JP4381232B2 - 映像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、映像表示装置に関し、より詳細には、映像信号にノイズ低減処理を施すことが可能な映像表示装置に関する。

近年、テレビジョン受像機などの画面の大型化に伴って、入力映像信号に含まれるノイズ信号が目立つようになってきた。そのため、ノイズ信号を低減し高画質な映像を表示するために、様々なノイズリダクション回路（ノイズリデューサともいう）が提案されている。ノイズリダクション回路としては、主として、ライン毎にノイズ成分を低減する１次元ノイズリダクション（以下、１Ｄ−ＮＲと略す）回路、１枚のフレーム又はフィールド毎にノイズ成分を低減する２次元ノイズリダクション（以下、２Ｄ−ＮＲと略す）回路、及び時間軸の中でノイズ成分を低減する３次元ノイズリダクション（以下、３Ｄ−ＮＲと略す）回路に分類される。

１Ｄ−ＮＲとも謂えるノイズ低減技術として、液晶パネルが持つ画像表示データの表現性能を出し切るように、入力映像信号を１ラインごとに拡張補正する画像処理技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載の画像処理においては、低周波成分について順次変化するように階調変化させるスムージング処理を行い、これによって、自然画像では見られない階段状の縞（輪郭）にみえる擬似輪郭が生じる怖れを低減している。

また、２Ｄ−ＮＲに関する技術として、画面垂直方向の間に生じるノイズを低減するためのＮＲ回路が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。特許文献２に記載のＮＲ回路では、明るさに寄与するＲ／Ｇ信号に対して０Ｈ，１Ｈ，２Ｈ遅れの各ディレイラインを設ける一方で、Ｂ信号に対しては０Ｈと２Ｈ遅れのディレイラインのみを設けている。このＮＲ回路は、比較的明るさに寄与しないＢ信号のＮＲ処理を簡略化したことにより、ノイズ処理能力を極力落とさずに回路規模を小さくしている。

３Ｄ−ＮＲに関する技術として、デジタルノイズリダクション（ＤＮＲ）による３次元補正技術が提案されている（例えば、特許文献３を参照）。特許文献３に記載のＮＲ処理手段は、フレーム間の動きボケを補正するための映像補間手段であって、前後のフレーム間における動きベクトルを検出して得た差分信号に対し直交変換処理をした後で複数の周波数帯域分割して、非線形処理を実行した後に映像信号に対して非線形処理を施した差分信号を合成する。このようなＮＲ処理により、画面内で複数の動きを有する場合においてもブロック歪を発生させることなく、動きボケを極力抑えている。

上述の特許文献３の他にも、３Ｄ−ＮＲ処理では、複数フレーム或いはフィールドを記憶するメモリが必要であって、従ってその複数のフレーム又はフィールド分に相当するメモリ（一般的にフレームメモリと呼ばれる）を要する。このため、より高精細且つ多階調特性の画像データを処理するとより長い処理実行時間がかかるため、一方でより処理効率の良い処理能力を求められると一枚当りの画像データはできるだけ比較的低容量のデータ量で実行することが必要になる。

上述の各特許文献で例示したように、各次元のＮＲ処理はそれぞれ問題点の違いにより解決手段が異なっており、それぞれの目的に合ったＮＲ処理が提案されている。さらに、同様に、同次元のＮＲ処理においてもそれぞれの目的に合った処理を施すものが提案されている。
特開２００４−５４２１０号公報 特開平１０−２７１５２３号公報 特開２０００−１３６４３号公報

一方、近年の大画面且つ高画質という性能が要求されるテレビジョン受像機等の映像表示装置においては、これらＮＲ処理の対象となる映像信号のフォーマット（例えばビット数等）によって必要とされるメモリ容量も異なる。特に、３Ｄ−ＮＲ処理においては、複数のフレーム又はフィールド分のメモリが要求されることに加えて、画面が大きいほどＮＲ処理自体に時間がかかることも考えられる。

しかしながら、低ビット数の映像信号のＮＲ処理を行う映像表示装置では、必要とされるメモリ容量が減り、ＮＲ処理にかかる時間も減らすことができるが、一方で中間調表示時の滑らかな表示性能を妨げることとなり、特に大画面であれば自然画像の滑らかな階調変化の実現どころか、階段状の縞模様を呈する要因にもなる。

さらに近年、液晶表示装置やプラズマディスプレイなどに代表される、表示メモリに書き込む際に線順次走査を行う線順次走査タイプの映像表示装置においては、画面上の各画素に用いられる素材の特有の性質によるための幾つかの補正技術が適用されている。例えば、液晶表示装置においては画面上の各画素に用いられる液晶材等が有する特有の応答特性（例えば温度依存性）や、階調性能を表現するＶ−Ｉカーブ特性などといった表示素子特有の表示性能特性があり、これらの特性を改善するために液晶材に印加する信号電圧において本来の階調電圧よりも比較的高い階調電圧を始動時に供給するいわゆるクイックシュート駆動（オーバーシュート駆動）や、液晶パネルの有するＶ−Ｉ特性に見合った階調特性を実現するために、本来ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ−Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）の性能に応じた放送信号の階調特性（γ特性）に対して逆補正をかける逆γ補正などの画像補正手段がある。これらは、液晶モジュールの内部に設けられることが多く、従って３Ｄ−ＮＲ処理の後段で行われる補正処理となる。

また、これらの画像補正手段を液晶モジュールで行う前に映像の階調特性を向上させるために、画像信号ビット数を拡張させる処理（例えば一画素当りのビット数を６ｂｉｔから８ｂｉｔに変換するための変換処理等）を行うとフレーム又はフィールド内で階段状の縞を発生する場合がある。それは、信号拡張処理を逆γ補正の前段で行ったために中間調の階調において階調差が著しく発生してしまい、その結果として、階調数を向上させるつもりで行った補正によって却って画質を損なってしまう。また、クイックシュート駆動に関しても、本来の階調数よりも高い階調数に相当する印加電圧を施す設計思想であるために、同様の問題が生じ得る。

