(57)【要約】【課題】明度が高い大画像の表示時に消費電力を下げる際、低輝度領域と高輝度領域の双方において階調を適切に表示するための信号処理装置を提供すること。【解決手段】ディスプレイに接続される信号処理装置１であって、ハイブリッドログガンマ特性を有し、入力信号を出力信号に変換するＥＯＴＦ変換部１１と、出力信号のゲインを制御するゲイン制御部１２と、事前に設定された高輝度領域と低輝度領域のうち、高輝度領域の出力信号に対する高輝度部ゲインを計算する補正係数計算部１５と、高輝度部ゲインを用いて、高輝度領域の出力信号をゲイン調整する信号レベル補正部１６と、を備える。【選択図】図２
2019101240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイに接続される信号処理装置であって、
ハイブリッドログガンマ特性を有し、入力信号を出力信号に変換するＥＯＴＦ変換部と、
前記出力信号のゲインを制御するゲイン制御部と、
事前に設定された高輝度領域と低輝度領域のうち、前記高輝度領域の出力信号に対する高輝度部ゲインを計算する補正係数計算部と、
前記高輝度部ゲインを用いて、前記高輝度領域の出力信号をゲイン調整する信号レベル補正部と、を備える信号処理装置。
【請求項２】
前記補正係数計算部は、前記高輝度領域の出力信号の信号レベルの加算値と、前記低輝度領域の出力信号の信号レベルの加算値と、の総和が、設定値以下となるように前記高輝度部ゲインを計算する、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記補正係数計算部は、前記入力信号のうち予め設定された閾値以下の信号レベルに対応する領域を前記低輝度領域とし、予め設定された閾値を超える信号レベルに対応する領域を前記高輝度領域とする、請求項１又は請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記入力信号の５０％レベルを前記閾値とする、請求項３に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記ＥＯＴＦ変換部に、前記低輝度領域と前記高輝度領域との閾値として設定した入力信号を入力した際に、前記ディスプレイの輝度が、前記ディスプレイの最大輝度の１／１２の輝度値から１／５の間の輝度値となるように、前記ゲイン制御部は前記出力信号のゲインを制御する、請求項４に記載の信号処理装置。
【請求項６】
前記ＥＯＴＦ変換部に前記入力信号の最大値を入力した際に、前記ディスプレイの輝度が前記ディスプレイの最大輝度となるように、前記信号レベル補正部はゲイン調整する、請求項５に記載の信号処理装置。
【請求項７】
映像表示時の消費電力に依存する特徴量を算出する信号算出部を備え、
前記ゲイン制御部は、前記ゲインを１とし、
前記補正係数計算部は、前記高輝度領域の出力信号に基づいて前記信号算出部により算出される特徴量と前記低輝度領域の出力信号に基づいて前記信号算出部により算出される特徴量との総和が、設定値以下となるように、前記高輝度部ゲインを計算する、請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項８】
前記入力信号をＲＧＢ信号からＨＳＶ信号に変換する第１色域変換部と、
前記入力信号をＨＳＶ信号からＲＧＢ信号に変換する第２色域変換部とを更に備え、
前記信号レベル補正部は、前記ＨＳＶ信号のうちＶ信号をゲイン調整する、請求項１〜７のいずれかに記載の信号処理装置。
【請求項９】
前記入力信号のうち予め設定された閾値以下の信号レベルに対応する領域を前記低輝度領域とし、予め設定された閾値を超える信号レベルに対応する領域を前記高輝度領域とする、請求項８に記載の信号処理装置。
【請求項１０】
前記入力信号の５０％レベルを前記閾値とする、請求項９に記載の信号処理装置。
【請求項１１】
前記入力信号は映像信号であり、前記出力信号はディスプレイ入力信号である、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の信号処理措置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれかに記載の信号処理装置を備える映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスプレイの階調を制御するための信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイで用いられる表示技術であるハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）表示は、表現できる映像の明暗の幅を拡大する技術であり、従来のスタンダードダイナミックレンジ（ＳＤＲ）表示に比べて明暗差の大きいシーンや、明るい場面等をより忠実に再現することが可能である。
【０００３】
特に、スタンダードダイナミックレンジ（ＳＤＲ）ディスプレイの規格と互換性があるハイブリッドログガンマ方式は、放送に用いるハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）方式として適している。ＨＤＲ表示は、高輝度表示が可能なディスプレイを用いることにより、その効果が十分に得られる。
【０００４】
しかし、素子の発光効率や寿命の課題から、大画面で高輝度な有機ＥＬディスプレイは現状では存在しない。
【０００５】
また、有機ＥＬ素子は電流駆動素子であり、電流を流すことにより発光する。この有機ＥＬ素子を表示素子に使用したディスプレイは、電流に応じて明るさを制御している。大画面ディスプレイを有機ＥＬ素子で実現する場合には、非常に大きな電流を必要とするため、画面全体に渡り高輝度表示を行う際には消費電力が大きくなる。通常、大画面有機ＥＬディスプレイで、大面積にわたり明るい画面が存在する際には、輝度を落として表示することにより消費電力を一定値以下に抑えるように制御している。
【０００６】
また、ＬＥＤやＯＬＥＤを光源に用いた映像表示装置では、省電力化や素子保護等の目的で、入力信号に対して適応的な輝度（電力）制御が行われることが知られている（特許文献１、特許文献２、特許文献３）。この手法では、入力された映像信号から平均信号レベルＡＰＬ（Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｌｅｖｅｌ）等の特徴量を算出して入力信号を調整するフィードバックゲイン制御が用いられている。この技術によって、パネルの消費電力が駆動回路の許容範囲を超えないように発光輝度を抑えることが可能となることが知られている。
