JP4743232B2 - 画像処理装置、画像信号処理方法、プログラム及び記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、画像処理装置、画像信号処理方法、プログラム及び記憶媒体に関し、特に、例えば、テレビジョン放送の放送側において、受信側で表示される画像をチェックする場合に用いられる画像処理装置、画像信号処理方法、プログラム及び記憶媒体に関する。

例えば、テレビジョン放送の放送局や、映像コンテンツの配信業者では、番組（コンテンツ）を放送又は配信する前に、その番組の画像を表示装置（モニタ）に表示して、画質等をチェックすることが行われる。

例えば特許文献１には、原画像とその原画像を処理した処理画像とを切り替えて表示可能な表示装置に、処理画像の画質を評価する画質評価手段を内蔵させ、表示装置の表示部に、画質評価手段から出力される画質評価結果を表示させる技術が記載されている。

特開２００１−１３６５４８号公報

ところで、テレビジョン放送やコンテンツを受信する家庭等の受信側では、様々な種類の表示装置が使用されていることが想定される。現在家庭で使用されている表示装置としては、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やプラズマディスプレイ（以下、ＰＤＰと称する）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等がある。

このうち、プラズマディスプレイやＣＲＴは、放電による発光を利用して画面上に画像を表示させている。このため、表示デバイスの発熱を抑制したり、製品の寿命を延ばしたり、消費電力を抑える目的で、所定の信号レベル（画素値）以上の入力映像信号に対しては、信号レベルに制限をかけて表示デバイスに出力することが行われている。

図９に、出力信号レベルに対する制限処理の例を示してある。図９は、表示デバイスの前面から出射される光の輝度レベルと、白表示面積の比率との関係を示した図である。なお、以下の説明では、表示デバイスの前面から出射される光の輝度を「表示輝度」と称する。縦軸は表示輝度のレベルを示し、横軸は白表示面積の比率（％）を示す。横軸において、左端は白表示面積比率が０％、つまり全画面黒の映像が表示された状態を示し、右端は白表示面積比率１００％、つまり全画面白の映像が表示された状態を示す。図中の破線はＬＣＤにおける表示輝度を示し、実線はＰＤＰにおける表示輝度を示している。

図９に示されているように、ＬＣＤにおいては、表示画面上で白表示面積が増大しても、表示輝度のレベルは一定であり、変化しない。これは、ＬＣＤの場合、表示パネルを背面から照明するバックライトの明るさが、白表示面積などの画像状態とは関係なく常に均一の明るさであるためである。
これに対してＰＤＰでは、白色の高輝度のエリアが小面積の場合は輝度レベルが高く、白色のエリアが広くなるに従って輝度レベルが低くなっている。ＰＤＰにおいては、表示時に消費する電力を一定のレベルに抑える目的で、電力をより多く消費する輝度値の高い信号の信号レベルを制限することが行われるためである。ＰＤＰにおけるこのような特性は、ピーク輝度特性とも呼ばれている。

このように、表示装置の種類によって画像の表示手法が異なるため、同じ画像が入力されても、表示する表示装置の種類によって表示される画像の画質が変わってくる。このため、前述したような画質のチェックも、表示特性の異なる複数種類の表示装置を用意して、それらの表示装置に実際にチェック用の画像を表示させることにより行われる。

ところが、画質のチェックを行いたい表示装置の種類毎に、チェック用画像を表示させるための表示装置を実際に用意するのは手間であるという問題があった。このため、１台の表示装置で、複数の異なる表示装置における表示状態も確認できるようにする手段の実現が望まれていた。

例えば、ＰＤＰのような、映像信号の信号レベルの大きさに応じて表示輝度のレベルに制限をかけるようなデバイスでの表示状態を、ＬＣＤのように表示輝度に対する制限を行わないデバイス上で再現する場合を考えてみる。この場合は、図９に実線で示したようなＰＤＰにおける輝度特性を、ＬＣＤの画面上で再現する必要がある。つまり、映像信号を表示する際にかかるエネルギーの量を特徴量として、表示輝度の制限を行う必要がある。

表示輝度に対する制限を行わない表示装置において、表示輝度のレベルを制御する技術が、特開平８−２０１８１２号公報に記載されている。ここには、入力映像信号の平均輝度レベル（ＡＰＬ：Average Picture Level）を算出し、算出したＡＰＬの大きさ応じてＬＣＤのバックライトの明るさを調整することにより、表示輝度を制御する技術が記載されている。ここでの表示輝度の制御は、画質の改善（高画質化）を目的として行われるものである。

しかし、このように輝度信号の値を特徴量とした場合には、ＰＤＰのような表示デバイスにおける輝度特性を再現することはできない。ＬＣＤ等のカラー表示デバイスが、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色の光の強度を変化させることによって色調や明るさを表現しているためである。つまり、このような表示デバイスでの表示にかかるエネルギー量を算出するには、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれを表示させる際にかかるエネルギー量を個別に算出する必要があるが、輝度信号の情報のみでは、これらを算出することができない。

