JP4659347B2

JP4659347B2 - 要求されるよりも少ない映像レベルを表示してディザリングノイズを改善させるプラズマディスプレイパネル（ｐｄｐ）

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Publication number: JP4659347B2
Application number: JP2003208275A
Authority: JP
Inventors: ヴァイトブルフセバスティアン; テボールセドリック; コレアカルロス
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2023-08-21
Also published as: US7522130B2; TWI225238B; KR20040018129A; CN100452138C; DE60324070D1; KR100955013B1; TW200405262A; CN1487487A; JP2004133400A; EP1391865A1; US20040036799A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像画像のピクセルに対応する複数の発光要素を持つ表示装置上での表示のために映像画像を処理する装置および方法に関する。映像画像データにディザリング処理を行い、ディザリング処理された映像画像に表示のためにサブフィールド符号化処理を行い、サブフィールドコードワードを用いて各ピクセルの輝度が制御される。サブフィールドコードワードは、発光要素をオンとオフにするための多数のインパルスに対応する。
【０００２】
【従来の技術】
プラズマ技術は、非常に限られた厚みを持ち、いかなる視角の制限を伴わない（ブラウン管の制限の範囲外にある）大きなサイズのフラットカラーパネルの達成を可能にする。欧州での最近のＴＶに言及すると、ＴＶ画像の質を向上させるために多くの仕事・努力がなされた。結果としては、プラズマ技術のような新たな技術は、標準的なＴＶ技術と同じかまたはそれ以上の画像の質を与えなければならない。ブラウン管と同様な質で映像画像を表示するために、少なくとも８ビットの映像データが必要とされる。実際には、ブラウン管の非線形の性質をプラズマパネルのような線形的なパネルに再現することを目的とするガンマ化処理（ｇａｍｍａｔｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ）のために、低い映像レベルの正しい解釈を実現するように８ビットより多いビット数を用いることが好ましい。
【０００３】
【特許文献１】
ＷＯ−Ａ−０１／７１７０２
【非特許文献１】
“Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｏｆｄｉｇｉｔａｌｉｍａｇｅ”（ＰｒｅｎｔｉｃｅＨａｌｌ１９８９）
【発明が解決しようとする課題】
プラズマ表示パネル（ＰＤＰ）は、単にオンとオフになることが可能な放電セル（ｄｉｓｃａｒｇｅｃｅｌｌ）のマトリックスアレイを使用する。グレイレベル・階調が、光放射のアナログ制御によって表現されるブラウン管や液晶ディスプレイと違って、プラズマ表示パネルは、フレームごとに小さい光パルスの数を変調することによって、グレイレベルを制御する。この時間変調は、観察者の目の時間反応に対応する期間にわたって、観察者の目によって積分される。今日、フレームごとに光パルスの変調（ＰＷＭ（パルス幅変調（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ））を用いて、様々な映像レベルを再現する多くの技術が存在する。いくつかの場合においては、タイミングの問題、誤りコンター効果（ｆａｌｓｅｃｏｎｔｏｕｒｅｆｆｅｃｔ）に対する特定の解決策などのために、十分な映像レベルを再現することができない。これらの場合には、要求されるすべてのレベルを人工的に表現するために、表示のためにディザリング技術（ｄｉｔｈｅｒｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）が用いられるべきである。表示のためにノイズの視認度は、基本レベルが選択された方法に直接的に結びつく。
【０００４】
ディザリング（ｄｉｔｈｅｒｉｎｇ）自体を行うことは、表示される解像度ビットの数の減少による量子化ノイズの影響を減らすために用いられるよく知られた技術である。ディザリングによって、表示される解像度ビットの減少させられた数に対応する存在する映像レベルの間に人工的なレベルが加えられる。これは、グレイスケール・階調を改善させるが、小さい視聴距離においてのみ人間の視聴者が認識できる高周波数、低振幅のディザーリングノイズを与えることになる。
【０００５】
ディザリングの概念・方法の最適化は、ＷＯ−Ａ−０１／７１７０２に開示されているように、ディザリングノイズの視認度を減らすことである。
【０００６】
