JP5342125B2 - 映像信号をディザリング処理する映像信号処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、映像信号をデジタル化した際にディザリング処理を適切に行う映像信号処理装置に関する。

映像を液晶パネルやスクリーン上に表示する際に液晶の配向むら、投射光学系及びスクリーン等に起因した色むらが発生する場合がある。例えば、表示されているカラー画像に白色のラスター信号を表示させた際に、画面の上下左右で白色に色がついた画像が表示される場合がある。そこで、液晶表示装置等における映像信号処理装置には色むら補正回路が搭載される。

色むら補正回路は、アナログ／デジタル変換された入力映像信号の水平アドレス毎に輝度むらを補正するための補正係数を予め準備し、入力映像信号の水平アドレスに対応する補正係数を入力映像信号に乗算することによって入力映像信号の色むらを補正する。

従来の色むら補正装置では、色むら補正された映像信号をデジタル／アナログ変換する際の変換誤差、雑音の影響、色むら補正演算後のビットリダクションにより、出力画像に階調段差が発生するという課題がある。

そこで、色むら補正処理された量子化ビット数（例えば、Ｖ［１１：０］の１２ビット）の映像データに対して２ビットのディザリング処理を行う場合、偶数フレームのときには下位２ビットを切り捨てた量子化ビット数（例えば１０ビット）の映像データＶ［１１：２］を出力し、奇数フレームのときには下位２ビット目の値が”０”のときは下位２ビットを切り捨てた量子化ビット数（例えば１０ビット）の映像データＶ［１１：２］を出力し、”１”のときは下位２ビットを切り捨てて「１」を加算した映像データＶ［１１：２］を出力する方法が開示されている（特許文献１）。

特開２００６−２５９３７２号公報

ところで、ディザリング処理後のビット補正処理では、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の全色成分について同じタイミングで同じビット補正処理が施されていた。

例えば、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の全色成分に対して同じディザリングマップを用いてフレーム毎に同じビットに「１」を加算するビット補正処理を施すものである。

また、特許文献１に記載の技術では、偶数フレームでは赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の全色について下位２ビットを切り捨てた量子化ビット数（例えば１０ビット）の映像データＶ［１１：２］を出力し、奇数フレームにおいても赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の全色について下位２ビット目の値が”０”のときは下位２ビットを切り捨てた量子化ビット数（例えば１０ビット）の映像データＶ［１１：２］を出力し、”１”のときは下位２ビットを切り捨てて「１」を加算した映像データＶ［１１：２］を出力する。

このように、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の全色成分について同じタイミングで同じビット補正処理を施すと、総ての色に対して同じタイミングで下位ビットに１が加算される画素が多くなり、各色を重ね合わせて表示させた場合にその画素と他の画素との輝度の変化が大きくなり、映像に縞模様が現れ易くなる、映像のちらつきが大きくなる等の問題が生ずる場合がある。

また、ディザリング処理による縞模様やちらつきを防止するためにはディザリングマップの規模を大きくする必要があり、映像信号処理装置のメモリの容量を増大させる必要があり、回路規模が大きくなってしまう問題がある。

本発明は、上記課題を鑑み、デジタル化された映像信号をディザリング処理した際にビット補正を適切に行うことができる映像信号処理装置を提供することを課題とする。

本発明は、デジタル化された複数色の映像信号に対してディザリング処理を行う映像信号処理装置であって、処理対象となる複数の対象色毎に設定され、それぞれフレーム値とビット値との組み合わせに関連付けてビット補正値を登録したディザリングマップであって、フレーム値とビット値の組み合わせに対するビット補正値がフレーム値に対して対象色毎にサイクリックに設定されているディザリングマップを参照して、前記映像信号のフレームをサイクリックにカウントしたフレーム値と、前記映像信号を前記対象色毎にディザリング処理した下位ビットのビット値と、の組み合わせに対応するビット補正値を前記対象色毎にディザリング処理後の映像信号に対するビット補正値として決定するディザリング処理部を備え、前記ディザリング処理部で前記対象色に対して決定されたビット補正値によりディザリング処理後の前記対象色の映像信号を補正することを特徴とする。

