(57)【要約】本発明は、バックライトアレイ駆動値を生成し、変更し、適用するためのシステムおよび方法に関する。上記方法は、映像シーケンスの第１フレームにおける第１ブロックを、上記映像シーケンスの第２フレームにおける対応する第２ブロックと比較して、動きが発生しているかどうかを判定する比較工程と、動きが発生しているときに、上記第２ブロックにおける画素についての動きマップ変数を増加させる変数増加工程と、動きが発生していないときに、上記動きマップ変数を減少させる変数減少工程と、上記動きマップ変数に依存するパルス幅を有する少なくとも１つのパルスを有する、上記第２ブロック用のバックライト変調スクリーンを生成する生成工程と、を含む。
2011514978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイバックライトの変調処理を決定するための方法であって、
ａ）映像シーケンスの第１フレームの少なくとも一部分において実質的な動きが発生しているかどうかを判定するために、上記一部分に対して動き検出を行う第１実行工程と、
ｂ）上記映像シーケンスの第２フレームにおける対応部分において実質的な動きが発生しているかどうかを判定するために、上記対応部分に対して動き検出を行う第２実行工程と、
ｃ）第１幅を有する少なくとも１つの第１固定幅パルスと上記第１フレーム用の第１間隔とを有する第１パルス幅変調（ＰＷＭ）バックライト変調スクリーンを用いる第１使用工程と、
ｄ）上記第１フレームおよび上記第２フレームのうちの１つにおいて実質的な動きが検出され、上記第１フレームおよび上記第２フレームのうちの他方において動きが検出されないときに、上記第１幅とは異なるパルス幅を有する第２パルスを含む、上記第２フレームを表示するための遷移バックライト変調スクリーンを用いる第２使用工程と、
を含むことを特徴とするディスプレイバックライトの変調処理を決定するための方法。
【請求項２】
上記動き検出は、上記第１フレームにおける上記少なくとも一部分および上記第２フレームにおける上記対応部分の平均画素レベルを決定する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記動き検出は、上記第１フレームにおける上記少なくとも一部分および上記第２フレームにおける上記対応部分の平均画素レベルに基づく、動きマップの形態的拡張を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
上記動き検出は、上記第１フレームについての動きマップおよび上記第２フレームについての動きマップに対する論理ＯＲ演算を行う工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
上記遷移バックライト変調スクリーンにおける上記第１パルスおよび上記第２パルスは、以下の式によって決定されるパルス幅を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【数３】
2011514978.tif 000005
ここで、ｍＭａｐ（ｉ、ｊ）は、上記動きマップ変数を示す。ΔＴ１は、上記第１パルス幅を示す。ΔＴ２は、上記第２パルス幅を示す。ΔＴは、総パルス幅時間を示す。Ｎは、遷移フレームの数を示す。
【請求項６】
上記第１ＰＷＭバックライト変調スクリーンは複数パルスを含み、上記第２ＰＷＭバックライト変調スクリーンは１つのパルスのみを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
上記第１ＰＷＭバックライト変調スクリーンは１つのパルスのみを含み、上記第２ＰＷＭバックライト変調スクリーンは複数パルスを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
上記第１フレームにおける上記少なくとも一部分と、上記第２フレームにおける上記対応部分とは、ディスプレイバックライト部に対応することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ディスプレイバックライトの変調処理を決定するための方法であって、
ａ）映像シーケンスの第１フレームにおける第１ブロックを、上記映像シーケンスの第２フレームにおける対応する第２ブロックと比較して、上記第２ブロックにおいて動きが発生しているかどうかを判定する、比較工程と、
ｂ）上記比較工程における結果として、上記第２ブロックにおいて動きが発生していると判定されるとき、上記第２ブロックにおける画素についての動きマップ変数を増加させる変数増加工程と、
ｃ）上記比較工程における結果として、上記第２ブロックにおいて動きが発生していないと判定されるとき、上記動きマップ変数を減少させる変数減少工程と、
ｄ）上記動きマップ変数に依存するパルス幅を有する少なくとも１つのパルスを有する、上記第２ブロック用のバックライト変調スクリーンを生成する生成工程と、
を含むことを特徴とするディスプレイバックライトの変調処理を決定するための方法。
【請求項１０】
上記比較工程は、
上記第１ブロックおよび上記第２ブロックの画素についての平均値を決定する工程と、
上記第１ブロックについての上記平均値が上記第２ブロックについての上記平均値と閾値量の分だけ異なるときに、動きが発生したと判定する工程と、
を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
