(57)【要約】【課題】暗い所で実物を見た時に見えていた明るさ感を、明るい所で表示装置を見ている時に再現することが可能となり、主として桿体視をしていた時に見えていた画像および映像を再現表示できるようにする。【解決手段】画像ならびに映像を表示する表示装置であって、表示画像の平均輝度値と階調数から撮影時の想定平均輝度値を算出する算出手段と、前記表示画像のコントラストを変更するコントラスト補正手段とを有し、前記コントラスト補正手段は、前記算出手段により算出された輝度値がある閾値よりも低い場合に、前記表示画像にコントラスト補正を施すようにする。【選択図】図１
2015138108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像ならびに映像を表示する表示装置であって、
表示画像の平均輝度値と階調数から撮影時の想定平均輝度値を算出する算出手段と、
前記表示画像のコントラストを変更するコントラスト補正手段とを有し、
前記コントラスト補正手段は、
前記算出手段により算出された輝度値がある閾値よりも低い場合に、前記表示画像にコントラスト補正を施すことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記コントラスト補正手段は、
周囲の照度から算出した視野内平均輝度値が１０Ｃｄ/ｍ2以上の領域である場合に、コントラスト補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
表示装置の周囲の照度をセンシングする照度センサと、
前記周囲の照度および画面の平均輝度値から視野内平均輝度を算出する視野内平均輝度算出手段とを有し、
前記コントラスト補正手段は、
前記視野内平均輝度算出手段が算出した視野内平均輝度値が１０Ｃｄ/ｍ2以上の領域である場合に、コントラスト補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
画像ならびに映像を表示する表示装置であって、
撮影時における撮影パラメータから撮影時の想定平均輝度値を算出する算出手段と、
前記画像のコントラストを変更するコントラスト補正手段とを有し、
前記コントラスト補正手段は、
前記算出手段により算出された輝度値がある閾値よりも低い場合に、前記画像にコントラスト補正を施すことを特徴とする表示装置。
【請求項５】
画像ならびに映像を表示する表示装置であって、
表示画像の平均輝度値と階調数から撮影時の想定平均輝度値を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された輝度値がある閾値よりも低い場合に、画素周辺の平均輝度値を参照し、前記算出手段により算出された輝度値と周辺平均輝度値に応じて、前記表示する画像にコントラスト補正を施す割合を変更するコントラスト補正手段とを有することを特徴とする表示装置。
【請求項６】
表示装置の周囲の照度をセンシングする照度センサと、
前記周囲の照度および画面の平均輝度値から視野内平均輝度を算出する視野内平均輝度算出手段とを有し、
前記コントラスト補正手段は、
前記視野内平均輝度算出手段が算出した視野内平均輝度値が１０Ｃｄ/ｍ2以上の領域である場合に、コントラスト補正を行うことを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記コントラスト補正手段は、逆ガンマ値を変更した数値によるテーブルを使用することを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
画像ならびに映像の画質を調整する画質調整装置であって、
表示画像の平均輝度値と階調数から撮影時の想定平均輝度値を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された輝度値がある閾値よりも低い場合に、前記表示する画像のコントラストを補正するコントラスト補正手段とを有することを特徴とする画質調整装置。
【請求項９】
前記コントラスト補正手段は、
周囲の照度から算出した視野内平均輝度値が１０Ｃｄ/ｍ2以上の領域である場合に、コントラスト補正を行うことを特徴とする請求項８に記載の画質調整装置。
【請求項１０】
表示装置の周囲の照度をセンシングする照度センサと、
前記周囲の照度および画面の平均輝度値から視野内平均輝度を算出する視野内平均輝度算出手段とを有し、
前記コントラスト補正手段は、
前記視野内平均輝度算出手段が算出した視野内平均輝度値が１０Ｃｄ/ｍ2以上の領域である場合に、コントラスト補正を行うことを特徴とする請求項８に記載の画質調整装置。
【請求項１１】
画像ならびに映像の画質を調整する画質調整装置であって、
撮影時における撮影パラメータから撮影時の想定平均輝度値を算出する算出手段と、
前記画像のコントラストを変更するコントラスト補正手段とを有し、
前記コントラスト補正手段は、
前記算出手段により算出された輝度値がある閾値よりも低い場合に、前記画像にコントラスト補正を施すことを特徴とする画質調整装置。
【請求項１２】
画像ならびに映像の画質を調整する画質調整装置であって、
表示画像の平均輝度値と階調数から撮影時の想定平均輝度値を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された輝度値がある閾値よりも低い場合に、画素周辺の平均輝度値を参照し、前記算出手段により算出された輝度値と周辺平均輝度値に応じて、前記表示する画像にコントラスト補正を施す割合を変更するコントラスト補正手段とを有することを特徴とする画質調整装置。
【請求項１３】
表示装置の周囲の照度をセンシングする照度センサと、
前記周囲の照度および画面の平均輝度値から視野内平均輝度を算出する視野内平均輝度算出手段とを有し、
前記コントラスト補正手段は、
前記視野内平均輝度算出手段が算出した視野内平均輝度値が１０Ｃｄ/ｍ2以上の領域である場合に、コントラスト補正を行うことを特徴とする請求項１２に記載の画質調整装置。
【請求項１４】
前記コントラスト補正手段は、暗部コントラスト値を変更した数値によるテーブルを使用することを特徴とする請求項８〜１３の何れか１項に記載の画質調整装置。
【請求項１５】
画像ならびに映像を表示する表示装置の制御方法であって、
表示画像の平均輝度値と階調数から撮影時の想定平均輝度値を算出する算出工程と、
前記表示画像のコントラストを変更するコントラスト補正工程とを有し、
前記コントラスト補正工程は、
前記算出工程において算出された輝度値がある閾値よりも低い場合に、前記表示画像にコントラスト補正を施すことを特徴とする表示装置の制御方法。
【請求項１６】
画像ならびに映像を表示する表示装置の制御方法であって、
撮影時における撮影パラメータから撮影時の想定平均輝度値を算出する算出工程と、
前記表示画像のコントラストを変更するコントラスト補正工程とを有し、
前記コントラスト補正工程は、
前記算出工程において算出された輝度値がある閾値よりも低い場合に、前記表示画像にコントラスト補正を施すことを特徴とする表示装置の制御方法。
【請求項１７】
画像ならびに映像を表示する表示装置の制御方法であって、
表示画像の平均輝度値と階調数から撮影時の想定平均輝度値を算出する算出工程と、
前記算出工程において算出された輝度値がある閾値よりも低い場合に、画素周辺の平均輝度値を参照し、前記算出工程において算出された輝度値と周辺平均輝度値に応じて、前記表示する画像にコントラスト補正を施す割合を変更するコントラスト補正工程とを有することを特徴とする表示装置の制御方法。
【請求項１８】
画像ならびに映像の画質を調整する画質調整装置の制御方法であって、
