JPH1185100A - 映像信号の表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】サブフィールド方式による階調表現で、疑似輪
郭ノイズによる画質劣化を低減する。 【解決手段】サブフィールドの発光パターンデータを動
きに応じて、フィールド中央のサブフィールドを基準と
して表示位置をシフトさせる。サブフィールドの発光分
布を山型とし、基準サブフィールドを最大発光量のサブ
フィールドに一致させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像信号を表示す
る表示装置に関するもので、映像信号の１フィールドを
いくつかのサブフィールドに分割して、そのサブフィー
ルドの発光の有無を制御することにより、発光輝度の階
調を表現するサブフィールド方式に基づいた階調表示に
おいて、高画質の動画像表示を可能とするものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、従来からのブラウン管（ＣＲＴ）
表示装置に代わって、薄型軽量で、画面歪みが少なく地
磁気の影響を受けにくい、液晶やプラズマを用いたフラ
ットパネルディスプレイが用いられるようになってき
た。特に自発光型による広い視野角を有し、大型パネル
が比較的容易に作成可能なプラズマディスプレイが、映
像信号の表示装置として注目されている。

【０００３】このようなプラズマディスプレイ等の、発
光と非発光の中間の階調表示が困難な表示デバイスで中
間階調を表示するためには、サブフィールド方式と呼ば
れる方式が用いられる。このサブフィールド方式では１
フィールドの時間幅を、複数のサブフィールドに分割
し、それぞれのサブフィールドに固有の発光重みを割り
当て、各サブフィールドの発光の有無を制御する事によ
り輝度の階調を表現するものである。例えば、１フィー
ルドの期間をＳＦ１〜ＳＦ６の６つのサブフィールドに
分割し、それぞれ１、２、４、８、１６、３２の比率を
有する発光重みを割り当てておくことにより、ＳＦ１〜
ＳＦ６がすべて発光しない階調０から、６つのサブフィ
ールドすべてが発光する階調６３（＝１＋２＋４＋８＋
１６＋３２）までの６４階調を表すことができる。

【０００４】このようなサブフィールド方式による階調
表示の方法では、ゆるやかな階調変化を有する物体を表
示し、これが移動した際に階調の変化点に輪郭上の「疑
似輪郭ノイズ」といわれる妨害が知覚される。このよう
な疑似輪郭ノイズは、人物が移動した際に顔や肌などに
輪郭上のノイズが激しく重畳し、著しい画質劣化要因と
なっていた。

【０００５】この疑似輪郭ノイズを低減させ動画像にお
ける画質を改善する方法として、従来の装置ではサブフ
ィールド方式による階調表現の最上位もしくは上位ビッ
トの内数ビットを分割して表示する等の方法が用いられ
ている。

【０００６】サブフィールド方式による階調表現方式の
技術例としては特公昭５１−３２０５１号公報の記載
が、また、疑似輪郭ノイズを低減させる方式の技術例と
しては特開平４−２１１２９４号公報の記載がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置ではこれらの方法を用いても疑似輪郭ノイズの低減
は十分でなく、特に動きの速い映像に関しては改善効果
が少ないという問題があった。

【０００８】また、従来から用いられている最上位もし
くは上位ビット数ビットの発光量の大きいサブフィール
ドを分割する方式では、分割によりサブフィールド数が
増加してしまうという問題があった。例えば８ビット２
５６階調の映像信号を表示する際には８つのサブフィー
ルドが必要であるが、最上位ビットに相当するサブフィ
ールドを２分割した際には９（８＋１）つ、さらに上位
２ビットを分割した際には１０（８＋２）のサブフィー
ルドが必要となる。これらのサブフィールドは１フィー
ルド期間を分割して構成されるため、サブフィールド数
の増加によりそれぞれのサブフィールドの時間幅は狭く
なり制御パルス信号等を高速に与える必要がある。この
ためサブフィールド数の増加には限界があり、十分な疑
似輪郭対策は困難であった。

【０００９】本発明の目的は、サブフィールド数の大幅
な増加の必要がなく、疑似輪郭ノイズによる画質劣化を
大幅に低減可能な処理方式により、高画質の動画像表示
が可能な映像信号の表示装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め本発明の表示装置では、映像信号を表示した際の観測
者の視線移動量を画面上のそれぞれの場所で推定し、こ
の視線移動量とフィールド期間内の発光タイミングに基
づいてサブフィールドの画面上の発光位置を制御するよ
うに構成したものである。

【００１１】また視線移動量の推定方法として、映像信
号の動き量を検出しこの動き量に基づいて、観測者の視
線移動量を推定するよう構成したものである。

【００１２】さらにＭＰＥＧ方式やＨ．２６１等の圧縮
された映像信号のように信号中に動き情報が含まれてい
る場合には、この動き情報を分離整形し、さらにこの動
き量から観測者の視線移動量を推定するよう構成したも
のである。

【００１３】また、視線移動量に基づいてサブフィール
ドの画面上の発光位置を制御する方法として、１フィー
ルド期間のほぼ中央に位置するサブフィールドを発光位
置の基準として、視線移動量が変化しても発光位置が移
動しないよう構成下ものである。

【００１４】さらにもっとも発光量の大きなサブフィー
ルドを上記の発光位置の基準に一致指せるようにし、こ
の最大発光サブフィールドから遠ざかるにつれ順次発光
量が減少するようなサブフィールド構成としたものであ
る。

【００１５】また、視線移動量に基づいてサブフィール
ドの画面上の発光位置を制御する方法として、入力映像
信号をサブフィールドの発光の有無に対応したサブフィ
ールドデータに変換し、このサブフィールドデータを表
示画像に対応した２次元平面上において、それぞれの重
みのビットデータ間でビットシフトする構成としたもの
である。

