JPWO2014126180A1

JPWO2014126180A1 - 信号変換装置及び方法、並びにプログラム及び記録媒体

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Publication number: JPWO2014126180A1
Application number: JP2015500296A
Authority: JP
Inventors: 英嗣杉之原; 秀樹吉井; 聡山中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-02-14
Filing date: 2014-02-14
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2034-02-14
Also published as: JP5963933B2; US9578296B2; CN104981861A; CN104981861B; US20150312542A1; DE112014000821B4; DE112014000821T5; WO2014126180A1

Abstract

入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉの画素毎の最大値Ｙｉｍａｘ及び最小値Ｙｉｍｉｎを求め、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）を用いて彩度調整値Ｘを求めるとともに、関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）によって白色画素データＷｏを求め、これらを用いて出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏを求める。ＲＧＢの３色のデータで表される彩度が高い場合においても色相を変えずに明度を向上させたＲＧＢＷの４色のデータに変換することが調整可能となる。

Description

本発明は、信号変換装置及び方法に関する。本発明はまた、信号変換装置の機能、或いは信号変換方法の処理をコンピュータに実行させるためのプログラム、及びプログラムを記録した記録媒体に関する。

従来から、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色に、白（Ｗ）を加えた合計４色を用いて画像を表示可能な画像表示装置（液晶ディスプレイやプロジェクタ、有機ＥＬディスプレイなど）が知られている。本書ではこれをＲＧＢＷ型表示装置と呼ぶ。ＲＧＢの３色は、例えば白色光をそれぞれＲＧＢのカラーフィルタを通すことで得られるが、カラーフィルタを通る際に光量が減少するため、ＲＧＢの３色のみを用いた画像表示装置では輝度を上げにくいという課題があった。Ｗはカラーフィルタが不要で（透明フィルタを設ければ良く）、カラーフィルタによる光量の減少が発生しないので、ＲＧＢＷ型表示装置では、ＲＧＢの３色のみで画像を表示する画像表示装置と比べ、高い輝度を実現しやすい利点がある。

また、液晶などのバックライトを伴うＲＧＢＷ型表示装置では、ＲＧＢの３色のみで画像を表示する画像表示装置と同等の輝度を、より低いバックライト照度で実現できるため、省電力化が可能になる利点がある。

通常、表示装置に供給される入力画素データはＲＧＢの３色のデータで構成されているため、ＲＧＢＷ型表示装置においては、ＲＧＢの３色のデータをＲＧＢＷの４色のデータに変換してから表示を行う必要がある。この変換を適切に行わない場合、例えば全ての表示色においてＷ、即ち白色が混ざってしまい、画像が白っぽくなり、特に色表示において入力画素データが意図しない表示になってしまう。

ＲＧＢの３色のデータからＲＧＢＷの４色のデータに変換する手法として、特許文献１及び非特許文献１には、色相、彩度を変化させずに明度を向上させる手法が開示されている。

特開２００１−１４７６６６号公報

ＳＩＤ０３Ｄｉｇｅｓｔ，Ｐ．１２１２〜１２１５，ＴＦＴ−ＬＣＤｗｉｔｈＲＧＢＷＣｏｌｏｒＳｙｓｔｅｍ，Ｂｅａｋ−ｗｏｏｎＬｅｅ等

しかしながら、これらの文献で開示されている手法では、ＲＧＢの３色のデータで表される彩度が高い場合において、変換後のＷのデータとして高い値を設定することができず、明度を上げることができないという課題があった。

上記課題を解決するために、本発明の信号変換装置は、
各画素についてのＲＧＢの入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉの最大値Ｙｉｍａｘ及び最小値Ｙｉｍｉｎを出力する画素値比較部と、
前記最大値Ｙｉｍａｘ及び前記最小値Ｙｉｍｉｎから後述の式（１）で求められる値Ｌを上限とし、前記上限を上回らない第１の関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）を用いて彩度調整値Ｘを求める彩度調整値算出部と、
前記入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉと、前記最大値Ｙｉｍａｘと、前記最小値Ｙｉｍｉｎと、前記彩度調整値Ｘとを用いて、後述の式（４ｒ）、（４ｇ）、（４ｂ）によって、出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏを求める三色画素値算出部と、
前記最小値Ｙｉｍｉｎから、第２の関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）を用いて白色画素データＷｏを求める白色画素値算出部とを備え、
前記彩度調整値Ｘが前記白色画素データＷｏよりも大きい時に、入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉが示す彩度に対して出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ及び白色画素データＷｏが示す彩度を高め、
前記彩度調整値Ｘが前記白色画素データＷｏよりも小さい時に、入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉが示す彩度に対して出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ及び白色画素データＷｏが示す彩度を低くする
ことを特徴とする。

本発明によれば、ＲＧＢの３色のデータを、該データで表される彩度が高い場合においても色相を変えずに明度を向上させたＲＧＢＷの４色のデータに変換することができる。

また、白色画素データＷｏよりも彩度調整値Ｘが大きな値を取るときは彩度を上昇させ、彩度調整値Ｘが白色画素データＷｏより小さい値をとる時は、彩度を低下させる信号変換を行うことができる。

即ち、彩度調整値Ｘを決める第１の関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）と白色画素データＷｏを決める第２の関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）をどのように設定するかによって、彩度の変化の仕方を変えることが可能になる。

また、本発明によれば、ＲＧＢの画素データの各々の階調値をデジタルデータの上限値にクリップすることなく連続的に変化させ、彩度に所望の変化を与えることが可能になる。

また、白色画素データの階調値を入力画素データの彩度に依らずに決定できるので、白色画素データの階調値を大きな値に設定することで、本発明の信号変換装置の出力をＲＧＢＷ型表示部で駆動する場合の輝度をより自由に向上させることができ、必要とされる輝度を従来よりも小さい電力で得ることが可能になる。

さらに、ある階調値のＲＧＢの画素データで表示される輝度と、同じ階調値の白色画素データで表示される輝度との間に差があるＲＧＢＷ型表示部を、本発明の信号変換装置の出力で駆動する場合、この輝度の差に応じて彩度調整値を調整することで、適切なＲＧＢＷ信号変換を行うことが可能になる。

本発明の実施の形態１の信号変換装置１００の構成例を概略的に示すブロック図である。実施の形態１の彩度調整値算出部２の構成例を概略的に示すブロック図である。実施の形態１の関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）及び関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）の係数値の変化を示したグラフである。最小値Ｙｉｍｉｎに対する上限Ｌの変化を示すグラフである。本発明の実施の形態２で用いられる彩度調整値算出部２の構成例を概略的に示すブロック図である。実施の形態２で用いられる白色画素値算出部４の構成例を概略的に示すブロック図である。実施の形態２で用いられる関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）及び関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）の一例を示したグラフである。実施の形態２で用いられる関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）及び関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）の他の例を示したグラフである。実施の形態２で用いられる関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）及び関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）のさらに他の一例を示したグラフである。実施の形態２で用いられる彩度調整値算出部２の他の構成例を概略的に示すブロック図である。実施の形態２で用いられる白色画素値算出部４の他の構成例を概略的に示すブロック図である。本発明の実施の形態３の表示装置３００の構成を概略的に示すブロック図である。（ａ）及び（ｂ）は、表示部の画素を構成する副画素の配置の例を示す図である。実施の形態３のＲＧＢで表示される輝度とＷで表示される輝度を表すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の信号変換装置１００の構成を概略的に示すブロック図である。この信号変換装置１００は、各画素についてのＲＧＢの３色のデータ（入力画素データ）Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂｉで構成される入力画像信号Ｄｉを、ＲＧＢＷの４色のデータ（出力画素データ）Ｒｏ、Ｇｏ、Ｂｏで構成される出力画像信号Ｄｏに変換して出力するものである。

