JP4435843B1

JP4435843B1 - 映像表示装置

Info

Publication number: JP4435843B1
Application number: JP2008232712A
Authority: JP
Inventors: 武志安達
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd; ATRC Corp
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd; ATRC Corp
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2028-09-10
Also published as: WO2010029649A1; US20110157482A1; CN102150420B; JP2010068254A; CN102150420A; US8670079B2

Abstract

【課題】高品位で高画質な映像表示装置を提供する。
【解決手段】入力した映像信号を表示する映像表示装置において、映像信号を周波数成分分析装置に入力し、周波数分析装置において、前記画像の一画面分の映像情報について周波数帯域ごとの頻度を抽出し、頻度に基づき前記映像表示装置における画質制御回路により、前記画像の画質を制御することを特徴とする映像表示装置を提供することにより上記課題を解決する。
【選択図】図２

Description

本発明は、映像表示装置に関するものであり、特に、テレビジョンやモニタ等の映像表示装置に関する。

近年、映像放送のデジタル化、ハイビジョン放送の実用化に伴い、高精細で高画質な画像情報の提供が行われつつある。このような高精細で高画質な画像情報を提供されても、映像表示装置において、高精細、高画質に十分対応したものでなければ、高精細で高画質な画像を楽しむことができない。

しかしながら、映像表示装置においては、大画面化やコストダウンの技術革新は進んでいるものの、高精細で高画質な映像放送等の画像に十分対応している映像表示装置は少なく、また、このような技術にも乏しいのが現状である。

このような、映像表示装置において、表示される画像の改善方法としては、特許文献１に記載されている方法の他、各種方法が検討されている。
特開２００７−１４２９８３号公報

現在採用されている映像表示装置における画質改善技術においては、入力された映像信号成分の輝度要素、色要素を分析し、コントラスト、色再現、シャープネス、ノイズ低減等の画質改善を行い画質の向上を図っている。しかしながら、これらの画質改善は、一律に行われており、入力された映像信号の周波数成分に依存性等は考慮されてはいない。

従って、暗い場所で高周波成分（暗闇の黒髪や、暗闇のカラス等）が黒レベルに埋没してしまい、黒つぶれ現象が起こったり、中間輝度部では輝度情報の立ち上がり傾斜と色情報の立ち上がり情報差（周波数帯域差による立ち上がりタイミングのずれ）による画質劣化現象が発生したりする。

また、シャープネスコントロールに関しても、周波数成分に関係なく一律にシャープネスレベル（プリシュートの量、オーバーシュートの量等）を設定しているため、低い周波数成分のときには良好な画質が得られても、高い周波数成分のときには、原信号と同じ幅の擬似シュート信号を多く発生させて、鋭い彩鋭度を失わせてしまい、逆に画質を低下させてしまう。

また、ノイズ低減機能に関しても周波数成分に無関係に一律にノイズ低減量を設定しているため（ノイズと高周波成分とが近似している場合）、この場合には、原信号の高周波成分そのものも同時に失われ、高解像度のディスプレイ装置を使用しても映像はボケてしまい、高精細な映像とはならなくなってしまう。

このように、低い周波数成分の画像においては有効な画質改善技術であっても、高い周波数成分の画像においては画質を劣化させてしまう場合がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、特に、テレビジョンやモニタ等の映像表示装置において、高品位で高画質な映像を表示することが可能な映像表示装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、入力した映像信号を表示する映像表示装置において、前記映像信号を周波数成分分析装置に入力し、前記周波数分析装置において、前記画像の一画面分の映像情報について周波数帯域ごとの頻度を抽出し、前記映像表示装置における画質制御回路において、前記周波数帯域における頻度に基づきコントラストの線形補正、黒レベルのオフセット、色補正、シャープネス、ノイズ低減機能の全てを行うことにより、前記画像の画質を制御することを特徴とする。

