JP4542600B2 - 映像表示装置 - Google Patents
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Description
例えば,発光色の色純度が高いLEDを光源とするバックライト,及びそのバックライトにより照明される液晶パネル(ディスプレイの一例)を備えた液晶表示装置は,sRGB規格に準拠した映像信号が入力された場合,その映像信号を直接用いて映像表示を行うと,sRGB規格の色再現範囲よりも広い色再現範囲(以下,拡張色再現範囲という)の色で映像が表示される。そのようなディスプレイ(以下,広色域ディスプレイという)は,前記標準色域ディスプレイよりも鮮やかな(彩度の高い)色を表示可能である。
図4に示されるように,前記広色域ディスプレイは,色再現範囲Cs2が前記標準色域ディスプレイの色再現範囲Cs1よりも広く,より明度(L*)及び彩度(Cu'v')の高い色を表示可能である。
そのため,前記広色域ディスプレイにより,sRGB規格に準拠した映像信号に基づく映像表示が行われると,非常に彩度の高い赤色については,映像信号が表す本来の色が非常に鮮やかに再現された映像となる。
そのような問題点に対し,特許文献1に示されるように,その前記広色域ディスプレイの表示色が,前記拡張色再現範囲Cs2の色範囲から前記標準色再現範囲Cs1の色範囲となるように,映像信号に対して色域圧縮処理を施すことも考えられる。
しかしながら,映像信号に色域圧縮処理を施すことは,彩度の高い鮮やかな赤色を表示可能な前記広色域ディスプレイの長所を活かせないという問題点があった。以上の問題点は,入力映像信号の準拠する規格の色再現範囲が,前記広色域ディスプレイの色再現範囲(前記拡張色再現範囲Cs2)よりも狭い場合に同様に生じ得る。
従って,本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,前記広色域ディスプレイによってそれより狭い色再現範囲の規格に準拠した映像信号に基づく映像表示を行う場合に,彩度の高い鮮やかな赤色を表示可能な前記広色域ディスプレイの長所を活かしつつ,明度及び彩度が最高に近い一部の赤色の色領域の映像が光って見えてしまう問題を解消できる映像表示装置を提供することにある。
(1)前記拡張色再現範囲における,赤色の色相を中心とする所定の色相範囲内の最高の彩度から中間の彩度に至る所定の彩度範囲内であり,その範囲内における最高の明度から中間の明度に至る所定の明度範囲内である補正対象色範囲内,の色を表す前記入力映像信号の信号値を,その彩度及び明度が前記拡張色再現範囲と前記入力映像信号の準拠する規格の色再現範囲との間の予め定められた中間の色範囲内の彩度及び明度へ変化するよう縮小補正する信号補正手段。
ここで,前記予め定められた中間の色範囲は,例えば,前記補正対象色範囲における前記拡張色再現範囲を基準にして,彩度が最高の彩度に近づくほどその彩度における明度の上限がより低くなる範囲である。
具体的に,前記評価実験の結果から,前記予め定められた中間の色範囲は,L*u'v'色空間における彩度Cu'v'と明度L*とが次の(A1)式を満たす色範囲である。
L*≦−178.8×Cu'v'+105.1 …(A1)
これにより,明度及び彩度が最高に近い一部の赤色の色領域の映像が光って見えてしまう問題を解消できる。しかも,前記補正対象色範囲以外の色については,前記色補正の対象外であり,また,前記色補正がなされても,前記入力映像信号の準拠する規格の色再現範囲よりも広い色再現範囲が確保されるので,彩度の高い鮮やかな赤色を表示可能な前記広色域ディスプレイの長所を活かすことができる。
また,前記広色域ディスプレイの典型例は,LEDを光源とするバックライトにより照明される液晶パネルである。
そして,複数の被験者により,LEDを光源とするバックライトにより照明される液晶パネルを前記広色域ディスプレイとして用いて視覚を通じた評価実験を行った結果,前記所定の彩度範囲の下限となる前記中間の彩度は,例えば,前記拡張色再現範囲における赤色の色相での最高の彩度に対して略70%の彩度であることが好適である。
