JP5526251B1 - 色変換方法、階調値補正装置、コンピュータプログラム及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】格子点間の細かな階調変化を再現するとともに、補間による精度悪化を抑制することができる色変換方法、階調値補正装置、コンピュータプログラム及び表示装置を提供する。
【解決手段】第２変換部で再現する入出力階調の特性を示す階調特性の入力階調又は出力階調の一方の階調を、所定の階調間隔を有する階調区分に区分する。区分した階調区分の他方の階調の間隔が、所定の階調間隔に対応する間隔となるように階調区分毎に階調特性の他方の階調の各階調値を補正する。第１変換部は、補正した各階調値を用いて画像の階調値を変換する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エミュレーション対象である対象デバイスの色特性を再現するために画像の色変換を行う場合の階調値を補正することができる色変換方法、階調値補正装置、該階調値補正装置を実現するためのコンピュータプログラム及び表示装置に関する。

任意の色の変換を行うための手法として、３ＤＬＵＴ（３Ｄルックアップテーブル）を用いたエミュレーション手法がある。３ＤＬＵＴは、従来の１ＤＬＵＴのようなＲＧＢ個別のテーブルと異なり、ＲＧＢ立体状で混色のテーブルとして扱うものである。色再現性の精度の高いエミュレーションを行うためには、多数の格子点を有する３ＤＬＵＴを作成することが必要であるが、格子点の数が多くなると３ＤＬＵＴの作成及び運用が大きな負担となる。そのため、例えば、ＲＧＢそれぞれの階調が２５６である場合、通常は格子点の数を、１７×１７×１７程度に間引き、格子点間の階調値は補間を行うことで色変換を行っている。

格子点の数を間引いた３ＤＬＵＴを用いる場合には、補間計算による精度悪化（誤差）が生じ、格子点間の色の再現精度が低下する。そこで、例えば、ＲＧＢのそれぞれに対して１ＤＬＵＴによる色変換を行った後に３ＤＬＵＴにより色変換を行う手法が提案されている。

例えば、ＲＧＢの入力データをそれぞれの１ＤＬＵＴで色変換し、各１ＤＬＵＴで色変換を行ったデータをさらに３ＤＬＵＴで色変換する。各１ＤＬＵＴによる一次元変換は、３ＤＬＵＴによる三次元変換における共通な一次元変換成分の変換を行い、３ＤＬＵＴによる三次元変換は、共通な一次元変換成分を除いた三次元変換成分の変換を行う手法が開示されている（特許文献１を参照）。

特開２００７−９６７９７号公報

特許文献１の手法は、３ＤＬＵＴのＲＧＢそれぞれの軸の変換係数の共通な一次元成分を統計的な手法で解析して１ＤＬＵＴの値としている。そして、１ＤＬＵＴを、３ＤＬＵＴの格子点間の階調値の補間による精度悪化を抑制することを目的としている。このため、３ＤＬＵＴの格子点の間隔よりも細かな階調変化については再現することができない。例えば、４階調、８階調ごとに変化する階段状の特性を有するデバイスの色特性を再現するのは困難である。一方で、格子点間の階段状の細かな階調変化を、１ＤＬＵＴを用いて再現できたとしても、補間による精度悪化を抑制することができない。

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、格子点間の細かな階調変化を再現するとともに、補間による精度悪化を抑制することができる色変換方法、階調値補正装置、該階調値補正装置を実現するためのコンピュータプログラム及び表示装置を提供することにある。

第１発明に係る色変換方法は、画像の階調値を変換する第１変換部と、複数色の色毎に所定の階調数を有する色空間を所定の階調間隔で区分する各格子点に変換値を格納した第２変換部とを備えた色変換装置による色変換方法であって、前記第２変換部により再現される入出力階調の特性を示す所要の階調特性の入力階調又は出力階調の一方の階調を、前記所定の階調間隔を有する階調区分に区分するステップと、区分された階調区分の他方の階調の間隔が、前記所定の階調間隔に対応する間隔となるように階調区分毎に前記所要の階調特性の他方の階調の各階調値を補正するステップと、補正された各階調値を用いて、前記第１変換部が画像の階調値を変換するステップと、前記第１変換部で変換された階調値及び前記第２変換部の各格子点に格納した変換値を用いて前記画像を色変換するステップとを含むことを特徴とする。

第２発明に係る色変換方法は、第１発明において、前記階調区分の他方の階調の間隔が、前記所定の階調間隔に対応する間隔となるように前記階調区分毎に前記他方の階調の間隔を伸縮するための伸縮係数を算出するステップを含み、前記補正するステップは、前記階調区分毎に、前記他方の階調の各階調値に、算出された伸縮係数を乗算して、前記階調区分の他方の階調の各階調値を補正することを特徴とする。

第３発明に係る階調値補正装置は、画像の色変換に用いる階調値を補正する階調値補正装置であって、複数色の色毎に所定の階調数を有する色空間を所定の階調間隔で区分する各格子点に変換値を格納した変換部により再現される入出力階調の特性を示す所要の階調特性の入力階調又は出力階調の一方の階調を、所定の階調間隔を有する階調区分に区分する手段と、該手段で区分した階調区分の他方の階調の間隔が、前記所定の階調間隔に対応する間隔となるように階調区分毎に前記所要の階調特性の他方の階調の各階調値を補正する階調値補正手段とを備えることを特徴とする。

第４発明に係るコンピュータプログラムは、画像の色変換に用いる階調値を補正するためのコンピュータプログラムであって、コンピュータに、複数色の色毎に所定の階調数を有する色空間を所定の階調間隔で区分する各格子点に変換値を格納した変換部により再現される入出力階調の特性を示す所要の階調特性の入力階調又は出力階調の一方の階調を、所定の階調間隔を有する階調区分に区分するステップと、区分した階調区分の他方の階調の間隔が、前記所定の階調間隔に対応する間隔となるように階調区分毎に前記所要の階調特性の他方の階調の各階調値を補正するステップとを実行させることを特徴とする。

