JP4055810B2 - 映像表示装置および色補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、映像信号の色を最適に色補正するための方法および色補正回路、ならびにそのような色補正回路を備えたカラーテレビジョン受信機や液晶プロジェクタ等の映像表示装置に関する。

現在、ＤＶＤ、ＶＴＲ、デジタル放送チューナ、パソコン等の映像ソースが多様化している。これらの多様化した映像ソースを、カラーテレビジョン受信機、プラズマディスプレイパネル、液晶プロジェクタ、パソコンディスプレイ等の様々な映像表示装置に表示している。これら映像表示装置は、それぞれ異なる発光特性を持つことから、映像表示装置毎に様々な色合いや色の濃淡等の見え方が異なるので、映像ソースにより忠実に映像を表示する色再現技術や、映像ソースの実際の色とは異なっても映像表示装置に合わせて色合いを調整したり実際の映像では淡い色であってもあえて濃い色にすることや鮮やかな色を表現する色補正技術に対する要求が益々高まってきている。また、これらの映像表示装置には、映像信号のインターフェイスをデジタル信号で接続する機器も多いことから、色再現・色補正をデジタル信号処理で実現したいという要求も増えてきている。

これらの要求を満たす従来技術としては、例えば、下記特許文献１に記載された技術がある。これは、３原色信号からデジタル化した色相信号と彩度信号を得、任意の色相信号を所望の色相信号に変換することにより色合いを調整したり、また、任意の色相における彩度信号のレベルを所望の彩度レベルの彩度信号に変換することにより色の濃さを調整するという色補正技術である。

ところで、上述した従来技術では、任意の色相や任意の彩度を調整することによって、色合いや色の濃淡を自在に調整することが可能であるが、色によってはこのような色補正を行ったとしても映像表示装置への見え方が必ずしも好適な色に補正することができないという問題点があった。

以下、その例として、芝生や樹木などの風景等の映像を挙げて説明する。芝生の黄緑色部分の色補正について説明する。まず、芝生の黄緑色部分の色相を可変することによりみずみずしい緑色に制御するように色相を調整したり、またその芝生の色の濃さを濃くなるように彩度レベルを増幅することを想定する。この制御を行うにあたり、彩度レベルを制御する際に、以下に述べるような問題点があった。それは、色を濃く制御すると、芝生のような比較的輝度レベルが高い輝度が支配的な色では、緑色が強調され色が濃く表示されるが、それと同時に、視覚上明るさがより増して見えることにより彩度階調が劣化したように見え、また明るすぎてしまい若干不自然な落ち着きのない緑色の芝生となってしまう場合があった。また、比較的輝度レベルが低い生い茂った深緑色の樹木の葉等においては、彩度強調により色が濃くなるのであるが、その分、視覚上葉の色が若干暗目に表示されてしまい階調が劣化して見えるという問題点があった。

このように、彩度を強調することによって全体的には鮮やかな発色が豊かになるが、画像の細部に渡って隈なく観察すると、前述した芝生等の例のように映像の色やその色の明るさによっては、輝度レベルの高い箇所では色は濃くなっても、視覚上不自然に明るい映像を表示してしまったり、逆に、樹木の葉等の例のように輝度レベルの低い所の彩度強調を行った箇所の色は濃くなり、視覚上その部分の色が暗く見えてしまう等、ユーザーにとって必ずしも好適に色補正を行うことができないという問題点があった。

特開２００１−１２５５５７号公報

本発明は、上記のような問題に鑑みて為されたものであって、より好適な色に補正して視覚的に鮮やかでより自然な色調を持つ映像を表示できるようにした映像表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、映像表示装置において、入力映像信号から色相信号を生成するための色相信号生成手段と、所望色相範囲内にある入力映像信号の彩度を制御する彩度制御手段と、前記色相信号生成手段で生成された色相信号が前記所望色相範囲内にある場合であって、前記彩度制御手段によって前記所望色相内にある前記入力映像信号の彩度が高くなるように制御されたとき、該所望色相範囲内にある入力映像信号の輝度を下げるように制御する輝度制御手段と、前記輝度制御手段によって輝度が制御され、かつ前記彩度制御手段によって彩度が制御された映像信号を用いて映像の表示を行う表示手段と、を備え、前記輝度制御手段は、前記入力映像信号の輝度が高くなるに従って前記入力映像信号の輝度を下げるように制御することを特徴とする。

前記輝度制御手段としては、輝度信号の利得を制御する乗算器または輝度信号の直流レベルを可変する加算器を含む信号処理回路より構成する。

上記本発明の構成によれば、彩度補正を施した映像信号に含まれる輝度信号を制御することによって色の明るさを可変するように構成されているので、例えば、芝生のように明るい緑色（黄緑色）が主体の映像であっても、例えば、彩度を強調して色を濃く制御しても明るさを若干下げることができるので、色に深みをもたせることができ自然でより鮮明な緑色を実現することができる。このように明るい色に対してもより美しい色に補正、再現が可能な映像を提供することが可能となる。

本発明によれば、所望の映像信号における色相および彩度を好適に補正できる。特に、彩度強調を行った際に含まれる輝度信号の利得制御を行うことができるので、深みのある自然な色補正することができ容易に好適な色補正をすることがきる効果がある。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１のブロック図を用いて、本発明の第１の実施の形態にかかる映像表示装置に用いられる信号処理回路の構成を説明する。

映像表示装置は、信号処理回路１Ａと、Ａ／Ｄ変換回路２１と、マトリクス変換回路２２と、色相変換回路２３と、彩度変換回路２４と、色差変換回路２５と、逆マトリクス変換回路２６と、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）３と、表示装置４とを有して構成される。

信号処理回路１Ａは、入力された映像信号のうち特定色における輝度を制御する働きを有しており、特定色相補正回路１１と、特定彩度補正回路１２と、加算器１３と、色適応輝度利得制御回路１４Ａと、乗算器１５とを有して構成される。