図1に示されるように,液晶表示装置Xは,映像信号入力部1,映像処理回路2,液晶駆動回路3,液晶パネル4,LED給電回路5,LEDバックライト6,調光回路7,メイン制御回路8等を備えている。
前記LEDバックライト6は,LEDを光源として前記液晶パネル4を照明するバックライトである。前記LEDは,映像を表示する前記液晶パネル4の背面側に配列され,それぞれ白色LED又はRGB3色のLED(3個のLED)からなる光源である。
そして,このLEDバックライト6により照明される前記液晶パネル4は,sRGB規格に準拠した映像信号が前記映像信号入力部1及び前記映像処理回路2を通じて前記液晶駆動回路3に入力された場合に,sRGB規格の色再現範囲(図2〜図4における前記標準色再現範囲Cs1)よりも広い前記拡張色再現範囲Cs2(図2〜図4参照)における色で映像を表示する広色域ディスプレイの一例である。なお,LED以外を光源とするバックライトが採用されることも考えられる。
前記映像処理回路2は,前記入力映像信号に基づく各種の信号処理を実行する回路である。
例えば,前記映像処理回路2は,前記メイン制御回路8からの指令に応じて,前記入力映像信号の信号値の補正を行う。
より具体的には,前記映像処理回路2は,前記メイン制御回路8から後述する"標準モード"で動作する旨の指令を受けた場合に,前記入力映像信号に対する色域圧縮処理を行う。この色域圧縮処理は,例えば特許文献1に示されるように,前記液晶パネル4(広色域ディスプレイ)の表示色が,前記拡張色再現範囲Cs2の色範囲から前記標準色再現範囲Cs1の色範囲となるように,前記入力映像信号を補正する処理である。これにより,前記液晶パネル4において,sRGB規格に準拠した前記入力映像信号に基づく映像が,従来の標準色域ディスプレイでの表示色とほぼ同等の色で表示される。なお,前記色域圧縮処理の具体的内容については,ここでは記載を省略する。
また,前記映像処理回路2は,前記メイン制御回路8から後述する"鮮やかモード"で動作する旨の指令を受けた場合に,前記入力映像信号の信号値を補正することにより,前記入力映像信号が表す色の明度及び彩度を補正する色補正処理を実行する。前記色補正処理の詳細については後述する。
また,前記映像処理回路2は,1フレーム分の前記入力映像信号が入力されるごとに,前記表示対象映像信号における映像輝度(階調レベル)の指標値として,平均輝度レベル(いわゆるAPL(Average Picture Level))を算出し,その算出結果を前記調光回路7に伝送する。前記平均輝度レベルは,1フレーム分の前記表示対象映像信号における各画素の3原色(R,G,B)の映像輝度(階調レベル)の加重平均値である。
より具体的には,前記液晶駆動回路3は,液晶表示パネルに設けられた各画素の液晶素子に対し,R,G,B3原色それぞれの階調レベル(輝度レベルといってもよい)に応じた電圧(階調電圧)の階調信号を供給する。これにより,前記液晶パネル4は,前記入力映像信号に基づく映像(動画)を表示する。
前記LED給電回路5は,前記調光回路7により設定された前記制御値に応じた電力を前記LEDバックライト6における各LEDに対して供給する。これにより,前記LEDバックライト6の輝度が,前記調光回路7により決定された輝度に調節される。
なお,前記映像処理回路2や前記調光回路7は,例えばFPGAやASIC等により具現化されている。
例えば,前記メイン制御回路8において,前記MPU81は,不図示のリモート操作器を通じた操作入力に従って,映像表示モードの切り替え処理を行う。ここで,前記映像表示モードは,前記映像処理回路2の動作モードである。
より具体的には,前記MPU81は,前記操作入力に従って,2種類の前記映像表示モードである標準モードと鮮やかモードとの切り替え処理を行う。そして,切り替え後の前記映像表示モードで動作する旨の指令が,前記MPU81から前記映像処理回路2に対して出力される。
