(57)【要約】【課題】  スーパーホワイト領域の階調性の低下を抑制し、かつ、黒レベルの調整が可能な表示装置及びその制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の表示装置１００は、入力画像データを取得する入力信号処理部１１１と、入力画像データの階調値をゲイン補正係数で補正するゲイン処理部１１２と、ゲイン処理された入力画像データの階調値にオフセット値を加算するオフセット処理部１１３と、オフセット処理された入力画像データの階調値の一部を拡張するレンジ拡張部１１４と、拡張された入力画像データを設定された階調特性に応じて補正して表示画像データ出力する表示画像生成部１１５と、表示画像データに基づいて画像を表示する表示モジュールを備えることを特徴とする。【選択図】  図１
2019041363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像データを取得する取得手段と、
前記入力画像データの階調値をゲイン値で補正するゲイン処理手段と、
前記ゲイン処理手段で補正された前記入力画像データの階調値にオフセット値を加算するオフセット処理手段と、
前記オフセット処理手段で処理された前記入力画像データの階調値の一部を拡張するレンジ拡張手段と、
前記レンジ拡張手段で拡張された前記入力画像データを、設定された階調特性に応じて補正する補正手段と、
前記補正手段に補正された前記入力画像データに基づいて前記画像を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記ゲイン値、前記オフセット値、および前記階調特性に基づいて、前記表示手段の表示輝度の上限値を制御する輝度制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記オフセット値は、ユーザによって設定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記入力画像データの信号レンジを設定する設定手段をさらに備え、
前記レンジ拡張手段は、前記信号レンジに応じて、前記入力画像データにおいて拡張処理をする対象範囲を設定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記ゲイン処理手段は、前記信号レンジに応じた前記ゲイン値で前記入力画像データの階調値を補正することを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記ゲイン処理手段は、前記階調特性に応じた前記ゲイン値で前記入力画像データの階調値を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記階調特性を設定する第２設定手段をさらに備え、
設定された階調特性がガンマ特性である場合、前記ゲイン処理手段は、前記ゲイン値を１未満に設定し、前記設定された階調特性がＬｏｇ特性である場合、前記ゲイン値を１に設定して、前記入力画像データの階調値を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記オフセット値を設定する第３設定手段を備え、
前記ゲイン処理手段は、前記オフセット値に応じた前記ゲイン値で前記入力画像データの階調値を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項９】
前記表示手段で表示可能な最大輝度を記憶する記憶手段と、
前記入力画像データの白領域に対応する白階調値を設定する第４設定手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記ゲイン処理手段は、前記最大輝度、前記白階調値、および前記階調特性に応じた前記ゲイン値で前記入力画像データの階調値を補正することを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記レンジ拡張手段は、前記信号レンジ、前記最大輝度、前記白階調値、および前記階調特性に応じて、前記入力画像データにおいて拡張処理をする対象範囲を設定することを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
【請求項１２】
入力画像データを取得する取得工程と、
前記入力画像データの階調値をゲイン値で補正するゲイン処理工程と、
前記ゲイン処理工程で補正された前記入力画像データの階調値にオフセット値を加算するオフセット処理工程と、
前記オフセット処理工程で処理された前記入力画像データの階調値の一部を拡張するレンジ拡張工程と、
前記レンジ拡張工程で拡張された前記入力画像データを、設定された階調特性に応じて補正する補正工程と、
前記補正工程に補正された前記入力画像データに基づいて前記画像を表示する表示工程と、
を備えることを特徴とする表示装置の制御方法。
【請求項１３】
前記ゲイン値、前記オフセット値、および前記階調特性に基づいて、前記表示手段の表示輝度の上限値を制御する輝度制御工程をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の表示装置の制御方法。
【請求項１４】
前記オフセット値は、ユーザによって設定されることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の表示装置の制御方法。
【請求項１５】
前記入力画像データの信号レンジを設定する設定工程をさらに備え、
前記レンジ拡張工程は、前記信号レンジに応じて、前記入力画像データにおいて拡張処理をする対象範囲を設定することを特徴とする請求項１２乃至請求項１４のいずれか１項に記載の表示装置の制御方法。
【請求項１６】
前記ゲイン処理工程は、前記信号レンジに応じた前記ゲイン値で前記入力画像データの階調値を補正することを特徴とする請求項１５に記載の表示装置の制御方法。
【請求項１７】
前記ゲイン処理手段は、前記階調特性に応じた前記ゲイン値で前記入力画像データの階調値を補正することを特徴とする請求項１２乃至請求項１６のいずれか１項に記載の表示装置の制御方法。
【請求項１８】
前記階調特性を設定する第２設定工程をさらに備え、
設定された階調特性がガンマ特性である場合、前記ゲイン処理工程で、前記ゲイン値を１未満に設定し、前記設定された階調特性がＬｏｇ特性である場合、前記ゲイン値を１に設定して、前記入力画像データの階調値を補正することを特徴とする請求項１２乃至請求項１７のいずれか１項に記載の表示装置の制御方法。
【請求項１９】
請求項１２乃至請求項１８のいずれか１項に記載の表示装置の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラムが格納されたコンピュータが読取り可能な記憶媒体。
【請求項２０】
請求項１２乃至請求項１８のいずれか１項に記載の表示装置の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データのオフセット調整が可能な表示装置及びその制御方法、記憶媒体、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