より具体的には、前記対象色は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色であり、前記ディザリングマップは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）毎に設定され、フレーム値とビット値の組み合わせに対するビット補正値がＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）毎にフレーム値に対してサイクリックに設定されており、前記ディザリング処理部は、前記映像信号のフレームをサイクリックにカウントしたフレーム値と、前記映像信号をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）毎にディザリング処理した下位ビットのビット値と、の組み合わせに対応するビット補正値をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）毎の前記ディザリングマップから読み出し、当該読み出されたビット補正値をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）毎のディザリング処理後の映像信号に対するビット補正値として決定する、ことが好適である。例えば、前記ディザリングマップは、映像信号の下位２ビットの値に応じて、０又は＋１のいずれかのビット補正値が設定されていることが好ましい。

また、前記ディザリング処理部で前記対象色に対して決定されたビット補正値を、前記対象色のディザリング処理後の映像信号に加算する加算部を備えることが好適である。

本発明によれば、デジタル化された映像信号をディザリングした際にビット補正を適切に行うことができる。

本発明の実施の形態における映像信号処理装置１００は、図１に示すように、赤処理部１０２Ｒ、緑処理部１０２Ｇ及び青処理部１０２Ｂを含んで構成される。映像信号は前段部（図示しない）において色分離され、赤処理部１０２Ｒは分離された赤（Ｒ）成分の信号を処理し、緑処理部１０２Ｇは分離された緑（Ｇ）成分の信号を処理し、青処理部１０２Ｂは分離された青（Ｂ）成分の信号を処理する。

赤処理部１０２Ｒは、下位ビット抽出部１０Ｒ、ディザリング処理部１２Ｒ、フレーム設定レジスタ１４Ｒ、フレームカウンタ１６Ｒ、下位ビットカット部１８Ｒ及び加算部２０Ｒを含んで構成される。緑処理部１０２Ｇは、下位ビット抽出部１０Ｇ、ディザリング処理部１２Ｇ、フレーム設定レジスタ１４Ｇ、フレームカウンタ１６Ｇ、下位ビットカット部１８Ｇ及び加算部２０Ｇを含んで構成される。青処理部１０２Ｂは、下位ビット抽出部１０Ｂ、ディザリング処理部１２Ｂ、フレーム設定レジスタ１４Ｂ、フレームカウンタ１６Ｂ、下位ビットカット部１８Ｂ及び加算部２０Ｂを含んで構成される。

赤処理部１０２Ｒ、緑処理部１０２Ｇ及び青処理部１０２Ｂにおける処理は基本的に同じであるので赤処理部１０２Ｒについて説明し、緑処理部１０２Ｇ及び青処理部１０２Ｂについては赤処理部１０２Ｒとの相違点について説明する。

赤処理部１０２Ｒ、緑処理部１０２Ｇ及び青処理部１０２Ｂには、前段部において映像信号から分離された赤（Ｒ）成分、緑（Ｇ）成分及び青（Ｂ）成分の信号がデジタル化されて入力される。

以下の説明では、赤（Ｒ）成分、緑（Ｇ）成分及び青（Ｂ）成分がそれぞれ８ビットのデジタル信号に変換されて入力され、下位２ビットをディザリングする例について説明する。ただし、これに限定されるものではなく、入力信号のビット数及びディザリングのビット数は任意に設定することができる。

赤（Ｒ）成分、緑（Ｇ）成分及び青（Ｂ）成分を色［（最上位ビット：ＭＳＢ）：（最下位ビット：ＬＳＢ）］と表す。すなわち、Ｒ［７：０］は第０ビットから第７ビットの全８ビットを有する赤成分の信号であることを示し、Ｇ［７：０］は第０ビットから第７ビットの全８ビットを有する緑成分の信号であることを示し、及びＢ［７：０］は第０ビットから第７ビットの全８ビットを有する青成分の信号であることを示す。また、Ｒ［７：２］は第２ビットから第７ビットの全６ビットを有する下位２ビットがディザリングされた赤成分の信号であることを示し、Ｇ［７：２］は第２ビットから第７ビットの全６ビットを有する下位２ビットがディザリングされた緑成分の信号であることを示し、及びＢ［７：２］は第２ビットから第７ビットの全６ビットを有する下位２ビットがディザリングされた青成分の信号であることを示す。

下位ビット抽出部１０Ｒは、前段で色分離及びデジタル化された赤成分の映像信号を受けて、ディザリング対象となる下位ビットを抽出してディザリング処理部１２Ｒへ出力する。本実施の形態では、全８ビットの映像信号Ｒ［７：０］の下位２ビットを抽出して出力する。