上記比較工程は、
上記第１ブロックおよび上記第２ブロックにおける画素値の比較に基づいて動きマップを生成する工程と、
上記動きマップに対して形態的拡張を行う工程と、
を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
上記比較工程は、
上記第１フレームについての第１動きマップと、上記第２フレームについての第２動きマップとを生成する工程と、
第３動きマップを生成するために、上記第１動きマップおよび上記第２動きマップに対して論理ＯＲ演算を行う工程と、
を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
上記少なくとも１つのパルスは、以下の式によって決定されるパルス幅を有する２つのパルスを含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【数４】
2011514978.tif 000006
ここで、ｍＭａｐ（ｉ、ｊ）は、動きマップ変数を示す。ΔＴ１は、第１パルス幅を示す。ΔＴ２は、第２パルス幅を示す。ΔＴは、総パルス幅時間を示す。
【請求項１４】
上記第１ブロックおよび上記第２ブロックは、ディスプレイバックライト部と対応することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
ディスプレイバックライトの変調処理を決定するための装置であって、
ａ）映像シーケンスの第１フレームにおける第１ブロックを、上記映像シーケンスの第２フレームにおける対応する第２ブロックと比較して、上記第２ブロックにおいて動きが発生しているかどうかを判定する動き検出器と、
ｂ）上記比較の結果、上記第２ブロックにおいて動きが発生していると判定されると、上記第２ブロックの画素についての動きマップ変数を上昇させる動きマップ管理部と、
ｃ）上記比較の結果、上記第２ブロックにおいて動きが発生していないと判定されると、上記動きマップ変数を減少させる上記動きマップ管理部と、
ｄ）上記動きマップ変数に依存するパルス幅を有する少なくとも１つのパルスを有する、上記第２ブロック用のバックライト変調スクリーンを生成するスクリーン生成器と、
を備えることを特徴とするディスプレイバックライトの変調処理を決定するための装置。
【請求項１６】
上記比較には、上記第１フレームについての第１動きマップおよび上記第２フレームについての第２動きマップを生成し、第３動きマップを生成するために、上記第１動きマップおよび上記第２動きマップに対して論理ＯＲ演算を行うことが含まれることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
上記少なくとも１つのパルスは、以下の式で決定されるパルス幅を有する２つのパルスを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【数５】
2011514978.tif 000007
ここで、ｍＭａｐ（ｉ、ｊ）は、上記動きマップ変数を示す。ΔＴ１は、第１パルス幅を示す。ΔＴ２は、第２パルス幅を示す。ΔＴは、総パルス幅時間を示す。
【請求項１８】
ディスプレイバックライトの変調処理を決定するための方法であって、
ａ）画像フレーム時間内に、第１波形および第２波形を含む複数の波形を有する表示空白信号（display blank signal）を生成する生成工程と、
ｂ）上記第１波形を有する第１バックライト変調パルスを誘発する第１誘発工程と、
ここでは、上記第１バックライト変調パルスは、第１オン時間および第１オフ時間を有しており、
ｃ）上記第２波形を有する第２バックライト変調パルスを誘発する第２誘発工程と、
ここでは、上記第２バックライト変調パルスは、第２オン時間および第２オフ時間を有しており、
ｄ）上記第１バックライト変調パルスおよび上記第２バックライト変調パルスによりディスプレイバックライトを駆動する駆動工程と、
を含むことを特徴とするディスプレイバックライトの変調処理を決定するための方法。
【請求項１９】
上記第１パルスの上記第１オン時間は、上記第１波形によって誘発されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
上記第１パルスの上記第１オフ時間は、上記第１波形によって誘発されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
上記第１パルスの上記第１オン時間は上記第１波形より前に測定され、上記第１パルスの第１オフ時間は上記第１波形と一致することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
上記第１パルスの上記第１オン時間は上記第１波形と一致し、上記第１パルスの上記オフ時間は上記第１波形の後で測定されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ＬＥＤバックライトアレイ用のバックライト駆動値を生成し、変更し、適用するための方法およびシステムを含む。
【背景技術】
【０００２】
ＬＣＤディスプレイなど、いくつかのディスプレイは、個別にアドレス指定を受け、変調されうる個別の構成要素（エレメント）を備えたバックライトアレイを有する。表示画像の特性は、バックライトアレイのエレメントを体系的にアドレス指定することで改善されうる。
【発明の概要】
【０００３】
