(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置に表示するためのビデオ画像を処理するための方法であって、
該表示装置は、時間的応答が異なる少なくとも２種類の発光素子を有する形式の方法において、
最も緩慢な時間的応答（Ｇ）と時間的応答が異なる発光素子（Ｒ，Ｂ）のための色成分ビデオデータのうちの少なくとも１つを選択し、
サブフィールド符号化のステップが実行される前に、ビデオ画像の画素に対する動きベクトルを検出および／または推定するステップを行うことにより、かつ、
該動きベクトルの方向において現在の画素の後方にある所定の数の画素のために、最も緩慢な時間応答と異なる時間応答を示す発光素子のための色成分ビデオデータの少なくとも１つに対し、段階的に変化された補正値（グラデーション補正値）を加算するステップ、
又は、
該動きベクトルの方向において現在の画素の前方にある所定の数の画素のために、最も緩慢な時間応答と異なる時間応答を示す発光素子のための色成分ビデオデータの少なくとも１つに対し、段階的に変化された補正値（グラデーション補正値）を減算するステップ、
を行うことにより、
最も緩慢な種類に所属しない発光素子を駆動するための色成分ビデオデータを補正して、
発光素子の時間的応答の差を人工的に補償することを特徴とする方法。
【請求項２】
補正ステップにおいて、表示装置上の動くオブジェクトの時間的な尾引きを、補正値の空間的なグラデーションによって補償する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
フレーム間の動きベクトル長が、現在の画素の前方および／または後方にある画素のうちどの画素の、最も緩慢な種類に所属しない発光素子を駆動するための色成分ビデオデータを補正すべきかを決定する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
表示されているオブジェクトの縁部に関して、空間的に指数関数的に減少する部分を、該縁部付近にある発光素子で最も緩慢な種類に所属しない発光素子のビデオデータに加えて、発光素子の異なる時間的応答を補償する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
現在の画素の後方にある画素に対する補正値を、以下の数式
Corr(x) = ([Bｎ−Bｎ＋１]/255)*a*Bｎ*exp(−b*x*v)
に基づいて計算し、
ここでは、ｘは尾引き上の画素位置であり、ｖは動きベクトル長であり、Ｂｎは、最も緩慢な種類に所属しない色成分の、現在の画素の位置における映像値であり、Ｂｎ＋１は、最も緩慢な種類に所属しない色成分の、隣接する画素の位置における映像値であり、ａおよびｂは適合定数である、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
表示装置上に表示するためのビデオ画像を処理するための装置であって、
該表示装置は、時間的応答が異なる少なくとも２種類の発光素子を有し、
１種類は、最も緩慢な時間的応答を示す最も緩慢な種類の発光素子である形式の装置において、
最も緩慢な種類（Ｇ）に所属しない発光素子（Ｒ，Ｇ）を駆動するための色成分ビデオデータのうちの少なくとの１つを補正する補償ユニットが設けられており、
前記補償ユニットは、
ビデオ画像の画素の動きベクトルのデータを供給する動き推定器と、
補正手段と、を有し、
前記補正手段は、
該動きベクトルの方向において現在の画素の後方にある所定の数の画素のために、最も緩慢な時間応答と異なる時間応答を示す発光素子のための色成分ビデオデータの少なくとも１つに対し、段階的に変化された補正値（グラデーション補正値）を加算する、
又は、
該動きベクトルの方向において現在の画素の前方にある所定の数の画素のために、最も緩慢な時間応答と異なる時間応答を示す発光素子のための色成分ビデオデータの少なくとも１つに対し、段階的に変化された補正値（グラデーション補正値）を減算する、
その結果、発光素子の時間的応答の差が人工的に補償される、
ことを特徴とする装置。
【請求項７】
補償ユニットは、空間的に段階的に変化された補正値（グラデーション補正値）を、尾引きの画素の最も緩慢な種類に所属しないビデオデータに加えることにより、動くオブジェクトの時間的な該尾引きを補償する、請求項６記載の装置。
【請求項８】
表示すべきオブジェクトの縁部に関して、該補償手段は、補正値の空間的に指数関数的に減少する部分を、
現在の画素の推定された動きベクトルの方向における縁部の前方又は後方にある所定の数の画素のために、最も緩慢な時間応答（Ｇ）と異なる時間応答を示す発光素子（Ｒ、Ｂ）のための色成分ビデオデータの少なくとも１つに加えることにより、発光素子の異なる時間的応答を補償する、請求項６または７記載の装置。