逆に、これらのビット数拡張処理を３Ｄ−ＮＲ処理の前段で実行すると、３Ｄ−ＮＲ処理時において必要なフレームメモリ容量がより多く必要になり、一フレーム当りの実行処理速度が遅れてしまい、例えばチャンネル切り替え或いは入力切換時に要するユーザの待機時間が長くなることから、ユーザに不快感を与えかねない。

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、メモリを効率的に利用して複数のノイズ低減処理を実行することが可能な映像表示装置を提供することをその目的とする。

本発明は、上述のごとき課題を解決するために、以下の各技術手段により構成される。
第１の技術手段は、放送信号を受信し、画面上に映像を表示する映像表示装置において、前記受信した放送信号から画面上に表示すべき映像信号を選択する映像信号選択手段と、該映像信号選択手段で選択された映像信号に対し、所定の映像処理を実行する映像処理手段と、該映像処理手段で映像処理した映像信号を画面上に表示するよう制御する表示制御手段と、を備え、前記所定の映像処理は、第一のノイズ低減処理と、該第一のノイズ低減処理の後段に実行される、前記第一のノイズ低減処理の次元より低次元のノイズ低減処理である第二のノイズ低減処理と、前記第一のノイズ低減処理と第二のノイズ低減処理との間に実行される、映像信号内の１画素当たりのビット数を拡張して拡張映像信号を生成するビット数拡張処理と、を含む処理であることを特徴としたものである。

第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記第一のノイズ低減処理は、映像信号のフレーム間又はフィールド間のノイズを除去するための３次元のノイズ低減処理とし、前記第二のノイズ低減処理は、映像信号の１フレーム内又は１フィールド内におけるノイズを除去するための１次元又は２次元のノイズ低減処理とすることを特徴としたものである。

第３の技術手段は、放送信号を受信し、画面上に映像を表示する映像表示装置において、前記受信した放送信号から画面上に表示すべき映像信号を選択する映像信号選択手段と、該映像信号選択手段で選択された映像信号に対し、所定の映像処理を実行する映像処理手段と、該映像処理手段で映像処理した映像信号を画面上に表示するよう制御する表示制御手段と、を備え、前記所定の映像処理は、第一のノイズ低減処理と、該第一のノイズ低減処理の後段に実行される第二のノイズ低減処理としてのビット数拡張処理と、を含む処理であり、前記第一のノイズ低減処理は２次元以上のノイズ低減処理であり、前記ビット数拡張処理は映像信号内の１画素当たりのビット数を拡張して拡張映像信号を生成する処理であることを特徴としたものである。

第４の技術手段は、第３の技術手段において、前記第一のノイズ低減処理は、映像信号のフレーム間又はフィールド間のノイズを除去するための３次元のノイズ低減処理であることを特徴とする請求項３に記載の映像表示装置。

第５の技術手段は、第１又は第２の技術手段において、前記所定の映像処理として、前記第二のノイズ低減処理の後に、前記映像信号と表示用のパネルの表示性能との差分を補うために最適な階調に補正するための処理である表示パネル補正処理を実行することを特徴としたものである。

第６の技術手段は、第５の技術手段において、前記表示パネル補正処理は、逆γ補正処理であることを特徴としたものである。

第７の技術手段は、第５又は第６の技術手段において、当該映像表示装置は、表示用のパネルを液晶セルで形成した液晶表示装置とし、前記表示パネル補正処理は、クイックシュート駆動処理であることを特徴としたものである。

本発明によれば、映像表示装置において、メモリを効率的に利用して複数のノイズ低減処理を実行することが可能となる。例えば、比較的大容量が必要とされる３次元ＮＲ処理用のメモリを極力少なくし、且つ、フレーム内又はフィールド内でのＮＲ処理については極力少ないメモリ容量で受信した放送信号に対するＮＲ処理を実行することが可能となる。

本発明に係る映像表示装置は、放送信号を受信し、画面上に映像を表示する装置であって、受信した放送信号からノイズを除去することを可能としたものである。以下、本発明に係る映像表示装置を、図１乃至図８を参照し液晶モジュールを搭載した液晶表示装置を例に挙げて説明する。本発明に係る映像表示装置は、ここで例示する液晶表示装置に限らず、例えば表示メモリへの書き込み時に線順次走査を行う他の表示装置にも適用可能であり、プラズマディスプレイ装置やＥＬＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）も含まれてもよい。また、本発明に係る映像表示装置としては、表示パネルに映像を表示するものに限らず、液晶プロジェクタ等の投射型の映像表示装置においても適用可能である。

図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の一構成例を示すブロック図、図２は、図１の液晶表示装置に適用可能な３Ｄ−ＮＲ処理回路の一構成例を示すブロック図、図３は、図１の液晶表示装置に適用可能な液晶モジュールの一構成例を示すブロック図、図４は、図３の液晶モジュールに適用可能な画像処理回路の一構成例を示すブロック図である。

