JP2549253B2 - パーソナルコンピュータシステム動作方法及びパーソナルコンピュータシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に、データ処理の
フィールドに係り、特に、カラー画像データを非線形パ
レットへ変換するための改善された方法及び装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】カラーの空間及び深さ（デプス、奥行
き）の変換は、記憶とディスプレイの両方に対して多数
のオプションが存在しているので、画像ディスプレイア
プリケーションにおける長年の問題である。カラーデー
タ記憶のための共通のフォーマットは、赤の重要度（有
意）の５ビット、緑の重要度の６ビット、及び青の重要
度の５ビットが含まれているＲＧＢ１６である。このフ
ォーマットはＲ５：Ｒ６：Ｒ５として表現され、かつ一
つの１６ビットワードとして格納され得る。

【０００３】あるディスプレイに対する一つのフォーマ
ットは、グラフィックユーザインターフェース（ＧＵ
Ｉ）において典型的に見られる８ビットパレット環境で
ある。このタイプの環境は、各カラーの成分が一般的に
６ビットの重要度を有する２５６色のカラーを定義す
る。これらの成分は、ＲＧＢ、ＹＵＶか、又はそれらの
多数のバリエーションのいづれかである。このようなシ
ステムを用いることによって、最大数の２５６色がスク
リーン上に同時に定義され得る。これによって、オリジ
ナルの１６ビットのカラーデータを、２５６色の利用可
能なカラーの内の一つとマッピングすることによって変
換が実行されなければならない。画像内の大部分のカラ
ーが、２５６色の利用可能なカラーのうちの一つと必ず
しも一致するとは限らないので、アーティファクト（人
為結果（artifact））が現れる。

【０００４】非常に一般的なアーティファクトは「輪郭
生成（contouring）」と呼ばれる。８ビットによるディ
スプレイは２５６色の明瞭なカラーしか有さないので、
ＧＵＩは、カラースペクトル全体をスパンし、これによ
り、カラーをディスプレイすることを必要とするいかな
るアプリケーションが、所望されるカラーに対してリー
ズナブルな近似性を有することを許容する汎用パレット
を使用する。汎用パレットは、一般的に、非常に量子化
されたカラー空間を生じる（即ち、増分カラーシェード
においては大きな差が存在し得る）。青い空、陰影、又
は顔面色調（フェイシャルトーン）のような画像を横切
ってカラーの段階的な変化が存在している時には、ある
領域内のいくつかのカラーは一つの量子化されたカラー
にマップし、かつこの領域の他側における他のいくつか
のカラーは異なる量子化カラーにマップする。色差は顕
著であり、かつ「輪郭線」と呼ばれる視覚的な線又は弧
を生じる。

【０００５】輪郭線をあまり目立たないようにする一般
的に公知の方法は、順序付けされた「ノイズ」を変換前
のカラーに追加することである。ノイズは、領域上に一
種のブラ（ずれ）メッシュ効果を作り出すために二つの
パレットエントリの量子化されたカラーを交互に置くこ
とによって、二つのパレットエントリ同士の間のカラー
の領域がディスプレイされるように、最近似の量子化さ
れたカラーへの丸め（ラウンディング）が行なわれる方
法を事実上変更する。この方法は、いくらかは有効であ
るが、実質的に数値計算を必要とし、それゆえソフトウ
ェアのみのリアルタイムのビデオ圧縮解除とディスプレ
イにとって、この方法は受容し難いものとなる。まず第
１に、コンバータはノイズを加算しなければならない。
例えば、１がＲＧＢ１６フォーマットの青の成分に加算
されたならば、緑へのキャリー（けた上げ）が存在し得
る。従って、青の成分が、加算前に緑へキャリーしない
ことを確認するためにチェックしなければならない。こ
の時点で、停止して変換を実行したいような気にさせら
れる。しかしながら、ずれている輪郭線だけが、空など
のはっきりした青の領域となっているが、陰影や顔面色
調は違っている。さらに、カラーは青へ向かってシフト
し、かつ画像を横切って青のティント（濃淡）を生成す
る。これを補償するために、等しい量のノイズが、オリ
ジナルカラーを最も近似して保存するために各カラー成
分へ加算される必要がある。最終的な結果は、画像を横
切ってより明るい画素とより暗い画素を交互に置くこと
になる。追加のノイズパターンが、画素が縦横両方に交
互に置かれ、かつその画像が十分な解像度（例えば、６
４０×４８０画素）を有するように、斜めに順序付けら
れた場合には、人間の知覚は輝度の差を平均化しようと
する傾向があり、これにより、交互に配されたより明る
い画素とより暗い画素はあまり目立たなくなる。上記の
追加のノイズパターンは、以下の２×２のディザマトリ
ックスによって定義され得る。

【０００６】 ０ １ １ ０

【０００７】より良い画質のディザマトリックスはより
多くのノイズバリエーションのレベルを有する。

【０００８】 ０ ３ ２ １

【０００９】後者のようなディザマトリックスは所望の
カラーにより近づく近似する。しかしながら、その欠点
は、カラー成分を追加したり、クランプしたりする計算
の複雑さの順序が非常に高くなることにある。

