JPH04270473A - デジタルビデオカラーデータを圧縮する方法およびその装置 - Google Patents

デジタルビデオカラーデータを圧縮する方法およびその装置

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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はカラービデオデジタルデ
ータの圧縮及び回復の分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】デジタルデータを圧縮し、回復する方法
は従来から数多く知られている。たとえば、１９８９年
１１月２２日に出願された同時係属出願第４４１，３３
３号、名称「ＶＩＤＥＯ　　ＣＯＭＰＲＥＳＳＩＯＮ　
　ＡＬＧＯＲＩＴＨＭ」を参照。尚、この出願は現在は
放棄されている１９８７年８月１１日出願の第０８４，
３０９号の継続出願であり、本発明の譲受人に譲渡され
ている。
【０００３】場合によっては、データはブロックごとに
又はフレームごとに一様に圧縮される。すなわち、１例
を挙げれば、画素データのｎ×ｎブロックをそれぞれ表
示するために、ｍビットの圧縮データを使用するのであ
る。本発明で採用しているような別の方法によれば、圧
縮しようとしているビデオデータの特性の関数として圧
縮の程度を定める。また、例を挙げると、同じ色の複数
の隣接する画素を表示するのが一般的である。
【０００４】以下の説明からわかるように、本発明は、
カラービデオデータをブロックごとに検査し、次にブロ
ックごとに使用すべき圧縮の型を確定する適応圧縮／回
復方法を教示する。本発明で使用する圧縮の型の１つは
米国特許第４，５８０，１３４号に記載されている型に
類似している。一般に、この型の圧縮は画素データの４
×４ブロックを取り出し、それを２つの色と、１６ビッ
トのビットマップとに符号化する。圧縮時のビットマッ
プは、各画素に使用されるべき２つの色のうちのいずれ
かの色を表す。本発明では、ブロックのエイリアシング
防止を実行するために、この型の圧縮を新規な方式によ
って拡張する。
【０００５】出願人にわかっている他の従来技術は「Ｔ
ＷＯ　Ｂｉｔ／Ｐｉｘｅｌ　Ｆｕｌｌ　Ｃｏｌｏｒ　Ｅ
ｎｃｏｄｉｎｇ」（Ｓｉｇｇｒａｐｈ　’８６　　第４
号，１９８６年刊，２１５ページ以降）と、米国特許第
４，７４３，９５９号とに記載されている。
【０００６】
【発明の概要】カラーデジタルビデオカラーデータを圧
縮する方法を説明する。データはｎ×ｎ画素ずつのブロ
ック、一般に好ましい実施例では４×４画素ずつのブロ
ックとして考慮される。ブロックごとに異なる色を確定
する。これは、そのブロックの平均輝度より高い色と、
低い色とを平均化することにより実行される。一般に好
ましい実施例においては、２つの異なる色をＲＧＢスペ
ースで計算する。これら２つの異なる色の差を検査し、
差が第１の閾値より大きい場合、少なくとも２つの色と
、ｎ×ｎビットマップとを記憶することによりその画素
データブロックを記憶する。これに対し、差が第１の閾
値より小さい場合には、画素データブロックをビットマ
ップを伴わない単一の色として記憶する。
【０００７】２つの異なる色の差が第２の閾値より大き
い場合には、データのブロックを２つの色及びダブルビ
ットマップ（２ｎ×ｎビット）として記憶する。復号時
には４色を使用するが、そのうち２色は計算によって求
められ、ビットマップデータを使用して、画素ごとに４
つの色の中の１つを選択する。この型の圧縮／回復によ
ってすぐれたエイリアシング防止効果が得られる。
【０００８】複数の隣接するブロックが同じ色であるか
又は同じ色に近い場合には、それらのブロックのビデオ
データを「ランブロック」命令として記憶する。本発明
の方法のその他の面は以下の詳細な説明から明白になる
であろう。
【０００９】
【実施例】カラービデオデータを圧縮し、回復する方法
及び装置を説明する。以下の説明中、本発明を完全に理
解させるために、特定のビット数などの特定の事項を数
多く詳細に挙げるが、そのような特定の詳細な事項を示
さずとも本発明を実施しうることは当業者には自明であ
ろう。また、場合によっては、本発明を無用にわかりに
くくするのを避けるために、周知の方法や装置を詳細に
記載しないこともある。
【００１０】発明の概要 本発明の一般に好ましい実施例では、デジタルカラービ
デオデータ、さらに詳細にいえば、ラスター走査表示装
置の赤色（Ｒ）を表す８ビットと、緑色（Ｇ）を表す８
ビットと、青色（Ｂ）を表す８ビットとを圧縮する。ビ
デオデータは４つの方式の中の１つにより圧縮されるが
、それらの方式の１つはエイリアシング防止を実行する
ものである。通常、一般に好ましい実施例においては、
色は５ビットの赤、５ビットの緑、そして４ビットの青
として記憶される。ＲＧＢ圧縮データは一般に実行され
ているような方式での記憶，転送，あるいはその他の操
作又は処理が可能である。本発明は、ビデオデータのそ
の圧縮前の形態に対応する形態への回復をさらに教示す
る。本出願及び従来の技術の文献の中では、圧縮を「符
号化」と呼び、回復を「復号」と呼ぶ場合もある。
【００１１】一般に好ましい実施例では、ラスター走査
表示装置のカラー画素データの４×４ブロックを圧縮に
際しての１つのグループとして考える。当業者には自明