図１において、１は液晶表示装置、１１はアナログチューナ、１２はデジタルチューナ、１３は外部入力端子、１４はセレクタ、１５はバスライン、１６はＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、１７は中央制御部、１８はＯＳＤ（Ｏｎ Ｓｃｒｅｅｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）表示部、１９は操作部、２０は受光部、２１はリモートコントローラ（以下、Ｒ／Ｃと略す）、３０は、映像処理部、３１はデコーダ、３２はＮＲ処理部、３３はコントローラ、３４はクロックバッファ半導体集積回路（以下、クロックバッファＩＣと略す）、３５はスケーラ、４０は液晶モジュールである。また、図２において、３２はＮＲ処理部の一例としての３Ｄ−ＤＮＲ回路、５０，５９は加算器、５１はフレームメモリ、５２はアダマール変換回路、５３は非線形処理回路、５４はアダマール逆変換回路、５５は動きエッジ情報抽出回路、５６はフィルタリング処理回路、５７は帰還量決定回路、５８は乗算器である。また、図３において、４１は液晶コントローラ、４２は表示メモリ、４３は画像処理回路、４４は液晶ドライバ、４５は液晶パネルであり、図４において、６１は制御手段、６２はラインメモリ、６３は検出手段、６４は信号拡張手段である。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置は、映像信号選択手段，映像処理手段，表示制御手段を少なくとも備えるものとする。映像信号選択手段は、受信した放送信号から画面上に表示すべき映像信号を選択する手段で、図１のセレクタ１４に対応する。映像処理手段は、映像信号選択手段で選択された映像信号に対し、所定の映像処理を実行する手段で、中央制御部１７，映像処理部３０，液晶モジュール４０を中心とする構成要素が該当する。表示制御手段は、映像処理手段で映像処理した映像信号を画面上に表示するよう制御する手段で、液晶モジュール４０，中央制御部１７，映像処理部３０を中心とする構成要素が該当する。液晶表示装置における表示制御手段では、映像処理手段で映像処理した映像信号を、線順次操作によって画面上に表示するよう制御する。

ここで、所定の映像処理とは、第一のノイズ低減処理、ビット数拡張処理、及び第二のノイズ低減処理を含む処理を指す。第二のノイズ低減処理は、第一のノイズ低減処理の後段に実行される、第一のノイズ低減処理の次元より低次元のノイズ低減処理である。一方、ビット数拡張処理は、第一のノイズ低減処理と第二のノイズ低減処理との間に実行される処理であり、映像信号内の１画素当たりのビット数を拡張して拡張映像信号を生成する処理である。この所定の処理によって、ノイズ低減がなされる上に、ビット数拡張後の１画素単位でビット数の多い拡張映像信号に対しては、メモリを多く必要とする高次元のノイズ低減処理を施さずにメモリを多く必要としない低次元のノイズ低減処理のみを施すことで、メモリを有効的に使用できるようになる。

また、第一のノイズ低減処理を、映像信号のフレーム間又はフィールド間のノイズを除去するための３次元のノイズ低減処理とし、第二のノイズ低減処理を、映像信号の１フレーム内又は１フィールド内におけるノイズを除去するための１次元又は２次元のノイズ低減処理とするようにしてもよい。ここでの第二のノイズ低減処理は、映像信号の一ライン内又は隣り合う複数ライン間のノイズ処理となる。

所定の映像処理としては、第二のノイズ低減処理の後に表示パネル補正処理を実行するようにすることが好ましい。表示パネル補正処理とは、映像信号と表示パネルの表示性能の差分を補うために最適な階調に補正するための処理とする。表示パネル補正処理としては、本来ＣＲＴの性能に応じた放送信号の階調特性（γ特性）に対して逆補正をかける逆γ補正処理を実行するようにしてもよい。

また、表示パネル補正処理としては、逆γ補正処理に加え、或いは逆γ補正処理の代わりに、クイックシュート駆動処理を実行するようにしてもよい。クイックシュート駆動処理（オーバーシュート駆動処理ともいう）は、動き検出や温度変化に応じ、液晶材に印加する信号電圧において本来の階調電圧よりも比較的高い階調電圧を始動時に供給する処理で、表示パネルを液晶セルで形成した液晶表示装置で液晶セルの動作応答性を改善する処理であり、全ての映像表示装置に適用できるものではない。このクイックシュート駆動処理では、図４で後述する画像処理回路４３の出力として記載の拡張画像信号及び制御信号に基づいて、拡張画像信号から温度変化やフレーム（／フィールド）内又はフレーム（／フィールド）間で検出した移動量に応じて書込階調を強調するよう変換し、液晶ドライバ４４へ画像信号及び制御信号を送出する。

逆γ補正処理やクイックシュート駆動処理などの表示パネル補正処理は、液晶モジュール４０の内部に設けられることが多く、従って３Ｄ−ＮＲ処理の後段で行われる補正処理となり、喩え、ビット数拡張処理を表示パネル補正処理の前に行ったとしても、表示パネル補正処理の前に実行する第二のノイズ低減処理によって、中間調の階調において階調差が著しく発生してしまうようなことも生じない。勿論、一フレーム当りの実行処理速度が遅れてしまい、例えばチャンネル切り替え或いは入力切換時に要するユーザの待機時間が長くなることから、ユーザに不快感を与えるようなことも生じない。

また、他の形態において、所定の映像処理とは、第一のノイズ低減処理、及び第一のノイズ低減処理の後段に実行される第二のノイズ低減処理としてのビット数拡張処理を含む処理とする。ここで、第一のノイズ低減処理は２次元以上のノイズ低減処理であり、ビット数拡張処理は上述したように映像信号内の１画素当たりのビット数を拡張して拡張映像信号を生成する処理である。この形態にあっても、所定の処理によって、ノイズ低減がなされる上に、メモリを多く必要とする高次元のノイズ低減処理を施してから、ビット数拡張して１画素単位でビット数の多い拡張映像信号に変換するので、メモリを有効的に使用できるようになる。また、第一のノイズ低減処理を、映像信号のフレーム間又はフィールド間のノイズを除去するための３次元のノイズ低減処理としてもよい。