国際電気通信連合無線通信部門（ＩＴＵ−Ｒ）が策定するＲｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ  ＩＴＵ−Ｒ  ＢＴ．７０９（Ｒｅｃ．７０９）では、画像データが取りうる画像信号の範囲のうち、一部の範囲を輝度レンジ０〜１００％に割り当てる。例えば、画像信号を１０ビットのデジタル信号で示す場合、画像信号の範囲６４〜９４０を輝度レンジ０〜１００％とする。この範囲をリミテッドレンジと呼ぶ。
【０００３】
また、リミテッドレンジを超えた画像信号を、輝度１００％を超える値に対応付ける。例えば、１０ビットで示した画像信号１０１９が輝度レンジ１０９％に対応する。このようなリミテッドレンジを超えた画像信号に対応付けられた輝度を、スーパーホワイトと呼ぶ。近年、カメラのダイナミックレンジが向上しており、輝度１００％以上の画像をスーパーホワイト領域の画像信号を用いて記録する場合がある。
【０００４】
表示装置は、画像データの取りうる画像信号の範囲を、当該表示装置の表示可能な輝度範囲で表示する。上述のように、リミテッドレンジを用いる画像データを用いて、画像を表示する場合、画像データの輝度レンジの最小値（０％）が、表示装置の表示輝度の最小輝度で表示されない。同様に、画像データの輝度レンジの最大値（１００％）が、表示装置の表示輝度の最小輝度で表示されない。したがって、コントラストが低下する場合があった。
【０００５】
特許文献１には、画像データのうちリミテッドレンジに含まれる画像信号を、表示装置が処理可能な画像信号の範囲に変換することが開示されている。例えば、上述のように画像信号が１０ビットで示された画像データに対して、リミテッドレンジ（６４〜９４０）を表示装置が処理可能な画像信号の範囲（０〜１０２３）に拡張する。
【０００６】
また、表示装置では、入力信号にオフセットをかけることで黒レベルを調整することができる。黒レベル調整した場合であっても、スーパーホワイト領域は潰さずに表示することが望ましい。スーパーホワイト領域を潰さずに黒レベルを調整する方法として、特許文献２では、基準白の信号レベルを変えずに黒レベルが調整されるよう、入力信号のゲインおよびオフセットを調整する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２９５３７７号公報
【特許文献２】特開２０１７−３８１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示された技術で画像データを変換した場合、スーパーホワイト領域の画像信号は、クリップされ階調性を失う。また、特許文献２に開示された技術で黒レベルを上げた場合、コントラストが低下することがある。
【０００９】
本発明は、スーパーホワイト領域の階調性の低下を抑制し、かつ、黒レベルの調整が可能な表示装置及びその制御方法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】
【００１０】
本発明の表示装置は、入力画像データを取得する取得手段と、前記入力画像データの階調値をゲイン値で補正するゲイン処理手段と、前記ゲイン処理手段で補正された前記入力画像データの階調値にオフセット値を加算するオフセット処理手段と、前記オフセット処理手段で処理された前記入力画像データの階調値の一部を拡張するレンジ拡張手段と、前記レンジ拡張手段で拡張された前記入力画像データを、設定された階調特性に応じて補正する補正手段と、前記補正手段に補正された前記入力画像データに基づいて前記画像を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする表示装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の表示装置及びその制御方法によれば、スーパーホワイト領域の階調性の低下を抑制し、かつ、黒レベルの調整が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】表示装置の機能ブロックを示すブロック図である。
【図２】ゲイン処理前後の階調値の関係を示す模式図である。
【図３】入力画像データの階調値とオフセット処理後の階調値との関係を示す模式図である。
【図４】入力画像データの階調値とレンジ変換処理後の階調値との関係を示す模式図である。
【図５】入力画像データの階調値と表示輝度との関係を示す第１の模式図である。
【図６】バックライト輝度制御処理を示すフローチャートである。
【図７】入力画像データの階調値と表示輝度との関係を示す第２の模式図である。
【図８】ゲイン圧縮係数の設定処理を示す第１のフローチャートである。
【図９】対象範囲の設定処理を示す第１のフローチャートである。
【図１０】ＨＤＲ画像データの階調値と表示輝度との関係を示す模式図である。
【図１１】入力画像データの階調値と表示輝度との関係を示す第３の模式図である。
【図１２】入力画像データの階調値と表示輝度との関係を示す第４の模式図である。
【図１３】ゲイン圧縮係数の設定処理を示す第２のフローチャートである。
【図１４】入力画像データの階調値と表示輝度との関係を示す第５の模式図である。
【図１５】対象範囲の設定処理を示す第２のフローチャートである。
【図１６】入力画像データの階調値と表示輝度との関係を示す第６の模式図である。
【図１７】対象範囲の設定処理を示す第３のフローチャートである。
【図１８】入力画像データの階調値と表示輝度との関係を示す第７の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定され、以下に例示する実施形態によって限定されるものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせすべてが本発明に必須とは限らない。本明細書および図面に記載の内容は例示であって、本発明を制限するものと見なすべきではない。本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。即ち、各実施形態及びその変形例を組み合わせた構成も全て本発明に含まれるものである。
【００１４】
＜実施例１＞
図１は、実施例１に係る表示装置１００の機能ブロックを示すブロック図である。表示装置１００は、Ｉ／Ｆ部１０１、制御部１０２、メモリ１０３、パネル制御部１０４、液晶パネルモジュール１０５、バックライト制御部１０６、バックライト１０７、および信号処理部１１０を備える。
【００１５】
Ｉ／Ｆ部１０１は、非図示の操作部を介して、表示装置１００に表示されたＧｒａｐｈｉｃａｌ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＧＵＩ）をユーザが操作することで、表示装置１００の設定値を変更するためのインターフェースである。
【００１６】
