JP5349635B2 - 映像処理装置及び映像処理方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、色温度を調整する映像処理装置及び映像処理方法に関する。
RGB表色系において、最高階調または最高輝度のホワイトポイントの色温度が設定できると共に、各階調における色温度がほぼ一定となるようなホワイトポイント調整装置を開示している。PC等で使用されている一般的な液晶ディスプレイでは青色の最大輝度が相対的に赤、緑の最大輝度より小さい場合が多く、上記処理をおこなうと、青の出力に合わせて赤、緑の出力を下げることになり、最高階調での輝度が低下し表示される映像が暗くなるという問題がある(例えば、特許文献1参照。)。
即ちこのような輝度の低下を抑制する技術への要望がある。が、かかる要望を実現するための手段は知られていない。
本発明の実施の形態は、色温度の調整において輝度の低下を抑制する技術を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、実施形態によれば映像処理装置は、三原色成分のうち特定色の色成分を各階調とし特定色以外の色成分は0階調とした映像信号を表示したときに測定された特定色の色成分のXYZ刺激値である特性データを保持するディスプレイ特性保持部と、前記ディスプレイ特性保持部に保持された特定色の色成分の各階調におけるY刺激値の最大値を基準として目標とするXYZ刺激値を設定し、前記XYZ刺激値に従い前記特性データの補正値を作成する作成部を備える。
以下、実施形態を図1乃至図8を参照して説明する。
まず先に、図8を参照して、映像処理装置の一実施形態にかかる再生装置の構成を説明する。本実施形態の再生装置は、例えば、情報処理装置として機能するノートブック型の携帯型パーソナルコンピュータ10から実現されている。
このパーソナルコンピュータ10は、放送番組データ、外部機器から入力されるビデオデータといった、映像コンテンツデータ(オーディオビジュアルコンテンツデータ)を記録および再生することができる。即ち、パーソナルコンピュータ10は、テレビジョン放送信号によって放送される放送番組データの視聴および録画を実行するためのテレビジョン(TV)機能を有している。このTV機能は、例えば、パーソナルコンピュータ10に予めインストールされているTVアプリケーションプログラムによって実現されている。また、TV機能は、外部のAV機器から入力されるビデオデータを記録する機能、および記録されたビデオデータおよび記録された放送番組データを再生する機能も有している。次に、図8を参照して、本コンピュータ10のシステム構成について説明する。
本コンピュータ10は、図8に示されているように、CPU101、ノースブリッジ102、主メモリ103、サウスブリッジ104、グラフィクスプロセッシングユニット(GPU)105、ビデオメモリ(VRAM)105A、サウンドコントローラ106、BIOS−ROM109、LANコントローラ110、ハードディスクドライブ(HDD)111、DVDドライブ112、マルチメディアプロセッサ113、メモリ113A、無線LANコントローラ114、IEEE 1394コントローラ115、エンベデッドコントローラ/キーボードコントローラIC(EC/KBC)116、およびTVチューナ117等を備えている。
CPU101は本コンピュータ10の動作を制御するプロセッサであり、ハードディスクドライブ(HDD)111から主メモリ103にロードされる、オペレーティングシステム(OS)201、およびDVDアプリケーションプログラム202のような各種アプリケーションプログラムを実行する。DVDアプリケーションプログラム202はDVDドライブ112に装填されたDVDを再生するためのソフトウェアである。また、CPU101は、BIOS−ROM109に格納されたBIOS(Basic Input Output System)も実行する。BIOSはハードウェア制御のためのプログラムである。
ノースブリッジ102はCPU101のローカルバスとサウスブリッジ104との間を接続するブリッジデバイスである。ノースブリッジ102には、主メモリ103をアクセス制御するメモリコントローラも内蔵されている。また、ノースブリッジ102は、PCI EXPRESS規格のシリアルバスなどを介してGPU105との通信を実行する機能も有している。
GPU105は、本コンピュータ10のディスプレイモニタとして使用されるLCD17を制御する表示コントローラである。このGPU105によって生成される表示信号はLCD17に送られる。また、GPU105は、HDMI制御回路3およびHDMI端子2を介して、外部ディスプレイ装置1にデジタル映像信号を送出することもできる。