【００１０】１６ビットカラーデータを非線形パレット
に変換するルーチンを用いることの他の欠点は、２５６
回のカラー比較がスクリーン上のあらゆる画素に対して
行なわなければならないことにある。これは、パレット
内の３原色の各々（又はどれでも）の非線形に量子化さ
れた値が、分類されたシーケンス内に格納されない時
に、特にあてはまる。各カラーの比較は、減算、否定的
結果に対するチェック、取消しの可能性、前の最近似カ
ラーの三つの成分との比較、更新の可能性、及びループ
制御を必要とする。この様な手続きは、ディスプレイさ
れる画素ごとに２５６回（即ち、パレット内の２５６個
の各カラーごとに一度）実行されなければならない。こ
のような変換の複雑性は、静止画像のアプリケーション
には高すぎて、インテル８０３８６及び８０４８６クラ
スのマイクロプロセッサを有するパーソナルコンピュー
タのようなロー・エンドプラットフォームにおけるディ
ジタルビデオのソフトウェアのみの圧縮解除及びディス
プレイには受け入れがたい。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の一つの目的
は、非常に高画質の画像を生成する高速変換技術によっ
て、オリジナルカラーデータを非線形に離間されたカラ
ーのパレットへマッピングするために改善された装置及
び方法を提供することにある。

【００１２】本発明の他の目的は、カラーデータを非線
形の、必ずしも分類されないパレットへ変換する際に生
じるアーティファクトを減少するために、順序付けされ
たディザと結合された誤差拡散を使用する高速な方法を
提供することにある。

【００１３】本発明のさらに他の目的は、画質を保持し
ながら、プロセッサの必要条件を減少するために、パー
ソナルコンピュータにおいてリアルタイムベースでの変
換を実行することにある。

【００１４】本発明のさらに他の目的は、追加の画像処
理ハードウェアを必要とすることなく、画像及び／又は
ビデオを高速変換し、かつディスプレイするため、マル
チメディアアプリケーションの変換を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】要するに、本発明によれ
ば、ディジタル化された画素カラー値を含む入力ビデオ
データのソースと、非線形パレット量子化カラーによっ
て動作されるディスプレイ装置とを有する。変換テーブ
ルは、画素カラー値のブロックをパレットカラーへ変換
するためにシステム内に格納され、かつ前記変換テーブ
ルが、画素カラー値のカラー範囲をカバーする複数の誤
差拡散アレイを備えている。前記変換テーブル内の各ア
レイは異なるカラー値に対応しており、かつ各アレイ
は、前記対応しているカラー値を前記テーブルへのイン
デックスとして使用することによって、アクセスされ
る。前記テーブル内の各アレイは、分類された輝度値に
よってオーダマトリックスに応じて順序付けされたパレ
ットカラー値をそれぞれ含んでいる「ｎ」個のフィール
ドを有している。

【００１６】本発明の一つの態様は、マルチタスキング
オペレーティングシステムを含むデータ及びプログラム
を記憶するための主メモリと、前記主メモリ内に記憶さ
れたプログラムを実行するためのマイクロプロセッサ
と、各フレームが一連続のディジタル化された画素カラ
ー値を備えたビデオデータのフレームのソースと、一連
続のパレットカラーを備えたビデオデータをディスプレ
イするためのビデオディスプレイ装置とを有するパーソ
ナルコンピュータシステムの動作方法であって、（ａ）
前記画素カラー値のカラー範囲をカバーする複数の誤差
拡散アレイを有する変換テーブルを前記主メモリ内に格
納するステップであって、前記テーブル内の各アレイ
が、異なる対応しているカラー値に用いられ、各アレイ
が、前記テーブルへのインデックスとして前記対応して
いるカラー値を使用することによってアクセスされ、前
記テーブル内の各アレイが、分類された輝度値によりオ
ーダーマトリックスに応じて順序付けられたパレットカ
ラー値をそれぞれが含む「ｎ」個のフィールドを有して
おり、かつ前記パレットカラー値が、量子化されたカラ
ーの非線形パレットから発生することよりなるステップ
と、（ｂ）一連続の入力画素カラー値を前記ソースから
前記主メモリ内に格納するステップと、（ｃ）各々が、
スクリーン上で縦横に隣接する「ｎ」個の画素に対応し
ている「ｎ」個の値を有するブロック内の前記入力画素
カラー値を処理するステップと、を備え、前記ステップ
（ｃ）が、（ｃ１）前記変換テーブルにおいて、この様
なカラー値によって索引付けされたアレイを前記各ブロ
ック内の各入力画素カラー値ごとにルックアップするこ
とによって、及び前記対応している変換されたブロック
内の対応している値をこのようなアレイから予め順序付
けられたパレットカラーへセットすることによって、入
力画素カラー値の各ブロックを、パレットカラーを含む
対応している変換されたブロックへ変換するステップ
と、（ｃ２）前記変換されたブロックから前記パレット
カラーを前記ディスプレイ装置へ転送するステップと、
を備えていることよりなるパーソナルコンピュータシス
テム動作方法である。

【００１７】本発明の他の態様は、マルチタスキングオ
ペレーティングシステムを含むデータ及びプログラムを
記憶するための主メモリと、前記主メモリ内に記憶され
たプログラムを実行するためのマイクロプロセッサと、
一連続のディジタル化された画素カラー値のフレームを
入力するビデオデータのソースと、量子化されたカラー
の非線形のパレットに従ってカラー化された画像をディ
スプレイするためのディスプレイ手段とを有するパーソ
ナルコンピュータシステムであって、一連続の前記ディ
ジタル化された画素カラー値を前記主メモリ内に受け取
りかつ格納するための第１の手段と、前記主メモリ内に
格納された変換テーブルであって、前記変換テーブル
が、前記画素カラー値のカラー範囲をカバーする複数の
誤差拡散アレイを有しており、前記テーブル内の各アレ
イが、異なる対応しているカラー値に用いられ、各アレ
イが、前記テーブルへのインデックスとして前記対応し
ているカラー値を用いることによってアクセスされ、前
記テーブル内の各アレイが、分類された輝度値によりオ
ーダーマトリックスに応じて順序付けられたパレットカ
ラー値をそれぞれが含む「ｎ」個のフィールドを有して
おり、かつ前記パレットカラー値が、量子化されたカラ
ーの非線形パレットから発生することよりなる変換テー
ブルと、各々が、スクリーン上で縦横に隣接している
「ｎ」個の画素に対応している「ｎ」個の値を有するブ
ロック内で、前記入力画素カラー値を処理するための第
２の手段であって、前記処理が、入力画素カラー値の各
ブロックを、パレットカラーを含む対応している変換さ
れたブロックへ変換することよって、この様なカラー値
によって索引付けられたアレイを、前記各ブロック内の
入力画素カラー値ごとに、前記変換テーブルにおいてル
ックアップすることによって、及び前記対応している変
換されたブロック内の対応している値を、このようなア
レイから予め順序付けられたパレットカラーへセットす
ることによって、実行される第２の手段と、前記変換さ
れたブロックから前記パレットカラーを前記ディスプレ
イ装置へ転送するための第３の手段と、を備えるパーソ
ナルコンピュータシステムである。

