(57)【要約】ビデオレベルの表示可能範囲を有するディスプレイ上に表示される画像のコントラストを改善する方法である。この方法は、前記表示可能範囲内の画像を表す入力ビデオレベルを供給するステップと、前記表示可能範囲の利得領域（１３０）内で１より大きい傾きを有し、前記表示可能範囲のソフトクリップ領域（１３１）内で零より大きく１より小さい傾きを有する伝達関数（１２０，１２１）であって、前記利得領域（１３０）と前記ソフトクリップ領域（１３１）はしきいレベル（１２５）で交わり、前記表示可能範囲内の任意の入力ビデオレベルを前記表示可能範囲内のレベルに変換するように構成された伝達関数を提供するステップと、前記伝達関数（１２０，１２１）を用いて前記入力レベルを前記表示可能範囲内の出力レベルに変換するステップとを具える。本発明によれば、「ハードクリップ」の代わりに「ソフトクリップ」が得られる。従来の方法と比較すると、高い利得を使用できる。実用状態では、利得領域で与えられる利得は代表的には最高４までとすることができる。
2009508173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビデオレベルの表示可能範囲を有するディスプレイ上に表示される画像のコントラストを改善する方法であって、
前記表示可能範囲内の画像を表す入力ビデオレベルを供給するステップと、
前記表示可能範囲の利得領域内で１より大きい傾きを有し、前記表示可能範囲のソフトクリップ領域内で零より大きく１より小さい傾きを有する伝達関数であって、前記利得領域と前記ソフトクリップ領域はしきいレベルで交わり、前記表示可能範囲内の任意の入力ビデオレベルを前記表示可能範囲内のレベルに変換するように構成された伝達関数を提供するステップと、
前記伝達関数を用いて前記入力レベルを前記表示可能範囲内の出力レベルに変換するステップと、
を具えることを特徴とするコントラスト改善方法。
【請求項２】
前記伝達関数は、利得領域内で線形利得関数により定義され、ソフトクリップ領域内で線形ソフトクリップ関数により定義され、前記２つの関数の各々は両領域内で定義され、前記両線形関数の交点が前記しきいレベルを決めることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記利得伝達関数の傾きを入力ビデオレベルに基づいて調整するステップをさらに具えることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記利得伝達関数の傾きを出力ビデオレベルに基づいて調整するステップをさらに具えることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記ソフトクリップ伝達関数の傾きを入力ビデオレベルに基づいて調整するステップをさらに具えることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記ソフトクリップ伝達関数の傾きを出力ビデオレベルに基づいて調整するステップをさらに具えることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記入力ビデオレベルの変換ステップは、両領域において両伝達関数から出力ビデオレベルを決定するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記出力ビデオレベルは、各入力ビデオレベルごとに、両伝達関数からの出力レベルのうち最も低いものを選択することにより形成することを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
ビデオレベルの表示可能範囲を有するディスプレイ上に表示される入力ビデオレベルを処理する信号処理装置であって、該装置は、
前記表示可能範囲の利得領域内で１より大きい傾きを有し、前記表示可能範囲のソフトクリップ領域内で零より大きく１より小さい傾きを有する伝達関数であって、前記利得領域と前記ソフトクリップ領域はしきいレベルで交わり、前記表示可能範囲内の任意の入力ビデオレベルを前記表示可能範囲内のレベルに変換するように構成された伝達関数を提供する手段と、
前記伝達関数を用いて前記入力レベルを前記表示可能範囲内の出力レベルに変換する変換手段と、
を具えることを特徴とする信号処理装置。
【請求項１０】
前記伝達関数は、利得領域内で線形利得関数により定義され、ソフトクリップ領域内で線形ソフトクリップ関数により定義され、前記２つの関数の各々は両領域内で定義され、前記両線形関数の交点が前記しきいレベルを決めることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記利得伝達関数の傾き及び／又は前記ソフトクリップ伝達関数の傾きを出力ビデオレベルに基づいて調整する手段をさらに具えることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１２】