また、本発明は、前記周波数分析装置は、複数のバンドパスフィルタを有する装置であることを特徴とする。

また、本発明は、前記周波数分析装置は、フーリエ解析器を有する装置であることを特徴とする。

また、本発明は、前記周波数分析装置は、ガウシアン−ラプラシアンフィルターを有する装置であることを特徴とする。

また、本発明は、前記映像信号による画像を前記周波数帯域における頻度に基づき、高周波成分が多い画像、低周波成分が多い画像、周波数成分が平均的な画像とのいずれかに判別し、前記判別に基づいて、コントラストの線形補正、黒レベルのオフセット、色補正、シャープネス、ノイズ低減機能の全てを行うことを特徴とする。

また、本発明は、前記頻度に基づき各々の周波数帯域のヒストグラムを作成し、前記画質制御回路において、前記ヒストグラムに基づきコントラストの線形補正、黒レベルのオフセット、色補正、シャープネス、ノイズ低減機能の全てを行うことを特徴とする。

また、本発明は、前記映像信号による画像を前記周波数帯域のヒストグラムに基づき、高周波成分が多い画像、低周波成分が多い画像、周波数成分が平均的な画像とのいずれかに判別し、前記判別に基づいて、コントラストの線形補正、黒レベルのオフセット、色補正、シャープネス、ノイズ低減機能の全てを行うことを特徴とする。

また、本発明は、前記映像信号は動画の映像信号であることを特徴とする。

本発明によれば、高品位の高画質な映像を表示することが可能な映像表示装置を提供することができる。

本発明は、入力された映像信号について、周波数分析装置において、一画面分の映像情報における各々の周波数帯域ごとの頻度を抽出し、抽出された各々の周波数帯域ごとの頻度の偏り等に基づき、画質制御を行うものである。

画質制御としては、コントラスト、黒レベル、シャープネス、色再生、ノイズの低減等が行われる。

図１に基づき本発明における画像表示装置について説明する。本発明における画像表示装置は、映像信号処理回路１１に入力された映像信号が分岐され周波数成分分析装置１２に入力される。周波数成分分析装置１２では、周波数帯域ごとの頻度が抽出され、ヒストグラム検出判定器１３において、この周波数帯域ごとのヒストグラムに基づき画質制御の方法が決定される。画質制御回路１４では、ヒストグラム検出判定器１３において決定された画質制御の方法に基づき、映像信号処理回路１１における映像信号の画質が調整され、表示部１５に出力され映像の表示が行われる。

〔第１の実施の形態〕
第１の実施の形態は、周波数分析装置１２として、バンドパスフィルタを用いた構成の画像表示装置である。

図２に本実施の形態におけるバンドパスフィルタを用いた周波数分析装置１２を示す。本実施の形態における周波数分析装置１２は、周波数帯域の異なる５つのバンドパスフィルタ、即ち、第１のバンドパスフィルタ２１、第２のバンドパスフィルタ２２、第３のバンドパスフィルタ２３、第４のバンドパスフィルタ２４、第５のバンドパスフィルタ２５を有している。

図３（ａ）に示すように、第１のバンドパスフィルタ２１は最も低い周波数帯域ｆ１の成分を通過させるものである。第２のバンドパスフィルタ２２はその次に低い周波数帯域ｆ２の成分を通過させるものである。第３のバンドパスフィルタ２３は更にその次に低い周波数帯域ｆ３の成分を通過させるものである。第４のバンドパスフィルタ２４は更にその次に低い周波数帯域ｆ４の成分を通過させるものである。第５のバンドパスフィルタ２５は最も高い周波数帯域ｆ５の成分を通過させるものである。

図２に示すように、映像信号を入力回路２０に一画面分の映像信号を入力することにより、第１〜第５のバンドパスフィルタ２１、２２、２３、２４、２５の各々を通過する周波数帯域における頻度が抽出され、この抽出された頻度に基づきヒストグラムが作成される。

次に、このように検出された一画面の周波数帯域における頻度の情報（ヒストグラム）は、ヒストグラム検出判定器１３に入力される。入力された一画面の周波数帯域における頻度の情報（ヒストグラム）について、周波数成分に対する分析が行われる。即ち、ヒストグラム検出判定器１３では、一画面の周波数成分ごとのヒストグラムを分析し、高周波成分が多い画像か、低周波成分が多い画像か、周波数成分が平均化されている画像かの判別が行われ、この判別に基づき画質制御回路１４における制御を行う。