第５発明に係る表示装置は、画像の階調値を変換する第１変換部と、複数色の色毎に所定の階調数を有する色空間を所定の階調間隔で区分する各格子点に変換値を格納した第２変換部とを備え、前記第１変換部及び第２変換部を用いて前記画像を色変換して表示する表示装置であって、前記第１変換部は、前記第２変換部により再現される入出力階調の特性を示す所要の階調特性の入力階調又は出力階調の一方の階調を、前記所定の階調間隔を有する階調区分に区分した階調区分の他方の階調の間隔が、前記所定の階調間隔に対応する間隔となるように階調区分毎に前記所要の階調特性の他方の階調の各階調値を補正した各階調値を用いて画像の階調値を変換するようにしてあることを特徴とする。

第１発明、第３発明、第４発明及び第５発明にあっては、所要の入出力階調の特性を示す階調特性、例えば、複数色の色毎に所定の階調数を有する色空間を所定の階調間隔で区分する各格子点に変換値を格納した第２変換部（例えば、３ＤＬＵＴ）で再現する階調特性の入力階調又は出力階調の一方の階調を、所定の階調間隔を有する階調区分に区分する。一方の階調は、所要の階調特性の入力階調とすることができる。所定の階調間隔は、例えば、第２変換部（例えば、３ＤＬＵＴ）の格子点の間隔である。階調間隔は等間隔でもよく、あるいは階調毎に異ならせるようにしてもよい。

区分した階調区分の他方の階調の間隔が、所定の階調間隔に対応する間隔となるように階調区分毎に階調特性の他方の階調の各階調値を補正する。一方の階調が所要の階調特性の入力階調である場合、他方の階調は出力階調である。第１変換部の入出力階調が同じである場合、所定の階調間隔に対応する間隔は、所定の階調間隔と同じ間隔とすることができる。例えば、所要の階調特性の入力階調を０から６４で区分した場合、区分階調の一方の階調は６４となる。そして、所要の階調特性の入力階調が０〜６４のときの出力階調が０〜１０である場合、区分階調の他方の階調は１０となる。ここで、区分階調の他方の階調が一方の階調と同様に６４になるように所要の階調特性の出力階調の各階調値を補正する。所要の階調特性の入力階調が６４より大きい階調についても同様である。これにより、各階調区分の他方の階調（出力階調）の間隔を第２変換部の格子点の間隔と同じにすることができるとともに、各階調区分における階調特性は、所要の階調特性の格子点間の変化の様子を表した状態とすることができる。

第１変換部は、補正した各階調値を用いて画像の階調値を変換する。すなわち、補正した階調値を第１変換部の出力階調の階調値とする。例えば、第１変換部の入力階調が０〜６４の場合、出力階調は、所要の階調特性の格子点間の変化の様子をそのまま表した階調値となる。これにより、第１変換部には、第２変換部の各格子点間の階調特性の変化の様子が表されることになり、第２変換部における補間の重み付けを行う前処理として機能させることができる。すなわち、第２変換部により、格子点に格納された変換値を用いて補間計算を行う場合、第１変換部の出力階調値（補正した階調値）を用いて、格子点間の精度悪化（誤差）を抑制するとともに、細かな階調変化も再現することができる。

第２発明にあっては、階調区分の他方の階調の間隔が、所定の階調間隔に対応する間隔となるように階調区分毎に他方の階調の間隔を伸縮するための伸縮係数を算出する。例えば、所要の階調特性の入力階調（一方の階調）を０から６４で区分した場合、所要の階調特性の出力階調（他方の階調）が１０であるとする。他方の階調の間隔１０を、例えば、所定の階調間隔（一方の階調の間隔）６４に伸縮するための伸縮係数は、６．４（６４／１０）となる。すなわち、階調区分の出力階調の最大値と最小値との差が格子点の間隔となるように階調区分の出力階調を拡大又は縮小する。

そして、階調区分毎に、他方の階調の各階調値に、算出した伸縮係数を乗算して、階調区分の他方の階調の各階調値を補正する。例えば、階調区分の一方の階調（入力階調）が０〜６４である場合、任意の入力階調（例えば、３０）に対応する階調特性上の補正前の出力階調が５であるとすると、補正した階調値は、補正前の階調値５×伸縮係数６．４＝３２となる。これにより、各階調区分における階調特性は、所要の階調特性の格子点間の変化の様子を表した状態とすることができる。

本発明によれば、格子点間の細かな階調変化を再現するとともに、補間による精度悪化を抑制することができる。

実施の形態１の色変換システムの構成の一例を示すブロック図である。 ３ＤＬＵＴの構成の一例を模式的に示す説明図である。 ３ＤＬＵＴの階調特性の一例を模式的に示す説明図である。 階調区分部で区分された階調特性の一例を示す模式図である。 階調値補正部による階調特性の出力階調値の補正の一例を示す模式図である。 実施の形態１の階調値補正装置により補正した階調値の一例を示す模式図である。 １ＤＬＵＴの生成方法の一例を示す模式図である。 １ＤＬＵＴのデータ構造の一例を示す説明図である。 実施の形態１の色変換システムによる色変換方法の一例を示す模式図である。 実施の形態１の色変換システムにより補間の精度悪化を抑制する様子の一例を示す模式図である。 実施の形態１の色変換システムにより補間の精度悪化の抑制及び格子点間の細かな階調変化を再現する様子の一例を示す模式図である。 階調値補正部による階調特性の出力階調値の補正の他の例を示す模式図である。 実施の形態１の色変換システムの色変換の処理手順の一例を示すフローチャートである。 実施の形態２の色変換システムの構成の一例を示すブロック図である。

（実施の形態１）
以下、本発明に係る表示装置、階調値補正装置、階調値補正装置を実現するためのコンピュータプログラム及び色変換方法を実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は実施の形態１の色変換システムの構成の一例を示すブロック図である。色変換システムは、階調値補正装置５０、表示装置１００、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）２００などを備える。

