KR20120094054A - 화상 표시 장치 - Google Patents

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다까시 가와이
준이찌 마찌다
사또루 고마쯔
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

고휘도 계조 영역에서의 불연속성을 회피하고, 중간 계조 영역으로부터 계조의 최대값까지 감각적인 휘도차가 등간격으로 변화하도록 계조를 표시할 수 있는 화상 표시 장치를 제공한다. 계조/발광 휘도 변환기(104)는 미리 정해진 변환 특성을 이용해서, 입력 화상의 계조를 영상 발광기(107)에 의해 표시될 휘도에 대응하는 데이터로 변환한다. 중간 계조 영역에서는, 영상 발광기(107)에 의해 표시될 휘도의 상용 대수값이 계조와 비례 관계를 갖는다. 고휘도 계조 영역에서는, 그 관계가 비례 관계로부터 점차 일탈하여, 계조가 그의 최대값에 가까이 접근할수록, 계조의 인크리먼트에 할당되는 휘도의 상용 대수값의 변동량이 커진다.

Description

화상 표시 장치{IMAGE DISPLAY APPARATUS}
본 발명은 화상의 계조를 휘도에 의해 표시하는 화상 표시 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 인간의 시각 특성에 맞춰서 화상의 계조와 표시 휘도 간의 관계를 보정하는 제어에 관한 것이다.
자연계에 존재하는 인간의 휘도(조도) 변별가능 영역은 1×10-3으로부터 1×105 lx까지의 광역에 걸쳐 연장된다. 인간은 휘도를 실제의 휘도의 상용 대수값(common logarithm)에 비례한 크기로서 느낀다고 한다. 이에 따라, CRT, 액정 디스플레이, 플라스마 디스플레이, 및 유기 EL 디스플레이 등의 종래의 화상 표시 장치에서는, 화상 표시 유닛에 표시시키는 휘도의 상용 대수값이 입력 화상의 계조와 비례 관계를 갖도록 화소마다 표시 휘도를 할당한다.
그러나, 인간이 변별할 수 있는 휘도가 하한에 가까이 접근할수록, 단순한 비례 관계에서는 화소의 휘도의 차를 변별하기가 곤란해진다. 이러한 인간의 시각 특성에 맞춰서 화상 표시 장치가 표시할 수 있는 휘도 영역에 있어서 변별 가능한 인크리먼트를 등간격으로서 계조에 할당하는 기술이 제안되었다(비특허문헌 1). 이 기술에 기초해서 National Electrical Manufactures Association에 의해 의료용 디스플레이를 위한 규격이 제공되었다. 이 규격에 따른 계조-휘도 변환 특성을 채택한 화상 표시 장치가 판매되고 있다. 규격의 명칭은 DICOM(digital imaging and communications in medicine)의 GSDF(grayscale standard display function)이다.
도 22에 도시된 바와 같이, 이 규격에서는, 화상 표시 유닛에 표시시키는 표시 휘도의 상용 대수값이 입력 화상의 화소의 계조에 대하여 비례 관계를 갖는 것을 기초로 하여, 계조가 최소값에 가까이 접근할수록, 계조의 인크리먼트에 할당되는 휘도의 상용 대수값의 변동분이 더 커진다.
본 발명의 발명자들은, 인간이 휘도의 변동분(variations) 또는 차분(differences)을 변별하는 능력은 특정 영역을 갖고, 그 능력은 시각에 입사하는 휘도가 너무 낮아도 또한 너무 높아도 저하된다는 것을 발견했다. 또한, 발명자들은, 이 현상이, 이미 실용화되어 있는 화상 표시 장치의 고휘도 영역에서도 나타나고 있는 것을 발견했다. 반면, DICOM의 GSDF 특성에서는, 고휘도 영역이 1×103 cd/m2을 초과하는 영역에 있어서도, 입력 화상의 화소의 계조에 대한 휘도의 상용 대수값의 비례 관계가 거의 유지된다. 따라서, DICOM의 GSDF 특성을 채택하는 화상 표시 장치에 있어서, 중간 계조 영역에 비해서, 고휘도 계조 영역의 계조가, 화상 신호의 변화에 대하여 휘도차 변별 능력의 저하로 인해 계조의 변화의 변별이 불가능하고, 이에 따라 계조가 플랫(flat)하게 보이는 현상을 일으키는 것이 발견되었다.
일본 특허 공개 제2001-309280호 공보 일본 특허 공개 평08-146921호 공보 일본 특허 공개 평06-169437호 공보
Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM). Part 14 - Grayscale Standard Display Function, National Electrical Manufactures Association
본 발명은, 고휘도 계조 영역에서의 계조의 플랫화를 회피하고, 중간 계조 영역으로부터 계조의 최대값까지 감각적인 휘도차가 등간격으로 변화하도록 계조를 표시할 수 있는 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따르면, 화상 표시 장치는, 표시 유닛, 및 미리 정해진 변환 특성에 따라, 입력 화상의 계조를 상기 화상 표시 유닛의 표시 휘도와 상관시키는 변환 처리를 행하는 계조 변환 유닛을 포함하고, 상기 계조 변환 유닛은, 상기 표시 유닛의 표시 휘도를 상용 대수값에 기초해서 평가할 경우, 고휘도 계조 영역에 있어서, 상기 입력 화상의 계조가 최대값을 향해 증가함에 따라, 중간 휘도 계조 영역에 있어서의 상기 입력 화상의 계조와 상기 표시 휘도 간의 관계로부터 일탈되도록, 상기 입력 화상의 계조의 변동분에 대응하는 상기 상용 대수값에 기초한 상기 화상 유닛의 표시 휘도의 변동분을 증가시켜 상기 변환 처리를 행한다.
본 발명의 화상 표시 장치는, 계조가 최대값에 가까이 접근할수록, 계조의 인크리먼트에 할당되는 휘도의 상용 대수값의 변화량이 커지도록 변환 처리를 행한다. 이에 따라, 고휘도 계조 영역에 있어서 인간이 휘도의 상용 대수값의 변동량을 변별하는 능력의 저하를 상쇄할 수 있다. 따라서, 고휘도 계조 영역에 있어서의 계조-표시 휘도 변환 특성이 인간의 감각 특성에 적합하게 됨으로써, 입력 화상의 계조의 인크리먼트에 대한 휘도의 차이를 계조의 최대값까지 등간격으로 감지될 수 있게 해준다. 이에 의해, 고휘도 계조 영역에서의 계조의 플랫화가 회피되어, 중간 계조 영역으로부터 계조의 최대값까지, 감각적인 휘도차가 등간격으로 변화하는 고품질의 계조를 표시할 수 있다.
도 1은 예의 영상 표시 장치의 일례의 구성도이다.
도 2는 입사광 휘도에 대한 휘도 변별 한계 콘트라스트 특성도이다.
도 3은 JND 인덱스에 대한 시각 자극광 휘도 특성도이다.
도 4는 자극광 휘도에 대한 휘도차 변별 한계 특성도이다.
도 5는 입력 신호 레벨에 대한 발광 휘도 특성도이다.
도 6은 영상 신호 입력으로부터 발광까지의 신호 변환 사분면도이다.
도 7은 예 2에서의 입사광 휘도에 대한 휘도 변별 한계 콘트라스트 특성도이다.
도 8은 예 2에서의 JND 인덱스에 대한 시각의 자극광 휘도 특성도이다.
도 9는 예 2에서의 입력 신호 레벨에 대한 발광 휘도 특성도이다.
도 10은 Stevens의 지수 법칙 식에 대한 계수를 나타내는 도면이다.
도 11은 Stevens의 지수 법칙을 나타내는 도면이다.
도 12는 순응 휘도 레벨이 1.0cd/m2인 경우의 Stevens의 지수 법칙을 나타내는 도면이다.
도 13은 도 12를 대수값 스케일로 나타낸 도면이다.
도 14는 도 12의 종축 및 횡축을 서로 치환하여 종축을 대수값 스케일로 나타낸 도면이다.
도 15는 예 3에 따른 영상 표시 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 16a, 도 16b, 및 도 16c는 눈에의 입사광의 휘도와 휘도차 변별 한계 콘트라스트 간의 관계를 나타내는 모식도이다.
도 17은 예 3에 따른 발광 휘도 특성 설정 유닛의 동작을 나타내는 플로우차트이다.
도 18a 및 도 18b는 발광 휘도 특성을 나타내는 모식도이다.
도 19는 예 4에 따른 영상 표시 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 20은 예 4에 따른 발광 휘도 특성 설정 유닛의 동작을 나타내는 플로우차트이다.
도 21은 예 4에 따른 발광 휘도 특성의 보간 방법을 나타내는 도면이다.
도 22는 DICOM의 GSDF 특성을 나타내는 도면이다.
도 23은 Weber-Fechner 법칙을 나타내는 도면이다.
도 24는 DICOM의 GSDF 특성에 관한 자극의 강도에 대한 변별 한계 콘트라스트의 특성도이다.
도 25a, 도 25b, 및 도 25c는 상용 대수를 이용하는 이유를 나타내는 도면이다.
실시 형태 1
이하, 본 발명의 실시 형태 1을 도면을 참조해서 상세하게 설명한다. 본 발명은, 계조가 그의 최대값에 가까이 접근할수록 계조차에 할당되는 휘도의 상용 대수값의 변동량이 커지도록 하기만 한다면, 실시 형태 1의 구성의 일부 또는 전부를, 그 대체적인 구성으로 치환하는 다른 실시 형태에도 적용될 수 있다.
본 실시 형태 1에서는, 화상 표시 장치로서 컴퓨터 디스플레이 등의 표시 기능만을 갖는 영상 표시 장치를 설명한다. 그러나, 영상 및 음성 수신 유닛을 포함하는 영상 표시 장치인 텔레비전 수신기, 및 카메라와 비디오 카메라에 탑재되는 전자 뷰파인더(viewfinders)도 영상 표시 장치라고 칭한다. 영상 표시 장치는 CRT, 액정 디스플레이, 플라스마 디스플레이, 및 유기 EL 디스플레이 등의 화상 표시 장치에 이용될 수 있다.
특허문헌 1에 개시된 화상 표시 장치의 구성 및 제어에 관한 일반적인 사항에 대해서는, 도면의 도시를 생략하고 중복적인 설명도 생략한다.
<DICOM의 GSDF 특성>
도 10은 Stevens의 지수 법칙 식에 대한 계수를 나타내는 도면이다. 도 11은 Stevens의 지수 법칙("Disupurei no kiso"(Oishi, Hatada and Tamura (ed.), Kyoritsu shuppan)로부터 인용됨)을 나타내는 도면이다. 도 12는 순응 휘도 레벨(adapting luminance level)이 1.0 cd/m2인 경우의 Stevens의 지수 법칙을 나타내는 도면이다. 도 13은 도 12를 대수값 스케일로 표시한 도면이다. 도 14는 도 12의 종축과 횡축을 서로 교체하고, 종축을 대수값 스케일로 표시한 도면이다. 도 22는 DICOM의 GSDF 특성을 나타내는 도면이다. 도 23은 Weber-Fechner 법칙을 도시하는 도면이다. 도 24는 DICOM의 GSDF 특성에 관한 자극의 강도에 대한 변별 한계 콘트라스트의 특성도이다.
인간은, 물체를 관찰할 때, 관찰되는 물체로부터 광을 눈으로 수광해서 물체의 휘도 및 컬러를 감각하고, 관찰되는 물체가 어떤 것인지를 판단한다. 비록 눈에 입사한 광에 대한 감각은 개인별로 어느 정도 차이가 있더라도, 일반적으로 Weber의 법칙 및 Weber-Fechner의 법칙으로서의 방식이 잘 알려져 있다.
자극의 강도(눈에 입사하는 광의 강도)를 I라고 하고, 자극의 강도에 대한 변별 한계(인간이 지각할 수 있는 최소의 자극차)를 δI라고 할 경우, Weber의 법칙은, I와 δI의 비 δI/I가 I의 값에 상관없이 일정한 것을 나타내는 법칙이고, 수학식 1에 의해 표현된다.
