JP5678454B2 - データ変換装置、映像表示装置およびデータ変換方法 - Google Patents

Description

本発明は、データの変換を行うデータ変換装置に関するものである。

プロジェクター、液晶テレビ、プラズマテレビなどの画像データを扱う画像表示装置では、入力される画像データを、画像表示装置で処理可能なデータ形式に変換するために、データ変換用のルックアップテーブル（以下、ＬＵＴとも呼ぶ）を使用する場合がある。このようなＬＵＴを用いてデータ変換を行う際、全ての入力データ値に対応させてデータ変換を行うのではなく、ＬＵＴは一部の入力データに対するデータ値のみを記憶し（以下、ＬＵＴが記憶しているデータ値を記憶値とも呼ぶ）、残りの入力データに対しては、そのＬＵＴの記憶値に基づく補間演算によって算出することが一般に行われている（下記特許文献１）。

特開平７−９９５８６号公報

ところで、ＬＵＴに記憶されるデータ値の範囲は、データ値を何ビットで表すのかによって制限される。たとえば、８ビットの符号なし整数では、最小値が０、最大値が２５５の範囲の値を表現することができる（以下、許容データ値とも呼ぶ）。しかしながら、ＬＵＴに格納したい理想的なデータ値が、データ値を符号化するのに用いられたビット数では表現できない場合がある。許容データ値の範囲内で補間演算を行なう限り、期待した結果が得られるものの、補間演算の過程で許容データ範囲外の値を扱わないといけない場合には、許容データ値の範囲内のデータしか扱えない故、正確な補間演算が行えないと言う課題が指摘されていた。このような課題がもたらす問題は、ＹＵＶ形式の色空間で表される画像データをＲＧＢ形式の色空間で表される画像データに変換する変換装置等において、出力の歪として顕在化することが知られている。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するために、以下の形態または適用例を取ることが可能である。

［適用例１］
Ｎビット以下（Ｎは２以上の整数）で表現可能な入力値に対応するデータを入力し、補間演算を行うことによってＮビットの出力値に対応するデータを出力するデータ変換装置であって、Ｎビットより大きいビット数で表現される値を含む参照値が、Ｎビットで表現可能な値に圧縮された値を記憶するルックアップテーブルと、前記入力値に対して、前記ルックアップテーブルに記憶された前記参照値に対応する前記圧縮された値を参照し補間演算を行うことによって補間演算値を算出する補間演算部と、前記補間演算値に対して、前記圧縮に対応した拡張演算を行い、該拡張演算によって算出した拡張演算値をＮビットの出力値に対応するデータとして出力する拡張補間出力部とを備えるデータ変換装置。

このデータ変換装置によると、Ｎビットより大きいビット数で表現される値を用いて補間演算値を算出することができるので、Ｎビットで表現される値以下の参照値しか記憶できないルックアップテーブルを備える場合と比較して、より正確に補間演算値を算出することができる。

［適用例２］
適用例１記載のデータ変換装置であって、前記拡張補間出力部は、前記拡張演算値が前記Ｎビットより大きいビット数で表現される値である場合には、該拡張演算値を前記Ｎビットで表現可能な最小値または最大値に制限して、前記出力値に対応するデータとして出力するクリッピング処理部を備えるデータ変換装置。

このデータ変換装置はクリッピング処理部を備えるので、拡張演算値がＮビットより大きいビット数で表現される値であっても、Ｎビットの出力値に対応するデータとして出力することが可能である。

［適用例３］
適用例１または適用例２に記載のデータ変換装置であって、前記圧縮は、前記各参照値に所定の圧縮比「１／ｇ」（ｇは１以上の任意の数）を乗算し、該乗算によって算出した各乗算値を、オフセット値Ｓだけオフセットすることであり、前記拡張演算は、前記補間演算値に対して前記オフセットを戻す演算を行い、該オフセットを戻す演算によって算出した値にゲイン値ｇを乗算することであるデータ変換装置。
このデータ変換装置によると、比較的簡単な演算処理によって拡張演算を行うことができる。

［適用例４］
適用例１または適用例２に記載のデータ変換装置であって、前記圧縮は、前記各参照値をオフセット値Ｓだけオフセットしてオフセット処理値を算出し、該オフセット処理値に、所定の圧縮比「１／ｇ」（ｇは１以上の任意の数）を乗算することであり、前記拡張演算は、前記補間演算値に対してゲイン値ｇを乗算し、該乗算によって算出した乗算値に対して前記オフセットを戻す演算をすることであるデータ変換装置。
このデータ変換装置によると、比較的簡単な演算処理によって拡張演算を行うことができる。

［適用例５］
適用例１ないし適用例４のいずれか記載のデータ変換装置であって、前記入力値に対応するデータは、第１の色空間における色に関する情報を含むデータであり、前記出力値に対応するデータは、第２の色空間における色に関する情報を含むデータであるデータ変換装置。
このデータ変換装置によると、色に関する情報を含むデータに対応しているので、画像データのデータ変換に適用できる。

［適用例６］
適用例５記載のデータ変換装置であって、前記第１の色空間は、ｘｖＹＣＣで規格された色空間であるデータ変換装置。
このデータ変換装置によると、ｘｖＹＣＣで規格されたデータに対応している。

［適用例７］
映像データを入力し、該映像データに対応する映像を表示する映像表示装置であって、適用例１ないし適用例６のいずれか記載のデータ変換装置を備える映像表示装置。

