JP4720088B2 - Gradation correction circuit, image display device, and image processing method - Google Patents
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Description
本発明は、画像データの階調補正処理に関し、特にルックアップテーブル(LUT)を利用した色補正やガンマ(γ)補正などの階調補正処理に関する。 The present invention relates to tone correction processing of image data, and more particularly to tone correction processing such as color correction and gamma (γ) correction using a lookup table (LUT).
画像データを表示する画像表示装置において、CRT、LCDなどの表示デバイスの特性に応じて画像データの表示特性を調整する処理としてガンマ補正処理などの階調補正処理が知られている。一般的に、階調補正処理は表示デバイスの表示特性に基づいて作成された階調補正特性(ガンマ特性)データを記憶したLUTなどを利用して行われる。ガンマ特性などの階調補正特性は、入力階調値と出力階調値の関係を規定する特性であり、画像表示装置は階調補正特性を参照して入力画像データの入力階調値に対応する出力階調値を取得し、その出力階調値で表示デバイス上に画像データの表示を行う。 In an image display apparatus that displays image data, a gradation correction process such as a gamma correction process is known as a process for adjusting the display characteristics of image data in accordance with the characteristics of a display device such as a CRT or LCD. Generally, gradation correction processing is performed using an LUT or the like that stores gradation correction characteristic (gamma characteristic) data created based on display characteristics of a display device. Gradation correction characteristics such as gamma characteristics are characteristics that define the relationship between the input gradation value and the output gradation value, and the image display device corresponds to the input gradation value of the input image data by referring to the gradation correction characteristic. The output gradation value to be acquired is acquired, and image data is displayed on the display device with the output gradation value.
また、入力画像データに対して、所望の色特性を考慮して色補正を行って画像表示装置に表示する際にも、予め用意された色変換特性を記憶したLUTが使用される。上記のような色補正及びガンマ補正方法の一例が特許文献1に記載されている。
Also, when the input image data is subjected to color correction in consideration of desired color characteristics and displayed on the image display device, an LUT that stores color conversion characteristics prepared in advance is used. An example of the color correction and gamma correction methods as described above is described in
従来の階調補正回路では、入力階調データに対する演算や、入力階調データに応じた基準階調データの補間により階調補正を行っていた。演算によりガンマ補正を行う手法が特許文献2に記載されている。演算により階調補正を行う場合は、滑らかな曲線により構成される階調特性を得ることが可能であるが、階調特性の変更が難しいという問題があった。一方、補間により階調補正を行う場合は、階調特性の変更は容易であるが、その反面、階調特性の曲線部の曲率が大きい区間では所期の階調との誤差が大きくなり、表示画像品質が低下するという問題があった。このような観点から、誤差補正データ用のLUTを追加して階調変換を行うことで誤差を低減する手法が提案されているが(特許文献3を参照)、基準データ用と誤差補正データ用の2つのLUTが必要となるので回路規模が大きくなり、コストも高くなるという問題が残る。
In the conventional gradation correction circuit, gradation correction is performed by calculation on input gradation data and interpolation of reference gradation data according to the input gradation data. A method for performing gamma correction by calculation is described in
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、回路規模の増大を招くことなく、階調特性の曲率が高い部分に対しても正確な階調補正を行うことが可能な階調補正回路、画像表示装置及び画像処理方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above points, and is capable of performing accurate gradation correction even on a portion having a high curvature of gradation characteristics without causing an increase in circuit scale. It is an object to provide a correction circuit, an image display device, and an image processing method.
本発明の1つの観点では、階調補正回路は、入力画像データの階調数より少ない階調数分の階調基準データ群を保持する階調基準データ保持部と、前記入力画像データの入力階調値に基づいて、前記階調基準データ群から隣接する2つの階調基準データを選択する階調基準データ選択部と、入力階調値に応じた複数の補間基準データ群を保持する補間基準データ保持部と、前記入力画像データの入力階調値に基づいて、前記複数の補間基準データ群のうちの1つを選択する補間基準データ群選択部と、選択された前記補間基準データ群中の補間基準データを用いて前記隣接する2つの階調基準データ間を補間し、前記入力画像データに対応する出力階調値を算出して出力する演算部と、を備える。 In one aspect of the present invention, the gradation correction circuit includes a gradation reference data holding unit that holds a gradation reference data group for the number of gradations smaller than the number of gradations of the input image data, and input of the input image data. A gradation reference data selection unit that selects two adjacent gradation reference data from the gradation reference data group based on the gradation value, and an interpolation that holds a plurality of interpolation reference data groups according to the input gradation value A reference data holding unit; an interpolation reference data group selection unit that selects one of the plurality of interpolation reference data groups based on an input gradation value of the input image data; and the selected interpolation reference data group A calculation unit that interpolates between the two adjacent gradation reference data using the interpolation reference data therein, and calculates and outputs an output gradation value corresponding to the input image data.