表示装置１００は、制御部１０１、信号入力部１０２、第１変換部としての１ＤＬＵＴ（１Ｄルックアップテーブル）１０３、第２変換部としての３ＤＬＵＴ（３Ｄルックアップテーブル）１０４、後段ＬＵＴ１０５、インタフェース部１０６、メモリ１０７、表示パネル駆動部１０８、表示パネル１０９などを備える。

信号入力部１０２は、ＰＣ２００などの外部機器にケーブルを介して接続される接続端子を有し、ＰＣ２００から入力されるビデオ信号を取得する。信号入力部１０２は、取得したビデオ信号を１ＤＬＵＴ１０３へ出力する。なお、ＰＣ２００から信号入力部１０２へ入力されるビデオ信号は、アナログ信号又はデジタル信号のいずれであってもよい。以下の実施形態では、カラービデオ信号Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）を用いる構成であるが、これに限定されるものではなく、モノクロビデオ信号を用いる構成でもよい。また、多原色モニタなどのように、Ｒ(赤)Ｇ(緑)Ｂ(青)の３色に、Ｃ(シアン)とＹ(黄)を加えた５色を用いる構成でもよい。

１ＤＬＵＴ１０３は、例えば、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）それぞれに対応したＬＵＴを備え、入力されたビデオ信号により表現される入力階調と、その入力階調に対応する出力階調とが関連付けられている。１ＤＬＵＴ１０３は、ビデオ信号（画像）の階調値を変換して画像の色変換を行う機能を有する。１ＤＬＵＴ１０３は、例えば、入力階調が８ビットで構成され、０〜２５５の２５６階調それぞれに対応する２５６個のエントリに、例えば、８ビットで表される出力階調（出力値）を格納してある。１ＤＬＵＴ１０３の出力階調は、制御部１０１の制御のもと書き換える（更新する）ことができる。１ＤＬＵＴ１０３は、後段の３ＤＬＵＴ１０４が行う補間処理の重み付けを行う前処理として機能する。すなわち、１ＤＬＵＴ１０３は、３ＤＬＵＴ１０４が行う補間処理の補助目的に利用することができる。

図２は３ＤＬＵＴ１０４の構成の一例を模式的に示す説明図である。３ＤＬＵＴ１０４は、ＲＧＢ信号それぞれを１辺とする正方立方体の色空間を模式的に表すものであり、複数色（例えば、ＲＧＢ）の色毎に所定の階調数（例えば、２５６階調）を有する色空間を所定の階調間隔で区分する各格子点に変換値を格納したものである。ＲＧＢ信号それぞれの階調を２５６（０〜２５５）とすると、ＲＧＢそれぞれの１辺当たりに２５６個の格子点が存在するので、３ＤＬＵＴ全体の格子点の総数は、２５６の３乗となる。しかし、実用上は、格子点の数を間引きしている。３ＤＬＵＴ１０４は、例えば、ＲＧＢそれぞれに１７×１７×１７（＝４９１３個）の格子点を設け、各格子点にＲＧＢそれぞれの変換値を格納している。なお、図２では、簡略化のため、ＲＧＢそれぞれの辺に等間隔で５個の格子点を示している。すなわち、図２の例では、各格子点間の階調は６４となる。階調間隔は等間隔である必要はない。

３ＤＬＵＴ１０４により、表示装置１００上で、エミュレーション対象となる任意の表示装置の色特性をエミュレーションすることができる。すなわち、エミュレーション対象となる任意の表示装置の色特性を表す階調特性を示す階調値を３ＤＬＵＴ１０４の各格子点に変換値として格納する。３ＤＬＵＴ１０４へ入力されたビデオ信号（ＲＧＢ入力信号）が色変換されてエミュレーション対象となる任意の表示装置の色特性を再現したビデオ信号（Ｒ′Ｇ′Ｂ′出力信号）を得ることができる。なお、エミュレーション対象のデバイスは表示装置に限定されるものではなく、印刷装置又は撮像装置などであってもよい。

後段ＬＵＴ１０５は、例えば、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）それぞれに対応したＬＵＴを備え、表示パネル１０９の階調特性が理想的なガンマ値（後段ガンマ、例えば、２．２）になるようにして滑らかな階調表現を実現するために出力階調を補正し、補正後の出力階調（補正信号）を表示パネル駆動部１０８へ出力する。

表示パネル駆動部１０８は、ゲートドライバ、ソースドライバなどを備え、後段ＬＵＴ１０５から入力された補正信号に基づいて、表示パネル１０９を駆動する。

表示パネル１０９は、例えば、液晶パネルであって、一対のガラス基板が対向配置され、その間隙内に液晶物質である液晶層が形成された構造を有し、一方のガラス基板には複数の画素電極と、画素電極の夫々にドレインを接続したＴＦＴとが、他方のガラス基板には共通電極が設けてある。ＴＦＴのゲート及びソースは、夫々ゲートドライバ及びソースドライバの各出力段に順次接続されている。

表示パネル１０９は、ゲートドライバから入力されたゲート信号によって各画素のＴＦＴのオン・オフが制御され、ソースドライバから入力される出力電圧（表示パネル１０９への入力レベル）をオン期間に各画素のＴＦＴに印加することにより、液晶物質の電気光学特性によって決定される光透過率を制御して映像を階調表示する。

インタフェース部１０６は、階調値補正装置５０が補正した階調値を取得する。階調値補正装置５０が補正した階調値は、制御部１０１の制御のもと、一旦メモリ１０７に書き込まれ、所要のタイミングで１ＤＬＵＴ１０３の出力階調の階調値として書き込まれることにより、１ＤＬＵＴ１０３が生成される。

メモリ１０７は、１ＤＬＵＴ１０３、３ＤＬＵＴ１０４、後段ＬＵＴ１０５に書き込むためのデータ（階調値のデータ）を記憶してある。各ＬＵＴの階調データは、インタフェース部１０６を介して階調値補正装置５０から書き込まれるが、予めメモリ１０７に所要の階調データを記憶させておいてもよい。