前記変換手段は、両領域において前記利得関数を用いて入力ビデオレベルを変換する手段と、両領域において前記ソフトクリップ関数を用いて入力ビデオレベルを変換する手段とを具えることを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１３】
前記利得関数を用いて変換されたレベルと前記ソフトクリップ関数を用いて変換されたレベルとを比較し、最も低いまたは最も高いものを選択するように構成された手段をさらに具えることを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
特定の関数を用いて変換されたレベルが出力レベルとして選択された回数を計数するように構成されたカウンタをさらに具えることを特徴とする請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
請求項９−１４の何れかに記載のシステム処理装置を具えるディスプレイデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイ上に表示される画像のコントラストを利得を用いて改善する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＣＤやプラズマディスプレイのようなディスプレイ上に表示される画像のコントラストを増大する一つの方法は、画像データに利得（＞１）を与えるものである。例えば、この方法は、画素がほぼ同一の輝度値を有する画像、例えば多くの暗領域を有する画像に好適である。利得は一層高いビデオレベル、即ち一層明るい画像をもたらし、一層大きなビデオレベルの広がり、即ち知覚されるコントラストの増大をもたらす。
【０００３】
利得を与えるのが望ましいもう一つの場合は、動的バックライトアルゴリズム（ＤＢＬ）がＬＣＤに使用される場合である。ＬＣＤでは、暗いシーンは、ＬＣＤパネルを経てバックライトが漏れるために青みがかって見える傾向があり、その解決のためにＤＢＬを使用してバックライトの輝度を減少させている。バックライトの輝度が減少されるとき、その埋め合わせとしてビデオ利得が、同程度の明るさの印象およびバックライト低減前と同程度もしくは改善されたコントラストを得るために必要とされる。
【０００４】
さらに、ビデオレベルの表示可能な範囲は、一般に一定数の異なる色に対して一定の範囲に制限される。例えば、画像内の画素のＲＧＢ表現の３つの成分の各成分は8ビットに制限され、各成分（Ｒ，GまたはＢ）につき２５６のビデオレベル（整数値０−２５５で表現される）が与えられる。
【０００５】
同様の制限が他のタイプの色域のビデオレベル表現、例えばＣＭＹ表現の輝度（Ｙ）にも適用されることもちろんである。
【０００６】
一般に、低い値が暗い色を、高い値が明るい色を表し、例えば0が最も暗い色を、２５５が最も明るい色を表す。
【０００７】
画像データに与えられた利得により画素のビデオレベルが表示可能範囲を超える、例えば２５５のような最大値を超えるとき、既知の方法はこのような値を「ハードクリップ」する。即ち、利得により最大値を超える値になる画素をその代わりに最大値（例えば２５５）に等しい値で終わらせる。その結果として、局所的細部が失われ、画像のかなりの部分が飽和した色の「フラット（一様）」領域として表示され（この領域内のすべての画素は最大値を有する）、原画像の細部が失われる。
【０００８】
従って、画像のある領域内の画素値を増大するために利得を供給すると、他の領域ではハードクリッピングのためにコントラストが失われる恐れがある。このことは、どのぐらいの利得を実際に与えることができるかに関して制限因子になる。
【０００９】
特許文献１は、２重区分伝達関数を用いる画像の動的コントラスト改善方法および装置を開示している。
【特許文献１】欧州特許出願公開第０９６３１１１号公報
【００１０】
図1は特許文献１に開示されている入力対出力図を示し、輝度値に対する伝達関数が示されている（輝度値の単位はＩＲＥ（無線技術学会）の単位である）。コントラスト改善がないとき、利得なし（１：１の入力対出力関係）であり、伝達関数は単に「単位利得（unity gain）」関数１０、すなわち座標の原点と交差する傾きが１の直線である。特許文献１でいう「２重区分」伝達関数は図1に直線１１で示される２つの区分からなる伝達関数１１であり、≧１（好ましくは１．５）の傾きを有する第１区分が適応ピボット点１２で≧１（好ましくは１．７）の傾きを有する第２の区分に変化する。適応ピボット点は常に単位利得直線１０上に位置する。図１には、適応ピボット点がその上端位置１４（４０，４０）に示されている。適応ピボット点の下端位置（７，７）は点１３である。
