JP7097507B2 - 半導体装置、それを用いた車載用ディスプレイシステム、電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルビデオ信号のインタフェースを有する半導体装置に関する。

図１は、画像表示システムのブロック図である。画像表示システム１００Ｒは、液晶パネルや有機ＥＬパネルなどのディスプレイパネル１０２と、ゲートドライバ１０４、ソースドライバ１０６、グラフィックコントローラ１１０およびタイミングコントローラ２００Ｒを備える。グラフィックコントローラ１１０は、ディスプレイパネル１０２に表示すべき画像データを生成する。この画像データに含まれるピクセル（ＲＧＢ）データは、シリアル形式で、タイミングコントローラ２００Ｒに伝送される。

タイミングコントローラ２００Ｒは、画像データを受け、各種の制御／同期信号を生成する。ゲートドライバ１０４は、タイミングコントローラ２００Ｒからの信号と同期してディスプレイパネル１０２の走査線Ｌ_Ｓを順に選択する。またＲＧＢデータは、ソースドライバ１０６に供給される。

タイミングコントローラ２００Ｒは、受信回路２０２、送信回路２０４、ロジック回路２１０を備える。受信回路２０２は、グラフィックコントローラ１１０からシリアル形式で画像データを受信する。外付けのＲＯＭ１１１には、ディスプレイパネル１０２のＩＤ（識別情報）、解像度やリフレッシュレートなどが格納されている。ロジック回路２１０は、受信回路２０２が受信した画像データにもとづいて、制御／同期信号を生成する。送信回路２０４は、制御信号や画像データを、ゲートドライバ１０４およびソースドライバ１０６に出力する。

タイミングコントローラ２００Ｒには、受信回路２０２が受信する画像データとは別に、あらかじめ決められた文字、図形、アイコンなどを表示するＯＳＤ（On Screen Display）機能が要求される場合がある。このためにロジック回路２１０は、ＯＳＤ回路２１２を備える。以下、文字、図形、アイコンなどをＯＳＤキャラクタと総称する。

ＲＯＭ１１１には、いくつかのＯＳＤキャラクタのビットマップデータが格納されている。タイミングコントローラ２００Ｒは、画像データとは別に入力される制御信号に応じたＯＳＤキャラクタのビットマップデータをＲＯＭ１１１から読み出し、ディスプレイパネル１０２に表示させる。

図２（ａ）は、ＯＳＤキャラクタの一例を示す図であり、図２（ｂ）は、ＯＳＤキャラクタを画像データにオーバーレイした状態を示す図である。図２（ｂ）に示すように、ＯＳＤキャラクタの色や明度と、その下地となる画像データの色や明度の関係によっては、ＯＳＤキャラクタの視認性が著しく低下する場合がある。

この問題を解決するために、タイミングコントローラには、視認性検出（Visibility Detection）機能が実装される場合がある。視認性検出機能は、ＯＳＤキャラクタと背景の色や明度の差分をしきい値と比較し、ＯＳＤキャラクタの視認性を判定する機能である。判定結果はグラフィックコントローラ１１０に通知され、視認性が低い場合はグラフィックコントローラ１１０側で対応する。

特開平６－３１７７８２号公報 特開２００２－１６９５２４号公報

ＯＳＤ機能が、グラフィックコントローラ１１０側に実装される場合がある。この場合、グラフィックコントローラ１１０自体が、ＯＳＤキャラクタをオーバーレイした後の画像データについて、視認性検出を行うべきである。しかしながら、グラフィックコントローラ１１０は、ＯＳＤキャラクタについての視認性検出を行っていないのが実情である。

またグラフィックコントローラ１１０からタイミングコントローラ２００Ｒへの画像データの伝送中にノイズが混入する可能性がある。そうすると、仮にグラフィックコントローラ１１０に視認性検出の機能を実装したとしても、ノイズによってＯＳＤキャラクタの視認性が低下する可能性があり、そのような画像がディスプレイパネル１０２に表示されることは好ましくない。

本発明は係る状況においてなされたものであり、そのある態様の例示的な目的のひとつは、グラフィックコントローラが生成したビデオデータについて、視認性検出が可能な半導体装置の提供にある。

本発明のある態様は、半導体装置に関する。半導体装置は、既知のキャラクタが描画されうるビデオデータを受信するビデオ入力インタフェースと、キャラクタを記述する基準図形データを保持するメモリと、基準図形データにもとづいて、ビデオデータに描画されるキャラクタの視認性をチェックする視認性検出器と、を備える。

なお、以上の構成要素を任意に組み合わせたもの、あるいは本発明の表現を、方法、装置などの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明のある態様によれば、グラフィックコントローラが生成したビデオデータの視認性を外部の半導体装置によってチェックできる。