様々な理由・原因が、ＰＷＭ（パルス幅変調）システムのような光放射に基づいてプラズマスクリーン（または同様なディスプレイ）上で表現されるグレイレベルに関する映像レベルの欠如という結果に至る。
【０００７】
レベル表現の欠如の主な原因のいくつかは、以下に述べられる。
【０００８】
単純な２値符号化（各サブフィールドは、１ビットに対応）の場合には、８つのサブフィールドが、容認可能なグレイスケール表現のために要求される。それでも、いくつかの単一スキャンパネルに関しては、アドレス指定速度（ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇｓｐｅｅｄ）は、あるタイムフレーム（ｔｉｍｅｆｒａｍｅ）（５０Ｈｚの映像源（ＰＡＬ方式、セカム方式）においては２０ミリ秒、６０Ｈｚ映像源（ＮＴＳＣ）においては、１６．６ミリ秒、７５Ｈｚ映像源においては、１３．３ミリ秒））では、８つのサブフィールドを表現するのに十分でない。
00よい応答忠実度のためには、特定のサブフィールドが、特定のサブフィールド重みシーケンスと構成されることが必要である。例えば、フィボナッチのシーケンス（１−１−２−３−５−８−１３−２１−３４−５５−８９−１４４−２３３・・・）よりも小さく増加するサブフィールドシーケンスが、パネルの応答忠実度を増加させる。その場合には、少なくとも１２のサブフィールドが、８ビット映像に対応する２５５の別々のレベルよりも多くのレベルを達成するために、要求される。デュアルスキャンパネルの場合でも、特に、アドレス指定速度が、非常に遅いので、良好なコントラストと良好なピークホワイト向上を与えるための良好な符号化と十分な持続時間を得ることができない。
【０００９】
誤りコンター効果（ｆａｌｓｅｃｏｎｔｏｕｒｅｆｆｅｃｔ）という名称で知られているＰＷＭに関連したアーティファクト・生成物（ａｒｔｉｆａｃｔｓ）を完全に抑制するために、増加的符号（ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌｃｏｄｅ）と呼ばれる新たな符号化概念が開発された。そのような符号化システムは、オンに切-り替えられた２つのサブフィールドの間では、どのサブフィールドもオフに切り替えられることを可能にするだけである。その場合には、表現可能な映像レベルの数がサブフィールドの数に等しい。アドレス指定だけに必要とされる約１２２ミリ秒でプラズマディスプレイ上で２５５の別々のサブフィールドを処理することはできないので、そのような方法で十分な映像レベルを処理することはできないであろう。
【００１０】
説明を簡単にするために、最後の場合・ケースは、さらなる説明のための例として使用される。しかしながら、本明細書において説明される本発明は、この概念に限定されない。
【００１１】
プラズマセルは、単に２つの異なる状態を持つ。すなわち、プラズマセルは、単にオン状態とオフ状態にされる。このように、映像レベルは、時間の変調によって表現される。生成されるべき映像レベルの数がＮであるならば、最も効果的なアドレス指定方式は、Ｎ回アドレス指定することである。８ビット映像値の場合には、１つの映像フレームにおいて、各セルは２５６回アドレス可能であるべきである。しかしながら、これは、技術的に可能ではない。なぜならば、各アドレス指定動作は、多くの時間を必要とするからである（ラインごとに約２μｓ、即ち、デュアルスキャンモードにおいてすべてのラインのアドレス指定には４８０μｓを必要とし、２５６回の動作の最大値に関しては２５６＊４８０μｓを必要とする（これは、５０Ｈｚ表示モードの場合の利用可能時間である２０ｍｓよりずっと多い））。
【００１２】
また、情報を与えるための２つの可能性がある。最初の可能性は、（８ビット映像レベル表現の場合には）最小数である８つのサブフィールドＳＦを使用することであり、これらの８つのＳＦは、２５６のレベルを生成することが可能である。そのようなモードは、図１に示されている。
【００１３】
各サブフィールドは３つの部分に分割される。アドレス指定部分と、持続部分と、消去部分に分割される。光発生のために作動されるべきプラズマセル（ＰＤＰの代表的なセル）に書き込み電圧を印加することによってラインごとにプラズマセルのアドレス指定を行うために、アドレス指定期間が使用される。代表的な持続電圧を用いて持続パルスをすべてのセルに与えることによって、書き込みされたプラズマセルの光発生の期間として、持続期間が使用される。最後に、消去期間が、セル放電を消去するために使用され、これによって、セルを中立状態にする（ｎｅｕｔｒａｌｉｚｉｎｇ）。
【００１４】
図２は、図１の８ビット符号に基づいて２５６の映像レベルのすべてを生成するために使用される標準的な方法を表わしている。
【００１５】
