JP6036012B2 - Image display apparatus and method - Google Patents
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Description
本発明は、入力された画像データが有する階調数を低減させた上で表示デバイスに画像表示させる画像表示装置及び方法に関する。 The present invention relates to an image display apparatus and method for displaying an image on a display device after reducing the number of gradations of input image data.
表示デバイスによって表示可能な階調数とするため、例えば10〜12ビットの階調数を有する画像データを、4〜6ビットの階調数に低減させた上で表示デバイスに供給して画像表示させることがある。低階調の画像データを表示デバイスにそのまま表示すると階調特性が低下するので、見かけ上の階調数を増大させるために、誤差拡散、ディザ等の処理を行い、解像度を増大させるために画素ずらし等の処理が用いられる。 In order to obtain the number of gradations that can be displayed by the display device, for example, image data having a gradation number of 10 to 12 bits is reduced to a gradation number of 4 to 6 bits and then supplied to the display device to display an image. There are things to do. If low-gradation image data is displayed on the display device as it is, the gradation characteristics will deteriorate. Therefore, in order to increase the apparent number of gradations, processing such as error diffusion and dithering is performed, and pixels are increased to increase the resolution. Processing such as shifting is used.
階調数を改善し、解像度を増大させるための各種の処理を施すと、画質劣化が発生する場合がある。そこで、画質劣化の発生を抑えつつ、階調性、解像度を改善させることが望まれる。 When various processes for improving the number of gradations and increasing the resolution are performed, image quality degradation may occur. Therefore, it is desired to improve gradation and resolution while suppressing the occurrence of image quality degradation.
本発明はこのような要望に対応するため、画素ずらしの手法を用い、画質劣化の発生を極力抑えつつ、見かけ上の解像度を増大させることができる画像表示装置及び方法を提供することを目的とする。 In order to meet such a demand, the present invention aims to provide an image display apparatus and method that can increase the apparent resolution while suppressing the occurrence of image quality degradation as much as possible by using a pixel shifting method. To do.
本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、第1のフレーム周波数を有する第1の画像データと、前記第1のフレーム周波数を有し、かつ、前記第1の画像データの画素の位置を水平方向及び垂直方向にずらした第2の画像データとを生成する画像データ生成部と、前記第1及び第2の画像データを、前記第1のフレーム周波数の2倍である第2のフレーム周波数に変換する倍速変換部と、前記第2のフレーム周波数を有する前記第1及び第2の画像データに対して誤差拡散処理を施して、前記第1及び第2の画像データが有する第1のビット数を前記第1のビット数よりも小さい第2のビット数に変換する誤差拡散処理部と、前記第2のビット数に変換された前記第1及び第2の画像データにおける所定の上位ビットに対して所定のディザパターンよりなるディザを加算するディザ処理部と、前記ディザ処理部より出力された前記第1及び第2の画像データを交互に表示し、前記第1の画像データを表示した画像を出力する位置と前記第2の画像データを表示した画像を出力する位置とが互いに異なる位置となるように変位させるウォブリング機能を有する表示デバイスと、前記ディザ処理部より出力された前記第1の画像データを第1の位置に、前記ディザ処理部より出力された前記第2の画像データを前記第1の位置に対して水平方向及び垂直方向にずらした第2の位置に出力させるよう前記表示デバイスを駆動する表示デバイス駆動部とを備え、前記ディザ処理部は、複数種類のディザパターンを前記第1及び第2の画像データのフレーム番号に応じて巡回的に選択し、前記第2のフレーム周波数を有する前記第1及び第2の画像データにおける前記第1のフレーム周波数の1フレーム期間内で対となるフレームに対しては、前記複数種類のディザパターンのうちの同じ種類のディザパターンを選択することを特徴とする画像表示装置を提供する。 The present invention for solving the problems of the prior art described above, the first image data which have a first frame frequency, having said first frame frequency, and the first image data An image data generation unit that generates second image data in which the pixel position is shifted in the horizontal direction and the vertical direction; and the first and second image data are two times the first frame frequency. A double-speed conversion unit for converting to a frame frequency of 2, and an error diffusion process is performed on the first and second image data having the second frame frequency so that the first and second image data have given in the first error diffusion processing section for converting the number of bits in the second number of bits less than said first number of bits, the second converted first and second image data to the number of bits place with respect to the high-order bit A dither processing section for adding the dither consisting dither pattern, the first and second image data outputted from the dither processing unit are displayed alternately, and outputs the image displaying the first image data display devices and said first image data output from the dither processing unit position and a position for outputting the displayed image of the second image data has a wobbling function to displace so as to be mutually different positions The display device is configured to output the second image data output from the dither processing unit to a second position shifted in a horizontal direction and a vertical direction with respect to the first position. and a display device driver for driving the dither processing unit cyclically in accordance with a plurality of types of dither patterns in the first and the frame number of the second image data For the pair of frames within one frame period of the first frame frequency in the first and second image data having the second frame frequency, among the plurality of types of dither patterns An image display device characterized by selecting the same type of dither pattern is provided.
上記の画像表示装置において、前記ディザ処理部は、前記第2のビット数に変換された前記第1及び第2の画像データの前記上位ビットを除く下位ビットの値に対応して設定した複数のディザパターンをセットとし、複数のディザパターンセットを前記第1及び第2の画像データのフレーム番号に応じて巡回的に選択し、前記第1及び第2の画像データのフレーム番号に応じて選択したディザパターンセットのうちから、前記下位ビットの値に応じてディザパターンを選択することが好ましい。 In the above image display device, the dither processing unit includes a plurality of values set corresponding to values of lower bits excluding the upper bits of the first and second image data converted into the second number of bits. A dither pattern is set, and a plurality of dither pattern sets are selected cyclically according to the frame numbers of the first and second image data, and selected according to the frame numbers of the first and second image data. It is preferable to select a dither pattern from the dither pattern set according to the value of the lower bit.
