WO2005066926A1

WO2005066926A1 - 画像表示方法および画像表示装置

Info

Publication number: WO2005066926A1
Application number: PCT/JP2003/017018
Authority: WO
Inventors: Kazuhiro Yamada
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2005-07-21
Also published as: CN1711574A; CN1711574B; EP1696407A4; EP1696407A1

Abstract

大きい動画疑似輪郭が発生する箇所であっても、階調性を維持しながら動画疑似輪郭を削減することができる画像表示方法および画像表示装置を提供する。本発明の画像表示方法および画像表示装置は、画素の階調値を、非対象画素の場合には表示用階調値に変換して表示し、対象画素の場合には表示用階調値の中から選択したｎ（ｎは２以上の整数）個の階調値の平均である第１の階調値に変換し、その第１の階調値を、前記ｎ個の階調値を用いて、空間的および／または時間的に平均する第１の拡散処理を行うことにより、階調性を維持しながら動画疑似輪郭を削減する。

Description

明細書

画像表示方法および画像表示装置技術分野

本発明は、 1フィールドの画像を複数のサブフィールド画像に分割して多階調表示を行う、プラズマディスプレイパネル（以下、 PDPと略記する）やデジ夕ルミラーデバィス等の画像表示方法および画像表示装置に関する。背景技術

PDP等、二値的に発光を行う画像表示装置の画像表示には、それぞれ重み付けられた複数の二値画像を時間的に重ねることにより中間調を持つ動画像を表示する、いわゆるサブフィールド法が用いられている。

サブフィールド法では、 1フィールドを複数のサブフィ一ルドに分割し、各サブフィ一ルドにはそれぞれ輝度の重み付けがなされている。サブフィールドの輝度重みは各サブフィールドを点灯させた時の発光量に対応する。すなわち、各サブフィールドは所定の発光回数を輝度重みとして有し、発光するサブフィールドの輝度重みの合計が表示する輝度の階調に対応する。

図 10は、 1フィ一ルドを、 8つのサブフィールド（SF 1、 SF 2, · · ·

、 SF8) に分割した図である。図 10において、それぞれのサブフィールドは 1、 2、 4、 8、 16、 32、' 64、 128の輝度重みを有している。各サブフィールドは、予備放電を行うセットアップ期間 T1と、画素毎に点灯か非点灯かを設定するための書き込み放電行う書き込み期間 T 2と、書き込み放電により点灯のデータが書き込まれた画素において一斉に維持放電を発生させて発光させる維持期間 T 3とを有している。また、サブフィールドの発光は S F 1から SF 8 の j噴に起きる。

図 10に示す例では、これらのサブフィールドを種々組み合わせて発光させることにより 0から 255までの 256段階の階調レベルを表現する。例えば、 S F l、 SF 2, SF 3を発光させることにより、 1+ 2 + 4 = 7で階調レベル 7 が表現でき、また、 SF 1、 SF3、 SF 5を発光させることにより、 1+4 + 16-21で階調レベル 21が表現できる。

このように、サブフィールド法では、 1フィールドを複数のサブフィールドに分割し、複数のサブフィ一ルドの中から所望の階調を得るためのサブフィ一ルドを選択して発光させることにより、多階調を表現している。

このようなサブフィールド法を用いて多階調表示を行う表示装置においては、動画表示中に偽の輪郭線（以下、動画疑似輪郭と略記する）力現れることが知られている。次に、この動画疑似輪郭について説明する。

図 11は画像パターン Xが PD P 33の画面上を水平方向に移動する様子を示した図である。例えば、 1フィ一ルドを 1、 2、 4、 8、 16、 32、 64、 1 28に重み付けたサブフィールドに分割する。そして、図 11に示すように、画像パタ一ン Xが、 PDP 33の画面上を 1フィ一ルドで 2画素相当、水平方向に移動する場合を考える。画像パターン Xは、階調レベルが 127である画素 P 1 、 P2と、これに隣接する階調レベルが 128である画素 P 3、 P4とからなる。図 12は、画像パターン Xをサブフィールドに展開した図である。

図 12において、横方向は P DP 33の画面上の水平方向を表し、縦方向は時間方向を表す。また、ハッチングされたサブフィールドは発光するサブフィールドであり、ハッチングされていないサブフィールドは発光しないサブフィールドである。

