JPH03120957A - デジタル画像をデイザーさせて表示する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明の方法及び装置は、デジタル画像を表示するため
に使用されるデイザ一方式に関し、特に、デジタル画像
の非線形デイザ一方式に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕

ピクチャ、すなわち画像は、投射されるオブジェクトの
連続表示であると考えれば良い。画像をモニター又はプ
リンタなどのデジタルコンピュータ表示装置に表示する
ことが望ましい場合は多い。

しかしながら、コンピュータとその出力装置は２進の性
質をもっている。コンピュータ表示装置は画素と呼ばれ
る複数の表示要素の格子から構成されており、画素は、
画素位置を照明する強さを示す複数のオン状態の中の１
つをとるか、もしくは画素位置が照明されないオフ状態
をとることができる。連続する画像を表示するためには
、連続する画像を、表示装置の画素位置に対応する不連
続の表示に変換しなければならない。デジタル画像は空
間領域と、強さ領域の双方で量子化される。

利用可能なメモリの量は、画像を表示するために利用で
きる量子化レベルを表わす。いずれのサンプルスペース
（すなわち、空間と強さ）の分解能が（メモリの制限の
ためＫ）閾値より低くなっても、サンプル間の不連続の
境界を目で見て検出できる。強さ領域では、分解能が不
十分であることは、強さが増分してゆく領域の間の遷移
を限定する不自然なエツジ部分の存在により明示される
。

パターニング、カラーシフト及びバイアシングなどの他
の望ましくない可視効果は、量子化強さレベル間の可視
閾値確定によって起こる。

望ましくない効果をできる限り少なく抑えるために、デ
ィザ−又はデジタルバーフトーン化と呼ばれる技術を使
用する。ディザ−は、目で見たときに、微細部を１つの
領域の中に統合し、その領域の全体としての強さのみが
記憶に残るようにすることＫより、量子化レベル間の強
さレベルのシミュレーションを可能にする技術である。

ディザ−は、知覚される強さ分解能の向上を得るために
画像の空間分解能を幾分か犠牲にしようとするものであ
り、これは、量子化レベル間に存在する強さをシミュレ
ートするために隣接するいくつかの画素の強さを平均す
るととＫよって行われる。通常、人間の目は自ら個々の
画素値を混合するため、周囲領域、すなわち近隣部分の
平均強さのみを知覚するので、この方法は十分な効果を
示す。ディザ−の詳細については、Ｕｌ　１ａｈｎｅｙ
のｒ　ＤｉｇｌｔａｌＨａｌｆｔｏｎｉｎｇ　（１９８
７年、ＭＩＴ　　Ｐｒ＠ｍｓ　）及び−Ｗｓｓｌｓｙ　
、　１９８４年）の５９７〜６０２ページを参照のこと
。

ディザ−技術にはいくつかの種類がある。ディザ−アル
ゴリズムの種類は、近隣領域を選択する方法により区別
される。順序付はデイザ一方式においては、画像の座標
空間にはめ込まれるディザ−テーブル又はディザ−マト
リクスと呼ばれる二次元の値のセットに従って、近隣領
域を選択する。

面積ディザ−の場合、通常、テーブルは同じ数の列要素
と行要素を有し、テーブルの記述項の総数は量子化レベ
ル間でシミュレート可能な強さレベルの数と等しい。テ
ーブルに含まれている値を使用して、それぞれの位置で
どの量子化強さ値を出力するか、すなわち、強さ値を元
の強さ値より高い量子化値に量子化すべきか又は低い量
子化値に量子化すべきかに関する決定を実行する。ある
領域にわたり一定の入力強さがディザ−される場合、出
力値は上方量子化強さレベルと下方量子化強さレベルと
の間で何らかのパターンを描いて交番するように、ディ
ザ−テーブル値はＸ、７座標位置ごとに異なる。

第１図を参照して、順序付はディザ−プロセスを説明す
る。プロセス１．０は、現在画素の！　−７座標に基づ
いてデイザーマ）　ＩＪクスに対する適切な索引を確定
する。概念の上では、ディザ−マトリクスを画像座標空
間に「はめ込む」ことにより、ｎ個の画素ごとに各記述
項を複製しようという考えである。尚、ｎはディザ−マ
トリクスの寸法である。マトリクスに対する索引ｉ−ｊ
は次の式に従って確定される： １＝ｘ　　ｍｏｄ　　ｎ　　　　　　ｊ＝ｙ　ｎｏｄ　
　ｎｎが２の累乗であれば、ディザ−マトリクスを索引
付けするために１−）Ｆスクリーン座標の最下位ビット
を利用することができる。たとえば、ディザ−マトリク
スの寸法が４Ｘ４である場合には、ｘ　−ｙ座標の２つ
の最下位ビットにより、必要なモジューロ４索引付けを
行なうことができる。

プロセス２，０では、確定したｔ−ｊディザ−索引に従
ってマトリクスからディザ−値を検索する。

問題の性質上、出力強さスケールの記述項は入力強さス
ケールより少ない。入力値を量子化するために１出カス
ケールの各レベルと、入力スケールの値との間に所定の
対応が成立していなければならない。プロセス３．０の
タスクは入力スケール基数値を確定することである。こ
の値は元の入力強さに最も近いが、それを越え々い入力
スケール値であり、記憶されている強さ範囲の中の１つ
の値に直接対応している。

