JP2007036729A - 映像表示処理装置とそのバックライト制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像品質を高い品質に保ちながら、消費電力の低減を得ることができるようにした。
【解決手段】映像信号を受信する受信部、信号処理部、映像表示器を有し、信号処理部からの映像信号の輝度レベルについてヒストグラム分布データを生成する。前記ヒストグラム分布データに対して、輝度レベルの低い方から高い方に行くに従い、値が大から小に分布している乗算値を乗算し積算値を得る乗算器３５ａと、輝度レベルの高い方から低い方に行くに従い値が大から小に分布している乗算値を乗算し積算値を得る乗算器３５ｂと、前記２つの乗算器出力の差分値をとり、乗算器３５ａの出力の大きさの割合に応じて、バックライト電源電圧を低下させる差分器３５ｄとを有する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、映像表示処理装置とそのバックライト制御装置及び方法に関するもので、画像品質を高い品質に保ちながら、消費電力の低減を得ることができるようにしたものである。

周知のように、近年では、テレビジョン放送のデジタル化が推進されてきている。例えば、日本国内においては、ＢＳ（broadcasting satellite）デジタル放送及び１１０度ＣＳ（communication satellite）デジタル放送等の衛星デジタル放送だけでなく、地上デジタル放送も開始されている。

テレビジョン放送を受信するデジタルテレビジョン放送受信装置においては、例えば、ユーザーが設定したジャンルやキーワード等に基づいて放送番組を自動記録しておき、その記録された番組の中からユーザーが必要な番組を選択して視聴することができる機能を有するものが出現している。

この場合、放送番組を記録再生するための記録再生装置としては、多数の番組を記録することができる大記録容量が求められるとともに、記録した番組の中から所望の番組を迅速に検索して再生することができるアクセス性能が求められることから、ＨＤＤ（hard disk drive）が採用されている。

ところで、最近のデジタルテレビジョン放送受信装置は、表示器の大型化が進み、また、周辺機器として種々の記録再生装置を接続可能であり、また、ネットワーク化が進んでいる。また、画質を向上するために、映像信号のみならずバックライトの光量を調整する技術も開発されている。

しかしながら、光量調整のために、いたずらにバックライトの電源電圧を変化すると画像の品質を悪化させてしまう。特に大型化した液晶表示装置の場合は、バックライトの電源電圧の変動は画像の階調に及ぼす影響が大きいので、バックライトの電源電圧の制御は慎重に行う必要がある。

そこで、バックライトの電圧制御を映像信号の特徴に関連づけながら行なう技術が開発されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。

特許文献１の場合は、平均輝度レベル（ＡＰＬ）とヒストグラム分布の測定結果を組み合わせて用いることが基本である。まず、輝度レベルの領域、例えば暗い領域が特定される。そして特定された輝度レベルの領域のときに、ヒストグラム分布が閾値を越えるか否か判定される。ヒストグラム分布が閾値を越えているときには、ＡＰＬの判定に係わらず、暗い領域であるとして、ヒストグラム分布の測定結果を採用するようにしている。

特許文献２の場合は、映像信号からヒストグラム分布が測定される。この分布から１つのフレームのヒストグラムで一番多く存在する階調値である最頻値Ｆが得られる。バックライト制御部では、予め８ビットで現される０〜２５５の階調が予め区分されて、複数の領域が設定されている。そして先の最頻値Ｆが属する階調値の領域がチェックされる。バックライト制御部は、最頻値Ｆが属する領域に対応した予め設定している制御データを出力し、バックライトの光量を制御している。
特開２００４−１１００５０公報 特開２００５−１４８７０９公報

従来では、ヒストグラム分布の測定結果を活用する範囲が特定の輝度レベルの領域に制限されている。また、平均輝度レベルのデータと、ヒストグラム分布の測定結果を組み合わせてバックライト制御に利用している。しかしながら、従来の装置では、消費電力の軽減効果については十分な配慮がなされていない。

そこでこの発明の目的は、画像品質を高い品質に保ちながら、消費電力の低減を得ることができるようにした映像表示処理装置とそのバックライト制御装置及び方法を提供することにある。

