視頻顯示裝置及電視接收裝置制造方法
【專利摘要】本發明檢測視頻信號的發光的部分，通過對發光部分的顯示亮度進行增強來進行顯示，從而進一步增加明亮感，以高對比度進行視頻呈現。發光檢測部(1)利用與輸入視頻信號的明亮度相關聯的規定特征量，通過與特征量之間的關系預先規定視頻信號的發光量，從而根據輸入視頻信號每一幀的特征量來檢測發光量。背光源亮度拉伸部(3)根據檢測到的發光量來拉伸背光源的光源亮度。視頻信號亮度拉伸部(6)根據輸入視頻信號的發光量或者亮度分布來對視頻信號進行拉伸。映射部(7)使非發光部的亮度降低來進行視頻信號的映射。由此，被視為發光的輸入視頻信號的部分利用背光源的亮度拉伸與視頻信號的拉伸而得以增強。
【專利說明】視頻顯示裝置及電視接收裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及視頻顯示裝置及電視接收裝置，更詳細而言，涉及具有用于提高顯示視頻畫質的增強功能的視頻顯示裝置及電視接收裝置。
【背景技術】
[0002]在視頻顯示裝置中，已知有用于提高顯示視頻畫質的增強功能。增強功能中進行擴大輸入視頻信號的強度分布的拉伸處理。例如在執行增強功能時，通常，對視頻信號的每一幀檢測灰度的最大值，若該最大值的等級較低，則對灰度較高的部分的視頻信號施加增益以進行拉伸。此外，檢測視頻信號的灰度的最小值，若該最小值較高，則對灰度較低的部分的視頻信號施加壓縮增益以降低灰度。通過使用這樣的增強功能，視頻信號的信號范圍變寬，顯示圖像的對比感增大，畫質得以提高。
[0003]例如，專利文獻I中，公開了一種液晶顯示裝置，在該液晶顯示裝置中，伴隨著背光源的亮度調整，自動調整對比度以使得圖像的明暗也與調整前相近。在該液晶顯示裝置中，操作人員通過將背光源裝置的光源打開關閉，能改變圖像的亮度，實現節電，在亮度改變時，增強功能起作用，顯示圖像被調整成與亮度相符的對比度，即使降低背光源裝置的亮度，圖像的明暗也與亮度降低前大體相同。
現有技術文獻 專利文獻
[0004]專利文獻1:日本專利特開平9 - 80378號公報
【發明內容】
發明所要解決的技術問題
[0005]在對顯示亮度進行增強的情況下，若確定畫面中明亮地發亮的發光部分，并對該發光部分的顯示亮度進行增強，則對人眼而言對比感上升，明亮感增加，從而能提供高品質的顯示視頻。
在以往的增強功能中，觀察視頻信號的像素值的最大值、最小值，來進行將較高部分的灰度擴張提高、或將較低部分的灰度壓縮降低之類的處理。然而，由于標準化的視頻信號實際上不會呈現出人眼看起來明亮的亮度，因此，僅根據灰度值難以確定發光部分。即，對于各種視頻，即使一律通過觀察圖像值的最大值、最小值來進行增強，也不一定能始終獲得具有聞對比度的聞畫質視頻。
[0006]在進行各種變化的視頻中，根據視頻的亮度分布，檢測出相對明亮地發光的部分，并有意地對該發光部分進行增強，從而使畫面上發光的部分更加突出，獲得提高畫質的效果，但以往并未基于這種思想來進行增強處理。
[0007]本發明是鑒于上述那樣的實際情況而完成的，其目的在于提供一種視頻顯示裝置及電視接收裝置，其檢測視頻信號的發光的部分，對發光部分的顯示亮度進行增強以使其突出顯不，從而進一步增加明売感，以聞對比度進行視頻呈現，由此提聞視頻品質。 解決技術問題所采用的技術方案
[0008]為了解決上述課題，本發明的第一技術方案在于，包括:顯示輸入視頻信號的顯示部；對該顯示部進行照明的光源；以及控制該顯示部及該光源的控制部，其特征在于，該控制部基于與所述輸入視頻信號的明亮度相關聯的規定特征量來拉伸所述光源的亮度，并且基于所述特征量或者其它特征量檢測輸入視頻信號的發光部，拉伸該發光部的視頻信號并在所述顯示部進行顯示。
[0009]第2技術方案的特征在于，在第一技術方案中，所述特征量是輸入視頻信號的亮度值，所述控制部基于所述輸入視頻信號每一幀的亮度直方圖，根據該直方圖檢測出預先規定的所述發光部，對于包含該檢測到的發光部的規定范圍的輸入視頻信號，根據通過對每個像素的亮度賦予權重來對像素數進行計數后得到的分數檢測出預先規定的發光量，根據該檢測到的發光量來拉伸所述光源的亮度。
[0010]第3技術方案的視頻顯示裝置的特征在于，在第2技術方案中，在將所述亮度直方圖的平均值設為A、標準偏差設為σ時，所述控制部將在thresh = A+N0 (N為常數)以上的像素視為所述發光部。
[0011]第4技術方案的特征在于，在第I技術方案中，所述特征量是關于所述輸入視頻信號各像素的RGB的灰度值的最大值，所述控制部根據所述輸入視頻信號的所述RGB的灰度值的最大值平均后得到的值來檢測出預先規定的發光量，根據該檢測到的發光量拉伸所述光源的亮度。
