(57)【要約】【課題】映像の明暗を良好に表現するための映像信号処理に優れた映像信号処理装置を提供すること。【解決手段】実施形態の映像信号処理装置は、ゲイン制御手段と、階調スムージング制御手段とを含む。前記ゲイン制御手段は、映像信号を補正するゲインを制御する。前記階調スムージング制御手段は、前記ゲイン制御手段により制御される前記ゲインに応じて、前記映像信号に対応した映像の階調をスムーズにする階調スムージングパラメータを制御する。【選択図】図１０
2011250306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号を補正するゲインを制御するゲイン制御手段と、
前記制御手段により制御される前記ゲインに応じて、前記映像信号に対応した映像の階調をスムーズにする階調スムージングパラメータを制御する階調スムージング制御手段と、
を備えた映像信号処理装置。
【請求項２】
前記階調スムージングパラメータに基づき、前記映像信号に対して階調スムージング処理を適用する階調スムージング処理手段と、
前記ゲインに基づき、前記映像信号のレベルを増幅する増幅手段と、
を備えた請求項１に記載の映像信号処理装置。
【請求項３】
前記階調スムージング制御手段は、前記ゲインの変化に応じて、前記階調スムージング処理の効果を制御する前記階調スムージングパラメータを制御する請求項２に記載の映像信号処理装置。
【請求項４】
前記増幅手段は、前記ゲインに基づき、前記階調スムージング処理された前記映像信号を増幅する請求項２に記載の映像信号処理装置。
【請求項５】
前記階調スムージング処理手段は、前記階調スムージングパラメータに基づき、前記増幅された前記映像信号に対して前記階調スムージング処理を適用する請求項２に記載の映像信号処理装置。
【請求項６】
前記階調スムージング制御手段は、前記制御手段により制御される前記ゲインの増加に対応して、前記階調スムージング処理の効果が非線形に増加するように、前記階調スムージングパラメータを制御する請求項２に記載の映像信号処理装置。
【請求項７】
前記ゲイン制御手段は、前記映像を表示するための映像領域に対応した複数の光源の輝度制御に応じて、前記ゲインを制御する請求項１に記載の映像信号処理装置。
【請求項８】
前記ゲイン制御手段は、前記映像信号に対応した前記輝度制御に応じて、前記ゲインを制御する請求項７に記載の映像信号処理装置。
【請求項９】
１以上の光源により構成される光源ブロックと部分領域とが対応し、複数の光源ブロックと複数の部分領域により構成される映像領域とが対応し、前記映像信号に応じて、前記光源ブロックの単位で各光源の輝度を分割制御する光源輝度分割制御手段を備え、
前記ゲイン制御手段は、前記各光源の輝度の分割制御に応じて、前記ゲインを制御する請求項１に記載の映像信号処理装置。
【請求項１０】
映像信号を補正するゲインを制御し、
前記制御される前記ゲインに応じて、前記映像信号に対応した映像の階調をスムーズにする階調スムージングパラメータを制御する映像信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、映像信号を補正する映像信号処理装置及び映像信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルＴＶ等の液晶表示装置は、例えば、液晶パネル及びバックライトにより構成され、液晶パネルの背面に設けられたバックライトが、液晶パネルの液晶を照明する。バックライトを構成する複数の光源は、冷陰極蛍光ランプからＬＥＤ（Light Emitting Diode）ライトへ移行しつつある。ＬＥＤライトは、低消費電力、長寿命、及び輝度制御などの点で優れている。
【０００３】
例えば、映像信号に応じて、バックライトを構成する複数のＬＥＤライトの輝度を一括して制御する全体輝度制御、及び映像信号に応じて、所定数ＬＥＤライトの単位で、所定数ＬＥＤライトの輝度を制御するエリア輝度制御が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２０３２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
エリア輝度制御により、映像信号に応じて、例えば所定数ＬＥＤライトが低輝度に制御されると、前記所定数ＬＥＤライトに対応した部分表示エリアに表示される部分映像は全体的に暗くなる。この部分映像の中に明るい映像が含まれていなければ、このような全体的に暗い部分映像の表示でよい。ところが、この部分映像の中に明るい映像が含まれていると、このような全体的に暗い部分映像の表示では、この部分映像の中の本来は明るいはずの映像が暗くなってしまい、適切な表示ではない。
【０００６】
そこで、エリア輝度制御により、映像信号に応じて、例えば所定数ＬＥＤライトが低輝度に制御される場合に、映像信号を増幅することが考えられている。しかしながら、映像信号を増幅しても、階調は変化しない。そのため、上記したような部分映像の中に明るい映像が含まれているケースで、この明るい映像が見易くなるわけではない。
【０００７】
本発明の目的は、映像の明暗を良好に表現するための映像信号処理に優れた映像信号処理装置及び映像信号処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の映像信号処理装置は、ゲイン制御手段と、階調スムージング制御手段とを含む。前記ゲイン制御手段は、映像信号を補正するゲインを制御する。前記階調スムージング制御手段は、前記ゲイン制御手段により制御される前記ゲインに応じて、前記映像信号に対応した映像の階調をスムーズにする階調スムージングパラメータを制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る映像表示装置の一例を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る映像表示装置に設けられるバックライト制御・映像補正モジュールの一例を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係るバックライト制御・映像補正モジュールの詳細な構成の一例を示すブロック図。
【図４】図２に示すバックライト制御・映像補正モジュールにより決定される映像信号の出力輝度と入力輝度との関係の一例を示す図である。
【図５】図２に示すバックライト制御・映像補正モジュールにより算出される暗部面積及び明部最大値の一例を示す図である。
【図６】図２に示すバックライト制御・映像補正モジュールにより決定されるバックライト下限値と暗部面積との関係の一例を示す図である。
【図７】図２に示すバックライト制御・映像補正モジュールにより決定されるディミング開始値と暗部面積との関係の一例を示す図である。
【図８】図２に示すバックライト制御・映像補正モジュールにより決定される最大ゲインと明部最大値との関係の一例を示す図である。
【図９】図１に示す映像表示装置によるバックライト制御処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図１０】第２の実施形態に係るバックライト制御・映像補正モジュールの詳細な構成の一例を示すブロック図。
【図１１】第３の実施形態に係るバックライト制御・映像補正モジュールの詳細な構成の一例を示すブロック図。
【図１２】ゲイン制御とスムージング制御の特性の一例を示す図である。
【図１３】第２及び第２の実施形態に係る階調スムージング処理モジュールの一例を示すブロック図である。
【図１４】階調スムージング処理モジュールを構成する微少変化抽出部の内部構成の一例を示すブロック図である。
【図１５】微少量抽出部の入力値Ｖｉ、出力値Ｖｏの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照し、第１〜第３の実施形態について説明する。基本的には、以下の説明は、第１〜第３の実施形態で共通の説明である。第１〜第３の実施形態で異なる部分は、図３は、第１の実施形態のバックライト制御・映像補正モジュール６９の一例を示す図であり、図１０は、第２の実施形態のバックライト制御・映像補正モジュール（映像信号処理装置）６９の一例を示す図であり、図１１は、第３の実施形態のバックライト制御・映像補正モジュール（映像信号処理装置）６９の一例を示す図である。
【００１１】
まず、図１を参照して、第１の実施形態に係る映像表示装置の一例としてのデジタルテレビジョン受信機（液晶テレビ）１１を説明する。
【００１２】
デジタルテレビジョン受信機１１は、映像表示モジュール１４、スピーカ１５、操作モジュール１６、受光モジュール１８、放送信号入力端子４８，５３、アナログ信号入力端子６０、出力端子６３，６４、チューナ４９，５４，５６、ＰＳＫ復調器５０、ＯＦＤＭ復調器５５、アナログ復調器５７、信号処理モジュール５１、音声処理モジュール５９、グラフィック処理モジュール５８、映像処理モジュール６２、ＯＳＤ信号生成モジュール６１、制御モジュール６５、バックライト制御・映像補正モジュール６９等を備える。
