JPH1138944A - 階調可変回路および階調可変回路を用いた画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像処理装置において、静止画と動画の各々
に最適な多階調表示を行う。 【解決手段】 階調可変回路１０は、映像信号入力端子
２０と、静止画／動画識別信号入力端子３０と、水平，
垂直，フレームの各タイミング信号を生成するタイミン
グ生成回路１１と、該映像信号の表示階調を可変するた
めのディザパターンを発生するディザパターン発生回路
１２と、表示映像信号出力端子４０を有し、端子２０か
ら入力する映像信号は、生成回路１１と発生回路１２へ
供給され、端子３０から入力する識別信号は発生回路１
２へ供給され、発生回路１２は、識別信号が静止画モー
ドを指定する際には任意フレーム毎にローテーションを
施すディザパターンを発生し、動画モードを指定する際
にはディザパターンの発生時に上記のローテーションを
停止するように制御が切り替わる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パーソナルコンピ
ュータ（以下、略してパソコンと記す）映像、テレビジ
ョン映像などを液晶ディスプレイなどの表示手段に出力
する際に用いる階調可変回路および階調可変回路を用い
た画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】１画素が表示できる階調の幅がＣＲＴな
どに比較して狭い液晶ディスプレイなどで、その画面に
多階調表示を行う際に用いられる手法としては、大きく
分けてFrame Rate Control（以下、ＦＲＣという）とデ
ィザの２通りの手法がある。上記ＦＲＣは、フレーム毎
に各画素の表示階調を切り替えて２レベルの中間調を表
示する手法である。一方、ディザは複数の画素を１単位
とし、各画素の表示階調を操作して１単位として表示す
る階調数を増やす手法である。これらＦＲＣとディザを
組合せて時間的、空間的に階調可変を施した公知例を記
載したものとして、例えば、特開平３ー２０７８０号公
報がある。

【０００３】従来の画像表示装置に用いられる画像処理
装置の階調可変回路の構成を図４を用いて説明する。図
４において、階調可変回路１０は、映像信号入力端子２
０と、タイミング生成回路１１と、ディザパターン発生
回路１２と、映像信号出力端子４０を有して構成され
る。

【０００４】映像信号入力端子２０から入力した映像信
号は、階調可変回路１０によって表示階調を増やし、映
像信号出力端子４０へ出力される。

【０００５】ここで階調可変回路１０の動作を簡単に説
明する。階調可変回路１０のタイミング生成回路１１
は、入力する映像信号に対して水平方向、垂直方向、フ
レーム周期の各々のタイミング信号（Ｈ，Ｖ，Ｆ）を生
成してディザパターン発生回路１２に供給する。ディザ
パターン発生回路１２は、上記の各タイミング信号を用
いて入力映像信号に対して、例えば、（水平方向２ドッ
ト×垂直方向２ライン）の画素データを１グループとし
て、平均階調を計測する。さらに、上記グループ化した
画素データを対象としたディザパターンを発生する。

【０００６】ここで、ディザパターン発生回路１２が作
成するディザパターンの例を図５を用いて説明する。図
５において、（水平方向２ドット×垂直方向２ライン）
の４画素データの内、白ぬきのマスは輝度出力が”０”
の画素を表し、黒ぬりのマスは輝度出力が”１”の画素
を表している。説明を簡単にするために、入力する映像
信号を輝度出力が”０”または”４”の２階調とする。
そのとき、上記の画素グループの平均階調は｛０、１、
２、３、４｝の５階調のいずれかとなる。ディザパター
ン発生回路１２は、（水平方向２ドット×垂直方向２ラ
イン）の４画素データを１グループとしてディザパター
ンを発生する。つまり、４画素全部の輝度出力が”０”
のときは平均階調”０”であり、１画素だけの輝度出力
が”１”のときは平均階調”１”であり、２画素の輝度
出力が１のときは平均階調”２”であり、３画素の輝度
出力が”１”のときは平均階調”３”であり、４画素全
部が輝度出力”１”を出力するときには平均階調”４”
であることで上記の５階調に相当する階調表現が行われ
る。