上記の階調補正回路は、例えばガンマ補正や色補正など、入力画像データの階調補正に使用される。入力画像データの階調数より少ない階調数の階調基準データ群が保持されており、入力画像データの階調値に基づいて、隣接する2つの階調基準データが選択される。また、入力階調値に応じた複数の補間基準データ群が保持されており、入力画像データの階調値に基づいて、複数の補間基準データ群のうちの1つが選択される。補間基準データは、隣接する2つの階調基準データ間を補間するために必要なデータであり、例えば線形補間用の補間基準データと非線形補間用の補間基準データなどを含むことができる。そして、選択された補間基準データ群中の補間基準データを用いて、2つの階調基準データ間の補間が行われ、出力階調値が出力される。このように、複数の補間基準データ群を用意し、入力画像データの階調値に応じて適切な補間基準データ群を選択して補間処理を実行することにより、所望の階調特性に従って正確な階調補正が可能となる。 The tone correction circuit is used for tone correction of input image data such as gamma correction and color correction. A group of gradation reference data having a smaller number of gradations than the number of gradations of the input image data is held, and two adjacent gradation reference data are selected based on the gradation value of the input image data. Also, a plurality of interpolation reference data groups corresponding to the input gradation values are held, and one of the plurality of interpolation reference data groups is selected based on the gradation values of the input image data. The interpolation reference data is data necessary for interpolating between two adjacent gradation reference data, and can include, for example, interpolation reference data for linear interpolation and interpolation reference data for nonlinear interpolation. Then, using the interpolation reference data in the selected interpolation reference data group, interpolation between the two gradation reference data is performed, and an output gradation value is output. In this way, by preparing a plurality of interpolation reference data groups, selecting an appropriate interpolation reference data group according to the gradation value of the input image data, and executing the interpolation process, it is possible to accurately perform according to the desired gradation characteristics. Gradation correction is possible.
上記の階調補正回路の一態様では、前記補間基準データ保持部は、外部から入力される前記補間基準データを書き換え可能に保持する。この態様によれば、複数の補間基準データ群を外部から書き換えることができるので、必要に応じて適切な補間基準データに変更を行うことにより、所望の階調特性に適合した正確な階調補正が可能となる。 In one aspect of the gradation correction circuit, the interpolation reference data holding unit holds the interpolation reference data input from the outside in a rewritable manner. According to this aspect, since a plurality of interpolation reference data groups can be rewritten from the outside, accurate gradation correction suitable for desired gradation characteristics can be performed by changing to appropriate interpolation reference data as necessary. Is possible.
上記の階調補正回路の他の一態様では、前記補間基準データ群選択部は、前記入力画像データの入力階調値と、当該入力階調値に対応して選択すべき補間基準データ群との対応関係を記憶する記憶部と、外部からの入力に応じて、前記対応関係を変更する手段と、を備える。この態様によれば、入力画像データの階調値と、その階調値に対して選択されるべき補間基準データ群との対応関係を、外部から任意に設定、変更することができる。よって、階調補正に使用する階調特性の設定における自由度が増加する。 In another aspect of the gradation correction circuit, the interpolation reference data group selection unit includes an input gradation value of the input image data and an interpolation reference data group to be selected corresponding to the input gradation value. And a means for changing the correspondence according to an input from the outside. According to this aspect, the correspondence between the gradation value of the input image data and the interpolation reference data group to be selected for the gradation value can be arbitrarily set and changed from the outside. Therefore, the degree of freedom in setting the gradation characteristics used for gradation correction increases.
上記の階調補正装置の他の一態様では、前記補間基準データ群選択部は、所定範囲の入力階調値に対応する補間基準データ群に対して所定の演算を行うことにより、他の所定範囲の入力階調値に対応する補間基準データ群を作成する作成手段と、前記入力画像データの入力階調値が前記他の所定範囲に含まれる場合、前記作成された補間基準データ群を選択する手段と、を備える。この態様では、階調特性に類似した曲線部分や対象な部分などが存在する場合には、ある入力階調値の範囲に対応する1つの補間基準データ群に基づいて、他の入力階調値の範囲に対応する補間基準データ群を作成することができる。よって、補間基準データ群として保持すべきデータ量を削減することができる。 In another aspect of the gradation correction apparatus, the interpolation reference data group selection unit performs another predetermined operation on the interpolation reference data group corresponding to a predetermined range of input gradation values, thereby obtaining another predetermined value. Creation means for creating an interpolation reference data group corresponding to the input gradation value of the range, and when the input gradation value of the input image data is included in the other predetermined range, the created interpolation reference data group is selected Means. In this aspect, when there is a curved portion or a target portion similar to the gradation characteristics, another input gradation value is determined based on one interpolation reference data group corresponding to a certain input gradation value range. An interpolation reference data group corresponding to the range can be created. Therefore, it is possible to reduce the amount of data to be held as the interpolation reference data group.
1つの好適な実施例では、前記補間基準データ群選択部は、選択された補間基準データ群から前記入力画像データの入力階調値に対応する1つの補間基準データを前記演算部へ出力し、前記演算部は、前記隣接する2つの階調基準データの差分を演算する手段と、前記差分に、前記補間基準データ群選択部から供給された前記1つの補間基準データを乗算して乗算結果を出力する手段と、前記2つの階調基準データのいずれかに、前記乗算結果を加算して前記出力階調値を算出する手段と、を備える。 In one preferred embodiment, the interpolation reference data group selection unit outputs one interpolation reference data corresponding to an input gradation value of the input image data from the selected interpolation reference data group to the calculation unit, The calculation unit is configured to calculate a difference between the two adjacent gradation reference data, and multiply the difference by the one interpolation reference data supplied from the interpolation reference data group selection unit to obtain a multiplication result. Means for outputting, and means for calculating the output gradation value by adding the multiplication result to one of the two gradation reference data.
この例では、選択された補間基準データ群から、入力画像データの階調値に対応する補間基準データが抽出される。また、隣接する2つの階調基準データの差分が算出され、その差分に、補間基準データを乗算した結果を、2つの階調基準データのいずれかに加算して出力階調値を算出することができる。 In this example, interpolation reference data corresponding to the gradation value of the input image data is extracted from the selected interpolation reference data group. Also, a difference between two adjacent gradation reference data is calculated, and the result obtained by multiplying the difference by interpolation reference data is added to one of the two gradation reference data to calculate an output gradation value. Can do.
