WO2012120614A1 - 画像表示装置および映像信号処理方法 - Google Patents

画像表示装置および映像信号処理方法 Download PDF

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博志 砂流
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Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an image display device, and more particularly to a projection type image display device such as a projector.
  • a display device with a fixed resolution such as a liquid crystal panel may be used as a display device for displaying an image.
  • Such an image display apparatus often includes a video signal processing circuit called a scaler that performs resolution conversion on a video signal so that the resolution of the input video signal matches the resolution of the display device.
  • the scaler once writes the video signal to the memory, and then performs resolution conversion when reading the video signal from the memory, and outputs an output video signal having a fixed resolution. Then, an image based on the output video signal is displayed by the display device.
  • video signals are written to the memory according to a clock signal obtained by multiplying the horizontal synchronization frequency of the video signal, and the video signals are read from the memory at a fixed frequency suitable for the display device. Is done according to.
  • a projector may have a trapezoidal distortion correction function for correcting a trapezoidal distortion by forming an inverted trapezoidal image on a display device (see Patent Document 1). Note that the projector described in Patent Document 1 corrects trapezoidal distortion by increasing the horizontal compression rate of an image as it goes upward from the screen and projecting above the screen.
  • an aspect ratio conversion function that changes the compression / expansion ratio in the horizontal and vertical directions of the image to set the image aspect ratio to a desired value.
  • trapezoidal distortion correction and aspect ratio conversion are accompanied by compression / decompression processing of video signals, and are therefore often performed by a scaler in the same manner as resolution conversion.
  • video signal compression / decompression processing is required.
  • the compression processing of the video signal is affected by the memory bandwidth (bandwidth).
  • the scaler In the compression process of the video signal, the scaler needs to read the video signal at a high speed, perform a compression operation, and add a black level signal to a portion of the display device where the image display is not performed. For this reason, if the compression rate becomes too high due to resolution conversion, trapezoidal distortion correction, aspect ratio conversion, or a combination thereof, it becomes necessary to read the video signal at a speed exceeding the limit of the data transfer speed (memory bandwidth), In some cases, the video signal cannot be correctly read from the memory. In such a situation, the video signal processing is not normally performed, and noise with an abnormal luminance value is inserted into the output video signal of the scaler, thereby causing a problem that normal image display cannot be performed.
  • the upper limit of the compression rate can be set mainly from the bandwidth of the memory, but particularly in the case of a projector, since it may be processed in combination with resolution conversion, trapezoidal distortion correction, and aspect ratio conversion, It was difficult to always set the compression rate so as not to exceed the upper limit.
  • An object of the present invention is to provide an image display device and a video signal processing method capable of displaying a normal image even when image compression / decompression processing is performed.
  • An image display device performs a compression / decompression process on a video memory that stores an input video signal, and the video signal when the video signal is read from the video memory.
  • a scaler that outputs a broken video signal as an output video signal, a display device that displays an image corresponding to the output video signal, and a first detection unit that detects a first feature amount that is a feature amount related to the luminance of the video signal
  • a second detection unit that detects a second feature amount that is a feature amount related to the luminance of the output video signal; and a conversion rate of the compression / decompression process is adjusted based on the first feature amount and the second feature amount
  • a control unit that outputs a broken video signal as an output video signal, a display device that displays an image corresponding to the output video signal, and a first detection unit that detects a first feature amount that is a feature amount related to the luminance of the video signal
  • a second detection unit that detects a second feature amount that is a feature amount related to the luminance
  • the video signal processing method detects a first feature amount that is a feature amount related to the luminance of an input video signal in an image display device having a video memory, and stores the video signal in the video memory.
  • the video signal is read from the video memory, the video signal is subjected to compression / expansion processing, the video signal subjected to the compression / expansion processing is output as an output video signal, and the luminance of the output video signal is related to
  • a second feature amount that is a feature amount is detected, an image corresponding to the output video signal is displayed, and a conversion rate of the compression / decompression process is adjusted based on the first feature amount and the second feature amount.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an image display apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • an image display apparatus includes an A / D converter 1, an input stage APL detection unit 2, a scaler 3, a video memory 4, an output stage APL detection unit 5, a liquid crystal panel 6, a CPU 7, And a work memory 8.
  • the A / D converter 1 samples and converts an analog video signal input from an external video supply device (not shown) such as a personal computer into a digital video signal and outputs the digital video signal.
  • an external video supply device not shown
  • the digital video signal may be simply referred to as a video signal.
  • the input stage APL detection unit 2 is an example of a first detection unit.
  • the input stage APL detection unit 2 detects a first feature amount that is a feature amount related to the luminance of the video signal output from the A / D converter 1.
  • the first feature amount is an APL (Average Picture Level) that is an average value of the luminance levels of the video signal.
  • the scaler 3 is a compression / decompression processing unit that performs compression / decompression processing on the video signal output from the input stage APL detection unit 2 and outputs the video signal subjected to the compression / decompression processing as an output video signal.
  • the video memory 4 is a recording medium for the scaler 3 to temporarily store a video signal for compression / decompression processing.
  • the output stage APL detection unit 5 is an example of a second detection unit.
  • the output stage APL detection unit 5 detects a second feature amount that is a feature amount related to the luminance of the output video signal output from the scaler 3.
  • the second feature amount is the APL of the output video signal.
