WO2022234689A1 - 階調変換回路、映像表示装置、映像表示システム、および、階調変換方法 - Google Patents

階調変換回路、映像表示装置、映像表示システム、および、階調変換方法 Download PDF

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gradation
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display
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友佑 長瀬
一樹 横山
千秋 近
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • H04N5/00—Details of television systems
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Definitions

  • This technology relates to a video display system. More specifically, the present invention relates to a gradation conversion circuit, a video display device, a video display system, and a processing method in these, which change a gamma curve according to the maximum brightness of the display.
  • HLG Hybrid Log Gamma
  • HDR High Dynamic Range
  • the characteristic conversion of the video signal is performed so that the display is performed according to the peak luminance of the display device.
  • the image display system includes an optical system for viewing an image displayed from the display panel
  • the brightness level of the display light viewed by the viewer depends on the optical system, making it difficult to perform appropriate display. There is a problem of difficulty.
  • This technology was created in view of this situation, and aims to perform gradation conversion to achieve appropriate display in a video display system that includes an optical system.
  • the present technology has been made to solve the above-mentioned problems, and the first aspect thereof is the maximum brightness of the display panel and the transmittance of the optical system when viewing the image displayed from the display panel.
  • a visual luminance generation unit that generates visual luminance based on a system gamma generation unit that generates system gamma based on the visual luminance;
  • a gradation luminance generation unit that generates gradation luminance based on a video signal;
  • a gradation conversion comprising: a system gamma superimposition unit for superimposing the system gamma on the gradation luminance to generate a multiplication coefficient; and a signal multiplication unit for multiplying the video signal by the multiplication coefficient and outputting a display video signal.
  • a circuit, a video display device, a video display system, and a gradation conversion method thereof is generated based on the maximum luminance of the display panel and the visual luminance generated based on the transmittance of the optical system, thereby achieving an appropriate display in the image display system including the optical system. It brings about the effect of performing tone conversion.
  • the visual luminance generation section may include a multiplier that generates a multiplication result of the maximum luminance and the transmittance, and may output the multiplication result as the visual luminance. . This provides an effect of performing gradation conversion in consideration of transmittance.
  • the visual luminance generating section may further include a selector that selects one of the maximum luminance and the multiplication result as the visual luminance. This brings about the effect of selecting the visual luminance according to the viewing environment.
  • the system gamma generator may generate the system gamma according to the following equation.
  • the visual luminance is L e
  • the output luminance of the display video signal may be a value obtained by multiplying the display video signal by the visual luminance.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a system gamma waveform in the HLG system; It is a figure which shows an example of a structure of the output gradation conversion part 224 in embodiment of this technique. It is a figure showing an example of composition of visual luminosity generation part 410 in an embodiment of this art. It is a flow chart showing an example of a processing procedure of a picture display method of a picture display system in an embodiment of this art.
  • step S950 It is a flow chart showing a processing procedure example of output gradation modulation processing (step S950) in the embodiment of the present technology. It is a figure showing an example of composition of a head mount display of the 1st example of application in an embodiment of this art. It is a figure which shows the structural example of the head mounted display of the 2nd application example in embodiment of this technique.
  • Embodiment 2 a form for carrying out the present technology (hereinafter referred to as an embodiment) will be described. Explanation will be given in the following order. 1. Embodiment 2. Application example
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a general configuration of a video display system assuming the HLG system.
  • This video display system includes a video source device 100 that generates a video signal from scene light, and a video display device 200 that generates display light from the video signal.
  • a camera is assumed as the video source device 100 .
  • the video display device 200 for example, a display is assumed.
  • the OETF block 11 is arranged in the video source device 100 and the EOTF block 22 and the OOTF block 24 are arranged in the video display device 200 .
  • the OETF block 11 is a block that provides an OETF (Opto-Electro Transfer Function), which is a transfer function that converts an optical signal into an electrical signal.
  • the EOTF block 22 is a block that provides a function of EOTF (Electro-Optical Transfer Function), which is a transfer function for inversely converting an electrical signal into an optical signal.
  • the OOTF block 24 is a block that provides an OOTF (Opto-Optical Transfer Function), which is a system gamma transfer function for a video display system. This OOTF block 24 is inserted to adjust the "rendering intent".
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the overall configuration of the video display system according to the embodiment of the present technology.
  • an optical system 300 for viewing the image displayed from the image display device 200 is provided.
  • the video display device 200 includes a video input interface 210 , a video signal processing section 220 , a panel driving section 230 and a panel 240 .
  • the video input interface 210 is an interface that receives a video signal input from the video source device 100 .
  • the video signal processing section 220 performs signal processing on the video signal received via the video input interface 210 .
  • Panel 240 is a display panel for displaying images.
  • Panel driving section 230 is a driver that drives panel 240 based on the video signal that has undergone signal processing by video signal processing section 220 .
  • the video signal processing unit 220 includes a color signal conversion unit 221, an input gradation conversion unit 222, a signal processing unit 223, and an output gradation conversion unit 224.
  • the color signal converter 221 converts the YCrCb signal received via the video input interface 210 into an RGB signal. Assuming that the video signal received via the video input interface 210 is composed of a luminance component Y and color difference components Cr and Cb, the color signal converter 221 converts this into an RGB signal.
  • the input gradation conversion section 222 converts the RGB signals converted by the color signal conversion section 221 into RGB signals assuming the display light of the panel 240 .
