特許 5855896 サブフィールド駆動法を用いた表示装置、表示方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5855896

(24)【登録日】2015年12月18日

(45)【発行日】2016年2月9日

(54)【発明の名称】サブフィールド駆動法を用いた表示装置、表示方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G09G 3/28 20130101AFI20160120BHJP

   G09G 3/20 20060101ALI20160120BHJP

   H04N 5/66 20060101ALI20160120BHJP

【ＦＩ】

   G09G3/28 K

   G09G3/20 641E

   G09G3/20 641P

   H04N5/66 101B

   G09G3/20 660V

   G09G3/20 650J

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2011-228879(P2011-228879)

(22)【出願日】2011年10月18日

(65)【公開番号】特開2013-88609(P2013-88609A)

(43)【公開日】2013年5月13日

【審査請求日】2014年9月1日

【権利譲渡・実施許諾】特許権者において、実施許諾の用意がある。

(73)【特許権者】

【識別番号】000004352

【氏名又は名称】日本放送協会

(74)【代理人】

【識別番号】100121119

【弁理士】

【氏名又は名称】花村 泰伸

(72)【発明者】

【氏名】平野 芳邦

(72)【発明者】

【氏名】薄井 武順

(72)【発明者】

【氏名】石井 啓二

【審査官】 中村 直行

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−１７１３６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１９８３０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１６１３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０８１０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−００４６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２９７１０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０９Ｇ ３／００ − ５／４２

Ｈ０４Ｎ ５／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

行方向及び列方向に配列した複数の画素を備え、入力映像の画像データを所定ビット数のビットデータに変換し、前記画素を選択するアドレス期間と、前記選択した画素を前記ビットデータの重みに応じた時間分発光させる表示期間とからなるサブフィールドの処理により、前記入力映像から表示映像を生成して階調表示を行う表示装置において、
ｎを自然数として、前記入力映像における連続する、フレーム番号（２ｎ−１）の第１フレーム及びフレーム番号２ｎの第２フレームのそれぞれの画像データに基づいて、所定数の上位ビットを抽出する上位ビット処理部と、
前記入力映像における連続する前記第１及び第２フレームの画像データを合算する下位ビット処理部と、
前記下位ビット処理部により合算された画像データから前記上位ビット処理部により抽出された上位ビットを含む画像データを減算して得られた画像データから、第１の所定位置及び第２の所定位置の下位ビットを抽出し、前記上位ビット処理部により第１フレームから抽出された所定数の上位ビットと前記第１の所定位置の下位ビットとを合成すると共に、前記上位ビット処理部により第２フレームから抽出された所定数の上位ビットと前記第２の所定位置の下位ビットとを合成し、前記合成した連続する２つのフレームの画像データを表示映像として出力する合成部と、
を備えたことを特徴とする表示装置。

【請求項2】

請求項１に記載の表示装置において、
前記合成部は、前記入力映像の第１フレームに基づいて抽出された上位ビットを、前記表示映像の第１フレームの上位ビットに割り振り、前記入力映像の第２フレームに基づいて抽出された上位ビットを、前記表示映像の第２フレームの上位ビットに割り振る、ことを特徴とする表示装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の表示装置において、
前記上位ビット処理部は、
前記入力映像における連続する前記第１及び第２フレームのそれぞれの画像データから、前記所定数の上位ビットを直接抽出する上位抽出部、
を備えたことを特徴とする表示装置。

【請求項4】

請求項１から３までのいずれか一項に記載の表示装置において、
前記下位ビット処理部は、
前記入力映像における連続する前記第１及び第２フレームの画像データを合算し、メタフレーム画像データを生成する合算部と、
前記上位ビット処理部により第１フレームから抽出された上位ビットと第２フレームから抽出された上位ビットとを加算し、加算画像データを生成する加算部と、
前記合算部により生成されたメタフレーム画像データと、前記加算部により生成された加算画像データとを用いて減算を行い、表示エラー画像データを生成する減算部と、
を備えたことを特徴とする表示装置。

【請求項5】

行方向及び列方向に配列した複数の画素を備えた表示装置により、入力映像の画像データを所定ビット数のビットデータに変換し、前記画素を選択するアドレス期間と、前記選択した画素を前記ビットデータの重みに応じた時間分発光させる表示期間とからなるサブフィールドの処理にて、前記入力映像から表示映像を生成して階調表示を行う表示方法において、
ｎを自然数として、前記入力映像における連続する、フレーム番号（２ｎ−１）の第１フレーム及びフレーム番号２ｎの第２フレームのそれぞれの画像データに基づいて、所定数の上位ビットを抽出する第１のステップと、
前記入力映像における連続する前記第１及び第２フレームの画像データを合算する第２のステップと、
前記第２のステップにより合算した画像データから前記第１のステップにより抽出した上位ビットを含む画像データを減算して得られた画像データから、第１の所定位置及び第２の所定位置の下位ビットを抽出する第３のステップと、
前記第１のステップにより第１フレームから抽出した所定数の上位ビットと前記第３のステップにより抽出した第１の所定位置の下位ビットとを合成する第４のステップと、
前記第１のステップにより第２フレームから抽出した所定数の上位ビットと前記第３のステップにより抽出した第２の所定位置の下位ビットとを合成する第５のステップと、
前記第４のステップ及び第５のステップにより合成した連続する２つのフレームの画像データを表示映像として出力する第６のステップと、
を有することを特徴とする表示方法。

