JPH0746409A - データの圧縮、復元方法と装置 - Google Patents

データの圧縮、復元方法と装置

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JPH0746409A
JPH0746409A JP5132369A JP13236993A JPH0746409A JP H0746409 A JPH0746409 A JP H0746409A JP 5132369 A JP5132369 A JP 5132369A JP 13236993 A JP13236993 A JP 13236993A JP H0746409 A JPH0746409 A JP H0746409A
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    • H04N5/781—Television signal recording using magnetic recording on disks or drums

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 映像画像データの無損失圧縮、復元方法と装
置を開示する。 【構成】 各フレームの各画素に対するＲＧＢ，ＹＵＶ
又はグレースケール（色）情報の映像画像データの個々
のフレームはｎ x ｎ 画素ブロックで処理する。色の組
合せ（カラーリスト）と画素ブロック内の異なる色の数
を次に判定し、色の数が所定のしきい値以上であれば、
圧縮は起こらない。色の数が所定のしきい値以下であれ
ば、以前の色の組合せの発生の探索を行う。一部の場
合、連続した画素ブロックのカラーリストは同一であ
る。この場合画素ブロック内の色の位置を示す画素マッ
プが出力される。更に各々の遭遇した色の組合せは項目
として色組合せディクショナリとして引き続き使用する
カラーキャッシュに記憶される。画素ブロックのカラー
リストがカラーキャッシュ内にある画素ブロックの場
合、カラーキャッシュへの項目に対する指標を使用して
画素ブロック内で見つけられる色を示す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はデータの圧縮、復元分野
に関し、特にディジタル画像データの圧縮と復元に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】データを圧縮する利点はよく知られてい
る。データの圧縮により、ある場合には記憶スペースを
節約でき、また他の場合にはデータ送信時間を削減でき
る。従来技術でディジタル映像データを圧縮及び復元す
る様々な手法が知られている。例えば本発明の譲渡人に
与えられた「エリアシング防止モードでカラー映像デー
タを圧縮、復元する方法と装置」の名称の米国特許 5,0
46,119号がある。米国特許 5,046,119号は「ロッシィ」
（損失的）と名付けたディジタル圧縮手法を説明してい
る。ロッシィデータ圧縮手法は、データの圧縮増大のた
めに表現している画像の一定の精度の損失を犠牲にした
ものである。ロッシィ圧縮手法はグラッフィックあるい
は映像画像やディジタル化音声データに適用すると効果
的であることが分かっている。そのようなロッシィ手法
は、一定量の精度の損失は画像ないし音声、即ちアナロ
グ源をディジタル形式で効率的に示すために受け入れ可
能であるという前提上で作動する。映像画像用の他のロ
ッシィ圧縮手法は、ネルソンにより「データ圧縮ブッ
ク」Ｍ＆Ｔ出版の１部門のＭ＆Ｔブック社、pp.347-408
（1992年）で検討されている。
【０００３】他の周知のデータ圧縮手法としてオリジナ
ルの源データを復元で正確に複製するものがあり、その
ような圧縮手法は「ロスレス」（無損失）と名付けられ
ている。例えば「高速データ圧縮及び復元装置と手法」
の名称の米国特許 4,558,302号がある。ロスレスデータ
圧縮手法では、圧縮中にデータは全く失われない。ロス
レスデータ圧縮手法は一般にテキストデータの記憶ある
いは送信に使用する。米国特許 4,558,302号以外の知ら
れたロスレスデータ圧縮手法には、ハフマン符号化及び
よく知られたレンペル−ジフ圧縮アルゴリズムに対する
様々な派生がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ロスレスデータ圧縮手
法は一般に映像ないし音声データには不必要と考えられ
ている。一般にこれは、映像画像ないし音声の音を表す
データの分布とデータを圧縮データストリームに圧縮す
るないし符号化するのに必要な時間故である。映像画像
用のロスレスデータ圧縮手法は、画素シェーディング値
を示すのに使用するデータ量を最小にする場合に実施す
ることが望ましい。例えば８ビットカラーグラフィック
スで、ロッシィ圧縮はエリアシングをもたらす可能性が
ある。エリアシングとは斜めの線ないし円が映像ディス
プレィでぎざぎざのあるないし階段状に表れることであ
る。ロスレスデータ圧縮はそのようなエリアシングを最
小にするために使用することが出来る。従って本発明の
目的はディジタル画像データを記憶、検索するロスレス
データ圧縮／復元手法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】カラー画像データのブロ
ックの無損失圧縮及び復元方法と装置を開示する。カラ
ー画像データのブロックは、画素ブロック増分で処理す
る。本発明の方法は一般に、画素データの画素ブロック
をカラー画像データのブロックから取得し、カラーリス
トを生成し、画素ブロックの画素の色の画素マップを生
