JP5174982B1 - Video display device and television receiver - Google Patents
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Abstract
【課題】映像信号の発光している部分を検出し、発光部分の表示輝度をエンハンスして際出せて表示させ、このときに周囲の明るさの状態に応じて輝度ストレッチを制御することにより、輝き感をより増して映像品位を向上させる。
【解決手段】発光検出部12は、力映像信号の所定の特徴量に基づき、発光している映像であるとみなす発光部を検出する。エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14は、入力映像信号から所定の条件に基づき算出した明るさに関連する指標に基づいて、バックライト部16の輝度をストレッチして増大させ、発光部を除く非発光部の映像信号の輝度を低下させる。このとき、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14は、明るさ検出部19により検出した装置周囲の明るさに従って、明るさに関連する指標とストレッチ量との関係を定める制御カーブを切り換える。
【選択図】図1An object of the present invention is to detect a light emitting portion of a video signal, enhance the display luminance of the light emitting portion and display it, and control the luminance stretch according to the surrounding brightness state at this time, Improve the image quality by increasing the brightness.
A light emission detecting unit detects a light emitting unit regarded as a light emitting image based on a predetermined feature amount of a force image signal. The area active control / luminance stretch unit 14 stretches and increases the luminance of the backlight unit 16 based on an index related to brightness calculated based on a predetermined condition from the input video signal, and does not emit light except the light emitting unit. The luminance of the video signal of the part is reduced. At this time, the area active control / luminance stretch unit 14 switches the control curve that defines the relationship between the index related to the brightness and the stretch amount according to the brightness around the apparatus detected by the brightness detection unit 19.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、映像表示装置およびテレビ受信装置に関し、より詳細には、表示映像の画質を向上させるために映像信号とバックライト光源の輝度ストレッチ機能を備えた映像表示装置およびテレビ受信装置に関する。 The present invention relates to a video display device and a television receiver, and more particularly, to a video display device and a television receiver having a luminance stretch function of a video signal and a backlight light source in order to improve the quality of a displayed video.
近年、テレビ受像機の表示技術に関して、自然界に存在するものを忠実に再現して表示するHDR(high dynamic range imaging)に係る技術が盛んに研究されている。HDRの目的の一つとして、例えば、画面内の花火やネオンといった発光色部分を忠実に再現して、輝き感を出すことがある。 In recent years, with regard to the display technology of a television receiver, a technology related to HDR (high dynamic range imaging) that faithfully reproduces and displays what exists in nature has been actively studied. One of the purposes of HDR is, for example, to reproduce a luminescent color portion such as fireworks or neon in a screen, and to give a sense of brightness.
この場合、発光色と物体色とを発光検出機能によって検出して分離し、信号処理とバックライトの発光輝度制御とによって画面上の発光色のみを明るくすることができる。ここでは、様々に変化する映像において、映像の輝度の分布から相対的に明るく発光している部分を検出し、その発光部分を意識的にストレッチすることにより、画面上で発光した部分をより際だたせて画質を向上させる効果が得られる。 In this case, the emission color and the object color can be detected and separated by the emission detection function, and only the emission color on the screen can be brightened by signal processing and backlight emission luminance control. Here, in a video that changes variously, a portion that emits light relatively brightly is detected from the luminance distribution of the video, and the light emitting portion is consciously stretched to make the light emitting portion on the screen more prominent. The effect of improving the image quality can be obtained.
従来の技術として、例えば特許文献1には、映像の特徴量と周囲の明るさに応じて適切な画面表示輝度を実現するとともに、消費電力を十分に低減させることを目的とした表示装置が開示されている。この表示装置は、入力映像信号による映像を表示する液晶パネルと、バックライトユニットと、装置周囲の明るさを検出するための明るさセンサとを有している。そして明るさセンサにより検出した明るさに応じて、入力映像信号の特徴量(例えばAPL)に対するバックライトの発光輝度を規定する輝度変換特性を変化させる。このとき、輝度変換特性の変化は、液晶表示装置の周囲が暗くなるに従って発光輝度を小さくし、かつ、輝度変換特性の傾きが変わる点である特性変更点の位置を、特徴量の変化方向に移動させるようにする。そして得られた輝度変換特性に従ってバックライトの発光輝度を制御する。
As a conventional technique, for example,
上記のように、HDRの技術においては、画面の中で明るく輝いている発光部分を検出し、その発光部分の表示輝度をストレッチすることで、人間の目にはコントラスト感が向上し、輝き感が増して高品位の表示映像を提供することができる。
しかしながら、映像表示装置の周囲の明るさは、時間や環境に応じて変化し、表示画面の見え方についても周囲の明るさに応じて変化する。周囲の明るさの状態に係わりなく一定の条件でHDRを動作させると、映像によっては眩しく感じて違和感が生じたり、いわゆる黒浮きが目立って品位が低下する場合もある。
例えば、映像表示装置の周囲が暗い環境のような場合、HDRによって信号処理とバックライトの輝度ストレッチによって一律に画面輝度を増大させると、周囲が暗いために眩しさ感が強くなり却って違和感を生じる場合がある。また、周囲が暗い環境のときには、輝度ストレッチによっていわゆる黒浮きが目立つようになり、見た目の品位も低下することがある。一方、表示装置の周囲が明るい環境のときには、眩しさ感や黒浮きもそれほど目立たないため、輝度ストレッチによるコントラスト感や輝き感の向上により映像品位を向上させることができる。
As described above, in the HDR technology, by detecting a light emitting portion that is brightly shining on the screen and stretching the display luminance of the light emitting portion, the contrast is improved for the human eye, and the brightness It is possible to provide a high-quality display image.
However, the ambient brightness of the video display device changes according to time and environment, and the appearance of the display screen also changes according to the ambient brightness. When the HDR is operated under certain conditions regardless of the surrounding brightness state, depending on the image, it may be dazzling and uncomfortable, or the so-called black float may be conspicuous and the quality may be lowered.
For example, in a dark environment around the video display device, if the screen brightness is increased uniformly by HDR using signal processing and backlight brightness stretch, the feeling of dazzling becomes stronger due to the darkness of the surroundings, causing a sense of incongruity. There is a case. Also, when the environment is dark, so-called black floats become conspicuous due to the luminance stretch, and the visual quality may deteriorate. On the other hand, when the environment around the display device is bright, the dazzling feeling and the black floating are not so conspicuous. Therefore, the image quality can be improved by improving the contrast feeling and the brightness feeling by the luminance stretch.
特許文献1の映像表示装置は、明るさセンサにより検出した明るさに応じて、入力映像信号の特徴量(例えばAPL)に対するバックライトの発光輝度を規定する輝度変換特性を変化させているが、発光部分を検出してそのときの輝度をストレッチするものではなく、画面内の発光部分を特に際だたせて明るくし、このときに、装置周囲の状態に応じて輝度ストレッチの程度を制御することで、眩しさ感を抑えたり、黒浮きによる映像品位の低下を防ぐような思想は開示していない。
The video display device of
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、映像信号の発光している部分を検出し、発光部分の表示輝度をストレッチして際出せて表示させることにより、輝き感をより増して高いコントラストで表示を行い、このときに映像表示装置の周囲の明るさの状態に応じて輝度ストレッチを制御することで、常に違和感のない高品位の映像表現を行うようにした映像表示装置およびテレビ受信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and by detecting the light emitting portion of the video signal and stretching the display luminance of the light emitting portion to display it, the brightness can be further enhanced. An image display device that performs display with higher contrast and controls the luminance stretch according to the brightness of the surroundings of the image display device at this time, so that high-quality image expression without any sense of incongruity is always performed. And it aims at providing a television receiver.
上述の課題を解決するために、本発明の第1の技術手段は、入力映像信号を表示する表示部と、該表示部を照明する光源と、該表示部および該光源を制御する制御部とを有し、該制御部は、前記入力映像信号から所定の条件に基づき算出した明るさに関連する指標と前記光源の輝度をストレッチさせる輝度ストレッチ量との関係を定める制御カーブに基づいて、前記光源の輝度をストレッチして増大させるとともに、前記入力映像信号の所定の特徴量に基づいて、発光している映像であるとみなす発光部を検出し、該発光部を除く非発光部の映像信号の輝度を低下させることにより、前記発光部の表示輝度をエンハンスする映像表示装置であって、該映像表示装置は、該映像表示装置の周囲の明るさを検出する明るさ検出部を有し、前記制御部は、前記明るさ検出部により検出した前記映像表示装置の周囲に明るさに従って、前記制御カーブを切り換えることを特徴としたものである。 In order to solve the above-described problems, a first technical means of the present invention includes a display unit that displays an input video signal, a light source that illuminates the display unit, a display unit, and a control unit that controls the light source. And the control unit, based on a control curve that defines a relationship between a brightness-related index calculated from the input video signal based on a predetermined condition and a luminance stretch amount for stretching the luminance of the light source, The luminance of the light source is stretched to increase, and the video signal of the non-light emitting part excluding the light emitting part is detected based on the predetermined feature amount of the input video signal, and the light emitting part regarded as the light emitting picture is detected. By reducing the brightness of the image display device, the display brightness of the light emitting unit is enhanced, the video display device has a brightness detection unit for detecting the brightness of the surroundings of the video display device, Control According brightness around the detected using the brightness detector the image display device, in which is characterized in that switching the control curve.
第2の技術手段は、第1の技術手段の映像表示装置を備えたテレビ受信装置である。 The second technical means is a television receiver provided with the video display device of the first technical means.
本発明の映像表示装置によれば、映像信号の発光している部分を検出し、発光部分の表示輝度をストレッチして際出せて表示させることにより、輝き感をより増して高いコントラストで表示を行い、このときに映像の黒表示の状態に応じて輝度ストレッチを制御することで、常に高品位の映像表現を行うようにした映像表示装置およびテレビ受信装置を提供することができる。 According to the video display device of the present invention, the light emitting portion of the video signal is detected, and the display brightness of the light emitting portion is stretched to be displayed so as to be displayed, thereby increasing the brightness and displaying with high contrast. In this case, by controlling the luminance stretch according to the black display state of the video at this time, it is possible to provide a video display device and a television receiver that can always express high-quality video.
(実施形態1)
図1は、本発明に係る映像表示装置の一実施形態を説明する図で、映像表示装置の要部の構成を示すものである。映像表示装置は、入力映像信号に画像処理を行って映像表示する構成を有するもので、テレビ受信装置等に適用することができる。
放送信号から分離した映像信号や外部機器から入力した映像信号は、信号処理部11およびエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14に入力する。このとき、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14への映像信号は、信号処理部11のマッピング部13で生成されたトーンマッピングが適用され、その後エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14に入力する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of a video display device according to the present invention, and shows a configuration of a main part of the video display device. The video display device has a configuration in which an input video signal is subjected to image processing to display a video, and can be applied to a television receiver or the like.
