專利名稱：灰度級轉(zhuǎn)換設(shè)備、圖像處理裝置、方法以及計(jì)算機(jī)程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理裝置，更具體地講，本發(fā)明涉及量化圖像信號 的各像素的像素值的圖像處理裝置、用于量化的灰度級轉(zhuǎn)換設(shè)備、用于 所述圖像處理裝置和灰度級轉(zhuǎn)換設(shè)備的處理方法、以及使計(jì)算機(jī)執(zhí)行所 述方法的計(jì)算機(jī)程序。
背景技術(shù)：
在數(shù)字?jǐn)z像放像機(jī)、計(jì)算機(jī)圖形、動畫等的數(shù)字視頻顯示過程中，
素材的灰度級的比特?cái)?shù)目以及顯示裝置的比特?cái)?shù)目或者諸如HDMI (高 清晰度多媒體接口 )或者DVI (數(shù)字視頻接口 )的數(shù)字傳輸接口的比特 數(shù)目，不總是互相一致。在處理數(shù)字^L頻信號的裝置中的信號處理中， 處理的計(jì)算過程和裝置中視頻信號數(shù)據(jù)的所傳輸比特?cái)?shù)目可能不同。
圖20為在把數(shù)字圖像顯示在顯示裝置上之前，各部件的比特?cái)?shù)目 和總線上的比特?cái)?shù)目的框圖。在圖20中，示出了圖像處理單元811、像 素密度轉(zhuǎn)換單元812、顏色模式(color-mode)轉(zhuǎn)換單元813、面板控制單 元814、以及顯示單元815。順序地處理輸入于圖像處理單元811的圖像 信號，并且最終將其顯示在顯示單元815上。在這一情況下，可以看出， 各部件中處理的比特?cái)?shù)目和連接各部件的總線的信號線的比特?cái)?shù)目不 同。例如，盡管使用10個比特執(zhí)行面板控制單元814中的計(jì)算，然而 面板控制單元814的輸入信號和輸出信號為8個比特的RGB信號。輸 入與輸出信號的數(shù)目和內(nèi)部計(jì)算的比特?cái)?shù)目不同。在這樣的情況下，作 為灰度級轉(zhuǎn)換，比特?cái)?shù)目的轉(zhuǎn)換是必要的。作為通常用于比特?cái)?shù)目轉(zhuǎn)換 的方法，存在著簡單把比特?cái)?shù)簡單移動必要比特?cái)?shù)目的比特位移(bit shift),并且存在這樣一種方法例如，為了把量化階躍(step)擴(kuò)展為相等 的間隔， 一次把比特?cái)?shù)目除以轉(zhuǎn)換之前的比特?cái)?shù)目，以把比特?cái)?shù)目正交 化為0~ 1之間的值，然后把該比特?cái)?shù)目乘以一個必要的比特?cái)?shù)目。的從10個比特至8個比特的灰度級轉(zhuǎn) 換。在圖21中，示出了 10個比特的灰度級表示820和比特位移之后的 8個比特的灰度級表示830。在這一情況下，通過把左邊的8個比特(較 高位的8個比特)向右移2個比特(舍去低位的2個比特)，而把比特 數(shù)目從10個比特轉(zhuǎn)換為8個比特。
然而，當(dāng)按這一方式舍去低位的2個比特時，在具有平滑灰度級的 圖像和諸如晴天里藍(lán)天圖像的、具有小灰度變化的平面圖像中，由于人 類一見覺特性的影響，可能會出現(xiàn)稱為條帶(banding)，即馬赫帶(Machband) 的階躍。
由于比特?cái)?shù)目的減少而導(dǎo)致的這樣的量化誤差引起圖像質(zhì)量的劣 化。作為避免量化誤差的手段， 一般情況下，使用了稱為顫振(dither)方 法和誤差擴(kuò)散方法的方法。這些方法是把PDM( Pulse Depth Modulation, 脈沖深度調(diào)制)噪聲添加于條帶的邊界，從而使階躍不太引人注目的方 法。
圖22A 22C為當(dāng)把PDM噪聲添加于從IO個比特至8個比特的比 特位移時出現(xiàn)的像素值的變化圖。在圖22A 22C中，橫軸指示圖像中水 平方向的坐標(biāo)，縱軸指示該相應(yīng)坐標(biāo)處的像素值。為了便于說明，把縱 軸上的像素值的量級設(shè)置為0 ~ 8。圖22A為量化至10個比特的一個灰 度圖像的像素值圖。在圖22A中，像素值的量級沿水平方向從左向右逐 漸地一次增加一個量級。圖22B為通過舍去圖22A中所示10個比特灰 度圖像的低位2個比特，被量化至8個比特的圖像的像素值的示例圖示。 在這一情況下，可以看到像素值實(shí)質(zhì)上階段狀改變的狀態(tài)。圖22C是通 過4巴PDM噪聲添加于圖22B中所示的其比特?cái)?shù)目轉(zhuǎn)換為8個比特的圖 像所獲得的圖像的像素值的變化圖。在這一情況下，可以看出，添加了 其像素值按類似脈沖方式改變的噪聲，而且在階躍附近的坐標(biāo)處噪聲段 之間的間隔變窄。通過按類似脈沖的方式改變像素值，并且改變脈沖間 隔，使階躍不太明顯。以下，將參照下列各圖，解釋實(shí)際灰度圖像的一 個實(shí)例中由于PDM噪聲的添加所帶來的影響。
圖23A ~ 23D為把PDM噪聲添加于從10個比特至8個比特的比特 位移時所形成的圖像的圖例。圖23A為IO個比特灰度的圖像的圖例。 盡管沿垂直方向像素值不改變，但沿水平方向像素值逐漸地改變。圖23B
6為通過舍去低位的2個比特把10個比特的灰度圖像轉(zhuǎn)換為8個比特所 形成的圖像的圖例。在這一情況下，清楚地看到陡然改變的像素值的狀 態(tài)。圖23C和23D為通過把PDM噪聲添加于圖23B中所示量化為8個 比特的灰度圖像所形成的圖像的圖例。在圖23C和23D這兩張圖中，可 以看出，階躍是不明顯的。通過顫振方法形成圖23C中所示的圖像，通 過誤差擴(kuò)散方法形成圖23D中所示的圖像。顫振方法與誤差擴(kuò)散方法的 實(shí)質(zhì)不同之處在于，在顫振方法中，在不考慮人類視覺特性的情況下添 加了噪聲，而在誤差擴(kuò)散方法中，噪聲的添加考慮了人類視覺特性。作 為用于誤差擴(kuò)散方法的具有代表性的二維過濾器，Jarvis, Judice&Ninke 的過濾器(以下稱之為Jarvis過濾器)和Floyd & Steinberg的過濾器(以 下稱之為Floyd過濾器)是人們所熟悉的(例如，參見Hitoshi Kiya的 "Yokuwakaru Digital Image Processing",第6版，CQ出版有限責(zé)任公司， 2000年1月，第196~213頁)。
為了表示人類視覺特性，使用了橫軸表示空間頻率f[單位cpd(周 期/度)]和縱軸表示對比敏感度的對比敏感度曲線。空間頻率表示相 對于視野角度每單位角度(視野角度中的l度)可以顯示的條紋(stripe) 的數(shù)目?？臻g頻率中的最高頻率依賴于顯示裝置的像素密度(每單位長 度的像素?cái)?shù)目)和觀看距離。
圖24A和24B是顯示裝置中空間頻率中最大頻率的計(jì)算的圖例。在 圖24A和24B中，角度e表示視野角度中的l度，觀看距離D表示顯 示裝置和觀看者之間的距離，如圖24B中所示。使用下列關(guān)系表達(dá)式， 根據(jù)角度e和觀看距離D，計(jì)算相對于視野角度中l(wèi)度的顯示屏幕的寬 度"d":
tan (6/2) = (d/2) /D
可以通過把顯示屏幕的寬度"d"除以根據(jù)顯示屏幕的像素密度所計(jì) 算的每兩個像素的長度(兩個像素形成一組條紋)，來計(jì)算作為視野角 度中每1度顯示屏幕上條紋的數(shù)目的空間頻率中的最大頻率。
例如，當(dāng)把具有大約120cpd最大頻率的高分辨率打印機(jī)作為顯示 裝置時，如圖25A中所示，使用Jarvis過濾器851和Floyd過濾器852 把量化誤差調(diào)制至就人類視覺特性840而言不太容易感覺到的頻率頻 帶，是可能的。這些具有代表性的過濾器的幅度特性是不同的?？傮w上
7講，當(dāng)認(rèn)為低頻率頻帶重要時使用Jarvis過濾器，當(dāng)處理較高的頻率時 使用Floyd過濾器。
然而，當(dāng)把水平方向和垂直方向具有1920個像素x 1080個像素的高 清晰度顯示器作為顯示裝置時，相對于視野角度每單位角度最大頻率大 約為30cpd。如圖25B中所示，可以看出，使用Jarvis過濾器851和Floyd 過濾器852把量化誤差調(diào)制至就人類視覺特性840而言具有充分低敏感 度的頻帶，是困難的。導(dǎo)致這樣一種情況的原因在于，盡管取樣頻度依 賴于顯示裝置的像素密度，然而人類視覺特性有固有值。

發(fā)明內(nèi)容