上記の画像表示装置において、前記ディザ処理部は、前記第2のビット数に変換された前記第1及び第2の画像データにおける水平方向及び垂直方向それぞれ複数画素よりなる領域を、ディザを加算する領域とし、前記領域内のそれぞれの画素データにおける前記上位ビットに加算するディザよりなるパターンを前記ディザパターンとし、前記それぞれの画素データにおける前記下位ビットの値に応じて選択したディザパターンが示すディザを前記それぞれの画素データに加算することが好ましい。 In the above image display device, the dither processing unit adds dither to the first and second image data converted into the second number of bits in an area composed of a plurality of pixels in each of the horizontal direction and the vertical direction. and area, each of the said from consisting pattern dither dither pattern to be added to the high-order bit of the pixel data, the dither indicated dither pattern selected according to the value of the lower bits in said each of the pixel data in the area it is preferred to add the to each pixel data.
また、本発明は、上述した従来の技術の課題を解決するため、第1のフレーム周波数を有する第1の画像データと、前記第1のフレーム周波数を有し、かつ、前記第1の画像データの画素の位置を水平方向及び垂直方向にずらした第2の画像データとを生成する生成ステップと、前記第1及び第2の画像データを、前記第1のフレーム周波数の2倍である第2のフレーム周波数に変換するフレーム周波数変換ステップと、前記第2のフレーム周波数を有する前記第1及び第2の画像データに対して誤差拡散処理を施して、前記第1及び第2の画像データが有する第1のビット数を前記第1のビット数よりも小さい第2のビット数に変換するビット数変換ステップと、前記第2のビット数に変換された前記第1及び第2の画像データにおける所定の上位ビットに対して所定のディザパターンよりなるディザを加算するディザ加算ステップと、ディザが加算された前記第1及び第2の画像データを交互に表示素子に表示し、前記表示素子に表示された前記第1の画像データを第1の位置に、前記表示素子に表示された前記第2の画像データを前記第1の位置に対して水平方向及び垂直方向にずらした第2の位置に表示させるよう、画像を出力する位置をウォブリングさせるウォブリングステップとを含み、前記ディザ加算ステップは、複数種類のディザパターンを前記第1及び第2の画像データのフレーム番号に応じて巡回的に選択し、前記第2のフレーム周波数を有する前記第1及び第2の画像データにおける前記第1のフレーム周波数の1フレーム期間内で対となるフレームに対しては、前記複数種類のディザパターンのうちの同じ種類のディザパターンを選択することを特徴とする画像表示方法を提供する。 Further, the present invention is to solve the problems of the prior art described above, the first image data which have a first frame frequency, having said first frame frequency, and said first image A generation step of generating second image data in which the pixel position of the data is shifted in the horizontal direction and the vertical direction; and the first and second image data are two times the first frame frequency. A frame frequency converting step for converting to a frame frequency of 2, and an error diffusion process is performed on the first and second image data having the second frame frequency so that the first and second image data are in the first bit number conversion step of converting the number of bits in said first number of second smaller than the number of bits the bit, the second of said converted to the number of bits the first and second image data having Place A dither adding step for adding the dither consisting predetermined dither pattern for the upper bits of the display to alternately display device the first and second image data dither is added, is displayed on the display device Further, the first image data is displayed at a first position, and the second image data displayed on the display element is displayed at a second position shifted in the horizontal and vertical directions with respect to the first position. And a wobbling step for wobbling a position to output an image, wherein the dither addition step cyclically selects a plurality of types of dither patterns according to frame numbers of the first and second image data, For a pair of frames in one frame period of the first frame frequency in the first and second image data having the second frame frequency Provides an image display method characterized by selecting the same type of dither pattern among the plurality of types of dither patterns.
上記の画像表示方法において、前記ディザ加算ステップは、前記第2のビット数に変換された前記第1及び第2の画像データの前記上位ビットを除く下位ビットの値に対応して設定した複数のディザパターンをセットとし、複数のディザパターンセットを前記第1及び第2の画像データのフレーム番号に応じて巡回的に選択し、前記第1及び第2の画像データのフレーム番号に応じて選択したディザパターンセットのうちから、前記下位ビットの値に応じてディザパターンを選択することが好ましい。 In the above image display method, the dither addition step includes a plurality of values set in correspondence with values of lower bits excluding the upper bits of the first and second image data converted to the second number of bits. A dither pattern is set, and a plurality of dither pattern sets are selected cyclically according to the frame numbers of the first and second image data, and selected according to the frame numbers of the first and second image data. It is preferable to select a dither pattern from the dither pattern set according to the value of the lower bit.
上記の画像表示方法において、前記ディザ加算ステップは、前記第2のビット数に変換された前記第1及び第2の画像データにおける水平方向及び垂直方向それぞれ複数画素よりなる領域を、ディザを加算する領域とし、前記領域内のそれぞれの画素データにおける前記上位ビットに加算するディザよりなるパターンを前記ディザパターンとし、前記それぞれの画素データにおける前記下位ビットの値に応じて選択したディザパターンが示すディザをそれぞれの前記画素データに加算することが好ましい。 In the above image display method, the dither addition step adds dither to a region composed of a plurality of pixels in the horizontal and vertical directions in the first and second image data converted to the second number of bits. and area, each of the said from consisting pattern dither dither pattern to be added to the high-order bit of the pixel data, the dither indicated dither pattern selected according to the value of the lower bits in said each of the pixel data in the area it is preferable to be added to each of the pixel data.
本発明の画像表示装置及び方法によれば、画素ずらしの手法を用い表示デバイスに画像表示させる際に、画質劣化の発生を極力抑えつつ、見かけ上の解像度を増大させることができる。 According to the image display apparatus and method of the present invention, when an image is displayed on a display device using a pixel shifting method, the apparent resolution can be increased while suppressing the occurrence of image quality degradation as much as possible.
