视频显示装置及电视接收装置制造方法

视频显示装置及电视接收装置制造方法
【专利摘要】检测视频信号的正在发光的部分，对发光部分的显示亮度进行增强以使其突出显示，并根据此时视频的黑显示的状态来控制亮度扩展量，从而增加亮度感，提高视频品质。发光检测部(12)对于输入视频信号的规定特征量，生成对像素数进行累计而得到的直方图，将该直方图的规定范围的上位区域检测作为发光部。区域主动控制和亮度扩展部(14)基于有关明亮度的指标，对光源部(16)的亮度进行扩展而使其增大，使除发光部以外的非发光部的视频信号的亮度下降，其中，该有关明亮度的指标是根据输入视频信号基于规定条件来计算出。此时，区域主动控制和亮度扩展部(14)根据由黑检测部(19)检测出的黑显示的量，切换决定有关明亮度的指标与扩展量之间的关系的控制曲线。
【专利说明】视频显示装置及电视接收装置

【技术领域】
[0001] 本发明涉及视频显示装置及电视接收装置，更详细而言，涉及具有视频信号与背 光源的亮度扩展功能以提高显示视频的画质的视频显示装置及电视接收装置。

【背景技术】
[0002] 近年来，有关电视接收机的显示技术，对将自然界中存在的物体忠实地再现并显 示的HDR(high dynamic range imaging:高动态范围成像）相关的技术进行了大量的研究。 HDR的目的之一在于忠实地再现例如画面内的焰火、霓虹灯这样的发光色部分，从而产生明 亮感。
[0003] 该情况下，能利用发光检测功能来检测并分离发光色与物体色，并能通过信号处 理和背光源的发光亮度控制来仅使画面上的发光色变明亮。这里，在进行各种变化的视频 中，根据视频的亮度分布，检测出相对明亮地发光的部分，并有意识地对该发光部分进行扩 展（stretch)，从而使画面上发光的部分更加突出，获得提高画质的效果。
[0004] 作为现有技术，例如在专利文献1中，公开了一种以使画面看起来更亮而不增大 功耗且不会使视频有破绽为目的的显示装置。该显示装置根据APL等视频特征量来设定用 于设定背光源的发光亮度水平的参照用的发光亮度水平。然后，设定与参照用的发光亮度 水平联动以保持视觉上的亮度的增益，基于该增益，生成色调曲线。另一方面，对于基于视 频的直方图而生成的视频，求出几何平均值，基于该几何平均值来计算增益，基于计算出的 增益来生成修正用的色调曲线。然后，利用该修正用的色调曲线，修正与上述参照用的发光 亮度水平联动的色调曲线，应用于视频信号。 现有技术文献 专利文献
[0005] 专利文献1 :日本专利特开平2010 - 271480号公报


【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0006] 如上所述，在HDR技术中，对在画面中明亮地发亮的发光部分进行检测，并对该发 光部分的显示亮度进行扩展，从而使人眼的对比感上升、明亮感增加，能提供高品质的显示 视频。 然而，若与视频状态无关地以一定条件使HDR动作，则根据视频，有时其品质会下降。 例如，在相当于黑色的区域较多的较暗画面的情况下，若通过HDR利用信号处理和背光源 的亮度扩展使画面亮度统一增大，则有时会在黑色的显示区域产生所谓漏光，损害对比感， 视频品质下降。
[0007] 专利文献1的视频显示装置中，对于与利用APL等设定的发光亮度水平联动地生 成的色调曲线，利用基于接近人类感官的量的视频特征量即几何平均值而生成的色调曲线 进行修正，从而使画面看起来更亮，但其并非是检测发光部分并扩展此时的亮度，并未公开 如下思想：使画面内的发光部分特别突出而明亮，此时，根据视频的状态，控制亮度扩展的 程度，从而防止漏光等的视频品质的下降。
[0008] 本发明是鉴于上述那样的实际情况而完成的，其目的在于提供视频显示装置及电 视接收装置，其检测视频信号的正在发光的部分，对发光部分的显示亮度进行扩展以使其 突出显示，从而进一步增加亮度感，以高对比度进行显示，并根据此时视频的黑显示的状态 来控制亮度扩展，从而始终呈现高品质的视频。 解决技术问题的技术方案
