(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データを表示する画像表示デバイスとともに使用される照明システムであって、
前記画像データを基に照明制御データを作成する演算部と、
前記照明制御データに基づいて制御される複数の照明器具と、
を備え、
前記演算部は、
前記画像データの画像フレームから所定領域を切り出し、当該切り出された所定領域の画像情報から、当該切り出された所定領域に対応した前記照明器具を制御するための前記照明制御データを作成し、かつ、
前記画像データにおいて前記画像フレームが変わることにより前記所定領域の色相が変化する場合に、制御される前記照明器具の彩度または明度を低下させてから色相を変化させるような前記照明制御データを作成する、照明システム。
【請求項２】
前記所定領域は、前記画像フレームの周辺領域である、請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
前記所定領域は、前記画像フレームの左右の周辺領域である、請求項２に記載の照明システム。
【請求項４】
前記演算部は、
カテゴリ分けされた色カテゴリの情報から、前記画像データにおいて前記画像フレームが変わることにより前記色カテゴリを超えて前記所定領域の色相が変化する場合に、制御される前記照明器具の彩度または明度を低下させてから色相を変化させるような前記照明制御データを作成する、請求項１に記載の照明システム。
【請求項５】
前記照明器具は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に割り当てられた、蛍光灯またはＬＥＤから構成されている、請求項１から４までのいずれか一つに記載の照明システム。
【請求項６】
前記映像表示デバイスの背面方向を照らす前記照明器具は、間接照明によって背面方向を照らす照明器具である、請求項１から５までのいずれか一つに記載の照明システム。
【請求項７】
請求項６に記載の照明システムを備える、映像表示デバイス。
【請求項８】
画像表示デバイスに表示される画像データと連動させて照明器具を制御するための照明制御方法であって、
前記画像データの画像フレームから所定領域を切り出すステップと、
前記画像データの画像フレームが変わることにより、前記画像フレームから切り出した所定の領域の色相が変化する場合に、切り出された所定領域に対応した照明器具の彩度または明度を低下させてから色相を変化させるような前記照明制御データを作成するステップと、
前記照明制御データにより複数の前記照明器具を制御するステップと、
を含む照明制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像データを表示する画像表示デバイス、その画像表示デバイスとともに使用される照明システムおよび照明制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチメディアの時代を迎え、画像、音響分野における技術開発の進展はめざましいものがある。特にディスプレイの大型化により、臨場感のある画像が楽しめるようになってきている。しかしディスプレイを大型化することはコストや設置スペースの制約がある。そこで、あまり大きなディスプレイを用いなくても画像を鑑賞する時の臨場感を高めることのできる技術が求められている。
【０００３】
このような技術の１つとして、画像と連動して照明を制御する技術がある。照明装置の製造に要する資源やコストは大型ディスプレイのそれよりはるかに少ないため、画像と連動して照明を制御する技術は、コストの低減や省エネルギー化、地球温暖化防止の観点からも有効な技術である。
【０００４】
画像と連動して照明を制御する技術としては例えば、特開平３―１８４２０３号公報に開示される「光色可変形照明装置」が知られている。
【０００５】
この従来技術は、画像表示装置の画面に映し出された画像から人の顔などの肌色部分の画素を取り除いた残りの部分を背景部と考え、その背景部の各画素のＲＧＢ信号及び輝度信号だけを取り出して平均色度及び平均輝度を求める。画像表示装置の背面の壁面の色度及び輝度が、画面全体、或いは人の肌色を除く背景部の平均色度及び平均輝度と同一になるように、照明を制御する方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開平３―１８４２０３号公報に開示される従来技術は、単独の光源を使用することを前提としているため、高い臨場感が得られない。高い臨場感を得るためには、複数の光源を使用することが必要であるが、複数の光源を用いて高い臨場感を得る技術は実現されてこなかった。複数の光源をどのように制御すれば高い臨場感を得ることができるのか知られていなかったからである。特開平３―１８４２０３号公報に開示される従来技術は、複数の光源を使用することには言及していない。
【０００７】
本発明は、上記の課題を考慮してなされたものであり、その目的は、高い臨場感を得ることができる照明システム、画像表示デバイス及び照明制御方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の照明システムは、画像データを表示する画像表示デバイスとともに使用される照明システムであって、前記画像データを基に照明制御データを作成する演算部と、前記照明制御データに基づいて制御される複数の照明器具と、を備え、前記演算部は、前記画像データの画像フレームから所定領域を切り出し、当該切り出された所定領域の画像情報から、当該切り出された所定領域に対応した前記照明器具を制御するための前記照明制御データを作成し、かつ、前記画像データにおいて前記画像フレームが変わることにより前記所定領域の色相が変化する場合に、制御される前記照明器具の彩度または明度を低下させてから色相を変化させるような前記照明制御データを作成するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
本発明の照明制御方法は、画像表示デバイスに表示される画像データと連動させて照明器具を制御するための照明制御方法であって、前記画像データの画像フレームから所定領域を切り出すステップと、前記画像データの画像フレームが変わることにより、前記画像フレームから切り出した所定の領域の色相が変化する場合に、切り出された所定領域に対応した照明器具の彩度または明度を低下させてから色相を変化させるような前記照明制御データを作成するステップと、前記照明制御データにより複数の前記照明器具を制御するステップと、を含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の照明システム１の構成を示す。照明システム１は画像表示デバイス１００とともに使用される。
【００２２】
照明システム１は、映像信号４０１を受け取り画像データ４１１に変換する映像信号入力部１８と、画像データ４１１に基づいて照明制御データ４２０を作成し、画像データ４１２と照明制御データ４２０を出力する演算部１２と、照明制御データ４２０を受け取り、複数の照明器具２０１〜２０６に入力する制御電圧４３０に変換する照明制御データ入力部５と、複数の照明器具２０１〜２０６とを含む。
【００２３】
映像信号入力部１８は、照明システム１の外部に設けられる映像再生装置１１０から提供される映像信号４０１を受信し、映像信号４０１を画像データ４１１に変換する。画像データ４１１は、演算部１２に出力される。
【００２４】
映像信号入力部１８は、例えば、ビデオキャプチャボードであり得る。映像再生装置１１０は、例えば、ＤＶＤ−ＲＯＭ再生装置やＳ−ＶＨＳビデオ再生装置であり得る。映像信号４０１は、例えば、Ｓ−ＶＨＳ信号であり得る。映像再生装置１１０は、テレビ放送受信機や衛星放送受信機であってもよい。画像データ４１１および画像データ４１２は、例えば、Ａｖｉファイルの形式で表されるが、画像データの形式はこれに限定されない。
【００２５】