使用誤差擴(kuò)散方法把因圖像處理裝置中處理過程或數(shù)字傳送中所 涉及的灰度級轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的量化誤差調(diào)制到人類視覺特性不太容易感覺 到的頻率頻帶，是可能的。然而，用于誤差擴(kuò)散方法的過濾器特征是唯 一加以選定的。因此，如果諸如用于觀看的顯示裝置的性能以及觀看者 和顯示裝置之間的觀看距離等觀看條件改變，則顯示裝置中空間頻率中 的最大頻率也改變。因此，通過唯一選定的過濾器特性不能獲得適合于 顯示裝置的誤差擴(kuò)散處理。對于顯示圖像信號的顯示裝置，使用jarvis 過濾器和Floyd過濾器把量化誤差調(diào)制至就人類視覺特性而言具有充分 低敏感度的頻率頻帶，是困難的。
因此，希望通過根據(jù)觀看條件設(shè)置最佳過濾系數(shù)，把量化誤差調(diào)制 至就人類視覺特性而言具有充分低敏感度的頻帶。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種圖像處理裝置，該圖像處理裝置 包括用于存儲分別與空間頻率相關(guān)聯(lián)的過濾系數(shù)的過濾系數(shù)存儲部 件，其中所述空間頻率為相對于顯示裝置的視野角度每單位角度所顯示 條紋的數(shù)目；用于確定觀看者與顯示裝置之間的觀看距離和顯示裝置的 像素密度作為觀看條件的觀看條件確定部件；用于設(shè)置過濾系數(shù)的過濾 系數(shù)設(shè)置部件，該過濾系數(shù)是基于從所述觀看條件計(jì)算的空間頻率在所 存儲的過濾系數(shù)中選擇的；以及包括量化部件的灰度級調(diào)制部件，其中 所述量化部件用于量化圖像信號中預(yù)定坐標(biāo)位置的像素值，并且輸出該 像素值作為該預(yù)定坐標(biāo)位置的經(jīng)量化的像素值，所述灰度級調(diào)制部件通 過對于量化部件所導(dǎo)致的量化誤差乘-累加所設(shè)置的過濾系數(shù)以把量化誤差反饋于量化部件的輸入側(cè)而對所述圖像信號進(jìn)行灰度級調(diào)制。因
此，存在著這樣的效果通過根據(jù)觀看條件設(shè)置最佳過濾系數(shù)，把量化 誤差調(diào)制至就人類視覺特性而言具有充分低敏感度的頻帶。
優(yōu)選地，觀看條件確定部件從顯示裝置接收顯示裝置的像素?cái)?shù)目和 屏幕尺寸，并且根據(jù)像素?cái)?shù)目和屏幕尺寸確定觀看條件。因此，存在著 這樣的效果從顯示裝置接收像素?cái)?shù)目和屏幕尺寸，并且根據(jù)像素?cái)?shù)目 和屏幕尺寸計(jì)算觀看條件。
優(yōu)選地，觀看條件確定部件從顯示裝置接收顯示裝置的像素密度和 屏幕尺寸，并且根據(jù)像素密度和屏幕尺寸確定觀看條件。因此，存在著 這樣的效果從顯示裝置接收像素密度和屏幕尺寸，并且根據(jù)像素密度 和屏幕尺寸計(jì)算觀看條件。
優(yōu)選地，設(shè)置過濾系數(shù)以降低低于預(yù)定的空間頻率頻率分量的量化 誤差。因此，存在著這樣的效果把低于所述預(yù)定空間頻率的頻率分量 的量化噪聲降低。在這一情況下，把所述預(yù)定空間頻率設(shè)置為大約為空 間頻率中的最大頻率的三分之二。因此，存在著這樣的效果把低于大 約空間頻率中最大頻率的三分之二的頻率分量的量化噪聲降低。
優(yōu)選地，灰度級調(diào)制部件還包括逆量化部件，用于逆量化所述預(yù) 定坐標(biāo)位置的經(jīng)量化的像素值，并且輸出該量化的像素值作為所述預(yù)定 坐標(biāo)位置的經(jīng)逆量化的像素值；差分生成部件，用于生成所述預(yù)定坐標(biāo) 位置的經(jīng)量化的像素值和所述預(yù)定坐標(biāo)位置的經(jīng)逆量化的像素值之間 的差值，作為所述預(yù)定坐標(biāo)位置的量化誤差；運(yùn)算部件，用于計(jì)算下述 值作為所述預(yù)定坐標(biāo)位置的反饋值，該值是通過把對應(yīng)于所述預(yù)定坐標(biāo) 位置的預(yù)定區(qū)域中各量化誤差與所設(shè)置過濾系數(shù)相乘、并且把所述量化 誤差相加所獲得的；以及加法部件，用于把所述預(yù)定坐標(biāo)位置的反饋值 與所述預(yù)定坐標(biāo)位置的經(jīng)校正的像素值相加。因此，存在著這樣的效果 通過根據(jù)觀看條件設(shè)置最佳過濾系數(shù)，把量化誤差調(diào)制至就人類視覺特 性而言具有充分低敏感度的頻帶。
根據(jù)本發(fā)明的另 一個實(shí)施例，提供了 一種用于圖像處理裝置的過濾 系數(shù)設(shè)置處理方法，所述圖像處理裝置包括顯示裝置；用于存儲分別 與空間頻率相關(guān)聯(lián)的過濾系數(shù)的過濾系數(shù)存儲部件，其中所述空間頻率 為相對于顯示裝置的視野角度每單位角度所顯示條紋的數(shù)目；以及包括量化部件的灰度級調(diào)制部件，所述量化部件用于量化像素信號中預(yù)定坐 標(biāo)位置的像素值，并且輸出該像素值作為該預(yù)定坐標(biāo)位置的經(jīng)量化的像 素值，所述灰度級調(diào)制部件通過對于量化部件所導(dǎo)致的量化誤差乘-累加 所設(shè)置的過濾系數(shù)以把量化誤差反饋于量化部件的輸入側(cè)而對圖像信
號進(jìn)行灰度級調(diào)制，所述方法包括下列步驟觀看條件確定步驟，確定 觀看者與顯示裝置之間的觀看距離和顯示裝置的像素密度作為觀看條 件；以及，過濾系數(shù)設(shè)置步驟，在灰度級調(diào)制部件中設(shè)置過濾系數(shù)，該 過濾系數(shù)是是基于從所述觀看條件計(jì)算的空間頻率在所存儲于該過濾 系數(shù)存儲部件中的過濾系數(shù)中選擇的。還提供了 一種使計(jì)算機(jī)執(zhí)行這些 步驟的計(jì)算機(jī)程序。因此，存在著這樣的效果使灰度級調(diào)制部件根據(jù) 觀看條件設(shè)置最佳過濾系數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例，可以達(dá)到下述良好效果通過根據(jù)觀看條 件設(shè)置最佳過濾系數(shù)，把量化誤差調(diào)制至就人類視覺特性而言具有充分 低敏感度的頻帶。


圖1為才艮據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的再現(xiàn)與顯示系統(tǒng)的一個配置實(shí)例 的圖例；
圖2為才艮據(jù)所述實(shí)施例的再現(xiàn)裝置10的一個配置實(shí)例的圖例； 圖3為根據(jù)所述實(shí)施例的顯示裝置30的一個配置實(shí)例的圖例； 圖4為根據(jù)所述實(shí)施例的再現(xiàn)裝置10的一個功能配置實(shí)例的圖例； 圖5為根據(jù)所述實(shí)施例的圖像信號的各像素的處理次序的圖例； 圖6為根據(jù)所述實(shí)施例的反饋運(yùn)算單元240的一個配置實(shí)例的圖
例；
圖7為根據(jù)所述實(shí)施例的量化誤差提供單元241的一個配置實(shí)例的 圖例；
圖8為把空間頻率中的最大頻率設(shè)置為30 cpd時的人類視覺特性和 過濾器的幅度特性的圖9為根據(jù)所述實(shí)施例的由數(shù)字傳輸接口 18進(jìn)行屏幕信息獲取的 一個扭X念配置實(shí)例的圖例；
圖10為EDID信息的一種存儲格式400的示意10圖IIA和11B為根據(jù)所述實(shí)施例的一個過濾系數(shù)存儲單元270的存 儲格式表實(shí)例；
圖12為根據(jù)所述實(shí)施例的過濾系數(shù)存儲單元270的存儲格式的變 形的表；
圖13為根據(jù)所述實(shí)施例的圖像處理方法的一個處理M^程實(shí)例的流 程圖14為根據(jù)所述實(shí)施例的過濾系數(shù)設(shè)置處理(步驟S910)的一個 處理規(guī)程實(shí)例的流程圖15為根據(jù)所述實(shí)施例的灰度級調(diào)制處理(步驟S950)的一個處 理規(guī)程實(shí)例的流程圖16為根據(jù)所述實(shí)施例的第一變形的內(nèi)容提供系統(tǒng)的一個配置實(shí) 例的圖例；
圖17為根據(jù)所述實(shí)施例的所述第一變形的過濾系數(shù)設(shè)置處理的一 個處理規(guī)程實(shí)例的流程圖18為根據(jù)所述實(shí)施例的第二變形的內(nèi)容提供系統(tǒng)的一個配置實(shí) 例的圖例；
圖19為根據(jù)所述第二變形的裝置信息存儲單元720的一種存儲才各 式實(shí)例的圖例；
圖20為一框圖，描述的是把數(shù)字圖像顯示在顯示裝置上之前各部 件的處理比特的數(shù)目以及總線上比特的數(shù)目；