この映像表示装置によると、入力されたＮビットの映像データに対して、Ｎビットより大きいビット数で表現される値を用いて補間演算値を算出することができるので、Ｎビットで表現される値以下の参照値しか記憶できないルックアップテーブルを備える映像表示装置と比較して、より正確に補間演算値を算出し出力することができる。

［適用例８］
Ｎビット以下（Ｎは２以上の整数）で表現可能な入力値に対応するデータを入力し、補間演算を用いて、Ｎビットの出力値に対応するデータを出力するデータ変換方法であって、Ｎビットより大きいビット数で表現される値を含む参照値が、Ｎビットで表現可能な値に圧縮された値を記憶し、前記入力値に対して、記憶した前記参照値を参照し補間演算を行い補間演算値を算出し、前記補間演算値に対して、前記圧縮に対応した拡張演算を行い、該拡張演算によって算出した拡張演算値をＮビットの出力値に対応するデータとして出力するデータ変換方法。

このデータ変換方法によると、Ｎビットより大きいビット数で表現される値を用いて補間演算値を算出することができるので、Ｎビットで表現される値以下の参照値しか記憶しない場合と比較して、より正確に補間演算値を算出することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、データ変換方法および装置、データ処理システム、それらの方法または装置の機能を実現するための集積回路、コンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体等の形態で実現することができる。

画像表示システム１０の構成を示す説明図である。 画像データ変換処理を概略的に示す説明図である。 画像データ変換処理の概要を説明するブロック図である。 ＬＵＴ１，２について説明する説明図である。 本実施例における変換曲線に対する圧縮及びオフセットを説明する説明図である。 クリッピング処理について説明する説明図である。 本実施例の効果を説明するための説明図である。 変形例５の具体例を説明する説明図である。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
Ａ．第１実施例：
（Ａ１）システム構成：
図１は、本発明の第１実施例としての画像表示システム１０の構成を示す説明図である。画像表示システム１０は、画像データ供給装置２０と、プロジェクター３０と、スクリーンＳＣとを備える。プロジェクター３０は、画像データ供給装置２０から供給された画像データの表す画像をスクリーンＳＣ上に投写表示する。また、画像データ供給装置２０からプロジェクター３０へは、Ｙ（明度）Ｕ（色差）Ｖ（色差）の色空間で表現された画像データ（以下、ＹＵＶデータとも呼ぶ）が入力される。

プロジェクター３０は、画像データ変換回路３１０、ガンマ補正回路３２０、色ムラ補正回路３３０、液晶パネル駆動部３４０、液晶パネル３５０、制御部３７０、メモリー３８０を備える。また、プロジェクター３０は、液晶パネル３５０を照明するための照明光学系３６０と、液晶パネル３５０から射出された変調光（以下、画像光とも呼ぶ）をスクリーンＳＣ上に投写する投写光学系３６５とを備えている。

画像データ変換回路３１０は、画像データ供給装置２０から入力される画像データ（ＹＵＶデータ）を、プロジェクター３０で処理可能な各色８ビットのＲＧＢ形式で表現される階調データ（以下、ＲＧＢデータとも呼ぶ）に変換する回路である。画像データ変換回路３１０が行う画像データ変換処理については、後で詳しく説明する。ガンマ補正回路３２０は、液晶パネル３５０に入力されるＲＧＢデータに対してガンマ補正を行う回路である。具体的には、スクリーンＳＣへの投写表示画像が自然に近い色表現となるようにＲＧＢデータを補正することによって、液晶パネル３５０のデバイス毎の光の入出力特性（以下、Ｖ−Ｔ特性とも言う）の修正を行う。

色ムラ補正回路３３０は、スクリーンＳＣ上に表示される画像に発生する色のムラを制御するように、ガンマ補正回路３２０でのガンマ補正後の画像データに対して補正を行う。「色ムラ」は、液晶パネル３５０の液晶層の厚さが不均一であったり、ＴＦＴの動作特性が液晶パネル面内でバラついているために生じる液晶パネル面内方向の階調のバラつきを言う。従って、色ムラ補正回路３３０は、液晶パネル面内の所定の領域毎に色ムラ補正を行う。

液晶パネル駆動部３４０は、色ムラ補正後の画像データに基づいて、液晶パネル３５０を駆動する。液晶パネル３５０は、液晶パネル駆動部３４０による制御によって、照明光学系３６０から射出された照明光を変調するライトバルブ（光変調器）である。なお、図示は省略しているが、プロジェクター３０は、ＲＧＢの３色分の３枚の液晶パネル３５０を有しており、画像データ変換回路３１０〜色ムラ補正回路３３０によって処理がされ液晶パネル駆動部３４０に入力されるＲＧＢデータに基づいて、液晶パネル駆動部３４０はＲＧＢの３枚の液晶パネル３５０に画像を形成する。制御部３７０は、ＣＰＵを備えており、メモリー３８０に格納されているプロジェクター３０のドライバープログラムを読み込み、プロジェクター３０の動作を制御する機能を有している。