この発明に係る映像信号処理装置は、映像信号を受信する受信部と、前記受信部で受信した映像信号に所定の信号処理を施す信号処理部と、前記信号処理部で所定の信号処理が施された映像信号を表示する映像表示器と、前記信号処理部から出力された映像信号の輝度レベルについてヒストグラム分布データを生成するヒストグラム抽出部と、前記ヒストグラム分布データに対して、輝度レベルの低い方から高い方に行くに従い、値が大から小に分布している乗算値を乗算し、積算値を得る第１の乗算器と、前記ヒストグラム分布データに対して、輝度レベルの高い方から低い方に行くに従い、値が大から小に分布している乗算値を乗算し、積算値を得る第２の乗算器と、前記第１と第２の乗算器の出力の差分を取り、差分値内の前記第１の乗算器の出力の大きさの割合に応じて、前記映像表示器の調光電圧を低下させる制御データを出力する差分器と、を有する。

上記した構成によれば、暗い映像のときは第１の乗算器の出力の影響が強く現れて調光電圧を下げて、電力節約の効果を得ることができる。しかし、明るい部分があれば、第２の乗算器の出力により、調光電圧が下がりすぎるのを抑制し、画質の劣化を抑制することができる。つまり、画質を損なわないで消費電力低減を得ることができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態で説明するテレビジョン放送受信装置１１の正面側の外観を示している。

図１において、このテレビジョン放送受信装置１１は、主として、装置本体となるほぼ四角形状に形成された薄型のキャビネット１２と、このキャビネット１２を起立させて支持するスタンド１３とから構成されている。

上記キャビネット１２には、その正面に、例えば平面型液晶表示パネル等でなる映像表示器１４の表示画面１４ａが露出されるとともに、一対のスピーカ１５、操作部１６、後述するリモートコントローラ（図１では図示せず）１７から送信される操作情報を受けるための受光部１８等が配置されている。

また、上記スタンド１３は、ほぼ薄型の箱状に形成されており、その一方の平面である底面板１３ａを、水平に設置された所定の基台（図示せず）上に載置するように構成されている。そして、このスタンド１３は、上記基台上に載置される面と反対側の面である上面板１３ｂのほぼ中央部から上方に突出する支持部材１９が、上記キャビネット１２の背面に連結されることにより、キャビネット１２を起立させた状態で支持している。

ここで、上記スタンド１３は、その内部に後述するＨＤＤユニット（図１では図示せず）２０を収容可能となされている。そして、このスタンド１３の上面板１３ｂには、キャビネット１２よりも正面側にせり出している部分に、ＨＤＤユニット２０を記録、再生、停止状態等に制御するための、押圧操作可能な複数（図示の場合は４つ）の操作子２１が配置されている。

図２は、上記テレビジョン放送受信装置１１の信号処理系を概略的に示している。この信号処理系を構成する各種の回路ブロックは、主として、上記キャビネット１２の内部で背面に近い位置、つまり、上記映像表示器１４の表示画面１４ａの裏側あたりに配置されている。

そして、デジタルテレビジョン放送受信用のアンテナ２２で受信したデジタルテレビジョン放送信号は、入力端子２３を介してチューナ部２４に供給される。このチューナ部２４は、入力されたデジタルテレビジョン放送信号から所望のチャンネルの信号を選局し復調している。そして、このチューナ部２４から出力された信号は、デコーダ部２５に供給されて、例えばＭＰＥＧ（moving picture experts group）２デコード処理が施された後、セレクタ２６に供給される。

またチューナ部２４の出力は、直接セレクタ２６に供給されている。この信号から映像・音声情報などが分離され、この映像・音声情報が制御部３５を介してＨＤＤユニット２０にて記録されることも可能である。

さらに、アナログテレビジョン放送受信用のアンテナ２７で受信したアナログテレビジョン放送信号は、入力端子２８を介してチューナ部２９に供給される。このチューナ部２９は、入力されたアナログテレビジョン放送信号から所望のチャンネルの信号を選局し復調している。そして、このチューナ部２９から出力された信号は、Ａ／Ｄ（analog／digital）変換部３０によりデジタル化された後、上記セレクタ２６に出力される。

また、アナログ信号用の入力端子３１に供給されたアナログの映像及び音声信号は、Ａ／Ｄ変換部３２に供給されてデジタル化された後、上記セレクタ２６に出力される。さらに、デジタル信号用の入力端子３３に供給されたデジタルの映像及び音声信号は、そのまま上記セレクタ２６に供給される。

Ａ／Ｄ変換された信号が、ＨＤＤユニット２０にて記録される場合は、セレクタ２６に付随しているエンコーダにより、所定のフォーマット例えばＭＰＥＧ（moving picture experts group）２方式による圧縮処理が施された後、ＨＤＤユニット２０にて記録される。