The video signal separated from the broadcast signal and the video signal input from the external device are input to the
信号処理部11の発光検出部12では、入力映像信号の特徴量に基づくフレームごとのヒストグラムを生成し、発光している部分を検出する。発光している部分は、ヒストグラムの平均値と標準偏差とにより求められるもので、ヒストグラムごとの相対的な値として検出される。
The light
明るさ検出部19は、映像表示装置の周囲の明るさ(周囲の照度)を検出する明るさセンサを備えている。明るさセンサとしては、例えばフォトダイオードが適用できる。明るさ検出部による検出結果は、発光検出部12、及びエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14に出力される。
The
マッピング部13は、発光検出部12で検出された発光部分の情報と、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14から出力されたMax輝度とを使用して、トーンマッピングを生成し、入力映像信号に適用する。Max輝度は、画面上で表示させたい最大輝度を示すものでバックライトの輝度ストレッチ量に相当するものである。
The
エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14は、入力された映像信号に従って、映像信号による画像を所定領域に分割し、分割領域ごとに映像信号の最大階調値等の所定の統計値を抽出する。そしてその最大階調値等に基づきバックライト部16の点灯率を計算する。点灯率は、映像の分割領域に対応したバックライト部16の領域ごとに定められる。
また、バックライト部16は、複数のLEDにより構成され、領域ごとに輝度の制御が可能となっている。
The area active control /
Moreover, the
バックライト部16の領域ごとの点灯率は、予め定められた演算式に基づき決定されるが、基本的に高階調の明るい最大階調値を有する領域では、LEDの輝度を低下させることなく維持し、低階調の暗い領域においてLEDの輝度を低下させるような演算を行う。
そして、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14は、各領域の点灯率からバックライト部16の全体の平均点灯率を計算し、その平均点灯率に応じて、所定の演算式によりバックライト部16の輝度ストレッチ量を計算する。これにより、画面内の領域で取り得る最大輝度値(Max輝度)が得られる。ここで得られたMax輝度に対して、明るさ検出部19による装置周囲の明るさの検出結果に基づいてMax輝度が調整され、信号処理部11のマッピング部13に出力される。
The lighting rate for each area of the
Then, the area active control /
そして、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14では、周囲の明るさの検出結果に応じて調整したMax輝度を信号処理部11に戻して、バックライト部16の輝度ストレッチ分に相当する輝度を低下させる。このときに、輝度ストレッチはバックライト部16の全体に与えられ、映像信号処理による輝度低下は、発光部を除く発光していないとみなす部分に対して行われる。これにより、発光している部分のみの画面輝度を増大させ、高いコントラストで映像表現を行うことができ、画質を向上させることができる。
Then, the area active control /
エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14は、バックライト部16を制御するための制御データをバックライト制御部15に出力し、バックライト制御部15は、そのデータに基づいてバックライト部16のLEDの発光輝度を分割領域ごとに制御する。バックライト部16のLEDの輝度は、PWM(Pulse Width Modulation)制御で行われるが、電流制御もしくはこれらの組み合わせによって所望の値となるように制御することができる。
また、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14は、表示部18を制御するための制御データを表示制御部17に出力し、表示制御部17は、そのデータに基づいて表示部18の表示を制御する。表示部18は、バックライト部16のLEDにより照明されて画像を表示する液晶パネルが用いられる。
The area active control /
The area active control /
なお、本実施形態においては、本発明の制御部はバックライト部16と表示部18を制御するものであり、信号処理部11,エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14、バックライト制御部15、及び表示制御部17が該当する。
In the present embodiment, the control unit of the present invention controls the
上記の表示装置をテレビ受信装置として構成する場合、テレビ受信装置は、アンテナで受信した放送信号を選局して復調し、復号して再生用映像信号を生成する手段を有し、再生用映像信号に適宜所定の画像処理を施して、図1の入力映像信号として入力させる。これにより、受信した放送信号を表示部18に表示させることができる。本発明は、映像表示装置、およびその映像表示装置を備えるテレビ受信装置として構成することができる。
When the display device is configured as a television receiving device, the television receiving device has means for selecting and demodulating a broadcast signal received by an antenna, and decoding and generating a reproduction video signal. The signal is appropriately subjected to predetermined image processing and input as the input video signal of FIG. Thereby, the received broadcast signal can be displayed on the
以下に上記の構成を有する本実施形態の各部の処理例をより具体的に説明する。
エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14では、映像を所定の複数の領域(エリア)に分割し、その分割した領域に対応するLEDの発光輝度を領域毎に制御する。図2〜図3は、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14における発光領域の制御処理を説明する図である。本実施形態に適用されるエリアアクティブ制御は、映像を所定の複数の領域(エリア)に分割し、その分割した領域に対応するLEDの発光輝度を領域毎に制御するものである。
Hereinafter, a processing example of each unit of the present embodiment having the above-described configuration will be described more specifically.
The area active control /
ここでは、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14は、入力映像信号に基づいて、1フレームの映像を予め定められた複数の領域に分割し、その分割領域ごとに映像信号の最大階調値を抽出する。例えば図2(A)に示すような映像を予め定められた複数の領域に分割する。ここでは、各領域の映像信号の最大階調値が抽出される。他の例では、最大階調値ではなく映像信号の階調平均値などの他の統計値を用いてもよい。以下、最大階調値を抽出した例により説明する。
Here, the area active control /
エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14は、抽出した最大階調値に応じて領域毎のLEDの点灯率を決定する。このときの各領域のLEDの点灯率の様子を図2(B)に示す。映像信号の階調が高く明るい部分では、LEDの点灯率を上げて明るい表示を行わせる。このときの処理を更に具体的に説明する。
The area active control /
1フレームの各分割領域の最大階調値を抽出したときの様子の一例を図3に示す。図3では、説明を簡単にするため、1フレームの画面を8つの領域(領域〈1〉〜〈8〉)に分割したものとする。図3(A)に各領域(領域〈1〉〜〈8〉)の点灯率を示し、図3(B)に各領域の点灯率と画面全体の平均点灯率とを示す。ここでは、それぞれの領域における最大階調値から、その領域のバックライトのLEDの点灯率を計算する。点灯率は、例えばLEDの駆動dutyによって示すことができる。この場合、点灯率Maxは100%である。 An example of a state when the maximum gradation value of each divided region of one frame is extracted is shown in FIG. In FIG. 3, it is assumed that the screen of one frame is divided into eight regions (regions <1> to <8>) in order to simplify the description. FIG. 3A shows the lighting rate of each region (regions <1> to <8>), and FIG. 3B shows the lighting rate of each region and the average lighting rate of the entire screen. Here, the lighting rate of the backlight LED in each region is calculated from the maximum gradation value in each region. The lighting rate can be indicated by, for example, the LED drive duty. In this case, the lighting rate Max is 100%.
各領域のLEDの点灯率の決定においては、最大階調値が低く暗い領域については、点灯率を下げてバックライトの輝度を低下させる。一例として、映像の階調値が0−255の8ビットデータで表現される場合、最大階調値が128の場合には、バックライトを(1/(255/128))2.2=0.217倍(21.7%)に低下させる。
図3の例では、それぞれの領域についてバックライトの点灯率が10〜90%の範囲で決定されている。この点灯率計算方法はその一例を示すものであるが、基本的には明るい高階調の領域はバックライト輝度を下げることなく、低階調の暗い領域についてバックライトの輝度を低下させるように予め定めた演算式に従って各領域の点灯率を計算する。
そして映像信号の最大階調値から計算した領域ごとのバックライトの点灯率を平均して、1フレームにおけるバックライトの平均点灯率を計算する。この例では、平均点灯率は、図3(B)に示す平均点灯率のレベルとなる。平均点灯率は、本発明による明るさに関連する指標の一例である。
In determining the lighting rate of the LED in each region, the luminance of the backlight is lowered by lowering the lighting rate in a dark region where the maximum gradation value is low. As an example, when the gradation value of the video is represented by 8-bit data of 0-255, when the maximum gradation value is 128, the backlight is (1 / (255/128)) 2.2 = 0. Reduce to 217 times (21.7%).
In the example of FIG. 3, the lighting rate of the backlight is determined in the range of 10 to 90% for each region. This lighting rate calculation method shows an example. Basically, a bright high gradation region does not decrease the backlight luminance, and the backlight luminance is decreased in advance in a low gradation dark region. The lighting rate of each area is calculated according to the determined arithmetic expression.
Then, the backlight lighting rate for each region calculated from the maximum gradation value of the video signal is averaged to calculate the average lighting rate of the backlight in one frame. In this example, the average lighting rate is the level of the average lighting rate shown in FIG. The average lighting rate is an example of an index related to brightness according to the present invention.
図4は、平均点灯率の決定処理をさらに具体的に説明する図である。上記のように各領域のLEDの点灯率の決定においては、最大階調値が低く暗い領域については、点灯率を下げてバックライトの輝度を低下させる。ここで各領域の実際の点灯率は、表示したい階調を正確に表示し、かつLEDdutyをできるだけ低くするように決定する。各領域においてLED dutyをできるだけ低くしたいが、表示したい階調をつぶしたりせずに正確に表示する必要があるため、領域内の最大階調が表示でき、なおかつできるだけLEDdutyを低くするようなLED duty(仮の点灯率)を設定し、それをもとに表示部18(ここではLCDパネル)の階調を設定する。 FIG. 4 is a diagram for explaining the average lighting rate determination process more specifically. As described above, in the determination of the lighting rate of the LED in each region, the luminance of the backlight is lowered by lowering the lighting rate in a dark region where the maximum gradation value is low. Here, the actual lighting rate of each region is determined so as to accurately display the gradation to be displayed and to make the LED duty as low as possible. Although it is desired to make the LED duty as low as possible in each area, it is necessary to display accurately without squashing the gradation to be displayed. Therefore, the LED duty that can display the maximum gradation in the area and lower the LED duty as much as possible. (Temporary lighting rate) is set, and based on this, the gradation of the display unit 18 (here, the LCD panel) is set.
一例として、映像の階調値が0−255の8ビットデータで表現される場合で、かつ図3(A)のうちの1つの領域内の複数の画素の階調値が図4(A)で示される場合について説明する。ここでは1つの領域に9つの画素が対応しているものとする。図4(A)で示す画素群では、最大階調値が128であり、その場合には図4(B)で示すように、その領域のバックライトの点灯率を(1/(255/128))2.2=0.217倍(21.7%)に低下させる。 As an example, when the gradation value of the video is expressed by 8-bit data of 0 to 255, the gradation values of a plurality of pixels in one region in FIG. 3A are shown in FIG. The case indicated by will be described. Here, it is assumed that nine pixels correspond to one region. In the pixel group shown in FIG. 4A, the maximum gradation value is 128. In this case, as shown in FIG. 4B, the lighting rate of the backlight in that region is (1 / (255/128). )) 2.2 = 0.217 times (21.7%).