色適応輝度利得制御回路１４は、輝度比較回路１４１と、色相比較回路１４２と、輝度利得制御回路１４３とを有して構成される。

Ａ／Ｄ変換回路２１は、Ｒ原色信号が入力されるＲ入力端子Ｔ２１Ｒと、Ｇ原色信号が入力されるＧ入力端子Ｔ２１Ｇと、Ｂ原色信号が入力されるＢ入力端子Ｔ２１Ｂとを有しており、入力されたアナログ原色信号をそれぞれディジタル原色信号信号に変換する働きを有している。

マトリクス変換回路２２は、Ａ／Ｄ変換回路２１から入力されたデジタル形式の３原色信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）をマトリックス変換処理し、輝度信号Ｙ、および色差信号である（Ｒ−Ｙ）信号と（Ｂ−Ｙ）信号を出力する働きを有している。輝度信号Ｙは、色適応輝度利得制御回路１４Ａと、乗算器１５へ出力される。（Ｒ−Ｙ）信号と（Ｂ−Ｙ）信号は、いずれも色相変換回路２３と彩度変換回路２４へ出力される。

色相変換回路２３は、マトリクス変換回路２２から入力された（Ｒ−Ｙ）信号と（Ｂ−Ｙ）信号を用いて、例えば下記数１式に示すような属性変換演算をしてデジタル形式の色相信号θを出力する。

彩度変換回路２４は、マトリクス変換回路２２から入力された（Ｒ−Ｙ）信号と（Ｂ−Ｙ）信号を用いて、例えば下記数２式に示すような属性変換演算をしてデジタル形式の彩度信号Ｓを出力する。

色差変換回路２５は、信号処理回路１の特定色相補正回路１１で補正された色相信号と特定彩度補正回路１２で補正された彩度信号が入力され、（Ｒ−Ｙ）’と（Ｂ−Ｙ）’の色差信号に変換して逆マトリクス変換回路２６へ出力する。

逆マトリクス変換回路２６は、輝度制御された輝度信号Ｙ’および色相補正と彩度補正が行われた色差信号（Ｒ−Ｙ）’と色差信号（Ｂ−Ｙ）’を、色補正が行われたＲ，Ｇ，Ｂの３原色信号に変換して、表示装置４へ出力する。映像表示装置４は、この３原色信号に基づき色補正が行われた映像を表示する。

Ｒ入力端子Ｔ２１Ｒ、Ｇ入力端子Ｔ２１Ｇ、Ｂ入力端子Ｔ２１Ｂを介してＡ／Ｄ変換回路２１に供給されたＲ原色信号、Ｇ原色信号、Ｂ原色信号は、それぞれ、デジタル信号に変換され、マトリクス変換回路２２へ出力される。マトリクス変換回路２２は、Ａ／Ｄ変換回路２１から出力されたデジタル形式の３原色信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）をマトリックス変換処理し、該デジタル３原色信号から輝度信号Ｙ、および色差信号である（Ｒ−Ｙ）信号と（Ｂ−Ｙ）信号に変換して出力する。この輝度信号Ｙは、色適応輝度利得制御回路１４へ出力される。また、色差信号である（Ｒ−Ｙ）信号と（Ｂ−Ｙ）信号は、色相変換回路２３と彩度変換回路２４へそれぞれ出力される。

ここで、図２を用いて、色相信号と彩度信号について説明する。図２に示すように、横軸に（Ｂ−Ｙ）信号をとり、縦軸に（Ｒ−Ｙ）信号をとり、図示を省略した垂直軸に輝度（明るさ）をとったとき、色はベクトルで表される。そのベクトルの方向（横軸である（Ｂ−Ｙ）軸とそのベクトルとが為す角度）が色合いである色相θを示し、ベクトルの大きさが色の濃淡である彩度Ｓを示している。このように、色をベクトル表示したものは色相環と呼ばれ、一般的に知られている。

この色相環において、例えばマゼンタは、図２に示すように、（Ｂ−Ｙ）軸から４５°の角度に位置するベクトルで表される。すなわち、マゼンタの色相θは４５°である。彩度Ｓは、そのベクトルの大きさにより決定され、ベクトルの大きさが大きいほど色が濃く、小さければ色が淡い。またベクトルの大きさが０であればその色が無いことを示している。また、赤色、黄色、緑色、シアン色、青色の色相は、それぞれ１１３．２°、１７３．０°、２２５．０°、２９３．２°、３５３．０°である。

色相変換回路２３は、デジタル形式の色相信号を出力しており、デジタル信号のビット精度を１０ビットとすると、色相０°〜３５９．９°を０〜１０２３のデジタル信号として出力する。すなわち、色相３６０°を２の１０乗である１０２４で分割した精度となり、色相デジタル信号の１ＬＳＢは約０．３５°となる。

図３を用いて、以上説明してきた内容を補足する。図３は、色相信号と彩度信号との関係の一例を波形Ａで示した図であり、横軸を色相信号θ（１０ビット精度）、縦軸を彩度信号Ｓ（８ビット精度）としている。また、代表的な色相である（Ｂ−Ｙ）を０、（Ｒ−Ｙ）を２５６、−（Ｂ−Ｙ）を５１２、−（Ｒ−Ｙ）を７６８として示してある。

一方、彩度変換回路２４は、色相信号０〜１０２３に対応した色ベクトルの大きさである彩度信号Ｓをデジタル信号として出力する。このデジタル彩度信号のビット精度を８ビットとすると、彩度変換回路２４は、０〜２５５のデジタル信号を出力する。

色相変換回路２３から出力されたデジタル色相信号θは、信号処理回路１Ａの特定色相補正回路１１に入力される。特定色相補正回路１１は、入力されたデジタル色相信号θのうち、特定の色相範囲の色相信号を補正して出力することにより色合いを調整する。特定色相補正回路１１において補正される色相信号θの色相範囲および補正量は、マイコン３から出力される各種設定値によって決定される。

特定色相補正回路１１の構成と働きの詳細について、図４および図５、図６を参照しつつ説明する。図４は、特定色相補正回路１１の具体的な構成を示したブロック図である。特定色相補正回路１１は、加算器１１１と、局部色相補正回路１１２と、色相信号入力端子Ｔ１１１と、色相範囲設定信号入力端子Ｔ１１２と、補正後色相信号出力端子Ｔ１１３とを有して構成される。