  • the APL of the video signal is referred to as input APL
  • the APL of the output video signal is referred to as output APL.
  • the liquid crystal panel 6 is a display device that displays an image corresponding to the output video signal output from the scaler 3.
  • the image display device is a projection image display device.
  • the liquid crystal panel 6 displays an image on the projection surface by, for example, spatially modulating light from a light source (not shown) according to the output video signal and projecting it.
  • CPU 7 is a control unit that controls the entire image display apparatus.
  • the CPU 7 determines the resolution of the video signal by setting a sampling frequency in the A / D converter 1.
  • the CPU 7 sets the conversion rate of the compression / decompression process to the scaler 3 so that the resolution of the video signal matches the resolution of the liquid crystal panel 6 by the compression / decompression process by the scaler 3.
  • the CPU 7 converts the compression rate of the compression / decompression processing (compression rate) set in the scaler 3 so that the video signal processing is executed. And stretch rate).
  • Video signal processing includes scale conversion processing to display a part of the video signal in an enlarged scale, or display the entire video signal smaller than the effective display area of the display device, and an aspect ratio to convert the aspect ratio of the video signal. Conversion processing, distortion correction processing for correcting distortion such as trapezoidal distortion of video displayed on the liquid crystal panel 6 and the like can be mentioned.
  • the video signal processing includes at least one of these processes. Note that the compression / expansion conversion rate by the video signal processing changes according to the scale and aspect ratio of the projected image, the degree of distortion of the projected image, and the like according to the instruction from the user.
  • the scaler 3 When the resolution of the video signal subjected to the compression / decompression process is smaller than the resolution of the liquid crystal panel 6, the scaler 3 performs the compression / decompression process so that the resolution of the output video signal matches the resolution of the liquid crystal panel 6.
  • a predetermined video signal is added to the received video signal and output as an output video signal. It is assumed that the predetermined video signal is a black level signal.
  • the CPU 7 stores the input APL and the output APL detected by the input stage APL detection unit 2 and the output stage APL detection unit 5 in the work memory 8, and based on the stored input APL and output APL, the scaler The conversion rate of compression / decompression processing set to 3 is adjusted.
  • the work memory 8 is a recording medium that can be read by the CPU 7.
  • the work memory 8 records a program that defines the operation of the CPU 7.
  • the CPU 7 reads the program from the work memory 8, executes the read program, and executes the above-described program. Process.
  • the A / D converter 1 converts the analog video signal input from the external video supply device into a digital video signal by sampling at a sampling frequency set by the CPU 7 and outputs the digital video signal. For example, a frequency division ratio of a clock signal from a clock source (not shown) inside or outside the A / D converter 1 is set by the CPU 7, and the A / D converter 1 has the set frequency division ratio.
  • the analog video signal is sampled and converted into a digital video signal in synchronization with a clock signal having a frequency obtained by multiplying the frequency of the horizontal synchronizing signal of the video signal.
  • the video signal output from the A / D converter 1 is input to the input stage APL detection unit 2.
  • the input stage APL detection unit 2 detects the first luminance level, which is the luminance level of each pixel of the video signal, obtains the average value of the first luminance level as the input APL for each vertical synchronization period, and outputs it to the CPU 7. Further, the input stage APL detection unit 2 inputs the video signal to the scaler 3.
  • the scaler 3 stores the video signal in the video memory 4 for each frame. Thereafter, the scaler 3 performs compression / decompression processing at a conversion rate set by the CPU 7 when reading the video signal from the video memory 4. Then, the scaler 3 outputs the video signal subjected to the compression / decompression process as an output video signal.
  • the scaler 3 applies the compression / expansion processing to the video signal so that the resolution of the output video signal matches the resolution of the liquid crystal panel 6. A predetermined video signal is added and output as an output video signal.
  • the output video signal from the scaler 3 is input to the output stage APL detection unit 5.
  • the output stage APL detection unit 5 detects the second luminance level, which is the luminance level of each pixel of the output video signal, obtains the average value of the second luminance level as the output APL for each vertical synchronization period, and outputs it to the CPU 7.
  • the output stage APL detector 5 inputs the output video signal to the liquid crystal panel 6.
  • the liquid crystal panel 6 displays an image corresponding to the output video signal based on the output video signal.
  • the resolution of the analog video signal is 1600 ⁇ 1200
  • the resolution of the liquid crystal panel is 1024 ⁇ 768
  • the CPU 7 sets the frequency division ratio of the clock signal to 2160.
  • the CPU 7 sets 1024/1600 for the horizontal direction and 768/1200 for the vertical direction as the conversion rate of the compression / decompression processing.
  • the scaler 3 must further compress the video signal by further increasing the conversion rate of the compression / decompression processing.
  • the amount of data that the scaler 3 needs to read the video signal from the video memory 4 exceeds the upper limit value at which the video signal can be read from the video memory 4 within the required processing time. In this case, video noise having an abnormal luminance value is inserted into the output video signal, and normal image display cannot be performed.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a projected image when normal image display cannot be performed when the aspect of the display image is set to 16: 9. As shown in FIG. 2, video noise 21 appears in the projected image. Since the video noise is equivalent to the black level, when the video noise is generated, the APL of the output video signal is lowered.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining an example of the operation of the CPU 7 when adjusting the conversion rate of the compression / decompression process.