そして一例として、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14は、このように点灯率を決めると共に、表示部18における画素ごとの階調値を、その画素が含まれる領域について点灯率を考慮して計算する。例えば、表示したい階調値が96の場合、96/(128/255)=192であるため、階調値192を用いて画素を表現すればよい。同様にして、図4(A)の各画素に対して表示させる際の階調値を計算した結果を、図4(C)に示す。
As an example, the area active control /
実際のバックライト部16の輝度は、平均点灯率に応じて決まるMax輝度の値に基づいてさらにストレッチされ増強される。元となる基準輝度は、例えば、最大階調値のときに画面輝度が550(cd/m2)となるような輝度である。基準輝度は、この例に限ることなく適宜定めることができる。
The actual luminance of the
図5は、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14の処理例を説明するための図である。上記のようにエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14は、各領域の最大階調値に応じて決まる点灯率から、画面全体の平均点灯率を計算する。点灯率が高い領域が多くなれば画面全体の平均点灯率は高くなる。そして、図5のような関係で、取り得る輝度の最大値(Max輝度)を決定する。横軸は、バックライトの点灯率(ウィンドウサイズ)で、縦軸はMax輝度における画面輝度(cd/m2)を示している。平均点灯率は、点灯率100%の点灯領域(ウィンドウ領域)と点灯率0%の消灯領域との比として表すことができる。点灯領域がない状態では点灯率はゼロであり、点灯領域のウィンドウが大きくなるに従って点灯率は増大し、全点灯では点灯率は100%になる。
FIG. 5 is a diagram for explaining a processing example of the area active control /
図5において、バックライトが全点灯(平均点灯率100%)のときのMax輝度を例えば、550(cd/m2)とする。そして、平均点灯率が下がっていくに従って、Max輝度を増大させる。このときに、階調値が255階調(8ビット表現の場合)の画素が、画面内で最も画面輝度が高くなり、取り得る最大の画面輝度(Max輝度)になる。従って、同じ平均点灯率であっても、画素の階調値によってはMax輝度まで画面輝度がUPしないことがわかる。
In FIG. 5, the Max luminance when the backlight is fully lit (
平均点灯率がQ1のときに、Max輝度の値は最も大きくなり、このときの最大の画面輝度は1500(cd/m2)となる。つまりQ1のときには、取り得る最大の画面輝度は、全点灯時の550(cd/m2)に比較して1500(cd/m2)までストレッチされることになる。Q1は、比較的平均点灯率が低い位置に設定されている。つまり全体に暗い画面で平均点灯率が低く、かつ一部に高階調のピークがあるような画面のときに、最高で1500(cd/m2)になるまでバックライトの輝度がストレッチされる。また、高い平均点灯率のときほど、バックライトの輝度のストレッチの程度が小さい理由としては、もともと明るい画面ではバックライトの輝度を過度に行うと却って眩しく感じることがあるため、ストレッチの程度を抑えるようにするためである。 When the average lighting rate is Q1, the value of Max luminance is the largest, and the maximum screen luminance at this time is 1500 (cd / m 2 ). That is, at Q1, the maximum possible screen brightness is stretched to 1500 (cd / m 2 ) compared to 550 (cd / m 2 ) when all the lights are on. Q1 is set at a position where the average lighting rate is relatively low. In other words, the brightness of the backlight is stretched to a maximum of 1500 (cd / m 2 ) when the screen is a dark screen as a whole with a low average lighting rate and a high gradation peak in part. Also, the reason for the lower stretch of backlight brightness is the higher the average lighting rate, the less bright the screen is because it may feel dazzling if the backlight brightness is excessively high on an originally bright screen. It is for doing so.
Max輝度が最大の平均点灯率Q1から平均点灯率0(全黒)までは、Max輝度の値を徐々に低下させる。平均点灯率が最も低い所定領域では、全点灯時の550(cd/m2)より更に画面輝度が低下する。つまり全点灯時を基準とすると、画面輝度がマイナスにストレッチされることになる。平均点灯率が低い範囲は、暗い画面の映像に相当するものであり、バックライトの輝度をストレッチして画面輝度をUPするよりも、逆にバックライトの輝度を抑えてコントラスト感を向上させ、黒浮きを抑えて表示品位を保つようにする。 From the average lighting rate Q1 with the maximum Max luminance to the average lighting rate 0 (all black), the value of Max luminance is gradually decreased. In the predetermined area where the average lighting rate is the lowest, the screen brightness is further reduced from 550 (cd / m 2 ) at the time of full lighting. In other words, the screen brightness is stretched to a negative value when the entire lighting is used as a reference. The range where the average lighting rate is low corresponds to the image of a dark screen. Rather than stretching the backlight brightness to increase the screen brightness, the backlight brightness is reduced to improve the contrast. Reduce black float and maintain display quality.
エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14は、図5の曲線に従って、バックライトの輝度をストレッチし、その制御信号をバックライト制御部15に出力する。ここでは上記のように映像の分割領域ごとに検出される最大階調値に応じて平均点灯率が変化し、その平均点灯率に応じて輝度ストレッチの状態が変化する。
The area active control /
エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14に入力する映像信号は、以下に説明する信号処理部11による信号処理により生成されたトーンマッピングが適用され、低階調領域がゲインダウンされて入力する。これにより、低階調の非発光領域ではバックライトの輝度がストレッチされた分、映像信号処理によって輝度が低減され、結果として発光している領域のみで画面輝度がエンハンスされ、輝き感が増すようになっている。
The video signal input to the area active control /
エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14は、図5の曲線に従ってバックライトの平均点灯率と、明るさ検出部19の検出結果から求めたMax輝度の値を信号処理部11のマッピング部13に出力する。マッピング部13では、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14から出力されたMax輝度を使用して、トーンマッピングを行う。
The area active control /
信号処理部11について説明する。
信号処理部11の発光検出部12では、映像信号から発光している部分を検出する。図6は、輝度信号Yから生成したYヒストグラムの例を示すものである。発光検出部12では、入力した映像信号のフレームごとに、輝度階調ごとの画素数を積算してYヒストグラムを生成する。横軸は輝度Yの階調値で、縦軸は階調値毎に積算した画素数(頻度)を示している。輝度Yは、ヒストグラムを作成する映像の特徴量の一つであり、特徴量の他の例については後述する。ここでは、輝度Yについて発光部分を検出するものとする。
Yヒストグラムが生成されると、そのYヒストグラムから平均値(Ave)、標準偏差(σ)を計算し、これらを用いて2つの閾値Thを計算する。
The
The light
When the Y histogram is generated, an average value (Ave) and a standard deviation (σ) are calculated from the Y histogram, and two threshold values Th are calculated using these.
第2の閾値Th2は、発光境界を定めるものであり、Yヒストグラムにおいてこの閾値Th2以上の画素は、発光している部分であるものとみなして処理を行う。
第2の閾値Th2は、
Th2 = Ave+Nσ ・・・式(1)
とする。Nは所定の定数である。
The second threshold value Th2 defines a light emission boundary, and processing is performed on the assumption that pixels above the threshold value Th2 in the Y histogram are light emitting portions.
The second threshold Th2 is
Th2 = Ave + Nσ Expression (1)
And N is a predetermined constant.
また、第1の閾値Th1は、Th2より小さい領域の階調性などの違和感を抑えるために設定されるもので、
Th1 = Ave+Mσ ・・・式(2)
とする。Mは所定の定数であり、M<Nである。また、Mの値は明るさ検出部19による周囲の明るさの検出結果に応じて変化するものである。
発光検出部12が検出した第1及び第2の閾値Th1,Th2の値は、マッピング部13に出力され、トーンマッピングの生成に使用される。
The first threshold Th1 is set to suppress a sense of incongruity such as gradation in an area smaller than Th2.
Th1 = Ave + Mσ Expression (2)
And M is a predetermined constant, and M <N. Further, the value of M changes according to the detection result of ambient brightness by the
The values of the first and second threshold values Th1 and Th2 detected by the light
図7は、マッピング部13が生成するトーンマッピングの一例を示す図である。横軸は映像の輝度値の入力階調で、縦軸は出力階調である。発光検出部12で検出された第2の閾値Th2以上の画素については、映像の中で発光している部分であり、発光している部分を除いて圧縮ゲインを適用してゲインダウンする。このときに、発光境界であるTh2より小さい領域に一律に一定の圧縮ゲインを適用して出力階調を抑えると、階調性に違和感が生じる。従って、発光検出部12にて第1の閾値Th1を設定して検出し、Th1より小さい領域に対して第1のゲインG1を設定し、Th1とTh2の間を線形で結ぶように第2のゲインG2を設定してトーンマッピングを行う。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of tone mapping generated by the
ゲインの設定方法について説明する。
マッピング部13には、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14からMax輝度の値が入力される。Max輝度は、上述したように、バックライトの平均点灯率、および明るさ検出部19による周囲の明るさの検出結果から定められる最大輝度を示すもので、例えば、バックライトデューティの値として入力される。
A method for setting the gain will be described.
The
第1のゲインG1は、第1の閾値Th1より小さい領域に適用されるもので、
G1=(Ls/Lm)1/γ ・・・式(3)
により設定される。Lsは、基準輝度(バックライト輝度をストレッチしないときの基準輝度;一例として最大の画面輝度が550cd/m2となるときの輝度)であり、Lmは、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14から出力されたMax輝度である。従って、第1の閾値Th1より小さい領域に適用される第1のゲインG1は、バックライトの輝度ストレッチにより増加する画面輝度分を低減させるように、映像信号の出力階調を低下させる。
The first gain G1 is applied to a region smaller than the first threshold Th1,
G1 = (Ls / Lm) 1 / γ Expression (3)
Is set by Ls is reference luminance (reference luminance when the backlight luminance is not stretched; for example, luminance when the maximum screen luminance is 550 cd / m 2 ), and Lm is output from the area active control /
第2の閾値Th2以上のトーンマッピングは、f(x)=xとする。つまり、入力階調=出力階調とし、出力階調を低下させる処理は行わない。第1の閾値Th1〜第2の閾値Th2までの間は、第1のゲインG1によって低下させた第1の閾値Th1の出力階調と、第1の閾値Th1の出力階調とを直線で結ぶように設定する。
つまり、
G2=(Th2−G1・Th1)/(Th2−Th1) ・・・式(4)
によって第2のゲインG2を決定する。
上記の処理により、図7に示すようなトーンマッピングを得る。このときに、Th1、Th2の接続部分については、所定の範囲(例えば接続部分±Δ(Δは所定値))を2次関数でスムージングするとよい。
For tone mapping of the second threshold Th2 or more, f (x) = x. That is, input gradation = output gradation, and processing for lowering the output gradation is not performed. Between the first threshold Th1 and the second threshold Th2, the output gradation of the first threshold Th1 lowered by the first gain G1 and the output gradation of the first threshold Th1 are connected by a straight line. Set as follows.
That means
G2 = (Th2-G1 · Th1) / (Th2-Th1) (4)
To determine the second gain G2.
Through the above processing, tone mapping as shown in FIG. 7 is obtained. At this time, with respect to the connecting portions of Th1 and Th2, a predetermined range (for example, connecting portion ± Δ (Δ is a predetermined value)) may be smoothed by a quadratic function.