輝度信号をＹとすると、Ｙは、例えば０．２×Ｒ＋０．７×Ｇ＋０．１×Ｂのような式で表現される。この式によれば、輝度信号Ｙに対する貢献度の低いＢの信号が大きく変化したとしても、輝度信号Ｙの値は殆ど変化しないことになる。しかし実際には、Ｂの信号が大きく変化した場合には、Ｂの画素にかかる電圧が増大する。つまり、表示にかかるエネルギー量も大きく変化する。このため、輝度信号Ｙを表示デバイスにかかるエネルギーの特徴量とした場合には、ＰＤＰのような表示デバイスにおける輝度特性を厳密に再現することができないという問題があった。

そもそも、輝度信号Ｙは人間の視覚感度に合わせて生成されたものであり、表示デバイスにおいて画像表示時に要するエネルギーを示したものではない。つまり、前述した特開平８−２０１８１２に記載の技術のように、画質の改善を目的とする場合には、人の視覚に対する影響の大きい輝度信号の値に基づいて表示輝度の調整を行うことで、目的とする効果は得られることになる。

一方、ＰＤＰのような、映像信号を表示する際にかかるエネルギーの量を考慮して、表示輝度に制限をかける表示デバイスでの表示状態を、ＬＣＤ等の表示装置上で再現するには、このような輝度信号に基づく制御では不十分である。

また、特開２００１−２７８９０には、入力映像信号のＡＰＬや最大値、最小値を検出して、これらの値に基づいて表示輝度を調整することが記載されている。ところが、これらの値を用いても、映像信号の表示時にかかるエネルギーの量を正確に算出することはできない。つまり、入力映像信号のＡＰＬや最大値、最小値等に基づく制御によっては、ＰＤＰ等の表示デバイスにおける表示状態を、再現することができないという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、入力される映像信号の信号レベルに応じて表示輝度に制限をかける表示デバイスでの表示状態を、表示輝度に対する制限を行わない表示デバイス上で再現することを目的とする。

本発明の画像処理装置は、入力された映像信号による画像が表示部に表示される場合に消費が予測される電力量に相当する電力相当値を、映像信号の画素の輝度値の大きさと、輝度値の大きさに応じて前記表示部の表示輝度に制限をかける処理を行う表示デバイスにおける電気光変換特性に基づいて、Ｒ，Ｇ，Ｂの映像信号毎に算出し、電力相当値に、Ｒ，Ｇ，Ｂ毎の電気光変換効率に基づいて設定した重み値を乗算して総電力相当値を算出し、総電力相当値と、入力された映像信号の画素の輝度値の大きさに応じて表示輝度に制限をかける処理を行う表示デバイスに設定されている表示デバイスの発熱の許容電力量とを比較して、総電力相当値が許容電力量を超えた場合は、許容電力量を総電力相当値で除算した値を用いて映像信号の信号レベルに対する制御量を算出する制御量算出部を備えた。さらに、制御量算出部で算出された制御量に基づいて、表示輝度を制御する補正処理部とを備えたものである。

このようにしたことで、入力された映像信号の画素値に基づいて算出された電力相当値が、所定の値となるように制御される。

本発明によると、入力される映像信号による画像が表示部に表示される場合に消費が予測される電力量に相当する電力相当値が、映像信号の画素の輝度値の大きさと、輝度値の大きさに応じて前記表示部の表示輝度に制限をかける処理を行う表示デバイスにおける電気光変換特性に基づいて、Ｒ，Ｇ，Ｂの映像信号毎に算出され、電力相当値に、Ｒ，Ｇ，Ｂ毎の電気光変換効率に基づいて設定した重み値を乗算して総電力相当値が算出され、総電力相当値と、入力された映像信号の画素の輝度値の大きさに応じて表示輝度に制限をかける処理を行う表示デバイスに設定されている表示デバイスの発熱の許容電力量とが比較されて、総電力相当値が許容電力量を超えた場合は、許容電力量を総電力相当値で除算した値を用いて映像信号の信号レベルに対する制御量が算出される。さらに、算出された制御量に基づいて、表示輝度が制御される。これにより、入力される映像信号の画素の輝度値の大きさに応じて表示輝度に制限をかける表示デバイスにおける表示状態が再現されるようになる。

以下、本発明の一実施の形態を、図１〜図８を参照して説明する。本実施の形態における画像表示装置はＬＣＤで構成してあり、ＰＤＰでの表示状態を再現（エミュレート）するものである。

１．装置の全体構成例
図１に示す画像表示装置１０は、レベル制御量算出部１と、レベル補正処理部２と、パネルドライバ３と、バックライト４と、液晶パネル５とより構成される。パネルドライバ３は、図示せぬゲート線駆動回路とデータ線駆動回路等よりなり、液晶パネル４内の所望の画素電極の選択及び画素電極に対する電圧の印加を行う。バックライト４は、図示せぬＬＥＤ（Light Emitting Diode）や導光板、反射シートよりなり、液晶パネル５を背面から照射する。本実施の形態では、バックライト４における輝度の制御量を、Ｅ１（０．５）、Ｅ２（０．８）、１（制御なし）の３段階で調整できる構成としてある。なお、バックライト４の制御量はこれらに限定されるものではなく、制御の段階も、２段階や４段階等他の段階に設定するようにしてもよい。

１−１．レベル制御量算出部１の構成例
レベル制御量算出部１は、入力される映像信号の画素値に基づいて、表示輝度のレベルを制御する制御量を算出する。レベル制御量算出部１は、Ｒ入力電力量変換部１１_ｒと、Ｇ入力電力量変換部１１_ｇと、Ｂ入力電力量変換部１１_ｂと、Ｒ積分処理部１２_ｒと、Ｇ積分処理部１２_ｇと、Ｂ積分処理部１２_ｂとを含む。さらに、Ｒ演算処理部１３_ｒと、Ｇ演算処理部１３_ｇと、Ｂ演算処理部１３_ｂと、総和算出部１４と、制御量決定部１５とを含む。