成し、カラーリストを以前に処理した画素ブロックに対
応して１つないし複数のカラーリストと比較し、カラー
リストが以前に処理した画素ブロックのカラーリストと
一致するかを判定し、カラーリストが以前に処理した画
素ブロックのカラーリストと一致すれば以前に処理した
小ブロックのカラーリストを参照し、画素ブロックを符
号化して画素マップを出力し、カラーリストが以前に処
理した画素ブロックのカラーリストと一致しなければ制
御ブロックタイプフィールドをカラーリスト内の色の数
に対応した値に設定し、制御ブロックとカラーリスト内
の各々の色のカラー値データと画素マップを出力するス
テップからなる。
【０００６】
【実施例】コンピュータシステムでのディジタル画像デ
ータを圧縮、復元する方法と装置を説明する。以下の説
明では、本発明の完全な理解をもたらすため、特定の符
号化値や構造などの多くの特定の詳細を説明するが、当
業者にはそれらの特定の詳細なしに本発明を実施できる
ことが明かであろう。他の場合には、本発明を不必要に
曖昧なものにしないためにキャッシュデータ構造などの
特定の実施上の詳細を詳しく示していない。本説明で
は、ビットはバイナリ情報の単一の単位を指し、バイト
は８ビットのバイナリ情報を指し、語は16ビット（ない
し２バイト）を指す。バイナリデータのそのような記述
や構成は当業者にはよく知られている。
【０００７】実施例のコンピュータシステムの概要 実施例のコンピュータシステムを図１に付いて説明す
る。本発明はアップル・マッキントッシュ系のもの、Ｉ
ＢＭパーソナルコンピュータ系のもの、あるいは現在市
販されているいくつかのワークステーション、マルチユ
ーザないしグラフィックスコンピュータ装置の１つなど
の汎用マイクロコンピュータで実施することが出来る。
いずれにせよ実施例で利用できるコンピュータシステム
は一般に、情報を交信するバスないしその他の交信手段
101と、バス 101に接続して情報を処理するプロセッサ
102と、バス 101に接続してプロセッサ 102のための情
報と命令を格納するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
ないしその他の記憶装置 103ａ（一般に主記憶装置と称
する）と、頻繁にアクセスするデータないし迅速にアク
セスしなければならないデータを格納するキャッシュメ
モリ 103ｂと、バス 101に接続してプロセッサ 102のた
めに静的な情報や命令を格納する読み取り専用メモリ
（ＲＯＭ）ないしその他の記憶装置 104と、バス 101に
接続して情報や命令を格納する磁気ディスクやディスク
ドライブなどのデータ記憶装置 105と、バス 101に接続
して情報やコマンド選択をプロセッサ 102に伝える英数
字その他のキーを含む英数字入力装置 106と、バス 101
に接続して情報やコマンド選択をプロセッサ 102に伝
え、カーソルの動きを制御するマウス、トラックボー
ル、カーソル制御キーなどのカーソル制御装置 107とか
らなる。加えて、情報の永久的なコピーを提供するプリ
ンタなどのハードコピー装置 108がシステムに含まれて
いれば有用である。ハードコピー装置 108はバス 101を
通してプロセッサ 102に接続する。
【０００８】実施例のコンピュータシステムには更に、
カラーグラフィック画像を表示できる表示装置である表
示装置 110に接続されたフレームバッファ 109を接続す
る。フレームバッファ 109は表示装置 110を駆動する画
素データを含んでいる。一部の実施では、表示装置 110
はオプション的にグラフィックス加速器として知られて
いるレンダリング装置 111に接続することが出来る。一
般にそのようなレンダリング装置 111はバス 101に接続
してプロセッサ 102とフレームバッファ 109と通信する
ようにする。実施例はカリフォルニア州クペルチーノの
アップル・コンピュータ社から販売されているマッキン
トッシュ・コンピュータ上で使用するために実施する。
プロセッサ 102は画素シェーディング値の抽出や制御ブ
ロックの生成などの圧縮、復元の様々な部分を行うこと
に留意する。更にそのような圧縮データはデータ記憶装
置 105に格納することが出来る。
【０００９】ここで図２には、本発明とコンピュータシ
ステムとの関係が詳細に記述されている。圧縮、復元手
段 120はレンダリング手段 121に接続されている。レン
ダリング手段 121を用いて画素シェーディング値を生成
する。一部の場合は、レンダリング手段は、画素シェー
ディングデータが圧縮、復元手段 120により復元された
後、画素シェーディング値を記憶手段 122から検索す
る。レンダリング手段 121は更にフレームバッファ 123
に接続されている。フレームバッファ 123は画素を表示
手段 124にシェーディングするのに使用するディジタル
データ情報を含んでいる。更にフレームバッファ 123は
圧縮、復元手段 120に接続する。例えば画像ディスプレ
イを記憶する場合、フレームバッファ 123の内容を圧
縮、復元手段120に転送して復元する。圧縮後、データ
は記憶手段 122に格納する。
【００１０】本発明の方法の概要 本発明の本実施例は、８ビット画素シェーディング値で
作動する。しかし当業者には、本発明は更に長いあるい
は短いビット長を有する画素シェーディング値に拡張で
きることが明かであろう。それらの８ビットシェーディ
ング値はグレースケール、カラー値を示すもの、あるい
は色あるいはグレースケール表の指標とすることもでき
る。例えばそれはＲＧＢカラーデータを示す８ビットと
し、３ビットを赤データを示すのに使用し、３ビットを
緑データを示すのに使用し、２ビットを青データを示す