入力画素データはＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉは、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの３色の輝度に対して直線的に変化するデータであることが望ましい。但し、本発明はこれに限定されない。一般的な画像表示上で要求される表示特性において、ガンマ特性の除去の有無によって、表示される画像の画質に重大な影響を及ぼすようなことはないからである。

一般に、ビットマップやＭＰＥＧなどの画像・映像データに含まれるＲＧＢの３色の画素データは、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれが０〜２５５の範囲内の階調値を表現する８ビットのデジタルデータであり、このデータは表示装置のガンマ特性に合わせて階調変換されていることが多い。このデジタルデータを輝度に対して階調値が直線的に変化するデータに変換するには、ガンマ特性を除去する必要がある。ガンマ特性を除去する過程で、演算精度を保ち、階調つぶれの発生を抑えるためには、輝度に対して直線的に変化するデータを表現するビット数を増やす必要がある。データのビット数が増えると、信号変換装置１００で行う変換処理にかかる回路が複雑かつ大規模になり、コストアップとなる。

そのため、入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉを、ガンマ特性が除去されていないＲ、Ｇ、Ｂそれぞれが０〜２５５の範囲内の階調値を表す８ビットのデジタルデータとしても良い。即ち、本発明による信号変換装置１００における信号変換は、入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉが輝度に対して階調値が直線的に変化するデータであっても、ガンマ特性が除去されていないデジタルデータであっても、適用に支障はない。以降の実施の形態の説明では、入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉは、０〜２５５の範囲内の階調値を表す８ビットのデジタルデータとする。

入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉが、ガンマ特性が除去されていないＲ、Ｇ、Ｂそれぞれが０〜２５５の範囲内の階調値を表現する８ビットのデジタルデータである時、信号変換装置１００の出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏも、ガンマ特性が除去されていないデジタルデータとして与えられる。出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏは、ＲＧＢＷ型表示部（後述の図１２参照）に出力され、画像として表示される。

以降の実施の形態の説明では、出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏは、入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉと同じ８ビットのデジタルデータとするが、演算結果の精度をより高くするためにビット数を１０ビットや１２ビットなどに増やしても良い。出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏのビット数が、ＲＧＢＷ型表示部が対応可能なビット数よりも大きい時は、例えば、誤差拡散法などを使用することで、演算結果の精度を維持しながらビット数を下げて出力することも可能である。

図１において、信号変換装置１００は、画素値比較部１、彩度調整値算出部２、三色画素値算出部３、及び白色画素値算出部４を備えている。以下、各部の動作について説明する。

画素値比較部１は、入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉを入力とし、各画素についてのこれらデータの値（画素値）を比較して、その最大値（画素毎の最大値）Ｙｉｍａｘ、及び最小値（画素毎の最小値）Ｙｉｍｉｎを出力する。

彩度調整値算出部２は、画素値比較部１が出力する最大値Ｙｉｍａｘと最小値Ｙｉｍｉｎを入力とし、最大値Ｙｉｍａｘ及び最小値Ｙｉｍｉｎを変数とする、予め定められた関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）によって画素毎の彩度調整値Ｘを算出し、出力する。

実施の形態１における彩度調整値算出部２の構成を図２に示す。図示の彩度調整値算出部２は、上限算出部２１、暫定値算出部２２、及び決定部２３を有する。

上限算出部２１は、画素値比較部１が出力する最大値Ｙｉｍａｘ及び最小値Ｙｉｍｉｎを入力とし、以下の演算を行って上限Ｌを求める。

暫定値算出部２２は、最小値Ｙｉｍｉｎを変数とする予め定められた関数ｇｔ（Ｙｉｍｉｎ）により、暫定値Ｘｔを求める。

決定部２３は、上限Ｌと暫定値Ｘｔを比較し、小さい方の値を彩度調整値Ｘとして出力する。即ち、彩度調整値Ｘは、上限Ｌ以下に制限される。

なお、最大値Ｙｉｍａｘと最小値Ｙｉｍｉｎが等しい場合、式（１）の分母が０となるため、計算機上で上限Ｌを求めることができない。そこでこの場合には、上限Ｌは無限大と考え、無条件に暫定値Ｘｔを彩度調整値Ｘとして出力する。

以上をまとめると、彩度調整値算出部２において彩度調整値Ｘを求める処理は、最大値Ｙｉｍａｘ及び最小値Ｙｉｍｉｎを変数とする関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）を用いて、次のように表すことができる。

三色画素値算出部３は、入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉと、画素値比較部１が出力する最大値Ｙｉｍａｘ及び最小値Ｙｉｍｉｎと、彩度調整値算出部２が出力する彩度調整値Ｘとを入力とし、以下の式で与えられる演算を行って、出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏを求め、出力する。

白色画素値算出部４は、画素値比較部１が出力する最小値Ｙｉｍｉｎを入力とし、最小値Ｙｉｍｉｎを変数とする、予め定められた関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）により、白色画素データＷｏを求め、出力する。なお、白色画素データＷｏは８ビットのデジタルデータであるため、関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）は、０から２５５の値を取る必要がある。

本実施の形態の信号変換装置１００について、ＲＧＢの３色の画素データＲｉ、Ｇｉ、ＢｉからＲＧＢＷの４色の画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏへ変換する方法について、詳細を説明する。

色を表現する方法として、様々な色空間が提案されている。例えば、ＨＳＶ色空間は、色相Ｈ、彩度Ｓ、明度Ｖの３つの成分からなる色空間である。Ｈ、Ｓ、Ｖは、ＲＧＢの３色の色成分を表す８ビットのデジタルデータＲｎ、Ｇｎ、Ｂｎを用いて、以下の式を用いて求めることができる。式中のＹｎｍａｘとＹｎｍｉｎは、デジタルデータＲｎ、Ｇｎ、Ｂｎの最大値と最小値を示す。

従って、入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉの色相Ｈｉ、再度Ｓｉ、明度Ｖｉはそれぞれ以下の式（７ｈ）、式（７ｓ）、式（７ｖ）で表される。