画像表示システムのブロック図である。 図２（ａ）は、ＯＳＤキャラクタの一例を示す図であり、図２（ｂ）は、ＯＳＤキャラクタを画像データにオーバーレイした状態を示す図である。 実施の形態１に係る半導体装置を備える画像表示システムのブロック図である。 基準図形データを示す図である。 視認性検出器による視認性のチェックを説明する図である。 視認性検出器の構成例を示すブロック図である。 視認性の判定を説明する図である。 実施の形態２に係る半導体装置のブロック図である。 画像エラー検出器の構成例を示すブロック図である。 視認性検出器と画像エラー検出器が統合されたブロック図である。 実施の形態３に係る半導体装置のブロック図である。 図１２（ａ）～（ｄ）は、半導体装置の具体的なアプリケーションを示す図である。 図１３（ａ）～（ｃ）は、実施の形態に係る車載用ディスプレイ装置を示す図である。 電子機器を示す斜視図である。

（実施の形態の概要）
本明細書に開示される一実施の形態は、半導体装置に関する。半導体装置は、既知のキャラクタが描画されうるビデオデータを受信するビデオ入力インタフェースと、既知のキャラクタを記述する基準図形データを保持するメモリと、基準図形データにもとづいて、ビデオデータに描画される既知のキャラクタの視認性をチェックする視認性検出器と、を備える。

グラフィックコントローラがビデオデータ内に描画する可能性がある既知のキャラクタの情報を基準図形データとして半導体装置に記憶しておくことで、半導体装置において視認性をチェックすることが可能となる。半導体装置に、視認性検出の機能を実装することで、グラフィックコントローラから半導体装置へのビデオデータの伝送中のノイズや、ビデオインタフェースの故障や異常によって、キャラクタの視認性が低下した場合にも、それを検出することができる。

視認性検出器は、既知のキャラクタが描画されるターゲット領域に含まれる背景部分を構成する複数のピクセルそれぞれについて、視認性の良否を判定してもよい。視認性検出器は、視認性が悪いピクセルの個数がピクセルカウントしきい値を超えると、既知のキャラクタの視認性が悪いと判定してもよい。

半導体装置は、基準図形データにもとづいて、ビデオデータに描画される既知のキャラクタの正常、異常を判定する描画エラー検出器をさらに備えてもよい。これにより、ビデオインタフェースやグラフィックコントローラの異常や、ノイズによる画像乱れを、半導体装置において検出することができる。

視認性検出器と描画エラー検出器は、１フレーム毎に交互に動作してもよい。

半導体装置は、ビデオ入力インタフェースとは別に設けられた制御入力インタフェースをさらに備え、外部のプロセッサと通信可能に構成されてもよい。

既知のキャラクタの表示位置は可変であってもよい。制御入力インタフェースがプロセッサから受信する制御信号は、既知のキャラクタの表示位置を示す位置情報を含んでもよい。視認性検出器は、この位置情報にもとづいて、キャラクタの位置を知ることができる。

半導体装置は、ビデオ入力インタフェースとは別に設けられた制御入力インタフェースをさらに備え、外部のプロセッサと通信可能に構成されてもよい。制御入力インタフェースがプロセッサから受信する制御信号は、既知のキャラクタが、視認性検出器もしくは描画エラー検出器による判定対象か否かを示す情報、現在のフレームが、視認性検出器もしくは描画エラー検出器による判定対象か否かを示す情報、の少なくとも一方を含んでもよい。

半導体装置は、ビデオデータ上に、ＯＳＤ（On Screen Display）キャラクタを描画するＯＳＤ回路をさらに備えてもよい。この場合、グラフィックコントローラによるＯＳＤ機能とは別に、追加のＯＳＤ機能を提供できる。

ＯＳＤ回路は、基準図形データが記述する既知のキャラクタを、ＯＳＤキャラクタとして描画可能であってもよい。この場合、グラフィックコントローラにおけるＯＳＤ機能が故障した場合などにおいて、その代替として、半導体装置のＯＳＤ回路を動作させることができるため、画像表示システムの堅牢性を高めることができる。

（実施の形態）
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

本明細書において、「部材Ａが、部材Ｂと接続された状態」とは、部材Ａと部材Ｂが物理的に直接的に接続される場合のほか、部材Ａと部材Ｂが、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

同様に、「部材Ｃが、部材Ａと部材Ｂの間に設けられた状態」とは、部材Ａと部材Ｃ、あるいは部材Ｂと部材Ｃが直接的に接続される場合のほか、それらの電気的な接続状態に実質的な影響を及ぼさない、あるいはそれらの結合により奏される機能や効果を損なわせない、その他の部材を介して間接的に接続される場合も含む。

図３は、実施の形態１に係る半導体装置３００を備える画像表示システム１００のブロック図である。画像表示システム１００は、半導体装置３００、ディスプレイパネル１０２、グラフィックコントローラ１１０、ホストプロセッサ１２０を備える。