マッピング部13が生成したトーンマッピングは入力映像信号に適用され、バックライトの輝度ストレッチ量に基づき低階調部分の出力が抑えられた映像信号がエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14に入力される。
The tone mapping generated by the
図8は、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14で出力するMax輝度について説明するための図である。
エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14は、マッピング部13で生成したトーンマッピングを適用した映像信号を入力し、その映像信号に基づいてエリアアクティブ制御を行って、平均点灯率に基づくMax輝度を決定する。このとき、明るさ検出部19からの周囲の明るさの検出結果に応じてMax輝度の制御カーブが変化するが、ここでは説明のために明るさ検出は考慮しない。
FIG. 8 is a diagram for explaining the Max luminance output by the area active control /
The area active control /
上記の平均点灯率に基づき決定したフレームをNフレームとする。NフレームのMax輝度の値は、信号処理部11のマッピング部13に出力される。マッピング部13では、入力したNフレームのMax輝度を使用して図7に示すようなトーンマッピングを生成し、N+1フレームの映像信号に適用する。
The frame determined based on the above average lighting rate is N frame. The value of the Max luminance of the N frame is output to the
こうして、エリアアクティブの平均点灯率に基づくMax輝度をフィードバックして、次のフレームのトーンマッピングに使用する。マッピング部13は、Nフレームで決定されたMax輝度に基づいて、第1の閾値Th1より小さい領域について映像出力を低下させるゲイン(第1のゲインG1)を適用する。Th1とTh2の間の領域についてTh1とTh2の間を線形で結ぶ第2のゲインG2を適用してTh1とTh2の間の映像出力を低下させる。
Thus, Max luminance based on the area active average lighting rate is fed back and used for tone mapping of the next frame. The
Nフレームで映像出力を低下させるゲインが適用されているため、平均点灯率がQ1以上の高点灯率の領域において、N+1のフレームでは、領域ごとの最大階調値が低下して点灯率が下がる傾向となり、これにより、N+1のフレームでは、Max輝度が上がる傾向となる。これにより、さらにバックライトの輝度ストレッチ量が大きくなって、画面の輝き感が増す傾向となる。ただし、この傾向はQ1より低点灯率の領域では見られず、逆の傾向となる。 Since a gain for reducing the video output in N frames is applied, in a region with a high lighting rate with an average lighting rate of Q1 or more, in N + 1 frames, the maximum gradation value for each region is lowered and the lighting rate is lowered. As a result, Max luminance tends to increase in N + 1 frames. As a result, the luminance stretch amount of the backlight is further increased, and the brightness of the screen tends to increase. However, this tendency is not seen in the region where the lighting rate is lower than Q1, and the opposite tendency.
次に信号処理部11の明るさ検出部19の検出処理について説明する。本発明に係る実施形態では、上記図5に示すごとくの平均点灯率に応じたMax輝度の制御カーブを、明るさ検出部19における周囲の明るさの検出結果に応じて変化させる。
Next, the detection process of the
(明るさ検出に基づくバックライトの輝度制御例)
上記のように、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14は、マッピング部13で生成したトーンマッピングを適用した映像信号を入力し、その映像信号に基づいてエリアアクティブ制御を行って、平均点灯率に基づくMax輝度を決定する。このときに、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14では、明るさ検出部19における周囲の明るさの検出結果に応じて、Max輝度の制御カーブを異ならせ、周囲が暗くなるい程、平均点灯率が低い所定領域で画面輝度が低くなるようなカーブとし、もしくは平均点灯率とMax輝度との関係を緩やかなカーブにしてMax輝度全体を低下させるようにする。
また、同時にマッピング部13では、明るさ検出部19における周囲の明るさの検出結果に応じて、周囲が暗い場合には、第1の閾値Th1を輝度等の特徴量が高い側にシフトさせ、これにより映像信号処理により暗い領域の階調をより低く沈めてコントラスト感が得られるようにしている。
(Example of backlight brightness control based on brightness detection)
As described above, the area active control /
At the same time, the
図9は、周囲の明るさの検出結果に応じて変化させるMax輝度の制御例について説明するための図である。
上述したようにエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14は、各領域の最大階調値等に応じて決まる点灯率から、画面全体の平均点灯率を計算する。点灯率が高い領域が多くなれば画面全体の平均点灯率は高くなる。そして、図9のような関係で、取り得る輝度の最大値(Max輝度)を決定する。
FIG. 9 is a diagram for explaining a control example of Max luminance that is changed according to the detection result of ambient brightness.
As described above, the area active control /
このときに、明るさ検出部19による周囲の明るさの検出結果に応じて、図9のMax輝度と平均点灯率との関係を定める制御カーブを変化させる。例えば、図9に示すように、Max輝度の制御カーブを2段階用意し、周囲の明るさが明るい場合には制御カーブR1で制御し、暗い場合には制御カーブR2で制御する。明るい場合と暗い場合とは、明るさの検出結果を示す信号に対して所定の閾値を設定し、検出結果をその閾値と比較して周囲が所定レベルより明るいか、もしくは暗いかを判断する。例えば、フォトダイオードによる明るさセンサによって、周囲照度(ルクス)を検出するとき、照度の閾値を予め定め、検出結果に基づく周囲照度に従って明るい環境か、暗い環境かを判定する。また、閾値を多段階に設けて、多段階の周囲照度に応じて制御するようにしてもよい。
At this time, the control curve that defines the relationship between the Max luminance and the average lighting rate in FIG. 9 is changed according to the detection result of the ambient brightness by the
図9の制御カーブにおいて、平均点灯率の全範囲で最大のMax輝度のレベルをB、平均点灯率が100%のときのMax輝度レベルをC、最大のMax輝度をもつ平均点灯率をDとする。周囲が明るい場合の制御カーブR1では、この場合、Bは約1500cd/m2、Cは約550cd/m2でBはCの約3倍の輝度差に設定されている。制御カーブR1では、平均点灯率が低く暗い映像の領域であってもMax輝度をある程度高く設定して、明るい周囲環境で明るく見える映像を提供する。平均点灯率が0%であってもこのときのMax輝度は550cd/m2とされる。 In the control curve of FIG. 9, the maximum Max luminance level in the entire range of the average lighting rate is B, the Max luminance level is C when the average lighting rate is 100%, and the average lighting rate having the maximum Max luminance is D. To do. In the control curve R1 in the case where the surroundings are bright, in this case, B is set to about 1500 cd / m 2 , C is set to about 550 cd / m 2 , and B is set to a luminance difference about 3 times C. In the control curve R1, even in a dark image area with a low average lighting rate, the Max luminance is set to be high to some extent to provide an image that looks bright in a bright ambient environment. Even if the average lighting rate is 0%, the Max luminance at this time is 550 cd / m 2 .
一方周囲が暗い場合の制御カーブR2では、平均点灯率が所定範囲で低く暗い映像の領域において、明るい周囲環境の場合の制御カーブR1よりもMax輝度を低下させる。この場合最低点灯率(点灯率0%)のときのMax輝度は0(cd/m2)であり、このときにバックライトは完全に消灯される。つまり、Cレベルの550cd/m2を基準とすれば、低点灯率の所定領域ではバックライトはマイナスにストレッチされることになる。
On the other hand, in the control curve R2 when the surroundings are dark, the Max luminance is lowered in the dark image area where the average lighting rate is low within a predetermined range, compared to the control curve R1 in the bright surrounding environment. In this case, the Max luminance at the lowest lighting rate (
制御カーブR2では、暗い映像の領域では、Max輝度を上げて画面の明るさを強調するよりも、暗い周囲環境中における眩しさ感を防ぐことを重視する。また暗い映像の領域では、Max輝度を上げて輝度ストレッチを行うと黒浮き感が目立つようになるため、Max輝度を低く抑えて黒浮きが目立たないようにする。この例では、Max輝度をもつ平均点灯率Bの位置は、周囲の明るさによって変化させずに維持している。 In the dark curve area, the control curve R2 emphasizes preventing glare in a dark surrounding environment rather than increasing the Max luminance and enhancing the screen brightness. Further, in a dark video area, when the Max luminance is increased and the luminance stretch is performed, the feeling of black floating becomes conspicuous. Therefore, the Max luminance is suppressed to be low so that the black floating is not conspicuous. In this example, the position of the average lighting rate B having the Max luminance is maintained without being changed depending on the ambient brightness.
また、図9の例では、制御カーブを2段階に設定したが、2段階に限ることなく3段階以上の複数段階で制御することができる。また、明るさ検出部19が検出した周囲の明るさ(周囲照度)に応じて無段階で変化するように制御カーブをその都度生成するようにしてもよい。
In the example of FIG. 9, the control curve is set to two stages, but the control curve is not limited to two stages, and control can be performed in a plurality of stages including three or more stages. Further, the control curve may be generated each time so as to change steplessly according to the surrounding brightness (ambient illuminance) detected by the
図10は、周囲の明るさの検出結果に応じて変化させるMax輝度の制御例の他の例について説明するための図である。図10の例では、図9の例と同様に明るさ検出部19による周囲の明るさの検出結果に応じて、Max輝度と平均点灯率との関係を定める制御カーブを変化させるが、図9の制御カーブとはその設定が異なっている。図10の例では、Max輝度の制御カーブを2段階用意し、周囲の明るさが明るい場合には、制御カーブR3で制御し、周囲の明るさが暗い場合には制御カーブR4で制御する。明るい場合と暗い場合とは、上記と同様に検出結果を示す信号に対して所定の閾値を設定し、検出結果をその閾値と比較して周囲が所定レベルより明るいか、もしくは暗いかを判断する。
FIG. 10 is a diagram for explaining another example of the control example of the Max luminance that is changed according to the detection result of the surrounding brightness. In the example of FIG. 10, the control curve that defines the relationship between the Max luminance and the average lighting rate is changed according to the detection result of the ambient brightness by the
周囲が明るい場合の制御カーブR3では、Bは約1500cd/m2、Cは約550cd/m2でBはCの約3倍の輝度差に設定されている。また、平均点灯率が低く暗い映像の領域では、Max輝度を全点灯時のCのレベルよりも低く設定し、平均点灯率が0%のときにはMax輝度は0(cd/m2)であり、このときにバックライトは完全に消灯される。
これにより、周囲が明るいときの制御カーブR3では、高いMax輝度による輝度ストレッチにより輝き感を増し、発光部を除く領域では映像信号処理による輝度低下が行われるため、高コントラスト感のある品位の高い映像表現が可能となる。また、平均点灯率が最低に近い暗い領域では、Max輝度を低下させて暗い映像の黒浮きを低減させるようにしている。
In the control curve R3 when the surroundings are bright, B is set to about 1500 cd / m 2 , C is set to about 550 cd / m 2 , and B is set to a brightness difference that is about three times that of C. Further, in a dark video region where the average lighting rate is low, the Max luminance is set lower than the C level during full lighting, and when the average lighting rate is 0%, the Max luminance is 0 (cd / m 2 ). At this time, the backlight is completely turned off.
