JPWO2006049058A1 - 映像信号変換装置、映像表示装置 - Google Patents
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Abstract
映像信号変換装置（１００）は、入力映像信号の注目画素の位置を設定する注目画素設定部（４）と、注目画素設定部が設定する注目画素の位置に依存する位置パラメータを供給する位置パラメータ供給部（５）と、入力映像信号の特徴量を算出する特徴量算出部（６）と、特徴量算出部が算出する特徴量に基づいて検知限を設定する検知限設定部（７）と、位置パラメータ供給部が供給する位置パラメータと検知限設定部が設定する検知限とに基づいて補正パラメータを定める補正パラメータ設定部（８）と、補正パラメータ設定部が定める補正パラメータに基づいて、入力映像信号において注目画素設定部が設定する注目画素における信号を変換し変換結果を出力する乗算器（９）とを備える。
Description
本発明は、電子機器の消費電力を削減できるようにした映像信号変換装置及びその関連技術に関するものである。
近年、環境意識が高まり、電子機器の消費電力を削減することが重要な課題となっている。映像信号を表示する映像表示装置、特に自発光素子を利用した映像表示機器（例えば、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ）、有機ＥＬ）において、消費電力の削減は重要であり、省電力化技術が望まれている。特許文献１（特開２００２−１１６７２８号公報）はそのための技術を開示する。特許文献１によれば、特徴量抽出部が入力映像信号の平均輝度レベル（ＡＰＬ）を抽出し、変換処理部で抽出された平均輝度レベルに応じ、入力映像信号を変換する。
従来技術では、入力映像信号の平均輝度レベルを消費電力削減の指標にしているので、複数の互いに異なる映像を表現する映像信号が入力されたとき、これらの映像の平均輝度レベルが一定（映像そのものの平均輝度レベルが一定である場合、映像の平均輝度レベルが一定になるように制御される場合の如何を問わず）であれば、消費電力を削減するための処理は同じになる。
従来技術をふまえさらに電子機器の消費電力を削減できる技術が求められている。
特開２００２−１１６７２８号公報 「感覚・知覚ハンドブック」、ＳＢＮ−４１４−３０５０３−９Ｃ３０１１、ｐ．ｐ３４６−３４８
そこで本発明は、省電力効果をさらに向上できる映像信号変換装置及び映像表示装置を提供することを目的とする。
第１の発明に係る映像信号変換装置は、入力映像信号の注目画素の位置を設定する注目画素設定部と、注目画素設定部が設定する注目画素の位置に依存する位置パラメータを供給する位置パラメータ供給部と、入力映像信号の特徴量を算出する特徴量算出部と、特徴量算出部が算出する特徴量に基づいて検知限を設定する検知限設定部と、位置パラメータ供給部が供給する位置パラメータと検知限設定部が設定する検知限とに基づいて補正パラメータを定める補正パラメータ設定部と、補正パラメータ設定部が定める補正パラメータに基づいて、入力映像信号において注目画素設定部が設定する注目画素における信号を変換し変換結果を出力する変換部とを備える。
この構成において、検知限設定部が、位特徴量算出部が算出する特徴量に基づいて検知限を設定し、補正パラメータ設定部が位置パラメータ供給部が供給する位置パラメータと検知限設定部が設定する検知限とに基づいて補正パラメータを定め、変換部が入力映像信号において注目画素設定部が設定する注目画素における信号を変換し変換結果を出力することにより、入力映像信号の変換に、検知限を反映することができる。即ち、人の目が画質の劣化を感知しにくい領域においてより積極的に消費電力を削減するための補正を行うことができ、単に特徴量のみに依存して消費電力を削減するよりも、省電力効果を向上できる。
第２の発明に係る映像信号変換装置では、位置パラメータ供給部は、入力映像信号により構成される表示画面の特定点から注目画素の位置までの距離と注目画素の位置における位置パラメータの値とが、ガウス分布をなすように、位置パラメータを供給する。
この構成により、特定点付近において補正の効果を弱くし見た目の画質劣化を抑制すると共に、特定点から遠い位置では、より積極的に消費電力を削減するための補正を行うことができ、単に特徴量のみに依存して消費電力を削減するよりも、省電力効果を向上することができる。しかも、上記ガウス分布を採用しているから、補正の効果が連続的に変化するだけでなく、特定点から遠ざかるにつれ補正の効果を急峻に高め、消費電力を一層削減できる。
第３の発明に係る映像信号変換装置では、特徴量と検知限とに、入力映像信号の周波数成分を用いる。
この構成により、入力映像信号の周波数成分が変化するにつれ、特徴量と検知限とを変化させることができる。
第４の発明に係る映像信号変換装置では、特徴量と検知限とは、入力映像信号の平均輝度である。
この構成により、入力映像信号の平均輝度が変化するにつれ、特徴量と検知限とを変化させることができる。
第５の発明に係る映像信号変換装置では、位置パラメータ供給部は、入力映像信号により構成される表示画面を複数の領域に分割する領域分割部をさらに備え、特徴量算出部は、領域分割部により分割されたそれぞれの領域毎に入力映像信号の特徴量を算出し、位置パラメータ供給部は、領域分割部により分割されたそれぞれの領域毎に注目画素設定部が設定する注目画素の位置に依存する位置パラメータを供給する。
この構成により、入力映像信号により構成される表示画面を複数の領域に分割し、これらの領域の特性に合わせて映像信号を補正することにより、表示画面全部に一様の補正を行う場合に比べ、よりきめ細やかに補正でき、消費電力を一層削減できる。
第６の発明に係る映像信号変換装置では、位置パラメータ供給部は、特定のオブジェクトを検出するためのテンプレートと、テンプレートを用いて入力映像信号により構成される表示画面において特定のオブジェクトが存在する領域と存在しない領域とを判定する領域判定部と、判定結果に基づいて位置パラメータを定める領域別位置パラメータ演算部とをさらに備える。
この構成により、入力映像信号により構成される表示画面において、特定のオブジェクトが存在する領域と存在しない領域とにおいて、異なる補正を行うことにより、表示画面全部に一様の補正を行う場合に比べ、オブジェクトの存否にあわせ、よりきめ細やかに補正でき、消費電力を一層削減できる。
第７の発明に係る映像信号変換装置では、照度センサと検知限補正部とをさらに備え、検知限補正部は、照度センサの検出結果に基づいて検知限設定部が設定する検知限を補正し、補正パラメータ設定部は、位置パラメータ供給部が供給する位置パラメータと検知限補正部が補正する検知限とに基づいて補正パラメータを定める。
この構成により、照度センサによって外部環境の明るさを検出し、その結果を補正に反映することができる。ここで、外部環境の明るさによって、人の目の検知限はかなり変化するので、このようにすれば、より緻密に検知限に基づく補正を実施でき、消費電力を一層削減できる。
第８の発明に係る映像信号変換装置では、入力映像信号の色空間を明るさ成分と明るさ成分でない成分とから構成される第１の色空間に変換する色変換器と、第１の色空間の映像信号を入力映像信号の色空間へ逆変換する色逆変換器とをさらに備え、特徴量算出部と検知限設定部と設定部と変換部とは、色変換器が変換する明るさ成分に基づいて処理を行い、色逆変換器は、変換器が出力する変換結果と色変換器が変換した明るさ成分でない成分とを入力映像信号の色空間へ逆変換する。
この構成により、入力映像信号が、補正を行う色空間と異なる色空間で表現されている場合であっても、支障なく映像変換でき、消費電力を一層削減できる。
第９の発明に係る映像表示装置は、入力映像信号と映像信号変換装置の変換結果とを択一的に選択して表示デバイスに供給するセレクタと、セレクタを制御する切替制御部とをさらに備える。
この構成により、切替制御部がセレクタを制御することにより、映像変換した映像信号と映像変換しない映像信号とを、択一的に表示デバイスへ供給できる。したがって、ユーザが映像変換し消費電力の削減を優先したい場合及びユーザが映像変換せず高い画質で映像を表示したい場合のいずれにも、柔軟に対応できる。
第１０の発明に係る映像表示装置では、切替制御部にセレクタの切替指示を与える入力部とをさらに備え、切替制御部は、入力部からの切替指示にしたがってセレクタを制御し、セレクタの状態を示す表示信号を表示デバイスへ供給する。
この構成により、ユーザは、入力部へ入力をするだけで、映像変換した映像信号と映像変換しない映像信号とを、択一的に表示デバイスへ供給できる。しかも、表示信号が表示デバイスへ供給されることにより、ユーザは、表示デバイスの表示結果により、現在、映像変換がされ消費電力の削減を優先されているのか、あるいは、映像変換されず高い画質で映像が表示されているのか、という情報を取得できる。