グラフィックコントローラ１１０は、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などであり、ビデオデータ４００を生成する。グラフィックコントローラ１１０は、ＨＤＭＩ（登録商標）規格やDisplayPort規格あるいはＤＶＩ（Digital Visual Interface）規格などに準拠したトランスミッタ（ビデオ出力インタフェース）を含み、ビデオ伝送ライン１３０を介して半導体装置３００と接続される。ビデオデータ４００を含むデジタルビデオ信号Ｓ_１は、シリアル形式で半導体装置３００に伝送される。

ビデオデータ４００には、既知のキャラクタが描画されうる。たとえばグラフィックコントローラ１１０は、ＯＳＤ回路１１４を含み、ビデオデータに、予め決められたキャラクタ（ＯＳＤキャラクタともいう）４０２をオーバーレイする。

ホストプロセッサ１２０は、画像表示システム１００を統合的に制御する。ホストプロセッサ１２０と半導体装置３００とは、ビデオ伝送ライン１３０とは別系統の制御ライン１３２を介して接続される。制御ライン１３２には、Ｉ^２ＣインタフェースやＳＰＩを用いることができる。

たとえばグラフィックコントローラ１１０は、ホストプロセッサ１２０からの制御指令Ｓ_４に応じて、ＯＳＤキャラクタ４０２をビデオデータ４００に描画する。この場合、ホストプロセッサ１２０は、現在、どのようなキャラクタがビデオデータ４００に描画されているかを知っている。グラフィックコントローラ１１０とホストプロセッサ１２０は統合されていてもよい。

半導体装置３００は、ビデオ入力インタフェース３１０、制御入力インタフェース３２０、視認性検出器３４０、メモリ３４２を備える。ビデオ入力インタフェース３１０は、グラフィックコントローラ１１０からのデジタルビデオ信号Ｓ_１を受信する。デジタルビデオ信号Ｓ_１に含まれるビデオデータ４００は、ディスプレイパネル１０２に供給され、表示される。

制御入力インタフェース３２０は、ホストプロセッサ１２０から制御データＳ_２を受信する。制御データＳ_２は、現在伝送されているビデオデータ４００に描画されるＯＳＤキャラクタ４０２に関する情報Ｓ_５を含むことができる。この情報Ｓ_５は、ＯＳＤキャラクタの種類を示すＩＤを含んでもよい。またＯＳＤキャラクタ４０２の描画位置が可変である場合、この情報Ｓ_５は、ＯＳＤキャラクタ４０２の描画位置を含みうる。

メモリ３４２は、既知のキャラクタ４０２を記述する基準図形データ３４４を保持する。図４は、基準図形データ３４４を示す図である。基準図形データ３４４は、ＯＳＤ回路１１４において描画されるＯＳＤキャラクタのデータのレプリカと把握できる。基準図形データ３４４は、キャラクタ４０２ごとに用意されており、キャラクタ４０２が複数存在する場合、基準図形データ３４４も複数用意される。

基準図形データ３４４は、実際にキャラクタが描画される描画領域３４６と、描画領域３４６以外の背景が描画される背景領域３４８を区別するために用いられる。基準図形データ３４４は、各画素の透明度（あるいは不透明度）を示すα値を含んでもよい。α値が透明であるピクセルを背景領域３４８と判定し、α値が不透明であるピクセルを描画領域３４６と判定してもよい。基準図形データ３４４は、描画領域３４６の各ピクセルの色に関する情報をさらに含んでもよい。

基準図形データ３４４は、キャラクタ４０２の形状を記述するビットマップデータそのものであってもよいし、それを圧縮したデータであってもよい。圧縮方法は特に限定されないが、たとえばランレングス圧縮などを用いることができる。基準図形データ３４４は、半導体装置３００のメモリ３４２に不揮発的に格納しておいてもよいし、半導体装置３００の起動時に、ホストプロセッサ１２０あるいはグラフィックコントローラ１１０からロードするようにしてもよい。

図３に戻る。視認性検出器３４０は、ビデオデータ４００を受け、基準図形データ３４４にもとづいて、ビデオデータ４００に描画される既知のキャラクタ４０２の視認性をチェックする。視認性が悪いときには、エラー信号ＶＳＢ＿ＥＲＲをアサート（たとえばハイ）する。視認性検出器３４０による判定結果は、制御入力インタフェース３２０を経由してホストプロセッサ１２０に通知される。ホストプロセッサ１２０は、ＯＳＤキャラクタの色を変更するなどのエラー処理を行ってもよい。

視認性検出器３４０は、情報Ｓ_５にもとづいて、現在のフレームに、チェック対象のキャラクタ４０２が含まれているか、どの位置にキャラクタ４０２が描画されているかなどを知ることができる。

