JP4660617B2 - 映像処理装置及び映像処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、映像のコントラストを制御する映像処理装置及び該装置に適用される映像処理方法に関する。

映像を鮮明に見せるために、映像信号の輝度成分に対して階調補正を施す様々な技術が提案されている。階調補正は、例えば映像の輝度のヒストグラムに基づいて行われる。

特許文献１には、輝度のヒストグラムに度数変換処理を施し、それに基づいて映像信号に非線形補正処理を施す映像信号処理装置が開示されている。この映像信号処理装置では、輝度のヒストグラムに対する度数変換処理により、輝度に対する階調補正処理の制御範囲を可変にする。

特開２００７−３６９４６号公報

ところで、テレビジョン放送番組等の映像コンテンツには、黒を表現すべき画素の輝度レベルがペデスタルレベルよりも高い値に設定された映像が含まれる場合がある。このような映像が暗いシーンを捉えた映像であるとき、視聴者は表示された映像から黒浮きを知覚する可能性がある。視聴者は例えば、映像内の暗い部分が黒（漆黒）ではなく、やや明るく表示されることに違和感を受ける可能性がある。

本発明は上述の事情を考慮してなされたものであり、映像信号の特徴に基づく階調補正により映像の黒浮きを改善できる映像処理装置及び映像処理方法を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明の映像処理装置は、映像信号の画素の輝度レベルに基づいて、前記映像信号のフレーム毎に、輝度レベル毎の画素数を算出することによってヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段と、前記輝度レベル毎の画素数のうち、ペデスタルレベルより大きく、且つしきい値より小さい輝度レベルの各々に対応する画素数の総和を算出する暗部累積値算出手段と、所定の変換関数を用いて、前記総和に対応するブレンド補正値を算出するブレンド補正値算出手段と、前記ヒストグラムに基づいて、前記映像信号の輝度値を制御する第１のトーンカーブを生成するトーンカーブ生成手段と、前記ブレンド補正値と所定のブレンド設定値のうち大きい方の値が設定され、第１の輝度レベルより小さい輝度レベルに適用されるブレンドパラメータと、前記所定のブレンド設定値が設定され、前記第１の輝度レベルより大きい輝度レベルに適用されるブレンドパラメータとを、前記第１のトーンカーブと規定のトーンカーブとをブレンドするためのブレンドパラメータとして生成するブレンドパラメータ生成手段と、前記ブレンドパラメータに基づいて、前記第１のトーンカーブと前記規定のトーンカーブとをブレンドした第２のトーンカーブを生成するブレンディング手段とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、映像信号の特徴に基づく階調補正により映像の黒浮きを改善できる。

本発明の一実施形態に係る映像処理装置の構成を示すブロック図。 同実施形態の映像処理装置に設けられるコントラスト制御モジュール及びヒストグラム算出モジュールの構成を示すブロック図。 同実施形態の映像処理装置に設けられた暗部面積算出モジュールにより算出される暗部面積について説明する図。 同実施形態の映像処理装置に設けられた暗部ブレンド補正値算出モジュールにより算出される暗部ブレンド補正値について説明する図。 同実施形態の映像処理装置に設けられたアルファブレンディングモジュールにより算出されるトーンカーブについて説明する図。 同実施形態の映像処理装置によるコントラスト制御処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態の映像処理装置による暗部面積算出処理の手順を示すフローチャート。 同実施形態の映像処理装置によるブレンドパラメータ生成処理の手順を示すフローチャート。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る映像処理装置の一例としてのデジタルテレビジョン受信機１１を説明する。

デジタルテレビジョン受信機１１は、映像表示モジュール１４、スピーカ１５、操作モジュール１６、受光モジュール１８、放送信号入力端子４８，５３、アナログ信号入力端子６０、出力端子６３，６４、チューナ４９，５４，５６、ＰＳＫ復調器５０、ＯＦＤＭ復調器５５、アナログ復調器５７、信号処理モジュール５１、音声処理モジュール５９、グラフィック処理モジュール５８、映像処理モジュール６２、ＯＳＤ信号生成モジュール６１、制御モジュール６５等を備える。

また、放送信号入力端子４８及び放送信号入力端子５３には、それぞれＢＳ／ＣＳデジタル放送受信用アンテナ４７及び地上波放送受信用アンテナ５２が接続される。受光モジュール１８は、リモートコントローラ１７から出力される信号を受信する。

制御モジュール６５は、デジタルテレビジョン受信機１１内の各部の動作を制御する。制御モジュール６５は、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ６６、ＲＡＭ６７、及び不揮発性メモリ６８を備える。ＲＯＭ６６は、ＣＰＵ７１によって実行される制御プログラムを格納する。不揮発性メモリ６８は、各種の設定情報及び制御情報を格納する。ＣＰＵ７１は、処理に必要な命令群及びデータをＲＡＭ６７にロードし、処理を実行する。

制御モジュール６５には、操作モジュール１６による操作情報、もしくは受光モジュール１８で受信されるリモートコントローラ１７による操作情報が入力される。制御モジュール６５は、この操作内容を反映した各部の制御を行う。