HDMI端子2は上述の外部ディスプレイ接続端子である。HDMI端子2は、非圧縮のデジタル映像信号と、デジタルオーディオ信号とを一本のケーブルでテレビのような外部ディスプレイ装置1に送出することができる。HDMI制御回路3は、HDMIモニタと称される外部ディスプレイ装置1にデジタル映像信号をHDMI端子2を介して送出するためのインタフェースである。
サウスブリッジ104は、LPC(Low Pin Count)バス上の各デバイス、およびPCI(Peripheral Component Interconnect)バス上の各デバイスを制御する。また、サウスブリッジ104は、ハードディスクドライブ(HDD)111およびDVDドライブ112を制御するためのIDE(Integrated Drive Electronics)コントローラを内蔵している。さらに、サウスブリッジ104は、サウンドコントローラ106との通信を実行する機能も有している。
またさらに、サウスブリッジ104には、PCI EXPRESS(PCIe)規格のシリアルバスなどを介してマルチメディアプロセッサ113が接続されている。
メモリ113Aは、マルチメディアプロセッサ113の作業メモリとして用いられる。マルチメディアプロセッサ113は、圧縮符号化されているビデオデータをデコードするために設けられたMPEG−2デコード回路301、および4個の演算コア311〜314等が1チップに搭載されている。それぞれの演算コア311〜314は、メディア処理性能が高く、性能 対消 費電力が高い。DVDアプリケーションプログラム202がDVDを再生する際、PEG−2デコード回路301はDVDのビデオデータのデコードを行う。また、4個の演算コア311〜314は、デコード回路301によってデコードされた画素数が720×480であるビデオデータに対してインターレス−プログレッシブ変換(IP変換)処理を行う。4個の演算コア311〜314は、画素数が720×480であるSD画質のビデオデータを画素数が1920×1080のHD画質に変換する高画素化変換処理を行う。マルチメディアプロセッサ113による高画素化変換処理にはバイキュービック法(三次畳み込み内挿方(CC法))が用いられる。バイキュービック法を用いた高画素化変換処理を実行するためには多くの演算量が必要とされる。本実施形態においては、CPU101とは異なる専用のプロセッサであるマルチメディアプロセッサ113の演算コア311〜314がバックエンドプロセッサとして使用され、このマルチメディアプロセッサ113によって高画素化変換処理が実行される。よって、CPU101の負荷の増加を招くことなく、高画素化変換処理を実行することが出来る。
なお、DVDアプリケーションプログラム202は、ビデオデータをデコードするためにCPU101によって実行されるデコードモジュールを有する。DVDアプリケーションプログラム202のデコードモジュールを用いてデコードした場合、LCD17にビデオデータを表示するためにデコードされたビデオデータはGPU105の高画素化変換機能を用いて画素数が720×480であるSD画質のビデオデータを画素数が1920×1080のHD画質に変換される。GPU105の高画素化変換機能は、バイキュービック法(三次畳み込み内挿方(CC法))より処理が軽い(計算量が少ない)が、画質が劣るバイリニア法によって高画素化変換処理が行われる。
尚ここで、GPU105がバイリニア法によって高画素化変換処理を行うのは、GPU105に入力されたビデオデータの画素数が、LCD17やHDMI端子2から出力すべき画素数と異なる場合である。出力すべき画素数と、GPU105に入力された画素数とが一致している場合には、GPU105は高画素化変換処理を行わない。
マルチメディアプロセッサ113によってデコードおよび高画素化変換を行うか、DVDアプリケーションプログラム202およびGPU105の組み合わせによってデコードおよび高画素化変換を行うかは、ユーザが選択することができる。以下では、マルチメディアプロセッサ113によってデコードおよび高画素化変換を行う場合を、マルチメディアプロセッサ113によってアップコンバートすると称する。
サウンドコントローラ106は音源デバイスであり、再生対象のオーディオデータをスピーカ18A,18BまたはHDMI制御回路3に出力する。
無線LANコントローラ114は、たとえばIEEE 802.11規格の無線通信を実行する無線通信デバイスである。IEEE 1394コントローラ115は、IEEE 1394規格のシリアルバスを介して外部機器との通信を実行する。