第１１の発明に係る映像表示装置では、表示デバイスはセレクタの切替指示に基づいて切替制御部へ状態信号を出力し、切替制御部は、表示デバイスからの状態信号にしたがってセレクタを制御する。
この構成により、映像信号変換装置側に入力部を設ける必要が無く、ユーザは、表示デバイスを操作するだけで、映像変換した映像信号と映像変換しない映像信号とを、択一的に表示デバイスへ供給できる。
本発明によれば、画質劣化が感知されにくい領域において、積極的に映像変換し、省電力効果を向上できる。
１ 色変換器
２ 第１メモリ
３ 第２メモリ
４ 注目画素設定部
５ 位置パラメータ供給部
６ 特徴量算出部
７ 検知限設定部
８ 補正パラメータ設定部
９ 乗算器
１０ 色逆変換器
１１ 表示メモリ
１２ ドライバ
１３ 表示デバイス
１４ 領域分割部
１５、１８ 領域別位置パラメータ演算部
１７ 領域判定部
２０ 表示デバイス
２１ セレクタ
２２、２４ 切替制御部
３０ 照度センサ
３１ 検知限補正部
１００〜１０４、１１０、１１１ 映像変換装置
２ 第１メモリ
３ 第２メモリ
４ 注目画素設定部
５ 位置パラメータ供給部
６ 特徴量算出部
７ 検知限設定部
８ 補正パラメータ設定部
９ 乗算器
１０ 色逆変換器
１１ 表示メモリ
１２ ドライバ
１３ 表示デバイス
１４ 領域分割部
１５、１８ 領域別位置パラメータ演算部
１７ 領域判定部
２０ 表示デバイス
２１ セレクタ
２２、２４ 切替制御部
３０ 照度センサ
３１ 検知限補正部
１００〜１０４、１１０、１１１ 映像変換装置
以下図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における映像表示装置のブロック図である。各図において、画素単位で更新される変数（入力映像信号ＩｎＹｉ、出力映像信号ＯｕｔＹｉ、補正パラメータＲｉ、位置パラメータｍｉ）には画素ｉ（座標（ｘｉ，ｙｉ））に依存することを示すため添字ｉを付すが、フレーム単位又は領域単位で更新される変数（特徴量Ｃ、検知限Ｄ）には添字ｉを付さない。
図１は、本発明の実施の形態１における映像表示装置のブロック図である。各図において、画素単位で更新される変数（入力映像信号ＩｎＹｉ、出力映像信号ＯｕｔＹｉ、補正パラメータＲｉ、位置パラメータｍｉ）には画素ｉ（座標（ｘｉ，ｙｉ））に依存することを示すため添字ｉを付すが、フレーム単位又は領域単位で更新される変数（特徴量Ｃ、検知限Ｄ）には添字ｉを付さない。
まず、本形態の映像表示装置の具体的構成を説明するに先立ち、本発明における重要概念（特徴量、検知限）について説明する。
（特徴量）
本形態では、入力映像信号の特定領域の周波数成分の二乗和（パワー）を特徴量Ｃとし、省電力効果を高めている。より具体的には、本形態における入力映像信号ＩｎＹｉは、Ｙｕｖ色空間の輝度信号（Ｙ成分）であり、特徴量Ｃは、次式を用いて、入力映像信号ＩｎＹｉをフーリエ変換した周波数帯域０〜１ｃｐｄにおけるパワーである。ここで、ｃｐｄは視角でありそのフルスペルはｃｙｃｌｅ ｐｅｒ ｄｅｇｒｅｅである。例えば、表示画面の水平画素数が「１０２４」であり、視角が３３度であるとき、空間周波数の最高値は約１５．５ｃｐｄとなる。
本形態では、入力映像信号の特定領域の周波数成分の二乗和（パワー）を特徴量Ｃとし、省電力効果を高めている。より具体的には、本形態における入力映像信号ＩｎＹｉは、Ｙｕｖ色空間の輝度信号（Ｙ成分）であり、特徴量Ｃは、次式を用いて、入力映像信号ＩｎＹｉをフーリエ変換した周波数帯域０〜１ｃｐｄにおけるパワーである。ここで、ｃｐｄは視角でありそのフルスペルはｃｙｃｌｅ ｐｅｒ ｄｅｇｒｅｅである。例えば、表示画面の水平画素数が「１０２４」であり、視角が３３度であるとき、空間周波数の最高値は約１５．５ｃｐｄとなる。
但し、Ｆ（ｗ）は、入力映像信号ＩｎＹｉをフーリエ変換した結果である。なお、フーリエ変換に替えて、ローパスフィルタを用いても良い。こうすれば、フーリエ変換を用いる場合よりも回路規模を削減できる。
非特許文献１（「感覚・知覚ハンドブック」、ＳＢＮ−４１４−３０５０３−９Ｃ３０１１、ｐ．ｐ．３４６−３４８）は、表示画面上にエッジが存在すると、Ｃｒａｉｋ−Ｏｂｒｉｅｎ錯視によって、高い輝度領域における見た目の明るさが低下する現象を教示する。この現象により、表示画面に複数のエッジが存在すると、エッジの周囲領域において明るさの感度が相対的に低下する（言い換えれば、輝度変化がわかりにくくなる）。また、画像に多数のエッジが存在するとパワーが高くなる。したがって、パワーが高い画像では、表示画面の中心と周辺との輝度差を大きくして良いということができる。本発明者らは、この性質を利用し、従来技術よりも省電力効果を高めようと試みた。
（検知限）
検知限Ｄは、次のように定められる。ある画像について、表示画面の中心の明るさを最大値「１」とする。表示画面の明るさがその周辺に至るまで全て最大値「１」と等しいとき、明るさの変化を感じる人はいない。
検知限Ｄは、次のように定められる。ある画像について、表示画面の中心の明るさを最大値「１」とする。表示画面の明るさがその周辺に至るまで全て最大値「１」と等しいとき、明るさの変化を感じる人はいない。
この状態から、表示画面の周辺の明るさを最大値「１」よりも徐々に下げていくと、明るさの変化を感じる人の数と明るさの変化を感じない人の数とが丁度等しくなる検知限Ｄに至る。本発明者らの実験によれば、検知限Ｄは、画像によってバラツキがあることがわかった。
本発明者らは、様々な画像について主観評価実験を繰り返して検知限Ｄを求め、その結果を図２に示すようにグラフにまとめた。図２において、横軸は特徴量Ｃ（パワー）であり縦軸は検知限Ｄである。図２から特徴量Ｃ（パワー）が大きくなると検知限Ｄが全体的に小さくなる傾向が読み取れる。しかも、図２は、特徴量Ｃ（パワー）が小さい領域において検知限Ｄの傾きの絶対値が大きく、特徴量Ｃ（パワー）が大きい領域では検知限Ｄの傾きの絶対値が小さいという特性があることを示している。
なお以上述べたように、本形態の映像信号変換装置では、特徴量と検知限とは、入力映像信号のパワーである。
以上の点をふまえ、本形態の映像表示装置は、次のように構成される。映像信号変換装置１００は、入力映像信号を映像変換し、その結果（表示データ）をＶＲＡＭ等からなる表示メモリ１１に格納する。ドライバ１２は、表示メモリ１１に格納された表示データに基づいて表示デバイス１３を制御し、その結果、表示デバイス１３の表示画面に表示データが表示される。
本形態では、表示デバイス１３として、自発光型ディスプレイ（ＰＤＰ、有機ＥＬ、ＬＣＤ等）を想定している。しかしながら、表示デバイス１３は、ブラウン管等であってもよく、その場合、表示メモリ１１やドライバ１２は省略できる。
映像信号変換装置１００は、次の要素を備える。色変換器１は、入力映像信号の色空間ＲＧＢを明るさ成分（ＩｎＹｉ）と明るさ成分でない成分（ｕｉ，ｖｉ）とから構成されるＹｕｖ色空間に変換する。色逆変換器１０は、Ｙｕｖ色空間の出力映像信号ＯｕｔＹｉをＲＧＢ色空間へ逆変換する。
このように、本形態では、入力映像信号と出力映像信号とはいずれもＲＧＢ色空間で表現され、映像信号変換装置１００の内部処理はＹｕｖ色空間で行われることにしている。しかしながら、映像信号変換装置１００の内部処理で使用される明るさ成分は、ＹＣｂＣｒ色空間の明るさ成分（Ｙ）等種々の明るさ成分であってもよい。また、色空間の変換が必要なければ、色変換器１あるいは色逆変換器１０は省略できる。なお、色変換器１あるいは色逆変換器１０が使用する変換式は、周知のもので差し支えなく、本発明は色変換／色逆変換を骨子とするものではないから、詳細な説明は省略する。
第１メモリ２は、色変換器１が出力する明るさ成分（即ち、入力映像信号ＩｎＹｉ）を１フレーム分記憶し、第２メモリ３は色変換器１が出力する明るさ成分でない成分（即ち、入力映像信号ｕｉ，ｖｉ）を１フレーム分記憶する。第１メモリ２が記憶する入力映像信号ＩｎＹｉは、後述する要素により映像変換され、色逆変換器１０へ出力される。第２メモリ３が記憶する入力映像信号ｕｉ，ｖｉは、そのまま色逆変換器１０へ出力される。
注目画素設定部４は、入力映像信号ＩｎＹｉにより構成される表示画面における注目画素ｉを設定し、第１メモリ２及び位置パラメータ供給部５へ出力する。第１メモリ２は、注目画素設定部４から注目画素ｉを入力するとその注目画素ｉにおける入力映像信号ＩｎＹｉを乗算器９及び特徴量算出部６へ出力する。
