JP2014075631A - 圧縮器、駆動装置および表示装置 - Google Patents

圧縮器、駆動装置および表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】表示品質の低下を抑えつつ画像データを圧縮すること。
【解決手段】本発明の圧縮器は、画素値が圧縮された後に伸長された伸長画素値を記憶するメモリと、圧縮対象画素に対応する画素値を圧縮する直接圧縮部と、圧縮対象画素に対応する前記画素値と、圧縮対象画素に対して相対的に定められた参照画素に対応する伸長画素値との差分値を圧縮する第1差分圧縮部と、直接圧縮部における圧縮前後の画素値の誤差と、第1差分圧縮部における圧縮前後の差分値の誤差とを比較して、比較結果に基づいて直接圧縮部または第1差分圧縮部の圧縮により得られる圧縮値のいずれかを、圧縮方法を識別する識別子とともに出力する誤差評価部と、出力される圧縮値を識別子に基づく方法で伸長して、伸長画素値としてメモリに記憶させる伸長部とを備える。
【選択図】図2

Description

本発明は、画像データを圧縮する技術に関する。
表示パネルを駆動するときは、表示パネルの画素数および表示の階調数に応じた容量のフレームメモリが用いられる。表示パネルの表示品質を向上させるために、特に、携帯電話、スマートフォンなどに用いられる表示パネルにおいては、高精細化などがすすんでいる。そのため、フレームメモリの容量についても増加することになり、コストの増加につながっていた。そこで、コスト低減のため、フレームメモリの容量を削減する試みがなされている。例えば、入力される画像データをフレームメモリに記憶させる前に圧縮することが行われている(例えば、特許文献1)。
特開2010−11386号公報
フレームメモリに記憶させる前に画像データを圧縮すると、圧縮した分だけ表示品質が低下することにつながってしまう。そのため、画像データの圧縮率を高めつつ表示品質の低下を抑える圧縮方法が望まれている。
本発明は、表示品質の低下を抑えつつ画像データを圧縮することを目的とする。
本発明の一実施形態によると、複数の画素の画素値を表す画像データが入力され、各画素に対応する画素値を圧縮する圧縮器であって、前記画素値が圧縮された後に伸長された伸長画素値を記憶するメモリと、圧縮対象画素に対応する前記画素値を圧縮する直接圧縮部と、前記圧縮対象画素に対応する前記画素値と、前記圧縮対象画素に対して相対的に定められた少なくとも一つの参照画素に対応する前記伸長画素値との差分値を圧縮する第1差分圧縮部と、前記直接圧縮部における圧縮前後の前記画素値の誤差と、前記第1差分圧縮部における圧縮前後の前記差分値の誤差とを比較して、比較結果に基づいて前記直接圧縮部または前記第1差分圧縮部の圧縮により得られる圧縮値のいずれかを、圧縮方法を識別する識別子とともに出力する誤差評価部と、出力される前記圧縮値を前記識別子に基づく方法で伸長して、前記伸長画素値として前記メモリに記憶させる伸長部とを備えることを特徴とする圧縮器が提供される。
この圧縮器によれば、表示品質の低下を抑えつつ画像データを圧縮することができる。
また、別の好ましい態様において、前記第1差分圧縮部は、複数の前記参照画素に対応して得られる複数の前記差分値をそれぞれ圧縮し、前記誤差評価部は、前記直接圧縮部における圧縮前後の前記画素値の誤差と、前記第1差分圧縮部における圧縮前後の複数の前記差分値の各誤差とを比較してもよい。
この圧縮器によれば、相関性の高い画素を有効に用いて、表示品質の低下をより抑えつつ画像データを圧縮することができる。
また、別の好ましい態様において、前記第1差分圧縮部において用いられる前記参照画素よりも多い前記参照画素に対応する前記伸長画素値と、前記圧縮対象画素に対応する前記画素値とから得られる複数の前記差分値を、前記第1差分圧縮部よりも少ない量子化ビット数で量子化してそれぞれ圧縮する第2差分圧縮部をさらに備え、前記誤差評価部は、前記直接圧縮部における圧縮前後の前記画素値の誤差と、前記第1差分圧縮部および前記第2差分圧縮部における圧縮前後の複数の前記差分値の各誤差とを比較し、比較結果に基づいて前記直接圧縮部、前記第1差分圧縮部または前記第2差分圧縮部の圧縮により得られる圧縮値のいずれかを、前記識別子とともに出力してもよい。
この圧縮器によれば、相関性の高い画素を有効に用いて、表示品質の低下をより抑えつつ画像データを圧縮することができる。
また、別の好ましい態様において、前記参照画素に対応する前記伸長画素値と、前記圧縮対象画素に対応する前記画素値都から得られる複数の前記差分値を、前記第1差分圧縮部とは異なる方法で量子化してそれぞれ圧縮する第2差分圧縮部をさらに備え、前記誤差評価部は、前記直接圧縮部における圧縮前後の前記画素値の誤差と、前記第1差分圧縮部および前記第2差分圧縮部における圧縮前後の複数の前記差分値の各誤差とを比較し、比較結果に基づいて前記直接圧縮部、前記第1差分圧縮部または前記第2差分圧縮部の圧縮により得られる圧縮値のいずれかを、前記識別子とともに出力してもよい。
この圧縮器によれば、相関性の高い画素を有効に用いて、表示品質の低下をより抑えつつ画像データを圧縮することができる。
