JP7483537B2 - Image display device, signal processing method, and signal processing program - Google Patents
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Images
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Description
本発明は、画像を表示する画像表示装置、信号処理方法及び信号処理プログラムに関する。 The present invention relates to an image display device that displays an image, a signal processing method, and a signal processing program.
近年、高解像度ディスプレイの開発が盛んに行われており、非常に繊細な映像表示が可能となっている。ところが、従来から用いられているバックプレーンにTFTを設けたアクティブマトリックス駆動では、その表示特性により動画像において動きぼやけが発生していまい、十分な動画質を提供できていない。そこで、黒挿入や発光時間の制御など、様々な動画質向上手法が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
In recent years, high-resolution displays have been actively developed, making it possible to display extremely detailed images. However, the display characteristics of the conventional active matrix drive with TFTs on the backplane cause motion blur in moving images, and the display does not provide sufficient moving image quality. As a result, various methods for improving moving image quality have been proposed, such as black insertion and control of light emission time (see, for example,
動画質の根本的な解決のためには、ディスプレイのフレームレートの向上が必要だが、既存のディスプレイの駆動手法は、高フレームレート化に必ずしも適していなかった。 To fundamentally resolve the video quality issue, it is necessary to improve the frame rate of the display, but existing display driving methods are not necessarily suitable for high frame rates.
また、階調を表示するためのディスプレイの駆動手法には、主に、階調値に応じて発光素子にかかる電圧又は電流を調整するアナログ変調の方式と、階調値に応じてパルスの幅又は発光回数を調整するデジタル変調の方式とが存在する。
市販されている液晶テレビ及び有機ELテレビでは、アナログ変調の方式が広く使用されている。しかし、低輝度を表現するためには、低電圧での制御が必要になるため、駆動速度の向上におけるボトルネックとなっていた。また、有機ELディスプレイ及びLEDディスプレイでは、電流及び電圧の変動による影響を受けやすく、TFTの閾値変動などにより画質劣化が生じてしまうなど、アナログ変調を適用するのに必ずしも適していなかった。
In addition, the methods of driving displays to display gradations mainly include an analog modulation method, which adjusts the voltage or current applied to the light-emitting element according to the gradation value, and a digital modulation method, which adjusts the pulse width or the number of times light is emitted according to the gradation value.
Analog modulation is widely used in commercially available LCD and OLED TVs. However, low voltage control is required to display low brightness, which has been a bottleneck in improving drive speed. In addition, OLED and LED displays are easily affected by current and voltage fluctuations, and image quality degradation occurs due to TFT threshold fluctuations, so they are not necessarily suitable for applying analog modulation.
一方、デジタル駆動では、一定の電圧及び電流で駆動できるため高速かつ安定した駆動が可能となる。一般的には時分割駆動方式が用いられているが、この方式は、階調表現を行うために多くのサブフィールドを必要とする。また、サブフィールド駆動には、色割れによる画質劣化の問題がある。これを防ぐには、さらに多くのサブフィールドを必要とするため、高フレームレート化は難しかった。 On the other hand, digital driving allows for high-speed and stable driving because it can be driven with a constant voltage and current. A time-division driving method is generally used, but this method requires many subfields to express gradations. In addition, subfield driving has the problem of image quality degradation due to color breakup. To prevent this, even more subfields are required, making it difficult to achieve a high frame rate.
また、ランダムマスクを用いて一定時間のパルス密度を制御することで階調を表現するパルス密度駆動法も提案されているが(例えば、特許文献3参照)、高画質な映像表示を得るためには、非常に高い駆動周波数が必要となる問題があった。 A pulse density driving method has also been proposed that uses a random mask to control the pulse density over a certain period of time to express gradation (see, for example, Patent Document 3), but this method has the problem that an extremely high driving frequency is required to obtain a high-quality image display.
本発明は、デジタル駆動の安定性及び高速性を保ちつつ、より低い駆動周波数で、高画質な映像を表示できる画像表示装置、信号処理方法及び信号処理プログラムを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide an image display device, a signal processing method, and a signal processing program that can display high-quality images at a lower drive frequency while maintaining the stability and high speed of digital drive.
本発明に係る画像表示装置は、入力された映像信号をガンマ補正し、補正後の映像信号のレベルと表示輝度との関係を線形に変換するガンマ変換部と、ランダム値を出力するランダム信号発生部と、前記ランダム信号発生部から出力されたランダム値を、前記補正後の映像信号の画素値の取り得る値の範囲を等分割した、フィールド毎に割り当てられた範囲の値に変換するランダム信号変換部と、前記画素値が前記ランダム値以上の場合に前記画素値を「1」に、前記ランダム値未満の場合に前記画素値を「0」に変換するディザ処理部と、を備える。 The image display device according to the present invention includes a gamma conversion unit that performs gamma correction on an input video signal and linearly converts the relationship between the level of the corrected video signal and the display brightness, a random signal generation unit that outputs random values, a random signal conversion unit that converts the random values output from the random signal generation unit into values in a range allocated to each field, which is an equal division of the range of values that pixel values of the corrected video signal can take, and a dither processing unit that converts the pixel value to "1" if the pixel value is equal to or greater than the random value, and to "0" if the pixel value is less than the random value.