図２は、演算部１２の構成を示す。演算部１２は、ＣＰＵ１０と主メモリ１６と補助記憶装置１５とを含む。ＣＰＵ１０は、演算部１２の全体を制御および監視するとともに、補助記憶装置１５に格納されている照明制御データ作成プログラム１７を実行する。主メモリ１６は、画像データ４１１、画像データ４１２および照明制御データ４２０などのデータや照明制御データ作成プログラム１７を実行するのに必要なデータを一時的に格納する。主メモリ１６は、ＣＰＵ１０によってアクセスされる。
【００２６】
補助記憶装置１５には、照明制御データ作成プログラム１７が格納されている。また、補助記憶装置１５は、画像データ４１１、画像データ４１２および照明制御データ４２０などのデータを一時的に格納するために用いられてもよい。補助記憶装置１５において、照明制御データ作成プログラム１７を格納する記録媒体としては任意の記録媒体が使用され得る。例えば、ハードディスク、ＭＯ、フロッピーディスク、ＭＤ、ＤＶＤ、ＩＣカード、光カードなどの記録媒体が好適に使用され得る。
【００２７】
演算部１２は、画像データ４１１を受け取り、画像データ４１１に基づいて照明制御データ４２０を作成する。作成された照明制御データ４２０は画像データ４１２とタイミングを合わせて出力される。例えば、演算部１２は、受け取られた画像データ４１１をいったん補助記憶装置１５に格納し、補助記憶装置１５に格納された画像データに基づいて照明制御データ４２０を作成し、照明制御データ４２０と画像データ４１２とをタイミングをあわせて出力してもよい。
【００２８】
あるいは、照明制御データ４２０の作成に必要な時間だけ画像データ４１１を遅延させて画像データ４１２として出力することにより、画像データ４１１を受け取りながら照明制御データ４２０と画像データ４１２とをタイミングを合わせて出力するようにしてもよい。このように、画像データ４１１を受け取りながら照明制御データ４２０と画像データ４１２とをタイミングを合わせて出力する処理を、準リアルタイム処理と呼ぶ。なお、タイミングを合わせて出力するとは、画像データ４１２とそれに対応する照明制御データ４２０とを同時に出力することを意味する。
【００２９】
図３は、照明器具２０１の構造を示す。照明器具２０１は蛍光管３Ｒ、３Ｇおよび３Ｂと、点灯回路７Ｒ、７Ｇおよび７Ｂとを含む。蛍光管３Ｒ、３Ｇおよび３Ｂはそれぞれ、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の色要素に割り当てられている。点灯回路７Ｒ、７Ｇおよび７Ｂのそれぞれは、例えば、インバータ点灯回路である。点灯回路７Ｒ、７Ｇおよび７Ｂに制御電圧４３０を入力することにより、蛍光管３Ｒ、３Ｇおよび３Ｂが制御電圧４３０に応じた輝度値で発光する。蛍光管３Ｒ、３Ｇおよび３Ｂの輝度値は独立に制御することができる。例えば蛍光管３Ｒ、３Ｇおよび３Ｂのそれぞれが、例えば、０〜５Ｖの制御電圧により２５６階調で制御されるとすると、照明器具２０１は約１６７０万（＝２５６×２５６×２５６）色で発光することが可能である。なお、照明器具２０１に含まれる蛍光管の数は３に限られない。例えば輝度値の低い色要素に対応する蛍光管が、輝度値を補うために複数使用されていてもよい。
【００３０】
照明システム１に用いられる照明器具２０２〜２０６のそれぞれも、照明器具２０１と同様の構造を有し得る。
【００３１】
図４は、本発明の照明システム１に含まれる照明器具を部屋の中にレイアウトした例を示す。
【００３２】
照明器具２０１は、画像表示デバイス１００の上部の天井付近に配置される。照明器具２０２は、画像表示デバイス１００の背後の床面付近に配置される。照明器具２０４および照明器具２０３は、それぞれ、画像表示デバイス１００の右側の天井付近および床面付近に配置される。照明器具２０６および照明器具２０５はそれぞれ、画像表示デバイス１００の左側の天井付近および床面付近に配置される。ここで右側および左側は、画像表示デバイス１００に表示される画像データを鑑賞する鑑賞者１５０を基準に定義される。
【００３３】
また、照明器具２０３’〜２０６’、照明器具２０５５および２６０１については後述される。照明器具２０３’〜２０６’、照明器具２０５５および２６０１も照明器具２０１と同様の構造を有し得る。
【００３４】
以下に、複数の照明器具２０１〜２０６がどのように制御されるかを説明する。
【００３５】
図５は、１フレーム分の画像データ３００の構造を示す。１フレーム分の画像データ３００は複数の周辺領域３０１〜３０６を含んでいる。画像データは、フレームの時系列として表される。１秒間の画像データに含まれるフレームの数は、例えば３０フレームである。
【００３６】
画像データと連動させて複数の照明器具２０１〜２０６を制御する基本的な方法は、図５に示される複数の周辺領域が、画像データ３００の中心３０９から外側に向かって延長されたと知覚されるように複数の照明器具を制御する方法である。具体的には、画像データ３００の周辺領域３０１の代表色と、照明器具２０１が発光する色とが実質的に同一となるように照明器具２０１が制御される。同様に、周辺領域３０２、３０３、３０４、３０５および３０６のそれぞれの代表色と、照明器具２０２、２０３、２０４、２０５、および２０６がそれぞれ発光する色とが実質的に同一となるように、複数の照明器具２０２〜２０６が制御される。
【００３７】
図５に示される周辺領域３０１を画像表示デバイス１００の中心３０９から外側に延長した領域３５１（図５にハッチングを施して示される領域）を、周辺領域３０１の延長領域と呼ぶこととする。周辺領域３０１と対応づけられた照明器具は、周辺領域３０１の延長領域３５１に配置される。あるいは、周辺領域３０１と対応づけられた照明器具は、延長領域３５１以外の領域に配置され、延長領域３５１を照らすように配置されていてもよい。このように、各周辺領域と対応付けられた照明器具は、各延長領域を照らす。このように複数の照明器具を制御することによって、鑑賞者１５０は、画像が外側に向かって延長されたように知覚し、高い臨場感を得ることができる。
【００３８】
図６は、１フレーム分の画像データ３００から照明制御データ４２０が作成される場合のデータの流れを示す。照明制御データ４２０は、１フレーム分の画像データ３００の周辺領域３０１〜３０６の画像情報４５５に基づいて作成される。周辺領域３０１〜３０６の画像情報４５５に基づいて照明制御データを作成する処理は、演算部１２において照明制御データ作成プログラム１７を実行することにより行われる。照明制御データ４２０は、調光信号４２１〜調光信号４２６を含む。調光信号４２１〜調光信号４２６はそれぞれ、照明器具２０１〜２０６を制御するための調光信号である。調光信号は、照明器具に含まれるＲ、ＧおよびＢの色要素に割り当てられた蛍光管３Ｒ、３Ｇおよび３Ｂを制御するための３個の入力レベルＶRM’、ＶGM’およびＶBM’を含む。入力レベルＶRM’、ＶGM’およびＶBM’のそれぞれは、例えば、０〜５Ｖで表される。
【００３９】
照明器具２０１を制御するための調光信号４２１は、画像データ３００の周辺領域３０１の画像情報に基づいて作成される。同様に、照明器具２０２〜２０６を制御するための調光信号４２２〜４２６は、画像データ３００の周辺領域３０２〜３０６の画像情報に基づいて作成される。
【００４０】
図７は、照明制御データ作成プログラム１７の処理手順を示す。照明制御データ作成プログラム１７は、画像データの１フレーム毎に実行され、１フレームについて１個の照明制御データ４２０が作成される。以下、照明制御データ作成プログラム１７の処理手順を各ステップ毎に説明する。
【００４１】
ステップＳ１：１フレーム分の画像データが主メモリ１６（図２）に読み込まれる。画像データは、映像信号入力部１８から直接主メモリ１６に読みこまれてもよいし、一旦補助記憶装置に格納された画像データが主メモリ１６に読みこまれてもよい。読みこまれた画像データは複数の周辺領域を含んでいる。複数の周辺領域の配置は、予め定められている。以下の処理手順の説明のために、画像データに含まれる周辺領域の１つを周辺領域Ｄとする。
【００４２】