（Ａ２）画像データ変換処理：
次に、画像データ変換回路３１０が行う画像データ変換処理について説明する。図２は、画像データ変換回路３１０が行う画像データ変換処理を概略的に示す説明図である。画像データ変換処理は、画像データ供給装置２０から入力されるＹＵＶデータを、プロジェクター３０で処理可能な８ビットのＲＧＢデータに変換する処理である。画像データ変換回路３１０は（Ｙ，Ｕ，Ｖ）を（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に変換する際に参照するルックアップテーブル（以下、ＬＵＴとも呼ぶ）を備えている。ＬＵＴは、入力される全てのＹＵＶデータ値（Ｙ，Ｕ，Ｖ）に対応するＲＧＢデータ値を記憶しているのではなく、一部のＹＵＶデータ値に対応するＲＧＢデータ値を記憶しており、残りのＹＵＶデータ値に対応するＲＧＢデータ値は、そのＬＵＴの記憶値を参照した補間演算を行うことによって算出している。また、入力されるＹＵＶデータのデータ値によっては、画像データ変換処理後のＲＧＢデータのデータ値が、プロジェクター３０の内部で取り扱うことのできる値の範囲を超えている場合がある。このような場合の対応方法も含め、以下、本実施例における画像データ変換回路３１０による画像データ変換処理の詳細について説明する。

図３（Ａ）は、画像データ変換回路３１０が行う画像データ変換処理の概要を説明するブロック図である。図に示すように、画像データ変換回路３１０に入力されるデータを入力データＡｉｎとする。Ａｉｎは、画像データ変換回路３１０に入力される画像データであるＹＵＶデータに対応するデータである。入力データＡｉｎは８ビットのデータである。画像データ変換回路３１０に入力された入力データＡｉｎは、ＬＵＴ１，２、補間演算回路３１２およびオフセット・ゲイン回路３１４を用いた演算によって画像データ変換処理が行われ、８ビットの出力データＡｏｕｔとして画像データ変換回路３１０から出力される。この出力データＡｏｕｔは、画像データ３１０でデータ変換され出力されるＲＧＢデータに対応するデータである。

まず、画像データ変換回路３１０が備えるＬＵＴ１，２について説明する。図４は、ＬＵＴ１，２について説明する説明図である。ＬＵＴ１とＬＵＴ２とは実質的に同じＬＵＴであるので、本説明ではＬＵＴ１を例に説明する。図４に示すＬＵＴの横軸は入力データＡｉｎに対応し、縦軸は、出力データＡｏｕｔに対応する。

図４（Ａ）は、入力データＡｉｎに対して出力データＡｏｕｔを決定する変換曲線Ｒと、画像データ変換回路３１０が備えるＬＵＴ１を示している。ＬＵＴ１は、入力データ、出力データともに８ビットのデータの記憶が可能である。本実施例におけるプロジェクター３０では、各色８ビットのＲＧＢデータの表現が可能であるため、ＬＵＴ１の記憶できるデータ値の範囲（以下、許容データ範囲とも呼ぶ）は、８ビットとして構成されている。しかし、ＹＵＶデータをＲＧＢデータに変換する場合、変換後のＲＧＢデータのデータ値がプロジェクター３０の表現可能な範囲のデータ値、つまり許容データ範囲を超えることがある。図４（Ａ）に示した変換曲線Ｒは、上述したように、仮に、プロジェクター３０に入力されるＹＵＶデータが許容データ範囲を超えて変換される場合の、入力データＡｉｎと出力データＡｏｕｔとの関係を示す変換曲線の一例である。以下、このような許容データ範囲を超える変換曲線を、画像データ変換回路３１０が備えるＬＵＴに記憶する方法について説明する。

ＬＵＴ１に記憶されるデータ値が符号なし８ビット整数の場合、２５６個の整数「０〜２５５」を表すことができる。よって、変換曲線Ｒの出力データＡｏｕｔの最小値と最大値との差の絶対値が「２５６」以下になるように、図４（Ａ）に示した変換曲線Ｒの出力データＡｏｕｔに対して圧縮比（１／ｇ）を乗算し、変換曲線Ｒのデータを圧縮する。以下、「ｇ」はゲイン値ｇとも呼び、ゲイン値ｇは１以上の任意の数である。本実施例の場合、ゲイン値ｇは、図４（Ｂ）に示すように、変換曲線Ｒの最大値から最小値までの絶対値がＷであるとすると、（ｇ＝Ｗ／２５６）として、ゲイン値ｇを算出する。

図４（Ｂ）は、（１／ｇ）に圧縮後の変換曲線を示している。図に示すように、圧縮後の変換曲線の最小値から最大値までの絶対値が「２５６」になっていることがわかる。なお、本実施例では、出力の最小値と最大値との差の絶対値が２５６になるようにゲイン値ｇを設定したが、絶対値が２５６以下になるようなゲイン値ｇであれば、プロジェクター３０で処理可能な範囲で、ゲイン値ｇを他の値に設定してもよい。

次に、データ圧縮後の変換曲線（以下、圧縮変換曲線とも呼ぶ）が、ＬＵＴ１が記憶できるデータの値の範囲内「０〜２５５」に収まるように、圧縮変換曲線を所定の値「Ｓ」だけ、Ａｏｕｔの軸方向にオフセットさせる。値「Ｓ」はオフセット値Ｓとも呼ぶ。オフセットは常にＡｏｕｔに対してのプラス側に行うことを基準とする。例えば、マイナス側にオフセットさせる場合は、オフセット値Ｓは負の値に設定することによって処理を行う。本実施例の場合、図４（Ｂ）に示すように、圧縮変換曲線をプラス側にオフセットすると、ＬＵＴ１の０〜２５５の許容データ範囲内に収まるので、オフセット値Ｓは正の値とし、プラス側にオフセットする。図４（Ｃ）は、圧縮変換曲線に対してオフセット値Ｓだけオフセットさせた後の圧縮変換曲線である。圧縮変換曲線がＬＵＴ１の許容データ範囲内、つまり「０〜２５５」の範囲内に入っていることがわかる。以下、変換曲線に圧縮およびオフセットを行うことを「圧縮処理」とも呼ぶ。このようにして、本来プロジェクター３０が備えるＬＵＴの許容データ範囲に収まらない変換曲線Ｒに対して、圧縮処理を行うことによってＬＵＴ１およびＬＵＴ２に記憶している。

