(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示されるべき画像を示す入力画像データに応答してデュアル変調ディスプレイのバックライト・パネルのバックライト要素のためのバックライト駆動値を決定する方法であって：
（ａ）画像データのピクセルのいくつかの空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の少なくとも一つの統計的指標を示す統計的データを決定する段階であって、前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合に対して少なくとも一つの非線形演算を実行することによることを含み、前記デュアル変調ディスプレイは第一の分解能をもつ前面パネルを含み、前記画像データは前記第一の分解能にマッピングされており、前記統計的データは前記第一の分解能より低い分解能をもち、画像データのピクセルは、前記入力画像データのピクセル、前記入力画像データのピクセルの色成分および前記入力画像データのピクセルから導出されるデータ値からなる群の要素である、段階と；
前記統計的データを帯域制限する段階と；
（ｂ）前記帯域制限された統計的データから前記バックライト駆動値を決定する段階とを含み、
前記統計的データは、前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の平均および標準偏差を、該平均および標準偏差の少なくとも一方に利得を乗算したのちに加算することで得られ、ステップ（ａ）は、前記空間的にコンパクトな部分集合の平均値をフィルタ処理してフィルタ処理された平均値を決定し、フィルタ処理された平均値のそれぞれを二乗することによることを含む、標準偏差値を決定する段階を含み、
前記平均および標準偏差を、該平均および標準偏差の少なくとも一方に利得を乗算したのちに加算することで前記統計的データを得る際、
前記標準偏差の第一の値の場合に前記平均に乗算される利得より、前記標準偏差の第二の値の場合に前記平均に乗算される利得のほうが小さく、ここで、前記第一の値より前記第二の値のほうが小さい、および／または
前記平均の第一の値の場合に前記標準偏差に乗算される利得より、前記平均の第二の値の場合に前記標準偏差に乗算される利得のほうが小さく、ここで、前記平均の前記第一の値より前記平均の前記第二の値のほうが大きい、方法。
【請求項２】
画像データのピクセルはルミナンス値であり、前記入力画像データの各ピクセルについてのルミナンス値を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
画像データのピクセルは最大色成分であり、前記入力画像データの各ピクセルの色成分のうちの最大色成分を含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記統計的指標は画像データのピクセルの前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の標準偏差である、請求項１記載の方法。
【請求項５】
ステップ（ａ）はピクセルの前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の平均および標準偏差を決定する段階を含み、ステップ（ｂ）はピクセルの前記空間的にコンパクトな部分集合のうちの異なる部分集合の標準偏差および平均の線形結合から前記バックライト駆動値のそれぞれを決定する段階を含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記非線形演算は、前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合から導出されるデータに対して実行される、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記非線形演算は前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合のピクセルを二乗する演算である、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記統計的指標は前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の標準偏差である、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記非線形演算は、前記空間的にコンパクトな部分集合から決定されたダウンサンプリングされた画像のピクセルを二乗する演算である、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記非線形演算は、前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の平均値を二乗する演算であり、ダウンサンプリングされた画像の各ピクセルは前記空間的にコンパクトな部分集合のうちの異なる部分集合の平均値である、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記非線形演算は、前記空間的にコンパクトな部分集合の低域通過フィルタ処理された平均値を二乗する演算である、請求項９記載の方法。
【請求項１２】
ステップ（ａ）および（ｂ）は、ステップ（ｂ）で決定されたバックライト駆動値に応答して前記バックライト・パネルが安定したバックライトを生成するよう実行される、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
ステップ（ａ）および（ｂ）はフィードバックなしに単一パスのデータ処理によって実行される、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
表示されるべき画像を示す入力画像データに応答してデュアル変調ディスプレイのバックライト・パネルのバックライト要素のためのバックライト駆動値を生成するプロセッサであって、前記デュアル変調ディスプレイは第一の分解能をもつ前面パネルをも含み、当該プロセッサは：
画像データのピクセルのいくつかの空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の少なくとも一つの統計的指標を示す統計的データを決定して帯域制限する段階であって、前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合に対して少なくとも一つの非線形演算を実行することによることを含み、前記画像データは前記第一の分解能にマッピングされており、前記統計的データは前記第一の分解能より低い分解能をもち、画像データのピクセルは、前記入力画像データのピクセル、前記入力画像データのピクセルの色成分および前記入力画像データのピクセルから導出されるデータ値からなる群の要素である、段階と；
前記帯域制限された統計的データに応答して前記バックライト駆動値を生成する段階とを実行するよう構成されており、
前記統計的データは、前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の平均および標準偏差を、該平均および標準偏差の少なくとも一方に利得を乗算したのちに加算することで得られ、当該プロセッサは、前記空間的にコンパクトな部分集合の平均値をフィルタ処理してフィルタ処理された平均値を決定し、フィルタ処理された平均値のそれぞれを二乗することによることを含む、標準偏差値を生成する段階を実行するよう構成されており、
前記平均および標準偏差を、該平均および標準偏差の少なくとも一方に利得を乗算したのちに加算することで前記統計的データを得る際、
前記標準偏差の第一の値の場合に前記平均に乗算される利得より、前記標準偏差の第二の値の場合に前記平均に乗算される利得のほうが小さく、ここで、前記第一の値より前記第二の値のほうが小さい、および／または
前記平均の第一の値の場合に前記標準偏差に乗算される利得より、前記平均の第二の値の場合に前記標準偏差に乗算される利得のほうが小さく、ここで、前記平均の前記第一の値より前記平均の前記第二の値のほうが大きい、
プロセッサ。
【請求項１５】
画像データのピクセルはルミナンス値であり、前記入力画像データの各ピクセルについてのルミナンス値を含む、請求項１４記載のプロセッサ。
【請求項１６】
画像データのピクセルは最大色成分であり、前記入力画像データの各ピクセルの色成分のうちの最大色成分を含む、請求項１４記載のプロセッサ。
【請求項１７】
前記統計的指標は画像データのピクセルの前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の標準偏差である、請求項１４記載のプロセッサ。
【請求項１８】
当該プロセッサは、ピクセルの前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の平均を決定する段階と、ピクセルの前記空間的にコンパクトな部分集合のうちの異なる部分集合の標準偏差および平均の線形結合を決定することによることを含む、前記バックライト駆動値のそれぞれを決定する段階とを実行するよう構成されている、請求項１７記載のプロセッサ。
【請求項１９】
当該プロセッサは、前記非線形演算を、前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合から導出されるデータに対して実行するよう構成されている、請求項１４記載のプロセッサ。
【請求項２０】
前記非線形演算は前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合のピクセルを二乗する演算である、請求項１９記載のプロセッサ。
【請求項２１】
前記統計的指標は前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の標準偏差である、請求項２０記載のプロセッサ。
【請求項２２】
当該プロセッサは、前記空間的にコンパクトな部分集合からダウンサンプリングされた画像を決定するよう構成されており、前記非線形演算は、前記ダウンサンプリングされた画像のピクセルを二乗する演算である、請求項１４記載のプロセッサ。
【請求項２３】
当該プロセッサは、前記空間的にコンパクトな部分集合からダウンサンプリングされた画像を決定するよう構成されており、前記非線形演算は、前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の平均値を二乗する演算であり、前記ダウンサンプリングされた画像の各ピクセルは前記空間的にコンパクトな部分集合のうちの異なる部分集合の平均値である、請求項１４記載のプロセッサ。
【請求項２４】
前記非線形演算は、前記空間的にコンパクトな部分集合の低域通過フィルタ処理された平均値を二乗する演算である、請求項１４記載のプロセッサ。
【請求項２５】
前記バックライト駆動値をアサートする出力をもつフィールド・プログラム可能ゲート・アレイである、請求項１４記載のプロセッサ。
【請求項２６】
当該プロセッサは、フィードバックなしに単一パスのデータ処理によって前記バックライト駆動値を生成するよう構成されている、請求項２５記載のプロセッサ。
【請求項２７】
前記入力画像データに対してパイプライン化された処理を実行して前記バックライト駆動値を生成するよう構成されたデジタル信号プロセッサである、請求項１４記載のプロセッサ。
【請求項２８】
当該プロセッサは、フィードバックなしに単一パスのデータ処理によって前記バックライト駆動値を生成するよう構成されている、請求項２７記載のプロセッサ。
【請求項２９】
前記統計的データを決定し、該統計的データに応答して前記バックライト駆動値を生成するようプログラムされたプログラム可能な汎用プロセッサである、請求項１４記載のプロセッサ。
【請求項３０】
前記バックライト駆動値を受け取るよう結合されたバックライト・パネルを有するデュアル変調ディスプレイをも含む、請求項１４記載のプロセッサ。
【請求項３１】
第一の分解能をもつ前面パネルおよび第二の分解能をもつバックライト・パネルを含むデュアル変調ディスプレイであって、前記第二の分解能は前記第一の分解能より低く、前記バックライト・パネルが前記前面パネルをバックライト照明するよう位置されている、デュアル変調ディスプレイと；
前記デュアル変調ディスプレイに結合されたプロセッサであって、一組の画像ピクセルをダウンサンプリングしてダウンサンプル画像ピクセルを生成し、前記ダウンサンプル画像ピクセルを帯域制限して第一の信号を生成し、前記第一の信号からバックライト駆動値を、該バックライト駆動値が前記画像ピクセルによって決定される画像の前記前面パネルによる表示のために前記バックライト・パネルに安定したバックライトを放出させるよう前記バックライト・パネルを駆動することができるよう、決定する、プロセッサとを含む、
システムであって、
前記画像ピクセルは前記第一の分解能をもち、前記ダウンサンプル画像ピクセルは前記第二の分解能をもち、前記プロセッサは、前記ダウンサンプル画像ピクセルに対して低域通過フィルタ処理を実行するよう構成され、
前記第一の信号は前記画像ピクセルのいくつかの空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の統計的指標を示し、
前記画像ピクセルを前処理して処理された画像ピクセルを生成し、処理された画像ピクセルをダウンサンプリングおよび帯域制限して第二の信号を生成し、前記第一の信号および前記第二の信号に応答して前記画像ピクセルの前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の第二の統計的指標を示す第三の信号を生成し、前記第一の信号によって決定される値および前記第三の信号によって決定される値の線形結合を生成することによって前記バックライト駆動値のそれぞれを決定するよう構成されており、
前記画像ピクセルの前処理を、前記画像ピクセルのそれぞれを二乗することによって行うよう構成されており、
前記線形結合において第一の信号に乗算する第一の係数および第三の信号に乗算する第二の係数について、
第一の信号値の場合の前記第一の係数より第二の信号値の場合の前記第一の係数のほうが小さく、ここで、前記第三の信号の前記第一の信号値より前記第二の信号値のほうが小さく、および／または
第三の信号値の場合の前記第二の係数より第四の信号値の場合の前記第二の係数のほうが小さく、前記第一の信号の前記第三の信号値より前記第四の信号値のほうが大きい、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〈関連出願への相互参照〉
本願は、ここにその全体において参照によって組み込まれる、2009年12月16日に出願された米国特許仮出願第61/286,884号の優先権を主張する。
【０００２】
〈１．発明の分野〉
本発明は、入力画像データに応じて、デュアル変調ディスプレイ（dual  modulation  display）のバックライト・パネルを制御するためのシステムおよび方法に関する。本発明のシステムおよび方法のいくつかの実施形態は、画像のピクセルのいくつかのサブセット（ブロック）のそれぞれの少なくとも二つの統計的属性（たとえば平均および標準偏差）を決定し、それらを使ってデュアル変調ディスプレイのバックライト（たとえばLEDセル）のための個々の設定を決定する。それにより、好ましくは、改善された（たとえば最大化された）表示画像コントラスト比を達成し、その一方で安定なバックライトを達成し、クリッピング、輪郭生成および動きアーチファクトを軽減（たとえば最小化）し、好ましくはまたエネルギー効率を最適化する。
【背景技術】
【０００３】
〈２．発明の背景〉
請求項を含む本願の開示を通じて、信号またはデータに「対して」動作を実行する（たとえば、該信号またはデータをフィルタ処理する、スケーリングするまたは変換する）という表現は、該信号またはデータに対して直接、または該信号またはデータの処理されたバージョンに対して（たとえば、該信号の、その動作の実行に先立って予備的なフィルタ処理を受けたバージョンに対して）その動作を実行することを意味するために広義において使われる。
【０００４】
請求項を含む本願の開示を通じて、「システム」という表現は、装置、システムまたはサブシステムを表す広義において使われる。たとえば、フィルタを実装するサブシステムがフィルタ・システムと称されることがあり、そのようなサブシステムを含むシステム（たとえば、複数の入力に応じてX個の出力信号を生成するシステムであって、そのサブシステムが入力のうちのM個を生成し、残りのX−M個の入力が外部源から受け取られるシステム）もフィルタ・システムと称されることがある。
【０００５】