図 12において、画像パターン Xが静止している場合、人間の視線は移動しない（図中 A— Α') ので画素本来の階調が見える。ところが、画像パターン Xが図 11に示すように水平方向に移動すると、それを見る人間の視線は画像パ夕一ン Xを追って、図 12の B— B'または C一 C'方向に移動する。視線が B— B' 方向に移動した場合、人間の目には、画素 Ρ4の SF 1〜SF5と、画素 P3の SF6、 SF7と、画素 P 2の SF 8とが見える。図 12では、これらのサブフィールドはすべて発光しないサブフィールドなので、人間の目には、これらが時間積分された階調レベル 0が見えてしまう。また、視線が C— C'方向に移動した場合、人間の目には、画素 P 1の SF 1〜SF 5と、画素 P2の SF6、 SF 7と、画素 P 3の SF 8とが見える。図 12では、これらのサブフィ一ルドはすベて発光するサブフィールドなので、人間の目には、これらが時間積分された階調レベル 2 5 5が見えてしまう。どちらの場合も、本来の階調レベル（1 2 7または 1 2 8 ) とは大幅に異なる階調であり、人間の目にはこれらが偽の輪郭線として見え、画質の劣化として認識される。これが、動画疑似輪郭であり、階調の変化はわずかであるのに対して、発光するサブフィールドのパターンの変ィヒが大きいような階調の画素が隣接した場合に、発生する。上述した重み付けのサブフィールドの例では、隣接する画素の輝度階調が 6 3と 6 4、 1 9 1と 1 9 2等の場合にもこの動画疑似輪郭が顕著に観測される。

この動画疑似輪郭を抑制する従来技術について説明する。まず、入力画像の階調を動画疑似輪郭が発生しにくい階調、すなわち発光するサブフィ一ルドのパ夕ーンの変化が小さい「所定の階調」に変換する。次〖こ、その変換した階調と変換前の階調との差分をその周辺画素に拡散する。こうすることで変換によって生じる階調の差を補間する。もし、入力画像の階調と「所定の階調」との階調差が大きければ、入力画像の階調と「所定の階調」との間にある「中間の階調」に変換する。次に、「中間の階調」と「所定の階調」との階調差を「中間の階調」に加算または「中間の階調」から減算する。この加算と減算をドット毎、ライン毎、フィールド毎に交番することで、平均的に「中間の階調」を表現する。このように動画疑似輪郭が発生しにくい「所定の階調」に加えて、「中間の階調」を用いることで階調数の減少を抑えながら動画疑似輪郭を抑制する。

しかしながら、上述の従来技術では、階調がある程度の傾斜を持ち、且つそれが十分目視で確認できるほどの複数の画素にわたって連続している部分、例えば画像のうちの焦点が合っていない部分などが、目で追いかけることができる程度の速度で移動すると、非常に大きい動画疑似輪郭が観測されるという課題がある。また、大きい動画疑似輪郭が発生する階調付近でこの動画疑似輪郭を抑制するためには階調数を減少させなければならず、階調数が確保できないという課題もある。発明の開示

本発明は、大きい動画疑似輪郭が発生する箇所であっても、階調性を維持しながら動画疑似輪郭を削減することができる画像表示方法および画像表示装置を実現することを目的とする。

本発明は、サブフィールド法により階調表示を行う画像表示方法において、最大の輝度重みを持つ点灯サブフィールドょりも小さい輝度重みを持つ非点灯サブフィールドが 2個以上連続しない階調を表示用階調とし、動きがないかまたは階調値が単調に変化しない表示領域に対しては、表示すべき階調を表示用階調に変換して画像表示し、動きがありかつ階調値が単調に変ィ匕する表示領域に対しては、表示すべき階調を表示用階調の中から選択した n (nは 2以上の整数）個の表示用階調の平均である第 1の階調に変換した後、 n個の表示用階調を用いて空間的および Zまたは時間的に平均する第 1の拡散処理を行って画像表示する画像表示方法である。

また、本発明は、サブフィールド法により階調表示を行う画像表示装置において、最大の輝度重みを持つ点灯サブフィールドよりも小さい輝度重みを持つ非点灯サブフィ一ルドが 2個以上連続しない階調を表示用階調とし、動きがないかまたは階調値が単調に変化しない表示領域に対しては、表示すべき階調を表示用階調に変換し、動きがありかつ階調値が単調に変ィ匕する表示領域に対しては、表示すべき階調を表示用階調の中から選択した n (nは 2以上の整数）個の表示用階調の平均である第 1の階調に変換する階調変換手段と、階調変換手段から出力される第 1の階調に対して、 n個の表示用階調を用いて空間的および/または時間的に平均する第 1の拡散手段とを有する画像表示装置である。図面の簡単な説明

図 1は本発明の一実施の形態における画像表示装置の概略構成を示すプロック図である。

図 2 A、 Bは本発明の一実施の形態における 1 0のサブフィールドで 2 5 5階調表示を行う場合の表示階調とサブフィールド毎の発光の組み合わせを示す図である。

図 3は図 2 Aから階調 3 1〜5 6を抜き出して示した図である。

図 4は本発明の一実施の形態における傾斜動画領域が P D Pの画面上を水平方向に移動する様子を示した図である。図 5は本発明の一実施の形態における階調変換手段が有する第 1の L UTを示す図である。