のに使用することが出来る。しかし本発明の方法は、他
のカラーデータ構成あるいは方式（例：ＹＵＶ）でも等
しく作動する。実施例の方法では、画素をブロックにグ
ループ化する。本実施例ではそれらのブロックはフレー
ムバッファ内では４ｘ４の画素の方形ブロックである。
画素値の順次のストリームを使用出来るが、画素の４ｘ
４ブロックを利用することでより大きな圧縮を達成でき
ることが分かっている。４ｘ４ブロックは例えば１番目
の走査線の最初の４つの画素シェーディング値、２番目
の走査線の最初の４つの画素シェーディング値、３番目
の走査線の最初の４つの画素シェーディング値、４番目
の走査線の最初の４つの画素シェーディング値を取るこ
とにより作成することが出来る。このように画素をグル
ープ化することは米国特許 5,046,119号に記載されてお
り、ここに従来技術に関して参照する。
【００１１】上記の説明で、「色」という用語は画素シ
ェーディング値（上記のようにこれはカラーデータ、グ
レースケールデータ、あるいは画素シェーディング表の
指標のいずれかとすることが出来る）を示すのに使用す
る。いずれにせよ画素ブロックは最初にブロック内の画
素の色の数を判定することで符号化する。画素ブロック
の圧縮ないし符号化は、画素ブロックの前の符号化の結
果に対応して生じる。データの圧縮ないし符号化ストリ
ームは制御ブロックを含み、ある場合にはその後に色の
リストあるいは１つないしそれ以上の画素マップが後に
続くカラーキャッシュの項目に対する指標が続く。他の
場合には、制御ブロックは、画素ブロックを無視するこ
とあるいは以前の復元画素ブロックを直接コピーすべき
ことを示す。圧縮は８色ないしそれ以下の画素ブロック
でのみ生じる。画素ブロックが直前の画素ブロックと同
一の場合は例外が生じることがある。
【００１２】圧縮、符号化の全般的な方法を図３、４に
付いて説明する。図３で、最初に画素ブロックを受け取
る（ステップ 201）。上述したように画素ブロックは４
×４画素ブロックである。次に圧縮している画像はフレ
ーム差別化をすべきかどうかを判定する（ステップ 20
2）。フレーム差別化とは１つの画像フレームから引続
きの画像フレームへ異なる画素だけを記憶するアニメー
ションあるいは映像で一般に使用される画像記憶手法の
ことである。フレーム差別化を可能にする場合は、現在
制御ブロックを検査してそれがフレーム差別化制御ブロ
ックかどうかを判定する（ステップ203a）。そうでなけ
ればフレーム差タイプの新しい制御ブロックを出力する
（ステップ203b）。イエスであれば、回路制御ブロック
のカウントフィールドを１だけ増分する（ステップ203
c）。どちらの場合も、最終画素ブロックに対してチェ
ックを行う（ステップ 224）。
【００１３】フレーム差別化を可能にしなければ、ある
いは成功しなければ、反復ブロックをチェックする（ス
テップ 204）。反復ブロックは直前の画素ブロックが処
理のために受け取ったばかりの画素ブロックと同一であ
る場合のものである。そのような反復ブロックに遭遇す
れば、現在制御ブロックをチェックして「反復ブロッ
ク」タイプであるかどうかを判定する（ステップ205
a）。ノーであれば、「反復ブロック」タイプの新しい
制御ブロックを出力する（ステップ205b）。イエスであ
れば現在制御ブロック内のカウントフィールドを１だけ
増分する（ステップ205c）。いずれの場合も、最終画素
ブロックに対してチェックを行う（ステップ 224毎
に）。
【００１４】反復ブロックが見つからなければ、二重反
復ブロックに対するチェックを行う（ステップ 206）。
二重反復ブロックに対するチェックの際、２つ前に処理
された画素ブロックを現在の画素ブロックと比較し、直
前の画素ブロックを後続の画素ブロックと比較する。二
重ブロックが同一であれば、現在の制御ブロックをチェ
ックして「二重反復ブロック」タイプであるかどうかを
判定する（ステップ207a）。ノーであれば「二重反復ブ
ロック」タイプの新しい制御ブロックを出力する（ステ
ップ207b）。イエスであれば、現在制御ブロックのカウ
ントフィールドを１だけ増分する（ステップ207c）。い
ずれの場合も、最終画素ブロックに対するチェックはス
テップ 224毎に行う。
【００１５】上記の状態がいずれも存在しなければ、画
素ブロック内の色をカウントしてカラーリストに記憶す
る（ステップ 208）。特定画素ブロックに対して８色以
上存在すれば、データは非圧縮として記憶すべきである
ということが決定されている。従ってチェックを行って
画素ブロックに８色以上あるかどうかを判定する（ステ
ップ 209）。８色以上あれば、現在制御ブロックをチェ
ックしてそれが非圧縮タイプであるかどうかを判定する
（ステップ210a）。ノーであれば非圧縮タイプの新しい
制御ブロックを画素カラー値と共に出力する（ステップ
210b）。イエスであれば、現在制御ブロックのカウント
フィールドを１だけ増分し、画素カラー値を出力する
（ステップ210c）。ここでも最終画素ブロックに対する
チェックはステップ 224毎に行う。
【００１６】ここで図４を参照する。カラーリストに８
色以下しかなければ、色の画素マップを作成する（ステ
ップ 211）。画素マップは画素ブロック内の各々の画素
の色を識別するのに使用する。カラーリスト内の色は次
に以前に処理した画素ブロック内の色と比較する（ステ
ップ 212）。最初にカラーリストは直前の画素ブロック
との一致基準を満たすかどうかのチェックを行う（ステ
ップ 213）。カラーリストが一致基準を満たせば、現在
制御ブロックのカウントフィールドを１だけ増分するこ
とで符号化と圧縮が生じ（ステップ 214）、画素ブロッ
