(57)【要約】【課題】静止画、動画のいずれにおいても良好な画像表示を可能とする手段を提供することを目的とする。【解決手段】複数の階調値より構成される複数の階調値グループを設定する手段と、画像の動きを検出する手段と、画像の動きがある動画部分で複数の階調値グループを所定の頻度で切り替える手段とを有し、動画部分で用いる複数の階調値グループは、それぞれの階調値グループ内における（第１の階調値）＜（第２の階調値）の関係となる第１の階調値と第２の階調値において、前記第１の階調値に対応するサブフィールドの組み合わせにおいて「発光」で前記第２の階調値に対応するサブフィールドの組み合わせにおいて「非発光」となるサブフィールドが存在しない符号化パターンとした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動画を有する入力画像に対して、複数のサブフィールドの発光・非発光の組み合わせと階調値を対応させて階調表示を行う階調表示装置において、複数の階調値より構成される複数の階調値グループを設定する手段と、画像の動きを検出する手段と、画像の動きがある動画部分で前記複数の階調値グループを所定の頻度で切り替える手段とを有し、動画部分で用いる複数の階調値グループは、それぞれの階調値グループ内における（第１の階調値）＜（第２の階調値）の関係となる第１の階調値と第２の階調値において、前記第１の階調値に対応するサブフィールドの組み合わせにおいて「発光」で前記第２の階調値に対応するサブフィールドの組み合わせにおいて「非発光」となるサブフィールドが存在しない符号化パターンとしたことを特徴とする階調表示装置。
【請求項２】
第１の階調値に対応するサブフィールドの組み合わせにおいて「発光」で第２の階調値に対応するサブフィールドの組み合わせにおいて「非発光」となるサブフィールドが存在しない符号化パターンに代えて、それぞれの階調値グループ内における（第１の階調値）＜（第２の階調値）の関係となる第１の階調値と第２の階調値において、前記第１の階調値に対応するサブフィールドの組み合わせにおいて「発光」で前記第２の階調値に対応するサブフィールドの組み合わせにおいて「非発光」となるサブフィールドの輝度重みのうち最大の輝度重みの値が所定の値以下となる符号化パターンを用いたことを特徴とする請求項１に記載の階調表示装置。
【請求項３】
動画部分で用いる階調値グループの選択は、既に選択されている階調値グループの階調値の中間に近い階調値を有する階調値グループを順次選択するように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の階調表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サブフィールドを用いた階調表示装置に関し、特に、動画表示の際の階調表示乱れ、いわゆる動画疑似輪郭を低減する階調表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）を用いた表示装置などのサブフィールドを用いて階調表示を行う画像表示装置では、動画部分において、いわゆる「動画疑似輪郭」等と呼ばれるノイズ状の画質劣化が観測される場合があった。この動画疑似輪郭は、サブフィールドの数を増加させると改善されることが知られているが、ＰＤＰなどデバイスの種類によっては、サブフィールドの数を増やすと発光時間を確保することが困難になって、必要な輝度が得られないという課題があったため、比較的サブフィールドの数を小さく設定し、動画疑似輪郭の発生する部分においてのみ、表示しようとする階調に対するサブフィールドの組み合わせを制御して、動画画質と輝度確保を両立させようという試みがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−４３９７９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような現状に鑑みなされたもので、静止画、動画のいずれにおいても良好な画像表示を可能とする手段を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の階調表示装置は、動画を有する入力画像に対して、複数のサブフィールドの発光・非発光の組み合わせと階調値を対応させて階調表示を行う階調表示装置において、複数の階調値より構成される複数の階調値グループを設定する手段と、画像の動きを検出する手段と、画像の動きがある動画部分で前記複数の階調値グループを所定の頻度で切り替える手段とを有し、動画部分で用いる複数の階調値グループは、それぞれの階調値グループ内における（第１の階調値）＜（第２の階調値）の関係となる第１の階調値と第２の階調値において、前記第１の階調値に対応するサブフィールドの組み合わせにおいて「発光」で前記第２の階調値に対応するサブフィールドの組み合わせにおいて「非発光」となるサブフィールドが存在しない符号化パターンとしたことを特徴とする。
【０００６】
さらに、第１の階調値に対応するサブフィールドの組み合わせにおいて「発光」で第２の階調値に対応するサブフィールドの組み合わせにおいて「非発光」となるサブフィールドが存在しない符号化パターンに代えて、それぞれの階調値グループ内における（第１の階調値）＜（第２の階調値）の関係となる第１の階調値と第２の階調値において、前記第１の階調値に対応するサブフィールドの組み合わせにおいて「発光」で前記第２の階調値に対応するサブフィールドの組み合わせにおいて「非発光」となるサブフィールドの輝度重みのうち最大の輝度重みの値が所定の値以下となる符号化パターンを用いたことを特徴とする。なお、「最大の輝度重みの値が所定の値以下となる」とは、階調値で除したものが所定の閾値以下となるものや、階調値毎に作成した参照値より小となるものも含まれる。
【０００７】
また、動画部分で用いる階調値グループの選択は、既に選択されている階調値グループの階調値の中間に近い階調値を有する階調値グループを順次選択するように構成したことを特徴とする。
【０００８】
この構成により、動画疑似輪郭の発生しにくい符号化方法を複数用い、これを画像の動きや動き部分の情報に基づいて制御して組み合わせて表示に用いるため、動画疑似輪郭を抑制しつつ、良好な階調表示を実現することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態による階調表示装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における階調表示装置の構成を示すブロック図である。図１において、入力画像信号は、入力端子１より加算器２の一方の入力に供給され、そして複数の階調値より構成される階調値グループを複数設定する手段としての静止画符号化回路３、動画符号化回路４、動画符号化回路５に供給される。また、入力画像信号は、同時に、画像の動きを検出する手段である動き検出回路６に供給される。２つの動画符号化回路４、５の出力は、画像の動き部分で前記複数の階調値グループを所定の頻度で切り替える手段である選択回路７に供給され、次段の選択回路９で、静止画符号化回路３の出力と選択回路７の出力が、前述の動き検出回路６の出力に基づいて選択され、サブフィールド制御回路１０を介してプラズマディスプレイ１１に供給される。
【００１１】
なお、選択回路９の出力と加算器２の出力の差分を減算器１２によって求め、フィードバック回路１３を介して加算器２のもう一方の入力に供給されている。なお、タイミング信号入力８は画素毎に２つの動画符号化回路の出力を切り替える信号を入力する。
【００１２】
この実施の形態１においては、入力画像信号の動画部分を検出し、静止画部分と、動画部分で異なる階調値を使用した符号化を行う。動画部分では動画疑似輪郭の発生しにくい２種類の符号化方法を画素単位で市松状に交番させて、動画疑似輪郭の解消と、階調性の両立を図るものである。
【００１３】
図１の構成において、入力画像信号の静止画部分は静止画符号化回路３で、すべての階調を表示するよう符号化がなされる。動画部分は、動画符号化回路４および動画符号化回路５によって符号化されたものが、選択回路７においてタイミング信号入力８の切り替え信号入力に基づいて、例えば画素単位に切り替えられ、また入力画像信号の静止画、動画に応じて、選択回路９で選択され、サブフィールド制御回路１０を介してプラズマディスプレイ１１に供給されて表示される。サブフィールド制御回路１０およびプラズマディスプレイ１１では、所定のサブフィールド数を使用して階調を行う。
【００１４】