ユーザは、Ｉ／Ｆ部１０１を介して、表示装置１００に入力された画像データを表示装置で処理する際に用いる信号レンジを設定する。例えば、ユーザは、入力された画像データを、入力された画像データの階調値が取りうる範囲の一部が輝度レンジ（０％〜１００％）と対応する画像データ（リミテッド画像データ）であるとして処理するように、設定することができる。このような画像データにおいて、輝度レンジ（０〜１００％）に対応する階調値の範囲をリミテッドレンジという。このようなリミテッド画像データは、例えば、Ｒｅｃ．７０９に規定され、階調値が１０ビット信号で表される画像データにおいて、リミテッドレンジは、６４〜９４０であるとする。
【００１７】
また、ユーザは、入力された画像データを上述のリミテッドレンジが輝度レンジ（０％〜１００％）に対応し、さらに、リミテッドレンジよりも高い階調値の範囲が輝度１００％を超える範囲に対応する画像データとして処理することを設定することも可能である。リミテッドレンジよりも高い階調値の範囲に対応付けられた輝度レンジをスーパーホワイトという。このような画像データをスーパーホワイト画像データという。
【００１８】
さらに、ユーザは、入力された画像データを、入力された画像データの階調値が取りうる範囲のすべて（フルレンジ）が輝度レンジ（０％〜１００％）と対応する画像データ（フルレンジ画像データ）であるとして処理するように設定することができる。
【００１９】
本実施例において、ユーザが入力された画像データをスーパーホワイト画像データとして処理する場合について説明する。
【００２０】
さらに、ユーザは、Ｉ／Ｆ部１０１を介して、表示装置１００で表示する画像データ（表示画像データ）の階調特性を設定することが可能である。表示画像データの階調特性は、Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｇｅ（ＳＤＲ）と、ＳＤＲよりも広い輝度範囲に対して階調性を有するＨｉｇｈ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｇｅ（ＨＤＲ）とに大別される。ＳＤＲに対応する階調特性は例えばγ２．２等である。また、ＨＤＲに対応する階調特性は、ＳＴ．２０８４で規定された所謂、ＰＱ特性およびＨｙｂｒｉｄ  Ｌｏｇ  Ｇａｍｍａ（ＨＬＧ）等である。また、ユーザが指定した階調特性に応じて、信号レンジを設定することも可能である。
【００２１】
ユーザは、Ｉ／Ｆ部１０１を介して、表示装置１００の最大表示輝度を設定することが可能である。例えば、ユーザは、表示装置１００の最大表示輝度として、１００ｃｄ／ｍ２を設定するとする。表示装置１００の最大表示輝度は、入力された画像データにおいて予め輝度１００％に対応付けられた階調値を有する画素に対応する画面の領域の輝度である。例えば、階調値が１０ビット信号で示された入力された画像データが上述したフルレンジ画像データであれば、階調値が１０２３である画素に対応する領域が１００ｃｄ／ｍ２で表示されることが望ましい。また、リミテッド画像データであれば、階調値が９４０である画素に対応する領域が１００ｃｄ／ｍ２で表示されることが望ましい。
【００２２】
制御部１０２は、各機能ブロックの動作を制御する演算処理装置である。制御部１０２は、例えば、Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）であるとする。制御部１０２は、メモリ１０３に記憶されたプログラムを読出して実行することにより、各機能ブロックの動作を制御する。
【００２３】
メモリ１０３は、制御部１０２や各機能ブロックが処理に用いるパラメータやプログラムを記憶する記憶媒体である。メモリ１０３は、ハードディスクのような不揮発性の記憶媒体であるとする。また、メモリ１０３は、揮発性の記憶媒体を含む複数の記憶媒体から構成されていてもよい。
【００２４】
信号処理部１１０は、設定された信号レンジおよび階調特性に基づいて、入力された画像データを処理して表示画像データを出力する信号処理回路である。信号処理部１１０は、入力された画像データに対してゲイン処理やオフセット調整を施すことも可能である。また、信号処理部１１０は、入力された画像データをリミテッド画像データとして処理することが設定された場合、入力された画像データのリミテッドレンジを拡張する処理を施して表示画像データを出力する。信号処理部１１０は、表示画像データをパネル制御部１０４に出力する。信号処理部１１０は、入力信号処理部１１１、ゲイン処理部１１２、オフセット処理部１１３、レンジ拡張部１１４、および表示画像生成部１１５を備える。
【００２５】
入力信号処理部１１１は、画像データを入力する入力インターフェースである。入力信号処理部１１１は、入力された画像データを、信号処理部１１０の各機能ブロックが処理可能なフォーマットに変換した画像データ（入力画像データ）を出力する。入力画像データは、画素ごとにＲＧＢの階調値が指定された画像データであるとする。階調値はそれぞれ１０ビットデータで指定されるとする。なお、入力画像データのフォーマットはＹＣｂＣｒおよびＸＹＺなどのフォーマットでもよい。また、入力信号処理部１１１は、フォーマットの変換以外の処理を入力された画像データに施して入力画像データを出力してもよい。
【００２６】
ゲイン処理部１１２は、入力画像データにゲイン処理を施す処理部である。ゲイン処理部１１２は、予め定められたゲイン圧縮係数（ゲイン値）を入力画像データの階調値に乗算してゲイン処理を施す。ゲイン圧縮係数は、１以下の係数であるとする。ゲイン処理部１１２は、ゲイン処理を施された入力画像データをオフセット処理部１１３に出力する。
【００２７】
ゲイン処理部１１２では、式１に従い、階調値をゲイン圧縮する。ここで、Ｖａは入力画像データの階調値である。Ｇｖは、１以下のゲイン圧縮係数である。例えば、Ｇｖは０．９であるとする。
Ｖｂ＝Ｖａ×Ｇｖ  …式１
【００２８】
図２は、ゲイン処理前後の階調値の関係を示す模式図である。ゲイン処理により、階調値Ｖａの取り得る最大値Ｖａ＿ｍａｘ（１０２３）は、ゲイン処理後の入力画像データにおいてＶａ＿ｍａｘ×Ｇｖ（９２０）に変換される。
【００２９】
オフセット処理部１１３は、ゲイン処理後の入力画像データにオフセット処理を施す処理部である。オフセット処理はオフセット調整ともいう。オフセット処理部１１３は、ゲイン処理後の入力画像データの階調値にオフセット値Ｏｆｓを加算する処理を施して、レンジ拡張部１１４に出力する。オフセット処理に用いるオフセット値Ｏｆｓは、ユーザがＩ／Ｆ部１０１を介して設定するとする。オフセット値Ｏｆｓは、ユーザが直接値を設定することも可能であるし、あらかじめメモリ１０３に記憶された複数のオフセット値Ｏｆｓから選択することも可能である。オフセット処理部１１３では、式２に従い、階調値にオフセットをかける。
Ｖｃ＝Ｖｂ＋（Ｏｆｓ×Ｇｖ）  …式２
【００３０】
式１および式２から、入力画像データの階調値Ｖａと、オフセット処理後の入力画像データの階調値Ｖｃとの対応関係は、式３で表すことができる。ゲイン処理部１１２とオフセット処理部１１３が異なる機能ブロックでなく、式３を用いて階調値Ｖａを階調値Ｖｃに変換する処理を一度に行ってもよい。なお、式３で、ＶｃがＶｃの取りうる最大値Ｖｃ＿ｍａｘ以上となった場合は、Ｖｃは、Ｖｃ＿ｍａｘに変換される（クリップされる）。
Ｖｃ＝（Ｖａ＋Ｏｆｓ）×Ｇｖ  …式３
【００３１】