[0012]第5技術方案的特征在于，在第2或第3技術方案中，所述控制部進行轉換輸入視頻信號的輸入灰度并輸出的視頻處理，該視頻處理包含如下處理:基于所述輸入視頻信號每一幀的亮度直方圖，根據該直方圖來檢測出預先規定的所述發光部，在該檢測到的所述發光部的區域內，設定規定的特性轉換點，對灰度低于所述特性轉換點的視頻信號應用增益，使得所述特性轉換點的輸入視頻信號的輸入灰度被拉伸到規定的輸出灰度為止，對于在所述特性轉換點以上的輸入灰度，以將所述特性轉換點的應用了增益后的輸出灰度與最大輸出灰度相連接的方式對輸入灰度設定輸出灰度。
[0013]第6技術方案的特征在于，在第2至第4的任一技術方案中，所述控制部進行轉換輸入視頻信號的輸入灰度并輸出的視頻處理，該視頻處理包含如下處理:預先設定應用于視頻信號的增益與所述發光量之間的關系，根據從輸入視頻信號檢測到的所述發光量來決定增益，對輸入視頻信號應用所決定的所述增益并進行拉伸，將應用所述增益后的輸出灰度拉伸至規定輸出灰度為止的點的輸入灰度設為特性轉換點，對于比該特性轉換點低的灰度，以應用了所述增益后的輸出灰度來輸出視頻信號，對于該特性轉換點以上的輸入灰度，以將特性轉換點的應用了增益后的輸出灰度與最大輸出灰度相連接的方式對輸入灰度設定輸出灰度。
[0014]第7技術方案的特征在于，在第5或第6技術方案中，所述視頻處理包含如下處理:在將規定的增益提供給所述輸入視頻信號并對視頻信號進行拉伸后，在除去所述發光部的非發光部的規定區域中，提供壓縮增益來使輸出灰度降低。
[0015]第8技術方案的特征在于，在第7技術方案中，所述壓縮增益設為在所述非發光部的規定區域中、使得因所述光源的亮度的拉伸及通過應用所述增益來進行的視頻信號的拉伸而增加的顯示亮度降低的值。[0016]第9技術方案為包括第I至第8技術方案的任一項技術方案的視頻顯示裝置的電視接收裝置。
發明效果
[0017]根據本發明的視頻顯示裝置，能提供一種視頻顯示裝置及電視接收裝置，其檢測視頻信號的發光的部分，對發光部分的顯示亮度進行增強以使其突出顯示，從而進一步增加売度感，以聞對比度進行視頻呈現，由此提聞視頻品質。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是對本發明所涉及的視頻顯示裝置的一個實施方式進行說明的圖，表示視頻顯示裝置的主要部分的結構。
圖2表示根據輸入視頻信號的亮度信號Y生成的亮度直方圖的一個示例。
圖3是用于說明根據特征量檢測發光量的其它示例的圖。
圖4是表示與發光檢測部所檢測出的發光量相對應的亮度增強量的設定例的圖。
圖5是表示與亮度增強量決定部所決定的亮度增強量相對應的背光源亮度的控制例的圖。
圖6是用于說明視頻信號亮度拉伸部中的視頻信號的亮度拉伸的圖，是表示視頻信號的輸入輸出特性的設定例的圖。
圖7是用于說明視頻信號亮度拉伸部中的視頻信號的亮度拉伸的其它處理例的圖。
圖8是表示對輸入視頻信號施加增益來進行拉伸時的輸入輸出特性的設定例的圖。
圖9是表示映射部所生成的色調映射的一個示例的圖。
圖10是表示映射部所生成的色調映射的其它示例的圖。
圖11是表示畫面亮度處于被拉伸的狀態的一個示例的圖。
圖12是用于說明本發明所涉及的亮度拉伸處理的效果的圖。
【具體實施方式】
[0019](實施方式I)
圖1是對本發明所涉及的視頻顯示裝置的一個實施方式進行說明的圖，表示視頻顯示裝置的主要部分的結構。視頻顯示裝置具有對輸入視頻信號進行圖像處理以進行視頻顯示的結構，可適用于電視接收裝置等。
由廣播信號分離得到的視頻信號或從外部設備輸入的視頻信號輸入至發光檢測部I。發光檢測部I利用與輸入視頻信號的明亮度相關聯的規定特征量，根據與上述特征量之間的關系來預先規定視頻信號的發光量。然后，根據輸入視頻信號每一幀的特征量來檢測發光量。
[0020]例如將視頻信號的亮度作為特征量，對于輸入視頻信號的每一幀，生成累計亮度信號Y的每個灰度的像素數而得的Y直方圖，根據該Y直方圖檢測出發光的部分。發光的部分通過Y直方圖的平均值與標準偏差而求得，因此作為每個Y直方圖的相對值而被檢測出。
并且，關于發光的部分的特征量(亮度)，亮度越高則賦予越大的權重來累計像素數，由此檢測出其每一幀的發光量。發光量表示輸入視頻信號的發光程度，成為用于進行之后的背光源的亮度拉伸及視頻信號的亮度拉伸的指標。
