JP4131158B2

JP4131158B2 - 映像信号処理装置、ガンマ補正方法及び表示装置

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Publication number: JP4131158B2
Application number: JP2002304992A
Authority: JP
Inventors: 義明松原
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Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2008-08-13
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号に対してガンマ補正又は逆ガンマ補正を行う映像信号処理装置及びガンマ補正方法、並びに、使用するディスプレイのガンマ特性が、入力された映像信号に行われているガンマ補正の特定と異なる場合に、使用するディスプレイに応じたガンマ補正を行う表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤという。）やプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰという。）等のフラットパネルのディスプレイが注目されている。これらの新たなディスプレイのガンマ特性は、これまでのブラウン管ディスプレイ（以下、ＣＲＴという。）とは特性が異なっているとともに、ＬＣＤとＰＤＰといったフラットパネルディスプレイの種類毎にも異なっている。さらに、現状のテレビジョン放送は、使用するディスプレイがＣＲＴであることを前提として、送信側でＣＲＴのガンマ特性を相殺するようなガンマ補正処理を映像信号に対して施している。従って、テレビジョン放送を表示する表示装置として、ＬＣＤやＰＤＰを使用した場合には、映像信号に対して、送信側で施したガンマ補正を除去するとともに、使用している表示装置に対応したガンマ補正を施す必要がある。従って、受信側において、複数種類のディスプレイに対応した映像出力を行う場合には、それぞれのディスプレイに対応したガンマ補正装置が必要となる。
【０００３】
このように複数種類のディスプレイに対応したガンマ補正を行うため、従来のガンマ補正装置では、ガンマ補正曲線に基づき作成された変換データが記述されたルックアップテーブル（以下、ＬＵＴという。）を読出専用の半導体メモリ（ＲＯＭ）等に格納しておき、このＬＵＴをディスプレイの種類毎に設けている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００４】
しかしながら、ＬＵＴを用いるガンマ補正装置は、ディスプレイの種類の数だけＬＵＴを用意しなければならなく、また、そのＬＵＴを予めＲＯＭに格納しておかなければならない。従って、ＣＲＴ、ＬＣＴ及びＰＤＰ等のガンマ特性の異なる複数のディスプレイに対応した出力を行ったり、さらに、テレビジョン信号等の予めガンマ補正処理が施された映像信号とＰＣから出力された信号等のガンマ補正処理が施されていない映像信号とを入力可能としたりするガンマ補正装置は、回路規模が大きくなってしまっていた。また、ＬＵＴを用いたガンマ補正装置の場合、予めＬＵＴをＲＯＭに格納しておかなければならないので、装置出荷後に外部からガンマ特性を変更することが困難であった。
【０００５】
また、ＬＵＴを用いたガンマ補正を行う問題点を解決したガンマ補正装置として、例えば、ガンマ曲線を直線近似することによってＲＯＭに格納するデータ量を削減するもの（例えば、特許文献３参照。）や、ガンマ曲線を多項式により近似するもの（例えば、特許文献４参照。）等がある。
【０００６】
しかしながら、ガンマ曲線を直線近似することによってＲＯＭに格納するデータ量を削減するガンマ補正装置では、例えば、図９に示すようなＣＲＴのガンマ特性に対応した曲線を直線近似すると、例えば図１０に示すように、変化量が急峻に変わってしまうポイント（図１０のＡ点参照。）が発生してしまい、正確に近似ができないという問題があった。
【０００７】
また、ガンマ曲線を多項式により近似するガンマ補正装置では、正確に近似を行うために膨大な演算を行わなければならなく、演算量が多くなりコストが増大してしまうという問題があった。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−１９０３６３号公報
【特許文献２】
特開平８−１９９４４５０号公報
【特許文献２】
特開平１１−２８８２４１号公報
