JP4137404B2 - Liquid crystal display device and image display method in liquid crystal display device - Google Patents

Liquid crystal display device and image display method in liquid crystal display device Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示部の出力輝度を調整する機能を備えた画像表示装置および該画像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】
ＣＲＴ(cathode ray tube)を用いた画像表示装置は、従来から「花火シーン」など、背景が暗い場合、明るい小面積のスポットは光輝いて見えると言われている。これは、ＣＲＴの電子銃（カソード）の寿命を確保するために、カソードに過大な電流が流れないように制御が行われているためであり、同じ白を表示する場合でも、映像信号の平均映像信号レベルによって明るさが変動するためである。
【０００３】
そもそも、カソードに流れる電流密度を制御した映像表現は、派生的に、上記のようにユーザに「暗がりで光輝くような印象」を与えたと言える。
【０００４】
映像表現の観点から、この特徴をまとめると、
▲１▼平均映像信号レベルに応じて、白輝度のダイナミックレンジが変わる、
▲２▼同様に、平均映像信号レベルに応じて、黒輝度も変動する、
▲３▼従って、当然、コントラスト比も、平均映像信号レベルに応じて変動していると言える。
【０００５】
図１０に、現在市販されているブラウン管を使用した民生用ＴＶ（television; 以下、ＣＲＴ−ＴＶと記す）の白輝度特性および黒輝度特性として、上記ＣＲＴ−ＴＶの平均輝度レベル（以下、ＡＰＬと記す）と白輝度および黒輝度との関係を測定した結果の一例を示す。また、図１０に、液晶カラーテレビの白輝度特性および黒輝度特性として、上記液晶カラーテレビのＡＰＬと白輝度および黒輝度との関係を測定した結果の一例を併せて示す。なお、図１０において、平均輝度レベル（ＡＰＬ）１００％とは、ＣＲＴのスクリーン上に全て白信号を表示したときを意味する。また、図１０の縦軸の白輝度は、ＡＰＬ０％から１００％の間における一般的な白輝度の特性を示すためのもので、相対値を示している。
【０００６】
図１０において、ＣＲＴ１はＡＰＬに対するＣＲＴ−ＴＶの黒輝度を示し、ＣＲＴ２はＡＰＬに対するＣＲＴ−ＴＶの白輝度を示し、ＬＣ１ａ，１ｂ，１ｃは、ＡＰＬに対する液晶カラーテレビの黒輝度を示し、ＬＣ２ａ，２ｂ，２ｃは、ＡＰＬに対する液晶カラーテレビの白輝度を示す。
【０００７】
図１０に示すように、ＣＲＴ−ＴＶにおいては、ＡＰＬの増加に伴い、白輝度（ＣＲＴ２）は低下し、逆に、黒輝度（ＣＲＴ１）は増加する。
【０００８】
一方、液晶カラーテレビの白輝度は、例えばＬＣ２ａに示すように、一般的にＡＰＬには依存しないでフラットな特性を示す。
【０００９】
従来、液晶カラーテレビの白輝度は、液晶パネルおよび光学系フィルムを総合した光透過率が低いこと、また、高効率のバックライトが高価であったことから、ＣＲＴ−ＴＶの白輝度に比ベてレベルが低いものとなっている。
【００１０】
そこで、液晶テレビにおいて、この白輝度を上げるため、特開平３−１７９８８６号公報では、映像信号の平均映像レベル（ＡＰＬ）に応じて液晶ライトバルブの白輝度を制御することが提案されている。
【００１１】
上記特開平３−１７９８８６号公報においては、液晶ライトバルブに入射させるランプ光量を、入力される映像信号のレベルに応じて制御し、平均映像レベルの高い絵柄の場合はランプ発光光量を下げ、平均映像レベルの低い絵柄の場合にはランプ発光光量を上げるようにランブの点灯回路を制御する方法で、平均映像レベルに応じてランプ発光光量を制御することにより、液晶ライトバルブにおける光の利用効率を低下させることなく、平均的に暗い映像の場合でも白ピークの輝度をあげ、コントラストを向上させ、輝きのある白文字などの画像を表示可能としている。
【００１２】
また、液晶ＴＶ（液晶ＡＩ(Adaptive brightness Intensifier；適応型輝度強調システム）技術による映像表現）日経エレクトロニクス pp.139-146, No.757 (1999.11.15)（以下、液晶ＡＩ技術と記す）においても、バックライトの発光を制御する方法が開示されている。
【００１３】
図１１は、上記液晶ＡＩ技術における、ＡＰＬに対する輝度調整方法を示す説明図である。なお、図１１において、白輝度は、液晶ＡＩが作り出すＡＰＬに対する白輝度特性がわかるように相対値で示す。
図１１に示すように、ＡＩ処理、すなわち、ＡＰＬに対してバックライトの発光量を調整しない場合、従来の黒輝度が、公表値で１．２ｃｄ／ｍ2 であったのに対し、上記液晶ＡＩ技術においては、バックライトの発光量を半減させることで、黒輝度を公表値０．６ｃｄ／ｍ2 まで削減させている。
【００１４】
しかしながら、ＡＰＬが低い時にバックライトを下げると、図１１に示すように、黒輝度と同時に白輝度も低下し、結果的にコントラスト比を下げ、見た目の映像品質としてメリハリ感の無いものになる。
【００１５】
このため、上記液晶ＡＩ技術においては、ＡＰＬの情報以外に、テレビ映像信号の最大値と最小値とを検出し、映像信号の黒レベルを下げることで映像信号のダイナミックレンジを広げる信号処理を施している。
【００１６】
この結果、ＡＰＬが低い時でも、バックライト制御で設定される黒輝度と白輝度との差分に相当する、輝度のダイナミックレンジをフルに使用してコントラスト比の向上を図っている。
【００１７】
一方、ＡＰＬが高い場合は、バックライトの輝度を通常の１．４倍に上げている。
【００１８】
つまり、上記液晶ＡＩ技術においては、
▲１▼白輝度を上げるため、暗いシーンでは黒輝度の絶対値を下げ、明るいシーンでは白輝度の絶対値を上げることでバックライトの発光を制御しており、
▲２▼この場合に、コントラスト比を向上させるべく、映像信号のダイナミックレンジを、バックライトで調整される白輝度と黒輝度との差に合わせ込むことで、映像信号の黒輝度レベルを下げ、白輝度レベルを上げている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、液晶カラーテレビのピーク特性は、バックライト輝度をＡＰＬに応じて調整することにより得ることができる。しかしながら、このようにバックライトの発光を制御することで液晶カラーテレビのピーク特性を得る方法は、バックライトの調光回路が追加されることによる液晶カラーテレビのコストアップや、バックライトの寿命などの信頼性の面で問題がある。
【００２０】
また、上記特開平３−１７９８８６号公報並びに液晶ＡＩ技術は、何れも、液晶カラーテレビに表示されるＴＶ映像のコントラスト比の改善に、ＡＰＬが小さい時に黒輝度を下げるものであり、ＣＲＴ−ＴＶにおける、ＡＰＬに対する白輝度特性並びに黒輝度特性とは振る舞いが異なるものである。
【００２１】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、表示できる明るさのダイナミックレンジが表示する画像信号の平均信号レベルに無関係に決まっている画像表示装置、特に、液晶カラーテレビなどの液晶表示装置の出力輝度特性を、ＣＲＴの出力輝度特性に近似させることにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、入力画像信号の平均信号レベルに応じて、単位フレームの画像信号に対するダイナミックレンジを調整し、当該画像信号を表示する液晶表示装置であって、上記入力画像信号の平均信号レベルが大きいほど、上記表示する画像信号の白レベルが小さくなるとともに上記表示する画像信号の黒レベルが大きくなるように上記画像信号を調整することを特徴としている。
本発明にかかる液晶表示装置における画像表示方法は、上記の課題を解決するために、入力画像信号の平均信号レベルに応じて、単位フレームの画像信号に対するダイナミックレンジを調整し、当該画像信号を表示する液晶表示装置における画像表示方法であって、上記入力画像信号の平均信号レベルが大きいほど、上記表示する画像信号の白レベルが小さくなるとともに上記表示する画像信号の黒レベルが大きくなるように上記画像信号を調整することを特徴としている。
本発明にかかるコンピュータ読取り可能な記録媒体は、上記の課題を解決するために、コンピュータに、入力画像信号の平均信号レベルを演算させる機能と、上記入力画像信号の平均信号レベルが大きいほど、表示する画像信号の白レベルが小さくなるとともに上記表示する画像信号の黒レベルが大きくなるように単位フレームの画像信号を調整させる機能と、上記調整された画像信号を液晶表示装置に表示させる機能とを実現させるためのプログラムを記録したことを特徴としている。
本発明にかかる画像表示装置は、上記の課題を解決するために、画像を表示するための複数の画素を有する表示部を備え、各画素ごとの情報を表す画素信号を含む画像信号が入力される画像表示装置であって、入力された画素信号のレベルの平均を平均信号レベルとして演算する平均信号レベル演算部と、最小から最大までの平均信号レベルを複数のブロックに分割し、平均信号レベルの分割ブロック毎に、該平均信号レベルの分割ブロックに対する画素の白レベルと黒レベルとを割り当て、上記平均信号レベル演算部により算出された平均信号レベルの値に応じて、上記白レベルと黒レベルとの差で規定されるダイナミックレンジを求めるダイナミックレンジ設定部と、入力された画素信号のダイナミックレンジを上記ダイナミックレンジ設定部の設定に基づいて調整するダイナミックレンジ調整部とを備えていることを特徴としている。
【００２３】
本発明にかかる画像表示装置は、上記の課題を解決するために、上記平均信号レベルの分割ブロックに対する画素の白レベルは、平均信号レベルが上昇するにつれて、分割ブロック毎に、上記表示部に表示する画像信号の白レベルが漸次減少するように割り当てられていることを特徴としている。
【００２４】
本発明にかかる画像表示装置は、上記の課題を解決するために、上記平均信号レベルの分割ブロックに対する画素の黒レベルは、平均信号レベルが上昇するにつれて、分割ブロック毎に、上記表示部に表示する画像信号の黒レベルが漸次増加するように割り当てられていることを特徴としている。
【００２５】
本発明にかかる画像再生方法は、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であって、入力された画素信号のレベルの平均を平均信号レベルとして演算する平均信号レベル演算工程と、最小から最大までの平均信号レベルを複数のブロックに分割してなる平均信号レベルの分割ブロック毎に割り当てた、画素の白レベルと黒レベルとから、上記平均信号レベル演算工程で得られた平均信号レベルの値に応じて、上記白レベルと黒レベルとの差で規定されるダイナミックレンジを求めるダイナミックレンジ設定工程と、入力された画素信号のダイナミックレンジを上記ダイナミックレンジ設定工程で設定されたダイナミックレンジに基づいて調整するダイナミックレンジ調整工程とを備えていることを特徴としている。
【００２６】
本発明にかかるコンピュータ読取り可能な記録媒体は、上記の課題を解決するために、コンピュータに、画像を表示するための複数の画素を有する表示装置に入力された、各画素ごとの情報を表す画素信号を含む画像信号から、入力された画素信号のレベルの平均を平均信号レベルとして演算する機能と、最小から最大までの平均信号レベルを複数のブロックに分割してなる平均信号レベルの分割ブロック毎に割り当てた、画素の白レベルと黒レベルとから、入力された画素信号から演算した平均信号レベルの値に応じて、上記白レベルと黒レベルとの差で規定されるダイナミックレンジを求める機能と、入力された画素信号のダイナミックレンジを、入力された画素信号から演算した平均信号レベルの値から求めたダイナミックレンジに基づいて調整する機能とを実現させるためのプログラムを記録していることを特徴としている。
【００２７】
本発明にかかるプログラムは、上記の課題を解決するために、コンピュータに、画像を表示するための複数の画素を有する表示装置に入力された、各画素ごとの情報を表す画素信号を含む画像信号から、入力された画素信号のレベルの平均を平均信号レベルとして演算する機能と、最小から最大までの平均信号レベルを複数のブロックに分割してなる平均信号レベルの分割ブロック毎に割り当てた、画素の白レベルと黒レベルとから、入力された画素信号から演算した平均信号レベルの値に応じて、上記白レベルと黒レベルとの差で規定されるダイナミックレンジを求める機能と、入力された画素信号のダイナミックレンジを、入力された画素信号から演算した平均信号レベルの値から求めたダイナミックレンジに基づいて調整する機能とを実現させるためのプログラムである。
【００２８】
上記の構成によれば、平均信号レベルが上昇するにつれて、分割ブロック毎に、ダイナミックレンジが狭くなるようにダイナミックレンジを調整することができる。この結果、表示できる明るさのダイナミックレンジが表示する画像信号の平均信号レベルに無関係に決まっている画像表示装置、特に、液晶カラーテレビなどの液晶表示装置において、ＣＲＴのような白輝度ピーク特性を擬似的に作り出すことが可能であり、その出力輝度特性を、ＣＲＴの出力輝度特性に近似させることができる。この結果、平均信号レベル、特に、平均輝度レベルが小さい領域として、例えば暗闇のシーンで全体的に暗いシーンが続き、その画像信号の中で花火のシーンのような光る閃光がある場合に、その閃光部分は、画像表示装置、例えば液晶カラーテレビなどの液晶表示装置の最大白輝度をもって表示することができ、メリハリ感のあるＴＶ映像を再現できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１ないし図６並びに図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。
本実施の形態では、主に、画像表示装置としての液晶表示装置に表示する、各画素ごとの情報を表す画素信号を含む映像信号（画像信号）のダイナミックレンジを平均輝度レベル（ＡＰＬ）によって調整する方法について説明する。
【００３０】
図１は、本実施の形態にかかる液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
本実施の形態にかかる液晶表示装置（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（図示せず）を有する液晶パネル１（表示部、表示装置）と、入力された画像信号を補正して上記液晶パネル１に出力するための画像信号補正部としてのダイナミックレンジ調整システム１１と、上記液晶パネル１を駆動するための液晶パネル駆動タイミング信号を発生させて上記液晶パネル１を駆動し、上記液晶パネル１に画像を表示させる液晶パネル駆動信号発生回路１２（駆動信号発生部）とを備え、各画素ごとの情報を表す画素信号を含む画像信号が、表示画像信号として、上記ダイナミックレンジ調整システム１１を介して液晶パネル１に入力されるようになっている。
【００３１】
上記ダイナミックレンジ調整システム１１は、入力された画素信号のレベルの平均を平均信号レベル、例えば平均輝度レベル（ＡＰＬ）として演算する平均信号レベル演算部２０と、最小から最大までの平均信号レベル、例えば平均輝度レベル（ＡＰＬ）を複数のブロックに分割し、得られた平均入力信号レベルの分割ブロック毎に、該平均入力信号レベルの分割ブロックに対する画素の輝度レベル（出力輝度特性）として、白レベル（白輝度レベル）と黒レベル（黒輝度レベル）とを割り当て、上記平均信号レベル演算部２０により算出された平均信号レベルの値に応じた輝度のダイナミックレンジを求めるダイナミックレンジ設定部３０（出力輝度特性設定部）と、ピーク特性を作り出すべく、上記ダイナミックレンジ設定部３０で設定された出力輝度特性を満たすように、入力された画素信号のダイナミックレンジを上記ダイナミックレンジ設定部３０の設定に基づいて調整することにより、入力された画素信号のダイナミックレンジを上記ダイナミックレンジ設定部３０により設定されたダイナミックレンジに変換して画像信号を補正するダイナミックレンジ調整部４０と、上記平均信号レベル演算部２０並びにダイナミックレンジ設定部３０で発生する遅延量を補償する遅延回路５０（遅延手段）とを備えている。
【００３２】
上記平均信号レベル演算部２０では、入力された画像信号のレベルの平均を平均信号レベルとして演算する。この場合、平均化される一定信号量分の画像信号は、１フィールドの画像分の画像信号でもよいし、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。
【００３３】
入力された画像信号が輝度−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く、入力された画像信号が三原色信号（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。さらに、画像信号として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演算部２０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。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。
【００３４】
また、平均信号レベルを演算するに際しては、例えば、入力された全ての輝度信号ＹもしくはＧ信号の強度を加算して平均化すればよいが、画面サイズを等分するなど、適当なサイズ毎に平均信号レベルを計算するようになっていてもよく、一水平ライン毎に平均信号レベルを計算し、後で全てのラインの平均信号レベルを加算して平均化するようになっていてもよい。
【００３５】
通常、液晶パネル１のソースドライバに供給する映像信号はデジタルＲＧＢであり、また、信号処理もデジタル処理が主流である。したがって、本実施の形態では、主に、デジタル処理でピーク特性を作り出す処理について説明するものとする。
【００３６】
本発明を実現するには、先ず入力されたＴＶ映像信号などの画像信号の平均信号レベルをフレーム毎に計算する必要がある。従って、入力された画像信号を同一フレーム期間内で液晶パネル１に供給するのではなく、最初のフレームで平均信号レベルを計算し、次のフレームでその平均信号レベルに応じて、画像信号を補正する処理がベストである。
【００３７】
本実施の形態においては、平均信号レベルに応じて画像信号のダイナミックレンジを調整することにより画像信号を補正（調整）する。このため、最初のフレームで平均信号レベルを計算し、次のフレームでその平均信号レベルに応じて、画像信号のダイナミックレンジを調整する処理が最も好適である。
【００３８】
勿論、同一フレーム内で、もしくは前のフレームの平均信号レベルを使用して画像信号のダイナミックレンジを調整して画像信号を調整する処理も考えられるが、前のフレームと現在のフレームとで相関性がない場合、例えばシーンチェンジなど、前のフレームの平均信号レベル（ＡＰＬ）と、現在のフレームの平均信号レベル（ＡＰＬ）とが著しく齟齬する可能性もある。
【００３９】
このため、本実施の形態では、前のフレームの画像信号のＡＰＬを現在のフレームでもほぼ同等として扱うのではなく、先ず現在のフレームの画像信号のＡＰＬを計算し、次のフレーム期間でそのＡＰＬ値によって画像信号のダイナミックレンジ調整を行うものとして説明を行う。
【００４０】
最近では液晶カラーテレビの入力信号が、最近の各種デジタル放送やパソコンなどから幾つかのＴＶ映像フォーマット（画像フォーマット）で構成されるため、ＡＰＬの計算に際しては、デジタル化された映像信号を用いてフォーマット変換やスケーリング処理が行なわれる。
【００４１】
そこで、本実施の形態にかかる画像表示装置においては、平均信号レベル演算部２０が、ＩＰ変換、スケーリング処理等の、映像（画像）フォーマット変換（以下、ＩＰ変換、スケーリング処理を総合的に映像（画像）フォーマット変換と称する）を行う映像フォーマット変換部２１（画像フォーマット変換部）と、この映像フォーマット変換を行なうためのフレームメモリ２２と、平均輝度レベルの計算（ＡＰＬ計算）を行なうＡＰＬ計算部２３とを備えた構成を有している。
【００４２】
最近では映像フォーマット変換としてＩＰ変換が主流となる傾向があり、例えば入力された画像信号がインターレース走査の映像信号の場合、６０Ｈｚ（映像信号でいうフィールド期間）毎に１フィールドの映像信号が入力され、次のフィールドの映像信号を参照して順次走査信号を作り出すのが一般的である。
【００４３】
また、映像信号処理の同期タイミングの関係でフレーム期間毎に後段の信号処理部に信号を供給するような、一種のフレーム単位でのパイプライン処理が行なわれる。
【００４４】
つまり、ＴＶ映像信号は１フレーム期間で各種のフォーマット変換を行い、次のフレーム期間で次の処理に移ることになるために、このフォーマット変換の期間に、同時にフレーム単位のＡＰＬを計算することができる。上記ＡＰＬ計算部２３は、このＡＰＬ計算を行うようになっている。
【００４５】
上記ＡＰＬ計算部２３では、例えば、入力された画像信号における全ての輝度信号Ｙ（入力輝度信号）もしくはＧ信号の強度を加算して平均化することで、ＡＰＬ値の計算（演算）が行なわれる。このようにして算出されたＡＰＬ値は、ダイナミックレンジ設定部３０に入力され、該ダイナミックレンジ設定部３０にて上記ＡＰＬ値に応じて画素の輝度レベル（出力輝度特性）が設定される。
【００４６】
上記ダイナミックレンジ設定部３０は、最小から最大までの平均信号レベルを複数のブロックに分割し、平均信号レベルの分割ブロック毎に、該平均信号レベルの分割ブロックに対する画素の輝度レベル（出力輝度特性）として、白レベル（白輝度レベル）と黒レベル（黒輝度レベル）とを割り当てる輝度レベル設定部３１と、上記平均信号レベル演算部２０により算出された平均信号レベルの値が、どの範囲（分割ブロック）の平均信号レベルであるかを検出し、その平均信号レベルで表現する画像信号のダイナミックレンジを決定するダイナミックレンジ決定部３２とを備えている。
【００４７】