  • the signal processing section 223 performs signal processing necessary for display on the panel 240 .
  • the output gradation conversion unit 224 converts the RGB signals supplied from the signal processing unit 223 into RGB signals assuming display light as a video display system.
  • the output gradation conversion unit 224 corresponds to the OOTF block 24 in the video display system assuming the HLG method described above.
  • a configuration example of the output gradation conversion unit 224 will be described later.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining visual luminance in the video display system according to the embodiment of the present technology
  • system gamma is generated based on the maximum luminance of display light from panel 240 of video display device 200 .
  • the system gamma ⁇ required in the conventional HLG method defines the maximum luminance of the panel 240 of the video display device 200 by L W , and when visually observed through the optical system 300, the system gamma ⁇ No display.
  • the maximum luminance of the panel 240 of the video display device 200 is 3000 [nit].
  • the transmittance of the optical system 300 is 10%
  • the visual luminance when viewed by a viewer is 300 [nit]. Therefore, in this state, the expected display in the HLG system cannot be obtained.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a system gamma waveform in the HLG system.
  • a is the system gamma when the maximum luminance is 3000 [nit]
  • b in the figure is the system gamma when the maximum luminance is 300 [nit].
  • the system gamma required in the conventional HLG method does not assume visual observation through the optical system 300, and the original "intention of expression" cannot be accurately expressed. Therefore, in this embodiment, the panel 240 is driven on the basis of visual luminance, and display is performed in accordance with the original "intention of expression.”
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the configuration of the output gradation converter 224 according to the embodiment of the present technology.
  • the output gradation conversion section 224 includes a visual luminance generation section 410 , a system gamma generation section 420 , a gradation luminance generation section 430 , a system gamma superposition section 440 and a signal multiplication section 450 .
  • the visual luminance generator 410 generates the visual luminance L e based on the maximum luminance of the panel 240 and the glass transmittance of the optical system 300 .
  • the maximum luminance of the panel 240 means the luminance when the maximum gradation is displayed, that is, the nominal peak luminance. It is assumed that the maximum luminance of the panel 240 is held in the register 401, the glass transmittance of the optical system 300 is held in the register 402, and the visual luminance generation unit 410 refers to each to generate the visual luminance Le. be done. However, an arbitrary brightness may be held in the register 401 as the maximum brightness according to the surrounding environment and usage of the product.
  • the system gamma generator 420 generates the system gamma ⁇ based on the visual luminance L e generated by the visual luminance generator 410 .
  • the gradation luminance generator 430 generates the gradation luminance Y S from the RGB signals (R S , G S , B S ) of the scene light.
  • the system gamma superimposition unit 440 superimposes the system gamma ⁇ on the gradation luminance YS to generate a multiplication coefficient.
  • the multiplication coefficient is used for multiplication with the RGB signal of the scene light in the signal multiplier 450, and is expressed as the ( ⁇ 1) power of the gradation luminance YS .
  • the signal multiplier 450 multiplies the RGB signals of scene light by the multiplication coefficients of the system gamma superimposing unit 440 to generate RGB signals of display light. That is, the RGB signals ( RD , GD, BD ) of the display light are obtained by the following equations.
  • R D Y S ⁇ -1 ⁇
  • R S G D Y S ⁇ 1 ⁇
  • G S B D Y S ⁇ 1 ⁇ B S
  • the output luminance of the display light F D is represented by the following equation.
  • F D [E S , L e ] L e ⁇ E D That is, the output brightness FD of the display light of the display video signal is a value obtained by multiplying the RGB signal ED by the visual brightness Le.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of the visual luminance generator 410 according to the embodiment of the present technology.
  • This visual luminance generator 410 includes a multiplier 411 and a selector 412 .
  • the multiplier 411 multiplies the maximum luminance of the panel 240 of the image display device 200 and the glass transmittance of the optical system 300 .
  • the multiplication result of this visual luminance generator 410 is supplied to the selector 412 .
  • the selector 412 selects one of the maximum luminance of the panel 240 of the image display device 200 and the multiplication result of the maximum luminance of the panel 240 of the image display device 200 and the glass transmittance of the optical system 300 according to the selection signal. It is something to do. A selection signal is supplied so that the former is selected when viewing the panel 240 directly without using the optical system 300, and the latter is selected when viewing with the optical system 300 assumed. Therefore, even when the same panel 240 is used, it is possible to share the output gradation conversion section 224 by switching the selection signal between when viewing the panel 240 directly and when viewing through the optical system 300. becomes.
  • FIG. 7 is a flow chart showing a processing procedure example of a video display method of the video display system according to the embodiment of the present technology.
  • the video input interface 210 receives a video signal input from the video source device 100 (step S910). Then, the color signal converter 221 converts the YCrCb signal received via the video input interface 210 into an RGB signal (step S920).
  • the input gradation conversion unit 222 converts the RGB signals converted by the color signal conversion unit 221 into RGB signals assuming the display light of the panel 240 (step S930). Then, the signal processing unit 223 performs signal processing necessary for display on the panel 240 (step S940).
  • the output gradation conversion unit 224 converts the RGB signals supplied from the signal processing unit 223 into RGB signals assuming display light as a video display system (step S950). Then, panel driving section 230 drives panel 240 to display an image based on the video signal processed by video signal processing section 220 (step S960).
  • FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure example of the output tone modulation processing (step S950) according to the embodiment of the present technology.
  • the maximum brightness of the panel 240 is acquired by referring to the register 401 (step S951).
