JP3872652B2 - 画像処理装置及びその方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、開発目的の表示装置の検査、調整または画質評価を行う画像処理装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から表示装置開発では、材料やデバイス構造やそのプロセス技術に加えて駆動方法および回路に関するシステム開発が効率的に行われることが望まれていた。ところが、新しい材料やデバイス構成を検討中の素子の場合、安定性や寿命などの点で初期段階からマトリクスパネルサイズでの動作確認をはじめ、最終確認事項である表示画質の確認は事実上困難であった。
【０００３】
特に昨今の平面薄型表示装置では、１素子単位では気づかない動画表示の画質即ち、動画質問題を抱えたものがあり、早期に表示画質上の問題をとらえ、その対策技術に取り組むことは重要である。
【０００４】
例えば、プラズマ方式ディスプレイ（ＰＤＰ）では明暗２値で多階調を得るため発光時間長により異なる重みをサブフィールドに持たせた時間分割ディザ法を用いた結果、ＲＧＢ各色輝度成分の視覚蓄積にエラーが生じて動画偽輪郭として知覚される。また、各色の素子で応答遅延（残光特性）があるため、やはり動画表示において色つきの問題が生じることが知られている。
【０００５】
一方、ＴＦＴ液晶などのホールド型ディスプレイ（ＬＣＤ）では表示発光状態が一定時間維持して表示された結果、視線追跡下の素子の輝度を移動平均したような動画ぼけが知覚されることが知られている。これは、液晶の応答遅延による動画ぼけ（尾引き）に重畳し、ＬＣＤにおける動画質劣化を助長する。
【０００６】
視線追跡による動画質劣化はすでに多くの研究報告が行われており、ＰＤＰの偽輪郭やＬＣＤの動画ぼけは原理的にもほぼ解明されている。実際、視線移動と映像の動きが一致する仮定したスチル画像の横スクロール映像に対するシミュレーションが行われている。８倍速の垂直同期周波数を持つＣＲＴを使って、直接網膜上へ視線追跡下の表示光を蓄積し、計算を必要とせず見た目に近い動画質を得る方法も、「ホールド型ディスプレイの動画表示における観視メカニズムの検討（映情学技報, Vol.22, No.17, P.19-24（Mar,1998））」に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、動画質に影響するのが視線移動蓄積光による劣化だけでないことは明らかであり、動きぼけに関する影響だけでも前述のように、ＬＣＤではＴＦＴ素子の充電時間や液晶分子の応答速度の応答遅延が尾引きのような動きぼけを引き起こすことがわかっている。ただし、この応答特性は新たに更新しようとする映像信号への応答開始階調レベルが前の映像信号によって履歴変化するなど動作が容易に把握できないため、従来実際の表示装置以外にその影響を画質評価できたものはなかった。
【０００８】
実際の表示装置が利用できる場合には、ＣＣＤカメラで取り込んだ画像を適切な移動方向に時間積分して、視覚的に知覚される画質を評価する方法が「ホールド型ディスプレイにおける動画質の評価方法（信学技報EID99-122, P.141-145（2000-01））」に提案されている。しかし、この評価方法は、評価結果を静止画として扱えるだけで、表示可能な実機を必要とする以上、開発初期段階からの利用ができない問題があった。
【０００９】
以上のように、一般映像が表示動作できない開発初期段階や、当面の技術で達成不能な素子特性（高速な応答速度を有する液晶材料など）を想定した表示装置を、より高い精度で動画質を評価できる画質評価装置の開発は、迅速なシステム駆動回路技術の開発にとって非常に重要であった。
【００１０】
本願発明は、上記の点に鑑みなされたもので、実際の表示装置で観察し得る動画質を忠実に再現し、表示画質に関わるシステム駆動回路技術の開発を材料やプロセスと同時並行して行うことを可能とする画像処理装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決する為の手段】
本発明は、仮想の表示装置を設定し、この仮想の表示装置の表示特性を統計的に求めた実機のデータをもとに特定し、該仮想的な表示装置に映像信号を入力し、出力された信号を瞬時平面画像の集積として蓄積し、この蓄積信号に基づいて画質を評価する様に構成した。
【００１２】
【作用】
したがって、素子固有の物理特性を反映した表示品位を同一の表示装置上で比較可能となり、材料やプロセス技術の開発を待たずに駆動回路システムの改善技術を実施検討することが可能となる。
【００１３】
【実施例】
本発明の一実施の形態を図に基づいて説明する。
まず、本発明の理解を容易にするため、本発明の概念を図１の概念図に基づいて説明する。
【００１４】
本発明は、表示装置で表示される連続的に変化する動画のダイナミック映像（Ａ）を微小時間Δｔ毎に発生するスタティク映像（Ｂ）へ細分化し表示装置のステップ変化へ人間の視覚特性（例えば、視覚の発光変化を捕らえる時間、視線追移動量等）を加味し、画像を評価するものである。
【００１５】
図２は、本発明に基づく画像処理装置の一実施の形態の要部ブロックを示す。
図２は、大きく分けて仮想表示部１と、画像評価部２で構成される。
仮想表示部１には、表示画面の画素位置をカウントする画素位置カウンタ５と、経過時間をカウントする時間カウンタ６、表示映像を与える映像入力部７と、仮想の表示装置の表示特性を特定するための種々のパラメータが設定される光の透過特性設定部８を備える。
【００１６】
また、画像評価部２は、仮想表示部１の一定周期で更新される映像信号に基づき、２次元平面状に展開した明度情報である過渡表示映像信号を作成する過渡表示映像部９と、この映像を記憶するフレームメモリ１０と、仮想の観察者の視覚特性を設定する観察者視線情報部１１と、評価画像を作成する画像評価装置１２を備える。
【００１７】
この様な構成で、以下に本願発明の画像処理装置の特徴ある動作を説明する。
透過特性設定部８に表示装置を特定するためのパラメータが設定される。
表示装置をＰＤＰ（ｐｌａｓｍａ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌ），ＦＥＤ（ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｙ），ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等の自発光表示装置として特定するには、▲１▼発光体応答特性（駆動による状態更新後の発光輝度変化速度を定義、即ち、直前更新時の発光輝度から駆動により制御しようとする目的の発光輝度まで到達する時間と輝度変化経路を定義するための特性）、▲２▼発光層駆動タイミングデータ（映像信号に対して、１画素が更新される周期とタイミングを定義するためのデータ）、▲３▼発光層駆動ディレイデータ（該▲２▼の１画素駆動タイミングを基準にして、全画素が同時に更新されない場合（例えば線順次走査やインターレース走査等）の、各画素の駆動タイミングのずれ情報を画面全体で定義するデータ）、▲４▼発光層駆動シーケンスデータ（映像信号に対応する画素の更新位置と到達輝度レベルを定義するデータ）をそれぞれ透過特性設定部８に設定する。
【００１８】
仮想表示部１は、映像入力部７からの入力信号に応答してカウンタを開始する。各カウンタ５及び６を参照して、経過時間ｔにおける映像信号は発光層駆動シーケンスデータにより映像信号が反映される画素位置とその到達輝度レベルが設定され、その更新対象となる各画素は発光層駆動タイミングデータと発光層駆動ディレイデータとで定義された更新タイミングにより到達輝度への変化を開始される。その到達輝度への変化工程は発光体応答特性により定義され、過渡表示映像部９に過渡表示映像が得られる。