次のプロセス４．０は、記憶されている量子化強さレベ
ルの範囲の中で、入力スケール基数値に対応する値を確
定する。この値を「記憶範囲基数値」という。

プロセス５．０では、入力強さ値とその入力スケール基
数値との差を確定する。その結果はプロセス６．０へと
送られるデルタ値であり、常に０以上であることを保証
されている。プロセス６．０は、デルタ値をディザ−値
と比較して、記憶範囲基数値又は次に高い値を出力する
ピボットディザ−プロセスである。詳細にいえば、デル
タ値がディザ−値以下である場合社、記憶範囲基数値を
出力し、デルタ値がディザ−値よυ大きい場合には、記
憶範囲基数値＋１の値を出力する。プロセス６．０の出
力は、画素記憶装置（たとえば、フレームバッファ）Ｋ
記憶される量子化画素値である。

量子化値は記憶されるのであるが、通常、それらの値は
、表示観察に備えて、より大きな強さ範囲をもつ強さス
ケールに戻してマツピングされる。

これがプロセス７．０のタスクであシ、普通は、７レー
ムバツフア出力端子と、ビデオ表示装置の入力端子との
間に位置するルックアップテーブルによυ実現される。

（これ自体はディザ−には含まれないが、観察を目的と
するディザ−画像の再構成のために利用される。） 連続する入力値についてプロセス０．０から６．０を実
行することにより、ディザ−は入力強さより大きい値と
、入力強さより小さい値の双方を最終的に表示させ、総
平均強さが元の入力強さとほぼ等しいような領域を発生
するのである。

ディザ−プロセスは全ての強さについてデジタル画像の
あらゆる部分に適用されるのであるが、人間の目は高い
強さよりも低い強さの変化によυ大きく反応することが
わかっている。従って、低い強さにおけるディザ−プロ
セスの結果もたらされる効果は、高い強さのディザ−プ
ロセスの効果と同じではない。

〔問題点を解決するための手段〕

従って、本発明の目的は、非線形量子化を使用してデジ
タル画像をディザ−する方法及び装置を提供することで
ある。

本発明の別の目的は、目が知覚する不自然な強さの変化
を最小限に抑えるディザ−の方法及び装置を提供するこ
とである。

本発明のさらに別の目的は、低い強さのときに高い強さ
のときよりも低い量子化レベルを使用することによって
、高い強さのときより向上する低い強さのときの目の感
度に対応するようにデジタル画像をディザ−する方法及
び装置を提供することである。

本発明の方法及び装置は、強さの変化に対する目の感度
が高いレベルのときより低いレベルのときに高くなると
いうことを考慮に入れ、セクションごとの、すなわち、
断片的な線形量子化方式を採用して、強さスケールの低
レベル端での再現精度を向上させるために高レベル端で
の間隔スペーシングの細かさを犠牲にすることにより、
さらに高画質のディザ−画像を発生する。

好ましい一実施例においては、入力強さ値を低い範囲、
中間範囲、高い範囲の３つの範囲に分割する。低い範囲
の出力強さレベルの間隔は、中間範囲や高い範囲の強さ
レベルの間隔と比べて著しく狭い。中間範囲は、高い範
囲の強さ値の間隔より狭い間隔を有しているのが好まし
い。異なる範囲では間隔スペーシングが違うことと関連
して、シミュレートすべき中間強さ値の範囲を表わす別
個のディザ−マトリクスを採用する。

本発明の方法と装置の目的、特徴及び利点は以下の本発
明の詳細な説明から明らかになるであろう。

〔表記法及び月給〕

以下の詳細な説明の大半は、コンピュータメモリ内部の
データビットの操作をアルゴリズム及び記号表示によっ
て表わしている。このようなアルゴリズムによる説明や
、記号表示は、データ処理技術に熟達した人がその作業
の内容を同じ技術分野の当業者に最も有効に伝達するた
めの手段である。

ここでは、また、一般的にも、アルゴリズムは、所望の
結果に至る首尾一貫したステップのシーケンスである。

それらのステップは、物理的な量の物理的操作を必要と
するステップである。通常、物理的な量は記憶、転送１
組合せ、比較及びその他の方法による操作が可能である
電気信号又は磁気信号の形態をとるが、必ずしもそうで
ある必要はない。時によっては、主に一般に共通して使
用されている用語であるという理由により、それらの信
号をビット、値、要素、記号２文字１項、数などの呼ぶ
と好都合でおることがわかる。ただし、これらの用語及
びそれに類する用語は適切な物理的な量と関連させるべ
きものでラシ、そのような量に便宜上付されたラベルで
あるにすぎないということを忘れてはならない。

さらに、実行される操作を、オペレータが実行する知的
動作と一般には関連している加算又は比較などの用語で
呼ぶことが多いが、本発明の一部を形成している、ここ
で説明する動作のどれをとっても、そのようなオペレー
タの能力は不要であシ、多くの場合に望ましくない。動
作は機械の動作である。本発明の動作を実行するのに有
用な機械には、汎用デジタルコンピュータ又は他の同様
の装置である。いずれの場合にも、コンピュータを動作
させる際の方法動作と、計算それ自体の方法との明確な
区別に留意すべきである。本発明は、電気信号又はその
他の物理的（たとえば、機械的。