  • the CPU 7 specifies the image size of the video signal as 1600 ⁇ 1200 based on the horizontal synchronization frequency and the vertical synchronization frequency of the video signal, and sets the frequency division ratio to A to generate a clock signal corresponding to the image size.
  • the / D converter 1 or the clock source is set (step S301).
  • the CPU 7 acquires the input APL output from the input stage APL detection unit 2 according to the input of the signal, and stores the input APL in the work memory 8 (step S302). And CPU7 acquires the output APL output from the output stage APL detection part 5, and memorize
  • the CPU 7 determines whether or not there is an instruction to change the aspect ratio (step S304).
  • the image display apparatus includes an operation unit, and when the user performs an operation for instructing the operation unit to change the aspect ratio, the CPU 7 determines that an aspect ratio change instruction has been issued. If there is no instruction to change the aspect ratio, the CPU 7 returns to the process of step S302.
  • the CPU 7 When there is an instruction to change the aspect ratio, the CPU 7 further compresses the video signal by increasing the conversion rate of the compression / decompression processing set in the scaler 3 in accordance with the instruction to change the aspect ratio. Thereafter, the CPU 7 reads the input APL and the output APL from the work memory 8, and obtains the difference between the input signal and the output signal of the scaler 3 based on the input APL and the output APL (step S305).
  • the absolute value of the value D ′ calculated from is obtained as the dissimilarity D.
  • the coefficient A / (Na ⁇ Nb) of the output APL is added to remove the influence of the black level video signal added from the output APL in order to match the resolution of the output video signal with the resolution of the liquid crystal panel.
  • the number of black level pixels is determined by the CPU 7 based on the resolution of the liquid crystal panel 6 and the conversion rate of the compression / decompression processing set in the scaler 3.
  • the CPU 7 determines whether or not the degree of difference is equal to or greater than a predetermined threshold, and determines whether or not video noise having an abnormal luminance value has been inserted into the output video signal (step S306).
  • the CPU 7 determines that no video noise having an abnormal luminance value has been inserted, and returns to the process of step S302.
  • the CPU 7 determines that video noise having an abnormal luminance value has been inserted, and lowers the conversion rate of the compression / decompression processing by the scaler 3 (step S307).
  • the CPU 7 sets the conversion rate of the compression / decompression process to the scaler 3 so that the resolution of the video signal matches the resolution of the liquid crystal panel 6 by the compression / decompression process by the scaler 3. As a result, the CPU 7 can lower the conversion rate so that the aspect ratio conversion process is stopped.
  • the CPU 7 may reduce the conversion rate so as to keep the aspect ratio of the output video signal at 16: 9 while reducing the sampling clock frequency of the A / D converter 1. That is, the CPU 7 apparently lowers the horizontal resolution of the video signal by reducing the number of samplings of the A / D converter 1, and lowers the vertical conversion rate of the compression / decompression processing by the scaler. The conversion rate may be lowered so as to maintain the signal aspect ratio at 16: 9.
  • the resolution of the display device is 1024 ⁇ 768 and the resolution of the video signal is 1280 ⁇ 720.
  • the conversion rate of the compression / decompression processing is 1024/1280 in the horizontal direction and 720/768 in the vertical direction, the aspect ratio is 16: 9.
  • trapezoidal distortion correction in the vertically upward direction is performed by a user operation.
  • the trapezoidal distortion correction is performed by processing an image based on a video signal into a reverse trapezoidal shape on a display device and displaying it. Therefore, the conversion rate decreases as the image goes to the top.
  • the amount of correction for trapezoidal distortion correction increases as the angle between the projection plane and the extension line of the projection optical axis of the projector increases. That is, the rate of change in the horizontal direction becomes smaller. Therefore, when the trapezoidal distortion correction is increased by the user's operation, video noise is generated from a certain time. Therefore, when the occurrence of video noise is detected, the subsequent trapezoidal distortion correction is stopped.
  • the detection area of the APL is set only at the center of the image so as not to be affected by the image area corresponding to the added black level. That's fine. That is, the APL detection area may be a rectangle inscribed in the inverted trapezoidal image for trapezoidal distortion correction.
  • the conversion rate of the compression / decompression process is based on the first feature quantity that is the feature quantity relating to the luminance of the video signal and the second feature quantity that is the feature quantity relating to the luminance of the output video signal. Therefore, a normal image can be displayed even if the compression / decompression process is performed.
  • APL is used in the first embodiment, but a luminance histogram that is a distribution of luminance levels of the video signal and the output video signal may be used instead of APL.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the image display apparatus of the present embodiment.
  • the image display device shown in FIG. 4 includes an input stage HSG detection unit 2 ⁇ / b> A instead of the input stage APL detection unit 2, and an output stage HSG detection unit 5 ⁇ / b> A instead of the output stage APL detection unit 5. Is provided.
  • the input stage HSG detection unit 2A detects an input histogram that is a luminance histogram within one frame of the video signal
  • the output stage HSG detection unit 5A detects an output histogram that is a luminance histogram within one frame of the output video signal.
  • the CPU 7 stores the input histogram and the output histogram detected by the input stage HSG detection unit 2A and the output stage HSG detection unit 5A in the work memory 8, and stores them in the scaler 3 based on the stored input histogram and output histogram. Adjust the conversion rate of the set compression / decompression process.
