(57)【要約】      （修正有）【課題】ディジタル入力信号のガンマ特性と表示装置のガンマ特性とを合わせるために、十分な精度で逆ガンマ補正処理を行えるガンマ補正方法を提供する。【解決手段】階調−輝度特性が非線形であるXビットの階調入力信号Tinの値を入力とし、その階調−輝度特性を線形に変換したYビット（X<Y）の階調信号Toutを出力とする逆ガンマ変換工程と、Toutを入力とし、該Toutを、定数AとNビットの信号Tnによって示される指数とMビットの信号Tmによって示される仮数とによってA＾Tn×Tmとして表したとき、最もToutに近い値となるTn及びTmの組からなるN+Mビットの階調出力信号を出力とするフォーマット変換工程とを有し、定数Aの値は、２の自然数乗であり、MはM≦Y-Nの関係を満たし、Nの最小値はAが２のときは２、Aが２より大きいときは１であり、定数AとMとに基づいて定まるNの最大値は、TnとTmとの値の組が全てのTinに対して異なる値の組となる最大の値である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
階調−輝度特性が非線形であるXビットの階調入力信号Tinの値を入力とし、その階調−輝度特性を線形に変換したYビット（X<Y）の階調信号Toutを出力とする逆ガンマ変換工程と、
前記Toutを入力とし、該Toutを、定数AとNビットの信号Tnによって示される指数とMビットの信号Tmによって示される仮数とによってA＾Tn×Tmとして表したとき、最も前記Toutに近い値となるTn及びTmの組からなるN+Mビットの階調出力信号を出力とするフォーマット変換工程とを有し、
前記定数Aの値は、２の自然数乗であり、
前記MはM≦Y-Nの関係を満たし、
前記Nの最小値はAが２のときは２、Aが２より大きいときは１であり、
前記定数Aと前記Mとに基づいて定まる前記Nの最大値は、TnとTmとの値の組が全てのTinに対して異なる値の組となる最大の値である、
ことを特徴とするガンマ補正方法。
【請求項２】
前記Tnは、初項から非等差で増加する０以上のＮ個の整数からなる数列の要素にエンコードされた所望の値をとることを特徴とする請求項１記載のガンマ補正方法。
【請求項３】
前記Tinの値を入力とし、前記Toutの値を出力とする逆ガンマ変換表があらかじめ定められたとき、
Toutの値の下位Zビットのビット落しを行った後の値をTzとし、
全てのToutについて求めた各Tzの値のうち最上位ビットが１の値のみを抽出し、
その抽出したTzの値が全て異なる値であるようなZの値のうち最大の値をZ'としたとき、
A=2、M=Y-Z'で、Nは1+log Z'/log 2以上で最小の整数値、
と設定することを特徴とする請求項１又は２記載のガンマ補正方法。
【請求項４】
Nビットの信号Tn及びMビットの信号TmからなるN+Mビットの信号を入力信号とし、定数Aと前記Tnで示されるNビットの指数と前記Tmで示されるMビットの仮数とによってTout=ATn×Tmとして表され、階調−輝度特性が線形であるYビットの階調信号Toutを出力とするフォーマット変換工程と、
前記Toutの値を入力とし、その階調−輝度特性が非線形に変換されたXビット（X<Y）の階調信号Tinを出力とするガンマ変換工程とを有し、
前記定数Aの値は、２の自然数乗であり、
前記Mは、M≦Y-Nの関係を満たし、
前記Nの最小値は、Aが２のときは２、Aが２よりも大きいときは１であり、
前記定数Aと前記Mとに基づいて定まる前記Nの最大値は、TnとTmとの値の組が全てのTinに対して異なる値の組となる最大の値である、
ことを特徴とするガンマ補正方法。
【請求項５】
前記逆ガンマ変換工程と前記フォーマット変換工程とを、一つのルックアップテーブルで実行することを特徴とする、請求項１、２または４記載のガンマ補正方法。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか１項記載のガンマ補正方法に引き続いて、色域変換処理を行うことを特徴とする画像処理方法。
【請求項７】
請求項１から３のいずれか１項記載のガンマ補正方法に引き続いて、明るさ・コントラスト補正処理を行うことを特徴とする画像処理方法。
【請求項８】
コンピュータに、
階調−輝度特性が非線形であるXビットの階調入力信号Tinの値を入力とし、その階調−輝度特性を線形に変換したYビット（X<Y）の階調信号Toutを出力とする逆ガンマ変換工程と、
前記Toutを入力とし、該Toutを、定数AとNビットの信号Tnによって示される指数とMビットの信号Tmによって示される仮数とによってA＾Tn×Tmとして表したとき、最も前記Toutに近い値となるTn及びTmの組からなるN+Mビットの階調出力信号を出力とするフォーマット変換工程とを実行させ、
前記定数Aの値は、２の自然数乗であり、
前記MはM≦Y-Nの関係を満たし、
前記Nの最小値はAが２のときは２、Aが２より大きいときは１であり、
前記定数Aと前記Mとに基づいて定まる前記Nの最大値は、TnとTmとの値の組が全てのTinに対して異なる値の組となる最大の値である、
ことを特徴とするガンマ補正プログラム。
【請求項９】
前記Tnは、初項から非等差で増加するＮ個の０以上の整数からなる数列の要素にエンコードされた所望の値をとることを特徴とする請求項８記載のガンマ補正プログラム。
【請求項１０】
前記コンピュータに、
前記Tinの値を入力とし、前記Toutの値を出力とする逆ガンマ変換表があらかじめ定められたとき、
Toutの値の下位Zビットのビット落しを行った後の値をTzとし、
全てのToutについて求めた各Tzの値のうち最上位ビットが１の値のみを抽出し、
その抽出したTzの値が全て異なる値であるようなZの値のうち最大の値をZ'としたとき、
A=2、M=Y-Z'で、Nは1+log Z'/log 2以上で最小の整数値、
と設定することを特徴とする請求項８又は９記載のガンマ補正プログラム。
【請求項１１】
コンピュータに、
Nビットの信号Tn及びMビットの信号TmからなるN+Mビットの信号を入力信号とし、定数Aと前記Tnで示されるNビットの指数と前記Tmで示されるMビットの仮数とによってTout=ATn×Tmとして表され、階調−輝度特性が線形であるYビットの階調信号Toutを出力とするフォーマット変換工程と、
前記Toutの値を入力とし、その階調−輝度特性が非線形に変換されたXビット（X<Y）の階調信号Tinを出力とするガンマ変換工程とを実行させ、
前記定数Aの値は、２の自然数乗であり、
前記Mは、M≦Y-Nの関係を満たし、
前記Nの最小値は、Aが２のときは２、Aが２よりも大きいときは１であり、
前記定数Aと前記Mとに基づいて定まる前記Nの最大値は、TnとTmとの値の組が全てのTinに対して異なる値の組となる最大の値である、
ことを特徴とするガンマ補正プログラム。
【請求項１２】
階調−輝度特性が非線形であるXビットの階調入力信号Tinの値を入力とし、その階調−輝度特性が線形に変換されたYビット（X<Y）の階調信号Toutを出力とする逆ガンマ変換回路と、
前記Toutを入力とし、該Toutを、定数AとNビットの信号Tnによって示される指数とMビットの信号Tmによって示される仮数とによってATn×Tmとして表したとき、最も前記Toutに近い値となるTn及びTmの組からなるN+Mビットの階調出力信号を出力するフォーマット変換回路とを有し、
前記定数Aの値は、２の自然数乗であり、
前記MはM≦Y-Nの関係を満たし、
前記Nの最小値はAが２のときは２、Aが２より大きいときは１であり、
前記定数Aと前記Mとに基づいて定まる前記Nの最大値は、TnとTmの値の組が全てのTinに対して異なる値の組となる最大の値である、
ことを特徴とするガンマ補正回路。
【請求項１３】
前記Tnを、初項から非等差で増加するＮ個の０以上の整数からなる数列の要素の所望の値にエンコードする手段を有することを特徴とする請求項１２記載のガンマ補正回路。
【請求項１４】
前記Tinの値を入力とし、前記Toutの値を出力とする逆ガンマ変換表があらかじめ定められたとき、
Toutの値の下位Zビットのビット落しを行ったあとの値をTzとし、
全てのToutについて求めた各Tzの値のうち最上位ビットが１の値のみを抽出し、
その抽出したTzの値が全て異なる値であるようなZの値のうち最大の値をZ'としたとき、
A=2、M=Y-Z'で、Nは1+log Z'/log 2以上で最小の整数値、
と設定することを特徴とする請求項１２又は１３記載のガンマ補正回路。
【請求項１５】
前記階調出力が、加算回路、乗算回路及びルックアップテーブル回路のうちの少なくとも一つに入力することを特徴とする請求項１２から１４のいずれか１項記載のガンマ補正回路。
【請求項１６】
前記階調出力が、表示装置の色度特性に基づいて色域変換処理を行う回路に入力することを特徴とする請求項１５記載のガンマ補正回路。
【請求項１７】
前記階調出力が、表示装置の明るさ・コントラスト特性に基づいて明るさ・コントラスト変換処理を行う回路に入力することを特徴とする請求項１５記載のガンマ補正回路。
【請求項１８】
Nビットの信号Tn及びMビットの信号TmからなるN+Mビットの信号を入力信号とし、定数Aと前記Tnで示されるNビットの指数と前記Tmで示されるMビットの仮数とによってTout=ATn×Tmとして表され、階調−輝度特性が線形であるYビットの階調信号Toutを出力とするフォーマット変換回路と、
前記Toutの値を入力とし、その階調−輝度特性が非線形に変換されたXビット（X<Y）の階調信号Tinを出力とするガンマ変換回路とを有し、
前記定数Aの値は、２の自然数乗であり、
前記Mは、M≦Y-Nの関係を満たし、
前記Nの最小値は、Aが２のときは２、Aが２よりも大きいときは１であり、
前記定数Aと前記Mとに基づいて定まる前記Nの最大値は、TnとTmとの値の組が全てのTinに対して異なる値の組となる最大の値である、
ことを特徴とするガンマ補正回路。
【請求項１９】