【請求項6】

コンピュータを、請求項１から４までのいずれか一項に記載の表示装置として機能させるための表示プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラズマディスプレイパネル等のマトリクス型表示装置に用いる技術に関し、特に、画像データを表示するフィールドを複数のサブフィールドに分割し、これらの複数のサブフィールドを足し合わせて階調表示するサブフィールド駆動法を用いた表示装置、表示方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

映像処理技術の発展に伴い、表示装置の画質性能に対する要求は高まっている。特に、動画質に課題があるとされていた液晶表示装置の駆動方法に関する技術進展は目覚しく、倍速駆動または黒挿入の技術によって、その動画質は飛躍的に改善された。一方、もともと動画質に優れるプラズマディスプレイ（以下、ＰＤＰという。）においても、階調表現を改善する等の目的で、さらに高いフレーム周波数での表示技術に関する研究及び開発が行なわれている。

【0003】

ところで、ＰＤＰ等で用いられる階調表示手法として、サブフィールド駆動法（以下、ＳＦ駆動法という。）が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このＳＦ駆動法は、１フレームの映像表示期間を示すフィールドを複数の区間（サブフィールド、以下、ＳＦという。）に時間的に分割し、分割したそれぞれのＳＦの表示時間に重み付けをすることで輝度（発光重み）を割り振り、発光させるＳＦの組み合わせにてこれらのＳＦを足し合わせ（時間積分し）画素値を表現し、画像表示するものである。具体的には、行方向及び列方向に配列した複数の画素を備えた表示装置において、画像データをビット毎のデータに変換し、画素を選択するアドレス期間と、選択した画素をビットの重みに応じた時間分発光させる表示期間とからなるＳＦにより、画像データに従って階調表示を行うものである。これにより、人の眼に映る画像の時間的な積分作用によって、階調表示を実現することができる。例えば、１フィールドを８つのＳＦに分割し、１，２，４，８，１６，３２，６４，１２８の重み付けを各ＳＦに持たせ、これらのＳＦを足し合わせることにより、２５６階調の画像表示を行う。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３２５９２５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、このＳＦ駆動法では、フレーム周波数に上限が存在する。これは、１フレームあたりのＳＦ数をＮ、１つのＳＦを表示するために必要な時間幅をＴ、フレーム周波数をｆ［Ｈｚ］とすると、模式的にＮ≦１／（ｆＴ）と表すことができ、２の階乗に対応するユニークな発光重みを持つＳＦの組を用いた場合に表現できる階調数が、２のＮ乗となるからである。

【0006】

例えば、１フレームを１２８，６４，３２，１６，８，４，２，１の発光重みを持つ８つのＳＦに分割し、各ＳＦの発光の有無によって２５６階調の画像表示を行う場合を想定する。この場合、各ＳＦに与えられる時間を変えずにフレーム周波数を２倍に上げるには、１フレームを分割するＳＦ数を半分の４にまで下げる必要がある。フレーム周波数を上げると、ＳＦ数が減少して階調数が少なくなるから、フレーム周波数の上昇は、ＳＦ数の減少すなわち階調性低下の原因となる。

【0007】

そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、動画質に関わる高輝度成分のフレーム周波数を維持または上げながら、階調性を向上させることが可能なＳＦ駆動法を用いた表示装置、表示方法及びプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記目的を達成するために、本発明による表示装置は、行方向及び列方向に配列した複数の画素を備え、入力映像の画像データを所定ビット数のビットデータに変換し、前記画素を選択するアドレス期間と、前記選択した画素を前記ビットデータの重みに応じた時間分発光させる表示期間とからなるサブフィールドの処理により、前記入力映像から表示映像を生成して階調表示を行う表示装置において、ｎを自然数として、前記入力映像における連続する、フレーム番号（２ｎ−１）の第１フレーム及びフレーム番号２ｎの第２フレームのそれぞれの画像データに基づいて、所定数の上位ビットを抽出する上位ビット処理部と、前記入力映像における連続する前記第１及び第２フレームの画像データを合算する下位ビット処理部と、前記下位ビット処理部により合算された画像データから前記上位ビット処理部により抽出された上位ビットを含む画像データを減算して得られた画像データから、第１の所定位置及び第２の所定位置の下位ビットを抽出し、前記上位ビット処理部により第１フレームから抽出された所定数の上位ビットと前記第１の所定位置の下位ビットとを合成すると共に、前記上位ビット処理部により第２フレームから抽出された所定数の上位ビットと前記第２の所定位置の下位ビットとを合成し、前記合成した連続する２つのフレームの画像データを表示映像として出力する合成部と、を備えたことを特徴とする。

【0009】

また、本発明による表示装置は、前記合成部が、前記入力映像の第１フレームに基づいて抽出された上位ビットを、前記表示映像の第１フレームの上位ビットに割り振り、前記入力映像の第２フレームに基づいて抽出された上位ビットを、前記表示映像の第２フレームの上位ビットに割り振る、ことを特徴とする。