制御部１０１は、１ＤＬＵＴ１０３、３ＤＬＵＴ１０４、後段ＬＵＴ１０５への階調値のデータの書き込みを制御する。

階調値補正装置５０は、装置全体を制御する制御部５１、入力部５２、メモリ５３、階調区分部５４、出力部５５、係数算出部５６、階調値補正部５７などを備える。なお、階調値補正装置５０は、例えば、コンピュータプログラム（アプリケーション）を実行させることができるパーソナルコンピュータなどにより構成することができる。

入力部５２は、３ＤＬＵＴ１０４で再現する入出力階調の特性を示す階調特性を取得する。なお、階調特性は、パーソナルコンピュータ、エミュレーション対象の表示装置又は印刷装置などの外部の装置から取得することができる。また、ビデオ信号を出力するＰＣ２００と階調値補正装置５０とは同一パーソナルコンピュータであってもよい。

図３は３ＤＬＵＴ１０４の階調特性の一例を模式的に示す説明図である。図３の例では、入力階調及び出力階調がいずれも２５６階調であり、図３の例は、３ＤＬＵＴの一平面、例えば、Ｒの階調特性を模式的に示したものである。他の色であるＧ、Ｂについても同様の階調特性を有する。３ＤＬＵＴ１０４の階調特性は、所要の階調特性であり、エミュレーション対象となる任意の表示装置の色特性を表す。入力部５２は、ＲＧＢそれぞれについて、図３に示すような階調特性を示すデータを取得する。

メモリ５３は、制御部５１の制御のもと、入力部５２で取得した所要の階調特性を示すデータを記憶する。

階調区分部５４は、区分する手段としての機能を有し、３ＤＬＵＴ１０４で再現する入出力階調の特性を示す階調特性の入力階調又は出力階調の一方の階調を、所定の階調間隔を有する階調区分に区分する。

図４は階調区分部５４で区分された階調特性の一例を示す模式図である。図４に示す階調特性は、図３の階調特性と同じものである。説明を簡略化するため、図２で示した場合と同様に、ＲＧＢそれぞれの０〜２５５の全階調を６４階調毎に区分するものとする。すなわち、ＲＧＢそれぞれの格子点の数を５個として、０〜２５５階調を４区分するものとする。

図４の例では、階調特性の入力階調又は出力階調の一方の階調として、入力階調を４区分している。各階調区分は、０〜６４、６４〜１２８、１２８〜１９２、１９２〜２５５の４区分となる。また、入力階調を、階調値０、６４、１２８、１９２及び２５５で区分したときの、入力階調０、６４、１２８、１９２及び２５５における階調特性の出力階調を、それぞれ０、１０、８０、２４０及び２５５とする。

図４から解るように、階調特性を４個の階調区分に区分した場合、階調区分での出力階調の最小値と最大値とは、図４の左下の階調区分から右上の階調区分に向かって、０と１０、１０と８０、８０と２４０、２４０と２５５となり、図２で例示した３ＤＬＵＴ１０４の格子点６４、１２８、１９２と一致しない。すなわち、図４に示す階調特性のデータ（出力階調）をそのまま用いて１ＤＬＵＴ１０３を生成した場合、１ＤＬＵＴ１０３の格子点に対応する入力階調（例えば、６４、１２８、１９２）に対する出力階調が、１０、８０、２４０となって３ＤＬＵＴ１０４の格子点に一致しないため、意図しない入力階調に対する１ＤＬＵＴ１０３の出力が３ＤＬＵＴ１０４へ入力されてしまう。

この場合、１ＤＬＵＴ１０３の出力階調である、１０、８０、２４０に合うように３ＤＬＵＴ１０４の格子点を変更することも考えられる。しかし、３ＤＬＵＴ１０４の格子点を元の格子点から変更した場合には、測定値などから生成された元の格子点の色の再現性が低下するおそれがある。そこで、本実施の形態では、１ＤＬＵＴ１０３の出力を３ＤＬＵＴ１０４の格子点に合せることにしている。以下の、この点について説明する。

階調値補正部５７は、階調値補正手段としての機能を有する。階調値補正部５７は、階調区分部５４で区分した階調区分の他方の階調の間隔が、所定の階調間隔に対応する間隔となるように階調区分毎に階調特性の他方の階調の各階調値を補正する。一方の階調が所要の階調特性の入力階調である場合、他方の階調は出力階調である。

１ＤＬＵＴ１０３の入力階調及び出力階調は、いずれも２５６階調で同一であるので、所定の階調間隔に対応する間隔は、所定の階調間隔と同じ間隔とすることができる。例えば、図４に例示したように、所要の階調特性の入力階調を、階調値が６４、１２８、１９２で４個の階調区分に区分した場合、各階調区分の入力階調（一方の階調）の間隔は６４となる。そして、各階調区分の出力階調（他方の階調）の間隔も、入力階調の間隔と同一の６４となるように、階調特性上の出力階調値を補正する。

図５は階調値補正部５７による階調特性の出力階調値の補正の一例を示す模式図である。図５に示すように、入力階調が０〜６４の階調区分の出力階調は、最小値が０、最大値が１０であったものが、最小値が０、最大値が６４となるように、入力階調値０〜６４に対応する出力階調値が補正されている。

また、入力階調が６４〜１２８の階調区分の出力階調は、最小値が１０、最大値が８０であったものが、最小値が６４、最大値が１２８となるように、入力階調値６４〜１２８に対応する出力階調値が補正されている。

また、入力階調が１２８〜１９２の階調区分の出力階調は、最小値が８０、最大値が２４０であったものが、最小値が１２８、最大値が１９２となるように、入力階調値１２８〜１９２に対応する出力階調値が補正されている。

同様に、入力階調が１９２〜２５５の階調区分の出力階調は、最小値が２４０、最大値が２５５であったものが、最小値が１９２、最大値が２５５となるように、入力階調値１９２〜２５５に対応する出力階調値が補正されている。すなわち、各階調区分の出力階調の最大値と最小値とが、３ＤＬＵＴ１０４の格子点を特定する階調値となるように、各階調区分の出力階調を拡大又は縮小して階調値を補正する。