また、本実施例におけるＬＵＴは、上記説明した圧縮処理後の変換曲線の全てのデータ値を記憶しているのではない。図５は、本実施例におけるＬＵＴに記憶された記憶値（データ値）を用いた補間処理を説明する説明図である。図３(Ｂ)と(Ｃ)は、それぞれ、入力データＡｉｎに基づいて出力データＡｏｕｔの補間演算を行なう補完区間を決定するために使用するＬＵＴ１とＬＵＴ２の構造を示した図である。ＬＵＴ１は、補間区間の下限に対応する出力データＱ１を、ＬＵＴ２は、補間区間の上限に対応する出力データＱ２を、それぞれ保持するように構成される。本実施例においては、入力データＡｉｎのＭＳＢ（Ｍｏｓｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔ）を含む上位２ビットをインデックスとしてＬＵＴ１とＬＵＴ２とを参照することにより、データＱ１およびＱ２が読み出されるものとする。

ここで、画像データ変換回路３１０に入力データＡｉｎとしてＡｉｎ＝１００が入力された場合の補間演算を例に説明する。１０進数の１００を２進数で表現すると、「０１１００１００」となる。すなわち、ＬＵＴ１およびＬＵＴ２を参照するためのインデックスは、「０１」である。したがって、入力データＡｉｎの値が１００のとき、ＬＵＴ１からはＡｉｎ＝６４に対応するデータＱ１が読み出され、ＬＵＴ２からはＡｉｎ＝１２８に対応するデータＱ２が読み出される。

次に、図３を用いて画像データ変換回路３１０がＬＵＴ１，２を用いて行う補間演算方法について説明する。

画像データ変換回路３１０にＡｉｎ＝１００が入力されると、Ａｉｎの値を２進数で表現した場合の上位２ビットをインデックスとしてＬＵＴ１及びＬＵＴ２が参照される。つまりＡｉｎ＝１００の場合、上述したように、Ａｉｎの上位２ビットである「０１」に対応するデータがＬＵＴ１とＬＵＴ２とからそれぞれ読み出される。

一方、入力データとして画像データ変換回路３１０に入力されたＡｉｎ＝１００（２進表現：０１１００１００）のうち、下位６ビット「１００１００（１０進表現：３６）」は、そのまま補間演算回路３１２に、係数αとして入力される。この係数αは、加重平均演算の重み係数に用いる。

画像データ変換回路３１０が備える補間演算回路３１２に、データＱ１、データＱ２、係数αが入力されると、これらのデータ値と下記式（１）に基づいて加重平均演算がされ、加重平均値Ｙが算出される。なお、下記式（１）における「Ｌ」は、ＬＵＴに記憶されたデータ値すなわち記憶値に対応付けられた入力データＡｉｎの間隔である。つまり本実施例では、記憶値はそれぞれのルックアップテーブルに、Ａｉｎ＝０，６４，１２８・・と、６４ずつの間隔毎に記憶されている。よって、本実施例ではＬ＝６４となる。換言すれば、「Ｌ」は、画像データ変換回路３１０における補間区間の幅と言うこともできる。

ここで、αはＡｉｎの下位６ビットの値である。

補間演算回路３１２によって上記補間演算が行われ加重平均値Ｙ１が算出されると、加重平均値Ｙ１の値は画像データ変換回路３１０が備えるオフセット・ゲイン回路３１４に入力される。オフセット・ゲイン回路３１４では、補間演算回路３１２で算出された加重平均値Ｙ１と、ゲイン値ｇおよびオフセット値Ｓを用いて、入力データＡｉｎ（本実施例の場合はＡｉｎ＝１００）に対する、本来の変換曲線Ｒ（図４（Ａ）参照）に対応する出力データＡｏｕｔの値を算出する。換言すれば、圧縮処理をすることによってＬＵＴに記憶した変換曲線のＡｏｕｔの値に対して、その圧縮およびオフセット分を修正する処理を行うことによって、本来の変換曲線Ｒにおける出力データＡｏｕｔの補間演算値を算出する。以下、この圧縮およびオフセット分を修正する処理を、単に「修正演算」とも呼び、修正演算によって算出される値Ｙ２を修正演算値Ｙ２とも呼ぶ。具体的には、下記式（２）に基づいて、修正演算を行う。なお、修正演算に用いるゲイン値ｇおよびオフセット値Ｓは、ＬＵＴに変換曲線Ｒを記憶する際に用いている値であるので、本実施例におけるオフセット・ゲイン回路３１４には、予め設定されているパラメーターである。