特定色相補正回路１１は、加算器１１１において入力されたデジタル色相信号θに補正信号を加算しなかった場合、図５（ａ）の直線Ｂに示されるような、入力がそのまま出力されるリニアな入出力特性を持つものとする。色相変換回路２３から出力されたデジタル色相信号θは、色相信号入力端子Ｔ１１１を介して加算器１１１と局部色相補正回路１１２へそれぞれ入力される。局部色相補正回路１１２では、色相範囲設定信号であるマイコン３から出力された色相の中心値（図５（ｂ）に示すＨＰ）とレベル（図５（ｂ）に示すＨ）と色相幅（図５（ｂ）に示すＷ）が色相範囲設定信号入力端子Ｔ１１２を介して入力され、これらの値をもとにこの色相範囲内の色相をデコードし、図５（ｂ）の波形Ｃに示すような台形状の波形を持つ信号を出力する。

加算器１１１では、デジタル色相信号θとこの台形状の波形Ｃを有する局部色相補正回路１１２の出力信号とを加算する。この結果、加算器１１１の出力は、図６（ａ）に示すように、ＨＰを中心としたＷの区間、上方にＨだけシフトした波形Ｄを持つ信号を出力する。このシフト（制御）量は、マイコン３から入力されるレベルＨによって決定される。

前述の芝生の映像を一例として今述べた色相補正の動作を説明すると、色相範囲を黄緑色の色相に指定して、この色にシフト量を加算することにより、この黄緑色の色相が図２に示す色相環の緑方向（反時計周り）に色相が制御されるのである。このように、特定色相補正回路１１は、マイコン３より指定された範囲内の色相を、同じくマイコンにより指定されたレベルで可変制御しているので、局部的に色合いを制御することが可能となる。

さらに、加算器１１１の出力信号（波形Ｄ）は、出力端子Ｔ１１３を介して加算器１３の一方の入力端子に入力される。加算器１３の他方の入力端子には、マイコン３から出力されたオフセット値が入力される。このオフセット値は、図６（ｂ）の直線Ｅに示されるように、全色相に渡って一定の値ａを持っている。加算器１３は、特定色相補正回路１１から出力された信号Ｄと、マイコン３から出力されたオフセット値ａとを加算する。この結果、加算器１３は、図６（ｃ）の波形Ｆに示すような、図６（ａ）に示す信号の全体をオフセット値ａだけ上方にシフト（オフセット）した信号を出力する。このように、加算器１３は、全体的な（全色相に渡る）色合いの制御を可能とする。これは、いわゆるティント調整に相当する機能であり、全体の色相を調整したい場合に用いる。

なお、本発明の第１の実施の形態においては、加算器１３として、入出力とも１０ビットの加算器を使用しているので、その加算結果が１０２３を超えるとオーバーフローして０に戻る。従って、加算器１３は、加算結果が１０２３を超えた場合、その加算結果から１０２３を引いた値を出力する。

以上のようにして、特定色相補正回路１１は、マイコン３により指定した色相範囲の色相信号を別の色相に可変することができる。例えば、芝生のような黄緑色の映像であっても、指定した色相範囲の特定な色相を反時計周りにシフト制御させて黄色成分から遠ざけて純粋な緑色になるように色相シフト制御をすることができる。また、加算器１３によってオフセットを加算するように設定することにより色相全体を所定の値だけオフセットした信号を出力することができるので全体の色合いを調整することもできる。

ここで、色相信号のビット精度が１０ビットのデジタル信号を用いているので、約０．３５度を単位とした高精度な色相シフト制御および色相オフセット制御が可能となる。また、色相のシフト量Ｈ、シフト範囲Ｗおよびオフセット量ａ等の色相補正にかかるパラメータをマイコン３により設定しているので、これらのパラメータを任意に変更・調整することができる。

なお、この実施の形態では、色相シフトの範囲を１つとしているが、局部色相補正回路１１２を複数系統用意しそれぞれ独立に色相補正にかかるパラメータをマイコン３により設定し、これら局部色相補正回路１１２の出力信号を全て加算してから加算器１３に入力することにより、複数範囲の色相を独立にシフト（制御）することも可能である。そして、加算器１３からの色補正された色相信号θ’は色差変換回路２５に入力される。

一方、彩度変換回路２４から出力されたデジタル彩度信号Ｓは、特定彩度補正回路１２に入力される。また、前述した色相変換回路２３の出力のデジタル色相信号θも特定彩度補正回路１２に入力される。そして、特定彩度補正回路１２は、入力されたデジタル彩度信号Ｓのうち、特定の色相範囲における彩度信号を補正して彩度利得を調整することにより色の濃淡を調整する。特定彩度補正回路１２において補正される彩度信号の色相範囲（彩度利得制御範囲）および補正量は、マイコン３から出力される各種設定値によって決定される。

特定彩度補正回路１２の構成および働きの詳細について、図７および図８を参照して説明する。図７は、特定彩度補正回路１２の具体的な回路構成例を示すブロック図である。特定彩度補正回路１２は、乗算器１２１と、局部彩度補正回路１２２と、加算器１２３と、彩度信号入力端子Ｔ１２１と、色相信号入力端子Ｔ１２２と、色相範囲設定信号入力端子Ｔ１２３と、補正後彩度信号出力端子Ｔ１２４とを有して構成される。

特定彩度補正回路１２は、デジタル彩度信号に加算器１２３では何も加算せず、かつ乗算器１２１で何も乗算しなかった場合（利得１に設定した場合）、図８（ａ）の直線Ｇに示されるような、入力がそのまま出力されるリニアな入出力特性を持つものとする。彩度変換回路２４から出力されたデジタル彩度信号Ｓは、特定彩度補正回路１２の彩度信号入力端子Ｔ１２１を介して乗算器１２１の一方に入力される。また、色相変換回路２３から出力されたデジタル色相信号θは、色相信号入力端子Ｔ１２２を介して局部彩度補正回路１２２に入力される。