【００１１】
特許文献１の方法では、ビデオフレームまたはフィールドがリアルタイムに分析される。第１区分では、その区分利得（傾き）は暗サンプルの分布に適応し、少数の暗サンプルの場合に高い値が選択され、多数の暗サンプルの場合に低い値が選択される。
【００１２】
第２区分では、その区分利得（傾き）は検出されたピーク値に適応し、検出されたピーク値が公称ピーク値に等しいかそれより高い場合に「単位利得」が選択され、さもなければ「第２利得」伝達関数が使用される。
【００１３】
しかし、特許文献１の方法は暗領域および明領域の両領域のコントラストを改善するために使用されるが、比較的小さな利得を与えることができるのみであるため、特に多数の暗サンプルを有する画像の場合、例えば暗画素が優勢であるシーンにおいて小さなコントラストの改善をもたらすのみである。これは、例えばＬＣＤの動的バックライトと関連して使用するのに適さない。
【００１４】
さらに、特許文献１の方法は、第２区分において「単位利得」を使用することにより、明領域におけるハードクリップを阻止するために使用できるが、第１区分において与えられる利得は暗領域においてハードクリップを行う必要性を生じさせ得る。即ち、その伝達関数は０（黒）より低い値を発生することができ、出力をクリップしてこれらの値を黒にする必要があるので、暗領域のコントラストが損なわれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、上述した従来の問題を克服することにある。特定の目的は、比較的高品質の処理画像に対してビデオレベルの比較的高い利得を認める方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この目的および他の目的が、ビデオレベルの表示可能範囲を有するディスプレイ上に表示される画像のコントラストを改善する信号処理方法および装置により達成される。この方法は、前記表示可能範囲内の画像を表す入力ビデオレベルを供給するステップと、前記表示可能範囲の利得領域内で１より大きい傾きを有し、前記表示可能範囲のソフトクリップ領域内で零より大きく１より小さい傾きを有する伝達関数であって、前記利得領域と前記ソフトクリップ領域はしきいレベルで交わり、前記表示可能範囲内の任意の入力ビデオレベルを前記表示可能範囲内のレベルに変換するように構成された伝達関数を提供するステップと、前記伝達関数を用いて前記入力レベルを前記表示可能範囲内の出力レベルに変換するステップとを具える。
【００１７】
所定の入力値における関数の「傾き」は前記入力値における関数の導係数である。例えば、線形関数の導関数は一定であり、従って一定の傾き、即ち入力値と無関係の傾きを有する。他方、非線形関数は変化する傾き、即ち異なる入力値で異なる傾きを有する。
【００１８】
本発明は、利得領域内で１より大きい利得係数、即ち伝達関数の傾きを用い、ソフトクリップ領域内で圧縮、即ち０から１の間の傾きを用いることによって、利得領域外の任意のレベルをハードクリップする必要なしに、利得領域、例えば画像の低レベルまたは暗領域内のレベルに高い利得を与えることができるという認識に基づくものである。同時に、変換された入力レベルは表示可能範囲内に維持することができる。
【００１９】
従来の方法によれば、高い利得、即ち大きな傾きは、一般に多くの出力レベルが表示可能範囲外になることを意味するので、多量のレベルがハードクリップされる。本発明によれば、ソフトクリップ領域内の利得により、このようなレベルが表示可能範囲内のレベル範囲に圧縮されるので、得られる画像はよりマイルドな印象のものとなる。換言すれば、「ハードクリップ」の代わりに、「ソフトクリップ」が得られる。従って、従来の方法と比較して、高い利得を使用できる。実際には、利得領域で与える利得は代表的には４までとすることができる。
【００２０】
前記伝達関数は、１より大きい傾きを有する線形利得関数と０から１の間の傾きを有する線形ソフトクリップ関数とで定義され、両関数は両領域（即ち全表示可能範囲）内で定義されるため、両線形関数の交点がしきいレベルを決定する。
【００２１】