[0021]在利用發光檢測部I進行發光檢測的其它示例中，提取出構成I個像素的RGB的視頻信號的灰度值中的最高灰度值(設為Max RGB)，并計算出從一幀內的所有像素中所提取到的灰度值的平均值(設為Max RGB Ave)，將該值用作為特征量。各像素的Max RGB Ave能用作為與視頻的明亮度相關聯的特征量。于是，預先設定上述Max RGB Ave與表示其視頻信號的發光程度的發光量之間的關系。例如，在Max RGB Ave高到一定程度的區域中，將視為發光的發光量設定得較高。于是，對于輸入視頻的每一幀，根據上述Max RGB Ave獲得此時的發光量。
[0022]亮度增強量決定部2基于發光檢測部I所檢測到的輸入視頻信號的發光量，決定用于進行背光源的亮度增強而使用的亮度增強量。此處，預先設定了亮度增強量與發光量之間的關系，在亮度增強量決定部2中，基于從發光檢測部I輸出的發光量來決定亮度增強量。例如，在發光量高到一定程度的區域中，也將亮度增強量設定得較大。由此，發光量較大的圖像的亮度增強量變得更高。
[0023]背光源亮度拉伸部3基于亮度增強量決定部2所決定的亮度增強量，來拉伸背光源亮度，并增大背光源部5的光源(例如LED)的亮度。背光源部5的LED的亮度由PWM(Pulse Width Modulation:脈沖調制)控制來進行控制，但也可以利用電流控制或者電流控制與PWM控制的組合來控制成所希望的值。
[0024]另一方面，視頻信號拉伸部6對輸入視頻信號進行增益放大，來拉伸視頻信號的亮度。在該情況下，對于根據上述亮度直方圖的平均值以及標準偏差而獲得的發光部，能通過規定的增益放大來對視頻信號進行拉伸，或者能利用根據亮度直方圖或Max RGB Ave計算出的發光量來決定增益，并對視頻信號進行拉伸。
[0025]映射部7生成視頻信號的輸入輸出特性(輸出灰度對輸入灰度的響應特性)的色調映射。在該情況下，若直接應用視頻信號亮度拉伸部6所決定的增益來對輸入輸出特性進行色調映射，則視頻信號的發光部以外的區域也被拉伸，從而畫面亮度上升。因此，在低灰度側的非發光部分使輸出灰度相對于輸入灰度降低來進行色調映射。由此，色調映射的輸入輸出特性中，視頻信號被拉伸的區域主要成為高灰度的明亮區域，利用視頻信號處理進行使明亮區域變得更為明亮的控制。
[0026]映射部7將用于控制顯示部9的控制數據輸出至顯示控制部8，顯示控制部8基于該數據控制顯示部9的顯示。顯示部9由背光源部5的LED進行照明，并使用顯示圖像的液晶面板。
[0027]在上述結構中，基于發光檢測部I所檢測到的發光量來決定背光源部5的亮度拉伸量，因此能進行使發光量較多的明亮圖像更明亮地發亮的控制。此外，視頻信號處理所進行的視頻信號的增益放大根據Y直方圖的發光區域和檢測到的發光量而進行，并且通過色調映射對除發光部以外的視為不發光的部分進行亮度降低。由此，增大了發光部分的畫面売度，能以較聞的對比度進行視頻呈現，從而能提聞畫質。
[0028]作為背光源部5與顯示部9的控制例，能夠采用所謂的區域有源控制方式，即:將視頻區域分割成多個區域(area)，控制每個區域所對應的背光源部5的光源。
在區域有源控制中，將視頻分割成規定的多個區域(area)，按每個分割區域提取出視頻信號的最大灰度值，并根據提取到的最大灰度值決定每個區域的LED的點亮率。此處也可以不是每個分割區域的最大灰度值，而是每個分割區域的平均值等其它的統計值。于是，例如對于最大灰度值較低的昏暗區域，降低點亮率而使背光源的亮度降低。接著，在該狀態下根據亮度增強量增大背光源整體的接入功率，提高背光源的整體亮度。由此,發光的明亮視頻變得更為明亮，從而增加了明亮感。
此外，在非發光部分，利用視頻信號處理降低與亮度拉伸相當的亮度，因此，其結果是在畫面上僅發光部分的売度變聞，從而能夠顯不聞對比度的聞品質視頻。
[0029]此外，作為背光源部5與顯示部9的控制例，也可以不應用上述那樣的區域有源控制方式，而根據亮度增強量決定部2所決定的亮度增強量來拉伸背光源部5的整個光源的發光亮度。由此，發光的明亮視頻變得更為明亮，增加了明亮感。此外，在非發光部分，利用視頻信號處理降低與亮度拉伸相當的亮度，因此，其結果是在畫面上僅發光部分的亮度變聞，從而能夠顯不聞對比度的聞品質視頻。
[0030]此外，本發明的控制部用于控制背光源部5與顯示部9，相當于發光檢測部1、亮度增強量決定部2、背光源亮度拉伸部3、背光源控制部4、視頻信號亮度拉伸部6、映射部7、以及顯示控制部8。
[0031]在將上述顯示裝置作為電視接收裝置而構成的情況下，電視接收裝置具有對由天線接收到的廣播信號進行選臺并進行解調、解碼以生成重放用視頻信號的單元，對重放用視頻信號適當實施規定的圖像處理，作為圖1的輸入視頻信號進行輸入。由此，能將接收到的廣播信號顯示于顯示部9。本發明可構成為視頻顯示裝置、及包括該視頻顯示裝置的電視接收裝置。