以下の例では、所定の処理が、第一のノイズ低減処理、及び第二のノイズ低減処理としてのビット数拡張処理を順次実行する処理である形態のみを対象にして説明するが、所定の映像処理が、第一のノイズ低減処理、ビット数拡張処理、及び第二のノイズ低減処理を順次実行する処理である形態であっても同様に説明できる。また、本実施形態では、液晶モジュールに設けられた画像処理回路が１Ｄ−ＮＲ処理によってスムージング機能を実現する例を示すが、本発明に係る映像表示装置における第二のノイズ低減処理は、ラインメモリ１ライン分で構成される１Ｄ−ＮＲ処理に限定される必要はなく、複数の（例えば３ライン分以上の）ラインメモリで構成される２Ｄ−ＮＲ処理を行う構成であってもよい。勿論、第一のノイズ低減処理及び第二のノイズ低減処理は、以下で例示するものに限定されるものではなく、第一のノイズ低減処理と第二のノイズ低減処理との上述した関係を満たせばどのようなノイズ低減処理であってもよい。

図１で例示する液晶表示装置１は、放送信号を受信し、液晶パネルの画面上に映像を表示する装置である。液晶表示装置１の主な構成として、例えば、地上波のアナログ放送を受信するためのアナログチューナ１１、ＢＳデジタル放送等で規格化されたコンポーネントビデオ信号を受信するためのデジタルチューナ１２、これら２つのチューナ１１，１２と他の外部入力端子１３とから画面上に表示するべき映像信号を選択するためのセレクタ１４、選択した映像信号に対し各種信号フォーマットに応じて信号処理するための映像処理部３０、映像処理部３０で各種画像処理をされた映像情報を出力するための液晶モジュール４０、そしてこれらの各ブロックに対してバスライン１５を用いて制御処理を行うための制御信号を送出することにより各種ブロックの処理を実行させるための制御部（中央制御部）１７で構成される。液晶表示装置１は、さらに、ユーザによる各種操作が可能な操作部１９やＲ／Ｃ２１及びＲ／Ｃ受光部２０で構成される遠隔操作手段を備える。中央制御部１７は、この遠隔操作手段や操作部１９から発信される操作信号によって、各種操作信号に応じた制御信号を生成して各ブロックに対しユーザの操作に応じた各種処理を実行させる。

また、液晶表示装置１は、これらのユーザ操作によって各ブロックに実行された処理（例えば、選局，音量調整等）によって保存するべき設定値を保存するために設けられた書き換え可能なＥＥＰＲＯＭ１６などの記憶部が搭載されており、常に中央制御部１７から読み出し処理又は書き込み処理が可能な構成を有している。

映像処理部３０は、セレクタ１４から送られた所定フォーマットの映像信号の解読作業を行うためのデコーダ３１、デコード処理を行った映像信号に対しノイズリダクション処理を行うためのＮＲ処理部３２、解読処理が行われた映像情報に対し各種設定値に基づいて映像処理を行うためのコントローラ３３、この映像処理がなされた映像情報を、接続された液晶モジュールの表示サイズに対し設定された大きさ、アスペクト比で出力する処理を行うスケーラ３５、そしてこれらの映像処理を順次流れてくる映像信号に対し継続的に実行させるために、一定周波数のクロック信号を送信するためのクロックバッファＩＣ３４から構成される。また、映像処理部３０は、映像信号内にある垂直同期信号を検出する垂直同期信号検出手段（図示せず）、垂直或いは水平同期信号を映像信号から抽出するための同期分離回路（図示せず）などから構成される。

ここで、ＮＲ処理部３２では、例えばフレーム間の動きボケを補正するための輪郭補正手段として、ＤＮＲによる３次元補正技術を用いたＮＲ処理が実行される。図２を参照して、ＮＲ処理部３２の一例として３Ｄ−ＤＮＲ回路を説明する。ここで例示する３Ｄ−ＤＮＲ回路３２は、コンポーネントビデオ信号におけるＮＲ処理回路の一例であり、直交変換技術の１つであるアダマール変換を用いたＮＲ処理を実行する回路である。

３Ｄ−ＤＮＲ回路３２は、主として、映像信号をフレーム又はフィールド単位ごとに記憶するために設けられたフレームメモリ５１、前フレームと現フレームとの差分信号に対し直交変換（アダマール変換）処理するためのアダマール変換回路５２、この直交変換処理により任意に分割された周波数成分に対して非線形処理を行うための非線形処理回路５３、ノイズ抽出された各周波数成分に対し帰還の是非を判定するための帰還量決定回路５７で構成される。そして、帰還量決定回路５７における帰還量決定のために、直交変換処理された周波数成分に対し動きエッジを検出抽出するための動きエッジ情報抽出回路５５、動きエッジ情報として得られた任意の周波数成分に対して一定閾値を設けたフィルタリング処理回路５６を備えている。３Ｄ−ＤＮＲ回路３２は、さらに、アダマール変換され非線形処理された信号に対して、アダマール逆変換を施すアダマール逆変換回路５４、アダマール逆変換を施した信号と帰還量決定回路５７からの出力信号とを乗算する乗算器５８、入力された映像信号から乗算器５８の出力信号を減算し、出力端子へ出力すると共にフレームメモリ５１へも出力する加算器５９、入力端子から入力された映像信号（現フレーム又は現フィールドの映像信号）から、フレームメモリ５１で１フレーム分だけ遅延された映像信号（前フレーム、或いは１つ前の奇フィールド又は偶フィールド））を減算する加算器５０で構成される。

アダマール変換を用いたＮＲ処理では、前フレームと現フレームの差分を取るために、通常のフレーム巡回型ＮＲ処理と同様、その差分信号を直交変換の一つであるアダマール変換を施して実空間データから周波数領域のデータへ変換する。この変換によって得られる変換データは、以下のような特徴を持っている。

（１）ノイズ成分は隣接位置同士で相関が無いため、全ての周波数領域に平均化して表れる。（２）動き成分は隣接位置同士で相関が高いため、特性の周波数領域に集中して表れる。