クの画素マップを出力する（ステップ 215）。次に最終
画素ブロックに対してステップ 224毎にチェックを行
う。カラーリストが直前の画素ブロックとの一致基準を
満たさなければ、カラーキャッシュをチェックする（ス
テップ 216）。カラーキャッシュは以前の画素ブロック
で遭遇した色の異なる組合せを有する項目を含んでい
る。カラーキャッシュの内容の記述とカラーキャッシュ
の探索をどの様に行うかは後に述べる。カラーリストが
カラーキャッシュ内の項目との一致基準を満たさなけれ
ば、新しい出力制御ブロックが出力され、カウントフィ
ールドはゼロにセットされる（ステップ 217）。ゼロに
セットされたカウントフィールドは、それは現在の画素
ブロックと連関していることを反映していることに留意
する。カラーリスト内の色を次に出力する（ステップ 2
18）。次に画素マップを出力し（ステップ219）、色は
カラーキャッシュ内に項目として記憶される（ステップ
220）。ステップ217と220は画素ブロック内の色の組合
せに以前に遭遇しなかった場合を示す。
【００１７】カラーリストの色がカラーキャッシュ内の
項目の色との一致基準を満たさなければ、新しい制御ブ
ロックがセットされたキャッシュビットと共に出力され
る（ステップ 221）。キャッシュビットの設定は、画素
ブロックに対する色をカラーキャッシュで求めることが
出来るということを示す。次にその画素ブロックに対す
る色の組合せを有しているカラーキャッシュ内の項目を
指すキャッシュ指標を出力する（ステップ 222）。この
キャッシュ指標は画素ブロック内の全ての色を示すのに
必要な数よりもかなり少ないデータのビットからなるこ
とに留意する。その画素ブロックに対する画素マップを
次に出力する（ステップ 223）。最後に最終画素ブロッ
クに対するチェックを行う（ステップ 224）。それが最
終画素ブロックでなければ、新しい画素ブロックをステ
ップ 201毎に受け取る。それが最終データ画素ブロック
であれば、符号化ないし圧縮は完了する。
【００１８】上記の説明で使用した「一致基準」という
用語は、カラーリストないしカラーキャッシュは引続き
の画素ブロックで参照できる色を含むという所定の基準
を指す。そのような一致基準には、1)カラーリスト内の
色の数は処理している画素ブロック内の一致する色の数
よりも少なく、2)カラーリスト内の色は同一である、3)
カラーリストないしカラーコード項目は「無効」ないし
「未使用」色を含んでいる場合がある。そのような場合
は以下に詳細に説明する。
【００１９】制御ブロックと制御ブロックシーケンスの
説明 図５は制御ブロックのフォーマットとその中に含まれる
情報を例示したものである。図に付いて制御ブロック 3
01は、３ビットのブロックタイプ情報を有するブロック
タイプフィールド 302と、１ビットのキャッシュないし
拡張カウント（フラグ）フィールド 303を含んでいる。
フィールド 303は何のデータが制御ブロック 301に続い
ているのかを示すフラグ、即ちキャッシュ指標、色のリ
ストあるいは拡張カウントバイトである。最後に制御ブ
ロック 301には、制御ブロックに関連した処理された画
素ブロックの数を示すカウントフィールド 304が含まれ
ている。カウントフィールド 304は４ビットワイドであ
り、従って制御ブロック全体は１バイト（８ビット）ワ
イドである。図５には更に、表 305を示す。表 305は制
御ブロック内での符号化を記述したものである。表 305
のフィールド値 306列はブロックタイプフィールド 302
の符号化を記述し、ブロックタイプ 307列はブロックタ
イプを記述したものである。最後のフラグ 308列はフラ
グフィールド303が各々のブロックタイプに付いてどの
様に使用されるかを記述したものである。
【００２０】図示するように、生成できる制御ブロック
は８つの異なるタイプがある。単一の色（即ち１色）の
場合、ブロックタイプフィールドは 011の値を持つ。更
に全ての画素値は同じになるので画素マップは生成する
必要はない。更に１つの色しか出力としてもたらす必要
はない。単一の色の場合、フラグフィールド 303は制御
ブロックに続くバイトは拡張カウントバイトであること
を示す。
【００２１】２色の場合、フィールド値は 100となりフ
ラグフィールド 303はその画素ブロックのカラー情報が
（カラーリスト内の）制御ブロックの後に続くあるいは
カラーキャッシュに含まれるかどうかを示す。後者の場
合、制御ブロックの後に続くのはキャッシュ指標であ
る。４色と８色の場合は２色の場合と似ている。基本的
な違いは、考察している色の数である。４色の場合、フ
ィールド値は 010であるが、８色の場合はフィールド値
は 110となる。２色の場合の画素マップは16ビットしか
必要でない。これは１つのビットを用いて２色間で区別
できるからである。同様に４色の場合、２ビットを使用
して４色間で区別を行い、画素マップでは合計32ビット
となる。最後に８色の場合、３ビットを使用して８色間
で区別を行い、画素マップでは合計48ビットとなる。
【００２２】実施例の構成では、記憶装置は16ビット語
でアドレス可能である。２色と４色の場合、画素マップ
は直接この構成に対応し、従って未使用の記憶装置を避
けることが出来る。８色の場合はこの記憶装置構成に直
接マッピングしない。８色の場合は、３つの語を使用す
る。各々の語の最初の12ビットを使用して４×４画素ブ
ロックの最初の３行の画素データを記憶する。各々の語
の残りの４ビットを使用して画素ブロック内の残りの行
の画素データを記憶する。
【００２３】異なるタイプの制御ブロックに戻ると、画