ディザリング処理部１２Ｒは、メモリ２２に予め格納及び保持されているディザリングマップを参照して、下位ビット抽出部１０Ｒで抽出された下位ビットに基づいてビット補正値を決定する。ディザリングマップは、赤処理部１０２Ｒ、緑処理部１０２Ｇ及び青処理部１０２Ｂに共通に設けられているメモリ２２に予め格納及び保持されている。

フレーム設定レジスタ１４Ｒは、ディザリング処理部１２Ｒにおけるビット補正値の決定処理に用いられるフレームずらし値を格納及び保持する。フレームずらし値は、赤処理部１０２Ｒ、緑処理部１０２Ｇ及び青処理部１０２Ｂにおいてそれぞれ異なる値に設定される。本実施の形態では、例として、フレーム設定レジスタ１４Ｒにはフレームずらし値「０」、フレーム設定レジスタ１４Ｇにはフレームずらし値「１」、フレーム設定レジスタ１４Ｂにはフレームずらし値「２」が予め格納及び保持されているものとする。

フレームカウンタ１６Ｒは、ディザリング処理に対するビット補正を繰り返すフレーム数をカウントする。フレームカウンタ１６Ｒは、垂直同期信号検出部（図示しない）から垂直同期信号Ｖｓｙｎｃを受けて、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃを受ける度にフレーム値をサイクリックにカウントしてディザリング処理部１２Ｒへ出力する。すなわち、ディザリング処理部１２Ｒで用いられるディザリングマップにビット補正値に関連付けられて登録されているフレーム値を繰り返しカウントする。

本実施の形態では４フレーム毎に処理を繰り返すので、フレームカウンタ１６Ｒは、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃを受ける度に０から３のカウンタ値を０，１，２，３，０，１，２，３・・・と順に繰り返してカウントしてフレーム値としてディザリング処理部１２Ｒへ出力する。

ディザリング処理部１２Ｒは、フレームずらし値及びフレーム値を参照して、下位ビット抽出部１０Ｒで抽出された下位ビットのビット値に対応するビット補正値をディザリングマップから求める。

ディザリングマップは、図２に示すように、ディザリング対象となる下位ビットの値とフレーム番号との組み合わせ毎にビット補正値を対応付けたテーブルである。本実施の形態のディザリングマップでは、フレームずらし値毎に下位ビットの値に対するビット補正値を異ならせている。

例えば、図２のフレームずらし値「０」のディザリングマップでは、フレーム番号「０」に対してデータ値「０（＝００Ｂ）」にはビット補正値「０」、データ値「１（＝０１Ｂ）」にはビット補正値「１」、データ値「２（＝１０Ｂ）」にはビット補正値「１」、データ値「３（＝１１Ｂ）」にはビット補正値「１」が登録されている。フレーム番号「１」に対してデータ値「０（＝００Ｂ）」にはビット補正値「０」、データ値「１（＝０１Ｂ）」にはビット補正値「０」、データ値「２（＝１０Ｂ）」にはビット補正値「０」、データ値「３（＝１１Ｂ）」にはビット補正値「１」が登録されている。フレーム番号「２」に対してデータ値「０（＝００Ｂ）」にはビット補正値「０」、データ値「１（＝０１Ｂ）」にはビット補正値「０」、データ値「２（＝１０Ｂ）」にはビット補正値「１」、データ値「３（＝１１Ｂ）」にはビット補正値「１」が登録されている。フレーム番号「３」に対してデータ値「０（＝００Ｂ）」にはビット補正値「０」、データ値「１（＝０１Ｂ）」にはビット補正値「０」、データ値「２（＝１０Ｂ）」にはビット補正値「０」、データ値「３（＝１１Ｂ）」にはビット補正値「０」が登録されている。

また、フレームずらし値が「０」，「１」，「２」，「３」とずれるにつれて、フレーム番号「０」の各データ値に対するビット補正値がフレーム番号「１」，「２」，「３」の各データ値に対するビット補正値と等しくなるようにディザリングマップが設定されている。同様に、フレームずらし値が「０」，「１」，「２」，「３」とずれるにつれて、フレーム番号「１」の各データ値に対するビット補正値がフレーム番号「２」，「３」，「０」の各データ値に対するビット補正値と等しくなり、フレーム番号「２」の各データ値に対するビット補正値がフレーム番号「３」，「０」，「１」の各データ値に対するビット補正値と等しくなり、フレーム番号「３」の各データ値に対するビット補正値がフレーム番号「０」，「１」，「２」の各データ値に対するビット補正値と等しくなるようにディザリングマップが設定されている。

