JP3841105B1 - 動画ボケ改善のための信号処理 - Google Patents

Abstract

【課題】 発生する動画ボケを、表示画像の輝度レベルの減衰を抑制しつつ改善する。
【解決手段】 動き量検出部は、画像メモリから順次読み出される読出画像データごとに、その読出画像データの表す画像全体の動き量を検出する。駆動画像データ生成部は、前記読出画像データの少なくとも一部を、前記動き量に応じて生成されるマスクデータに置き換えて駆動画像データを生成する。前記マスクデータは、前記動き量に応じて決定される所定のパラメータに基づいて、前記マスクデータに置き換えられる画素に対応する前記読出画像データを演算処理することにより生成され、前記所定のパラメータは、前記マスクデータの前記対応する読出画像データの画素値に対する比率が、所定の動画質特性が得られる比率から、１までの範囲内で、かつ、前記動き量が大きくなるに従って小さく、前記動き量が小さくなるに従って大きくなるように、設定されている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、液晶表示装置に代表される蓄積型表示装置における動画像のボケを改善する信号処理技術に関する。

液晶パネルを用いた液晶表示装置の普及が進んでいる。この液晶表示装置は、各画素が蓄積型の表示素子で構成される画像表示装置(以下、「蓄積型表示装置」と呼ぶ)である。蓄積型表示装置は、信号周波数の高域での応答特性が低下する低域通過型の時間周波数特性を有しているため、例えば、液晶表示装置で動画像を表示する場合、動画像中の物体の移動速度に応じて画像にボケ(以下、「動画像のボケ」あるいは「動画ボケ」と呼ぶ)が発生するという問題がある。また、蓄積型表示装置で動画像を表示する場合、人間の目が蓄積型表示装置上を動く物体を観測した際に網膜上に残像が起こることにより、動画像のボケが発生するという問題がある。

この問題を解決する手法として、例えば、下記の特許文献１に記載したものが知られている。

特開２００２−１３２２２０号公報

上記手法では、フレームメモリに順次格納される各フレームの原画像の画像データを、各フレーム周期の２倍速で２回読み出すことにより、それぞれ第１フィールドおよび第２フィールドの２つの映像信号を生成し、第１フィールドの映像信号による画像の表示と第２フィールドの映像信号による画像の表示とにより、各フレームの原画像に対応する画像を表示している。また、第１フィールドでは、複数の水平ラインのうち偶数番目の水平ラインの画像データを黒色の画像データ（黒画像データ）に置き換えた映像信号を生成し、生成した第１フィールドの映像信号に対応する画像を表示する。一方、第２フィールドでは、奇数番目の水平ラインの画像データを黒画像データに置き換えた映像信号を生成し、生成した第２フィールドの映像信号に対応する画像を表示している。このようにして表示される画像のある水平ラインについて着目すると、その水平ライン中の各画素では、あるフィールドにおいて本来の画像データの表す画像を表示する場合に、その前のフィールドにおいて必ず黒画像を表示させることになる。これにより、その水平ライン中の各画素を、先に表示していた画像に対応する状態から、一旦黒画像を表示する状態にリセットしてから、次の画像を表示させることができるので、先に表示していた状態の影響をキャンセルすることができ、動画ボケを改善することができる。

しかしながら、上記手法の場合、各フィールドにおいて、それぞれ半分の水平ラインの画素が黒画像とされるため、１フレームの表示画像の輝度は、１フレームの原画像の輝度に対して理論的に半分の輝度に減衰し、コントラストが低下することになる。

この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、上述した液晶表示装置のような蓄積型表示装置で発生する動画ボケを、表示画像の輝度レベルの減衰を抑制しつつ改善する技術を提供することを目的とする。

上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の画像データ処理装置は、
画像表示装置を駆動するための駆動画像データを生成する画像データ処理装置であって、
入力される複数フレームの入力画像データを順次記憶する画像メモリと、
前記画像メモリから順次読み出される読出画像データごとに、その読出画像データの表す画像全体の動き量を検出する動き量検出部と、
前記読出画像データの少なくとも一部を、前記動き量に応じて生成されるマスクデータに置き換えて前記駆動画像データを生成する駆動画像データ生成部と、を備え、
前記マスクデータは、前記動き量に応じて決定される所定のパラメータに基づいて、前記マスクデータに置き換えられる画素に対応する前記読出画像データを演算処理することにより生成され、
前記所定のパラメータは、前記マスクデータの前記対応する読出画像データの画素値に対する比率が、所定の動画質特性が得られる比率から、１までの範囲内で、かつ、前記動き量が大きくなるに従って小さく、前記動き量が小さくなるに従って大きくなるように、設定されていることを特徴とする。

上記画像データ処理装置によれば、読出画像データの少なくとも一部をマスクデータに置き換えて駆動画像データを生成することにより、画像表示装置で発生する動画ボケを改善することができる。また、読出画像データに置き換えられるマスクデータを、動き量に応じて決定される所定のパラメータに基づいて、マスクデータに置き換えられる画素に対応する前記読出画像データを演算処理することにより生成し、所定のパラメータを、マスクデータの対応する読出画像データの画素値に対する比率が、所定の動画質特性が得られる比率から、１までの範囲内で、かつ、動き量が大きくなるに従って小さく、動き量が小さくなるに従って大きくなるように、設定しているため、画像の動き量に応じて画像表示装置で表示される画像の輝度レベルの減衰を抑制しつつ、効果的に動画ボケを改善することができる。