【００１６】また、１フィールド期間を分割したサブフ
ィールドの数が映像信号を階調表示に必要なビット数よ
り大きくなるよう構成し、上位サブフィールドの分割
や、並べ替えなどの従来からの疑似輪郭対策処理と併用
するようにしたものである。

【００１７】さらに、サブフィールドの構成として最も
発光量が大きいサブフィールドを含む２・Ｋー１個の上
位サブフィールド群がＮ、２・Ｎ、３・Ｎ、・・・・
（Ｋ−１）・Ｎ、Ｋ・Ｎ、（Ｋ−１）・Ｎ、・・・・２
・Ｎ、Ｎ（ただしＫ，Ｎは自然数）の発光重みを有する
よう構成したものである。

【００１８】また、予め疑似輪郭妨害が発生しやすい領
域を検出し、この領域の近傍のみでの視線移動量を推定
するよう構成したものである。

【００１９】さらに疑似輪郭妨害の処理を行う領域と、
これ以外の領域の境界での不自然さをなくすため検出さ
れた動きベクトルを境界領域で平滑化するよう構成した
ものである。

【００２０】

【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。

【００２１】図１は、本発明の階調表示方法を実現する
表示装置の構成を示すブロック図である。図１におい
て、１０１、１０２、１０３はそれぞれＲ、Ｇ、Ｂのア
ナログ映像信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換
回路、２はＡ／Ｄ変換された２進のディジタル信号をサ
ブフィールドの発光の有無を表すサブフィールドデータ
に変換するサブフィールド変換回路、３はディジタル化
された映像信号から動きベクトルを算出生成する動きベ
クトル生成回路、４は動きベクトルに基づいて疑似輪郭
妨害を低減させるようサブフィールドデータを修正する
サブフィールド補正回路、５は画素単位で表されるサブ
フィールドデータをサブフィールド単位の面順次の形に
変換するサブフィールド順次変換回路、５０１はサブフ
ィールド順次変換回路内に設けられたビット単位での面
順次を実現するためのフレームメモリ、６はサブフィー
ルド単位の面順次形式に変換された信号に駆動に必要な
パルスを追加挿入し表示デバイスを駆動するための電圧
（あるいは電流）に変換する駆動回路、７はサブフィー
ルド方式により階調表現が行われるマトリックスディス
プレイパネル、８は入力映像信号のタイミング情報であ
るドットクロックＣＫ、水平同期信号Ｈ、垂直同期信号
Ｖなどから各ブロックに必要な制御信号を生成する制御
回路である。

【００２２】入力されたＲ、Ｇ、Ｂの信号はＡ／Ｄ変換
回路１０１、１０２、１０３により、ディジタル信号に
変換される。このディジタル信号は一般の２進数表記に
基づくものであり、各ビットが２のべき乗の重みを有し
ている。具体的にはｂ０、ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４の５
ビットの信号に量子化する際には、最下位ビットｂ０が
１の重みを有し、ｂ１が２、ｂ２が４、ｂ３が８、ｂ４
が１６の重みを有している。

【００２３】ここで、本発明の構成例ではすべてノンイ
ンターレースの信号を取り扱うものとし、概略１／６０
秒周期で１フレームの画像が入力されものとする。なお
本明細書では慣用的に用いられる「サブフィールド」な
どの名称と合わせるため、１／６０秒の期間を１フィー
ルド期間と呼ぶことにする。

【００２４】これらのディジタル信号はサブフィールド
変換回路２で、サブフィールドの発光の有無を示すサブ
フィールドデータに変換される。このサブフィールドデ
ータは表示を行うサブフィールドの数に対応したビット
数の情報からなり、５サブフィールドにより表示を行う
際にはＳＦ１、・・・・ＳＦ４、ＳＦ５の５ビットの信
号で構成されている。さらに、ビットＳＦ１は先頭のサ
ブフィールドＳＦ１の発光期間にその画素が発光するか
否かを示しており、同様にＳＦ２、ＳＦ３、・・・の順
で各サブフィールドの発光の有無に対応している。疑似
輪郭低減のため、映像信号の階調表示に必要なビット数
より多くのサブフィールドを用いる場合には、映像信号
のビット数より幅の広いサブフィールドデータに変換さ
れる。

【００２５】動きベクトル生成回路３は現在のフレーム
データと、１フィールド期間前のフレームデータを用い
て動きベクトルの算出生成を行う。動きベクトルは現在
のフレームデータの各画素が、前フレームからどれだけ
移動しているかを示すものである。図３に示した例で
は、画面左下の円が次のフレームで右上に移動する映像
信号を示している。このような入力映像信号では、背景
の静止部分での動きベクトルはゼロとなり、現フレーム
の円に相当する部分の動きベクトルは図３の矢印で示し
たものとなり、これは１フレーム当たり何画素移動した
かを示すものであり、動きの速度と一致する。通常動き
ベクトルは水平（ｘ）方向の動き成分と垂直（ｙ）方向
の動き成分とに分解されて算出・処理が行われる。この
動きベクトルはＲ，Ｇ，Ｂの各色成分で共通のものであ
るため、Ａ／Ｄ変換回路１０１、１０２、１０３から出
力されたディジタルデータは映像信号の輝度成分を示す
Ｙ信号に変換され、２フレームのＹ信号を用いた処理に
より動きベクトルの算出生成が行われる。