上記平均信号レベル値から所定のダイナミックレンジを求めるには、例えば、▲１▼輝度レベル設定部３１にて、予め、最小から最大までのＡＰＬ（平均信号レベル）を複数ブロックに分割し、各々のブロックに対応する白レベル値と黒レベル値とをメモリ３１ａ（例えばＲＯＭ）に格納し、ダイナミックレンジ決定部３２にて、このメモリ３１ａを使用し、上記平均信号レベル演算部２０においてＡＰＬ計算部２３で算出されたＡＰＬ値から所定のダイナミックレンジを引用するか、あるいは、▲２▼輝度レベル設定部３１にて、予め、最小から最大までのＡＰＬを複数のブロックに分割し、それぞれのブロックに対応する白レベルと黒レベルとの演算関数をメモリ３１ａ（例えばＲＯＭ）に格納し、ダイナミックレンジ決定部３２にて、このメモリ３１ａを使用して、上記平均信号レベル演算部２０においてＡＰＬ計算部２３で算出されたＡＰＬ値から所定のダイナミックレンジを関係づける計算を行えばよい。
【００４８】
ここで、ＡＰＬに対してピーク特性を作り出し、上記液晶表示装置に表示する画像信号としての映像信号のダイナミックレンジを、ＡＰＬに応じて調整する方法について、図２を参照して以下に説明する。
【００４９】
映像信号のダイナミックレンジを、ＡＰＬに応じて調整するには、まず、輝度レベル設定部３１において、最小から最大までのＡＰＬを複数のブロックに分割し、ＡＰＬの分割ブロック毎に、該ＡＰＬの分割ブロックに対する画素の輝度レベルの割り当てが行なわれる。
【００５０】
つまり、ＡＰＬに対してピーク特性を作り出すためには、液晶表示装置、例えば液晶カラーテレビの最大輝度を正規化して１．０と定義した場合、正規化輝度値が０．０から１．０までの間に複数の中間輝度レベルを設定し、それぞれの輝度レベルを、ＡＰＬ値、例えばＡＰＬの各分割ブロックと対応させればよい。
【００５１】
図２は、本実施の形態にかかるＡＰＬと白ピーク特性（白輝度ピーク特性）との関係を示す説明図であり、白輝度の正規化輝度（白輝度ピーク特性）とＡＰＬとを軸とする白ピーク特性を示している。
【００５２】
図２に示すように、高輝度領域、中輝度領域、および低輝度領域の３段階で白ピーク特性ＬＣ２を作り出すとすれば、ＡＰＬが０．０からＡＰＬ１までの分割ブロックを、正規化輝度値が、液晶カラーテレビ（液晶表示装置）が有する最大輝度レベル（正規化輝度１．０）の高輝度領域とし、ＡＰＬ１からＡＰＬ２までの分割ブロックを、輝度レベル（正規化輝度値）がＫｉｄｏ−ａの中輝度領域とし、ＡＰＬ２から１．００までの分割ブロックを、輝度レベル（正規化輝度値）がＫｉｄｏ−ｂの低輝度領域に割り当てる。
【００５３】
ダイナミックレンジ決定部３２は、上記平均信号レベル演算部２０において液晶カラーテレビに入力されるＴＶ映像信号（映像信号）のＡＰＬを計算した結果から、ＡＰＬが０．０からＡＰＬ１までの領域（分割ブロック）にあることが検出されると、白輝度の正規化輝度値（白レベル）を、液晶カラーテレビ（液晶表示装置）が有する最大輝度レベル（正規化輝度１．０）となるように設定する。この結果に基づき、ダイナミックレンジ調整部４０は、入力されたＴＶ映像信号（入力映像信号）の白レベルを、そのまま液晶パネル１のソースドライバに供給して、液晶パネル１で定義される最大白レベルになるように合わせる。
【００５４】
以下に、図３を参照してより具体的に説明する。図３は、液晶カラーテレビの輝度ダイナミックレンジの調整方法について説明する図である。ここで、入力映像信号Ｄのダイナミックレンジは、白レベルＢ（白信号レベル）と黒レベルＣ（黒信号レベル）との差分である。
【００５５】
一方、液晶パネル１が有する白輝度と黒輝度との差分（液晶パネル１の輝度ダイナミックレンジ）をＥに示すものとすれば、該液晶パネル１が有する輝度のダイナミックレンジ（白輝度と黒輝度との差分）をフルに使用して入力映像信号Ｄのダイナミックレンジと１：１対応させてそのまま液晶パネル１に入力すれば、Ｆに示す液晶カラーテレビの最終的な表示輝度になる。つまり、ＡＰＬが小さい領域（ＡＰＬ０．０〜ＡＰＬ１）として、例えば暗闇のシーンで全体的に暗いシーンが続き、その映像信号の中で花火のシーンのような光る閃光がある場合に、その閃光部分は液晶カラーテレビの最大白輝度をもって表示できる。このため、メリハリ感のあるＴＶ映像を再現することができる。
【００５６】
一方、図２のＡＰＬ１からＡＰＬ２の領域（分割ブロック）で、Ｋｉｄｏ−ａを使用して中輝度領域を作り出す方法を、図４を用いて説明する。
【００５７】
本実施の形態においては、ＡＰＬが、図２のＡＰＬ１からＡＰＬ２の領域に入るＴＶ映像信号（映像信号）が入力された場合、図４に示すように、先ず入力映像信号Ｄの黒レベルＣを、液晶パネル１の最小黒輝度となるように設定する。次いで、上記入力映像信号Ｄの白レベルＢを、そのまま液晶パネル１に供給するのではなく、液晶カラーテレビの最終白輝度が図２のＫｉｄｏ−ａになるように、該Ｋｉｄｏ−ａに相当する白レベルＧ（図４参照）に合わせ込む。
【００５８】
このように、入力された映像信号（入力映像信号Ｄ）のダイナミックレンジを狭めて液晶パネル１に表示すれば、Ｈで示す液晶パネル１のダイナミックレンジ（輝度ダイナミックレンジ）を全て使うことなく、入力映像信号Ｄの黒レベルが最小輝度であり、入力信号の白レベルが図２のｋｉｄｏ−ａに相当する輝度値であるときの白レベルと黒レベルとの差分に相当するＩで示す輝度の範囲、つまり、図２のＫｉｄｏ−ａに相当する白レベルＧと最小黒レベルである黒レベルＣとの差分の輝度の範囲（ダイナミックレンジ）で最終的にＴＶ映像を表示させることができる。
【００５９】
この結果、ＡＰＬが図２の０．０％からＡＰＬ１までの領域では白レベルは液晶パネル１の最大輝度レベルとなり、図２のＡＰＬ１からＡＰＬ２までのＡＰＬ範囲では、液晶パネル１の最大輝度レベルまでを使用せず、白輝度を落とすことができ、図２に示すような白ピーク特性ＬＣ２を、ＴＶ映像信号のダイナミックレンジ調整だけで作り出すことができる。
【００６０】
なお、図２の低輝度領域も上述した中輝度領域の作り出し方法に準拠して入力映像信号Ｄのダイナミックレンジを調整することで作り出すことができる。
【００６１】
なお、図２では、ピーク特性を３つの輝度レベルで表現して説明を行ったが、当然、ｎ（ｎは０以外の正の整数）個のレベルでピーク特性を作る場合であっても、上述した作り出し方法に準拠して入力映像信号のダイナミックレンジを変換することで作り出すことができる。
【００６２】
本実施の形態によれば、以上のような概念によって、液晶カラーテレビでもピーク特性を作り出すことができる。
【００６３】
また、図１に示す遅延回路５０は、上記平均信号レベル演算部２０並びにダイナミックレンジ設定部３０で発生する遅延量、特に、上記ＡＰＬ計算部２３並びにダイナミックレンジ決定部３２にて発生する遅延量を補償するものであり、映像フォーマット変換された、上記映像信号などの画像信号がダイナミックレンジ調整部４０に入力されるタイミングと、上記液晶カラーテレビなどの液晶表示装置のダイナミックレンジ（出力輝度特性）の設定パラメータであるダイナミックレンジ決定信号が上記ダイナミックレンジ調整部４０に入力されるタイミングとが同期するように、上記ＡＰＬ計算部２３におけるＡＰＬ値の演算および上記ダイナミックレンジ決定部３２におけるＡＰＬ値の検出並びに該ＡＰＬ値で表現する映像信号のダイナミックレンジの決定に要する時間だけ画像信号を遅延させるようになっている。これにより、上記映像フォーマット変換部２１の出力映像信号は、そのままダイナミックレンジ調整部４０に入力されるのではなく、遅延回路５０により遅延して上記ダイナミックレンジ調整部４０に入力されるようになっている。
【００６４】
なお、当然、映像信号を液晶パネル１に供給する時に発生するブランキング期間などでダイナミックレンジ決定処理を行い、遅延回路５０を無くすことも可能であるが、本実施の形態では、遅延回路５０が必要なものとして説明する。
【００６５】
次に、本実施の形態にかかる画像再生方法として、液晶カラーテレビを用いた画像再生方法を例に挙げ、ＴＶ映像信号の入力から、デジタル処理でピーク特性を作り出し、液晶パネル１に、補正したＴＶ映像信号を供給するまでの処理について以下に説明する。
【００６６】
まず、図１に示すように、映像フォーマット変換部２１に、各画素毎の情報を表す画素信号を含む画像信号として、γ特性が除去された、デジタル化されたＴＶ映像信号である映像信号が入力されると、該映像フォーマット変換部２１は、フレームメモリ２２を用いて、フォーマット変換やスケーリング処理などの映像フォーマット変換を１フレーム期間で行い、フレーム期間毎に、輝度信号ＹもしくはＧ信号を後段のＡＰＬ計算部２３に供給する。
【００６７】
映像フォーマット変換部２１は、該フォーマット変換部２１の信号を、フィールドもしくはフレーム同期信号としてＡＰＬ計算部２３に出力すると共に、タイミング信号として、液晶パネル駆動信号発生回路１２に出力するようになっている。
【００６８】
本実施の形態では、入力された映像信号は１フレーム期間で上記した各種フォーマット変換処理を行い、次のフレーム期間で次の処理に移ることになるため、このフォーマット変換処理の期間に、同時にフレーム単位のＡＰＬが計算される。
【００６９】
ＡＰＬ計算部２３では、ＡＰＬを計算する対象画素もしくは計算するタイミングで、入力された輝度信号ＹもしくはＧ信号の強度を積算し、平均化することにより、ＡＰＬ値が演算（計算）される。
【００７０】
このように計算されたＡＰＬ値は、ダイナミックレンジ決定部３２に出力される。なお、ＡＰＬ計算部２３におけるＡＰＬの計算精度は、例えば図２に示すようにピーク特性を３つの輝度レベルで表現する場合には、３つのＡＰＬ領域が判定できる程度のもので十分である。
【００７１】
従来、アナログテレビで扱われているＡＰＬは、単なる積分回路で構成されたものであり、あくまでも大凡のＡＰＬ値がわかる程度のものである。
【００７２】
ダイナミックレンジ決定部３２では、上記ＡＰＬ値に基づき、フレームメモリ２２を用いて、ダイナミックレンジ設定部３０にて予め設定された、図２に示したようなピーク特性（出力輝度特性）のうち、どの範囲のＡＰＬであるかを検出し、そのＡＰＬで表現する映像信号のダイナミックレンジ（映像ダイナミックレンジ）を求める（設定する）。
【００７３】
ここで、映像信号のダイナミックレンジは、例えば図２では３つあるため、高輝度領域の映像信号のダイナミックレンジは０番、中輝度領域は１番、低輝度領域は２番と番号付けしておいて、ＡＰＬ値と対応させればよい。この場合、図１のダイナミックレンジ決定部３２からの出力信号であるダイナミックレンジ決定信号がこの番号となる。
【００７４】
図１の遅延回路５０は、映像フォーマット変換部２１の出力映像信号をそのままピーク特性を作り出すダイナミックレンジ調整部４０に入力せず、ＡＰＬ計算部２３並びにダイナミックレンジ決定部３２で発生する遅延量を補償する。
【００７５】
遅延回路５０の出力映像信号はダイナミックレンジ調整部４０に入力される。ダイナミックレンジ調整部４０では、先ず、黒レベルはそのままにして、ダイナミックレンジ決定信号に応じて映像信号のダイナミックレンジを調整する処理を行う。ダイナミックレンジ調整部４０からは、ダイナミックレンジを調整することにより補正された表示映像信号が液晶パネル１に出力される。
【００７６】
図５に、ダイナミックレンジ調整処理の内容を示す。
図５において、ダイナミックレンジ調整部４０に入力される、γ特性が除去された映像信号の最大値と最小値とで規定される輝度の範囲（すなわち、最大白レベルと最小黒レベルとの差）が映像信号の最大のダイナミックレンジである。
【００７７】
ダイナミックレンジ調整部４０では、該ダイナミックレンジ調整部４０に入力された、γ特性が除去された映像信号のダイナミックレンジを、予め準備された、図５に示す入力信号と出力信号との変換特性に基づいて、該ダイナミックレンジ調整部４０に入力された所定のダイナミックレンジ決定信号に応じて変換する。
【００７８】
例えば、図２の高輝度領域とするＡＰＬの時、入力映像信号を、図３に示す入力映像信号Ｄとすると、上記ダイナミックレンジ調整部４０は、図５のＤの変換特性を参照して、Ｋの映像信号を出力する。このときは、図３並びに図５に示すように、入力信号（入力映像信号）がスルー状態となる。
【００７９】
また、図２の中輝度領域では、図５に示すように、図４に示す方法を用いて変換特性Ｇを参照してＬの出力信号を得るようにする。同様に、図２の低輝度領域では、変換特性Ｊを参照してＭの出力信号に変換すればよい。
【００８０】
変換自体は、入力映像信号とＡＰＬとで決まるダイナミックレンジを係数化しておき、〔入力映像信号×係数〕の計算を行なう方法や、前記したようにＲＯＭ（メモリ３１ａ）を使用するなどの方法を用いて行うことができるが、入力映像信号のダイナミックレンジを図１に示すダイナミックレンジ決定信号に応じて調整する手段であれば、何れの方法を用いても構わない。
【００８１】
また、この変換特性に、液晶カラーテレビに表示されるＴＶ映像のコントラスト感を改善したり、メリハリ感や黒レベルの解像度を高めるなどのために、図５のＮで示すような曲線的な特性をつけて液晶パネル１に出力することが行なわれる場合がある。
【００８２】
そこで、図５に示した変換特性Ｋ，Ｌ，Ｍを、ただ単に直線的に変換するのでなく、Ｎで示すような曲線特性を付けて同時に本発明を実施しても構わない。
【００８３】
また、例えば、図２の高輝度領域では８ビットに量子化されたデジタル映像信号はそのままにし、中輝度領域ではダイナミックレンジを高輝度領域の１／２にするならば、８ビットに量子化されたデジタル映像信号を下位ビット方向に１ビットシフトし、低輝度領域におけるダイナミックレンジを高輝度領域の１／４にするならば、８ビットに量子化されたデジタル映像信号を下位ビット方向に２ビットシフトする方法もある。この場合、ダイナミックレンジ変換を計算する場合よりも回路規模を簡素化することができる。
【００８４】
以上のように、本実施の形態にかかる画像表示装置は、画像を表示するための複数の画素を有する表示部（表示装置）としての液晶パネル１を備え、各画素ごとの情報を表す画素信号を含む画像信号が入力される画像表示装置であって、入力された画素信号のレベルの平均を平均信号レベル（平均輝度レベル）として演算する平均信号レベル演算部２０と、最小から最大までの平均信号レベルを複数のブロックに分割し、平均信号レベルの分割ブロック毎に、該平均信号レベルの分割ブロックに対する画素の白レベルと黒レベルとを割り当て、上記平均信号レベル演算部２０により算出された平均信号レベルの値に応じて、上記白レベルと黒レベルとの差で規定されるダイナミックレンジを求めるダイナミックレンジ設定部３０と、入力された画素信号のダイナミックレンジを上記ダイナミックレンジ設定部３０の設定に基づいて調整するダイナミックレンジ調整部４０とを備えている構成を有し、上記平均信号レベルの分割ブロックに対する画素の白レベルは、平均信号レベルが上昇するにつれて、分割ブロック毎に、上記液晶パネル１に表示する画像信号の白レベルが漸次減少するように割り当てられている。
【００８５】
また、本実施の形態にかかる画像表示装置は、上記平均信号レベル演算部２０が、入力された画像信号に対して画像フォーマット変換を行う画像フォーマット変換部２１と、フレームメモリ２２とを備え、フォーマット変換の期間に、同時にフレーム単位の平均信号レベルの演算を行う構成を有している。
【００８６】
また、本実施の形態にかかる画像表示装置は、画像を表示するための複数の画素を有する表示部を備え、各画素ごとの情報を表す画素信号を含む画像信号が入力される画像表示装置であって、映像フォーマット変換部２１と、フレームメモリ２２と、ＡＰＬ計算部２３と、ダイナミックレンジ決定部３２と、ダイナミックレンジ調整部４０と、遅延回路５０とを有する、ダイナミックレンジ制御部としてのダイナミックレンジ調整システム１１を有する構成を有している。
【００８７】
また、本実施の形態にかかる画像表示装置は、画像を表示するための複数の画素を有する表示部を備え、各画素ごとの情報を表す画素信号を含む画像信号が入力される画像表示装置であって、入力信号の平均レベルを演算する平均信号レベル演算部と、上記平均信号レベル演算部により演算された平均信号レベルに応じて設定する出力輝度特性設定部と、設定された出力輝度特性を満たすように画像信号を補正する信号補正部を有する画像表示装置において、最小から最大までのＡＰＬを複数に分割し、ＡＰＬが上昇するにつれて分割ブロック毎に上記表示部に表示する映像信号の白レベル（最大白レベル）を漸次減少させて設定する構成を有している構成であってもよい。
【００８８】
さらに、本実施の形態にかかる画像再生方法（画像表示装置の映像信号の表示方法）は、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（液晶パネル１）で画像を再生する画像再生方法であって、入力された画素信号のレベルの平均を平均信号レベルとして演算する平均信号レベル演算工程と、最小から最大までの平均信号レベルを複数のブロックに分割してなる平均信号レベルの分割ブロック毎に割り当てた、画素の白レベルと黒レベルとから、上記平均信号レベル演算工程で得られた平均信号レベルの値に応じて、上記白レベルと黒レベルとの差で規定されるダイナミックレンジを求めるダイナミックレンジ設定工程と、入力された画素信号のダイナミックレンジを上記ダイナミックレンジ設定工程で設定されたダイナミックレンジに基づいて調整するダイナミックレンジ調整工程とを備えている構成であり、上記ダイナミックレンジ設定工程では、上記平均信号レベルの分割ブロックに対する画素の白レベルが、平均信号レベルが上昇するにつれて、分割ブロック毎に、上記表示装置に表示する画像信号の白レベルが漸次減少するように割り当てられる。
【００８９】
また、本実施の形態にかかる画像再生方法（画像表示装置の映像信号の表示方法）は、画像を表示するための複数の画素を有する表示部を備え、各画素ごとの情報を表す画素信号を含む画像信号が入力される画像表示装置における映像信号の表示方法であって、映像フォーマット変換ステップと、ＡＰＬ計算ステップと、ダイナミックレンジ決定ステップと、映像信号のタイミングを合わせて該ダイナミックレンジによる信号調整ステップとでなるダイナミックレンジ制御を行なう方法である。
【００９０】
本実施の形態にかかる画像表示装置並びに画像再生方法は、上記した構成により、平均信号レベルが上昇するにつれて、分割ブロック毎に、ダイナミックレンジが狭くなるようにダイナミックレンジを設定している。
【００９１】
この結果、本実施の形態にかかる画像表示装置によれば、ＣＲＴのような白輝度ピーク特性を擬似的に作り出すことが可能であり、ＡＰＬが小さい領域として、例えば暗闇のシーンで全体的に暗いシーンが続き、その映像信号の中で花火のシーンのような光る閃光がある場合に、その閃光部分は、例えば液晶パネル１の最大白輝度をもって表示でき、メリハリ感のあるＴＶ映像を再現できる。また将来、現状よりデバイス自体の絶対黒輝度がより下がり、絶対白輝度がより向上した場合でも本発明を採用することによってより一層臨場感が増したＴＶ映像を再現することができる。また、バックライトの輝度を平均輝度レベルに応じて調整することもないため、液晶ＴＶの低コスト化や信頼性を向上することができる。
【００９２】
以上のように、本実施の形態によれば、上記平均信号レベルに応じて、ダイナミックレンジにより、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−出力輝度特性が設定され、上記液晶パネル１に表示する画像信号のダイナミックレンジを、入力された画素信号の平均信号レベルに応じて調整することで、設定された入力信号−出力輝度特性を満たすように、上記液晶パネル１に表示する画像信号を補正して再生することができる。
【００９３】
なお、上記の画像表示装置あるいは画像再生方法において、ダイナミックレンジの設定は、上記画像信号を上記表示部に供給するときに発生するブランキング期間に行なわれる構成であってもよい。
【００９４】
また、上記の画像表示装置あるいは画像再生方法は、白レベル制御用と黒レベル制御用とで分割ブロックが異なる構成であってもよい。
【００９５】
さらに、上記の画像表示装置あるいは画像再生方法において、平均信号レベルの演算（ＡＰＬ演算）は、画面を分割し、該分割画面毎に演算する構成であってもよい。
【００９６】
また、上記の画像表示装置あるいは画像再生方法において、平均信号レベルの演算（ＡＰＬ演算）は、一水平ライン毎に平均レベルを計算した後に全ラインを加算し、平均化する構成であってもよい。
【００９７】
さらに、上記の画像表示装置あるいは画像再生方法において、平均信号レベルの演算（ＡＰＬ演算）は、一フレーム内で間引かれた画素の平均レベル演算であってもよい。
【００９８】
また、上記の画像表示装置は、最小から最大までのＡＰＬを複数ブロックに分割し、各々のブロックに対応する最大白レベル値と最小黒レベル値が格納されたメモリを有する構成であってもよい。
【００９９】
さらに、上記の画像表示装置は、最小から最大までのＡＰＬを複数ブロックに分割し、各々のブロックに対応する最大白レベルと最小黒レベルの演算関数が格納されたメモリを有する構成であってもよい。
【０１００】
また、上記の画像表示装置あるいは画像再生方法は、最小から最大までのＡＰＬを複数ブロックに分割し、各々のブロックに対応する最大白レベル値と最小黒レベル値の設定演算処理は映像信号のブランキング期間に行われる構成であってもよい。
【０１０１】
最近の液晶テレビの白ピークは、液晶パネル１やバックライト（図示せず）の技術改善によって、図１０に示すＬＣ２ｂ，２ｃのように、ＣＲＴのピーク時の輝度に近づきつつある。
【０１０２】
また、液晶カラーテレビ（液晶テレビ）の黒輝度は、バックライト（図示せず）が点灯している時に完全に遮光すれば０．０ｃｄ／ｍ2 となるが、実際には光漏れが発生することから、図１０に示すＬＣ１ａのようにＡＰＬに依存しないである黒輝度で一定となる。
【０１０３】
しかしながら、最近の液晶パネル１の光漏れも改善される傾向にあり、図１０に示すＬＣ１ｂ，１ｃのように、黒輝度が下がりつつある。
【０１０４】
このように、液晶パネル１で決まる白輝度と黒輝度とは、ますます従来のＣＲＴが有する値に近づきつつある。
【０１０５】
