JPH0954571A - 階調制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平面ディスプレイなどの表示階調数の少ない
表示装置の表示階調を疑似的に増やしイメージなどの多
階調の表示を可能にする。 【解決手段】 本発明は、誤差拡散回路（２０２）に入
力される階調データを式（１）によって変換する変換手
段を具備したことを特徴とする階調制御装置。 ｙ＝ｘ×Ｆ／（２＾ｍ） …（１） ここで、Ｆ＝（２＾（ｍ−ｎ）×（２＾ｎ−１）＋１
…（２）、ｘ：表示したい本来の階調データ。ｍビット
で表す。、ｙ：誤差拡散回路に入力する階調データ。ｍ
ビットで表す。、Ｆ：誤差拡散法で表現できる階調数、
ｎ：表示装置で表現できる階調数（２＾ｎ）を表現する
ビット数、２＾ｎは２のｎ乗、変換後のデータｙの上位
（ｍ−ｎ）ビットは、近似値Ｐを表し、下位ｎビットは
誤差Ｅを表す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータなど
の情報機器における表示装置用の階調制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】現在、ＬＣＤ（液晶表示ディスプレイ）
などでは、表示できる階調の数は一色あたり、８または
１６階調までがほとんどである。従って、カラーでは５
１２または４０９６色の表現しかできない。

【０００３】しかしながら、これでは微妙なあるいは繊
細な表示を行なうことは不可能であり、写真や、ビデオ
などの表示を行なうと自然色とは異なった表示になって
しまっていた。これらの問題を解消するためには、最低
でも一色あたり１２８〜２５６階調の表示が必要とな
る。

【０００４】そのために、現在取られている方法として
は、（１）アナログインタフェース方式により多階調表
示可能なＬＣＤ装置や、（２）デジタル方式によりイン
タフェースしたうえで、アナログ変換して、所望の階調
を表示するＬＣＤなどが開発されている。

【０００５】これらは、最終的には液晶駆動のトランジ
スタを所望の階調を表示するためのアナログ電圧で駆動
するものである。また、これらとは別に、（３）元々液
晶駆動の電圧は、現状と同じ８〜１６階調でありなが
ら、画像処理により、疑似的に階調数を増やす工夫も行
なわれている。

【０００６】すなわち、ディザ方式、誤差拡散方式、Ｆ
ＲＣ（フレーム・レート・コントロール）方式などであ
る。これらは、空間的にあるいは、時間的に表現する階
調を間引く、または、ばらまく等の処理によって疑似的
に階調数を増やす方法である。これらの技術は、例え
ば、下記参考資料［１］、［２］に開示されている。

【０００７】［１］ 小林、上原、中門「誤差拡散法で
５１２色表示液晶を１６７０万色に、専用ＬＳＩ開発」
（日経エレクトロニクス１９９４．８．２２ｐｐ．１３
１−１４２） ［２］ 福岡「信号処理が容易なディジタル方式階調数
の増加とともに増える端子数」（フラットパネルディス
プレイ１９９４ｐｐ．１７７−１７９）

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】参考資料［１］にもあ
るように、（１）のアナログ方法は、ＬＣＤ内部の回路
規模が大きくなり、動作周波数も高くなる。従って、消
費電力が大きくなるとともに、電圧のばら付きにより色
むらが生じ、結果的にコストアップになるなどの問題が
ある。また、（２）のデジタル方式も（１）と同様の問
題をもつ。

【０００９】（３）の画像処理方式は、回路構成は簡単
な物でもあってもある程度実現可能であり、また、ＬＣ
Ｄ自身は既存の低価格ＬＣＤを使用できる。但し、ＦＲ
Ｃ方式は階調を増やそうとすると、実効的なフレーム周
波数が低下し、ちらつきが目立つようになる。

【００１０】また、ディザ方式や、誤差拡散方式は空間
拡散方式であるため空間解像度が低下し、階調数をあま
り増やすことはできない。ディザ方式に比べ誤差拡散方
式は解像度の低下は少ないが、表示装置に使用するに
は、方式が複雑かつ高速処理が難しいと言うことで、今
まで余り利用されなかった。

【００１１】参考資料［１］の方法は、その解決方法の
一例であるが、この方法では、処理を容易にするために
誤差計算を省略している。そのため、表現できる階調数
を低下させかつ、ある輝度以上の階調が飽和するという
欠点を持っている。また、そのために階調特性が急しゅ
んになりコントラストが強めに出ると言う欠点を持って
いる。

【００１２】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、平面ディスプレイなどの表示階調数の少ない表
示装置の表示階調を疑似的に増やしイメージなどの多階
調の表示を可能にする階調制御装置を提供することを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】従って、まず、上記目的
を達成するために請求項１に係る発明は、表示画像を階
調データまたは、ルックアップテーブルのインデックス
として記憶し、この記憶された表示画像を表示タイミン
グに応じて読みだし、直接または、ルックアップテーブ
ルによって表示データの階調データに変換した後、誤差
拡散回路によって表示階調を疑似的に増加させるコンピ
ュータなどの情報処理装置における表示装置の階調制御
装置において、前記誤差拡散回路に入力される階調デー
タを、式（１）によって変換する変換手段を具備したこ
とを特徴とする階調制御装置である。

【００１４】ｙ＝ｘ×Ｆ／（２＾ｍ） …（１） ここで Ｆ＝（２＾（ｍ−ｎ）×（２＾ｎ−１）＋１ …（２） ｘ：表示したい本来の階調データ。ｍビットで表す。

【００１５】ｙ：誤差拡散回路に入力する階調データ。
ｍビットで表す。 Ｆ：誤差拡散法で表現できる階調数 ｎ：表示装置で表現できる階調数（２＾ｎ）を表現する
ビット数 ２＾ｎは２のｎ乗 変換後のデータｙの上位（ｍ−ｎ）ビットは、近似値Ｐ
を表し、下位ｎビットは誤差Ｅを表す。

【００１６】また、請求項２に係る発明は、主メモリ、
またはフレームメモリに、表示画像を階調データとして
記憶し、この記憶された表示画像を表示タイミングに応
じて、前記主メモリ、またはフレームメモリから読みだ
し、誤差拡散回路によって表示階調を疑似的に増加させ
るコンピュータなどの情報処理装置における表示装置の
階調制御装置において、前記主メモリ、またはフレーム
メモリに書き込む階調データを、式（１）によって変換
する変換手段を具備したことを特徴とする階調制御装置
である。

【００１７】ｙ＝ｘ×Ｆ／（２＾ｍ） … （１） ここで Ｆ＝（２＾（ｍ−ｎ）×（２＾ｎ−１）＋１ … （２） ｘ：表示したい本来の階調データ。ｍビットで表す。

【００１８】ｙ：主メモリ、またはフレームメモリに入
力するデータ。ｍビットで表す。 Ｆ：誤差拡散法で表現できる階調数 ｎ：表示装置で表現できる階調数（２＾ｎ）を表現する
ビット数 ２＾ｎは２のｎ乗 変換後のデータｙの上位（ｍ−ｎ）ビットは、近似値Ｐ
を表し、下位ｎビットは誤差Ｅを表す。

【００１９】さらに、請求項３に係る発明は、主メモ
リ、またはフレームメモリに、表示画像をルックアップ
テーブルのインデックスとして記憶し、この記憶された
表示画像を表示タイミングに応じて、前記フレームメモ
リから読みだし、ルックアップテーブルによって階調デ
ータに変換した後、誤差拡散回路によって表示階調を疑
似的に増加させるコンピュータなどの情報処理装置にお
ける表示装置の階調制御装置において、前記ルックアッ
プテーブルに設定する階調データを、式（１）によって
変換する変換手段を具備したことを特徴とする。

【００２０】ｙ＝ｘ×Ｆ／（２＾ｍ） … （１） ここで Ｆ＝（２＾（ｍ−ｎ）×（２＾ｎ−１）＋１ … （２） ｘ：表示したい本来の階調データ。ｍビットで表す。

【００２１】ｙ：ルックアップテーブルに入力するデー
タ。ｍビットで表す。 Ｆ：誤差拡散法で表現できる階調数 ｎ：表示装置で表現できる階調数（２＾ｎ）を表現する
ビット数 ２＾ｎは２のｎ乗 変換後のデータｙの上位（ｍ−ｎ）ビットは、近似値Ｐ
を表し、下位ｎビットは誤差Ｅを表す。

【００２２】さらに、請求項４に係る発明は、表示画像
を階調データまたは、ルックアップテーブルのインデッ
クスとして記憶し、この記憶された表示画像を表示タイ
ミングに応じて読みだし、直接または、ルックアップテ
ーブルによって表示データの階調データに変換した後、
誤差拡散回路によって表示階調を疑似的に増加させるコ
ンピュータなどの情報処理装置における表示装置の階調
制御装置において、前記誤差拡散回路に入力される階調
データを、ｎビットの近似値Ｐと（ｍ−ｎ＋１）ビット
の誤差データＥに変換する変換手段を具備したことを特
徴とする。

