JP5262698B2 - 映像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、映像表示装置に関し、より特定的には、複数の映像を隣り合わせ、もしくは、重ね合わせて合成した合成映像を表示する映像表示装置に関する。

従来、映像表示装置の典型例としての液晶ディスプレイでは、表示映像のコントラスト、又はバックライトの輝度については、ユーザのマニュアル操作で調整することが一般的であった。しかし、近年、より高画質の映像を楽しめるように、経時変化する入力映像信号に応じて、表示映像のコントラスト又はバックライトの輝度を動的に調整して、表示映像のコントラスト感を高める手法が提案されている。

例えば、特許文献１に開示された映像表示装置は、まず、表示映像のコントラスト感を高めるために、例えば平均輝度のような、入力映像の特徴量を検出する。この映像表示装置は、表示映像のコントラストを制御するとともに、検出した特徴量に基づき液晶ディスプレイのバックライト輝度を動的に制御する。
特開２００５−７０６５６号公報

上記映像表示装置は、液晶ディスプレイの表示映像全体の特徴量に基づきバックライトの輝度を調整する。このような映像表示装置では、合成映像を構成する複数の映像を同時に画面表示する場合に、各表示映像の輝度が適切なものに調整されないという問題点があった。

それ故に、本発明の目的は、合成映像を構成する各映像のコントラスト感を向上させることが可能な映像表示装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の一局面は、複数の入力映像を合成した合成映像を表示する映像表示装置であって、各入力映像の特徴量を検出する特徴検出部と、前記特徴検出部で検出された各特徴量に基づき、各入力映像のコントラストを補正する処理を少なくとも行う映像信号処理部と、前記映像信号処理部でコントラスト補正された各映像を合成して合成映像を生成する合成部と、前記合成部により生成された合成映像を表示する画面と、前記画面に対し、予め定められた輝度の光を与えるバックライトと、前記特徴検出部で検出された各特徴量と、前記合成部で合成される各映像の表示面積比とに基づき前記バックライトの輝度を求めるバックライト制御部とを備え、前記バックライトは、前記バックライト制御部で求められた輝度の光を前記画面に与える。

上記本発明の一局面によれば、各映像の特徴量に基づきコントラスト補正を実行するとともに、合成映像における各映像の表示面積に基づき、大きな映像の影響をより反映させながらバックライト輝度を制御するので、ユーザが優先的に視聴している映像を、より高画質な状態で提供することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態に係る映像表示装置１の全体構成及びその周辺構成を示すブロック図である。図１において、映像表示装置１には、映像源２が通信可能に接続される。

まず、映像源２について説明する。映像源２は、映像表示装置１に接続されており、映像表示装置１に向けて、映像Ａを送信する。図１では、映像源２の例としてＤＶＤプレイヤ２Ａ及びチューナ２Ｂが示されている。

ＤＶＤプレイヤ２Ａは、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）から読み出され再生された映像Ａを映像表示装置１に送信する。チューナ２Ｂは、例えば地上デジタル放送等を受信し、再生した番組を構成する映像Ｂを、映像表示装置１に向けて送信する。なお、ＤＶＤプレイヤ２Ａ及びチューナ２Ｂは、映像以外に音声も送信するが、音声については本実施形態では興味が無い部分であるため、図示及び説明を省略する。

次に、映像表示装置１について説明する。映像表示装置１は、少なくとも、映像処理ＬＳＩ１１と、ＣＰＵ１２と、ディスプレイ１３とを備えている。

映像処理ＬＳＩ１１は、機能ブロックに分けると、図１に示すように、少なくとも、特徴検出部１１１と、映像信号処理部１１２と、合成部１１３を含む。ＣＰＵ１２は、機能ブロックに分けると、少なくとも、制御データ生成部１２１と、バックライト制御部１２２と、モード制御部１２３とを含む。また、ディスプレイ１３は、少なくとも、画面１３１と、バックライト１３２とを含む。

本実施形態では、ディスプレイ１３は、例えば、１６：９を超える表示アスペクト比の表示領域を有する液晶パネルを含んでおり、例えば、車両の後席の同乗者が映像を観賞可能に車両の天井に設置される。このように天井に設置される場合、運転者の後方視界を確保しつつ、大きくワイドな映像を観視者が楽しめるように、ディスプレイ１２は横方向に長いことが好ましい。本実施形態では、図２に示すように、ディスプレイ１２は、例えば、横方向に１６００ドットで縦方向に４８０ドットの表示領域、つまり１０：３の表示アスペクト比を有する。