図３（ｂ）は、一画面において低周波成分が多い画像（低周波成分が多頻度で抽出される画像）の場合である。この場合では、周波数が低くなるに従い、ヒストグラムの度数の値が高くなる。

一方、図３（ｃ）は、一画面において高周波成分が多い画像（高周波成分が多頻度で抽出される画像）の場合である。この場合では、周波数が高くなるに従い、ヒストグラムの度数の値が高くなる。

画質制御回路１４には、画質を制御するためのコントラストエンハンサ３１、黒レベルシフタ３２、カラーエンハンサ３３、ピクチャーシャープネス３４、ノイズ低減器３５が設けられている。画質の制御はヒストグラム検出判定器１３における一画面の周波数成分ごとのヒストグラムの分析の結果に基づいて各々周波数成分に対応して画質調整が行われる。

次に、図５に基づきコントラストエンハンサ３１の制御について説明する。コントラストエンハンサ３１は、画像のコントラストの調整を行うためのものである。ヒストグラム検出判定器１３において低周波成分が多い画像であると判定された場合には、ハイコントラスト化が必要になるため破線５１に示すように、γカーブを大きくかける。一方、ヒストグラム検出判定器１３において高周波成分が多い画像であると判定された場合には、解像度を重視する必要があり実線５２に示すように、できるだけリニアな直線とする。これにより、高周波成分が多い画像においては、どの階調でも解像度を確保することができる。このようにして、低周波成分が多い画像であっても、高周波成分が多い画像であっても、各々に最適なコントラストの調整を行うことが可能となる。

次に、図６に基づき黒レベルシフタ３２の制御について説明する。黒レベルシフタ３２は、画像の黒レベルのシフト調整を行うものである。ヒストグラム検出判定器１３において低周波成分が多い画像であると判定された場合には、図６（ａ）に示すように、黒レベルを固定する。一方、ヒストグラム検出判定器１３において高周波成分が多い画像であると判定された場合には、暗い画像であっても高周波成分が際立つように、図６（ｂ）に示すように、少し明るい方に黒レベルのオフセット位置をシフトさせる。このようにして、低周波成分が多い画像であっても、高周波成分が多い画像であっても、各々に最適な黒レベルの調整を行うことが可能となる。

次に、図７に基づきカラーエンハンサ３３の制御について説明する。カラーエンハンサ３３は、画像の色補正を行うためのものである。尚、色補正は種々の方法があるが、本実施の形態では、輝度と色の時間合わせ（Ｙ−ＣＤｅｌａｙ）について説明する。ヒストグラム検出判定器１３において低周波成分が多い画像であると判定された場合には、図７（ａ）に示すように、Ｙ−ＣＤｅｌａｙのチューニング精度をルミナンス（Ｙ）に対しカラー（Ｃ）を早めに設定する。これにより、色の切れをよく見せることができる。一方、ヒストグラム検出判定器１３において高周波成分が多い画像であると判定された場合には、図７（ｂ）に示すように、Ｙ−ＣＤｅｌａｙのチューニング精度を上げて、双方のセンターを合わせる（センタリング）。これにより、色ずれのない画質を得ることができる。高周波成分が多い画像の場合では、このようなセンタリングをしないと、色ずれが顕著なものとなり、色画質が低下してしまう。このようにして、低周波成分が多い画像であっても、高周波成分が多い画像であっても、各々に最適な色補正を行うことが可能となる。

次に、図８に基づきピクチャーシャープネス３４の制御について説明する。ピクチャーシャープネス３４は、画像の輪郭調整を行うためのものである。ヒストグラム検出判定器１３において低周波成分が多い画像であると判定された場合には、図８（ａ）に示すように、実線に示す信号に対し破線で示すように、エッジにおけるプリシュート５４、オーバーシュート５５、アンダーシュート５６のエッジシュート量を大きくし、鮮鋭度をあげて輪郭を強調させる。一方、ヒストグラム検出判定器１３において高周波成分が多い画像であると判定された場合には、図８（ｂ）に示すように、実線に示す信号に対し破線で示すように、エッジにおけるプリシュート５４、オーバーシュート５５、アンダーシュート５６のエッジシュート量を低減させ、スロープを立たせることにより、鮮鋭度を向上させる。高周波成分は、もともとスロープが急峻なので、プリシュートやオーバーシュートといったエッジシュートをかけると、誤信号のように映り映像の品位を低下させてしまう。このようにして、低周波成分が多い画像であっても、高周波成分が多い画像であっても、各々に最適なシャープネスを行うことが可能となる。