図２に、１０個のサブフィールドを用いて階調表示を行う場合のサブフィールドの輝度重みと発光の組み合わせを示す符号化方法の一例を示す。各サブフィールドの輝度重みは、図２の上部に示すように、第１サブフィールドから順にそれぞれ、「１」、「２」、「４」、「８」、「１６」、「２４」、「３２」、「４０」、「５６」、「７２」としている。図中、［１］の部分は「発光」を示している。
【００１５】
このように、画像の動画部分では、図２に示すように「動画モード１」および「動画モード２」のように、２種類の階調値グループの符号化を行い、これを図３に示すように、画素単位の市松状に切り替えて符号化することになる。すなわち、「動画モード１」は、「第１の階調値グループ」、「動画モード２」は、「第２の階調値グループ」となる。
【００１６】
例えば、図２のＡに示すように、「動画モード１」では階調値が第１の階調値の「８０」から第２の階調値の「１２０」に増加する場合、第８サブフィールド（輝度重み４０）が「非発光」から「発光」に変化するのみで、「発光」から「非発光」に転ずるサブフィールドは存在しない。このように、「動画モード１」の符号化は、階調の増加に従って、すべてのサブフィールドが１つずつ発光していくものであり、階調値が増加する際に非発光となるサブフィールドは存在せず、「動画モード１」の符号化パターンのみを用いて表示すれば、いわゆる動画疑似輪郭は発生しない。
【００１７】
一方、図２のＢに示すように、「動画モード２」の符号化は、輝度重みが「１６」のサブフィールドが非発光のままではあるが、階調値の増加に対して第７サブフィールド（輝度重み３２）が「非発光」から「発光」に変化するのみであり、「発光」から「非発光」となるサブフィールドは存在しない。すなわち、階調の増加に従ってすべてのサブフィールドが１つずつ発光し、階調値が増加する際に発光が非発光となるサブフィールドは存在せず、「動画モード２」の符号化パターンのみを用いて表示すれば、同様に動画疑似輪郭は発生しない。
【００１８】
このように、「動画モード１」または「動画モード２」のみを用いて表示すれば動画疑似輪郭は発生しないが、利用できる階調数の総数が十分ではないので、適当な頻度で「動画モード１」と「動画モード２」を切り替えることにより、階調数の不足を補うことができる。なお、このとき、「動画モード１」と「動画モード２」が混在することで、いわゆる動画疑似輪郭が発生しないかとの懸念があるが、図２の場合、最も動画疑似輪郭が発生し易い階調遷移、たとえば階調値「１７６〜１８３」と階調値「１８４〜１９１」（図２のＣ）の組み合わせを用いないので、強い動画疑似輪郭が発生しない。また、２つのモードを図３に示すように「画素単位の市松状」のように細かな規則正しい周期で切り替えているので、２つのモードの切り替え部分で弱く疑似輪郭として発生する可能性のある階調乱れは分散し、あまり目立たなくなる。
【００１９】
なお、階調値そのものは動画部分では制限されて表示されることになるが、符号化する前の信号との差分を、減算器１２で求め、フィードバック回路１３を介して元の信号に加算しているので、いわゆる誤差拡散として知られるフィードバックループを構成することになり、視覚的には元の階調値を近似的にして再現できることになる。図示していないが、フィードバックループ回路１３は入力信号と符号化信号との差分を誤差として着目画素の周囲へ配分するために、複数の遅延回路と係数回路で構成できることは知られている。
【００２０】
このように、画像の動画部分では、動画疑似輪郭の発生しにくい符号化パターンを有する階調値グループを切り替えて使用しているため、動画疑似輪郭を抑制しつつ、階調性も確保することができる。
【００２１】
なお、サブフィールドの符号化に関して、階調値が増加する際に非発光となるサブフィールドの輝度重みが小さい場合でも、動画疑似輪郭が発生しにくく、同様の効果が得られる。すなわち、第１の階調値に対応するサブフィールドの組み合わせにおいて「発光」で第２の階調値に対応するサブフィールドの組み合わせにおいて「非発光」となるサブフィールドの輝度重みのうち最大の輝度重みの値が所定の値以下となる符号化パターンを用いることによっても、同様な効果が得られる。ここで、この階調値が増加する際に非発光となるサブフィールドの輝度重みが小さいとは、輝度重みの値が表示しようとする階調値で割った値が所定の値以下のものや、輝度重みの値が表示しようとする階調値毎に作成したテーブルが出力する値以下のものも含むものである。