位置パラメータ供給部５は、注目画素設定部４が設定する注目画素ｉに依存する位置パラメータｍｉを供給する。位置パラメータｍｉは、画素ｉの座標（ｘｉ，ｙｉ）により変化する。したがって、全ての画素が同一色を有する映像信号が入力された場合であっても、位置パラメータｍｉによって映像信号が変換され、変換された映像信号では、画素により色が異なることになる。
本形態では、位置パラメータ供給部５は、次式により、注目画素ｉの位置パラメータｍｉを求める。
但し、（ｘ０，ｙ０）は表示画面の中心点Ｐ０の座標、ｒｉは、中心点Ｐ０（ｘ０，ｙ０）と注目画素ｉ（座標（ｘｉ，ｙｉ））との距離、Ｋはガウス関数の定数、ａ及びｂは、表示画面のアスペクト比に応じて、ａ：ｂ＝４：３，１６：９のように設定される正の定数である。
図３（ａ）は、位置パラメータｍｉを等値線で表示しており、図３（ａ）の線分ｐｑで位置パラメータｍｉの分布を切断すると、図３（ｂ）に示すように上に凸のガウス分布になる。
特徴量算出部６は、入力映像信号ＩｎＹｉを入力し、上述したように（数１）を用いて、入力映像信号ＩｎＹｉの特徴量Ｃ（パワー）を算出する。
検知限設定部７は、図２のグラフに相当するデータテーブルを有し、このテーブルを使用し、特徴量算出部６が算出する特徴量Ｃから検知限Ｄを設定する。つまり、検知限設定部７は、特徴量Ｃを補正する。
補正パラメータ設定部８は、次式により、位置パラメータ供給部５が供給する位置パラメータｍｉと検知限設定部７が設定する検知限Ｄとに基づいて補正パラメータＲｉを定める。
乗算器９は、変換部に相当し、次式により、補正パラメータ設定部８が定める補正パラメータＲｉに基づいて、注目画素ｉの入力映像信号ＩｎＹｉを変換し変換結果である出力映像信号ＯｕｔＹｉを色逆変換器１０へ出力する。なお、乗算器９が出力映像信号ＯｕｔＹｉを一つ出力すると、注目画素設定部４は注目画素ｉを一つ進める。
本形態によれば、次の効果がある。
（効果１）表示画面の中心Ｐ０に対して周辺部分の輝度を下げると、映像信号によって、気づかれやすい場合と気づかれにくい場合とがあるということが、本発明者らの実験により明らかとなった。本形態では、入力映像信号に基づいて、適応的に補正値Ｒｉが定められるので、見た目の画質を維持しながら、効果的に消費電力を削減できる。
（効果２）入力画像の平均輝度が一定の場合、従来技術では、同じ処理が行われていたが、本形態では、入力画像の平均輝度が一定であっても、入力映像信号に応じて画像変換処理がきめ細やかに変化するため、従来技術よりも省電力効果を向上できる。
（効果３）平均輝度が一定になる、あるいは、そのように制御される場合においても、表示画面の中心Ｐ０がその周辺よりも明るくなるように、映像変換されるから、見た目の明るさをより高めることができる。
本形態は、次のように変更できる。
（変更点１）本形態では、特徴量抽出部６がフレーム毎に検知限Ｄを更新しているが、特徴量抽出部６は、前フレームの検知限Ｄ’と現フレームの検知限Ｄとの差分の絶対値が一定値を超えないように、制限をかけても良い。こうすると、表示画面のちらつきを抑制できる。
（変更点２）特徴量抽出部６は、注目画素ｉの位置により、重み付けを行って、特徴量を算出してもよい。ガウス分布により表示画面の周辺部は最も暗くなりやすいが、重み付けを行えば、その度合いを調整する（例えば、周辺部をより明るくする等）ことができる。
（変更点３）特徴量抽出部６は、表示画面全体の映像信号ではなく、表示画面の一部（例えば、表示画面の中心部に予め設定された一定領域内）の映像信号に基づいて特徴量を算出しても良い。こうすれば、演算量を削減して処理を高速化できる。
（変更点４）本形態では、特徴量抽出部６は、パワーのみを特徴量Ｃとして算出したが、特徴量抽出部６がいくつかの特徴量（例えば、パワーと平均輝度等）を算出するようにし、これらの特徴量を反映した画像変換を行っても良い。また、特徴量として、彩度、輝度、肌色、コントラスト等を用いることもできるが、本発明者らの実験によれば、周波数成分を用いると、見た目の画質を維持しながら、消費電力を削減できる効果が大きいことが確認されている。
（変更点５）特徴量Ｃと検知限Ｄとを、入力映像信号ＩｎＹｉの平均輝度としてもよい。図４は、特徴量Ｃ（平均輝度）と検知限Ｄ（平均輝度）との関係を示すグラフであり、上述と同様に、本発明者らが主観評価実験を繰り返し行った結果明らかになった特性を示す。図４の特性を使用するときは、図１において、特徴量算出部６と検知限設定部７との処理内容を変更すればよい。こうしても、従来技術のように、特徴量を補正せずにそのまま映像変換の指標として利用する場合よりも、図４に示す特性を反映して、映像変換できるため、見た目の画質を維持しながら省電力効果を高めることができる。
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における映像表示装置のブロック図である。以下、図１と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
図５は、本発明の実施の形態２における映像表示装置のブロック図である。以下、図１と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
本形態の映像信号変換装置１０１において、位置パラメータ供給部５は、領域分割部１４と領域別位置パラメータ演算部１５とにより構成される。領域分割部１４は、入力映像信号ＩｎＹｉにより構成される表示画面を複数の領域に分割する。領域分割は、自由に設定して差し支えない。例えば、上下に二分割、上下左右四分割等、種々考えられる。隣接する分割領域同士が一部オーバーラップするようにしてもよい。オーバーラップさせると、隣接する分割領域の境界が若干ぼやけて目立たなくなるので好都合である。また、隣接する分割領域の境界を積極的にぼかす補正を行っても良い。
領域分割部１４が領域を分割するので、本形態の特徴量算出部６は、領域分割部１４により分割されたそれぞれの領域毎に入力映像信号の特徴量を算出する。また、領域別位置パラメータ演算部１５は、領域分割部１４により分割されたそれぞれの領域毎に注目画素設定部４が設定する注目画素ｉに依存する位置パラメータｍｉを供給する。図６（ａ）は上下に二分割した場合の位置パラメータｍｉの例を示し、図６（ｂ）は上下左右四分割した場合の位置パラメータｍｉの例を示す。図６（ａ）、（ｂ）において、矩形内の曲線は位置パラメータｍｉの等値線である。
なお、領域別位置パラメータ演算部１５は、視角のマスキング効果を利用し、分割領域毎に、入力映像信号と同じ周波数を持つ位置パラメータｍｉを適応的に算出してもよい。
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における映像表示装置のブロック図である。以下、図１と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
図７は、本発明の実施の形態３における映像表示装置のブロック図である。以下、図１と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
本形態の映像信号変換装置１０２において、位置パラメータ供給部５は、テンプレート１６と領域判定部１７と領域別位置パラメータ演算部１８とにより構成される。テンプレート１６は、図８（ａ）に示すように、特定のオブジェクト（本形態では人物）を検出するための人テンプレートを保持する。
領域判定部１７は、図８（ｂ）に示すように、テンプレート１６を用いて入力映像信号ＩｎＹｉにより構成される表示画面において特定のオブジェクトが存在する領域と存在しない領域とを判定する。
以上のような判定を行うため、本形態の特徴量算出部６は、領域判定部１７により判定されたそれぞれの領域毎に入力映像信号の特徴量Ｃを算出する。
また、図８（ｃ）に示すように、領域別位置パラメータ演算部１８は、領域判定部１７により判定されたそれぞれの領域毎に注目画素設定部４が設定する注目画素ｉに依存する位置パラメータｍｉを供給する。
以上の構成により、位置パラメータｍｉの分布形状を、非対称にしたり、オブジェクトに応じた形状に変えることができる。
また、オブジェクトに応じて、形状を変化させる場合、人物、空、植物などのオブジェクトを抽出し、人物や空の位置パラメータｍｉを高くし、植物の位置パラメータｍｉを低くするとよい。こうすれば、各オブジェクトに応じた位置パラメータｍｉの分布を生成し、省電力効果を向上させることができる。
（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４における映像表示装置のブロック図である。以下、図１と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