  • the selector 412 selects the maximum luminance of the panel 240 and outputs it as visual luminance (step S956).
  • step S952 if the selection signal indicates viewing via the optical system 300 (step S952: Yes), the register 402 is referenced to acquire the glass transmittance of the optical system 300 (step S953). Then, the multiplier 411 multiplies the maximum luminance of the panel 240 of the image display device 200 by the glass transmittance of the optical system 300 (step S954), the selector 412 selects the multiplication result of the multiplier 411, Output as visual luminance (step S955).
  • the system gamma generator 420 Based on the visual luminance thus obtained, the system gamma generator 420 generates system gamma ⁇ (step S957). Also, the gradation luminance generation unit 430 generates the gradation luminance Y S from the RGB signals (R S , G S , B S ) of the scene light (step S958).
  • the system gamma superimposition unit 440 superimposes the system gamma ⁇ on the gradation luminance YS to generate a multiplication coefficient (step S959 ). Then, the signal multiplier 450 multiplies the RGB signals of scene light by the multiplication coefficients of the system gamma superimposing unit 440 to generate RGB signals of display light (step S961).
  • the visual luminance is generated by the visual luminance generator 410 and reflected in the generation of the system gamma, thereby realizing appropriate display in a video display system including an optical system. gradation conversion can be performed.
  • both can be used properly so that the visual luminance is used for gamma processing and the maximum luminance of the panel 240 is used for other panel corrections.
  • the output gradation conversion unit 224 can be shared in both cases.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of a head mounted display of a first application example according to the embodiment of the present technology.
  • the display light projected from the projection unit 290 through the projection lens 310 is attenuated in luminance due to reflection on the transparent light guide plate 330 and polarization by the total reflection mirror 320 and the half mirror 340. Visualized by 10.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a head mounted display of a second application example according to the embodiment of the present technology.
  • the display light projected from the projection unit 290 through the projection lens 310 is attenuated in luminance due to reflection on the transparent light guide plate 360 and polarization on the hologram 350, and is viewed by the viewer 10.
  • the embodiment of the present technology can be applied regardless of whether the method used in the head-mounted display is the half-mirror method or the hologram method.
  • the processing procedure described in the above embodiment may be regarded as a method having a series of procedures, and a program for causing a computer to execute the series of procedures or a recording medium for storing the program You can catch it.
  • this recording medium for example, CD (Compact Disc), MD (MiniDisc), DVD (Digital Versatile Disc), memory card, Blu-ray disc (Blu-ray (registered trademark) Disc), etc. can be used.
  • the present technology can also have the following configuration.
  • a visual luminance generator that generates visual luminance based on the maximum luminance of a display panel and the transmittance of an optical system when viewing an image displayed from the display panel; a system gamma generator that generates a system gamma based on the visual luminance; a gradation luminance generator that generates gradation luminance based on a video signal; a system gamma superimposition unit that superimposes the system gamma on the gradation luminance to generate a multiplication factor; and a signal multiplier for multiplying the video signal by the multiplication factor and outputting a display video signal.
  • the visual luminance generator further includes a selector that selects one of the maximum luminance and the multiplication result as the visual luminance.
  • the system gamma generator generates the system gamma according to the following equation. However, let the visual luminance be L e and the system gamma be ⁇ .
  • a display panel a visual luminance generation unit that generates visual luminance based on the maximum luminance of the display panel and the transmittance of an optical system when viewing an image displayed from the display panel; a system gamma generator that generates a system gamma based on the visual luminance; a gradation luminance generator that generates gradation luminance based on a video signal; a system gamma superimposition unit that superimposes the system gamma on the gradation luminance to generate a multiplication factor; and a signal multiplier that multiplies the video signal by the multiplication coefficient and outputs a display video signal to the display panel.
  • a display panel an optical system for viewing an image displayed from the display panel; a visual luminance generator that generates visual luminance based on the maximum luminance of the display panel and the transmittance of the optical system; a system gamma generator that generates a system gamma based on the visual luminance; a gradation luminance generator that generates gradation luminance based on a video signal; a system gamma superimposition unit that superimposes the system gamma on the gradation luminance to generate a multiplication factor; and a signal multiplier that multiplies the video signal by the multiplication factor and outputs a display video signal to the display panel.