前記画像表示装置は、複数の表示パネルがタイル状に並べられた表示部と、前記複数の表示パネルに対応して、前記ディザ処理部により変換された後の映像フレームを分割した複数の画像データを生成する映像分割部と、を備えてもよい。 The image display device may include a display unit in which a plurality of display panels are arranged in a tiled pattern, and an image division unit that generates a plurality of image data by dividing the image frame converted by the dither processing unit, corresponding to the plurality of display panels.
前記画像表示装置は、複数の表示パネルがタイル状に並べられた表示部と、前記複数の表示パネルに対応して、前記入力された映像信号の映像フレームを分割した複数の画像データを生成する映像分割部と、を備えてもよい。 The image display device may include a display unit in which a plurality of display panels are arranged in a tiled pattern, and a video division unit that generates a plurality of image data by dividing a video frame of the input video signal corresponding to the plurality of display panels.
前記ランダム信号変換部は、前記画素値の取り得る値の範囲を前記映像信号における1フレーム当たりのフィールド数と等しい数に等分割し、前記ランダム値の変換範囲として1フレーム内の各フィールドに割り当ててもよい。 The random signal conversion unit may divide the range of possible pixel values into a number equal to the number of fields per frame in the video signal, and assign the random value conversion range to each field within a frame.
前記ランダム信号変換部は、映像の動きを検出し、検出された動き量が閾値未満の場合には、前記画素値の取り得る値の範囲を前記映像信号における1フレーム当たりのフィールド数よりも多い数に等分割し、前記ランダム値の変換範囲としてフレームをまたいだ各フィールドに割り当ててもよい。 The random signal conversion unit may detect motion in the video, and if the detected amount of motion is less than a threshold, may equally divide the range of possible pixel values into a number greater than the number of fields per frame in the video signal, and assign each field across frames as the conversion range of the random value.
前記ランダム信号変換部は、フレーム画像の領域毎に前記ランダム値の変換範囲の分割数を決定してもよい。 The random signal conversion unit may determine the number of divisions of the conversion range of the random value for each region of the frame image.
本発明に係る信号処理方法は、入力された映像信号をガンマ補正し、補正後の映像信号のレベルと表示輝度との関係を線形に変換するガンマ変換ステップと、ランダム値を出力するランダム信号発生ステップと、前記ランダム信号発生ステップにおいて出力されたランダム値を、前記補正後の映像信号の画素値の取り得る値の範囲を等分割した、フィールド毎に割り当てられた範囲の値に変換するランダム信号変換ステップと、前記画素値が前記ランダム値以上の場合に前記画素値を「1」に、前記ランダム値未満の場合に前記画素値を「0」に変換するディザ処理ステップと、をコンピュータが実行する。 The signal processing method according to the present invention is executed by a computer in a gamma conversion step of gamma correcting an input video signal and linearly converting the relationship between the level of the corrected video signal and the display brightness, a random signal generation step of outputting a random value, a random signal conversion step of converting the random value output in the random signal generation step into a value in a range allocated to each field, which is an equal division of the range of values that the pixel values of the corrected video signal can take, and a dither processing step of converting the pixel value to "1" if the pixel value is equal to or greater than the random value, and converting the pixel value to "0" if the pixel value is less than the random value.
本発明に係る信号処理プログラムは、入力された映像信号をガンマ補正し、補正後の映像信号のレベルと表示輝度との関係を線形に変換するガンマ変換ステップと、ランダム値を出力するランダム信号発生ステップと、前記ランダム信号発生ステップにおいて出力されたランダム値を、前記補正後の映像信号の画素値の取り得る値の範囲を等分割した、フィールド毎に割り当てられた範囲の値に変換するランダム信号変換ステップと、前記画素値が前記ランダム値以上の場合に前記画素値を「1」に、前記ランダム値未満の場合に前記画素値を「0」に変換するディザ処理ステップと、をコンピュータに実行させるためのものである。 The signal processing program of the present invention causes a computer to execute a gamma conversion step of gamma correcting an input video signal and linearly converting the relationship between the level of the corrected video signal and the display brightness, a random signal generation step of outputting a random value, a random signal conversion step of converting the random value output in the random signal generation step into a value in a range allocated to each field, which is an equal division of the range of values that the pixel values of the corrected video signal can take, and a dither processing step of converting the pixel value to "1" if the pixel value is equal to or greater than the random value, and converting the pixel value to "0" if the pixel value is less than the random value.