ＢＳ／ＣＳデジタル放送受信用アンテナ４７は、衛星デジタルテレビジョン放送信号を受信する。ＢＳ／ＣＳデジタル放送受信用アンテナ４７は、受信した衛星デジタルテレビジョン放送信号を、入力端子４８を介して衛星デジタル放送用のチューナ４９に出力する。チューナ４９は、この放送信号からユーザが選択しているチャンネルの放送信号を選局する。チューナ４９は、選局した放送信号をＰＳＫ復調器５０に出力する。ＰＳＫ（Phase Shift Keying）復調器５０は、チューナ４９により選局された放送信号をデジタルの映像信号及び音声信号に復調する。ＰＳＫ復調器５０は、復調したデジタルの映像信号及び音声信号を信号処理モジュール５１に出力する。

地上波放送受信用アンテナ５２は、地上デジタルテレビジョン放送信号及び地上アナログテレビジョン放送信号を受信する。地上波放送受信用アンテナ５２は、地上デジタルテレビジョン放送信号を、入力端子５３を介してチューナ５４に出力する。チューナ５４は、この放送信号からユーザが選択しているチャンネルの放送信号を選局する。チューナ５４は、選局した放送信号をＯＦＤＭ復調器５５に出力する。ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）復調器５５は、チューナ５４により選局された放送信号をデジタルの映像信号及び音声信号に復調する。ＯＦＤＭ復調器５５は復調したデジタルの映像信号及び音声信号を信号処理モジュール５１に出力する。

また、地上波放送受信用アンテナ５２は、地上アナログテレビジョン放送信号を、入力端子５３を介して地上アナログ放送用のチューナ５６に出力する。チューナ５６は、この放送信号からユーザが選択しているチャンネルの放送信号を選局する。チューナ５６は選局した放送信号をアナログ復調器５７に出力する。アナログ復調器５７は、チューナ５６により選局された放送信号をアナログの映像信号及び音声信号に復調する。アナログ復調器５７は、復調したアナログの映像信号及び音声信号を信号処理モジュール５１に出力する。

また、信号処理モジュール５１には、入力端子６０が接続される。この入力端子６０は、デジタルテレビジョン受信機１１に対して、外部からアナログの映像信号及び音声信号を入力するための端子である。信号処理モジュール５１は、アナログ復調器５７又は入力端子６０を介して入力されたアナログの映像信号及び音声信号を、それぞれデジタルの映像信号及び音声信号に変換する。

信号処理モジュール５１は、変換されたデジタルの映像信号及び音声信号、並びにＰＳＫ復調器５０又はＯＦＤＭ復調器５５から入力されたデジタルの映像信号及び音声信号に対して所定のデジタル信号処理を施す。信号処理モジュール５１は、所定のデジタル信号処理を施した映像信号及び音声信号を、グラフィック処理モジュール５８及び音声処理モジュール５９に出力する。

音声処理モジュール５９は、入力されたデジタル音声信号を、スピーカ１５で再生可能なアナログ音声信号に変換する。音声処理モジュール５９は、このアナログ音声信号をスピーカ１５に出力する。スピーカ１５は、入力されたアナログ音声信号に基づいて音声を再生する。音声処理モジュール５９はさらに、出力端子６４を介してアナログ音声信号を外部に導出してもよい。

グラフィック処理モジュール５８は、信号処理モジュール５１から出力されるデジタル映像信号に、ＯＳＤ（On Screen Display）信号生成モジュール６１で生成されるメニュー等のＯＳＤ信号を重畳する。グラフィック処理モジュール５８は、ＯＳＤ信号が重畳された映像信号を映像処理モジュール６２に出力する。また、グラフィック処理モジュール５８は、信号処理モジュール５１の出力である映像信号と、ＯＳＤ信号生成モジュール６１の出力であるＯＳＤ信号とを選択的に出力してもよい。

映像処理モジュール６２は、入力されたデジタル映像信号に所定の処理を施し、映像表示モジュール１４で表示可能なアナログ映像信号に変換する。映像処理モジュール６２は、このアナログ映像信号を映像表示モジュール１４に出力する。映像表示モジュール１４は、入力されたアナログ映像信号に基づいて映像を表示する。映像処理モジュール６２はさらに、出力端子６３を介してアナログ映像信号を外部に導出してもよい。

信号処理モジュール５１は、ヒストグラム算出モジュール６９を備える。また、映像処理モジュール６２は、コントラスト制御モジュール７０を備える。信号処理モジュール５１では、処理対象の映像信号のうち、輝度信号（Ｙ）がヒストグラム算出モジュール６９に入力される。ヒストグラム算出モジュール６９は、輝度信号（Ｙ）に基づいてヒストグラムを生成する。映像処理モジュール６２では、輝度信号（Ｙ）、色差信号（Ｃｂ／Ｐｂ）、及び色差信号（Ｃｒ／Ｐｒ）から構成される映像信号がコントラスト制御モジュール７０に入力される。コントラスト制御モジュール７０は、ヒストグラム算出モジュール６９により生成されたヒストグラムに基づいて、映像信号のコントラストを制御する。

