JP2009055112A - Movie characteristic evaluation method and apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、判定対象表示器の画面に映された画像の動きに基づいて、当該判定対象表示器の動画特性を判定する動画特性評価方法に関するものである。前記判定対象表示器として、液晶表示器（ＬＣＤ）、プラズマ表示器（ＰＤＰ）、有機ＥＬ表示器（ＯＥＬＤ）、ＤＬＰ表示器などがあげられる。 The present invention relates to a moving image characteristic evaluation method for determining a moving image characteristic of a determination target display based on a motion of an image displayed on a screen of a determination target display. Examples of the determination target display include a liquid crystal display (LCD), a plasma display (PDP), an organic EL display (OELD), and a DLP display.
判定対象表示器の画面に動画を表示して、その動画の動きを測定して、表示器の動画特性を判定することが行われている。
従来、動画特性を判定する方法は、判定対象表示器の画面で、テスト画像をスクロールさせながら表示させる。一方、テスト画像を用いて作成された、それぞれ異なった動画特性評価値（ボヤケの度合い）を表す複数のサンプル画像を用意し、前記スクロール中のテスト画像と対比可能な状態で、前記複数のサンプル画像を固定表示する。そして、前記スクロールしているテスト画像に最も似ているサンプル画像を特定し、特定されたサンプル画像の動画特性評価値を、前記テスト画像の動画特性評価値とする方法である（下記特許文献１参照）。
A moving image is displayed on a screen of a determination target display device, and a motion of the moving image is measured to determine a moving image characteristic of the display device.
Conventionally, a method for determining moving image characteristics is to display a test image while scrolling on a screen of a determination target display. On the other hand, a plurality of sample images representing different moving image characteristic evaluation values (degrees of blur) prepared using test images are prepared, and the plurality of samples are compared with the test image being scrolled. Fixed display of images. Then, a sample image most similar to the scrolling test image is identified, and the moving image characteristic evaluation value of the identified sample image is used as the moving image characteristic evaluation value of the test image (Patent Document 1 below). reference).
この判定方法であれば、スクロールしているテスト画像と、複数のサンプル画像とを対比して、最も「ボヤケ具合」の似ているサンプル画像が決まったら、そのサンプル画像の動画特性評価値を前記テスト画像の動画特性評価値とすることができる。したがって、判定対象表示器の動画特性評価値を、簡単な手順で取得することができる。
前記特許文献１の判定方法では、ボヤケの度合いを判定しやすいように、中間諧調のない単純な（エッジのみの）形を持ったテスト画像及びそれによって生成されたサンプル画像を使用するのが好ましいと記述されている。この場合、中間諧調の輝度を持ち、スクロール方向の輝度の断面が正弦波などの模様をスクロールさせたときの画質劣化などは考慮されていない。 In the determination method of Patent Document 1, it is preferable to use a test image having a simple (edge-only) shape without intermediate gradation and a sample image generated thereby so as to easily determine the degree of blur. It is described. In this case, image quality degradation is not taken into consideration when scrolling a pattern such as a sine wave having a halftone luminance and a luminance cross section in the scroll direction.
ところが、表示器に表示される実際のコンテンツは、エッジのみにより構成されるものではなく、中間諧調による縞模様などは珍しくない。縞模様が動画表示されれば縞模様の動きによる劣化が観測される。
そこで動画特性評価方法において、実際の画像を観る者が感じる表示器の動画特性を、再現性よく導き出す手法が望まれている。
However, the actual content displayed on the display device is not composed only of edges, and it is not uncommon for striped patterns and the like due to intermediate gradation. If a striped pattern is displayed as a moving image, deterioration due to the movement of the striped pattern is observed.
Therefore, in the moving image characteristic evaluation method, a method for deriving the moving image characteristic of a display that is felt by a person viewing an actual image with high reproducibility is desired.
本発明は、判定対象表示器の動画特性評価値を、中間諧調の輝度を持ったテスト画像を用いて簡単な手順で取得することができる動画特性評価方法及び装置を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a moving image characteristic evaluation method and apparatus capable of acquiring a moving image characteristic evaluation value of a determination target display device by a simple procedure using a test image having intermediate gradation luminance. .
本発明の動画特性評価方法は、中心部において輝度の振幅が大きく、周辺部において輝度の振幅が小さい形状を用いて作成されたテスト画像を用意し、判定対象表示器の画面上で、前記テスト画像をスクロールさせ、前記スクロール中のテスト画像の、スクロール方向に垂直な方向に沿ったテスト画像の大きさを測定し、前記測定されたスクロール中の画像の大きさに基づいて前記判定対象表示器の動画特性評価値を求める方法である。 The moving image characteristic evaluation method of the present invention prepares a test image created using a shape having a large luminance amplitude in the central portion and a small luminance amplitude in the peripheral portion, and the test image is displayed on the screen of the determination target display. Scrolling the image, measuring the size of the test image being scrolled along a direction perpendicular to the scroll direction, and determining the indicator based on the measured size of the image being scrolled This is a method for obtaining the moving image characteristic evaluation value.
このように中心部において輝度の振幅が大きく、周辺部において輝度の振幅が小さい形状をスクロール表示すると、判定対象表示器において、前記テスト画像の大きさが静止状態に比べて小さく表示される。これは、前記テスト画像の周辺部では輝度の振幅が小さいため画質劣化によりコントラストがつぶれ、輝度の振幅の大きい中心部では輝度の振幅が大きいので画質劣化によってもコントラストがつぶれにくいためである。このテスト画像をスクロール表示したときに測定されるテスト画像の大きさから表示器の動画表示特性の測定及び評価をすることができる。 As described above, when a shape having a large luminance amplitude in the central portion and a small luminance amplitude in the peripheral portion is scroll-displayed, the size of the test image is displayed smaller than that in the stationary state on the determination target display. This is because the contrast of the peripheral portion of the test image is small because the luminance amplitude is small, and the contrast is crushed due to the deterioration of the image quality. The moving image display characteristics of the display can be measured and evaluated from the size of the test image measured when the test image is scroll-displayed.