アダマール変換回路５２の出力であるアダマール変換した各成分に対し、非線形処理回路５３にて、特定の周波数領域の振幅の大きい値を閾値とした非線形処理を施すことにより、ノイズ成分を抽出し、アダマール逆変換回路５４によって逆変換を施して元の実空間データへ戻す。そして、実空間に戻したデータをノイズ成分とし、適切な帰還量を乗算器５８で乗算し、現フレームから減算しＮＲ処理する。なお、動きエッジ情報抽出回路５５以降の処理ではアダマール変換した周波数成分の中から任意に選択した周波数成分の絶対値が閾値（非線形処理の閾値とは別に与えられる閾値）以上の時には、帰還量を０としノイズ成分として帰還しないようにして、エッジ部分の動きボケを低減している。

また、３Ｄ−ＤＮＲ回路３２において、直交変換手段としてアダマール変換を採用しているが別段これに限定されることはなく、例えばＤＣＴ（離散コサイン変換）による直交変換を用いてもよい。また、３Ｄ−ＤＮＲ回路３２において８ビットのデジタル画像信号に対してＮＲ処理を施すことを前提として、後述の拡張デジタル映像信号について説明するが、このビット数としては、後述の拡張デジタル画像信号におけるビット数よりも少ないように設計されていればよい。

一方、液晶モジュール４０は、図３で例示するように、主として、液晶コントローラ４１、表示メモリ４２、画像処理回路４３、液晶ドライバ４４、及び液晶パネル４５とによって構成されている。ここで例示する画像処理回路４３は、液晶コントローラ４１が出力する８ビットの画像データに対して所定の処理を行うことにより、１０ビットの拡張画像信号に変換して液晶ドライバ４４に出力できるように、液晶コントローラ４１と液晶ドライバ４４との間に配置されている。

液晶コントローラ４１は、データバス（図示せず）を介して中央処理部１７等からなるマイクロコンピュータや映像処理部３０などに接続されている。そして、液晶コントローラ４１は、表示メモリ４２にも接続されており、表示メモリ４２に記憶された表示情報及び制御情報に基づいて、画像処理回路４３に画像信号及び制御信号を出力制御する。画像処理回路４３は、液晶コントローラ４１からの画像信号及び制御信号を入力し、制御信号及び画像信号に対して所定の処理を行なうことにより、生成される拡張画像信号を液晶ドライバ４４に出力する。液晶ドライバ４４は、画像処理回路４３からの拡張画像信号及び制御信号に基づいて、液晶パネル４５に画像を表示させる。

画像処理回路４３は、図４に示すように、例えば、制御手段６１、ラインメモリ６２、検出手段６３、及び信号拡張手段６４とから構成される。そして、この液晶モジュール４０には、１次元ＮＲ処理であるスムーサが画像処理回路４３に搭載されている。このスムーサとは、液晶パネル４５が持つ画像表示データの表現性能を出し切るように、入力映像信号を１ラインごとに拡張補正する技術であって、ラインメモリ６２内で輪郭補正を行うための１Ｄ−ＮＲ処理に関する手法である。

制御手段６１には、液晶コントローラ４１が出力する８ビットの画像信号及び制御信号が入力される。入力された制御信号は、ラインメモリ６２、検出手段６３、信号拡張手段６４、及び液晶ドライバ４４にそれぞれ出力される。また、入力された８ビットの画像信号は、ラインメモリ６２に出力される。制御手段６１は、ラインメモリ６２、検出手段６３、及び信号拡張手段６４のそれぞれにて処理された画像データを、それぞれ、制御信号に同期させて液晶ドライバ４４に出力されるように制御する。

ラインメモリ６２は、制御手段６１から入力された８ビットの画像信号を、１ラインの画素数分づつ、順次、制御信号に同期して読み込み、その拡張画像信号を液晶ドライバ４４に出力する。

検出手段６３は、ラインメモリ６２から出力された８ビットの画像信号を読み込み、ビット数が不足することにより、画像の品質を低下させる擬似輪郭となって表示される画像信号の不連続な部分を検出する。擬似輪郭は、自然画像では、本来、滑らかに階調変化するはずの部分が、画像データのビット数が不足することにより色の差になって見える階段状の縞（輪郭）である。

検出手段６３は、具体的には、まず、８ビットで表される画像信号に対して同じレベルＬ（Ｌ：０〜６３の任意の整数）の信号が連続して２画素以上続き、このレベルＬの信号が連続する画素に引き続いて、更に、（Ｌ＋１）又は（Ｌ−１）の信号が２画素以上連続して続く画像パターンを検出するとともに、同じ画像データが続く最初の画素の位置及び同じ画像データが続く幅（画素数）を保持し、これらの位置及び幅を、信号拡張手段６４へ出力する。

信号拡張手段６４は、検出手段６３によって検出された信号拡張の対象となる画素の８ビットの画像信号の下位に２ビットを追加して１０ビットの画像信号にする。この追加された２ビットの信号によって、８ビットの画像信号によるビット不足により生じた画像上の不連続な部分が解消されて、滑らかに連続する画像が形成されるように拡張する。また、信号拡張の対象とはならない画素の信号の下位には、２ビットのデータ‘００’を追加して、１０ビットの画像信号にする。これにより、８ビットの画像信号が全て１０ビットの画像信号に拡張される。信号拡張手段６４によって拡張された１０ビットの拡張画像信号は、ラインメモリ６２に書き込まれる。その後で、検出手段６３から送られた同じ画素データが続く最初の画素の位置と同じ画素データが続く幅（画素数）のデータから、拡張映像信号の下位２ビットの階調数に対しスムージング処理が施される。

ここで、スムージング処理の過程について以下に説明する。今、ｎを０から始まる１ライン分の整数として、各画素の画像データ値をそれぞれＤ１，Ｄ２，・・・，Ｄｎで表記し、またｉは同じ画像データが２画素以上続いた部分毎に、それぞれ、一端から順番に付与された番号（１＜＝Ｓｉ＜ｎ）を表している。Ｓｉは、同じ画像データが連続する部分の最初の画素位置を表し、Ｗｉは、連続する画素数を表している。例えば、画像データ値が、Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３、Ｄ４＝Ｄ５となっている場合は、Ｓ１＝１、Ｗ１＝３、Ｓ２＝４、Ｗ２＝２と与えられる。