【請求項９】
所定の動きベクトルに対する、空間的に指数関数的に減少する部分は、ルックアップテーブルに記憶されている、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
該ルックアップテーブルから読み出される、空間的に指数関数的に減少する部分は、スケーリングファクタ［Ｂｎ−Ｂｎ＋１］／２５５によって適合され、
ここではＢｎは、最も緩慢な種類に所属しない色成分の、現在の画素の位置における映像値であり、Ｂｎ＋１は、最も緩慢な種類に所属しない色成分の、隣接する画素の位置における映像値である、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
表示装置において、
請求項６から１０までのいずれか１項記載の、ビデオ画像を処理するための装置を有することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、時間的応答が異なる少なくとも２種類の発光素子を有するディスプレイに表示するためにビデオ画像を処理するための方法に関する。さらに本発明は、ビデオ画像を処理するための相応の装置に関する。
【０００２】
背景技術
従来の標準的なＴＶ技術（ＣＲＴ）が限界への到達に近づくにつれ、幾つかの新たなディスプレイパネル（ＬＣＤ，ＰＤＰ，ＯＬＥＤ，ＤＭＤ・・・）が、製造者からますます大きな関心を集めている。実にこれらの技術は、非常に限られた奥行きを有する本当のフラットカラーパネルの実現を可能にする。
【０００３】
ヨーロッパのＴＶの最新の世代に関しては、多くの製品が製造され、その画質が証明されている。その結果、これらの新たな技術によって、標準的なＣＲＴ ＴＶ技術と同等の画質またはそれ以上に良好な画質を提供しなければならない。一方ではこれらの新たな技術によって、フラットスクリーンの可能性、魅力的な薄さの可能性が得られるが、他方では、新たな種類のアーティファクトが発生し、これによって画質が低減するおそれがある。このアーティファクトの大半はＣＲＴ‐ＴＶ画像と異なっており、より可視的である。というのも、人々は従来のＴＶアーティファクトを習慣的に無意識に見ていたからである。
【０００４】
このようなアーティファクトの１つは、パネルにおいて使用されるＲＧＢ色に対する異なる３つの発光材料の時間的応答が異なることに起因する。この差によって、主に暗い背景で動く明るいオブジェクト（またはその逆）の後方および前方に色尾引き（coloured trail）が発生する。プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）の場合、このアーティファクトは「蛍光体応答遅延（phosphor lag effect）」作用として知られている。
【０００５】
図１は、未処理シーンに及ぼされるこのような蛍光体応答遅延作用のシミュレーションを示している。この未処理シーンは、実質的に垂直方向に動いている。暗い背景と白色のズボンとの縁部に色尾引きが存在する。
【０００６】
プラズマパネルでは、赤色発光素子、緑色発光素子および青色発光素子（蛍光体とも称されるが、必ずしも化学元素Ｐを有するとは限らない）の特性は、各蛍光体の化学的特性に起因して同じではない。さらに寿命および輝度は、特性が均質であって初めて向上させることができる。測定によれば、緑色蛍光体が最も緩慢であり、青色蛍光体が最も迅速であり、赤色蛍光体はほぼその中間であることが示されている。したがって、動く白色のオブジェクトの後方には黄緑色の尾引きが発生し、前方には青色の領域が発生する。このことは図２に示されている。
【０００７】
本願出願前のThomson multimediaの特許出願ＦＲ００１０９２２から公知である１つの解決手段は、時間的な領域において青色成分を補正して色尾引きを補償することである。
【０００８】
蛍光体応答遅延問題は、主に動くオブジェクトの強い縁部、とりわけ明暗の移行部またはその逆の移行部に現れる。プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）の場合、この結果として、明から暗への各移行部の後方に少し黄色みを帯びた尾引きが生じ、この前方に青色領域が発生する。これは、蛍光体の時間的応答の差による結果である。
【０００９】
本発明
本発明の目的は、蛍光体応答遅延アーティファクトによる、ユーザに対しての妨害を低減することである。
【００１０】
将来的には、新たな化学的蛍光体粉末を開発し、緑色蛍光体および赤色蛍光体をより迅速にすることにより、このような問題を回避することができるかもしれない。しかし現在は、単なる信号処理手法によって完全にこのような作用を抑圧することはできない。だが、この作用によるユーザに対しての妨害を低減するように努力することはできる。
