JP2002158894A

JP2002158894A - ダイナミックガンマ補正装置

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Publication number: JP2002158894A
Application number: JP2000349947A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Hamada; 昭一濱田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-11-16
Filing date: 2000-11-16
Publication date: 2002-05-31
Anticipated expiration: 2020-11-16
Also published as: JP3685712B2

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な回路構成で従来技術と同様な効果が得
られるダイナミックガンマ補正装置を提供する。【解決手段】Ａ／Ｄ変換部１において、デジタル信号
に変換された映像信号は輝度カウン夕部２に送られ、輝
度レベルが、０〜変数Ｘの度数である黒レベル度数と、
変数Ｙ〜２５５（最大階調値）の度数である白レベル度
数がカウントされる。これらは、１フィールド又は１フ
レーム毎に、範囲生成部３へ送られ所定の相関関係で変
数ＸおよびＹが変更され、輝度カウン夕部２に戻され
て、白レベルおよび黒レベルの新たな設定値として再設
定される。前記Ｘを最小レベル、前記Ｙを最大レベルと
して、ガンマ生成部４に送られ、最適化を施されたガン
マ補正ルックアップテーブルが生成される。ガンマ補正
部５で、Ａ／Ｄ変換部１から供給される映像信号に対し
て、前記テーブルに従ってガンマ補正が実行される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像のコントラス
トを改善するために、ガンマ補正テーブルをダイナミッ
クに最適化する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＣＤやＰＤＰのように表示階調に制限
のある表示装置に、テレビ映像のようなＡＰＬ（平均輝
度レベル）の変動する動画を表示するとき、表示画のコ
ントラストが不足するため、一般に立体感のない表示画
像となる。一方、ＡＰＬ付近のガンマ値を大きくする方
法も有るが、ダイナミックレンジの拡大が十分行われな
いという問題が有った。これらの問題を解決する方法
が、特開平８−３１７２５０号公報に提案されている。
この公報に記載された方法について、処理の手順に従っ
て簡単に説明する。まず、フィールド又はフレーム毎の
映像信号の画素の輝度レベルを検出し、その輝度レベル
別の画素数のヒストグラムを作成し、そこで得られたデ
ータに基づいて、当該映像信号の最小レベルと最大レベ
ルを算出する。

【０００３】図２は、この従来の方法で作成したヒスト
グラムの例を示す図である。横軸を、輝度レベル、縦軸
を、画素数（出現度数、以下、「度数」と称する。）と
している。このようにして作成されたヒストグラム上
で、最小レベルを、度数が、ある値（ＴＨ）を超える最
小の輝度レベル、最大レベルを、度数が、ある値（Ｔ
Ｈ）を超える最大の輝度レベルとして決定する。このＴ
Ｈ値として、例えば、１フィールド又は１フレームの総
画素数の１％の値を設定する。このような方法で、最小
レベルと最大レベルを決定する理由は、単純に全画素の
最小輝度レベルと最大輝度レベルを決定する方法では、
ノイスの影響により正確な映像の最小、最大の輝度レベ
ルが決定できないからである。次に、算出された最小レ
ベルから最大レベルの範囲を、出力映像信号レベルの階
調幅いっぱいに拡大した最小レベルと最大レベルを直線
で結んだ入出力特性をもつガンマ補正ルックアップテー
ブルを作成する。

【０００４】図３は、このようにして作成されたガンマ
補正ルックアップテーブルの入出力特性の一例を示す図
である。図中の、ｃ２は、本来の線形な入出力特性であ
り、ｃｌは、本方法によって作成された入出力特性を表
す。最後に、１フィールド又は１フレーム毎に最適化さ
れた前記入出力特性を、ガンマ補正ルックアップテーブ
ルとして、入力映像信号に作用させることで、コントラ
ストが改善された映像を得ることが出来る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来装置では、全階調毎に出現頻度を度数カウンタでカウ
ントし、ヒストグラムを作成し、入力映像信号の輝度の
最小レベルと、最大レベルを決定しているため、回路構
成が複雑で大きなものになり、コスト的にも問題があっ
た。本発明は、こうした問題を解決するためになされた
もので、簡単な回路構成で従来技術と同様な効果が得ら
れるダイナミックガンマ補正装置を提供することを目的
としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、範囲を設定可能な輝度分布カウンタを導入し、入力
信号の輝度の最少レベルと最大レベルを導き出し、それ
を基に、ガンマルックアップテーブルデータを最適化し
て、映像のコントラストを増大させるようにしたもので
ある。

【０００７】本発明は、テレビ映像等を表示する表示装
置のダイナミックガンマ補正装置において、映像信号の
全画素のなかで、設定した最小輝度レベルと最大輝度レ
ベルの範囲内の画素の度数を、フィールド毎又はフレー
ム毎にカウントする手段と、該カウント手段で得られた
度数から、次のフィールド又はフレームでの度数の範囲
を設定する最大輝度レベルと最小輝度レベルの値を算出
する手段と、該算出手段で得られた最大輝度レベルと最
小輝度レベルを、前記映像信号のブランキング期間に再
設定するフィードバック制御手段と、前記算出手段で得
られた最大輝度レベルと最小輝度レベルを、前記映像信
号の輝度分布データとして利用し、１フィールド又は１
フレーム毎に、入出力特性のガンマ補正テーブルを最適
化するようにしたものである。