であろうが、このブロックの大きさは本発明では重大な
意味をもっておらず、事実上、ｎ×ｎのブロックを使用
して良い。ブロックは走査方向に順次考慮される。これ
を実現するために、４×４ブロックを考慮することがで
きるように、緩衝方式を使用して、走査線４本分の画素
データを記憶する。
【００１２】本発明の圧縮と回復は、複数の市販のマイ
クロプロセッサのいずれか１つにおける通常のプログラ
ミングを使用して実施されれば良い。あるいは、図１１
及び図１２に関連して説明するような特殊化ハードウェ
アを利用して圧縮／回復を実行することができる。
【００１３】一般に好ましい実施例では、まず、４種類
の圧縮／符号化のうちどの方式を採用すべきかを決定す
るために、各４×４ブロックを評価する。４つの種類の
うちどれを選択するかは、いくつかの閾値の設定によっ
て左右される。それらの閾値はシステム内で永久に固定
されていてもよいが、ユーザー側で閾値を調整できるよ
うにしても良い。閾値は行われる圧縮の量と、予期され
るであろうが、回復後のデータにより得られる表示の品
質とを制御する。このように、たとえば、大量の圧縮（
記憶スペースは少なくて良い）と低品質の表示という状
況とは逆に、少量の圧縮（記憶スペースを多く要する）
と品質の良い表示を選択できるのである。
【００１４】本発明の適応符号化フォーマット前述のよ
うに、本発明では４種類の圧縮／符号化を採用する。画
素の４×４ブロックのそれぞれについて４種類の符号化
方式のうちどれを使用したかを指示するために、２つの
ビットを使用する。図１には、一般に好ましい実施例に
おいて使用する代表的な１６ビット語を示す。場合によ
っては、１つの画素ブロックを規定するために２つ以上
の語を使用することもあるので、この１６ビット語を「
第１の語」と呼ぶときがある。あるいは、１例として、
第１の語として２６ビット語を使用し、その中の２４ビ
ットによりＲＧＢを規定することも可能であろう。
【００１５】 適応圧縮／符号化方法及び装置の一般に好ましい実施例
で使用する圧縮／符号化の種類 前述のように、一般に好ましい実施例においては、４種
類の符号化を採用する。図１の１６ビット語の初めにあ
るコード「００」は、カラー画素データの１つの４×４
ブロックがその圧縮形態で単一の色として表されること
を示す。この型の符号化の場合、ＲＧＢデータは単にコ
ード「００」の後に続くだけであり、図１に示すように
、５つのビットで赤色を表し、５つのビットで緑色を表
し、４つのビットを使用して青色を表す。後述するが、
この型の符号化は１つのブロックの中の画素が全て同じ
色に近いときに使用される。
【００１６】以下にさらに詳細に説明するように、複数
のブロックが同じ色で次々に現れる場合がある。そのよ
うなときには、図１に示す１６ビットに加えて、ランレ
ングス命令を表すために追加の８ビット語を使用する。 第１の語の初めにあるコード「０１」はランレングス命
令を指示する。続く１４ビットは色を指示し、その後の
８ビットは連続する同じ色のブロックの数を指示する。 同じ色をもって現れるブロックの数が２５６を越える場
合には、第２のラン命令を使用する。
【００１７】第１の語の初めにあるコード「１０」は、
１つの画素ブロックが２つの「異なる」色及び１６ビッ
トのビットマップとして表されることを指示する。これ
を表示するために合わせて４８のビットを使用するが、
それには「１０」のコードで始まる図１に示すような第
１のビットが含まれる。第１の語の残る１４ビットは第
１の色を指示する。次の１６ビットは第２の色を指示す
る。この場合、ＲＧＢを表すために３つの５ビット語を
使用しても良く、別の目的のために１つのビットを使用
しても良い。第２の色に続く１６ビット語（ビットマッ
プ）は、４×４ブロックの中の画素ごとに２つの色のど
ちらを使用すべきかを指示する。この符号化方式は米国
特許第４，５８０，１３４号に記載されている。
【００１８】図５に関連して説明する２色ブロックにつ
いて、先の節で説明した符号化方式では問題が起こる。
【００１９】一般に好ましい方式においては、２つの異
なる色が一定量又はユーザーが調整した量のいずれかで
ある閾値量だけ離れている場合には、異なる型の符号化
を利用する。この型の符号化は第１の語の中でコード「
１１」により指示される。実際には、画素データのブロ
ックは４つの色と、３２ビットの（ダブル）ビットマッ
プとにより表される。ビットマップは、復号時に画素ご
とに４つの色の中のどれを使用すべきかを指示する。 記憶されるのは実際には４色ではなく、２色のみである
という点が重要である。第２の２色（中間色）は計算に
よって求められる。この型の符号化では、４×４ブロッ
クごとに６４ビットを使用する。第１の語は、符号化の
種類を指示するコード「１１」で始まり、続く１４ビッ
トは第１の色を指示する。第２の色は次の１６ビットに
より表され、最後に、３２ビットによりダブルビットマ
ップを表す。図６及び図７に関連してさらに詳細に説明
するが、この型の符号化はエイリアシング防止を行うも
のであり、このことは従来の技術に関連する問題点（図
５）を論じるときにさらに明瞭に理解されるであろう。 また、この符号化を全てのカラーデータを圧縮するため
に使用すると、すばらしい結果が得られる。
【００２０】本発明の圧縮／符号化方式次に、図３を参
照して、特に適応符号化に関して本発明の方法を説明す
る。ステップ１２に示すように、画素データのブロック