表示画像の平均輝度値と階調数から撮影時の想定平均輝度値を算出する算出工程と、
前記算出工程において算出された輝度値がある閾値よりも低い場合に、前記表示する画像のコントラストを補正するコントラスト補正工程とを有することを特徴とする画質調整装置の制御方法。
【請求項１９】
画像ならびに映像の画質を調整する画質調整装置の制御方法であって、
撮影時における撮影パラメータから撮影時の想定平均輝度値を算出する算出工程と、
前記表示画像のコントラストを変更するコントラスト補正工程とを有し、
前記コントラスト補正工程は、
前記算出工程において算出された輝度値がある閾値よりも低い場合に、前記表示画像にコントラスト補正を施すことを特徴とする画質調整装置の制御方法。
【請求項２０】
画像ならびに映像の画質を調整する画質調整装置の制御方法であって、
表示画像の平均輝度値と階調数から撮影時の想定平均輝度値を算出する算出工程と、
前記算出工程において算出された輝度値がある閾値よりも低い場合に、画素周辺の平均輝度値を参照し、前記算出工程において算出された輝度値と周辺平均輝度値に応じて、前記表示する画像にコントラスト補正を施す割合を変更するコントラスト補正工程とを有することを特徴とする画質調整装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置及び画質調整装置に関し、特に、リビングルームなど明るい環境において表示することが必要なディスプレイやテレビにおいて、表示画質を良くする画質向上回路に用いて好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、明るい環境において表示装置を視聴する場合には、表示装置の周囲の照度によって輝度を上げたり、色の彩度を上げたり、或いはコントラストを上げたりして、視聴者が見やすいように、画像を処理することが行なわれている。さらに、表示装置の周囲の日光や照明の色温度に合わせて、表示装置の色温度を変えることが行なわれている。これは、眼の特性上、色温度が低い環境では表示装置の色温度が高く見え、色温度が高い環境では表示装置の色温度が低く見える現象があるためである。
【０００３】
ここで、目の特性として、明るさに応じて、錐体細胞（以下、錐体と称す）及び桿体細胞（以下、桿体と称す）の２つの視細胞の働いている比率が変わることがわかっている。明るい所は錐体が主に働き、暗い所では桿体が主に働いている。このような明るさによる眼の特性変化をプルキニエ遷移という。錐体はＲＧＢ三色を認識することができるのに対し、桿体はモノクロしか認識できないし、感度の中心となる周波数が異なっている。従って、暗い所で桿体視の割合が増えると、プルキニエ遷移により、色の濃さや色温度が異なって見える。
【０００４】
そこで、特許文献１、２及び３には、視聴環境に応じて発生するプルキニエ遷移に対して、色温度や色の濃さを補正する技術が開示されている。即ち、環境輝度とＡＰＬ値とがあるレベルより低い場合、色温度を上げるとともに、色の濃さを増すように画像処理するものである。ここでＡＰＬとは、Average Picture Levelの略であり、フレーム１枚の画像の階調数を平均した値である。
【０００５】
また、眼の他の特性として、暗い時と明るい時とで、同じ明るさに見える輝度が異なるというＢａｒｔｌｅｓｏｎ−Ｂｒｅｎｅｍａｎ効果が存在する。特許文献４には、この効果に応じて、外部環境の輝度によってガンマカーブを変更する技術が開示されている。即ち、特許文献４に開示される技術は、外部の環境輝度が明るい時はコントラストを上げるようなガンマカーブを使用し、環境輝度が暗い時はコントラストを下げるようなガンマカーブを使用するものである。
【０００６】
また、特許文献５には、Ｂａｒｔｌｅｓｏｎ−Ｂｒｅｎｅｍａｎ効果に応じて、画面の輝度を変化させる技術が開示されている。即ち、特許文献５に開示される技術は、視聴環境が明るい時、それに応じて輝度を上げるものである。なお、輝度を上げるということは、全体的にコントラストを上げることを意味する。
【０００７】
また、特許文献６には、撮影装置の出力に対し、錐体の特性に応じて、明度を逆Ｓ字カーブにし、色度をＳ字カーブにする技術が開示されている。なお、特許文献６に開示される技術は、錐体のみの特性に応じて明度及び色度を変化させるものであり、撮影環境や視聴環境に関わらず、明度及び色度は一定である。
【０００８】
また、非特許文献１においては、環境輝度別の人間の視覚特性による明るさ感の変異について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２８５０６３号公報
【特許文献２】特開２００７−２４８９３６号公報
【特許文献３】特開２００７−２４８９３５号公報
【特許文献４】特開２０１０−７２１４１号公報
【特許文献５】特開２０１０−７９０６４号公報
【特許文献６】特開２００７−１５８３８８号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｈｅｒｂｅｒｔ Ｇｒｏｓｓｋｏｐｆ：Ｄｅｒ Ｅｉｎｆｌｕｓｓ ｄｅｒ Ｈｅｌｉｇｋｅｉｔ−ｓｅｍｐｆｉｎｄｕｎｇ ｄｉｅ Ｂｉｌｄｕｂｅｒｔｒａｇｕｎｇ Ｆｅｒｎｓｅｈｅｕ，Ｒｕｎｄｆｕｎｋｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ Ｍｉｔｔｅｉｌｕｎｇｅｎ，Ｊｇ ７，Ｎｒ．４，（１９６３） ２０５−２２３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ここで、暗い場所（以下、暗所と称す）において電子的に撮影した画像や映像を、明るい環境において視聴する場合を考えてみる。画像の撮影時に暗所にて撮影を行い、その画像や映像を明るい環境においた表示装置を用いて視聴した場合、以下の不一致が生じる。暗所の撮影装置では人間の目と異なりプルキニエ遷移が起きないし、明るい環境に置いた表示装置で画像を視聴しているため、視覚的にもプルキニエ遷移が起きない。これでは、暗所におけるプルキニエ遷移の影響下で見えていたときの見え方とは異なったように、表示装置の表示を見てしまうことになる。
【００１２】
そして、錐体に対する桿体の違いは、プルキニエ遷移とされている色への影響だけではなく、コントラストも異なって見えることが非特許文献１に開示されている。暗所では、桿体が主に働くことによりダイナミックレンジが広くなる問題点があった。
【００１３】
本発明は前述の問題点に鑑み、暗い所で実物を見た時に見えていた明るさ感を、明るい所で表示装置を見ている時に再現することが可能となり、主として桿体視をしていた時に見えていた画像および映像を再現表示できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の表示装置は、画像ならびに映像を表示する表示装置であって、表示画像の平均輝度値と階調数から撮影時の想定平均輝度値を算出する算出手段と、前記表示画像のコントラストを変更するコントラスト補正手段とを有し、前記コントラスト補正手段は、前記算出手段により算出された輝度値がある閾値よりも低い場合に、前記表示画像にコントラスト補正を施すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、暗い所で実物を見た時に見えていた明るさ感を、明るい所で表示装置を見ている時に再現することが可能となり、主として桿体視をしていた時に見えていた画像および映像を再現表示することができる。これにより、暗部領域で雰囲気のある、暗所において実物を見ているような画像および映像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態のコントラスト補正回路の構成例を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態における表示装置の全体の構成例を示すブロック図である。