【0010】

また、本発明による表示装置は、前記上位ビット処理部が、前記入力映像における連続する前記第１及び第２フレームのそれぞれの画像データから、前記所定数の上位ビットを直接抽出する上位抽出部、を備えたことを特徴とする。

【0011】

また、本発明による表示装置は、前記下位ビット処理部が、前記入力映像における連続する前記第１及び第２フレームの画像データを合算し、メタフレーム画像データを生成する合算部と、前記上位ビット処理部により第１フレームから抽出された上位ビットと第２フレームから抽出された上位ビットとを加算し、加算画像データを生成する加算部と、前記合算部により生成されたメタフレーム画像データと、前記加算部により生成された加算画像データとを用いて減算を行い、表示エラー画像データを生成する減算部と、を備えたことを特徴とする。

【0012】

さらに、本発明による表示方法は、行方向及び列方向に配列した複数の画素を備えた表示装置により、入力映像の画像データを所定ビット数のビットデータに変換し、前記画素を選択するアドレス期間と、前記選択した画素を前記ビットデータの重みに応じた時間分発光させる表示期間とからなるサブフィールドの処理にて、前記入力映像から表示映像を生成して階調表示を行う表示方法において、ｎを自然数として、前記入力映像における連続する、フレーム番号（２ｎ−１）の第１フレーム及びフレーム番号２ｎの第２フレームのそれぞれの画像データに基づいて、所定数の上位ビットを抽出する第１のステップと、前記入力映像における連続する前記第１及び第２フレームの画像データを合算する第２のステップと、前記第２のステップにより合算した画像データから前記第１のステップにより抽出した上位ビットを含む画像データを減算して得られた画像データから、第１の所定位置及び第２の所定位置の下位ビットを抽出する第３のステップと、前記第１のステップにより第１フレームから抽出した所定数の上位ビットと前記第３のステップにより抽出した第１の所定位置の下位ビットとを合成する第４のステップと、前記第１のステップにより第２フレームから抽出した所定数の上位ビットと前記第３のステップにより抽出した第２の所定位置の下位ビットとを合成する第５のステップと、前記第４のステップ及び第５のステップにより合成した連続する２つのフレームの画像データを表示映像として出力する第６のステップと、を有することを特徴とする。

【0013】

さらに、本発明による表示プログラムは、コンピュータを前記表示装置として機能させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

以上のように、本発明によれば、動画質に関わる高輝度成分のフレーム周波数を維持または上げながら、階調性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態による表示装置の構成を示すブロック図である。

【図2】表示装置における画像データのフローを示す図である。

【図3】表示装置により出力される表示映像の画像を説明する図である。

【図4】従来の表示装置における画像データのフローを示す図である。

【図5】従来の表示装置により出力される表示映像の画像を説明する図である。

【図6】シミュレーション結果を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。本発明の実施形態は、高輝度成分である輝度重みの大きいＳＦの表示映像については、所定の階調数よりも大きい画像データを生成し、入力映像と同じフレーム周波数で扱い、低輝度成分である輝度重みの小さいＳＦの表示映像については、所定の階調数よりも大きい画像データを生成し、入力映像よりも低いフレーム周波数で扱うことを特徴とする。ここで、人間の視覚追従は、高輝度成分の映像に対して早く、低輝度成分に対して遅いという特性がある。したがって、高輝度成分のＳＦを高いフレーム周波数で表示することにより、動画質の改善効果が期待される。

【0017】

また、本発明の実施形態では、時間的に隣接する２個の入力映像のフレームを平均化した画像（以下、メタフレームという。）をＳＦに分割し、所定の低輝度成分である輝度重みの小さいＳＦを決定する。表示映像における輝度重みの小さいＳＦは、隣接するフレームにおいて異なる重みを持つものとし、例えば、最初のフレームが６４，３２，８，１の重みに対応する４ビットのＳＦにて構成され、次のフレームが６４，３２，４，２の重みに対応する４ビットのＳＦにて構成される場合、各フレームにおいて輝度重みの小さい下位のＳＦである８及び１の重みに対応するビットのＳＦ、並びに４及び２の重みに対応するビットのＳＦに対してはメタフレームのＳＦ値を与える。この結果、両フレーム（最初のフレームと次のフレームと）を合算（加算）した値は、両フレームをそれぞれ４ビットで表現した場合に比べ、メタフレームに近い値を取ることになる。このように、本発明の実施形態では、メタフレームにおける低輝度成分（通常よりも低いフレーム周波数で画像を見た場合の実際の低輝度成分）を、隣接する表示映像のフレームに分配するようにしたから、静止画の階調再現性を向上させることができる。したがって、動画質に関わる高輝度成分のフレーム周波数を維持しながら、階調性を向上させることができる。

【0018】

〔表示装置〕
まず、本発明の実施形態による表示装置について説明する。図１は、表示装置の構成を示すブロック図であり、図２は、表示装置における画像データのフローを示す図である。図１及び図２の実施形態では、横４８０画素、縦２６０画素、１画素あたりの階調数２５６（８ビット）の静止画を１フレームとする。表示装置１は、１秒あたり１２０フレーム（すなわち１２０ｆｐｓ）の動画像を入力映像の８ビット画像Ｆ_ｉ（Ｎ）として入力し、５つのＳＦに分割した表示映像の画像Ｄ（Ｎ）を出力するものとする。また、表示装置１は、１秒あたり６００のＳＦを出力することが可能であり、したがって、１２０ｆｐｓの映像であれば１フレームあたり５つのＳＦを割り当てることができる。８ビット画像Ｆ_ｉ（Ｎ）は、フレーム番号Ｎの画素値を示す。