このため、このような画像表示装置において本発明を適用し、図２に示すように、ＬＣ２ｂ，２ｃに対し、例えば高輝度領域、中輝度領域、および低輝度領域の３段階で白ピーク特性ＬＣ２を作り出すことにより、図６に示すように、その出力輝度特性を、ＣＲＴの出力輝度特性により近似させることができる。なお、図６において、平均輝度レベル（ＡＰＬ）は、最大値を１００％として表した相対値を示す。また、図６において、平均輝度レベル（ＡＰＬ）１００％とは、ＣＲＴのスクリーン上に全て白信号を表示したときを意味する。また、図６の縦軸の白輝度、黒輝度は、ＡＰＬ０％から１００％の間における一般的な白輝度、黒輝度の特性を示すためのもので、図６に示すようにＡＰＬを設定したときの相対値を示す。
【０１０６】
なお、本実施の形態において、図１は、説明の都合上、ＡＰＬ値から所定のダイナミックレンジを求めるために必要な機能ブロックとして表現し、説明したにすぎず、例えば、ＡＰＬ計算部２３とダイナミックレンジ決定部３２とを一体化して形成することもできる。
【０１０７】
また、本実施の形態では、ＡＰＬの計算を、映像フォーマット変換処理などのフレーム単位もしくはフィールド単位で遅延が発生する信号処理と同時に行うものとして説明したが、本発明にかかる画像表示装置としては、必ずしも、映像フォーマット変換処理機能を有する、液晶カラーテレビなどの画像表示装置である必要はない。つまり、本発明は、フレームもしくはフィールド単位でＡＰＬを計算し、そのために発生する時間遅延分だけ映像信号を遅延させれば問題がないため、必ずしも図１に示す映像フォーマット変換部２１が設けられていることを前提とする必要はない。
【０１０８】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について、図１、図２、図７、図８、および図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において、実施の形態１における構成要素と同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記し、その説明を省略する。本実施の形態では、主に、前記実施の形態１との相違点について説明するものとする。
【０１０９】
本実施の形態では、液晶表示装置に表示する映像信号のＡＰＬと黒輝度との関係についても白輝度のピーク特性と合わせて実現する方法について説明するものとする。
【０１１０】
一般的に、ＣＲＴでピーク特性があることが、暗闇のシーンで花火の閃光のような明るい個所が光輝くように見えるという、映像のメリハリ感を生むと言われている。
【０１１１】
一方、白輝度のピーク特性だけに着目するのではなく、コントラスト比（同一ＡＰＬにおける白輝度÷黒輝度）という観点で図１０に示す出力輝度特性をみると、黒輝度とＡＰＬの関係も映像表現にとって重要である。
【０１１２】
つまり、図１０に示されるように、ＣＲＴでは、ＣＲＴ１にて示すように、ＡＰＬの低い領域では黒輝度がほぼ０．０ｃｄ／ｍ2 となり、液晶カラーテレビに比べて黒輝度の絶対値が低いこと、および、白輝度の絶対値が大きいことから、コントラスト比は液晶カラーテレビに比べて桁違いに大きな値となる。
【０１１３】
また、ＡＰＬの大きい領域では、ＣＲＴでは、ＣＲＴ１にて示すように黒輝度が上昇し、かつＣＲＴ２にて示すように白輝度が低下するため、コントラスト比は、液晶カラーテレビのものに比べて小さい値となる。
【０１１４】
図１０で示されるように、一般の民生用ＴＶ（ＣＲＴ−ＴＶ）における黒輝度は、ＡＰＬの上昇により、数ｃｄ／ｍ2 まで増加するのが一般的である。
【０１１５】
そこで、図２に示す白輝度のピーク特性ＬＣ２と同様に黒輝度もＡＰＬによって調整すれば、図１０のＡＰＬに対応して、ＣＲＴの出力輝度特性に近似の黒輝度特性を作り出すことができる。
【０１１６】
ここで、ＡＰＬに対してピーク特性を作り出し、上記液晶パネル１に表示する画像信号としての映像信号のダイナミックレンジを、ＡＰＬに応じて調整する方法について、図７を参照して以下に説明する。図７は、本実施の形態にかかるＡＰＬと黒輝度ピーク特性との関係を示す説明図である。
【０１１７】
図７に示すように、黒輝度の場合は、白輝度の場合と逆に、ＡＰＬの０．０％からＡＰＬ１までを、液晶パネル１で決まる黒輝度の正規化輝度値Ｋｉｄｏ−ｄに割り当て、ＡＰＬ１からＡＰＬ２までを、黒信号の正規化輝度値が液晶パネル１で決まる黒輝度値より高い値（Ｋｉｄｏ−ｃ）となるように割り当て、ＡＰＬ２からＡＰＬ１．００までをさらに高い値に設定すればよいことになる。
【０１１８】
なお、本実施の形態では、図２および図７に示すように、白輝度および黒輝度特性の変わるＡＰＬ値を同じとしたが、各々別々に設定しても構わない。黒輝度もＡＰＬに応じて調整するには、図１と同様の機能ブロックを用いればよく、この場合、図１に示すダイナミックレンジ調整部４０において、ＡＰＬに応じて、入力映像信号から、液晶パネル１に出力する映像信号（表示映像信号）への変換特性を、上記したように変更すればよい。
【０１１９】
図８に、ＡＰＬに応じて、液晶カラーテレビに表示する白輝度と黒輝度とを変換する処理の概念を説明する。
【０１２０】
図８の変換特性Ｑ（高輝度領域），Ｒ（中輝度領域），Ｓ（低輝度領域）の特徴は、図６に示すＫ，Ｌ，Ｍと異なり、入力映像信号（すなわち、映像フォーマット変換部２１に入力される映像信号）の黒レベルをＡＰＬに応じて上昇させるようにしている点である。
【０１２１】
例えば、変換特性Ｑ（図７に示す高輝度領域）では液晶パネル１の有する絶対黒輝度（最小黒レベル）になるように入力映像信号Ｄの最小信号を割り当てる。言い換えれば、図７の高輝度領域では、図８に示すように変換特性Ｄを参照してＱの出力信号に変換している。
【０１２２】
一方、変換特性Ｒ（図７に示す中輝度領域）のＡＰＬである場合、図８において、Ｏで示すように、液晶パネル１の有する絶対黒輝度に比べて高めの黒輝度（黒レベル）となるようにしている。また、図７の低輝度領域では、図８に示すように変換特性Ｓ（図７に示す低輝度領域）のＡＰＬである場合、Ｐで示すように、さらに高めの黒輝度（黒レベル）となるようにしている。また、黒輝度をＡＰＬに応じて信号処理で調整する場合も、図８に示すように、図６においてＮで示す変換特性と同様のＳ字カーブ特性Ｔを併せもっても構わない。
【０１２３】
以上のように、本実施の形態にかかる画像表示装置は、画像を表示するための複数の画素を有する表示部としての液晶パネル１を備え、各画素ごとの情報を表す画素信号を含む画像信号が入力される画像表示装置であって、入力された画素信号のレベルの平均を平均信号レベル（平均輝度レベル）として演算する平均信号レベル演算部２０と、最小から最大までの平均信号レベルを複数のブロックに分割し、平均信号レベルの分割ブロック毎に、該平均信号レベルの分割ブロックに対する画素の白レベルと黒レベルとを割り当て、上記平均信号レベル演算部２０により算出された平均信号レベルの値に応じて、上記白レベルと黒レベルとの差で規定されるダイナミックレンジを求めるダイナミックレンジ設定部３０と、入力された画素信号のダイナミックレンジを上記ダイナミックレンジ設定部３０の設定に基づいて調整するダイナミックレンジ調整部４０とを備えている構成を有し、上記平均信号レベルの分割ブロックに対する画素の黒レベルは、平均信号レベルが上昇するにつれて、分割ブロック毎に、上記液晶パネル１に表示する画像信号の黒レベルが漸次増加するように割り当てられている。
【０１２４】
また、このとき、上記平均信号レベルの分割ブロックに対する画素の白レベルは、平均信号レベルが上昇するにつれて、分割ブロック毎に、上記液晶パネル１に表示する画像信号の最大白レベルが漸次減少するように割り当てられていることがより好ましい。
【０１２５】
すなわち、本実施の形態にかかる画像表示装置は、例えば、画像を表示するための複数の画素を有する表示部を備え、各画素ごとの情報を表す画素信号を含む画像信号が入力される画像表示装置であって、入力信号の平均レベルを演算する入力信号平均レベル演算部と、上記入力信号平均レベル演算部により演算された入力信号平均レベルに応じて設定する出力輝度特性設定部と、設定された出力輝度特性を満たすように画像信号を補正する信号補正部を有する画像表示装置において、最小から最大までのＡＰＬを複数に分割し、ＡＰＬが上昇するにつれて分割ブロック毎に上記表示部に表示する映像信号の黒レベル（最小黒レベル）を漸次増加させて設定する構成を有していてもよい。
【０１２６】
また、本実施の形態にかかる画像表示装置は、例えば、画像を表示するための複数の画素を有する表示部を備え、各画素ごとの情報を表す画素信号を含む画像信号が入力される画像表示装置であって、入力信号の平均レベルを演算する平均信号レベル演算部と、上記平均信号レベル演算部により演算された平均信号レベルに応じて設定する出力輝度特性設定部と、設定された出力輝度特性を満たすように画像信号を補正する信号補正部を有する画像表示装置において、最小から最大までのＡＰＬを複数に分割し、ＡＰＬが上昇するにつれて分割ブロック毎に上記表示部に表示する映像信号の白レベル（最大白レベル）を漸次減少させて設定すると共に、ＡＰＬが上昇するにつれて分割ブロック毎に上記表示部に表示する映像信号の黒レベル（最小黒レベル）を漸次増加させて設定する構成を有していてもよい。
【０１２７】
また、上記画像表示装置は、白レベル制御用と黒レベル制御用とで分割ブロックが異なっていてもよい。つまり、上記画像表示装置では、各分割ブロックに対し、最大白レベルと最小黒レベルとが独立して設定されていてもよく、最大白レベルを変更する分割ブロックと、最小黒レベルを変更する分割ブロックとが異なっていてもよい。
【０１２８】
さらに、本実施の形態にかかる画像再生方法（画像表示装置の映像信号の表示方法）は、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（液晶パネル１）で画像を再生する画像再生方法であって、入力された画素信号のレベルの平均を平均信号レベルとして演算する平均信号レベル演算工程と、最小から最大までの平均信号レベルを複数のブロックに分割してなる平均信号レベルの分割ブロック毎に割り当てた、画素の白レベルと黒レベルとから、上記平均信号レベル演算工程で得られた平均信号レベルの値に応じて、上記白レベルと黒レベルとの差で規定されるダイナミックレンジを求めるダイナミックレンジ設定工程と、入力された画素信号のダイナミックレンジを上記ダイナミックレンジ設定工程で設定されたダイナミックレンジに基づいて調整するダイナミックレンジ調整工程とを備えている構成であり、上記ダイナミックレンジ設定工程では、上記平均信号レベルの分割ブロックに対する画素の黒レベルが、平均信号レベルが上昇するにつれて、分割ブロック毎に、上記表示装置に表示する画像信号の黒レベルが漸次増加するように割り当てられてもよいし、平均信号レベルが上昇するにつれて分割ブロック毎に上記表示装置に表示する映像信号の白レベル（最大白レベル）を漸次減少させて設定すると共に、ＡＰＬが上昇するにつれて分割ブロック毎に上記表示装置に表示する映像信号の黒レベル（最小黒レベル）を漸次増加させて設定する構成を有していてもよい。
【０１２９】
本実施の形態においても、平均信号レベルが上昇するにつれて、分割ブロック毎に、ダイナミックレンジを狭くすることができる。この結果、ＣＲＴのような黒輝度ピーク特性、好適にはＣＲＴのような白輝度ピーク特性並びに黒輝度ピーク特性を擬似的に作り出すことが可能であり、メリハリ感のあるＴＶ映像を再現できる。また将来、現状よりデバイス自体の絶対黒輝度がより下がり、絶対白輝度がより向上した場合でも本発明を採用することによってより一層臨場感が増したＴＶ映像を再現することができる。また、バックライトの輝度を平均輝度レベルに応じて調整することもないため、液晶ＴＶの低コスト化や信頼性を向上することができる。
【０１３０】
以上のように、本実施の形態によれば、上記平均信号レベルに応じて、ダイナミックレンジにより、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−出力輝度特性が設定され、上記液晶パネル１に表示する画像信号のダイナミックレンジを、入力された画素信号の平均信号レベルに応じて調整することで、設定された入力信号−出力輝度特性を満たすように、上記液晶パネル１に表示する画像信号を補正して再生することができる。
【０１３１】
以上のように、上記実施の形態１および２では、主に、デジタル処理でピーク特性を作り出す処理について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、勿論、ピーク特性を作り出す方法をアナログ回路で構成し、最終的にアナログ／デジタル信号変換処理を行ってソースドライバに供給する映像信号を作り出しても構わない。
【０１３２】
本発明は、液晶カラーテレビのように、ＴＶ映像信号のＡＰＬに関わらず白輝度と黒輝度とが一定となるＴＶ映像信号の表示デバイスにおいて、ＣＲＴで再現されているようなＡＰＬに対して白輝度がピーク特性を作り出し、臨場感あるＴＶ映像を表示する基本的な方法に関するものであることから、アナログ回路で実現しても本発明の権利化範囲である。
【０１３３】
そこで、以下の実施の形態３では、デジタル信号処理でなくても本発明を容易に実現することができることを説明する。
【０１３４】
〔実施の形態３〕
本発明の他の実施の形態について、図９に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において、実施の形態１および２における構成要素と同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付記し、その説明を省略する。本実施の形態では、主に、前記実施の形態１および２との相違点について説明するものとする。
【０１３５】
本実施の形態にかかる発明のポイントは、ＡＰＬに応じて輝度のダイナミックレンジを調整することにある。
【０１３６】
輝度のダイナミックレンジを調整（制御）するに際しては、例えばパソコンのモニタなどに液晶パネル１を採用している場合に、ハードディスクに録画されている映像信号に対して、プログラムなどを用いてＡＰＬ値を計算し、その結果を、図９に示すように、前記した変換特性を決める制御情報や、映像信号とともにダイナミックレンジ調整部４０に入力し、該ダイナミックレンジ調整部４０にて、上記ＡＰＬ値を参照して映像信号のダイナミックレンジを調整し、この結果を、表示映像信号としてハードディスクに再度録画しておくような処理を行なってもよく、ＣＰＵ（中央演算処理装置）の制御により、リアルタイムで図９に示す上記した処理をソフトウェアで実施してもよい。
【０１３７】
すなわち、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、実施の形態１・２において前記した各構成における演算を行う部分（平均信号レベル演算部、ダイナミックレンジ設定部、ダイナミックレンジ調整部）は、回路によってハードウェア的に実現されていることが望ましいが、ソフトウェア的に実現されていてもかまわない。
【０１３８】
つまり、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とによって実現してもよく、上記各構成における演算を行う各部は、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とによって実現されていてもよい。
【０１３９】
この場合、入力信号で最低必要なものは映像信号、ＡＰＬ値、最終的に液晶パネルに出力するタイミングを決める同期信号であり、後は、必要に応じて、ダイナミックレンジを調整する際に、変換特性を単なる直線でなく映像表現で必要な曲線カーブを描くように調整するための制御情報などが入力される。以上のように、前記実施の形態１または２に示した処理は、デジタル回路のみならず、アナログ回路を用いて実現することもできる。
【０１４０】
以上のように、本実施の形態にかかるコンピュータ読取り可能な記録媒体は、コンピュータに、▲１▼画像を表示するための複数の画素を有する表示装置（液晶パネル１）に入力された、各画素ごとの情報を表す画素信号を含む画像信号から、入力された画素信号のレベルの平均を平均信号レベルとして演算する機能と、▲２▼最小から最大までの平均信号レベルを複数のブロックに分割してなる平均信号レベルの分割ブロック毎に割り当てた、画素の白レベルと黒レベルとから、入力された画素信号から演算した平均信号レベルの値に応じて、上記白レベルと黒レベルとの差で規定されるダイナミックレンジを求める機能と、▲３▼入力された画素信号のダイナミックレンジを、入力された画素信号から演算した平均信号レベルの値から求めたダイナミックレンジに基づいて調整する機能とを実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体である。
【０１４１】
また、本実施の形態にかかるプログラムは、コンピュータに、▲１▼画像を表示するための複数の画素を有する表示装置（液晶パネル１）に入力された、各画素ごとの情報を表す画素信号を含む画像信号から、入力された画素信号のレベルの平均を平均信号レベルとして演算する機能と、▲２▼最小から最大までの平均信号レベルを複数のブロックに分割してなる平均信号レベルの分割ブロック毎に割り当てた、画素の白レベルと黒レベルとから、入力された画素信号から演算した平均信号レベルの値に応じて、上記白レベルと黒レベルとの差で規定されるダイナミックレンジを求める機能と、▲３▼入力された画素信号のダイナミックレンジを、入力された画素信号から演算した平均信号レベルの値から求めたダイナミックレンジに基づいて調整する機能とを実現させるためのプログラムである。
【０１４２】
上記コンピュータ読取り可能な記録媒体あるいはプログラムは、上記平均信号レベルの分割ブロックに対する画素の白レベルを、平均信号レベルが上昇するにつれて、分割ブロック毎に、上記表示装置に表示する画像信号の白レベルが漸次減少するように割り当てる機能を有していてもよく、上記平均信号レベルの分割ブロックに対する画素の黒レベルを、平均信号レベルが上昇するにつれて、分割ブロック毎に、上記画像表示装置に表示する画像信号の黒レベルが漸次増加するように割り当てる機能を有していてもよく、平均信号レベルが上昇するにつれて分割ブロック毎に上記表示装置に表示する映像信号の白レベル（最大白レベル）を漸次減少させて設定すると共に、ＡＰＬが上昇するにつれて分割ブロック毎に上記表示装置に表示する映像信号の黒レベル（最小黒レベル）を漸次増加させて設定する構成を有していてもよい。
【０１４３】
本実施の形態によれば、上記のコンピュータ読取り可能な記録媒体あるいはプログラムを用いることで、ソフトウェア的に、ＣＲＴのような白輝度ピーク特性を擬似的に作り出すことが可能であり、ＡＰＬが小さい領域として、例えば暗闇のシーンで全体的に暗いシーンが続き、その映像信号の中で花火のシーンのような光る閃光がある場合に、その閃光部分は例えば液晶パネル１の最大白輝度をもって表示でき、メリハリ感のあるＴＶ映像を再現できる。また将来、現状よりデバイス自体の絶対黒輝度がより下がり、絶対白輝度がより向上した場合でも本発明を採用することによってより一層臨場感が増したＴＶ映像を再現することができる。また、バックライトの輝度を平均輝度レベルに応じて調整することもないため、液晶ＴＶの低コスト化や信頼性を向上することができる。本発明は、単に、従来のＴＶチューナで受信した映像信号の表示ばかりでなく、例えばインターネットで配信された動画信号を表示するときの動画ビューア等にもソフトウェアで組み込むことが可能である。
【０１４４】
なお、上記実施の形態１〜３においては、画像表示装置として、主に、液晶カラーテレビなどの液晶表示装置を例に挙げて説明したが、本発明にかかる画像表示装置としては、表示できる明るさのダイナミックレンジが表示する映像信号の平均輝度レベルに無関係に決まっている表示デバイス全般に使用することができる。
【０１４５】
また、本実施の形態では、画像表示装置として、主に、液晶カラーテレビなどの液晶表示装置を例に挙げて説明したが、本発明にかかる画像表示装置としては、表示できる明るさのダイナミックレンジが表示する映像信号の平均輝度レベルに無関係に決まっている表示デバイス、例えば、輝度のダイナミックレンジが平均輝度レベルに無関係なＦＰＤ（Flat Panel Display）を表示デバイスとするＴＶ映像信号表示装置においても、メリハリがあり、かつ暗いシーンで光輝く白信号を作り出し、ＣＲＴと同等なＴＶ映像信号の再現を行なうことができることは明らかである。
【０１４６】
本発明は、このような表示デバイス、例えばＴＶ映像信号表示装置において、ＣＲＴで構成されるテレビのように平均輝度レベルに応じて白輝度と黒輝度を制御して暗いシーンでも光輝く白信号を作り出し、ＣＲＴと同等な視聴感をユーザに与えるものであり、このような表示デバイスにおいて、特別なコストアップや信頼性の低下を招くことなく、ＣＲＴのような白輝度ピーク特性を擬似的に作り出すものである。
【０１４７】
なお、上記した実施の形態１〜３は、適宜組み合わせて、あるいは適用、応用して用いることができ、上記した実施の形態１〜３に示したものにのみ限定されるものではない。
【０１４８】
【発明の効果】
本発明にかかる液晶表示装置は、以上のように、入力画像信号の平均信号レベルに応じて、単位フレームの画像信号に対するダイナミックレンジを調整し、当該画像信号を表示する液晶表示装置であって、上記入力画像信号の平均信号レベルが大きいほど、上記表示する画像信号の白レベルが小さくなるとともに上記表示する画像信号の黒レベルが大きくなるように上記画像信号を調整する構成である。
本発明にかかる液晶表示装置における画像表示方法は、以上のように、入力画像信号の平均信号レベルに応じて、単位フレームの画像信号に対するダイナミックレンジを調整し、当該画像信号を表示する液晶表示装置における画像表示方法であって、上記入力画像信号の平均信号レベルが大きいほど、上記表示する画像信号の白レベルが小さくなるとともに上記表示する画像信号の黒レベルが大きくなるように上記画像信号を調整する構成である。
本発明にかかるコンピュータ読取り可能な記録媒体は、上記の課題を解決するために、コンピュータに、入力画像信号の平均信号レベルを演算させる機能と、上記入力画像信号の平均信号レベルが大きいほど、表示する画像信号の白レベルが小さくなるとともに上記表示する画像信号の黒レベルが大きくなるように単位フレームの画像信号を調整させる機能と、上記調整された画像信号を液晶表示装置に表示させる機能とを実現させるためのプログラムを記録した構成である。