本実施の形態による信号変換によって、色相Ｈ、彩度Ｓ、明度Ｖがどのように変化するのかについて説明する。信号変換装置１００により、入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉは、出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏに変換される。ＲＧＢの３色を等しく用いる(Ｒ、Ｇ、Ｂの画素データの階調値を等しくする)ことで無彩色である白色を表現できることは変換の前後で変わらないため、変換後の白色画素データで表される白色成分の一部又は全部をＲＧＢ３色の画素データに等しく割り当てることができる。言い換えれば、ＲＧＢＷの４色の画素データは、その値を８ビットで表現できる範囲に制限しなければ、Ｒｏ＋Ｗｏ、Ｇｏ＋Ｗｏ、Ｂｏ＋Ｗｏで表される値を持つ３色の画素データに置き変えることが可能である。即ち、置き換えにより得られた３色の画素データで表示部を駆動しても、ＲＧＢＷの４色の画素データで表示部を駆動しても、同じ輝度の表示を行うことができる。このＲｏ＋Ｗｏ、Ｇｏ＋Ｗｏ、Ｂｏ＋Ｗｏという３色の画素データが示す色相Ｈｏは、下記の式で与えられる。

ここで、式（８）におけるＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏをそれぞれ式（４ｒ）、式（４ｇ）、式（４ｂ）で置き換えると、式（８）の右辺の分数部分の分子は、

となり、一方、分母は、

となり、従って、

上記のように変形（右辺の整理）を行うことで、変換後の色相（出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏで表される色相）Ｈｏは、変換前の色相（入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉで表される色相）Ｈｉに等しいことが分かる。よって、本実施の形態による信号変換の前後で色相Ｈは変化しない。

次に、彩度Ｓについて説明する。出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏのうち、画素毎の最大値をＹｏｍａｘ、画素毎の最小値をＹｏｍｉｎとする。ここで、式（４ｒ）、式（４ｇ）、式（４ｂ）を用いた変換において、変換前の最大値Ｙｉｍａｘは、変換後には最大値Ｙｏｍａｘとなる。即ち、式（４ｒ）のＲｉにＹｉｍａｘを、ＲｏにＹｏｍａｘを代入すると、下記のようになる。

式（１２）により、ＹｏｍａｘはＹｉｍａｘと等しいことが分かる。

同様にＹｉｍｉｎはＹｏｍｉｎに変換される。式（４ｒ）のＲｉにＹｉｍｉｎを、ＲｏにＹｏｍｉｎを代入すると下式のようになる。

一方、信号変換後のＲ、Ｇ、Ｂの画素データとＷの画素データの和Ｒｏ＋Ｗｏ、Ｇｏ＋Ｗｏ、Ｂｏ＋Ｗｏで表示を行ったときの彩度Ｓｏは式（６ｓ）から下記の式で求められる。

式（１４）のＹｏｍａｘ、Ｙｏｍｉｎを式（１２）、式（１３）で置き換え、さらに入力画素データの彩度Ｓｉ（式（６ｓ）を参照）を用いると、下式のように変形できる。

式（１５）は、信号変換後の彩度（出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏで表現される彩度）Ｓｏは、彩度調整値Ｘと白色画素データＷｏの値によって、変化することを示している。彩度調整値Ｘと白色画素データＷｏが等しい場合には、信号変換の前後の彩度が等しくなる。彩度調整値Ｘが白色画素データＷｏよりも大きい場合には、信号変換によって彩度が上がる。逆に、彩度調整値Ｘが白色画素データＷｏよりも小さい場合には、信号変換によって彩度が下がる。

彩度調整値Ｘと白色画素データＷｏは、それぞれ式（３）と式（５）で与えられることから、両者の大小関係は、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）と関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）によって決定されることになる。

ここで、説明をわかりやすくするために、暫定値Ｘｔを求める関数ｇｔ（Ｙｉｍｉｎ）を、下記の式（１６）で表すように、係数が１．２で定数項を持たない一次関数と仮に置いて、以降の説明を行う。

式（１６）を、式（３）に適用すると、以下の式が得られる。

また、入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉで表現される彩度Ｓｉを用いて、式（１７）を下記のように書き換えることができる。

同様に、白色画素データＷｏを求める関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）を、下記に式（１９）で示すように、係数が１．１で定数項を持たない一次関数（ただし上限値２５５にクリップする）と仮に置くことにする。

式（１９）において、Ｙｉｍｉｎ＞２３１．８１８の時はクリップされてｆ（Ｙｉｍｉｎ）＝２５５と固定値となるが、「２５５／Ｙｉｍｉｎ」をＹｉｍｉｎに対する係数と見れば、これはＹｉｍｉｎが大きくなるにつれて、一次関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）の係数値が徐々に小さくなっていると捉えることもできる。

以上から、式（１８）と式（１９）の右辺は、いずれもＹｉｍｉｎに対し係数を掛ける式となっていることから、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）と関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）の大小関係は、この係数部分の大小によって定まることになる。

ここで、１／Ｓｉを横軸にとって、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）及び関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）の係数値がどのように変化するのかを図３に示す。彩度Ｓｉは０〜１．０の値をとるので、横軸の１／Ｓｉは１．０から無限大までの値となる。

図３において、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）の係数を示したグラフが実線ＣＧ１である。実線ＣＧ１は、１／Ｓｉが１．０から１．２までの区間は破線ＣＧ０で示した
係数値＝１／Ｓｉ
のグラフと一致し、１／Ｓｉが１．２以上の区間では係数値は１．２に固定されている。
一方、関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）の係数を示したグラフが実線ＣＦ１である。実線ＣＦ１は横軸１／Ｓｉの値に依らず１．１に固定されている。なお、関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）が上限値２５５にクリップされる区間では、関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）の係数は実質１．１よりも小さい値を取る。この区間は、Ｙｉｍｉｎが２５５／１．１＝２３１．８１８より大きい値を取る時であり、この時の彩度Ｓｉの最大値はＹｉｍａｘ＝２５５、Ｙｉｍｉｎ＝２３２の時にＳｉ＝２３／２５５となることから、１／Ｓｉは２５５／２３≒１１．０８より大きい値となる。

図３のグラフを用いて、信号変換後の彩度Ｓｏについて、説明する。図３の横軸１／Ｓｉが１．０〜１．１の区間Ｓａでは、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）の係数は関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）の係数よりも小さい値となっている。このことから、区間Ｓａでは彩度調整値Ｘは白色画素データＷｏよりも小さい値となり、結果、式（１５）の関係から、信号変換後の彩度Ｓｏは、信号変換前の彩度（入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉで表される彩度）Ｓｉに比べて小さい。

一方、図３の横軸１／Ｓｉが１．１を超える区間Ｓｂでは、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）の係数は関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）の係数よりも大きい値となっている。このことから、区間Ｓｂでは彩度調整値Ｘは白色画素データＷｏよりも大きい値となり、結果、信号変換後の彩度Ｓｏは、信号変換前の彩度（入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉで表される彩度）Ｓｉに比べて大きい。