[0009] 为解决上述问题，本发明的第1技术手段为一种视频显示装置，具有显示输入视 频信号的显示部、对该显示部进行照明的光源、及对该显示部和该光源进行控制的控制部， 该控制部对于所述输入视频信号的规定特征量，生成对像素数进行累计而得到的直方图， 将该直方图的规定范围的上部区域检测作为发光部，基于有关明亮度的指标，对所述光源 的亮度进行扩展而使其增大，使除所述发光部以外的非发光部的视频信号的亮度下降，从 而增强所述发光部的显示亮度，其中，该有关明亮度的指标是根据所述输入视频信号并基 于规定条件来计算出的，其特征在于，该视频显示装置具有黑检测部，该黑检测部基于规定 的黑检测条件，从所述输入视频信号中检测黑显示的量，所述控制部根据由所述黑检测部 检测出的黑显示的量，切换控制曲线，该控制曲线决定有关所述明亮度的指标与使所述光 源的亮度扩展的亮度扩展量之间的关系。
[0010] 第2技术手段的特征在于，在第1技术手段中，所述控制部将输入视频信号所产生 的图像分割成多个区域，并基于该分割出的区域的视频信号的灰度值，使与每一所述区域 相对应的所述光源的点亮率发生变化，所述控制曲线决定相当于所有区域的对所述点亮率 求平均的平均点亮率、与由在所述显示部的画面上能取得的最大亮度所表示的亮度扩展量 之间的关系，所述控制部使用所述平均点亮率作为有关所述明亮度的指标，基于根据该平 均点亮率而定的所述最大亮度，对所述光源的亮度进行扩展。
[0011] 第3技术手段的特征在于，在第1或第2技术手段中，所述控制曲线是由所述黑检 测部检测出的黑显示的量越少、所述亮度扩展量越小的控制曲线。
[0012] 第4技术手段的特征在于，在第1技术手段中，所述控制曲线对于将检测出的所述 发光部的区域包含在内的规定范围的视频，决定得分与所述亮度扩展量之间的关系，该得 分通过对每一像素的明亮度进行加权并对像素数进行计数来得到，所述控制部使用所述得 分作为有关所述明亮度的指标，按照根据所述输入视频信号计算出的所述得分，对所述光 源的亮度进行扩展。
[0013] 第5技术手段的特征在于，在第4技术手段中，所述控制曲线是由所述黑检测部检 测出的黑显示的量越少、所述亮度扩展量越小的控制曲线。
[0014] 第6技术手段的特征在于，在第2至5技术手段中任一项技术手段中，所述控制部 进行将输入视频信号的输入灰度进行转换并输出的视频处理，决定输入灰度与输出灰度之 间的关系的输入输出特性具有在比所述发光部与所述非发光部的边界的灰度要低的非发 光部的区域中确定的阈值，所述控制部预先确定应用于视频信号的增益与所述亮度扩展量 之间的关系，根据所述亮度扩展量，决定对于输入视频信号的输入灰度而使输出灰度下降 的增益，对比所述阈值的灰度要低的区域应用所决定的所述增益，以进行所述视频处理，在 该视频处理中，由所述黑检测部检测出的黑显示的量越少，越使所述阈值向高灰度侧移动。
[0015] 第7技术手段的特征在于，在第1至6技术手段中任一项技术手段中，所述控制部 在将所述直方图的平均值设为A、标准偏差设为 〇时，将thresh = A+N〇 (N为常数）以上 的像素作为所述发光部。
[0016] 第8技术手段的特征在于，在第6技术手段中，所述控制部在所述特征量较低的规 定区域中，利用所述视频处理，使因所述光源的亮度的扩展而产生的显示部的显示亮度的 增加量降低。
[0017] 第9技术手段是包括第1至8技术手段中任一项技术手段所述的视频显示装置的 电视接收装置。 发明效果
[0018] 根据本发明的视频显示装置，能提供视频显示装置及电视接收装置，其检测视频 信号的正在发光的部分，对发光部分的显示亮度进行扩展以使其突出显示，从而进一步增 加亮度感，以高对比度进行显示，并根据此时视频的黑显示的状态来控制亮度扩展，从而始 终呈现商品质的视频。

【专利附图】

【附图说明】
[0019] 图1是对本发明所涉及的视频显示装置的一个实施方式进行说明的图，表示视频 显示装置的主要部分的结构。 图2是对区域主动控制和亮度扩展部中的发光区域的控制处理进行说明的图。 图3是对区域主动控制和亮度扩展部中的发光区域的控制处理进行说明的其他图。 图4是对平均点亮率的决定处理进行具体说明的图。 图5是用于对区域主动控制和亮度扩展部的处理例进行说明的图。 图6是表示根据亮度信号Y生成的Y直方图的示例的图。 图7是表示映射部所生成的色调映射的一个示例的图。 图8是用于对区域主动控制和亮度扩展部所输出的Max亮度（最大亮度）进行说明的 图。 图9是用于说明黑检测部的黑检测处理例的图，是视频信号的亮度直方图的一个示例 的图。 图10是表示黑检测得分与增强比率的关系的设定例的图。 