前記逆ガンマ変換回路と前記フォーマット変換回路とを、一つのルックアップテーブルで実現したことを特徴とする、請求項１２、１３または１８記載のガンマ補正回路。
【請求項２０】
請求項１２から１９のいずれか１項記載のガンマ補正回路を備えた画像処理装置。
【請求項２１】
表示装置の階調を決定するアナログ電圧を出力する画像処理装置であって、
Nビットの信号とMビットの信号とからなるを入力信号のうち、前記Mビットの入力信号をＤＡ変換するＤＡ変換回路と、
該ＤＡ変換回路におけるＤＡ変換に際しその基準となる基準電圧を出力する基準電圧生成回路とを有し、
前記Nビットの信号で示される指数Tnと前記Mビットの信号で示される仮数Tmとは、階調−輝度特性が線形のYビットの階調信号Toutを、定数Aを用いてTout=ATn×Tmとして表現するためのものであり、
前記定数Aの値は、２の自然数乗であり、
前記基準電圧生成回路は、前記Nビットの信号に基づいて前記基準電圧を生成することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２２】
請求項２０又は２１記載の画像処理装置と表示手段とを備えた表示装置。
【請求項２３】
前記表示手段は、液晶ディスプレイであることを特徴とする請求項２２記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガンマ補正方法、プログラム及び装置、並びにこれらを使用した画像処理方法、プログラム及び装置、並びに表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）や液晶ディスプレイ（Liquid Cell Display：ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ（Plasma Display Panel：ＰＤＰ）といった種々の表示装置は、それぞれの表示装置が持つ特性によって固有のガンマ特性、色度特性を有する。
【０００３】
表示装置のガンマ特性とは、入力信号レベルと表示装置の出力輝度との関係を示すものである。一方、色度特性とは、それぞれの表示装置が持つ３ないしそれ以上の原色（例えばＲＧＢ＋白）の色度のことを指す。表示装置では、通常ＲＧＢの三つの原色を使用するため、色度特性といえばＲＧＢの色度のことを指すのが一般的である。
【０００４】
これらの特性は、表示装置の種類に依存するため、ＣＲＴ、ＬＣＤ及びＰＤＰのそれぞれの方式では、ガンマ特性が大きく異なり、色度特性も異なる。
【０００５】
一方、テレビ信号やｓＲＧＢといった入力映像信号は、それぞれ所定の規格で映像信号のガンマ特性（信号レベルとそれが示す輝度との関係）や色度特性が定められている。したがって、映像信号と表示装置とでガンマ特性・色度特性の間の整合性を図るため、ガンマ補正処理や色域変換処理が施されている。
従来からテレビ信号は、ＣＲＴへの表示を念頭においた、つまりＣＲＴのガンマ特性との整合性がとれたガンマ補正、色域変換が施されている。よって、これまで主流であったＣＲＴ方式のテレビでは、ＣＲＴ側で特別なガンマ補正処理を行う必要が無かった。しかし、テレビ信号をＬＣＤやＰＤＰに表示させる際には、画質を保つために少なくとも広義のガンマ補正処理（映像信号のガンマ特性を表示装置のガンマ特性に変換する処理）を行う必要がある。ガンマ特性は、色特性よりもその特性の差が大きく、ガンマ特性の差は偽輪郭の発生や中間調の色味の変換につながるため、広義のガンマ補正を施して整合性をとらないと著しい画質劣化が生じる。
広義のガンマ補正とは、階調−輝度特性を線形から非線形に変換する “（狭義の）ガンマ補正”と、非線形から線形に変換する “逆ガンマ補正”とを用いて、映像信号と表示装置とのガンマ特性の整合性をとるために行う一連の処理のことを指すこととする。以後、本明細書中では、狭義のガンマ補正を“正ガンマ補正”と表記し、広義のガンマ補正はそのまま“ガンマ補正”と表記して区別する。
【０００６】
また、ｓＲＧＢの規格に合わせて作られた映像や画像を色味も含めて正確に再現する（換言すると、正確な色再現を行う）ためには、逆ガンマ補正を行った後、色域変換処理も必要となる。具体的には、非特許文献１に記載されているように、入力ＲＧＢ信号に対して３×３のマトリクス演算を行う必要がある。
【０００７】
しかしながら、逆ガンマ補正処理をディジタル処理で行う場合、その精度を保つ為には、入力ビット数よりも出力ビット数を多くする必要がある。出力ビット数が十分でない場合には、量子化誤差による画質劣化（例えば疑似輪郭）が生じてしまう。
一方で、出力ビット数が増加すると、逆ガンマ補正回路とそれより後段にある演算回路との回路規模がビット数に応じて大きくなってしまい、表示装置の製造コストが高くなってしまうという問題がある。
【０００８】
さらに、正確な色再現を行うためには、逆ガンマ補正を行った後で色域変換を行う必要がある。この場合も、逆ガンマ補正時に生じる出力ビットを大きくすると、色域変換回路の回路規模を増大させることとなる。
【０００９】
このようなビット数が大きくなってしまうという問題を解決することを目的とした従来技術として、特許文献１に開示される「液晶表示装置における入力信号レベル適応型ガンマ補正回路」がある。特許文献１に開示される発明は、少ないビット数での変換処理で、画質劣化を生じさせないガンマ補正回路である。
【００１０】
特許文献１に記載されている液晶表示装置における入力信号レベル適応型ガンマ補正回路は、ディジタルガンマ補正部の前後にＡＤコンバータ及びＤＡコンバータをそれぞれ有し、さらにＡＤコンバータの前及びＤＡコンバータの後に可変利得制御増幅装置を設けた構成である。
これらの可変利得制御増幅器の増幅度は、相補的関係にある。特許文献１は、アナログ入力信号のレベルに応じて増幅度を変化させることにより、暗部の階調特性を良好に改善している。これによりビット数を増やすことなく高精度なガンマ補正を実現している。
【００１１】
別の従来技術として、表示装置の階調信号を表すのに浮動小数点を使う例は、例えば特許文献２に記載のように知られている。
【特許文献１】特開平１０−１２６６４８号公報
【特許文献２】特許第２６１００９５号公報
【非特許文献１】田島著、カラー画像複製論（第３３頁〜３９頁、式（３．１１））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に開示される発明は、入力信号がアナログであることを前提にしている。そのため、入力信号がディジタル信号のときにはＤＡコンバータを更に設ける必要があり、その分回路が複雑になってしまう。近年のテレビ信号（ＨＤＴＶなど）や映像信号（ｓＲＧＢ）は、ディジタル入力されるものがほとんどであり、映像信号処理もディジタルで行われることが多い。したがって、ＡＤコンバータやＤＡコンバータを用いずに十分な精度で逆ガンマ補正を行えるディジタル逆ガンマ補正処理回路であることが好ましい。
【００１３】
特許文献２には、浮動小数点表示のピクセル値を１バイトの整数値に変換するための効率的な方法が開示されている。コンピュータグラフィックス用途では、ピクセル値の計算プロセスにおいて浮動小数点表示を利用した方が便利である。しかし、ほとんどの表示装置は、ピクセル表示に用いる画素データ（ピクセル値）を整数として扱っているため、浮動小数点表示の画素データは整数表示に変換しなければ表示できない。
そこで、特許文献２では、浮動小数点表示のデータを整数表示に変換している。また、整数表示に変換する際に、ガンマ補正も同時に行っている。しかし、この構成では、ガンマ補正処理の簡単化は実現されているものの、ガンマ補正後のビット数が大きくなってしまうという問題は何ら解決されていない。したがって、ガンマ補正後に何らかの演算をさせる場合、後段の回路の高精度化及び回路規模の縮小は実現できない。
【００１４】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、ディジタル入力信号のガンマ特性と表示装置のガンマ特性とを合わせるためのガンマ補正回路であって、自身及びその後段に設けられる演算回路の回路規模を抑えながらも、十分な精度でガンマ補正処理又は逆ガンマ補正処理を行えるガンマ補正方法、プログラム及び装置、並びにこれらを使用した画像処理方法、プログラム及び装置、並びに表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、階調−輝度特性が非線形であるXビットの階調入力信号Tinの値を入力とし、その階調−輝度特性を線形に変換したYビット（X<Y）の階調信号Toutを出力とする逆ガンマ変換工程と、Toutを入力とし、該Toutを、定数AとNビットの信号Tnによって示される指数とMビットの信号Tmによって示される仮数とによってA＾Tn×Tmとして表したとき、最もToutに近い値となるTn及びTmの組からなるN+Mビットの階調出力信号を出力とするフォーマット変換工程とを有し、定数Aの値は、２の自然数乗であり、MはM≦Y-Nの関係を満たし、Nの最小値はAが２のときは２、Aが２より大きいときは１であり、定数AとMとに基づいて定まるNの最大値は、TnとTmとの値の組が全てのTinに対して異なる値の組となる最大の値であることを特徴とするガンマ補正方法を提供するものである。
【００１６】
本発明の第１の態様においては、Tnは、初項から非等差で増加する０以上のＮ個の整数からなる数列の要素にエンコードされた値をとることが好ましい。また、Tinの値を入力とし、Toutの値を出力とする逆ガンマ変換表があらかじめ定められたとき、Toutの値の下位Zビットのビット落しを行った後の値をTzとし、全てのToutについて求めた各Tzの値のうち最上位ビットが１の値のみを抽出し、その抽出したTzの値が全て異なる値であるようなZの値のうち最大の値をZ'としたとき、A=2、M=Y-Z'で、Nは1+log Z'/log 2以上で最小の整数値、と設定することが好ましい。また、逆ガンマ変換工程とフォーマット変換工程とを、一つのルックアップテーブルで実行することが好ましい。