【０００７】さらに、上記４画素の内、輝度出力が”
０”の画素と輝度出力が”１”の画素の配置をフレーム
周期で規則的にローテーションさせることで、画素グル
ープとして均一な階調表現を実現できる。すなわち、平
均階調”１”のときは、フレーム０では左上の画素が”
１”の輝度を出力し他の画素は輝度出力”０”であり、
フレーム１では右上の画素が”１”の輝度を出力し他の
画素は輝度出力”０”であり、フレーム２では左下の画
素が”１”の輝度を出力し他の画素は輝度出力”０”で
あり、フレーム３では右下の画素が”１”の輝度を出力
し他の画素が輝度出力”０”とすることによって、均一
な階調を表現できる。

【０００８】このようにして、入力された映像信号を、
入力時点で表現できる階調よりも多い階調表示が可能な
映像信号に変換して出力することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来例の画像
表示装置は、図形的な静止画を多用するパソコン映像な
どを表示する際には有効であるが、テレビジョン映像の
ように動画主体の映像を表示する際には不都合があっ
た。つまり、上記のように１画素を複数のフレームで構
成するとともに、画素の出力をＯＮ／ＯＦＦしてすなわ
ち輝度出力を”１”または”０”として、その輝度出力
をフレーム毎に周期的に変化させるように制御して階調
表現を行う手法は、動画に対しては輪郭部分がズレて見
える等の弊害を生じる。

【００１０】上記問題に鑑み、本発明は、デジタルサン
プリングされた外部から入力された映像信号に対してデ
ィザパターンを発生して画素データとして出力する画像
処理装置において、入力映像信号の静止画／動画に応じ
てディザパターンの発生態様を変えることができるよう
にし、動画の輪郭部分がズレて見える弊害をなくすこと
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、デジタルサンプリングされた外部から入
力される映像信号に対して、複数の画素を組み合わせて
１単位とし、該１単位内の各画素の出力レベルを可変と
したディザパターンを発生して、画素データとして出力
する階調可変回路において、階調可変回路にデジタルサ
ンプリングされた映像信号と、前記映像信号が静止画／
動画のいずれか識別するための識別信号を入力して、前
記識別信号に応じて、ディザパターンを任意フレーム毎
に変化して発生するようにした。

【００１２】また、上記課題を解決するために、本発明
は、静止画である映像信号と動画である映像信号とが複
数入力される画像処理装置において、入力される複数の
映像信号のいずれかを選択する選択手段と、該選択手段
で選ばれた映像信号の画素を複数個任意に組み合わせて
１単位とし、表示映像信号の画素データとして該１単位
内の各画素の出力レベルを可変したディザパターンを発
生して出力する階調可変手段と、制御信号を発生して前
記選択手段と前記階調可変手段に供給する制御手段を設
け、前記階調可変手段は、前記制御信号によって前記選
択手段が静止画である映像信号を選ばせた際にはフレー
ム毎に変化したディザパターン出力し、前記制御手段が
動画である映像信号を前記選択手段に選ばせた際にはフ
レーム毎の変化を停止したディザパターンを出力するよ
うにした。

【００１３】さらに、上記課題を解決するために、本発
明は、複数の映像信号が入力される画像処理装置におい
て、入力された複数の映像信号のいずれかを選択する選
択手段と、該選択手段が選択した映像信号が静止画であ
るか動画であるかを識別する識別手段と、前記選択手段
で選ばれた映像信号の画素を任意に組み合わせて１単位
とし、表示映像信号の画素データとして該１単位内の各
画素の出力レベルを可変したディザパターンを発生して
出力する階調可変手段と、前記選択手段への選択制御を
行う制御手段を設け、前記階調可変手段は、前記識別手
段での識別結果である識別信号が入力され、該識別信号
が静止画を示す際にはフレーム毎に変化したディザパタ
ーンを出力し、該識別信号が動画を示す際にはフレーム
毎の変化を停止したディザパターンを出力するようにし
た。

【００１４】本発明に係る画像処理装置によれば、階調
可変に用いるディザパターンを任意のフレーム毎に可変
して作成することができる。そのため、液晶ディスプレ
イなどの多階調表示を必要とする表示手段に静止画と動
画の各々を最適な映像として表示することが可能とな
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を用いて説明する。図１は、本発明の第一の実施形
態にかかる階調可変回路の構成を示すブロック図であ
る。第１の実施の形態にかかる階調可変回路１０は、映
像信号入力端子２０と、静止画／動画識別信号入力端子
３０と、タイミング生成回路１１と、ディザパターン発
生回路１２と、表示映像信号出力端子４０とを有して構
成される。