上記セレクタ２６は、４種類の入力デジタル映像及び音声信号から１つを選択して、信号処理部３４に供給している。この信号処理部３４は、入力されたデジタル映像信号に所定の信号処理を施して上記映像表示器１４での映像表示に供させている。この映像表示部１４としては、例えば、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等でなるフラットパネルディスプレイが採用される。また、上記信号処理部３４は、入力されたデジタル音声信号に所定の信号処理を施し、アナログ化して上記スピーカ１５に出力することにより、音声再生を行なっている。

ここで、このテレビジョン放送受信装置１１は、上記した各種の受信動作を含む種々の動作を制御部３５によって統括的に制御されている。この制御部３５は、ＣＰＵ（central processing unit）等を内蔵したマイクロプロセッサであり、上記操作部１６や操作子２１（図２では図示せず）からの操作情報、または、上記リモートコントローラ１７から送信された操作情報を受光部１８を介して受けることにより、その操作内容が反映されるように各部をそれぞれ制御している。

この場合、制御部３５は、メモリ部３６を使用している。このメモリ部３６は、主として、そのＣＰＵが実行する制御プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）と、該ＣＰＵに作業エリアを提供するためのＲＡＭ（random access memory）と、各種の設定情報及び制御情報等が格納される不揮発性メモリとを備えている。

ここで、上記制御部３５は、スタンド１３内に収容されたＨＤＤユニット２０と接続されている。この場合、制御部３５からＨＤＤユニット２０に電源電力及び制御信号の供給を行なうライン３７は、接続部３８を介して制御部３５とＨＤＤユニット２０とを接続している。

また、制御部３５とＨＤＤユニット２０との間でデジタル映像及び音声信号を授受するライン３９は、ｉ．Link接続部４０を介して制御部３５とＨＤＤユニット２０とを接続している。すなわち、制御部３５とＨＤＤユニット２０との間でのデジタル映像及び音声信号の伝送は、電源及び制御信号とは別個にｉ．Linkによって行なわれる。

そして、上記テレビジョン放送受信装置１１は、セレクタ２６で選択されたデジタルの映像及び音声信号を、ＨＤＤユニット２０により記録することができるとともに、ＨＤＤユニット２０に記録されたデジタルの映像及び音声信号を再生し、視聴に供させることができる。

図３は、この発明の特徴の基本的要素を取り出して示している。制御部３５は、以下に述べるブロックを含む。即ち、制御部３５はヒストグラム抽出部３５ｃ，乗算器３５ａ、３５ｂ、差分器３５ｄ、出力部３５ｅを含む。

ヒストグラム抽出部３５ｃは、信号処理部３４から出力された映像信号の輝度レベルのヒストグラム分布を生成する。信号処理部３４から出力された映像信号は、１フレーム分或いは１フィールド分が、メモリ部３６に一旦格納される。そして、そのフレーム（或いはフィールド）データを用いて、輝度レベルのヒストグラム分布データがヒストグラム抽出部３５ｃで生成される。

次に、第１の乗算器３５ａは、ヒストグラム抽出部３５ｃから出力された輝度レベルのヒストグラム分布データに対して、輝度レベルの低い方から高い方に行くに従い、値が大から小に分布している乗算値を次々と乗算し、その積算値を得る。また第２の乗算器３５ｂは、ヒストグラム抽出部３５ｃから出力された輝度レベルのヒストグラム分布データに対して、輝度レベルの高い方から低い方に行くに従い、値が大から小に分布している乗算値を次々と乗算し、その積算値を得る。そして差分器３５は、第１と第２の乗算器３５ａ，３５ｂの出力の差分を取る。そして、差分値内の第１の乗算器３５ａの出力の大きさの割合に応じて、映像表示器の調光電圧を低下させる制御データを出力する。この制御データは、出力部３５ｅに入力される。出力部３５ｅは、表示器１４のバックライト１４ｂの電源回路１４ｃに与える制御電圧を生成する。

表示器１４は、液晶パネル１４ａの背面部にバックライト１４ｂを有し、バックライト１４ｂは、電源回路１４ｃにより駆動されている。電源回路１４ｃに対しては、制御部３５から、制御電圧（調光電圧）が与えられる。制御電圧によりバックライト１４ｂの輝度を調整することができる。

図４には、ヒストグラム抽出部３５ｃにおいて生成されたヒストグラム分布の一例を示している。このようなヒストグラム分布データに対して、乗算器３５ａ，３５ｂには、例えば図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示すような乗算値Ａ，乗算値Ｂが用意されている。この乗算値Ａ，乗算値Ｂは、メモリ部３６に用意されていてもよい。各乗算器３５ａ，３５ｂでは、同じ輝度レベルに位置するヒストグラム分布データと乗算値とが、乗算される。そして、全体が累積加算（積算）される。

