JP6682322B2 - 階調値変換装置、テレビジョン受像機、階調値変換方法、制御プログラム、および記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、ＨＤＲ信号の階調値を変換する階調値変換装置等に関する。

近年、高画質化技術の１つとして、ＳＤＲ（Standard Dynamic Range）信号よりも階調数（取り得る階調値の個数）の多いＨＤＲ（High Dynamic Range）信号が注目を集めている。ＨＤＲ信号を用いることより、従来よりも高輝度かつ高コントラストな迫力のある映像を得ることができる。

ＳＤＲ信号は、γ２．２相当等のＥＯＴＦ（Electro-Optical Transfer Function）を有する再生環境（以下、「ＳＤＲ環境」と記載）での再生を前提として製作されているのに対して、ＨＤＲ信号は、ＳＭＰＴＥ−ＳＴ２０８４（以下、「ＳＴ２０８４」と略記）等のＥＯＴＦを有する再生環境（以下、「ＨＤＲ環境」と記載）での再生を前提として製作されている。このため、ＳＤＲ環境でＨＤＲ信号を再生すると、得られる映像の輝度が製作者の意図した輝度と異なってしまう。

このような問題を回避するための方法としては、例えば、ＳＤＲ環境でＨＤＲ信号を表示する前に、ＨＤＲ信号で各画素が取る階調値を、ＨＤＲ環境において作成者の意図した輝度に対応する第１の階調値から、ＳＤＲ環境において作成者の意図した輝度に対応する第２の階調値に変換することなどが考えられる。例えば、ＨＤＲ環境におけるＥＯＴＦをｆ、ＳＤＲ環境におけるＥＯＴＦをｇとすると、この変換は、第１の階調値ｘを、第２の階調値ｙ＝ｇ^−１（ｆ（ｘ））に対応させるマッピングとなる。

再生環境のＥＯＴＦまたはガンマカーブに関連する技術を開示した文献としては、特許文献１には、入力画像に基づきバックライトの輝度設定値を算出するバックライト輝度設定値推定部と、液晶パネルに入射するバックライト輝度分布に応じて、液晶の透過率を補正する信号補正部と、を備える画像表示装置が開示されている。ここで、信号補正部は、入力画像のＲＧＢ各サブピクセルの階調値の比率を保持して液晶の透過率を補正している。

特開２０１０−１６４８５１号公報（２０１０年７月２９日公開）

上述したように、ＳＤＲ信号の階調数は、ＨＤＲ信号の階調数よりも少ない。したがって、ＨＤＲ信号で各画素が取る階調値を変換する際に、ＨＤＲ信号用のＥＯＴＦの定義域全体をＳＤＲ信号用のＥＯＴＦの定義域にマッピングしようとすると、階調値の縮退（異なる階調値が同一の階調値にマッピングされることを指す）が生じることがある。特に、ＳＭＰＴＥ−ＳＴ２０８４等のＨＤＲ用のＥＯＴＦでは、暗部における僅かな明暗の違いを表現するべく、単位輝度差あたり階調数が低輝度領域において特に大きくなっている。このため、このようなマッピングによりＨＤＲ信号で各画素が取る階調値を変換すると、低輝度領域において階調値の縮退が生じ易い。

このような問題を解決するための方法としては、ＨＤＲ信号用のＥＯＴＦの定義域のうち、コンテンツの最大輝度レベル以下の輝度レベルに対応する範囲を、ＳＤＲ信号用のＥＯＴＦの定義域にマッピングする方法が考えられる。ＨＤＲ信号で各画素は１００００ｃｄ/ｍ^２以下の輝度に対応する階調値を取り得るが、これらの階調値の全部が実際のコンテンツで使われるわけではない。このため、このようなマッピングによりＨＤＲ信号で各画素が取る画素値を変換すれば、ＳＤＲ環境での再生映像における輝度のダイナミックレンジを狭めることなく、黒つぶれの発生を抑制することができる。なお、ＨＤＲ信号には、ＭＡＸ＿ＣＬＬ（Maximum Content Light Level）と呼ばれる、コンテンツの最大輝度を表すメタデータが含まれている。コンテンツの最大輝度は、このメタデータを参照することにより特定することが可能である。