また、別の好ましい態様において、前記メモリに記憶された複数の前記伸長画素値に基づいて、前記圧縮対象画素が第1の状態であるか第2の状態であるかを判定する判定部をさらに備え、前記誤差評価部は、前記第1の状態であると判定された場合に前記直接圧縮部における圧縮前後の前記画素値の誤差と、前記第1差分圧縮部における圧縮前後の複数の前記差分値の各誤差とを比較し、前記第2の状態であると判定された場合に前記直接圧縮部における圧縮前後の前記画素値の誤差と、前記第2差分圧縮部における圧縮前後の複数の前記差分値の各誤差とを比較してもよい。
この圧縮器によれば、ランダムパターンが含まれる画像であっても、表示品質の低下をより抑えつつ画像データを圧縮することができる。
また、別の好ましい態様において、前記判定部は、直前に判定した前記圧縮対象画素が前記第1の状態であるか前記第2の状態であるかにより、判定の基準を異ならせてもよい。
この圧縮器によれば、ランダムパターンが含まれる画像であっても、表示品質の低下をより抑えつつ画像データを圧縮することができる。
また、別の好ましい態様において、前記伸長部は、前記識別子および前記判定部による判定結果に基づいて前記圧縮値を伸長して、前記伸長画素値として前記メモリに記憶させてもよい。
この圧縮器によれば、ランダムパターンが含まれる画像であっても、表示品質の低下をより抑えつつ画像データを圧縮することができる。
また本発明の一実施形態によると、上記記載の圧縮器と、出力される前記圧縮値および前記識別子を記憶するフレームメモリと、前記フレームメモリに記憶された前記圧縮値を前記識別子に基づく方法で伸長する伸長器と、前記伸長器による伸長をして得られる画素値に基づいて、表示パネルを構成する複数の画素を駆動する駆動部とを備えることを特徴とする駆動装置が提供される。
この駆動装置によれば、画像データを圧縮、伸長しても、表示装置に表示される表示品質の低下を抑えることができる。
また本発明の一実施形態によると、上記記載の駆動装置と、前記表示パネルとを備えることを特徴とする表示装置が提供される。
この表示装置によれば、画像データを圧縮、伸長しても、表示品質の低下を抑えることができる。
本発明によれば、表示品質の低下を抑えつつ画像データを圧縮することができる。
本発明の第1実施形態に係る表示装置1の構成を示す概略図である。 本発明の第1実施形態に係る圧縮器10の構成を示すブロック図である。 本発明の第1実施形態に係る画像データの画素値の入力順の例を説明する図である。 本発明の第1実施形態に係る各圧縮方法の参照画素を説明する図である。 本発明の第1実施形態に係る各圧縮方法の圧縮データの構成を説明する図である。 本発明の第1実施形態に係る直接圧縮部120において用いられる量子化テーブルの例を説明する図である。 本発明の第1実施形態に係る差分圧縮部A131において用いられる量子化テーブルの例を説明する図である。 本発明の第1実施形態に係る差分圧縮部B132において用いられる量子化テーブルの例を説明する図である。 本発明の第1実施形態に係る差分圧縮部C133において用いられる量子化テーブルの例を説明する図である。 本発明の第1実施形態に係る判定部140における処理を説明する状態遷移図である。 本発明の第1実施形態に係る伸長部170の構成を示すブロック図である。 本発明の第1実施形態に係る伸長器30の構成を示すブロック図である。 本発明の第2実施形態に係る圧縮器10Aの構成を示すブロック図である。
以下、本発明の実施形態に係る表示装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
<第1実施形態>
本発明の第1実施形態に係る表示装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
[全体構成]
図1は、本発明の第1実施形態に係る表示装置1の構成を示す概略図である。表示装置1は、スマートフォン、携帯電話、パーソナルコンピュータ、テレビなどにおいて画像を表示する装置であり、例えば有機ELディスプレイ、液晶ディスプレイなどである。表示装置1は、圧縮器10、フレームメモリ20、伸張器30、駆動部40および表示パネル50を有する。圧縮器10、伸張器30および駆動部40については、その一部または全部が、CPU(Central Processing Unit)などにより実行されるプログラムによりソフトウェア上で実現されてもよいし、ハードウェア上で実現されてもよい。なお、本発明は、圧縮器10、フレームメモリ20、伸張器30および駆動部40を有する駆動装置としても概念できる。
各画素の画素値を表す画像データが入力され、この画像データに基づく画像が表示パネル50に表示される。表示パネル50は複数の画素(例えば、m×nのマトリクス)を有する。この例では、各画素は、R(赤)、G(緑)、B(青)の3色のサブ画素により構成されている。入力される画像データにおける各画素の画素値は、24ビット(R、G、B各8ビット)で規定されている。なお、この例では24ビットとしているが、より少ないビット数(例えば18ビットなど)であってもよいし、多いビット数(例えば30ビット、48ビットなど)であってもよい。
