JPH07250254A

JPH07250254A - 信号圧縮方法および信号圧縮装置

Info

Publication number: JPH07250254A
Application number: JP6041618A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Suzuki; 宏鈴木; Yasuhiro Wada; 康弘和田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-03-14
Filing date: 1994-03-14
Publication date: 1995-09-26

Abstract

(57)【要約】【目的】色信号のデータのビット数を軽減したうえで
多階調化でき、この階調数に対するデータメモリ量を減
少できる信号圧縮方法および信号圧縮装置を提供するこ
とを目的とする。【構成】３番目までの番号が与えられた各入力信号１
０１，１０２，１０３が、３ビットで構成され５種類の
値をもつ場合には、各入力信号１０１，１０２，１０３
を５進数として扱い、乗算装置１０４により、２番目の
入力信号１０２を５倍する。そして、加算装置１０６に
より、１番目の入力信号１０１と２番目の入力信号１０
２の乗算結果である中間信号１０５とを加算し、この加
算結果に３番目の入力信号１０３を付加して８ビットに
した出力信号１０８を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多値階調の出力デバイ
スへの入力信号のデータを圧縮する信号圧縮方法および
信号圧縮装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】多くの階調表現ができない出力デバイス
においては、いろいろな手法で階調間を補い、視覚的な
多階調化を行う。

【０００３】ディスプレイで表示している色の数は１６
色から２５６色程度で、自然の色合いに比べると少な
い。しかし、ディスプレイ上の狭い範囲（画素の集ま
り）は十分遠くから見ると各画素の色が混じったように
見えるため、その範囲内の画素の色を平均化した色にな
り、視覚的には本来のディスプレイで表現できる階調以
上の色が表現でき、階調が増えたように見える。この原
理を応用したものの一つがディザリングである。

【０００４】図６に、白黒（０，１）の２値しか扱えな
い出力デバイスに用いられる２値のディザリング法の概
念を示す。図６中の、３０１は入力信号、３０２はディ
ザマトリクス、３０３は出力信号である。また、入力信
号３０１およびディザマトリクス３０２のマトリクス
は、出力デバイスの１ピクセルに対応していて、中の数
字は各ピクセルにおけるデータの階調である。入力信号
３０１は入力手段から入力された信号で、通常０から使
用ソフトなどに制限される最大色数までの階調を持ちえ
る。ディザマトリクス３０２は、０から入力信号３０１
のもてる最大階調までの値を持ち、あるパターンを持っ
ている。入力信号３０１を、ディザマトリクス３０２と
比較し、各ピクセルにおいて入力信号３０１の方が大き
ければ１を小さければ０を出力し、０，１の２値しか持
たない出力信号３０３を得る。この出力信号３０３は、
十分に遠くから見ることにより、滑らかな階調変化とな
って表れる。

【０００５】次に、多値のディザリング法を図７に示
す。図７中の、４０１はｍビットの入力信号、４０２は
入力信号４０１の上位ｎビットからなる上位信号、４０
３は入力信号４０１の下位（ｍ−ｎ）ビットからなる下
位信号、４０４は（ｍ−ｎ）ビットのディザマトリク
ス、４０５はディザマトリクス４０４と下位信号４０３
との比較装置、４０６は比較装置４０５から出力された
比較結果、４０７は上位信号４０２と比較結果４０６の
加算装置、４０８は加算装置４０７からの出力信号を示
す。まず、ｍビットの入力信号４０１を、必要な階調数
（２ⁿ ＋１）に合わせて、上位信号４０２（ｎビット）
と下位信号４０３（ｍ−ｎビット）に分ける。下位信号
４０３の（ｍ−ｎ）ビットに対して、ディザマトリクス
４０４を用い比較装置４０５で図６に示した２値のディ
ザリングを行い、１ビットの比較結果４０６（０または
１）を得る。加算装置４０７で、上位信号４０２のｎビ
ットに比較結果４０６の１ビットを加算することによ
り、出力信号４０８の生成を行う。このとき、上位信号
４０２がｎビットで２ⁿ 値を持ち比較結果４０６は１ビ
ットで０または１であるので、出力信号４０８は（ｎ＋
１）ビットで（２ⁿ ＋１）値を持つことができる。そこ
でこのディザリングを、（２ⁿ ＋１）階調のディザリン
グという。また、ディザリングは、下位信号４０３の
（ｍ−ｎ）ビットのデータが比較結果４０６の１ビット
になるため、ｍビットの入力信号４０１に対し（ｎ＋
１）ビットの出力信号が得られるデータ圧縮になる。