圖21為通過比特位移進(jìn)行的從10個比特到8個比特的灰度級轉(zhuǎn)換 的圖例；
圖22A ~ 22C為當(dāng)把PDM噪聲添加于從10個比特到8個比特的比 特位移時像素值的變化圖23A ~ 23D為當(dāng)把PDM噪聲添加于從10個比特到8個比特的比 特位移時所形成的圖像的圖例；
圖24A ~ 24B為涉及顯示裝置中空間頻率中最大頻率的計(jì)算的圖 例；以及
圖25A和25B為人類視覺特性和過去的過濾器的幅度特性。
具體實(shí)施方式
以下，將參照附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1為根據(jù)本發(fā)明所述實(shí)施例的再現(xiàn)與顯示系統(tǒng)的一個配置實(shí)例的 圖例。所述再現(xiàn)與顯示系統(tǒng)包括再現(xiàn)記錄在記錄媒體中的數(shù)據(jù)信號和數(shù)
字廣播的廣播信號的再現(xiàn)裝置10以及顯示所再現(xiàn)的信號的顯示裝置30。 通過數(shù)字傳輸信號線50連接再現(xiàn)裝置10和顯示裝置30。把再現(xiàn)裝置 IO所處理的圖像信號和聲音信號經(jīng)由數(shù)字傳輸信號線50傳輸于顯示裝 置30,并且將其顯示在顯示裝置30的顯示屏幕上。
圖2為根據(jù)這一實(shí)施例的再現(xiàn)裝置10的一個配置實(shí)例。 再現(xiàn)裝置10包括調(diào)諧器11、譯碼器12、處理器15、 ROM (只讀存 儲器)16、 RAM (隨機(jī)存取存儲器)17、數(shù)字傳輸接口 (I/F) 18、網(wǎng) 絡(luò)接口 ((I/F) 19、記錄控制單元21、記錄媒體22、操作接收單元23、 以及總線24。再現(xiàn)裝置IO經(jīng)由數(shù)字傳輸接口 18把所處理的圖像信號和 聲音信號傳輸于顯示裝置30。
調(diào)諧器11接收數(shù)字廣播的無線電波，并且解調(diào)操作4妄收單元23所 指定信道的調(diào)制電波。調(diào)諧器11把所解調(diào)的圖像數(shù)據(jù)和聲音數(shù)據(jù)提供于 譯碼器12。
譯碼器12對調(diào)諧器11所解調(diào)的圖像數(shù)據(jù)和聲音數(shù)據(jù)進(jìn)行譯碼。譯 碼器12把所譯碼的圖像信號和聲音信號提供于處理器15。
ROM 16為存儲各種控制程序等的存儲器。RAM 17為具有針對處 理器15的工作區(qū)的存儲器。
數(shù)字傳輸接口 18執(zhí)行連接于數(shù)字傳輸信號線50的再現(xiàn)裝置10和 顯示裝置30之間的數(shù)據(jù)通信。可以由諸如HDMI(高清晰度多媒體接口 ) 或者DVI (數(shù)字視覺接口 )的數(shù)字傳輸接口實(shí)現(xiàn)數(shù)字傳輸接口 18。數(shù)字 傳輸接口 18把處理器15所處理的圖像信號和聲音信號傳輸于顯示裝置 30。具體地講，數(shù)字傳輸接口 18從顯示裝置30獲取有關(guān)觀看條件的屏 幕信息，并且把屏幕信息提供于處理器15。觀看條件為觀看者和顯示裝 置30之間的觀看距離以及顯示裝置30的像素密度。如圖24A和24B中 所示，觀看條件為用于計(jì)算顯示裝置30中空間頻率中最大頻率的參數(shù)。 與觀看條件相關(guān)的屏幕信息為計(jì)算觀看條件所需的參數(shù)。在這一 實(shí)施例 中，對于像素密度的計(jì)算，數(shù)字傳輸接口 18從顯示裝置30獲取作為 屏幕信息的屏幕的垂直長度和屏幕垂直方向的像素?cái)?shù)目。就觀看距離而言， 一般情況下，在具有16: 9縱橫比的顯示屏幕中，2.5~3.0倍于屏 幕的垂直長度的觀看距離為最佳觀看距離。因此，通過把屏幕的垂直長 度乘以2.5或者3.0獲得的觀看距離設(shè)置為觀看距離。這使得計(jì)算包括 在屏幕信息中的屏幕的垂直長度成為可能。
例如，根據(jù)屏幕的垂直長度和屏幕的垂直方向的像素?cái)?shù)目，計(jì)算為 觀看條件之一的像素密度。然而，也可以根據(jù)屏幕的水平寬度和屏幕的 水平方向的像素?cái)?shù)目計(jì)算像素密度。根據(jù)屏幕的垂直長度，計(jì)算為觀看 條件的另一個條件的觀看距離。然而，也可以使用屏幕的水平寬度而不 是屏幕的垂直長度計(jì)算觀看距離。在這一情況下，例如，在具有16: 9 縱橫比的顯示屏幕中可以使用屏幕水平寬度的下列關(guān)系表達(dá)式計(jì)算觀 看距離，觀看距離為
屏幕的水平寬度=觀看距離x0.650
網(wǎng)絡(luò)接口 19執(zhí)行與連接于因特網(wǎng)、LAN (局域網(wǎng))等的外部裝置 的數(shù)據(jù)通信。
記錄控制單元21根據(jù)處理器15的控制、按預(yù)定的格式把圖像數(shù)據(jù) 記錄于記錄媒體22中，或者讀出記錄在記錄媒體22中的圖像數(shù)據(jù)。
記錄媒體22存儲視頻數(shù)據(jù)。例如，記錄媒體22為硬盤驅(qū)動器或者 藍(lán)射線盤。
操作接收單元23從再現(xiàn)裝置10的用戶接收信道選擇或者操作輸 入，諸如存儲在記錄媒體22中的圖像數(shù)據(jù)的再現(xiàn)和再現(xiàn)停止。
處理器15根據(jù)存儲在ROM 16中的控制程序，控制再現(xiàn)裝置10的 各個部件。例如，處理器15根據(jù)從數(shù)字傳輸接口 18所提供的屏幕信息 (屏幕的垂直長度和屏幕的垂直方向的像素?cái)?shù)目)計(jì)算觀看條件(像素 密度和觀看距離)，并且根據(jù)觀看條件計(jì)算顯示裝置30中空間頻率中的 最大頻率，如圖24A和24B所示。處理器15根據(jù)空間頻率，把灰度級 調(diào)制施加于從記錄控制單元21或者譯碼器12所提供的圖像信號，并且 控制再現(xiàn)裝置IO經(jīng)由數(shù)字傳輸接口 18把圖像信號傳輸于顯示裝置30, 其中灰度級調(diào)制用于把量化誤差(量化噪聲)調(diào)制到高頻區(qū)域。
總線24為再現(xiàn)裝置10的系統(tǒng)總線，把處理器15和相應(yīng)部件互相 連接。
處理器15根據(jù)從顯示裝置30所獲取的屏幕的垂直長度和屏幕的垂直方向的像素?cái)?shù)目計(jì)算為觀看條件之一的像素密度，并且^^據(jù)屏幕的垂
直長度計(jì)算為另一個觀看條件的觀看距離。然而，處理器15也可以獲 取屏幕的像素密度和垂直長度，并且僅根據(jù)屏幕的垂直長度計(jì)算觀看距 離。另外，處理器15還才艮據(jù)屏幕的垂直長度計(jì)算觀看距離。然而，處 理器15也可以使用諸如UWB (Ultra Wide Band ，紅外寬帶)的技術(shù)， 測量顯示裝置30的遙控器和顯示裝置30的顯示屏幕之間的距離，并且 可使顯示裝置30把所述距離作為觀看距離傳輸于再現(xiàn)裝置10。
為了計(jì)算觀看條件，處理器15經(jīng)由數(shù)字傳輸接口 18獲取顯示裝置 30的屏幕信息。然而，處理器15也可以直接在操作接收單元23中設(shè)置 觀看條件(像素密度和觀看距離)。
圖3為根據(jù)所述實(shí)施例的顯示裝置30的一個配置實(shí)例。
顯示裝置30包括調(diào)諧器31、 if碼器32、顯示控制單元33、顯示單 元34、處理器35、 ROM36、 RAM37、數(shù)字傳輸接口 (I/F)38、網(wǎng)絡(luò) 接口 (I/F) 39、操作接收單元43、以及總線44。顯示裝置30經(jīng)由數(shù) 字傳輸接口 38接收經(jīng)歷再現(xiàn)裝置IO的圖像處理的圖像信號，并且把圖 像信號顯示在顯示屏幕上。除了顯示控制單元33、顯示單元34、處理 器35、以及數(shù)字傳輸接口 38之外的其它部件的功能與再現(xiàn)裝置10的部 件的功能相同。因此，省略了對這些功能的解釋。
顯示控制單元33根據(jù)處理器35的控制，使顯示單元34顯示圖像 信號。
顯示單元34根據(jù)顯示控制單元33的控制顯示圖像信號。
數(shù)字傳輸接口 38執(zhí)行連接于數(shù)字傳輸信號線50的顯示裝置30和 再現(xiàn)裝置IO之間的數(shù)據(jù)通信。具體地講，數(shù)字傳輸接口 38根據(jù)處理器 35的控制，傳輸屏幕信息(屏幕的垂直長度和屏幕的垂直方向的像素?cái)?shù) 目)。數(shù)字傳輸接口 38接收再現(xiàn)裝置IO所處理的圖像信號和聲音信號。