Figure pct00001
Weber-Fechner의 법칙은 Weber의 법칙의 확장이다. 자극의 강도를 I라고 하고, 자극에 대한 감지량을 E라고 할 경우, Weber-Fechner의 법칙은 "감지량 E는 자극의 강도 I의 대수값에 비례해서 지각된다"라는 것을 나타낸다.(k는 비례 상수임)
Figure pct00002
한편, Stevens의 지수 법칙은, 자극의 강도 I, 자극에 대한 감지량 E, 감각의 종류(여기서는, 눈에의 입사광 강도에 대한 휘도의 감각)에 의존하는 지수 n에 따라, "감지량 E는 자극의 강도 I의 누승(power)(누승 계수 n)에 비례한다"라는 것을 나타낸다.(k는 비례 상수임)
Figure pct00003
영상 표시 장치는, 표시 발광 강도에 대한 변별 한계 δI를 영상 신호의 하나의 계조에 할당하고, 수학식 2 및 수학식 3에 따라 발광한다. 이에 따라, 영상 신호의 계조에 대하여 선형적인 휘도 감각이 얻어지는 것을 나타낸다. 그러나, 한편, 이 법칙은 비교적 좁은 범위의 자극의 강도의 영역에 대해서만 유효하다는 것도 잘 알려져 있다.
이 점에 대해서, Stevens는, 수학식 3을 확장하여, 하기의 수학식 4를 보고했고, 여기서, 눈에의 입사광 강도 I, 자극에 대한 감지량 E, 누승 계수 n, 및 비례 상수 k는 관찰 시각 환경에서의 순응 휘도 I0에 의존하는 계수들이다.
Figure pct00004
도 10 및 도 11은 수학식 4의 계수 n, k, I0, 및 수학식 4의 입사광 강도 I의 휘도 감지량 E에 대한 관계를 나타낸다. 도 10에 있어서, L0는 수학식 4의 I0에 대응한다. 도 11의 휘도 감지량은 주관적 휘도 스케일인 BRIL을 단위로서 채택한다.
여기에서, 주변 시각 환경이 암흑인 경우, 수학식 4의 지수 n은, n = 0.33이다. 순응 휘도 레벨의 증가(주변이 밝아짐)에 따라, 지수 n이 증가한다. 매우 밝은 장소에서 지수 n = 0.5에 근접한다.
도 12는, 도 10에 나타낸 순응 휘도 레벨이 1.0cd/m2인 때, n = 0.35, k = 0.67, I0 = 0.012인 경우, 자극 휘도에 대한 휘도 감각을 플롯팅한 도면이며, 지수 계수 0.35의 지수 함수를 형성한다. 도 13은 자극 휘도와 휘도 감각의 각 좌표 축을 대수값 표현으로 나타낸다. 수학식 4의 양변에 대수를 취하면, 수학식 5로 나타낸 바와 같이 자극 휘도와 휘도 감각의 대수들은 계수 n을 갖고 서로 비례한다.
Figure pct00005
도 14는 휘도 감지 E를 횡축에 자극 휘도 I를 종축에 (대수값 표현으로) 플롯팅한 도면이다. 이 도면은, 감각적으로 균등하게 휘도의 시각 감각을 증가시키기 위해서는, 도 14와 같은 관계로 자극 휘도를 제공해야 한다는 것을 나타낸다. 그러한 자극 휘도는, 영상 표시 장치의 균등 계조 영상 신호의 각 계조에 대하여 감각적으로 균등하고 연속적으로 느끼기 위한 표시 발광 강도에 상당하다.
Stevens의 지수 법칙에 관련되어서, 자극 휘도와 휘도 감각 간의 관계를 취급하는 연구가 있어 왔다. 그러한 연구로는, National Electrical Manufactures Association에 의한 의료용 디스플레이 규격 DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)의 GSDF(Grayscale Standard Display Function), 및 그 규격의 근본인 Barten et al.에 의한 연구가 있다.
도 22는 DICOM에 개시된 GSDF를 플롯팅한 도면이다. 종축은 영상 표시 장치의 표시 발광 강도이다. 횡축은 JND(Just Noticeable Difference) 인덱스이다. JND의 1 단계는 전술한 광 자극의 강도에 대한 변별 한계이다. 선형 관계가 휘도 감각 변동에 대하여 유지된다. 이러한 의미에서, Stevens에 따른 도 14의 휘도 감각과 자극 휘도의 플롯은, 인간의 시각 특성에 대해서, 도 22의 GSDF 특성과 같은 것을 나타낸다.
DICOM의 GSDF 특성에 있어서, 영상 신호와 JND 간에 비례 관계가 성립한다. 의료용 표시 장치에 표시되는 영상 신호는, 영상 신호의 비트 심도(몇 비트로 영상 계조를 표현할지를 나타내는 영상 신호의 비트수)에 따라, JND에 선형적으로 할당되어, GSDF 특성에 의해 결정되는 발광 휘도로 디스플레이에 표시된다.
도 23은 Weber-Fechner의 법칙을 수학식 2의 계수 k = 8로 플롯팅한 도면이다. 횡축에 휘도 감지 E를 나타낸다. 종축에 자극의 강도 I를 대수값 스케일로 나타낸다. 도 23과 도 14를 서로 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 균등한 감각 스케일에서는, Weber-Fechner의 법칙에서는 전체 영역에 있어서 대수의 비례 관계가 성립한다. 반면에, Stevens의 지수 법칙 및 GSDF 특성에 있어서는, 감지량이 작은 자극량의 대수값에 대해 선형성의 일탈이 반영된다.
도 24는 GSDF 특성을, 수학식 1의 자극의 강도 I와, 자극의 강도 I에 대한 변별 한계 δI 간의 비인 δI/I(이하, 변별 한계 콘트라스트라고 칭함)로서 플롯팅한 도면이다. 도 24에 도시된 바와 같이, GSDF 특성에서는, Weber의 법칙에 의해 나타내지는 수학식 1과는 대조적으로 δI/I는 일정하지 않다. JND 인덱스가 작은 영역(어둡게 느낄 수 있는 영역)에서, 인간의 휘도차 변별 감도는 저하되어, 변별 한계 콘트라스트가 증가되고, JND 인덱스가 커질수록 휘도차 변별 감도는 상승하고, 변별 한계 콘트라스트가 작아진다. 따라서, 감지량과 자극량의 비선형성이 고려된다는 것을 알 수 있다.
그러나, 우리는, 고휘도측의 자극량에 있어서도 감지량의 비선형성이 존재하는 것을 통상 경험한다. 예를 들면, 어두운 실내에 있어서 TV를 시청할 때, 화면 조도가 높을 경우(눈에 입사하는 발광 휘도가 큼), 화면이 눈부셔서 화상을 보기 곤란하다. 이것은, 어두운 실내에 한정된 현상이 아니다. 최근, 액정 텔레비전에서도 발광 휘도의 넓은 다이내믹 레인지(dynamic range)화가 증대되고, 최대 발광 휘도는 더 증가되고, 최소 발광 휘도는 더 감소되고 있다. 일상 생활에 있어서의 실내의 휘도 환경에 있어서도, 고휘도의 광을 눈에 수광하는 기회가 증가되고 있다. 또한, 영상 콘텐츠의 존재감을 강화하기 위해서, 시판용 소비자 텔레비전보다 훨씬 높은 최대 발광 휘도를 갖는 넓은 다이내믹 레인지의 디스플레이도 시판되고 있다.
그러한 영상 표시 장치에서는, GSDF 특성에 의해 나타내어지는 JND 인덱스가 커질수록 휘도 변별 한계 콘트라스트가 작아지는 표시 특성으로는, 실제의 시각 특성과의 차가 발생할 가능성이 있다. 그 결과, 이것은 영상 신호 계조의 휘도 감각과의 부정합을 야기할 가능성을 초래한다.
따라서, 이하의 예들에 있어서는, 인간의 시각의 입사광 휘도에 대한 휘도 변별 한계 특성을 시각적으로 수용 가능한 휘도 영역 전체(시각의 다이내믹 레인지)에 있어서 해석한다. 휘도에 대하여 균등 분할된 감지량(JND 인덱스)과 발광 휘도값 간의 대응 관계가 시각의 다이내믹 레인지 전체에 걸쳐서 저장되어 보유되고, 계조-휘도 변환이 행해진다.
<예 1>
도 1은 예의 영상 표시 장치의 구성도이다. 도 2는 입사광 휘도에 대한 휘도 변별 한계 콘트라스트 특성도이다. 도 3은 JND 인덱스에 대한 시각 자극광 휘도 특성도이다. 도 4는 자극광 휘도에 대한 휘도차 변별 휘도 특성도이다. 도 5는 입력 신호 레벨에 대한 발광 휘도 특성도이다. 도 6은 영상 신호 입력으로부터 발광까지의 신호 변환 사분면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 영상 표시 장치(101)에서, 도시되지 않은 영상 발생원으로부터 송신되어 오는 영상 신호는, 영상 신호 입력 단자(102)를 통해 영상 표시 장치(101) 내에 영상 신호(103)로서 캡처된다. 영상 신호(103)의 신호 포맷은, 영상 발생원의 종류에 따라 다양할 수 있다. 본 예에서는, 영상 표시 장치(101) 내의 도시되지 않은 포맷 변환기에 의해, 신호가 장치에 공통적인 신호 포맷으로 정규화된다. 여기에서는, 설명의 간단함을 위해, 영상 신호(103)는, 0부터 1023까지의 10비트의 계조로 표현되는, 컬러 성분을 갖지 않고 휘도 성분만 갖는 디지털 신호이다.
영상 신호(103)는 계조/발광 휘도 변환기(104)에 입력된다. 계조/발광 휘도 변환기(104)(계조 변환기)는 미리 정해진 변환 특성을 이용해서, 입력 화상의 화소마다의 계조를, 영상 발광기(화상 표시 유닛)(107)에 표시시키는 표시 휘도에 대응하는 데이터로 변환한다. 계조/발광 휘도 변환기(104)에는, 입력이 10비트 디지털 영상 신호(103)이고 출력이 휘도 신호(105)인 계조-표시 휘도 변환 LUT(look up table: 룩업 테이블)가 탑재된다. 계조-표시 휘도 변환 LUT는, 후술하는 인간의 시각 특성에 기초해서 입력과 출력 간의 대응 관계가 결정된 LUT이다.
영상 신호(103)는, 도 6에 도시된 계조-표시 휘도 특성에 따라, 본 장치로부터 방출되는 발광 휘도값에 대응하는 휘도 신호(105)로 변환되어, 계조/발광 휘도 변환기(104)로부터 출력된다. 휘도 신호(105)는 발광 휘도 제어기(106)에 입력된다. 발광 휘도 제어기(106)는 액정 디스플레이를 이용한 발광 시스템에 따라 영상 발광기(107)를 제어함으로써, 휘도 신호(105)에 의해 지정된 휘도값을 표시한다. 영상 발광기(107)는 플라스마 디스플레이 및 유기 EL 디스플레이 등의 다양한 시스템을 채택할 수 있다. 이 경우, 발광 휘도 제어기(106)는, 이 발광 시스템들에 따라 화소의 발광량을 제어하는 것으로 치환된다.
영상 신호 입력으로부터 영상의 발광까지의 흐름은 전술한 대로이다. 이하에서, 설명을 간단히 하자면, 계조/발광 휘도 변환기(104)로부터 출력된 휘도 신호(105)는, 발광 휘도 제어기(106)에 의해 완전히 제어되어, 영상 발광기(107)를 지정된 휘도값에서 발광시킨다. 영상 발광기(107)는 액정 화상 패널 및 플라스마 패널 중 하나를 포함하고, 휘도 신호(105)에 대하여 표시 휘도값이 선형적으로 변화된다.
도 6은 영상 신호(103)의 입력으로부터 영상 발광기(107)에 의해 휘도 B로 발광될 때까지의 신호의 흐름을 나타낸다. 영상 신호(103)는, 영상 신호 S-입력 신호 레벨 P 변환 LUT에 의해, 도 6의 제1 사분면에 도시된 특성에 따라, 입력 신호 레벨 P로 변환된다. 10비트 영상 신호의 계조의 최대값 1023이 계조-표시 휘도 변환 특성의 최대값 Bmax와 매칭하고, 최소값 0이 최소값 Bmin과 매칭하도록, 제1 사분면에 도시된 직선의 기울기가 조정된다.
입력 신호 P는, 제2 사분면에 도시된 변환 특성(미리 정해진 변환 특성)을 이용하여, 최대값 Bmax와 최소값 Bmin 사이의 휘도 B에서 발광하도록 영상 발광기(화상 표시 유닛)의 드라이브 데이터로 데이터 변환된다. 입력 신호 P는, 제2 사분면에 도시된 변환 특성에 따라 계조-휘도 변환됨으로써, 영상 발광기(107)가 휘도 B에서 발광하게 된다.