上記の例では、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）と関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）の大小関係が入力画素データの彩度Ｓｉによって変化するが、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）及び関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）と彩度Ｓｉの関係は、上記の関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）及び関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）の内容によって変わる。また、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）と関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）の大小関係も、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）、ｆ（Ｙｉｍｉｎ）の内容によって変わる。関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）、ｆ（Ｙｉｍｉｎ）の決定に当たっては、常に
ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）＞ｆ（Ｙｉｍｉｎ）
となる関数を設定して信号変換によって常に彩度が上昇するようにしても良いし、逆に常に
ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）＜ｆ（Ｙｉｍｉｎ）
となる関数を設定して信号変換によって常に彩度が低下するようにしても良い。

ただし、本実施の形態において、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）には、式（１）で与えられる上限Ｌが設定される。この上限Ｌの設定は、Ｙｏｍｉｎを求める式（１３）において、Ｙｏｍｉｎが負の値にならない、即ちＹｏｍｉｎが０以上の値となる条件（式（１３）の右辺が０以上であるとの条件）を与えることで以下のようにして得られる。

この式を変形すると、以下の不等式が得られる。

式（１）で与えられる上限Ｌを縦軸に、Ｙｉｍｉｎを横軸に取って示したのが図４である。実線Ｌ０はＹｉｍａｘ＝２５５とした時、実線Ｌ１はＹｉｍａｘ＝１２８とした時、実線Ｌ２はＹｉｍａｘ＝３２とした時のグラフである。図４で示したように、上限Ｌは、Ｙｉｍａｘが大きい時ほど小さい値となり、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）を設定できる範囲が小さくなっていく。

実際、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）が上限Ｌの影響を受けやすくなるのは、入力画素データの彩度Ｓｉが高いときと言える。これは、図３において、１／Ｓｉが１．０〜１．２の区間、言い換えるとＳｉが０．８３３〜１．０の区間において、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）の係数が１．２より小さい値に制限を受けていることからも分かる。この制限は、入力画素データで表される彩度Ｓｉが高いと、彩度Ｓの上限値は１．０と決まっているために信号変換によって彩度を上昇させ得る幅が小さくなり、彩度調整値Ｘに大きな値を設定できなくなることに対応している。

一方で、本発明において関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）は、出力値が０〜２５５の範囲となる以外、特に制約はなく、自由に設定可能である。

最後に明度Ｖについて説明する。式（１２）からＹｏｍａｘ＝Ｙｉｍａｘであることから、明度Ｖｏは下記の式で求められる。

よって、明度は信号変換によって白色画素データＷｏを２５５で割った値だけ上昇する。

このように、本発明の信号変換では、信号変換前後を比較した場合、色相は維持され、明度は白色画素データＷｏに比例して上昇し、彩度は彩度調整値Ｘと白色画素データＷｏの大小関係に応じて上昇又は低下する。

ここで、彩度調整値Ｘには、入力画素データで表される彩度Ｓｉに依存した上限Ｌが設定される一方、白色画素データＷｏには、８ビットのデジタルデータで表現できる範囲であれば、特に制約を設けていない。

即ち、本実施の形態の信号変換では、Ｙｉｍｉｎに応じて任意の白色画素データＷｏを算出できるので、明度の上昇を任意に決定できる。

従来の信号変換装置では、信号変換後の画素データで表される彩度Ｓｏについて入力画素データで表される彩度Ｓｉからの変化を許容しなかったため、入力画素データで表される彩度Ｓｉが高い場合において、白色画素データＷｏを大きな値を設定することができず、明度Ｖｏの上昇に制限が付く場合があった。本発明では、彩度の変化を許容し、彩度の変化に制約を与えることで、この明度Ｖｏに対する制限を無くしている。

本実施の形態によれば、明度Ｖｏを上昇させることにより、ＲＧＢＷ型表示部における輝度を向上させることができる。逆に言えば、従来のＲＧＢの３色のみを用いた画像表示部で実現される輝度を、より低い電力で実現可能になる。

また、明度の算出方法を基準にして彩度調整値算出部２の彩度調整値Ｘの算出方法を決定することで、信号変換前後の彩度の制御を行うことができる。

なお、実施の形態１では、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）と関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）は、定数項を持たない一次関数として説明したが、関数の形に制約は無く、二次関数や、三次関数であってもよい。また指数関数であっても良い。また、両者で全く異なる関数を設定しても良い。

彩度調整値算出部２で用いられる彩度調整値Ｘを求める関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）と、白色画素値算出部４で用いられる白色画素データＷｏを求める関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）をどのように設定するかによって、入力画素データで表される彩度Ｓｉに対して信号変換後の画素データで表される彩度Ｓｏが所望の変化をするように制御することが可能になる。

例えば、図３に示した例であれば、入力画素データで表される彩度Ｓｉが高くない場合においては、信号変換後の画素データで表される彩度Ｓｏを上げることで、白色画素データＷｏによる明度の上昇で視覚的に表示色が薄く見えることを防ぐことが可能になる。

また、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）及び関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）を変更可能としても良い。関数の変更は、例えば、式（１８）、式（１９）の係数の値を変えることで行い得る。また、関数が定数項を持つものである場合には、定数項の値を変えることで行い得る。
この変更は、本実施の形態の信号変換装置から出力される画素データに応じた表示を行う表示部の使用環境に応じて行うこととしても良い。例えば、使用環境を検知して、検知結果に基づいて自動的に上記の変更が行われるようにして良く、使用者による操作入力に応じて上記の変更が行われるようにしても良い。
この変更は、自動的に行われるようにしてもよく、使用者による操作入力に応じて行われるようにしても良い。

例えば、彩度の向上を優先させたい場合は、彩度調整値Ｘが白色画素データＷｏよりも大きくなるように関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）と関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）を設定し、明度の向上を優先させたい場合には、白色画素データＷｏを求める関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）として、より大きな値を出力する関数を設定する。

このように、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）と関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）を使用環境に応じて、自動的に変更することで、信号変換の切り替えが可能となり、昼間の屋外など極めて明るい環境での視認性を高めるために明度を上昇させたり、暗い屋内など明度を上げる必要のない環境では色表現を豊かにするために彩度を上昇させたりといったことが選択できるようになる。

実施の形態２．
実施の形態２の信号変換装置の全体的構成は、実施の形態１で説明した図１の信号変換装置１００と同じであるが、彩度調整値算出部２及び白色画素値算出部４が実施の形態１とは異なる。その他の部分については、実施の形態１と同じであるので、説明を省く。

図５は、実施の形態２における彩度調整値算出部２の構成を概略的に示すブロック図である。図示の彩度調整値算出部２は、変換テーブル（ＬｏｏｋＵｐＴａｂｌｅ：ＬＵＴ）２ａで構成されている。

ＬＵＴ２ａは、Ｙｉｍａｘ、Ｙｉｍｉｎを二次元のアドレス空間のそれぞれの座標軸に取ったものであり、Ｙｉｍａｘ、Ｙｉｍｉｎをアドレスとして入力として、該アドレスで指定される格納位置に記憶されたデータを、上記の式（１）で表される関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）の値として出力する。関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）は、実施の形態１で述べたように、上限Ｌ以下の値に制限される。ＬＵＴを用いることで、自由な関数を実現することができる。