本発明のいくつかの実施形態は、ＬＥＤバックライトアレイ用のバックライト駆動値を生成し、変更し、適用するための方法およびシステムを含む。
【０００４】
本発明のいくつかの実施形態は、ディスプレイバックライト変調処理を決定するための方法を含む。その方法は、映像シーケンスの第１フレームの少なくとも一部分において実質的な動きが発生しているかどうかを判定するために、上記一部分に対して動き検出を行う第１実行工程と、上記配列の第２フレームにおける対応部分において実質的な動きが発生しているかどうかを判定するために、上記対応部分に対して動き検出を行う第２実行工程と、第１幅を有する少なくとも１つの第１固定幅パルスと上記第１フレーム用の第１間隔とを有する第１パルス幅変調（ＰＷＭ）バックライト変調スクリーンを用いる第１使用工程と、上記第１フレームおよび上記第２フレームのうちの１つにおいて実質的な動きが検出され、上記第１フレームおよび上記第２フレームのうちの他方において動きが検出されないときに、上記第１幅とは異なるパルス幅を有する第２パルスを含む、上記第２フレームを表示するための遷移バックライト変調スクリーンを用いる第２使用工程と、を含む。
【０００５】
本発明のいくつかの実施形態は、ディスプレイバックライトの変調処理を決定するための方法を含む。その方法は、映像シーケンスの第１フレームにおける第１ブロックを、上記映像シーケンスの第２フレームにおける対応する第２ブロックと比較して、上記第２ブロックにおいて動きが発生しているかどうかを判定する、比較工程と、上記比較工程における結果として、上記第２ブロックにおいて動きが発生していると判定されるとき、上記第２ブロックにおける画素についての動きマップ変数を増加させる変数増加工程と、上記比較工程における結果として、上記第２ブロックにおいて動きが発生していないと判定されるとき、上記動きマップ変数を減少させる変数減少工程と、上記動きマップ変数に依存するパルス幅を有する少なくとも１つのパルスを有する、上記第２ブロック用のバックライト変調スクリーンを生成する生成工程と、を含む。
【０００６】
本発明のいくつかの実施形態は、ディスプレイバックライトの変調処理を決定するための装置を含む。その装置は、映像シーケンスの第１フレームにおける第１ブロックを、上記映像シーケンスの第２フレームにおける対応する第２ブロックと比較して、上記第２ブロックにおいて動きが発生しているかどうかを判定する動き検出器と、上記比較の結果、上記第２ブロックにおいて動きが発生していると判定されると、上記第２ブロックの画素についての動きマップ変数を上昇させる動きマップ管理部と、上記比較の結果、上記第２ブロックにおいて動きが発生していないと判定されると、上記動きマップ変数を減少させる上記動きマップ管理部と、上記動きマップ変数に依存するパルス幅を有する少なくとも１つのパルスを有する、上記第２ブロック用のバックライト変調スクリーンを生成するスクリーン生成器と、を備える。
【０００７】
本発明のいくつかの実施形態は、ディスプレイバックライトの変調処理を決定するための方法を含む。その方法は、画像フレーム時間内に、第１波形および第２波形を含む複数の波形を有する表示空白信号（display blank signal）を生成する生成工程と、上記第１波形を有する第１バックライト変調パルスを誘発する第１誘発工程と、ここでは、上記第１バックライト変調パルスは、第１オン時間および第１オフ時間を有しており、上記第２波形を有する第２バックライト変調パルスを誘発する第２誘発工程と、ここでは、上記第２バックライト変調パルスは、第２オン時間および第２オフ時間を有しており、上記第１バックライト変調パルスおよび上記第２バックライト変調パルスによりディスプレイバックライトを駆動する駆動工程と、を含む。
【０００８】
本発明における上記および他の目的、特徴、および長所は、添付の図面を参照して、以下の発明の詳細な説明を考慮することにより、より容易に理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】典型的なＬＣＤディスプレイにおける各構成要素を示す図である。
【図２】標準的なＬＣＤ応答を示すチャートである。
【図３】ＣＣＦＬバックライトを備えた標準的なＬＣＤを示す図である。
【図４】ＬＥＤバックライトを備えた標準的なＬＣＤを示す図である。
【図５】ゴースト効果を示すチャートである。
【図６】バックライトが“オン”になるタイミングのクラスタ（cluster）スクリーン関数の一例を示すプロットである。
【図７】バックライトが“オン”になるタイミングの分散スクリーン関数の一例を示すプロットである。
【図８】分散スクリーン関数とクラスタスクリーン関数との間の遷移を示すプロットである。
【図９】遷移フレームを用いる分散スクリーン関数とクラスタスクリーン関数との間の遷移を示すプロットである。
【図１０】標準的なプロセッサ用のタイミングチャートを示す図である。
【図１１】ＬＥＤバックライトアレイを示す図である。
【図１２】オフセットされた空白信号（blank signal）を示す図である。
【図１３Ａ】パルス幅がパルスの先端から前方で測定されたときの、空白信号に対応するパルス幅を示す図である。
【図１３Ｂ】パルス幅がパルスの先端から後方で測定されたときの、空白信号に対応するパルス幅を示す図である。
【図１４】空白信号に関連付けられたＰＷＭタイミングを含む処理の一例を示す図である。