【００１９】
また、表示装置をＬＣＤ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ），ＤＭＤ（ｄｉｇｉｔａｌ ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ ｄｅｖｉｃｅ）等の非発光表示装置として特定するには、▲１▼光変調層応答特性（駆動による状態更新後の光変調度の変化速度を定義、即ち、直前更新時の光変調度から駆動により制御しようとする目的の発光輝度まで到達する時間と光変調度変化経路を定義するための特性）、▲２▼光変調層駆動タイミングデータ（映像信号に対して、１画素が更新される周期とタイミングを定義するためのデータ）、▲３▼光変調層駆動ディレイデータ（該▲２▼の１画素駆動タイミングを基準にして、全画素が同時に更新されない場合（例えば線順次走査やインターレース走査等）の、各画素の駆動タイミングのずれ情報を画面全体で定義するデータ）、▲４▼光変調層駆動シーケンスデータ（映像信号に対応する画素の更新位置と到達変調度を定義するデータ）、▲５▼発光層シーケンスデータ（発光体応答特性を含む）（所定周期内の発光輝度レベルを定義、即ち、時間毎に変化するＲＧＢ各発光輝度を独立に定義できるデータ）及び▲６▼発光層ディレイデータ（該▲５▼の発光変化情報を基準にして、全画面における発光タイミングのずれ時間を定義するデータ）をそれぞれ透過特性設定部８に設定する。
【００２０】
仮想表示部１は、映像入力部７からの入力信号に応答してカウンタを開始する。各カウンタ５及び６を参照して、経過時間ｔにおける映像信号は光変調層駆動シーケンスデータにより映像信号が反映される画素位置とその到達変調度が設定され、その更新対象となる各画素は光変調層駆動タイミングデータと光変調層駆動ディレイデータとで定義された更新タイミングにより到達変調度への変化を開始される。その到達光変調への変化工程は光変調層応答特性により定義される。一方、発光層は経過時間ｔに従って、発光層シーケンスデータと発光層ディレイデータから各画素位置の発光輝度レベルが求められ、光変調層の光変調度と発光層の発光輝度から、過渡表示映像部９に過渡表示映像信号が得られる。
【００２１】
次に、画像評価部２は、該過渡表示映像に基づいて画像評価を実行する。
即ち、画像評価部２は、観察者視線情報部１１から、観察者の発光変化の知覚できない発光変化非知覚時間、観察者の視線追従移動量を参照する。
【００２２】
画像評価装置１２は、過渡表示映像信号を画素位置固定で積分し、所定の発光変化非知覚時間経過する度に１つの画像データを作成し、フレームメモリ１０に記憶し、これを画面更新時間が該積分時間である表示装置で表示させる。これにより、実際の表示装置で観察されると同等なボケを伴う動画映像を観察評価できる。
【００２３】
また、 画像評価装置１２は、透過表示映像を視線追従移動量により移動し、その移動量に応じた画素位置で積分し、所定の発光変化非知覚時間経過する度に１つの画像データを作成し、フレームメモリ１０に記憶し、これを標準再生装置で表示させる。これにより、実際の表示装置で観察されると同等なボケを伴う動画映像を標準再生装置で観察評価できる。
【００２４】
また、 画像評価装置１２は、上述の２つの画像の積分時間を等しくして両画像の差分を求め追従による動画ボケ成分を取り出すこともできる。
本発明の他の実施の形態を図３乃至図１４を用いて説明する。
【００２５】
図３及び図４は、本発明の第二の実施の形態の画質評価方法のフローチャートを示す。図４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ動画質を評価するためのフローチャートを示す。また、図３及び図４中で、丸印のアルファベットは、ステップの移行先をそれぞれ示す。
【００２６】
図５は、図３及び図４の実施される仮想の液晶表示装置の要部構成図を示す。図中、１３は透過層、１４は発光層をそれぞれ示す。
図６は、液晶応答特性の説明図。
【００２７】
図７は、異なる到達階調に対する液晶の過渡応答特性の説明図を示す。
図８は、図３中のステップ１で記憶される１画素の走査選択タイミングの定義例を示す。
【００２８】
図９は、図３中のステップ１で記憶される走査ラインの選択順序の定義例を示す。
図１０は、図３中のステップ１で記憶される映像信号に対するＲＧＢ画素の制御階調値の定義例を示す。
【００２９】
図１１は、図３中のステップ１で記憶されるバックライト各色成分の常時点灯時の定義例を示す。
図１２は、図３中のステップ１で記憶される全面常時点灯のバックライトの発光タイミングの定義例を示す。
【００３０】
図１３は、バックライト各色成分のフラッシング時の定義例を示す説明図。
図１４は、走査型フラッシングバックライトの発光タイミングの定義例の説明図。
【００３１】
この様に構成された本発明の第二の実施の形態の特徴ある動作を説明する。
まず、本発明の第二の実施の形態の仮想の液晶表示装置について説明する。仮想の表示装置の基本構成は特定の表示デバイスに依存したものではないが、本例では、図５のような仮想の液晶表示装置（ＬＣＤ）に対して適用した。即ち、常時点灯するバックライト光源上に、線順次駆動するＲＧＢストライプ型のカラーＬＣＤであり、ＲＧＢ各副画素を1画素として扱っている。
【００３２】
まず、本願の評価で処理するため、このＬＣＤを実体のない仮想の表示装置として扱えるようパラメータ化、即ち、装置として特定化する。パラメータ化する際、映像信号に依存してその状態を変化する構成要素と、非依存の構成要素とにわけ、それぞれ透過層１３と発光層１４として仮想のＬＣＤ表示装置を構成する。すなわち、実際のＬＣＤ装置構成要素の中で、透過層は液晶層などの光変調層に対応し、発光層はバックライトなどの光源に対応する。
【００３３】
まず、透過層１３のパラメータ化について説明する。
透過層１３のパラメータ化とは、ＬＣＤパネル上の所定位置の画素が、発光層からの光成分を時間軸上でどのように透過率を変化させていくか、すなわち、逐次更新される映像信号に対する光の過渡透過特性Ｔ（Δｔ）を定義することである。具体的には、液晶の応答特性と走査選択順序などの駆動方法で定義される。
【００３４】
図６に透過層１３の応答特性例を示す。図６は、入力映像信号を０から７の計8レベルとして、走査選択期間直前の透過レベルから、走査選択後到達すべきレベルまで応答するのに要する時間（ｍ秒：ｍｓ）をテーブル化したものである。
【００３５】
しかし、人間の目に感じられる映像はこの応答速度で過渡変化する透過光量の蓄積結果であって、仮想の表示装置の定義情報としては図７に示した中間階調の応答変化のように、２つの走査選択期間で開始階調から映像信号に応じた複数の到達階調までの透過率の変化情報が必要となる。任意の階調レベルから別の階調レベルへの変化カーブをすべての組合せについて時間−透過率の波形情報と持たせることもできるが、液晶の応答特性が指数関数近似しやすいという特性を考慮して、開始階調から到達階調までの過渡応答中、開始階調からΔｔ経過した時の中間階調レベルを下記（１）式に従って求めても実際の液晶応答特性と良く一致した。
【００３６】
【数１】
ただし、ｅｘｐ（）は指数関数、Ｋは時定数を示す。
【００３７】
ここで、（１）式の指数関数を用いると数学上、到達レベルに達するのが無限時間経過後になってしまうため、本実施例では到達レベルの９０％までの応答時間に対して時定数を求めた。
【００３８】