そして、同じ画像データが連続するスタート位置Ｓｉと，同じ画素値の画像データが連続する画素数Ｗｉを用いて、拡張処理を施す部分であるか否かを判定し、信号拡張する処理を行っている。つまり、Ｓｉでの画像データ値をＬｉとして、Ｓｉ＋１−Ｓ１＝Ｗｉ、且つ、Ｌｉ＋１−Ｌｉ＝±１であるときに、信号拡張処理を行うように判断条件を与え、そのスタート位置ＳｉからＳｉ＋Ｗｉ−１の間においてスムージング処理を行う。

従って、まず信号拡張手段６４によってＳｉの画像データ数Ｌｉ（８ｂｉｔ表記）は１０ビット表現で４Ｌｉとなり、連続する画素数Ｗｉの間で４Ｌｉ＋１、４Ｌｉ＋２、４Ｌｉ＋３と信号レベルが順次変化するように、下位２ｂｉｔを追加して拡張補正を行う。このような拡張補正により、滑らかに線形的に変化するように階調補正することが可能になる。

また、検出手段６１及び信号拡張手段６４にそれぞれについて行われる各処理は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のそれぞれの画像信号について独立に行われる。また、これらの一連の処理が一ライン分終了すると、次のラインに対しても同じ処理が順次行なわれ、最終的に垂直ライン数分の処理をおこなうことにより１つの画像が表示される。

以上の構成により、フレーム又はフィールド間における３Ｄ−ＮＲ処理を比較的低ビット数の画像信号に対して行い、その後行った信号拡張処理によって新たに生じた階段状の縞に対してはスムージング処理（１Ｄ−ＮＲ処理）を行うことにより、比較的大容量が必要とされる３Ｄ−ＮＲ処理用のメモリを極力少なくし、且つ、フレーム又はフィールド内でのＮＲ処理については極力少ないメモリ容量で受信した放送信号に対するＮＲ処理を実行することが可能になる。つまり、メモリの利用効率を高めることができる。

また、本発明に係る映像表示装置は、上述のごとき３次元及び１次元のＮＲ処理といった複数種のＮＲ処理による画像調整時に、一方の映像ＮＲ処理による画像調整操作に連動して他の映像ＮＲ処理による画像調整操作を実行するよう構成してもよい。例えば、前述のスムーサ等に代表される１Ｄ−ＮＲ処理による画像調整操作があったとき、その操作に連動して、例えば３Ｄ−ＮＲ処理による画像調整の調整値が同時に変更されるように制御するとよい。

また、複数のＮＲ処理の各調整値がユーザの操作に対し互いに連動して調整される調整方式において、互いのビデオ信号の種別に応じてその調整値の連動関係を異ならしめることが好ましい。

つまり、表示しようとしている映像信号が例えばデジタル放送等に用いられるコンポーネント信号であるか否かの判別に応じた例えば上記１次元ＮＲ処理及び３次元ＮＲ処理に関する調整値の間に関連付けされたルックアップテーブル（ＬＵＴ）をＲＯＭに個別に有し、各種コンポーネント信号を表示する際にその信号に応じたＬＵＴをＥＥＰＲＯＭに書き込み処理を施し、ユーザのＮＲ処理操作によって書き込まれたＬＵＴデータに基づいた１次元ＮＲ処理と３次元ＮＲ処理に関する調整値を互いに連動して読み出し、その読み出した調整値に基づいて１次元ＮＲ処理と３次元ＮＲ処理を同時に行うことを特徴とする。その結果、各種映像信号に対し必要十分なＮＲ処理をユーザのＮＲ処理操作に基づいて制御することが可能になり、各種映像信号の形式毎にユーザ好みに必要且つ十分なＮＲ処理を施すことができる。

図５は、図１の液晶表示装置における各種ＮＲ調整項目に関するルックアップテーブルの一例を示す図で、図６及び図７は、図１の液晶表示装置におけるＮＲ処理の調整値設定処理例を説明するための一連のフロー図で、図８は、図６及び図７の調整値設定処理における設定操作時の画面表示例を示す図である。

液晶表示装置１におけるＮＲ処理の調整値を設定するユーザ操作例としては、まず、電源をＯＮして液晶表示装置１を起動する。この起動に伴って液晶表示装置１は、ＥＥＰＲＯＭ１６に記憶された各種設定値の読み出しを行い（ステップＳ１）、その読みだし結果に基づいて、次に説明するように、液晶表示装置１の各種表示状態を中央制御部１７が制御する。

まず、表示中の映像信号のフォーマットがコンポーネントビデオ信号（Ｄ３／Ｄ４／Ｄ５）のいずれかに属するか否かを判別し（ステップＳ２）、この判別条件に属する場合は、ステップＳ３に進み、属さない場合にはステップＳ４に進む。

ここで、ステップＳ２における表示中の映像信号のフォーマットがコンポーネントビデオ信号（Ｄ３／Ｄ４／Ｄ５）のいずれかに属するか否かを判別するための判断手段としては、例えばコンポーネントビデオ信号の１系統として構成され、信号フォーマットであるＤ１〜Ｄ５に応じた情報を出力するための信号フォーマット制御信号を元に表示中の映像情報に関する信号フォーマットの有無又は種別を判断するようにすればよい。また、映像信号の水平又は垂直周波数を検出することによって映像信号の種別を判断してもよい。また、ここでの判別は、セレクタ１４によって自動判別することで行ってもよい。