図1に示すように、画像データが圧縮器10に入力されて圧縮され、フレームメモリ20に記憶される。この例では、各画素が24ビットから12ビットに圧縮される。すなわち半分の容量に圧縮される。フレームメモリ20に記憶された圧縮データは、伸長器30により伸長される。駆動部40は、伸長されたデータを用いて表示パネル50を駆動して、各画素が画素値に応じた階調になるように制御する駆動回路などである。これにより、表示パネル50に画像データに応じた画像が表示される。以下、圧縮器10の構成について、詳述する。
[圧縮器10の構成]
図2は、本発明の第1実施形態に係る圧縮器10の構成を示すブロック図である。圧縮器10は、メモリ110、直接圧縮部120、差分圧縮部A131、差分圧縮部B132、差分圧縮部C133、判定部140、マルチプレクサ(MUX)150、誤差評価部160および伸長部170を有する。
メモリ110は、複数の画素に対応する伸長画素値が記憶されている。この複数の画素とは、圧縮対象画素に対して相対的に決められた位置の参照画素を少なくとも含んでいる。この例では、圧縮対象画素の前の行の画素と、圧縮対象画素と同じ行の直前の5画素分とが、メモリ110に記憶されている。
ここで、参照画素とは、差分圧縮部A131、差分圧縮部B132および差分圧縮部C133(以下、それぞれを区別しない場合には、単に「差分圧縮部」という場合がある)において用いられる画素(図4参照)であり、詳細については後述する。また、伸長画素値とは、画像データに含まれる各画素の画素値が、直接圧縮部120、差分圧縮部A131、差分圧縮部B132および差分圧縮部C133のいずれかにおいて圧縮され、その後に伸長部170によって伸長された画素値である。
直接圧縮部120は、圧縮対象画素の画素値を量子化して圧縮することにより圧縮値を得る。差分圧縮部A131は、圧縮対象画素の画素値と参照画素との差分値を量子化して圧縮して圧縮値を得る。この例では参照画素は3画素であるため、3つの差分値が算出され、3個の圧縮値が得られる。
差分圧縮部B132は、差分圧縮部A131と同様な方法で圧縮を行うが、参照画素の数が4画素であり4個の圧縮値を得る。この例では、参照画素は、差分圧縮部A131と差分圧縮部B132とでは重複しないようになっている。差分圧縮部C133は、差分圧縮部A131および差分圧縮部B132と同様な方法で圧縮を行うが、参照画素の数が16画素であり16個の圧縮値を得る。この例では、差分圧縮部C133の参照画素は、差分圧縮部A131および差分圧縮部B132の参照画素を包含している。
直接圧縮部120、差分圧縮部A131、差分圧縮部B132および差分圧縮部C133は、得られた圧縮値を含む圧縮データを出力する。続いて、直接圧縮部120、差分圧縮部A131、差分圧縮部B132および差分圧縮部C133について、詳細を説明する。
[参照画素]
図3は、本発明の第1実施形態に係る画像データの画素値の入力順の例を説明する図である。この例では、入力される画像データは、図3に示すように1行1列目(1,1)からm列目(m,1)、2行1列目(2,1)からm列目(m,2)、・・・の画素の順に画素値を供給するデータになっている。ここで、圧縮対象画素は(xt,yt)と記している。
図4は、本発明の第1実施形態に係る各圧縮方法の参照画素を説明する図である。図4(a)は直接圧縮部120、図4(b)は差分圧縮部A131、図4(c)は差分圧縮部B132、図4(d)は差分圧縮部C133の参照画素を示す。「T」は圧縮対象画素を示し、「0」〜「15」は参照画素を示す。なお、直接圧縮部120は、上述したように参照画素を用いない。
差分圧縮部A131における圧縮では、圧縮対象画素Tに対して参照画素0〜2の3画素が規定されている。上述した通り、参照画素は圧縮対象画素に対して相対的に決められ、圧縮対象画素Tの位置を(xt,yt)と表すと、参照画素0は(xt,yt−1)、参照画素1は(xt−1,yt)、参照画素2は(xt−2,yt)の画素に対応する。
圧縮対象画素Tの画素値をPt、参照画素0の伸長画素値をPE0、参照画素1の伸長画素値をPE1、参照画素2の伸長画素値をPE2とする。ここで、Ptは画像データに含まれる画素値であり、PE0、PE1、PE2はメモリ110に記憶された伸長画素値である。差分圧縮部A131は3個の差分値(「Pt−PE0」、「Pt−PE1」、「Pt−PE2」)をそれぞれ量子化して圧縮する。これにより、差分圧縮部A131は3個の圧縮データを出力する。
差分圧縮部B132における圧縮では、圧縮対象画素Tに対して参照画素0〜3の4画素が規定されている。圧縮対象画素Tの位置を(xt,yt)と表すと、参照画素0は(xt−3,yt)、参照画素1は(xt−4,yt)、参照画素2は(xt−1,yt−1)、参照画素3は(xt+1,yt−1)の画素に対応する。差分圧縮部B132は4個の差分値をそれぞれ量子化して圧縮する。これにより、差分圧縮部B132は4個の圧縮データを出力する。