Ｒ入力電力量変換部１１_ｒ、Ｇ入力電力量変換部１１_ｇ、Ｂ入力電力量変換部１１_ｂは、Ｒ，Ｇ，Ｂの各入力映像信号の画素値を電力量に換算する処理を行う。ここで算出する電力量は、表示輝度の制限を行わない場合に消費されるであろう電力量であり、以下では電力相当値ｖと称する。本例ではＰＤＰにおける挙動をＬＣＤ上で再現することを目的としているため、電力相当値ｖを、ＰＤＰにおける、電気を光に変換するときの特性（以下、電気光変換特性と称する）に基づいて算出する。

ＰＤＰにおける電気光変換特性はリニア（線形）であるため、入力映像信号の画素値をｘとすると、ｘに対する出力輝度値そのものが、画像表示時に要するエネルギー量（電力量）と比例関係にあることになる。このため、電力相当値ｖは、下記の式１に示すようなガンマ曲線で表現することができる。

式１における係数ａ，ｂ，ｃ，γは、入力ｘに対する輝度変化特性を基に算出することが可能であり、輝度変化特性は、測定等により求めることが可能である。

求めた電力相当値ｖ_ｒはＲ積分処理部１２_ｒに、電力相当値ｖ_ｇはＧ積分処理部１２_ｇに、電力相当値ｖ_ｂはＢ積分処理部１２_ｂに出力する。

Ｒ積分処理部１２_ｒ、Ｇ積分処理部１２_ｇ、Ｂ積分処理部１２_ｂは、Ｒ入力電力量変換部１１_ｒ、Ｇ入力電力量変換部１１_ｇ、Ｂ入力電力量変換部１１_ｂから出力された電力相当値ｖ_ｒ，ｖ_ｇ，ｖ_ｂを、フィールド単位あるいはフレーム単位等の一定の期間積分する。積分は下記の式２を用いて行う。

そして、積分後の積分電力相当値Ｖ_ｒをＲ演算処理部１３_ｒに、積分電力相当値Ｖ_ｇをＧ演算処理部１３_ｇに、積分電力相当値Ｖ_ｂをＢ演算処理部１３_ｂに出力する。

Ｒ演算処理部１３_ｒ、Ｇ演算処理部１３_ｇ、Ｂ演算処理部１３_ｂは、積分電力相当値Ｖ_ｒ，Ｖ_ｇ，Ｖ_ｂに、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの電気光変換効率を基に設定した補正係数λ_ｒ、λ_ｇ，λ_ｂを掛け合わせる処理を行う。つまり、電気光変換効率はＲ，Ｇ，Ｂのそれぞれで異なるため、各電気光変換効率を基に算出した重み値としての補正係数λ_ｒ、λ_ｇ，λ_ｂを用いて、積分電力相当値Ｖ_ｒ，Ｖ_ｇ，Ｖ_ｂのそれぞれの関係を補正することを行っている。Ｒ演算処理部１３_ｒは、補正処理後のλ_ｒＶ_ｒを総和算出部１４に出力し、Ｇ演算処理部１３_ｇは、補正処理後のλ_ｇＶ_ｇを総和算出部１４に出力し、Ｂ演算処理部１３_ｂは、補正処理後のλ_ｂＶ_ｂを総和算出部１４に出力する。

総和算出部１４は、Ｒ演算処理部１３_ｒ、Ｇ演算処理部１３_ｇ、Ｂ演算処理部１３_ｂのそれぞれから出力された値を合計することで、総電力相当値Ｐを算出する。総電力相当値Ｐは、下記の式３を用いて算出する。

そして、算出した総電力相当値Ｐを制御量決定部１５に出力する。

制御量決定部１５は、総和算出部１４から出力された総電力相当値Ｐに基づいて、後述する遅延部２１で映像信号に付加する遅延の量を算出する。さらに、液晶パネル５に表示させる映像信号の信号レベルを制御するための制御量（以下、信号レベル制御量と称する）と、バックライト４の輝度を制御するための制御量（以下、バックライト制御量と称する）も算出する。そして、算出した遅延量を遅延部２１に、信号レベル制御量を、後述するレベル補正処理部２内のＲ補正処理部２２_ｒとＧ補正処理部２２_ｇとＢ補正処理部２２_ｂに、バックライト制御量をパネルドライバ３に出力する。

ここで算出する遅延量とは、信号レベル制御量とバックライト制御量の算出に要した時間分、映像信号の出力を遅らせるための遅延量である。なお、遅延による表示遅れを回避する目的で、入力映像信号の時間的変化が一般的に急激でない特性を利用して、遅延量を設定（算出）しないようにしてもよい。この場合は、過去に入力された映像信号の情報のみを用いて各制御量を算出するようにする。