【図３】逆ガンマ変換処理について説明するための図である。
【図４】異なる周囲輝度に対する明るさの感覚を評価した図である。
【図５】視野内平均輝度に対する錐体と桿体の感度に及ぼす比率を示す図である。
【図６】撮影時の想定平均輝度値に対するコントラストの比率を示した図である。
【図７】視聴時の視野内平均輝度に対するコントラストの比率を示す図である。
【図８】逆ガンマ値ごとに、コントラスト値とガンマ２．２のコントラスト値に対する比率を計算した結果を示す図である。
【図９】視野内平均輝度に対する暗部の逆ガンマ値の制御値を示す特性図である。
【図１０】異なる明るさの実環境において撮影された実画像と、異なる周囲輝度における表示画像との関係を説明するための図である。
【図１１】視野内平均輝度に対する錐体視及び桿体視の輝度検知範囲を示す図である。
【図１２】画面縁照度と平均階調とから視野内平均輝度値を計算した結果を示す図である。
【図１３】第３の実施形態のコントラスト補正回路の構成例を示すブロック図である。
【図１４】第４の実施形態のコントラスト補正回路の構成例を示すブロック図である。
【図１５】第５の実施形態の画質調整装置の構成例を示すブロック図である。
【図１６】第６の実施形態における、コントラスト補正テーブルの説明図である。
【図１７】視野内平均輝度と実施するコントラスト補正量との関係を示す図である。
【図１８】視野内平均輝度に対する錐体と桿体の感度に及ぼす比率の第２の例を示す図である。
【図１９】視野内平均輝度に対して必要なコントラストの第２の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を適用した好適な実施形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
先ず、図１０を参照しながら、本実施形態の概要について説明する。図１０は、異なる明るさの実環境において撮影された実画像と、異なる周囲輝度における表示画像との関係を説明するための図である。
【００１８】
図１０において、１０１は、明るい実環境において撮影された実画像であり、１０２は、表示装置の周囲が暗い環境であり、１０３は、明るい表示画像である。また、１０４は、暗い実環境において撮影された実画像であり、１０５は、表示装置の周囲が明るい環境であり、１０６は、暗い表示画像である。
【００１９】
明るい実環境で撮影された実画像１０１を暗い環境１０２で表示画像１０３として見ると、環境が暗いためにプルキニエ遷移が起こり、表示画像１０３が青っぽく見えるとともに、色が薄く見える。
【００２０】
一方、暗い実環境で撮影された実画像１０４では、実際に見ている風景はプルキニエ遷移が起こった状態を見ている。しかしながら、カメラではプルキニエ遷移が起こらないし、明るい環境１０５ではプルキニエ遷移が起こらない。このため、結果として、表示画像１０６もプルキニエ遷移が起きていない画像として見えている。
【００２１】
前述したように、暗所において実際に見た場合と表示装置で見た場合とで見え方が変わってしまう。
そこで、後述する実施形態では、暗い実環境で撮影された実画像１０４がプルキニエ遷移の起こる範囲内の画像であった場合には、表示画像１０６のコントラスト比を下げるようにする。これにより、暗い環境１０２で見ているかのような表示状態を作り出すようにしている。
【００２２】
桿体視の割合に応じてコントラスト比を変えて、本発明の効果を十二分に発揮するためには、明るさの変化に応じて、どのような明るさで錐体から桿体に切り替わるかの特性を知る必要がある。また、本発明の効果を十分に発揮するためには、明るさの変化に応じて、どのような明るさで錐体から桿体に切り替わるかの特性を知る必要がある。
【００２３】
図１１は、視野内平均輝度に対する錐体視及び桿体視の輝度検知範囲を示す図である。
図１１において、縦軸は視野内平均輝度である。視覚による輝度検知範囲、即ち、眼のダイナミックレンジは、１０の６乗から１０乗と言われている。これに対して、リビングルームでＴＶを視聴しているときの視野内輝度範囲は、数Ｃｄ／ｍ2から数百Ｃｄ／ｍ2の間にある。シアタールームにおいてプロジェクタを見ているときの視野内輝度範囲は、０．数Ｃｄ／ｍ2から数十Ｃｄ／ｍ2の間にある。
【００２４】
錐体視が働く輝度範囲は０．１Ｃｄ／ｍ2以上であり、桿体視の輝度検知範囲は１０Ｃｄ／ｍ2以下である。０．１Ｃｄ／ｍ2から１０Ｃｄ／ｍ2の領域では、両方の視細胞が飽和せずに働いている。
【００２５】
錐体視から桿体視へは、スイッチのように切り替わるのではなく、錐体と桿体との合成視からなる合成的な感度で見えている。そして、眼の順応が終了した時点で、視野内平均輝度が約１Ｃｄ／ｍ2のときに、合成視の感度に及ぼす錐体視と桿体視との比率が約１：１、つまり、およそ半分ずつになるといわれている。
【００２６】
シアタールームにおいては、ほとんど合成視の輝度検知範囲で視聴することになるため、両方の視細胞のコントラストを合成したコントラストで視聴していることになる。また、通常のリビングルームにおいては、ほとんど錐体視の輝度検知範囲で視聴しており、暗めのリビングルームに限り、合成視の輝度検知範囲で視聴していることになる。
【００２７】
他方、直接に実物を見ている場合において、１０Ｃｄ／ｍ2以下であるときには、桿体視の輝度検知範囲であるため、そのとき感じるコントラスト特性は、桿体視の影響下のコントラスト特性に応じたものである。このため、暗部のコントラストを計測値よりも低く感じている。これを１０Ｃｄ／ｍ2以上の環境で見るときには、ほぼ錐体視のみのコントラスト特性で見ているため、特に画像の暗部のコントラストを高く感じてしまうことになる。
【００２８】
そこで、リビングルーム環境において、表示装置を視聴している場合には、表示されている画像が実物を見ているときに１０Ｃｄ／ｍ2以下であると推察できる画像領域においては、コントラスト比を低くする処理を行うことにする。なお、リビングルーム環境であるか否かは、視野内平均輝度が１０Ｃｄ／ｍ2以上であるか否かに応じて判定してもよい。
【００２９】
（第１の実施形態）
以下、図５〜図８を参照しながら本発明の表示装置の第１の実施形態を説明する。
図５は、視野内平均輝度に対する錐体と桿体との合成視の感度に及ぼす桿体の比率を示す図であり、横軸は視野内平均輝度を示し、縦軸は合成視の感度に及ぼす桿体の比率を示している。
図５において、５１は、視野内平均輝度が０．１Ｃｄ／ｍ2から１０Ｃｄ／ｍ2までにおける、合成視の感度に及ぼす桿体比率を示す特性線である。５２は、視野内平均輝度が０．１Ｃｄ／ｍ2以下における、合成視の感度に及ぼす桿体比率を示す特性線である。５３は、視野内平均輝度が１０Ｃｄ／ｍ2以上における、合成視の感度に及ぼす桿体比率を示す特性線である。
【００３０】
視野内平均輝度＝ｋ（Ｃｄ／ｍ2）とし、合成視の感度に及ぼす桿体の比率＝ｓとすると、これらの関係は次のように表すことができる。
ｋ＜０．１の範囲で、ｓ＝０
０．１＜ｋ＜１０の範囲で、ｓ＝１−０．５＊ｌｏｇｋ
ｋ＞１０の範囲で、ｓ＝０
と表される。
【００３１】
図４は、非特許文献１からの引用図であり、異なる周囲輝度に対する明るさの感覚を評価した結果を示す図である。横軸はテスト画面の輝度を示し、縦軸は被検者の感じる明るさを１０段階とした主観評価値を示している。以下の説明では、縦軸の値を、明るさ感評価値または明るさ感と称す。
