JP7483537B2 - 画像表示装置、信号処理方法及び信号処理プログラム - Google Patents
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Description
市販されている液晶テレビ及び有機ELテレビでは、アナログ変調の方式が広く使用されている。しかし、低輝度を表現するためには、低電圧での制御が必要になるため、駆動速度の向上におけるボトルネックとなっていた。また、有機ELディスプレイ及びLEDディスプレイでは、電流及び電圧の変動による影響を受けやすく、TFTの閾値変動などにより画質劣化が生じてしまうなど、アナログ変調を適用するのに必ずしも適していなかった。
図1は、本実施形態に係る画像表示装置1の機能構成を示すブロック図である。
画像表示装置1は、映像入力部11と、信号処理部13と、行駆動ドライバ部14と、列駆動ドライバ部15と、表示パネル16とを備える。
映像入力部11において、入力バッファに1フレーム分の画像データが格納されると、この画像データは、表示パネル16の駆動周波数に合わせて信号処理部13へ供給され、ランダムディザにより1bit化された1フィールド分の画像データとなる。
信号処理部13は、ガンマ変換部131と、ランダム信号発生部132と、ランダム信号変換部133と、ディザ処理部134と、映像バッファ部135とを備える。
デジタル駆動により、表示パネル16のガンマ特性は線形となる。通常、撮像された映像における信号レベルと表示輝度との間の伝達関数は非線形となるため、ガンマ変換部131は、逆ガンマ変換を行うことにより、信号レベルと表示輝度との関係が線形となるように変換する。
なお、ここでは、映像信号の画素値の範囲(例えば、0~1023)をk分割することとしたが、画素値の範囲+1(例えば、1~1024)がk分割されてもよい。
例えば、1フレームに4フィールドある場合に、2分割した範囲を1フレーム内で2回繰り返す、あるいは、8分割した範囲を2フレーム(8フィールド)単位で繰り返すといった構成でもよい。
ここでは、有機ELパネルの画素構造を例示している。
さらに、発光時間制御信号に応じて駆動電圧Vddが印加されることにより、駆動トランジスタTr2を介して有機EL素子Delに電流が流れ発光する。
ランダムディザにより画素値が1bit化された場合、1フィールドのみでは図のように、ある程度映像を認識できるもののノイズ感が非常に高く、自然な映像とはならない。
具体的には、ホワイトノイズマスクは、例えば、
31 167 215 101 63 163 163 94
113 239 169 149 58 152 205 173
229 158 208 155 179 127 63 145
90 72 202 182 192 145 16 166
のように、隣接する値の差もランダムに分布した配列であるが、ブルーノイズマスクは、例えば、
248 10 202 54 228 192 122 160
213 87 150 100 180 39 237 93
63 173 36 244 6 145 63 116
27 236 115 136 96 170 207 33
のように、隣接する値の差が高値側に偏った配列である。
この例は、ランダム値のフィールド分割を行わず、全てのフィールドで同じ範囲のランダム値を用いた場合に、ランダムディザによる画素値が1bitの映像フレームを8フレーム(=32フィールド)平滑化した画像を示している。視覚の積分効果は、1/60sec程度ということが知られているため、駆動周波数(リフレッシュレート)が1920Hzの場合、32枚のフィールドを平滑化したものと同様になる。
この例は、4フィールド分割でランダム値を変換した場合に、図6Aと同様、駆動周波数が1920Hzの場合の視覚積分効果を考慮して、1/60secに相当する8フレーム(=32フィールド)を平滑化した画像を示している。
図6Bでは、図6Aに比べて、4フィールド分割により、画質が向上していることが分かる。
さらに、画像表示装置1は、ランダムディザを用いて各画素を2値化し、さらにフィールド毎にランダム値の範囲を分割して設けることで、1フレーム内でも階調を表現できるので、駆動周波数を低く抑えることができる。このとき、階調表現のために1フレーム当たりのフィールド数を増やすと、フレームレートはそれに反比例して減少することになるが、例えば4フィールドの繰り返しであれば、1920Hzの駆動周波数でも480Hzのフレームレートを実現できる。
したがって、画像表示装置1は、デジタル駆動の安定性及び高速性を保ちつつ、より低い駆動周波数で、高画質な映像を表示できる。
以下、本発明の第2実施形態について説明する。
第1実施形態では、表示パネル16が1枚でディスプレイ(表示部)が構成される場合を説明したが、これには限られない。画像表示装置1の表示部は、複数の表示パネル16がタイル状に並べられたマルチディスプレイであってもよい。
信号処理部13は、複数の表示パネル16に対応して、映像フレームを分割した複数の画像データを生成する映像分割部136をさらに備える。