コントラスト制御モジュール７０は、標準設定（規定）のトーンカーブと動的にコントラストを制御するためのトーンカーブとを、ブレンドパラメータに基づいてブレンディングしたトーンカーブに従って、入力映像信号のコントラストを制御する。標準設定のトーンカーブは、例えば、入力輝度レベルをそのまま出力輝度レベルとして用いるようなコントラストの制御を伴わないトーンカーブ（コントラスト制御効果がオフであるトーンカーブ）である。動的にコントラストを制御するためのトーンカーブは、例えば、コントラストの制御を伴うトーンカーブ（コントラスト制御効果がオンであるトーンカーブ）である。動的にコントラストを制御するためのトーンカーブは、例えば、コントラスト制御効果の大きさを変更できる。

本実施形態では、映像が暗いシーンを捉えた映像である場合、すなわち映像に黒浮きが生じる可能性がある場合、映像に対して、暗部のコントラストを改善する処理を施す。具体的には、コントラスト制御モジュール７０は、映像が暗いシーンを捉えた映像であることを示す指標として、映像フレーム中の画素が低い輝度レベル（暗部）に集中している度合い（暗部面積）を用いる。コントラスト制御モジュール７０は、この暗部面積が大きい場合には、映像の暗部に対して、動的にコントラストを制御するためのトーンカーブの効果が大きく反映され、標準設定のトーンカーブの効果が小さく反映されるように、ブレンドパラメータを設定する。一方、コントラスト制御モジュール７０は、この暗部面積が小さい場合には、映像の暗部に対して、動的にコントラストを制御するためのトーンカーブの効果が小さく反映され、標準設定のトーンカーブの効果が大きく反映されるように、ブレンドパラメータを設定する。なお、コントラスト制御モジュール７０は、映像の明部に対して、動的にコントラストを制御するためのトーンカーブの効果と標準設定のトーンカーブの効果とが、それぞれ所定の割合で反映されるように、ブレンドパラメータを設定する。この所定の割合は、例えば、ユーザによって設定された値（又はユーザによって設定された表示モードに対応する値）や予め決められた規定値等である。

図２は、ヒストグラム算出モジュール６９及びコントラスト制御モジュール７０の構成を示すブロック図である。

コントラスト制御モジュール７０は、トーンカーブ生成モジュール７０１、暗部面積算出モジュール７０２、暗部ブレンド補正値算出モジュール７０３、ブレンドパラメータ生成モジュール７０４、及びアルファブレンディングモジュール７０５を備える。ヒストグラム算出モジュール６９は、トーンカーブ生成モジュール７０１及び暗部面積算出モジュール７０２に算出したヒストグラムを入力する。

トーンカーブ生成モジュール７０１は、輝度ヒストグラムに応じてコントラストを動的に制御するためのトーンカーブＤ_ｔｏｎｅを生成する。トーンカーブは、入力映像信号の画素の輝度（入力輝度レベル）と、当該画素が画面に表示される際の輝度（出力輝度レベル）との対応を示す。つまり、トーンカーブに基づいて、入力輝度レベルに対応する出力輝度レベルが算出される。トーンカーブ生成モジュール７０１によるトーンカーブＤ_ｔｏｎｅの生成には、従来提案されている階調補正に関する種々の方法を用いることができる。

また、トーンカーブ生成モジュール７０１は、メニュー画面等を介して設定された、コントラスト制御の効果を指定する値に応じて、コントラストを動的に制御するためのトーンカーブＤ_ｔｏｎｅを生成してもよい。ユーザは、例えば、コントラスト制御の効果を強、中、弱、オフのいずれに設定するかをメニュー画面から選択することができる。また、ユーザは、例えば、映画モード、アニメーションモード等の表示モードをメニュー画面から選択してもよい。この場合、トーンカーブ生成モジュール７０１は、選択された表示モードに対応する映像の内容に適したトーンカーブＤ_ｔｏｎｅを生成する。

トーンカーブＤ_ｔｏｎｅは、例えばｎ点のデータＤ_ｔｏｎｅ（１）〜Ｄ_ｔｏｎｅ（ｎ）により表される。Ｄ_ｔｏｎｅ（１）は、最も低い入力輝度レベルに適用されるトーンカーブのデータを示し、Ｄ_ｔｏｎｅ（２）以降、順番に、より高い入力輝度レベルに適用されるトーンカーブのデータを示す。

トーンカーブ生成モジュール７０１は、生成したトーンカーブＤ_ｔｏｎｅをアルファブレンディングモジュール７０５に出力する。

暗部面積算出モジュール７０２は、輝度ヒストグラムに基づいて暗部面積を算出する。ヒストグラムは、処理対象の映像フレームに含まれる画素を、輝度レベル毎にカウントした輝度レベル毎の画素数を示す。暗部面積算出モジュール７０２は、輝度レベル毎の画素数に当該輝度レベルに対応する重みを付けた値を算出し、算出した値の総和である暗部面積を算出する。図３は、暗部面積算出モジュール７０２による暗部面積の算出の例を示す。

まず、暗部面積算出モジュール７０２は、輝度レベル毎の画素数を用いて、ペデスタルレベルより大きく、且つしきい値ＴＨ_Ｌ以下の輝度レベルの各々に対応する画素数に、輝度レベル毎に設定される重み付け係数を乗じた値を算出する。次に、暗部面積算出モジュール７０２は、算出した値の総和（重み付き累積値）を算出する。算出した総和は、映像フレーム中の画素が低い輝度レベル（暗部）に集中している度合いを示し、暗部面積とも称する。