【００１３】
また、放送信号入力端子４８及び放送信号入力端子５３には、それぞれＢＳ／ＣＳデジタル放送受信用アンテナ４７及び地上波放送受信用アンテナ５２が接続される。受光モジュール１８は、リモートコントローラ１７から出力される信号を受信する。
【００１４】
制御モジュール６５は、デジタルテレビジョン受信機１１内の各部の動作を制御する。制御モジュール６５は、ＣＰＵ７０、ＲＯＭ６６、ＲＡＭ６７、及び不揮発性メモリ６８を備える。ＲＯＭ６６は、ＣＰＵ７０によって実行される制御プログラムを格納する。不揮発性メモリ６８は、各種の設定情報及び制御情報を格納する。ＣＰＵ７０は、処理に必要な命令群及びデータをＲＡＭ６７にロードし、処理を実行する。
【００１５】
制御モジュール６５には、操作モジュール１６による操作情報、もしくは受光モジュール１８で受信されるリモートコントローラ１７による操作情報が入力される。制御モジュール６５は、この操作内容を反映した各部の制御を行う。
【００１６】
ＢＳ／ＣＳデジタル放送受信用アンテナ４７は、衛星デジタルテレビジョン放送信号を受信する。ＢＳ／ＣＳデジタル放送受信用アンテナ４７は、受信した衛星デジタルテレビジョン放送信号を、入力端子４８を介して衛星デジタル放送用のチューナ４９に出力する。チューナ４９は、この放送信号からユーザが選択しているチャンネルの放送信号を選局する。チューナ４９は、選局した放送信号をＰＳＫ復調器５０に出力する。ＰＳＫ（Phase Shift Keying）復調器５０は、チューナ４９により選局された放送信号をデジタルの映像信号及び音声信号に復調する。ＰＳＫ復調器５０は、復調したデジタルの映像信号及び音声信号を信号処理モジュール５１に出力する。
【００１７】
地上波放送受信用アンテナ５２は、地上デジタルテレビジョン放送信号及び地上アナログテレビジョン放送信号を受信する。地上波放送受信用アンテナ５２は、地上デジタルテレビジョン放送信号を、入力端子５３を介してチューナ５４に出力する。チューナ５４は、この放送信号からユーザが選択しているチャンネルの放送信号を選局する。チューナ５４は、選局した放送信号をＯＦＤＭ復調器５５に出力する。ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）復調器５５は、チューナ５４により選局された放送信号をデジタルの映像信号及び音声信号に復調する。ＯＦＤＭ復調器５５は復調したデジタルの映像信号及び音声信号を信号処理モジュール５１に出力する。
【００１８】
また、地上波放送受信用アンテナ５２は、地上アナログテレビジョン放送信号を、入力端子５３を介して地上アナログ放送用のチューナ５６に出力する。チューナ５６は、この放送信号からユーザが選択しているチャンネルの放送信号を選局する。チューナ５６は選局した放送信号をアナログ復調器５７に出力する。アナログ復調器５７は、チューナ５６により選局された放送信号をアナログの映像信号及び音声信号に復調する。アナログ復調器５７は、復調したアナログの映像信号及び音声信号を信号処理モジュール５１に出力する。
【００１９】
また、信号処理モジュール５１には、入力端子６０が接続される。この入力端子６０は、デジタルテレビジョン受信機１１に対して、外部からアナログの映像信号及び音声信号を入力するための端子である。信号処理モジュール５１は、アナログ復調器５７又は入力端子６０を介して入力されたアナログの映像信号及び音声信号を、それぞれデジタルの映像信号及び音声信号に変換する。
【００２０】
信号処理モジュール５１は、変換されたデジタルの映像信号及び音声信号、並びにＰＳＫ復調器５０又はＯＦＤＭ復調器５５から入力されたデジタルの映像信号及び音声信号に対して所定のデジタル信号処理を施す。信号処理モジュール５１は、所定のデジタル信号処理を施した映像信号及び音声信号を、グラフィック処理モジュール５８及び音声処理モジュール５９に出力する。
【００２１】
また、信号処理モジュール５１は、ヒストグラム算出モジュール５１１を備える。信号処理モジュール５１に入力された処理対象の映像信号のうち、輝度信号（Ｙ）がヒストグラム算出モジュール５１１に入力される。ヒストグラム算出モジュール５１１は、輝度信号（Ｙ）からヒストグラムを生成し、生成したヒストグラムを、制御モジュール６５等を介してバックライト制御・映像補正モジュール６９に出力する。
【００２２】
具体的には、ヒストグラム算出モジュール５１１は、映像の輝度信号（Ｙ）が入力されたことに応答して処理を開始する。ヒストグラム算出モジュール５１１は、映像信号の画素の輝度レベルに基づいて、ヒストグラムを生成する。具体的には、ヒストグラム算出モジュール５１１は、映像信号のフレーム毎に、輝度レベル毎の画素数を算出する。以下では、輝度レベルがｎ段階に分割されることを想定する。なお、輝度レベルの分割数ｎは十分に細かいものとする（例えば、ｎ＝２５６）。
【００２３】
音声処理モジュール５９は、入力されたデジタル音声信号を、スピーカ１５で再生可能なアナログ音声信号に変換する。音声処理モジュール５９は、このアナログ音声信号をスピーカ１５に出力する。スピーカ１５は、入力されたアナログ音声信号に基づいて音声を再生する。音声処理モジュール５９はさらに、出力端子６４を介してアナログ音声信号を外部に導出してもよい。
【００２４】
グラフィック処理モジュール５８は、信号処理モジュール５１から出力されるデジタル映像信号に、ＯＳＤ（On Screen Display）信号生成モジュール６１で生成されるメニュー等のＯＳＤ信号を重畳する。グラフィック処理モジュール５８は、ＯＳＤ信号が重畳された映像信号を映像処理モジュール６２に出力する。また、グラフィック処理モジュール５８は、信号処理モジュール５１の出力である映像信号と、ＯＳＤ信号生成モジュール６１の出力であるＯＳＤ信号とを選択的に出力してもよい。
【００２５】
映像処理モジュール６２は、入力されたデジタル映像信号を、映像表示モジュール１４で表示可能なアナログ映像信号に変換する。映像処理モジュール６２は、このアナログ映像信号をバックライト制御・映像補正モジュール６９に出力する。映像処理モジュール６２はさらに、出力端子６３を介してアナログ映像信号を外部に導出してもよい。
【００２６】
バックライト制御・映像補正モジュール６９は、映像処理モジュール６２から入力されたアナログ映像信号と、制御モジュール６５を介してヒストグラム算出モジュール５１１から入力されたヒストグラムとを用いて、ＬＥＤバックライト制御レベル（出力輝度レベル）と補正された映像信号とを算出する。具体的には、まず、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、映像の輝度信号のヒストグラムを分析し、このヒストグラムの特徴に基づいて、ＬＥＤバックライト制御レベルの可変幅と、ＬＥＤバックライト制御レベルの変化に合わせた映像の補正量（ゲイン）の可変幅とを制御する。輝度信号のヒストグラムの特徴は、例えば、暗部面積と最大輝度レベルである。暗部面積は、ヒストグラムに基づいて算出される、しきい値より小さい輝度レベルの各々に対応する画素数の総和を示す。最大輝度レベルは、画素数がしきい値以上である輝度レベルのうち、最大である輝度レベルを示す。バックライト制御・映像補正モジュール６９は、暗部面積に基づいて制御されたＬＥＤバックライト制御レベルの可変幅に従って、入力映像信号に対応する出力輝度レベルを算出する。また、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、最大輝度レベルに基づいて制御された補正量の可変幅に従って、入力映像信号を補正する。そして、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、算出されたＬＥＤバックライト制御レベル（出力輝度レベル）と補正された映像信号とを映像表示モジュール１４に出力する。
【００２７】
映像表示モジュール１４は、液晶パネル１４１とＬＥＤバックライト１４２とを備える。液晶パネル１４１は、補正された映像信号に基づいて映像を表示する。補正された映像信号は、ヒストグラムに基づいて決定されるゲインにより増幅された映像信号である。バックライト制御・映像補正モジュール６９は、ＬＥＤバックライト制御レベルに基づいて、ＬＥＤバックライト１４２を構成する複数のＬＥＤ（光源）の輝度レベルを制御する。つまり、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、ＬＥＤバックライト制御レベルに応じて、複数のＬＥＤの各々から液晶パネル１４１に向かって照射される光量を設定することができる。
【００２８】