图11是用于说明黑检测部的黑检测处理的其他示例的图。 图12是表示人类的视觉细胞对亮度的响应曲线的图。 图13是表示几何平均值与增强比率的关系的设定例的图。 图14是用于对根据黑检测结果而变化的Max亮度进行说明的图。 图15是用于对根据黑色的量的检测结果而变化的的第1阈值进行说明的图。 图16是对与黑检测相对应的色调映射的示例进行说明的图。 图17是表示通过区域主动控制和亮度扩展部14的处理、使得画面亮度被增强的状态 的图。 图18是对本发明所涉及的视频显示装置的其他实施方式进行说明的图。 图19表示根据输入视频信号的亮度信号Y生成的Y直方图的示例。 图20是表示与第3阈值Th3以上的像素相对应的亮度扩展量的计算例的图。 图21是用于对根据黑检测结果而变化的亮度扩展量的控制曲线的设定例进行说明的 图。 图22是对本发明所涉及的视频显示装置的又一其他实施方式进行说明的图。 图23是用于对根据视频显示装置中所应显示的广播视频信号来计算CMI的方法进行 说明的图。 图24是用于对作为特征量使用的RGB的最大灰度值进行说明的图。

【具体实施方式】
[0020] (实施方式1) 图1是对本发明所涉及的视频显示装置的一个实施方式进行说明的图，是表示视频显 示装置的主要部分的结构。视频显示装置具有对输入视频信号进行图像处理以进行视频显 示的结构，可应用于电视接收装置等。 从广播信号分离出的视频信号、从外部设备输入的视频信号输入到信号处理部11及 区域主动控制和亮度扩展部14。此时，对要提供给区域主动控制和亮度扩展部14的视频信 号应用由信号处理部11的映射部13所生成的色调映射，之后将其输入到区域主动控制和 亮度扩展部14。
[0021] 在信号处理部11的发光检测部12中，基于输入视频信号的特征量，生成每一帧的 直方图，检测正在发光的部分。正在发光的部分是利用直方图的平均值和标准偏差来求得 的，作为每一直方图的相对值来检测出。
[0022] 信号处理部11的黑检测部19中，根据预先确定的条件来从输入视频信号中检测 相当于黑显示的量（像素数）。以下，将相当于黑显示的量均设为黑色的量，并将相当于黑 显示的量的检测处理作为黑检测处理进行说明。 黑检测部19中，根据输入视频信号，利用规定的运算处理来检测每一帧的黑色的量。 然后，基于预先确定的黑色的量与背光源的亮度增强比率的关系来决定与检测到的黑色的 量相对应的亮度增强比率。所决定的亮度增强比率输出到区域主动控制和亮度扩展部14。 本实施方式的亮度增强比率用于根据黑显示的量对基于背光源的平均点亮率而确定的背 光源的亮度扩展量进行限制和调整。
[0023] 映射部13使用由发光检测部12所检测到的发光部分的信息、及从区域主动控制 和亮度扩展部14输出的Max亮度，生成色调映射，并应用于输入视频信号。Max亮度表示想 要在画面上显示的最大亮度，相当于背光源的亮度扩展量。
[0024] 区域主动控制和亮度扩展部14根据所输入的视频信号，将基于视频信号的图像 分割成规定区域，并对每一分割区域提取出视频信号的最大灰度值。然后，基于最大灰度 值，计算背光源部16的点亮率。对与视频的分割区域相对应的背光源部16的每一区域确 定点亮率。此外，背光源部16由多个LED构成，可对每一区域进行亮度控制。
[0025] 背光源部16的每一区域的点亮率基于预定的运算式来决定，但基本上，在高灰度 的较亮的具有最大灰度值的区域中，维持LED的亮度不使其下降，在低灰度的较暗区域，进 行使LED的亮度下降这样的运算。 然后，区域主动控制和亮度扩展部14根据各区域的点亮率来计算整个背光源部16的 平均点亮率，并根据该平均点亮率，利用规定的运算式来计算出背光源部16的亮度扩展 量。由此，得到在画面内的区域中能获得的最大亮度值（Max亮度）。此处，对获得的Max亮 度，基于黑检测部19对黑色的检测结果，对Max亮度进行调整，并输出至信号处理部11的 映射部13。
[0026] 接着，区域主动控制和亮度扩展部14中，将根据黑色量的检测结果进行了调整的 Max亮度返还给信号处理部11，从而降低与背光源部16的亮度扩展量相当的亮度。此时， 对整个背光源部16进行亮度扩展，对于除发光部以外的、视为未发光的部分，利用视频信 号处理使其亮度下降。由此，仅使正在发光的部分的画面亮度增大，能以高对比度来呈现视 频，能提1?画质。