【００２６】サブフィールド補正回路４では算出生成さ
れた動きベクトルに基づいて、サブフィールドデータの
修正を行う。疑似輪郭妨害の発生は、動く映像に視線が
追従しすることにより、１フィールド期間内で時間差を
もって発光するサブフィールドのパターンが人間の網膜
上で正しく重なり合わずに、ずれて知覚されることが原
因である。例えば右に動く物体を表示しこれに視線を追
従させると、１フィールド期間の後半で発光するサブフ
ィールドのパターンは、視線が右に移動するのに対し同
一の画面上の位置で発光が行われるため、発光の遅延に
より左にずれて知覚される。このずれにより８ビット２
５６階調表示の際の１２７から１２８階調への変化に代
表されるような、特定のサブフィールドＡが発光を終了
し、別のサブフィールドＢが点灯を開始するような「サ
ブフィールドの切り換わり」が発生する階調において、
激しい階調の乱れが発生する。すなわちサブフィールド
知覚のずれによりＡ，Ｂサブフィールドの発光が滑らか
に切り換わらずにＡ、Ｂの発光が重なることによる明る
い疑似輪郭や、切り換わりの境界が広がることによる暗
い疑似輪郭が発生する。

【００２７】本発明の表示装置は、このサブフィールド
の発光パターンを動きベクトルを用いて正しく知覚され
るよう修正することにより疑似輪郭妨害を低減するもの
である。すなわち、右に動く物体を表示する際には１フ
ィールド期間の後半で発光するサブフィールドのパター
ンを、移動速度と発光タイミングにより定まるずれ量に
応じて移動させて表示する。これにより視線追従時の網
膜上でのずれを防ぐことができ、疑似輪郭の発生を抑え
ることができる。

【００２８】次にサブフィールド補正回路４の具体的な
動作について図４を用いて説明する。図４（ａ）はサブ
フィールド変換回路２から出力される、各画素がそれぞ
れのサブフィールドで発光するか否かを示すサブフィー
ルドデータである。水平方向に並んだ画素２、３、４に
対しＳＦ１〜ＳＦ５での発光の有無を０、１により表し
ている。なお図４中のＤijは画素ｉのサブフィールドｊ
のデータを示している。図４（ｂ）は右方向に、フレー
ム当たり５画素の速度での動きが検出された際の補正出
力である。画素３に着目すると、１フィールド期間のほ
ぼ中央に位置するＳＦ３のデータＤ３３はそのまま配置
し、動きベクトルと発光タイミングに従いＳＦ１のデー
タＤ３１を２画素左にシフトし、ＳＦ２のデータＤ３２
は左に１画素、同様にＳＦ４は右に１画素、ＳＦ５は右
に２画素シフトする。このあと、補正されたサブフィー
ルドデータを、サブフィールド順次変換回路５でサブフ
ィールド単位の面順次形式に変換し、駆動回路６を介し
てディスプレイパネル７に表示を行うことにより、疑似
輪郭妨害の低減した画像を表示することができる。

【００２９】なお図４では、説明を簡単にするため、サ
ブフィールドの発光間隔（発光中心の間隔）は等間隔と
したものであるが、実際には発光量の多いサブフィール
ドはサブフィールドの占有期間が長く、発光量の少ない
サブフィールドは占有期間が短いため、各サブフィール
ドの発光中心の間隔は等間隔とならない。この際には、
この発光間隔を考慮して画素のシフト量を決定する構成
とすればよい。具体的には、基準となるサブフィールド
の発光の中心から着目したサブフィールドの発光中心ま
での時間差ｔｄsecと移動速度（動きベクトル）ｖ[画素
／フィールド期間]の積（ｔｄ・ｖ）によりシフト量を
決定すればよい。この際に基準サブフィールドより時間
的に前に位置するサブフィールドとの時間差は負の値と
なる。また、実際の動きベクトル（移動速度）は水平
（ｘ）成分と垂直（ｙ）成分とによって表されるため、
水平方向のシフト量は動きベクトルのｘ成分ｖｘと時間
差ｔｄの積、垂直方向のシフト量は動きベクトルのｙ成
分ｖｙと時間差ｔｄの積によって算出し、それぞれシフ
トする構成とすればよい。

【００３０】図４（ａ）は５サブフィールドの構成で、
１フレーム当たり５画素の動きが検出された場合の動作
であったが、画素シフト量は整数値となるため、シフト
量に小数点以下の端数がある場合には図５（ａ）、
（ｂ）に示すように端数を切り捨てる、あるいは四捨五
入などにより丸めて処理を行う構成とすればよい。

【００３１】本発明の特徴は、１フィールド期間のほぼ
中央に位置するサブフィールドを基準とし、この基準サ
ブフィールドより後に位置するサブフィールドデータを
検出された動きと同じ方向にシフトし、この基準サブフ
ィールドより前に位置するサブフィールドデータを検出
された動きと反対方向にシフトする構成となっている点
である。このように基準サブフィールドを１フィールド
期間のほぼ中央に位置させることにより、基準サブフィ
ールドから各サブフィールドの発光中心までの時間差の
絶対値を小さく（最大でも１フィールド期間の半分に）
することができる。これに対しＳＦ１（あるいはＳＦ
５）を基準として補正した場合には、最も時間差の大き
なＳＦ５（ＳＦ５基準時はＳＦ１）との差は概略１フィ
ールド期間となり、本発明の約２倍の値となる。例えば
本発明と同様にフレーム当たり５画素の速度の画像を想
定するとＳＦ２を１画素、ＳＦ３を２画素、ＳＦ４を３
画素、ＳＦ４を４画素右方向にシフトする必要があり、
本発明により同等の動きに対してシフト量を少なくする
ことができる。これは回路規模低減の効果に加えて、動
きベクトルの精度が低い場合の誤動作量を低減させる効
果がある。すなわち、動きベクトルにより決定されるシ
フト量の最大値が概略１／２に小さくなっており、動き
ベクトルに検出誤差がある場合にも画質への影響を抑え
ることができる。