處理器35根據(jù)存儲在ROM 36中的控制程序，控制顯示裝置30的 各個部件。具體地講，例如，處理器35控制顯示裝置30經(jīng)由數(shù)字傳輸 接口 38把顯示裝置30的屏幕信息傳輸于再現(xiàn)裝置10。處理器35控制 顯示裝置30把從數(shù)字傳輸接口 38或者譯碼器32所提供的圖像信號顯 示在顯示單元34上。
圖4為4艮據(jù)這一實(shí)施例的再現(xiàn)裝置10的一個功能配置實(shí)例。再現(xiàn)裝置10包括灰度級調(diào)制器200、過濾系數(shù)設(shè)置單元260、過濾系數(shù)存儲 單元270、以及觀看條件確定單元280。
灰度級調(diào)制器200從信號線201接收二維圖像信號作為輸入信號IN (x, y),棄且從信號線209把輸出信號OUT (x， y)輸出?；叶燃壵{(diào)
制器200配置AS調(diào)制器，并且具有把量化誤差調(diào)制于高頻區(qū)域的噪聲 頻鐠成型(noise shaping)效果。
量化單元210為量化加法器250的輸出的量化器。例如，當(dāng)從加法 器250輸入具有12個比特寬的數(shù)據(jù)時，量化單元210舍去低位(lower order)的4個比特，并且把高位的8個比特作為輸出信號OUT ( x, y)
力口以豐lr出。
逆量化單元220為對量化單元210所量化的輸出信號OUT (x, y) 進(jìn)行逆量化的逆量化器。例如，當(dāng)所量化的輸出信號OUT (x， y)具有 8個比特寬時，逆量化單元220把"0000"嵌入低位的4個比特(填充)， 并且輸出12個比特寬的數(shù)據(jù)。
減法器230為計(jì)算加法器250的輸出和逆量化單元220的輸出之間 的差的減法器。減法器230從加法器250的輸出中減去逆量化單元220 的輸出，從而把量化單元210所舍去的量化誤差Q (x， y)輸出于信號 線239。
反饋運(yùn)算單元240把從減法器230所輸出的過去的量化誤差Q (x， y)乘以過濾系數(shù)設(shè)置單元260所設(shè)置的過濾系數(shù)，并且4巴量化誤差Q (x， y)相加。把反饋運(yùn)算單元240乘-累加所計(jì)算的值作為反饋值提 供于加法器250。
加法器250為把反饋運(yùn)算單元240所計(jì)算的反饋值反饋于輸入于灰 度級調(diào)制器200的校正信號F (x, y)的加法器。加法器250把輸入于 灰度級調(diào)制器200的校正信號F (x， y)與反饋運(yùn)算單元240所計(jì)算的 反饋值相加，并且4巴相加的結(jié)果輸出于量化單元210和減法器230。
在所述圖像處理裝置中，灰度級調(diào)制器200具有以下所解釋的輸入 和輸出關(guān)系。
OUT (x, y) = F (x, y) + (1國G) xQ (x， y)
可以看出，通過"1-G"的噪聲頻譜成型把量化誤差Q (x, y)調(diào)制 至高頻率。
15過濾系數(shù)設(shè)置單元260根據(jù)從觀看條件確定單元280所提供的觀看 條件，從過濾系數(shù)存儲單元270選擇與根據(jù)觀看條件所確定的空間頻率 相關(guān)聯(lián)的過濾系數(shù)。過濾系數(shù)設(shè)置單元260在反饋運(yùn)算單元240中設(shè)置 所選擇的過濾系數(shù)?？梢杂商幚砥?5實(shí)現(xiàn)過濾系數(shù)設(shè)置單元260。
過濾系數(shù)存儲單元270存儲分別與空間頻率相關(guān)聯(lián)的過濾系數(shù)?？?以由ROM 16實(shí)現(xiàn)過濾系數(shù)存儲單元270。
觀看條件確定單元280從顯示裝置30接收屏幕信息，并且計(jì)算觀 看條件。當(dāng)觀看條件確定單元280難以接收屏幕信息時，觀看條件確定 單元280可以使用預(yù)先決定的值計(jì)算觀看條件?！芬娍礂l件確定單元280 把所計(jì)算的觀看條件提供于過濾系數(shù)設(shè)置單元260?？梢杂蓴?shù)字傳輸接 口 18和處理器15實(shí)現(xiàn)觀看條件確定單元280。
圖5為根據(jù)這一實(shí)施例的圖像信號的各像素的處理次序。作為圖像 信號的像素的布置，在左上方設(shè)置參照坐標(biāo)(0, 0)，并且分別由橫軸 和縱軸表示水平方向X和垂直方向Y。
執(zhí)行根據(jù)這一實(shí)施例的圖像處理，以從左向右和自頂向下順序地對 像素進(jìn)行光柵掃描，如圖中的箭頭所示。按IN(O, 0)、 IN(l, 0)、 IN
(2， 0).....IN(O, 1)、 IN(l， 1)、 IN (2, 1)、...的次序輸入輸入信號。
反饋運(yùn)算單元240考慮光柵掃描的次序作為參考其它像素過程中預(yù) 定區(qū)域。例如，當(dāng)反饋運(yùn)算單元240計(jì)算對應(yīng)于校正信號F (x, y)的 反饋值時，反饋運(yùn)算單元240參考由虛線所圍起的區(qū)域中的12個量化 誤差Q(x國2， y畫2)、 Q(x-l, y-2 )、 Q(x, y國2)、 Q(x+1， y-2 )、 Q(x+2， y-2)、 Q (x-2， y陽l)、 Q (x國l, y國l )、 Q (x, y-l )、 Q (x+l， y-l )、 Q (x+2， y-l)、 Q(x-2， y)、 Q (x-l, y),即過去的量化誤差。
在包括輝度信號Y、色差信號Cb和Cr等的彩色圖像信號的情況下， 把灰度級轉(zhuǎn)換處理施加于各信號。輝度信號Y獨(dú)立地經(jīng)歷灰度級轉(zhuǎn)換處 理。色差信號Cb和Cr也獨(dú)立地經(jīng)歷灰度級轉(zhuǎn)換處理。
圖6為根據(jù)這一實(shí)施例的反饋運(yùn)算單元240的配置實(shí)例的圖例。反 饋運(yùn)算單元240包括量化誤差提供單元241、乘法器2461 ~ 2472、以及 加法器248。
量化誤差提供單元241提供量化誤差Q (x， y)的過去的值。在這一例子中，假設(shè)提供了 12個量化誤差Q (x-2, y-2)、 Q (x-l, y-2)、 Q (x, y-2)、 Q (x+l， y-2)、 Q (x+2， y-2 )、 Q (x-2， y-l )、 Q (x畫l, y-l)、 Q(x， y國l)、 Q(x+1， y-l )、 Q(x+2， y-l )、 Q(x-2， y)、 Q(x國l，y)。
乘法器2461 ~ 2472為把從量化誤差提供單元241所提供的量化誤 差Q和過濾系數(shù)"g"相乘的乘法器。在這一例子中，假設(shè)12個過濾系數(shù)， 乘法器2461把量化誤差Q (x-2, y-2)和過濾系數(shù)g ( 1， 1)相乘，乘 法器2462把量化誤差Q (x-l， y-2)和過濾系數(shù)g (2, 1 )相乘，乘法 器2463把量化誤差Q (x, y-2)和過濾系數(shù)g ( 3, 1)相乘，乘法器2464 把量化誤差Q(x+l， y-2)和過濾系數(shù)g (4， l)相乘，乘法器2465把 量化誤差Q(x+2， y-2)和過濾系數(shù)g (5， 1)相乘，乘法器2466把量 化誤差Q(x-2， y-l )和過濾系數(shù)g ( 1, 2)相乘，乘法器2467把量化 誤差Q(x-l, y-l )和過濾系數(shù)g (2， 2)相乘，乘法器2468把量化誤 差Q(x， y-l )和過濾系數(shù)g (3， 2)相乘，乘法器2469把量化誤差Q (x+l， y-l )和過濾系數(shù)g(4, 2)相乘，乘法器2470把量化誤差Q(x+2， y-l )和過濾系數(shù)g (5， 2)相乘，乘法器2471把量化誤差Q (x-2， y) 和過濾系數(shù)g(l， 3)相乘，以及乘法器2472把量化誤差Q (x-l, y) 和過濾系數(shù)g (2， 3)相乘。
加法器248為把乘法器2461 ~ 2472的輸出相加的加法器。經(jīng)由信 號線249把加法器248相加的結(jié)果作為反饋值提供于加法器250的一個 輸入。
圖7為根據(jù)這一實(shí)施例的量化誤差提供單元241的一個配置實(shí)例的 圖例。量化誤差提供單元241包括存儲器24U、寫單元2414、讀單元 2415和2416、以及延遲元件2421 ~ 2432。
存儲器2411包括線存儲器# 0 (2412 )和# 1 (2413 )。線存儲器# 0 (2412)為存儲垂直方向Y= (y-2)的線的量化誤差Q的存儲器。線存 儲器# 1 (2413 )為存儲垂直方向Y= (y-l)的線的量化誤差Q的存儲 器。