しかしながら、映像表示装置は、高解像度化・パネル大型化・高輝度化・高速駆動化の傾向があり、駆動電力のさらなる増大が予想されている。駆動電力の増大は発光素子の温度上昇を引き起こし、素子特性や寿命を劣化させる。とくに薄型化・フレキシブル化を実現させるためには、冷却機構がない装置構造が望ましく、駆動電力の大幅な削減が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１４７８６８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５６９７４号公報
【特許文献３】国際公開第２０１５／１１１１１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この点、これまでの有機ＥＬディスプレイでは、ディスプレイ表示画面が明るくなる場合には、図１３に記載のように、画面全体に一定のゲインｇ（＜１）を施すことにより表示輝度を減少させる手段を用いることが考えられる。しかし、図１３のように、画面全体に一定のゲインｇ（＜１）を施すことにより表示輝度を減少させる場合には、画面の大半が明るい映像の際には大幅にゲインｇを小さくする必要があり、このため、低輝度領域の部分も暗く抑えられ、低輝度領域の映像を適切に表示することができないという課題を有していた。
【０００９】
また、図１４に記載のように、高輝度部分を一定輝度にクリップする手段を用いる場合には、低輝度領域の映像は適切に表現可能であるが、高輝度領域については輝度が一定値に固定されてしまうため、高輝度レベルの階調が適切に表現できないという課題を有していた。
【００１０】
そこで、本発明は、ハイブリッドログガンマ方式のＨＤＲ信号を高輝度表示が可能なディスプレイ、例えば有機ＥＬディスプレイに表示する際、映像信号の低輝度領域と高輝度領域とに分け、どのディスプレイにおいても低輝度領域は概ね同様の階調特性で表示できるように設定し、高輝度領域の信号を一定の割合で低減させて輝度を抑えることにより、ディスプレイの消費電力を一定値以下に抑え、低輝度領域、高輝度領域ともにＨＤＲ信号の持つ階調を適切に表現できる信号処理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】
【００１１】
（１）本発明に係る信号処理装置は、ディスプレイに接続される信号処理装置であって、ハイブリッドログガンマ特性を有し、入力信号を出力信号に変換するＥＯＴＦ変換部と、前記出力信号のゲインを制御するゲイン制御部と、事前に設定された高輝度領域と低輝度領域のうち、前記高輝度領域の出力信号に対する高輝度部ゲインを計算する補正係数計算部と、前記高輝度部ゲインを用いて、前記高輝度領域の出力信号をゲイン調整する信号レベル補正部と、を備える。
【００１２】
（２）（１）に記載の信号処理装置において、前記補正係数計算部は、前記高輝度領域の出力信号の信号レベルの加算値と、前記低輝度領域の出力信号の信号レベルの加算値と、の総和が、設定値以下となるように前記高輝度部ゲインを計算してもよい。
【００１３】
（３）  （１）又は（２）に記載の信号処理装置において、前記補正係数計算部は、前記入力信号のうち予め設定された閾値以下の信号レベルに対応する領域を前記低輝度領域とし、予め設定された閾値を超える信号レベルに対応する領域を前記高輝度領域としてもよい。
【００１４】
（４）  （３）に記載の信号処理装置において、前記入力信号の５０％レベルを前記閾値としてもよい。
【００１５】
（５）  （４）に記載の信号処理装置において、前記ＥＯＴＦ変換部に、前記低輝度領域と前記高輝度領域との閾値として設定した入力信号を入力した際に、前記ディスプレイの輝度が、前記ディスプレイの最大輝度の１／１２の輝度値から１／５の間の輝度値となるように、前記ゲイン制御部は前記出力信号のゲインを制御してもよい。
【００１６】
（６）  （５）に記載の信号処理装置において、前記ＥＯＴＦ変換部に前記入力信号の最大値を入力した際に、前記ディスプレイの輝度が前記ディスプレイの最大輝度となるように、前記信号レベル補正部はゲイン調整してもよい。
【００１７】
（７）  （１）に記載の信号処理装置において、映像表示時の消費電力に依存する特徴量を算出する信号算出部を備え、前記ゲイン制御部は、前記ゲインを１とし、前記補正係数計算部は、前記高輝度領域の出力信号に基づいて前記信号算出部により算出される特徴量と前記低輝度領域の出力信号に基づいて前記信号算出部により算出される特徴量との総和が、設定値以下となるように、前記高輝度部ゲインを計算してもよい。
【００１８】
（８）  （１）〜（７）に記載の信号処理装置において、前記入力信号をＲＧＢ信号からＨＳＶ信号に変換する第１色域変換部と、前記入力信号をＨＳＶ信号からＲＧＢ信号に変換する第２色域変換部とを更に備え、前記信号レベル補正部は、前記ＨＳＶ信号のうちＶ信号をゲイン調整してもよい。
【００１９】
（９）  （８）に記載の信号処理装置において、前記補正係数計算部は、前記入力信号のうち予め設定された閾値以下の信号レベルに対応する領域を前記低輝度領域とし、予め設定された閾値を超える信号レベルに対応する領域を前記高輝度領域としてもよい。
【００２０】
（１０）  （９）に記載の信号処理装置において、前記入力信号の５０％レベルを前記閾値としてもよい。
【００２１】
（１１）  （１）〜（１０）に記載の信号処理装置において、前記入力信号は映像信号であり、前記出力信号はディスプレイ入力信号であってもよい。
【００２２】
（１２）  本発明に係る映像表示装置は、（１）〜（１１）に記載の信号処理装置を備えてもよい。
【００２３】
本発明に係る映像表示装置は、上記のうちいずれかの信号処理装置を備えてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ハイブリッドログガンマ方式のＨＤＲ信号を高輝度表示が可能なディスプレイに表示する際、ディスプレイの消費電力を一定値以下に抑え、映像信号の低輝度領域と高輝度領域の双方において階調を適切に表示することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る信号処理方法の概要を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る信号処理装置の機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る信号処理装置の初期設定のフローを示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態に係る信号処理装置が実行する信号処理方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る信号処理装置の機能ブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態において、ＡＰＬ＝１０％を閾値とした場合の制御例における全体ゲイン値を示すグラフである。
【図７】ディスプレイ入力信号の分割方法を示すグラフである。
