の出力もまた入力信号Ｐと同じくＮ＋Ｍビットの精度を持つものとする。加算器１５の出力はビット分割器１６に入力される。
【００２１】
ビット分割器１６においては、Ｎ＋Ｍビットの入力信号のうち、上位Ｏビットを出力信号Ｐ′として、残りの下位｛（Ｎ−Ｏ）＋Ｍ｝ビットを誤差信号ｅ′として出力する。すなわち、ビット分割器１６は、入力信号Ｐの下位ビットを切り捨てて出力信号Ｐ′として出力し、入力信号Ｐに対する出力信号Ｐ′の誤差を誤差信号ｅ′として出力する機能を有するものである。誤差信号ｅ′は１クロックディレイ１７および１ライン−１クロックディレイ１８に入力される。１ライン−１クロックディレイ１８の出力は１クロックディレイ１９に、そして１クロックディレイ１９の出力は１クロックディレイ２０にそれぞれ順次入力される。１クロックディレイ１７の出力は係数ｋ₀の係数器２１に、１ライン−１クロックディレイ１８の出力は係数ｋ₁の係数器２２に、１クロックディレイ１９の出力は係数ｋ₂の係数器２３に、そして１クロックディレイ２０の出力は係数ｋ₃の係数器２４にそれぞれ入力される。
【００２２】
係数器２１では係数ｋ₀を、係数器２２では係数ｋ₁を、係数器２３では係数ｋ₂を、係数器２４では係数ｋ₃をそれぞれの係数器の入力信号に乗じて出力する。各係数器２１〜２４の出力信号は加算器２５において加算され、累積誤差信号ｅとなる。上述したように、累積誤差信号ｅは加算器１５において入力信号Ｐに加算される。
ここで、各係数ｋ₀，ｋ₁，ｋ₂，ｋ₃は、ほぼ、
ｋ₀＋ｋ₁＋ｋ₂＋ｋ₃＝１
となるように選ぶものとする。
【００２３】
以上の信号処理により、誤差信号ｅ′をある画素（Ｐ′で示す画素）についてみれば、割合ｋ₀で右隣りの画素へ、割合ｋ₁で左下の画素へ、割合ｋ₂で真下の画素へ、割合ｋ₃で右下の画素へそれぞれ拡散されることになる。この状況を図２（ｂ）に示す。
【００２４】
また、入力信号Ｐのある画素（Ｐで示す画素）についてみれば、左隣りの画素に生じた誤差が割合ｋ₀で、左上の画素の誤差が割合ｋ₃で、真上の画素の誤差が割合ｋ₂で、右上の画素の誤差が割合ｋ₁で累積されて累積誤差信号ｅとなり、この累積誤差信号ｅが入力信号Ｐに加算されることになる。この状況を図２（ｃ）に示す。累積誤差信号ｅも、誤差信号ｅ′と同様に｛（Ｎ−Ｏ）＋Ｍ｝ビットの精度を有している。
【００２５】
図２に示す誤差拡散回路を、通常の左から右にラスタ走査された入力信号Ｐに対して適用すると、図２（ｂ）に示したように、注目画素Ｐ′における誤差信号はそれぞれの画素にｋ₀，ｋ₁，ｋ₂，ｋ₃の割合で分散される（これを、改めて図３（ａ）として示す）が、反対に、右から左に逆ラスタ走査されて入力された入力信号に対して適用し、さらに逆ラスタ走査で読み出すと画面上では図３（ｂ）に示すように誤差信号は分散される。このように、左、右眼用の各画像信号で相互に誤差拡散パターンを変えることにより、左眼用画像と右眼用画像の誤差拡散によるノイズの相関が小さくなり、ノイズが見えにくくなる。
【００２６】
左眼用画像と右眼用画像のノイズの相関が小さければ小さい程ノイズが見えにくいことは、湯山、「３次元テレビジョンと符号化」、電子情報通信学会論文誌Ｄ−II, Vol. J80-D-II, No.2, pp. 407−414 (1997.2)にも記載されていて、同文献によれば、立体視においては、左眼用画像と右眼用画像のノイズに相関がない場合、３〜５ｄＢ程度２次元画像よりノイズが見えにくくなると記されている。
【００２７】
再び図１に戻って、動作説明を続ける。
以上に詳細に説明した誤差拡散回路７−Ｌ，７−Ｒ（それぞれ左眼用および右眼用）は、回路定数などを含め同一のものである。要は、それらに入力する画像信号の走査方向が異なっているだけである。これら回路７−Ｌ，７−Ｒにより誤差拡散された左眼用および右眼用画像信号は、それぞれＲ／Ｗ制御回路９によって信号の読み書きが制御されるラインメモリ８−Ｌ，８−Ｒにいったん蓄えられ、そしてラインメモリ８−Ｌについては通常の走査（左から右への走査）により、また、ラインメモリ８−Ｒについては逆の走査（右から左への走査）によりそれぞれ読み出され（階調表示制御部４の出力として）、サブフィールド変換回路１０に送られる。
【００２８】
サブフィールド変換回路１０においては、その送られた左眼用および右眼用の誤差拡散された画像信号（左、右同時信号）を、前述の同期検出回路２から供給される水平、垂直同期信号をもとにいわゆるサブフィールド信号（左、右時分割信号）に分解して出力し、同時にシャッター眼鏡１４のシャッターを駆動するためのタイミング信号も出力する。
【００２９】