また、上記の階調補正回路と、前記階調補正された画像データを表示する表示部と、を備える画像表示装置を構成することができる。 In addition, an image display apparatus including the above-described gradation correction circuit and a display unit that displays the gradation-corrected image data can be configured.
本発明の他の観点では、入力画像データの階調数より少ない階調数分の階調基準データ群、及び、入力階調値に応じた複数の補間基準データ群を保持する保持部を備える画像処理装置により実行される画像処理方法は、前記入力画像データの入力階調値に基づいて、前記階調基準データ群から隣接する2つの階調基準データを選択する階調基準データ選択工程と、前記入力画像データの入力階調値に基づいて、前記複数の補間基準データ群のうちの1つを選択する補間基準データ選択工程と、選択された前記補間基準データ群中の補間基準データを用いて前記隣接する2つの階調基準データ間を補間し、前記入力画像データに対応する出力階調値を算出して出力する演算工程と、を備える。上記の画像処理方法によっても、上述の画像処理装置と同様に、複数の補間基準データ群を用意し、入力画像データの階調値に応じて適切な補間基準データ群を選択して補間処理を実行するので、所望の階調特性に従って正確な階調補正が可能となる。 In another aspect of the present invention, there is provided a holding unit that holds a gradation reference data group corresponding to the number of gradations smaller than the number of gradations of the input image data and a plurality of interpolation reference data groups corresponding to the input gradation values. An image processing method executed by the image processing apparatus includes a gradation reference data selection step of selecting two adjacent gradation reference data from the gradation reference data group based on an input gradation value of the input image data. , An interpolation reference data selection step for selecting one of the plurality of interpolation reference data groups based on an input gradation value of the input image data, and interpolation reference data in the selected interpolation reference data group And an operation step of interpolating between the two adjacent gradation reference data and calculating and outputting an output gradation value corresponding to the input image data. Also in the above image processing method, as in the above image processing apparatus, a plurality of interpolation reference data groups are prepared, and an interpolation process is performed by selecting an appropriate interpolation reference data group according to the gradation value of the input image data. Since this is executed, accurate gradation correction can be performed according to desired gradation characteristics.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[画像表示装置]
図1は、本発明の階調補正回路を適用した画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。図示のように、画像表示装置100は、画像処理回路101と画像表示部102とを備える。画像表示装置100の例としては、携帯電話、携帯型端末、PDA、デジタルカメラなどが挙げられる。
[Image display device]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an image display apparatus to which the gradation correction circuit of the present invention is applied. As illustrated, the
画像処理回路101は、外部から入力された画像データD1に対して色変換処理、ガンマ補正を含む階調特性補正処理などを施し、補正後の画像データD10を画像表示部102へ供給する。なお、画像処理回路101へは、画像データD1と同期したクロック信号CLKも入力される。画像表示部102は、例えばCRT、LCD(Liquid Crystal Display)などの表示デバイスを備え、補正後の画像データD10を表示する。
The
[画像処理回路]
図2は、図1に示す画像処理回路101の内部構成を示すブロック図である。図示のように、画像処理回路101は、色変換演算部10と、階調補正部20と、減色処理部30とを備える。
[Image processing circuit]
FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the
色変換演算部10は、外部から入力される画像データD1に対して所望の色特性への色変換処理を施し、色変換後の画像データD2を階調補正部20へ供給する。入力される画像データD1はRGB各色8ビットのデジタルデータであり、色変換演算部10は3×3のマトリクス演算により色変換処理を行う。なお、色変換演算部10へは画像データD1の他に、レジスタ制御信号Scが入力される。
The color
階調補正部20は、色変換後の画像データD2に対してガンマ補正などの階調補正を行い、補正後の画像データD3を減色処理部30へ供給する。補正後の画像データD3もRGB各色8ビットのデータである。なお、階調補正部20へは、レジスタ制御信号Scが入力されている。
The
減色処理部30は、ガンマ補正後の画像データD3に対して減色処理を行う。上述のようにガンマ補正後の画像データD3はRGB各色8ビットのデータであり、減色処理部30は例えばその上位6ビットをビットスライスすることによりRGB各色6ビットのデータとし、下位2ビットのデータに基づいてディザ処理を適用してRGB各色6ビット(ディザ処理により各色8ビット相当となっている)の画像データD10を画像表示装置102へ供給する。
The color
なお、減色処理部30は、画像表示部102の表示能力によっては、減色処理を行わずに各色8ビットの画像データを画像表示部102へ供給することもできる。例えば、画像表示部102が各色8ビットの表示能力を有する場合、減色処理部30は減色処理を行わずに各色8ビットの画像データD10を画像表示部102へ供給してもよい。一方、画像表示部102が各色6ビットの表示能力しか有しない場合は、減色処理部30は減色処理により各色6ビットの画像データを作成して画像表示部102へ供給することができる。なお、減色処理部30へは、ガンマ補正後の画像データD3に加えて、レジスタ制御信号Sc、並びに、画像データD1と同期した水平同期信号Hsync及び垂直同期信号Vsyncが入力されている。
Depending on the display capability of the
[色変換演算部]
次に、色変換演算部10について詳しく説明する。図3(a)に色変換演算部10の構成例を示す。色変換演算部10は、3つの乗算器11〜13と、加算器14と、レジスタ値制御部15とを備え、図3(b)に示す3×3のマトリクス演算を行う。各乗算器11〜13が乗算する係数a1〜a3、b1〜b3、及び、c1〜c3は、レジスタ制御信号Scに基づいてレジスタ値制御部15が決定し、各乗算器11〜13に設定する。
[Color conversion operation part]
Next, the color
具体的には、乗算器11は、画像データD1のうちのR(赤)データRinに対して係数a1、b1、c1を乗算し、加算器14へ出力する。乗算器12は画像データD1のうちのG(緑)データGinに対して係数a2、b2、c2を乗算し、加算器14へ出力する。乗算器13は画像データD1のうちのB(青)データBinに対して係数a3、b3、c3を乗算し、加算器14へ出力する。加算器14は、乗算器11〜13の出力を加算してRout、Gout及びBoutを生成し、これらを画像データD2として出力する。
Specifically, the
レジスタ値制御部15が設定する係数a1〜a3、b1〜b3、及び、c1〜c3により、出力される画像データD2(即ちRout、Gout及びBout)の色特性が変化する。係数a1、b2及びc3を「1」とし、他の計数値を「0」とすれば入力される画像データD1と出力される画像データD2は同一の色特性となる。例えば、出力される画像データD2を赤が強めの色特性としたい場合には、Routに影響を与える係数a1〜a3を大きめに設定すればよい。
The color characteristics of the output image data D2 (that is, Rout, Gout, and Bout) change according to the coefficients a1 to a3, b1 to b3, and c1 to c3 set by the register
[階調補正部]
次に、本発明の階調補正回路を適用した階調補正部について説明する。
[Tone correction part]
Next, a gradation correction unit to which the gradation correction circuit of the present invention is applied will be described.