【００３２】次に、図１に示した本発明におけるサブフ
ィールド構成の一例を図６に示す。１フィールド期間を
分割した５つのサブフィールドＳＦ１〜ＳＦ５の発光重
みは順に１、４、１６、８、２となっており、最も発光
量の大きいサブフィールドはＳＦ３（発光重み１６）で
あり、先のサブフィールド補正回路の基準サブフィール
ドと一致している。また、このＳＦ３を中心として順次
中心から遠ざかるにつれ発光重みの減少する山型の発光
配置となっており、先に示したように動きベクトルによ
って修正（位置シフト）される量が大きなサブフィール
ドほど軽い発光重みを持つよう構成されており、これに
よりノイズ等により動きベクトルが正しく得られない場
合にも表示画像の画質への影響を少なくすることができ
る。

【００３３】本発明では、映像信号から検出された動き
を、人間の視線移動に対応させて疑似輪郭妨害を低減さ
せるものであるが、実際には完全に画像の動きに視線が
追従しない場合がある。具体的には動きが速いため完全
に追従できない場合や、動く物体に直接視線を追従させ
ずに、動く物体が視野を通過する場合などが想定され
る。これらを考慮して、検出された動き量をそのまま用
いてサブフィールド補正を行わずに、一定の係数（１よ
り小さい例えば０．９）を乗じて用いる構成としても良
い。あるいはｔｄ・ｖの演算によって得られるシフト量
を画素単位の整数値に丸め処理する際に常に切り捨て処
理とし、算出結果より実際のシフト量の絶対値が少なく
なるよう構成してもよい。

【００３４】従来から用いられている疑似輪郭対策とし
て、上位ビットに相当するサブフィールドを分割する方
式や、サブフィールド配置を並べ替える方式があるが、
これらの方式と本発明による疑似輪郭低減手法との比較
を図７を用いて説明する。図７は映像信号の動き量（視
線の移動量）と疑似輪郭妨害発生の関係を示したもの
で、図７（ａ）は疑似輪郭対策を行わない場合、図７
（ｂ）は従来の疑似輪郭対策、図７（ｃ）は本発明の疑
似輪郭低減の効果を示すものである。疑似輪郭対策を全
く行わない場合には図７（ａ）に示すように、動き量ゼ
ロの静止画像では疑似輪郭は発生しないがわずかな動き
が発生しても大きな妨害が発生する。これに対し従来か
ら適応されている上位サブフィールドの分割や、サブフ
ィールド配置の並べ替え等により、図７（ｂ）に示すよ
うに比較的遅い動きでの疑似輪郭妨害を改善することが
できる。しかしながら従来の方式ではサブフィールド数
の増加を伴うため、さらに速い動きに対応することは困
難である。図７（ｃ）に示した本発明の方式では、映像
信号から検出された動きに合わせてサブフィールドデー
タを修正するため、人間の視線移動が映像信号から検出
された動きと一致した場合には妨害低減の効果が発揮さ
れ、この際の低減効果は静止画像を視線を固定して見る
のとほぼ等価である。しかし表示装置が動きベクトルか
ら想定した視線移動量と、実際に表示画像を観測する人
間の視線移動量に差があった場合には、この差により発
生する妨害量はベクトルによる補正を行わない際に、こ
の差分に対する動きが発生したのと同程度となる。従っ
て、本発明による動きベクトルを用いたサブフィールド
データの修正のみを行い、上位サブフィールドの分割
や、サブフィールド配置の並べ替え等を併用しない場合
には図７（ｃ）の破線で示すような特性となり、表示装
置が動きベクトルから想定した視線移動量と視線移動量
にわずかでも差があると大きな妨害が発生する。これは
動きベクトルの検出に極めて高い精度が必要となるばか
りでなく、常にこの検出された動き量と視線移動が一致
していなければならない。実際にはノイズの影響や特殊
な絵柄により動きベクトルが精度よく検出されない場合
や、人間の個人差により完全に動きに視線が追従しない
場合があり、疑似輪郭妨害低減の効果は十分に得られな
い。本発明の表示装置では、図１の構成に示すようにサ
ブフィールド変換回路２において、従来の疑似輪郭対策
である上位サブフィールドの分割や、サブフィールド配
置の並べ替え等を併用することにより、図７（ｃ）の実
線で示すように広い範囲で疑似輪郭低減の効果を得るこ
とができる。これにより、動きベクトルの精度が低い場
合や、動きに対して完全に視線が追従しない場合にも極
端に画質が劣化することなく、実用性の高い表示装置を
実現することができる。

【００３５】本発明では、映像信号から検出された動き
を、人間の視線移動に対応させて疑似輪郭妨害を低減さ
せるものであるが、図７で示した疑似輪郭低減の特性
と、人間の視覚特性を考慮して、映像信号から検出され
た動きベクトルを変換して用いる場合について図８を用
いて説明する。図８はサブフィールド補正回路４内部に
設けられた変換テーブルで、映像信号から検出された動
きベクトルを、サブフィールドデータの修正を行う補正
ベクトルに変換するものである。図８の横軸は映像信号
から検出された動きベクトル、縦軸は変換後の補正ベク
トルを示している。検出された動きベクトルが４[画素
／フレーム]以下の場合には補正ベクトルをゼロとし
て、サブフィールドデータの修正を行わない。この範囲
のゆっくりした動きでは、サブフィールド修正をせず従
来の疑似輪郭対策にて対応する。このようにすること
で、物体が静止状態から動き始める際の違和感を抑え、
他の静止領域に着目しながらも動く物体が視野周辺を通
過する場合などにおける画質劣化を防ぐことができる。
検出された動きベクトルが７〜１０[画素／フレーム]の
領域では、比較的視線が動きに追従しやすいため動きベ
クトルをこのまま補正ベクトルとして用い、サブフィー
ルドデータの修正を行う。動きベクトルが１０〜２０
[画素／フレーム]の領域では、速い動きに対し視線が追
従しにくくなるため動きベクトルをわずかに減衰させて
補正ベクトルとして用いる。２０[画素／フレーム]以上
の動きに対しては、視線追従が困難となるため動きベク
トルによるデータの修正を行わないよう制御するよう構
成されている。以上のように実際にサブフィールドデー
タを修正するための補正ベクトルを動きに応じて変換す
ることで、実際の人間の視線追従に近いデータを得るこ
とができ、これにより疑似輪郭妨害の少ない高画質な表
示装置を実現することができる。なお図８に示した補正
ベクトルへの変換特性は一例にすぎず、この特性に限る
ことなく表示画像の性質、表示パネルの解像度やパネル
サイズに応じて最適となるような特性を選択すればよ
い。あるいは、画面全体が水位に移動する場合などに対
応するため１フレーム内の動画部分の面積比率などによ
り変換特性を切り換える構成としてもよい、なおベクト
ルの大きさを算出するためには、ベクトルの水平（ｘ）
成分と垂直（ｙ）成分の両者を考慮する必要があるが、
実際の映像信号で発生する動きはほとんどが水平方向あ
るいは垂直方向のみである場合が多いため、ベクトルの
水平（ｘ）成分と垂直（ｙ）成分を独立に処理する構成
であってもよい。