前記「中心部において輝度の振幅が大きく、周辺部において輝度の振幅が小さい形状」として、一方向に繰り返し形成された縞模様に、原点から離れるにしたがって減衰していく２次元関数を乗算した形状をあげることができる。このような２次元関数を乗算する理由は次のとおりである。通常、縞模様は、スクロール表示した際、観察者の視線の追従を促すことは困難である。例えば単純な正弦波の輝度の断面を持つ模様では、対象画像の中心を認識することは困難であり、よって、視線の追従が困難となる。そこで、２次元関数を乗算することにより、観察者の視線をこの形状に固定することができる。これにより、縞模様をスクロールした際の画質劣化を判定することが容易になる。 A shape obtained by multiplying a striped pattern repeatedly formed in one direction by a two-dimensional function that attenuates as it moves away from the origin, as the “shape having a large luminance amplitude in the central portion and a small luminance amplitude in the peripheral portion”. Can give. The reason for multiplying such a two-dimensional function is as follows. Usually, it is difficult for the striped pattern to prompt the observer to follow the line of sight when scrolled. For example, with a pattern having a simple sinusoidal luminance cross section, it is difficult to recognize the center of the target image, and thus it is difficult to follow the line of sight. Therefore, by multiplying the two-dimensional function, the observer's line of sight can be fixed to this shape. This makes it easy to determine image quality degradation when scrolling the striped pattern.
前記判定対象表示器の動画特性評価値を求める手順において、静止状態のテスト画像の大きさを基準とした、スクロール中の画像の大きさ（正規化サイズという）を算出し、この正規化サイズに基づいて前記判定対象表示器の動画特性評価値を求めることが、表示器の機種が異なっても客観的な評価をしやすいという点で、好ましい。
前記テスト画像をスクロールさせるとき、サンプル画像の、１フレームあたりのスクロール画素数と、テスト画像の空間周波数との積Ｆc×Scroll Speed の値が１に設定されていれば、スクロールした際、テスト画像の空間周波数の位相が、表示器の前のフレームの位相と重なるため、スクロールした際の動画劣化のみを評価できるようになる。
In the procedure for obtaining the moving image characteristic evaluation value of the determination target display, the size of the image being scrolled (referred to as a normalized size) is calculated based on the size of the test image in the stationary state, and this normalized size is calculated. It is preferable to obtain the moving image characteristic evaluation value of the determination target display based on the point that objective evaluation is easy even if the display device type is different.
When scrolling the test image, if the value of the product Fc × Scroll Speed of the number of scroll pixels per frame of the sample image and the spatial frequency of the test image is set to 1, when the test image is scrolled, Since the phase of the spatial frequency overlaps with the phase of the frame in front of the display, it is possible to evaluate only the deterioration of the moving image when scrolling.
前記判定対象表示器の動画特性評価値を求める手順において、前記測定されたスクロール中の画像の大きさに基づいてテスト画像の輝度の振幅の、認識可能な閾値を求め、前記閾値に基づいて前記判定対象表示器の動画特性評価値を求めることとしてもよい。前記テスト画像の周辺部では輝度の振幅が小さいため画質劣化によりコントラストがつぶれるということは、テスト画像の輝度の振幅が、認識可能な閾値よりも小さくなっているということである。輝度の振幅の大きい中心部では輝度の振幅が大きいので画質劣化によってもコントラストがつぶれにくいのは、テスト画像の輝度の振幅が、認識可能な閾値よりも大きく残っているからである。そこで、この閾値を求めることにより、表示器の動画表示特性を求めることができる。 In the procedure for obtaining the moving image characteristic evaluation value of the determination target display device, a recognizable threshold value of the amplitude of the luminance of the test image is obtained based on the measured size of the image being scrolled, and based on the threshold value, The moving image characteristic evaluation value of the determination target display may be obtained. Since the luminance amplitude is small in the peripheral portion of the test image, the contrast is lost due to the image quality deterioration. This means that the luminance amplitude of the test image is smaller than a recognizable threshold value. Since the luminance amplitude is large in the central portion where the luminance amplitude is large, the contrast is not easily crushed due to image quality deterioration because the luminance amplitude of the test image remains larger than the recognizable threshold value. Therefore, by obtaining this threshold value, the moving image display characteristic of the display can be obtained.
また本発明の動画特性評価装置は、中心部において輝度の振幅が大きく、周辺部において輝度の振幅が小さい形状を用いて作成された画像を判定対象表示器の画面上でスクロールさせ、追従撮影して、静止したテスト画像を作り、そのテスト画像を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されたテスト画像の大きさを測定する測定手段と、前記測定されたテスト画像の大きさに基づいて前記判定対象表示器の動画特性評価値を求める手段とを含むものである。この装置は、テスト画像の大きさを測定するのに便利なように、判定対象表示器の画面上でスクロールする画像を追従撮影して、静止したテスト画像を取得して記憶する。そしてこの記憶した画像の大きさを測定することにより前記判定対象表示器の動画特性評価値を求める。 In addition, the moving image characteristic evaluation apparatus of the present invention scrolls an image created using a shape having a large luminance amplitude in the central portion and a small luminance amplitude in the peripheral portion on the screen of the determination target display, and performs follow-up shooting. Based on the measured size of the test image, the storage means for storing the test image and storing the test image, the measuring means for measuring the size of the test image stored in the storage means, Means for obtaining a moving image characteristic evaluation value of the determination target display. In order to conveniently measure the size of the test image, this apparatus captures and captures a scrolling image on the screen of the determination target display, and acquires and stores a stationary test image. Then, by measuring the size of the stored image, the moving image characteristic evaluation value of the determination target display is obtained.
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
＜ガボールパッチ＞
以下の実施の形態では、判定対象表示器の動画特性判定用の、中心部において輝度の振幅が大きく、周辺部において輝度の振幅が小さい形状として、ガボールパッチ(Gabor Patch)を採用する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<Gabor patch>
In the following embodiments, a Gabor Patch is adopted as a shape for determining the moving image characteristics of the determination target display device in a shape in which the luminance amplitude is large in the central portion and the luminance amplitude is small in the peripheral portion.
ガボールパッチは、視覚心理学の実験に多く使われる基本的な刺激パターンの１つである。ガボールパッチは例えば、特定の網膜位置における空間周波数応答を検討するために使用される。そのため、観察者の視線をスクロール方向、スクロール速度に視線が追従するように促すには最適な形状のものである。
ガボールパッチは、ｘ方向に沿って繰り返し形成された正弦波の縞模様に２次元ガウス関数をかけたものであり、次の数式で表現される。
The Gabor patch is one of the basic stimulus patterns often used in visual psychology experiments. Gabor patches are used, for example, to study the spatial frequency response at a particular retinal location. Therefore, it has an optimal shape for prompting the viewer's line of sight to follow the line of sight in the scroll direction and scroll speed.
The Gabor patch is obtained by multiplying a sine wave stripe pattern repeatedly formed along the x direction by a two-dimensional Gaussian function, and is expressed by the following equation.
ここで、(x,y)は、ガボールパッチの中心を原点とする横座標、縦座標である。Ｌ(x,y)は、座標(x,y)におけるガボールパッチのグレースケールの輝度を示している。Ｌmは、ガボールパッチの平均輝度である。Ｃpは、縞模様の輝度の振幅であり、ガボールパッチのピークのコントラストを表す。Ｃpの最大振幅は１である。Ｆcは、縞模様の空間周波数（単位：cycle/pixel）である。θは、ガボールパッチの位相を示している。expは指数関数を示し、exp{ } は、２次元ガウス分布を示す（空間ガウス窓ともいう）。σx,σyは、空間ガウス窓の横座標、縦座標における標準偏差を表す。 Here, (x, y) are the abscissa and ordinate with the center of the Gabor patch as the origin. L (x, y) indicates the gray scale luminance of the Gabor patch at the coordinates (x, y). Lm is the average luminance of the Gabor patch. Cp is the amplitude of the luminance of the striped pattern, and represents the peak contrast of the Gabor patch. The maximum amplitude of Cp is 1. Fc is the spatial frequency (unit: cycle / pixel) of the stripe pattern. θ represents the phase of the Gabor patch. exp indicates an exponential function, and exp {} indicates a two-dimensional Gaussian distribution (also referred to as a spatial Gaussian window). σx and σy represent standard deviations in the abscissa and ordinate of the spatial Gaussian window.
ガボールパッチをｘ軸(y=0)に沿ってグラフで示すと、図１のようなものである。横軸にはｘ、縦軸には輝度Ｌ(x,0)をとっている。ガボールパッチは中心部で最も縞模様の輝度の振幅が大きく、周辺部分において輝度の振幅が小さくなる。中心位置ｘ＝０から、輝度Ｌ(x,0)がバックグラウンドの輝度に等しくなる位置までの距離（ガボールパッチの縞を視認できる距離）をガボール半径Ｒという。特に、テスト画像が静止しているときのガボール半径を、静止時のガボール半径Ｒstillという。 FIG. 1 is a graph showing a Gabor patch along the x-axis (y = 0). The horizontal axis represents x, and the vertical axis represents luminance L (x, 0). In the Gabor patch, the luminance amplitude of the stripe pattern is the largest in the central portion, and the luminance amplitude is small in the peripheral portion. A distance from the center position x = 0 to a position where the luminance L (x, 0) is equal to the luminance of the background (a distance at which a Gabor patch stripe can be visually recognized) is referred to as a Gabor radius R. In particular, the Gabor radius when the test image is stationary is called the Gabor radius Rstill when stationary.
なお、本発明においては、中心部において輝度の振幅が大きく、周辺部において輝度の振幅が小さい形状であれば、前記ガボールパッチ以外の形状を用いることもできる。例えば、縞模様は、観察者の網膜に刺激を与えるものであればどんな縞模様でもよく、正弦波の縞模様に限定されない。例えばｘ軸(y=0)に沿った断面形状が三角波の縞模様でもよく、方形波の縞模様でもよい。また、前記縞模様に乗算される２次元関数として、原点から離れるに連れて減衰していく関数であれば何でも良く、ガウス関数以外に、例えば原点から直線状に減衰していく関数（円錐、楕円錐）であってもよい。 In the present invention, any shape other than the Gabor patch may be used as long as the luminance amplitude is large in the central portion and the luminance amplitude is small in the peripheral portion. For example, the striped pattern may be any striped pattern that stimulates the retina of the observer, and is not limited to a sine wave striped pattern. For example, the cross-sectional shape along the x-axis (y = 0) may be a triangular wave stripe pattern or a square wave stripe pattern. The two-dimensional function multiplied by the striped pattern may be any function that attenuates as the distance from the origin increases. In addition to the Gauss function, for example, a function that attenuates linearly from the origin (cone, An elliptical cone).
＜動画特性評価方法＞
ガボールパッチを判定対象表示器の上で横方向、すなわち縞模様の縞の伸びる方向と直角な方向にスクロールさせたとき、動画特性の悪いディスプレイなどでは、縞模様が劣化し、ガボールパッチの周辺部分の波形が認識されない。このため、ガボールパッチの縞を視認できる範囲、すなわちガボール半径が縮んで見える。
<Movie characteristic evaluation method>
When a Gabor patch is scrolled horizontally on the judgment target display, that is, in a direction perpendicular to the direction in which the striped stripe extends, the striped pattern deteriorates on a display with poor moving image characteristics, and the surrounding area of the Gabor patch. The waveform is not recognized. For this reason, the range where the stripes of the Gabor patch can be visually recognized, that is, the Gabor radius appears to shrink.