図３によると、観察者の目は画像期間の持続期間にわたって、光発生の様々な組み合わせを積分・総和し、これによって、グレイレベル・階調における様々な色合い・暗度（ｓｈａｄｅｓ）を再生成する。移動がない場合（図３の左側）、積分軸は、パネルに垂直な時間軸の方向である。観察者は、同じピクセルから来る情報を積分し、乱れを探知しないであろう。もし対象が動く場合には（図３の右側）、観察者は、この対象をフレームｔからｔ＋１まで追跡する（目で追う）。ブラウン管では、放射時間が非常に短いので、たとえ大きな動きでも対象を正確に目で追うことができるであろう。ＰＤＰでは、放射時間が全体の画像期間にわたって伸びている。フレームごとに３つのピクセル分対象が移動することによって、３つの異なるピクセルから来るサブフィールドを積分する。不運にも、これら３つのピクセルの間に、次第な移り変わりが無い場合には、この積分は、図３の右側の下に示されているように誤りコンターの結果に至る。
【００１６】
上で述べた第２の可能性は、単に限られた数のレベルを表現するが、時間的な乱れを決して導かないようにこれらのレベルを選択することである。この符号は、“増加的な符号”と呼ばれる。なぜならば、どのレベルに関してもレベルＢ＞レベルＡである場合には、符号Ｂ＝符号Ａ＋Ｃ（Ｃは正の値）となるからである。この符号化は、明らかに、生成可能な映像レベルの数をアドレス指定期間の数に制限する。しかしながら、そのような符号によって、２つの連続するオンのサブフィールドの間には、決してオフのサブフィールドが存在しない。いくつかの最適化されたディザリング技術やエラー拡散技術（ｅｒｒｏｒｄｉｆｆｕｓｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）が、この正確さの欠如を補うことが可能である。
【００１７】
そのような符号化方法の主な利点は、誤りコンター効果を抑制することである。なぜならば、２つの同様なレベル（例えば、１２７／１２８）の間に不連続さが存在しないからである。その理由で、このモードは、時々、誤りコンターの無い（ＮｏＦａｌｓｅＣｏｎｔｏｕｒ）のためにＮＦＣモードと呼ばれる。一方、そのようなモードは、十分な映像レベルを処理するためにディザリングを要求するため、ディザリングノイズを引き起こし得る。
【００１８】
図４は、１６のサブフィールドと４ビットディザリングに基づく増加的符号を用いた２５６レベルの生成を示している。これに関して、１６の利用可能な基本レベルの空間−時間の非相関関係（ｓｐａｔｉｏ−ｔｅｍｐｏｒａｌｕｎｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）が用いられる。１６のサブフィールドに基づくこの例は、説明を簡単にするために以下で用いられる。
【００１９】
図５は、移動がある場合に、このモードによって表現される移り変わり１２７／１２８の場合を示している。図５は、同様なレベルの間での移動がある移り変わりは、もはや誤りコンターの源ではなく、スムーズな移り変わりの結果となる。図４は、アドレス指定期間のない増加的なアドレス指定モードを示している。グローバルプライミング（ｇｌｏｂａｌｐｒｉｍｉｎｇ）とよばれる全体的なアドレス指定動作が、フレーム期間の始めに実行される。この動作の後に、光を発生しないセルの放電だけが消される選択的消去動作が実行される。他のすべてのセルは、次の持続期間の間、放電状態にされたままである。選択的な消去動作は各サブフィールドの部分である。フレーム期間の最後に全体的な消去動作が、すべてのセルを中立状態にする。図６は、４ビットディザリングを用いて増加的符号化方式を実施する可能性を示している。
【００２０】
さらなる重要な態様は、ガンマ訂正の実行である。ブラウン管ディスプレイは、ビーム強度に対して線形的な応答を持たず、むしろ２次的な応答（ｑｕａｄｒａｔｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅ）を持つ。図７は、この原理を示している。線形応答の特徴を持つプラズマディスプレイの場合には、ソースレベル（ｓｏｕｒｃｅｌｅｖｅｌ）で予めなされた訂正は、図８に示されるように観察される画像の質を低下させ、画像を不自然にする。この問題を抑制するために、プラズマディスプレイ装置の特定の映像処理部でなされる人工的なガンマ動作は、ソースレベルで予めなされた訂正に対し逆処理・反転処理（ｉｎｖｅｒｔ）を行う。通常、ガンマ訂正は、サブフィールドレベルへの符号化の直前にプラズマディスレイ部でなされる。このガンマ訂正動作は、出力される映像データが図９に示されるように８ビットの解像度に制限されるならば、低映像レベルの破壊につながる。
【００２１】
増加的な符号の場合には、そのような効果を回避する機会がある。実際、サブフィールドの重み（ｗｅｉｇｈｔ）でガンマ関数を実施することが可能である。１６（４ビット）のディザリング段階を用いて０から２５５までのガンマ関数（γ＝１．８２）に従った１６のサブフィールドを処理することを仮定する。その場合には、１６の可能な映像値Ｖｎの各々に関して、表示される値は、次の進行・数列・プログレッションを守らなければならない。
【００２２】
【数３】