局部彩度補正回路１２２では、マイコン３によって指定された色相範囲の色相の中心値（図８（ｂ）に示すＨＰ）とレベル（図８（ｂ）に示すＳＨ）と色相幅（図８（ｂ）に示すＷ）が入力され、これら値をもとにデジタル色相信号からこの範囲内の色相をデコードし、図８（ｂ）の波形Ｈに示すような、台形状の波形を持つ特定範囲の色相における彩度を局部的に補正するための彩度補正信号Ｈを出力する。加算器１２３は、マイコン３から出力されるオフセット値（デフォルト値は、１２８）とこの局部彩度補正回路１２２の出力信号Ｈを加算する。その結果、加算器１２３は、図８（ｃ）の波形Ｉに示すように、ＨＰを中心としたＷの区間上方にＳＨだけシフトし全体的にオフセット値分だけオフセットした特性の彩度増幅係数Ｉを出力する。従って、特定色相範囲における彩度信号の増幅度を決定するのは高さＳＨであり、彩度信号全体（全色相における彩度信号）の増幅度は、マイコン３からのオフセット値によって決定される。

このオフセット値は、全色相に渡って一定であり、そのレベルは、本実施の形態においては、彩度信号（８ビット精度）の最小値（０）と最大値（２５５）の中間である１２８に設定している。加算器１２３の出力信号（彩度増幅係数Ｉ）は、乗算器１２１の他方の入力端子に入力され、乗算器１２１は、先程もう一方に入力された彩度変換回路２４出力のデジタル彩度信号Ｓと乗算される。デジタル彩度信号Ｓと彩度増幅係数Ｉを乗算することにより、特定色相範囲の彩度が利得制御された彩度信号Ｓ’が出力端子Ｔ１２４から出力される。

このように、特定彩度補正回路１２は、指定された色相範囲の彩度信号を局部的に補正して特定色相における彩度利得を制御することにより色の濃淡を可変制御することできる。この実施の形態では、特定彩度補正回路１２で補正する色は黄緑色であるが、前述の特定色相補正回路１１によって黄緑色から緑色に色相補正したことにより、結果として緑色の彩度が強調されることになる。例えば、芝生のよう黄緑色の映像であって、その色を強調するために彩度レベルの利得を上げる制御をすることで色を濃くすることができる。

ここで、前述した特定色相補正回路１１において例に挙げたように芝生の黄緑色を純粋な緑色に色相補正した場合であるとすると、この特定彩度補正回路１２では、純粋な緑色に色相補正された色に対して彩度を補正することになるので、芝生の色は純粋な緑色の色が濃く補正された映像に補正されたことになる。また、特定彩度補正回路１２の構成要素である加算器１２３によって全色相の彩度信号を制御して全色相における色の濃淡を可変制御することもでき、これは、いわゆるカラー調整に相当する機能である。

また、彩度の補正量ＳＨ、補正範囲Ｗおよびオフセット量等の彩度補正にかかるパラメータをマイコン３により設定しているので、これらのパラメータを任意に変更・調整することができる。

なお、第１の実施の形態では、彩度の補正範囲を１つとしているが、局部彩度補正回路１２２を複数系統用意しそれぞれ独立に彩度利得にかかるパラメータをマイコン３により設定し、これらの出力を全て加算して加算器１２３に入力することにより、複数の色相範囲における彩度を独立に補正することも可能である。

特定彩度補正回路１２から出力される彩度信号Ｓ’は色差変換回路２５の他方の入力に入力される。そして、色差変換回路２５で、彩度信号Ｓ’と前述した色相信号θ’を色差信号（Ｒ−Ｙ）’と色差信号（Ｂ−Ｙ）’に変換し、逆マトリクス変換回路２６へ出力する。

以下に述べる色適応輝度利得制御回路１４Ａは、本発明の主たる特徴部分であり、特定彩度補正回路１２によって彩度の利得制御を行った映像に含まれる輝度信号の利得を制御する回路である。この色適応輝度利得制御回路１４Ａは、輝度比較回路１４１と色相比較回路１４２と輝度利得制御回路１４３を有して構成される。

以下、図９を用いて、色適応輝度利得制御回路１４Ａの動作について説明する。図９は色適応輝度利得制御回路１４Ａを構成する各部の特性を示している。

マトリクス変換回路２２より出力された輝度信号Ｙは、輝度比較回路１４１の一方の入力端子に入力される。輝度比較回路１４１の他方の入力端子には、マイコン３から出力された輝度しきい値ＹＬが入力される。輝度比較回路１４１では、この輝度しきい値ＹＬと輝度信号Ｙとをレベル比較する。図９（ａ）は輝度比較回路１４１の入出力特性を示し、横軸は入力の輝度信号Ｙ、縦軸は出力のフラグ信号ＹＦである。輝度信号Ｙの横軸にはマイコン３から入力された輝度しきい値ＹＬが示されている。輝度比較回路１４１は、図９（ａ）の波形Ｊに示すように、輝度信号Ｙのレベルが輝度しきい値ＹＬより大きければフラグ信号“１”を出力し、逆に輝度信号Ｙのレベルが輝度しきい値ＹＬより小さければフラグ信号“０”を出力する。なお、この輝度しきい値ＹＬは、マイコン３によって所望の値に設定することができる。

また、色相変換回路２３より出力されたデジタル色相信号θは、色相比較回路１４２の一方の入力端子に入力される。色相比較回路１４２の他方の入力端子には、マイコン３から出力された色相範囲の値θＷが入力される。この色相範囲の値θＷとしては、特定彩度補正回路１２においてマイコン３から指定した色相指定情報（図８（ｂ）に示すＨＰとＷ）と同じ情報を指定することができる。色相比較回路１４２では、この入力された色相信号θがマイコン３で指定された色相範囲内の値θＷであるかどうかを比較検出する。図９（ｂ）は色相比較回路１４２の入出力特性を示し、横軸は入力の色相信号θ、縦軸は出力の一致フラグ信号θＦである。色相信号θの横軸にはマイコン３で設定された色相範囲が示されている。色相比較回路１４２は、図９（ｂ）の波形Ｋに示すように、色相範囲内の値θＷであれば一致フラグ信号“１”を出力し、不一致であれば一致フラグ信号“０”を出力する。