以上が半導体装置３００の構成である。続いてその動作を説明する図である。図５は、視認性検出器３４０による視認性のチェックを説明する図である。ビデオデータ４００には、ＯＳＤキャラクタ４０２が描画されている。視認性検出器３４０は、ＯＳＤキャラクタ４０２が描画されるターゲット領域４０４を、チェック対象とする。ターゲット領域４０４のサイズは、図４の基準図形データ３４４のサイズと同一である。

視認性検出器３４０は、基準図形データ３４４にもとづいて、ターゲット領域４０４の中から、背景領域３４８を抽出し、背景領域３４８にもとづいて、視認性の良否を判定する。視認性のチェックの方式は特に限定されないが、たとえば、視認性検出器３４０は、背景領域３４８に含まれるいくつかの、あるいは全ピクセルについて、そのピクセルのピクセル値（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｇｉ）と、ＯＳＤキャラクタ４０２の色にもとづく基準色のＲＧＢ値（Ｒｒ，Ｇｒ，Ｂｒ）の関係にもとづいてピクセルごとの良否を判定し、複数のピクセルの良否の判定結果を統合して、ターゲット領域４０４全体としての視認性を判定してもよい。

以上が半導体装置３００の動作である。この半導体装置３００によれば、グラフィックコントローラ１１０がビデオデータ４００内に描画する可能性がある既知のキャラクタ４０２の情報を基準図形データ３４４として半導体装置３００のメモリ３４２に記憶しておくことで、半導体装置３００において視認性をチェックすることが可能となる。

これにより、グラフィックコントローラ１１０が視認性検出の機能を備えない場合に、半導体装置３００を設けることで視認性チェックの機能を提供できる。

またグラフィックコントローラ１１０が視認性検出の機能を備える場合には、グラフィックコントローラ１１０と半導体装置３００とで２重のチェックを行うことができる。さらに、ビデオ入力インタフェース３１０や、半導体装置３００のビデオ入力インタフェース３１０に異常、故障があったり、ビデオ伝送ライン１３０の混入するノイズによって、ビデオデータ４００が乱れ、キャラクタ４０２の視認性が低下することが起こりうる。この場合には、グラフィックコントローラ１１０の視認性検出器では異常を検出できないが、半導体装置３００の視認性検出器３４０によって異常を検出できるため、画像表示システム１００の堅牢性を高めることができる。

本発明は、図２のブロック図や回路図として把握され、あるいは上述の説明から導かれるさまざまな装置、方法に及ぶものであり、特定の構成に限定されるものではない。以下、本発明の範囲を狭めるためではなく、発明の本質や動作の理解を助け、またそれらを明確化するために、より具体的な構成例や実施例を説明する。

続いて視認性検出器３４０について詳細に説明する。図６は、視認性検出器３４０の構成例を示すブロック図である。視認性検出器３４０は、背景ピクセル抽出部３４９と判定部３５０を備える。背景ピクセル抽出部３４９は、ビデオデータ４００のターゲット領域４０４の中から、背景領域３４８に含まれるピクセルを抽出する。抽出されたピクセルの画素値をＲｉ，Ｇｉ，Ｂｉとする。

判定部３５０は、背景領域３４８に含まれるピクセルの画素値（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）と基準画素値（Ｒｒ，Ｇｒ，Ｂｒ）にもとづいて、そのピクセルの良否を判定する。

判定部３５０は、ピクセル判定部３５２、領域判定部３６４、最終判定部３６６を含む。ピクセル判定部３５２は、背景領域３４８に含まれる複数のピクセルそれぞれについて、視認性の良否を判定し、視認性が悪いときにピクセルエラー信号ＰＩＸ＿ＥＲＲをアサートする。

領域判定部３６４は、視認性が悪いピクセルの個数をカウントし、カウントしたピクセル数ｎｕｍ＿ｅｒｒ＿ｐｉｘが、ピクセルカウントしきい値ｐを超えると、そのフレームにおけるＯＳＤキャラクタの視認性が悪いと判定し、ＲＧＮ＿ＥＲＲ信号をアサートする。ターゲット領域４０４に含まれる総ピクセル数（すなわちキャラクタサイズ）、もしくは背景領域３４８の全ピクセル数に、係数Ｐを乗ずることにより、ピクセルカウントしきい値ｐを得ることができる。係数Ｐは、エラーを許容する比率を表す。たとえばＰは、０．０５％～６２．５％の範囲でレジスタにより設定可能である。

最終判定部３６６は、ＲＧＮ＿ＥＲＲ信号が所定数フレームＱにわたり連続してアサートされると、最終的なエラーＶＳＢ＿ＥＲＲをアサートする。たとえばＱは０～１５の範囲でレジスタによって設定可能である。