図９は、本発明の実施の形態４における映像表示装置のブロック図である。以下、図１と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
本形態の映像信号変換装置１０３では、実施の形態１に係る図１において、第１メモリ２及び第２メモリ３を省略し、特徴量算出部６と検知限設定部７と補正パラメータ設定部８と乗算器９とは、入力映像信号ＩｎＹｉにより構成される表示画面よりも過去（本形態では１フレーム前）の表示画面に関する入力映像信号に基づいて処理を行う。
フレームが高速で切り替わる場合（たとえば３０ｆｐｓ）、Ｎフレームから抽出した特徴量Ｃを用いて、Ｎ＋１フレームの入力映像信号ＩｎＹｉを変換しても、フレームが高速に切り替わるため画質への影響は小さい。そして、第１メモリ２及び第３メモリ３分だけ回路規模を大きく削減できる。
したがって、本形態によれば、実施の形態１とほぼ同等の効果を得ながら、コストを抑えることができる。特に、画像サイズが大きい場合や１画素あたりの色数が多い場合に、この効果は顕著である。
（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の形態５における映像表示装置のブロック図である。以下、図１と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
図１０は、本発明の実施の形態５における映像表示装置のブロック図である。以下、図１と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
本形態の映像信号変換装置１０４は、図１の構成に加え、照度センサ３０と検知限補正部３１とをさらに備える。検知限補正部３１は、検知限設定部７と補正パラメータ設定部８との間に設けられ、照度センサ３０の検出結果Ｓ１に基づいて検知限設定部７が設定する検知限Ｄを補正し補正された検知限Ｄ１を補正パラメータ設定部８へ出力する。補正パラメータ設定部８は、位置パラメータ供給部５が供給する位置パラメータｍｉと検知限補正部３１が出力する補正された検知限Ｄ１とに基づいて補正パラメータＲｉを定める。
照度センサ３０が視環境の照度を求め検出結果Ｓ１を検知限補正部３１に出力すると、検知限補正部３１は、照度に応じた係数βを求め、補正された検知限Ｄ１＝Ｄ×βとする。
照度センサを用いると、視環境に応じて無駄な明るさを抑えるができ、更なる省電力効果が得られる。さらに、表示画面の明るさが適切になるように調整されるため、人間の目にやさしい表示が可能となる。
その他の視環境情報として、表示デバイスまでの視距離の情報を用いてもよい。視距離が近い場合、視角が広がり、補正パラメータＲｉを小さくしても気づかれにくくなる。これにより、更なる省電力効果を得ることができる。
その他、表示デバイスの背景と映像信号が似ている場合、位置パラメータｍｉの変化を小さくすると、画面分布が目立ちにくくなり好適である。
また、ガンマ特性を特徴量抽出部で用いると光強度が算出でき、電力情報を用いると、電力に応じた省電力効果が実現できる。
（実施の形態６）
図１１は、本発明の実施の形態６における映像表示装置のブロック図である。以下、図１と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
図１１は、本発明の実施の形態６における映像表示装置のブロック図である。以下、図１と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
本形態の映像信号変換装置１１０は、入力映像信号ＲＧＢと映像信号変換装置１００の変換結果とを択一的に選択して表示デバイスに供給するセレクタ２１と、セレクタ２１を制御する切替制御部２２と、切替制御部２２にセレクタの切替指示を与える入力部２３とをさらに備える。
切替制御部２２は、入力部２３からの切替指示にしたがってセレクタ２１を制御し、セレクタ２１の状態を示す表示信号を表示デバイス２０へ供給し、表示デバイス２０はその表示画面２０ａの一部に映像信号変換装置による変換が行われているか否かを表示する。
ユーザーは、映像信号変換装置１００による映像変換が行われているか否かを、表示画面の画質から判断するのは非常に難しいので、上記表示を行うことが望ましい。こうすれば、ユーザは、映像信号変換装置の状態を確認できるから、操作性（ユーザーインターフェイス）が向上する。
さらに、切替制御部２２が、映像表示装置２０の電源のＯＮ／ＯＦＦによらず、映像信号変換装置１００の状態を保持するようにすれば、ユーザは、映像表示装置２０の電源を投入する都度、映像信号変換装置１００の設定をする必要が無く便利である。
（実施の形態７）
図１２は、本発明の実施の形態７における映像表示装置のブロック図である。以下、図１１と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略し、実施の形態６との相違点を中心に説明する。
図１２は、本発明の実施の形態７における映像表示装置のブロック図である。以下、図１１と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略し、実施の形態６との相違点を中心に説明する。
本形態の映像表示装置１１１では、切替制御部２４は、表示デバイス２０からの状態信号にしたがってセレクタ２１を制御する。
本形態の表示デバイス２０ａは、動作モード、時間情報、視環境等の状態信号を切替制御部２４へ出力する端子を備え、その端子に応じて、映像変換処理装置１００の映像変換を有効／無効にする。動作モードとは、ユーザー画質を調整するモードであり、シネマモード、ダイナミックモード、省電力モード、標準モードなどがある。ユーザは、表示デバイス２０のリモートコントローラ２０ｂ等を用いて、表示デバイス２０の動作モードを設定できる。
このようにすると、ユーザーは、映像信号変換装置１００による映像変換がされているか否かを考慮する必要が無く、状況に応じて、映像変換の有効／無効が設定されるから、操作性（ユーザーインターフェイス）が向上する。
なお、時間情報としては、表示デバイス２０の電源投入後の総使用時間が考えられ、この総使用時間を使用すれば、表示デバイス２０の経年変化を映像変換に反映できる。また、時間情報として、電源投入後の使用時間を用いても良く、この場合、一定時間を過ぎれば切替制御部２４が、映像信号変換装置１００による映像変換を有効にするように制御すると良い。なぜなら、ユーザが一定時間継続して視聴をしていると、疲労によって画質劣化に気づきにくくなるため、それを利用しさらなる節電を実施できるからである。
本発明に係る映像変換装置は、例えば、自発光型の表示デバイスの制御あるいはその応用分野等において、好適に利用できる。
本発明は、電子機器の消費電力を削減できるようにした映像信号変換装置及びその関連技術に関するものである。
近年、環境意識が高まり、電子機器の消費電力を削減することが重要な課題となっている。映像信号を表示する映像表示装置、特に自発光素子を利用した映像表示機器（例えば、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ）、有機ＥＬ）において、消費電力の削減は重要であり、省電力化技術が望まれている。特許文献１（特開２００２−１１６７２８号公報）はそのための技術を開示する。特許文献１によれば、特徴量抽出部が入力映像信号の平均輝度レベル（ＡＰＬ）を抽出し、変換処理部で抽出された平均輝度レベルに応じ、入力映像信号を変換する。
従来技術では、入力映像信号の平均輝度レベルを消費電力削減の指標にしているので、複数の互いに異なる映像を表現する映像信号が入力されたとき、これらの映像の平均輝度レベルが一定（映像そのものの平均輝度レベルが一定である場合、映像の平均輝度レベルが一定になるように制御される場合の如何を問わず）であれば、消費電力を削減するための処理は同じになる。
従来技術をふまえさらに電子機器の消費電力を削減できる技術が求められている。
特開２００２−１１６７２８号公報
「感覚・知覚ハンドブック」、ＳＢＮ−４１４−３０５０３−９Ｃ３０１１、ｐ．ｐ．３４６−３４８
そこで本発明は、省電力効果をさらに向上できる映像信号変換装置及び映像表示装置を提供することを目的とする。
第１の発明に係る映像信号変換装置は、入力映像信号の注目画素の位置を設定する注目画素設定部と、注目画素設定部が設定する注目画素の位置に依存する位置パラメータを供給する位置パラメータ供給部と、入力映像信号の特徴量を算出する特徴量算出部と、特徴量算出部が算出する特徴量に基づいて検知限を設定する検知限設定部と、位置パラメータ供給部が供給する位置パラメータと検知限設定部が設定する検知限とに基づいて補正パラメータを定める補正パラメータ設定部と、補正パラメータ設定部が定める補正パラメータに基づいて、入力映像信号において注目画素設定部が設定する注目画素における信号を変換し変換結果を出力する変換部とを備える。