[0032]以下，對具有上述結構的本實施方式的各部分的處理例進行更具體的說明。
首先，對發光檢測部I中的發光檢測處理進行更具體的說明。
在上述那樣的發光檢測部I中，使用與輸入視頻信號的明亮度相關聯的規定的特征量，并通過與上述特征量之間的關系預先規定視頻信號的發光量。然后，根據輸入視頻信號每一幀的特征量來檢測發光量。
[0033](發光檢測處理I)
在發光檢測處理的第一例中，使用視頻信號的亮度作為特征量，對于輸入視頻信號的每一幀生成累計亮度等級所對應的像素數而得到的亮度直方圖，根據該直方圖檢測出每一幀中的發光部分。
圖2是表示根據輸入視頻信號的亮度信號Y而生成的亮度直方圖的一個示例的圖。發光檢測部I中，對于所輸入的視頻信號的每一幀，累計每個亮度灰度的像素數而生成Y直方圖。橫軸是亮度Y的灰度值，若例如是8比特呈現的視頻信號，則max值為255灰度。縱軸表示按每個灰度值累計得到的像素數(頻度)。若生成Y直方圖，則根據該Y直方圖計算平均值(Ave)、標準偏差(σ )，并利用它們來計算2個閾值Th。
[0034]第二閾值Th2用于設定發光邊界，將Y直方圖中在該閾值Th2以上的像素視為發光的部分來進行處理。
第二閾值Th2滿足 Th2 = Ave+N σ …式(I)
N是規定的常數。
[0035] 此外，第一閾值Thl是為了抑制比Th2要小的區域的灰度性等的異樣感而設定的值，滿足
Thl = Ave+M σ …式(2)
M是規定的常數，且M < N。
[0036]此外，本例中還設定第三閾值Th3。第三閾值Th3位于Thl與Th2之間，是為了檢測發光量而設定的。發光量是用于定義發光部的發光程度的指標，利用與特征量之間的關系而預先規定。本例中，發光量作為分數通過以下所示的計算來進行計算。
閾值Th3可以為與Th2相同的值，但為了容易進行處理，設置為使得在Th2以上的發光部分具有較寬的余量(margin)。因此滿足Th3 = Ave+Q σ (Μ < Q ≤ N)…式(3)
[0037]分數(發光量)是通過對具有第三閾值Th3以上的灰度值的像素的像素數進行計數，并對距閾值Th3的距離進行加權計算而得到的表示明亮度的程度的值，例如通過
分數=1000 X Σ count [i] X (i2_Th32) / (Σ count [i] X Th32)…式(4)
來計算。SCOunt[i]是按每個灰度值i對像素數進行計數而累計得到的值。因此，在發光部分中偏離Th3的高灰度的像素較多的情況下，分數變高。此外，即使Th3以上的像素數固定，灰度較高的像素較 多的部分的分數更高。
[0038](發光檢測處理2)
圖3是用于說明根據特征量檢測發光量的其它示例的圖。本例中，作為輸入視頻信號的特征量，使用在幀內的所有像素中對構成一個像素的RGB的視頻信號的灰度值中最高灰度值(Max RGB)進行平均后得到的值(Max RGB Average (Max RGB Ave))。
然后，如圖3所示，預先設定Max RGB Ave與發光量(分數)之間的關系。在本例中，在從Max RGB Ave為最小的CO開始到中間點Cl為止的區域中，發光量(分數)為零。即，將該區域視為不發光的區域。此外，在區域Cl~C2(C1<C2)中，根據Max RGB Ave的增加發光量也增大。從C2~C3(Max RGB Ave的最大值)為止，發光量固定為最大等級。
發光檢測部I根據預先設定的圖3所示的特性，來決定與檢測到的Max RGB Ave相對應的發光量(分數)。
[0039]圖4是表示與發光檢測部所檢測出的發光量相對應的亮度增強量的設定例的圖。亮度增強量決定部2根據發光檢測部I所檢測到的發光量(分數)來計算背光源的亮度拉伸中所使用的亮度增強量。亮度增強量作為表示希望顯示的最大亮度的量，例如能夠利用畫面亮度(cd/m2)及亮度拉伸的倍率等值來表示。希望顯示的最大亮度是指例如視頻信號為最高灰度(8比特呈現的情況下為255灰度)時的畫面亮度。
[0040]在圖4的示例中，在發光量在一定以上的較高等級(D2~D3(發光量的最大值))之間的情況下，亮度增強量在較高等級設定為固定，高灰度發亮的視頻拉伸成更高亮度，增加了明亮感。在該示例中，在分數高到一定以上的部分，設定成在亮度拉伸后能獲得的畫面的最大亮度為例如1500 (cd/m2) 0此外，在發光量比D2低的區域(D1 (Dl < D2)~D2)中，設定為發光量越小亮度拉伸量越小。在發光量最小的區域(D0(發光量=0)~Dl)中，不進行亮度增強。這是因為發光量較小，因此發光的部分較少，即使進行亮度增強，效果也較小。在該情況下的畫面的最大亮度例如設為450cd/cm2。