【００２３】ここで ｘ：表示したい本来の階調データ。ｍビットで表す。 ｎ：表示装置で表現できる階調数（２＾ｎ）を表現する
ビット数 ２＾ｎは２のｎ乗 誤差データＥは、ｘとｘに最も近いｘを越えない２＾ｍ
／（ｎ−１）の整数Ｎ倍の数値との差を表す正整数また
は、ｘとｘに最も近い２＾ｍ／（ｎ−１）の整数Ｎ倍の
数値との差を表す正負の整数。これらの場合の整数Ｎが
近似値Ｐとなる。

【００２４】さらに、請求項５に係る発明は、主メモ
リ、またはフレームメモリに、表示画像を階調データと
して記憶し、この記憶された表示画像を表示タイミング
に応じて、前記主メモリ、またはフレームメモリから読
みだし、誤差拡散回路によって表示階調を疑似的に増加
させるコンピュータなどの情報処理装置における表示装
置の階調制御装置において、前記主メモリ、またはフレ
ームメモリに書き込むデータを、ｎビットの近似値Ｐと
（ｍ−ｎ＋１）ビットの誤差データＥに変換する変換手
段を具備したことを特徴とする。

【００２５】ここで ｘ：表示したい本来の階調データ。ｍビットで表す。 ｎ：表示装置で表現できる階調数（２＾ｎ）を表現する
ビット数 ２＾ｎは２のｎ乗 誤差データＥは、ｘとｘに最も近いｘを越えない２＾ｍ
／（ｎ−１）の整数Ｎ倍の数値との差を表す正整数また
は、ｘとｘに最も近い２＾ｍ／（ｎ−１）の整数Ｎ倍の
数値との差を表す正負の整数。これらの場合の整数Ｎが
近似値Ｐとなる。

【００２６】さらに、請求項６に係る発明は、主メモ
リ、またはフレームメモリに、表示画像をルックアップ
テーブルのインデックスとして記憶し、この記憶された
表示画像を表示タイミングに応じて、前記フレームメモ
リから読みだし、ルックアップテーブルによって階調デ
ータに変換した後、誤差拡散回路によって表示階調を疑
似的に増加させるコンピュータなどの情報処理装置にお
ける表示装置の階調制御装置において、前記ルックアッ
プテーブルに設定する階調データを、ｎビットの近似値
Ｐと（ｍ−ｎ＋１）ビットの誤差データＥに変換する変
換手段を具備したことを特徴とする。

【００２７】ここで ｘ：表示したい本来の階調データ。ｍビットで表す。 ｎ：表示装置で表現できる階調数（２＾ｎ）を表現する
ビット数 ２＾ｎは２のｎ乗 誤差データＥは、ｘとｘに最も近いｘを越えない２＾ｍ
／（ｎ−１）の整数Ｎ倍の数値との差を表す正整数また
は、ｘとｘに最も近い２＾ｍ／（ｎ−１）の整数Ｎ倍の
数値との差を表す正負の整数。これらの場合の整数Ｎが
近似値Ｐとなる。

【００２８】さらに、請求項７に係る発明は、表示画像
を階調データまたは、ルックアップテーブルのインデッ
クスとして記憶し、この記憶された表示画像を表示タイ
ミングに応じて読みだし、直接または、ルックアップテ
ーブルによって表示データの階調データに変換した後、
誤差拡散回路によって表示階調を疑似的に増加させるコ
ンピュータなどの情報処理装置における表示装置の階調
制御装置において、前記誤差拡散回路に入力される階調
データを、ｎビットの近似値Ｐと（ｍ−ｎ＋１）ビット
の誤差データＥに変換する変換手段を具備したことを特
徴とする。

【００２９】ここで ｘ：表示したい本来の階調データ。ｍビットで表す。 ｎ：表示装置で表現できる階調数（２＾ｎ）を表現する
ビット数 ２＾ｎは２のｎ乗 Ｇ：表示装置の一つの階調で補間する階調数であり、２
＾ｍ／（２＾ｎ−１）で表される。

【００３０】誤差データＥは、ｘとｘに最も近いｘを越
えない２＾ｍ／（ｎ−１）の整数Ｎ倍の数値との差を２
＾（ｍ−ｎ＋１）／Ｇ倍した数を表す正整数または、ｘ
とｘに最も近い２＾ｍ／（ｎ−１）の整数Ｎ倍の数値と
の差を２＾（ｍ−ｎ＋１）／Ｇ倍した数を表す正負の整
数。これらの場合の整数Ｎが近似値Ｐとなる。

【００３１】さらに、請求項８に係る発明は、主メモ
リ、またはフレームメモリに、表示画像を階調データと
して記憶し、この記憶された表示画像を表示タイミング
に応じて、前記主メモリ、またはフレームメモリから読
みだし、誤差拡散回路によって表示階調を疑似的に増加
させるコンピュータなどの情報処理装置における表示装
置の階調制御装置において、前記主メモリ、またはフレ
ームメモリに書き込むデータを、ｎビットの近似値Ｐと
（ｍ−ｎ＋１）ビットの誤差データＥに変換する変換手
段を具備したことを特徴とする。

【００３２】ここで ｘ：表示したい本来の階調データ。ｍビットで表す。 ｎ：表示装置で表現できる階調数（２＾ｎ）を表現する
ビット数 ２＾ｎは２のｎ乗 Ｇ：表示装置の一つの階調で補間する階調数であり、２
＾ｍ／（２＾ｎ−１）で表される。

【００３３】誤差データＥは、ｘとｘに最も近いｘを越
えない２＾ｍ／（ｎ−１）の整数Ｎ倍の数値との差を２
＾（ｍ−ｎ＋１）／Ｇ倍した数を表す正整数または、ｘ
とｘに最も近い２＾ｍ／（ｎ−１）の整数Ｎ倍の数値と
の差を２＾（ｍ−ｎ＋１）／Ｇ倍した数を表す正負の整
数。これらの場合の整数Ｎが近似値Ｐとなる。

【００３４】さらに、請求項９に係る発明は、主メモ
リ、またはフレームメモリに、表示画像をルックアップ
テーブルのインデックスとして記憶し、この記憶された
表示画像を表示タイミングに応じて、前記フレームメモ
リから読みだし、ルックアップテーブルによって階調デ
ータに変換した後、誤差拡散回路によって表示階調を疑
似的に増加させるコンピュータなどの情報処理装置にお
ける表示装置の階調制御装置において、前記ルックアッ
プテーブルに設定する階調データを、ｎビットの近似値
Ｐと（ｍ−ｎ＋１）ビットの誤差データＥに変換する変
換手段を具備したことを特徴とする。

【００３５】ここで ｘ：表示したい本来の階調データ。ｍビットで表す。 ｎ：表示装置で表現できる階調数（２＾ｎ）を表現する
ビット数 ２＾ｎは２のｎ乗 Ｇ：表示装置の一つの階調で補間する階調数であり、２
＾ｍ／（２＾ｎ−１）で表される。

【００３６】誤差データＥは、ｘとｘに最も近いｘを越
えない２＾ｍ／（ｎ−１）の整数Ｎ倍の数値との差を２
＾（ｍ−ｎ＋１）／Ｇ倍した数を表す正整数または、ｘ
とｘに最も近い２＾ｍ／（ｎ−１）の整数Ｎ倍の数値と
の差を２＾（ｍ−ｎ＋１）／Ｇ倍した数を表す正負の整
数。これらの場合の整数Ｎが近似値Ｐとなる。

【００３７】さらに、請求項１０に係る発明は、請求項
１乃至請求項９いずれか１項記載の階調制御装置におい
て、前記誤差拡散回路は、前記表示装置の一画面の水平
画素数をｗ、誤差データＥがｅビットで表されるとき、
少なくともｅ×ｗビットの容量を持ち、一ライン分の誤
差データＥを記憶するラインバッファと、前記階調デー
タを近似値データＰと誤差データＥに分離する分離手段
と、前記分離手段により分離された表示画素ｐの誤差デ
ータＥに、Ｆｌｏｙｄｅ ＆ Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇの方
法に従って、一つ左側の画素ｏの誤差データの７ｏ／１
６と、一ライン前に表示したｐの左上側のａ，真上の
ｂ，右上のｃのそれぞれの誤差データを、前記ラインバ
ッファから読みだし、それぞれ３ａ／１６、５ｂ／１
６、ｃ／１６したデータを加算する加算手段と、前記加
算手段により加算された誤差データＥを前記ラインバッ
ファのｐに相当する部分に格納する誤差データ格納手段
と、前記加算手段により加算された誤差データが、オー
バーフローまたは、アンダーフローした場合に、前記近
似値データＰをインクリメント或いはデクリメントする
オーバ・アンダーフロー変換手段と、前記近似値データ
Ｐを表示装置に出力する近似値データ出力手段とから構
成される階調制御装置である。