デュアル変調ディスプレイとして知られる従来式ディスプレイの一つの型は、変調前面パネル（典型的にはLCD素子のアレイを有するLCDパネル）および空間的に可変なバックライト・システム（典型的には個々に制御可能なLEDのアレイを有するバックライト・パネル）を含む。デュアル変調ディスプレイは、伝統的なディスプレイよりも大きなコントラスト比を提供できる。バックライト駆動値（たとえばLED駆動値）は、最適なバックライトを達成するよう選ばれるべきである。それはたとえば、視覚的なアーチファクト（たとえば、白クリッピング、黒クリッピングおよびハロー）およびそうしたアーチファクトの時間的変動を最小化し、エネルギー効率を最大化しつつ、コントラストを最大にすることを含む。理想的な解決策は、所与の用途についてこれらの基準のバランスを取る。好ましくは、バックライド駆動値は、明ピクセル・クリッピング、暗クリッピングおよび輪郭生成といった表示アーチファクトならびに動きおよび画像変形による出力変動を緩和するようバックライト・システムを制御する。
【０００６】
コントラスト比（contrast  ratio）は、ディスプレイが生成できる最も明るい色と最も暗い色の比として定義される。正確な像再現のためには高いコントラスト比が望ましいが、伝統的なディスプレイではしばしば制限される。ある伝統的なディスプレイは、液晶ディスプレイ（LCD:  Liquid  Crystal  Display）パネルと、典型的には該LCDパネルの背後に配置される冷陰極蛍光ランプ（CCFL:  cold  cathode  fluorescent  lamp）バックライトからなる。ディスプレイのコントラスト比は、LCDコントラスト比によって設定され、LCDコントラスト比は典型的には1000:1未満である。デュアル変調ディスプレイは典型的には、液晶ディスプレイ（LCD）パネルと、該LCDパネルの背後に配置された個々に制御される発光ダイオード（LED:  Light  Emitting  Diode）のアレイとの組み合わせから形成される。
【０００７】
デュアル変調ディスプレイでは、LCDパネルにおけるコントラストは、LEDバックライトのコントラスト倍になる。通例、バックライト層は、画像の低分解能バージョンに対応する光を放出し、（より高い分解能をもつ）LCDパネルは画像の高分解能バージョンを表示するために（バックライト層からの光を選択的に遮ることによって）光を透過させる。事実上、高分解能と低分解能の「画像」が光学的に乗算される。
【０００８】
デュアル変調ディスプレイでは、近くのLCDピクセルどうしは同様のバックライト照明をもつ。入力画像が、LCDパネルのコントラスト範囲外のピクセル値を含む場合、バックライトはすべてのLCDピクセルについて最適にはならない。典型的には、LCDパネルの局所的領域についてのバックライト照明レベルの選択は、該領域におけるすべてのLCDピクセルについて最適ではない。いくつかのLCDピクセルについては、バックライトは高すぎることがあり、他のLCDピクセルについてはバックライトは低すぎることがある。バックライト照明は、知覚的な観点から入力信号を最もよく表すよう設定されるべきである。すなわち、バックライト・レベルは、同時に正確に表現できないことがしばしばある明るいピクセルおよび暗いピクセルの最良の知覚的表現を許容するよう選ばれるべきである。
【０００９】
バックライト照明が高すぎると、黒を含む正確な低レベルが損なわれる。最小LCD透過率近くのLCD値を要求する入力画像ピクセル値は輪郭生成され（contoured）（量子化され）、最小LCD透過率未満のLCD値を要求するピクセルは最低レベルにクリッピングされる。バックライト照明が低すぎると、バックライト・レベルより上のピクセルが最大LCDレベルにクリッピングされる。伝統的な一定バックライト照明LCDディスプレイではこれらのクリッピングおよび輪郭生成アーチファクトが起こりうる。（多くの視聴者にとって）知覚的に、白クリッピング・アーチファクトは、黒の輪郭生成およびクリッピングより不快である。
【００１０】
バックライト照明が高すぎる場合に起こりうるもう一つのアーチファクトは「ハロー」と称される。ハローは、暗い背景の領域においてバックライトが非常に高い場合に見られる。これは、暗い領域の近くの非常に明るいオブジェクトのために起こることがある。ハロー・アーチファクトは、バックライトの形が、低い（たとえば最小の）透過率にあるLCDパネルの領域を通じて可視になったり、見えたりすることである。ハローの領域では、LCDパネルは高いバックライト・レベルを完全には補償はできず、バックライトの形がLCDピクセルを通じて見える。
【００１１】
動画（複数の画像の変化するシーケンスの表示）はさらなる問題を加える。スチール画像内のアーチファクトは、時間的に、動きをもって変化するものより気づかれにくいことがある。典型的なシーンでは、白と黒の両方のクリッピングされたピクセルがしばしば存在し、それらのクリッピングされたピクセルは可視である。バックライト信号の形および／または強度が画像特徴が動くにつれて変化する場合、アーチファクトも変化する。クリッピングおよび輪郭生成アーチファクトについて、これはクリッピングおよび輪郭生成が起こる実際のピクセルと、影響されるピクセルの明るさの両方の変化をもたらす。ハローが存在する場合、変化するバックライトは変化するハローをもたらす。どの場合にも、変化するバックライトの効果は、クリッピング、輪郭生成およびハロー・アーチファクトを強める。
【００１２】
動きアーチファクトが起こるのを防ぐため、表示される画像の形および位置および対応するバックライトが安定したままであるべきである。これは、バックライト・パターンがオブジェクトと一緒に動く（たとえば並進する）ことを防ぐため、バックライトが単純なオブジェクト動き（たとえば、表示されるオブジェクトの並進）に応答して変化すべきではないことを意味する。換言すれば、バックライトはオブジェクト位置に対して不変であるべきである。上記はまた、表示される画像が変形および変化するにつれ、バックライト照明は、入力画像の変化に対応する、なめらかで、決定論的な仕方で変化すべきであることも意味する。
【００１３】
効率のため、デュアル変調ディスプレイのバックライト・パネルがあまり多くの光を生成しないことも望まれる。正確な画像を表示するためには過剰な光はLCD層によって遮らなければならないからである。よって、効率のため、バックライト制御信号値は、他の配慮がなければ、LCD層を通じて透過される光レベルの100%をもつよう生成されるべきである。100%を超えるバックライト・レベルは、LCD層によって遮断されるかもしれないので、非効率である。
【００１４】
バックライト・パフォーマンスを決定する多くの基準があり、デュアル変調ディスプレイのためのバックライト制御値を生成するための多くの方法が提案されている。望ましくは、バックライト制御値は、最適に諸基準のバランスを取り、LCDおよびLEDのパフォーマンスに基づく調整を許容する仕方で生成されるべきである。
【００１５】
通常、デュアル変調ディスプレイのための個々のバックライト（たとえばLED）駆動値は、表示されるべき各画像を示す入力画像データから生成される。デュアル変調ディスプレイのための個々のバックライト設定を決定する従来式の方法の一例が、2009年3月17日に発行されたS.J.Dalyへの特許文献１において記述されている。本方法は、ディスプレイのバックライト照明アレイが前面（LCD）パネルより低分解能をもつことを前提としている。この方法に基づいて画像を表示するためには、前面パネルは、（表示されるべき画像を示す）入力画像データによって直接駆動され、（表示されるべき画像の各ピクセルのルミナンスを示す）ルミナンス・データが入力画像データから生成される。ルミナンス・データは低域通過フィルタ処理され、低域通過フィルタ処理されたルミナンス・データが、バックライト・アレイ駆動値を決定するために使用される。特に、本方法は、入力画像の各画像領域（諸ピクセルの「近傍」）の平均ルミナンスを計算し、各近傍の最大ルミナンスを判別する。こうして、本方法は、バックライト照明アレイの異なる各光源によって照明されるべき（前面パネルの）諸ピクセルの各近傍の平均および最大ルミナンスを決定する。表示される画像のダイナミックレンジを改善しようとする努力において、最大ルミナンスが所定の閾値を超える場合には、バックライト照明アレイの対応する光源は、フル照明レベルに駆動され、最大ルミナンスが前記閾値を超えない場合には、光源は減衰させられる（近傍の平均ルミナンスからルックアップ・テーブルを使って決定される低下したレベルに駆動される）。上記文献は、説明なしに、バックライト照明アレイの点源からの光分布は該点源によって照明される前面パネルの画像領域（近傍）にわたって一様でないので、（関連する近傍の最大ルミナンスが閾値を超えない場合に）点源の適切な減衰を決定するために「平均ルミナンス以外の」統計的指標が使用されてもよいと提案している。
【００１６】
個々のバックライト設定を決定するための特許文献１に記載される方法は、実際的でなく、以下に述べることを含むいくつかの理由により制限される。この方法は、少なくとも一つの動いている明るいオブジェクト（たとえば、カーソルまたは表示画面を横断して並進する他の明るいオブジェクト）を示す入力画像のシーケンスを表示するとき、良好な表示品質を達成せず、十分にアーチファクトを軽減もしない。この場合、この方法は、典型的には並進するハロー・アーチファクトを生成する。このアーチファクトは、表示画面を横断してオブジェクトが動くにつれて各明るい動いているオブジェクトを取り巻く表示されるハロー（過剰にバックライト照明された領域）のように見える。ハローは、動いているオブジェクトとともに非一様に動く可能性が高く、ハローのサイズ、形および明るさは、変形しないオブジェクトが画面を横断して並進するにつれて変化する可能性が高い。対照的に、本稿に記載される方法の好ましい実施形態は、画像のピクセルのいくつかの部分集合〔サブセット〕（ブロック）の各部分集合の平均および標準偏差を決定し、それらを使って安定なバックライトを達成し、従来の方法から帰結する並進アーチファクト（たとえば並進するハローのアーチファクト）を防止するバックライト駆動値を決定する。
【００１７】
また、特許文献１の方法によって実行される低域通過フィルタ処理は、望ましくないことに、画像データ値の縮小された集合（たとえば、各入力画像のダウンサンプリングされたバージョンのルミナンス値）に対してではなく、入力画像のルミナンス値のフル集合に対して実行される。よって、特許文献１の低域通過フィルタ処理動作は込み入っており、実装するのが高価である。対照的に、本稿に記載される方法の好ましい実施形態は、フル分解能の入力画像データではなく、フル分解能の入力画像データから決定された低下した分解能のダウンサンプリングされた画像に帯域限定フィルタ（たとえば、低域通過フィルタ）を適用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】米国特許第7,505,027号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
一般に、デュアル変調ディスプレイのための個々のバックライト設定を決定する従来の方法は、望ましくないことに、画像アーチファクトを引き起こし、込み入っており、実装するのが高価である。クリッピング、輪郭生成および動きアーチファクトを最小にし、エネルギー効率を最適にしつつ、安定したバックライトおよび改善された（たとえば最大化された）表示される画像コントラスト比を達成するために、デュアル変調ディスプレイのための個々のバックライト（たとえばLED）設定を決定するための、効率的に実装可能な方法および装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
あるクラスの実施形態では、本発明は、前面パネル（たとえばLCDパネル）と、前面パネルより低い分解能をもつバックライト・サブシステム（本稿では時にバックライト・パネルと称される）とを含むデュアル変調ディスプレイのための、バックライト制御値を生成する方法およびシステムである。典型的には、このディスプレイは、バックライト・パネルの各バックライト要素（たとえばLEDセル）が前面パネルの多くのピクセルをバックライト照明するよう構成される。
【００２１】
本発明の方法およびシステムのあるクラスの実施形態では、個々のバックライト要素のためのバックライト駆動値（本稿では時にバックライト制御値と称される）が、「高分解能」画像データのピクセルの空間的にコンパクトな部分集合（ブロック）の少なくとも二つの統計的指標（たとえば標準偏差および平均）を示す「低分解能」の統計的データから生成される。ここで、「高分解能」画像データは、表示されるべき画像を示す（前記統計的データより高い分解能をもつ）入力画像データ、あるいはそのような入力画像データから導出される（前記統計的データより高い分解能をもつ）データである。たとえば、高分解能画像データはルミナンス・データ（たとえば入力画像の各ピクセルについてのルミナンス値）、最大色成分データ（たとえば、入力画像の各ピクセルの色成分のうちの最大色成分）、入力画像データ自身（入力画像の各ピクセルの諸色成分）または他の高分解能画像データであってもよい。典型的には、個々のバックライト駆動値は、表示されるべき画像シーケンス（たとえばビデオ・プログラム）の各画像のピクセルのいくつかのコンパクトな部分集合の各部分集合の標準偏差および平均の線形結合を示す低分解能統計データから生成される。各画像について、ピクセルの前記コンパクトな部分集合の空間位置は、画像のより低分解能のバージョン（本稿では時に「ダウンサンプリングされた」画像または入力画像の「ダウンサンプリングされた」バージョンと称される）のピクセルの空間位置に対応する。
【００２２】
各ダウンサンプリングされた画像の分解能は、バックライト・パネルの分解能に密接に関係している（たとえば、場合によっては同一である）。たとえば、バックライト要素が長方形の格子（たとえばLEDセルの長方形のアレイ）として配置される場合、ダウンサンプリングされた画像分解能は、バックライト格子分解能または該バックライト格子分解能の倍数（すなわち、Nを整数としてNかけるバックライト格子分解能）に等しいことができる。バックライト格子が長方形格子以外として（たとえばバックライト要素の六角形状のアレイとして）配置される場合、ダウンサンプリングされた画像のピクセルの空間位置は、すべてのバックライト要素位置を含む最小の（最低分解能の）長方形格子に対応することができる。そのような最小長方形格子は、本発明のシステムおよび方法のより簡単で、より効率的な実装を許容する。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態は、効率的な仕方で画像データ（入力画像データまたは入力画像データから導出される画像データ）のブロックの少なくとも二つの統計的属性（たとえば平均および標準偏差）を決定し、それらをバックライト駆動値を決定するために使う。好ましい実施形態では、統計的指標は、各入力画像のダウンサンプリングされたバージョンの分解能に等しい相対的に低分解能の入力画像データから決定される。好ましくは、少なくとも一つの統計的属性が、フル分解能画像（入力画像または入力画像から導出されたフル分解能画像）のいくつかのピクセル部分集合（ブロック）の各ピクセル部分集合について、そのピクセル部分集合を示す（たとえばそのピクセル部分集合から導出された）データに対する少なくとも一つの非線形処理を含む方法によって、決定される。請求項を含め本稿では、データ値対する「非線形処理」という表現は、所定の基準を満たす前記値の部分集合（たとえば一つ）を決定する処理は除外することが意図されている（たとえば、前記値のうちの最大または最小のものを決定する処理や、前記値のどれが所定の閾値を超えるかを判定する処理を表すことは意図されていない）。本発明の方法のいくつかの好ましい実施形態で実行される非線形処理の例は、画像データ値を二乗する処理であり、（これらの実施形態における）本方法は、フル分解能画像のいくつかのピクセル部分集合のそれぞれについて標準偏差値を生成してもよい。本発明の好ましい実施形態において決定された統計的属性のそれぞれについて、統計的属性の値（またはそのような値から導出された値）からなる低分解能「画像」（ダウンサンプリングされた画像）が各フル分解能画像から決定される。安定なバックライトを達成するとともに、従来のバックライト制御（たとえば上記の型の非線形処理を含まない従来のバックライト制御）を使ってのフル分解能画像表示の間に生じるアーチファクト（たとえば並進するハローのアーチファクト）を軽減または防止するために、バックライト駆動値は、前記低分解能画像から決定される。好ましい実施形態に基づいて決定されるバックライト駆動値は、ディスプレイに、安定したバックライトを生成させ、上記のようなアーチファクトを軽減または解消もする。いくつかの好ましい実施形態では、バックライト駆動値は、表示されるべき画像のピクセルの異なるコンパクトな部分集合の標準偏差および平均の線形結合にそれぞれ等しい値からなるダウンサンプリングされた画像から決定され、このダウンサンプリングされた画像は、他の二つのダウンサンプリングされた画像から決定される。その二つとは、ピクセルの前記コンパクトな部分集合の各部分集合の標準偏差からなる画像と、ピクセルの前記コンパクトな部分集合の各部分集合の平均からなる画像である。