なお、前記所定のパラメータは、例えば、前記比率が０．５から１までの範囲内となるように、設定されていることが好ましい。

このようにすれば、効果的に動画ボケを改善することが容易に可能となる。

また、前記所定のパラメータは、前記比率が所定のコントラスト特性が得られる範囲内となるように、設定されていることが好ましい。

このようにすれば、画像の輝度レベルの減衰を効果的に抑制することができる。

なお、前記所定のパラメータは、前記比率が０．８から１までの範囲内となるように、設定されていることが好ましい。

このようにすれば、画像の輝度レベルの減衰を効果的に抑制することが容易に可能となる。

上記画像データ処理装置において、
前記動き量が所定量よりも大きい場合には、前記比率が１となるように前記所定のパラメータを設定することが好ましい。

こうすれば、所定量よりも大きい動きの場合には、動画像ではなくシーンの違う静止画像と判断して、画像を表示させることができる。

ここで、前記所定量は、眼球の追従運動の速度限界を示す限界視角速度に相当する大きさであることが好ましい。

このようにすれば、容易にシーンの違う画像と判断する動き量を設定することができる。

なお、上記画像データ処理装置により、前記画像表示装置を備える画像表示システムを構成することができる。

なお、本発明は、上記した画像データ処理装置や画像表示システムなどの装置発明の態様に限ることなく、画像データ処理方法などの方法発明としての態様で実現することも可能である。さらに、方法や装置を構築するためのコンピュータプログラムとしての態様や、そのようなコンピュータプログラムを記録した記録媒体としての態様や、上記コンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号など、種々の態様で実現することも可能である。

また、本発明をコンピュータプログラムまたはそのプログラムを記録した記録媒体等として構成する場合には、上記装置の動作を制御するプログラム全体として構成するものとしてもよいし、本発明の機能を果たす部分のみを構成するものとしてもよい。また、記録媒体としては、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ、光磁気ディスク、ＩＣカード、ＲＯＭカートリッジ、パンチカード、バーコードなどの符号が印刷された印刷物、コンピュータの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリ）および外部記憶装置などコンピュータが読み取り可能な種々の媒体を利用できる。

以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．実施例：
Ａ１．画像表示システムの全体構成：
Ａ２．駆動画像データ生成部の構成および動作：
Ａ３．マスクパラメータ特性の設定：
Ａ３．１．動画像の画質特性：
Ａ３．２．コントラスト特性：
Ａ３．３．マスクパラメータ特性：
Ａ４．実施例の効果：
Ｂ．変形例：

Ａ．実施例：
Ａ１．画像表示システムの全体構成：
図１は、この発明の一実施例としての画像データ処理装置を適用した画像表示システムの構成を示すブロック図である。この画像表示システムＤＰ１は、蓄積型表示装置としての液晶パネル１００と、画像データ処理装置としての、信号変換部１０と、フレームメモリ２０と、メモリ書込制御部３０と、メモリ読出制御部４０と、駆動画像データ生成部５０と、動き量検出部６０と、液晶パネル駆動部７０と、ＣＰＵ８０と、メモリ９０と、を備えるコンピュータシステムである。なお、この画像表示システムＤＰ１は、一般的なコンピュータシステムに備える外部記憶装置やインタフェース等の種々の周辺装置を備えているが、ここでは図示を省略している。

また、画像表示システムＤＰ１はプロジェクタであり、光源ユニット１１０から射出された照明光を、液晶パネル１００によって画像を表す光（画像光）に変換し、この画像光を投写光学系１２０を介して投写スクリーンＳＣ上で結像させることにより、投写スクリーンＳＣ上に画像を投写する。なお、液晶パネル駆動部７０は、画像データ処理装置ではなく、液晶パネル１００とともに蓄積型表示装置に含まれるブロックとみることもできる。

ＣＰＵ８０は、メモリ９０に記憶されている制御プログラムや処理の条件を読み込んで実行することにより、各ブロックの動作を制御する。

信号変換部１０は、外部から入力される映像信号を、メモリ書込制御部３０で処理可能な信号に変換するための処理回路である。例えば、アナログの映像信号の場合には、映像信号に含まれている同期信号に同期して、ディジタルの映像信号に変換する。

メモリ書込制御部３０は、信号変換部１０から出力されたディジタルの映像信号に含まれている各フレームの画像データを、その映像信号に対応する書き込み用の同期信号ＷＳＮＫに同期して、順にフレームメモリ２０に書き込む。なお、書込用同期信号ＷＳＮＫには、書込垂直同期信号や書込水平同期信号、書込クロック信号が含まれている。

メモリ読出制御部４０は、ＣＰＵ８０を介してメモリ９０から与えられる読出制御条件に基づいて読み出し用の同期信号ＲＳＮＫを生成するとともに、この読出同期信号ＲＳＮＫに同期して、フレームメモリ２０に記憶された画像データを読み出す。そして、メモリ読出制御部４０は、読出画像データ信号ＲＶＤＳおよび読出同期信号ＲＳＮＫを駆動画像データ生成部５０に向けて出力する。なお、読出同期信号ＲＳＮＫには、読出垂直同期信号や読出水平同期信号、読出クロック信号が含まれている。また、読出垂直同期信号の周期は、フレームメモリ２０に書き込まれる映像信号の書込垂直同期信号の周期（フレーム周期）の２倍速に設定されており、メモリ読出制御部４０は、フレームメモリ２０に記憶された画像データを、１フレーム周期の間に２回読み出して、駆動画像データ生成部５０に向けて出力する。