ここで、ＬＥＤバックライト制御レベルに基づくＬＥＤバックライト１４２のエリア制御について説明する。上記したように、ＬＥＤバックライト１４２は、複数のＬＥＤ（光源）により構成される。また、ＬＥＤバックライト１４２に対応した映像領域に映像が表示されるが、この映像領域は複数の部分領域により構成されるものと定義する。そして、１以上の光源により構成される光源ブロックと部分領域とが対応するものと定義する。つまり、複数の光源ブロックと複数の部分領域により構成される映像領域とが対応することになる。バックライト制御・映像補正モジュール６９、映像信号（映像の輝度）に応じて生成されるＬＥＤバックライト制御レベルに基づき、光源ブロックの単位で各光源の輝度を分割制御することができる。
【００２９】
図２は、デジタルテレビジョン受信機１１におけるバックライト制御・映像補正モジュール６９の配置の例について説明するブロック図である。バックライト制御・映像補正モジュール６９は、例えば、入力映像信号に対する全ての映像処理が完了した後であって、映像表示モジュール１４に各種の処理が施された映像信号を出力する位置に配置される。
【００３０】
図２に示すように、映像処理モジュール６２は、輝度信号（Ｙ）、色差信号（Ｃｂ）、及び色差信号（Ｃｒ）を含む映像信号をバックライト制御・映像補正モジュール６９に出力する。バックライト制御・映像補正モジュール６９は、ＬＥＤバックライト１４２の出力輝度レベルを制御できる最小の単位を示す部分領域毎に、当該部分領域に適切な出力輝度レベルと、それに応じた補正を施した映像信号を算出する。バックライト制御・映像補正モジュール６９は、補正が施された映像信号（ＲＧＢ信号）を液晶パネル１４１に出力する。また、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、ＬＥＤバックライト１４２に出力輝度レベル（ＬＥＤバックライト制御レベル）を出力する。
【００３１】
図３は、バックライト制御・映像補正モジュール６９の構成の例を示すブロック図である。バックライト制御・映像補正モジュール６９は、ＲＧＢ変換モジュール８１、空間フィルタ８２、バックライト制御モジュール８３、ゲイン制御モジュール８４、乗算器８５を備える。バックライト制御モジュール８３及びゲイン制御モジュール８４には、上述のヒストグラム算出モジュール５１１によって算出された入力映像信号のフレーム毎のヒストグラムが入力される。
【００３２】
ＲＧＢ変換モジュール８１は、入力映像信号（輝度信号（Ｙ）、色差信号（Ｃｂ）、及び色差信号（Ｃｒ））を、液晶パネル１４１で処理可能なＲＧＢ信号に変換する。ＲＧＢ変換モジュール８１は、変換したＲＧＢ信号を空間フィルタ８２及び乗算器８５に出力する。
【００３３】
空間フィルタ８２は、複数のＬＥＤが配置されたＬＥＤバックライト１４２をエリア制御するために、エリア制御の最小単位である部分領域に対応する平面光源の減衰特性や、当該部分領域に隣接する部分領域に対応する平面光源による影響（光の漏れ等）を考慮した映像信号を算出している。空間フィルタ８２は、算出した映像信号をバックライト制御モジュール８３に出力する。
【００３４】
バックライト制御モジュール８３は、暗部面積算出モジュール８３１、バックライト下限値算出モジュール８３２、ディミング開始値算出モジュール８３３、及びバックライトレベル算出モジュール８３４を備える。バックライト制御モジュール８３は、部分領域毎のバックライト値（出力輝度レベル）を決定する。
【００３５】
図４は、入力輝度レベルと出力輝度レベルとの関係を表す変換関数の例を示す。入力輝度レベルと出力輝度レベルとの変換関数は、例えば、入力輝度レベル＝出力輝度レベルである線形関数２０１で示される。この場合、ＬＥＤバックライト１４２には、入力輝度レベルそのままの出力輝度レベル（バックライト値）が設定される。
【００３６】
しかし、ＬＥＤバックライト１４２の特長である消費電力の抑制やコントラストの拡大を実現するためには、映像信号の特徴に応じてＬＥＤバックライト１４２を制御する必要がある。第１の実施形態では、映像信号の特徴に応じて、ＬＥＤバックライト１４２の出力輝度レベルと映像信号を増幅するゲインとを部分領域毎に制御する。例えば、バックライト制御モジュール８３は、制御対象の部分領域に対して、ＬＥＤバックライト１４２の出力輝度レベルを小さく設定して、映像信号を増幅するゲインを大きく設定する。この場合、ユーザに知覚される光量は変化させずに、消費電力を削減することができる。
【００３７】
一般に、ＬＥＤバックライト１４２の消費電力は、液晶パネル１４１の消費電力よりも大きく、デジタルテレビジョン受信機１１（液晶テレビ）全体の消費電力に占める割合も高い。このため、ＬＥＤバックライト１４２の消費電力の抑制は、液晶テレビ全体の消費電力の削減に対する効果が高い。
【００３８】
また、ＬＥＤバックライト１４２を暗くしたとき、映像は暗くなる。また、制御対象の部分領域全体が一定の明るさ（輝度）である場合を除き、当該部分領域内の画素は様々な明るさに分布する（様々な輝度を有する）。このため、ＬＥＤバックライト１４２を暗くした量に応じて、映像信号をゲイン補正することで、当該部分領域の最も明るい部分はそのままの明るさに保たれ、暗い部分を沈める（すなわち、明るさを抑える）ことができる。例えば、ＬＥＤバックライト１４２の明るさを１／２に制御した場合、映像信号の明るさを２倍に制御することで、最大輝度レベル（ピーク）の明るさを見かけ上、同じにすることができる。このようにして、画面内の明るい部分をしっかりと発光し、暗い部分を沈めることができる。よって、均一光源によるバックライト（例えば、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ））を用いた液晶表示装置のコントラスト性能よりも、映像表示モジュール１４のコントラスト性能は優れる。
【００３９】
しかし、部分領域毎に設定されるバックライト値によっては、隣接する部分領域からの光漏れ等に起因する不具合が生じる可能性がある。例えば、隣接する部分領域間でバックライト値の差が大きいとき、暗い方の部分領域に対する光漏れの影響が大きいために、表示すべき暗さが得られない可能性がある。また、花火のように夜空に光点が複数存在するような映像の場合、この光点に合わせてバックライト値が設定されるために、バックライトが絞りきれない（バックライト値が下げられない）可能性がある。
【００４０】
このため、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、映像信号の輝度ヒストグラムを分析して映像の暗部面積を算出し、算出した暗部面積に応じて、入力輝度レベルと出力輝度レベルとの関係を表す変換関数を決定する。バックライト制御・映像補正モジュール６９は、暗部面積に応じて、バックライト（出力輝度レベル）の下限値とディミング開始値とを変更する。つまり、暗闇や夜間のシーンなど、暗部面積が大きい映像では、変換関数に対してアグレッシブに変更を加えることで、コントラストの高い映像が生成される。なお、暗部面積が小さい、通常のシーン（例えば、昼間や明るい室内のシーン）の映像では、変換関数に対する変更は抑えられ、不具合が出ないように設定される。
【００４１】
図４に示す関数２０２は、第１の実施形態で用いられる入力輝度レベルと出力輝度レベルとの関係を表す変換関数の一例である。関数２０２は、出力輝度レベルの上限値（基本バックライト値）及び下限値、並びに入力輝度レベルにおけるディミング開始値によって決定される。
【００４２】
関数２０２では、入力輝度レベルが入力輝度レベルの最大値からディミング開始値までの値をとる場合、出力輝度レベルは、出力輝度レベルの上限値（基本バックライト値）をとる。つまり、映像中で輝度が高い領域（明部）は、規定されたバックライト値で表示される。また、関数２０２では、入力輝度レベルがディミング開始値よりも小さい値をとる場合、出力輝度レベルは、入力輝度レベルが低くなるに従って、出力輝度レベルの上限値から下限値に向かって線形に低くなる。つまり、映像中で輝度が低い領域（暗部）は、入力輝度レベルが低くなるに従って暗く表示される。
【００４３】
関数２０２は、上述のように、出力輝度レベルの上限値（基本バックライト値）及び下限値、並びに入力輝度レベルにおけるディミング開始値によって決定される。バックライト制御モジュール８３には、メニュー画面等を用いて設定された基本バックライト値が入力される。バックライト制御モジュール８３は、この基本バックライト値を出力輝度レベルの上限値（基本バックライト値）に設定する。また、バックライト制御モジュール８３は、出力輝度レベルの下限値、及び入力輝度レベルにおけるディミング開始値を、ヒストグラム算出モジュール５１１によって算出されたヒストグラムを分析して決定する。
【００４４】
