JP4271978B2 - 映像表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビジョン信号やパーソナルコンピュータ等から入力される映像信号に基づき映像を表示する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
本発明に関連した従来技術としては、特開平8−317250号公報(特許文献1)に記載されたものがある。該公報には、入力映像信号からAPLとヒストグラムとを算出して解析し、該解析データに基づき、該映像信号の最小レベルと最大レベルの範囲を拡大してAPL付近に対応する入出力特性のガンマ値を大きくし、表示画のコントラスト比を増大させるとする技術が記載されている。
【0003】
【特許文献1】
特開平8−317250号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
PDPや液晶パネル等の固定画素デバイスを用いた映像表示装置においては、画面の明るさに対応したより一層の高コントラスト化が望まれるが、上記従来技術では、映像信号のゲイン制御を輝度レベルに対応させていないことなどにより、この点での難がある。また、ヒストグラムの算出及び解析処理も必要であり、構成及び信号処理が複雑化するおそれもある。
本発明の課題点は、かかる従来技術の状況に鑑み、映像表示装置における映像信号処理技術として、画面の明るさに応じ安定した高コントラストの映像が得られるようにすることである。
本発明の目的は、上記課題点を解決できる技術を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題点を解決するために、本発明では、入力された映像信号に基づき映像を表示する映像表示装置として、前記映像信号のコントラストを制御するコントラスト制御手段と、前記コントラスト制御された映像信号の輝度情報として平均輝度レベル及び最大輝度レベルを検出する検出手段と、前記コントラスト制御された映像信号についてガンマ補正を行うガンマ補正手段と、前記検出された平均輝度レベル及び最大輝度レベルを用いて前記コントラストをフィードバック制御するための第1の制御信号を形成して前記コントラスト制御手段へ出力し、更に、前記平均輝度レベルを用いて前記ガンマ補正を行うための第2の制御信号を形成して前記ガンマ補正手段へ出力する制御手段と、前記ガンマ補正された映像信号に基づき映像の表示を行う表示部とを備えた構成とする。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図1〜図5は本発明の第1の実施例の説明図である。本第1の実施例は、A/D変換後のデジタル輝度信号の最大輝度レベルと平均輝度レベルの輝度領域情報に基づき、A/D変換前のアナログ輝度信号につきゲイン制御を行うとともに、カラーマトリックス回路の後段側においてデジタル輝度信号のガンマ補正を行う場合の例である。
図1において、1は映像信号処理回路、2は、映像信号処理回路1の出力信号により映像をカラー表示する表示部、3は、入力されたアナログ輝度信号を増幅するビデオアンプ、4は、デジタル信号の形成と輝度レベルの検出とガンマ補正とを行うデジタル信号形成処理回路、5はアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器、6は、所定期間内におけるデジタル輝度信号の最大輝度レベルと平均輝度レベルとを検出する信号レベル検出回路、8はデジタル映像信号につきガンマ補正を行うガンマ補正回路、7は、該検出した最大輝度レベルと平均輝度レベルのそれぞれにつき該当する輝度領域を判定し、判定結果に対応した制御信号を形成して出力し、ビデオアンプ3におけるゲイン制御を行うとともに、ガンマ補正回路8におけるデジタル映像信号の入出力特性をガンマカーブに従って制御するマイコンである。入力されたアナログ輝度信号は、ビデオアンプ3で増幅された後、A/D変換器5でデジタル輝度信号に変換されて信号レベル検出回路6に入力される。該信号レベル検出回路6においては、デジタル輝度信号の、例えば1フィールドまたは1フレームの映像期間内における最大輝度レベルと平均輝度レベルとが検出される。