図 6は本発明の一実施の形態における階調変換手段が有する第 2の L UTを示す図である。

図 7 Aは本発明の一実施の形態における階調変換手段の構成を示すプロック図である。

図 7 B、 Cは本発明の一実施の形態における階調変換手段の動作を説明する図である。

図 8は本発明の一実施の形態における階調変換手段に第 2の拡散手段および加算器 5 1を備えた場合の画像表示装置の概略構成を示すプロック図である。図 9 A、 Bは本発明の一実施の形態における第 1の拡散手段で第 1の拡散処理を行う際のマトリクスを示す図である。

図 1 0は 1フィールドを 8つのサブフィールドに分割した図である。

図 1 1は画像パターン Xが P D Pの画面上を水平方向に移動する様子を示した図である。

図 1 2は画像パターン Xの動きと視線の動きを示した図である。

図 1 3は本発明の一実施の形態における 8つのサブフィ一ルドで、 2 2〜 3 9 の階調を表示する場合を示した図である。発明を実施するための最良の形態

(実施の形態）

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態では、説明の簡単化のために 1つの色についてのみ説明を行うが、 R (赤)、 G (緑)、 B (青）の各色において同様に適用できる。

図 1は、本発明の一実施の形態による画像表示装置（以下、表示装置と略記する）の概略構成を示すブロック図である。表示装置は、 AZD変換器 1 1と、逆ガンマ補正器 1 3と、動き検出器 1 5と、傾斜検出器 3 7と、階調変換手段 1 7 と、第 1の拡散手段 1 9と、映像信号一サブフィールド対応付け器 2 5と、サブフィ一ルド処理器 2 7と、走査'維持 ·消去駆動回路 2 9と、デ一夕駆動回路 3 1と、 PDP33と、タイミングパルス発生器 35とからなる。

ここで、 P D P 33は、サブフィールド法を用いて階調表示を行う表示装置である。このような場合、放電の安定性の問題から、表示する階調に制限を加える場合がある。 PDP33の放電はサブフィールド毎に独立しているわけではなく、それ以前のサブフィールドの影響を受けるからである。あるサブフィールドにおける書き込み放電の発生しやすさは、その前のサブフィールドで維持放電を行つたかどうかに依存している。すなわち、前のサブフィールドで維持放電が行われている方が書き込み放電が発生しゃすく、維持放電が行われていなければ書き込み放電は発生しにくい。これは、前のサブフィールドで維持放電が発生していれば、放電空間中に大量の荷電粒子が放出され、これが次サブフィールドでの書き込み放電の種になるためである。そして、あるサブフィールドにおいて、書き込み放電が発生しにくいということは、維持期間において発光できない確率が高くなるということであり、これが頻繁に発生すれば、画質を大きく劣化させることになる。

図 13は、 1フィールドを 8つのサブフィールド（SF 1、 SF2、 ' ·

SF8) に分割し、それぞれの輝度の重み付けを 1、 2、 4、 8、 16、 32、 64、 128として、 22〜 39の階調を表示する場合を示した図である。また、「爆」で示したサブフィールドは発光がなされるサブフィールドである。図 1 3において、 32という階調では、 S F 1〜 S F 5まで維持放電がなく、 S F 6 で初めて書き込みおよび維持放電を行うことになる。このような場合には、上述した理由から S F 6において書き込み放電が発生しにくくなる。そしてこの現象は、コントラスト向上を狙い、黒表示時の輝度を下げるために予備放電期間を短縮または省略して駆動する場合に、特に顕著となる。これは、サブフィールド毎の独立性がさらに弱くなるためである。

ここで、上述のような書き込みの失敗を防ぐために、使用する階調を限定するという方法がある。図 2A、 Bは 10のサブフィールドで 255階調表示を行う場合の表示階調とサブフィールド毎の発光の組み合わせを示す図である。図 2 A 、 Bでは、 1フィールド期間を、輝度重みがそれぞれ 1、 2、 4、 8、 16、 2 5、 34、 44、 55、 66である 10個のサブフィールド（SF 1、 SF2、 • · ·、 S F 1 0 ) に分割し、 2 5 5階調表示を行う場合の、表示階調とそれに対するサブフィールド毎の発光の組み合わせを示している。ここで、「秦」で示したサブフィールドが、発光がなされるサブフィールドとなる。図 2 A、 Bに示す例では、全ての階調において、維持放電しないサブフィールドの直前のサブフィ一ルドで必ず維持放電を行っており、非点灯のサブフィールドが 2つ以上連続する箇所がない。したがって、書き込み放電に失敗する確率を低く抑えることができる。

そこで、本実施の形態においては、放電が安定に発生する階調、すなわち図 2 A、 Bに示すような、最大の輝度重みを持つ点灯サブフィールドよりも小さい輝度重みにおいて、非点灯サブフィールドが 2個以上連続していない階調を、「表示用階調」として採用する。

図 1において、 P D P 3 3は、電極がマトリクス状に配置され、オンまたはォフのニ値的に発光を行う表示装置である。本実施の形態では、従来技術で説明したように、 P D P 3 3においてそれぞれ重み付けられた複数のサブフィールドによる多階調表示を行う。