しかしながら、コンテンツによっては、実際の最大輝度とは異なった値のＭＡＸ＿ＣＬＬがＨＤＲ信号に含まれている場合もあるし、ＭＡＸ＿ＣＬＬがＨＤＲ信号に含まれていない場合があり、上述のマッピングを、実際の最大輝度に即して実行することができないという問題がある。

また、従来技術では、テレビ内の映像データの処理手順として、まず、ＨＤＲ信号における、ＭＡＸ＿ＣＬＬ以下の輝度に対応する階調値を、ＳＤＲ信号の各画素が取り得る階調値に変換し、その後、各映像パラメータを調整するために、変換後の階調値のヒストグラムを計測する。ここで、階調値を変換した後に、ヒストグラムを計測する理由としては、実際の表示画像の輝度の範囲に対応した階調値によってヒストグラムをとることができ、より効率的な計測が可能となるためである。また、階調値を変換した後に、ヒストグラムを計測するもう１つの理由としては、ヒストグラムの計測では、階調値の範囲に対応するようにヒストグラムの区分を設定しており、階調値の範囲を限定することができれば、ヒストグラムのビンを減らすことができ、情報の処理量を削減できるためである。

そして、上述のマッピングを、実際の最大輝度に即して実行することができないという問題を解決するために、このヒストグラムを計測する技術において、ヒストグラムを参照して実際の最大輝度を計測し、ＭＡＸ＿ＣＬＬの誤りを確認または検出する方法も検討された。しかし、ＭＡＸ＿ＣＬＬ以上の輝度に対応する階調値は、上述の変換で切り取られているため、ＭＡＸ＿ＣＬＬ以上の値の最大輝度に対応する階調値を検出することができないという問題がある。この問題を、図５を用いて説明する。図５の（Ａ）は、変換後の輝度値Ｙと階調値Ｘとの関係（ＳＤＲ信号用のＥＯＴＦ）を表すグラフである。図５の（Ｂ）は、変換後の階調値のヒストグラムを示す。図５（Ａ）が示すように、ＭＡＸ＿ＣＬＬ（ａが示す値）以上の輝度に対応する階調値は、すべて、１０２３に設定され、図５（Ｂ）が示すように、変換後の階調値のヒストグラムでは、すべて、１０２３のビンとして計測される。つまり、ＭＡＸ＿ＣＬＬ以上の輝度に対応する階調値は、変換後では検出することができない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＨＤＲ信号の各画素が取る階調値を、ＳＤＲ信号の各画素が取り得る階調値に変換し、変換後の階調値によってヒストグラムを計測する技術において、ＭＡＸ＿ＣＬＬ以上の値の最大輝度に対応する階調値を検出し、実際の最大輝度に即して階調値を効率的に変換することができる技術を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る階調値変換装置は、最大輝度レベルを設定する設定部と、第１の映像フォーマットよりも輝度範囲の広い第２の映像フォーマットに従う映像信号の各画素が取る階調値について、上記設定部が設定した最大輝度レベル以下の輝度値に対応する階調値を、上記第１の映像フォーマットに従う映像信号の各画素が取り得る範囲である第１の階調範囲の階調値に変換し、上記最大輝度レベルより高い輝度値に対して、それぞれ上記第１の階調範囲以外の第２の階調範囲の階調値を割り振る階調値変換部と、上記第１の階調範囲の階調値と上記第２の階調範囲の階調値とのヒストグラムから、最大階調値を計測するヒストグラム計測部とを備え、上記設定部は、上記最大輝度レベルの値が上記最大階調値に対応する輝度値となるように、上記最大輝度レベルを更新する。