[0041](背光源的亮度拉伸處理)
圖5是表示與亮度增強量決定部所決定的亮度增強量相對應的背光源亮度的控制例的圖。
在背光源亮度拉伸部3中，使用亮度增強量決定部2根據視頻信號的發光量(分數)而決定的亮度增強量，來拉伸背光源部5的光源亮度。此處,根據背光源亮度拉伸部3所決定的亮度拉伸量，背光源控制部4控制背光源部5。
[0042]例如根據預先設定的圖5的特性進行亮度拉伸。圖5中，橫軸是亮度增強量決定部2所決定的亮度增強量，縱軸表示背光源的亮度等級，例如由背光源的驅動占空比或驅動電流值等規定。
例如，將不拉伸背光源亮度、通常點亮時的畫面的最大亮度設為450cd/m2。此處，在幾乎不存在發光量較小的發光區域的情況下，亮度增強量為最低等級，背光源的發光亮度等級被控制在圖5的點El。
[0043]若從點El所對應的狀態開始發光量升高，則亮度增強量也增加。在該情況下，如圖5所示根據亮度增強量的增大，較大地拉伸背光源的發光亮度。在亮度增強量為最大值的點E2處，將背光源的發光亮度拉伸為例如使得最大的畫面亮度成為1500cd/m2。利用上述控制，通過根據從輸入視頻信號檢測到的發光量來拉伸背光源的發光亮度，從而能增強發光部分的明亮感。
[0044](視頻信號的亮度拉伸處理I)
圖6是用于說明視頻信號亮度拉伸部中的視頻信號的亮度拉伸的圖，是表示視頻信號的輸入輸出特性的設定例的圖。
如上所述，在發光檢測部I中生成輸入視頻信號的亮度(Y)直方圖，并基于該平均值與標準偏差決定用于設定發光邊界的第二閾值Th2。Y直方圖中在該閾值Th2以上的像素視為發光的部分。視頻信號亮度拉伸部6中基于Y直方圖進行對發光的部分的視頻信號進行拉伸的視頻處理。
[0045]此時，作為一個示例，將視頻信號的輸入輸出特性設定成如圖6所示那樣。圖6中，橫軸是視頻信號的亮度Y的輸入灰度，縱軸是與該輸入灰度相對應的輸出灰度。此外，也可以設定RGB信號的輸入輸出特性來代替亮度Y。在RGB信號的情況下，分別對RGB信號應用以下所示的增益，來規定輸入輸出特性。例如在8比特呈現的視頻信號的情況下，輸入輸出灰度的最大值為255灰度。圖6中，Tl表示亮度拉伸處理后的輸入輸出特性。
[0046]在輸入輸出特性Tl的設定中，首先設定輸入灰度的點II。點Il設定在預先設定的任意規定位置。規定位置不隨第二閾值Th動態地變化。因此，相比第二閾值Th2、點Il的位置位于低灰度側時，點Il變成與第二閾值Th2相同的值。點Il相當于本發明的特性轉換點。
[0047]此時，相對于輸入Il的輸出灰度01設定為預先規定的值。例如，設定在輸出灰度的最大值02的80%的位置上。因此，在輸入輸出特性Tl中，當輸入灰度在O?Il的區域中時，向輸入視頻信號提供固定增益G1，使得點Il的輸入灰度變為輸出灰度01。增益Gl能夠表示為輸入輸出特性Tl的傾斜。增益Gl由決定輸出灰度的Il的位置決定。
[0048]然后，當最大輸入灰度12時,使得與輸入灰度具有相同灰度的最大輸出值02被輸出，在輸入灰度Il?最大灰度12之間，線性地連接Il所對應的輸出灰度位置與最大輸入值12所對應的輸出位置灰度位置。在Il?12的區域中，在Il處充分進行了亮度拉伸的狀態下，通過隨著輸入灰度的變高而逐漸增加輸出亮度，能盡可能地防止亮度拉伸后的白限幅，從而能呈現出灰度性。
[0049]由此，規定了圖6所示那樣的輸入輸出特性Tl。利用此時的視頻信號的拉伸，發光的部分的視頻信號的亮度得到了拉伸，但低灰度的非發光部分也得到了拉伸，因此在后段的映射部7中，進行使非發光部分的視頻信號的亮度再次降低的色調映射處理。
[0050](視頻信號的亮度拉伸處理2)
圖7是用于說明視頻信號亮度拉伸部中的視頻信號的亮度拉伸的其它處理例的圖。圖6所示的處理例I中，根據視頻信號的Y直方圖，設置具有規定輸出灰度值的點II，根據該點Il設定應用于輸入視頻信號的增益。
與此相對，本處理例的情況下，發光檢測部I基于根據Y直方圖或者Max RGB Ave檢測到的發光量(分數)的值，設定用于拉伸視頻信號的增益。
[0051]如圖7所示，視頻信號亮度拉伸部6預先設定發光量與增益之間的關系。然后，事先生成設定這些關系的LUT，利用該LUT決定與發光量相對應的增益。這里，基本上發光量越高，拉伸視頻信號的增益越大。此外，在低發光量的規定區域中能設定為不進行增益放大。這是因為發光量較小時發光的部分較少，即使進行視頻信號的亮度拉伸，效果也較小。
[0052]圖8是表示對輸入視頻信號施加增益來進行拉伸時的輸入輸出特性的設定例的圖。視頻信號亮度拉伸部6基于圖7所示的關系根據發光量來決定增益，并將該增益應用于視頻信號。例如根據圖7的關系，決定增益G2。