本発明にかかる画像表示装置は、以上のように、画像を表示するための複数の画素を有する表示部を備え、各画素ごとの情報を表す画素信号を含む画像信号が入力される画像表示装置であって、入力された画素信号のレベルの平均を平均信号レベルとして演算する平均信号レベル演算部と、最小から最大までの平均信号レベルを複数のブロックに分割し、平均信号レベルの分割ブロック毎に、該平均信号レベルの分割ブロックに対する画素の白レベルと黒レベルとを割り当て、上記平均信号レベル演算部により算出された平均信号レベルの値に応じて、上記白レベルと黒レベルとの差で規定されるダイナミックレンジを求めるダイナミックレンジ設定部と、入力された画素信号のダイナミックレンジを上記ダイナミックレンジ設定部の設定に基づいて調整するダイナミックレンジ調整部とを備えている構成である。
【０１４９】
本発明にかかる画像表示装置は、以上のように、上記平均信号レベルの分割ブロックに対する画素の白レベルは、平均信号レベルが上昇するにつれて、分割ブロック毎に、上記表示部に表示する画像信号の白レベルが漸次減少するように割り当てられている構成である。
【０１５０】
本発明にかかる画像表示装置は、以上のように、上記平均信号レベルの分割ブロックに対する画素の黒レベルは、平均信号レベルが上昇するにつれて、分割ブロック毎に、上記表示部に表示する画像信号の黒レベルが漸次増加するように割り当てられている構成である。
【０１５１】
本発明にかかる画像再生方法は、以上のように、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であって、入力された画素信号のレベルの平均を平均信号レベルとして演算する平均信号レベル演算工程と、最小から最大までの平均信号レベルを複数のブロックに分割してなる平均信号レベルの分割ブロック毎に割り当てた、画素の白レベルと黒レベルとから、上記平均信号レベル演算工程で得られた平均信号レベルの値に応じて、上記白レベルと黒レベルとの差で規定されるダイナミックレンジを求めるダイナミックレンジ設定工程と、入力された画素信号のダイナミックレンジを上記ダイナミックレンジ設定工程で設定されたダイナミックレンジに基づいて調整するダイナミックレンジ調整工程とを備えている方法である。
【０１５２】
本発明にかかるコンピュータ読取り可能な記録媒体は、以上のように、コンピュータに、画像を表示するための複数の画素を有する表示装置に入力された、各画素ごとの情報を表す画素信号を含む画像信号から、入力された画素信号のレベルの平均を平均信号レベルとして演算する機能と、最小から最大までの平均信号レベルを複数のブロックに分割してなる平均信号レベルの分割ブロック毎に割り当てた、画素の白レベルと黒レベルとから、入力された画素信号から演算した平均信号レベルの値に応じて、上記白レベルと黒レベルとの差で規定されるダイナミックレンジを求める機能と、入力された画素信号のダイナミックレンジを、入力された画素信号から演算した平均信号レベルの値から求めたダイナミックレンジに基づいて調整する機能とを実現させるためのプログラムを記録している構成である。
【０１５３】
本発明にかかるプログラムは、以上のように、コンピュータに、画像を表示するための複数の画素を有する表示装置に入力された、各画素ごとの情報を表す画素信号を含む画像信号から、入力された画素信号のレベルの平均を平均信号レベルとして演算する機能と、最小から最大までの平均信号レベルを複数のブロックに分割してなる平均信号レベルの分割ブロック毎に割り当てた、画素の白レベルと黒レベルとから、入力された画素信号から演算した平均信号レベルの値に応じて、上記白レベルと黒レベルとの差で規定されるダイナミックレンジを求める機能と、入力された画素信号のダイナミックレンジを、入力された画素信号から演算した平均信号レベルの値から求めたダイナミックレンジに基づいて調整する機能とを実現させるためのプログラムである。
【０１５４】
上記の構成によれば、平均信号レベルが上昇するにつれて、分割ブロック毎に、ダイナミックレンジが狭くなるようにダイナミックレンジを調整することができる。この結果、ＣＲＴのような白輝度ピーク特性を擬似的に作り出すことが可能であり、ＡＰＬが小さい領域として、例えば暗闇のシーンで全体的に暗いシーンが続き、その映像信号の中で花火のシーンのような光る閃光がある場合に、その閃光部分は画像表示装置の最大白輝度をもって表示でき、メリハリ感のあるＴＶ映像を再現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にかかる液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の一形態にかかる平均輝度レベルと白輝度の正規化輝度との関係の一例を示す説明図である。
【図３】輝度のダイナミックレンジの調整方法について説明する図である。
【図４】輝度のダイナミックレンジの調整方法について説明する他の図である。
【図５】ダイナミックレンジ調整処理の内容を示す説明図である。
【図６】本発明を適用した液晶カラーテレビの平均輝度レベルと白輝度および黒輝度との関係を測定した結果の一例を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の一形態にかかる平均輝度レベルと黒輝度の正規化輝度との関係の一例を示す説明図である。
【図８】ダイナミックレンジ調整処理の内容を示す他の説明図である。
【図９】本発明の他の実施の形態にかかる輝度のダイナミックレンジの調整方法について説明するブロック図である。
【図１０】ＣＲＴ−ＴＶ並びに液晶カラーテレビの平均輝度レベルと白輝度および黒輝度との関係を測定した結果の一例を示すグラフである。
【図１１】従来のＡＰＬに対する輝度調整方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 液晶パネル（表示部、表示装置）
１１ ダイナミックレンジ調整システム
１２ 液晶パネル駆動信号発生回路
２０ 平均信号レベル演算部
２１ フォーマット変換部
２１ 映像フォーマット変換部
２１ 画像フォーマット変換部
２２ フレームメモリ
２３ ＡＰＬ計算部
３０ ダイナミックレンジ設定部
３１ 輝度レベル設定部
３１ａ メモリ
３２ ダイナミックレンジ決定部
４０ ダイナミックレンジ調整部
５０ 遅延回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image display device having a function of adjusting output luminance of a display unit and an image reproduction method for reproducing an image using the image display device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an image display apparatus using a CRT (cathode ray tube) is said to have a bright small area that looks bright when the background is dark, such as a “fireworks scene”. This is because in order to ensure the life of the CRT electron gun (cathode), control is performed so that an excessive current does not flow through the cathode. This is because the brightness varies depending on the video signal level.
[0003]
In the first place, it can be said that the video expression in which the current density flowing through the cathode is controlled has given the user an “impression that shines in the dark” as described above.
[0004]
From the viewpoint of video expression, this feature can be summarized as follows:
(1) The dynamic range of white luminance changes according to the average video signal level.
(2) Similarly, the black luminance varies according to the average video signal level.
(3) Accordingly, it can be said that the contrast ratio fluctuates according to the average video signal level.
[0005]
FIG. 10 shows the average luminance level (hereinafter referred to as APL) of the CRT-TV as white luminance characteristics and black luminance characteristics of a consumer TV (television; hereinafter referred to as CRT-TV) using a CRT that is currently commercially available. An example of the result of measuring the relationship between white luminance and black luminance is shown. FIG. 10 also shows an example of the result of measuring the relationship between the APL of the liquid crystal color television and the white luminance and black luminance as the white luminance characteristic and black luminance characteristic of the liquid crystal color television. In FIG. 10, an average luminance level (APL) of 100% means that all white signals are displayed on the CRT screen. In addition, the white luminance on the vertical axis in FIG. 10 is for showing a general white luminance characteristic between APL 0% and 100%, and shows a relative value.
[0006]
In FIG. 10, CRT1 indicates the black luminance of CRT-TV with respect to APL, CRT2 indicates the white luminance of CRT-TV with respect to APL, LC1a, 1b, and 1c indicate the black luminance of the liquid crystal color television with respect to APL, LC2a, Reference numerals 2b and 2c denote white luminances of the liquid crystal color television for APL.
[0007]
As shown in FIG. 10, in CRT-TV, as the APL increases, the white luminance (CRT2) decreases, and conversely, the black luminance (CRT1) increases.
[0008]
On the other hand, the white luminance of a liquid crystal color television generally exhibits a flat characteristic without depending on APL as shown in LC2a, for example.
[0009]
Conventionally, the white luminance of liquid crystal color televisions is lower than the total light transmittance of the liquid crystal panel and optical system film, and the high-efficiency backlight is expensive. The level is low.
[0010]
Therefore, in order to increase the white luminance in a liquid crystal television, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-179886 proposes to control the white luminance of the liquid crystal light valve in accordance with the average video level (APL) of the video signal.
[0011]
In Japanese Patent Laid-Open No. 3-179886, the amount of lamp light incident on the liquid crystal light valve is controlled according to the level of the input video signal. In the case of a picture with a low image level, the lamp lighting circuit is controlled so as to increase the lamp light emission amount. Without lowering, even in the case of a dark image on average, the brightness of the white peak is increased, the contrast is improved, and an image such as a bright white character can be displayed.
[0012]
Also in liquid crystal TV (image expression by liquid crystal AI (Adaptive Brightness Intensifier) technology) Nikkei Electronics pp.139-146, No.757 (November 15, 1999) (hereinafter referred to as liquid crystal AI technology). A method for controlling the light emission of the backlight is disclosed.
[0013]
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a luminance adjustment method for APL in the liquid crystal AI technology. In FIG. 11, the white luminance is shown as a relative value so that the white luminance characteristic with respect to APL created by the liquid crystal AI can be understood.
As shown in FIG. 11, when the backlight emission amount is not adjusted with respect to AI processing, that is, APL, the conventional black luminance is 1.2 cd / m as the published value.2In contrast, in the liquid crystal AI technology, the luminance of the backlight is halved to reduce the black luminance to the published value of 0.6 cd / m.2Has been reduced.
[0014]
However, when the backlight is lowered when the APL is low, as shown in FIG. 11, the white luminance is also reduced at the same time as the black luminance. As a result, the contrast ratio is lowered, and the visual image quality is not sharp.
[0015]
For this reason, in the liquid crystal AI technology, in addition to the APL information, the maximum and minimum values of the TV video signal are detected, and the signal processing is performed to widen the dynamic range of the video signal by lowering the black level of the video signal. ing.
[0016]
As a result, even when the APL is low, the contrast ratio is improved by making full use of the dynamic range of luminance corresponding to the difference between black luminance and white luminance set by backlight control.
[0017]
On the other hand, when the APL is high, the backlight brightness is increased to 1.4 times the normal brightness.
[0018]
In other words, in the liquid crystal AI technology,
(1) In order to increase the white luminance, the backlight luminance is controlled by lowering the absolute value of black luminance in dark scenes and increasing the absolute value of white luminance in bright scenes.
(2) In this case, in order to improve the contrast ratio, the black luminance level of the video signal is lowered by adjusting the dynamic range of the video signal to the difference between the white luminance and the black luminance adjusted by the backlight. White brightness level is raised.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the peak characteristic of the liquid crystal color television can be obtained by adjusting the backlight luminance according to APL. However, the method of obtaining the peak characteristics of a liquid crystal color TV by controlling the light emission of the backlight in this way increases the cost of the liquid crystal color TV by adding a backlight dimming circuit, the lifetime of the backlight, etc. There is a problem in terms of reliability.
[0020]