【図８】本発明の第２実施形態に係る信号処理装置が実行する信号処理方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第３実施形態に係る信号処理装置の機能ブロック図である。
【図１０】明度信号の分割方法を示すグラフである。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る信号処理装置が実行する信号処理方法を示すフローチャートである。
【図１２】従来の信号処理装置と、本発明の第３実施形態に係る信号処理装置により階調制御された画像の色ずれを示すグラフである。
【図１３】従来技術における信号処理装置で実行される階調制御方法の概要を示す図である。
【図１４】従来技術における信号処理装置で実行される階調制御方法の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について、図１〜図１２を参照することにより説明する。
【００２７】
〔１．発明の概要〕
本発明の第１実施形態では、十分な輝度が得られないディスプレイにおいてもＨＤＲ信号の持つ低輝度領域及び高輝度領域の階調を損なうことなく表示できるような信号処理装置、又は信号処理装置を含むディスプレイ装置を開示する。例えば、有機ＥＬディスプレイのように、ディスプレイ表示画面が明るくなることにより消費電力が増加するディスプレイの消費電力を一定値以下に抑える必要がある場合も、ＨＤＲ信号の持つ低輝度領域及び高輝度領域の階調を損なうことなく表示できるような階調制御方法を実現する信号処理装置、又は信号処理装置を含む有機ＥＬディスプレイ装置を提供する。
第１実施形態に係る信号処理装置は、ＲＧＢの各サブピクセルに対して信号値を低輝度領域及び高輝度領域に分けて、ＲＧＢの各サブピクセル毎に階調制御する。
【００２８】
ハイブリッドログガンマ方式のＨＤＲ信号である映像信号を有機ＥＬディスプレイに表示する際、図１に示すように、映像信号を低輝度領域と高輝度領域とに分け、どのディスプレイにおいても低輝度領域は概ね同様の階調特性で表示できるように設定する。高輝度領域の信号については、一定の割合（図１におけるα）で低減させて輝度を抑える。これにより、低輝度領域、高輝度領域ともにＨＤＲ信号の持つ階調を適切に表現できるようにするものである。なお、図１中のＤ０等の詳細については後述する。
【００２９】
〔２．第１実施形態〕
以下、図２〜図４を参照することにより、本発明の第１実施形態である信号処理装置１について説明する。
【００３０】
〔２．１  発明の構成〕
図２は、第１実施形態に係る信号処理装置１の機能ブロック図である。信号処理装置１は、ディスプレイに接続して用いられ、映像信号をディスプレイ入力信号に変換する装置であって、ＥＯＴＦ変換部１１と、ゲイン制御部１２と、第１信号レベル加算部１３と、第２信号レベル加算部１４と、補正係数計算部１５と、信号レベル補正部１６とを備える。なお、ここで「ディスプレイ」とは、例えば、４Ｋや８Ｋの有機ＥＬディスプレイであってよいが、これらには限定されない。
以下の説明において、予め設定された閾値以下の信号レベルに対応する信号を含む領域を低輝度領域といい、予め設定された閾値を超える信号レベルに対応する信号を含む領域を高輝度領域という。なお、映像信号又はディスプレイ入力信号を総称して信号といい、低輝度領域とは、予め設定された閾値以下の信号レベルに対応する映像信号を含む領域又は当該映像信号の変換されたディスプレイ入力信号を含む領域を総称する。同様に、高輝度領域とは、予め設定された閾値を超える信号レベルに対応する映像信号を含む領域又は当該映像信号の変換されたディスプレイ入力信号を含む領域を総称する。
【００３１】
ＥＯＴＦ変換部１１は、当業者にとって公知のＥＯＴＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）に係るハイブリッドログガンマ特性を有し、ハイブリッドログガンマのガンマ変換により、入力信号としての映像信号を、出力信号としてのディスプレイ入力信号に変換する。
【００３２】
ゲイン制御部１２は、ＥＯＴＦ変換部１１により変換された全てのディスプレイ入力信号を予め設定される初期補正ゲイン値によりゲイン制御する。なお、ディスプレイ入力信号に乗じる初期補正ゲイン値の設定方法については、後述する。
【００３３】
第１信号レベル加算部１３は低輝度領域のディスプレイ入力信号のゲイン制御部１２によりゲイン制御された各画素に対する信号レベルの総和を計算する。
【００３４】
第２信号レベル加算部１４は、高輝度領域のディスプレイ入力信号のゲイン制御部１２によりゲイン制御された各画素に対する信号レベルの総和を計算する。
【００３５】
補正係数計算部１５は、第１信号レベル加算部１３により計算された、低輝度領域のディスプレイ入力信号のゲイン制御部１２によりゲイン制御された信号レベルの加算値と、第２信号レベル加算部１４により計算された、高輝度領域のディスプレイ入力信号のゲイン制御部１２によりゲイン制御された信号レベルを更に高輝度部ゲインに基づいてゲイン制御された加算値との総和が予め設定された設定値以下となるように、後述の信号レベル補正部１６で用いる高輝度部ゲインを計算する。なお、補正係数計算部１５による高輝度部ゲインの詳細な計算方法については、後述する。
【００３６】
信号レベル補正部１６は、補正係数計算部１５により計算された高輝度部ゲインを用いて、高輝度部領域の出力信号をゲイン調整する。
【００３７】
信号処理装置１は、上記の構成を有することにより、どのような映像信号においても、低輝度領域については概ね同様の階調特性で表示でき、高輝度領域については、一定の割合で輝度を抑えることにより、ＨＤＲ信号の持つ低輝度領域及び高輝度領域の階調を損なうことなく表示できる。
信号処理装置１の基本的な構成に係る説明は上記の通りであるが、以下では、その詳細な信号処理方法について説明する。
【００３８】
〔２．２  信号処理方法〕
〔２．２．１  初期設定〕
信号処理装置１で信号処理を実行する際には、初期設定として、ゲイン制御部１２で用いる初期補正ゲインｇ０と、信号レベル補正部１６で用いる高輝度部ゲインの初期設定値α０を設定する。図３は、この初期設定のフローを示す。なお、以下では、ディスプレイの最大輝度として、ディスプレイ入力信号がフルビットの際に５００ｃｄ／ｍ２となる場合を例として説明する。
【００３９】
ステップＳ１において、ゲイン制御部１２は初期補正ゲインｇ０を設定する。
具体的には、低輝度領域と高輝度領域との閾値を映像信号５０％レベルとした場合、映像信号５０％レベルにおけるディスプレイ輝度が、ディスプレイの最大輝度の１／１２から１／５の間の輝度値となるように、ゲイン制御部１２は初期補正ゲインｇ０を決定する。
【００４０】
初期補正ゲインｇ０の下限値１／１２は、ハイブリッドログガンマ方式のガンマ曲線により決定される。すなわち、最大輝度が１２００ｃｄ／ｍ２のディスプレイでは、映像信号５０％レベルの輝度が１００ｃｄ／ｍ２となり、このときのｇ０である１／１２が、ｇ０の下限値となる。