駆動画像データ生成部５０は、メモリ読出制御部４０から供給される読出画像データ信号ＲＶＤＳおよび読出同期信号ＲＳＮＫと、動き量検出部６０から供給される動き量データ信号ＱＭＤＳとに基づいて、液晶パネル駆動部７０を介して液晶パネル１００を駆動するための駆動画像データ信号ＤＶＤＳを生成し、生成した駆動画像データ信号ＤＶＤＳを液晶パネル駆動部７０に向けて出力する。

動き量検出部６０は、フレームメモリ２０に順次書き込まれる各フレームの画像データ（以下、「フレーム画像データ」とも呼ぶ）と、フレームメモリ２０から読み出される各フレームの読出画像データ（後述する第１フィールドと第２フィールドに相当するフレームの読出画像データ）と、を比較することにより画像の動き量を検出し、検出した動き量を動き量データ信号ＱＭＤＳとして駆動画像データ生成部５０に向けて出力する。

ここで、動き量は、例えば、以下のようにして検出することができる。フレームメモリ２０に書き込まれるフレーム画像データ（対象画像データ）およびフレームメモリ２０から読み出されるフレーム画像データ（基準画像データ）を、ｐ画素×ｑ画素（ｐ，ｑは２以上の整数）の矩形の画素ブロックに分割する。各ブロックについて、それぞれ、２つのフレーム間での動きベクトルを求めることにより、その動きベクトルの大きさを各ブロックの動き量として求める。こうして求めた各ブロックの動き量の総和が、２つのフレーム間での画像の動き量に相当する。なお、動きベクトルを求める手法は、例えば、ブロックに含まれる画素データ（輝度データ）の重心座標の移動量を求める手法等、種々の一般的な方法を用いることができるので、ここではその具体的な説明を省略する。

液晶パネル駆動部７０は、メモリ読出制御部４０から供給された読出同期信号ＲＳＮＫおよび駆動画像データ生成部５０から供給された駆動画像データ信号ＤＶＤＳを、液晶パネル１００に供給可能な信号に変換して液晶パネル１００に供給する。

液晶パネル１００は、供給された駆動画像データ信号に対応する画像を表す画像光を射出する。これにより、上記したように、液晶パネル１００から射出された画像光の表す画像が投写スクリーンＳＣ上に投写表示される。

Ａ２．駆動画像データ生成部の構成および動作：
図２は、駆動画像データ生成部５０の構成の一例を示す概略ブロック図である。駆動画像データ生成部５０は、マスク制御部５１０と、第１のラッチ部５２０と、マスクデータ生成部５３０と、第２のラッチ部５４０と、マルチプレクサ（ＭＰＸ）５５０と、を備えている。

マスク制御部５１０は、メモリ読出制御部４０から供給された読出同期信号ＲＳＮＫに含まれている読出垂直同期信号ＶＳ、読出水平同期信号ＨＳ、読出クロックＤＣＫ、および、フィールド選択信号ＦＩＥＬＤに基づいて、第１のラッチ部５２０および第２のラッチ部５４０の動作を制御するラッチ信号ＬＴＳと、マルチプレクサ５５０の動作を制御する選択制御信号ＭＸＳを出力し、駆動画像データ信号ＤＶＤＳの生成を制御する。なお、フィールド選択信号ＦＩＥＬＤは、フレームメモリ２０から２倍速で読み出された読出画像データ信号ＲＶＤＳが、第１フィールドの読出画像データ信号であるか第２フィールドの読出画像データ信号であるか区別するための信号である。

第１のラッチ部５２０は、メモリ読出制御部４０から供給された読出画像データ信号ＲＶＤＳを、マスク制御部５１０から供給されたラッチ信号ＬＴＳに従って順次ラッチし、ラッチ後の読出画像データを読出画像データ信号ＲＶＤＳ１としてマスクデータ生成部５３０および第２のラッチ部５４０に出力する。

マスクデータ生成部５３０は、動き量検出部６０から供給された動き量データ信号ＱＭＤＳと、第１のラッチ部５２０から供給された読出画像データ信号ＲＶＤＳ１とに基づいて、各画素の読出画像データの表す画素値に応じた画素値を表すマスクデータを生成し、生成したマスクデータをマスクデータ信号ＭＤＳ１として第２のラッチ部５４０に出力する。

図３は、マスクデータ生成部５３０の構成を示す概略ブロック図である。マスクデータ生成部５３０は、演算部５３２と、演算選択部５３４と、マスクパラメータ参照テーブル５３６と、を備えている。

演算選択部５３４は、あらかじめ設定されてメモリ９０に格納されているマスクデータ生成条件をＣＰＵ８０からの指示により受け取って、受け取ったマスクデータ生成条件に対応する演算を演算部５３２に選択設定する。演算部５３２で実行される演算としては、例えば乗算、ビットシフト演算等の種々の演算が利用可能であり、本実施例では、演算部５３２で実行される演算として乗算（Ｃ＝Ａ＊Ｂ）が選択設定されていることとする。

マスクパラメータ参照テーブル５３６には、あらかじめ、画像の動き量を正規化したものとこれに対応するマスクパラメータの値との関係（以下、「マスクパラメータ特性」とも呼ぶ）を示すテーブルデータが、ＣＰＵ８０によってメモリ９０から読み出されて供給されることにより格納されている。これにより、マスクパラメータ参照テーブル５３６は、このテーブルデータを参照して、動き量検出部６０から供給された動き量データ信号ＱＭＤＳの示す動き量Ｖｍに応じたマスクパラメータＭＰの値を求め、求めたマスクパラメータＭＰの値を示すデータを演算部５３２へ出力する。なお、ここではテーブルデータとして説明したが、近似式とした多項式による関数演算とさせても良い。