輝度比較回路１４１の出力のフラグ信号ＹＦと、色相比較回路１４２出力の一致フラグ信号θＦは、それぞれ輝度利得制御回路１４３に入力される。さらに、マイコン３より出力された輝度利得制御値ＹＧＣが輝度利得制御回路１４３に入力され設定される。輝度利得制御回路１４３では、以下で述べるように制御された輝度利得信号が出力され、この輝度利得信号は乗算器１５に入力される。図９（ｃ）の波形Ｌは、輝度利得制御回路１４３の入出力特性を示し、横軸は輝度信号Ｙ、縦軸は出力である輝度利得信号（ＹＧＡＩＮ）である。輝度利得制御回路１４３は、輝度比較回路１４１の出力のフラグ信号ＹＦが“１”であり且つ色相比較回路１４２出力の一致フラグ信号θＦが“１”である条件の時の入出力特性を示しており、この時利得Ａを出力する。なお、この利得Ａの値は、前述したマイコン３よりの輝度利得制御値ＹＧＣのことであり所望の値に設定することができる。ここでは、利得Ａは１より小さな値、０．９が設定されているものとする。また、前述のフラグ条件以外の時、即ち輝度比較回路１４１より出力されるフラグ信号ＹＦ、または色相比較回路１４２より出力される一致フラグ信号θＦのうちどちらか一方のフラグ信号が“０”の時は、輝度利得制御回路１４３は利得１（図９（ｃ）中に示す波形Ｌ）を出力する。このようにして輝度利得制御回路１４３は、指定した色における輝度信号Ｙの輝度しきい値ＹＬを境に２値の輝度利得信号ＹＧＡＩＮ（１またはＡ）を生成することができる。

輝度利得制御回路１４３から出力された輝度利得信号ＹＧＡＩＮは、乗算器１５に入力され、前述したマトリクス変換回路２２出力の輝度信号Ｙとこの輝度利得信号ＹＧＡＩＮを乗算し、輝度信号Ｙレベルが輝度信号しきい値ＹＬ以下であれば利得１であるので輝度信号Ｙをそのまま出力し、しきい値ＹＬ以上であれば利得Ａ（＝０．９）であるので、輝度信号Ｙの振幅レベルを小さく制御して制御された輝度信号Ｙ’を出力する。

前述した芝生の例では、特定色相補正回路１１によって色相補正され、特定彩度補正回路１２によって彩度補正された芝生の緑色は、色相補正、彩度補正する前の芝生の黄緑色映像に含まれる輝度信号のレベルはかなり高いためかなり明るい輝度信号である。このため、色適応輝度利得制御回路１４Ａによって、芝生の映像部分は高彩度でしかも緑色の輝度信号のレベルを下げるように制御することができるので、輝度を適度に下げることによって、低減した明るさで自然な深みを持たせた緑色に色補正することができる。

ここで、色適応輝度利得制御回路１４Ａの構成要素である色相比較回路１４２は、特定彩度補正回路１２によって彩度の利得制御を施した色に対して、前述したような輝度利得制御を必ずしも行わなければならないわけではなく、特定の色、例えば、芝生のような黄緑色の箇所に対してのみ輝度利得制御するように、マイコン３を介して輝度利得制御を行う色を指定することができる。また、色適応輝度利得制御回路１４の構成要素の中に輝度比較回路１４１を設けているが、色相比較回路１４２で色相範囲を限りなく狭く限定することにより高輝度レベルの色のみに限定して、色適応輝度利得制御回路１４を実現できるので、必ずしも輝度比較回路１４１の機能がなくてもよい。

また、輝度利得制御回路１４３に対し図９（ｃ）に示したような２値の利得特性をもたせるのではなく、図１０に示すように、輝度しきい値ＹＬ以上では、波形Ｍに示すように輝度信号レベルが大きくなるに従って輝度利得ＹＧを下げるような右下がりの傾き特性を持たせても良い。このことによって、映像によって入力輝度の高い箇所ほど輝度を抑えることができるとういう効果がある。

また、輝度比較回路１４１に、輝度しきい値ＹＬを２つ以上指定し、３つ以上の値の輝度レベルを識別する複数本のフラグ信号を持たせて、輝度利得制御回路１４３で３つ以上の輝度利得制御値を持つ輝度利得信号を生成する構成としてもよい。

このようにして、利得制御された輝度信号Ｙ’は、色差変換回路２５出力の色差信号（Ｒ−Ｙ）’，（Ｂ−Ｙ）’とともに逆マトリクス変換回路２６へ入力され、逆マトリクス変換処理によって、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色信号に変換される。逆マトリクス変換回路２６から出力された３原色信号は、映像表示装置４に供給され、映像表示装置４は、この３原色信号に基づき色補正が行われた映像を表示する。

以上のように、第１の実施の形態では、彩度利得制御を行う映像信号に含まれる輝度信号の利得を制御することができる構成であるので、上述してきた映像の例のように、芝生の輝度レベルが比較的高い黄緑色を主体とした映像においても彩度を強調して色を濃く利得制御しても、輝度の利得を下げるように制御することができるので、深みのある自然な色に補正された映像を表示することができるという効果がある。

また、輝度利得制御は、指定した色に対して最適な制御を行うことができるので、他の色の明るさには影響を与えずに輝度制御を行うことができ、容易に好適な色補正を行うことができる効果がある。

さらに、特定色の彩度利得を制御する際、必ずしも輝度利得制御をする必要はなく、特定彩度利得制御と輝度利得制御は互いに独立制御することが可能である。色によっては彩度利得制御を行わず、指定した色に含まれる輝度信号のみの利得を制御することも可能であり、このように制御する方法についても第１の実施の形態に含まれることは言うまでもない。また、マイコンにより輝度しきい値ＹＬ，色相幅θＷなどの設定を自在に行うことができ、これらの制御は任意色に対して制御レベルを調節することができる。

図１１を用いて、本発明の第２の実施の形態にかかる映像表示装置に用いられる信号処理回路の構成の概要を説明する。図１１に示される第２の実施の形態においては、図１に示した第１の実施の形態と同じ機能を有するブロックには同一符号を付け、その説明を省略する。第２の実施の形態は、乗算器１５に代えて加算器１６を用いた点と、輝度利得制御回路１４３を備えた色適応輝度利得制御回路１４Ａに代えて輝度ＤＣ制御回路１４４を設けた色適応輝度ＤＣ制御回路１４Ｂを用いた点で、第１の実施の形態と異なっている。