サブフィールド変換回路１０の出力信号としてのサブフィールド信号は、パネル駆動回路１１を介してＰＤＰパネル１２に供給され、同パネル１２に画像表示を行う。また、サブフィールド変換回路１０からのタイミング信号は眼鏡制御回路１３に供給され、シャッター眼鏡１４のＬ側、Ｒ側用シャッター開閉信号を生成して当該眼鏡に供給する。この際のシャッター開閉信号は導線を用いて供給したり、または赤外線を用いるなどしてワイヤレスでシャッター眼鏡１４に供給することができる。
【００３０】
以上において、階調表示制御部４中のラインメモリ５−Ｌ，５−Ｒおよびラインメモリ８−Ｌ，８−Ｒは、信号読み出し時の走査（水平走査）をＬとＲとで相互に反対方向にしているが、これは、信号書き込み時の走査方向を相互に反対にしてもよく、要は、誤差拡散回路７−Ｌ，７−Ｒに反対の走査方向の信号が入力されるようにすればよい。また、ラインメモリ８−Ｌ，８−Ｒは上記反対方向にした走査方向を通常の走査方向に戻すために必要である。
【００３１】
また、ラインメモリ５−Ｌ，５−Ｒおよびラインメモリ８−Ｌ，８−Ｒは、これらをフレームまたはフィールドメモリに置き替えて、水平の走査方向に加え垂直の走査方向を相互に反対方向にしたり、垂直の走査方向のみを相互に反対方向にすることもできる。これにより、立体画像のノイズを一層目立たなくすることができる。
【００３２】
以上説明した本発明の実施形態においては、表示装置の明るさの空間的密度を変化させるのに、左眼用画像の誤差拡散パターンと右眼用画像の誤差拡散パターンを特定していたが、これらは、左、右で別々のパターンを使用してもよく、例えば、左、右の一方に誤差拡散法を用い、他方に別の疑似階調表現法を用いてもよい。また、上述の実施形態では、時分割２眼立体表示における例として説明したが、レンチキュラーレンズ等を用いて空間的に左右の像を分離して提示する空間分割方式の２眼立体表示にも同様に適用することができる。さらに、表示パネルはＰＤＰに限らずＬＣＤであっても良い。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、表示可能な明るさの階調数が比較的少ない画像表示装置を用いて立体表示を行うに際して、左眼用画像と右眼用画像とで別々の疑似的階調表示を行うことで、疑似的階調表示技術を用いた場合に生じるドット状の画質妨害が目立つことなく、表示階調数を増加させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明立体画像の階調表示制御装置の一実施形態をブロック図にて示している。
【図２】誤差拡散回路の一例の構成とこの回路によって誤差が拡散される様子を示している。
【図３】本発明によって得られる、左眼用画像の誤差拡散パターンと右眼用画像の誤差拡散パターンとを示している。
【符号の説明】
１−Ｌ，１−ＲＡ−Ｄ変換器
２同期検出回路
３−Ｌ，３−Ｒ逆ガンマ補正回路
４階調表示制御部
５−Ｌ，５−Ｒ，８−Ｌ，８−Ｒ１ラインメモリ
６，９Ｒ／Ｗ制御回路
７−Ｌ，７−Ｒ誤差拡散回路
１０サブフィールド変換回路
１１パネル駆動回路
１２ＰＤＰパネル
１３眼鏡制御回路
１４シャッター眼鏡
１５，２５加算器
１６ビット分割器
１７，１９，２０１クロックディレイ
１８１ライン−１クロックディレイ
２１，２２，２３，２４係数器

Claims

左眼用の画像を左眼に対して、右眼用の画像を右眼に対してそれぞれ提示することにより立体画像を表示すると共に、入力信号に対応して本来表示されるべき画像の明るさと、前記立体画像を表示する表示装置で表示可能な明るさとの誤差に応じて表示装置の明るさの空間的密度を変化させて、表示する階調を疑似的に表示する立体画像の階調表示制御方法において、前記明るさの空間的密度の変化を誤差拡散法を用いて実現するにあたり、
前記左眼用の画像の生成と前記右眼用の画像の生成系統とで、相互に逆方向の水平および／または垂直走査に基づいた誤差拡散法を用いることを特徴とする立体画像の階調表示制御方法。
左眼用の画像を左眼に対して、右眼用の画像を右眼に対してそれぞれ提示することにより立体画像を表示するとともに、入力信号に対応して本来表示されるべき画像の明るさと、前記立体画像を表示する表示装置で表示可能な明るさとの誤差に応じて表示装置の明るさの空間的密度を変化させて、表示する階調を疑似的に表示する立体画像の階調表示装置において、
前記左眼用の画像と前記右眼用の画像に対して、表示する階調を表示装置の明るさの空間的密度の変化により疑似的に表示させる擬似階調作成回路が、
前記左眼用の画像の生成と前記右眼用の画像の生成系統にラインメモリ、またはフレームまたはフィールドメモリを、誤差拡散回路に前置および後置してそれぞれ具え、それらメモリに画像信号を書き込み、そして書き込まれた画像信号をメモリから読み出すにあたって、前記左眼用の画像を生成する側と前記右眼用の画像を生成する側とで、一方の側では前記書き込みと前記読み出しとを同じ順序で、他方の側では逆の順序でそれぞれ書き込み、読み出すようにしたことを特徴とする立体画像の階調表示制御装置。