なお、マスクパラメータ参照テーブル５３６に格納されているテーブルデータの表すマスクパラメータ特性については、さらに後述する。

演算部５３２は、入力される読出画像データ信号ＲＶＤＳ１中の読出画像データを演算パラメータＡとし、マスクパラメータ参照テーブル５３６から供給されるマスクパラメータＭＰを演算パラメータＢとし、演算選択部５３４によって選択された演算（Ａ？Ｂ：？は選択された演算を示す演算子）を実行する。その演算結果Ｃ（＝Ａ？Ｂ）であるマスクデータをマスクデータ信号ＭＤＳ１として出力する。これにより、入力された読出画像データＲＶＤＳ１の表す各フレームの各画素に対して、そのフレームの画像の動き量に応じたマスクデータが、各画素の読出画像データに基づいて生成される。

例えば、上記したように、演算部５３２で実行される演算として乗算（Ｃ＝Ａ＊Ｂ）が選択設定されており、マスクパラメータ参照テーブル５３６により、マスクパラメータＭＰの値として「０．３」が演算パラメータＢとして設定されたとする。このとき、演算パラメータＡとして入力される読出画像データ信号ＲＶＤＳ１中の読出画像データの値が「００ｈ」、「３２ｈ」、「ＦＦｈ」であるとすると、演算部５３２は、それぞれ、「００ｈ」、「０Ｆｈ」、「４Ｃｈ」の値を有するマスクデータをマスクデータ信号ＭＤＳ１として出力する。すなわち、マスクパラメータＭＰの値は、読出画像データの画素値に対するマスクデータの比率（減衰比）を示している。

図２の第２のラッチ部５４０は、第１のラッチ部５２０から出力された読出画像データ信号ＲＶＤＳ１およびマスクデータ生成部５３０から出力されたマスクデータ信号ＭＤＳ１を、ラッチ信号ＬＴＳに従って順次ラッチし、ラッチ後の読出画像データを読出画像データ信号ＲＶＤＳ２として、また、ラッチ後のマスクデータをマスクデータ信号ＭＤＳ２としてマルチプレクサ５５０に出力する。

マルチプレクサ５５０は、読出画像データ信号ＲＶＤＳ２またはマスクデータ信号ＭＤＳ２のいずれか一方を、マスク制御部５１０から出力される選択制御信号ＭＸＳに従って選択することによって、駆動画像データ信号ＤＶＤＳを生成し、液晶パネル駆動部７０（図１）に出力する。

選択制御信号ＭＸＳは、読出画像データに挿入されるマスクデータのパターンが所定のマスクパターンとなるように、フィールド信号ＦＩＥＬＤと、読出垂直同期信号ＶＳと、読出水平同期信号ＨＳと、読出クロックＤＣＫと、に基づいて生成される。

図４は、生成される駆動画像データについて示す説明図である。図４（ａ）に示すように、各フレームのフレーム画像データは、一定の周期（フレーム周期）Ｔｆｒの間にメモリ書込制御部３０（図１）によって、フレームメモリ２０に格納される。図４（ａ）は、Ｎフレーム（Ｎは１以上の整数）のフレーム画像データＦＲ（Ｎ）と、（Ｎ＋１）フレームのフレーム画像データＦＲ（Ｎ＋１）が順にフレームメモリ２０に格納される場合を例に示している。

そして、図４（ｂ）に示すように、メモリ読出制御部４０（図１）によって、フレームメモリ２０に格納されているフレーム画像データが、フレーム周期Ｔｆｒの間に２倍速の周期（フィールド周期）Ｔｆｉで２回読み出されて、第１フィールドに対応する読出画像データＦＩ１および第２フィールドに対応する読出画像データＦＩ２として順に出力される。なお、図４（ｂ）は、Ｎフレームにおける第１フィールドの読出画像データＦＩ１（Ｎ）および第２フィールドの読出画像データＦＩ２（Ｎ）と、（Ｎ＋１）フレームにおける第１フィールドの読出画像データＦＩ１（Ｎ＋１）および第２フィールドの読出画像データＦＩ２（Ｎ＋１）が順に出力される場合を例に示している。

そして、図４（ｃ）に示すように、駆動画像データ生成部５０では、第１フィールドの読出画像データＦＩ１の奇数番目の水平ライン（１，３，５，７，...）における偶数番目の垂直ラインを形成する画素（２，４，６，８，...）をマスクデータ（クロスハッチで示される領域）に置き換えるとともに、偶数番目の水平ライン（２，４，６，８，...）における奇数番目の垂直ラインを形成する画素（１，３，５，７，...）をマスクデータに置き換えた第１の駆動画像データが生成される。すなわち、チェッカフラグ状にマスクデータを有する駆動画像データが生成される。また、第２フィールドの読出画像データＦＩ２の奇数番目の水平ライン（１，３，５，７，...）における奇数番目の垂直ラインを形成する画素（１，３，５，７，...）をマスクデータに置き換えるとともに、偶数番目の水平ライン（２，４，６，８，...）における偶数番目の垂直ラインを形成する画素（２，４，６，８，...）をマスクデータに置き換えた第２の駆動画像データが生成される。すなわち、第１フィールドにおけるマスクデータの位置とは異なった画素で、チェッカフラグ状にマスクデータを有する駆動画像データが生成される。また、図４（ｂ）のＦＩ１（Ｎ）とＦＩ２（Ｎ）には、（＋）極性を印加し、次のＦＩ１（Ｎ＋１）とＦＩ２（Ｎ＋１）に極性反転した（−）極性を印加することで交流駆動を実現することもできる。