【００１７】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、Nビットの信号Tn及びMビットの信号TmからなるN+Mビットの信号を入力信号とし、定数AとTnで示されるNビットの指数とTmで示されるMビットの仮数とによってTout=ATn×Tmとして表され、階調−輝度特性が線形であるYビットの階調信号Toutを出力とするフォーマット変換工程と、Toutの値を入力とし、その階調−輝度特性が非線形に変換されたXビット（X<Y）の階調信号Tinを出力とするガンマ変換工程とを有し、定数Aの値は、２の自然数乗であり、Mは、M≦Y-Nの関係を満たし、Nの最小値は、Aが２のときは２、Aが２よりも大きいときは１であり、定数AとMとに基づいて定まるNの最大値は、TnとTmとの値の組が全てのTinに対して異なる値の組となる最大の値であることを特徴とするガンマ補正方法を提供するものである。
【００１８】
本発明の第２の態様においては、逆ガンマ変換工程とフォーマット変換工程とを、一つのルックアップテーブルで実行することが好ましい。
【００１９】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第３の態様として、上記本発明の第１の態様のいずれかの構成にかかるガンマ補正方法に引き続いて、色域変換処理を行うことを特徴とする画像処理方法を提供するものである。
【００２０】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第４の態様として、上記本発明の第１の態様のいずれかの構成にかかるガンマ補正方法に引き続いて、明るさ・コントラスト補正処理を行うことを特徴とする画像処理方法を提供するものである。
【００２１】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第５の態様として、コンピュータに、階調−輝度特性が非線形であるXビットの階調入力信号Tinの値を入力とし、その階調−輝度特性を線形に変換したYビット（X<Y）の階調信号Toutを出力とする逆ガンマ変換工程と、Toutを入力とし、該Toutを、定数AとNビットの信号Tnによって示される指数とMビットの信号Tmによって示される仮数とによってA＾Tn×Tmとして表したとき、最もToutに近い値となるTn及びTmの組からなるN+Mビットの階調出力信号を出力とするフォーマット変換工程とを実行させ、定数Aの値は、２の自然数乗であり、MはM≦Y-Nの関係を満たし、Nの最小値はAが２のときは２、Aが２より大きいときは１であり、定数AとMとに基づいて定まるNの最大値は、TnとTmとの値の組が全てのTinに対して異なる値の組となる最大の値である、ことを特徴とするガンマ補正プログラムを提供するものである。
【００２２】
本発明の第５の態様においては、Tnは、初項から非等差で増加するＮ個の０以上の整数からなる数列の要素にエンコードされた値をとることが好ましい。また、コンピュータに、Tinの値を入力とし、Toutの値を出力とする逆ガンマ変換表があらかじめ定められたとき、Toutの値の下位Zビットのビット落しを行った後の値をTzとし、全てのToutについて求めた各Tzの値のうち最上位ビットが１の値のみを抽出し、その抽出したTzの値が全て異なる値であるようなZの値のうち最大の値をZ'としたとき、A=2、M=Y-Z'で、Nは1+log Z'/log 2以上で最小の整数値、と設定することが好ましい。また、コンピュータは、逆ガンマ変換工程とフォーマット変換工程とを、一つのルックアップテーブルで実行することが好ましい。
【００２３】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第６の態様として、コンピュータに、Nビットの信号Tn及びMビットの信号TmからなるN+Mビットの信号を入力信号とし、定数AとTnで示されるNビットの指数とTmで示されるMビットの仮数とによってTout=ATn×Tmとして表され、階調−輝度特性が線形であるYビットの階調信号Toutを出力とするフォーマット変換工程と、Toutの値を入力とし、その階調−輝度特性が非線形に変換されたXビット（X<Y）の階調信号Tinを出力とするガンマ変換工程とを実行させ、定数Aの値は、２の自然数乗であり、Mは、M≦Y-Nの関係を満たし、Nの最小値は、Aが２のときは２、Aが２よりも大きいときは１であり、定数AとMとに基づいて定まるNの最大値は、TnとTmとの値の組が全てのTinに対して異なる値の組となる最大の値である、ことを特徴とするガンマ補正方法のプログラムを提供するものである。
【００２４】
本発明の第６の態様においては、コンピュータは、逆ガンマ変換工程とフォーマット変換工程とを、一つのルックアップテーブルで実行することが好ましい。
【００２５】
なお、上記本発明の第５の態様のいずれかの構成にかかるガンマ補正プログラムに引き続いて、色域変換処理をコンピュータに行わせ、画像処理プログラムとしてもよい。または、上記本発明の第５の態様のいずれかの構成にかかるガンマ補正プログラムに引き続いて、明るさ・コントラスト補正処理をコンピュータに行わせ、画像処理プログラムとしてもよい。
【００２６】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第７の態様として、階調−輝度特性が非線形であるXビットの階調入力信号Tinの値を入力とし、その階調−輝度特性が線形に変換されたYビット（X<Y）の階調信号Toutを出力とする逆ガンマ変換回路と、Toutを入力とし、該Toutを、定数AとNビットの信号Tnによって示される指数とMビットの信号Tmによって示される仮数とによってATn×Tmとして表したとき、最もToutに近い値となるTn及びTmの組からなるN+Mビットの階調出力信号を出力するフォーマット変換回路とを有し、定数Aの値は、２の自然数乗であり、MはM≦Y-Nの関係を満たし、Nの最小値はAが２のときは２、Aが２より大きいときは１であり、定数AとMとに基づいて定まるNの最大値は、TnとTmの値の組が全てのTinに対して異なる値の組となる最大の値であることを特徴とするガンマ補正回路を提供するものである。
【００２７】
本発明の第７の態様においては、Tnを、初項から非等差で増加するＮ個の０以上の整数からなる数列の要素の値にエンコードする手段を有することが好ましい。
【００２８】
本発明の第７の上記のいずれの構成においても、Tinの値を入力とし、Toutの値を出力とする逆ガンマ変換表があらかじめ定められたとき、Toutの値の下位Zビットのビット落しを行ったあとの値をTzとし、全てのToutについて求めた各Tzの値のうち最上位ビットが１の値のみを抽出し、その抽出したTzの値が全て異なる値であるようなZの値のうち最大の値をZ'としたとき、A=2、M=Y-Z'で、Nは1+log Z'/log 2以上で最小の整数値、と設定することが好ましい。上記のいずれの構成においても、出力階調信号が、加算回路、乗算回路及びルックアップテーブル回路のうちの少なくとも一つに入力することが好ましい。これに加えて、出力階調信号が、表示装置の色度特性に基づいて色域変換処理を行う回路に入力することがより好ましい。又は、逆ガンマ変換回路とフォーマット変換回路を、一つのルックアップテーブルで実現することが好ましい。
【００２９】
本発明の第７の態様の上記のいずれの構成においても、階調出力が、加算回路、乗算回路及びルックアップテーブル回路のうちの少なくとも一つに入力することが好ましい。これに加えて、階調出力が、表示装置の色度特性に基づいて色域変換処理を行う回路に入力することが好ましい。又は、階調出力が、表示装置の明るさ・コントラスト特性に基づいて明るさ・コントラスト変換処理を行う回路に入力することが好ましい。
【００３０】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第８の態様として、Nビットの信号Tn及びMビットの信号TmからなるN+Mビットの信号を入力信号とし、定数AとTnで示されるNビットの指数とTmで示されるMビットの仮数とによってTout=ATn×Tmとして表され、階調−輝度特性が線形であるYビットの階調信号Toutを出力とするフォーマット変換回路と、Toutの値を入力とし、その階調−輝度特性が非線形に変換されたXビット（X<Y）の階調信号Tinを出力とするガンマ変換回路とを有し、定数Aの値は、２の自然数乗であり、Mは、M≦Y-Nの関係を満たし、Nの最小値は、Aが２のときは２、Aが２よりも大きいときは１であり、定数AとMとに基づいて定まるNの最大値は、TnとTmとの値の組が全てのTinに対して異なる値の組となる最大の値である、ことを特徴とするガンマ補正回路を提供するものである。
【００３１】
本発明の第８の態様においては、逆ガンマ変換回路とフォーマット変換回路を、一つのルックアップテーブルで実現することが好ましい。
【００３２】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第９の態様として、上記本発明の第７の態様又は第８の態様のいずれかの構成にかかるガンマ補正回路を備えた画像処理装置を提供するものである。
【００３３】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第１０の態様として、表示装置の階調を決定するアナログ電圧を出力する画像処理装置であって、Nビットの信号とMビットの信号とからなるを入力信号のうち、Mビットの入力信号をＤＡ変換するＤＡ変換回路と、該ＤＡ変換回路におけるＤＡ変換に際しその基準となる基準電圧を出力する基準電圧生成回路とを有し、Nビットの信号で示される指数TnとMビットの信号で示される仮数Tmとは、階調−輝度特性が線形のYビットの階調信号Toutを、定数Aを用いてTout=ATn×Tmとして表現するためのものであり、定数Aの値は、２の自然数乗であり、基準電圧生成回路は、Nビットの信号に基づいて基準電圧を生成することを特徴とする画像処理装置を提供するものである。