図２は、スクロールの結果、縮んで見えるガボールパッチをｘ軸に沿って示したグラフである。スクロール時のガボール半径をＲscrollで表している。この縮んだガボール半径Ｒscrollをスケールなどにより測定する。
具体的には、図３に示すように、判定対象表示器の上でガボールパッチを映し出し、横（ｘ）方向にスクロールさせる。判定対象表示器には、予め、横（ｘ）方向に平行な水平線（スケール）Ｍ１，Ｍ２を表示しておく。このスケールＭ１，Ｍ２を１ピクセルのピッチで上下に調整し、ガボールパッチの半径にあわせることにより、ガボール半径Ｒscrollを測定することができる。スケールを合わせる際、スケールの操作は健康な目を持った観察者による目視で行われることが好ましい。目視で行うことにより、人の目のコントラスト感度に即した測定が可能になる。
FIG. 2 is a graph showing a Gabor patch that appears to contract as a result of scrolling along the x-axis. The Gabor radius during scrolling is represented by Rscroll. The contracted Gabor radius Rscroll is measured with a scale or the like.
Specifically, as shown in FIG. 3, a Gabor patch is projected on the determination target display and scrolled in the horizontal (x) direction. On the determination target display, horizontal lines (scales) M1 and M2 parallel to the horizontal (x) direction are displayed in advance. The Gabor radius Rscroll can be measured by adjusting the scales M1 and M2 up and down at a pitch of 1 pixel and adjusting the scale to the radius of the Gabor patch. When the scales are adjusted, the scales are preferably manipulated visually by an observer with healthy eyes. By performing visual observation, it is possible to perform measurement according to the contrast sensitivity of the human eye.
スクロール速度を「１フレーム当たりのスクロールピクセル数」で定義する。スクロール速度と縞模様の空間周波数Ｆcとの関係がＦc×Scroll Speed =１となるようにすれば、スクロールした際、cos[2πFcｘ+θ]の位相が、それぞれのフレームにおいて前のフレームの位相と重なる。そのため、表示器のピクセルごとの輝度の変化が最小となる。このことにより、視線スクロールした際の動画劣化のみが評価可能となり、表示器の残光によるぼやけのみが測定値として取り出される。また、Ｆc×Scroll Speed =１となるようにすれば、ピクセルごとの急激な輝度変化により新たな縞が発生することを防ぐことができる。 The scroll speed is defined as “number of scroll pixels per frame”. If the relationship between the scroll speed and the spatial frequency Fc of the stripe pattern is Fc × Scroll Speed = 1, when scrolling, the phase of cos [2πFcx + θ] is the same as the phase of the previous frame in each frame. Overlap. Therefore, the change in luminance for each pixel of the display is minimized. As a result, it is possible to evaluate only the degradation of the moving image when the line of sight is scrolled, and only the blur due to the afterglow of the display is taken out as a measurement value. Further, if Fc × Scroll Speed = 1, it is possible to prevent a new stripe from being generated due to a rapid luminance change for each pixel.
＜実験例＞
判定対象表示器の上で静止したガボールパッチの画像（Still画像）と、スクロールしているガボールパッチの画像（Scroll画像）について、実験を行った。
ガボールパッチのパラメータは以下のように設定した。ガボールパッチの平均輝度Lm = 128（最大輝度255に対して）、ガボールパッチのピークのコントラストCp = 1、ガボールパッチの位相θ= 0、標準偏差σx = 40ピクセル、標準偏差σy = 40ピクセル。
<Experimental example>
An experiment was performed on an image of a Gabor patch (Still image) stationary on the determination target display and an image of a scrolling Gabor patch (Scroll image).
The Gabor patch parameters were set as follows. Gabor patch average luminance Lm = 128 (for maximum luminance 255), Gabor patch peak contrast Cp = 1, Gabor patch phase θ = 0, standard deviation σx = 40 pixels, standard deviation σy = 40 pixels.
図４は、空間周波数Ｆcが０．１(cycle/pixel)，０．１２５(cycle/pixel)，０．１４２８６(cycle/pixel)，０．１６６６(cycle/pixel)，０．２(cycle/pixel) の５つの値をとるガボールパッチを種々のスクロール速度でスクロールさせ、横軸に空間周波数Ｆc×Scroll Speedをとり、縦軸に、５００ｍｍ離れて観測されたガボール半径（単位はピクセル数）をとったグラフである。この図４からわかるように、Ｆc×Scroll Speed =１の条件を満たすとき、個々のＦｃやScroll Speedの値にかかわらず、最も低い安定したガボール半径の測定値が得られている。 FIG. 4 shows that the spatial frequencies Fc are 0.1 (cycle / pixel), 0.125 (cycle / pixel), 0.14286 (cycle / pixel), 0.1666 (cycle / pixel), 0.2 (cycle / pixel). pixel) The Gabor patch that takes the five values of (pixel) is scrolled at various scroll speeds, the horizontal axis is the spatial frequency Fc × Scroll Speed, and the vertical axis is the Gabor radius (unit: number of pixels) observed 500 mm away. It is a graph taken. As can be seen from FIG. 4, when the condition of Fc × Scroll Speed = 1 is satisfied, the lowest stable Gabor radius measurement value is obtained regardless of the values of individual Fc and Scroll Speed.
