(57)【要約】【課題】拡大表示で広い階調表現を可能とする。【解決手段】画像拡大処理部２１は、画素の繰り返しを行い拡大された画像の画像信号を生成する。多階調化処理部２２のパターンデータ出力部は、画素を繰り返した繰り返し領域毎に、拡大された画像の画像信号から上位側の所定ビット数を除いた信号に基づく階調を繰り返し領域の画素で再現するためのパターンデータを出力する。多階調化処理部２２の加算部は、繰り返し領域毎に、拡大された画像の画像信号における上位側の所定ビット数の信号に対してパターンデータを加算して出力する。【選択図】        図３
2011061501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素の繰り返しを行って、拡大された画像の画像信号を生成する画像拡大処理部と、
前記画素を繰り返した繰り返し領域毎に、該繰り返し領域の画素によって前記画像信号から上位側の所定ビット数を除いた信号に基づく階調を再現するためのパターンデータを、前記所定ビット数を除いた信号に応じて出力するパターンデータ出力部と、
前記繰り返し領域毎に、前記画像信号における上位側の前記所定ビット数の信号に対して前記パターンデータを加算する加算部と
を備える画像信号処理装置。
【請求項２】
前記パターンデータ出力部は、前記所定ビット数を除いた信号に応じたパターンデータとして異なるパターンのデータを記憶しており、パターン切り替えを行ってパターンデータを出力する
請求項１記載の画像信号処理装置。
【請求項３】
前記パターンデータ出力部は、空間方向に対して前記パターンデータのパターン切り替えを行う
請求項２記載の画像信号処理装置。
【請求項４】
前記パターンデータ出力部は、時間方向に対して前記パターンデータのパターン切り替えを行う
請求項２記載の画像信号処理装置。
【請求項５】
前記パターンデータ出力部は、前記繰り返し領域の画素毎にテーブルを有しており、前記所定ビット数を除いた信号に応じて前記テーブルからパターンデータを選択して出力する
請求項１記載の画像信号処理装置。
【請求項６】
前記画像信号から上位側の所定ビット数を除いた信号がｍビットであるとき、前記繰り返し領域の画素数は「２ｍ」以上とする
請求項１記載の画像信号処理装置。
【請求項７】
前記繰り返し領域の画素数が「２ｎ」であるとき、前記画像信号から上位側の所定ビット数を除いた信号の上位側からｎビットの信号に応じた前記パターンデータの出力を行う
請求項１記載の画像信号処理装置。
【請求項８】
画像拡大処理部によって、画素の繰り返しを行い拡大された画像の画像信号を生成するステップと、
パターンデータ出力部によって、前記画素を繰り返した繰り返し領域毎に、前記画像信号から上位側の所定ビット数を除いた信号に基づく階調を前記繰り返し領域の画素で再現するためのパターンデータを出力するステップと、
加算部によって、前記繰り返し領域毎に、前記画像信号における上位側の前記所定ビット数の信号に対して前記パターンデータを加算するステップと
を具備する画像信号処理方法。
【請求項９】
所定ビット数の画像信号を用いて画像表示を行う表示部と、
画素の繰り返しを行って、前記表示部の表示解像度に対応した画像信号を生成する画像拡大処理部と、
前記画素を繰り返した繰り返し領域毎に、前記画像信号から上位側の所定ビット数を除いた信号に基づく階調を前記繰り返し領域の画素で再現するためのパターンデータを出力するパターンデータ出力部と、
前記繰り返し領域毎に、前記画像信号における上位側の前記所定ビット数の信号に対して前記パターンデータを加算して、前記表示部に出力する加算部と
を備える画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像信号処理装置と画像信号処理方法および画像表示装置に関する。詳しくは、拡大表示を行うときに広い階調表現を可能とする。
【背景技術】
【０００２】
従来より画像表示装置の高解像度化が図られており、例えば画素数が１９２０×１０８０であるＨＤサイズから３８４０×２１６０である４Ｋ２Ｋサイズに画像表示装置の高解像度化が行われている。一方、画像信号は、ＨＤサイズが主流であり、高解像度化が行われた画像表示装置を用いるときは、特許文献１のようにスケーラー等を使用することが一般的に行われている。
【０００３】
また、画像信号の生成や画像処理では多ビット化が図られており、画像信号の生成では例えば１０ビットや１２ビット等の画像信号の生成が行われている。さらに、画像処理では、例えば８ビットの画像信号を１０ビットの画像信号にビット深度変換を行い、変換後の画像信号を用いて輝度補正や色補正、階調特性補正等が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３５４１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、画像表示装置では、表示デバイスの高解像度化だけでなく高階調化が図られているものの、多ビット化された画像信号に対応した階調特性を必ずしも満たすものではない。したがって、画像表示装置の階調特性が画像信号に対応していないときは、画像信号の上位ビット側から画像表示装置の階調特性に応じた所定ビット数の信号を抽出して、この抽出した画像信号に基づいて表示デバイスを駆動することが行われる。例えば、画像信号が１０ビットであり、表示デバイスが８ビットの画像信号に対応する階調特性である場合、１０ビットの画像信号の上位ビット側から８ビットの信号を抽出して、この抽出した８ビットの信号に基づいて表示デバイスの駆動が行われる。このため、画像表示装置では、広い階調表示を行うことができない。
【０００６】