換言すれば、前記伝達関数は、利得領域では線形利得関数に等しく、ソフトクリップ領域では線形ソフトクリップ関数に等しい。両関数、即ち利得関数とソフトクリップ関数をこのように組み合わせ、各関数が前記伝達関数の異なる部分を定義することで、各関数は極めて簡単なものにでき、その結果少量のリソースを必要とするのみで実施可能となる。各関数は別々に実現でき、例えば一つのオプションとして、利得係数乗算器のような既存の利得関数実装を利用することができる。ソフトクリップ関数はルックアップテーブルを用いて実現でき、１つまたは複数の以上のソフトクリップ関数を予め決定し、ルックアップテーブルに格納することができる。
【００２２】
また、各関数単独で表示可能範囲内のすべてのレベルを同じ範囲内のレベル、即ち別の表示可能なレベルに変換することはできないが、２つの関数の組み合わせによればハードクリップのない表示可能範囲の全域表示が可能となる。
【００２３】
線形関数の代わりに他の連続関数を用い、同様に組み合わせることができる点に注意されたい。このような場合にも、これらの関数の各々を両領域内で定義する必要があり、即ちこれらの関数は互いに重複し、それぞれの領域に対して限界値内に設定された傾きを与える。
【００２４】
利得伝達関数の傾きは入力ビデオレベルに基づいて調整することができる。
【００２５】
傾きの調整は、一般に、所望の利得が与えられるように、及び／又は、多すぎる量のレベルがソフトクリップされるのを避けるために行われる。大きい傾き、即ち高い利得は小さい利得領域に対応し、従って多量のレベルがソフトクリップを必要する。それゆえ、利得伝達関数の傾きは所望の利得を与えるためだけでなく、多すぎるレベルがソフトクリップされないようにするため、即ち利得が適度の画質を与えるようにするためである。例えば、動的バックライト照明と組み合わせる場合のように最大利得が望まれるとき、傾きはソフトクリップ領域内のレベルの量に関する情報に基づいて調整できる。静的ソフトクリップ関数を使用し、利得伝達関数のみを調整する場合、依然として両領域で動的動作を生じる結果が得られ、これは両関数の交点、従って両領域が変化するためである。
【００２６】
利得伝達関数の傾きは出力ビデオレベルに基づいて調整することもできる。
【００２７】
例えば、利得はソフトクリップされるビデオレベルの量を考慮して調整することができる。「ビデオレベルの量」は画像内の全ビデオレベル量の相対量とすることができ、パーセント値で表すことができる。また、画像は、明示的にまたは暗示的に、所定の解像度、即ち所定数の画素を有するために、ビデオレベルは、明示的にまたは暗示的に、個々の画素に関連し、画像は画素の数に比例する量のビデオレベルを有する。従って、ビデオレベルの量は画素の数または画像の全画素のパーセンテージに対応する。
【００２８】
実際にソフトクリップされる入力ビデオまたは画素の量に関する情報を与える帰還を用いることにより、利得伝達関数の自動調整が可能になる。
【００２９】
例えば、利得伝達関数の傾きは、ソフトクリップされるレベルの量が所定のしきい値に達するまで増大させることができる。さらに、利得関数を使用する前にビデオレベルの広範な分析をする必要がなく、代わりに利得の出発値を選択すれば十分であり、利得は発生される出力に基づいて調整される。
【００３０】
ソフトクリップ伝達関数の傾きも入力ビデオレベル及び／又は出力ビデオレベルに基づいて調整できる。
【００３１】
ソフトクリップ関数の傾きを調整することで、ソフトクリップされるレベルの量を、利得、即ち利得伝達関数の傾きに変更もしくは変化を与えることなく、制御することができる。ソフトクリップ、即ち圧縮の程度もこれにより変化させることができる。
【００３２】
１に近似する傾きは「単位利得」に近似することを意味し、殆ど圧縮作用がないこと意味するが、０に近似する傾きは「ハードクリップ」に近似することを意味し、ハード圧縮を行う。また、上記と同様に、ソフトクリップ関数のみが調整され、利得関数が静的である場合、依然として両領域で動的動作を生じる結果が得られ、これは両関数の交点、従って両領域が変化するためである。
【００３３】
例えば実際にソフトクリップされる画素の数で表される出力ビデオの量関する情報を与える帰還を用いることにより、利得伝達関数の自動調整が可能になる。例えば、ソフトクリップ伝達関数の傾きは、ソフトクリップされるレベルの量が所定のしきい値に達するまで増大させることができる。さらに、ソフトクリップ関数を使用する前にビデオレベルの広範な分析をする必要がなく、代わりにその傾きの出発値を選択すれば十分であり、その傾きは発生される出力に基づいて調整される。
【００３４】
入力ビデオレベルの変換ステップは、両領域において両伝達関数から出力ビデオレベルを決定するステップを含む。
【００３５】