本発明によれば、デジタル駆動の安定性及び高速性を保ちつつ、より低い駆動周波数で、高画質な映像を表示できる。 The present invention makes it possible to display high-quality images at a lower drive frequency while maintaining the stability and high speed of digital drive.
以下、本発明の実施形態の一例について説明する。
図1は、本実施形態に係る画像表示装置1の機能構成を示すブロック図である。
画像表示装置1は、映像入力部11と、信号処理部13と、行駆動ドライバ部14と、列駆動ドライバ部15と、表示パネル16とを備える。
An example of an embodiment of the present invention will now be described.
FIG. 1 is a block diagram showing the functional configuration of an
The
映像入力部11は、映像信号が入力されると、この映像信号に含まれるフレームの画像データを入力バッファに一時的に格納し、処理タイミングに合わせて順次、後段の信号処理部13へ提供する。
When a video signal is input, the
信号処理部13は、映像入力部11から画像データを受け付け、データの書き込み及び発光のタイミングを制御するデータを生成して、行駆動ドライバ部14及び列駆動ドライバ部15へ送信する。
The
行駆動ドライバ部14には、水平方向に配される複数の選択信号線が接続される。行駆動ドライバ部14は、複数の選択信号線のそれぞれに選択信号を供給する。また、行駆動ドライバ部14には、水平方向に沿う、複数の発光時間制御信号線が接続される。各発光時間制御信号線には、この発光時間制御信号線が配された水平方向に沿う領域に存在する発光時間制御用トランジスタが複数接続される。
A number of selection signal lines arranged in the horizontal direction are connected to the
列駆動ドライバ部15には、垂直方向に配される複数のデータ信号線が接続される。列駆動ドライバ部15は、複数のデータ信号線のそれぞれに各画素の画像データ信号を供給する。 A number of data signal lines arranged in the vertical direction are connected to the column driver unit 15. The column driver unit 15 supplies image data signals for each pixel to each of the multiple data signal lines.
表示パネル16は、ホールド型の画像表示モジュールである。より具体的な一例としては、表示パネル16は、アクティブマトリクス型の有機EL表示モジュールである。
The
ここで、例えば、映像入力部11に入力される映像信号のフレームレートは480Hzとし、表示パネル16の駆動周波数は1920(=480×4)Hzとする。この場合、1フレーム間に4フィールドの表示が行われることになる。
映像入力部11において、入力バッファに1フレーム分の画像データが格納されると、この画像データは、表示パネル16の駆動周波数に合わせて信号処理部13へ供給され、ランダムディザにより1bit化された1フィールド分の画像データとなる。
For example, the frame rate of the video signal input to the
In the
1bit化された画像データは、列駆動ドライバ部15へ送られ、行駆動ドライバ部14の書き込み信号のタイミングに合わせ、各画素回路へON又はOFFの値が書き込まれる。画像表示装置1は、この動作を全ての水平ラインについて行うことで、1フレームの映像を表示できる。さらに、画像表示装置1は、1フレームの映像表示の動作を1秒間に1920回以上行うことで、1920Hzの表示が可能となり、同時に視覚の積分効果により階調を表現することができる。
The 1-bit image data is sent to the column driver section 15, and an ON or OFF value is written to each pixel circuit in accordance with the timing of the write signal from the
図2は、本実施形態に係る信号処理部13の機能構成を示すブロック図である。
信号処理部13は、ガンマ変換部131と、ランダム信号発生部132と、ランダム信号変換部133と、ディザ処理部134と、映像バッファ部135とを備える。
FIG. 2 is a block diagram showing the functional configuration of the
The
ガンマ変換部131は、画像データをガンマ補正し、補正後の画像データのレベル(画素値)と表示輝度との関係を線形に変換する。
デジタル駆動により、表示パネル16のガンマ特性は線形となる。通常、撮像された映像における信号レベルと表示輝度との間の伝達関数は非線形となるため、ガンマ変換部131は、逆ガンマ変換を行うことにより、信号レベルと表示輝度との関係が線形となるように変換する。
The
Digital driving makes the gamma characteristic of the
ランダム信号発生部132は、ランダム値を出力し、ランダム信号変換部133に提供する。なお、ランダム値の範囲は、ランダム信号変換部133で調整されるため、ランダム信号発生部132は、任意の範囲でランダム値を出力する。
The random
ランダム信号変換部133は、入力されたランダム値を特定の範囲のランダム値に変換して出力する。例えば、入力される映像信号の画素値が10bitであるとすると、ランダム信号変換部133は、m番目、m+1番目、m+2番目、m+3番目のフィールド毎に、ランダム値をそれぞれ、0~255、256~511、512~767、768~1023の範囲の値に変換する。この例は、映像信号の画素値の範囲(0~1023)を4つに等分割し、それぞれを4フィールドに適用した場合であり、フィールド毎にランダム値の範囲が制御される。
The random
また、ランダム信号変換部133は、例えば、画素値の取り得る値の範囲をk分割して変換後のランダム値の範囲をk個設け、kフィールドの繰り返しによりフィールド毎のランダム値の範囲を制御してもよい。
なお、ここでは、映像信号の画素値の範囲(例えば、0~1023)をk分割することとしたが、画素値の範囲+1(例えば、1~1024)がk分割されてもよい。
In addition, the random
Although the range of pixel values of the video signal (eg, 0 to 1023) is divided into k here, the range of pixel values +1 (eg, 1 to 1024) may also be divided into k.