【００１１】
最も厄介なのは尾引きではなく、その色である。そのため本発明では、尾引きをビデオ処理手段によってディスカラレーション（discolouration）することが提案されている。このような手段はＰＤＰに対してだけでなく、ＬＣＤ等に対しても使用することができる。全般的な思想は、人工的な色尾引きを蛍光体尾引きに加えることにより、該蛍光体尾引きをディスカラレーションすることである。ここでは、画素に対する動きベクトルを計算する動き推定器が、前記のような補償を実行しなければならない。
【００１２】
このようにして、前記目的は、請求項１に記載された方法および請求項７に記載された装置によって解決される。
【００１３】
尾引きをディスカラレーションするためには、計算された動きベクトルの方向にある、隣接する２つ以上の画素の映像値の間の差が、指数関数的に減少する関数に対するスケーリングファクタとして使用される。これによって、人工的な尾引きに対する映像値が計算される。こうすることにより、補償すべき尾引きを発見するために別個の縁部検出器を実現する必要がなくなる。本発明によれば、動くオブジェクトの後方にある尾引きだけが補償されるのではない。本発明の実施形態では、動くオブジェクトの前方に存在する色つきの縁部も補償される。したがって本発明は、動くオブジェクトの後方に存在する未処理の緑色／赤色尾引きに、人工的な補色の（赤色／青色）尾引きを加え、前方では赤色／青色領域を除去し、人間の目によってオブジェクトの色が異なることを知覚されないようにすることを含んでいる。これらの色つき領域は、推定された動きベクトルによって定義された動き軌道上に加えられる。
【００１４】
有利な実施形態は、従属項に記載されている。
【００１５】
要約すると、本発明は以下の利点を有する。
【００１６】
・「蛍光体応答遅延」問題による尾引き、概して言えば、マトリクスパネルにおいて使用される３色の時間的応答が異なることに起因する尾引きをディスカラレーションすることができる。
【００１７】
・実行される補償は完全にフレキシブルである。これを、すべての種類の蛍光体またはパネルに適合することができ、尾引きの値が完全に可変になる。この提案は、依存的な技術ではないビデオ信号処理部に影響する。
【００１８】
・この補償は、画像全体で実行される。閾値が導入されないので、予想外の新たなアーティファクトが現れることがない。
【００１９】
図面
本発明の実施例は図面に示されており、以下の明細書においてより詳細に説明されている。
【００２０】
図１  未処理シーンに及ぼされる蛍光体応答遅延作用のシミュレーションを示している。
【００２１】
図２  蛍光体応答遅延作用を説明するための原理図である。
【００２２】
図３  赤色蛍光体エレメント、緑色蛍光体エレメントおよび青色蛍光体エレメントの時間的応答と、本発明によって補償された時間的応答とを示している。
【００２３】
図４  空間的なグラデーションによる時間的な尾引きの補償を示している。
【００２４】
図５  推定された動きベクトルの方向にある尾引きのディスカラレーションを示している。
【００２５】
図６  図２と対照的に、尾引きのディスカラレーションの原理図である。
【００２６】
図７  本発明による装置の回路構成のブロック図である。
【００２７】
実施例
本発明の有利な実施形態を、図３〜７に即して説明する。
【００２８】
緑色蛍光体（最も緩慢な蛍光体）を信号処理だけでさらに迅速にするのは不可能であるから、本発明では図３に示されているように、赤色蛍光体および青色蛍光体がより緩慢にされる。
【００２９】
このことは、緑色／赤色尾引きに、後方で赤色／青色尾引き（緑色／赤色の補色）を加え、前方で赤色／青色領域を赤色／青色領域から除去することに相応する。その結果、後方に灰色の尾引きが発生し、前方に灰色の縁部が発生する。これらによって、色尾引き／色つき縁部ほど妨害になることはない。
【００３０】
加えるべき尾引きの形状および値を形成するため、３つの蛍光体の応答がフォトダイオードによって予め測定される。この値から、赤色蛍光体エレメントおよび青色蛍光体エレメントに対して尾引きが形成される。
【００３１】
図４Ａおよび４Ｂは尾引きの例を示している。ここでは、たとえば画素Ｐ３〜Ｐ１８から成る白色の矩形が黒色の背景で、１フレームあたり７画素だけ右方へシフトする。図４Ａにおいて最上部の図は、時点ｎ×Ｔにおいて１つの映像線に存在する赤色画素エレメント、緑色画素エレメントおよび青色画素エレメントの映像値を示している。ここではｎはフレーム数であり、Ｔはフレーム周期である。画素Ｐ１およびＰ２は背景の画素であるから、映像値は示されていない。画素Ｐ３〜Ｐ１８は白色スクリーンの１つの線を表示し、たとえば８ビット値が使用される場合、映像値は２５５である。