【００１６】映像信号入力端子２０には、デジタルサン
プリングされた映像信号が入力される。静止画／動画識
別信号入力端子３０には、静止画／動画識別信号（Ｍ）
が入力される。静止画／動画識別信号（Ｍ）には、例え
ば、使用ユーザ自らが操作するリモコン装置などから発
せられる静止画モード／動画モード切替信号などが相当
する。

【００１７】タイミング生成回路１１は、映像信号に基
づいてＦＲＣとディザを行うためのタイミングを生成す
る回路であり、入力する映像信号に対して水平方向、垂
直方向、フレーム周期の各々のタイミング信号（Ｈ，
Ｖ，Ｆ）を生成してディザパターン発生回路１２に供給
する。

【００１８】ディザパターン発生回路１２は、上記タイ
ミング信号（Ｈ，Ｖ，Ｆ）と識別信号（Ｍ）を用いて、
映像信号に処理を施しディザパターンを発生し、表示映
像信号出力端子４０へ出力する。

【００１９】映像信号入力端子２０から導かれるデジタ
ルサンプリングされた映像信号は、ＦＲＣとディザを行
うためのタイミング生成回路１１と、ディザパターン発
生回路１２に入力される。静止画／動画識別信号入力端
子３０から導かれる識別信号（Ｍ）は、ディザパターン
発生回路１２に入力される。

【００２０】以下、ディザパターンの発生動作を映像信
号が静止画であるか動画であるかに分けて述べる。識別
信号（Ｍ）が静止画モードを指定した際には、ディザパ
ターン発生回路１２は、発生するディザパターンをフレ
ーム周期でローテーションさせる。例えば、図５に示す
ようなディザパターンのローテーション動作を行う具体
的な方法としては、前記タイミング信号（Ｈ，Ｖ，Ｆ）
を利用して、（水平２ドット×垂直２ライン）の各画素
データに対して４フレーム周期で一巡するパルス信号を
発生し、このパルス信号の”Ｈｉ”レベルを画素の輝度
データ”１”に対応させることで容易に実現できる。あ
るいは、あらかじめ４フレーム周期で１巡するデータを
記憶させたＲＯＭを設けておき、前記タイミング信号
（Ｈ，Ｖ，Ｆ）をＲＯＭの読み出しアドレスとして用い
ることで各画素の輝度データの組合せを制御してディザ
パターンのローテーション動作を行うことができる。

【００２１】一方、識別信号（Ｍ）が動画モードを指定
した際には、ディザパターン発生回路１２は、発生する
ディザパターンのローテーションを停止する。このロー
テーション停止の具体的な方法としては、例えば、前記
フレーム周期のタイミング信号（Ｆ）をディザパターン
発生回路１２内で強制的に”Ｌｏｗ”固定あるいは”Ｈ
ｉ”固定とするだけで良い。あるいは、同一データを４
フレーム記憶させたＲＯＭを設けておき、読み出しアド
レスとして前記識別信号（Ｍ）を用いて上記の固定パタ
ーンが読み出されるようにして、ディザパターンのロー
テーションを停止させても良い。

【００２２】このように、映像信号が静止画であるか動
画であるかを識別する識別信号と映像信号を合わせて入
力することにより、パソコン映像のような静止画が主体
となる映像信号に対しては、多階調表示させる際のディ
ザパターン発生を均一にすることができ、テレビジョン
映像信号のような動画が主体となる映像信号に対して
は、フレーム周期でディザパターンをローテーションさ
せる弊害となっていた輪郭部分がズレて見える等の問題
を防止することができる。

【００２３】階調可変回路を用いた画像処理装置の構成
を示すブロック図である図２を用いて、本発明の第２の
実施の態様にかかる階調可変回路を用いた画像処理装置
の構成を説明する。この画像処理装置は、パソコン映像
信号入力端子５０と、テレビジョン映像信号入力端子６
０と、セレクタ７０と、マイコン８０と、図１に示した
と同様なタイミング生成回路１１とディザパターン発生
回路１２と映像信号入力端子２０と静止画／動画識別信
号入力端子３０と表示映像信号出力端子４０とを有する
階調可変回路１０とを有して構成される。セレクタ７０
は、マイコン８０が出力する制御信号（Ｓ）によって、
パソコン映像信号入力端子５０、あるいは、テレビジョ
ン映像信号入力端子６０から導かれる映像信号の一方を
選択して階調可変回路１０へ出力する。