すべての入力値に対して両関数を使用することにより、即ちソフトクリップ領域でも利得関数を用い、その逆に利得領域でもソフトクリップ関数を用いて入力値を変換することにより、所定の入力レベルがどちらの領域に属するかとは関係なく、出力値を生成することができる。これは、ソフトクリップ関数および利得関数を並列パスに使用し、実際上互いに独立にすることができる。この場合、本発明の方法を都合よく容易にハードウェアまたはソフトウェアで実現することができる。
【００３６】
出力ビデオレベルは、各入力ビデオレベルごとに、両伝達関数からの出力レベルのうち最も低いものを選択することにより形成することができる。
【００３７】
利得領域が低レベルに対応し、ソフトクリップ領域が高レベルに対応する場合、前記最低出力レベルの選択は、利得領域では利得関数により発生されたレベルが選択され、ソフトクリップ領域ではソフトクリップ関数により発生されたレベルが選択される。これは、たかが比較および選択であり、例えば比較器とマルチプレクサにより実現できるため、それぞれの関数からの正しい値を選択する極めて便利な方法である。利得領域が高レベルに対応し、ソフトクリップ領域が低レベルに対応する場合には、最高値を選択することにより同様の効果を達成することができる。
【００３８】
本発明のこれらの特徴および他の特徴は図面を参照して以下に詳細に記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
図２は、本発明の一実施例による方法を実施するシステムの概略ブロック図を示す。本システムは、ビデオレベル分析ブロック２３０、ハードクリップパス２３２，２３４、ソフトクリップパス２３６およびセレクタ段２３８，２４０，２４２を具える。ハードクリップパスは、本例では、ビデオ利得ブロック２３２とハードクリップブロック２３４を含むが、ソフトクリップパスはソフトクリップブロック２３６のみを含む。セレクタ段は本例ではマルチプレクサ（ＭＵＸ）２３８と比較器２４０を含む。
【００４０】
システムへの入力は、画像の画素が表示可能レベルの範囲（表示可能範囲）内のビデオレベルで表された画像であり、出力は同じ表示可能範囲内で変換されたレベルで表された画素である。本例では、ビデオレベルは８ビットＲＧＢ値で表され、即ちビデオレベルの表示可能範囲は０−２５５の範囲である。
【００４１】
入力は、ビデオ利得ブロック２３２、ビデオレベル分析ブロック２３０およびソフトクリップブロック２３６に供給される。
【００４２】
ビデオレベル分析ブロック２３０は画像のビデオレベル内容に基づいてビデオ利得ブロック２３２の利得係数を決定する。利得係数は１から４の簡に値に設定され、多数の低い画素値（暗い色）を有する画像に対して高い値が選択される。
【００４３】
ビデオ利得ブロック２３２は、利得係数を各画素のビデオレベル値と乗算する。即ち利得関数を実現する。数学的には、利得関数は、
ｇ＿ＯＵＴ＝Ｇ＊ＩＮ+ｇ＿offset                    （数１）
で表せる。ここで、gは利得係数、本例では１＜ｇ＜４であり、ｇ＿offset=０である。利得関数はビデオレベルを「広げ」、ビデオレベルがヒストグラムで表される場合には、この関数はヒストグラムを「伸長」する。
【００４４】
利得関数のパラメータは、表示可能範囲内の最小入力値が同じ表示可能範囲内の出力値、代表的には最小入力値に等しくなるように選択され、本例の場合にはｇ＿ＯＵＴ（０）＝０である。
【００４５】
ハードクリップブロック２３４は、利得係数の乗算後に表示可能範囲、本例では２５５を超えるビデオレベルを最大値（２５５）に設定する。以下で明らかになるように、ハードクリップされたレベルは最終的に得られる画像では無効にされるが、ハードクリップブロックは利得のロールオーバを避けるため及び／又はハードウェアにおけるバスやテーブルに対するビット数を節約するために使用される。また、ハードクリップブロックを用いることにより、ハードクリップパスは慣例のハードクリップ構成に類似し、既存の設計の再使用が容易にできる。
【００４６】
代替実施例では、ビデオ利得ブロック２３２およびハードクリップブロック２３４により生成される変換と類似の変換をルックアップテーブルを用いて生成する。
【００４７】
ソフトクリップブロック２３６は、所定数の予め決められた静的ソフトクリップ関数に対応する所定の値を含むルックアップテーブル（ＬＵＴ）を含む。８ビット値の場合には、ソフトクリップブロック２３６は８×８ＬＵＴにより実現できる。
【００４８】
利得関数に反して、ソフトクリップ関数はビデオレベルを「圧縮」する。数学的には、ソフトクリップ関数は、
ｓ＿ＯＵＴ＝ｓ＊ＩＮ＋ｓ＿offset
