(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される映像信号の明るさのレベルを積算し、画面全体の映像信号の明るさのレベルの総和を算出する積分手段と、
画面の明るさに応じた複数種のコントラスト変換特性を示すテーブルデータが格納されている第１の記憶手段と、
前記画面の全画素の明るさのレベルが最大であるときの全画素の明るさのレベルの総和を仮の基準値として該基準値と前記積分手段の積分出力とを比較し、該比較結果に基づいて前記複数種のテーブルデータのうち画面の明るさに適合するテーブルデータを選択的に出力するように前記第１の記憶手段に指示する選択手段と、
前記入力される映像信号のコントラストを前記第１の記憶手段から出力されるテーブルデータにより補正する変換テーブルが格納されている第２の記憶手段と、
前記入力される映像信号の黒レベルが画素単位に連続的に存在する場合に該連続する画素数が所定値以上の場合に前記基準値を補正する補正手段とを有し、
前記補正手段は、
前記入力される映像信号の明るさのレベルを画素単位で検出し、映像信号の明るさのレベルが所定値以下の場合に黒レベルと判定する黒レベル検出手段と、
黒レベル検出手段より検出された黒レベルの画素数を1水平走査期間において、外部から設定された画素数毎に前記設定された画素数だけ、連続した場合にのみ計数し、前記画面の行方向の各ラインについて黒レベルの画素数の計数値を出力する第１の計数手段と、
第１の計数手段の計数出力を取り込み、外部から設定された前記画面の行方向のライン数について前記第１の計数手段から前記黒レベルの画素数の計数値が連続して入力された場合にそれらの合計値を計数値として前記選択手段に出力する第２の計数手段とを有し、
前記選択手段は、前記補正手段からの補正入力が有った場合には該補正入力により補正された値を基準値として前記複数種のテーブルデータから選択すべきテーブルデータを特定すると共に、前記積分手段の出力と比較する前記基準値を、前記画面の全画素の明るさのレベルが最大であるときの全画素の明るさのレベルの総和を示す算出式において前記画面の全画素数を示す値を、前記画面の全画素数を示す値から前記第２の計数手段から出力された黒レベルの画素数の計数値を減算した値に置き換えて得られる値とすることを特徴とするコントラスト補正回路。
【請求項２】
前記第１の計数手段に設定される画素数及び前記第２の計数手段に設定されるライン数は映像信号に対するノイズ成分を考慮して決定されることを特徴とする請求項１に記載のコントラスト補正回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコントラスト補正回路に係り、特にＰＤＰ（Plasma  Display  Panel）等のダイナミックレンジの狭い表示装置に使用するに好適なコントラスト補正回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＤＰのようにダイナミックレンジの狭い表示装置においては、視感上、より良い画像を得るために、画像中の情報量の多い部分のコントラストを強調するためのコントラスト補正回路が良く用いられる。
このような従来のコントラスト補正回路において、画像のコントラストを強調するためのコントラスト変換には、通常、コントラスト変換特性の異なる複数種のルックアップテーブルが用いられ、これらのテーブルはＲＯＭ等のメモリに収められている。ルックアップテーブルの選択には、１画面分の画像データを積算した結果やヒストグラムを取った結果等が用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した複数のルックアップテーブルを使用して画像データのコントラスト変換を行う従来のコントラスト補正回路を使用した場合に、大半の画面においてはかなり良好な映像が得られる。
【０００４】