上記式（２）によって算出した修正演算値Ｙ２は、上述したように、本来の変換曲線Ｒにおける出力データＡｏｕｔの補間演算値に相当する。従って、ＬＵＴの許容データ範囲を超えた値、つまり符号なし８ビット整数では表現できない値も算出される（図４（Ａ）参照）。換言すれば、画像データ変換回路３１０からガンマ補正回路３２０へ出力する８ビットのＲＧＢデータ（図１，図２参照）のデータ値を超えた値も算出される。そこで、修正演算後の修正演算値Ｙ２に対してクリッピング処理が行われる。クリッピング処理とは、修正演算後の修正演算値Ｙ２の値が、許容データ範囲の最大値（本実施例では２５５）または最小値（本実施例では０）を超える値である場合には、８ビット表現の許容データ範囲の最大値であるＡｏｕｔ＝２５５または最小値であるＡｏｕｔ＝０とする処理である。

図６は、クリッピング処理について説明する説明図である。図６には、修正演算によって算出されうる修正演算値Ｙ２の集合、つまり補間直線Ｈを実線で示している。図６に示した補間直線Ｈのうち、許容データ範囲（０〜２５５）を超えた部分、つまり許容データ範囲外の修正演算値Ｙ２は、図６の点線Ｋで示すように、一律に８ビット表現の許容データ範囲の最大値であるＡｏｕｔ＝２５５または最小値であるＡｏｕｔ＝０に切り詰めた値に修正して出力する。その後、クリッピング処理後の値をＡｏｕｔとして、画像データ変換回路３１０から出力し、ガンマ補正回路３２０、色ムラ補正回路３３０によって他のデータ処理が行われ、液晶パネル駆動部３４０、液晶パネル３５０等を介してスクリーンＳＣに投写表示画像として表示される。

以上説明したように、画像データ変換回路３１０は、画像データ供給装置２０から入力された８ビットの入力データＡｉｎを８ビットの出力データＡｏｕｔにデータ変換して出力するが、画像データ変換回路３１０が備えるＬＵＴ１，２には、圧縮処理（圧縮およびオフセット）を行うことによって、許容データ範囲外の値、つまり本来記憶する事ができない変換曲線におけるＡｏｕｔの値を記憶している。よって、実質的に、ＬＵＴの許容データ範囲を超える変換曲線のＡｏｕｔの値を記憶値として用いて、画像データ変換回路３１０に入力された入力データＡｉｎに対して補間演算を行うことができる。したがって、上記クリッピング処理によって修正演算値Ｙ２が切り詰められた値として出力されるＡｏｕｔに対応するＡｉｎ以外の入力データＡｉｎに対しては、本来の変換曲線における記憶値に基づいた正確な補間演算が行われ、所望の出力データＡｏｕｔとして出力することができる。

これに対して、例えば仮に、図７に示したように、画像データ変換回路３１０が備えるＬＵＴが、圧縮やオフセットなどの圧縮処理を用いずに、変換曲線における許容データ範囲を超えるＡｏｕｔの値を一律にＡｏｕｔ＝２５５またはＡｏｕｔ＝０と記憶する場合について考える。上述したように、ＹＵＶデータをＲＧＢデータに変換した際には、その変換後のデータ値がプロジェクター３０での表現範囲を超えたデータ値となることがある。例えば、ＬＵＴが８ビットの値までしか記憶できない場合に、ＹＵＶデータを変換したＲＧＢデータが８ビットで表現可能な範囲を超えた値となる場合である。一例として、変換曲線Ｒを、圧縮やオフセットを用いずに、許容データ範囲が０〜２５５であるＬＵＴに記憶すると、許容データ範囲外の変換曲線のＡｏｕｔの値は、図７の黒点に示す記憶値の値として記憶される。そして、画像データ変換回路３１０に入力される入力データＡｉｎに対して、この記憶値に基づいて補間演算を行って出力データＡｏｕｔを算出すると、図７の点線で示した補間直線Ｊに示す出力データＡｏｕｔが出力される。結果として、このような態様で変換曲線を記憶したＬＵＴを用いると、許容データ範囲を超える変換曲線のＡｏｕｔが存在する補間区間の全てのＡｉｎの値に対して、正確な出力データＡｏｕｔを出力することができない。一方、本実施例におけるプロジェクター３０では、本来データ変換後の出力値（ＲＧＢデータ）が、プロジェクター３０で表現可能な範囲を超えないデータ、つまり修正演算値Ｙ２が許容データ範囲を超えないＡｏｕｔについては、正確に補間演算を行い、画像データ変換回路３１０から出力データＡｏｕｔとして出力することができる。なお、クリッピング処理される領域の値は、最終的にプロジェクター３０から投写される画像に与える影響が小さいため、出力データＡｏｕｔを切り詰めても実質的な問題はない。

また、プロジェクター３０での表現範囲を超えたデータ値を、ＬＵＴの記憶領域を拡張し、かつＡｏｕｔの値をオフセットさせて記憶する場合（例えば上記特許文献１）と比較すると、本実施例においてはＬＵＴの記憶領域を拡張することなく、変換曲線をＬＵＴに記憶することができる。さらに、変換曲線のＡｏｕｔの最大値と最小値がＬＵＴの許容データ範囲を大きく超える場合に、ＬＵＴの記憶領域を拡張して変換曲線を記憶する場合は（例えば上記特許文献１）、ＬＵＴの記憶領域を大幅に拡張する必要があるが、本実施例においては、変換曲線のＡｏｕｔの最大値から最小値までの絶対値に対応して、圧縮比（１／ｇ）を調整することにより、変換曲線をＬＵＴに記憶することが可能であり、ＬＵＴの記憶領域の拡張を伴わない。

