(57)【要約】      （修正有）【課題】入力信号が多数の離散的な入力強度値を有し、実際の出力信号に対する入力信号の関係が出力信号に対する目的の入力信号の関係から外れているデジタルディスプレーの信号を調節する方法を提供する。【解決手段】信号方法は、ｉ）少なくとも第１入力値と、この第１入力値の実際の第１出力値を考慮するステップ、ｉｉ）第２入力値と、実際の第２出力値が第１入力値の目的の値により近い場合にはこの第２入力値の実際の第２出力値を求めるステップ、ｉｉｉ）第１入力値と第２入力値との関係を記録するステップ、およびｉｖ）信号中の第１入力値を第２入力値に置換するステップからなる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号が、デジタルディスプレーが離散的な出力強度値をもつ実際の出力信号を発生する多数の離散的な入力強度値を有し、実際の出力信号に対する入力信号の関係が出力信号に対する目的の入力信号の関係から外れているデジタルディスプレーの信号を調節する方法において、
ｉ）少なくとも第１入力値と、この第１入力値の実際の第１出力値を考慮するステップ、
ｉｉ）第２入力値と、実際の第２出力値が第１入力値の目的の値により近い場合にはこの第２入力値の実際の第２出力値を求めるステップ、
ｉｉｉ）第１入力値と第２入力値との関係を記録するステップ、および
ｉｖ）信号中の第１入力値を第２入力値に置換するステップからなることを特徴とする調節方法。
【請求項２】
入力値にすべてについて実行する請求項１記載の方法。
【請求項３】
例えばディザによって隣接している置換入力値間にさらに別な出力値を生成して、隣接している置換入力値の中間にある入力値に対応する離散的な数の中間出力値を生成するとともに、さらに、
ｉ）少なくともａ）置換第２入力値および隣接している置換入力値の中間にある入力値の集合から取得した第３入力値、およびｂ）第３入力値の実際の第３出力値を考慮するステップ、
ｉｉ）この集合から取得した第４入力値、および実際の第４出力値が第３入力値の目的の値により近い場合にはこの実際の第４入力値の対応する実際の第４出力値を求めるステップ、
ｉｉｉ）第３入力値と第４入力値との関係を記録するステップ、および
ｉｖ）信号中の第３入力値を第４入力値に置換するステップからなる請求項２記載の方法。
【請求項４】
置換された入力値のすべてについて実行する請求項３記載の方法。
【請求項５】
液晶ディスプレーの信号プロセッサに適用する請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル画像ディスプレーに関する。
【背景技術】
【０００２】
今までのディスプレーは、個々の画素に分割されている。異なる強度の領域からなる画像を生成するためには、各画素が異なる強度を表示できることが有利である。例えば、一部の液晶素子の場合、完全な“オフ”と“オン”との間にある状態間の状態に画素を設定すると、一定の範囲の強度をディスプレーに与えることができる。ところが、この方法には問題があり、すべてのタイプの液晶に合うわけではない。かわりに、画像のフレーム毎に、一定の時間“オン”状態に、そして一定の時間“オフ”状態に画素を保持できるようにすると、ヒトの目には、これはグレーシェードとして現れる。グレーシェードを決定するのが、“オフ”時間と“オン”時間との比である。この方法も、画像を構成する、異なる強度の構成色を生成する色システムに使用できる。なお、各色の強度変化は、依然としてグレースケールとして示される。
【０００３】
代表的な例について説明すると、各画素には、８ビットによって表示できる例えば０〜２５５のスケールなどの段階的なスケールの強度が割り当てられる。画素を８ビット面に転換する。最長のビット面の持続時間は、最短ビット面の１２８倍である。
【０００４】