  • Video source device 200 Video display device 210 Video input interface 220 Video signal processing unit 221 color signal conversion unit 222 input gradation conversion unit 223 signal processing unit 224 output gradation conversion unit 230 panel driving unit 240 panel 290 projection unit 300 optical system 310 projection lens 320 total reflection mirror 330 transparent light guide plate 340 half mirror 350 hologram 360 Transparent light guide plate 401 maximum luminance register 402 glass transmittance register 410 visual luminance generator 411 multiplier 412 selector 420 system gamma generator 430 gradation luminance generator 440 system gamma superimposed unit 450 signal multiplier

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Abstract

光学系を含む映像表示システムにおいて、適切な表示を実現するための階調変換を行う。　目視輝度生成部（４１０）は、ディスプレイパネルの最大輝度（４０１）とディスプレイパネルから表示される映像を目視する際の光学系の透過率（４０２）とに基づいて目視輝度を生成する。システムガンマ生成部（４２０）は、目視輝度に基づいてシステムガンマを生成する。階調輝度生成部（４３０）は、映像信号に基づいて階調輝度を生成する。システムガンマ重畳部（４４０）は、階調輝度にシステムガンマを重畳して乗算係数を生成する。信号乗算部（４５０）は、映像信号に乗算係数を乗算して表示映像信号を出力する。

Description

階調変換回路、映像表示装置、映像表示システム、および、階調変換方法
　本技術は、映像表示システムに関する。詳しくは、ディスプレイの最大輝度に従ってガンマカーブを変化させる階調変換回路、映像表示装置、映像表示システム、および、これらにおける処理方法に関する。
　映像表示システムにおいて、ＨＤＲ（High Dynamic Range）信号を扱う際の規格の一つとして、ＨＬＧ（Hybrid Log Gamma）が知られている。このＨＬＧでは、撮影から映像表示までの光の見え方を相対的に捉えて、受け側のディスプレイが備える輝度範囲に合わせて、そのピーク輝度の差による見え方の差が最小限になるように表示が行われる。例えば、ＨＬＧ方式のＨＤＲ映像信号を、表示装置のピーク輝度に応じて表示する映像信号変換装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０１８－０９３３２０号公報
　上述の従来技術では、表示装置のピーク輝度に応じて表示が行われるように映像信号の特性変換を行っている。しかしながら、映像表示システムがディスプレイパネルから表示される映像を目視する際の光学系を含む場合、視聴者によって目視される表示光の輝度レベルは光学系に依存するため、適切な表示を行うことが困難になるという問題がある。
　本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、光学系を含む映像表示システムにおいて、適切な表示を実現するための階調変換を行うことを目的とする。
　本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、ディスプレイパネルの最大輝度と上記ディスプレイパネルから表示される映像を目視する際の光学系の透過率とに基づいて目視輝度を生成する目視輝度生成部と、上記目視輝度に基づいてシステムガンマを生成するシステムガンマ生成部と、映像信号に基づいて階調輝度を生成する階調輝度生成部と、上記階調輝度に上記システムガンマを重畳して乗算係数を生成するシステムガンマ重畳部と、上記映像信号に上記乗算係数を乗算して表示映像信号を出力する信号乗算部とを具備する階調変換回路、映像表示装置、映像表示システムおよびその階調変換方法である。これにより、ディスプレイパネルの最大輝度および光学系の透過率に基づいて生成された目視輝度に基づいてシステムガンマを生成することにより、光学系を含む映像表示システムにおける適切な表示を実現するための階調変換を行うという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記目視輝度生成部は、上記最大輝度と上記透過率との乗算結果を生成する乗算器を備え、上記乗算結果を上記目視輝度として出力するようにしてもよい。これにより、透過率を加味した階調変換を行うという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記目視輝度生成部は、上記最大輝度および上記乗算結果の何れか一方を上記目視輝度として選択する選択器をさらに具備するようにしてもよい。これにより、視聴環境に応じた目視輝度を選択するという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記システムガンマ生成部は、次式により上記システムガンマを生成するようにしてもよい。ただし、上記目視輝度をＬｅ、上記システムガンマをγとする。
　　γ＝１．２＋０．４２×ｌｏｇ10（Ｌｅ／１０００）