化学的）信号を処理して、他の所望の物理的信号を発生
させるに際してコンピュータを動作させる方法ステップ
に関する。

本発明は、さらに、そのような動作を実行する装置にも
関する。この装置は要求される目的に合わせて特別に構
成されても良いが、汎用コンピュータにより装置を構成
し、コンピュータに記憶したコンピュータプログラムに
よってそれを選択的に動作させるか又は再構成しても良
い。ここに提示されるアルゴリズムは、本来、特定のコ
ンピュータ又はその他の装置に関連するものではない。

詳細にいえば、本発明の教示に従って書込まれるプログ
ラムと共に様々な汎用機械を使用して良い。

あるいは、必要な方法ステップを実行するためにさらに
特殊化した装置を構成するほうが好都合であるとわかる
場合もあろう。多種多様なそのような機械に要求される
構造は、以下の説明から明白になるであろう。

〔実施例〕

システム全般の構成 第２図は、本発明に従ってデジタル画像をディザ−する
ための典型的なコンピュータペースシステムを示す。図
示されているコンピュータ１は、３つの主要な構成要素
を含む。その第１のものは、適切な構造を有する情報を
コンピュータ１の他の部分との間で通信し合うために使
用される入出力（Ｉｌｏ）回路２である。さらに、コン
ピュータ１の一部として、中央処理装置（ＣＰＵ）３と
、メモリ４が示されている。これら２つの（４成要素は
、多くの汎用コンピュータや、はぼ全ての専用コンピュ
ータで通常見られる装置である。事実上、コンピュータ
１の内部に含まれるいくつかの構成要素はこの広い範囲
にわたるデータプロセッサを表わすものである。コンピ
ュータ１の役割を果たすのに適するデータプロセッサの
特定の例としては、カリフォルニア州マウンテンビュー
のＳｕｎ　Ｍｉｅｒ−ｏａｙｓｔ＠ｍｓ　、　Ｉｎｃ、
製造の機械がある。同じような能力を備えた他のコンピ
ュータでも、以下に説明する機能を実行するように簡単
に適合させることができるのは言うまでもない。

また、第２図に示す入力装置５は、典型的な実施例では
キーボードとして表わされているのであるが、この入力
装置が実際にはカード読取り装置。

磁気テープ読取シ装置又は紙テープ読取シ装置。

あるいは他の周知の入力装置（当然、別のコンピュータ
を含む）であっても良いことを理解すべきである。Ｉ１
０回路２に結合する大容量メモリ装置６は、コンピュー
タ１に補助記憶能力を与える。

この大容量メモリは他のプログラムなどを記憶していて
も良く、磁気テープ読増シ装置１紙テープ読取シ装置又
はその他の周知の装置の形態をとっても良い。大容量メ
モリ装置６の内部に保持されているデータを、場合に応
じて、メモリ４の一部として標準的な方式によりコンピ
ュータ１に空入れても良いことは明白であろう。

さらに、第２図に示す表示モニター７は、メツセージ又
は他の通信をユーザーに対して表示するために使用され
る。このような表示モニターは、いくつかの良く知られ
ている種類のＣＲＴ表示装置のいずれか１つの形態をと
っていれば良い。表示モニター７は、本発明のプロセス
に従って生成された図形画像を表示するのが好ましい。

カーソル制御装置８は指令モードを選択するために使用
される装置であって、システムに情報を入力するための
さらに便利の良い手段を構成している。

本発明の方法及び装置においては、高い強さでは間隔ス
ペーシングが広くなるという犠牲を払って、低い強さの
強さ間隔スペーシングを狭くする非線形量子化モデルを
使用する。

入力強さ値の範囲は低い強さの範囲と、中間強さの範囲
と、高い強さの範囲とを表わす複数のセクションに分割
される。範囲の数を選択するに際してどの方法を採用す
るかは、インプリメンテーションによって決まる。以下
に説明する例では、８ピツ）１色表示を４ビツト１色表
示にディザ−するが、対数関数を近似するために３つの
線形範囲を使用している。３つの範囲を選択したのは、
色成分ごとに８ビツトから４ビツトへのディザ−方式で
記憶されるディザ−値の数がわずか１６であるというこ
とに基づくものである。４つ以上の範囲を使用すれば、
所望の対数関数に対してよυ良い近似が得られるであろ
うが、ノ１−ドウエアがより大量に必要となると共に、
計算のオーバヘッドは増し、しかも、画質が著しく向上
するようなことはほとんどないと考えられる。しかしな
がら、８ビツト１色成分から５ビツト以上にディザ−す
るときには、範囲の数を多くして、ノ・−ドウエアをさ
らに複雑にし且つオーバヘッドを増すことを余儀なくさ
れるであろう。