[0027] 区域主动控制和亮度扩展部14将用于控制背光源部16的控制数据输出到背光源 控制部15,背光源控制部15基于该数据，按照每一分割区域对背光源部16的LED的发光亮 度进行控制。背光源部16的LED的亮度进行PWM(Pulse Width Modulation :脉冲宽度调 制）控制，但也可进行电流控制或利用它们的组合来控制成希望达到的值。 此外，区域主动控制和亮度扩展部14将用于控制显示部18的控制数据输出到显示控 制部17,显示控制部17基于该数据，控制显示部18的显示。显示部18使用液晶面板，该液 晶面板由背光源部16的LED进行照明来显示图像。
[0028] 另外，在本实施方式中，本发明的控制部控制背光源部16和显示部18,相当于信 号处理部11、区域主动控制和亮度扩展部14、背光源控制部15、及显示控制部17。
[0029] 将上述显示装置作为电视接收装置构成的情况下，电视接收装置具有对由天线接 收到的广播信号进行选台并进行解调、解码以生成重放用视频信号的单元，对重放用视频 信号适当实施规定的图像处理，作为图1的输入视频信号进行输入。由此，能将接收到的广 播信号显示于显示部18。本发明可构成为显示装置、及包括该显示装置的电视接收装置。
[0030] 以下，对具有上述结构的本实施方式的各部分的处理例进行更为具体的说明。 区域主动控制和亮度扩展部14将视频分割为规定的多个区域（area)，并对每一区域 控制与该分割出的区域相对应的LED的发光亮度。图2?图3是对区域主动控制和亮度扩 展部14的发光区域的控制处理进行说明的图。适用于本实施方式的区域主动控制将视频 分割为规定的多个区域（area)，并对每一区域控制与该分割出的区域相对应的LED的发光 亮度。
[0031] 此处，区域主动控制和亮度扩展部14基于输入视频信号，将1帧的视频分割为预 定的多个区域，对每一该分割区域提取出视频信号的最大灰度值。例如，将如图2(A)所示 的视频分割成预定的多个区域。此处，提取各区域的视频信号的最大灰度值。在其他示例 中，也可以利用视频信号的灰度平均值等其他统计值，而不是最大灰度值。以下，利用提取 出最大灰度值的示例进行说明。
[0032] 区域主动控制和亮度扩展部14根据提取出的最大灰度值，决定每一区域的LED的 点亮率。在图2(B)示出此时的各区域的LED的点亮率的情形。在视频信号的灰度较高的 较亮的部分，使LED的点亮率上升来进行明亮显示。对此时的处理进行更为具体的说明。
[0033] 在图3示出提取出1帧的各分割区域的最大灰度值时的情形的一个示例。为了简 化说明，在图3中，将1帧的画面分割成8个区域（区域〈1>?〈8>)。图3(A)表示各区域 (区域〈1>?〈8>)的点亮率，图3(B)表示各区域的点亮率与整体画面的平均点亮率。此 处，根据各区域的最大灰度值，计算出该区域的背光源的LED点亮率。点亮率能以例如LED 的驱动占空比（duty)来表示。在该情况下，点亮率Max(最大值）为100%。
[0034] 在决定各区域的LED的点亮率时，对于最大灰度值较低的较暗区域，降低其点 亮率，以使背光源的亮度下降。作为一个示例，在视频的灰度值由0-255的8比特数据 来呈现的情况下，在最大灰度值为128时，使背光源下降至（1八255/128)) 2 2 = 0.217倍 (21. 7% )。 在图3的示例中，将各区域的背光源的点亮率决定为在10?90%的范围内。上述点亮 率计算方法表示其一个示例，但基本上是根据预先确定的运算式以在较亮的高灰度的区域 中不降低背光源亮度、在低灰度的较暗区域中使背光源的亮度下降的方式来计算各区域的 点亮率。 之后，对根据视频信号的最大灰度值计算得到的每个区域的背光源的点亮率进行平 均，计算出1帧中背光源的平均点亮率。在该示例中，平均点亮率成为图3(B)所示的平均 点亮率的水平。平均点亮率是本发明中与亮度相关联的指标的一个示例。
[0035] 图4是对平均点亮率的决定处理进行更具体的说明的图。如上所述那样决定各区 域的LED的点亮率时，对于最大灰度值较低的较暗区域，降低点亮率，以使背光源的亮度下 降。这里，各区域的实际点亮率以准确地显示想要显示的灰度、且尽可能降低LED占空比的 方式来决定。由于需要在各区域中尽可能地降低LED占空比、但不破坏想要显示的灰度的 情况下准确地进行显示，因此，设定能够显示区域内的最大灰度、且尽可能降低LED占空比 的LED占空比（临时点亮率），并基于此来设定显示部18 (此处指LCD面板）的灰度。
