JP2009025701A - ガンマ切替装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】入力画像信号に応じて最適なガンマ特性を自動的に選択することのできるガンマ切替装置を提供する。
【解決手段】ガンマ切替装置は、ガンマ特性データを保持し、該ガンマ特性データに従って入力画像信号に対する補正を行うルックアップテーブル３と、入力画像信号に基づいて表示画像の色の数をカウントし、該カウント値が閾値以上であるか否かを判定する色数カウント回路２と、色数カウント回路２での判定結果に応じて、ルックアップテーブル３に保持されるガンマ特性データの切替制御を行う制御部１と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビデオ映像のような自然画像や、文字、図形等のコンピュータ画像を表示する表示装置に関し、特に、入力画像信号とその表示画像における輝度の相対関係を示すガンマ特性を切り替えることのできる表示装置に関する。

パーソナルコンピュータなどの情報処理装置に用いられる表示装置においては、文字、図形等のコンピュータ画像だけでなく、ビデオ映像のような自然画像も表示される。

自然画像は中間調が重要視されるため、表示装置のガンマ特性を、中間調を強調するような特性とすることが望ましい。一方、コンピュータ画像は中間調が少ないため、中間調を強調すると、違和感のある表示画像になる。このため、自然画像を表示する場合とコンピュータ画像を表示する場合とで、ガンマ特性を切り替える必要がある。

特許文献１には、ガンマ特性を切り替えることのできる液晶表示装置が開示されている。この液晶表示装置では、自然画像の表示に最適な第１のガンマ特性データと、コンピュータ画像の表示に最適な第２のガンマ特性データとが予め与えられている。自然画像を表示する場合は、入力画像信号に対して、第１のガンマ特性データに基づく輝度補正を行う。コンピュータ画像を表示する場合は、第２のガンマ特性データに基づく輝度補正を行う。第１のガンマ特性データに基づく輝度補正において、ガンマ特性をさらに調整することが可能である。
特開平１０−１１０２５号公報

しかし、上述した表示装置においては、使用者自身が、表示画像に応じてガンマ特性の切り替え操作を行う必要がある。このような切り替え操作は面倒である。

本発明の目的は、入力画像信号に応じて最適なガンマ特性を自動的に選択することのできるガンマ切替装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のガンマ切替装置は、
入力画像信号と該入力画像信号に基づいて表示される表示画像との間における輝度の相対関係を示すガンマ特性データを保持し、該ガンマ特性データに従って前記入力画像信号に対する補正を行うガンマ補正部と、
前記入力画像信号に基づいて、前記表示画像を構成する色のうちの異なる色の数をカウントし、該カウント値が閾値以上であるか否かを判定する色数カウント部と、
特性の異なる少なくとも第１および第２のガンマ特性データが予め与えられており、前記色数カウント部での判定結果に応じて、前記ガンマ補正部に保持されるガンマ特性データを前記第１および第２のガンマ特性データの間で切り替える制御部と、を有する。

自然画像の色数はコンピュータ画像に比べて非常に多い。本発明によれば、カウント値（画像の色数）が閾値以上の場合と閾値未満の場合とでガンマ特性データを自動的に切り替えることができる。したがって、閾値を適切に設定することで、自然画像を表示する場合とコンピュータ画像を表示する場合とで、ガンマ特性データを自動的に切り替えることができ、使用者によるガンマ特性の切替操作は不要である。このようにガンマ特性の自動切替が可能であるので、使用者は、ガンマ特性というものを全く意識せずに、最適なガンマ特性で画像を見ることができる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態であるガンマ切替装置の構成を示すブロック図である。

図１を参照すると、ガンマ切替装置は、ビデオ映像のような自然画像や、文字、図形等のコンピュータ画像を表示する表示装置に適用されるものであって、その主要部は、制御部（ＣＰＵ：Central Processing Unit）１、色数カウント回路２、およびガンマ補正部であるルックアップテーブル３からなる。

表示装置は、具体的には、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置に用いられるものである。情報処理装置の基本構成は、プログラムなどを蓄積する記憶装置、キーボードやマウスなどの入力装置、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示装置、外部との通信を行うモデムなどの通信装置、プリンタなどの出力装置、および記憶装置に格納されたプログラム従って動作し、入力装置からの入力を受け付けて通信装置、出力装置、表示装置の動作を制御する制御装置からなる。ガンマ切替装置は、この情報処理装置の基本構成の１つである表示装置に用いてもよい。また、ガンマ切替装置は、情報処理装置に接続される、プロジェクタや液晶ディスプレイなどの外部表示装置に用いてもよい。

ガンマ切替装置は、コンピュータ画像や自然画像の画像信号が供給される入力端子１０１と、同期信号が供給される入力端子１０２と、時間設定値が供給される入力端子１０３と、閾値レベル設定値が供給される入力端子１０４とを備える。

画像信号および同期信号は、例えばビデオ信号から同期分離した信号であって、表示装置または情報処理装置に搭載された映像信号処理回路から供給される。時間設定値および閾値レベル設定値は、情報処理装置側の制御部から供給される。ここで、コンピュータ画像は、例えば、使用者が情報処理装置にて作成した、文字、図形等の画像である。自然画像は、例えば、情報処理装置内の記憶装置に格納された映像データ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などの記録媒体で提供される映像データ、ビデオカメラやレコーダに代表される外部映像供給装置から提供される映像データなどである。