　また、この第１の側面において、上記表示映像信号の出力輝度は、上記表示映像信号に上記目視輝度を乗算した値であってもよい。
ＨＬＧ方式を想定した映像表示システムの一般的な構成の一例を示す図である。 本技術の実施の形態における映像表示システムの全体構成の一例を示す図である。 本技術の実施の形態の映像表示システムにおける目視輝度を説明するための図である。 ＨＬＧ方式におけるシステムガンマの波形例を示す図である。 本技術の実施の形態における出力階調変換部２２４の構成の一例を示す図である。 本技術の実施の形態における目視輝度生成部４１０の構成の一例を示す図である。 本技術の実施の形態における映像表示システムの映像表示方法の処理手順例を示す流れ図である。 本技術の実施の形態における出力階調変調処理（ステップＳ９５０）の処理手順例を示す流れ図である。 本技術の実施の形態における第１の応用例のヘッドマウントディスプレイの構成例を示す図である。 本技術の実施の形態における第２の応用例のヘッドマウントディスプレイの構成例を示す図である。
　以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
　１．実施の形態
　２．応用例
　＜１．実施の形態＞
　［映像表示システム］
　図１は、ＨＬＧ方式を想定した映像表示システムの一般的な構成の一例を示す図である。
　この映像表示システムは、場面光（scene light）から映像信号を生成する映像ソース機器１００と、映像信号から表示光（display light）を生成する映像表示装置２００とを備える。映像ソース機器１００としては、例えば、カメラが想定される。また、映像表示装置２００としては、例えば、ディスプレイが想定される。
　ＨＬＧ方式を想定した映像表示システムにおいては、映像ソース機器１００にＯＥＴＦブロック１１が配置され、映像表示装置２００にＥＯＴＦブロック２２およびＯＯＴＦブロック２４が配置される。
　ＯＥＴＦブロック１１は、光信号を電気信号に変換する伝達関数であるＯＥＴＦ（Opto-Electro Transfer Function：光-電気変換機能）を提供するブロックである。ＥＯＴＦブロック２２は、電気信号を光信号に逆変換する伝達関数であるＥＯＴＦ（Electro-Optical Transfer Function：電気-光変換機能）の機能を提供するブロックである。ＯＯＴＦブロック２４は、映像表示システムとしてのシステムガンマの伝達関数であるＯＯＴＦ（Opto-Optical Transfer Function：光-光変換機能）を提供するブロックである。このＯＯＴＦブロック２４は、「表現の意図（rendering intent）」を調整するために挿入される。
　図２は、本技術の実施の形態における映像表示システムの全体構成の一例を示す図である。
　この映像表示システムでは、映像ソース機器１００および映像表示装置２００に加え、映像表示装置２００から表示される映像を目視する際の光学系３００をさらに備えることを想定する。
　映像表示装置２００は、映像入力インタフェース２１０と、映像信号処理部２２０と、パネル駆動部２３０と、パネル２４０とを備える。映像入力インタフェース２１０は、映像ソース機器１００から入力される映像信号を受けるインタフェースである。映像信号処理部２２０は、映像入力インタフェース２１０を介して受けた映像信号について信号処理を施すものである。パネル２４０は、映像を表示するためのディスプレイパネルである。パネル駆動部２３０は、映像信号処理部２２０によって信号処理が施された映像信号に基づいてパネル２４０を駆動するドライバである。
　映像信号処理部２２０は、色信号変換部２２１と、入力階調変換部２２２と、信号処理部２２３と、出力階調変換部２２４とを備える。
　色信号変換部２２１は、映像入力インタフェース２１０を介して受けたＹＣｒＣｂ信号を、ＲＧＢ信号に変換するものである。映像入力インタフェース２１０を介して受けた映像信号は輝度成分Ｙと色差成分ＣｒおよびＣｂとからなることを想定し、色信号変換部２２１はこれをＲＧＢ信号に変換する。
　入力階調変換部２２２は、色信号変換部２２１によって変換されたＲＧＢ信号を、パネル２４０の表示光を想定したＲＧＢ信号に変換するものである。信号処理部２２３は、パネル２４０に表示するために必要な信号処理を行うものである。
　出力階調変換部２２４は、信号処理部２２３から供給されたＲＧＢ信号を、映像表示システムとしての表示光を想定したＲＧＢ信号に変換するものである。すなわち、この出力階調変換部２２４は、上述のＨＬＧ方式を想定した映像表示システムにおけるＯＯＴＦブロック２４に相当するものである。この出力階調変換部２２４の構成例については後述する。
　［目視輝度］
　図３は、本技術の実施の形態の映像表示システムにおける目視輝度を説明するための図である。
　映像表示装置２００のパネル２４０から表示される映像を、光学系３００を介して目視することを想定する。ＨＬＧ方式においては、映像表示装置２００のパネル２４０からの表示光の最大輝度に基づいてシステムガンマが生成される。具体的には、映像表示装置２００のパネル２４０の最大輝度をＬＷとすると、システムガンマγは次式により求められる。
　　γ＝１．２＋０．４２×ｌｏｇ10（ＬＷ／１０００）
　このように従来のＨＬＧ方式において求められるシステムガンマγは、映像表示装置２００のパネル２４０の最大輝度をＬWによって規定されてしまい、光学系３００を介して目視した場合には、実態に即した表示が行われなくなる。
　例えば、映像表示装置２００のパネル２４０の最大輝度が３０００［ｎｉｔ］であるものとする。ここで、光学系３００の透過率が１０％とすると、視聴者から目視した際の目視輝度は３００［ｎｉｔ］になってしまう。したがって、このままでは、ＨＬＧ方式において想定する表示が得られなくなる。