前記標準モードは,前記液晶パネル4(広色域ディスプレイ)の表示色が,図2に示される前記拡張色再現範囲Cs2の色範囲から前記標準色再現範囲Cs1の色範囲となるように,sRGB規格に準拠した前記入力映像信号に対して前記色域圧縮処理を施す動作モードである。
また,前記鮮やかモードは,sRGB規格に準拠した前記入力映像信号の信号値を補正することにより,前記拡張色再現範囲Cs2における中間的な彩度の赤色系統の色ズレが解消されるように,前記入力映像信号が表す色の色相を補正する色補正処理を実行する動作モードである。
図4と同様に,図2,3には,sRGB規格に準拠したディスプレイの赤色の色相の色再現範囲Cs1と前記液晶パネル4の赤色の色相の色再現範囲Cs2とが示されている。
そこで,複数の被験者により,前記液晶パネル4を用いて視覚を通じた評価実験を行い,視覚上良好に見える色領域を調査した。
その評価実験の結果,前記拡張色再現範囲Cs2のうち,図3に斜線で示される色領域(明度[L*]及び彩度[Cu'v']の領域)を除く内側(明度が下がる方向)の色領域の映像であれば,視覚上良好に見えることがわかった。逆に,図3に斜線で示される色領域の映像は,発光部の映像のように光って見えてしまう,或いはそれに近い状況となり,かえって画質が悪化することがわかった。
図3に斜線で示される色領域は,前記拡張色再現範囲Cs2における以下の(B1)式で表される直線Lxより上側(明度L*が高い側)の領域である。
Lx=−178.8×Cu'v'+105.1 …(B1)
即ち,前記映像処理回路2は,前記拡張色再現範囲Cs2における,赤色の色相を中心とする所定の色相範囲内の最高の彩度SAT1から中間の彩度SAT2に至る彩度範囲内であり,その範囲内における最高の明度BRI1から中間の明度BRI2に至る明度範囲内を補正対象色範囲Ayとする。
そして,前記映像処理回路2は,前記補正対象色範囲Ay内の色を表す前記入力映像信号の信号値を,その彩度(Cu'v')及び明度(L*)が,前記拡張色再現範囲Cs2と前記入力映像信号の準拠するsRGB規格の色再現範囲Cs1との間の予め定められた中間の色範囲内の彩度及び明度へ変化するよう縮小補正する信号補正処理を実行する。
ここで,前記中間の色範囲は,前記補正対象色範囲Ayにおける前記拡張色再現範囲Cs2を基準にして,彩度(Cu'v')が最高の彩度SAT1に近づくほどその彩度(Cu'v')における明度(L*)の上限がより低くなる(即ち,明度の上限が右下がりとなる)範囲である。
また,前記補正対象色範囲Ayにおける彩度範囲の下限となる前記中間の彩度SAT2(≒0.24)は,前記拡張色再現範囲Cs2における赤色の色相での最高の彩度SAT1(≒0.36)に対して概ね70%の彩度である。
より具体的には,前記中間の色範囲は,L*u'v'色空間における彩度Cu'v'と明度L*とが次の(C1)式を満たす色範囲である。
L*≦−178.8×Cu'v'+105.1 …(C1)
なお,図2において,Pyの位置の色は,前記拡張色再現範囲Cs2における赤色の色相での最高の彩度SAT1のときの最高の明度L*の色である。
前記メイン制御回路のEEPROM82には,色調整用パラメータが予め記憶されており,その色調整用パラメータが,前記MPU81によって前記映像処理回路2に引き渡される。
前記色調整用パラメータには,色調整の対象とする指定色領域Axを特定する輝度,彩度及び色相各々の指定範囲に関するパラメータyc,rc,tc,yw,rw,twと,輝度,彩度及び色相各々の調整量の基準となる基準補正係数kbri,ksat,khueとが含まれる。
また,前記輝度,彩度及び色相各々の指定範囲に関するパラメータには,前記指定色領域Axにおける,輝度の中心値yc,彩度の中心値rc及び色相の中心値tcと,それら各中心値を基準とする輝度の幅yw,彩度の幅rw及び色相の幅twとが含まれている。即ち,前記指定色領域Axは,これらのパラメータyc,rc,tc,yw,rw,twにより特定される前記輝度,彩度及び色相各々の指定範囲により定まる色領域である。