ピクセル判定部３５２には、背景領域３４８に含まれるピクセルの画素値（以下、背景色という）（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）と、基準色（Ｒｒ，Ｇｒ，Ｂｒ）が入力される。基準色（Ｒｒ，Ｇｒ，Ｂｒ）は、ＯＳＤキャラクタ４０２ごとに一意に定められた色である。ＯＳＤキャラクタ４０２が１色で構成される場合、基準色（Ｒｒ，Ｇｒ，Ｂｒ）は、ＯＳＤキャラクタ４０２の色と一致してもよい。ＯＳＤキャラクタ４０２が複数の色で構成される場合、基準色（Ｒｒ，Ｇｒ，Ｂｒ）は、複数の色にもとづいて決定される。

本実施の形態において、ピクセル判定部３５２は、背景色（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）と、基準色（Ｒｒ，Ｇｒ，Ｂｒ）の色差（Color Difference）ＣＤｉと、明度差（Brightness Difference）ＢＤｉにもとづいて、エラーをチェックする。より詳しくは、色差ＣＤｉが色差しきい値Ｔより小さいか、あるいは明度差ＢＤｉが明度差しきい値Ｕより小さいときに、ピクセルエラーＰＩＸ＿ＥＲＲがアサートされる。

ピクセル判定部３５２は、色差計算部３５４、色差エラー検出部３５６、明度差計算部３５８、明度差エラー検出部３６０、ＯＲゲート３６２を含む。色差計算部３５４は、式（１）にもとづいて色差ＣＤｉを計算する。
ＣＤｉ＝｜Ｒｉ－Ｒｒ｜＋｜Ｇｉ－Ｇｒ｜＋｜Ｂｉ－Ｂｒ｜ …（１）
色差エラー検出部３５６は、色差ＣＤｉを色差しきい値Ｔと比較し、ＣＤｉ＜Ｔのときにエラーと判定し、ハイを出力する。

明度差計算部３５８は、式（２）にもとづいて明度差ＢＤｉを計算する。
ＢＤｉ＝｜Ｒｉ－Ｒｒ｜×０．２９９＋｜Ｇｉ－Ｇｒ｜×０．５８７＋｜Ｂｉ－Ｂｒ｜×０．１１４ …（２）
明度差エラー検出部３６０は、明度差ＢＤｉを明度差しきい値Ｕと比較し、ＢＤｉ＜Ｕのときにエラーと判定し、ハイを出力する。

色差しきい値Ｔおよび明度差しきい値Ｕを、
Ｔ＝３２×Ｎ
Ｕ＝３２×Ｍ
のように定めてもよい。Ｎ、Ｍは、レジスタで設定される設定値であり、０～１５を取り得る。

図７は、視認性の判定を説明する図である。ハッチングを付した領域が、視認性が高いとされる領域であり、それ以外が、エラーとなる領域である。

（実施の形態２）
図８は、実施の形態２に係る半導体装置３００Ａのブロック図である。半導体装置３００Ａは、図３の半導体装置３００に加えて、画像エラー検出器３７０を備える。

画像エラー検出器３７０は、メモリ３４２に格納される基準図形データ３４４にもとづいて、ビデオデータ４００に描画されるキャラクタ４０２の正常、異常を判定する。

画像エラー検出器３７０は、描画領域３４６に含まれるピクセルの画素値をその期待値と比較し、一致、不一致を判定してもよい。たとえば画像エラー検出器３７０は、あるピクセルの画素値と期待値の誤差が所定のしきい値を超えると、エラーと判定してもよい。画像エラー検出器３７０の処理を、ＩＭＣ（Image Comparison）と称する。画像エラー検出器３７０は、たとえばエラーピクセルの個数がしきい値を超えると、画像エラー信号（ＩＭＣ＿ＥＲＲ）をアサートしてもよい。画像エラー検出器３７０による判定結果は、制御入力インタフェース３２０を経由してホストプロセッサ１２０に通知される。

以上が半導体装置３００Ａの構成である。半導体装置３００Ａによれば、ビデオ入力インタフェース３１０やグラフィックコントローラ１１０の異常、ノイズによる画像乱れを、画像エラー検出器３７０によって検出することができる。

基準図形データ３４４を、視認性検出器３４０と画像エラー検出器３７０によって共有できるため、メモリ３４２の容量の増加を抑制できるという利点がある。

図９は、画像エラー検出器３７０の構成例を示すブロック図である。画像エラー検出器３７０は、描画ピクセル抽出部３７２、ピクセル判定部３７４、領域判定部３７６、最終判定部３７８を含む。

描画ピクセル抽出部３７２は、ビデオデータ４００のターゲット領域４０４の中から、描画領域３４６に含まれるピクセルを抽出する。抽出されたピクセルの画素値をＲｊ，Ｇｊ，Ｂｊとする。

ピクセル判定部３７４は、描画領域３４６に含まれる複数のピクセルそれぞれの画素値Ｒｊ，Ｇｊ，Ｂｊと、期待値との誤差にもとづいて、各ピクセルのエラーの有無を判定する。各ピクセルの期待値をＯＳＤ＿Ｒ，ＯＳＤ＿Ｇ，ＯＳＤ＿Ｂとする。

