JP5225900B2 - 信号処理装置、映像表示装置及び信号処理方法 - Google Patents

Description

輝度信号及び色差信号を入力し、入力された輝度信号に基づいて色差信号の信号レベルを変更する信号処理装置、該信号処理装置を備えた映像表示装置及び信号処理方法に関する。

映像表示装置において、良好な画質を実現するために映像信号に基づいてカラーゲインを調整する信号処理装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
また、映像信号に基づいて最適に変更された諧調特性、コントラストゲイン、ブライトネス設定に応じてカラーゲインを調整する信号処理装置が提案されている（例えば、特許文献２）。

実開平１−１６２９８３号公報 特開平４−２２９７８８号公報

しかしながら、従来の信号処理装置においては、輝度信号のみに基づいてカラーゲインを調整しており、色差信号の信号レベルを考慮していない。このため、カラーゲインの調整によって色が飽和し、画質が悪化する虞があった。
特許文献１に示すように、平均輝度の高い明るい映像においては、色差信号の信号レベルを高く設定することが良好な画質として好まれる傾向にあるため、輝度信号が高い画素が多いほど、カラーゲインを大きく設定する必要がある。しかしながら、輝度信号が高い画素の中に、彩度レベルの高い画素が含まれ、大きなカラーゲインが設定されると、色の飽和が発生してしまう。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、輝度信号の情報だけでなく、色差信号の情報も用いて、色差信号の信号レベル変更量を決定するように構成することにより、輝度信号のみを考慮した信号処理装置に比べて、色の飽和を効果的に防ぐことができ、より良好な画質を実現することができる信号処理装置、該信号処理装置を備えた映像表示装置、及び信号処理方法を提供することを目的とする。

本発明に係る信号処理装置は、一の映像の輝度信号及び色差信号を入力し、入力された輝度信号及び色差信号夫々に基づいて色差信号の信号レベルを変更する信号処理装置において、輝度信号及び色差信号は、複数の画素夫々の輝度及び色を示しており、入力された色差信号を彩度信号に変換する彩度信号変換手段と、該彩度信号変換手段にて変換された彩度信号に基づいて、彩度の度数分布を生成する彩度度数分布生成手段と、彩度に対応付けられており、該彩度の値が小さい／大きい程、大きな／小さな値を有する重み係数を記憶する記憶手段と、前記彩度度数分布生成手段にて生成された度数分布における各度数に、対応する重み係数を夫々乗算し、乗算して得られた各乗算値の加算値が大きい／小さい程、色差信号の信号レベルがより高い／低い信号レベルに変更されるように色差信号の信号レベル変更量を決定する色差信号変更量決定手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る信号処理装置は、前記色差信号変更量決定手段は、前記彩度度数分布生成手段にて生成された度数分布における所定彩度以上の度数を加算し、加算して得られた加算値が小さい／大きい程、色差信号の信号レベルがより高い／低い信号レベルに変更されるように信号レベル変更量を決定する手段を備えることを特徴とする。

本発明に係る信号処理装置は、入力された輝度信号に基づいて、輝度の度数分布を生成する輝度度数分布生成手段を備え、前記色差信号変更量決定手段は、前記輝度度数分布生成手段にて生成された度数分布に基づいて、色差信号の信号レベル変更量を決定するようにしてあることを特徴とする。

本発明に係る信号処理装置は、一の映像の輝度信号及び色差信号を入力し、入力された輝度信号及び色差信号夫々に基づいて色差信号の信号レベルを変更する信号処理装置において、輝度信号及び色差信号は、複数の画素夫々の輝度及び色を示しており、入力された色差信号を彩度信号に変換する彩度信号変換手段と、入力された輝度信号及び該彩度信号変換手段にて変換された彩度信号夫々に基づいて、輝度及び彩度の二次元度数分布を生成する輝度彩度度数分布生成手段と、輝度及び彩度に対応付けられており、輝度の値が大きい程又は彩度の値が小さい程、大きな値を有する重み係数を記憶する記憶手段と、前記輝度彩度度数分布生成手段にて生成された度数分布における各度数に、対応する重み係数を夫々乗算し、乗算して得られた各乗算値の加算値が大きい／小さい程、色差信号の信号レベルがより高い／低い信号レベルに変更されるように色差信号の信号レベル変更量を決定する色差信号変更量決定手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る信号処理装置は、複数の映像夫々に対応する輝度信号及び色差信号が入力されるように構成されており、更に、前記色差信号変更量決定手段にて決定された各映像の信号レベル変更量の差が所定値未満になるように、信号レベル変更量を変更する変更手段を備えることを特徴とする。

本発明に係る信号処理装置は、複数の映像夫々に対応する輝度信号及び色差信号が入力されるように構成されており、更に、前記色差信号変更量決定手段にて決定された各映像の信号レベル変更量が所定値未満になるように、信号レベル変更量を変更する変更手段を備えることを特徴とする。

本発明に係る信号処理装置は、複数の映像夫々の輝度信号又は色差信号に基づいて、映像に係る場面の変化を検出する場面変化検出手段を備え、前記変更手段は、前記場面変化検出手段が場面の変化を検出した場合、変更処理を停止するようにしてあることを特徴とする。

本発明に係る映像表示装置は、上述のいずれか一つの信号処理装置と、該信号処理装置にて処理された輝度信号及び色差信号に基づいて映像を表示する表示部とを備えることを特徴とする。