本映像表示装置１には、ディスプレイ１３に１つの映像を表示する１画面モードと、２つの映像を合成した合成映像をディスプレイ１３に表示する２画面モードがある。このような２画面モードをサポートするために、図１に示すように、特徴検出部１１１は、機能ブロックに分けると、一方の画面用に特徴検出部１１１Ａを、他方の画面用に特徴検出部１１１Ｂを含む。同様に、映像信号処理部１１２は、映像信号処理部１１２Ａ及び１１２Ｂを含む。制御データ生成部１２１もまた、制御データ生成部１２１Ａ及び１２１Ｂを含む。

なお、２画面モードにおいて、合成映像における各映像の表示領域（表示面積）はユーザにより任意に設定されることが可能である。例えば、上記モードの選択に加え、２画面モード時の表示領域の設定は、ユーザがリモコンなどの操作部（図示せず）を用いて行える。ユーザ操作に基づき、ＣＰＵ１２のモード制御部１２３は、設定中のモードや２画面モード時の表示領域の設定を管理し、これらを映像処理ＬＳＩ１１や映像源２に通知する。

以下、まず、１画面モード時の映像表示装置１の動作について説明する。なお、ＣＰＵ１２の動作の説明については、図３に示すフローチャートを参照する。１画面モード時には、１つの映像源２から出力された映像信号が、入力映像信号として、映像処理ＬＳＩ１１の特徴検出部１１１と映像信号処理部１１２に与えられる。本実施形態では、ＤＶＤプレイヤ２Ａ及びチューナ２Ｂのうち、観視者が選択した方からの映像信号が映像処理ＬＳＩ１１に与えられる。

特徴検出部１１１において、例えば特徴検出部１１１Ａは、図４に示すように、入力映像信号が表す映像Ａに対し検出領域Ｒを設定する。本実施形態では、ディスプレイ１２における表示領域が横方向１６００ドット及び縦方向４８０ドットであるのに対して、横方向に１４００ドットで縦方向に４００ドットの領域が検出領域Ｒとして設定される。特徴検出部１１１Ａは、入力映像Ａの検出領域Ｒ内の最大輝度レベル（以下、ＭＡＸと記す）、最小輝度レベル（以下、ＭＩＮと記す）及び平均輝度レベル（以下、ＡＰＬと記す）をそれぞれ検出する。なお、ＭＡＸ，ＭＩＮ及びＡＰＬの検出は、従来から行われている処理であるので、ここでの詳しい説明は省略する。

制御データ生成部１２１において例えば制御データ生成部１２１Ａは、特徴検出部１１１Ａが検出したＭＡＸ，ＭＩＮ及びＡＰＬを入力とし（図３；ステップＳ３０１）、信号振幅調整利得（以下、単にゲインと記す）と、映像信号のＤＣレベルシフト量（以下、オフセットと記す）とを、以下のように求める。

今、特徴検出部１１１Ａが、入力映像信号に対して図５（ａ）または図６（ａ）に示すようなＭＡＸ，ＭＩＮ及びＡＰＬを検出した場合を考える。

まず、制御データ生成部１２１Ａは、入力映像信号の最大振幅（ＭＡＸとＭＩＮとの差）を、処理回路の信号処理可能範囲、すなわち、ダイナミックレンジ幅まで増幅するためのゲインを、下記式（１）に従って求める（図３；ステップＳ３０２）。

ゲイン＝ダイナミックレンジ／（ＭＡＸ−ＭＩＮ） …（１）
例えば、図５（ａ）に示すように入力映像信号の最大振幅がダイナミックレンジ幅に対して６７％である場合、制御データ生成部１２１が求めるゲインは、図５（ｂ）に示すように約１．５倍となる。この求められたゲインは、映像信号処理部１１２における例えば映像信号処理部１１２Ａに出力される（図３；ステップＳ３０３）。