【００３４】
また、上記目的を達成するため、本発明は第１１の態様として、上記本発明の第９の態様又は第１０の態様にかかる画像処理装置と表示手段とを備えた表示装置を提供するものである。
【００３５】
本発明の第１１の態様においては、表示手段は、液晶ディスプレイであることが好ましい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、ディジタル入力信号のガンマ特性と表示装置のガンマ特性とを合わせるためのガンマ補正回路であって、自身及びその後段に設けられる演算回路の回路規模を抑えながらも、十分な精度でガンマ補正処理又は逆ガンマ補正処理を行えるガンマ補正方法、プログラム及び装置、並びにこれらを使用した画像処理方法、プログラム及び装置、並びに表示装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
〔発明の原理〕
ｓＲＧＢやｓｃＲＧＢ、テレビ映像信号などの標準的な映像信号は、通常正ガンマ補正が施されている。正ガンマ補正された映像信号の階調値は輝度に対して
（階調）＝（輝度）(1/γ)
という非線形特性を有する。
【００３８】
正確な色再現を行うためには、上記のように３×３マトリクス演算を行う必要がある。しかし、シアン、マジェンタ、イエローといった補色や中間調を多く含む画像では、正ガンマ補正が施された信号に対してそのままマトリクス演算を行うと色相変化が起こってしまう。
【００３９】
よって、マトリクス演算を行う前に、階調値が輝度に関して線形となるように逆ガンマ補正を施す必要がある。
【００４０】
しかしながら、ディジタル逆ガンマ補正では、入力ビット数よりも出力ビット数を大きくするため、後段のマトリクス演算の回路規模が大きくなってしまう。
【００４１】
このように、正確な色再現を行うための回路の規模が増大する原因は、逆ガンマ補正に伴うビット数の増加である。
【００４２】
このため、本発明では画像信号の階調値を従来とは異なる方法で表現することによって、回路規模の増大を抑えつつ逆ガンマ補正処理後の階調精度を確保する。具体的には、浮動小数点表示に基づく手法で階調値を表現する。
【００４３】
・今回の手法による階調表現の定義
今回の手法による階調表現の定義について説明する。従来の手法の演算では、８ビット階調ならば８桁の二進数を用いることによって０〜２５５までの階調を表現している。これに対し本手法は、浮動小数点表示と同様に、２^Tn×Tmという形で階調を表現する。ここで、Tnは浮動小数点表示において指数、Tmは浮動小数点表示において仮数と呼ばれる数である。
【００４４】
通常の浮動小数点表示との違いは、仮数の最上位ビットの一桁上のビットに"１"を付加しなくてもよいことである。通常の浮動小数点表示の場合は、同じ値を異なるTn，Tmの組合せで表す（２＾１×３８＝２＾２×１９）ことができないように、仮数の最上位ビットの一桁上位のビットに"１"を付加することが定められている。
しかし本手法では、仮数の最上位ビットの一桁上位のビットに"１"を付加することなくそのまま表記する。ただし、最上位ビットはなるべく１となるようにする。
例えば、２＾２×１９は仮数（１９：十進数＝０１００１１：二進数）の最上位ビットが"０"であるから、最上位ビットが"１"となるように２＾１×３８として表記する。また、２＾０×１９は、仮数の最上位ビットが０だが、指数に０よりも小さい値が無いためそのまま表記する。
【００４５】
例えば、階調を２^Tn×Tmとして表す場合に、Tnの定義域を０〜３（２ビット）、Tmの定義域を０〜６３（６ビット）とすると、
０＝２＾０×０≦２^Tn×Tm≦２＾３×６３＝５０４
となり、８ビットで０から５０４まで値を表現できる。
【００４６】
このような階調表現方法を用いると、逆ガンマ補正のような階乗演算を行う時に特に有効である。また、逆ガンマ補正後の階調を浮動小数点表示に基づくものとすることによって、３×３マトリクス演算や正ガンマ補正のための回路規模が小さくなる。
【００４７】
・浮動小数点表示に基づく方法による階調表現の優位性
本方法による階調表現の優位性について説明する。逆ガンマ補正では、通常の階調表示よりも、浮動小数点表示に基づく方法とする方が無駄なく階調を割り当てることができ、精度が高くなる。図１は、逆ガンマ補正の前後の信号値と割り当てられた階調との関係を数直線で示した図である。説明の簡略化のため入力を３ビット、出力を６ビット（浮動小数点表示に基づく方法は指数２ビット、仮数４ビット）とする。なお、ガンマ値は通常使用されている値である２．２とする。
逆ガンマ補正を行うと、入力値は補正前よりも小さな値に変換される。中段の数直線に示すように、従来表示、浮動小数点表示ともに、逆ガンマ補正後の値は、階調の一つに割り当てられる。図中最下段の数直線には６ビットの従来表示又は６ビットの浮動小数点表示に基づく方法で表現可能な数値を縦線で示している。
【００４８】
従来表示の場合、逆ガンマ補正後の入力値を割り当てた数値同士の間に存在する表現可能な数値の個数は、暗い階調側ほど数が少ない。これは、暗い階調では、量子化誤差が大きくなりやすく、後段で行うマトリクス演算の演算精度が低くなることを示している。
一方、本手法では、逆ガンマ補正後の入力値を割り当てた数値同士の間に存在する表現可能な数値の個数は、階調の明暗に関わらずほぼ同数である。これは、量子化誤差が小さくなり、後段で行うマトリクス演算の演算精度が高いことを示している。
具体的には、逆ガンマ補正のように、（出力）＝（入力）＾Ｑの演算でＱの値が１以上であるときには、浮動小数点表示に基づく方法の演算精度が高くなる。
【００４９】
また、人間の視覚特性は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系（ＣＩＥ  １９７６）のＬ＊を求める式から、輝度を１／３乗した明度に対して線形な特性を有しているため、逆ガンマ補正を行う際には、暗い階調の精度を高める必要がある。換言すると、量子化誤差は、そのまま色差となって現れるため、浮動小数点表示として暗い階調の量子化誤差を従来表示よりも小さくすれば、色差も小さくなる。
【００５０】
このように、視覚特性の面からも本手法での階調表現の方が色差が小さくなり好ましいことが分かる。
【００５１】
なお、要求される演算精度に応じて、指数２ビット、仮数３ビットとして１ビット分減らすことにより、回路規模を小さくすることも可能である。
【００５２】
なお、背景技術の欄でとりあげた特許文献２には、浮動小数点表示のピクセル値を１バイトの整数値に変換し、ガンマ補正を行う方法が開示されている。このように、入力が浮動小数点表示の値であり、整数を出力するガンマ補正処理自体は存在する。しかし、特許文献２における浮動小数点表示の入力データは、コンピュータグラフィックスの分野において演算によって生成されるデータであり、通常のデジタルカメラやスキャナ等で得られる整数値のデータを浮動小数点表示に変換して処理するようなことは想定されていない。本発明は、整数表示の値を浮動小数点表示に基づく方法による値に変換する時の変換方法にその特徴があることから、特許文献２に開示される発明では、本発明の目的である“後段の演算回路の高精度化及び回路規模の縮小”は実現できない。
ここまで、浮動小数点表示に基づく方法の優位性を示した。しかしながら、上記構成を用いれば、必ず本発明の効果が得られるというわけではない。実際の逆ガンマ補正での入出力表をもとに、A^Tn×Tmという表現方法において適切なA、Tn、Tmの値の範囲を設定する必要がある。本発明の効果は、特許文献２に記載の浮動小数点表示のように任意のA、Tn、Tmの値では得られない。
【００５３】
以下、この設定方法について説明する。
【００５４】
図２は本発明を好適に実施した逆ガンマ補正方法の流れを示している。この逆ガンマ補正方法は、Xビットの信号を入力信号とし、N+Mビットの信号を出力信号とするものである。
この逆ガンマ補正方法は、Xビットの階調入力信号Tinの値を入力とし、Yビット（X<Y）の階調信号Toutを出力とする逆ガンマ変換工程と、Yビットの階調信号Toutを入力とし、その階調信号Toutを、定数AとNビットの指数TnとMビットの仮数TmとによってA^Tn×Tmとして表したとき、最もToutに近い値となるTn及びTmを出力するフォーマット変換工程と、NビットのTn及びMビットのTmを出力信号とする工程とを有している。
【００５５】
この逆ガンマ補正方法では、まずXビットの階調信号Tinが入力される（ステップS1）。そして入力された階調信号の逆ガンマ変換を行う（ステップS2）。ここで、逆ガンマ変換工程では、その階調−輝度特性が非線形であるTinが、線形に変換され、Toutとして出力される。
ここで入力階調信号Tinは、例えばｓＲＧＢのような規格を前提として伝送されてくるため、Tinが持つ階調−輝度特性を、その規格に基づいて線形に変換するToutを求めればよい。逆ガンマ変換工程は通常LUTのような入力値Tinと出力値Toutとの変換表がメモリに蓄積されている構成で行われると考えられる。まとめると、非線形特性であるTinを線形に変換する工程が逆ガンマ変換工程である。
【００５６】
そして逆ガンマ変換工程で得られたYビットの信号Toutは通常Y>Xである（ステップS3）。これはこれまで述べてきているように、逆ガンマ変換工程においては入力ビット数よりも出力ビット数が大きくないと、精度が落ちてしまうためである。
【００５７】
その後Toutはフォーマット変換工程（ステップS4、S5）で信号変換される。フォーマット変換工程ではToutの値をNビットの信号TnとMビットの信号Tmとに変換する。
【００５８】