で表せる。ここで、ｓは圧縮係数であり、０＜ｓ＜１である。低い圧縮係数はハード圧縮を意味する。ソフトクリップ関数のパラメータは、表示可能範囲内の最大入力値が同じ表示可能範囲内の出力値、代表的には最大入力値に等しくなるように選択され、本例の場合にはｓ＿ＯＵＴ（２５５）＝２５５である。その結果として、最大値（２５５）を超えることはできず、ハードクリップは依然として避けられる。すべての値が、ハードクリップの場合のように一つの値（例えば２５５）に圧縮される代わりに、一つの値域内に圧縮される。
【００４９】
どの静的ソフトクリップ関数を使用するのが最適かは利得係数及び／又はビデオレベル内容により決まり、このことは、図２においてビデオレベル分析ブロック２３０の出力からソフトクリップブロック２３６への点線の矢印で示されている。一般に、高い圧縮係数（ｓ）を有するソフトクリップ関数、即ちライト圧縮は、高い利得係数（ｇ）に対して選択され、低い圧縮係数（ｓ）を有するソフトクリップ関数、即ちハード圧縮は低い利得係数（ｇ）に対して選択される。
【００５０】
他の実施例では、単一の所定のソフトクリップ関数のみを使用し、この場合にはソフトクリップパスはビデオレベル分析からの情報を必要としない。
【００５１】
さらに他の実施例では、ソフトクリップ関数の出力値はリアルタイムに計算し、ソフトクリップ関数で使用するパラメータは利得係数に基づいてまたは画像のビデオレベル内容の分析に基づいて実行時に決定することができる。
【００５２】
２つの並列パス（ハードクリップおよびソフトクリップ）は、画像の各画素ごとに、２つの異なる変換されたビデオレベル表現、即ち画素値を生じる。
【００５３】
ハードクリップパスの出力およびソフトクリップパスの出力は、セレクタ段２３８のマルチプレクサ２３８の２つの入力端子に供給される。マルチプレクサ２３８の２つの入力端子に供給される各値、即ち単一の入力画素値に対応する変換された画素値の各対が比較器２４０により比較され、マルチプレクサ２３８の最低入力値がマルチプレクサ２３８の出力端子に転送される。こうして、２つの異なる伝達関数を用いる２つの並列パスにおいて異なる変換された値が生成されても、各画素にごとに一つの変換された値のみがマルチプレクサ２３８の出力に生成される。得られる出力値は２つの異なる伝達関数で変換された入力値の組み合わせとなるが、所望の出力を決定するために単一のパラメータ（利得係数）を変更する必要があるだけである。
【００５４】
図２につきさらに説明すると、分析ブロック２３０に帰還路が設けられている。この帰還路はマルチプレクサ２３８のハードクリップパス入力から選択された値の数を計数するカウンタ２４２を具え、このカウンタは画像内のソフトクリップされなかった画素の量を表し、これは画像内の暗画素の量も間接的に表す。この数は分析ブロック２３０に供給され、ソフトクリップしきい値（数）と比較される。この比較に基づいて、実際にソフトクリップされる画素の量が許容できるか否か決定される。この画素の量が許容できる場合には、ソフトクリップしきい値を超えるまで、利得係数を増大すること、及び／又は、使用するソフトクリップ関数を増大した傾きを有するものにすることができる。これはビデオレベル分析２３０の簡単化および入力レベルの自動調整可能な変換を可能にする。
【００５５】
例えば、帰還路は、バックライト減光および減光補償利得を自動的に調節するために、ＬＣＤおよび動的バックライトと関連して使用することができる。少量のソフトクリップ画素は、利得および減光をソフトクリップしきい値に達するまで増大できることを意味する。
【００５６】
図２のシステムは、ハードウェア及び／又はソフトウェアで実現できる。ソフトウェア実現の場合には、ソフトウェアはディスプレイドライバまたはタイミングコントローラブロック（ＴＣＯＮ）内に位置させることができる。
【００５７】
図３は、本発明による方法を示すフローチャートである。最初のステップ３５０において、表示可能範囲内の画像入力ビデオレベルが供給される。例えば画像内の各画素が８ビットＲＧＢ値で表される場合、ビデオレベルの表示可能範囲は０−２５５である。入力値は次いで図２につき述べたハードクリップパスおよびソフトクリップパスに対応する並列パスに分かれる。
【００５８】
ハードクリップパスでは、ステップ３５５で利得関数が与えられる。図２のシステムでは、このステップは分析ブロック２３０により実行される。与えられる利得関数は式１で表すことができる。
【００５９】
与えられた利得関数は次のステップ３６０で使用され、ここで入力ビデオレベルが変換される。図２のシステムでは、このステップは利得ブロック２３２およびハードクリップブロック２３４で実行される。
【００６０】
ソフトクリップパスでは、ステップ３７０においてソフトクリップ関数が与えられる。このステップでは、ソフトクリップ関数が予め決定され、ルックアップテーブルに格納され、入力レベルに対して使用する一つのソフトクリップ関数が選択される。図２のシステムでは、このステップは分析ブロック２３０がソフトクリップルックアップテーブル２３６に格納された所定のソフトクリップ関数と関連して実行する。与えられるソフトクリップ関数は式２で表すことができる。