制御量決定部１５は、信号レベル制御量とバックライト制御量を算出するにあたって、まず総和算出部１４から出力された総電力相当量Ｐの値と、表示輝度に対する制限を行う閾値としての許容電力量Ｔとを比較する。そして、総電力相当量Ｐが許容電力量Ｔ以上である場合には、総電力相当量Ｐを許容電力量Ｔの範囲内に収めるための信号レベル制御量及びバックライト制御量を算出する。一方、総電力相当量Ｐが許容電力量Ｔ未満である場合には、元々許容電力量の範囲内であるため、いずれの制御量の算出も行わなくてもよい 。これにより、レベル補正処理部２に制御量が出力されなくなるため、パネルドライバ３には、入力映像信号の画素値ｘがそのまま出力されることになる。また、総電力相当量Ｐが許容電力量Ｔ未満である場合においても、表示に掛かる電力量に余裕があると解釈して制御が行われる場合は、総電力相当量Ｐに応じて制御量を算出して制御を行う。

なお、ここでいう許容電力量Ｔとは、ＰＤＰにおける発熱の許容電力量であり、この許容電力量Ｔは、パネルの寿命や消費電力、発熱量等に応じて、パネル毎に設定されているものである。

図２に、ある画素値が入力された場合における出力輝度値と、総電力相当値Ｐとの関係を示してある。図２の縦軸は出力輝度値を示し、横軸は総電力相当値Ｐを示す。入力映像信号の信号レベルに応じた表示輝度の制御を行わない表示装置では、実線及び破線よりなるＬ１に示されるように、出力輝度値は、総電力相当値Ｐの値に関わらず常に一定となる。これに対して、入力される映像信号の画素値の大きさに応じて出力輝度値の値に制限をかける表示装置においては、総電力相当値Ｐが許容電力量Ｔに達するまでの間は出力輝度値の値が一定であるが、総電力相当値Ｐが許容電力量Ｔを超えると、その値に応じて出力輝度値が下がっている。

図３には、総電力相当値ＰとＰＤＰパネルにおける実際の消費電力量との関係を示してある。縦軸が実際の消費電力量を示し、横軸が総電力相当値Ｐを示す。例えば、画面上に表示する白の面積を徐々に増大させる場合を想定すると、電力量に応じた表示輝度の制御を行わない場合には、実線及び破線よりなるＬ３に示されるように、白表示面積が増大して総電力相当値Ｐが増加するにつれて、実際の消費電力量も増加する。

これに対して、総電力相当値Ｐの値が許容電力量Ｔを超えた場合には、図２にＬ２として示したように出力輝度値に制限を加えることで、図３に実線Ｌ４として示したように、実際の消費電力が許容電力量Ｔに抑えられる。この結果、同じ画素値が入力された場合にも、出力輝度値は入力時の輝度値とは異なる値となる。つまり制御量決定部１５では、入力される映像信号の画素値の大きさに応じて表示輝度に制限をかける表示デバイスにおけるこのような挙動を、表示輝度への制限を行わない表示デバイス上で再現するために、総電力相当値ＰをＰＤＰにおける許容電力量Ｔ内に収めるための制御量を算出する。

前述したように、本例ではバックライト４の輝度を３段階で制御可能としてあるため、信号レベルに対する制御量を、バックライト制御量の値に応じて調整するようにしている。つまり、許容電力量Ｔ／総電力相当値Ｐ／バックライト制御量Ｅを算出することで、信号レベル制御量を求めることができる。具体的には、許容電力量Ｔ／総電力相当値Ｐ（以下、Ｔ／Ｐと称する）が０．４である場合には、バックライトの制御量をＥ１（本例では０．５）とすることで、バックライト４の輝度をまず半分に下げることをおこなう。バックライトで輝度を調整された分だけ信号レベル制御量変更することになるが、これは信号レベル制御量Ｔ／Ｐを１／Ｅ１倍することに相当し、すなわちＴ／Ｐ／Ｅ１＝０．４／０．５＝０．８となり、信号レベル制御量Ｔ／Ｐを０．８とすることで、消費電力を許容電力量Ｔ内に抑えた表示状態と等しくなる。

図４に、制御量決定部１５における信号レベル制御量とバックライト制御量の決定処理の例をフローチャートで示してある。制御量決定部１５ではまず、Ｔ／Ｐが、バックライト４の制御量Ｅ１（本例では０．５）以下であるか否かの判断を行う（ステップＳ１）。Ｔ／Ｐが制御量Ｅ１以下であった場合には、バックライト制御量をＥ１に設定するとともに、信号レベル制御量をＴ／Ｐ／Ｅ１に設定する（ステップＳ２）。

Ｔ／Ｐが、バックライトの制御量Ｅ１より大きかった場合には、次にＴ／Ｐがバックライトの制御量Ｅ２（本例では０．８）以下であるか否かの判断を行う（ステップＳ３）。Ｔ／Ｐが制御量Ｅ２以下であった場合には、バックライト制御量をＥ２に設定するとともに、信号レベル制御量をＴ／Ｐ／Ｅ２に設定する（ステップＳ４）。Ｔ／Ｐがバックライトの制御量Ｅ２より大きかった場合には、バックライトの制御量を１（バックライトの制御なし）に設定し、信号レベル制御量をＴ／Ｐに設定する（ステップＳ５）。