[0036] 作为一个示例，对以0-255的8比特数据呈现视频的灰度值的情况下，且在图4(A) 示出图3(A)中的1个区域内的多个像素的灰度值的情况进行说明。这里，假设1个区域与 9个像素相对应。图4 (A)所示的像素组中，最大灰度值为128,在该情况下，如图4 (B)所示， 使该区域中的背光源的点亮率降低至（1八255/128))2 2 = 0. 217倍（21. 7% )。
[0037] 接着，作为一个示例，区域主动控制和亮度扩展部14在按此方式确定点亮率的同 时，对显示部18中每个像素的灰度值考虑包含该像素的区域的点亮率来进行计算。例如， 在想要显示的灰度值为96的情况下，由于96八128/255) = 192,因此只要使用灰度值192 来呈现像素即可。同样，对图4(A)的各像素计算出进行显示时的灰度值，图4(C)示出该计 算结果。
[0038] 基于根据平均点亮率而确定的Max亮度的值，将实际的背光源部16的亮度进一步 扩展并增强。作为基础的基准亮度例如是在最大灰度值时画面亮度达到550 (cd/m2)的亮 度。基准亮度并不限于该示例，可适当确定。
[0039] 图5是用于对区域主动控制和亮度扩展部14的处理例进行说明的图。如上所述， 区域主动控制和亮度扩展部14基于根据各区域的最大灰度值而确定的点亮率，计算整个 画面的平均点亮率。若点亮率较高的区域变多，则整个画面的平均点亮率变高。然后，利用 图5的关系，决定可获取的壳度的最大值（Max壳度）。横轴表不背光源的点壳率（窗口尺 寸），纵轴表示Max亮度下的画面亮度（cd/m 2)。平均点亮率能以点亮率为100%的点亮区 域（窗口区域）与点亮率为〇%的熄灭区域之比来表示。在没有点亮区域的状态下，点亮率 为零，随着点亮区域的窗口变大，点亮率增大，在全点亮状态下，点亮率成为100%。
[0040] 图5中，设背光源全点亮（平均点亮率为100% )时的Max亮度为例如550 (cd/m2)。 而且，随着平均点亮率下降，使Max亮度增大。此时，灰度值为255灰度（用8比特来呈现 的情况）的像素在画面内的画面亮度最高，成为能获得的最大的画面亮度（Max亮度）。因 而可知，即使是相同的平均点亮率，由于像素灰度值的不同，画面亮度也没有上升到Max亮 度。
[0041] 在平均点亮率为Q1时，Max亮度的值最大，此时的最大的画面亮度为1500 (cd/ m2)。即，在P1时，能获得的最大的画面亮度与全点亮时的550 (cd/m2)相比，扩展到1500 (cd/ m2)。P1设定为平均点亮率较低的位置。即，在整体较暗的画面中平均点亮率较低、且在一部 分具有高灰度的峰值的画面的情况下，背光源的亮度最高可被扩展到1500 (cd/m2)为止。此 夕卜，平均点亮率越高时、背光源的亮度的扩展程度越小的理由在于，对于原本明亮的画面， 若背光源的亮度过度，则反而会感到刺眼，因此，要抑制扩展的程度。
[0042] Max亮度从最大的平均点亮率Q1到平均点亮率0 (全黑）为止，使Max亮度的值逐 渐下降。平均点亮率较低的范围相当于较暗画面的视频，与其扩展背光源的亮度而提高画 面亮度，不如抑制背光源的亮度，使对比度提高，从而抑制漏光（black float)，保持显示品 质。
[0043] 区域主动控制和亮度扩展部14根据图5的曲线，扩展背光源的亮度，将其控制信 号输出到背光源控制部15。此处，如上所述，平均点亮率根据对视频的每个分割区域检测出 的最大灰度值而发生变化，根据该平均点亮率，亮度扩展的状态发生变化。
[0044] 对输入到区域主动控制和亮度扩展部14的视频信号应用色调映射，使低灰度区 域的增益降低来进行输入，其中，该色调映射通过以下说明的信号处理部11所进行的信号 处理来生成。由此，在低灰度的非发光区域，对应于背光源的亮度的扩展量，通过视频信号 降低亮度，其结果是，仅正在发光的区域中，画面亮度被增强，亮度感增加。
[0045] 区域主动控制和亮度扩展部14根据图5的曲线，将根据背光源的平均点亮率及从 黑检测部19输出的黑检测结果而求出的Max亮度的值输出到信号处理部11的映射部13。 在映射部13中，使用从区域主动控制和亮度扩展部14输出的Max亮度，进行色调映射。