また、本発明の一態様に係る階調値変換方法は、最大輝度レベルを設定する設定工程と、第１の映像フォーマットよりも輝度範囲の広い第２の映像フォーマットに従う映像信号の各画素が取る階調値について、上記設定工程で設定した最大輝度レベル以下の輝度値に対応する階調値を、上記第１の映像フォーマットに従う映像信号の各画素が取り得る範囲である第１の階調範囲の階調値に変換し、上記最大輝度レベルより高い輝度値に対して、それぞれ上記第１の階調範囲以外の第２の階調範囲の階調値を割り振る階調値変換工程と、上記第１の階調範囲の階調値と上記第２の階調範囲の階調値とのヒストグラムから、最大階調値を計測するヒストグラム計測工程とを包含し、上記設定工程では、上記最大輝度レベルの値が上記最大階調値に対応する輝度値となるように、上記最大輝度レベルを更新する。

本発明によれば、ＨＤＲ信号の各画素が取る階調値を、ＳＤＲ信号の各画素が取り得る階調値に変換し、変換後の階調値によってヒストグラムを計測する技術において、ＭＡＸ＿ＣＬＬ以上の値の最大輝度に対応する階調値を検出し、実際の最大輝度に即して階調値を効率的に変換することができる。

本発明の実施形態１〜３に係る階調値変換装置を備えた表示装置の構成を示すブロック図である。 上記表示装置の外観を示す図である。 本発明の実施形態１〜３に係る階調値変換方法を説明するフローチャートである。 本発明の実施形態１〜３に係る階調値変換方法を説明するための図である。 従来技術における階調値変換方法を説明するための図である。

〔実施形態１〕
（表示装置１）
本発明の第１の実施形態に係る階調値変換装置２を備えた表示装置１について、図１および図２を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る階調値変換装置２を備えた表示装置１の構成を示すブロック図である。また、図２は、表示装置１の外観を示す正面図である。図１が示すように、表示装置１は、階調値変換装置２、パネル制御部７、および表示パネル８を備えている。なお、表示装置１を備えたテレビジョン受像機も本明細書に記載された発明に含まれる。

（階調値変換装置２）
階調値変換装置２は、ＨＤＲ信号（第２のフォーマットに従う映像信号）の各画素の階調値を変換する装置であり、映像データ取得部３、設定部４、階調値変換部５、およびヒストグラム計測部６を備えている。映像データ取得部３は、ＨＤＲ信号を取得する。なお、映像データ取得部３が取得するＨＤＲ信号は、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition Multimedia Interface：高精細度マルチメディアインターフェース）規格に基づくＨＤＭＩ信号、Ｔｕｎｅｒ信号（チューナーによって受信した信号）およびＣＶＢＳ（Composite Video, Blanking, and Sync：コンポジット映像信号）信号等であり得る。

また、ＨＤＲ信号には、各画素が取る階調値の他に、コンテンツの最大輝度レベルを示すＭＡＸ＿ＣＬＬ等がメタデータとして含まれる。設定部４は、後述する最大輝度レベルを設定する。階調値変換部５は、ＨＤＲ信号の各画素が取る階調値において、設定部４が設定した最大輝度レベル以下の輝度に対応する階調値を、ＳＤＲ信号（第１のフォーマットに従う映像信号）の各画素が取り得る範囲である第１の階調範囲の階調値に変換する。この際、階調値変換部５は、ＨＤＲ信号において各画素が取り得る階調値のうち、設定部４が設定した最大輝度レベル以下の各輝度レベルに対応する階調値を、ＳＤＲ信号用のＥＯＴＦの定義域内の各階調値に対応させるマッピングが用いられる。なお、上述の第２の映像フォーマットは、上述の第１の映像フォーマットよりも輝度範囲が広い。

また、階調値変換部５は、ＨＤＲ信号の各画素が取る階調値において、最大輝度レベルより高い輝度に対して、それぞれ第１の階調範囲以外の第２の階調範囲の階調値を割り振る。ヒストグラム計測部６は、上記の第１の階調範囲の階調値と上記第２の階調範囲の階調値とのヒストグラムから、最大階調値を計測する。また、設定部４は、最大輝度レベルが、ヒストグラム計測部６が計測した最大階調値に対応する輝度の値となるように、最大輝度レベルを更新する。