本発明に係る信号処理方法は、一の映像の複数の画素夫々の輝度及び色を示した輝度信号及び色差信号を入力し、入力された輝度信号及び色差信号夫々に基づいて色差信号の信号レベルを変更する信号処理方法において、入力された色差信号を彩度信号に変換し、変換された彩度信号に基づいて、彩度の度数分布を生成し、生成された度数分布における各度数に、該度数の彩度の値が小さい／大きい程、大きな／小さな値を有する重み係数を夫々乗算し、乗算して得られた各乗算値の加算値が大きい／小さい程、色差信号の信号レベルがより高い／低い信号レベルに変更されるように色差信号の信号レベル変更量を決定することを特徴とする。
本発明に係る信号処理方法は、一の映像の複数の画素夫々の輝度及び色を示した輝度信号及び色差信号を入力し、入力された輝度信号及び色差信号夫々に基づいて色差信号の信号レベルを変更する信号処理方法において、入力された色差信号を彩度信号に変換し、入力された輝度信号及び変換された彩度信号夫々に基づいて、輝度及び彩度の二次元度数分布を生成し、生成された度数分布における各度数に、該度数の輝度及び彩度に対応付けられており、輝度の値が大きい程又は彩度の値が小さい程、大きな値を有する重み係数を夫々乗算し、乗算して得られた各乗算値の加算値が大きい／小さい程、色差信号の信号レベルがより高い／低い信号レベルに変更されるように色差信号の信号レベル変更量を決定することを特徴とする。

本発明にあっては、輝度信号及び色差信号夫々に基づいて、色差信号の信号レベル変更量を決定する。つまり、色差信号の信号レベルを考慮して色差信号の信号レベルを変更する。従って、色差信号の変更による色の飽和を防ぐことが可能になる。

本発明にあっては、色差信号を彩度信号に変換し、彩度の度数分布を生成する。そして、生成された彩度の度数分布に基づいて、色差信号の信号レベル変更量を決定する。つまり、映像全体の彩度を考慮して各画素の色差信号の信号レベルを変更する。

本発明にあっては、彩度の度数分布における各度数に、該度数の彩度に対応する重み係数を夫々乗算し、乗算して得られた各乗算値の加算値を算出する。重み係数は、彩度に対応付けられており、該彩度の値が小さい程、大きな値を有する。そして、算出された加算値が大きい程、色差信号の信号レベルがより高い信号レベルに変更されるように信号レベル変更量を決定する。言い換えると、算出された加算値が小さい程、色差信号の信号レベルがより低い信号レベルに変更されるように信号レベル変更量を決定する。従って、映像全体における色差信号の信号レベルが高い場合、信号レベル変更量は抑えられる。

本発明にあっては、彩度の度数分布における所定彩度以上の度数を加算する。そして、加算して得られた加算値が小さい程、色差信号の信号レベルがより高い信号レベルに変更されるように信号レベル変更量を決定する。言い換えると、加算して得られた加算値が大きい程、色差信号の信号レベルがより低い信号レベルに変更されるように信号レベル変更量を決定する。従って、映像全体における色差信号の信号レベルが高い場合、信号レベル変更量は抑えられる。

本発明にあっては、入力された輝度信号に基づいて、輝度の度数分布を生成する。そして、生成された輝度の度数分布に基づいて、色差信号の信号レベル変更量を決定する。

本発明にあっては、色差信号を彩度信号に変換し、輝度及び彩度の二次元度数分布を生成する。次いで、輝度及び彩度の度数分布における各度数に、該度数の輝度及び彩度に対応する重み係数を夫々乗算し、乗算して得られた各乗算値の加算値を算出する。重み係数は、輝度及び彩度に対応付けられており、輝度の値が大きい程又は彩度の値が小さい程、大きな値を有する。そして、算出された加算値が大きい程、色差信号の信号レベルがより高い信号レベルに変更されるように信号レベル変更量を決定する。言い換えると、算出された加算値が小さい程、色差信号の信号レベルがより低い信号レベルに変更されるように信号レベル変更量を決定する。従って、映像全体における色差信号の信号レベルが高い場合、信号レベル変更量は抑えられる。
なお、映像全体における輝度信号の信号レベルが高い場合、色差信号の信号レベルはより高い信号レベルに変更されるため、映像全体の輝度が高い場合であっても、色鮮やかな映像を実現することができる。また、映像全体における輝度信号の信号レベルが低い場合、信号レベル変更量は抑えられるため、映像全体の輝度が低い場合であっても色のノイズを抑えることができる。

本発明にあっては、信号レベル変更量が急激に変化しないように信号レベル変化量を変更することによって、急激な色変化の発生を防止することが可能になる。

本発明にあっては、信号レベル変更量を所定値未満に抑えることによって、映像の色が不自然に変化することを防止することが可能になる。

本発明にあっては、映像に係る場面変化があった場合、信号レベル変更量の変化又は値に拘わらず、該信号レベル変更量に基づいて、色差信号を変更する。

本発明にあっては、色の飽和を防ぐことができ、輝度信号のみを考慮した信号処理装置に比べて、より良好な画質を実現することができる。

本発明の実施の形態に係る映像表示装置を示すブロック図である。 輝度及び彩度の二次元度数分布を概念的に示す説明図である。 重み係数ＬＵＴが記憶する重み係数を概念的に示す説明図である。 ゲインテーブルを概念的に示す説明図である。 変形例１に係る映像表示装置を示すブロック図である。 彩度の度数分布を概念的に示す説明図である。 重み係数ＬＵＴが記憶する重み係数を概念的に示す説明図である。 ゲインテーブルを概念的に示す説明図である。 変形例２に係る映像表示装置を示すブロック図である。 彩度の度数分布及びカラーゲイン算出部の処理内容を概念的に示す説明図である。 ゲインテーブルを概念的に示す説明図である。 変形例３に係る映像表示装置を示すブロック図である。 ゲインテーブルを概念的に示す説明図である。 変形例４に係る映像表示装置を示すブロック図である。 ゲインテーブルを概念的に示す説明図である。 変形例５に係る映像表示装置を示すブロック図である。 本発明の信号処理方法に係るＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は、本発明の実施の形態に係る映像表示装置を示すブロック図である。本実施の形態に係る映像表示装置は、映像を構成する複数の画素夫々の輝度及び色を示した輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ、Ｃｂの補正を行う信号処理装置１、信号処理装置１にて信号処理された輝度信号Ｙｏｕｔ及び色差信号Ｃｒｏｕｔ、Ｃｂｏｕｔに基づいて映像を表示する表示部２を備える。本実施の形態に係る映像表示装置は、輝度及び彩度の二次元のヒストグラムを用いてカラーゲインを調整し、良好な画質を得ることを可能にするものである。