まずフォーマット変換工程１（ステップS4）では、A^Tn×Tmという計算式で表現可能な値のうち、Toutに最も近い値Tout'を求める。なお、Toutに最も近いTout'が二つ存在する場合、換言するとTout±αがともにA^Tn×Tmとして表せる場合には、Tout＋α及びTout−αのどちらの値をTout'として採用しても良いが、どちらを採用するかは統一することが好ましい。これは、図３に示すように、Tout (x)＋β＝Tout' (x)、Tout' (x)+β＝Tout(x+1)、Tout(x+1)+β＝Tout'(x+1)、Tout'(x+1)＋β＝Tout(x+2)という関係にある場合に、Tout(x)に対応する値としてTout(x)＋β＝Tout'(x)を採用し、Tout(x+1)に対応する値としてTout(x+1)−β＝Tout'(x)を採用すると、階調つぶれが発生してしまうためである。このような場合でも、Tout(x)に対応する値としてTout(x)＋β＝Tout'(x)を採用し、Tout(x+1)に対応する値としてTout(x+1)＋β＝Tout'(x+1)を採用すれば、階調つぶれは発生しない。
【００５９】
ここでAは２の自然数乗とする必要がある。２の自然数乗とすることによって、A^TnとTmとの乗算が、乗算器を用いずにデータシフトのみで行えるからである。仮に、Aが２の自然数乗でないとすると、逆ガンマ補正回路の後段での演算回路の規模が小さくならず、浮動小数点表示を採用したメリットがなくなってしまう。例えば、仮数部６ビット、Aを３として、３＾２×３３＋３＾１×２５という加算を行おうとすると、第１項のTnの値と第２項のTnの値とをそろえるために、３＾２×３３＝３＾１×（３×３３）という乗算を行う必要が生じる。さらに、仮数部Tmの加算（９９＋２５＝１２４）を行った後、再び仮数部のビットを６ビットにするために除算（１２４／３）を行う必要がある。このように加算を行うにも乗除算を必要としてしまうため、浮動小数点表示を適用したときの効果が得られないことがわかる。
【００６０】
またMの値はY-N以下とすることが望ましい。これは、ガンマ補正処理は正確さを保持するためにLUTを用いることが多いためであり、本発明にかかる逆ガンマ補正回路を採用することによってLUTの回路規模が大きくならないようにするためである。なお、後段の回路規模を小さくするためには、少なくとも仮数部のビット数が元の整数表現時のビット数より小さい、すなわちM<Yである必要がある。
また、Nの値はAが２のときは２以上とし、Aが２より大きいときは１以上とする必要がある。これは、Aが２のときにNの値が１であるとすると、A＾Tnの値は１か２しかとりえず、この1ビットのデータシフトならば、TmをM+1ビットとすれば実現できるからである。また、Aが４以上であれば、TmをM+1ビットとしても、A^Tnによる２ビットのデータシフトは実現できないので、N=１を採用する意味はある。
【００６１】
なお、Nの値はとりうる最大の値をとればいいわけではない。Nの最大値はTout'の値から得ることができる。Nが大きくなると、上述したY≧M+Nの関係からMの値を小さくする必要がある。Nの値を大きくすると表現できる階調のダイナミックレンジは広がるが、Mの値が小さくなるので、精度が低くなる。そして精度が低くなると、別のTinの値から同じTout'の値が得られてしまう。これは表示時には階調つぶれとして認識されてしまうため問題であるし、本発明の趣旨からも外れている。以上のことから、設定された定数Aと仮数のビット数Mとを用いて、TnとTmとの値の組が全てのTinに対して異なる値の組となる最大のNの値よりも大きな値は用いることはできない。
【００６２】
以上のことから、A，M，Nのとりうる値が制限され、フォーマット変換工程２（ステップS5）では、この値に基づいてTnおよびTmが求められる。ここで、Tmがなるべく大きな値となるようにTn及びTmが設定される。これは、Tmの値を大きくすると全階調にわたって精度が良くなるためである。
図４は、横軸に階調、縦軸に精度（高い方が精度が良い）をとり、M=m1、N=n1のときの階調−精度特性を基準として、Mの値を増やした場合（M=m2>m1にしたとき）、及び、Nの値を増やした場合（N=n2>n1にしたとき）に階調−精度特性がどのように変化するかを模式的に示したものである。まず、基準となるM=m1、N=n1のときの階調−精度特性について説明する。この場合、階調値が小さい範囲（N=0のとき）は浮動小数点を０よりも小さく移動できないため、Tmの値で対応することとなり、階調値の減少とともに精度が低下する。階調が大きくなるとTmが持つ精度を最大限使用できるため、精度は一定（M桁）となる。次に、Nの値を増やした場合（N=n2>n1にしたとき）は、浮動小数点の移動がより広い階調で行われるため、階調値がごく小さい範囲を除いて精度はほぼ一定となるが、Mの値が変わらない（M=m1）ため階調値の大きいところの精度はN=n1の場合と同じである。一方、Mの値を増やした場合（M=m2>m1にしたとき）は、全ての階調で精度が（m1-m2）桁増大する。このことから、Tnの値よりもTmの値を優先して大きくすることが好ましい。
ただし、低階調部での演算精度が要求される場合には、要求される精度に応じてTnをある程度の値として低階調部での演算精度を高めることが好ましい。
【００６３】
最後に、得られたTn及びTmを出力信号とする（ステップS6）。
【００６４】
なお、これらのステップはまとめて１つのＬＵＴとすることによって、一回の処理で実行可能である。
【００６５】
以上のような構成により、まずY≧M+Nであることから、従来構成と比較して逆ガンマ補正処理に必要なＬＵＴの規模を小さくすることができる。またY>Mであることから、逆ガンマ補正処理の後段で乗算が行われるとき（正確な色再現処理がこれに該当する）の乗算器の演算規模を縮小することができる。しかも、これらの処理は従来Yビットの出力を行う構成と比較しても、遜色ない、あるいはそれ以上の精度を有するものが得られる。すなわち、本発明の逆ガンマ補正を行うことにより画質が劣化してしまうことはない。
【００６６】
なお、正ガンマ補正の場合は上記とは逆に、Nビットの信号Tn及びMビットの信号Tmを入力信号とし、階調−輝度特性が線形でYビット（M+N≦Y）の階調信号ToutをTn及びTmによってTout=ATn×Tmとして（Aは定数）表し、階調−輝度特性が非線形のXビット（X<Y）の階調信号Tinに変換することによって、正ガンマ補正処理に必要なＬＵＴの規模を小さくすることができる。
【００６７】
ここまでは本発明の効果が得られるA，M，Nの範囲を示した。次に逆ガンマ補正処理を行うに当たって適切なM，Nの値について検討する。
ここでは例としてAの値が２であるとして説明するが、Aが他の値（２の自然数乗）でも以下に示す例と同じ手法で適宜値を変更することによって適切なM，Nの値を得ることができる。
【００６８】
適切なM，Nの値は、逆ガンマ変換工程において得られるToutの値から求めることができる。図５のX=6，Y=10の逆ガンマ変換工程で得られる入出力特性の例をもとに説明する。図５は、X=6,Y=10としたときに仮数部のビット数Mを５とした場合と、Mを６とした場合のフォーマット変換工程の出力Tn及びTmの値を比較した表である。逆ガンマ変換工程で得られる入出力特性は通常、階調反転（本来の信号が持つ明暗の関係が逆転する現象）が生じないように単調増加関数である。
【００６９】
まず、Tinのうち最も暗い（値の小さい）階調付近のTout値を見る。逆ガンマ変換工程では入力値よりも小さい値に変換するため、図１に示すようにTinが小さい値での精度が落ちる。そこで、例えばTinが０から３くらいまでのTout値から、この逆ガンマ変換工程で必要とされる精度（すなわち逆ガンマ変換工程の出力ビット：Y）を判断する。図５においてTout値が０，１，２，４となっており、その差分の最小値は１であるから、別の入力値のときに同じ値となってしまうことがない（いわゆる階調つぶれが発生しない）。したがって、（Y）の値は想定通り１０でよい。
次に、全てのTinから得られるToutから変換されて得られるＴｍの値の隣接階調の差分が１以上であるようにM，Nの値を設定する。具体的には、最上位ビットが１である最小のToutからの差分値をみればよい。Y＝１０で、Toutの最上位ビットが初めて１となる（すなわち2^9=512以上となる）Tout値は、図５に示されるように520(1000001000)であり、Toutは、546(1000100010)、571(1000111011)、598(1001010110)と増加していく。このとき、Mの値が５であるなら、これらTout値から得られるTmはそれぞれ、10000,10001,10001,10010となる。この場合、Tout=546のTmとTout=571のTmとがともに10001となって同じ値が続くこととなり、階調つぶれが発生してしまう。一方、Mの値が６であるなら、Tout値から得られるTmはそれぞれ100000,100010,100011,100101となり、それぞれのTout値に対応するTmは同じ値にはならない。よって、暗い階調から明るい階調までの精度が同じとすると適切なMの値は６、そしてTnの値としては０から４までとする必要がある（M=6、A=2、Y=10という条件で、Yビット（１０ビット）のデータをA＾Tn×Tmとして表現するためには、２＾Tn×６３≒２＾１０−１となるTnをとる必要がある。Toutが５４６（1000100010）の時のTmは10010であるから、A＾Tn×Tmとして表すことができる値で５４６に最も近い値は、２＾４×３４＝５４４であり、Tnは４までとる必要がある。）。
【００７０】
また、Yビットの元データから上位ビットのMビットを除いた残りのY-Mビット分のデータシフトをNで表現するので、Tn=2＾（2＾N-１）≧2＾（Y-M）という関係を満たす必要がある。これをNについて解くと、N≧log（1+Y-M）／log2となる。よって、Nの値はMの値が決まるとlog（1+Y-M）／log2以上で最小の整数値として求められる。上記の例では、log（1+10-6）／log２＝２．３２２であるので、Nの値は最小で３となる。