この構成において、検知限設定部が、位特徴量算出部が算出する特徴量に基づいて検知限を設定し、補正パラメータ設定部が位置パラメータ供給部が供給する位置パラメータと検知限設定部が設定する検知限とに基づいて補正パラメータを定め、変換部が入力映像信号において注目画素設定部が設定する注目画素における信号を変換し変換結果を出力することにより、入力映像信号の変換に、検知限を反映することができる。即ち、人の目が画質の劣化を感知しにくい領域においてより積極的に消費電力を削減するための補正を行うことができ、単に特徴量のみに依存して消費電力を削減するよりも、省電力効果を向上できる。
第２の発明に係る映像信号変換装置では、位置パラメータ供給部は、入力映像信号により構成される表示画面の特定点から注目画素の位置までの距離と注目画素の位置における位置パラメータの値とが、ガウス分布をなすように、位置パラメータを供給する。
この構成により、特定点付近において補正の効果を弱くし見た目の画質劣化を抑制すると共に、特定点から遠い位置では、より積極的に消費電力を削減するための補正を行うことができ、単に特徴量のみに依存して消費電力を削減するよりも、省電力効果を向上することができる。しかも、上記ガウス分布を採用しているから、補正の効果が連続的に変化するだけでなく、特定点から遠ざかるにつれ補正の効果を急峻に高め、消費電力を一層削減できる。
第３の発明に係る映像信号変換装置では、特徴量と検知限とに、入力映像信号の周波数成分を用いる。
この構成により、入力映像信号の周波数成分が変化するにつれ、特徴量と検知限とを変化させることができる。
第４の発明に係る映像信号変換装置では、特徴量と検知限とは、入力映像信号の平均輝度である。
この構成により、入力映像信号の平均輝度が変化するにつれ、特徴量と検知限とを変化させることができる。
第５の発明に係る映像信号変換装置では、位置パラメータ供給部は、入力映像信号により構成される表示画面を複数の領域に分割する領域分割部をさらに備え、特徴量算出部は、領域分割部により分割されたそれぞれの領域毎に入力映像信号の特徴量を算出し、位置パラメータ供給部は、領域分割部により分割されたそれぞれの領域毎に注目画素設定部が設定する注目画素の位置に依存する位置パラメータを供給する。
この構成により、入力映像信号により構成される表示画面を複数の領域に分割し、これらの領域の特性に合わせて映像信号を補正することにより、表示画面全部に一様の補正を行う場合に比べ、よりきめ細やかに補正でき、消費電力を一層削減できる。
第６の発明に係る映像信号変換装置では、位置パラメータ供給部は、特定のオブジェクトを検出するためのテンプレートと、テンプレートを用いて入力映像信号により構成される表示画面において特定のオブジェクトが存在する領域と存在しない領域とを判定する領域判定部と、判定結果に基づいて位置パラメータを定める領域別位置パラメータ演算部とをさらに備える。
この構成により、入力映像信号により構成される表示画面において、特定のオブジェクトが存在する領域と存在しない領域とにおいて、異なる補正を行うことにより、表示画面全部に一様の補正を行う場合に比べ、オブジェクトの存否にあわせ、よりきめ細やかに補正でき、消費電力を一層削減できる。
第７の発明に係る映像信号変換装置では、照度センサと検知限補正部とをさらに備え、検知限補正部は、照度センサの検出結果に基づいて検知限設定部が設定する検知限を補正し、補正パラメータ設定部は、位置パラメータ供給部が供給する位置パラメータと検知限補正部が補正する検知限とに基づいて補正パラメータを定める。
この構成により、照度センサによって外部環境の明るさを検出し、その結果を補正に反映することができる。ここで、外部環境の明るさによって、人の目の検知限はかなり変化するので、このようにすれば、より緻密に検知限に基づく補正を実施でき、消費電力を一層削減できる。
第８の発明に係る映像信号変換装置では、入力映像信号の色空間を明るさ成分と明るさ成分でない成分とから構成される第１の色空間に変換する色変換器と、第１の色空間の映像信号を入力映像信号の色空間へ逆変換する色逆変換器とをさらに備え、特徴量算出部と検知限設定部と設定部と変換部とは、色変換器が変換する明るさ成分に基づいて処理を行い、色逆変換器は、変換器が出力する変換結果と色変換器が変換した明るさ成分でない成分とを入力映像信号の色空間へ逆変換する。
この構成により、入力映像信号が、補正を行う色空間と異なる色空間で表現されている場合であっても、支障なく映像変換でき、消費電力を一層削減できる。
第９の発明に係る映像表示装置は、入力映像信号と映像信号変換装置の変換結果とを択一的に選択して表示デバイスに供給するセレクタと、セレクタを制御する切替制御部とをさらに備える。
この構成により、切替制御部がセレクタを制御することにより、映像変換した映像信号と映像変換しない映像信号とを、択一的に表示デバイスへ供給できる。したがって、ユーザが映像変換し消費電力の削減を優先したい場合及びユーザが映像変換せず高い画質で映像を表示したい場合のいずれにも、柔軟に対応できる。
第１０の発明に係る映像表示装置では、切替制御部にセレクタの切替指示を与える入力部とをさらに備え、切替制御部は、入力部からの切替指示にしたがってセレクタを制御し、セレクタの状態を示す表示信号を表示デバイスへ供給する。
この構成により、ユーザは、入力部へ入力をするだけで、映像変換した映像信号と映像変換しない映像信号とを、択一的に表示デバイスへ供給できる。しかも、表示信号が表示デバイスへ供給されることにより、ユーザは、表示デバイスの表示結果により、現在、映像変換がされ消費電力の削減を優先されているのか、あるいは、映像変換されず高い画質で映像が表示されているのか、という情報を取得できる。
第１１の発明に係る映像表示装置では、表示デバイスはセレクタの切替指示に基づいて切替制御部へ状態信号を出力し、切替制御部は、表示デバイスからの状態信号にしたがってセレクタを制御する。
この構成により、映像信号変換装置側に入力部を設ける必要が無く、ユーザは、表示デバイスを操作するだけで、映像変換した映像信号と映像変換しない映像信号とを、択一的に表示デバイスへ供給できる。
本発明によれば、画質劣化が感知されにくい領域において、積極的に映像変換し、省電力効果を向上できる。
以下図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における映像表示装置のブロック図である。各図において、画素単位で更新される変数（入力映像信号ＩｎＹｉ、出力映像信号ＯｕｔＹｉ、補正パラメータＲｉ、位置パラメータｍｉ）には画素ｉ（座標（ｘｉ，ｙｉ））に依存することを示すため添字ｉを付すが、フレーム単位又は領域単位で更新される変数（特徴量Ｃ、検知限Ｄ）には添字ｉを付さない。
図１は、本発明の実施の形態１における映像表示装置のブロック図である。各図において、画素単位で更新される変数（入力映像信号ＩｎＹｉ、出力映像信号ＯｕｔＹｉ、補正パラメータＲｉ、位置パラメータｍｉ）には画素ｉ（座標（ｘｉ，ｙｉ））に依存することを示すため添字ｉを付すが、フレーム単位又は領域単位で更新される変数（特徴量Ｃ、検知限Ｄ）には添字ｉを付さない。
まず、本形態の映像表示装置の具体的構成を説明するに先立ち、本発明における重要概念（特徴量、検知限）について説明する。
（特徴量）
本形態では、入力映像信号の特定領域の周波数成分の二乗和（パワー）を特徴量Ｃとし、省電力効果を高めている。より具体的には、本形態における入力映像信号ＩｎＹｉは、Ｙｕｖ色空間の輝度信号（Ｙ成分）であり、特徴量Ｃは、次式を用いて、入力映像信号ＩｎＹｉをフーリエ変換した周波数帯域０〜１ｃｐｄにおけるパワーである。ここで、ｃｐｄは視角でありそのフルスペルはｃｙｃｌｅ ｐｅｒ ｄｅｇｒｅｅである。例えば、表示画面の水平画素数が「１０２４」であり、視角が３３度であるとき、空間周波数の最高値は約１５．５ｃｐｄとなる。
本形態では、入力映像信号の特定領域の周波数成分の二乗和（パワー）を特徴量Ｃとし、省電力効果を高めている。より具体的には、本形態における入力映像信号ＩｎＹｉは、Ｙｕｖ色空間の輝度信号（Ｙ成分）であり、特徴量Ｃは、次式を用いて、入力映像信号ＩｎＹｉをフーリエ変換した周波数帯域０〜１ｃｐｄにおけるパワーである。ここで、ｃｐｄは視角でありそのフルスペルはｃｙｃｌｅ ｐｅｒ ｄｅｇｒｅｅである。例えば、表示画面の水平画素数が「１０２４」であり、視角が３３度であるとき、空間周波数の最高値は約１５．５ｃｐｄとなる。
但し、Ｆ（ｗ）は、入力映像信号ＩｎＹｉをフーリエ変換した結果である。なお、フーリエ変換に替えて、ローパスフィルタを用いても良い。こうすれば、フーリエ変換を用いる場合よりも回路規模を削減できる。