このように近似式を用いる本例では、（１）式と所望の応答速度とから予め求めてた該時定数を開始階調レベルに対するルックアップテーブルとして記憶させることができる。
【００３９】
なお、２つの走査選択期間が最大応答時間より短い場合には、所望の到達レベルに達しないため、次の選択期間における開始レベルは映像信号のレベル（０〜７）のいずれとも完全に一致せず中間レベルをとる。例えば、図６で開始レベル４から到達レベル０への応答時間は３０ｍｓ必要であるが、６０Ｈｚで画像を1回更新すると、選択期間から次の選択期間までの時間が約１７ｍｓしかないため、一度の走査期間では所望の到達レベルに対して約７０％までしか達しないことになる。この到達レベルに達していない中間レベルが次の選択期間では開始レベル（レベルは約１．２）になるので、８レベル程度のルックアップテーブルから近傍値を使うと誤差が大きくなってしまう。このようなケースでは、定義情報入力時には８レベルしかなくとも、少なくとも３２以上のレベルに補間したルックアップテーブルを作っておくことが好ましい。もちろん入力時に３２レベル以上あれば特にデータの補間処理をしなくとも画像への影響は比較的小さくなる。２５６レベルか、できれば１０２４レベルあれば更に誤差は小さくできる。
【００４０】
このように、仮想の表示装置を構成する透過層１３の液晶応答特性が定義され、透過層１３の応答速度時定数および（１）式がメモリに記憶される。
次に、表示画面最上部から1ライン毎に線順次走査して表示状態を更新する時の駆動手順、すなわち更新タイミングをパラメータ化する。
【００４１】
図８に、１画素が1走査期間中に選択あるいは非選択されるタイミング定義情報を示す。ここでは、１走査期間を所定の単位時間で分割し、各単位時間において、定義情報が０のとき非選択期間であることを示し、０以外のときは選択期間であることを示す。1走査期間に1回選択して映像を更新する実施例の場合、図８のように第1の時間に選択情報「１」を指定し、それ以外の非選択期間には「０」を指定する。これを透過層１３のタイミングデータとする。
【００４２】
更に全画面の更新タイミング情報を定義する必要があるが、本実施例の線順次駆動条件の場合、選択タイミングデータは１ライン内ではすべて同じであるし、次のラインでも同じ選択タイミングデータがディレイしているだけである。そのため、図９（ａ）に示すように、画面左上隅の1画素のタイミングデータに対するディレイ値だけを定義情報として追加することで、全画面の走査選択タイミングを定義することができる。詳しくは、図９（ｂ）に示すように1ライン目が同じ選択タイミングなので「０」を指定し、２ライン目は同一ライン上はすべて同じタイミングであるが、1ライン目よりは１選択期間分タイミングが遅れるため「−１」を指定し、以降同様にデータが定義される。
【００４３】
このように、図８に示す画面左上隅の１画素のタイミングテータと図９（ｂ）に示すこの画素に対する他の全画素のディレイデータとで全画素の更新タイミングが定義され、これらのデータが、透過層１３のタイミングデータおよびディレイデータとしてメモリに記憶される。
【００４４】
上述の如く応答特性と全画面の更新タイミングを定義したが、両者を関連付ける情報も必要となる。
図１０は、映像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が入力されたとき、前記タイミング及びディレイデータより決定された選択タイミングで、到達すべき階調レベル情報を定義している。ＲＧＢストライプ構成のため、３画素周期で、映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂが各画素の到達階調レベルとして割り当てられている。
このデータが透過層１３のシーケンスデータとしてメモリに記憶される。
【００４５】
これらの定義情報によって、映像信号により逐次更新されていく仮想の表示装置の透過層１３がパラメータ化できる。
次に、発光層１４のパラメータ化ついて説明する。
【００４６】
図１１は発光輝度の時間変化を示す。常時点灯のバックライトの場合、赤緑青3原色に相当する３波長スペクトルは図１１のように一定値をとる。本実施の形態の場合、バックライト蛍光管の波長ピーク値だけでなく、カラーフィルタを通した後に得られる波長ピーク値を定義しているため、３画素周期で、異なる色成分（ＲＧＢストライプの各画素に与えられる発光色成分）が定義できる。これを発光層１４のシーケンスデータとしてメモリに記憶する。
【００４７】
図１１のように発光層１４が一定輝度で常時点灯する条件にあっては、各画素における発光シーケンスのディレイ情報は図１２に示す様にすべて「０」をとる。
【００４８】
この情報を発光層１４のディレイデータとしてメモリに記憶する。
なお、常時点灯の場合には、ディレイ情報は上述の如く全て「０」であるので必ずしもこのディレイ情報は必要ないが、図１３のようにバックライトの３波長成分が時間的に変化し、かつ、この発光変化が図１４（ａ）に示す様に画面内で１ライン毎に遅れて起こるような装置をパラメータ化する場合、定義情報が不足する。
【００４９】
図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示す各画素における発光シーケンスのディレイ情報である。実施例の全面常時点灯の場合、ディレイ情報は図１２に示す様にすべて「０」をとるが、図１４（ｂ）は図１３の発光シーケンスが１ライン毎に遅延するディレイ情報例を示す。
【００５０】
上述の様に、６つの定義情報が仮想の表示装置を構成する画素分記憶され、仮想の表示装置の表示動作がパラメータ化される。
次に、図３および図４の本発明の第二の実施の形態の動作フローチャートについて説明する。
【００５１】
まず、仮想の表示装置の動作条件となる上述の定義情報が既に入力済みであるかがチェックされる（ステップ１）。
即ち、液晶応答速度時定数、透過層タイミングデータ、透過層ディレイデータ、透過層シーケンスデータ、発光層シーケンスデータおよび発光層ディレイデータがメモリに記憶されたかをチェックする。この動作が全ての定義情報が入力されるまで繰返される（ステップ２）。
【００５２】
全ての定義情報が入力されれば、動作開始直後（実際のパネルで言う電源ＯＮ直後）の透過層初期状態が設定される（ステップ３）。全画面が初期動作時レベル０とするならば、総画素数だけ用意された透過層状態を保持するメモリをすべて０とする。
【００５３】
また、仮想の表示装置の動作経過時間のカウントが開始する（ステップ４）。この状態で表示用映像信号を入力する（ステップ５）。このとき元映像がガンマ補正されているなら信号値対輝度値がリニアになるよう逆ガンマ処理しておくことが好ましい。
【００５４】
また、入力信号に対応して、仮想の表示装置のマトリクス表示画面を構成している複数の画素から処理対象の画素位置を決定するためのカウントが開始される（ステップ６）。
【００５５】
時間カウンタと画素位置カウンタを参照して、発光層シーケンスデータおよび発光層ディレイデータから処理対象の画素位置の発光輝度を取得し、設定する（ステップ７）。
【００５６】
一方、時間カウンタと画素位置カウンタを参照して、透過層タイミングデータと透過層ディレイデータから現画素が選択期間にあるかどうか判定される（ステップ８）。選択期間の場合（ステップ８のＹｅｓ）、画素位置の映像信号と透過層シーケンスデータから、3画素毎の到達階調レベルを取得し、設定する。非選択期間の場合（ステップ８のＮｏ）、前の選択期間からの経過時間と既に設定された到達階調レベルから時定数に基づいて過渡応答レベルが計算される（ステップ１０）。
【００５７】