図３は、入力画像データの階調値Ｖａと、オフセット処理後の入力画像データの階調値Ｖｃとの対応関係を示す模式図である。図３の点線は、ゲイン処理部１１２でゲイン処理を施さない場合の対応関係を示す。図３の点線は、ゲイン処理部１１２でゲイン圧縮係数を１としてゲイン処理を施した場合の対応関係を示すともいえる。図３の実線は、１以下のゲイン圧縮係数Ｇｖを用いてゲイン処理を施した場合の対応関係を示す。
【００３２】
式３より、入力画像データの階調値Ｖａが、Ｖｃ＿ｍａｘ／Ｇｖ−Ｏｆｓよりも大きい場合、オフセット処理後の階調値Ｖｃは、Ｖｃ＿ｍａｘとなり、階調性が低下する。ゲイン圧縮係数Ｇｖが小さいほど、入力画像データの階調値ＶａがＶｃ＿ｍａｘ／Ｇｖ−Ｏｆｆｓｅｔよりも大きくなる範囲は少なくなる。したがって、ゲイン圧縮係数Ｇｖは、必要なオフセットの調整幅が確保できるよう、設定することが望ましい。例えば、ユーザが設定可能なＯｆｓ値の最大値Ｏｆｓ＿ＭＡＸである場合、式４に基づいて予め決定されたゲイン圧縮係数Ｇｖがメモリ１０３に記憶されているとする。
【００３３】
【数１】
2019041363.tif 000003
【００３４】
レンジ拡張部１１４は、オフセット処理後の入力画像データの階調値のレンジを拡張するレンジ拡張処理を施す処理部である。レンジ拡張部１１４は、入力画像データの形式に応じて、レンジ拡張処理を制御する。レンジ拡張部１１４は、ユーザが設定した信号レンジに基づいて階調値を変換する。
【００３５】
例えば、ユーザが入力された画像データがスーパーホワイト画像データであると設定したとする。この場合、入力画像データは、輝度レンジ０〜１００％が階調値の範囲６４〜９４０に対応付けられ、リミテッドレンジを超えた階調値の範囲（スーパーホワイト領域（９４０〜１０２３））にも輝度１００％を超える高階調値が割り当てられている。
【００３６】
レンジ拡張部１１４は、上述のような入力画像データに対して、スーパーホワイト領域とリミテッドレンジとを合わせた階調値の範囲（６４〜１０２３）を、０〜１０２３の範囲に拡張するように変換するとする。
【００３７】
レンジ拡張処理前の入力画像データにおいて、レンジ拡張処理の対象となる信号範囲を対象範囲とする。上述の場合、対象範囲は、スーパーホワイト領域とリミテッドレンジとを合わせた階調値の範囲（６４〜１０２３）である。
【００３８】
レンジ拡張部１１４は、式５に従い、レンジ拡張処理を実行してレンジ拡張処理後の階調値Ｖｄを取得する。Ｖｍｉｎは、対象範囲の階調値の最小値、Ｖｍａｘは、対象範囲の階調値の最大値をそれぞれ示す。Ｎは、変換後の階調値Ｖｄのビット数である。例えば、Ｎは１０であるとする。
【００３９】
【数２】
2019041363.tif 000004
【００４０】
図４は、入力画像データの階調値Ｖａとレンジ変換処理後の入力画像データの階調値Ｖｄとの対応関係を示す模式図である。図４（ａ）は、本実施例に示すように、オフセット調整後にレンジ拡張処理を施した場合の対応関係を示す。図４（ｂ）、レンジ拡張処理を施した後に、ゲイン処理とオフセット処理を施した場合の入力画像データの階調値Ｖａと変換処理後の階調値Ｖｄ´対応関係を示す。
【００４１】
図４（ａ）に示すように、オフセット調整後にレンジ拡張処理を施した場合、入力画像データにおいて対象範囲外であった（Ｖａ＜Ｖｍｉｎ）階調値が、オフセット調整により階調性が低下しない。しかし、図４（ｂ）に示すように、オフセット調整前にレンジ拡張処理を施した場合、レンジ拡張処理によりＶａ＜Ｖｍｉｎの階調値が０にクリップされ、オフセット処理を施しても階調性を有しない。
【００４２】
本実施例のように、オフセット調整後にレンジ拡張処理を施すことにより、例えば、テスト画像であるＰＬＵＧＥ（Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｌｉｎｅ  Ｕｐ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）信号により、黒レベル調整を行うことができる。ＰＬＵＧＥ信号には、−４％、０％、４％の信号が含まれる。ＰＬＵＧＥ信号による黒レベル調整では、−４％と０％が同じ見えになるよう画像信号のオフセットを調整する。
【００４３】
表示画像生成部１１５は、入力されたレンジ拡張処理後の画像データの階調特性を補正して表示画像データを生成する。表示画像生成部１１５は、表示画像データをパネル制御部１０４に出力する。表示画像生成部１１５は、レンジ拡張処理後の画像データの階調値Ｖｄを、変換関数ｆ（Ｖｄ）を用いて、表示画像データの階調値Ｖｅに変換する。例えば、変換関数は、ガンマ２．２の階調特性を示す関数であるとする。この場合、Ｖｅは、式６を用いて求められる。なお、表示画像生成部１１５で行われる信号処理は、階調特性の補正処理に限定されず、色温度や色域などの補正処理も含まれるものとする。
Ｖｅ＝ｆ（Ｖｄ）  …式６
Ｖｅ＝Ｖｄ２．２   …式７
【００４４】
パネル制御部１０４は、表示画像データに基づく画像が液晶パネルモジュール１０５の画面に表示されるよう、液晶パネルモジュール１０５を制御する。液晶パネルモジュール１０５は、表示画像データの各画素に対応する液晶素子を有する液晶パネルを備える。パネル制御部１０４は、表示画像データの各画素の階調値に基づいて、対応する液晶素子の透過率を制御する。例えば、パネル制御部１０４は、表示画像データの各画素の階調値に比例する透過率で各液晶素子を制御するとする。液晶パネルモジュール１０５は、パネル制御部１０４により制御され、バックライト１０７から照射された光を透過して画像を表示する。パネル制御部１０４は、取得した表示画像データの画素の階調値に基づいて、対応する液晶素子の透過率を制御する。例えば、パネル制御部１０４は、階調値が最大値である場合に液晶素子の透過率が最大になるように制御するとする。液晶素子の透過率の最大値は１０％であるとする。
【００４５】
バックライト制御部１０６は、バックライト１０７の輝度を制御する制御部である。バックライト１０７は、液晶パネルモジュール１０５の背面から光を照射する照明装置である。バックライト１０７は、光源を備える。例えば、バックライト１０７は、光源として複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を備えるとする。バックライト制御部１０６は、ＬＥＤの点灯期間と消灯期間との比を制御するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御により、バックライト１０７から液晶モジュール１０５に照射される光の量を制御する。
【００４６】
表示装置１００は、バックライト１０７から照射された光を、液晶パネルモジュール１０５を通して出力することにより、画像信号を映し出す。液晶パネルモジュール１０５とバックライト１０７とは、表示モジュールを構成する。表示モジュールは例えば有機ＥＬパネルを用いた表示モジュールであってもよい。
【００４７】
バックライト制御部１０６は、設定された最大表示輝度で画像を表示するように、バックライト１０７の光量を制御する。設定された最大表示輝度が１００ｃｄ／ｍ２であるとする。この場合、バックライト制御部１０６は、バックライト１０７から液晶パネルモジュール１０５に照射される光の輝度が１０００ｃｄ／ｍ２となるように、制御するものとする。これにより、表示画像データにおいて最大の階調値が指定された画素に対応する領域は、１００ｃｄ／ｍ２で表示されるとする。