輝度比較回路１４１出力のフラグ信号ＹＦと、色相比較回路１４２出力の一致フラグ信号θＦは、それぞれ輝度ＤＣ制御回路１４４に入力される。さらに、マイコン３は、後述する輝度オフセットＹＯ値を輝度ＤＣ制御回路１４４へ出力する。

図１２を用いて、輝度ＤＣ制御回路１４４の出力信号の特性を説明する。同図において、横軸は色適応輝度ＤＣ制御回路１４Ｂに入力される輝度信号Ｙ、縦軸は輝度ＤＣ制御回路１４４の出力信号である輝度オフセット信号ＹＯＦＦＳＥＴであり、縦軸の−Ｂはマイコン３から入力された輝度オフセットＹＯ値を示す。以下、図１２を参照しながら、輝度ＤＣ制御回路１４４の動作を述べる。

輝度ＤＣ制御回路１４４は、輝度比較回路１４１出力のフラグ信号ＹＦが“１”（輝度しきい値ＹＬより大きな輝度信号における画素を示す）であり且つ色相比較回路１４２出力の一致フラグ信号θＦが“１”（特定した色の色相信号における画素を示す）の時のみ、図１２に示すように、出力信号である輝度オフセット信号（ＹＯＦＦＳＥＴ）に輝度オフセットＹＯ値に等しいオフセット量を発生する。両フラグ信号が“１”でない時は、輝度オフセット信号ＹＯＦＦＳＥＴとしてデフォルト値“０”を出力する。なお、この輝度オフセットＹＯ値は、マイコン３によって所望の値に設定することができる。今、この輝度オフセットＹＯ値を負の値に設定する（ここでは、−Ｂとする）。

次に、加算器１６の動作を説明する。まず、輝度オフセット信号（ＹＯＦＦＳＥＴ）は、加算器１６の一方の入力端子へ入力される。一方、マトリクス変換回路２２より出力された輝度信号Ｙは、加算器１６の他方の入力端子に入力される。そして、加算器１６は、輝度信号Ｙと輝度オフセット信号（ＹＯＦＦＳＥＴ）を加算する。このようにして、加算器１６は、輝度しきい値ＹＬ以上の輝度で且つ特定色の彩度利得を制御する映像に含まれる輝度信号の直流レベルをＹＯＦＦＳＥＴ分（−Ｂ）だけ下げた輝度信号を出力することができる。

前述した例と同じく芝生を例にとって説明すると、輝度ＤＣ制御回路１４４によって、芝生の映像部分は高輝度でしかも緑色の映像に含まれる輝度信号の直流レベルを下げるように制御することができる。

以上のように、第２の実施の形態では、彩度利得制御を行う映像信号に含まれる輝度信号の直流レベルを制御することができる構成であるので、上述してきた例で説明した映像のように、芝生の輝度レベルが比較的高い黄緑色を主体とした映像であっても彩度を強調し色を濃く利得制御し、そして輝度のブライトネスを若干下げるように制御することができるので、第１の実施の形態と同様に、適度に明るさを抑えることができるのでより鮮やかで色に深みのある自然で新鮮な映像を表示することができるという効果がある。

図１３を用いて、本発明の第３の実施の形態にかかる映像表示装置に用いられる信号処理回路の構成を説明する。第３の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態と同じ機能を有するブロックには同一符号を付け、その説明を省略する。第３の実施の形態は、色適応輝度利得制御回路１４Ａに新たに彩度利得制御回路１４５を追加して色適応輝度彩度利得制御回路１４Ｃとした点と、特定彩度補正回路１２の出力に新たに乗算器１７を設けた点の２点で、第１の実施の形態と異なっている。

まず、色適応輝度彩度利得制御回路１４Ｃの構成要素である彩度利得制御回路１４５について説明する。輝度比較回路１４１出力のフラグ信号ＹＦと、色相比較回路１４２出力の一致フラグ信号θＦは、それぞれ彩度利得制御回路１４５に入力される。さらに、マイコン３は、後述する彩度利得制御値ＳＧＣを彩度利得制御回路１４５に入力する。彩度利得制御回路１４５では、輝度比較回路１４１出力のフラグ信号ＹＦが“０”（輝度しきい値ＹＬ以下の輝度信号における画素）であり且つ色相比較回路１４２出力の一致フラグ信号θＦが“１”（特定した色の色相信号における画素）の時のみ、図１４（ａ）のように、出力信号である彩度利得信号ＳＧに利得“Ｃ”を出力する。この利得“Ｃ”の値は、マイコン３により入力された彩度利得制御値ＳＧＣのことであり、所望の値に設定することができる。ここでは、利得“Ｃ”は“１”より小さい値としている。そして、両フラグ信号が今述べた条件以外の時は、デフォルト値の彩度利得として、ＳＧ＝“１”を出力する。このように、彩度利得制御回路１４５は、図１４（ａ）に示すように輝度しきい値ＹＬを境にした低輝度部分の彩度利得を可変した彩度利得Ｐを得ることができる。

以上のように本実施の形態では、特定彩度補正回路１２により特定の色の彩度利得を一定の利得で制御した後に、乗算器１７において、彩度利得信号ＳＧによって低輝度部分における彩度信号Ｓ’の利得を下げることができるので、第１の実施の形態で述べた効果に加え、特定彩度補正回路１２により特定の色を濃く制御することよって比較的暗くなり、階調が劣化する低輝度部分における色においても、視覚上最適な明るさに調整することができる効果がある。

また、いま述べてきた図１４（ａ）に示した特性のように低輝度部分における彩度利得を制御するのではなく、図１４（ｂ）の波形Ｑに示すように輝度利得制御回路１４３により輝度しきい値ＹＬを境にした低輝度部分の輝度の利得を可変して、上述と同様な効果を得ることもできる。それは、特定彩度補正回路１２により特定色の彩度利得を一定の利得で制御された色に対し、輝度利得制御回路１４３は低輝度の利得を上げるように制御する（図１４（ｂ）の“Ｄ”）。これにより、特定彩度補正回路１２により特定色を濃く制御することよって視覚上暗く見えるてしまう低輝度部分の明るさを輝度を上げて明るくなるように調整することができるので、図１で述べた実施の形態の効果に加え、同様に低輝度の明るさを調整することとができる効果がある。