　図４は、ＨＬＧ方式におけるシステムガンマの波形例を示す図である。同図におけるａは最大輝度が３０００［ｎｉｔ］の場合のシステムガンマであり、同図におけるｂは最大輝度が３００［ｎｉｔ］の場合のシステムガンマである。
　このように、従来のＨＬＧ方式において求められるシステムガンマでは、光学系３００を介して目視することを想定しておらず、本来の「表現の意図」を的確に表現することができない。そこで、この実施の形態では、目視輝度を基準としてパネル２４０を駆動して、本来の「表現の意図」に沿った表示を行う。
　［出力階調変換部］
　図５は、本技術の実施の形態における出力階調変換部２２４の構成の一例を示す図である。
　この出力階調変換部２２４は、目視輝度生成部４１０と、システムガンマ生成部４２０と、階調輝度生成部４３０と、システムガンマ重畳部４４０と、信号乗算部４５０とを備える。
　目視輝度生成部４１０は、パネル２４０の最大輝度および光学系３００のグラス透過率に基づいて目視輝度Ｌｅを生成するものである。この実施の形態において、パネル２４０の最大輝度とは、最大階調を表示した際の輝度、すなわち公称ピーク輝度（nominal peak luminance）を意味する。なお、パネル２４０の最大輝度はレジスタ４０１に保持され、光学系３００のグラス透過率はレジスタ４０２に保持され、目視輝度生成部４１０がそれぞれを参照することにより目視輝度Ｌｅを生成することが想定される。ただし、周囲の環境や製品の使用態様に応じて、任意の輝度を最大輝度としてレジスタ４０１に保持するようにしてもよい。
　システムガンマ生成部４２０は、目視輝度生成部４１０によって生成された目視輝度Ｌｅを基準としてシステムガンマγを生成するものである。システムガンマγは次式により得られる。
　　γ＝１．２＋０．４２×ｌｏｇ10（Ｌｅ／１０００）
　階調輝度生成部４３０は、場面光のＲＧＢ信号（ＲＳ，ＧＳ，ＢＳ）から階調輝度ＹＳを生成するものである。階調輝度ＹＳは次式により得られる。
　　ＹＳ＝０．２６２７ＲＳ＋０．６７８０ＧＳ＋０．０５９３ＢＳ
　システムガンマ重畳部４４０は、階調輝度ＹＳにシステムガンマγを重畳して、乗算係数を生成するものである。乗算係数は、信号乗算部４５０において場面光のＲＧＢ信号との乗算に用いられるものであり、階調輝度ＹＳの（γ－１）乗として表わされる。
　信号乗算部４５０は、場面光のＲＧＢ信号に対して、システムガンマ重畳部４４０による乗算係数を乗算して、表示光のＲＧＢ信号を生成するものである。すなわち、表示光のＲＧＢ信号（ＲＤ，ＧＤ，ＢＤ）は、次式により得られる。
　　ＲＤ＝ＹＳ γ－１×ＲＳ
　　ＧＤ＝ＹＳ γ－１×ＧＳ
　　ＢＤ＝ＹＳ γ－１×ＢＳ
　ここで、場面光のＲＧＢ信号（ＲＳ，ＧＳ，ＢＳ）をＥＳ、表示光のＲＧＢ信号（ＲＤ，ＧＤ，ＢＤ）をＥＤとすると、表示光の出力輝度ＦＤは、次式により表わされる。
　　ＦＤ［ＥＳ，Ｌｅ］＝Ｌｅ×ＥＤ
すなわち、表示映像信号の表示光の出力輝度ＦＤは、ＲＧＢ信号ＥＤに目視輝度Ｌｅを乗算した値である。
　図６は、本技術の実施の形態における目視輝度生成部４１０の構成の一例を示す図である。
　この目視輝度生成部４１０は、乗算器４１１と、選択器４１２とを備える。
　乗算器４１１は、映像表示装置２００のパネル２４０の最大輝度と光学系３００のグラス透過率とを乗算するものである。この目視輝度生成部４１０の乗算結果は、選択器４１２に供給される。
　選択器４１２は、映像表示装置２００のパネル２４０の最大輝度と、映像表示装置２００のパネル２４０の最大輝度と光学系３００のグラス透過率との乗算結果との、何れか一方を選択信号に従って選択するものである。光学系３００を用いずにパネル２４０を直視する際には前者を選択し、光学系３００を想定した視聴を行う際には後者を選択するように、選択信号を供給する。したがって、同じパネル２４０を用いた場合においても、パネル２４０を直視する場合と、光学系３００を介して視聴する場合とで、選択信号を切り換えることにより出力階調変換部２２４を共用することが可能となる。
　［映像表示方法］
　図７は、本技術の実施の形態における映像表示システムの映像表示方法の処理手順例を示す流れ図である。
　まず、映像入力インタフェース２１０が、映像ソース機器１００から入力される映像信号を受ける（ステップＳ９１０）。そして、色信号変換部２２１が、映像入力インタフェース２１０を介して受けたＹＣｒＣｂ信号を、ＲＧＢ信号に変換する（ステップＳ９２０）。
　次に、入力階調変換部２２２が、色信号変換部２２１によって変換されたＲＧＢ信号を、パネル２４０の表示光を想定したＲＧＢ信号に変換する（ステップＳ９３０）。そして、信号処理部２２３が、パネル２４０に表示するために必要な信号処理を行う（ステップＳ９４０）。
　次に、出力階調変換部２２４が、信号処理部２２３から供給されたＲＧＢ信号を、映像表示システムとしての表示光を想定したＲＧＢ信号に変換する（ステップＳ９５０）。そして、パネル駆動部２３０が、映像信号処理部２２０によって信号処理が施された映像信号に基づいて、パネル２４０を駆動して、映像を表示する（ステップＳ９６０）。
　図８は、本技術の実施の形態における出力階調変調処理（ステップＳ９５０）の処理手順例を示す流れ図である。
　まず、レジスタ４０１を参照してパネル２４０の最大輝度を取得する（ステップＳ９５１）。ここで、光学系３００を介することなく視聴する旨を選択信号が示している場合には（ステップＳ９５２：Ｎｏ）、選択器４１２がパネル２４０の最大輝度を選択して、目視輝度として出力する（ステップＳ９５６）。
　一方、光学系３００を介して視聴する旨を選択信号が示している場合には（ステップＳ９５２：Ｙｅｓ）、レジスタ４０２を参照して光学系３００のグラス透過率を取得する（ステップＳ９５３）。そして、乗算器４１１が、映像表示装置２００のパネル２４０の最大輝度と光学系３００のグラス透過率とを乗算して（ステップＳ９５４）、選択器４１２が乗算器４１１の乗算結果を選択して、目視輝度として出力する（ステップＳ９５５）。