在該情況下，如圖8所示，對于輸入灰度在從最低(O)開始到規定灰度13的范圍內的輸入視頻信號應用上述所決定的增益G2。增益G2表示為增益應用后的輸入輸出特性T2的傾斜量。
[0053]規定灰度13能設定為任意。例如將輸入灰度13所對應的輸出灰度03設定成最大灰度04的80%的灰度。然后，對視頻信號應用增益G2，并將輸出灰度變為最大灰度的80%時的輸入灰度設為13。當輸入灰度在13?最大灰度14之間時，線性地連接13的輸出灰度位置與最大灰度14的輸出灰度位置。由此，規定了圖8所示那樣的輸入輸出特性T2。13相當于本發明的特性轉換點。
利用此時的視頻信號的拉伸，發光部分的視頻信號的亮度得到了拉伸，但非發光部分也得到了拉伸，因此在后段的映射部7中，進行使非發光部分的視頻信號的亮度再次降低的視頻處理。
[0054](映射處理I)
如上所述，在背光源亮度拉伸部3中，按照根據發光量所決定的亮度增強量，來決定使背光源部5的亮度拉伸的拉伸量。此外，在視頻信號亮度拉伸部6中，基于Y直方圖的分布狀態、或者檢測到的發光量來拉伸視頻信號。因此，照這樣的話，輸入視頻信號的整個灰度區域的亮度增大，從而易于產生所謂的泛白(black floating)而使品質降低，并且對比感也不夠。
在映射部7中利用視頻信號處理使非發光部的亮度降低。由此，對輸入視頻信號的發光部分的亮度進行拉伸，而非發光部分的亮度并不變化，從而提供了對比感，并突出了發光部分的明亮感。
[0055]圖9是表示映射部7所生成的色調映射的一個示例的圖，是表示利用圖6所示的亮度拉伸處理1，根據視頻信號的Y直方圖中設定的Ii的位置來拉伸視頻信號時的色調映射例的圖。圖9中，橫軸是視頻信號的輸入灰度，縱軸是輸出灰度。輸入輸出灰度能設為視頻信號的亮度Y或者RGB的灰度。在RGB信號的情況下，分別對RGB信號應用以下所示的增益，來規定輸入輸出特性。
[0056]發光檢測部I所檢測到的第二閾值Th2以上的區域是視頻中視為發光的部分。映射部7中，對于在視頻信號亮度拉伸部6中進行了亮度拉伸后的視頻信號去除發光的部分，并應用壓縮增益，從而映射增益縮小后的特性。
此時，若對于灰度比發光邊界即Th2低的區域一律應用固定的壓縮增益來抑制輸出灰度，則會在灰度性方面產生異樣感。因此，設定第一閾值Thl,對于灰度比Thl低的區域設定增益G3，以線性地連接Thl與Th2之間的方式進行色調映射。
[0057]增益G3用于補償并降低與由背光源亮度拉伸部3所進行的亮度拉伸量和視頻信號亮度拉伸部6所進行的亮度拉伸量相當的亮度，設定為維持畫面上的輸入視頻信號的灰度的值。
此處，設為以b倍對背光源亮度進行亮度拉伸。b倍的基準是圖5的點El的背光源亮度，表示以相對于此時的亮度幾倍的倍數進行亮度拉伸。在該情況下，若利用視頻信號處理降低并補償b倍的背光源亮度拉伸量，則其所需的降低量為(l/b)Y倍。
[0058]此外，將利用視頻信號亮度拉伸部6中的增益Gl所拉伸的亮度拉伸量設為a倍。a倍的基準是增益=I (輸入灰度=輸出灰度)時的輸入輸出特性。在該情況下，映射部7的視頻處理所進行的亮度降低量為Ι/a倍。因此，由(1/b) yX (Ι/a)來設定應用于比第一閾值Thl要小的區域的增益G3。由此，輸入視頻信號的非發光部分中，灰度比第一閾值Thl低的范圍維持與輸入視頻信號的灰度相對應的畫面亮度。
[0059]第二閾值Th2以上的色調映射直接使用經視頻信號亮度拉伸部6拉伸后的輸入輸出特性。設定在第二閾值Th2以上的輸入灰度Il中的輸入輸出特性的特性轉換點(曲線拐點)也仍然維持原樣。由此，在第二閾值Th2以上的發光色區域中，通過視頻信號的拉伸與背光源的亮度拉伸能獲得具有明亮感的圖像。
[0060]而且，在第I閾值Thl?第2閾值Th2之間設定成以直線連接因增益G3而下降的第I閾值Thl的輸出灰度與第2閾值Th2的輸出灰度。通過上述處理，獲得圖9所示的色調映射。此時，對于Thl、Th2的連接部分、及輸入灰度Il的特性轉換點，利用二次函數來對規定范圍(例如連接部分土 Λ (Λ為規定值))進行平滑即可。
[0061](映射處理2)
圖10是表示映射部7所生成的色調映射的其它示例的圖，是表示利用圖8所示的視頻信號亮度拉伸處理，按照根據視頻信號的發光量而設定的增益來拉伸視頻信號時的色調映射例的圖。圖10中，橫軸是視頻信號的輸入灰度，縱軸是輸出灰度。輸入輸出灰度能設為視頻信號的亮度Y或者RGB的灰度。在RGB信號的情況下，分別對RGB信號應用以下所示的增益，來規定輸入輸出特性。
