WO1996031974A1 - Processeur de signaux - Google Patents

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WO1996031974A1
WO1996031974A1 PCT/JP1995/000688 JP9500688W WO9631974A1 WO 1996031974 A1 WO1996031974 A1 WO 1996031974A1 JP 9500688 W JP9500688 W JP 9500688W WO 9631974 A1 WO9631974 A1 WO 9631974A1
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WO
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signal
signal processing
compression
processing device
compressed data
Prior art date
Application number
PCT/JP1995/000688
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English (en)
French (fr)
Inventor
Tatsuki Inuzuka
Toshiaki Nakamura
Kouzou Nakamura
Keisuke Nakashima
Original Assignee
Hitachi, Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi, Ltd. filed Critical Hitachi, Ltd.
Priority to US08/930,632 priority Critical patent/US6404930B2/en
Priority to PCT/JP1995/000688 priority patent/WO1996031974A1/ja
Priority to JP53017196A priority patent/JP3497864B2/ja
Priority to EP95914541A priority patent/EP0820186B1/en
Publication of WO1996031974A1 publication Critical patent/WO1996031974A1/ja

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00—Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/40—Picture signal circuits

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for compressing / expanding and editing a signal, and particularly to an apparatus for printing or displaying an image.
  • a laser beam printer Taking a laser beam printer as an example, the process of transporting and printing the recording paper is performed at a constant speed, so the image signal sent from the host must be matched to the printing speed of the printing
  • a memory for storing image data for at least one screen is provided for output.
  • enormous memory capacity is required to achieve high image quality such as high definition, high gradation, and color.
  • the second conventional technique has only a function of compressing and expanding image data in units of one screen. Also, it does not consider the editing function for rewriting the stored compressed data. Furthermore, since it is intended for black-and-white images, in order to perform signal processing for color images, it is necessary to execute signal processing for each color in chronological order or to use a plurality of LSIs.
  • An object of the present invention is to provide a signal processing device in which the memory capacity for storing generated or edited image data is reduced while solving the above-mentioned problems of the conventional technology. Disclosure of the invention
  • a first feature of the present invention for achieving the above object is a compression means for converting a signal into compressed data based on a compression processing procedure, a storage means for storing the compressed data, and a decompression of the compressed data from the storage means.
  • Decompression means for restoring based on the processing procedure, and editing means for executing signal processing on the decompressed signal.
  • the signal to be edited is restored from the storage means using the decompression means, and the processing result by the editing means is compressed.
  • the signal processing device stores the data in the storage means using the means.
  • the second feature is that a compression means for converting a signal into compressed data based on a compression processing procedure, a storage means for storing compressed data, and a decompression means for restoring compressed data from the storage means based on a decompression processing procedure. And an editing means for performing signal processing on the signal stored in the storage means.
  • the signal processing apparatus reads a signal to be edited from the storage means and stores the processing result of the editing means in the storage means. .
  • a third feature is a compression means for converting a signal into compressed data based on a compression processing procedure, a storage means for storing compressed data, and a decompression means for restoring compressed data from the storage means based on a decompression processing procedure.
  • Editing means for performing signal processing on the decompressed signal, and a switch for switching the output destination of the signal restored by the decompression means, wherein the switch cuts the output destination by editing or outputting the signal.
  • the signal processing device to be replaced.
  • the capacity of the memory for storing the image data is reduced, the data transfer speed between the units is reduced, and the image data can be generated and edited at a high speed. The effect can be obtained.
  • FIG. 1 is a diagram showing the most basic configuration of the signal processing device of the present invention.
  • FIGS. 2A and 2B are diagrams showing the basic configuration of the signal processing device of the present invention.
  • FIG. 2A shows a case where editing is performed using an input signal and a signal stored in a storage means. Indicates that the editing process is executed based on the editing command.
  • FIGS. 3A and 3B are diagrams showing the basic configuration of the signal processing device of the present invention.