（その他の部材）
パネル制御部７は、表示パネル８の各画素の輝度を、ＳＤＲ用のＥＯＴＦにおいて階調値変換部５が得た階調値に対応する輝度値に制御する。これにより、ＨＤＲ信号が表す映像が本来の輝度で表示パネル８に表示される。表示パネル８は、映像の表示が可能な表示装置であればどのような装置によって実現されてもよいが、具体的な例としては、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、およびプラズマディスプレイ等が挙げられる。

（階調値変換方法）
本実施形態に係る階調値変換装置２により実行される階調値変換処理の流れを、図３および図４を参照して説明する。図３は、階調値変換処理の流れを示すフローチャートである。図４は、階調値変換処理と変換後の階調値によるヒストグラムとを説明するための図である。

本実施形態に係る階調値変換装置２は、以下に説明するステップＳ０〜Ｓ６をフレーム毎に実行することによって、ＨＤＲ信号の各画素の階調値を、ＳＤＲ信号の各画素が取り得る階調値に変換する。

まず、映像データ取得部３は、ＨＤＲ信号を取得する（ステップＳ０）。映像データ取得部３は、取得したＨＤＲ信号において処理対象フレームを構成する各画素が取る階調値を設定部４および階調値変換部５に供給する。

次に、設定部４は、最大輝度レベルを設定する（ステップＳ１）。ここで、ステップＳ０において映像データ取得部３がＨＤＲ信号を取得し始めてから、ステップＳ１の処理が１回目の処理である場合、設定部４が最大輝度レベルの値を設定するときに、ＨＤＲ信号がメタデータとして含む上述のＭＡＸ＿ＣＬＬの値を参照する。

例えば、ＭＡＸ＿ＣＬＬが０の値である場合、つまり、ＭＡＸ＿ＣＬＬの値が定まっていない場合、設定部４は、最大輝度レベルの値を、ＳＴ２０８４のＥＯＴＦにおける最大輝度である１００００ｎｉｔｓに設定する。または、ＭＡＸ＿ＣＬＬが１〜１０００の値である場合、当該値は、ＭＡＸ＿ＣＬＬとしては小さすぎるため、設定部４は、当該値を実際の最大輝度とは異なる値と判断し、最大輝度レベルの値を、ＭＡＸ＿ＣＬＬ以上の値である１０００ｎｉｔｓに設定する。または、ＭＡＸ＿ＣＬＬが１００１〜１００００の値である場合、設定部４は、当該値が実際の最大輝度を示しているものと判断し、最大輝度レベルの値を、当該ＭＡＸ＿ＣＬＬの値に設定する。

または、ＭＡＸ＿ＣＬＬが１０００１〜６５５３５の値である場合、当該値は、ＳＴ２０８４のＥＯＴＦにおける最大輝度である１００００ｎｉｔｓより大きい値であるため、設定部４は、当該値を誤った値であると判断し、最大輝度レベルの値を、１００００ｎｉｔｓに設定する。また、ステップＳ０において映像データ取得部３がＨＤＲ信号を取得し始めてから、ステップＳ１の処理が二回目以降の処理である場合については後述する。

次に、階調値変換部５は、処理対象フレームを構成する各画素が取る階調値を映像データ取得部３から取得し、当該階調値において、設定部４が設定した最大輝度レベル以下の輝度に対応する階調値を、ＳＤＲ信号の各画素が取り得る範囲である第１の階調範囲の階調値に変換し、最大輝度レベルより高い輝度値に対して、それぞれ第１の階調範囲以外の第２の階調範囲の階調値を割り振る（ステップＳ２）。

具体的には、この変換のために、階調値変換部５は、最大輝度レベルを設定部４から取得し、ＨＤＲ信号の各画素が取る階調値のうち、取得した最大輝度レベル以下の各輝度レベルｙに対応する階調値ｘを、ＳＤＲ信号用のＥＯＴＦの定義域内の各階調値Ｘに対応させるマッピングを用いる。より具体的に言うと、最大輝度レベル以下の各輝度レベルｙに対応する階調値ｘを、ＳＤＲ信号用のＥＯＴＦにおいて輝度値Ｙ＝（ＭＡＸ＿Ｙ／ＭＡＸ＿ｙ）ｙに対応する階調値Ｘに対応させるマッピングを用いる。ここで、ＭＡＸ＿ｙは、最大輝度レベルを表し、ＭＡＸ＿Ｙは、ＳＤＲ信号用のＥＯＴＦの値域の最大値（表示装置の最大輝度レベルに相当）を表す。