ヒストグラムは、処理対象の映像フレームに含まれる画素を、輝度レベル毎にカウントした輝度レベル毎の画素数を示す。暗部面積算出モジュール８３１は、この輝度レベル毎の画素数を用いて、しきい値より小さい輝度レベルの各々に対応する画素数の総和（累積値）を算出する。算出した総和は、輝度が低い（暗い）部分の画素数の総和を示し、暗部面積とも称する。暗部面積算出モジュール８３１は、図５に示すように、例えば、最小の輝度レベルから６番目の輝度レベルまでの各々に対応する画素数の総和を算出する。また、暗部面積算出モジュール８３１は、例えば最小の輝度レベル（ペデスタルレベル）から所定の輝度レベル（例えば、２０ＩＲＥ）までの各々に対応する画素数の総和を算出する。暗部面積算出モジュール８３１は、算出した暗部面積をバックライト下限値算出モジュール８３２とディミング開始値算出モジュール８３３に出力する。
【００４５】
第１の実施形態では、最暗部の沈み込み（最暗部がユーザによって知覚される暗さ）と、暗部の階調（コントラスト）を重視するため、画像（映像フレーム）全体に占める暗部面積の割合が大きいときには、出力輝度レベルの下限値を下げ、ディミングが大きな入力輝度レベルから開始されるように、ディミング開始値を大きく設定する。
【００４６】
バックライト下限値算出モジュール８３２は、暗部面積算出モジュール８３１により算出された、暗部面積に基づいて、出力輝度レベルの下限値（バックライト下限値）を算出する。バックライト下限値算出モジュール８３２は、例えば、図６に示すような変換係数を用いて、暗部面積に対応する出力輝度レベルの下限値を取得する。
【００４７】
図６は、暗部面積Ｄｌｖｌと出力輝度レベルの下限値ＢＬｕｎｄｅｒとの関係を表す変換関数の例を示す。この変換関数では、暗部面積Ｄｌｖｌが０からしきい値未満の値をとる場合、出力輝度レベルの下限値ＢＬｕｎｄｅｒには、所定の値が設定される。また、暗部面積Ｄｌｖｌがしきい値以上の値をとる場合、出力輝度レベルの下限値ＢＬｕｎｄｅｒには、暗部面積Ｄｌｖｌが増加するにつれて線形に減少する値が設定される。
【００４８】
バックライト下限値算出モジュール８３２は、取得した出力輝度レベルの下限値をバックライトレベル算出モジュール８３４に出力する。
【００４９】
ディミング開始値算出モジュール８３３は、暗部面積算出モジュール８３１により算出された暗部面積に基づいて、入力輝度レベルにおいてディミングを開始するディミング開始値を算出する。ディミング開始値算出モジュール８３３は、例えば、図７に示すような変換係数を用いて、暗部面積に対応するディミング開始値を取得する。
【００５０】
図７は、暗部面積Ｄｌｖｌとディミング開始値ＤＩＭｓｔａｒｔとの関係を表す変換関数の例を示す。この変換関数では、暗部面積Ｄｌｖｌが０から第１のしきい値未満の値をとる場合、出力輝度レベルの下限値ＢＬｕｎｄｅｒには、第１の所定の値が設定される。暗部面積Ｄｌｖｌが第１のしきい値から第２のしきい値未満の値をとる場合、出力輝度レベルの下限値ＢＬｕｎｄｅｒには、暗部面積Ｄｌｖｌが増加するにつれて線形に増加する値が設定される。また、暗部面積Ｄｌｖｌが第２のしきい値以上の値をとる場合、出力輝度レベルの下限値ＢＬｕｎｄｅｒには、第２の所定の値が設定される。
【００５１】
ディミング開始値算出モジュール８３３は、取得したディミング開始値をバックライトレベル算出モジュール８３４に出力する。
【００５２】
バックライトレベル算出モジュール８３４は、バックライト制御モジュール８３に入力される出力輝度レベルの上限値（基本バックライト値）、バックライト下限値算出モジュール８３２により算出される出力輝度レベルの下限値、及びディミング開始値算出モジュール８３３により算出されるディミング開始値によって決定される、図４の変換関数２０２に従って、部分領域毎の出力輝度レベルを決定する。ＬＥＤバックライト１４２は、決定された部分領域毎の出力輝度レベルで、当該部分領域に対応する光源（ＬＥＤ）を点灯させる。
【００５３】
また、例えば、変換関数２０２を決定した際に算出された暗部面積よりも、さらに大きな暗部面積を有する映像が入力された場合、バックライト下限値算出モジュール８３２は出力輝度レベルの下限値にさらに小さな値を算出し、ディミング開始値算出モジュール８３３はディミング開始値にさらに大きな値を算出する。したがって、変換関数２０２を決定した際に算出された暗部面積よりも、さらに大きな暗部面積を有する映像が入力された場合、バックライトレベル算出モジュール８３４は、例えば変換関数２０３を用いて、入力輝度レベルから出力輝度レベルを決定する。図４に示すように、変換関数２０３の出力輝度レベルの下限値には、変換関数２０２の出力輝度レベルの下限値よりも小さな値が設定されている。また、変換関数２０３のディミング開始値には、変換関数２０２のディミング開始値よりも大きな値が設定されている。
【００５４】
バックライトレベル算出モジュール８３４は、上述のように、輝度ヒストグラムから算出される暗部面積に応じて、入力輝度レベルから対応する出力輝度レベルを求めるための変換関数を決定する。そして、バックライトレベル算出モジュール８３４は、決定した変換関数を用いて、映像の部分領域毎の出力輝度レベルを算出する。バックライトレベル算出モジュール８３４は、算出した出力輝度レベルを映像表示モジュール１４とゲイン制御モジュール８４とに出力する。
【００５５】
ゲイン制御モジュール８４は、最大輝度レベル算出モジュール８４１、ゲイン最大値算出モジュール８４２、及びゲイン算出モジュール８４３を備える。ゲイン制御モジュール８４はバックライトレベル算出モジュール８３４により算出された出力輝度レベルに応じて、映像信号を補正するためのゲインを算出する。ゲイン制御モジュール８４は、出力輝度レベルが下げられた場合にはゲインを大きく設定し、出力輝度レベルが上げられた場合にはゲインを小さく設定する。つまり、出力輝度レベル（バックライト値）が下げられたときには、最大輝度レベル（ピーク値）に対応する画素の明るさを一定に保つように、入力映像を増幅（アンプ）する。しかし、液晶パネル１４１で表示可能な輝度レベル（ダイナミックレンジ）は予め決まっているため、映像信号をゲインによって増幅しても、ダイナミックレンジを越える輝度レベルが飽和して表示されてしまう可能性がある。つまり、表示される映像が明部側に潰れてしまい、映像の情報が失われてしまう。
【００５６】
これを回避するため、最大輝度レベル算出モジュール８４１は、ヒストグラム算出モジュール５１１により算出された輝度ヒストグラムに基づいて、最大輝度レベル（明部最大値）を検出する。そして、ゲイン最大値算出モジュール８４２は、最大輝度レベルに基づいて、映像信号の補正に用いるゲインの最大値を算出する。具体的には、ゲイン最大値算出モジュール８４２は、例えば、最大輝度レベルが大きい（ダイナミックレンジの最大値に近い）場合、映像信号に対してゲインによる補正が施されないように、ゲインの最大値に１（又は、１に近い値）を設定する。つまり、最大輝度レベルが大きい場合には、バックライトを絞ったことに対応して映像信号に施されるゲイン調整において、ゲインの最大値を下げる。これにより、映像信号に対する過補正による飽和現象を回避することができる。
【００５７】
以下では、ゲイン最大値の算出方法について説明する。
【００５８】
最大輝度レベル算出モジュール８４１は、ヒストグラム算出モジュール５１１から入力された輝度信号のヒストグラム（すなわち、輝度レベル毎の画素数）から、画素数がしきい値以上である最大の輝度レベル（明部最大値）を算出する。最大輝度レベル算出モジュール８４１は、例えば、図５に示すように、最大の輝度レベルから順に画素数がしきい値以上である輝度レベルを探索して、明部最大値を算出する。画素数がしきい値以上である輝度レベルを探索することにより、ノイズによって発生した画素に対応する輝度レベルが、明部最大値に設定されることを回避する。そして、ゲイン最大値算出モジュール８４２は、決定した明部最大値に基づいて、映像信号を増幅するためのゲインの最大値であるゲイン最大値を算出する。
【００５９】
図８は、明部最大値Ｂｌｖｌとゲイン最大値ＧＡＩＮｍａｘとの関係を表す変換関数の例を示す。この変換関数では、明部最大値Ｂｌｖｌが０からしきい値未満の値をとる場合、ゲイン最大値ＧＡＩＮｍａｘには、明部最大値Ｂｌｖｌが増加するにつれて線形に減少する値が設定される。また、明部最大値Ｂｌｖｌがしきい値以上の値をとる場合、出力輝度レベルの下限値ＢＬｕｎｄｅｒには、所定の値（例えば、１．０）が設定される。
【００６０】
ゲイン最大値算出モジュール８４２は、図８に示すような明部最大値Ｂｌｖｌとゲイン最大値ＧＡＩＮｍａｘとの関係を表す変換関数により、算出した明部最大値Ｂｌｖｌに対応するゲイン最大値ＧＡＩＮｍａｘを算出する。
【００６１】
ゲイン算出モジュール８４３は、バックライト制御モジュール８３から入力された部分領域毎の出力輝度レベルと、算出したゲイン最大値ＧＡＩＮｍａｘとに基づいて、映像信号を部分領域毎に補正（増幅）するためのゲインを算出する。ゲイン算出モジュール８４３は、算出したゲインを乗算器８５に出力する。
【００６２】
乗算器８５は、ゲイン算出モジュール８４３から入力されたゲインに基づいて、ＲＧＢ変換モジュール８１から入力されたＲＧＢ信号を補正（増幅）する。乗算器８５は、補正したＲＧＢ信号を映像表示モジュール１４に出力する。