ステップＳ３では、中央制御部１７のＲＯＭ等に記憶された１次元ＮＲ処理であるスムージング機能の調整値と、３Ｄ−ＤＮＲの調整値との関連性をまとめたルックアップテーブル（ＬＵＴ１（７１）とする）を選択して、ＥＥＰＲＯＭ１６における書き込み領域７０に書き込み処理するように、中央制御部１７が制御信号をＥＥＰＲＯＭ１６に送出する。

一方、ステップＳ４では、上述の判別条件に属しない場合、例えばコンポーネントビデオ信号（Ｄ１／Ｄ２）又はアナログ信号の場合の処理でとなるが、ステップＳ３と同様に、中央制御部１７のＲＯＭ等に記憶されたＬＵＴ１とは別のルックアップテーブルであって、１次元ＮＲ処理であるスムージング機能の調整値と、３Ｄ−ＤＮＲの調整値との関連性をまとめたルックアップテーブル（ＬＵＴ２（７２）とする）を選択して、同じくＥＥＰＲＯＭ１６における書き込み領域７０に書き込み処理するように、中央制御部１７がＥＥＰＲＯＭ１６に制御信号を送る。

ステップＳ３，Ｓ４等に関し、デコーダ３１等でノイズレベルの検出を行い、その結果に基づいて複数のＬＵＴの中から好適なＬＵＴを自動選択或いはユーザに推奨するために自動的に提示するようにしてもよい。

ステップＳ３でＬＵＴ１を選択した場合においては、ＯＳＤメニュー表示信号を映像信号に重畳して表示するように指示するために、操作部１９又はＲ／Ｃ２１に設けられたメニューキーの押下操作があったか否かを判断し（ステップＳ５）、メニューキーが押されたと判断された場合はＯＳＤ表示部１８のマイクロコンピュータによってＯＳＤメニューの表示処理がなされる（ステップＳ６）。このとき、メインメニューとして記憶された各種項目を表示するためにメニュー画面の表示位置等の画面表示状態を設定登録するためのレジスタと、表示されたメニュー画面上の項目選択状態を示すカーソルの表示位置及び表示色を設定登録するためのレジスタとを初期化して、画面上に初期状態の設定でメインメニューとカーソルを同時表示する。

続いて、操作部１９やＲ／Ｃ２１の上下左右各方向にカーソルキー及びカーソルに位置する項目を選択するための決定キーによって、メインメニューに対して下位層に位置するサブメニューとして記憶された項目名「ノイズリダクション」という項目を選択処理することにより（ステップＳ７）、ＮＲ処理に関する各種項目（「ＤＮＲ」等）を、図８のように項目名「ＤＮＲ」及び現在のＤＮＲ調整値（「強」／「中」／「ＯＦＦ」のいずれか）を表示する処理を行う（ステップＳ８）。図８では、調整値設定処理における設定操作時の画面表示例を表しているが、表示画面８０上に「ノイズリダクション」に関する調整値設定処理のメニュー画面８１が表示され、さらにサブメニューとして、「ＤＮＲ」，「輪郭補正」，「ＮＲ処理信号」，「ＮＲ機能連動」の各種項目８２と、各種項目８２に対するデフォルト又は現在の調整値８３が表示され、選択項目から選択可能となっている。また、図８の例では、「ＤＮＲ」＝「強」、「輪郭補正」＝「強」、「ＮＲ処理信号」＝「Ｄ３」、「ＮＲ機能連動」＝「する」として表示している。

ここで、「ＤＮＲ」は、３Ｄ−ＤＮＲ処理を行うデジタルノイズリダクション機能に関する調整値を設定するための項目で、設定中の調整値に対応したノイズ処理の度合いを同時に画面表示している。選択項目として「強」，「中」，「弱」，「ＯＦＦ」がそれぞれ用意されている。

また、「輪郭補正」は、１次元ＮＲ処理を行うためのスムーサ機能に関する調整値を設定するための項目で、設定中の調整値に対応したノイズ処理の度合いを同時に画面表示している。選択項目として「強」，「中」，「弱」，「ＯＦＦ」がそれぞれ用意されている。

「ＮＲ処理信号」は、現在画面表示している映像信号形式がいずれに帰属するものかを判定し、その結果にもとづいて帰属する信号形式をユーザに認識できるように表示処理を行う。「ＮＲ機能連動」は、項目「ＤＮＲ」と項目「輪郭補正」の各調整値間に関連性の有無を判定するための調整値に対応した状態を表示するための項目であり、この項目が「する」という選択肢を選択することによって、３次元ＮＲ処理と１次元ＮＲ処理との間に一定の関連性を有した各種ＬＵＴ（例えばＬＵＴ１（７１），ＬＵＴ２（７２））をＥＥＰＲＯＭ１６に書き込む作業を行う。以下、この項目が「する」という状態で選択されていることを前提に引き続き処理の流れを説明する。

まず、例えば項目「ＤＮＲ」の調整値が「ＯＦＦ」になっているか否かを判断する（ステップＳ９）。項目「ＤＮＲ」の調整値が「ＯＦＦ」になっている場合は、現在選択しているＬＵＴはＬＵＴ１（７１）であり、図５に示した項目「輪郭補正」と項目「ＤＮＲ」との調整値の対応関係より、項目「輪郭補正」に関する調整値は「弱」に対応するので、項目「輪郭補正」の調整値（設定値）を「弱」に設定する（ステップＳ１０）。この設定値を反映するために、項目「ＤＮＲ」の調整値変更に伴って、項目「輪郭補正」の調整値の変更書換処理も同時に行なわれ、その書き換えられた調整値を元に中央制御部１７からの読み出しが行なわれ、選択した設定値応じた各種ＮＲ処理がＮＲ処理部３２で実行される。そしてこれと同様に、ＬＵＴ１（７１）の対応関係に基づいて、項目「ＤＮＲ」の調整値が「中」の時（ステップＳ１１でＹＥＳの時）は、項目「輪郭補正」の調整値を「中」にするよう調整値の変更書換処理がなされ（ステップＳ１２）、項目「ＤＮＲ」の調整値が「強」の時（ステップＳ１３でＹＥＳの時）は、項目「輪郭補正」の調整値を「強」にするよう調整値の変更書換処理が行なわれる（ステップＳ１４）。