差分圧縮部C133における圧縮では、圧縮対象画素Tに対して参照画素0〜15の16画素が規定されている。各参照画素の位置の説明は省略するが、図4(d)に示すように、各参照画素は圧縮対象画素Tに対して相対的に規定されている。差分圧縮部C133は16個の差分値をそれぞれ量子化して圧縮する。これにより、差分圧縮部C133は16個の圧縮データを出力する。
[圧縮データの構成]
図5は、本発明の第1実施形態に係る各圧縮方法の圧縮データの構成を説明する図である。図5(a)は直接圧縮部120、図5(b)は差分圧縮部A131、図5(c)は差分圧縮部B132、図5(d)は差分圧縮部C133の圧縮データの構成を示す。各画素の圧縮データは、この例では固定長の12ビットのデータであり、識別子のデータと圧縮値のデータとに区分されている。12ビットのうち、どの部分が識別子であるか圧縮値であるかは予め決められていればよい。なお、この例では12ビットである場合を説明するが、ビット数はより多くても少なくてもよい。
圧縮値とは、直接圧縮部120、差分圧縮部A131、差分圧縮部B132および差分圧縮部C133のいずれかにおいて、画素値または差分値が量子化されて圧縮された値を示す。識別子とは、直接圧縮部120、差分圧縮部A131、差分圧縮部B132および差分圧縮部C133のいずれで生成された圧縮データであるかを識別する値である。また、識別子には、差分圧縮部A131、差分圧縮部B132および差分圧縮部C133のいずれかで生成された圧縮データの場合には参照画素を識別する値も含まれている。
なお、差分圧縮部C133については、差分圧縮部A131および差分圧縮部B132の場合と異なる識別子が規定されていない。そのため、圧縮データが差分圧縮部C133において生成されたものであるか、差分圧縮部A131および差分圧縮部B132のいずれか一方で生成されたものであるかについては、後述する判定部140の判定結果を用いて識別されるようになっている。
直接圧縮部120において生成される圧縮データの12ビットの内訳は、識別子が最初の1ビット、圧縮値のR、Gがそれぞれ4ビット、Bが3ビットである。圧縮値は、Bが3ビットであるが、これを4ビットとしてRまたはGが3ビットになるようにしてもよい。ただし、人間にとっては、B、R、Gの順に明るさの変化の分解能が高くなっていくため、RGBのいずれかを少ない量子化ビット数にする必要があれば、分解能の低いBを少ないビットに割り当てることが望ましい。
差分圧縮部A131において生成される圧縮データの12ビットの内訳は、識別子が3ビット、圧縮値のR、G、B(以下、差分値を量子化した圧縮値としてQ、Q、Qと表す)がそれぞれ3ビットである。差分圧縮部B132において生成される圧縮データの12ビットの内訳は、識別子が5ビット、圧縮値のQ、Qがそれぞれ2ビット、Qが3ビットである。差分圧縮部C133において生成される圧縮データの12ビットの内訳は、識別子が5ビット、圧縮値のQ、Qがそれぞれ2ビット、Qが3ビットである。
[圧縮方法の識別]
各圧縮データの識別子は、以下のようにして各圧縮方法を識別する。まず、識別子の1ビット目で、その圧縮データが直接圧縮部120により生成されたものか、差分圧縮部のいずれかで生成されたものかが識別される。この例では、最初の1ビット目が「0」である場合には直接圧縮部120により生成された圧縮データ、「1」である場合には差分圧縮部のいずれかで生成された圧縮データであることが識別される。
続いて、差分圧縮部のいずれかである場合には、判定部140の判定結果(詳細は後述する)から、圧縮データが差分圧縮部A131および差分圧縮部B132であるか、差分圧縮部C133において生成されたものであるかが識別される。
差分圧縮部A131および差分圧縮部B132のいずれかで生成された圧縮データの場合、識別子の2ビット目および3ビット目の合計2ビットにより、差分圧縮部A131および差分圧縮部B132のいずれかであると識別される。この例では、2ビット目、3ビット目が、「00」、「01」、「10」のいずれかである場合には、差分圧縮部A131で生成された圧縮データであることが識別され、さらに3画素の参照画素のいずれかが識別される。なお、図5においては、参照画素を示すビットを「Ref」として表している。
一方、2ビット目、3ビット目が、「11」である場合には、差分圧縮部B132で生成された圧縮データであることが識別される。この場合には、さらに続く4ビット目、5ビット目で4画素の参照画素のいずれかが識別される。
差分圧縮部C133で生成された圧縮データの場合、識別子の2ビット目〜5ビット目の合計4ビットにより、16画素の参照画素のいずれかが識別される。
[量子化テーブル]
この例では、直接圧縮部120、差分圧縮部A131、差分圧縮部B132および差分圧縮部C133のそれぞれは量子化を行うときに、量子化テーブルを用いている。なお、量子化の際には、量子化テーブルを用いずに、演算(例えば、シフト演算など)を用いてもよい。