[0046] 对信号处理部11进行说明。 在信号处理部11的发光检测部12中，根据视频信号，检测出正在发光的部分。图6表 示根据亮度信号Y生成的Y直方图的示例。在发光检测部12中，对输入的视频信号的每一 帧，通过累计每一亮度灰度的像素数来生成Y直方图。横轴表示亮度Y的灰度值，纵轴表示 对每一灰度值累计的像素数（频度）。亮度Y是制作直方图的视频的一个特征量，对于特征 量的其他示例将在后面阐述。此处，设为对于亮度Y，检测出发光部分。 若生成Y直方图，则根据该Y直方图来计算平均值（Ave)、标准偏差（〇 )，并利用它们 来计算2个阈值Th。
[0047] 第2阈值Th2是确定发光边界的阈值，Y直方图中在该阈值Th2以上的像素被视 为正在发光的部分并进行处理。 设第2阈值Th2为：Th2 = Ave+N σ · · ·式⑴。N为规定的常数。
[0048] 此外，第1阈值Thl为了抑制比Th2要小的区域的灰度特性等的异样感而设定为 Thl=Ave+M〇 · · ·式（2)。Μ为规定的常数，M<N。此外，Μ的值根据黑检测部19的黑 色量的检测结果而变化。 将发光检测部12所检测出的第1及第2阈值Thl、Th2的值输出到映射部13,用于生 成色调映射。
[0049] 图7是表示映射部13所生成的色调映射的一个示例的图。横轴是视频的亮度值 的输入灰度，纵轴是输出灰度。发光检测部12所检测出的在第2阈值Th2以上的像素是视 频中的正在发光的部分，除正在发光的部分以外应用压缩增益，以降低增益。此时，若对小 于发光边界即Th2的区域统一应用固定的压缩增益，来抑制输出灰度，则会在灰度特性方 面产生异样感。因此，利用发光检测部12设定并检测第1阈值Thl，对小于Thl的区域设定 第1增益G1，并以将Thl与Th2之间线形连接的方式设定第2增益G2,从而进行色调映射。
[0050] 对增益的设定方法进行说明。 从区域主动控制和亮度扩展部14向映射部13输入Max亮度的值。如上所述，Max亮 度表示根据背光源的平均点亮率及从黑检测部19输出的黑检测量来确定的最大亮度，例 如作为背光源占空比（backlight duty)的值来输入。 第1增益G1应用于比第1阈值Thl要小的区域，由G1 = (Ls/Lm)1/Y · · ·式⑶来 设定。Ls为基准亮度（不扩展背光源亮度时的基准亮度；作为一个示例，最大的画面亮度 为550cd/m2时的亮度），Lm表示从区域主动控制和亮度扩展部14输出的Max亮度。因而， 应用于比第1阈值Thl要小的区域的第1增益G1使视频信号的输出灰度下降，以降低因背 光源的亮度扩展而引起的画面亮度增加量。
[0051] 在第2阈值Th2以上的色调映射设为f(x) = X。即，设为输入灰度=输出灰度，不 进行使输出灰度下降的处理。第1阈值Thl?第2阈值Th2之间设定成用直线将因第1增 益G1而下降的第1阈值Thl的输出灰度、与第1阈值Thl的输出灰度连接。 艮P，利用G2 = (Th2 - G1 · ThlV(Th2 - Thl) · · ·式⑷来决定第2增益G2。通过 上述处理，获得图7所示的色调映射。此时，对于Thl、Th2的连接部分，利用二次函数来对 规定范围（例如连接部分土 Λ (Λ为规定值））进行平滑即可。
[0052] 将由映射部13生成的色调映射应用于输入视频信号，将基于背光源的亮度扩展 量来抑制低灰度部分的输出后得到的视频信号输入到区域主动控制和亮度扩展部14。
[0053] 图8是用于对区域主动控制和亮度扩展部14所输出的Max亮度进行说明的图。 区域主动控制和亮度扩展部14输入应用了由映射部13生成的色调映射后的视频信 号，基于该视频信号，进行区域主动控制，决定基于平均点亮率的Max亮度。此时，根据来 自黑检测部19的黑检测结果，Max亮度的控制曲线发生变化，但此处为了说明，不考虑黑检 测。
[0054] 设基于上述平均点亮率决定的帧为N帧。N帧的Max亮度的值输出到信号处理部 11的映射部13。在映射部13中，使用所输入的N帧的Max亮度，生成如图7所示的色调映 射，将其应用于N+1帧的视频信号。