【特許文献４】
特開２０００−１５２０３５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、大規模なルックアップテーブルや高次の演算を行うことなく、回路規模や演算量が少ない簡易な構成によって、映像信号のガンマ補正及び逆ガンマ補正を行うことが可能な映像信号処理装置、ガンマ補正方法及び表示装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる映像信号処理装置は、入力される映像信号の最低の信号レベルから最大の信号レベルの間を等間隔に分割して複数のサンプル点を設定し、各サンプル点に対する補正された後の映像信号の信号レベルを補正レベルとして保持する補正レベル保持手段と、補正レベル保持手段に保持されている補正レベルを用いてキュービック補間演算を行うことによって、入力された映像信号の信号レベルに対応した補正された後の映像信号の信号レベルを求める補正手段とを備え、補正手段は、入力された映像信号の信号レベルに対して高レベル側に位置する近傍のサンプル点及び入力された映像信号の信号レベルに対して低レベル側に位置する近傍のサンプル点を選択し、選択した各サンプル点に対応した各補正レベルを補正レベル保持手段から取得する補正レベル取得部と、隣接する２つのサンプル点の間の距離で変数が正規化されたカーネル関数に基づき、キュービック補間演算のための係数を発生する係数発生部と、補正レベル取得部が取得した複数の補正レベルと、係数発生部により発生された係数とに基づきキュービック補間演算を行う補間演算部とを有し、係数発生部は、入力された映像信号の信号レベルから、補正レベル取得部が選択した各サンプル点までの距離を、カーネル関数の変数に入力することにより算出される各係数を、発生することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかるガンマ補正方法は、入力される映像信号の最低の信号レベルから最大の信号レベルの間を等間隔に分割して複数のサンプル点を設定し、各サンプル点に対するガンマ補正された後の映像信号の信号レベルを補正レベルとして保持し、入力された映像信号の信号レベルに対して高レベル側に位置する近傍のサンプル点及び入力された映像信号の信号レベルに対して低レベル側に位置する近傍のサンプル点を選択し、選択した各サンプル点に対応した各補正レベルを取得し、入力された映像信号の信号レベルから選択した各サンプル点までの距離を、隣接する２つのサンプル点の間の距離で変数が正規化されたカーネル関数の変数に入力することにより算出される各係数を発生し、取得した各補正レベルと各係数とに基づきキュービック補間演算を行うことによって、入力された映像信号の信号レベルに対応したガンマ補正された後の映像信号の信号レベルを求めることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる表示装置は、映像信号が入力され、入力された映像信号に対してディスプレイのガンマ特性に応じたレベル補正を行うガンマ補正部を備え、ガンマ補正部は、入力される映像信号の最低の信号レベルから最大の信号レベルの間を等間隔に分割して複数のサンプル点を設定し、ガンマ特性に応じた補正がされた後の映像信号の信号レベルを補正レベルとして各サンプル点に対応させて保持する補正レベル保持手段と、補正レベル保持手段に保持されている補正レベルを用いてキュービック補間演算を行うことによって、入力された映像信号の信号レベルに対応したガンマ補正された後の映像信号の信号レベルを求める補正手段とを備え、補正手段は、入力された映像信号の信号レベルに対して高レベル側に位置する近傍のサンプル点及び入力された映像信号の信号レベルに対して低レベル側に位置する近傍のサンプル点を選択し、選択した各サンプル点に対応した各補正レベルを補正レベル保持手段から取得する補正レベル取得部と、隣接する２つのサンプル点の間の距離で変数が正規化されたカーネル関数に基づき、キュービック補間演算のための係数を発生する係数発生部と、補正レベル取得部が取得した各補正レベルと、係数発生部により発生された係数とに基づきキュービック補間演算を行う補間演算部とを有し、係数発生部は、入力された映像信号の信号レベルから、補正レベル取得部が選択した各サンプル点までの距離を、カーネル関数の変数に入力することにより算出される各係数を、発生することを特徴とする。
【００１３】