図6は、本発明の第1実施形態に係る直接圧縮部120において用いられる量子化テーブルの例を説明する図である。図6に示すように、各色8ビットの画素値は、R、Gが4ビット(量子化ステップサイズ=17)に量子化され、Bが3ビット(量子化ステップサイズ=36)に量子化される。例えば、画素値PtのRが「95」であれば、圧縮値「102」(4ビットで表すと、「0110」)に量子化される。一方、画素値PtのBが「95」であれば、圧縮値「108」(3ビットで表すと、「011」)に量子化される。
直接圧縮部120は、圧縮データを出力するときに、誤差データについても出力する。誤差データは、量子化により生じる圧縮前後の誤差を示す。この例では、直接圧縮部120は、画素値Ptと圧縮値との差の絶対値を各色について合計したものを誤差とする。例えば、画素値PtのRが「95」、Gが「140」、Rが「45」であれば、量子化により得られる圧縮値のRが「102」、Gが「136」、Rが「51」である。そのため、誤差は、|95−102|+|140−136|+|45−51|=17となる。
図7は、本発明の第1実施形態に係る差分圧縮部A131において用いられる量子化テーブルの例を説明する図である。ここで、差分値とは、画素値Pt−伸長画素値PEn(n=0、1、2:参照画素に対応)であり、量子化テーブルにおける最も近い差分値に対応するQに量子化される。例えば、画素値Ptが「90」であり、伸長画素値PE1が「102」である場合には、差分値が「−12」となる。図7に示す量子化テーブルにおいて、差分値「−12」は、量子化テーブルにおける最も近いも差分値が「−16」であるから、これに対応するQが「6」として量子化される。なお、最も近い差分値が2つある場合には、予め決められた規則に従って、例えば小さい方の差分値を最も近い差分値として扱えばよい。
差分圧縮部A131についても直接圧縮部120と同様に、圧縮データを出力するときに、誤差データについても出力する。誤差データは、量子化により生じる圧縮前後の誤差を示す。この例では、差分圧縮部A131は、画素値Ptと参照画素の伸長画素値から得られた差分値と、量子化テーブルの最も近い差分値との差の絶対値を各色について合計したものを誤差とする。例えば、画素値Ptと参照画素の差分値のRが「−12」、Gが「9」、Rが「22」であれば、それぞれ量子化テーブルの最も近い差分値は、Rが「−16」、Gが「4」、Rが「16」である。そのため、誤差は、|−12−(−16)|+|9−4|+|22−16|=15となる。
図8は、本発明の第1実施形態に係る差分圧縮部B132において用いられる量子化テーブルの例を説明する図である。図9は、発明の第1実施形態に係る差分圧縮部C133において用いられる量子化テーブルの例を説明する図である。図8、図9に示す量子化テーブルも、使用される差分圧縮部が異なるだけであり、図7における量子化テーブルと同様に扱うため、その説明を省略する。また、差分圧縮部B132および差分圧縮部C133において誤差データを出力する点についても、差分圧縮部A131と同様であるため、説明を省略する。
なお、図9に示す差分圧縮部C133で用いられる量子化テーブルについては、後述するランダムパターン検出状態において用いられるため、差分値が大きくなる可能性が高く、他の2つの量子化テーブルと比べて量子化する基準となる差分値が、全体的に大きな値となっている(量子化のステップが大きい)。また、参照画素が存在しない画素の位置に該当する場合には、画素値が所定値(例えば、「0」)であるものとして扱えばよい。
また、差分圧縮部B132および差分圧縮部C133において生成される圧縮データの圧縮値の量子化ビットは、差分圧縮部A131において生成される圧縮データの圧縮値の量子化ビットよりも少ない。一方、識別子に多くの量子化ビットが割り当てられるため、参照画素を多くすることができる。参照画素が多くなれば、量子化ビットが少なくても後述する誤差の少ない圧縮データが得られる場合がある。なお、複数の差分圧縮部において、参照画素の数を同じにすることで識別子および圧縮値に割り当てられる量子化ビットをそれぞれ同じくして、圧縮方法を変える(例えば量子化テーブルのみを変える)ようにしてもよい。以上が、直接圧縮部120、差分圧縮部A131、差分圧縮部B132および差分圧縮部C133についての説明である。
[判定部140の処理]
図2に戻って説明を続ける。判定部140は、メモリ110に記憶された判定画素の伸長画素値を用いて、圧縮対象画素が通常状態かランダムパターン検出状態かの2状態のいずれであるかを判定する。判定画素は、圧縮対象画素Tに対して相対的に決められた複数の画素であり、この例では4画素、判定画素0は(xt−1,yt)、判定画素1は(xt−2,yt)、判定画素2は(xt−3,yt)、判定画素3は(xt−4,yt)の画素に対応する。
判定部140は、通常状態と判定した場合には、差分圧縮部A131および差分圧縮部B132から出力された圧縮データおよび誤差データを誤差評価部160に入力されるように、マルチプレクサ150を制御する。一方、ランダムパターン検出状態と判定した場合には、判定部140は、差分圧縮部C133から出力された圧縮データおよび誤差データを誤差評価部160に入力されるように制御する。いずれの場合であっても、直接圧縮部120から出力された圧縮データ及び誤差データは、誤差評価部160に入力される。判定部140による通常状態かランダムパターン検出状態かの判定方法について、図10を用いて説明する。