ステップＳ２：周辺領域Ｄを代表する代表色が定義される。周辺領域Ｄは複数の画素を含み、それぞれの画素は３個の色要素Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）に割り当てられた３個のサブピクセルを含む。画像データには、これらのサブピクセルを所望の輝度レベルで発光させるための情報（画像情報）が含まれる。ある画素に含まれる３個の色要素Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）に割り当てられた３個のサブピクセルのそれぞれの輝度レベルをＶR、ＶGおよびＶBとする。輝度レベルＶR、ＶGおよびＶBは例えば、０〜２５５の値により表されるが、これに限定されない。輝度レベルＶRを周辺領域Ｄに含まれる全ての画素にわたって平均（単純平均）した値をＶRMとし、輝度レベルＶGを周辺領域Ｄに含まれる全ての画素にわたって平均した値をＶGMとし、輝度レベルＶBを周辺領域Ｄに含まれる全ての画素にわたって平均した値をＶBMとすると、周辺領域Ｄの代表色は、（ＶRM，ＶGM，ＶBM）と表される。
【００４３】
ステップＳ３：画像表示デバイスの入出力補正が行われる。すなわち、周辺領域Ｄの代表色（ＶRM，ＶGM，ＶBM）が、入出力補正後の輝度値（ＬRM，ＬGM，ＬBM）に変換される。この画像表示デバイスの入出力補正は、図８を参照して後述される。
【００４４】
ステップＳ４：画像表示デバイスの入出力補正後の輝度値（ＬRM，ＬGM，ＬBM）が、色彩量（ＸC，ＹC，ＺC）に変換される。この変換は、以下の式（１）に示される関係式によって行われる。
【００４５】
【数１】
0004399087.tif 000002
【００４６】
ただし、ＭDISは画像表示デバイスの特性に依存する３×３行列である。色彩量（ＸC，ＹC，ＺC）は、画像表示デバイスの特性に依存しない色彩量である。
【００４７】
ステップＳ５：色彩量（ＸC，ＹC，ＺC）が色知覚量（Ｈ，Ｌ，Ｃ）に変換される。Ｈ、ＬおよびＣのそれぞれは、色相、明度および彩度を表す。この変換は、以下の式（２）〜（６）に示される関係式によって行われる。
【００４８】
ａ＝５００［（ＸC／Ｘn）(1/3)＋（ＹC／Ｙn）(1/3)］  （２）
ｂ＝２００［（ＹC／Ｙn）(1/3)＋（ＺC／Ｚn）(1/3)］  （３）
Ｈ＝ａｔａｎ（ｂ／ａ）  （４）
Ｌ＝１１６（ＹC／Ｙn）(1/3)−１６  （５）
Ｃ＝（ａ2＋ｂ2）(1/2)  （６）
ただしＸn、ＹnおよびＺnは定数である。
【００４９】
ステップＳ６：色補正が行われ、補正後の色知覚量（Ｈ’，Ｌ’，Ｃ’）が求められる。色補正は、以下の式（７）〜（９）に示される関係式によって行われる。
【００５０】
Ｈ’＝Ｈ＋ＰH  （７）
Ｌ’＝Ｌ×ＰL  （８）
Ｃ’＝Ｃ×ＰC  （９）
ここで、ＰC、ＰHおよびＰLはそれぞれ、色補正のためのパラメータである。このように、色補正を色知覚量（Ｈ，Ｌ，Ｃ）に対して行うことにより、色相、明度および彩度のそれぞれに対して独立して色補正を行うことができる。例えば、式（７）〜（９）においてＰH＝０、ＰL＝１およびＰC＝１．１であるような色補正を行うことにより、彩度、つまり色の鮮やかさだけを強調するような色補正が可能になる。色補正は、鑑賞者の好みによって任意に行うようにしてもよい。
【００５１】
ステップＳ７：補正後の色知覚量（Ｈ’，Ｌ’，Ｃ’）が、照明器具に依存しない色彩量（ＸC’，ＹC’，ＺC’）に変換される。この変換は、以下の式（１０）〜（１４）に示される関係式によって行われる。
【００５２】
ａ＝Ｃ’×ｃｏｓＨ  （１０）
ｂ＝Ｃ’×ｓｉｎＨ  （１１）
ＹC’＝［（Ｌ＋１６）／１１６］3×Ｙn  （１２）
ＸC’＝［ａ／５００＋（ＹC’／Ｙn）(1/3)］3×Ｘn  （１３）
ＺC’＝［−ｂ／２００＋（ＹC’／Ｙn）(1/3)］3×Ｚn  （１４）
ステップＳ８：色彩量（ＸC’，ＹC’，ＺC’）が、周辺領域Ｄと対応付けられた照明器具の輝度値（ＬRM’，ＬGM’，ＬBM’）に変換される。この変換は、以下の式（１５）に示される関係式によって行われる。
【００５３】
【数２】
0004399087.tif 000003
【００５４】
ただし、ＭLAMPは周辺領域Ｄと対応付けられた照明器具の特性に依存する３×３行列である。ＬRM’、ＬGM’およびＬBM’はそれぞれ、照明器具に含まれるＲ、ＧおよびＢの色要素に割り当てられた蛍光管３Ｒ、３Ｇおよび３Ｂの発光する輝度値である。輝度値の単位は例えば［ｃｄ／ｃｍ2］である。
【００５５】
ステップＳ９：照明器具の入出力補正が行われる。すなわち、輝度値（ＬRM’，ＬGM’，ＬBM’）が、調光信号（ＶRM’，ＶGM’，ＶBM’）に変換される。ＶRM’、ＶGM’およびＶBM’のそれぞれは、照明器具に含まれる蛍光管３Ｒ、３Ｇおよび３Ｂをそれぞれ輝度値ＬRM’、ＬGM’およびＬBM’で発光させるために必要な入力レベルである。この照明器具の入出力補正は、図９を参照して後述される。
【００５６】
ステップＳ１０：１フレーム分の画像データに含まれる全ての周辺領域についいて、ステップＳ２〜Ｓ９の処理が完了したか否かが判定される。この判定がＹｅｓであれば１フレーム分の画像データに対する照明制御データの作成処理は終了する。照明制御データは、１フレーム分の画像データに含まれる全ての周辺領域についての調光信号の集合として定義される。上記の判定がＮｏであれば処理はステップＳ２に戻り、他の周辺領域について処理が行われる。
【００５７】
なお、図７に示される処理手順のステップＳ６で、色知覚量の補正を行わない場合、すなわちＰH＝０、ＰL＝１、ＰC＝１の場合、ステップＳ４で求められた色彩量（ＸC，ＹC，ＺC）と、ステップＳ７で求められる色彩量（ＸC’，ＹC’，ＺC’）とは等しくなる。この場合、ステップＳ５〜Ｓ７は省略可能である。
【００５８】
図８は、画像表示デバイス１００の入出力特性を示す。図８において横軸ＶRは、画像表示デバイス１００に入力される色要素Ｒ（赤）の輝度レベルを表し、縦軸ＬRは画像表示デバイス１００の出力レベル、すなわち色要素Ｒ（赤）の輝度値を表す。輝度レベルは、例えば、０〜２５５の値で表され、輝度値は、例えば、ｃｄ／ｃｍ2で表される。ＶRとＬRとの関係は以下の式（１６）によって表される。
【００５９】
ＬR＝ｆRDIS（ＶR）  （１６）
ここに、関数ｆRDISは画像表示デバイス１００の色要素Ｒ（赤）についての入出力特性を示す関数である。このような入出力特性を示す関数は、例えば多項式で定義されて照明制御データ作成プログラム１７に組み込まれている。
【００６０】
図８には色要素Ｒ（赤）についてのみ入出力特性が示されているが、色要素Ｇ（緑）および色要素Ｂ（青）についての入出力特性も同様に、関数ｆGDISおよび関数ｆBDISとして定義されているものとすると、図７のステップＳ３における、代表色（ＶRM，ＶGM，ＶBM）を画像表示デバイスの入出力補正後の輝度値（ＬRM，ＬGM，ＬBM）に変換する処理は、以下の式（１７）〜（１９）により行われる。
【００６１】
ＬRM＝ｆRDIS（ＶRM）  （１７）
ＬGM＝ｆGDIS（ＶGM）  （１８）
ＬBM＝ｆBDIS（ＶBM）  （１９）
図８に点線で、ＶRMからＬRMが求められる様子を示す。
【００６２】
図９は、照明器具２０１の入出力特性を示す。横軸ＶR’は、照明器具２０１に対する調光信号として照明制御データ入力部５に入力される色要素Ｒ（赤）の入力レベルを表し、縦軸ＬR’は照明器具２０１の出力レベル、すなわち色要素Ｒ（赤）の輝度値を表す。入力レベルは、例えば、０〜５Ｖの値で表され、輝度値は、例えば、ｃｄ／ｃｍ2で表される。ＶR’とＬR’との関係は以下の式（２０）によって表される。
【００６３】
ＬR’＝ｆRLAMP（ＶR’）  （２０）
ここに、関数ｆRLAMPは照明器具２０１の色要素Ｒ（赤）についての入出力特性を示す関数である。このような入出力特性を示す関数は、例えば多項式で定義されて照明制御データ作成プログラム１７に組み込まれている。
【００６４】
図９には照明器具２０１の色要素Ｒ（赤）についてのみ入出力特性が示されているが、色要素Ｇ（緑）および色要素Ｂ（青）についての入出力特性も同様に、関数ｆGLAMPおよび関数ｆBLAMPとして定義されているものとすると、図７のステップＳ９における、輝度値（ＬRM’，ＬGM’，ＬBM’）を調光信号（ＶRM’，ＶGM’，ＶBM’）に変換する処理は、以下の式（２１）〜（２３）により行われる。