(第1実施例)
まず、第1実施例に係る階調補正部20aについて図4乃至6を参照して説明する。図4に、階調補正部20aの構成を示す。なお、図4に示すのは、RGB3色の入力画像データのうち、Rに対応する部分のみである。G及びBに対応する部分も同様に構成されるので、図示及び重複した説明は省略する。
(First embodiment)
First, the
図示のように、階調補正部20aは大別して、階調基準データ部21と、補間基準データ部22と、演算部23とを備える。階調基準データ部21は、階調特性を示す階調基準データを記憶している。ここで、階調特性とは、図5(a)に例示するように、入力画像データD2の入力階調値と、それに対応する出力階調値との関係を示す特性である。補間基準データ部22は、階調特性を補間するための補間基準データを記憶している。
As shown in the figure, the
但し、階調基準データ部21に記憶する階調特性として、入力画像データD2の全入力階調値に対して出力階調値を有することとすると、階調基準データ部21に要求される記憶容量が膨大となる。そこで、本発明では、階調基準データ部21に記憶する階調特性は、入力画像データD2の階調数より少ない階調数分とし、不足する分は補間処理により補って階調補正を行う。階調基準データ部21は、入力画像データD2の階調値(「入力階調値」と呼ぶ。)に近い2つの隣接する出力階調値を演算部23へ出力する。
However, if the gradation characteristics stored in the gradation
補間基準データ部22は、上記のように、階調基準データ部21に記憶される階調特性の補間演算を行う際に使用する補間用のデータを記憶している。補間基準データ部22は、入力画像データD2の所定数(本例では4ビット)の下位ビットデータに基づいて、補間処理に使用される補間基準データを取得し、演算部23へ出力する。
As described above, the interpolation
演算部23は、階調基準データ部21から受け取った2つの出力階調値と、補間基準データ部22から受け取った補間基準データとに基づいて補間演算を実行し、階調補正後の出力階調値を出力画像データD3として減色処理部30へ出力する。
The
次に、上記各要素について詳しく説明する。 Next, each of the above elements will be described in detail.
階調基準データ部21は、SRAM211とセレクタ212を有する。SRAM211は階調特性を示す階調基準データを記憶する。階調特性の一例を図5(a)に示す。図示のように、階調特性71は、10ビットの入力画像データRin[9:0]に対応する1024個の入力階調データと、それに対応する8ビットの出力階調データRout[7:0]との対応関係を示す。なお、図5(a)では階調特性71は実線により連続的に示されているが、階調基準データは、全1024個の入力階調データに対して出力階調データを有するのではなく、16個の入力階調データ(4ビットに対応)毎に1つの出力階調データを有している。この様子が図5(b)に示されている。図5(b)において、個々の階調特性データ73は階調特性71上にあるが、16個の入力階調値毎に用意されている。
The gradation
セレクタ212は、入力画像データD2(以下、Rin[9:0]とも記す。)の上位6ビットであるRin[9:4]を受け取り、SRAM211に記憶されている階調基準データを参照して、入力画像データRin[9:0]に最も近い2つの隣接する入力階調データに対応する出力階調データRout1[7:0]及びRout2[7:0]を演算部23へ出力する。これら出力階調データRout1[7:0]及びRout2[7:0]は、演算部23において実行される補間演算において、階調特性71上の補間すべき領域の両端を示すものである。
The
補間基準データ部22は、ROM220と、セレクタ223を有する。ROM220は、補間基準データ1及び2を記憶している。データ1は線形補間用の補間基準データであり、データ2は非線形補間用の補間基準データである。なお、本実施例では補間基準データ部22のROM220には、データ1とデータ2の2つの補間基準データが記憶されているが、さらに別の補間基準データが記憶されることもある。以下、複数の補間基準データをまとめて「補間基準データ群」と呼ぶことがある。補間基準データの例を図5(c)に示す。なお、補間基準データは、階調基準データ部21から出力される2つの出力階調データRout1[7:0]及びRout2[7:0]の差分に対して設定されている。線形補間用の補間基準データ1は黒点で示すように線形のグラフ上に位置し、非線形補間用の補間基準データ2は白点で示すように非線形(この例では曲線)のグラフ上に位置する。また、線形補間用の補間基準データ2の数値例を図6(a)に示し、非線形補間用の補間基準データ2の数値例を図6(b)に示す。
The interpolation
セレクタ223は入力画像データRin[9:0]を受け取り、その入力階調値に基づいてROM220から入力階調値に対応する補間値Rintp[7:0]を演算部23へ出力する。ここで、セレクタ223は、入力画像データRin[9:0]の入力階調値に基づいて、補間基準データ1及び2のいずれかを選択し、選択した方の補間基準データに含まれる補間値を演算部23へ出力する。
The
いま、階調基準データ部21に記憶されている階調特性が図5(a)及び(b)に示すものであると仮定する。なお、図5(b)は図5(a)に示す階調特性の入力階調値が小さい領域の拡大図である。この階調特性71においては、入力階調値が小さい場合、具体的には領域72に属する場合には、階調特性71の曲率が大きいため、線形補間を行うと誤差が大きくなる。そこで、入力階調値が領域72に属する場合には非線形(曲線)の補間基準データにより補間処理を行う。一方、入力階調値が領域72に属しない場合は、階調特性の曲率はそれほど大きくなく、線形補間を行えばよい。従って、セレクタ223は入力階調値が図5(a)に示す領域72に属する場合には非線形補間用の補間基準データ2を選択し、その中から当該入力階調値に対応する補間値をRintp[7:0]として出力する。一方、セレクタ223は入力階調値が図5(a)に示す領域72以外の領域に属する場合には線形補間用の補間基準データ1を選択し、その中から当該入力階調値に対応する補間値をRintp[7:0]として出力する。
Now, it is assumed that the gradation characteristics stored in the gradation