【００６３】
映像表示モジュール１４に設けられた液晶パネル１４１は、補正されたＲＧＢ信号に基づいて映像を表示する。また、ＬＥＤバックライト１４２は、算出された出力輝度レベル（ＬＥＤバックライト制御レベル）に応じて、複数のＬＥＤの各々から照射される光量を設定し、これらＬＥＤを点灯する。
【００６４】
図９は、ヒストグラム算出モジュール５１１によって算出されたヒストグラムを用いた、バックライト制御・映像補正モジュール６９によるバックライト制御処理の手順の例を示すフローチャートである。バックライト制御・映像補正モジュール６９は、ヒストグラムに基づいて、バックライト下限値ＢＬｕｎｄｅｒ，ディミング開始値ＤＩＭｓｔａｒｔ，及びゲイン最大値ＧＡＩＮｍａｘを算出する。
【００６５】
まず、ヒストグラム算出モジュール５１１は、画素の輝度レベルに基づいて、入力された輝度信号（Ｙ）からフレーム毎にヒストグラムを生成する（ステップＳ１０１）。具体的には、ヒストグラム算出モジュール５１１は、輝度信号（Ｙ）に含まれるフレーム毎の画素を、輝度レベル毎にカウントすることによって輝度レベル毎の画素数Ｄａｔａ（１）〜Ｄａｔａ（ｎ）を算出する。ｎは、輝度のダイナミックレンジがｎ個に分割されていることを示す。
【００６６】
次に、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、暗部面積を示す累積加算値を算出するための変数Ｄｌｖｌを初期化する（ステップＳ１０２）。具体的には、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、変数Ｄｌｖｌに０を設定する。
【００６７】
次いで、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、繰り返し処理（ループＡ）のための変数ｉに１を設定する（ステップＳ１０３）。変数ｉは１からＤｌｋの値を取り得る。なお、Ｄｌｋは暗部面積（累積加算値）算出の対象とする最大の輝度レベルを表す。したがって、Ｄｌｋ＜ｎである。
【００６８】
バックライト制御・映像補正モジュール６９は、変数Ｄｌｖｌに輝度レベルｉに対応する画素数Ｄａｔａ（ｉ）を加える（ステップＳ１０４）。そして、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、変数ｉがＤｌｋ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。変数ｉがＤｌｋ未満である場合、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、変数ｉに１を加えて、ループＡ内の処理を再度行う。一方、変数ｉがＤｌｋ以上である場合、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、ループＡの処理を終了する。その際、変数Ｄｌｖｌに設定されている値が、暗部面積（累積加算値）を示す。
【００６９】
次いで、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、繰り返し処理（ループＢ）のための変数ｊにｎを設定する（ステップＳ１０６）。変数ｊはｎから１の値を取り得る。バックライト制御・映像補正モジュール６９は、ループＢの処理によって、輝度レベルが高い方から順に、輝度レベル毎の画素数を探索する。そして、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、明部判定しきい値ＴＨＢより大きい画素数が設定された輝度レベルを、明部最大値に設定する。明部判定しきい値ＴＨＢを用いることにより、ノイズによって発生した画素に対応する輝度レベルが、明部最大値に設定されることを回避する。
【００７０】
バックライト制御・映像補正モジュール６９は、明部最大値を算出するための変数Ｂｌｖｌにｊを設定する（ステップＳ１０７）。そして、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、輝度レベルｊに対応する画素数Ｄａｔａ（ｊ）が明部判定しきい値ＴＨＢより大きいか否かを判定する（ステップＳ１０８）。輝度レベルｊに対応する画素数Ｄａｔａ（ｊ）が明部判定しきい値ＴＨＢ以下である場合（ステップＳ１０８のＮＯ）、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、変数ｊが１より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０９）。変数ｊが１より大きい場合、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、変数ｊから１を引いて、ループＢ内の処理を再度行う。一方、変数ｊが１以下である場合、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、ループＢの処理を終了する。
【００７１】
輝度レベルｊに対応する画素数Ｄａｔａ（ｊ）が明部判定しきい値ＴＨＢより大きい場合（ステップＳ１０８のＹＥＳ）、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、図６に示すような暗部面積Ｄｌｖｌと出力輝度レベルの下限値ＢＬｕｎｄｅｒとの関係を示す変換関数に、ループＡで算出された暗部面積Ｄｌｖｌを代入して、対応する出力輝度レベルの下限値ＢＬｕｎｄｅｒを算出する（ステップＳ１１０）。
【００７２】
次いで、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、図７に示すような暗部面積Ｄｌｖｌとディミング開始値ＤＩＭｓｔａｒｔとの関係を示す変換関数に、ループＡで算出された暗部面積Ｄｌｖｌを代入して、対応するディミング開始値ＤＩＭｓｔａｒｔを算出する（ステップＳ１１１）。
【００７３】
そして、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、図８に示すような明部最大値Ｂｌｖｌとゲイン最大値ＧＡＩＮｍａｘとの関係を示す変換関数に、ループＢで算出された明部最大値Ｂｌｖｌを代入して、対応するゲイン最大値ＧＡＩＮｍａｘを算出する（ステップＳ１１２）。
【００７４】
バックライト制御・映像補正モジュール６９は、算出した出力輝度レベルの下限値ＢＬｕｎｄｅｒ，ディミング開始値ＤＩＭｓｔａｒｔ，及びゲイン最大値ＧＡＩＮｍａｘを、バックライト制御・映像補正モジュール６９内の各部に設定する（ステップＳ１１３）。
【００７５】
上述の処理により、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、映像の特徴に応じて、バックライト下限値ＢＬｕｎｄｅｒ，ディミング開始値ＤＩＭｓｔａｒｔ，及びゲイン最大値ＧＡＩＮｍａｘを決定する。バックライト制御・映像補正モジュール６９は、算出した出力輝度レベルの下限値ＢＬｕｎｄｅｒとディミング開始値ＤＩＭｓｔａｒｔとに基づいて、入力輝度レベルから対応する出力輝度レベルを算出するための変換関数を決定する。そして、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、決定した変換関数を用いて、ＬＥＤバックライト１４２の出力輝度レベルを決定する。また、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、決定した出力輝度レベルとゲイン最大値ＧＡＩＮｍａｘとに基づいて、液晶パネル１４１に出力される映像信号を補正する。
【００７６】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、映像信号の特徴に基づくバックライトの制御により映像のコントラストを改善できる。バックライト制御・映像補正モジュール６９は、入力映像信号の輝度レベルから対応する出力輝度レベルを算出するための変換関数を、映像信号の特徴に基づいて変更する。バックライト制御・映像補正モジュール６９は、フレーム毎の輝度ヒストグラムに基づいて、映像の暗い部分の大きさを示す暗部面積を算出する。そして、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、算出した暗部面積が大きい場合には、出力輝度レベルの下限値を下げ、ディミングを開始するディミング開始値を上げるように、変換関数を決定する。バックライト制御・映像補正モジュール６９は、変更した変換関数を用いて、入力映像信号の輝度レベルから対応する出力輝度レベルを算出する。これにより第１の実施形態では、映像の最暗部の沈み込み（最暗部がユーザによって知覚される暗さ）と、暗部の階調（コントラスト）とを効果的に表現できる。
【００７７】