これにより、各階調区分の出力階調の間隔を３ＤＬＵＴ１０４の格子点の間隔と同じにすることができるとともに、各階調区分における階調特性は、３ＤＬＵＴ１０４の所要の階調特性の格子点間の変化の様子を表した状態とすることができる。

所要の階調特性を３ＤＬＵＴ１０４の格子点に合わせて区分した階調区分の出力階調を伸縮して正規化する方法について、より具体的に説明する。

係数算出部５６は、係数算出手段として機能する。係数算出部５６は、各階調区分の出力階調（他方の階調）の間隔が、所定の階調間隔に対応する間隔となるように階調区分毎に出力階調の間隔を伸縮するための伸縮係数を算出する。

例えば、図５に示すように、入力階調が０〜６４の階調区分の出力階調は、最小値が０、最大値が１０であり、出力階調の間隔は１０である。そこで、出力階調の間隔１０を、入力階調の間隔である６４に伸縮するための伸縮係数は、６．４（６４／１０）となる。

また、入力階調が６４〜１２８の階調区分の出力階調は、最小値が１０、最大値が８０であり、出力階調の間隔は７０である。そこで、出力階調の間隔７０を、入力階調の間隔である６４に伸縮するための伸縮係数は、約０．９（６４／７０）となる。

また、入力階調が１２８〜１９２の階調区分の出力階調は、最小値が８０、最大値が２４０であり、出力階調の間隔は１６０である。そこで、出力階調の間隔１６０を、入力階調の間隔である６４に伸縮するための伸縮係数は、０．４（６４／１６０）となる。

同様に、入力階調が１９２〜２５５の階調区分の出力階調は、最小値が２４０、最大値が２５５であり、出力階調の間隔は１５である。そこで、出力階調の間隔１５を、入力階調の間隔である６４に伸縮するための伸縮係数は、約４．３（６４／１５）となる。これにより、階調区分の出力階調の最大値と最小値との差が格子点の間隔となるように階調区分の出力階調を拡大又は縮小する。

そして、出力階調の各階調値の補正には、いくつかの方法がある。まず、第１の方法としては、所要の階調特性を表す関数（例えば、入力階調を変数として出力階調を出力する関数）を用い、当該関数の出力に、算出した伸縮係数を乗算して、各入力階調に対する出力に再割当てする。

第２の方法としては、所要の階調特性を１ＤＬＵＴ１０３の２５５階調よりも大きな階調、例えば、１０２４階調で別途記憶しておき、これの出力に算出した伸縮係数を乗算し、乗算した結果を２５６階調に戻し、１ＤＬＵＴ１０３の出力として再割当てする。

第３の方法としては、階調区分毎に、階調区分の出力階調の各階調値に、算出した伸縮係数を乗算して、階調区分の出力階調の各階調値を補正する。例えば、入力階調が０〜６４の階調区分の伸縮係数は、６．４であるため、入力階調０〜６４間の各入力階調値に対する出力階調値に伸縮係数６．４を乗算して補正した階調値を求めることができる。任意の入力階調（例えば、３０）に対応する階調特性上の補正前の出力階調値が５であるとすると、補正した階調値は、補正前の階調値５×伸縮係数６．４＝３２となる。

また、入力階調が６４〜１２８の階調区分の伸縮係数は、０．９であるため、入力階調６４〜１２８間の各入力階調値に対する出力階調値に伸縮係数０．９を乗算して補正した階調値を求めることができる。例えば、任意の入力階調（例えば、７０）に対応する階調特性上の補正前の出力階調値が、最小値である１０を基準として２０であるとすると、補正した階調値は、補正前の階調値２０×伸縮係数０．９＝１８となる。この場合、入力階調が６４〜１２８の階調区分の出力階調の最小値は６４であるため、補正後の階調値は、最小値を基準として、６４＋１８＝８２となる。

また、入力階調が１２８〜１９２の階調区分の伸縮係数は、０．４であるため、入力階調１２８〜１９２間の各入力階調値に対する出力階調値に伸縮係数０．４を乗算して補正した階調値を求めることができる。例えば、任意の入力階調（例えば、１４０）に対応する階調特性上の補正前の出力階調値が、最小値である８０を基準として２５であるとすると、補正した階調値は、補正前の階調値２５×伸縮係数０．４＝１０となる。この場合、入力階調が１２８〜１９２の階調区分の出力階調の最小値は１２８であるため、補正後の階調値は、最小値を基準として、１２８＋１０＝１３８となる。

同様に、入力階調が１９２〜２５５の階調区分の伸縮係数は、４．３であるため、入力階調１９２〜２５５間の各入力階調値に対する出力階調値に伸縮係数４．３を乗算して補正した階調値を求めることができる。例えば、任意の入力階調（例えば、２２０）に対応する階調特性上の補正前の出力階調値が、最小値である２４０を基準として５であるとすると、補正した階調値は、補正前の階調値５×伸縮係数４．３＝２１．５となる。この場合、入力階調が１９２〜２５５の階調区分の出力階調の最小値は１９２であるため、補正後の階調値は、最小値を基準として、１９２＋２１．５＝２１３．５となる。

これにより、各階調区分における階調特性は、所要の階調特性の格子点間の変化の様子を表した状態とすることができる。

図６は実施の形態１の階調値補正装置５０により補正した階調値の一例を示す模式図である。図６に例示する出力階調値は、図５に例示した階調区分毎に補正した階調値を、入力階調０〜２２に対応させて繋ぎ合せたものである。図６に示す補正した階調値は、１ＤＬＵＴ１０３の出力階調として書込まれるデータとなる。

出力部５５は、階調値補正部５７で補正した階調値を表示装置１００のインタフェース部１０６へ出力する。これにより、表示装置１００の制御部１０１は、所要のタイミングで、補正された階調値を１ＤＬＵＴ１０３へ書き込むことにより、１ＤＬＵＴ１０３が生成される。なお、出力部５５が、階調値補正部５７で補正した階調値を、直接１ＤＬＵＴ１０３へ書き込むようにすることもできる。