なお,輝度の中心値yc,彩度の中心値rc及び色相の中心値tcにより,前記指定色領域Axの中心位置Pcの座標が定まる。
また,本実施形態では,前記輝度の幅yw,前記彩度の幅rw及び前記色相の幅twは,前記指定色領域Axにおける輝度,彩度及び色相各々の全幅の二分の一を表すパラメータであるが,前記輝度の幅yw,前記彩度の幅rw及び前記色相の幅twが前記指定色領域Axにおける輝度,彩度及び色相各々の全幅を表すパラメータである例も考えられる。
前記映像処理回路2は,前記入力映像信号のCb値及びCr値(Cbin,Crin)に基づいて,前記入力映像信号のCb−Cr平面における彩度及び色相を特定する極座標(rin,tin)を算出する。この極座標(rin,tin)は,周知のCordic(Cordinate Rotation Computer)アルゴリズムに基づき算出することができる。
次に,前記映像処理回路2は,次の(D1)式に基づいて,前記入力映像信号の色(Yin,rin,tin)の中心位置Pcの色に対する偏差(Δyin,Δrin,Δtin)を算出する。
即ち,前記入力映像信号の信号値の表す色が前記指定色領域Axにおける前記中心位置Pcの色である場合,前記色補正の重み係数Wyrt=1となり,当該色の輝度Yin,彩度rin及び色相tin各々が,前記基準補正係数(kbri,ksat,khue)に応じた補正量だけ補正される。この場合の輝度,彩度及び色相各々の補正量(加算量)は,前記入力映像信号の輝度Yin,彩度rin,色相tinに対して前記基準補正係数kbri,ksat,khueを乗算して得られる値である。
また,前記入力映像信号の信号値の表す色が前記指定色領域Axにおける前記中心位置Pcの色以外である場合(その他の場合),前記入力映像信号の信号値の表す色の色空間における位置が前記指定色領域Axの境界位置に近いほど(前記中心位置Pcから離れるほど),前記色補正の重み係数Wyrtがより0に近づく。その結果,前記入力映像信号の信号値の色の位置が前記指定色領域Axの境界位置に近いほどより小さくなる補正量だけ,当該信号値の色の輝度Yin,彩度rin及び色相tin各々が補正される。なお,前記指定色領域Axの境界位置の色の信号値については補正量が0(ゼロ)となる。そのため,信号値の補正前後において,色の連続性(グラデーション)が確保される。
具体的には,前記映像処理回路2は,図2に示されるような前記指定色領域Axについて前記入力映像信号の信号値の補正処理を行う。
即ち,前記指定色領域Axの中心位置Pcの色の彩度Cu'v',明度L*及び色相は,それぞれ前記拡張色再現範囲Cs2の赤色の色相における,前記中間の彩度SAT2のときの最高の明度BRI1(=62),最大の彩度SAT1(0.36),及び赤色の色相(u'v'平面の極座標における角度109°の方向の色相)である。
前記指定色領域Axの明度及び彩度の幅(全幅の二分の一)は,それぞれ前記拡張色再現範囲Cs2における,赤色の色相の最高の彩度SAT1での中間の明度BRI2から前記中間の彩度SAT2における最高の明度BRI1までの幅(SAT1−SAT2=22),及び赤色の色相の最高の彩度SAT1から前記中間の彩度SAT2までの幅(BRI1−BRI2=0.12)である。
また,前記指定色領域Axの色相の幅(全幅の二分の一)は,例えば25°程度である。
そして,前記映像処理回路2は,図2に示されるような前記指定色領域Axについて,その中心位置Pcの色が,赤色の色相における前記直線Lx上の位置Pxの色へ変化するよう色補正を行う。ここで,位置Pxの色の(明度[L*],彩度[Cu'v'],色相)=(47.9,0.32,109°)である。即ち,前記映像処理回路2は,そのような色補正を行うための前記基準補正係数(kbri,ksat,khue)を設定する。