【００３８】さらに、請求項１１に係る発明は、請求項
１乃至請求項９いずれか１項記載の階調制御装置におい
て、前記誤差拡散回路は、前記表示装置の一画面の水平
画素数をｗ、誤差データＥがｅビットで表されるとき、
少なくともｅ×ｗビットの容量を持ち、一ライン分の誤
差データＥを記憶するラインバッファと、前記階調デー
タを近似値データＰと誤差データＥに分離する分離手段
と、前記分離手段により分離された表示画素ｐの誤差デ
ータＥに、Ｆｌｏｙｄｅ ＆ Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇの方
法に従って、一つ左側の画素ｏの誤差データの８ｏ／１
６と、一ライン前に表示したｐの左上側のａ，真上の
ｂ，右上のｃのそれぞれの誤差データを、前記ラインバ
ッファから読みだし、それぞれ２ａ／１６、４ｂ／１
６、２ｃ／１６したデータを加算する加算手段と、前記
加算手段により加算された誤差データＥを前記ラインバ
ッファのｐに相当する部分に格納する誤差データ格納手
段と、前記加算手段により加算された誤差データが、オ
ーバーフローまたは、アンダーフローした場合に、前記
近似値データＰをインクリメント或いはデクリメントす
るオーバ・アンダーフロー変換手段と、前記近似値デー
タＰを表示装置に出力する近似値データ出力手段とから
構成される階調制御装置である。

【００３９】請求項１に係る発明は、変換手段により、
誤差拡散回路に入力される階調データを、式（１）によ
って変換するので、表示装置に表示される画像の階調が
飽和するのを防止することができ、かつ階調特性を平滑
化することができる。

【００４０】請求項２に係る発明は、変換手段により、
主メモリ、またはフレームメモリに入力される階調デー
タを、式（１）によって変換するので、請求項１に係る
発明と同様の効果を得ることができる。

【００４１】請求項３に係る発明は、変換手段により、
ルックアップテーブルに設定する階調データを、式
（１）によって変換するので、請求項１に係る発明と同
様の効果を得ることができる。

【００４２】請求項４又は請求項７に係る発明は、変換
手段により、誤差拡散回路に入力される階調データを、
ｎビットの近似値Ｐと（ｍ−ｎ＋１）ビットの誤差デー
タＥに変換するので、正確に誤差拡散を行なうことがで
きる。

【００４３】請求項５又は請求項８に係る発明は、変換
手段により、主メモリ、またはフレームメモリに入力さ
れる階調データを、ｎビットの近似値Ｐと（ｍ−ｎ＋
１）ビットの誤差データＥに変換するので、請求項４に
係る発明と同様の効果を得ることができる。

【００４４】請求項６又は請求項９に係る発明は、変換
手段により、ルックアップテーブルに設定する階調デー
タを、ｎビットの近似値Ｐと（ｍ−ｎ＋１）ビットの誤
差データＥに変換するので、請求項４に係る発明と同様
の効果を得ることができる。

【００４５】請求項１０に係る発明は、加算手段によ
り、分離手段により分離された表示画素ｐの誤差データ
Ｅに、Ｆｌｏｙｄｅ ＆ Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇの方法に
従って、一つ左側の画素ｏの誤差データの７ｏ／１６
と、一ライン前に表示したｐの左上側のａ，真上のｂ，
右上のｃのそれぞれの誤差データを、ラインバッファか
ら読みだし、それぞれ３ａ／１６、５ｂ／１６、ｃ／１
６したデータを加算し、誤差データ格納手段により、加
算手段により加算された誤差データＥをラインバッファ
のｐに相当する部分に格納し、近似値データ出力手段に
より、近似値データＰを表示装置に出力する。

【００４６】また、オーバ・アンダーフロー変換手段に
より、加算手段により加算された誤差データが、オーバ
ーフローまたは、アンダーフローした場合に、近似値デ
ータＰをインクリメント或いはデクリメントする。

【００４７】請求項１１に係る発明は、請求項１０に係
る発明において、加算手段により加算される誤差データ
の係数を、それぞれ７／１６，１／１６，５／１６，３
／１６とするので、誤差計算回路を簡単に構成すること
ができる。

【００４８】

【発明の実施の形態】本発明は、コスト及び技術的に現
状ＬＣＤでも対応可能な方式である誤差拡散方式を、表
示装置に効果的に適用する階調制御装置を提案するもの
である。まず、第一に、参考資料［１］の誤差拡散方式
において、階調が飽和する欠点に関する対応方法を提案
する。また、参考資料［１］の誤差拡散方式では、階調
数が減少しコントラストが強くなってしまう問題に対し
ての対策方法を提案する。次に、高速処理が必要なため
今まで実施されていなかった、正確な誤差拡散方式の適
用方法について提案する。

【００４９】以下、図面を参照して、本発明の実施の形
態について説明する。 ＜第１の実施の形態＞図１は、一般的な表示装置の構成
を示す図である。

【００５０】同図に示すように、コンピュータ本来の仕
事を実行するＣＰＵ１００、メモリ（ＭＥＭ）１０２、
記憶装置、周辺装置などがバス１０１に接続され、この
バス１０１には、表示用のフレームメモリ１０４が接続
されている。

【００５１】このフレームメモリ１０４には、表示タイ
ミングを生成したり、表示メモリの制御を行なうディス
プレイコントローラー１０３、及びＬＣＤ等の表示デバ
イス１０５が接続される。

【００５２】また、ルックアップテーブル方式の場合に
は、フレームメモリ１０４の内容は、一旦ルックアップ
テーブル１０６に格納され、インデックスから輝度デー
タに変換された後に表示デバイス１０５に出力される。

【００５３】ここでは、階調飽和と、コントラスト強調
を除去する階調制御装置について説明する。図２は、８
ビットデータの上位３ビットを８階調ドライバに入力し
た場合の表示特性を示す図である。図２は、参考資料
［１］の図７と同じものであるが、参考資料［１］で
は、８ビットの階調データの上位３ビットを近似値と
し、下位５ビットをそのまま加算方向の誤差データとし
ているため、上位３ビットが１１１の時の誤差データを
拡散してもそれ以上階調を上げる事ができない。

【００５４】従って、“１１１０００００”〜“１１１
１１１１１”までの３２階調がすべて同一階調になり、
その結果、全体の階調が２２４＋１階調に減少しかつ、
上位３２階調が飽和すると言う欠点をもつ。

【００５５】この場合、誤差を５ビットで表しているた
め、ＬＣＤのもつ表示輝度の間隔を３２階調に分割する
ことになる。８階調表示のＬＣＤの階調を分割できるの
は、０〜１，１〜２，２〜３，３〜４，４〜５，５〜
６，６〜７の７つの領域であるため、３２×７＋１＝２
２５階調しか表現できないからである。

【００５６】即ち、このように本来の階調データｍビッ
トのうちの、上位ｎビットを近似値とし下位（ｍ−ｎ）
ビットを誤差データとする場合には、階調はＦ＝（２＾
（ｍ−ｎ））×（２＾ｎ−１）＋１階調しか表せないこ
とになる。

【００５７】例えば、上記８階調表示のＬＣＤを使用し
て、８ビットの階調データを上記方法で誤差拡散した場
合、表示できる階調Ｆは、 ｍ＝８，ｎ＝３，Ｆ＝３２×７＋１＝２２５ となる。

【００５８】そこで、最初からＦ階調を表示することに
して、当初の２＾８階調をＦ階調に平均的に圧縮してお
くこととする。即ち、表示階調データがｘであるとき、
まず ｙ＝ｘ×Ｆ／（２＾ｍ） …（１） に変換する。前記の８階調表示ＬＣＤでの８ビット表示
階調データの場合でみると、 ｙ＝ｘ×２２５／２５６ とする。

【００５９】例えば、表示階調データｘが０ＸＦＦ（２
５５）の場合は、ｙ＝０ＸＥ０（２４０）となり、下位
５ビットはすべて０となる。圧縮後の２２５階調のデー
タの、上位３ビットを近似値とし、下位５ビットを加算
方向の誤差データとすると、その表示階調は図２に示し
た網線の様にリニアに拡散されることになる。

【００６０】上記圧縮方法を実現するためには、いくつ
かの方式が考えられる。以下、各方式について説明す
る。 ［１．１］まず、第１の方式は、フルカラー方式、カラ
ーパレット方式いずれの場合でもよいが、表示階調デー
タが決定し、誤差拡散回路２０２に入力される時点で変
換するものである。なお、以下に述べる説明において
は、誤差拡散の方法は、参照資料［１］の方法や、後に
述べる第２の実施の形態の方法でもよい。

【００６１】図３は、上述の第１の方式を実現するため
の階調制御装置の構成を示す図である。なお、図１と同
一部分には、同一符号を付して説明する。同図に示すよ
うに、変換回路に該当する階調圧縮テーブル２０１を各
色毎に設け、この各階調圧縮テーブル２０１にて前記
（１）式の圧縮処理を行なう。なお、変換回路は、組み
合わせ回路であっても、ＲＯＭ等によるテーブルであっ
ても良い。