そこで、この発明では、拡大表示を行うときに広い階調表現を可能とする画像信号処理装置と画像信号処理方法および画像表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の第１の側面は、画素の繰り返しを行って、拡大された画像の画像信号を生成する画像拡大処理部と、前記画素を繰り返した繰り返し領域毎に、該繰り返し領域の画素によって前記画像信号から上位側の所定ビット数を除いた信号に基づく階調を再現するためのパターンデータを、前記所定ビット数を除いた信号に応じて出力するパターンデータ出力部と、前記繰り返し領域毎に、前記画像信号における上位側の前記所定ビット数の信号に対して前記パターンデータを加算して出力する加算部とを備える画像信号処理装置にある。
【０００８】
この発明においては、画素の繰り返しを行うことで、例えば入力画像が表示画像のサイズに拡大される。また、入力画像の画像信号から上位側の所定ビット数の信号が生成されて、画像表示装置の階調特性に対応したビット数の画像信号に変換される。さらに、入力画像の画像信号から上位側の所定ビット数を除いた信号に応じて、この信号に基づく階調を再現するための例えばディザリングのパターンデータが加算部に出力されて、画素が繰り返されている繰り返し領域の各画素に対応する所定ビット数の画像信号に加算される。また、パターンデータ出力部は、繰り返し領域の画素毎にテーブルを有しており、所定ビット数を除いた信号に応じてテーブルからパターンデータが選択されて出力される。さらに、パターンデータは、予め複数記憶されており、空間方向や時間方向に対してパターン切り替えが行われる。また、拡大された画像の画像信号から上位側の所定ビット数を除いた信号をｍビットとするときは、画像拡大において、繰り返し領域の画素数が「２ｍ」以上とされる。また、繰り返し領域の画素数を「２ｎ」とするとき、上位側の所定ビット数を除いた信号の上位側からｎビットの信号に応じてパターンデータの出力が行われる。
【０００９】
この発明の第２の側面は、画像拡大処理部によって、画素の繰り返しを行い拡大された画像の画像信号を生成するステップと、パターンデータ出力部によって、前記画素を繰り返した繰り返し領域毎に、前記画像信号から上位側の所定ビット数を除いた信号に基づく階調を前記繰り返し領域の画素で再現するためのパターンデータを出力するステップと、加算部によって、前記繰り返し領域毎に、前記画像信号における上位側の前記所定ビット数の信号に対して前記パターンデータを加算して出力するステップとを具備する画像信号処理方法にある。
【００１０】
さらに、この発明の第３の側面は、所定ビット数の画像信号を用いて画像表示を行う表示部と、画素の繰り返しを行って、前記表示部の表示解像度に対応した画像信号を生成する画像拡大処理部と、前記画素を繰り返した繰り返し領域毎に、前記画像信号から上位側の所定ビット数を除いた信号に基づく階調を前記繰り返し領域の画素で再現するためのパターンデータを出力するパターンデータ出力部と、前記繰り返し領域毎に、前記画像信号における上位側の前記所定ビット数の信号に対して前記パターンデータを加算して、前記表示部に出力する加算部とを備える画像表示装置にある。
【００１１】
この発明においては、画素の繰り返しを行うことで、入力画像が表示部の表示画素数に拡大される。また、入力画像の画像信号から上位側の所定ビット数の信号が生成されて、表示部の階調特性に対応したビット数の画像信号に変換される。さらに、入力画像の画像信号から上位側の所定ビット数を除いた信号に応じて、この信号に基づく階調を再現するための例えばディザリングのパターンデータが加算部に出力されて、画素が繰り返されている繰り返し領域の各画素に対応する所定ビット数の画像信号にパターンデータが加算された画像信号に基づいて、表示部で画像表示が行われる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、画素の繰り返しを行い拡大された画像の画像信号が画像拡大処理部で生成される。また、画素が繰り返された繰り返し領域毎に、拡大された画像の画像信号から上位側の所定ビット数を除いた信号に基づく階調を繰り返し領域の画素で再現するためのパターンデータがパターンデータ出力部から出力される。さらに、出力されたパターンデータが加算部によって、拡大された画像の画像信号における上位側の所定ビット数の信号に加算される。したがって、画像信号のビット深度を小さくしても広い階調表現の拡大表示を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】画像信号処理装置を有した画像表示装置の構成を示す図である。
【図２】入力画像を示す図である。
【図３】画像処理装置の構成を示す図である。
【図４】多階調化処理部の構成を示す図である。
【図５】多階調化処理を説明するための図である。
【図６】パターンデータ出力部を説明するための図である。
【図７】画像処理装置の動作（１／２）を示すフローチャートである。
【図８】画像処理装置の動作（２／２）を示すフローチャートである。
【図９】多階調化処理部の動作を説明するための示す図である。
【図１０】画像処理装置の動作を説明するための示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、発明を実施するための形態について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．画像信号処理装置を有した画像表示装置の構成
２．画像処理装置の動作
【００１５】
＜１．画像信号処理装置を有した画像表示装置の構成＞