このように、増加的符号の場合には、値Ｂ＞Ａに関して、符号Ｂ＝符号Ａ＋Ｃ（ここで、Ｃは正の値）が成り立つ。その場合には、重みは、数式：Ｖ_ｎ＋１＝Ｖ_ｎ＋ＳＦ_ｎ＋１（ここでｎ＞０）に基づいて簡単に計算される。次のようにサブフィールド重みＳＦ_ｎ＝Ｖ_ｎ−Ｖ_ｎ−１が得られる。
【００２３】
【数４】

これらの重みの累積・増大は、０（どのＳＦもオンでない）から２５５（すべてのＳＦがオン）までの２次関数（ガンマ＝１．８２）に従う。図１０はこの符号化方法を示している。増加的符号のための重みの最適化計算は、映像レベルで特定のガンマ動作を実施することなく、ガンマ進行を考慮することを可能にする。この例では、明らかに、４ビットのディザリングを用いるだけで、２５６の異なる認識可能映像レベルの生成が可能になる。
【００２４】
特別なことを実行しないならば、１６のサブフィールドの各々を１６の映像レベルのグループを表現するのに用いてよい。図１１は、この原理を示している。図１１は、様々な映像レベルが増加的符号の例においてどのように表現されるかを示している。０から１５の間のすべてのレベルは、サブフィールドＳＦ_０（０）とＳＦ_１（２）に基づいてディザリングを適用することによって表現される。２２４と２４０の間のすべてのレベルは、サブフィールド：
【数５】

に基づくディザリングを適用して表現される。
【００２５】
この表現において、ブラックレベルは、ＳＦ_０として定義される。もちろん、サブフィールド構成において、余分なＳＦ_０は存在しない。ブラックレベルは、すべての他のサブフィールドＳＦ_１からＳＦ_１６までを作動させない、または、非作動状態にすることによって、単純に生成可能である。例えば、入力映像レベル１２は、ガンマ化（２５５・（１２／２５５）^１，８２＝１）の後、振幅１をもっているべきであり、これは、図１２で示されたディザリングによって表現可能である。均質のブロックにおいてピクセルの半分は、光生成のために作動させられない、半分は、重み２を持つサブフィールドＳＦ_１だけを用いて光生成のために作動させられる。フレームからフレームへと、図１２に示されるようにディザリングパラーンが作成される。図１２は、重みを計算するのに使用される１．８２のガンマを考慮して、映像レベル１２を表現するために用いられる可能なディザリングを表わしている。
【００２６】
他方、もし特別な適合が適用されない場合には、図１３に示されるように、映像レベル２３１（ガンマ化の後は２１３．５）を表現するために、全く同じディザリングが用いられてよい。図１３は、重み（２５５・（２３１／２５５）^１．８２＝２１３．５）を計算するのに使用される１．８２のガンマを考慮して映像レベル２３１を表現するために用いられる可能なディザリングを表わしている。
【００２７】
図１２と１３は、低レベルと高レベルの両方の範囲に関して、同じ種類のディザリング（４ビット）が使用された場合を示している。１６の可能な映像レベルの各々は、均等に２５６の映像レベルの間に分配され、同じ種類のディザリングが、１６のレベルの間に使用され他のレベルを表現する。他方、これは、人間による輝度の認識に適合しない。確かに、人間の目は、明るい範囲（ｌｕｍｉｎｏｕｓａｒｅａ）におけるよりも、低レベルにおけるノイズにずっと敏感である。
【００２８】
上記を考慮して、本発明の目的は、ディザリングの視認度の減少を可能にするディスプレイ装置と方法を提供することである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの態様によると、本発明の目的は、映像画像のピクセルに対応する複数に発光要素を持つ表示装置上での表示のための映像画像データを処理する方法によって解決される。この方法において、各ピクセルのサブフィールドコードワードと、映像画像データのディザリング処理と、ディザリング処理された映像画像データを表示のために行われるサブフィールド符号化と、ディザリング処理の前に行われる網膜関数に従った映像画像データの変換とによって各ピクセルの輝度が制御される。サブフィールドコードワードは、発光要素をオン状態またはオフ状態にするための多数のインパルスに対応する。
【００３０】
また、本発明の目的は、映像画像のピルセルに対応する複数の発光要素を持つ表示装置上での表示のための映像顔図データを処理する装置によって解決される。この装置は、輝度制御手段を有する。この輝度制御手段によって少なくとも１つのサブフィールドコードワードを用いて各ピクセルの輝度が制御される。少なくとも１つのサブフィールドコードワードを用いて、映像フレームにおけるサブフィールドに対応する小さいパルスで、光を発生させるために発光要素が作動状態または非作動状態にさせられる。この装置は、映像画像データのディザリング処理を行うディザリング手段と、ディザリング処理が行われた映像画像データに表示のためにサブフィールド符号化処理を行うサブフィールド符号化手段とをさらに有する。この装置は、ディザリング処理の前に網膜関数に従って映像画像を変換する変換手段を有する。
さらなる有益な態様は特許請求の範囲の従属請求項から理解されるであろう。
【００３１】
本発明の利点は、サブフィールド構成を変化させることと、人間の視覚組織輝度感度（ウェバーフェヒナーの法則）に基づく適切な変換関数を通しての入力得映像値の変換とによってディザリングの視認度を減らすことである。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下において、好適実施形態と共に、本発明をより詳細に説明する。
【００３３】
本発明のよりよい理解のために、人間の視覚の生理的な効果を説明する。
【００３４】
網膜の分析は、視覚組織細胞の基本的な機能の１つを示す。即ちレセプター領域の概念を示す。レセプター領域は、神経単位・ニューロンに関連し、および、輝度刺激に対する反応を決定する小さい網膜領域を表わす。そのようなレセプター領域は、ニューロンの刺激または抑制を可能にし、しばしばオン／オフ領域と呼ばれる領域に分割可能である。図１４は、そのようなレセプター領域を表わしている。これらのレセプター領域は、脳へ、各光受容器に位置する輝度の絶対値ではなく、網膜上の２つの隣接点の間で測られた相対値を伝える。このことは、人間の目は、絶対値ではなく局部的なコントラストに敏感であることを意味している。この現象は、図１５に示されている。図１５で、各領域の真ん中において、グレイのディスクが同じレベルを持っているが、人間の目は、これらを異なって認識する。
【００３５】
この現象は、ウェバーフェヒナーの法則と呼ばれ、
【数６】