제2 사분면에 도시된 변환 특성은 후술하는 실험에 의해 구한 곡선이다. 이 곡선은 영상 발광기(107)의 화소의 휘도의 최대값 Bmax와 최소값 Bmin 간의 휘도차를, 감각적으로 균등한 휘도차로 분할하는 함수이다. 제2 사분면에 도시된 변환 특성은 도 3에 도시된 특성이 반시계 방향으로 90도 회전된 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 계조-휘도 변환 특성은, 중간 계조 영역(303)에서는, 계조의 증가에 대하여 표시 휘도의 상용 대수값이 실질적으로 비례해서 증가하는 비례 관계를 기초로 한다. 그러나, 인간의 눈의 고휘도 영역에서의 휘도 변동의 변별 능력의 저하를 상쇄하도록, 고휘도 계조 영역(304)에서는 중간 계조 영역(303)에 비해, 계조의 인크리먼트에 할당되는 표시 휘도의 상용 대수값의 변동량이 증가된다. 인간의 눈의 저휘도 영역(302)에서의 휘도 변동의 변별 능력의 저하를 상쇄하도록, 저휘도 계조 영역(302)에서도, 중간 계조 영역(303)에 비해, 계조의 인크리먼트에 할당되는 표시 휘도의 상용 대수값의 차분량이 증가된다.
즉, 계조의 최대값측에서는, 계조가 최대값에 가까이 접근할수록, 중간 계조 영역(303)에 있어서의 계조와 표시 휘도의 상용 대수값 사이의 비례 관계로부터의 일탈량이 커진다. 또한, 계조의 최소값측에서는, 계조가 최소값에 가까이 접근할수록, 중간 계조 영역(303)에 있어서의 계조와 표시 휘도의 상용 대수값 사이의 비례 관계로부터의 일탈량이 커진다.
영상 발광기(107)는 그의 고유의 발광 시스템 및 발광 특성을 갖는다. 이에 따라, 실제로는 휘도 B에서 발광시키기 위한 휘도 신호(105)가 입력될 때, 영상 발광기(107)를 구동 및 제어하는 발광 휘도 제어기(106)가 존재하여, 휘도 신호(105)와 발광 휘도 B를 제어한다.
<실험>
본 발명의 특징인 영상 계조 신호로부터 발광 휘도값의 결정에 관해 설명한다. 본 예에서의 시각 특성은, 눈에 입사하는 입사광 휘도에 대한 휘도 변별 한계 특성이다.
휘도에의 순응이 잘 확보된 상태에서 특정 휘도로 제어된 가시 환경에서 실험이 수행된다. 눈에 입사하는 입사광 휘도는, 충분히 감지할 수 없는 최소 입사광 휘도로부터, 눈부심이 있고 감지할 수 없는 최대 입사광 휘도까지 연속적으로 변화되고, 각 입사광 휘도에서의 휘도 변별 한계 콘트라스트가 측정된다. 특정 시각 환경에서 휘도 변별 한계 콘트라스트를 측정하는 방법을 설명한다.
(1) 발광량 조정이 가능한 광원을 이용하고, 광원으로부터 방출된 광을 2개의 빔으로 분리한다.
(2) 2개로 분리된 광빔들 중 하나를 참조광 I라고 칭한다. 그의 휘도값(참조광 휘도값)은 광원의 발광량 조정에 의해 제어된다.
(3) 한편, 2개로 분리된 광빔들 중 다른 하나의 광로 내에 연속적으로 농도가 변화하는 투과 필터(계조 ND 필터)를 배치해서, 실험광 Itest를 생성한다.
(4) 참조광 I와 실험광 Itest는 간격을 두지 않고 인접하게 해서 피험자의 눈동자에 입사시킨다.
(5) 피험자는, 계조 ND 필터의 위치를 미소하게 이동시킴으로써, 실험광 휘도값을 변화시키고, 서로 인접한 참조광과 실험광 사이의 휘도차 δI = I - Itest를 변별할 수 없을 때, 그 휘도차를 휘도차 변별 한계로서 결정한다.
(6) 다음으로, 다른 참조광에 있어서의 휘도차 변별 한계를 구하기 위해서, 광원의 발광량을 조정하여 참조광 휘도를 변화시켜 고정시킨다.
(7) 상기의 (5)와 (6)을 반복함으로써, 충분히 고농도의 ND 필터로도 휘도차를 지각할 수 없는 낮은(어두운) 참조광 휘도로부터, 충분히 저농도의 ND 필터로도 휘도차를 지각할 수 없는 높은(밝은) 참조광 휘도까지 참조광 휘도를 변화시켜, 그에 대응하는 휘도차 변별 한계를 구한다.
(8) 마지막으로, 각 휘도차 변별 한계값을 참조 휘도값으로 나누어 정규화함으로써, 휘도차 변별 한계 콘트라스트값 C = δI/I를 구한다.
도 2는 입사광 휘도(X축)에 대한 휘도 변별 한계 콘트라스트(Y축) 특성을 나타내는 도면이다. DICOM-GSDF 특성(305)과 같이, 입사광 휘도가 낮을(어두울) 때, 변별 한계 콘트라스트가 크며, 입사광 휘도가 커질수록 변별 한계 콘트라스트가 작아진다. 그러나, 입사광 휘도가 더 커지면, DICOM-GSDF 특성과는 대조적으로, 변별 한계 콘트라스트가 다시 커진다. 이것은, 고휘도 영역에서도 감도 특성이 다시 저하되는 현상이 나타나는 것을 나타낸다.
상용 대수로 본 휘도차의 감도 특성이 높은 영역은, 휘도의 상용 대수값의 인크리먼트에 대하여 거의 일정한 휘도차가 감각되는 영역이다. 등간격으로 계조를 할당함으로써, 일정한 휘도차의 계조를 확보할 수 있다. 그러나, 화상의 휘도가 낮을수록 휘도차의 변별 능력이 저하되는 영역에서는, 점차로 증가하는 "상용 대수값 표현의 휘도차"를 계조차에 할당해야 한다. 그렇지 않으면, 같은 계조차의 계조에 대하여, 감도 특성이 높은 영역과 같은 휘도차를 감지할 수 없다. 마찬가지로, 화상의 휘도가 높을수록 휘도차의 변별 능력이 저하되는 영역에서는, 점차로 증가하는 "상용 대수값 표현의 휘도차"를 계조차에 할당해야 한다. 그렇지 않으면, 같은 계조차의 계조에 대하여, 감도 특성이 높은 영역과 같은 휘도차를 감지할 수 없다.
본 예에서는, 그러한 시각 특성이 반영되어, 도 5에 도시된 계조-표시 휘도 변환 특성이 형성되고, 계조-표시 휘도 변환 특성을 도 6에 도시된 바와 같이, 영상 신호의 전체 계조에 할당한다.
<계조-표시 휘도 변환 특성>
도 3은 도 2에 기초하여 도 22에 도시된 좌표 축에 실선(301)으로 플롯팅한 도면이며, 횡축이 JND 인덱스이고, 종축이 자극광 휘도이다. 참고 및 비교를 위해, 이 도면에 GSDF 특성(305)이 도시된다. 도 2를 도 3으로 변환하는 수순을 하기에 설명한다.
도 2의 곡선상의 각 점의 데이터에 대해서, 종축인 변별 휘도 한계 콘트라스트(δI/I)에 횡축의 자극 휘도(I)를 곱하고, 자극 휘도(I)를 횡축으로서 지정하고, 변별 휘도 한계(δI)를 종축으로서 지정하여 도 4가 작성된다.
도 4의 곡선 위의 각 점의 데이터에 대해서 수학식 6의 연산을 행함으로써, 도 5의 시그모이드 곡선 특성(sigmoid curve characteristics)을 얻는다.
Figure pct00006
수학식 6의 연산식에 대해서 단계별로 설명한다.
단계 1: 도 4의 자극 휘도 I의 최소 휘도값(본 예에서는, 최소 휘도값이 0.1cd/m2임)을 시작점으로서 지정하여, JND INDEX = 0 및 휘도 = 0.1을 도 3에 플롯팅한다.
단계 2: 단계 1의 시작점 자극 휘도 I = 0.1cd/m2를 도 4의 횡축인 자극 휘도에 입력하고, 자극 휘도 0.1cd/m2에 대한 변별 휘도 한계 δI를 참조함으로써, 그 변별 휘도 한계(δI)를 얻는다. 본 예에서는, 자극 휘도 0.1cd/m2의 변별 휘도 한계가 0.02이다.
단계 3: 휘도 I = 0.1cd/m2의 변별 휘도 한계는 δI = 0.02cd/m2이기 때문에, 다음의 변별 가능한 자극 휘도 I는 0.1 + 0.02 = 0.12cd/m2이다. 따라서, JND INDEX = 1, 휘도 = 0.12cd/m2를 도 3에 플롯팅한다.
단계 4: 단계 3으로 되돌아가서, 도 4의 자극 휘도 0.12cd/m2로부터 그 변별 휘도 한계 δI를 참조하여, 변별 휘도 한계 δI = 0.03을 얻는다. 자극 휘도 0.12cd/m2의 변별 휘도 한계는 0.03으로서 지정된다.
단계 5: 변별 가능한 휘도 한계 δI = 0.03은, 단계 3과 마찬가지로 휘도 = 0.12cd/m2에 가산된다. 자극 휘도 0.12cd/m2 다음에 변별 가능한 휘도는 0.12 + 0.03 = 0.15cd/m2이다. 따라서, JND INDEX = 2, 휘도 = 0.15를 도 3에 플롯팅한다.
단계 6: 이 단계를 도 4 또는 도 2의 자극 휘도 I의 최대 휘도값에 도달될 때까지 반복하여 도 3에 플롯팅한다. 본 예에서는, 최대 휘도값은 10000cd/m2로서 지정된다.
본 예에서는, 설명을 간단히 하기 위해, 도 4가 먼저 작성된다. 그러나, 변별 휘도 한계 콘트라스트(δI/I)에 자극 휘도(I)를 곱하고 변별 휘도 한계(δI)를 필요한 단계에서 매회 획득하면, 도 2로부터 직접 도 3이 작성될 수 있다.
다음으로, 이상의 단계들에서 작성된 JND 인덱스-자극광 휘도 특성에 대해서 정성적 개념을 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상용 대수를 이용해서 계산된, 인간이 휘도의 차이를 변별할 수 있는 휘도차를 변별 휘도 한계로서 지정할 경우, 계조의 최대값과 최소값 사이에 설정되는 복수의 계조를, 균등한 변별 한계 정도의 인크리먼트에 대응해서 설정한다.
여기에서, 영역(302)은, 자극광 휘도(도 3의 종축)가 낮은 영역에서, 도 2의 자극광 휘도(도 2의 횡축)의 변별 휘도 한계 콘트라스트가 크고 자극 감도가 낮은 것을 나타낸다. 따라서, 영역(302)에 있어서 등간격의 감지량을 얻기 위해서는, 자극 휘도 변동분을 증가시켜야 한다. 이에 따라, JND 인덱스 변화량에 대한 자극광 휘도 변화량(도면에서의 기울기 또는 미분값)은 크다.
영역(302)으로부터 영역(303)까지에 걸쳐서, 대응하는 자극광 휘도의 도 2의 변별 휘도 한계 콘트라스트는 감소되고, 자극 감도는 증가되는 것을 나타낸다. 따라서, 영역(302)으로부터 영역(303)까지에 걸쳐서 JND 인덱스 변화량에 대한 자극광 휘도 변화량(도면에서의 기울기 또는 미분값)은 감소된다.
또한, 영역(303)으로부터 영역(304)까지에 걸쳐서, 도 2의 변별 휘도 한계 콘트라스트는 증가되고 자극 감도는 다시 감소되는 것을 나타낸다. 이것에 대응하여, 영역(303)으로부터 영역(304)까지에 걸쳐서 JND 인덱스 변화량에 대한 자극광 휘도 변화량(도면에서의 기울기 또는 미분값)은 다시 증가된다.
이렇게, 감지량을 균등하게 변화시키면서, 어둡기 감각으로부터 밝기 감각까지 휘도를 증가시키기 위해서, 눈에의 입사광 휘도의 기울기는 대수축에 있어서 감소로부터 증가(기울기량(미분값)이 대→소→대)로 변화되어야 한다.
이상과 같이 해석된 인간 감각의 휘도에 관한 시각 특성에 기초하여, 계조-표시 휘도 변환 LUT의 작성 방법을 다음에 설명한다.