図１は、本発明の画像信号処理装置を有した画像表示装置の構成を例示している。画像表示装置は、画像信号処理装置２０と表示部３０を有している。なお、以下の説明では、画像信号処理装置２０に入力される画像信号ＤＶａは、例えばビット深度が１０ビットで画素数が１９２０×１０８０であるＨＤサイズの画像信号とする。また、表示部３０は、ビット深度が８ビットの画像信号に対応する階調特性であり、画素数がＨＤサイズの４倍である３８４０×２１６０（４Ｋ２Ｋサイズ）とする。
【００１６】
画像信号処理装置２０は、入力画像の画像信号ＤＶａを表示部３０の階調特性に対応したビット深度の画像信号に変換する。また、画像信号処理装置２０は、表示部３０の解像度に応じて入力画像の拡大を行う。さらに、画像信号処理装置２０は、ビット深度の変換を行っても拡大された画像で広い階調表現を行うことができるように、多階調化処理を行う。
【００１７】
ここで、ＨＤサイズの入力画像を拡大して４Ｋ２Ｋサイズで表示する場合、画像信号処理装置２０は高い処理性能が必要となる。したがって、入力画像を分割して、分割後の画像をそれぞれ画像信号処理装置で処理することで、高い処理性能の画像信号処理装置を用いることなく４Ｋ２Ｋサイズで画像表示を行えるようにする。なお、図１は、入力画像を４分割して処理する場合の構成を示しており、画像信号処理装置２０として、４つの画像信号処理装置２０-LU，２０-RU，２０-LL，２０-RLが用いられている。
【００１８】
画像信号処理装置２０-LUは、ＨＤサイズの入力画像の１／４の領域を示す画像信号に対して水平および垂直方向の画素数をそれぞれ２倍とする処理を行い、この１／４の領域の画像がＨＤサイズとされた画像の画像信号を生成する。同様に、画像信号処理装置２０-RU，２０-LL，２０-RLは、入力画像のそれぞれ異なる１／４の領域の画像がＨＤサイズとされた画像の画像信号を生成する。例えば、画像信号処理装置２０-LUは、図２に示すＨＤサイズ（水平方向の画素数ＰＨ＝１９２０画素，垂直方向の画素数ＰＶ＝１０８０）の入力画像ＧＡの左上に位置する１／４の領域の画像ＧＡ-LUをＨＤサイズに拡大した画像の画像信号を生成する。また、画像信号処理装置２０-RUは、右上に位置する１／４の領域の画像ＧＡ-RUをＨＤサイズに拡大した画像の画像信号を生成する。画像信号処理装置２０-LLは、左下に位置する１／４の領域の画像ＧＡ-LLをＨＤサイズに拡大した画像の画像信号を生成する。さらに画像信号処理装置２０-LLは、右下に位置する１／４の領域の画像ＧＡ-RLをＨＤサイズに拡大した画像の画像信号を生成する。
【００１９】
また、画像信号処理装置２０-LUは、拡大された画像を示すビット深度が１０ビットである画像信号の上位８ビット分を抽出して、ビット深度が８ビットの画像信号に変換する。同様に、画像信号処理装置２０-RU，２０-LL，２０-RLは、それぞれ拡大された画像を示すビット深度が１０ビットである画像信号の上位８ビット分を抽出して、ビット深度が８ビットの画像信号に変換する。
【００２０】
さらに、画像信号処理装置２０-LUは、拡大ビット深度を１０ビットから８ビットに低下させたことによる階調の劣化を補償する多階調化処理を８ビットの画像信号に対して行い、画像の拡大および階調の劣化が補償された画像信号ＤＶｄ-LUを出力する。同様に、画像信号処理装置２０-RU，２０-LL，２０-RLは、それぞれ画像の拡大および階調の劣化が補償された画像信号ＤＶｄ-RU，ＤＶｄ-LL，ＤＶｄ-RLを出力する。
【００２１】
図３は、画像信号処理装置の構成を示している。画像信号処理装置２０-LU，２０-RU，２０-LL，２０-RLは、それぞれ画像拡大処理部２１と多階調化処理部２２を有している。
【００２２】
画像拡大処理部２１は、フレームメモリ２１ａとラインメモリ２１ｂを有している。フレームメモリ２１ａは、入力画像ＧＡの１／４の領域の画像信号を記憶する。ラインメモリ２１ｂは、フレームメモリ２１ａから読み出された１ライン分の画像信号を記憶する。このフレームメモリ２１ａおよびラインメモリ２１ｂの動作は、後述する制御部４０からの制御信号ＣＴによって制御される。
【００２３】
画像拡大処理部２１は、制御部４０から供給された制御信号ＣＴに基づき、画像信号の書き込みや読み出しを行い、入力画像における１／４の領域の画像を水平および垂直方向にそれぞれ２倍した画像の画像信号ＤＶｂを生成して多階調化処理部２２に出力する。
【００２４】
多階調化処理部２２は、画像拡大処理部２１から供給された画像信号ＤＶｂを表示部３０の階調特性に対応したビット深度の画像信号に変換する。例えば、画像信号ＤＶｂのビット深度が１０ビットで、表示部３０の階調特性が８ビットのビット深度の画像信号に対応する特性であるとする。この場合、多階調化処理部２２は、画像信号ＤＶｂの上位ビット側から８ビット分を抽出してビット深度が８ビットの画像信号ＤＶｃとする。
【００２５】
また、多階調化処理部２２は、ビット深度の変換を行っても拡大された画像で広い階調表現を行うことができるように多階調化を行う。ここで、１／４の領域の画像が水平方向および垂直方向にそれぞれ２倍とされたとき、１／４の領域の画像における１画素は、水平方向および垂直方向にそれぞれ２度繰り返されて、拡大画像における４画素の繰り返し領域に対応する。したがって、多階調化処理部２２は、入力画像の１画素を繰り返した４画素単位の繰り返し領域毎に、繰り返し領域内の画素信号レベルを調整して、ビット深度を１０ビットから８ビットに低下させたことによる階調の劣化を補償する。
【００２６】
図４は、多階調化処理部２２の構成を示している。多階調化処理部２２は、パターンデータ出力部２２ａと加算部２２ｂを有している。
【００２７】
パターンデータ出力部２２ａは、ビット深度の変換によって画像信号ＤＶｃでは用いられなくなったビット信号に基づく階調をディザリングによって再現するため、画像信号ＤＶｃでは用いられなくなったビット信号に応じてパターンデータを出力する。
【００２８】