【００２４】
本発明の方法およびシステムの第一のクラスの実施形態では、バックライト制御値は、デュアル変調ディスプレイのバックライト・パネルの各バックライト要素（たとえば各LEDセル）について、入力画像データに応じて決定される。典型的には、入力画像データはカラー画像のシーケンスを決定し、赤、緑および青の色成分（あるいは、非RGB色空間をもつ画像の場合には他の色成分）を有する。本第一のクラスの典型的な実施形態では、各入力画像の色成分が変換されて、ルミナンス画像が決定される（たとえば、入力画像の各ピクセルについて、ルミナンス値は、入力画像色成分のピクセル毎の重み付けされた和のような伝統的な測色（colorimetric）技法によって決定される）。本第一のクラスの他の典型的な実施形態は、入力画像の各ピクセル（または入力画像のピクセルの部分集合の各ピクセル）の色成分の最大値を決定する。結果として得られるルミナンス値または最大色成分値からバックライト制御値が決定される。バックライト制御値（たとえばLED駆動値）は、バックライト・パネルの白色バックライト・セルに直接加えられることができる。たとえば、そのような各セルをなす白色LEDに直接、あるいはそのような各セルをなす赤、緑および青のLEDのクラスターの各LEDに印加されることができる。
【００２５】
本第一のクラスの好ましい実施形態は、入力画像ピクセル（生の入力画像ピクセルまたは生の入力画像ピクセルから導出されたピクセル（たとえばルミナンス値））のブロックの集合における各ブロックの少なくとも二つの統計的属性（たとえば平均および標準偏差）を決定し、それらの属性を使って、バックライト制御値を決定する。好ましくは、少なくとも一つの統計的属性は、入力画像ピクセルの各ブロックについて、そのブロックのデータに対する少なくとも一つの非線形処理を含む方法によって、決定される。
【００２６】
本発明の方法およびシステムの第二のクラスの実施形態では、バックライト制御値のセットが、デュアル変調ディスプレイのバックライト・パネルの各バックライト要素（セル）の各色チャネルについて（たとえば、バックライト・アレイの各バックライト要素の赤、緑および青のチャネルのそれぞれについて）決定される。このクラスの典型的な実施形態では、バックライト制御値のセットは、バックライト・パネルの各色チャネルについて独立に生成され、バックライト制御値のそれらのセットに対してチャネル間補正（cross-channel  correction）処理が実行されて、各カラー・チャネルについてバックライト制御値の修正されたセットが決定される。第二のクラスの実施形態は、達成可能な色範囲および全体的なシステム効率の両方を改善できる（上記の第一のクラスの実施形態によって達成可能な色範囲およびシステム効率に対して）。
【００２７】
第二のクラスの好ましい諸実施形態では、入力画像色成分のブロックのセットにおける各ブロックの少なくとも二つの統計的属性（たとえば平均および標準偏差）が、入力画像の各色チャネルについて決定され、バックライト制御値は、それらの統計的属性から決定される。好ましくは、少なくとも一つの統計的属性は、入力画像色成分の各ブロックについて、該ブロックのデータに対する少なくとも一つの非線形演算を含む方法によって決定される。
【００２８】
第一のクラスおよび第二のクラス両方の好ましい諸実施形態では、帯域限定フィルタ（たとえば低域通過フィルタ）が、バックライト制御値の生成の際に生成されたダウンサンプリングされた画像に（またはいくつかのダウンサンプリングされた画像のそれぞれに）適用される。ダウンサンプリングされた画像における高周波数を除去するためである。ダウンサンプリングされた画像をそのようにフィルタ処理しないと、（ダウンサンプリング・ステップのため）エイリアシングを生じる結果になり、そのようなエイリアシングは表示される画像中に視覚的なアーチファクトを引き起こすことがある。帯域限定フィルタ（単数または複数）を、より高分解能のデータ（たとえば、フル分解能の入力画像データ）ではなく比較的低分解能のデータ（ダウンサンプリングされた画像）に適用することの重要な利点は、これにより該フィルタを実装するのが簡単かつ安価なものにできるということである。
【００２９】
第三のクラスの実施形態では、本発明は、表示されるべき画像を示す入力画像データに応答してデュアル変調ディスプレイのバックライト・パネルのバックライト要素のためのバックライト駆動値を決定する方法であって：
（ａ）画像データのピクセルのいくつかの空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の少なくとも一つの統計的指標を示す統計的データを決定する段階であって、前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合に対して少なくとも一つの非線形演算を実行することによることを含み、前記デュアル変調ディスプレイは第一の分解能をもつ前面パネルを含み、前記画像データは前記第一の分解能にマッピングされており、前記統計的データは前記第一の分解能より低い分解能をもち、画像データのピクセルは、前記入力画像データのピクセル、前記入力画像データのピクセルの色成分および前記入力画像データのピクセルから導出されるデータ値からなる群の要素である、段階と；
（ｂ）前記統計的データから前記バックライト駆動値を決定する段階とを含む、
方法である。
【００３０】
第三のクラスのいくつかの実施形態では、画像データのピクセルはルミナンス値であり、入力画像データの各ピクセルについてのルミナンス値を含む。第三のクラスの他のいくつかの実施形態では、画像データのピクセルは最大色成分であり、入力画像データの各ピクセルの色成分の最大色成分を含む。
【００３１】
第三のクラスのいくつかの実施形態では、前記統計的指標は画像データのピクセルの空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の標準偏差である。いくつかのそのような実施形態では、ステップ（ａ）はピクセルの前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の平均を決定する段階を含み、ステップ（ｂ）は前記標準偏差とピクセルの前記空間的にコンパクトな部分集合のうちの異なる部分集合の平均との線形結合からバックライト駆動値のそれぞれを決定する段階を含む。
【００３２】
前記非線形演算は、前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合に対して、あるいは前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合から導出されるデータに対して実行されてもよい。第三のクラスのいくつかの実施形態では、前記非線形演算は前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合のピクセルを二乗する演算である（いくつかのそのような実施形態では、前記統計的指標は前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の標準偏差である）。他の実施形態では、前記非線形演算は、前記空間的にコンパクトな部分集合から決定されたダウンサンプリングされた画像のピクセルを二乗する演算である（たとえば、前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の平均値を二乗する演算。ここで、ダウンサンプリングされた画像の各ピクセルは前記空間的にコンパクトな部分集合のうちの異なる部分集合の平均値。または、前記空間的にコンパクトな部分集合の低域通過フィルタ処理された平均値を二乗する演算）。いくつかの実施形態では、前記統計的データは、前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の平均および標準偏差を示し、ステップ（ａ）は、前記空間的にコンパクトな部分集合の平均値をフィルタ処理してフィルタ処理された平均値を決定し、フィルタ処理された平均値のそれぞれを二乗することによることを含む、標準偏差値を決定する段階を含む。
【００３３】
第三のクラスのいくつかの実施形態では、ステップ（ａ）および（ｂ）は単一パスのデータ処理によって（フィードバックなしに）実行される。第三のクラスの典型的な実施形態において生成されたバックライト駆動値に応答して、バックライト・パネルは安定したバックライトを生成する。
【００３４】
第四のクラスの実施形態では、本発明は、表示されるべき画像を示す入力画像データに応答してデュアル変調ディスプレイのバックライト・パネルのバックライト要素のためのバックライト駆動値を決定する方法であって：
（ａ）画像データのピクセルのいくつかの空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の少なくとも二つの統計的指標を示す統計的データを決定する段階であって、前記デュアル変調ディスプレイは第一の分解能をもつ前面パネルを含み、前記画像データは前記第一の分解能にマッピングされており、前記統計的データは前記第一の分解能より低い分解能をもち、画像データのピクセルは、前記入力画像データのピクセル、前記入力画像データのピクセルの色成分および前記入力画像データのピクセルから導出されるデータ値からなる群の要素である、段階と；
（ｂ）前記統計的データから前記バックライト駆動値を決定する段階とを含む、
方法である。
【００３５】
第四のクラスのいくつかの実施形態では、画像データのピクセルはルミナンス値であり、入力画像データの各ピクセルについてのルミナンス値を含む。他のいくつかの実施形態では、画像データのピクセルは最大色成分であり、入力画像データの各ピクセルの色成分の最大色成分を含む。
【００３６】
第四のクラスのいくつかの実施形態では、前記統計的指標は画像データのピクセルの空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の標準偏差および平均を含む。いくつかのそのような実施形態では、ステップ（ｂ）は、画像データのピクセルの前記空間的にコンパクトな部分集合のうちの異なる部分集合の標準偏差および平均の線形結合からバックライト駆動値のそれぞれを決定する段階を含む。
【００３７】
第四のクラスのいくつかの実施形態では、前記統計的データは、前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合に対する少なくとも一つの非線形演算を含む段階によって決定される。前記非線形演算は、前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合に対して、あるいは前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合から導出されるデータに対して実行されてもよい。たとえば、前記非線形演算は前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合のピクセルを二乗する演算であるまたは該演算を含むことができる。もう一つの例として、前記非線形演算は、前記空間的にコンパクトな部分集合から決定されたダウンサンプリングされた画像のピクセルを二乗する演算であるまたは該演算を含むことができる（たとえば、前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の平均値または前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合のフィルタ処理された平均値を二乗する演算。ここで、ダウンサンプリングされた画像の各ピクセルは前記空間的にコンパクトな部分集合のうちの異なる部分集合の平均値）。
【００３８】
第四のクラスのいくつかの実施形態では、ステップ（ａ）および（ｂ）は単一パスのデータ処理によって（フィードバックなしに）実行される。第四のクラスの典型的な実施形態において生成されたバックライト駆動値に応答して、バックライト・パネルは安定したバックライトを生成する。
【００３９】
第五のクラスの実施形態では、本発明は、表示されるべき画像を示す入力画像データに応答してデュアル変調ディスプレイのバックライト・パネルの各色チャネルのバックライト要素のためのバックライト駆動値を決定する方法であって、前記バックライト・パネルは第一の色の光を発する第一の色チャネル、第二の色の光を発する第二の色チャネルおよび第三の色の光を発する第三の色チャネルを有し、前記デュアル変調ディスプレイは第一の分解能をもつ前面パネルをも含み、当該方法は：
（ａ）諸第一画像ピクセルのいくつかの空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の少なくとも一つの統計的指標を示す第一の統計的データを決定し、前記第一の統計的データは前記第一の分解能より低い分解能をもち、前記第一画像ピクセルは、前記入力画像データの前記第一の色をもつ色成分および前記入力画像データの前記第一の色をもつ色成分から導出されたデータ値からなる群の要素であり、前記第一の統計的データから前記第一の色チャネルについてのバックライト駆動値を決定する段階と；
（ｂ）諸第二画像ピクセルのいくつかの空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の少なくとも一つの統計的指標を示す第二の統計的データを決定し、前記第二の統計的データは前記第一の分解能より低い分解能をもち、前記第二画像ピクセルは、前記入力画像データの前記第二の色をもつ色成分および前記入力画像データの前記第二の色をもつ色成分から導出されたデータ値からなる群の要素であり、前記第二の統計的データから前記第二の色チャネルについてのバックライト駆動値を決定する段階と；
（ｃ）諸第三画像ピクセルのいくつかの空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の少なくとも一つの統計的指標を示す第三の統計的データを決定し、前記第三の統計的データは前記第一の分解能より低い分解能をもち、前記第三画像ピクセルは、前記入力画像データの前記第三の色をもつ色成分および前記入力画像データの前記第三の色をもつ色成分から導出されたデータ値からなる群の要素であり、前記第三の統計的データから前記第三の色チャネルについてのバックライト駆動値を決定する段階と；
（ｄ）前記第一の色チャネルについてのバックライト駆動値、前記第二の色チャネルについてのバックライト駆動値および前記第三の色チャネルについてのバックライト駆動値に対してチャネル間補正を実行して、前記第一の色チャネルについての修正されたバックライト駆動値、前記第二の色チャネルについての修正されたバックライト駆動値および前記第三の色チャネルについての修正されたバックライト駆動値を生成する段階とを含む。
【００４０】
第五のクラスのいくつかの実施形態では、前記第一の統計的データは、前記第一画像ピクセルの空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合に対する（たとえば、前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合または前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合から導出されたデータに対する）少なくとも一つの非線形演算を含む段階によって決定され、前記第二の統計的データは、前記第二画像ピクセルの空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合に対する少なくとも一つの非線形演算を含む段階によって決定され、前記第三の統計的データは、前記第三画像ピクセルの空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合に対する少なくとも一つの非線形演算を含む段階によって決定される。いくつかの実施形態では、各非線形演算は前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合のピクセルを二乗する演算である（いくつかのそのような実施形態では、前記統計的指標は前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の標準偏差である）。いくつかの実施形態では、前記非線形演算は、前記空間的にコンパクトな部分集合から決定されたダウンサンプリングされた画像のピクセルを二乗する演算である（たとえば、前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の平均値または前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合のフィルタ処理された平均値を二乗する演算。ここで、ダウンサンプリングされた画像の各ピクセルは前記空間的にコンパクトな部分集合のうちの異なる部分集合の平均値）。いくつかの実施形態では、前記第一の統計的データは、第一画像ピクセルの空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の平均および標準偏差を示し、前記第二の統計的データは、第二画像ピクセルの空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の平均および標準偏差を示し、前記第三の統計的データは、第三画像ピクセルの空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の平均および標準偏差を示す。