なお、第１フィールドの読出画像データＦＩ１の奇数番目の水平ラインの奇数番目の画素および偶数番目の水平ラインの偶数番目の画素をマスクデータに置き換え、第２フィールドの読出画像データＦＩ２の奇数番目の水平ラインの偶数番目の画素および偶数番目の水平ラインの奇数番目の水平ラインをマスクデータに置き換えるようにしてもよい。

また、図４に示した画像データの表す画像は、説明を容易にするために１フレームの画像を水平８ラインで垂直１０ラインの画像としているため、離散した画像に見えるが、実際の画像は、数百本以上の水平および垂直ラインを有しているので、人間の視覚の性質上ほとんど目立たない。

以上説明したように駆動画像データを生成した場合、第１フィールドの画像データに対しては奇数番目の水平ラインにおける偶数番目の垂直ラインを形成する画素および偶数番目の水平ラインにおける奇数番目の垂直ラインを形成する画素に対応する読出画像データがマスクデータに置き換えられ、第２フィールドの画像データに対しては奇数番目の水平ラインにおける奇数番目の垂直ラインを形成する画素および偶数番目の水平ラインにおける偶数番目の垂直ラインを形成する画素に対応する読出画像データがマスクデータに置き換えられる。これにより、ある画素について着目すると、液晶パネルに対してマスクデータと画像データとがフィールド周期で交互に入力されることになるため、各画素では、新たな画像データに対応する画像を表示する前に、一旦マスクデータの表す画像を表示することによって、その前に表示された画像の影響を抑制して、新たな画像データの表す画像を表示することが可能となり、従来と同様に動画ボケを改善することができる。

Ａ３．マスクパラメータ特性の設定：
マスクパラメータ参照テーブル５３６に格納されているテーブルデータの表すマスクパラメータ特性は、以下で説明するように、動画の画質特性およびコントラスト特性に基づいて設定される。

Ａ３．１．動画像の画質特性：
まず、マスクパラメータＭＰと動画像の画質（以下、「動画質」と呼ぶ）との関係（以下、「動画質特性」と呼ぶ）を、以下で説明するラインスクロール法により定量的に測定する。

（１）ラインスクロール法
図５は、ラインスクロール法による動画質測定において用いられる画質測定用画像について示す説明図である。この画質測定用画像は、２本１組の縦線が線幅および線間が１［ｐｉｘｅｌ］から１０［ｐｉｘｅｌ］まで１［ｐｉｘｅｌ］刻みで１０組描かれている画像である。

ラインスクロール法は、この画質測定用画像を表示した際に識別できる線幅および線間の値を画質の定量値として定義し、画質測定用画像の表示を横方向にスクロールすることにより動画像を表示して識別可能な縦線の組を判断することで、動画質を定量値化することにより動画質を評価するものである。例えば、１［ｐｉｘｅｌ］の線幅および線間の２本の縦線の組が識別できる場合の動画質の定量値は１となる。なお、この動画質の定量値を「ラインスクロール（ＬＳ）値」と呼ぶ。

図６は、ラインスクロール法により動画質を評価する際の種々の測定条件について示す説明図である。上記画質測定用画像を投写表示する画面サイズは、５０型とする。画像の観視距離は、社団法人映像情報メディア学会による「ＨＤＴＶ標準観視条件」で定められている３Ｈ（Ｈ：画面の縦方向の長さ）とする。映像の明るさは、測定対象機種のデフォルト設定状態の明るさとする。入力信号の解像度は標準的な解像度（一般的な種々のディスプレイに対応する解像度）と考えられるＳＶＧＡ（８００×６００）とする。スクロール量は、動画の動き量Ｖｍに相当するパラメータであり、１フレーム（ｆｒａｍｅ）間に何画素（ｐｉｘｅｌ）移動するかという単位［ｐｉｘｅｌ／ｆｒａｍｅ］で設定する。そして、０，３，５，８，１０，１６［ｐｉｘｅｌ／ｆｒａｍｅ］の６種類のスクロール量でラインスクロール値の測定を行い、それぞれで得られた値の平均値（平均ラインスクロール値）を求めることとする。なお、スクロール量の最大値１６［ｐｉｘｅｌ／ｆｒａｍｅ］は、以下で説明するように決定されたものである。

観視者が動画像を知覚するための眼球の追従運動は視角速度（単位は、［ｄｅｇｒｅｅ／ｓｅｃｏｎｄ］）で定義される。そして、眼球の短時間での追従の最高速度（限界視角速度）θｍａｘは３０［ｄｅｇｒｅｅ／ｓｅｃｏｎｄ］であると言われており、この限界視角速度以上では動画像を認識することは困難と考えられる。

この限界視角速度θｍａｘをスクロール量α［ｐｉｘｅｌ／ｆｒａｍｅ］に換算すると、下式で表される。
ｆｖ・α・（Ｗ／Ｘｎ）＝２・３Ｈ・ｔａｎ（θｍａｘ／２）
α＝２・（１／ｆｖ）・（３Ｈ／Ｗ）・Ｘｎ・ｔａｎ（θｍａｘ／２） ...（１）