なお、映像表示装置は、図示しないチューナにて映像信号を受信し、受信した映像信号から輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ、Ｃｂを抽出し、抽出された輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ、Ｃｂを信号処理装置１に与える。輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ、Ｃｂは、時系列順に連続する複数の映像、即ち複数のフレーム夫々を構成する画素の輝度及び色の情報を含んでいる。以下、本実施の形態では、説明の簡単のため、主に１フレームの映像に対して行う処理を説明するが、時系列順に連続する各フレームの映像に対しても同様の処理を行うものとする。

信号処理装置１は、彩度変換部（彩度信号Ｓ変換手段）１１、輝度彩度ヒストグラム生成部（輝度彩度ヒストグラム生成手段）１２、カラーゲイン算出部（色差信号Ｃｒ、Ｃｂ変更量決定手段）１３、カラーゲイン変更部（変更手段）１４、色差信号変更部１５、場面変化検出部（場面変化検出手段）１６、及び輝度信号変更部１７を備える。

彩度変換部１１は、色差信号Ｃｒ、Ｃｂを入力し、入力された色差信号Ｃｒ、Ｃｂを彩度信号Ｓに変換する。彩度信号Ｓは、複数の画素夫々の彩度を示している。そして、彩度変換部１１は、変換して得た彩度信号Ｓを輝度彩度ヒストグラム生成部１２へ出力する。彩度信号Ｓの信号レベルは、下記式（１）で表される。但し、ｓは彩度信号Ｓの信号レベル、Ｃｂ、Ｃｒは色差信号Ｃｒ、Ｃｂの信号レベルである。

輝度彩度ヒストグラム生成部１２は、輝度信号Ｙと、彩度変換部１１から出力された彩度信号Ｓを入力し、入力された各画素の輝度信号Ｙ及び彩度信号Ｓに基づいて、輝度及び彩度の二次元度数分布を生成する（図２参照）。

図２は、輝度及び彩度の二次元度数分布を概念的に示す説明図である。二次元度数分布においては、輝度信号Ｙ及び彩度信号Ｓの信号レベル夫々が複数の輝度区分及び彩度区分に区分けされている。三次元直交座標系における第１軸は、各彩度区分に属する彩度信号Ｓの信号レベル（以下、彩度レベルｉという）を示し、第２軸は、各輝度区分に属する輝度信号Ｙの信号レベル（以下、輝度レベルｊという）を示している。また、三次元直交座標系における第３軸は、各輝度区分及び彩度区分における度数ｂｉｎ_ij、即ち、該輝度区分及び彩度区分に属する信号レベルの輝度信号Ｙ及び彩度信号Ｓを有する画素の数を示している。
輝度彩度ヒストグラム生成部１２は、生成された二次元度数分布、即ち各輝度区分及び彩度区分の度数ｂｉｎ_ijをカラーゲイン算出部１３へ出力する。

カラーゲイン算出部１３には、重み係数ＬＵＴ（Look up Table）１３ｂ（記憶手段）が設けられており、カラーゲイン算出部１３は、輝度彩度ヒストグラム生成部１２から出力された各輝度区分及び彩度区分の度数ｂｉｎ_ijを入力すると共に、重み係数ＬＵＴ１３ｂから重み係数を読み出す。

図３は、重み係数ＬＵＴ１３ｂが記憶する重み係数を概念的に示す説明図である。三次元直交座標系における第１軸は、二次元度数分布と同様の彩度レベルｉを示し、第２軸は、輝度レベルｊを示している。また、三次元直交座標系における第３軸は、各輝度区分及び彩度区分に対応付けられた重み係数Ｗ_ijの大きさを示している。重み係数Ｗ_ijは、各輝度区分及び彩度区分に対応付けられており、彩度レベルｉが小さい程又は輝度レベルｊが大きい程、大きな値を有している。
重み係数Ｗ_ijは、映像全体の輝度レベルｊが高い程、つまり明るいシーンである程、カラーゲインＧを大きくすることが望まれるため、輝度レベルｊが高い程、値が大きくなるように設定されている。一方、色の飽和を防ぐためには、彩度レベルｉが高い程、値が小さくなるようにすることが望まれるため、小さな値が重み係数Ｗ_ijに設定されている。

なお、本実施の形態では、図３に示すような重み係数ＬＵＴ１３ｂを備えているが、重み係数ＬＵＴ１３ｂに代えて、任意の関数を用いて重み係数を算出するように構成しても良い。

カラーゲイン算出部１３は、入力された各輝度区分及び彩度区分の度数ｂｉｎ_ijに、重み係数ＬＵＴ１３ｂから読み出した対応する重み係数Ｗ_ijを夫々乗算し、乗算して得られた各乗算値Ｗ_ij×ｂｉｎ_ijを加算する。加算値は、下記式（２）で表される。ただし、ｎは彩度区分の数を示し、ｍは輝度区分の数を示している。

また、カラーゲイン算出部１３は、加算値と、カラーゲインｇとを対応付けたゲインテーブル１３ａを備えている。

図４は、ゲインテーブル１３ａを概念的に示す説明図である。横軸は加算値を示し、縦軸はカラーゲインｇを示している。図４に示すように、カラーゲインｇは、加算値が大きい程、大きな値を有している。なお、上記カラーゲインｇの算出方法は一例であり、任意の式、ルックアップテーブル等を用いてカラーゲインｇを算出することができる。

カラーゲイン算出部１３は、加算して得られた加算値と、図４に示したゲインテーブル１３ａとに基づいて、該加算値に対応するカラーゲインｇを決定し、決定されたカラーゲインｇをカラーゲイン変更部１４へ出力する。カラーゲインｇは、後述するように、色差信号Ｃｒ、Ｃｂの信号レベル変更量、具体的には信号レベルの増幅率を示している。