【0019】

図１を参照して、この表示装置１は、減色部１０−１，１０−２、上位抽出部１１−１，１１−２、平均化部（合算部）１２、減色部１３、加算部１４、減算部１５及び合成部１６−１，１６−２を備えている。減色部１０−１，１０−２及び上位抽出部１１−１，１１−２により上位ビット処理部が構成され、平均化部１２、減色部１３、加算部１４及び減算部１５により下位ビット処理部が構成される。表示装置１は、入力映像における２フレームの８ビット画像Ｆ_ｉ（Ｎ），Ｆ_ｉ（Ｎ＋１）を入力し、表示映像を構成する５つのＳＦのうち上位３ビットのＳＦが、階調数３２（５ビット）よりも大きい階調数６４（６ビット）及び１２０ｆｐｓのデータにて構成され、下位２ビットのＳＦが、入力映像を平均化したデータであって、階調数３２（５ビット）よりも大きい階調数１２８（７ビット）及び６０ｆｐｓのデータにて構成された２フレームの画像Ｄ（Ｎ），Ｄ（Ｎ＋１）を表示映像として出力する。表示装置１は、８ビット画像Ｆ_ｉ（Ｎ），Ｆ_ｉ（Ｎ＋１）の処理の後、入力映像における２フレームの８ビット画像Ｆ_ｉ（Ｎ＋２），Ｆ_ｉ（Ｎ＋３）を入力し、２フレームの画像Ｄ（Ｎ＋２），Ｄ（Ｎ＋３）を生成し表示映像として出力する。

【0020】

減色部１０−１は、入力映像の８ビット画像Ｆ_ｉ（Ｎ）を入力し、減色処理により８ビットの画像データを６ビットの画像データに変換し、６ビット画像Ｆ_６（Ｎ）を生成して上位抽出部１１−１に出力する。６ビット画像Ｆ_６（Ｎ）の構成は、図２のｄ１のようになる。図２のｄ１において、「１，２，４，８，１６，３２」は、６ビット画像Ｆ_６（Ｎ）における各ビットの重みを示し、６ビット画像Ｆ_６（Ｎ）の階調数は６４（６ビット）である。尚、６ビット画像Ｆ_６（Ｎ）を生成する減色処理には、例えば、誤差拡散を行いながら下位ビットを削除するSteavenson＆Archeのディザリングアルゴリズムが用いられる。この減色処理は既知であるから、ここでは説明を省略する。本発明では、減色処理を、Steavenson＆Archeのディザリングアルゴリズムによる処理に限定するものではない。

【0021】

上位抽出部１１−１は、減色部１０−１から６ビット画像Ｆ_６（Ｎ）を入力し、高輝度成分に相当する所定の上位３ビットを抽出し、ダミー（０）の下位２ビットと抽出した上位３ビットとを合成した合計５ビットにより構成される上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ）を生成し、上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ）を加算部１４及び合成部１６−１に出力する。この上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ）における上位３ビットのデータは、当該表示装置１により生成される表示映像の画像Ｄ（Ｎ）の高輝度成分に割り振られる。上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ）の構成は、図２のｄ２のようになる。図２のｄ２に示すように、上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ）は、５ビットにより構成された１２０ｆｐｓのデータであり、上位３ビットが６ビット画像Ｆ_６（Ｎ）の上位３ビットと同じである。また、上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ）の階調数は３２（５ビット）である。

【0022】

減色部１０−２は、減色部１０−１と同様の処理を行い、入力映像の８ビット画像Ｆ_ｉ（Ｎ＋１）を入力し、減色処理により８ビットの画像データを６ビットの画像データに変換し、６ビット画像Ｆ_６（Ｎ＋１）を生成して上位抽出部１１−２に出力する。６ビット画像Ｆ_６（Ｎ＋１）の構成は、図２のｄ３のようになる。図２のｄ３において、「１，２，４，８，１６，３２」は、６ビット画像Ｆ_６（Ｎ＋１）における各ビットの重みを示し、６ビット画像Ｆ_６（Ｎ＋１）の階調数は６４（６ビット）である。

【0023】

上位抽出部１１−２は、上位抽出部１１−１と同様の処理を行い、減色部１０−２から６ビット画像Ｆ_６（Ｎ＋１）を入力し、高輝度成分に相当する所定の上位３ビットを抽出し、ダミー（０）の下位２ビットと抽出した上位３ビットとを合成した合計５ビットにより構成される上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ＋１）を生成し、上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ＋１）を加算部１４及び合成部１６−２に出力する。この上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ＋１）における上位３ビットのデータは、当該表示装置１により生成される表示映像の画像Ｄ（Ｎ＋１）の高輝度成分に割り振られる。上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ＋１）の構成は、図２のｄ４のようになる。図２のｄ４に示すように、上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ＋１）は、５ビットにより構成された１２０ｆｐｓのデータであり、上位３ビットが６ビット画像Ｆ_６（Ｎ＋１）の上位３ビットと同じである。また、上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ＋１）の階調数は３２（５ビット）である。