そこで、スクロール速度と空間周波数は、Ｆc×Scroll Speed =１が満たされるようにした。具体的には次のような７つの組み合わせを採用した。
(a)Scroll Speed = 3(pixel/frame), Fc = 0.333(cycle/pixel)
(b)Scroll Speed = 4(pixel/frame), Fc = 0.25 (cycle/ pixel)
(c)Scroll Speed = 5(pixel/frame), Fc = 0.2 (cycle/ pixel)
(d)Scroll Speed = 6(pixel/frame), Fc = 0.167 (cycle/ pixel)
(e)Scroll Speed = 7(pixel/frame), Fc = 0.143 (cycle/ pixel)
(f)Scroll Speed = 8(pixel/frame), Fc = 0.125 (cycle/ pixel)
(g)Scroll Speed = 10 (pixel/frame), Fc = 0.1 (cycle/ pixel)
まず、Fc = 0.1(cycle/pixel)としたときのStill画像において、４人の観察者がそれぞれ同じ画面を測定した結果得られたガボール半径をR(Still 1) , R(Still 2) , R(Still 3) , R(Still 4)とした。それらの平均半径をAverage_Radious_Still という。Average_Radious_Stillは次の式で表される。
Therefore, the scroll speed and the spatial frequency satisfy Fc × Scroll Speed = 1. Specifically, the following seven combinations were adopted.
(a) Scroll Speed = 3 (pixel / frame), Fc = 0.333 (cycle / pixel)
(b) Scroll Speed = 4 (pixel / frame), Fc = 0.25 (cycle / pixel)
(c) Scroll Speed = 5 (pixel / frame), Fc = 0.2 (cycle / pixel)
(d) Scroll Speed = 6 (pixel / frame), Fc = 0.167 (cycle / pixel)
(e) Scroll Speed = 7 (pixel / frame), Fc = 0.143 (cycle / pixel)
(f) Scroll Speed = 8 (pixel / frame), Fc = 0.125 (cycle / pixel)
(g) Scroll Speed = 10 (pixel / frame), Fc = 0.1 (cycle / pixel)
First, in the Still image when Fc = 0.1 (cycle / pixel), the Gabor radii obtained as a result of measuring the same screen by four observers are R (Still 1), R (Still 2), R (Still 3) and R (Still 4). Their average radius is called Average_Radious_Still. Average_Radious_Still is expressed by the following formula.
前記(a)から(g)までの各測定において、以下の結果が得られた。
Scroll画像において、４人の観察者がそれぞれ測定した結果得られたガボール半径をR(Scroll 1) , R(Scroll 2) , R(Scroll 3) ,R(Scroll 4)とした。それらの平均半径をAverage_Radious_Scroll という。Average_Radious_Scrollは次の式で表される。
The following results were obtained in each measurement from (a) to (g).
In the Scroll image, the Gabor radii obtained as a result of measurement by four observers were R (Scroll 1), R (Scroll 2), R (Scroll 3), and R (Scroll 4). Their average radius is called Average_Radious_Scroll. Average_Radious_Scroll is expressed by the following formula.
Average_Radious_ScrollとAverage_Radious_Stillとの比をノーマライズされたガボール半径Normalized_Radiousという。Normalized_Radiousは次の式で表される。 The ratio of Average_Radious_Scroll to Average_Radious_Still is called normalized Gabor radius Normalized_Radious. Normalized_Radious is expressed by the following formula.
以下、平均(Average)という言葉は、省略することがある。
＜解析＞
（１）Normalized_Radiousを用いた評価
ガボールパッチをスクロール状態で半径を測定し、ガボールパッチを静止状態で測定された半径で割って、正規化することにより、正弦波の縞模様の劣化を数値化することができる。スクロールしたときの半径と静止したときの半径が近いほど、つまり、正規化ガボール半径Normalized_Radiousが１に近いほど、判定対象表示器の動画特性が優れているといえる。
Hereinafter, the term “Average” may be omitted.
<Analysis>
(1) Evaluation using Normalized_Radious Measure the radius of the Gabor patch in the scrolled state, divide the Gabor patch by the radius measured in the stationary state, and normalize it to quantify the deterioration of the sinusoidal stripe pattern. be able to. It can be said that the closer the radius when scrolled and the radius when stationary, that is, the closer the normalized Gabor radius Normalized_Radious is to 1, the better the moving image characteristics of the determination target display device.
デスクトップコンピュータ用CRT表示器Ａと、デスクトップコンピュータ用LCD表示器Ｂ〜Ｄと、ノートパソコン用 LCD表示器Ｅについて正規化ガボール半径Normalized_Radiousを測定した（ここでＡ：RDF191S (MITSUBISHI製)、Ｂ： FP747 (BENQ製)、Ｃ：FP93GX (BENQ製)、Ｄ：RDT158V-N (MITSUBISHI製)、Ｅ：CL511RN-M (LESANCE製)である）。
図５は、測定の結果得られたNormalized_Radiousをプロットしたグラフである。図５のグラフの横軸は、前記(a)から(g)までの各測定に対応するスクロール速度を表す。縦軸は正規化ガボール半径Normalized_Radiousである。
Normalized Gabor radius Normalized_Radious was measured for CRT display A for desktop computers, LCD displays B to D for desktop computers, and LCD display E for notebook computers (A: RDF191S (manufactured by MITSUBISHI), B: FP747) (BENQ), C: FP93GX (BENQ), D: RDT158V-N (MITSUBISHI), E: CL511RN-M (LESANCE)).
FIG. 5 is a graph plotting Normalized_Radious obtained as a result of the measurement. The horizontal axis of the graph of FIG. 5 represents the scroll speed corresponding to each measurement from the above (a) to (g). The vertical axis is the normalized Gabor radius Normalized_Radious.