以下、本発明の画像表示装置及び方法の一実施形態について、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, an image display apparatus and method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1において、補間部1には画像データDaが入力される。画像データDaは例えば12ビットである。補間部1は、画像データDaを水平方法及び垂直方向に0.5画素ずつずらした画像データDbを生成する。補間部1は、画像データDaを構成する複数の画素によって補間画素を生成することによって画像データDbを生成する。
In FIG. 1, image data Da is input to the
画像データDaによるフレームfaが図2に示す実線で示す位置であるとすると、画像データDbによるフレームfbは水平方法及び垂直方向に0.5画素ずつずれた破線に示す位置となる。図2において、Pxは画素である。図2では、簡略化のため、フレームfa,fbが有する画素Pxの数を実際よりも少なく図示している。 If the frame fa by the image data Da is at the position indicated by the solid line shown in FIG. 2, the frame fb by the image data Db is at the position indicated by the broken line shifted by 0.5 pixels in the horizontal direction and the vertical direction. In FIG. 2, Px is a pixel. In FIG. 2, for the sake of simplicity, the number of pixels Px included in the frames fa and fb is smaller than the actual number.
補間部1は、画像データDaをそのまま倍速変換部2aに供給し、生成した画像データDbを倍速変換部2bに供給する。
The
画像データDaが4K2Kと称されるような高解像度の画像データの場合には、高解像度の画像データより図2のフレームfaとフレームfbとの関係を有する画像データを抽出してもよい。この場合には、補間部1の代わりに、高解像度の画像データより画像データDa,Dbを分離する分離部を設ければよい。
When the image data Da is high-resolution image data called 4K2K, image data having a relationship between the frame fa and the frame fb in FIG. 2 may be extracted from the high-resolution image data. In this case, instead of the
即ち、一実施形態の画像表示装置は、それぞれ第1のフレーム周波数を有し、第1の画像データ(画像データDa)と、第1の画像データの画素の位置を水平方向及び垂直方向にずらした第2の画像データ(画像データDb)とを生成する画像データ生成部を有すればよい。補間部1または分離部は画像データ生成部の例である。
That is, the image display device according to an embodiment has a first frame frequency, and shifts the positions of the first image data (image data Da) and the pixels of the first image data in the horizontal direction and the vertical direction. It is only necessary to have an image data generation unit that generates the second image data (image data Db). The
倍速変換部2aは、入力された画像データDaのフレーム周波数を2倍にする。画像データDaのフレームが図3の(a)に示すようにフレームfa1,fa2,fa3…であると、倍速変換部2aの出力は、図3の(b)に示すようにフレームfa1,fa1,fa2,fa2,fa3,fa3…となる。
The double
同様に、倍速変換部2bは、入力された画像データDbのフレーム周波数を2倍にする。画像データDbのフレームが図3の(c)に示すようにフレームfb1,fb2,fb3…であると、倍速変換部2bの出力は、図3の(d)に示すようにフレームfb1,fb1,fb2,fb2,fb3,fb3…となる。
Similarly, the double
このように、倍速変換部2a,2bは、第1及び第2の画像データ(画像データDa,Db)を、第1のフレーム周波数の2倍である第2のフレーム周波数に変換する。
In this way, the double
階調変換部3には、図3の(b)に示す倍速変換された画像データと図3の(d)に示す倍速変換された画像データとが入力される。階調変換部3は、図3の(e)に示すように、図3の(b)から前半のフレーム、図3の(d)から後半のフレームを選択して、フレームfa1,fb1,fa2,fb2,fa3,fb3…の画像データに対して後述する階調変換処理を施す。
The
図4に示すように、階調変換部3は、誤差拡散処理部31とディザ処理部32とを有する。誤差拡散処理部31は、入力された12ビットの画像データのそれぞれの画素において、画素データの下位ビットに所定の係数を乗じて周辺の画素に拡散させ、12ビットより少ない画像データとして出力する。本実施形態では、誤差拡散処理部31は、12ビットの画像データを6ビットに変換する。
As shown in FIG. 4, the
図5を用いて、誤差拡散処理部31による誤差拡散処理の概略について説明する。画像データの画素Pxのうち、ハッチングを付した注目画素をPxiとする。注目画素Pxiの1ライン上方の注目画素Pxiと同じ水平位置の画素をPxBとし、画素PxBの左隣の画素をPxA、右隣の画素をPxCとする。注目画素Pxiの左隣の画素をPxDとする。
An outline of error diffusion processing by the error
誤差拡散処理部31は、画素PxA,PxB,PxC,PxDそれぞれの画素データの下位ビット(例えば下位4ビット)を誤差データとし、誤差データに図5の(a)に示すそれぞれの係数を乗じて、注目画素Pxiの画素データに加算する。階調変換部3は、画像データのそれぞれの画素Pxを注目画素Pxiとして、図5の(a)の加算動作を繰り返す。
The error
周辺画素からの誤差データが加算された注目画素Pxiは、注目画素Pxiの移動によって画素PxA,PxB,PxC,PxDに相当する画素となる。そして、誤差データに係数を乗じた値が新たな注目画素Pxiへと拡散されていく。 The target pixel Pxi to which the error data from the peripheral pixels is added becomes a pixel corresponding to the pixels PxA, PxB, PxC, and PxD by moving the target pixel Pxi. Then, the value obtained by multiplying the error data by the coefficient is diffused to the new target pixel Pxi.