【００４１】
第五のクラスのいくつかの実施形態では、ステップ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は単一パスのデータ処理によって（フィードバックなしに）実行される。第五のクラスの典型的な実施形態において生成された修正されたバックライト駆動値に応答して、バックライト・パネルは安定したバックライトを生成する。
【００４２】
本発明の諸側面は、本発明の方法の任意の実施形態を実行するよう構成された（たとえばプログラムされた）システムおよび本発明の方法の任意の実施形態を実装するためのコードを記憶するコンピュータ可読媒体（たとえばディスク）を含む。たとえば、本発明のシステムは、該システムに対してアサートされたビデオまたは他の入力画像データに応答して本発明の方法のある実施形態を実行するようプログラムされているおよび／または他の仕方で構成されているフィールド・プログラム可能なゲート・アレイ（または他の集積回路もしくはチップセット）、あるいは、ビデオまたは他の画像データに対して本発明の方法のある実施形態を含むパイプライン化された処理を実行するようプログラムされたおよび／または他の仕方で構成された別のプログラム可能なデジタル信号プロセッサであるか、これを含むことができる。あるいはまた、本発明のシステムは、表示されるべき画像のシーケンスを示す入力データを受け取るまたは生成するよう結合され、本発明の方法の実施形態を含む入力データに対する多様な処理のいずれかを実行するようソフトウェアもしくはファームウェアでプログラムされたまたは他の仕方で構成された、プログラム可能な汎用プロセッサまたはマイクロプロセッサであるか、これを含む。たとえば、本発明のシステムは、入力装置と、メモリと、アサートされた入力データに応じて本発明の方法の実施形態を実行するようプログラムされた（および／または他の仕方で構成された）グラフィクス・カードとを含むコンピュータ・システムであるか、これを含んでいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のシステムのある実施形態のブロック図である。
【図２】デュアル変調ディスプレイのLCDアレイのピクセル５および該ディスプレイのバックライト・パネルのLEDセル６を示す図である。
【図３】図２のより低い分解能のバックライト・パネルと整列された（重畳させられた）図２の高分解能LCDアレイを示す図である。
【図４】図２の整列されたLCDアレイおよびバックライト・パネルを、本発明のある実施形態に基づいて図２のLEDセル６についてのバックライト駆動値を生成するために用いることのできるピクセル７を含むダウンサンプリングされた画像とともに示す図である。
【図５】図４のLCDアレイ・ピクセル５およびダウンサンプリングされた画像ピクセル７を示す図である。
【図６】別のデュアル変調ディスプレイのLCDアレイのピクセル５および該ディスプレイのバックライト・パネルのLEDセル６′を示す図である。
【図７】図６のより低い分解能のバックライト・パネルと整列された（重畳させられた）図６の高分解能LCDアレイを示す図である。
【図８】図７の整列されたLCDアレイおよびバックライト・パネルを、本発明のある実施形態に基づいて図６のLEDセル６′についてのバックライト駆動値を生成するために用いることのできるピクセル７′を含むダウンサンプリングされた画像とともに示す図である。
【図９】図１のシステムまたは本発明のシステムの他の実施形態の典型的な動作において実行されるステップの流れ図である。
【図１０】入力画像データに応答してLED駆動値を生成するために図９のステップ７０の典型的な実装において実行されるステップの流れ図である。
【図１１】入力画像データに応答してLED駆動値を生成するよう構成される本発明のシステムの別の実施形態のブロック図である。
【図１２】図１１のシステムのブロック２０３の典型的な動作において実行されるステップの流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本発明の多くの実施形態は技術的に可能である。当業者には、本開示から、それらをどのように実装するかは明白であろう。本発明のシステムおよび方法の実施形態は、図１および図９〜図１２を参照して記述される。
【実施例１】
【００４５】
図１は、本発明のシステムのある実施形態のブロック図である。図１のシステムは、源４からのビデオ入力信号に応答して逐次的に画像を表示するデュアル変調ディスプレイを含む。本ディスプレイは、前面変調パネル２と、パネル２の背後に（図示しない手段によって）位置されたバックライト・パネル１とを有する。任意的に、拡散器（diffuser）パネル（図示せず）がパネル１と２の間に位置される。本システムはまた、デュアル変調ディスプレイと源４の間に結合され、入力信号に応答して本ディスプレイの両方のパネルについての駆動信号を生成するよう構成されたプロセッサ８をも含む。
【００４６】
図１では、プロセッサ８は、バックライト・パネル１およびパネル２に結合された出力と、源４に結合された入力とを有する。本発明のもう一つの実施形態は、プロセッサ８単独であり、出力はパネル１および２に結合されるよう構成される。この実施形態および図１のシステムの両方において、プロセッサ８は、任意的に、バックライト駆動値を生成するために本発明の方法に基づいて処理されるビデオ入力信号（または他の入力画像データ）を記憶または生成するよう構成される。
【００４７】
図１の典型的な実装では、前面変調パネル２はピクセルのアレイを有するLCDパネルである。各ピクセルは三つのLCDセル（サブピクセル）を含む：赤のセル２ａ（これは赤の光に対する可変透過率をもち、赤の光以外の光に対して不透明である）；緑のセル２ｂ（これは緑の光に対する可変透過率をもち、緑の光以外の光に対して不透明である）；および青のセル２ｃ（これは青の光に対する可変透過率をもち、青の光以外の光に対して不透明である）である。
【００４８】
典型的な実装では、図１のバックライト・パネル１はLEDセルのアレイを有するLEDパネルであり、各セルは三つのLEDを含む：赤のLED  １ａ、緑のLED  １ｂおよび青のLED  １ｃである。LEDパネル１のセルはパネル２のピクセルより低い（典型的にはずっと低い）密度をもち、そのためパネル１の各LEDセルはパネル２の多くのピクセルをバックライト照明し、パネル１はパネル２より低い分解能をもつ。図１に示されるように、パネル２の四つのLCDピクセルの各セットについてパネル１の一つのLEDセルがある。その代わり、各LEDセル（１ａ、１ｂおよび１ｃ）からの光の分布は多数のLCDピクセルをバックライト照明する。各LEDセルから放出される光は、典型的には他のLEDセルから放出される光に重なり、その結果、LCDピクセルに対して（空間的に）ゆっくりと変化するバックライトを生じる。こうして、パネル２の各領域における複数のLCDピクセルは同じようなバックライトをもつ。
【００４９】
入力信号のフレーム（またはフィールド）に応答して画像を表示するために、プロセッサ８はLCD駆動値の三つのシーケンス（「LCDR」「LCDG」「LCDB」）をパネル２に対してアサートし、LED駆動値の三つのシーケンス（「LEDR」「LEDG」「LEDB」）をパネル１に対してアサートする。各値「LCDR」はセル２ａのうち異なるセルの透過率を決定し、各値「LCDG」はセル２ｂのうち異なるセルの透過率を決定し、各値「LCDB」はセル２ｃのうち異なるセルの透過率を決定し、各値「LEDR」は赤のLED  １ａのうち異なるものの発光強度を決定し、各値「LEDG」は緑のLED  １ｂのうち異なるものの発光強度を決定し、各値「LEDB」は青のLED  １ｃのうち異なるものの発光強度を決定する。
【００５０】
図９は、図１のシステムおよび本発明の他の典型的な実施形態の典型的な動作において実行されるステップの流れ図である。入力画像データ５０に応答して、バックライト駆動値（たとえばLED駆動値）が図９のステップ７０において生成される。たとえば、ステップ７０において、図１のシステムの動作において、バックライト駆動値のシーケンス「LEDR」「LEDG」「LEDB」が画像データ５０のフレームまたはフィールドに応答して生成されてもよい（たとえば図１０または図１１を参照して記述する仕方で）。また、画像データ５０に応答して、ステップ７２および７４においてLCD駆動値が生成される。たとえば、図１のシステムの動作において、図９のステップ７２は、画像データ５０のフレームまたはフィールドおよびステップ７４で生成されたシミュレートされたバックライト・ピクセルのセットに応答して、LCDパネル制御値のシーケンス「LCDR」「LCDG」「LCDB」を生成する。シミュレートされたバックライト・ピクセルは、ステップ７４において、ステップ７０で生成されたバックライト駆動値（LEDR、LEDGおよびLEDB）を使って達成されるバックライト照明をシミュレートすることによって、（後述する仕方で）生成される。
【００５１】
図１に示される実装に対する変形では、デュアル変調ディスプレイは、セル当たり三つのLED（たとえば赤、緑および青のLED）ではなく、セル当たり一つの白色発光要素（たとえば白色発光ダイオード）を用いて、あるいはセル当たり他の複数LEDシステム（たとえば各セルについて赤のLED、緑のLED、青のLEDおよび白のLED）を用いて実装されるバックライト・パネルを含んでいてもよい。他の実施形態では、デュアル変調ディスプレイのバックライト層は、走査レーザーを用いて、あるいはLCD層、バックライト・プロジェクターまたは他のバックライト照明システムもしくはデバイスとして、実装されてもよく、および／または、前面（透過性）層は可変透過率をもつ他のピクセル要素（LCD以外のピクセル要素）を用いて実装されてもよい。必須ではないが典型的には、バックライト層は前面（透過性）層より低い分解能をもつ。
【００５２】
デュアル変調ディスプレイ（たとえば、図１のデュアル変調ディスプレイ）は、前面パネル（たとえば図１のパネル２）のLCDセルおよびバックライト・パネル（たとえば図１のバックライト・パネル１）の発光要素が表示されるべき入力画像に応答して適切に駆動されれば、伝統的なディスプレイより大きなコントラスト比を提供できる。動作では、バックライト駆動値（たとえばLED駆動値）は好ましくは、コントラストを最大化する、白クリッピング、黒クリッピング、ハローを含む視覚的アーチファクトおよびそうしたアーチファクトの時間的変動を軽減もしくは解消する、エネルギー効率を達成するという目的のバランスを取る仕方で最適なバックライトを達成するよう設定される。
【００５３】
図１のプロセッサ８は好ましくは、源４からのビデオ入力信号の各フレーム（またはフィールド）の赤、緑および青の色成分に応答して、図１０を参照して詳細に述べる仕方でLED駆動値のシーケンス「LEDR」「LEDG」および「LEDB」を生成するよう構成される。LED駆動値決定処理は図９のステップ７０によって表される。
【００５４】
好ましくはまた、図１のプロセッサ８は、源４からのビデオ入力信号の各フレームまたはフィールドの赤、緑および青の色成分に応答して、通常の仕方でLCD駆動値のシーケンス「LCDR」「LCDG」および「LCDB」を生成するよう構成される。このLCD駆動値決定処理は図９のステップ７２および７４によって表される。
【００５５】
上述したように、デュアル変調ディスプレイ・システムは、その前面（たとえばLCD）パネルの有効コントラストにそのバックライト・サブシステムの達成されるコントラストを乗算して、全体的なディスプレイ・コントラストを向上させる。LCD前面パネルおよび一定のバックライト照明をもつ通常のデュアル変調ディスプレイ・システムでは、入力画像は典型的にはLCDパネルに直接送られ、変更されずに表示される。しかしながら、図１のシステムの動作では、バックライト変調が十分有意であり、そのためLCDパネルを入力画像で直接駆動するのでは不十分であり、結果として歪んだ出力を生じる。よって、図９のステップ７２および７４は、バックライト・コントラストを考慮に入れるよう入力画像データを修正し、正しい閲覧可能な画像を表示するようLCD駆動値を決定する。
【００５６】
LCDパネルに送るべきLCD駆動値を決定するために、ステップ７４は、ステップ７０において生成されたLED駆動値で達成されるバックライトをシミュレートするバックライト・モデルを実装する。典型的には、バックライト・パネル１は1000のオーダーのLEDセルを有し、各LEDセルはステップ７４において白色発光要素としてモデル化される。たとえば、緑のLED、青のLEDおよび赤のLEDを有する各セルから放出される白色光の強度は、それらのLEDに対してアサートされるLED駆動値LEDR、LEDGおよびLEDBの組に応答して、それら三つのLEDから放出されると期待される緑、青および赤の強度の和（または他の線形結合）である。
【００５７】
ステップ７４の例示的な実装では、（駆動値LEDR、LEDGおよびLEDBの関連するセットに応答して）各LEDセルから放出され、LCDアレイの各ピクセルに入射する白色バックライトは、LCDアレイ上でのLEDセルの投影を中心とする点拡がり関数（point  spread  function）（たとえばガウス型点拡がり関数または重み付けされた二次元ガウス関数の和またはLEDの実際に測定された点拡がり関数）によって決定されるものと想定される。LCDアレイの各ピクセルについて、本シミュレーションは、入射するバックライトの全強度は、（LCDアレイのそのピクセルにおける）バックライト・アレイのLEDセルのそれぞれから放出されるバックライト寄与の入射強度の和であると想定する。
【００５８】
このように、ステップ７４の出力は、LCDアレイの各ピクセル（LCD）について一つのバックライド強度値として、一組の入射バックライト強度値である。入射バックライト強度値のそれぞれは、バックライト・アレイの個々のLEDセルからの寄与の和である。
【００５９】
図９のステップ７０がバックライト・パネルの各色チャネルについてバックライト駆動値を独立して決定する場合には（たとえば、バックライト駆動値が後述する図１１の実施形態におけるように生成される場合には）、ステップ７４は、上記段落で述べた例のような「白色」バックライト・モデルを実装せず、その代わり、バックライト・パネルの各色チャネルを適切にモデル化するモデルを実装することになる。
【００６０】
典型的な場合には、LCDアレイの各ピクセルは、赤の光に対する可変透過率をもち赤の光以外の光に対して不透明であるLCDと、緑の光に対する可変透過率をもち緑の光以外の光に対して不透明であるもう一つのLCDと、青の光に対する可変透過率をもち青の光以外の光に対して不透明である第三のLCDとを含む。
【００６１】
ステップ７２では、ステップ７４において決定されたシミュレートされた入射バックライト強度値（「バックライト・ピクセル」）が入力画像データ５０とともに使われて、LCDパネルに送られるLCD駆動値（図１の値LCDR、LCDGおよびLCDB）を決定する。ステップ７２の典型的な実装では、LCDアレイの各ピクセルの（すなわち、LCDアレイの「i」番目のLCDについての）各色成分についての比が決定される。
【００６２】
Ri＝Pi/Bi