【００６５】
ＶRM’＝ｆRLAMP-1（ＬRM’）  （２１）
ＶGM’＝ｆGLAMP-1（ＬGM’）  （２２）
ＶBM’＝ｆBLAMP-1（ＬBM’）  （２３）
図９に点線で、ＬRM’からＶRM’が求められる様子を示す。
【００６６】
照明器具２０２〜照明器具２０６の入出力特性も、照明器具２０１の入出力特性と同様に関数として定義されている。
【００６７】
上述された処理手順により照明制御データ４２０が生成される。照明制御データ４２０はさらに、スムージングとフィルタリングを施されてもよい。
【００６８】
図１０は、照明制御データ４２０がスムージング処理とフィルタリング処理を施される場合のデータの流れを示す。スムージング処理とフィルタリング処理とは、照明光を変化させる時に違和感をなくすために行われる。映像と連動して照明光が変化する環境で鑑賞者が映像を鑑賞する場合、照明光は鑑賞者の周辺視野に影響を及ぼすため、照明光が急激に変化したりちらついたりすると鑑賞者は非常に違和感を感じ気になる。このような違和感を防ぐために、スムージング処理が行われる。スムージング処理は例えば、前のフレームから作成された照明制御データと、現在のフレームから作成された照明制御データとの移動平均を求めることによって行われる。移動平均に用いられるフレーム数は、例えば４フレームである。移動平均に用いられるフレーム数を多くするほど、変化が穏やかな照明制御データが作成される。すなわち、照明光の輝度値の単位時間あたりの変化量が抑制される。
【００６９】
フィルタリング処理は、照明制御データに含まれる予め定められたレベル以下の調光信号をカットする処理である。照明が点灯するか点灯しないかの境界の調光信号をカットすることにより、ちらつきを防止することができる。予め定められたレベルとは例えば、照明器具を最大の輝度値で点灯させるための調光信号の２５％の値の調光信号のレベルである。
【００７０】
このように照明制御データ４２０は、スムージング処理７０３とフィルタリング処理７０４とを施され、スムージングされフィルタリングされた照明制御データ４２０’となる。スムージングされフィルタリングされた照明制御データ４２０’は、照明制御データ入力部５に入力される。
【００７１】
図７に示される処理手順のステップＳ２では、周辺領域に含まれる画素のＲ、Ｇ、Ｂの輝度レベルの単純平均を求めることによって代表色を定義していた。代表色は、Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度レベルの最大ヒストグラムを求めることによって定義されてもよい。例えば、周辺領域内に赤色の領域と緑色の領域が含まれる場合に、Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度レベルの単純平均を求めることにより定義される代表色が赤色でも緑色でもない色（例えば、白色）となることがある。この場合には、代表色と実質的に同一の色の照明光を周辺領域の延長領域上に照射した場合に違和感があり好ましくない。最大ヒストグラムを求めることによって代表色が定義される場合、周辺領域内に含まれる赤色の領域と緑色の領域とのうち、面積が大きい方の領域の色が代表色となる。このようにして代表色を求めた場合には、代表色と実質的に同一の色の照明光を周辺領域の延長領域上に照射した場合に違和感がなく好ましい。
【００７２】
また、照明システム１に含まれる照明器具の数は、６個に限定されない。例えば、図４に示されるように、照明システム１は照明器具２０１〜２０６に加えて、照明器具２０３’、２０４’、２０５’および２０６’の１０個の照明器具を制御するようにしてもよい。照明器具２０３’、２０４’、２０５’および２０６’はそれぞれ、照明器具２０３、２０４、２０５および２０６よりも鑑賞者１５０の視野内で外側に配置されている。また、周辺領域と照明器具とは一対一に対応していなくてもよい。例えば、図４に示される照明器具２０５’および２０５のいずれもが、図５に示される周辺領域３０５と対応付けられていてもよい。また、照明システム１は照明器具２０５を含まず、照明器具２０５’が図５に示される周辺領域３０５と対応付けられていてもよい。
【００７３】
また、鑑賞者１５０の視野角に応じて照明器具の制御方法を変えてもよい。照明器具２０５’と 照明器具２０５とでは、鑑賞者１５０の視野角が異なる。すなわち、照明器具２０５は照明器具２０５’と比較して、鑑賞者１５０の視野の中心部に近い位置にある。照明器具２０５と照明器具２０５’との発光の色が同一であっても、鑑賞者１５０の視野角が異なることにより、照明器具２０５が鑑賞者１５０に与える印象と照明器具２０５’ が鑑賞者１５０に与える印象とは異なる。一般に、視野の周辺部ほどちらつきを感じやすいため、照明器具２０５’は照明器具２０５よりも輝度値が低くなるように制御してもよい。このような制御は、例えば、図７に示される処理手順のステップＳ６における色補正のためのパラメータを照明器具の配置に応じて適切に選択することにより実行される。
【００７４】
照明器具２０６’と照明器具２０６との関係、照明器具２０３’と照明器具２０３との関係、照明器具２０４’と照明器具２０４との関係も、上で述べた照明器具２０５’と照明器具２０５との関係と同様である。
【００７５】
画像データの周辺部に周辺領域を定義する方法も図５に示される定義方法に限定されない。
【００７６】
図１１Ａ〜図１１Ｇは、１フレーム分の画像データ３００の構造の他の例を示す。画像データに含まれる周辺領域は、照明システム１の照明器具の個数や配置に応じて、図１１Ａ〜図１１Ｇに示されるように予め定義される。
【００７７】
図１１Ａに示される１フレーム分の画像データ３００の周辺部は、周辺領域１１０２、１１０３、１１０４、１１０５および１１０６を含む。このような周辺領域の定義方法は例えば、照明システム１に含まれる照明器具が、図４に示される照明器具２０１、２０３、２０３’、２０４、２０４’、２０５、２０５’、２０６および２０６’である場合に用いられ得る。照明器具２０１は周辺領域１１０３と対応付けられる。照明器具２０３または２０３’またはその両方は、周辺領域１１０６と対応付けられる。照明器具２０５または２０５’またはその両方は、周辺領域１１０５と対応付けられる。照明器具２０６または２０６’またはその両方は、周辺領域１１０２と対応付けられる。照明器具２０４または２０４’またはその両方は、周辺領域１１０４と対応付けられる。照明器具２０５と２０３とが省略されるかまたは、照明器具２０５’と２０３’とが省略されてもよい。また、照明器具２０６と２０４とが省略されるかまたは、照明器具２０６’と２０４’とが省略されてもよい。
【００７８】
図１１Ｂに示される１フレーム分の画像データ３００は、周辺領域１１０８を含む。このような周辺領域の定義方法は例えば、照明システム１に含まれる照明器具が、図４に示される照明器具２０１、２０４および２０６である場合に用いられ得る。照明器具２０１、２０４および２０６は周辺領域１１０８と対応付けられる。照明器具２０４と２０６とが省略されてもよい。
【００７９】
図１１Ｃに示される１フレーム分の画像データ３００は、周辺領域１１０９および１１１０を含む。このような周辺領域の定義方法は例えば、照明システム１に含まれる照明器具が、図４に示される照明器具２０１、２０６、２０４、２０５、２０２および２０３である場合に用いられ得る。照明器具２０１、２０６および２０４は周辺領域１１０９と対応付けられる。照明器具２０５、２０２および２０３は、周辺領域１１１０と対応付けられる。照明器具２０６と２０４とが省略されてもよい。また、照明器具２０５と２０３とが省略されてもよい。
【００８０】
図１１Ｄに示される１フレーム分の画像データ３００は、周辺領域１１１１および１１１２を含む。このような周辺領域の定義方法は、例えば、照明システム１に含まれる照明器具が、図４に示される照明器具２０３、２０４、２０５および２０６である場合に用いられ得る。照明器具２０５および２０６は、周辺領域１１１１と対応付けられる。照明器具２０４および２０３は、周辺領域１１１２と対応付けられる。照明器具２０６と２０４とが省略されるかまたは、照明器具２０５と２０３とが省略されてもよい。