該検出された最大輝度レベルと平均輝度レベルの情報(信号)はそれぞれ、マイコン7に入力される。該マイコン7内では、入力された該最大輝度レベルと平均輝度レベルの情報に基づき、該最大輝度レベルが該当する第1の輝度領域と、該平均輝度レベルが該当する第2の輝度領域とがそれぞれ判定され、該判定結果に基づく制御信号が形成されて出力される。該制御信号はビデオアンプ3とガンマ補正回路8に入力される。ビデオアンプ3においては、フィードバックされる該制御信号によりアナログ輝度信号の増幅ゲインが制御される。アナログ輝度信号の増幅ゲインが制御されることでA/D変換後のデジタル輝度信号のゲインも変化する。また、ガンマ補正回路8においては、上記制御信号により、上記ゲイン制御されたデジタル映像信号の出入力特性が制御される。この結果、明るさに応じてコントラスト調整された映像が表示部2に表示される。
【0007】
図2は、図1の映像表示装置における輝度信号のゲイン制御動作とガンマ補正(入出力特性補正)動作の説明図である。以下、本図2の説明では、上記図1における構成要素の符号を用いる。
上記マイコン7からの制御信号により、上記ビデオアンプ3では、例えば入出力特性Aを有する入力信号のアナログ輝度信号(第1の実施例の場合はアナログ輝度信号)がゲイン制御され、例えば入出力特性Bのアナログ輝度信号として出力される。該入出力特性Bのアナログ輝度信号は、さらに、A/D変換され、色信号と合わされてデジタル映像信号とされる。該デジタル映像信号は、上記ガンマ補正回路8で輝度信号の入出力特性を補正され、例えば入出力特性Cのデジタル映像信号として出力される。上記ビデオアンプ3に入力される上記制御信号は、輝度信号の最大輝度レベルが該当する第1の輝度領域の情報と、平均輝度レベルが該当する第2の輝度領域の情報との両情報、または該第2の輝度領域の情報に基づき形成される。また、上記ガンマ補正回路8に入力される上記制御信号は、輝度信号の平均輝度レベルが該当する第2の輝度領域の情報に基づき形成される。ここでは、ゲイン制御及びガンマ補正に用いられる第2の輝度領域については同じ輝度領域の基準を用いているが、ガンマ補正に用いられる輝度領域については、ゲイン制御に用いられる輝度領域の基準と異なる領域情報とすることも可能である。
【0008】
図3は、ガンマ補正用のガンマカーブと平均輝度レベル(APL)との関係の説明図である。図3(a)はガンマカーブを示し、同(b)は、平均輝度レベル(APL)に対するガンマカーブの切替え点を示す。
図3(a)において、「ガンマ1」は、入出力特性のレベル(入力に対する出力のレベル)が特定領域で増大または減少しない直線的なガンマカーブ、「ガンマ0」は、いずれの領域においても入出力特性のレベルが「ガンマ1」より高く、特に低輝度領域において該入出力特性のレベルが増大するガンマカーブ、「ガンマ2」は、いずれの領域においても入出力特性のレベルが「ガンマ1」より低く、高輝度領域において入出力特性のレベルが増大するガンマカーブである。「ガンマ0」、「ガンマ1」、「ガンマ2」は、3つの平均輝度レベルAPL0、APL1、APL2に応じて切替えられる。
【0009】
図3(b)において、APL0〜APL5はそれぞれ平均輝度レベルであり、それぞれにおいて、予め設定されているガンマカーブに自動的に切替えられる。平均輝度レベル(APL)がAPL0以下のときは、ガンマカーブは「ガンマ1」が選択され、平均輝度レベルがAPL1〜APL2の範囲では「ガンマ0」が選択され、APL3〜APL4の範囲では「ガンマ1」が選択され、APL5以上では「ガンマ2」が選択される。APL0とAPL1との間では、「ガンマ1」と「ガンマ0」との間の特性のガンマカーブが、マイコン7(図1)での演算により求められ、APL2とAPL3との間では、「ガンマ0」と「ガンマ1」との間の特性のガンマカーブが同じく演算により求められ、また、APL4とAPL5との間では、「ガンマ1」と「ガンマ2」との間の特性のガンマカーブが演算により求められる。なお、平均輝度レベル(APL)に対応したガンマカーブの選択、演算は、上記のような選択、演算には限定されず、例えば、表示部の特性等に応じ、図中の点線で示したように、平均輝度レベルがAPL1以下の場合も「ガンマ0」が選択されるようにしてもよい。