ここで、ｆｖはフレーム周波数、Ｈは表示画像の縦方向の長さ、Ｗは表示画像の横方向の長さ、Ｘｎは横方向の解像度を示している。

上式（１）に、フレーム周波数ｆｖとして６０［Ｈｚ］、（Ｈ／Ｗ）すなわちアスペクト比として３／４、Ｘｎとして８００［ｐｉｘｅｌ］、θｍａｘとして３０［ｄｅｇｒｅｅ／ｓｅｃｏｎｄ］を代入することにより、スクロール量αとして約１６［ｐｉｘｅｌ／ｆｒａｍｅ］を得る。すなわち、スクロール量を１６［ｐｉｘｅｌ／ｆｒａｍｅ］よりも大きく変化させた場合、動画像の認識限界を超えることになる。そこで、観視距離３Ｈにおけるスクロール量の最大値を１６［ｐｉｘｅｌ／ｆｒａｍｅ］とした。

なお、画面サイズ、映像の明るさ、および、入力画像の解像度の違いは、ラインスクロール法により測定されるラインスクロール値に影響を与えるものではなく、それぞれ上記測定条件に限定されるものではない。また、観視距離は、０．５Ｈから５Ｈの範囲であれば、測定されるラインスクロール値に影響を与えるものではない。

なお、以上説明したラインスクロール法に対し、近年、一般的動画の画質評価方法としてＭＰＲＴ（Moving Picture Response Time）法が提唱されている。ラインスクロール法はＭＰＲＴ法と相関関係があり、ラインスクロール法による評価によってＭＰＲＴ法による評価と同様の効果が得られていることは確認されている。

（２）動画質特性
図７は、マスクパラメータＭＰとこれに対応する平均ラインスクロール値との関係を表す動画質特性について示す説明図である。

この動画質特性は、上記ラインスクロール法による動画質を、０〜１までの各マスクパラメータＭＰについて測定したものである。図中、実線で示す特性は背景色が白で、縦線が黒色の画像を表示した場合を示しており、一点鎖線で示す特性は背景色が黒で、縦線が白色の画像を表示した場合を示している。このように、特性が異なるのは液晶のオン／オフ特性の違いに起因するものである。例えば、本実施例では、液晶パネル１００としてノーマリホワイトタイプの液晶パネルが利用されているため、図７のような特性を示している。仮にノーマリブラックタイプの液晶パネルが利用される場合には、背景色が白の場合と黒の場合とで逆の特性を示すことが予想される。

図７からわかるように、マスクパラメータＭＰの値が０．５〜１の範囲では、マスクパラメータＭＰの値が小さくなると、平均ラインスクロール値が小さくなり、マスクデータによる動画ボケ改善効果が高くなることが判る。また、マスクパラメータＭＰの値が０〜０．５の範囲では、マスクパラメータＭＰの値に依存せず、平均ラインスクロール値はほぼ同じとなり、マスクデータによる動画ボケ改善効果はほぼ同じであることが判る。

Ａ３．２．コントラスト特性：
図８は、マスクパラメータＭＰとこれに対応するコントラストとの関係を表すコントラスト特性について示す説明図である。

このコントラスト特性は、０〜１までの各マスクパラメータＭＰについてコントラストの大きさを測定したものである。

図８からわかるように、マスクパラメータＭＰの値が０〜０．５の範囲では、コントラストの大きさは、マスクパラメータＭＰの値が１である通常のコントラスト（図８では、３７０：１程度のコントラストとされている）に対して、約１／３程度のコントラストに低下しており、マスクパラメータＭＰの値が変化してもコントラストに殆ど変化がないことがわかる。また、マスクパラメータＭＰの値が０．５〜１の範囲、特に、０．６〜０．８の範囲では、コントラストの大きさは、マスクパラメータＭＰの値が大きくなると、これに応じて高くなり、コントラストの改善効果が高くなることが判る。さらに、マスクパラメータＭＰの値が０．８以上の範囲では、コントラストの大きさは、マスクパラメータＭＰの値が１の場合とほぼ同じでコントラストの低下がないことが判る。

Ａ３．３．マスクパラメータ特性：
図７に示した動画質特性からは、上述したように、マスクパラメータＭＰの値を、０．５よりも小さく設定する必要はなく、マスクパラメータＭＰの動き量Ｖｍに応じて設定される範囲の最小値は、０．５〜１の範囲で設定されればよいことになる。

ただし、図８に示したコントラスト特性からわかるように、マスクパラメータＭＰの値が１である通常のコントラスト（図８では、３７０：１程度のコントラストとされている）に対して、マスクパラメータＭＰの値が小さくなるに従って、最大約１／３程度にまで低下してしまう。

ここで、通常の画像の表示状態では、約７０％程度のコントラストの大きさまでの低下は許容されるため、マスクパラメータＭＰは、これに対応する範囲、例えば、図８の例では、約０．６５以上の範囲での設定が可能である。また、動画像の表示を優先した表示状態では、約５０％程度のコントラストの大きさまでの低下は許容されるため、マスクパラメータＭＰは、これに対応する範囲、例えば、図８の例では、約０．５以上の範囲での設定が可能である。

従って、マスクパラメータＭＰの動き量Ｖｍに応じて設定される範囲の最小値は、コントラストの低下をどこまで許容できるかに応じて、０．５〜１の範囲内で設定されればよいことになる。

以上のようにして、測定した動画質特性およびコントラスト特性に基づいて、マスクパラメータの設定条件を求め、求めた設定条件に従ってマスクパラメータを設定することができる。