タイミングパルス発生器 3 5は、水平同期信号（HD) 及び垂直同期信号（V D) に基づいてタイミング信号（動作クロック）を発生し、表示装置内の各部に供給する。

AZD変換器 1 1は入力された R GB信号をアナログ—デジタル変換（以下、 AZD変換と略記する）する。

AZD変換された R GB信号は、逆ガンマ補正器 1 3により逆ガンマ補正がなされる。すなわち、 R GB信号は C RT表示装置上での表示を前提としたガンマ特性で送られてきているため、逆ガンマ補正することでこの特性を元に戻す。動き検出器 1 5では、 A/D変換された R GB信号の動画部分を検出する。動画部分を検出した場合、には出力として「1」を、そうでない場合には「0」を出力する。ここでは、連続した 2フィールド間で画素の階調値の差分を求め、この差分値の絶対値が所定の値以上になった場合に、その画素を動画部分としている。本実施の形態における所定の値としては、全サブフィールドの重みの合計が 2 5 5の場合、 1 0〜3 0程度が適当である。傾斜検出器 3 7では、 AZD変換された R GB信号の傾斜部分を検出する。傾斜部分を検出した場合には出力として「1」を、そうでない場合には「0」を出力する。本実施の形態では、水平方向または垂直方向に連続した m (mは 2以上の整数）個の画素において、階調値が単調増加または単調減少となっている部分を階調値が単調に変化する表示領域、すなわち傾斜部分としている。また、本実施の形態では mの値を、表示画面上で 3 mm以上 1 5 mm以下となる画素数に設定している。これは、 4 2型 P D Pにおいて、表示画面の横幅の 0. 3 %以上 1 . 5 %以下に相当する。 mの値を上述の値よりも小さく設定すると、動画疑似輪郭が観測されないような微小な領域まで検出してしまい、 mの値を上述の値よりも大きく設定すると、動画疑似輪郭が観測されるような領域まで検出されなくなる。

そして、動き検出器 1 5と傾斜検出器 3 7からの出力、および逆ガンマ補正後の R GB信号は、階調変換手段 1 7に入力され、階調変換手段 1 7と第 1の拡散手段 1 9とにより、動画疑似輪郭の発生を抑制するための処理と、放電の安定性のために不連続とした階調間を補完するための処理が行われる。

ここで、階調変換手段 1 7は、入力された映像信号に対して、ある所定の値よりも大きく、且つ傾斜部分であり、且つ動画部分であるとして検出した画素を対象画素とし、対象画素以外を非対象画素とする。そして対象画素に対しては、対象画素の階調を、表示用階調の内から選択した、例えば 4つの階調の平均である第 1の階調に変換する。また、非対象画素に対しては、非対象画素の階調を表示用階調に変換する。以上について詳細は後述する。

また、第 1の拡散手段 1 9は、階調変換手段 1 7から出力された第 1の階調を、先ほどの 4つの階調を用いて、空間的および Zまたは時間的に平均する、第 1 の拡散処理を行う。これについても詳細は後述する。

第 1の拡散手段 1 9から出力された映像信号は、 B央像信号一サブフィールド対応付け器 2 5に入力される。映像信号一サブフィールド対応付け器 2 5は、映像信号をフィールド情報に変換する。フィールド情報とは、各サブフィールドを発光（点灯）させるか否かを示す複数のビットからなるものである。

サブフィールド処理器 2 7は、映像信号—サブフィールド対応付け器 2 5からのフィ一ルド情報に基づいて、維持パルスの数を決定する。

走査 ·維持 ·消去駆動回路 2 9とデータ駆動回路 3 1は、サブフィールド処理器 2 7からの出力に基づき P D P 3 3の電極を制御し、各画素の発光量を制御して、 P D P 3 3上に所望の階調の画像を表示させる。

この様子を、図 3、図 4を用いて説明する。図 3は、図 2 Aから階調 3 1〜5 6を抜き出して示した図である。図 4は傾斜動画領域が P D P 3 3の画面上を水平方向に移動する様子を示した図である。

図 3に示す点線矢印は、図 4に示す傾斜動画領域が図 4の矢印で示す方向に移動した場合、これを目で追ったときの視線の動きを示している。図 4の矢印のような画像の動きを観測した場合、例えば階調値が約「3 1」〜「5 5」の範囲では、画像の動きに応じて発生場所と程度は変化するものの、動画疑似輪郭が観測される。図 4に示すような画像の動きを目で追従した場合、 1フィールドの期間中、図 3に示す点線矢印のように発光を観測できない領域が発生する。その結果、この領域は本来の輝度「3 1」から「5 5」の値に比較して非常に暗い動画疑似輪郭として観測される。別の表現をすると、視線が動くことにより、網膜上には、それぞれのサブフィ一ルドで表示される二値画像が少しずつズレて重なったような像が形成される。この時、図 3に示すように、 1フィールド期間の中での点灯するサブフィールドの中の最大輝度重みより小さい輝度重みを有する非点灯サブフィールドのうち、最大の輝度重みを有する非点灯サブフィールド（以下、中間非点灯サブフィールドと略記する）が、網膜上に重なってしまうために、周囲と比べて極端に暗い部分が動画疑似輪郭として観測される。