ピクセル判定部３７４は２つの判定モードをサポートしてもよい。第１の判定モードでは、
｜Ｒｊ－ＯＳＤ＿Ｒ｜＞１６×Ｌ
｜Ｇｊ－ＯＳＤ＿Ｇ｜＞１６×Ｌ
｜Ｂｊ－ＯＳＤ＿Ｂ｜＞１６×Ｌ
のいずれかを満たすとき、そのピクセルをエラーと判定する。Ｌは、しきい値を設定するパラメータであり、０～１５の範囲でレジスタによって設定可能である。この判定モードは、キャラクタが正しく点灯していないことをエラーとして検出するものである。

第２の判定モードでは、
｜Ｒｊ－ＯＳＤ＿Ｒ｜≦１６×Ｌ
｜Ｇｊ－ＯＳＤ＿Ｇ｜≦１６×Ｌ
｜Ｂｊ－ＯＳＤ＿Ｂ｜≦１６×Ｌ
のすべてを満たすとき、そのピクセルをエラーと判定する。この判定モードは、キャラクタが正しく消灯していないことをエラーとして検出するものである。

領域判定部３７６は、視認性が悪いピクセルの個数をカウントし、カウントしたピクセル数ｎｕｍ＿ｅｒｒ＿ｐｉｘが、ピクセルカウントしきい値ｐを超えると、そのフレームにおけるＯＳＤキャラクタの視認性が悪いと判定し、ＲＧＮ＿ＥＲＲ信号をアサートする。ターゲット領域４０４に含まれる総ピクセル数（すなわちキャラクタサイズ）、もしくは背景領域３４８の全ピクセル数に、係数Ｐを乗ずることにより、ピクセルカウントしきい値ｐを得ることができる。係数Ｐは、エラーを許容する比率を表す。たとえばＰは、０．０５％～６２．５％の範囲でレジスタにより設定可能である。

最終判定部３７８は、ＲＧＮ＿ＥＲＲ信号が所定数フレームＱにわたり連続してアサートされると、最終的なエラーＶＳＢ＿ＥＲＲをアサートする。たとえばＱは０～１５の範囲でレジスタによって設定可能である。

視認性検出器３４０と画像エラー検出器３７０は１フレーム毎に交互にエラーを検出してもよい。

図１０は、視認性検出器３４０と画像エラー検出器３７０が統合されたブロック図である。領域判定部３６４と領域判定部３７６が共通化され、最終判定部３６６と最終判定部３７８が共通化される。セレクタＳＥＬ１は、１フレーム毎に、ピクセル判定部３５２の出力とピクセル判定部３７４の出力を交互に選択する。たとえば奇数フレームでは、視認性検出器３４０が有効となり視認性のチェックを行い、偶数フレームでは視認性検出器３４０が有効となり、ＩＭＣを行ってもよい。セレクタＳＥＬ２によって、領域判定部３６４（３７６）のしきい値Ｐを、フレームごとに、視認性チェック用の値Ｐ＿ＶＤとＩＭＣ用の値Ｐ＿ＩＭＣで切りかえてもよい。

図１０の構成によれば、カウンタなどを共通化することでハードウェアの増加を抑制できる。

（実施の形態３）
図１１は、実施の形態３に係る半導体装置３００Ｂのブロック図である。半導体装置３００Ｂは、図８の半導体装置３００Ａに加えて、（あるいは図３の半導体装置３００に加えて）、ＯＳＤ回路３３０を備える。

ホストプロセッサ１２０から制御入力インタフェース３２０に送信される制御データＳ_２は、ＯＳＤの表示コマンドＳ_３を含む。

ＯＳＤ回路３３０は、表示コマンドＳ_３に対応するＯＳＤキャラクタを、ビデオデータ４００上のターゲットとなる領域にＯＳＤキャラクタをオーバーレイする。

この実施の形態において、基準図形データ３４４を、ＯＳＤキャラクタとして用いることができる。

たとえば、画像エラー検出器３７０によってエラーが検出された場合に、ホストプロセッサ１２０は、グラフィックコントローラ１１０によるＯＳＤキャラクタの描画から、ＯＳＤ回路３３０によるキャラクタの描画に切り替えてもよい。ＯＳＤ回路３３０は、ビデオ入力インタフェース３１０よりも後段に設けられるため、ビデオ入力インタフェース３１０の異常や、ノイズの影響を受けにくいため、異常時においても、正常なキャラクタを表示することが可能となる。

続いて半導体装置３００のアプリケーションを説明する。図１２（ａ）～（ｄ）は、半導体装置３００の具体的なアプリケーションを示す図である。図１２（ａ）において、半導体装置３００は、タイミングコントローラ２００である。タイミングコントローラ２００は、グラフィックコントローラ１１０からのデジタルビデオ信号を受け、ゲートドライバ１０４およびソースドライバ１０６を制御する。