In addition, the above Japanese Patent Laid-Open No. 3-179886 and the liquid crystal AI technology both improve the contrast ratio of the TV image displayed on the liquid crystal color television, and lower the black luminance when the APL is small. The behavior differs from the white luminance characteristic and the black luminance characteristic for APL.
[0021]
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is an image display device in which a dynamic range of brightness that can be displayed is determined regardless of an average signal level of an image signal to be displayed, particularly a liquid crystal display. The purpose is to approximate the output luminance characteristic of a liquid crystal display device such as a color television to the output luminance characteristic of a CRT.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
  According to the present inventionLiquid crystal displayIn order to solve the above problem, the dynamic range for the image signal of the unit frame is adjusted according to the average signal level of the input image signal, and the image signal is displayed.Liquid crystal displayIn this case, the higher the average signal level of the input image signal, the smaller the white level of the image signal to be displayed.At the same time, the black level of the image signal to be displayed increases.Thus, the image signal is adjusted as described above.
  According to the present inventionIn liquid crystal display devicesIn order to solve the above problems, the image display method adjusts the dynamic range for the image signal of the unit frame in accordance with the average signal level of the input image signal, and displays the image signal.In liquid crystal display devicesIn the image display method, the higher the average signal level of the input image signal, the smaller the white level of the image signal to be displayed.At the same time, the black level of the image signal to be displayed increases.Thus, the image signal is adjusted as described above.
  In order to solve the above problems, a computer-readable recording medium according to the present invention has a function of causing a computer to calculate an average signal level of an input image signal, and a larger average signal level of the input image signal is displayed. A function of adjusting the image signal of the unit frame so that the white level of the image signal to be reduced and the black level of the image signal to be displayed are increased, and a function of displaying the adjusted image signal on the liquid crystal display device. It is characterized by recording a program for realizing it.
  In order to solve the above problems, an image display device according to the present invention includes a display unit having a plurality of pixels for displaying an image, and an image signal including a pixel signal representing information for each pixel is input. An average signal level calculation unit that calculates an average of input pixel signal levels as an average signal level, and an average signal level from a minimum to a maximum is divided into a plurality of blocks to obtain an average signal level. For each of the divided blocks, a white level and a black level of a pixel are assigned to the divided block having the average signal level, and the white level and the black level are determined according to the value of the average signal level calculated by the average signal level calculation unit. The dynamic range setting unit that calculates the dynamic range defined by the difference between the dynamic range of the input pixel signal and the dynamic range It is characterized by comprising a dynamic range adjustment unit that adjusts, based on the setting of tough.
[0023]
In order to solve the above problems, the image display device according to the present invention displays the white level of the pixel for the divided block having the average signal level on the display unit for each divided block as the average signal level increases. In other words, the white level of the image signal is assigned so as to gradually decrease.
[0024]
In order to solve the above problems, the image display device according to the present invention displays the black level of the pixel for the divided block having the average signal level on the display unit for each divided block as the average signal level increases. The black level of the image signal is assigned so as to gradually increase.
[0025]
In order to solve the above problems, an image reproduction method according to 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. An average signal level calculation step for calculating an average of the levels of input pixel signals as an average signal level, and an average signal level divided block obtained by dividing the average signal level from the minimum to the maximum into a plurality of blocks. A dynamic range defined by the difference between the white level and the black level is obtained from the white level and the black level of the pixel assigned to, according to the value of the average signal level obtained in the average signal level calculation step. The dynamic range setting process and the dynamic range of the input pixel signal are based on the dynamic range set in the dynamic range setting process. Are characterized by comprising a dynamic range adjustment process adjust it.
[0026]
In order to solve the above problems, a computer-readable recording medium according to the present invention is a pixel that represents information for each pixel that is input to a display device having a plurality of pixels for displaying an image on a computer. A function that calculates the average of the levels of input pixel signals from the image signal including the signal as an average signal level, and an average signal level that is obtained by dividing the average signal level from the minimum to the maximum into multiple blocks. A function for obtaining a dynamic range defined by the difference between the white level and the black level according to the value of the average signal level calculated from the input pixel signal from the white level and black level of the pixel assigned to The dynamic range of the input pixel signal is based on the dynamic range obtained from the average signal level calculated from the input pixel signal. Is characterized by recording a program for realizing a function to be adjusted are.
[0027]
In order to solve the above-described problem, a program according to the present invention includes an image signal including a pixel signal representing information for each pixel, which is input to a display device having a plurality of pixels for displaying an image on a computer. A function for calculating an average of the levels of input pixel signals as an average signal level, and a pixel assigned to each divided block of the average signal level obtained by dividing the average signal level from the minimum to the maximum into a plurality of blocks A function for obtaining a dynamic range defined by the difference between the white level and the black level according to the value of the average signal level calculated from the input pixel signal from the white level and the black level of the input pixel; A function that adjusts the dynamic range of the signal based on the dynamic range obtained from the average signal level calculated from the input pixel signal. A program for causing revealed.
[0028]
According to said structure, a dynamic range can be adjusted so that a dynamic range may become narrow for every division | segmentation block as an average signal level rises. As a result, in an image display device in which the dynamic range of brightness that can be displayed is determined regardless of the average signal level of the displayed image signal, particularly in a liquid crystal display device such as a liquid crystal color television, white luminance peak characteristics such as CRT are obtained. The output luminance characteristic can be approximated to the output luminance characteristic of the CRT. As a result, when the average signal level, particularly the average luminance level is small, for example, a dark scene continues in the dark scene, and there is a flashing light like a fireworks scene in the image signal. The flash portion can be displayed with the maximum white luminance of an image display device, for example, a liquid crystal display device such as a liquid crystal color television, and a sharp TV image can be reproduced.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6 and FIG.
In the present embodiment, the dynamic range of a video signal (image signal) including a pixel signal representing information for each pixel displayed on a liquid crystal display device as an image display device is mainly adjusted by an average luminance level (APL). How to do will be described.
[0030]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the liquid crystal display device according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, a liquid crystal display device (image display device) according to the present embodiment includes a liquid crystal panel 1 (display unit, display device) having a plurality of pixels (not shown) for displaying an image. A dynamic range adjustment system 11 as an image signal correction unit for correcting the input image signal and outputting it to the liquid crystal panel 1 and a liquid crystal panel drive timing signal for driving the liquid crystal panel 1 are generated. A liquid crystal panel drive signal generation circuit 12 (drive signal generation unit) that drives the liquid crystal panel 1 and displays an image on the liquid crystal panel 1, and an image signal including a pixel signal representing information for each pixel is displayed. The image signal is input to the liquid crystal panel 1 via the dynamic range adjustment system 11.