寫單元2414把量化誤差Q (x， y)存儲在存儲器2411中。讀單元 2415從線存儲器#0 (2421 )逐一讀出所述垂直方向Y= (y-2)的的線 量化誤差Q。把作為讀單元2415的輸出的量化誤差Q (x+2， x-2)輸入于延遲元件2424，并且經(jīng)由信號線2455將其作為一個輸入提供于乘法 器2465。讀單元2416從線存儲器#1 (2413 )逐一讀出所述垂直方向 Y= (y-l )的線的量化誤差Q。把作為讀單元2416的輸出的量化誤差Q (x+2, y-l )輸入于延遲元件2429，并且經(jīng)由信號線2450將其作為一 個輸入提供于乘法器2470。
延遲元件2421 ~ 2424配置了延遲讀單元2415的輸出的移位寄存 器。把量化誤差Q(x+l， y-2)作為延遲元件2424的輸出輸入于延遲元 件2423,并且經(jīng)由信號線2444將其作為一個輸入提供于總線2464。把 量化誤差Q (x, y-2 )作為延遲元件2423的輸出輸入于延遲元件2422, 并且經(jīng)由信號線2443將其作為一個輸入提供于乘法器2463。把量化誤 差Q (x-l ， y-2 )作為延遲元件2422的輸出輸入于延遲元件2421,并且 經(jīng)由信號線2442將其作為一個輸入提供于乘法器2462。把作為延遲元 件2421的輸出的量化誤差Q (x-2， y-2)經(jīng)由信號線2441作為一個輸 入提供于乘法器2461。
延遲元件2426 ~ 2429配置了用于延遲讀單元2416的輸出的移位寄 存器。把作為延遲元件2429的輸出的量化誤差Q (x+l， y-l )輸入于延 遲元件2428,并且經(jīng)由信號線2449將其作為一個輸入提供于乘法器 2469。 4巴作為延遲元件2428的輸出的量化誤差Q (x， y-l )輸入于延遲 元件2427,并且經(jīng)由信號線2448將其作為一個輸入提供于乘法器2468。 把作為延遲元件2427的輸出的量化誤差Q (x-l ， y-l)輸入于延遲元件 2426，并且經(jīng)由信號線2447將其作為一個輸入提供于乘法器2467。把 作為延遲元件2426的輸出的量化誤差Q (x-2， y-l)經(jīng)由信號線2446 作為一個輸入提供于乘法器2466。
延遲元件2431和2432配置了用于延遲量化誤差Q (x， y)的移位 寄存器。把作為延遲元件2432的輸出的量化誤差Q (x-l, y )輸入于延 遲元件2432,并且經(jīng)由信號線2452將其作為一個輸入提供于乘法器 2472。把作為延遲元件2431的輸出的量化誤差Q (x-2， y)經(jīng)由信號線 2451作為一個輸入提供于乘法器2471。
把信號線239的量化誤差Q (x， y)存儲在線存儲器# 0 (2412 )的 地址"x"中。當(dāng)按光柵掃描的次序完成了對一個線的處理時，交換線存儲 器# 0 ( 2412 )和線存儲器# 1 (2413 )。因此，存儲在線存儲器# 0 ( 2412 )中的量化誤差對應(yīng)于垂直方向Y=( y-2 )的線，存儲在線存儲器# l( 2413 ) 中的量化誤差對應(yīng)于垂直方向Y= (y-l )的線。
圖8為把空間頻率中的最大頻率設(shè)置為30cpd時的人類視覺特性和 過濾器的幅度特性。橫軸代表空間頻率"f'[ cpd ]。關(guān)于人類視覺特性840， 縱軸代表對比敏感度。關(guān)于過濾器的幅度特性(851、 852、以及860)， 縱軸代表過濾器的增益。
在接近7cpd的空間頻率"f，，人類視覺特性840達(dá)到峰值，然后開 始衰減，直到空間頻率至大約60cpd。另一方面，根據(jù)本實(shí)施例的再現(xiàn) 裝置的幅度特性860為這樣的曲線沿負(fù)方向衰減至大約12cpd的空間 頻率"f，，此后陡然上升。在幅度特性860中，低頻分量的量化誤差被衰 減，直至空間頻率達(dá)到空間頻率中最大頻率的大約三分之二。把量化誤 差調(diào)制至就人類視覺特性840而言具有充分低敏感度的頻帶。
在過去的Jarvis過濾器851和Floyd過濾器852中，難于4巴量化誤 差調(diào)制至就人類視覺特性840而言具有充分低敏感度的頻帶。
圖9為關(guān)于根據(jù)這一實(shí)施例的由數(shù)字傳輸接口 18進(jìn)行屏幕信息獲 取的概念配置實(shí)例的圖例。作為例子，解釋了符合HDMI標(biāo)準(zhǔn)的接口。 在HDMI標(biāo)準(zhǔn)中，沿一個方向，把高速傳輸線的傳輸方向設(shè)置為一個基 準(zhǔn)。把發(fā)送側(cè)的裝置稱為源裝置，把接收側(cè)的裝置稱為同步裝置。在圖 l中所示的例子中，再現(xiàn)裝置10對應(yīng)于源裝置，顯示裝置30對應(yīng)于同 步裝置。在這一例子中，源裝置310和同步裝置320通過HDMI電纜330 連接。源裝置310包括執(zhí)行發(fā)送操作的發(fā)送器311。同步裝置320包括 執(zhí)行接收操作的接收器321。發(fā)送器311對應(yīng)于數(shù)字傳輸接口 18，接收 器321對應(yīng)于數(shù)字傳輸接口 38。
把TMDS串行傳輸系統(tǒng)用于發(fā)送器311和接收器321之間的傳輸。 在HDMI標(biāo)準(zhǔn)中，使用3個TMDS信道(channe1)331 ~ 333傳輸圖像信號 和聲音信號。在有效圖像部分中，通過TMDS信道331 ~333,沿一個 方向，把對應(yīng)于未壓縮一屏的圖像的像素?cái)?shù)據(jù)的差分信號傳輸于同步裝 置320，其中該有效圖像部分為如此所獲得的部分在從某一垂直同步 信號到下一個垂直同步信號的部分中排除水平消隱部分和垂直消隱部 分。在水平消隱部分和垂直消隱部分中，通過TMDS信道331 ~ 333, 沿一個方向把對應(yīng)于聲音數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)、其它輔助數(shù)據(jù)等的差分信號傳輸于同步裝置320。
在HDMI標(biāo)準(zhǔn)中，由TMDS時鐘信道334傳輸時鐘信號。在TMDS 信道331 ~ 333中的每一個信道中，在TMDS時鐘信道334所傳輸?shù)囊?個時鐘期間，可以傳輸10比特的像素?cái)?shù)據(jù)。
在HDMI標(biāo)準(zhǔn)中，提供了顯示數(shù)據(jù)信道(DDC) 335。源裝置310 使用顯示數(shù)據(jù)信道335讀出同步裝置320中的EDID (Extended Display Identification Data,擴(kuò)展的顯示標(biāo)識數(shù)據(jù))。當(dāng)同步裝置320為顯示裝置 時，EDID信息指示涉及同步裝置320的型號、屏幕尺寸的設(shè)置、定時 等以及性能的信息。EDID信息存儲在同步裝置320的EDID ROM 322 中。
另外，在HDMI標(biāo)準(zhǔn)中，還提供了 CEC( Consumer Electronics Control, 客戶電子控制)線336。 CEC線336為用于執(zhí)行裝置控制信號的雙向通 信的線路。而顯示數(shù)據(jù)信道335按一對一的關(guān)系連接裝置，CEC線336 直接連接所有連接于HDMI的裝置。
圖10為EDID信息的一種存儲格式400的示意圖。EDID信息的存 儲格式400包括諸如供應(yīng)商/產(chǎn)品標(biāo)識410、基本顯示參數(shù)420、以及 標(biāo)準(zhǔn)定時標(biāo)識430的項(xiàng)目。供應(yīng)商/產(chǎn)品標(biāo)識410包4舌諸如ID制造商 名稱411、 ID產(chǎn)品代碼412、以及ID系列號413的信息?；撅@示參數(shù) 420包括諸如最大水平圖像尺寸421、最大垂直圖像尺寸422的信息。 標(biāo)準(zhǔn)定時標(biāo)識430包括諸如水平方向像素?cái)?shù)目431、垂直方向像素?cái)?shù)目 432、以及掃描頻率433的信息。
因此，在這一實(shí)施例中，觀看條件確定單元280經(jīng)由顯示數(shù)據(jù)信道 接收EDID信息中的、作為屏幕信息的最大垂直圖像尺寸422和垂直方 向像素?cái)?shù)目432。觀看條件確定單元280根據(jù)最大垂直圖像尺寸422計(jì) 算觀看距離作為觀看條件，并且根據(jù)最大垂直圖像尺寸422和垂直方向 像素?cái)?shù)目432計(jì)算像素密度作為觀看條件。觀看條件確定單元280經(jīng)由 顯示數(shù)據(jù)信道335獲取屏幕信息。然而，當(dāng)最大垂直圖像尺寸422和垂 直方向像素?cái)?shù)目432未存儲在EDIDROM322中時，觀看條件確定單元 280經(jīng)由CEC線336獲取屏幕信息。當(dāng)依然難以獲取了這兩種屏幕信息 之一時，觀看條件確定單元280使用預(yù)先決定的值計(jì)算觀看條件。