図６は、実施の形態２における白色画素値算出部４の構成を概略的に示すブロック図である。図示の白色画素値算出部４は、変換テーブル（ＬＵＴ）４ａで構成されている。ＬＵＴ４ａは、Ｙｉｍｉｎを一次元のアドレス空間の座標軸に取ったものであり、Ｙｉｍｉｎをアドレスとして入力して、該アドレスで指定される格納位置に記憶されたデータを、式（５）で表される関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）の値として出力する。
ＬＵＴ４ａの出力値については、８ビットのデジタルデータで表現できる範囲（０から２５５までの範囲）であれば良く、それ以外の制約はない。ＬＵＴを用いることで、自由な関数を実現することができる。

関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）と関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）の設定例を図７、図８及び図９に示す。グラフは、横軸がＹｉｍｉｎ、縦軸がそれぞれの関数によって得られる彩度調整値Ｘ（実線Ｇ１１、Ｇ２１、Ｇ３１）、及び白色画素データＷｏ（破線Ｆ１１、Ｆ２１、Ｆ３１）を示す。

図７、図８及び図９のいずれにおいても、破線Ｆ１１、Ｆ２１、Ｆ３１で表されるｆ（Ｙｉｍｉｎ）は、Ｙｉｍｉｎ＝０のときにｆ（Ｙｉｍｉｎ）＝０、Ｙｉｍｉｎ＝２５５（最大階調値）のときに、ｆ（Ｙｉｍｉｎ）＝２５５（Ｙｉｍｉｎの最大階調値に等しい値）であり、Ｙｉｍｉｎが０から２５５（最大階調値）に増加するに伴い、その全範囲に亘りｆ（Ｙｉｍｉｎ）が単調に増加する。
さらに図７及び図８では、破線Ｆ１１、Ｆ２１で表されるｆ（Ｙｉｍｉｎ）は上に凸の曲線であり、図９では、破線Ｆ３１で表されるｆ（Ｙｉｍｉｎ）は下に凸の曲線である。

即ち、図７で示した設定例では、関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）を、上に凸となる曲線Ｆ１１に沿って、Ｙｉｍｉｎの増加とともに単調増加するよう設定し、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）をＹｉｍａｘ＝２５５の時に実線Ｇ１１で示す弱いＳ字状とし、即ちＹｉｍｉｎが小さい範囲では下に凸で、Ｙｉｍｉｎが大きい範囲では上に凸となる曲線に沿って単調増加するようにしている。さらに、Ｙｉｍｉｎが小さい範囲の関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）を表す曲線は、Ｙｉｍａｘが小さくなるにつれて一点鎖線Ｇ１１ａ、Ｇ１１ｂで示すように、次第に一点鎖線Ｇ１０に近づき、Ｙｉｍａｘ＝Ｙｉｍｉｎのときに一点鎖線Ｇ１０に一致するように設定している。このように設定することで、入力画素データの彩度Ｓｉが高い場合には（Ｙｉｍａｘが比較的小さい場合）、信号変換後の彩度Ｓｏを下げ、それ以外の場合には信号変換後の彩度Ｓｏを上げることになる。

彩度の上昇量は、式（１５）から、白色画素データＷｏに対する彩度調整値Ｘの大きさによって決定される。図７のように、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）を二次元のＬＵＴ２ａで構成することで、入力画素データに対する彩度の変化量を自由に設定可能である。

図８で示した設定例では、関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）を、上に凸となる曲線Ｆ２１に沿って、Ｙｉｍｉｎの増加とともに単調増加するよう設定し、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）を実線Ｇ２１で示すように、ＹｉｍａｘによらずＹｉｍｉｎに対し山型になるように（Ｙｉｍｉｎの小さい範囲では増加し、Ｙｉｍｉｎの大きい範囲では減少するように）設定する。このように関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）は、図４に示した上限Ｌを上回らない条件を満たす時、Ｙｉｍｉｎのみに依存する関数として設定することもできる。図８の設定例では、Ｙｉｍｉｎが「８２」（第１の値）以下、及び「２０４」（第２の値）以上の範囲では信号変換前の彩度Ｓｉに対して信号変換後の彩度Ｓｏが下がり、Ｙｉｍｉｎが「８３」から「２０３」の範囲では信号変換後の彩度Ｓｏが上がる。

本実施の形態における信号変換では、Ｙｏｍａｘ＝Ｙｉｍａｘとなることを式（１２）で示した。一方、Ｙｏｍｉｎの値は、信号変換後の彩度Ｓｏが上がる場合に比べ下がる場合のほうが大きい値となり、出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏで表示される画像の輝度は上昇することになる。

即ち、図８のようにＹｉｍｉｎが大きい時に関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）が関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）より小さくなるよう設定することで、入力画素データの輝度が高い部分の輝度をより高くすることが可能となる。

図９で示した設定例では、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）及び関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）を双方とも、Ｙｉｍｉｎの増加とともに下に凸となる曲線Ｇ３１、Ｆ３１に沿って単調増加するように設定し、さらに、関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）より関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）のほうが常に大きく、ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）からｆ（Ｙｉｍｉｎ）を引いた値が、Ｙｉｍｉｎの増加とともに単調増加するように設定している。このように設定することで、信号変換前の彩度Ｓｉに対して信号変換後の彩度Ｓｏを常に高くすることができる。

本実施の形態における信号変換では、同じＹｉｍａｘ、Ｙｉｍｉｎの値においては、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）で与えられる彩度調整値Ｘが大きいほど彩度の上昇量が大きくなる。

即ち、図９のように白色画素データＷｏが大きくなるほど彩度調整値Ｘを大きく設定することで、画像全体に亘って白色画素データＷｏによる明度の上昇で視覚的に表示色が薄く見えることを防ぎ、この効果を全階調に亘って連続的に得ることが可能となり、不自然な感じが生じない。

一般に彩度を調整しようとした場合、ＲＧＢで表される画像信号をＹＣｂＣｒで表現される輝度色差信号に変換し、色差信号ＣｂＣｒにゲインを掛ける処理を行う。ここで、大きなゲインを掛けることで、８ビットで表現できる色差信号の範囲−１２８〜１２７を超える場合、クリッピング処理を行っているが、このようにすると、色つぶれなどが生じてしまう。また、出力する前には輝度色差信号を再度ＲＧＢで表現される画像信号へ逆変換を行う必要がある。

本実施の形態では、ＲＧＢの３色のデータからＲＧＢＷの４色のデータへ変換する過程で、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）と関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）の大小関係によって彩度を調整する。

この過程において、Ｙｏｍａｘ＝Ｙｉｍａｘとなることは式（１２）で示した。よって、本実施の形態においては、信号変換によって
彩度を向上させる時にＹｏｍｉｎ＜Ｙｉｍｉｎとなり、
彩度を低下させる時にＹｏｍｉｎ＞Ｙｉｍｉｎ
となる。Ｙｉｍｉｎの値は、彩度調整値Ｘによって決定され、彩度調整値Ｘが上限Ｌと等しい時、Ｙｏｍｉｎ＝０となる。