演算部23は、減算器231と、乗算器232と、加算器233とを備える。減算器231は、階調基準データ部21から受け取った出力階調データRout1[7:0]とRout2[7:0]の差分Doutを計算し、乗算器232へ供給する。乗算器232は、差分Doutと、補間基準データ部223から受け取った補間値とを乗算し、乗算結果Rmul[15:8]を加算器233へ出力する。加算器233は、乗算結果Rmul[15:8]を、階調基準データ部21から入力された出力階調データRout1[7:0]に加算して、階調補正後の画像データRout[7:0](図2における出力画像データD3に対応)を出力する。
The
このように、演算部23は、階調基準データ部21から、入力画像データの入力階調値に近い2つの入力階調データに対応する2つの出力階調データRout1[7:0]とRout2[7:0]を受け取り、その間を、補間基準データ部22に記憶されている補間基準データ1又は2のいずれかに従って補間する。具体的には、2つの出力階調データRout1[7:0]とRout2[7:0]の間を、図5(c)に例示する補間特性を示すデータ1又は2に従って補間し、入力画像データの入力階調値に対応する補間値を決定する。補間値の決定は、2つの出力階調データRout1[7:0]とRout2[7:0]の差分に、補間基準データ1又は2により規定される補間特性に従った補間値を乗算して求められる。
As described above, the
本発明では、補間特性として、線形補間用の補間基準データ1と、非線形補間用の補間基準データ2を用意し、入力画像データの入力階調値に応じて、いずれか一方を選択して演算部23内における補間処理を行っている。よって、予め決定された階調特性が直線的である領域については線形補間用のデータ1を使用して補間処理を行い、階調特性が非線形である領域(図5(a)に示す領域72など)については非線形補間用の補間基準データ2を使用して補間処理を行う。これにより、予め決定された階調特性の曲率の大きい部分や複雑な湾曲形状を有する部分などを正確に補間することができる。
In the present invention,
(第2実施例)
次に、階調補正部の第2実施例について図7乃至10を参照して説明する。なお、第2実施例は第1実施例を前提としているが、補間基準データ部223内に記憶する補間基準データを外部から設定可能に構成した点を特徴とする。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the gradation correction unit will be described with reference to FIGS. Although the second embodiment is premised on the first embodiment, the second embodiment is characterized in that the interpolation reference data stored in the interpolation
図7に第2実施例に係る階調補正部20bの構成を示す。図7において、階調基準データ部21の構成及び動作は第1実施例と同様であるので説明を省略する。
FIG. 7 shows the configuration of the
補間基準データ部22は、レジスタ225とセレクタ223により構成される。レジスタ225には、外部からの補間基準データINTPRset[7:0]及び書き込み信号INTPRwrが入力される。具体的には、書き込み信号INTPRwrが入力されたタイミングで、補間基準データINTPRset[7:0]が補間基準データ1又は2に設定される。この構成により、補間処理に使用される補間特性を示す補間基準データを任意のタイミングで変更することが可能となる。
The interpolation
また、本実施例では、1つの補間基準データを階調特性における複数の領域に対する補間処理に使用することができる。図9(a)に階調特性の他の例を示す。この例では、階調特性81は略S字の形状を有している。図9(a)の領域82の近傍を拡大したものを図9(b)に示す。いま、階調特性81のうち、領域82の部分を非線形補間用の補間基準データ2を用いて補間し、それ以外の領域を線形補間用の補間基準データ1を用いて補間するものとする。この場合、基本的には領域82の全体に対応する補間基準データ2を用意し、補間基準データ部22内のレジスタ225に記憶すればよいのであるが、図9の例のように領域82内の階調特性81が点対称であるような場合は、領域82全体について補間基準データを記憶する必要はなく、領域82の半分についての補間基準データを記憶し、残りの半分については演算により求めることができる。
Further, in this embodiment, one interpolation reference data can be used for interpolation processing for a plurality of areas in the gradation characteristics. FIG. 9A shows another example of gradation characteristics. In this example, the gradation characteristic 81 has a substantially S shape. FIG. 9B shows an enlarged view of the vicinity of the
いま、図9(b)に示すように、非線形補間処理を行うべき領域82が中央で点対称であるとし、領域82をその中央で2つの領域82a及び82bに分割し、それぞれの領域内における階調特性81の部分を81a及び81bとする。補間基準データ部22内には、補間基準データ2として、図10(b)に示す階調特性81bに従った補間基準データを記憶する。一方、領域82aにおける階調特性81aは、階調特性81bを「1」から減算して図10(a)に示す特性81b’を生成し、さらにこれを入力階調値に対して逆順にレジスタ225から読み出すことにより得ることができる。
Now, as shown in FIG. 9B, it is assumed that a
これを実現するための補間基準データ部22の構成例を図8に示す。図8において、補間基準データ部22は、レジスタ225と、セレクタ223a〜223cとを備える。セレクタ223aは、まず、入力画像データRin[9:0]の上位6ビットであるRin[9:4]が「31」又は「32」であるか、それ以外であるかを判定する。入力画像データの上位6ビットRin[9:4]=31であれば入力階調値は領域82aに属し、Rin[9:4]=32であれば入力階調値は領域82bに属し、それ以外であれば入力階調値は領域82外に属することになる。よって、セレクタ223aは、入力画像データの上位6ビットRin[9:4]が「31」又は「32」である場合はデータ2(dat2[127:0])を選択し、それ以外である場合はデータ1(dat1[127:0])を選択して選択結果dat_sel[127:0]としてセレクタ223bへ供給する。