非特許文献１（「感覚・知覚ハンドブック」、ＳＢＮ−４１４−３０５０３−９Ｃ３０１１、ｐ．ｐ．３４６−３４８）は、表示画面上にエッジが存在すると、Ｃｒａｉｋ−Ｏｂｒｉｅｎ錯視によって、高い輝度領域における見た目の明るさが低下する現象を教示する。この現象により、表示画面に複数のエッジが存在すると、エッジの周囲領域において明るさの感度が相対的に低下する（言い換えれば、輝度変化がわかりにくくなる）。また、画像に多数のエッジが存在するとパワーが高くなる。したがって、パワーが高い画像では、表示画面の中心と周辺との輝度差を大きくして良いということができる。本発明者らは、この性質を利用し、従来技術よりも省電力効果を高めようと試みた。
（検知限）
検知限Ｄは、次のように定められる。ある画像について、表示画面の中心の明るさを最大値「１」とする。表示画面の明るさがその周辺に至るまで全て最大値「１」と等しいとき、明るさの変化を感じる人はいない。
検知限Ｄは、次のように定められる。ある画像について、表示画面の中心の明るさを最大値「１」とする。表示画面の明るさがその周辺に至るまで全て最大値「１」と等しいとき、明るさの変化を感じる人はいない。
この状態から、表示画面の周辺の明るさを最大値「１」よりも徐々に下げていくと、明るさの変化を感じる人の数と明るさの変化を感じない人の数とが丁度等しくなる検知限Ｄに至る。本発明者らの実験によれば、検知限Ｄは、画像によってバラツキがあることがわかった。
本発明者らは、様々な画像について主観評価実験を繰り返して検知限Ｄを求め、その結果を図２に示すようにグラフにまとめた。図２において、横軸は特徴量Ｃ（パワー）であり縦軸は検知限Ｄである。図２から特徴量Ｃ（パワー）が大きくなると検知限Ｄが全体的に小さくなる傾向が読み取れる。しかも、図２は、特徴量Ｃ（パワー）が小さい領域において検知限Ｄの傾きの絶対値が大きく、特徴量Ｃ（パワー）が大きい領域では検知限Ｄの傾きの絶対値が小さいという特性があることを示している。
なお以上述べたように、本形態の映像信号変換装置では、特徴量と検知限とは、入力映像信号のパワーである。
以上の点をふまえ、本形態の映像表示装置は、次のように構成される。映像信号変換装置１００は、入力映像信号を映像変換し、その結果（表示データ）をＶＲＡＭ等からなる表示メモリ１１に格納する。ドライバ１２は、表示メモリ１１に格納された表示データに基づいて表示デバイス１３を制御し、その結果、表示デバイス１３の表示画面に表示データが表示される。
本形態では、表示デバイス１３として、自発光型ディスプレイ（ＰＤＰ、有機ＥＬ、ＬＣＤ等）を想定している。しかしながら、表示デバイス１３は、ブラウン管等であってもよく、その場合、表示メモリ１１やドライバ１２は省略できる。
映像信号変換装置１００は、次の要素を備える。色変換器１は、入力映像信号の色空間ＲＧＢを明るさ成分（ＩｎＹｉ）と明るさ成分でない成分（ｕｉ，ｖｉ）とから構成されるＹｕｖ色空間に変換する。色逆変換器１０は、Ｙｕｖ色空間の出力映像信号ＯｕｔＹｉをＲＧＢ色空間へ逆変換する。
このように、本形態では、入力映像信号と出力映像信号とはいずれもＲＧＢ色空間で表現され、映像信号変換装置１００の内部処理はＹｕｖ色空間で行われることにしている。しかしながら、映像信号変換装置１００の内部処理で使用される明るさ成分は、ＹＣｂＣｒ色空間の明るさ成分（Ｙ）等種々の明るさ成分であってもよい。また、色空間の変換が必要なければ、色変換器１あるいは色逆変換器１０は省略できる。なお、色変換器１あるいは色逆変換器１０が使用する変換式は、周知のもので差し支えなく、本発明は色変換／色逆変換を骨子とするものではないから、詳細な説明は省略する。
第１メモリ２は、色変換器１が出力する明るさ成分（即ち、入力映像信号ＩｎＹｉ）を１フレーム分記憶し、第２メモリ３は色変換器１が出力する明るさ成分でない成分（即ち、入力映像信号ｕｉ，ｖｉ）を１フレーム分記憶する。第１メモリ２が記憶する入力映像信号ＩｎＹｉは、後述する要素により映像変換され、色逆変換器１０へ出力される。第２メモリ３が記憶する入力映像信号ｕｉ，ｖｉは、そのまま色逆変換器１０へ出力される。
注目画素設定部４は、入力映像信号ＩｎＹｉにより構成される表示画面における注目画素ｉを設定し、第１メモリ２及び位置パラメータ供給部５へ出力する。第１メモリ２は、注目画素設定部４から注目画素ｉを入力するとその注目画素ｉにおける入力映像信号ＩｎＹｉを乗算器９及び特徴量算出部６へ出力する。
位置パラメータ供給部５は、注目画素設定部４が設定する注目画素ｉに依存する位置パラメータｍｉを供給する。位置パラメータｍｉは、画素ｉの座標（ｘｉ，ｙｉ）により変化する。したがって、全ての画素が同一色を有する映像信号が入力された場合であっても、位置パラメータｍｉによって映像信号が変換され、変換された映像信号では、画素により色が異なることになる。
本形態では、位置パラメータ供給部５は、次式により、注目画素ｉの位置パラメータｍｉを求める。
但し、（ｘ０，ｙ０）は表示画面の中心点Ｐ０の座標、ｒｉは、中心点Ｐ０（ｘ０，ｙ０）と注目画素ｉ（座標（ｘｉ，ｙｉ））との距離、Ｋはガウス関数の定数、ａ及びｂは、表示画面のアスペクト比に応じて、ａ：ｂ＝４：３，１６：９のように設定される正の定数である。
図３（ａ）は、位置パラメータｍｉを等値線で表示しており、図３（ａ）の線分ｐｑで位置パラメータｍｉの分布を切断すると、図３（ｂ）に示すように上に凸のガウス分布になる。
特徴量算出部６は、入力映像信号ＩｎＹｉを入力し、上述したように（数１）を用いて、入力映像信号ＩｎＹｉの特徴量Ｃ（パワー）を算出する。
検知限設定部７は、図２のグラフに相当するデータテーブルを有し、このテーブルを使用し、特徴量算出部６が算出する特徴量Ｃから検知限Ｄを設定する。つまり、検知限設定部７は、特徴量Ｃを補正する。
補正パラメータ設定部８は、次式により、位置パラメータ供給部５が供給する位置パラメータｍｉと検知限設定部７が設定する検知限Ｄとに基づいて補正パラメータＲｉを定める。
乗算器９は、変換部に相当し、次式により、補正パラメータ設定部８が定める補正パラメータＲｉに基づいて、注目画素ｉの入力映像信号ＩｎＹｉを変換し変換結果である出力映像信号ＯｕｔＹｉを色逆変換器１０へ出力する。なお、乗算器９が出力映像信号ＯｕｔＹｉを一つ出力すると、注目画素設定部４は注目画素ｉを一つ進める。
本形態によれば、次の効果がある。
（効果１）表示画面の中心Ｐ０に対して周辺部分の輝度を下げると、映像信号によって、気づかれやすい場合と気づかれにくい場合とがあるということが、本発明者らの実験により明らかとなった。本形態では、入力映像信号に基づいて、適応的に補正値Ｒｉが定められるので、見た目の画質を維持しながら、効果的に消費電力を削減できる。
（効果２）入力画像の平均輝度が一定の場合、従来技術では、同じ処理が行われていたが、本形態では、入力画像の平均輝度が一定であっても、入力映像信号に応じて画像変換処理がきめ細やかに変化するため、従来技術よりも省電力効果を向上できる。
（効果３）平均輝度が一定になる、あるいは、そのように制御される場合においても、表示画面の中心Ｐ０がその周辺よりも明るくなるように、映像変換されるから、見た目の明るさをより高めることができる。
本形態は、次のように変更できる。
（変更点１）本形態では、特徴量抽出部６がフレーム毎に検知限Ｄを更新しているが、特徴量抽出部６は、前フレームの検知限Ｄ’と現フレームの検知限Ｄとの差分の絶対値が一定値を超えないように、制限をかけても良い。こうすると、表示画面のちらつきを抑制できる。
（変更点２）特徴量抽出部６は、注目画素ｉの位置により、重み付けを行って、特徴量を算出してもよい。ガウス分布により表示画面の周辺部は最も暗くなりやすいが、重み付けを行えば、その度合いを調整する（例えば、周辺部をより明るくする等）ことができる。
（変更点３）特徴量抽出部６は、表示画面全体の映像信号ではなく、表示画面の一部（例えば、表示画面の中心部に予め設定された一定領域内）の映像信号に基づいて特徴量を算出しても良い。こうすれば、演算量を削減して処理を高速化できる。
（変更点４）本形態では、特徴量抽出部６は、パワーのみを特徴量Ｃとして算出したが、特徴量抽出部６がいくつかの特徴量（例えば、パワーと平均輝度等）を算出するようにし、これらの特徴量を反映した画像変換を行っても良い。また、特徴量として、彩度、輝度、肌色、コントラスト等を用いることもできるが、本発明者らの実験によれば、周波数成分を用いると、見た目の画質を維持しながら、消費電力を削減できる効果が大きいことが確認されている。