【０００８】本発明は、さらに、前記ダイナミックガン
マ補正装置において、前記カウントする手段は、最小輝
度レベルを「０」、最大輝度レベルを変数とした黒レベ
ル度数カウンタと、最小輝度レベルを変数、最大輝度レ
ベルを「最大階調レベル」とした白レベル度数カウンタ
の２つから構成したものである。

【０００９】本発明は、さらに、前記ダイナミックガン
マ補正装置において、前記最小輝度レベルと最大輝度レ
ベルの値の算出手段は、前記カウンタ手段から得られた
度数を、所定の度数に近づけるように前記最小輝度レベ
ルと最大輝度レベルの値を設定するようにしたものであ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明によるダイナミックガンマ
補正装置の実施形態を、図面に基づいて、以下に説明す
る。図１は、本発明に係るダイナミックガンマ補正装置
の構成の一実施例を示すブロック図である。本発明のダ
イナミックガンマ補正装置は、入力映像信号をデジタル
データに変換するＡ／Ｄ変換部１と、輝度レベルが指定
された範囲内にある画素の総数を、１フィールド又は１
フレーム毎にカウントする輝度カウン夕部２と、輝度カ
ウンタ部２で得られた度数から範囲を再設定する範囲生
成部３と、最適化されたガンマ補正ルックアップテーブ
ルを生成するガンマ生成部４と、ガンマ補正ルックアッ
プテーブルにしたがってガンマ補正を行うガンマ補正部
５と、アナログデータに変換するＤ／Ａ変換部６とから
なる。

【００１１】入力映像信号は、Ｙ（輝度）信号、あるい
はＲＧＢ信号とする。ＲＧＢ信号の場合は、Ａ／Ｄ変換
部１、ガンマ補正部５、Ｄ／Ａ変換部６が、３系統必要
で、かつ、ＲＧＢ信号を、マトリクス回路（図示せず）
を通して輝度信号に変換したうえで、輝度カウン夕部２
に送る。また、輝度信号は、８ｂｉｔの階調をもつもの
とする。Ａ／Ｄ変換部１において、デジタルデータに変
換された映像信号は、輝度カウン夕部２に送られ、輝度
分布の度数がカウントされる。

【００１２】従来の方法においては、入力映像信号の最
小レベルと、最大レベルを算出するために、全階調毎に
カウントし、ヒストグラムを作成していたが、本発明に
おける輝度カウンタ部２は、輝度レベルが、０から変数
Ｘまでの度数をカウントする黒レベルカウンタと、輝度
レベルが、変数Ｙから２５５（最大階調値）までの度数
をカウントする白レベルカウンタの２つのカウンタのみ
で構成されている。これらの２つのカウンタは、映像信
号の同期により、１フィールド又は１フレーム毎にリセ
ットされる。ここで黒レベルカウンタと、白レベルカウ
ンタでカウントされたカウント値を、それぞれ黒レベル
度数と白レベル度数と呼ぶことにする。これらは、１フ
ィールド又は１フレーム毎に、経路２ａを介して、範囲
生成部３へ送られる。

【００１３】範囲生成部３では、受け取った黒レベル度
数および白レベル度数と、１フィールド又は１フレーム
の総画素数の１％の値（従来例と同様）をＴＨとする
と、前記変数ＸおよびＹを、次のように変更する。黒レベル度数＞ＴＨのとき、Ｘ→Ｘ−１黒レベル度数≦ＴＨのとき、Ｘ→Ｘ＋１白レベル度数≧ＴＨのとき、Ｙ→Ｙ＋１白レベル度数＜ＴＨのとき、Ｙ→Ｙ−１

【００１４】このように範囲生成部３において変更され
たＸとＹの値は、経路３ａにより、映像信号のブランキ
ング期間に輝度カウン夕部２に戻されて、白レベルカウ
ンタおよび黒レベルカウンタの新たな設定値として再設
定され、次のフィールド又はフレームでは、この再設定
された範囲でカウントする。輝度カウン夕部２と、範囲
生成部３は、フィードバックループを構成している。こ
のようなフィードバックループを形成することにより、
映像信号が静止画の場合においては、黒レベル度数と、
白レベル度数は、ＴＨの値に収束する。したがって、そ
の時の変数Ｘは、輝度レベルが、小さい方から１％の位
置に当たる輝度レベルとなる。つまり、従来のヒストグ
ラムから算出した最小レベルの値と、このＸの値とは、
ほぼ等しくなる。同様に、従来のヒストグラムから算出
した最大レベルの値と、Ｙの値とは、ほぼ、等しくな
る。