【００４８】
図５は、上述のように、入力画像データの階調値Ｖａと、入力画像データに対してゲイン処理、およびオフセット処理の後に、レンジ拡張処理を施して得られた表示画像データに基づいて画像を表示した場合の表示輝度との対応関係を示す模式図である。ゲイン処理、オフセット処理、レンジ拡張処理により、入力画像データにおいて輝度１００％に対応するＶａ（９４０）は、１００ｃｄ／ｍ２よりも低い輝度で表示される。
【００４９】
上述したように、入力画像データにおいて輝度１００％に対応する階調値が指定された画素は、表示装置の最大表示輝度で表示されることが望ましい。制御部１０２は、信号処理部１１０が入力画像データに対して施したゲイン処理、およびレンジ拡張処理に応じて、バックライト制御部１０６が制御するバックライト１０７の光量を調整する。
【００５０】
図６は、制御部１０２のバックライト輝度制御処理を示すフローチャートである。制御部１０２は、入力画像データに対してオフセット処理が施されない場合に、入力画像データにおいて輝度１００％に対応する階調値が指定された画素が表示装置の最大表示輝度で表示されるように、バックライト１０７の光量を調整する。具体的には制御部１０２は、バックライト制御部１０６がバックライト１０７に用いるＰＷＭ制御値を決定する。
【００５１】
Ｓ１１で、制御部１０２は、入力画像データの信号レンジを判定する。入力画像データがリミテッドレンジを用いたデータである場合、Ｓ１２で、輝度レンジ１００％に対応する階調値（白レベル）を、リミテッドレンジの最大値（９４０、１０ビットの場合）と設定する。入力画像データがリミテッドレンジを用いたデータでない場合、Ｓ１３で、白レベルを、階調値の取りうる最大値（１０２３、１０ビットの場合）と設定する。なお、白レベルは、ユーザによって指定されてもよい。
【００５２】
Ｓ１４で、制御部１０２は、ゲイン処理後の白レベルを取得する。具体的には、Ｓ１２、もしくはＳ１３で設定された白レベルを、式１を用いてゲイン処理した値を取得する。白レベルＶａが９４０、ゲイン圧縮係数Ｇｖが０．９の場合、数式１によって算出される白レベルＶｂは、８４６である。
【００５３】
Ｓ１５で、制御部１０２は、レンジ拡張処理後の白レベルを算出する。具体的には、Ｓ１４で算出されたゲイン圧縮後の白レベルに基づき、前述した式５によりレンジ拡張処理後の白レベルを算出する。ゲイン圧縮後の白レベルが８４６、対象範囲の最大値Ｖｍａｘが１０２３、対象範囲の最小値Ｖｍｉｎが６４、Ｎが１０の場合、レンジ拡張処理後の白レベルは、８４１とである。
【００５４】
Ｓ１６で、制御部１０２は、表示画像データの白レベルを算出する。具体的には、Ｓ１５で取得されたレンジ拡張処理後の白レベルに基づき、前述した式６により階調特性を変換された後の白レベルを算出する。ガンマ２．２の階調特性を示す関数を用いて変換すると、レンジ処理拡張後の白レベル（８４１）は、６６５に変換される。
【００５５】
Ｓ１７で、制御部１０２は、バックライトの輝度補正係数を算出する。具体的には、液晶パネルモジュール１０５の表示特性と、Ｓ１６で算出された出力信号処理後の白レベルに基づき、数式６に従い、輝度補正係数を算出する。
【００５６】
【数３】
2019041363.tif 000005
【００５７】
式８において、Ｙは相対輝度値である。相対輝度値Ｙは、液晶パネルモジュール１０５が表示可能な階調値の上限値に対して、上述のようにゲイン処理、オフセット処理、およびレンジ拡張処理を施された後の白レベルの画素の階調値の比である。例えば、出力信号処理後の白レベルが６６５の場合、相対輝度値Ｙが０．６５となる。つまり、上述のようにゲイン処理、オフセット処理、およびレンジ拡張処理を施すことにより、入力画像データにおいて輝度１００％に対応する階調値を有する画素は、表示装置が表示可能な階調値の上限値の０．６５となる。式８で算出される輝度補正係数Ｇｌは、１．５４となる。
【００５８】
Ｓ１８で、制御部１０２は、白レベルとＳ１７で算出された輝度補正係数に基づいて、バックライト１０７のＬＥＤをＰＷＭ制御するためのデューティ比を決定し、バックライト制御部１０６に出力する。具体的には、制御部１０２は、補正前のＰＷＭ制御に用いられるデューティ比に、輝度補正係数Ｇｌを乗算して、バックライト１０７の制御に用いるデューティ比とする。デューティ比は、バックライト１０７の光量に比例するとする。上述の輝度補正係数Ｇｌ＝１．５４を用いて、ＰＷＭ制御値を補正することにより、バックライト１０７は、１５４０ｃｄ／ｍ２で点灯する。したがって、階調値１０２３の信号を液晶パネルモジュール１０５に表示した場合の輝度は１５４ｃｄ／ｍ２となる。
【００５９】
図７は、上述のバックライト１０７の輝度補正を行った場合の入力画像データの階調値を表示輝度との関係を示す模式図である。なお、図７は、入力画像データにゲイン処理とレンジ拡張処理のみを行い、オフセット処理を施していない場合を示す。具体的には、リミテッド画像データである入力画像データに対してゲイン圧縮係数０．９でゲイン圧縮し、階調特性をガンマ２．２に補正した場合を示す。図７の点線は、上述のバックライト１０７の輝度補正を行わない場合の対応関係を示す。この場合、入力画像データにおいて輝度１００％に対応する階調値９４０の画素の表示輝度は、６５ｃｄ／ｍ２である。つまり、白レベルが６５％に低下してしまう。図７の実線は、上述のバックライト１０７の輝度補正を行う場合の対応関係を示す。バックライト１０７の光量を１．５４倍することにより、表示輝度が１．５４倍となる。これにより、入力画像データにおいて輝度１００％に対応する階調値９４０の画素の表示輝度は、１００ｃｄ／ｍ２となる。
【００６０】
上述のように制御することにより、ゲイン圧縮による白レベルの輝度の低下を抑制することが可能となる。
【００６１】
上述したように、実施例１の表示装置では、オフセット調整時の画像信号の飽和を抑制するために、オフセット調整前の画像信号にゲイン圧縮をかける。これにより、スーパーホワイト領域を残しつつ、黒レベルを調整することが可能になる。
【００６２】
さらに、実施例１の表示装置では、オフセット調整時の画像信号の飽和を抑制するために、画像信号にゲイン圧縮をかけるが、画像信号の低下分をバックライトにより補正する。これにより、コントラストや輝度の低下を防ぐことができる。
【００６３】
＜実施例２＞
ＳＤＲよりも高い輝度を含むＨＤＲに対応する画像データ（ＨＤＲ画像データ）は、高輝度で表示する必要がある。入力された画像データがＨＤＲ画像データに対して実施例１を適用させた場合、表示輝度の補償のためにバックライトの発光輝度の調整が、表示装置の電源容量などの制限によりできない場合がある。この場合、全体的な輝度が低下する。実施例２の表示装置は、画像データのダイナミックレンジに応じて、ゲイン圧縮や信号レンジ拡張の制御方法を変えることにより、輝度低下を抑制する場合について説明する。なお、実施例２の表示装置の機能構成は、図１に示す通りである。
【００６４】