[0055] 如此，将基于区域主动的平均点亮率的Max亮度进行反馈，以使用于下一帧的色 调映射。映射部13基于在N帧决定的Max亮度，对小于第1阈值Thl的区域应用使视频输 出下降的增益（第1增益G1)。对于Thl与Th2之间的区域，应用将Thl与Th2之间进行线 形连接的第2增益G2,使Thl与Th2之间的视频输出下降。
[0056] 由于在N帧应用使视频输出下降的增益，因此，在平均点亮率为Q1以上的高点亮 率的区域，在N+1帧，每一区域的最大灰度值下降，点亮率有下降的趋势，由此，在N+1帧， Max亮度有上升的趋势。由此，背光源的亮度扩展量进一步变大，画面的亮度感有增加的趋 势。但是，在点亮率比Q1要低的区域，未观察到该趋势，成为相反的趋势。
[0057] 接下来，说明信号处理部11的黑检测部19的检测处理。本发明所涉及的实施方 式中，根据黑检测部19中黑色量的检测结果，使如上述图5所示那样的与平均点亮率相对 应的Max亮度的控制曲线发生变化。黑检测处理可适用于以下处理例中的任一个。
[0058] (黑检测处理1) 图9是用于说明黑检测部中的黑检测处理例的图，是表示视频信号的亮度直方图的一 个示例的图。在本例中，黑检测部19使用亮度作为视频信号的特征量，对输入的视频信号 的每一帧，通过累计每一亮度灰度的像素数来生成亮度Y的直方图。作为视频信号的特征 量，也可以使用其他特征量而不使用亮度信号，但对于其他特征量的示例将在后面阐述，此 处示出使用亮度直方图的示例。
[0059] 黑检测部19对该直方图设定表示为黑色区域的第4阈值Th4。将第4阈值Th4以 下的亮度区域的像素规定为进行黑显示的像素（相当于黑色的像素）来进行处理。因而， 例如在以256灰度来呈现的情况下，可将从0灰度到0灰度附近的几个灰度为止的区域规 定为相当于黑色的区域。 并且，黑检测部19中，对第4阈值Th4以下的亮度区域的像素数进行计数，并根据计数 结果决定黑显示的得分（黑检测得分）。关于黑检测得分，当帧内的所有像素都包含在黑色 区域中时设为Max (最大值），而当黑色区域中一个像素也没有时设为0,根据该计数得到的 像素数来决定黑检测得分。
[0060] 图10是表示黑检测得分与增强比率的关系的设定例的图。黑检测部19中预先确 定图10所示的关系。并且，根据由图9的直方图得到的黑检测得分来决定增强比率。这里， 在黑检测得分较低且黑显示较少的区域S0?S1中，增强比率维持在100%。即，由于黑显 示的区域较小，因此漏光的影响较少，不需要对根据发光量而确定的亮度增强量进行限制， 因此，将增强比率设为100%，注重亮度增强涉及的明亮部分的亮度感。
[0061] 此外，在黑检测得分为中等程度的区域S1?S2中，随着黑检测得分的增大、即黑 色的量的增大，降低增强比率。若黑显示增加，则漏光容易变得明显，因此对根据发光量而 确定的亮度增强量进行限制，从而抑制漏光。并且，在黑检测得分较高的区域S2?S3 (得 分=Max(最大值））中，由于画面内黑显示的区域极多，因此将增强比率设为0。由此，消除 与发光量相对应的亮度增强，以标准亮度来点亮背光源。
[0062] (黑检测处理2) 图11是用于说明黑检测部的黑检测处理的其他示例的图。在本例的处理中，与上述黑 检测处理1同样，生成Y直方图，但也可以使用其他特征量的直方图。此外，作为Y直方图， 若能利用发光检测部12生成的直方图，则也可以使用该直方图。 并且，黑检测部19中，根据所生成的Y直方图来检测每一帧的黑色量，此时，将对黑色 附加了权重（weight)的参数作为黑检测得分。
[0063] 这里，黑检测得分利用得分（黑检测得分）=(SC0Unt[i] XW[i])/ Scount[i] · · ·式（5)来计算得到。这里，count[i]是直方图的第i个特征量（亮度、 Max RGB、CMI等）的频度（像素数）。此外，W[i]是第i个权重（weight)，确定权重的函数 可以任意设定。
[0064] 图11中示出了带有权重的函数W[i]的设定例。基本上，直方图的特征量越小（越 接近黑色），使权重越大。然后，通过使每个特征量（亮度灰度）的像素数的累计值与权重 相乘，从而基于对黑色进行了加权的函数，计算黑检测得分。
[0065] 黑检测得分与增强比率的关系能确定为与上述图10相同的关系。S卩，在黑检测得 分较低且黑显示较少的区域SO?S1中，将增强比率设为100%，在黑检测得分为中等程度 的区域S1?S2中，随着黑检测得分的增大、即黑色量的增大，使增强比率逐渐降低。并且， 在黑检测得分较高的区域S2?S3 (得分=Max (最大值））中，由于画面内黑显示的区域极 多，因此将增强比率设为0。由此，消除与发光量相对应的亮度增强，以标准亮度来点亮背光 源。