圖IIA和11B為根據(jù)這一實(shí)施例的過濾系數(shù)存儲單元270的存儲格式表實(shí)例。圖IIA為對應(yīng)于具有16: 9縱橫比的40英寸顯示屏幕中的 觀看條件(像素密度和觀看距離)的空間頻率的對照表。圖11B為對應(yīng) 于根據(jù)圖11A中所示的對照表所選定的空間頻率的過濾系數(shù)的對照表。 在圖11A中，存儲根據(jù)像素密度511 513和觀看距離521~522之間 的關(guān)系所計(jì)算的空間頻率。由V表示屏幕的垂直長度。通過把屏幕的垂 直長度V除以垂直方向的像素?cái)?shù)目，計(jì)算像素密度511~513。例如，由 V/ 1080表示像素密度511,這是因?yàn)轱@示裝置30的像素?cái)?shù)目為 1920x1080 (沿水平和垂直方向)。通過4巴屏幕的垂直長度V乘以2.5和 3.0獲得觀看距離521和522，并且分別由2.5V和3V加以表示。在圖 11B中，存儲對應(yīng)于根據(jù)圖11A中所示的對照表所選定的空間頻率531 ~ 533的過濾系數(shù)G。
如以上所解釋的，把過濾系數(shù)存儲單元270配置為能夠存儲圖11A 中所示的觀看條件和空間頻率之間的對照表和圖11B中所示的空間頻率 和過濾系數(shù)之間的對照表。因此，過濾系數(shù)設(shè)置單元260根據(jù)從觀看條 件確定單元280所提供的觀看條件獲取存儲在過濾系數(shù)存儲單元270中 的過濾系數(shù)，并且在反饋運(yùn)算單元240中設(shè)置該過濾系數(shù)。例如，把過 濾系數(shù)存儲單元270配置為在才艮據(jù)觀看條件指定了空間頻率之后，獲取 對應(yīng)于空間頻率的過濾系數(shù)。然而，也可以把過濾系數(shù)存儲單元270配 置為根據(jù)觀看條件直接獲取過濾系數(shù)。以下將參照相繼的附圖解釋過濾 系數(shù)的具體存儲格式。
圖12為根據(jù)這一實(shí)施例的過濾系數(shù)存儲單元270的存儲格式的一 個變形。在圖12中，在具有16: 9縱橫比的40英寸顯示屏幕中，取代 才艮據(jù)與像素密度541 ~ 543和觀看距離551和552之間的關(guān)系所計(jì)算的 空間頻率，直接存儲對應(yīng)于空間頻率的過濾系數(shù)G。像素密度541~543 以及^L看距離551和552的項(xiàng)目與圖IIA中所示的項(xiàng)目相同。因此，省 略了對這些項(xiàng)目的解釋。
如以上所解釋的，可以把過濾系數(shù)存儲單元270配置成存儲圖12 中所示的對照表。然而，在這樣的一個配置中，當(dāng)存在多個其中空間頻 率為相同的觀看條件時，冗余地存儲相同的過濾系數(shù)。
圖13為根據(jù)這一實(shí)施例的圖像處理方法的一個處理規(guī)程實(shí)例的流 程圖。在這一實(shí)施例中，首先，再現(xiàn)裝置IO根據(jù)從觀看條件確定單元280所提供的觀看條件執(zhí)行過濾系數(shù)設(shè)置處理(步驟S910)。接下來， 再現(xiàn)裝置IO沿自左向右、自上而下的方向?qū)嵤D傳 f言號的各像素的 處理(步驟S932 )。再現(xiàn)裝置10通過灰度級調(diào)制器200執(zhí)行灰度級調(diào)制 (步驟S950)。再現(xiàn)裝置IO把這一處理逐一施加于各個像素。當(dāng)完成了 對圖像信號的最后一個像素的處理時，則再現(xiàn)裝置IO完成了對圖像信 號的處理(步驟S934)。
圖14為根據(jù)這一實(shí)施例的過濾系數(shù)設(shè)置處理(步驟S910)的一個 處理規(guī)程實(shí)例的流程圖。再現(xiàn)裝置IO經(jīng)由數(shù)字傳輸接口 18建立再現(xiàn)裝 置IO和顯示裝置30之間的通信，并且確定是否已經(jīng)在顯示數(shù)據(jù)信道335 中成功地獲取了顯示裝置30的EDID信息(步驟S911 )。再現(xiàn)裝置10 重復(fù)步驟S911中的處理，直至接收到EDID信息。另一方面，當(dāng)已經(jīng)成 功地獲取了 EDID信息時，再現(xiàn)裝置IO判斷是否已經(jīng)成功地獲取了指示 屏幕的垂直長度的信息(步驟S912)。當(dāng)尚未成功地獲取了這一信息時， 再現(xiàn)裝置10建立通過CEC線336的通信，然后判斷是否已經(jīng)通過CEC 線336成功地獲取了指示屏幕的垂直長度的信息(步驟S913)。當(dāng)也尚 未通過CEC線336成功地獲取了所述信息時，再現(xiàn)裝置10通過觀看條 件確定單元280,使用屏幕的垂直長度的默認(rèn)值(步驟S914 )計(jì)算觀看 距離(步驟S915)。另一方面，當(dāng)在步驟S912或者S913中已經(jīng)成功地 獲取了指示屏幕的垂直長度的信息時，再現(xiàn)裝置IO通過觀看條件確定 單元280,使用指示屏幕的垂直長度的信息，計(jì)算觀看距離。
然后，再現(xiàn)裝置IO判斷是否已經(jīng)成功地獲取了指示屏幕的垂直方 向像素?cái)?shù)目的信息(步驟S916)。當(dāng)尚未成功地獲取了這一信息時，再 現(xiàn)裝置10建立通過CEC線336的通信，然后判斷是否已經(jīng)通過CEC線 336成功地獲取了指示屏幕的垂直方向像素?cái)?shù)目的信息(步驟S917 )。 當(dāng)也尚未通過CEC線336成功地獲取了這一信息時，再現(xiàn)裝置10通過 觀看條件確定單元280,根據(jù)屏幕的垂直方向像素?cái)?shù)目的默認(rèn)值(步驟 S918)和步驟S915中所使用的指示垂直長度的信息計(jì)算像素密度(步 驟S919)。另一方面，當(dāng)在步驟S916或者S917中已經(jīng)成功地獲取了指 示屏幕的垂直方向像素?cái)?shù)目的信息時，再現(xiàn)裝置IO通過觀看條件確定 單元280，根據(jù)指示屏幕的垂直方向像素?cái)?shù)目的信息和步驟S915中所使 用的指示屏幕的垂直長度的信息，計(jì)算像素密度(步驟S919)。再現(xiàn)裝置10通過過濾系數(shù)設(shè)置單元260獲取存儲在過濾系數(shù)存儲 單元270中的過濾系數(shù)之中的對應(yīng)于所計(jì)算的觀看距離和像素密度的過 濾系數(shù)(步驟S921 )。再現(xiàn)裝置10通過過濾系數(shù)設(shè)置單元260在反饋運(yùn) 算單元240中設(shè)置按這樣的方式所獲取的過濾系數(shù)(步驟S922 )。
圖15為根據(jù)這一實(shí)施例的灰度級調(diào)制處理(步驟S950)的一個處 理規(guī)程實(shí)例的流程圖。再現(xiàn)裝置10通過量化單元210量化加法器250 的輸出(步驟S951)，然后把所量化的輸出作為輸出信號OUT (x, y) 加以輸出。再現(xiàn)裝置10通過逆量化單元220逆量化該經(jīng)量化的輸出信 號OUT (x, y)(步驟S952)。
再現(xiàn)裝置10通過使用減法器230計(jì)算量化單元210量化前的信號 和逆量化單元220逆量化后的信號之間的差，計(jì)算量化誤差Q(x， y) (步驟S953 )。
再現(xiàn)裝置10累加按這樣的方式所計(jì)算的量化誤差Q (x, y),并且 通過反饋運(yùn)算單元240使用量化誤差Q (x, y)用于反饋值計(jì)算(步驟 S954 )。再現(xiàn)裝置10把按這樣的方式所計(jì)算的反饋值反饋于加法器250 (步驟S955 )。
將參照附圖，解釋本發(fā)明的所述實(shí)施例的第一變形。在參照圖2所 解釋的例子中，經(jīng)由數(shù)字傳輸接口 18獲取涉及觀看條件的屏幕信息。 然而，在以下所進(jìn)行的解釋中，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口 19獲取屏幕信息。
圖16為根據(jù)所述第一變形的內(nèi)容提供系統(tǒng)的一個配置實(shí)例。假設(shè) 內(nèi)容觀看裝置750通過外部網(wǎng)絡(luò)訪問內(nèi)容提供裝置700，并且觀看內(nèi)容。 內(nèi)容提供裝置700包括管理服務(wù)器710、內(nèi)容服務(wù)器731~734、以及通 信單元741。內(nèi)容觀看裝置750包括通信單元742和顯示裝置760。