図４に示す各曲線は、周囲輝度をパラメータとした特性線である。単位は輝度を表す単位ａｓｂ、である。後述する実施形態で使用している輝度の単位Ｃｄ／ｍ2との単位変換式は、１ａｓｂ＝１／π  Ｃｄ／ｍ2、である。
【００３２】
図４において、４１は周囲輝度が０ａｓｂの特性線であり、４２は周囲輝度が１ａｓｂの特性線であり、４３は周囲輝度が１０ａｓｂの特性線であり、４４は周囲輝度が１００ａｓｂの特性線である。
【００３３】
図４に対して、ＴＶ等のディスプレイの視聴環境を当てはめて考えてみる。通常のリビングルームとして１００Ｌｕｘの照度下で壁面の反射率が８０％であれば、壁面輝度は、１００／π＊０．８＝２５Ｃｄ／ｍ2となる。これは、８ａｓｂなので、１０ａｓｂの特性線４３がほぼ相当する。
【００３４】
また、明るいお店やオフィス環境として、４００Ｌｕｘの照度下で壁面の反射率が８０％であれば、壁面輝度は、４００／π＊０．８＝１０２Ｃｄ／ｍ2となる。これは３２ａｓｂだが、対数としてのより近い方の特性線として、１００ａｓｂの特性線４４に相当させて考察する。
【００３５】
ここで、明るさ感評価値８のところを明るい部分の代表とし、明るさ感評価値２のところを暗い部分の代表として、その比率をコントラスト比とする。そうすると、特性線４３では、明るさ感評価値８のテスト面輝度＝１００ａｓｂと明るさ感評価値２のテスト面輝度＝１ａｓｂとの比率になるので、コントラスト比は約１００である。特性線４４は、明るさ感評価値８のテスト面輝度＝５０ａｓｂと、明るさ感評価値２のテスト面輝度＝５ａｓｂとの比率になるので、コントラスト比はほぼ同じ値の約１００となる。同様に、１０Ｌｕｘ程度の薄暗い室内に相当する特性線４２も、ほぼ同じぐらいのコントラスト比の約１００になっている。
【００３６】
ところが、暗室に相当する特性線４１では、明るさ感評価値８のテスト面輝度＝５ａｓｂと明るさ感評価値２のテスト面輝度＝０．００５ａｓｂとの比率になるので、コントラスト比が１０００になっている。
【００３７】
この結果は、人間の２種類ある眼細胞の特性によるものと考えられる。明るい所で働く錐体細胞はダイナミックレンジが狭く、暗い部分では見えなくなってしまう。暗い所で働く桿体細胞はダイナミックレンジが広く、暗い所への感度の伸びが広いと考えられる。
【００３８】
次に、図４及び図５に基づいて、視野内平均輝度に対するコントラスト比を算出する。錐体のコントラストをｃとおくと、前述した図４の説明より、桿体のコントラストは１０ｃとなる。
【００３９】
錐体と桿体との合成コントラストＣ´は、桿体の比率ｓを用いて、次のように表される。
Ｃ´＝ｃ（１−ｓ）＋１０ｃ＊ｓ
簡略化すると、Ｃ´＝ｃ（１＋９ｓ）と表される。
ここで、ｓ＝１−０．５＊ｌｏｇｋである。
【００４０】
錐体と桿体との合成コントラストＣ´は、図６のように表すことができる。図６は、撮影時の想定平均輝度値に対するコントラストの比率を示した図であり、横軸は撮影時の想定平均輝度値を示し、縦軸はコントラストの比率を示す。
図６において、６１は、撮影時の想定平均輝度が０．１Ｃｄ／ｍ2から１０Ｃｄ／ｍ2までのコントラストの比率を示す特性線である。６２は、撮影時の想定平均輝度が０．１Ｃｄ／ｍ2以下のコントラストの比率を示す特性線である。６３は、撮影時の想定平均輝度が１０Ｃｄ／ｍ2以上のコントラストの比率を示す特性線である。
【００４１】
撮影時の想定平均輝度の求め方は２種類あり、一つの方法は撮影パラメータであるところの、ＩＳＯ感度値、絞り値及びシャッタスピード値等から平均輝度を想定するものである。静止画または動画の場合、シャッタスピード値はほぼ一定であり、ＮＤフィルタ倍数も使用することになる。この計算方法については後述する。
【００４２】
もう一つの方法は、放送されている映像等で撮影パラメータを入手することができない場合、映像や画像の特徴量としてＡＰＬ値やヒストグラムから平均輝度を想定するものである。ここでは、想定平均輝度を以下の式で表すことにする。
想定平均輝度＝Ａ＊（ＡＰＬ値＊階調数）
Ａは定数であり、例として１０Ｂｉｔ階調数に対してＡ＝１Ｃｄ/ｍ2とおけば、１０Ｂｉｔ階調数の想定平均輝度が得られる。例えば、ＡＰＬ＝０．２の場合であれば、１０Ｂｉｔ階調数＝１０２４、想定平均輝度は２００Ｃｄ／ｍ2となる。これは明るい室内または薄ぐらい屋外の輝度に相当するレベルである。
【００４３】
この想定輝度値はあくまで予想輝度であり、撮影現場の状況を正確に示したものではないが、画像の傾向的なものを示しており、今回の補正に使うには十分なものであるが、定数Ａを０．３〜３．０の範囲で振ることにより、より合わせこむこともできる。１０Ｂｉｔ階調数ではなく、８Ｂｉｔ階調数であれば、Ａは４倍の値（１〜１０程度）になり、１２Ｂｉｔ階調数であれば、Ａは４分の１倍の値（０．１〜１程度）になる。
【００４４】
縦軸のコントラストの比率は、図５における縦軸の桿体の比率に対応して、比例的に決まるものである。即ち、桿体の比率を示す特性線５１、５２、５３に対応して、コントラストの比率は特性線６１、６２、６３のように決まる。
【００４５】
図７は、視聴時の視野内平均輝度に対するコントラストの比率を示す図であり、横軸は視聴時の視野内平均輝度値を示し、縦軸はコントラストの比率を示す。
図７において、７１は、視野内平均輝度が０．１Ｃｄ/ｍ2から１０Ｃｄ/ｍ2までのコントラストの比率を示す特性線である。７２は、視野内平均輝度が０．１Ｃｄ/ｍ2以下のコントラストの比率を示す特性線である。７３は、視野内平均輝度が１０Ｃｄ/ｍ2以上のコントラストの比率を示す特性線である。
【００４６】
縦軸のコントラストの比率は、図５における縦軸の桿体の比率に対応して、比例的に決まるものである。即ち、桿体の比率を示す特性線５１、５２、５３に対応して、コントラストの比率は特性線７１、７２、７３のように決まる。視聴時における視野内平均輝度値の求め方は後述する。
【００４７】
以上、図６及び図７を用いて、桿体の比率に従ってコントラストの比率を決定することについて説明した。但し、コントラストの比率そのままの値によってコントラストを補正して、比率１の時にコントラストを０にするわけではない。それでは、コントラスト比が大きく変わりすぎて、違和感が出てしまう。
【００４８】
前述したコントラストの比率を、画像に対するコントラストの補正比率に変換するには、倍率として０〜１．０の範囲内で適当な値をかけて、補正効果を弱める必要がある。本実施形態においてはこの定数をＢとして、以下の計算を行う。
【００４９】
撮影時の想定平均輝度におけるコントラストの比率をＸとおき、視聴時の視野内平均輝度におけるコントラストの比率をＹとおけば、コントラストを下げる補正比率Ｚは、以下のように定める。
視聴環境の方が撮影環境よりも明るい場合（Ｙ＞Ｘの場合）、
Ｚ＝１−Ｂ＊（１−Ｙ／Ｘ）
視聴環境の方が撮影環境よりも暗い場合（Ｙ≦Ｘの場合）、
Ｚ＝１
【００５０】
Ｙ＜Ｘの場合に補正比率＝０としているのは、明るい現場で撮影したものを暗い環境で視聴した場合、勝手にプルキニエ遷移が働くため、補正する必要がないからである。
【００５１】
補正比率Ｂの値としては、０．５倍程度が自然に見えて望ましいため、補正効果の弱い０．２倍から補正効果の強い０．８倍程度までから選べばよい。補正比率Ｂが高いほどコントラストが下がるため、暗い所で見た状況が明るい環境で再現することができる。
【００５２】
具体的に、補正比率Ｂ＝０．７とした計算例を挙げる。例えば、撮影時の想定平均輝度が２０Ｃｄ／ｍ2であり、視聴時の視野内平均輝度も２０Ｃｄ／ｍ2であれば、図６よりＸ＝１．０、図７よりＹ＝１．０であるため、Ｚ＝０となる。
【００５３】