以上の処理を繰り返すことによって、誤差拡散処理部31は、結果として、図5の(b)に示すように、注目画素Pxiにおける下位ビットに図5の(b)に示すそれぞれの係数を乗じた値を、画素PxA’,PxB’,PxC’,PxD’に拡散する。
By repeating the above processing, as a result, the error
図6を用いて、以上の誤差拡散処理を実行する誤差拡散処理部31の具体的な構成例について説明する。図6において、記憶部3101は、画素PxA,PxB,PxC,PxDの画素データの下位ビットに乗じるそれぞれ係数CoA,CoB,CoC,CoDを記憶している。図5の(a)の例では、係数CoAは1/16、係数CoBは5/16、係数CoCは3/16、係数CoDは7/16である。
A specific configuration example of the error
乗算器3102は、ビット抽出部3122より抽出された下位4ビットに係数CoDを乗じて加算器3118に供給する。乗算器3103は、ビット抽出部3122より抽出された下位4ビットを1クロック遅延器3109によって1クロック遅延させたデータに、係数CoCを乗じる。乗算器3103の出力は1クロック遅延器3106によって1クロック遅延されて、加算器3110へと供給される。
The
乗算器3104は、ビット抽出部3122より抽出された下位4ビットを1クロック遅延器3109によって1クロック遅延させたデータに、係数CoBを乗じる。乗算器3104の出力は1クロック遅延器3107によって1クロック遅延されて、加算器3112へと供給される。
The
乗算器3105は、ビット抽出部3122より抽出された下位4ビットを1クロック遅延器3109によって1クロック遅延させたデータに、係数CoAを乗じる。乗算器3105の出力は1クロック遅延器3108によって1クロック遅延されて、加算器3114へと供給される。
The
加算器3110は、1クロック遅延器3106の出力と0データとを加算し、1クロック遅延器3111は、加算器3110の出力を1クロック遅延させる。加算器3112は、1クロック遅延器3107の出力と1クロック遅延器3111の出力とを加算し、1クロック遅延器3113は、加算器3112の出力を1クロック遅延させる。
The
加算器3114は、1クロック遅延器3108の出力と1クロック遅延器3113の出力とを加算し、1クロック遅延器3115は、加算器3114の出力を1クロック遅延させる。リミッタ3116は、1クロック遅延器3115の出力の上限値を制限する。1ライン遅延器3117は、リミッタ3116の出力を1水平ライン分遅延させて、加算器3118に供給する。
The
加算器3118は、乗算器3102の出力と1ライン遅延器3117の出力とを加算し、1クロック遅延器3119は、加算器3118の出力を1クロック遅延させる。ビット抽出部3120は入力された12ビットのうちの下位4ビットを破棄し、上位8ビットを加算器3121に供給する。加算器3121は、図3の(e)に示すデータに相当する12ビットのデータとビット抽出部3120からの上位8ビットのデータとを加算する。
The
ビット抽出部3122は、加算器3121に入力された13ビットのうちの上位9ビットを加算器3123に供給し、下位4ビットを誤差値変換器3124,乗算器3102,1クロック遅延器3109に供給する。誤差値変換器3124は、入力された4ビットのデータが4ビットのデータがとる値の中央値以下であれば0を、中央値を越えれば1を出力する。
The
加算器3123は、ビット抽出部3122からの上位9ビットに誤差値変換器3124からの1または0を加算する。ビット抽出部3125は、加算器3123からのデータのうちの下位3ビットを破棄し、上位6ビットを誤差拡散処理部31の出力データとして出力する。誤差拡散処理部31より出力された6ビットのデータは、ディザ処理部32に入力される。
The
図7を用いて、ディザ処理部32の具体的構成及び動作について説明する。図7において、ビット抽出部321は、誤差拡散処理部31より出力された6ビットのデータのうちの上位4ビットHを1クロック遅延器322に供給し、下位2ビットLをディザパターン読み出し部327に供給する。
A specific configuration and operation of the
タイミングジェネレータ325には、倍速変換部2a,2bによって倍速変換された画像データDa,Dbの同期信号が入力される。タイミングジェネレータ325は、入力された同期信号に基づいてフレームカウンタ信号とXカウンタ信号とYカウンタ信号とを含むタイミング信号を生成する。
The
図8は、図2に示す画像データDaによるフレームfaが時間の進行に伴って順次移行する状態を示している。図8の手前側から奥側へとフレーム番号を1,2,3,4,5,…とする。このフレーム番号は、図3に示す倍速フレームfa1,fa2,fa3…末尾の数と同じである。タイミングジェネレータ325は、フレーム番号を示すフレームカウンタ信号を発生する。
FIG. 8 shows a state in which the frame fa based on the image data Da shown in FIG. 2 sequentially shifts with time. Frame numbers are 1, 2, 3, 4, 5,... From the near side to the far side in FIG. This frame number is the same as the number at the end of the double speed frames fa1, fa2, fa3... Shown in FIG. The
タイミングジェネレータ325は、図8に示すように、画素Pxを水平方向(X方向)に画面左端部から0,1,2,3,0,1,2,3,0…と繰り返しカウントするXカウンタ信号と、画素Px(ライン)を垂直平方向(Y方向)に画面上端部から0,1,2,3,0,1,2,3,0…と繰り返しカウントするYカウンタ信号を発生する。
As shown in FIG. 8, the
図2に示す画像データDbによるフレームfbの場合も同様に、タイミングジェネレータ325は、フレーム番号1,2,3,4,5,…を示すフレームカウンタ信号を発生する。このフレーム番号は、図3に示す倍速フレームfb1,fb2,fb3…末尾の数と同じである。タイミングジェネレータ325は、フレームfbの場合も同様に、水平方向に0〜3を繰り返すXカウンタ信号と、垂直平方向に0〜3を繰り返すYカウンタ信号を発生する。
Similarly, in the case of the frame fb based on the image data Db shown in FIG. 2, the