彩度調整値Ｘが上限Ｌを上回らない範囲において、Ｙｏｍｉｎはクリッピングの影響を受けず、連続的に変化することができる。連続的な変化は、ＲＧＢの３色のうち、Ｙｏｍａｘ、Ｙｏｍｉｎと等しくない値をとる色についても同じである。

このため、色差信号に対するゲインによって彩度を調整する場合に比べ、本実施の形態による信号変換では色つぶれが起きにくい。

また、例えば入力画素データで表される彩度Ｓｉに応じて彩度をどのように変化させるのかを決定できるので、彩度調整の自由度が高い。さらに、輝度色差信号への変換も伴わないため、より簡便な計算式で彩度を調整することが可能である。

あらかじめ関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）と関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）として異なる関数を複数記憶しておき、使用する関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）と関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）をいずれかを選択して使用できるようにしてもよい。
この選択は、本実施の形態の信号変換装置から出力される画素データに応じた表示を行う表示部の使用環境に応じて行うこととしても良い。例えば、使用環境を検知して、検知結果に基づいて自動的に上記の選択が行われるようにして良く、使用者による操作入力に応じて上記の選択が行われるようにしても良い。

図１０及び図１１は、上記のような関数の選択的使用を可能にする彩度調整値算出部２及び白色画素値算出部４の構成例を示す。

図１０に示される彩度調整値算出部２は、図５と同様のＬＵＴ２ａのほかに、関数記憶部２ｂ及び書き込み制御部２ｃを有する。
ＬＵＴ２ａとしては、書き換え可能なものが用いられている。
関数記憶部２ｂは、第１の関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）として用いられる、複数の関数（第１の関数の候補）を記憶している。
書き込み制御部２ｃは、関数記憶部２ｂに記憶されている複数の第１の関数の候補のうちのいずれかを選択してＬＵＴ２ａに書き込む。ＬＵＴ２ａの関数の内容はこれにより書き換えられ、それ以降彩度調整値Ｘの算出には書き換え後の関数が用いられる。

図１１に示される白色画素値算出部４は、図６と同様のＬＵＴ４ａのほかに、関数記憶部４ｂ及び書き込み制御部４ｃを有する。
ＬＵＴ４ａとしては、書き換え可能なものが用いられている。
関数記憶部４ｂは、第２の関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）として用いられる、複数の関数（第２の関数の候補）を記憶している。
書き込み制御部４ｃは、関数記憶部４ｂに記憶されている複数の第２の関数の候補のうちのいずれかを選択してＬＵＴ４ａに書き込む。ＬＵＴ４ａの関数の内容はこれにより書き換えられ、それ以降白色画素値Ｗｏの算出には書き換え後の関数が用いられる。

実施の形態３．
図１２は、実施の形態３の表示装置３００の構成を概略的に示すブロック図である。表示装置３００は、入力画像信号Ｄｉを受け付ける入力部３０１、入力画像信号Ｄｉに含まれるＲＧＢの３色の画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉを入力とし、これをＲＧＢＷの４色の画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏに変換する信号変換装置１００、及びＲＧＢＷの４色の画素データを元に赤、緑、青、白の４色を使って画像を表示する表示部３０２を備える。

表示部３０２の表示パネル上には、画素がマトリクス状に配列されており、各画素は図１３（ａ）又は（ｂ）に示すように、Ｒ（赤）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、Ｗ（白）の副画素で構成されており、信号変換装置１００から出力される４色の画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏによって駆動され、該画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏの階調値に応じた光量の光を出力する。
信号変換装置１００としては、実施の形態１又は実施の形態２と同じ構成のものを用い得る。

実施の形態３において、表示部３０２は、ある階調値のＲＧＢの画素データで駆動することで得られる白の輝度と、同じ階調値のＷの画素データで駆動することで得られる白の輝度とが異なる。

実施の形態１では、信号変換後のＲＧＢＷの４色で画素データは、その値を８ビットで表現できる範囲に制限しなければ、Ｒｏ＋Ｗｏ、Ｇｏ＋Ｗｏ、Ｂｏ＋Ｗｏという３色のデータに置き変えることが可能として説明を行った。このような置き換えは、ある階調値のＲＧＢの画素データを用いて表示した白の輝度と、同じ階調値のＷの画素データを用いて表示した輝度とが等しいことを前提にしている。

しかし、表示部の構成によっては、ある階調値のＲＧＢの画素データを用いて表示した白の輝度と、同じ階調値のＷの画素データを用いて表示した輝度とが異なる場合がある。この例を図１４に示す。

図１４は、横軸に階調値、縦軸に輝度を取り、階調値に対する輝度の変化を示すグラフである。曲線ＬＭ１は、ＲＧＢＷ型表示部に、ＲＧＢの３色の画素データとして互いに階調値が互いに等しいものを入力したときに表示される白の輝度を示したものである（この時Ｗの画素データの階調値は常に０である）。曲線ＬＭ２は、同じＲＧＢＷ型表示部に、Ｗの画素データを入力したときに表示される白の輝度を示したものである（この時ＲＧＢのデータの階調値は常に０である）。図１４では、ＲＧＢとＷとで階調値が同じ場合、Ｗの１色で表示した白の輝度は、ＲＧＢの３色で表示した白の輝度よりも高くなっている。

ＲＧＢとＷの両者の輝度を一致させるためには、輝度が高いほうを低いほうへ合わせる処理が必要である。そこで、例えばＷの階調値に１より小さい値を掛けたりして、ＲＧＢの３色で表示した白の輝度に合うようＷの階調値を制限することが考えられる。しかし、このような処理を行った場合、Ｗで表示可能な輝度に制限を設けることになり、高い輝度が表示できるというＲＧＢＷ型表示部の利点を損ねてしまう。

本実施の形態においては、Ｗの階調値を制限することなく、彩度調整値ＸをＲＧＢＷ型表示部のＲＧＢとＷの輝度差に応じて調整することで、適切なＲＧＢＷ信号変換を行うことが可能である。

ＲＧＢとＷとの間に輝度差がある場合の本実施の形態による信号変換を以下に説明する。例えばＷで表示される輝度（ある階調値のＷの画素データを供給したときに表示部で表示される輝度）がＲＧＢで表示される輝度（同じ階調値のＲＧＢの画素データを供給したときに表示部で表示される輝度）の１．２倍になっている場合、信号変換後のＲＧＢＷの４色の画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏは、
Ｒｏ’＝Ｒｏ＋１．２×Ｗｏ
Ｇｏ‘＝Ｇｏ＋１．２×Ｗｏ
Ｂｏ’＝Ｂｏ＋１．２×Ｗｏ
で与えられる階調値を持つ３色のデータＲｏ’、Ｇｏ’、Ｂｏ’に置き変えることができる。（この場合、表示部で対応可能なデータの階調値が８ビットで表現できる範囲に制限されず、表示部のＲ、Ｇ、Ｂの副画素は、データＲｏ’、Ｇｏ’、Ｂｏ’に対応する光量の光を発することができるものと仮定している。）