また、撮影時の想定平均輝度が１Ｃｄ／ｍ2であり、視聴時の視野内平均輝度が２０Ｃｄ／ｍ2であれば、図６よりＸ＝５．０、図７よりＹ＝１．０であるため、
Ｚ＝１−０．７＊（１−１．０／５．０）＝０．４４
となる。コントラストの補正は下がるようにかければいいため、暗部のコントラスト量が０．４４倍になるようにすればいい。
【００５４】
ところで、ここまでの計算は、標準的な評価値によって行なった。実際は個人によって評価値にばらつきがあるため、補正量が視聴者の特性を過ぎてしまうことがおきる恐れがある。強すぎる補正を行うと、良好な画質というよりも不自然な画質であると感じられてしまうことになる。
【００５５】
そこで、実際の補正量が標準的な値以下になるように、補正比率Ｂをかければよい。今回は一例として０．７の補正比率として以下に説明するが、０．３から０．９の間であれば、例えば０．５等でもかまわない。
【００５６】
図１７は、視野内平均輝度と実施するコントラスト補正量との関係を示す図である。図１７において、横軸は、視野内平均輝度値を示し、縦軸は、コントラスト補正量を示している。なお、ここでの補正比率Ｂは、０．７としている。
【００５７】
図１７において、実線の１７１、１７２、１７３は、撮影輝度が１．０Ｃｄ／ｍ2のときの視野内平均輝度に対して必要とするコントラスト補正量の特性線である。一点鎖線の１７４、１７５、１７６は、撮影輝度が０．１Ｃｄ／ｍ2のときの視野内平均輝度に対して必要とするコントラスト補正量の特性線である。
【００５８】
前述したように、補正量を０．７とすると、撮影輝度が１．０Ｃｄ／ｍ2のときに、コントラスト量は、元のコントラストに対して、０．４４ｃから１．０ｃの間で制御すればよいことになる。また、撮影輝度が０．１Ｃｄ／ｍ2のときには、コントラスト量は、元のコントラストに対して、０．３７ｃから１．０ｃの間で制御すればよいことになる。
【００５９】
次に、コントラスト量を制御する方法は種々あるが、一例として逆ガンマ変換テーブルに使用する逆ガンマ値で制御する方法を示す。
逆ガンマ変換テーブルに入ってくる値が、０から２５５までの２５６階調である場合、２５６階調を暗部、中間部及び明部の３部に分けると、０〜８３、８４〜１６７、１６８〜２５５の３つの階調部に分けられる。さらに暗部を、最暗部、中間暗部及びやや暗部の３部に分けると、０〜２７、２８〜５５、５６〜８３、の３つの階調部に分けられる。
【００６０】
各階調部の中間階調値を、それぞれの代表的階調値とおくと、それぞれ、１４、４２、６０が代表階調値である。画像暗部のコントラストを補正するため、ガンマ２．２（γ値＝２．２）における、最暗部の代表階調１４とやや暗部の代表階調６０の輝度比率を暗部コントラストｃとおく。
【００６１】
正規化輝度によると、階調値１４は０．００１６９であり、階調値６０は０．０４１５なので、暗部コントラストは、
ｃ＝０．０４１５／０．００１６９＝２４．６
である。
同様に、逆ガンマ値毎に、暗部コントラスト値とガンマ２．２のコントラスト値に対する比率を計算した結果が、図８である。
【００６２】
図８の横軸は逆ガンマ値を示し、左の縦軸はコントラスト値を示し、右の縦軸はガンマ２．２のコントラスト値に対する各ガンマのコントラスト比を示している。
図８より、逆ガンマ１．６のところが逆ガンマ２．２に対して０．４倍のコントラストになる。また、逆ガンマ１．２のところが逆ガンマ２．２に対して０．２倍のコントラストになる。
【００６３】
図１７と図８より、撮影輝度及び視野内平均輝度に対して、コントラストを１倍から０．２倍に制御するためには、暗部のガンマ値を２．２から１．２まで、視野内平均輝度に応じて段階的に変化させればよいことがわかる。
【００６４】
図９は、視野内平均輝度に対する暗部の逆ガンマ値の制御値を示す特性図であり、横軸は視野内平均輝度値を示し、縦軸は暗部の逆ガンマ値を示している。
図９において、９１は、撮影輝度が１Ｃｄ／ｍ2における視野内平均輝度に対して制御する暗部の逆ガンマ値の特性線であり、９２は、撮影輝度が０．１Ｃｄ／ｍ2における視野内平均輝度に対して制御する暗部の逆ガンマ値の特性線である。図９に示すように、暗部の逆ガンマ値は、視野内輝度に応じて、２．２から１．２の間で制御すればよい。
【００６５】
なお、業務用を除く、民生用の表示装置の場合、視野内平均輝度が１Ｃｄ／ｍ2以下になることはほとんどないので、その場合は、図９より、暗部の逆ガンマ値は、視野内平均輝度に応じて、２．２から１．６の間で制御すればよいことになる。
【００６６】
さらには、民生用の表示装置の場合、コントラストの高い画質の方が見栄えがよいため、逆ガンマの値の初期値を２．２ではなく２．４に設定しているものがある。この場合には、０．２だけオフセットして、視野内平均輝度に応じて、２．４から１．８の間で制御すればよい。
【００６７】
次に、視野内平均輝度の算出方法について説明する。視野内平均輝度は、以下の式で求めることができる。
視野内平均輝度＝環境平均輝度（１−画面視野率）＋画面内平均輝度＊画面視野率
【００６８】
次に、環境平均輝度、画面視野率及び画面内平均輝度の求め方について説明する。画面外にあたる壁面等から視野に入る環境光の平均輝度（環境平均輝度）は、以下の式で求めることができる。
環境平均輝度＝画面縁照度／π＊壁面反射率
【００６９】
画面縁照度は、表示装置の画面の縁に取り付けた照度計により測定される。壁面反射率は、白壁ならば０．８とし、その他の壁であれば０．５程度に設定するのが適当である。実際の環境における値を設定されない場合は、初期値として０．６程度にするのが適当である。また、環境平均輝度の変化に応じてすぐに画質（コントラスト）に反映させると、画質が短時間に急激に変化し見づらいものになるため、１０秒程度の時間平均値とするのが有効である。
【００７０】
次に、画面視野率の求め方について説明する。
前述した非特許文献１には、視野角１０度のときに、画面視野率、即ち、画面の視野に占める割合は５７％であるとしている。この画面視野率は、画面を注視している場合の値であるため、画面を注視していない場合は、前述の画面視野率を半分程度に落とすのが妥当であると思われる。そうすれば、周囲の照度の影響を０．７程度、画面内のＡＰＬ値の影響を０．３程度とするのが適当であろう。なお、前述の非特許文献１は、NII-Electronic Library Service: The Institute of Image Information and Television Engineers 第19巻 第5号 55-56、である。
【００７１】
視野の中に占める表示装置の画角が不明な場合、画面内の影響である画面視野率を０．３から０．７の間で任意に指定される。本実施形態では、中庸的な仮値として画面視野率を０．４とする。
【００７２】
次に、画面内平均輝度、即ち、ＡＰＬ値の求め方について説明する。画面内平均輝度は、次の式で与えられる。
画面内平均輝度＝全画素のリニア階調値の平均／フル階調値＊ピーク輝度
【００７３】
また、画面内平均輝度の変化にすぐに応じて画質（コントラスト）に反映させると、画質が短時間に急激に変化し見づらいものになるので、１０秒程度の時間平均値とするのが有効である。
【００７４】
視聴時の視野内平均輝度は以下のように求める。
視野内平均輝度＝環境輝度＊（１−画角）＋画面内輝度＊画角
環境輝度は、環境照度を測定し、壁の反射率をかけて求められる。壁の反射率は視聴環境によって異なるが、日本では白っぽい壁が多いので、０．６とおけば、
環境輝度＝環境照度＊０．６／π
となる。
【００７５】