範囲の数と、各範囲に含まれる強さレベルの数は、それ
らの範囲が、全体として、入力強さレベルの範囲を余す
ところなく包含するように選択される。強さの変化に対
する目の感度を表わす対数関数を厳密にエミュレートす
るようにセクションを選択するのが好ましい。強さに対
する目の感度に関しては、ｐｒａｔｔのｒ　Ｄｉｇｉｔ
ａｌ　Ｉｍａｇ＠Ｐｒｏ−Ｈｓｓｌｔｉｇ　Ｊの３２〜
４７ページ（ｗｌｔｅｙ）；ｃｅａｓｉｎｇ　Ｊの１３
〜２１ページ（Ａｄｄｉｓｏｎ　−Ｗｅｓｌｅ７１９７
７年）；及びＮ５ｔｒａｖａｌｉとｐｒａｓａ−ｄｌ　
の　「　Ａｄａｐｔｉｖ＠　Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ
　　ｏｆ　　Ｐｌｃｔ、ｕｒｓＳｉｇｎａｌｓ　Ｕｓｉ
ｎｇ　５ｐａｔｉａｌ　Ｍａｓｋｉｎｇ　Ｊ　　、　Ｐ
ｒｏａ−年４月）を参照のこと。強さの変化に対する目
の感度を表わす対数関数の実例を第３図に示す。第３図
は、様々な背景強さ値１０について、強さの変化１１と
強さ値１との比の関数を示す。

そこで、たとえば、強さの変化に対する目の感度を表わ
す対数関数を、０から２５５までの範囲にわたる入力範
囲値に適用する。この対数関数に近接する２つの中間ポ
イントを選択する。Ｏと選択した第１のポイントとの間
の第１の直線を、第１の強さ範囲を表わすものとして確
定する。また、２つの中間ポイントの間の第２の直線を
、第２の強さ範囲を表わすものとして確定する。第３の
強さ範囲は、選択した第２のポイントと２５５との間に
引い友直線に対応する。これらの直線の位置と長さは、
所望の対数関数と区分的（直線）近似との誤差をできる
限υ少なくするように選択されるのが理想的である。近
似の誤差を最小限に抑えるために、線形回帰などの何ら
かの直線近似方法を使用すれば良い。

デジタル画像中の強さ値の局所的な集中の状況に従って
範囲を分割しても良い。たとえば、画像を黒色背景に深
度キューするときの強さ値の大部分はＯ〜１００の範囲
にちることがわかっている。

従って、高い強さの範囲で量子化強さ値の数を減らして
も、低い強さの範囲で量子化強さ値の数を増すことが望
ましい。

強さ範囲を多数の部分範囲に分割するのが最も良いので
あるが、これは、部分範囲の数が多いｔｌど、目の感度
の関数をより厳密にエミュレートできるからである。し
かしながら、利用する部分範囲の数が増すにつれて、Ｃ
ＰＵのオーバヘッドは増加し且つ処理速度は低下してゆ
く。従って、部分範囲の数と処理速度とのバランスをと
らなければならない。たとえば、第５図及び第６図に示
す例では、入力強さ範囲を低い強さの範囲と、中間強さ
の範囲と、高い強さの範囲という３つの部分範囲に分割
しており、低い強さの部分範囲にはθ〜５４０入力強さ
入力側当て、中間強さの部分範囲には５５〜１５６の値
を割当て、高い強さの部分範囲には１５７〜２５５の値
を割当てている。

次に、部分範囲のそれぞれについてディザ−マトリクス
を作成する。ディザ−マトリクス中の値は、量子化出力
強さレベル相互間にある中間強さ値を表わしている。デ
ィザ−マトリクスは、各位置でどの量子化強さ値を出力
するかを確定するために使用される小さな二次元の値の
セットである。

ディザ−マドＩＪクスに含まれる値は、量子化レベル相
互間にある中間強さ値から構成される。そこで、たとえ
ば、量子化レベルが間隔スペーシングを１５として離間
している場合には、ディザ−マトリクスはθ〜１４の値
を含むものと考えられる。

しかしながら、ハードウェアの構成や、メモリの割当て
などを考慮し、それに応じて、中間強さ値の一部を含ま
ないように、あるいは、中間強さ値のそれぞれを二度以
上出現させるように、ディザ−マトリクスをわずかに変
形することは可能である。

ディザ−マトリクスの形成の詳細については、Ｕｌｉｃ
ｈｎａｙの［Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｈａｌｆｔｏｎｉｎｇ　
ｊ（ＭＩＴＰｒｖｓｓ、１９８８年）及びＦｏｌ＠ｙと
Ｖａｎ　Ｄａｍのｒ　Ｐｒ１ｎｃｉｐｌｅｓ　ｏｆ　Ｉ
ｎｔｓｒａｃｔｌｖｓ　Ｇｒａｐｈｉｃａ　Ｊの５９７
〜６０２ページ（Ａｄｄｉｓｏｎ　−Ｗｅｓｌｅｙ　。

１９８４年）を参照のこと。

次に、画素ごとにディザ−プロセスを開始する。

その場合、目が量子化強さレベルの領域を全体として統
合し、所望の中間強さレベルを知覚するように、入力強
さ値を量子化出力強さレベルに量子化する。

第４図のフローチャートを参照して、本発明の好ましい
一実施例を説明する。ブロック２００では、入力強さ値
の範囲を、低い強さと、中間範囲と、高い強さとを表わ
す部分範囲に分割する。使用する部分範囲の数を３つに
限定することにより、異なる強さの部分範囲で異なる間
隔スペーシングを得るという利点は維持したまま、プロ
セスをできる限り複雑にしないようにするのが好ましい
。入力強さ範囲の全体を包含するために範囲は等しい大
きさであっても良いが、低い強さの範囲では、量子化出
力レベル相互間の間隔スペーシングが狭くなるように、
高い強さの範囲及び中間強さの範囲よυサイズを縮小す
るのが好ましい。