液晶画素が“オン”状態から“オフ”状態に切換わると場合、その遷移状態は、明瞭な矩形波ではなく、むしろ状態間の画素ランプであり、その波形は、多数のファクターに依存する。液晶ディスプレーをＬＥＤで照明する場合、画素が安定な状態に達するまで、ＬＥＤはオフ状態にある。ところが、高強度放電（ＨＩＤ）ランプおよび色環を使用して液晶素子を照明する場合には、これは不可能である。ビット面間で切換えられた状態で液晶を照明することは、画素によって透過／反射される明暗の比が想定値から変化し、一部のグレー強度値が増減し、ディスプレー出力が入力に一致せず、グレースケールに歪みが発生することを意味する。この問題は、スタティックな擬似輪郭として知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、非理想的な画素切換えを原因とする歪みを抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本発明は、入力信号が、デジタルディスプレーが離散的な出力強度値をもつ実際の出力信号を発生する多数の離散的な入力強度値を有し、実際の出力信号に対する入力信号の関係が出力信号に対する目的の入力信号の関係から外れているデジタルディスプレーの信号を調節する方法において、
ｉ）少なくとも第１入力値と、この第１入力値の実際の第１出力値を考慮するステップ、
ｉｉ）第２入力値と、実際の第２出力値が第１入力値の目的の値により近い場合にはこの第２入力値の実際の第２出力値を求めるステップ、
ｉｉｉ）第１入力値と第２入力値との関係を記録するステップ、および
ｉｖ）信号中の第１入力値を第２入力値に置換するステップからなる調節方法を提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、添付図面を参照して、例示のみを目的として本発明の具体例であるディスプレーについて説明する。
【０００８】
以下、各色強度レベル、即ち色毎に０〜２５５のレベルを記述するために、８ビットを使用するシステムについて説明する。
【０００９】
ディスプレーの理想的な遷移曲線は、直線である。即ち、光スループットが、デジタル強度レベルで線形に増加する。例えばγ補正などによって予め処理すると、遷移曲線を変更することができるが、この補正がない場合、理想的な応答は線形である。
【００１０】
液晶切換え時にディスプレーを照明する場合、そして適当なデータが存在する場合、切換えが不規則になると、各低次ビット面の効果的な重み付けは、シーケンスにおける先行するビット面の状態に依存して変化する。この効果は、重み付けクロストークと呼ばれている。
【００１１】
ビット面については、特定の順番で表示する必要はないため、例えば、重要度の高いビット面の間に、またはこれらの真中に重要度の低いビット面を介在させることが、有利なことがある。正確な結果は、シーケンス内部のビット面の順序に依存して変化する。歪んだ遷移曲線の一例を図１に示す。ｘ−軸はデジタル入力レベル、そしてｙ−軸は測定された光スループットである。この例の場合、最も重要なビット（ＭＳＢ）を多数の区間に分割し、これら区間の間に低次ビットを介在させる。これら低次ビットすべてはＭＳＢに隣接しているため、低次ビット重み付けを強くするのはＭＳＢであり、これは、図１の曲線の上半分および下半分の間に明瞭な境界があることを説明する。
【００１２】
シーケンス順番が異なる場合、クロストークはもはやＭＳＢに完全に依存することはなく、ある程度は、例えば、重要度が２番目に高いビット（ＭＳＢ−１）に依存する。
【００１３】
遷移曲線の形状は、シーケンスにおけるビット面の重み付けを調節することによって変えることができる。問題は、自由度数が曲線中の点の数より少ないことである。重み付けを調節して曲線の一部（この例では、下半分）に平滑な応答を発生させると、第２部分（この例では、上半分）の応答が平滑から程遠く、重み付けを調節して、第１部分を悪化させることなく第２部分を改善することができない。従って、このような再編成（リオーダリング）ではクロストーク問題を解決できず、単にクロストークを周りに移すだけである。
【００１４】
図２（ａ）に、測定された遷移曲線の短い区間を示す。なお、（１８７などの）一部の点は（右肩上がり線として示す）理想的な遷移曲線にきわめて近いが、（１８４などの）他の点は、理想的な遷移曲線からかなり離れている。前述した自由度がないため、他の点に影響を与えずに、点１８４のｙ−値を調節することができない。実際の曲線には別な点もあるが、そのｙ−値は、点１８４の理想的な値に非常に近く、点１８６は最良の例である。
【００１５】
図２（ｂ）に置換例を示す。この例では、各ｘ−値について、理想に最も近い利用できるｙ−値をもつ点を、矢印で示すように選択する。図２（ａ）と図２（ｃ）との比較から、置換遷移曲線は、依然として誤差を含むが、元の曲線よりもかなり平滑になっている。
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【００１６】