図９は、マスクパラメータ参照テーブル５３６に格納するテーブルデータの表すマスクパラメータ特性の一例について示す説明図である。図５に示すように、マスクパラメータ特性は、動き量Ｖｍに対するマスクパラメータＭＰの値を示している。動き量Ｖｍは、フレーム単位で移動する量を画素数で表した移動速度（単位［ｐｉｘｅｌ／ｆｒａｍｅ］）で表されている。

このマスクパラメータ特性は、図７に示した動画質特性および図８に示したコントラスト特性に基づいて設定されたものである。すなわち、図９に示すように、マスクパラメータＭＰの値を、ラインスクロール法におけるスクロール量に対応する動画像の動き量Ｖｍが大きくなるに従って、１〜０．５の範囲でだんだん小さくなるように設定している。

なお、マスクパラメータＭＰの値が１に近くなると、動画質特性（図７）からわかるようにラインスクロール値が高くなって動画ボケの改善効果は低くなる。しかしながら、そのマスクパラメータＭＰの値が利用される画像は、その動き量Ｖｍが小さい場合に相当するため、それに見合った動画ボケの改善は可能である。

また、ラインスクロール法の説明において述べたように、動き量Ｖｍが１６［ｐｉｘｅｌ／ｆｒａｍｅ］よりも大きな場合には、限界視角速度θｍａｘ（＝３０［ｄｅｇｒｅｅ／ｓｅｃ］）を超えることになり動画像を認識することは困難である。そこで、動き量Ｖｍが１６［ｐｉｘｅｌ／ｆｒａｍｅ］を超えた場合は、動画像ではなく映像シーンが変化したものとして静止画像と同様に扱うこととし、マスクパラメータＭＰを１に設定している。

Ａ４．実施例の効果：
以上説明したように、各画素では、読出画像データに対応する画像を表示する前に、一旦マスクデータの表す画像を表示することによって、その前に表示された画像の影響を抑制して、新たな読出画像データの表す画像を表示して、従来と同様に動画ボケを改善することができる。

また、従来例の場合、各画素では、読出画像データに対応する画像を表示する前に、一旦黒レベルの画像を表示することによって、その前に表示された画像の影響を抑制して、新たな画像を表示して、動画ボケを改善していた。このため、表示される画像の実質的な輝度は、１フレームの画像の理論的な輝度に対して約半分に減衰して、結果としてコントラストの低下を招くことになる。一方、本実施例の場合、マスクデータは、本来表示されるべき画像データの階調レベルを画像の動き量（動きの度合）に応じて、黒レベルよりも高い階調レベルであるが、黒レベルの場合とほぼ同等の動画ボケ改善効果を得ることが可能であるとともに、表示される画像の実質的な輝度の減衰を抑制することが可能なレベルまで減衰させたデータとされている。これにより、実施例の場合には、コントラストの低下を抑制しながら、動画ボケ改善の効果を効果的に得ることが可能である。

Ｂ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。

Ｂ１．変形例１：
上記実施例では、水平方向および垂直方向の１画素ごとに読出画像データとマスクデータとが交互に配置されるようにして駆動画像データを生成する場合を例に
示したが、水平ラインごとに読出画像データとマスクデータとが交互に配置されるようにして駆動画像データを生成する場合や垂直ラインごとに読出画像データとマスクデータとが交互には配置されるようにして駆動画像データを生成するようにしてもよい。

Ｂ２．変形例２：
上記実施例や変形例１では、フレームメモリに順次書き込まれるフレーム画像データを２倍速の速度で読み出して、各フレーム画像データを第１フィールドと第２フィールドの読出画像データに変換する場合を例に説明しているが、２倍速よりも高速の速度で読み出して、順次読み出される読出画像データを交互に第１フィールドの読出画像データと第２フィールドの読出画像データとして、それぞれ対応するマスクデータを挿入することにより駆動画像データ信号を生成するようにしてもよい。また、フレームメモリに順次書き込まれるフレーム画像データを等倍速で読み出して、順次読み出される読出画像データの奇数番目のフレーム画像データを、実施例や変形例１における第１フィールドの読出画像データとし、偶数番目のフレーム画像データを実施例や変形例１における第２フィールドの読出画像データとして、それぞれ対応するマスクデータを挿入することにより駆動画像データ信号を生成するようにしてもよい。

Ｂ３．変形例３：
また、上記実施例では、液晶パネルを適用したプロジェクタを例に説明しているが、プロジェクタではなく直視型の表示装置にも適用可能である。また、液晶パネルの他にＰＤＰ（Plasma Display Panel）やＥＬＤ（Electro Luminescence Display）等の種々の蓄積型表示装置を適用することも可能である。

Ｂ４．変形例４：
上記実施例の駆動画像データ生成部５０では、フレームメモリ２０から読み出された読出画像データ信号ＲＶＤＳを順次第１のラッチ部５２０でラッチする構成としているが、第１のラッチ部５２０の前段に新たなフレームメモリを備える構成として、読出画像データ信号ＲＶＤＳを一旦、新たなフレームメモリに書き込み、新たなフレームメモリから出力される新たな読出画像データ信号を第１のラッチ部５２０で順次ラッチするようにしてもよい。この場合、動き量検出部６０に入力される画像データ信号としては、新たなフレームメモリに書き込まれる画像データ信号および新たなフレームメモリから読み出される画像データ信号とすればよい。

Ｂ５．変形例５：
上記実施例では、マスクデータの生成を読出画像データの各画素について実行する場合を例に説明しているが、置き換えを実行する画素についてのみマスクデータの生成を実行する構成としてもよい。ようするに、置き換えを実行する画素に対応するマスクデータを生成することができ、マスクデータの置き換えを実行することができれば、どのような構成であってもよい。