ここで、「i」はLCDアレイ・ピクセルのインデックス、BiはそのLCDアレイ・ピクセルについてのシミュレートされた入射バックライト強度値、Piは入力画像５０の関連するピクセルの関連する色成分の強度である。各比「Ri」（またはそのスケーリングしたバージョン）は、そのLCDアレイ・ピクセルについてのLCD駆動値として使うことができる。（たとえば、ステップ７２の出力は、三つのLCD駆動値LCDR、LCDGおよびLCDBの組であり、LCDR＝krRir、LCDG＝kgRigおよびLCDB＝kgRibであり、kr、kgおよびkgはスケーリング因子であり（実施形態によっては、スケーリング因子は同一であり、kr＝kg＝kg＝kとなる）、Rir、Rig、Ribはそれぞれピクセルの赤、緑および青の色成分についての比Riである。）こうして、この例では、ステップ７２は、対応するシミュレートされた入射バックライト強度値Biが1に等しいときは（LCDのフルまたは最大バックライト照明を示す）、「i」番目のLCDについてのLCD駆動値として使うための（画像５０の）ピクセルの色成分Piを渡す（その色成分についてのスケーリング因子kがk＝1を満たすとしている）が、シミュレートされた入射バックライト強度値Biが1より小さく（Bi＜1）LCDの低下した（または最大未満の）バックライト照明を示すときは、ステップ７２はLCDについてのLCD駆動値を事実上因子1/Biだけ増加させる（ここでもk＝1としている）。
【００６３】
ステップ７２および７４は、各色チャネルを独立に扱う仕方で実行されることができる。たとえば、ステップ７４は、各色成分（緑、青および赤）について一組で、三組のシミュレートされた入射バックライト強度値を独立して決定することができる。各組は、LCDアレイの各ピクセルの一つの色成分（緑、青または赤）についてのバックライト強度値を含む。この例では、ステップ７２は、LCDアレイ・ピクセルについてのシミュレートされた緑のバックライト強度値および入力画像５０の対応するピクセルの緑の色成分に応答しての（たとえばその比としての）緑のLCD駆動値（LCDG）と、そのピクセルについてのシミュレートされた青のバックライト強度値および入力画像５０の対応するピクセルの青の色成分に応答しての（たとえばその比としての）青のLCD駆動値（LCDB）と、そのピクセルについてのシミュレートされた赤のバックライト強度値および入力画像５０の対応するピクセルの赤の色成分に応答しての（たとえばその比としての）赤のLCD駆動値（LCDR）とを生成することができる。
【００６４】
各色チャネルを独立して扱うステップ７２および７４の好ましい実装では、ステップ７４において実装されるモデルは、RGB色空間ではなくXYZ色空間を想定する。一つのそのようなモデルは、通常のCIE1931のXYZ色空間を想定する。これは、人間の目およびその三つの錐体細胞受容器（光受容体）の直接測定から導出された三刺激色空間モデルである。よって、同じCIE1931  XYZベースのバックライト・モデルが、任意のバックライト・システムおよび原色について（たとえば、任意の型のLEDセルを有する任意のLEDバックライト・システムについて）使用できる。典型的なデュアル変調ディスプレイ・システムでは、LCD色フィルタ（R、G、B）はそれぞれかなりの量の「他の」光を通過させ、それについても考慮に入れる必要がある。たとえば赤のLCDは典型的には、赤スペクトルおよび緑スペクトルの両方において緑のLEDバックライトによって放出されたエネルギーのかなりの量を通過させる。このように、ステップ７２の好ましいXYZ色空間実装は27個の光場シミュレーションを含む。各RGBのLEDからの各X、YおよびZチャネル出力である。ステップ７２の別の好ましいXYZ色空間実装は27個の光場を、記憶されるたった9個のバックライトにたたむ。シミュレーションにおける27個のバックライトはそれぞれ、各RGB  LCDを通じた各RGB  LEDセルからの各XYZ出力である。しかしながら、各RGB  LEDセルにおける赤、緑および青のLEDは本質的に共位置であり、駆動値はすでに決定されているので、セル中のLEDのそれぞれからのXYZ出力を合計することができる。換言すれば、赤のLCDを通じたX出力は、赤、緑および青のLEDからの赤のLCDを通じたX出力の和であり、赤のLCDを通じたY出力は、赤、緑および青のLEDからの赤のLCDを通じたY出力の和であり、などとなる。（XYZ出力空間に変換された）入力ピクセル値の所与の組および9個のバックライトの3×3行列について、R、GおよびBのLCDの透過率が解かれる（好ましくは、バックライトの3×3行列の行列反転（matrix  inversion）に続いてXYZ入力を乗算することを通じて）。
【００６５】
次に、図２〜図９を参照して、いくつかのデュアル変調ディスプレイの前面パネル・ピクセルおよびバックライト・セルの例示的な構成を記述する。本発明のいくつかの実施形態は図２〜図９のデュアル変調ディスプレイ幾何構造を想定する。
【００６６】
図２では、ピクセル５は高分解能LCDアレイのピクセル（および該LCDアレイによって表示されるべき入力画像のピクセル）であり、（該LCDアレイのためのバックライト・パネルの）LEDセル６はピクセル５より低分解能で六角形状に配置されている。図３は、高分解能のLCDアレイを低分解能のバックライト・パネルと整列させて（重畳させて）示している。動作では、各LEDセル６はLCDアレイの多くのピクセル５を照明する。
【００６７】
（図２および図３の）LEDセル６のためのバックライト駆動値を生成するために用いることのできるダウンサンプリングされた画像の例について図４を参照して述べる。図４の各「ピクセル」７は、ダウンサンプリングされた画像のデータ値である。そのような各データ値は、25個の入力画像ピクセル５の部分集合の統計的指標（たとえば標準偏差または平均値）である。図４から明らかなように、ダウンサンプリングされた各画像「ピクセル」７の位置は、25個の入力画像ピクセル５のブロックの位置に対応し、全部ではないいくつかの「ピクセル」７がLEDセル６上に重畳される。本発明の方法のあるクラスの実施形態では、ピクセル５を含む入力画像から二つのダウンサンプリングされた画像が生成される：一方は平均ルミナンス値（LEDセル６に重畳されるピクセル５の各ブロックのルミナンス値の平均）からなる一つのダウンサンプリングされた画像であり、他方は標準偏差値（LEDセル６に重畳されるピクセル５の各ブロックのルミナンス値の標準偏差）からなるダウンサンプリングされた画像である。LEDセル６に重畳されるピクセル５の各ブロックについての平均値および標準偏差値は、本発明に基づいて、LEDセル６についてのバックライト制御値を決定するために使われることができる。
【００６８】
明確のため、図５は、図４の高分解能画像ピクセル５を、図４の低分解能のダウンサンプリングされた画像の「ピクセル」７から分離して示している。
【００６９】
図６、図７および図８を参照して述べる本発明のもう一つの実施形態では、デュアル変調ディスプレイは、長方形格子に配列されたLEDセル（図６〜図８のセル６′）をもつ。図６では、ピクセル５は高分解能LCDアレイのピクセル（および該LCDアレイによって表示されるべき入力画像のピクセル）を表しており、該ディスプレイのバックライト・パネルのLEDセル６′はより低分解能の長方形格子に配置されている。図７は、高分解能のLCDアレイを低分解能のバックライト・パネルと整列させて（重畳させて）示している。動作では、各LEDセル６′はLCDアレイの多くのピクセル５を照明する。
【００７０】
（図６および図７の）LEDセル６′のためのバックライト駆動値を生成するために用いることのできるダウンサンプリングされた画像のもう一つの例について図８を参照して述べる。図８の各「ピクセル」７′は、ダウンサンプリングされた画像のデータ値である。そのような各データ値は、25個の入力画像ピクセル５の部分集合の統計的指標（たとえば標準偏差または平均値）である。図８から明らかなように、ダウンサンプリングされた各画像「ピクセル」７′の位置は、25個の入力画像ピクセル５のブロックの位置に対応し、「ピクセル」７′がLEDセル６′上に重畳される。本発明の方法のあるクラスの実施形態では、ピクセル５を含む入力画像から二つのダウンサンプリングされた画像が生成される：一方は平均ルミナンス値（LEDセル６′に重畳されるピクセル５の各ブロックのルミナンス値の平均）からなる一つのダウンサンプリングされた画像であり、他方は標準偏差値（LEDセル６′に重畳されるピクセル５の各ブロックのルミナンス値の標準偏差）からなるダウンサンプリングされた画像である。LEDセル６′に重畳されるピクセル５の各ブロックについての平均値および標準偏差値は、本発明に基づいて、LEDセル６′についてのバックライト制御値を決定するために使われることができる。
【００７１】
デュアル変調ディスプレイのためのストレートなバックライト・ソリューションは、LCDパネルのダイナミックレンジの中心を入力信号の平均ルミナンスに合わせるようLEDバックライト照明を設定することであろう。各LEDセルがLCDパネルのピクセルのN×Nブロックと整列される場合、これは、LEDセルのうちの異なるセルに整列された、LCDパネル・ピクセルによって表示されるべき入力画像ピクセルの各N×Nブロックの平均ルミナンスをデータ値とするダウンサンプリングされた画像を生成し、各LEDセルを、入力画像ピクセルの対応するN×Nブロックにおける平均入力画像ルミナンスの二倍に設定することによって達成できる。多くの場合、これは、画像の多くが、最終的な出力レベルを設定するためのLCDパネルを使って再現可能であることを保証し、そのレンジ外のピクセルについての白および黒のクリッピングの量をほぼバランスさせる。しかしながら、このソリューションは、いくつかの観点で不足がある。たとえば、これは典型的には多すぎる白クリッピングにつながり（白クリッピングの知覚は、多くの閲覧者にとって、黒クリッピングの知覚よりずっと不快なものである）、入力画像信号ルミナンスが平均レベルのまわりに均等に分布していない場合、白または黒のいずれかの領域における増加したクリッピングを受けることがありうる。平均映像レベル（APL:  average  picture  level）は典型的にはテレビジョン画像については15%であり、よってテレビジョン番組を表示するためにはより大きなLED駆動値（関連するブロックにおける平均入力画像ルミナンスの二倍より大きな値）が必要となることがある。
【００７２】
本発明の方法の好ましい諸実施形態は、白クリッピングを最小化し、画像信号ピクセルルミナンス分布によりよく追随するようバックライト・レベル（単数または複数）を設定するバックライト駆動値を生成する。これにより、ローカルなダイナミックレンジを入力信号の上端または下端のほうにシフトさせることができる。そのような実施形態によって決定されるバックライトの望ましい属性は、クリッピングが最小化されることをさらに保証するよう、画像統計を観察するということである。入力画像データのブロックの統計的属性（たとえば平均および標準偏差）が、本発明の方法の典型的な実施形態におけるバックライト駆動値を決定するために使われる。
【００７３】
あるクラスの実施形態では、バックライト駆動値は、最小クリッピングを保証するよう統計的規則に従って局所的領域ベースでバックライト照明を設定するよう決定される。たとえば、いくつかの実施形態では、表示されるべき画像の局所的領域についてのバックライトは、画像の対応する局所的領域内のピクセルのルミナンス値のスケーリングされた平均（平均にスケーリング因子を乗算したもの）に同じ画像ピクセルのルミナンス値のスケーリングされた標準偏差（標準偏差にスケーリング因子を乗算したもの）を加えたもの等しいレベルに設定される。あるそのような実施形態では、表示されるべき画像の局所的領域のためのバックライトは、画像の対応する局所的領域内のピクセルのルミナンス値の平均に、同じ画像ピクセルのルミナンス値の標準偏差の３倍を加えたものに設定される。この結果、ピクセルの99%はクリッピングされない（画像のルミナンス値が正規分布に従う場合）。もう一つの例として、もう一つのそのような実施形態では、表示されるべき画像の局所的領域のためのバックライトは、画像の対応する局所的領域内のピクセルのルミナンス値の平均に、同じ画像ピクセルのルミナンス値の標準偏差の２倍を加えたものに設定される。やはり画像のルミナンス値が正規分布に従うとして、この結果、ピクセルの95%はクリッピングされない。正規分布でない、入力画像のルミナンス値の任意の確率分布について、チェビシェフの不等式は、平均値から標準偏差の「k」倍より多く隔たっているのは、それらの値の高々1/k2であることを述べている。よって、画像のルミナンス値が任意の分布に従う場合、それらの値の75%は平均から標準偏差の2倍以内に位置し、89%の値は平均から標準偏差の3倍以内に位置する。
【００７４】
標準偏差（本稿では時に「シグマ」と称する）および平均は、本発明のいくつかの実施形態においてバックライト照明を決定するために使われる、（表示されるべき）画像のピクセルの部分集合の統計的指標である。あるクラスの実施形態では、画像の各局所的領域についてのバックライトは、これらの指標の関数であるレベル（たとえば、局所的領域内の画像ピクセルのルミナンス値のスケーリングされた平均と同じピクセルのルミナンス値のスケーリングされたシグマの和によって決定されるレベル）に設定される。使用される統計的指標の具体的な関数は、用途に固有の調整された一組のパラメータ（たとえば、スケーリング因子）によって、特定の用途について決定される。たとえば、画像の各局所的領域についてのバックライトは、局所的領域内の画像ピクセルのルミナンス値のスケーリングされた平均と同じピクセルのルミナンス値のスケーリングされたシグマの和に等しいレベルに設定される場合、異なるコントラスト比をもつLCDパネルを有する二つの異なるディスプレイのためのバックライト照明を決定するとき、各ディスプレイについて、異なるスケーリング因子の組を選択してもよい。
【００７５】
本発明の好ましい諸実施形態は、バックライト駆動値を決定するための入力画像データの諸ブロックの統計的属性（たとえば平均および標準偏差）を使い、入力画像データ・ブロックの統計を決定するための効率的な方法をも用いる。本発明によれば、統計的指標は、入力画像のダウンサンプリングされたバージョンの相対的に低い分解能で、入力画像データから決定される。
【００７６】
上記のように、本発明の方法のいくつかの実施形態は、表示されるべき入力画像から二つのダウンサンプリングされた画像を生成する。一方は平均ルミナンス値（バックライト・パネルのあるLEDセルと整列される入力画像の諸ピクセルからなる各ブロックのルミナンス値の平均）からなる一つのダウンサンプリングされた画像であり、他方は標準偏差値（バックライト・パネルのあるLEDセルと整列される入力画像の諸ピクセルからなる各ブロックのルミナンス値の標準偏差）からなるもう一つのダウンサンプリングされた画像である。LED駆動値は、下記の仕方で、これらのダウンサンプリングされた画像から決定される。
【００７７】
次に、図１０の流れ図を参照してそのような実施形態の例を述べる。図１０に示されるように、LED駆動値は、入力画像データ５０に応答して（ステップ６３で）生成される。
【００７８】
入力画像データ５０がピクセルのシーケンスを含むカラー画像データであり、各ピクセルが一組の色成分（たとえば赤、緑および青の色成分）からなる場合、入力画像データ５０の各ピクセルをなす色成分から、ステップ５０ａにおいて、単一の値が生成される。典型的な実装では、ステップ５０ａは、各入力画像ピクセルの色成分の重み付けされた和（たとえば、各入力画像の各ピクセルのルミナンス）を生成する。そのような実装では、データ５０によって決定される各入力画像に応答してのステップ５０ａの出力は、ルミナンス値のシーケンスからなる「ルミナンス画像」である。ここで、各ルミナンス値は、入力画像の異なるピクセルのルミナンスである。
【００７９】
ステップ５０ａの他の実装は、入力画像データ５０の各ピクセルの最大色サンプルを決定する。各ピクセルの最大色サンプルは、そのピクセルの色成分（たとえば赤、緑および青の成分）のうち、最大の値（最大強度）をもつものである。これらの実装では、ステップ５０ａの出力は、入力画像の最大色サンプルのストリームである（すなわち、Ri、GiおよびBiが入力画像の「i」番目のピクセルの色成分であるとして、「i」番目のサンプルはRi、GiおよびBiのうちの最大のものである）。
【００８０】
以下における図１０の説明では、ステップ５０ａにおいて生成される各データ値は（簡単のため）ルミナンス値と称されるが、これは、実装によっては、各入力画像ピクセルの色成分の他の重み付けされた和または各入力画像ピクセルの最大色サンプルであることもできる。
【００８１】
ステップ５２では、ステップ５０ａにおいて生成されたルミナンス値は、平均ルミナンス値からなるダウンサンプリングされた画像が当該データから生成されるという意味で、「ダウンサンプリング」されている。より具体的には、ステップ５２は、ルミナンス値のいくつかのブロックの各ブロックの平均を決定する。各ブロックは、ルミナンス値の空間的にコンパクトな集合であり、入力画像中でのその空間的位置は、（前面パネルの）LCDピクセルのうち、（バックライト・パネルの）LEDセルのうちの一つによって照明される部分集合に対応する。ステップ５２において生成されたダウンサンプリングされた画像を構成する値（時に「ピクセル」と称される）のそれぞれは、入力画像のうち、あるブロックのピクセルのルミナンス値の平均である。そのような各「ピクセル」の空間的位置は入力画像中のブロックの位置であり、こうして各平均ルミナンス値は一つのそのようなブロックの位置に位置合わせされる。