【００３２】
図４Ａの第２の図は、時点（ｎ＋１）×Ｔ＋ｔにおいてスクリーンの白色の部分Ｐ３〜Ｐ９に入力される黒色の背景を示している。ここでは、０＜ｔ＜Ｔである。所定の時間において、７画素の各グループは等しい値を有し、この値はこの時間の間に減少する。時点（ｎ＋１）×Ｔ＋ｔにおいて黒色の背景が白色の矩形の部分Ｐ３〜Ｐ９へ入力された後、間もなく青色の７画素の値は０になり、赤色の７画素は未だ中間の値を有し、緑色の７画素は未だに高い輝度値を有している。空間的な指数関数に相応する値は、斜線を入れて示されているように、ここではまだ顧慮すべきではない。
【００３３】
図４Ａの第３の図に示されている時点（ｎ＋１）×Ｔ＋ｔ' では、ｔ' ＞ｔおよび０＜ｔ' ＜Ｔであり、ここでは７つの赤色画素および緑色画素Ｐ３〜Ｐ９の値がさらに減少している。図４Ｂに示されているその後の時点（ｎ＋２）×Ｔ＋ｔでは、前記値はなお継続して減少しており、黒色の背景は別の７つの画素Ｐ１０〜Ｐ１６だけ前方へシフトされる。こうすることにより画素Ｐ１０〜Ｐ１６の画素値は、図４Ａの第２の図の画素Ｐ３〜Ｐ９の画素値と等しくなる。
【００３４】
しかし、人間の肉眼がこの動きを追うと、前記７画素に対する値は等しく見えず、グラデーションのみが見える。このことは、動的偽輪郭作用（dynamic false contour effect）と称される別の作用によるものである。このことは、ヨーロッパ特許出願００２５０１８２．３，００２５０３９０．２，００２５０２３０．０およびＥＰ−Ａ９７８８１７等の本願出願前の特許出願に詳細に記載されている。それゆえ、図４Ａおよび４Ｂに示されているように、時間的な尾引きは空間的なグラデーションによって補償される。この空間的グラデーションは、動きベクトルと蛍光体の遅延プロセスの測定値とに依存する。空間的グラデーションは、駆動値（サステインパルス）を、たとえば縁部から指数関数的に低下していく青色画素および赤色画素に加えることによって実現される。この加えられる値は、斜線を入れて、図４Ａの第１の図以外の図および４Ｂに示されている。
【００３５】
この補償はオブジェクトの前方でも類似している。しかし異なる時間的応答は、尾引きを加えるのではなく、優勢な青色成分に対する映像値を低減することによって補償される。要するに、動くオブジェクトの前方縁部において赤色蛍光体および緑色蛍光体をより多くのサステインパルスによって活性化し、および／または青色蛍光体に対するサステインパルスを低減することによって、補償が行われる。
【００３６】
加えるべき尾引きの方向および大きさを求めるためには、動き推定器が必要である。図５に示されているように、動きベクトルによって定義された方向に尾引きが加えられる。この尾引きは、その時点で所定の場所において推定された、緑色値と青色値との間の差に比例する。ここでは、青色成分に加えられる値が非線形で、たとえば減少する指数関数によって減少する様子が示されている。この減少型指数関数は、次のような形態である。
Corr(x) = ([Bｎ−Bｎ＋１]/255)*a*Bｎ*exp(−b*x*v)
ここでは、ｘは尾引き上の画素位置であり、ｖは動きベクトル長さであり、Ｂｎは現在の画素位置における青色成分の映像値であり、Ｂｎ＋１は隣接する画素の位置における青色成分の映像値であり、ａおよびｂは適合定数である。スケーリングファクタ [Bｎ−Bｎ＋１]/255 は、変化の強さに対する補正を適合するために使用される。たとえば、隣接する２つの画素間の差が限界内にある場合、補正は０になる。このことによって、補正アルゴリズムを実現するのが簡単になる。補正アルゴリズムは、画像の各画素に対して簡単に実行される。特別な縁部検出器を実現する必要はない。
【００３７】
所定のパネルタイプに対して、精確に測定して最良の適合定数ａおよびｂを発見するのが最善である。実施を簡単にするためには、異なる動きベクトルに対して、補正値が記憶された複数のルックアップテーブルが使用される。加えるべき尾引きの長さは、動きベクトルの長さによって求められる。動きベクトル長が７画素である場合、加えるべき尾引きは７画素にわたって、動きベクトルの逆方向に分布されている。このことは図５に示されている。こうすることにより、新たなアーティファクトの挿入が阻止される。
【００３８】
この補償法において使用しなければならない動き推定器は、画素ごとにベクトルを供給するのであれば、どのタイプでもよい。このような動き推定器は、従来の技術において存在する。特別にＰＤＰ技術に適合された動き推定器は、たとえばＷＯ‐Ａ‐０１／２４１５２から公知である。したがって本発明の開示において動き推定器に関しては、詳細にはこの特許公報も参照されたい。