【００１８】

【実施例】図１に関しては、アプリケーションプログラ
ムを実行するために、ＯＳ／２、２．０バージョンのよ
うなマルチタスキングオペレーティングシステムのもと
で動作するパーソナルコンピュータ１０を備えるマルチ
メディアデータ処理システム（ＤＰＳ）の実施例が示さ
れている。コンピュータ１０は、バスインターフェース
コントローラ（ＢＩＣ）１６、数値計算補助プロセッサ
（Math Coprocessor）１８、及び小型コンピュータシス
テムインターフェース（ＳＣＳＩ）アダプタ２０と接続
されているローカルバス１４と接続されたマイクロプロ
セッサ１２を備えている。マイクロプロセッサ１２は、
好ましくは、80386 又は80486 マイクロプロセッサのよ
うな 80xxxマイクロプロセッサのファミリーの内の一つ
であり、かつローカルバス１４は、この種のプロセッサ
のアーキテクチュアに対応する従来のデータ、アドレ
ス、及び制御ラインを有する。アダプタ２０はまたＳＣ
ＳＩハードドライブ（ＨＤ）２４と接続されており、こ
のハードドライブ２４は、とりわけ、以下により詳細に
説明されている本発明に従って圧縮されたデータのファ
イルを格納するために機能する。

【００１９】ＢＩＣ１６は二つの主要機能を実行する。
一つは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３６とリー
ドオンリーメモリ（ＲＯＭ）３８をアクセスするための
メモリコントローラの機能である。ＲＡＭ３６は、マイ
クロプロセッサ１２と数値計算補助プロセッサ１８によ
って実行するためにデータ及びプログラムを記憶するた
めの主メモリとして機能する動的ランダムアクセスメモ
リである。アドレス及び制御バス３７は、ＢＩＣ１６
と、メモリ３６及びＲＯＭ３８をつなぐ。データバス３
９は、メモリ３６及びＲＯＭ３８と、バス１４のデータ
バス１４Ｄにさらに接続されているデータバッファ４１
をつなぐ。制御ライン４５は、ＢＩＣ１６とデータバッ
ファ４１を相互につなぐ。

【００２０】ＢＩＣ１６の他の主機能は、バス１４と、
マイクロチャネル（ＭＣ）アーキテクチュアに対応して
デザインされた拡張バス４４をインターフェースするこ
とである。バス４４は、入力／出力コントローラ（ＩＯ
Ｃ）４６、ビデオ信号プロセッサ（ＶＳＰ）４８、ディ
ジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）４９、及び複数の拡張
コネクタ（ＥＣ）又はスロット５０とさらに接続されて
いる。ＶＳＰ４８は、ビデオＲＡＭ（ＶＲＡＭ）６０及
びマルチプレクサ（ＭＵＸ）６２とさらに接続されてい
る。ＶＲＡＭ６０は、モニタ６８のスクリーン上に現れ
るものを制御するためにテキスト及びグラフ情報を記憶
する。ＭＵＸ６２は、ディジタル・アナログ変換器（Ｄ
ＡＣ）６６と、ビデオ機能（ＶＦＢ）に接続可能なコネ
クタ又は端末７０とさらに接続されている。ＤＡＣ６６
は、ユーザによるビューイング（視ること）のために従
来の出力スクリーン又はディスプレイを提供するモニタ
６８と接続されている。

【００２１】ＩＯＣ（入力／出力コントローラ）４６
は、フロッピーディスクドライブ７２、プリンタ７４、
及びキーボード７６を含む複数の入力／出力装置の動作
をコントロールする。ドライブ７２は、コントローラ
（図示されてない）及び取り出し可能なフロッピーディ
スク又はディスケットを備えている。ＩＯＣ４６はま
た、種々のオプショナル装置がシステムと接続されるの
を許容するマウスコネクタ７８、直列ポートコネクタ８
０、及びスピーカコネクタ８２とも接続されている。

【００２２】ＤＳＰ（ディジタル信号プロセッサ）４９
は、さらに、命令ＲＡＭ８４、データＲＡＭ８６、アナ
ログインターフェースコントローラ（ＡＩＣ）８８、及
び音響コントローラ９０と接続されている。ＲＡＭ８４
及び８６は、信号を処理するためのＤＳＰ４９によって
使用される命令及びデータをそれぞれ保持する。音響コ
ントローラ９０は種々の音響入力及び出力を制御し、か
つ種々の装置がシステムと接続され得る複数のコネクタ
９２と接続されている。この種の装置は、ヘッドフォ
ン、マイクロフォン、スピーカ、楽器ディジタル化イン
ターフェース（ＭＩＤＩ（ミディ））、及び音響のライ
ン入力及びライン出力機能を必要とする装置を含んでい
る。