[0066] (黑检测处理3) 在黑检测部19的黑检测的又一其他处理例中，使用符合人类视觉特性的视频信号的 平均亮度的指标即几何平均值GAve (Geometric Average)。GAve并非信号亮度的平均，而 是将液晶面板的亮度的平均作为与视觉特性相符的值来计算出的亮度平均值。具体而言， GAve.由下式（7)来表示。
[0067] [数学式1]

【权利要求】
1. 一种视频显示装置， 具有显示输入视频信号的显示部、对该显示部进行照明的光源、及对该显示部和该光 源进行控制的控制部， 该控制部对于所述输入视频信号的规定特征量，生成对像素数进行累计而得到的直方 图，将该直方图的规定范围的上部区域检测作为发光部， 基于有关明亮度的指标，对所述光源的亮度进行扩展而使其增大，使除所述发光部以 外的非发光部的视频信号的亮度下降，从而增强所述发光部的显示亮度，其中，该有关明亮 度的指标是根据所述输入视频信号并基于规定条件来计算出的，其特征在于， 该视频显示装置具有黑检测部，该黑检测部基于规定的黑检测条件，从所述输入视频 信号中检测黑显示的量， 所述控制部根据由所述黑检测部检测出的黑显示的量，切换控制曲线，该控制曲线决 定有关所述明亮度的指标与使所述光源的亮度扩展的亮度扩展量之间的关系。
2. 如权利要求1所述的视频显示装置，其特征在于， 所述控制部将输入视频信号所产生的图像分割成多个区域，并基于该分割出的区域的 视频信号的灰度值，使与每一所述区域相对应的所述光源的点亮率发生变化， 所述控制曲线决定相当于所有区域的对所述点亮率求平均的平均点亮率、与由在所述 显示部的画面上能取得的最大亮度所表示的亮度扩展量之间的关系， 所述控制部使用所述平均点亮率作为有关所述明亮度的指标，基于根据该平均点亮率 而定的所述最大亮度，对所述光源的亮度进行扩展。
3. 如权利要求1或2所述的视频显示装置，其特征在于， 所述控制曲线是由所述黑检测部检测出的黑显示的量越少、所述亮度扩展量越小的控 制曲线。
4. 如权利要求1所述的视频显示装置，其特征在于， 所述控制曲线对于将检测出的所述发光部的区域包含在内的规定范围的视频，决定得 分与所述亮度扩展量之间的关系，该得分通过对每一像素的明亮度进行加权并对像素数进 行计数来得到， 所述控制部使用所述得分作为有关所述明亮度的指标，按照根据所述输入视频信号计 算出的所述得分，对所述光源的亮度进行扩展。
5. 如权利要求4所述的视频显示装置，其特征在于， 所述控制曲线是由所述黑检测部检测出的黑显示的量越少、所述亮度扩展量越小的控 制曲线。
6. 如权利要求2至5中任一项所述的视频显示装置，其特征在于， 所述控制部进行将输入视频信号的输入灰度进行转换并输出的视频处理， 决定输入灰度与输出灰度之间的关系的输入输出特性具有在比所述发光部与所述非 发光部的边界的灰度要低的非发光部的区域中确定的阈值， 所述控制部预先确定应用于视频信号的增益与所述亮度扩展量之间的关系，根据所述 亮度扩展量，决定对于输入视频信号的输入灰度而使输出灰度下降的增益，对比所述阈值 的灰度要低的区域应用所决定的所述增益，以进行所述视频处理，在该视频处理中，由所述 黑检测部检测出的黑显示的量越少，越使所述阈值向高灰度侧移动。
7. 如权利要求1至6中任一项所述的视频显示装置，其特征在于， 所述控制部在将所述直方图的平均值设为A、标准偏差设为σ时，将 thresh = Α+Ν σ (Ν 为常数） 以上的像素作为所述发光部。
8. 如权利要求6所述的视频显示装置，其特征在于， 所述控制部在所述特征量较低的规定区域中，利用所述视频处理，使因所述光源的亮 度的扩展而产生的显示部的显示亮度的增加量降低。
9. 一种电视接收装置，其包括权利要求1至8中任一项所述的视频显示装置。
【文档编号】G09G3/20GK104115215SQ201280069934
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2012年7月10日 优先权日:2012年2月15日
【发明者】藤根俊之, 白谷洋二 申请人:夏普株式会社