次に、制御データ生成部１２１Ａは、映像信号処理部１１２Ａにおいて増幅された入力映像信号（以下、増幅映像信号という）が、ダイナミックレンジ内に収まるＤＣレベルシフト量を与えるオフセットを求める（図３；ステップＳ３０４）。これは、映像信号処理部１１２ＡがＡＰＬを基準（ＡＰＬのＤＣレベル固定）として増幅を行うことに対応するものであり、増幅映像信号の振幅がダイナミックレンジ内に収まるように、増幅映像信号のＤＣレベルを変化させるためである。例えば、図５に示すように、増幅映像信号の振幅がダイナミックレンジ下限から０．５Ｖ越えるときには、制御データ生成部１２１Ａが求めるオフセットは、図５（ｃ）に示すように０．５Ｖとなる。この求められたオフセットは、映像信号処理部１１２Ａ及びバックライト制御部１２２に出力される（図３；ステップＳ３０５）。

なお、ゲインやオフセットがフレームごとに変化することによるぱたつきを防止するために、ゲインやオフセットが緩やかに変化するような特性を有するローパスフィルタをかけるようにしてもかまわない。

映像信号処理部１１２Ａは、制御データ生成部１２１Ａから受け取ったゲイン及びオフセットに基づき、以下のような処理を行う。

映像信号処理部１１２Ａには、入力映像信号と、特徴検出部１１１Ａが出力するＡＰＬと、制御データ生成部１２１Ａが出力するゲインとが入力される。

映像信号処理部１１２Ａは、まず、図５（ｂ）又は図６（ｂ）に示すように、入力されたＡＰＬを基準として、入力されたゲインに従って入力映像信号を増幅する。

次に、映像信号処理部１１２Ａは、図５（ｃ）又は図６（ｃ）に示すように、増幅した映像信号と、制御データ生成部１２１Ａから与えられたオフセットとに基づき、増幅映像信号のＤＣレベルを、オフセットの値分だけレベルシフトする。

上記のようにレベルシフトした後の増幅映像信号（以下、出力映像信号と記す）は、合成部１１３を介してディスプレイ１３に出力され、ディスプレイ１３は、与えられた増幅映像信号に従って映像を表示する。

バックライト制御部１２２は、制御データ生成部１２１Ａから受け取ったオフセットに従って、出力映像信号における視覚的輝度レベルが入力映像信号の輝度レベルと同等となるように、すなわち、図５（ｄ）又は図６（ｄ）に示すよう、ディスプレイ１３に画像表示したときのＡＰＬが入力映像信号でのＡＰＬと同じになるように、バックライト１３２に対して予め定められた輝度調整を行う。このように、映像信号処理部１１２によって生じるＡＰＬの変動分を吸収することで、黒レベルに関しては、図５（ｄ）に示すように、バックライト１３２の輝度が下がることによって、より視覚上の輝度レベルが下がるため、結果的にコントラスト感がアップする。また、白レベルに関しては、図６（ｄ）に示すように、バックライト１３２の輝度が上がることによって、より視覚上の白ピークが高くなるため、結果的に明るい部分をより際立たせることとなりコントラスト感が改善される。

以上のように、映像信号処理部１１２Ａで行う信号振幅制御との相関性を持たせてバックライト１３２の輝度調整を行い、入力映像信号に対する出力映像信号のＡＰＬ変動分を吸収する。これにより、バックライト１３２の平均消費電力を増やすことなく、視覚的なコントラスト感を改善することができる。

次に、２画面モード時の映像表示装置１の動作について説明する。なお、ＣＰＵ１２の動作の説明については、図７に示すフローチャートを参照する。本実施形態においては、図８に示すように、ＤＶＤプレイヤ２Ａから出力される映像信号が表す映像Ａが画面１３１における横方向９６０ドット、縦方向４８０ドットの左画面に、チューナ２Ｂから出力される映像信号が表す映像Ｂが横方向６４０ドット、縦方向４８０ドットの右画面に表示されるとして説明を行う。

まず、映像源２のＤＶＤプレイヤ２Ａ及びチューナ２Ｂから出力される映像信号が、入力映像信号として特徴検出部１１１及び映像信号処理部１１２にそれぞれ入力される。

特徴検出部１１１Ａ及び１１１Ｂは、図９に示すように、ＤＶＤプレイヤ２Ａ及びチューナ２Ｂからの入力映像信号に対して検出領域Ｒ１及びＲ２を設定する。本実施形態においては、横方向９６０ドット、縦方向４８０ドットの左画面に対しては横方向に８６０ドット、縦方向に４００ドットの領域が検出領域Ｒ１として設定され、横方向６４０ドット、縦方向４８０ドットの右画面に対しては横方向に５４０ドット、縦方向に４００ドットの領域が検出領域Ｒ２として設定される。