【００６１】
ソフトクリップ関数を予め決定し、ルックアップテーブルに格納することはステップ３５０の前に実行できること勿論であるが、これは図３には示されていない。単一の静的ソフトクリップ関数の場合には、ステップ３７０は一つのソフトクリップ関数を予め決定するだけであり、このような場合には前記ステップはステップ３５０から独立させることができる。
【００６２】
選択されたソフトクリップ関数は次の変換ステップ３７５で使用され、ここで入力ビデオ値が変換される。
【００６３】
ステップ３８０において、各入力値に対して、ソフトクリップ関数および利得関数から得られる最低値を選択する。図２のシステムではこのステップはマルチプレクサ２３８と比較器２４０で実行される。
【００６４】
ステップ３８０の結果がステップ３５５における利得関数及び／又はステップ３７０におけるソフトクリップ関数の決定に影響を与えることができる。図２のシステムでは、この帰還はカウンタ２４２と分析ブロック２３０により実行される。図２につき述べたように、一つの実施例では、異なる関数の一つのみを帰還で調整することができ、代替例では、まったく帰還がなくてもよい。
【００６５】
変換された画像、即ちステップ３８０で選択された変換されたレベルに対応する画像が次のステップ３８５でディスプレイ上に表示される。
【００６６】
出力値は、変換されているが、入力信号の表示可能範囲内に位置することに注意されたい。
【００６７】
上述の実施例の理解を高めるために、図面を参照して伝達関数を以下に詳しく論じる。
【００６８】
図４は、一実施例で使用する伝達関数１２０，１２１の一例を示す。本例の伝達関数１２０，１２１は、図２と関連して上に示した式１および式２で表すことができるものである。
【００６９】
図４の水平軸は表示可能範囲０−２５５（例えばＲＧＢ方式の荷にいいの成分の８ビットディジタル値）内の入力ビデオレベルを示し、垂直軸は同じ表示可能範囲内の出力ビデオレベルを示す。
【００７０】
利得伝達関数１２０は最低入力／出力値１２２の点（ここでは座標の原点（０，０））と交差し、１より大きい（＞１）傾きを有する。式１のｇ＿offsetパラメータは、ソフトクリップ関数１２１を最低入力／出力値の点と交差するように適応させるために使用されるものであるが、本例ではｇ＿offsetは零である。
【００７１】
利得伝達関数１２０は、さらに、ソフトクリップ伝達関数１２１と交点１２４で交差する。交点１２４は入力しきいレベル１２５に対応する。
【００７２】
ソフトクリップ伝達関数１２１は最高入力／出力値の点１２３（図４の座標（２５５，２５５））と交差し、零より大きく（＞０）１より小さい（＜１）傾きを有する。式２のｓ＿offsetパラメータはソフトクリップ伝達関数１２１を最高入力／出力値の点と交差するように適応させるために使用される。
【００７３】
結果として、表示可能範囲において、各伝達関数からの出力値は、各伝達関数の正確な傾きと無関係に、点１２２および１２３を除いて、常に入力値より大きくなる。即ち交点１２４は「単位利得」線１１０より上に位置する。
【００７４】
しかし、前述したように、一般に、高い利得係数（ｇ）に対して、即ち４に近い傾きを有する「急勾配」の利得線１２０に対して、高い圧縮係数（ｓ）を有するソフトクリップ関数、即ち単位利得１１０に近似するソフトクリップ関数１２１が選択される。逆に、低い利得係数（ｇ）に対して、即ち「単位利得」線１１０に近似する利得線１２０に対して、低い圧縮係数（ｓ）を有するソフトクリップ関数、即ちハードクリップに近似するハード圧縮が選択される。
【００７５】
利得伝達関数１２０及び／又はソフトクリップ伝達関数１２１のパラメータを画像のビデオレベルの分析に基づいて調整する実施例の場合には、その結果として伝達関数１２０，１２１の交点１２４も所定の範囲内で移動する点に注意されたい。従って、しきいレベル自体を入力ビデオレベルに所定の程度で依存させることができる。
【００７６】
例えば、図４と式１および式２を参照するに、伝達関数の傾きを調整するには、交点１２４を「単位利得」線（ｘ、ｙ）と「最大利得」線（４ｘ，ｙ）と「ハードクリップ」線（ｘ，２５５）とで限定される区域内のどこかに変位させる必要があるが、上述したように、最大利得線やハードクリップ線よりも単位利得線（ｘ，ｙ）に近づくように変位させるのが好ましい。最大利得線およびハードクリップ線は式１および式２内の利得係数（ｇ）および圧縮係数（ｓ）の限定セットにより決まる。
【００７７】