図１５を用いて、本発明の第４の実施の形態にかかる映像表示装置に用いられる信号処理回路の構成を説明する。第４の実施の形態において、第１の実施の形態と同じ機能を有するブロックには同一符号を付け、その説明を省略する。第４の実施の形態は、信号処理回路１Ａに輝度非線形補正回路１８を新たに設けて信号処理回路１Ｄとした点が、第１の実施の形態と異なっている。

輝度非線形補正回路１８は、マトリクス変換回路２２によって入力映像信号から分離された輝度信号Ｙの振幅レベルや直流レベルを可変制御するものであり、図１６に、その詳細な回路図を示す。輝度非線形補正回路１８は、黒伸長回路１８１と、白伸長回路１８２と、乗算器１８３と、クリップ回路１８４と、加算器１８５と、クリップ回路１８６とを従属接続するとともに、最大値最小値検出回路１１２を設けて構成される。さらに、輝度非線形補正回路１８は、輝度信号Ｙが入力される輝度信号入力端子Ｔ１８１と、黒伸長上限設定値ＹＢＫとゲイン係数が入力されるＹＢＫ入力端子Ｔ１８２と、白伸長下限設定値ＹＷＴとゲイン係数が入力されるＹＷＴ入力端子Ｔ１８３と、コントラスト制御係数が入力されるコントラスト制御係数入力端子Ｔ１８４と、直流レベル信号が入力される直流レベル入力端子Ｔ１８５と、最大値最小値検出信号出力端子Ｔ１８６と、輝度信号出力端子Ｔ１８７とを有している。

マトリクス変換回路２２から出力された輝度信号Ｙは、輝度信号入力端子Ｔ１８１を介して黒伸長回路１８１の一方の入力端子に供給される。黒伸長回路１８１の他方の入力端子には、マイコン３によって設定された黒伸長上限設定値ＹＢＫとゲイン係数が、ＹＢＫ入力端子Ｔ１８２を介して供給される。黒伸長回路１８１は、黒伸長上限設定値ＹＢＫ以下の輝度信号の輝度振幅を可変制御して出力し、白伸長回路１８２の一方の入力端子に供給する。

白伸長回路１８２の他方の入力端子には、マイコン３によって設定された白伸長下限設定値ＹＷＴとゲイン係数が、ＹＷＴ入力端子Ｔ１８３を介して供給される。白伸長回路１８２は、白伸長下限設定値ＹＷＴ以上の輝度信号の輝度振幅を可変制御して出力する。白伸長回路１８２によって振幅制御された輝度信号は、乗算器１８３に供給される。

乗算器１８３は、この輝度信号と、コントラスト制御係数入力端子Ｔ１８４を介して入力されたマイコン３からのコントラスト制御係数とを乗算して振幅を可変制御（コントラスト制御）する。

クリップ回路１８４は、乗算器１８３からの出力信号にオーバーフローが生じた場合に、そのオーバーフロー分を上限値（８ビット精度で最大値２５５）でクリップして出力する。この出力信号は、加算器１８５に入力される。

加算器１８５は、この出力信号と直流レベル入力端子Ｔ１８５を介して入力されたマイコン３からの直流（ＤＣ）値とを加算してブライトネス制御を行う。

クリップ回路１８６は、加算器１８５からの出力信号にオーバーフローが生じた場合に、このオーバーフロー分を上限値（８ビット精度で最大値２５５）でクリップする。クリップ回路１８６の出力信号は、輝度出力端子Ｔ１８７を介して、逆マトリクス変換回路２６へ出力される。

最大値最小値検出制御回路１８７は、輝度信号入力端子Ｔ１８１を介して入力される輝度補正を行う前の輝度信号Ｙの最大レベルと最小レベルを検出し、最大値最小値検出信号出力端子Ｔ１８６を介してマイコン３へ出力する。

マイコン３は、検出された最大レベルおよび最小レベルに基づいて、前述の黒伸長回路１８１に入力される黒伸長上限設定値ＹＢＫおよびゲイン係数、白伸長回路１８２に入力される白伸長下限設定値ＹＷＴおよびゲイン係数、乗算器１８３に入力されるコントラスト制御係数、および加算器１８５に入力される直流レベルを演算して決定する。

図１７は、今述べてきた輝度非線形補正回路１８の動作を補足説明するための図で、輝度非線形補正回路１８の各部の入出力特性を示している。図１７（ａ）の波形Ｒは、輝度非線形補正回路１８で何も補正されないときの入出力特性を示し、輝度信号入力端子Ｔ１８１から入力された輝度信号Ｙがそのまま出力された場合を示す。図１７（ｂ）の波形Ｓは黒伸長回路１８１と白伸長回路１８２とで、黒部分および白部分が伸長された出力信号を示している。波形Ｓにおいて、黒伸長回路１８１により処理された部分は、設定値ＹＢＫレベル以下のゲイン調整された実線の部分であり、白伸長回路１８２により処理された部分は、設定値ＹＷＴレベル以上のゲイン調整された実線の部分である。図１７（ｃ）の波形Ｔは、輝度入力信号を乗算器１８３とクリップ回路１８４で、コントラスト制御処理を行ったときの信号を示している（図１７（ｃ）では、図示を簡単とするため、黒伸長と白伸長はされてないものとして示してある）。図１７（ｄ）の波形Ｕは、波形Ｒを、加算器１８５とクリップ回路１８６でブライトネス制御処理を行ったときの信号を示している（図１７（ｄ）では、図示を簡単とするため、黒伸長、白伸長、コントラスト制御はされてないものとして示してある）。

このように、本実施の形態では、輝度信号Ｙに対して明るさ制御（コントラスト制御）および直流レベル制御（ブライトネス制御）を行うとともに、高レベルの輝度信号Ｙの階調を強調制御（白伸長制御）、および低レベルの輝度信号の階調を強調制御（黒伸長制御）している。これにより、メリハリのついた階調豊かな輝度信号（以下、補正輝度信号と呼ぶ）を得ることができる。このようにして非線形に補正された、補正輝度信号が、乗算器１５および色適応輝度利得制御回路１４Ｄに入力されることから、特定の色に対して彩度利得制御並びに輝度利得制御を行うことができる。従って、輝度補正を行った方が画質的に良好になる映像表示装置に対しても、より最適に色補正を補正が行えるという効果がある。