【００８１】
図１１Ｅに示される１フレーム分の画像データ３００は、周辺領域１１１３、１１１４、１１１５および１１１６を含む。このような周辺領域の定義方法は、例えば、照明システム１に含まれる照明器具が、図４に示される照明器具２０３、２０３’、２０４、２０４’、２０５、２０５’、２０６および２０６’である場合に用いられ得る。照明器具２０３または２０３’またはその両方は、周辺領域１１１６と対応付けられる。照明器具２０５または２０５’またはその両方は、周辺領域１１１４と対応付けられる。照明器具２０６または２０６’またはその両方は、周辺領域１１１３と対応付けられる。照明器具２０４または２０４’またはその両方は、周辺領域１１１５と対応付けられる。照明器具２０５と２０３とが省略されるかまたは、照明器具２０５’と２０３’とが省略されてもよい。また、照明器具２０６と２０４とが省略されるかまたは、照明器具２０６’と２０４’とが省略されてもよい。
【００８２】
図１１Ｆに示される１フレーム分の画像データ３００は、周辺領域１１１７、１１１８および１１１９を含む。このような周辺領域の定義方法は、例えば、照明システム１に含まれる照明器具が、図４に示される照明器具２０１、２０６、２０４、２０５および２０３である場合に用いられ得る。照明器具２０５および２０６は、周辺領域１１１７と対応付けられる。照明器具２０４および２０３は、周辺領域１１１９と対応付けられる。照明器具２０１は、周辺領域１１１８と対応付けられる。照明器具２０３と２０５とが省略されるかまたは、照明器具２０６と２０４とが省略されてもよい。
【００８３】
図１１Ｇに示される１フレーム分の画像データ３００は、周辺領域１１２０、１１２１、１１２２、１１２３および１１２４を含む。このような周辺領域の定義方法は、例えば、照明システム１に含まれる照明器具が、図４に示される照明器具２０２、２０３、２０３’、２０４、２０４’、２０５、２０５’、２０６および２０６’である場合に用いられ得る。照明器具２０２は周辺領域１１２３と対応付けられる。照明器具２０３または２０３’またはその両方は、周辺領域１１２４と対応付けられる。照明器具２０５または２０５’またはその両方は、周辺領域１１２２と対応付けられる。照明器具２０６または２０６’またはその両方は、周辺領域１１２０と対応付けられる。照明器具２０４または２０４’またはその両方は、周辺領域１１２１と対応付けられる。照明器具２０５と２０３とが省略されるかまたは、照明器具２０５’と２０３’とが省略されてもよい。また、照明器具２０６と２０４とが省略されるかまたは、照明器具２０６’と２０４’とが省略されてもよい。
【００８４】
以上図１１Ａ〜図１１Ｇを参照して、照明システム１の構成および画像データの周辺部に周辺領域を定義する方法のバリエーションを説明した。照明システム１の構成および画像データの周辺部に周辺領域を定義する方法のバリエーションは、図１１Ａ〜図１１Ｇに限定されない。照明システム１は、どの周辺領域にも対応付けられない照明器具を有していてもよい。照明システム１に含まれる複数の照明器具のうち少なくとも１つが、複数の周辺領域のうち対応する１つの周辺領域に連動するように制御されていれば高い臨場感が得られ、本発明の効果が得られる。
【００８５】
周辺部の周辺領域の数および照明システム１に含まれる照明器具の数が増えると、コストが増大し、照明制御データ作成のための演算量も大きくなる。周辺領域の数は、低コスト化と臨場感向上の効果を考慮して、適切に定められる。例えば、図１１Ｄに示される周辺領域の数と図１１Ｃに示される周辺領域の数はともに２個であるが、周辺領域が左右方向に位置しているほうが、周辺領域が上下方向に位置しているよりも臨場感向上の効果が大きい。従って図１１Ｄに示される周辺領域の定義方法の方が図１１Ｃに示される周辺領域の定義方法よりも好ましい。低コスト化と臨場感向上の効果を考慮すると、一般には周辺領域の数は２個〜４個程度が好ましい（例えば図１１Ｄおよび図１１Ｅ）が、本発明はこれに限定されない。
【００８６】
一般に照明器具が多いほど画像の詳細な変化に対応して照明を制御することができるが、一方で照明システムが大型になること、照明制御データの作成が複雑になり作成に要する時間が増大し、導入コストおよび計算コストともに増大する。従って、限られた数の照明器具を用いて臨場感の向上効果を高くすることが必要である。限られた数の照明器具を用いて臨場感の向上効果を高くする方法を以下に述べる。
【００８７】
図１２は、鑑賞者１５０の視野を示す。鑑賞者１５０の視野の中心線（基準線）は画像表示デバイスに表示される画像データの中心Ｏにあるものとする。鑑賞者１５０の視野は、基準線に対して鑑賞者を基点に左右３０°未満の領域に相当する中心視野５０２と、左右３０°以上の左右１００°以下の周辺視野５０３（図１２に示されるハッチングを施された領域）とからなる。人間の目は、視野内の場所によって感度が異なる。視野の中心付近は明るさや色の違いに敏感であり、視野の周辺部分は動きに敏感である。本発明者らは、照明器具の配置に関して次の３つの場合について臨場感の向上効果を評価した。
【００８８】
（ａ）中心視野内のみに照明器具を配置した場合。
【００８９】
（ｂ）周辺視野内のみに照明器具を配置した場合。
【００９０】
（ｃ）中心視野内および周辺視野内に照明器具を配置した場合。
【００９１】
上記（ａ）は、画像表示デバイス１００の背景部の照明器具（図４に示される照明器具２０１および２０２）を使用することによって実現した。上記（ｂ）は、図４に示される照明器具２０３、２０４、２０５および２０６を使用することによって実現した。上記（ｃ）は、図４に示される照明器具２０１、２０２、２０３、２０４、２０５および２０６を使用することによって実現した。
【００９２】
臨場感の向上効果は、上記３つの場合について（ｃ）＞（ｂ）＞（ａ）であり、周辺視野内のみに照明器具を配置した（ｂ）の場合でも十分に高い臨場感の向上効果が得られた。これは、すでに述べた通り、人間の視野は周辺視野の方が動き、すなわち、変化に敏感であり照明器具の発光の変化を十分に感じることができるからである。鑑賞者の視野と照明器具との位置関係は、鑑賞室の大きさや鑑賞者の位置によっても変化するが、一般的には中心視野は鑑賞室の前面に相当し、周辺視野は鑑賞室の側面に相当する。
【００９３】
上記（ｂ）の場合は、周辺視野の照明器具から照射される輝度値は、中心視野の照明装置から照射される輝度値よりも高い。一方、上記（ａ）の場合は、中心視野の照明器具から照射される輝度値は、周辺視野の照明装置から照射される輝度値よりも高い。このように、限られた照明器具を用いて照明による臨場感を向上させるためには、周辺視野にある照明器具から照射される輝度値は、中心視野内にある照明器具から照射される輝度値よりも高くすることが基本的な条件となる。従って、例えば、図１１Ｅに示される周辺領域の定義方法を用いることが好適である。
【００９４】
以上の説明は上記（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の３つの場合について行ったが、本発明はこれらの照明器具の配置に限られない。周辺視野にある（または周辺視野内を照らす）照明器具から照射される輝度値が、中心視野内にある（または中心視野内を照らす）照明器具から照射される輝度値よりも高くありさえすれば、照明による臨場感を向上させることができる。
【００９５】
各周辺領域の大きさは、任意に定めてよい。一般に、周辺領域の大きさが小さいほど、人間が知覚する周辺領域の平均的な色と、上述したようにＲＧＢの単純平均を求めることによって求められた代表色とがよく一致する、すなわち、色再現性がよくなる。しかし周辺領域の大きさが小さい場合には、たまたまその周辺領域に比較的小さな物体の画像が含まれる場合（例えば、風景画像で鳥が飛んできたシーンなど）に、その比較的小さな物体の色が周辺領域の代表色とされることが起こり得る、すなわち、ノイズ耐性が悪くなるという問題点がある。周辺領域の大きさは、このような色再現性とノイズ耐性の観点から適切に定められる。
【００９６】