ディザパターン記憶部326は、図9に示すディザパターンセット1〜4それぞれのディザパターンを記憶している。下位2ビットのLの値が00のときのディザパターンはディザパターンセット1〜4で共通であるため、ディザパターン記憶部326は、13個のディザパターンを記憶している。
The dither
図8より分かるように、ディザ処理部32は水平方向4画素、垂直方向4画素の16画素の領域を、ディザを加算する領域としている。ディザパターン記憶部326は、水平方向4画素、垂直方向4画素の16画素の領域よりなるディザをディザパターンとして記憶している。
As can be seen from FIG. 8, the
ディザパターン読み出し部327には、ビット抽出部321で抽出した下位2ビットLと、タイミングジェネレータ325で生成したフレームカウンタ信号,Xカウンタ信号,Yカウンタ信号とが入力される。
The dither
ディザパターン読み出し部327は、フレームカウンタ信号に応じて図9に示すディザパターンセット1〜4のいずれかを選択する。ディザパターン読み出し部327は、フレーム番号が1であればディザパターンセット1を選択し、フレーム番号が2であればディザパターンセット2を選択する。
The dither
ディザパターン読み出し部327は、フレーム番号が3であればディザパターンセット3を選択し、フレーム番号が4であればディザパターンセット4を選択する。ディザパターン読み出し部327は、フレーム番号が5であればディザパターンセット1を選択し、フレーム番号が6であればディザパターンセット2を選択する。
The dither
このように、ディザパターン読み出し部327は、ディザパターンセット1〜4を第1及び第2の画像データ(画像データDa,Db)のフレーム番号に応じて巡回的に選択する。
As described above, the dither
ディザパターン読み出し部327は、それぞれの画素データの下位2ビットLの値に応じて、選択したディザパターンセットのうちから1つのディザパターンを選択する。ディザパターン読み出し部327は選択した1つのディザパターンが示すディザの値“0”または“1”を発生する。
The dither
例を挙げて具体的に説明する。図8に示すフレーム番号が1のフレームの場合、ディザパターン読み出し部327は、図9に基づきディザパターンセット1を選択する。図8に太い実線で囲んだ16画素の領域において、(X,Y)が(0,0)の位置の画素データの下位2ビットLの値が00であれば、ディザパターン読み出し部327は、ディザパターンセット1の下位2ビットLの値00に対応したディザパターンを選択するので、ディザの値は“0”となる。
A specific example will be described. In the case of the frame having the
(X,Y)が(0,0)の位置の画素データの下位2ビットLの値が01であれば、ディザパターン読み出し部327は、ディザパターンセット1の下位2ビットLの値01に対応したディザパターンを選択するので、ディザの値は“1”となる。(X,Y)が(0,0)の位置の画素データの下位2ビットLの値が10の場合はディザの値は“1”となり、(X,Y)が(0,0)の位置の画素データの下位2ビットLの値が11の場合はディザの値は“0”となる。
If the value of the lower 2 bits L of the pixel data at the position (X, Y) at (0, 0) is 01, the dither
ディザパターン読み出し部327によって読み出されたディザパターンが示すそれぞれのディザの値は、1クロック遅延器328によって1クロック遅延されて、加算器323に供給される。加算器323は、1クロック遅延器322によって1クロック遅延された上位4ビットHと1クロック遅延器328によって1クロック遅延されたディザの値とを加算する。1クロック遅延器324は、加算器323の出力を1クロック遅延して4ビットのデータとして出力する。
Each dither value indicated by the dither pattern read by the dither
本実施形態においては、ディザパターン読み出し部327は、図10に示すように、倍速フレームfa1,fb1ではいずれもディザパターンセット1を用い、倍速フレームfa2,fb2ではいずれもディザパターンセット2を用いる。ディザパターン読み出し部327は、倍速フレームfa3,fb3ではいずれもディザパターンセット3を用い、倍速フレームfa4,fb4ではいずれもディザパターンセット4を用いる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, the dither
倍速フレームfa1,fb1,fa2,fb2,fa3,fb3…に対して、ディザパターンセットを1,2,3,4,1,2…と割り振ることも考えられるが、本実施形態では、図3の(e)に示す画像データDa,Dbの1フレーム期間内で対となる倍速フレームに対しては、図10に示すように、同じディザパターンセットを用いることとする。 It is conceivable to assign the dither pattern sets as 1, 2, 3, 4, 1, 2,... To the double speed frames fa1, fb1, fa2, fb2, fa3, fb3. As shown in FIG. 10, the same dither pattern set is used for double-speed frames that are paired within one frame period of the image data Da and Db shown in (e).
このように、ディザパターン読み出し部327は、第2のフレーム周波数を有する第1及び第2の画像データにおける第1のフレーム周波数の1フレーム期間内で対となるフレームに対しては、複数種類のディザパターンのうちの同じ種類のディザパターンを選択する。
As described above, the dither
本実施形態によれば、画質劣化、特に斜め方向の画質劣化を発生しにくくすることができるので好ましい。 According to this embodiment, it is possible to make it difficult for image quality degradation, particularly image quality degradation in an oblique direction, to occur.