１−２．レベル補正処理部２の構成例
レベル補正処理部２は、遅延部２１と、Ｒ補正処理部２２_ｒと、Ｇ補正処理部２２_ｇとＢ補正処理部２２_ｂとから成る。

遅延部２１は、入力されるＲ，Ｇ，Ｂの各映像信号に対して、制御量決定部１５から出力された遅延量を付加して、Ｒ補正処理部２２_ｒ、Ｇ補正処理部２２_ｇ、Ｂ補正処理部２２_ｂに出力する。

Ｒ補正処理部２２_ｒ、Ｇ補正処理部２２_ｇ、Ｂ補正処理部２２_ｂは、制御量決定部１５から出力された信号レベル制御量と入力映像信号の画素値ｘを下記の式４に代入することにより、出力すべき信号レベルｘ′を算出する。出力すべき信号レベルｘ′とは、入力される映像信号の画素値の大きさに応じて表示輝度に制限をかける表示デバイスにおける、輝度特性を再現した場合の出力輝度値を示す。なお以下の説明では、出力すべき信号レベルｘ′を相当画素値ｘ′とも称する。式４におけるγとｂは、式１におけるものと同一である。

図５に、相当信号画素値ｘ′と総電力相当値Ｐとの関係を示してある。図５において、縦軸は相当画素値ｘ′を示し、横軸は総電力相当値Ｐを示す。総電力相当値Ｐが許容電力量Ｔに達するまでの間は、制御量決定部５による制御量の算出が行われないため、入力映像信号における画素値ｘがそのまま相当画素値ｘ′として、パネルドライバ３に出力される。

総電力相当値Ｐが許容電力量Ｔを超えた場合には、総電力相当値Ｐを許容電力量Ｔの範囲内に抑える処理が行われる。具体的には、式４で算出されたＰに、Ｔ／Ｐを乗算することにより総電力相当値Ｐを許容電力量Ｔ内に収めることができる。このような処理が行われた総電力相当値ＰをＰ′とすると、総電力相当値Ｐ′は、下記の式５によって算出できる。
Ｐ′＝（Ｔ／Ｐ）×Ｐ …式５

なお、ここでは説明を簡単にするため、バックライト制御量を考慮しない場合を例に挙げているが、バックライト制御量を考慮する場合は、（Ｔ／Ｐ）の部分が（Ｔ／Ｐ／Ｅ）となる。

ここで、式３における補正係数λ_ｒ，λ_ｇ，λ_ｂに関係なく、各Ｖ_ｒ，Ｖ_ｇ，Ｖ_ｂに対して（Ｔ／Ｐ）を乗算するものとすると、式５のＰを各Ｖ_ｉ（Ｖ_ｒ，Ｖ_ｇ，Ｖ_ｂ）に置き換えることができる。さらに、式１に基づいて式５を変形すると、下記に示す式６になる。

そしてさらに、係数ｃ_ｉがａ_ｉ（ｘ_ｉ−ｂ_ｉ）^γ に対して十分に小さいことを考慮して式を変形すると、式７のようになる。

式７をさらに変形したものが、式４に示した式となる。だだし、式４では変数の添え字iを省略している。この式４を用いて算出した相当画素値ｘ′による曲線を、図５に実線で示してある。すなわち、総電力相当値Ｐが許容電力量Ｔを超えた場合に、式４を用いて相当画素値ｘ′に制限をかけることにより、画像表示装置１０において、入力される映像信号の画素値の大きさに応じて表示輝度に制限をかける表示デバイスでの表示状態が再現される。

２．装置の動作例
２−１．レベル制御量算出部１の動作例
次に、図６のフローチャートを参照して、レベル制御量算出部１における各種制御量の算出処理の例について説明する。まず、Ｒ入力電力量変換部１１_ｒ，Ｇ入力電力量変換部１１_ｇ，Ｂ入力電力量変換部１１_ｂで、入力されたＲ，Ｇ，Ｂの各画素値が電力相当値ｖ_ｒ，ｖ_ｇ，ｖ_ｂに変換される（ステップＳ１１）。そして、Ｒ積分処理部１２_ｒとＧ積分処理部１２_ｇとＢ積分処理部１２_ｂによって、電力相当値ｖ_ｒ，ｖ_ｇ，ｖ_ｂのそれぞれが積分されて、積分電力相当値Ｖ_ｒ，Ｖ_ｇ，Ｖ_ｂとされる（ステップＳ１２）。

次に、所定の期間積分されたか否かが判断され（ステップＳ１３）、積分された期間が所定の期間に達していない場合には、ステップＳ１１に戻って処理が続けられる。所定の期間積分がされた場合には、Ｒ演算処理部１３_ｒとＧ演算処理部１３_ｇとＢ演算処理部１３_ｂによって、積分電力相当値Ｖ_ｒ，Ｖ_ｇ，Ｖ_ｂに、補正係数λ_ｒ，λ_ｇ，λ_ｂが乗算される（ステップＳ１４）。

そして、総和算出部１４によって、補正処理されたＶ_ｒλ_ｒ，Ｖ_ｇλ_ｇ，Ｖ_ｂλ_ｂが足し合わされ、総電力相当値Ｐが算出される（ステップＳ１５）。最後に、総和算出部１４で算出された総電力相当値Ｐに基づいて、制御量決定部１５によって、遅延量、信号レベル制御量、バックライト制御量が決定されて、レベル補正処理部２に出力される（ステップＳ１６）。

