日立制作所2004年8月5日发布的PDP电视和液晶电视新产品采用了旨在使图像产生“纵深感”的全新图像处理技术。面对本刊记者的采访,该公司披露了包括“通过分析直方图改善画质”和“相当于686亿色的色调表现力”在内的这项新技术的神秘面纱。
通过分析直方图改善画质
每半帧就对各像素的亮度和各像素之间的亮度差等2种直方图进行测量,然后用来调整伽玛曲线使之与画面更匹配,或者用于确定噪音控制和轮廓突出等参数值。亮度直方图用来调整伽玛曲线。据称可提高图像的鲜艳度。通过分析亮度分布,改变从黑色调到白色调之间等分设置的32个值,形成伽玛曲线。
伽玛曲线尽管在每个半帧中均可优化,但并不把调整后的伽玛曲线用于紧接着显示的半帧中。因为对于有的画面,其伽玛曲线变化很激烈,此时会产生闪烁。因此在多个半帧中对伽玛曲线进行比较后,采用其平均或最具代表性的伽玛曲线。改变伽玛曲线时,也是使用多个半帧,逐渐地调整。
亮度差直方图用于控制噪音和突出轮廓。采用这项技术后,即使显示由大量对比度很高的小物体密集组成的图像,也不会出现物体模糊的现象。不仅是相邻像素之间,还会测量多个像素之间的亮度差。虽说其他公司曾采用过亮度直方图,但使用亮度差直方图则尚属业界首次。
相当于686亿色的色调表现力
通过使用多个像素形成半色调,在PDP电视中就能实现RGB各色相当于12位(约686亿色)的颜色显示,而液晶电视则可实现相当于10位(约10亿7000万色)的颜色显示。作为面板中各像素每种颜色的显示性能,PDP和液晶面板分别为10位和8位,由此就等于增加了2位。虽未明确公布所使用的像素数量和半色调的生成方法,不过可能使用了先将多个像素的打开次序进行组合,然后再生成半色调的“抖动扩散处理”技术。
使用多个像素生成半色调后,一般情况下清晰度会下降。尽管日立制作所也承认这一点,不过日立认为“这只是原理性的东西,只要看一下实际显示的图像,就会发觉清晰度并没有下降”,并最终决定予以采用。
利用图像处理器“DIPP+”来实现
上述图像处理技术是由图像处理器“DIPP+”来执行的。与过去的图像处理器“DIPP”配合使用,DIPP+只负责上述的图像处理功能。DIPP+是一种嵌入了图像处理专用电路的芯片,不是微处理器。“经过对性价比的分析,从处理性能高和电路规格小的角度最终选择了专用电路”(日立制作所)。电路规格约为DIPP的一半。
作为DIPP+,PDP电视和液晶电视使用了相同的型号。因此能够根据PDP和液晶面板等不同的面板种类改变保存在寄存器中的参数。可变参数据称达数百个。DIPP也和DIPP一样属于图像处理专用电路,为了能用于多种面板,在寄存器中保存了大约1000个参数。 |
日立製作所が2004年8月5日に発表したPDPテレビと液晶テレビの新機種には,画像に「奥行き感」を出すために新規開発した画像処理技術を採用した(発表資料,関連記事)。同社は本誌の取材に対して,「ヒストグラム解析による画質改善」と「686億色相当の階調表現力」から成る今回の技術の詳細について明らかにした。
ヒストグラム解析による画質改善 フィールドごとに,各画素の輝度と各画素間の輝度差といった2種類のヒストグラムを計測し,シーンに合うようにガンマ曲線を補正したり,雑音抑圧や輪郭強調などのパラメータの値を決めるのに使う。輝度ヒストグラムは,ガンマ曲線を補正するために使う。画像の鮮明感を高められるとする。ガンマ曲線は輝度の分布を見て,階調の黒から白まで等間隔に設けた32点のそれぞれの値を変更することで実行する。 ガンマ曲線は各フィールドで最適化できるが,補正したガンマ曲線をすぐに表示するフィールドに採用しない。シーンによってはガンマ曲線が急激に変化することがあり,その場合,フリッカが発生してしまうからである。このため,数フィールドにわたってガンマ曲線を比較した後で,その平均あるいは代表的なガンマ曲線を採用する。ガンマ曲線の変更も数フィールドを使って徐々に変化させる。 輝度差ヒストグラムは,雑音抑圧や輪郭強調で利用する。これにより,群集のようなコントラスト比が高い小さな物体が密集する画像を表示しても,画像に「もや」がかかることはなくなったとする。輝度差は隣り合う画素間だけでなく,数画素にわたって差分を計測するという。輝度ヒストグラムは他社にも採用例があるが,輝度差ヒストグラムを利用するのは業界初という。
686億色相当の階調表現力 複数の画素を使って中間階調を作り出すことにより,PDPテレビでRGB各色12ビット相当(約686億色),液晶テレビで同10ビット相当(約10億7000万色)の表示を可能にした。パネル1画素の各色の表示能力はPDPで10ビット,液晶パネルで8ビットなので,2ビット増やした状態である。利用する画素数や中間階調の作り方について明確に公表しなかったが,複数画素の順次点灯を組み合わせてさらに中間調を作り出す「ディザ拡散処理」を使っているようだ。 一般に複数の画素を使って中間階調を得ると,解像度が低下してしまう。この点について日立製作所は認めるものの,「それは原理的な話であって,実際に表示する画像を見る限り解像感の低下は見られない」と判断し,採用に踏み切ったという。
画像処理プロセサ「DIPP+」で実現 これらの画像処理技術を実行するのが,画像処理プロセサ「DIPP+」である。従来の同プロセサ「DIPP」と併用し,前述の画像処理機能のみをDIPP+で行う。DIPP+は画像処理の専用回路を作り込んだLSIであり,マイクロプロセサではない。「コストパフォーマンスの点から見て,処理能力の高さと回路規模の小ささから専用回路を選んだ」(日立製作所)とする。回路規模はDIPPの半分程度という。 DIPP+は,PDPテレビや液晶パネルで同じ品種を使う。このため,PDPや液晶パネルといったパネルの種類などに応じてレジスタに格納するパラメータを変えられるようになっている。変更可能なパラメータ数は数百個という。なお,DIPPもDIPP+と同様に,画像処理の専用回路で,複数のパネルで使えるように1000程度のパラメータをレジスタに格納している。 |