画面内輝度は、ＡＰＬ値にピーク輝度をかけて求められる。ピーク輝度は、表示装置のモードによって異なるが、例えば２００Ｃｄ／ｍ2とする。画角は、本当の画面の角度ではなく、視聴者に対する画面内の輝度と画面外の輝度の及ぼす比率であり、視聴距離と画面サイズによって異なり、０．２〜０．７程度の値である。本実施形態では、０．３として計算する。前述の数値例の場合、視野内平均輝度は以下のようになる。
視野内平均輝度＝環境照度＊＊０．６＊０．７／π＋ＡＰＬ値＊２００＊０．３
【００７６】
図１２は、画面縁照度と平均階調とから視野内平均輝度を計算した結果を示す図である。図１２においては、壁面反射率を０．６、画面視野率を０．４、表示装置のピーク輝度を１００Ｃｄ／ｍ2であることを前提としている。画面縁照度は、１から１０００Ｌｕｘまで値をとり、平均階調は４から２５５階調までの値をとる。
【００７７】
例えば、暗室に相当する１Ｌｕｘ環境において、平均階調が１６の、真黒に近い画像である場合の視野内平均輝度は０．２１Ｃｄ／ｍ2ということになる。また、リビングルームに相当する１００Ｌｕｘ環境において、平均階調が１２８の、明るめの画像である場合の視野内平均輝度は、２０．２４Ｃｄ／ｍ2ということになる。
【００７８】
前述した計算式及び特性図によれば、画面縁照度が１００Ｌｕｘ以下の環境において、平均階調が１４０以下の画像を表示している場合に、視野内平均輝度が１０Ｃｄ／ｍ2以下に相当する。この領域において、本実施形態によるコントラスト補正が働いて、暗部のコントラストを下げることによって暗部の雰囲気を出すことで画質向上を図ることができる。
【００７９】
視野内平均輝度を計算した結果を示す図１２の値と、図９の特性線を用いれば、画面縁照度を測定した値と入力画像のＡＰＬ値とから、逆ガンマ変換テーブルに使用すべき暗部の逆ガンマ値が求まる。例えば、前述した例のリビングルームとして、環境照度が１００Ｌｕｘで、入力画像のＡＰＬ値が１６である場合、図１２より視野内平均輝度が１１．５５Ｃｄ／ｍ2となる。この視野内平均輝度において、図９より暗部の逆ガンマ値は、撮影時の輝度が１Ｃｄ／ｍ2のときに１．６、撮影時輝度が０．１Ｃｄ／ｍ2のときに１．５となる。
【００８０】
視聴環境が暗室＝１Ｌｕｘで、ＡＰＬ値が３２であれば、視野内平均輝度は０．５３Ｃｄ／ｍ2であるため、図９より、撮影時輝度が１Ｃｄ／ｍ2のときに暗部の逆ガンマ値は２．２、撮影時輝度が０．１Ｃｄ／ｍ2のときに暗部の逆ガンマ値は２．１となる。
【００８１】
次に、本発明の実施形態に係る表示装置の構成について説明する。
図２は、本実施形態に係る表示装置の構成例を示すブロック図であり、輝度値がある閾値よりも低い場合に、表示する画像にコントラスト補正を施すようにしている。
図２において、２１は、入力画像に対してガンマ系の画質補正を行うガンマ系画質調整回路である。２２は、照度センサである。２３は、視野内平均輝度に応じて画像のコントラストを補正するコントラスト補正回路である。２４は、コントラスト補正回路２３から出力された画像の階調をリニア系に変換するリニア系画質調整回路である。
【００８２】
２５は、リニア系画質調整回路２４から出力された画像から表示パネル駆動信号に変換するパネルドライバである。２６は、パネルドライバ２５から出力される表示パネル駆動信号に基づいて画像を表示する表示パネルである。なお、入力画像は、外部入力やチューナで受信した信号をデコードすることによって得られることが一般的であるため、図２では、画像入力部のブロックの記載を省略している。
【００８３】
本表示装置に入力された入力画像は、通常ガンマ２．２がかかっているガンマ系の画像であり、ガンマ系画質調整回路２１においてガンマ系における拡大縮小等のガンマ系画像処理が行われる。表示パネル２６の縁には照度センサ２２が備えられており、画面縁照度をセンシングすることができる。
【００８４】
コントラスト補正回路２３は、ガンマ系画質調整回路２１から出力される画像と照度センサ２２から入力される画面縁照度とから視野内平均輝度を算出し、算出した視野内平均輝度により適切な色補正処理を行う。コントラスト補正回路２３から出力される画像はリニア系であるため、リニア系画質調整回路２４にてリニア系のエッジ強調処理等の画質調整が行われる。
【００８５】
図１は、本発明の実施形態に係るコントラスト補正回路２３の構成例を示すブロック図である。
図１において、１１は、照度センサ２２からの入力を用いて、環境平均輝度を算出する環境平均輝度算出部である。１２は、入力画像から画面内平均輝度を算出する画面内平均輝度算出部である。１３は、画面内平均輝度を時間的に平均する平均化部である。１４は、視野内平均輝度を算出する視野内平均輝度算出部である。１５は、視野内平均輝度に応じて補正を行うか否かを切り替える補正切り替え部である。
【００８６】
１６は、時間的に平均化した画面内平均輝度より撮影時の想定平均輝度を算出する輝度推定部である。１７は、撮影時の想定平均輝度と視野内平均輝度とからプルキニエ遷移量を算出するプルキニエ遷移量算出部である。１８は、コントラスト補正用の逆ガンマ変換テーブルを生成する逆ガンマ変換テーブル生成部である。１９は、コントラスト補正用の逆ガンマ変換テーブルに基づいて、ガンマ系の入力画像からコントラスト補正を施したリニア系の画像を生成する逆ガンマ変換部である。
【００８７】
環境平均輝度算出部１１は、照度センサ２２からの入力に基づいて、時間的に平均化した視野内の環境平均輝度を算出する。また、画面内平均輝度算出部１２は、入力画像から視野内の画面内平均輝度を算出する。そして、画面内平均輝度算出部１２により算出された画面内平均輝度は、平均化部１３により時間的に平均化される。
【００８８】
視野内平均輝度算出部１４は、前述の環境平均輝度と時間的に平均化された画面内平均輝度と画面内視野率とを用いて、時間的に平均化した視野内平均輝度を算出する。
補正切り替え部１５は、視野内平均輝度が０．１Ｃｄ／ｍ2以下である場合、ほとんど桿体視になるため、補正を行うことをやめる。
輝度推定部１６は、想定輝度値＝Ａ＊(ＡＰＬ値＊階調数)を用いて、時間的に平均化した画面内平均輝度から推定平均輝度を算出する。
【００８９】
プルキニエ遷移量算出部１７は、プルキニエ遷移量Ｘ及びＹと倍率Ｂとを用いて、次のように補正比率Ｚを計算する。
Ｚ＝１−Ｂ＊（１−Ｙ／Ｘ）
【００９０】
逆ガンマ変換テーブル生成部１８は、前述の補正比率Ｚを用いて、所望のコントラストを補正するような逆ガンマ変換テーブルを生成する。逆ガンマ変換テーブルの詳細については、図３を用いて後述する。
【００９１】
逆ガンマ変換部１９は、入力画像をガンマ系からリニア系に変換する。逆ガンマ変換部１９は、逆ガンマ変換テーブル生成部１８から逆ガンマ変換テーブルが書き込まれるが、入力画像のフレームの途中で逆ガンマ変換テーブルが切り替わると、表示画像に妨害感が出るため、逆ガンマ変換テーブルを２面用意する。現在の入力画像の処理に用いている逆ガンマ変換テーブルと、コントラスト補正のためにテーブルを書き変えている逆ガンマ変換テーブルとの２面からなり、フレームのシンクのタイミングで切り替えるようにする。
【００９２】
逆ガンマ変換部１９は、ガンマ系の入力画像に対して、コントラスト補正付きの逆ガンマ変換処理を施してリニア系の出力画像を出力する。なお、入力画像のフレームの途中で逆ガンマ変換テーブルが切り替わると、表示画像に妨害感が生じるため、フレーム間のブランクラインで変更する。
【００９３】
また、急に逆ガンマ値が大きく切り替わると妨害感が生じるため、１フレームあたりの変化量は、ガンマ値で０．００１とする。これにより、１秒あたりの最大変化量は、ガンマ値で０．０６倍となり、この程度であれば、視覚的な違和感が生じないため、許容することができる。
【００９４】
図３は、逆ガンマ変換処理について説明するための図である。