次に、ノイズ低減器３５の制御について説明する。ノイズ低減器３５は、信号のノイズを低減させるものである。ヒストグラム検出判定器１３において低周波成分が多い画像であると判定された場合には、ノイズ低減を行う。即ち、図９（ａ）に示す信号に対しノイズ低減をかけて図９（ｂ）に示す信号を得る。一方、ヒストグラム検出判定器１３において高周波成分が多い画像であると判定された場合には、図１０（ａ）に示すような高周波成分の信号に、ノイズ低減をかけると高周波成分の信号は、図１０（ｂ）に示すようにノイズとともに信号成分が低減され、また、フォーカスボケにもなる。このため、高周波成分が多い画像の場合は、極力ノイズ低減をかけない方が好ましい。このようにして、低周波成分が多い画像であっても、高周波成分が多い画像であっても、各々に対応してノイズ低減を行うことが可能となる。

図１１に、上述の画質制御回路１４における制御をまとめたものを示す。本実施の形態では、図１１（ａ）に示すように、高周波成分が多い画像（Ｈ）の場合、周波数成分が平均的な画像（Ｍ）の場合、低周波成分が多い画像（Ｌ）の場合の３つのパターンに分ける。図には、各々の周波数成分ごとのヒストグラム（本図では、線グラフとなっている）の代表的なパターンを示す。

この後、図１１（ｂ）に示すように、画質制御回路１４において、高周波成分が多い画像（Ｈ）の場合、周波数成分が平均的な画像（Ｍ）の場合、低周波成分が多い画像（Ｌ）の場合の各々に応じて、コントラストエンハンサ３１、黒レベルシフタ３２、カラーエンハンサ３３、ピクチャーシャープネス３４、ノイズ低減器３５の制御を行う。尚、周波数成分が平均的な画像の場合には、低周波成分が多い画像の場合と高周波成分が多い画像の場合の中間的な制御を行う。

尚、ヒストグラムを作成することなく、周波数帯域ごとに抽出された頻度の情報に基づき、電子的に処理することも可能である。

〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態は、周波数分析装置１２として、フーリエ解析器を用いた構成の画像表示装置である。

図１２に本実施の形態におけるフーリエ解析器を用いた周波数分析装置１２の構成を示す。本実施の形態における周波数分析装置１２は、高速フーリエ変換器６１と、フーリエ係数抽出器６２からなる。映像信号は入力回路６０に入力され、高速フーリエ変換器６１において一画面分の画像がフーリエ解析される。このフーリエ解析されたものをフーリエ係数抽出器６２において、各々の周波数成分ｆ１１、ｆ１２、ｆ１３、ｆ１４、ｆ１５ごとに頻度を抽出する。この後、第１の実施の形態と同様に、この周波数成分ごとの頻度、即ち、各々の周波数成分のヒストグラムを作成し、これに基づき、図１における画質制御回路１４において、コントラストエンハンサ３１、黒レベルシフタ３２、カラーエンハンサ３３、ピクチャーシャープネス３４、ノイズ低減器３５の制御をおこなうものである。

このようなフーリエ解析器を用いた方法では、より高精度・高品位な画質の制御を行うことが可能となる。

〔第３の実施の形態〕
第３の実施の形態は、周波数分析装置１２として、ガウシアン−ラプラシアンフィルターを用いた構成の画像表示装置である。

図１３に本実施の形態におけるガウシアン−ラプラシアンフィルターを用いた周波数分析装置１２について説明する。本実施の形態では、ガウシアンアン−ラプラシアンフィルターにより、映像信号である入力信号を水平と垂直の周波数成分に分解し、かつ、ガウシアンアンフィルターと、ラプラシアンフィルターとによる周波数成分における頻度を抽出し、この周波数成分ごとのヒストグラムを作成するものである。