【００７１】
さらに精度を得たいときはMあるいはNの値を大きくする。例えば明るい階調の精度は主にMで決まるので、Mを大きくすればよく、暗い階調の精度はMとともにNの値も関係するので、MあるいはNを大きくすればよい。
以上のような手法によって、逆ガンマ変換工程の値から、適切なMとNの値を設定できることがわかる。
【００７２】
以下、上記原理に基づく本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００７３】
〔第１の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１の実施形態について説明する。図６に本実施形態にかかる液晶表示装置の構成を示す。この液晶表示装置は、画像処理部１と液晶表示部１２とを備える。この液晶表示装置は、入力信号であるディジタル映像信号（例えば、ＲＧＢ信号各色６ビット）が画像処理部１へ入力され、画像処理部１において各種演算を施した後にディジタル映像信号として液晶表示部１２へ出力し、そのディジタル映像信号に応じて液晶表示部１２の画素の透過率を決定し、ディジタル映像信号に対応する画像を表示する装置である。
ここでは、画像処理部の入出力信号は、各色６ビットで階調が表されるとするが、６ビットに限定されるものではない。
【００７４】
画像処理部１は、液晶表示部１２の色度特性に応じて映像信号を変換し、正確な色再現を行う機能部である。画像処理部１は、逆ガンマ補正回路２、色域変換回路３及び正ガンマ補正回路４を備える。なお、逆ガンマ補正回路２及び正ガンマ補正回路４は、各色成分ごとに個別に設けられている。画像処理部１に入力されたディジタル映像信号は、逆ガンマ補正回路２、色域変換回路３、正ガンマ補正回路４で順に演算処理が施され、正ガンマ補正回路４からの出力が出力信号として、信号線ドライバ・制御信号生成部３４内の不図示のＤＡコンバータへ送られる。
【００７５】
液晶表示部１２は、走査線ドライバ３３、信号線ドライバ・制御信号生成部３４及び画素行列部３８を有する。
画素行列部３８は、複数の走査線３１、複数の信号線３２、画素３５、補助容量３６、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３７を備える。各走査線３１と各信号線３２とは、互いに交差している。走査線３１と信号線３２とが交差する各箇所には、ＴＦＴ３７を介して画素３５がそれぞれ設けられており、各画素３５には、補助容量３６が並列に接続されている。
走査線ドライバ３３は、複数の走査線３１のそれぞれに入力する信号を制御する。信号線ドライバ・制御信号生成部３４は、複数の信号線３２のそれぞれに入力する信号を制御する。
【００７６】
ここで、ディジタル映像信号が液晶表示装置に入力されてから液晶表示部１２に映像が表示されるまでの過程を説明する。画像処理部１では、入力ディジタル信号の演算処理を行って、ディジタル信号を出力する。出力された映像信号とディスプレイ制御信号（不図示）とは、走査線ドライバ３３と信号線ドライバ・制御信号生成部３４とに送られる。信号線ドライバ・制御信号生成部３４では、液晶表示部１２の画素３５が有する印加電圧−輝度特性と、入力映像信号のガンマ特性とから求まる変換特性に基づいてディジタル映像信号のＤＡ変換を行う。アナログ電圧に変換された信号は、ＴＦＴ３７を介して走査線ドライバ３３で選択的にオン電圧を印加された走査線３１に接続されている画素３５に印加され、輝度に変換されて映像として出力される。
【００７７】
図７に、逆ガンマ補正回路２の詳細な構成を示す。逆ガンマ補正回路２は、指数用ルックアップテーブル（ＬＵＴ）２１と仮数用ＬＵＴ２２とからなる。指数用ＬＵＴ２１及び仮数用ＬＵＴ２２にはどちらにも同じディジタル信号が入力される。指数用ＬＵＴ２１及び仮数用ＬＵＴ２２においては、入力ディジタル信号に応じた値をＬＵＴを参照して取得し、その値を出力ディジタル信号として出力する。なお、指数用ＬＵＴ２１の出力は３ｂｉｔの値（指数信号）、仮数用ＬＵＴ２２の出力は６ｂｉｔの値（仮数信号）である。指数用ＬＵＴ２１及び仮数用ＬＵＴ２２からそれぞれ出力された信号は、色域変換回路３へ送られる。
なお、ここでは指数用のＬＵＴと仮数用のＬＵＴとを別個の構成としたが、出力９ビットのＬＵＴを一つだけ備え、その出力のうち６ビット分を仮数用、残りの３ビット分を指数用としても良い。
【００７８】
図８に、色域変換回路３の詳細な構成を示す。色域変換回路３は、ＲＧＢの仮数信号それぞれに対して三つの定数（ａｘｙ（ｘ，ｙ＝１，２，３）との乗算を行う計九つの乗算器と、ＲＧＢの指数信号を基に対応する乗算結果のデータシフトを行うデータシフト部２３と、データシフトの結果同士を加算する六つの加算部と、加算結果を再び指数と仮数とに分割する信号変換部２４とからなる。図示する構成からも明らかなように、色域変換回路３は、３×３の行列演算を行う。
【００７９】
図９に、正ガンマ補正回路４の構成を示す。正ガンマ補正回路４は、指数信号と仮数信号とをそれぞれ二次元配列の行数、列数とした二次元ＬＵＴ２５からなる。正ガンマ補正回路４は、入力された指数信号と仮数信号とに応じた値を二次元ＬＵＴ２５を参照して取得し、これを出力信号（６ｂｉｔ）として出力する。
【００８０】
次に、本実施形態にかかる液晶表示装置で得られる作用・効果について説明する。
図６に示す画像処理回路では、逆ガンマ補正回路２の出力として、浮動小数点方式に基づく階調表現を用いることによって、精度を落とすことなく後段の色域変換回路３の回路規模が小さくなっている。映像信号の流れに沿って各回路の動作について詳細に説明する。
【００８１】
図７に示した逆ガンマ補正回路２は、ＬＵＴを用いて逆ガンマ補正を行うと同時に階調表現方法を浮動小数点表示に基づく方法に変換する。
６ビットの信号に対して逆ガンマ補正を行う場合、通常の階調表現（固定小数点）では、補正後の出力を１０ビット以上（２＾（９−１）＝５１２階調以上）としなければ精度を保つことができないが、浮動小数点表示に基づく方法では、指数３ビット（十進数での０〜４のみ使用）＋仮数６ビットとすれば固定小数点表現での１０ビット以上の値（２＾４×６３＝１００８階調）が得られる。すなわち、従来表現では１０ビット必要だったものが、３＋６＝９ビットで済むため、逆ガンマ補正回路２は、固定小数点で表された信号に対して逆ガンマ補正を行う回路よりも構成を小型化できる。
【００８２】
図８に示した浮動小数点表示に基づく方法を用いた階調表現時のマトリクス演算回路（色域変換回路３）は、通常のマトリクス演算回路とは異なり、各乗算回路の後段に指数の値に応じてデータをシフトする回路が設けられている。色域変換回路３に信号が入力してから信号変換部２４での処理が行われるまでの処理は、入力信号の指数をＸａ、仮数をＸｂ（Ｘ＝Ｒ，Ｇ，Ｂ）で表した場合下記式（１）のようになる。
Ｒout＝２＾Ra×（Ｒｂ×ａ１１）＋２＾Ga×（Ｇｂ×ａ１２）＋２＾Ba×（Ｂｂ×ａ１３）
Ｇout＝２＾Ra×（Ｒｂ×ａ２１）＋２＾Ga×（Ｇｂ×ａ２２）＋２＾Ba×（Ｂｂ×ａ２３）
Ｂout＝２＾Ra×（Ｒｂ×ａ３１）＋２＾Ga×（Ｇｂ×ａ３２）＋２＾Ba×（Ｂｂ×ａ３３）
・・・（１）
【００８３】
上記式（１）のうち、２＾Xa倍の演算（Ｘ＝Ｒ，Ｇ，Ｂ）は、データシフト部２３でＸａビットシフトによって行われる。そして、この演算出力を再び信号変換部２４で指数と仮数とに変換して出力する。データシフト部２３で指数部分の演算を行うことによって、乗算器の処理が簡単になる。よって、データシフト部２３で行える指数部の演算、例えば、４＾Ra倍や８＾Ra倍といった２の階乗の演算であれば、本発明の効果が得られることが分かる。
【００８４】
ここで、仮数のビット数は入力ビット数と同じであるので、乗算器の回路規模が非常に小さくなる。従来構成では１０ビット×６ビットの演算であったものが、６ビット×６ビットの演算になるため回路規模は約４割減少する。さらに、データシフト部２３、信号変換部２４の回路規模はそれほど大きくないため、従来構成よりも３０％程度回路構成が小さくなる。
【００８５】
次に、浮動小数点表示に基づく正ガンマ補正は、指数と仮数との値をそれぞれｘｙ軸とした二次元のＬＵＴ（２次元ＬＵＴ２５）を用いて行う。図１０に、入力が指数３ビット（０〜４のみ使用）＋仮数６ビットで出力が６ビットの正ガンマ補正回路のＬＵＴの構成を示す。指数の値として０〜４、仮数の値として０〜６３まであるので、このままだとＬＵＴに必要なビット数は５×６４×６ｂｉｔ＝１９２０ｂｉｔとなる。しかし、指数の値が１以上かつ仮数の最上位ビットが０の時は、指数の値を１減らして仮数の値を２倍することから、全ての指数及び仮数の組合せについてＬＵＴを保持する必要はない（図１０に二重枠で囲んだ領域（指数の値が１以上かつ仮数の最上位ビットが０の領域）は必要ない）。
【００８６】
図示するように、指数が"０"の時には仮数は“０〜６３"のいずれかの値をとり、指数が"１〜４"の時には仮数は"３２〜６３"のいずれかの値をとる。いずれも出力が６ｂｉｔであることから、正ガンマ補正回路４の規模は、以下のようになる。
指数が“０”の場合は、仮数のとりうる値は“０〜６３”すなわち２＾６通り存在するが、それぞれの値について出力が６ｂｉｔであるから、２＾６×６ｂｉｔ分のメモリが必要である。一方、仮数が“１〜４”の場合は、仮数のとりうる値は“３２〜６３”すなわち２＾５通り存在するが、それぞれの値について出力が６ｂｉｔであるから、２＾５×６×４ｂｉｔ分のメモリが必要である。すなわち、一色につき（２＾６×６）ｂｉｔ＋（２＾５×６×４）ｂｉｔ分のメモリが必要となる。ＲＧＢカラー画像の場合には各色成分についてこれと同じだけのビット数が必要となる（ただし、ＲＧＢの各色成分の入出力ビット数が同じであるとする。）から、ＬＵＴに必要なビット数は、