本実施例と特許請求の範囲との対応関係としては、画像データ変換回路３１０が特許請求に範囲に記載のデータ変換装置に相当し、変換曲線が特許請求の範囲に記載の参照値に相当し、加重平均値Ｙ１が特許請求の範囲に記載の補間演算値に相当し、オフセット・ゲイン回路３１４が特許請求の範囲に記載の拡張補間出力部に相当し、修正演算値Ｙ２が特許請求の範囲に記載の拡張演算値に相当する。また、本実施例における「圧縮処理」は、特許請求の範囲に記載の「圧縮」に相当する。

Ｂ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

（Ｂ１）変形例１：
上記実施例では、プロジェクター３０に入力される入力データＡｉｎをＹＵＶデータ、画像データ変換回路３１０でのデータ変換後の出力データＡｏｕｔをＲＧＢデータとしたが、これに限ることなく、入力データＡｉｎ，出力データＡｏｕｔを、ＨＬＳ、ＹＣｂＣｒ、ＹＰｂＰｒなどの色空間で表現されたデータ形式や、ｘｖＹＣＣで規格された色空間で表現されたデータ形式とすることも可能である。Ａｉｎ、Ａｏｕｔをこのようなデータ形式としても、上記実施例と同様の効果を得ることができる。

（Ｂ２）変形例２：
上記実施例では、許容データ範囲を超えるＡｏｕｔの値を備える変換曲線をＬＵＴに記憶する際に、変換曲線のＡｏｕｔに対して、圧縮処理として、圧縮（圧縮比：１／ｇ）を行い、そしてオフセット（オフセット値：Ｓ）を行うことによって、ＬＵＴの許容データ範囲内に変換曲線を記憶したが、このような方法に限らず、ＬＵＴの許容データ範囲内に変換曲線のＡｏｕｔの最大値と最小値が入るような演算処理であれば、他の圧縮処理の方法を用いることも可能である。例えば、変換曲線に対して先にオフセットを行ってから、その後に圧縮をすることによって、ＬＵＴの許容データ範囲内に変換曲線を記憶するとしてもよい。この場合、修正演算の演算式は下記式（３）のようになる。

このように、変換曲線のＡｏｕｔの最大値と最小値が許容データ範囲内に入るように、変換曲線に所定の演算による圧縮処理を行ってＬＵＴに記憶し、プロジェクターで画像データ変換処理を行う際に、画像データ変換回路３１０に入力された入力データＡｉｎに対して算出した加重平均値Ｙ１に対し、その所定の演算による圧縮処理に対応する修正演算を行って修正演算値Ｙ２を算出するとすれば、プロジェクター３０が処理可能な修正演算の範囲で、どのような圧縮処理を用いて変換曲線をＬＵＴに記憶するとしてもよい。このようにしても、上記実施例と同様の効果を得ることが可能である。

（Ｂ３）変形例３：
上記実施例では、画像データ変換回路３１０は補間区間の上限値と下限値を決定するためにＬＵＴ１とＬＵＴ２との２つのＬＵＴを備えるとしたが、これに限ることなく、ＬＵＴを１つしか備えないとしてもよい。この場合、入力されたＡｉｎの所定の数ビット（本実施例では上位２ビット）に対して、補間区間の上限値に対応するアドレスと、下限値に対応するアドレスとの２つのアドレスを指定し、１つのＬＵＴから、順に、補間区間の上限値と下限値とを決定するとしてもよい。このようにしても、上記実施例と同様の効果を得ることができる。

（Ｂ４）変形例４：
上記実施例では、画像データ変換回路におけるＬＵＴおよびそれを用いた画像データ変換処理をプロジェクターに対して適用したが、それに限ることなく、画像データを入力し、入力した画像データに基づいて画像を表示する液晶テレビやプラズマテレビなどの画像表示装置に適用することができる。また、それら画像表示装置と外部接続され、画像データ供給装置からの画像データを入力し、それら画像表示装置で処理可能なデータに変換して画像表示装置に出力する画像処理装置に適用することもできる。このようにしても上記実施例と同様の効果を得ることができる。

（Ｂ５）変形例５：
上記実施例では、変換曲線Ｒに圧縮処理を行う際に、変換曲線Ｒの全体に亘って圧縮を行ったが、それに限ることなく、圧縮処理として変換曲線Ｒを局所的に圧縮するとしてもよい。例えば、変換曲線ＲのＡｏｕｔの値が許容データ範囲を超える部分を含む補間区間の変換曲線ＲのＡｏｕｔのみを圧縮処理する。具体例を挙げると、図８に示すように、図８（Ａ）の変換曲線Ｒを、まず図８（Ｂ）に示すように、変換曲線Ｒの最小値をＬＵＴの許容データ範囲の０点にオフセットし、オフセット後の変換曲線において、許容データ範囲を超える部分を含む補間区間の変換曲線Ｒの部分、つまり図８（Ｂ）の点線Ｚ１のみを圧縮し、変換曲線Ｒを図８（Ｃ）に示すような態様の補間直線に圧縮処理してＬＵＴに記憶する。なお、図８（Ｂ）の点線Ｚ１は、図８（Ｃ）の点線Ｚ２に対応する。