【００４１】
一方、初期補正ゲインｇ０の上限値１／５は、最大輝度が低いディスプレイにおいて、表示の黒浮きが目立たない範囲の上限である。この上限値は、評価実験で決められたものである。具体的には、評価実験では、最大輝度が５００ｃｄ／ｍ２のディスプレイにおいて、Ｄ０が１００ｃｄ／ｍ２を超えると黒浮きが顕著に見られることが確認されており、このときのｇ０である１／５（＝（１００ｃｄ／ｍ２）／（５００ｃｄ／ｍ２））が、ｇ０の上限値となる。なお、Ｄ０は映像信号５０％レベルにおけるディスプレイ入力信号の信号レベルを表しており、詳細については後述する。
【００４２】
以下では、例として、ディスプレイ入力信号がフルビットの２０％（＝１００／５００）となっており、ｇ０が最大値である１／５となる場合を想定する。
最初に、ＥＯＴＦ変換部１１において、式１を用いて、映像信号Ｅ’｛Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’｝を、ディスプレイ入力信号Ｅ｛Ｒ，Ｇ，Ｂ｝に変換する必要がある。
【数１】
2019101240.tif 000003
【００４３】
ただし、ａ＝０．１７８８３２７７、ｂ＝１−４ａ、ｃ＝０．５−ａ・ｌｎ（４ａ）とする。
【００４４】
次に、ディスプレイ入力信号の１フレーム内各画素におけるサブピクセルＲＧＢの総和を算出するための関数ＦＨＬＧ（ｓ）を設定する。
ＦＨＬＧ（ｓ）＝０．２６２７Ｒ＋０．６７８０Ｇ＋０．０５９３Ｂ  （式２）
映像信号５０％レベルにおけるディスプレイ入力信号の信号レベルをＤ０とすると、
Ｄ０＝ＦＨＬＧ（０．５）×ｇ０  （式３）
となる。
【００４５】
ステップＳ２において、補正係数計算部１５は高輝度部ゲインの初期設定値α０を設定する。
具体的には、補正係数計算部１５は、映像信号１００％におけるディスプレイ輝度が１２００ｃｄ／ｍ２である場合、ディスプレイ輝度が５００ｃｄ／ｍ２となるような階調制御を実行するためのα０を設定する。
【００４６】
すなわち、映像信号５０％以下の範囲（低輝度領域）においては、信号処理装置１は、階調制御を行わない。一方、映像信号が５０％を超える範囲（高輝度領域）においては、映像信号５０％におけるディスプレイ輝度を１００ｃｄ／ｍ２とする場合、映像信号１００％におけるディスプレイ輝度が１２００ｃｄ／ｍ２であるとすると、補正係数計算部１５は、
（ディスプレイ最大輝度−１００）／（１２００−１００）＝（５００−１００）／（１２００−１００）＝４／１１
を算出し、これをα０とする。すなわち、図１におけるα＝α０＝４／１１となる。
【００４７】
以上のように初期設定されたｇ０及びα０を用いて階調制御を行う場合、ディスプレイ入力信号が、
・映像信号Ｓの信号レベルが０．５（５０％）以下の場合には、
ＦＨＬＧ（ｓ）×ｇ０          （式４）；
・映像信号Ｓの信号レベルが０．５（５０％）を超える場合には、
［理想的なハイブリッドログガンマのガンマ変換によるディスプレイ入力信号がＤ０を超えたレベル：Ｌ］×α０＋Ｄ０
＝（ＦＨＬＧ（ｓ）×ｇ０−Ｄ０）×α０＋Ｄ０    （式５）
となるように、信号処理装置１は信号処理を実行する。
【００４８】
〔２．２．２  動的な階調制御方法〕
次に、ディスプレイへ動画表示する場合の動的な階調制御方法について説明する。以下では、ディスプレイの消費電力を一定値以内に抑える制御について、ゲイン制御部でのゲインｇをｇ０、高輝度部ゲインの初期設定値をα０として、具体例を述べる。
【００４９】
有機ＥＬディスプレイは電流を流すことにより発光する有機ＥＬ素子を用いている。そのため、消費電力は各画素に流れる電流の総和にほぼ比例するといえる。また、各画素に流れる電流は、その画素のディスプレイ入力信号レベルに比例する。そのため、消費電力を一定値以内に抑えるためには、画素のディスプレイ入力信号レベルの総和Ｌｓｕｍを一定値以内に制限してやればよい。
そこで、消費電力が、設定したい最大電力Ｐとなるような、１フレーム内各画素のディスプレイ入力信号レベルの総和をＭとする。つまり、あるフレームにおいて、ディスプレイ入力信号レベルの総和がＭを超えると、設定した最大電力Ｐを超えることとなる。
【００５０】
以下に、ディスプレイへの動画表示する場合の動的な階調制御方法を具体的に説明する。図４は、この階調制御方法を示すフローチャートである。
【００５１】
ステップＳ１１において、入力された画像における１フレームの映像信号について、第１信号レベル加算部１３は、信号レベル０．５以下の画素に対するｇ０×ＦＨＬＧ（ｓ）の和を計算して、これをＡとする。
Ａ＝ｇ０×ΣＳ≦０．５ＦＨＬＧ（ｓ）        （式６）
【００５２】
ステップＳ１２において、入力された画像における１フレームの映像信号について、第２信号レベル加算部１４は、信号レベル０．５を超える画素に対するｇ０×ＦＨＬＧ（ｓ）の和を計算して、これをＢとする。
Ｂ＝ｇ０×ΣＳ＞０．５ＦＨＬＧ（ｓ）        （式７）
【００５３】
ステップＳ１３において、第２信号レベル加算部１４は、信号レベル０．５を超える画素の総数をｎｈｐｉｘとし、
Ｂ１＝Ｄ０×ｎｈｐｉｘ                （式８）
Ｂ２＝Ｂ−Ｂ１                        （式９）
を計算する。
【００５４】
ステップＳ１４において、
Ｌｓｕｍ＝（Ａ＋Ｂ１＋α０×Ｂ２）≦Ｍ    （式１０）
を満たす場合、つまり、高輝度部ゲインを最初に設定したα０としても、ディスプレイの消費電力が最大電力Ｐを超えない場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）には、処理はステップＳ１５に移行する。
Ｌｓｕｍ＝（Ａ＋Ｂ１＋α０×Ｂ２）＞Ｍ    （式１１）
を満たす場合、つまり、高輝度部ゲインとして最初に設定したα０を用いると、ディスプレイの消費電力が最大電力Ｐを超えてしまう場合（Ｓ１４：ＮＯ）には、処理はステップＳ１６に移行する。
【００５５】
ステップＳ１５において、補正係数計算部１５は、信号レベル補正部１６に対し、高輝度部ゲインαとして、初期設定値α０を出力する。信号レベル補正部１６は、高輝度部ゲインαとして初期設定値α０を用いることにより、高輝度部領域のディスプレイ入力信号の信号レベルを式５に基づいて、ゲイン調整する。
すなわち、信号処理装置１は、映像信号からディスプレイ入力信号への変換を、
・映像信号Ｓの信号レベルが０．５（５０％）以下の場合には、ＦＨＬＧ（ｓ）×ｇ０；
・映像信号Ｓの信号レベルが０．５（５０％）を超える場合には、（ＦＨＬＧ（ｓ）×ｇ０−Ｄ０）×α０＋Ｄ０
とするガンマカーブを用いて実行する。
【００５６】
ステップＳ１６において、補正係数計算部１５は、高輝度部ゲインαとして、
β＝（Ｍ−Ａ−Ｂ１）／Ｂ２    （式１２）