このように、動画疑似輪郭は、画像の階調の傾斜と画像の動きにより決まる特定の領域で、隣接したサブフィールドを「中間非点灯サブフィールド」として持つような階調が集中して存在する場合に発生する。例えば、図 3のように「4 0 」という階調は S F 5を中間非点灯サブフィールドとして持つ。「4 8」という階調は S F 4を中間非点灯サブフィールドとして持つ。つまり「4 0」と「4 8 j は、中間非点灯サブフィールドを隣接して持つような階調である。同様に「4 0」「4 8」「5 2」「5 4」「5 5」は、中間非点灯サブフィールドを隣接して持つ階調である。階調が傾斜した部分では、これらの階調が単調減少または単調増加で並んでいることが多い。そして、階調が傾斜した部分が移動しているのを視線が追従すると、網膜上には中間非点灯サブフィールドが重なつた像が形成されるので動画疑似輪郭が観測される。これらのことから、階調が傾斜し、且つ動いているような領域において、中間非点灯サブフィ一ルドを隣接して持つような階調が並ばないようにすることで動画疑似輪郭を低減できることがわかる。

そこで、本実施の形態では、表示用階調の中から n (nは 2以上の整数）個の表示用階調を選択し、 n個の表示用階調の中に、少なくともひとつは、点灯サブフィ一ルドの中の最大輝度重みより小さい輝度重みを有する非点灯サブフィ一ルドのうち最大の輝度重みを有する非点灯サブフィ一ルド「中間非点灯サブフィ一ルド」が異なるものを含むように選択する。すなわち、対象画素の階調を、表示用階調の中から「中間非点灯サブフィールド」が隣接しない階調を n個選択し、それらを平均した第 1の階調に変換する。そして、その第 1の階調を、 n個の表示用階調を用いて、時間的 ·空間的に平均する第 1の拡散処理により、疑似的にその階調を表現する。これにより、中間非点灯サブフィールドを隣接して持つような階調が並ばないようにすることができるので、動画疑似輪郭を目立たなくすることができる。

なお、映像信号のうち、階調値が低い部分においては、動画疑似輪郭は見えにくいので、前述の中間非点灯サブフィールドを拡散する処理は行わずに階調を表示する。

階調変換手段 1 7は、ルックアップテーブル（以下、 L UTと略記する）を有しており、この L UTを用いて、画素の階調を変換する。図 5は階調変換手段 1 7が有する第 1の L UTを示した図であり、図 6は階調変換手段 1 7が有する第 2の L UTを示した図である。

階調変換手段 1 7は、動き検出器 1 5および傾斜検出器 3 7からの出力と入力信号の階調値とによって、使用する L UTを切り替える。動画部分で、かつ傾斜部分で、かつ入力信号が所定の階調値よりも高い対象画素に対しては、図 5に示す第 1の L UTにより、表示用階調のうちから選択された 4つの階調を平均して得られる階調である第 1の階調に変換する。また、それ以外の非対象画素に対しては、図 6に示す第 2の L UTにより、表示用階調に変換する。ここで、所定の階調値としては、全サブフィールドの重みの合計が 2 5 5の場合には 5 0以下が望ましい。しかし、動画疑似輪郭の大きさはサブフィールド数や、重み付けによつて異なるので、最適な値は機種毎に異なる。

第 1の拡散手段 1 9は、例えばマ卜リクス加算回路であり、階調変換手段 1 7 から出力された階調に対し、図 5、図 6に示す加算量に基づいた所定の拡散処理である第 1の拡散処理を行う。これについての詳細は後述する。

ここで、図 5に第 1の L UTとして示した第 1の階調は、図 6に第 2の L UT として示した表示用階調から 1つおきに選択した 4つの階調を平均することにより作成した。例えば、図 5に示す第 1の階調（第 1の L UT) のうちの「1 0」という階調は、図 6に示す表示用階調（第 2の L UT) の「5」、「7」、「 1 3」、「1 5」を平均したものである。表示用階調を 1つおきに選択したのは、できるだけ中間非点灯サブフィールドが隣接しない階調を使用するためである。このように選択することにより、後述する第 1の拡散処理において、中間非点灯サブフィ一ルドを隣接して持つような階調が並ばなくなるので、動画疑似輪郭を抑制することが可能となる。