（変更点５）特徴量Ｃと検知限Ｄとを、入力映像信号ＩｎＹｉの平均輝度としてもよい。図４は、特徴量Ｃ（平均輝度）と検知限Ｄ（平均輝度）との関係を示すグラフであり、上述と同様に、本発明者らが主観評価実験を繰り返し行った結果明らかになった特性を示す。図４の特性を使用するときは、図１において、特徴量算出部６と検知限設定部７との処理内容を変更すればよい。こうしても、従来技術のように、特徴量を補正せずにそのまま映像変換の指標として利用する場合よりも、図４に示す特性を反映して、映像変換できるため、見た目の画質を維持しながら省電力効果を高めることができる。
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における映像表示装置のブロック図である。以下、図１と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
図５は、本発明の実施の形態２における映像表示装置のブロック図である。以下、図１と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
本形態の映像信号変換装置１０１において、位置パラメータ供給部５は、領域分割部１４と領域別位置パラメータ演算部１５とにより構成される。領域分割部１４は、入力映像信号ＩｎＹｉにより構成される表示画面を複数の領域に分割する。領域分割は、自由に設定して差し支えない。例えば、上下に二分割、上下左右四分割等、種々考えられる。隣接する分割領域同士が一部オーバーラップするようにしてもよい。オーバーラップさせると、隣接する分割領域の境界が若干ぼやけて目立たなくなるので好都合である。また、隣接する分割領域の境界を積極的にぼかす補正を行っても良い。
領域分割部１４が領域を分割するので、本形態の特徴量算出部６は、領域分割部１４により分割されたそれぞれの領域毎に入力映像信号の特徴量を算出する。また、領域別位置パラメータ演算部１５は、領域分割部１４により分割されたそれぞれの領域毎に注目画素設定部４が設定する注目画素ｉに依存する位置パラメータｍｉを供給する。図６（ａ）は上下に二分割した場合の位置パラメータｍｉの例を示し、図６（ｂ）は上下左右四分割した場合の位置パラメータｍｉの例を示す。図６（ａ）、（ｂ）において、矩形内の曲線は位置パラメータｍｉの等値線である。
なお、領域別位置パラメータ演算部１５は、視角のマスキング効果を利用し、分割領域毎に、入力映像信号と同じ周波数を持つ位置パラメータｍｉを適応的に算出してもよい。
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３における映像表示装置のブロック図である。以下、図１と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
図７は、本発明の実施の形態３における映像表示装置のブロック図である。以下、図１と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
本形態の映像信号変換装置１０２において、位置パラメータ供給部５は、テンプレート１６と領域判定部１７と領域別位置パラメータ演算部１８とにより構成される。テンプレート１６は、図８（ａ）に示すように、特定のオブジェクト（本形態では人物）を検出するための人テンプレートを保持する。
領域判定部１７は、図８（ｂ）に示すように、テンプレート１６を用いて入力映像信号ＩｎＹｉにより構成される表示画面において特定のオブジェクトが存在する領域と存在しない領域とを判定する。
以上のような判定を行うため、本形態の特徴量算出部６は、領域判定部１７により判定されたそれぞれの領域毎に入力映像信号の特徴量Ｃを算出する。
また、図８（ｃ）に示すように、領域別位置パラメータ演算部１８は、領域判定部１７により判定されたそれぞれの領域毎に注目画素設定部４が設定する注目画素ｉに依存する位置パラメータｍｉを供給する。
以上の構成により、位置パラメータｍｉの分布形状を、非対称にしたり、オブジェクトに応じた形状に変えることができる。
また、オブジェクトに応じて、形状を変化させる場合、人物、空、植物などのオブジェクトを抽出し、人物や空の位置パラメータｍｉを高くし、植物の位置パラメータｍｉを低くするとよい。こうすれば、各オブジェクトに応じた位置パラメータｍｉの分布を生成し、省電力効果を向上させることができる。
（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４における映像表示装置のブロック図である。以下、図１と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
図９は、本発明の実施の形態４における映像表示装置のブロック図である。以下、図１と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
本形態の映像信号変換装置１０３では、実施の形態１に係る図１において、第１メモリ２及び第２メモリ３を省略し、特徴量算出部６と検知限設定部７と補正パラメータ設定部８と乗算器９とは、入力映像信号ＩｎＹｉにより構成される表示画面よりも過去（本形態では１フレーム前）の表示画面に関する入力映像信号に基づいて処理を行う。
フレームが高速で切り替わる場合（たとえば３０ｆｐｓ）、Ｎフレームから抽出した特徴量Ｃを用いて、Ｎ＋１フレームの入力映像信号ＩｎＹｉを変換しても、フレームが高速に切り替わるため画質への影響は小さい。そして、第１メモリ２及び第３メモリ３分だけ回路規模を大きく削減できる。
したがって、本形態によれば、実施の形態１とほぼ同等の効果を得ながら、コストを抑えることができる。特に、画像サイズが大きい場合や１画素あたりの色数が多い場合に、この効果は顕著である。
（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の形態５における映像表示装置のブロック図である。以下、図１と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
図１０は、本発明の実施の形態５における映像表示装置のブロック図である。以下、図１と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
本形態の映像信号変換装置１０４は、図１の構成に加え、照度センサ３０と検知限補正部３１とをさらに備える。検知限補正部３１は、検知限設定部７と補正パラメータ設定部８との間に設けられ、照度センサ３０の検出結果Ｓ１に基づいて検知限設定部７が設定する検知限Ｄを補正し補正された検知限Ｄ１を補正パラメータ設定部８へ出力する。補正パラメータ設定部８は、位置パラメータ供給部５が供給する位置パラメータｍｉと検知限補正部３１が出力する補正された検知限Ｄ１とに基づいて補正パラメータＲｉを定める。
照度センサ３０が視環境の照度を求め検出結果Ｓ１を検知限補正部３１に出力すると、検知限補正部３１は、照度に応じた係数βを求め、補正された検知限Ｄ１＝Ｄ×βとする。
照度センサを用いると、視環境に応じて無駄な明るさを抑えるができ、更なる省電力効果が得られる。さらに、表示画面の明るさが適切になるように調整されるため、人間の目にやさしい表示が可能となる。
その他の視環境情報として、表示デバイスまでの視距離の情報を用いてもよい。視距離が近い場合、視角が広がり、補正パラメータＲｉを小さくしても気づかれにくくなる。これにより、更なる省電力効果を得ることができる。
その他、表示デバイスの背景と映像信号が似ている場合、位置パラメータｍｉの変化を小さくすると、画面分布が目立ちにくくなり好適である。
また、ガンマ特性を特徴量抽出部で用いると光強度が算出でき、電力情報を用いると、電力に応じた省電力効果が実現できる。
（実施の形態６）
図１１は、本発明の実施の形態６における映像表示装置のブロック図である。以下、図１と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
図１１は、本発明の実施の形態６における映像表示装置のブロック図である。以下、図１と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
本形態の映像信号変換装置１１０は、入力映像信号ＲＧＢと映像信号変換装置１００の変換結果とを択一的に選択して表示デバイスに供給するセレクタ２１と、セレクタ２１を制御する切替制御部２２と、切替制御部２２にセレクタの切替指示を与える入力部２３とをさらに備える。
切替制御部２２は、入力部２３からの切替指示にしたがってセレクタ２１を制御し、セレクタ２１の状態を示す表示信号を表示デバイス２０へ供給し、表示デバイス２０はその表示画面２０ａの一部に映像信号変換装置による変換が行われているか否かを表示する。