画像データのダイナミックレンジは、例えば、Ｒｅｃ．７０９やＤＣＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｉｎｅｍａ  Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ）などに準拠した標準的なダイナミックレンジ（ＳＤＲ）がある。ＳＤＲに対応する画像データをＳＤＲ画像データとする。ＳＤＲ画像データの階調特性は、例えばガンマで規定される。また、ＩＴＵ−Ｒ  ＢＴ．２１００で規格化されたＰＱ（Ｐｅｒｃｅｐｔｕａｌ  Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ）とＨＬＧ（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｌｏｇ−Ｇａｍｍａ）等に準拠したＳＤＲよりも広いダイナミックレンジ（ＨＤＲ）がある。ＨＤＲに対応する画像データをＨＤＲ画像データとする。この規格の階調特性は、Ｌｏｇで規定される。
【００６５】
入力されたＳＤＲ画像データに基づいて画像を表示装置１００に表示する場合、表示画像生成部１１５において、画像データの階調特性をガンマ特性に補正する。入力されたＨＤＲ画像データに基づいての画像を表示装置１００に表示する場合、表示画像生成部１１５において、画像データの階調特性をＬｏｇ特性に補正する。
【００６６】
図８は、制御部１０２のゲイン圧縮係数の設定処理を示すフローチャートである。Ｓ２１で、制御部１０２は、入力画像データの信号レンジを判定する。信号レンジがリミテッドレンジ以外の場合は、Ｓ２５で、ゲイン圧縮係数を１に設定する。信号レンジがリミテッドレンジの場合は、Ｓ２２で、入力画像データのダイナミックレンジを判定する。
【００６７】
Ｓ２２で、入力画像データのダイナミックレンジがＨＤＲ、すなわち、表示画像生成部１１５において、階調特性をＬｏｇ特性に補正する場合、Ｓ２３で、ゲイン圧縮係数を１に設定する。入力画像データのダイナミックレンジがＳＤＲ、すなわち、表示画像生成部１１５において階調特性をガンマ特性に補正する場合、Ｓ２４でゲイン圧縮係数を１未満の値、例えば、０．９に設定する。なお、入力画像データのダイナミックレンジは、ユーザがＩ／Ｆ部１０１を介して設定することも可能であるし、入力信号処理部１１１が入力画像データを解析して設定することも可能である。
【００６８】
Ｓ２６で、制御部１０２は、Ｓ２３〜Ｓ２５で設定されたゲイン圧縮係数を、ゲイン処理部１１２に出力する。ゲイン処理部１１２では、出力されたゲイン圧縮係数に基づき、前述した数式１に従い、画像信号をゲイン圧縮する。
【００６９】
ＳＤＲ画像データのゲイン圧縮係数が１未満である理由は、ＳＤＲではスーパーホワイトが規定されているためである。また、ＨＤＲ画像データのゲイン圧縮係数が１である理由は、スーパーホワイトが規定されていないためである。
【００７０】
図９は、制御部１０２の対象範囲の設定処理を示すフローチャートである。Ｓ３１で、制御部１０２は、入力画像データの信号レンジを判定する。信号レンジがリミテッドレンジ以外の場合は、Ｓ３５で、対象範囲の階調値の最小値を０、最大値を１０２３に設定する。信号レンジがリミテッドレンジの場合は、Ｓ３２で、入力画像データのダイナミックレンジを判定する。入力画像データのダイナミックレンジがＨＤＲ、すなわち、表示画像生成部１１５において、階調特性をＬｏｇ特性に補正する場合、Ｓ３３で、対象範囲の階調値の最小値を６４、最大値を９４０に設定する。入力画像データのダイナミックレンジがＳＤＲ、すなわち、表示画像生成部１１５において、階調特性をガンマ特性に補正する場合、Ｓ３４で対象範囲の階調値の最小値を６４、最大値を１０２３に設定する。
【００７１】
Ｓ２６で、制御部１０２は、Ｓ３３〜３５で設定された対象範囲の階調値の最小値および最大値を、レンジ拡張部１１４に出力する。レンジ拡張部１１４では、出力された対象範囲の階調値の最小値および最大値に基づき、前述した数式５に従い、画像データを拡張する。
【００７２】
上述したように、実施例２の表示装置では、画像データのダイナミックレンジに応じて、ゲイン処理やレンジ拡張の制御方法を変える。
【００７３】
図１０は、入力されたＨＤＲ画像データの階調値と、表示装置１００で表示される場合の表示輝度との関係を示す模式図である。実施例２を適用することにより、ＨＤＲ画像データに基づいて画像を表示した場合に、ゲイン圧縮係数Ｇｖを１．０とする。図１０の実線は、ゲイン圧縮係数Ｇｖを１．０とした場合の関係を示す。また、図１０の点線は、ゲイン圧縮係数Ｇｖを０．９とした場合の比較例である。ＨＤＲ画像データに対して、上述のように、ゲイン圧縮係数と対象範囲を制御することにより、輝度低下を防ぐことができる。
【００７４】
＜実施例３＞
実施例３では、オフセット調整に応じて、ゲイン圧縮の制御方法を変える場合について説明する。なお、実施例３の表示装置の機能構成は、図１に示す通りである。
【００７５】
表示装置１００の制御部１０２において、ゲイン処理に用いるゲイン圧縮係数Ｇｖを式９によって算出する。ここで、Ｎは画像信号のビット深度、Ｏｆｓはユーザが指定したオフセット値であり、オフセット値はＮビット精度とする。なお、オフセット値Ｏｆｓが０である場合、ゲイン圧縮係数Ｇｖは１となる。
【００７６】
【数４】
2019041363.tif 000006
【００７７】
画像信号のビット深度が１０ビット、オフセット値を０とした場合、式９によって算出されるゲイン圧縮係数は１となる。同じく、オフセット値を１００とした場合、式９によって算出されるゲイン圧縮係数は０．９１となる。このように、オフセット値が高いほど、ゲイン圧縮係数が低くなる。
【００７８】
なお、式９で算出されるゲイン圧縮係数には、上限値および下限値を設ける。例えば、ゲイン圧縮係数の上限値を１とし、下限値を０．９とする。
【００７９】
上述したように、実施例３の表示装置では、オフセット調整に応じたゲイン圧縮係数により、画像信号をゲイン圧縮する。
【００８０】
オフセット調整しない画像信号に対して実施例１〜２を適用すると、電源容量などの制限により輝度拡張ができない場合に、全体的な輝度が低下する。そこで、実施例３を適用することにより、オフセット調整しない場合に、図１１に示すように、全体的な輝度低下を防ぐことができる。
【００８１】
さらに、実施例３の表示装置では、ゲイン圧縮係数に上限値／下限値を設ける。これにより、最大輝度や信号処理精度が極端に低下することを防ぐことができる。
【００８２】
なお、オフセット値に応じて動的にゲイン圧縮係数を設定するようにしたが、これに限定しない。例えば、オフセット調整する／しないによって、ゲイン圧縮係数を決めてもよい。この場合、オフセット調整しない場合のゲイン圧縮係数を１、する場合のゲイン圧縮係数を０．９と設定してもよい。
【００８３】
＜実施例４＞
ゲイン圧縮処理を施された入力画像データに基づいて画像を表示した場合、表示輝度のレンジは、もとの入力画像データに基づいて画像を表示した場合の表示輝度のレンジよりも狭くなる（最大表示輝度が低下する）ことがある。
【００８４】