【００２３】メモリ３６は、システムで実行するために
種々のプログラムを記憶しており、これらのプログラム
はオペレーティングシステム（ＯＳ）１０２とモーショ
ンビデオ記録プログラム（ＭＶＲＰ）１０４とを含んで
いる。モーションビデオ記録プログラム（ＭＶＲＰ）１
０４は、オペレーティングシステムの下で実行され、以
下に説明されるように、ビデオカメラのようなビデオ入
力装置９６からのデータのリアルタイムモーションビデ
オ記録を提供するためにマルチタスクとして同時実行さ
れる種々のスレッドを有するアプリケーションプログラ
ムである。装置９６は、ビデオ捕捉アダプタ９４内のビ
デオディジタイザ９８と接続されている。ビデオバッフ
ァ１００もビデオ捕捉アダプタ９４内に含まれており、
かつディジタイザ９８から非圧縮されたモーションビデ
オデータを受け取るために接続されている。アダプタ９
４は、拡張コネクタ５０を介してバス４４及び残りのシ
ステムと接続されており、これによってビデオ捕捉アダ
プタ及びビデオ入力装置がモーションビデオ記録プログ
ラム１０４の制御下で動作するのを許容する。

【００２４】ＶＤＰ１０４が実行されている間のシステ
ムにおけるビデオデータの基本的なフローがここで参照
される図２において概略的に示されている。データのフ
ローは、この図において太い線に沿って発生し、ディジ
タイザ９８へ転送されるビデオカメラ９６からのアナロ
グデータと共にスタートする。ディジタイザ９８は、ア
ナログ入力をディジタル化されたデータのページ又はフ
レームへ変換し、これらのフレームをビデオバッファ１
００へ転送する。各フレームは、ビデオソースによって
見られる瞬間的な「ピクチャー」又は画像を捕捉（キャ
プチャ）するために使用される画素の数に対応する画素
の値の数を備えている。各ディジタル化された画素値
は、赤の値に対して５ビット、青の値に対して６ビッ
ト、及び緑の値に対して５ビットの周知のＲＧＢ（赤−
緑−青）１６フォーマットにおいて表される情報の１６
ビット（２バイト）を含む。ビデオバッファ１００にお
けるフレームは、非圧縮され、次いで入力データストリ
ーム（ＩＤＳ）において、画素値ＰＶ１−ＰＶｎ
（「ｎ」はスクリーン画像当りの画素の数に対応してい
る）のシーケンスを有するビデオフレームＶＦとして、
ビデオフレームＶＦ１−ＶＦｎの先入れ先出し（ＦＩＦ
Ｏ）の待ち行列を形成するため、これらのフレームは、
ＲＡＭ３６内のデータ入力バッファ１１０へ転送され
る。各フレームが処理されかつ変換された後、各フレー
ムは、変換されたフレームＣＦ１−ＣＦｎのＦＩＦＯの
待ち行列としてＲＡＭ３６の出力バッファ１１２内に配
置され、そこから、これらのフレームは出力データスト
リーム（ＯＤＳ）においてモニタ６８でディスプレイす
るためにビデオＲＡＭ６０へシーケンシャルに転送され
る。データストリームにおけるデータフローのレート
は、変換が、このようなレートにおいてリアルタイムで
達成されるように通常のビデオレートで行なわれる。

【００２５】上記の一般的な動作は、マイクロプロセッ
サ１２の制御下にある。ディジタイザ９８がフレームを
完成するのに十分なアナログ入力のサンプルを変換する
時、ディジタイザは、割り込みコントローラ９９へ割り
込み信号を送り、次いで、割り込みコントローラ９９
は、マイクロプロセッサ１２へ割り込み要求を転送し
て、マイクロプロセッサ１２は、割り込みハンドラー
に、ビデオ入力スレッド１０５が待ち行列１１０に完成
したフレームを複写するのを許容する信号を生成させ
る。スレッド１０５もデータのスケーリングを提供す
る。スレッド１０５は、マルチタスキングを基本とした
カラー空間及び深さ（奥行き）フォーマット変換スレッ
ド１０６とビデオ出力スレッド１０７と共に、ＯＳ１０
２の制御下で動作するＶＤＰ１０４の一部である。これ
らのスレッドは、生のディジタル化されたビデオデータ
がＩＤＳを介してバッファ１００からＲＡＭ３６へ入力
され、以下に詳細に示されているように、スレッド１０
６によって変換され、かつディスプレイするためにビデ
オＲＡＭ６０へ転送されるデータストリームを生成す
る。マルチタスキングの従来の方法においては、マイク
ロプロセッサが実際に一度に１スレッドだけ高速で実行
する時、三つのスレッドが全て同時に実行されているこ
とをユーザに感知させるために、各スレッドには、ＯＳ
１０２によって、分離実行時間がシーケンシャルに割り
当てられる。ビデオ入力スレッド１０５は、ビデオバッ
ファ１００からのディジタル化されたデータのフレーム
による入力バッファ１１０の充填を制御する。変換スレ
ッド１０６は、バッファ１１０からのフレームを１回に
付き１フレームずつ処理し、以下に記述されているよう
にカラーフォーマットを変換し、かつ変換されたフレー
ムをバッファ１１２へ書き込む。このような処理の間、
変換スレッド１０６は、ＲＡＭ３６に格納された種々の
データストラクチャ（ＤＳ）１２１内の情報をアクセス
する。ビデオ出力スレッド１０７は、バッファ１１２か
らのフレームをビデオＲＡＭ６０へ書き込む。このよう
な機能に対する制御は、それぞれのライン１１３、１１
５、１１７、及び１１９により図２に示されている。