ここで、ランダム信号変換部133は、画素値の取り得る値の範囲を映像信号における1フレーム当たりのフィールド数と等しい数に分割して各フィールドに割り当てることとしてよいが、分割数はこれに限られない。
例えば、1フレームに4フィールドある場合に、2分割した範囲を1フレーム内で2回繰り返す、あるいは、8分割した範囲を2フレーム(8フィールド)単位で繰り返すといった構成でもよい。
Here, the random
For example, when one frame has four fields, a range divided into two may be repeated twice within one frame, or a range divided into eight may be repeated in units of two frames (eight fields).
ディザ処理部134は、映像信号の画素値aがランダム値x以上の(又はxより大きい)場合に画素値aを1に、ランダム値x未満(又はx以下)の場合に画素値aを0に変換し、画素値を1bit化する。
The
映像バッファ部135は、ディザ処理部134により1bit化された画像データを一時的に記憶し、駆動タイミングに合わせて適時、列駆動ドライバ部15に提供する。
The
図3は、本実施形態に係る表示パネル16の各画素を構成する回路の一例を示す図である。
ここでは、有機ELパネルの画素構造を例示している。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a circuit constituting each pixel of the
Here, the pixel structure of an organic EL panel is shown as an example.
選択信号に応じてゲート電圧Vgaが印加されると同時に、画像データレベル(0又は1)に応じたデータ電圧Vdaが印加されると、ゲートトランジスタTr1を介してキャパシタC1に一定の電荷が蓄積される。
さらに、発光時間制御信号に応じて駆動電圧Vddが印加されることにより、駆動トランジスタTr2を介して有機EL素子Delに電流が流れ発光する。
When a gate voltage Vga is applied in response to a selection signal and a data voltage Vda in response to an image data level (0 or 1) is simultaneously applied, a certain amount of charge is accumulated in the capacitor C1 via the gate transistor Tr1.
Furthermore, when a drive voltage Vdd is applied in response to a light emission time control signal, a current flows through the organic EL element Del via the drive transistor Tr2, causing the organic EL element Del to emit light.
図4は、本実施形態に係る表示パネル16における各駆動信号の電圧波形を例示する図である。
Figure 4 is a diagram illustrating the voltage waveforms of each drive signal in the
行駆動ドライバ部14は、ゲート制御のための選択信号に基づき、各水平ラインに1ラインずつ順次にゲート電圧Vgaを印加する。また、駆動電圧Vddを印加し続け画素に駆動電流を供給することで、1フィールドの期間発光が持続する。
The
列駆動ドライバ部15は、送られてきた1bitの映像データに基づき、各水平ラインの書込み信号に合わせて一定のデータ電圧Vdaで各画素にデータを書き込む。1920Hzで1080本の水平ラインを駆動する場合、1水平ラインの駆動時間は約0.5μsec程度以下となるが、デジタル駆動により、データ電圧はOn/Offの2つの状態のみであり、適度に高い電圧で書込むことが可能であるため、高速に書き込むことが可能となる。書込みされた画素では、Tr2のソース-ドレイン間に一定の電流が流れて有機EL素子Delが発光する。 The column driver unit 15 writes data to each pixel at a constant data voltage Vda in accordance with the write signal for each horizontal line based on the 1-bit video data sent. When driving 1080 horizontal lines at 1920 Hz, the drive time for one horizontal line is approximately 0.5 μsec or less, but with digital drive, the data voltage has only two states, On/Off, and writing can be done at a moderately high voltage, making it possible to write at high speed. In the written pixel, a constant current flows between the source and drain of Tr2, causing the organic EL element Del to emit light.