このように設定されているディザリングマップを用いることによって、フレームずらし値、フレーム値及びビット値に対応するビット補正値を抽出することができる。このとき、フレームずらし値は色毎に異なる値に設定されているので、同じフレームについて各色の下位ビットが同じビット値であったとしても異なるビット補正値が抽出されることになる。

例えば、赤の映像信号の第１フレームについては、フレームずらし値は「０」及びフレーム値は「０」となるので、ディザリングの対象となる下位２ビットのビット値が「０」であればビット補正値は「０」となり、下位２ビットのビット値が「１」，「２」，「３」であればビット補正値は「１」となる。これに対して、緑の映像信号の第１フレームについては、フレームずらし値は「１」であり、フレーム値は「０」となるので、ディザリングの対象となる下位２ビットのビット値が「０」，「１」，「２」，「３」のいずれであってもビット補正値は「０」となる。また、青の映像信号の第１フレームについては、フレームずらし値は「２」であり、フレーム値は「０」となるので、ディザリングの対象となる下位２ビットのビット値が「０」，「１」であればビット補正値は「０」となり、下位２ビットのビット値が「２」，「３」であればビット補正値は「１」となる。

このように、本実施の形態によれば、同一のフレームであっても色毎に異なるビット補正処理が施される。これにより、映像に縞模様が現れ難くなり、映像のちらつきも抑えられる。

また、フレーム値は垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが入力される毎にサイクリックにカウントアップされるので、図３に示すように、同じ色についてもフレームが変わると同じビット値であっても異なるビット補正値が抽出される。

例えば、赤の映像信号の第１フレームについては、上記のように、ディザリングの対象となる下位２ビットのビット値が「０」であればビット補正値は「０」となり、下位２ビットのビット値が「１」，「２」，「３」であればビット補正値は「１」となる。これに対して、第２フレームについては、フレーム値が「１」となるので、ディザリングの対象となる下位２ビットのビット値が「０」，「１」，「２」であればビット補正値は「０」となり、下位２ビットのビット値が「３」であればビット補正値は「１」となる。また、第３フレームについては、フレーム値が「２」となるので、ディザリングの対象となる下位２ビットのビット値が「０」，「１」であればビット補正値は「０」となり、下位２ビットのビット値が「２」，「３」であればビット補正値は「１」となる。さらに、第４フレームについては、フレーム値が「３」となるので、ディザリングの対象となる下位２ビットのビット値が「０」，「１」，「２」，「３」のいずれであってもビット補正値は「０」となる。そして、第５フレームについては、サイクリックにカウントされたフレーム値が再び「０」に戻るので、ディザリングの対象となる下位２ビットのビット値が「０」であればビット補正値は「０」となり、下位２ビットのビット値が「１」，「２」，「３」であればビット補正値は「１」となる。

緑の映像信号及び青の映像信号についても同様にフレームが変わると同じビット値であっても異なるビット補正値が抽出される。なお、色毎にフレームずらし値が異なる値に設定されているので、図３に示すようにサイクリックに施されるビット補正値の決定処理の開始位置が色毎に異なるものとなる。

このように、同じ色の映像信号であってもフレーム毎に同じビット値であっても異なるビット補正値が選択されるようにビット補正処理を行うことで、似通った映像のフレームが連続する場合であっても連続して同じビット補正処理が施される可能性が少なくなり、映像に対するビット補正の影響が時間的に平均化されて、映像に縞模様等が現れ難くなる。

下位ビットカット部１８Ｒは、前段で色分離及びデジタル化された赤成分の映像信号を受けて、ディザリング対象となる下位ビットをカットして加算部２０Ｒへ出力する。本実施の形態では、全８ビットの下位２ビットをカットして全６ビットの映像信号Ｒ［７：２］を生成して出力する。