【００６２】そして、この変換後の表示階調データｙ
は、各色毎に設けられた誤差拡散回路２０２に出力さ
れ、誤差拡散が行なわれた後に、表示デバイス１０５に
出力される。

【００６３】［１．２］第２の方式は、フレームメモリ
１０４に、表示階調を変換した後のデータを直接記憶さ
せる方式である。この場合、あらかじめフレームメモリ
１０４に、階調データを書き込むとき、即ち、図形や文
字やイメージを、フレームメモリ１０４に書き込むとき
に、式（１）の変換を行なう方法である。

【００６４】この変換は、ＣＰＵなどによりソフトウェ
アで行なう方式、描画ハードウェア内部で変換する方式
等が考えられるが、ＣＰＵ１００の処理負荷を考慮する
と、描画ハードウェアにより変換する方法が現実的であ
る。

【００６５】図４は、この第２の方式を実現するため
に、フレームメモリ１０４のディスプレイコントローラ
１０３内に変換回路を設けた例である。なお、図１と同
一部分には、同一符号を付して説明する。

【００６６】同図に示すように、バス１０１には、バス
インターフェイス３０１を介して、表示タイミングコン
トローラ３０２、アドレス制御回路３０３、書き込みデ
ータ圧縮回路３０４、読みだしデータ逆変換回路３０５
が接続されている。

【００６７】表示タイミングコントローラ３０２は、表
示デバイス１０５に表示される表示タイミングを制御す
る制御信号を表示デバイス１０５或いはルックアップテ
ーブル１０６に出力する。

【００６８】アドレス制御回路３０３は、アドレス制御
信号をフレームメモリ１０４に出力する。書き込みデー
タ圧縮回路３０４は、バス１０１からバスインターフェ
イス３０１を介して入力される階調データを上記（１）
式に基づいて、変換した後に、フレームメモリ１０４に
出力する。

【００６９】読みだしデータ逆変換回路３０５は、フレ
ームメモリ１０４から読み出されるデータを、上記
（１）式の逆変換を行なった後に、バスインターフェイ
ス３０１を介してバス１０１に出力する。

【００７０】なお、ここでは一色分しか図示していない
が、ｒｅｄ，ｇｒｅｅｎ，ｂｌｕｅ各色毎にこのような
変換回路を持つか、あるいは、一つの変換回路を各色共
通に使用する構成を採用してもよい。以下の各実施の形
態における説明に於いても同様である。

【００７１】また、図４では、読みだしデータ逆変換回
路３０５に、フレームメモリ１０４からデータを読みだ
すときに、読みだしデータ逆変換回路３０５を通るよう
になっているが、この回路はなくてもよい。以下の各実
施の形態における説明に於いても同様である。

【００７２】さらに、上述の場合には、フレームメモリ
１０４に階調データを格納する際に変換する方法につい
て説明したが、主メモリに書き込まれる際に変換する方
法を採用しても良い。

【００７３】［１．３］第３の方式は、カラーパレット
メモリに変換後の階調データを記憶する方式である。

【００７４】このカラーパレット方式は、フレームメモ
リに、カラーパレットのインデックスを記憶させ、この
インデックスにより、カラーパレットの一つを選択し表
示色や、表示階調を指定するものである。

【００７５】本実施の形態においては、カラーパレット
メモリに階調データを設定するときに、設定すべき階調
データを上記式（１）の変換を行なってから設定する。
データを変換する方法には、ソフトウェアで行なう方式
と、ハードウェアで行なう方式が考えられるが、この方
法では、ソフトウェアの負荷は軽いので、ソフトウェア
で行なっても十分であるが、ＣＲＴ表示などとのソフト
ウェアの互換性を考えるとハードウェアで実施すること
が好ましい。

【００７６】図５は、変換後の階調データをカラーパレ
ットメモリ４０３に記憶させるハードウェア構成を示す
図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して
説明する。

【００７７】同図に示すように、ルックアップテーブル
１０６は、ＣＰＵインターフェイス４０１、書き込みデ
ータ圧縮回路４０２、読みだしデータ逆変換回路４０
３、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ各色毎のカラーパレ
ットメモリ４０４を具備している。

【００７８】書き込みデータ圧縮回路４０２は、ディス
プレイコントローラ１０３又はメモリ１０２からＣＰＵ
インターフェイス４０１を介して入力される各色毎の階
調データを上記（１）式に基づいて変換し、この変換さ
れた階調データをカラーパレットメモリ４０４に格納す
る。

【００７９】各色毎に設けられたカラーパレットメモリ
４０４は、書き込みデータ圧縮回路４０２により格納さ
れた変換後の階調データを誤差拡散回路２０２に出力す
る。また、読みだしデータ逆変換回路４０３は、カラー
パレットメモリ４０４に格納されている変換後の階調デ
ータを、上記（１）式の逆変換を行ない、ＣＰＵインタ
ーフェイス４０１を介して、ディスプレイコントローラ
１０３又はメモリ１０２に出力する。

【００８０】従って、本実施の形態に係る階調制御装置
によれば、表示デバイス１０５に表示される画像の階調
が飽和するのを防止することができ、且つ階調特性を平
滑化することができる。 ＜第２の実施の形態＞本実施の形態においては、誤差デ
ータ作成方式の一つ、表示時の計算方式を提案する。

【００８１】従来の誤差拡散方式では、誤差データを計
算するが複雑であり、処理時間が実際の表示処理時間内
では間に合わないと言うことを理由として、表示装置内
での厳密な誤差拡散処理を採用しているものはなかっ
た。

【００８２】参考資料［１］の方法でも誤差計算を省略
し、上位ビットを近似値、下位ビットのみを誤差データ
と仮定している。ここで、誤差計算とは、表示すべき階
調から、表示可能な最も誤差の少ない階調を選択し、か
つその誤差を求めることである。

【００８３】図６に示すように、例えば、８階調のＬＣ
Ｄでは、表示階調は８段階で７つの領域に分割でき、そ
の間を誤差拡散法で補間することになる。すなわち、２
５６階調を表示しようとすると、一つの領域あたり約３
７階調を補間することになる。

【００８４】この３７階調を表すには、６ビットが必要
である。また、近似値は８段階であり、これを表すのに
は３ビット必要である。２５６階調の表示データは８ビ
ットで表されるから、この８ビットを、近似値３ビット
と誤差データ６ビットに変換すればよい。

【００８５】この変換は、（ａ）例えば、入力データｘ
を領域幅２５６／７で割った値の小数部を切り捨てた整
数値を近似値とし、その余りを加算方向への誤差とする
ことで可能である。これは、図６のＰ１，Ｅ１で表され
る。

【００８６】例えば、ｘ＝１８（０Ｘ１２）の場合は、
近似値“０００”、誤差“０１００１０”であり、ｘ＝
３５（０Ｘ２３）の場合は、近似値“０００”であり、
誤差“１０００１１”となる。

【００８７】（ｂ）また、より正確な近似値はｘ×２５
６／７を四捨五入した値とし、誤差は近似した値と入力
との差を、符号付きの整数で表したものとする。即ち、
図６の様に、各階層を中央でわけ、中央より下側はその
下の境界値を近似値とし、その差を＋の誤差とする。

【００８８】中央より上側は、その次の境界値を近似値
とし、その差を−の誤差で表す。これは、図６のＰ２，
Ｅ２で表される。例えば、ｘ＝１８（０Ｘ１２）の場合
は、近似値“０００”、誤差“０１１０００”（１８）
であり、ｘ＝１９（０Ｘ１３）の場合は、近似値“００
１”であり、誤差“１０１１１１”（−１７）となる。
この時最上位ビットは符号を表す。

【００８９】この計算を計算回路で実現することは可能
であるが、回路規模が大きくなりまた、処理時間上で前
述のような問題が発生する。本実施の形態では、図７
（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、この誤差計算をＲ
ＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等によるテ
ーブル変換方式で実施する。

【００９０】同図に示すように、高速ＲＯＭ等で構成さ
れる誤差計算テーブル６０１は、Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，
Ｂｌｕｅの各色毎に設けられており、フレームメモリ１
０４又はルックアップテーブル１０６からの８ビットの
表示階調データを変換テーブルによって、３ビットの近
似値Ｐと、６ビットの誤差Ｅに変換して、誤差拡散回路
２０２に出力する。

【００９１】図８（ａ）及び図８（ｂ）は、上記２種類
の変換方法に使用される変換テーブルの例である。この
変換テーブルは、表示装置の表現可能な階調数（上記で
は８）及び、表現したい階調数（上記では２５６）によ
って変わってくる。また近似値の取り方によっても異な
る。