図1に戻り、以上のようにして12ビットのデータが4ビットへと階調変換処理を施されたデータは、表示デバイス駆動部4に入力される。表示デバイス駆動部4は、表示デバイス5を駆動する。表示デバイス5は、表示素子517と、画像ずらしを行うためのウォブリング素子519とを有する。表示素子517は一例として液晶表示素子である。
Returning to FIG. 1, data obtained by performing gradation conversion processing from 12-bit data to 4 bits as described above is input to the display
図11を用いて、表示デバイス5の具体的な構成例について説明する。図11は、表示デバイス5の一例として、投射型表示デバイスを示している。図11において、光源LSは、両口金タイプの放電灯501と、放電灯501から射出される光を光軸方向(Z方向)に反射するリフレクタ502を有する。放電灯501としては、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等の白色光を射出するものが用いられる。
A specific configuration example of the
リフレクタ502は、光軸を軸とした回転放物面の反射面を有し、放電灯501から射出された光を反射面で反射して光軸に平行な照明光として射出する。リフレクタ502は光軸を軸とした回転楕円面の反射面を有してもよい。その場合には、リフレクタ502の光の射出側に照明光をほぼ平行光とするレンズ系を設ける。
The
光源LSから射出した光は、紫外線や赤外線をカットするコールドフィルタ503を透過して第1のレンズアレイ504に入射される。第1のレンズアレイ504は、反射型の液晶表示素子517b,517g,517rの表示領域と相似である矩形形状のレンズセルを水平方向(X方向)及び垂直方向(Y方向)に複数配列したものである。液晶表示素子517b,517g,517rは図1における表示素子517に相当する。
Light emitted from the light source LS passes through a
第1のレンズアレイ504は、リフレクタ502が光束を射出する開口を空間的に分割するように構成されている。第1のレンズアレイ504から射出した照明光は第2のレンズアレイ505に入射される。第1及び第2のレンズアレイ504,505はフライアイレンズ、フライアイインテグレータとも称される。
The
第2のレンズアレイ505は第1のレンズアレイ504と同様の構成であり、液晶表示素子517b,517g,517rの表示領域と相似である矩形形状のレンズセルをX方向及びY方向に複数配列したものである。
The
第1のレンズアレイ504は、第1のレンズアレイ504における複数のレンズセルそれぞれに対応した第2のレンズアレイ505のレンズセルに照明光を入射させ、第2のレンズアレイ505上に第1のレンズアレイ504のレンズセルと同数の2次光源像を形成する。
The
第2のレンズアレイ505から射出した照明光は、偏光変換素子506に入射される。偏光変換素子506は、P偏光及びS偏光をランダムに含む不定偏光をS偏光に揃えて射出する。不定偏光をP偏光に揃えるようにしてもよい。
The illumination light emitted from the
偏光変換素子506から射出したS偏光は、重ね合わせレンズ507に入射される。重ね合わせレンズ507は、第1のレンズアレイ504の各レンズセル504aの像の中心を液晶表示素子517b,517g,517rの中心に一致させ、各レンズセル504aの像を液晶表示素子517b,517g,517rの表示面上で重なり合った状態で結像させるように作用する。
S-polarized light emitted from the
B/RG分離クロスダイクロイックミラー510は、重ね合わせレンズ507から射出したS偏光を青色光と赤色・緑色光とに分離する。青色光はBミラー511で光路が曲げられ、青色用フィールドレンズ514b,青色用ワイヤグリッドPBS515b,青色用波長板516bを通過し、青色用液晶表示素子517bに入射する。青色用液晶表示素子517bで変調され、反射したP偏光は青色用ワイヤグリッドPBS515bで反射して、クロスダイクロイックプリズム518へと向かう。
The B / RG separation cross
B/RG分離クロスダイクロイックミラー510で分離された赤色・緑色光はRGミラー512で光路が曲げられる。RGダイクロイックミラー513は、赤色・緑色光を赤色光と緑色光とに分離する。
The red / green light separated by the B / RG separation cross
赤色光は、赤色用フィールドレンズ514r,赤色用ワイヤグリッドPBS515r,赤色用波長板516rを通過し、赤色用液晶表示素子517rに入射する。赤色用液晶表示素子517rで変調され、反射したP偏光は赤色用ワイヤグリッドPBS515rで反射して、クロスダイクロイックプリズム518へと向かう。
The red light passes through the
緑色光は、緑色用フィールドレンズ514g,緑色用ワイヤグリッドPBS515g,緑色用波長板516gを通過し、緑色用液晶表示素子517gに入射する。緑色用液晶表示素子517gで変調され、反射したP偏光は緑色用ワイヤグリッドPBS515gで反射して、クロスダイクロイックプリズム518へと向かう。
The green light passes through the
クロスダイクロイックプリズム518は、入射された赤色光,青色光,緑色光を合成する。
The cross
クロスダイクロイックプリズム518から射出した合成光は、ウォブリング素子519に入射される。ウォブリング素子519の具体的構成及び動作については後述する。
The combined light emitted from the cross
投射レンズ520は、ウォブリング素子519を透過した合成光を図示していないスクリーン上に投射する。赤色用,青色用,緑色用の液晶表示素子517b,517g,517rは、入射された赤色光,青色光,緑色光それぞれを映像信号の赤色成分,青色成分,緑色成分に応じて変調するので、スクリーン上には映像信号に応じた投射画像が表示される。
The
図12を用いて、ウォブリング素子519の具体的構成及び動作について説明する。図12に示すように、ウォブリング素子519は、液晶フィルタ5191と単結晶の水晶板5192とを貼り合わせた2層構造とされている。液晶フィルタ5191にウォブリング駆動電圧Vwo(図11に図示)を印加しない状態では、ウォブリング素子519に入射した光はそのまま直進して、第1の位置である位置P1へと射出する。
A specific configuration and operation of the
液晶フィルタ5191にウォブリング駆動電圧Vwoを印加すると、ウォブリング素子519に入射した光は進行方向が曲げられて、第2の位置である位置P2へと射出する。
When the wobbling drive voltage Vwo is applied to the
なお、ウォブリング素子519に入射した光がP偏光のとき、位置P1へと射出する光はP偏光、位置P2へと射出する光はS偏光となる。
When the light incident on the
液晶フィルタ5191にウォブリング駆動電圧Vwoを印加しない状態では、図2の実線で示す位置に投射画像が表示(出力)され、液晶フィルタ5191にウォブリング駆動電圧Vwoを印加した状態では、図2の破線で示す位置に投射画像が表示(出力)される。図2に示すように、ウォブリング駆動電圧Vwoを印加しない状態と印加した状態とで、投射画像の画素Pxは水平方向及び垂直方向にそれぞれ0.5画素だけシフトされる。
In a state where the wobbling driving voltage Vwo is not applied to the
例えば1倍速フレーム毎に、液晶フィルタ5191にウォブリング駆動電圧Vwoを印加しない状態と印加する状態とを切り換えれば、図2の実線で示す投射画像と破線で示す投射画像とが交互に切り換わることになる。
For example, if a state where the wobbling driving voltage Vwo is not applied to the
ウォブリング素子519にウォブリング駆動電圧Vwoを印加したとき入射光がどの程度シフトされるかは、ウォブリング素子519の構成によって決まる。ウォブリング駆動電圧Vwoを印加しない状態と印加した状態とで、投射画像が水平方向及び垂直方向にそれぞれ0.5画素だけシフトさせるよう、ウォブリング素子519を構成しておく。
The degree to which the incident light is shifted when the wobbling drive voltage Vwo is applied to the