[0062]在本例中與圖10的第一處理例相同，對于由視頻信號亮度拉伸部6進行亮度拉伸后的視頻信號，去除發光的部分并應用壓縮增益來進行增益縮小。在該情況下，與圖9的示例同樣地設定第一閾值Thl，對于比Thl小的區域設定增益G3，以線性地連接Thl與Th2之間的方式進行色調映射。
增益G3用于降低與由背光源亮度拉伸部3所進行的亮度拉伸量和視頻信號亮度拉伸部6所進行的亮度拉伸量相當的亮度，若以b倍對背光源亮度進行亮度拉伸，且在視頻信號亮度拉伸部6中因增益G2而產生的亮度拉伸量為a倍，則應用于比第一閾值Thl要小的區域的增益G3為(1/b) yX (Ι/a)。由此，輸入視頻信號的非發光部分中，灰度比第一閾值Thl低的區域維持與輸入視頻信號的灰度相對應的畫面亮度。
[0063]此外，第二閾值Th2以上的色調映射直接使用經視頻信號亮度拉伸部6拉伸后的輸入輸出特性。由此，在第二閾值Th2以上的發光色區域中，通過視頻信號的拉伸與背光源的亮度拉伸能獲得具有明亮感的圖像。
此外，在第I閾值Thl?第2閾值Th2之間，設定成以直線連接因增益G3而下降的第I閾值Thl的輸出灰度與第2閾值Th2的輸出灰度。通過上述處理，獲得圖10所示的色調映射。若視頻信號亮度拉伸部6所設定的輸入灰度13的特性轉換點(曲線拐點)比第二閾值Th2小則無法維持，而被連接第一閾值Thl與第二閾值Th2的輸出灰度的線所吸收。因此，將新的特性轉換點設定于第二閾值Th2的輸出灰度部分。此時，對于Thl、Th2的連接部分，利用二次函數來對規定范圍(例如連接部分土 Λ (Λ為規定值))進行平滑即可。
[0064]圖11是表示畫面亮度處于被拉伸的狀態的一個示例的圖。橫軸是輸入視頻信號的灰度值，縱軸是顯示部9的畫面亮度(cd/m2)。
SI相當于最小灰度的灰度值，S2相當于第一閾值Thl的灰度值，S3相當于第二閾值Th2的灰度值。在輸入灰度值處于SI?S2為止的情況下，如上所述，進行視頻信號的色調映射，以降低因背光源的亮度拉伸及視頻信號的拉伸而增加的畫面亮度量。因此，在SI?S2中以第一 Y曲線(Yl)進行畫面顯示。第一 Y曲線(Yl)例如是最大灰度值時畫面亮度成為450cd/m2的標準亮度。
[0065]在灰度較低的較暗視頻的情況下，若提高亮度來進行顯示，則會產生對比度的下降、泛白等品質的下降，因此，通過視頻信號處理來以背光源的亮度拉伸量及視頻信號的亮度拉伸量抑制亮度，使得畫面亮度不會上升。另外，SI?S2為止的Y曲線無需與上述的標準第一 Y曲線(Yl)相一致，只要是與發光部分的拉伸區域具有差異的等級，就能通過適當調整增益G3來進行設定。
[0066]此外，在S2?S3中，根據Thl?Th2的色調映射，隨著輸入灰度的增大，畫面灰度離開第一 Y曲線Ul)并上升，在相當于第二閾值Th2的S3附近增大至第二 Y曲線U2)的水平。之后，畫面亮度的增大率降低(傾斜變緩)，從而到達輸入最高灰度。第二 Y曲線U 2)是以Y曲線表示利用圖6的增益Gl或者圖8的增益G2拉伸視頻信號時的畫面灰度而得到的曲線。此外，通過降低灰度比S3高的高灰度區域的畫面亮度的增大率，來防止因亮度拉伸而引起的高灰度區域的失真，盡可能地維持灰度呈現。由此，能進行具有高灰度區域的明亮感與對比感的高品質的視頻顯示。
[0067]圖12是用于說明本發明所涉及的亮度拉伸處理的效果的圖，是表示亮度拉伸處理前后的亮度直方圖的狀態的一個示例的圖。圖12中，hi表示根據進行亮度拉伸處理前的輸入視頻信號取得的亮度直方圖，h2表示利用上述亮度拉伸I及映射處理I對hi的亮度直方圖進行色調映射后的亮度直方圖，h3表示利用上述亮度拉伸2及映射處理2對hi的亮度直方圖進行色調映射后的亮度直方圖。
[0068]該示例中，輸入視頻信號的亮度直方圖hi在比第一閾值Thl要小的低灰度區域中存在較多的像素，在比第二閾值Th2要大的高灰度區域中也存在相當多的像素。S卩，該圖像是在比較昏暗的畫面中存在有可視為發光的明亮部分的圖像。
[0069]亮度拉伸處理I及映射處理I根據輸入視頻信號的亮度直方圖來設定第二閾值Th2，對從最低灰度開始到Th2以上的點Il為止的區域進行增益放大，并利用映射處理使非發光部分即灰度比第一閾值Thl低的低灰度區域的亮度降低。在通過該處理獲得的亮度直方圖h2中，低灰度的非發光部分沒有進行亮度拉伸而維持輸入視頻信號的灰度。此外，存在于灰度比Th2的發光邊界高的高灰度側的發光的像素組通過亮度拉伸進一步向高灰度側偏移。即，僅對發光的部分進行亮度拉伸，從而增加對比感與明亮感。
[0070]亮度拉伸2及映射處理2基于根據輸入視頻信號檢測到的發光量來決定增益，并將所決定的增益應用于低灰度區域進行增益放大，然后利用映射處理使非發光部分即灰度比第一閾值Thl低的低灰度區域的亮度降低。