各画素毎に発光層輝度と透過層の応答レベルから透過光量が計算され、これらのステップが全画素に対して繰り返され、1画面の瞬時映像が生成される（ステップ１１）。
【００５８】
ここで、人間が目で認識している画像は、時間軸に連続的に動画像の移動方向に視線移動しながら画像を積分した結果であると認識されており、また、人間が視覚的に発光変化を知覚できない時間は１／３００秒以内であることが提言されている。
【００５９】
まず、図４（ａ）の動画質の評価方法を説明する。
画素位置固定でステップ１２で得られる過渡表示映像信号を積分し、１／４８０秒（視覚的に発光変化が捕らえられない時間以下）経過する度に１つの画像データを生成して積分画像Ｄが得られる（ステップ１３〜１５）。
【００６０】
この積分画像Ｄを高速再生装置で再生するために、該積分画像Ｄに高速再生装置のピーク特性およびガンマ処理を施し（ステップ１６）、フレームメモリに記憶する（ステップ１７）。
【００６１】
このフレームメモリに記憶された積分画像Ｄを４８０Hzで画面更新可能な高速再生装置に出力する（ステップ１８）。この高速再生装置の観察者の網膜に直接瞬時映像が４８０Hz毎に書き込まれ、観察者が映像中の動画部を視線追従したとすると、その移動量に応じて網膜上への蓄積位置がずれ、実際のLCDパネルで観察されるのと同等なボケを伴う動画映像を観察評価することが可能であった。
【００６２】
次に、図４（ｂ）の動画質の評価方法を説明する。
前記ステップ１２で得られる瞬時映像を、視線移動位置を追従する装置などで得られた視線追従移動量により移動し（ステップ２０）、その移動量に応じた画素位置で透過光量を積分し、１／４８０秒経過する度に１つの画像データを生成して、該移動量に応じて画素位置をシフトさせた積分画像Ｅを得ることができる（ステップ２１、２２、２３）。
【００６３】
この積分画像Ｅを６０Ｈｚで画像更新する標準再生装置（例えば、６０ＨＺのＣＲＴモニタ）で再生するために、該積分画像Ｅに標準再生装置のピーク特性およびガンマ処理を施し（ステップ２４）、フレームメモリに記憶する（ステップ２５）。
【００６４】
このフレームメモリに記憶された積分画像Ｅを６０Hzで画面更新する標準再生装置に出力する（ステップ２６）。
上述の如く、積分する画素位置をシフトさせることで、図４(a)に示した高速再生装置がなくとも、動画ボケを伴う実際のLCDと同等の動画表示が観察評価できた。しかしながら、この場合、映像中に複数の移動ベクトルを持つ動画部が含まれると複数の観察者が同時に観察することができない問題はあった。
【００６５】
次に、図４（ｃ）に示すように動画評価方法を説明する。
本例の様に図４(a)と図４(b)に示した積分時間を等しくした場合には、前記積分画像Ｄと前記積分画像Ｅの差分を求め、差分映像を得る（ステップ２７）。これにより、容易に視線追従による動画ボケ成分を取り出すことができた。
【００６６】
また、前記積分画像Cを別の応答特性等の定義情報を持つ画像結果と比較することで、個々のLCD特性に伴う画質比較を定量的に行うことが可能になった。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、仮想の表示装置を設定し、この仮想の表示装置の特性を統計的に求めた実機のデータをもとに特定し、該仮想的な表示装置に映像信号し、出力された信号を瞬時平面画像の集積として蓄積し、この蓄積信号に基づいて画質を評価する様に構成した。
【００６８】
したがって、素子固有の物理特性を反映した表示品位を同一の表示装置上で比較可能となり、材料やプロセス技術の開発を待たずに駆動回路システムの改善技術を実施検討することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の概念図を示す。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態の要部ブロック図を示す。
【図３】図３は、本発明第二の実施の形態の画質評価方法のフローチャートを示す。
【図４】図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明第二の実施の形態の画質評価方法のフローチャートを示す。
【図５】図５は、図３及び図４の実施される仮想の液晶表示装置の要部構成図を示す。
【図６】図６は、液晶応答特性の定義例を示す説明図。
【図７】図７は、異なる到達階調に対する液晶の過渡応答特性の説明図。
【図８】図８は、１画素の走査選択タイミングの定義例を示す説明図。
【図９】図９は、走査ラインの選択順序の定義例を示す説明図。
【図１０】図１０は、映像信号に対するＲＧＢ画素の制御階調値の定義例を示す説明図。
【図１１】図１１は、バックライト各色成分の常時点灯時の定義例を示す説明図。
【図１２】図１２は、全面常時点灯のバックライトの発光タイミングの定義例を示す説明図。
【図１３】図１３は、バックライト各色成分のフラッシング時の定義例を示す説明図。
【図１４】図１４は、走査型フラッシングバックライの発光タイミングの定義例の説明図。
【産業上の利用分野】
本発明は、開発目的の表示装置の検査、調整または画質評価を行う画像処理装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から表示装置開発では、材料やデバイス構造やそのプロセス技術に加えて駆動方法および回路に関するシステム開発が効率的に行われることが望まれていた。ところが、新しい材料やデバイス構成を検討中の素子の場合、安定性や寿命などの点で初期段階からマトリクスパネルサイズでの動作確認をはじめ、最終確認事項である表示画質の確認は事実上困難であった。
【０００３】
特に昨今の平面薄型表示装置では、１素子単位では気づかない動画表示の画質即ち、動画質問題を抱えたものがあり、早期に表示画質上の問題をとらえ、その対策技術に取り組むことは重要である。
【０００４】
例えば、プラズマ方式ディスプレイ（ＰＤＰ）では明暗２値で多階調を得るため発光時間長により異なる重みをサブフィールドに持たせた時間分割ディザ法を用いた結果、ＲＧＢ各色輝度成分の視覚蓄積にエラーが生じて動画偽輪郭として知覚される。また、各色の素子で応答遅延（残光特性）があるため、やはり動画表示において色つきの問題が生じることが知られている。
【０００５】
一方、ＴＦＴ液晶などのホールド型ディスプレイ（ＬＣＤ）では表示発光状態が一定時間維持して表示された結果、視線追跡下の素子の輝度を移動平均したような動画ぼけが知覚されることが知られている。これは、液晶の応答遅延による動画ぼけ（尾引き）に重畳し、ＬＣＤにおける動画質劣化を助長する。
【０００６】
視線追跡による動画質劣化はすでに多くの研究報告が行われており、ＰＤＰの偽輪郭やＬＣＤの動画ぼけは原理的にもほぼ解明されている。実際、視線移動と映像の動きが一致する仮定したスチル画像の横スクロール映像に対するシミュレーションが行われている。８倍速の垂直同期周波数を持つＣＲＴを使って、直接網膜上へ視線追跡下の表示光を蓄積し、計算を必要とせず見た目に近い動画質を得る方法も、「ホールド型ディスプレイの動画表示における観視メカニズムの検討（映情学技報, Vol.22, No.17, P.19-24（Mar,1998））」に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、動画質に影響するのが視線移動蓄積光による劣化だけでないことは明らかであり、動きぼけに関する影響だけでも前述のように、ＬＣＤではＴＦＴ素子の充電時間や液晶分子の応答速度の応答遅延が尾引きのような動きぼけを引き起こすことがわかっている。ただし、この応答特性は新たに更新しようとする映像信号への応答開始階調レベルが前の映像信号によって履歴変化するなど動作が容易に把握できないため、従来実際の表示装置以外にその影響を画質評価できたものはなかった。