As a result, in the control curve R3 when the surroundings are bright, the brightness is increased by the brightness stretch due to the high Max brightness, and the brightness is reduced by the video signal processing in the area other than the light emitting part, so that the quality with high contrast is high. Video expression is possible. Also, in a dark region where the average lighting rate is close to the lowest, Max luminance is reduced to reduce the darkness of dark images.
一方周囲が暗い場合の制御カーブR4では、制御カーブR3と比較して、制御カーブ全体を緩やかにし、制御カーブR3よりも全体にMax輝度が低くなるように設定している。この場合、最大のMax輝度のレベルBは、R3の約1500cd/m2に対して、R4では約550cd/m2に抑えられる。周囲が暗い環境では、Max輝度を低めに設定することでまぶしさ感を抑制する。また平均点灯率が低く映像が暗い領域では、制御カーブR3よりもさらにMax輝度を低下させる。暗い周囲環境では、輝度ストレッチによる画面上の黒浮き感がさらに目立つようになるため、Max輝度を低く抑えて黒浮きが目立たないようにしている。この例では、Max輝度をもつ平均点灯率Dの位置は、周囲の明るさによって変化させずに維持している。 On the other hand, in the control curve R4 when the surroundings are dark, the entire control curve is set to be gentler than the control curve R3, and the Max luminance is set to be lower than the entire control curve R3. In this case, the maximum Max luminance level B is suppressed to about 550 cd / m 2 in R4 as compared to about 1500 cd / m 2 in R3. In an environment where the surroundings are dark, glare is suppressed by setting Max brightness to a low value. Further, in an area where the average lighting rate is low and the image is dark, the Max luminance is further lowered than the control curve R3. In a dark ambient environment, the feeling of black floating on the screen due to luminance stretching becomes more conspicuous, so the Max luminance is kept low to prevent black floating. In this example, the position of the average lighting rate D having the Max luminance is maintained without being changed by the ambient brightness.
なお、図10の例では、制御カーブを2段階に設定したが、2段階に限ることなく3段階以上の複数段階で制御することができる。また、周囲の明るさに応じて無段階で変化するように制御カーブをその都度生成するようにしてもよい。
例えば、3段階に制御カーブを設定するときの設定例として、周囲照度が400ルクスのときに、レベルBを1500cd/m2、レベルCを550cd/m2とし、周囲照度が200ルクスのときに、レベルBを900cd/m2、レベルCを300cd/m2とし、周囲照度が500ルクスのときに、レベルBを450cd/m2、レベルCを150cd/m2とするような設定ができる。この場合、レベルCに対するレベルBの割合を1.5〜3倍程度に設定し、全点灯率が100%のときにも周囲照度の低下とともに、Max輝度を低下させるようにする。
In the example of FIG. 10, the control curve is set in two stages, but the control curve is not limited to two stages, and control can be performed in a plurality of stages including three or more stages. Further, the control curve may be generated each time so as to change steplessly according to the ambient brightness.
For example, as a setting example when setting the control curve in three stages, when ambient illuminance is 400 lux, level B is 1500 cd / m 2 , level C is 550 cd / m 2, and ambient illuminance is 200 lux. the
図11は、周囲の明るさの検出結果に応じて変化させるMax輝度の制御例の更に他の例について説明するための図である。図11の例では、図10の例と同様に明るさ検出部19による周囲の明るさの検出結果に応じて、Max輝度と平均点灯率との関係を定める制御カーブを変化させる。ここではMax輝度の制御カーブを2段階用意し、周囲の明るさが明るい場合には、制御カーブR5で制御し、周囲の明るさが暗い場合には制御カーブR6で制御する。明るい場合と暗い場合とは、上記と同様に検出結果を示す信号に対して所定の閾値を設定し、検出結果をその閾値と比較して周囲が所定レベルより明るいか、もしくは暗いかを判断する。
FIG. 11 is a diagram for explaining still another example of the control example of the Max luminance that is changed according to the detection result of the surrounding brightness. In the example of FIG. 11, similarly to the example of FIG. 10, the control curve that defines the relationship between the Max luminance and the average lighting rate is changed in accordance with the detection result of the ambient brightness by the
周囲が明るい場合の制御カーブR5では、Bは約1500cd/m2、Cは約550cd/m2でBはCの約3倍の輝度差に設定されている。また、平均点灯率が低く暗い映像の領域では、Max輝度を全点灯時のCのレベルよりも低く設定し、平均点灯率が0%のときにはMax輝度は0(cd/m2)であり、このときにバックライトは完全に消灯される。
これにより、周囲が明るいときの制御カーブR3では、高いMax輝度による輝度ストレッチにより輝き感を増し、発光部を除く領域では映像信号処理による輝度低下が行われるため、高コントラスト感のある品位の高い映像表現が可能となる。また、平均点灯率が最低に近い暗い領域では、Max輝度を低下させて暗い映像の黒浮きを低減させるようにしている。
In the control curve R5 when the surroundings are bright, B is set to about 1500 cd / m 2 , C is set to about 550 cd / m 2 , and B is set to a luminance difference about 3 times C. Further, in a dark video region where the average lighting rate is low, the Max luminance is set lower than the C level during full lighting, and when the average lighting rate is 0%, the Max luminance is 0 (cd / m 2 ). At this time, the backlight is completely turned off.
As a result, in the control curve R3 when the surroundings are bright, the brightness is increased by the brightness stretch due to the high Max brightness, and the brightness is reduced by the video signal processing in the area other than the light emitting part, so that the quality with high contrast is high. Video expression is possible. Also, in a dark region where the average lighting rate is close to the lowest, Max luminance is reduced to reduce the darkness of dark images.
一方周囲が暗い場合の制御カーブR6では、制御カーブR5と比較して、制御カーブ全体を緩やかにし、制御カーブR5よりも全体にMax輝度が低くなるように設定している。この場合、最大のMax輝度のレベルBは、R5の約1500cd/m2に対して、R6では約550cd/m2に抑えられる。
制御カーブ6では、周囲が暗い環境では、Max輝度を低めに設定することでまぶしさ感を抑制する。また平均点灯率が低く映像が暗い領域では、制御カーブR5よりもさらにMax輝度を低下させ、Max輝度を低く抑えてさらに黒浮きが目立たないようにしている。
また、制御カーブR6では、制御カーブR5に対して、Max輝度をもつ平均点灯率の位置Dを低平均点灯率側にシフトさせる。これにより、全体に暗い映像の中でも比較的小面積の輝きのある部分を重視して再現させることができるようになる。
On the other hand, in the control curve R6 when the surroundings are dark, the entire control curve is set to be gentler than the control curve R5, and the Max luminance is set to be lower than the entire control curve R5. In this case, the level B of the maximum of the Max luminance, versus about 1500 cd / m 2 of R5, is reduced to about 550 cd / m 2 in R6.
In the
In the control curve R6, the position D of the average lighting rate having the Max luminance is shifted to the low average lighting rate side with respect to the control curve R5. As a result, it is possible to reproduce with emphasis on a relatively small area of a brilliant portion of the entire dark image.
なお、図11の例では、制御カーブを2段階に設定したが、2段階に限ることなく3段階以上の複数段階で制御することができる。また、周囲の明るさに応じて無段階で変化するように制御カーブをその都度生成するようにしてもよい。 In the example of FIG. 11, the control curve is set in two stages, but the control curve is not limited to two stages, and control can be performed in a plurality of stages including three or more stages. Further, the control curve may be generated each time so as to change steplessly according to the ambient brightness.
図12は、周囲の明るさの検出結果に応じて変化させる第1の閾値について説明する図である。上記のように、発光検出部12では、入力した映像信号のフレームごとに、輝度階調ごとの画素数を積算してYヒストグラムを生成する。そしてそのYヒストグラムから平均値(Ave)、標準偏差(σ)を計算し、発光境界を定める第2の閾値Th2と、Th2より小さい領域の階調性などの違和感を抑えるための第1の閾値Th1(Th1=Ave+Mσ)とを設定する。
FIG. 12 is a diagram illustrating the first threshold value that is changed according to the detection result of ambient brightness. As described above, the light
このときに、明るさ検出部19による周囲の明るさの検出結果に応じて、図12の第1の閾値Th1の位置を変化させる。具体的には、Th1=Ave+Mσの“M”の値を変更して、Th1の位置をヒストグラムの輝度方向に変化させる。このときに、明るさ検出部19の検出結果に応じて予め複数段階で第1の閾値Th1の位置を設定してもよく、あるいは、明るさの検出結果に応じて無段階で変化するように第1の閾値Th1の位置を設定するようにしてもよい。
At this time, the position of the first threshold Th1 in FIG. 12 is changed according to the detection result of the surrounding brightness by the
例えば、図12に示すように、明るさ検出部19により検出された明るさが暗くなる程、Mの値を大きくして、第1の閾値Th1を高輝度側にシフトさせる。これにより、周囲が暗い環境では、第1の閾値Th1の位置を高輝度側にシフトさせて、暗い環境における画質のメリハリを強調し、コントラスト感を重視した画質となるようにする。一方、周囲が明るい環境では、第1の閾値Th1を低輝度側に維持して、画面の明るさを重視した画質となるようにする。
For example, as shown in FIG. 12, as the brightness detected by the
図13は、明るさ検出に応じたトーンマッピングの例を説明する図である。上記のようにマッピング部13では、第1の閾値Th1より小さい領域に対して第1のゲインG1を設定し、Th1とTh2の間を線形で結ぶように第2のゲインG2を設定してトーンマッピングを行う。このときに、明るさ検出部19による周囲の明るさの検出結果に応じて決定した第1の閾値Th1の位置に従ってトーンマッピングを行う。この場合、図12に示すように、周囲の明るさが暗くなる程、第1の閾値Th1が高輝度側にシフトし、これにより低輝度領域の階調をより広い範囲で低く抑えることで、よりコントラスト感を重視した画質とすることができる。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of tone mapping according to brightness detection. As described above, the
図14は、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14の処理により、画面輝度がエンハンスされる状態を示す図である。横軸は入力映像信号の階調値で、縦軸は表示部18の画面輝度(cd/m2)である。
T2、T3は、発光検出部12で使用した第1及び第2閾値Th1,Th2の階調値の位置にそれぞれ相当する。上記のように発光検出部12で検出した第2の閾値Th2以上の領域では、バックライトの輝度ストレッチ量に応じて映像信号の出力階調を低下させる信号処理が行われていない。この結果、T3〜T4では、入力映像信号は、エリアアクティブ制御により決定されたMax輝度に従うγカーブでエンハンスされて表示される。例えば、Max輝度が1500(cd/m2)である場合、入力映像信号が最高階調値(255)であるとき、画面輝度は1500(cd/m2)なる。この場合のMax輝度は、映像信号に基づき決定された平均点灯率と、明るさ検出処理による周囲の明るさ検出結果に応じて決定されたMax輝度である。
FIG. 14 is a diagram illustrating a state in which the screen brightness is enhanced by the processing of the area active control /
T2 and T3 correspond to the positions of the gradation values of the first and second threshold values Th1 and Th2 used in the light
一方、T1〜T2までの入力階調値の場合には、上記のように、バックライトの輝度ストレッチにより増加する画面輝度分を低減させるように第1のゲインG1が映像信号に適用されているため、基準輝度に基づくγカーブで画面表示される。エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14で決定されたMax輝度に従って、マッピング部3で輝度ストレッチ分に対応して、閾値Th1(T2に相当)より小さい範囲で映像信号の出力値を抑えたからである。T2〜T3は、Th2〜Th1のトーンマッピングに応じて画面輝度が遷移する。
On the other hand, in the case of input gradation values from T1 to T2, as described above, the first gain G1 is applied to the video signal so as to reduce the screen luminance component that increases due to the luminance stretch of the backlight. Therefore, the screen is displayed with a γ curve based on the reference luminance. This is because the output value of the video signal is suppressed in a range smaller than the threshold Th1 (corresponding to T2) corresponding to the luminance stretch by the
Max輝度が大きくなると、T1〜T2の基準輝度に基づく曲線と、T3〜T4のMax輝度に基づく曲線との画面輝度方向の差が大きくなる。基準輝度に基づく曲線は、前述のように、最大階調値の画面輝度が、バックライト輝度をストレッチしないときの基準輝度(一例として最大階調値の画面輝度が550cd/m2)となるγ曲線であり、Max輝度に基づく曲線は、最大階調値の画面輝度が、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14で決定されたMax輝度となるγ曲線である。
When the Max luminance increases, the difference in the screen luminance direction between the curve based on the reference luminance of T1 to T2 and the curve based on the Max luminance of T3 to T4 increases. As described above, the curve based on the reference brightness indicates that the maximum brightness value screen brightness is the reference brightness when the backlight brightness is not stretched (for example, the maximum brightness value screen brightness is 550 cd / m 2 ). The curve based on the Max luminance is a γ curve in which the screen luminance of the maximum gradation value becomes the Max luminance determined by the area active control /
こうして、入力映像信号が0階調(T1)からT2までの間では、基準輝度で画面輝度を制御する。階調が低く暗い映像の場合には、輝度を上げて表示させるとコントラストの低下や黒浮き等の品低下が生じるため、バックライトの輝度ストレッチ分だけ映像信号処理により輝度を抑えて画面輝度が上がらないようにする。
また入力映像信号がT3以上の範囲は、発光しているとみなしている範囲であるので、輝度ストレッチによりバックライトをストレッチした状態で、映像信号を抑えることなく維持する。これにより、画面輝度がエンハンスされ、より輝き感のある高品位の画像表示を行うことができる。
In this way, when the input video signal is between 0 gradation (T1) and T2, the screen brightness is controlled with the reference brightness. In the case of dark images with low gradation, if the brightness is increased and displayed, the contrast will decrease and the quality of the product such as black floating will decrease. Try not to go up.