【0024】

加算部１４は、上位抽出部１１−１から上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ）を入力すると共に、上位抽出部１１−２から上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ＋１）を入力し、上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ）と上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ＋１）とを合算（加算）し、２フレームの平均画像Ｆ_ｂ（Ｎ＋１／２）を生成し、２フレームの平均画像Ｆ_ｂ（Ｎ＋１／２）を減算部１５に出力する。２フレームの平均画像Ｆ_ｂ（Ｎ＋１／２）の構成は、図２のｄ６のようになる。図２のｄ６に示すように、２フレームの平均画像Ｆ_ｂ（Ｎ＋１／２）は、７ビットにより構成された６０ｆｐｓのデータであり、上位４ビットが上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ）の上位３ビットと上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ＋１）の上位３ビットとの加算結果であり、下位３ビットがダミービットである。また、２フレームの平均画像Ｆ_ｂ（Ｎ＋１／２）の階調数は１２７（７ビット）である。

【0025】

平均化部１２は、入力映像の８ビット画像Ｆ_ｉ（Ｎ），Ｆ_ｉ（Ｎ＋１）を入力し、これらの画像を平均化し、平均化画像を生成して減色部１３に出力する。具体的には、平均化部１２は、８ビット画像Ｆ_ｉ（Ｎ），Ｆ_ｉ（Ｎ＋１）の画素値を合算（加算）して２で除算し、平均化画像を生成する。

【0026】

減色部１３は、平均化部１２から平均化画像を入力し、減色処理により８ビットの平均化画像の画像データを７ビットの画像データに変換し、７ビット画像のメタフレームＦ_ｍ（Ｎ＋１／２）を生成して減算部１５に出力する。７ビット画像のメタフレームＦ_ｍ（Ｎ＋１／２）の構成は、図２のｄ５のようになる。図２のｄ５において、「１，２，４，８，１６，３２，６４」は、７ビット画像のメタフレームＦ_ｍ（Ｎ＋１／２）における各ビットの重みを示す。メタフレームＦ_ｍ（Ｎ＋１／２）は、７ビットにより構成された６０ｆｐｓ相当のデータであり、その階調数は１２８（７ビット）である。尚、減色部１３による７ビット画像への減色処理は、減色部１０−１，１０−２による６ビット画像への減色処理と同様である。

【0027】

減算部１５は、減色部１３からメタフレームＦ_ｍ（Ｎ＋１／２）を入力すると共に、加算部１４から２フレームの平均画像Ｆ_ｂ（Ｎ＋１／２）を入力し、メタフレームＦ_ｍ（Ｎ＋１／２）の画素値から２フレームの平均画像Ｆ_ｂ（Ｎ＋１／２）の画素値を減算し、表示エラーＤ_ｍ（Ｎ＋１／２）を生成して合成部１６−１，１６−２に出力する。ここで、メタフレームＦ_ｍ（Ｎ＋１／２）、２フレームの平均画像Ｆ_ｂ（Ｎ＋１／２）及び表示エラーＤ_ｍ（Ｎ＋１／２）は、７ビットにより構成された６０ｆｐｓのデータであり、その階調数は１２８（７ビット）である。この表示エラーＤ_ｍ（Ｎ＋１／２）における下位４ビットのデータの一部は、当該表示装置１により生成される表示映像の画像Ｄ（Ｎ），画像Ｄ（Ｎ＋１）の低輝度成分にそれぞれ割り振られる。表示エラーＤ_ｍ（Ｎ＋１／２）の構成は、図２のｄ７のようになる。図２のｄ７において、「１，２，４，８，１６，３２，６４」は、７ビット画像の表示エラーＤ_ｍ（Ｎ＋１／２）における各ビットの重みを示す。尚、減算部１５により生成される表示エラーＤ_ｍ（Ｎ＋１／２）には上位ビット成分は存在しない。表示エラーＤ_ｍ（Ｎ＋１／２）は、メタフレームＦ_ｍ（Ｎ＋１／２）から２フレームの平均画像Ｆ_ｂ（Ｎ＋１／２）を減算した結果だからである。本例では、「１６，３２，６４」の重みを有するビット成分にはデータが存在しないことになる。

【0028】

減算部１５により生成される表示エラーＤ_ｍ（Ｎ＋１／２）は、６０ｆｐｓにて更新される場合の理想的な画像（６０ｆｐｓで画像を見た場合の実際の画像）である現時点のメタフレームＦ_ｍ（Ｎ＋１／２）と、１２０ｆｐｓにて更新される上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ），Ｆ_３（Ｎ＋１）を６０ｆｐｓにて更新される画像に変換した２フレームの平均画像Ｆ_ｂ（Ｎ＋１／２）との間の現時点における誤差といえる。