図７は１ＤＬＵＴ１０３の生成方法の一例を示す模式図である。図７の例は、ＲＧＢのいずれか１つの色を示すものであるが、他の色についても同様である。図７の右側には、エミュレーション対象の階調特性を再現するための３ＤＬＵＴ１０４がある。３ＤＬＵＴ１０４は、例えば、ＲＧＢそれぞれの階調０〜２５５を間引いた各格子点と各格子点に格納された色変換のための変換値とを有する。

次に、図７の中央に示すように、ＲＧＢそれぞれについて、エミュレーション対象の階調特性を３ＤＬＵＴ１０４の格子点間の階調区分に区分する。そして、図７の左側に示すように、１ＤＬＵＴ１０３の値が、各階調区分における階調特性の変化の様子を再現しつつ３ＤＬＵＴ１０４への入力に適するようにする。

図８は１ＤＬＵＴ１０３のデータ構造の一例を示す説明図である。図８の例は、ＲＧＢのいずれか１つの色を示すものであるが、他の色についても同様である。図８に示すように、１ＤＬＵＴ１０３は、入力階調と、入力階調に対応する出力階調とで構成される。例えば、１ＤＬＵＴ１０３へ入力された階調値が１２１である場合、入力階調１２１に対応する出力階調が３ＤＬＵＴ１０４へ出力される。１ＤＬＵＴ１０３の出力階調は、所要の階調特性の格子点間の変化の様子を表している。

図９は実施の形態１の色変換システムによる色変換方法の一例を示す模式図である。ビデオ信号（画像）の入力信号（ＲＧＢそれぞれの階調値）が、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれに対応して設けられた１ＤＬＵＴ１０３へ入力される。

各１ＤＬＵＴ１０３は、入力された階調値に対応する出力階調値を３ＤＬＵＴ１０４へ出力する。１ＤＬＵＴ１０３が出力する階調値は、３ＤＬＵＴ１０４でＲＧＢの入力階調値に対する変換値を補間により算出する際に用いられる。

次に、実施の形態１の色変換システムにより、補間による精度悪化(誤差の発生)を抑制することができる点、及び格子点間の細かな階調の変化を再現することができる点について説明する。

図１０は実施の形態１の色変換システムにより補間の精度悪化を抑制する様子の一例を示す模式図である。図１０では、３ＤＬＵＴ１０４の格子点として、階調値が１２８、１６０を一例として示している。図１０において、曲線は所要の階調特性を模式的に表している。従来の３ＤＬＵＴにより色変換の場合には、格子点Ａ１の階調値１２８と格子点Ａ２の階調値１６０の間の任意の入力階調値に対して、格子点Ａ１に格納された変換値と、格子点Ａ２に格納された変換値とを、例えば、線形補間して、符号Ｃで示す点を補間により算出した変換値として用いていた。このため、符号Ｂで示す実際の変換値（すなわち、所要の階調特性上の階調値）と補間で算出した変換値との間には、矢印で示す精度悪化（誤差）が発生する。

本実施の形態では、格子点Ａ１の階調値１２８と格子点Ａ２の階調値１６０との間の任意の入力階調値に対して、１ＤＬＵＴ１０３が、当該入力階調値に対して、所要の階調特性の変化の様子を近似する階調値（補正した階調値）を３ＤＬＵＴ１０４へ出力するので、補間により生じる精度悪化を抑制することができる。

図１１は実施の形態１の色変換システムにより補間の精度悪化の抑制及び格子点間の細かな階調変化を再現する様子の一例を示す模式図である。図示するような階段状の階調変化は、当該表示装置に比べ階調表示能力の劣る表示装置で見られる階調変化である。図１１では、図１０と同様に、３ＤＬＵＴ１０４の格子点として、階調値が１２８、１６０を一例として示している。また、図１１において、曲線は所要の階調特性を模式的に表している。従来の３ＤＬＵＴにより色変換の場合には、格子点Ａ１の階調値１２８と格子点Ａ２の階調値１６０の間の任意の入力階調値に対して、格子点Ａ１に格納された変換値と、格子点Ａ２に格納された変換値とを、例えば、線形補間して、符号Ｃで示す点を補間により算出した変換値として用いていた。このため、符号Ｂで示す実際の変換値（すなわち、所要の階調特性上の階調値）と補間で算出した変換値との間には、矢印で示す精度悪化（誤差）が発生する。

本実施の形態では、格子点Ａ１の階調値１２８と格子点Ａ２の階調値１６０との間の任意の入力階調値に対して、１ＤＬＵＴ１０３が、当該入力階調値に対して、所要の階調特性の変化の様子を近似する階調値（補正した階調値）を３ＤＬＵＴ１０４へ出力するので、補間により生じる精度悪化を抑制することができる。自装置より階調表示力の劣る表示装置の表示をエミュレートすることが可能となる。

上述の実施の形態では、１ＤＬＵＴ１０３の入力階調及び出力階調は同一の２５６階調であったが、これに限定されるものではなく、１ＤＬＵＴ１０３の入力階調の階調数と出力階調の階調数が異なる構成であってもよい。以下、１ＤＬＵＴ１０３の入力階調が１０２４階調であり、出力階調が３ＤＬＵＴ１０４と同様の２５６階調の場合について説明する。

図１２は階調値補正部５７による階調特性の出力階調値の補正の他の例を示す模式図である。図１２の例の場合、１ＤＬＵＴ１０３の入力階調が１０２４階調であり、出力階調の４倍の階調を有する。そこで、階調区分部５４が階調区分を区分する際の所定の階調間隔を、格子点間の間隔の４倍とする。図１２の例では、階調区分を、階調値が２５６、５１２、７６８の点で区分している。すなわち、階調区分の間隔は２５６階調となっている。

この場合も、階調値補正部５７は、階調区分部５４で区分した階調区分の出力階調の間隔が、所定の階調間隔（２５６階調）に対応する間隔（所定の階調間隔の４分の１である、６４階調）となるように階調区分毎に階調特性の出力階調の各階調値を補正する。