以上のような本発明にかかる映像信号処理装置、表示装置及びガンマ補正方法では、キュービック補間演算を行うことによって、入力された映像信号の信号レベルに対応したガンマ補正された後の映像信号の信号レベルを求めている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態として、本発明を適用した表示装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
本発明の実施の形態の表示装置のブロック構成図を図１に示す。本発明の実施の形態の表示装置１は、図１に示すように、例えばＰＤＰ等のディスプレイ１０と、入力された映像信号に対してディスプレイ１０のガンマ特性に対応した逆ガンマ補正を行う逆ガンマ補正装置１１と、逆ガンマ補正装置１１により逆ガンマ補正がされた映像信号に対して誤差拡散処理及びディザ処理を行う誤差拡散・ディザ処理装置１２と、誤差拡散・ディザ処理装置１２により処理された映像信号に基づきディスプレイ１０を駆動して当該ディスプレイ１０に対して映像を表示させるディスプレイ駆動装置１３とを備えている。
【００１６】
表示装置１の逆ガンマ補正装置１１には、ＮＴＳＣ方式で放送された放送信号から抽出されたＲＧＢの映像信号が入力される。また、ディスプレイ１０は、例えば、プラズマディスプレイパネル等のガンマ特性がほぼ直線的なディスプレイである。ＮＴＳＣ方式では、ＣＲＴのガンマ補正曲線（γ^２．２）に応じたガンマ補正を映像信号に施すことを規定している。従って、逆ガンマ補正装置１１では、ディスプレイ１０に送出する映像信号に対してＰＤＰのガンマ特性に合わせたガンマ補正が施されるように、入力された映像信号のレベル変換を行う。具体的には、逆ガンマ補正装置１１は、図２に示すような、ガンマ補正曲線（γ^２．２）の逆特性曲線（以下、逆ガンマ補正曲線という。）に応じた信号レベルの変換を行う。
【００１７】
以下、以上のような逆ガンマ補正曲線に対応したレベル変換を行う逆ガンマ補正装置１１について説明をする。
【００１８】
逆ガンマ補正装置１１は、逆ガンマ補正後のサンプルデータを所定数予め保持しておき、これらのサンプルデータに基づきキュービック補間演算を行うことによって上記逆ガンマ補正曲線を復元し、復元した逆ガンマ補正曲線に従った映像信号のレベル変換を行う装置である。
【００１９】
逆ガンマ補正装置１１は、具体的には、次のような処理を行う。
【００２０】
逆ガンマ補正装置１１は、図３に示すように、入力映像信号の信号レベルの最小値（＝０）から最大値（＝ｍａｘ）までの間を任意の間隔で等間隔に分割することによって、入力映像信号のダイナミックレンジ上に複数のサンプル点を設定する。例えば図３に示す例では、入力映像信号の信号レベルの最小値から最大値までの間を８分割して、分割位置におけるサンプル点を設定している（図３中縦軸で示すポイント）。逆ガンマ補正装置１１は、そのサンプル点における逆ガンマ補正曲線上にある信号レベルを、サンプルデータとして保持しておく（図３中の○で示した補正後の信号レベル）。つまり、サンプルデータは、入力映像信号がサンプル点の信号レベルであった場合に、その信号レベルに対して逆ガンマ補正を行った後の信号レベルである。
【００２１】
逆ガンマ補正装置１１は、ある任意の信号レベルの映像信号が入力された場合（例えば、図３中のＡ点で示す信号レベル）、その入力された信号レベルに対して高レベル側の近傍に位置する２つのサンプル点及び低レベル側の近傍に位置する２つのサンプル点を検出する。そして、検出した４つのサンプル点に対応した４つのサンプルデータ（例えば、図３中の破線で囲んだ４つのサンプルデータ）を選択する。逆ガンマ補正装置１１は、選択した４つのサンプルデータに基づきキュービック補間演算を行って、入力映像信号の信号レベルに対応した補正後の信号レベルを算出する（図３中の●で示した信号レベル）。
【００２２】
逆ガンマ補正装置１１は、以上のように、入力映像信号の信号レベルのレベル変換を行う。
【００２３】
キュービック補間演算についての詳細は、例えば、George Wolberg 「Digital Image Warping」，IEEE Computer Society Press ,ISBN 0-8186-8944-7,1990年発行に記載されている。キュービック補間演算は、３次の多項式を用いた補間アルゴリズムであり、そのカーネル関数ｈ（ｘ）は、式（１）に示すようになっている。また、このカーネル関数ｈ（ｘ）をグラフ上に表すと、図４に示すようになる。なお、この図４に示しているグラフは、ａ＝０．５の場合のグラフである。
【００２４】
【数１】

【００２５】
キュービック補間演算を用いて、任意の入力レベルに対して、逆ガンマ補正後の信号レベルを求めるには、次のような処理が行われる。
【００２６】