【００２２】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における階調表示装置の構成を示すブロック図である。図４において、入力画像信号は、入力端子１より加算器２の一方の入力に供給され、静止画符号化回路３、第１〜第７の動画符号化回路４１、４２、・・・４７に供給される。入力画像信号は同時に平均値検出回路５０と、動き検出回路６１に供給される。７つの動画符号化回路４１〜４７の出力は選択回路７１に供給されたあと、選択回路９１で、静止画符号化回路３の出力と選択回路７１の出力が、前述の平均値検出回路５０の出力と、タイミング信号８１に基づいて選択され、サブフィールド制御回路１０を介してプラズマディスプレイ１１に供給される。なお、選択回路９１の出力と、加算器２の出力の差分を減算器１２によって求め、フィードバック回路１３を介して加算器２のもう一方の入力に供給される。
【００２３】
次に、このように構成された本発明の実施の形態２について、図１に示す実施の形態１と本質的に異なる部分について、その動作を説明する。また図５は、１０個のサブフィールドを用いて階調表示を行う場合のサブフィールドの輝度重みと発光の組み合わせを示す符号化方法の一例で、すべての階調値を用いる「静止画モード」と、離散的な階調値のみを使用する７つの「動画モード」を併せて示している。
【００２４】
図４において、図１の場合と本質的に異なるのは、動画符号化回路を７系統備え、平均値検出回路５０によって、動画部分の平均値を検出する手段と、これらを選択する手段を備えた点である。画像の動きを動き検出回路６１で検出し、この検出した部分での平均値に基づいて２つの動画モードを選択する。例えば動画部分の階調値の平均値が「８０」であったとすると、図５の「円形」で図示する３点（「８０」、「６４」、「１０４」）の階調値を用いて「８０」を等価的に表示するよう動作する。
【００２５】
すなわち図５のＡより、階調値「８０」に最も近い符号化の階調値をもつ「動画モード１」と、この「動画モード１」の階調値「８０」付近の階調値の跳躍を最も良く補間する階調値を与える符号化階調値をもつ「動画モード６」を選択するよう、選択回路７１が動作する。選択された「動画モード１」と「動画モード６」は、図１の場合と同様、例えば画素単位の市松状に切り替えられて、第２選択回路９１に供給され、図１の場合と同様の誤差拡散処理がなされ、サブフィールド制御回路１０を介してプラズマディスプレイ１１に供給されて画像表示が行われる。
【００２６】
このように、本実施の形態においては、動画部分では単に固定した階調値による階調制限で符号化するのではなく、動画部分の階調値の平均値に合わせた階調制御を行っているので、動画疑似輪郭を抑え、かつ階調の回復処理のための誤差拡散に伴うノイズの発生を抑制することができる。なお、動画部分の階調値の平均値が、たとえば「１３６」付近であったとすると、図５に示すような三角形で囲んだ階調値を用いて符号化することになり、動画部分は「動画モード３」と「動画モード６」を用いて符号化され、前述の動画部分の平均値が「８０」の場合と同様の効果が得られる。
【００２７】
なお、複数の符号化グループは図示したものに限るものではなく、階調値の増加とサブフィールドの発光・非発光パターンが前述の「動画疑似輪郭の発生しにくい」条件を満たしていれば、先に選択した符号の階調値を完全に均等割する階調値をもつ符号化パターンとするなどに変形可能である。また、複数の符号化グループを選択する際に、動画部分の「平均値」を用いたが、例えば動画部分の階調値の分布のメディアン値など、その他代表値を算出する方法で代用してもよい。
【００２８】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における階調表示装置の構成を示すブロック図である。図６において、入力画像信号は、入力端子１より加算器２の一方の入力に供給され、静止画符号化回路３、動画符号化回路４、動画符号化回路５と、動き方向検出回路６２、動き量検出回路６３に供給される。２つの動画符号化回路４、５の出力は選択回路７に供給されたあと、選択回路９で、静止画符号化回路３の出力と選択回路７の出力が、前述の平均値検出回路５０の出力と、タイミング信号に基づいて選択され、サブフィールド制御回路１０を介してプラズマディスプレイ１１に供給される。なお、選択回路９の出力と、加算器２の出力の差分を減算器１２によって求め、フィードバック回路１３を介して加算器２のもう一方の入力に供給される。