以上の説明では、照明器具はＲ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の色要素に割り当てられた蛍光管を使用するものとしたが、色要素はＲ、ＧおよびＢに限定されない。例えば、色要素としてＣ（シアン）、Ｙ（イエロー）およびＭ（マゼンダ）が用いられてもよい。また、照明器具は蛍光管以外によって発光してもよい。たとえば、発光ダイオード（ＬＥＤ）により発光してもよい。Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の３個の発光ダイオードで１個の照明要素を構成し、この１個の照明要素を、画像データの周辺領域に含まれる１個の画素と対応付けて制御するようにしてもよい。１個の照明器具にはこのような照明要素が複数個含まれてもよい。この場合、周辺領域に含まれる画素と、その周辺領域に対応付けられた照明器具に含まれる照明要素とを対応付けて制御することにより、周辺領域の代表色を定義しなくても、周辺領域全体により知覚される色と、１個の照明器具全体により知覚される色とを実質的に同一にすることができる。
【００９７】
また、照明器具は直接照明であっても間接照明であってもよい。例えば、図４に示される照明器具２０２は画像表示デバイス１００の背後に配置され、間接照明により背後の壁面を照らすように構成されているが、照明器具２０２が画像表示デバイス１００の前面に配置されていてもよい。また、照明器具としてスポット照明器具を用い、鑑賞室の壁面を照らすような構成にしてもよい。照明器具が壁面を照らすような構成にする場合、壁面の色は白色であることが好ましい。また照明システム１が配置される鑑賞室の大きさも図４で示される例に限定されない。例えば映画館や老人ホームにおける公共スペースのような大きな空間で照明システム１が用いられてもよい。
【００９８】
また、照明制御データがインターネット等を介して配信されてもよい。また照明制御データが搬送波により配信されてもよい。このように、照明制御データが配信される場合には、照明システム１（図１）は映像信号入力部１８および演算部１２を有さなくてもよい。すなわち照明システム１は照明制御データ入力部５と複数の照明器具とを含んでいればよい。また、照明制御データは単独で配信されずに、映像信号と共に配信されてもよい。
【００９９】
照明システム１（図１）が演算部１２を有し、準リアルタイム処理で照明制御データを作成する場合には、画像データの１つのフレームから照明制御データを作成するのに必要な演算時間を短くすることが必要である。例えば、ＮＴＳＣ信号に基づく映像信号は１秒間に３０フレームが含まれる。この場合には画像データにも１秒間に３０フレームが含まれ、これらのフレームごとに照明制御データを作成する必要がある。ルックアップテーブルを用いる方法、画素サンプリングを行う方法およびフレーム補間を行う方法をそれぞれ単独で、あるいは他と組み合わせて用いることにより、画像データの１つのフレームから照明制御データを作成するのに必要な演算時間を短くすることが可能になる。これらの方法を以下に説明する。
【０１００】
図１３は、ルックアップテーブルを用いて照明制御データを作成する場合のデータの流れを示す。まず、画像データ４１１から周辺領域の代表色８０２が求められる。この処理手順は、図７に示される処理手順のステップＳ１〜Ｓ２と同様である。次に代表色８０２をキーとして、予め作成されたルックアップテーブルが検索され（処理８０３）、照明制御データ４２０が作成される。これにより、図７に示される処理手順のステップＳ３〜Ｓ９がルックアップテーブル処理８０３により代替され、照明制御データの作成に必要な時間が大幅に短縮される。
【０１０１】
次に画素サンプリングを行う方法を説明する。
【０１０２】
図１４は、周辺領域上でサンプリングが行われる画素を示す。ハッチングを施された矩形は、サンプリングされる画素を示し、ハッチングを施されない矩形は、サンプリングされない画素を示す。サンプリングされる画素についてのみ色要素Ｒ、ＧおよびＢの平均を求めることによって代表色を定義すれば、代表色を定義するために必要な計算時間が短縮される。すなわち、図７に示される処理手順のステップＳ２に要する計算時間が短縮される。
【０１０３】
図１５は、画素サンプリング数と照明制御データの作成に必要な時間との関係を示す。照明制御データの作成に必要な時間は、画素サンプリング数が０、すなわち画素サンプリングを用いない場合の、照明制御データの作成に必要な時間を１００として表す。画素サンプリング数１とは、周辺領域の画素を１つおきにサンプリングすることを表す。図１５に示されるように、画素サンプリングを行うことにより画素サンプリングを用いない場合と比較して照明制御データの作成に必要とされる時間は約１／３に短縮され得る。画素サンプリング数を５以上に増やしても、照明制御データの作成に必要とされる時間の短縮効果はほとんどなくなる。従って画素のサンプリング数は１〜５程度が好適であるが、これに限定されない。なお、画素のサンプリング数が数個程度の場合に、画素サンプリングを用いて作成された照明制御データは、画素サンプリングを用いない場合と比較して大きな差異はない。
【０１０４】
図１６は、フレーム補間を用いて照明制御データを作成する場合のデータの流れを示す。ｎは３以上の整数として、フレーム１〜フレームｎは時間的に隣接するフレームである。また、周辺領域Ｄ1〜Ｄnはそれぞれ、フレーム１〜フレームｎに含まれる周辺領域であり、これらの周辺領域はフレーム内の同一の位置にある周辺領域である。フレーム１およびフレームｎに含まれるＤ1およびＤnに関して、色知覚量１６０１は図７に示される処理手順のステップＳ２〜Ｓ６によって求められる。フレーム２〜フレーム（ｎ−１）に含まれるＤ2〜Ｄn-1に関しては、フレーム１とフレームｎとの双方の色知覚量１６０１を補間することによって色知覚量１６５０が求められる。この方法によれば、全フレームの画像データを処理する時間が短縮できるため、照明制御データの作成時間を短縮することができる。
【０１０５】
フレーム１およびフレームｎに関して、色知覚量１６０１は図７に示される処理手順のステップＳ７〜Ｓ９によって調光信号１６１１が求められ、全ての周辺領域について調光信号を求めることにより照明制御データ１６２１が作成される。
【０１０６】
フレーム２〜フレーム（ｎ−１）に関しても同様に、補間によって求められた色知覚量１６５０から、図７に示される処理手順のステップＳ７〜Ｓ９によって調光信号１６１１が求められ、全ての周辺領域について調光信号を求めることにより照明制御データ１６２１が作成される。
【０１０７】
本発明で用いられる色知覚量の補間方法について以下に述べる。一連のシーンの画像データでは、色知覚量を単純補間することもできる。しかし、フレーム１とフレームｎとの画像データが全く異なるシーンを表す場合には、色知覚量を単純補間することは問題を生じる。例えば、フレーム１の周辺領域Ｄ1に関して求められた色知覚量（Ｈ1’，Ｌ1’，Ｃ1’）のうち、色相Ｈ1’がシアン色を表し、フレームｎの周辺領域Ｄnに関して求められた色知覚量（Ｈn’，Ｌn’，Ｃn’）のうち、色相Ｈn’が黄色を表す場合には、色知覚量（Ｈ1’，Ｌ1’，Ｃ1’）と色知覚量（Ｈn’，Ｌn’，Ｃn’）とをそれぞれの色相、明度および彩度ごとに単純補間すると、緑色を表す色相が現れる。色知覚量の補間を行う際に、もとの画像データの代表色と全く異なる色相が知覚されることは好ましくない。全く異なる色相が知覚されると、鑑賞者に違和感を感じるからである。本発明で用いられる色知覚量の補間方法によれば、補間の際に中間の色相が知覚されることを防ぐことが可能になる。
【０１０８】