  • the CPU 7 obtains the absolute value of the difference between the variance or standard deviation of each of the input histogram and the output histogram as the dissimilarity, and when the dissimilarity is above the threshold, determines that video noise has been inserted into the video signal, The conversion rate of the resolution set in the scaler 3 is adjusted.
  • the CPU 7 obtains the absolute value of the difference in frequency (number of pixels) as a difference for each class (luminance value) of the input histogram and the output histogram, and if the difference greater than or equal to the threshold is greater than or equal to a predetermined value,
  • the conversion rate of the compression / decompression process set in the scaler 3 may be adjusted by determining that video noise has been inserted into the signal.
  • a normal image can be displayed even if compression / decompression processing is performed.
  • the display device is not limited to the liquid crystal panel 6 and can be changed as appropriate.
  • the predetermined video data is not limited to black level video data, and may be video data indicating gray or other colors.

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Abstract

　本発明は、画像の圧縮伸張処理を行っても正常な画像表示が可能な画像表示装置を提供するもので、入力された映像信号を記憶する映像メモリと、映像メモリから映像信号を読み出す際に、当該映像信号に対して圧縮伸張処理を行い、当該圧縮伸張処理が行われた映像信号を出力映像信号として出力するスケーラと、前記出力映像信号に応じた画像を表示する表示デバイスと、前記映像信号の輝度に関する特徴量である第１特徴量を検出する第１検出部と、前記出力映像信号の輝度に関する特徴量である第２特徴量を検出する第２検出部と、前記第１特徴量および前記第２特徴量に基づいて、前記圧縮伸張処理の変換率を調整する制御部と、を有する。

Description

画像表示装置および映像信号処理方法
　本発明は、画像表示装置に関し、特には、プロジェクタ等の投写型画像表示装置に関する。
　プロジェクタのような画像表示装置では、画像を表示するための表示デバイスとして、液晶パネルのような解像度が固定されたものが使用されることがある。このような画像表示装置は、入力された映像信号の解像度を表示デバイスの解像度と一致させるために、映像信号に対して解像度変換を行うスケーラと呼ばれる映像信号処理回路を備えていることが多い。
　上記の画像表示装置では、スケーラは、映像信号を一旦メモリに書き込み、その後、メモリから映像信号を読み出す際に解像度変換を行って、固定解像度の出力映像信号を出力する。そして、出力映像信号による映像が表示デバイスによって表示される。一般的にスケーラでは、メモリへの映像信号の書き込みは、映像信号の水平同期周波数を逓倍したクロック信号に応じて行われ、メモリからの映像信号の読み出しは表示デバイスに適した固定周波数のクロック信号に応じて行われる。
　また、プロジェクタでは、プロジェクタの設置場所とスクリーン等の投写面との相対位置関係によっては、投写画像に台形歪等の投写歪が生じることがある。このため、プロジェクタには、表示デバイス上に逆台形状の画像を形成させることで、台形歪を補正する台形歪補正機能が備わっていることがある（特許文献１参照）。なお、特許文献１に記載のプロジェクタは、スクリーンに対して上方にあおり投写したときに、画像の上部へ行くほど画像の水平圧縮率を高くして、台形歪を補正している。
　さらに、プロジェクタでは、表示デバイスのアスペクト比と異なる映像信号が入力されたとき、画像の水平方向と垂直方向で圧縮伸張率を変更して、画像のアスペクト比を所望の値にするアスペクト比変換機能を有している。
　これらの台形歪補正やアスペクト比変換は、映像信号の圧縮伸張処理を伴うことから、解像度変換と同様にスケーラで行われることが多い。