カラーゲイン変更部１４は、最終的に色差信号変更部へ出力されるカラーゲインＧが所定上限値未満になるようにカラーゲインｇの上限を制限するリミッタ１４ａと、各フレームに係るカラーゲインＧの変動を滑らかにするローパスフィルタ１４ｂとを備える。リミッタ１４ａ及びローパスフィルタ１４ｂは、例えば直列的に接続されている。なお、リミッタ１４ａ又はローパスフィルタ１４ｂのいずれか一つを備えるように構成しても良い。

リミッタ１４ａは、カラーゲイン変更部１４に入力されたカラーゲインｇと、所定上限値とを比較し、カラーゲインｇが所定上限値未満である場合、カラーゲインｇの信号レベルを変更すること無くカラーゲインＧとして色差信号変更部１５へ出力し、カラーゲインｇが所定上限値以上である場合、入力されたカラーゲインｇの値が該所定上限値になるように変更し、変更されたカラーゲインＧを色差信号変更部１５へ出力する回路である。
カラーゲイン算出部１３で算出されたカラーゲインｇをそのまま色差信号変更部１５へ出力すると、使用者が映像の彩度に違和感を覚えることがあるが、リミッタ１４ａを備えることによって、原映像の彩度が大きく変化することを防止することができ、自然な映像を表示することができる。

ローパスフィルタ１４ｂは、時系列順で隣り合う各フレーム間のカラーゲインＧの差が所定値未満になるように、入力されたカラーゲインｇの値を変更し、変更されたカラーゲインＧを色差信号変更部１５へ出力する回路である。
カラーゲイン算出部１３で算出されたカラーゲインｇをカラーゲインＧとしてそのまま色差信号変更部１５へ出力すると、フレーム単位でカラーゲインＧが急激に変化し、使用者が映像に違和感を覚えることがあるが、ローパスフィルタ１４ｂを備えると、フレーム単位でカラーゲインＧが急激に変化することを防止することができるため、自然な映像を表示することができる。

場面変化検出部１６は、時系列順で隣り合う各フレームの輝度信号Ｙに基づいて、映像に係る場面の変化、いわゆるシーンチェンジを検出し、検出結果を示した検出結果信号をカラーゲイン変更部１４へ出力する。場面変化の検出方法は、特に限定されず、輝度信号Ｙ又は色差信号Ｃｒ、Ｃｂの変化から場面の変化を検出するように構成しても良い。また、音声の変化も考慮して場面の変化を検出するように構成しても良い。また、映像信号に場面の変化を示す情報が含まれている場合、該情報に基づいて場面の変化を検出するようにしても良い。

カラーゲイン変更部１４は、場面変化検出部１６から出力された検出結果信号を入力する。カラーゲイン変更部１４は、場面の変化が検出された場合、リミッタ１４ａ及びローパスフィルタ１４ｂの動作を停止させ、カラーゲイン算出部１３から出力されたカラーゲインｇをカラーゲインＧとしてそのまま色差信号変更部１５へ出力する。また、カラーゲイン変更部１４は、場面の変化が検出されていない場合、リミッタ１４ａ及びローパスフィルタ１４ｂを動作させる。

色差信号変更部１５は、色差信号Ｃｒ、Ｃｂと、カラーゲイン変更部１４から出力されたカラーゲインＧとを入力する。そして、色差信号変更部１５は、入力された色差信号Ｃｒ、Ｃｂを、カラーゲインＧで示される増幅率で増幅し、増幅された色差信号Ｃｒｏｕｔ、Ｃｂｏｕｔを表示部２へ出力する。

一方、輝度信号変更部１７は、輝度信号Ｙを入力し、入力された輝度信号Ｙの信号レベルを、公知である任意の調整方法によって変更し、変更された輝度信号Ｙｏｕｔを表示部２へ出力する。

表示部２は、例えば液晶表示パネル、プラズマディスプレイ、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイであり、信号処理装置１から出力された輝度信号Ｙｏｕｔ及び色差信号Ｃｒｏｕｔ、Ｃｂｏｕｔに基づいて、映像を表示する。

以上のように構成された信号処理装置１及び映像表示装置にあっては、色の飽和を防ぐことができ、輝度信号Ｙのみを考慮した信号処理装置１に比べて、より良好な画質を実現することができる。

（変形例１）
図５は、変形例１に係る映像表示装置を示すブロック図である。
変形例１に係る映像表示装置は、彩度ヒストグラムを用いてカラーゲインｇを調整し、良好な画質を得ることを可能にするものである。変形例１に係る映像表示装置は、実施の形態１に係る信号処理装置１及び表示部２と同様の構成を有している。ただし、輝度彩度ヒストグラム生成部１２に代えて、彩度ヒストグラム生成部１１２及びＡＰＬ（APL:Average. Picture Level）算出部１１８を備えている点が異なる。また、カラーゲイン算出部１３及び重み係数ＬＵＴ１１３ｂの処理内容及び構成が異なる。以下では、主に上記相異点について説明する。

彩度ヒストグラム生成部１１２は、彩度変換部１１から出力された彩度信号Ｓを入力し、入力された各画素の彩度信号Ｓに基づいて、彩度の度数分布を生成する（図６参照）。

図６は、彩度の度数分布を概念的に示す説明図である。彩度の度数分布においては、彩度信号Ｓの信号レベルが複数の彩度区分に区分けされている。横軸は、彩度レベルｉを示し、縦軸は各彩度区分における度数ｂｉｎ_i 、即ち、該彩度区分に属する信号レベルの彩度信号Ｓを有する画素の数を示している。
彩度ヒストグラム生成部１１２は、生成された彩度の度数分布、即ち各彩度区分の度数ｂｉｎ_i をカラーゲイン算出部１３へ出力する。