【０００８】
実際の表示装置が利用できる場合には、ＣＣＤカメラで取り込んだ画像を適切な移動方向に時間積分して、視覚的に知覚される画質を評価する方法が「ホールド型ディスプレイにおける動画質の評価方法（信学技報EID99-122, P.141-145（2000-01））」に提案されている。しかし、この評価方法は、評価結果を静止画として扱えるだけで、表示可能な実機を必要とする以上、開発初期段階からの利用ができない問題があった。
【０００９】
以上のように、一般映像が表示動作できない開発初期段階や、当面の技術で達成不能な素子特性（高速な応答速度を有する液晶材料など）を想定した表示装置を、より高い精度で動画質を評価できる画質評価装置の開発は、迅速なシステム駆動回路技術の開発にとって非常に重要であった。
【００１０】
本願発明は、上記の点に鑑みなされたもので、実際の表示装置で観察し得る動画質を忠実に再現し、表示画質に関わるシステム駆動回路技術の開発を材料やプロセスと同時並行して行うことを可能とする画像処理装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決する為の手段】
本発明は、仮想の表示装置を設定し、この仮想の表示装置の表示特性を統計的に求めた実機のデータをもとに特定し、該仮想的な表示装置に映像信号を入力し、出力された信号を瞬時平面画像の集積として蓄積し、この蓄積信号に基づいて画質を評価する様に構成した。
【００１２】
【作用】
したがって、素子固有の物理特性を反映した表示品位を同一の表示装置上で比較可能となり、材料やプロセス技術の開発を待たずに駆動回路システムの改善技術を実施検討することが可能となる。
【００１３】
【実施例】
本発明の一実施の形態を図に基づいて説明する。
まず、本発明の理解を容易にするため、本発明の概念を図１の概念図に基づいて説明する。
【００１４】
本発明は、表示装置で表示される連続的に変化する動画のダイナミック映像（Ａ）を微小時間Δｔ毎に発生するスタティク映像（Ｂ）へ細分化し表示装置のステップ変化へ人間の視覚特性（例えば、視覚の発光変化を捕らえる時間、視線追移動量等）を加味し、画像を評価するものである。
【００１５】
図２は、本発明に基づく画像処理装置の一実施の形態の要部ブロックを示す。
図２は、大きく分けて仮想表示部１と、画像評価部２で構成される。
仮想表示部１には、表示画面の画素位置をカウントする画素位置カウンタ５と、経過時間をカウントする時間カウンタ６、表示映像を与える映像入力部７と、仮想の表示装置の表示特性を特定するための種々のパラメータが設定される光の透過特性設定部８を備える。
【００１６】
また、画像評価部２は、仮想表示部１の一定周期で更新される映像信号に基づき、２次元平面状に展開した明度情報である過渡表示映像信号を作成する過渡表示映像部９と、この映像を記憶するフレームメモリ１０と、仮想の観察者の視覚特性を設定する観察者視線情報部１１と、評価画像を作成する画像評価装置１２を備える。
【００１７】
この様な構成で、以下に本願発明の画像処理装置の特徴ある動作を説明する。
透過特性設定部８に表示装置を特定するためのパラメータが設定される。
表示装置をＰＤＰ（ｐｌａｓｍａ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌ），ＦＥＤ（ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｙ），ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等の自発光表示装置として特定するには、▲１▼発光体応答特性（駆動による状態更新後の発光輝度変化速度を定義、即ち、直前更新時の発光輝度から駆動により制御しようとする目的の発光輝度まで到達する時間と輝度変化経路を定義するための特性）、▲２▼発光層駆動タイミングデータ（映像信号に対して、１画素が更新される周期とタイミングを定義するためのデータ）、▲３▼発光層駆動ディレイデータ（該▲２▼の１画素駆動タイミングを基準にして、全画素が同時に更新されない場合（例えば線順次走査やインターレース走査等）の、各画素の駆動タイミングのずれ情報を画面全体で定義するデータ）、▲４▼発光層駆動シーケンスデータ（映像信号に対応する画素の更新位置と到達輝度レベルを定義するデータ）をそれぞれ透過特性設定部８に設定する。
【００１８】
仮想表示部１は、映像入力部７からの入力信号に応答してカウンタを開始する。各カウンタ５及び６を参照して、経過時間ｔにおける映像信号は発光層駆動シーケンスデータにより映像信号が反映される画素位置とその到達輝度レベルが設定され、その更新対象となる各画素は発光層駆動タイミングデータと発光層駆動ディレイデータとで定義された更新タイミングにより到達輝度への変化を開始される。その到達輝度への変化工程は発光体応答特性により定義され、過渡表示映像部９に過渡表示映像が得られる。
【００１９】
また、表示装置をＬＣＤ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ），ＤＭＤ（ｄｉｇｉｔａｌ ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ ｄｅｖｉｃｅ）等の非発光表示装置として特定するには、▲１▼光変調層応答特性（駆動による状態更新後の光変調度の変化速度を定義、即ち、直前更新時の光変調度から駆動により制御しようとする目的の発光輝度まで到達する時間と光変調度変化経路を定義するための特性）、▲２▼光変調層駆動タイミングデータ（映像信号に対して、１画素が更新される周期とタイミングを定義するためのデータ）、▲３▼光変調層駆動ディレイデータ（該▲２▼の１画素駆動タイミングを基準にして、全画素が同時に更新されない場合（例えば線順次走査やインターレース走査等）の、各画素の駆動タイミングのずれ情報を画面全体で定義するデータ）、▲４▼光変調層駆動シーケンスデータ（映像信号に対応する画素の更新位置と到達変調度を定義するデータ）、▲５▼発光層シーケンスデータ（発光体応答特性を含む）（所定周期内の発光輝度レベルを定義、即ち、時間毎に変化するＲＧＢ各発光輝度を独立に定義できるデータ）及び▲６▼発光層ディレイデータ（該▲５▼の発光変化情報を基準にして、全画面における発光タイミングのずれ時間を定義するデータ）をそれぞれ透過特性設定部８に設定する。
【００２０】
仮想表示部１は、映像入力部７からの入力信号に応答してカウンタを開始する。各カウンタ５及び６を参照して、経過時間ｔにおける映像信号は光変調層駆動シーケンスデータにより映像信号が反映される画素位置とその到達変調度が設定され、その更新対象となる各画素は光変調層駆動タイミングデータと光変調層駆動ディレイデータとで定義された更新タイミングにより到達変調度への変化を開始される。その到達光変調への変化工程は光変調層応答特性により定義される。一方、発光層は経過時間ｔに従って、発光層シーケンスデータと発光層ディレイデータから各画素位置の発光輝度レベルが求められ、光変調層の光変調度と発光層の発光輝度から、過渡表示映像部９に過渡表示映像信号が得られる。
【００２１】
次に、画像評価部２は、該過渡表示映像に基づいて画像評価を実行する。
即ち、画像評価部２は、観察者視線情報部１１から、観察者の発光変化の知覚できない発光変化非知覚時間、観察者の視線追従移動量を参照する。
【００２２】