すなわち、入力映像信号の信号レベルから上記の４つのサンプル点までのレベル差に基づき距離ｘを算出する。なお、この距離ｘは、隣接するサンプル点のレベル差が、距離“１”に対応している。すなわち、入力映像信号の信号レベルから上記の４つのサンプル点までのレベル差を、隣接するサンプル点間のレベル差で除算すれば、距離ｘが求められる。続いて、その距離ｘを上記の式（１）のカーネル関数に代入して、選択した上記の４つのサンプルデータに対する重み係数を求める。続いて、カーネル関数から算出した重み係数を、対応する各サンプルデータに乗算し、これらの総和を求める。この総和が、逆ガンマ補正されたのちの信号レベルとなる。
【００２７】
なお、キュービック補間演算において、任意の信号レベルを近似するために必要となるサンプルデータは、距離ｘが、−２≦ｘ＜−１の範囲、−１≦ｘ＜０の範囲、０≦ｘ＜１の範囲、１≦ｘ＜２の範囲の４つの範囲から、それぞれ１つずつとなり、それ以外の範囲のサンプルデータは用いられない。
【００２８】
このようなキュービック補間演算は、他の非線形補間演算とは異なり、必ずサンプルデータを通過する曲線で近似が行われる。従って、ガンマ補正曲線を近似する場合などには、最適な補間演算となる。
【００２９】
つぎに、逆ガンマ補正装置１１の具体的な構成例について説明を行う。図５に、逆ガンマ補正装置１１の具体的なブロック構成を示す。なお、ここでは、逆ガンマ補正装置１１に入力される映像信号は、６ビットで表されているものとする。また、入力される映像信号の最小レベルは“００００００（２進数）”であり、入力される映像信号の最大レベルは“１１１１１１（２進数）”であるものとする。
【００３０】
逆ガンマ補正装置１１は、図５に示すように、サンプルデータレジスタ２１と、サンプルデータ選択回路２２と、カーネル係数メモリ２３と、係数選択回路２４と、補間演算回路２５とを備えている。
【００３１】
サンプルデータレジスタ２１には、各サンプル点における逆ガンマ補正曲線上の信号レベルがサンプルデータとして格納されている。本逆ガンマ補正装置１１では、入力映像信号のダイナミックレンジを３ビット幅（０００〜１１１）毎に分割することによりサンプル点が設定されている。従って、サンプルデータレジスタ２１には、図６に示すように、入力映像信号の信号レベルが“００００００（２進数）”（最小レベル）のときの逆ガンマ補正後の信号レベル（Ｄ_１）、入力映像信号が“００１０００（２進数）”のときの逆ガンマ補正後の信号レベル（Ｄ_２）、入力映像信号が“０１００００（２進数）”のときの逆ガンマ補正後の信号レベル（Ｄ_３）、入力映像信号が“０１１０００（２進数）”のときの逆ガンマ補正後の信号レベル（Ｄ_４）、入力映像信号が“１０００００（２進数）”のときの逆ガンマ補正後の信号レベル（Ｄ_５）、入力映像信号が“１０１０００（２進数）”のときの逆ガンマ補正後の信号レベル（Ｄ_６）、入力映像信号が“１１００００（２進数）”のときの逆ガンマ補正後の信号レベル（Ｄ_７）、入力映像信号が“１１１０００（２進数）”のときの逆ガンマ補正後の信号レベル（Ｄ_８）が、サンプルデータとして格納されている。各サンプルデータは、逆ガンマ補正曲線上に位置する信号レベルである。
【００３２】
さらに、サンプルデータレジスタ２１には、逆ガンマ補正曲線をマイナス側に拡張して、入力映像信号の信号レベルが“−００１０００（２進数）”であったとした場合に想定される逆ガンマ補正後の信号レベルの推定値（Ｄ_０）が、サンプルデータとして格納されている。このように推定値Ｄ_０をサンプルデータとして格納しておくのは、例えば、入力信号の信号レベルが、００００００（２進数）〜０００１１１の範囲であった場合にもキュービック補間演算ができるようにするためである。
【００３３】
また、サンプルデータレジスタ２１には、逆ガンマ補正曲線をプラス側に拡張して、入力映像信号の信号レベルが“１００００００（２進数）”であったとした場合に想定される逆ガンマ補正後の信号レベルの推定値（Ｄ_９）、入力映像信号の信号レベルが“１００１０００（２進数）”であったとした場合に想定される逆ガンマ補正後の信号レベルの推定値（Ｄ_１０）も、サンプルデータとして格納されている。このように推定値Ｄ_９及びＤ_１０をサンプルデータとして格納しておくのは、例えば、入力信号の信号レベルが、１１１００１（２進数）〜１１１１１１の範囲であった場合にもキュービック補間演算ができるようにするためである。
【００３４】
サンプルデータ選択回路２２には、入力映像信号の信号レベルの上位３ビットが入力される。サンプルデータ選択回路２２は、入力された上位３ビットの値に基づき、サンプルデータレジスタ２１に格納されている全サンプルデータから４つのサンプルデータを選択し、選択したサンプルデータを補間データ（Ｃ_−２，Ｃ_−１，Ｃ_１，Ｃ_２）として補間回路２５に出力する。