この置換については、一部を抜粋して図２（ｄ）に示す２５６の入り口をもつルックアップテーブル（ＬＵＴ）によって実行する。図２（ｄ）において、置換した点は、イタリック書体で示してある。
【００１７】
この点置換は、遷移曲線を著しく改善するものであるが、ディザ機能を使用してさらに微調節することによって出力を入力にいっそう近似できることになる。
【００１８】
ディザは、離散的な数の色がより自然に見える画像を生成するために使用される方法であり、多くのディザ法がある。以下のプリディザ置換法には任意の方式のディザを利用することができる。なお、ここで説明するディザ法は、４ビットディザである。
【００１９】
プリディザ置換を使用しない場合には、ディザによって図３（ａ）に示すような遷移曲線が生成する。（本実施例では、簡単にするために、ディザの２つのみのビットを利用している。実際のシステムでは、ディザの４つのビットが利用される。）プリディザ置換法は、前述の点置換法にきわめて近いが、ディザ処理中間レベルだけでなく、本来の遷移曲線上の点について行う方法である。図３（ｂ）において、ｘ−値を、最も近い利用できるｙ−値をもつｘ−値に置換する。得られた曲線は、図３（ｃ）に示すが、点置換だけで得られた曲線よりも小さい誤差をもつ。前述の点置換と同様に、ＬＵＴ（図示省略）を用いて実行するが、この場合には、ＬＵＴには、８以上のビットが入出力される。というのは、ディザ処理する前に、ＬＵＴは精度の高い値で実行されるからである。
【００２０】
ＲＧＢチャネルを使用するカラーディスプレーの場合、このプロセスを実行する第１ステージは、ＲＧＢの各色について遷移曲線を取得するステージである。これを実行する一つの方法は、最終ディスプレー画面のほぼ中心に遠隔制御式ラジオメーターを向けることである。正確なアラインメントは必要ない。というのは、ラジオメーターはデータ取得時に動かないように安定に取り付ける必要があるが、重要なのは相対的な明るさの値のみであるからである。
【００２１】
γ補正、ディザ処理や他の色空間処理などの処理操作についてはこれをオフにし、表示／シーケンスを組み合わせたものの本来の遷移曲線が生成するようにする。ディスプレー画面に、次に、赤、緑、青または白のゼロから最大レベル（この例では、２５５）までのフェードを表示する。具体的には、ラジオメーターからデータを読み出している状態で画面に色のブロックを表示してから、出力レベルをワンステップだけ上げ、次に新たなデータを読み出す。本来の遷移曲線全体が取得されるまで、このプロセスを繰り返す。これによって、図１にしめすような曲線が生成する。
【００２２】
三原色に関して、色環は必ずしも等しいセクターサイズである必要がないので、シーケンスは各原色については少しだけ変えて操作することができる。従って、正確には、遷移曲線は同じではない。この場合には、赤、緑および青について一つずつ、０〜２５５の３つの完全な曲線を取得する必要がある。
【００２３】
任意の所定のデジタル入力レベルｎの測定値に関しては、ＲＧＢチャネルについてそれぞれｍｒｎ、ｍｇｎまたはｍｂｎとする。すべてのチャネル全体で出力を一般化した場合、項ｍｎを使用することにする。
【００２４】
理想ライン（即ち、図２および図３における右肩上がりの直線）については、最も暗い点ｍ０と最も明るい点ｍ２５５との間に直線を引くことによって誘導する。理想ライン上の目標点はｔ（ｘ）とする。即ち、
ｔ（ｘ）＝ｍ０＋ｘ（ｍ２５５−ｍｏ）／２５５
である。なお、ｍｎについては整数値のみでサンプリングするが、ｔ（ｘ）は連続関数である。
【００２５】
点置換ＬＵＴは、本来のレベルと同数の入り口をもっているため、以下に説明する本来の８ビットの例では、入り口数は０〜２５５の２５６である。以下の式では、レベル｛０・・２５５｝の集合はＮで示す。
【００２６】
各ＬＵＴの入り口ｒｎは、次の式を満足する任意の値ｎ′をもつことができる。
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即ち、対応する測定値ｍｎ′が、選択した任意の値ｎ′′の測定値ｍｎ′′と同様に目標値ｔ（ｎ）に少なくとも最も近いｎ′値を求める。
【００２７】
これは、ｎ′の２５５の考えられる値を参照し、ｍｎ′とｔ（ｎ）との間にある最も小さい（または最も小さい等しい値）絶対差をもつ値を選択することによって計算により求める。