しきい値ＴＨ_Ｌは、例えば２０ＩＲＥに設定される。テレビジョン放送番組等の映像信号には、黒に対応する輝度レベルを７ＩＲＥ程度まで浮かせた状態で送信される信号が含まれる場合がある。したがって、しきい値ＴＨ_Ｌには、黒に対応する輝度レベルとして用いられる可能性があるレベル（例えば、７ＩＲＥ）より大きい、暗部の傾向を把握するために必要な輝度レベルを含む値（例えば、２０ＩＲＥ）が設定される。

また、暗部面積の算出に、ペデスタルレベルに対応する画素数を用いない理由は、黒（ペデスタルレベル）が設定されるサイドパネル又はレターボックスが映像に含まれる場合に、これらサイドパネル又はレターボックスに対応する画素が、算出される暗部面積に影響することを避けるためである。

なお、輝度レベル毎に設定される重み付け係数は、図３に示すように、最暗部付近で高く、輝度レベルが大きくなるにつれて小さくなる。例えば、重み付け係数には、最暗部付近（０から７ＩＲＥまで）で１に近い値（例えば、２５５／２５６）が設定され、輝度レベルが大きくなるにつれて０に近い値（例えば、０／２５６）が設定される。これは、暗部面積算出の対象とする輝度レベルの範囲において、その上限付近の輝度レベルに対応する画素数が、算出される暗部面積に大きく影響することを避けるためである。これにより、例えば上限付近の輝度レベルで、対応する画素数が急激に増加するような映像においても、適切に暗部面積を算出することができる。

暗部面積算出モジュール７０２は、算出した暗部面積を暗部ブレンド補正値算出モジュール７０３に出力する。なお、暗部面積算出モジュール７０２は、算出した暗部面積をトーンカーブ生成モジュール７０１に出力してもよい。また、トーンカーブ生成モジュール７０１は、暗部面積に基づいて、映像のコントラストを動的に制御するトーンカーブを生成してもよい。

暗部ブレンド補正値算出モジュール７０３は、暗部面積算出モジュール７０２により算出された暗部面積に基づいて、暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌを算出する。暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌは、０から１までの値を取り得る。暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌは、トーンカーブ生成モジュール７０１により生成されたトーンカーブＤ_ｔｏｎｅを映像の暗部（例えば、１からｎ／２）に適用する効果の割合（アルファ値）を示す。つまり、映像の暗部に対しては、暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌに設定される割合だけ、トーンカーブＤ_ｔｏｎｅによるコントラスト制御の効果が反映される。また、映像の暗部に対して、暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌの残りの割合（１−Ｂｌｄ_Ｌ）だけ、標準設定のトーンカーブＤ_ｂａｓｅによるコントラストの制御効果が反映される。この暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌにより、トーンカーブ生成モジュール７０１により生成されたトーンカーブＤ_ｔｏｎｅのコントラスト制御効果が弱い場合（例えば、表示モードが映画モードである場合）であっても、暗部のコントラスト制御効果（ダイナミックガンマ効果）を強めることができる。

暗部ブレンド補正値算出モジュール７０３は、例えば、暗部面積と暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌとの関係を表す変換関数を用いて、算出された暗部面積に対応する暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌを算出する。図４は、暗部面積と暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌとの関係を表す変換関数の例を示す。この変換関数では、暗部面積が０から第１のしきい値ＴＨ_１未満である場合、暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌには暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌの基本設定値が設定される。この基本設定値は、例えば、メニュー画面等で指定された値（又は指定された表示モードに対応する値）や、予め設定された規定値である。暗部面積が第１のしきい値ＴＨ_１以上であり、且つ第２のしきい値ＴＨ_２未満である場合、暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌには、暗部面積が大きくなるにつれて、暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌの基本設定値から上限値まで線形に増加する値が設定される。また、暗部面積が第２のしきい値ＴＨ_２以上である場合、暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌには、暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌの上限値が設定される。なお、第１のしきい値ＴＨ_１には、例えば映像フレームの全画素数の６０％を示す値が設定される。また、第２のしきい値ＴＨ_２には、例えば映像フレームの全画素数の９０％を示す値が設定される。つまり、暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌは、暗部面積が大きいほど、映像の暗部に対してトーンカーブＤ_ｔｏｎｅの効果が大きく反映されるように設定される。

暗部ブレンド補正値算出モジュール７０３は、算出した暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌをブレンドパラメータ生成モジュール７０４に出力する。

ブレンドパラメータ生成モジュール７０４は、暗部ブレンド補正値算出モジュール７０３により算出された暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌと、ユーザにより設定されたブレンド設定値Ｂｌｄ_Ｕとを用いて、ブレンドパラメータＢｌｄを生成する。ブレンドパラメータＢｌｄは、ｎ点のデータで表されるトーンカーブＤ_ｔｏｎｅに対応して、Ｂｌｄ（１）〜Ｂｌｄ（ｎ）の値を含む。