パターンデータ出力部２２ａは、予めディザリングのためのパターンデータを、繰り返し領域の画素毎にテーブルとして記憶している。パターンデータ出力部２２ａは、ビット深度の変換によって画像信号ＤＶｃでは用いられていないビット信号と、繰り返し領域内のいずれの画素であるかに応じてテーブルのパターンデータを選択して加算部２２ｂに出力する。すなわち、パターンデータ出力部２２ａは、繰り返し領域内のいずれの画素であるかに応じてテーブルの選択を行い、選択したテーブルから１０ビットの画像信号ＤＶｂにおける下位２ビット信号ＳＰ［1:0］に応じてパターンデータを選択して出力する。加算部２２ｂは、上位８ビット信号ＳＰ［9:2］に対してパターンデータ出力部２２ａから出力されたパターンデータを加算して、画像信号ＤＶｄとして出力する。
【００２９】
このように、多階調化処理部２２は、画像信号ＤＶｃでは用いられていない下位２ビット信号ＳＰ［1:0］の信号レベルを誤差とする。さらに、多階調化処理部２２は、この誤差を繰り返し領域内の４画素に拡散させる誤差拡散を行い、ビット深度を１０ビットから８ビットに低下させたことによる階調の劣化を補償した画像信号ＤＶｄを生成する。
【００３０】
図５は、ディザリングの一例を示している。なお、上位８ビット信号ＳＰ［9:2］で示される階調レベルを例えば「Ｌ」、上位８ビット信号ＳＰ［9:2］に対して「１」を加算したときの階調レベルを例えば「Ｌ+1」とする。
【００３１】
図５の（Ａ）に示すように、画像信号ＤＶｂの下位２ビット信号ＳＰ［1:0］が「０」であるとき、１０ビットの画像信号ＤＶｂから上位８ビット信号ＳＰ［9:2］を抽出して８ビットの画像信号に変換しても階調レベルの変化はない。したがって、下位２ビット信号ＳＰ［1:0］が「０」である画素に対応した繰り返し領域内の４画素は、それぞれ階調レベルを「Ｌ」とする。
【００３２】
図５の（Ｂ）に示すように、ビット信号ＳＰ［1］＝「０」，ＳＰ［0］＝「１」であるとき、１０ビットの画像信号ＤＶｂから上位８ビット信号ＳＰ［9:2］を抽出した画像信号に基づく階調レベルは、１０ビットの画像信号ＤＶｂに基づく階調レベルよりも「０．２５」だけ低下した状態となる。したがって、ビット信号ＳＰ［1］＝「０」，ＳＰ［0］＝「１」である画素に対応した繰り返し領域の４画素は、いずれか１つの画素の階調レベルを「Ｌ+1」とすることで、繰り返し領域の階調レベルの平均が「Ｌ+0.25」となり、階調レベルの低下を補償できる。
【００３３】
図５の（Ｃ）に示すように、ビット信号ＳＰ［1］＝「１」，ＳＰ［0］＝「０」であるとき、１０ビットの画像信号ＤＶｂから上位８ビット信号ＳＰ［9:2］を抽出した画像信号に基づく階調レベルは、１０ビットの画像信号ＤＶｂに基づく階調レベルよりも「０．５」だけ低下した状態となる。したがって、ビット信号ＳＰ［1］＝「１」，ＳＰ［0］＝「０」である画素に対応した繰り返し領域の４画素は、いずれか２つの画素の階調レベルを「Ｌ+1」とすることで、繰り返し領域の階調レベルの平均が「Ｌ+0.5」となり、階調レベルの低下を補償できる。
【００３４】
図５の（Ｄ）に示すように、ビット信号ＳＰ［1］＝「１」，ＳＰ［0］＝「１」であるとき、１０ビットの画像信号ＤＶｂから上位８ビット信号ＳＰ［9:2］を抽出した画像信号に基づく階調レベルは、１０ビットの画像信号ＤＶｂに基づく階調レベルよりも「０．７５」だけ低下した状態となる。したがって、ビット信号ＳＰ［1］＝「１」，ＳＰ［0］＝「１」である画素に対応した繰り返し領域の４画素は、いずれか３つの画素の階調レベルを「Ｌ+1」とすることで、繰り返し領域の階調レベルの平均が「Ｌ+0.75」となり、階調レベルの低下を補償できる。
【００３５】
パターンデータ出力部２２ａに記憶されているテーブルは、図５および図６に示すように、１０ビットの画像信号ＤＶｂを８ビットの画像信号ＤＶｃに変換したとき、このビット深度の変換によって生じる階調の低下を補正できるように予め設定されている。
【００３６】
ここで、テーブルＴＢ１のデータは、繰り返し領域内の１番目の画素に対するパターンデータである。また、テーブルＴＢ２のデータは、繰り返し領域内の２番目の画素に対するパターンデータであり、テーブルＴＢ３のデータは、繰り返し領域内の３番目の画素に対するパターンデータである。さらに、テーブルＴＢ４のデータは、繰り返し領域内の４番目の画素に対するパターンデータである。
【００３７】
ビット信号ＳＰ［1］＝０，ビット信号ＳＰ［0］＝０であるとき、繰り返し領域内の４画素の信号に対して、パターンデータＰＤとして「０」「０」「０」「０」が順に加算部２２ｂに供給される。したがって、加算部２２ｂから出力される画像信号ＤＶｄに基づく画像は、図５の（Ａ）に示すように、繰り返し領域内の１番目から４番目までの画素の階調レベルが「Ｌ」となる。なお、上位８ビット信号ＳＰ［9:2］で示される階調レベルは「Ｌ」とする。
【００３８】
ビット信号ＳＰ［1］＝０，ビット信号ＳＰ［0］＝１であるとき、繰り返し領域内の４画素の信号に対して、パターンデータＰＤとして「１」「０」「０」「０」が順に加算部２２ｂに供給される。したがって、加算部２２ｂから出力される画像信号ＤＶｄに基づく画像は、図５の（Ｂ）に示すように、繰り返し領域内の１番目の画素が階調レベル「Ｌ+1」となり、２番目から４番目までの画素が階調レベル「Ｌ」となる。
【００３９】
ビット信号ＳＰ［1］＝１，ビット信号ＳＰ［0］＝０であるとき、繰り返し領域内の４画素の信号に対して、パターンデータＰＤとして「１」「０」「０」「１」が順に加算部２２ｂに供給される。したがって、加算部２２ｂから出力される画像信号ＤＶｄに基づく画像は、図５の（Ｃ）に示すように、繰り返し領域内の１番目と４番目の画素が階調レベル「Ｌ+1」となり、２番目と３番目の画素が階調レベル「Ｌ」となる。