入力３＋６ｂｉｔ→出力６ｂｉｔ：（２＾6×６＋２＾5×６×４）×３（ＲＧＢ）＝１１５２×３ｂｉｔ
となる。
従来構成での１０ｂｉｔ→６ｂｉｔの場合、２＾10×６×３＝６１４４×３ｂｉｔなので、回路規模を相当削減できることがわかる。
【００８７】
以上、浮動小数点表示に基づく方法を適用することにより、後段のマトリクス演算回路（加算器、乗算器）や正ガンマ補正回路（ＬＵＴ）の回路規模が小さくなることが分かる。
【００８８】
上記効果により、このディジタルガンマ補正回路を適用し、回路規模を小さくした画像処理装置や表示装置を提供できる。
なお、上記構成では、逆ガンマ変換回路とフォーマット変換回路が一体となって逆ガンマ補正回路を構成しているが、これに限ることなく、逆ガンマ変換回路とフォーマット変換回路が別々の構成となっているものでも本発明の効果が得られることはもちろんである。
【００８９】
なお、上記の説明においては、ディジタル階調のビット数は６ビットとしてきたが、当然のことながらこれに限定されることはなく、任意のビット数、例えば８ビットであっても同様の効果を得られる。
【００９０】
また、本実施形態においては、表示部として液晶表示部を用いたが、これに限定されることはない。図１１に示すように他の種類の表示装置（ＰＤＰ、電界発光素子を用いたディスプレイ、液晶プロジェクタなど）を用いても上記同様の効果が得られる。
【００９１】
〔第２の実施形態〕
本発明を好適に実施した第２の実施形態について説明する。
図１２に、本実施形態にかかる液晶表示装置の構成を示す。この液晶表示装置は、第１の実施形態にかかる液晶表示装置の画像処理部１とほぼ同様であるが、逆ガンマ補正回路２Ａ、色域変換回路３Ａ及び正ガンマ補正回路４は、第１の実施形態にかかる液晶表示装置とは異なる構成である。なお、正ガンマ補正回路４は、２bit＋６bitの入力データに対して６bitのデータを出力すること以外は、第１の実施形態と同様である。
【００９２】
図１３に、逆ガンマ変換回路２Ａの構成を示す。逆ガンマ補正回路２Ａは、指数用ＬＵＴ２１Ａと仮数用ＬＵＴ２２とを有する。仮数用ＬＵＴ２２は、第１の実施形態にかかる液晶表示装置が備えるものと同様である。指数用ＬＵＴ２１Ａは、各色６ビットの入力画像信号に対して２ビットの値を出力する点が第１の実施形態と相違する。なお、第１の実施形態と同様に、指数用ＬＵＴ２１Ａと仮数用ＬＵＴ２２とには、同じ信号が入力される。
【００９３】
第１の実施形態においては、指数用ＬＵＴ２１の出力である３ビットの値は、そのまま階調表現の指数として用いた。これに対し、本実施形態においては、指数用ＬＵＴ２１Ａの出力をそのまま階調表現の指数としては用いず、その出力値を基にした別の値（例えば、０，１，２，３ではなく０，２，３，４）にエンコード（割当て）する。すなわち、指数用ＬＵＴ２１Ａの出力は、項数が指数用ＬＵＴ２１Ａの出力値がとりうる値の個数と同じで、かつ初項から非等差に増加する０以上の整数からなる数列のいずれかの項の値に割り当てる。
【００９４】
指数用ＬＵＴ２１Ａの２ビットの出力が０の時Ｒａ＝０、出力が１の時Ｒａ＝２、出力が２の時Ｒａ＝３、出力が３の時Ｒａ＝４のようにエンコードすれば、ＬＵＴ２１Ａの出力の最大値である"３"よりも大きい値をＲａとすることが可能となる。なお、Ｒａが１のときは、Ｒａが２となるように仮数部の出力値を変更する（2＾1×18＝2＾2×9）。
このようなエンコードを行うことによって、指数用ＬＵＴ２１Ａの出力ビット数を抑えながら、よりダイナミックレンジが広い階調表現を行える。指数用ＬＵＴ２１Ａは、出力ビット数を抑えられるため、その回路規模が小さくなる。
【００９５】
別の値に割り当てられた指数部のデータは、色域変換回路３Ａへ送られる。図１４に、色域変換回路３Ａの構成を示す。この回路は第１の実施形態にかかる液晶表示装置の色域変換回路３とほぼ同様であるが、データシフト部２３の代わりにデータシフト部２３Ａを備えている。データシフト部２３Ａは、指数用ＬＵＴ２１Ａでのエンコードに対応したデコード（別の値に変換されているＬＵＴ２１Ａの出力値を基の値に戻す）を行い、シフト量を決定する。このデコードを行うための回路の規模が十分小さければ、回路規模は全体として小さくなる。換言すると、別の値に割り当てられている指数用ＬＵＴ２１Ａの出力値を元の値に変換する回路の規模が、出力値を別の値に割り当てることによって削減したＬＵＴ２１Ａの回路規模の減少分よりも小さければ、全体としては回路規模が小さくなる。
【００９６】
以上のような構成によっても、逆ガンマ補正回路の後段に位置する色域変換回路（マトリクス演算回路（加算器、乗算器））や正ガンマ補正回路（ＬＵＴ）の回路規模が小さくなる。
また、このディジタルガンマ補正回路を適用することで、画像処理装置や表示装置の回路規模を小さくできる。
【００９７】
〔第３の実施形態〕
本発明を好適に実施した第３の実施形態について説明する。
上記第１の実施形態及び第２の実施形態では、ディジタルガンマ補正回路の後段の画像処理回路は、正確な色再現を目的とするものであった。本実施形態においては逆ガンマ補正回路の後段に、正確な色再現とは異なる目的の画像処理回路を備えた構成について説明する。
【００９８】
図１５に、本実施形態にかかる液晶表示装置の構成を示す。
この液晶表示装置は、第１の実施形態とほぼ同様であるが、逆ガンマ補正回路２の代わりに逆ガンマ補正回路２Ｂを、色域変換回路３の代わりに明るさ・コントラスト補正回路５を有する点が異なる。
図１６に、逆ガンマ補正回路２Ｂの構成を示す。第１の実施形態の逆ガンマ補正回路２と同様に、指数用ＬＵＴ２１Ｂと仮数用ＬＵＴ２２Ｂとには、同じ画像信号が入力される。指数用ＬＵＴ２１Ｂは、６ビットの入力信号に対して３ビットの指数信号を出力し、仮数用ＬＵＴ２２Ｂは、６ビットの入力信号に対して６ビットの仮数信号を出力する。
【００９９】
画像処理部１へ入力されたＲＧＢの画像信号は、逆ガンマ補正回路２Ｂにおいて指数と仮数とに分けられ、指数信号及び仮数信号として出力される。
なお、逆ガンマ補正回路２Ｂにおいては、ガンマ値１の逆ガンマ補正を行っても良い。１とは異なる値のガンマ値で逆ガンマ補正を施す場合には、指数用ＬＵＴ２１Ｂや仮数用ＬＵＴ２２Ｂとして、上記第１の実施形態や第２の実施形態と同様のＬＵＴを用いれば良い。一方、ガンマ値１で逆ガンマ補正を施すのであれば、上記同様の手法で入力信号を浮動小数点方式の階調表現に変換するＬＵＴを用いれば良い。
【０１００】
図１６に示したように、逆ガンマ補正回路２Ｂは、入力ビット数が６ビットで、出力ビット数は指数３ビット、仮数６ビットであるから、上記各実施形態と同様に、入力信号が６３の時は、指数：３、仮数：６３、入力信号が１の時は、指数：０、仮数８のように、指数部の最大値があまり大きくならない程度でその精度が十分得られるように変換する。
【０１０１】
逆ガンマ補正回路２Ｂから出力された信号は、明るさ・コントラスト補正回路５へ入力される。図１７に示したように、明るさ・コントラスト補正回路５への入力信号の指数をａ、仮数をｂとすると、ここでは次の処理が行われている。
（出力）＝２＾a×（ｂ×ｃ１）＋ｃ０
上記式のうち、２a倍の演算は、データシフト部２３Ｂでａビットシフトによって行われる。そして、この演算出力を再び信号変換部２４で指数と仮数とに変換して出力する。
【０１０２】
ここで、ｃ１の値を１、ｃ０の値を０とすると、ここでは演算を何もしないのと等価となる。ｃ１の値を１以上とすると、コントラストが高い映像となり、１以下とするとコントラストの低い映像となる。また、ｃ０はオフセットであり、０より大きな値をとる場合に映像を明るくする働きをする。また、ｃ０及びｃ１の組み合わせを変えることで好みのコントラスト・明るさ補正を行える。
【０１０３】
入力階調値が小さい時には、明るさ・コントラスト補正回路５での演算精度は、指数と仮数とに分けて階調表現を行う方が、従来の階調表現よりも高くなる。このことから、逆ガンマ補正の後段の回路が、正確な色再現とは異なる目的の画像処理を行う回路であっても、上記同様に演算回路（加算器、乗算器）や正ガンマ補正回路（ＬＵＴ）の回路規模を増大させること無く、精度の高い演算を行える。
また、このディジタルガンマ補正回路を適用することで、画像処理装置や表示装置の回路規模を小さくできる。
【０１０４】
〔第４の実施形態〕
本発明を好適に実施した第４の実施形態について説明する。
上記各実施形態においては、ガンマ補正処理は、画像処理回路内にあるガンマ補正回路においてディジタル処理で行っていた。本実施形態では、ＤＡコンバータにおいて正ガンマ補正処理を行う構成について説明する。
【０１０５】
図１８に、本実施形態にかかる液晶表示装置を示す。この液晶表示装置は、画像処理部１、セレクタ６、基準階調電圧生成部７及び液晶表示部１２を有する。
セレクタ６は、色域変換回路３から入力される指数信号及び仮数信号の組のうち、一組だけを順に選択して出力する。
基準階調電圧生成部７は、ＤＡＣでの変換後の電圧の基準となる電圧を複数出力している。
【０１０６】
本実施形態にかかる液晶表示装置は、第１の実施形態にかかる液晶表示装置においては正ガンマ補正回路４が行っていた処理（正ガンマ補正）を、信号線ドライバ・制御信号生成部３４内のＤＡコンバータ（ＤＡＣ）と基準階調電圧生成部７とで行っている。
【０１０７】
セレクタ６の出力信号のうち、指数信号は基準階調電圧生成部７へ出力され、仮数信号は信号線ドライバ・制御信号生成部３４内のＤＡＣへ出力される。
なお、図示する構成は、ＲＧＢパラレル信号をセレクタ６によってシリアル変換して正ガンマ補正を行うが、基準階調信号生成部７やＤＡＣをＲＧＢ各色それぞれ個別に有する構成としてパラレルに処理する構成でも良い。
【０１０８】