図5Aは、本実施形態に係るディザ処理部134によりホワイトノイズマスクを使用して1bit化された画像を例示する図である。なお、この図は、1bit化したカラー画像をグレースケールで示している。
ランダムディザにより画素値が1bit化された場合、1フィールドのみでは図のように、ある程度映像を認識できるもののノイズ感が非常に高く、自然な映像とはならない。
5A is a diagram illustrating an example of an image converted to 1 bit using a white noise mask by the
When pixel values are converted to 1 bit by random dithering, the image is recognizable to some extent in only one field, as shown in the figure, but the image has a very high sense of noise and is not natural.
本実施形態の画像表示装置1は、このような1bit化された映像を用いて、視覚の積分効果により映像の階調を表現する。デジタル駆動による駆動周波数を高速化することにより、積分されるフィールド数が増大するため、画像表示装置1は、より自然な映像を表現できる。
The
図5Bは、本実施形態に係るディザ処理部134によりブルーノイズマスクを使用して1bit化された画像を例示する図である。なお、この図は、1bit化したカラー画像をグレースケールで示している。
Figure 5B is a diagram illustrating an example of an image converted to 1 bit using a blue noise mask by the
ブルーノイズマスクは、高周波成分が強くなる特徴を持つランダムノイズであり、人の視覚システムの空間周波数特性がローパスフィルタ(LPF)特性を持つことを利用し、ノイズ感を低減できることが知られている。また、例えば、ベイヤー配列などの一定のパターンを使用した配列(Ordered)ディザリングによる空間変調では、視覚的にパターンを認識してしまう問題もあるが、ブルーノイズマスクではパターンがランダムとなることで、視覚的に自然な空間変調の効果が得られる。 Blue noise masks are random noise that are characterized by strong high-frequency components, and are known to be able to reduce the sense of noise by taking advantage of the fact that the spatial frequency characteristics of the human visual system have low-pass filter (LPF) characteristics. In addition, for example, spatial modulation by ordered dithering using a fixed pattern such as a Bayer array can cause the pattern to be visually recognized, but the blue noise mask uses a random pattern, resulting in a visually natural spatial modulation effect.
ここで、ホワイトノイズマスクは、映像データの画素数に対応した完全にランダムな2次元配列だが、ブルーノイズマスクは、隣接する値の差が大きく、すなわち高周波成分が高くなるように並べられたランダムな配列である。
具体的には、ホワイトノイズマスクは、例えば、
31 167 215 101 63 163 163 94
113 239 169 149 58 152 205 173
229 158 208 155 179 127 63 145
90 72 202 182 192 145 16 166
のように、隣接する値の差もランダムに分布した配列であるが、ブルーノイズマスクは、例えば、
248 10 202 54 228 192 122 160
213 87 150 100 180 39 237 93
63 173 36 244 6 145 63 116
27 236 115 136 96 170 207 33
のように、隣接する値の差が高値側に偏った配列である。
Here, the white noise mask is a completely random two-dimensional array that corresponds to the number of pixels in the video data, whereas the blue noise mask is a random array arranged so that the difference between adjacent values is large, i.e., the high frequency components are high.
Specifically, the white noise mask is, for example,
31 167 215 101 63 163 163 94
113 239 169 149 58 152 205 173
229 158 208 155 179 127 63 145
90 72 202 182 192 145 16 166
The difference between adjacent values is also a randomly distributed sequence, but the blue noise mask is, for example,
248 10 202 54 228 192 122 160
213 87 150 100 180 39 237 93
63 173 36 244 6 145 63 116
27 236 115 136 96 170 207 33
As shown above, the difference between adjacent values is biased toward the higher side.
なお、ブルーノイズマスクをリアルタイム生成する処理は負荷が高いため、ランダム信号発生部132は、予め作成しておいた2次元のブルーノイズマスクを、例えば端から順次出力してもよい。さらに、フィールド毎に、出力開始位置がランダムに変更されてもよい。
Since the process of generating a blue noise mask in real time is a heavy load, the random
図6Aは、本実施形態に係る視覚の積分効果をシミュレーションした画像を示す第1の図である。なお、この図は、カラー画像をグレースケールで示している。
この例は、ランダム値のフィールド分割を行わず、全てのフィールドで同じ範囲のランダム値を用いた場合に、ランダムディザによる画素値が1bitの映像フレームを8フレーム(=32フィールド)平滑化した画像を示している。視覚の積分効果は、1/60sec程度ということが知られているため、駆動周波数(リフレッシュレート)が1920Hzの場合、32枚のフィールドを平滑化したものと同様になる。
6A is a first diagram showing an image simulating the visual integral effect according to the present embodiment, where the image is shown in grayscale instead of a color image.