また、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、フレーム毎の輝度ヒストグラムに基づいて、映像の最大輝度レベルを検出する。そして、バックライト制御・映像補正モジュール６９は、検出した最大輝度レベルに応じたゲイン最大値を算出する。バックライト制御・映像補正モジュール６９は、変換関数を用いて算出した出力輝度レベルと算出したゲイン最大値とに基づいて、映像信号を増幅するためのゲインを算出する。これにより第１の実施形態では、算出した出力輝度レベルのみに基づいてゲインを算出した場合に生じる、映像の明部における輝度レベルの飽和を回避できる。
【００７８】
なお、入力輝度レベルから対応する出力輝度レベルを算出する変換関数は、入力輝度レベルと出力輝度レベルとの対応を記述したデータ等であってもよい。
【００７９】
（第２の実施形態）
次に、図１０を参照して、第２の実施形態について説明する。図３が、第１の実施形態のバックライト制御・映像補正モジュール６９の一例を示しているのに対して、図１０が、第２の実施形態のバックライト制御・映像補正モジュール６９の一例を示す。第１の実施形態と共通する部分の説明（同一符号の部分の説明）は省略する。
【００８０】
図１０に示すように、第２の実施形態のバックライト制御・映像補正モジュール６９は、階調スムージング処理モジュール８６を備える。
【００８１】
ＲＧＢ変換モジュール８１は、入力映像信号（輝度信号（Ｙ）、色差信号（Ｃｂ）、及び色差信号（Ｃｒ））を、液晶パネル１４１で処理可能なＲＧＢ信号に変換する。
【００８２】
空間フィルタ８２は、複数のＬＥＤが配置されたＬＥＤバックライト１４２をエリア制御するために、エリア制御の最小単位である部分領域に対応する平面光源の減衰特性や、当該部分領域に隣接する部分領域に対応する平面光源による影響（光の漏れ等）を考慮した映像信号を算出している。空間フィルタ８２は、算出した映像信号をバックライト制御モジュール８３に出力する。
【００８３】
バックライト制御モジュール８３は、ユーザーメニュー等で与えられる基準バックライトレベルを基準値として、部分領域毎のバックライト値（出力輝度レベル）を決定する。
【００８４】
ゲイン制御モジュール８４は、バックライト値に基づき、映像信号を補正するためのゲインを制御する。つまり、乗算器８５は、バックライト値の変化に応じて制御されるゲインに基づき、映像信号を補正（増幅）する。
【００８５】
例えば、ＬＥＤバックライト１４２を構成する所定数ＬＥＤが低輝度に制御されると、所定数ＬＥＤに対応した部分領域に表示される部分映像は全体的に暗くなる。この部分映像の中に明るい映像が含まれていなければ（この部分映像の明るさが均一であれば）、このような全体的に暗い部分映像の表示でよい。ところが、この部分映像の中に明るい映像が含まれていると（部分映像の明るさが均一でないと）、このような全体的に暗い部分映像の表示では、この部分映像の中の本来は明るいはずの映像が暗くなってしまい、適切な表示ではない。
【００８６】
そこで、上記したように、ゲイン制御モジュール８４が、バックライト制御レベルに基づき、映像信号を補正（増幅）するためのゲインを制御する。例えば、ゲイン制御モジュール８４は、バックライト制御レベルに基づく低輝度制御に応じて、ゲインを上げる。これにより、上記した部分映像の中の最も明るい部分はそのままの明るさに保たれ、暗い部分を沈める（すなわち、明るさを抑える）ことができる。例えば、ＬＥＤバックライト１４２の明るさを１／２に制御した場合、映像信号のゲインを制御して映像信号の明るさを２倍にすることで、最大輝度レベル（ピーク）の明るさを見かけ上、同じにすることができる。このようにして、画面内の明るい部分をしっかりと発光させ、暗い部分を沈めることによって、例えば、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）を用いた液晶表示装置のコントラスト性能よりも、映像表示モジュール１４のコントラスト性能を高めることができる。
【００８７】
ただし、上記したように、例えば、ＬＥＤバックライト１４２の明るさを１／２に制御し、映像信号のゲインを制御して映像信号の明るさを２倍にしても、元映像の階調が変化するわけではない。このため、上記した部分映像中に存在している階調レベル差もそのまま増幅されてしまう。例えば、映像信号の明るさを２倍に制御する場合は、最下位側１ｂｉｔは使用されない。さらに映像信号の明るさを１６倍に制御する場合は、最下位側４ｂｉｔが使用されないことになる。全体の映像が暗い場合、目の感度が高くなるため、階調差が拡張されて、その結果、階調の差が縞として認識されやすくなることもある。
【００８８】
バックライト制御・映像補正モジュール６９は、ゲイン制御モジュール８４と階調スムージング処理モジュール８６の連動により、このような階調の差を目立たなくすることができる。例えば、階調スムージング処理モジュール８６は、ゲイン制御モジュール８４により制御されるゲインに応じて、映像信号に対応した映像の階調をスムーズにする階調スムージングパラメータを制御する。つまり、階調スムージング処理モジュール８６は、ゲイン制御モジュール８４により制御されるゲインの変化に応じて、階調スムージングパラメータにより、階調スムージング処理の効果を制御し、この階調スムージング処理により映像信号の階調をスムーズにする。増幅手段としての乗算器８５は、ゲイン制御モジュール８４により制御されるゲインに基づき、階調スムージング処理された映像信号を増幅する。
【００８９】
ゲインと関係なく、階調スムージング処理モジュール８６による階調スムージング処理を映像信号に対して適用すると、映像が暈けてしまい鮮鋭さが失われることがある。そこで、上記したように、映像信号の増幅レベルに応じて、階調スムージング処理の効果を制御し、映像信号に対して階調スムージング処理を適用する。これにより、上記した映像暈け、鮮鋭さの低下等を防止することができる。例えば、バックライト制御レベルに基づき低輝度制御されない場合、つまり映像信号が増幅されない場合は、階調スムージング処理を適用しないようにしてもよい。
【００９０】
図１２は、ゲイン制御とスムージング制御の特性の一例を示す図である。上記説明した映像信号とバックライト制御レベルの関係から、ゲイン制御モジュール８４による映像補正の増幅指定値が大きいほど、映像信号が暗い（輝度が低い）ということである。例えば信号入力のダイナミックレンジが１０ビットであるとすると、６４倍の増幅指定値が発生する状態では、１０２４／６４＝１６となり、元映像の有効な階調は１６段階しか存在していないこととなる。これより、映像補正の増幅指定値が大きくなるにつれ、指数関数的に階調スムージング効果の強度を向上させ、階調を確保することができる。
【００９１】
（第３の実施形態）
次に、図１１を参照して、第３の実施形態について説明する。図１１は、第３の実施形態のバックライト制御・映像補正モジュール６９の一例を示す。
【００９２】
第２の実施形態では、階調スムージング処理モジュール８６による階調スムージング処理の後で、乗算器８５が映像信号を補正（増幅）する。つまり、乗算器８５は、ゲイン制御モジュール８４により制御されるゲインに基づき、階調スムージング処理された映像信号を増幅する。
【００９３】
これに対して、第３の実施形態では、乗算器８５による映像信号の補正（増幅）の後で、階調スムージング処理モジュール８６が映像信号に対して階調スムージング処理を実行する。つまり、階調スムージング処理モジュール８６は、ゲインに応じて制御される階調スムージングパラメータに基づき、補正（増幅）された映像信号に対して階調スムージング処理を実行する。
【００９４】
第２の実施形態に示すように、映像信号の補正（増幅）よりも先に階調スムージング処理を実行する場合、階調スムージング処理の効果が効き易い。さらに、映像信号の振幅が大きくなる前に階調スムージング処理を適用することができるため、ラインメモリの容量が比較的小さく済み、バックライト制御・映像補正モジュール６９の回路構成を比較的小さくすることができる。
【００９５】
一方、第３の実施形態に示すように、階調スムージング処理よりも先に映像信号の補正（増幅）を実行する場合、映像信号の補正（増幅）の後で階調スムージング処理が適用されることになり、高品位の画像が得やすい。
【００９６】
なお、上記した第２の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせた第４の実施形態も実施可能である。つまり、映像信号に対して階調スムージング処理を適用し、その後、階調スムージング処理された映像信号を補正（増幅）し、さらに、その後、補正（増幅）された映像信号に対して階調スムージング処理を適用する。この場合、階調スムージング処理の効果が効き易く、且つ高品位の画像を得ることもできる。
【００９７】
上記説明した第２、第３、第４の実施形態によれば、以下の映像信号処理装置を提供することができる。
【００９８】