本実施形態においては、ウォブリング素子519によって画素ずらしを行うことによって、解像度をルート2倍に増大させることができる。本実施形態によれば、画像データDaが有する階調数を低減させて表示デバイス5に画像表示させる際に、画質劣化の発生を極力抑えつつ、見かけ上の解像度を増大させることができる。
In the present embodiment, by performing pixel shifting by the wobbling
本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。本実施形態では、水平方向及び垂直方向に複数の画素をマトリクス状に配列した表示素子として、液晶表示素子517b,517g,517rとしたが、液晶表示素子に限定されない。
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. In the present embodiment, the liquid
本実施形態では、投射型画像表示装置としたが、直視型の画像表示装置であってもよい。但し、投射型画像表示装置は、ウォブリング機能を搭載するのに好適である。画像表示装置を投射型画像表示装置とする場合、図11の構成は単なる例であり、投射型画像表示装置の構成は任意である。 In the present embodiment, the projection type image display device is used, but a direct view type image display device may be used. However, the projection type image display apparatus is suitable for mounting a wobbling function. When the image display device is a projection type image display device, the configuration in FIG. 11 is merely an example, and the configuration of the projection type image display device is arbitrary.
1 補間部(画像データ生成部)
2a,2b 倍速変換部
3 階調変換部
4 表示デバイス駆動部
5 表示デバイス
31 誤差拡散処理部
32 ディザ処理部
517,517b,517g,517r 表示素子(液晶表示素子)
519 ウォブリング素子
1 Interpolation unit (image data generation unit)
2a, 2b Double
519 Wobbling element
Claims (6)
前記第1及び第2の画像データを、前記第1のフレーム周波数の2倍である第2のフレーム周波数に変換する倍速変換部と、
前記第2のフレーム周波数を有する前記第1及び第2の画像データに対して誤差拡散処理を施して、前記第1及び第2の画像データが有する第1のビット数を前記第1のビット数よりも小さい第2のビット数に変換する誤差拡散処理部と、
前記第2のビット数に変換された前記第1及び第2の画像データにおける所定の上位ビットに対して所定のディザパターンよりなるディザを加算するディザ処理部と、
前記ディザ処理部より出力された前記第1及び第2の画像データを交互に表示し、前記第1の画像データを表示した画像を出力する位置と前記第2の画像データを表示した画像を出力する位置とが互いに異なる位置となるように変位させるウォブリング機能を有する表示デバイスと、
前記ディザ処理部より出力された前記第1の画像データを第1の位置に、前記ディザ処理部より出力された前記第2の画像データを前記第1の位置に対して水平方向及び垂直方向にずらした第2の位置に出力させるよう前記表示デバイスを駆動する表示デバイス駆動部と、
を備え、
前記ディザ処理部は、
複数種類のディザパターンを前記第1及び第2の画像データのフレーム番号に応じて巡回的に選択し、
前記第2のフレーム周波数を有する前記第1及び第2の画像データにおける前記第1のフレーム周波数の1フレーム期間内で対となるフレームに対しては、前記複数種類のディザパターンのうちの同じ種類のディザパターンを選択する
ことを特徴とする画像表示装置。 A first image data which have a first frame frequency, having said first frame frequency, and a second image obtained by shifting positions of pixels of the first image data in the horizontal and vertical directions An image data generation unit for generating data;
A double speed conversion unit for converting the first and second image data into a second frame frequency that is twice the first frame frequency;
Error diffusion processing is performed on the first and second image data having the second frame frequency, and the first number of bits included in the first and second image data is set to the first number of bits. An error diffusion processing unit for converting to a smaller second bit number,
A dither processing unit for adding a dither composed of a predetermined dither pattern to predetermined high-order bits in the first and second image data converted into the second number of bits;
The first and second image data output from the dither processing unit are alternately displayed, and the position where the image displaying the first image data is output and the image displaying the second image data are output. A display device having a wobbling function to displace the position to be different from each other,
The first image data output from the dither processing unit is in a first position, and the second image data output from the dither processing unit is in a horizontal direction and a vertical direction with respect to the first position. A display device driving unit that drives the display device to output the shifted second position;
With
The dither processing unit
A plurality of types of dither patterns are cyclically selected according to the frame numbers of the first and second image data,
The same type of the plurality of types of dither patterns is used for frames paired within one frame period of the first frame frequency in the first and second image data having the second frame frequency. An image display device characterized by selecting a dither pattern.