ブロック２１０では、利用できる量子化出力レベルの総
数を部分範囲間に分割する。高い強さの範囲と比べて多
くの数の量子化レベルが低い強さの範囲と関連するよう
に、量子化レベルを分割するのが好ましい。低い強さの
範囲で量子化レベルの数が多くなるほど、間隔スペーシ
ングは狭くなシ、それによって、強さの変化に対する感
度は高くなる。部分範囲ごとの量子化レベルの数と、部
分範囲の大きさは、量子化出力強さレベル相互間の間隔
スペーシングを決定し、従って、強さレベルの変化に対
する感度の高低を決定する。

ブロック２２０では、各部分範囲に割当てた量子化レベ
ルをそれぞれの部分範囲の中に配置する。

それぞれの部分範囲の中では量子化強さレベルが等間隔
で離間していることにより、利用するディザ−マトリク
スを単純なものにするために、各部分範囲に割当てられ
た量子化レベルを部分範囲の中に直線的に配置するのが
好ましい。

ブロック２３０では、部分範囲ごとに別個のディザ−マ
トリクスを作成し、ブロック２４０では、入力強さ値を
量子化出力強さレベルにディザ−する。

プロセスはここに説明する種類のディザ−プロセスに限
定されないが、プロセスで使用するディザ−マトリクス
は、入力強さレベルが位置している部分範囲に対応して
いなければならない。ディザ−プロセスの１例は、〔従
来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕の項で第
１図に関して説明した順序付はディザ−プロセスである
。

本発明のシステムは、８ビット強さ表示から４ビット強
さ表示へのディザ−を例にとって説明するのが最も良い
であろう。全入力値範囲を出力値範囲全体にマツピング
するのが好ましく、これは、入力レベル０を出力レベル
Ｏにマツピングしなければならず且つ入力レベル２５５
を出力レベル１５にマツピングしなければならないこと
を示唆している。第５図及び第６図に示す例では、出力
強さレベルをＯから５４の範囲で入力強さに割当ててお
り、中間範囲５４〜１５６には６つのレベルを割当て、
また、高い強さの範囲１５６〜２５５には３つのレベル
を割当てている。第５図１は入出力対応表図で、第５図
すは入出力対応関係を示す線グラフである。下記式は第
５図すの線分の関数式である。

（（１−１５６）／３３１＋１２　　１５６＜１＜２５
５のときこの例で使用するディザ−マトリクスを第６図
ａ、第６図す及び第６図Ｃに示す。先に述べた通り、各
量子化レベルの間にある入力強さの数は３つの範囲のそ
れぞれについて異なる一第１の範囲では９つ、第２の範
囲では１７、そして第３の範囲では３３−ので、３つの
範囲のそれぞれに含まれている値をディザ−するに当た
っては異なるディザ−マトリクスを使用しなければなら
ない。

通常、ディザ−マトリクスはディザ−すべき中間強さご
とに１つの要素を含んでいるべきであり、従って、必要
な３つのマ）　ＩＪクスは、それぞれ、９．１７．３３
の記述項を含んでいなければならないということになる
。しかしながら、この例のハードウェアの設計を最適に
するためには、マトリクスは偶数の記述項を含むのが好
ましく、２の累乗である数の記述項を有するのがさらに
好ましい。ここに挙げ九個においては、それぞれの値は
２の累乗から１はずれている。このように、それぞれの
値から１を減じると、量子化レベル間の中間強さレベル
の数は２の累乗となる：９−１＝８＝２”　、１７−１
＝１６＝２’　、３３−１＝３２＝２’このことは、同
時係属米国特許出菰第　　　　号（名称「Ｍ＠ｔｈｏｄ
　ａｎｄ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ　ｆｏｒ　Ｄｉｔｈ＠ｒ
−１ｎｇ　Ｇｒａｐｈｌｃ　Ｉｍａｇｅｓ　Ｊ　）にさ
らに詳細に記載されている。

範囲ごとに採用されるマトリクスは、第６図ａ。

第６図す及び第６図Ｃに示すマトリクスのように、同じ
大きさであるのが好ましい。第６図１は、この例の低い
強さの範囲に関する三次マトリクスであシ、０〜７の範
囲の値を含む。索引付けを容易にするために、４×４マ
トリクスの中でパターンを２周期複製している。第６図
すは、中間範囲の強さ値について使用される０−１５の
範囲の１６個のディザ−値を有する分散ドツトマトリク
スを示す。

第６図Ｃに示す高い範囲の入力値に関するマトリクスは
、中間範囲のマトリクスに２を掛けたものである。理想
的なマトリクスはＯ〜３】の値を含む５次ダイヤモンド
マトリクスであシ、記憶のために６４（８Ｘ８）の記述
項を有するテーブルを必要とすると考えられる。必要な
記憶量を少なく抑えると共に、全てのマトリクスに対し
て−様な索引付けを維持するために、小さな４×４テー
ブルが好ましい。ディザ−マトリクス値の間の増分が２
であると、複数対の入力値が同一の出力値にマツピング
されることになるが、高い強さの強さ変化に対する目の
感度ははるかに低いので、視覚効果は知覚されない。