【図１５】図１４に基づく処理を用いるための装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態は、図面を参照することによって最もよく理解されるであろう。本明細書を通して、同様の部材は同様の数字で示される。上に列挙されている図面が、この詳細な説明の一部として含まれることは明らかである。
【００１１】
ここで挙げた図面において概ね説明され図示されるように、本発明における構成要素は、幅広い様々な異なる構成となるように組み合わされ、設計されうる。したがって、本発明における方法およびシステムの実施形態についての以下のより詳細な説明は、発明の範囲を限定する意図のものではなく、本発明の目下の好ましい実施形態を単に表すものに過ぎない。
【００１２】
本発明の実施形態における各要素は、ハードウェア、ファームウェア、および／またはソフトウェアで実施されてもよい。ここで詳述される例示的な実施形態は、これらの形態のうちの１つを記載しているに過ぎない場合もあり、当業者であれば本発明の範囲内でこれらの形態の何れかかにおけるこれらの要素を実現しうることを理解すべきである。
【００１３】
ＬＥＤバックライトを用いるＬＣＤを含む高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ）ディスプレイにおいて、バックライトＬＥＤを変調する目的で、入力画像を低解像度ＬＥＤ画像に変換するために、また、高解像度ＬＣＤ画像に変換するために、アルゴリズムが用いられうる。高コントラストを達成し、電力を節約するために、バックライトは可能な限り高いコントラストを含んでいる必要がある。高解像度ＬＣＤ画像と組み合わされる高コントラストバックライト画像は、従来技術の方法を用いるディスプレイよりもはるかに高いダイナミックレンジの画像を生成することが可能である。しかしながら、高コントラストバックライトには１つの問題がある。それは、動きに起因するフリッカリングである。移動するオブジェクトがＬＥＤ境界を横切るとき、バックライトにおいて唐突な変化が生じる。この処理において、光の出力が低下するＬＥＤもあり、光の出力が増加するＬＥＤもある。これによって、対応するＬＣＤは、バックライトにおけるこの唐突な変化を補償するために迅速に変化する。ＬＥＤ駆動とＬＣＤ駆動との間の時間差、または補償におけるエラーによって、表示出力における変動が発生し、このため、移動するオブジェクトに沿って目に付くフリッカリングが発生する。現段階での解決法としては、一時的な移動を滑らかにするために不定期間インパルス応答（ＩＩＲ）を用いる方法が挙げられる。しかしながら、この方法は、正確なものではなく、またハイライトクリッピングを引き起こしうる。
【００１４】
ＬＣＤは、偏光子の減衰率とＬＣ物質の不完全さとにより、そのダイナミックレンジが限られる。高ダイナミックレンジ画像を表示するために、ＬＣＤに入射する光を変調するように低解像度ＬＥＤバックライトシステムが用いられうる。変調されたＬＥＤバックライトおよびＬＣＤの組み合わせによって、非常に高いダイナミックレンジ（ＨＤＲ）表示が達成できる。コスト面の理由から、ＬＥＤは標準的に、ＬＣＤよりもはるかに低い空間解像度を有する。より低い解像度のＬＥＤにより、この技術に基づくＨＤＲディスプレイは、高空間解像度の高いダイナミックパターンを表示することができる。しかし、このＨＤＲディスプレイは、非常に明るい領域（＞２０００ｃｄ／ｍ２）及び非常に暗い領域（＜０．５ｃｄ／ｍ２）の両方を同時に有する画像を表示することができる。人間の目は、局所的領域において限定されたダイナミックレンジを有するため、このことは通常の使用では顕著な問題とはならない。そして、視覚的マスキングを用いると、人間の目は、高空間周波数成分の限られたダイナミックレンジをほとんど知覚することができない。
【００１５】
変調されたＬＥＤバックライトＬＣＤに伴う他の問題は、動き軌道、すなわち表示出力の変動に沿ってフリッカリングが生じることである。これは、ＬＥＤ点広がり関数（ＰＳＦ）におけるエラーに加えて、ＬＣＤおよびＬＥＤの時間的応答におけるズレによるものでありうる。いくつかの実施形態は、フリッカリング画像を低減するために、時間的ローパスフィルタリングを含む。
【００１６】
本発明のいくつかの実施形態における特徴について、図１を参照して説明する。図１は、ＬＣＤパネルにおけるデータ経路のブロック図である。異なるソースからの映像データ２は、スキャニングタイミング生成回路４に入力される。スキャニングタイミング生成回路４では、画像データが、ＬＣＤ１４に表示できるフォーマットに変換される。各線は、ＬＣＤの遅い時間的応答を補償するために、オーバードライブ回路８に送られる。オーバードライブされた信号は、データドライバ１２において電圧に変換され、ＬＣＤ１４のデータ電極に出力される。スキャニングタイミング生成器４はまた、ゲートドライバ１０にクロックを出力し、一度に１行を選択し、電圧データを各画素の記憶容量のデータ電極に記憶させる。スキャニングタイミング生成器４はまた、バックライト発光のタイミングを制御するバックライト制御信号を生成し、これらの信号をバックライトコントローラ１６に送る。オーバードライブ回路８はまた、画像フレームの間の様々な変化または傾向を検出するために、フレームバッファ６に映像画像データを記憶させる。
【００１７】
〔発光バックライトを用いた動きぼやけの低減〕
