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図面 (13)

課題・解決手段

入力信号を受信するため接続される入力と、複数の入力エントリと各入力エントリの第1及び第2出力エントリとを有するルックアップテーブルとを有する装置。ルックアップテーブルは、入力信号を受信し、下位入力エントリ上位入力エントリ、下位入力エントリの第2出力エントリ及び上位入力エントリの第1出力エントリを返す。第1減算器は、第1差分を生成するため入力信号から下位入力エントリを減算する。第2減算器は、第2差分を生成するため上位入力エントリから入力信号を減算する。第1及び第2乗算器は、第1及び第2の積を生成するため、第1及び第2差分と上位入力エントリの第1出力エントリ及び下位入力エントリの第2出力エントリをそれぞれ乗算する。加算器が、出力信号を生成するため第1及び第2の積を加算する。

概要

背景

電子信号により制御される多くの装置は、装置により生成される出力が入力信号線形には関連していない点で非線形レスポンスを有する。例えば、LCD(Liquid Crystal Display)やLED(Light Emitting Diode)などの一部の装置は、一般にパワー又はガンマタイプファンクションに従うレスポンス曲線を有する。このような非線形レスポンスは、これらの装置を駆動するための電子信号を提供する際に考慮される必要がある。

非線形レスポンスを処理するいくつかの従来技術による方法及びシステムが存在する。例えば、Kwakらによる米国特許第6,166,781号、Thebaultらによる米国特許出願公報第2007/0222707号、Yujiによる日本特許公報2006−173971があげられる。

概要

入力信号を受信するため接続される入力と、複数の入力エントリと各入力エントリの第1及び第2出力エントリとを有するルックアップテーブルとを有する装置。ルックアップテーブルは、入力信号を受信し、下位入力エントリ上位入力エントリ、下位入力エントリの第2出力エントリ及び上位入力エントリの第1出力エントリを返す。第1減算器は、第1差分を生成するため入力信号から下位入力エントリを減算する。第2減算器は、第2差分を生成するため上位入力エントリから入力信号を減算する。第1及び第2乗算器は、第1及び第2の積を生成するため、第1及び第2差分と上位入力エントリの第1出力エントリ及び下位入力エントリの第2出力エントリをそれぞれ乗算する。加算器が、出力信号を生成するため第1及び第2の積を加算する。

目的

このような非線形レスポンスは、これらの装置を駆動するための電子信号を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

信号を処理する装置であって、入力信号を受信するよう接続される入力と、複数の入力エントリと、前記複数の入力エントリのそれぞれに対する第1出力エントリと第2出力エントリとを有し、前記入力信号を受信するため前記入力に接続されるルックアップテーブルであって、前記入力信号の値より小さい最も近い値を有する前記入力エントリの1つからなる下位入力エントリと、前記入力信号の値より大きい最も近い値を有する前記入力エントリの1つからなる上位入力エントリと、前記下位入力エントリに対する前記第2出力エントリと、前記上位入力エントリに対する前記第1出力エントリとを返すよう構成されるルックアップテーブルと、前記入力と前記ルックアップテーブルとに接続され、第1差分を生成するため前記入力信号から前記下位入力エントリを減算する第1減算器と、前記入力と前記ルックアップテーブルとに接続され、第2差分を生成するため前記上位入力エントリから前記入力信号を減算する第2減算器と、前記ルックアップテーブルと前記第1減算器とに接続され、第1積を生成するため前記第1差分と前記上位入力エントリの第1出力エントリとを乗算する第1乗算器と、前記ルックアップテーブルと前記第2減算器とに接続され、第2積を生成するため前記第2差分と前記下位入力エントリの第2出力エントリとを乗算する第2乗算器と、出力信号を生成するため前記第1積と前記第2積とを加算する加算器と、を有する装置。

請求項2

各入力エントリは、非線形レスポンス曲線入力値に対応し、各入力値は、前記非線形レスポンス曲線により規定される対応する出力値を有する、請求項1記載の装置。

請求項3

隣接する入力エントリの各ペアは、あるインターバルにより分けられ、隣接する入力エントリの異なるペアは、異なるインターバルにより分けられる、請求項2記載の装置。

請求項4

入力エントリの前記第1出力エントリは、前記入力エントリの対応する入力値と次に小さい入力エントリとの間の差分により除算された、前記非線形レスポンス曲線により規定される対応する出力値を有し、前記入力エントリの前記第2出力エントリは、次に大きい入力エントリの対応する入力値と前記入力エントリとの間の差分により除算された、前記非線形レスポンス曲線により規定される対応する出力値を有する、請求項2記載の装置。

