JP4301852B2 - Video signal processing circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、映像信号処理回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
映像信号処理回路にA/D変換器を用いたディスプレイ装置では、A/D変換器の量子化ビット数に応じて、再現できる映像信号のとりうる範囲(ダイナミックレンジ)が決定される。
【0003】
このダイナミックレンジを等価的に拡張する手段として、A/D変換器への入力映像信号レベルがダイナミックレンジに対して小さい場合、可変ゲインアンプによって出力映像信号の振幅を変化させる技術がある。この例を図1に示す。
【0004】
図1において、輝度信号Yは、可変ゲインアンプ101に入力される。可変ゲインアンプ101の出力は、A/D変換器103に送られて、nビットのデジタル信号に変換される。A/D変換器103から出力されるデジタル信号は、解像度変換回路(スケーラー)104によって解像度変換が行われた後に、LCD、PDP、DLP等の表示パネル105に送られる。
【0005】
可変ゲインアンプ101のゲインは、最大値検出回路102から出力されるゲインコントロール信号によって制御される。最大値検出回路102は、映像信号の最も大きな部分の電圧をホールドし、A/D変換のダイミックレンジの最大値となる所定の電圧と比較する。そして、その差分値に基づいて、ゲインコントロール信号を生成する。
【0006】
図2は、最大値検出回路2の一例を示している。
【0007】
輝度信号Yの最大値は、ダイオード111によってコンデンサ112に保持される。コンデンサ112に保持された電圧は、電池114によって与えられるA/D変換のダイナミックレンジの最大値に対応する所定の電圧と、第1の差動増幅器113によって比較される。第1の差動増幅器113の出力は、第2の差動増幅器115に送られる。第2の差動増幅器115の出力がゲインコントロール信号となる。
【0008】
コンデンサ112に保持された電圧がA/D変換のダイナミックレンジの最大値に対応する所定の電圧より大きい場合には、ゲインコントロール信号電圧が下がり、コンデンサ112に保持された電圧がA/D変換のダイナミックレンジの最大値に対応する所定の電圧より小さい場合には、ゲインコントロール信号電圧が上がる。可変ゲインアンプ101のゲインは、ゲインコントロール信号電圧に比例するように制御される。
【0009】
したがって、A/D変換器103のダイナミックレンジに相当する振幅をもった映像信号がA/D変換器103に供給されるようになる。
【0010】
上記のような技術を用いた映像信号処理回路においては、入力映像信号が動画の映像信号である場合には、信号中の最も振幅の大きな部分が変化すると、それ以外の部分も連動して振幅が変化するため、随時、明るさが変化する。このため、入力映像信号中に振幅が変化しない部分があっても、信号中の最も振幅の大きな部分が変化すると、入力映像信号では変化しない部分においても表示画面上では明るさが変動してしまう。この結果、入力映像信号を忠実に再現できないという問題がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、映像信号中の微小な変化部分を拡大することができ、しかも映像信号中の大きな変化部分が拡大されすぎるのを抑制することができる映像信号処理回路を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、入力映像信号をデジタルデータに変換するA/D変換器を備えた信号処理回路において、注目画素の左右の両側部分の画素データの平均値である左右両側平均値、注目画素の左側部分の画素データの平均値である左側平均値および注目画素の右側部分の画素データの平均値である右側平均値をそれぞれ算出する第1手段、注目画素の画素データと左右両側平均値との差分データを算出する第2手段、注目画素の画素データと左右両側平均値との差分データが第1の所定値以上である場合に上記差分データを小さくさせる第3手段、左側平均値と右側平均値との差が第2の所定値以上である場合に、第3手段によって得られた上記差分データを小さくさせる第4手段、ならびに第4手段によって得られた差分データを、注目画素の画素データに加算する手段を備えていることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図3〜図9を参照して、この発明を液晶表示装置の映像信号処理回路に提供した場合の実施の形態について説明する。
【0015】
図3は、液晶表示装置に設けられた映像信号処理回路の構成を示している。
【0016】
輝度信号Yは、アンプ1に入力される。アンプ1の出力は、A/D変換器2に送られて、デジタル信号に変換される。A/D変換器2から出力されるデジタル信号は、ダイナミックレンジ拡張回路3に送られる。ダイナミックレンジ拡張回路3は、映像の微小な変化を拡大することにより、視覚的なダイナミックレンジを拡張するものである。ダイナミックレンジ拡張回路3の構成および動作については後述する。
【0017】
ダイナミックレンジ拡張回路3から出力される信号は、解像度変換回路(スケーラー)4に送られて、解像度変換が行われる。解像度変換回路4から出力される信号は、LCDパネル5に送られる。
【0018】
図4は、ダイナミックレンジ拡張回路3の構成を示している。
【0019】
ダイナミックレンジ拡張回路3は、17個の1バイトレジスタからなるシフトレジスタ10、3つのaverager回路( アベレージャ回路) 21、22、23、distance回路( ディスタンス回路) 30、limiter table 回路( リミッターテーブル回路) 40、step control table回路( ステップコントロールテーブル回路) 50およびadder 回路( アダー回路) 60からなる。
【0020】
A/D変換器2から出力される8ビットのデジタルデータがダイナミックレンジ拡張回路4に、Yin(8)として入力する。このデジタルデータYin(8)は、シフトレジスタ10に入力される。シフトレジスタ10には、17画素分のデジタルデータが保持される。シフトレジスタ10のうちの中央の1バイトレジスタに保持されたデータが注目画素に対するデータ( 基準値)Yref とされる。