しかしながら、特定の画面では、補正しない方が良いという場合も有る。具体的には映画の暗い画面等の画像データがこれに該当する。このような画面、すなわち黒レベルの画素数が多い画像中に小面積の比較的に明るい画像が有る場合には面積比率（データ量に相当する）で言えば、黒レベルの画素からなる画像の方が多いため、従来のコントラスト補正回路では、暗い画面で有効なコントラスト変換特性を有するルックアップテーブルが選択されやすい。
【０００５】
しかし、黒レベルの画素数が多い画像中に小面積の比較的に明るい画像が有る画面の場合、重要な情報はむしろ小面積の部分であり、このような画面に対して暗い画面向けのルックアップテーブルが選択されてコントラストの補正が行われた場合には白潰れ等の劣化を起こしやすいという問題が有った。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、暗い画面での白潰れ等を防止することができるコントラスト補正回路を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、入力される映像信号の明るさのレベルを積算し、画面全体の映像信号の明るさのレベルの総和を算出する積分手段と、画面の明るさに応じた複数種のコントラスト変換特性を示すテーブルデータが格納されている第１の記憶手段と、前記画面の全画素の明るさのレベルが最大であるときの全画素の明るさのレベルの総和を仮の基準値として該基準値と前記積分手段の積分出力とを比較し、該比較結果に基づいて前記複数種のテーブルデータのうち画面の明るさに適合するテーブルデータを選択的に出力するように前記第１の記憶手段に指示する選択手段と、前記入力される映像信号のコントラストを前記第１の記憶手段から出力されるテーブルデータにより補正する変換テーブルが格納されている第２の記憶手段と、前記入力される映像信号の黒レベルが画素単位に連続的に存在する場合に該連続する画素数が所定値以上の場合に前記基準値を補正する補正手段とを有し、前記補正手段は、前記入力される映像信号の明るさのレベルを画素単位で検出し、映像信号の明るさのレベルが所定値以下の場合に黒レベルと判定する黒レベル検出手段と、黒レベル検出手段より検出された黒レベルの画素数を1水平走査期間において、外部から設定された画素数毎に前記設定された画素数だけ、連続した場合にのみ計数し、前記画面の行方向の各ラインについて黒レベルの画素数の計数値を出力する第１の計数手段と、第１の計数手段の計数出力を取り込み、外部から設定された前記画面の行方向のライン数について前記第１の計数手段から前記黒レベルの画素数の計数値が連続して入力された場合にそれらの合計値を計数値として前記選択手段に出力する第２の計数手段とを有し、前記選択手段は、前記補正手段からの補正入力が有った場合には該補正入力により補正された値を基準値として前記複数種のテーブルデータから選択すべきテーブルデータを特定すると共に、前記積分手段の出力と比較する前記基準値を、前記画面の全画素の明るさのレベルが最大であるときの全画素の明るさのレベルの総和を示す算出式において前記画面の全画素数を示す値を、前記画面の全画素数を示す値から前記第２の計数手段から出力された黒レベルの画素数の計数値を減算した値に置き換えて得られる値とすることを特徴とすることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のコントラスト補正回路において、前記第１の計数手段に設定される画素数及び前記第２の計数手段に設定されるライン数は映像信号に対するノイズ成分を考慮して決定されることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態に係るコントラスト補正回路の構成を図１に示す。同図において、コントラスト補正回路は、積分回路１０と、黒レベル検出回路１２と、水平カウンタ１４と、判定回路１６と、垂直カウンタ１８と、選択信号発生回路２０と、ＲＯＭ２２と、ＲＡＭ２４とを有している。
積分回路１０は、入力される映像信号の明るさのレベルを積算し、画面全体の映像信号の明るさのレベルの総和を算出する。
【００１０】