特開平１１－３３１７３７号公報
　スケーラによる解像度変換、台形歪補正およびアスペクト比変換などの映像信号処理では、映像信号の圧縮伸張処理が必要である。特に映像信号の圧縮処理は、メモリのバンド幅（帯域幅）の影響を受ける。
　映像信号の圧縮処理では、スケーラは、映像信号を高速に読み出し、圧縮演算を行うとともに、表示デバイスの有効表示領域内の画像表示が行われない部分に黒レベルの信号を付加する必要がある。このため、解像度変換、台形歪補正、アスペクト比変換またはこれらの組み合わせによって、圧縮率が高くなりすぎると、データ転送速度（メモリのバンド幅）の限界を超える速度で映像信号を読み出す必要が生じ、メモリから映像信号を正しく読み出すことができなくなることがある。このような状況では、映像信号処理が正常に行われず、スケーラの出力映像信号に異常な輝度値のノイズが挿入されてしまい、正常な画像表示ができなくなるという問題があった。
　なお、圧縮率の上限値は、主にメモリのバンド幅から設定することが可能であるが、特にプロジェクタの場合、解像度変換、台形歪補正およびアスペクト比変換を組み合わせて処理することがあるため、常に圧縮率の上限値を超えないように設定することは困難であった。
　本発明の目的は、画像の圧縮伸張処理を行っても正常な画像表示が可能な画像表示装置および映像信号処理方法を提供することである。
　本発明による画像表示装置は、入力された映像信号を記憶する映像メモリと、前記映像メモリから前記映像信号を読み出す際に、当該映像信号に対して圧縮伸張処理を行い、当該圧縮伸張処理が行われた映像信号を出力映像信号として出力するスケーラと、前記出力映像信号に応じた画像を表示する表示デバイスと、前記映像信号の輝度に関する特徴量である第１特徴量を検出する第１検出部と、前記出力映像信号の輝度に関する特徴量である第２特徴量を検出する第２検出部と、前記第１特徴量および前記第２特徴量に基づいて、前記圧縮伸張処理の変換率を調整する制御部と、を有する。
　また、本発明による映像信号処理方法は、映像メモリを有する画像表示装置において、入力された映像信号の輝度に関する特徴量である第１特徴量を検出し、前記映像信号を前記映像メモリに記憶し、前記映像メモリから前記映像信号を読み出す際に、当該映像信号に対して圧縮伸張処理を行い、当該圧縮伸張処理が行われた映像信号を出力映像信号として出力し、前記出力映像信号の輝度に関する特徴量である第２特徴量を検出し、前記出力映像信号に応じた画像を表示し、前記第１特徴量および前記第２特徴量に基づいて、前記圧縮伸張処理の変換率を調整する。
　本発明によれば、画像の圧縮処理を行っても正常な画像表示が可能になる。
本発明の第１の実施形態である画像表示装置の構成を示す図である。 投写画像の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態である画像表示装置の動作の一例を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施形態である画像表示装置の構成を示す図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、同じ機能を有するものには同じ符号を付け、その説明を省略する場合がある。
　図１は、本発明の一実施形態である画像表示装置の構成を示す図である。図１において、画像表示装置は、Ａ／Ｄ変換器１と、入力段ＡＰＬ検出部２と、スケーラ３と、映像メモリ４と、出力段ＡＰＬ検出部５と、液晶パネル６と、ＣＰＵ７と、ワークメモリ８とを有する。
　Ａ／Ｄ変換器１は、パーソナルコンピュータなどの外部映像供給装置（不図示）から入力されたアナログ映像信号をサンプリングすることでデジタル映像信号に変換して出力する。以下では、デジタル映像信号を単に映像信号と称することもある。
　入力段ＡＰＬ検出部２は、第１検出部の一例である。入力段ＡＰＬ検出部２は、Ａ／Ｄ変換器１から出力された映像信号の輝度に関する特徴量である第１の特徴量を検出する。本実施形態では、第１の特徴量は、映像信号の輝度レベルの平均値であるＡＰＬ（Average　Picture　Level：平均輝度レベル）とする。
　スケーラ３は、入力段ＡＰＬ検出部２から出力された映像信号に対して圧縮伸張処理を行い、その圧縮伸張処理を行った映像信号を出力映像信号として出力する圧縮伸張処理部である。
　映像メモリ４は、スケーラ３が圧縮伸張処理のために映像信号を一時的に記憶するための記録媒体である。
　出力段ＡＰＬ検出部５は、第２検出部の一例である。出力段ＡＰＬ検出部５は、スケーラ３から出力された出力映像信号の輝度に関する特徴量である第２の特徴量を検出する。本実施形態では、第２の特徴量は、出力映像信号のＡＰＬであるとする。以下、映像信号のＡＰＬを入力ＡＰＬと称し、出力映像信号のＡＰＬを出力ＡＰＬと称する。
　液晶パネル６には、スケーラ３から出力された出力映像信号に応じた画像を表示する表示デバイスである。本実施形態では、画像表示装置は投写型画像表示装置であるとする。この場合、液晶パネル６は、例えば、不図示の光源からの光を出力映像信号に応じて空間変調して投写することで、投写面に画像を表示する。
　ＣＰＵ７は、画像表示装置全体を制御する制御部である。
　例えば、ＣＰＵ７は、Ａ／Ｄ変換器１にサンプリング周波数を設定することで、映像信号の解像度を決定する。