  • FIG. 3A is a configuration of a device for compressing and transmitting an edited signal
  • FIG. 1 shows a configuration of an apparatus including a signal generator in a data format.
  • FIG. 4A is a diagram showing a basic configuration of a printer
  • FIGS. 4B and 4C are diagrams showing an example of a device configuration of a printer controller.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining the editing operation of image data
  • FIG. 5A is a diagram showing rewriting of image data
  • FIG. 5B is a diagram showing rewriting of compressed data. is there.
  • FIGS. 6A and 6B illustrate the memory address of the compressed data.
  • FIG. 6A shows the case of a fixed compression ratio
  • FIG. 6B shows the case of a variable compression ratio.
  • FIG. 7A to 7F show the signal processing procedure of the printer controller
  • FIG. 7A shows pixel-sequential and line-sequential data input
  • FIG. 7B shows plane-sequence data input
  • Fig. 7C shows the signal output to the laser beam printer (surface order)
  • Fig. 7D shows the editing process (overwriting of image data)
  • Fig. 7E shows the editing process (overwriting on the stored image data)
  • Fig. 7F shows the extended function (reduction of image quality degradation due to additional memory).
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a timing chart of signal processing.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a device configuration of a printer controller.
  • FIG. 3 is a diagram showing three configuration examples of a signal processing device for displaying a chart or the like on a display device.
  • FIG. 11A is a diagram illustrating an example of a display screen of the filing device
  • FIG. 11B is a diagram illustrating a configuration example of the filing device.
  • FIGS. 12A and 12B show an example of the configuration of a one-chip LSI.
  • FIG. 12A shows a case where the processor and memory for one screen are integrated into one chip. In this case, the compression / expansion means is integrated into one chip.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a device configuration of a game machine, showing the configuration of the storage means in detail.
  • FIG. 14A and FIG. 14B are diagrams showing a basic configuration of an image display device of a game machine.
  • FIG. 15A is a diagram showing an example of a device configuration of the program compression device
  • FIG. 15B is a diagram showing an example of a signal processing procedure of the program compression device.
  • FIG. 16 is a diagram showing the configuration of a multimedia device.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of a color image compression method. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 shows the most basic configuration of the signal processing device of the present invention.
  • an input signal is converted into compressed data by a compression means 102, the compressed data is stored in a storage means 103, and a decompression means 104 restores the compressed data.
  • the editing means 105 performs the editing process using the signal stored in the storage means 103 in a compressed data format and the input signal.
  • the input signal may be a signal having the same properties as a signal stored as compressed data, or may be a command indicating a type of signal processing for a signal stored as compressed data.
  • input signal Is expressed by a combination of image data and a write command for the image data.
  • the editing means 105 interprets both signals, and thereby performs an operation of rewriting a part of the signal stored as compressed data.
  • the editing means 105 performs signal processing such as rotation and enlargement / reduction on a signal accumulated as compressed data using the input signal. In either case, the editing means 105 performs an operation of correctly reading a signal to be edited from the signal stored as compressed data.
  • FIG. 1B shows that the signal stored in the storage means 103 in the form of compressed data is edited by the editing means 105 without using the decompression means 104 to restore the signal.
  • This editing means performs editing processing in the form of compressed data based on the signal processing procedure of the compression means 102: For example, in the coding method of a fixed compression ratio, the data structure of the compressed data and Since the information on the data amount is known in advance, a signal based on the format of the compressed data is generated based on the information, and an editing process for the signal stored in the storage unit 103 in the format of the compressed data is performed. It can be done in the form.
  • the input signal is converted into compressed data by the compression means 102, the compressed data is stored in the storage means 103, and the decompression means 104 restores the compressed data. Then, the switch 108 selects whether to output the restored signal (in the “output” direction) or to transmit it to the editing means 105 (in the “edit” direction).