標準的なオーバードライブ処理は、ＬＣＤの遅い時間的応答による動きぼやけを低減することができるものの、概して動きぼやけを完全に除去することはできない。これは、ＬＣＤに表示されている画像が常に全フレーム時間中オンであるという事実によるものである。フレーム時間中、画像が維持される一方で、目は動きを追っているという事実があり、このため、網膜には相対的な動きが残る。網膜に残るこの相対的な動きの平均的効果は、動きぼやけとして知覚される。
【００１８】
この動きぼやけを低減する１つの方法としては、画像フレームが表示されている時間を減少させる方法が挙げられる。図２は、発光バックライトアプローチを示す。バックライトは、ＬＣＤ駆動電圧が印加された後にオフとなり、ＬＣＤ透過が目標レベルに近づくときにフレーム期間２０の終端付近でオンとなる。
【００１９】
図３は、ＬＣＤ層３０を備えるＬＣＤディスプレイを示す。ＬＣＤ層３０は、個別に変調可能な光バルブとして作用する、アドレス可能な複数の“セル”３８を備える。このディスプレイはまた、バックライト３４から放射される光を拡散するように作用する拡散層または拡散器を備える。この例示されるディスプレイのバックライト３４は、複数冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）３６を備える。拡散層３２は、光がＬＣＤ層３０に均等に透過されるように、管３６からの光を少なくとも部分的に拡散するよう機能する。本発明のいくつかの実施形態では、バックライト３４は発光などによって変調することができ、これによって、明度および他の特性と同様に、動きぼやけに関する特性およびフリッカーに関する特性に影響が及ぼされる。
【００２０】
図４は、ＬＣＤ層４０を備えるＬＣＤディスプレイを示す。ＬＣＤディスプレイ４０は、個別に変調可能な光バルブとして作用する、アドレス可能な複数のＬＣＤ“セル”４８を備える。このディスプレイはまた、バックライト４４から放射される光を拡散するように作用する拡散層または拡散器４２を備える。この例示されるディスプレイのバックライト４４は、複数発光ダイオード（ＬＥＤ）素子４６を備える。拡散層４２は、光がＬＣＤ層４０に均等に透過されるように、ＬＥＤ４６からの光を少なくとも部分的に拡散するよう機能する。本発明のいくつかの実施形態では、バックライト４４は発光などによって復調することができ、これによって、明度および他の特性と同様に、動きぼやけに関する特性およびフリッカーに関する特性に影響が及ぼされる。
【００２１】
バックライトの発光によって動きぼやけを低減することができるものの、通常、ブラウン管（ＣＲＴ）ディスプレイに関係するフリッカリングは、インパルスバックライト（impulse backlight）により目に映る。フリッカリングのアーティファクトを低減するための１つの方法として、リフレッシュ速度（refresh rate）を高める方法が挙げられる。コンピュータディスプレイにおいて用いられるＣＲＴモニタは、概して、フリッカリングを低減するために７５Ｈｚのリフレッシュ速度に設定されている。固定フレームレートを有するＬＣＤに対してリフレッシュ速度を高めるために、フレーム毎にバックライトを複数回発光させることができる。しかしながら、動き画像では、１つのフレームにおいて複数回発光するとゴースト画像が発生する。
【００２２】
図５は、２倍発光を行うディスプレイにおいて一定動作を行うオブジェクトの経路を示す。各フレーム期間５０ａ〜５０ｄにおける最初の発光で、実線５４に沿って動くオブジェクトを見ることができる。後のフレーム期間５２ａ〜５２ｃの半分における二回目の発光で、同じ画像が再び表示されるが、時間軸においてフレーム期間の半分だけシフトされる。知覚されるオブジェクトの動きは、破線５６に沿うものとなっている（ゴースト物体）。
【００２３】
このゴーストの問題を解決する１つの方法として、バックライト発光速度と同じ速度、すなわち１２０ＨｚでＬＣＤを駆動し、動き補償フレーム補間を用いる方法が挙げられる。しかしながら、動き予測およびＬＣＤにおける高フレームレートドライバに関係するコストは概して高すぎる。
【００２４】
本発明のいくつかの実施形態は、映像コンテンツに適用可能な、動き検出に基づく時間ディザリングアルゴリズム（temporal dithering algorithm）を含む。映像シーケンスにおける各フレームは、複数ブロック（複数部分）に分割しうる。各ブロックは、ＣＣＦＬ管またはＬＥＤなどのバックライト部（backlight element）と対応する。バックライト（例えばＣＣＦＬ管またはＬＥＤ）は、“オン”または“オフ”モードで操作されてもよい。時間ディザリングは、各ブロックに対して所望のバックライト出力を有するために用いられてもよい。時間ディザリングでは、所望のバックライトレベルが、スクリーン関数と呼ばれる所定の値と比較される。バックライトレベルがスクリーン関数よりも大きい場合、バックライトはオンされる。そうでなければ、バックライトはオフされる。
【００２５】
いくつかの実施形態では、実質的な動きが発生したかどうかを判定するために、動き検出が行われてもよく、それに伴って、各ブロックが動きブロックまたは静止ブロックに分類される。動きブロックは、動き画像を表示するために最適化される“クラスタ”（cluster）スクリーンを用いて時間ディザリングが施されてもよい。静止ブロックは、フリッカリングを低減するために最適化される“分散”スクリーンを用いてディザリングが施されてもよい。クラスタスクリーンは、動きぼやけを防ぐことが可能であり、これらのブロックは動きを含んでいるため、フリッカリングがこれらのブロックにおいて概ね見えることはない。分散スクリーンは、人間の視覚システムにおけるフリッカリングの知覚閾値を上回るようにバックライト周波数を増加させることができる。