A configuration example of the interpolation
セレクタ223cは、入力画像データRin[9:4]が「31」である場合は減算指示信号subintpを有効とし(例えば「1」にセットする)、演算部23へ出力する。同時に、セレクタ223cは、入力画像データの下位4ビットであるRin[3:0]のビット順を反転し、Rin_sel[3:0]にセットする。即ち、Rin_sel[3:0]=Rin[0:3]とする。
When the input image data Rin [9: 4] is “31”, the
一方、セレクタ223cは、入力画像データRin[9:4]が「31」でない場合は減算指示信号subintpを無効とし(例えば「0」にセットする)、演算部23へ出力する。同時に、セレクタ223cは、入力画像データの下位4ビットであるRin[3:0]のビット順をそのまま(反転することなく)Rin_sel[3:0]にセットする。即ち、Rin_sel[3:0]=Rin[3:0]とする。
On the other hand, when the input image data Rin [9: 4] is not “31”, the
セレクタ223bは、入力画像データRin[9:0]とRin_sel[3:0]とに基づいて、セレクタ223aからの選択結果dat_sel[127:0]を選択結果Rintp[7:0]として出力する。具体的には、入力画像データの入力階調値が領域82外である場合は、セレクタ223aからの選択結果dat_sel[127:0]=dat1[127:0]であるので、dat1[127:0]から入力階調値に対応する補間値を読み出してRintp[7:0]として出力する。
The
入力画像データの入力階調値が領域82bに属する場合は、セレクタ223aからの選択結果dat_sel[127:0]=dat2[127:0]であり、かつ、セレクタ223cからのRin_sel[3:0]=Rin[3:0]であるので、dat2[127:0]から正順に入力階調値に対応する補間値を探し、これを読み出してRintp[7:0]として出力する。これにより、図10(b)に示す補間特性81bに従った補間値が得られる。
When the input gradation value of the input image data belongs to the
一方、入力画像データの入力階調値が領域82aに属する場合(即ち入力階調値の上位6ビットRin[9:4]が「31」である場合)は、セレクタ223aからの選択結果dat_sel[127:0]=dat2[127:0]であり、かつ、セレクタ223cからのRin_sel[3:0]=Rin[0:3]であるので、dat2[127:0]から逆順に入力階調値に対応する補間値を探し、これを読み出してRintp[7:0]として出力する。これにより、図10(a)に示す補間特性81aに従った補間値が得られる。
On the other hand, when the input gradation value of the input image data belongs to the
第2実施例において、演算部23は、図7に示すように減算器234を備える。減算器234は上述のセレクタ223bから出力される補間値Rintp[7:0]及び減算指示信号subintpを受け取る。そして、減算指示信号subintpが無効であるときには補間値Rintp[7:0]をそのまま補間値Rintp2[7:0]として乗算器232へ供給する。一方、減算指示信号subintpが有効であるときには補間値Rintp[7:0]を「1」から減算して補間値Rintp2[7:0]を生成し、乗算器232へ供給する。
In the second embodiment, the
以上により、図9(b)において、入力画像データの入力階調値が領域82外であるときは線形補間用の補間基準データ1を補間特性として用いて補間が行われる。また、入力階調値が領域82bに属するときは非線形補間用の補間基準データ2(図10(b)参照、特性81bに対応する)をそのまま補間特性として用いて補間が行われる。一方、入力階調値が領域82aに属するときは、非線形補間用の補間基準データ(図10(a)参照、特性81aに対応する)を補間特性として用いて補間が行われる。従って、領域82bに対応する1つの補間基準データ2を用いて、領域82a及び82bの全体における補間演算を行うことができ、補間基準データの記憶容量を低減することが可能となる。
As described above, in FIG. 9B, when the input gradation value of the input image data is outside the
(第3実施例)
次に、階調補正部の第3実施例について図11及び12を参照して説明する。第3実施例は、第1実施例を前提とするものであるが、第2実施例と同様に補間基準データ部22内の補間基準データを外部から変更可能とすることに加え、入力画像データの入力階調値と補間基準データとの対応関係をも外部から設定及び変更可能とした点を特徴とする。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the gradation correction unit will be described with reference to FIGS. The third embodiment is based on the first embodiment, but in the same way as the second embodiment, the interpolation reference data in the interpolation
図11に第3実施例に係る階調補正部20cの構成を示す。階調基準データ部21及び演算部23の構成は第1実施例と同一である。補間基準データ部22は、レジスタ225と、セレクタ223と、領域設定レジスタ224とを備える。レジスタ225は第2実施例と同一であり、外部から入力される補間基準データINTPRset[7:0]を、同じく外部から入力されるINTPRwrのタイミングでレジスタ225内に保持する。
FIG. 11 shows the configuration of the
領域設定レジスタ224は、補間基準データ2を用いて補間演算を行うべき入力階調値の領域を示す領域指定データSELRsetを設定するレジスタである。図12(a)に第3実施例における階調特性91の例を示し、図12(b)に領域指定データSELRsetの例をに示す。本例では、非線形補間を行うべき領域92に対応する補間基準データ2を適用する領域を領域指定データSELRsetにより示している。