２−２．レベル補正処理部２の動作例
次に、図７のフローチャートを参照して、レベル補正処理部２におけるレベル補正処理の例について説明する。レベル補正処理部２では、まず遅延部２１によって、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの入力映像信号に対して、制御量決定部１５で決定された遅延量が追加される（ステップＳ２１）。そして、所定の期間遅延されたか否かが判定され（ステップＳ２２）、所定の期間遅延されていない場合にはステップＳ２１に戻って処理が続けられる。

所定の期間遅延がされた場合には、制御量決定部１５から出力された信号レベル制御量に基づいて、Ｒ，Ｇ，Ｂの各映像信号の画素値ｘが、画素相当値ｘ′に変換されて（ステップＳ２３）、パネルドライバ３に出力される（ステップＳ２４）。さらに、制御量決定部１５から出力されたバックライト制御量に基づいて、バックライト４の輝度が制御される（ステップＳ２５）。

３．実施の形態の効果
上述した実施の形態によれば、入力映像信号の画素値ｘが、画像の表示にかかるエネルギー量としての総電力相当値Ｐに変換される。そして、総電力相当値Ｐの値が、ＰＤＰのようなピーク輝度特性を有する表示デバイスにおける許容電力値Ｔを超えた場合に、許容電力値Ｔの範囲内に収まる値に制御される。これにより、入力される映像信号の画素値の大きさに応じて表示輝度に制限をかけるＰＤＰのような表示デバイスにおける表示状態が、本例の画像表示装置１０のような、表示輝度に対する制限を必要としない表示デバイス上で再現されるようになる。

また、上述した実施の形態によれば、まずＲ，Ｇ，Ｂの各映像信号に基づいて、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれでの表示にかかるエネルギー量としての電力相当値ｖ_ｒ，ｖ_ｇ，ｖ_ｂが算出される。そしてそれらの値に、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれにおける電気光変換効率に基づいて設定された補正係数λ_ｒ，λ_ｇ，λ_ｂが掛け合わされた値に基づいて、総電力相当値Ｐが算出される。これにより、表示にかかるエネルギー量が厳密に算出されるため、ＰＤＰのような表示デバイスにおける挙動を、ＬＣＤ等で構成した画像表示装置１０において、より忠実に再現することができるようになる。

また、上述した実施の形態によれば、ＬＣＤ等よりなる画像表示装置１０によって、ＰＤＰ等の、入力される映像信号の画素値の大きさに応じて表示輝度に制限をかける表示デバイスの表示状態を再現することができる。これにより、ＬＣＤ等で構成した画像表示装置１０を１台用意することで、入力される映像信号の画素値の大きさに応じて表示輝度に制限をかける表示デバイスの表示状態と、表示輝度への制限を必要としない表示デバイスでの表示状態との両方を確認できるようになる。従って、表示状態を確認したい表示デバイスの種類に対応させて、画質確認用の表示デバイスを複数種類用意する必要がなくなる。

また、上述した実施の形態によれば、バックライト４の輝度と映像信号の信号レベルとの両方によって表示輝度のレベルが制御される。映像信号の信号レベルの制御のみで表示輝度を制御しようとした場合には、輝度を大きく下げた場合に、表示画面での階調がつぶれてしまう可能性もある。これに対して本実施の形態による画像表示装置１０では、表示輝度を大きく制限する場合には、バックライト４の方で調整を行うようなことも可能となる。これにより、階調つぶれを起こすことなく、ＰＤＰのような表示デバイスにおける表示状態を再現することができる。

なお、上述した実施の形態では、バックライト４の輝度と映像信号の信号レベルとの両方によって表示輝度のレベルを制御する構成としてあるが、映像信号の信号レベルのみで制御可能とする構成に適用してもよい。もしくは、バックライト４での輝度の制御段階をより細かく設定できるような場合には、バックライト４に対する制御のみで表示輝度を制御するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態では、画面に表示される画像の色についての補正は行わない構成としてあるが、必要に応じて色の補正を行う構成としてもよい。つまり、バックライト４の輝度を変化させたことで、表示画像の色が変わってしまう場合に、バックライト制御量の値に応じて色補正値を算出し、算出した色補正値を用いて色補正を行うようにしてもよい。

また、上述した実施の形態では、式１に示した係数ａ，ｂ，ｃ，γの値を、Ｒ，Ｇ，Ｂで共通して使用する構成としてあるが、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれで特性が大きく異なる場合などには、Ｒ，Ｇ，Ｂ毎に個別に係数ａ，ｂ，ｃ，γの値を設定するようにしてもよい。

また、上述した実施の形態では、ＰＤＰによる表示状態を再現する場合を例に挙げたが、入力される映像信号の画素値の大きさに応じて表示輝度に制限をかけることを行っている表示デバイスであれば、ＣＲＴ等の表示デバイスによる表示状態を再現させるようにしてもよい。

なお、上述した一連の処理は、ハードウェアにより行うこともできるし、ソフトウェアにより行うこともできる。一連の処理をソフトウェアによって行う場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、汎用のコンピュータ等にインストールされる。

図８に、上述した一連の処理を実行するプログラムがインストールされるパーソナルコンピュータ１００の一実施の形態の構成例を示してある。

プログラムは、パーソナルコンピュータ１００に内蔵されている記録媒体としてのハードディスク１０５やＲＯＭ（Read Only Memory）１０３に予め記録しておくことができる。