【００２４】階調可変回路１０には、導かれた映像信号
にＦＲＣとディザを行うためのタイミング生成回路１１
とディザパターン発生回路１２を設ける。タイミング生
成回路１１の動作については第１の実施の形態で説明し
たものと同様であり、ディザパターン発生回路１２は、
上記タイミング信号（Ｈ，Ｖ，Ｆ）とマイコン８０が出
力する制御信号（Ｓ）を用いて、ディザパターンを発生
する。

【００２５】このディザパターン発生に対する動作を以
下に述べる。マイコン８０がセレクタ７０に対してパソ
コン映像信号を選択するように制御信号（Ｓ）を出力し
た際には、ディザパターン発生回路１２は発生するディ
ザパターンをフレーム周期でローテーションさせる。例
えば、図５に示すようなディザパターンのローテーショ
ン動作を行う具体的な方法としては、前記タイミング信
号（Ｈ，Ｖ，Ｆ）を利用して、（水平２ドット×垂直２
ライン）の各画素データに対して４フレーム周期で一巡
するパルス信号を発生し、このパルス信号の”Ｈｉ”レ
ベルを画素の輝度データ”１”に対応させることで容易
に実現できる。あるいは、あらかじめ４フレーム周期で
１巡するデータを記憶させたＲＯＭを設けておき、前記
タイミング信号（Ｈ，Ｖ，Ｆ）をＲＯＭの読み出しアド
レスとして用いることで各画素の輝度データの組合せを
制御することができる。

【００２６】一方、マイコン８０がセレクタ７０に対し
てテレビジョン映像信号を選択するように制御した際に
は、ディザパターン発生回路１２は発生するディザパタ
ーンのローテーションを停止する。このローテーション
停止の具体的な方法としては、例えば、前記フレーム周
期のタイミング信号（Ｆ）をディザパターン発生回路１
２内で強制的に”Ｌｏｗ”固定あるいは”Ｈｉ”固定と
するだけで良い。あるいは、同一データを４フレーム記
憶させたＲＯＭを設けておき、読み出しアドレスとして
前記制御信号（Ｓ）を用いて上記の固定パターンが読み
出されるようにしても良い。

【００２７】これにより静止画が主体となるパソコン映
像信号に対しては、多階調表示させる際のディザパター
ン発生を均一にすることができ、テレビジョン映像信号
のような動画が主体となる映像信号に対しては、フレー
ム周期でディザパターンをローテーションさせる弊害と
なっていた輪郭部分がズレて見える等の問題を防止する
ことができる。

【００２８】本発明にかかる画像処理装置の構成を示す
ブロック図である図３を用いて、第３の実施の形態にか
かる画像処理装置の構成を説明する。この画像処理装置
は、パソコン映像信号入力端子５０と、テレビジョン映
像信号入力端子６０と、セレクタ７０と、マイコン８０
と、静止画／動画識別回路９０と、図１に示したと同様
なタイミング生成回路１１とディザパターン発生回路１
２と映像信号入力端子２０と静止画／動画識別信号入力
端子３０と表示映像信号出力端子４０とを有する階調可
変回路１０とを有して構成される。

【００２９】図３に示した第３の実施の形態の画像処理
装置が図２に示した実施の形態の画像処理装置と異なる
点は、セレクタ７０より導かれた映像信号が静止画であ
るか動画であるかを識別する静止画／動画識別回路９０
を設けたことである。

【００３０】静止画／動画識別回路９０が入力映像信号
に対して行う静止画／動画識別の具体的な方法として、
例えば、１フレーム遅延させた映像信号との差分を求め
て、画面の全画素数あたりの差分量の合計によって識別
する方法がある。あるいは１フレーム遅延させた映像信
号との差分が所定値を越える画素数を数えて、全画素数
に対する割合によって識別する方法もある。