ＡＰＬ算出部１１８は、輝度信号Ｙを入力し、入力した輝度信号Ｙに基づいて平均画像レベルを算出する。平均画像レベルは、１フレームの映像の輝度平均値である。以下、平均画像レベルをＡＰＬという。そして、ＡＰＬ算出部１１８は、算出したＡＰＬをカラーゲイン算出部１３へ出力する。

カラーゲイン算出部１３には、重み係数ＬＵＴ１１３ｂ（記憶手段）が設けられており、カラーゲイン算出部１３は、彩度ヒストグラム生成部１１２及びＡＰＬ算出部１１８から夫々出力された各彩度区分の度数ｂｉｎ_i と、ＡＰＬとを入力すると共に、重み係数ＬＵＴ１１３ｂから重み係数Ｗ_i を読み出す。

図７は、重み係数ＬＵＴ１１３ｂが記憶する重み係数Ｗ_i を概念的に示す説明図である。横軸は、彩度の度数分布と同様の彩度レベルｉを示し、縦軸は、各彩度区分に対応付けられた重み係数Ｗ_i の大きさを示している。重み係数Ｗ_i は、各彩度区分に対応付けられており、彩度レベルｉが小さい程、大きな値を有している。色の飽和を防ぐためには、彩度レベルｉが高い程、値が小さくなるようにすることが望まれるためである。なお、変形例１では、図７に示すような重み係数ＬＵＴ１１３ｂを備えているが、実施の形態と同様、重み係数ＬＵＴ１１３ｂに代えて、任意の関数を用いて重み係数を算出するように構成しても良い。
カラーゲイン算出部１３は、入力された各彩度区分の度数ｂｉｎ_i に、重み係数ＬＵＴ１１３ｂから読み出した対応する重み係数Ｗ_i を夫々乗算し、乗算して得られた各乗算値Ｗ_i ×ｂｉｎ_i を加算する。加算値は、下記式（３）で表される。

また、カラーゲイン算出部１３は、輝度信号ＹのＡＰＬに応じてカラーゲインｇを変更すべく、複数のＡＰＬ区分夫々に対応付けた複数の異なるゲインテーブル１１３ａを備える。各ゲインテーブル１１３ａは、前記加算値と、カラーゲインｇとを対応付けて記憶している。各ゲインテーブル１１３ａは、同じ値の加算値であっても、大きなＡＰＬ区分に対応付けられたゲインテーブル１１３ａの方が、小さなＡＰＬ区分に対応付けられたゲインテーブル１１３ａよりも大きな値のカラーゲインｇが対応付けられるように構成されている。

図８は、ゲインテーブル１１３ａを概念的に示す説明図である。横軸は加算値を示し、縦軸はカラーゲインｇを示している。図８に示すように、カラーゲインｇは、加算値が大きい程、小さな値を有している。また、カラーゲイン算出部１３は、ＡＰＬに対応したゲインテーブル１１３ａを選択することによって、ＡＰＬが大きい程、大きなカラーゲインｇが算出されるようにすることができる。

なお、上記カラーゲインｇの算出方法は一例であり、任意の式、ルックアップテーブル等を用いてカラーゲインｇを算出することができる。また、一つのゲインテーブル１１３ａを備えておき、該ゲインテーブル１１３ａに基づいて加算値に対応するカラーゲインｇを算出し、算出されたカラーゲインｇをＡＰＬに応じて増減させるように構成しても良い。つまり、ＡＰＬが大きい程、カラーゲインｇが大きくなるようにすれば良い。

また、ＡＰＬに基づいて、カラーゲインｇを増減させる例を説明したが、輝度の最大値、平均値、その他、映像の明るさを評価することが可能な各種統計量に基づいて、カラーゲインｇを変更するように構成しても良い。

変形例１に係る信号処理装置１０１及び映像表示装置にあっては、彩度の度数分布を生成し、該度数分布と、ＡＰＬとに基づいてカラーゲインｇを調整するように構成されているため、実施の形態に比べてより軽い処理内容で良好な画質を得ることができる。
また、輝度及び彩度の二次元度数分布を生成する場合に比べて、度数分布を格納するために必要なメモリ容量を抑えることができ、低コストで信号処理装置１０１及び映像表示装置を構成することができる。

（変形例２）
図９は、変形例２に係る映像表示装置を示すブロック図である。
変形例２に係る映像表示装置は、重み係数ＬＵＴ１３ｂを用いず、彩度ヒストグラムを用いてカラーゲインｇを調整し、良好な画質を得ることを可能にするものである。変形例２に係る映像表示装置は、変形例１に係る信号処理装置１０１及び表示部２と同様の構成を有している。ただし、重み係数ＬＵＴを備えていない点が異なる。また、カラーゲイン算出部２１３の処理内容が異なる。以下では、主に上記相異点について説明する。なお、彩度ヒストグラム生成部２１２及びＡＰＬ算出部２１８の構成は、変形例１に係る彩度ヒストグラム生成部１１２及びＡＰＬ算出部１１８と同様である。

図１０は、彩度の度数分布及びカラーゲイン算出部２１３の処理内容を概念的に示す説明図である。彩度の度数分布においては、彩度信号Ｓの信号レベルが複数の彩度区分に区分けされている。横軸は、彩度レベルｉを示し、縦軸は各彩度区分における度数ｂｉｎ_i 、即ち、該彩度区分に属する信号レベルの彩度信号Ｓを有する画素の数を示している。

カラーゲイン算出部２１３は、彩度ヒストグラム生成部及びＡＰＬ算出部２１８から夫々出力された各彩度区分の度数ｂｉｎ_i と、ＡＰＬとを入力する。そして、カラーゲイン算出部２１３は、入力された各彩度区分の内、所定の閾値以上の彩度区分の度数ｂｉｎ_i を加算する。つまり所定の閾値以上の彩度区分の総和を算出する。加算値は、下記式（４）で表される。ただし、ｋは、閾値に対応する彩度区分を示している。