画像評価装置１２は、過渡表示映像信号を画素位置固定で積分し、所定の発光変化非知覚時間経過する度に１つの画像データを作成し、フレームメモリ１０に記憶し、これを画面更新時間が該積分時間である表示装置で表示させる。これにより、実際の表示装置で観察されると同等なボケを伴う動画映像を観察評価できる。
【００２３】
また、 画像評価装置１２は、透過表示映像を視線追従移動量により移動し、その移動量に応じた画素位置で積分し、所定の発光変化非知覚時間経過する度に１つの画像データを作成し、フレームメモリ１０に記憶し、これを標準再生装置で表示させる。これにより、実際の表示装置で観察されると同等なボケを伴う動画映像を標準再生装置で観察評価できる。
【００２４】
また、 画像評価装置１２は、上述の２つの画像の積分時間を等しくして両画像の差分を求め追従による動画ボケ成分を取り出すこともできる。
本発明の他の実施の形態を図３乃至図１４を用いて説明する。
【００２５】
図３及び図４は、本発明の第二の実施の形態の画質評価方法のフローチャートを示す。図４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ動画質を評価するためのフローチャートを示す。また、図３及び図４中で、丸印のアルファベットは、ステップの移行先をそれぞれ示す。
【００２６】
図５は、図３及び図４の実施される仮想の液晶表示装置の要部構成図を示す。図中、１３は透過層、１４は発光層をそれぞれ示す。
図６は、液晶応答特性の説明図。
【００２７】
図７は、異なる到達階調に対する液晶の過渡応答特性の説明図を示す。
図８は、図３中のステップ１で記憶される１画素の走査選択タイミングの定義例を示す。
【００２８】
図９は、図３中のステップ１で記憶される走査ラインの選択順序の定義例を示す。
図１０は、図３中のステップ１で記憶される映像信号に対するＲＧＢ画素の制御階調値の定義例を示す。
【００２９】
図１１は、図３中のステップ１で記憶されるバックライト各色成分の常時点灯時の定義例を示す。
図１２は、図３中のステップ１で記憶される全面常時点灯のバックライトの発光タイミングの定義例を示す。
【００３０】
図１３は、バックライト各色成分のフラッシング時の定義例を示す説明図。
図１４は、走査型フラッシングバックライトの発光タイミングの定義例の説明図。
【００３１】
この様に構成された本発明の第二の実施の形態の特徴ある動作を説明する。
まず、本発明の第二の実施の形態の仮想の液晶表示装置について説明する。仮想の表示装置の基本構成は特定の表示デバイスに依存したものではないが、本例では、図５のような仮想の液晶表示装置（ＬＣＤ）に対して適用した。即ち、常時点灯するバックライト光源上に、線順次駆動するＲＧＢストライプ型のカラーＬＣＤであり、ＲＧＢ各副画素を1画素として扱っている。
【００３２】
まず、本願の評価で処理するため、このＬＣＤを実体のない仮想の表示装置として扱えるようパラメータ化、即ち、装置として特定化する。パラメータ化する際、映像信号に依存してその状態を変化する構成要素と、非依存の構成要素とにわけ、それぞれ透過層１３と発光層１４として仮想のＬＣＤ表示装置を構成する。すなわち、実際のＬＣＤ装置構成要素の中で、透過層は液晶層などの光変調層に対応し、発光層はバックライトなどの光源に対応する。
【００３３】
まず、透過層１３のパラメータ化について説明する。
透過層１３のパラメータ化とは、ＬＣＤパネル上の所定位置の画素が、発光層からの光成分を時間軸上でどのように透過率を変化させていくか、すなわち、逐次更新される映像信号に対する光の過渡透過特性Ｔ（Δｔ）を定義することである。具体的には、液晶の応答特性と走査選択順序などの駆動方法で定義される。
【００３４】
図６に透過層１３の応答特性例を示す。図６は、入力映像信号を０から７の計8レベルとして、走査選択期間直前の透過レベルから、走査選択後到達すべきレベルまで応答するのに要する時間（ｍ秒：ｍｓ）をテーブル化したものである。
【００３５】
しかし、人間の目に感じられる映像はこの応答速度で過渡変化する透過光量の蓄積結果であって、仮想の表示装置の定義情報としては図７に示した中間階調の応答変化のように、２つの走査選択期間で開始階調から映像信号に応じた複数の到達階調までの透過率の変化情報が必要となる。任意の階調レベルから別の階調レベルへの変化カーブをすべての組合せについて時間−透過率の波形情報と持たせることもできるが、液晶の応答特性が指数関数近似しやすいという特性を考慮して、開始階調から到達階調までの過渡応答中、開始階調からΔｔ経過した時の中間階調レベルを下記（１）式に従って求めても実際の液晶応答特性と良く一致した。
【００３６】
【数１】
【００３７】
ここで、（１）式の指数関数を用いると数学上、到達レベルに達するのが無限時間経過後になってしまうため、本実施例では到達レベルの９０％までの応答時間に対して時定数を求めた。
【００３８】
このように近似式を用いる本例では、（１）式と所望の応答速度とから予め求めてた該時定数を開始階調レベルに対するルックアップテーブルとして記憶させることができる。
【００３９】
なお、２つの走査選択期間が最大応答時間より短い場合には、所望の到達レベルに達しないため、次の選択期間における開始レベルは映像信号のレベル（０〜７）のいずれとも完全に一致せず中間レベルをとる。例えば、図６で開始レベル４から到達レベル０への応答時間は３０ｍｓ必要であるが、６０Ｈｚで画像を1回更新すると、選択期間から次の選択期間までの時間が約１７ｍｓしかないため、一度の走査期間では所望の到達レベルに対して約７０％までしか達しないことになる。この到達レベルに達していない中間レベルが次の選択期間では開始レベル（レベルは約１．２）になるので、８レベル程度のルックアップテーブルから近傍値を使うと誤差が大きくなってしまう。このようなケースでは、定義情報入力時には８レベルしかなくとも、少なくとも３２以上のレベルに補間したルックアップテーブルを作っておくことが好ましい。もちろん入力時に３２レベル以上あれば特にデータの補間処理をしなくとも画像への影響は比較的小さくなる。２５６レベルか、できれば１０２４レベルあれば更に誤差は小さくできる。
【００４０】
このように、仮想の表示装置を構成する透過層１３の液晶応答特性が定義され、透過層１３の応答速度時定数および（１）式がメモリに記憶される。
次に、表示画面最上部から1ライン毎に線順次走査して表示状態を更新する時の駆動手順、すなわち更新タイミングをパラメータ化する。
【００４１】
図８に、１画素が1走査期間中に選択あるいは非選択されるタイミング定義情報を示す。ここでは、１走査期間を所定の単位時間で分割し、各単位時間において、定義情報が０のとき非選択期間であることを示し、０以外のときは選択期間であることを示す。1走査期間に1回選択して映像を更新する実施例の場合、図８のように第1の時間に選択情報「１」を指定し、それ以外の非選択期間には「０」を指定する。これを透過層１３のタイミングデータとする。
【００４２】
更に全画面の更新タイミング情報を定義する必要があるが、本実施例の線順次駆動条件の場合、選択タイミングデータは１ライン内ではすべて同じであるし、次のラインでも同じ選択タイミングデータがディレイしているだけである。そのため、図９（ａ）に示すように、画面左上隅の1画素のタイミングデータに対するディレイ値だけを定義情報として追加することで、全画面の走査選択タイミングを定義することができる。詳しくは、図９（ｂ）に示すように1ライン目が同じ選択タイミングなので「０」を指定し、２ライン目は同一ライン上はすべて同じタイミングであるが、1ライン目よりは１選択期間分タイミングが遅れるため「−１」を指定し、以降同様にデータが定義される。