素ブロックが８色以上を含んでいる場合は、圧縮は起こ
らない。ここで 111のブロックタイプフィールド値は、
画素ブロックは圧縮されないことを示す。この場合、そ
の画素ブロックに付いて画素マップは生成されない。
【００２４】最後に、反復ブロック（フィールド値 00
1）、二重反復ブロック（フィールド値 010）、フレー
ム差（フィールド値 000）制御ブロックフィールド符号
化値を例示している。反復ブロックと二重反復ブロック
によりカラー情報ないし画素マップは生成されないとい
う点で最大級の圧縮が可能になる。
【００２５】図６は２色、４色、８色の場合について、
カラーリスト内の色の組合せに以前に遭遇しなかった制
御ブロックシーケンスを例示したものである。制御ブロ
ック310内にはフラグフィールド 311があり、フラグフ
ィールド 311は０にセットされている。これは制御ブロ
ック 310に続くのはカラーリスト、ここでは色 312であ
ることを示す。色 312の数はカラーリスト内の色の数に
依存する。上記したように、これは１から８のいずれか
である。最後に色に続くのは画素マップ 313である。そ
れらの画素マップ 313はカラーリスト 312内の色のどれ
に画素マップの各々の画素の各々が対応するかを識別す
るのに使用する。最後に２、４、８色の場合、制御ブロ
ック 310のカウントフィールドは４ビットに限定され
る。そうであれば、最大16画素マップが後に続くことが
出来る。図示していないが、制御ブロックに続く拡張カ
ウントバイトを4098画素ブロックまで可能にする制御ブ
ロックタイプ（即ちフレーム差、単一色、反復フレーム
及び二重反復フレーム）を、制御ブロックにより参照す
ることが出来る。
【００２６】３、５、６、７色の符号化 この時点で、奇数の数の色がある場合、即ち３色、５
色、６色、７色の場合に生じる符号化を検討することが
有用である。奇数の色がカラーリストないしカラーキャ
ッシュ項目内の色の数よりも少ない場合、画素マップが
色の使用を規定するので参照することが出来る。更にカ
ラーリストないしキャッシュ項目を処理している画素ブ
ロックよりも少ない色で符号化する場合、以前のカラー
データを依然使用することが出来る。
【００２７】各々の場合に付いて処理は同じであるの
で、例として３色の場合を使用する。３色の場合、４色
制御ブロックを使用する（他の場合は８色制御ブロック
を使用する）。この場合、カラーリスト 312内で３つの
色しか有効でない（即ち使用される）。４番目の無効
（即ち使用されない）色も圧縮、復元過程での整合性の
ために含まれている。生成される画素マップはこの４番
目の無効な色に関係しないことに留意する。しかしこれ
らの３つの色及び４番目の異なる色で後続の４色画素ブ
ロックが生じる場合は、カラーリストのカラーデータを
修正して４番目の色を反映することが出来る。画素ブロ
ックが既存の制御ブロックに付け加えられている場合
は、単に新しい色でカラーリスト内の４番目の未使用の
色を置き換えることが出来る。これは画素ブロックが隣
接している場合に生じることがある。これが３つの色が
カラーキャッシュに挿入された場合であるならば、４番
目の色は単にカラーキャッシュに付け加えられるだけで
ある。ここでも３色の場合の画素マップは４番目（新し
い）色に関係しないので可能となる。
【００２８】図７はカラーリストが以前に遭遇し、カラ
ーキャッシュに記憶されている制御ブロックシーケンス
を例示したものである。最初に制御ブロック 320はセッ
トされた、即ち１値にセットされたフラグフィールド 3
21を有する。これは制御ブロック 320にキャッシュ指標
322が続くことを示している。キャッシュ指標 322は色
の組合せを見つけることの出来るキャッシュ内の位置な
いし項目を示す。図８は４色の場合のそのようなカラー
キャッシュを例示したものである。２、４、あるいは８
色の場合に付いて別々のカラーキャッシュが存在する。
全てのカラーキャッシュと同様に４色キャッシュ 324は
256項目を含んでいる。これは１バイトキャッシュ指標
の長さに対応する。４色の場合、各々のキャッシュ項目
には３ないし４つの色が記憶される。キャッシュには更
に画素マスクフィールド 325が含まれている。以下に詳
細に説明するように、画素マスクフィールド 325はキャ
ッシュを探索するときに性能改善を提供する。従って４
色キャッシュ指標は各々の色が８ビットと32ビットマス
クフィールドからなる64ビットワイドの項目を有する。
図７のキャッシュ指標 322はカラーキャッシュ内の項目
の１つに対応する。上記したようにカウントフィールド
は４ビットであり、従って16の画素マップ 323しかキャ
ッシュ指標 322に続くことはできない。
【００２９】図９は圧縮が生じない制御ブロックシーケ
ンスを例示したものである。最初にブロックタイプフィ
ールドは 111の値を有している。制御ブロックに続いて
カラー画素値 332がある。それらは画素ブロック内の16
画素の各々に対応した16の色である。色は画素ブロック
内でそれらが表れる順番にもたらされる。
【００３０】圧縮例 図１０と１１とは４色の場合での圧縮と符号化を例示し
たものである。図１０には画素ブロック401、402が示さ
れている。制御ブロック 410は画素ブロック401、402に
対して符号化される制御ブロックである。制御ブロック
のタイプフィールド 403は最初に 101の値を持つ。これ
は図５を参照してフィールド値 101が４色の場合に関連
していることを見ることで検証できる。これはこの色の
組合せの最初の例であるので、フラグフィールド 411は
ゼロにセットされる（即ちセットされない）ことに留意