の形で、対数の性質として網膜の感度を表わす。一般的に使用される式の１つは、
【数７】

の形で、“Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｏｆｄｉｇｉｔａｌｉｍａｇｅ”（ＰｒｅｎｔｉｃｅＨａｌｌ１９８９）においてＡｎｉｌＫ．Ｊａｉｎによって定義されている。この式において、Ｉ_{ｓｃｒｅｅｎ}は、スクリーンの輝度を表わし、Ｉ_ｍａｘは、最大のスクリーン輝度を現し、Ｉ_ｅｙｅは、人間の目によって観察される輝度を表わす。
【００３６】
この曲線は、人間の目が、最も高い映像レベルよりも低映像レベルに対してすっと敏感であることを示している。それ故に、すべての映像レベルに関して全く同じ種類のディザリングを適用するのは、合理的ではない。もしそのような概念が用いられるならば、最も低い映像レベルに適用されたディザリングによって人間の目が乱される一方、人間の目は、スクリーン上の明るい部分（ｌｕｍｉｎｏｕｓｐａｒｔ）において表現されるすべてのレベルを気にかけないであろう。
【００３７】
本明細書で説明される本発明の概念は、人間の目の輝度感度を考慮したものである。その場合には、本発明の目的は、低レベルにはより少なくディザリングを適用し、高レベルにはより多くディザリングを適用することである。さらに、これは、サブフィールド重みの適合・適用と結合される人間の目のモデルを使用することによって、様々なディザリング方式を用いることなく実行される。
【００３８】
本発明の概念において定義される最初の段階は、人間の視覚感度ＨＶＳ（ｈｕｍａｎｖｉｓｕａｌｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）関数に基づく入力画像のフィルタリングに基づく。本発明の説明を簡単にするために、上述したことから得られる１つの関数を用いてよい。明らかに、多くの他の存在するＨＶＳ関数が存在するが、本発明はこの１つの特定の関数に限定されない。
【００３９】
ここでの例では、入力画像が８ビット（Ｉｍａｘ＝２５５）で計算された場合、この関数は、
【数８】

の形で定義される。しかしながら、（例えば、以前に１０ビットの精度で様々な映像関数が実施されている場合には）より高い精度を使用することが可能である。
【００４０】
図１６で表現されている使用される変換関数は、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）によって適用されてよく、またはプラズマ専用ＩＣにおける関数によって直接的に適用されてよい。ＬＵＴは、最も単純な方法であり、ＩＣにおける限られた資源を必要とする。
【００４１】
本発明の概念の次の段階は、サブフィールドを用いた画像符号化の適合された変更である。明らかに、網膜の性質に対応した複雑な変換が、入力画像に適用されてきたが、（同じ網膜の反応は２回とはない（ｎｏｔｔｗｉｃｅｔｈｅｓａｍｅｒｅｔｉｎａｌｂｅｈａｖｉｏｒ））人間の目に対して性格な画像を与えるために、サブフィールド重みにおいて逆変換が適用されるべきである。
【００４２】
上で既に述べたように、増加的符号の例が、説明を簡単にするために、再び使用されるが、他のどのような符号化でも本発明に使用可能である。
【００４３】
重みにおいて逆変換を適用するために、この逆変換が計算されるべきである。
網膜変換を、
【数９】