（たとえば、４×４画素ブロック）ごとに、そのブロッ
クの２つの異なる色を確定する。一般に好ましい方法で
は、まず、それぞれの画素と関連するＲＧＢ値を対応す
る輝度値に変換することにより、それらの色を確定する
。輝度はＮＴＳＣシステムについては次の式に基づいて
求められれば良い。 Ｙ＝．２９９Ｒ＋．５８７Ｇ＋．１１４Ｂ
【００２１】
次に、１６個の画素について平均輝度を計算する。画素
ごとの輝度をその平均輝度と比較する。平均値を越える
輝度値を有する画素について平均ＲＧＢ値を求め、その
ＲＧＢ値を異なる２色のうち一方とする。 平均値より低い輝度値を有する画素の平均ＲＧＢ値をさ
らに求め、そのＲＧＢ値を異なる２色のうちの他方とす
る。
【００２２】ステップ１３により示すように、異なる２
色の近さを考慮する。２つの色が非常に近い（たとえば
、色のＹ値によって判定する）場合、それらの色を１色
として考えても良い。異なる２色を１色として考えるべ
きか、又は２色として考えるべきかを決定するために、
一定の閾値又はユーザーが選択した閾値を使用しても良
い（この閾値は図１１にＴ１として示されている）。図
３の線１５は、２つの色の差が閾値より小さい（すなわ
ち、色が互いに近い）と考えられる場合に使用するステ
ップを示し、線１４は色が異なると考えられる（すなわ
ち、閾値より大きい）場合の経路を示す。
【００２３】本出願において閾値を考えるに際しては、
色の差が閾値と等しい場合を問題としていない。方法の
説明は、閾値より「大きい」か、「小さい」かという点
に基づいて進められる。ある特定の実現形態において、
色の差が閾値と等しい場合に、それを閾値より大きいと
して処理すべきか又は閾値より小さいとして処理すべき
かはある程度は任意の決定なのである。
【００２４】ある特定の画素データブロックについて、
色の差が閾値Ｔ１より小さいと仮定する（線１５の場合
）。この場合には、考慮すべき画素のブロックを図２に
示す型コード「００」を伴う１つの色として、又は型コ
ード「０１」を伴う同じ色の一連のブロックの中の１つ
として記憶する。
【００２５】ステップ１８に示すように、最前に考慮し
たブロックの型コードを検査して、圧縮の型が「００」
であったか又は「０１」であったかを判定する。まず、
それら２つの圧縮の型のいずれでもないと仮定する。次
に、「Ｎ」（否定）の線に従って、ステップ１９を適用
する。すなわちそのブロックの画素データを「００」の
コードにより導かれる１つの色として記憶するのである
。
【００２６】これに対し、最前のブロックが「００」又
は「０１」の型の圧縮であった場合には、「Ｙ」（肯定
）の線に従って、ステップ２１を適用する。この先に考
慮したブロックの色を検査し、考慮すべきブロックの色
と比較する。実際には、先のブロックに関する圧縮デー
タをメモリからアクセスするか、あるいはブロックのラ
ンが終了したこと又は８ビットラン命令に対して数２５
６に達したことが判定されるまでこのデータをレジスタ
に保持しておくことが可能である。
【００２７】現在ブロックと、先のブロックとの色を比
較する。この場合にも、色が異なっているか又は同一で
あるかに関する判定に至るために、一定の閾値又はユー
ザー側で設定自在の閾値を利用できる。（この閾値は図
１１にＴ２として示されている。）
【００２８】そこで、ステップ２１の結果として、色の
差が閾値２より小さいと仮定する。ステップ２２に示す
ように、ラン命令を開始又は更新する。すなわち、先に
記憶したブロックのデータがコード「００」の下に記憶
されているならば、コードを「０１」に変更すると共に
、８つのビットを追加し、これが同じ色の第２のブロッ
クであることを指示するように符号化する。先に記憶し
たブロックのデータが既に「０１」のコードの下に記憶
されていれば、同じ色の別のブロックを指示するために
、ランレングスフィールドを更新する。ブロック２３で
示されるデータは、圧縮の型「０１」で記憶されている
。
【００２９】ステップ２１で色の差が閾値２より大きい
ことが確定されて、現在ブロックの色が先に記憶したブ
ロックの色とは異なることがわかれば、ステップ２５に
より示すように、そのブロックについて新たな色をコー
ド「００」の下に記憶する。
【００３０】そこで、ステップ１３の結果、経路１４に
より指示するように色の差が閾値１より大きいことが示
された場合に何が起こるかを考えてみる。ステップ２７
により示すように、色の差が第３の閾値より大きいか又
は小さいかを判定するために、再び差を考慮する。先の
閾値と同じように、この第３の閾値も一定の設定値又は
ユーザーにより設定自在の値であれば良い。２つの色の
差が第３の閾値より大きい場合には、ステップ３１及び
３３により示すようにブロックを２つの色と、ダブルビ
ットマップとして記憶する。色の差が閾値３より小さい
場合には、ステップ２８及び２９により示すようにブロ
ックのデータを２つの色と、単なる１６ビットマップと
して記憶する。
【００３１】ステップ２８の１６ビットマップを計算す
るために使用される特定の計算については後述する。通
常、各画素と関連する輝度をブロック中の１６個の画素
の平均輝度と比較する。特定の１つの画素の輝度が平均
値より少ない場合、その画素については２進状態「１」
を記憶し、逆に、輝度が平均値を上回る場合にはその画
素について他方の２進状態を記憶する。それら２つの状
態は、復号時に２つの異なる色のどちらを使用するかを