【００４０】
ビット信号ＳＰ［1］＝１，ビット信号ＳＰ［0］＝１であるとき、繰り返し領域内の４画素の信号に対して、パターンデータＰＤとして「１」「１」「１」「０」が順に加算部２２ｂに供給される。したがって、加算部２２ｂから出力される画像信号ＤＶｄに基づく画像は、図５の（Ｄ）に示すように、繰り返し領域内の１番目から３番目の画素が階調レベル「Ｌ+1」となり、４番目の画素が階調レベル「Ｌ」となる。
【００４１】
なお、パターンデータは図６に示すパターンに限られるものではなく、例えばビット信号ＳＰ［1］＝０，ＳＰ［0］＝１の場合、テーブルＴＢ１〜ＴＢ４のいずれか１つを「１」とすればよい。また、ビット信号ＳＰ［1］＝１，ＳＰ［0］＝０の場合、テーブルＴＢ１〜ＴＢ４のいずれか２つを「１」、ビット信号ＳＰ［1］＝１，ＳＰ［0］＝１の場合、テーブルＴＢ１〜ＴＢ４のいずれか３つを「１」とすればよい。
【００４２】
図１に示す画像信号処理装置２０-LU，２０-RU，２０-LL，２０-RLは、上述のような画像の拡大とビット深度の変換、および階調の劣化を補償する多階調化処理をそれぞれ行い、処理後の画像信号ＤＶｄ-LU，ＤＶｄ-RU，ＤＶｄ-LL，ＤＶｄ-RLを出力する。
【００４３】
画像信号処理装置２０から出力された画像信号は、表示部３０に供給される。表示部３０は、表示デバイス３１、ソースドライバ３２-LU，３２-RU，３２-LL，３２-RL、ゲートドライバ３３-LU，３３-RU，３３-LL，３３-RL、階調電圧生成部３４を有している。
【００４４】
画像信号処理装置２０-LUから出力された画像信号ＤＶｄ-LUは、ソースドライバ３２-LUに供給される。また、画像信号処理装置２０-RUから出力された画像信号ＤＶｄ-RUはソースドライバ３２-RU、画像信号処理装置２０-LLから出力された画像信号ＤＶｄ-LLはソースドライバ３２-LLにそれぞれ供給される。さらに、画像信号処理装置２０-RLから出力された画像信号ＤＶｄ-RLはソースドライバ３２-RLに供給される。
【００４５】
表示デバイス３１は、例えば液晶表示素子が用いられている。液晶表示素子は、透明な画素電極とＴＦＴ（Thin Film Transistor）とを配置した基板と、全体に一つの透明な電極を形成した対向基板とを有しており、これらの基板間に液晶が封入された構造を有している。そして、スイッチング機能をもつＴＦＴを制御することによって、各画素電極に画素階調に応じた電圧を印加し、各画素電極と対向基板の電極との間の電位差を発生させることにより液晶の透過率を変化させて画像を表示する。
【００４６】
表示デバイス３１の画素電極は、水平および垂直方向にマトリックス状に配置されておりＴＦＴと接続されている。また、ＴＦＴには、階調電圧を印加するためのデータ線と、ＴＦＴをスイッチングさせるための制御信号を印加する走査線が接続されている。表示デバイス３１は、制御信号によってＴＦＴをスイッチングさせることにより、画素電極に階調電圧を印加させて、各画素電極と対向基板の電極との間の電位差を発生させる。
【００４７】
ソースドライバ３２-LUは、画像信号処理装置２０-LUから供給された画像信号ＤＶｄ-LUの直並列変換を行い、表示デバイス３１の領域ＡＲ-LUにおける１ライン分の画素に対する表示信号とする。さらに、表示信号のＤ／Ａ変換や増幅を行いアナログの階調電圧を生成する。ここで、表示信号のＤ／Ａ変換では、階調電圧生成部３４で生成された階調基準電圧を選択して、さらに選択した階調基準電圧を分圧することで、画像信号に応じた階調電圧を生成する。このように、ソースドライバ３２-LUは、階調電圧の生成を水平ライン毎に行い、生成した階調電圧を駆動信号として表示デバイス３１のデータ線を介して水平ライン毎に順次切り替えてＴＦＴに出力する。
【００４８】
ソースドライバ３２-RU，３２-LL，３２-RLは、ソースドライバ３２-LUと同様な処理を行い、画像信号処理装置２０-RU，２０-LL，２０-RLから供給された画像信号に基づいて、領域ＡＲ-RU，ＡＲ-LL，ＡＲ-RLにおける１ライン分の駆動信号を生成して出力する。なお、ソースドライバ３２-LU，３２-RU，３２-LL，３２-RLの動作は、制御部４０から供給された制御信号に基づいて行う。
【００４９】
ゲートドライバ３３-LUは、表示デバイス３１の領域ＡＲ-LUにおいて水平ライン毎にＴＦＴをスイッチングさせるための制御信号を生成して、表示デバイス３１の走査線を介してＴＦＴに出力する。ゲートドライバ３３-RU，３３-LL，３３-RLは、ゲートドライバ３３-LUと同様な処理を行い、領域ＡＲ-RU，ＡＲ-LL，ＡＲ-RLにおいて水平ライン毎にＴＦＴをスイッチングさせるための制御信号を生成して、走査線を介してＴＦＴに出力する。なお、ゲートドライバ３３-LU，３３-RU，３３-LL，３３-RLの動作は、制御部４０から供給された制御信号ＣＴに基づいて行う。
【００５０】
階調電圧生成部３４は、階調基準電圧を生成してソースドライバ３２-LU，３２-RU，３２-LL，３２-RLに出力する。
【００５１】
制御部４０は、入力画像の画像信号ＤＶａに同期した制御信号ＣＴを生成して画像信号処理装置２０や表示部３０に出力する。制御部４０は、制御信号ＣＴとしてタイミング信号例えばクロック信号や同期信号、フレームメモリ２１ａやラインメモリ２１ｂにおける画像信号の書き込みや読み出しを制御するための信号を生成する。また、制御部４０は、制御信号ＣＴとしてソースドライバを駆動するための水平スタート信号や水平クロック信号、ゲートドライバを駆動するための垂直スタート信号や垂直クロック信号等を生成する。
【００５２】
＜２．画像処理装置の動作＞