図６には、図４に示したヒストグラム分布データに対して、図５に示した乗算値Ａ，Ｂが乗算される様子を、模式的に示している。つまり、各乗算器３５ａ，３５ｂで、同じ輝度レベルに位置するヒストグラム分布データと乗算値とが、乗算される。

ここで、第１の乗算器３５ａの乗算値が大から小の値で分布する幅（Ｗ１）と、前記第２の乗算器３５ｂの乗算値が大から小の値で分布する幅（Ｗ２）とを比べた場合、Ｗ１＞Ｗ２の関係である。これは、暗い方の映像に対する節電効果がより顕著に現れるようにした設計したためである。つまり暗い方の映像に関しては、それほどバックライトを明るくしなくてもよいという考え方に立脚している。

また、図５に示した例は、第１の乗算器３５ａの乗算値が大から小の値に暫時変化して分布する傾斜は、リニアであり、また第２の乗算器３５ｂの乗算値が大から小の値に暫時変化して分布する傾斜もリニアである。

しかし、このような分布特性に限定されるものではない。図７に示すよう、第１の乗算器３５ａの乗算値が大から小の値に暫時変化して分布する傾斜は、非線形であり、また第２の乗算器３５ｂの乗算値が大から小の値に暫時変化して分布する傾斜も非線形であってもよい。さらに、この場合も第１の乗算器３５ａの乗算値が大から小の値で分布する幅（Ｗ１）と、第２の乗算器３５ｂの乗算値が大から小の値で分布する幅（Ｗ２）とを比べた場合、Ｗ１＞Ｗ２の関係であることが好ましい。

図８には、上記の装置の動作を説明するためにフローチャートを示している。信号処理部３４の出力である映像信号は、１フレーム（或いは１フィールド）分がメモリ部３６に蓄積される（ステップＳＡ１）。次にヒストグラム分布データの作成処理が行われる（ステップＳＡ２）。次に、作成されたヒストグラム分布データに対して、乗算値Ａを乗算し（ステップＳＡ３）、また同じく作成されたヒストグラム分布データに対して、乗算値Ｂを乗算する（ステップＳＡ５）。そして各乗算結果は、積算処理され（ステップＳＡ４、ＳＡ６）、積算値Ａ２，Ｂ３が得られる。

次に差分値計算が行なわれる（ステップＳＡ７）。ここではＣ＝Ａ２−Ｂ３の計算が行なわれる。そして差分値Ｃに応じた制御電圧が生成され（ステップＳＡ８）、バックライトの制御が実行される（ステップＳＡ９）。

この発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。図２では、テレビジョン放送受信装置１１の信号処理系を、キャビネット１２とスタンド１３とに分割して記載したが、信号処理系としては、キャビネット１２とスタンド１３とを特に区別して記載する必要はなく、図９に示すように、テレビジョン放送受信装置１１がＨＤＤユニット２０を内蔵しているというように等価的に記載することができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

図１はこの発明の実施の形態で説明するテレビジョン放送受信装置の正面側の外観を示す図である。 図２は上記テレビジョン放送受信装置の信号処理系を示す図である。 図３はこの発明に係る特徴部の基本的要素を取り出して示す図である。 図４はヒストグラム分布データの例を示す説明図である。 図５は乗算器３５ａ，３５ｂにおいてヒストグラム分布データに乗算される乗算値の例を示す説明図である。 図６はヒストグラム分布データと乗算値の乗算の様子をイメージする説明図である。 図７は、乗算器３５ａ，３５ｂにおいてヒストグラム分布データに乗算される乗算値の他の例を示す説明図である。 図８はこの発明の装置の動作を示すフローチャートである。 図９はこの発明が適用されたテレビジョン放送受信装置の他の例を示す図である。

符号の説明

１１…テレビジョン放送受信装置、１２…キャビネット、１３…スタンド、１４…映像表示器、１５…スピーカ、１６…操作部、１７…リモートコントローラ、１８…受光部、１９…支持部材、２０…ＨＤＤユニット、２２…アンテナ、２３…入力端子、２４…チューナ部、２５…デコーダ部、２６…セレクタ、２７…アンテナ、２８…入力端子、２９…チューナ部、３０…Ａ／D変換部、３１…入力端子、３２…Ａ／Ｄ変換部、３３…入力端子、３４…信号処理部、３５…制御部、３６…メモリ部、３７…ライン、３８…接続部、３９…ライン、４０…ｉ．Link接続部。