【００２６】図３は、スレッド１０５の実行の間に生じ
る一般的な動作を示している。一般的なプロセス１２４
は、バッファ１００内に配置されたＩＤＳにおける各ビ
デオフレームＶＦがステップ１２６、１２８、及び１２
９に従って処理されるＤＯループである。このような動
作をより良く理解するために、ビデオフレームＶＦが図
３の上部右側に示されており、かつこのビデオフレーム
ＶＦは、各ブロックＢが２×２のスクエア（平方）又は
マトリックスに配列された四つの画素値ＰＶ０−ＰＶ３
を含んでいる複数の隣接するオーバーラップしないブロ
ックＢ１−Ｂｎに論理的に分割されている。ブロック内
の個々の画素に対するカラー値は、画素の数／フレー
ム、画素の数／画像の線、及び画素の数／ブロックを知
ることによって入力シリーズから容易に抽出される。そ
れゆえ、ステップ１２６は、図５に関して以下に詳細に
記述されているステップ１２８によって各ブロックを変
換するため、ビデオフレーム内の各ブロックＢでＤＯル
ープを実行する。ステップ１２６が完了し、変換された
フレームを形成するためにフレームからの全てのブロッ
クＢが変換された時、ステップ１２９はこの変換された
ブロックをビデオＲＡＭへ転送するように出力する。

【００２７】図５に関して以下に記述されている変換プ
ロセスは、図３に示され、かつ上述されているプロセス
の前又は開始時に、構成されかつＲＡＭ３６内に格納さ
れることを必要とする変換テーブル１３４を使用する。
変換テーブルはＲＧＢ２４カラー空間に基づいて作成さ
れる。このような変換テーブルは、ここで参照される図
４に示されているように構成される。ステップ１４０で
入力された後、ステップ１４２は、テーブル１３４への
全てのエントリが実行され、かつ終了するまで、ステッ
プ１４６によって開始されるループを実行させるループ
制御決定を確立する。ステップ１４６は、ソースカラー
のリスト１４５をアクセスし、かつテーブル１３４内で
エントリされる次のソースカラーを一度に一カラーずつ
入手する。ステップ１４７は、宛先カラーデプス（深
さ）に対する各ソースカラー値をスケーリングする。宛
先カラーデプスはＲＧＢ１４であるが、入力はＲＧＢ１
６である。ステップ１４８は、次いで、宛先カラー空間
１４９を探索して、最短ユークリッド距離を用いて最も
近い整合を求める。「宛先カラー空間」は、パレットイ
ンデックス値Ｉｎを介してアクセス可能な複数のＲＧＢ
エントリを含むパレット１４９である。「ユークリッド
距離」は、ソースのカラー成分と宛先カラーとの間の平
方の総和の平方根である。次に、ステップ１５０は、ル
ープを介して、シーケンシャルフィールドへ各パスごと
に一つエントリされる四つのフィールドを有する一時ア
レイ１５１における最も近い整合へパレットインデック
スをセーブする。第１のパスにおいては、エントリＩａ
が実行され、第２のパスにおいてはエントリＩｂ、その
他が実行される。ステップ１５０の右側のアレイ１５１
は、第１パスからの第１のインデックスＩａだけを含む
ように図示されている。

【００２８】ステップ１５２は、次いで、探索された最
新ソースカラーへ、最近似整合とオリジナルカラーの差
を加算する。ステップ１５４は、一時アレイが充填され
たか否かを決定する。このアレイが四つのフィールドを
有しているので、ステップ１５４を介する最初の三つの
パスは否定的な決定を生じ、これにより、ステップ１５
２から生じた値を用いて、プロセスを反復するためにス
テップ１４８へ戻って分岐するように制御させることに
なる。第４のパスが完成すると、一時アレイ１５１は、
四つのパレットインデックスＩａ、Ｉｂ、Ｉｃ、及びＩ
ｄによって充填され、次いでステップ１５６は輝度によ
ってこのようなアレイを分類する。図示されているイン
デックスによって索引付けされたカラーの輝度の順序
が、左から右へＩｂ、Ｉｄ、Ｉａ、及びＩｃであると仮
定すると、ステップ１５６が終了した時のアレイ１５１
は、左から右への順序Ｉｂ、Ｉｄ、Ｉａ、及びＩｃで分
類されたインデックスを有する。

【００２９】ステップ１５８は、オーダーマトリックス
１５９に従って、分類されたアレイからのパレットイン
デックスエントリを変換テーブル１３４へ書き込む。オ
ーダーマトリックスにおけるエントリは、エントリのフ
ィールドがテーブルエントリ１３４内に配置される順序
を指定する。マトリックス１５９における上部左側の値
は、分類されたアレイ１５１内の第１のフィールドがテ
ーブルエントリ１３４の第１のフィールドに配置されな
ければならないことを示す「０」の値を含む。マトリッ
クス１５９における上部右側の値は、分類アレイ１５１
からの第４のフィールドが、テーブルエントリ１３４の
第２のフィールドに配置されなければならないことを示
す「３」の値を含む。マトリックス１５９における下部
左側の値は、アレイ１５１からの第３のフィールドがテ
ーブルエントリ１３４の第３のフィールドに配置されな
ければならないことを示す「２」の値を含む。マトリッ
クス１５９における下部右側の値は、アレイ１５１から
の第２のフィールドが、テーブルエントリ１３４の第４
のフィールドに配置されなければならないことを示す
「１」の値を含む。テーブル１３４で完成したエントリ
は、ブロックに対する誤差拡散アレイ又は拡散カラー輝
度値である。この図において使用されている実施例から
生じる特定アレイは、左から右の順序でＩｂ、Ｉｃ、Ｉ
ａ、及びＩｄの値を含む。ステップ１５８が終了する
と、ステップ１４２が反復される。全てのソースカラー
が処理され、かつ全てのテーブルエントリが実行された
後、変換テーブル１３４が完成し、かつ変換テーブル１
３４は、テーブルのベースアドレスとパレットインデッ
クスを、テーブルへのオフセットとして使用することに
よってアクセスされ得る複数のアレイ又はエントリを有
するルックアップテーブルを構成する。