以上、本発明にかかる輝度利得制御を含めた色補正信号処理回路の詳細について説明したが、この信号処理回路は、直視型テレビジョン受像機や、背面投射型テレビジョン受像機に用いられる。また、コンピュータのモニタ用のディスプレイ装置にも適用できる。更に、この信号処理回路を備えた映像表示装置の表示デバイスとしては、ブラウン管のみならず、液晶パネルやプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等も用いることができる。つまり、本発明は、どのような発光特性の異なる表示デバイスを用いても、上述したような効果を得ることができる。また、表示デバイスの種類（色再現や輝度飽和などの各種特性）に応じて、色相補正、彩度補正に関する各種パラメータ（例えば、輝度下限設定値ＹＬ等）を、マイコン３により適宜変更することも好適である。そのような実施の形態も本発明に含まれることは言うまでもない。

本発明の第１の実施の形態にかかる映像表示装置に用いられる信号処理回路の構成を説明するブロック図。 色をベクトルで表した色相環を説明する図。 色相信号と彩度信号の関係の一例を説明する図。 特定色相補正回路の詳細な構成を説明するブロック図。 特定色相補正回路の各部の特性を説明する図。 特定色相補正回路の各部の特性を説明する図。 特定彩度補正回路の詳細な構成を説明するブロック図。 特定彩度補正回路の各部の特性を説明する図。 色適応輝度利得制御回路の各部の特性を説明する図。 色適応輝度利得制御回路の利得制御特性の一例を説明する図。 本発明の第２の実施の形態にかかる映像表示装置に用いられる信号処理回路の構成を説明するブロック図。 輝度ＤＣ制御回路の出力信号の特性を説明する図。 本発明の第３の実施の形態にかかる映像表示装置に用いられる信号処理回路の構成を説明するブロック図。 図１３の各部の特性を説明する図。 本発明の第４の実施の形態にかかる映像表示装置に用いられる信号処理回路の構成を説明するブロック図。 輝度非線形補正回路の詳細な構成を説明するブロック図。 輝度非線形補正回路の各部の入出力特性を説明する図。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…信号処理回路、１１…特定色相補正回路、１１１…加算器、１１２…局部色補正回路、１２…特定彩度補正回路、１２１…乗算器、１２２…局部彩度補正回路、１２３…加算器、１３…加算器、１４Ａ…色適応輝度利得制御回路、１４Ｂ…色適応輝度ＤＣ制御回路、１４Ｃ…色適応輝度彩度利得制御回路、１４Ｄ…色適応輝度利得制御回路、１４１…輝度比較回路、１４２…色相比較回路、１４３…輝度利得制御回路、１４４…輝度ＤＣ制御回路、１４５…彩度利得制御回路、１５…乗算器、１６…加算器、１７…乗算器、１８…輝度非線形補正回路、１８１…黒伸長回路、１８２…白伸長回路、１８３…乗算器、１８４…クリップ回路、１８５…加算器、１８６…クリップ回路、１８７…最大値最小値検出制御回路、Ｔ２１Ｒ…Ｒ原色信号入力端子、Ｔ２１Ｇ…Ｇ原色信号入力端子、Ｔ２１Ｂ…Ｂ原色信号入力端子、２１…ＡＤ変換回路、２２…マトリックス変換回路、２３…色相変換回路、２４…彩度変換回路、２５…色差変換回路、２６…逆マトリクス変換回路、３…マイコン、４…映像表示装置。

Claims (6)

1. 映像表示装置において、
   入力映像信号から色相信号を生成するための色相信号生成手段と、
   所望色相範囲内にある入力映像信号の彩度を制御する彩度制御手段と、
   前記色相信号生成手段で生成された色相信号が前記所望色相範囲内にある場合であって、前記彩度制御手段によって前記所望色相内にある前記入力映像信号の彩度が高くなるように制御されたとき、該所望色相範囲内にある入力映像信号の輝度を下げるように制御する輝度制御手段と、
   前記輝度制御手段によって輝度が制御され、かつ前記彩度制御手段によって彩度が制御された映像信号を用いて映像の表示を行う表示手段と、を備え、
   前記輝度制御手段は、前記入力映像信号が高くなるに従って前記入力映像信号の輝度を下げるように制御することを特徴とする映像表示装置。
2. 請求項１に記載の映像表示装置において、前記彩度制御手段は、前記映像信号から生成された彩度信号を制御することにより、前記所望色相範囲内にある映像信号の彩度を制御することを特徴とする映像表示装置。
3. 請求項１または２に記載の映像表示装置において、前記輝度制御手段は、前記入力映像信号から得られた輝度信号の利得を制御することによって、当該映像信号の輝度を制御することを特徴とする映像表示装置。
4. 請求項１または２に記載の映像表示装置において、前記輝度制御手段は、前記入力映像信号から得られた輝度信号の直流成分を制御することによって、当該映像信号の輝度レベルを制御することを特徴とする映像表示装置。
5. 映像表示装置において、
   入力映像信号から色相信号を生成するための色相信号生成手段と、
   所望色相範囲内にある入力映像信号の彩度を制御する彩度制御手段と、
   前記色相信号生成手段で生成された色相信号が前記所望色相範囲内にある場合であって、前記彩度制御手段によって前記所望色相内にある前記入力映像信号の彩度が高くなるように制御されたとき、該所望色相範囲内にある入力映像信号の輝度利得を下げるように制御する輝度制御手段と、
   前記輝度制御手段によって輝度が制御され、かつ前記彩度制御手段によって彩度が制御された映像信号を用いて映像の表示を行う表示手段と、を備え、
   前記輝度制御手段は、前記入力映像信号の輝度が第１の輝度レベルの場合の輝度利得よりも前記第１の輝度レベルよりも高い第２の輝度レベルの場合の輝度利得が低くなるように制御することを特徴とする映像表示装置。
6. 請求項５に記載の映像表示装置において、所望の色相範囲が緑を含む色相範囲であることを特徴とする映像表示装置。

Images