【００４３】
このように、図８に示す画面左上隅の１画素のタイミングテータと図９（ｂ）に示すこの画素に対する他の全画素のディレイデータとで全画素の更新タイミングが定義され、これらのデータが、透過層１３のタイミングデータおよびディレイデータとしてメモリに記憶される。
【００４４】
上述の如く応答特性と全画面の更新タイミングを定義したが、両者を関連付ける情報も必要となる。
図１０は、映像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が入力されたとき、前記タイミング及びディレイデータより決定された選択タイミングで、到達すべき階調レベル情報を定義している。ＲＧＢストライプ構成のため、３画素周期で、映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂが各画素の到達階調レベルとして割り当てられている。
このデータが透過層１３のシーケンスデータとしてメモリに記憶される。
【００４５】
これらの定義情報によって、映像信号により逐次更新されていく仮想の表示装置の透過層１３がパラメータ化できる。
次に、発光層１４のパラメータ化ついて説明する。
【００４６】
図１１は発光輝度の時間変化を示す。常時点灯のバックライトの場合、赤緑青3原色に相当する３波長スペクトルは図１１のように一定値をとる。本実施の形態の場合、バックライト蛍光管の波長ピーク値だけでなく、カラーフィルタを通した後に得られる波長ピーク値を定義しているため、３画素周期で、異なる色成分（ＲＧＢストライプの各画素に与えられる発光色成分）が定義できる。これを発光層１４のシーケンスデータとしてメモリに記憶する。
【００４７】
図１１のように発光層１４が一定輝度で常時点灯する条件にあっては、各画素における発光シーケンスのディレイ情報は図１２に示す様にすべて「０」をとる。
【００４８】
この情報を発光層１４のディレイデータとしてメモリに記憶する。
なお、常時点灯の場合には、ディレイ情報は上述の如く全て「０」であるので必ずしもこのディレイ情報は必要ないが、図１３のようにバックライトの３波長成分が時間的に変化し、かつ、この発光変化が図１４（ａ）に示す様に画面内で１ライン毎に遅れて起こるような装置をパラメータ化する場合、定義情報が不足する。
【００４９】
図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に示す各画素における発光シーケンスのディレイ情報である。実施例の全面常時点灯の場合、ディレイ情報は図１２に示す様にすべて「０」をとるが、図１４（ｂ）は図１３の発光シーケンスが１ライン毎に遅延するディレイ情報例を示す。
【００５０】
上述の様に、６つの定義情報が仮想の表示装置を構成する画素分記憶され、仮想の表示装置の表示動作がパラメータ化される。
次に、図３および図４の本発明の第二の実施の形態の動作フローチャートについて説明する。
【００５１】
まず、仮想の表示装置の動作条件となる上述の定義情報が既に入力済みであるかがチェックされる（ステップ１）。
即ち、液晶応答速度時定数、透過層タイミングデータ、透過層ディレイデータ、透過層シーケンスデータ、発光層シーケンスデータおよび発光層ディレイデータがメモリに記憶されたかをチェックする。この動作が全ての定義情報が入力されるまで繰返される（ステップ２）。
【００５２】
全ての定義情報が入力されれば、動作開始直後（実際のパネルで言う電源ＯＮ直後）の透過層初期状態が設定される（ステップ３）。全画面が初期動作時レベル０とするならば、総画素数だけ用意された透過層状態を保持するメモリをすべて０とする。
【００５３】
また、仮想の表示装置の動作経過時間のカウントが開始する（ステップ４）。この状態で表示用映像信号を入力する（ステップ５）。このとき元映像がガンマ補正されているなら信号値対輝度値がリニアになるよう逆ガンマ処理しておくことが好ましい。
【００５４】
また、入力信号に対応して、仮想の表示装置のマトリクス表示画面を構成している複数の画素から処理対象の画素位置を決定するためのカウントが開始される（ステップ６）。
【００５５】
時間カウンタと画素位置カウンタを参照して、発光層シーケンスデータおよび発光層ディレイデータから処理対象の画素位置の発光輝度を取得し、設定する（ステップ７）。
【００５６】
一方、時間カウンタと画素位置カウンタを参照して、透過層タイミングデータと透過層ディレイデータから現画素が選択期間にあるかどうか判定される（ステップ８）。選択期間の場合（ステップ８のＹｅｓ）、画素位置の映像信号と透過層シーケンスデータから、3画素毎の到達階調レベルを取得し、設定する。非選択期間の場合（ステップ８のＮｏ）、前の選択期間からの経過時間と既に設定された到達階調レベルから時定数に基づいて過渡応答レベルが計算される（ステップ１０）。
【００５７】
各画素毎に発光層輝度と透過層の応答レベルから透過光量が計算され、これらのステップが全画素に対して繰り返され、1画面の瞬時映像が生成される（ステップ１１）。
【００５８】
ここで、人間が目で認識している画像は、時間軸に連続的に動画像の移動方向に視線移動しながら画像を積分した結果であると認識されており、また、人間が視覚的に発光変化を知覚できない時間は１／３００秒以内であることが提言されている。
【００５９】
まず、図４（ａ）の動画質の評価方法を説明する。
画素位置固定でステップ１２で得られる過渡表示映像信号を積分し、１／４８０秒（視覚的に発光変化が捕らえられない時間以下）経過する度に１つの画像データを生成して積分画像Ｄが得られる（ステップ１３〜１５）。
【００６０】
この積分画像Ｄを高速再生装置で再生するために、該積分画像Ｄに高速再生装置のピーク特性およびガンマ処理を施し（ステップ１６）、フレームメモリに記憶する（ステップ１７）。
【００６１】
このフレームメモリに記憶された積分画像Ｄを４８０Hzで画面更新可能な高速再生装置に出力する（ステップ１８）。この高速再生装置の観察者の網膜に直接瞬時映像が４８０Hz毎に書き込まれ、観察者が映像中の動画部を視線追従したとすると、その移動量に応じて網膜上への蓄積位置がずれ、実際のLCDパネルで観察されるのと同等なボケを伴う動画映像を観察評価することが可能であった。
【００６２】
次に、図４（ｂ）の動画質の評価方法を説明する。
前記ステップ１２で得られる瞬時映像を、視線移動位置を追従する装置などで得られた視線追従移動量により移動し（ステップ２０）、その移動量に応じた画素位置で透過光量を積分し、１／４８０秒経過する度に１つの画像データを生成して、該移動量に応じて画素位置をシフトさせた積分画像Ｅを得ることができる（ステップ２１、２２、２３）。
【００６３】
この積分画像Ｅを６０Ｈｚで画像更新する標準再生装置（例えば、６０ＨＺのＣＲＴモニタ）で再生するために、該積分画像Ｅに標準再生装置のピーク特性およびガンマ処理を施し（ステップ２４）、フレームメモリに記憶する（ステップ２５）。
【００６４】
このフレームメモリに記憶された積分画像Ｅを６０Hzで画面更新する標準再生装置に出力する（ステップ２６）。
上述の如く、積分する画素位置をシフトさせることで、図４(a)に示した高速再生装置がなくとも、動画ボケを伴う実際のLCDと同等の動画表示が観察評価できた。しかしながら、この場合、映像中に複数の移動ベクトルを持つ動画部が含まれると複数の観察者が同時に観察することができない問題はあった。
【００６５】
次に、図４（ｃ）に示すように動画評価方法を説明する。
本例の様に図４(a)と図４(b)に示した積分時間を等しくした場合には、前記積分画像Ｄと前記積分画像Ｅの差分を求め、差分映像を得る（ステップ２７）。これにより、容易に視線追従による動画ボケ成分を取り出すことができた。