する。最後にカウントフィールド 412を0001にセットし
て２画素ブロックがあることを示す。更に色404−407が
示されている。それら404−407の各々は画素ブロック40
1、402の各々で見つけられた色を示している。色404−
407のシーケンスは、画素ブロックを左から右へ及び上
から下へ走査するときに遭遇する順番に示されている。
更に、色404−407の各々はそれに割り当てられた値を持
っており、各々の画素マップ408、409で対応する画素の
特定シェーディング値を識別するのに使用する。
【００３１】この例で、非圧縮データとして記憶されれ
ば、８×32ないし 256ビットのデータが２つの画素ブロ
ックの画素の各々のシェーディング値を記述するのに必
要となる。実施例の圧縮方法を使用すれば、２つの画素
ブロックに付いて 104ビットしか必要とならない。これ
は25対１の圧縮率をもたらす。画素マップの数が増大す
ると、それに従って圧縮率も増大することに留意する。
【００３２】図１１は図１０の画素ブロック401、402の
制御ブロックシーケンスを例示したものである。但し色
の組合せはキャッシュで見つけられている。ここで制御
ブロック 413は、フラグ 415がセットされているという
点だけが異なる。これは制御ブロック 413の後に続くの
はキャッシュ指標 414であるということを示す。上記し
たように、キャッシュ指標は４色キャッシュへの１バイ
ト指標である。キャッシュ指標に続くのは画素マップ40
8、409である。この例では画素ブロック401、402を示す
のに80ビットしか必要としない。これは４対１以上の圧
縮率をもたらす。
【００３３】カラーキャッシュの探索 特定の色の組み合わせように動的に作成されたカラーキ
ャッシュを探索することは集約的な過程である。８ビッ
ト画素値に付いて 256の可能な色があり、カラーリスト
及びキャッシュ項目内の色を直接比較することはかなり
の時間を費やすことがある。２色の場合は色の直接的な
比較は最も効率的であることが判定されているが、４色
と８色の場合はキャッシュを探索するタスクはカラーマ
スク、即ち画素ブロックマスクとキャッシュ項目マスク
を使用することで大きく向上する。画素ブロックマスク
は画素マップ内の画素がある色範囲を識別するもので、
同様にキャッシュ項目マスクはキャッシュ項目内の色が
ある色範囲を識別するものである。２つのマスクを比較
することで、一致を見つけるため検査するキャッシュ項
目数を大きく削減できる。
【００３４】本実施例では、 256の可能な色を８色の32
範囲に分割する。32色の範囲の各々は、32ビットカラー
マスクの単一ビットに直接対応する。従っていずれの特
定の色によっても特定の色がある色範囲に対応するカラ
ーマスクのビットが設定される。これが画素ブロックマ
スクを作成する方法である。逆にキャッシュ項目マスク
は色範囲とマスク内の対応するビットが設定された後マ
スクの値を逆転した結果である。この理由はキャッシュ
項目にない画素ブロックのカラーリスト内の色の最小の
数を迅速に識別するためである。これは一致が存在しな
い場合にキャッシュ項目を迅速に識別する助けとなる。
【００３５】識別を以下の例により例示する。簡潔にす
るため及び例示のために仮想的な４ビットマスクを使用
し、画素ブロックマスクは1100の値を持ち、キャッシュ
項目マスクは1010（これの非逆転は0101となる）を想定
する。画素ブロックマスクと非逆転キャッシュ項目マス
クの迅速な視覚による検査から、第２のビット位置で色
が一致する可能性があることが分かる（左から右に見た
場合）。更に画素マスクの最初のビット位置の１値とキ
ャッシュ項目マスクの最初のビット位置の０値により画
素ブロック内の色の１つに付いては一致はないことが分
かる。従って画素ブロックカラーリスト内にキャッシュ
項目にない少なくとも１つの色がある。
【００３６】１つの色はキャッシュ項目内にないという
事実はキャッシュ項目マスクと画素ブロックマスクの間
で論理積機能を行うことにより迅速に判定される。ここ
で２つのマスクの論理積化により（即ち1100ＡＮＤ101
0）により、1000の値がもたらされる。その結果のセッ
トされたビット、即ち１の数を数えることにより、キャ
ッシュ項目にない色の最小数を迅速に判定する。ここで
その値は１である。カラーキャッシュを探索する場合に
は画素ブロックマスクを作成する。上述したように、キ
ャッシュ項目マスクはカラーキャッシュ項目の一部とし
て記憶され、カラーデータをキャッシュに挿入したとき
に作成する。カラーキャッシュ内の項目が潜在的に一致
すると識別されると、項目内の色は画素ブロックカラー
リスト内のカラーと直接的に比較される。
【００３７】図１２は本実施例で行う４及び８色の場合
のキャッシュ探索の流れを詳細に例示した流れ図であ
る。最初に処理している画素ブロックの画素ブロックマ
スクを生成する（ステップ 501）。画素ブロックマスク
は上述の方法を用いて生成する。次に探索する適切なカ
ラーキャッシュを選択する（ステップ 502）。適切なカ
ラーキャッシュは画素ブロックカラーリスト内の色の数
に対応する。４カラーキャッシュに付いては、カラーリ
スト内には３ないし４つの色がある。８カラーキャッシ
ュに付いては、カラーリスト内の５−８の色がある。適
切なキャッシュを選択すると、キャッシュ項目をスクリ
ーンする処理を行う。最初にカラーキャッシュ項目を検
索し、キャッシュ項目マスクを画素ブロックマスクに対
して比較する（ステップ 503）。
【００３８】次にマスク一致の結果が所定の一致しきい
値よりも大きいか判定する（ステップ 504）。４色の場
合に付いては、マスク一致しきい値は少なくとも３色の