【００３６】次に図１に示した実施例は、図６に示すサ
ブフィールド配置を有するものであったが、このほかの
サブフィールドの構成例につき以下に説明する。

【００３７】本発明の表示装置では、動きベクトルによ
り大きく修正されるサブフィールドの発光重みが小さく
なるよう１フィールドの中央付近に最も発光量（発光重
み）の大きいサブフィールドを配置し、中央から前後に
順次遠ざかるにつれ発光重みが小さくなるような、山型
の発光分布を有するよう構成する。この山型配置で、効
果的に疑似輪郭妨害を低減させるため、サブフィールド
の発光重みを２のべき乗によらない数値とした場合のサ
ブフィールド構成例を、図９、図１０、図１１に示す。
これらのサブフィールド構成には以下の特徴がある、 （１）発光重みの大きい上位のサブフィールド群が、２
のべき乗の値を取らない。

【００３８】（２）Ｎ、Ｋを自然数とすると、２・Ｋー
１個の上位サブフィールドが、Ｎ、２・Ｎ、３・Ｎ、・
・・・（Ｋ−１）・Ｎ、Ｋ・Ｎ、（Ｋ−１）・Ｎ、・・
・・２・Ｎ、Ｎの発光重みを有する。

【００３９】（３）上位サブフィールドは最大発光量の
（Ｋ−１）・Ｎを中心として、左右対称な山型配置す
る。

【００４０】図９に示したサブフィールド配置が上記の
特徴に合致していることを確認してみれば、ＳＦ３、Ｓ
Ｆ４，ＳＦ５，ＳＦ６，ＳＦ７が上位サブフィールド
で、Ｎ＝６、Ｋ＝３とすることで、６（＝Ｎ）、１２
（＝２・Ｎ）、１８（＝Ｋ・Ｎ）、１２（＝２・Ｎ）、
６（＝Ｎ）のサブフィールド配置と合致することが確か
められる。

【００４１】同様に、図１０の構成ではＳＦ２〜ＳＦ８
が上位サブフィールド、Ｎ＝３，Ｋ＝４である。また図
１１の構成ではＳＦ２〜ＳＦ１０が上位サブフィール
ド、Ｎ＝２，Ｋ＝５である。

【００４２】次に、これらの２のべき乗によらない発光
重みのサブフィールド構成による、階調表現方法と、疑
似輪郭妨害に対する効果について説明する。

【００４３】図１２に、図９のサブフィールド構成で各
階調を表現するための発光制御方法を示す。

【００４４】図１２に示すように下位サブフィールドＳ
Ｆ１、ＳＦ２，ＳＦ８の発光重み１、２、２の組み合わ
せにより５（＝１＋２＋２）までの階調が表現される。
上位サブフィールドＳＦ３、ＳＦ７、ＳＦ４、ＳＦ６，
ＳＦ５では６の倍数の階調を表し、下位サブフィールド
との組み合わせにより連続的な階調を表現する。

【００４５】上位サブフィールドのみに着目すると（６
から１２）、（１２から１８）、（１８から２４）と、
階調が連続的に変化した場合に、少なくとも１つの上位
サブフィールドが２つ以上の階調に渡って発光し続ける
よう制御される。これにより階調を連続的に変化させた
場合に、特定の階調を境としてあるサブフィールドが発
光停止し他のサブフィールドが発光を開始する「発光の
切り換わり」を特定の階調に集中させることなく分散さ
せることができる。２のべき乗の発光重みによるサブフ
ィールド構成では、１２７階調から１２８階調への変化
点などにおいて発光の切り換わりが集中的に発生し、こ
れにより発光の周期性に乱れが生じ、疑似輪郭妨害が発
生することが知られている。本発明による表示装置では
この「発光の切り換わり」を分散させることにより特定
の階調で極端に発光の周期性に乱れを生じることがな
く、これにより疑似輪郭妨害を低減させることができ
る。

【００４６】このように図９、図１０、図１１に示した
サブフィールド構成とすることで、疑似輪郭妨害の低減
ができ高画質の表示装置を実現することができる。

【００４７】なお、ここで示した図９、図１０、図１１
の上位サブフィールドの構成は、発光量の最も大きなサ
ブフィールドを中心として、１フィールド内で対称に配
置されている。例えば図９の構成では、発光量１８の最
も大きなＳＦ５を中心として、発光量１２のＳＦ４、Ｓ
Ｆ６、発光量６のＳＦ３、ＳＦ７が対称に配置されてい
る。この対称な位置にある発光重みの等しい（ ＳＦ
４、ＳＦ６）あるいは（ＳＦ３、ＳＦ７）は発光・非発
光の制御を入れ換えても全く同一の階調を表現すること
ができる。この発光パターンの切換をフィールド、ライ
ン、画素などの周期で切り換えることにより、さらに発
光の周期性をランダム化することができ、疑似輪郭妨害
を低減させることができる。具体的には、図１２に示し
た発光パターンに加えて、ＳＦ４とＳＦ６、およびＳＦ
３とＳＦ７との発光・非発光を入れ換えた、図１３に示
す発光パターンが切り換えられるよう図１に示したサブ
フィールド変換回路２を構成し、フィールド、ライン、
あるいは画素単位で切り換える構成とすればよい。