【００６６】
また、前記積分画像Cを別の応答特性等の定義情報を持つ画像結果と比較することで、個々のLCD特性に伴う画質比較を定量的に行うことが可能になった。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、仮想の表示装置を設定し、この仮想の表示装置の特性を統計的に求めた実機のデータをもとに特定し、該仮想的な表示装置に映像信号し、出力された信号を瞬時平面画像の集積として蓄積し、この蓄積信号に基づいて画質を評価する様に構成した。
【００６８】
したがって、素子固有の物理特性を反映した表示品位を同一の表示装置上で比較可能となり、材料やプロセス技術の開発を待たずに駆動回路システムの改善技術を実施検討することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の概念図を示す。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態の要部ブロック図を示す。
【図３】図３は、本発明第二の実施の形態の画質評価方法のフローチャートを示す。
【図４】図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明第二の実施の形態の画質評価方法のフローチャートを示す。
【図５】図５は、図３及び図４の実施される仮想の液晶表示装置の要部構成図を示す。
【図６】図６は、液晶応答特性の定義例を示す説明図。
【図７】図７は、異なる到達階調に対する液晶の過渡応答特性の説明図。
【図８】図８は、１画素の走査選択タイミングの定義例を示す説明図。
【図９】図９は、走査ラインの選択順序の定義例を示す説明図。
【図１０】図１０は、映像信号に対するＲＧＢ画素の制御階調値の定義例を示す説明図。
【図１１】図１１は、バックライト各色成分の常時点灯時の定義例を示す説明図。
【図１２】図１２は、全面常時点灯のバックライトの発光タイミングの定義例を示す説明図。
【図１３】図１３は、バックライト各色成分のフラッシング時の定義例を示す説明図。
【図１４】図１４は、走査型フラッシングバックライの発光タイミングの定義例の説明図。
Claims (6)
- 可視光を含む発光源が少なくとも１つ以上平面状に仮想的に組み合わされた表示部と、
該表示部の表示特性を特定するための（I）発光体応答特性、（II）発光層駆動タイミングデータ、（III）発光層駆動ディレイデータ、（IV）発光層駆動シーケンスデータの表示特性パラメータと、
表示部の仮想的な平面画面上の表示位置を指示する画像位置カウンタ手段と、
表示経過時間を指示する時間カウンタ手段と、
該仮想的な平面画面上に表示すべき映像入力信号を与える手段と、
該映像入力信号に対応して該表示特定パラメータに基づいて該表示部に仮想的に表示される２次元的平面状に展開した明度情報である過渡表示映像信号を生成する第１の出力手段と、
前記時間カウンタ手段が示す単位時間ごとに前記第１の出力手段が生成した過渡表示映像信号を、視覚が発光変化を捕らえる時間以下で該過渡表示映像信号を時間軸で積分した信号を出力画像とする第２の出力手段と、
前記第２の出力手段からの過渡表示映像信号に同期して、該過渡表示映像信号を画面更新時間が前記積分時間の表示装置で表示する手段を備える画像処理装置。 - 光変調素子が少なくとも１つ以上平面状に仮想的に組み合わされた表示部と、
該表示部の表示特性を特定するための（I）光変調層応答特性、（II）光変調層駆動タイミングデータ、（III）光変調層駆動ディレイデータ、（IV）光変調層駆動シーケンスデータ、（V）発光層シーケンスデータ及び(VI)発光層ディレイデータの表示特性パラメータと、
表示部の仮想的な平面画面上の表示位置を指示する画像位置カウンタ手段と、
表示経過時間を指示する時間カウンタ手段と、
該仮想的な平面画面上に表示すべき映像入力信号を与える手段と、
該映像入力信号に対応して該表示特定パラメータに基づいて該表示部に仮想的に表示される２次元的平面状に展開した明度情報である過渡表示映像信号を生成する第１の出力手段と、
前記時間カウンタ手段が示す単位時間ごとに前記第１の出力手段が生成した過渡表示映像信号を、視覚が発光変化を捕らえる時間以下で該過渡表示映像信号を時間軸で積分した信号を出力画像とする第２の出力手段と、
前記第２の出力手段からの過渡表示映像信号に同期して、該過渡表示映像信号を画面更新時間が前記積分時間の表示装置で表示する手段と、
を備える画像処理装置。 - 前記時間カウンタ手段が示す単位時間ごとに前記出力手段が生成した過渡表示映像信号を、視線移動量に応じた単位時間当りの移動量だけずらした画素位置で、視覚が発光変化を捕らえる時間以下で該出力映像信号を時間軸で積分した信号を出力画像とする第３の出力手段を更に備える請求項１または２に記載の画像処理装置。
- 前記第２の出力手段の出力信号と前記第３の出力手段の出力画像信号の差分成分を取り出し、動画質を評価する手段を備える請求項３に記載の画像処理装置。
- 可視光を含む発光源が少なくとも１つ以上平面状に仮想的に組み合わされた表示部を設定するステップと、
該表示部の表示特性を特定するための（I）発光体応答特性、（II）発光層駆動タイミングデータ、（III）発光層駆動ディレイデータ、（IV）発光層駆動シーケンスデータの表示特定パラメータを設定するステップと、
表示部の仮想的な平面画面上の表示位置を指示する画像位置カウンタステップと、
表示経過時間を指示する時間カウンタステップと、
該仮想的な平面画面上に表示すべき映像入力信号を与えるステップと、
該映像入力信号に対応して該表示特定パラメータに基づいて該表示部に仮想的に表示される２次元的平面状に展開した明度情報である過渡表示映像信号を生成する第１の出力ステップと、
前記時間カウンタステップが示す単位時間ごとに前記第１の出力ステップが生成した過渡表示映像信号を、視覚が発光変化を捕らえる時間以下で該過渡表示映像信号を時間軸で積分した信号を出力画像とする第２の出力ステップと、
前記第２の出力ステップからの過渡表示映像信号に同期して、該過渡表示映像信号を画面更新時間が前記積分時間の表示装置で表示する表示画質の評価ステップと、
を備える画像処理方法。 - 光変調素子が少なくとも１つ以上平面状に仮想的に組み合わされた表示部を設定するステップと、
該表示部の表示特性を特定するための（I）光変調層応答特性、（II）光変調層駆動タイミングデータ、（III）光変調層駆動ディレイデータ（IV）光変調層駆動シーケンスデータ、（V）発光層シーケンスデータ及び（VI）発光層ディレイデータの表示特定パラメータ設定するステップと、
表示部の仮想的な平面画面上の表示位置を指示する画像位置カウンタステップと、
表示経過時間を指示する時間カウンタステップと、
該仮想的な平面画面上に表示すべき映像入力信号を与えるステップと、
該映像入力信号に対応して該表示特定パラメータに基づいて該表示部に仮想的に表示される２次元的平面状に展開した明度情報である過渡表示映像信号を生成する第１の出力ステップと、
前記時間カウンタステップが示す単位時間ごとに前記第１の出力ステップが生成した過渡表示映像信号を、視覚が発光変化を捕らえる時間以下で該過渡表示映像信号を時間軸で積分した信号を出力画像とする第２の出力ステップと、
前記第２の出力ステップからの過渡表示映像信号に同期して、該過渡表示映像信号を画面更新時間が前記積分時間の表示装置で表示する表示画質の評価ステップと、
を備える画像処理方法。
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