図１２は、入力画像データの階調値に対する表示輝度の関係を示す模式図である。図１２は、階調値が１０ビットで示された入力画像データに対して、ゲイン処理、オフセット処理、およびレンジ拡張処理を実施せず、表示画像生成部１１５でガンマ２．２の階調特性を適用した場合を示す。また、表示装置の最大の表示輝度（最大輝度）は、１０００ｃｄ／ｍ２であるとする。このとき、入力画像データの最大の階調値（１０２３）に対応する表示輝度は、１０００ｃｄ／ｍ２である。
【００８５】
このような入力画像データに対して、ゲイン圧縮係数を０．９として、ゲイン圧縮処理を施した場合、もとの入力画像データの最大の階調値（１０２３）は、１０２３×０．９に変換される。したがって、もとの入力画像データにおいて最大の階調値の領域の表示輝度は、ゲイン圧縮処理により、７９３ｃｄ／ｍ２に低下する。つまり、ゲイン圧縮処理を施すことにより、低下した最大の階調値に対応する表示輝度（７９３ｃｄ／ｍ２）よりも高い表示輝度で、画像を表示できない。
【００８６】
実施例４の表示装置１００は、表示装置１００の最大輝度、入力画像データの信号レンジおよび階調特性に応じて、ゲイン圧縮係数を制御することにより、表示輝度の低下を抑制する場合について説明する。なお、実施例４の表示装置１００の機能構成は、図１に示す通りである。実施例４の表示装置１００は、制御部１０２のゲイン圧縮係数の設定処理が異なる。
【００８７】
図１３は、制御部１０２のゲイン圧縮係数の設定処理を示すフローチャートである。
【００８８】
Ｓ４１で、制御部１０２は、入力画像データの信号レンジを判定する。信号レンジがリミテッドレンジ以外の場合は、Ｓ４８に進む。Ｓ４８は、ゲイン圧縮係数を１に設定する処理である。信号レンジがリミテッドレンジの場合は、Ｓ４２に進む。信号レンジがリミテッドレンジである場合、白階調値は、入力画像データの階調値の最大値でない場合がある。例えば、入力画像データの階調値が１０ビットデータで示される場合、入力画像データの白階調値Ｖｗは、９４０であるとする。
【００８９】
Ｓ４２で、制御部１０２は、入力画像データの最大階調値の目標輝度（Ｌｔ）を算出する。制御部１０２は、入力画像データの信号レンジおよび階調特性に基づき、入力画像データの最大階調値の表示輝度の目標値（目標輝度Ｌｔ）を算出する。
【００９０】
【数５】
2019041363.tif 000007
【００９１】
式１０において、Ｖｗは白階調値、Ｌｗは白階調値に対応する表示輝度、Ｖｍａｘは対象範囲の最大階調値、および、Ｖｍｉｎは対象範囲の最小階調値、をそれぞれ示す。例えば、レンジ拡張部１１４における対象範囲がオーバーホワイトを含むリミテッドレンジである場合、Ｖｍａｘが１０２３、Ｖｍｉｎが６４となる。Ｌｗは、入力画像データにおいて白階調値Ｖｗの領域（白領域）の表示輝度の目標値である。例えば、白領域の表示輝度Ｌｗは、ユーザがＩ／Ｆ部１０１を介して設定するとする。Ｌｗは、例えば、７５０ｃｄ／ｍ２であるとする。なお、表示輝度Ｌｗは、入力画像データのメタ情報を解析することによって得られる値であってもよい。
【００９２】
また、変換関数ｆは、表示画像生成部１１５で階調特性の変換に用いられる変換関数である。例えば、表示画像生成部１１５で階調特性をガンマ２．２に変換する場合、変換関数ｆは、式７に示した特性となる。上述した各パラメータを、式１０に適用すると、目標輝度Ｌｔは、９１５ｃｄ／ｍ２となる。
【００９３】
Ｓ４３で、制御部１０２は、最大階調値の目標輝度Ｌｔが、表示装置１００の最大輝度Ｌｍａｘ未満であるか判定する。目標輝度Ｌｔが表示装置１００の最大輝度Ｌｍａｘ以上である場合（Ｓ４３，Ｎｏ）、Ｓ４８に進む。目標輝度Ｌｔが表示装置１００の最大輝度Ｌｍａｘ未満である場合（Ｓ４３，Ｙｅｓ）、Ｓ４４に進む。表示装置１００の最大輝度Ｌｍａｘは、１０００ｃｄ／ｍ２であるとする。例えば、表示装置１００の最大輝度Ｌｍａｘは、メモリ１０３に記憶された値を読み出して使用するとする。なお、表示装置１００の最大輝度Ｌｍａｘは、液晶パネルモジュール１０５およびバックライト１０７の駆動時間や劣化度合い等に応じて、制御部１０２が計算により求めてもよい。
【００９４】
Ｓ４４で、制御部１０２は、ゲイン圧縮係数の下限値Ｇｍｉｎを取得する。制御部１２０は、表示装置１００の最大輝度Ｌｍａｘ、目標輝度Ｌｔ、および入力画像データの階調特性に基づいて、ゲイン圧縮係数の下限値Ｇｍｉｎを算出する。制御部１０２は、式１１を用いて、ゲイン圧縮係数の下限値Ｇｍｉｎを算出する。
【００９５】
【数６】
2019041363.tif 000008
【００９６】
式１１において、ｆ−１は、式１０に適用される階調特性の変換関数ｆの逆関数である。例えば、入力画像データの階調特性をガンマ２．２に補正する場合、変換関数ｆの逆関数ｆ−１には、式１２が適用される。
【００９７】
【数７】
2019041363.tif 000009
【００９８】
式１１において、上述したように、目標輝度Ｌｔが９１５ｃｄ／ｍ２、最大輝度Ｌｍａｘが１０００ｃｄ／ｍ２、変換関数ｆに階調特性をガンマ２．２に補正する関数を適用する場合、ゲイン圧縮係数の下限値Ｇｍｉｎは０．９６となる。
【００９９】
図１４は、入力画像データの階調値に対する表示輝度の関係を示す模式図である。図１４に示すように、入力画像データの階調値の最大値（１０２３）を、ゲイン圧縮係数の下限値Ｇｍｉｎ（０．９６）を用いてゲイン処理をかけた場合、対応する表示輝度は９１５ｃｄ／ｍ２となる。また、入力画像データの白階調値Ｖｗ（９４０）に同様にゲイン圧縮係数の下限値Ｇｍｉｎ（０．９６）を用いてゲイン処理をかけた場合、対応する表示輝度は７５０ｃｄ／ｍ２となる。したがって、入力画像データにおける白階調値Ｖｗ，最大の階調値それぞれに対応する領域が、設定された表示輝度で表示される。
【０１００】
Ｓ４５で、ゲイン圧縮係数の下限値Ｇｍｉｎが初期値Ｇ０以上であるか否かを判定する。ゲイン圧縮係数の下限値Ｇｍｉｎが小さい値になりすぎると、ゲイン圧縮処理後の画像データの階調値のレンジが狭くなり、後段の画像処理の処理精度が低下する場合がある。したがって、下限値Ｇｍｉｎが、予め画像処理の処理精度が所定の範囲になるように定められたゲイン圧縮係数よりも小さい場合（Ｓ４５、Ｎｏ）、処理はＳ４７に進む。Ｓ４７で、制御部１０２は、初期値Ｇ０をゲイン圧縮係数と設定する。
【０１０１】
また、Ｓ４５で、下限値Ｇｍｉｎが初期値Ｇ０以上である場合（Ｓ４５、Ｙｅｓ）、処理はＳ４６に進む。Ｓ４６で、制御部１０２は、下限値Ｇ０をゲイン圧縮係数と設定する。
【０１０２】
Ｓ４６、Ｓ４７、およびＳ４８の処理によって、ゲイン圧縮係数の設定フローが終了する。
【０１０３】
上述したゲイン圧縮係数の設定フローによって設定されたゲイン圧縮係数を用いて、ゲイン処理部１１１は、入力画像データに対するゲイン圧縮処理を実行する。
【０１０４】
図１４に示したように、ゲイン圧縮処理の下限値Ｇｍｉｎを用いてゲイン圧縮処理を実行することにより、表示装置の最大表示輝度を上げることなく、ユーザが設定した表示輝度で入力画像データのうち白階調値の領域（白領域）を表示することが可能となる。また、入力画像データの最大階調値に対応する領域の表示輝度の低下を抑制することが可能となる。
【０１０５】
なお、ゲイン圧縮係数の初期値と下限値を比較して、ゲイン圧縮係数を決定するようにしたが、これに限定しない。実施例３のように、オフセット調整に応じたゲイン圧縮係数など、初期値以外のゲイン圧縮係数と比較して、ゲイン圧縮係数を決定してもよい。