This example shows an image obtained by smoothing 8 video frames (=32 fields) with 1-bit pixel values using random dithering when random values are not divided into fields and the same range is used for all fields. Since the visual integral effect is known to be about 1/60 sec, when the drive frequency (refresh rate) is 1920 Hz, the image is equivalent to smoothing 32 fields.
図6Bは、本実施形態に係る視覚の積分効果をシミュレーションした画像を示す第2の図である。なお、この図は、カラー画像をグレースケールで示している。
この例は、4フィールド分割でランダム値を変換した場合に、図6Aと同様、駆動周波数が1920Hzの場合の視覚積分効果を考慮して、1/60secに相当する8フレーム(=32フィールド)を平滑化した画像を示している。
図6Bでは、図6Aに比べて、4フィールド分割により、画質が向上していることが分かる。
6B is a second diagram showing an image simulating the visual integral effect according to the present embodiment, where the color image is shown in grayscale.
This example shows an image obtained by smoothing 8 frames (=32 fields) equivalent to 1/60 sec, taking into account the visual integration effect when the drive frequency is 1920 Hz, as in Figure 6A, when random values are converted by dividing into 4 fields.
It can be seen that in FIG. 6B, the image quality is improved by dividing the image into four fields, as compared with FIG. 6A.
本実施形態によれば、画像表示装置1は、デジタル駆動を用いることで、一定の電圧での制御により駆動を高速化すると同時に、映像表示に用いるビット深度を1bitにまで削減することで、高フレームレートを実現した。また、視覚の積分効果によりノイズは平滑化され、通常の自然な映像を表示できた。
さらに、画像表示装置1は、ランダムディザを用いて各画素を2値化し、さらにフィールド毎にランダム値の範囲を分割して設けることで、1フレーム内でも階調を表現できるので、駆動周波数を低く抑えることができる。このとき、階調表現のために1フレーム当たりのフィールド数を増やすと、フレームレートはそれに反比例して減少することになるが、例えば4フィールドの繰り返しであれば、1920Hzの駆動周波数でも480Hzのフレームレートを実現できる。
したがって、画像表示装置1は、デジタル駆動の安定性及び高速性を保ちつつ、より低い駆動周波数で、高画質な映像を表示できる。
According to this embodiment, the
Furthermore, the
Therefore, the
[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態について説明する。
第1実施形態では、表示パネル16が1枚でディスプレイ(表示部)が構成される場合を説明したが、これには限られない。画像表示装置1の表示部は、複数の表示パネル16がタイル状に並べられたマルチディスプレイであってもよい。
[Second embodiment]
A second embodiment of the present invention will now be described.
In the first embodiment, a display (display unit) is configured with one
図7は、第2実施形態に係るマルチディスプレイを有する画像表示装置1における信号処理部13の機能構成を示すブロック図である。
信号処理部13は、複数の表示パネル16に対応して、映像フレームを分割した複数の画像データを生成する映像分割部136をさらに備える。
FIG. 7 is a block diagram showing the functional configuration of a
The
映像分割部136は、複数の表示パネルに対応して、映像フレームを分割した複数の画像データを生成し、映像バッファ部135を介して各表示パネル16に対応する列駆動ドライバ部15へ提供する。
複数の表示パネル16には、映像フレームを分割した一部の画像データがそれぞれ入力され、この結果、マルチディスプレイ全体として1枚の映像フレームが表示される。
The
A portion of image data obtained by dividing a video frame is input to each of the
画像表示装置1は、複数の表示パネル16を並列に駆動(分割駆動)することで、映像フレームの描画を高速化でき、フレームレートを向上できる。
図6A及び6Bでは、駆動周波数が1920Hzの場合のシミュレーション例を示したが、従来の1枚のディスプレイで1080本の水平ラインを1920Hzで駆動する場合、1水平ラインの駆動時間は約500nsec程度となる。このように駆動時間が短くなる場合、マルチディスプレイによる分割駆動を適用すれば、現状のトランジスタの性能でも3840Hz以上の高フレームレート化を実現することが可能である。
The
6A and 6B show a simulation example in which the driving frequency is 1920 Hz, but when 1080 horizontal lines are driven at 1920 Hz on a single conventional display, the driving time for one horizontal line is about 500 nsec. When the driving time is shortened in this way, if divided driving using a multi-display is applied, it is possible to achieve a high frame rate of 3840 Hz or more even with the current performance of transistors.
なお、分割駆動は、マルチディスプレイには限られず、例えば基板に貫通電極を形成して裏面から配線することにより、1枚のディスプレイでも実現できる。この場合、分割駆動する個々の領域(表示エリア)がマルチディスプレイの各表示パネル16に対応する。
Note that split driving is not limited to multi-displays, and can also be achieved with a single display, for example, by forming through electrodes in the substrate and wiring from the back surface. In this case, each area (display area) to be split-driven corresponds to each
[第3実施形態]
以下、本発明の第3実施形態について説明する。
[Third embodiment]
A third embodiment of the present invention will now be described.