また、カラーゲイン算出部２１３は、変形例１と同様、複数のＡＰＬ区分夫々に対応付けた複数の異なるゲインテーブル２１３ａを備える。

図１１は、ゲインテーブル２１３ａを概念的に示す説明図である。横軸は加算値を示し、縦軸はカラーゲインｇを示している。図１１に示すように、カラーゲインｇは、加算値が大きい程、小さな値を有している。また、カラーゲイン算出部２１３は、ＡＰＬに対応した複数のゲインテーブル２１３ａの中から、一のゲインテーブル２１３ａを選択することによって、ＡＰＬが大きい程、大きなカラーゲインｇが算出されるようにすることができる。

なお、言うまでもなく、変形例１と同様、上記カラーゲインｇの算出方法は一例に過ぎない。

変形例２に係る信号処理装置２０１及び映像表示装置にあっては、重み係数ＬＵＴを設けることなく、カラーゲインＧを調整し、かつ色の飽和を防止し、良好な画質を得ることができる。

（変形例３）
図１２は、変形例３に係る映像表示装置を示すブロック図である。変形例３に係る映像表示装置は、カラーゲインｇを算出するための基本情報として、輝度信号Ｙを用い、輝度信号Ｙの情報を用いて算出されたカラーゲインｇを彩度の度数分布を用いて補正するように構成されている。変形例３に係る映像表示装置は、変形例１に係る信号処理装置１０１及び表示部２と同様の構成を有している。ただし、カラーゲイン算出部３１３の構成が異なる。以下では、主に上記相異点について説明する。なお、彩度ヒストグラム生成部３１２及びＡＰＬ算出部３１８の構成は、変形例２に係る彩度ヒストグラム生成部２１２及びＡＰＬ算出部２１８と同様である。

カラーゲイン算出部３１３は、ＡＰＬと、カラーゲインｇとを対応付けた複数のゲインテーブル３１３ａを備える。複数のゲインテーブル３１３ａは、彩度に応じてカラーゲインｇを変更すべく、例えば、上記式（３）又は（４）で表された異なる複数の加算値夫々に対応付けられている。上記式（３）を用いて加算値を算出する場合、カラーゲイン算出部３１３に、重み係数ＬＵＴを設ければ良い。なお、カラーゲインｇを補正する彩度に関する統計量として、上記式（３）又は（４）で算出される加算値を例示したが、映像の彩度を評価することが可能な各種統計量に基づいて、カラーゲインｇを調整するように構成しても良い。

図１３は、ゲインテーブル３１３ａを概念的に示す説明図である。横軸はＡＰＬを示し、縦軸はカラーゲインｇを示している。図１３に示すように、カラーゲインｇは、ＡＰＬが大きい程、大きな値を有している。また、カラーゲイン算出部３１３は、上記式（３）又は（４）で表された加算値に対応したゲインテーブル３１３ａを選択することによって、映像の彩度が大きい程、大きなカラーゲインｇが算出されるようにカラーゲインｇを変更することができる。なお、言うまでもなく、変形例１，２と同様、上記カラーゲインｇの算出方法は一例に過ぎない。

変形例３に係る信号処理装置３０１及び映像表示装置にあっては、基本情報として、輝度信号Ｙを用いてカラーゲインｇを調整し、該カラーゲインｇを彩度によって補正することによって、カラーゲインｇを調整し、かつ色の飽和を防止し、良好な画質を得ることができる。

（変形例４）
図１４は、変形例４に係る映像表示装置を示すブロック図である。
変形例４に係る映像表示装置は、彩度の度数分布と、輝度の度数分布とを用いてカラーゲインｇを調整し、良好な画質を得ることを可能にするものである。変形例４に係る映像表示装置は、実施の形態１に係る信号処理装置１及び表示部２と同様の構成を有している。ただし、輝度彩度ヒストグラム生成部１２に代えて、彩度ヒストグラム生成部４１２及び輝度ヒストグラム生成部４１９を備えている点が異なる。また、カラーゲイン算出部４１３の処理内容及び構成が異なる。以下では、主に上記相異点について説明する。なお、彩度ヒストグラム生成部４１２は、変形例１と同様の構成であるため、詳細な説明を省略する。

輝度ヒストグラム生成部４１９は、輝度信号Ｙを入力し、入力された各画素の輝度信号Ｙに基づいて、輝度の度数分布を生成する。輝度の度数分布においては、輝度信号Ｙの信号レベルが複数の輝度区分に区分けされている。輝度ヒストグラム生成部４１９は、生成された輝度の度数分布、即ち各輝度区分の度数ｂｉｎ_j をカラーゲイン算出部４１３へ出力する。

カラーゲイン算出部４１３には、重み係数ＬＵＴ４１３ｂが設けられており、カラーゲイン算出部４１３は、彩度ヒストグラム生成部４１２及び輝度ヒストグラム生成部４１９から夫々出力された各彩度区分の度数ｂｉｎ_i と、各輝度区分の度数ｂｉｎ_j とを入力すると共に、重み係数ＬＵＴ４１３ｂから重み係数Ｗ_i ，Ｗ_j を読み出す。また、重み係数Ｗ_i は、各彩度区分に対応付けられており、彩度レベルｉが小さい程、大きな値を有している。また、重み係数Ｗ_j は、各輝度区分に対応付けられており、輝度レベルｊが大きい程、大きな値を有している。平均輝度の高い明るい映像においては、色差信号Ｃｒ、Ｃｂの信号レベルを高く設定することが良好な画質として好まれる傾向にあるためである。なお、変形例４では、重み係数ＬＵＴ４１３ｂを備えているが、重み係数ＬＵＴ４１３ｂに代えて、任意の関数を用いて重み係数を算出するように構成しても良い。
カラーゲイン算出部４１３は、入力された各輝度区分の度数ｂｉｎ_j に、重み係数ＬＵＴ４１３ｂから読み出した対応する重み係数Ｗ_j を夫々乗算し、乗算して得られた各乗算値Ｗ_j ×ｂｉｎ_j を加算する。加算値は、下記式（５）で表される。