ブレンドパラメータ生成モジュール７０４は、暗部のブレンドパラメータＢｌｄ（ｉ）（例えば、Ｂｌｄ（１）からＢｌｄ（ｎ／２））に、ユーザにより設定されたブレンド設定値Ｂｌｄ_Ｕと暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌのうち、コントラスト制御効果が高い方の値（すなわち、大きい方の値）を設定する。また、ブレンドパラメータ生成モジュール７０４は、明部のブレンドパラメータＢｌｄ（ｉ）（例えば、Ｂｌｄ（ｎ／２＋１）からＢｌｄ（ｎ））に、ユーザにより設定されたブレンド設定値Ｂｌｄ_Ｕを設定する。

ブレンドパラメータ生成モジュール７０４は、例えば、暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌ＝０．６，ユーザにより設定されたブレンド設定値Ｂｌｄ_Ｕ＝０．２である場合、暗部のブレンドパラメータであるＢｌｄ（１）からＢｌｄ（ｎ／２）に０．６を設定し、明部のブレンドパラメータであるＢｌｄ（ｎ／２＋１）からＢｌｄ（ｎ）に０．２を設定する。

また、ブレンドパラメータ生成モジュール７０４は、例えば、暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌ＝０．３，ユーザにより設定されたブレンド設定値Ｂｌｄ_Ｕ＝０．４である場合、暗部のブレンドパラメータであるＢｌｄ（１）からＢｌｄ（ｎ／２）に０．４を設定し、明部のブレンドパラメータであるＢｌｄ（ｎ／２＋１）からＢｌｄ（ｎ）にも０．４を設定する。

ブレンドパラメータ生成モジュール７０４は、算出したブレンドパラメータＢｌｄ（ｉ）をアルファブレンディングモジュール７０５に出力する。

アルファブレンディングモジュール７０５は、ブレンドパラメータＢｌｄに指定された割合で、トーンカーブＤ_ｔｏｎｅによる制御効果とトーンカーブＤ_ｂａｓｅによる制御効果とを反映させたトーンカーブＤ_ｂｌｄを生成する。アルファブレンディングモジュール７０５は、例えば、次式によりトーンカーブＤ_ｂｌｄを生成する。

Ｄ_ｂｌｄ（ｉ）＝Ｄ_ｔｏｎｅ（ｉ）×Ｂｌｄ（ｉ）
＋Ｄ_ｂａｓｅ（ｉ）×（１−Ｂｌｄ（ｉ）） ・・・（１）
図５は、アルファブレンディングモジュール７０５により算出されるトーンカーブＤ_ｂｌｄの例を示す。アルファブレンディングモジュール７０５は、図５に示すように、ブレンドパラメータＢｌｄが大きい場合（すなわち、暗部面積が大きい場合）には、映像の暗部に対して、トーンカーブＤ_ｔｏｎｅによる制御効果が大きく反映されるトーンカーブＤ_ｂｌｄを生成する。つまり、アルファブレンディングモジュール７０５は、暗部面積が大きい場合には、暗部に適用されるトーンカーブＤ_ｂｌｄのダイナミックガンマ効果を上げる。例えば、トーンカーブＤ_ｂａｓｅがトーンカーブ８０１であり、トーンカーブＤ_ｔｏｎｅがトーンカーブ８０４であると仮定したとき、アルファブレンディングモジュール７０５は、ブレンドパラメータＢｌｄが大きい場合、例えば、トーンカーブＤ_ｔｏｎｅによる制御効果が大きく反映されたトーンカーブＤ_ｂｌｄ８０３を生成する。

一方、アルファブレンディングモジュール７０５は、ブレンドパラメータＢｌｄが小さい場合（すなわち、暗部面積が小さい場合）には、映像の暗部に対して、トーンカーブＤ_ｔｏｎｅによる制御効果が小さく反映されるトーンカーブＤ_ｂｌｄを生成する。例えば、トーンカーブＤ_ｂａｓｅがトーンカーブ８０１であり、トーンカーブＤ_ｔｏｎｅがトーンカーブ８０４であると仮定したとき、アルファブレンディングモジュール７０５は、ブレンドパラメータＢｌｄが小さい場合、例えば、トーンカーブＤ_ｔｏｎｅによる制御効果が小さく反映されたトーンカーブＤ_ｂｌｄ８０２を生成する。

なお、図５に示すように、アルファブレンディングモジュール７０５は、映像の明部に対して、トーンカーブＤ_ｔｏｎｅによる制御効果とトーンカーブＤ_ｂａｓｅによる制御効果とが、規定の割合で反映されたトーンカーブＤ_ｂｌｄを生成する。これは、映像信号の明部に対応するトーンカーブＤ_ｂｌｄの生成には、上述のように、ブレンド設定値Ｂｌｄ_Ｕが設定されたブレンドパラメータＢｌｄが用いられるためである。なお、ブレンド設定値Ｂｌｄ_Ｕは、ユーザにより設定された値に限らず、予め決められた値であってもよい。

映像処理モジュール６２は、映像の入力輝度レベルを、生成されたトーンカーブＤ_ｂｌｄを用いて変換した出力輝度レベルを算出する。映像処理モジュール６２は、算出した映像の出力輝度レベルを映像表示モジュール１４に出力する。

図６は、ヒストグラム算出モジュール６９により算出された輝度ヒストグラムを用いた、コントラスト制御モジュール７０によるコントラスト制御処理の手順の例を示すフローチャートである。