により、βを算出し、信号レベル補正部１６に対し、輝度部ゲインαとしてβを出力する。信号レベル補正部１６は、高輝度部ゲインαとしてβを用いることにより、高輝度部領域のディスプレイ入力信号を式１３に基づいて、ゲイン調整する。
（ＦＨＬＧ（ｓ）×ｇ０−Ｄ０）×β＋Ｄ０    （式１３）
すなわち、信号処理装置１は、映像信号レベルからディスプレイ入力信号への変換を、
・映像信号Ｓの信号レベルが０．５（５０％）以下の場合には、ＦＨＬＧ（ｓ）×ｇ０；
・映像信号Ｓの信号レベルが０．５（５０％）を超える場合には、（ＦＨＬＧ（ｓ）×ｇ０−Ｄ０）×β＋Ｄ０
とするガンマカーブを用いて実行する。
これにより、低輝度領域のディスプレイ入力信号のゲイン制御部１２によりゲイン制御された信号レベルの加算値と、第２信号レベル加算部１４により計算された、高輝度領域のディスプレイ入力信号のゲイン制御部１２によりゲイン制御された信号レベルを更に高輝度部ゲインに基づいてゲイン制御された加算値との総和が予め設定されたＭ以下となり、ディスプレイの消費電力が予め設定された最大電力Ｐ以下となり、ＨＤＲ信号の持つ低輝度領域及び高輝度領域の階調を損なうことなく表示することができる
【００５７】
なお、β＝（Ｍ−Ａ−Ｂ１）／Ｂ２とする理由は、以下の通りである。
式１０において、α０に換えてβを代入することで、
Ｌｓｕｍ＝（Ａ＋Ｂ１＋β×Ｂ２）≦Ｍ    （式１４）
を満たすβが求める値となる。
【００５８】
〔２．３  第１実施形態が奏する効果〕
以上のように、第１実施形態に係る信号処理装置１により、ハイブリッドログガンマ方式のＨＤＲ信号を高輝度表示が可能なディスプレイに表示する際、ディスプレイの消費電力を一定値以下に抑え、映像信号の低輝度領域と高輝度領域の双方において階調を適切に表示することができる。
すなわち、第１実施形態に係る信号処理装置１により、どのような画像が入力されても、設定した最大電力Ｐを超えることの無いディスプレイ表示が可能となる。併せて、信号処理装置１により、ディスプレイ表示輝度が一定値でクリップされることもなく、すべての映像信号に対して階調を表示可能となり、また、輝度の暗い領域においても黒つぶれすることなく、階調が得られる表示が実現可能となる。
【００５９】
また、信号処理装置１を用いることにより、ピーク輝度が十分得られないディスプレイや、最大電力を規定したディスプレイで輝度を落として表示する場合においても、ハイブリッドログガンマに対応した映像信号を、低輝度領域及び高輝度領域の階調を損なうことなくディスプレイに表示することが可能となる。
なお、信号処理装置１をディスプレイ表示装置に含ませるようにしてもよい。そうすることで、ディスプレイ表示装置は、消費電力を一定値以下に抑え、映像信号の低輝度領域と高輝度領域の双方において階調を適切に表示することができる。
【００６０】
〔３．第２実施形態〕
本発明の第２実施形態では、第１実施形態同様、十分な輝度が得られないディスプレイにおいてもＨＤＲ信号の持つ低輝度領域及び高輝度領域の階調を損なうことなく表示できるような信号処理装置、又は信号処理装置を含むディスプレイ装置を開示する。
また、第２実施形態に係る信号処理装置も、ＲＧＢの各サブピクセルに対して信号値を低輝度領域及び高輝度領域に分けて、ＲＧＢの各サブピクセル毎に階調制御する。
【００６１】
以下、図５〜図８を参照することにより、本発明の第２実施形態である信号処理装置１Ａについて説明する。
【００６２】
〔３．１  発明の構成〕
図５は、第２実施形態に係る信号処理装置１Ａの機能ブロック図である。信号処理装置１Ａは、ディスプレイに接続して用いられ、映像信号をディスプレイ入力信号に変換する装置であって、前段から順に、ＥＯＴＦ変換部１１と、信号算出部１７と、補正係数計算部１５と、信号レベル補正部１６と、信号レベル補正部１６とを備える。なお、第１実施形態における構成要素と同種の構成要素については、同一の符号を用いて示す。また、第１実施形態と同様に、ここで「ディスプレイ」とは、例えば、４Ｋや８Ｋの有機ＥＬディスプレイであってよいが、これらには限定されない。
第１実施形態に係る説明と同様、以下の説明において、予め設定された閾値以下の信号レベルに対応する信号を含む領域を低輝度領域といい、予め設定された閾値を超える信号レベルに対応する信号を含む領域を高輝度領域という。なお、映像信号又はディスプレイ入力信号を総称して信号といい、低輝度領域とは、予め設定された閾値以下の信号レベルに対応する映像信号を含む領域又は当該映像信号の変換されたディスプレイ入力信号を含む領域を総称する。同様に、高輝度領域とは、予め設定された閾値を超える信号レベルに対応する映像信号を含む領域又は当該映像信号の変換されたディスプレイ入力信号を含む領域を総称する。
【００６３】
当業者にとって公知のＥＯＴＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）変換部１１が用いる変換式は、式１に示すようにハイブリッドログガンマ特性を有し、ハイブリッドログガンマのガンマ変換により、入力信号としての映像信号を、出力信号としてのディスプレイ入力信号に変換する。
【００６４】
信号算出部１７は、ＥＯＴＦ変換部１１により変換されたディスプレイ入力信号に基づいて、ディスプレイで映像を表示した際の消費電力を推定し、この消費電力に依存する特徴量を算出する。消費電力に依存する特徴量としては、後述のように、例えば、ディスプレイ入力信号の平均値であるＡＰＬ（Ａｖｅｒａｇｅ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｌｅｖｅｌ）を用いることが可能であるが、別の特徴量を用いてもよい。
【００６５】
補正係数計算部１５は、信号算出部１７により算出された特徴量を用いて、高輝度領域のディスプレイ入力信号に対する高輝度部ゲインを計算する。なお、高輝度部ゲインの詳細な計算方法については、後述する。
【００６６】
信号レベル補正部１６は、補正係数計算部１５により算出された高輝度部ゲインを用いて、高輝度領域のディスプレイ入力信号をゲイン調整する。
【００６７】
なお、信号処理装置１Ａは、信号処理装置１と同様に、ＥＯＴＦ変換部１１の後段にゲイン制御部１２を備えてもよいが、第２実施形態においては初期補正ゲインｇ０＝１であることを想定しているため、ここでは省略する。
【００６８】
信号処理装置１Ａは、上記の構成を有することにより、どのような映像信号においても、低輝度領域については概ね同様の階調特性で表示でき、高輝度領域については、一定の割合で輝度を抑えることにより、ＨＤＲ信号の持つ低輝度領域及び高輝度領域の階調を損なうことなく表示できる。
信号処理装置１Ａの基本的な構成に係る説明は上記の通りであるが、以下では、信号処理装置１Ａによる信号処理方法の詳細について説明する。
【００６９】
〔３．２  信号処理方法〕
〔３．２．１  高輝度部ゲインの算出方法〕