として定義すると、逆変換は、
【数１０】

となる。すでに述べたように、人間の目に基づく網膜関数とこの網膜関数の逆関数を表わしさえすれば、他のいかなる関数ｆ（ｘ）とｆ^−１（ｘ）を用いてもよい。
【００４４】
増加的符号に関して新たなサブフィールド重みを計算するために、逆網膜関数が使用される。上で説明した重みの計算において、
【数１１】

が使用された。ここで、Ｖ_ｎは重みの進行・数列を表わし、ｎは、この（一定の）進行・数列の様々な段階を表わし、２５５は、最大の輝度を表わし、１６は、ディザリング（４ビット）で表現されたレベルの数を表わし、γは、１．８２のガンマを表わす。この関数がさらに用いられてもよいが、１６の段階はもはや一定の進行ではなく逆網膜進行に従わなければならない。
【００４５】
それ故に、これらの段階は、
【数１２】

を用いて計算される。ここで用いられる関数ｆは、
【数１３】

である。したがって、
【数１４】

となり、これによって
【数１５】

が得られる。
【００４６】
増加的符号の場合、Ｂ＞Ａである各値に関して、符号Ｂ＝符号Ａ＋Ｃ（ここでＣは正である）である。その場合には、数式Ｖ_ｎ＋１＝Ｖ_ｎ＋ＳＦ_ｎ＋１（ｎ＞０）が守られなければならないので、重みが簡単に計算される。これは、サブフィールド重みＳＦ_ｎ＝Ｖ_ｎ−Ｖ_ｎ−１：
【数１６】