管理服務(wù)器710集中地管理內(nèi)容服務(wù)器731 ~ 734。管理服務(wù)器710 響應(yīng)來自內(nèi)容觀看裝置750的請求，從內(nèi)容服務(wù)器731 ~ 734獲取內(nèi)容 數(shù)據(jù)，并且把內(nèi)容數(shù)據(jù)傳輸于內(nèi)容觀看裝置750。具體地講，管理服務(wù) 器710從顯示裝置760獲取有關(guān)觀看條件的屏幕信息，如參照圖4所解 釋的，在灰度級調(diào)制器200中設(shè)置根據(jù)依屏幕信息所計(jì)算的觀看條件所 選擇的過濾系數(shù)。管理服務(wù)器710把一個經(jīng)歷其它預(yù)定的圖像處理的圖 像信號傳輸于內(nèi)容觀看裝置750。
，—內(nèi)容服務(wù)器731 734存儲內(nèi)容數(shù)據(jù)，并且響應(yīng)來自管理服務(wù)器710的請求，把所存儲的內(nèi)容數(shù)據(jù)提供于管理服務(wù)器710。
通信單元741和742經(jīng)由諸如因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行觀看裝置750和內(nèi) 容提供裝置700之間的通信。
顯示裝置760把從內(nèi)容提供裝置700所傳輸?shù)膱D係_信號顯示在顯示 屏幕上。
圖17為根據(jù)所述實(shí)施例的所述第一變形的過濾系數(shù)設(shè)置處理的處 理規(guī)程實(shí)例的流程圖。除了步驟S961和S962之外，處理過程與圖14 中所示的處理過程相同。因此，省略了對這一處理過^i的解釋。在這一 情況下，由于處理規(guī)程是通過網(wǎng)絡(luò)接口獲取屏幕信息的處理規(guī)程，所以 排除了通過CEC線336的處理(步驟S913 ~ S917 )。再現(xiàn)裝置10判斷 是否已經(jīng)成功地經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口在再現(xiàn)裝置10和顯示裝置760之間建立 了通信。當(dāng)已經(jīng)成功地建立了這一通信時(步驟S961 ),再現(xiàn)裝置10前 進(jìn)至步驟S912。
接下來，在步驟S922中，在于反饋運(yùn)算單元240中設(shè)置了所獲取 的過濾系數(shù)之后，再現(xiàn)裝置IO執(zhí)行灰度級調(diào)制處理，并且把一個經(jīng)歷 其它預(yù)定的圖像處理的圖像信號傳輸于顯示裝置760 (步驟S962)。
因此，管理服務(wù)器710可以把根據(jù)來自顯示裝置760的有關(guān)觀看條 件的屏幕信息，經(jīng)歷灰度級調(diào)制處理的圖像信號傳輸于連接于諸如因特 網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)的顯示裝置760。
以下，將參照附圖解釋這一實(shí)施例的第二變形。在參照圖16所解 釋的例子中，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)接口獲取有關(guān)觀看條件的屏幕信息。在以下所解 釋的例子中，在假設(shè)難以獲取屏幕信息的情況下，根據(jù)顯示裝置的制造 編號，獲取屏幕信息。
圖18為根據(jù)所述實(shí)施例的所述第二變形的內(nèi)容提供系統(tǒng)的一個配 置實(shí)例的圖例。在內(nèi)容提供系統(tǒng)的內(nèi)容提供裝置700中，把裝置信息存 儲單元720添加于圖16中所示的內(nèi)容提供裝置700。除管理服務(wù)器710 和裝置信息存儲單元720之外的其它功能部件與圖16中所示的功能部 佯相同。因此，省略了對這些部件的解釋。
裝置信息存儲單元720相互關(guān)聯(lián)地存儲顯示裝置的制造編號以及有 關(guān)觀看條件的屏幕信息。
當(dāng)難以從顯示裝置760獲取有關(guān)觀看條件的屏幕信息中的一或兩段時，管理服務(wù)器710從顯示裝置760獲取制造編號，并且從裝置信息存 儲單元720獲取對應(yīng)于制造編號的屏幕信息。除這些功能之外的其它功 能與參照圖16所解釋的管理服務(wù)器710的功能相同。因此，省略了對 這些功能的解釋。
圖19為根據(jù)這一實(shí)施例的所述第二變形的裝置信息存儲單元720 的存儲格式實(shí)例。裝置信息存儲單元720存儲針對制造商名稱781、制 造商編號782、像素?cái)?shù)目783、以及屏幕尺寸784的字段。像素?cái)?shù)目783 和屏幕尺寸784對應(yīng)于屏幕信息。在以上所解釋的例子中，把有關(guān)觀看 條件的屏幕信息與制造編號相關(guān)聯(lián)地加以存儲。然而，也可以把根據(jù)屏 幕信息所計(jì)算的觀看條件與制造編號相關(guān)聯(lián)地加以存儲。
由于按這樣的方式提供裝置信息存儲單元720，所以當(dāng)難以從顯示 裝置760獲得有關(guān)觀看條件的屏幕信息時，管理服務(wù)器710從顯示裝置 760獲取制造編號。因此，管理服務(wù)器710可以根據(jù)制造編號獲取屏幕 信息，并且執(zhí)行適合于顯示裝置760的灰度級調(diào)制處理。
如以上所解釋的，根據(jù)這一實(shí)施例，當(dāng)執(zhí)行灰度級調(diào)制處理時，根 據(jù)觀看條件選擇過濾系數(shù)，并且在反饋運(yùn)算單元240中設(shè)置過濾系數(shù)， 其中觀看條件是根據(jù)來自顯示圖像信號的顯示裝置30的屏幕信息計(jì)算 的。這使得把量化誤差調(diào)制至就人類視覺特性而言具有充分低敏感度的 頻帶成為可 能。
因此，例如，即使電視機(jī)的液晶面板的各像素值的比特寬度為8個 比特，也可以表示相當(dāng)于12個比特的圖像質(zhì)量。即使電視機(jī)的輸入信 號為8個比特，也可以通過各種類型的圖像處理把比特長度擴(kuò)展至8個 比特以上。例如，可以通過噪聲減少(noise reduction)把8個比特圖4象擴(kuò) 展至12個比特。當(dāng)液晶面板的各像素值的比特寬度為8個比特時，需 要把12個比特的數(shù)據(jù)量化為8個比特。在這一情況下，通過應(yīng)用本發(fā) 明，可以用8個比特的液晶面板表現(xiàn)相當(dāng)于12個比特的圖像質(zhì)量。可 以按同樣的方式，在傳輸線路中應(yīng)用本發(fā)明。例如，當(dāng)從視頻裝置到電 視機(jī)的傳輸線路為8個比特寬時，如果根據(jù)本發(fā)明把視頻裝置中的12 個比特的圖像信號轉(zhuǎn)換為8個比特，然后將其傳送于電視機(jī)，則也可以 在電視機(jī)側(cè)觀看到相當(dāng)于12個比特的圖像質(zhì)量。
本發(fā)明的實(shí)施例說明實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)例。該實(shí)施例與以上發(fā)明內(nèi)容部分中所解釋的相應(yīng)部件具有對應(yīng)關(guān)系。然而，本發(fā)明并不局限于此。 在不背離本發(fā)明的構(gòu)思的情況下，可以對本發(fā)明進(jìn)行多方面的修改。
例如，過濾系數(shù)存儲部件對應(yīng)于過濾系數(shù)存儲單元270。例如，觀 看條件確定部件對應(yīng)于觀看條件確定單元280。例如，過濾系數(shù)設(shè)置部 件對應(yīng)于過濾系數(shù)設(shè)置單元260。例如，灰度級調(diào)制部件對應(yīng)于灰度級 調(diào)制器200。例如，量化部件對應(yīng)于量化單元210。例如，過濾系數(shù)對 應(yīng)于過濾系數(shù)存儲單元270的過濾系數(shù)G。
例如，像素?cái)?shù)目對應(yīng)于垂直方向的像素?cái)?shù)目432或者像素?cái)?shù)目783。 例如，屏幕尺寸對應(yīng)于垂直長度422或者屏幕尺寸784。
例如，逆量化部件對應(yīng)于逆量化單元220。例如，差分生成部件對 應(yīng)于減法器230。例如，運(yùn)算部件對應(yīng)于反饋運(yùn)算單元240。例如，力口 法部件對應(yīng)于加法器250。
例如，觀看條件確定步驟對應(yīng)于步驟S912 S919。例如，過濾系數(shù) 設(shè)置步驟對應(yīng)于步驟S921 ~ S922。