請求項5

隣接する何れか2つの入力値の間の補間された出力値と、前記非線形レスポンス曲線の対応する実際の出力値との間の出力差分閾値未満となるように、前記入力エントリが選択される、請求項2記載の装置。

請求項6

非線形レスポンス曲線を有する、装置を制御するための出力信号を生成するため、入力信号を処理する方法であって、複数の入力エントリと、前記複数の入力エントリのそれぞれに対する第1出力エントリと第2出力エントリとを有するルックアップテーブルを提供するステップと、前記ルックアップテーブルから、前記入力信号の値より小さい最も近い値を有する前記入力エントリの1つからなる下位入力エントリと、前記入力信号の値より大きい最も近い値を有する前記入力エントリの1つからなる上位入力エントリとを検索するステップと、第1差分を生成するため前記入力信号から前記下位入力エントリを減算するステップと、第2差分を生成するため前記上位入力エントリから前記入力信号を減算するステップと、第1積を生成するため前記第1差分と前記上位入力エントリの第1出力エントリとを乗算するステップと、第2積を生成するため前記第2差分と前記下位入力エントリの第2出力エントリとを乗算するステップと、前記出力信号を生成するため前記第1積と前記第2積とを加算するステップと、を有する方法。

請求項7

各入力エントリは、非線形レスポンス曲線の入力値に対応し、各入力値は、前記非線形レスポンス曲線により規定される対応する出力値を有する、請求項6記載の方法。

請求項8

隣接する入力エントリの各ペアは、あるインターバルにより分けられ、隣接する入力エントリの異なるペアは、異なるインターバルにより分けられる、請求項7記載の方法。

請求項9

入力エントリの前記第1出力エントリは、前記入力エントリの対応する入力値と次に小さい入力エントリとの間の差分により除算された、前記非線形レスポンス曲線により規定される対応する出力値を有し、前記入力エントリの前記第2出力エントリは、次に大きい入力エントリの対応する入力値と前記入力エントリとの間の差分により除算された、前記非線形レスポンス曲線により規定される対応する出力値を有する、請求項7記載の方法。

請求項10

隣接する何れか2つの入力値の間の補間された出力値と、前記非線形レスポンス曲線の対応する実際の出力値との間の出力差分が閾値未満となるように、前記入力エントリが選択される、請求項7記載の方法。

請求項11

非線形レスポンス曲線を有する、装置を制御するための出力信号を生成するため、入力信号を処理するのに用いられるデュアル出力ルックアップテーブルを生成する方法であって、各入力値が対応する出力値を有する複数の入力値を有する、前記非線形レスポンス曲線を表すデータを受信するステップと、前記非線形レスポンス曲線に沿ったいくつかのポイントを選択し、前記選択されたポイントの入力値を前記デュアル出力ルックアップテーブルの入力エントリとして格納するステップと、前記デュアル出力ルックアップテーブルの各入力エントリに対して、前記入力エントリとして格納された前記入力値に対応する出力値を、前記入力エントリとして格納された入力値と次に小さい入力エントリとして格納された入力値との差分によって除算することによって、第1出力エントリを生成するステップと、前記入力エントリとして格納された前記入力値に対応する出力値を、次に大きな入力エントリとして格納された前記入力値と前記入力エントリとして格納された入力値との差分によって除算することによって、第2出力エントリを生成するステップと、を有する方法。

請求項12

前記いくつかのポイントを選択するステップは、異なるインターバルにより分けられたポイントを選択することからなる、請求項11記載の方法。

請求項13

前記いくつかのポイントを選択するステップは、(a)第1ポイントと、次のポイントのための候補ポイントとを選択するステップと、(b)前記第1ポイントと前記候補ポイントとの間の入力値の補間された出力値と、前記非線形レスポンス曲線を表す前記データの対応する実際の出力値との間の出力差分を計算するステップと、(c)前記出力差分が閾値未満である場合、前記非線形レスポンス曲線にさらに沿ったポイントを前記候補ポイントとして選択するステップと、(d)前記差分が前記閾値を超えるまで、ステップ(a)〜(c)を繰り返すステップと、(e)前の候補ポイントを前記次のポイントとして割り当てるステップと、を有する、請求項11記載の方法。

請求項14

前記受信したデータを単調増加させるステップを有する、請求項11記載の方法。

請求項15

前記受信したデータを単調増加させるステップは、前の値より小さい非単調値に対して、前記データから前記前の値より大きい以降の値を検索し、前記非単調値を前記前の値と前記以降の値とに基づき補間された値により置換することからなる、請求項14記載の方法。