決定する。さらに詳細にいえば、特定の１つの画素の輝
度値が平均値より小さい場合、平均輝度より小さい値を
もつ画素から計算した一方の色がその画素と関連してい
ることになる。これに対し、特定の１つの画素の輝度値
が平均値を上回る場合には、他方の色がその画素と関連
している。ステップ２９により示すように、このブロッ
クのデータは「１０」を見出しとして記憶される。
【００３２】ステップ３１により示すような二重ビット
マップに関する計算については後にさらに詳細に説明す
る。通常、一般に好ましい実施例では、まず、２つの異
なる色を使用して、２つの異なる拡張色を確定する。次
に、２つの中間色を計算する。さらに、各画素の輝度を
４つの色と比較し、画素ごとに、２ビットを使用して、
４つの色のうちどれが特定の画素の色と最も近く整合し
ているかを関連づける。この考慮の結果、４×４画素ブ
ロックについて３２ビットのダブルビットマップが得ら
れる。ビットマップの３２ビットと共に、ステップ３３
により示すように、「１１」の見出しの下に２つの色、
例えば２つの異なる拡張色のみを記憶する。復号時には
、異なる拡張色から２つの中間色を再計算し、２倍ビッ
トマップを使用して、画素ごとに４つの色の中から１色
を選択する。
【００３３】 従来の圧縮方式（「１０」型）に関連する問題点先に述
べたように、本出願においてコード「１０」により識別
する型の圧縮は米国特許第４，５８０，１３４号に記載
されている。この方式を図４に示す。まず、１６個の画
素のそれぞれについて輝度を計算し、平均輝度を求める
。図４には、平均輝度を線４０により示してある。点３
８により示す２つの異なる色のうち第１の色は輝度の低
い色と関連している。点３９により示す第２の異なる色
は輝度の高い色と関連している。平均より低い輝度をも
つ画素は「１」により示され、平均より高い輝度をもつ
画素は「０」により示される。図４の画素分布では、画
素のうち７つは他の９つの画素より平均輝度に近い（「
より近い」画素のうち４つは平均値の左側にあり、３つ
は平均値の右側にある）。その他の画素は点３８又は点
３９の付近に近接して分布している。図５には、４×４
ブロックにおけるそれらの色の分布を示す。 復号時に、ブロックの上部が１つの色を得れば、ブロッ
クの下部は別の色になる。それら２つの色は縁部、すな
わち境界面４２を規定する。残念なことに、図示した例
では色が比較的離れているので、ブロック内の色の境界
面は「くっきりと浮き出し」ていると共に「凹凸である
」。色の差が大きくなるにつれてこの問題が悪化するこ
とは自明である。従来の技術で示唆されているこの問題
の解決方法の１つによれば、４つの色を確定して記憶す
ると共に、ダブルビットマップを使用する（米国特許第
４，５８０，１３４号の第５コラム、１４行目以降を参
照）。本発明で採用する独自の方式について以下に説明
する。
【００３４】 エイリアシング防止符号化方式（「１１」型）図６に関
して説明する。２つの異なる色は図４（色３８及び３９
）の場合と同じであり且つ色の分布も図４及び図５の例
と同じであると仮定する。現時点で好ましい実施例では
、２つの補助色（中間色）である色１Ｉと、色２Ｉを異
なる色３８及び３９から計算する。次に、各画素と関連
する輝度を４つの色のそれぞれの輝度と比較し、各画素
にそれに最も近い色を割り当てる。各画素に４つの色の
中の１つを割り当てるには、画素ごとに２ビットが必要
である。図６では、色３８に最も近い画素を「１」によ
り表し、色１Ｉに最も近い画素を「＋」により表し、色
２Ｉに最も近い画素を「φ」により表し、色３９に最も
近い画素を「０」により表している。
【００３５】図７には、４×４ブロックについて色の分
布を示す。図５と図７とを比較したとき、いずれの場合
にも、ブロックの左上角では主色は色３８であり、ブロ
ックの右下角では主色は色３９であることに注意すべき
である。しかしながら、図７の場合、境界面に沿って中
間色が分布しており、事実上、遷移を穏やかにしている
。さらに詳細にいえば、この符号化圧縮方式のエイリア
シング防止がなされているのである。この方式の一般に
好ましい実施例を図８及び図９に関連して説明する。
【００３６】型コード１１の場合の好ましい方法図６で
は、先に説明した異なる色を「色０」及び「色１」とし
て示している。前述のように、それらの色は平均値より
低い全ての色と、平均値より高い全ての色とを平均化す
ることにより確定されれば良い。一般に好ましい方法に
おいては、ダブルビットマップを使用するときにはこれ
ら２つの異なる色を拡張する。拡張色は色０Ｅ及び色１
Ｅとして示されている。拡張色は、まず、色０と色１と
の差を求めることにより確定される。拡張色−色０Ｅ−
は、色０から差に定数Ｋを乗算した値を減じたものであ
る。同様に、色１Ｅは、色１に「差」に定数「Ｋ」を乗
算した値を加えたものに等しい。色０Ｅ及び１ＥはＲＧ
Ｂスペースで計算される。すなわち、Ｒ，Ｇ，Ｂに拡張
係数「ΔＫ」を別個に適用するのである。 一般に好ましい実施例では、Ｋは０．１２５である。
【００３７】次に、図８に色０Ｉ及び１Ｉとして示して
ある中間色を計算する。一般に好ましい実施例において
それらの色を計算するための公式も図８に示されている
。この計算も同様にＲＧＢスペースで実行される。
【００３８】以上の４色を確定したならば、画素ごとに
最も近い色を確定することが必要である。これは、「カ