【００３５】
具体的には、サンプルデータ選択回路２２に入力される３ビットの値が“ｊ”（ｊは、０以上７以下の自然数）であるとした場合、補間データＣ_−２としてサンプルデータＤ_（ｊ）を選択し、補間データＣ_−１としてサンプルデータＤ_{（ｊ＋１）}を選択し、補間データＣ_１としてサンプルデータＤ_{（ｊ＋２）}を選択し、補間データＣ_２としてサンプルデータＤ_{（ｊ＋３）}を選択する。
【００３６】
さらに具体的に説明すると、例えば、図６の●で示すような入力映像信号の信号レベル（例えば、１０００１１（２進数））が入力された場合には、補間データＣ_−２としてサンプルデータＤ_４を選択し、補間データＣ_−１としてサンプルデータＤ_５を選択し、補間データＣ_１としてサンプルデータＤ_６を選択し、補間データＣ_２としてサンプルデータＤ_７を選択する。
【００３７】
すなわち、サンプルデータ選択回路２２は、入力映像信号の信号レベルに対して高レベル側の近傍に位置する２つのサンプル点及び低レベル側の近傍に位置する２つのサンプル点を検出し、検出した４つのサンプル点に対応した４つのサンプルデータを選択する処理を行う。
【００３８】
カーネル係数メモリ２３は、キュービック補間演算に用いるカーネル関数（式（１）に示す関数）の具体的な係数群が格納されている。カーネル係数メモリ２３に格納されている係数は、カーネル関数に入力される変数ｘが、隣接するサンプル点間の距離で正規化されている。つまり、カーネル関数に入力される変数ｘが、１１１（２進数）で正規化されている。従って、カーネル関数に入力される変数ｘは、元々−２≦ｘ＜２の範囲をとるので、１１１（２進数）で正規化された場合には、図７に示すように、変数ｘが、−１００００（２進数）≦ｘ＜１００００（２進数）となる。なお、図７に示しているカーネル関数は、ａ＝０．５の場合の係数を示している。
【００３９】
さらに、カーネル係数メモリ２３に格納されている係数値は、図７に示すように、入力映像信号の量子化ビット単位のステップ毎に、格納されている。従って、カーネル係数メモリ２３に格納されている係数の数は、３２個となる。
【００４０】
係数選択回路２４は、入力映像信号の信号レベルの下位３ビットが入力される。係数選択回路２４は、カーネル係数メモリ２３から、４つの係数値（ｈ_−２，ｈ_−１，ｈ_１，ｈ_２）を選択して、補間回路２５に出力する。具体的には、入力された下位３ビットの値に基づき、入力映像信号の信号レベルから、上記サンプルデータ選択回路２２から出力される４つの補間データ（Ｃ_−２，Ｃ_−１，Ｃ_１，Ｃ_２）までの距離を算出し、算出した距離に基づき変数ｘを求め、この変数ｘに基づき対応する係数値をカーネル関数メモリ２３から選択する。
【００４１】
具体的には、サンプルデータ選択回路２２に入力される３ビットの値が“ｋ”（ｋは、０以上７以下の自然数）であるとした場合、係数選択回路２４は、次のようにカーネル係数メモリ２３から係数を選択する。すなわち、補間データＣ_−２に対応する係数値ｈ_−２としてｘ＝（ｋ−１６）の係数値を選択し、補間データＣ_−１に対応する係数値ｈ_−１としてｘ＝（ｋ−８）の係数値を選択し、補間データＣ_１に対応する係数値ｈ_１としてｘ＝（ｋ）の係数値を選択し、補間データＣ_２に対応する係数値ｈ_２としてｘ＝（ｋ＋８）の係数値を選択する。
【００４２】
補間演算回路２５は、サンプルデータ選択回路２２から出力された補間データ（Ｃ_−２，Ｃ_−１，Ｃ_１，Ｃ_２）及び係数値（ｈ_−２，ｈ_−１，ｈ_１，ｈ_２）に基づき、以下の式（２）に示す補間演算を行う。
ｙ＝ｈ_−２・Ｃ_−２＋ｈ_−１・Ｃ_−１＋ｈ_１・Ｃ_１＋ｈ_２・Ｃ_２（２）
上記式（２）で求められた出力値ｙが、逆ガンマ補正がされた後の映像信号の信号レベルとなる。
【００４３】
以上のように逆ガンマ補正装置１１では、入力された映像信号を１サンプル毎にレベル変換を行い、逆ガンマ補正がされた映像信号を出力する。
【００４４】
従って、この逆ガンマ補正装置１１では、大規模なルックアップテーブルや高次の演算を行うことなく、回路規模や演算量が少ない簡易な構成によって、映像信号の逆ガンマ補正を行うことができる。
【００４５】