図 7 Aは本実施の形態における階調変換手段 1 7の概略構成を示すプロック図であり、図 7 B、 Cは本実施の形態における階調変換手段 1 7の動作を説明する図である。階調変換手段 1 7は、動き検出器 1 5からの出力と傾斜検出器 3 7からの出力との論理積をとる論理積ゲート 5 0と、第 1の L UTと第 2の L UTとを備えた L UT 5 3とを備える。さらに、誤差拡散処理を行う誤差拡散処理回路である第 2の拡散手段 6 0と、加算器 5 1とを備えた構成としても良い。このことにより、入力された画像を第 1の階調値または表示用階調値に変換すると、変換前の画像が持つ階調数と比較して階調数が減少してしまうが、そのような場合にも、第 2の拡散手段 6 0および加算器 5 1を備えた構成によれば、階調の不連続感のない滑らかな画像を表示することができる。図 8に、階調変換手段 1 7に第 2の拡散手段 6 0および加算器 5 1を備えた場合の画像表示装置の概略構成をブロック図で示す。

次に、階調変換手段 1 7の動作を図 7 A、 B、 Cを用いて説明する。

L UT 5 3は、論理積ゲート 5 0の出力が 1、すなわち動き検出器 1 5の出力が 1でありかつ傾斜検出器 3 7の出力が 1である対象画素の場合、第 1の L UT を選択し、論理積が 0、すなわち非対象画素の場合、第 2の L UTを選択する。そして、 L UT 5 3は、逆ガンマ補正器 1 3から入力された画素の階調に基づき、第 1の L UT、または第 2の L UTの中から、画素の階調に最も近いものを選択して出力する。すなわち、画素の階調値は、非対象画素の場合には表示用階調に、対象画素の場合には第 1の階調に変換される。

逆ガンマ補正器 1 3から画素の階調情報を含む映像信号が加算器 5 1に入力されると、その映像信号に基づく画素の本来の階調と、その画素より前に処理された画素から拡散された誤差 eとが加算され、 L UT 5 3および第 2の拡散手段 6 0に出力される。

誤差拡散処理回路である第 2の拡散手段 6 0は、 L UT 5 3により変換された後の階調と変換前の階調との差分である誤差 e ' を求め、この誤差 e ' を処理中の画素の周辺の画素に拡散させる第 2の誤差拡散処理を行う。この第 2の誤差拡散処理を画面全体に施すことにより、画面全体〖こおいて表示すべき階調が保存され、画面全体を見たときに人間の目にはあたかも本来の画素の輝度が表示されているように見える。これにより画像のざらつきがない、質の高い画像が表現できる。この第 2の拡散手段 6 0を設けた構成では、 L UT 5 3から出力された階調値は、第 1の拡散手段 1 9に入力される前に、第 2の拡散手段 6 0に出力される加算器 5 1は、入力映像信号の画素の本来の階調と、第 2の拡散手段 6 0がその画素より前の画素の階調に基づいて演算した拡散誤差 eとを加算し、 L UT 5 3および第 2の拡散手段 6 0に出力する。

第 2の拡散手段 6 0の動作は以下のとおりである。

第 2の拡散手段 6 0は、図 7 Aに示すように、減算器 6 1と、遅延器 6 3、 6 5、 6 7、 6 9と、乗算器 7 1、 7 3、 7 5、 7 7と、加算器 7 9とからなる。減算器 6 1では、画素の本来の階調に拡散誤差 eを加算した階調から、 L UT 5 3から出力された階調を減算し、それらの差分である誤差 e 'を求める。誤差 e ' は遅延器 6 3および遅延器 6 9に入力される。

遅延器 6 3は入力信号を「1水平期間— 1画素」分遅延して出力する。仮に 1 水平期間（以下、 1ラインと略記する）を 910画素とすれば、遅延器 63では 909画素分遅延する。遅延器 65、 67、 69はそれぞれ入力信号を 1画素分遅延して出力する。したがって、遅延器 63は現在処理中の画素の「1ライン一 1画素」前の画素について求めた誤差 e i 'を出力する。遅延器 65は現在処理中の画素の「1ライン」前の画素について求めた誤差 e₂ 'を出力する。遅延器 67は現在処理中の画素の「 1ライン + 1画素」前の画素について求めた誤差 e ₃'を出力する。遅延器 69は現在処理中の画素の「1画素」前の画素について求めた誤差 e₄'を出力する。

誤差 e には乗算器 73にて所定の係数 k 1を乗算する。同様に誤差 e ₂には乗算器 75にて所定の係数 k 2を、誤差 e ₃'には乗算器 77にて所定の係数 k 3を、誤差 e₄'には乗算器 71にて所定の係数 k 0を乗算する。このとき、各係数 k0、 k l、 k2、 k 3は k 0 + k 1 +k 2 + k 3 =1の関係を満たす適当な値に設定する。その後、加算器 79にて各乗算器 71、 73、 75、 77からの出力を合算し、その結果を画素に対する拡散誤差 eとして出力する。すなわち、第 2の拡散手段 60では、画素本来の階調に拡散誤差 eを加算した階調と LU T53で変換した後の階調との差分である誤差 e'を、図 7Cに示すように、その画素の周辺の画素に所定の比率 k 0〜k 3で拡散する。また、ある画素に対する拡散誤差 eは、図 7 Bに示すように、その画素の周辺の画素から拡散された誤差を合算することにより得られる。