　また、ＣＰＵ７は、スケーラ３による圧縮伸張処理によって映像信号の解像度が液晶パネル６の解像度と一致するように、圧縮伸張処理の変換率をスケーラ３に設定する。
　また、映像信号が示す画像を変形する映像信号処理の実行が指示された場合、ＣＰＵ７は、その映像信号処理が実行されるように、スケーラ３に設定された圧縮伸張処理の変換率（圧縮率および伸張率）を調整する。
　映像信号処理としては、映像信号の一部分を拡大表示したり、映像信号の全体を表示デバイスの有効表示領域より小さく縮小して表示するためのスケール変換処理、映像信号のアスペクト比を変換するアスペクト比変換処理、液晶パネル６にて表示される映像の台形歪などの歪を補正する歪補正処理などが挙げられる。映像信号処理は、これらの処理の少なくとも一つを含むものとする。なお、映像信号処理による圧縮伸張の変換率は、ユーザからの指示による投写画像のスケールおよびアスペクト比や、投写画像の歪の度合いなどに応じて変化する。
　なお、圧縮伸張処理が行われた映像信号の解像度が液晶パネル６の解像度よりも小さい場合、スケーラ３は、出力映像信号の解像度と液晶パネル６の解像度が一致するように、圧縮伸張処理が行われた映像信号に所定の映像信号を付加して出力映像信号として出力する。所定の映像信号は、黒レベルの信号であるとする。
　また、ＣＰＵ７は、入力段ＡＰＬ検出部２および出力段ＡＰＬ検出部５のそれぞれで検出された入力ＡＰＬおよび出力ＡＰＬをワークメモリ８に記憶し、その記憶した入力ＡＰＬおよび出力ＡＰＬに基づいて、スケーラ３に設定した圧縮伸張処理の変換率を調整する。
　なお、ワークメモリ８は、ＣＰＵ７にて読み取り可能な記録媒体であり、ＣＰＵ７の動作を規定するプログラムを記録し、ＣＰＵ７は、ワークメモリ８からプログラムを読み取り、その読み取ったプログラムを実行して上記の処理を行う。
　次に画像表示装置の動作について説明する。
　先ず、図１を参照しながら画像を投写する際の画像表示装置の動作を説明する。なお、画像表示装置には、外部映像供給装置からアナログ映像信号が入力されるものとする。
　Ａ／Ｄ変換器１は、外部映像供給装置から入力されたアナログ映像信号を、ＣＰＵ７にて設定されたサンプリング周波数でサンプリングすることで、デジタル映像信号に変換して出力する。例えば、Ａ／Ｄ変換器１の内部または外部にあるクロック源（不図示）からのクロック信号の分周比がＣＰＵ７によって設定され、Ａ／Ｄ変換器１は、その設定された分周比で、映像信号の水平同期信号の周波数を逓倍した周波数のクロック信号に同期して、アナログ映像信号をサンプリングしてデジタル映像信号に変換する。
　Ａ／Ｄ変換器１から出力された映像信号は、入力段ＡＰＬ検出部２に入力される。入力段ＡＰＬ検出部２は、映像信号の各画素の輝度レベルである第１輝度レベルを検出し、垂直同期周期ごとに第１輝度レベルの平均値を入力ＡＰＬとして求めＣＰＵ７に出力する。また、入力段ＡＰＬ検出部２は、映像信号をスケーラ３に入力する。
　スケーラ３は、映像信号を１フレームごとに映像メモリ４に記憶する。その後、スケーラ３は、映像メモリ４から映像信号を読み取る際に、ＣＰＵ７から設定された変換率で圧縮伸張処理を行う。そして、スケーラ３は、圧縮伸張処理された映像信号を出力映像信号として出力する。なお、解像度変換された映像信号の解像度が液晶パネル６の解像度よりも小さい場合、スケーラ３は、出力映像信号の解像度と液晶パネル６の解像度が一致するように、圧縮伸張処理された映像信号に所定の映像信号を付加して出力映像信号として出力する。
　スケーラ３からの出力映像信号は、出力段ＡＰＬ検出部５に入力される。出力段ＡＰＬ検出部５は、出力映像信号の各画素の輝度レベルである第２輝度レベルを検出し、垂直同期周期ごとに第２輝度レベルの平均値を出力ＡＰＬとして求めＣＰＵ７に出力する。また、出力段ＡＰＬ検出部５は、出力映像信号を液晶パネル６に入力する。液晶パネル６は、出力映像信号に基づいて、出力映像信号に応じた画像を表示する。
　以下、アナログ映像信号の解像度を１６００×１２００とし、液晶パネルの解像度を１０２４×７６８とし、ＣＰＵ７がクロック信号の分周比を２１６０に設定したとする。この場合、ＣＰＵ７は、圧縮伸張処理の変換率として、水平方向に対しては１０２４／１６００、垂直方向に対しては７６８／１２００をスケーラ３に設定したことになる。
　このとき、例えば、ユーザからの指示などによって表示映像のアスペクト比が１６：９に変更されると、スケーラ３は圧縮伸張処理の変換率をさらに上げで、映像信号を圧縮しなければならない。このような状況が発生すると、スケーラ３が映像メモリ４から映像信号を読み取る必要があるデータ量が、必要処理時間内に映像メモリ４から映像信号を読み取ることのできる上限値を超えてしまう。この場合、出力映像信号に異常な輝度値の映像ノイズが挿入され、正常な画像表示ができなくなる。
　図２は、表示映像のアスペクトを１６：９にした際に正常な画像表示ができなくなった場合の投写画像の一例を示す図である。図２に示すように、投写画像には映像ノイズ２１が現れる。映像ノイズは黒レベル相当となるので、映像ノイズが生じると、出力映像信号のＡＰＬは低下する。
　図３は、圧縮伸張処理の変換率を調整する際のＣＰＵ７の動作の一例を説明するためのフローチャートである。