【００２９】
次に、このように構成された本発明の実施の形態３について、図１に示す実施の形態１と本質的に異なる部分について、その動作を説明する。なお、使用するサブフィールドの符号化方法については、図１の場合と同様であるので説明を省略する。
【００３０】
図６において、図１の場合と本質的に異なるのは、動き方向検出回路６２、動き量検出回路６３を設け、この検出結果に基づいて２つの動画符号化回路の出力を切り替えるようにしたことである。これによって、動画部分で２つの符号化グループを切り替える方法を、階調乱れの発生がより少ない方法とすることができる。
【００３１】
図７に、画像の動き方向と動画部分での２つの符号化グループの配置方法の関係を示す。図７は画像の動きが水平方向の場合を示しており、画素の水平方向をとる経路上には単一の動画モードしか存在しないことになるために、いわゆるサブフィールドを用いた階調表示に由来する階調乱れは発生しなくなる。また、２つの符号化グループの属する画素の間隔も１画素と最小間隔であり、視覚的にはこれらの符号化が融合されて観測されて、良好な階調表示が期待できる。なお、対応できる画像の動きは図示した水平方向に限らず、画像の動きに合わせた任意の方向とすることができることは言うまでもない。特に、画像の動きの方向に直交する方向に最小画素単位で２つの符号化グループを切り替える方法を用いることにより、階調乱れを発生させることなく、視覚的にはこれら２つの符号化が融合されて、良好な階調表示が期待できる。
【００３２】
なお、上記図１、図４、図６に示した実施の形態では、静止画符号化回路と複数の動画符号化回路に予め信号を並列に供給し、後段でそれを選択するような構成としたが、画像の動きなどの情報を用いて、直接符号化方法を制御する方法であってもよい。また、説明で用いたサブフィールドの符号化方法、サブフィールドの数、動画部分での符号化モード数等についても様々な変形や簡略化が可能なことは言うまでもない。さらに、例えば、実施の形態２に、実施の形態３の特徴である画像の動き方法の制御を組み合わせたりする等、上記の実施の形態のすべて、または一部を相互に組み合わせてより効果を高めることも可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、サブフィールドを用いた階調表示装置において、動画疑似輪郭の発生しにくい符号化方法を複数用い、これを画像の動きや動き部分の情報を用いて制御することにより、動画疑似輪郭を抑制しつつ、良好な階調表示を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における階調表示装置の構成を示すブロック図
【図２】同装置におけるサブフィールドの輝度重みと発光の組み合わせを示す図
【図３】同装置における動画符号化の切り替えを示す図
【図４】本発明の実施の形態２における階調表示装置の構成を示すブロック図
【図５】同装置におけるサブフィールドの輝度重みと発光の組み合わせと符号化グループの例を示す図
【図６】本発明の実施の形態３における階調表示装置の構成を示すブロック図
【図７】同装置における動画符号化の切り替えを示す図
【符号の説明】
１  入力端子
２  加算器
３  静止画符号化回路
４、５、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７  動画符号化回路
６、６１  動き検出回路
７、９、７１、９１  選択回路
８  タイミング信号入力
１０  サブフィールド制御回路
１１  プラズマディスプレイ
１２  減算器
１３  フィードバック回路
５０  平均値検出回路
６２  動き方向検出回路
６３  動き量検出回路
【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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