In addition, since the range where the input video signal is greater than or equal to T3 is a range that is considered to emit light, the video signal is maintained without being suppressed while the backlight is stretched by luminance stretching. Thereby, the screen brightness is enhanced, and a high-quality image display with a more lustrous feeling can be performed.
この場合、例えば明るさ検出部19による検出結果により周囲の明るさが暗くなってMax輝度が抑えられると、T1〜T2の基準輝度に基づく曲線と、T3〜T4のMax輝度に基づく曲線との画面輝度方向の差が小さくなる。つまり明るさ検出部で検出された周囲の明るさの量に応じて決まるMax輝度が小さくなるに従って、T3〜T4のカーブが低輝度側にシフトしていく。また、T2の位置は、周囲の明るさの検出結果に応じて変化する第1の閾値th1の位置に相当するため、周囲が暗くなるとT2の位置も入力信号の高階調側にシフトし、コントラスト感が重視された表示となる。なお、T1〜T2までのγカーブは、基準輝度に一致させる必要はなく、発光部分のエンハンス領域との差を持たせるレベルのものであれば、ゲインG1を適宜調整して設定することができる。
In this case, for example, when the surrounding brightness becomes dark due to the detection result by the
(実施形態2)
図15は、本発明に係る映像表示装置の他の実施形態を説明する図である。
第2の実施形態は、第1の実施形態と同様の構成を有しているが、第1の実施形態と異なり、トーンマッピングを行う際に用いるMax輝度の値をエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14で決定することなく、発光検出部12および明るさ検出部19の検出結果に基づき輝度ストレッチ量を決定し、その決定した輝度ストレッチ量に基づいてトーンマッピングを実行する。従って、信号処理部11のマッピング部13では、実施形態1のように、輝度ストレッチによるMax輝度値をエリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14から出力させる必要はない。
(Embodiment 2)
FIG. 15 is a diagram for explaining another embodiment of the video display device according to the present invention.
The second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, but unlike the first embodiment, the value of the Max luminance used when performing tone mapping is changed to an area active control / luminance stretch unit. The luminance stretch amount is determined based on the detection results of the light
明るさ検出部19は、実施形態1と同様に、映像表示装置の周囲の明るさ(周囲の照度)を検出するフォトダイオードなどの明るさセンサを備えたもので、明るさ検出部による検出結果は、発光検出部12に出力される。
Similar to the first embodiment, the
図16は、入力映像信号の輝度信号Yから生成したYヒストグラムの例を示すものである。実施形態1と同様に、発光検出部12では、映像の特徴量として輝度を用い、入力した映像信号のフレームごとに、画素の輝度階調ごとの画素数を積算してYヒストグラムを生成する。そしてそのYヒストグラムから平均値(Ave)、標準偏差(σ)を計算し、これらを用いて2つの閾値Th1、Th2を計算する。実施形態1と同様に、第2の閾値Th2は、発光境界を定めるものであり、Yヒストグラムにおいてこの閾値Th2以上の画素は、発光している部分であるものとみなすものである。映像の特徴量としては、後述する他の特徴量を用いることができるが、ここでは輝度を用いるものとする。
FIG. 16 shows an example of a Y histogram generated from the luminance signal Y of the input video signal. As in the first embodiment, the light
本実施形態では、実施形態1の第1の閾値Th1および第2の閾値Th2に加えて、さらに第3の閾値Th3を設定する。第3の閾値Th3は、Th1とTh2の間にあり、発光部分の画素の状態を検出するために設けられる。
閾値Th3は、Th2と同じ値でもよいが、Th2以上の発光部分にマージンを持たせて広めにとり、処理を行いやすくするために設けられている。
従って、
Th3=Ave+Qσ(M<Q≦N) ・・・式(5)
となる。
In the present embodiment, in addition to the first threshold Th1 and the second threshold Th2 of the first embodiment, a third threshold Th3 is further set. The third threshold value Th3 is between Th1 and Th2, and is provided for detecting the state of the pixel in the light emitting portion.
The threshold value Th3 may be the same value as Th2, but is provided in order to facilitate processing by providing a wider margin for the light emitting portion equal to or greater than Th2.
Therefore,
Th3 = Ave + Qσ (M <Q ≦ N) (5)
It becomes.
図17は、第3の閾値Th3以上の画素に応じた輝度ストレッチ量の計算例を示す図である。横軸は閾値Th3以上の画素値のスコア、縦軸はスコアに応じた輝度ストレッチ量を示している。スコアは本発明の明るさに関連する指標の一例に相当する。
スコアは、[ある閾値以上の画素の割合]×[閾値からの距離(輝度の差)]と定義し、第3の閾値Th3より大きな階調値を持つ画素の画素数をカウントし、閾値Th3からの距離に重み付けをして算出することにより明るさの度合いを示すもので、例えば、下式(6)によって計算される。
また、式(6)において、全画素数とはi>Th3に限らず全ての画素数をカウントした値を指す。スコアとしてこのような計算値を採用すると、発光部分のうちTh3から離れた高階調の画素が多い場合にはスコアが高くなる。また、Th3以上の画素数が一定であっても、階調が高い画素が多い方がスコアは高くなる。第3の閾値Th3以上の階調値を持つ画素の画素数をカウントし、閾値Th3からの距離に重み付けをして算出することにより明るさの度合いを示すもので、例えば、
スコア=1000×Σcount[i]×(i2−Th32)/(Σcount[i]
×Th32) ・・・式(6)
によって計算される。Σcount[i]は、階調値iごとに画素数をカウントして積算したものである。従って、発光部分のうちTh3から離れた高階調の画素が多い場合にはスコアが高くなる。また、Th3以上の画素数が一定であっても、階調が高い画素が多い方がスコアは高くなる。
FIG. 17 is a diagram illustrating a calculation example of the luminance stretch amount according to the pixel equal to or greater than the third threshold Th3. The horizontal axis represents the score of the pixel value equal to or greater than the threshold Th3, and the vertical axis represents the luminance stretch amount according to the score. The score corresponds to an example of an index related to the brightness of the present invention.
The score is defined as [ratio of pixels greater than or equal to a certain threshold value] × [distance from threshold value (brightness difference)], and counts the number of pixels having gradation values larger than the third threshold value Th3. The degree of brightness is shown by weighting and calculating the distance from, and is calculated by the following equation (6), for example.
In Expression (6), the total number of pixels refers to a value obtained by counting all the numbers of pixels without being limited to i> Th3. When such a calculated value is adopted as the score, the score increases when there are many high gradation pixels apart from Th3 in the light emitting portion. Even if the number of pixels equal to or greater than Th3 is constant, the score increases as the number of pixels with high gradation increases. It shows the degree of brightness by counting the number of pixels having gradation values equal to or greater than the third threshold Th3 and calculating the weighted distance from the threshold Th3.
Score = 1000 × Σcount [i] × (i 2 −Th3 2 ) / (Σcount [i]
× Th3 2 ) (6)
Calculated by Σcount [i] is obtained by counting and integrating the number of pixels for each gradation value i. Therefore, the score is high when there are many high gradation pixels far from Th3 in the light emitting portion. Even if the number of pixels equal to or greater than Th3 is constant, the score increases as the number of pixels with high gradation increases.