CRT表示器Ａは１に近い値を示しているが、LCD表示器Ｂ〜Ｄとノートパソコン用 LCD表示器Ｅは、１より低い値を示している。よってこのグラフはCRT表示器がLCD表示器より動画特性が良いことを示している。また、ノートパソコン用 LCD表示器Ｅは、特に空間周波数の高い領域において、他のLCDより動画特性が悪いことが分かる。
（２）Amplitude_Thresholdを用いた評価
スクロールしている縞模様の輝度がバックグラウンドの輝度に近づいてくると、目視で認識できなくなる。その限界、すなわち縞模様の輝度とバックグラウンドの輝度との差の、認識可能な最小値を、縞模様の「輝度の振幅閾値」Amplitude_Threshold_Scrollという。
The CRT display A shows a value close to 1, but the LCD displays B to D and the notebook computer LCD display E show values lower than 1. Therefore, this graph shows that the CRT display has better moving image characteristics than the LCD display. Further, it can be seen that the LCD display E for notebook personal computers has a moving image characteristic worse than that of other LCDs, particularly in a region having a high spatial frequency.
(2) Evaluation using Amplitude_Threshold When the brightness of the scrolling stripe pattern approaches the background brightness, it cannot be visually recognized. The minimum value that can be recognized, that is, the difference between the luminance of the stripe pattern and the luminance of the background, is referred to as a “brightness amplitude threshold” Amplitude_Threshold_Scroll of the stripe pattern.
ガボールパッチをスクロールした際の輝度の振幅閾値Amplitude_Threshold_Scrollとガボール半径Radious_Scrollとの関係を図示すると、図６のようになる。図６は、ガボールパッチをスクロールした場合、一体どれぐらいの「輝度」から見えなくなっているかを示している。図６によれば、バックグラウンドの輝度をＬBGとすると、
｜Ｌ−ＬBG｜＜Amplitude_Threshold_Scroll
を満たす輝度Ｌの領域が見えなくなっている。そこで、スクロールした場合のガボール半径Radious_Scrollを使用して、この輝度の振幅閾値Amplitude_Threshold_Scrollを次の式により求めることができる。
FIG. 6 shows the relationship between the amplitude threshold value Amplitude_Threshold_Scroll and the Gabor radius Radius_Scroll when the Gabor patch is scrolled. FIG. 6 shows how much “brightness” is not visible when the Gabor patch is scrolled. According to FIG. 6, when the background luminance is LBG,
| L-LBG | <Amplitude_Threshold_Scroll
A region of luminance L that satisfies the condition is not visible. Therefore, using the Gabor radius Radius_Scroll when scrolling, the amplitude threshold Amplitude_Threshold_Scroll of this luminance can be obtained by the following equation.
図７は、空間周波数Ｆcが０．０５から０．３３３までの７つの値をとるガボールパッチを種々のスクロール速度でスクロールさせ、横軸に空間周波数Scroll Speedをとり、縦軸に観測されたガボール半径Radious_Scrollをとったグラフである。図８は、縦軸を輝度の振幅閾値Amplitude_Threshold_Scrollに置き換えたグラフである。ガボールパッチの空間周波数が高いほど輝度の振幅閾値が大きくなっている。これは、図７のガボールパッチの空間周波数が高いほどガボール半径が小さくなっていることに対応する。したがって、ガボール半径を使わなくても、輝度の振幅閾値を用いても、判定対象表示器の動画性能を評価できることが分かる。 FIG. 7 shows a Gabor patch in which the spatial frequency Fc has seven values from 0.05 to 0.333, scrolled at various scroll speeds, the horizontal axis indicates the spatial frequency Scroll Speed, and the vertical axis indicates the Gabor observed. It is a graph with a radius Radius_Scroll. FIG. 8 is a graph in which the vertical axis is replaced with a luminance amplitude threshold Amplitude_Threshold_Scroll. The higher the Gabor patch spatial frequency, the larger the luminance amplitude threshold. This corresponds to the fact that the Gabor radius is smaller as the spatial frequency of the Gabor patch in FIG. 7 is higher. Therefore, it can be seen that the moving image performance of the determination target display can be evaluated without using the Gabor radius or using the luminance amplitude threshold.
＜動画特性評価装置＞
次に、ガボールパッチの画像の動きに合わせてカメラで追従撮影して、テスト画像の静止画を作り、この静止画に基づいて評価する動画特性評価装置の構成を説明する。
図９は、ガボールパッチのテスト画像を追従撮影する撮影装置を含む動画特性評価装置の構成を示すブロック図である。
<Movie characteristics evaluation device>
Next, a description will be given of the configuration of a moving image characteristic evaluation apparatus that performs shooting with a camera in accordance with the movement of an image of a Gabor patch, creates a still image of a test image, and evaluates based on the still image.
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a moving image characteristic evaluation apparatus including an imaging apparatus that captures a Gabor patch test image.
撮影装置は、ガルバノミラー２と、ガルバノミラー２を通して判定対象表示器の表示画面５を撮影するカメラ３とを備えている。
ガルバノミラー２は、コイルに電流を流すことによって発生する磁界の中に、永久磁石を回転可能に配置し、その永久磁石の回転軸にミラーを装着したもので、スムーズで迅速なミラーの回転が可能である。
The photographing apparatus includes a galvanometer mirror 2 and a camera 3 that photographs the display screen 5 of the determination target display device through the galvanometer mirror 2.
The galvanometer mirror 2 has a permanent magnet rotatably arranged in a magnetic field generated by passing an electric current through a coil, and a mirror is mounted on the rotation axis of the permanent magnet. Smooth and quick mirror rotation is achieved. Is possible.
カメラ３は、判定対象表示器の表示画面５の一部又は全部を撮像の視野としている。
カメラ３と表示画面５との間には、ガルバノミラー２が存在して、ガルバノミラー２の回転に応じてカメラ３の視野が表示画面５上を１次元方向（以下「スクロール方向」という）に動くことができる。
コンピュータ制御部６から、ガルバノミラー駆動コントローラ７を通して、ガルバノミラー２に回転駆動信号が送られる。
The camera 3 uses part or all of the display screen 5 of the determination target indicator as a field of view for imaging.