영상 표시 장치(101)의 영상 발광기(107)는, 발광 시스템 및 설계 사양에 따라 발광 휘도로서 다양한 값을 가질 수 있다. 여기에서는, 영상 발광기(107)의 발광 휘도(밝기) B의 최소 발광 휘도를 Bmin으로서 지정하고, 최대 발광 휘도를 Bmax로서 지정한다. 도 5는 도 3의 횡축 명칭을 입력 신호 레벨 P로 치환하고, 종축 명칭을 영상 발광기(107)의 발광 휘도 B로 치환한 도면이다. 입력 신호 레벨 P는, 도 3에 나타낸 JND 인덱스에 대응하고, 휘도 감각에서 균등한 계조를 갖는 영상 신호를 나타낸다.
최소 발광 휘도 Bmin 및 최대 발광 휘도 Bmax는, 도 5를 참조하면, 대응하는 입력 신호 레벨 Pmin 및 Pmax로 변환된다. 따라서, 계조의 최대값을 영상 발광기(화상 표시 유닛)(107)에 표시 가능한 최대 휘도와 매칭시키고, 영상 신호(103)의 전체 계조가 입력 신호 레벨 Pmin으로부터 Pmax까지의 범위 내에서 선형적으로 상관된다. 본 예에서, 영상 신호(103)는 0으로부터 1023까지의 10비트 신호이다. 따라서, 다음의 식이 성립하며, 여기서, 0→Pmin, 1023→Pmax, 그리고 영상 신호값은 S이다.
Figure pct00007
이 선형 변환은 1024개 계조의 입력과 (Pmax-Pmin) 출력의 LUT에 의해 변환된다. 계조/발광 휘도 변환기(104)는, 전술한 영상 신호-입력 신호 레벨 P 변환 LUT와 도 5에 도시된 입력 신호 레벨 P-발광 휘도 변환 LUT의 2개의 변환 테이블을 포함한다. 영상 신호(103)는, 도 6의 제1 사분면에 도시된 영상 신호 S-입력 신호 레벨 P 변환 LUT에 의해 입력 신호 P로 변환된다. 계속해서, 입력 신호 P는, 도 6의 제2 사분면에 도시된 특성의 휘도 B에 대응하는 데이터로 변환됨으로써, 영상 발광기(107)가 휘도 B로 발광하게 한다.
이상, 설명한 바와 같이, 예 1에서는, 영상 표시 장치(101)의 전체 발광 휘도 영역(다이내믹 레인지)에 걸쳐서, 지각적으로 불연속/크러쉬/포화가 없는 계조를 재현할 수 있다. 인간의 시각 특성에 따른 발광 휘도 특성을 갖는 영상을 출력할 수 있는 화상 표시 장치를 제공할 수 있다. 시각의 다이내믹 레인지의 임의의 수광 휘도량에 대하여도, 영상 신호의 계조 특성과 휘도 감각이 서로 매칭한다. 임의의 영상 신호가 표시되는 경우라도 스킵(skip) 및 크러쉬(crush) 감각이 발생하지 않는다. 따라서, 원활한 계조의 영상을 감상할 수 있다.
또한, 영상 신호 처리 유닛(104)은, RAM을 내장한 DSP(digital signal processor)를 이용하여 계조 변환 처리를 수행할 수 있다. 이 처리는, 시리얼 데이터로서 전송되어 오는 영상 신호로부터 화소마다의 계조값을 판독해서 그 값을, 계조-표시 휘도 변환 특성이 반영된 계조값으로 보정한다.
여러 가지의 포맷으로 형성된 입력 화상의 화상 데이터를 화소마다의 계조 데이터로서 재생하고, 본 예의 계조-표시 휘도 변환 특성이 반영된 계조로 변환함으로써, 하나의 화상 데이터를 취득하도록 화상 처리를 행할 수 있다. 이 경우, 계조/발광 휘도 변환기(104)는, 영상 발광기(107)로부터 독립한 하나의 화상 처리 장치로서 작동될 수 있다.
<예 2>
도 7은 예 2에서의 입사광 휘도에 대한 휘도 변별 한계 콘트라스트 특성도이다. 도 8은 예 2에서의 JND 인덱스에 대한 시각의 자극광 휘도 특성도이다. 도 9는 예 2에서의 입력 신호 레벨에 대한 발광 휘도 특성도이다.
예 2는, 영상 표시 장치(101)의 계조/발광 휘도 변환기(104)에 실시된 계조-표시 휘도 변환 LUT의 특성이 예 1과 다른 것을 제외하고는, 예 1과 마찬가지로 구성되고 제어된다. 따라서, 계조-표시 휘도 변환 LUT의 특성에 있어서 예 1과의 차이에 대해서 하기에서 설명하고, 그 밖의 중복적인 설명을 생략한다.
도 7은 입사광 휘도에 대한 휘도 변별 한계 콘트라스트 특성(luminance discriminability threshold contrast characteristics)을 나타내는 도면이며, 예 1의 도 2에 대응한다. 전술한 실험의 결과로서, 실내가 밝을 경우에는 도 2와 같은 곡선의 저부가 플랫한 특성으로 되지만, 실내가 어두울 경우에는 도 7과 같은 곡선의 저부가 불룩한 특성으로 되는 것을 발견했다. 인간이 영상 표시 장치(101)를 보는 환경의 휘도에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이 입사광 휘도값의 증가에 대응하여 미소한 극대값과 2개의 극소값을 갖는 감소, 증가, 감소, 증가가 발견되었다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같은 특성이 나타나는 실내의 휘도는 피험자에 따라 상이한 것이 발견되었다.
따라서, 예 2는, 도 1에 도시된 바와 같이 주위 휘도를 검출하는 조도 센서(환경광 계측 유닛)(108)를 포함하고, 실내 휘도가, 예를 들면, 1룩스 이하인 경우에는, 도 7의 특성에 기초하여 계조-표시 휘도 변환 LUT로 절환시키는 제어를 채택한다. 계조/발광 휘도 변환기(계조 변환기)(104)는, 계조의 최대값에 접근하는 영역과 계조의 최소값에 접근하는 영역 사이의 중간 부분에서, 계조의 인크리먼트에 할당되는 휘도의 상용 대수의 변화량이 국소적으로 증가되도록 화상 데이터를 변환한다. 계조/발광 휘도 변환기(계조 변환기)(104)는, 주위의 휘도가 특정 휘도를 초과할 경우에는, 휘도의 상용 대수의 변화량이 증가하는 영역에서 그 인크리먼트를 국소적으로 감소시킨다.
도 7에 도시된 시각 특징은, 기본적으로는 도 2의 시각 특징과 마찬가지로 변화한다. 입사광 휘도가 가장 낮은(어두운) 경우에는, 휘도 변별 한계 콘트라스트가 크다. 입사광 휘도가 높아질수록 휘도 변별 한계 콘트라스트는 작아진다. 반면에, 입사광 휘도가 가장 높은(밝은) 경우에는, 휘도 변별 한계 콘트라스트는 크다. 입사광 휘도가 낮아질수록 휘도 변별 한계 콘트라스트는 작아진다. 입사광 휘도값의 증가에 따라 곡선은 미소한 극대값과 2개의 극소값을 갖는 감소, 증가, 감소, 증가를 포함한다는 것을 유의한다. 이것에 대하여, 도 2에 도시된 시각 특징은, 입사광 휘도값의 증가에 따라 휘도 변별 한계 콘트라스트가 1개의 극소값을 갖는 감소 및 증가의 곡선이다.
이러한 시각 특성을 예 1의 도 3에 따라 수학식 6의 연산식에 의해 변환해서 도 8을 작성했다. 도 8은 횡축으로서 JND 인덱스가 플롯팅되고, 종축으로서 자극광 휘도가 플롯팅되는 JND 인덱스-자극광 휘도 특성(801)을 도시한다. 이 도면에 있어서, 좁은 파선(301)은 도 3에 도시된 예 1의 변환 특성을 나타내고, 얇은 실선(305)은 GSDF 특성을 나타낸다.
도 8에 도시된 바와 같이, JND 인덱스-자극광 휘도 특성(801)은, 도 7의 입사광 휘도에 대한 휘도 변별 한계 콘트라스트 특성에 대응하여 3개의 변곡점(802, 803, 804)을 갖고 증가한다.
이러한 특성의 관점에서, 예 1과 마찬가지의 LUT 작성 단계를 수행하여, 도 9에 도시된 계조-표시 휘도 변환 LUT를 작성했다. 그러나, 예 1에서 설명한 도 4를 작성하는 단계를 생략한다. 도 2 및 도 3은 각각 도 7 및 도 8로 치환된다. 또한, 연산에 이용되는 수치 데이터는 각각의 도면들에 대응한 수치값들로 치환된다.
도 9는 영상 표시 장치(101)의 계조/발광 휘도 변환기(104)에 탑재된 입력 신호 레벨-발광 휘도 LUT를 도시한다. 도 9의 입력 신호 레벨-발광 휘도 특성에 있어서도 예 1과 마찬가지로, 가장 어두운 감각으로부터 휘도 감각을 증가시키도록 입사광 휘도를 증가시키는 경우, 입사광 휘도는, 상용 대수축에 있어서, 그 기울기의 변화가 감소되어 위로 볼록한 곡선을 형성한다. 복수의 변곡점 후의 가장 밝은 감각 휘도 영역에서, 입사광 휘도는 대수축에 있어서 그 기울기의 변화가 증가하여, 아래로 볼록한 곡선을 형성한다.
이상, 설명한 바와 같이, 예 2에서는, 영상 표시 장치(101)의 전체 발광 휘도 영역(다이내믹 레인지)에 걸쳐서, 지각적으로 불연속/크러쉬/포화가 없은 계조를 재현할 수 있다. 인간의 시각 특성에 따른 발광 휘도 특성을 갖는 영상을 출력할 수 있는 화상 표시 장치를 제공할 수 있다.
<상용 대수>
도 25a, 도 25b, 및 도 25c는 상용 대수를 이용하는 이유를 나타내는 도면이다.
도 25b 및 도 25c는, 도 25a에 도시된 예 1의 계조-표시 휘도 변환 특성(301)의 종축을 실수로 표시한 도면이다. 도 25c는 도 25b의 부분적인 확대도이다. 각각의 도면은 Weber-Fechner의 선형식(300)과, 그것에 기초한 DICOM의 GSDF 특성(305)을 도시한다.
도 25b 및 도 25c에 도시된 실수축 표시의 경우, 3개의 함수를 서로 분별하는 것이 곤란하다. 도 25a와는 대조적으로, 3종류의 변환 특성을 직감적으로 서로 변별할 수 없다. 비특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 표시 휘도의 상용 대수값을 이용한 평가에 따라, 중간 계조 영역에서, 표시 휘도의 상용 대수값과 휘도 감각의 인크리먼트 사이에 비례 관계가 나타난다.
그러나, 이론적으로 그리고 실험적으로, 3개의 함수 간의 차이를 인식한 후, 실수축 표시에서 근사식을 작성하고, 예 1의 계조-표시 휘도 변환 특성(301)을 연산하는 것이 용이하다. 화상 표시 장치는, 표시 휘도의 실수값을 계조값에 할당하는 계조-표시 휘도 변환 특성을 이용할 수도 있다. 상용 대수로 근사시켜서 y = xn (n = 0.3) 곡선으로 시각 특성을 표현한 다른 연산식에 기초하여, 예 1과 마찬가지인 효과를 갖는 계조-표시 휘도 변환 특성을 작성할 수도 있다.
따라서, 본 발명은, 상용 대수를 이용한 연산을 통해서 계조-표시 휘도 변환 LUT를 작성하는 예들로 한정되지 않는다. 그 대신, 본 발명은 다른 연산식 및 실수값을 이용해서 구한 계조-표시 휘도 변환 LUT를 이용하는 변환 처리를 포함한다. 연산은, 데이터 테이블을 이용한 데이터 변환, 2개 이상의 함수의 보간 연산, 및 상용 대수와 비슷한 함수 및 근사식 중 하나를 이용한 연산 중 어느 하나로 치환될 수 있다. 어떻든, 본 발명은, 상용 대수를 이용한 연산을 통해서 작성한 변환식을 이용한 것과 마찬가지로 계조-표시 휘도 변환 특성을 얻을 수 있는 예들을 포함한다.
실시 형태 2
이하, 본 발명의 실시 형태 2를 도면을 참조해서 상세하게 설명한다. 본 발명은, 주위의 휘도가 밝을수록, 계조의 최대값 부근에서의 GSDF 특성으로부터의 일탈이 작아지도록 하기만 한다면, 실시 형태 2의 구성의 일부 또는 전부를, 그의 대체적인 구성으로 치환한 다른 실시 형태에도 적용할 수 있다.