図１７Ａは本発明で用いられる色知覚量の補間方法における色相、明度および彩度の変化の例を示す。曲線１７０１は、フレーム番号と色相の関係を表す。フレーム番号は時間に対応するので、曲線１７０１は色相の時間変化を表す。同様に、曲線１７０２は明度の時間変化を表し、曲線１７０３は彩度の時間変化を表す。図１７Ａに示される例では、色相、明度、彩度をそれぞれＨ1’からＨn’まで、Ｌ1’からＬn’まで、Ｃ1’からＣn’まで補間する際に、明度および彩度がそれぞれ、Ｌ1’およびＣ1’よりも小さい所定の値に変化した後で、色相がＨ1’からＨn’に変化するように補間が行われ、色相がＨn’に変化した後で、明度および彩度がそれぞれ、Ｌn’およびＣn’に変化するように補間が行われる。所定の値とは、色相の変化が知覚されにくいような明度または彩度の値である。あるフレームについての照明制御データに含まれる調光信号の色要素毎の入力レベルＶRM’、ＶGM’およびＶBM’は、色相Ｈ’、明度Ｌ’および彩度Ｃ’から上述した式（７）〜（２３）に示される変換により求められたものである。すなわち、照明制御データに含まれる調光信号の色要素毎の入力レベルＶRM’、ＶGM’およびＶBM’は、色相Ｈ’、明度Ｌ’および彩度Ｃ’と対応している。色相Ｈ’、明度Ｌ’および彩度Ｃ’はそれぞれ、この調光信号によって制御される照明器具が発光する光の色相成分、明度成分、彩度成分とみなすことができる。
【０１０９】
フレーム１とフレームｎとで色相が変化する場合に、明度と彩度とを低下させてから色相を変化させれば、照明器具が発光する光の色相の変化による違和感が軽減される。彩度および明度が低い時には色相の差異が知覚されにくくなるからである。
【０１１０】
なお、色相の変化による違和感を軽減するための補間方法として、彩度または明度のどちらか一方を低下させてから色相を変化させるようにしてもよい。彩度または明度のどちらか一方が低い場合でも色相の差異は知覚されにくい。
【０１１１】
図１７Ｂは本発明で用いられる色知覚量の補間方法における色相、明度および彩度の変化の別の例を示す。曲線１７１１、１７１２および１７１３はそれぞれ、色相、明度および彩度の時間変化を表す。図１７Ｂに示される例では、色相、明度、彩度をそれぞれＨ1’からＨn’まで、Ｌ1’からＬn’まで、Ｃ1’からＣ1n’まで補間する際に、彩度がＣ1’よりも小さい値に変化したあとで、色相がＨ1’からＨn’に変化するように補間が行われ、色相がＨn’に変化した後で、彩度がＣn’に変化するように補間が行われる。明度はＬ1’からＬn’まで単純補間される。
【０１１２】
図１８は、フレーム１からフレームｎまでの色知覚量の変化を色相関図上に示した図である。フレーム１およびフレームｎの色知覚量がそれぞれ点Ｐ1および点Ｐnで示されている。曲線１８０１は、彩度を低下させてから色相を変化させた場合の色知覚量の変化経路を示し、曲線１８０２は、彩度を低下させずに色相を変化させた場合の色知覚量の変化経路を示す。彩度を低下させてから色相を変化させた場合には、色知覚量は点Ｐ1からいったん白色（すなわち無彩色）に近づいたのちに点Ｐnまで変化する。このため、色相の変化が知覚されにくい。彩度を低下させずに色相を変化させた場合には、色知覚量は点Ｐ1からいったん青色に近づいたのちに点Ｐnまで変化する。このため、色相の変化が知覚されやすい。
【０１１３】
図１７Ａおよび図１７Ｂを参照して説明した、彩度または明度のどちらか一方を低下させてから色相を変化させるような補間方法は、フレーム１とフレームｎとで色相が変化する場合に好適に用いられる補間方法である。単純補間ではなくこのような補間方法を用いるかどうかは、例えば、フレーム１とフレームｎとから求められた色相Ｈ1’とＨn’との間に、違和感のある色相があるかどうかを検索することにより判断される。色相角の範囲で色のカテゴリを規定しておけば、色相Ｈ1’とＨn’との間に他の色のカテゴリがあるかどうかを演算により判断することができる。色相Ｈ1’とＨn’との間に他の色のカテゴリがあると判断された場合、すなわち色相が予め定められた色のカテゴリを越えて変化する場合には、図１７Ａおよび図１７Ｂを参照して説明した、彩度または明度のどちらか一方を低下させてから色相を変化させるような補間方法が用いられる。
【０１１４】
例えばｎ＝６の場合、フレーム１の色知覚量（Ｈ1’，Ｌ1’，Ｃ1’）とフレーム６の色知覚量（Ｈ6’，Ｌ6’，Ｃ6’）とから補間によりフレーム２の色知覚量（Ｈ2’，Ｌ2’，Ｃ2’）〜フレーム５の色知覚量（Ｈ5’，Ｌ5’，Ｃ5’）を求める場合の処理手順の一例を以下の（ａ）〜（ｄ）に示す。
【０１１５】
（ａ）Ｈ2’＝Ｈ1’とし、Ｌ2’およびＣ2’は十分に小さい値に設定する。十分に小さい値とは、色相の変化により違和感が知覚されないような明度および彩度の値であり、予め定められた値である。
【０１１６】
（ｂ）Ｈ3’をＨ1’とＨ6’との中間の値とし、Ｌ3’およびＣ3’はそれぞれＬ2’およびＣ2’と等しくする。
【０１１７】
（ｃ）Ｈ4’＝Ｈ6’とし、Ｌ4’およびＣ4’はそれぞれＬ3’およびＣ3’と等しくする。
【０１１８】
（ｄ）Ｈ5’＝Ｈ6’とし、Ｌ5’およびＣ5’はそれぞれＬ4’とＬ6’の中間の値およびＣ4’とＣ6’との中間の値に設定する。
【０１１９】
なお、フレーム１とフレームｎとから求められた色相Ｈ1’とＨn’との間に、違和感のある色相がない場合には、色相、明度、彩度をそれぞれ単純補間することによって色知覚量を補間してもよい。また、ｎの値が小さい場合、例えば、ｎ＝３の場合には、フレーム１とフレームｎとの時間差は小さく、フレーム１とフレームｎの画像データに含まれる画像情報の差異も小さいと考えられ、上記のような彩度または明度のどちらか一方を低下させてから色相を変化させるような補間方法を用いることは必ずしも必要ではない。このような場合にはフレーム１に関する調光信号とフレームｎに関する調光信号とを単純補間することによって中間のフレームに関する調光信号を求めるようにしてもよい。
【０１２０】
以上に説明した照明制御データの作成方法はいずれも、画像データの周辺領域の画像情報に基づいて照明を制御するような照明制御データの作成方法であった。このような制御は、鑑賞者の視野内で画像が左右上下斜め方向に延長されたように知覚させることによって臨場感を高めるために行われる。しかし本発明の照明システム１は、このように制御されることに限定されない。例えば、鑑賞者に驚き感を提供することによって臨場感を高めるように制御されたり、またはやすらぎ感を提供するように制御されてもよい。以下に、本発明の照明システム１が鑑賞者に驚き感およびやすらぎ感を提供するような照明制御データの作成方法を説明する。
【０１２１】
驚き感は、例えば、爆発したシーンが画像表示デバイスに表示されるのと同時に、照明器具を発光することによって提供することができる。鑑賞者はあたかも、自分の周りで爆発が起こったかのように錯覚し、驚く。爆発シーンの抽出は、画像データの中央部分を含む領域の画像情報を用いて行われる。
【０１２２】
図１９は、１フレーム分の画像データ３００の中央部分を含む領域として定義された中央領域１９００を示す。爆発したシーンなどの、鑑賞者を驚かせることを意図しているシーンでは、中央領域１９００の画像情報が急激に変化する。従って、中央領域１９００の画像情報の変化量を算出することにより、対象のフレームが爆発シーンであるかどうかを判定することができる。中央領域１９００の画像情報は、例えば、中央領域１９００に含まれる全てのＲ、ＧおよびＢの出力レベルの平均値（ＲＧＢ平均値）が用いられる。
【０１２３】
図２０は、各フレームにおけるＲＧＢ平均値およびＲＧＢ平均値の差分を示す。図２０に示される例では、中央領域１９００は画像データの全体領域と一致させた。図２０において横軸はフレーム番号を示す。フレーム番号１〜５１の各フレームはこの順に時間的に連続するフレームであり、爆発シーンを含んでいる。折れ線２００１は各フレームのＲＧＢ平均値を示し、折れ線２００２は各フレームのＲＧＢ平均値の差分を示し、ＲＧＢ平均値は、０〜２５５の２５６段階で表される画像の輝度レベルの単純平均値である。ＲＧＢ平均値の差分は、各フレームのＲＧＢ平均値から、１フレーム先行するフレームのＲＧＢ平均値を減じた値である。爆発シーンでは一般に、画像が急に明るくなる、すなわち、ＲＧＢ平均値が急に大きくなる。このため、ＲＧＢ平均値およびＲＧＢ平均値の差分がともにあるしきい値よりも大きいフレームを、爆発シーンとして判定することができる。図２０に示される例では、ＲＧＢ平均値が１００以上で、かつＲＧＢ平均値の差分が５０以上であるフレームが、爆発シーンと一致した。
【０１２４】
なお、爆発シーンの判定は、ＲＧＢのレベルを使用した一例を示したが、他の色彩系に変換した後で爆発シーンの判定処理を行ってもよい。