図１２（ｂ）において、半導体装置３００は、ブリッジチップ１５０である。ブリッジチップ１５０は、グラフィックコントローラ１１０とタイミングコントローラ２００の間に設けられ、グラフィックコントローラ１１０の出力インタフェースと、タイミングコントローラの入力インタフェースの橋渡しをする。

図１２（ｃ）において、半導体装置３００は、ブリッジチップ１６０である。ブリッジチップ１６０は、グラフィックコントローラ１１０からのビデオ信号を、複数系統に分岐する。ブリッジチップ１６０は、複数の系統に、入力されたビデオ信号と同じビデオ信号を分配してもよい。あるいは、ブリッジチップ１６０は、入力されたビデオ信号を複数の領域（画面）に分割して、複数の系統に分配してもよい。

図１２（ｄ）において、半導体装置３００は、ワンチップドライバ１７０である。ワンチップドライバ１７０は、タイミングコントローラの機能とディスプレイドライバ（ソースドライバ）の機能を備える。

図１２（ａ）～（ｄ）の画像表示システムは、車載用ディスプレイや医療用ディスプレイ、テレビ、ＰＣ用のディスプレイを初めとするさまざまなディスプレイ装置に用いることができる。あるいは、画像表示システムは、ノートコンピュータやタブレット端末、スマートフォン、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの電子機器に内蔵することもできる。

図１３（ａ）は、実施の形態に係る車載用ディスプレイ装置６００を示す図である。車載用ディスプレイ装置６００は、コクピット正面のコンソール６０２に埋め込まれており、車両側のプロセッサから、スピードメータ６０４、エンジンの回転数を示すタコメータ６０６、燃料の残量６０８、ハイブリッド自動車や電気自動車にあってはバッテリの残量などを含むデジタルビデオ信号（ビデオデータ）Ｓ_１を受け、それを表示する（図１３（ａ））。

従来では、図１３（ｂ）に示すような、何らかの異常や、バッテリ上がりを示す表示灯や警告灯（以下、単に警告灯と総称する）は、ディスプレイパネルの外に、独立したＬＥＤを用いて表示していた。ディスプレイパネル上に警告灯を表示させない理由は以下の通りである。すなわち半導体装置３００（タイミングコントローラ２００）とグラフィックコントローラ１１０の間は、差動シリアルインタフェースで接続され、システムの起動開始から、タイミングコントローラ２００とグラフィックコントローラ１１０の間のシリアルインタフェースのリンクが確立するまでの間、画像データの伝送ができず、したがってディスプレイパネル１０２に画像を表示できない。あるいは、一旦リンクが確立した後に、ノイズなどの影響でリンクが切断されると、再びリンクが確立するまでの間、ディスプレイパネル１０２に画像を表示できない。そのほか、ケーブルの抜け、断線が生じた場合、シリアルインタフェースやグラフィックコントローラ１１０の一部が故障した場合も同様である。これらのように、画像が表示できない状態を、「表示不能状態」と称する。

警告灯は、ドライバに知らせるべき重要な情報を含んでいるため、表示不能状態であっても点灯可能であることが要求される。かかる事情から警告灯はディスプレイパネルの外部に設ける必要があった。

これに対して、実施の形態に係るタイミングコントローラ２００あるいは半導体装置３００のその他の形態を利用し、警告灯を、ＯＳＤ機能によってディスプレイパネル上に表示することが可能となる。ＯＳＤの表示には、差動シリアルインタフェースの通信を必要としないからである。これによりＬＥＤやその駆動回路が不要となるため、コストを下げることができる。またＩ^２ＣなどのＥＣＵの標準機能を用いることができるため、さらにコストを下げることができる。

また、車載用ディスプレイ装置６００において、ビデオデータＳ_１が表示できない状況（表示不能状態）が生ずると、ディスプレイパネル１０２がブラックアウトし、運転に支障をきたす。そこで数字やアルファベットなどを、ＯＳＤキャラクタとして用意しておいてもよい。図１３（ｃ）に示すように、走行中に何らかの異常が発生し、スピードメータ６０４やタコメータ６０６が表示不能となった場合に、ＯＳＤ機能を利用して、車速情報６１０やエンジンの回転数の情報６１２をリアルタイムで表示することができ、安全性を高めることができる。

あるいは、自動車のイグニションオンに際して、車載用ディスプレイ装置６００が起動する際に、ビデオデータＳ_１を表示できるようになるまでの間、”PLEASE WAIT...”や、現在の時刻などの文字列を、ＯＳＤ機能を利用して表示することが可能となる。

半導体装置３００の一形態であるタイミングコントローラ２００は、医療用ディスプレイ装置に用いることもできる。医療用ディスプレイ装置は、診察、治療あるいは手術中に、医師や看護師が必要な情報を表示する。医療用ディスプレイ装置においては、ビデオデータＳ_１を表示できない状況においても、重要な情報（たとえば患者の心拍数、血圧など）をＯＳＤ機能を用いて表示することが可能となる。