次に、画像信号処理装置の動作について説明する。図７，図８は、画像信号処理装置における多階調化処理部２２の動作を示すフローチャートである。なお、以下の説明は、画像信号処理装置２０-LUにおける多階調化処理部の動作についての説明である。
【００５３】
ステップＳＴ１で多階調化処理部２２は、サブピクセルデータの位置情報を初期化する。多階調化処理部２２は、位置情報の初期化を行い、サブピクセルデータの水平方向の位置Ｘと垂直方向の位置Ｙを「０」とする。また、多階調化処理部２２は、ラインの繰り返しを示すライン情報ＬＳＥＬを「０」とする。なお、サブピクセルとは１画素が赤，緑，青の画素で構成されるとき、赤，緑，青の各画素がサブピクセルに相当する。また、ライン情報ＬＳＥＬは、画像の拡大を行ったときのラインの繰り返し回数を判別可能とする情報である。例えば画像を垂直方向に２倍する場合、１つのラインが二度繰り返される。このとき、１度目ではライン情報ＬＳＥＬが「０」とされて、２度目ではライン情報ＬＳＥＬが「１」とされる。
【００５４】
ステップＳＴ２で多階調化処理部２２は、位置（Ｘ，Ｙ）のサブピクセルデータを取得する。多階調化処理部２２は、ラインメモリ２１ｂから出力された位置（Ｘ，Ｙ）のサブピクセルデータ（１０ビット信号ＳＰ［9:0］）を取得してステップＳＴ３に進む。
【００５５】
ステップＳＴ３で多階調化処理部２２は、ライン情報ＬＳＥＬが「０」であるか否か判別する。多階調化処理部２２は、ライン情報ＬＳＥＬが「０」であるときステップＳＴ４に進み、後述するようにラインの繰り返しが行われてライン情報ＬＳＥＬが「０」でなくなったときステップＳＴ５に進む。
【００５６】
ステップＳＴ４で多階調化処理部２２は、サブピクセルデータの下位２ビット信号ＳＰ［1:0］をアドレスとして、テーブルＴＢ１からパターンデータＰＤを取得してステップＳＴ６に進む。
【００５７】
ステップＳＴ５で多階調化処理部２２は、サブピクセルデータの下位２ビット信号ＳＰ［1:0］をアドレスとして、テーブルＴＢ３からパターンデータＰＤを取得してステップＳＴ６に進む。
【００５８】
ステップＳＴ６で多階調化処理部２２は、サブピクセルデータから下位２ビットを除いた上位８ビット信号ＳＰ［9:2］にパターンデータＰＤを加算して、ビット深度が８ビットである新たな信号ＳＰ［7:0］を生成してステップＳＴ７に進む。
【００５９】
ステップＳＴ７で多階調化処理部２２は、ライン情報ＬＳＥＬが「０」であるか否か判別する。多階調化処理部２２は、ライン情報ＬＳＥＬが「０」であるときステップＳＴ８に進み、後述するようにラインの繰り返しが行われてライン情報ＬＳＥＬが「０」でなくなったときステップＳＴ９に進む。
【００６０】
ステップＳＴ８で多階調化処理部２２は、サブピクセルデータの下位２ビット信号ＳＰ［1:0］をアドレスとして、テーブルＴＢ２からパターンデータＰＤを取得してステップＳＴ１０に進む。
【００６１】
ステップＳＴ９で多階調化処理部２２は、サブピクセルデータの下位２ビット信号ＳＰ［1:0］をアドレスとして、テーブルＴＢ４からパターンデータＰＤを取得してステップＳＴ１０に進む。
【００６２】
ステップＳＴ１０で多階調化処理部２２は、サブピクセルデータから下位２ビットを除いた上位８ビット信号ＳＰ［9:2］にパターンデータＰＤを加算して、ビット深度が８ビットである新たな信号ＳＰ［7:0］を生成してステップＳＴ１１に進む。
【００６３】
ステップＳＴ１１で多階調化処理部２２は、サブピクセルデータの水平方向の位置Ｘに「１」を加算して新たな位置ＸとしてステップＳＴ１２に進む。
【００６４】
ステップＳＴ１２で多階調化処理部２２は、１／４の領域の水平方向の画素数ＱＨ分の処理が終了したか否か判別する。多階調化処理部２２は、位置Ｘが１／４の領域を超えていないときステップＳＴ２に戻り、位置Ｘが１／４の領域を超えているとき図８のステップＳＴ１３に進む。
【００６５】
ステップＳＴ１３で多階調化処理部２２は、繰り返されている２ライン目の処理のための初期化を行う。多階調化処理部２２は、２ライン目の処理を開始するため、位置Ｘの初期化を行い位置Ｘを「０」とする。また、２ライン目の処理であることを識別可能とするためライン情報ＬＳＥＬに「１」を加算して、新たなライン情報ＬＳＥＬとしてステップＳＴ１４に進む。
【００６６】
ステップＳＴ１４で多階調化処理部２２は、１／４の領域の垂直方向の画素数ＱＶ分の処理が終了したか否か判別する。多階調化処理部２２は、位置Ｙが１／４の領域を超えていないときステップＳＴ１５に進み、位置Ｙが１／４の領域を超えているとき、１／４の領域の１フレーム画像に対する処理を終了する。
【００６７】
ステップＳＴ１５で多階調化処理部２２は、ライン情報ＬＳＥＬが「２」であるか否か判別する。多階調化処理部２２は、ライン情報ＬＳＥＬが「２」であるときステップＳＴ１６に進み、ライン情報ＬＳＥＬが「２」となっていないとき、図７のステップＳＴ２に戻る。ここで、１ライン目の処理が完了するとステップＳＴ１３の処理によって、ライン情報ＬＳＥＬは「１」とされる。また、繰り返しが行われている２ライン目の処理が完了するとステップＳＴ１３の処理によって、ライン情報ＬＳＥＬは「２」とされる。したがって、多階調化処理部２２は、ライン情報ＬＳＥＬが「１」であるときステップＳＴ２に戻り、繰り返されている２ライン目の処理を行う。また、多階調化処理部２２は、繰り返されている２ライン目の処理が完了してライン情報ＬＳＥＬが「２」とされたときステップＳＴ１６に進む。
【００６８】
ステップＳＴ１６で多階調化処理部２２は、サブピクセルデータの垂直方向の位置Ｙに「１」を加算して新たな位置Ｙとする。さらに、多階調化処理部２２はライン情報ＬＳＥＬの初期化を行い、ライン情報ＬＳＥＬを「０」に設定してステップＳＴ２に戻る。
【００６９】