【００１５】そこで、本発明では、Ｘを、最小レベル、
Ｙを、最大レベルとして、従来の方法と同様に、最小レ
ベルＸから最大レベルＹの範囲を、出力映像信号レベル
の階調幅いっぱいに拡大した入出力特性をもつガンマ補
正ルックアップテーブルを作成する。これに対して、映
像信号が、動画の場合においては、本発明の方法で決定
した最小レベルと最大レベルの値は、フィードバックが
追従しきれないため、その瞬間の映像の情報としては不
正確となる。一方、実際にダイナミックガンマ補正を行
う場合においては、その瞬間の情報に即してガンマ補正
のテーブルを最適化することはなく、時間軸方向にＬＰ
Ｆを掛けて、テーブルの時間軸方向の変化を鈍化させて
いる。これは、その瞬間毎にガンマ補正のテーブルを大
きく変化させると、背景の輝度が点滅する等の問題が発
生するからである。しかるに、本発明の最小レベルと最
大レベルの決定結果は、時間軸方向にＬＰＦを掛けたも
のと大差はなく、ダイナミックガンマ補正のパラメータ
として、十分機能する。したがって、時間軸方向のＬＰ
Ｆの回路も省略できる。

【００１６】本発明の方法により決定された、前記最小
レベルと最大レベルは、ガンマ生成部４に送られ、従来
の方法と同様に、得られた最小レベルと最大レベルか
ら、図３に示すような、その間を直線で結んだガンマ補
正ルックアップテーブルを生成する。そして、ガンマ補
正部５で、Ａ／Ｄ変換部１から供給される映像信号に対
して、ガンマ生成部４で生成されたガンマ補正ルックア
ップテーブルに従い、ガンマ補正を行う。最後に、Ｄ／
Ａ変換部６で、ダイナミックガンマ補正されたデジタル
データを、ＬＣＤやＰＤＰからなる表示部（図示せ
ず。）に供給するためにアナログ信号に変換して、最終
的な出力映像信号を完成させる。この出力映像信号によ
り、従来の方法で説明したように、出力のダイナミック
レンジを最大限に活用したコントラストの良い映像が得
られる。

【００１７】なお、以上、説明した変数ＸとＹの変更方
法は、最も簡単なやり方である。実際には、ＸとＹの値
を安定させるため、度数が、ＴＨ値に接近したら、Ｘや
Ｙの値を、そのままに維持する不感帯を設けたり、振動
しないように、ヒステリシス特性をもたせたり、度数
が、ＴＨ値と著しく離れているときは、一気に、Ｘ、あ
るいはＹの値を増減するなどしてもよい。また、前記図
３に示した最小レベルと最大レベルを直線で結んだガン
マ補正特性に加えて、カウンタの数を増やして、中間輝
度の分布情報も導入してガンマテーブルの最適化に使う
ことも可能である。そして、最小レベル、最大レベル以
外の要素、例えば、ＡＰＬ等をガンマテーブルの最適化
に使うことも可能である。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るダイ
ナミックガンマ補正装置によれば、従来技術のような映
像信号の全ての階調に対する度数カウンタからヒストグ
ラムを作成し、最小レベルと最大レベルを算出するもの
に対して、度数カウンタの数を著しく減らすことができ
る。また、時間軸上のＬＰＦの効果もあるため、ガンマ
テーブルの時間軸上の滑らかな変更も容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るダイナミックガンマ補正装置の構
成の一実施例を示すブロック図である。

【図２】従来の方法で作成したヒストグラムの例を示す
図である。

【図３】ガンマ補正ルックアップテーブルの入出力特性
の一例を示す図である。

【符号の説明】

１…Ａ／Ｄ変換部、２…輝度カウンタ部、３…範囲生成
部、４…ガンマ生成部、５…ガンマ補正部、６…Ｄ／Ａ
変換部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】テレビ映像等を表示する表示装置におい
て、映像信号の全画素のなかで、設定した最小輝度レベ
ルと最大輝度レベルの範囲内の画素の度数を、フィール
ド毎又はフレーム毎にカウントする手段と、該カウント
手段で得られた度数から、次のフィールド又はフレーム
での度数の範囲を設定する最大輝度レベルと最小輝度レ
ベルの値を算出する手段と、該算出手段で得られた最大
輝度レベルと最小輝度レベルを、前記映像信号のブラン
キング期間に再設定するフィードバック制御手段と、前
記算出手段で得られた最大輝度レベルと最小輝度レベル
を、前記映像信号の輝度分布データとして利用し、１フ
ィールド又は１フレーム毎に、入出力特性のガンマ補正
テーブルを最適化することを特徴とするダイナミックガ
ンマ補正装置。
【請求項２】前記カウントする手段は、最小輝度レベ
ルを「０」、最大輝度レベルを変数とした黒レベル度数
カウンタと、最小輝度レベルを変数、最大輝度レベルを
「最大階調レベル」とした白レベル度数カウンタの２つ
から構成したことを特徴とする請求項１記載のダイナミ
ックガンマ補正装置。
【請求項３】前記最小輝度レベルと最大輝度レベルの
値の算出手段は、前記カウンタ手段から得られた度数
を、所定の度数に近づけるように前記最小輝度レベルと
最大輝度レベルの値を設定することを特徴とする請求項
１又は２記載のダイナミックガンマ補正装置。