【００３９】
前記公報の出願は、動き方向が単に水平であるか垂直であれば、非常に簡単である。他の方向に関しては、逆の動きベクトルに沿って補正を分布させるのがより複雑になる。しかし、画素位置の座標を各動きベクトルに対するルックアップテーブルに記憶することにより、複雑な計算を省略できる。たとえば動きが、１フレームあたり７画素だけ右方へ、かつ１フレームあたり７画素だけ下方へなされている場合、逆の動きベクトルに沿っている７画素のみが、尾引きを付加するために使用される。
【００４０】
図６は、白色の矩形が黒色の背景で動いている場合のこのようなアルゴリズムの実現を示している。左の部分には、図２の画像が再び示されている。右の部分には、補償された画像が示されている。図２と比較すると、本発明の成果が理解できる。後方に位置する蛍光体尾引きおよび動くオブジェクトの前方に位置する蛍光体尾引きは、長さの点では変化していないが、不自然な色つきの具合が消失している。このような処理によって、動くオブジェクトはユーザの目に対してより自然に見えるようになる。この実施例では、青色成分での補償は動き画素においてだけでなく、動き画素の後方にある２つの画素でも実施される。
【００４１】
図７には、本発明の回路構成が示されている。第１のフレームＦｎの入力ＲＧＢビデオデータが、フレームメモリ１０および動き推定器１１へ伝送される。動き推定器１１は、フレームＦｎ−１の画素に対する動きベクトルデータＶｘおよびＶｙを供給する。この情報は、蛍光体応答遅延補償ユニット１２で使用される。動き推定器１１は動きベクトルデータを補償ユニット１２へ供給し、動きベクトル情報によって補償ユニット１２は、初期補正値を有する適切なルックアップテーブルを見つける。この値をスケーリングファクタ[Bｎ−Bｎ＋１]/255によって乗算することにより、最終的な補正値が得られる。
【００４２】
補償されたＲ成分、Ｇ成分およびＢ成分は、サブフィールド符号化ユニット１３へ伝送される。このサブフィールド符号化ユニット１３は、制御ユニット１４の制御下でサブフィールド符号化を実行する。サブフィールドコードワードは、メモリユニット１４に記憶されている。外部制御ユニット１６は、このメモリユニットからの読み出しおよび該メモリユニットへの書き込みも実行する。外部制御ユニット１６は、ユニット１０〜１２を制御するためのタイミング信号も形成する（図示されていない）。プラズマディスプレイパネルのアドレシングのためには、サブフィールドコードワードが記憶装置から読み出され、１つのラインに対するすべてのコードワードが収集され、非常に長い単一のコードワードが形成される。この単一のコードワードは、ライン方式のＰＤＰアドレシングのために使用される。このライン方式のＰＤＰアドレシングは、直並列変換ユニット１５で実行される。制御ユニット１６はＰＤＰ制御のために、すべての走査パルスおよびサステインパルスを形成し、基準タイミングのために水平方向の同期信号および垂直方向の同期信号を受信する。
【００４３】
前記技術は、時間的応答が異なる３色のための光源を基礎とするすべてのディスプレイに適用することができる。とりわけ本発明は、ＰＤＰ，ＬＣＤ，ＯＬＥＤおよびＬＣＯＳディスプレイに適用することができる。
【００４４】
冒頭に記載されているように、色尾引きを、時間領域におけるたとえば青色成分を変更することによって補償することができる。しかし、この技術は本発明の技術に対して相補的であるから、両技術を一緒に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】未処理シーンに及ぼされる蛍光体応答遅延作用のシミュレーションを示している。
【００４６】
【図２】蛍光体応答遅延作用を説明するための基本的な図である。
【００４７】
【図３】赤色蛍光体エレメント、緑色蛍光体エレメントおよび青色蛍光体エレメントの時間的応答と、本発明によって補償された時間的応答とを示している。
【００４８】
【図４Ａ】空間的なグラデーションによる時間的な尾引きの補償を示している。
【００４９】
【図４Ｂ】空間的なグラデーションによる時間的な尾引きの補償を示している。
【００５０】
【図５】推定された動きベクトルの方向にある尾引きのディスカラレーションを示している。
【００５１】
【図６】図２と対照的に、尾引きのディスカラレーションの基本的な図である。
【００５２】
【図７】本発明による装置の回路構成のブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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