黒レベル検出回路１２は、入力される映像信号の明るさのレベルを画素単位で検出し、映像信号の明るさのレベルが所定値以下の場合に黒レベルと判定する機能を有する。すなわち、入力端子１００、１０１、１０２より入力される映像信号のうち、Ｒ，Ｇ，Ｂともにある値以下である場合、黒レベルと判定し、その判定信号を出力する回路である。なお、積分回路１０は本発明の積分手段に、黒レベル検出回路１２は本発明の黒レベル検出手段に、それぞれ相当する。
【００１１】
水平カウンタ１４は、黒レベル検出回路１２より検出された黒レベルの画素数を1水平走査期間において、外部から設定された画素数毎にこの設定された画素数だけ、連続した場合にのみ計数し、画面の行方向の各ラインについて黒レベルの画素数の計数値を出力する。1画面を852（ドット）×480（ライン）として外部から設定される画素数は例えば、「４」である。
【００１２】
判定回路１６は、水平カウンタ１４から出力される各ライン毎の黒レベルの画素数が所定値以上の場合のみ水平カウンタ１４の計数出力を垂直カウンタ１８に出力する。ここで、所定値は例えば、「８００」に設定される。なお、判定回路１６の機能を水平カウンタ１４に組み込むことにより判定回路１６を省略してもよい。
【００１３】
垂直カウンタ１８は、水平カウンタ１４の計数出力を取り込み、外部から設定された画面の行方向のライン数について水平カウンタ１４から判定回路１６を介して黒レベルの画素数の計数値（零でない値）が連続して入力された場合にそれらの合計値を計数値として選択信号発生回路２０に出力する。ここで、外部から設定されるライン数は例えば、「４」である。なお、水平カウンタ１４、判定回路１６、垂直カウンタ１８に設定される各値は、非映像信号に対するノイズ成分を考慮して決定される。
なお、水平カウンタ１４及び判定回路１６は本発明の第１の計数手段に、垂直カウンタ１８は本発明の第２の計数手段に、それぞれ相当する。
【００１４】
選択信号発生回路２０は、積分回路１０の積分出力と、画面の全画素の明るさのレベルが最大であるときの全画素の明るさのレベルの総和を仮の基準値として該基準値と積分回路１０の積分出力とを比較し、該比較結果に基づいてＲＯＭ１６に格納されている複数種のテーブルデータのうち画面の明るさに適合するテーブルデータを選択的に出力するようにＲＯＭ１６に指示する機能を有する。
【００１５】
また、選択信号発生回路２０は積分回路１０の出力と比較する基準値を、前記画面の全画素の明るさのレベルが最大であるときの全画素の明るさのレベルの総和を示す算出式において前記画面の全画素数を示す値を、前記画面の全画素数を示す値から垂直カウンタ１８から出力された黒レベルの画素数の計数値を減算した値に置き換えて得られる値とする。
【００１６】
ＲＯＭ２２には、画面の明るさに応じて選択される複数種のコントラスト変換特性を示すテーブルデータが格納されており、ＲＯＭ２２は、選択信号発生回路２０より出力される選択信号により選択されたコントラスト変換特性のテーブルデータを出力する。
【００１７】
また、ＲＡＭ２４には、入力端子１００〜１０２より入力される映像信号のコントラストをＲＯＭ２２から出力されるテーブルデータにより補正する変換テーブルが格納されている。ＲＡＭ２４に格納された変換テーブルによりコントラストが補正された映像信号は出力端子２００〜２０２に出力される。
なお、選択信号発生回路２０は本発明の選択手段に、ＲＯＭ２２は本発明の第１の記憶手段に、ＲＡＭ２４は本発明の第２の記憶手段に、それぞれ相当する。
【００１８】
次に、ＲＯＭ２２に格納されている複数種のコントラスト変換特性を示すテーブルデータについて図２を参照して説明する。図２は画像のコントラスト変換特性を示している。同図において、曲線Ｑ１で示されたコントラスト変換特性は、入力される映像信号の明るさのレベルの平均値が小さく、全体が暗い画像に対して選択される特性であり、曲線Ｑ１６で示されたコントラスト変換特性は、入力される映像信号の明るさのレベルの平均値が大きく、全体が明るい画像に対して選択される特性である。図中、破線で囲まれた領域の画像データのコントラストが強調されるような特性になっている。
【００１９】