映像信号処理装置は、ＬＥＤバックライト１４２をエリア制御しつつ、コントラスト効果の高い映像を表示することができる。例えば、表示領域を構成する二つの部分領域が隣接し、一方の部分領域に対応したＬＥＤの輝度レベル（輝度レベル低）と、他方の部分領域に対応したＬＥＤの輝度レベル（輝度レベル高）との差が大きいケースでも、映像信号処理装置は、コントラスト効果の高い映像を表示することができる。また、花火のように夜空に光点が複数存在するような映像の場合でも、映像信号処理装置は、コントラスト効果の高い映像を適切に表示することができる。従来は、光点の影響により、バックライトの輝度を十分に落とすことができずコントラスト効果の高い映像を表示することが難しかった。また、バックライトの輝度を十分に落とすことに起因した過剰気味な映像補正による映像信号の飽和現象を抑えることも可能となる。
【００９９】
次に、図１３〜図１５を参照して、階調スムージング処理モジュール８６の一例について説明する。階調スムージング処理モジュール８６は、例えば、垂直処理部１０５及び水平処理部１０６により構成される。
【０１００】
垂直処理部１０５は、画像信号（輝度信号Ｙ）を処理して、画像垂直方向での階調の段差を低減する。水平処理部１０６は、垂直処理部１０５で処理された画像信号をさらに処理して、画像水平方向での階調の段差を低減する。ここでは、垂直方向、水平方向の順に画像信号を処理している。この処理の順番を逆にしたり、並行的に処理したりすることも可能である。
【０１０１】
垂直処理部１０５は、周波数成分分解部１１０、微少変化抽出部１２１〜１２４、平均化部１３０、減算部ＳＵＢＡを有し、垂直方向での微少段差を低減する。
【０１０２】
周波数成分分解部１１０は、遅延素子１１１〜１１８を有する。遅延素子１１１〜１１８は、例えば、ラインメモリであり、輝度信号Ｙを垂直方向に１画素分遅延する。ここでは、水平方向に水平画素数Ｎｖ分遅延することで、垂直方向に1画素遅延している。
【０１０３】
８つの遅延素子１１１〜１１８を用いることで、垂直方向に±４画素分の遅延を生じさせている。その結果、処理対象の画素信号Ａ０を基準として、４組の周波数成分（Ａ−ｉ、Ａ０、Ａ＋ｉ）が抽出される（ｉ＝１〜４）。なお、後述のように、５組以上の周波数成分を用いることも可能である。
【０１０４】
周波数成分（Ａ−ｉ、Ａ０、Ａ＋ｉ）は、添え字ｉの順に、周波数成分が短波長（高周波）から長波長（低周波）となる画素信号の組である。画素信号Ａ０、Ａ±ｉは、処理対象の画素Ｐ０、画素Ｐ０より垂直方向に画素数±ｉずれた画素Ｐ±ｉでの画素信号を意味する。
【０１０５】
なお、周波数成分分解部１１０に輝度信号Ｙ中の画素信号が順に入力されることから、全ての画素信号が処理対象の画素信号Ａ０となる。
【０１０６】
微少変化抽出部１５１〜１５４にはそれぞれ、４組の周波数成分（Ａ−ｉ、Ａ０、Ａ＋ｉ）が入力され、それぞれ周波数成分での画素Ｐ０付近での微少な変化量を抽出する。
【０１０７】
図１４は、微少変化抽出部１５１〜１５４の内部構成の一例を表すブロック図である。微少変化抽出部１５１〜１５４は、減算部１７１〜１７３、セレクタ１７４、絶対値算出部１８１、１８５、微少量抽出部１８２、１８６、最小値算出部１８３、符号戻し部１８４を有する。
【０１０８】
次の式（１）に従い、減算部１７１〜１７２はそれぞれ、画素信号Ａ−ｉ、Ａ０、Ａ＋ｉの差分たる値Ｃ１〜Ｃ３を算出する。
【０１０９】
Ｃ１＝Ａ０−Ａ−ｉ
Ｃ２＝Ａ０−Ａ＋ｉ
Ｃ３＝Ａ−ｉ−Ａ＋ｉ …… 式（１）
値Ｃ１、Ｃ２は、画素Ｐ０からの輝度の変化量を意味し、値Ｃ３は画素Ｐ０付近が、右肩上がりまたは右肩下がりであるかを意味する。セレクタ１７４は、値Ｃ１、Ｃ２の絶対値が大きい方を値Ｄとして出力する。
【０１１０】
値Ｃ３およびセレクタ１７４から出力される値Ｄは、画素Ｐ０付近での輝度の変化量を意味する。この変化量は輝度の段差を表す可能性がある。後述のように、微少変化抽出部１２１〜１２４からの出力が平均化部１３０で平均化されることで、輝度の段差としての意味を持つようになる。
【０１１１】
絶対値算出部１８１、１８５はそれぞれ、値Ｄと値Ｃ３の絶対値を算出する。値Ｄ、Ｃ３の符号を捨象して、微少量抽出部１８２、１８６での処理を容易とするためである。
【０１１２】
微少量抽出部１８２、１８６は、値Ｄ、Ｃ３を補正し、微小量を抽出する。
【０１１３】
図１５は、微少量抽出部１８２、１８６での入力値Ｖｉ、出力値Ｖｏの関係を示す図である。基準値Ｖ１までは、入力値Ｖｉ、出力値Ｖｏは等しい（入力値Ｖｉがそのまま出力される）。この場合、基準値Ｖ１までの値がそのまま段差として抽出される。入力値Ｖｉが、基準値Ｖ１を超えると、出力値Ｖｏが基準値Ｖ１に固定される（出力の丸め込み）。即ち、基準値Ｖ１より大きい値は微小量として抽出されない傾向にある。さらに、入力値Ｖｉが基準値Ｖ２（折り返し値）を越えると、出力値Ｖｏが小さくなり、基準値Ｖ３において、０に収束する。
【０１１４】
基準値Ｖ１〜Ｖ３によって、入力値Ｖｉを次のように区分することができる。
【０１１５】
（１）抽出領域（０〜Ｖ１）
この領域では入力値Ｖｉがそのまま出力される。即ち、入力値Ｖｉが微小量として抽出される。
【０１１６】
（２）非抽出領域（＜Ｖ３）
この領域では入力値Ｖｉが出力されない。即ち、入力値Ｖｉが微小量として抽出されない。
【０１１７】
（３）境界領域（Ｖ１〜Ｖ３）
この領域は、抽出領域、非抽出領域の境界であり、入力値Ｖｉが減じられて出力される。一種の緩衝のための領域である。抽出領域と非抽出領域を直接接続すると、画像にノイズが発生する可能性がある。
【０１１８】
この境界領域はさらに２つの領域に区分することができる。
【０１１９】
ａ．一定領域（Ｖ１＜Ｖ２）
この領域では、入力値Ｖｉに拘わらず、出力値Ｖｏが一定（Ｖ１）となる。
【０１２０】
ｂ．減少領域（Ｖ２＜Ｖ３）
この領域では、入力値Ｖｉの増加に応じて、出力値Ｖｏが減少している。
【０１２１】
このように境界領域を区分したのは、抽出領域と非抽出領域とを滑らかに接続して、画像への無用なノイズの発生を防止するためである。ここでは、境界領域を２つの直線（一次関数）の組み合わせで区分しているが、境界領域を３つ以上の直線の組み合わせで区分しても良い。また、境界領域での入力値Ｖｉ、出力値Ｖｏの関係を曲線（多次関数等）で表現することもできる。さらに、抽出領域、境界領域の双方を含めて、入力値Ｖｉ、出力値Ｖｏの関係を曲線（多次関数等）で表現しても良い。この場合、これらの領域の境界は不明確になる。
【０１２２】
基準量Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は微少量抽出の目的に適した値が採用される。例えば、値Ｄの最大値が「２１０−１」（１０ビット）のとき、基準量Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は例えば、４、５、９を採用できる。この例では、値Ｄの最大値に対する基準量Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の比Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３（Ｖ１／Ｄｍａｘ、Ｖ２／Ｄｍａｘ、Ｖ３／Ｄｍａｘ）が３．９×１０−３、４．９×１０−３、８．８×１０−３である。微少量抽出の目的からして、この比Ｒ１が１より十分に小さいことが好ましい。比Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を例えば、１／１００、１／５０程度にする。比Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３がある程度小さければ、基準量Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は、必要に応じて適宜に定めることができる。
【０１２３】
例えば、値Ｄの最大値が「２１０−１」のとき、基準値Ｖ１を７とし、それに応じて基準値Ｖ２、Ｖ３を７、１６とすることができる。
【０１２４】
最小値算出部１８３は、微少量抽出部１８２、１８６で抽出（補正）された値Ｄ、Ｃ３に対応する値Ｄｏ、Ｃ３oから絶対値が小さい方を出力する。これは補正対象とする値をもっとも小さくすることで、画像に対してノイズとならないための措置である。
【０１２５】
ここで、最小値算出部１８３、絶対値算出部１８５、微小量抽出部１８６の機能をセレクタ１７４に統合的させることが可能である。最小値算出部１８３において、同一の処理（絶対値算出、微小量抽出）がなされた値Ｄ、Ｃ３から値が選択されるからである。
【０１２６】
最小値算出部１８３での機能をセレクタ１７４に統合させた場合、セレクタ１７４に、値Ｃ１〜Ｃ３が入力され、次の条件（１）、（２）に基づき、値Ｄが選択される（最小値算出部１８３、絶対値算出部１８５、微小量抽出部１８６は省略される）。
【０１２７】
（１）値Ｃ３の絶対値が値Ｃ１、Ｃ２何れの絶対値より大きい場合（｜Ｃ３｜＞｜Ｃ１｜，｜Ｃ２｜）