請求項16

前記受信したデータを単調増加させるステップは、前の値より小さい非単調値に対して、前記非単調値を前記前の値を所定量だけ超える値により置換することからなる、請求項14記載の方法。

技術分野

0001

本発明は、信号処理に関する。特定の実施例は、非線形レスポンス曲線を有する装置用駆動信号の処理への適用を有する。

背景技術

0002

電子信号により制御される多くの装置は、装置により生成される出力が入力信号線形には関連していない点で非線形レスポンスを有する。例えば、LCD(Liquid Crystal Display)やLED(Light Emitting Diode)などの一部の装置は、一般にパワー又はガンマタイプファンクションに従うレスポンス曲線を有する。このような非線形レスポンスは、これらの装置を駆動するための電子信号を提供する際に考慮される必要がある。

0003

非線形レスポンスを処理するいくつかの従来技術による方法及びシステムが存在する。例えば、Kwakらによる米国特許第6,166,781号、Thebaultらによる米国特許出願公報第2007/0222707号、Yujiによる日本特許公報2006−173971があげられる。

0004

本発明者は、非線形レスポンス曲線を有する装置用の駆動信号を効率的に計算する方法及びシステムが必要であると考えた。

図面の簡単な説明

0005

図1は、非線形特性を有する装置用の一例となるレスポンス曲線を示す図である。
図2は、表現対象の相対的に多くのビット数を必要とする非線形レスポンスデータの入力をより少数ビットを用いて表現可能な出力に変換するのに利用可能なルックアップテーブル(LUT)を示す。
図3A及び3Bは、1024個のポイントと32個のポイントとによりそれぞれ表現されるパワーファンクションを示すグラフである。
図4は、デュアル出力LUTを生成するための一例となる方法を示すフローチャートである。
図5Aは、図1の一例となる曲線近似するため選択される複数の線形セグメントを示すグラフである。
図5Bは、線形セグメントの個数が調整された図5Aに類似するグラフである。
図6は、図4の方法により生成される中間テーブルを示す。
図7は、図4の方法により生成されるデュアル出力LUTを示す。
図8は、デュアル出力LUTを用いる信号処理回路を含む一例となるシステムを示す。
図9は、デュアル出力LUTを用いる一例となる信号処理回路を示す。
図10は、デュアル出力LUTを適用する一例となる方法を示すフローチャートである。

実施例

0006

以下の説明を通じて、具体的な詳細が当業者により完全な理解を提供するために与えられる。しかしながら、本開示を不必要に不明りょうにすることを回避するため、周知の要素は詳細には図示又は説明されていない。従って、本説明及び図面は、限定的な意味でなく例示的なものとしてみなされるべきである。

0007

図1は、電子信号により制御される装置の一例となる非線形レスポンス曲線10のグラフを示す。垂直軸は、装置を制御するため提供される入力信号を表す。入力信号は、例えば、ビデオ信号から構成されてもよい。水平軸は、デバイスドライバに手得供される所望の出力信号を表す。図1の曲線10は、特定の装置の一例となる特定のレスポンス曲線でなく一例となる汎用的な非線形レスポンス曲線を表すものである。

0008

一部の状況では、制御される装置のビット深さと比較して、相対的に多数のビットが入力信号を表すのに必要とされる可能性がある。例えば、2.75のガンマにより線形化される10ビットの画像に対して、入力信号の最小の非の値((1/1023)2.75)は、28ビットで表現されることを必要とする。10ビットの深さを有するLCDなどの装置を制御するため、28ビット入力信号は10ビット出力信号に変換される必要がある。他の状況では、入力信号と出力信号とは異なるビット数を有してもよい。例えば、一部のLEDは12ビット信号を用いて制御されてもよい。

0009

図2は、Nビット入力信号の可能性のある各値を所望のビット深さを有する出力値に変換するための2N個の行を有するルックアップテーブル(LUT)12を示す。28ビット入力信号を10ビット出力信号に変換する上述の例では、このようなテーブルは320MB(228×10ビット)を必要とする。行数一意的な出力の個数(例えば、210×10ビット又は1280バイトしか必要としない10ビット出力信号のケースでは、210など)に制限することによって、LUTのサイズを減少させることが可能である。このような減少されたサイズのLUTは、受信した入力信号に対応する正しいエントリを検出するための検索を必要とする。この検索は、完了するのに同じ時間が常にかかるべきであるという点で、決定的なものであるべきである。例えば、210個の行を有するテーブルのシンプルバイナリサーチは、完了するため10回の比較を必要とするであろう。