図10は、本発明の第1実施形態に係る判定部140における処理を説明する状態遷移図である。判定部140は、判定画素0〜3の伸長画素値をY/Pb/Pr形式(24bit)に変換する。そして、判定部140は、判定画素nと判定画素n−1との輝度の差分DCnおよび色差の差分DYnを算出する。ここで、n=1、2、3である。
DCnおよびDYnの算出方法は、以下のとおりである。
DCn=(|Pb−Pbn−1|+|Pr−Prn−1|)/2
DYn=|Y−Yn−1
ここで、n=1、2、3であり、判定画素nのY/Pb/PrをY/Pb/Prとして表している。
判定部140は、一つ前の圧縮対象画素について通常状態であると判定した場合には、DC1、DC2、DC3の最小値がしきい値V1(例えば、20)以上、かつDY1、DY2、DY3の最大値がしきい値V2(例えば、20)以下になった場合に、圧縮対象画素についてランダムパターン検出状態に変わったと判定し、この条件を満たさない場合には通常状態を維持していると判定する。
一方、判定部140は、一つ前の圧縮対象画素についてランダムパターン検出状態であると判定した場合には、DC1、DC2、DC3の最大値がしきい値V3(例えば、10)以下、かつDY1、DY2、DY3の最小値がしきい値V4(例えば、20)以上になった場合に、圧縮対象画素について通常状態に変わったと判定し、この条件を満たさない場合にはランダムパターン検出状態を維持していると判定する。このように設定することにより、通常状態およびランダムパターン検出状態が圧縮対象画素毎に頻繁に変わってしまうこと(チャタリング)を防ぐことができる。なお、この例においては、フレームの開始時は、通常状態であるものとする。
このように、圧縮対象画素と近傍に位置する判定画素との関係において、輝度Yの変化が少なく、色差Pb、Prの変化が大きい場合には、圧縮対象画素と判定画素とが相関性が少ない(ランダムパターン)可能性が高い。そのため、多くの参照画素を用い、量子化テーブルにおける差分値が大きく設定されている差分圧縮部Cが、圧縮方法の候補として用いられるようになっている。
図2に戻って説明を続ける。誤差評価部160は、圧縮データおよび誤差データの複数の組が入力され、最も誤差が小さい組を選択して、その組の圧縮データをフレームメモリ20および伸長部170に出力する。これにより、画像データが圧縮され、圧縮データとしてフレームメモリ20に記憶される。一方、伸長部170に出力された圧縮データは、伸長されて伸長画素値としてメモリ110に記憶される。
[伸長部170の構成]
伸長部170は、圧縮データの識別子を参照して圧縮方法を識別し、その圧縮方法で圧縮値を逆量子化して伸長し、伸長画素値としてメモリ110に記憶する。
図11は、本発明の第1実施形態に係る伸長部170の構成を示すブロック図である。伸長部170は、マルチプレクサ175、176、直接伸長部1720、差分伸長部A1731、差分伸長部B1732、差分伸長部C1733および判定部1740を有する。
判定部1740は、上述した判定部140と同様の処理で通常状態であるかランダムパターン検出状態であるかの判定を行う。そのため、判定部140と共通化してもよい。判定部1740は、通常状態であると判定した場合には、直接伸長部1720、差分伸長部A1731および差分伸長部B1732の信号経路が誤差評価部160とメモリ110との間に形成されるように、マルチプレクサ175、176を制御する。一方、ランダムパターン検出状態と判定した場合には、判定部1740は、直接伸長部1720および差分伸長部C1733の信号経路が誤差評価部160とメモリ110との間に形成されるように、マルチプレクサ175、176を制御する。
直接伸長部1720は、入力された圧縮データが直接圧縮部120で生成されたこと示す識別子を有する場合(この例では1ビット目が「0」である場合)に、直接圧縮部120で用いた量子化テーブル(図6)を参照して、その圧縮データの圧縮値を伸長してメモリ110に記憶させる。例えば、圧縮データのRの圧縮値が「0110(4ビット表示)」であれば、Rの伸長画素値は「102」となる。
差分伸長部A1731は、入力された圧縮データが差分圧縮部A131で生成されたこと示す識別子を有する場合(この例では1ビット目が「1」であり、2ビット目、3ビット目が「11」以外である場合)に、識別子の2ビット目、3ビット目を参照して参照画素を特定し、差分圧縮部A131で用いた量子化テーブル(図7)を参照して、その圧縮データの圧縮値を伸長してメモリ110に記憶させる。例えば、Rの圧縮データの圧縮値が「Q=6」であれば差分値「−16」であり、特定した参照画素の伸長画素値が「130」であれば伸長対象の画素の伸長画素値が「114(=130−16)」として伸長される。