본 실시 형태 2에서는, 화상 표시 장치로서 컴퓨터 디스플레이 등의 표시 기능만을 갖는 영상 표시 장치를 설명한다. 그러나, 영상 및 음성 수신 유닛을 포함하는 영상 표시 장치인 텔레비전 수신기, 및 카메라와 비디오 카메라에 탑재되는 전자 뷰파인더도 영상 표시 장치라고 칭한다. 영상 표시 장치는 CRT, 액정 디스플레이, 플라스마 디스플레이, 유기 EL 디스플레이 등의 화상 표시 장치에 이용될 수 있다.
종래 기술에 개시된 화상 표시 장치의 구성 및 제어에 관한 일반적인 사항에 대해서는, 도면의 도시를 생략하고 중복적인 설명도 생략한다.
<종래 기술>
영상 표시 장치는, 다양하게 변화하는 환경광에서 사용된다. 따라서, 고정된 화질 조정으로는, 환경광의 영향에 기인하여 화질이 열화된다. 예를 들면, 가정에서의 시각 환경을 고려하면, 맑은 날의 대낮에 커튼(curtains)을 열었을 경우와, 어두울 때 영화를 시청하는 경우 사이에는 시각 환경 조도가 매우 상이하다.
특정한 평균 시각 환경 조도에서 최적의 화상을 얻도록 화상을 조정하는 고정 화질 조정에 따르면, 대낮에는 표시 영상이 지나치게 어둡게 느껴지고, 밤에는 지나치게 밝게 느껴진다. 환경광 조도에 따라 화질이 열화한다고 할 수 있다. 그러한 화질의 열화를 경감시키기 위해, 영상 표시 장치에 환경광 강도를 계측하는 조도 센서를 설치하고, 시청할 때의 주변 환경 조도에 따라서 영상 신호의 게인을 조정함으로써, 화질을 유지하는 것이 제안되었다. 이 기술은 실용화되어 있다.
특허문헌 1은 휘도, 콘트라스트, 및 계조 특성을 파라미터로 하여 주관적 스케일 값을 산출하는 함수를 구하고, 이에 의해 주관적 스케일 값을 만족시키도록 화질을 조정하는 방법을 제안했다. 환경광 조도와 화질 조정 사이의 관계에 대해서는, 환경광 조도를 측정함으로써 밝은 곳에서의 콘트라스트를 산출하고, 이것을 화질 조정용 파라미터로서 이용한다.
특허문헌 2는, 환경광의 변화에 대응하도록, 표시 유닛으로서 액정 패널을 배치하고, 그 투과율을 환경광의 강도에 따라 변경시킨다. 이 경우, 계조 특성의 게인을 변경함으로써 휘도를 조정하는 경우, 계조의 감소를 피하기 위해, 영상 신호의 계조 특성은 고정된다.
특허문헌 3은, 영상 신호의 평균 휘도, 다이내믹 레인지, 및 환경광의 레벨에 따라 콘트라스트 보정, 감마 보정, 및 윤곽 보정을 행함으로써, 영상 신호 및 환경광의 변화에 따라 화질을 조정한다.
비록, 특허문헌 1이 밝은 곳의 콘트라스트를 이용하지만, 밝은 곳의 콘트라스트는 어두운 곳의 콘트라스트와 환경광 조도에 의해 표현되고, 어두운 곳의 콘트라스트는 표시 장치에 의존하는 값이다. 따라서, 환경광 조도에 기인한 인간의 시각 특성은 고려되지 않는다. 그러나, 주관적 스케일 값은 주관적 평가에 기초해서 산출된다. 그 때문에, 암암리에 시각 특성도 포함될 수 있다. 그러나, 환경광에 대한 순응에 기초한 시각 특성은 고려되지 않는다.
특허문헌 2는, 환경광 조도에 따라서 표시 유닛의 휘도를 변경한다. 그러나, 영상 신호의 계조 특성은 여전히 고정된다. 인간의 시각 특성은, 환경광에의 순응 상태에 따라 변화한다. 따라서, 계조 특성도 변화한다. 그러므로, 계조 특성을 고정한 채로는, 시각 특성에 따른 최선의 계조 특성을 얻을 수 없다. 계조의 재현시에, 스킵 및 크러쉬 등의 불량이 발생할 가능성이 있다.
특허문헌 3은, 평균 휘도, 화이트 피크, 블랙 피크, 노이즈, 및 환경광에 따라, 콘트라스트 보정, 밝기 보정, 감마 보정, 및 윤곽 보정을 행한다. 여기에서, 계조 특성에 관계되는 감마 보정에 관해서는, ROM에 저장된 데이터에 따른 변환 방법과 비선형 소자에 따른 변환을 행하는 것이 기재되어 있다. 그러나, 구체적인 계조 특성의 산출 방법에 관해서는 기재되어 있지 않다. 또한, 환경광에 대한 인간의 시각 특성 변화에 관해서도 기재되어 있지 않다.
다음의 예에서는, 표시 장치를 시청할 때의 휘도 환경에 있어서의 인간의 시각 특성의 변화를 고려하여, 환경광에 따른 표시 장치의 발광 휘도 특성을 산출하는 방법을 제안한다. 또한, 산출된 발광 휘도 특성에 기초해서 변환이 행해짐으로써, 시각적으로 매끄러운 최적의 계조를 재현한다.
이에 따라, 여러 종류의 환경광에서도, 영상 표시 장치의 전체 발광 휘도 영역(다이내믹 레인지)에 걸쳐서, 지각적으로 불연속/크러쉬/포화가 없는 계조를 재현할 수 있다.
다음의 예는, 복수의 순응 휘도에 있어서의 입사 휘도와 휘도차 변별 한계 콘트라스트 사이의 관계를, 입사 휘도가 저휘도로부터 고휘도로 천이함에 따라, 단조 감소로부터 극소값을 거쳐 단조 증가로 천이하는 다항식으로서 표현한다.
이 다항식은, 순응 휘도가 높을수록, 특정한 휘도차 변별 한계 콘트라스트와의 교점 거리가 좁아지고, 또한 극소값 위치에서의 입사 휘도가 높아지는 특성을 나타낸다. 또한, 다항식을 이용해서 순응 휘도에 대응하는 휘도차 변별 한계 특성을 산출한다. 휘도차 변별 한계가 1계조로 되도록 발광 휘도를 할당함으로써 발광 휘도 특성을 결정한다.
이에 따라, 실험을 행하지 않은 미지의 순응 휘도의 경우라도 단지 미소한 오차를 갖는 발광 휘도 특성(계조-표시 강도 변환 특성)을 얻을 수 있다.
<예 3>
도 15는 예 3에 따른 영상 표시 장치의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 16a 내지 도 16c는 눈에의 입사광 휘도와 휘도차 변별 임계 콘트라스트 간의 관계를 나타내는 모식도이다. 도 17은 예 3에 따른 발광 휘도 특성 설정 유닛의 동작을 나타내는 플로우차트이다. 도 18a와 도 18b는 발광 휘도 특성을 나타내는 모식도이다. 도 4 내지 도 6은 화상의 계조를 표시 휘도로 변환하는 발광 휘도 특성도이다. 도 9는 JND 인덱스에 대한 시각 자극광 휘도 특성도이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 영상 표시 장치(200)는, 컴퓨터로부터 영상 신호를 수신해서 화상 표시 유닛의 화면에 화상을 휘도 표현으로 표시하는 화상 표시 장치이다. 환경광 계측 유닛(201)은, 영상 표시 장치(200) 주위의 시각 환경광을 측정하는 휘도 센서이다. 휘도차 변별 한계 특성 저장 메모리 유닛(202)은, 다양한 순응 휘도에 있어서의 휘도차 변별 한계 특성을 저장한다. 영상 발광기(207)는, 액정 화상 패널 및 플라스마 패널 중 하나를 포함한다. 휘도 신호(205)에 따라 표시 휘도값이 선형적으로 변화된다.
발광 휘도 특성 설정 유닛(203)은, 영상 표시 장치(200) 주위의 휘도 환경에서의 휘도차 변별 한계 특성으로부터 발광 휘도 특성을 산출한다. 영상 신호 처리 유닛(204)은, 발광 휘도 특성 설정 유닛(203)에 의해 설정된 발광 휘도 특성을 이용해서 계조 특성 처리 및 다른 영상 신호 처리를 행하고, 그 결과를 영상 표시부(205)에 출력한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 발광 휘도 특성 Fy는, 영상 신호 S의 10비트 1024 단계의 각각의 계조가 상용 대수로 변환된 영상 표시 유닛(205)의 휘도 단계를 할당하는 특성이다. 발광 휘도 특성 Fy는, 미리 정해진 휘도 환경에 있어서, 영상 표시 유닛(205)에 표시 가능한 최대 휘도 Bmax와 최소 휘도 Bmin 사이에서, 화상의 계조의 인크리먼트마다의 휘도 감각이 등간격으로 변화하는 계조-표시 휘도의 변환 특성이다.
발광 휘도 특성 Fy는, 중간 계조 영역에서는, 전술한 GSDF 특성에 맞춰서 계조의 증가에 대하여 표시 휘도의 상용 대수값이 비례해서 증가하는 비례 관계를 기초로 한다. 인간의 눈의 고휘도 영역에서의 휘도차의 변별 능력의 저하를 상쇄하도록, 고휘도 계조 영역에서는, 중간 계조 영역에 비해 계조의 인크리먼트에 할당되는 표시 휘도의 상용 대수값의 변동량을 증가시킨다. 또한, 인간의 눈의 저휘도 영역에서의 휘도차의 변별 능력의 저하를 상쇄하도록, 저휘도 계조 영역에서도, 중간 계조 영역에 비해 계조의 인크리먼트에 할당되는 표시 휘도의 상용 대수값의 변동량을 증가시킨다.
발광 휘도 특성 Fy에 있어서, 계조의 최대값측에서는, 중간 계조 영역에 있어서의 계조와 표시 휘도의 상용 대수값 간의 비례 관계로부터 점차 일탈하는 관계로 된다. 계조가 최대값에 가까이 접근할수록 일탈량이 커진다. 또한, 계조의 최소값측에서도, 중간 계조 영역에 있어서의 계조와 표시 휘도의 상용 대수값 간의 비례 관계로부터 점차 일탈하는 관계로 된다. 계조의 최소값에 가까이 접근할수록 일탈량이 커진다.
발광 휘도 특성은, 환경광 계측 유닛(201)에 의해 검출된 주위의 휘도에 따라서 변경된다. 밝은 환경에 적용되는 발광 휘도 특성 Fz에 있어서는, 고휘도 계조 영역에서 표시 휘도의 상용 대수값의 변동량의 인크리먼트(중간 계조 영역에 있어서의 비례 관계로부터의 일탈량)가 발광 휘도 특성 Fy에서보다 작다. 발광 휘도 특성 Fz에 있어서, 고휘도 계조측에서 비례 관계로부터 일탈하는 계조 영역은 발광 휘도 특성 Fy에서보다 좁다(소멸한다).
반면에, 어두운 환경에 적용되는 발광 휘도 특성 Fx에 있어서, 고휘도 계조 영역에서 표시 휘도의 상용 대수값의 변동량의 인크리먼트(중간 계조 영역에 있어서의 비례 관계로부터의 일탈량)가 발광 휘도 특성 Fy에서보다 크다. 발광 휘도 특성 Fx에 있어서, 고휘도 계조 영역에서 중간 계조 영역의 비례 관계로부터 일탈하는 계조 영역이 발광 휘도 특성 Fy에서보다 넓다.
따라서, 고휘도 계조 영역의 계조-표시 휘도 변환 특성을 정하고, 중간 계조 영역과 고휘도 계조 영역에 있어서의 계조의 등간격의 휘도차를 제공한다. 그 결과, 주위의 휘도가 높을수록 화상 전체의 휘도가 높아진다. 그러므로, 단순하게 화상 전체의 휘도를 주위의 휘도에 따라서 변화시킬 경우에 비해, 중간 계조 영역과 고휘도 계조 영역에 있어서의 계조의 휘도차의 등간격 감각은 비약적으로 증가한다.
<발광 휘도 특성>
발광 휘도 특성 Fy는, 인간이 휘도차를 변별할 수 있는 휘도차의 휘도 특성인 휘도차 변별 한계 특성을 실험을 통해 측정하고, 그 측정 결과에 기초해서 계산함으로써 구할 수 있다. 도 16a에 도시된 바와 같이, 휘도차 변별 한계 특성은, 화상의 휘도(눈에의 입사광 휘도)에 따라서 인간의 휘도차의 변별 능력이 어떻게 변화하는지를 나타낸다.