【0021】
シフトレジスタ10の中央のレジスタ以外の各レジスタに保持されているデータは、第1のaverager回路21に送られる。第1のaverager回路21は、シフトレジスタ10に保持されているYref以外のデータの平均値、つまり、注目画素の左右の両側部分の画素データの平均値である左右両側平均値av16を算出する。
【0022】
シフトレジスタ10内の後側の4つのレジスタに保持されている各データは、第2のaverager回路22に送られる。第2のaverager回路22は、シフトレジスタ10内の後側の4つのレジスタに保持されている各データの平均値、つまり、注目画素の左側部分の画素データの平均値である左側平均値av-back を算出する。
【0023】
シフトレジスタ10内の前側の4つのレジスタに保持されている各データは、第3のaverager回路23に送られる。第3のaverager回路23は、シフトレジスタ10内の前側の4つのレジスタに保持されている各データの平均値、つまり、注目画素の右側部分の画素データの平均値である右側平均値av-frontを算出する。
【0024】
シフトレジスタ10の中央のレジスタに保持されている基準値Yrefおよび各averager回路21、22、23によって算出された平均値av16、av-back 、av-frontは、distance回路30に送られる。
【0025】
distance回路30は、平均値av16と基準値Yrefとの差分を算出するための第1の減算器31と、平均値av-back と平均値av-frontとの差分を算出するための第2の減算器32とを備えている。第1の減算器31によって得られた差分信号dis-avは、注目画素データの左右両側平均値av16に対する変化量である。第2の減算器32によって得られた差分信号dis-f2b-abs は、左側平均値av-back と右側平均値av-frontとの間の変化量である。
【0026】
distance回路30に送られてきた基準値Yrefは、dis-Yrefとして、limiter table 回路40に送られる。また、distance回路30によって算出された差分信号dis-av、dis-f2b-abs とは、limiter table 回路40に送られる。
【0027】
limiter table 回路40は、差分信号dis-avに対して振幅制限を行い、映像信号の大きな変化がその出力(Lim-dis) に現れないようにする。図5は、limiter table 回路40の入出力特性を示している。この処理により、映像信号中の細かい変化のみを抽出することができるようになる。
【0028】
差分信号dis-avに対して振幅制限が行われた信号Lim-dis は、step control table回路50に送られる。また、limiter table 回路40に送られてきた基準値dis-Yrefおよび差分信号dis-f2b-abs は、そのまま、Lim-yrefおよびLim-f2b として、step control table回路50に送られる。
【0029】
step control table回路50は、左側平均値と右側平均値との間の変化量Lim-f2b の大きさに基づいて、Lim-dis の大きさを小さくする。Lim-f2b が大きい場合には、注目画素(Yref) の前後には、映像信号の変化が大きいステップ状の輪郭が存在していると判断される。ダイナミックレンジ拡張回路3は、映像の微小の変化を拡大するのが目的であるため、映像信号の変化が大きい場合にはLim-dis を小さくする必要がある。そこで、step control table回路50は、Lim-f2b が所定値以上大きくなると、Lim-dis を小さくする。step control table回路50の特性を図6に示す。
【0030】
step control table回路50によって制御されたLim-dis は、con-dis として、adder 回路60に送られる。step control table回路50に送られてきた基準値Lim-yrefは、con-yrefとして、adder 回路60に送られる。
【0031】
adder 回路60は、con-yrefにcon-dis を加算する。これにより、映像の変化量が、元の映像信号に加算されることになり、映像信号中の微小な変化の振幅が拡大される。ただし、映像信号中の大きな変化の振幅に対しては、上記limiter table 回路40およびstep control table回路50の作用により、その拡大量が制限される。なお、この加算結果は、Youtとして、解像度変換回路4に送られる。
【0032】
例えば、図7(a)に示すように連続的な輝度の変化が微小である場合には、図7(b)に示すように映像信号の振幅が拡大され、映像の細かな変化が伸張される。
【0033】
映像信号中の大きな変化の振幅に対しては、その拡大量が制限されることについて、図8および図9を用いて説明する。
【0034】
図8にYrefで示すように、映像信号中にステップ状の変化部分(大きな変化の振幅部分)があるとする。注目画素の左右両側部分の画素データの平均値は図8にav16で示すようになり、注目画素のデータと上記平均値av16との差分値dis-avは図8にdis-avで示すようになる。元の映像信号Yrefに、差分値dis-avをそのまま加算すると、両エッジ部分に大きな偽輪郭が発生してしまうことは明らかである。
【0035】
そこで、図8に示すように、上記limiter table 回路40によって、差分値dis-avの振幅を制限した結果Lim-dis を、元の映像信号Yrefに加算すると、図8にadd-enに示すように、偽輪郭が小さくなる。しかしながら、図8の信号add-enに矢印で示すように、不自然な縁取りが発生する。
【0036】
そこで、図9に示すように、step control table回路50により、limiter table 回路40による振幅制限後のLim-dis を、dis-f2b に基づいて小さくした結果con-dis を、元の映像信号Yrefに加算すると、図9にadd-yen に示すように、不自然な縁取りが除去される。