LUT53からは、図 5の第 1の LUTまたは図 6の第 2の LUTに示す、それぞれの階調値に応じた加算量が 4つ出力される。なお、第 2の LUTから出力される階調に対する加算量は全て 0である。

以上のように、階調変換手段 17は、入力映像信号の画素の階調に対し拡散誤差 eを加算し、加算後の階調を表現するのに適した階調を選択し出力する。さらに、その階調に対する 4つの加算量も出力する。階調変換手段 17からの映像信号と加算量とは、第 1の拡散手段 19に入力される。

次に、第 1の拡散手段 19の動作を説明する。本実施の形態では、第 1の拡散手段 19において、第 1の拡散処理をおこなう。第 1の拡散処理は、第 1の階調の算出に用いた n個の階調と第 1の階調との差分値からなる k画素 X jライン ( k、 jは k X j = nとなる正の整数）のマトリクスを、第 1の階調に変換した画像に加算するマトリクス加算処理をおこなう。したがって、第 1の拡散手段 1 9はマトリクス加算回路を有しており、第 1の拡散処理によって、階調変換手段 1 7により変換された第 1の階調を、所定の加算量だけ拡散することで空間的および Zまたは時間的に平均する。

具体的には次の様にして第 1の階調を表現する。

図 9 A、 Bは第 1の拡散手段 1 9での第 1の拡散処理を行う際のマトリクスを示す図である。本実施の形態では n = 4であるので、 k = 2、 j = 2とし、図 9 Aのように、第 1の階調とともに L UT 5 3から出力された 4つの加算量 d 1〜 d 4を要素として持つ 2画素 X 2ラインのマトリクスを作る。次に、 2画素 X 2ラインのマトリクスを図 9 Bのように敷き詰める。次に第 2の拡散処理後の各画素の階調に対し、対応する位置にある加算量を加算する。

ここで、 d l〜d 4は、第 1の階調と、これを作成するのに用いた表示用階調との差分となっている。したがって、第 1の階調に d l〜d 4を加算した結果は表示用階調となっているので、空間的に平均すると第 1の階調が保存されていることになる。また、フィールドごとに d l ~ d 4の位置を変化させることによつて、時間的にも平均され、第 1の階調は保存される。

このようにして得られた画像データは、傾斜咅盼であっても中間非点灯サブフィ一ルドが隣接する階調が並ぶことはない。したがって、視線が動画部分を追従しても、網膜上で中間非点灯サブフィールドが重なることはなく、大きな動画疑似輪郭は観測されない。例えば、第 1の階調の中で「8 1」という階調は、表示用階調である「6 5」、「8 2」、「8 8」、「9 0」の 4つの階調を平均することで表現されている。「6 5」の中間非点灯サブフィールドは S F 6である。「8 2」の中間非点灯サブフィールドは S F 4である。「8 8」の中間非点灯サブフィ一ルドは S F 2である。「9 0」には中間非点灯サブフィールドはない。すなわちこれら 4つの階調において、中間非点灯サブフィールドが隣接していない。第 1 の階調である「8 1」は第 1の拡散処理によりこれら 4つの階調に拡散されるが、中間非点灯サブフィールドが隣接しないために、傾斜領域においても大きな動画疑似輪郭が発生しない。もし本発明の処理を施さなければ、「8 1」付近の階調は表示用階調である「7 4」か「8 2」のいずれかで表現されるが、中間非点灯サブフィールドが隣接するために、傾斜領域では大きな動画疑似輪郭が発生することになる。

以上のように、本実施の形態では、「中間非点灯サブフィールド」を隣接して持つ階調が傾斜領域に並んで存在することによる大きな動画疑似輪郭の発生を抑えることが可能である。

ただし、本実施の形態では第 1の階調が 0の場合には加算量を全て 0とした。なお、本実施の形態ではサブフィールド数を 1 0としたが、任意のサブフィ一ルド数の表示装置に対しても本発明と同様に、動画疑似輪郭抑制効果を奏することができる。

また、本実施の形態では、全サブフィ一ルドの重みの合計が 2 5 5である場合について説明したが、任意の重みをもつ表示装置に対しても本発明と同様に、動画疑似輪郭抑制効果を奏することができる。

また、本実施の形態では第 1の階調を作成するために表示用階調から 4つの階調を選択して用いたが、「4つ」に限定する必要はなく、任意の数の階調を用いることができる。

また、本実施の形態では、「表示用階調」として図 2 A、 Bに示す階調を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、入力された階調を、一旦、表示用階調から作成された第 1の階調に変換した後、表示用階調に変換することによつても、動画疑似輪郭抑制の効果を奏することができる。産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明によれば、大きい動画疑似輪郭が発生する箇所であっても、階調性を維持しながら動画疑似輪郭を削減することができる画像表示方法および画像表示装置を実現することができるという有利な効果が得られる。