画像信号は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の各色成分の画像信号を含む。ＲＧＢの各色成分の画像信号は、例えば８ビットのデジタル信号である。１フレームの画像は複数のドットからなり、各ドットにおける色がＲＧＢの各色成分の画像信号により表現される。ＲＧＢの各色成分の画像信号が８ビットのデジタル信号である場合、ＲＧＢの各色成分は２５６階調で表現され、これら色成分の組み合わせでドットの色を表す。

同期信号は、水平同期信号、垂直同期信号およびドットクロックを含む。これら水平同期信号、垂直同期信号およびドットクロックは、フレーム単位に供給される画像信号からドット単位にＲＧＢの各色成分の値を取得するために使用される。

時間設定値は、ルックアップテーブル３におけるガンマ特性データの保持時間を設定するためのものである。閾値レベル設定値は、自然画像とコンピュータ画像の判別の基準となる閾値レベルである。使用者は、情報処理装置または表示装置の操作部を通じて、時間設定値および閾値レベルを自由に設定することができる。

入力端子１０１に供給された画像信号は、色数カウント回路２およびルックアップテーブル３に供給される。入力端子１０２に供給された同期信号、入力端子１０３に供給された閾値レベル設定値、および入力端子１０４に供給された時間設定値はそれぞれ、色数カウント回路２に供給される。

ルックアップテーブル３は、表示装置のガンマ特性データを保持し、入力端子１０１から供給される画像信号に対して、その保持したガンマ特性データに基づく輝度補正を行う。

色数カウント回路２は、入力端子１０１から供給される画像信号に含まれる色数を簡易的にカウントする。ここで、色数は、１フレームの画像に含まれている色の数である。すなわち、色数は、１フレームの画像に何種類の色が含まれているかを示す。ＲＧＢの各色成分の画像信号がそれぞれ８ビットの信号である場合、画像の色は、１６，７７７，２１６（＝２５６×２５６×２５６）種類となる。

また、色数カウント回路２は、色数のカウント値と閾値レベル設定値の比較を行う。一般に、自然画像の色数は数十万〜数百万程度とされ、コンピュータ画像の色数は２５６以下とされる。このように自然画像の色数はコンピュータ画像に比べて極端に多いことから、１フレームの画像の凡その色数が分かれば、入力画像が自然画像およびコンピュータ画像のいずれであるかを判断することができる。

色数のカウント値が閾値レベル設定値以上の場合は、色数カウント回路２は、画像信号が自然画像であることを示す判定結果（ハイレベル信号）を出力する。色数のカウント値が閾値レベル設定値未満の場合は、色数カウント回路２は、画像信号がコンピュータ画像であることを示す判定結果（ロウレベル信号）を出力する。閾値レベル設定値は、例えば２５６とされる。色数カウント回路２から出力された判定結果は、制御部１に供給される。

制御部１は、色数カウント回路２から供給される判定結果に応じて、ルックアップテーブル３に保持されているガンマ特性データを書き換える。画像信号が自然画像であることを示す判定結果を色数カウント回路２から受信した場合は、制御部１は、自然画像の表示に最適なガンマ特性データをルックアップテーブル３に書き込む。画像信号がコンピュータ画像であることを示す判定結果を色数カウント回路２から受信した場合は、制御部１は、コンピュータ画像の表示に最適なガンマ特性データをルックアップテーブル３に書き込む。

ガンマ切替装置では、色数カウント回路２が、フレーム毎に、入力画像信号の色数を簡易的にカウントし、そのカウント値と閾値レベル設定値を比較することで、入力画像が自然画像とコンピュータ画像のいずれであるかを判定する。そして、制御部１が、その判定結果に応じて、ルックアップテーブル３に最適なガンマ特性データを書き込む。

また、色数カウント回路２では、ハイレベル信号が出力された場合、入力端子１０４から供給された時間設定値により指定された時間（期間）は、その出力状態が維持される。これにより、自然画像の表示に最適なガンマ特性データがルックアップテーブル３に書き込まれた後、時間設定値により指定された期間中は、そのガンマ特性データがルックアップテーブル３に保持される。

以下に、色数カウント回路２の構成および動作を具体的に説明する。以下の説明では、ＲＧＢの各色成分の画像信号が８ビットのデジタル信号であると仮定する。

フルカラー画像の場合、約１６００万色の色が用いられる。フルカラー画像について、１フレームの画像に含まれる色数をカウントする場合、約１６００万回の演算が必要となり、カウント処理時間が増大する。色数のカウント処理は、垂直帰線期間中に終える必要があるため、カウント処理に要する時間は短い方が好ましい。カウント処理時間の短縮のために、色数カウント回路２は、１フレームの画像の色数を簡易的にカウントする。

図２に、色数カウント回路２の構成を示す。図２を参照すると、色数カウント回路２は、メモリ２００、加算器２０１、タイミング生成回路２０２、読み出しカウンタ２０３、色数カウンタ２０４、比較器２０５、遅延回路２０６およびＯＲ回路２０７を有する。

同期信号が入力端子１０２からタイミング生成回路２０２に供給される。タイミング生成回路２０２は、同期信号に基づいて、色数をカウントするためのタイミング信号を生成する。タイミング信号は、タイミング生成回路２０２から加算器２０１へ供給される。

図３に、タイミング信号と同期信号の関係を示す。垂直同期信号は、１フレーム期間を規定する信号である。水平同期信号は、１ラインの期間を規定する信号である。タイミング信号は、水平同期信号と同期している。