【0037】
【発明の効果】
この発明によれば、映像信号中の微小な変化部分を拡大することができ、しかも映像信号中の大きな変化部分が拡大されすぎるのを抑制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】A/D変換器への入力映像信号レベルがダイナミックレンジに対して小さい場合、可変ゲインアンプによって出力映像信号の振幅を変化させる技術を利用したて従来の信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【図2】図1の最大値検出回路の構成例を示す電気回路図である。
【図3】液晶表示装置に設けられた映像信号処理回路の構成を示すブロック図である。
【図4】ダイナミックレンジ拡張回路3の構成を示すブロック図である。
【図5】 limiter table 回路40の入出力特性を示すグラフである。
【図6】 step control table回路50の特性を示すグラフである。
【図7】連続的な輝度の変化が微小である場合に映像信号の振幅が拡大されることを示す模式図である。
【図8】映像信号中の大きな変化の振幅に対しては、その拡大量が制限されることを説明するための模式図である。
【図9】映像信号中の大きな変化の振幅に対しては、その拡大量が制限されることを説明するための模式図である。
【符号の説明】
1 アンプ
2 A/D変換器
3 ダイナミックレンジ拡張回路
4 解像度変換回路
5 LCDパネル
10 シフトレジスタ
21、22、23 averager回路
30 distance回路
40 limiter table 回路
50 step control table回路
60 adder 回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a video signal processing circuit.
[0002]
[Prior art]
In a display device using an A / D converter in a video signal processing circuit, a reproducible range (dynamic range) of a video signal that can be reproduced is determined according to the number of quantization bits of the A / D converter.
[0003]
As a means for equivalently expanding the dynamic range, there is a technique for changing the amplitude of the output video signal by a variable gain amplifier when the input video signal level to the A / D converter is smaller than the dynamic range. An example of this is shown in FIG.
[0004]
In FIG. 1, the luminance signal Y is input to the
[0005]
The gain of the
[0006]
FIG. 2 shows an example of the maximum
[0007]
The maximum value of the luminance signal Y is held in the
[0008]
When the voltage held in the
[0009]
Accordingly, a video signal having an amplitude corresponding to the dynamic range of the A /
[0010]
In the video signal processing circuit using the above-described technology, when the input video signal is a video signal of a moving image, when the largest amplitude portion of the signal changes, the other portions are also linked together. Changes, the brightness changes from time to time. For this reason, even if there is a portion in which the amplitude does not change in the input video signal, if the portion having the largest amplitude in the signal changes, the brightness on the display screen also changes in the portion that does not change in the input video signal. . As a result, there is a problem that the input video signal cannot be faithfully reproduced.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a video signal processing circuit capable of enlarging a minute change portion in a video signal and suppressing a large change portion in the video signal from being enlarged too much. .