ラースペース」、すなわち、色０Ｅと色１Ｅとの間のス
ペースを図９に示すように４つの帯域０，１，２及び３
に分割することにより実行される。一般に好ましい実施
例では、この計算は輝度スペースで実行される。図９に
示す帯域０は、色０Ｅ及び色０Ｉと関連する輝度の１／
２に等しい。同様に、Ｙ帯域１は色０Ｉと関連する輝度
の１／２と、色１Ｉと関連する輝度の１／２とに等しい
。１例を挙げると、ある特定の画素の輝度がＹ帯域０よ
り低い場合、その画素は色０Ｅに割り当てられる。輝度
がＹ帯域０とＹ帯域１との間にあれば、色０Ｉを割り当
てられる。同様に、輝度がＹ帯域１とＹ帯域２との間に
あれば、色１Ｉを割り当てられ、輝度がＹ帯域２より高
ければ、色１Ｅを割り当てられることになる。それらの
色を表すにはそれぞれ２ビットが使用されるので、画素
のそれぞれと関連しているのは４つの色のどれであるか
を表示する３２ビットのビットマップが作成される。
【００３９】あるいは、ＲＧＢスペースで適切な色を選
択することも可能である。図１３では、異なる拡張色と
、計算によって得られた中間色とは、図示するように、
画素Ｘと共に、ＲＧＢスペースの中で１本の線に沿って
位置している。この画素が１つのブロックの中の１６個
の画素の１つであると仮定する。この画素のＲＧＢ値は
ＲＧＢスペース内におけるその位置を決定する。 尚、画素は異なる拡張色により規定される線上にはない
。これは、それらの色が平均化プロセスにより確定され
たという理由から予期すべきことである。画素Ｘから色
（２つの異なる拡張色及び２つの中間色）のそれぞれま
での距離はこの三次元スペースで計算される。画素Ｘに
最も近い色がその画素について選択される色である。 これはブロック内の画素ごとに実行される。
【００４０】図１３は、画素からそれぞれの色までの距
離ｄｙを確定するために使用して良い２つの式を示す。 より単純な方法によれば、評価すべき画素の赤成分，緑
成分及び青成分と，色ごとのＲＧＢ値との差の絶対値を
確定し、その和を距離と考える。距離をさらに厳密に確
定する方法は図１３の第２の式に示されているが、この
場合、赤成分，緑成分及び青成分の距離を二乗し、加算
し、和の平方根を距離を表す値として使用する。
【００４１】エイリアシング防止符号化への拡張本出願
では、これまで、１つの４×４ブロックと、１１型符号
化のための３２ビットのビットマップの使用に重点をお
いて説明してきた。さらに、複数の異なる符号化方式の
中の１つを利用する適応システムを指向して論じてきた
。
【００４２】１１型の符号化方式を圧縮／回復システム
における唯一の符号化モードとして使用すると、すぐれ
た結果を得ることができる。すなわち、１１型の圧縮方
式を利用して全てのビデオデータを圧縮し、記憶し、回
復することが可能なのである。尚、これを実行するとき
には、圧縮の型を指示する２つのビットは不要であり、
たとえば、圧縮データを表すために２４ビットを使用す
る場合、Ｒ，Ｇ，Ｂに関してそれぞれ８ビットずつを使
用することができる。
【００４３】先の説明は２つの中間色を計算することを
中心に置いていた。実際には、２つの異なる色の間又は
、一般に好ましい方法におけるように、２つの異なる拡
張色の間の線に沿った等間隔を計算するだけで、どのよ
うな数の中間色でも計算できる。図１４には、異なる拡
張色の間に延出するＲＧＢスペースの中の線１５０が示
されている。合わせて８つの色を使用して１つの４×４
ブロックを表示する例を示すために、（異なる拡張色と
共に線に沿った）６つのＸを使用している。この場合、
ビットマップにおいて、それぞれの画素と関連している
のが８つの色の中のどれであるかを識別するために、画
素ごとに３ビットが必要である。また、画素ごとの適切
な色は図１４に示すようにＲＧＢスペースで選択されて
も良く、前述のように輝度領域で選択されても良い。さ
らに、中間色を１４種類とし、合わせて１６色と、画素
ごとに４ビットのビットマップ（４×４ブロックでは６
４ビット）とにより１つの４×４ビットを表示すること
も可能である。尚、そのような表示では、いずれの場合
にも、記憶されるのは２色だけであり、他の全ての色、
中間色は計算によって求められる。従って、必要な追加
記憶スペースはビットマップを記憶するためのものだけ
である。
【００４４】８×８画素のブロックもこの方式によって
申し分なく表示された。８×８ブロックを表示するとき
には、たとえば、２つの異なる拡張色と、２つの中間色
と、１２８ビットのビットマップを使用できる。８×８
ブロック１つについて６つの中間色と共に画素ごとに３
ビットのビットマップ（１９２ビットのビットマップ）
を使用した場合に特に良い結果が得られた。あるいは、
解像度を向上させるために、１４の中間色と、２５６ビ
ットのビットマップを使用することが可能である。先の
場合と同様に、記憶されるのは２色だけであり、中間色
は復号時に計算される。
【００４５】回復／復号方法 図１０には、回復／復号方法を示す。ステップ４４で、
まず、使用した符号化の型を判定するために符号化デー
タを検査する。符号化の型が００又は０１であれば、そ
れぞれのブロックの１６個の画素について、コードと関
連する色の１つ又は複数のブロックを複製する（ステッ
プ４５）。復号時及び符号化時には、いずれも、一度に
４本の走査線を符号化／復号するので、たとえば、４本
全ての走査線について一時記憶域を使用する。