タイミング信号のハイレベル期間を、水平同期信号のハイレベル期間に対してどのくらいの期間長（時間長）に設定するのかで、１フレームの画像における色数のカウント対象となる領域が決まる。

タイミング信号と水平同期信号のハイレベル期間が共に同じ長さであれば、色数のカウント対象となる領域は、１フレームの画像全体となる。タイミング信号のハイレベル期間を水平同期信号のハイレベル期間より短くした場合は、１フレームの画像における色数のカウント対象となる領域も、ハイレベル期間を短くした分だけ小さくなる。１フレームの画像の中央部分の領域について、色数のカウントを行う場合は、図３に示した水平同期信号のうちの、中央部分の信号についてのみ、タイミング信号のハイレベル期間を設定する。このように、１フレームの画像に対する、色数のカウント対象となる領域の設定が可能である。

加算器２０１は、入力端子１０１からフレーム単位に供給される画像信号について、ドット毎に、当該ドットの色を表すＲＧＢの各成分を加算する。ＲＧＢの各色成分の画像信号は８ビットのデジタル信号であるので、ＲＧＢの各色成分の加算値の最小値は０で与えられ、最大値は７６７で与えられる。

メモリ２０５は、１フレーム分の画像に含まれている色数をカウントするために使用される。メモリ２００は、７６８ワード×１ビットで構成されている。加算器２０１は、ドット毎に求めた各色成分の加算値に対応する、メモリ２００のアドレスに、１を書き込む。色成分の加算値に対応するアドレスに既に１が書き込まれている場合は、そのまま１が保持される。加算器２０１による色成分データの加算およびメモリへの書き込みは、図３に示したタイミング信号に同期して行われる。なお、フレーム期間毎に、加算器２０１による書き込みの開始前に、メモリ２００の各アドレスの値はすべて「０」に初期化される。

図４に、加算器２０１によるメモリ２００へのデータの書き込み処理手順を示す。まず、メモリ２００のアドレスを、Ｂｕｆ[７６８]の一次元の配列で定義し、全てのアドレスの値を０に初期化する（ステップ４０１）。次に、フレーム単位に入力される画像信号の各ドットについて、順次、ＲＧＢの各色成分を取得して、各色成分の加算値に対応するアドレスであるＢｕｆ[Ｒ+Ｇ+Ｂ]に１を書き込む（ステップ４０２）。例えば、最初のドットのＲＧＢの各色成分の値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が（１６，６３，１２８）であれば、Ｂｕｆ[２０７]に１を書き込む。

１フレームの画像の全てのドットについて、ステップ４０２の書き込み処理が行われたかを判断する（ステップ４０３）。未だ書き込みの処理が行われていないドットがあれば、そのドットについてステップ４０２の書き込み処理を行う。

上記のデータの書き込み処理によれば、メモリ２００のアドレス０〜７６７のうち１が書き込まれたアドレスの数を１フレーム画像の凡その色数とみなすことができる。

読み出しカウンタ２０３は、データを読み出すアドレスを指定するためのカウンタである。読み出しカウンタ２０３のカウント値に従って、メモリ２００から該当するアドレスのデータが読み出される。読み出しカウンタ２０３のカウント値は、０から始まり、１ステップ毎に１だけインクリメントされる。読み出しカウンタ２０３により、０〜７６７のアドレスが指定される。

メモリ２００から読み出されたデータは、色数カウンタ２０４に供給される。色数カウンタ２０４は、メモリ２００から読み出されたアドレス０〜７６７のデータのうち１のデータの数をカウントする。このカウント値が、１フレーム画像の色数とされる。色数カウンタ２０４は、カウント値を比較器２０５に供給する。

比較器２０５は、１フレームの画像の色数として色数カウンタ２０４から供給されるカウント値と、入力端子１０３から供給された閾値レベル設定値とを比較する。カウント値が閾値レベル設定値以上の場合は、比較器２０５は、ハイレベルの信号を出力する。カウント値が閾値レベル設定値未満の場合は、比較器２０５は、ロウレベルの信号を出力する。

図５に、色数のカウント処理手順を示す。まず、読み出しカウンタ２０３のカウント値ｘおよび色数カウンタ２０４のカウント値ｙをともに０に初期化する（ステップ５０１）。ここで、読み出しカウンタ２０３のカウント値Ｘは、読み出すべきアドレスを示す。

読み出しカウンタ２０３のカウント値が０に設定されると、メモリ２００のＢｕｆ[０]に対応するアドレスのデータを読み出す。この読み出したデータが１であれば、色数カウンタ２０４のカウント値ｙを１つインクリメントする（ステップ５０２）。

データの読み出し後、読み出しカウンタ２０３のカウント値ｘを１つインクリメントして、カウント値ｘが７６７に達したか否かを判定する（ステップ５０３）。カウント値ｘが７６７に達していない場合は、ステップ５０２に戻る。

カウント値ｘが７６７に達した場合は、カウント値ｙが閾値レベル設定値以上か否かを判定する（ステップ５０４）。カウント値ｙが閾値レベル設定値以上の場合は、ハイレベルの信号を出力する（ステップ５０５）。カウント値ｙが閾値レベル設定値未満の場合は、ロウレベルの信号を出力する（ステップ５０６）。