Claims (10)

1. 映像信号を受信する受信部と、
   前記受信部で受信した映像信号に所定の信号処理を施す信号処理部と、
   前記信号処理部で所定の信号処理が施された映像信号を表示する映像表示器と、
   前記信号処理部から出力された映像信号の輝度レベルについてヒストグラム分布データを生成するヒストグラム抽出部と、
   前記ヒストグラム分布データに対して、輝度レベルの低い方から高い方に行くに従い、値が大から小に分布している乗算値を乗算し、積算値を得る第１の乗算器と、
   前記ヒストグラム分布データに対して、輝度レベルの高い方から低い方に行くに従い、値が大から小に分布している乗算値を乗算し、積算値を得る第２の乗算器と、
   前記第１と第２の乗算器の出力の差分を取り、差分値内の前記第１の乗算器の出力の大きさの割合に応じて、前記映像表示器の調光電圧を低下させる制御データを出力する差分器と、
   を有したことを特徴とする映像表示処理装置。
2. 前記映像表示器は、バックライトを有し、前記制御データが前記バックライトの電源電圧を制御することを特徴とする請求項１記載の映像表示処理装置。
3. 前記第１の乗算器の乗算値が大から小の値で分布する幅（Ｗ１）と、前記第２の乗算器の乗算値が大から小の値で分布する幅（Ｗ２）とを比べた場合、Ｗ１＞Ｗ２の関係であることを特徴とする請求項１記載の映像表示処理装置。
4. 前記第１の乗算器の乗算値が大から小の値に暫時変化して分布する傾斜は、リニアであり、前記第２の乗算器の乗算値が大から小の値に暫時変化して分布する傾斜もリニアであることを特徴とする請求項１記載の映像表示処理装置。
5. 前記第１の乗算器の乗算値が大から小の値に暫時変化して分布する傾斜は、非線形であり、前記第２の乗算器の乗算値が大から小の値に暫時変化して分布する傾斜も非線形であり、
   さらに、前記第１の乗算器の乗算値が大から小の値で分布する幅（Ｗ１）と、前記第２の乗算器の乗算値が大から小の値で分布する幅（Ｗ２）とを比べた場合、Ｗ１＞Ｗ２の関係であることを特徴とする請求項１記載の映像表示処理装置。
6. 映像信号を受信する受信部と、前記受信部で受信した映像信号に所定の信号処理を施す信号処理部と、前記信号処理部で所定の信号処理が施された映像信号を表示する映像表示器と、動作を統括する制御部とを有した、バックライト制御方法において、
   前記信号処理部から出力された映像信号の輝度レベルについてヒストグラム分布データを生成し、
   前記ヒストグラム分布データに対して、輝度レベルの低い方から高い方に行くに従い、値が大から小に分布している第１の乗算値を乗算して第１の積算値を生成し、
   前記ヒストグラム分布データに対して、輝度レベルの高い方から低い方に行くに従い、値が大から小に分布している第２の乗算値を乗算して第２の積算値を生成し、
   前記第１と第２の積算値の差分を取り、差分値内の前記第１の積算値の大きさの割合に応じて、前記映像表示器の調光電圧を低下させる制御データを出力する、
   ことを特徴とするバックライト制御方法。
7. 前記制御データで前記表示器のバックライトの電源電圧を制御することを特徴とする請求項６記載のバックライト制御方法。
8. 前記第１の乗算値が大から小の値で分布する幅（Ｗ１）と、前記第２の乗算値が大から小の値で分布する幅（Ｗ２）とを比べた場合、Ｗ１＞Ｗ２の関係であることを特徴とする請求項６記載のバックライト制御方法。
9. 前記第１の乗算値が大から小の値に暫時変化して分布する傾斜は、リニアであり、前記第２の乗算値が大から小の値に暫時変化して分布する傾斜もリニアであることを特徴とする請求項６記載のバックライト制御方法。
10. 前記第１の乗算値が大から小の値に暫時変化して分布する傾斜は、非線形であり、前記第２の乗算値が大から小の値に暫時変化して分布する傾斜も非線形であり、
    さらに、前記第１の乗算値が大から小の値で分布する幅（Ｗ１）と、前記第２の乗算値が大から小の値で分布する幅（Ｗ２）とを比べた場合、Ｗ１＞Ｗ２の関係であることを特徴とする請求項６記載のバックライト制御方法。

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