本実施の形態では、曲線Ｑ１と曲線Ｑ１６の間を均等に分割して得られる曲線Ｑ１〜Ｑ１６の１６のコントラスト変換特性を示すテーブルデータ（数値データ）がＲＯＭ１６に格納されており、入力される映像信号の明るさのレベルの平均値に応じて所定のテーブルデータが選択されるようになっている。
上記構成からなる本実施形態に係るコントラスト補正回路の動作について説明する。
【００２０】
図１において、入力端子１００〜１０２よりＲ，Ｇ，Ｂの映像信号（ディジタル信号）が入力されると、積分回路１０は入力される映像信号の明るさのレベルを積算し、画面全体の映像信号の明るさのレベルの総和（平均値）Ｓ0を算出する。ここで、1画面のサイズを852（ドット）×480（ライン）とし、1画素をＲ，Ｇ，Ｂについて８ビットで表示するとして、画面の全画素の明るさのレベルが最大であるときの全画素の明るさのレベルの総和Ｓｍは、
Ｓｍ＝852（ドット）×480（ライン）×255（８ビット：最大値）×3（ＲＧＢ）＝312854400
となる。
【００２１】
積分回路１０により算出された画面全体の映像信号の明るさのレベルの総和（平均値）Ｓ0は、選択信号発生回路２０により以下のように、テーブルデータを選択するための選択信号へと置換される。すなわち、選択信号は、積分回路１０の出力Ｓ0を総和Ｓｍで除した値（積分器の出力（総和）÷312854400）であり、０〜１までの値を取るが、各コントラスト変換特性Ｑ１〜Ｑ１６を示すテーブルデータからなるコントラスト変換テーブル数に合わせて、均等に割り振る。ここでは、各コントラスト変換特性を示すテーブルデータの集合をコントラスト変換テーブルと呼ぶことにする。
【００２２】
選択信号は上述したように、コントラスト変換テーブルが１６種有る場合に、選択信号発生回路２０での計算結果に応じて以下のようにコントラスト変換テーブルを選択する選択信号がＲＯＭ２２に出力される。すなわち、
Ｓ0／Ｓｍ＝0  〜0.0625である場合には、コントラスト変換テーブルＱ１を、
Ｓ0／Ｓｍ＝0.0625〜0.125である場合にはコントラスト変換テーブルＱ２を、
Ｓ0／Ｓｍ＝0.875〜0.9375である場合にはコントラスト変換テーブルＱ１５を、
Ｓ0／Ｓｍ＝0.9375〜１である場合にはコントラスト変換テーブルＱ１６を、それぞれ、選択するための選択信号がＲＯＭ２２に出力される。
【００２３】
この結果、ＲＯＭ２２では、選択信号発生回路２０より出力される選択信号により選択されたコントラスト変換特性を有するテーブルデータをＲＡＭ２４に出力する。ＲＡＭ２４では、変換テーブルによりＲＯＭ２２より受け取ったテーブルデータに基づいて入力端子１００〜１０２より入力された映像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のコントラストを補正し、このコントラストが補正された映像信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を出力端子２００〜２０２より出力する。
【００２４】
このようにして、画面全体が暗い時には暗い部分のコントラストを強調した映像が、また、画面全体が明るい時には明るい部分のコントラストを強調した映像が得られる。
大半の場合はこの方法で所望のコントラスト補正ができるが、既述したように、逆に弊害を引き起こす場合も有りうる。その具体例を、図３を参照して説明する。
【００２５】
図３は、背景Ａの大部分が黒レベルの階調で、部分的に白に近い明るい階調の画像Ｂが存在する場合の画面を示している。図３に示すような画面の場合、積分回路１０の出力、すなわち画面全体の映像信号の明るさのレベルの総和（平均値）は低い値となるので、図１の構成において黒レベル検出回路１２、水平カウンタ１４、判定回路１６、垂直カウンタ１８を設けない場合には、暗い画面に相応しいコントラスト変換テーブルが選択され、画面中、明るい部分のコントラストを犠牲にして暗い部分のコントラストが強調されることとなる。
【００２６】
ところが、重要な映像信号はむしろ明るい部分に有るのに対し、その部分のコントラストは減らされているので、白潰れのような現象を引き起こす。