A galvano mirror 2 exists between the camera 3 and the display screen 5, and the field of view of the camera 3 is displayed on the display screen 5 in a one-dimensional direction (hereinafter referred to as “scroll direction”) according to the rotation of the galvano mirror 2. Can move.
A rotation drive signal is sent from the computer control unit 6 to the galvanometer mirror 2 through the galvanometer mirror drive controller 7.
カメラ３で取得した画像信号は、画像取り込みＩ／Ｏボード８を通してコンピュータ制御部６に取り込まれる。
なお、ガルバノミラー２とカメラ３を別々に構成するのではなく、軽量ディジタルカメラなどのカメラ自体を回転台に設置して、回転駆動モータで回転駆動してもよい。
コンピュータ制御部６から、画像信号発生器９に表示画像を選択する表示コントロール信号が送られ、画像信号発生器９は、この表示コントロール信号に基づいて、判定対象表示器に動画表示するためのガボールパッチの画像信号（画像メモリ９ａに格納されている）を供給する。
The image signal acquired by the camera 3 is captured by the computer control unit 6 through the image capture I / O board 8.
The galvanometer mirror 2 and the camera 3 may not be configured separately, but a camera such as a lightweight digital camera may be installed on a turntable and rotated by a rotation drive motor.
A display control signal for selecting a display image is sent from the computer control unit 6 to the image signal generator 9, and the image signal generator 9 is based on this display control signal and displays a video image on the determination target display. The patch image signal (stored in the image memory 9a) is supplied.
さらにコンピュータ制御部６には、カメラ３で撮影したガボールパッチの画像を表示するための液晶モニタ１０が接続される。
図１０は、カメラ３の検出面３１と判定対象表示器の表示画面５との位置関係を示す光路図である。
表示画面５上のカメラ３の視野５３からの光線は、ガルバノミラー２で反射されて、カメラ３のレンズに入射され、カメラ３の検出面３１で検出される。ガルバノミラー２の裏側に、カメラ３の検出面３１の鏡像３２を破線で描いている。表示画面５の中心とカメラ３の検出面３１の中心とを結ぶ線を「光路」という。
Further, the computer controller 6 is connected to a liquid crystal monitor 10 for displaying a Gabor patch image taken by the camera 3.
FIG. 10 is an optical path diagram showing the positional relationship between the detection surface 31 of the camera 3 and the display screen 5 of the determination target display.
Light rays from the visual field 53 of the camera 3 on the display screen 5 are reflected by the galvanometer mirror 2, enter the lens of the camera 3, and are detected by the detection surface 31 of the camera 3. On the back side of the galvanometer mirror 2, a mirror image 32 of the detection surface 31 of the camera 3 is drawn with a broken line. A line connecting the center of the display screen 5 and the center of the detection surface 31 of the camera 3 is referred to as an “optical path”.
判定対象表示器とガルバノミラー２との光路に沿った距離をＤとする。判定対象表示器とレンズまでの光路に沿った距離をａ、レンズから検出面３１までの距離をｂとする。レンズの焦点距離ｆが既知であれば、式
１／ｆ＝１／ａ＋１／ｂ
を用いて、ａ，ｂの関係を求めることができる。
Let D be the distance along the optical path between the determination target indicator and the galvanometer mirror 2. The distance along the optical path from the determination target display to the lens is a, and the distance from the lens to the detection surface 31 is b. If the focal length f of the lens is known, the equation 1 / f = 1 / a + 1 / b
Can be used to obtain the relationship between a and b.
判定対象表示器の表示画面５のスクロール方向の座標をｘとする。カメラ３の検出面３１のスクロール方向の検出座標をｘ′とする。ｘの原点ｘ0を、判定対象表示器の表示画面５の中央にとる。ｘ′の原点ｘ′0を、前記ｘ0に対応する点にとる。Ｍをカメラ３のレンズの倍率とすると、
ｘ′＝Ｍｘ
が成り立つ。倍率Ｍは、前記ａ，bを使って、
Ｍ＝−ｂ／ａ
で表される。
Let x be the coordinate in the scroll direction of the display screen 5 of the determination target indicator. The detection coordinate in the scroll direction of the detection surface 31 of the camera 3 is assumed to be x ′. the origin x 0 of x, taken at the center of the display screen 5 of the determination target display. The origin x ′ 0 of x ′ is taken as the point corresponding to the x 0 . When M is the magnification of the lens of the camera 3,
x ′ = Mx
Holds. The magnification M is calculated using the above a and b.
M = −b / a
It is represented by
いまガルバノミラー２を角度φだけ回転すると、判定対象表示器の表示画面５上の対応位置はガルバノミラー２の回転軸を中心に角度２φずれる。この角度２φに対応する、表示画面５上の座標ｘは、
ｘ＝Ｄtan ２φ
である。この式を変形すると、
φ＝arctan（ｘ／Ｄ）／ ２
となる。
When the galvanometer mirror 2 is now rotated by an angle φ, the corresponding position on the display screen 5 of the determination target display device is shifted by an angle 2φ around the rotation axis of the galvanometer mirror 2. The coordinate x on the display screen 5 corresponding to this angle 2φ is:
x = Dtan 2φ
It is. If this equation is transformed,
φ = arctan (x / D) / 2
It becomes.
前記式ｘ＝Ｄtan ２φを時間微分して、
ｖ＝２Ｄ ωcos-2 (2φ)
が導かれる。ｖは表示画面５上のスクロール速度であり、ωはガルバノミラーの回転視角速度である（ω＝ｄφ／ｄｔ）。
φが微小な角度であれば、 cos2 (2φ)→１とおけるので、上の式は、
ω＝ｖ／２Ｄ
となリ、視野５３の表示画面５上のスクロール速度ｖと、ガルバノミラーの回転視角速度ωは比例関係とみなせる。
The above equation x = Dtan 2φ is time differentiated,
v = 2D ωcos -2 (2φ)
Is guided. v is the scrolling speed on the display screen 5, and ω is the rotational viewing angular speed of the galvanometer mirror (ω = dφ / dt).