このようにすれば、入力画像の１画素を繰り返した領域の各画素において、画像信号の下位２ビット信号ＳＰ［1:0］に応じたパターンデータを上位８ビット信号ＳＰ［9:2］に加算して、ビット深度が８ビットの画像信号ＤＶｄ-LUを生成できる。
【００７０】
なお、画像信号処理装置２０-RU，２０-LL，２０-RLにおける多階調化処理部も、それぞれ１／４の領域における最初の画素位置を初期位置として、画像信号処理装置２０-LUにおける多階調化処理部と同様な処理を行うことで、画像信号ＤＶｄ-RU，ＤＶｄ-LL，ＤＶｄ-RLを生成できる。
【００７１】
図９は、画像信号処理装置の動作を示している。図９の（Ａ）はクロック信号４ＣＬＫ、図９の（Ｂ）はラインメモリから多階調化処理部に供給される画像信号ＤＶｂ、図９の（Ｃ）は多階調化処理部から出力される画像信号ＤＶｄを示している。
【００７２】
入力画像の画像信号ＤＶａがライン毎に記憶されるラインメモリ２１ｂからは、水平方向の画素数が２倍となるように、画素信号の読み出しを行う。クロック信号４ＣＬＫは、例えば入力画像の画像信号ＤＶａの画素タイミングを示すクロック信号ＣＬＫの４倍の周波数とされている。このクロック信号４ＣＬＫに同期してラインメモリ２１ｂから画像信号を画素毎に２回繰り返して読み出すことで、水平方向の画素数が２倍とされた画像信号を生成する。また、クロック信号４ＣＬＫの１／２の周波数でラインメモリ２１ｂから画素信号を順次読み出して、多階調化処理部２２は、クロック信号４ＣＬＫに同期してパターンデータの出力を行い、水平方向の画素数が２倍とされた画像信号ＤＶｄを生成してもよい。なお、図９の（Ｂ）は、クロック信号４ＣＬＫの１／２の周波数でラインメモリ２１ｂから画像信号を画素毎に順次読み出した場合を示している。
【００７３】
また、図９の（Ｂ）に示すように、ラインメモリ２１ｂから１ライン分の画像信号の出力が完了したときは、同じ１ライン分の画像信号の出力を繰り返すことで、垂直方向の画素数が２倍とされた画像信号を生成する。
【００７４】
画像拡大処理部２１は、このようにラインメモリ２１ｂから画像信号の読み出しを行い、入力画像の１画素を拡大画像において隣り合う２画素×２画素にマッピングして、水平および垂直方向の画素数がそれぞれ２倍とされた拡大画像の画像信号を生成する。
【００７５】
多階調化処理部２２は、クロック信号４ＣＬＫに同期して、多階調化処理を行う。例えば、ラインメモリ２１ｂからの１ライン分の画像信号の読み出しが１回目であるとき、パターンデータ出力部２２ａは、読み出された画素Ａの下位２ビット信号ＳＰ［1:0］をアドレス信号とする。また、パターンデータ出力部２２ａは、クロック信号４ＣＬＫに同期してテーブルＴＢ１とＴＢ２からアドレス信号によって示されたパターンデータＰＤを順に加算部２２ｂに出力する。加算部２２ｂは、画素Ａの上位８ビット信号ＳＰ［9:2］にパターンデータを加算して、繰り返し領域の画素Ａ１，Ａ２の画像信号として出力する。また、多階調化処理部２２は同様な処理を画素Ｂ以降に対しても行い、水平方向の画素数が２倍とされた画像信号を生成する。
【００７６】
次に、ラインメモリ２１ｂからの１ライン分の画像信号の読み出しが２回目であるとき、パターンデータ出力部２２ａは、読み出された画素Ａの下位２ビット信号ＳＰ［1:0］をアドレス信号とする。また、パターンデータ出力部２２ａは、クロック信号４ＣＬＫに同期してテーブルＴＢ３とＴＢ４からアドレス信号によって示されたパターンデータＰＤを順に加算部２２ｂに出力する。加算部２２ｂは、画素Ａの上位８ビット信号ＳＰ［9:2］にパターンデータを加算して、繰り返し領域の画素Ａ３，Ａ４の画像信号として出力する。また、多階調化処理部２２は同様な処理を画素Ｂ以降に対しても行い、水平方向および垂直方向の画素数がそれぞれ２倍とされた画像信号ＤＶｄを生成する。
【００７７】
このような処理を行うと、図１０の（Ａ）に示す画像は、図１０の（Ｂ）に示すように、水平方向および垂直方向の画素数がそれぞれ２倍とされた画像となる。さらに、入力画像の１画素が表示画像における４画素とされて、この４画素の領域である繰り返し領域の画素でディザリングが行われて、ビット深度を１０ビットから８ビットに低下させたことによる階調の劣化を補償した画像信号ＤＶｄを生成できる。したがって、入力画像の画像信号よりも高解像度の表示デバイスを用いて画像表示を行い、この表示デバイスが入力画像の画像信号に対応する階調特性を満たしていなくとも、広い階調表現が可能となる。
【００７８】
なお、上述の実施の形態では、ＨＤサイズの画像を示す画像信号を用いて４Ｋ２Ｋの表示サイズで画像表示を行う場合、入力画像を１／４に分割して並列処理を行う場合について説明したが、入力画像を１／２に分割して並列処理を行ってもよい。また、高速な処理が可能であるときは、画像を分割することなく処理を行ってもよい。また、画像を分割する場合、図２に示すように水平方向と垂直方向をそれぞれ分割する場合に限られない。例えば水平方向または垂直方向のいずれか一方のみで画像の分割を行ってもよい。
【００７９】
さらに、多階調化処理部２２のパターンデータ出力部２２ａでは、下位ビット信号ＳＰ［1:0］に応じたパターンデータとして異なるパターンのデータを記憶しておき、パターンデータを切り替えて出力してもよい。パターンデータの切り替えは、空間方向に対して行ってもよく、時間方向に行ってもよい。また、パターンデータの切り替えは、ランダムにパターンを切り替えることが好ましい。
【００８０】
例えば図９において、画素Ａと画素Ｂの信号レベルが等しい場合、空間方向に対してパターンデータの切り替えを行う。この場合、画素Ａに対応する繰り返し領域では、画素Ａ１の上位８ビット信号ＳＰ［9:2］に対してのみ「１」を加算する。また、画素Ｂに対応する繰り返し領域では、画素Ｂ１と異なる画素Ｂ２〜Ｂ４のいずれか１つの画素の上位８ビット信号ＳＰ［9:2］に対してのみ「１」を加算する。このようにすれば、拡大画像において上位８ビット信号ＳＰ［9:2］に「１」が加算された画素の規則性のためにモアレやビート状のノイズ等が生じてしまうことを防止できる。