【0010】
図4は、平均輝度レベル(APL)に対応し演算されるガンマカーブの説明図である。
図4において、例えば平均輝度レベル(APL)が、上記図3のAPL2〜APL3間でa:bのレベル位置にあるような場合、ガンマカーブも、「ガンマ0」と「ガンマ1」との間でa:bの出力振幅レベル位置となるものが演算によって求められる。これによって、APL2〜APL3間では平均輝度レベル(APL)に比例したガンマ補正が行われる。上記図3のAPL4〜APL5間及びAPL0〜APL1間においても同様である。
【0011】
図5は、第1の実施例としての映像表示装置のブロック図である。
図5において、1は映像信号処理回路、2は、映像表示を行うPDPや液晶パネル等を用いて成る表示部、11は入力されたアナログ輝度信号Yaを増幅するビデオアンプ、12は、該増幅されたアナログ輝度信号Yaをデジタル輝度信号Ydに変換するA/D変換器、13は、入力信号を表示装置が表示可能な信号タイミングに変換するスキャンコンバータ、14は、入力されたアナログ色(色差)信号Cb、Crをデジタル色(色差)信号Cbd、Crdに変換するA/D変換器、151、152は、上記A/D変換で得られた上記デジタル輝度信号Ydのノイズ除去を行うローパスフィルタであるノイズ除去用LPF、16は、ノイズ除去用LPF151の出力信号(デジタル輝度信号)の所定期間、例えば1フレームまたは1フィールドにおける平均輝度レベル(APL)を検出する平均輝度検出回路、17は、ノイズ除去用LPF152の出力信号(デジタル輝度信号)の所定期間、例えば1フレームまたは1フィールドにおける最大輝度レベルを検出する最大輝度検出回路、18は、平均輝度検出回路16で検出された平均輝度レベルの情報(信号)が入力され、該平均輝度レベルが該当する輝度領域を判定する平均輝度判定部、19は、最大輝度検出回路17で検出された最大輝度レベルの情報(信号)が入力され、該最大輝度レベルが該当する輝度領域を判定する最大輝度判定部、30はガンマ補正回路、20は、上記平均輝度レベルが該当する輝度領域と上記最大輝度レベルが該当する輝度領域との情報に基づき、ビデオアンプ11における増幅ゲイン及びガンマ補正回路30におけるガンマカーブを制御する制御信号を形成するためのゲイン制御部、32は、デジタル輝度信号Ydとデジタル色(色差)信号Cbd、Crdを、赤(R)、緑(G)、青(B)のデジタル映像信号Rd、Gd、Bdに変換するカラーマトリックス回路、T1はアナログ輝度信号Yaの入力端子、T2、T3はアナログ色(色差)信号Cb、Crの入力端子である。上記のうち、平均輝度判定部18、最大輝度判定部19及びゲイン制御部20は、例えばマイコンで構成され、A/D変換器12、14、スキャンコンバータ13、ノイズ除去用LPF151、152、平均輝度検出回路16、最大輝度検出回路17、ガンマ補正回路30、及びカラーマトリックス回路32は、例えばLSI(大規模集積回路)で構成される。
【0012】
上記図5の構成において、入力端子T1からのアナログ輝度信号Yaは、ビデオアンプ11で増幅された後、A/D変換器12でデジタル輝度信号Ydに変換される。該デジタル輝度信号Ydは、スキャンコンバータ13に入力されるとともに、ノイズ除去用LPF151、152に入力される。ノイズ除去用LPF151、152においてノイズを除去された後、平均輝度検出回路16と、最大輝度検出回路17とに入力され、平均輝度検出回路16では所定期間内における平均輝度レベルが検出され、最大輝度検出回路17では最大輝度レベルが検出される。該検出された平均輝度レベルと最大輝度レベルの情報はそれぞれ、平均輝度判定部18、最大輝度判定部19に入力され、平均輝度判定部18では、上記検出された平均輝度レベルがどの輝度領域に該当するかが判定され、最大輝度判定部19では、上記検出された最大輝度レベルがどの輝度領域に該当するかが判定される。該判定された上記平均輝度レベルが該当する輝度領域の情報と、上記最大輝度レベルが該当する輝度領域の情報とは、ゲイン制御部20に入力される。