図１４は、電子機器５００を示す斜視図である。図１４の電子機器５００は、ラップトップコンピュータやタブレット端末、スマートフォン、ポータブルゲーム機、オーディオプレイヤなどであり得る。電子機器５００は、筐体５０２に内蔵されたグラフィックコントローラ１１０、ディスプレイパネル１０２、ゲートドライバ１０４、ソースドライバ１０６を備える。タイミングコントローラ２００とグラフィックコントローラ１１０の間には、差動トランスミッタ、伝送路および差動レシーバを含む伝送装置１１２が設けられてもよい。

以上、本発明について、実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。以下、こうした変形例について説明する。

（変形例１）
判定部３５０における判定手法は、実施の形態で説明したそれに限定されない。たとえば色差のみ、明度差のみにもとづいて判定してもよい。あるいはそれらに代えて、あるいはそれらに加えて、コントラストにもとづいて判定を行ってもよい。

（変形例２）
実施の形態では、ＯＳＤキャラクタ４０２の視認性のチェックについて説明したが、チェック対象のキャラクタ４０２は、ＯＳＤによって描画されたものには限定されない。

実施の形態にもとづき、具体的な語句を用いて本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示しているにすぎず、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が認められる。

本発明は、デジタルビデオ信号の伝送に関する。

１００ 画像表示システム
１０２ ディスプレイパネル
１０４ ゲートドライバ
１０６ ソースドライバ
１１０ グラフィックコントローラ
１１２ ＯＳＤ回路
１２０ ホストプロセッサ
１３０ ビデオ伝送ライン
１３２ 制御ライン
１４０ 不揮発性メモリ
３００ 半導体装置
３１０ ビデオ入力インタフェース
３２０ 制御入力インタフェース
３３０ ＯＳＤ回路
３３２ メモリ
３３４ エンコーダ
３３６ デコーダ
３４０ 視認性検出器
３４２ メモリ
３４４ 基準図形データ
３４６ 描画領域
３４８ 背景領域
３４９ 背景ピクセル抽出部
３５０ 判定部
３５２ ピクセル判定部
３５４ 色差計算部
３５６ 色差エラー検出部
３５８ 明度差計算部
３６０ 明度差エラー検出部
３６２ ＯＲゲート
３６４ 領域判定部
３６６ 最終判定部
３７０ 画像エラー検出器
３７２ 描画ピクセル抽出部
３７４ ピクセル判定部
３７６ 領域判定部
３７８ 最終判定部
４００ ビデオデータ
４０２ ＯＳＤキャラクタ
４０４ ターゲット領域
５００ 電子機器
６００ 車載用ディスプレイ装置

Claims (12)

1. 既知のキャラクタが描画されうるビデオデータを受信するビデオ入力インタフェースと、
   前記既知のキャラクタを記述する基準図形データを保持するメモリと、
   前記基準図形データにもとづいて、前記ビデオデータに描画される前記既知のキャラクタの視認性をチェックする視認性検出器と、
   前記基準図形データにもとづいて、前記ビデオデータに描画される前記既知のキャラクタの正常、異常を判定する描画エラー検出器と、
   を備え、
   前記視認性検出器と前記描画エラー検出器は、１フレーム毎に交互に動作することを特徴とする半導体装置。
2. 前記視認性検出器は、前記既知のキャラクタが描画されるターゲット領域に含まれる背景部分を構成する複数のピクセルそれぞれについて、視認性の良否を判定することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記視認性が悪いピクセルの個数がピクセルカウントしきい値を超えると、前記既知のキャラクタの視認性が悪いと判定することを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記ビデオ入力インタフェースとは別に設けられた制御入力インタフェースをさらに備え、外部のプロセッサと通信可能に構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置。
5. 前記既知のキャラクタの表示位置は可変であり、
   前記制御入力インタフェースが前記プロセッサから受信する制御信号は、前記既知のキャラクタの前記表示位置を示す位置情報を含むことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
6. 前記ビデオデータ上に、ＯＳＤ（On Screen Display）キャラクタを描画するＯＳＤ回路をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の半導体装置。
7. 前記ＯＳＤ回路は、前記基準図形データが記述する前記既知のキャラクタを、前記ＯＳＤキャラクタとして描画可能であることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
8. タイミングコントローラであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の半導体装置。
9. タイミングコントローラとソースドライバの機能を備えるワンチップドライバであることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の半導体装置。
10. Ｍ入力、Ｎ出力（Ｍ≧１、Ｎ≧１）を有するブリッジ回路であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の半導体装置。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載の半導体装置を備えることを特徴とする車載用ディスプレイシステム。
12. 請求項１から１０のいずれかに記載の半導体装置を備えることを特徴とする電子機器。

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