利得領域１３０において利得伝達関数１２０から出力値を選択しソフトクリップ領域１３１においてソフトクリップ伝達関数１２１から出力値を選択することにより、出力値は入力値と無関係に入力値の範囲（０−２５５）内、即ち表示可能範囲内になる。これは、表示可能範囲内の各入力値ごとに、２つの関数からの最低値を選択することに対応する。
【００７８】
図４および利得関数およびソフトクリップ関数の数学的表現（式１および式２）から、２つの関数は表示可能範囲内で互いに交差する。交点より上の入力値に対しては、ソフトクリップ関数が最低値を供給し、交点より下の入力値に対しては、利得関数が最低値を供給する。
【００７９】
使用中、２つの個別の関数から得られた伝達関数は、一方の関数が静的であっても、動的動作を示すことが理解される。例えば、一方の静的ソフトクリップ関数１２１を、画像のビデオレベルに応じて変換する利得係数（傾き）を有する動的利得関数１２０と一緒に使用することができる。利得（傾き）を変化させると、交点１２４、従ってしきいレベル１２５が変化し、その結果として、利得領域１３０とソフトクリップ領域１３１の両方が変化する。従って、たとえ一方の関数のみを動的に、他方の関数を静的に実現したとしても、総合結果は動的伝達関数になる。
【００８０】
関数１２０，１２１が別個のサブカラーの画素に作用する、例えば利得関数１２０がＲおよびＢに作用し、ソフトクリップ関数１２１がＧに作用する場合、該当画素に色歪みが生ずる。しかし、交点が単位利得線１１０からあまり離れずに維持される場合にはひずみは小さくなる。また、このような歪みを補償するために、公知の「擬似色」アルゴリズムを使用することもでき、これは基本的にはサブカラー間の関係を常に一定に維持することを意味する。このようなアルゴリズムを画素に与えると、当該画素の色相が補正されるがその代償に輝度および色飽和が低下する。
【００８１】
図５ａは、画像内の画素の入力ビデオレベルの分布の一例を示すヒストグラムである。これから明らかなように、この特定の画像は比較的多量の低い値の画素（暗領域）とともに少量の比較的高い値の画素（明領域または画像の細部）も有する。
【００８２】
図５ｂは、本発明の一実施例に従って図４の伝達関数を図５ａのヒストグラムのビデオレベルに適用した後のヒストグラムを示す。図５ｂから明らかなように、図４の利得領域１３０におけるレベルに関しては、図５ａのヒストグラムが高い（明るい）値の方へ伸張され移動されている。即ち、この領域では、知覚コントラストの増大が得られ、画像が一層明るくなる。図４のソフトクリップ領域１３１におけるレベルに関しては、図５ａのヒストグラムが「圧縮」され、高い値（明るい）値の方へ移動されており、これも図５ｂに示されている。圧縮はコントラストの低減を招くが、従来のハードクリップ法に反して、依然としてビデオレベルの散在が得られ、従って高レベルでの局部的コントラストが完全に失われることはない。
【００８３】
当業者に明らかなように、本発明は決して上述した好適実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲に含まれる多くの変更や変形が可能である。例えば、図示の伝達関数は線形であるが、当業者に明らかなように、請求項の記載に従う傾きを有する非線形関数を使用することもできる。例えば、減少する傾きを有する２つの関数またはしきい値において１に等しい減少する傾きを有する１つの関数を使用することもできる。また、上述した実施例では、利得関数は低レベルに対して与え、ソフトクリップ関数は高レベルに対して与えているが、高レベルにおけるコントラストを増大し、低レベルでのハードクリップを防止するために、利得関数１２０を高レベルに対して与え、ソフトクリップ関数１２１を低レベルに対して与えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】従来の伝達関数を示す図である。
【図２】本発明の一実施例による方法を実施するシステムの概略ブロック図である。
【図３】本発明の一実施例による方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施例に使用される伝達関数の一例を示す図である。
【図５】図５ａは画像内の画素のビデオレベル（０−２５５）の分布を示すヒストグラムを示し、  図５ｂは本発明の一実施例に従って図４の伝達関数を図５ａのヒストグラムのビデオレベルに適用した後のヒストグラムを示す。
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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