エンベデッドコントローラ/キーボードコントローラIC(EC/KBC)116は、電力管理のためのエンベデッドコントローラと、キーボード(KB)15およびタッチパッド16を制御するためのキーボードコントローラとが集積された1チップマイクロコンピュータである。このエンベデッドコントローラ/キーボードコントローラIC(EC/KBC)116は、ユーザによるパワーボタン14の操作に応じて本コンピュータ10をパワーオン/パワーオフする機能を有している。さらに、エンベデッドコントローラ/キーボードコントローラIC(EC/KBC)116は、リモコンユニットインタフェース部20との通信を実行する機能を有している。
TVチューナ117はテレビジョン(TV)放送信号によって放送される放送番組データを受信する受信装置であり、アンテナ端子19に接続されている。このTVチューナ117は、例えば、地上波デジタルTV放送のようなデジタル放送番組データを受信可能なデジタルTVチューナとして実現されている。また、TVチューナ117は、外部機器から入力されるビデオデータをキャプチャする機能も有している。
図1に実施例の映像処理装置を示す概略機能ブロック図を示す。映像処理装置はディスプレイ特性保持部11、変換テーブル作成部12、補正処理部13、ディスプレイ14で構成される。図1乃至図7のディスプレイ特性保持部11、変換テーブル作成部12、補正処理部13に関わる処理はGPU105で実行される。ディスプレイ14は、LCD17または外部ディスプレイ1に相当する。
ディスプレイ特性保持部11では図3に示す特性データを保持している。特性データはXYZ3刺激値を表しており、予めディスプレイ14に特性測定用信号を表示して光学測定機で測定して得られたデータである。映像信号はrgb映像信号で(r,g,b)で信号を表し説明する。Xw[n]、Yw[n]、Zw[n]は3刺激値を示しており、映像信号(n,n,n)をディスプレイ14全面に表示したときに測定して得られた3刺激値である。Xr[n]、Yr[n]、Zr[n]は(n,0,0)をディスプレイ14全面に表示したときに測定して得られた3刺激値である。Xg[n]、Yg[n]、Zg[n]は(0,n,0)をディスプレイ14全面に表示したときに測定して得られた3刺激値である。Xb[n]、Yb[n]、Zb[n]は(0,0,n)をディスプレイ14全面に表示したときに測定して得られた3刺激値である。ここで、nは0-255の整数とする。
変換テーブル作成部12では、ディスプレイ特性保持部11の特性データからrgb映像信号それぞれに対する変換テーブルを作成する。rの信号値がxのときの変換値をRout[x]とする。gの信号値がxのときの変換値をGout[x]とする。
bの信号値がxのときの変換値をBout[x]とする。
補正処理部13では変換テーブル作成された変換テーブルを用いて、入力された映像信号(r,g,b)を(Rout[r], Gout[g], Bout[b])に変換し、ディスプレイ14へ信号を送る。
図2に変換テーブル作成部12のブロック図を示す。最大値探索部21、校正係数算出部22、ターゲット三刺激値設定部23、混合係数算出部24、テーブル作成部25、テーブル置換処理部26で構成される。
最大値探索部21では、ディスプレイ特性保持部11の特性データYg[n]から最大値を取り出す。得られた最大値をYg_maxと表す(n = 255 の場合がYg[n]が最大値をとるとならないこともある)。
理想的なディスプレイでは、Xw[n]=Xr[n]+Xg[n]+Xb[n], Yw[n]=Yr[n]+Yg[n]+Yb[n], Zw[n]=Zr[n]+Zg[n]+Zb[n]の関係が成り立つが、一般的なディスプレイでは成り立たないため、校正用の係数を求める。校正値を用いると次の関係のようになる。即ち、Xw[n]= α[n]*Xr[n]+ β[n]*Xg[n]+ γ[n]*Xb[n], Yw[n]= α[n]*Yr[n]+ β[n]*Yg[n]+ γ[n]*Yb[n], Zw[n]= α[n]*Zr[n]+ β[n]*Zg[n]+ γ[n]*Zb[n]、である。
ターゲット三刺激値設定部23では以下のような手順でターゲット三刺激値Xtarget、Ytarget、Ztargetを求める。
まず初期値を設定する。Ytargetを予め決定してある値(たとえば350)にセットする。Xtarget、Ztargetは色度x 、 yを用いて Ytargetから導かれる式でセットする。
次に求めたjを使用して、Yg[255]*jとYg_maxを比較し、Yg[255]*j<=Yg_maxであれば処理を終了する。そうでない場合は、ターゲット変更処理をおこなう。
ターゲット変更処理では、Ytargetを定数(a)で減算する。この値が変更されたYtargetで上記の前回同様の処理により、Xtarget、Ztargetを算出する。ターゲット変更処理は以上で終了となり、再度、強度jを求める処理を実行し上記ループ処理を実行する。