部分範囲と、対応するマトリクスを設定した後、入力強
さレベルをディザ−する。ディザ−プロセスの１例は第
１図に示す面積ディザ−プロセスであるが、本発明のプ
ロセスは面積ディザ−に限定されず、　　　年　　月　
　日出願の同時係属米国特許出願第　　　　号（名称、
ｒ　Ｍ＠ｔｈｏｄ　ａｎｄＡｐｐａｒａｔｕｓ　ｆｏｒ
　Ｖ＠ｃｔｏｒ　Ａｌｉｇｎｅｄ　Ｄｉｔｈｅｒｉｎｇ
Ｊ　）に記載されているベクトル整列ディザ−などの他
のデイザ一方式を採用しても良い。

第７図１．第７図す、第７図Ｃ及び第７図ｄは、本発明
の方法と装置を採用した第１の数値例を示す。第７図１
は、（ｘ、ｙ）座標（５，２５）から（２５，２５）ｔ
で描かれたエイリアシングを伴なう陰影つきベクトル図
であり、この場合、強さレベルはベクトルの長さに沿っ
て、Ｏから始ま、９．２５５で終わる形で補間されてい
る。

この例では、　　　　年　　月　　日出願の同時係属米
国特許出願第　　　　号に記載されているベクトル整列
ディザ−プロセスを利用して、ベクトルを８ビット表示
から４ビット表示にディザ−する。ただし、先に述べた
通シ、本発明の方法と装置はいずれか１つのディザ−プ
ロセスに限定されるのではない。

第７図すに示すディザ−マトリクスを使用してディザ−
プロセスを実行する。非線形ディザ−マトリクスは、そ
れぞれ、限られた範囲の強さにのみ適用される。さらに
詳細にいえば、第１のディザ−マトリクス（低い強さの
範囲のマトリクス）はＯ〜５４の範囲の強さ値に使用さ
れ、第２のディザ−マトリクス（中間強さの範囲のマト
リクス）は５５〜１５６の範囲の強さ値に使用され、第
３のディザ−マトリクス（高い強さの範囲のマトリクス
）は１５７〜２５５の範囲の値に使用される。

本発明のプロセスに従って実行し九計算の結果を表Ｉに
示す。表工において、（Ｇ表示）はディザ−出力値であ
り、第７図Ｃはこれをベクトルグラフによυ光わしてい
る。

第８図ａ、第８図す１表１−１．１−２および第８図Ｃ
は、３画素分の幅のエイリアシングを伴なうベクトルを
本発明の方法及び装置を使用してディザ−する第２の数
値例を示す。この例においても、第８図ａに示すベクト
ルに対してベクトル整列ディザ−プロセスを利用する。

このベクトルは、（ｘ＋ｙ）座標（５，２５）から（２
５，１５）まで描かれたエイリアシング防止陰影付きベ
クトルで６る。ベクトルの強さレベルはベクトルの長さ
に沿って、Ｏの値から始まｆｉ、２５５で終わるように
補間されている。

＆］Ｉ−１ 匁Ｔ！Ｌ−２ 第８図すに示すディザ−マトリクスを使用して、ディザ
−プロセスを実行する。各ディザ−マトリクスは、量子
化強さレベル間の数の中間強さ値から成る３×１６マト
リクスである。３×１６マトリクスは、その数の中間強
さ値がそれぞれのラインで一度ずつ現われるようにした
３本の別個のラインにより形成されておシ、値の配列に
ついては、縦の３つの記述環の値を合計すると、それぞ
れ、はぼ同じ値となるように確保することを強調してい
る。さらに詳細にいえば、低い強さの範囲のマトリクス
である第１のマトリクスは、低い強さの範囲では間隔ス
ペーシングが狭い（８）ことを反映して、Ｏ〜７の値か
ら構成されている。それらの値は、中間値が８つしかな
く、マトリクスの幅は１６であるために、マトリクスを
満たすには値を繰返すことになるので、ある局部領域に
わたり平均強さを維持するように配列される。同様に、
中間強さの範囲のマトリクスである第２のマトリクスは
、わずかに広い間隔スペーシング（１６）を表わす値θ
〜１５から構成されている。

高い強さの範囲のマトリクスである第３のディザ−マト
リクスは、広い間隔スペーシング（３２）を表わす中間
値Ｏ〜３１から構成される。その範囲の値を１６列のマ
トリクスにはめ込むために、０から３１までの偶数値を
利用する。先に述べたように１ディザ−マトリクス値の
間の増分が２であると、複数対の入力値が同一の出力値
にマツピングされることになるが、高い強さでは強さ変
化に対する目の感度は著しく低下するので、そのような
欠点はごく小さいものである。

次に、表示装置への表示のために対応する画素がルック
アップテーブルへ出力されるまで、これらのディザ−値
を記憶しておいても良い。ディザ−した強さ値をその元
の値に戻してマツピングする出力マツピング関数を発生
する。たとえば、先に説明した例を戻しマツピングする
ために、次の関数を使用する： ０ｕｔＣｑ（１）：Ｊ＝　　ｑ（ｔ）ｘ９（Ｃｑ（１）
−６Ｊ　ｘ　１７’）　＋５４〔〔ｑ（１）−１２］　
Ｘ　３３）　＋　１５６ｆ　ｏｒ　Ｏ＜　ｑ　（ｉＫ　
６ ｆｏｒ　６　＜　ｑ（ｉＫ　１２ ｆｏｒ１２＜　ｑ（１）＜　１５ 本発明を好ましい実施例に関連して説明したが、以上の
説明に照らして数多くの代替構成、変形。