なお、この逆ガンマ補正装置１１では、サンプルデータレジスタ２１に格納するサンプルデータを適宜外部から変更するようにしてもよい。例えば、外部から新たなサンプルデータを入力してもよいし、或いは、サンプルデータレジスタ２１に複数パターンのサンプルデータを格納しておいて外部からの制御信号に基づき切り換えても良い。このため、例えば、特性が異なったガンマ補正が施された映像信号が入力されたり、或いは、ガンマ特性の異なるディスプレイを接続したりしたとしても、容易に対応することが可能となる。また、さらに、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号のそれぞれでガンマ補正量が異なる場合にも、入力される信号の種類に応じてサンプルデータのパターンを切り換えれば、適宜対応をとることが可能となる。
【００４６】
また、この逆ガンマ補正装置１１では、カーネル係数メモリ２３をＲＡＭで構成してもよいし、ＲＯＭで構成してもよい。もし、ＲＡＭで構成した場合には、外部のコントローラから適宜係数群を格納することが可能となる。そのため、例えば、サンプルデータの間隔が変更された場合などには、そのサンプルデータの間隔に適応したカーネル係数を外部から格納することができる。
【００４７】
また、逆ガンマ補正装置１１のカーネル係数メモリ２３に格納している係数の数は、上述の実施の形態の場合であれば、入力される映像信号の量子化ステップに対応した数だけ格納している。つまり、サンプル点の間隔が１１１（２進数）であれば、３２個の係数を格納している。しかしながら、カーネル係数メモリ２３に格納している係数の数を、入力される映像信号の量子化ステップに対応した数より少なくしても良い。この場合、係数選択回路２４が選択する係数が、カーネル係数メモリ２３内に存在しない、という状態が発生してしまうが、図８に示すように、係数選択回路２４とカーネル係数メモリ２３との間に直線補間回路３１を設け、対応した係数が存在しない場合には、他の係数から直線補間をして近似した係数を算出するようにすればよい。
【００４８】
また、本実施の形態の逆ガンマ補正装置１１では、入力される映像信号のビット数が６ビットである場合について説明をしたが、６ビットに限らず他のビットあってもよい。例えば、映像信号のビット数がｍビット（ｍは自然数。）であった場合には、ｍビットのうち上位のｐビット（ｐはｍより小さい自然数）をサンプルデータ選択部２２に供給し、ｍビットのうち下位ｑビット（ｐ＋ｑ＝ｍ）を係数選択回路２４に供給すればよい。その場合、サンプルデータの分割数はｑとなる。
【００４９】
また、本実施の形態では、ガンマ補正が施された映像信号から、そのガンマ補正を除去するという逆ガンマ補正を行う補正装置について説明をしたが、本発明はこのような逆ガンマ補正に限らず、通常のガンマ補正処理にも適用することができる。つまり、映像信号に対してガンマ補正を施すガンマ補正回路に本発明を適用してもよい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明にかかる映像信号処理装置、表示装置及びガンマ補正方法では、キュービック補間演算を行うことによって、入力された映像信号の信号レベルに対応したガンマ補正された後の映像信号の信号レベルを求めている。
【００５１】
このため本発明にかかる映像信号処理装置、表示装置及びガンマ補正方法では、大規模なルックアップテーブルや高次の演算を行うことなく、回路規模や演算量が少ない簡易な構成によって、映像信号のガンマ補正及び逆ガンマ補正を行うことができる。また、さらに、ガンマ補正量が異なる映像信号が複数入力される場合、及び、出力する映像信号が用いられる表示装置の種類が複数ある場合にも、回路規模を増大させずに簡易な構成でガンマ補正及び逆ガンマ補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の表示装置のブロック図である。
【図２】逆ガンマ補正曲線を示す図である。
【図３】逆ガンマ補正装置に設定されるサンプルデータについて説明をするための図である。
【図４】キュービック補間演算に用いられるカーネル関数を示す図である。
【図５】逆ガンマ補正装置のブロック図である。
【図６】逆ガンマ補正装置のサンプルデータレジスタに設定されるサンプル点及びサンプルデータについて説明をするための図である。
【図７】逆ガンマ補正装置のカーネル係数メモリに格納される係数を説明するための図である。
【図８】直線補間回路が設けられた逆ガンマ補正装置のブロック図である。
【図９】逆ガンマ補正曲線を示す図である。
【図１０】逆ガンマ補正曲線を直線補間で生成した場合の曲線を示す図である。
【符号の説明】
１表示装置、１０ディスプレイ、１１逆ガンマ補正装置、１２誤差拡散・ディザ処理装置、１３ディスプレイ駆動装置、２１サンプルデータレジスタ、２２サンプルデータ選択回路、２３カーネル係数メモリ、２４係数選択回路、２５補間演算回路、３１直線補間回路