【００９２】従って、本実施の形態の階調制御装置によ
れば、高速に誤差拡散処理を行なうことができる。 ＜第３の実施の形態＞ところで、表示すべき階調は、実
際に表示するときに決まるものではなく、例えば、フル
カラー方式では、フレームメモリに描画データを書き込
むときに決まるものである。

【００９３】また、カラーパレット方式の場合には、カ
ラーパレットに各インデックス毎に階調を設定するとき
に決まるものである。従って、実際の表示時に誤差計算
を行なわなくても、前記の表示すべき階調が決まったと
きに同時に、誤差計算を行なっておくことは可能であ
る。ここでは、表示時ではなく、それ以前に誤差データ
を計算しておく方法について提案する。

【００９４】［３．１］まず、フレームメモリに誤差計
算後のデータを記憶する方法を提案する。図９（ａ）及
び図９（ｂ）は、フルカラー方式においてフレームメモ
リ内に書き込む際に、近似値と誤差データに変換する第
１の方式の階調制御装置の構成を示す図である。

【００９５】この場合は、例えば、前記の例の８階調の
ＬＣＤに各色あたり２５６階調を表示しようとすると、
一色あたり従来では８ビットの深さのフレームメモリが
必要であったが、この方法では近似値と誤差をあわせて
一色あたり９ビットの深さのフレームメモリが必要とな
る。

【００９６】本実施の形態の階調制御装置によれば、上
述の第２の実施の形態において述べたように、書き込み
データ誤差計算回路７０１により、ＣＰＵからの８ビッ
トの書き込みデータｘを３ビットの近似値Ｐと、６ビッ
トの誤差Ｅに変換する。

【００９７】そして、この３ビットの近似値Ｐと、６ビ
ットの誤差Ｅをフレームメモリ１０４に出力する。な
お、読み出しデータ誤差逆変換回路７０２は、書き込み
データ誤差計算回路７０１と逆の動作を行なうものであ
る。

【００９８】また、このフレームメモリ１０４に表示デ
ータを書き込むときに、ソフトウェアによって前記変換
処理を行なっておくことで可能である。ソフトウェアで
実施する場合は変換回路が不要となる。但し、この方法
はソフトウェアのオーバーヘッドが大きく、描画速度が
低下する恐れがある。

【００９９】これとは別に、描画制御回路のハードウェ
アでＣＰＵからの書き込みデータを前記方式で近似値と
誤差データに変換した後、フレームメモリに書き込むこ
とも可能である。

【０１００】ハードウェアで行なう場合には、表示時に
変換する場合に比べて処理時間に余裕があるため、例え
ば変換テーブルを一つだけ用意し、各色で時分割使用す
る事も可能である。こうすることで変換テーブルを少な
くすることができる。

【０１０１】［３．２］次に、カラーパレットに誤差デ
ータ計算後のデータを記憶する方法を提案する。

【０１０２】図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、カラー
パレットに誤差データ計算後のデータを記憶させる第２
の方式の階調制御装置の構成を示す図である。この方式
は、ＣＰＵからカラーパレットに各色８ビットの階調デ
ータを設定する変わりに、その階調データを、前記方式
により近似値と誤差データに変換した後に設定する方法
である。

【０１０３】この方法では、フレームメモリ１０４に記
憶されるのはインデックスであるため、フレームメモリ
１０４の容量は変化しない。カラーパレットメモリ８０
３は、従来一色あたり８ビット必要であったものが９ビ
ット必要となる。但し、カラーパレットメモリ８０３は
全体としての容量が少ないため、それほど問題とはなら
ない。

【０１０４】本実施の形態の階調制御装置によれば、上
述の第２の実施の形態において述べたように、書き込み
データ誤差計算回路８０１により、ＣＰＵからＣＰＵイ
ンターフェイス４０１を介して入力される８ビットの書
き込みデータｘを３ビットの近似値Ｐと、６ビットの誤
差Ｅに変換する。

【０１０５】そして、この３ビットの近似値Ｐと、６ビ
ットの誤差Ｅを各色毎に設けられたカラーパレットメモ
リ８０３に出力する。なお、読み出しデータ誤差逆変換
回路８０２は、書き込みデータ誤差計算回路８０１と逆
の動作を行なうものである。

【０１０６】このカラーパレット方式においても、誤差
計算をソフトウェアで行なう方式と、変換回路で行なう
方法とが考えられる。カラーパレットにデータを設定す
る処理は、設定時に一度行なうだけであり、また変換す
るデータ自身もカラーパレットの容量分だけであり、シ
ステムの負荷となることはない。

【０１０７】ソフトウェアの互換性などの問題から、ハ
ードウェアによって変換を行なう場合でも、カラーパレ
ットへのデータ書き込み時間には余裕があるため、やは
り、変換テーブルを１つだけ用意し、時分割で各色で共
用して使用することが可能であり、これにより変換テー
ブルを少量にすることができる。 ＜第４の実施の形態＞さて、ここでは、表示データが近
似値と誤差データに変換できた後の、誤差拡散方式に付
いて提案する。誤差拡散方式では、ある一つの画素の階
調を近似値と誤差にわけ、誤差データを周辺部の画素デ
ータに加算（減算）している。

【０１０８】Ｆｌｏｙｄ ＆ Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇの方
法では、参照資料［１］の図４の様に、誤差を右隣に７
／１６、次のラインの真下に５／１６、その左側に３／
１６、右側に１／１６を分配している。

【０１０９】本実施の形態においては、これを実現する
ための誤差拡散回路を提案する。図１１に示すように、
誤差データＥのビット幅をｅ、一画面の水平画素数をｗ
とすると、ｅビットｗワードのラインメモリまたはシフ
トレジスタを用意する。

【０１１０】これをラインバッファと呼ぶことにする。
このラインバッファは、異なる位置（アドレス）のデー
タの同時読みだしと書き込みができる。但し、これは時
分割制御によって実現されていてもよい。

【０１１１】本実施の形態においては、ラインバッファ
を２ポートメモリによって構成する。この場合、読みだ
し位置を示すリードポインター（ｒｐ）と、書き込み位
置を示すライトポインター（ｗｐ）が必要になる。

【０１１２】このラインバッファは、現在表示している
スキャンラインの一つ前のスキャンラインに於ける誤差
データを記憶するものである。そして、現在のラインを
表示するときに、一つ前のライン、即ち、一つ上の表示
ラインの誤差データを使用して、現在のラインに誤差を
拡散する。この誤差の拡散は加算器（符号付き）で行な
う。

【０１１３】図１１に示すように、現在の表示ラインの
表示画素の一部をｏ．ｐ．ｑ．ｒとし、その上の表示ラ
インの対応する位置の表示画素をａ，ｂ，ｃ，ｄとす
る。ここでは、一度にすべての誤差を加算して計算する
誤差拡散回路と、誤差データの加算をパイプライン的に
実施する誤差拡散回路について説明する。

【０１１４】［４．１］図１２は、一度にすべての誤差
を加算して誤差計算を行なう階調制御装置の誤差拡散回
路の構成を示す図である。また、図１４は、同実施の形
態における階調制御装置の動作を説明するためのタイミ
ングチャートである。

【０１１５】ラインバッファ１０００は、一画面の表示
毎に“０”にクリアされる。画面の最上位ラインの表示
時には、その前のラインの誤差データはすべて“０”で
ある。前述の実施の形態において述べた方法により、近
似値と誤差データに分解された表示データはラッチ１０
１０にラッチされる。

【０１１６】このラッチ１０１０にラッチされたデータ
のうち、誤差データは１０１１の加算器に入力される。
ラインバッファ１０００は、ｒｅａｄ ｐｏｉｎｔｅｒ
１００１によって示された位置から順次読みだされ、１
００３，１００４，１００５のラッチに順次移されてい
く。

【０１１７】１０１１の加算器にはラッチ１００３，１
００４，１００５の内容がそれぞれ３／１６，５／１
６，１／１６に計算されて入力される。また、パイプラ
インの一段後段のラッチ１０１３のデータ、即ち当該画
素の左隣のデータの誤差を１００９によって７／１６さ
れたデータも加算器１０１１に入力される。

【０１１８】これらのｘ／１６の固定計算は、シフトと
加算だけで実効可能である。ここで、誤差データはすべ
て加算される。次に、加算器１０１１と１０１３の間に
はオーバー・アンダーフロー変換回路１０１２を設け
る。

【０１１９】このオーバー・アンダーフロー変換回路１
０１２は、テーブルを有しており、その入力は誤差デー
タと近似値その物であるところが異なる。このオーバー
・アンダーフロー変換回路１０１２のテーブルでは、誤
差データの最終計算結果がオーバーフローまたは、アン
ダーフローしていないかチェックする。

【０１２０】ここでいうオーバーフローとは、バイナリ
ー計算でのオーバーフロー、アンダーフローではなく、
誤差データの表現範囲に対する判定である。例えば、前
記８ビットＬＣＤで、２５６階調表示し、誤差を正負で
表す場合、一つの近似値で表現するのは２５６／７階調
である。