また、平均輝度判定部18から輝度領域判定に用いた平均輝度レベルも合わせて入力される。ゲイン制御部20では、これらの輝度領域情報及び平均輝度レベル情報に基づき、第1及び第2の制御信号が形成される。第1の制御信号は、ビデオアンプ11にフィードバックされ、該ビデオアンプ11のゲインを制御するための信号であって、例えば、上記検出された平均輝度レベルが該当する輝度領域と、上記検出された最大輝度レベルが該当する輝度領域との組み合わせの情報に基づき形成される。第2の制御信号は、ガンマ補正回路30に入力され、ガンマ補正処理を行わせるための信号であって、上記検出された平均輝度レベルに基づき形成される。一方、入力端子T2、T3から入力された各アナログ色(色差)信号Cb、Crも、A/D変換器14でデジタル(色差)信号Cbd、Crdに変換された後、デジタル輝度信号Ydと同様、スキャンコンバータ13に入力され、画素変換される。スキャンコンバータ13から出力されたデジタル輝度信号Ydは、カラーマトリックス回路32に入力される。該カラーマトリックス回路32には、上記スキャンコンバータ13から出力されるデジタル(色差)信号Cbd、Crdも入力される。カラーマトリックス回路32では、デジタル輝度信号Ydとデジタル色(色差)信号Cbd、Crdが、赤(R)、緑(G)、青(B)のデジタル映像信号Rd、Gd、Bdに変換されて出力される。出力されたデジタル映像信号Rd、Gd、Bdは、表示部2に入力され、該表示部2で映像として表示される。
【0013】
上記第1の実施例によれば、映像表示装置において、ガンマ補正の前段で映像信号のゲイン制御を行う構成のため、ガンマ補正回路30への入力映像信号の振幅を略一定の値にすることができ、この結果、ガンマ補正を精度良く行える。また、入力映像信号の最大輝度(最大振幅)レベル情報を検出してゲイン制御を行い、これに連続させて平均輝度レベル(APL)情報に基づくガンマ補正を行う構成のため、映像信号の最大振幅をダイナミックレンジとほぼ一致させた状態でガンマ補正を行うことができ、広範のレベルのコントラスト調整が可能となる。さらに、該ガンマ補正では、平均輝度レベルに対応してガンマカーブを切替えたり演算したりするため、画面の明るさに応じ安定した高コントラストの映像を得ることができる。
【0014】
図6、図7は、本発明の第2の実施例の説明図である。図6は、本発明の第2の実施例としての映像表示装置のブロック図、図7は、図6の映像表示装置における色の濃さ補正(色補正=カラーコントロール)の説明図である。
本第2の実施例では、スキャンコンバータの後段側にあってカラーマトリックス回路の前段側に、ガンマ補正回路と、色補正用のカラーコントロール回路とを設け、ガンマ補正と併せ、映像信号のゲイン増大に対応して映像の色の濃さを増大させる補正(色補正)を行う。他の部分の構成及び作用は上記第1の実施例の場合とほぼ同様である。
【0015】
図6において、31は、デジタル映像信号の色の濃さを補正するカラーコントロール回路である。その他、図5(第1の実施例)と同じ構成要素には、該図5と同じ符号を付し、かつ同じ作用の要素については説明を省く。ゲイン制御部20は、平均輝度判定部18からの平均輝度レベルが該当する輝度領域の情報と、最大輝度判定部19からの最大輝度レベルが該当する輝度領域の情報とがフィードバックされ、これに基づき、ビデオアンプ11における増幅ゲイン、ガンマ補正回路30におけるガンマカーブ、及び、カラーコントロール回路31におけるカラーコントロールゲインを制御する制御信号を形成する。図6の構成要素のうち、平均輝度判定部18、最大輝度判定部19及びゲイン制御部20は、例えばマイコンで構成され、A/D変換器12、14、スキャンコンバータ13、ノイズ除去用LPF151、152、平均輝度検出回路16、最大輝度検出回路17、ガンマ補正回路30、カラーコントロール回路31及びカラーマトリックス回路32は、例えばLSI(大規模集積回路)で構成される。
【0016】