0010

LUTのサイズは、レスポンス曲線を線形部分系列として表現することによって、レスポンス曲線が単調に又は少なくとも全体的に単調に増加する状況では、さらに低減される。例えば、図3Aは、1024個のポイントを用いて生成されるパワーファンクションのグラフであり(1024又は210行を有するテーブルを必要とする)、図3Bは、精度の最小限のロスによる32個のポイントを用いて生成される同一のパワーファンクションのグラフである(32行しか有さないテーブルを必要とする)。曲線に沿ったポイントはLUTに格納されるよう選択されてもよく、中間値線形補間により決定されてもよい。しかしながら、このようなテーブルが装置を制御するのに適用されるとき、線形補間を実行するのに必要とされる装置は、ハードウェアにより実現するのにコストがかかる。

0011

図4は、分割を必要とすることなく装置を制御するのに適用可能なデュアル出力LUTを生成するための一例となる方法20を示す。レスポンス曲線を表すデータが、ステップ22において受信される。一部の状況では、レスポンス曲線は、完全に単調増加してくてもよい(例えば、図1の曲線10の減少領域10Aを参照されたい)。例えば、レスポンス曲線が測定により決定される場合、ノイズは曲線を一部のセクションにおいて、特に下端において単調増加させない可能性がある。データが単調増加しない場合、ステップ24において、データは単調増加となるように変更される。例えば、テーブルに格納されているデータが、テーブルの各値と前の値とを比較し、ある値が前の値より小さい場合、後述されるように次のより大きな値を検出し、ギャップを埋めるように線形部分を生成することによって、単調増加するようにされてもよい。より大きな値がない場合、このより小さな値は、前の値より所定量だけ大きな値と置換されてもよい。例えば、より小さな値は、前の値より1パーセント(又は他のパーセント)大きい値、又は出力のサイズに依存してもよい他の所定量大きい値と置換されてもよい。

0012

ステップ26において、いくつのポイントがレスポンス曲線を規定するため選択され、選択されたポイントの入力値と出力値とを用いて中間テーブルが生成される。図5Aを参照して、曲線10に沿って選択されたポイント14は、線形部分16により近似曲線10に接続されてもよい。ポイント14Aの後、曲線10は領域10Aにおいて単調増加せず、このため、次のポイント14Bは、ポイント14Aより大きな値を有するよう選択され、線形部分16Aがポイント14Aと14Bとの間のギャップを埋めることに留意されたい。

0013

部分16に沿った補間値と曲線10に沿った対応する値との間の差分dOがある閾値未満となるように、ポイント14が選択されてもよい。一部の実施例では、1つのポイント14が選択された後、曲線10にさらに沿った候補となる次のポイントが選択され、補間値がポイント14と候補となる次のポイントとの間の領域に対して計算され、dOが閾値未満である場合、候補となる次のポイントは曲線に沿ってさらに移動され、dOが閾値に到達するまで、当該処理が繰り返される。例えば、許容係数乗算されるdOが、補間値と曲線10を表す当初データにおけるより大きな値との間の差分未満となり、補間値と曲線10を表す当初データにおけるより小さな値との間の差分未満となるように、ポイント14は選択されてもよい。許容係数は、初期的には1に設定されてもよく、所望数のポイント14が所望の行数を有するテーブルを生成するため選択されるように調整されてもよい。例えば、許容係数は、少なすぎるポイントしか選択されない場合には増加され、多すぎるポイントが選択される場合には減少されてもよい。図5Bは、ポイント14の個数が8行を有するテーブルを生成するために7から8に増加された図5Aのものと類似するグラフを示す。許容係数が所望の行数を有するテーブルをもたらすように調整できない場合、テーブルは、行数が多すぎる場合、1以上のポイント14を削除し、曲線10の上方の領域近傍の部分16をマージすることによって縮小されてもよく、又は行数が少なすぎる場合、所望の行数を生成するため最も大きなポイント14の値を繰り返しことによって増大されてもよい。

0014

一部の実施例では、ステップ24はステップ26と組み合わされてもよい。例えば、まずデータを単調増加させる代わりに、各ポイント14が前のポイント14のものより小さくない入力値と出力値とを有するように、ポイント14が選択されてもよい。しかしながら、これは、ポイント14の選択前に曲線10のより大きな部分が処理されることを要求する可能性がある。