また、カラーゲイン算出部４１３は、上記式（５）に代えて、下記式（６）で表される加算値を算出するように構成しても良い。

カラーゲイン算出部４１３は、上記式（５）又は（６）で表された加算値と、カラーゲインｇとを対応付けた複数のゲインテーブル４１３ａを備える。複数のゲインテーブル４１３ａは、彩度に応じてカラーゲインｇを変更すべく、例えば、上記式（３）又は（４）で表される異なる複数の加算値夫々に対応付けられている。なお、カラーゲインｇを補正する彩度に関する統計量として、上記式（３）又は（４）で算出される加算値を例示したが、映像の彩度を評価することが可能な各種統計量に基づいて、カラーゲインｇを調整するように構成しても良い。

図１５は、ゲインテーブル４１３ａを概念的に示す説明図である。横軸は上記式（５）又は（６）で表された加算値を示し、縦軸はカラーゲインｇを示している。図１５に示すように、カラーゲインｇは、上記式（５）又は（６）で表された加算値が大きい程、大きな値を有している。また、カラーゲイン算出部４１３は、上記式（３）又は（４）で表される加算値に対応したゲインテーブル４１３ａを選択することによって、映像の彩度が大きい程、大きなカラーゲインｇが算出されるようにすることができる。なお、言うまでもなく、変形例１，２と同様、上記カラーゲインｇの算出方法は一例に過ぎない。

変形例４に係る信号処理装置４０１及び映像表示装置にあっては、彩度の度数分布と、輝度の度数分布とを生成し、各度数分布に基づいてカラーゲインｇを調整することによって、色の飽和を防止し、かつ良好な画質を得ることができる。

（変形例５）
図１６は、変形例５に係る映像表示装置を示すブロック図である。変形例５に係る映像表示装置は、本発明に係るコンピュータプログラム４ａをコンピュータ３に実行させることによって実現される。

コンピュータ３は、装置全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）３１を備える。ＣＰＵ３１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）３２と、演算に伴って発生する一時的な情報を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）３３と、本発明の実施の形態に係るコンピュータプログラム４ａを記録した記録媒体４、例えばＣＤ−ＲＯＭからコンピュータプログラム４ａを読み取る外部記憶装置３４と、外部記憶装置３４により読み取ったコンピュータプログラム４ａを記録するハードディスク等の内部記憶装置３５とが接続されている。ＣＰＵ３１は、内部記憶装置３５からコンピュータプログラム４ａをＲＡＭ３３に読み出して各種演算処理を実行することによって、本発明に係る信号処理方法を実施する。また、コンピュータ３は、輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ、Ｃｂが入力する入力部３６と、信号処理後の輝度信号Ｙｏｕｔ及び色差信号Ｃｒｏｕｔ、Ｃｂｏｕｔを出力する出力部３７とを備える。

図１７は、本発明の信号処理方法に係るＣＰＵ３１の処理手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ３１は、入力部３６にてアナログの輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ、Ｃｂを入力し（ステップＳ１１）、入力された輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ、Ｃｂをデジタルの輝度データ及び色差データにＡＤ変換する（ステップＳ１２）。

そして、ＣＰＵ３１は、色差データに基づいて、彩度データを算出する（ステップＳ１３）。彩度データの算出方法は、彩度信号Ｓの算出方法と同様である。そして、輝度データ及び彩度データに基づいてカラーゲインを算出する（ステップＳ１４）。カラーゲインの算出方法は、実施の形態及び変形例１〜４で示した手法と同様の方法で算出されれば良い。

次いで、ＣＰＵ３１は、カラーゲインが所定上限値未満になるように上限を制限すると共に、各フレームに係るカラーゲインの変動が滑らかになるように、ステップＳ１４で算出されたカラーゲインを変更する（ステップＳ１５）。カラーゲインの変更は、実施の形態におけるカラーゲイン変更部と同様の処理方法で行えば良い。
次いで、ＣＰＵ３１は、ステップＳ１５で変更されたカラーゲインに基づいて色差データの値を変更する（ステップＳ１６）。そして、ＣＰＵ３１は、輝度信号Ｙ及び変更された色差データ夫々をアナログの輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ、ＣｂにＤＡ変換し（ステップＳ１７）、ＤＡ変換された輝度データ及び色差データを出力部３７にて外部へ出力し（ステップＳ１８）、処理を終える。

変形例５にあっては、コンピュータ３を用いて、実施の形態及び変形例１〜４と同様の効果を奏することができる。

なお、実施の形態及び変形例では、各種補正処理が行われていない入力された原輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ、Ｃｂを用いて、カラーゲインを調整する例を示したが、任意の信号処理が行われた後の輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｒ、Ｃｂを用いて、本発明に係る信号処理を実行するように構成しても良い。また、任意の信号処理が行われた後の輝度信号Ｙ及び原色差信号Ｃｒ、Ｃｂを用いて、本発明に係る信号処理を実行するように構成しても良い。更に、原輝度信号Ｙ及び任意の信号処理が行われた後の色差信号Ｃｒ、Ｃｂを用いて、本発明に係る信号処理を実行するように構成しても良い。
更にまた、本実施の形態では、輝度及び彩度の二次元度数分布、輝度又は彩度の度数分布を用いてカラーゲインを調整する例を説明したが、輝度、色差信号Ｃｒ、色差信号Ｃｂの度数分布を生成し、該度数分布を用いてカラーゲインを算出するように構成しても良い。