基準階調電圧生成部７では、入力した指数信号から、所望の基準階調電圧Ｖ１〜Ｖ９を出力し、それらの電圧は信号線ドライバ・制御信号生成部３４内のＤＡＣへ送られる。そして、このＤＡＣでは、入力ディジタル信号である仮数信号の基準階調値であるＤ１〜Ｄ９がそれぞれ入力したときの出力電圧が基準階調電圧Ｖ１〜Ｖ９となる。すなわち、入力仮数信号がＤ１のときは、上記ＤＡＣの出力としてＶ１が、Ｄ２のときはＶ２が出力される。そしてＤ１＜Ｄ２＜・・・＜Ｄ９とすると、Ｄ１とＤ２との間の階調が上記ＤＡＣに入力したときは、その階調を挟む二つの基準階調電圧であるＶ１とＶ２との線形補間によって定められた電圧を出力する。このＤＡＣの入出力特性を図１９に示す。破線は、所望の入出力特性（液晶表示部１２のガンマ特性に適応した入出力特性）を表し、実線はＤＡＣの入出力特性を表す。図示するように、ＤＡＣの入出力特性は、所望の入出力特性を複数の線分を用いて近似したものとなる。この入出力特性は、表示装置が決まれば一義的に決まる特性である。
【０１０９】
ここで基準階調電圧生成部７における基準階調電圧の決定方法について説明する。基準階調電圧生成部７では、入力する指数信号がとりうる値の数だけ、基準階調電圧Ｖ１〜Ｖ９の組を生成できるようになっている。例えば、指数信号が２ビットなら２の２乗で４通りのＶ１〜Ｖ９の組を生成できる。このときの電圧値の決定方法を、以下図２０、図２１を参照しながら例を示して説明する。
【０１１０】
例えば、図１８におけるセレクタ６の出力値である指数信号Tn及び仮数信号Tmを、それぞれ２ビット及び６ビット（指数２ビット、仮数６ビット）とし、階調値が２＾Tn×Tmで表される（すなわちＡ＝２）ものとする。そして、Tn＝"１１（十進数での３）"のとき、基準階調電圧生成部７で生成される基準階調電圧の組をＶ１Ｍ、Ｖ２Ｍ・・・Ｖ９Ｍとする。この電圧値に対応する仮数信号値はＤ１Ｍ、Ｄ２Ｍ、・・・Ｄ９Ｍとし、Ｄ１Ｍ＝"００００００"、Ｄ５Ｍ＝"０１１１１１"，Ｄ８Ｍ＝"１１１１１０"、Ｄ９Ｍ＝"１１１１１１"であったとする。このとき、Ｖ５Ｍの出力電圧に対応する階調値は２＾Tn×Ｄ５Ｍ＝２＾３×３１＝２４８である（図２０参照）。
【０１１１】
ここでTn＝"１０（十進数での２）"のとき、基準階調電圧の組Ｖ１Ｍ２、Ｖ２Ｍ２、・・・Ｖ９Ｍ２は以下のように設定する。例えば、Ｖ１Ｍ２に対応する階調値は２＾Ｔｎ×Ｄ１Ｍ＝２＾２×０＝０なので、Ｖ１Ｍ２＝Ｖ１Ｍ（なぜなら２＾３×０＝０）となる。また、Ｖ８Ｍ２に対応する階調値は２＾Ｔｎ×Ｄ８Ｍ＝２＾２×６２＝２４８なので、Ｖ８Ｍ２＝Ｖ５Ｍ（なぜなら２＾３×３１＝２４８）となる（図２１参照）。このように、Ｔｎ＝"１１"で得られたＶ１Ｍ〜Ｖ９Ｍを基に、Ｔｎがそれ以外の値のときのＶ１〜Ｖ９を設定する。換言すると、まずTnが最大値をとる場合の基準階調信号を求め、これを基にTnが最大値以外の値をとる場合の基準階調信号を求める。
上記の例においては、仮数信号の基準階調値が九つ（Ｄ１〜Ｄ９）の場合を例としたが、仮数信号の基準階調値の数がこれ以上でもこれ以下でも良いことは言うまでもない。
【０１１２】
なお、図１９において、全ての仮数信号を正ガンマ補正の特性に応じて変換するためには、Ｄ１は仮数信号の最小値、Ｄ９は仮数信号の最大値をとる必要がある。また、上記線形補間の方法としては、抵抗ストリングによる抵抗分圧があげられる。
【０１１３】
以上のことからも明らかなように、ＤＡＣでの変換後の電圧は、基準階調信号生成部７からの出力（＝基準階調電圧）によって定まっていることがわかる。
【０１１４】
ここで、ディジタル映像信号が画像処理部１に入力してから液晶表示部１２に映像が表示されるまでの過程をまとめて説明する。ＤＡＣでは、画像処理部１から出力されてきた信号を、液晶表示部１２の画素３５が有する印加電圧−輝度特性と、入力映像信号のガンマ特性とから求まる変換特性に基づいてＤＡ変換する。
上記変換をＤＡＣで実現するための基準階調電圧Ｖ１〜Ｖ９を、基準階調信号生成部７において生成し、ＤＡＣへ出力する。ここで、基準階調電圧Ｖ１〜Ｖ９は、上記変換特性と、指数信号とによって設定される。ＤＡＣにおいてアナログ電圧に変換された信号は、信号線ドライバ・制御信号生成部３４及びＴＦＴ３７を介して画素３５へ印加され、輝度に変換されて映像として出力される。
【０１１５】
具体的には図１８に示したように、セレクタ６の出力のうち、指数信号は基準階調信号生成部７へ送られる。基準階調信号生成部７では、指数信号を受けて、入力信号の階調が２＾(指数信号)倍となるような基準電圧を生成し、ＤＡＣに出力する。ＤＡＣには仮数信号が入力されるが、基準階調信号生成部７から入力信号の階調を２(指数信号)倍とするような基準階調信号が生成されているため、出力アナログ信号は２＾(指数信号)×（仮数信号）となって出力される。
【０１１６】
以上のような構成により、指数と仮数とに分けた信号をディジタル合成することなく、基準階調信号生成部７とＤＡＣとによって正ガンマ補正を行える。しかも、ＤＡＣの精度は８ビットのままで、指数による基準階調信号変調によって、より高い精度の変換を行っていることが分かる。
【０１１７】
以上のような構成により、上記各実施形態と同様に、階調信号を指数と仮数とに分けることによって精度の高い演算を行える。
また、このディジタルガンマ補正回路を適用することで、画像処理装置や表示装置の回路規模を小さくできる。
【０１１８】
なお、上記各実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることはない。例えば、上記各実施形態においては、主として液晶表示装置を例として説明したが、これに限定されることはなく、ＰＤＰや有機ＥＬを用いた表示装置に対しても本発明は適用可能である。
また、上記各実施形態においては画像処理部１が回路として構成されている場合を例としたが、ソフトウェア処理によってコンピュータを画像処理部１として機能させるようにしても良い。この場合には、逆ガンマ補正プログラムや正ガンマ補正プログラムを実行した演算装置（ＣＰＵなど）の内部に逆ガンマ補正部や正ガンマ補正部が形成され、上記各実施形態と同様の処理が行われることとなる。なお、逆ガンマ補正及び正ガンマ補正の両方をソフトウェア処理で行っても良いし、いずれか一方のみをソフトウェア処理で行っても良いことはいうまでもない。さらには、逆ガンマ補正と正ガンマ補正との間に行う処理（色域変換処理、明るさ・コントラスト補正処理など）も含めたソフトウェア処理とすることも可能である。
さらに、上記各実施形態にかかる構成を可能な範囲で組み合わせても良い。
このように、本発明は様々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】逆ガンマ補正の前後の信号値と割り当てられた階調との関係を数直線で示した図である。
【図２】本発明を好適に実施したガンマ補正方法の工程を説明する図である。
【図３】Toutに最も近いTout'が二つ存在する場合に階調つぶれの発生を防止する方法を示す図である。
【図４】M、Nの値と出力信号の精度との関係を示す図である。
【図５】ガンマ補正方法において逆ガンマ変換工程の入出力表から適切なM,Nの値を求めるための手法を説明するための入出力表である。
【図６】本発明を好適に実施した第１の実施形態にかかる液晶表示装置の構成を示す図である。
【図７】第１の実施形態にかかる液晶表示装置のディジタル逆ガンマ補正回路の構成を示す図である。
【図８】第１の実施形態にかかる液晶表示装置の色域変換回路の構成を示す図である。
【図９】第１の実施形態にかかる液晶表示装置の正ガンマ補正回路の構成を示す図である。
【図１０】第１の実施形態にかかる液晶表示装置の正ガンマ補正回路が備えるＬＵＴの構成を示す図である。
【図１１】液晶とは異なる方式の表示部を用いた表示装置の構成を示す図である。
【図１２】本発明を好適に実施した第２の実施形態にかかる液晶表示装置の構成を示す図である。
【図１３】第２の実施形態にかかる液晶表示装置のディジタル逆ガンマ補正回路の構成を示す図である。
【図１４】第２の実施形態にかかる液晶表示装置の色域変換回路の構成を示す図である。
【図１５】本発明を好適に実施した第３の実施形態にかかる液晶表示装置の構成を示す図である。
【図１６】第３の実施形態にかかる液晶表示装置のディジタル逆ガンマ補正回路の構成を示す図である。
【図１７】第３の実施形態にかかる液晶表示装置の明るさ・コントラスト補正回路の構成を示す図である。
【図１８】本発明を好適に実施した第４の実施形態にかかる液晶表示装置の構成を示す図である。
【図１９】信号線ドライバ・信号生成部内のＤＡＣへの入出力電圧と、基準階調信号生成部からの出力電圧の関係を示す図である。
【図２０】Ｔｎが３（"１１"）のときの信号線ドライバ・信号生成部内のＤＡＣへの入出力電圧と、基準階調信号生成部からの出力電圧の関係を示す図である。
【図２１】Ｔｎが２（"１０"）のときの信号線ドライバ・信号生成部内のＤＡＣへの入出力電圧と、基準階調信号生成部からの出力電圧の関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１    液晶表示装置
２、２Ａ、２Ｂ    ディジタル逆ガンマ補正回路
３    色域変換回路
４、４Ａ    ガンマ補正回路
５    明るさ・コントラスト補正回路
６    セレクタ
７    基準階調電圧生成部
１２    液晶表示部
１３    表示部
２１、２１Ａ、２１Ｂ    指数部用ＬＵＴ
２２、２２Ｂ    仮数部用ＬＵＴ
２３、２３Ａ    データシフト部
２４    信号変換部
２５    二次元ＬＵＴ
３１    走査線
３２    信号線
３３    走査線ドライバ
３４    信号線ドライバ・制御信号生成部
３５    画素
３６    補助容量
３７    薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
３８    画素行列部
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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