【００８２】
図１０のステップ５８では、もう一つのダウンサンプリングされた画像（標準偏差値からなるもの）もステップ５０ａで生成された（ルミナンス値と称される）画像データから生成される。ステップ５１、５３、５５、５６および５７は、ステップ５８を実行するのに先行して実行される。ステップ５１では、ステップ５０ａで生成された各画像データ値（ルミナンス値）が自分自身を乗算される。ステップ５３では、入力画像の一組の局所的領域またはブロックのそれぞれにおいて、結果として得られた二乗されたルミナンス値の平均が決定される。二乗されたルミナンス値のいくつかのブロックの各ブロックの平均が決定される。各ブロックは、二乗されたルミナンス値の空間的にコンパクトな集合であり、入力画像におけるその空間的位置は、LCDピクセルののうち、LEDセルの一つによって照明される部分集合に対応する。入力画像ピクセルは、ステップ５３において、平均二乗ルミナンス値からなるダウンサンプリングされた画像が当該データ５０から生成されるという意味で、「ダウンサンプリング」される。ステップ５３において生成されたダウンサンプリングされた画像を構成する値（時に「ピクセル」と称される）のそれぞれは、入力画像のうち、あるブロックのピクセルの二乗ルミナンス値の平均である。そのような各「ピクセル」の空間的位置は入力画像中のブロックの位置であり、こうして各平均二乗ルミナンス値は一つのそのようなブロックの位置に位置合わせされる。
【００８３】
上記の図６〜図８のLEDセル６′およびLCDピクセル５を有するデュアル変調ディスプレイ上での表示のために画像データ５０を処理するとき、図１０のステップ５２（またはステップ５３）で値が生成される各入力画像の各ブロックは、入力画像ピクセルの5×5ブロックである。換言すれば、ステップ５２（またはステップ５３）において決定された各ダウンサンプリングされた画像の各ピクセルは、入力画像ピクセルの5×5ブロックに位置合わせされる。
【００８４】
ステップ５４および５５では、ステップ５２において生成されたダウンサンプリングされた画像がその空間的帯域幅を制限するよう低域通過フィルタ処理され（ステップ５４）、ステップ５３において生成されたダウンサンプリングされた画像がその空間的帯域幅を制限するよう低域通過フィルタ処理される（ステップ５５）。
【００８５】
各入力画像に応答してステップ５４において生成されたフィルタ処理された平均ルミナンス値のシーケンスは、ステップ６２を参照して述べるルックアップ・テーブル（LUT:  look  up  table）、ステップ６０を参照して述べる乗算手段およびステップ５６を参照して述べるもう一つの乗算手段に対してアサートされる。
【００８６】
ステップ５６では、フィルタ処理ステップ５４において生成されたフィルタ処理された平均ルミナンス値のそれぞれは二乗される（自分自身を乗算される）。ステップ５７では、ステップ５６で生成された二乗されたフィルタ処理された平均ルミナンス値（そのそれぞれは図１０では値「B」として表されている）が、フィルタ処理ステップ５５において生成されたフィルタ処理された平均二乗ルミナンス値（そのそれぞれは図１０では値「A」として表されている）から減算される。
【００８７】
ステップ５８では、ステップ５７から出力された各差分値の平方根が決定されて、「標準偏差」値が生成される。ステップ５８において生成される、各入力画像に応答した標準偏差値のシーケンスは、ステップ６７を参照して述べるルックアップ・テーブル（LUT）およびステップ５９を参照して述べる乗算手段に対してアサートされる。
【００８８】
図１０の好ましい実装では、ステップ５８において生成された各標準偏差値は、（フィードバックなしの）一パスのデータ処理から帰結し、次式に等しい。
【数１】
0005595516.tif 000002
ここで、xiは入力画像の「i」番目のピクセルの低域通過フィルタ処理されたルミナンスであり、Nは図１０のステップ５２（またはステップ５３）で値が生成される入力画像の各ブロックにおけるルミナンス値の数であり、￣付きのxは入力画像の同じブロック内のN個のルミナンス値の低域通過フィルタ処理された平均であり、σ（シグマ）は入力画像の同じブロック内のN個のルミナンス値の標準偏差である。上で説明したように、図１０のいくつかの実装では、σについての上の表式における各ルミナンス値は、各入力画像ピクセルの色成分の別の重み付けされた合計または各入力画像ピクセルの最大色サンプルによって置き換えられる。
【００８９】
より一般には、図１０の方法の典型的な実装のすべてのステップは、（フィードバックなしの）一パスのデータ処理によって実行される。
【００９０】
引き続き図１０を参照するに、ステップ５９、６０、６５、６９および最後にステップ６３において、ステップ５４および５８で生成された平均および標準偏差の値が、固定および可変の利得に基づいてスケーリングされ、足し合わされて、最終的なバックライト制御値が決定される。
【００９１】
ステップ６２では、ステップ５４において生成された各平均値に応答してルックアップテーブル（「標準偏差利得LUT」）が利得値「Gain」を出力する。ステップ６５では、各「Gain」値は、所定の固定利得値（「固定シグマ利得」）６６を乗算されて、スケーリング因子「SigmaGain」が生成される。スケーリング因子「SigmaGain」の値は典型的には約2.5に等しい値をもつ。標準偏差利得LUTは、平均値によって選択されるまたはインデックスされる値を含む。各非常に低い平均値（すなわち、0.0に近い各平均値）について、標準偏差利得LUTは1.0のGain値を出力すべきである。これは、ステップ６５において生成される「SigmaGain」値を「固定シグマ利得」６６に等しくする。（標準偏差利得LUTの入力に対してアサートされる）0.5以上に等しい平均値に応答して、標準偏差利得LUTはゼロ（0.0）に等しい（または実質的に等しい）Gain値を出力するべきである。それにより、（ステップ６５で生成される）「SigmaGain」値は事実上ゼロになり、ステップ６９において生成される2.0に等しい典型的な「MeanGain」値と相俟って、ステップ６３が生じるLED駆動値は、対応するLEDセルに最大強度のバックライトを放出させるものとなる（すなわち、LED駆動値はフル・オン（full  on）のLED駆動値）。換言すれば、0.5以上に等しい（ステップ５４で生成された）平均値に応答して、ステップ６３の出力は、平均値の（ステップ６９で生成された）MeanGain値との積のみによって決定され、65のSigmaGainが0.0なので（ステップ５８から出力される）シグマ値は十分なバックライトを実現するために必要とされない。約0.0から0.25に増大する（標準偏差利得LUTの入力に対してアサートされる）平均値のシーケンスに応答して、標準偏差利得LUTは、約1.0から非常に小さな値（0.0に近い）に急速に減少するGain値のシーケンスを出力するべきである。約0.25から0.50に増大する（標準偏差利得LUTの入力に対してアサートされる）平均値のシーケンスに応答して、標準偏差利得LUTは、この非常に小さな値からゼロ（0.0）に減少するGain値のシーケンスを出力するべきである。
【００９２】
ステップ６７では、ステップ５８で生成された各標準偏差値に応答して、ルックアップ・テーブル（「平均利得LUT」）が利得値「Gain2」を出力する。ステップ６９では、各利得値Gain2は所定の固定利得値（「固定平均利得」）６８を乗算されて、スケーリング因子「MeanGain」が生成される。スケーリング因子「MeanGain」値は典型的には約2.0に等しい値をもつ。平均利得LUTは、標準偏差値によって選択されるまたはインデックスされる値を含む。非常に低い標準偏差値（たとえば0.0に近い値）は入力信号がある画像領域について平坦〔フラット〕なフィールドに近いことを示す。こうした場合、典型的には2.0である「固定平均利得」６８は、十分なバックライトを提供するために必要とされるよりも高い。平坦な画像領域では、バックライトを平均により近く設定することがエネルギー節約および改善された黒クリッピング／輪郭生成の観点の両方から望ましい。よって、平均利得LUTは、ステップ６９において「固定平均利得」を乗算されると全体的な「MeanGain」を典型的には1.1に近い何かに設定することになる、1.0より小さな端数値を含む（たとえば、平均利得LUTは典型的には1.1/2.0＝0.55から1.0の範囲の値を含む）。0.0から増大する標準偏差値のシーケンスの平均利得LUTの入力に応答して、平均利得LUTは0.55から1.0に増大するGain2の値のシーケンスを出力するべきである。1.0に等しいGain2の値は、（ステップ６９から出力される）「MeanGain」値が固定平均利得６８に等しくなることを許容する。
【００９３】
ステップ６９および６５において用いられる利得値「固定平均利得」６８および「固定シグマ利得」６６は、LCDおよびLEDパフォーマンスに基づいて調整できる。
【００９４】
ステップ６０では、ステップ５４において生成された各フィルタ処理された平均ルミナンス値（「平均」）が（ステップ６９で）それに応答して決定されたMeanGain因子を乗算されて、積「平均×MeanGain」を生成する。
【００９５】
ステップ５９では、ステップ５８において生成された各標準偏差値（「シグマ」）が（ステップ６５で）それに応答して決定されたSigmaGainを乗算されて、積「シグマ×SigmaGain」を生成する。
【００９６】
ステップ６３では、それぞれの積「シグマ×SigmaGain」は対応する積「平均×MeanGain」に加算されて、バックライト制御値を生成する：
LEDdrive＝平均×MeanGain＋シグマ×SigmaGain。
【００９７】
バックライト制御値LEDdriveの各値は、入力画像に応答してステップ６３で決定された最終的なダウンサンプリングされた画像の「ピクセル」と考えることができる。あるクラスの実施形態では、各値LEDdriveは、入力画像ピクセルのブロックを照明する（デュアル変調ディスプレイの）LEDについてのLED駆動（drive）値である。
【００９８】
典型的には、バックライト・パネルは、1に等しい（または1より大きい）各バックライト制御値LEDdriveに対しては、対応するバックライトをフルに駆動して最大強度でバックライトを発させることによって、応答する。代替的に、ステップ６３は、値1.0または値LEDdriveのうちいずれか小さいほうを出力するよう実装されることができる。それにより、バックライト・パネルに対してアサートされるバックライト制御値は常に0.0から1.0の範囲になる（最大強度のバックライトが発されるのは1.0に等しいバックライト制御値に応答してのみ）。
【００９９】
ディスプレイのバックライト・パネルのセルが白色LEDである場合、ステップ６３において生成されるバックライト制御値（図１０において「LEDdrive」値として特定されている）は、バックライト・パネル・セルをなす白色LEDに直接適用されることができる。あるいは、バックライト・パネルの各セルが赤、緑および青のLEDのクラスターである場合、ステップ６３において生成されるバックライト制御値のそれぞれは、それらのクラスターの異なるもののLEDのすべてに直接適用されることができる。
【０１００】
次に、ステップ５４および５５の典型的な実装において適用される低域通過フィルタ処理の型について述べる。上述したように、相対的に高分解能の画像のピクセルは、本発明に基づいて、前記より低いLED分解能にダウンサンプリングされる（上記した意味において）。入力画像は典型的には、LEDアレイにおいて表現できるよりずっと高い空間的周波数をもつので、ダウンサンプリング・プロセスは生成される各ダウンサンプリングされた画像における周波数を制限しなければならない。そうしないと、エイリアシングにつながる。エイリアシングは、周波数の曖昧さによって引き起こされ、視覚的なアーチファクトを引き起こしうる。エイリアシングを生じたLED駆動値の場合、結果として得られるバックライトは、所望されるより高いか低いことがあり、入力画像のシーケンスによって決定されるオブジェクトの動き（たとえば並進）の間、不安定であることがある。たとえば、画面を横断して並進する変形しないオブジェクトについて生成されるバックライトは理想的にはオブジェクト位置に対して不変である。帯域制限が実行されなければ、エイリアシングは変化するバックライトとして現れることがあり、結果として変化する輪郭生成、クリッピングおよびハロー・アーチファクトにつながることがある。
【０１０１】
普通ならダウンサンプリング・プロセスから帰結するであろうエイリアシングを防ぐため、帯域制限フィルタ処理がステップ５４および５５において適用される。好ましくは、ステップ５４において適用される帯域制限（低域通過）フィルタは、ステップ５２において生成された各ダウンサンプリングされた画像における高周波を除去し、ステップ５５において適用される帯域制限（低域通過）フィルタは、ステップ５３において生成された各ダウンサンプリングされた画像における高周波を除去する。周波数応答およびサイズを含む低域通過フィルタ特性は、好ましくは、入力画像、ダウンコンバートされた画像およびLED点拡がり関数から決定される。典型的には、ステップ５４または５５において適用される各低域通過フィルタは、ステップ５２または５３において平均が決定される画像データ値の各ブロックの領域（すなわち、各ダウンサンプル・ピクセルの空間領域）より有意に大きい。これは、低域通過フィルタから出力される各値が、低域通過フィルタの入力に対してアサートされる各ダウンサンプリングされた画像の多くのピクセルの関数であるという意味においてである。
【０１０２】
図１０の実施形態によれば、帯域制限された平均およびシグマのダウンサンプリングされた画像は組み合わされて、LED駆動値からなる、最終的なダウンサンプリングされた画像が決定される。長方形のLEDアレイを駆動するために、ダウンサンプリングされたすべての画像位置がLED駆動値を含む（決定する）のでもよいし、あるいはダウンサンプリングされた画像位置の部分集合（ダウンサンプリングされた画像におけるN行毎、M列毎の位置）がLED駆動値を含むのでもよい。六角形状のLEDアレイ（または他のアレイ幾何構造をもつLEDアレイ）を駆動するためには、LED駆動値は、実際のLED位置に整列されたダウンサンプリングされた画像の位置において、含まれる。
【０１０３】
図１０の方法は、表示されるべき画像を示す入力画像データに応答してデュアル変調ディスプレイのバックライト・パネル（たとえば図１のシステムのパネル１）のバックライト要素のためのバックライト駆動値を決定する本発明の方法の実施形態である。本方法は：
（ａ）画像データのピクセルのいくつかの空間的にコンパクトな部分集合（図１０のステップ５０ａにおいて生成される値のブロック）の各部分集合の少なくとも二つの統計的指標を示す統計的データ（図１０のステップ５２または５４で生成される平均値および図１０のステップ５８で生成される標準偏差値）を決定する段階であって、前記デュアル変調ディスプレイは第一の分解能をもつ前面パネル（たとえば図１のシステムのパネル２）を含み、前記画像データは前記第一の分解能をもち、前記統計的データは前記第一の分解能より低い分解能をもち、画像データのピクセルは、前記入力画像データのピクセル、前記入力画像データのピクセルの色成分および前記入力画像データのピクセルから導出されるデータ値からなる群の要素である、段階と；
（ｂ）前記統計的データから前記バックライト駆動値（図１０のステップ６３の出力）を決定する段階とを含む。
【０１０４】
上記のように、本発明の第一のクラスの実施形態は、入力画像データに応答して、デュアル変調ディスプレイのバックライト・パネルの各セル（たとえば各LEDセル）のためのバックライト制御値を決定する。典型的には、入力画像データはカラー画像のシーケンスを決定し、赤、緑および青の色成分（または非RGB色空間をもつ画像の場合には他の色成分）を含む。第一のクラスの典型的な諸実施形態では、各入力画像の色成分は変換されてルミナンス画像が決定され（たとえば、入力画像の各ピクセルについてルミナンス値が、ピクセル毎の入力画像色成分の重み付けされた和のような伝統的な測色（colorimetric）技法によって決定される）。本第一のクラスの他の典型的な実施形態は、入力画像の各ピクセル（または入力画像のピクセルの部分集合の各ピクセル）の色成分の最大値を決定する。結果として得られるルミナンス値または最大色成分値からバックライト制御値が決定される。バックライト制御値（たとえばLED駆動値）は、バックライト・パネルの白色バックライト・セルに直接適用されることができる。たとえば、そのような各セルをなす白色LEDに直接、あるいはそのような各セルをなす赤、緑および青のLEDのクラスターの各LEDに印加されることができる。