The
具体的には、領域設定レジスタ224は、外部から入力されるSELRwrのタイミングで、補間基準データ2を適用すべき領域を示す領域指定データSELRset[7:0]を保持する。領域指定データSELRsetは設定レジスタ224からセレクタ223へ送られる。
Specifically, the
セレクタ223は、入力画像データRin[9:0]の入力階調値が領域指定データSELRsetの領域に属する場合は補間基準データ2から当該入力階調値に対応する補間値を抽出してRintp[7:0]として演算部23へ出力し、それ以外の場合は補間基準データ1から当該入力階調値に対応する補間値を抽出してRintp[7:0]として演算部23へ出力する。演算部23における補間演算は第1実施例と同様であるので説明は省略する。
The
このように、第3実施例では、非線形補間を行うべき領域を外部から設定することができるので、階調特性の設定及び変更に自由度が増す。よって、より適切な階調特性を使用して階調補正を行うことが可能となる。 As described above, in the third embodiment, since the region where nonlinear interpolation should be performed can be set from the outside, the degree of freedom in setting and changing the gradation characteristics is increased. Therefore, gradation correction can be performed using more appropriate gradation characteristics.
なお、上記の例では、領域指定データは非線形補間用の補間基準データ2を適用すべき領域を指定するものとしているが、これに限らず、線形補間用の補間基準データ1を適用すべき領域を指定するものとしても構わない。また、そのような領域は1つには限られず、線形/非線形を問わず、予め用意された複数の補間基準データ毎に、それを適用すべき領域を領域指定データで指定するように構成しても構わない。
In the above example, the region designation data designates a region to which the
[減色処理部]
次に、減色処理部について詳しく説明する。図13に示すように、減色処理部30は、階調補正部20から出力されたRGB各色8ビットの画像データD3、即ちRout、Gout及びBoutをビットスライス及びディザ処理により各色6ビットの画像データに減色して画像データD10として出力する。図13に、減色処理部30の構成例を示す。なお、図13は、RGB3色のうち、Rデータに対応する部分のみを示すが、Gデータ及びBデータについても同様の構成となる。
[Color reduction processing section]
Next, the color reduction processing unit will be described in detail. As shown in FIG. 13, the color
図13において、減色処理部30は、2ビットカウンタ31及び32と、ディザマトリクス回路33と、加算器34と、スイッチャー35と、レジスタ値制御部36とを備える。ディザマトリクス回路33においては、既知の4×4のディザマトリクスが使用される。
In FIG. 13, the color
カウンタ31は画像データD3と同期したクロック信号CLKをカウントすることにより、2ビットのXアドレスXadをディザマトリクス回路33へ出力する。なお、カウンタ31は水平同期信号Hsyncでリセットされる。また、カウンタ32は水平同期信号Hsyncをカウントすることにより、2ビットのYアドレスYadをディザマトリクス回路33へ出力する。なお、カウンタ32は垂直同期信号Ysyncによりリセットされる。
The
ディザマトリクス回路33は、入力されたXアドレスXad及びYアドレスYadに基づいて、ディザマトリクス中に規定される値をR(D_out)として加算器34へ供給する。加算器34は、階調補正部20から出力されたRデータR(lut_out)と、ディザマトリクス回路33から出力された値R(D_out)の上位2ビットとを加算し、その結果の上位6ビットをR(ADD_out)としてスイッチャー35の入力端子bへ出力する。こうして、階調補正部20から供給されたRGB各色8ビットの画像データD3は各色6ビットの画像データに減色される。なお、ディザ処理を適用しているので、各色6ビットの画像データは各色8ビット相当の色特性を有している。
The dither matrix circuit 33 supplies a value defined in the dither matrix to the
スイッチャー35の出力は、レジスタ制御信号Scに基づいてレジスタ値制御部36が出力するレジスタ値に応じて切り替えられる。スイッチャー35の入力端子aが選択されているときは、減色処理を行わないRGB各色8ビットの画像データが画像データD10として出力される。スイッチャー35の入力端子bが選択されているときは、減色処理により得られたRGB各色6ビットの画像データが画像データD10として出力される。
The output of the
[変形例]
以上、本発明の色変換回路を適用した画像表示装置の例を、主に液晶を用いた表示装置を例にして説明したが、これに限定されるものではなく、プラズマディスプレイ(PDP)や、有機EL表示装置、フィールドエミッションディスプレイ(FED)などにも適用できる。
[Modification]
As described above, the example of the image display device to which the color conversion circuit of the present invention is applied has been described mainly using the display device using liquid crystal as an example, but the present invention is not limited to this, and a plasma display (PDP), It can also be applied to organic EL display devices, field emission displays (FED), etc.