範囲の一致があることである。８色の場合に付いては、
マスク一致しきい値は５色範囲の一致である。以下に説
明するように、このしきい値は、最大可能色以下を使用
するカラーキャッシュ内の項目があるという事実に対応
する（例：８カラーキャッシュで５色だけ）。いずれに
せよ、マスクしきい値が満たされなければ、最終カラー
キャッシュ項目に対するチェックがステップ 510（後に
説明）毎に行われる。
【００３９】マスク一致しきい値が満たされれば、カラ
ーキャッシュ項目内の色を画素ブロックカラーリスト内
の色と比較し（ステップ 505）、色一致しきい値に達し
たかどうかを判定するテストを行う（ステップ 506）。
色一致しきい値は色範囲よりも正確な色を比較すること
を除き、目的と実施面でマスク一致しきい値と似てい
る。４色の場合に付いての色一致しきい値は、３つの同
一の一致がなければならないということである。８色の
場合に付いては、色一致しきい値は５つの同一色一致が
あるということである。色一致しきい値が満たされなけ
れば、キャッシュ項目の処理は完了し、ステップ 510毎
に最終キャッシュ項目に対するテストが行われる。検査
したキャッシュ項目が最終項目でなければ、次のキャッ
シュ項目が検索され（ステップ 511）、処理はステップ
504に戻る。
【００４０】キャッシュ一致しきい値が満たされればキ
ャッシュ一致が見つけられている。しかしキャッシュ項
目内に画素ブロックカラーリストで使用出来る空の未使
用の項目がないか判定するために更なる処理が必要であ
る。従ってカラーキャッシュ項目内の色の数が画素ブロ
ックカラーリスト内の色の数よりも少ないかどうかを判
定するためのチェックを行う（ステップ 507）。ノーで
あれば、キャッシュ項目指標が圧縮データストリームに
出力するためにもたらされる（ステップ 509）。イエス
であれば、画素ブロックカラーリスト内に未使用の色が
あることが分かる。この場合、追加色をカラーキャッシ
ュ項目に追加する（ステップ 508）。これにより生成さ
れ、記憶されている新しいキャッシュ項目マスクが作成
される。これが完了すると、キャッシュ項目指標はステ
ップ 508毎に圧縮データストリームに出力するためにも
たらされる。
【００４１】本実施例では、循環キャッシュ構造を使用
する。従ってキャッシュが一杯であれば、即ち 256項目
を含んでいれば、次のキャッシュ挿入要求により最初の
項目は重ね書きされる。引続きのキャッシュ挿入要求に
より更に次の引続きのキャッシュ項目が重ね書きされ
る。更に、キャッシュ項目マスクは圧縮中にだけ使用さ
れるので、圧縮データストリームの復元中は必要でな
い。従って復元中のカラーキャッシュの構築中、キャッ
シュ項目マスクは生成されない。
【００４２】復元 図１４は本発明実施例の方法を使用して圧縮ないし符号
化されたデータストリームを復元又は解読する方法であ
る。最初に制御ブロックを検索する（ステップ601）。
制御ブロックのブロックタイプフィールドを検査する。
ブロックタイプフィールドが値 011を含んでいれば、そ
れは単一色タイプブロックである。この場合、同じカラ
ー画素値が出力される（ステップ 602）。これは16即ち
画素ブロック内の画素の数かけるカウントブロックのカ
ウントフィールド内の値に付いて起こる。画素ブロック
の各々に付いて、画素値は走査線当り４画素が配置され
ることに留意する。
【００４３】ブロックタイプフィールドが値 100、10
1、110を含んでいれば、おそらくカラーキャッシュを用
いて色が圧縮されたタイプである。各々の場合に、復元
手段はブロックタイプを認識し、処理されている色の数
とアクセスする適切なキャッシュを認識する。最初にキ
ャッシュビットがセットされているかどうかを見るため
にチェックを行う（ステップ 603）。キャッシュビット
がセットされていれば、圧縮データストリーム内の制御
ブロックに続くキャッシュ指標を用いてカラーキャッシ
ュから色を検索する（ステップ 604）。キャッシュから
の色は次に記憶され、制御ブロックと関連した１つない
しそれ以上の画素マップに従って出力する（ステップ 6
05）。代わりにキャッシュビットがセットされていなけ
れば、これは新しい色の組合せであることが分かる。こ
の場合、色のリストは圧縮データストリーム内の制御ブ
ロックに続いていることが分かる。色は次に制御ブロッ
クと関連した１つないしそれ以上の画素マップにしたが
ったシーケンスで出力する（ステップ 606）。次にカラ
ーリストからの色をカラーキャッシュに入力する（ステ
ップ 607）。ここでのカラーキャッシュへの指標は、デ
ータはそれが符号化されたのと同じ順番に複合されてい
るので、正確に対応するということに留意する。これは
カラーキャッシュは圧縮、復元中に動的に作成され、圧
縮データストリームはオリジナルの画素データと同じ順
序で処理されているからである。
【００４４】ブロックタイプフィールドが 111の値を含
んでいれば、圧縮はない（ステップ608）。この場合、
画素値は制御ブロックのカウントフィールドで特定され
た画素ブロックの数に対して制御ブロックに続いてそれ
らがカラーリスト内で生じるときに出力される。
【００４５】ブロックタイプフィールドが001ないし010
の値を持っていれば、以前の画素ブロックないし２つの
以前の画素ブロックはそれぞれ複製され、制御ブロック
のカウントフィールド内で指定された画素ブロックの数
に対して出力される。最後にブロックタイプ値が 000で
あれば、制御ブロックのカウントフィールドで指定され
たブロックの数はフレーム差が使用可能になるのでスキ
ップされる。以上、映像画像データのロスレス圧縮、復