【００３１】タイミング生成回路１１と、ディザパター
ン発生回路１２の動作については第１の実施の形態で説
明したものと同様である。簡単に説明するとディザパタ
ーン発生回路１２は、静止画／動画識別回路９０が出力
する識別信号（Ｍ）が静止画モードである際には、ディ
ザパターン発生回路１２の発生するディザパターンはフ
レーム周期でローテーションさせる。一方、識別信号
（Ｍ）が動画モードである際には、ディザパターン発生
回路１２の発生するディザパターンのローテーションは
停止する。

【００３２】上述した第３の実施の形態によれば、図形
的な静止画のみでなくテレビジョン信号をパソコン映像
信号に変換して動画シーンを表示する際、あるいは静止
画と動画の混在したテレビジョン映像信号を表示する際
のどの状況に対しても、最適な多階調表示が可能とな
る。

【００３３】

【発明の効果】本発明の実施によれば、入力する複数の
映像信号に対して、静止画と動画を区別し、多階調表示
に有効なディザパターンを任意のフレーム毎に変化して
作成することが可能となり、そのため、液晶ディスプレ
イなどの多階調表示を必要とする表示手段での最適な映
像表示が可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる階調可変回
路の構成を示すブロック図。

【図２】本発明の第２の実施の形態にかかる画像処理装
置の構成を示すブロック図。

【図３】本発明の第３の実施の形態にかかる画像処理装
置の構成を示すブロック図。

【図４】従来の階調可変回路の構成を示すブロック図。

【図５】従来の階調可変回路が生成するディザパターン
の例を示す図。

【符号の説明】

１０ 階調可変回路 １１ タイミング生成回路 １２ ディザパターン発生回路 ２０ 映像信号入力端子 ３０ 静止画／動画識別信号入力端子 ４０ 表示映像信号出力端子 ５０ パソコン映像信号入力端子 ６０ テレビジョン映像信号入力端子 ７０ セレクタ ８０ マイコン ９０ 静止画／動画識別回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 的野 孝明 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所映像情報メディア事業部 内 (72)発明者 坂井 武 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所映像情報メディア事業部 内 (72)発明者 須藤 幸一 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立画像情報システム内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デジタルサンプリングされた映像信号の
   画素を任意に組み合わせて１単位とし、表示映像信号の
   画素データとして該１単位内の各画素の出力レベルを可
   変したディザパターンを発生して出力する階調可変回路
   において、該階調可変回路には、該映像信号が静止画か
   動画かを識別するための識別信号が入力され、該識別信
   号が静止画を示す際にはフレーム毎に変化するディザパ
   ターンを出力し、該識別信号が動画を示す際にはフレー
   ム毎の変化を停止したディザパターンを出力することを
   特徴とする階調可変回路。
2. 【請求項２】 静止画である映像信号と動画である映像
   信号とが複数入力される画像処理装置において、入力さ
   れる複数の映像信号のいずれかを選択する選択手段と、
   該選択手段で選ばれた映像信号の画素を複数個任意に組
   み合わせて１単位とし、表示映像信号の画素データとし
   て該１単位内の各画素の出力レベルを可変したディザパ
   ターンを発生して出力する階調可変手段と、制御信号を
   発生して前記選択手段と前記階調可変手段に供給する制
   御手段を設け、 前記階調可変手段は、前記制御信号によって前記選択手
   段が静止画である映像信号を選ばせた際にはフレーム毎
   に変化したディザパターン出力し、前記制御手段が動画
   である映像信号を前記選択手段に選ばせた際にはフレー
   ム毎の変化を停止したディザパターンを出力することを
   特徴とする画像処理装置。
3. 【請求項３】 複数の映像信号が入力される画像処理装
   置において、入力された複数の映像信号のいずれかを選
   択する選択手段と、該選択手段が選択した映像信号が静
   止画であるか動画であるかを識別する識別手段と、前記
   選択手段で選ばれた映像信号の画素を任意に組み合わせ
   て１単位とし、表示映像信号の画素データとして該１単
   位内の各画素の出力レベルを可変したディザパターンを
   発生して出力する階調可変手段と、前記選択手段への選
   択制御を行う制御手段を設け、前記階調可変手段は、前
   記識別手段での識別結果である識別信号が入力され、該
   識別信号が静止画を示す際にはフレーム毎に変化したデ
   ィザパターンを出力し、該識別信号が動画を示す際には
   フレーム毎の変化を停止したディザパターンを出力する
   ことを特徴とする画像処理装置。