複数の表示パネル16には、映像フレームを分割した一部の画像データがそれぞれ入力され、この結果、マルチディスプレイ全体として1枚の映像フレームが表示される。
図6A及び6Bでは、駆動周波数が1920Hzの場合のシミュレーション例を示したが、従来の1枚のディスプレイで1080本の水平ラインを1920Hzで駆動する場合、1水平ラインの駆動時間は約500nsec程度となる。このように駆動時間が短くなる場合、マルチディスプレイによる分割駆動を適用すれば、現状のトランジスタの性能でも3840Hz以上の高フレームレート化を実現することが可能である。
以下、本発明の第3実施形態について説明する。
画像表示装置1は、さらに映像分割部12を備える。
一方で、ランダム値の変換範囲の分割数を多くするほど、フィールド数が増加しフレームレートは低下してしまうため、分割数は高いほど良いというわけではない。すなわち、フレームレートと画質とはトレードオフの関係となる。
また、ランダム値の変換範囲の分割数は、フレーム画像の領域(ブロック又は各画)毎に決定されてもよい。
この場合、信号処理部13は、映像信号における画素値の下位ビットのみをランダム値を使用してランダムディザを行うことによりビット深度を減少させることができる。例えば、10bitの画素値は、下位9bitを1bitに変換することにより、2bitの値となる。
そして、ビット深度が減少したことにより、発光強度に高い分解能は不要となるため、列駆動ドライバ部15は、画素値をD/A変換し、アナログ変調により階調を制御する。
11 映像入力部
12 映像分割部
13 信号処理部
14 行駆動ドライバ部
15 列駆動ドライバ部
16 表示パネル
131 ガンマ変換部
132 ランダム信号発生部
133 ランダム信号変換部
134 ディザ処理部
135 映像バッファ部
136 映像分割部
Claims (8)
- 入力された映像信号をガンマ補正し、補正後の映像信号のレベルと表示輝度との関係を線形に変換するガンマ変換部と、
ランダム値を出力するランダム信号発生部と、
前記ランダム信号発生部から出力されたランダム値を、前記補正後の映像信号の画素値の取り得る値の範囲を等分割した、フィールド毎に割り当てられた範囲の値に変換するランダム信号変換部と、
前記画素値が前記ランダム値以上の場合に前記画素値を「1」に、前記ランダム値未満の場合に前記画素値を「0」に変換するディザ処理部と、を備える画像表示装置。 - 複数の表示パネルがタイル状に並べられた表示部と、
前記複数の表示パネルに対応して、前記ディザ処理部により変換された後の映像フレームを分割した複数の画像データを生成する映像分割部と、を備える請求項1に記載の画像表示装置。 - 複数の表示パネルがタイル状に並べられた表示部と、
前記複数の表示パネルに対応して、前記入力された映像信号の映像フレームを分割した複数の画像データを生成する映像分割部と、を備える請求項1に記載の画像表示装置。 - 前記ランダム信号変換部は、前記画素値の取り得る値の範囲を前記映像信号における1フレーム当たりのフィールド数と等しい数に等分割し、前記ランダム値の変換範囲として1フレーム内の各フィールドに割り当てる請求項1から請求項3のいずれかに記載の画像表示装置。
- 前記ランダム信号変換部は、映像の動きを検出し、検出された動き量が閾値未満の場合には、前記画素値の取り得る値の範囲を前記映像信号における1フレーム当たりのフィールド数よりも多い数に等分割し、前記ランダム値の変換範囲としてフレームをまたいだ各フィールドに割り当てる請求項4に記載の画像表示装置。
- 前記ランダム信号変換部は、フレーム画像の領域毎に前記ランダム値の変換範囲の分割数を決定する請求項5に記載の画像表示装置。
- 入力された映像信号をガンマ補正し、補正後の映像信号のレベルと表示輝度との関係を線形に変換するガンマ変換ステップと、
ランダム値を出力するランダム信号発生ステップと、
前記ランダム信号発生ステップにおいて出力されたランダム値を、前記補正後の映像信号の画素値の取り得る値の範囲を等分割した、フィールド毎に割り当てられた範囲の値に変換するランダム信号変換ステップと、
前記画素値が前記ランダム値以上の場合に前記画素値を「1」に、前記ランダム値未満の場合に前記画素値を「0」に変換するディザ処理ステップと、をコンピュータが実行する信号処理方法。 - 入力された映像信号をガンマ補正し、補正後の映像信号のレベルと表示輝度との関係を線形に変換するガンマ変換ステップと、
ランダム値を出力するランダム信号発生ステップと、
前記ランダム信号発生ステップにおいて出力されたランダム値を、前記補正後の映像信号の画素値の取り得る値の範囲を等分割した、フィールド毎に割り当てられた範囲の値に変換するランダム信号変換ステップと、
前記画素値が前記ランダム値以上の場合に前記画素値を「1」に、前記ランダム値未満の場合に前記画素値を「0」に変換するディザ処理ステップと、をコンピュータに実行させるための信号処理プログラム。
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