【実施例２】
【０１０５】
本発明の方法およびシステムの第二のクラスの実施形態では、バックライト制御値は、デュアル変調ディスプレイのバックライト・パネルの各セルの各色チャネルについて（たとえば、バックライト・アレイの各セルの赤、緑および青のチャネルのそれぞれについて）独立に決定される。このクラスの典型的な実施形態では、バックライト・アレイの各色チャネルについて、（表示されるべき画像のピクセルの）色成分のいくつかの部分集合（ブロック）の各部分集合（各ブロック）の少なくとも一つの統計的属性（たとえば平均または標準偏差）が決定され、決定された統計的属性を使って、バックライト・アレイの各色チャネルについて独立に、その色チャネルについてのバックライト制御値が生成される。第二のクラスの実施形態は、達成可能な色範囲および全体的なシステム効率の両方を改善できる（上記の第一のクラスの実施形態によって達成可能な色範囲およびシステム効率に対して）。
【０１０６】
第二のクラスの実施形態を記述するにあたって、簡単のため、色チャネルを（RGB色空間の）「赤」「緑」および「青」の色チャネルとして言及する。第二のクラスのいくつかの実施形態では、色チャネルは他の色空間（たとえばシアン／マゼンタ／イエローまたは三原色システムでも多原色システムでもよい他の非RGB色空間）の色成分であることは理解されるべきである。
【０１０７】
第二のクラスのある実施形態について、図１１および図１２を参照して述べる。図１１のシステムでは、ブロック２００〜２０３のそれぞれは、画像データ処理回路（フィールド・プログラム可能なゲート・アレイ（field-programmable  gate  array）または他の集積回路またはチップセットのサブシステム）によって実装されることができる。図１２は、図１１のブロック２０３の典型的な実装の動作において実行される諸ステップの流れ図である。
【０１０８】
図１１のブロック２００、２０１および２０２において、入力画像の各色チャネル（たとえば赤、緑および青）における色成分データは、図１０を参照して述べたのと同様の仕方で処理される。具体的には、入力画像データ５０が赤、緑および青の色成分のストリームである場合、赤の色成分は図１０のステップ５０ａから出力されるルミナンス値と同じ仕方で（図１１の）ブロック２００において処理されて、赤のLED制御値「REDLEDdrive」を生成する。これは、入力画像データ５０の各ピクセルの赤の色成分（該ピクセルのルミナンス値や最大色成分値ではなく）が図１０のステップ５０ａから出力されたとした場合に図１０の方法に従って生成されるはずの「LEDdrive」値と同一である。換言すれば、ブロック２００は、（図１０のステップ５０ａの出力に対してではなく）入力画像データ５０の赤の色成分に対して図１０に記載されたのと同じ動作を実行するよう構成される。同様に、データ５０の緑の色成分は図１０のステップ５０ａから出力されるルミナンス値と同じ仕方で（図１１の）ブロック２０１において処理されて、緑のLED制御値「GREENLEDdrive」を生成する。これは、データ５０の各ピクセルの緑の色成分（該ピクセルのルミナンス値や最大色成分値ではなく）が図１０のステップ５０ａから出力されたとした場合に図１０の方法に従って生成されるはずの「LEDdrive」駆動値と同一である。データ５０の青の色成分は図１０のステップ５０ａから出力されるルミナンス値と同じ仕方で（図１１の）ブロック２０２において処理されて、青のLED制御値「BLUELEDdrive」を生成する。これは、データ５０の各ピクセルの青の色成分（該ピクセルのルミナンス値や最大色成分値ではなく）が図１０のステップ５０ａから出力されたとした場合に図１０の方法に従って生成されるはずの「LEDdrive」駆動値と同一である。
【０１０９】
ブロック２００、２０１および２０２のそれぞれの出力は、図１１に示されるように、チャネル横断ブロック２０３の異なる入力に結合される。個々の色チャネル出力（ブロック２００からの「REDLEDdrive」、ブロック２０１からの「GREENLEDdrive」およびブロック２０２からの「BLUELEDdrive」）はチャネル横断ブロック２０３において処理されて、最終的なLED駆動値を決定する。チャネル横断ブロック２０３は、ブロック２００、２０１および２０２の出力を解析し、ブロック２００、２０１および２０２の出力についての補正を別々に生成する。
【０１１０】
ブロック２００〜２０２からの別々の色チャネル出力（ブロック２００からのREDLEDdrive値、ブロック２０１からのGREENLEDdrive値およびブロック２０２からのBLUELEDdrive値）を単にLEDに直接適用することは、いくつかの応用では有用な結果を生成すると期待される。しかしながら、それはしばしば不十分な結果を達成する。LEDバックライト・パネルの個々のバックライト要素の点拡がり関数の重なり合う性質のため、入力画像中のコンパクトな単色（たとえば青）の領域のサイズが増大するにつれて、（図１１のブロック２００〜２０２からの別々の色チャネル出力をバックライト照明アレイの各セルの赤、緑および青のLEDにそれぞれ直接加えることによって決定されるバックライト照明を使った）該領域の明るさも増大する。LEDバックライト・パネルの個々のバックライト要素の点拡がり関数の重なり合う性質は、図１０の方法に従って決定されるLED駆動値を使って白色LEDのアレイを駆動するときには（あるいはLEDセル・アレイ内の赤、緑および青のLEDを含む各LEDセルについて、図１０の方法に従って決定される同じLED駆動値をLEDセルのすべての色チャネルに適用するときには）望ましくない画像アーチファクトを引き起こさないが、多原色バックライト照明アレイの各セルの各色チャネルを（たとえば、図１１のブロック２００〜２０２からの別々の色チャネル出力をLEDセル・アレイの各セルの赤、緑および青のLEDにそれぞれ直接加えることによって）独立して駆動するときには問題を引き起こすことがある。
【０１１１】
たとえば、小さな赤いオブジェクトをもつ大きな白色の領域を表示する（小さな赤いオブジェクトは白色の領域と同じルミナンスをもち、該大きな領域の境界内に含まれる）（そして図１１のブロック２００〜２０２からの別々の色チャネル出力をバックライト照明アレイの各セルの赤、緑および青のLEDにそれぞれ直接加える）とき、白いオブジェクトの明るさレベルは、赤いオブジェクトの明るさレベルより有意に高くなるであろう。これは、赤いオブジェクトの下にある（背後にある）赤のLEDよりも、白い領域の下にある（背後にある）赤、緑および青のLEDの著しく多い数の重なり効果（overlap  effect）のためである。したがって、赤いオブジェクトの下にある赤のバックライトの十分なレベルを保証するためには、赤のチャネルについての駆動レベルを、図１０のダウンサンプル・アルゴリズムによって予測されるよりもブーストしてやる必要がある。図１１のシステムのブロック２０３はそのようなブーストを提供するはたらきをする。
【０１１２】
図１１のブロック２０３の典型的な実装の動作について、次に図１２を参照して述べる。図１２において、「平均」赤信号２１０は、（図１０の）ステップ５２および５４の等価物を入力画像の赤の色成分のシーケンスに対して実行することによってブロック２００において生成された平均値のシーケンスである。同様に、「平均」青信号２１１は、（図１０の）ステップ５２および５４の等価物を入力画像の青の色成分のシーケンスに対して実行することによってブロック２０２において生成された平均値のシーケンスであり、「平均」緑信号２１２は、（図１０の）ステップ５２および５４の等価物を入力画像の緑の色成分のシーケンスに対して実行することによってブロック２０１において生成された平均値のシーケンスである。
【０１１３】
図１２のステップ２２４、２２５および２２６のシーケンスは、各色チャネルについて一回で、三回実行される（逐次的にまたは同時に）。赤の色チャネルについてのステップ２２４〜２２６は、「平均」赤信号２２０（図１０のステップ５２および５４の等価物を入力画像の赤の色成分のシーケンスに対して実行することによってブロック２００において生成された平均値のシーケンス）、「標準偏差」赤信号２２１（図１０のステップ５１、５３、５５、５６、５７および５８の等価物を入力画像の赤の色成分のシーケンスに対して実行することによってブロック２００において生成されたシグマ値のシーケンス）、所定の固定チャネル横断利得値２２２およびブロック２００からの別個の色チャネル出力２２３（すなわち、ブロック２００から出力される駆動値REDLEDdriveのシーケンス）に応答して実行される。
【０１１４】
緑の色チャネルについてのステップ２２４〜２２６は、「平均」緑信号２２０（図１０のステップ５２および５４の等価物を入力画像の緑の色成分のシーケンスに対して実行することによってブロック２０１において生成された平均値のシーケンス）、「標準偏差」緑信号２２１（図１０のステップ５１、５３、５５、５６、５７および５８の等価物を入力画像の緑の色成分のシーケンスに対して実行することによってブロック２０１において生成されたシグマ値のシーケンス）、固定チャネル横断利得値２２２およびブロック２０１からの別個の色チャネル出力２２３（すなわち、ブロック２０１から出力される駆動値GREENLEDdriveのシーケンス）に応答して実行される。
【０１１５】
青の色チャネルについてのステップ２２４〜２２６は、「平均」青信号２２０（図１０のステップ５２および５４の等価物を入力画像の青の色成分のシーケンスに対して実行することによってブロック２０２において生成された平均値のシーケンス）、「標準偏差」青信号２２１（図１０のステップ５１、５３、５５、５６、５７および５８の等価物を入力画像の青の色成分のシーケンスに対して実行することによってブロック２０２において生成されたシグマ値のシーケンス）、固定チャネル横断利得値２２２およびブロック２０２からの別個の色チャネル出力２２３（すなわち、ブロック２０２から出力される駆動値BLUELEDdriveのシーケンス）に応答して実行される。
【０１１６】
図１２の方法によれば、ブロック２００、２０１および２０２のそれぞれからの「平均」信号は（ステップ２１３において）比較されて、最大平均値２１４が決定される。こうして、ステップ２１３において、入力画像のピクセルの同じブロックについての「平均」赤信号２１０、「平均」緑信号２１１および「平均」青信号２１２が比較され、比較の結果は、入力画像のピクセルのそのブロックについての最大平均値２１４である。
【０１１７】
こうして、ステップ２１３は、最大平均値２１４のシーケンスを決定する。該シーケンスは、入力画像データのピクセルの空間的にコンパクトな部分集合のシーケンスの各空間的にコンパクトな部分集合についての最大平均値を含む。ここで、入力画像データのピクセルの各空間的にコンパクトな部分集合についての最大平均値は、入力画像データのピクセルの前記空間的にコンパクトな部分集合の赤の色成分の平均値２１０、入力画像データのピクセルの前記空間的にコンパクトな部分集合の青の色成分の平均値２１１、および入力画像データのピクセルの前記空間的にコンパクトな部分集合の緑の色成分の平均値２１２のうちの最大のものである。
【０１１８】
赤のチャネルについてのステップ２２４では、（入力画像のピクセルの各ブロックについての）最大平均値２１４と（入力画像のピクセルの同じブロックについての）平均赤信号２２０との間の差が計算される。同様に、緑のチャネルについてのステップ２２４では、（入力画像のピクセルの各ブロックについての）最大平均値２１４と（入力画像のピクセルの同じブロックについての）平均緑信号２２０との間の差が計算され、青のチャネルについてのステップ２２４では、（入力画像のピクセルの各ブロックについての）最大平均値２１４と（入力画像のピクセルの同じブロックについての）平均青信号２２０との間の差が計算される。
【０１１９】
赤のチャネルについてのステップ２２５では、（入力画像のピクセルの各ブロックについて）ステップ２２４において生成された差の値が、（入力画像のピクセルの同じブロックについての）標準偏差赤値２２０および固定チャネル横断利得値２２２を乗算される。この乗算の結果が、入力画像のピクセルの同じブロックについてブロック２００において生成された赤のチャネル駆動値２２３（「REDLEDdrive」）に（赤のチャネルについてのステップ２２６において）加算されて、入力画像のピクセルの同じブロックについての（よって、入力画像のピクセルのブロックの空間的位置に対応する空間的位置をもつ、バックライト・アレイの赤のLEDについての）修正された赤チャネルLED駆動値RLED'を生成する。
【０１２０】
緑のチャネルについてのステップ２２５では、（入力画像のピクセルの各ブロックについて）ステップ２２４において生成された差の値が、（入力画像のピクセルの同じブロックについての）標準偏差緑値２２０および固定チャネル横断利得値２２２を乗算される。この乗算の結果が、入力画像のピクセルの同じブロックについてブロック２０１において生成された緑のチャネル駆動値２２３（「GREENLEDdrive」）に（緑のチャネルについてのステップ２２６において）加算されて、入力画像のピクセルの同じブロックについての（よって、入力画像のピクセルのブロックの空間的位置に対応する空間的位置をもつ、バックライト・アレイの緑のLEDについての）修正された緑チャネルLED駆動値GLED'を生成する。
【０１２１】
青のチャネルについてのステップ２２５では、（入力画像のピクセルの各ブロックについて）ステップ２２４において生成された差の値が、（入力画像のピクセルの同じブロックについての）標準偏差青値２２０および固定チャネル横断利得値２２２を乗算される。この乗算の結果が、入力画像のピクセルの同じブロックについてブロック２０２において生成された青のチャネル駆動値２２３（「BLUELEDdrive」）に（青のチャネルについてのステップ２２６において）加算されて、入力画像のピクセルの同じブロックについての（よって、入力画像のピクセルのブロックの空間的位置に対応する空間的位置をもつ、バックライト・アレイの青のLEDについての）修正された青チャネルLED駆動値BLED'を生成する。
【０１２２】
図１２の諸ステップは、入力画像のピクセルの各ブロック（各ブロックの空間的位置はバックライト・アレイのLEDセルの異なるものの空間的位置に対応する）について実行されて、修正されたRGB  LED駆動値のセットRLED'、GLED'およびBLED'のシーケンスを生成する。バックライト・アレイの各LEDセルについて一つのセットである。
【０１２３】
平均差信号（ステップ２２４の出力）に標準偏差信号２２１および利得値２２２を乗算することによって、ステップ２５５は積の項のシーケンスを生成する。このシーケンスにおける各積の項は、非常に限られた状況の集合においてのみ有意になる。小さな平均値および大きな標準偏差値をもつためには、画像の領域は、特定の色チャネルにおいて小さな孤立した明るい特徴を含む可能性が高いことがありうる；平均差分値が大きいためには、画像の別の、有意により大きな領域が高い輝度をもつ別の色を有する必要がある。これらの場合において、チャネル横断計算（ステップ２２５の出力）によって生成される積の項は、（ステップ２２６において）生のLED駆動値２２３に加算される。小さな明るい領域のためのそれぞれの修正されたLED駆動値（ステップ２２６の出力）がその領域において飽和した色を達成するのに十分であることを保証するためである。
【０１２４】
いま一度、小さな赤いオブジェクトをもつ大きな白色の領域を表示する（小さな赤いオブジェクトは白色の領域と同じルミナンスをもち、該大きな領域の境界内に含まれる）という上述した例を考えてみよう。そのような画像についてバックライト駆動値を生成するとき、ブロック２０３によって実装されるチャネル横断計算を省略したとしたら、大きな白色領域内に表示される小さな赤い領域は、周囲の白色バックライトから著しい脱飽和（desaturation）を受けるであろう。結果として得られる閲覧可能な画像は、色相を保存するLCDクリッピング（hue  preserving  LCD  clipping）・アルゴリズムが実装されなかったとしたら脱飽和された赤色（白色に近づく）になるか、色相を保存するLCDクリッピング・アルゴリズムが実装されたとしたら灰色または黒に近づく著しく暗くなった赤になるであろう。そうしたアーチファクトは、ブロック２０３を含む図１１のシステムを使って修正されたバックライト駆動値を生成することによって軽減または解消される。
【０１２５】