図３において、横軸は、入力のガンマ系階調で２５６階調スケールを示しており、縦軸は、出力のリニア系階調で４０９６階調スケールを示している。
【００９５】
図３において、３１は初期値の逆ガンマ値２．２の特性線である。３２は暗部逆ガンマ値１．８の特性線の一部である。３３は暗部逆ガンマ値１．４の特性線の一部である。３４は暗部逆ガンマ値１．８から逆ガンマ２．２に接続する部分の特性線である。３５は暗部逆ガンマ値１．４から逆ガンマ２．２に接続する部分の特性線である。
【００９６】
この特性線は、入力としてガンマ系階調で２５６階調スケールのある階調値を入力すると、逆ガンマ値に応じて、出力としてリニア系階調で４０９６階調スケール内の階調値が出力されることを示している。
【００９７】
以下、具体例としてわかりやすいように数値を挙げて説明するが、本実施形態は、前述の課題を解消するのに同様の手段を用いるものであれば、この数字に限るものではないことは勿論である。
【００９８】
コントラスト補正比率Ｚの値により、図８の関係を用いて、暗部ガンマ値を求めて、その値を階調値で０〜６０のところに適用する。この階調値６０は前述したように暗部階調０〜８３におけるやや明部の階調値である。そうすると、階調値６０のところでは元のガンマ２．２の特性線３１と離れてしまうため、階調値１２７のところまでで、特性線３１に戻す必要がある。この階調値１２７は、全体の階調値０〜２５５の中央階調値である。厳密にこの値でなくてもよいが、明部に影響を与えないように、中央値付近とするのが望ましい。
【００９９】
図８より、補正比率として、０．５５が必要な場合には、暗部ガンマ値は１．８にすることになるため、暗部逆ガンマ１．８のカーブを０〜６０階調まで適用する。これが暗部逆ガンマ１．８の特性線３２であり、階調６０から１２７の間を曲線または直線でつなぐものが接続部分の特性線３４である。
【０１００】
また、補正比率として、０．３が必要な場合には、暗部ガンマ値は１．４にすることになり、暗部逆ガンマ１．４のカーブを０〜６０階調まで適用する。これが暗部逆ガンマ１．４の特性線３３であり、階調６０から１２７の間を曲線または直線でつなぐものが、接続部分の特性線３５である。
【０１０１】
このような特性線３２→３４→３１や特性線３３→３５→３１から、逆ガンマ変換テーブルを生成し、逆ガンマ変換テーブルに書き込むことにより、所望の暗部コントラスト補正ができる。
【０１０２】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
図１８は、視野内平均輝度に対する錐体と桿体との合成視の感度に及ぼす桿体の比率の他の例を示す図である。図１８において、横軸は、視野内平均輝度値を示し、縦軸は、合成視の感度に及ぼす桿体の比率を示している。なお、図１８において、１８１は、視野内平均輝度が０．０１Ｃｄ／ｍ2から１００Ｃｄ／ｍ2までにおける、合成視の感度に及ぼす桿体の比率を示す特性線である。
【０１０３】
なお、図４の例では、桿体のコントラストを１０倍としたが、１０倍に限ることはなく、３〜１０倍程度の値でもよい。そこで、桿体の錐体に対するコントラスト比を６倍として、図４で示したようなカーブの値をテーブル化した桿体の比率を用いれば、第１の実施形態よりもゆるやかな、コントラスト補正のカーブが得られる。このカーブを図１９に示す。
【０１０４】
図１９は、視野内平均輝度に対して必要なコントラストを示す図である。図１９において、横軸は、視野内平均輝度値を示しており、縦軸は、眼が同じと感じるのに必要とするコントラストを示している。また、１９１は、視野内平均輝度に対して眼が同じと感じるのに必要とするコントラストの特性線である。
【０１０５】
図１９に示すように、視野内平均輝度に対するコントラスト値が曲線状になる。この値に対する補正方法は、第１の実施形態と同じ方法によって補正することができるため、説明を省略する。
【０１０６】
第２の実施形態として、例えば画面が小さい表示装置の例を考える。画面サイズが３０インチ以下等の画面が小さなテレビにおいては、視野内に占める画面の輝度の影響が少なく、環境照度の影響がほとんどを占める。入力画像から画面内平均輝度を求めなくてもよく、照度計から環境平均輝度値を求めて、視野内平均輝度としてもよい。第２の実施形態では、画面内平均輝度算出部１２が不要になる。
【０１０７】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
第３の実施形態では、撮影時平均輝度を撮影パラメータに基づいて算出する場合について説明する。ＩＳＯ感度、絞り、シャッタスピード及びＮＤフィルタ倍数の各撮影パラメータがわかれば、撮影時平均輝度を算出することができる。ＣＩＰＡ  ＤＣ−Ｘ００４規格によれば、絞り値をＦとし、露光時間をＴ（ｓ）とし、輝度値をＤ（Ｃｄ／ｍ2）とした場合、像面露光量Ｈｍ（Ｌｘ・ｓ）は、次の式１で与えられる。
Ｈｍ＝０．６５＊Ｂ＊Ｔ／Ｆ＊＊２(＊＊は乗数）・・・式１
また、感度Ｓは、次の式２で与えられる。
Ｓ＝１０／Ｈｍ・・・式２
【０１０８】
前述の式１より、輝度を求める式に変形すると、次の式３で表される。
Ｄ＝Ｈｍ＊Ｆ＊＊２／０．６５Ｔ・・・式３
式３に式２を代入すると、次の式４となる。
Ｄ＝１０＊Ｆ＊＊２／（０．６５＊Ｔ＊Ｓ）・・・式４
さらに、ＮＤフィルタ倍数をＵ倍とすれば、次の式５で表される。
Ｄ＝Ｕ＊１０＊Ｆ＊＊２／（０．６５＊Ｔ＊Ｓ）・・・式５
【０１０９】
例えば、撮影パラメータの値として、ＩＳＯ感度値が４００であり、絞りが４であり、露出時間が２５０分の１秒であり、フィルタ倍率が１であれば、適正露出部の輝度は、１５４Ｃｄ／ｍ2となる。
【０１１０】
こうして算出した適正露出部の輝度Ｂを用いて、さらに画像のＡＰＬ値によって、撮影時の画面内平均輝度を推測する。適正露出部の輝度は、ガンマ２．２における中央値０．５と考えられるため、リニア系に直すと、０．２の位置である。よって、撮影時平均輝度は以下の式６で表される。
撮影時平均輝度＝Ｄ＊ＡＰＬ値／０．２・・・式６
【０１１１】
図１３は、本発明の第３の実施形態におけるコントラスト補正回路の詳細な構成を示す図である。
図１３において、１１〜１５及び１７〜１９は、図１における同じ符号の構成と同じである。１３１は、撮影パラメータから適正露出部の輝度を算出する適正輝度算出部である。１３２は、撮影時平均輝度を算出する撮影時平均輝度算出部である。
【０１１２】
適正輝度算出部１３１は、撮影パラメータである絞り値Ｆ、露出時間Ｔ及びＩＳＯ感度値Ｓから前述した式５、Ｄ＝Ｕ＊１０＊Ｆ＊＊２／（０．６５＊Ｔ＊Ｓ）により、適正露出部の輝度Ｄを算出する。
【０１１３】
撮影時平均輝度算出部１３２は、適正露出部の輝度ＢとＡＰＬ値とから、前述した式６、撮影時平均輝度値＝Ｄ＊ＡＰＬ値／０．２により、撮影時平均輝度を算出する。
【０１１４】
他の構成の動作は、第１の実施形態と同じであるが、プルキニエ遷移量算出部１７は、第１の実施形態における撮影時の想定平均輝度の代わりに、撮影時平均輝度を用いて、補正量を算出することになる。
【０１１５】
第１の実施形態では、ＡＰＬ値だけを用いて撮影時の想定平均輝度を算出したが、第３の実施形態では、さらに撮影パラメータを用いることにより、より正確な撮影時平均輝度を用いて、補正量を決定することが可能である。
【０１１６】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
第４の実施形態では、暗部領域のコントラストのみを補正する場合について説明する。前述した第１〜第３の実施形態においては、コントラストの補正を、画面全体に対して行っている。
【０１１７】