このような現象を回避するために、本発明では、まず、積分回路１０により映像信号の総和を積算すると同時に、黒レベル検出回路１２により入力端子１００、１０１、１０２から入力される映像信号の明るさのレベルのうち、Ｒ，Ｇ，Ｂともにある値以下である場合、黒レベルと判定する。
【００２７】
ここで、黒レベル検出回路１２で黒レベルの判定をある値以下としているのは、映像信号にはノイズ成分が含まれているため、黒レベル検出回路１２で検出された映像信号の明るさのレベルは、実際は黒レベルでも映像信号の明るさのレベルが全て零になるとは限らないからである。本実施の形態では、例えば、映像信号の階調が０〜５では、黒レベルと判定し、階調が６〜２５５では黒以外の色と判定することとする。
【００２８】
図４に1画面（852（ドット）×480（ライン））において、黒レベル検出回路により各画素について黒レベルと判定された画素を「０」、それ以外のレベル、すなわち「信号有り」と判定された画素を「１」として記した検出結果を示す。この例で水平カウンタ１４、判定回路１６、垂直カウンタ１８の動作を説明する。
【００２９】
水平カウンタ１４は、黒レベル検出回路１２で検出された黒レベルの画素数を1水平走査期間（１Ｈ）において、外部より設定された画素数毎に、設定された画素数だけ、連続した場合にのみ計数し、画面の行方向の各ラインについて黒レベルの画素数の計数値を出力する。
【００３０】
すなわち、例えば、図４に示すように、画面の第１行のラインＬ１で行（Ｈ）方向に黒レベル検出回路１２により最初の４画素について「００００」、次の４画素について「００００」、更に、次の４画素で「０１００」と検出されると、水平カウンタ１４では、４画素毎に「４」、「４」、「０」と計数し、ラインＬ１の計数値としてこれらの４画素毎の計数値の合計値である「８０８」が出力される。
同様にして、ラインＬ２、Ｌ３、Ｌ４については水平カウンタ１４の計数出力は「８１２」、「８１４」、「８１６」が出力される。
【００３１】
これに対して判定回路１６では、水平カウンタ１４から出力される各ライン毎の黒レベルの画素数が所定値以上の場合のみ水平カウンタ１４の計数出力を垂直カウンタ１８に出力する。ここで、判定の基準となる所定値は既述したように「８００」に設定されている。したがって、この例では、判定回路１６よりラインＬ１〜Ｌ４について、「８０８」、「８１２」、「８１４」、「８１６」が垂直カウンタ１８に出力される。ただし、各ラインの黒レベルの画素数が８００未満の場合にはそのラインについて判定回路１６は「０」を出力する。
【００３２】
垂直カウンタ１８は、水平カウンタ１４の計数出力を取り込み、外部から設定された画面の行方向のライン数（本実施形態では４）について水平カウンタ１４から判定回路１６を介して黒レベルの画素数の計数値（零でない値）が連続して入力された場合にそれらの合計値を計数値として選択信号発生回路２０に出力する。
【００３３】
この例では、判定回路１６よりラインＬ１〜Ｌ４について、「８０８」、「８１２」、「８１４」、「８１６」が入力されるので、垂直カウンタは最初の４ラインについて、これらの合計値である「３２５０」を出力する。
ここで、４ラインのうち少なくとも１ラインについて判定回路１６より「０」が出力されると、これら４ラインについての垂直カウンタ１８の出力は「０」となる。
【００３４】
次に、選択信号発生回路２０は積分回路１０の出力と比較する基準値を、前記画面の全画素の明るさのレベルが最大であるときの全画素の明るさのレベルの総和Ｓｍを示す計算式において前記画面の全画素数を示す値を、前記画面の全画素数を示す値から垂直カウンタ１８から出力された黒レベルの画素数の計数値を減算した値に置き換えて得られる値とする。
すなわち、次式により求められるＳｍ‘をＳｍの代わりに使用して選択信号（Ｓ0／Ｓｍ‘）を算出する。
Ｓｍ‘＝｛852（ドット）×480（行）−（黒レベルと計数した値（垂直カウンタ１８の計数出力））｝×255（8bit最大値）×３（RGB）
【００３５】