変更及び利用法が当業者に明白になるであろうというこ
とは自明である。特に、グレイスケール画像に対するの
と全く同じようにカラー画像にも本発明を適用できるこ
とは明らかである。さらに、以上説明した発明が８ビツ
トから４ビツトへのディザ−プロセスに限定されず、ど
のデイザ一方式にも適用可能であることは明らかである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の順序付はディザ−プロセスを示す流れ
図、 第２図は、本発明のシステムで採用するコンピュータシ
ステムの実例を示す図、 第３図は、変化する強さレベルに対する目の感度を表わ
す対数関数を示す図、 第４図は、本発明のプロセスの好ましい実施例を示すフ
ローチャート、 第５図１は入出力対応表図、第５図すは入出力対応関係
を示す線グラフ、 第６図ａ、第６図す及び第６図Ｃは、本発明の好ましい
実施例と共に使用すべきディザ−マトリクス図の例を示
す図、 第７図１および第７図Ｃは本発明によって得られたベク
トル図、第７図すは同様にマトリクス図、Ｍ８図１およ
び第８図Ｃは本発明によって得られた他のベクトル図、
第８図すは同様にマトリクス図である。 １・φ−・コンピュータ、２・・・・入出力回路、３・
・・・中央処理装置（ＣＰＵ）、４・・・φメモ１ハ　
５・−・・入力装置、６・・・拳大容蓋メそす、７・・
・・表示モニター　８・・・畳カーソル制御装置。 代　理　人　　山　　川　　政　　樹 Ｆｉｇ、２ Ｆｉｇ、　１ 日９゜ Ｆｉｇ、　Ｓａ Ｆｉｇ、　５ｂ Ｆｉｇ、　７◎ Ｆｉｇ、　？ｂ Ｆｉｇ、８ｃ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個の画素から構成され、各画素が、それと関
   連して、入力強さ範囲から選択された強さ値を有するよ
   うなデジタル画像を入力強さ範囲から出力強さ範囲にデ
   イザーする方法であって、ｑより小さい値をｐとすると
   き、デジタル画像は画素ごとにｐビットの強さ値から画
   素ごとにｑビットの強さ値にディザーされる方法におい
   て、入力強さ値の範囲を複数のセクションに分割する過
   程と； 出力強さ範囲の１つのセクションを入力強さ範囲の対応
   する１つのセクションに割当てることにより、各出力強
   さセクションに含まれる要素を、対応する入力強さセク
   ションの量子化強さ値に各セクションで対応させ、量子
   化強さ値と量子化強さ値との間にある値の数がそのセク
   ションの間隔スペーシングとなる過程と； ディザーマトリクス中の値の数が、それぞれ対応するセ
   クションで量子化強さ値相互間にある中間強さ値のカウ
   ントに等しく、各ディザーマトリクス中の要素が０と、
   量子化強さ値相互間の中間強さ値の数を表わすそのセク
   ションの間隔スペーシングとの間の範囲内の値に等しく
   、前記要素が中間強さ値を所望の通りに視覚で知覚させ
   るように編成され、入力強さ範囲のセクションごとにデ
   ィザーマトリクスを生成する過程と； 画素値ごとにディザーマトリクスからデイザー値を検索
   する過程と； 画素値について、その画素値以下の値であり且つ量子化
   強さ値に直接対応する値である入力スケール基数値を確
   定する過程と； 入力スケール基数値に対応する量子化強さ値を確定する
   過程と； 入力強さ値と入力スケール基数値との差が検索したディ
   ザー値以下であれば、その画素の出力強さレベルを量子
   化強さ値と等しくなるように設定する過程と； 入力強さ値と入力スケール基数値との差が検索したディ
   ザー値より大きければ、その画素の出力強さレベルを、
   入力スケール基数値＋１に対応する量子化強さ値と等し
   くなるように設定する過程とから成り、それによつて、
   １つのセクションでは精度を儀性にするが、別のセクシ
   ョンでは精度を向上させるようにセクションを分割し且
   つ割当てる方法。
2. （２）デジタル画像を入力強さ値範囲から出力強さ値範
   囲にディザーする方法であつて、強さ値の範囲は、それ
   ぞれの強さ値を表わしているビットの数によつて決定さ
   れ、前記デジタル画像は複数個の画素から構成され、各
   画素は、それと関連して、第１の強さ値範囲内でｐビッ
   トの強さ値を有し、ｐの値がｑの値より大きいとすると
   き、デジタル画像はｐビット表示からｑビット表示にデ
   ィザーされる方法において、 入力強さ値範囲を低い強さセクションと、中間強さセク
   ションと、高い強さセクションとを表わす複数のセクシ
   ョンに分割する過程と； 出力強さ値範囲を、入力強さ値範囲の低い強さセクショ
   ンと、中間強さセクションと、高い強さセクションとに
   それぞれ対応すべき低い強さセクションと、中間強さセ
   クションと、高い強さセクションとを表わす複数のセク
   ションに分割し、各出力強さセクションに含まれる要素
   を対応する入力強さセクションにおける量子化強さ値に
   対応させる過程と； 各ディザーマトリクス中の要素が０と、各セクションの
   量子化強さ値相互間の中間強さ値の数を表わすそのセク
   ションの間隔スペーシングとの間の範囲内の値に等しく
   、前記要素が中間強さ値を所望の通りに視覚で知覚させ