また一方で、ステップＳ４を経た過程以降の処理についても、ステップＳ３以降の処理と同様に、ＯＳＤのメニュー表示過程と選択過程、調整値変更過程を経て、ユーザの嗜好に応じた調整値設定操作を行うことが可能になる。なお、ステップＳ４を経た処理は、図７にステップＳ２１〜ステップＳ３０として示しているが、これらはそれぞれ、図６におけるステップＳ５〜Ｓ１４に対応しており、ＬＵＴがＬＵＴ２（７２）である点、及びステップＳ２４で表示するＤＮＲ調整値が「強」，「中」，「弱」のいずれかである点が異なるだけで、同様の処理となっている。

上述のごとき調整値の連動を行うことで、各種ＮＲ処理に対して各種映像信号及びユーザの嗜好に応じたＮＲ操作が実行でき、またユーザの行ったＮＲ操作に応じて、各種ＮＲ処理の調整状態を画面上で認識することも可能となる。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の一構成例を示すブロック図である。 図１の液晶表示装置に適用可能な３Ｄ−ＮＲ処理回路の一構成例を示すブロック図である。 図１の液晶表示装置に適用可能な液晶モジュールの一構成例を示すブロック図である。 図３の液晶モジュールに適用可能な画像処理回路の一構成例を示すブロック図である。 図１の液晶表示装置における各種ＮＲ調整項目に関するルックアップテーブルの一例を示す図である。 図１の液晶表示装置におけるＮＲ処理の調整値設定処理例を説明するためのフロー図である。 図１の液晶表示装置におけるＮＲ処理の調整値設定処理例を説明するためのフロー図で、図６に続くフロー図である。 図６及び図７の調整値設定処理における設定操作時の画面表示例を示す図である。

符号の説明

１…液晶表示装置、１１…アナログチューナ、１２…デジタルチューナ、１３…外部入力端子、１４…セレクタ、１５…バスライン、１６…ＥＥＰＲＯＭ、１７…中央制御部、１８…ＯＳＤ表示部、１９…操作部、２０…受光部、２１…リモートコントローラ（Ｒ／Ｃ）、３０…、映像処理部、３１…デコーダ、３２…ＮＲ処理部（３Ｄ−ＤＮＲ回路）、３３…コントローラ、３４…クロックバッファ半導体集積回路（クロックバッファＩＣ）、３５…スケーラ、４０…液晶モジュール、４１…液晶コントローラ、４２…表示メモリ、４３…画像処理回路、４４…液晶ドライバ、４５…液晶パネル、５０，５９…加算器、５１…フレームメモリ、５２…アダマール変換回路、５３…非線形処理回路、５４…アダマール逆変換回路、５５…動きエッジ情報抽出回路、５６…フィルタリング処理回路、５７…帰還量決定回路、５８…乗算器、６１…制御手段、６２…ラインメモリ、６３…検出手段、６４…信号拡張手段。

Claims (7)

1. 放送信号を受信し、画面上に映像を表示する映像表示装置において、前記受信した放送信号から画面上に表示すべき映像信号を選択する映像信号選択手段と、該映像信号選択手段で選択された映像信号に対し、所定の映像処理を実行する映像処理手段と、該映像処理手段で映像処理した映像信号を画面上に表示するよう制御する表示制御手段と、を備え、前記所定の映像処理は、第一のノイズ低減処理と、該第一のノイズ低減処理の後段に実行される、前記第一のノイズ低減処理の次元より低次元のノイズ低減処理である第二のノイズ低減処理と、前記第一のノイズ低減処理と第二のノイズ低減処理との間に実行される、映像信号内の１画素当たりのビット数を拡張して拡張映像信号を生成するビット数拡張処理と、を含む処理であることを特徴とする映像表示装置。
2. 前記第一のノイズ低減処理は、映像信号のフレーム間又はフィールド間のノイズを除去するための３次元のノイズ低減処理とし、前記第二のノイズ低減処理は、映像信号の１フレーム内又は１フィールド内におけるノイズを除去するための１次元又は２次元のノイズ低減処理とすることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
3. 放送信号を受信し、画面上に映像を表示する映像表示装置において、前記受信した放送信号から画面上に表示すべき映像信号を選択する映像信号選択手段と、該映像信号選択手段で選択された映像信号に対し、所定の映像処理を実行する映像処理手段と、該映像処理手段で映像処理した映像信号を画面上に表示するよう制御する表示制御手段と、を備え、前記所定の映像処理は、第一のノイズ低減処理と、該第一のノイズ低減処理の後段に実行される第二のノイズ低減処理としてのビット数拡張処理と、を含む処理であり、前記第一のノイズ低減処理は２次元以上のノイズ低減処理であり、前記ビット数拡張処理は映像信号内の１画素当たりのビット数を拡張して拡張映像信号を生成する処理であることを特徴とする映像表示装置。
4. 前記第一のノイズ低減処理は、映像信号のフレーム間又はフィールド間のノイズを除去するための３次元のノイズ低減処理であることを特徴とする請求項３に記載の映像表示装置。
5. 前記所定の映像処理として、前記第二のノイズ低減処理の後に、前記映像信号と表示用のパネルの表示性能との差分を補うために最適な階調に補正するための処理である表示パネル補正処理を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の映像表示装置。
6. 前記表示パネル補正処理は、逆γ補正処理であることを特徴とする請求項５に記載の映像表示装置。
7. 当該映像表示装置は、表示用のパネルを液晶セルで形成した液晶表示装置とし、前記表示パネル補正処理は、クイックシュート駆動処理であることを特徴とする請求項５又は６に記載の映像表示装置。

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