図１２に示すように、入力階調が０〜２５６の階調区分の出力階調は、最小値が０、最大値が１０であったものが、最小値が０、最大値が６４となるように、入力階調値０〜２５６に対応する出力階調値が補正されている。

また、入力階調が２５６〜５１２の階調区分の出力階調は、最小値が１０、最大値が８０であったものが、最小値が６４、最大値が１２８となるように、入力階調値２５６〜５１２に対応する出力階調値が補正されている。

また、入力階調が５１２〜７６８の階調区分の出力階調は、最小値が８０、最大値が２４０であったものが、最小値が１２８、最大値が１９２となるように、入力階調値５１２〜７６８に対応する出力階調値が補正されている。

同様に、入力階調が７６８〜１０２４の階調区分の出力階調は、最小値が２４０、最大値が２５５であったものが、最小値が１９２、最大値が２５５となるように、入力階調値７６８〜１０２４に対応する出力階調値が補正されている。すなわち、各階調区分の出力階調の最大値と最小値とが、３ＤＬＵＴ１０４の格子点を特定する階調値となるように、各階調区分の出力階調を拡大又は縮小して階調値を補正することができる。

次に、本実施の形態の色変換システムによる色変換方法について説明する。図１３は実施の形態１の色変換システムの色変換の処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、便宜上、図１３において、ステップＳ１１、Ｓ１６の処理は表示装置１００の制御部１０１が行うものとし、ステップＳ１２〜Ｓ１５の処理は階調値補正装置５０の制御部５１が行うものとする。

表示装置１００の制御部１０１は、階調値補正装置５０からのデータに従い、色変換用の３ＤＬＵＴ１０４を生成する（Ｓ１１）。３ＤＬＵＴは、例えば、ＲＧＢそれぞれについて格子点が１７×１７×１７であるテーブルである。なお、３ＤＬＵＴ１０４は、ＲＧＢをＲＧＢに変換する色変換テーブルでもよく、ＲＧＢをＸＹＺに変換する色変換テーブルでもよく、ＣＭＹＫなどの他の色の変換を行うものでもよい。また、格子点の数は１７×１７×１７に限定されるものではない。なお、３ＤＬＵＴ１０４の生成は、表示装置１００が行ってよく、他の装置で生成してもよい。

階調値補正装置５０の制御部５１は、３ＤＬＵＴ１０４の階調特性を取得する（Ｓ１２）。階調特性は、メモリ５３などに予め記憶させたものを取得する。また、表示装置１００自らが３ＤＬＵＴ１０４を生成する場合には、表示装置１００から取得してもよく、他の装置で３ＤＬＵＴを生成する場合には、当該他の装置から取得するようにしてもよい。３ＤＬＵＴ１０４の階調特性は、格子点で間引く前の階調特性であり、例えば、ＲＧＢそれぞれを８ビットで表す場合には、ＲＧＢそれぞれが２５６階調となる。なお、階調特性は、ＲＧＢそれぞれの単色の階調特性でもよく、あるいはグレースケールの階調特性でもよい。

制御部５１は、取得した階調特性の入力階調を３ＤＬＵＴ１０４の格子点間の階調間隔で区分する（Ｓ１３）。制御部５１は、各区分（階調区分）の出力（出力階調）の最小値と最大値とが格子点となるように伸縮係数を算出する（Ｓ１４）。

制御部５１は、各区分（階調区分）の出力の階調値に伸縮係数を乗算して出力の階調値を補正する（Ｓ１５）。これにより、エミュレーション対象の階調特性を３ＤＬＵＴ１０４の格子点の間隔毎（すなわち、階調区分毎）に正規化する。

制御部５１が、補正した階調値を表示装置１００へ出力することにより、表示装置１００の制御部１０１は、補正した階調値を１ＤＬＵＴ１０３に書き込み、１ＤＬＵＴ１０３を生成し（Ｓ１６）、処理を終了する。なお、制御部５１が、補正した階調値を表示装置１００へ出力して、直接１ＤＬＵＴ１０３を生成するようにしてもよい。

図１３のステップＳ１２〜Ｓ１６に示す処理は、処理手順を示すコンピュータプログラムを記録媒体に記録しておき、当該記録媒体に記録されたコンピュータプログラムをＣＰＵ及びＲＡＭ等を備えたコンピュータに備えられた記録媒体読取装置で読み取り、読み取ったコンピュータプログラムをＲＡＭにロードしてＣＰＵに実行させることにより実現することもできる。

（実施の形態２）
上述の実施の形態では、階調値補正装置５０が、１ＤＬＵＴ１０３を生成するための階調値を補正する構成であったが、これに限定されるものではなく、表示装置１００で１ＤＬＵＴ１０３を生成するための階調値を補正することもできる。

図１４は実施の形態２の色変換システムの構成の一例を示すブロック図である。図１４に示すように、実施の形態２の表示装置１５０は、実施の形態１の階調値補正装置５０が具備する階調区分部５４、係数算出部５６及び階調値補正部５７を、制御部１０１が具備する構成とするものである。制御部１０１、１ＤＬＵＴ１０３及び３ＤＬＵＴ１０４は、色変換装置を構成する。なお、階調区分部５４、係数算出部５６及び階調値補正部５７の構成及び機能は実施の形態１と同様であるので、説明は省略する。

上述のように、本実施の形態１、２によれば、１ＤＬＵＴの出力階調の階調値を、エミュレーション対象の所要の階調特性を格子点間で区分した際の格子点間での階調特性の変化の様子を再現した階調値とすることができるので、格子点間の細かな階調の変化を再現するとともに、補間による精度悪化を抑制することができる。特に表示装置より表示能力の劣る表示デバイス（携帯用端末など）の表示を、当該表示装置にエミュレーションさせる場合に有効である。

また、本実施の形態の１ＤＬＵＴは、各格子点間の階調区分での階調の変化の様子を再現しているので、３ＤＬＵＴでの補間の重み付けを行う前処理として機能する。これにより、３ＤＬＵＴの補間が従来のような補間計算であっても、格子点間の精度悪化又は細かな階調の変化への対応が可能となる。また、３ＤＬＵＴの格子点は元の格子点をそのまま使用することができるので、格子点上の色の再現性の劣化を防止することができる。