なお、色数カウント回路２による簡易的な色数のカウントにおいて、ＲＧＢの各色成分の画像信号がそれぞれで８ビットのデジタル信号である場合、１フレームの自然画像の色数は限りなく７６８に近い値になる。これに対して、１フレームのコンピュータ画像の色数は、多くても２５６程度である。このことから、閾値レベル設定値は、２５６程度に設定することが望ましい。

図２に示した色数カウント回路２において、比較器２０５の出力信号は、ＯＲ回路２０７の一方の入力および遅延回路２０６に供給されている。遅延回路２０６は、比較器２０５から供給された信号に対して、入力端子１０４から供給される時間設定値により指定された時間だけ遅延を与える。遅延回路２０６により遅延を与えられた比較器２０５の出力信号は、ＯＲ回路２０７の他方の入力に供給される。

ＯＲ回路２０７は、比較器２０５の出力信号と遅延回路２０６の出力信号（比較器２０５の出力信号を遅延させた信号）の論理和をとる。このＯＲ回路２０７の出力が、色数カウント回路２の出力信号である。

色数カウント回路２の出力信号がハイレベルからロウレベルに切り替わると、制御部１は、図６に示すようなフラットな特性のガンマ特性データ７０１をルックアップテーブル３に書き込む。色数カウント回路２の出力信号がロウレベルからハイレベルに切り替わると、制御部１は、図７に示すようなコントラスト感を出す特性を有するガンマ特性データ７０２をルックアップテーブル３に書き込む。ガンマ特性データ７０２は、入力と出力の関係をＳ字状の曲線で示したような特性のものである。ガンマ特性データ７０２は、低輝度部の輝度を抑え、高輝度部の輝度を高めた、中間調を強調するような特性を有する。

本実施形態のガンマ切替装置では、色数カウント回路２が、１フレームの画像の色数を簡易的にカウントし、そのカウント値と閾値レベル設定値を比較することで、入力画像が自然画像とコンピュータ画像のいずれであるかを判定する。そして、制御部１が、その判定結果に応じて、ルックアップテーブル３に最適なガンマ特性データを書き込む。このように、入力画像に応じたガンマ特性の自動切替が可能であるので、使用者によるガンマ特性の切替操作は不要である。よって、使用者は、ガンマ特性というものを全く意識せず、いつも最適なガンマ特性で画像を見ることができる。

１フレームの画像の色数を正確にカウントする場合は、ＲＧＢの各色成分の画像信号がそれぞれで８ビットのデジタル信号である場合において、[２５６]×[２５６]×[２５６]の色数についてカウントすることになる。これに対して、本実施形態では、ドットの色をＲＧＢの各色成分の加算値（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）で判断し、１フレーム画像の色数を簡易的にカウントしている。すなわち、[２５６]＋[２５６]＋[２５６]の色数についてカウントする。この簡易的な色数のカウント処理により、色数のカウント処理時間を短くすることができる。

図３に示したタイミング信号のハイレベル期間の水平同期信号との関係を調整することで、１フレーム画像における、色数のカウントの対象となる領域（ドットの数）を制限することができる。色数のカウント対象となる領域（ドットの数）を、画像の中央部分に制限することで、色数のカウント処理時間をさらに短くすることができる。

自然画の動画を表示する場合において、例えば一瞬だけ青空のシーンが表示されるような場合は、青空のシーンの前後で、色数が急変する。青空のシーンの画像の色数は、閾値レベル設定値より低くなることが多い。このため、青空のシーンの前後で、ガンマ特性が切り替わることとなる。このように青空のシーンの前後でガンマ特性が切り替わると、違和感のある表示画像となり、表示品質が低下する。本実施形態のガンマ切替装置によれば、遅延回路２０６およびＯＲ回路２０７により、比較器２０６の出力信号がロウレベルからハイレベルに切り替わった場合に、そのハイレベルの期間が時間設定値により指定された時間だけ継続される。よって、青空のシーンが一瞬表示された場合、その青空のシーンの表示前に使用したガンマ特性データが指定された時間だけ継続して利用されることになる。これにより、違和感のある表示画像となることを抑制する。なお、青空のシーンがある程度の時間にわたって表示される場合は、ガンマ特性を切り替えても、違和感のある表示画像とはならない。

また、本実施形態のガンマ切替装置は、オンスクリーンディスプレイを利用した機能設定を行うように構成してもよい。図８に、オンスクリーンディスプレイを利用した機能設定用のメニュー画面の一例を示す。図８を参照すると、メニュー画面は、ガンマセレクト８０１および保持時間設定８０２の２つの欄からなる。ガンマセレクト８０１の欄には、「オート」、「パソコン」、「ビデオ」の各チェックボックスが設けられている。保持時間設定８０２の欄には、「０．５秒」、「１秒」、「１．５秒」、「２秒」の各チェックボックスが設けられている。

ガンマセレクト８０１および保持時間設定８０２の各欄におけるチェックボックスへのチェックの入力情報は、情報処理装置側の制御装置からガンマ切替装置１に供給される。ガンマセレクト８０１の欄の「オート」のチェックボックスにチェックが入っている場合に、ガンマ切替装置によるガンマ特性の自動切替処理が実行される。保持時間設定８０２の欄において、チェックボックスにチェックが入った時間が、入力端子１０３に供給される時間設定値として用いられる。