【０１２１】従って、誤差データは−２５６／１４〜２
５６／１４の間になければならない。この範囲をオーバ
ーした場合には、近似値を＋１し、アンダーした場合は
近似値を−１する。

【０１２２】さらに、オーバーした場合は、一つ上の階
調の近似値に対するマイナスの誤差を、アンダーした場
合は一つ下の近似値に対するプラスの誤差を新たに算出
して、最終的に新しい近似値と新しい誤差データを算出
する。

【０１２３】この変換をするのがここでのオーバー・ア
ンダーフロー変換回路１０１２である。このオーバー・
アンダーフロー変換回路１０１２の変換テーブルは、図
１２に示すように誤差と近似値を入力し、新たな誤差と
近似値を出力するか、または、図１３に示すように誤差
データのみ入力し、新たな誤差データを出力すると共
に、近似値に対する＋１，−１，０のいずれの処理を行
なうかの信号を出力する物（１０１４）でもよい。この
場合近似値の計算はさらにもう一段の加算器１０１５で
行なう。

【０１２４】後者の場合の変換テーブルの一例を図１５
に示す。ラッチ１０１３にラッチされた近似値は、表示
デバイスに出力され、誤差データはラインバッファのｗ
ｒｉｔ ｐｏｉｎｔｒで示された当該画素の位置に書き
戻される。

【０１２５】この処理を一ライン続けることにより、表
示画素の近似値は、近傍画素の誤差データを重みをもっ
て加えられた後、表示デバイスに出力される。また、各
表示画素の誤差データはラインバッファ１０００に記憶
され、次のラインを表示を行なうときに使用されること
になる。

【０１２６】［４．２］図１６は、誤差データの加算を
パイプライン的に実施する誤差拡散回路の構成を示す図
である。また、図１７は、同実施の形態における階調制
御装置の動作を説明するためのタイミングチャートであ
る。

【０１２７】前記［４．１］の例と同様に、ラインバッ
ファ１０００は、一画面の表示毎にクリアされる。画面
の最上位ラインの表示の時はラインバッファの内容は
“０”である。

【０１２８】ラッチ１１０１〜１１０５は、各ラインの
表示開始時には“０”にクリアされている。あるライン
のある画素ｐの表示を行なう場合、まず、ｐの近似値と
誤差データがラッチ１１０１に入力される（Ｔ１）。

【０１２９】この時、ラインバッファ１０００からはそ
の上側の画素ａのデータがラッチ１００３に読みださ
れ、ラッチ１１０１のｐの誤差データには、ａの誤差デ
ータの１／１６が加えられ（Ｔ２）で１１０２にラッチ
される。

【０１３０】（Ｔ２）ではラッチ１１０１に画素ｑが入
力され、ラインバッファ１０００からはｂの誤差データ
がラッチ１００３に読みだされる。ラッチ１１０２のｐ
にはｂの誤差データの５／１６が加えられると同時に、
ラッチ１１０１のｑにはｂの１／１６が加えられ、それ
ぞれ次のクロック（Ｔ３）で１１０３，１１０２にラッ
チされる。

【０１３１】（Ｔ３）では、ラッチ１１０１にはｒが入
力され、ラインバッファ１０００からはｃの誤差データ
が読みだされる。（Ｔ３）では、１１０３のｐ′′には
ｃの誤差データの３／１６が、１１０２のｑ′にはｃの
５／１６が、１１０１のｒにはｃの１／１６が加えられ
る。

【０１３２】次のクロック（Ｔ４）でこれらの加算結果
はそれぞれ１１０４，１１０３，１１０２にラッチされ
る。この間、近似値は変化せず１１０２，１１０３，１
１０４に順次移される。

【０１３３】１１０４にラッチされた状態では、上側ラ
インの誤差データがそれぞれの重みをもって、ｐの誤差
データに加えられている状態である。このタイミングで
は、１１０４のｐの誤差データに１１０５の出力、即ち
一つ前の表示画素である左隣の画素ｏの誤差のデータを
７／１６したものが加えられた後、前記オーバー・アン
ダーフロー変換回路１０１２を通って次のクロック（Ｔ
５）で１１０５にラッチされる。

【０１３４】１１０５にラッチされた状態で、新しいｐ
の近似値と誤差データに分けられる。近似値は表示デバ
イスに出力され、誤差データは前段の右隣の画素への加
算に使用されると同時に、ラインバッファの当該位置に
書き戻される。

【０１３５】以上のような動作を繰り返すことによっ
て、画素ｐに周辺部の誤差データが重み付けをもって加
算され、その新しい誤差データがラインバッファ１００
０に書き戻される事になる。 ＜第５の実施の形態＞上述の第３の実施の形態及び第４
の実施の形態においては、近似値がカバーする誤差の範
囲を表すために、誤差データを表すのに１ビット追加し
た。これにより、例えば２５６階調を８階調のＬＣＤで
表示するときには、２５６／７の階調幅を表すのに６ビ
ットを使用した。

【０１３６】しかし、この６ビットで２５６／７、即
ち、約３７階調を表しているために、誤差を加算したと
きにオーバーフロー、アンダーフローの検出処理と、近
似値と誤差データの再計算が必要となる。そのために、
オーバー・アンダーフロー変換回路と言うものを必要と
した。そこで、ここでは、この再計算が必要ない方法を
提案する。

【０１３７】上述の第２の実施の形態に於いて、例え
ば、２５６／７＝約３７階調を６ビットで表す様に誤差
データを変換するときに、１ビットに１階調の重みを付
け、６ビットで表せる６４階調の内の一部の範囲で３７
階調を表現したために、その３７階調をオーバーフロー
したか、アンダーフローしたかの検出に特別な回路が必
要となった。

【０１３８】そこで、６ビットで表現できる段階全体で
約３７階調を表現するようにあらかじめ変換しておくこ
とにする。即ち、図１８に示すように、近似値との誤差
をＥとすると、誤差データＥ′＝Ｅ×６４／３７、正確
にはＥ′＝Ｅ×６４／（２５６／７）＝Ｅ×７／４の変
換を行なうことで、２５６／７階調を６４ビットで平均
的に表現する。誤差データは、加算方向の正の整数また
は、正負の誤差データのいずれでもよい。例えば、誤差
データを正負の数値で表す場合、入力データｘ＝１８
（０Ｘ１２）のとき、、近似値は“０００”であり、誤
差はＥ＝１８、Ｅ′＝１８×７／４＝３１．５となり、
Ｅ＝“０１１１１１”で表す。

【０１３９】入力データが１９（０Ｘ１３）の場合は、
近似値“００１”、誤差Ｅ＝１８であり、Ｅ′＝３１．
５となり、Ｅ′＝“１００００１”となる。図１９は、
正負の誤差データを使用した場合の変換例を示す図であ
る。この方法では、誤差データをすべて加算した結果
は、やはり６ビット全体で表しているため、誤差データ
のオーバーフロー、及びアンダーフローは単純な数値計
算のオーバーフロー、アンダーフローで表すことがで
き、新しい誤差データは、オーバーまたはアンダーした
値の下位６ビットをそのまま使用することができる。

【０１４０】本実施の形態の方法を適用した場合、上述
の第４の実施の形態において提案した一括型の誤差拡散
回路と、パイプライン方式の誤差拡散回路とは、それぞ
れ図２０及び図２１に示すように構成することができ
る。

【０１４１】すなわち、第４の実施の形態において述べ
た誤差拡散回路において、オーバー・アンダーフロー変
換回路が削除された形となっている。また、加算器に於
いて、近似値と、誤差データはバイナリーとして結合さ
れ、一つの数値として加算されることにより、誤差デー
タのオーバーフロー、アンダーフローを特に意識する必
要がなくなる。

【０１４２】但し、パイプライン方式に於いて、オーバ
ーフロー・アンダーフローは、最終段でのみ発生するた
め、近似値を含めた加算回路はここだけに存在すればよ
い。 ＜第６の実施の形態＞最後に、上述の第４の実施の形態
及び第５の実施の形態においては、Ｆｌｏｙｄ ＆ Ｓ
ｔｅｉｎｂｅｒｇの方法に従って誤差の拡散を行なって
いるが、より計算を簡略化するために、図１１に於け
る、画素ｐへのａ，ｂ，ｃ及びｏからの誤差拡散の係数
として、以下のような係数を使用することを提案する。

【０１４３】 提案の係数 Ｆｌｏｙｄ ＆ Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇの係数 ｏ：８／１６ ７／１６ ａ：２／１６ １／１６ ｂ：４／１６ ５／１６ ｃ：２／１６ ３／１６ 本提案に付いては図示していないが、図１２〜図２１に
おける１００６，１００８が２／１６回路に、１００７
が４／１６回路に、１００９が８／１６回路に変更にな
る。これにより誤差の計算がシフト演算、即ち位置合わ
せのみで可能となり、誤差計算回路を簡単に構成するこ
とができる。