【００２８】
プリディザ置換ＬＵＴはディザ処理レベルと同数の入り口をもつため、本来の８ビットディザ＋４ビットディザをもつ本実施例の場合、０〜４０７９の４０８０（２５５×１６）の入り口がある。以下の式では、レベル｛０・・４０７９｝の集合をＤとする。上述した本来の遷移曲線測定プロセス時に、ディザ処理操作をオフするため、入り口全部をマッピングするために十分なｍｎのサンプルがなく、線形の補間関数ｐ（ｄ）を生成する。
【００２９】
まず、ｎを“フロア”関数で切り下げたｄ／１６として定義する。
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【００３０】
次に、ｄ／１６の関数部分に基づいて重み付けファクターを決定する。
ｗ＝ｄ／１６−ｎ
【００３１】
最後に、ｍｎおよびｍｎ＋１の重み付け平均を計算する。
ｐ（ｄ）＝（１−ｗ）ｍｎ＋ｗｍｎ＋１
【００３２】
この関数によって、ディザ処理レベルｎおよびｎ＋１の混合したものから得られる光強度に関して予測できる。
【００３３】
計算方法は、点置換の計算方法と同様である。各ＬＵＴａｄ入り口は、以下の不等式を満足する任意の値ｄ′を含むことができる。
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点置換ＬＵＴ計算に関して説明したように、ｔは連続関数であるため、この場合、ｄ／１６を切り下げる必要はなく、また切り下げるべきではない。
【００３４】
図４について説明すると、点置換ＬＵＴは、ビット面を再編成し、液晶ディスプレーに送る前に、画像を処理するステップとして実行する。ＲＧＢチャネルそれぞれは、８ビット信号を搬送し、これにγ補正処理を加える。各種の色強化処理操作を実行した後、前述したように点置換ＬＵＴを使用して、各信号を操作する。
【００３５】
前述したように、点置換法は、従来システムを改善するもので、単独で実行することができる。図５について説明すると、これに加えてプリディザ置換を実行する場合、点置換ＬＵＴおよびプリディザ置換ＬＵＴについては、ビット面を再編成し、液晶ディスプレーに送る前に、画像を処理するステップとして実行する。ＲＧＢチャネルそれぞれは、８ビット信号を搬送し、これにγ補正処理を加え、１２ビット信号にする。各種の色強化処理操作を実行した後、プリディザ置換ＬＵＴ（pre-dither substitution LUT）を使用して、１２ビット信号を操作し、ディザ処理を加えて、チャネル毎に８ビット信号を得る。ディザを行った後、前述したように点置換ＬＵＴを使用して、各８ビット信号を操作する。
【００３６】
なお、本発明の入力対出力置換の方式は、ディスプレーの入力対出力曲線が理想的な応答から外れている任意のディスプレーシステムに適用するのが有利である。液晶素子だけでなく、例えば、マイクロミラーディスプレーにも応用できる。本発明の場合、信号は８ビット（４ビットディザをもつ）の三色信号からなるが、モノクロシステムまたは異なる色のシステムを使用し、そして異なるビット／画素数をもつディスプレーにも同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来システムの入力信号と出力信号との関係を示すグラフである。
【図２ａ】従来システムの入力信号と出力信号との関係を示すグラフの細部を示す図である。
【図２ｂ】最も近いｙ−値をもつ点を求める、図２ａと同じ領域を示すグラフである。
【図２ｃ】元の点の一部をより近いｙ−値をもつ点で置換した、図２ｂと同じ領域を示すグラフである。
【図２ｄ】図２ｂおよび図２ｃに示した操作を実行するルックアップテーブルの一部を示す図である。
【図３ａ】ディザ中間領域とともに、図２ｃに示した領域のグラフである。
【図３ｂ】最も近いｙ−値をもつ実際の、またはディザレベルの点を求める、図３ａと同じ領域を示すグラフである。
【図３ｃ】元の点の一部をより近いｙ−値をもつ点で置換した、図３ｂと同じ領域を示すグラフである。
【図４】図２の点置換操作を実行する処理システムを示す概略図である。
【図５】図２および図３の点置換操作およびプリディザ置換操作を実行する処理システムを示す概略図である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【図５】
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