【００４６】圧縮の型が「１０」である場合には、ビッ
トマップの制御の下に４本の走査線を記憶しているメモ
リに２つの色をゲーティングする。このステップはステ
ップ４６により指示されている。
【００４７】最後に、符号化の型が「１１」であれば、
まず、２つの中間色を計算し（ステップ４７）、ステッ
プ４８により示すように、ダブルビットマップを使用し
て４つの色をバッファにゲーティングし、４×４ブロッ
クを形成する。この場合にも、図８に色０Ｉ及び色１Ｉ
に関して示した式を使用する。
【００４８】本発明の圧縮を実行する装置先に述べた通
り、本発明による圧縮と回復はプログラム制御の下にマ
イクロプロセッサなどの汎用コンピュータにおいて実行
されれば良い。本発明の方法の実現に当たっては、通常
のプログラミングを使用すれば良い。また、圧縮と回復
は「ハードワイヤード」論理により実行されても良い。 図１１は、圧縮を実行する装置を示し、図１２は、回復
を実行する装置を示す。
【００４９】図１１の装置では、バッファ５０はラスタ
ー走査表示装置の走査線４本分を記憶する。ここで説明
する実施例においては、各画素は２４ビットの深さであ
る（ＲＧＢデータ）。図１１の装置は一度に１つの４×
４画素ブロックを考慮し、そのブロックに関するデータ
を圧縮した後に、走査方向に見て次のブロックを考慮す
る。
【００５０】各ブロックのそれぞれの画素を表すビット
はバッファ５０から乗算器５２，５３及び５４を介して
読み取られる。これらの乗算器は赤色信号に０．２９９
を掛け、緑色信号に０．５８７を掛け、青色信号に０．
１１４を掛ける。乗算器５２，５３及び５４の出力は加
算器５６で加算され、この加算の結果（信号線４９）が
輝度である。輝度は画素ごとに計算されて、アキュムレ
ータ５７で累算される。経路６０とレジスタ６１は累算
をマルチプレクサ６２を介して平均化（除算）させる。 さらに、ブロックが終了するごとに、マルチプレクサ６
２はアキュムレータ５７を「ゼロ」に戻す。そこで、Ｙ
レジスタブロック内の画素の平均輝度を記憶することに
なる。画素ごとの輝度値（信号線４９）は先入れ先出し
レジスタ６３に記憶される。Ｙ比較器６５は（レジスタ
５９からの）輝度の平均値を（レジスタ６３からの）そ
れぞれの画素の輝度と比較する。この比較の結果、セレ
クタ７３を制御するための制御信号が供給される。また
、信号線９０の信号は１０型の比較に使用するためのビ
ットマップであり、メモリ８５に記憶できる。このビッ
トマップは、ブロックを１０型の圧縮によって圧縮すべ
きであると判定された場合に使用される。
【００５１】画素ごとの実際のＲＧＢ値は先入れ先出し
レジスタ５１に記憶される。このレジスタの出力はセレ
クタ７３への入力を形成する。比較器６５からの比較の
結果により、特定の画素の輝度が平均値より低いことが
示されると、レジスタ５１の出力は加算器７４へ送られ
る。そうでなければ、レジスタ５１の出力は加算器７５
へ送られる。レジスタ５１から出力した全ての値が加算
器７４又は加算器７５で加算された後、それらの加算器
の出力を除算器、すなわちシフタ７８又は７９により除
算する。比較器６５の出力端子にある信号はシフタ７８
及び７９により「カウント」として使用される。すなわ
ち、１例を挙げれば、セレクタ７３が１０画素分の画素
データを加算器７４へ送り、６画素分を加算器７５へ送
った場合、シフタ７８は加算器７４の出力を１０で除算
し、シフタ７９は加算器７４の出力を１０で除算し、シ
フタ７９は加算器７５の出力を６で除算する。シフタ７
８及び７０の出力は異なる色である色０と、色１とをそ
れぞれ形成する。
【００５２】色０（信号線８３）と、色１（信号線８４
）とは比較器、すなわち比較手段８１に印加される。 この比較手段は第１の閾値（ブロック８８からのＴ１）
を受け取る。（この比較は、２つの色の輝度を比較する
ことにより輝度スペースで実行されるか、あるいは２つ
の色についてのＲＧＢ値の差を累算することによりＲＧ
Ｂスペースで実行されることが可能である。２つの色の
差（すなわち近さ）を確定するために、他の基準を使用
しても良い。たとえば、特定の表示装置に関して赤によ
り大きい又は小さい重みを与えても良い。）信号線８３
及び８４における色の差が閾値Ｔ１より小さい場合、比
較手段８１はカラーセレクタ８７にそのように指示し、
信号線８３及び８４の色はメモリ８５へ送られる。この
場合、比較手段８２は最前のブロックについて記憶され
ている色（単一の色であったと仮定する）を現在の色と
比較する。それらの色の差が閾値２（Ｔ２はブロック８
９に記憶されている）より小さければ、ラン命令が必要
である。比較手段８２の出力はＭセレクタ８６にラン命
令を開始するか又は最前のラン命令を更新することを指
示する。
【００５３】図示した実施例の場合、レジスタ５９から
の平均輝度値と、画素ごとの輝度値との差は比較器６５
から誤差アキュムレータ６６に累算される。この累算の
結果が閾値Ｔ３（ブロック６９に記憶されている）を越
えることが比較手段６７により判定されると、比較手段
６７の出力端子は、２倍ビットマップ及び拡張色を記憶
することを指示する信号をカラーセレクタ８７と、Ｍセ
レクタ８６とに供給する。拡張色は新色ブロック８０に
より図８に示す式を利用して計算される。それらの色は
カラーセレクタ８７により選択されて、メモリ８５に記
憶される。図９の式により示す３つのＹ帯域輝度値を計