特徴検出部１１１Ａは、ＤＶＤプレイヤ２Ａからの映像Ａについて検出領域Ｒ１内のＭＡＸ、ＭＩＮ及びＡＰＬを検出する（以降、それぞれＭＡＸ１、ＭＩＮ１及びＡＰＬ１と記す）。

また、特徴検出部１１１Ｂは、チューナ２Ｂからの映像Ｂについて検出領域Ｒ２内のＭＡＸ、ＭＩＮ及びＡＰＬを検出する（以降、それぞれＭＡＸ２、ＭＩＮ２及びＡＰＬ２と記す）。

制御データ生成部１２１Ａは、特徴検出部１１１Ａが検出したＭＡＸ１、ＭＩＮ１及びＡＰＬ１を入力とし（図７；ステップＳ７０１）、ゲイン及びオフセット（以降では、それぞれゲイン１、オフセット１と記す）を算出する（図７；ステップＳ７０２）。求められたゲイン１は、映像信号処理部１１２Ａに出力され、オフセット１は、映像信号処理部１１２Ａとバックライト制御部１２２に出力される（図７；ステップＳ７０３）。

また、制御データ生成部１２１Ｂは、特徴検出部１１１Ｂが検出したＭＡＸ２、ＭＩＮ２及びＡＰＬ２を入力とし（図７；ステップＳ７０４）、ゲイン及びオフセット（以降、それぞれゲイン２及びオフセット２と記す）を算出する（図７；ステップＳ７０５）。求められたゲイン２は、映像信号処理部１１２Ｂに出力され、オフセット２は、映像信号処理部１１２Ｂとバックライト制御部１２２に出力される（図７；ステップＳ７０６）。

なお、ゲイン１，２及びオフセット１，２の算出方法は、１画面モード時と同様であるため詳細な説明を省略する。

なお、１画面モード時と同様に、ゲインやオフセットが緩やかに変化するような特性を有するローパスフィルタをかけるようにしてもかまわない。

映像信号処理部１１２Ａは、制御データ生成部１２１Ａから受け取ったゲイン１及びオフセット１に基づき、映像Ａを表す入力映像信号の増幅と、ＤＣレベルのレベルシフトを行い、合成部１１３に出力する。

また、映像信号処理部１１２Ｂは、制御データ生成部１２１Ｂから受け取ったゲイン２及びオフセット２に基づき、映像Ｂを表す入力映像信号の増幅と、ＤＣレベルのレベルシフトを行い、合成部１１３に出力する。

合成部１１３は、映像信号処理部１１２Ａ及び１１２Ｂからの出力映像信号を合成して、例えば映像Ａ及びＢが隣り合わせに並ぶ合成映像を表す合成映像信号を生成する。この合成映像信号は、ディスプレイ１３に出力される。

一方、モード制御部１２３は、左画面の表示面積ＳＬと右画面の表示面積ＳＲを算出する。本実施形態においては、
ＳＬ＝９６０ドット×４８０ドット＝４６０８００
ＳＲ＝６４０ドット×４８０ドット＝３０７２００
となる。

バックライト制御部１２２は、制御データ生成部１２１Ａが出力するオフセット１と制御データ生成部１２１Ｂが出力するオフセット２に従って、出力映像信号における視覚的輝度レベルが入力映像信号の輝度レベルと実質的に同じになるように、バックライト１３２に対して輝度調整を行う。

具体的には、オフセット１、および、オフセット２に対し、各画面の表示面積で重み付けした重み付け平均値を求め（以下、オフセット１２と記す）、算出したオフセット１２に基づき輝度調整を行う。

オフセット１２は下記式（２）により算出する。

オフセット１２＝（ＳＬ／ＳＬ＋ＳＲ）×オフセット１
＋（ＳＲ／ＳＬ＋ＳＲ）×オフセット２ ・・・（２）
本実施形態においては、ＳＬ：ＳＲが３：２となるため、オフセット１２は
オフセット１２＝（３／５）×オフセット１＋（２／５）×オフセット２
により算出され、表示面積の大きい左画面の影響をより大きく受けるように輝度調整が行われる。