【０１２５】
図２０に示される例では、中央領域１９００は画像の全体領域と一致させた。一般の画像では、鑑賞者から遠い位置で爆発が起こるシーンが多い。また画像の周辺部での画像情報の変化量が多い画像はスピード感を増すための画像であることが多く、必ずしも爆発シーンとは一致しない。これらのことから、爆発シーンであるかどうかの判定は、画像の周辺部を含まない中心部分のみの画像情報の変化量に基づいて行うことにより判定の精度が向上する。また、画像情報の変化量だけでなく音声情報の変化量に基づいて爆発シーンなどの鑑賞者を驚かせるシーンの判定を行ってもよい。爆発シーンなどの鑑賞者を驚かせるシーンは、画像が急激に変化すると同時に音声のボリュームも急激に変化する。従って、図２０を参照して爆発シーンの判定方法を説明したのと同様に、音声情報の変化量に基づいて爆発シーンを判定する方法も説明できる。例えば、図２０に示されるグラフと同様に、横軸をフレーム番号とし、縦軸を「音声のボリュームおよび音声のボリュームの差分」としたグラフを得ることができる。また、画像情報の変化量と音声情報の変化量の両方に基づいて爆発シーンなどの鑑賞者を驚かせるシーンの判定を行うことにより、判定の精度が向上する。
【０１２６】
このような判定により爆発シーンなどの鑑賞者を驚かせるシーンであると判定されたフレームには、爆発シーン用照明制御データが作成される。爆発シーン用照明制御データは、例えば、中央領域１９００に関して図７に示される処理手順のステップＳ２〜Ｓ９と同様の処理手順を実行することにより生成される。爆発シーン用照明制御データにより制御される照明器具は、図４に示される照明器具２０１〜２０６および２０３’〜２０６’の任意の照明器具であり得る。爆発シーン用照明制御データによりこれらの照明器具の複数を制御してもよい。また、爆発シーン専用の照明器具２０５５（図４）を、例えば、鑑賞者の付近に配置し、爆発シーン用照明制御データにより照明器具２０５５を制御するようにしてもよい。照明器具２０５５は複数個設けられてもよい。照明器具２０５５は爆発シーン専用の照明器具であるので、その発光する色は単色（例えば、赤）や２色（例えば、赤と黄）であってもよい。
【０１２７】
本発明の照明システム１により鑑賞者にやすらぎ感を提供する方法を以下に説明する。照明光の光出力を０．０５Ｈｚ〜０．６Ｈｚの範囲の周波数で変化させることにより、リラックスできる、すなわち、やすらぎ感が得られることが知られている。本発明の照明システム１により画像データと連動して照明を制御する場合にも、この技術が応用できる。
【０１２８】
このようなやすらぎ感を提供する照明制御データは、例えば、図７に示される処理手順により作成された調光信号を、色信号と輝度信号とに座標変換し、輝度信号に所定の周波数で変調した後、再び調光信号に座標変換することにより作成することができる。このような調光信号の座標変換は、既知の関係式により行うことができる。
【０１２９】
図２１は、照明器具が発光する輝度値を一定の周波数で変化させる例を示す。輝度値を変化させる周波数は０．０５Ｈｚ〜０．６Ｈｚの範囲が好ましい。中でも０．１Ｈｚ〜０．４Ｈｚの範囲が、やすらぎ感を得るためには特に好ましい。
【０１３０】
図２２は、照明器具の輝度値が増加する時の輝度値の時間変化率が、輝度値が減少する時の輝度値の時間変化率よりも大きくなるように輝度値を一定の周波数で変化させる例を示す。このように輝度値を変化させることにより、呼吸リズムを照明光の変化に同期させやすくなり、やすらぎ感が向上する。輝度値の変化が息を吸ったり吐いたりするイメージを連想させるからである。
【０１３１】
照明システム１に含まれる全ての照明器具の輝度値をこのように周期的に変化させることは必須ではない。例えば、図４に示される照明器具２０１の輝度値のみを周期的に変化させてもよい。あるいは照明器具２０２の輝度値のみ、照明器具２０１および２０２の輝度値のみ、照明器具２０５および２０３の輝度値のみ、あるいは、照明器具２０１および２０２の輝度値のみを周期的に変化させるようにしてもよい。あるいは、照明器具２０１〜２０６および２０３’〜２０６’の輝度値を周期的に変化させるようにしてもよい。あるいは、画像データと連動しない照明器具２６０１（図４）を配置し、照明器具２６０１の輝度値を周期的に変化させるようにしてもよい。照明器具２６０１は、複数個あってもよい。
【０１３２】
このようなやすらぎ感を提供する方法は、例えば、風景画像などを鑑賞する場合に好適に用いられ得る。
【０１３３】
【発明の効果】
本発明によれば、画像と連動させて照明光を変化させることにより、鑑賞者に高い臨場感を知覚させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の照明システム１の構成を示すブロック図
【図２】演算部１２の構成を示すブロック図
【図３】照明器具２０１の構造を示す図
【図４】本発明の照明システム１の照明器具を部屋の中にレイアウトした例を示す図
【図５】１フレーム分の画像データ３００の構造を示す図
【図６】１フレーム分の画像データ３００から照明制御データ４２０が作成される場合のデータの流れを示す図
【図７】照明制御データ作成プログラム１７の処理手順を示す図
【図８】画像表示デバイス１００の入出力特性を示す図
【図９】照明器具２０１の入出力特性を示す図
【図１０】照明制御データ４２０がスムージング処理とフィルタリング処理を施される場合のデータの流れを示す図
【図１１Ａ】１フレーム分の画像データ３００の構造の他の例を示す図
【図１１Ｂ】１フレーム分の画像データ３００の構造の他の例を示す図
【図１１Ｃ】１フレーム分の画像データ３００の構造の他の例を示す図
【図１１Ｄ】１フレーム分の画像データ３００の構造の他の例を示す図
【図１１Ｅ】１フレーム分の画像データ３００の構造の他の例を示す図
【図１１Ｆ】１フレーム分の画像データ３００の構造の他の例を示す図
【図１１Ｇ】１フレーム分の画像データ３００の構造の他の例を示す図
【図１２】鑑賞者１５０の視野を示す図
【図１３】ルックアップテーブルを用いて照明制御データを作成する場合のデータの流れを示す図
【図１４】周辺領域上でサンプリングが行われる画素を示す図
【図１５】画素サンプリング数と照明制御データの作成に必要な時間との関係を示す図
【図１６】フレーム補間を用いて照明制御データを作成する場合のデータの流れを示す図
【図１７Ａ】本発明で用いられる色知覚量の補間方法における色相、明度および彩度の変化の例を示す図
【図１７Ｂ】本発明で用いられる色知覚量の補間方法における色相、明度および彩度の変化の別の例を示す図
【図１８】フレーム１からフレームｎまでの色知覚量の変化を色相関図上に示した図
【図１９】１フレーム分の画像データ３００の中央部分を含む周辺領域として定義された周辺領域１９００を示す図
【図２０】各フレームにおけるＲＧＢ平均値およびＲＧＢ平均値の差分を示す図
【図２１】照明器具が発光する輝度値を一定の周波数で変化させる例を示す図
【図２２】照明器具の輝度値が増加する時の輝度値の時間変化率が、輝度値が減少する時の輝度値の時間変化率よりも大きくなるように輝度値を一定の周波数で変化させる例を示す図
【符号の説明】
１  照明システム
５  照明制御データ入力部
１２  演算部
１８  映像信号入力部
１００  画像表示デバイス
２０１〜２０６  照明器具
４１２  画像データ
４２０  照明制御データ
【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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１１Ｇ】
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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１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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