このような置き換えを行った場合の、本実施の形態の信号変換前後のＨＳＶ色空間における色相Ｈ、彩度Ｓ、明度Ｖは次のように求めることができる。

色相Ｈは、式（１１）よりＷｏの大きさに依らず信号変換前後で変化しない。

彩度Ｓは、式（１５）から、以下のような関係式が得られる。

明度Ｖは、（２２）から、以下のような関係式が得られる。

式（２３）は、彩度調整値Ｘと白色画素データＷｏを１．２倍した値が等しい場合において、信号変換の前後の彩度が等しくなる（Ｓｏ＝Ｓｉとなる）ことを示している。また、彩度調整値Ｘが白色画素データＷｏを１．２倍した値よりも大きい時には、信号変換によって彩度が上昇する。さらに、彩度調整値Ｘが白色画素データＷｏを１．２倍した値よりも小さい時には、信号変換によって彩度が下がる。

即ち、白色画素データＷｏを決定する関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）を１．２倍したものを基準に、彩度調整値Ｘを決定する関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）を設定すれば、ＲＧＢＷ型表示部のＲＧＢで表示される白色とＷで表示される白色に輝度差が無い場合と同じように扱うことが可能になる。

白色画素データＷｏを決定する関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）を１．２倍したものを基準に、彩度調整値Ｘを決定する関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）を設定することは、例えば、関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）の１．２倍の値を有するものｇ’（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）を用いることで実現することができる。

一般化して言えば、以下の如くとなる。即ち、ＲＧＢの出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏをすべてある値（第１の値）Ｔａ、例えば階調最大値としたときの表示輝度と、白色画素データＷｏを同じ値Ｔａにしたときの表示輝度が同じである表示部を駆動するときに、彩度調整値Ｘ及び白色画素データＷｏとしてそれぞれある関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）、ｆ（Ｙｉｍｉｎ）で与えられるものを用いるのが好ましいと仮定する。その場合、ＲＧＢの出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏをすべてある値Ｔａとしたときの表示輝度と、白色画素データＷｏを同じ値Ｔａにしたときの表示輝度とが異なり、ＲＧＢの出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏをすべてある値Ｔａとしたときの表示輝度と同じ表示輝度を生じさせるＷの白色画素データＷｏの値がＷａである表示部を駆動するときには、上記の関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）の代わりに、
ｇ’（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）＝（Ｗａ／Ｔａ）×ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）
で与えられる彩度調整値Ｘを用い、一方白色画素データＷｏとしては、関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）で与えられるものをそのまま用いることで、好ましい結果が得られる。

この場合、図２に示される彩度調整値算出部２の決定部２３は、上限算出部２１で算出された上限Ｌと暫定値算出部２２で算出された暫定値ｇｔ（Ｙｉｍｉｎ）のうち小さい方として求められる関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）にＷａ／Ｔａを掛けた値を、彩度調整値Ｘとして出力する。

このように、ＲＧＢＷ型表示部のＲＧＢで表示される白色とＷで表示される白色に輝度差がある場合においても、白色画素データＷｏに１より小さい値を掛けることなく、彩度調整値Ｘを輝度差に応じて変化させることで表示される白色の輝度差をなくすことができるため、Ｗの輝度を低下させることなく、彩度を制御しながら明度を上げることが可能となる。

以上説明した実施の形態１〜３における信号変換装置の機能は、一つの態様ではハードウェア回路により実現されるが、ハードウェア資源とソフトウェアとの協働により実現されてもよい。具体的には、信号変換装置の機能は、画像処理プログラムがコンピュータにより実行されることによって実現されてもよい。より具体的には、信号変換装置の機能は、ＲＯＭ等の記録媒体に記録された画像処理プログラムが主記憶装置に読み出されて中央処理装置（ＣＰＵ）により実行されることによって実現されてもよい。画像処理プログラムは、光ディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されてもよいし、インターネット等の通信回線を介して提供されてもよい。

従って、信号変換装置を用いて実施させる信号変換方法も本発明の一部を成すのみならず、信号変換装置の機能或いは信号変換方法の各ステップの処理をコンピュータに実行させるためのプログラム、及び該プログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体もまた本発明の一部を成す。

１画素値比較部、２彩度調整値算出部、２ａＬＵＴ、３三色画素値算出部、４白色画素値算出部、４ａＬＵＴ、２１上限算出部、２２暫定値算出部、２３決定部、１００信号変換装置、３００表示装置、３０１入力部、３０２表示部。

上記課題を解決するために、本発明の信号変換装置は、
各画素についてのＲＧＢの入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉの最大値Ｙｉｍａｘ及び最小値Ｙｉｍｉｎを出力する画素値比較部と、
前記最大値Ｙｉｍａｘ及び前記最小値Ｙｉｍｉｎから後述の式（１）で求められる値Ｌを上限とし、前記上限を上回らない第１の関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）を用いて彩度調整値Ｘを求める彩度調整値算出部と、
前記入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉと、前記最大値Ｙｉｍａｘと、前記彩度調整値Ｘとを用いて、後述の式（４ｒ）、（４ｇ）、（４ｂ）によって、出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏを求める三色画素値算出部と、
前記最小値Ｙｉｍｉｎから、第２の関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）を用いて白色画素データＷｏを求める白色画素値算出部とを備え、
前記彩度調整値Ｘが前記白色画素データＷｏよりも大きい時に、入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉが示す彩度に対して出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ及び白色画素データＷｏが示す彩度を高め、
前記彩度調整値Ｘが前記白色画素データＷｏよりも小さい時に、入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉが示す彩度に対して出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ及び白色画素データＷｏが示す彩度を低くする
ことを特徴とする。

また、白色画素データの階調値を入力画素データの彩度に依らずに決定できるので、白色画素データの階調値を大きな値に設定することで、本発明の信号変換装置の出力を用いてＲＧＢＷ型表示部を駆動する場合の輝度をより自由に向上させることができ、必要とされる輝度を従来よりも小さい電力で得ることが可能になる。

入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉは、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの３色の輝度に対して直線的に変化するデータであることが望ましい。但し、本発明はこれに限定されない。一般的な画像表示上で要求される表示特性において、ガンマ特性の除去の有無によって、表示される画像の画質に重大な影響を及ぼすようなことはないからである。

以降の実施の形態の説明では、出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏは、入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉと同じ８ビットのデジタルデータとするが、演算結果の精度をより高くするためにビット数を１０ビットや１２ビットなどに増やしても良い。出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ、Ｗｏのビット数が、ＲＧＢＷ型表示部が対応可能なビット数よりも大きい時は、例えば、誤差拡散法などを使用することで、演算結果の精度を維持しながらビット数を下げて出力することも可能である。

三色画素値算出部３は、入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉと、画素値比較部１が出力する最大値Ｙｉｍａｘと、彩度調整値算出部２が出力する彩度調整値Ｘとを入力とし、以下の式で与えられる演算を行って、出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏを求め、出力する。