という結果に至る。
【００４７】
新たな重みは、ガンマ関数だけでなく、入力映像値に適用された網膜関数の逆関数も含む・考慮する（ｉｎｃｌｕｄｅ）。
【００４８】
この原理に基づいて、上で説明したものと全く同じ実施原理であるが、図１８で新たに示される実施原理を用いることが可能である。ＨＶＳ関数は、ディザリング実行の前に、入力映像レベルに最初に適用される。ディザリングはＨＶＳが適用された入力画像に対して実行される。逆ＨＶＳ関数は、サブフィールド重みにおいて実施されて、人間の目に対して要求されるガンマ関数を含めて・考慮して正確な画像を与える。しかしながら、ディザリング機能・関数は、ＨＶＳ関数とＨＶＳ関数の逆関数の間で実行されたので、ディザリングレベルは、望まれるようなＨＶＳの性質に従う。それ故に、ディザリングノイズは、すべての表現されるレベルに関して、人間の目では、同じ振幅を持ち、乱れをより小さくする。
【００４９】
全体的な概念のさらなる図が、図１９に示されている。図１９は、ＨＶＳ概念の実施の結果を表わしている。低映像レベルにおいて、ディザリング段階の前に、伸張・拡張が行われている。低映像レベルは拡張された映像レベル範囲にわたって分配されている。これは、ディザリングレベルの減少の効果を持つ。一方、高映像レベルにおいては、ディザリング段階の前に圧縮が行われている。高映像レベルは、減少させられた映像レベル範囲に集中させられている。その場合には、ディザリングレベルは増加させられる。
【００５０】
これは、図２０と２１と共により良く説明することができる。図２０と２１は、標準的な方法（先行技術）と新たなＨＶＳ概念を用いた様々なレベルの表現を比較している。
【００５１】
図２０は、低映像レベルの表現における先行技術と新たなＨＶＳ概念との間の違いを示している。図２０と２１において、括弧内の値は、ガンマ化の後に表示されるべき値を表わしている。ＨＶＳ実施において、より多くのサブフィールドが、低レベル再生のために利用可能である。それ故に、ディザリングはより視認されにくくなる。例えば、レベル４（ガンマ化後は、０．５）は、ＨＶＳ実施の場合には、１と０の組み合わせで表現される。その場合には、ディザリングパターンは、０と２の組み合わせの先行技術の方法よりも、視認されにくくなっている。
【００５２】
図２１は、高映像レベルの表現における先行技術と新たなＨＶＳ概念との違いを示している。より多くのサブフィールドが、低レベルのために使用されるので、先行技術よりも少ないサブフィールドが高レベルにおいて利用可能である。例えば、レベル２１６（ガンマ化後は、１８７．５）は、先行技術では、１７５と２００の組み合わせで表現されているのに対し、ＨＶＳ概念では１６５と２０６の組み合わせで表現されている。しかしながら、人間の目は、高レベルの違いには、敏感さが小さくなるので、画像は、実際には、高レベル範囲においては、質低下とはならない。言い換えると、全体的にディザリングの視認度を減らすために、ＨＶＳ概念は、低レベルのためのより多くのサブフィールドと、高レベルのためのより少ないサブフィールドとの間の妥協をなす。
【００５３】
図２２は、本発明の可能な回路実施を表わしている。ＲＧＢ入力画像は、ディガンマ（ｄｅｇａｍｍａ）機能ブロック１０に転送される。ディガンマ関数ブロック１０は、ルックアップテーブルＬＵＴ、または、数学的な関数を用いたソフトウェアによって実現可能である。ブロック１０の出力は、ＨＶＳフィルタリングブロック１１に転送される。ＨＶＳフィルタリングブロック１１は、複合数学的数式（ｃｏｍｐｌｅｘｍａｔｈｍａｔｉｃａｌｆｏｒｍｕｌａ）、または、ＬＵＴを単純に用いて網膜の性質を実施する。このブロック１１の機能は、プラズマ制御ブロック１６が生成したＨＶＳ制御信号によって作動状態または非作動状態にさせられることが可能である。その後、ディザリングがディザリングブロック１２において加えられる。ディザリングブロック１２には、ＤＩＴＨ信号が、プラズマ制御ブロック１６から与えられる。
【００５４】
同じブロック・ディザリングブロック１２が、ＨＶＳ逆重みづけ（ＨＶＳｉｎｖｅｒｓｅｗｅｉｇｈｔｉｎｇ）を考慮して、また、考慮しないで、サブフィールド符号化ブロック１３を構成してもよい。
【００５５】
プラズマディスプレイパネルのアドレス指定に関して、サブフィールドコードワードが、サブフィールド符号化ブロック１３から読み出され、ライン方向のＰＤＰアドレス指定のために使用可能な単一の非常に長いコードワードを作成するのに、１つのラインに関するすべてのコードワードが集められる。これは、直列から並列への変換部１４（ｓｅｒｉａｌｔｏｐａｒａｌｌｅｌｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｕｎｉｔ）において実行される。プラズマ制御ブロック１６は、ＰＤＰ制御のためにすべてのスキャンパルスとすべての持続パルスを生成する。プラズマ制御部１６は、基準タイミングのために、水平同期パルスと垂直同期パルスを受信する。
【００５６】
本発明は、人間の視覚組織輝度感度（ウェバーフェヒナーの法則）に基づく適切な変換曲線を通して、映像の変更と共に、サブフィールド構成の共通の変化によってディザリング視認度の減少を可能にする。
【００５７】
上述した好適実施形態において、ディザリングはピクセルに基づいてなされる。カラーＰＤＰにおいて、各ピクセルに関して、３つのプラズマセルが存在する。本発明は、ピクセルに基づくディザリングに限定されない。ＷＯ−Ａ−０１／７１７０２に説明されているようなセルに基づくディザリングが、本発明と結合されて使用されることが可能である。
【００５８】
本発明は、特にＰＤＰにおいて適用可能である。プラズマディスプレイは、現在、例えば、ＴＶセットや、コンピュータのモニターのような消費者電子機器に使用されている。しかしながら、本発明の適用は、光放射がサブフィールドにおいて小さなパルスで制御される、即ち、ＰＷＭ原理が光放射に使用されるマトリックスディスプレイにも適切に可能である。特に、本発明は、ＤＭＤ（ｄｉｇｉｔａｌｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒｄｅｖｉｃｅｓ）に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】８のサブフィールド標準符号化の原理を示している。
【図２】標準的なアプローチを使用して２５６の映像レベルの符号化を示している。
【図３】標準的な符号化の場合での誤りコンター効果を示している。
【図４】増加的符号化を用いての２５６の映像レベルの生成を示している。
【図５】増加的コードの場合の移動がある移り変わりを示している。
【図６】増加的符号化の実施のための主な処理段階を示している。
【図７】標準的なＣＲＴディスプレイのためのガンマを予め訂正する原理を示している。
【図８】ＰＤＰ上で標準的な予め訂正された画像の表示の効果を示している。
【図９】入力映像レベルへガンマ関数を適用することによって破壊される低映像レベルを示している。
【図１０】増加的符号化において積分されたガンマ進行を示している。
【図１１】増加的符号化に用いられるサブフィールド構成を示している。
【図１２】ディザリングを用いた映像レベル１２の表現を示している。
【図１３】ディザリングを用いた映像レベル２３１の表現を示している。
【図１４】網膜のレセプター領域を示している。
【図１５】人間の目のコントラスト感度を説明するための図である。
【図１６】ＨＶＳ変換曲線の例を示している。
【図１７】積分ガンマ進行を持つＨＶＳに適合させられた増加的符号化方式を示してしる。
【図１８】ＨＶＳに適合させられた増加的符号化方式の実施の主な処理段階を示している。
【図１９】ＨＶＳ符号化概念と入力映像レベルへのその効果を示している。
【図２０】いくつかの低映像レベルに関する標準的な表現とＨＶＳ表現との比較を示している。
【図２１】いくつかの高映像レベルに関する標準的な表現とＨＶＳ表現との比較を示している。
【図２２】ＨＶＳ符号化の回路実施を示している。
【符号の説明】
１０ディガンマ機能ブロック
１１ＨＶＳフィルタリングブロック
１２ディザリングブロック
１３サブフィールド符号化ブロック
１４直列から並列への変換ブロック
１５プラズマディスプレイパネル
１６プラズマ制御ブロック