このコンテキストにおいて、色相を保存するLCDクリッピング・アルゴリズムは、ひとたび図１１のシステム（ブロック２０３を含むまたはブロック２０３なし）を使って（図９のステップ７０において）修正されたLED駆動値の組が決定されたときに、LCD駆動値（「LCDR」、「LCDG」および「LCDB」）を決定するために実行される、（上記の図９の）ステップ７２および７４の特定の実装である。
【０１２６】
LED駆動値が（ステップ７０において）決定されたのち、これらの駆動値を使ってディスプレイ上で達成されるバックライトのシミュレーションが（ステップ７４において）実行される。このシミュレーションおよび入力画像から、LCD駆動値が（ステップ７２において）決定される。典型的には、ステップ７２は、入力画像のピクセルを、（上述した）シミュレートされた入射バックライト強度値で単に除算することを含む。
【０１２７】
入力画像中のあるピクセルが50単位の強度をもち、そのピクセルにおける決定されたバックライトが100単位である場合、そのピクセルにおけるLCD透過率（ステップ７２の出力から帰結する）は50/100、すなわち50%となる。これは、LCDパネルによって容易に達成できる。しかしながら、場合によっては、決定されたバックライトが入力画像強度より低くなる。たとえば、入力画像のピクセルが50単位の強度をもつが、そのピクセルにおける決定されたバックライトがたった25単位である場合、必要とされるLCD透過率は200%となる。もちろん、LCDは光を透過させることができるだけなので、可能な最大透過率は100%である。
【０１２８】
100%より大きなLCD透過率という（ステップ７２において決定される）解は、所望される明るさを達成するにはバックライトが低すぎる状況を示す。この状況は、「LCDクリッピング（LCD  clipping）」と称され、入力ピクセルによって示されるよりも低い、表示される明るさにつながる。
【０１２９】
RGB（または他の）カラー画像については、バックライトが低すぎてLCDクリッピングにつながるとき、さらなる問題が生じる。入力画像の各ピクセルについて、赤、緑および青の比は画像の色を決定する。これらの比が変えられると、色が変わる。一つ（または複数）のLCDにクリッピングが起こると、RGB比が変化する可能性がある。
【０１３０】
LCD透過率の解は、ステップ７２によって、モデル化されたバックライトおよび出力画像に基づいて、赤、緑および青のLCDについて独立に決定されることができる。クリッピングが一つまたは複数の色チャネルで起こるが無視される場合、実際に表示される色は、入力画像色とは異なるであろう。上で与えた例では、赤のLCDがクリッピングされる可能性が高く、結果として得られる色は赤と白の間の混合のように見えるであろう。
【０１３１】
一つの解決策（色相を保存するLCDクリッピング・アルゴリズムとして知られる）は、クリッピングがあるときでもRGB比を維持することである。そのような解決策を実装するために、（図９の）ステップ７２は、色チャネルの一つについての最大の決定されたLCD透過率（最大透過率）を使って、すべての色チャネルについてLCD透過率の値を均等にスケーリングするステップを含む。たとえば、赤、緑および青についてのLCD透過率の解がそれぞれ200%、90%および140%だったとしたら、最大透過率の200%がスケーリング因子を決定するために使われる。LCDについて達成可能な最大透過率は100%なので、200%という値は、達成可能な透過率100%まで、半分にスケーリングされる必要がある。この因子（半分）は、次いで他の二つの色チャネルに適用され、赤、緑および青のチャネルについてそれぞれ100%、45%および70%の最終的なLCD透過率の組を決定するLCD駆動値を決定するステップ７２の実装につながる。このようなLCD駆動値の決定は表示される明るさの低下につながるが、表示される色相を保存する。
【０１３２】
図１１のシステム（図１２を参照して述べた方法ステップを実行する図１１のブロック２０３あり）によって実行される記載された方法は、表示されるべき画像を示す入力画像データに応答してデュアル変調ディスプレイのバックライト・パネルの各色チャネルのバックライト要素のためのバックライト駆動値を決定する本発明の方法の実施形態である。前記バックライト・パネルは第一の色（図１１の場合、赤）の光を発する第一の色チャネル、第二の色（図１１の場合、緑）の光を発する第二の色チャネルおよび第三の色（図１１の場合、青）の光を発する第三の色チャネルを有し、前記デュアル変調ディスプレイは第一の分解能をもつ前面パネルをも含む。当該方法は：
（ａ）諸第一画像ピクセルのいくつかの空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の少なくとも一つの統計的指標を示す第一の統計的データ（図１１のブロック２００によって生成される平均および標準偏差データ）を決定し、前記第一の統計的データは前記第一の分解能より低い分解能をもち、前記第一画像ピクセルは、前記入力画像データの前記第一の色をもつ色成分および前記入力画像データの前記第一の色をもつ色成分から導出されたデータ値からなる群の要素であり、前記第一の統計的データから前記第一の色チャネルについてのバックライト駆動値（ブロック２００から出力される値２２３）を決定する段階と；
（ｂ）諸第二画像ピクセルのいくつかの空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の少なくとも一つの統計的指標を示す第二の統計的データ（図１１のブロック２０１によって生成される平均および標準偏差データ）を決定し、前記第二の統計的データは前記第一の分解能より低い分解能をもち、前記第二画像ピクセルは、前記入力画像データの前記第二の色をもつ色成分および前記入力画像データの前記第二の色をもつ色成分から導出されたデータ値からなる群の要素であり、前記第二の統計的データから前記第二の色チャネルについてのバックライト駆動値（ブロック２０１から出力される値２２３）を決定する段階と；
（ｃ）諸第三画像ピクセルのいくつかの空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の少なくとも一つの統計的指標を示す第三の統計的データ（図１１のブロック２０２によって生成される平均および標準偏差データ）を決定し、前記第三の統計的データは前記第一の分解能より低い分解能をもち、前記第三画像ピクセルは、前記入力画像データの前記第三の色をもつ色成分および前記入力画像データの前記第三の色をもつ色成分から導出されたデータ値からなる群の要素であり、前記第三の統計的データから前記第三の色チャネルについてのバックライト駆動値（ブロック２０２から出力される値２２３）を決定する段階と；
（ｄ）前記第一の色チャネルについてのバックライト駆動値、前記第二の色チャネルについてのバックライト駆動値および前記第三の色チャネルについてのバックライト駆動値に対して（図１１のブロック２０３において）チャネル間補正を実行して、前記第一の色チャネルについての修正されたバックライト駆動値（赤チャネルについての図１２のステップ２２６の出力）、前記第二の色チャネルについての修正されたバックライト駆動値（緑チャネルについての図１２のステップ２２６の出力）および前記第三の色チャネルについての修正されたバックライト駆動値（青チャネルについての図１２のステップ２２６の出力）を生成する段階とを含む。
【実施例３】
【０１３３】
次に、知覚的なガンマ・エンコードされた（またはガンマ補正された）領域において（デュアル変調ディスプレイについての）LED駆動値を生成する本発明の方法およびシステムの実施形態について述べる。
【０１３４】
ビデオ信号は多くの仕方で表現されうる。線形のビデオは、光子の数のような物理的なプロセスに直接関係した信号エンコードに対応する。信号を正確に特徴付けるのに必要とされるビット数を減らすために、ビデオにおいてしばしば知覚領域エンコードが利用される。知覚的エンコードは、人間の視覚では知覚できない符号を消去することによって効率を達成する。対数およびガンマ・エンコードが、知覚的と考えられる一般的なエンコードである。
【０１３５】
本発明の方法およびシステムのさまざまな実施形態は、知覚的ガンマ・エンコードされた（またはガンマ補正された）領域を含む多様な領域で（デュアル変調ディスプレイのための）LED駆動値を生成する。知覚的なガンマ補正された領域でLED駆動値生成を実行することには二つの理由がある。第一の理由は、本方法またはシステムが知覚的領域で動作するときに、ビット深さの要件が大幅に軽減されるということである。LED駆動値生成が知覚的ガンマ補正された領域で実行されるとき、必要とされるフィルタおよび算術プロセスが要求するビット（および処理パワー）は少なくなり、暗い領域における誤りの可能性も低下する。第二の理由は、知覚的ガンマ補正された領域でのLED駆動値生成の実行は、LCD透過範囲が知覚的信号のあたりを「中心とする」という望ましい性質を与えることができるということである。それにより、LCDアレイは、クリッピングなしに、その平均レベルの上および下で高分解能の詳細を表現できる。
【実施例４】
【０１３６】
いくつかの実施形態では、本発明のシステムは、第一の分解能をもつ前面パネル（たとえば図１のパネル２）および第二の分解能をもつバックライト・パネル（たとえば図１のパネル１）を含むデュアル変調ディスプレイであって、前記第二の分解能は前記第一の分解能より低く、前記バックライト・パネルが前記前面パネルをバックライト照明するよう位置されている、デュアル変調ディスプレイと；前記デュアル変調ディスプレイに結合されたプロセッサ（たとえば図１のプロセッサ８）とを含む。前記プロセッサは、一組の画像ピクセル（たとえば図１０の画像データ５０）をダウンサンプリングしてダウンサンプル画像ピクセル（たとえば図１０のステップ５２または５３の出力）を生成し、前記ダウンサンプル画像ピクセルを帯域制限して第一の信号（たとえば図１０のステップ５４または５５の出力）を生成し、前記第一の信号から（直接的または間接的に）前記デュアル変調ディスプレイのためのバックライトを決定するバックライト駆動値（たとえば図１０のステップ６３から出力されるLED駆動値）を、好ましくは該バックライトが安定性の属性をもつように、決定（および典型的には生成）するよう構成される。
【０１３７】
他の実施形態では、本発明のシステムはデュアル変調ディスプレイを含まず、第一の分解能をもつ前面パネル（たとえば図１のパネル２）および第二の分解能をもつバックライト・パネル（たとえば図１のパネル１）を含むデュアル変調ディスプレイに結合されるよう構成された（たとえば前段で述べたような型の）プロセッサであるか、そのようなプロセッサを含む。
【０１３８】
好ましくは、（上記二つの段落のいずれかのシステムの）プロセッサによって生成されるバックライト駆動値は、バックライト・パネルに前記画像ピクセルによって決定される画像の（前記前面パネルによる）表示のための安定したバックライトを発させるようバックライト・パネルを駆動することができる。いくつかの実装では、前記デュアル変調ディスプレイは、画像をフル分解能をもって表示するよう構成され、前記プロセッサは、前記フル分解能より低い第二の分解能をもつダウンサンプル画像ピクセル（たとえば図１０のステップ５２の出力）に対して低域通過フィルタ処理を実行するよう構成される。典型的には、前記第一の信号は前記画像ピクセルのいくつかの空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の統計的指標を示す。本システムはまた、前記画像ピクセルを前処理して処理された画像ピクセル（たとえば図１０のステップ５１の出力）を生成し、処理された画像ピクセルをダウンサンプリングおよび帯域制限して第二の信号（たとえば図１０のステップ５５の出力）を生成し、（前記第一の信号および前記第二の信号に応答して）前記画像ピクセルの前記空間的にコンパクトな部分集合の各部分集合の第二の統計的指標を示す第三の信号（たとえば図１０のステップ５８の出力）を生成し、前記第一の信号によって決定される値および前記第三の信号によって決定される値の線形結合を生成することによって前記バックライト駆動値のそれぞれを決定するようにも構成されてもよい。前記画像ピクセルの前記前処理は、前記画像ピクセルのそれぞれを二乗すること（たとえば、図１０のステップ５１で実行される二乗演算）からなっていてもよい。
【０１３９】
いくつかの実施形態では、本発明のシステムは、アサートされた入力画像データに応答して本発明の方法の実施形態を実行するようプログラムされたおよび／または他の仕方で構成されたフィールド・プログラム可能なゲート・アレイ（FPGA）または他の集積回路もしくはチップセットであるか、これを含む。他の実施形態では、本発明のシステムは、ビデオ・データに対して本発明の方法の実施形態を含むパイプライン化された処理を実行するようプログラムされたおよび／または他の仕方で構成された別のプログラム可能なデジタル信号プロセッサ（DSP）であるか、これを含む。あるいはまた、本発明のシステムは、表示されるべき画像のシーケンスを示す入力データを受け取るまたは生成するよう結合され、本発明の方法の実施形態を含む入力データに対する多様な処理のいずれかを実行するようソフトウェアもしくはファームウェアでプログラムされたおよび／または（たとえば制御データに応答して）他の仕方で構成された、プログラム可能な汎用プロセッサ（たとえば、パソコンまたは他のコンピュータ・システムもしくはマイクロプロセッサ）であるか、これを含む。たとえば、本発明のシステムは、入力装置と、メモリと、アサートされた入力画像データに応じて本発明の方法の実施形態を実行するよう適切にプログラムされた（および／または他の仕方で構成された）グラフィクス・カードとを含むコンピュータ・システムであるか、これを含んでいてもよい。前記グラフィクス・カードは、画像データ処理専用で、本発明の実施形態を実行するよう構成されたグラフィクス処理ユニット（GPU:  graphics  processing  unit）または一組のGPUを含んでいてもよい。本発明の方法の実施形態を実行するよう構成された汎用プロセッサは典型的には入力装置（たとえばマウスおよび／またはキーボード）、メモリおよび表示装置に結合される。
【０１４０】
たとえば、図１のシステムのプロセッサ８は、源４に結合された入力およびディスプレイ１に結合された出力を有する汎用プロセッサ（たとえばパソコンまたは入力装置およびメモリを含む他のコンピュータ）として実装されることができる。前記プロセッサ（またはそのグラフィクス・カード）は、本発明の方法の実施形態に従って、源４からの画像データ（またはプロセッサ８内において記憶または生成される画像データ）に応答して、ディスプレイ１のためのLCDおよびLED駆動値を生成するようソフトウェアおよび／またはファームウェアをもってプログラムされている。もう一つの例として、図１のシステムのプロセッサ８は、適切に構成されたFPGAまたはDSP（たとえば源４に結合された入力およびディスプレイ１に結合された出力を有し、本発明の方法の実施形態に従って、源４からのビデオ・データに対してパイプライン化された処理を実行してディスプレイ１のためのLCDおよびLED駆動値を生成するようソフトウェアおよび／またはファームウェアをもって構成された回路を有するFPGAまたはDSP）として実装される。
【０１４１】
もう一つの例として、本発明のシステムは、デュアル変調ディスプレイ（たとえば図１のように前面変調パネル２およびバックライト・パネル１を有するデュアル変調ディスプレイ）および適切に構成されたFPGA（またはDSP）として実装され前記ディスプレイに結合されたプロセッサ（たとえば図１のプロセッサ８）を含む表示装置として実装される。前記プロセッサは、入力画像データを受け取り、該入力画像データに応答して本発明の方法の実施形態を実行してディスプレイのバックライト・パネルのためのバックライト制御値（たとえばLED駆動値）を生成（および前記ディスプレイに対してアサート）し、また、前記ディスプレイの前面パネルのための前面パネル制御値（たとえばLCD駆動値）を生成（および前記ディスプレイに対してアサート）するよう構成される。
【０１４２】
本発明のもう一つの側面は、本発明のいずれかの実施形態を実装するためのコードを記憶するコンピュータ可読媒体（たとえばディスク）である。
【０１４３】
本発明の個別的な実施形態および本発明の応用が本稿で記載されているが、当業者には、本願において記載され特許請求される本発明の範囲から外れることなく本稿に記載された実施形態および応用に対する多くの変形が可能であることが明白であろう。本発明のある種の形が図示され、説明されているが、本発明は、記載され、図示される特定の実施形態や記載される特定の方法に限定されるものではないことは理解しておくべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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