【０００６】上記のようにして得られた出力信号は、８
ビット（一般に８ビットを１バイトと表現する）の整数
倍（８，１６，３２ビットなど）単位で取り扱われる。
図８に、ディザリングより得られた色情報信号を出力デ
バイスへ出力する従来例を示す。ここで、ディザリング
より得られる色情報は、赤緑青（以後それぞれをＲＧＢ
と称す）に分解されたものである。図中の５０１，５０
２，５０３はそれぞれＲ，Ｇ，Ｂの各入力信号を示し、
５０４は出力信号を示す。従来の方法では、入力信号５
０１，５０２，５０３を各２ビットで与え、それらを合
わせて合計６ビットの出力信号５０４を出力デバイスに
与えていた。つまり、三種類の２ビット信号を用いるこ
とにより、出力信号を１バイト内の信号とし、ＲＧＢ各
３値の階調を用いて階調表現を行ってきた。

【０００７】別の方法としては、ＲＧＢ各３ビット以上
の入力信号を用い、２バイト以上にまたがる出力信号を
生成することが考えられる。これは、多くのメモリを必
要とし、８ビットのデータバスの場合２度以上のアクセ
スが必要となり、信号数によっては無駄なメモリを多く
含むというデメリットがある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記に示したように、
従来は多値の階調表現ができ階調数の多い出力デバイス
に対しても、色信号に対するデータのビット数を少なく
するために、ディザリングによって、ＲＧＢの３種類の
色信号の階調を各２ビット（３値）の合計６ビットで表
現していた。つまり、色信号のデータを１バイト内のデ
ータにして、少ない階調（各色２ビットの３値）を用い
ての階調表現を行ってきた。

【０００９】また逆に、多値階調の出力デバイスに対し
て、色信号を従来より多い各３ビット以上のデータとし
て与えようとする場合には、このデータが１バイトを超
えてしまい、データのアクセスに倍の手間がかかるう
え、色信号データ用としてより多くのメモリ量が必要と
なるという問題点があった。

【００１０】本発明は、上記の問題点を解決し、多値の
階調表現ができる出力デバイスに対して、この出力デバ
イスに対応したビット数の多い階調で表現される色信号
を、このデータのビット数を少なくしたうえで与えるこ
とができ、出力デバイスにおいて豊かな階調表現がで
き、また、階調数に対する色信号データ用のメモリ量を
従来に比べて減少させることができる信号圧縮方法およ
び信号圧縮装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の信号圧縮方法に基づく信号圧縮装置は、
ｍ（ｍ＝正の整数）ビットの信号がそれぞれ入力され、
ｑ（ｑ＝正の整数）までの番号が与えられた複数の入力
手段と、前記ｍビットの信号の種類数がｎ（ｎ＝正の整
数、ｎ＜２^m ）である場合に、前記複数の入力手段の各
入力手段に対応して、入力された前記ｍビットの信号を
それぞれｎ^p （ｐ＝ｑ−１）倍する乗算手段と、前記各
入力手段に対応して前記乗算手段から出力された各信号
を加算する加算手段とを有し、前記各入力手段を、この
各入力手段に入力される前記ｍビットの信号をｎ進数と
して扱うよう構成する。

【００１２】

【作用】以上の構成によると、ｑ（ｑ＝正の整数）まで
の番号が与えられた入力信号の各信号が、ｍビットで構
成され種類数がｎ（ｎ＝正の整数、ｎ＜２^m ）である場
合には、入力信号に対して各信号をｎ進数として扱い、
入力信号の各信号ごとに、信号の番号に対応して、この
信号にそれぞれｎ^p （ｐ＝ｑ−１）を乗算する。入力信
号の各信号ごとの乗算結果を加算して出力する。以上に
より、出力信号として入力信号のビット数を圧縮して出
力する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例の信号圧縮方法に基
づく信号圧縮装置について、図を参照しながら説明す
る。