If φ is a very small angle, cos 2 (2φ) → 1.
ω = v / 2D
Thus, the scroll speed v of the visual field 53 on the display screen 5 and the rotational viewing angular speed ω of the galvanometer mirror can be regarded as a proportional relationship.
このようにして、ガルバノミラーを回転させることにより、表示画面５上のガボールパッチの像の動きに追従させる。この結果、動いているガボールパッチの静止画像が液晶モニタ１０に映し出される。
コンピュータ制御部６には、ガボールパッチの半径を測定するためのプログラムが格納されている。ガボールパッチの画像データをコンピュータに入力し、観察者の代わりにプログラム処理して、当該ガボールパッチの半径を自動的に判定する。
In this way, the galvanometer mirror is rotated to follow the movement of the Gabor patch image on the display screen 5. As a result, a still image of the moving Gabor patch is displayed on the liquid crystal monitor 10.
The computer control unit 6 stores a program for measuring the radius of the Gabor patch. The image data of the Gabor patch is input to a computer and programmed on behalf of the observer to automatically determine the radius of the Gabor patch.
このプログラムでは、ガボールパッチの半径を測定するために、縞模様の輝度とバックグラウンドの輝度との差の、認識可能な最小値（閾値）を設定している。この閾値は、前記輝度の振幅閾値Amplitude_Threshold_Scrollとは関係ない値であり、固定値となる。この閾値を用いて、ガボールパッチの形状を判定し、その半径を測定することにより、観察者を必要とせずに、自動的に判定対象表示器の動画性能を評価することができる。 In this program, in order to measure the radius of the Gabor patch, a recognizable minimum value (threshold value) of the difference between the brightness of the stripe pattern and the brightness of the background is set. This threshold value is not related to the amplitude threshold value Amplitude_Threshold_Scroll of the luminance, and is a fixed value. By determining the shape of the Gabor patch using this threshold and measuring the radius, the moving image performance of the determination target display can be automatically evaluated without requiring an observer.
２ ガルバノミラー
３ カメラ
５ 判定対象表示器の表示画面
６ コンピュータ制御部
７ ガルバノミラー駆動コントローラ
８ Ｉ／Ｏボード
９ 画像信号発生器
１０ 液晶モニタ
2 Galvano mirror 3 Camera 5 Display screen of judgment target display 6 Computer control unit 7 Galvano mirror drive controller 8 I / O board 9 Image signal generator 10 Liquid crystal monitor
Claims (5)
(a)中心部において輝度の振幅が大きく、周辺部において輝度の振幅が小さい形状を用いて作成されたテスト画像を用意する。
(b)判定対象表示器の画面上で、前記テスト画像をスクロールさせる。
(c)前記スクロール中のテスト画像の、スクロール方向に垂直な方向に沿ったテスト画像の大きさを測定する。
(d)前記測定されたスクロール中の画像の大きさに基づいて前記判定対象表示器の動画特性評価値を求める。 A method for evaluating moving image characteristics of a display device for determination based on the movement of an image displayed on the screen of a display device for determination, including the following steps (a) to (d) .
(a) A test image created using a shape having a large luminance amplitude in the central portion and a small luminance amplitude in the peripheral portion is prepared.
(b) The test image is scrolled on the screen of the determination target display.
(c) The size of the test image along the direction perpendicular to the scroll direction of the test image being scrolled is measured.
(d) A moving image characteristic evaluation value of the determination target display is obtained based on the measured size of the image being scrolled.
(d’)静止状態のテスト画像の大きさを基準とした、スクロール中の画像の大きさ（正規化サイズという）を算出し、この正規化サイズに基づいて前記判定対象表示器の動画特性評価値を求める。 The moving image characteristic evaluation method according to claim 1, wherein the following procedure (d ') is adopted instead of the procedure (d).
(d ') The size of the image being scrolled (referred to as a normalized size) is calculated based on the size of the test image in a stationary state, and the moving image characteristic evaluation of the determination target display is performed based on the normalized size Find the value.
(d”)前記測定されたスクロール中の画像の大きさに基づいてテスト画像の輝度の振幅の、認識可能な閾値を求め、前記閾値に基づいて前記判定対象表示器の動画特性評価値を求める。 The moving image characteristic evaluation method according to claim 1, wherein the following procedure (d ″) is adopted instead of the procedure (d).
(d ″) A recognizable threshold value of the luminance amplitude of the test image is obtained based on the measured size of the image being scrolled, and a moving image characteristic evaluation value of the determination target display device is obtained based on the threshold value. .
(A)中心部において輝度の振幅が大きく、周辺部において輝度の振幅が小さい形状を用いて作成された画像を、判定対象表示器の画面上でスクロールさせ、追従撮影して、静止したテスト画像を作り、そのテスト画像を記憶する記憶手段、
(B)前記第二の記憶手段に記憶されたテスト画像の大きさを測定する測定手段、
(C)前記測定されたテスト画像の大きさに基づいて前記判定対象表示器の動画特性評価値を求める手段。 An apparatus for determining a moving image characteristic of a determination target display based on a motion of an image displayed on a screen of a determination target display, the moving image characteristic evaluation apparatus including the following elements (A) to (C) .
(A) An image created using a shape with a large luminance amplitude in the central part and a small luminance amplitude in the peripheral part is scrolled on the screen of the judgment target display, followed by shooting, and a stationary test image Storage means for storing the test image,
(B) Measuring means for measuring the size of the test image stored in the second storage means,
(C) Means for obtaining a moving image characteristic evaluation value of the determination target display device based on the measured size of the test image.
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