そしてスコアが一定以上に高いレベルでは、輝度ストレッチ量を高く設定し、高階調の輝いている映像をより高輝度にストレッチして輝き感を増す。この例では、スコアが一定以上の高い部分では、輝度ストレッチ後に取りうる最大の画面輝度が1500(cd/m2)となるように設定する。また、スコアが低い場合には、スコアが小さくなるほど輝度ストレッチ量が小さくなるように設定する。そして発光検出部12では、明るさ検出部19における周囲の明るさの検出結果に応じて、スコアと輝度ストレッチ量との関係を規定する制御カーブを変化させる。この輝度ストレッチ量は、第1の実施形態のMax輝度と同じ概念であり、例えば、バックライトデューティの値によって示されるものである。
When the score is higher than a certain level, the luminance stretch amount is set high, and a high gradation shining image is stretched to a higher luminance to increase the brightness. In this example, in a portion where the score is higher than a certain level, the maximum screen luminance that can be obtained after luminance stretching is set to 1500 (cd / m 2 ). When the score is low, the luminance stretch amount is set to be smaller as the score is smaller. Then, the light
図18は、周囲の明るさの検出結果に応じて変化させる輝度ストレッチ量の制御カーブの設定例を説明するための図である。上記のように発光検出部12では、閾値Th3以上の画素値のスコアに応じて輝度ストレッチ量を決定するが、このときのスコアと輝度ストレッチ量との関係を定める制御カーブを、明るさ検出部19から出力された周囲の明るさの検出結果に応じて変化させる。
FIG. 18 is a diagram for explaining a setting example of a control curve for the luminance stretch amount that is changed according to the detection result of the surrounding brightness. As described above, the light
例えば、図18に示すように、輝度ストレッチの制御カーブを2段階用意し、周囲の明るさが明るい場合には、制御カーブU1で制御し、周囲の明るさが暗い場合には、制御カーブU2で制御する。明るい場合と暗い場合とは、明るさの検出結果を示す信号に対して所定の閾値を設定し、検出結果をその閾値と比較して周囲が所定レベルより明るいか、もしくは暗いかを判断する。例えば、フォトダイオードによる明るさセンサによって、周囲照度(ルクス)を検出するとき、照度の閾値を予め定め、検出結果に基づく周囲照度に従って明るい環境か、暗い環境かを判定する。 For example, as shown in FIG. 18, two steps of brightness stretch control curves are prepared. When the surrounding brightness is bright, the control curve U1 is used. When the surrounding brightness is dark, the control curve U2 is used. To control. In the bright and dark cases, a predetermined threshold is set for the signal indicating the brightness detection result, and the detection result is compared with the threshold to determine whether the surrounding is brighter or darker than the predetermined level. For example, when ambient illuminance (lux) is detected by a brightness sensor using a photodiode, a threshold value of illuminance is set in advance, and it is determined whether the environment is bright or dark according to the ambient illuminance based on the detection result.
図18の制御カーブにおいて、スコアの全範囲で最大の輝度ストレッチ量のレベルをE、スコアの全範囲で最低の輝度ストレッチ量のレベルをF、スコアが低下するに従って最大の輝度ストレッチ量のレベルEから輝度ストレッチ量が低下し始める点のスコアをIとする。図18の例では、周囲の明るさが明るいときの制御カーブU1では、Eは約1500cd/m2で、Fは500cd/cm2であるが、周囲の明るさが暗いときの制御カーブU2では、Eは約900cd/m2、Fは300cd/m2に低下させる。このように、レベルFに対するレベルEの割合を1.5〜3倍程度に設定し、周囲照度の低下とともに、制御カーブ全体を低輝度ストレッチ量側に低下させるようにする。 In the control curve of FIG. 18, the level of the maximum luminance stretch amount in the entire range of the score is E, the level of the minimum luminance stretch amount in the entire range of the score is F, and the level E of the maximum luminance stretch amount as the score decreases. Let I be the score at which the luminance stretch amount starts to decrease. In the example of FIG. 18, in the control curve U1 when the surrounding brightness is bright, E is about 1500 cd / m 2 and F is 500 cd / cm 2 , but in the control curve U2 when the surrounding brightness is dark, , E are reduced to about 900 cd / m 2 and F is reduced to 300 cd / m 2 . Thus, the ratio of the level E to the level F is set to about 1.5 to 3 times, and the entire control curve is lowered to the low luminance stretch amount side as the ambient illuminance is reduced.
上記のような制御により、周囲が明るいときの制御カーブU1では、高い輝度ストレッチ量により輝き感を増し、発光部を除く領域では映像信号処理による輝度低下が行われるため、高コントラスト感のある品位の高い映像表現が可能となる。また、スコアが最低に近い暗い画像の場合には、輝度ストレッチ量を低下させて暗い映像の黒浮きを低減させるようにしている。 With the control described above, the control curve U1 when the surroundings are bright increases the shine feeling by the high luminance stretch amount, and the luminance is reduced by the video signal processing in the area other than the light emitting portion, so that the quality with a high contrast feeling is obtained. High video expression is possible. Further, in the case of a dark image with the lowest score, the brightness stretch amount is reduced to reduce the darkness of dark images.
一方周囲が暗い場合の制御カーブU2では、輝度ストレッチ量を低めに設定することでまぶしさ感を抑制する。またスコアが低く映像が暗い領域では、制御カーブU1よりもさらに輝度ストレッチ量を低下させる。暗い周囲環境では、輝度ストレッチによる画面上の黒浮き感がさらに目立つようになるため、輝度ストレッチ量をさらに低く抑えて黒浮きが目立たないようにしている。この例では、輝度ストレッチ量のレベルが変化する点Iは、周囲の明るさによって変化させずに維持している。 On the other hand, in the control curve U2 in the case where the surroundings are dark, the feeling of glare is suppressed by setting the luminance stretch amount low. Further, in a region where the score is low and the video is dark, the luminance stretch amount is further reduced as compared with the control curve U1. In a dark surrounding environment, the feeling of black floating on the screen due to luminance stretch becomes more conspicuous, so the amount of luminance stretch is further reduced so that black floating does not stand out. In this example, the point I at which the level of the luminance stretch amount changes is maintained without being changed depending on the ambient brightness.
なお、図18の例では、制御カーブを2段階に設定したが、2段階に限ることなく3段階以上の複数段階で制御することができる。また、に応じて無段階で変化するように制御カーブをその都度生成するようにしてもよい。閾値を多段階に設けて、周囲照度に応じて多段階に制御する場合、制御カーブは、周囲の明るさが暗くなるに従って、制御カーブU1からU2の方向に段階的に変化させる。 In the example of FIG. 18, the control curve is set in two stages, but the control curve is not limited to two stages and can be controlled in a plurality of stages including three or more stages. Moreover, you may make it produce | generate a control curve each time so that it may change without a step according to it. When threshold values are provided in multiple stages and controlled in multiple stages according to ambient illuminance, the control curve is changed in stages in the direction of the control curves U1 to U2 as the ambient brightness becomes darker.
図19は、周囲の明るさの検出結果に応じて変化させる輝度ストレッチ量の制御カーブの他の設定例を説明するための図である。図19の例では、図18の例と同様に明るさ検出部19による周囲の明るさの検出結果に応じて、スコアと輝度ストレッチ量との関係を定める制御カーブを変化させる。
ここでは、輝度ストレッチ量の制御カーブを2段階用意し、周囲の明るさが明るい場合には、制御カーブU3で制御し、周囲の明るさが暗い場合には制御カーブU4で制御する。明るい場合と暗い場合とは、上記と同様に検出結果を示す信号に対して所定の閾値を設定し、検出結果をその閾値と比較して周囲が所定レベルより明るいか、もしくは暗いかを判断する。
FIG. 19 is a diagram for explaining another setting example of the control curve of the luminance stretch amount to be changed according to the detection result of the surrounding brightness. In the example of FIG. 19, the control curve that defines the relationship between the score and the luminance stretch amount is changed according to the detection result of the surrounding brightness by the
Here, two steps of brightness stretch control curves are prepared. When the surrounding brightness is bright, the control curve U3 is used. When the surrounding brightness is dark, the control curve U4 is used. In the case of light and dark, a predetermined threshold is set for a signal indicating the detection result in the same manner as described above, and the detection result is compared with the threshold to determine whether the surrounding is brighter or darker than the predetermined level. .
図19の例では、図18の例と同様に、周囲の明るさが暗くなる従って制御カーブ全体をU3からU4に低下させるが、図18の例と異なり、周囲の明るさに応じて、点Iの位置も変化させる。つまり、周囲の明るさが暗い制御カーブU4では、周囲の明るさが明るい制御カーブU3に比較して、点Iの位置を高スコア側にシフトさせる。これにより、周囲が暗いときには、スコアがある程度高い明るい映像であっても、輝度ストレッチ量を抑えて眩しさ感を防ぐようにする。
なお、図19の例では、制御カーブを2段階に設定したが、2段階に限ることなく3段階以上の複数段階で制御することができる。また、周囲の明るさに応じて無段階で変化するように制御カーブをその都度生成するようにしてもよい。
In the example of FIG. 19, as in the example of FIG. 18, the surrounding brightness becomes dark, so the entire control curve is reduced from U3 to U4. However, unlike the example of FIG. The position of I is also changed. That is, in the control curve U4 where the surrounding brightness is dark, the position of the point I is shifted to the high score side as compared with the control curve U3 where the surrounding brightness is bright. Thus, when the surroundings are dark, even a bright video with a high score to some extent, the luminance stretch amount is suppressed to prevent a dazzling feeling.
In the example of FIG. 19, the control curve is set in two stages, but the control curve is not limited to two stages, and control can be performed in a plurality of stages including three or more stages. Further, the control curve may be generated each time so as to change steplessly according to the ambient brightness.
次に発光検出部12では、実施形態1と同様の処理により、明るさ検出部19の検出結果に応じてYヒストグラムにおける第1の閾値Th1の位置を変更する。例えば、実施形態1で説明したように、明るさ検出部19により検出された明るさが暗くなる程、Mの値を大きくして、第1の閾値Th1を高輝度側にシフトさせる。これにより、周囲が暗い環境では、第1の閾値Th1の位置を高輝度側にシフトさせて、暗い環境における画質のメリハリを強調し、コントラスト感を重視した画質となるようにする。一方、周囲が明るい環境では、第1の閾値Th1を低輝度側に維持して、画面の明るさを重視して画質となるようにする。
Next, the light
発光検出部12から出力された第1及び第2の閾値Th1,Th2の値、及びTh3以上の画素のスコアに従って決定される輝度ストレッチ量は、マッピング部13に出力され、トーンマッピングの生成に使用される。
マッピング部13におけるトーマッピングの処理は、第1の実施形態と同様である。つまり図13に示すように、発光検出部12にて設定した第1の閾値Th1より小さい領域に対して第1のゲインG1を設定し、Th1とTh2の間を線形で結ぶように第2のゲインG2を設定する。このときに、ゲインG1の設定に際して、明るさ検出部19による周囲の明るさの検出結果に応じて決定された輝度ストレッチ量を使用し、バックライトの輝度ストレッチ量に応じて映像信号処理により輝度を低下させる。この場合、図12に示すように、周囲の明るさが暗くなる程、第1の閾値Th1が高輝度側にシフトさせ、これにより低輝度領域の階調をより広い範囲で低く抑えられることで、よりコントラスト感を重視した画質とすることができる。得られたトーンマッピングは、入力映像信号に適用され、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14に入力する。
The luminance stretch amount determined according to the values of the first and second threshold values Th1 and Th2 output from the light
The toe mapping process in the
エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14における処理は、実施形態1と同様である。ただし、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14では、実施形態1のようにバックライトの平均点灯率からMax輝度を決定して信号処理部11に出力する必要はなく、逆に信号処理部11の発光検出部12から出力された輝度ストレッチ量に基づいてバックライト部16のLEDの輝度をストレッチする。
The processing in the area active control /
つまり、エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部14では、映像を所定の複数の領域(エリア)に分割し、その分割領域ごとに映像信号の最大階調値を抽出し、抽出した最大階調値に応じて領域毎のLEDの点灯率を決定する。例えば最大階調値が低く暗い領域については、点灯率を下げてバックライトの輝度を低下させる。そして、この状態で、発光検出部12から出力された輝度ストレッチ量に応じてバックライト全体の投入電力を増大させて、バックライトの輝度全体をUPする。これにより、発光している明るい映像はより明るくなって輝き感が増す。また、非発光部分は、映像信号処理により輝度ストレッチに相当する輝度が低減されているため、結果として、画面上では発光部分のみの輝度が高くなって、高コントラストの品位の高い映像を表示することができる。入力映像信号と画面輝度との関係は、第1の実施形態に示す図14と同様になる。
That is, the area active control /
(実施形態3)
図20は、本発明に係る映像表示装置の更に他の実施形態を説明する図である。
第3の実施形態は、第2の実施形態と同様の構成を有し、第2の実施形態と同様の動作を行うが、第2の実施形態と異なり、輝度ストレッチ部20ではエリアアクティブ制御を行うことなく、信号処理部11の発光検出部12から出力された輝度ストレッチ量に基づいて、バックライト部16の輝度をストレッチする。
(Embodiment 3)
FIG. 20 is a view for explaining still another embodiment of the video display apparatus according to the present invention.