　このようにして得られた目視輝度に基づいて、システムガンマ生成部４２０がシステムガンマγを生成する（ステップＳ９５７）。また、階調輝度生成部４３０が、場面光のＲＧＢ信号（ＲＳ，ＧＳ，ＢＳ）から階調輝度ＹＳを生成する（ステップＳ９５８）。
　その後、システムガンマ重畳部４４０が、階調輝度ＹＳにシステムガンマγを重畳して、乗算係数を生成する（ステップＳ９５９）。そして、信号乗算部４５０が、場面光のＲＧＢ信号に対して、システムガンマ重畳部４４０による乗算係数を乗算して、表示光のＲＧＢ信号を生成する（ステップＳ９６１）。
　このように、本技術の実施の形態によれば、目視輝度生成部４１０によって目視輝度を生成してシステムガンマの生成に反映させることにより、光学系を含む映像表示システムにおいて、適切な表示を実現するための階調変換を行うことができる。
　また、ガンマ処理のためには目視輝度を用いて、その他のパネル補正にはパネル２４０の最大輝度を用いるように、両者を使い分けることができる。
　さらに、光学系３００を介した視聴を行うか否かを選択器４１２によって選択することによって、同じパネル２４０を用いた場合においても、パネル２４０を直視する場合と、光学系３００を介して視聴する場合とで、出力階調変換部２２４を共用することができる。
　＜２．応用例＞
　上述の実施の形態では、一般的な光学系３００を想定した映像表示システムについて説明したが、ここではより具体的な応用例について説明する。一例として、ＡＲ（Augmented Reality：拡張現実）やＶＲ（Virtual Reality：仮想現実）の用途においては、視聴者がヘッドマウントディスプレイ（Head Mounted Display：ＨＭＤ）を用いて映像を視聴することが想定される。この場合、以下に説明するように導光板などの光学系を介して映像を視聴するため、パネル２４０を直視する場合とは視聴環境が異なってしまう。そこで、上述の実施の形態のように、目視輝度生成部４１０によって目視輝度を生成してシステムガンマの生成に反映させることにより、適切な表示を実現するための階調変換を行うことができる。
　図９は、本技術の実施の形態における第１の応用例のヘッドマウントディスプレイの構成例を示す図である。
　この第１の応用例では、投射部２９０から投射レンズ３１０を介して投射した表示光は、透明導光板３３０における反射や全反射ミラー３２０およびハーフミラー３４０における偏光により輝度が減衰して、視聴者１０によって目視される。
　図１０は、本技術の実施の形態における第２の応用例のヘッドマウントディスプレイの構成例を示す図である。
　この第２の応用例では、投射部２９０から投射レンズ３１０を介して投射した表示光は、透明導光板３６０における反射やホログラム３５０における偏光により輝度が減衰して、視聴者１０によって目視される。
　このように、ヘッドマウントディスプレイにおいて用いられる方式が、ハーフミラー方式やホログラム方式の何れの場合であっても、本技術の実施の形態を適用することができる。
　なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
　また、上述の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（MiniDisc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、メモリカード、ブルーレイディスク（Blu-ray（登録商標）Disc）等を用いることができる。
　なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
　なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）ディスプレイパネルの最大輝度と前記ディスプレイパネルから表示される映像を目視する際の光学系の透過率とに基づいて目視輝度を生成する目視輝度生成部と、
　前記目視輝度に基づいてシステムガンマを生成するシステムガンマ生成部と、
　映像信号に基づいて階調輝度を生成する階調輝度生成部と、
　前記階調輝度に前記システムガンマを重畳して乗算係数を生成するシステムガンマ重畳部と、
　前記映像信号に前記乗算係数を乗算して表示映像信号を出力する信号乗算部と
を具備する階調変換回路。
（２）前記目視輝度生成部は、前記最大輝度と前記透過率との乗算結果を生成する乗算器を備え、前記乗算結果を前記目視輝度として出力する
前記（１）に記載の階調変換回路。
（３）前記目視輝度生成部は、前記最大輝度および前記乗算結果の何れか一方を前記目視輝度として選択する選択器をさらに具備する
前記（２）に記載の階調変換回路。
（４）前記システムガンマ生成部は、次式により前記システムガンマを生成する前記（１）から（３）のいずれかに記載の階調変換回路。
ただし、前記目視輝度をＬｅ、前記システムガンマをγとする。
　　γ＝１．２＋０．４２×ｌｏｇ10（Ｌｅ／１０００）
（５）前記表示映像信号の出力輝度は、前記表示映像信号に前記目視輝度を乗算した値である
前記（１）から（４）のいずれかに記載の階調変換回路。
（６）ディスプレイパネルと、
　前記ディスプレイパネルの最大輝度と前記ディスプレイパネルから表示される映像を目視する際の光学系の透過率とに基づいて目視輝度を生成する目視輝度生成部と、
　前記目視輝度に基づいてシステムガンマを生成するシステムガンマ生成部と、
　映像信号に基づいて階調輝度を生成する階調輝度生成部と、
　前記階調輝度に前記システムガンマを重畳して乗算係数を生成するシステムガンマ重畳部と、
　前記映像信号に前記乗算係数を乗算して表示映像信号を前記ディスプレイパネルに出力する信号乗算部と
を具備する映像表示装置。
（７）ディスプレイパネルと、
　前記ディスプレイパネルから表示される映像を目視する際の光学系と、
　前記ディスプレイパネルの最大輝度と前記光学系の透過率とに基づいて目視輝度を生成する目視輝度生成部と、