ここで,図2に示される前記指定色領域Axと前記拡張色再現範囲Cs2との重複領域が,図3に示される前記補正対象色範囲Ayを一部に含む領域である。
従って,前記映像処理回路2による前記入力映像信号の信号値の補正処理により,前記補正対象色範囲Ay内の色を表す前記入力映像信号の信号値が,その彩度及び明度が前記拡張色再現範囲Cs2と前記入力映像信号の準拠する規格(ここでは,sRGB規格)の色再現範囲Cs1との間の中間の色範囲内(直線Lxの下側の範囲内)の彩度及び明度へ変化するよう補正される。
その結果,前記液晶パネル4によってその色再現範囲Cs2よりも狭い色再現範囲Cs1の規格(sRGB規格等)に準拠した前記入力映像信号に基づく映像表示を行う場合に,彩度の高い鮮やかな赤色を表示可能な前記液晶パネル4の長所を活かしつつ,明度及び彩度が最高に近い一部の赤色の色領域の映像が光って見えてしまう問題を解消できる。
図5は,液晶表示装置Xにおける色補正の範囲をYrt色空間において表した図である。即ち,図5は,Yrt色空間における赤色の色相の断面を表し,図2に示した色度図をYrt色空間内に変換して記した図である。なお,図5において,図2に示される色度図上の色及び色の範囲と同じ色及び色の範囲については,図2において付された符号と同じ符号が付されている。
図5に示されるように,Yrt色空間においては,前記指定色領域Axの中心位置Pcの座標が(r,Y)=(0.45,0.31),前記指定色領域Axのr方向の幅が0.6,前記指定色領域Axのy方向の幅が0.38となる。
また,前記指定色領域Axの中心位置Pcの色の補正後の色を表す位置Pxの座標が(r,Y)=(0.29,0.19)となる。
なお,図5において,色相を表すtの値は0.286である。また,図5において,前記拡張色再現範囲Cs2における赤色の色相での最高の彩度のときの最高の明度の色の位置Pyの座標は,(r,Y)=(0.45,0.24)となる。また,図5においてLxで示される曲線は,図2に示される直線LxをYrt色空間内へ変換したものである。
図5に示されるように,前記入力映像信号の信号値の補正処理をYrt色空間での信号値を用いて行っても,前述した実施形態と同様の作用効果が得られる。
1 :映像信号入力部
2 :映像処理回路
3 :液晶駆動回路
4 :液晶パネル
5 :LED給電回路
6 :LEDバックライト
7 :調光回路
8 :メイン制御回路
81:MPU
82:EEPROM
Ax:指定色領域
Ay:補正対象色範囲
Claims (3)
- sRGB規格の色再現範囲よりも広い色再現範囲である拡張色再現範囲で映像を表示する広色域ディスプレイを備え,前記拡張色再現範囲よりも狭い色再現範囲の規格に準拠した入力映像信号を補正して前記広色域ディスプレイに入力させる映像表示装置であって,
前記拡張色再現範囲における,赤色の色相を中心とする所定の色相範囲内の最高の彩度から中間の彩度に至る所定の彩度範囲内であり,その範囲内における最高の明度から中間の明度に至る所定の明度範囲内である補正対象色範囲内,の色を表す前記入力映像信号の信号値を,その彩度及び明度が前記拡張色再現範囲と前記入力映像信号の準拠する規格の色再現範囲との間の予め定められた中間の色範囲内の彩度及び明度へ変化するよう縮小補正する信号補正手段,
を具備してなり,
前記予め定められた中間の色範囲が,L*u'v'色空間における彩度Cu'v'と明度L*とが次の(A1)式を満たす色範囲であることを特徴とする映像表示装置。
L*≦−178.8×Cu'v'+105.1 …(A1) - 前記広色域ディスプレイが,LEDを光源とするバックライトにより照明される液晶パネルである請求項1に記載の映像表示装置。
- 前記所定の彩度範囲の下限となる前記中間の彩度が,前記拡張色再現範囲における赤色の色相での最高の彩度に対して略70%の彩度である請求項1又は2のいずれかに記載の映像表示装置。
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