算するのはＹ帯域ブロック７０である。それらの値は信
号線８３及び８４のＲＧＢ値から直接計算するか、又は
ブロック８０の出力をカラーセレクタ８７を介してブロ
ック７０に結合することにより計算することが可能であ
る。
【００５４】ＦＩＦＯレジスタ６３の出力端子は別のＦ
ＩＦＯレジスタ７２に結合している。これにより、Ｙ比
較手段７１はＹ帯域での比較のために画素ごとの輝度を
使用して、各画素がどの帯域に入るかを判定できるので
ある。画素ごとに比較手段７１の出力端子には２つのビ
ットが供給され、それらのビットはマップセレクタ８６
を介してメモリ８５に結合する。
【００５５】図１２の回復装置 圧縮データを記憶するメモリから出たビットストリーム
は図１２のバス１００に結合する。圧縮の型を指示する
「型」ビットはこのバスから選択されて、ブロック型識
別回路１０６に結合する。色を表すビットはカラーレジ
スタ１０１に結合する。また、ビットマップを表すビッ
トはビットマップレジスタ１０３に結合する。００型及
び０１型の圧縮の場合、単一の色が信号線１０９に結合
する。１０型の圧縮では、２つの異なる色、すなわち色
０と色１とが信号線１０９及び１１０にそれぞれ結合す
る。ブロックが１１型の圧縮である場合には、レジスタ
１０１から得た２つの拡張色が信号線１１１及び１１２
を介して計算手段１０２に結合する。４色計算手段１０
２は、同じように図８に示す式を利用して中間色を計算
する。ブロックカラーセレクタ１０４は、型識別回路１
０６の指令を受けて単一の色か、信号線１０９及び１１
０の２つの色か、又は１１型符号化の場合の４つの色の
いずれかを選択する。ビットマップデータはセレクタ１
０５を制御する。セレクタ１０５は２色、４色いずれの
場合にも適切な色を選択する。
【００５６】型識別回路１０６が０１型の符号化を検出
した場合、減分器１０７に８ビットランレングス命令が
記憶される。この減分器１０７の出力は、セレクタ１０
５の出力（単一の色）がブロック中の１６個の画素全て
について、また、ランレングス命令により指示されるブ
ロック数だけ繰り返されるように保証する。
【００５７】１６ビット減分器１０８は、１つのブロッ
クが完了した時点を指示するために、ブロックごとに１
６個の画素をカウントする。これにより、新たなデータ
を図１２の装置に結合できるのである。
【００５８】図１１の圧縮装置及び図１２の回復装置は
通常の素子によって実現されれば良い。
【００５９】以上、ユーザーが圧縮の量を調整できる状
態で適応圧縮を実行する圧縮・回復方式を説明した。説
明した１６ビット語の場合、００型の圧縮比は２４対１
である。０１型の圧縮では、通常、同じ色で連続して現
れるブロックの数によって、圧縮比は２４対１を相当に
上回る。１０型の圧縮では８対１の圧縮となり、１１型
の圧縮では６対１の圧縮となる。通常の非テキスト画像
の場合、開示したシステムによる圧縮は８〜１５対１の
範囲になると予想することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方法の一般に好ましい実施例にお
いて圧縮データに使用されるフォーマットを示す図。
【図２】圧縮、すなわち符号化の型を指示するために使
用される２つのビットと、符号化の結果、圧縮の型ごと
に記憶される圧縮データとを示すリスト。
【図３】本発明の圧縮方法を説明するためのブロック線
図。
【図４】圧縮後のビデオデータが２つの色と、ビットマ
ップとにより表示される場合にビットマップを確定する
従来の方法を示す線図。
【図５】従来の方法に伴う問題点を示すために使用され
る、ブロック内にビットマップが分布した４×４画素ブ
ロックの図。
【図６】本発明の適応方法で使用され、４色間での選択
を実行するためにダブルビットマップを利用する新規な
圧縮の型を示す線図。
【図７】図６の新規な圧縮が図５に示す問題点をどのよ
うに解決するかを示す、ブロック内にダブルビットマッ
プが分布した４×４ブロックを示す線図。
【図８】本発明の方法全体の中で使用される、２つの異
なる色を拡張するような１つの圧縮型の別の新規な面を
示す線図。
【図９】図６の異なる拡張色を使用する場合にダブルビ
ットマップがどのように形成されるかを示す線図。
【図１０】本発明の回復方法、すなわち復号方法を示す
線図。
【図１１】本発明の圧縮を実現する装置のブロック線図
。
【図１２】本発明の回復を実現する装置のブロック線図
。
【図１３】ＲＧＢスペースで最も近い色を確定するため
に使用される方法を示す線図。
【図１４】ＲＧＢスペースにおける複数の中間色、異な
る色及び異なる拡張色を示す線図。
【符号の説明】
５０　　バッファ ５１　　ＦＩＦＯレジスタ ５９　　Ｙレジスタ ６１　　レジスタ ６３　　ＦＩＦＯレジスタ ６５　　Ｙ比較器 ６６　　アキュムレータ ６７　　比較手段 ７０　　Ｙ帯域ブロック ７２　　ＦＩＦＯレジスタ ７３　　セレクタ ７４，７５　　加算器 ７８，７９　　シフタ ８０　　新色ブロック ８１，８２　　比較手段 ８５　　メモリ ８６　　マップセレクタ ８７　　カラーセレクタ １０１　　カラーレジスタ １０２　　４色計算手段 １０３　　ビットマップレジスタ １０４　　ブロックカラーレジスタ １０５　　セレクタ １０６　　ブロック型識別回路 １０７，１０８　　減分器

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　デジタルビデオカラーデータを圧縮す