[0031]
The dynamic range adjustment system 11 includes an average signal level calculation unit 20 that calculates an average of input pixel signal levels as an average signal level, for example, an average luminance level (APL), and an average signal level from the minimum to the maximum, for example, The average luminance level (APL) is divided into a plurality of blocks, and for each divided block of the obtained average input signal level, the white level (output luminance characteristic) is set as the pixel luminance level (output luminance characteristic) for the divided block of the average input signal level. A white range (white luminance level) and a black level (black luminance level) are assigned, and a dynamic range setting unit 30 (output luminance characteristic) for obtaining a dynamic range of luminance according to the value of the average signal level calculated by the average signal level calculation unit 20 Setting section) and dynamic range setting section 30 to create peak characteristics The dynamic range of the input pixel signal is adjusted based on the setting of the dynamic range setting unit 30 to adjust the dynamic range of the input pixel signal so as to satisfy the output luminance characteristics. The dynamic range adjustment unit 40 that converts the dynamic range set by the above to correct the image signal, and the delay circuit 50 (delay unit) that compensates the delay amount generated in the average signal level calculation unit 20 and the dynamic range setting unit 30 And.
[0032]
The average signal level calculation unit 20 calculates the average of the levels of the input image signals as the average signal level. In this case, the image signal for a certain amount of signal to be averaged may be an image signal for one field image, or may be a voltage value of a pixel signal sampled at an appropriate interval.
[0033]
When the input image signal is a luminance-color difference signal (YPbPr or YCbCr), the average signal level of the luminance signal Y may be calculated. When the input image signal is a three primary color signal (RGB), The average signal level of the three primary color signals (RGB) may be calculated, or the average signal level of the luminance signal Y may be calculated after converting the three primary color signals (RGB) to the luminance signal Y. Further, when a color video signal including each color component signal is input as an image signal, the average signal level calculation unit 20 does not have to calculate the average of the levels corresponding to the luminance values. An average of at least one level of each color component signal may be calculated as an average signal level. 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 value of the level for each color component signal may be calculated. The average signal level may be calculated.
[0034]
Further, when calculating the average signal level, for example, the intensity of all input luminance signals Y or G signals may be added and averaged. For example, the screen size is equally divided. The average signal level may be calculated, the average signal level may be calculated for each horizontal line, and the average signal level of all the lines may be added and averaged later.
[0035]
Usually, the video signal supplied to the source driver of the liquid crystal panel 1 is digital RGB, and digital processing is the mainstream in signal processing. Therefore, in this embodiment, processing for creating peak characteristics mainly by digital processing will be described.
[0036]
In order to realize the present invention, it is first necessary to calculate an average signal level of an input image signal such as a TV video signal for each frame. Therefore, instead of supplying the input image signal to the liquid crystal panel 1 within the same frame period, the average signal level is calculated in the first frame, and the image signal is corrected in accordance with the average signal level in the next frame. The process to do is the best.
[0037]
In the present embodiment, the image signal is corrected (adjusted) by adjusting the dynamic range of the image signal in accordance with the average signal level. Therefore, it is most preferable to calculate the average signal level in the first frame and adjust the dynamic range of the image signal according to the average signal level in the next frame.
[0038]
Of course, it is possible to adjust the image signal by adjusting the dynamic range of the image signal within the same frame or using the average signal level of the previous frame, but there is a correlation between the previous frame and the current frame. If there is not, there is a possibility that the average signal level (APL) of the previous frame and the average signal level (APL) of the current frame are significantly different, such as a scene change.
[0039]
For this reason, in the present embodiment, the APL of the image signal of the previous frame is not treated as substantially the same in the current frame. Instead, the APL of the image signal of the current frame is calculated first, and the APL is calculated in the next frame period. The description will be made on the assumption that the dynamic range of the image signal is adjusted by the value.
[0040]
Recently, since the input signal of a liquid crystal color TV is composed of several TV video formats (image formats) from recent various digital broadcasts and personal computers, the digitized video signal is used for the calculation of APL. Format conversion and scaling are performed.
[0041]
Therefore, in the image display device according to the present embodiment, the average signal level calculation unit 20 performs video (image) format conversion such as IP conversion and scaling processing (hereinafter referred to as IP conversion and scaling processing in a comprehensive manner). Image format conversion unit 21 (image format conversion unit), a frame memory 22 for performing this video format conversion, and an APL calculation unit 23 for calculating an average luminance level (APL calculation) It has the composition provided with.
[0042]
Recently, IP conversion tends to become mainstream as video format conversion. For example, when an input image signal is an interlaced video signal, a video signal of one field is input every 60 Hz (field period referred to as a video signal). In general, a sequential scanning signal is generated by referring to the video signal of the next field.
[0043]
In addition, a kind of pipeline processing is performed in units of frames so that a signal is supplied to a subsequent signal processing unit for each frame period due to the synchronization timing of video signal processing.
[0044]
That is, the TV video signal undergoes various format conversions in one frame period, and moves to the next processing in the next frame period. Therefore, the APL for each frame can be calculated simultaneously during the format conversion period. it can. The APL calculation unit 23 performs this APL calculation.
[0045]
In the APL calculator 23, for example, the APL value is calculated (calculated) by adding and averaging the intensities of all the luminance signals Y (input luminance signals) or G signals in the input image signal. . The APL value calculated in this way is input to the dynamic range setting unit 30, and the dynamic range setting unit 30 sets the luminance level (output luminance characteristic) of the pixel according to the APL value.
[0046]
The dynamic range setting unit 30 divides the average signal level from the minimum to the maximum into a plurality of blocks, and for each divided block of the average signal level, the luminance level (output luminance characteristic) of the pixel with respect to the divided block of the average signal level As the brightness level setting section 31 for assigning a white level (white brightness level) and a black level (black brightness level), and the range of the average signal level calculated by the average signal level calculation section 20 (divided block) And a dynamic range determination unit 32 for determining the dynamic range of the image signal expressed by the average signal level.
[0047]
In order to obtain a predetermined dynamic range from the average signal level value, for example, (1) the luminance level setting unit 31 previously divides APL (average signal level) from the minimum to the maximum into a plurality of blocks, The white level value and the black level value corresponding to the block are stored in a memory 31a (for example, ROM), and the dynamic range determination unit 32 uses the memory 31a, and the average signal level calculation unit 20 uses the APL calculation unit 23. Cite a predetermined dynamic range from the APL value calculated in (2) or (2) The luminance level setting unit 31 previously divides the APL from the minimum to the maximum into a plurality of blocks and corresponds to each block The arithmetic function of the white level and the black level to be stored is stored in the memory 31a (for example, ROM), and the dynamic range determination unit 32 Of using the memory 31a, it is sufficient to the average signal level calculating unit 20 calculates relating the APL value calculated by the APL calculating unit 23 a predetermined dynamic range in.
[0048]
Here, a method for creating a peak characteristic for APL and adjusting the dynamic range of a video signal as an image signal to be displayed on the liquid crystal display device according to APL will be described below with reference to FIG.
[0049]
In order to adjust the dynamic range of the video signal according to the APL, first, the luminance level setting unit 31 divides the APL from the minimum to the maximum into a plurality of blocks, and divides the APL for each divided block of the APL. Pixel luminance levels are assigned to blocks.
[0050]
That is, in order to create a peak characteristic with respect to APL, when the maximum luminance of a liquid crystal display device, for example, a liquid crystal color television is defined as 1.0, the normalized luminance value is 0.0 to 1.0. A plurality of intermediate luminance levels may be set in between, and each luminance level may correspond to an APL value, for example, each divided block of APL.
[0051]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between the APL and the white peak characteristic (white luminance peak characteristic) according to the present embodiment, with the normalized white luminance (white luminance peak characteristic) and APL as axes. The white peak characteristic is shown.
[0052]
As shown in FIG. 2, if the white peak characteristic LC2 is created in three stages of a high luminance region, a medium luminance region, and a low luminance region, the divided blocks having an APL of 0.0 to APL1 are normalized luminance values. Is a high luminance region having the maximum luminance level (normalized luminance 1.0) of the liquid crystal color television (liquid crystal display device), and the divided blocks from APL1 to APL2 have luminance levels (normalized luminance values) of Kido-a. And the divided blocks from APL2 to 1.00 are assigned to the low-brightness region whose luminance level (normalized luminance value) is Kido-b.
[0053]
The dynamic range determination unit 32 calculates the APL of the TV video signal (video signal) input to the liquid crystal color television in the average signal level calculation unit 20, based on the area (division block) from APL 0.0 to APL 1. ), The normalized luminance value of white luminance (white level) is set to the maximum luminance level (normalized luminance 1.0) of the liquid crystal color television (liquid crystal display device). . Based on this result, the dynamic range adjustment unit 40 supplies the white level of the input TV video signal (input video signal) to the source driver of the liquid crystal panel 1 as it is, and the maximum white level defined by the liquid crystal panel 1. Adjust to be.
[0054]
This will be described more specifically with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining a method of adjusting the luminance dynamic range of the liquid crystal color television. Here, the dynamic range of the input video signal D is the difference between the white level B (white signal level) and the black level C (black signal level).
[0055]
On the other hand, if the difference between the white luminance and the black luminance that the liquid crystal panel 1 has (the luminance dynamic range of the liquid crystal panel 1) is denoted by E, the dynamic range of the luminance that the liquid crystal panel 1 has (white luminance and black luminance) If the difference between the dynamic range of the input video signal D and the dynamic range of the input video signal D is 1: 1 and input to the liquid crystal panel 1 as it is, the final display luminance of the liquid crystal color television shown in F is obtained. That is, as a region with a small APL (APL 0.0 to APL 1), for example, when a dark scene continues in a dark scene and there is a flashing light like a fireworks scene in the video signal, the flashing part Can be displayed with the maximum white luminance of a liquid crystal color TV. For this reason, it is possible to reproduce a sharp TV image.
[0056]
On the other hand, a method of creating a medium luminance region using Kido-a in the regions (divided blocks) from APL1 to APL2 in FIG. 2 will be described with reference to FIG.
[0057]
In the present embodiment, when a TV video signal (video signal) that falls within the range of APL1 to APL2 in FIG. 2 is input in the APL, first, as shown in FIG. 4, the black level C of the input video signal D is set. The minimum black luminance of the liquid crystal panel 1 is set. Next, the white level B of the input video signal D is not supplied to the liquid crystal panel 1 as it is, but corresponds to the Kido-a so that the final white luminance of the liquid crystal color television becomes Kido-a in FIG. Adjust to the white level G (see FIG. 4).
[0058]
In this way, if the dynamic range of the input video signal (input video signal D) is narrowed and displayed on the liquid crystal panel 1, the input without using the entire dynamic range (luminance dynamic range) of the liquid crystal panel 1 indicated by H. A luminance range indicated by I corresponding to the difference between the white level and the black level when the black level of the video signal D is the minimum luminance and the white level of the input signal is a luminance value corresponding to kido-a in FIG. That is, the TV image can be finally displayed in the luminance range (dynamic range) of the difference between the white level G corresponding to Kido-a in FIG. 2 and the black level C which is the minimum black level.
[0059]
As a result, the white level is the maximum luminance level of the liquid crystal panel 1 in the region where the APL is 0.0% to APL1 in FIG. 2, and the maximum luminance level of the liquid crystal panel 1 is in the APL range from APL1 to APL2 in FIG. The white luminance can be reduced without using the white peak characteristic, and the white peak characteristic LC2 as shown in FIG. 2 can be produced only by adjusting the dynamic range of the TV video signal.
[0060]
2 can also be created by adjusting the dynamic range of the input video signal D in accordance with the above-described method for creating the medium brightness region.
[0061]
In FIG. 2, the peak characteristic is described with three luminance levels. However, naturally, even when the peak characteristic is created with n (n is a positive integer other than 0) levels, It can be produced by converting the dynamic range of the input video signal in accordance with the production method described above.
[0062]
According to the present embodiment, a peak characteristic can be created even in a liquid crystal color television by the above concept.
[0063]
In addition, the delay circuit 50 shown in FIG. 1 determines the delay amount generated in the average signal level calculation unit 20 and the dynamic range setting unit 30, particularly the delay amount generated in the APL calculation unit 23 and the dynamic range determination unit 32. Compensation, the timing at which an image signal such as the video signal converted into the video format is input to the dynamic range adjustment unit 40, and the dynamic range (output luminance characteristics) of a liquid crystal display device such as the liquid crystal color television Calculation of the APL value in the APL calculation unit 23, detection of the APL value in the dynamic range determination unit 32, and so as to synchronize with the timing when the dynamic range determination signal as a setting parameter is input to the dynamic range adjustment unit 40. Video signal dynamics expressed by the APL value Only the time required to determine the Kurenji adapted to delay the image signal. As a result, the output video signal of the video format conversion unit 21 is not input to the dynamic range adjustment unit 40 as it is, but is input to the dynamic range adjustment unit 40 after being delayed by the delay circuit 50. Yes.
[0064]
Of course, it is possible to perform the dynamic range determination process in a blanking period or the like generated when the video signal is supplied to the liquid crystal panel 1 and to eliminate the delay circuit 50. However, in the present embodiment, the delay circuit 50 includes the delay circuit 50. It will be explained as necessary.
[0065]
Next, as an image reproduction method according to the present embodiment, an image reproduction method using a liquid crystal color television is taken as an example, and a peak characteristic is created by digital processing from the input of a TV video signal and corrected to the liquid crystal panel 1. Processing until the TV video signal is supplied will be described below.
[0066]
First, as shown in FIG. 1, a video signal which is a digitized TV video signal from which the γ characteristic has been removed is input to the video format conversion unit 21 as an image signal including a pixel signal representing information for each pixel. When input, the video format conversion unit 21 uses the frame memory 22 to perform video format conversion such as format conversion and scaling processing in one frame period, and outputs the luminance signal Y or G signal in the subsequent stage for each frame period. Is supplied to the APL calculation unit 23.
[0067]
The video format conversion unit 21 outputs the signal from the format conversion unit 21 to the APL calculation unit 23 as a field or frame synchronization signal, and outputs it to the liquid crystal panel drive signal generation circuit 12 as a timing signal. .
[0068]
In the present embodiment, the input video signal undergoes the various format conversion processes described above in one frame period and moves to the next process in the next frame period. The unit APL is calculated.
[0069]
The APL calculation unit 23 calculates (calculates) the APL value by integrating and averaging the intensity of the input luminance signal Y or G signal at the target pixel for calculating the APL or at the calculation timing.
[0070]
The APL value calculated in this way is output to the dynamic range determination unit 32. Note that the APL calculation accuracy in the APL calculation unit 23 is sufficient to be able to determine three APL regions when the peak characteristics are expressed by three luminance levels as shown in FIG. 2, for example.
[0071]
Conventionally, the APL handled by analog television is composed of a simple integration circuit, and can be understood to an approximate APL value.
[0072]
The dynamic range determination unit 32 uses the frame memory 22 based on the APL value to determine which of the peak characteristics (output luminance characteristics) as shown in FIG. Whether the range is APL is detected, and the dynamic range (video dynamic range) of the video signal expressed by the APL is obtained (set).
[0073]
Here, since there are three dynamic ranges of the video signal in FIG. 2, for example, the dynamic range of the video signal in the high luminance region is numbered 0, the middle luminance region is numbered 1, and the low luminance region is numbered 2. In this case, it is only necessary to correspond to the APL value. In this case, the dynamic range determination signal which is an output signal from the dynamic range determination unit 32 in FIG.
[0074]
The delay circuit 50 in FIG. 1 does not input the output video signal of the video format conversion unit 21 as it is to the dynamic range adjustment unit 40 that creates a peak characteristic, and compensates for the delay amount generated in the APL calculation unit 23 and the dynamic range determination unit 32. To do.
[0075]
The output video signal of the delay circuit 50 is input to the dynamic range adjustment unit 40. First, the dynamic range adjustment unit 40 performs processing for adjusting the dynamic range of the video signal in accordance with the dynamic range determination signal while keeping the black level as it is. A display video signal corrected by adjusting the dynamic range is output from the dynamic range adjustment unit 40 to the liquid crystal panel 1.
[0076]
FIG. 5 shows the contents of the dynamic range adjustment process.
In FIG. 5, a luminance range defined by the maximum value and the minimum value of the video signal from which the γ characteristic is removed, which is input to the dynamic range adjustment unit 40 (that is, the difference between the maximum white level and the minimum black level). Is the maximum dynamic range of the video signal.
[0077]
In the dynamic range adjustment unit 40, the dynamic range of the video signal input from the dynamic range adjustment unit 40 from which the γ characteristic is removed is converted into the conversion characteristics between the input signal and the output signal shown in FIG. Based on the predetermined dynamic range determination signal input to the dynamic range adjustment unit 40, conversion is performed.
[0078]
For example, when the input video signal is the input video signal D shown in FIG. 3 in the case of APL which is the high luminance region in FIG. 2, the dynamic range adjustment unit 40 refers to the conversion characteristic of D in FIG. K video signal is output. At this time, as shown in FIGS. 3 and 5, the input signal (input video signal) is in a through state.