Claims

映像画像のピクセルに対応する複数の発光要素を持つ表示装置上での表示のための映像画像データを処理する方法であって、
ピクセルの輝度は、少なくとも１つのサブフィールドコードワードによって制御され、これにより、前記発光要素は、映像フレームにおけるサブフィールドに対応する光出力のため、オンまたはオフ状態にされ、
サブフィールドには、サブフィールド重みが割り当てられ、該サブフィールド重みは、
このサブフィールドの間、光出力がオンのとき、ピクセルが光を形成する時間長さを定め、
当該方法は、
前記映像画像データにディザリング処理を行う段階；および
輝度制御のため、前記ディザリング処理された映像画像データに、サブフィールド符号化処理を行う段階；
を有し、さらに、
前記ディザリング処理を行う段階、および前記輝度制御のため、前記ディザリング処理された映像画像データに、サブフィールド符号化処理を行う段階の前に、ウェバーフェヒナーの法則に対応する非線形関数により、前記映像画像データを変換する段階；
を含み、
前記サブフィールド符号化処理を行う段階において、特定のコードが使用され、該コードを用いて、ビット入力に対応づけることにより、フレーム期間中、前記サブフィールドの配置において、オフ状態のサブフィールドが2つのオン状態のサブフィールドの間に、または前に配置されることが回避され、
前記サブフィールド重みの階調は、前記ウェバーフェヒナーの法則に対応する非線形関数の逆関数を、ガンマ関数と組み合わせることにより、人の視覚システムに適合され、前記階調の得られた映像レベルを定め、前記得られた映像レベル間の差異に基づいて、前記サブフィールド重みが計算され、
前記サブフィールド符号化処理を行う段階において、前記ディザリング処理された映像画像データの逆変換は、ガンマ動作と組み合わされることを特徴とする方法。
前記変換する段階は、低映像レベルの輝度の拡張と、高映像レベルの輝度の圧縮とを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
入力値を出力値に変換する前記非線形関数は、

であり、ａ、ｂ、ｃは、実数であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
前記変換関数は、ルックアップテーブルによって適用されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の方法。
映像画像のピクセルに対応する複数の発光要素を持つディスプレイ装置上での表示のための映像画像データを処理する装置であって、
当該装置は、輝度制御手段を有し、これにより、ピクセルの輝度は、少なくとも１つのサブフィールドコードワードによって制御され、これにより、前記発光要素は、映像フレームにおけるサブフィールドに対応する光出力のため、オンまたはオフ状態にされ、
サブフィールドには、サブフィールド重みが割り当てられ、該サブフィールド重みは、このサブフィールドの間、ピクセルがオンにされる時間長さを定め、
当該装置は、
前記映像画像データをディザリング処理するディザリング手段；
ディザリングの前に、ウェバーフェヒナーの法則に対応する非線形関数により、前記ビデオ画像データを変換する変換手段；ならびに
特定のコードを使用して表示するための前記ディザリング処理された映像画像データをサブフィールド符号化するサブフィールド符号化手段であって、これにより、ビット入力に対応づけることにより、フレーム期間中、前記サブフィールドの配置において、オフ状態のサブフィールドが2つのオン状態のサブフィールドの間に、または前に配置されることが回避される、サブフィールド符号化手段；
を有し、
前記ウェバーフェヒナーの法則に対応する非線形関数の逆関数をガンマ関数と組み合わせることにより、前記サブフィールド重みの階調を定める、人の視覚システム適合手段と、
前記階調の得られた映像レベルを定める手段と、
前記得られた映像レベルの間の差異に基づいて、前記サブフィールド重みを計算する手段と、
があり、
前記サブフィールド符号化段階において、前記ディザリング処理された映像画像データの逆変換がガンマ動作と組み合わされることを特徴とする装置。
前記変換手段は、低入力映像レベル範囲の拡張および高入力映像レベル範囲の圧縮を引き起こすことを特徴とする請求項５に記載の装置。
入力値を変換するための前記非線形関数は、

であり、ａ、ｂ、ｃは実数であることを特徴とする請求項５または６に記載の装置。
前記非線形関数は、前記変換手段によって、ルックアップテーブルを介して適用されることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一つに記載の装置。