Claims

映像信号が入力され、入力された映像信号に対してガンマ補正又は逆ガンマ補正を行う映像信号処理装置において、
入力される映像信号の最低の信号レベルから最大の信号レベルの間を等間隔に分割して複数のサンプル点を設定し、各サンプル点に対する補正された後の映像信号の信号レベルを補正レベルとして保持する補正レベル保持手段と、
上記補正レベル保持手段に保持されている上記補正レベルを用いてキュービック補間演算を行うことによって、入力された映像信号の信号レベルに対応した補正された後の映像信号の信号レベルを求める補正手段とを備え、
上記補正手段は、
入力された映像信号の信号レベルに対して高レベル側に位置する近傍のサンプル点及び入力された映像信号の信号レベルに対して低レベル側に位置する近傍のサンプル点を選択し、選択した各サンプル点に対応した各補正レベルを上記補正レベル保持手段から取得する補正レベル取得部と、
隣接する２つのサンプル点の間の距離で変数が正規化されたカーネル関数に基づき、キュービック補間演算のための係数を発生する係数発生部と、
上記補正レベル取得部が取得した複数の補正レベルと、上記係数発生部により発生された係数とに基づきキュービック補間演算を行う補間演算部とを有し、
上記係数発生部は、入力された映像信号の信号レベルから、上記補正レベル取得部が選択した各サンプル点までの距離を、上記カーネル関数の変数に入力することにより算出される各係数を、発生することを特徴とする映像信号処理装置。
上記補正レベル取得部は、入力された映像信号の信号レベルに対して高レベル側に位置する近傍の２つのサンプル点及び入力された映像信号の信号レベルに対して低レベル側に位置する近傍の２つのサンプル点を選択し、選択した４つのサンプル点に対応した各補正レベルを上記補正レベル保持手段から取得し、
上記補間演算部は、上記補正レベル取得部が取得した４つの補正レベルと、上記係数発生部により発生された係数とに基づきキュービック補間演算を行い、
上記係数発生部は、入力された映像信号の信号レベルから、上記補正レベル取得部が選択した各サンプル点までの距離を、上記カーネル関数の変数に入力することにより算出される４つの係数を、発生することを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
上記係数発生部は、上記カーネル関数に対応した係数群をメモリに格納し、当該メモリに格納されている係数群のなかから上記距離に対応した係数を読み出すことを特徴とする請求項２記載の映像信号処理装置。
上記係数発生部は、外部のコントローラから上記係数群が上記メモリに対して書き込み可能とされていることを特徴とする請求項３記載の映像信号処理装置。
上記係数発生部は、入力される映像信号の量子化ステップに対応した上記係数群を上記メモリに格納していることを特徴とする請求項３記載の映像信号処理装置。
上記係数発生部は、入力される映像信号の量子化ステップより広い間隔に対応した係数群を格納しており、
上記メモリに格納されている係数群のなかから上記距離に対応した係数を読み出し、
上記距離に対応した係数が上記メモリに格納されていない場合には、上記メモリ内に格納されている係数に基づき直線補間をして、当該距離に対応した係数を算出することを特徴とする請求項５記載の映像信号処理装置。
上記補正レベル保持手段は、入力される映像信号の最低の信号レベルよりも低い信号レベルにサンプル点を拡張して設定するとともに、入力される映像信号の最高の信号レベルよりも高い信号レベルにサンプル点を拡張して設定し、拡張して設定したサンプル点に対する補正レベルの推定値を保持することを特徴とする請求項６記載の映像信号処理装置。
映像信号が入力され、入力された映像信号に対してガンマ補正又は逆ガンマ補正を行うガンマ補正方法において、
入力される映像信号の最低の信号レベルから最大の信号レベルの間を等間隔に分割して複数のサンプル点を設定し、各サンプル点に対するガンマ補正された後の映像信号の信号レベルを補正レベルとして保持し、
入力された映像信号の信号レベルに対して高レベル側に位置する近傍のサンプル点及び入力された映像信号の信号レベルに対して低レベル側に位置する近傍のサンプル点を選択し、選択した各サンプル点に対応した各補正レベルを取得し、
入力された映像信号の信号レベルから選択した各サンプル点までの距離を、隣接する２つのサンプル点の間の距離で変数が正規化されたカーネル関数の変数に入力することにより算出される各係数を発生し、
取得した上記各補正レベルと上記各係数とに基づきキュービック補間演算を行うことによって、入力された映像信号の信号レベルに対応したガンマ補正された後の映像信号の信号レベルを求めることを特徴とするガンマ補正方法。