まず、ヒストグラム算出モジュール６９は、輝度のダイナミックレンジをｍ個に分割して、ｍ段階の輝度レベルに基づく輝度ヒストグラムを生成する（ステップＳ１０１）。具体的には、ヒストグラム算出モジュール６９は、映像信号の画素の輝度レベルに基づいて、映像フレーム毎に、輝度レベル毎の画素数ＤＩＮ（１）〜ＤＩＮ（ｍ）を算出する。なお、輝度レベルの分割数ｍは十分に細かいものとする（例えば、ｍ＝２５６）。

次に、コントラスト制御モジュール７０（トーンカーブ生成モジュール７０１）は、算出された輝度ヒストグラムに基づいて、動的にコントラストを制御するためのトーンカーブＤ_ｔｏｎｅを生成する（ステップＳ１０２）。このトーンカーブＤ_ｔｏｎｅは、例えば、Ｄ_ｔｏｎｅ（１）からＤ_ｔｏｎｅ（ｎ）で示されるｎ点のデータで表現される。

コントラスト制御モジュール７０は、算出された輝度ヒストグラムに基づいて、暗部面積（暗部の重み付き累積値）を算出する（ステップＳ１０３）。具体的には、コントラスト制御モジュール７０（暗部面積算出モジュール７０２）は、輝度レベル毎の画素数を用いて、ペデスタルレベルより大きく、且つしきい値ＴＨ_Ｌ以下の輝度レベルの各々に対応する画素数に、輝度レベル毎に設定される重み付け係数を乗じた値を算出する。そして、コントラスト制御モジュール７０（暗部面積算出モジュール７０２）は、算出した値の総和である暗部面積を算出する。暗部面積は、映像フレーム中の画素が、低い輝度レベル（暗部）に集中している度合いを示す。ステップＳ１０３の暗部面積算出処理の手順は、図７に示すフローチャートを参照して後述する。

次いで、コントラスト制御モジュール７０（暗部ブレンド補正値算出モジュール７０３）は、図４に示すような暗部面積と暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌとの関係を示す変換関数を用いて、算出した暗部面積に対応する暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌを算出する（ステップＳ１０４）。

そして、コントラスト制御モジュール７０は、繰り返し処理（ループ）のための変数ｉに１を設定する（ステップＳ１０５）。変数ｉは１からｎの値を取り得る。ｎは、上述のようにトーンカーブを表す点（データ）の数である。

コントラスト制御モジュール７０（ブレンドパラメータ生成モジュール７０４）は、入力されるユーザ設定ブレンドパラメータＢｌｄ_Ｕと、ステップＳ１０４において算出された暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌとを用いて、ブレンドパラメータＢｌｄ（ｉ）を生成する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６のブレンドパラメータ生成処理の手順は、図８に示すフローチャートを参照して後述する。

コントラスト制御モジュール７０（アルファブレンディングモジュール７０５）は、入力される基本トーンカーブデータＤ_ｂａｓｅ（ｉ），ステップＳ１０２において生成されたトーンカーブデータＤ_ｔｏｎｅ（ｉ），及びステップＳ１０６において生成されたブレンドパラメータＢｌｄ（ｉ）を用いて、アルファブレンディングを行う（ステップＳ１０７）。すなわち、コントラスト制御モジュール７０（アルファブレンディングモジュール７０５）は、ブレンドパラメータＢｌｄ（ｉ）に指定された割合でトーンカーブＤ_ｔｏｎｅ（ｉ）による制御効果を反映させ、残りの割合でトーンカーブＤ_ｂａｓｅ（ｉ）による制御効果を反映させた、式（１）に示すトーンカーブＤ_ｂｌｄ（ｉ）を生成する。

次いで、コントラスト制御モジュール７０は、変数ｉがｎ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。変数ｉがｎ未満である場合、コントラスト制御モジュール７０は、変数ｉに１を足して、ループ内の処理を再度実行する。変数ｉがｎ以上である場合、コントラスト制御モジュール７０は、この繰り返し処理を終了する。

そして、映像処理モジュール６２は、映像の入力輝度レベルを、生成されたトーンカーブＤ_ｂｌｄを用いて変換した出力輝度レベルを算出する。（ステップＳ１０９）。

以上の処理により、暗いシーンを捉えた映像のように暗部面積が大きな映像において、黒浮きの影響を低減するようにコントラストを制御した映像を生成できる。つまり、黒を表現すべき画素の輝度レベルがペデスタルレベルよりも高い値に設定された映像において、黒を表現すべき画素の輝度レベルをペデスタルレベルに近づけるトーンカーブが生成される。

図７は、図６に示すステップＳ１０３に対応する暗部面積算出処理の手順の例を示すフローチャートである。コントラスト制御モジュール７０は、映像フレーム毎に算出される輝度レベル毎の画素数ＤＩＮ（１）〜ＤＩＮ（ｍ）を用いて、映像フレーム中の画素が、低い輝度レベル（暗部）に集中している度合いを示す暗部面積（暗部重み付き累積値）を算出する。

まず、コントラスト制御モジュール７０は、累積値を算出するための変数Ｓを初期化する（ステップＳ２０１）。具体的には、コントラスト制御モジュール７０は、変数Ｓに０を設定する。