【０１０６】
＜実施例５＞
入力された画像データに対して実施例４を適用させた場合、ゲイン圧縮を調整することで、輝度低下を抑制することができる。しかしながら、入力画像データのうち、白階調値よりも高い階調値の範囲（スーパーホワイト領域）の階調性を残すように変換処理を行うことにより、白階調値に対応する表示輝度が取りうる範囲は、表示装置の最大輝度よりも低くなる。
【０１０７】
例えば、最大輝度が１０００ｃｄ／ｍ２の表示装置に、ガンマ２．２の画像データを表示した場合、図１２に示すように、白階調値を７９３ｃｄ／ｍ２以上の輝度で表示できなくなってしまう。
【０１０８】
実施例５の表示装置は、表示装置の最大輝度、入力画像データの表示輝度および階調特性に応じて、レンジ拡張処理の制御方法を変えることにより、白階調値の表示輝度の低下を抑制する。
【０１０９】
なお、実施例５の表示装置１００の機能構成は、図１に示す通りである。
【０１１０】
図１５は、制御部１０２の対象範囲の設定処理を示すフローチャートである。
【０１１１】
Ｓ５１で、制御部１０２は、入力画像データの信号レンジがリミテッドレンジであるか否かを判定する。信号レンジがリミテッドレンジでない場合（Ｓ５１  Ｎｏ）、処理は、Ｓ５７に進む。信号レンジがリミテッドレンジの場合は、処理はＳ５２に進む。
【０１１２】
Ｓ５２で、制御部１０２は、最大階調値（１０ビット信号の場合は１０２３）の目標輝度を算出する。具体的には、入力画像データの表示輝度および階調特性に基づき、前述した式１０に従い、最大階調値の目標輝度Ｌｔを算出する。
【０１１３】
白階調値の表示輝度Ｌｗが９００ｃｄ／ｍ２、階調特性がガンマ２．２の場合、最大階調値の目標輝度Ｌｔは、１０９８ｃｄ／ｍ２となる。
【０１１４】
Ｓ５３で、制御部１０２は、最大階調値の目標輝度Ｌｔが表示装置１００の最大輝度未満であるか否かを判定する。目標輝度Ｌｔが表示装置１００の最大輝度未満である場合、処理は、Ｓ５６に進む。最大階調値の目標輝度が表示装置１００の最大輝度以上である場合、処理はＳ５４に進む。
【０１１５】
Ｓ５４で、制御部１０２は、対象範囲の階調値の最大値を算出する。具体的には、表示装置１００の最大輝度、入力画像データの階調特性、目標輝度Ｌｔに基づき、最大輝度に対応する入力階調値Ｖｍｌを算出する。制御部１０２は、式１３に基づいて入力階調値Ｖｍｌを算出する。Ｌｍａｘは表示装置１００の最大輝度、Ｖｍａｘは最大階調値、Ｖｍｉｎは最小階調値をそれぞれ示す。また、ｆ−１は、前述した式１０に適用される階調特性の変換関数ｆの逆関数である。例えば、入力画像データの階調特性がガンマ２．２の場合、変換関数ｆの逆関数ｆ−１には、前述した式１２が適用される。なお、表示装置１００の最大輝度Ｌｍａｘは、メモリ１０３に記憶された固定値を使用するが、これに限定しない。例えば、液晶パネルモジュール１０５およびバックライト１０７の駆動時間や劣化度合い等に応じて、表示装置１００の最大輝度を計算することも可能である。
【０１１６】
【数８】
2019041363.tif 000010
【０１１７】
式１３において、最大階調値の目標輝度Ｌｔに１０９８ｃｄ／ｍ２、表示装置１００の最大輝度Ｌｍａｘに１０００ｃｄ／ｍ２、変換関数ｆに階調特性をガンマ２．２に補正する関数を適用する。また、最大階調値Ｖｍａｘが１０２３であり、最小階調値Ｖｍｉｎが６４であるとする。この場合、入力階調値Ｖｍｌは９８３となる。
【０１１８】
Ｓ５５で、制御部１０２は、対象範囲の階調値の最小値を６４、最大値をＳ５４で算出した入力階調値Ｖｍｌに設定する。
【０１１９】
Ｓ５６で、制御部１０２は、対象範囲の階調値の最小値を６４、最大値を１０２３に設定する。
【０１２０】
Ｓ５７で、制御部１０２は、対象範囲の階調値の最小値を０、最大値を１０２３に設定する。
【０１２１】
Ｓ５８で、制御部１０２は、Ｓ５５〜５７で設定された対象範囲の階調値の最小値および最大値を、レンジ拡張部１１４に出力する。レンジ拡張部１１４では、出力された対象範囲の階調値の最小値および最大値に基づき、前述した数式５に従い、画像データを拡張する。
【０１２２】
対象範囲の最大値をＳ５４で決定された入力階調値Ｖｍｌとした場合のレンジ拡張処理後の入力画像データの階調値と表示輝度との関係を説明する。図１６は、レンジ拡張処理後の入力画像データの階調値と表示輝度との関係を示す模式図である。上述のように、対象範囲の最大値を決定することにより、白輝度を９００ｃｄ／ｍ２で表示することが可能になる。
【０１２３】
上述したように、実施例５の表示装置では、入力画像データを高輝度で表示する場合に、スーパーホワイト領域の少なくとも一部がクリップされるよう、対象範囲の階調値の最小値および最大値を設定する。これにより、入力画像データを高輝度で表示する場合であっても、白輝度の低下を防ぐことができる。
【０１２４】
＜実施例６＞
実施例６の表示装置は、スーパーホワイト領域を全てクリップすることで、白階調値の表示輝度の低下を抑制する場合について説明する。なお、実施例６の表示装置の機能構成は、図１に示す通りであり、ゲイン処理部１１２、および、オフセット処理部１１３は省略可能である。
【０１２５】
図１７は、制御部１０２の対象範囲の設定処理を示すフローチャートである。なお、Ｓ６９以外の処理は、図１５のフローチャートと同じであり、同一番号を付与している。
【０１２６】
Ｓ６９で、制御部１０２は、対象範囲の階調値の最小値を６４、最大値を９４０に設定する。すなわち、目標輝度が表示輝度の最大値よりも高い場合に、対象範囲をリミテッドレンジにおける黒階調値と白階調値とからなる範囲に設定するといえる。
【０１２７】
図１８は、実施例６にあるような処理を実行し、目標輝度が表示輝度の最大値よりも高い場合における入力画像データの階調値と表示輝度との関係を示す模式図である。図１８に示すように、実施例６の処理によれば、スーパーホワイト領域の全てがクリップされる。
【０１２８】
上述したように、スーパーホワイト領域の全てをクリップすることで、白階調値の表示輝度の低下を防ぐことが可能となる。
【０１２９】
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施例の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、このプログラムを格納し、プロセッサがプログラムを読取り可能な記憶媒体も、本発明に含まれる。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【０１３０】
１００  表示装置
１０１  Ｉ／Ｆ部
１０２  制御部
１０３  メモリ
１０４  パネル制御部
１０５  液晶パネルモジュール
１０６  バックライト制御部
１０７  バックライト
１１０  信号処理部
１１１  入力信号処理部
１１２  ゲイン処理部
１１３  オフセット処理部
１１４  レンジ拡張部
１１５  表示画像生成部
【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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