この場合、画素信号Ａ０に対応する画素Ｐ０の付近で、画素信号の強度が右肩上がりまたは右肩下がりとなる（増加傾向または減少傾向）。この場合、値Ｃ１、Ｃ２から絶対値の大きい方が選択される。即ち、画素信号Ａ０を基準として、変化量が大きい方が選択される。絶対値の大きい方が輝度の段差の実態を表すと考えられる。
【０１２８】
（２）値Ｃ３の絶対値が値Ｃ１、Ｃ２少なくとも何れかの絶対値より小さい場合（｜Ｃ３｜＜ｍａｘ（｜Ｃ１｜，｜Ｃ２｜））
この場合、画素信号Ａ０に対応する画素Ｐ０の付近で、画素Ｐ０を中心として画素信号の強度が山型または谷型となる（増加傾向、減少傾向の何れでもない）。この場合、値Ｄとして値Ｃ３が選択される。即ち、画素Ｐ０の両端の画素Ｐ±ｉの画素信号Ａ±ｉの差が選択される。画素Ｐ０での画素信号（輝度値）Ａ０そのものは画像内での輝度の段差に寄与しないと考えられることから、無視される。
【０１２９】
符号戻し部１８４は、絶対値算出部１８１、１８５での絶対値取得により消された符号を戻す。この結果、符号戻し部１８４（微少変化抽出部１２１〜１２４）から値Ｅが出力される。なお、微少変化抽出部１２１〜１２４それぞれからの出力を値Ｅ１〜Ｅ４とする。
【０１３０】
次の式（２）に示すように、平均化部１３０は、微少変化抽出部１２１〜１２４からの周波数成分毎での輝度の微小変化Ｅ１〜Ｅ４を平均し、さらに（１／２）を積算して、値Ｆを算出する。値Ｆは、垂直方向での輝度の微少段差としての意味を持つ。
【０１３１】
Ｆ＝（（Ｅ１＋Ｅ２＋Ｅ３＋Ｅ４）／４）／２ …… 式（２）
平均値に（１／２）を積算しているのは、画素信号Ａ０に垂直方向、水平方向双方での輝度の段差が含まれることを考慮したものである。後述のように、水平方向でも垂直方向と同様に、微少変化抽出部１５１〜１５４から周波数成分毎での輝度の微小変化たる値Ｇ１〜Ｇ４が算出される。次の式（３）に示すように、平均化部１６０はこれらの値Ｇ１〜Ｇ４から値Ｈを算出する。
【０１３２】
Ｈ＝（（Ｇ１＋Ｇ２＋Ｇ３＋Ｇ４）／４）／２ …… 式（３）
これらの値Ｆ、Ｈの和Ｋ（＝Ｆ＋Ｈ）が垂直水平双方での輝度の段差としての意味を持つ。次の式（４）に示すように、この値Ｋは、垂直水平双方での周波数成分毎の輝度の微小変化Ｅ１〜Ｅ４、Ｇ１〜Ｇ４の平均である。
【０１３３】
Ｋ＝Ｆ＋Ｈ＝（Ｅ１＋…＋Ｅ４＋Ｇ１＋…＋Ｇ４）／８ …… 式（４）
以上のように、式（２）での（１／２）は、画素信号Ａ０に垂直方向のみならず、水平方向の段差が含まれることを考慮している。
【０１３４】
この平均化により微少段差が求められる。輝度の段差は典型的には次のようなものである。即ち、隣接する画素間で輝度が変化し、その前後での輝度は画素が異なってもほぼ一定に保たれる。即ち、輝度の段差は、輝度の空間周波数が高周波からある程度低周波の範囲にまで出現する。この結果、周波数成分毎での輝度の微小変化を平均することで、これらの成分の何れにも含まれる量、即ち、輝度の段差が値Ｅとして求められる。
【０１３５】
ここでは、±４画素の範囲の空間周波数での微小変化の平均により、輝度の段差を抽出している。この空間周波数の範囲を広げることが考えられる。例えば、±５画素以上の範囲の空間周波数について平均を求めることが考えられる。これはより広い周波数成分に基づいて段差を抽出することとなり、抽出の精度が向上する可能性がある。
【０１３６】
但し、周波数成分の範囲を広げすぎると、却って抽出の精度が低下する可能性がある。輝度の段差が出現する周波数より低周波の成分には、抽出すべき輝度の段差が含まれていない可能性が高いからである。例えば、画面上に５０画素毎に輝度の段差が現れていた場合、±２５画素以上の範囲での空間周波数成分にはこの段差の情報が含まれないと考えられる。
【０１３７】
平均化部１６０は、微小変化Ｅ１〜Ｅ４を重みづけすることなく平均している。ここで、次の式（５）に示すように、微小変化Ｅ１〜Ｅ４を重みづけ平均することで、値Ｆを算出しても良い。
【０１３８】
Ｆ＝（ｍ１＊Ｅ１＋ｍ２＊Ｅ２＋ｍ３＊Ｅ３＋ｍ４＊Ｅ４）／（（ｍ１＋ｍ２＋ｍ３＋ｍ４）＊２） …… 式（５）
ここで、ｍ１〜ｍ４は、重みである。
【０１３９】
この重みｍ１〜ｍ４は高周波側で大きく、低周波側で小さくすることが好ましい。既述のように、低周波の周波数成分に含まれる段差は小さい可能性がある。
【０１４０】
減算部ＳＵＢＡは、画素信号Ａ０から値Ｆを減算することで、元の信号Ａ０から垂直方向での微少段差の成分を除去する。これにより垂直成分での微少段差低減処理が終了する。
【０１４１】
水平処理部１０６は、周波数成分分解部１４０、微少変化抽出部１５１〜１５４、平均化部１６０、減算部ＳＵＢＢを有し、垂直処理部１０５で処理された輝度信号を処理する。水平処理部１０６は、処理対象の画素信号Ｂ０を基準として、垂直方向と同様に水平方向での微少段差を低減する。
【０１４２】
周波数成分分解部１４０は、遅延素子１４１〜１４８を有する。遅延素子１４１〜１４８は、輝度信号Ｙを水平方向に１画素分遅延する。遅延素子１４１〜１４８を用いることで、水平方向に±４画素分の遅延を生じさせている。その結果、処理対象の画素信号Ｂ０を基準として、４組の周波数成分（Ｂ−ｉ、Ｂ０、Ｂ＋ｉ）が抽出される（ｉ＝１〜４）。
【０１４３】
４組の周波数成分（Ｂ−ｉ、Ｂ０、Ｂ＋ｉ）が微少変化抽出部１５１〜１５４に入力され、水平方向での周波数成分毎での輝度の微小変化たる値Ｇ１〜Ｇ４が算出される。既述の式（３）に従い、平均化部１６０はこれら値Ｇ１〜Ｇ４から水平方向での輝度の微少段差たる値Ｈを算出する。
【０１４４】
減算部ＳＵＢＢは、画素信号Ｂ０から値Ｈを減算することで、画素信号Ｂ０から水平方向での微少段差の成分を除去する。この結果、画素信号Ａ０から垂直方向、水平方向双方での輝度の微少段差が除去されたことになる。
【０１４５】
水平処理部１０６での処理内容は垂直処理部１０５と実質的に異なるところがないので、その他の詳細な説明を省略する。
【０１４６】
例えば、階調数が少ない画像を目視すると、輝度の微少段差が認識される場合がある。特に、微少な階調段差が画像中の青空等のプレーンな部分に配置されると、マッハバンドとして人間に認識される。垂直処理部１０５、水平処理部１０６によって、輝度信号Ｙから垂直方向、水平方向双方での微少段差成分が低減される（階調段差のスムージング）。この結果、画像中のマッハバンドが低減される。
【０１４７】
低階調数の画像を高階調数で表示する場合、垂直処理部１０５、水平処理部１０６での微少段差低減処理が特に有効となる。元の画像での階調数より表示部１０８で表示可能な階調数が大きいことがあり得る。このような場合、画像中の微少段差を低減する際に、元の画像では用いられていない階調を利用できる。その結果、高周波数域に存在するディテール情報を壊さずに、微少段差（マッハバンド）が低減される。
【０１４８】
なお、画像自体の階調数と表示部１０８での階調数の不一致が生じる理由は、例えば、放送信号の多ビット化の進行である。即ち、技術の進歩（例えば、半導体プロセスの微細化）によって、放送信号等の多ビット化が進められている。例えば、放送信号の階調数が８〜１０ビットから１２〜１４ビットに変更されている。この場合、低ビットの放送信号用に作成された画像データが高ビットの放送信号で伝送される可能性がある。画像と表示の階調数に不一致が生じる他の理由として、伝送の効率化等のための情報の圧縮を挙げることができる。即ち、本来は高ビットの画像データが低ビットに丸められる。
【０１４９】
なお、上記したモジュールとは、ハードウェアで実現するものであっても良いし、ＣＰＵ等を使ってソフトウェアで実現するものであってもよい。
【０１５０】
なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決できる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【０１５１】
６９…バックライト制御・映像補正モジュール、８１…ＲＧＢ変換モジュール、８２…空間フィルタ、８３…バックライト制御モジュール、８４…ゲイン制御モジュール、８５…乗算器、８６…階調スムージング処理モジュール
【図１】
2011250306.tif 000003
【図２】
2011250306.tif 000004
【図３】
2011250306.tif 000005
【図４】
2011250306.tif 000006
【図５】
2011250306.tif 000007
【図６】
2011250306.tif 000008
【図７】
2011250306.tif 000009
【図８】
2011250306.tif 000010
【図９】
2011250306.tif 000011
【図１０】
2011250306.tif 000012
【図１１】
2011250306.tif 000013
【図１２】
2011250306.tif 000014
【図１３】
2011250306.tif 000015
【図１４】
2011250306.tif 000016
【図１５】
2011250306.tif 000017