従って、入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉの色相Ｈｉ、彩度Ｓｉ、明度Ｖｉはそれぞれ以下の式（７ｈ）、式（７ｓ）、式（７ｖ）で表される。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様の信号変換装置は、
各画素についてのＲＧＢの入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉの最大値Ｙｉｍａｘ及び最小値Ｙｉｍｉｎを出力する画素値比較部と、
前記最大値Ｙｉｍａｘ及び前記最小値Ｙｉｍｉｎから後述の式（１）で求められる値Ｌを上限とし、前記上限を上回らない第１の関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）を用いて彩度調整値Ｘを求める彩度調整値算出部と、
前記入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉと、前記最大値Ｙｉｍａｘと、前記彩度調整値Ｘとを用いて、後述の式（４ｒ）、（４ｇ）、（４ｂ）によって、出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏを求める三色画素値算出部と、
前記最小値Ｙｉｍｉｎから、第２の関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）を用いて白色画素データＷｏを求める白色画素値算出部とを備え、
前記彩度調整値Ｘは前記白色画素データＷｏよりも小さい値であり、前記入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉが示す彩度に対して前記出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ及び前記白色画素データＷｏが示す彩度を低くし、前記入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉが示す明度に対して前記出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ及び前記白色画素データＷｏが示す明度を上げる
ことを特徴とする。
本発明の第２の態様の信号変換装置は、
各画素についてのＲＧＢの入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉの最大値Ｙｉｍａｘ及び最小値Ｙｉｍｉｎを出力する画素値比較部と、
前記最大値Ｙｉｍａｘ及び前記最小値Ｙｉｍｉｎから後述の式（１）で求められる値Ｌを上限とし、前記上限を上回らない第１の関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）を用いて彩度調整値Ｘを求める彩度調整値算出部と、
前記入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉと、前記最大値Ｙｉｍａｘと、前記彩度調整値Ｘとを用いて、後述の式（４ｒ）、（４ｇ）、（４ｂ）によって、出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏを求める三色画素値算出部と、
前記最小値Ｙｉｍｉｎから、第２の関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）を用いて白色画素データＷｏを求める白色画素値算出部とを備え、
前記彩度調整値Ｘは前記白色画素データＷｏよりも大きい値であり、前記入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉが示す彩度に対して前記出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ及び前記白色画素データＷｏが示す彩度を高くし、前記入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉが示す明度に対して前記出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ及び前記白色画素データＷｏが示す明度を上げる
ことを特徴とする。

Claims

各画素についてのＲＧＢの入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉの最大値Ｙｉｍａｘ及び最小値Ｙｉｍｉｎを出力する画素値比較部と、
前記最大値Ｙｉｍａｘ及び前記最小値Ｙｉｍｉｎから

で求められる値Ｌを上限とし、前記上限Ｌを上回らない第１の関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）を用いて彩度調整値Ｘを求める彩度調整値算出部と、
前記入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉと、前記最大値Ｙｉｍａｘと、前記最小値Ｙｉｍｉｎと、前記彩度調整値Ｘとを用いて、

によって、出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏを求める三色画素値算出部と、
前記最小値Ｙｉｍｉｎから、第２の関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）を用いて白色画素データＷｏを求める白色画素値算出部とを備え、
前記彩度調整値Ｘが前記白色画素データＷｏよりも大きい時に、入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉが示す彩度に対して出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ及び白色画素データＷｏが示す彩度を高め、
前記彩度調整値Ｘが前記白色画素データＷｏよりも小さい時に、入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉが示す彩度に対して出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ及び白色画素データＷｏが示す彩度を低くする
ことを特徴とする信号変換装置。
前記彩度調整値算出部は、
前記最大値Ｙｉｍａｘ及び前記最小値Ｙｉｍｉｎから、前記上限Ｌを求める上限算出部と、
前記最小値Ｙｉｍｉｎから第３の関数ｇｔ（Ｙｉｍｉｎ）によって前記第１の関数の暫定値を求める暫定値算出部と、
前記上限Ｌと前記暫定値ｇｔ（Ｙｉｍｉｎ）のうち小さい方を前記第１の関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）として求める決定部と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の信号変換装置。
前記彩度調整値算出部は、
前記最大値Ｙｉｍａｘ及び前記最小値Ｙｉｍｉｎを入力として、前記彩度調整値Ｘを出力とするＬＵＴを備えることを特徴とする請求項１に記載の信号変換装置。
前記第２の関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）が、前記最小値Ｙｉｍｉｎに対して単調に増加する関数であり、前記最小値Ｙｉｍｉｎがゼロの時に、前記第２の関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）もゼロであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の信号変換装置。
前記第１の関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）及び前記第２の関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）が変更可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の信号変換装置。
請求項１から５のいずれか一項に記載の信号変換装置と、
ＲＧＢＷの４色の画素データを用いて画像を表示する表示部を
備える画像表示装置。
前記表示部は、ある階調値のＲＧＢの画素データで表示される白の輝度と、同じ階調値のＷの画素データで表示される白の輝度との間に差があり、
ＲＧＢの前記出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏをすべてある第１の階調値Ｔａとしたときの表示輝度と同じ表示輝度を生じさせる前記白色画素データＷｏが第２の階調値Ｗａのものである場合、前記彩度調整値Ｘが、前記第２の関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）に、前記第１の階調値に対する前記第２の階調値の比Ｗａ／Ｔａを掛けることで得られる値を基準にして設定されている
ことを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
各画素についてのＲＧＢの入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉの最大値Ｙｉｍａｘ及び最小値Ｙｉｍｉｎを出力する画素値比較ステップと、
前記最大値Ｙｉｍａｘ及び前記最小値Ｙｉｍｉｎから

で求められる値Ｌを上限とし、前記上限Ｌを上回らない第１の関数ｇ（Ｙｉｍａｘ，Ｙｉｍｉｎ）を用いて彩度調整値Ｘを求める彩度調整値算出ステップと、
前記入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉと、前記最大値Ｙｉｍａｘと、前記最小値Ｙｉｍｉｎと、前記彩度調整値Ｘとを用いて、

によって、出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏを求める三色画素値算出ステップと、
前記最小値Ｙｉｍｉｎから、第２の関数ｆ（Ｙｉｍｉｎ）を用いて白色画素データＷｏを求める白色画素値算出ステップとを備え、
前記彩度調整値Ｘが前記白色画素データＷｏよりも大きい時に、入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉが示す彩度に対して出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ及び白色画素データＷｏが示す彩度を高め、
前記彩度調整値Ｘが前記白色画素データＷｏよりも小さい時に、入力画素データＲｉ、Ｇｉ、Ｂｉが示す彩度に対して出力画素データＲｏ、Ｇｏ、Ｂｏ及び白色画素データＷｏが示す彩度を低くする
ことを特徴とする信号変換方法。
請求項８に記載の信号変換方法の各ステップの処理をコンピュータに実行させるためのプログラム。
請求項９に記載のプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。