次に、コントラスト制御モジュール７０は、繰り返し処理（ループ）のための変数ｊに、ペデスタルレベルより１だけ大きい輝度レベルを設定する（ステップＳ２０２）。変数ｊは、ペデスタルレベルより１だけ大きい値からしきい値ＴＨ_Ｌまでの値を取り得る。なお、しきい値ＴＨ_Ｌは、暗部面積の算出に用いられる最大の輝度レベルを示す。しきい値ＴＨ_Ｌには、映像の暗部の傾向を把握するために必要な輝度レベルを含む値（例えば、２０ＩＲＥ）が設定される。

そして、コントラスト制御モジュール７０は、輝度レベルｊの画素数ＤＩＮ（ｊ）と、輝度レベル（ｊ）に対応する重み付け係数ｗ（ｊ）とを乗じた値を、変数Ｓに加える（ステップＳ２０３）。すなわち、コントラスト制御モジュール７０は、変数Ｓの値を次式により算出する。

Ｓ＝Ｓ＋ＤＩＮ（ｊ）×ｗ（ｊ） ・・・（２）
次いで、コントラスト制御モジュール７０は、変数ｊがしきい値ＴＨ_Ｌ未満であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。変数ｊがしきい値ＴＨ_Ｌ未満である場合、コントラスト制御モジュール７０は、変数ｊに１を足して、ループ内の処理を再度実行する。変数ｊがしきい値ＴＨ_Ｌ以上である場合、コントラスト制御モジュール７０は、変数Ｓに設定されている値を暗部面積に設定して、処理を終了する。

以上の処理により、コントラスト制御モジュール７０は、映像フレーム中の画素が、低い輝度レベル（暗部）に集中している度合いを示す暗部面積（暗部重み付き累積値）を算出する。

また、図８は、図６に示すステップＳ１０６に対応するブレンドパラメータ生成処理の手順の例を示すフローチャートである。コントラスト制御モジュール７０は、変数ｉ，ユーザ設定ブレンドパラメータＢｌｄ_Ｕ，及び暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌに基づいて、ブレンドパラメータＢｌｄ（ｉ）を決定する。変数ｉは、図６のステップＳ１０５で設定される値である。なお、変数ｉは、図６の説明で述べたように、１からｎの値を取り得る。ｎは、トーンカーブを表す点の数（データ数）である。

コントラスト制御モジュール７０は、まず、変数ｉが１以上であり、且つｎ／２以下であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。変数ｉが１以上であり、且つｎ／２以下である場合（ステップＳ３０１のＹＥＳ）、コントラスト制御モジュール７０は、暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌがユーザ設定ブレンドパラメータＢｌｄ_Ｕ以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌがユーザ設定ブレンドパラメータＢｌｄ_Ｕ以上である場合（ステップＳ３０２のＹＥＳ）、コントラスト制御モジュール７０は、ブレンドパラメータＢｌｄ（ｉ）に暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌを設定する（ステップＳ３０３）。

変数ｉがｎ／２より大きい場合（ステップＳ３０１のＮＯ）、又は暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌがユーザ設定ブレンドパラメータＢｌｄ_Ｕ以上でない場合（ステップＳ３０２のＮＯ）、コントラスト制御モジュール７０は、ブレンドパラメータＢｌｄ（ｉ）にユーザ設定ブレンドパラメータＢｌｄ_Ｕを設定する（ステップＳ３０４）。

以上の処理により、コントラスト制御モジュール７０は、ブレンドパラメータＢｌｄ（ｉ）を生成する。コントラスト制御モジュール７０は、暗部のブレンドパラメータＢｌｄ（ｉ）（すなわち、Ｂｌｄ（１）からＢｌｄ（ｎ／２））に、ユーザ設定ブレンドパラメータＢｌｄ_Ｕと暗部ブレンド補正値Ｂｌｄ_Ｌのうち、効果が高い方の値（大きい方の値）を設定する。また、コントラスト制御モジュール７０は、明部のブレンドパラメータＢｌｄ（ｉ）（すなわち、Ｂｌｄ（ｎ／２＋１）からＢｌｄ（ｎ））に、ユーザ設定ブレンドパラメータＢｌｄ_Ｕを設定する。

上述のように設定されたブレンドパラメータＢｌｄ（ｉ）を用いて、コントラスト制御モジュール７０はトーンカーブのブレンディングを行う。つまり、動的コントラスト制御のためのトーンカーブＤ_ｔｏｎｅと標準設定のトーンカーブＤ_ｂａｓｅとを、式（１）に示すようにブレンドパラメータＢｌｄ（ｉ）に応じて適用した映像が生成される。これにより、暗部面積（映像中に輝度が低い画素が占める割合）が大きい場合に、暗部の動的コントラスト制御の効果を強めることができる。