元方法と装置を開示した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を具体化できるコンピュータシ
ステムである。
【図２】コンピュータシステム内の他の構成部品に関す
る実施例の圧縮、復元手段の間の関係を示す機能図であ
る。
【図３】本発明の実施例で利用できる圧縮の一般的な方
法を例示した流れ図である。
【図４】本発明の実施例で利用できる圧縮の一般的な方
法を例示した流れ図である。
【図５】本発明の実施例で利用できる圧縮データを符号
化する制御ブロックフォーマットを例示したものであ
る。
【図６】本発明の実施例で構築できる、カラーリストが
圧縮データと一致している制御ブロックシーケンスを例
示したものである。
【図７】本発明の実施例で構築できる、図３ｂのカラー
リストの代わりにカラーキャッシュの項目に対するキャ
ッシュ指標を使用する制御ブロックシーケンスを例示し
たものである。
【図８】本発明の実施例で構築し利用できるカラーキャ
ッシュを例示したものである。
【図９】本発明の実施例で構築できる、圧縮されたデー
タがない制御ブロックシーケンスを例示したものであ
る。
【図１０】 本発明の実施例で符号化できる、カラーリ
ストがデータストリームに含まれた４色圧縮例である。
【図１１】 本発明の実施例で符号化できる、カラー組
合せが以前にキャッシュされた図１０の同一画素ブロッ
クを使用した例である。
【図１２】 本発明の実施例で行うことの出来る、４色
及び８色の場合のカラーキャッシュ探索のステップを説
明した流れ図である。
【図１３】 本発明の実施例で行うことの出来る、４色
及び８色の場合のカラーキャッシュ探索のステップを説
明した流れ図である。
【図１４】 本発明の実施例で利用できる、復元、解読
方法を示した流れ図である。
【符号の説明】
101:バス 102:プロセッサ 103a:ＲＡＭ 103b:キャッシュ 104:ＲＯＭ 105:ハードディスク 106:キーボード 107:カーソル制御装置 108:ハードコピー装置 109:フレームバッファ 110:表示装置 111:レンダリング装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 制御ブロックがカウントフィールドとフ
    ラグフィールドとタイプフィールドを含み、かつ圧縮デ
    ータストリームがカラー値データを散在させた符号化し
    た制御ブロックからなるときに、前記圧縮データストリ
    ームを作成するためにカラー画像データのブロックを圧
    縮する方法において、 a) 画素ブロックをカラー画像データの前記ブロックか
    ら取得し、 b) カラーリストを生成し、 c) 前記画素ブロックの画素の色の画素マップを生成
    し、 d) 前記カラーリストを以前に処理した画素ブロックに
    対応して１つないし複数のカラーリストと比較し、 e) 前記カラーリストが以前に処理した画素ブロックの
    カラーリストと一致するかを判定し、 f) 前記カラーリストが以前に処理した画素ブロックの
    カラーリストと一致すれば以前に処理した画素ブロック
    の前記カラーリストを参照して前記画素ブロックを符号
    化し、かつ前記画素マップを出力し、 g) 前記カラーリストが以前に処理した画素ブロックの
    カラーリストと一致しなければ制御ブロックタイプフィ
    ールドを前記カラーリスト内の色の数に対応した値に設
    定し、前記制御ブロックと前記カラーリストと前記画素
    マップを出力し、前記カラーリストとカラーキャッシュ
    に入力するステップからなる前記方法。
  2. 【請求項２】 a) 画素ブロックをカラー画像データか
    ら抽出する抽出手段と、 b) 前記画素ブロック内の異なる色をカウントし、カラ
    ーリストを生成し、前記抽出手段と接続されたカラーリ
    スト生成手段と、 c) 前記抽出手段と接続され、前記画素ブロックの各々
    の画素一のカラー値を識別する画素マップを生成する画
    素マップ生成手段と、 d) 複数の色組合せを記憶するカラーキャッシュと、前
    記色組合せは前記カラーキャッシュに項目として記憶さ
    れ、 e) 前記カラーリスト生成手段と前記画素抽出手段と前
    記カラーキャッシュに接続された比較手段とからなり、
    前記比較手段はカラーリストを以前のカラーリスト及び
    １つないしそれ以上のキャッシュ項目を比較し、一致が
    見つかれば圧縮データを出力し、前記カラーリスト内の
    色の数が所定のしきい値以上であれば復元データを出力
    するカラー画像を圧縮する装置。
  3. 【請求項３】 a) 画像データのブロックから画素ブロ
    ックを抽出し、 b) カラーリストと画素ブロックカウントを作成し、 c) 前記画素ブロック内の各々の画素の画素シェーディ
    ング値を識別する画素シェーディング値基準と画素マッ
    プを出力して、前記画素ブロックカウントが画素シェー
    ディング値の第１の所定数以下であれば前記画素ブロッ
    クを圧縮し、 d) 前記画素ブロックカウントが画素シェーディング値
    の第１の所定数以上であれば前記画素ブロックを非圧縮
    画素ブロックとして記憶するステップからなる画像デー
    タを圧縮する方法。
JP5132369A 1992-05-12 1993-05-12 データの圧縮、復元方法と装置 Withdrawn JPH0746409A (ja)

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