即ち、原画像（７１）である映像信号を入力し、ガウシアンフィルターにて一次平均化（７２）し、ガウシアンレベル１を得る。また、原画像より、ガウシアンレベル１である一次平均化（７２）を減算（７３）し０次ラプラシアン成分であるラプラシアンレベル０を得る。

同様の動作を繰り返すことにより、ガウシアンレベル２、ガウシアンレベル３、及びラプラシアンレベル１、ラプラシアンレベル２を得る。

このようにして得られた一画面分の情報に基づき、各々の周波数成分ごとにエネルギー頻度の度数分布化してヒストグラムを作成する。この後、第１の実施の形態と同様に、このヒストグラムに基づき、図１における画質制御回路１４において、コントラストエンハンサ３１、黒レベルシフタ３２、カラーエンハンサ３３、ピクチャーシャープネス３４、ノイズ低減器３５の制御をおこなうものである。

このようなガウシアン−ラプラシアンフィルターを用いた方法では、デジタル圧縮技術（Ｗａｖｅｌｅｔ変換）との整合がよいという特徴を有している。

尚、周波数成分分析装置１２においては、大型な高精細なディスプレイにおいて表示を行う場合には、検出精度を上げて細やかな画質の制御を行い、小型のディスプレイにおいて表示を行う場合には、検出精度を下げて行うことが好ましい。

以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。

本発明における映像表示装置の構成図第１の実施の形態におけるバンドパスフィルタを有する周波数分析装置の構成図第１の実施の形態における周波数分析の説明図画質制御装置の構成図コントラストエンハンサの制御の説明図黒レベルシフタの制御の説明図カラーエンハンサの制御の説明図ピクチャーシャープネスの制御の説明図ノイズ低減器の制御の説明図（１）ノイズ低減器の制御の説明図（２）周波数ごとのヒストグラムと画質制御の関係図第２の実施の形態におけるフーリエ解析器を有する周波数分析装置の構成図第３の実施の形態におけるガウシアン−ラプラシアンフィルターを有する周波数分析装置の構成図

符号の説明

１１映像信号処理回路
１２周波数成分分析装置
１３ヒストグラム検出判定器
１４画質制御回路
１５表示部
２０入力回路
２１第１のバンドパスフィルタ
２２第２のバンドパスフィルタ
２３第３のバンドパスフィルタ
２４第４のバンドパスフィルタ
２５第５のバンドパスフィルタ

Claims

入力した映像信号を表示する映像表示装置において、
前記映像信号を周波数成分分析装置に入力し、
前記周波数分析装置において、前記画像の一画面分の映像情報について周波数帯域ごとの頻度を抽出し、
前記映像表示装置における画質制御回路において、前記周波数帯域における頻度に基づきコントラストの線形補正、黒レベルのオフセット、色補正、シャープネス、ノイズ低減機能の全てを行うことにより、前記画像の画質を制御することを特徴とする映像表示装置。
前記周波数分析装置は、複数のバンドパスフィルタを有する装置であることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
前記周波数分析装置は、フーリエ解析器を有する装置であることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
前記周波数分析装置は、ガウシアン−ラプラシアンフィルターを有する装置であることを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。
前記映像信号による画像を前記周波数帯域における頻度に基づき、高周波成分が多い画像、低周波成分が多い画像、周波数成分が平均的な画像とのいずれかに判別し、
前記判別に基づいて、コントラストの線形補正、黒レベルのオフセット、色補正、シャープネス、ノイズ低減機能の全てを行うことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の映像表示装置。
前記頻度に基づき各々の周波数帯域のヒストグラムを作成し、
前記画質制御回路において、前記ヒストグラムに基づきコントラストの線形補正、黒レベルのオフセット、色補正、シャープネス、ノイズ低減機能の全てを行うことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の映像表示装置。
前記映像信号による画像を前記周波数帯域のヒストグラムに基づき、高周波成分が多い画像、低周波成分が多い画像、周波数成分が平均的な画像とのいずれかに判別し、
前記判別に基づいて、コントラストの線形補正、黒レベルのオフセット、色補正、シャープネス、ノイズ低減機能の全てを行うことを特徴とする請求項６に記載の映像表示装置。
前記映像信号は動画の映像信号であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の映像表示装置。