【００３０】以下の例は、変換テーブル１３４における
一つのエントリがどのようにして単一ソースカラーから
生成され得るかについて示している。パレット１４９が
２５６のエントリを含むと仮定すると、最初の１０個の
エントリは以下のようになる。

【００３１】

【００３２】ＲＧＢ１４フォーマットにおいて、Ｒ：
１、Ｇ：５、及びＢ：１５の画素値がＲ：８、Ｇ：４
１、及びＢ：２５５のＲＧＢ２４フォーマットへスケー
リングされるとさらに仮定する。以下のテーブルは、パ
レットインデックス及びこのパレット内の非線形の量子
化されたカラーの関数として三つの連続的パスを実行す
るステップ１４８から結果的に生じた種々のユークリッ
ド距離のリストである。

【００３３】 ユークリッド距離 インデ Ｒ Ｇ Ｂ パス１ パス２ パス３ パス４ ックス ０ ０ ０ 235 46.31 42.39 56.71 54.40 １ ０ １６ 240 30.23 27.20 42.11 41.10 ２ ０ ３２ 245 15.65 15.65 29.83 31.30 ３ ０ ４８ 250 11.75 17.66 23.85 28.86 ４ ０ ６４ 255 24.35 30.68 28.46 35.33 ５ １２ ０ 235 45.79 42.95 55.44 53.96 ６ １２ １６ 240 29.43 26.91 40.36 40.51 ７ １２ ３２ 245 12.21 17.12 27.31 30.53 ８ １２ ４８ 250 9.49 18.97 20.62 28.02 ９ １２ ６４ 255 23.35 31.45 25.81 34.64

【００３４】各パスの間、各パレットカラーと入力カラ
ーの間のユークリッド距離が計算される。例をとると、
入力カラーＲ：８、Ｇ：４１、及びＢ：２５５と、イン
デックス０における第１のパレットカラーの場合のユー
クリッド距離は、以下のように計算される。

【００３５】 入力カラー ８ ４１ ２５５ パレットカラー ０ ０ ２３５ 差 ８ ４１ ２０ 平方差 ６４ １６８１ ４００ 平方の総和 ２１４５ 平方根 ４６．３１ （ユークリッド距離）

【００３６】最終的に生じる値「46.31 」はユークリッ
ド距離であり、かつパス（PASS）１コラムへの第１のエ
ントリである。他のユークリッド距離も同様に計算され
る。パスPASS1 における最近似距離は、インデックス
「８」に対応しているエントリ9.49である。従って、エ
ントリＩａは「８」の値にセットされる。ステップ１５
２は、以下のように、エントリ８における各成分同士の
誤差をオリジナルカラーの成分へ加算する。

【００３７】赤１＝赤＋（赤−赤 エントリ ８）＝８
＋（８−１２）＝４ 緑１＝緑＋（緑−緑 エントリ ８）＝４１＋（４１−
４８）＝３４ 青１＝青＋（青−青 エントリ ８）＝２５５＋（２５
５−２５０）＝２６０

【００３８】演算結果は、インデックス２における15.6
5 の距離が最も近似しているパス２における距離を出す
ために、ステップ１４８によって処理されるＲ：４、
Ｇ：４８、Ｂ：２６０のカラー値である。ゆえに、Ｉｂ
＝２である。上記のように、成分誤差を加算することに
よって、パス３における最短距離 25.81が、Ｉｃとなる
８のインデックスに対応しているＲ：１２、Ｇ：４３、
Ｂ：２７０のカラー値が得られる。他のパスは、Ｉｄと
なるインデックス８に対応している最短距離 23.02を使
用する。この種の値が、ステップ１５６において輝度に
より分類され、ステップ１５８によって順序付けられた
時、テーブル１３４において２：８：８：８：のアレイ
が入力される。入力ブロックが、均一カラーのＲ：８、
Ｇ：４１、Ｂ：２５５からできている時は、その入力ブ
ロックから生じた変換されたブロックは、２×２の画素
領域を生じて、以下のようなカラーをディスプレイさせ
る。

【００３９】 〔０、３２、２４５〕 〔１２、４８、２５０〕 〔１２、４８、２５０〕 〔１２、４８、２５０〕

【００４０】図５に関しては、上記に示されているよう
に、変換されている各ブロックが、画素の２×２スクエ
アの四つのカラー値を含んでいる。入力ブロック１３０
は、ＲＧＢ１６フォーマットにおいて四つの画素値ＰＶ
０−ＰＶ３を有する。変換テーブルはＲＧＢ１４フォー
マットに基づいているので、入力値は、ＲＧＢ１４フォ
ーマットにおけるカラー値を、ソースカラー空間ブロッ
ク１３２内に配置するために、ステップ１３１によって
最初にスケーリングされる。このようなカラー値は、ス
テップ１３３によってテーブル１３４内のそのカラー値
に対応しているエントリを一度に一つずつルックアップ
するために使用され、次いでブロック内のカラー値の位
置に依存してテーブル１３６内にエントリを置く。即
ち、ブロック１３２の上部左側におけるカラー値が、テ
ーブル１３４内のそのカラー値が対応しているアレイを
ルックアップするために使用され、かつこのようなアレ
イにおける第１のパレットインデックスがブロック１３
６の上部左側に配置され、次いで、ブロック１３２の上
部右側におけるカラー値がテーブル１３４内のそのカラ
ー値が対応しているアレイをルックアップするために使
用され、かつこのようなアレイにおける第２のパレット
インデックスがブロック１３６の上部右側に配置される
等である。ブロック１３６が充填されると、次の入力ブ
ロック１３０がアクセスされ、かつこの処理が繰り返さ
れる。