【００４８】なおこの切換パターンは、水平に隣接する
画素、垂直に隣接するラインで互いに異なるパターンと
なるようなチェッカーフラグ（市松模様）パターンや、
さらにこのチェッカーフラグパターンがフィールド毎に
反転するパターンであってもよい。

【００４９】以上のようなサブフィールドパターンと、
動きベクトルによるサブフィールドデータの修正を併用
することにより疑似輪郭妨害の発生しにくい高画質の表
示装置を実現することができる。なおここでは図９、図
１０、図１１に示すようなサブフィールド配置を示した
が、従来から用いられている上位サブフィールドの分割
や、分割されたサブフィールドの並べ替え、発光パター
ンの制御などの方式を組み合わせる構成としてもよい。
このような動きベクトルを用いない疑似輪郭対策と、サ
ブフィールドデータを動きに合わせて補正する方式を併
用することにより、動きベクトル精度や視線追従の個人
差に対するマージンを増やすことができ、より安定に疑
似輪郭妨害が低減可能な表示装置を実現することができ
る。

【００５０】これまで示した構成では、入力画像のすべ
ての領域を対称として動きベクトルによりサブフィール
ドデータを修正するものであった。しかし疑似輪郭妨害
は映像信号の振幅変化がなだらかでサブフィールドの切
り換わりの発生する階調で激しい妨害となるため、予め
この領域を検出し、この領域の近傍のみで動きベクトル
の検出、サブフィールドデータの修正を行うよう構成し
てもよい。この際の動きベクトル生成回路３の構成につ
いて図１４を用いて説明する。

【００５１】図１４において、３０１は入力映像信号か
ら疑似輪郭妨害が発生する領域及びその周辺の領域を検
出する疑似輪郭発生領域検出回路、３００は疑似輪郭発
生領域検出回路３０１で検出された領域の動きベクトル
を算出する動きベクトル算出回路、３０２は動きベクト
ルを検出しなかった領域と検出した動きベクトルとを平
滑化する平滑化回路である。

【００５２】次に、図１４の動きベクトル生成回路３の
動作について、図１５を用いて説明する。

【００５３】図１５（ａ）は入力映像信号であり、疑似
輪郭発生領域検出回路３０１は映像信号の振幅変化がな
だらかで、疑似輪郭妨害の発生しやすい階調（図１５で
は１５レベルと１６レベルの境界）を含む領域およびそ
の周辺の領域を検出し、図１５（ｂ）の検出信号を出力
する。動きベクトル算出回路３００は、図１５（ｂ）の
検出信号で示された領域の動きベクトルを算出し出力す
る。なお動きベクトル算出回路３００はこれ以外の領域
での出力はゼロとなるよう構成されている。従って動き
ベクトル算出回路３００から出力される信号は図１５
（ｃ）に示すように疑似輪郭発生領域として検出された
領域で動きベクトルが出力され、他の領域では動きゼロ
となる。この動きベクトル算出回路３００からの出力信
号を平滑化回路３０２において疑似輪郭発生領域と他の
動きゼロの領域を平滑化し、図１５（ｄ）に示す信号を
サブフィールドデータ修正の動き情報として出力する。

【００５４】以上のような構成により、疑似輪郭妨害が
発生する箇所の近傍のみで動きベクトルの算出を行えば
よく、消費電力の低減が可能である。また予め疑似輪郭
妨害発補正箇所をを画面全体の１／３あるいは１／４と
制限しておくことにより回路規模を縮小させることがで
きる。また、動きベクトルによるサブフィールドデータ
の修正を画面内の最小限の領域のみで行うため、動きに
視線が追従しなかった場合、あるいは動きベクトルが正
しく算出されない場合においても、画質への影響を少な
くすることができる。さらに、平滑化回路３０２によ
り、疑似輪郭妨害の補正領域とこれ以外の領域において
動きベクトルの極端な変動を抑えることにより、処理領
域と非処理領域の境界を目立ちにくくすることができ
る。

【００５５】なお、説明を容易にするため、動きベクト
ル信号図１５（ｃ）、（ｄ）は一系統の信号として示し
たが、実際にはベクトルの水平（ｘ）成分と垂直（ｙ）
成分の２系統の信号である。平滑化処理では水平（ｘ）
成分と垂直（ｙ）成分を独立に処理する構成とすればよ
い。また疑似輪郭の発生領域はＲ，Ｇ，Ｂで異なるため
Ｒ，Ｇ，Ｂの３系統の信号に対して疑似輪郭発生領域を
検出し、Ｒ，Ｇ，Ｂの検出結果に対して論理和を取るこ
とで、Ｒ，Ｇ，Ｂのすべての疑似輪郭妨害を検出し補正
することができる。