加算部２０Ｒは、ディザリング処理部１２Ｒで決定されたビット補正値と下位ビットカット部１８Ｒにおいてディザリング処理された映像信号とを加算して出力する。すなわち、下位ビットをカットされた映像信号における最下位ビット（ＬＳＢ）にディザリング処理部１２Ｒから出力されているビット補正値を加算する。

本実施の形態では、ディザリング処理によって全８ビットの下位２ビットをカットして全６ビットの映像信号Ｒ［７：２］が生成されているので、その全６ビットの最下位ビット（ＬＳＢ）にビット補正値を加算して出力する。

例えば、ディザリング処理された赤の映像信号Ｒ［７：２］が“０００１０１１”であり、ビット補正値が“０”であればそのまま“０００１０１０”を出力する。ビット補正値が“１”であればそのまま“０００１１００”を出力する。

このように、ディザリング処理において切り捨てた下位ビットのビット値に基づいてディザリング処理後の映像信号の最下位ビットに１を足したり、足さなかったりすることで、ディザリング処理により不連続的になった映像信号を連続的に表示することができる。その結果、ディザリング処理により縞模様に見えてしまう箇所をぼやかして見せることができる。

本実施の形態では、フレームずらし値毎にビット補正値を異ならせたディザリングマップを準備したが、これに限定されるものではない。例えば、複数の色で同じディザリングマップを用いて、フレーム値を色毎にずらしてビット値に対応するビット補正値を求めても良い。

例えば、赤の映像信号に対するフレーム値に対して、緑の映像信号に対するフレーム値は赤の映像信号に対するフレーム値に１を加えた値とし、青の映像信号に対するフレーム値は赤の映像信号に対するフレーム値に２を加えた値とする。そして、図２に示したフレームずらし値「０」のディザリングマップのみを用いてビット補正値を求めることができる。

本発明の実施の形態における映像信号処理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態におけるディザリングマップの例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるディザリング処理の例を示す図である。

符号の説明

１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂ 下位ビット抽出部、１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ ディザリング処理部、１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ フレーム設定レジスタ、１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ フレームカウンタ、１８Ｒ，１８Ｇ，１８Ｂ 下位ビットカット部、２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ 加算部、２２ メモリ、１００ 映像信号処理装置、１０２Ｒ 赤処理部、１０２Ｂ 青処理部、１０２Ｇ 緑処理部。

Claims (4)

1. デジタル化された複数色の映像信号に対してディザリング処理を行う映像信号処理装置であって、
   処理対象となる複数の対象色毎に設定され、それぞれフレーム値とビット値との組み合わせに関連付けてビット補正値を登録したディザリングマップであって、フレーム値とビット値の組み合わせに対するビット補正値がフレーム値に対して対象色毎にサイクリックに設定されているディザリングマップを参照して、前記映像信号のフレームをサイクリックにカウントしたフレーム値と、前記映像信号を前記対象色毎にディザリング処理した下位ビットのビット値と、の組み合わせに対応するビット補正値を前記対象色毎にディザリング処理後の映像信号に対するビット補正値として決定するディザリング処理部を備え、
   前記ディザリング処理部で前記対象色に対して決定されたビット補正値によりディザリング処理後の前記対象色の映像信号を補正することを特徴とする映像信号処理装置。
2. 請求項１に記載の映像信号処理装置であって、
   前記対象色は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色であり、
   前記ディザリングマップは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）毎に設定され、フレーム値とビット値の組み合わせに対するビット補正値がＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）毎にフレーム値に対してサイクリックに設定されており、
   前記ディザリング処理部は、前記映像信号のフレームをサイクリックにカウントしたフレーム値と、前記映像信号をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）毎にディザリング処理した下位ビットのビット値と、の組み合わせに対応するビット補正値をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）毎の前記ディザリングマップから読み出し、当該読み出されたビット補正値をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）毎のディザリング処理後の映像信号に対するビット補正値として決定する、
   ことを特徴とする映像信号処理装置。
3. 請求項１又は２に記載の映像信号処理装置であって、
   前記ディザリングマップは、映像信号の下位２ビットの値に応じて、０又は＋１のいずれかのビット補正値が設定されていることを特徴とする映像信号処理装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の映像信号処理装置であって、
   前記ディザリング処理部で前記対象色に対して決定されたビット補正値を、前記対象色のディザリング処理後の映像信号に加算する加算部を備えることを特徴とする映像信号処理装置。

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