差分伸長部B1732は、入力された圧縮データが差分圧縮部B132で生成されたこと示す識別子を有する場合(この例では1ビット目が「1」であり、2ビット目、3ビット目が「11」である場合)に、識別子の4ビット目、5ビット目を参照して参照画素を特定し、差分圧縮部B132で用いた量子化テーブル(図8)を参照して、その圧縮データの圧縮値を伸長してメモリ110に記憶させる。
差分伸長部C1733は、入力された圧縮データが差分圧縮部B132で生成されたこと示す識別子を有する場合(この例では1ビット目が「1」である場合)に、識別子の2ビット目〜5ビット目を参照して参照画素を特定し、差分圧縮部C133で用いた量子化テーブル(図9)を参照して、その圧縮データを伸長してメモリ110に記憶させる。
本発明の第1実施形態における圧縮器10においては、圧縮対象画素と相関性の高い画素を広い範囲の参照画素から選択するため、圧縮による表示品質の低下を抑えることができる。また、複数の圧縮方法を切り替えて用いることにより、緩やかに画素値が変化する画素と急激に画素値が変化する画素との双方において表示品質の低下を抑えることができる。また、ランダムパターンのように画素値の変化が激しい場合、差分値の量子化ステップが大きい量子化テーブルを用いることで量子化による誤差を低減することができる。また、画像によっては相関性の高い画素が圧縮対象画素から離れている場合があるが、広い範囲の参照画素から選択することで、表示品質の低下を抑えることができる。以上が圧縮器10の構成についての説明である。
[伸長器30の構成]
続いて、伸長器30の構成について説明する。伸長器30は、フレームメモリ20に記憶された圧縮データを伸長して、伸長して得られる画素値を駆動部40に出力する。伸長器30は、上述した伸長部170とほぼ同じ構成である。
図12は、本発明の第1実施形態に係る伸長器30の構成を示すブロック図である。伸長器30は、メモリ310、直接伸長部320、差分伸長部A331、差分伸長部B332、差分伸長部C333、判定部340、マルチプレクサ350、360を有する。
伸長器30のメモリ310、直接伸長部320、差分伸長部A331、差分伸長部B332、差分伸長部C333、判定部340、マルチプレクサ350、360は、それぞれメモリ110、伸長部170の直接伸長部1720、差分伸長部A1731、差分伸長部B1732、差分伸長部C1733、判定部1740およびマルチプレクサ175、176と、同様な動作をするため説明を省略する。ただし、マルチプレクサ360については、メモリ310に伸長画素値を記憶させるだけでなく、駆動部40への出力も行う。
駆動部40は、伸長器30から出力された伸長画素値を用い、表示パネル50における対応する画素を駆動して伸長画素値に対応する階調に制御する。これにより、表示パネル50には、フレームメモリ20に記憶されるときに圧縮された画像データに基づく画像が表示される。
本発明の第1実施形態における表示装置1においては、上述した圧縮器10を用いて画像データを圧縮しているため、表示パネル50に表示される画像の表示品質の低下を抑えつつフレームメモリ20の容量を低減することができる。
<第2実施形態>
上述した第1実施形態においては、通常状態とランダムパターン検出状態とを判定する判定部140を有する圧縮器10を用いていたが、判定部140を有しない圧縮器10Aを用いてもよい。
図13は、本発明の第2実施形態に係る圧縮器10Aの構成を示すブロック図である。圧縮器10Aは、図12に示すように、第1実施形態における圧縮器10と比較して差分圧縮部C133および判定部140を有していない。この場合、伸長部170および伸長器30は、圧縮器10Aの圧縮方法に対応させればよい。すなわち、図示は省略するが、伸長部170Aには、差分伸長部C1733、判定部1740およびマルチプレクサ175、176が無くてもよい。また、伸長器30A(図示せず)には、差分伸長部C333、判定部340およびマルチプレクサ350、360が無くてもよい。
<変形例1>
上述した実施形態において、圧縮前後の誤差は、例えば直接圧縮部120においては、画素値Ptと圧縮値との差の絶対値を各色について合計して算出していたが、別の方法で算出してもよい。例えば、各色により重み付けをしてもよい。重み付けとしては、例えば、Bについては、画素値Ptと圧縮値との差に1未満の値を乗算することにより、R、Gよりも誤差に対する寄与を少なくしてもよい。また、画素値Ptと圧縮値との違いの大きさが誤差として表現されればよいから、画素値Ptと圧縮値とを用いた所定の演算により誤差が算出されればよい。なお、直接圧縮部120の場合を例として説明したが、差分圧縮部においても同様である。
<変形例2>
上述した実施形態において、直接圧縮部は圧縮対象画素の画素値を線形に圧縮していたが、非線形に圧縮してもよい。また、差分圧縮部は、圧縮対象画素の画素値と参照画素の伸長画素値との差分値を非線形に圧縮していたが、線形に圧縮してもよい。
すなわち、本発明は、圧縮対象画素の画素値を直接的圧縮する直接圧縮部と、圧縮対象画素の画素値と参照画素の伸長画素値との差分値を圧縮する差分圧縮部との双方を用いていればよく、線形に圧縮するものであっても非線形に圧縮するものであってもよい。