可以把本實(shí)施例中所解釋的處理規(guī)程作為 一 系列過程的方法，也可 以將其作為使計(jì)算機(jī)執(zhí)行該系列過程的計(jì)算機(jī)程序，或者存儲該計(jì)算機(jī) 程序的存儲媒體。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會意識到，可以依據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素對 本發(fā)明進(jìn)行多方面的修改、組合、次組合、以及變動，只要這些修改、 組合、次組合、以及變動處于所附權(quán)利要求或者其等效權(quán)利要求的范圍 內(nèi)即可。
對相關(guān)申請的交叉參照
本發(fā)明包含與2008年2月8日向日本專利局提出的日本專利申請 JP 2008-028470相關(guān)的主題，將其全部內(nèi)容并入此處，以作參考。
權(quán)利要求
1. 一種圖像處理裝置，包括用于存儲分別與空間頻率相關(guān)聯(lián)的過濾系數(shù)的過濾系數(shù)存儲部件，其中所述空間頻率為相對于顯示裝置的視野角度每單位角度所顯示條紋的數(shù)目；用于確定觀看者與顯示裝置之間的觀看距離和顯示裝置的像素密度作為觀看條件的觀看條件確定部件；用于設(shè)置過濾系數(shù)的過濾系數(shù)設(shè)置部件，該過濾系數(shù)是基于從所述觀看條件計(jì)算的空間頻率在所存儲的過濾系數(shù)中選擇的；以及包括量化部件的灰度級調(diào)制部件，所述量化部件用于量化圖像信號中預(yù)定坐標(biāo)位置的像素值，并且輸出該像素值作為該預(yù)定坐標(biāo)位置的經(jīng)量化的像素值，所述灰度級調(diào)制部件通過對于量化部件所導(dǎo)致的量化誤差乘-累加所設(shè)置的過濾系數(shù)以把量化誤差反饋于量化部件的輸入側(cè)而對所述圖像信號進(jìn)行灰度級調(diào)制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像處理裝置，其中，所述觀看條件確 定部件從所述顯示裝置接收所述顯示裝置的像素?cái)?shù)目和屏幕尺寸，并且 根據(jù)所述像素?cái)?shù)目和屏幕尺寸確定所述觀看條件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其中，所述觀看條件確 定部件從所述顯示裝置接收所述顯示裝置的像素密度和屏幕尺寸，并且 根據(jù)所述像素密度和屏幕尺寸確定所述觀看條件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其中，設(shè)置所述過濾系 數(shù)以降低低于預(yù)定空間頻率的頻率分量的量化誤差。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像處理裝置，其中，所述預(yù)定空間頻 率大約為所述空間頻率中最大頻率的三分之二。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其中，所述灰度級調(diào)制 部件還包括逆量化部件，用于逆量化所述預(yù)定坐標(biāo)位置的經(jīng)量化的像素值，并 且輸出該量化的像素值作為所述預(yù)定坐標(biāo)位置的經(jīng)逆量化的像素值；差分生成部件，用于生成所述預(yù)定坐標(biāo)位置的經(jīng)量化的像素值和所 述預(yù)定坐標(biāo)位置的經(jīng)逆量化的像素值之間的差值，作為所述預(yù)定坐標(biāo)位置的量化誤差；運(yùn)算部件，用于計(jì)算下述值作為所述預(yù)定坐標(biāo)位置的反饋值，該值 是通過把對應(yīng)于所述預(yù)定坐標(biāo)位置的預(yù)定區(qū)域中各量化誤差與所設(shè)置 過濾系數(shù)相乘、并且把所述量化誤差相加所獲得的；以及加法部件，用于把所述預(yù)定坐標(biāo)位置的反饋值與所述預(yù)定坐標(biāo)位置 的經(jīng)校正的像素值相加。
7. —種用于圖像處理裝置的過濾系數(shù)設(shè)置處理方法，所述圖像處 理裝置包括顯示裝置；用于存儲分別與空間頻率相關(guān)聯(lián)的過濾系數(shù)的 過濾系數(shù)存儲部件，其中所述空間頻率為相對于顯示裝置的視野角度每 單位角度所顯示條紋的數(shù)目；以及包括量化部件的灰度級調(diào)制部件，所 述量化部件用于量化像素信號中預(yù)定坐標(biāo)位置的像素值，并且輸出該像 素值作為該預(yù)定坐標(biāo)位置的經(jīng)量化的像素值，所述灰度級調(diào)制部件通過 對于量化部件所導(dǎo)致的量化誤差乘-累加所設(shè)置的過濾系數(shù)以把量化誤 差反饋于量化部件的輸入側(cè)而對圖像信號進(jìn)行灰度級調(diào)制，所述方法包 括下列步驟確定觀看者與顯示裝置之間的觀看距離和顯示裝置的像素密度作 為觀看條件；以及在灰度級調(diào)制部件中設(shè)置過濾系數(shù)，該過濾系數(shù)是是基于從所述觀 看條件計(jì)算的空間頻率在所存儲于該過濾系數(shù)存儲部件中的過濾系數(shù) 中選擇的。
8. —種使得計(jì)算機(jī)在圖像處理裝置中執(zhí)行下列步驟的計(jì)算機(jī)程序， 所述圖像處理裝置包括顯示裝置；用于存儲分別與空間頻率相關(guān)聯(lián)的 過濾系數(shù)的過濾系數(shù)存^f渚部件，其中所述空間頻率為相對于顯示裝置的 視野角度每單位角度所顯示條紋的數(shù)目；以及包括量化部件的灰度級調(diào) 制部件，所述量化部件用于量化像素信號中預(yù)定坐標(biāo)位置的像素值，并 且輸出該像素值作為該預(yù)定坐標(biāo)位置的經(jīng)量化的像素值，所述灰度級調(diào) 制部件通過對于所述量化部件所導(dǎo)致的量化誤差乘-累加所設(shè)置的過濾 系數(shù)以把量化誤差反饋于量化部件的輸入側(cè)而對圖像信號進(jìn)行灰度級 調(diào)制，所述下列步驟包括觀看條件確定步驟，確定觀看者與顯示裝置之間的觀看距離和顯示 裝置的像素密度作為觀看條件；以及過濾系數(shù)設(shè)置步驟，在灰度級調(diào)制部件中設(shè)置過濾系數(shù)，該過濾系數(shù)是是基于從所述觀看條件計(jì)算的空間頻率在所存儲于該過濾系數(shù)存 儲部件中的過濾系數(shù)中選擇的。
9. 一種圖像處理裝置，包含用于存儲分別與空間頻率相關(guān)聯(lián)的過濾系數(shù)的過濾系數(shù)存儲單元， 其中所述空間頻率為相對于顯示裝置的視野角度每單位角度所顯示條 紋的數(shù)目；用于確定觀看者與顯示裝置之間的觀看距離和顯示裝置的像素密 度作為觀看條件的觀看條件確定單元；用于設(shè)置過濾系數(shù)的過濾系數(shù)設(shè)置單元，該過濾系數(shù)是基于從所述 觀看條件計(jì)算的空間頻率在所存儲的過濾系數(shù)中選擇的；以及包括量化單元的灰度級調(diào)制單元，所述量化單元用于量化圖像信號 中預(yù)定坐標(biāo)位置的像素值，并且輸出該像素值作為該預(yù)定坐標(biāo)位置的經(jīng) 量化的像素值，所述灰度級調(diào)制單元通過對于量化單元所導(dǎo)致的量化誤 差乘_累加所設(shè)置的過濾系數(shù)以把量化誤差反饋于量化單元的輸入側(cè)而 對所述圖像信號進(jìn)行灰度級調(diào)制。
全文摘要
圖像處理裝置包含存儲分別與空間頻率相關(guān)聯(lián)的過濾系數(shù)的過濾系數(shù)存儲單元，其中空間頻率為相對于顯示裝置的視野角度每單位角度所顯示條紋的數(shù)目；確定觀看者與顯示裝置之間的觀看距離和顯示裝置的像素密度作為觀看條件的觀看條件確定單元；設(shè)置過濾系數(shù)的過濾系數(shù)設(shè)置單元，該過濾系數(shù)是基于從所述觀看條件計(jì)算的空間頻率在所存儲的過濾系數(shù)中選擇的；以及包括量化單元的灰度級調(diào)制單元，量化單元用于量化圖像信號中預(yù)定坐標(biāo)位置的像素值，并且輸出該像素值作為該預(yù)定坐標(biāo)位置的經(jīng)量化的像素值，灰度級調(diào)制單元通過對于量化單元所導(dǎo)致的量化誤差乘-累加所設(shè)置的過濾系數(shù)以把量化誤差反饋于量化單元的輸入側(cè)而對圖像信號進(jìn)行灰度級調(diào)制。
文檔編號H04N9/12GK101505369SQ20091000706
公開日2009年8月12日 申請日期2009年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月8日
發(fā)明者塚本信, 平井純, 西尾文孝, 高橋巨成 申請人:索尼株式會社