[0079]
Also, in the middle luminance region of FIG. 2, as shown in FIG. 5, an L output signal is obtained by referring to the conversion characteristic G using the method shown in FIG. Similarly, in the low luminance region of FIG. 2, the conversion characteristic J may be referred to and converted into an M output signal.
[0080]
For the conversion itself, a dynamic range determined by the input video signal and APL is converted into a coefficient, and a method of calculating [input video signal × coefficient] or using a ROM (memory 31a) as described above. Any method may be used as long as the dynamic range of the input video signal is adjusted according to the dynamic range determination signal shown in FIG.
[0081]
Further, in order to improve the contrast feeling of the TV image displayed on the liquid crystal color television, and to increase the sharpness and the resolution of the black level, this conversion characteristic is a curved characteristic as indicated by N in FIG. May be output to the liquid crystal panel 1 in some cases.
[0082]
Therefore, the conversion characteristics K, L, and M shown in FIG. 5 are not simply converted linearly, but the present invention may be implemented simultaneously with a curve characteristic indicated by N.
[0083]
Further, for example, if the digital video signal quantized to 8 bits is left as it is in the high luminance area of FIG. 2 and the dynamic range is halved in the high luminance area in the middle luminance area, it is quantized to 8 bits. If the digital video signal is shifted by one bit in the lower bit direction and the dynamic range in the low luminance region is made 1/4 of the high luminance region, the digital video signal quantized to eight bits is two bits in the lower bit direction. There is also a way to shift. In this case, the circuit scale can be simplified as compared with the case of calculating the dynamic range conversion.
[0084]
As described above, the image display device according to the present embodiment includes the liquid crystal panel 1 as a display unit (display device) having a plurality of pixels for displaying an image, and pixel signals representing information for each pixel. An image display device to which an image signal including the above is input, and an average signal level calculation unit 20 that calculates an average of the levels of input pixel signals as an average signal level (average luminance level), and an average from the minimum to the maximum The signal level is divided into a plurality of blocks, and the white level and the black level of the pixel corresponding to the divided block of the average signal level are assigned to each divided block of the average signal level, and the average calculated by the average signal level calculation unit 20 A dynamic range setting unit 30 for obtaining a dynamic range defined by the difference between the white level and the black level according to a signal level value is input. A dynamic range adjustment unit 40 that adjusts the dynamic range of the pixel signal based on the setting of the dynamic range setting unit 30, and the white level of the pixel with respect to the divided block of the average signal level is the average signal As the level rises, the white level of the image signal displayed on the liquid crystal panel 1 is assigned to each divided block so as to gradually decrease.
[0085]
In the image display apparatus according to the present embodiment, the average signal level calculation unit 20 includes an image format conversion unit 21 that performs image format conversion on an input image signal, and a frame memory 22. In the conversion period, the average signal level is calculated for each frame at the same time.
[0086]
The image display apparatus according to the present embodiment is an image display apparatus that includes a display unit having a plurality of pixels for displaying an image and that receives an image signal including a pixel signal representing information for each pixel. A dynamic range as a dynamic range control unit having a video format conversion unit 21, a frame memory 22, an APL calculation unit 23, a dynamic range determination unit 32, a dynamic range adjustment unit 40, and a delay circuit 50. The adjustment system 11 is included.
[0087]
The image display apparatus according to the present embodiment is an image display apparatus that includes a display unit having a plurality of pixels for displaying an image and that receives an image signal including a pixel signal representing information for each pixel. An average signal level calculation unit that calculates an average level of the input signal, an output luminance characteristic setting unit that is set according to the average signal level calculated by the average signal level calculation unit, and a set output luminance characteristic. In an image display apparatus having a signal correction unit that corrects an image signal so as to satisfy, the APL from the minimum to the maximum is divided into a plurality, and the white level of the video signal displayed on the display unit for each divided block as the APL increases A configuration in which (maximum white level) is set to be gradually decreased may be used.
[0088]
Furthermore, the image reproduction method according to the present embodiment (the video signal display method of the image display device) is a display device (liquid crystal panel) having a plurality of pixels based on an image signal including a pixel signal representing information for each pixel. An image reproduction method for reproducing an image in 1), wherein an average signal level calculation step of calculating an average of input pixel signal levels as an average signal level, and an average signal level from a minimum to a maximum to a plurality of blocks According to the value of the average signal level obtained in the average signal level calculation step from the white level and black level of the pixel assigned to each divided block of the average signal level obtained by the division, the white level and the black level The dynamic range setting process to obtain the dynamic range defined by the difference between the dynamic range and the dynamic range of the input pixel signal And a dynamic range adjustment step for adjusting based on the dynamic range set in step 1. In the dynamic range setting step, the white level of the pixel with respect to the divided block of the average signal level is increased and the average signal level is increased. As a result, the white level of the image signal displayed on the display device is assigned to each divided block so as to gradually decrease.
[0089]
Also, the image reproduction method according to the present embodiment (video signal display method of the image display device) includes a display unit having a plurality of pixels for displaying an image, and pixel signals representing information for each pixel are displayed. A method of displaying a video signal in an image display apparatus to which an image signal including the same is input, comprising: a video format conversion step, an APL calculation step, a dynamic range determination step, and a signal adjustment based on the dynamic range in accordance with the timing of the video signal This is a method for performing dynamic range control including steps.
[0090]
In the image display apparatus and the image reproduction method according to the present embodiment, with the above-described configuration, the dynamic range is set so that the dynamic range becomes narrower for each divided block as the average signal level increases.
[0091]
As a result, according to the image display apparatus according to the present embodiment, it is possible to artificially create a white luminance peak characteristic such as a CRT, and as an area where the APL is small, for example, it is entirely dark in a dark scene. When the scene continues and there is a flashing light like a fireworks scene in the video signal, the flashing part can be displayed with the maximum white luminance of the liquid crystal panel 1, for example, and a sharp TV image can be reproduced. In the future, even when the absolute black luminance of the device itself is lower than the current state and the absolute white luminance is further improved, by adopting the present invention, it is possible to reproduce a TV image with a greater sense of reality. Further, since the backlight luminance is not adjusted according to the average luminance level, the cost and reliability of the liquid crystal TV can be reduced.
[0092]
As described above, according to the present embodiment, the input signal-output luminance characteristic representing the change in luminance of the pixel with respect to the level of the pixel signal is set by the dynamic range according to the average signal level, and the liquid crystal panel The image to be displayed on the liquid crystal panel 1 so as to satisfy the set input signal-output luminance characteristic by adjusting the dynamic range of the image signal to be displayed on 1 according to the average signal level of the input pixel signal. The signal can be corrected and reproduced.
[0093]
In the image display apparatus or the image reproduction method, the dynamic range may be set during a blanking period that occurs when the image signal is supplied to the display unit.
[0094]
Further, the image display device or the image reproduction method described above may have a configuration in which divided blocks are different for white level control and black level control.
[0095]
Furthermore, in the image display device or the image reproduction method described above, the average signal level calculation (APL calculation) may be configured to divide the screen and perform the calculation for each divided screen.
[0096]
In the above image display apparatus or image reproduction method, the average signal level calculation (APL calculation) may be configured to calculate the average level for each horizontal line and then add and average all lines. .
[0097]
Furthermore, in the above image display apparatus or image reproduction method, the average signal level calculation (APL calculation) may be an average level calculation of pixels thinned out within one frame.
[0098]
Further, the image display device may have a configuration in which the APL from the minimum to the maximum is divided into a plurality of blocks and a memory in which the maximum white level value and the minimum black level value corresponding to each block are stored. .
[0099]
Further, the above image display device may be configured to have a memory in which the APL from the minimum to the maximum is divided into a plurality of blocks and the arithmetic functions of the maximum white level and the minimum black level corresponding to each block are stored. Good.
[0100]
In the image display device or the image reproduction method described above, the APL from the minimum to the maximum is divided into a plurality of blocks, and the setting processing of the maximum white level value and the minimum black level value corresponding to each block is performed in the video signal block. The configuration may be performed during the ranking period.
[0101]
The white peak of recent liquid crystal televisions is approaching the brightness at the peak of the CRT as shown in LC2b and 2c shown in FIG. 10 due to the technical improvement of the liquid crystal panel 1 and the backlight (not shown).
[0102]
Further, the black luminance of a liquid crystal color television (liquid crystal television) is 0.0 cd / m if it is completely shielded when a backlight (not shown) is lit.2However, since light leakage actually occurs, the black luminance that does not depend on APL is constant as in LC1a shown in FIG.
[0103]
However, the recent light leakage of the liquid crystal panel 1 also tends to be improved, and the black luminance is decreasing as in LC1b and 1c shown in FIG.
[0104]
As described above, the white luminance and the black luminance determined by the liquid crystal panel 1 are increasingly approaching the values of the conventional CRT.
[0105]
For this reason, the present invention is applied to such an image display apparatus, and as shown in FIG. 2, white peak characteristics LC2 are obtained in three stages, for example, a high luminance region, a medium luminance region, and a low luminance region with respect to LC2b and 2c. As shown in FIG. 6, the output luminance characteristic can be approximated by the output luminance characteristic of the CRT. In FIG. 6, the average luminance level (APL) indicates a relative value expressed with the maximum value being 100%. In FIG. 6, an average luminance level (APL) of 100% means that all white signals are displayed on the CRT screen. Further, the white luminance and black luminance on the vertical axis in FIG. 6 are used to indicate general white luminance and black luminance characteristics between APL 0% and 100%, and APL is set as shown in FIG. The relative value is shown.
[0106]
In the present embodiment, for convenience of explanation, FIG. 1 is merely expressed and described as a functional block necessary for obtaining a predetermined dynamic range from the APL value. For example, FIG. The range determining unit 32 can be formed integrally.
[0107]
In the present embodiment, APL calculation is described as being performed simultaneously with signal processing in which a delay occurs in frame units or field units such as video format conversion processing. However, as an image display apparatus according to the present invention, The image display device such as a liquid crystal color television having a video format conversion processing function is not necessarily required. That is, according to the present invention, there is no problem if the APL is calculated in units of frames or fields and the video signal is delayed by the time delay generated therefor, so the video format conversion unit 21 shown in FIG. 1 is not necessarily provided. It is not necessary to assume that
[0108]
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. 1, FIG. 2, FIG. 7, FIG. In the present embodiment, components having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
[0109]
In this embodiment, a method for realizing the relationship between the APL of the video signal displayed on the liquid crystal display device and the black luminance together with the white luminance peak characteristic will be described.
[0110]
In general, it is said that having a peak characteristic in a CRT produces a sharp image of a video where a bright part such as a flash of fireworks appears to shine in a dark scene.
[0111]
On the other hand, not only focusing on the white luminance peak characteristic, but looking at the output luminance characteristic shown in FIG. 10 from the viewpoint of contrast ratio (white luminance in the same APL / black luminance), the relationship between the black luminance and the APL is also expressed in video. Is important to.
[0112]
That is, as shown in FIG. 10, in the CRT, as indicated by the CRT 1, the black luminance is approximately 0.0 cd / m in the low APL region.2Thus, since the absolute value of black luminance is lower than that of a liquid crystal color television and the absolute value of white luminance is large, the contrast ratio is an order of magnitude greater than that of a liquid crystal color television.
[0113]
Further, in a region where the APL is large, in the CRT, the black luminance increases as shown by CRT1 and the white luminance decreases as shown by CRT2, so that the contrast ratio is smaller than that of the liquid crystal color television. Value.
[0114]
As shown in FIG. 10, the black luminance in a general consumer TV (CRT-TV) is several cd / m as the APL increases.2It is common to increase to.
[0115]
Therefore, if the black luminance is adjusted by APL similarly to the white luminance peak characteristic LC2 shown in FIG. 2, a black luminance characteristic approximate to the output luminance characteristic of the CRT can be created corresponding to the APL of FIG.
[0116]
Here, a method for creating a peak characteristic for APL and adjusting the dynamic range of the video signal as the image signal displayed on the liquid crystal panel 1 in accordance with APL will be described below with reference to FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the relationship between APL and black luminance peak characteristics according to the present embodiment.
[0117]
As shown in FIG. 7, in the case of black luminance, contrary to the case of white luminance, 0.0% to APL1 of APL is assigned to the normalized luminance value Kido-d of black luminance determined by the liquid crystal panel 1, If APL1 to APL2 are assigned so that the normalized luminance value of the black signal is higher than the black luminance value determined by the liquid crystal panel 1 (Kido-c), and APL2 to APL1.00 are set to higher values It will be good.
[0118]
In the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 7, the APL values that change the white luminance and black luminance characteristics are the same, but they may be set separately. In order to adjust the black luminance in accordance with APL, a functional block similar to that shown in FIG. 1 may be used. In this case, the dynamic range adjustment unit 40 shown in FIG. The conversion characteristic to the video signal (display video signal) output to 1 may be changed as described above.
[0119]
FIG. 8 illustrates a concept of processing for converting white luminance and black luminance displayed on the liquid crystal color television in accordance with APL.
[0120]
The characteristics of the conversion characteristics Q (high luminance region), R (medium luminance region), and S (low luminance region) in FIG. 8 are different from K, L, and M shown in FIG. The black level of the video signal input to the unit 21 is raised according to APL.
[0121]
For example, the minimum signal of the input video signal D is assigned so that the absolute black luminance (minimum black level) that the liquid crystal panel 1 has in the conversion characteristic Q (high luminance region shown in FIG. 7). In other words, in the high luminance region of FIG. 7, conversion to a Q output signal is performed with reference to the conversion characteristic D as shown in FIG.
[0122]
On the other hand, in the case of the APL of the conversion characteristic R (medium luminance region shown in FIG. 7), as shown by O in FIG. 8, the black luminance (black level) higher than the absolute black luminance of the liquid crystal panel 1 is obtained. It is trying to become. Further, in the low luminance area of FIG. 7, when the conversion characteristic S (low luminance area shown in FIG. 7) is APL as shown in FIG. 8, a higher black luminance (black level) is obtained as shown by P. It is trying to become. Also, in the case where the black luminance is adjusted by signal processing in accordance with APL, as shown in FIG. 8, the same S-curve characteristic T as the conversion characteristic indicated by N in FIG.
[0123]
As described above, the image display device according to the present embodiment includes the liquid crystal panel 1 as a display unit having a plurality of pixels for displaying an image, and includes an image signal including pixel signals representing information for each pixel. And an average signal level calculation unit 20 that calculates an average of input pixel signal levels as an average signal level (average luminance level), and a plurality of average signal levels from the minimum to the maximum. The average signal level value calculated by the average signal level calculation unit 20 is assigned to each divided block having the average signal level, and the white level and the black level of the pixel are assigned to the divided block having the average signal level. In response to the dynamic range setting unit 30 for obtaining a dynamic range defined by the difference between the white level and the black level, and the input pixel signal And a dynamic range adjustment unit 40 that adjusts the dynamic range based on the setting of the dynamic range setting unit 30, and the black level of the pixel with respect to the divided block of the average signal level increases the average signal level. Accordingly, the black level of the image signal displayed on the liquid crystal panel 1 is assigned to each divided block so as to gradually increase.
[0124]
At this time, the white level of the pixel for the divided block having the average signal level is such that the maximum white level of the image signal displayed on the liquid crystal panel 1 gradually decreases for each divided block as the average signal level increases. More preferably, it is assigned to.
[0125]
That is, the image display apparatus according to the present embodiment includes, for example, a display unit having a plurality of pixels for displaying an image, and an image display including an image signal including a pixel signal representing information for each pixel is input. An input signal average level calculation unit that calculates an average level of the input signal, and an output luminance characteristic setting unit that is set according to the input signal average level calculated by the input signal average level calculation unit. In an image display apparatus having a signal correction unit that corrects an image signal so as to satisfy the output luminance characteristics, the APL from the minimum to the maximum is divided into a plurality of parts, and displayed on the display unit for each divided block as the APL increases You may have the structure which increases and sets the black level (minimum black level) of a video signal gradually.
[0126]
In addition, the image display apparatus according to the present embodiment includes, for example, a display unit having a plurality of pixels for displaying an image, and an image display in which an image signal including a pixel signal representing information for each pixel is input. An average signal level calculation unit that calculates an average level of an input signal, an output luminance characteristic setting unit that is set according to the average signal level calculated by the average signal level calculation unit, and a set output luminance In an image display apparatus having a signal correction unit that corrects an image signal so as to satisfy the characteristics, the APL from the minimum to the maximum is divided into a plurality, and as the APL increases, the video signal displayed on the display unit for each divided block The white level (maximum white level) is set while being gradually decreased, and the black level of the video signal displayed on the display unit for each divided block as the APL increases ( Oguro level) may be a have a gradually increasing and set configuration.
[0127]
In the image display device, the divided blocks may be different for white level control and black level control. That is, in the above image display device, the maximum white level and the minimum black level may be set independently for each divided block. The divided block for changing the maximum white level and the divided block for changing the minimum black level. The block may be different.