【００４１】均一カラーの画像領域において、各ブロッ
クは、入力ブロック内の全ての四つの値が同一であるよ
うに、画素ごとに同じカラー値を有する。上記のように
ブロックを変換することによって、本発明は、段階的に
変化するカラーのフィールドにおけるアーティファクト
を回避することができ、かつ上記の種々の問題を克服す
ることができる。図５は、入力ブロックが、上記の例に
おいて使用されているカラーと同じ入力カラーである、
均一カラーＲ：１、Ｇ：１０、及びＢ：３１から構成さ
れる時に使用される値を示している。入力ブロックが均
一カラーを有さない場合、同じプロセスが使用される
が、その結果は擬似誤差拡散を生じるだけである。

【００４２】本発明は、２×２マトリックスにおける順
序付けされた付加的「ノイズ」を順序付けられた「カラ
ー近似値」と置換したものとして考えられる。画素を平
滑化するために、順序付けられた付加的ノイズを画像に
加える代わりに、本発明は、誤差を周辺画素に分散させ
ることにより、画素のオリジナルカラー値を、非線形パ
レット内の量子化されたカラー値にマッピングすること
によって生じる誤差を平滑化する。満足できる解像度の
ディスプレイにおいて、人間の目は、局所領域に対する
カラーの最も近い近似を生成するように拡散されたカラ
ー誤差（又は差）を「平均化」する。

【００４３】本発明の一つの重要な利点は、テーブル１
３４を作成することによってリアルタイムベースで画素
が変換される前に、変換の複雑な計算が実行されること
にある。変換はそれゆえテーブルルックアップへ縮小さ
れ、かつ入力カラー値ごとに計算が行なわれた場合は非
常に高速で実行され、かつシステムへ入力される。本発
明の他の重要な利点は、問題に対する「ソフトウェアの
み」の解決を提供することにある。「ソフトウェアの
み」という言葉は、その解決法が、あらゆる付加的な専
用ハードウェア、及びそれによって生じるより高いコス
トを必要とせずに、変換を実行するためにプログラム制
御下で動作するＲＡＭ及びマイクロプロセッサを含むス
タンダードパーソナルコンピュータコンポーネントのみ
を使用することを意味する。

【００４４】上記の変換動作は、ビデオカメラから画像
をディスプレイするために非圧縮ソース入力の使用に関
して記述されているが、この方法が、明白な応用では、
ハードディスク、ＣＤ ＲＯＭなどからのビデオファイ
ルのような他のソースデバイスを用いて、変換前に圧縮
解除されなければならない圧縮された入力によっても使
用され得ることはこの技術分野における当業者には容易
に理解されよう。

【００４５】

【発明の効果】本発明は、オリジナルカラーデータを非
線形空間を有するカラーのパレットへマッピングするた
めに改善された装置及び方法を提供する。

【００４６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるパーソナルコンピュータシステム
のブロック図である。

【図２】本発明による基本データフローを概略的に示す
図である。

【図３】変換プロセス全体のフローチャートである。

【図４】図５に示されている変換テーブルがどのように
して構成されるかを示すフローチャートである。

【図５】本発明によるカラーデータのブロック変換に関
するフローチャートである。

【符号の説明】

１０ パーソナルコンピュータ １２ マイクロプロセッサ １４ ローカルバス １６ バス・インターフェース・コントローラ １８ 数値計算補助プロセッサ ２０ ＳＣＳＩアダプタ ２４ ＳＣＳＩハードドライブ ３６ ＲＡＭ ３８ ＲＯＭ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アートゥロ オーレリアノ ロドリゲズ アメリカ合衆国94002、カリフォルニア 州ベルモント、ベレスフォード アヴェ ニュー 3424