The third embodiment has the same configuration as the second embodiment and performs the same operation as the second embodiment. However, unlike the second embodiment, the
つまり輝度ストレッチ部20では、マッピング部13により生成されたトーンマッピングが適用された映像信号を入力し、その映像信号を表示する制御データを表示制御部17に出力する。このときにエリアアクティブ制御による処理は行わない。一方、発光検出部12から出力された輝度ストレッチ量に基づいてバックライト部16全体を一律にストレッチする。
That is, the
これにより、発光している明るい映像はより明るくなって輝き感が増す。また、非発光部分は、映像信号処理により輝度ストレッチに相当する輝度が低減されているため、結果として、画面上では発光部分の輝度が高くなって、高コントラストの品位の高い映像を表示することができる。
第3の実施形態における他の構成部分の動作については、第2の実施形態と同様であるため、繰り返しの説明は省略する。
As a result, the bright image that is emitted becomes brighter and more radiant. In addition, since the luminance corresponding to the luminance stretch is reduced by the video signal processing in the non-light emitting part, as a result, the luminance of the light emitting part is increased on the screen, and high contrast and high quality images are displayed. Can do.
Since the operation of the other components in the third embodiment is the same as that of the second embodiment, repeated description is omitted.
(他の特徴量)
上記の各例では、発光検出部12における発光部の検出処理の特徴量として輝度Yを使用し、輝度のヒストグラムを生成してその中から発光部を検出していた。ヒストグラムを生成する特徴量としては、輝度の他、例えばCMI(Color Mode Index)、もしくは、MaxRGBを用いることができる。
(Other features)
In each of the above examples, the luminance Y is used as the feature amount of the light emission unit detection processing in the light
CMIは、注目する色がどの程度明るいかを示す指標である。ここではCMIは輝度とは異なり、色の情報も加味された明るさを示している。CMIは、
L*/L*modeboundary×100 ・・・式(7)
により定義される。
CMI is an index indicating how bright the color of interest is. Here, the CMI is different from the luminance, and indicates the brightness in consideration of the color information. CMI is
L * / L * modeboundary × 100 (7)
Defined by
上記L*は相対的な色の明るさの指標で、L*=100のときに、物体色として最も明るい白色の明度となる。上記式(7)において、L*は注目している色の明度であり、L*modeboundaryは、注目している色と同じ色度で発光して見える境界の明度である。ここでL*modeboundary≒最明色(物体色で最も明るい色)の明度となることがわかっている。CMI=100となる色の明度を発光色境界とよび、CMI=100を超えると発光していると定義する。 The L * is an indicator of relative color brightness, and when L * = 100, the brightness of the brightest white as the object color is obtained. In the above formula (7), L * is the brightness of the color of interest, and L * modeboundary is the brightness of the boundary that appears to emit light with the same chromaticity as the color of interest. Here, it is known that L * modeboundary≈lightness of the brightest color (the brightest color of the object color). The lightness of the color where CMI = 100 is called the emission color boundary, and it is defined as emitting light when CMI = 100 is exceeded.
映像表示装置で表示すべき放送映像信号からCMIを計算する手法を図21を参照して説明する。放送映像信号はBT.709規格に基づいて規格化されて送信される。従ってまず放送映像信号のRGBデータをBT.709用の変換行列を用いて3刺激値XYZのデータに変換する。そしてYから変換式を用いて明度L*を計算する。注目する色のL*が図20の位置J1にあったものとする。次に変換したXYZから色度を計算し、既に知られている最明色のデータから、注目する色と同じ色度の最明色のL*(L*modeboundary)を調べる。図21上の位置はJ2である。 A method for calculating the CMI from the broadcast video signal to be displayed on the video display device will be described with reference to FIG. The broadcast video signal is standardized based on the BT.709 standard and transmitted. Accordingly, the RGB data of the broadcast video signal is first converted into tristimulus value XYZ data using a conversion matrix for BT.709. Then, the brightness L * is calculated from Y using a conversion formula. It is assumed that the color L * of interest is at position J1 in FIG. Next, the chromaticity is calculated from the converted XYZ, and the L * (L * modeboundary) of the brightest color having the same chromaticity as the target color is examined from the already known brightest color data. The position on FIG. 21 is J2.
これらの値から、上記式(7)を用いてCMIを計算する。CMIは、注目画素のL*とその色度の最明色のL*(L*modeboundary)との比で示される。
上記のような手法で映像信号の画素ごとにCMIを求める。規格化された放送信号であるため全ての画素は、CMIが0〜100の範囲のいずれかをとる。そして1フレーム映像に対して、横軸をCMIとし、縦軸を頻度としてCMIヒストグラムを作成する。ここで平均値Ave.と標準偏差σとを算出し、各閾値を設定して発光部分を検出する。
From these values, the CMI is calculated using the above equation (7). CMI is indicated by the ratio of L * of the target pixel and L * (L * modeboundary) of the brightest color of the chromaticity.
The CMI is obtained for each pixel of the video signal by the above method. Since it is a standardized broadcast signal, all pixels have a CMI in the range of 0-100. Then, for one frame image, a CMI histogram is created with the horizontal axis as CMI and the vertical axis as frequency. Here, the average value Ave. and the standard deviation σ are calculated, and each threshold value is set to detect the light emitting portion.
また、他の例では、特徴量は、RGBデータのうちの最大階調値をもつデータ(MaxRGB)である。RGBの組み合わせにおいて、2つの色が同じ色度であることは、RGBの比が変化しないことと同義である。つまりCMIにおいて同じ色度の最明色を演算する処理は、RGBデータの比率を変えずに一定倍したときに、RGBデータの階調が最も大きくなるときのRGBの組み合わせを得る処理になる。 In another example, the feature amount is data (MaxRGB) having the maximum gradation value among RGB data. In the combination of RGB, the fact that two colors have the same chromaticity is synonymous with the fact that the ratio of RGB does not change. That is, the process of calculating the brightest color of the same chromaticity in the CMI is a process of obtaining a combination of RGB when the gradation of the RGB data becomes the maximum when the RGB data is multiplied by a certain value without changing the ratio.
例えば、図22(A)に示すような階調のRGBデータをもつ画素を注目画素とする。注目画素のRGBデータに一定の数を乗算したとき、図22(B)に示すようにRGBのいずれかが最初に飽和したときの色が、元画素と同じ色度で最も明るい色である。そして最初に飽和した色(この場合R)の注目画素の階調をr1、最明色のRの階調をr2とするとき、
r1/r2×100 ・・・式(8)
によってCMIに類似した値を得ることができる。RGBに一定倍したときに最初に飽和する色は、注目画素のRGBのうち最大の階調をもつ色になる。
For example, a pixel having gradation RGB data as shown in FIG. When the RGB data of the pixel of interest is multiplied by a certain number, as shown in FIG. 22B, the color when one of RGB is first saturated is the brightest color with the same chromaticity as the original pixel. When the gradation of the target pixel of the first saturated color (in this case R) is r1, and the gradation of the brightest color R is r2,
r1 / r2 × 100 (8)
A value similar to CMI can be obtained. The color that first saturates when it is multiplied by a certain value to RGB is the color having the maximum gradation among the RGB of the pixel of interest.
そして画素毎に上記のような式(8)による値を算出してヒストグラムを作成する。このヒストグラムから平均値Ave.と標準偏差σを計算し、各閾値を設定して発光部分を検出し、もしくは黒の量を検出することができる。このときのヒストグラムは、式(8)に従って0〜100の値に変換することなく、画素のRGBの最大階調値を積算するものであってもよい。 Then, a value is calculated according to the above equation (8) for each pixel to create a histogram. An average value Ave. and a standard deviation σ are calculated from this histogram, and each threshold value is set to detect a light emitting portion, or to detect a black amount. The histogram at this time may be obtained by integrating the RGB maximum gradation values of the pixels without converting them to values of 0 to 100 according to Equation (8).
11…信号処理部、12…発光検出部、13…マッピング部、14…エリアアクティブ制御・輝度ストレッチ部、15…バックライト制御部、16…バックライト部、17…表示制御部、18…表示部、19…検出部、20…輝度ストレッチ部。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
該制御部は、前記入力映像信号から所定の条件に基づき算出した明るさに関連する指標と前記光源の輝度をストレッチさせる輝度ストレッチ量との関係を定める制御カーブに基づいて、前記光源の輝度をストレッチして増大させるとともに、
前記入力映像信号の所定の特徴量に基づいて、発光している映像であるとみなす発光部を検出し、該発光部を除く非発光部の映像信号の輝度を低下させることにより、前記発光部の表示輝度をエンハンスする映像表示装置であって、
該映像表示装置は、該映像表示装置の周囲の明るさを検出する明るさ検出部を有し、
前記制御部は、前記明るさ検出部により検出した前記映像表示装置の周囲に明るさに従って、前記制御カーブを切り換えることを特徴とする映像表示装置。 A display unit that displays an input video signal, a light source that illuminates the display unit, a control unit that controls the display unit and the light source,
The control unit adjusts the luminance of the light source based on a control curve that defines a relationship between a brightness-related index calculated from the input video signal based on a predetermined condition and a luminance stretch amount for stretching the luminance of the light source. Stretch and increase,
Based on a predetermined feature amount of the input video signal, a light emitting unit that is regarded as a light emitting image is detected, and the luminance of the video signal of the non-light emitting unit excluding the light emitting unit is reduced, thereby the light emitting unit An image display device that enhances the display brightness of
The video display device has a brightness detection unit that detects the brightness around the video display device,
The video display device, wherein the control unit switches the control curve according to brightness around the video display device detected by the brightness detection unit.
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