【００１４】図１は本実施例の信号圧縮方法に基づく信
号圧縮装置の構成図である。図中の１０１，１０２，１
０３は、それぞれ入力手段としての入力端子Ａ，Ｂ，Ｃ
に入力された入力信号（Ｒ信号，Ｇ信号，Ｂ信号）、１
０４は乗算手段としての乗算装置、１０５は乗算装置１
０４より出力される中間信号、１０６は加算手段として
の加算装置、１０７は加算装置１０６から出力される中
間信号、１０８は最終的な出力信号を示す。入力信号
（Ｒ信号，Ｇ信号，Ｂ信号）１０１，１０２，１０３
は、図７に示すディザリングを施した後の信号であり、
従来例で示したように（ｎ＋１）ビットのとき（２ⁿ ＋
１）値を持つことができる。つまり、入力信号１０１，
１０２，１０３は、従来より信号数を増やした３ビット
を用いるので、０から４までの５値を持っている。

【００１５】ここで、Ｒ信号，Ｇ信号，Ｂ信号の各入力
信号が５値しか持たないことを利用する。通常、３ビッ
トの信号は、０から７までの８値を持つことができるの
で、０から４までの５値しか持たないデータを扱うには
無駄が生じる。

【００１６】そこで、８進法ではなく５進法としてデー
タを考慮することにより、メモリ量の減少が実施でき
る。つまり、図１に示す実施例においては、入力信号１
０１を５進法の１桁目、入力信号１０２を５進法の２桁
目と考えて、入力信号１０２を乗算装置１０４を用いて
５倍（×５）する。この乗算装置１０４の内部構成を図
２に示す。

【００１７】図２において、２０１は乗算装置１０４へ
の入力信号（図１の入力信号１０２）、２０２はシフト
装置、２０３はシフト装置２０２から出力される中間信
号、２０４は加算装置、２０５は乗算装置１０４からの
出力信号（図１の中間信号１０５）を示す。シフト装置
２０２で、入力信号２０１（０，１，２，３，４の５
値）を２ビットシフト（２ｂｉｔｓｈｉｆｔ）するこ
とにより、入力信号２０１を４倍（×４）した中間信号
２０３（０，４，８，１２，１６の５値）を得る。次
に、加算装置２０４で、この中間信号２０３に入力信号
２０１を加算し、入力信号２０１を５倍した出力信号２
０５（０，５，１０，１５，２０の５値）を得る。この
ようにして、図１の中間信号１０５を得る。

【００１８】図１において、加算装置１０６で、上記の
中間信号１０５に入力信号１０１を加算し、中間信号１
０７を得る。ここで得られる中間信号１０７の組み合わ
せを図３に示す。図３の縦は入力信号１０１、横の上段
は入力信号１０２、横の下段は中間信号１０５の値を示
す。ここで見られるように、中間信号１０７は０から２
４までの整数値となり、入力信号１０１および入力信号
１０２の全ての組合せが５ビット（０〜３２）で表現さ
れるようになる。この５ビットの中間信号１０７に３ビ
ットの入力信号１０３をあわせて８ビット（１バイト）
となる。

【００１９】以上の方法により、出力信号として、入力
信号のビット数を圧縮して出力することができ、従来に
比べてより多いビット数の色信号のデータでも８ビット
（１バイト）内のデータにして、多値階調の出力デバイ
スに与えることができる。そのため、出力デバイスにお
いて豊かな階調表現ができる。また、階調数に対する色
信号データ用のメモリ量を従来に比べて減少させること
ができる。

【００２０】上記の実施例では、８ビット（１バイト）
内のデータとするための回路を組んでいるが、図４に示
すように、上記の実施例を発展させた発展型も実施でき
る。図４は信号圧縮装置を直列に組んだ場合の回路図で
ある。図４の７０１から７０４はそれぞれ１番目からｑ
番目の入力信号、７０５から７０７はそれぞれの入力信
号に対応した乗算装置、７０８から７１０はそれぞれ加
算装置、７１１は出力信号を示す。

【００２１】入力信号７０１から入力信号７０４はそれ
ぞれｍビットのデータ巾を持ち、使用されるデータはｍ
ビットのデータ巾で表現できる全ての種類の数より未満
の種類の数（ｎ種類）しか持たない。また、乗算装置７
０５から乗算装置７０７は、それぞれの入力信号に、入
力信号の番号より一つ小さい数だけｎを自乗した分の乗
算をする。ここで、ｑ−１をｐとすると、ｑ番目の入力
信号７０４に対応する乗算装置７０７は、入力信号７０
４をｎ^p 倍（×ｎ^p ）する乗算回路となる。その結果、
入力信号７０２は乗算装置７０５でｎ倍（×ｎ¹ ＝×
ｎ）され演算結果は加算装置７０９への入力であるの
で、この結果と入力信号７０３、乗算装置７０６、加算
装置７０９を用いて前述の演算が行われる。つまり、入
力信号７０１をｎ進数の１桁目、入力信号７０２をｎ進
数の２桁目、と続き入力信号７０４をｎ進数のｑ桁目と
して出力信号７１１が得られる。