실험 방법으로서는, 피험자를 우선 특정 실내 휘도에 순응시킨다. 순응 상태에서, 참조광과, 참조광과는 다른 휘도의 실험광을 피험자에 투사한다. 피험자가 참조광과 실험광 간의 휘도차를 변별할 수 있는지의 여부를 조사한다. 이 경우, 참조광을 고정시키고 실험광의 휘도를 미소하게 변화시켜, 휘도차의 변별을 할 수 없는 휘도를 휘도차 변별 한계로서 구한다. 다음으로, 다른 참조광에 대한 휘도차 변별 한계를 구하기 위해, 참조광 휘도를 변화시켜 고정시킨다. 마찬가지로 실험광 휘도를 변화시켜서 휘도차 변별 한계를 구한다. 이 동작을 반복함으로써, 특정 실내 휘도의 순응 상태에 있어서의 복수의 참조광 휘도에 대한 휘도차 변별 한계를 구할 수 있다.
더 구체적으로는, 다음의 수순으로 실험을 행하였다.
(1) 피험자를 시각적으로 느껴지는 특정 입사 휘도(눈에의 입사광 휘도)에 순응시킨다.
(2) 발광량 조정이 가능한 광원을 이용하고, 광원으로부터 방출된 광을 2개의 빔으로 분리한다.
(3) 2개로 분리된 광빔들 중 하나를 참조광이라고 칭한다. 그의 휘도값(참조광 휘도값)은 광원의 발광량 조정에 의해 제어된다.
(4) 한편, 2개로 분리된 광빔들 중 다른 하나의 광로 내에 연속적으로 농도가 변화하는 투과 필터(계조 ND 필터)를 배치하여 실험광을 생성한다.
(5) 참조광과 실험광은 간격을 두지 않고 인접하게 해서 피험자의 눈동자에 입사시킨다.
(6) 피험자는 계조 ND 필터의 위치를 미소하게 이동시킴으로써, 실험광 휘도값을 변화시키고, 서로 인접한 참조광과 실험광 간의 휘도차를 변별할 수 없을 때, 그 휘도를 휘도차 변별 한계로서 결정한다.
(7) 다음으로, 다른 참조광에 있어서의 휘도차 변별 한계를 구하기 위해서, 광원의 발광량을 조정하여 참조광 휘도를 변화시켜 고정시킨다.
(8) 상기 (6)과 (7)을 반복함으로써 휘도차 변별 한계를 구한다.
(9) 최후에, 각 휘도차 변별 한계값을 참조 휘도값으로 나누어 정규화함으로써 휘도차 변별 한계 콘트라스트값을 산출한다.
그 결과, 도 16a에 도시된 바와 같이, 화면의 배경 휘도 10 내지 1000cd/m2에서 휘도차의 변별 능력이 높고, 그 외에서는 점차로 휘도차의 변별 능력이 낮아지는 시각 특성이 얻어졌다.
다음으로, 동일한 피험자를 다른 실내 휘도(눈에의 입사광 휘도)에 순응시켜서 마찬가지의 실험을 행한다. 같은 참조광 휘도라도, 순응 상태에 따라서 휘도차 변별 한계는 다른 값을 갖는다. 그 때문에, 마찬가지의 실험을 다양한 휘도 환경(눈에의 입사광 휘도)에 있어서의 순응 상태에서 행할 필요가 있다.
이렇게 하여, 다양한 실내 휘도의 순응 상태에 있어서의 참조광 휘도와 휘도차 변별 한계 간의 관계를 구할 수 있다. 이것은 휘도차 변별 한계 특성이라고 지정된다.
이상의 실험에 따라, 도 16b에 도시된 바와 같이, 순응 휘도는 화면의 휘도차를 변화시키는 것을 발견했다. 즉, 어두운 순응 휘도 X에서는, 화상의 휘도가 상당히 낮아질 때까지 화상의 휘도차의 변별 능력이 높다. 고휘도측에서 휘도차의 변별 능력이 저하되는 화상의 휘도가 낮아진다. 한편, 밝은 순응 휘도 Z에서는, 화상의 휘도가 상당히 높아질 때까지 화상의 휘도차의 변별 능력이 높다. 그러나, 저휘도측에서 휘도차의 변별 능력이 저하되는 화상의 휘도는 높아진다.
도 16a에 도시된 휘도차 변별 한계 특성의 휘도 영역 A는, 휘도의 상용 대수값의 인크리먼트에 대하여 특정 휘도차가 감각되는 영역이다. 따라서, 등간격으로 계조를 할당함으로써 특정 휘도차의 계조를 확보할 수 있다. 휘도 영역 B에서는, 화상의 휘도가 낮을수록 휘도차의 변별 능력이 저하한다. 따라서, 더 큰 "상용 대수값 표현의 휘도차"를 계조차에 할당하지 않으면, 영역 A와 같은 휘도차의 인크리먼트를 감지할 수 없다. 휘도 영역 C에서, 화상의 휘도가 높을수록 휘도차의 변별 능력이 저하한다. 따라서, 더 큰 "상용 대수값 표현의 휘도차"를 계조차에 할당하지 않으면, 영역 A와 같은 휘도차의 인크리먼트를 감지할 수 없다.
예 3에서는, 이러한 시각 특성을 반영하고, 도 18a에 도시된 계조-표시 휘도 특성 Fy가 형성되고, 이 계조-표시 휘도 특성 Fy를 도 6에 도시된 바와 같이, 화상의 전체 계조에 할당한다.
도 16b에 도시된 순응 휘도 X, Y, Z에 있어서의 휘도차 변별 한계 특성은, 주위의 휘도가 높을수록 휘도차 변별 한계 특성이 특정값이 되도록 유지되는 영역이 좁아진다. 즉, 동일한 휘도의 상용 대수값의 변동량을 계조에 할당하고, 계조-표시 휘도 특성이 비례 관계를 갖는 영역이 좁아진다.
예 3에서는, 이러한 시각 특성을 반영하고, 검출된 환경광이 밝을수록, 전체 계조의 영역에서 비례 관계로부터 일탈하는 영역이 커지도록 변환 처리를 행한다.
<환경광 계측 유닛>
환경광 계측 유닛(201)은, 영상 표시 장치(200)의 표시 유닛에 인접하게 배치된 휘도 계측용 센서를 포함하고, 시각 환경광의 조도를 계측한다. 이 경우, 영상 표시 장치(200)로부터 방출된 광이 주변 물체에서 반사되어 센서에 입사되기 때문에 유발되는 환경광의 오산출을 경감시키도록, 표시 영상 신호를 이용하는 에러 보정 회로를 설치할 수 있다.
인간의 순응 반응은 눈에 입사하는 휘도에 대해 일어난다. 따라서, 눈에 입사되는 휘도를, 계측된 휘도로부터 추정할 필요가 있다. 예를 들면, 계측된 조도 E에 의해 균등 확산하는 반사율 ρ을 갖는 반사판을 보는 것과 등가인 상황이라고 가정할 경우, 휘도 L은 다음 식으로 표현되고, 이것을 순응 휘도라고 칭한다.
Figure pct00008
여기에서, 환경광 휘도가 극단적으로 낮은 경우, 낮은 환경광 휘도에서라도 시청자는 영상 표시 장치를 주시한다. 그 때문에, 환경광 조도에의 순응 대신 표시 화상 휘도에 순응하는 것을 고려할 수 있다. 따라서, 환경광 휘도가 극단적으로 낮은 경우에는, 표시 화상의 휘도를 고려해야 한다. 이 경우, 표시 화상의 평균 휘도를 LDISP라고 하면, 보정된 순응 휘도는 다음 식으로 표현된다.
Figure pct00009
또한, 보다 정확하게 순응 휘도를 구하기 위해, 항상 시청자에 가까운 위치에 배치하는 것을 고려할 수 있는 리모트 컨트롤러 등에 휘도 센서를 내장할 수 있다.
<휘도차 변별 한계 특성 저장 유닛>
도 15에 도시된 휘도차 변별 한계 특성 저장 유닛(202)은, 도 16b에 도시된 바와 같이, 여러가지 실내 휘도들에서 측정된 휘도차 변별 한계 특성을 저장한다.
전술한 실험에서 얻어진 휘도차 변별 한계 특성의 데이터 저장 방법에 관해서 설명한다. 우선, 다음 식으로 표현된 바와 같이, 눈에의 입사광 휘도 LIN, 및 휘도차 변별 한계 LD를 특정하고, 휘도차 변별 한계를 대응하는 눈에의 입사광 휘도로 나눔으로써, 휘도차 변별 한계 콘트라스트 CLD를 특정한다.
Figure pct00010
발명자들의 실험에 따르면, 눈에의 입사광 휘도와 휘도차 변별 한계 콘트라스트 간의 관계를 플롯팅해서 곡선을 적용시키면, 도 16a와 같은 것이 얻어진다. 이 곡선의 대략적인 형상은 극소값을 갖고 아래로 볼록한 함수가 된다. 이 도면에 있어서, 1개의 극소값이 표시된다. 그러나, 극소값의 개수는 1개로 한정되지 않는다. 여기에서, 눈에의 입사광 휘도는 상용 대수로 표시된다.
도 16b는 다양한 휘도 환경에 순응하는 눈에의 입사광 휘도와 휘도차 변별 한계 콘트라스트 간의 관계를 도시한다. 이 도면에 있어서, 순응 휘도 X는 어두운 시각 환경광이다. 환경이 순응 휘도 Z에 가까이 접근할수록, 환경의 휘도가 높아진다. 이 도면의 곡선들을 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 순응 상태에 따라, 곡선의 극소값과 그 위치, 및 곡선의 확대 상태가 규칙적으로 변화된다. 이것은 4차 함수로 근사하여 표현될 수 있다.
Figure pct00011
이 식에서, A는 곡선의 확대 상태를 결정하는 계수이고, B는 곡선의 최소값에 대응하는 눈에의 입사광의 휘도 값이고, C는 최소값에 대응하는 휘도차 변별 한계 콘트라스트의 값이다. 이 3개의 값은, 환경의 휘도에 따라 변화된다.
여기에서, n개의 순응 상태에 대하여 실험을 행한다면, 순응 상태마다 수학식 4로 피팅함으로써, 각각 A1으로부터 An이 산출되고, B1로부터 Bn이 산출되고, C1로부터 Cn이 산출된다. 또한, 이들의 계수를 각각 순응 휘도값에 의해 피팅함으로써, 계수 A, B, C를 함수로서 나타낼 수 있다.
이하, 계수 A, B, C의 특성과 이들을 나타내는 함수의 예에 관해서 설명한다.
계수 A는, 순응 환경광의 휘도가 높아질수록, 휘도차 변별 한계 특성을 나타내는 곡선의 확대가 좁아지도록 하는 값이 된다. 따라서, 수학식 5에 나타낸 바와 같이, 특정 순응 환경광 Lm에 있어서의 계수 Am은 순응 환경광에 대한 1차식의 근사로 표현되며, α 및 β는 계수이다.
Figure pct00012
계수 B와 C는, 각 순응 상태에 있어서의 휘도차 변별 한계 특성을 나타내는 곡선의 극소값을 나타내는 눈에의 입사광의 휘도값과, 휘도차 변별 한계 콘트라스트값을 나타낸다. 계수 B와 C는, 도 16c에 나타낸 바와 같이 극소값들을 연결하는 포락선을 형성한다. 순응 환경광의 휘도가 높을수록, 휘도차 변별 한계 특성을 나타내는 곡선의 극소값은 눈에의 입사광 휘도가 높은 방향으로 더 많이 이동한다. 따라서, 순응 환경광의 휘도가 높을수록, 계수 B는 도 16c의 포락선 위에서 오른쪽 방향으로 더 많이 이동한다. 도 16c와 같이 포락선이 단조 감소하는 경우, 계수 C는 휘도차 변별 한계 콘트라스트값이 더 낮은 쪽 방향으로 이동한다. 이에 따라, 특정 순응 환경광 Lm에 있어서의 계수 Bm 및 Cm은 다음의 수학식으로 근사되어 표현된다.
Figure pct00013
포락선이 2차 곡선이 될 경우, 계수 Cm은 다음 식으로 근사되어 표현될 수 있다.