[0128]
Furthermore, the image reproduction method according to the present embodiment (the video signal display method of the image display device) is a display device (liquid crystal panel) having a plurality of pixels based on an image signal including a pixel signal representing information for each pixel. An image reproduction method for reproducing an image in 1), wherein an average signal level calculation step of calculating an average of input pixel signal levels as an average signal level, and an average signal level from a minimum to a maximum to a plurality of blocks According to the value of the average signal level obtained in the average signal level calculation step from the white level and black level of the pixel assigned to each divided block of the average signal level obtained by the division, the white level and the black level The dynamic range setting process to obtain the dynamic range defined by the difference between the dynamic range and the dynamic range of the input pixel signal And a dynamic range adjustment step for adjusting based on the dynamic range set in step 1. In the dynamic range setting step, the black level of the pixel with respect to the divided block of the average signal level is increased and the average signal level is increased. Accordingly, the black level of the image signal displayed on the display device may be assigned to each divided block so as to gradually increase, or the video image displayed on the display device for each divided block as the average signal level increases. The white level (maximum white level) of the signal is set by gradually decreasing, and the black level (minimum black level) of the video signal displayed on the display device is gradually set for each divided block as the APL increases. You may have a structure.
[0129]
Also in the present embodiment, the dynamic range can be narrowed for each divided block as the average signal level increases. As a result, a black luminance peak characteristic such as a CRT, preferably a white luminance peak characteristic and a black luminance peak characteristic such as a CRT can be artificially created, and a sharp TV image can be reproduced. In the future, even when the absolute black luminance of the device itself is lower than the current state and the absolute white luminance is further improved, by adopting the present invention, it is possible to reproduce a TV image with a greater sense of reality. Further, since the backlight luminance is not adjusted according to the average luminance level, the cost and reliability of the liquid crystal TV can be reduced.
[0130]
As described above, according to the present embodiment, the input signal-output luminance characteristic representing the change in luminance of the pixel with respect to the level of the pixel signal is set by the dynamic range according to the average signal level, and the liquid crystal panel The image to be displayed on the liquid crystal panel 1 so as to satisfy the set input signal-output luminance characteristic by adjusting the dynamic range of the image signal to be displayed on 1 according to the average signal level of the input pixel signal. The signal can be corrected and reproduced.
[0131]
As described above, in the first and second embodiments, the processing for creating the peak characteristics mainly by digital processing has been described. However, the present invention is not limited to this, and, of course, the method for creating the peak characteristics is configured by an analog circuit, and finally the video signal supplied to the source driver is created by performing analog / digital signal conversion processing. It doesn't matter.
[0132]
The present invention provides a display device for a TV video signal in which the white luminance and the black luminance are constant regardless of the APL of the TV video signal, such as a liquid crystal color television. Since the present invention relates to a basic method of displaying a TV image with brightness that creates a peak characteristic, it is within the scope of the present invention even if it is realized by an analog circuit.
[0133]
Therefore, in the following third embodiment, it will be described that the present invention can be easily realized without using digital signal processing.
[0134]
[Embodiment 3]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. In the present embodiment, components having the same functions as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In the present embodiment, differences from the first and second embodiments will be mainly described.
[0135]
The point of the invention according to the present embodiment is to adjust the dynamic range of luminance in accordance with APL.
[0136]
When adjusting (controlling) the dynamic range of the brightness, for example, when the liquid crystal panel 1 is adopted for a monitor of a personal computer or the like, the APL value is set for the video signal recorded on the hard disk using a program or the like. As shown in FIG. 9, the calculation result is input to the dynamic range adjustment unit 40 together with the control information for determining the conversion characteristics and the video signal, and the dynamic range adjustment unit 40 refers to the APL value. Then, the dynamic range of the video signal may be adjusted, and this result may be recorded again on the hard disk as a display video signal. The processing is performed in real time under the control of the CPU (Central Processing Unit). The above-described processing shown in FIG.
[0137]
That is, each arithmetic processing is preferably realized by hardware by a circuit, but may be realized by software. That is, it is desirable that the portions (average signal level calculation unit, dynamic range setting unit, dynamic range adjustment unit) that perform the calculations in the above-described configurations in the first and second embodiments are realized by hardware as circuits. However, it may be realized as software.
[0138]
That is, each arithmetic processing may be realized by storage means such as a RAM that stores a computer program describing the arithmetic processing of each arithmetic unit and a CPU that executes the computer program. Each unit to be performed 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 that executes the computer program.
[0139]
In this case, the minimum required input signal is a video signal, an APL value, and a synchronization signal that finally determines the timing of output to the liquid crystal panel. After that, conversion is performed when adjusting the dynamic range as necessary. Control information for adjusting the characteristics so as to draw a curve curve necessary for video expression instead of a simple straight line is input. As described above, the processing described in the first or second embodiment can be realized using not only a digital circuit but also an analog circuit.
[0140]
As described above, the computer-readable recording medium according to the present embodiment is the pixel that is input to the display device (liquid crystal panel 1) having a plurality of pixels for displaying an image on the computer. A function that calculates the average of the levels of the input pixel signals as an average signal level from an image signal including a pixel signal representing each information, and (2) the average signal level from the minimum to the maximum is divided into a plurality of blocks. The difference between the white level and the black level according to the value of the average signal level calculated from the input pixel signal from the white level and black level of the pixel assigned to each divided block of the average signal level. The function to obtain the specified dynamic range and (3) the dynamic range of the input pixel signal is obtained from the value of the average signal level calculated from the input pixel signal. And a computer readable recording medium recording a program for realizing the function of adjusting, based on the dynamic range.
[0141]
In addition, the program according to the present embodiment receives (1) a pixel signal representing information for each pixel input to a display device (liquid crystal panel 1) having a plurality of pixels for displaying an image on a computer. A function of calculating the average of the levels of the input pixel signals from the image signal included as an average signal level, and (2) an average signal level division block obtained by dividing the average signal level from the minimum to the maximum into a plurality of blocks A function for obtaining a dynamic range defined by the difference between the white level and the black level according to the value of the average signal level calculated from the input pixel signal from the white level and black level of the pixel assigned for each pixel And (3) based on the dynamic range obtained from the value of the average signal level calculated from the input pixel signal, the dynamic range of the input pixel signal. Is a program for realizing the function of adjusting.
[0142]
In the computer-readable recording medium or program, the white level of the image signal to be displayed on the display device is displayed for each divided block as the average signal level is increased. The image may be assigned so as to gradually decrease, and the black level of the pixel for the divided block having the average signal level is displayed on the image display device for each divided block as the average signal level increases. It may have a function of assigning the black level of the signal to gradually increase, and the white level (maximum white level) of the video signal displayed on the display device is gradually decreased for each divided block as the average signal level increases. And display on the display unit for each divided block as the APL increases. Black level of the image signal (the minimum black level) may have a configuration to set gradually increasing.
[0143]
According to the present embodiment, by using the above-described computer-readable recording medium or program, it is possible to artificially create a white luminance peak characteristic like a CRT in terms of software, and a region where the APL is small For example, when a dark scene continues in a dark scene and there is a flashing light like a fireworks scene in the video signal, the flashing part can be displayed with the maximum white luminance of the liquid crystal panel 1, for example. Reproduces a sharp TV image. In the future, even when the absolute black luminance of the device itself is lower than the current state and the absolute white luminance is further improved, by adopting the present invention, it is possible to reproduce a TV image with a greater sense of reality. Further, since the backlight luminance is not adjusted according to the average luminance level, the cost and reliability of the liquid crystal TV can be reduced. The present invention can be incorporated not only in a video signal received by a conventional TV tuner, but also in a video viewer when displaying a video signal distributed over the Internet, for example, by software.
[0144]
In the first to third embodiments, a liquid crystal display device such as a liquid crystal color television has been mainly described as an example of the image display device. However, the image display device according to the present invention has a brightness that can be displayed. It can be used for all display devices in which the dynamic range is determined regardless of the average luminance level of the video signal to be displayed.
[0145]
In the present embodiment, a liquid crystal display device such as a liquid crystal color television has been mainly described as an example of the image display device. However, the image display device according to the present invention has a dynamic range of displayable brightness. In a display device that is determined regardless of the average luminance level of the video signal to be displayed, for example, a TV video signal display device using an FPD (Flat Panel Display) whose luminance dynamic range is irrelevant to the average luminance level as a display device, It is clear that it is possible to produce a bright white signal with a sharp and dark scene, and to reproduce a TV video signal equivalent to a CRT.
[0146]
The present invention provides a white signal that shines even in a dark scene by controlling white luminance and black luminance in accordance with the average luminance level in such a display device, for example, a TV video signal display device, as in a television configured with a CRT. The display device provides the user with a viewing experience equivalent to that of a CRT. In such a display device, a white luminance peak characteristic like a CRT is artificially generated without causing a special increase in cost or a decrease in reliability. Is.
[0147]
The above-described first to third embodiments can be used in appropriate combination, applied, or applied, and are not limited to those shown in the above-described first to third embodiments.
[0148]
【The invention's effect】
  According to the present inventionLiquid crystal displayAs described above, the dynamic range for the image signal of the unit frame is adjusted according to the average signal level of the input image signal, and the image signal is displayed.Liquid crystal displayIn this case, the higher the average signal level of the input image signal, the smaller the white level of the image signal to be displayed.At the same time, the black level of the image signal to be displayed increases.In this way, the image signal is adjusted.
  According to the present inventionIn liquid crystal display devicesAs described above, the image display method adjusts the dynamic range for the image signal of the unit frame according to the average signal level of the input image signal, and displays the image signal.In liquid crystal display devicesIn the image display method, the higher the average signal level of the input image signal, the smaller the white level of the image signal to be displayed.At the same time, the black level of the image signal to be displayed increases.In this way, the image signal is adjusted.
  In order to solve the above problems, a computer-readable recording medium according to the present invention has a function of causing a computer to calculate an average signal level of an input image signal, and a larger average signal level of the input image signal is displayed. A function of adjusting the image signal of the unit frame so that the white level of the image signal to be reduced and the black level of the image signal to be displayed are increased, and a function of displaying the adjusted image signal on the liquid crystal display device. It is the structure which recorded the program for implement | achieving.
  As described above, the image display device according to the present invention includes a display unit having a plurality of pixels for displaying an image, and an image display device to which an image signal including a pixel signal representing information for each pixel is input. An average signal level calculation unit that calculates an average of input pixel signal levels as an average signal level, and an average signal level from minimum to maximum is divided into a plurality of blocks, and each average signal level is divided into blocks. And assigning the white level and black level of the pixel to the divided block of the average signal level, and depending on the value of the average signal level calculated by the average signal level calculation unit, the difference between the white level and the black level The dynamic range setting unit for obtaining the specified dynamic range and the dynamic range of the input pixel signal are set in the dynamic range setting unit. It is configured to have a dynamic range adjustment unit that adjusts Zui.
[0149]
As described above, in the image display device according to the present invention, the white level of the pixel with respect to the divided block having the average signal level is the image signal to be displayed on the display unit for each divided block as the average signal level increases. In this configuration, the white level is assigned so as to gradually decrease.
[0150]
In the image display device according to the present invention, as described above, the black level of the pixel with respect to the divided block having the average signal level is the image signal to be displayed on the display unit for each divided block as the average signal level increases. In this configuration, the black level is assigned so as to gradually increase.
[0151]
As described above, an image reproduction method according to 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. An average signal level calculation step of calculating the average of the level of the pixel signal as an average signal level, and assigning the average signal level from the minimum to the maximum divided into a plurality of blocks for each divided block, A dynamic range setting step for obtaining a dynamic range defined by the difference between the white level and the black level according to the value of the average signal level obtained in the average signal level calculation step from the white level and the black level of the pixel And adjusting the dynamic range of the input pixel signal based on the dynamic range set in the dynamic range setting step. It is a method and a Namikkurenji adjustment process.
[0152]
As described above, the computer-readable recording medium according to the present invention is an image including a pixel signal representing information for each pixel, which is input to a computer having a plurality of pixels for displaying an image on the computer. From the signal, the function of calculating the average of the level of the input pixel signal as the average signal level, and the average signal level from the minimum to the maximum allocated to each divided block of the average signal level divided into a plurality of blocks, A function for obtaining a dynamic range defined by the difference between the white level and the black level according to the value of the average signal level calculated from the input pixel signal from the white level and the black level of the pixel, and the input Adjust the dynamic range of the pixel signal based on the dynamic range obtained from the average signal level calculated from the input pixel signal. It is configured to have recorded thereon a program for implementing the ability.
[0153]
As described above, the program according to the present invention is input to a computer from an image signal including a pixel signal representing information for each pixel, which is input to a display device having a plurality of pixels for displaying an image. A function for calculating the average of the pixel signal levels as an average signal level, and a pixel white level assigned to each divided block of the average signal level obtained by dividing the average signal level from the minimum to the maximum into a plurality of blocks A function for obtaining a dynamic range defined by the difference between the white level and the black level according to the value of the average signal level calculated from the input pixel signal from the black level, and the dynamic range of the input pixel signal And a function for adjusting the value based on the dynamic range obtained from the value of the average signal level calculated from the input pixel signal Is a program.
[0154]
According to said structure, a dynamic range can be adjusted so that a dynamic range may become narrow for every division | segmentation block as an average signal level rises. As a result, it is possible to artificially create a white luminance peak characteristic such as a CRT, and as a region where the APL is small, for example, an entirely dark scene continues in a dark scene, and a fireworks scene in the video signal When there is a flashing light like this, the flashing part can be displayed with the maximum white luminance of the image display device, and it is possible to reproduce a sharp TV image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a relationship between an average luminance level and a normalized luminance of white luminance according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a method for adjusting a dynamic range of luminance.
FIG. 4 is another diagram for explaining a method of adjusting the dynamic range of luminance.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the contents of dynamic range adjustment processing.
FIG. 6 is a graph showing an example of a result of measuring a relationship between an average luminance level of a liquid crystal color television to which the present invention is applied and white luminance and black luminance.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the average luminance level and the normalized luminance of black luminance according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is another explanatory diagram showing the contents of the dynamic range adjustment processing.
FIG. 9 is a block diagram illustrating a method for adjusting a dynamic range of luminance according to another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a graph showing an example of a result of measuring a relationship between an average luminance level of a CRT-TV and a liquid crystal color television and white luminance and black luminance.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a luminance adjustment method for a conventional APL.
[Explanation of symbols]
1 Liquid crystal panel (display unit, display device)
11 Dynamic range adjustment system
12 LCD panel drive signal generation circuit
20 Average signal level calculator
21 Format converter
21 Video format converter
21 Image format converter
22 frame memory
23 APL calculator
30 Dynamic range setting section
31 Brightness level setting part
31a memory
32 Dynamic range determination unit
40 Dynamic range adjuster
50 delay circuit

Claims (3)

入力画像信号の平均信号レベルに応じて、単位フレームの画像信号に対するダイナミックレンジを調整し、当該画像信号を表示する液晶表示装置であって、According to an average signal level of an input image signal, a liquid crystal display device that adjusts a dynamic range for an image signal of a unit frame and displays the image signal,
上記入力画像信号の平均信号レベルが大きいほど、上記表示する画像信号の白レベルが小さくなるとともに上記表示する画像信号の黒レベルが大きくなるように上記画像信号を調整することを特徴とする液晶表示装置。  A liquid crystal display characterized by adjusting the image signal such that the larger the average signal level of the input image signal is, the smaller the white level of the image signal to be displayed is and the larger the black level of the image signal to be displayed is apparatus. 入力画像信号の平均信号レベルに応じて、単位フレームの画像信号に対するダイナミックレンジを調整し、当該画像信号を表示する液晶表示装置における画像表示方法であって、According to an average signal level of an input image signal, a dynamic range for an image signal of a unit frame is adjusted, and an image display method in a liquid crystal display device that displays the image signal,
上記入力画像信号の平均信号レベルが大きいほど、上記表示する画像信号の白レベルが小さくなるとともに上記表示する画像信号の黒レベルが大きくなるように上記画像信号を調整することを特徴とする液晶表示装置における画像表示方法。  A liquid crystal display characterized by adjusting the image signal such that the larger the average signal level of the input image signal is, the smaller the white level of the image signal to be displayed is and the larger the black level of the image signal to be displayed is Image display method in apparatus. コンピュータに、
入力画像信号の平均信号レベルを演算させる機能と、
上記入力画像信号の平均信号レベルが大きいほど、表示する画像信号の白レベルが小さくなるとともに上記表示する画像信号の黒レベルが大きくなるように単位フレームの画像信号を調整させる機能と、
上記調整された画像信号を液晶表示装置に表示させる機能とを実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。 On the computer,
A function to calculate the average signal level of the input image signal;
A function of adjusting the image signal of the unit frame so that the white level of the image signal to be displayed is decreased and the black level of the image signal to be displayed is increased as the average signal level of the input image signal is increased;
A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing a function of displaying the adjusted image signal on a liquid crystal display device.
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