【0029】

合成部１６−１は、上位抽出部１１−１から上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ）を入力すると共に、減算部１５から表示エラーＤ_ｍ（Ｎ＋１／２）を入力し、上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ）を構成する５ビットのうちの上位３ビットをそのまま上位３ビットとし、表示エラーＤ_ｍ（Ｎ＋１／２）を構成する７ビットのうちの最下位（１番目）のビット及び４番目のビットを下位２ビットとして合成し、表示映像の画像Ｄ（Ｎ）を生成して出力する。表示映像の画像Ｄ（Ｎ）の構成は、図２のｄ８のようになる。図２のｄ８において、「１，８，８，１６，３２」は、５ビット画像である表示映像の画像Ｄ（Ｎ）における各ビットの重みを示す。表示映像の画像Ｄ（Ｎ）の階調数は３２（５ビット）であるが、上位３ビットが階調数６４（６ビット）を実現するデータであって１２０ｆｐｓにて更新され、下位２ビットが階調数１２８（７ビット）を実現するデータであって６０ｆｐｓにて更新される。

【0030】

合成部１６−２は、合成部１６−１と同様の処理を行い、上位抽出部１１−２から上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ＋１）を入力すると共に、減算部１５から表示エラーＤ_ｍ（Ｎ＋１／２）を入力し、上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ＋１）を構成する５ビットのうちの上位３ビットをそのまま上位３ビットとし、表示エラーＤ_ｍ（Ｎ＋１／２）を構成する７ビットのうちの２番目のビット及び３番目のビットを下位２ビットとして合成し、表示映像の画像Ｄ（Ｎ＋１）を生成して出力する。表示映像の画像Ｄ（Ｎ＋１）の構成は、図２のｄ９のようになる。図２のｄ９において、「２，４，８，１６，３２」は、５ビット画像である表示映像の画像Ｄ（Ｎ＋１）における各ビットの重みを示す。表示映像の画像Ｄ（Ｎ＋１）の階調数は３２（５ビット）であるが、上位３ビットが階調数６４（６ビット）を実現するデータであって１２０ｆｐｓにて更新され、下位２ビットが階調数１２８（７ビット）を実現するデータであって６０ｆｐｓにて更新される。

【0031】

尚、図１に示した表示装置１は、減色部１０−１，１０−２を備えていなくてもよい。この場合、上位抽出部１１−１，１１−２は、入力映像の８ビット画像Ｆ_ｉ（Ｎ），Ｆ_ｉ（Ｎ＋１）を入力し、高輝度成分に相当する所定の上位３ビットを抽出し、ダミー（０）の下位２ビットと抽出した上位３ビットとを合成した合計５ビットにより構成される上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ），Ｆ_３（Ｎ＋１）を生成する。つまり、減色部１０−１，１０−２は、必要に応じて作動する再サンプリング処理部である。例えば、ユーザの設定に応じて、減色部１０−１，１０−２は作動したりしなかったりする。

【0032】

また、表示装置１は、減色部１３を備えていなくてもよい。この場合、加算部１４は、上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ）と上位ビット画像Ｆ_３（Ｎ＋１）とを合算（加算）し、加算画像を生成し、加算画像を減算部１５に出力する。減算部１５は、平均化部１２から平均化画像であるメタフレームを入力すると共に、加算部１４から加算画像を入力し、メタフレームの画素値から加算画像の画素値を減算し、表示エラーＤ_ｍ（Ｎ＋１／２）を生成する。このように、表示装置１は、減色部１０−１，１０−２，１３を、必ずしも備える必要はない。つまり、減色部１３は、必要に応じて作動する再サンプリング処理部である。例えば、ユーザの設定に応じて、減色部１３は作動したりしなかったりする。

【0033】

〔表示装置の効果〕
次に、図１に示した表示装置１の効果について説明する。図４は、従来の表示装置における画像データのフローを示す図であり、図５は、従来の表示装置により出力される表示映像の画像を説明する図である。従来の表示装置においても、図１に示した表示装置１と同様に、横４８０画素、縦２６０画素、１画素あたりの階調数２５６（８ビット）の静止画を１フレームとし、表示装置は、１２０ｆｐｓの動画像を入力映像の８ビット画像Ｆ_ｒ（Ｎ）として入力し、５つのＳＦに分割した表示映像の画像Ｄ（Ｎ）を出力するものとする。８ビット画像Ｆ_ｒ（Ｎ）は、フレーム番号Ｎの画素値を示す。

【0034】

図４を参照して、従来の表示装置は、入力映像の８ビット画像Ｆ_ｒ（Ｎ）を入力し、減色処理により８ビットの画像データを５ビットの画像データに変換し、５ビット画像Ｆ_５（Ｎ）を生成する。そして、５ビット画像Ｆ_５（Ｎ）を表示映像の画像Ｄ（Ｎ）として出力する。また、従来の表示装置は、入力映像の８ビット画像Ｆ_ｒ（Ｎ＋１）を入力し、減色処理により８ビットの画像データを５ビットの画像データに変換し、５ビット画像Ｆ_５（Ｎ＋１）を生成する。そして、５ビット画像Ｆ_５（Ｎ＋１）を表示映像の画像Ｄ（Ｎ＋１）として出力する。尚、５ビット画像Ｆ_５（Ｎ），Ｆ_５（Ｎ＋１）を生成する減色処理には、図１に示した減色部１０−１，１０−２，１３による減色処理と同様に、例えば、誤差拡散を行いながら下位ビットを削除するSteavenson＆Archeのディザリングアルゴリズムが用いられる。