あるいはプログラムは、外部記憶媒体１１１に、一時的あるいは永続的に格納（記録）しておくことができる。外部記憶媒体１１１は、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory），ＭＯ（Magneto Optical）ディスク，ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、磁気ディスク、半導体メモリなどで構成される。このような外部記憶媒体１１１は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することができる。

なお、プログラムは、上述したような外部記憶媒体１１１からパーソナルコンピュータ１００にインストールする他、ダウンロードサイトから、ディジタル衛星放送用の人工衛星を介して、パーソナルコンピュータ１００に無線でも転送可能である。また、ＬＡＮ（Local Area Network）、インターネット等のネットワークを介して、パーソナルコンピュータ１００に有線で転送することもできる。パーソナルコンピュータ１００では、そのようにして転送されてくるプログラムを、通信部１０８で受信し、内蔵するハードディスク１０５にインストールすることができる。

コンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２を内蔵しており、バス１０１を介して、入出力インタフェース１１０が接続されている。そしてＣＰＵ１０２には、入出力インタフェース１１０を介して、ユーザによって、キーボードや、マウス、マイク等で構成される入力部１０７が操作等されることにより指令が入力される。ＣＰＵ１０２では、それらの指令に従って、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０３に格納されているプログラムを実行する。

またＣＰＵ１０２は、プログラムを読み出してＲＡＭ（Random Access Memory）１０４にロードして実行する。ここで読み出されるプログラムは、ハードディスク１０５に格納されているプログラムや、通信部１０８で受信されてハードディスク１０５にインストールされたプログラム等である。または、ドライブ１０９に装着された外部記憶媒体１１１から読み出されて、ハードディスク１０５にインストールされたプログラムであってもよい。

ＣＰＵ１０２は、上述した各フローチャートに従って処理、あるいは上述した各ブロック図の構成により行われる処理を行う。そしてＣＰＵ１０２は、必要に応じて、その処理結果を、入出力インタフェース１１０を介して、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やスピーカ等で構成される出力部１０６から出力させる。あるいは、通信部１０８から送信、さらには、ハードディスク１０５に記録等させる。

本発明の一実施の形態による画像表示装置の内部構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態による総電力相当値とＰＤＰの出力輝度値との関係の例を示す特性図である。 本発明の一実施の形態による総電力相当値とＰＤＰの実際の消費電力量との関係の例を示す特性図である。 本発明の一実施の形態による信号レベル制御量とバックライト制御量との決定処理の例を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態による総電力相当値と相当画素値との関係の例を示す特性図である。 本発明の一実施の形態によるレベル制御量算出部による制御量の算出処理の例を示すフローチャートである。 本発明の一実施の形態によるレベル補正処理部による補正処理の例を示すフローチャートである。 パーソナルコンピュータの構成の例を示すブロック図である。 従来のＰＤＰにおける白表示面積比率と表示輝度の関係を示す特性図である。

符号の説明

１…レベル制御量算出部、２…レベル補正処理部、３…パネルドライバ、４…バックライト、５…液晶パネル、１１_ｒ…Ｒ入力電力量変換部、１１_ｇ…Ｇ入力電力量変換部、１１_ｂ…Ｂ入力電力量変換部、１２_ｒ…Ｒ積分処理部、１２_ｇ…Ｇ積分処理部、１２_ｂ…Ｂ積分処理部、１３_ｒ…Ｒ演算処理部、１３_ｇ…Ｇ演算処理部、１３_ｂ…Ｂ演算処理部、１４…総和算出部、１５…制御量決定部、２１…遅延部、２２_ｒ…Ｒ補正処理部、２２_ｇ…Ｇ補正処理部、２２_ｂ…Ｂ補正処理部、Ｅ，Ｅ１，Ｅ２…バックライト制御量、Ｐ…総電力相当値、Ｔ…許容電力値

Claims (9)