Figure pct00014
이상 설명한 바와 같이, 휘도차 변별 한계 특성 저장 유닛(202)은 휘도차 변별 한계 특성을 함수를 이용하여 피팅하여 얻은 계수들을, 순응 환경광에 대한 함수를 이용하여 더 피팅하고, 그 계수를 저장한다. 이것은, 아직 실험하지 않은 순응 환경광에서 휘도차 변별 한계 특성을 정확하고 용이하게 예측할 수 있게 한다.
예 3에서는, 휘도차 변별 한계 특성을 수학식 4로 표현한다. 그러나, 더 정확한 휘도 변별 한계 특성을 이용할 필요가 있는 경우, 더 복잡한 다항식을 이용한 피팅을 행할 수 있고, 순응 환경광에 대한 계수들의 변화를 함수로서 저장할 수 있다.
<발광 휘도 특성 설정 유닛>
발광 휘도 특성 설정 유닛(203)은, 휘도차 변별 한계 특성 저장 유닛(202)에 저장된 휘도차 변별 한계 특성을 나타내는 함수의 계수 A, B, C와, 환경광 계측 유닛(201)에 의해 얻어진 순응 휘도 추정값을 이용해서 발광 휘도 특성을 산출한다.
도 17의 플로우차트를 이용하여, 하기에서 발광 휘도 특성 설정 유닛(203)의 동작을 상세하게 설명한다.
도 15를 참조해서 도 17에 도시된 바와 같이, 단계 S1031에서는, 환경광 계측 유닛(201)에 의해 얻어진 순응 휘도 추정값이 입력되면, 휘도차 변별 한계 특성 저장 유닛(202)으로부터 휘도 변별 한계 특성을 판독한다. 여기에서, 판독된 데이터는, 전술한 수학식 5와 수학식 6으로 표현되는 휘도차 변별 한계 특성을 나타내는 곡선의 계수 A, B, C를 산출하는 함수의 계수들의 데이터이다.
단계 S1032에서는, 단계 S1031에서 판독된 계수들로부터 수학식 5 및 수학식 6을 이용해서 계수 AX, BX, 및 CX를 산출한다. 이에 따라, 수학식 4로 표현되는 순응 휘도 추정값 LX에서의 눈에의 입사광 휘도 LIN과 휘도차 변별 한계 콘트라스트 CLD를 나타내는 관계식이 얻어진다.
단계 S1033에서는, 단계 S1032에서 얻어진 관계식을 이용하여 발광 휘도 특성을 산출한다. 발광 휘도 특성은, 비특허문헌 1에 개시된 DICOM의 GSDF 특성(grayscale standard display function)과 같은 방법에 따라 산출한다. 이 방법은, 특정 입사 휘도에 있어서의 인간이 지각할 수 있는 최소의 휘도차의 단위를 1 JND(변별 한계)라고 하고, 이 단위를 1 계조로서 특정하고, 필요한 영상 신호의 계조 수와 발광 휘도 간의 관계를 산출한다.
수학식 4만으로, 휘도차 변별 한계 콘트라스트가 산출된다. 이에 따라, 산출된 결과는 입사 휘도값으로 승산되어, 도 6에 도시된 휘도차 변별 한계 곡선을 얻는다.
또한, 특정 입사 휘도를 초기값으로서 지정하고, 도 5의 JNDINDEX의 단위 0의 값으로서 플롯팅한다. 초기값으로서는, 표시 장치가 출력할 수 있는 가장 낮은 발광 휘도를 이용하는 것이 적당하다. 그 입사 휘도를 시작점으로서 정한다. 도 4에 도시된 휘도차 변별 한계를 판독한다. 휘도차 변별 한계만큼 고휘도 방향으로 시프트한 입사 휘도값을 판독한다. 이 값을 JNDINDEX의 단위 1의 값으로서 도 5에 플롯팅한다.
다음으로, JNDINDEX의 단위 1에서의 입사 휘도값으로부터 그 휘도차 변별 한계만큼 고휘도 방향으로 시프트된 입사 휘도값을 판독하고, JNDINDEX의 단위 2의 값으로서 도 5에 플롯팅한다. 마찬가지의 수순을 반복하여, JNDINDEX의 단위 3, 4, 5, ....에 있어서의 눈에의 입사광의 강도를 구해서 플롯팅하는 계산을, 영상 표시 장치(100)가 출력할 수 있는 휘도값, 또는 필요한 계조수에 도달될 때까지 반복한다. 이에 따라, 도 5에 도시된 JNDINDEX와 발광 휘도 간의 관계를 얻는다. 그 결과, JNDINDEX는, 휘도차의 감지량이 동등하게 되도록 하는 인크리먼트로서 정해진다.
전술한 바와 같이, 도 18a에 도시된 바와 같은 계조값들에 각각 대응하는 표시 장치의 발광 휘도들이 산출된다. 이 결과는, 도 6에 도시된 바와 같이 영상 신호 처리 유닛(104)의 각각의 화소마다 10비트의 계조값 0 내지 1023에 할당됨으로써, 영상 표시 장치(100)의 최종적인 계조-표시 휘도 변환 특성이 형성된다. 예 3에서는, 도 18a에 도시된 특성을, 발광 휘도 특성의 룩업 테이블(LUT)로서 영상 신호 처리 유닛(104)에 출력한다.
마찬가지로, 도 18b에 도시된 바와 같이, 다른 순응 휘도에 있어서의 발광 휘도 특성이 산출된다. 여기서, 순응 휘도 X는, 어두운 환경 하에서의 순응 상태의 경우의 발광 휘도 특성을 나타낸다. 순응 휘도 Z에 가까이 접근할수록, 더 높은 휘도 환경에서의 순응 상태를 나타낸다. 여기까지로 발광 휘도 특성 설정 유닛(203)의 처리가 종료한다. 처리는 영상 신호 처리 유닛(204)으로 진행한다.
<영상 신호 처리 유닛>
영상 신호 처리 유닛(계조 변환기)(204)은, 입력되는 입력 화상의 영상 신호와 발광 휘도 특성 설정 유닛(203)에 의해 설정된 발광 휘도 특성에 기초하여, 화질 조정 등의 신호 처리를 행하고, 그 결과를 영상 표시 유닛(화상 표시 유닛)(205)에 출력한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 영상 신호 S는, 제1 사분면에 도시된 영상 신호 S-입력 신호 레벨 P 변환 특성에 따라 입력 신호 P로 변환된다. 입력 신호 P에 기초하여, 계속해서 제2 사분면에 도시된 발광 휘도 특성 Fy에 따라 휘도 B에 대응하는 데이터를 생성하고, 영상 표시 유닛(205)이 휘도 B에서 발광하게 한다.
영상 신호 처리 유닛(204)은, RAM을 내장한 DSP(digital signal processor)를 이용하여, 시리얼 데이터로서 전송되어 오는 영상 신호로부터 각각의 화소마다의 계조값을 판독할 수 있고, 발광 휘도 특성이 반영된 계조값을 얻기 위한 보정을 위해 계조 변환 처리를 행할 수 있다.
여러 가지 포맷으로 형성된 입력 화상의 화상 데이터를, 화소마다의 계조 데이터로서 재현할 수 있고, 본 예의 발광 휘도 특성(계조-표시 휘도 변환 특성)이 반영된 계조로 변환할 수 있어서, 새로운 하나의 화상 데이터로의 변환을 위한 화상 처리를 행할 수 있다. 이 경우, 영상 신호 처리 유닛(204) 및 환경광 계측 유닛(201)을, 영상 표시 유닛(205)으로부터 독립한 1대의 화상 처리 장치로서 구성할 수 있고, 처리가 행해질 수 있다.
이상, 설명한 바와 같이, 예 3은, 다양한 휘도 환경들에의 순응의 경우에 대해 실험에 의해 구한 휘도차 변별 한계 특성(도 16c)을 이용한다. 이에 따라, 영상 표시 장치(200)의 전체 발광 휘도 영역(다이내믹 레인지)에 걸쳐서, 지각적으로 불연속/크러쉬/포화가 없는 계조를 재현할 수 있다. 다양한 휘도 환경에 있어서의 인간의 시각 특성에 따른 발광 휘도 특성을 갖는 영상을 출력할 수 있는 화상 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 환경 휘도에 따라 가변적인 휘도차 변별 한계 특성을 수학식 11의 함수에 의해 표현할 수 있고, 그 계수 A, B, 및 C를 저장함으로써, 미지의 환경 휘도에 있어서의 발광 휘도 특성을 용이하게 산출할 수 있다.
<예 4>
도 19는 예 4에 따른 영상 표시 장치의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 20은 예 4에 따른 발광 휘도 특성 설정 유닛의 동작을 나타내는 플로우차트이다. 도 21은 예 4에 따른 발광 휘도 특성의 보간 방법을 설명하는 도면이다.
예 4에서는, 화상의 계조를 화상의 표시 휘도로 변환하기 위한 복수의 발광 휘도 특성을 미리 보유한다. 그 복수의 특성 중에서 휘도 환경에 대응하는 것을 선택해서 이용한다. 예 3에서는, 휘도차 변별 한계 특성으로부터 발광 휘도 특성을 매회 계산한다. 그러나, 그에 비해, 발광 휘도 특성들 자체를 룩업 테이블(LUT)로서 보유하는 것이, 고속 처리를 위해 유용하다.
도 19에 도시된 바와 같이, 영상 표시 장치(210)는, 컴퓨터로부터 영상 신호를 수신해서 화면에 화상의 휘도를 표시하는 화상 표시 장치이다. 환경광 계측 유닛(211)은 영상 표시 장치 주위의 시청 환경광의 강도를 계측한다. 예 3과 마찬가지로, 영상 표시 장치(210)의 디스플레이에 인접하게 배치된 센서에 의해 계측된 휘도로부터 순응 휘도를 추정한다.
영상 신호 처리 유닛(214)은, 예 3과 마찬가지로, 도 6에 나타낸 발광 휘도 특성을 이용해서 발광 휘도 특성 처리 및 다른 영상 신호 처리를 행하고, 영상 표시 유닛(215)에 신호를 출력한다. 영상 신호 처리 유닛(214)은, 입력되는 영상 신호 S와 발광 휘도 특성 설정 유닛(213)에 의해 설정된 발광 휘도 특성에 기초하여, 화질 조정 등의 신호 처리를 행하고, 영상 표시 유닛(215)에 신호를 출력한다.
발광 휘도 특성 저장 유닛(212)은, 다양한 환경광 강도에 인간이 순응될 때의 휘도차 변별 한계 특성에 대응하는 발광 휘도 특성을 저장한다. 발광 휘도 특성 저장 유닛(212)은, 실험에 의해 산출된 눈에의 입사광 휘도와 휘도차 변별 한계 콘트라스트의 값을 이용해서 예 3에서 설명한 방법에 따라 산출된 발광 휘도 특성을 저장한다.
발광 휘도 특성 설정 유닛(213)은, 영상 표시 장치(210) 주위의 시청 환경광에 대응하는 발광 휘도 특성을 설정한다. 발광 휘도 특성 설정 유닛(213)은, 환경광 계측 유닛(211)에 의해 얻어진 순응 휘도 추정값에 대응하는 발광 휘도 특성을 발광 휘도 특성 저장 유닛(212)으로부터 판독하고, 발광 휘도 특성을 설정한다. 발광 휘도 특성 설정 유닛(213)의 동작을 도 20의 플로우차트를 참조해서 상세하게 설명한다.
도 19를 참조해서 도 20에 도시된 바와 같이, 단계 S2031에서, 환경광 계측 유닛(211)에 의해 얻어진 순응 휘도 추정값에 기초하여, 발광 휘도 특성 저장 유닛(212)으로부터 매칭하는 순응 휘도에 있어서의 발광 휘도 특성의 룩업 테이블(LUT)을 판독한다. 매칭하는 데이터가 존재할 경우(S2032의 예), 판독된 발광 휘도 특성을 출력하고 처리를 종료한다.
그러나, 순응 휘도와 매칭하는 발광 휘도 특성의 데이터가 반드시 존재할 필요는 없다. 따라서, 이와 같이 매칭하는 데이터가 없을 경우(S2032의 아니오), 환경광 계측 유닛(211)에 의해 계측된 순응 휘도 Z에 대하여 명암 양방향 중에서 가장 가까운 데이터를 각각 1개씩 판독한다. 단계 S2033에서는, 2개의 발광 휘도 특성의 룩업 테이블(LUT)을 판독하고, 판독된 2개의 순응 환경에서의 발광 휘도 특성으로부터 미지의 순응 휘도 Z에 있어서의 발광 휘도 특성을 선형 보간에 따라 추정한다.