1…表示装置、10,10A…圧縮器、20…フレームメモリ、30…伸長器、40…駆動部、50…表示パネル、110,310…メモリ、120…直接圧縮部、131…差分圧縮部A、132…差分圧縮部B、133…差分圧縮部C、140,340,1740…判定部、150,175,176,350,360…マルチプレクサ、160…誤差評価部、170,170A…伸長部、320,1720…直接伸長部、331,1731…差分伸長部A、332,1732…差分伸長部B、333,1733…差分伸長部C

Claims (9)

  1. 複数の画素の画素値を表す画像データが入力され、各画素に対応する画素値を圧縮する圧縮器であって、
    前記画素値が圧縮された後に伸長された伸長画素値を記憶するメモリと、
    圧縮対象画素に対応する前記画素値を圧縮する直接圧縮部と、
    前記圧縮対象画素に対応する前記画素値と、前記圧縮対象画素に対して相対的に定められた少なくとも一つの参照画素に対応する前記伸長画素値との差分値を圧縮する第1差分圧縮部と、
    前記直接圧縮部における圧縮前後の前記画素値の誤差と、前記第1差分圧縮部における圧縮前後の前記差分値の誤差とを比較して、比較結果に基づいて前記直接圧縮部または前記第1差分圧縮部の圧縮により得られる圧縮値のいずれかを、圧縮方法を識別する識別子とともに出力する誤差評価部と、
    出力される前記圧縮値を前記識別子に基づく方法で伸長して、前記伸長画素値として前記メモリに記憶させる伸長部と
    を備えることを特徴とする圧縮器。
  2. 前記第1差分圧縮部は、複数の前記参照画素に対応して得られる複数の前記差分値をそれぞれ圧縮し、
    前記誤差評価部は、前記直接圧縮部における圧縮前後の前記画素値の誤差と、前記第1差分圧縮部における圧縮前後の複数の前記差分値の各誤差とを比較することを特徴とする請求項1に記載の圧縮器。
  3. 前記第1差分圧縮部において用いられる前記参照画素よりも多い前記参照画素に対応する前記伸長画素値と、前記圧縮対象画素に対応する前記画素値とから得られる複数の前記差分値を、前記第1差分圧縮部よりも少ない量子化ビット数で量子化してそれぞれ圧縮する第2差分圧縮部をさらに備え、
    前記誤差評価部は、前記直接圧縮部における圧縮前後の前記画素値の誤差と、前記第1差分圧縮部および前記第2差分圧縮部における圧縮前後の複数の前記差分値の各誤差とを比較し、比較結果に基づいて前記直接圧縮部、前記第1差分圧縮部または前記第2差分圧縮部の圧縮により得られる圧縮値のいずれかを、前記識別子とともに出力することを特徴とする請求項2に記載の圧縮器。
  4. 前記参照画素に対応する前記伸長画素値と、前記圧縮対象画素に対応する前記画素値都から得られる複数の前記差分値を、前記第1差分圧縮部とは異なる方法で量子化してそれぞれ圧縮する第2差分圧縮部をさらに備え、
    前記誤差評価部は、前記直接圧縮部における圧縮前後の前記画素値の誤差と、前記第1差分圧縮部および前記第2差分圧縮部における圧縮前後の複数の前記差分値の各誤差とを比較し、比較結果に基づいて前記直接圧縮部、前記第1差分圧縮部または前記第2差分圧縮部の圧縮により得られる圧縮値のいずれかを、前記識別子とともに出力することを特徴とする請求項2に記載の圧縮器。
  5. 前記メモリに記憶された複数の前記伸長画素値に基づいて、前記圧縮対象画素が第1の状態であるか第2の状態であるかを判定する判定部をさらに備え、
    前記誤差評価部は、前記第1の状態であると判定された場合に前記直接圧縮部における圧縮前後の前記画素値の誤差と、前記第1差分圧縮部における圧縮前後の複数の前記差分値の各誤差とを比較し、前記第2の状態であると判定された場合に前記直接圧縮部における圧縮前後の前記画素値の誤差と、前記第2差分圧縮部における圧縮前後の複数の前記差分値の各誤差とを比較することを特徴とする請求項3または請求項4に記載の圧縮器。
  6. 前記判定部は、直前に判定した前記圧縮対象画素が前記第1の状態であるか前記第2の状態であるかにより、判定の基準を異ならせることを特徴とする請求項5に記載の圧縮器。
  7. 前記伸長部は、前記識別子および前記判定部による判定結果に基づいて前記圧縮値を伸長して、前記伸長画素値として前記メモリに記憶させることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の圧縮器。
  8. 請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の圧縮器と、
    出力される前記圧縮値および前記識別子を記憶するフレームメモリと、
    前記フレームメモリに記憶された前記圧縮値を前記識別子に基づく方法で伸長する伸長器と、
    前記伸長器による伸長をして得られる画素値に基づいて、表示パネルを構成する複数の画素を駆動する駆動部と
    を備えることを特徴とする駆動装置。
  9. 請求項8に記載の駆動装置と、
    前記表示パネルと
    を備えることを特徴とする表示装置。
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