図8は、第3実施形態に係るマルチディスプレイを有する画像表示装置1の機能構成を示すブロック図である。
画像表示装置1は、さらに映像分割部12を備える。
FIG. 8 is a block diagram showing a functional configuration of an
The
映像分割部12は、映像入力部11から受け取った映像フレームを、複数の表示パネル16に対応して分割した複数の画像データを生成する。分割された画像データは、複数の表示パネル16それぞれに対応する複数の信号処理部13に対して、それぞれ入力される。
The
複数の信号処理部13により、1つの映像フレームが並列処理されるため、処理負荷が低減し、画像表示装置1は、映像フレームの描画を高速化でき、フレームレートを向上できる。
Since a single video frame is processed in parallel by multiple
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment. Furthermore, the effects described in this embodiment are merely a list of the most favorable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are not limited to those described in this embodiment.
前述の実施形態では、ランダム信号変換部133において、ランダム値の変換範囲を4つに分割し、1フレーム内の4フィールドに適用する例を示したが、例えば、ランダム値の変換範囲を8フィールドに分割した場合、さらに、画質を向上させることができる、すなわち、1フレーム当たりのフィールド数を多くすることで、画質を向上させることができる。
一方で、ランダム値の変換範囲の分割数を多くするほど、フィールド数が増加しフレームレートは低下してしまうため、分割数は高いほど良いというわけではない。すなわち、フレームレートと画質とはトレードオフの関係となる。
In the above-described embodiment, an example was shown in which the random value conversion range in the random
On the other hand, the more the number of divisions of the random value conversion range is increased, the more the number of fields increases and the lower the frame rate becomes, so it is not necessarily the case that the higher the division number, the better. In other words, there is a trade-off between frame rate and image quality.
そこで、信号処理部13は、フレーム画像間の差分などから映像の動きを検出し、動き量に合わせてランダム値の変換範囲の分割数を可変にしてもよい。例えば、動きがない時(静止画、又は検出された動き量が閾値未満の場合)は、8分割や16分割など、1フレーム当たりのフィールド数の複数倍に分割し複数フレームをまたいで割り当てることで、画質を向上させることができる。反対に、動きがあるときは、分割数を小さくして1フレーム当たりのフィールド数と等しくすることで、動きの速い物体に生じるぼやけを低減することができる。
また、ランダム値の変換範囲の分割数は、フレーム画像の領域(ブロック又は各画)毎に決定されてもよい。
Therefore, the
Furthermore, the number of divisions into which the conversion range of the random values is divided may be determined for each region (block or each image) of the frame image.
前述の実施形態では、映像信号の各画素値を1bit化する場合を説明したが、これには限られず、2bit又は3bitなどでもよく、取り得る値の数を減少させることにより同様の効果が期待できる。
この場合、信号処理部13は、映像信号における画素値の下位ビットのみをランダム値を使用してランダムディザを行うことによりビット深度を減少させることができる。例えば、10bitの画素値は、下位9bitを1bitに変換することにより、2bitの値となる。
そして、ビット深度が減少したことにより、発光強度に高い分解能は不要となるため、列駆動ドライバ部15は、画素値をD/A変換し、アナログ変調により階調を制御する。
In the above embodiment, the case where each pixel value of the video signal is converted to 1 bit was described, but this is not limited to this and it may be 2 bits or 3 bits, etc., and a similar effect can be expected by reducing the number of possible values.
In this case, the
Since the bit depth is reduced and high resolution is no longer required for the emission intensity, the column driver section 15 performs D/A conversion of the pixel values and controls the gradation by analog modulation.
また、前述の実施形態では表示パネル16として、有機ELパネルを例に説明したが、これには限られず、例えばDLP(登録商標)を使用したプロジェクタなどであっても、同様の方式を適用できる。この場合、時分割されたサブフィールド毎に、ランダムディザによる各画素の2値化が行われる。
In the above embodiment, an organic EL panel was used as the
前述の実施形態では、主に画像表示装置1の構成と動作について説明したが、本発明はこれに限られず、各構成要素を備え、ディスプレイに画像を表示するための方法、又はプログラムとして構成されてもよい。
In the above embodiment, the configuration and operation of the
さらに、画像表示装置1の機能を実現するためのプログラムをコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。
Furthermore, the functions of the
ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器などのハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータで読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROMなどの可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスクなどの記憶装置のことをいう。 The term "computer system" here includes hardware such as the OS and peripheral devices. Additionally, "computer-readable recording media" refers to portable media such as flexible disks, optical magnetic disks, ROMs, and CD-ROMs, as well as storage devices such as hard disks built into computer systems.