図４の（Ａ）は、変換後の輝度値Ｙと階調値Ｘとの関係（ＳＤＲ信号用のＥＯＴＦ）を表すグラフである。図４の（Ａ）が示すように、最大輝度レベルａ以下の輝度値と、これに対応する階調値（最大階調値レベルｂ以下の値）とは、ガンマ２．２の曲線を形成している。一方で、最大輝度レベルａより大きい輝度値と、最大階調値レベルｂより大きい階調値とは、直線（図４の（Ａ）では点線で示す）を形成している。

図４の（Ａ）では、最大輝度レベルａより大きい輝度値と、最大階調値レベルｂより大きい階調値とは、線形の関係を示しているが、階調値変換部５が最大輝度レベルより高い輝度値に対して割り振る階調値の値は、任意の値であってよい。例えば、階調値変換部５は、１０００ｎｉｔｓの輝度値に対して、１０２０の階調値を割り振る。また、階調値変換部５は、１００１〜２０００ｎｉｔｓの輝度値に対して、一定の１０２１の階調値を割り振る。

また、階調値変換部５は、２００１〜４０００ｎｉｔｓの輝度値に対して、一定の１０２２の階調値を割り振る。また、階調値変換部５は、４０００〜１００００ｎｉｔｓの輝度値に対して、一定の１０２３の階調値を割り振ってもよい。そして、階調値変換部５は、最大輝度レベル以下の輝度値に対応する変換後の階調値をパネル制御部７に供給し、当該変換後の階調値と、最大輝度レベルより大きい輝度値に対応する割り振られた階調値とを、ヒストグラム計測部６に供給する。

そして、最大輝度レベル以下の輝度値に対応する変換後の階調値を取得したパネル制御部７は、当該階調値を輝度値に変換する（ステップＳ５）。この変換のために、パネル制御部７は、ＳＤＲ用のＥＯＴＦ、例えば、γ２．２相当のＥＯＴＦを用いる。この変換は、トーンマッピングとも呼ばれ、この変換における階調値と輝度値との対応関係は、トーンカーブとも呼ばれる。パネル制御部７は、表示パネル８を構成する各画素の輝度を、トーンマッピングにより得られた輝度値に制御する。これにより、処理対象フレームが表示パネル８に表示される（ステップＳ６）。

一方、ステップＳ２において階調値変換部５が変換した階調値である、ＳＤＲ信号の各画素が取り得る第１の階調範囲の階調値と、階調値変換部５が割り振った第２の階調範囲の階調値とを取得したヒストグラム計測部６は、これらの階調値のヒストグラムから最大階調値を計測する（ステップＳ３）。なお、ヒストグラム計測部６は、階調値変換部５がステップＳ２を実行するたびにステップＳ３の工程を実行する。そのため、階調値変換部５は、ＨＤＲ信号の各画素によって構成されるフレームごとに、ステップＳ２を実行することになる。図４の（Ｂ）は、階調値変換部５による変換後の階調値のヒストグラムを示す。

上述のステップＳ２において、最大輝度レベルより高い輝度値に対してそれぞれ第２の階調範囲の階調値を割り振ったため、図４の（Ａ）の領域Ｒ_１における階調値が、ヒストグラムに反映され、最大階調値レベルｃ以下の階調値のみならず、最大階調値レベルｃより大きい階調値も、領域Ｒ_２において検出することができる（図４の（Ｂ）では、最大階調値レベルｃより大きい階調値が存在しない場合における例を示す。）。ヒストグラム計測部６は、このようにして検出した階調値が含まれるヒストグラムのビンのうちで、最も大きい値のビンの階調値（最大階調値）を計測する。そして、ヒストグラム計測部６は、計測した最大階調値を設定部４に供給する。