【０１４４】

【発明の効果】以上詳記したように、本発明によれば、
表現したい階調数をリニアーに補間し、飽和やコントラ
スト強調が発生しないようになる。また、表示装置にお
いても、誤差拡散方式を適用できることにより、今まで
以上に階調表現が自然に近くなる。さらに、フレーム間
引きを使用しないためちらつきがなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な表示装置の構成を示す図である。

【図２】８ビットデータの上位３ビットを８階調ドライ
バに入力した場合の表示特性を示す図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る第１の方式を
実現するための階調制御装置の構成を示す図である。

【図４】同実施の形態における第２の方式を実現するた
めの階調制御装置の構成を示す図である。

【図５】同実施の形態における第３の方式を実現するた
めの階調制御装置の構成を示す図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る誤差計算方式
の概要を示す図である。

【図７】同実施の形態における誤差計算テーブルを示す
図である。

【図８】同実施の形態における誤差変換テーブルの一例
を示す図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態に係る第１の方式の
階調制御装置の構成を示す図である。

【図１０】同実施の形態における第２の方式の階調制御
装置の構成を示す図である。

【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る階調制御装
置のラインバッファを説明するための図である。

【図１２】同実施の形態における階調制御装置の誤差拡
散回路の構成を示す図である。

【図１３】同実施の形態における誤差拡散回路のオーバ
・アンダーフロー変換回路の構成を示す図である。

【図１４】同実施の形態における階調制御装置の動作を
説明するためのタイミングチャートである。

【図１５】同実施の形態における誤差拡散回路の変換テ
ーブルを示す図である。

【図１６】本発明の第４の実施の形態に係る階調制御装
置のラインバッファを説明するための図である。

【図１７】同実施の形態における階調制御装置の動作を
説明するためのタイミングチャートである。

【図１８】本発明の第５の実施の形態に係る階調制御装
置の誤差データの平均化を説明するための図である。

【図１９】同実施の形態における誤差階調制御装置の誤
差拡散テーブルを示す図である。

【図２０】同実施の形態における階調制御装置の誤差拡
散回路を示す図である。

【図２１】同実施の形態における階調制御装置の誤差拡
散回路を示す図である。

【符号の説明】

１００…ＣＰＵ、１０１…バス、１０２…メモリ、１０
３…ディスプレイコントローラ、１０４…フレームメモ
リ、１０５…表示デバイス、１０６…ルックアップテー
ブル、２０１…階調圧縮テーブル、２０２…誤差拡散回
路、３０１…バスインターフェイス、３０２…表示タイ
ミングコントローラ、３０３…アドレス制御回路、３０
４…書き込みデータ圧縮回路、３０５…読みだしデータ
逆変換回路、４０１…ＣＰＵインターフェイス、４０２
…書き込みデータ圧縮回路、４０３…読みだしデータ逆
変換回路、４０４…カラーパレットメモリ、６０１…誤
差計算テーブル、７０１…書き込みデータ誤差計算回
路、７０２…読みだしデータ誤差逆変換回路、８０１…
書き込みデータ誤差計算回路、８０２…読みだしデータ
誤差逆変換回路、８０３…カラーパレットメモリ、１０
０１…リードポインタ、１００２…ライトポインタ、１
００３〜１０１０，１０１３…ラッチ、１０１１…加算
器、１０１２…オーバ・アンダーフロー変換回路。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示画像を階調データまたは、ルックア
   ップテーブルのインデックスとして記憶し、この記憶さ
   れた表示画像を表示タイミングに応じて読みだし、直接
   または、ルックアップテーブルによって表示データの階
   調データに変換した後、誤差拡散回路によって表示階調
   を疑似的に増加させるコンピュータなどの情報処理装置
   における表示装置の階調制御装置において、前記誤差拡
   散回路に入力される階調データを、式（１）によって変
   換する変換手段を具備したことを特徴とする階調制御装
   置。 ｙ＝ｘ×Ｆ／（２＾ｍ） …（１） ここで Ｆ＝（２＾（ｍ−ｎ）×（２＾ｎ−１）＋１ …（２） ｘ：表示したい本来の階調データ。ｍビットで表す。 ｙ：誤差拡散回路に入力する階調データ。ｍビットで表
   す。 Ｆ：誤差拡散法で表現できる階調数 ｎ：表示装置で表現できる階調数（２＾ｎ）を表現する
   ビット数 ２＾ｎは２のｎ乗 変換後のデータｙの上位（ｍ−ｎ）ビットは、近似値Ｐ
   を表し、下位ｎビットは誤差Ｅを表す。
2. 【請求項２】 主メモリ、またはフレームメモリに、表
   示画像を階調データとして記憶し、この記憶された表示
   画像を表示タイミングに応じて、前記主メモリ、または
   フレームメモリから読みだし、誤差拡散回路によって表
   示階調を疑似的に増加させるコンピュータなどの情報処
   理装置における表示装置の階調制御装置において、 前記主メモリ、またはフレームメモリに書き込む階調デ
   ータを、式（１）によって変換する変換手段を具備した
   ことを特徴とする階調制御装置。 ｙ＝ｘ×Ｆ／（２＾ｍ） … （１） ここで Ｆ＝（２＾（ｍ−ｎ）×（２＾ｎ−１）＋１ … （２） ｘ：表示したい本来の階調データ。ｍビットで表す。 ｙ：主メモリ、またはフレームメモリに入力するデー
   タ。ｍビットで表す。 Ｆ：誤差拡散法で表現できる階調数 ｎ：表示装置で表現できる階調数（２＾ｎ）を表現する
   ビット数 ２＾ｎは２のｎ乗 変換後のデータｙの上位（ｍ−ｎ）ビットは、近似値Ｐ
   を表し、下位ｎビットは誤差Ｅを表す。
3. 【請求項３】 主メモリ、またはフレームメモリに、表
   示画像をルックアップテーブルのインデックスとして記
   憶し、この記憶された表示画像を表示タイミングに応じ
   て、前記フレームメモリから読みだし、ルックアップテ
   ーブルによって階調データに変換した後、誤差拡散回路
   によって表示階調を疑似的に増加させるコンピュータな
   どの情報処理装置における表示装置の階調制御装置にお
   いて、 前記ルックアップテーブルに設定する階調データを、式
   （１）によって変換する変換手段を具備したことを特徴
   とする階調制御装置。 ｙ＝ｘ×Ｆ／（２＾ｍ） … （１） ここで Ｆ＝（２＾（ｍ−ｎ）×（２＾ｎ−１）＋１ … （２） ｘ：表示したい本来の階調データ。ｍビットで表す。 ｙ：ルックアップテーブルに入力するデータ。ｍビット
   で表す。 Ｆ：誤差拡散法で表現できる階調数 ｎ：表示装置で表現できる階調数（２＾ｎ）を表現する
   ビット数 ２＾ｎは２のｎ乗 変換後のデータｙの上位（ｍ−ｎ）ビットは、近似値Ｐ
   を表し、下位ｎビットは誤差Ｅを表す。
4. 【請求項４】 表示画像を階調データまたは、ルックア
   ップテーブルのインデックスとして記憶し、この記憶さ
   れた表示画像を表示タイミングに応じて読みだし、直接
   または、ルックアップテーブルによって表示データの階
   調データに変換した後、誤差拡散回路によって表示階調
   を疑似的に増加させるコンピュータなどの情報処理装置
   における表示装置の階調制御装置において、 前記誤差拡散回路に入力される階調データを、ｎビット
   の近似値Ｐと（ｍ−ｎ＋１）ビットの誤差データＥに変
   換する変換手段を具備したことを特徴とする階調制御装
   置。ここで ｘ：表示したい本来の階調データ。ｍビットで表す。 ｎ：表示装置で表現できる階調数（２＾ｎ）を表現する
   ビット数 ２＾ｎは２のｎ乗 誤差データＥは、ｘとｘに最も近いｘを越えない２＾ｍ
   ／（ｎ−１）の整数Ｎ倍の数値との差を表す正整数また
   は、ｘとｘに最も近い２＾ｍ／（ｎ−１）の整数Ｎ倍の
   数値との差を表す正負の整数。これらの場合の整数Ｎが
   近似値Ｐとなる。
5. 【請求項５】 主メモリ、またはフレームメモリに、表
   示画像を階調データとして記憶し、この記憶された表示
   画像を表示タイミングに応じて、前記主メモリ、または
   フレームメモリから読みだし、誤差拡散回路によって表
   示階調を疑似的に増加させるコンピュータなどの情報処
   理装置における表示装置の階調制御装置において、 前記主メモリ、またはフレームメモリに書き込むデータ