本具体例の場合、変換曲線を局所的にしか圧縮していないため、Ａｏｕｔの圧縮処理および修正演算によって生じるビット演算の量子化誤差を最小限に抑えることができる。圧縮処理を行っているのは変換曲線Ｒにおける点線Ｚ１の部分のみなので、点線Ｚ１に対応するＡｏｕｔのみ量子化誤差が生じるが、他の部分については量子化誤差は生じない。また量子化誤差の生じる部分を変換曲線ＲにおけるＡｏｕｔの最大値側で生じさせて処理を行うため、最小値側で圧縮を行う場合、または最大値側と最小値側との両方で圧縮を行う場合と比較して、Ａｏｕｔの値に対する量子化誤差の誤差量の割合を小さくすることができる。結果として本処理による量子化誤差の誤差量を最小限に抑えることができる。また、このように変換曲線Ｒに局所的に圧縮を行った場合は、画像データ変換回路３１０に入力される入力データＡｉｎの値毎に、その入力データＡｉｎの値を含む補間区間毎の変換曲線Ｒに対して行った圧縮に対応する修正演算を行うことにより、本来の変換曲線Ｒにおける記憶値に基づいた、より正確な補間演算が行われ、所望の出力データＡｏｕｔとして出力することができる。

上記具体例では、変換曲線における許容データ範囲を超える部分を含む補間区間の変換曲線に対して局所的に圧縮を行う圧縮処理について説明したが、この他、変換曲線の局所的な圧縮として、人間の視覚特性を考慮して、変換曲線に圧縮を行うことも可能である。具体的には、人間の視覚で認識可能な光の波長領域、つまり可視光領域の波長のうち、比較的、人間の視覚が認識しにくい波長領域に相当するＡｉｎに対応する領域から優先的に圧縮を行うことにより、圧縮処理を行うことも可能である。圧縮する波長領域の決定は、視感度および錐体分光感度等、より具体的には、人間の錐体細胞（S,M,L）と桿体細胞（R）が含む視物質の吸収スペクトルを考慮して、例えば波長が４００ｎｍ以下の波長領域やその近傍領域、４３０〜４７０ｎｍ付近の波長領域、６００ｎｍ以上の波長領域やその近傍領域などに相当するＡｉｎの領域部分について、当該Ａｉｎの領域に対応するＡｏｕｔに対して圧縮を行うことが可能である。このように圧縮処理を行うことにより、変換曲線Ｒの圧縮処理および修正演算により生じるビット演算の量子化誤差を、人間の視覚特性として認識しにくい波長領域に相当するＡｉｎの領域に局在化させることが可能であり、人間の視覚を介した表示画像を、本来の入力データＡｉｎの色表現に、より近い色表現とすることが可能である。

（Ｂ６）変形例６：
上記実施例では、画像データ、つまり色に関する情報を含むデータに対するデータ変換に適用したが、これに限ることなく、音声データや、その他座標変換を伴うデータ処理装置に本データ変換を適用することが可能である。例えば、音声データの場合、所定の圧縮形式（例えば、ｍｐ３やｗｍａなど）の音声データを入力し、音声として出力する音声出力装置において、入力した音声データに対して当該音声出力装置の処理可能なデータ形式へのデータ変換が伴う場合があるが、その際、データ変換後のデータ値が、音声出力装置の処理可能なデータの値を超える場合に有効である。

（Ｂ７）変形例７：
上記実施例においてソフトウェアで実現されている機能の一部をハードウェアで実現してもよく、あるいは、ハードウェアで実現されている機能の一部をソフトウェアで実現してもよい。このようにしても上記実施例と同様の効果を得る事ができる。

１０…画像表示システム
２０…画像データ供給装置
３０…プロジェクター
３１０…画像データ変換回路
３１２…補間演算回路
３１４…オフセット・ゲイン回路
３２０…ガンマ補正回路
３３０…色ムラ補正回路
３４０…液晶パネル駆動部
３５０…液晶パネル
３６０…照明光学系
３６５…投写光学系
３７０…制御部
３８０…メモリー
Ａｉｎ…入力データ
Ａｏｕｔ…出力データ
Ｒ…変換曲線
ｇ…ゲイン値
Ｓ…オフセット値
Ｇ…補間直線
Ｈ…補間直線
Ｊ…補間直線
Ｙ１…加重平均値
Ｙ２…修正演算値
ＳＣ…スクリーン

Claims (12)