Ｂ６．変形例６：
上記実施例で説明したマスクパラメータ特性に限定されるものではなく、上記マスクパラメータ特性の設定で説明したように、利用する蓄積型表示装置の動画質特性やコントラスト特性を求めて、求めた動画質特性およびコントラスト特性に基づいて、コントラストの低下を抑制しながら、動画ボケ改善効果を得ることが可能となるように設定すればよい。

Ｂ７．変形例７：
上記各実施例では、駆動画像データを生成するための、メモリ書込制御部、メモリ読出制御部、駆動画像データ生成部、動き量検出部の各ブロックをハードウェアにより構築した場合を例に説明しているが、少なくとも一部のブロックをＣＰＵがコンピュータプログラムを読み出して実行することによって実現するように、ソフトウェアにより構築するようにしてもよい。

この発明の一実施例としての画像データ処理装置を適用した画像表示システムの構成を示すブロック図である。 駆動画像データ生成部５０の構成の一例を示す概略ブロック図である。 マスクデータ生成部５３０の構成を示す概略ブロック図である。 生成される駆動画像データについて示す説明図である。 ラインスクロール法による動画質測定において用いられる画質測定用画像について示す説明図である。 ラインスクロール法により動画質を評価する際の種々の測定条件について示す説明図である。 マスクパラメータＭＰとこれに対応する平均ラインスクロール値との関係を表す動画質特性について示す説明図である。 マスクパラメータＭＰとこれに対応するコントラストとの関係を表すコントラスト特性について示す説明図である。 マスクパラメータ参照テーブル５３６に格納するテーブルデータの表すマスクパラメータ特性について示す説明図である。

符号の説明

１０...信号変換部
２０...フレームメモリ
３０...メモリ書込制御部
４０...メモリ読出制御部
５０...駆動画像データ生成部
６０...動き量検出部
７０...液晶パネル駆動部
８０...ＣＰＵ
９０...メモリ
１００...液晶パネル
１１０...光源ユニット
１２０...投写光学系
５１０...マスク制御部
５２０...ラッチ部
５３０...マスクデータ生成部
５３２...演算部
５３４...演算選択部
５３６...マスクパラメータ参照テーブル
５４０...ラッチ部
５５０...マルチプレクサ（ＭＰＸ）
ＤＰ１...画像表示システム

Claims (8)

1. 画像表示装置を駆動するための駆動画像データを生成する画像データ処理装置であって、
   入力される複数フレームの入力画像データを順次記憶する画像メモリと、
   前記画像メモリから順次読み出される読出画像データごとに、その読出画像データの表す画像全体の動き量を検出する動き量検出部と、
   前記読出画像データの少なくとも一部を、前記動き量に応じて生成されるマスクデータに置き換えて前記駆動画像データを生成する駆動画像データ生成部と、を備え、
   前記マスクデータは、前記動き量に応じて決定される所定のパラメータに基づいて、前記マスクデータに置き換えられる画素に対応する前記読出画像データを演算処理することにより生成され、
   前記所定のパラメータは、前記マスクデータの前記対応する読出画像データの画素値に対する比率が、所定の動画質特性が得られる比率から、１までの範囲内で、かつ、前記動き量が大きくなるに従って小さく、前記動き量が小さくなるに従って大きくなるように、設定されていることを特徴とする
   画像データ処理装置。
2. 請求項１記載の画像データ処理装置であって、
   前記所定のパラメータは、前記比率が０．５から１までの範囲内となるように、設定されていることを特徴とする画像データ処理装置。
3. 請求項１記載の画像データ処理装置であって、
   前記所定のパラメータは、前記比率が所定のコントラスト特性が得られる範囲内となるように、設定されていることを特徴とする画像データ処理装置。
4. 請求項３記載の画像データ処理装置であって、
   前記所定のパラメータは、前記比率が０．８から１までの範囲内となるように、設定されていることを特徴とする画像データ処理装置。
5. 請求項１ないし請求項４記載の画像データ処理装置であって、
   前記動き量が所定量よりも大きい場合には、前記比率が１となるように前記所定のパラメータを設定することを特徴とする画像データ処理装置。
6. 請求項５記載の画像データ処理装置であって、
   前記所定量は、眼球の追従運動の速度限界を示す限界視角速度に相当する大きさであることを特徴とする画像データ処理装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の画像データ処理装置と、
   前記画像表示装置と、
   を備える画像表示システム。
8. 画像表示装置を駆動するための駆動画像データを生成する画像データ処理方法であって、
   入力される複数フレームの入力画像データを順次画像メモリに記憶する工程と、
   前記画像メモリから前記入力画像データを順次読み出す工程と、
   前記画像メモリから順次読み出される読出画像データごとに、その読出画像データの表す画像全体の動き量を検出する工程と、
   前記読出画像データの少なくとも一部を、前記動き量に応じて生成されるマスクデータに置き換えて前記駆動画像データを生成する工程と、を備え、
   前記マスクデータは、前記動き量に応じて決定される所定のパラメータに基づいて、前記マスクデータに置き換えられる画素に対応する前記読出画像データを演算処理することにより生成され、
   前記所定のパラメータは、前記マスクデータの前記対応する読出画像データの画素値に対する比率が、所定の動画質特性が得られる比率から、１までの範囲内で、かつ、前記動き量が大きくなるに従って小さく、前記動き量が小さくなるに従って大きくなるように、設定されていることを特徴とする画像データ処理方法。

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