【0035】

図５を参照して、図４に示した従来の表示装置により生成される表示映像の画像Ｄ（Ｎ）は、入力映像の第１フレームの８ビット画像Ｆ_ｒ（Ｎ）を５ビットの画像に変換した５ビット画像Ｆ_５（Ｎ）であり、表示映像の画像Ｄ（Ｎ＋１）は、入力映像の第２フレームの８ビット画像Ｆ_ｒ（Ｎ＋１）を５ビットの画像に変換した５ビット画像Ｆ_５（Ｎ＋１）である。これらの表示映像の画像Ｄ（Ｎ），Ｄ（Ｎ＋１）は、いずれも１２０ｆｐｓの画像であり、階調数はそれぞれ３２（５ビット）である。

【0036】

一般に、人間の脳は、静止画をある周波数で切り替えて表示したものを動画として認識する。しかし、画素の明滅があまりにも速い場合には、その明滅を捉えることができず、輝度の積算値（合算値）が脳に伝えられることになり、時間方向の分解能にも限界がある。これが、人間の眼に映る画像の時間的な積分作用である。この分解能の限界は、注視している画像の部分の面積、位置、明るさ等に依存し、通常、周辺に比べて輝度の高い部分で５５Ｈｚ程度、輝度の低い部分で１２Ｈｚ程度であることが実験的に得られている。このような眼の積分作用により、人間の脳では、例えば１２０ｆｐｓにてそれぞれ更新される２フレームの画像は、６０ｆｐｓにて更新される１フレームの画像として認識されることになる。したがって、図５において、第１フレームにおける表示映像の画像Ｄ（Ｎ）と第２フレームにおける表示映像の画像Ｄ（Ｎ＋１）とを合算した場合の表示映像の画像は、６０ｆｐｓの画像となり、階調数は６４（６ビット）となる。

【0037】

しかしながら、あるフレーム周波数にて輝度が変化したときに、人間の眼がそれを捉えると、その輝度変化はフリッカー等になって、画質妨害要因となることがあり得る。特に、動きの速い場面を含む映像等では、フレーム周波数が低い場合に偽の映像を表示することになる。このような不具合は、フレーム周波数を高くして階調数を大きくすることにより解消することができ、動画質を改善することができる。そこで、図１に示した本発明の実施形態による表示装置１では、後述するように、第１フレームにおける表示映像の画像Ｄ（Ｎ）と第２フレームにおける表示映像の画像Ｄ（Ｎ＋１）とを合算した場合の表示映像の画像は６０ｆｐｓの画像となるが、その階調数は、従来の階調数６４（６ビット）よりも大きい１２８（７ビット）相当となる。つまり、階調数を大きくすることにより、フリッカー等の画質妨害要因を排除し、偽の映像表示を回避することができる。

【0038】

図３は、図１に示した表示装置１により出力される表示映像の画像Ｄ（Ｎ），Ｄ（Ｎ＋１）を説明する図である。図３に示すように、表示映像の画像Ｄ（Ｎ）における上位３ビットのＳＦは、入力映像の第１フレームの８ビット画像Ｆ_ｉ（Ｎ）を６ビットの画像に変換して抽出したデータにより構成され、下位２ビットは、入力映像の第１，第２フレームの８ビット画像Ｆ_ｉ（Ｎ），Ｆ_ｉ（Ｎ＋１）に基づいた平均データにより構成される。同様に、表示映像の画像Ｄ（Ｎ＋１）における上位３ビットのＳＦは、入力映像の第２フレームの８ビット画像Ｆ_ｉ（Ｎ＋１）を６ビットの画像に変換して抽出したデータにより構成され、下位２ビットは、入力映像の第１，第２フレームの８ビット画像Ｆ_ｉ（Ｎ），Ｆ_ｉ（Ｎ＋１）に基づいた平均データにより構成される。ここで、図１を参照して、図３に示した表示映像の画像Ｄ（Ｎ）における上位３ビットのデータは、減色部１０−１、上位抽出部１１−１及び合成部１６−１により生成され、その下位２ビットのデータは、平均化部１２、減色部１３、減算部１５及び合成部１６−１により生成される。同様に、図３に示した表示映像の画像Ｄ（Ｎ＋１）における上位３ビットのデータは、減色部１０−２、上位抽出部１１−２及び合成部１６−２により生成され、その下位２ビットのデータは、平均化部１２、減色部１３、減算部１５及び合成部１６−２により生成される。

【0039】

つまり、表示映像の画像Ｄ（Ｎ），Ｄ（Ｎ＋１）における上位３ビットのＳＦは、図４及び図５に示した従来の階調数３２（５ビット）よりも大きい階調数６４（６ビット）を実現し、１２０ｆｐｓにて更新され、下位２ビットのＳＦは、図４及び図５に示した従来の階調数３２（５ビット）よりも大きい階調数１２８（７ビット）を実現し、６０ｆｐｓにて更新される。したがって、第１フレームにおける表示映像の画像Ｄ（Ｎ）と第２フレームにおける表示映像の画像Ｄ（Ｎ＋１）とを合算した場合の表示映像の画像は、６０ｆｐｓの画像となるが、階調数は従来の６４（６ビット）ではなく、１２８（７ビット）相当となる。また、表示映像の画像Ｄ（Ｎ），Ｄ（Ｎ＋１）における低輝度成分である下位２ビットは、第１フレーム及び第２フレームの画像Ｆ_ｉ（Ｎ），Ｆ_ｉ（Ｎ＋１）の平均値のビットと一致する。