手動でガンマ特性の切り替えを行う場合は、ガンマセレクト８０１の欄の「パソコン」や「ビデオ」のチェックボックスにチェックを入れる。「パソコン」のチェックボックスにチェックを入れた場合は、図６に示したガンマ特性データがルックアップテーブル３に書き込まれて保持される。ビデオのチェックボックスにチェックを入れた場合は、図７に示したガンマ特性データがルックアップテーブル３に書き込まれて保持される。

（第２の実施形態）
自然画像は、ビデオ映像の他、映画（シネマ）なども含む。映画（シネマ）等の映像では、暗いシーンが多い。このため、映画（シネマ）のような暗いシーンを含む画像を表示する場合と、それ以外のビデオ映像を表示する場合とでガンマ特性を切り替えることが望ましい。ここでは、自然画像の表示とコンピュータ画像の表示の間のガンマ特性の切り替えに加えて、自然画像の表示において、暗いシーンを含む映像の表示とそれ以外のビデオ映像の表示の間のガンマ特性の切り替えを可能にした形態について説明する。

図９は、本発明の第２の実施形態であるガンマ切替装置の構成を示すブロック図である。

図９を参照すると、ガンマ切替装置は、映画（シネマ）やビデオ映像などの自然画像や、文字、図形等のコンピュータ画像を表示する表示装置に適用されるものであって、その主要部は、制御部（ＣＰＵ）１０、画像取得部１１、メモリ１２およびルックアップテーブル１３からなる。表示装置は、前述のような情報処理装置に用いられるものである。

ガンマ切替装置は、図１に示した入力端子１０１〜１０４に加えて、暗部比較値が供給される入力端子１０５および暗部レベル設定値が供給される入力端子１０６を備える。画像信号、同期信号、時間設定値および閾値レベル設定値は、第１の実施形態で説明したものと同じである。

暗部比較値は、自然画像の暗部を判定するための明るさの上限を示す。すなわち、暗部比較値は、自然画像のどの明るさのレベルまでを暗部とするかを決めるための値であって、例えば１００とされる。暗部レベル設定値は、自然画像が暗いシーンを含む映像（映画）であるか否かを判定するための値である。これら暗部比較値および暗部レベル設定値は、情報処理装置または表示装置の制御部からガンマ切替装置の制御部１０に供給される。使用者は、情報処理装置または表示装置の操作部を通じて、暗部比較値および暗部レベル設定値を自由に設定することができる。

入力端子１０１に供給された画像信号は、画像取得部１１およびルックアップテーブル１３に供給される。入力端子１０２に供給された同期信号は、画像取得部１１に供給される。入力端子１０３に供給された閾値レベル設定値、入力端子１０４に供給された時間設定値、入力端子１０５に供給された暗部比較値、および入力端子１０５に供給された暗部レベル設定値はそれぞれ、制御部１０に供給される。

ルックアップテーブル１３は、表示装置のガンマ特性データを保持し、入力端子１０１から供給される画像信号に対して、その保持したガンマ特性データに基づく輝度補正を行う。画像取得部１１は、入力端子１０１から供給される画像信号をフレーム単位に保持する。画像取得部１１は、保持した画像信号を１ドット単位で制御部１０に渡す。画像取得部１１では、１フレーム分の画像信号をドット単位に制御部１０に提供するために、水平同期信号、垂直同期信号及びドットクロックが使用される。

制御部１０は、１フレームの画像の色数をカウントする第１のカウン処理部と、入力画像が自然画像である場合に画像の暗部の色数をカウントする第２のカウント処理部と、ルックアップテーブル１３へのガンマ特性データの書き込み制御を行うＬＵＴ制御部とを有する。

色数をカウントするために、メモリ１２が使用される。ＲＧＢの各色成分の画像信号がそれぞれ８ビットのデジタル信号である場合、画像の色は、１６，７７７，２１６（＝２５６×２５６×２５６）種類となる。第１の実施形態では、メモリ２００の記憶領域をＢｕｆ[７５６]の１次元の配列で定義したが、本実施形態では、メモリ１２の記憶領域をＢｕｆ[２５６][２５６][２５６]の３次元の配列で定義する。Ｂｕｆ[Ｒ][Ｇ][Ｂ]は１ビットでよいので、ＲＧＢの各色成分の画像信号がそれぞれ８ビットのデジタル信号である場合、メモリ１２における色数のカウントに必要なメモリ領域は９６（＝２５６×３÷８）バイトとされる。

第１のカウン処理部は、メモリ１２を使用して、画像取得部１１にて保持された画像信号の色数をカウントする。図１０に、第１のカウン処理部によるメモリ１２を使用した色数のカウント処理の手順を示す。

図１０を参照すると、まず、メモリ１２のアドレスをＢｕｆ[２５６][２５６][２５６]の３次元の配列で定義し、全てのアドレスの値を０に初期化する（ステップ９０１）。

次に、画像取得部１１にて保持された画像信号の各ドットについて、順次、ＲＧＢの各色成分を取得して、各色成分の値に対応するアドレスであるＢｕｆ[Ｒdata][Ｇdata][Ｂdata]に１を書き込む（ステップ９０２）。例えば、最初のドットのＲＧＢの各色成分の値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が（１６，６３，１２８）であれば、Ｂｕｆ[１６][６３][１２８]に１を書き込む。

次に、１フレームの画像の全てのドットについて、ステップ９０２の書き込み処理が行われたかを判定する（ステップ９０３）。未だ書き込みの処理が行われていないドットがあれば、そのドットについてステップ９０２の書き込み処理を行う。