0015

ステップ26は、図6に示されるテーブル30などの所望の行数を有する中間テーブルを生成する。次に、ステップ28において、図7のデュアル出力LUT32などのデュアル出力LUTを生成するため、ステップ26において生成された中間テーブルの各入力値に対して、第1及び第2出力値が後述されるように計算される。各入力値に対して、デュアル出力LUTの第1出力値が、中間テーブルの対応する出力値を入力値と次のより小さな入力値との間の差分によって除することによって、デュアル出力LUTの第1出力値が計算され、中間テーブルの対応する出力値を入力値と次のより大きな入力値との間の差分によって除することによって、第2出力値が計算される。図7に示されるように、第1入力値の第1出力と、最後の入力値の第2出力とは、このためエンプティとなるであろう。

0016

デュアル出力LUTは、より大きな製品コンポーネントとして装置が製造又は設置されるときに生成されてもよい。このため、計算量の大きな除算は、装置の処理中の除算の計算の必要性を回避するため、予め計算されてもよい。

0017

処理について、デュアル出力LUTは、図8の信号処理回路42などの信号処理回路において適用されてもよい。図8に示されるように、信号処理回路42は、信号ソース40から入力信号を受信し、デバイスドライバ44に出力信号を提供する。

0018

図9は、一例となる信号処理回路50を示す。回路50は、入力信号を受信するよう接続される入力52を有する。入力52は、入力信号をデュアルLUT54、第1減算器56及び第2減算器58に提供するため接続される。入力信号がデュアル出力LUT54において受信されると、入力信号に最も近い値とを有する2つの入力エントリ下位入力エントリ上位入力エントリ)を特定するため、決定的検索が実行される。下位入力エントリ(Lower_In)は、第1乗算器60に提供される第1差分を生成するため、第1減算器56において入力信号から減算される。入力信号は、第2乗算器62に提供される第2差分を生成するため、第2減算器58において上位入力エントリ(Upper_In)から減算される。

0019

第1乗算器60は、第1積を生成するため、第1減算器56から受信した第1差分と乗算される、デュアル出力LUT54からの上位入力エントリ(Upper_Out1)の第1出力エントリを受信する。第2乗算器62は、第2積を生成するため、第2減算器58から受信した第2差分と乗算される、デュアル出力LUT54からの下位入力エントリ(Lower_Out2)の第2出力エントリを受信する。第1及び第2の積は、加算器64に提供され、出力66に提供される出力信号を生成するため加算される。入力信号がテーブルの入力エントリの1つにたまたま等しい場合、第1乗算器60と第2乗算器62の1つはゼロの入力を受信し、これにより、出力信号は第1乗算器60と第2乗算器62の他方からの積により提供されることになる。当業者が理解するように、出力信号は、標準的なLUTの下位及び上位の入出力エントリを用いて実行可能な線形補間の結果に等しくなり、デュアル出力LUT54を適用するときに出力信号を取得するため除算が不要となる。

0020

図10は、装置を制御するための出力信号を生成するため、デュアル出力LUTを適用する一例となる方法70を示すフローチャートである。ステップ72において、入力信号が信号ソースから受信される。ステップ74において、下位及び上位入力エントリが決定される。ステップ76において、下位入力エントリが入力信号から減算され、その差分が、第1積を取得するため、上位入力エントリの第1出力エントリと乗算される。ステップ78において、入力信号が上位入力エントリから減算され、その差分が、第2積を取得するため下位入力エントリの第2出力エントリと乗算される。ステップ76及び78は、これらのステップが同時に実行可能であることを示すため、図10において並んで示されている。あるいは、ステップ76と78の1つが最初に実行され、その後に他方が実行されてもよい。ステップ80において、ステップ76及び78において生成された第1及び第2の積が、出力信号を生成するため加算される。ステップ82において、出力信号は、装置を制御するためデバイスドライバに提供される。

0021

上述した本発明の各態様による装置及び方法は、例えば、限定されることなく半導体チップ集積回路FPGA(Field Programmable Gate Array)などにより実現されてもよい。本発明の特定の態様により信号を処理する装置は、限定されることなく、LCDディスプレイLEDディスプレイプラズマディスプレイ又は他のタイプのディスプレイを含む表示装置のためのビデオ信号処理システムに搭載可能である。一部の実施例では、本発明による装置は、バックライト光源フロントパネル光伝送素子とに対して設けられる個別の信号処理回路によって、個別に制御可能な光伝送素子のフロントパネルアレイ照射する個別に制御可能な光源のアレイからなる空間可変的バックライトを有するデュアル変調表示装置に搭載されてもよい。

0022

いくつかの態様及び実施例が上述されたが、当業者は特定の改良、置換、追加及びこれらの組み合わせを認識するであろう。従って、以下に添付した請求項と以降に導入される請求項とは、このようなすべての改良、置換、追加及び組み合わせをそれらの真の趣旨及び範囲内のものとして含むよう解釈されるべきである。

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