　先ず、ＣＰＵ７は、映像信号の水平同期周波数および垂直同期周波数に基づいて、映像信号の画像サイズを１６００×１２００と特定し、その画像サイズに応じたクロック信号を発生させるために分周比をＡ／Ｄ変換器１またはクロック源に設定する（ステップＳ３０１）。
　その後、ＣＰＵ７は、信号の入力に応じて、入力段ＡＰＬ検出部２から出力された入力ＡＰＬを取得し、その入力ＡＰＬをワークメモリ８に記憶する（ステップＳ３０２）。そして、ＣＰＵ７は、出力段ＡＰＬ検出部５から出力された出力ＡＰＬを取得し、その出力ＡＰＬをワークメモリ８に記憶する（ステップＳ３０３）。
　ＣＰＵ７は、アスペクト比の変更指示があったか否かを判断する（ステップＳ３０４）。例えば、画像表示装置は操作部を有し、ユーザが操作部に対してアスペクト比の変更を指示する操作を行うと、ＣＰＵ７は、アスペクト比の変更指示があったと判断する。なお、アスペクト比の変更指示がなかった場合、ＣＰＵ７は、ステップＳ３０２の処理に戻る。
　アスペクト比の変更指示があった場合、ＣＰＵ７は、アスペクト比の変更指示に応じて、スケーラ３に設定した圧縮伸張処理の変換率を上げて、映像信号をさらに圧縮する。その後、ＣＰＵ７は、ワークメモリ８から入力ＡＰＬおよび出力ＡＰＬを読み取り、その入力ＡＰＬおよび出力ＡＰＬに基づいて、スケーラ３の入力信号と出力信号の相違度を求める（ステップＳ３０５）。
　例えば、出力映像信号の１フレーム内の全画素数をＮａ、スケーラ３によって付加された、出力映像信号の１フレーム内の黒レベルの画素数をＮｂ、入力ＡＰＬをＩＮ＿ＡＰＬ、出力ＡＰＬをＯＵＴ＿ＡＰＬとすると、ＣＰＵ７は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 から算出される値Ｄ’の絶対値を相違度Ｄとして求める。
　なお、出力ＡＰＬの係数Ｎａ／（Ｎａ－Ｎｂ）は、出力ＡＰＬから、出力映像信号の解像度を液晶パネルの解像度と一致させるために追加された、黒レベルの映像信号の影響を取り除くために付加されている。また、黒レベルの画素数は、液晶パネル６の解像度と、スケーラ３に設定した圧縮伸張処理の変換率によってＣＰＵ７にて求められる。
　ＣＰＵ７は、相違度を求めると、相違度が予め定められた閾値以上か否かを判断して、出力映像信号に異常輝度値の映像ノイズが挿入されたか否かを判断する（ステップＳ３０６）。
　相違度が閾値未満の場合、ＣＰＵ７は、異常輝度値の映像ノイズが挿入されていないと判断して、ステップＳ３０２の処理に戻る。
　一方、相違度が閾値以上の場合、ＣＰＵ７は、異常輝度値の映像ノイズが挿入されたと判断して、スケーラ３による圧縮伸張処理の変換率を下げる（ステップＳ３０７）。
　例えば、ＣＰＵ７は、スケーラ３による圧縮伸張処理によって映像信号の解像度が液晶パネル６の解像度と一致するように、圧縮伸張処理の変換率をスケーラ３に設定する。これにより、ＣＰＵ７は、アスペクト比の変換処理が停止されるように変換率を下げることができる。
　また、ＣＰＵ７は、Ａ／Ｄ変換器１のサンプリングクロック周波数を低減させつつ、出力映像信号のアスペクト比を１６：９に保つように変換率を下げてもよい。つまり、ＣＰＵ７は、Ａ／Ｄ変換器１のサンプリング数を減らすことで、映像信号の水平方向の解像度を見かけ上低くし、スケーラによる圧縮伸張処理の垂直方向の変換率を下げることで、出力映像信号のアスペクト比を１６：９に保つように変換率を下げてもよい。
　次に、解像度変換、アスペクト比変換が行われた画像に対し、さらに台形歪補正が行われた場合について説明する。
　表示デバイスの解像度を１０２４×７６８、映像信号の解像度を１２８０×７２０とする。このとき、圧縮伸張処理の変換率は、水平方向に対して１０２４／１２８０、垂直方向に対して７２０／７６８とすると、アスペクト比は１６：９となる。この状態で、ユーザの操作によって垂直上方向の台形歪補正を行うとする。
　台形歪補正は、映像信号による画像を表示デバイス上に逆台形状に加工して表示することによって行われる。従って画像の上部へ行けば行くほど変換率は小さくなる。台形歪補正の補正量は、投写面とプロジェクタの投写光軸の延長線との角度が大きくなればなるほど増加する。すなわち、水平方向の変化率がより小さくなる。そのため、ユーザの操作によって台形歪補正が増加すると、あるときから映像ノイズが生じる。そこで、映像ノイズの発生を検出したら、以後の台形歪補正を停止する。
　この場合、スケーラ３の入出力間でのＡＰＬの相違度を検出するために、付加された黒レベル相当の画像領域の影響を受けないように、ＡＰＬの検出領域を画像の中央部のみとすればよい。すなわち、ＡＰＬの検出領域を、台形歪補正のための逆台形状画像に内接する矩形とすればよい。
　以上説明したように本実施形態によれば、映像信号の輝度に関する特徴量である第１特徴量と出力映像信号の輝度に関する特徴量である第２特徴量に基づいて、圧縮伸張処理の変換率が調整されるので、圧縮伸張処理を行っても、正常な画像を表示することができる。
　次に本発明の他の実施形態について説明する。
　映像信号および出力映像信号の特徴量としては、第１の実施形態ではＡＰＬを用いたが、ＡＰＬの代わりに、映像信号および出力映像信号の輝度レベルの分布である輝度ヒストグラムを用いてもよい。
　図４は、本実施形態の画像表示装置の構成を示す図である。図４で示した画像表示装置は、図１と比較して、入力段ＡＰＬ検出部２の代わりに入力段ＨＳＧ検出部２Ａを備え、出力段ＡＰＬ検出部５の代わりに出力段ＨＳＧ検出部５Ａを備える。