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マルチタスキングオペレーティングシス
   テムを含むデータ及びプログラムを記憶するための主メ
   モリと、前記主メモリ内に記憶されたプログラムを実行
   するためのマイクロプロセッサと、各フレームが一連続
   のディジタル化された画素カラー値を備えたビデオデー
   タのフレームのソースと、一連続のパレットカラーを備
   えたビデオデータをディスプレイするためのビデオディ
   スプレイ装置とを有するパーソナルコンピュータシステ
   ムの動作方法であって、 （ａ）前記画素カラー値のカラー範囲をカバーする複数
   の誤差拡散アレイを有する変換テーブルを前記主メモリ
   内に格納するステップであって、前記テーブル内の各ア
   レイが、異なる対応しているカラー値に用いられ、各ア
   レイが、前記テーブルへのインデックスとして前記対応
   しているカラー値を使用することによってアクセスさ
   れ、前記テーブル内の各アレイが、分類された輝度値に
   よりオーダーマトリックスに応じて順序付けられたパレ
   ットカラー値をそれぞれが含む「ｎ」個のフィールドを
   有しており、かつ前記パレットカラー値が、量子化され
   たカラーの非線形パレットから発生することよりなるス
   テップと、 （ｂ）一連続の入力画素カラー値を前記ソースから前記
   主メモリ内に格納するステップと、 （ｃ）各々が、スクリーン上で縦横に隣接する「ｎ」個
   の画素に対応している「ｎ」個の値を有するブロック内
   の前記入力画素カラー値を処理するステップと、 を備え、 前記ステップ（ｃ）が、（ｃ１）前記変換テーブルにお
   いて、この様なカラー値によって索引付けされたアレイ
   を前記各ブロック内の各入力画素カラー値ごとにルック
   アップすることによって、及び前記対応している変換さ
   れたブロック内の対応している値をこのようなアレイか
   ら予め順序付けられたパレットカラーへセットすること
   によって、入力画素カラー値の各ブロックを、パレット
   カラーを含む対応している変換されたブロックへ変換す
   るステップと、（ｃ２）前記変換されたブロックから前
   記パレットカラーを前記ディスプレイ装置へ転送するス
   テップと、 を備えていることよりなるパーソナルコンピュータシス
   テム動作方法。
2. 【請求項２】 （ｄ）前記主メモリ内に量子化されたパ
   レットカラーの非線形パレットを格納するステップと、 （ｅ）異なる画素カラー値ごとに、前記変換テーブル内
   に対応しているアレイを生成するステップと、 によって前記変換テーブルが生成され、 前記ステップ（ｅ）が、（ｅ１）前記パレット内のパレ
   ットカラーごとに、このようなパレットカラーと第１の
   画素カラー値との間のユークリッド距離を計算するステ
   ップと、（ｅ２）前記対応している画素カラー値から、
   最短ユークリッド距離を有するパレットカラーに対応し
   ている第１のパレットカラーを選択するステップと、
   （ｅ３）前記第１の画素カラー値と、検索カラーを形成
   するために直前に選択されたパレットカラーとの間にカ
   ラー誤差を加算することによって、前記検索カラーと前
   記パレット内の各パレットカラーの間のユークリッド距
   離を計算することによって、かつ最短ユークリッド距離
   を有する他のパレットカラーを選択することによって、
   （ｎ−１）個の付加的パレットカラーを選択するステッ
   プと、（ｅ４）輝度に従って前記ｅ１乃至ｅ３のステッ
   プによって選択された前記“ｎ”個のパレットカラーを
   分類するステップと、（ｅ５）オーダーマトリックスに
   従って前記ｅ１乃至ｅ４のステップによって分類された
   前記パレットカラーを再度順序付けるステップと、（ｅ
   ６）前記対応しているアレイの連続的なフィールドにお
   いて前記ｅ１乃至ｅ５のステップによって再度順序付け
   られた前記パレットカラーを前記変換テーブル内に格納
   するステップと、 により行なわれる請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 マルチタスキングオペレーティングシス
   テムを含むデータ及びプログラムを記憶するための主メ
   モリと、前記主メモリ内に記憶されたプログラムを実行
   するためのマイクロプロセッサと、一連続のディジタル
   化された画素カラー値のフレームを入力するビデオデー
   タのソースと、量子化されたカラーの非線形のパレット
   に従ってカラー化された画像をディスプレイするための
   ディスプレイ手段とを有するパーソナルコンピュータシ
   ステムであって、 一連続の前記ディジタル化された画素カラー値を前記主
   メモリ内に受け取りかつ格納するための第１の手段と、 前記主メモリ内に格納された変換テーブルであって、前
   記変換テーブルが、前記画素カラー値のカラー範囲をカ
   バーする複数の誤差拡散アレイを有しており、前記テー
   ブル内の各アレイが、異なる対応しているカラー値に用
   いられ、各アレイが、前記テーブルへのインデックスと
   して前記対応しているカラー値を用いることによってア
   クセスされ、前記テーブル内の各アレイが、分類された
   輝度値によりオーダーマトリックスに応じて順序付けら
   れたパレットカラー値をそれぞれが含む「ｎ」個のフィ
   ールドを有しており、かつ前記パレットカラー値が、量
   子化されたカラーの非線形パレットから発生することよ
   りなる変換テーブルと、 各々が、スクリーン上で縦横に隣接している「ｎ」個の
   画素に対応している「ｎ」個の値を有するブロック内
   で、前記入力画素カラー値を処理するための第２の手段
   であって、前記処理が、入力画素カラー値の各ブロック
   を、パレットカラーを含む対応している変換されたブロ
   ックへ変換することよって、この様なカラー値によって
   索引付けられたアレイを、前記各ブロック内の入力画素
   カラー値ごとに、前記変換テーブルにおいてルックアッ
   プすることによって、及び前記対応している変換された
   ブロック内の対応している値を、このようなアレイから
   予め順序付けられたパレットカラーへセットすることに
   よって、実行される第２の手段と、 前記変換されたブロックから前記パレットカラーを前記
   ディスプレイ装置へ転送するための第３の手段と、 を備えるパーソナルコンピュータシステム。
4. 【請求項４】 （ｄ）前記主メモリ内に量子化されたパ
   レットカラーの非線形パレットを格納する手段と、 （ｅ）異なる画素カラー値ごとに、前記変換テーブル内
   に対応しているアレイを生成する手段と、 によって前記変換テーブルが生成され、 前記手段（ｅ）が、（ｅ１）前記パレット内のパレット
   カラーごとに、このようなパレットカラーと第１の画素
   カラー値との間のユークリッド距離を計算する手段と、
   （ｅ２）前記対応している画素カラー値から、最短ユー
   クリッド距離を有するパレットカラーに対応している第
   １のパレットカラーを選択する手段と、（ｅ３）前記第
   １の画素カラー値と、検索カラーを形成するために直前
   に選択されたパレットカラーとの間にカラー誤差を加算
   することによって、前記検索カラーと前記パレット内の
   各パレットカラーの間のユークリッド距離を計算するこ
   とによって、かつ最短ユークリッド距離を有する他のパ
   レットカラーを選択することによって、（ｎ−１）個の
   付加的パレットカラーを選択する手段と、（ｅ４）輝度
   に従って前記ｅ１乃至ｅ３の手段によって選択された前
   記“ｎ”個のパレットカラーを分類する手段と、（ｅ
   ５）オーダーマトリックスに従って前記ｅ１乃至ｅ４の
   手段によって分類された前記パレットカラーを再度順序
   付ける手段と、（ｅ６）前記対応しているアレイの連続
   的なフィールドにおいて前記ｅ１乃至ｅ５の手段によっ
   て再度順序付けられた前記パレットカラーを前記変換テ
   ーブル内に格納する手段と、 により行なわれる請求項３に記載のシステム。