【００２２】さらに、図５に示すように構成しても図４
と同様なことが実施できる。図５は信号圧縮装置を並列
に組んだ場合の回路図である。図５の８０１から８０４
はそれぞれ１番目からｑ番目の入力信号、８０５から８
０７はそれぞれの入力信号に対応した乗算装置、８０８
は加算装置、８０９は出力信号を示す。入力信号８０１
から入力信号８０４は、図４の入力信号７０１から入力
信号７０４と同様の形式を持つ。また、乗算装置８０５
から乗算装置８０７は、図４の乗算装置７０５から７０
７と同様の演算を行う。その結果、入力信号８０２は乗
算装置８０５でｎ倍（×ｎ¹ ＝×ｎ）され、入力信号８
０３は乗算装置８０６でｎ² 倍（×ｎ²）され、入力信
号８０４は乗算装置８０７でｎ^P 倍（×ｎ^p ）される。
これらの演算結果のすべてが加算装置８０８で加算され
て出力信号８０９が得られる。この実施例の場合も、図
４の出力信号７１１と同様に、入力信号８０１をｎ進数
の１桁目、入力信号８０２をｎ進数の２桁目、入力信号
８０４をｎ進数のｑ桁目として出力信号８０９が得られ
る。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ｑ（ｑ＝
正の整数）までの番号が与えられた入力信号の各信号
が、ｍビットで構成され種類数がｎ（ｎ＝正の整数、ｎ
＜２^m ）である場合には、入力信号に対して各信号をｎ
進数として扱い、乗算手段により、入力信号の各信号ご
とに、信号の番号に対応して、この信号にそれぞれｎ^p
（ｐ＝ｑ−１）を乗算することができる。そして、入力
信号の各信号ごとの乗算結果を加算して出力することが
できる。以上により、出力信号として、入力信号のビッ
ト数を圧縮して出力することができる。

【００２４】そのため、多値の階調表現ができる出力デ
バイスに対して、この出力デバイスに対応したビット数
の多い階調で表現される色信号を、このデータのビット
数を少なくしたうえで与えることができる。その結果、
出力デバイスにおいて豊かな階調表現ができる。

【００２５】また、階調数に対する色信号データ用のメ
モリ量を従来に比べて減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の信号圧縮装置の構成図

【図２】同実施例の乗算装置の内部構成図

【図３】同実施例の加算装置の動作説明図

【図４】別の実施例の信号圧縮装置の構成図

【図５】さらに別の実施例の信号圧縮装置の構成図

【図６】２値のディザリング法の概念図

【図７】多値のディザリング法による回路の構成図

【図８】従来のＲＧＢ信号の出力方法の説明図

【符号の説明】

１０４乗算装置１０６加算装置Ａ，Ｂ，Ｃ入力端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｇ０６Ｔ 5/00 Ｇ０６Ｆ 15/68 ３２０Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｍ（ｍ＝正の整数）ビットで構成された
信号で、ｑ（ｑ＝正の整数）までの番号が与えられた複
数の信号からなる入力信号に対して、前記ｍビットで構
成された信号の種類数がｎ（ｎ＝正の整数、ｎ＜２^m ）
である場合には、前記入力信号の各信号をｎ進数として
扱い、前記入力信号の各信号に対応して、この信号にそ
れぞれｎ^p （ｐ＝ｑ−１）を乗算し、これらの乗算結果
を加算し、前記加算による信号に基づく出力信号を出力
する信号圧縮方法。
【請求項２】ｍ（ｍ＝正の整数）ビットの信号がそれ
ぞれ入力され、ｑ（ｑ＝正の整数）までの番号が与えら
れた複数の入力手段と、前記ｍビットの信号の種類数が
ｎ（ｎ＝正の整数、ｎ＜２^m ）である場合に、前記複数
の入力手段の各入力手段に対応して、入力された前記ｍ
ビットの信号をそれぞれｎ^p （ｐ＝ｑ−１）倍する乗算
手段と、前記各入力手段に対応して前記乗算手段から出
力された各信号を加算する加算手段とを有し、前記各入
力手段を、この各入力手段に入力される前記ｍビットの
信号をｎ進数として扱うよう構成した信号圧縮装置。