【００２６】
図６は、クラスタスクリーンを用いる例としての時間ディザリングを示す。クラスタスクリーンに対する例示的なスクリーン関数Ｓｃ（ｔ）は以下のとおりである。
Ｓｃ（ｔ）＝Ａ（１−（ｔ−ｆｌｏｏｒ（ｔ）））
ここで、ｔはフレームにおける時間を示し、Ａはスクリーン振幅を示す。これにより、発光デューティーサイクル（flashing duty cycle）が決まる。Ａが大きいほどデューティーサイクルは減少し、その結果、動きぼやけが低減される。
【００２７】
図７は、分散スクリーンの一例を示す。所望のスクリーンＳｄに対するスクリーン関数の一例は以下のとおりである。
Ｓｄ＝Ａ（１−（２ｔ−ｆｌｏｏｒ（２ｔ）））
所望のバックライトレベル６０、７０（図面中の破線）は、スクリーン関数６２、７２（実線）と比較される。所望のバックライトレベル６０，７０がスクリーン関数６２，７２よりも大きい場合、バックライトは、図上部の６４、７４の太線で示されるようにオンされる。この例示的な実施形態では、分散スクリーンにおけるバックライトは、フリッカリングの知覚を防ぐことが可能なクラスタスクリーン６４を備えるバックライトと比べて２倍の時間的周波数を有する。他の実施形態では、他の関数および数学的関係が、クラスタスクリーン関数および分散スクリーン関数を規定するために用いられてもよい。例えば、シヌソイド関数、段階関数、三角関数、および他の関数がいくつかの実施形態において用いられてもよい。しかしながら、この例示的な実施形態では、各バックライト期間の終盤にバックライトがオンされることに注意を要する。これは、フレーム毎に１つのバックライト期間しか持たないクラスタスクリーンと同様にフレーム期間の最後において発生し得、または、フレーム期間の終わりに加えてフレーム期間の中間点においてバックライト期間が終了しうる分散スクリーンと同様に、フレームにおける各バックライト期間の終わりにおいて発生しうる。各バックライト期間の終わりにおいてバックライトをオンする構成によって、ＬＣＤは信号に応答し、所望の出力に到達する時間をより多く確保することができる。
【００２８】
２つのスクリーンによるアプローチに伴う１つの問題は、境界効果である。１つのスクリーン（例えば分散スクリーン）から他のスクリーン（例えばクラスタスクリーン）に切り替えると、図８に示すような時間的不連続が発生する。目による動きの追跡と一体化するこの不連続によってフリッカリングが発生する。このフリッカリングは、低振幅におけるものであるが、これはまた低周波数におけるものでもあり、標準的な観察者によってはより好ましくない現象である。
【００２９】
このフリッカリングの影響を除去するために、本発明のいくつかの実施形態は、１つのディザースクリーン（dither screen）から他のスクリーンへ徐々に遷移するために、１つ以上のフレームにわたって継続しうる遷移領域を形成する。図９は、フリッカリングの影響を低減するために、３つの遷移スクリーンを用いるスキームの一例を示す。遷移フレームにおけるスクリーンは以下の式で与えられる。
【００３０】
【数１】
2011514978.tif 000003
【００３１】
ここで、Ｎは遷移フレームの合計を示し、ｉはｉ番目の遷移フレームを示す。クラスタから分散への遷移は、分散からクラスタへの遷移を逆にしたものであってもよい。
【００３２】
分散スクリーンおよびクラスタスクリーンを用いるディザリングの概念は、プログラム可能な“オン”タイミングおよび“オフ”タイミングを有するＬＥＤドライバを用いて実行されうる。
【００３３】
図１０は、標準的なプロセッサの階調ＰＷＭ（パルス幅変調）タイミングチャートを示す。このプロセッサは１６個のＬＥＤを制御し、１６個のＬＥＤ全てが同じ“オン”タイミングを共有する。この“オン”タイミングは、ＢＬＡＮＫ信号の立下りに該当する。各ＬＥＤの“オン”タイミングおよび“オフ”タイミングは、動きに加えて画像コンテンツに基づいて適用できる。本発明のいくつかの実施形態は、このドライバを用いて実施するように適用される。
【００３４】
図１１は、ディスプレイにおけるＬＥＤドライバ１１０およびＬＥＤバックライト部１１２の標準的な配列を示す。各ドライバ１１０は、同じ垂直位置において、ＬＥＤ１１２を制御する。“オン”のときのＰＷＭは、ＢＬＡＮＫ信号によって制御される。上から下までのＬＣＤ駆動の間の時間差を補償するために、ＢＬＡＮＫ信号は、図１２に示すように、ＬＣＤ駆動と同期してシフトされうる。この例示的な実施形態において、ＶＢＲｎおよびＶＢＲｎ＋１１２１は、ＬＣＤフレーム時間１２２を規定する２つの垂直ブランキング帰線信号である。各ＬＣＤフレームについて、２つ（以上）のＬＥＤ  ＰＷＭパルスが存在しうる。いくつかの実施形態において、２つのＰＷＭパルス１２５（Ｔｏｆｆｓｅｔ２-Ｔｏｆｆｓｅｔ１）の間の時間は、この例示的な実施形態におけるＬＣＤフレーム時間１２２のちょうど半分である。Ｔｏｆｆｓｅｔ１１２３およびＴｏｆｆｓｅｔ２１２４は、ＬＣＤ駆動と同期するために、それらの垂直位置に基づいて調節される。より短いデューティーサイクル（すなわち、１００％よりも短いデューティーサイクル）について、オンのときのＰＷＭが図２に示すようなＬＣＤ時間的応答曲線２０の平坦部分に発生するように、Ｔｏｆｆｓｅｔ１  １２３およびＴｏｆｆｓｅｔ２１２４はシフトされなければならない。