10 色変換演算部、 20 階調補正部、 21 階調基準データ部、 22 補間基準データ部、 23 演算部、 30 減色処理部、 100 画像表示装置、 101 画像処理回路、 102 画像表示部、 211 SRAM、 212 セレクタ、 220 ROM、 221、222 補間基準データ、 223 セレクタ、 224 領域設定レジスタ、 231 減算器、 232 乗算器、 233 加算器 10 color conversion operation unit, 20 gradation correction unit, 21 gradation reference data unit, 22 interpolation reference data unit, 23 calculation unit, 30 color reduction processing unit, 100 image display device, 101 image processing circuit, 102 image display unit, 211 SRAM, 212 selector, 220 ROM, 221, 222 interpolation reference data, 223 selector, 224 area setting register, 231 subtractor, 232 multiplier, 233 adder
Claims (6)
前記入力画像データの入力階調値に基づいて、前記階調基準データ群から隣接する2つの階調基準データを選択する階調基準データ選択部と、
入力階調値に応じた複数の補間基準データ群を保持する補間基準データ保持部と、
前記複数の補間基準データ群のうちの所定の補間基準データ群を用いて補間演算を行うべき入力階調値の領域を示す領域指定データを保持する領域指定データ保持部と、
前記入力画像データの入力階調値が、前記領域指定データが示す領域に属する場合は、前記所定の補間基準データ群から前記入力階調値に対応する補間基準データを選択する補間基準データ選択部と、
選択された前記補間基準データ群中の補間基準データを用いて前記隣接する2つの階調基準データ間を補間し、前記入力画像データに対応する出力階調値を算出して出力する演算部と、を備えることを特徴とする階調補正回路。 A gradation reference data holding unit that holds a gradation reference data group for the number of gradations smaller than the number of gradations of the input image data;
A gradation reference data selection unit that selects two adjacent gradation reference data from the gradation reference data group based on an input gradation value of the input image data;
An interpolation reference data holding unit for holding a plurality of interpolation reference data groups according to the input gradation value;
An area designation data holding unit for holding area designation data indicating an area of an input gradation value to be subjected to interpolation calculation using a predetermined interpolation reference data group among the plurality of interpolation reference data groups;
An interpolation reference data selection unit that selects interpolation reference data corresponding to the input gradation value from the predetermined interpolation reference data group when the input gradation value of the input image data belongs to the region indicated by the region designation data When,
An arithmetic unit that interpolates between the two adjacent gradation reference data using the interpolation reference data in the selected interpolation reference data group, and calculates and outputs an output gradation value corresponding to the input image data; A gradation correction circuit comprising:
所定範囲の入力階調値に対応する補間基準データ群に対して所定の演算を行うことにより、他の所定範囲の入力階調値に対応する補間基準データ群を作成する作成手段と、
前記入力画像データの入力階調値が前記他の所定範囲に含まれる場合、前記作成された補間基準データ群を選択する手段と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の階調補正回路。 The interpolation reference data selection unit is
Creating means for creating an interpolation reference data group corresponding to an input gradation value in another predetermined range by performing a predetermined calculation on the interpolation reference data group corresponding to an input gradation value in a predetermined range;
The gradation correction according to claim 1, further comprising means for selecting the created interpolation reference data group when an input gradation value of the input image data is included in the other predetermined range. circuit.
前記演算部は、
前記隣接する2つの階調基準データの差分を演算する手段と、
前記差分に、前記補間基準データ選択部から供給された前記1つの補間基準データを乗算して乗算結果を出力する手段と、
前記2つの階調基準データのいずれかに、前記乗算結果を加算して前記出力階調値を算出する手段と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の階調補正回路。 The interpolation reference data selection unit outputs one interpolation reference data corresponding to the input gradation value of the input image data from the selected interpolation reference data group to the calculation unit,
The computing unit is
Means for calculating a difference between the two adjacent gradation reference data;
Means for multiplying the difference by the one interpolation reference data supplied from the interpolation reference data selection unit and outputting a multiplication result;
The gradation correction circuit according to claim 1, further comprising means for adding the multiplication result to one of the two gradation reference data to calculate the output gradation value.
前記入力画像データの入力階調値に基づいて、前記階調基準データ群から隣接する2つの階調基準データを選択する階調基準データ選択工程と、
前記複数の補間基準データ群のうちの所定の補間基準データ群を用いて補間演算を行うべき入力階調値の領域を示す領域指定データに基づいて、前記入力画像データの入力階調値が、前記領域指定データが示す領域に属する場合は、前記所定の補間基準データ群から前記入力階調値に対応する補間基準データを選択する補間基準データ選択工程と、
選択された前記補間基準データ群中の補間基準データを用いて前記隣接する2つの階調基準データ間を補間し、前記入力画像データに対応する出力階調値を算出して出力する演算工程と、を備えることを特徴とする画像処理方法。 An image executed by an image processing apparatus including a gradation reference data group for the number of gradations smaller than the number of gradations of the input image data and a holding unit that holds a plurality of interpolation reference data groups corresponding to the input gradation value A processing method,
A gradation reference data selection step of selecting two adjacent gradation reference data from the gradation reference data group based on the input gradation value of the input image data;
Based on area designation data indicating an area of an input gradation value to be subjected to an interpolation operation using a predetermined interpolation reference data group among the plurality of interpolation reference data groups, the input gradation value of the input image data is When belonging to the region indicated by the region designation data, an interpolation reference data selection step of selecting interpolation reference data corresponding to the input gradation value from the predetermined interpolation reference data group;
A calculation step of interpolating between the two adjacent gradation reference data using the interpolation reference data in the selected interpolation reference data group, and calculating and outputting an output gradation value corresponding to the input image data; An image processing method comprising:
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