第２実施形態における信号処理をするためには、最初に、ＥＯＴＦ変換部１１において、式１を用いて、映像信号Ｅ’｛Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’｝を、ディスプレイ入力信号Ｅ｛Ｒ，Ｇ，Ｂ｝に変換する必要がある。
【００７０】
次に、信号算出部１７は、例えば、ＥＯＴＦ変換部１１により変換されたＥ｛Ｒ，Ｇ，Ｂ｝において、各画素のサブピクセルＲＧＢの最大値となるｍａｘＥ｛Ｒ，Ｇ，Ｂ｝を式１５に代入することにより、消費電力に依存する特徴量としてＡＰＬを計算する。
【００７１】
【数２】
2019101240.tif 000004
ただし、式１５は、ディスプレイ入力信号が８Ｋ信号の場合の数式であり、ディスプレイ入力信号が例えば４Ｋ信号の場合には、分母が３８４０×２１６０となる。また、式１５において、Ｅ｛Ｒ，Ｇ，Ｂ｝の最大値の代わりに、Ｅ｛Ｒ，Ｇ，Ｂ｝の平均値を用いてもよい。
【００７２】
図６は、ＡＰＬ＝１０％を閾値とした場合の制御例における全体ゲイン値を示す。図６の例においては、全体ゲインｍが、
ＡＰＬ≦１０％の場合、ｍ＝１
ＡＰＬ＞１０％の場合、ｍ＝１０／ＡＰＬ
となるように、信号処理装置１Ａは信号処理を実行する。
すなわち、図６の例においては、ＡＰＬが１０％以下の映像は輝度制御されず、そのまま出力されることとなる。以下では、ＡＰＬが１０％を超えた場合を想定し、その後の制御例、及び高輝度部ゲインの算出方法について説明する。
【００７３】
まず、図７のように、信号レベル補正部１６は、ディスプレイ入力信号を、高輝度領域のディスプレイ入力信号と低輝度領域のディスプレイ入力信号とに分割する。ここではディスプレイ入力信号が０〜１で正規化されている場合の分割閾値を、１／１２とする。なお、ディスプレイ入力信号における１／１２は、映像信号の０．５（５０％）に相当する。ただし、分割閾値は１／１２に限定されない。
【００７４】
低輝度領域の階調性を維持するため、信号レベル補正部１６は、式１６のように高輝度領域のディスプレイ入力信号のみ、ＲＧＢの各サブピクセル毎にゲイン制御を行う。
【００７５】
【数３】
2019101240.tif 000005
【００７６】
次に、高輝度領域のディスプレイ入力信号の平均値をＡＰＬｈｉｇｈ、高輝度領域の割合をＲｈｉｇｈ、低輝度領域のディスプレイ入力信号の平均値をＡＰＬｌｏｗ、低輝度領域の割合をＲｌｏｗとすると、式１７の関係が成り立つ。
【００７７】
【数４】
2019101240.tif 000006
【００７８】
従って、高輝度領域のディスプレイ入力信号のみ、高輝度部ゲインｇでゲイン制御することによって、ディスプレイ入力信号全体を全体ゲインｍでゲイン制御したのと同じ程度の輝度を下げるためには、式１８の関係が成り立てばよい。
【００７９】
【数５】
2019101240.tif 000007
【００８０】
従って、ＡＰＬ×ｍ＝１０％（０．１）とすると、高輝度部ゲインｇは、式１９により算出される。
【００８１】
【数６】
2019101240.tif 000008
【００８２】
信号レベル補正部１６は、高輝度部ゲインとしてｇを用いることにより、高輝度領域のディスプレイ入力信号をゲイン制御する。これによって、ディスプレイ入力信号全体を全体ゲインｍでゲイン制御したのと同じ程度、輝度を下げることができる。
【００８３】
以上の制御により、低輝度部の表示画質を劣化させることなく、従来手法と同等程度に表示輝度を下げることができる。最後に、信号レベル補正部１６は、ゲイン調整したディスプレイ入力信号を、ディスプレイに合わせた信号に適宜変換して出力する。
【００８４】
〔３．２．２  動作フロー〕
次に、信号処理装置１Ａによる信号処理方法について説明する。図８は、信号処理装置１Ａによる信号処理方法を示すフローチャートである。
【００８５】
ステップＳ２１において、ＥＯＴＦ変換部１１は、例えば式１を用いることにより、映像信号をディスプレイ入力信号にＥＯＴＦ変換する。
【００８６】
ステップＳ２２において、信号算出部１７は、ＥＯＴＦ変換部１１により変換されたディスプレイ入力信号に基づいて、例えば式１５を用いることにより、ＡＰＬを算出する。
【００８７】
ステップＳ２３において、補正係数計算部１５は、信号算出部１７により算出されたＡＰＬに基づいて、例えば式１９を用いることにより、高輝度領域のディスプレイ入力信号に対する高輝度部ゲインｇを計算する。
【００８８】
ステップＳ２４において、信号算出部１７により算出されたＡＰＬの値が閾値を超え、輝度制御が必要である場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）には、処理はステップＳ２５に移行する。信号算出部１７により算出されたＡＰＬの値が閾値以下であって、輝度制御が必要でない場合（Ｓ２４：ＮＯ）には、処理を終了する。
【００８９】
ステップＳ２５において、信号レベル補正部１６は、補正係数計算部１５により算出された高輝度部ゲインｇを用いて、高輝度領域のディスプレイ入力信号をゲイン調整する。
【００９０】
なお、上記のフローはあくまで一例であって、これには限定されない。例えば、ステップの順序を入れ替えることが可能である。
【００９１】
〔３．３  第２実施形態が奏する効果〕
第２実施形態に係る信号処理装置１Ａにより、第１実施形態に係る信号処理装置１と同様の効果が奏される。更に、第２実施形態においては、初期設定の必要が無く、また、用いる数式も簡素なものであるため、より簡便に階調制御のための信号処理を実行することが可能となる。
【００９２】
また、第１実施形態と同様に、信号処理装置１Ａをディスプレイ表示装置に含ませるようにしてもよい。
【００９３】
〔４．第３実施形態〕
本発明の第３実施形態に係る信号処理装置１Ｂは、第２実施形態に係る信号処理装置１Ａが備える、ＥＯＴＦ変換部１１、信号算出部１７、補正係数計算部１５、信号レベル補正部１６に加えて、後述のように、第１色域変換部１８と第２色域変換部１９から構成される。ＥＯＴＦ変換部１１では、信号算出部１７にて計算しやすいように入力信号を変換する。信号算出部１７では、映像を表示した場合の駆動電力を推定する。駆動電力に比例する特徴量として画像信号の平均値ＡＰＬが用いられることがあるが、別の特徴量を用いてもよい。推定された駆動電力が電力許容値を超越していた場合、許容値に収まるように設定した制御ゲイン値を用いて、その後の処理を行う。超過していない場合には、色域変換と輝度制御を行わずに信号をそのまま第２色域変換部１９に送る。第１色域変換部１８では、明部のゲイン制御による色変化を防ぐため、ＲＧＢ色空間からＨＳＶ色空間へと変換する。この変換により、色相（Ｈｕｅ）と彩度（Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）を変えずに明度（Ｖａｌｕｅ）に対してゲイン制御を行うことができる。信号レベル補正部１６では、明度信号を明部領域と暗部領域に分割し、明部領域に対してのみゲイン制御を行う。明部ゲインは、信号算出部１７で求めた全体ゲイン値により算出される。ここでは、信号分割の閾値として、１／１２を用いるが、この値は入力信号に応じて変更しても構わない。第２色域変換部１９では、明部領域と暗部領域を合わせてＨＳＶ色空間からＲＧＢ色空間へと変換する。第２色域変換部１９の信号変換式は、第１色域変換部１８の逆変換となる。その後、第２色域変換部１９では、表示装置への伝送に適した信号へと変換して出力する。