1. Ｎビット以下（Ｎは２以上の整数）で表現可能な入力値に対応するデータを入力し、補間演算を行うことによってＮビットの出力値に対応するデータを出力するデータ変換装置であって、
   Ｎビットより大きいビット数で表現される値を含む参照値が、Ｎビットで表現可能な値に圧縮された値を記憶するルックアップテーブルと、
   前記入力値に対して、前記ルックアップテーブルに記憶された前記参照値に対応する前記圧縮された値を参照し補間演算を行うことによって補間演算値を算出する補間演算部と、
   前記補間演算値に対して、前記圧縮に対応した拡張演算を行い、該拡張演算によって算出した拡張演算値をＮビットの出力値に対応するデータとして出力する拡張補間出力部と
   を備え、
   前記圧縮は、前記各参照値に所定の圧縮比「１／ｇ」（ｇは１以上の任意の数）を乗算し、該乗算によって算出した各乗算値を、オフセット値Ｓだけオフセットすることであり、
   前記拡張演算は、前記補間演算値に対して前記オフセットを戻す演算を行い、該オフセットを戻す演算によって算出した値にゲイン値ｇを乗算することである、データ変換装置。
2. Ｎビット以下（Ｎは２以上の整数）で表現可能な入力値に対応するデータを入力し、補間演算を行うことによってＮビットの出力値に対応するデータを出力するデータ変換装置であって、
   Ｎビットより大きいビット数で表現される値を含む参照値が、Ｎビットで表現可能な値に圧縮された値を記憶するルックアップテーブルと、
   前記入力値に対して、前記ルックアップテーブルに記憶された前記参照値に対応する前記圧縮された値を参照し補間演算を行うことによって補間演算値を算出する補間演算部と、
   前記補間演算値に対して、前記圧縮に対応した拡張演算を行い、該拡張演算によって算出した拡張演算値をＮビットの出力値に対応するデータとして出力する拡張補間出力部と
   を備え、
   前記圧縮は、前記各参照値をオフセット値Ｓだけオフセットしてオフセット処理値を算出し、該オフセット処理値に、所定の圧縮比「１／ｇ」（ｇは１以上の任意の数）を乗算することであり、
   前記拡張演算は、前記補間演算値に対してゲイン値ｇを乗算し、該乗算によって算出した乗算値に対して前記オフセットを戻す演算をすることである、データ変換装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のデータ変換装置であって、
   前記拡張補間出力部は、前記拡張演算値が前記Ｎビットより大きいビット数で表現される値である場合には、該拡張演算値を前記Ｎビットで表現可能な最小値または最大値に制限して、前記出力値に対応するデータとして出力するクリッピング処理部を備える
   データ変換装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか記載のデータ変換装置であって、
   前記入力値に対応するデータは、第１の色空間における色に関する情報を含むデータであり、
   前記出力値に対応するデータは、第２の色空間における色に関する情報を含むデータである
   データ変換装置。
5. 請求項４記載のデータ変換装置であって、
   前記第１の色空間は、ｘｖＹＣＣで規格された色空間である
   データ変換装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のデータ変換装置であって、
   前記ルックアップテーブルは、
   前記補間演算によって算出される前記補間演算値の下限値に対応する第１の出力データを、前記圧縮された値として保持する第１のルックアップテーブルと、
   前記補間演算によって算出される前記補間演算値の上限値に対応する第２の出力データを、前記圧縮された値として保持する第２のルックアップテーブルと
   を含み、
   前記補間演算部は、前記第１の出力データおよび前記第２の出力データを用いて前記補間演算を行う、データ変換装置。
7. 請求項６に記載のデータ変換装置であって、
   前記第１のルックアップテーブルは、前記入力値における上位の所定ビット数に対応付けられた値として、前記第１の出力データを保持し、
   前記第２のルックアップテーブルは、前記入力値における上位の所定ビット数に対応付けられた値として、前記第２の出力データを保持する、データ変換装置。
8. 映像データを入力し、該映像データに対応する映像を表示する映像表示装置であって、
   請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のデータ変換装置を備える映像表示装置。
9. Ｎビット以下（Ｎは２以上の整数）で表現可能な入力値に対応するデータを入力し、補間演算を用いて、Ｎビットの出力値に対応するデータを出力するデータ変換方法であって、
   Ｎビットより大きいビット数で表現される値を含む参照値が、Ｎビットで表現可能な値に圧縮された値を記憶し、
   前記入力値に対して、記憶した前記参照値を参照し補間演算を行い補間演算値を算出し、
   前記補間演算値に対して、前記圧縮に対応した拡張演算を行い、該拡張演算によって算出した拡張演算値をＮビットの出力値に対応するデータとして出力し、
   前記圧縮は、前記各参照値に所定の圧縮比「１／ｇ」（ｇは１以上の任意の数）を乗算し、該乗算によって算出した各乗算値を、オフセット値Ｓだけオフセットすることであり、
   前記拡張演算は、前記補間演算値に対して前記オフセットを戻す演算を行い、該オフセットを戻す演算によって算出した値にゲイン値ｇを乗算することである、データ変換方法。
10. Ｎビット以下（Ｎは２以上の整数）で表現可能な入力値に対応するデータを入力し、補間演算を用いて、Ｎビットの出力値に対応するデータを出力するデータ変換方法であって、
    Ｎビットより大きいビット数で表現される値を含む参照値が、Ｎビットで表現可能な値に圧縮された値を記憶し、
    前記入力値に対して、記憶した前記参照値を参照し補間演算を行い補間演算値を算出し、
    前記補間演算値に対して、前記圧縮に対応した拡張演算を行い、該拡張演算によって算出した拡張演算値をＮビットの出力値に対応するデータとして出力し、
    前記圧縮は、前記各参照値をオフセット値Ｓだけオフセットしてオフセット処理値を算出し、該オフセット処理値に、所定の圧縮比「１／ｇ」（ｇは１以上の任意の数）を乗算することであり、
    前記拡張演算は、前記補間演算値に対してゲイン値ｇを乗算し、該乗算によって算出した乗算値に対して前記オフセットを戻す演算をすることである、データ変換方法。
11. 請求項９または請求項１０に記載のデータ変換方法であって、
    前記圧縮された値を記憶する際、前記圧縮された値として、前記補間演算によって算出される前記補間演算値の下限値に対応する第１の出力データと、前記補間演算によって算出される前記補間演算値の上限値に対応する第２の出力データとを記憶し、
    前記補間演算を行う際、前記第１の出力データおよび前記第２の出力データを用いて前記補間演算を行う、データ変換方法。
12. 請求項１１に記載のデータ変換方法であって、
    前記入力値における上位の所定ビット数に対応付けられた値として、前記第１の出力データを保持し、
    前記入力値における上位の所定ビット数に対応付けられた値として、前記第２の出力データを保持する、データ変換方法。

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