テーブル作成部25では、ディスプレイ特性保持部11の特性データと混合係数算出部24で求めた混合係数を用いて変換テーブルRout[n]、Gout[n]、Bout[n]を作成する。Rout[n]はr信号用の変換テーブルを示しており、rの階調がnのときの変換値がRout[n]となる。Gout[n]はg信号用の変換テーブル、Bout[n]はb信号用の変換テーブルである。
Rout[n]は次の方法で決定する。Xr[n]*i[n]を計算し、この値に最も近い値を持つXr[n]を図3の特性データから探し、そのときの階調値をRout[n]の値として決定する。具体例を示す。Rout[250]を決定する場合は、Xr[250]*i[250]を計算する。その値が例えば57.4である場合、最も近い値を持つのはXr[248]である。よって、Rout[250]=248と決定する。Gout[n]、Bout[n]も同様の方法で決定するが、Gout[n]はYg[n]*j[n]を計算し、最も近い値をYg[n]から探し、Bout[n]はZb[n]*k[n]を計算し、最も近い値をZb[n]から探す。以上の方法で全ての階調に対する変換テーブルRout[n]、Gout[n]、Bout[n]を作成する。
テーブル置換処理部26では、テーブル作成部25で作成した変換テーブルRout[n]、Gout[n]、Bout[n]の高階調部と低階調部の値をB-spline補間で作成した値で置換する処理をおこなう。図5にテーブル作成部25で作成した変換テーブルBout[n]をnに関してグラフ化した図の一例を示す。低階調側と高階調側(丸印で示したA点以上)と値がほぼ一定となっている部分があり、そこをB-spline補間で求めた値に置換する処理をおこなう。低階調側では予め決定してある3点の値を用いて下記B-spline補間式で置換する値を計算する。3点は例えば(x1,y1)=(0,0)、(x2,y2)=(40,Bout[40])、(x3,y3)=(50,Bout[50])とする。nがx3以下の変換テーブルBout[n]を次の式のyの値で置き換える。即ち、x=(1−t)2x1+2t(1−t)x2+t2x3,y=(1−t)2y1+2t(1−t)y2+t2y3,但し0≦t≦1である(図6参照)。
同様の処理をRout[n]、Gout[n]でもおこなう。Rout[n]の場合は(x1,y1)=(0,0)、(x2,y2)=(40,Rout[40])、(x3,y3)=(50,Rout[50])の3点を用いる。Gout[n]の場合は(x1,y1)=(0,0)、(x2,y2)=(40,Gout[40])、(x3,y3)=(50,Gout[50])の3点を用いる。
高階調部ではRout[n]、Bout[n]の値をB-spline補間で作成した値で置換する処理をおこなう。ただし、置換処理を行なうのは図5のように高階調部で値の飽和(ほぼ一定の値となっている、例えばnのある所定の変化に対してBout[n]がある所定の範囲内に留まっているかことによって判定することができる。低階調側でも同様の判定をすることができる。)が発生している場合におこない、そうでない場合は置換処理をおこなわない。置換する値は上記と同様にB-spline補間式で計算する。使用する3点は、飽和の開始点A(a,Bout[a])(図5の点A、aは飽和開始点の階調)とaより一定の階調(たとえば10)小さい点B(a-10,Bout[a-10])とnの最大階調(255,255)の3点を使用する。nが(a-10)以上の変換テーブルBout[n]をB-spline補間式で求めた値で置き換える。同様の処理をRout[n]に対してもおこなう。図7にテーブル置換処理部26で図5の低階調部と高階調部の変換テーブルを置き換えたBout[n]をグラフ化した図を示す。
以上の処理により求めた変換テーブルRout[n]、Gout[n]、Bout[n]を使用して補正処理部13で映像信号を変換する。
図4は、実施形態のターゲットを説明するための模式図であり、元の実線に対する図5、図7の処理結果に対応している。図4(a)は、階調に対する色温度のグラフを表している(A点は図5のA点に対応している)。また二点鎖線で示すようにさらに補間がなされている(図7に対応)。図4(b)は、入力に対する色温度のグラフを表している。低階調部の補間も反映している。
緑の最大出力を基準として補正データを作成するため、最大輝度の低下が発生しなくなった。
作成した補正データの高階調部で飽和が発生した場合にB-spline補間で作成したデータで補正データを置換することにより中間調から高階調へ色温度の変化が漸近的に変化するようになった。
作成した補正データの低階調部をB-spline補間で作成したデータで補正データを置換することにより、低階調側で特定の色が強く表示されることがなくなった。また、低階調から中間調へ色温度の変化が漸近的に変化するようになった。