以下、図９〜図１２を参照することにより、本発明の第３実施形態である信号処理装置１Ｂについて説明する。
【００９４】
〔４．１  発明の構成〕
図９は、第３実施形態に係る信号処理装置１Ｂの機能ブロック図である。なお、信号処理装置１Ｂが備える構成要素のうち、第２実施形態に係る信号処理装置１Ａが備える構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を用いると共に、その説明を省略する。
信号処理装置１Ｂは、信号処理装置１Ａが備える構成要素に加えて、第１色域変換部１８と第２色域変換部１９とを備える。
【００９５】
以下の説明において、予め設定された閾値以下の信号レベルに対応する明度信号を含む領域を暗部といい、予め設定された閾値を超える信号レベルに対応する明度信号を含む領域を明部という。なお、映像信号又はディスプレイ入力信号を総称して信号といい、暗部とは、予め設定された閾値以下の信号レベルに対応する映像信号を含む領域又は当該映像信号の変換されたディスプレイ入力信号を含む領域を総称する。同様に、明部とは、予め設定された閾値を超える信号レベルに対応する映像信号を含む領域又は当該映像信号の変換されたディスプレイ入力信号を含む領域を総称する。
【００９６】
後述のように、信号処理装置１Ｂは、映像信号としてのＲＧＢ信号をＨＳＶ信号に変換し、ＨＳＶ信号からＶ信号のみを分離し、明度信号Ｖの明部領域のみゲイン制御を行う。第１色域変換部１８は、明部領域のゲイン制御による色変化を防ぐための、ＲＧＢ信号からＨＳＶ信号への色域変換を実行する。また、第２色域変換部１９は、明度信号Ｖを、ゲイン調整した明度信号Ｖ’に変換したＨＳＶ信号をＲＧＢ信号に色域変換する。第２色域変換部１９の信号変換式は、第１色域変換部１８の逆変換となる。
【００９７】
信号処理装置１Ｂは、上記の構成を有することにより、どのディスプレイにおいても、暗部領域の表示画質を劣化させることなく、従来手法と同等程度に表示輝度を下げることが出来る。
信号処理装置１Ｂの基本的な構成に係る説明は上記の通りである。以下では、一部、第２実施形態における信号処理方法の説明の繰り返しとなるが、信号処理装置１Ｂによる信号処理方法の詳細について説明する。
〔４．２  信号処理方法〕
〔４．２．１  高輝度部ゲインの算出方法〕
第２実施形態における信号処理をするためには、最初に、ＥＯＴＦ変換部１１において、式１を用いて、映像信号Ｅ’｛Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’｝を、ディスプレイ入力信号Ｅ｛Ｒ，Ｇ，Ｂ｝に変換する必要がある。
【００９８】
次に、信号算出部１７は、例えば、ＥＯＴＦ変換部１１により変換されたＥ｛Ｒ，Ｇ，Ｂ｝の最大値であるｍａｘＥ｛Ｒ，Ｇ，Ｂ｝を式２０に代入することにより、消費電力に依存する特徴量としてＡＰＬを計算する。
【００９９】
【数７】
2019101240.tif 000009
ただし、式２０は、ディスプレイ入力信号が８Ｋ信号の場合の数式であり、ディスプレイ入力信号が例えば４Ｋ信号の場合には、分母が３８４０×２１６０となる。また、式２０において、Ｅ｛Ｒ，Ｇ，Ｂ｝の最大値の代わりに、Ｅ｛Ｒ，Ｇ，Ｂ｝の平均値を用いてもよい。
【０１００】
図６は、ＡＰＬ＝１０％を閾値とした場合の制御例における全体ゲイン値を示す。図６の例においては、全体ゲインｍが、
ＡＰＬ≦１０％の場合、ｍ＝１
ＡＰＬ＞１０％の場合、ｍ＝１０／ＡＰＬ
となるように、信号処理装置１Ａは信号処理を実行する。
すなわち、図６の例においては、ＡＰＬが１０％以下の映像は輝度制御されず、そのまま出力されることとなる。以下では、ＡＰＬが１０％を超えた場合を想定し、その後の制御例、及び明部ゲインの算出方法について説明する。
【０１０１】
まず、色ずれを防ぐため、第１色域変換部１８は、公知の変換式（式２１〜式２４）を用いて映像信号をＲＧＢ空間からＨＳＶ空間に変換する。
【０１０２】
【数８】
2019101240.tif 000010
【数９】
2019101240.tif 000011
【数１０】
2019101240.tif 000012
【数１１】
2019101240.tif 000013
【０１０３】
次に、信号レベル補正部１６は、ＨＳＶ信号から明度信号Ｖのみを分離し、明度信号Ｖを、図１０のように明部領域と暗部領域に分割する。ここでは明度信号Ｖが０〜１で正規化されている場合の分割閾値を、１／１２とする。なお、明度信号Ｖにおける１／１２は、映像信号の０．５（５０％）の明度に相当する。ただし、分割閾値は１／１２に限定されない。
【０１０４】
暗部領域の階調性を維持するため、信号レベル補正部１６は、式２５を用いて、明部領域の明度信号Ｖのみゲイン制御を行う。
【０１０５】
【数１２】
2019101240.tif 000014
【０１０６】
明部領域の明度信号Ｖの平均値をＡＰＬｈｉｇｈ、明部領域の割合をＲｈｉｇｈ、暗部領域の明度信号Ｖの平均値をＡＰＬｌｏｗ、暗部領域の割合をＲｌｏｗとすると、式２６の関係が成り立つ。
【０１０７】
【数１３】
2019101240.tif 000015
【０１０８】
従って、明部領域の明度信号Ｖのみ、明部ゲインｇでゲイン調整することによって、ディスプレイ入力信号全体を全体ゲインｍでゲイン調整したのと同じ程度の輝度を下げるためには、式２７の関係が成り立てばよい。
【０１０９】
【数１４】
2019101240.tif 000016
【０１１０】
従って、ＡＰＬ×ｍ＝１０％（０．１）とすると、明部ゲインｇは、式２８により算出される。
【０１１１】
【数１５】
2019101240.tif 000017
【０１１２】
信号レベル補正部１６は、明部ゲインとしてｇを用いることにより、明部領域の明度信号Ｖをゲイン制御する。これによって、明度信号Ｖ全体を全体ゲインｍでゲイン制御したのと同じ程度、輝度を下げることができる。
【０１１３】
最後に、第２色域変換部１９は、明度信号Ｖの暗部領域と明部ゲインｇで制御した明度信号Ｖの明部領域とを組み合わせた明度信号Ｖ’と、残りのＨＳ信号に基づいて、公知の変換式（式２９〜式３３）を用いてＲＧＢ信号に逆変換する。
【０１１４】
【数１６】
2019101240.tif 000018
【０１１５】
【数１７】
2019101240.tif 000019
【０１１６】
【数１８】
2019101240.tif 000020
【０１１７】
【数１９】