本実施の形態で示した階調値の補正のアルゴリズムは、表示装置の１ＤＬＵＴ又は３ＤＬＵＴに設定するパラメータ（階調値）を作成する際に用いることができる。また、本実施の形態で示した階調値の補正のアルゴリズムは、ＩＣＣプロファイル等の色特性情報の作成時にも利用することができる。すなわち、色特性情報を生成するアプリケーションに、本実施の形態で補正した階調値のデータを入力することにより、所要の色特性情報を生成することができる。色特性情報は、モニタなどの個々のデバイスが持つ色特性の情報であり、例えば、ＩＣＣ（International Color Consortium）規格のＩＣＣプロファイルである。なお、色特性情報は、ＩＣＣプロファイルに限定されるものではなく、ＷＣＳプロファイルなど他の形式の色特性情報であってもよい。

上述の実施の形態では、所要の階調特性の入力階調を、格子点間の間隔で区分するものであったが、これに限定されるものでなく、所要の階調特性の出力階調を、格子点間の間隔で区分して、階調区分の入力階調の間隔を伸縮するようにしてもよい。

上述の実施の形態では、３ＤＬＵＴの前段に、ＲＧＢそれぞれの１ＤＬＵＴを設ける構成であったが、これに限定されるものではなく、所要の階調特性に応じて、ＲＧＢのうちのいずれか１つ、あるいはいずれか２つの１ＤＬＵＴを設ける構成でもよい。また、ＲＧＢそれぞれの１ＤＬＵＴが同一の１ＤＬＵＴであってもよい。

上述の実施の形態では、入力画像をＲＧＢ、異なる三色について変換する構成であったが、複数色の一部あるいはすべてが同一色であってもよい。具体的には、カラー液晶パネルからカラーフィルタを取り外したモノクロ液晶パネルを制御するのに利用できる。このようなモノクロ液晶パネルは、本来ＲＧＢを表示していた画素（サブピクセル）を異なる階調で駆動することで多階調表示を実現しているが、本実施の形態を利用することでより精細なモノクロ表示が可能となる。

５０ 階調値補正装置
５１ 制御部
５２ 入力部
５３ メモリ
５４ 階調区分部
５５ 出力部
５６ 係数算出部
５７ 階調値補正部
１００ 表示装置
１０１ 制御部
１０２ 信号入力部
１０３ １ＤＬＵＴ
１０４ ３ＤＬＵＴ
１０５ 後段ＬＵＴ
１０６ インタフェース部
１０７ メモリ
１０８ 表示パネル駆動部
１０９ 表示パネル

Claims (5)

1. 画像の階調値を変換する第１変換部と、複数色の色毎に所定の階調数を有する色空間を所定の階調間隔で区分する各格子点に変換値を格納した第２変換部とを備えた色変換装置による色変換方法であって、
   前記第２変換部により再現される入出力階調の特性を示す所要の階調特性の入力階調又は出力階調の一方の階調を、前記所定の階調間隔を有する階調区分に区分するステップと、
   区分された階調区分の他方の階調の間隔が、前記所定の階調間隔に対応する間隔となるように階調区分毎に前記所要の階調特性の他方の階調の各階調値を補正するステップと、
   補正された各階調値を用いて、前記第１変換部が画像の階調値を変換するステップと、
   前記第１変換部で変換された階調値及び前記第２変換部の各格子点に格納した変換値を用いて前記画像を色変換するステップと
   を含むことを特徴とする色変換方法。
2. 前記階調区分の他方の階調の間隔が、前記所定の階調間隔に対応する間隔となるように前記階調区分毎に前記他方の階調の間隔を伸縮するための伸縮係数を算出するステップを含み、
   前記補正するステップは、
   前記階調区分毎に、前記他方の階調の各階調値に、算出された伸縮係数を乗算して、前記階調区分の他方の階調の各階調値を補正することを特徴とする請求項１に記載の色変換方法。
3. 画像の色変換に用いる階調値を補正する階調値補正装置であって、
   複数色の色毎に所定の階調数を有する色空間を所定の階調間隔で区分する各格子点に変換値を格納した変換部により再現される入出力階調の特性を示す所要の階調特性の入力階調又は出力階調の一方の階調を、所定の階調間隔を有する階調区分に区分する手段と、
   該手段で区分した階調区分の他方の階調の間隔が、前記所定の階調間隔に対応する間隔となるように階調区分毎に前記所要の階調特性の他方の階調の各階調値を補正する階調値補正手段と
   を備えることを特徴とする階調値補正装置。
4. 画像の色変換に用いる階調値を補正するためのコンピュータプログラムであって、
   コンピュータに、
   複数色の色毎に所定の階調数を有する色空間を所定の階調間隔で区分する各格子点に変換値を格納した変換部により再現される入出力階調の特性を示す所要の階調特性の入力階調又は出力階調の一方の階調を、所定の階調間隔を有する階調区分に区分するステップと、
   区分した階調区分の他方の階調の間隔が、前記所定の階調間隔に対応する間隔となるように階調区分毎に前記所要の階調特性の他方の階調の各階調値を補正するステップと
   を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
5. 画像の階調値を変換する第１変換部と、複数色の色毎に所定の階調数を有する色空間を所定の階調間隔で区分する各格子点に変換値を格納した第２変換部とを備え、前記第１変換部及び第２変換部を用いて前記画像を色変換して表示する表示装置であって、
   前記第１変換部は、
   前記第２変換部により再現される入出力階調の特性を示す所要の階調特性の入力階調又は出力階調の一方の階調を、前記所定の階調間隔を有する階調区分に区分した階調区分の他方の階調の間隔が、前記所定の階調間隔に対応する間隔となるように階調区分毎に前記所要の階調特性の他方の階調の各階調値を補正した各階調値を用いて画像の階調値を変換するようにしてあることを特徴とする表示装置。

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