全てのドットについてステップ９０２の書き込み処理が行われた後、メモリ１２の全アドレスのうち１が書き込まれたアドレスの数を取得し、取得した数（色数）と入力端子１０３から供給された閾値レベル設定値とを比較する（ステップ９０４）。色数が閾値レベル設定値以上の場合は、入力画像が自然画像であることを示す判定結果（ハイレベルのフラグ出力）を出力する（ステップ９０５）。色数が閾値レベル設定値未満の場合は、入力画像がコンピュータ画像であることを示す判定結果（ロウレベルのフラグ出力）を出力する（ステップ９０６）。以降の説明において、判定結果（フラグ出力）を色情報フラグと呼ぶ。

色情報フラグは、第１のカウン処理部から第２のカウン処理部およびＬＵＴ制御部にそれぞれ供給される。第２のカウン処理部は、入力画像が自然画像である旨を示す色情報フラグが第１のカウン処理部から供給された場合に、入力画像の暗部における色数をカウントする。図１１に、第２のカウン処理部による暗部の色数のカウント処理の手順を示す。

図１１を参照すると、まず、暗部の色数をカウントするための暗部色数カウンタの値を０に初期化する（ステップ１００１）。次に、図１０に示した処理が実行された後のメモリ１２について、Ｂｕｆ[Ｒdata][Ｇdata][Ｂdata]で指定されるアドレスからデータを読み出し、読み出したアドレスのデータが１であれば、暗部色数カウンタのカウント値を１つインクリメントする（ステップ１００２、１００３）。

Ｂｕｆ[Ｒdata][Ｇdata][Ｂdata]によるアドレスの指定は、Ｂｕｆ[０][０][０]からＢｕｆ[ｘ][ｘ][ｘ]までのアドレスの範囲で順番に指定される。ここで、ｘは入力端子１０５から供給された暗部比較値であって、２５５よりも小さい値である。例えば、ｘは１００とされる。Ｂｕｆ[Ｒdata][Ｇdata][Ｂdata]によるアドレスの指定が、Ｂｕｆ[ｘ][ｘ][ｘ]のアドレスまで達したか否かを判定する（ステップ１００３）。Ｂｕｆ[ｘ][ｘ][ｘ]まで達していない場合は、ステップ１００２の処理に戻る。

Ｂｕｆ[Ｒdata][Ｇdata][Ｂdata]によるアドレスの指定がＢｕｆ[ｘ][ｘ][ｘ]のアドレスまで達した場合は、続いて、暗部色数カウンタのカウント値である暗部の色数の、図１０に示した処理で得られた１フレームの画像の色数（全色数）に対する割合（暗部割合）を、以下の式１により算出する。

暗部割合＝（暗部カウント値／全色数カウント値）×１００・・・（式１）
そして、暗部割合と入力端子１０６から供給された暗部レベル設定値とを比較する（ステップ１００４）。

暗部割合が暗部レベル設定値以上の場合は、自然画像が暗いシーンを含む映像（映画モード）であることを示す判定結果（ハイレベルのフラグ出力）を出力する（ステップ１００５）。暗部割合が暗部レベル設定値未満の場合は、自然画像が映画モード以外のビデオ映像であることを示す判定結果（ロウレベルのフラグ出力）を出力する（ステップ１００６）。以降の説明において、この判定結果（フラグ出力）を暗部フラグと呼ぶ。

暗部フラグは、第２のカウント処理部からＬＵＴ制御部に供給される。ＬＵＴ制御部は、第１のカウント処理部から供給された色情報フラグと第２のカウント処理部から供給された暗部フラグとに基づいて、ルックアップテーブル１３に書き込むべきガンマ特性データを決定する。

以下に、ＬＵＴ制御部によって行われる、色情報フラグおよび暗部フラグに基づくガンマ特性データの選択方法を具体的に説明する。

（１）色情報フラグがＬである場合は、入力画像がコンピュータ画像であると認識して、コンピュータ画像に最適なガンマ特性データ（図６に示したガンマ特性データ）をルックアップテーブル１３に書き込む。

（２）色情報フラグがＨで、暗部フラグがＬであるの場合、入力画像がビデオ画像であると認識して、ビデオ画像に最適なガンマ特性データ（図７に示したガンマ特性データ）をルックアップテーブル１３に書き込む。

（３）色情報フラグがＨで、暗部フラグがＨであるの場合、入力画像が暗いシーンを含む画像（映画モード）であると認識して、図１２に示すような、暗部の輝度が高くなるようなガンマ特性データをルックアップテーブル１３に書き込む。

本実施形態のガンマ切替装置においても、第１の実施形態と同様、入力画像に応じたガンマ特性の自動切替が可能であるので、使用者によるガンマ特性の切替操作は不要である。よって、使用者は、ガンマ特性というものを全く意識せず、いつも最適なガンマ特性で画像を見ることができる。

加えて、本実施形態のガンマ切替装置では、自然画像を表示する場合において、映画（シネマ）等の暗いシーンが多い画像の表示とそれ以外のビデオ画像の表示とでガンマ特性を切り替えることができるので、第１の実施形態のものよりも表示画像の品質が高い。