   るように編成され、強さセクションごとにディザーマト
   リクスを生成する過程と； ディザー値が検索されるディザーマトリクスはその画素
   の入力強さ値に依存するように、画素値ととにディザー
   マトリクスからディザー値を検索する過程と； 画素値について、その画素値以下の値である入力スケー
   ル基数値を確定する過程と； 入力スケール基数値に対応する量子化強さ値を確定する
   過程と； 入力強さ値と入力スケール基数値との差が検索したディ
   ザー値以下であれば、その画素の出力強さレベルを量子
   化強さ値と等しくなるように設定する過程と； 入力強さ値と入力スケール基数値との差が検索したディ
   ザー値より大きければ、その画素の出力強さレベルを、
   入力スケール基数値＋１に対応する量子化強さ値と等し
   くなるように設定する過程とから成る方法。
3. （３）複数個の画素から構成され、各画素が、それと関
   連して、入力強さ範囲から選択された強さ値を有するよ
   うなデジタル画像を入力強さ範囲から出力強さ範囲にデ
   ィザーする装置であつて、ｑより小さい値をｐとすると
   き、デジタル画像は画素ごとにｐビットの強さ値から画
   素ごとにｑビットの強さ値にディザーされる装置におい
   て、入力強さ値の範囲を複数のセクションに分割する手
   段と； 出力強さ範囲の１つのセクションを入力強さ範囲に対応
   する１つのセクションに割当てることにより、各出力強
   さセクションに含まれる要素を、対応する入力強さセク
   ションの量子化強さ値に対応させる手段と； ディザーマトリクス中の値の数が、それぞれ対応するセ
   クションで量子化強さ値相互間にある中関強さ値のカウ
   ントに等しく、各ディザーマトリクス中の要素が０と、
   量子化強さ値相互間の中間強さ値の数を表わすそのセク
   ションの間隔スペーシングとの間の範囲内の値に等しく
   、前記要素が中間強さ値を所望の通りに視覚で知覚させ
   るように編成され、入力強さ範囲のセクションごとにデ
   ィザーマトリクスを生成する手段と； 画素値ごとにディザーマトリクスからデイザー値を検索
   する手段と； 画素値について、その画素値以下の値であり且つ量子化
   強さ値に直接対応する値である入カスケール基数値を確
   定する手段と； 入力スケール基数値に対応する量子化強さ値を確定する
   手段と； 入力強さ値と入力スケール基数値との差が検索したディ
   ザー値以下であれば、その画素の出力強さレベルを量子
   化強さ値と等しくなるように設定する手段と： 入力強さ値と入力スケール基数値との差が検索したディ
   ザー値より大きければ、その画素の出力強さレベルを、
   入力スケール基数値＋１に対応する量子化強さ値と等し
   くなるように設定する手段とを具備し、それによつて、
   １つのセクションでは精度を儀性にするが、別のセクシ
   ョンでは精度を向上させるようにセクションを分割し且
   つ割当てる装置。
4. （４）デジタル画像を入力強さ値範囲から出力強さ値範
   囲にディザーする装置であつて、強さ値の範囲は、それ
   ぞれの強さ値を表わしているビットの数によつて決定さ
   れ、前記デジタル画像は複数個の画素から構成され、各
   画素は、それと関連して、第１の強さ値範囲内でｐビッ
   トの強さ値を有し、ｐの値がｑの値より大きいとすると
   き、デジタル画像はｐビット表示からｑビット表示にデ
   ィザーされる装置において、 入力強さ値範囲を低い強さセクションと、中間強さセク
   ションと、高い強さセクションとを表わす複数のセクシ
   ョンに分割する手段と； 出力強さ値範囲を、入力強さ値範囲の低い強さセクショ
   ンと、中間強さセクションと、高い強さセクションとに
   それぞれ対応すべき低い強さセクションと、中間強さセ
   クションと、高い強さセクションとを表わす複数のセク
   ションに分割し、各出力強さセクションに含まれる要素
   を対応する入力強さセクションにおける量子化強さ値に
   対応させる手段と； 各ディザーマトリクス中の要素が０と、各セクションの
   量子化強さ値相互間の中間強さ値の数を表わすそのセク
   ションの間隔スペーシングその間の範囲内の値に等しく
   、前記要素が中間強さ値を所望の通りに視覚で知覚させ
   るように編成され、強さセクションごとにディザーマト
   リクスを生成する手段と； ディザー値が検索されるディザーマトリクスはその画素
   の入力強さ値に依存するように、画素値ごとにディザー
   マトリクスからディザー値を検索する手段と； 画素値について、その画素値以下の値である入力スケー
   ル基数値を確定する手段と； 入力スケール基数値に対応する量子化強さ値を確定する
   手段と； 入力強さ値と入力スケール基数値との差が検索したディ
   ザー値以下であれば、その画素の出力強さレベルを量子
   化強さ値と等しくなるように設定する手段と； 入力強さ値と入力スケール基数値との差が検索したディ
   ザー値より大きければ、その画素の出力強さレベルを、
   入力スケール基数値＋１に対応する量子化強さ値と等し
   くなるように設定する手段とを具備する装置。