ユーザーは、映像信号変換装置１００による映像変換が行われているか否かを、表示画面の画質から判断するのは非常に難しいので、上記表示を行うことが望ましい。こうすれば、ユーザは、映像信号変換装置の状態を確認できるから、操作性（ユーザーインターフェイス）が向上する。
さらに、切替制御部２２が、映像表示装置２０の電源のＯＮ／ＯＦＦによらず、映像信号変換装置１００の状態を保持するようにすれば、ユーザは、映像表示装置２０の電源を投入する都度、映像信号変換装置１００の設定をする必要が無く便利である。
（実施の形態７）
図１２は、本発明の実施の形態７における映像表示装置のブロック図である。以下、図１１と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略し、実施の形態６との相違点を中心に説明する。
図１２は、本発明の実施の形態７における映像表示装置のブロック図である。以下、図１１と同様の構成要素については、同一符号を付すことにより説明を省略し、実施の形態６との相違点を中心に説明する。
本形態の映像表示装置１１１では、切替制御部２４は、表示デバイス２０からの状態信号にしたがってセレクタ２１を制御する。
本形態の表示デバイス２０ａは、動作モード、時間情報、視環境等の状態信号を切替制御部２４へ出力する端子を備え、その端子に応じて、映像変換処理装置１００の映像変換を有効／無効にする。動作モードとは、ユーザー画質を調整するモードであり、シネマモード、ダイナミックモード、省電力モード、標準モードなどがある。ユーザは、表示デバイス２０のリモートコントローラ２０ｂ等を用いて、表示デバイス２０の動作モードを設定できる。
このようにすると、ユーザーは、映像信号変換装置１００による映像変換がされているか否かを考慮する必要が無く、状況に応じて、映像変換の有効／無効が設定されるから、操作性（ユーザーインターフェイス）が向上する。
なお、時間情報としては、表示デバイス２０の電源投入後の総使用時間が考えられ、この総使用時間を使用すれば、表示デバイス２０の経年変化を映像変換に反映できる。また、時間情報として、電源投入後の使用時間を用いても良く、この場合、一定時間を過ぎれば切替制御部２４が、映像信号変換装置１００による映像変換を有効にするように制御すると良い。なぜなら、ユーザが一定時間継続して視聴をしていると、疲労によって画質劣化に気づきにくくなるため、それを利用しさらなる節電を実施できるからである。
本発明に係る映像変換装置は、例えば、自発光型の表示デバイスの制御あるいはその応用分野等において、好適に利用できる。
１ 色変換器
２ 第１メモリ
３ 第２メモリ
４ 注目画素設定部
５ 位置パラメータ供給部
６ 特徴量算出部
７ 検知限設定部
８ 補正パラメータ設定部
９ 乗算器
１０ 色逆変換器
１１ 表示メモリ
１２ ドライバ
１３ 表示デバイス
１４ 領域分割部
１５、１８ 領域別位置パラメータ演算部
１７ 領域判定部
２０ 表示デバイス
２１ セレクタ
２２、２４ 切替制御部
３０ 照度センサ
３１ 検知限補正部
１００〜１０４、１１０、１１１ 映像変換装置
２ 第１メモリ
３ 第２メモリ
４ 注目画素設定部
５ 位置パラメータ供給部
６ 特徴量算出部
７ 検知限設定部
８ 補正パラメータ設定部
９ 乗算器
１０ 色逆変換器
１１ 表示メモリ
１２ ドライバ
１３ 表示デバイス
１４ 領域分割部
１５、１８ 領域別位置パラメータ演算部
１７ 領域判定部
２０ 表示デバイス
２１ セレクタ
２２、２４ 切替制御部
３０ 照度センサ
３１ 検知限補正部
１００〜１０４、１１０、１１１ 映像変換装置
補正パラメータ設定部８は、次式により、位置パラメータ供給部５が供給する位置パラメータｍｉと検知限設定部７が設定する検知限Ｄとに基づいて補正パラメータＲｉを定める。
Claims (13)
- 入力映像信号の注目画素の位置を設定する注目画素設定部と、
前記注目画素設定部が設定する注目画素の位置に依存する位置パラメータを供給する位置パラメータ供給部と、
入力映像信号の特徴量を算出する特徴量算出部と、
前記特徴量算出部が算出する特徴量に基づいて検知限を設定する検知限設定部と、
前記位置パラメータ供給部が供給する位置パラメータと前記検知限設定部が設定する検知限とに基づいて補正パラメータを定める補正パラメータ設定部と、
前記補正パラメータ設定部が定める補正パラメータに基づいて、入力映像信号において前記注目画素設定部が設定する注目画素における信号を変換し変換結果を出力する変換部とを備える映像信号変換装置。 - 前記位置パラメータ供給部は、前記入力映像信号により構成される表示画面の特定点から前記注目画素の位置までの距離と前記注目画素の位置における位置パラメータの値とが、ガウス分布をなすように、前記位置パラメータを供給する請求の範囲第１項記載の映像信号変換装置。
- 前記特徴量と前記検知限とに、前記入力映像信号の周波数成分を用いる請求の範囲第１項記載の映像信号変換装置。
- 前記特徴量と前記検知限とは、前記入力映像信号の平均輝度である請求の範囲第１項記載の映像信号変換装置。
- 前記位置パラメータ供給部は、前記入力映像信号により構成される表示画面を複数の領域に分割する領域分割部をさらに備え、
前記特徴量算出部は、前記領域分割部により分割されたそれぞれの領域毎に入力映像信号の特徴量を算出し、
前記位置パラメータ供給部は、前記領域分割部により分割されたそれぞれの領域毎に前記注目画素設定部が設定する注目画素の位置に依存する位置パラメータを供給する請求の範囲第１項記載の映像信号変換装置。 - 前記位置パラメータ供給部は、
特定のオブジェクトを検出するためのテンプレートと、
前記テンプレートを用いて前記入力映像信号により構成される表示画面において前記特定のオブジェクトが存在する領域と存在しない領域とを判定し判定結果を生成する領域判定部と、
前記判定結果に基づいて位置パラメータを定める領域別位置パラメータ演算部とをさらに備える請求の範囲第１項記載の映像信号変換装置。 - 照度センサと検知限補正部とをさらに備え、
前記検知限補正部は、前記照度センサの検出結果に基づいて前記検知限設定部が設定する検知限を補正し、
前記補正パラメータ設定部は、前記位置パラメータ供給部が供給する位置パラメータと前記検知限補正部が補正する検知限とに基づいて補正パラメータを定める請求の範囲第１項記載の映像信号変換装置。 - 入力映像信号の色空間を明るさ成分と明るさ成分でない成分とから構成される第１の色空間に変換する色変換器と、第１の色空間の映像信号を入力映像信号の色空間へ逆変換する色逆変換器とをさらに備え、
前記特徴量算出部と前記検知限設定部と前記設定部と前記変換部とは、前記色変換器が変換する明るさ成分に基づいて処理を行い、
前記色逆変換器は、前記変換器が出力する変換結果と前記色変換器が変換した明るさ成分でない成分とを入力映像信号の色空間へ逆変換する請求の範囲第１項記載の映像信号変換装置。 - 表示デバイスと前記表示デバイスに映像信号を供給する映像信号変換装置とを備える映像表示装置であって、
前記映像信号変換装置は、
入力映像信号の注目画素の位置を設定する注目画素設定部と、前記注目画素設定部が設定する注目画素の位置に依存する位置パラメータを供給する位置パラメータ供給部と、入力映像信号の特徴量を算出する特徴量算出部と、前記特徴量算出部が算出する特徴量に基づいて検知限を設定する検知限設定部と、前記位置パラメータ供給部が供給する位置パラメータと前記検知限設定部が設定する検知限とに基づいて補正パラメータを定める補正パラメータ設定部と、前記補正パラメータ設定部が定める補正パラメータに基づいて、入力映像信号において前記注目画素設定部が設定する注目画素における信号を変換し変換結果を出力する変換部とを備える映像表示装置。 - 前記入力映像信号と前記映像信号変換装置の変換結果とを択一的に選択して前記表示デバイスに供給するセレクタと、
前記セレクタを制御する切替制御部とをさらに備える請求の範囲第９項記載の映像表示装置。 - 前記切替制御部に前記セレクタの切替指示を与える入力部とをさらに備え、
前記切替制御部は、前記入力部からの切替指示にしたがって前記セレクタを制御し、前記セレクタの状態を示す表示信号を前記表示デバイスへ供給する請求の範囲第１０項記載の映像表示装置。 - 前記表示デバイスは前記セレクタの切替指示に基づいて前記切替制御部へ状態信号を出力し、
前記切替制御部は、前記表示デバイスからの状態信号にしたがって前記セレクタを制御する請求の範囲第１０項記載の映像表示装置。 - 入力映像信号の周波数成分に応じて補正パラメータを定める補正パラメータ設定部と、
前記補正パラメータに基づいて、表示画面の中心部と周辺部とに輝度差が生じるように前記入力映像信号を変換する変換部とを備える映像信号変換装置。
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