なお、前述したように、色数が急変する場合（例えば、青空のシーンが一瞬表示される場合）に、ガンマ特性の切り替えが頻繁に行われると、違和感のある表示画像となる。本実施形態のガンマ切替装置においても、ガンマ特性が頻繁に切り替わることを防ぐために、ＬＵＴ制御部は、ルックアップテーブル１３にガンマ特性データを書き込んだ後、時間設定値により指定された時間内は、色情報フラグおよび暗部フラグが変化しても、ガンマ特性の書き換えを行わない。制御部１０においてダミーコードを生成し、そのダミーコードに基づいて待ち時間を決定してもよい。また、リアルタイムクロック（映像信号処理用クロック）が制御部１０に内蔵されている場合は、そのリアルタイムクロックを利用して待ち時間を決定してもよい。

また、本実施形態のガンマ切替装置においても、第１の実施形態と同様に、第１の色数カウント部は、フレームの画像の少なくとも一部の領域の画素の色を入力画像信号から取得してもよい。例えば、第１の色数カウント部は、画像の中央部分について色数をカウントしてもよい。これにより、第１の色数カウント部による演算量を削減する。

また、本実施形態のガンマ切替装置も、第１の実施形態と同様、オンスクリーンディスプレイを利用した機能設定を行うように構成してもよい。図１３に、オンスクリーンディスプレイを利用した機能設定用のメニュー画面の一例を示す。図１３を参照すると、メニュー画面は、ガンマセレクト８０３および保持時間設定８０４の２つの欄からなる。ガンマセレクト８０３の欄には、「オート」、「パソコン」、「ビデオ」、「シネマ」の各チェックボックスが設けられている。保持時間設定８０４の欄には、「０．５秒」、「１秒」、「１．５秒」、「２秒」の各チェックボックスが設けられている。

ガンマセレクト８０３および保持時間設定８０４の各欄におけるチェックボックスへのチェックの入力情報は、情報処理装置側の制御装置からガンマ切替装置に供給される。ガンマセレクト８０３の欄の「オート」のチェックボックスにチェックが入っている場合に、ガンマ切替装置によるガンマ特性の自動切替処理が実行される。保持時間設定８０４の欄において、チェックボックスにチェックが入った時間が、入力端子１０３に供給される時間設定値として用いられる。

手動でガンマ特性の切り替えを行う場合は、ガンマセレクト８０３の欄の「パソコン」、「ビデオ」、「シネマ」のチェックボックスにチェックを入れる。「パソコン」のチェックボックスにチェックを入れた場合は、図６に示したガンマ特性データがルックアップテーブル１３に書き込まれて保持される。ビデオのチェックボックスにチェックを入れた場合は、図７に示したガンマ特性データがルックアップテーブル１３に書き込まれて保持される。シネマのチェックボックスにチェックを入れた場合は、図１２に示したガンマ特性データがルックアップテーブル１３に書き込まれて保持される。

以上説明した本発明のガンマ切替装置によるガンマ特性の自動切替処理は、このガンマ切替装置を搭載する表示装置に映像信号が供給されたときに実行されるようにしてもよい。また、映像信号の入力系統が複数ある表示装置においては、入力系統が切り替わるタイミングで、ガンマ切替装置によるガンマ特性の自動切替処理が行われてもよい。さらに、同期信号が途切れた場合に、ガンマ切替装置によるガンマ特性の自動切替処理が行われてもよい。

上述した各実施形態のガンマ切替装置は、本発明の一例であり、その構成および動作は発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更することができる。例えば、入力画像信号に対して、ルックアップテーブルを用いたガンマ補正を行っているが、これに代えて、乗算器によるガンマ補正を行ってもよい。

また、各実施形態では、画像信号は、フレーム単位とされているが、フィールド単位であってもよい。フィールド単位で画像信号が入力される場合は、色数のカウントをフィールド単位で行う。

本発明のガンマ切替装置は、プロジェクタ、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどの表示装置全般に適用することができる。

一例として、以下に、本発明のガンマ切替装置を備える表示装置について説明する。

図１４に、本発明のガンマ切替装置が適用される表示装置の構成を示す。図１４を参照すると、表示装置は、ランプ１４３からの光束で照明される表示デバイス１４４と、この表示デバイス１４４で形成された映像光を不図示のスクリーン上に投映するためのレンズ１４５と、入力信号に対して映像信号処理を行う映像信号処理回路１４０と、ガンマ切替回路１４１と、表示デバイス１４４を駆動するための表示デバイス駆動回路１４２とを有する。ガンマ切替回路１４１が、本発明のガンマ切替装置であり、これ以外の構成は、既存のものである。

この表示装置では、映像信号処理回路１４０からガンマ切替回路１４１へ画像信号が供給され、ガンマ切替回路１４１にて入力画像信号に対するガンマ補正処理がなされる。そして、表示デバイス駆動回路１４２が、ガンマ切替回路１４１からの補正がなされた画像信号に基づいて表示デバイス１４４を駆動する。表示デバイス１４４には、ガンマ補正がなされた画像信号に基づく画像が表示される。