[0012]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, in the signal processing circuit including an A / D converter that converts the input video signal into digital data, the left and right average values that are average values of the pixel data of the left and right sides of the target pixel The first means for calculating the left average value that is the average value of the pixel data of the left portion of the target pixel and the right average value that is the average value of the pixel data of the right portion of the target pixel, the pixel data of the target pixel and the left and right sides A second means for calculating difference data with respect to the average value; a third means for reducing the difference data when the difference data between the pixel data of the target pixel and the left and right average values is equal to or greater than a first predetermined value; A fourth means for reducing the difference data obtained by the third means and a difference data obtained by the fourth means when the difference between the value and the right average value is equal to or greater than a second predetermined value; Characterized in that it comprises means for adding the pixel data of the pixel of interest.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is provided to a video signal processing circuit of a liquid crystal display device will be described with reference to FIGS.
[0015]
FIG. 3 shows a configuration of a video signal processing circuit provided in the liquid crystal display device.
[0016]
The luminance signal Y is input to the
[0017]
The signal output from the dynamic
[0018]
FIG. 4 shows the configuration of the dynamic
[0019]
The dynamic
[0020]
The 8-bit digital data output from the A /
[0021]
Data held in each register other than the central register of the
[0022]
Each data held in the four rear registers in the
[0023]
Each data held in the front four registers in the
[0024]
The reference value Yref held in the center register of the
[0025]
The
[0026]
The reference value Yref sent to the
[0027]
The
[0028]
The signal Lim-dis whose amplitude is limited with respect to the difference signal dis-av is sent to the step
[0029]
The step
[0030]
The Lim-dis controlled by the step
[0031]
The
[0032]
For example, when the continuous luminance change is small as shown in FIG. 7A, the amplitude of the video signal is expanded and the fine change of the video is expanded as shown in FIG. 7B. The
[0033]
With respect to the amplitude of a large change in the video signal, the fact that the enlargement amount is limited will be described with reference to FIGS.
[0034]
As shown by Yref in FIG. 8, it is assumed that there is a step-like change portion (a large change amplitude portion) in the video signal. The average value of the pixel data of the left and right side portions of the target pixel is as shown by av16 in FIG. 8, and the difference value dis-av between the data of the target pixel and the average value av16 is as shown by dis-av in FIG. Become. If the difference value dis-av is added as it is to the original video signal Yref, it is clear that large false contours are generated at both edge portions.
[0035]
Therefore, as shown in FIG. 8, when the result Lim-dis obtained by limiting the amplitude of the difference value dis-av by the
[0036]
Therefore, as shown in FIG. 9, the step
[0037]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to enlarge a minute change portion in the video signal, and to suppress an excessive enlargement of the large change portion in the video signal.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the configuration of a conventional signal processing circuit using a technique for changing the amplitude of an output video signal by a variable gain amplifier when the input video signal level to an A / D converter is small relative to the dynamic range. It is a block diagram.
2 is an electric circuit diagram showing a configuration example of a maximum value detection circuit in FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a video signal processing circuit provided in the liquid crystal display device.
4 is a block diagram showing a configuration of a dynamic
FIG. 5 is a graph showing input / output characteristics of a
6 is a graph showing characteristics of a step
FIG. 7 is a schematic diagram showing that the amplitude of a video signal is enlarged when a continuous luminance change is minute.
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining that an enlargement amount is limited for an amplitude of a large change in a video signal.
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining that an enlargement amount is limited with respect to an amplitude of a large change in a video signal.
[Explanation of symbols]
1 amplifier 2 A /
Claims (1)
注目画素の左右の両側部分の画素データの平均値である左右両側平均値、注目画素の左側部分の画素データの平均値である左側平均値および注目画素の右側部分の画素データの平均値である右側平均値をそれぞれ算出する第1手段、
注目画素の画素データと左右両側平均値との差分データを算出する第2手段、
注目画素の画素データと左右両側平均値との差分データが第1の所定値以上である場合に上記差分データを小さくさせる第3手段、
左側平均値と右側平均値との差が第2の所定値以上である場合に、第3手段によって得られた上記差分データを小さくさせる第4手段、ならびに
第4手段によって得られた差分データを、注目画素の画素データに加算する手段、
を備えていることを特徴とする映像信号処理回路。In a signal processing circuit including an A / D converter that converts an input video signal into digital data,
The average value of the left and right sides, which is the average value of the pixel data of the left and right sides of the target pixel, the left side average value of the pixel data of the left side of the target pixel, and the average value of the pixel data of the right side of the target pixel A first means for calculating respective right average values;
A second means for calculating difference data between the pixel data of the target pixel and the left and right average values;
A third means for reducing the difference data when the difference data between the pixel data of the target pixel and the left and right average values is equal to or greater than a first predetermined value;
A fourth means for reducing the difference data obtained by the third means when the difference between the left average value and the right average value is greater than or equal to a second predetermined value; and
Means for adding the difference data obtained by the fourth means to the pixel data of the target pixel;
A video signal processing circuit comprising:
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