(実施形態の補足)
(1)映像処理装置の実施形態は、緑の最大階調での輝度を基準として補正値作成のためのターゲット三刺激値を設定し、補正値を作成することを特徴とする。
(1)映像処理装置の実施形態は、緑の最大階調での輝度を基準として補正値作成のためのターゲット三刺激値を設定し、補正値を作成することを特徴とする。
(2)映像処理装置の実施形態は、作成した補正データの高階調部で飽和が発生した場合にB-spline補間で作成したデータで補正データを置換することを特徴とする。
(3)映像処理装置の実施形態は、作成した補正データの低階調部をB-spline補間で作成したデータで補正データを置換することを特徴とする。
先行技術と比べた実施形態の効果として本方法で処理した場合、中間調は設定した色温度に調整され、また、高階調部は元の出力特性が維持されるため最高階調での輝度の低下が発生しない。よって、最大輝度を維持しつつ色温度の調整効果も得られる。
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。ディスプレイ特性保持部11が保持するディスプレイ特性データは、特定のディスプレイを用いる場合は装置の製造時に組み込んでおけばよい。あるいは外付けのディスプレイを用いる場合でディスプレイとの通信ができる場合は、この通信によってディスプレイ特性データを入力するように構成すればよい。
また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係わる構成要素を適宜組み合わせても良いものである。
101…CPU、113…マルチメディアプロセッサ、202…DVDアプリケーションプログラム、301…デコード回路、311〜314…演算コア、431…アップコンバート切替ボタン、432…アップコンバート状態表示領域、501…ナビゲーションフィルタ、521…ビデオデコーダフィルタ、523…拡張ビデオレンダラ、523A…ミキサ、523B…高画質化エンジン、524…ディスプレイドライバ、611…切替要求発行モジュール、601…提供先切替モジュール、602…ソフトウェアデコードモジュール、603…ハードウェアデコードモジュール。
Claims (7)
- 三原色成分のうち特定色の色成分を各階調とし特定色以外の色成分は0階調とした映像信号を表示したときに測定された特定色の色成分のXYZ刺激値である特性データを保持するディスプレイ特性保持部と、
前記ディスプレイ特性保持部に保持された特定色の色成分の各階調におけるY刺激値の最大値を基準として目標とするXYZ刺激値を設定し、前記XYZ刺激値に従い前記特性データの補正値を作成する作成部と、
前記補正値に基づき高階調部と低階調部に挟まれた区間の色温度を一定にするよう前記映像信号を補正する補正処理部と
を備えた映像処理装置。 - 作成された前記補正値で飽和が発生したと判定した場合に、補間計算により作成したデータを用いて前記補正値を置換する置換処理部を備える請求項1に記載の映像処理装置。
- 前記置換処理部は、
前記補正値のうち高階調部または低階調部の値を置換する請求項2に記載の映像処理装置。 - 前記置換処理部は、
B-spline補間により補間作成したデータを用いて前記補正値を置換する請求項2に記載の映像処理装置。 - 更に前記映像信号を表示するディスプレイを備えた請求項1に記載の映像処理装置。
- 三原色成分のうち特定色の色成分を各階調とし特定色以外の色成分は0階調とした映像信号を表示したときに測定された特定色の色成分のXYZ刺激値である特性データを保持し、
保持された特定色成分の各階調におけるY刺激値の中から探索したY刺激値の最大値を基準として目標とするXYZ刺激値を設定し、前記XYZ刺激値に従い前記特性データの補正値を作成し、
前記補正値に基づき高階調部と低階調部に挟まれた区間の色温度を一定にするよう前記映像信号を補正する映像処理方法。 - コンピュータを、
三原色成分のうち特定色の色成分を各階調とし特定色以外の色成分は0階調とした映像信号を表示したときに測定された特定色の色成分のXYZ刺激値である特性データを保持するディスプレイ特性保持部と、
前記ディスプレイ特性保持部に保持された特定色の色成分の各階調におけるY刺激値の最大値を基準として目標とするXYZ刺激値を設定し、前記XYZ刺激値に従い前記特性データの補正値を作成する作成部と、
前記補正値に基づき高階調部と低階調部に挟まれた区間の色温度を一定にするよう前記映像信号を補正する補正処理部
として機能させるプログラム。
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