前記第2のビット数に変換された前記第1及び第2の画像データの前記上位ビットを除く下位ビットの値に対応して設定した複数のディザパターンをセットとし、複数のディザパターンセットを前記第1及び第2の画像データのフレーム番号に応じて巡回的に選択し、
前記第1及び第2の画像データのフレーム番号に応じて選択したディザパターンセットのうちから、前記下位ビットの値に応じてディザパターンを選択する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 The dither processing unit
A plurality of dither patterns set corresponding to values of lower bits excluding the upper bits of the first and second image data converted into the second number of bits are set, and a plurality of dither pattern sets are Select cyclically according to the frame number of the first and second image data,
The image display according to claim 1, characterized in that among the dither pattern set selected in accordance with the first and the frame number of the second image data, selecting a dither pattern according to the value of the lower bit apparatus.
前記第2のビット数に変換された前記第1及び第2の画像データにおける水平方向及び垂直方向それぞれ複数画素よりなる領域を、ディザを加算する領域とし、前記領域内のそれぞれの画素データにおける前記上位ビットに加算するディザよりなるパターンを前記ディザパターンとし、
前記それぞれの画素データにおける前記下位ビットの値に応じて選択したディザパターンが示すディザを前記それぞれの画素データに加算する
ことを特徴とする請求項2に記載の画像表示装置。 The dither processing unit
A region composed of a plurality of pixels in the horizontal direction and the vertical direction in the first and second image data converted into the second number of bits is defined as a region to which dither is added, and the pixel data in each pixel data in the region is added. The pattern consisting of dither added to the upper bits is the dither pattern,
The image display apparatus according to claim 2, characterized in adding the dither indicated dither pattern selected according to the value of the lower-order bits of said each pixel data wherein each pixel data.
前記第1及び第2の画像データを、前記第1のフレーム周波数の2倍である第2のフレーム周波数に変換するフレーム周波数変換ステップと、
前記第2のフレーム周波数を有する前記第1及び第2の画像データに対して誤差拡散処理を施して、前記第1及び第2の画像データが有する第1のビット数を前記第1のビット数よりも小さい第2のビット数に変換するビット数変換ステップと、
前記第2のビット数に変換された前記第1及び第2の画像データにおける所定の上位ビットに対して所定のディザパターンよりなるディザを加算するディザ加算ステップと、
ディザが加算された前記第1及び第2の画像データを交互に表示素子に表示し、
前記表示素子に表示された前記第1の画像データを第1の位置に、前記表示素子に表示された前記第2の画像データを前記第1の位置に対して水平方向及び垂直方向にずらした第2の位置に表示させるよう、画像を出力する位置をウォブリングさせるウォブリングステップと、
を含み、
前記ディザ加算ステップは、
複数種類のディザパターンを前記第1及び第2の画像データのフレーム番号に応じて巡回的に選択し、
前記第2のフレーム周波数を有する前記第1及び第2の画像データにおける前記第1のフレーム周波数の1フレーム期間内で対となるフレームに対しては、前記複数種類のディザパターンのうちの同じ種類のディザパターンを選択する
ことを特徴とする画像表示方法。 A first image data which have a first frame frequency, having said first frame frequency, and a second image obtained by shifting positions of pixels of the first image data in the horizontal and vertical directions A generation step for generating data;
A frame frequency conversion step of converting the first and second image data into a second frame frequency that is twice the first frame frequency;
Error diffusion processing is performed on the first and second image data having the second frame frequency, and the first number of bits included in the first and second image data is set to the first number of bits. A bit number conversion step of converting to a second bit number smaller than
A dither addition step of adding a dither consisting of a predetermined dither pattern to predetermined upper bits in the first and second image data converted into the second number of bits;
The first and second image data added with dither are alternately displayed on a display element,
The first image data displayed on the display element is shifted to a first position, and the second image data displayed on the display element is shifted in a horizontal direction and a vertical direction with respect to the first position. A wobbling step for wobbling a position to output an image so as to be displayed at the second position;
Including
The dither addition step includes:
A plurality of types of dither patterns are cyclically selected according to the frame numbers of the first and second image data,
The same type of the plurality of types of dither patterns is used for frames paired within one frame period of the first frame frequency in the first and second image data having the second frame frequency. An image display method characterized by selecting a dither pattern.
前記第2のビット数に変換された前記第1及び第2の画像データの前記上位ビットを除く下位ビットの値に対応して設定した複数のディザパターンをセットとし、複数のディザパターンセットを前記第1及び第2の画像データのフレーム番号に応じて巡回的に選択し、
前記第1及び第2の画像データのフレーム番号に応じて選択したディザパターンセットのうちから、前記下位ビットの値に応じてディザパターンを選択する
ことを特徴とする請求項4に記載の画像表示方法。 The dither addition step includes:
A plurality of dither patterns set corresponding to values of lower bits excluding the upper bits of the first and second image data converted into the second number of bits are set, and a plurality of dither pattern sets are Select cyclically according to the frame number of the first and second image data,
The image display according to claim 4, characterized in that among the dither pattern set selected in accordance with the first and the frame number of the second image data, selecting a dither pattern according to the value of the lower bit Method.
前記第2のビット数に変換された前記第1及び第2の画像データにおける水平方向及び垂直方向それぞれ複数画素よりなる領域を、ディザを加算する領域とし、前記領域内のそれぞれの画素データにおける前記上位ビットに加算するディザよりなるパターンを前記ディザパターンとし、
前記それぞれの画素データにおける前記下位ビットの値に応じて選択したディザパターンが示すディザをそれぞれの前記画素データに加算する
ことを特徴とする請求項5に記載の画像表示方法。 The dither addition step includes:
A region composed of a plurality of pixels in the horizontal direction and the vertical direction in the first and second image data converted into the second number of bits is defined as a region to which dither is added, and the pixel data in each pixel data in the region is added. The pattern consisting of dither added to the upper bits is the dither pattern,
The image display method according to claim 5, characterized in adding the dither indicated dither pattern selected according to the value of the lower-order bits of the respective pixel data to each of the pixel data.
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