【0040】

以上のように、本発明の実施形態による表示装置１では、入力映像と同じフレーム周波数にて表示映像を出力する場合であっても、従来の表示装置による階調数６４（６ビット）よりも大きい階調数１２８（７ビット）を実現することができる。これにより、動画質に関わる高輝度成分のフレーム周波数を維持しながら、階調性を向上させることができる。また、平均化部１２及び減色部１３により生成される７ビット画像のメタフレームＦ_ｍ（Ｎ＋１／２）は、６０ｆｐｓにて更新される場合の実際の画像（６０ｆｐｓで見た場合の画像）そのものであり、表示映像の画像Ｄ（Ｎ），Ｄ（Ｎ＋１）における低輝度成分である下位２ビットがこの７ビット画像のメタフレームＦ_ｍ（Ｎ＋１／２）に基づいて生成される。これにより、低輝度成分において階調再現性を向上させることができる。さらに、高いフレーム周波数にて表示映像を出力する場合においても、高階調化と静止画再現性の向上が見込まれる。つまり、動画質に支配的な影響を与える高輝度成分のフレーム周波数を保ち、かつ階調性低下の抑制効果が見込まれる。また、高階調化に伴って、必要なＳＦの数を削減することができ、結果として、削減可能なＳＦに相当する時間を、偽輪郭対策、高輝度化等の他の処理に転用することが可能となる。

【0041】

〔シミュレーション結果〕
次に、従来の表示装置及び本発明の実施形態による表示装置１を用いた場合のコンピュータによるシミュレーション結果について説明する。図６は、シミュレーション結果を説明する図であり、入力映像の画像と、従来の表示装置及び本発明の実施形態による表示装置１により生成された表示映像の画像との間における低輝度成分の画像の誤差を示す割合（誤差率）を示している。誤差率は、以下の式により算出したものである。

【数1】

ここで、画素数は１フレームあたりの画素数を示し、フレーム数は全フレーム数（１２０）を示す。

【0042】

図６から、３種類のサンプル１〜３における全ての動画像において、本発明の実施形態による表示装置１を用いた場合の誤差率は、従来の表示装置を用いた場合の誤差率よりも低下していることがわかる。したがって、本発明の実施形態による表示装置１によれば、低輝度成分において静止画再現性を向上させることができる。

【0043】

以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、前記実施形態では、表示映像の画像におけるＳＦ数を５としたが、本発明はＳＦ数を５に限定するものではない。また、前記実施形態では、図１及び図２に示したように、合成部１６−１が、表示エラーＤ_ｍ（Ｎ＋１／２）を構成する７ビットのうちの最下位（１番目）のビット及び４番目のビットを下位２ビットとして表示映像の画像Ｄ（Ｎ）を生成し、合成部１６−２が、表示エラーＤ_ｍ（Ｎ＋１／２）を構成する７ビットのうちの２番目のビット及び３番目のビットを下位２ビットとして表示映像の画像Ｄ（Ｎ＋１）を生成するようにした。本発明は、表示エラーＤ_ｍ（Ｎ＋１／２）を構成する７ビットのうちの下位４ビットについて、合成部１６−１，１６−２により生成される表示映像の画像Ｄ（Ｎ），Ｄ（Ｎ＋１）の下位２ビットに割り当てるそれぞれのビットを限定するものではなく、表示エラーＤ_ｍ（Ｎ＋１／２）の同じ重みのビットを、表示映像の画像Ｄ（Ｎ），Ｄ（Ｎ＋１）に割り当てないようにすればよい。例えば、合成部１６−１が、表示エラーＤ_ｍ（Ｎ＋１／２）を構成する７ビットのうちの最下位（１番目）のビット及び３番目のビットを、表示映像の画像Ｄ（Ｎ）の下位２ビットとし、合成部１６−２が、表示エラーＤ_ｍ（Ｎ＋１／２）を構成する７ビットのうちの２番目のビット及び４番目のビットを、表示映像の画像Ｄ（Ｎ＋１）の下位２ビットとするようにしてもよい。

【0044】

尚、本発明の実施形態による表示装置１のハードウェア構成としては、通常のコンピュータを使用することができる。表示装置１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等の揮発性の記憶媒体、ＲＯＭ等の不揮発性の記憶媒体、及びインターフェース等を備えたコンピュータによって構成される。表示装置１に備えた減色部１０−１，１０−２、上位抽出部１１−１，１１−２、平均化部１２、減色部１３、加算部１４、減算部１５及び合成部１６−１，１６−２の各機能は、これらの機能を記述したプログラムをＣＰＵに実行させることによりそれぞれ実現される。また、これらのプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の記憶媒体に格納して頒布することもできる。

【符号の説明】

【0045】

１ 表示装置
１０，１３ 減色部
１１ 上位抽出部
１２ 平均化部
１４ 加算部
１５ 減算部
１６ 合成部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】