2019101240.tif 000021
【０１１８】
【数２０】
2019101240.tif 000022
【０１１９】
最後に、第２色域変換部１９は、変換後のＲＧＢ信号を、ディスプレイに合わせた信号に適宜変換して出力する。以上の制御により、暗部領域の表示画質を劣化させることなく、従来手法と同等程度に表示輝度を下げることができる。
【０１２０】
〔４．２．２  動作フロー〕
次に、信号処理装置１Ｂによる信号処理方法について説明する。図１１は、信号処理装置１Ｂによる信号処理方法を示すフローチャートである。
【０１２１】
ステップＳ３１において、ＥＯＴＦ変換部１１は、例えば式１を用いることにより、映像信号をディスプレイ入力信号にＥＯＴＦ変換する。
【０１２２】
ステップＳ３２において、信号算出部１７は、ＥＯＴＦ変換部１１により変換されたディスプレイ入力信号に基づいて、例えば式２０を用いることにより、ＡＰＬを算出する。
【０１２３】
ステップＳ３３において、補正係数計算部１５は、信号算出部１７により算出されたＡＰＬに基づいて、例えば式２８を用いることにより、明部領域の明度信号Ｖに対する明部ゲインｇを計算する。
【０１２４】
ステップＳ３４において、第１色域変換部１８は、公知の変換式（例えば式２１〜式２４）を用いることにより、ＲＧＢ信号をＨＳＶ信号に色域変換を実行する。
【０１２５】
ステップＳ３５において、第１色域変換部１８は、ＨＳＶ信号から明度信号Ｖのみを分離する。
【０１２６】
ステップＳ３６において、信号算出部１７により算出されたＡＰＬの値が閾値を超え、輝度制御が必要である場合（Ｓ３６：ＹＥＳ）には、処理はステップＳ３７に移行する。信号算出部１７により算出されたＡＰＬの値が閾値以下であって、輝度制御が必要でない場合（Ｓ３６：ＮＯ）には、処理を終了する。
【０１２７】
ステップＳ３７において、信号レベル補正部１６は、補正係数計算部１５により算出された明部ゲインｇを用いて、明部領域の明度信号Ｖをゲイン調整する。
【０１２８】
ステップＳ３８において、第２色域変換部１９は、明度信号Ｖの暗部領域と明部ゲインｇで制御した明度信号Ｖの明部領域を組み合わせた明度信号Ｖ’と、残りのＨＳ信号に基づいて、公知の変換式（例えば、式２９〜式３３）を用いてＲＧＢ信号に逆変換する。
【０１２９】
なお、上記のフローはあくまで一例であって、これには限定されない。例えば、ステップの順序を入れ替えることが可能である。
【０１３０】
〔４．３  第３実施形態が奏する効果〕
第３実施形態に係る信号処理装置１Ｂにより、第１実施形態に係る信号処理装置１と同様の効果が奏される。すなわち、暗部の表示画質を劣化させることなく、従来手法と同等程度に表示輝度を下げることが可能となる。
【０１３１】
とりわけ、既存の制御関数を用いて信号処理をした場合、コントラストの高い画像では、輝度制御により表示画質が劣化してしまう可能性がある。例えば、ある閾値で画像信号をクリップした場合には、画像内で白とびが発生し、画像信号に対して一律にゲイン制御を行った場合には、暗部を更に暗くすることにより黒つぶれが発生する。
【０１３２】
第３実施形態における制御関数では、映像信号を明部と暗部に分割し、明部にのみゲイン制御を行うため、既存の制御関数を用いた場合に比べて、暗部・明部ともに階調性が維持される。しかしながら、単にＲＧＢ信号を領域分割することにより輝度制御した場合には、元画像に対して色ずれが発生することがある。この点、第３実施形態においては、ＲＧＢ信号をＨＳＶ信号に変換してから領域分割し、輝度制御することにより、表示画質を維持しながら、全体輝度を調節することが可能となる。
【０１３３】
図１２は、色ずれの改善結果が特に顕著だった結果の例を示す。図１２のグラフは、ＲＧＢ信号をＨＳＶ信号に変換せずに輝度制御した場合（ａ）、及び、ＲＧＢ信号をＨＳＶ信号に変換してから、Ｖ信号のみゲイン調整することで輝度制御した場合（ｂ）の、同一画像の同一箇所が、元画像の同一箇所に対してどれくらい異なるかを公知の均等色空間Ｌｕｖで計算した結果である。色は３次元均等色空間において一つの点で表わされるため、二つの座標間におけるユークリッド距離が二つの色の違い（色差）を表すこととなる。図１２のグラフ縦軸のΔＥｕｖが色差を表わしており、式３４で表わされる。
【０１３４】
【数２１】
2019101240.tif 000023
【０１３５】
図１２のグラフより、ＲＧＢ信号をＨＳＶ信号に変換してから、明度信号Ｖのみゲイン調整することで輝度制御した場合の方が、ＲＧＢ信号をＨＳＶ信号に変換しない場合に比較して、色差が小さいことが示された。
【０１３６】
〔５．変形例〕
〔５．１  変形例１〕
上記の実施形態中、第３実施形態の信号処理装置１Ｂは、第２実施形態の信号処理装置１Ａが備える構成要素に加えて、第１色域変換部１８及び第２色域変換部１９を備えるが、第１実施形態に係る信号処理装置１も、これと同様に、色域変換部を備えることが可能である。
【０１３７】
より具体的には、ＲＧＢ信号に基づいて補正係数ｇを算出すると共に、ＲＧＢ信号をＨＳＶ信号に変換し、ＨＳＶ信号のうち明度信号Ｖの明部領域を補正係数ｇでゲイン制御して、明度信号Ｖの暗部領域と、補正係数ｇでゲイン制御した明度信号Ｖの明部領域とを汲みあわせた明度信号Ｖ’と、残りのＨＳ信号に基づいて、公知の変換式を用いてＲＧＢ信号に逆変換してもよい。
【０１３８】
〔５．２  変形例２〕
第２実施形態及び第３実施形態では、ＡＰＬを算出する際、ＲＧＢ信号中、Ｒ信号、Ｇ信号、及びＢ信号の最大値を用いたが、これには限定されない。例えば、Ｒ信号、Ｇ信号、及びＢ信号の平均値を用いてＡＰＬを算出することが可能である。
【０１３９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１４０】
１  １Ａ  １Ｂ  信号処理装置
１１  ＥＯＴＦ変換部
１２  ゲイン制御部
１３  第１信号レベル加算部
１４  第２信号レベル加算部
１５  補正係数計算部
１６  信号レベル補正部
１７  信号算出部
１８  第１色域変換部
１９  第２色域変換部
【図１】
2019101240.tif 000024
【図２】
2019101240.tif 000025
【図３】
2019101240.tif 000026
【図４】
2019101240.tif 000027
【図５】
2019101240.tif 000028
【図６】
2019101240.tif 000029
【図７】
2019101240.tif 000030
【図８】
2019101240.tif 000031
【図９】
2019101240.tif 000032
【図１０】
2019101240.tif 000033
【図１１】
2019101240.tif 000034
【図１２】
2019101240.tif 000035
【図１３】
2019101240.tif 000036
【図１４】
2019101240.tif 000037