　入力段ＨＳＧ検出部２Ａは、映像信号の１フレーム内の輝度ヒストグラムである入力ヒストグラムを検出し、出力段ＨＳＧ検出部５Ａは、出力映像信号の１フレーム内の輝度ヒストグラムである出力ヒストグラムを検出する。
　ＣＰＵ７は、入力段ＨＳＧ検出部２Ａおよび出力段ＨＳＧ検出部５Ａのそれぞれで検出された入力ヒストグラムおよび出力ヒストグラムをワークメモリ８に記憶し、その記憶した入力ヒストグラムおよび出力ヒストグラムに基づいて、スケーラ３に設定した圧縮伸張処理の変換率を調整する。
　例えば、ＣＰＵ７は、入力ヒストグラムおよび出力ヒストグラムのそれぞれの分散または標準偏差の差分の絶対値を相違度として求め、その相違度が閾値上の場合、映像信号に映像ノイズが挿入されたと判断して、スケーラ３に設定した解像度の変換率を調整する。
　また、ＣＰＵ７は、入力ヒストグラムおよび出力ヒストグラムのそれぞれの階級（輝度値）ごとに、度数（画素数）の差分の絶対値を相違度として求め、閾値以上の相違度が所定値以上ある場合、映像信号に映像ノイズが挿入されたと判断して、スケーラ３に設定した圧縮伸張処理の変換率を調整してもよい。
　本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、圧縮伸張処理を行っても、正常な画像を表示することができる。
　以上説明した各実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。
　例えば、表示デバイスは液晶パネル６に限らず適宜変更可能である。
　また、所定の映像データは、黒レベルの映像データに限らず、グレーやその他の色を示す映像データなどでもよい。
　１　　　Ａ／Ｄ変換器
　２　　　入力段ＡＰＬ検出部
　２Ａ　　入力段ＨＳＧ検出部
　３　　　スケーラ
　４　　　映像メモリ
　５　　　出力段ＡＰＬ検出部
　５Ａ　　出力段ＨＳＧ検出部
　６　　　液晶パネル
　７　　　ＣＰＵ
　８　　　ワークメモリ

Claims (7)

  1. 　入力された映像信号を記憶する映像メモリと、
    　前記映像メモリから前記映像信号を読み出す際に、当該映像信号に対して圧縮伸張処理を行い、当該圧縮伸張処理が行われた映像信号を出力映像信号として出力するスケーラと、
    　前記出力映像信号に応じた画像を表示する表示デバイスと、
    　前記映像信号の輝度に関する特徴量である第１特徴量を検出する第１検出部と、
    　前記出力映像信号の輝度に関する特徴量である第２特徴量を検出する第２検出部と、
    　前記第１特徴量および前記第２特徴量に基づいて、前記圧縮伸張処理の変換率を調整する制御部と、を有する画像表示装置。
  2. 　請求項１に記載の画像表示装置において、
    　前記制御部は、前記第１特徴量および前記第２特徴量に基づいて、前記映像信号と前記出力映像信号との相違度を求め、前記相違度が閾値以上の場合、前記変換率を下げる、画像表示装置。
  3. 　請求項２に記載の画像表示装置において、
    　入力されたアナログ映像信号をサンプリングすることでデジタル映像信号に変換して前記映像信号として出力するＡ／Ｄ変換器をさらに有し、
    　　前記制御部は、前記圧縮伸張処理によって前記映像信号の解像度が前記表示デバイスの解像度と一致するように前記変換率を設定し、前記映像信号に対する映像信号処理の実行が指示されると、前記映像信号処理が実行されるように前記変換率を上げ、前記相違度が前記閾値以上の場合、前記Ａ／Ｄ変換器のサンプリング周波数を低減させて前記映像信号の解像度を低減させ、前記映像信号処理を実行しつつ前記変換率を下げる、画像表示装置。
  4. 　請求項２に記載の画像表示装置において、
    　前記制御部は、前記圧縮伸張処理によって前記映像信号の解像度が前記表示デバイスの解像度と一致するように前記変換率を設定し、前記映像信号に対する映像信号処理の実行が指示されると、前記映像信号処理が実行されるように前記変換率を上げ、前記相違度が前記閾値以上の場合、前記映像信号処理の少なくとも一部の処理が停止するように前記変換率を下げる、画像表示装置。
  5. 　請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像表示装置において、
    　前記第１特徴量および前記第２特徴量は、平均輝度レベルである、画像表示装置。
  6. 　請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像表示装置において、
    　前記第１特徴量および前記第２特徴量は、輝度ヒストグラムである、画像表示装置。
  7. 　映像メモリを有する画像表示装置において、
    　入力された映像信号の輝度に関する特徴量である第１特徴量を検出し、
    　前記映像信号を前記映像メモリに記憶し、
    　前記映像メモリから前記映像信号を読み出す際に、当該映像信号に対して圧縮伸張処理を行い、当該圧縮伸張処理が行われた映像信号を出力映像信号として出力し、
    　前記出力映像信号の輝度に関する特徴量である第２特徴量を検出し、
    　前記出力映像信号に応じた画像を表示し、
    　前記第１特徴量および前記第２特徴量に基づいて、前記圧縮伸張処理の変換率を調整する、映像信号処理方法。
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