なお、算出したオフセット１２が急激に変化しないように、オフセット１２に対して、ローパスフィルタをかけるようにしてもかまわない。

以上のように、表示画面の面積に応じて、面積が大きい画面の影響をより反映させながらコントラストを制御するため、ユーザが優先的に視聴しているコンテンツに対して、より高画質な映像を提供することが可能となる。

なお、本実施形態においては、ディスプレイの画面全体に映像が表示される場合の例で説明を行ったが、図１０に示すように、画面１３１の一部に非表示領域Ｃが存在する場合（左画面１２００ドット×４８０ドット、右画面４００ドット×２４０ドット）にも同様に適用することが可能である。

また、各画面が隣り合わせに表示されるのではなく、図１１に示すように親画面の上に子画面を重畳したような表示を行う際にも、同様に本発明を適用することが可能である。

図１１の例では、親画面の表示面積をＳＰ、子画面の表示面積をＳＬとすると、
ＳＬ＝４００ドット×２４０ドット
ＳＰ＝ディスプレイの表示面積（１６００ドット×４８０ドット）−子画面の表示面
積ＳＬ（４００×２４０ドット）
として、バックライトの輝度調整値を求めればよい。

また、本実施例では、２画面モードにおける例で説明を行ったが、３画面以上の表示を行う際にも同様に本発明を適用することが可能である。

本発明に係る映像表示装置は、合成画像を構成する各映像について適切なコントラスト感を向上させることが要求される車載用ナビゲーション装置又は車載テレビジョン受像機に好適である。

本発明の一実施形態に係る映像表示装置１の全体構成及びその周辺構成を示すブロック図 図１に示す画面１３１の表示領域を示す模式図 図１に示すＣＰＵ１２の１画面モード時の処理を示すフローチャート 図４に示す１画面モード時に設定される検出領域Ｒを示す模式図 図４に示す１画面モード時の処理内容を示す第１の模式図 図４に示す１画面モード時の処理内容を示す第２の模式図 図１に示すＣＰＵ１２の２画面モード時の処理を示すフローチャート ２画面モード時の画面１３１の表示領域を示す模式図 図８に示す２画面モード時に設定される検出領域Ｒ１及びＲ２を示す模式図 ２画面モード時における他の表示形態を示す第１の図 ２画面モード時における他の表示形態と示す第２の図

符号の説明

１ 映像表示装置
１１ 映像処理ＬＳＩ
１１１，１１１Ａ，１１１Ｂ 特徴検出部
１１２，１１２Ａ，１１２Ｂ 映像信号処理部
１１３ 合成部
１２ ＣＰＵ
１２１，１２１Ａ，１２１Ｂ 制御データ生成部
１２２ バックライト制御部
１２３ モード制御部
１３ ディスプレイ
１３１ 画面
１３２ バックライト
２ 映像源
２Ａ ＤＶＤプレイヤ
２Ｂ チューナ

Claims (4)

1. 複数の入力映像を合成した合成映像を表示する映像表示装置であって、
   各入力映像の特徴量を検出する特徴検出部と、
   前記特徴検出部で検出された各特徴量に基づき、各入力映像のコントラストを補正する処理を少なくとも行う映像信号処理部と、
   前記映像信号処理部でコントラスト補正された各映像を合成して合成映像を生成する合成部と、
   前記合成部により生成された合成映像を表示する画面と、
   前記画面に対し、予め定められた輝度の光を与えるバックライトと、
   前記特徴検出部で検出された各特徴量と、前記合成部で合成される各映像の表示面積比とに基づき前記バックライトの輝度を求めるバックライト制御部とを備え、
   前記バックライトは、前記バックライト制御部で求められた輝度の光を前記画面に与える、映像表示装置。
2. 前記特徴検出部で検出された各特徴量に基づき、各入力映像を表す各信号のＤＣオフセットを算出するオフセット算出部をさらに備え、
   前記バックライト制御部は、前記オフセット算出部で算出された各ＤＣオフセットの値を各映像の表示面積で重み付けした値に基づいて輝度を求める、請求項１に記載の映像表示装置。
3. 前記合成部は、前記映像信号処理部でコントラスト補正された各映像を隣り合わせで合成して合成映像を生成することを特徴とする、請求項１に記載の映像表示装置。
4. 前記合成部は、前記映像信号処理部でコントラスト補正された各映像のうち、いずれかの映像に他の映像を重ね合わせて合成映像を生成することを特徴とする、請求項１に記載の映像表示装置。