도 21에 도시된 바와 같이, 입력 신호의 10비트의 계조에 대응시켜서 발광 휘도 특성이, 순응 휘도 X와 순응 휘도 Y에 대해서, 예 3에서 설명한 바와 같이 측정되어 저장된다. 여기서, 환경광 계측 유닛(211)에 의해 계측된 휘도에 의해 추정된 순응 휘도 Z가, 순응 휘도 X와 순응 휘도 Y 사이의 값인 경우를 고려한다. 특정 영상 신호값 S에 있어서의 발광 휘도를 구할 경우를 고려하면, 순응 휘도 X와 순응 휘도 Y일 때의 발광 휘도는 각각 EX와 EY가 된다. 이에 따라, 순응 휘도 Z에 있어서의 발광 휘도 EZ는 다음의 식으로 구할 수 있다.
Figure pct00015
또한, 수학식 8을 이용해서 전체 영상 신호값에 대해 마찬가지의 계산을 행한다. 이에 따라, 미지의 순응 휘도 Z의 시각 환경에 있어서의 발광 휘도 특성의 룩업 테이블(LUT)을 작성할 수 있다. 작성된 발광 휘도 특성의 테이블을 출력하고, 발광 휘도 특성 설정 유닛(213)의 처리를 종료한다.
여기서, 내삽(interpolation)에 의해 시각 환경에 있어서의 발광 휘도 특성을 추정한다. 따라서, 가장 어두운 휘도 환경에 있어서의 실험 데이터와 가장 밝은 휘도 환경에 있어서의 실험 데이터를 준비할 수 있다. 그러나, 이전 실험에서의 최저 순응 휘도보다 어두울 경우와, 이전 실험에서의 최고 순응 휘도의 경우보다 밝을 경우 중 어느 한 경우에 있어서, 외삽(extrapolation)에 의해 특성을 구할 수 있다.
발광 휘도 특성을 추정하는 것 대신에, 한계값을 제공해서 순응 휘도에 가장 가까운 저장 데이터의 순응 휘도가, 그 휘도가 한계값 이내이면, 대신 이용될 수 있다. 다수의 순응 환경에 있어서의 실험 데이터를 저장하면, 단계 S2032의 추정을 행할 필요가 없어지므로, 처리의 고속으로 행할 수 있다.
여기까지로, 발광 휘도 특성 설정 유닛(213)의 처리가 종료한다. 처리는 영상 신호 처리 유닛(214)으로 진행한다.
예 4에서는, 예 3에서 설명한 발광 휘도 특성 산출 방법을 이용하고, 미리 발광 휘도 특성의 룩업 테이블(LUT)을 산출해서 저장 및 보유함으로써, 처리를 더 고속으로 행할 수 있다.
<상용 대수>
도 25a 내지 도 25c는 상용 대수를 이용하는 이유를 설명하는 도면이다.
도 25b 및 도 25c는 도 25a에 도시된 예 3의 계조-표시 휘도 변환 특성(301)의 종축에 대해 실수로 표시한 것이다. 도 25c는 도 25b가 부분적으로 확대된 도면이다. 각각의 도면은 Weber-Fechner 선형식(300)과, 그것에 기초한 DICOM의 GSDF 특성(305)을 도시한다.
도 25b 및 도 25c에 도시된 실수축 표시의 경우, 3개의 함수를 서로 분별하는 것이 곤란하다. 도 25a와는 대조적으로, 직감적으로 3종류의 변환 특성을 서로 구별할 수 없다. 비특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 표시 휘도의 상용 대수값을 이용한 평가에 따라, 중간 계조 영역에서, 표시 휘도의 상용 대수값과 휘도 감각의 인크리먼트 간에 비례 관계가 나타난다.
그러나, 이론적으로 그리고 실험적으로, 3개의 함수 간의 차이를 인식한 후, 실수축 표시에서 근사식을 작성하고, 예 3의 계조-표시 휘도 변환 특성(301)을 연산하는 것이 용이하다. 화상 표시 장치는, 표시 휘도의 실수값을 계조값에 할당하는 계조-표시 휘도 변환 특성을 이용할 수도 있다. 상용 대수값에 근사시켜서 y = xn (n = 0.3) 곡선으로 시각 특성을 표현한 다른 연산식에 기초하여 예3과 마찬가지의 효과를 갖는 계조-표시 휘도 변환 특성을 작성할 수도 있다.
따라서, 본 발명은, 상용 대수를 이용한 연산을 통해서 계조-표시 휘도 변환 LUT를 작성하는 예들로 한정되지 않는다. 그 대신, 본 발명은 다른 연산식 및 실수값을 이용해서 구한 계조-표시 휘도 변환 LUT를 이용하는 변환 처리를 포함한다. 연산은, 데이터 테이블을 이용한 데이터 변환, 2 이상의 함수의 보간 연산, 및 상용 대수와 서로 비슷한 함수 및 근사식을 이용한 연산 중 어느 하나로 치환될 수 있다. 어느 경우라도, 본 발명은 상용 대수를 이용한 연산을 통해서 작성된 변환식을 이용한 것과 마찬가지의 계조-표시 휘도 변환 특성을 얻을 수 있는 예들을 포함한다.
본 출원은 2009년 11월 27일자로 출원된 일본특허출원 제2009-270631호와, 2009년 11월 27일자로 출원된 일본특허출원 제2009-270632호인 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 원용된다.

Claims (14)

  1. 화상 표시 장치로서,
    표시 유닛, 및
    미리결정된 변환 특성에 따라, 입력 화상의 계조를 상기 표시 유닛의 표시 휘도와 상관시키는 변환 처리를 행하는 계조 변환 유닛을 포함하고,
    상기 계조 변환 유닛은, 상기 표시 유닛의 표시 휘도를 상용 대수값에 기초해서 평가할 경우, 고휘도 계조 영역에 있어서, 상기 입력 화상의 계조가 최대값을 향해 증가함에 따라, 중간 휘도 계조 영역에 있어서의 상기 입력 화상의 계조와 상기 표시 휘도 간의 관계로부터 일탈되도록, 상기 입력 화상의 계조의 변동분에 대응하는 상용 대수값에 기초한 상기 표시 유닛의 표시 휘도의 변동분을 증가시켜 상기 변환 처리를 행하는, 화상 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 계조 변환 유닛은, 저휘도 계조 영역에 있어서, 상기 입력 화상의 계조가 최소값을 향해 감소함에 따라, 상기 중간 휘도 계조 영역에 있어서의 상기 입력 화상의 계조와 상기 표시 휘도 간의 관계로부터 일탈되도록, 상기 입력 화상의 계조의 변동분에 대응하는 상용 대수값에 기초한 상기 표시 유닛의 표시 휘도의 변동분을 증가시켜 상기 변환 처리를 행하는, 화상 표시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 계조 변환 유닛은, 상기 중간 휘도 계조 영역에 있어서, 상기 입력 화상의 계조의 변동분에 대응하는 상용 대수값에 기초한 상기 표시 유닛의 표시 휘도의 변동분을 국소적으로 증가시키도록, 상기 변환 처리를 행하는, 화상 표시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    환경광을 계측하는 환경광 계측 유닛을 더 포함하고,
    상기 환경광이 증가함에 따라, 상기 계조 변환 유닛은, 상기 중간 휘도 계조 영역에 있어서, 상용 대수값에 기초한 상기 표시 유닛의 표시 휘도의 변동분의 국소적 증가를 억제하도록, 상기 변환 처리를 행하는, 화상 표시 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 계조 변환 유닛은, 상기 계조의 최대값이 상기 표시 유닛에 의해 표시 가능한 최대 휘도값에 대응하도록, 상기 변환 처리를 행하는, 화상 표시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 중간 계조 영역에 있어서의 상기 입력 화상의 계조와 상기 표시 휘도의 상용 대수값 간의 관계는 비례 관계에 기초하고,
    상기 계조 변환 유닛은, 상용 대수값에 기초하여 계산된 시각적으로 변별 가능한 휘도차를 변별 한계 휘도로서 정의하는 경우, 상기 계조의 최대값과 최소값 사이의 복수의 계조를, 상기 변별 한계 휘도의 균등한 간격으로 표시 휘도값들과 상관시키도록, 상기 변환 처리를 행하는, 화상 표시 장치.
  7. 화상 처리 장치로서,
    미리결정된 변환 특성에 따라 입력 화상을 미리결정된 표시 유닛에 표시시킬 화상으로 변환하여, 상기 입력 화상의 계조를 상기 표시 유닛의 표시 휘도와 상관시키는 계조 변환 유닛을 포함하고,
    상기 계조 변환 유닛은, 상기 표시 유닛의 표시 휘도를 상용 대수값에 기초해서 평가할 경우, 고휘도 계조 영역에 있어서, 상기 입력 화상의 계조가 최대값을 향해 증가함에 따라, 중간 휘도 계조 영역에 있어서의 상기 입력 화상의 계조와 상기 표시 휘도 간의 관계로부터 일탈되도록, 상기 입력 화상의 계조의 변동분에 대응하는 상용 대수값에 기초한 상기 표시 유닛의 표시 휘도의 변동분을 증가시켜 변환 처리를 행하는, 화상 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    환경광을 계측하는 환경광 계측 유닛을 더 포함하고,
    상기 환경광이 증가함에 따라, 상기 계조 변환 유닛은, 고휘도 계조 영역에 있어서, 상기 상용 대수값에 기초한 상기 표시 유닛의 표시 휘도의 변동분의 증가를 억제하도록, 상기 변환 처리를 행하는, 화상 표시 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 계조 변환 유닛은, 상기 입력 화상의 계조가 최대값을 향해 증가함에 따라, 상기 중간 휘도 계조 영역에 있어서의 상기 입력 화상의 계조와 상기 표시 휘도 간의 관계로부터 일탈되도록, 상기 입력 화상의 계조의 변동분에 대응하는 상기 상용 대수값에 기초한 상기 표시 유닛의 표시 휘도의 변동분을 증가시켜 상기 변환 처리를 행하고,
    상기 환경광이 증가함에 따라, 상기 계조 변환 유닛은, 상기 고휘도 계조 영역에 있어서 상기 관계로부터의 일탈을 억제하도록, 상기 변환 처리를 행하는, 화상 표시 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 계조 변환 유닛은, 상기 입력 화상의 계조가 최소값을 향해 감소함에 따라, 상기 중간 휘도 계조 영역에 있어서의 상기 입력 화상의 계조와 상기 표시 휘도 간의 관계로부터 일탈되도록, 상기 입력 화상의 계조의 변동분에 대응하는 상기 상용 대수값에 기초한 상기 표시 유닛의 표시 휘도의 변동분을 증가시켜 상기 변환 처리를 행하고,
    상기 계조 변환 유닛은, 상기 환경광이 증가함에 따라, 저휘도 계조 영역에 있어서의 상기 관계로부터의 일탈을 증가시키도록, 상기 변환 처리를 행하는, 화상 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 환경광이 증가함에 따라, 상기 계조 변환 유닛은, 전체 휘도 계조 영역에 있어서 상기 입력 화상의 계조와 상기 표시 휘도 간의 관계로부터의 일탈을 증가시키도록, 상기 변환 처리를 행하는, 화상 표시 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 계조 변환 유닛은, 상기 계조의 최대값이 상기 표시 유닛에 의해 표시 가능한 최대 휘도값에 대응하도록, 상기 변환 처리를 행하는, 화상 표시 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 중간 계조 영역에 있어서 상기 입력 화상의 계조와 상기 표시 휘도의 상용 대수값 간의 관계는 비례 관계에 기초하고,
    상기 계조 변환 유닛은, 상기 상용 대수값에 기초하여 계산된 시각적으로 변별 가능한 휘도차를 변별 한계 휘도로서 정의하는 경우, 상기 계조의 최대값과 최소값 사이의 복수의 계조를, 상기 변별 한계 휘도의 균등한 간격으로 표시 휘도값들과 상관시키도록, 상기 변환 처리를 행하는, 화상 표시 장치.
  14. 제7항에 있어서,
    환경광을 계측하는 환경광 계측 유닛을 더 포함하고,
    상기 환경광이 증가함에 따라, 상기 계조 변환 유닛은, 고휘도 계조 영역에 있어서, 상기 상용 대수값에 기초한 상기 표시 유닛의 표시 휘도의 변동분의 증가를 억제하도록, 상기 변환 처리를 행하는, 화상 처리 장치.
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