更にまた、信号処理回路の適用例として映像表示装置を説明したが、映像信号を出力するＤＶＤ（Digital Versatile Disc）レコーダ、ＢＤ（Blu-ray）レコーダ等の映像再生装置、携帯電話、カーナビゲーション装置、ＰＤＡ（Personal Data Assistance）等の各種携帯機器、衛星放送チューナ等に本発明に係る信号処理回路を適用しても良い。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 信号処理装置
２ 表示部
３ コンピュータ
４ 記録媒体
４ａ コンピュータプログラム
１１ 彩度変換部
１２ 輝度彩度ヒストグラム生成部
１３ カラーゲイン算出部
１３ａ ゲインテーブル
１３ｂ 重み係数ＬＵＴ
１４ カラーゲイン変更部
１４ａ リミッタ
１４ｂ ローパスフィルタ
１５ 色差信号変更部
１６ 場面変化検出部
１７ 輝度信号変更部
Ｙ 輝度信号
Ｃｒ、Ｃｂ 色差信号
Ｓ 彩度信号

Claims (10)

1. 一の映像の輝度信号及び色差信号を入力し、入力された輝度信号及び色差信号夫々に基づいて色差信号の信号レベルを変更する信号処理装置において、
   輝度信号及び色差信号は、複数の画素夫々の輝度及び色を示しており、
   入力された色差信号を彩度信号に変換する彩度信号変換手段と、
   該彩度信号変換手段にて変換された彩度信号に基づいて、彩度の度数分布を生成する彩度度数分布生成手段と、
   彩度に対応付けられており、該彩度の値が小さい／大きい程、大きな／小さな値を有する重み係数を記憶する記憶手段と、
   前記彩度度数分布生成手段にて生成された度数分布における各度数に、対応する重み係数を夫々乗算し、乗算して得られた各乗算値の加算値が大きい／小さい程、色差信号の信号レベルがより高い／低い信号レベルに変更されるように色差信号の信号レベル変更量を決定する色差信号変更量決定手段と
   を備えることを特徴とする信号処理装置。
2. 前記色差信号変更量決定手段は、
   前記彩度度数分布生成手段にて生成された度数分布における所定彩度以上の度数を加算し、加算して得られた加算値が小さい／大きい程、色差信号の信号レベルがより高い／低い信号レベルに変更されるように信号レベル変更量を決定する手段を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
3. 入力された輝度信号に基づいて、輝度の度数分布を生成する輝度度数分布生成手段を備え、
   前記色差信号変更量決定手段は、
   前記輝度度数分布生成手段にて生成された度数分布に基づいて、色差信号の信号レベル変更量を決定するようにしてある
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の信号処理装置。
4. 一の映像の輝度信号及び色差信号を入力し、入力された輝度信号及び色差信号夫々に基づいて色差信号の信号レベルを変更する信号処理装置において、
   輝度信号及び色差信号は、複数の画素夫々の輝度及び色を示しており、
   入力された色差信号を彩度信号に変換する彩度信号変換手段と、
   入力された輝度信号及び該彩度信号変換手段にて変換された彩度信号夫々に基づいて、輝度及び彩度の二次元度数分布を生成する輝度彩度度数分布生成手段と、
   輝度及び彩度に対応付けられており、輝度の値が大きい程又は彩度の値が小さい程、大きな値を有する重み係数を記憶する記憶手段と、
   前記輝度彩度度数分布生成手段にて生成された度数分布における各度数に、対応する重み係数を夫々乗算し、乗算して得られた各乗算値の加算値が大きい／小さい程、色差信号の信号レベルがより高い／低い信号レベルに変更されるように色差信号の信号レベル変更量を決定する色差信号変更量決定手段と
   を備えることを特徴とする信号処理装置。
5. 複数の映像夫々に対応する輝度信号及び色差信号が入力されるように構成されており、
   更に、前記色差信号変更量決定手段にて決定された各映像の信号レベル変更量の差が所定値未満になるように、信号レベル変更量を変更する変更手段を備える
   ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の信号処理装置。
6. 複数の映像夫々に対応する輝度信号及び色差信号が入力されるように構成されており、
   更に、前記色差信号変更量決定手段にて決定された各映像の信号レベル変更量が所定値未満になるように、信号レベル変更量を変更する変更手段を備える
   ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の信号処理装置。
7. 複数の映像夫々の輝度信号又は色差信号に基づいて、映像に係る場面の変化を検出する場面変化検出手段を備え、
   前記変更手段は、
   前記場面変化検出手段が場面の変化を検出した場合、変更処理を停止するようにしてある
   ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の信号処理装置。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の信号処理装置と、
   該信号処理装置にて処理された輝度信号及び色差信号に基づいて映像を表示する表示部と
   を備えることを特徴とする映像表示装置。
9. 一の映像の複数の画素夫々の輝度及び色を示した輝度信号及び色差信号を入力し、入力された輝度信号及び色差信号夫々に基づいて色差信号の信号レベルを変更する信号処理方法において、
   入力された色差信号を彩度信号に変換し、
   変換された彩度信号に基づいて、彩度の度数分布を生成し、
   生成された度数分布における各度数に、該度数の彩度の値が小さい／大きい程、大きな／小さな値を有する重み係数を夫々乗算し、
   乗算して得られた各乗算値の加算値が大きい／小さい程、色差信号の信号レベルがより高い／低い信号レベルに変更されるように色差信号の信号レベル変更量を決定する
   ことを特徴とする信号処理方法。
10. 一の映像の複数の画素夫々の輝度及び色を示した輝度信号及び色差信号を入力し、入力された輝度信号及び色差信号夫々に基づいて色差信号の信号レベルを変更する信号処理方法において、
    入力された色差信号を彩度信号に変換し、
    入力された輝度信号及び変換された彩度信号夫々に基づいて、輝度及び彩度の二次元度数分布を生成し、
    生成された度数分布における各度数に、該度数の輝度及び彩度に対応付けられており、輝度の値が大きい程又は彩度の値が小さい程、大きな値を有する重み係数を夫々乗算し、
    乗算して得られた各乗算値の加算値が大きい／小さい程、色差信号の信号レベルがより高い／低い信号レベルに変更されるように色差信号の信号レベル変更量を決定する
    ことを特徴とする信号処理方法。

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