【００３５】
１つのＬＣＤフレームにおける２つのＰＷＭパルスを使用すると、動きに適応しうるバックライト発光が可能となる。動きが検出されない場合、２つのＰＷＭパルスは同じ幅を有しうるが、ＬＣＤフレーム時間の半分だけ時間のオフセットが行われてもよい。ＬＣＤフレームレートが６０Ｈｚの場合、知覚される画像は実際には１２０Ｈｚであり、これによってフリッカリングが知覚されなくなる。動きが検出されると、第１ＰＷＭパルスは低減または除去されうるが、そのフレームにおける第２ＰＷＭパルスの幅は、全体の明度を維持するために増加されうる。第２ＰＷＭパルスの幅は、第１ＰＷＭパルスの幅とは異なりうる。第１ＰＷＭパルスはまた、複数パルスで構成されうるが、第２ＰＷＭは１つのパルスから構成される。また、第２ＰＷＭは、複数パルスを有しうるが、第１ＰＷＭは１つのパルスのみを有する。第１ＰＷＭパルスを除去すると、時間的な開きを著しく低下させることができ、これによって動きぼやけを低減することができる。
【００３６】
図１３Ａは、従来のＬＥＤドライバにおけるＬＥＤ駆動でのＰＷＭパルスを示す。ＬＥＤ強度はＩ｛０、１｝であり、デューティーサイクルはλ｛０、１００％｝とすると、“オン”のときのＰＷＭは、ＬＣＤフレーム時間の分率から以下のように示される。
ΔＴ＝λＩ
ΔＴ１＋ΔＴ２＝ΔＴ
ＬＥＤドライバにおける代替アプローチでは、ＰＷＭ“オフ”信号を空白信号に設定し、図１３Ｂに示すように、空白信号の前のいずれかの時点にＰＷＭ“オン”を設定する。これによって、ＬＣＤが目標値を達成するとバックライトがオンになり、その結果、ゴーストを低減することができる。
【００３７】
図１４は、本発明の特徴を含むフロー図の一例である。ここでは、より低い解像度のＬＥＤバックライトとより高い解像度のＬＣＤとを備える領域適応可能（area adaptive）なバックライトを用いてディスプレイに表示される入力画像／映像を変換する。これらの例示的な実施形態において、入力画像フレーム１４０は、ローパスフィルターにかけられ、そしてバックライト解像度へとサブサンプル１４１が施される。バックライト解像度は、バックライトユニットの数によって、例えばバックライトにおけるＬＥＤの数によって決定されうる。低解像度バックライト画像における各画素は、入力ＨＤＲ画像１４０におけるブロックと対応する。
【００３８】
各バックライト部またはＨＤＲブロックについて、ブロックが動きブロックであるか静止ブロックであるかを判定するために、実質的な動きが発生したか否かを判定するように動き検出１４４が行われる。動き検出を目的として、各バックライトブロックはサブブロックにさらに分割されてもよい。いくつかの実施形態において、各サブブロックは、高解像度ＨＤＲ画像１４０において８×８画素からなってもよい。いくつかの実施形態において、遷移バックライト変調スクリーンは、先に説明したように、遷移領域を有するように形成されうる。
【００３９】
例示的な実施形態において、動き検出１４４の処理は、画素に対する動きマップ変数１４５およびパルスタイミング１４３の決定につながるが、これは以下のようなものである。
【００４０】
各フレームについて、
１．現在のフレーム（第２フレーム）についてのＨＤＲ画像における各サブブロックの平均を算出する。これによって、各バックライトブロックにおける各サブブロックのサブブロック平均が得られる。
【００４１】
２．現在のフレームにおけるサブブロック平均を、前のフレーム（第１フレーム）からの対応するサブブロック平均と比較する。このフレームにおける平均と前のフレームにおけるサブブロック平均との間の差が閾値（例えば全範囲の５％）よりも大きい場合、サブブロックを含むバックライトブロックは動きブロックである。したがって、第１動きマップ変数は、このフレームと前のフレームとの間の差の比較に基づいて形成される。バックライトが動きブロックと見なされると、この動きマップ変数は増加（上昇）され、バックライトが静止ブロックと見なされると、動きマップ変数は減少（下降）される。
【００４２】
３．第２動きマップを形成するために、第１動きマップに対して形態的拡張演算（morphological dilation operation）を行う（動きブロックに隣接する静止ブロックを動きブロックに変換する）。
【００４３】
４．第３動きマップを形成するために、前のフレームの第２動きマップを用いて、現在のフレームにおける第２動きマップに対して論理“ＯＲ”演算を行う。
【００４４】
５．各バックライトブロックについて、
動きブロックの場合、
ｍＭａｐ（ｉ、ｊ）＝ｍａｘ（Ｎ、ｍＭａｐ（ｉ、ｊ）＋１）
ここで、Ｎは遷移フレームの数を示す。
【００４５】
他（静止ブロック）の場合、
ｍＭａｐ（ｉ、ｊ）＝ｍｉｎ（０、ｍＭａｐ（ｉ、ｊ）−１）
６．このフレームにおいてバックライトブロックに対するバックライト変調スクリーンを生成する。バックライト変調スクリーンは、このフレームに対する動きマップ変数および間隔（spacing）に依存する少なくとも１つのパルス（すなわち、“オン”のときのパルス）を含む。“オン”のときのＰＷＭパルスの幅は、以下のように示される。
【００４６】
【数２】
2011514978.tif 000004
【００４７】
ΔＴ２＞０．５の場合、
ΔＴ１＝ΔＴ−０．５
ΔＴ２＝０．５
ここで、ｍＭａｐ（ｉ、ｊ）は、上記動きマップ変数を示す。ΔＴ１は、第１パルス幅を示す。ΔＴ２は、第２パルス幅を示す。ΔＴは、総パルス幅時間を示す。