次に、設定部４は、ヒストグラム計測部６が計測した最大階調値に対応する輝度の値に、最大輝度レベルの値がなるように、最大輝度レベルを更新する（Ｓ４）。なお、設定部４は、ヒストグラム計測部６がステップＳ３を実行するたびにステップＳ４の工程を実行する。そのため、設定部４は、ＨＤＲ信号の各画素によって構成されるフレームごとに、ステップＳ４を実行することになる。また、設定部４は、更新した最大輝度レベルを階調値変換部５に供給する。

次に、Ｓ２のステップに戻り、階調値変換部５は、処理対象フレームを構成する各画素が取る階調値を映像データ取得部３から取得し、当該階調値において、設定部４が更新した最大輝度レベル以下の輝度に対応する階調値を、ＳＤＲ信号の各画素が取り得る範囲である第１の階調範囲の階調値に変換し、最大輝度レベルより高い輝度値に対して、それぞれ第１の階調範囲以外の第２の階調範囲の階調値を割り振る。そして、階調値変換部５は、最大輝度レベル以下の輝度値に対応する変換後の階調値をパネル制御部７に供給し、当該変換後の第１の階調範囲の階調値と、最大輝度レベルより大きい輝度値に対応する割り振られた第２の階調範囲の階調値とを、ヒストグラム計測部６に供給する。

そして、最大輝度レベル以下の輝度値に対応する変換後の階調値を取得したパネル制御部７は、Ｓ５のステップを再度実行し、表示パネル８は、Ｓ６のステップを再度実行する。一方、ステップＳ２において階調値変換部５が変換した階調値である、ＳＤＲ信号の各画素が取り得る範囲である第１の階調範囲の階調値と、階調値変換部５が割り振った第１の階調範囲以外の第２の階調範囲の階調値とを取得したヒストグラム計測部６は、再度、Ｓ３のステップを実行し、設定部４階調値変換部５は、再度、Ｓ４のステップを実行する。

このように、Ｓ４、Ｓ２およびＳ３と続くステップは繰り返され、その都度、設定部４は、最大輝度レベルを更新する。そして、設定部４が更新した最大輝度レベルに基づいて、Ｓ２、Ｓ５およびＳ６と続くステップは繰り返され、その都度、処理対象フレームが表示パネル８に表示される。

以上のように、本実施形態に係る階調値変換処理では、ＨＤＲ信号用のＥＯＴＦの定義域のうち、最大輝度レベル以下の輝度値に対応する範囲をＳＤＲ信号用のＥＯＴＦの定義域に対応付けるマッピングを行い、最大輝度レベルより大きい輝度値に対して、それぞれ第１の階調範囲以外の第２の階調範囲の階調値を割り振る。これにより、割り振られた階調値のヒストグラムから、ＭＡＸ＿ＣＬＬ以上の値の最大輝度に対応する階調値を検出することができ、当該階調値を最大輝度レベルに設定することもできるため、実際の最大輝度に即して効率的に階調値を変換することができる。

〔実施形態２〕
実施形態１では、階調値変換処理を、ＨＤＲ信号の各画素によって構成されるフレーム毎に実行し、各フレームを構成する各画素が取る階調値のヒストグラムから最大階調値を求め、当該最大階調値に対応する輝度値を最大輝度レベルとして更新する構成について説明したが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、レコーダ等に記録されたＨＤＲ信号を再生する場合には、階調値変換処理をシーン毎に実行し、各シーンを構成する各画素が取る階調値のヒストグラムから最大階調値を求め、当該最大階調値に対応する輝度値を最大輝度レベルとして更新する構成を採用することも可能である。この場合、処理対象シーンを構成する最初のフレームの階調値変換を開始する前に、処理対象シーンを構成する全てのフレームを構成する画素が取る階調値のヒストグラムから最大階調値を求め、当該最大階調値を最大輝度レベルに設定することになる。