上記図6の構成においても、上記図5の場合と同様、A/D変換されたデジタル輝度信号Ydから、所定期間内における平均輝度レベルと最大輝度レベルが検出され、該検出された平均輝度レベルと最大輝度レベルの情報のそれぞれに該当する輝度領域の情報が形成され、フィードバックされて、ゲイン制御部20に入力される。該ゲイン制御部20では、これらの輝度領域情報及び平均輝度レベルに基づき、第1、第2及び第3の制御信号が形成される。第1の制御信号は、ビデオアンプ11のゲインを制御してコントラストを調整するための信号であって、例えば、上記検出された平均輝度レベルが該当する輝度領域と、上記検出された最大輝度レベルが該当する輝度領域との組み合わせの情報に基づき形成される制御信号である。第2の制御信号は、ガンマ補正回路30に入力され、ガンマ補正処理を行わせる信号であって、上記検出された平均輝度レベルに基き形成される制御信号である。第3の制御信号は、カラーコントロール回路31に入力され、デジタル色(色差)信号の色補正を行うための信号である。スキャンコンバータ13から出力されたデジタル輝度信号Ydは、ガンマ補正回路30に入力され、該ガンマ補正回路30において上記第2の制御信号によって制御されガンマ補正される。該ガンマ補正されたデジタル輝度信号Ydはさらにカラーマトリックス回路32に入力される。上記スキャンコンバータ13から出力されるデジタル(色差)信号Cbd、Crdは、カラーコントロール回路31に入力され、該カラーコントロール回路31において上記第3の制御信号によって制御され、色補正される。該色補正されたデジタル(色差)信号Cbd、Crdは、カラーマトリックス回路32に入力される。カラーマトリックス回路32では、デジタル輝度信号Ydとデジタル色(色差)信号Cbd、Crdが、赤(R)、緑(G)、青(B)のデジタル映像信号Rd、Gd、Bdに変換されて出力される。該出力されたデジタル映像信号Rd、Gd、Bdは、表示部2に入力され、該表示部2で映像として表示される。上記第2の制御信号による上記ガンマ補正回路30におけるデジタル輝度信号Ydのガンマ補正と、上記第3の制御信号による上記カラーコントロール回路31におけるデジタル色(色差)信号Cbd、Crdの色補正とは互いに連動して行われる。
【0017】
図7は、上記カラーコントロール回路31(図6)における色補正(カラーコントロール)の説明図である。以下、図7の説明中、構成要素の符号は上記図6における符号を用いる。
図7において、カラーコントロール回路31におけるデジタル色(色差)信号Cbd、Crdのカラーコントロールゲインは、ガンマ補正回路30におけるガンマカーブの変化に連動して制御され、例えば、ガンマカーブが「ガンマ1」の場合は、カラーコントロールゲインは0dB、ガンマカーブが「ガンマ2」の場合は、カラーコントロールゲインは1dB、ガンマカーブが「ガンマ0」の場合は、カラーコントロールゲインは2dBとなるように制御される。すなわち、平均輝度レベルが低いときには、ガンマカーブを「ガンマ0」にして低輝度領域における輝度差を大きくしてコントラストを上げるとともに、色の濃さも増すようにし、反対に、平均輝度レベルが高いときには、ガンマカーブを「ガンマ2」にして高輝度領域における輝度差を大きくしコントラストを上げるとともに、色の濃さを上記「ガンマ0」の場合よりも減るように制御する。なお、ガンマカーブが、演算により、上記「ガンマ0」、「ガンマ1」、「ガンマ2」の間の特性として設定される場合は、カラーコントロールゲインもそれに対応した値とされる。
【0018】
上記第2の実施例によっても、映像表示装置において、ガンマ補正回路30への入力映像信号の振幅を略一定の値にすることが可能なため、ガンマ補正を精度良く行うことができる。また、カラーコントロール回路31の制御により、色の濃さも確保した映像を表示することができる。また、映像信号の最大振幅をダイナミックレンジとほぼ一致させた状態でガンマ補正を行うことができるため、広範レベルのコントラスト調整が可能となる。さらに、ガンマ補正により、画面の明るさに応じ安定した高コントラストの映像を得ることができる。
【0019】