【００５６】図１に示した構成例では、Ｒ，Ｇ，Ｂのア
ナログ映像信号を入力とし、Ａ／Ｄ変換回路１０１、１
０２、１０３でディジタルデータに変換し処理を行うも
のであったが、映像信号の信号形態がディジタル信号で
ある場合にはＡ／Ｄ変換回路１０１、１０２、１０３を
介さずに直接サブフィールド変換回路２および動きベク
トル生成回路３に入力する構成とすればよい。また、入
力映像信号がＭＰＥＧあるいはＭＰＥＧ２等の圧縮した
ビットストリームとして入力される場合には、圧縮され
た映像信号を複号するためのデコーダ回路を用いてＲ，
Ｇ，Ｂのディジタル映像信号に復元してサブフィールド
変換回路２および動きベクトル生成回路３に入力する構
成とすればよい。これらの画像圧縮方式ではブロック単
位での動きベクトル情報を用いて圧縮が行われており、
この画像圧縮で用いられる動きベクトル情報を疑似輪郭
妨害低減処理に用いる構成としてもよい。

【００５７】図２に、画像圧縮で用いられる動きベクト
ル情報を疑似輪郭妨害低減処理に用いる場合のブロック
図を示す。図２の構成を図１の構成と比較すると、入力
圧縮ビットストリームＢＳを複号するデコーダ回路１０
が、Ａ／Ｄ変換回路１０１、１０２、１０３の代わりに
設けられている。またデコーダ回路１０から出力される
動きベクトルを整形する動きベクトル整形回路９が設け
られており、圧縮処理のブロック（マクロブロック）単
位で伝送される動きベクトルを画素単位の動きベクトル
に変換するとともに、異常なベクトルの検出、補正処理
を行う構成となっている。この動きベクトル整形回路９
からの出力は、サブフィールド補正回路４に入力され、
図１の実施例と同様に動きベクトルに応じてサブフィー
ルドデータの修正を行う構成となっている。

【００５８】動きベクトル整形回路９の動作について簡
単に説明する。現在主流となっているＭＰＥＧ１あるい
は、ＭＰＥＧ２などの圧縮処理方式では水平１６画素、
垂直１６画素（輝度信号）からなるマクロブロックと呼
ばれるブロック単位で処理が行われており、動きベクト
ル情報も、このマクロブロック単位で付加されている。
また伝送されるフレームのモードによっては動きベクト
ルが全く伝送されないフレーム（Ｉピクチャ）や部分的
に動きベクトルが欠落するブロック（イントラマクロブ
ロック）が存在する。動きベクトル整形回路９では、伝
送されない動きベクトルを前フレームの動きベクトル情
報等を用いて補間処理を行い、マクロブロック単位での
動きベクトルが連続して得られるよう構成されている。
さらに、１６×１６画素のマクロブロック単位での動き
ベクトルを画素単位のベクトルに補間処理し、画素単位
での動きベクトルを算出する構成となっている。なお、
図１４、図１５で示したように疑似輪郭妨害が発生する
領域及びその周辺領域のみのサブフィールドデータを修
正する構成とする場合には、複合された映像信号から疑
似輪郭発生領域を検出し、この領域内の動きベクトルを
画素単位で得る構成とすればよい。疑似輪郭が発生しな
い領域では動きベクトルをゼロとし、これらの境界での
ベクトルの不連続を平滑化処理する構成は、図１４と同
様である。

【００５９】なお、図２に示す構成はディジタル的に圧
縮した映像信号を複合し、表示するものであったが、ハ
イビジョン信号をアナログ的に圧縮したＭＵＳＥ方式な
どの信号を表示するものであってもよい。例えばＭＵＳ
Ｅ方式のデコーダでは、垂直ブランキング期間に重畳さ
れた動き情報を分離して用いる構成とすればよい。

【００６０】以上のような構成とすることで、動きベク
トルを独自に算出生成する必要がなくなり、回路規模縮
小による小型化、低消費電力化等の効果が得られる。ま
た、図２に示す構成では入力信号から内部処理を含めて
すべてディジタル信号処理回路で構成されることにな
り、ディジタル信号特有の耐ノイズ性を利用した信頼度
の高い装置を実現することが可能であり、ＬＳＩ化等に
よる高集積化小型化、無調整化等による経済的効果を得
ることができる。

【００６１】

【発明の効果】本発明の階調表現方法によれば、動きの
速い画像においても疑似輪郭ノイズによる画質劣化を低
減でき、高画質の表示装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】本発明の表示装置の他の構成を示すブロック図
である。

【図３】動きベクトルを説明する説明図である。

【図４】図１及び図２に示すサブフィールド補正回路４
の動作を説明する説明図である。

【図５】図１及び図２に示すサブフィールド補正回路４
の動作を説明する説明図である。

【図６】本発明の表示装置のサブフィールド配置を示す
説明図である。

【図７】本発明のによる疑似輪郭低減の効果を従来方式
と比較する説明図である。

【図８】図１及び図２に示すサブフィールド補正回路４
内部に設けられた補正ベクトル生成の一特性を示す特性
図である。

【図９】本発明の表示装置のサブフィールド配置の他の
構成を示す説明図である。

【図１０】本発明の表示装置のサブフィールド配置のさ
らに他の構成を示す説明図である。

【図１１】本発明の表示装置のサブフィールド配置のさ
らに他の構成を示す説明図である。

【図１２】図９に示すサブフィールド配置による階調表
現を説明する説明図である。

【図１３】図９に示すサブフィールド構成による他の階
調表現を説明する説明図である。

【図１４】図１及び図２に示す動きベクトル生成回路３
内部の構成を示すブロック図である。

【図１５】図１４に示す動きベクトル生成回路の動作を
説明する説明図である。

【符号の説明】

１０１、１０２、１０３…Ａ／Ｄ変換回路、 ２…サブフィールド変換回路、 ３…動きベクトル生成回路、 ３００…動きベクトル算出回路、 ３０１…疑似輪郭発生領域検出回路、 ３０２…平滑化回路、 ４…サブフィールド補正回路、 ５…サブフィールド順次変換回路、 ５０１…フレームメモリ、 ６…駆動回路、 ７…マトリックスディスプレイパネル、 ８…制御回路、 ９…動きベクトル整形回路、 １０…デコーダ回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大沢 通孝 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地株 式会社日立製作所家電・情報メディア事業 本部内 (72)発明者 鴻上 明彦 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地株 式会社日立製作所家電・情報メディア事業 本部内 (72)発明者 奥 万寿男 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所マルチメディアシステム開 発本部内 (72)発明者 新井 英雄 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所マルチメディアシステム開 発本部内 (72)発明者 溝添 博樹 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所マルチメディアシステム開 発本部内