さらに「コンピュータで読み取り可能な記録媒体」とは、インターネットなどのネットワークや電話回線などの通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時刻プログラムを保持しているものも含んでもよい。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。 Furthermore, "computer-readable recording medium" may include something that dynamically holds a program for a short period of time, such as a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line, or something that holds a program for a fixed period of time, such as volatile memory within a computer system that serves as a server or client in such cases. Furthermore, the above program may be one that realizes part of the functions described above, or may be one that can realize the functions described above in combination with a program already recorded in the computer system.
1 画像表示装置
11 映像入力部
12 映像分割部
13 信号処理部
14 行駆動ドライバ部
15 列駆動ドライバ部
16 表示パネル
131 ガンマ変換部
132 ランダム信号発生部
133 ランダム信号変換部
134 ディザ処理部
135 映像バッファ部
136 映像分割部
REFERENCE SIGNS
Claims (8)
ランダム値を出力するランダム信号発生部と、
前記ランダム信号発生部から出力されたランダム値を、前記補正後の映像信号の画素値の取り得る値の範囲を等分割した、フィールド毎に割り当てられた範囲の値に変換するランダム信号変換部と、
前記画素値が前記ランダム値以上の場合に前記画素値を「1」に、前記ランダム値未満の場合に前記画素値を「0」に変換するディザ処理部と、を備える画像表示装置。 a gamma conversion unit that performs gamma correction on an input video signal and converts the relationship between the level of the corrected video signal and display luminance into a linear relationship;
A random signal generating unit that outputs a random value;
a random signal conversion unit that converts the random values output from the random signal generation unit into values within a range allocated to each field, the range being equal to the range of values that pixel values of the corrected video signal can take;
a dithering processing unit that converts the pixel value to "1" when the pixel value is equal to or greater than the random value, and converts the pixel value to "0" when the pixel value is less than the random value.
前記複数の表示パネルに対応して、前記ディザ処理部により変換された後の映像フレームを分割した複数の画像データを生成する映像分割部と、を備える請求項1に記載の画像表示装置。 A display unit in which a plurality of display panels are arranged in a tiled pattern;
2. The image display device according to claim 1, further comprising: a video dividing section that generates a plurality of pieces of image data by dividing the video frame converted by the dither processing section, corresponding to the plurality of display panels.
前記複数の表示パネルに対応して、前記入力された映像信号の映像フレームを分割した複数の画像データを生成する映像分割部と、を備える請求項1に記載の画像表示装置。 A display unit in which a plurality of display panels are arranged in a tiled pattern;
The image display device according to claim 1 , further comprising: a video division unit that generates a plurality of pieces of image data by dividing a video frame of the input video signal, corresponding to the plurality of display panels.
ランダム値を出力するランダム信号発生ステップと、
前記ランダム信号発生ステップにおいて出力されたランダム値を、前記補正後の映像信号の画素値の取り得る値の範囲を等分割した、フィールド毎に割り当てられた範囲の値に変換するランダム信号変換ステップと、
前記画素値が前記ランダム値以上の場合に前記画素値を「1」に、前記ランダム値未満の場合に前記画素値を「0」に変換するディザ処理ステップと、をコンピュータが実行する信号処理方法。 a gamma conversion step of gamma-correcting an input video signal and converting a relationship between the level of the corrected video signal and display luminance into a linear relationship;
A random signal generating step of outputting a random value;
a random signal conversion step of converting the random values outputted in the random signal generation step into values in a range allocated to each field, the range of possible values of pixel values of the corrected video signal being equally divided;
a dithering step of converting the pixel value to "1" if the pixel value is equal to or greater than the random value, and converting the pixel value to "0" if the pixel value is less than the random value.
ランダム値を出力するランダム信号発生ステップと、
前記ランダム信号発生ステップにおいて出力されたランダム値を、前記補正後の映像信号の画素値の取り得る値の範囲を等分割した、フィールド毎に割り当てられた範囲の値に変換するランダム信号変換ステップと、
前記画素値が前記ランダム値以上の場合に前記画素値を「1」に、前記ランダム値未満の場合に前記画素値を「0」に変換するディザ処理ステップと、をコンピュータに実行させるための信号処理プログラム。 a gamma conversion step of gamma-correcting an input video signal and converting a relationship between the level of the corrected video signal and display luminance into a linear relationship;
a random signal generating step for outputting a random value;
a random signal conversion step of converting the random values outputted in the random signal generation step into values in a range allocated to each field, the range of possible values of pixel values of the corrected video signal being equally divided;
a dithering step of converting the pixel value to "1" when the pixel value is equal to or greater than the random value, and converting the pixel value to "0" when the pixel value is less than the random value.
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