    る方法において、ビデオデータをｎ×ｎ画素ごとの複数
    のブロックとして考慮する過程と；前記ブロックのそれ
    ぞれにあるｎ２　個の画素を検査することにより、前記
    ブロックのそれぞれについて２つの異なる色を確定する
    過程と；前記ブロックのそれぞれについての前記２つの
    異なる色の差が第１の閾値より大きいか否かを判定する
    過程と；前記差が前記第１の閾値より大きければ、前記
    ブロックを少なくとも２つの色および少なくとも１つの
    ｎ×ｎビットマップとして表示する過程と；前記差が前
    記第１の閾値より小さければ、前記ブロックを１つの色
    として表示する過程とから成る方法。
  2. 【請求項２】　　デジタルビデオカラーデータを圧縮す
    る方法において、ビデオデータをｎ×ｎ画素ごとの複数
    のブロックとして考慮する過程と；前記ブロックのそれ
    ぞれにあるｎ２　個の画素を検査することにより、前記
    ブロックのそれぞれについて２つの異なる色を確定する
    過程と；前記ブロックのそれぞれについての前記２つの
    異なる色の差を閾値と比較する過程と；前記差が前記閾
    値より大きければ、前記２つの異なる色から２つの中間
    色を計算すると共に、２ｎ×ｎビットマップを計算する
    過程と；前記差が前記閾値より小さければ、前記ブロッ
    クを２つの色及びｎ×ｎビットマップとして表示する過
    程とから成る方法。
  3. 【請求項３】　　デジタルビデオカラーデータを圧縮す
    る方法において、ビデオデータをｎ×ｎ画素ごとの複数
    のブロックとして考慮する過程と；前記ブロックのそれ
    ぞれにあるｎ２　個の画素を検査することにより、前記
    ブロックのそれぞれについて２つの異なる色を確定する
    過程と；前記ブロックのそれぞれについての前記２つの
    異なる色の差が第１の閾値より大きいか否かを判定する
    過程と；前記ブロックのそれぞれについての前記２つの
    異なる色の差が第２の閾値より大きいか否かを判定する
    過程と；前記差が前記第１の閾値より大きければ、前記
    ブロックを２つの色及びｎ×ｎビットマップとして表示
    する過程と；前記差が前記第２の閾値より大きければ、
    ２つの異なる拡張色を確定する過程と；２つの中間色を
    確定する過程と；前記ｎ×ｎブロックにある前記画素の
    それぞれについて前記２つの異なる拡張色及び前記２つ
    の中間色の中で最も近い１色を表示するビットマップを
    作成する過程とから成る方法。
  4. 【請求項４】　　画素のｎ×ｎブロックに関してデジタ
    ルビデオカラーデータを圧縮する方法において、前記ｎ
    ×ｎブロックにある前記画素について前記カラーデータ
    を検査することにより２つの異なる色を確定する過程と
    ；前記２つの異なる色の間に入る複数の中間色を確定す
    る過程と；前記ｎ×ｎブロックにある前記画素のそれぞ
    れについて前記２つの異なる色及び前記複数の中間色の
    中で最も近い１色を確定する過程と；前記ｎ×ｎブロッ
    クにある前記画素のそれぞれについて前記２つの異なる
    色及び前記複数の中間色の中で最も近い１色を表示する
    ビットマップを作成する過程とから成る方法。
  5. 【請求項５】　　画素のｎ×ｎブロックに関してデジタ
    ルビデオカラーデータを圧縮する方法において、前記ｎ
    ×ｎブロックにある前記画素について前記カラーデータ
    を検査することにより２つの異なる色を確定する過程と
    ；前記２つの異なる色から２つの異なる拡張色を確定す
    る過程と；前記２つの異なる拡張色の間に入る複数の中
    間色を確定する過程と；前記ｎ×ｎブロックにある前記
    画素のそれぞれについて前記２つの異なる拡張色及び前
    記複数の中間色の中で最も近い１色を確定する過程と；
    前記ｎ×ｎブロックにある前記画素のそれぞれについて
    前記２つの異なる拡張色及び前記複数の中間色の中で最
    も近い１色を表示するビットマップを作成する過程とか
    ら成る方法。
  6. 【請求項６】　　デジタルビデオカラーデータを圧縮す
    る装置において、走査線ｎ本分の画素データを記憶する
    バッファと；前記バッファに結合し、前記バッファに記
    憶されている画素のｎ×ｎブロックごとに２つの異なる
    色を確定する計算手段と；色閾値を記憶するレジスタ手
    段と；前記レジスタ手段及び前記計算手段に結合し、前
    記２つの異なる色の差が前記色閾値より大きいか否かを
    判定する比較器手段と；前記計算手段及び前記比較器手
    段に結合し、前記比較器手段の出力が前記２つの異なる
    色の差は前記色閾値より大きいことを示す場合に、各ｎ
    ×ｎブロックを２つの異なる色及びビットマップとして
    記憶し、前記比較器手段の出力が前記２つの異なる色の
    差は前記色閾値より小さいことを示す場合には、各ｎ×
    ｎブロックを単一の色として記憶する記憶手段とを具備
    する装置。
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