   を、ｎビットの近似値Ｐと（ｍ−ｎ＋１）ビットの誤差
   データＥに変換する変換手段を具備したことを特徴とす
   る階調制御装置。ここで ｘ：表示したい本来の階調データ。ｍビットで表す。 ｎ：表示装置で表現できる階調数（２＾ｎ）を表現する
   ビット数 ２＾ｎは２のｎ乗 誤差データＥは、ｘとｘに最も近いｘを越えない２＾ｍ
   ／（ｎ−１）の整数Ｎ倍の数値との差を表す正整数また
   は、ｘとｘに最も近い２＾ｍ／（ｎ−１）の整数Ｎ倍の
   数値との差を表す正負の整数。これらの場合の整数Ｎが
   近似値Ｐとなる。
6. 【請求項６】 主メモリ、またはフレームメモリに、表
   示画像をルックアップテーブルのインデックスとして記
   憶し、この記憶された表示画像を表示タイミングに応じ
   て、前記フレームメモリから読みだし、ルックアップテ
   ーブルによって階調データに変換した後、誤差拡散回路
   によって表示階調を疑似的に増加させるコンピュータな
   どの情報処理装置における表示装置の階調制御装置にお
   いて、 前記ルックアップテーブルに設定する階調データを、ｎ
   ビットの近似値Ｐと（ｍ−ｎ＋１）ビットの誤差データ
   Ｅに変換する変換手段を具備したことを特徴とする階調
   制御装置。ここで ｘ：表示したい本来の階調データ。ｍビットで表す。 ｎ：表示装置で表現できる階調数（２＾ｎ）を表現する
   ビット数 ２＾ｎは２のｎ乗 誤差データＥは、ｘとｘに最も近いｘを越えない２＾ｍ
   ／（ｎ−１）の整数Ｎ倍の数値との差を表す正整数また
   は、ｘとｘに最も近い２＾ｍ／（ｎ−１）の整数Ｎ倍の
   数値との差を表す正負の整数。これらの場合の整数Ｎが
   近似値Ｐとなる。
7. 【請求項７】 表示画像を階調データまたは、ルックア
   ップテーブルのインデックスとして記憶し、この記憶さ
   れた表示画像を表示タイミングに応じて読みだし、直接
   または、ルックアップテーブルによって表示データの階
   調データに変換した後、誤差拡散回路によって表示階調
   を疑似的に増加させるコンピュータなどの情報処理装置
   における表示装置の階調制御装置において、 前記誤差拡散回路に入力される階調データを、ｎビット
   の近似値Ｐと（ｍ−ｎ＋１）ビットの誤差データＥに変
   換する変換手段を具備したことを特徴とする階調制御装
   置。ここで ｘ：表示したい本来の階調データ。ｍビットで表す。 ｎ：表示装置で表現できる階調数（２＾ｎ）を表現する
   ビット数 ２＾ｎは２のｎ乗 Ｇ：表示装置の一つの階調で補間する階調数であり、２
   ＾ｍ／（２＾ｎ−１）で表される。誤差データＥは、ｘ
   とｘに最も近いｘを越えない２＾ｍ／（ｎ−１）の整数
   Ｎ倍の数値との差を２＾（ｍ−ｎ＋１）／Ｇ倍した数を
   表す正整数または、ｘとｘに最も近い２＾ｍ／（ｎ−
   １）の整数Ｎ倍の数値との差を２＾（ｍ−ｎ＋１）／Ｇ
   倍した数を表す正負の整数。これらの場合の整数Ｎが近
   似値Ｐとなる。
8. 【請求項８】 主メモリ、またはフレームメモリに、表
   示画像を階調データとして記憶し、この記憶された表示
   画像を表示タイミングに応じて、前記主メモリ、または
   フレームメモリから読みだし、誤差拡散回路によって表
   示階調を疑似的に増加させるコンピュータなどの情報処
   理装置における表示装置の階調制御装置において、 前記主メモリ、またはフレームメモリに書き込むデータ
   を、ｎビットの近似値Ｐと（ｍ−ｎ＋１）ビットの誤差
   データＥに変換する変換手段を具備したことを特徴とす
   る階調制御装置。ここで ｘ：表示したい本来の階調データ。ｍビットで表す。 ｎ：表示装置で表現できる階調数（２＾ｎ）を表現する
   ビット数 ２＾ｎは２のｎ乗 Ｇ：表示装置の一つの階調で補間する階調数であり、２
   ＾ｍ／（２＾ｎ−１）で表される。 誤差データＥは、ｘとｘに最も近いｘを越えない２＾ｍ
   ／（ｎ−１）の整数Ｎ倍の数値との差を２＾（ｍ−ｎ＋
   １）／Ｇ倍した数を表す正整数または、ｘとｘに最も近
   い２＾ｍ／（ｎ−１）の整数Ｎ倍の数値との差を２＾
   （ｍ−ｎ＋１）／Ｇ倍した数を表す正負の整数。これら
   の場合の整数Ｎが近似値Ｐとなる。
9. 【請求項９】 主メモリ、またはフレームメモリに、表
   示画像をルックアップテーブルのインデックスとして記
   憶し、この記憶された表示画像を表示タイミングに応じ
   て、前記フレームメモリから読みだし、ルックアップテ
   ーブルによって階調データに変換した後、誤差拡散回路
   によって表示階調を疑似的に増加させるコンピュータな
   どの情報処理装置における表示装置の階調制御装置にお
   いて、 前記ルックアップテーブルに設定する階調データを、ｎ
   ビットの近似値Ｐと（ｍ−ｎ＋１）ビットの誤差データ
   Ｅに変換する変換手段を具備したことを特徴とする階調
   制御装置。ここで ｘ：表示したい本来の階調データ。ｍビットで表す。 ｎ：表示装置で表現できる階調数（２＾ｎ）を表現する
   ビット数 ２＾ｎは２のｎ乗 Ｇ：表示装置の一つの階調で補間する階調数であり、２
   ＾ｍ／（２＾ｎ−１）で表される。 誤差データＥは、ｘとｘに最も近いｘを越えない２＾ｍ
   ／（ｎ−１）の整数Ｎ倍の数値との差を２＾（ｍ−ｎ＋
   １）／Ｇ倍した数を表す正整数または、ｘとｘに最も近
   い２＾ｍ／（ｎ−１）の整数Ｎ倍の数値との差を２＾
   （ｍ−ｎ＋１）／Ｇ倍した数を表す正負の整数。これら
   の場合の整数Ｎが近似値Ｐとなる。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至請求項９いずれか１項記
    載の階調制御装置において、 前記誤差拡散回路は、 前記表示装置の一画面の水平画素数をｗ、誤差データＥ
    がｅビットで表されるとき、少なくともｅ×ｗビットの
    容量を持ち、一ライン分の誤差データＥを記憶するライ
    ンバッファと、 前記階調データを近似値データＰと誤差データＥに分離
    する分離手段と、 前記分離手段により分離された表示画素ｐの誤差データ
    Ｅに、Ｆｌｏｙｄｅ＆ Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇの方法に従
    って、一つ左側の画素ｏの誤差データの７ｏ／１６と、
    一ライン前に表示したｐの左上側のａ，真上のｂ，右上
    のｃのそれぞれの誤差データを、前記ラインバッファか
    ら読みだし、それぞれ３ａ／１６、５ｂ／１６、ｃ／１
    ６したデータを加算する加算手段と、 前記加算手段により加算された誤差データＥを前記ライ
    ンバッファのｐに相当する部分に格納する誤差データ格
    納手段と、 前記加算手段により加算された誤差データが、オーバー
    フローまたは、アンダーフローした場合に、前記近似値
    データＰをインクリメント或いはデクリメントするオー
    バ・アンダーフロー変換手段と、 前記近似値データＰを表示装置に出力する近似値データ
    出力手段とから構成されることを特徴とする階調制御装
    置。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至請求項９いずれか１項記
    載の階調制御装置において、 前記誤差拡散回路は、 前記表示装置の一画面の水平画素数をｗ、誤差データＥ
    がｅビットで表されるとき、少なくともｅ×ｗビットの
    容量を持ち、一ライン分の誤差データＥを記憶するライ
    ンバッファと、 前記階調データを近似値データＰと誤差データＥに分離
    する第１の分離手段と、 前記分離手段により分離された表示画素ｐの誤差データ
    Ｅに、Ｆｌｏｙｄｅ＆ Ｓｔｅｉｎｂｅｒｇの方法に従
    って、一つ左側の画素ｏの誤差データの８ｏ／１６と、
    一ライン前に表示したｐの左上側のａ，真上のｂ，右上
    のｃのそれぞれの誤差データを、前記ラインバッファか
    ら読みだし、それぞれ２ａ／１６、４ｂ／１６、２ｃ／
    １６したデータを加算する加算手段と、 前記加算手段により加算された誤差データＥを前記ライ
    ンバッファのｐに相当する部分に格納する誤差データ格
    納手段と、 前記加算手段により加算された誤差データが、オーバー
    フローまたは、アンダーフローした場合に、前記近似値
    データＰをインクリメント或いはデクリメントするオー
    バ・アンダーフロー変換手段と、 前記近似値データＰを表示装置に出力する近似値データ
    出力手段とから構成されることを特徴とする階調制御装
    置。