このようにして、本実施の形態に係るコントラスト補正回路によれば、黒レベルの画素データの多い画面においても、より適切なコントラスト変換特性を有するテーブルデータが選択されるので、背景の大部分が黒レベルの画素で占められる画面において白潰れが発生する等の弊害を防止することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明では、請求項１に記載の発明は、入力される映像信号の明るさのレベルを積算し、画面全体の映像信号の明るさのレベルの総和を算出する積分手段と、画面の明るさに応じた複数種のコントラスト変換特性を示すテーブルデータが格納されている第１の記憶手段と、前記画面の全画素の明るさのレベルが最大であるときの全画素の明るさのレベルの総和を仮の基準値として該基準値と前記積分手段の積分出力とを比較し、該比較結果に基づいて前記複数種のテーブルデータのうち画面の明るさに適合するテーブルデータを選択的に出力するように前記第１の記憶手段に指示する選択手段と、前記入力される映像信号のコントラストを前記第１の記憶手段から出力されるテーブルデータにより補正する変換テーブルが格納されている第２の記憶手段と、前記入力される映像信号の黒レベルが画素単位に連続的に存在する場合に該連続する画素数が所定値以上の場合に前記基準値を補正する補正手段とを有し、前記補正手段は、前記入力される映像信号の明るさのレベルを画素単位で検出し、映像信号の明るさのレベルが所定値以下の場合に黒レベルと判定する黒レベル検出手段と、黒レベル検出手段より検出された黒レベルの画素数を1水平走査期間において、外部から設定された画素数毎に前記設定された画素数だけ、連続した場合にのみ計数し、前記画面の行方向の各ラインについて黒レベルの画素数の計数値を出力する第１の計数手段と、第１の計数手段の計数出力を取り込み、外部から設定された前記画面の行方向のライン数について前記第１の計数手段から前記黒レベルの画素数の計数値が連続して入力された場合にそれらの合計値を計数値として前記選択手段に出力する第２の計数手段とを有し、前記選択手段は、前記補正手段からの補正入力が有った場合には該補正入力により補正された値を基準値として前記複数種のテーブルデータから選択すべきテーブルデータを特定すると共に、前記積分手段の出力と比較する前記基準値を、前記画面の全画素の明るさのレベルが最大であるときの全画素の明るさのレベルの総和を示す算出式において前記画面の全画素数を示す値を、前記画面の全画素数を示す値から前記第２の計数手段から出力された黒レベルの画素数の計数値を減算した値に置き換えて得られる値とする。
【００３７】
また、本発明では、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のコントラスト補正回路において、前記第１の計数手段に設定される画素数及び前記第２の計数手段に設定されるライン数は映像信号に対するノイズ成分を考慮して決定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施の形態に係るコントラスト補正回路の構成を示すブロック図。
【図２】  図１示したコントラスト補正回路のＲＯＭに格納されているテーブルデータが示すコントラスト変換特性を示す説明図。
【図３】  背景の大部分が黒レベルの階調で、部分的に白に近い明るい階調の画像が存在する場合の画面を示す説明図。
【図４】  1画面における各画素についての、黒レベル検出回路による検出結果を示す説明図。
【符号の説明】
１０…積分回路（積分手段）
１２…黒レベル検出回路（黒レベル検出手段、補正手段）
１４…水平カウンタ（第１の計数手段,補正手段）
１６…判定回路（第１の計数手段、補正手段）
１８…垂直カウンタ（第２の計数手段、補正手段）
２０…選択信号発生回路（選択手段）
２２…ＲＯＭ（第１の記憶手段）
２４…ＲＡＭ（第２の記憶手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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