それに対して、第４の実施形態では、画面全体に均一な補正をするのではなく、暗部領域に限定して補正するか、または、暗部領域を明部領域と比較して強めに補正するものである。
例えば、次のように、注目画素の周辺ＮｘＮ画素の平均をとったＡＰＬ値を周辺ＡＰＬ値Ｇとする。
Ｇ＝Σ（周辺ＮｘＮ画素のＹ値）／Ｎ＊＊２
周辺ＡＰＬ値によって、補正する逆ガンマ変換テーブル出力と通常の逆ガンマ変換テーブル出力を適宜混合することによって、暗部領域のみに補正をかけることができる。また、暗部領域のみに強く明部領域には弱く、補正をかけることもできる。
【０１１８】
量出力を混合する比率である混合比率Ｋを、補正テーブル出力／（補正テーブル出力＋通常テーブル出力）として、以下に説明する。
【０１１９】
暗部領域が真っ暗に近い状態（Ｇ＝０である場合）、補正出力：通常出力＝１：０となるように設定し、明部領域が真白に近い状態（Ｇ＝１である場合）、補正出力：通常出力＝０：１となるように設定し、中間的な領域の間を線形とすれば、Ｋ＝１−Ｇとなる。また、周辺ＡＰＬ値が中間になるところ以上では、補正出力が０になるようにし、中間値以下では線形になるようにすれば、暗部領域のみに補正をかけることができる。
その場合は、Ｇの値によって区切られるので、次のようになる。
Ｇ＜０．５である場合、Ｋ＝１−２＊Ｇ
Ｇ≦０．５である場合、Ｋ＝０
となる。
【０１２０】
また、或る入力画素値Ｃを与えたとき、補正した逆ガンマ変換テーブル出力をＨとし、通常の逆ガンマ変換テーブル出力をＴとし、混合した出力をＱとすると、次の式７で表される。
Ｑ＝Ｋ＊Ｈ＋（１−Ｋ）＊Ｔ・・・式７
【０１２１】
前述したように、幾つかの式によって、画素値及び周辺画素値から、画素周辺領域の明るさによって、コントラスト補正の強さを適宜調節できることを示した。
【０１２２】
図１４は、本発明の第４の実施形態におけるコントラスト補正回路の詳細な構成を示す図である。図１４において、１１〜１９は、図１における同じ符号の構成と同じである。
１４１は、注目画素周辺領域の輝度を抽出する輝度抽出部である。１４２は、注目画素周辺領域の平均輝度から混合比率を算出する混合比率算出部である。１４３は、通常の逆ガンマ変換部である。１４４は、混合比率によって補正テーブル出力と通常テーブル出力を混合する混合部である。
【０１２３】
輝度抽出部１４１は、例えば複数のシフトレジスタからなり、注目画素の周囲ＮｘＮ領域の輝度値を一度に参照できるようになっている。そして、輝度抽出部１４１は、ＮｘＮ領域のＹ値を用いて、前述の式、Ｇ＝Σ（周辺ＮｘＮ画素のＹ値）／Ｎ／Ｎを用いて、周辺ＡＰＬ値を算出する。
混合比率算出部１４２は、周辺平均輝度値から、前述の式、Ｋ＝１−Ｇや、Ｋ＝１−２＊Ｇを使用して、混合比率を算出する。
【０１２４】
１４３は、通常の逆ガンマ変換テーブルであり、これは補正を含まない状態のテーブルであるが、それ以外の画質等の要素を含む逆ガンマ変換テーブルである。リニア値を出力する。なお、補正付きの逆ガンマ変換テーブルは、それ以外の画質などの要素に加えて本発明の補正機能が入っている逆ガンマ変換テーブルである。
混合部１４４は、補正付きの逆ガンマ変換部１９の出力Ｈと通常の逆ガンマ変換部１４３の出力Ｔとから、前述の式Ｑ＝Ｋ＊Ｈ＋（１−Ｋ）＊Ｔを用いて、画像の各画素のリニア値を順次出力する。
【０１２５】
（第５の実施形態）
本発明は、表示装置だけではなく、撮影装置や記録装置と表示装置との間に挿入する画質調整装置にも適用することが可能である。以下、その例を第５の実施形態として説明する。
【０１２６】
図１５は、本発明の第５の実施形態に係る画質調整装置の構成例を示すブロック図である。
図１５において、２２１は、入力画像に対してガンマ系の画質補正を行うガンマ系画質調整回路である。２２２は、照度センサである。２２３は、視野内平均輝度に応じて画像のコントラストを補正するコントラスト補正回路である。
【０１２７】
本実施形態の画質調整装置に入力された入力画像は、通常ガンマ２．２がかかっているガンマ系の画像であるため、ガンマ系画質調整回路２２１においてガンマ系における拡大縮小等のガンマ系画像処理を行う。画質調整装置には、照度センサ２２２が備えられており、環境照度をセンシングすることができる。
【０１２８】
コントラスト補正回路２２３は、ガンマ系画質調整回路２２１からの出力画像と、照度センサ２２２からの照度値とから、視野内平均輝度を計算してその値により適切な暗部領域のコントラスト補正を行う。
コントラスト補正回路２２３からの出力は、ガンマ系のままであり、出力画像を一般的な表示装置に接続して表示させる。
【０１２９】
（第６の実施形態）
第６の実施形態における、コントラスト補正回路２２３の詳細は、図１の構成に近いものであって、逆ガンマ変換テーブル生成部１８が、コントラスト変換テーブル生成部となる違いだけなので、構成図を省略する。
【０１３０】
次に、コントラスト変換テーブル生成部が生成するテーブルについて、図１６を用いて説明する。
【０１３１】
図１６は、第６の実施形態における、コントラスト変換テーブルの説明図であり、横軸は、入力のガンマ系階調で２５６階調スケール、縦軸は、出力のガンマ系階調で２５６階調スケール、である。
図１６において、３３１は初期値の補正なしの直線状特性線、３３２は暗部階調を変形したカーブ状特性線である。
補正しない場合は、直線状特性線３３１により、入力階調値がそのまま出力階調値になる。
【０１３２】
図７で説明した内容と同じく、画像暗部のコントラストを補正するので、ガンマ２．２における、最暗部の代表階調１４とやや暗部の代表階調６０の輝度比率を暗部コントラストｃと置く。
正規化輝度によると、階調値１４は０．００１６９であり、階調値６０は０．０４１５なので、もともとの暗部コントラストは、
ｃ＝０．０４１５／０．００１６９＝２４．６
である。
【０１３３】
第１の実施形態と同様に、撮影時想定輝度と視聴時の視野内平均輝度から、暗部コントラストの補正比率を計算し、補正すべき暗部コントラストの補正比率が、たとえば０．５であったとする。
Ｃ＝２４．６＊０．５＝１２．３、にすればいい。
そのためには、階調値１４の正規化輝度０．００１６９を４倍の０．００６７６にして、階調値６０の正規化輝度０．０４１５を２倍の０．０８３０にすることで得られる。
ガンマ２．２系の２５６階調値に直すと、２７および８３である。
【０１３４】
よって、補正カーブ３３２は、入力階調値１４かつ出力階調値２７、入力階調値６０かつ出力階調値８３の各点を通り、そして入力階調値１２７かつ出力階調値１２７において直線に戻るように、滑らかにつなぐように作成すればよい。この補正カーブ３３２をテーブルに直したものが暗部コントラスト変換テーブルである。
補正比率０．５以外の補正比率においても、同様の計算により所望の暗部コントラスト補正テーブルを求めることが出来る。
【０１３５】
（その他の実施形態）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（コンピュータプログラム）を、ネットワークまたは各種のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【０１３６】
１１  環境平均輝度算出部
１２  画面内平均輝度算出部
１３  平均化部
１４  視野内平均輝度算出部
１５  補正切り替え部
１６  輝度推定部
１７  プルキニエ遷移量算出部
１８  逆ガンマ変換テーブル生成部
１９  逆ガンマ変換部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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