また、各フレームを構成する各画素が取る階調値のヒストグラムから最大階調値を求め、当該最大階調値に対応する輝度値を最大輝度レベルとして更新する構成の代わりに、各フレームを構成する各画素が取る階調値のヒストグラムから最大階調値を求め、当該最大階調値の時間平均値を最大輝度レベルとする構成を採用してもよい。これにより、各フレームを構成する各画素が取る階調値のヒストグラムにおける最大階調値そのものを、最大輝度レベルとする構成を採用した場合に生じ得る画面のちらつきを効果的に抑制することが可能である。なお、各フレームにおいて求められた最大階調値の時間平均値の算出にあたっては、例えば公知の時間平均フィルタなどを用いればよい。

〔実施形態３〕
階調値変換装置２の制御ブロック（特に映像データ取得部３、設定部４、階調値変換部５およびヒストグラム計測部６）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、階調値変換装置２は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る階調値変換装置（２）は、最大輝度レベルを設定する設定部（４）と、第１の映像フォーマットよりも輝度範囲の広い第２の映像フォーマットに従う映像信号の各画素が取る階調値について、上記設定部（４）が設定した最大輝度レベル以下の輝度値に対応する階調値を、上記第１の映像フォーマットに従う映像信号の各画素が取り得る範囲である第１の階調範囲の階調値に変換し、上記最大輝度レベルより高い輝度値に対して、それぞれ上記第１の階調範囲以外の第２の階調範囲の階調値を割り振る階調値変換部（５）と、上記第１の階調範囲の階調値と上記第２の階調範囲の階調値とのヒストグラムから、最大階調値を計測するヒストグラム計測部（６）とを備え、上記設定部（４）は、上記最大輝度レベルの値が上記最大階調値に対応する輝度値となるように、上記最大輝度レベルを更新する。

上記の構成によれば、第２の映像フォーマットに従う映像信号用のＥＯＴＦの定義域のうち、最大輝度レベル以下の輝度値に対応する範囲を第１の映像フォーマットに従う映像信号用のＥＯＴＦの定義域に対応付けるマッピングを行い、最大輝度レベルより大きい輝度値に対して、それぞれ第１の階調範囲以外の第２の階調範囲の階調値を割り振る。これにより、割り振られた階調値のヒストグラムから、ＭＡＸ＿ＣＬＬ以上の値の最大輝度に対応する階調値を検出することができ、当該階調値を最大輝度レベルに設定することもできるため、実際の最大輝度に即して効率的に階調値を変換することができる。

本発明の態様２に係る階調値変換装置（２）は、上記態様１において、上記第１の映像フォーマットに従う映像信号は、ＥＯＴＦがγ２．２相当の映像信号であり、上記第２の映像フォーマットに従う映像信号は、ＥＯＴＦがＳＭＰＴＥ−ＳＴ２０８４である映像信号である。

上記の構成によれば、上記態様１の階調値変換装置において、上記映像信号がＨＤＲ信号であるときに、ＳＤＲ再生環境における映像の表示品位を向上することができる。

本発明の態様３に係る階調値変換装置（２）は、上記態様１または２において、上記ヒストグラム計測部（６）は、上記第２の映像フォーマットに従う映像信号の各画素によって構成されるフレームまたはシーンごとに、上記第１の階調範囲の階調値と上記第２の階調範囲の階調値とのヒストグラムから、最大階調値を計測し、上記設定部（４）は、上記第２の映像フォーマットに従う映像信号の各画素によって構成されるフレームまたはシーンごとに、上記最大輝度レベルの値が上記最大階調値に対応する輝度値となるように、上記最大輝度レベルを更新する。

上記の構成によれば、１フレーム毎または１シーン毎の輝度情報を参照して、最大輝度レベルを設定することによって、映像信号が含む階調値に即して、効率的に階調値を変換することができる。

本発明の態様４に係る表示装置（１）は、上記態様１〜３の何れか１項に記載の階調値変換装置（２）を備えている。

上記の構成によれば、上記階調値変換装置が上記各態様において奏する効果を上記表示装置において得ることができる。

本発明の態様５に係る階調値変換方法は、最大輝度レベルを設定する設定工程と、第１の映像フォーマットよりも輝度範囲の広い第２の映像フォーマットに従う映像信号の各画素が取る階調値について、上記設定工程で設定した最大輝度レベル以下の輝度値に対応する階調値を、上記第１の映像フォーマットに従う映像信号の各画素が取り得る範囲である第１の階調範囲の階調値に変換し、上記最大輝度レベルより高い輝度値に対して、それぞれ上記第１の階調範囲以外の第２の階調範囲の階調値を割り振る階調値変換工程と、上記第１の階調範囲の階調値と上記第２の階調範囲の階調値とのヒストグラムから、最大階調値を計測するヒストグラム計測工程とを包含し、上記設定工程では、上記最大輝度レベルの値が上記最大階調値に対応する輝度値となるように、上記最大輝度レベルを更新する。