1. 入力された映像信号による画像が表示部に表示される場合に消費が予測される電力量に相当する電力相当値を、前記映像信号の画素の輝度値の大きさと、前記輝度値の大きさに応じて前記表示部の表示輝度に制限をかける処理を行う表示デバイスにおける電気光変換特性に基づいて、Ｒ，Ｇ，Ｂの映像信号毎に算出し、前記電力相当値に、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ毎の電気光変換効率に基づいて設定した重み値を乗算して総電力相当値を算出し、前記総電力相当値と、前記入力された映像信号の画素の輝度値の大きさに応じて表示輝度に制限をかける処理を行う表示デバイスに設定されている前記表示デバイスの発熱の許容電力量とを比較して、前記総電力相当値が前記許容電力量を超えた場合は、前記許容電力量を前記総電力相当値で除算した値を用いて前記映像信号の信号レベルに対する制御量を算出する制御量算出部と、
   前記制御量算出部で算出された制御量に基づいて、前記表示輝度を制御する補正処理部とを備えた
   画像処理装置。
2. 前記映像信号による画像を表示する表示部を備え、
   前記表示部は、前記画像を表示する各画素が配置された表示パネルと前記表示パネルを照射するバックライトとを含み、
   前記制御量算出部は、前記映像信号の信号レベルに対する制御量と前記バックライトの輝度に対する制御量を、一方の制御量に応じて他方の制御量が求まるように算出する
   請求項１記載の画像処理装置。
3. 前記制御量算出部は、前記総電力相当値が前記許容電力量を超えた場合で、前記許容電力量を前記電力相当値で除算した値が、前記バックライトの最大制御レベルより大きい場合には、前記許容電力量を前記電力相当値で除算した値をさらに前記バックライトの制御レベルで除算した値を、前記映像信号の信号レベルの制御量として決定する
   請求項２記載の画像処理装置。
4. 前記制御量算出部は、Ｒの映像信号の画素の輝度値に基づいて前記電力相当値を算出するＲ入力電力量変換部と、Ｇの映像信号の画素の輝度値に基づいて前記電力相当値を算出するＧ入力電力量変換部と、Ｂの映像信号の画素の輝度値に基づいて前記電力相当値を算出するＢ入力電力量変換部と、前記Ｒの相当値を所定の期間積分するＲ積分処理部と、前記Ｇの相当値を所定の期間積分するＧ積分処理部と、前記Ｂの相当値を所定の期間積分するＢ積分処理部と、前記Ｒ積分処理部により積分されたＲの積分電力相当値に、Ｒに対する重み値を乗算するＲ演算処理部と、前記Ｂの相当値を所定の期間積分するＢ積分処理部と、前記Ｒ積分処理部により積分されたＲの積分電力相当値に、Ｒに対する重み値を乗算するＲ演算処理部と、前記Ｇ積分処理部により積分されたＧの積分電力相当値に、Ｇに対する重み値を乗算するＧ演算処理部と、前記Ｂ積分処理部により積分されたＢの積分電力相当値に、Ｂに対する重み値を乗算するＢ演算処理部と、前記Ｒの積分電力相当値と前記Ｇの積分電力相当値と前記Ｂの積分電力相当値とを合算して前記総電力相当値を算出する総和算出部と、前記総電力相当値に基づいて制御量を決定する制御量決定部とを備える
   請求項３記載の画像処理装置。
5. 前記所定の期間とは、１フィールド期間又は１フレーム期間で構成される期間である
   請求項４記載の画像処理装置。
6. 前記制御量算出部は、前記所定の期間分に相当する遅延量を算出し、
   前記補正処理部は、前記Ｒ，Ｇ，Ｂの各映像信号に前記遅延量を付加する遅延部を備える
   請求項５記載の画像処理装置。
7. 入力された映像信号による画像が表示部に表示される場合に消費が予測される電力量に相当する電力相当値を、前記映像信号の画素の輝度値の大きさと、前記輝度値の大きさに応じて前記表示部の表示輝度に制限をかける処理を行う表示デバイスにおける電気光変換特性に基づいて、Ｒ，Ｇ，Ｂの映像信号毎に算出するステップと、
   前記電力相当値に、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ毎の電気光変換効率に基づいて設定した重み値を乗算して総電力相当値を算出するステップと、
   前記総電力相当値と、前記入力された映像信号の画素の輝度値の大きさに応じて表示輝度に制限をかける処理を行う表示デバイスに設定されている前記表示デバイスの発熱の許容電力量とを比較して、前記総電力相当値が前記許容電力量を超えた場合は、前記許容電力量を前記総電力相当値で除算した値を用いて前記映像信号の信号レベルに対する制御量を算出するステップと、
   前記算出された制御量に基づいて、前記表示輝度を制御するステップとを含む
   画像信号処理方法。
8. 入力された映像信号による画像が表示部に表示される場合に消費が予測される電力量に相当する電力相当値を、前記映像信号の画素の輝度値の大きさと、前記輝度値の大きさに応じて前記表示部の表示輝度に制限をかける処理を行う表示デバイスにおける電気光変換特性に基づいて、Ｒ，Ｇ，Ｂの映像信号毎に算出するステップと、
   前記電力相当値に、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ毎の電気光変換効率に基づいて設定した重み値を乗算して総電力相当値を算出するステップと、
   前記総電力相当値と、前記入力された映像信号の画素の輝度値の大きさに応じて表示輝度に制限をかける処理を行う表示デバイスに設定されている前記表示デバイスの発熱の許容電力量とを比較して、前記総電力相当値が前記許容電力量を超えた場合は、前記許容電力量を前記総電力相当値で除算した値を用いて前記映像信号の信号レベルに対する制御量を算出するステップと、
   前記算出された制御量に基づいて、前記表示輝度を制御するステップとをコンピュータに実行させるための
   プログラム。
9. 入力された映像信号による画像が表示部に表示される場合に消費が予測される電力量に相当する電力相当値を、前記映像信号の画素の輝度値の大きさと、前記輝度値の大きさに応じて前記表示部の表示輝度に制限をかける処理を行う表示デバイスにおける電気光変換特性に基づいて、Ｒ，Ｇ，Ｂの映像信号毎に算出するステップと、
   前記電力相当値に、前記Ｒ，Ｇ，Ｂ毎の電気光変換効率に基づいて設定した重み値を乗算して総電力相当値を算出するステップと、
   前記総電力相当値と、前記入力された映像信号の画素の輝度値の大きさに応じて表示輝度に制限をかける処理を行う表示デバイスに設定されている前記表示デバイスの発熱の許容電力量とを比較して、前記総電力相当値が前記許容電力量を超えた場合は、前記許容電力量を前記総電力相当値で除算した値を用いて前記映像信号の信号レベルに対する制御量を算出するステップと、
   前記算出された制御量に基づいて、前記表示輝度を制御するステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な
   記録媒体。

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