【００８１】
また、例えば図９において、画素Ａと次のフレームの画素Ａの信号レベルが等しい場合、時間方向に対してパターンデータの切り替えを行う。この場合、最初のフレームの画素Ａに対応する繰り返し領域では画素Ａ１の上位８ビット信号ＳＰ［9:2］に対してのみ「１」を加算する。また、次のフレームの画素Ａに対応する繰り返し領域では画素Ａ１と異なる画素Ａ２〜Ａ４のいずれか１つの画素の上位８ビット信号ＳＰ［9:2］に対してのみ「１」を加算する。このようにすれば、動画像を拡大表示する場合、拡大画像において上位８ビット信号ＳＰ［9:2］に「１」が加算された画素の規則性のためにモアレやビート状のノイズ等が生じてしまうことを防止できる。
【００８２】
さらに、ビット深度の変換や画像の拡大は、上述の実施の形態に限られない。例えば、画像信号を所定ビット数の画像信号に変換するとき、上位側の所定ビット数を除いた信号がｍビットである場合は、拡大画像における繰り返し領域の画素数を「２ｍ」以上とする。このように画像を拡大すれば、繰り返し領域の画素でｍビットの信号に応じた誤差拡散を行うことにより、画像信号を所定ビット数の画像信号に変換させたことによる階調の劣化を補償することができる。
【００８３】
また、繰り返し領域の画素数が「２ｎ」であるとき、画像信号から上位側の所定ビット数を除いた信号の上位側からｎビットの信号に応じたパターンデータをパターンデータ出力部から出力する。このようにパターンデータの出力を行えば、繰り返し領域の画素数に応じた誤差拡散を行うことが可能となり、画像信号を所定ビット数の画像信号に変換させたことによる階調の劣化を軽減できる。
【００８４】
なお、明細書中において説明した一連の処理はハードウェア、またはソフトウェア、あるいは両者の複合構成によって実行することが可能である。ソフトウェアによる処理を実行する場合は、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれたコンピュータ内のメモリにインストールして実行させる。あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることが可能である。
【００８５】
例えば、プログラムは記録媒体としてのハードディスクやＲＯＭ（Read Only Memory)に予め記録しておくことができる。あるいは、プログラムはフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ(Compact Disc Read Only Memory)，ＭＯ(Magneto optical)ディスク，ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)、磁気ディスク、半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体に、一時的あるいは永続的に格納（記録）しておくことができる。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウェアとして提供することができる。
【００８６】
なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールする他、ダウンロードサイトから、コンピュータに無線転送したり、ＬＡＮ(Local Area Network)、インターネットといったネットワークを介して、コンピュータに有線で転送し、コンピュータでは、そのようにして転送されてくるプログラムを受信し、内蔵するハードディスク等の記録媒体にインストールすることができる。
【００８７】
以上、特定の実施例を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施例の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。本発明の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
この発明の画像信号処理装置と画像信号処理方法および画像表示装置では、画素の繰り返しを行い拡大された画像の画像信号が生成される。また、画素を繰り返した繰り返し領域毎に、拡大された画像の画像信号から上位側の所定ビット数を除いた信号に基づく階調を繰り返し領域の画素で再現するためのパターンデータが拡大された画像の画像信号における上位側の所定ビット数の信号に加算されて、画像信号のビット深度を小さくしても広い階調表現の拡大表示を行うことができる。したがって、高解像度の画像表示を行う機器に適している。
【符号の説明】
【００８９】
２０，２０-LU，２０-RU，２０-LL，２０-RL・・・画像信号処理装置、２１・・・画像拡大処理部、２１ａ・・・フレームメモリ、２１ｂ・・・ラインメモリ、２２・・・多階調化処理部、２２ａ・・・パターンデータ出力部、２２ｂ・・・加算部、３０・・・表示部、３１・・・表示デバイス、３２-LL，３２-LU，３２-RU，３２-LL，３２-RL・・・ソースドライバ、３３-LU，３３-RU，３３-LL，３３-RL・・・ゲートドライバ、３４・・・階調電圧生成部、４０・・・制御部
【図１】
2011061501.tif 000003
【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】
2011061501.tif 000011
【図１０】
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