　前記目視輝度に基づいてシステムガンマを生成するシステムガンマ生成部と、
　映像信号に基づいて階調輝度を生成する階調輝度生成部と、
　前記階調輝度に前記システムガンマを重畳して乗算係数を生成するシステムガンマ重畳部と、
　前記映像信号に前記乗算係数を乗算して表示映像信号を前記ディスプレイパネルに出力する信号乗算部と
を具備する映像表示システム。
（８）前記光学系は、導光板を備える
前記（７）に記載の映像表示システム。
（９）目視輝度生成部が、ディスプレイパネルの最大輝度と前記ディスプレイパネルから表示される映像を目視する際の光学系の透過率とに基づいて目視輝度を生成する目視輝度生成手順と、
　システムガンマ生成部が、前記目視輝度に基づいてシステムガンマを生成するシステムガンマ生成手順と、
　階調輝度生成部が、映像信号に基づいて階調輝度を生成する階調輝度生成手順と、
　システムガンマ重畳部が、前記階調輝度に前記システムガンマを重畳して乗算係数を生成するシステムガンマ重畳手順と、
　信号乗算部が、前記映像信号に前記乗算係数を乗算して表示映像信号を出力する信号乗算手順と
を具備する階調変換方法。
　１０　視聴者
　１１　ＯＥＴＦ（Opto-Electro Transfer Function）ブロック
　２２　ＥＯＴＦ（Electro-Optical Transfer Function）ブロック
　２４　ＯＯＴＦ（Opto-Optical Transfer Function）ブロック
　１００　映像ソース機器
　２００　映像表示装置
　２１０　映像入力インタフェース
　２２０　映像信号処理部
　２２１　色信号変換部
　２２２　入力階調変換部
　２２３　信号処理部
　２２４　出力階調変換部
　２３０　パネル駆動部
　２４０　パネル
　２９０　投射部
　３００　光学系
　３１０　投射レンズ
　３２０　全反射ミラー
　３３０　透明導光板
　３４０　ハーフミラー
　３５０　ホログラム
　３６０　透明導光板
　４０１　最大輝度レジスタ
　４０２　グラス透過率レジスタ
　４１０　目視輝度生成部
　４１１　乗算器
　４１２　選択器
　４２０　システムガンマ生成部
　４３０　階調輝度生成部
　４４０　システムガンマ重畳部
　４５０　信号乗算部

Claims (9)

  1. 　ディスプレイパネルの最大輝度と前記ディスプレイパネルから表示される映像を目視する際の光学系の透過率とに基づいて目視輝度を生成する目視輝度生成部と、
    　前記目視輝度に基づいてシステムガンマを生成するシステムガンマ生成部と、
    　映像信号に基づいて階調輝度を生成する階調輝度生成部と、
    　前記階調輝度に前記システムガンマを重畳して乗算係数を生成するシステムガンマ重畳部と、
    　前記映像信号に前記乗算係数を乗算して表示映像信号を出力する信号乗算部と
    を具備する階調変換回路。
  2. 　前記目視輝度生成部は、前記最大輝度と前記透過率との乗算結果を生成する乗算器を備え、前記乗算結果を前記目視輝度として出力する
    請求項１記載の階調変換回路。
  3. 　前記目視輝度生成部は、前記最大輝度および前記乗算結果の何れか一方を前記目視輝度として選択する選択器をさらに具備する
    請求項２記載の階調変換回路。
  4. 　前記システムガンマ生成部は、次式により前記システムガンマを生成する請求項１記載の階調変換回路。
    ただし、前記目視輝度をＬｅ、前記システムガンマをγとする。
    　　γ＝１．２＋０．４２×ｌｏｇ10（Ｌｅ／１０００）
  5. 　前記表示映像信号の出力輝度は、前記表示映像信号に前記目視輝度を乗算した値である
    請求項１記載の階調変換回路。
  6. 　ディスプレイパネルと、
    　前記ディスプレイパネルの最大輝度と前記ディスプレイパネルから表示される映像を目視する際の光学系の透過率とに基づいて目視輝度を生成する目視輝度生成部と、
    　前記目視輝度に基づいてシステムガンマを生成するシステムガンマ生成部と、
    　映像信号に基づいて階調輝度を生成する階調輝度生成部と、
    　前記階調輝度に前記システムガンマを重畳して乗算係数を生成するシステムガンマ重畳部と、
    　前記映像信号に前記乗算係数を乗算して表示映像信号を前記ディスプレイパネルに出力する信号乗算部と
    を具備する映像表示装置。
  7. 　ディスプレイパネルと、
    　前記ディスプレイパネルから表示される映像を目視する際の光学系と、
    　前記ディスプレイパネルの最大輝度と前記光学系の透過率とに基づいて目視輝度を生成する目視輝度生成部と、
    　前記目視輝度に基づいてシステムガンマを生成するシステムガンマ生成部と、
    　映像信号に基づいて階調輝度を生成する階調輝度生成部と、
    　前記階調輝度に前記システムガンマを重畳して乗算係数を生成するシステムガンマ重畳部と、
    　前記映像信号に前記乗算係数を乗算して表示映像信号を前記ディスプレイパネルに出力する信号乗算部と
    を具備する映像表示システム。
  8. 　前記光学系は、導光板を備える
    請求項７記載の映像表示システム。
  9. 　目視輝度生成部が、ディスプレイパネルの最大輝度と前記ディスプレイパネルから表示される映像を目視する際の光学系の透過率とに基づいて目視輝度を生成する目視輝度生成手順と、
    　システムガンマ生成部が、前記目視輝度に基づいてシステムガンマを生成するシステムガンマ生成手順と、
    　階調輝度生成部が、映像信号に基づいて階調輝度を生成する階調輝度生成手順と、
    　システムガンマ重畳部が、前記階調輝度に前記システムガンマを重畳して乗算係数を生成するシステムガンマ重畳手順と、
    　信号乗算部が、前記映像信号に前記乗算係数を乗算して表示映像信号を出力する信号乗算手順と
    を具備する階調変換方法。
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