[0071]通過該處理獲得的亮度直方圖h3與直方圖h2相同，低亮度的非發光部分沒有進行亮度拉伸而維持輸入視頻信號的灰度，但高灰度側的視為發光的像素組相比于直方圖Th2進一步向高灰度側偏移。亮度拉伸I及映射處理I中利用基于亮度直方圖的分布狀態(Ave.，σ )而設定的閾值(第二閾值Th2)進行亮度拉伸，但亮度拉伸2及映射處理2中對發光部分的像素個數進行加權并累計，基于此進行亮度拉伸。因此，對于在高灰度區域中存在有較多的像素組的視頻的情況等，亮度拉伸量變大，與直方圖Th2的情況相比明亮感進一步得到增強，對比感也得以提高。
[0072]在上述例中，示出了能獲得良好效果時的視頻的狀態的一個示例，即使在任意的處理的情況下，通過背光源的亮度拉伸及視頻的亮度拉伸與色調映射，也能進行提高對比感，并增加明売部分的明売感的聞品質的視頻呈現。
標號說明
[0073]I發光檢測部、2亮度增強量決定部、3背光源亮度拉伸部、4背光源控制部、5背光源部、6視頻信號亮度拉伸部、7映射部、8顯示控制部、9顯示部。
【權利要求】
1.一種視頻顯示裝置，包括:顯示輸入視頻信號的顯示部；對該顯示部進行照明的光源；以及控制該顯示部及該光源的控制部，其特征在于， 該控制部基于與所述輸入視頻信號的明亮度相關聯的規定特征量來拉伸所述光源的亮度，并且基于所述特征量或者其它特征量來檢測輸入視頻信號的發光部，拉伸該發光部的視頻信號并在所述顯示部進行顯示。
2.如權利要求1所述的視頻顯示裝置，其特征在于， 所述特征量是輸入視頻信號的亮度值， 所述控制部基于所述輸入視頻信號每一幀的亮度直方圖，根據該直方圖檢測出預先規定的所述發光部，對于包含該檢測到的發光部的規定范圍的輸入視頻信號，根據通過對每個像素的亮度賦予權重來對像素數進行計數后得到的分數檢測出預先規定的發光量，根據該檢測到的發光量來拉伸所述光源的亮度。
3.如權利要求2所述的視頻顯示裝置，其特征在于， 所述控制部在將所述亮度直方圖的平均值設為A、標準偏差設為σ時，將在 thresh = Α+Ν σ (N 為常數) 以上的像素視為所述發光部。
4.如權利要求1所述的視頻顯示裝置，其特征在于， 所述特征量是關于所述輸入視頻信號各像素的RGB的灰度值的最大值， 所述控制部根據所述輸入視頻信號的所述RGB的灰度值的最大值平均后得到的值來檢測出預先規定的發光量，根據該檢測到的發光量來拉伸所述光源的亮度。
5.如權利要求2或3所述的視頻顯示裝置，其特征在于， 所述控制部進行轉換輸入視頻信號的輸入灰度并輸出的視頻處理， 該視頻處理包含如下處理:基于所述輸入視頻信號每一幀的亮度直方圖，根據該直方圖來檢測出預先規定的所述發光部，在該檢測到的所述發光部的區域內，設定規定的特性轉換點，對灰度低于所述特性轉換點的視頻信號應用增益，使得所述特性轉換點的輸入視頻信號的輸入灰度被拉伸到規定的輸出灰度為止，對于在所述特性轉換點以上的輸入灰度，以將所述特性轉換點的應用了增益后的輸出灰度與最大輸出灰度相連接的方式對輸入灰度設定輸出灰度。
6.如權利要求2至4的任一項所述的視頻顯示裝置，其特征在于， 所述控制部進行轉換輸入視頻信號的輸入灰度并輸出的視頻處理， 該視頻處理包含如下處理:預先設定應用于視頻信號的增益與所述發光量之間的關系，根據從輸入視頻信號檢測到的所述發光量來決定增益，對輸入視頻信號應用所決定的所述增益并進行拉伸，將應用所述增益后的輸出灰度拉伸至規定輸出灰度為止的點的輸入灰度設為特性轉換點，對于比該特性轉換點低的灰度，以應用了所述增益后的輸出灰度來輸出視頻信號，對于該特性轉換點以上的輸入灰度，以將特性轉換點的應用了增益后的輸出灰度與最大輸出灰度相連接的方式對輸入灰度設定輸出灰度。
7.如權利要求5或6所述的視頻顯示裝置，其特征在于， 所述視頻處理包含如下處理:在將規定的增益提供給所述輸入視頻信號并對視頻信號進行拉伸后，在除去所述發光部的非發光部的規定區域中，提供壓縮增益來使輸出灰度降低。
8.如權利要求7所述的視頻顯示裝置，其特征在于， 所述壓縮增益設為在所述非發光部的規定區域中、使因所述光源的亮度的拉伸及通過應用所述增益來進行的視頻信號的拉伸而增加的顯示亮度降低的值。
9.一種電視接收裝置，其特征在于， 包括權利要求1至 8的任一項所述的視頻顯示裝置。
【文檔編號】G09G3/20GK103930943SQ201280055328
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年6月27日 優先權日:2011年11月11日
【發明者】藤根俊之, 能年智治, 白谷洋二 申請人:夏普株式會社