本発明の第１の実施形態であるガンマ切替装置の構成を示すブロック図である。 図１に示すガンマ切替装置の色数カウント回路の構成を示すブロック図である。 タイミング信号と同期信号の関係を説明するための図である。 図２に示す色数カウント回路の加算器によるメモリへのデータの書き込み処理手順を示すフローチャートである。 図２に示す色数カウント回路による色数のカウント処理手順を示すフローチャートである。 コンピュータ画像に用いられるガンマ特性データの一例を示す特性図である。 自然画像に用いられるガンマ特性データの一例を示す特性図である。 図１に示すガンマ切替装置に適用される、オンスクリーンディスプレイを利用した機能設定用のメニュー画面の一例を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態であるガンマ切替装置の構成を示すブロック図である。 図９に示すガンマ切替装置の制御部によるメモリを使用した色数のカウント処理の手順を示すフローチャートである。 図９に示すガンマ切替装置の制御部による暗部の色数のカウント処理の手順を示すフローチャートである。 映画モードの自然画像に用いられるガンマ特性データの一例を示す特性図である。 図９に示すガンマ切替装置に適用される、オンスクリーンディスプレイを利用した機能設定用のメニュー画面の一例を示す模式図である。 本発明のガンマ切替装置が適用される表示装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 制御部
２ 色数カウント回路
３ ルックアップテーブル

Claims (13)

1. 入力画像信号と該入力画像信号に基づいて表示される表示画像との間における輝度の相対関係を示すガンマ特性データを保持し、該ガンマ特性データに従って前記入力画像信号に対する補正を行うガンマ補正部と、
   前記入力画像信号に基づいて、前記表示画像を構成する色のうちの異なる色の数をカウントし、該カウント値が閾値以上であるか否かを判定する色数カウント部と、
   特性の異なる第１および第２のガンマ特性データが予め与えられており、前記色数カウント部での判定結果に応じて、前記ガンマ補正部に保持されるガンマ特性データを前記第１および第２のガンマ特性データの間で切り替える制御部と、を有する、ガンマ切替装置。
2. 前記制御部は、前記カウント値が前記閾値以上である場合に、自然画像と認識して前記第１のガンマ特性データを前記ガンマ補正部に保持させ、前記カウント値が前記閾値未満である場合に、前記自然画像より色の数が少ないコンピュータ画像と認識して前記第２のガンマ特性データを前記ガンマ補正部に保持させる、請求項１に記載のガンマ切替装置。
3. 前記入力画像信号は、三原色の各色成分に対応する第１乃至第３の画像信号を含み、
   前記色数カウント部は、前記第１乃至第３の画像信号に基づいて、前記表示画像を構成する複数の画素のそれぞれについて、前記各色成分の加算値を取得し、該加算値が異なる画素の数をカウントする、請求項１または２に記載のガンマ切替装置。
4. 前記制御部は、前記第１のガンマ特性データを前記ガンマ補正部に保持させた場合に、該保持状態を予め指定された時間だけ継続させる、請求項３に記載のガンマ切替装置。
5. 前記色数カウント部は、前記表示画像の少なくとも一部の領域の画素の色を前記入力画像信号から取得する、請求項３または４に記載のガンマ切替装置。
6. 前記入力画像信号は、三原色の各色成分に対応する第１乃至第３の画像信号を含み、
   前記色数カウント部は、前記第１乃至第３の画像信号に基づいて、前記表示画像を構成する複数の画素のそれぞれについて、前記各色成分の値を取得し、該各色成分の値が異なる画素の数をカウントする第１の色数カウント部を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガンマ切替装置。
7. 前記色数カウント部は、前記第１の色数カウント部のカウント値が前記閾値以上である場合に、前記各色成分の値が予め指定された輝度値以下の画素の数をカウントする第２の色数カウント部を、さらに有し、
   前記制御部は、前記第１および第２のガンマ特性データとは特性の異なる第３のガンマ特性データが予め与えられており、前記第１の色数カウント部のカウント値が前記閾値以上である場合に、前記第２の色数カウント部のカウント値の、前記第１の色数カウント部のカウント値に対する割合が、設定値以上である場合に、前記第３のガンマ特性データを前記ガンマ補正部に保持させる、請求項６に記載のガンマ切替装置。
8. 前記制御部は、前記第３のガンマ特性データを前記ガンマ補正部に保持させた場合に、該保持状態を予め指定された時間だけ継続させる、請求項７に記載のガンマ切替装置。
9. 前記制御部は、前記第１の色数カウント部のカウント値が前記閾値以上である場合に、前記割合が前記設定値未満である場合に、前記第１のガンマ特性データを前記ガンマ補正部に保持させる、請求項７に記載のガンマ切替装置。
10. 前記制御部は、前記第１のガンマ特性データを前記ガンマ補正部に保持させた場合に、該保持状態を予め指定された時間だけ継続させる、請求項９に記載のガンマ切替装置。
11. 前記第１の色数カウント部は、前記表示画像の少なくとも一部の領域の画素の色を前記入力画像信号から取得する、請求項７から１０のいずれか１項に記載のガンマ切替装置。
12. 入力画像信号と該入力画像信号に基づいて表示される表示画像との間における輝度の相対関係を示すガンマ特性データを保持し、該ガンマ特性データに従って前記入力画像信号に対する補正を行うステップと、
    前記入力画像信号に基づいて、前記表示画像を構成する色のうちの異なる色の数をカウントし、該カウント値が閾値以上であるか否かを判定するステップと、
    特性の異なる第１および第２のガンマ特性データが予め与えられており、前記判定の結果に応じて、前記ガンマ特性データを前記第１および第２のガンマ特性データの間で切り替えるステップと、を有する、ガンマ切替方法。
13. 請求項１から１１に記載のガンマ切替装置と、
    前記ガンマ切替装置から供給される画像信号に基づく画像を表示する表示部と、を有する、画像表示装置。

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