Claims

請求の範囲

1. サブフィールド法により階調表示を行う画像表示方法において、最大の輝度重みを持つ点灯サブフィールドよりも小さい輝度重みを持つ非点灯サブフィールドが 2個以上連続しない階調を表示用階調とし、

動きがないかまたは階調値が単調に変ィ匕しない表示領域に対しては、表示すベき階調を前記表示用階調に変換して画像表示し、

動きがありかつ階調値が単調に変化する表示領域に対しては、表示すべき階調を前記表示用階調の中から選択した n (nは 2以上の整数）個の表示用階調の平均である第 1の階調に変換した後、前記 n個の表示用階調を用いて空間的および /または時間的に平均する第 1の拡散処理を行って画像表示する画像表示方法。

2. 前記 n個の表示用階調はその中に、少なくともひとつは、点灯サブフィールドの中の最大輝度重みより小さい輝度重みを有する非点灯サブフィールドのうち最大の輝度重みを有する非点灯サブフィールドが異なるものを含むことを特徴とする請求項 1に記載の画像表示方法。

3. 前記第 1の拡散処理は、前記第 1の階調の算出に用いた前記 n個の階調と前記第 1の階調との差分値からなる k画素 X jライン（k、 jは k X j = nとなる正の整数）のマトリクスを、前記第 1の階調に変換した画像に加算するマトリクス加算処理を含む請求項 2に記載の画像表示方法。

4. 表示領域にある任意の画素の階調を前記表示用階調または前記第 1の階調へ変換する前と変換した後との階調の差分を求め、前記差分を前記画素の周辺画素に対して所定の比率で拡散する第 2の拡散処理を行う請求項 3に記載の画像表示方法。

5. 水平方向または垂直方向に連続した m (mは 2以上の整数）個の画素において、階調値が単調増加、または単調減少となっている場合を前記階調値が単調に変化する表示領域とするとともに、前記連続した m個の画素は表示画面上で 3 mm以上 1 5 mm以下となるような画素数である請求項 1に記載の画像表示方法

6. zK平方向または垂直方向に連続した m (mは 2以上の整数）個の画素において、階調値が単調増加、または単調減少となっている場合を前記階調値が単調に変化する表示領域とするとともに、前記連続した m個の画素は表示画面の横幅の 0. 3 %以上1 . 5 %以下となるような画素数である請求項 1に記載の画像表示方法。

7. サブフィールド法により階調表示を行う画像表示装置において、最大の輝度重みを持つ点灯サブフィールドょりも小さい輝度重みを持つ非点灯サブフィ一ルドが 2個以上連続しない階調を表示用階調とし、

動きがないかまたは階調値が単調に変化しない表示領域に対しては、表示すベき階調を前記表示用階調に変換し、動きがありかつ階調値が単調に変化する表示領域に対しては、表示すべき階調を前記表示用階調の中から選択した n (nは 2 以上の整数）個の表示用階調の平均である第 1の階調に変換する階調変換手段と前記階調変換手段から出力される第 1の階調に対して、前記 n個の表示用階調を用いて空間的および/または時間的に平均する第 1の拡散手段とを有する画像表示装置。 '

8. 前記 n個の表示用階調はその中に、少なくともひとつは、点灯サブフィ一ルドの中の最大輝度重みより小さい輝度重みを有する非点灯サブフィ一ルドのうち最大の輝度重みを有する非点灯サブフィールドが異なるものを含むことを特徴とする請求項 7に記載の画像表示装置。

9. 前記第 1の拡散手段は、前記第 1の階調の算出に用いた前記 n個の階調と前記第 1の階調との差分値からなる k画素 X jライン（k、 jは k X j = nとなる正の整数）のマトリクスを、前記第 1の階調に変換した画像に加算するマトリクス加算回路を有する請求項 8に記載の画像表示装置。

1 0 . 表示領域にある任意の画素の階調を前記階調変換手段によって変換する前と変換した後との階調の差分を算出し、前記差分を前記画素の周辺画素に対して所定の比率で拡散する第 2の拡散手段を有する請求項 8に記載の画像表示装置

1 1 . 水平方向または垂直方向に連続した m (mは 2以上の整数）個の画素において、階調値が単調増加、または単調減少となっている場合を前記階調値が単調に変化する表示領域とするとともに、前記連続した m個の画素は表示画面上で 3 mm以上 1 5 mm以下となるような画素数である請求項 7に記載の画像表示装置。

1 2. 水平方向または垂直方向に連続した m (mは 2以上の整数）個の画素において、階調値が単調増加、または単調減少となっている場合を前記階調値が単調に変化する表示領域とするとともに、前記連続した m個の画素は表示画面の横幅の 0 . 3 %以上 1 . 5 %以下となるような画素数である請求項 7に記載の画像表示装置。