なお、ブレンドパラメータＢｌｄは、暗部に適用されるパラメータと明部に適用されるパラメータとをそれぞれ異なる値に設定するだけでなく、任意の輝度レベルに対して異なる値を設定することができる。つまり、動的コントラスト制御の効果を任意の輝度レベルで指定することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、映像信号の特徴に基づく階調補正により映像の黒浮きを改善できる。コントラスト制御モジュール７０は、動的コントラスト制御のためのトーンカーブＤ_ｔｏｎｅと標準設定（規定）のトーンカーブＤ_ｂａｓｅとを、暗部面積の大きさに基づくブレンドパラメータＢｌｄに応じてブレンドしたトーンカーブＤ_ｂｌｄを生成する。このトーンカーブＤ_ｂｌｄに基づいて入力映像信号を階調補正することにより、暗部面積（映像中に輝度が低い画素が占める割合）が大きい場合に、暗部の動的コントラスト制御の効果を強めることができる。したがって、暗いシーンを捉えた映像のように暗部面積が大きな映像において、黒浮きの影響を低減することができる。つまり、黒を表現すべき画素の輝度レベルがペデスタルレベルよりも高い値に設定された映像において、黒を表現すべき画素の輝度レベルをペデスタルレベルに近づけることができ、黒が締まった印象を与える映像を提供できる。

また、部分制御が可能なＬＥＤ光源をバックライトとして備える液晶テレビでは、バックライトを部分領域毎に消灯することができるため、漆黒を表現できる。しかし、映像信号に黒浮きがある場合には、漆黒を表示できる機能を有効に利用することができない。そこで、ＬＥＤ光源をバックライトとして備える液晶テレビでも、本実施形態によるコントラスト制御処理を適用することで、黒レベルの浮きを抑制し、漆黒に近づけるように制御することができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

６９…ヒストグラム算出モジュール、７０…コントラスト制御モジュール、７０ａ…ユーザ設定ブレンドパラメータ、７０ｂ…基本トーンカーブデータ、７０１…トーンカーブ生成モジュール、７０２…暗部面積算出モジュール、７０３…暗部ブレンド補正値算出モジュール、７０４…ブレンドパラメータ生成モジュール、７０５…アルファブレンディングモジュール。

Claims (6)

1. 映像信号の画素の輝度レベルに基づいて、前記映像信号のフレーム毎に、輝度レベル毎の画素数を算出することによってヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段と、
   前記輝度レベル毎の画素数のうち、ペデスタルレベルより大きく、且つしきい値より小さい輝度レベルの各々に対応する画素数の総和を算出する暗部累積値算出手段と、
   所定の変換関数を用いて、前記総和に対応するブレンド補正値を算出するブレンド補正値算出手段と、
   前記ヒストグラムに基づいて、前記映像信号の輝度値を制御する第１のトーンカーブを生成するトーンカーブ生成手段と、
   前記ブレンド補正値と所定のブレンド設定値のうち大きい方の値が設定され、第１の輝度レベルより小さい輝度レベルに適用されるブレンドパラメータと、前記所定のブレンド設定値が設定され、前記第１の輝度レベルより大きい輝度レベルに適用されるブレンドパラメータとを、前記第１のトーンカーブと規定のトーンカーブとをブレンドするためのブレンドパラメータとして生成するブレンドパラメータ生成手段と、
   前記ブレンドパラメータに基づいて、前記第１のトーンカーブと前記規定のトーンカーブとをブレンドした第２のトーンカーブを生成するブレンディング手段とを具備することを特徴とする映像処理装置。
2. 前記ブレンドパラメータは、前記第２のトーンカーブに前記第１のトーンカーブの効果を反映させる割合を示すことを特徴とする請求項１記載の映像処理装置。
3. 前記暗部累積値算出手段は、前記輝度レベル毎の画素数のうち、ペデスタルレベルより大きく、且つ前記しきい値より小さい輝度レベルの各々に対応する画素数に、当該輝度レベルに対応する重み付け係数を乗じた値を算出し、前記算出した値の総和を算出することを特徴とする請求項１記載の映像処理装置。
4. 前記重み付け係数は、輝度レベルが大きくなるにつれて小さく設定されることを特徴とする請求項３記載の映像処理装置。
5. 前記映像信号を前記第２のトーンカーブに基づいて変換する階調補正手段をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の映像処理装置。
6. 映像信号の画素の輝度レベルに基づいて、前記映像信号のフレーム毎に、輝度レベル毎の画素数を算出することによってヒストグラムを生成するヒストグラム生成ステップと、
   前記輝度レベル毎の画素数のうち、ペデスタルレベルより大きく、且つしきい値より小さい輝度レベルの各々に対応する画素数の総和を算出する暗部累積値算出ステップと、
   所定の変換関数を用いて、前記総和に対応するブレンド補正値を算出するブレンド補正値算出ステップと、
   前記ヒストグラムに基づいて、前記映像信号の輝度値を制御する第１のトーンカーブを生成するトーンカーブ生成ステップと、
   前記ブレンド補正値と所定のブレンド設定値のうち大きい方の値が設定され、第１の輝度レベルより小さい輝度レベルに適用されるブレンドパラメータと、前記所定のブレンド設定値が設定され、前記第１の輝度レベルより大きい輝度レベルに適用されるブレンドパラメータとを、前記第１のトーンカーブと規定のトーンカーブとをブレンドするためのブレンドパラメータとして生成するブレンドパラメータ生成ステップと、
   前記ブレンドパラメータに基づいて、前記第１のトーンカーブと前記規定のトーンカーブとをブレンドした第２のトーンカーブを生成するブレンディングステップとを具備することを特徴とする映像処理方法。

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