入力された映像信号の信号レベルに対して高レベル側に位置する近傍の２つのサンプル点及び入力された映像信号の信号レベルに対して低レベル側に位置する近傍の２つのサンプル点を選択し、選択した４つのサンプル点に対応した各補正レベルを取得し、
入力された映像信号の信号レベルから選択した各サンプル点までの距離を、隣接する２つのサンプル点の間の距離で変数が正規化されたカーネル関数の変数に入力することにより算出される４つの係数を発生し、
取得した４つの補正レベルと上記４つの係数とに基づきキュービック補間演算を行うことを特徴とする請求項８記載のガンマ補正方法。
上記カーネル関数に対応した係数群をメモリに格納し、当該メモリに格納されている係数群のなかから上記距離に対応した係数を読み出すことを特徴とする請求項９記載のガンマ補正方法。
外部のコントローラから上記係数群を上記メモリに対して書き込むことを特徴とする請求項１０記載のガンマ補正方法。
入力される映像信号の量子化ステップに対応した上記係数群を上記メモリに格納していることを特徴とする請求項１０記載のガンマ補正方法。
入力される映像信号の量子化ステップより広い間隔に対応した係数群を格納しており、
上記メモリに格納されている係数群のなかから上記距離に対応した係数を読み出し、
上記距離に対応した係数が上記メモリに格納されていない場合には、上記メモリ内に格納されている係数に基づき直線補間をして、当該距離に対応した係数を算出することを特徴とする請求項１２記載のガンマ補正方法。
入力される映像信号の最低の信号レベルよりも低い信号レベルにサンプル点を拡張して設定するとともに、入力される映像信号の最高の信号レベルよりも高い信号レベルにサンプル点を拡張して設定し、拡張して設定したサンプル点に対する補正レベルの推定値を保持することを特徴とする請求項１３記載のガンマ補正方法。
映像信号が入力され、入力された映像信号をディスプレイに表示する表示装置において、
映像信号が入力され、入力された映像信号に対して上記ディスプレイのガンマ特性に応じたレベル補正を行うガンマ補正部を備え、
上記ガンマ補正部は、
入力される映像信号の最低の信号レベルから最大の信号レベルの間を等間隔に分割して複数のサンプル点を設定し、上記ガンマ特性に応じた補正がされた後の映像信号の信号レベルを補正レベルとして各サンプル点に対応させて保持する補正レベル保持手段と、
上記補正レベル保持手段に保持されている上記補正レベルを用いてキュービック補間演算を行うことによって、入力された映像信号の信号レベルに対応したガンマ補正された後の映像信号の信号レベルを求める補正手段とを備え、
上記補正手段は、
入力された映像信号の信号レベルに対して高レベル側に位置する近傍のサンプル点及び入力された映像信号の信号レベルに対して低レベル側に位置する近傍のサンプル点を選択し、選択した各サンプル点に対応した各補正レベルを上記補正レベル保持手段から取得する補正レベル取得部と、
隣接する２つのサンプル点の間の距離で変数が正規化されたカーネル関数に基づき、キュービック補間演算のための係数を発生する係数発生部と、
上記補正レベル取得部が取得した各補正レベルと、上記係数発生部により発生された係数とに基づきキュービック補間演算を行う補間演算部とを有し、
上記係数発生部は、入力された映像信号の信号レベルから、上記補正レベル取得部が選択した各サンプル点までの距離を、上記カーネル関数の変数に入力することにより算出される各係数を、発生することを特徴とする表示装置。
上記補正レベル取得部は、入力された映像信号の信号レベルに対して高レベル側に位置する近傍の２つのサンプル点及び入力された映像信号の信号レベルに対して低レベル側に位置する近傍の２つのサンプル点を選択し、選択した４つのサンプル点に対応した各補正レベルを上記補正レベル保持手段から取得し、
上記補間演算部は、上記補正レベル取得部が取得した４つの補正レベルと、上記係数発生部により発生された係数とに基づきキュービック補間演算を行い、
上記係数発生部は、入力された映像信号の信号レベルから、上記補正レベル取得部が選択した各サンプル点までの距離を、上記カーネル関数の変数に入力することにより算出される４つの係数を、発生することを特徴とする請求項１５記載の表示装置。
入力される映像信号には、ＣＲＴに対応したガンマ補正が施されており、
上記ディスプレイのガンマ特性は、直線的な特性となっており、
上記補正レベル保持手段は、ＣＲＴに対応したガンマ補正曲線の逆特性を示す曲線上の補正レベルを保持していることを特徴とする請求項１６記載の表示装置。