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】映像信号の１フィールド期間を複数のサブ
   フィールドに分割し、それぞれのサブフィールドに定め
   られた発光量での発光の有無を制御して階調表現を行う
   映像信号の表示装置において、 画像表示時の観測者の視線移動量を推定する手段と、 上記視線移動量とフィールド期間内の発光タイミングに
   基づいてサブフィールドの画面上の発光位置を制御する
   手段と、 を有することを特徴とする映像信号の表示装置。
2. 【請求項２】上記観測者の視線移動量を推定する手段
   が、 映像信号の動き量を検出する手段と、 上記映像信号の動き量を観測者の視線移動量に変換する
   手段とを含む請求項１に記載の映像信号の表示装置。
3. 【請求項３】上記観測者の視線移動量を推定する手段
   が、 入力映像信号に含まれる動き情報を分離整形する手段
   と、 動き情報を観測者の視線移動量に変換する手段と、 を含む請求項１に記載の映像信号の表示装置。
4. 【請求項４】上記サブフィールドの画面上の発光位置を
   制御する手段が、 １フィールド期間のほぼ中央に位置するサブフィールド
   を発光位置の基準とする構成である請求項１に記載の映
   像信号の表示装置。
5. 【請求項５】サブフィールドの発光量の配置が、 最大発光サブフィールドを１フィールド期間のほぼ中央
   に配置し、 該最大発光サブフィールドから遠ざかるにつれ順次発光
   量が減少するサブフィールド配置で構成され、 該最大発光サブフィールドを上記発光位置制御の基準サ
   ブフィールドと一致させる請求項４に記載の映像信号の
   表示装置。
6. 【請求項６】サブフィールドの画面上の発光位置を制御
   する手段が、 サブフィールドの発光の有無に対応したサブフィールド
   データを表示画像に対応した２次元平面上において、そ
   れぞれの重みのビットデータ間でビットシフトする構成
   である請求項１に記載の映像信号の表示装置。
7. 【請求項７】１フィールド期間を分割したサブフィール
   ドの数が映像信号を階調表示に必要なビット数より大き
   い請求項１に記載の映像信号の表示装置。
8. 【請求項８】サブフィールドの発光量の配置が、 最大発光サブフィールドを含む２・Ｋー１個の上位サブ
   フィールド群が、Ｎ、２・Ｎ、３・Ｎ、・・・・（Ｋ−
   １）・Ｎ、Ｋ・Ｎ、（Ｋ−１）・Ｎ、・・・・２・Ｎ、
   Ｎ （ただしＫ，Ｎは自然数）の発光重みを有する請
   求項５、６または７に記載の映像信号の表示装置。
9. 【請求項９】映像信号の１フィールド期間を複数のサブ
   フィールドに分割し、それぞれのサブフィールドに定め
   られた発光量での発光の有無を制御して階調表現を行う
   映像信号の表示装置において、 疑似輪郭妨害の発生箇所を検出する手段と、 上記検出箇所近傍のの観測者の視線移動量を推定する手
   段と、 上記視線移動量とフィールド期間内の発光タイミングに
   基づいてサブフィールドの画面上の発光位置を制御する
   手段と、 を有することを特徴とする映像信号の表示装置。
10. 【請求項１０】上記検出箇所と非検出領域の境界で視線
    移動情報を平滑化しサブフィールドの発光位置制御を行
    う請求項９に記載の映像信号の表示装置。
11. 【請求項１１】上記観測者の視線移動量を推定する手段
    が、 映像信号の動き量を検出する手段と、 上記映像信号の動き量を観測者の視線移動量に変換する
    手段と、 を含む請求項９に記載の映像信号の表示装置。
12. 【請求項１２】上記観測者の視線移動量を推定する手段
    が、 入力映像信号に含まれる動き情報を分離整形する手段
    と、 動き情報を観測者の視線移動量に変換する手段と、 を含む請求項９に記載の映像信号の表示装置。
13. 【請求項１３】上記サブフィールドの画面上の発光位置
    を制御する手段が、 １フィールド期間のほぼ中央に位置するサブフィールド
    を発光位置の基準とする請求項９に記載の映像信号の表
    示装置。
14. 【請求項１４】サブフィールドの発光量の配置が、 最大発光サブフィールドを１フィールド期間のほぼ中央
    に配置し、 該最大発光サブフィールドから遠ざかるにつれ順次発光
    量が減少するサブフィールド配置で構成され、 該最大発光サブフィールドを上記発光位置制御の基準サ
    ブフィールドと一致させる請求項１３に記載の映像信号
    の表示装置。
15. 【請求項１５】１フィールド期間を分割したサブフィー
    ルドの数が映像信号を階調表示に必要なビット数より大
    きい請求項９に記載の映像信号の表示装置。
16. 【請求項１６】サブフィールドの発光量の配置が、 最大発光サブフィールドを含む２・Ｋー１個の上位サブ
    フィールド群が、Ｎ、２・Ｎ、３・Ｎ、・・・・（Ｋ−
    １）・Ｎ、Ｋ・Ｎ、（Ｋ−１）・Ｎ、・・・・２・Ｎ、
    Ｎ （ただしＫ，Ｎは自然数）の発光重みを有する
    請求項１４または請求項１５に記載の映像信号の表示装
    置。