【００４８】
サブサンプルされ、ローパスフィルターをかけられた画像１４１は、ＬＥＤ駆動値１４２を決定するために用いられうる。このＬＥＤ駆動値１４２は、パルスタイミングデータ１４３と組み合わせた後にＬＥＤバックライトドライバ１４６に送られうる。パルスタイミングデータ１４３はまた、バックライト予測処理１４９に送られうる。フル解像度入力画像１４０を表示するために用いられる実際のバックライト画像は、拡散層を備えるディスプレイの点像分布関数（point spread function）を用いて、バックライト信号を巻き込むことにより予測しうる。この画像は、フルＬＣＤ画像解像度になるようにアップサンプリング１５０が行われる。画像について決定されたパルスバックライトを用いて表示時に適切な画像特徴を有する表示画像を生成するために、入力画像１４０に対して、アップサンプリングされたバックライト画像によって分割１５２が行われてもよい。この表示画像データは、オーバードライブ画像値を決定するためにフレームバッファにアクセスしうるオーバードライブ回路１５１に送られてもよい。オーバードライブされた画像値がＬＣＤドライバ１４８に送られてもよい。ＬＣＤドライバ１４８では、ＬＥＤ発光をＬＣＤ駆動と同期させるために空白信号の導出１４７が行われ、バックライト１４６に送られる。パルスバックライトは、オーバードライブされた表示画像を表示するために用いられてもよい。
【００４９】
いくつかの実施形態において、ディスプレイバックライトの変調処理は、装置を用いることによって決定されてもよい。図１５は、本発明の特徴を有する装置を示す。この装置は、動きが発生しているかどうかを判定するために、現在のフレームにおけるブロックと前のフレームにおける対応するブロックとを比較するために用いられる動き検出器１６０を備える。上記装置は、動きが発生した場合に画素についての動きマップ変数を増加させ（上昇させ）、動きが発生しない場合に画素についての動きマップ変数を減少させる（下降させる）ための動きマップ管理部１６１をさらに有する。上記装置は、現在のブロック用のバックライト変調スクリーンを生成するためのスクリーン生成器１６２をさらに有する。このスクリーンは、パルス幅が動きマップ変数に依存する少なくとも１つのパルスを有する。
【００５０】
いくつかの実施形態において、ディスプレイバックライトの変調処理はまた、第１パルスおよび第２パルスを用いてディスプレイバックライトを駆動することによって決定されうる。これは、表示空白信号を生成することによって達成される。この空白信号は、画像フレーム内で複数の波形を含みうる。この空白信号から第１バックライト変調パルスが生成されうるが、これは第１波形が誘因となっている。第１パルスは、第１波形が誘因となって生成されうる第１“オン”時間および第１“オフ”時間を有する。同様に、第２バックライト変調パルスが第２波形を誘因として生成され得、第２“オン”時間および第２“オフ”時間を有する。第１および第２パルスの時間はこれに応じて設定されうる。第１波形における第１“オン”時間を予め測定し、第１“オフ”時間が第１波形と一致するように構成してもよい。第１“オン”時間はまた、第１波形と一致し得、第１波形の後に第１“オフ”時間が測定される。
【００５１】
表示システムはまた、コンピュータシステム上で、ディスプレイバックライトの変調処理を決定するために用いられるコンピュータプログラムを含みうる。このコンピュータプログラムは、光ディスクまたは磁気ディスクなどの記憶媒体に記憶される。
【００５２】
コンテンツデータと、コンテンツ処理装置の機能を実現するコンピュータプログラムとを含む記憶媒体は、ＣＤ-ＲＯＭ（コンパクトディスク読み出し専用メモリ）、ＭＯ（光磁気ディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、またはＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）のような光ディスク、または、ＦＤ（フレキシブルディスク）またはハードディスクのような磁気ディスクに決して限定されない。このような記憶媒体の例としては、磁気テープおよびカセットテープなどのテープ、ＩＣ（集積回路）カードおよび光カードのようなカード記憶媒体、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（消去可能ＰＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去書込可能ＰＲＯＭ）、およびフラッシュＲＯＭなどの半導体メモリが挙げられる。それにも関わらず、上記コンピュータシステムは、これらの記憶媒体から検索を行うための読み出し装置を有することを必要とする。
【００５３】
本明細書において用いられてきた用語および表現は、説明のための用語として用いられており、限定的なものではなく、図示および解説を行ってきた特徴に相当するもの、またはその一部を排除する用語および表現を意図して用いているものではない。
【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１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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