なお、上記各実施例では、輝度信号のゲイン制御については、A/D変換前のアナログ輝度信号につきゲイン制御を行う構成としたが、本発明はこれに限定されず、該ゲイン制御を、A/D変換後のデジタル輝度信号について行ってもよいし、A/D変換前のアナログ輝度信号とA/D変換後のデジタル輝度信号との両方につき行う構成としてもよい。また、色補正についても、上記各実施例では、A/D変換後のデジタル色(色差)信号のゲインを制御することで色補正するとしたが、本発明はこれにも限定されず、A/D変換前のアナログ色(色差)信号につきゲイン制御することで色補正してもよいし、A/D変換前のアナログ色(色差)信号とA/D変換後のデジタル色(色差)信号との両方につきゲイン制御することで色補正してもよい。また、ノイズ除去用LPF等のノイズ除去手段を設けない構成であってもよい。さらに、最大輝度レベル、平均輝度レベルの検出に用いるデジタル輝度信号は、A/D変換された直後のものに限定されない。また、入力される信号がデジタル映像信号である場合には、上記各実施例に記載したA/D変換器は不要である。
【0020】
【発明の効果】
本発明によれば、画面の明るさに応じ安定した高コントラストの映像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例としての映像表示装置の基本構成図である。
【図2】本発明における輝度信号のゲイン制御とガンマ補正の説明図である。
【図3】本発明におけるガンマカーブと平均輝度レベルの関係の説明図である。
【図4】本発明において演算されるガンマカーブの説明図である。
【図5】本発明の第1の実施例としての映像表示装置のブロック構成図である。
【図6】本発明の第2の実施例としての映像表示装置のブロック構成図である。
【図7】図6の装置における色補正の説明図である。
【符号の説明】
1…映像信号処理回路、 2…表示部、 3、11…ビデオアンプ、 5、12、14…A/D変換器、 6…信号レベル検出回路、 7…マイコン、 8、30…ガンマ補正回路、 13…スキャンコンバータ、 16…平均輝度検出回路、 17…最大輝度検出回路、 18…平均輝度判定部、 19…最大輝度判定部、 20…ゲイン制御部、 31…カラーコントロール回路、 32…カラーマトリックス回路、 151、152…ノイズ除去用LPF。
Claims (5)
- 入力された映像信号に基づき映像を表示する映像表示装置であって、
前記映像信号のコントラストを制御するコントラスト制御手段と、
前記コントラスト制御された映像信号の輝度情報として平均輝度レベル及び最大輝度レベルを検出する検出手段と、
前記コントラスト制御された映像信号についてガンマ補正を行うガンマ補正手段と、
前記検出された平均輝度レベル及び最大輝度レベルを用いて前記コントラストをフィードバック制御するための第1の制御信号を形成して前記コントラスト制御手段へ出力し、更に、前記平均輝度レベルを用いて前記ガンマ補正を行うための第2の制御信号を形成して前記ガンマ補正手段へ出力する制御手段と、
前記ガンマ補正された映像信号に基づき映像の表示を行う表示部と、
を備えた構成を特徴とする映像表示装置。 - 請求項1に記載の映像表示装置において、
前記ガンマ補正手段は、前記検出手段により検出された前記平均輝度レベルが該当する輝度領域情報に対応して設定されるガンマカーブに基づいてガンマ補正を行うことを特徴とする映像表示装置。 - 請求項2に記載の映像表示装置において、
前記検出手段により検出された前記平均輝度レベルが所定値以下の場合は、前記ガンマカーブは前記ガンマ補正手段に入力される映像信号の低輝度領域において入出力特性のレベルが増大することを特徴とする映像表示装置。 - 請求項2また請求項3に記載の映像表示装置において、
前記検出手段により検出された前記平均輝度レベルが所定値以上の場合は、前記ガンマカーブは、前記ガンマ補正手段に入力される映像信号の高輝度領域において入出力特性のレベルが増大することを特徴とする映像表示装置。 - 請求項1に記載の映像表示装置において、
前記検出手段により検出された輝度情報に基づき前記映像信号の色補正を行う色補正手段を備えたことを特徴とする映像表示装置。
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