上記の構成によれば、上記態様１の階調値変換装置と同様の効果を奏することができる。

本発明の各態様に係る表示装置（１）は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記表示装置が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより上記表示装置をコンピュータにて実現させる表示装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１ 表示装置
２ 階調値変換装置
３ 映像データ取得部
４ 設定部
５ 階調値変換部
６ ヒストグラム計測部
７ パネル制御部
８ 表示パネル

Claims (7)

1. 最大輝度レベルを設定する設定部と、
   第１の映像フォーマットよりも輝度範囲の広い第２の映像フォーマットに従う映像信号の各画素が取る階調値について、上記設定部が設定した最大輝度レベル以下の輝度値に対応する階調値を、上記第１の映像フォーマットに従う映像信号の各画素が取り得る範囲である第１の階調範囲の階調値に変換し、上記最大輝度レベルより高い輝度値に対して、それぞれ上記第１の階調範囲以外の第２の階調範囲の階調値を割り振る階調値変換部と、
   上記第１の階調範囲の階調値と上記第２の階調範囲の階調値とのヒストグラムから、最大階調値を計測するヒストグラム計測部とを備え、
   上記設定部は、上記第２の映像フォーマットに従う映像信号の各画素によって構成されるフレームまたはシーンごとに、上記最大輝度レベルの値が当該フレームまたはシーンの上記最大階調値に対応する輝度値となるように、上記最大輝度レベルを更新し、
   各シーンは複数のフレームから構成されることを特徴とする、階調値変換装置。
2. 上記第１の映像フォーマットに従う映像信号は、ＥＯＴＦがγ２．２相当の映像信号であり、上記第２の映像フォーマットに従う映像信号は、ＥＯＴＦがＳＭＰＴＥ−ＳＴ２０８４である映像信号であることを特徴とする請求項１に記載の階調値変換装置。
3. 上記ヒストグラム計測部は、上記第２の映像フォーマットに従う映像信号の各画素によって構成されるフレームまたはシーンごとに、上記第１の階調範囲の階調値と上記第２の階調範囲の階調値とのヒストグラムから、最大階調値を計測することを特徴とする請求項１または２に記載の階調値変換装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の階調値変換装置を備えているテレビジョン受像機。
5. 最大輝度レベルを設定する設定工程と、
   第１の映像フォーマットよりも輝度範囲の広い第２の映像フォーマットに従う映像信号の各画素が取る階調値について、上記設定工程で設定した最大輝度レベル以下の輝度値に対応する階調値を、上記第１の映像フォーマットに従う映像信号の各画素が取り得る範囲である第１の階調範囲の階調値に変換し、上記最大輝度レベルより高い輝度値に対して、それぞれ上記第１の階調範囲以外の第２の階調範囲の階調値を割り振る階調値変換工程と、
   上記第１の階調範囲の階調値と上記第２の階調範囲の階調値とのヒストグラムから、最大階調値を計測するヒストグラム計測工程とを包含し、
   上記設定工程では、上記第２の映像フォーマットに従う映像信号の各画素によって構成されるフレームまたはシーンごとに、上記最大輝度レベルの値が当該フレームまたはシーンの上記最大階調値に対応する輝度値となるように、上記最大輝度レベルを更新し、
   各シーンは複数のフレームから構成されることを特徴とする、階調値変換方法。
6. 請求項１に記載の階調値変換装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラムであって、上記設定部、上記階調値変換部および上記ヒストグラム計測部としてコンピュータを機能させるための制御プログラム。
7. 請求項６に記載の制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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