  • the editing means 105 performs an editing process using the signal stored in the storage means 103 in the form of compressed data and the input signal. As described above, for example, in the case of image data, the editing means executes signal processing such as overwriting, overwriting, rotation, and scaling using the input signal. At the time of signal output, editing processing is not required for the output signal, so that the editing means 105 is operated.
  • the switch 108 outputs a signal in the "output" direction.
  • the compression means and the decompression means reduce redundant information based on the properties of the signal or the purpose of use of the signal. Lossless is required depending on the purpose of use, but the reverse is also true. Even for the same purpose, the redundancy may differ depending on the characteristics of the signal output device.
  • the present invention does not limit the specific configuration of the compression and decompression means.
  • the signal generated using the input or generation means and the compressed data of the storage means must have a certain rule based on the fixed compression rate signal processing procedure described above. Are correlated.
  • the position of the image and the memory (storage means) address can be converted by a simple arithmetic expression or a table based on a certain rule. Due to this feature, in order to execute signal rewriting using the editing means, only the signal to be rewritten can be output from the storage means and input to the editing means.
  • FIG. 2 shows a configuration example of a device for editing a signal stored in a storage unit when an input signal is a command based on a page description language.
  • FIG. 2 shows an example corresponding to the device configuration in Fig. C.
  • FIG. 1A the device configuration shown in FIG. 1B can be used.
  • FIG. 3A shows that the device actually using the signal restored by using the decompression means 104 is a device having the compression means 102.
  • the figure shows a configuration in which transmission means 106, reception means 107, and network 109 are connected. Since data transmission is performed using compressed data, transmission time can be reduced. In addition, since it is not necessary to provide the storage means 103 on the receiving device side, there is also an effect of reducing the cost of the receiving device.
  • FIG. 3B shows an example of a configuration in which a signal in the signal generation means 101 & a compressed data format can be generated.
  • a signal in a compressed data format can be generated based on the information.
  • the compression / expansion means can use an encoding method for compressing at a fixed compression rate. If a color image is an example of a signal, in order to achieve a fixed compression ratio, the image is divided into blocks composed of a plurality of pixels, and the signal in the block is divided into approximately two types of colors and their distinction (solution Image) can be used.
  • a compression method with a variable compression ratio can be used.
  • a variable compression ratio it is necessary to create a means for associating the index indicating the position of the image with the memory address of the compressed data when compressing the image data.
  • the compressed data in the storage means is restored by referring to the associating means, and the data is rewritten.
  • the amount of data changes, so that it may not be possible to store the original data at the original location. So, for example, Writing is performed in the empty portion of the product means, and the memory address is newly set in the associating means. If such a procedure is used, it is possible to use a compression means with a variable compression ratio, but the management method of the storage means becomes complicated, and if it is noted that the processing speed will be reduced, it can be used without any problem. Can be.
  • block approximation code Block Truncation Coding
  • Noffman code arithmetic code
  • LZ Lempel, Ziv, or an improved version of LZW code
  • the present invention does not limit the compression method, and includes pre-compression processing such as calculation of difference values, orthogonal transform, wavelet transform, histogram detection, edge detection, region separation, color conversion, block approximation, and the like.
  • pre-compression processing such as calculation of difference values, orthogonal transform, wavelet transform, histogram detection, edge detection, region separation, color conversion, block approximation, and the like.
  • the present invention does not limit the method.
  • the present invention can use the compression means, the decompression means, the storage means, and the editing means to achieve the object of reducing the capacity of the storage means, increasing the speed of signal processing, and the like. From the viewpoint of signal flow, it is possible to realize a configuration in which a signal is processed and transmitted as compressed data except for the signal input and output means. Even when a signal must be processed in the form of original data, only the signal to be processed need be treated as the original data.
  • a device such as a semiconductor memory, a flash type memory, a hard disk device, a magneto-optical disk, or the like can be used.
  • a device such as a semiconductor memory, a flash type memory, a hard disk device, a magneto-optical disk, or the like can be used.
  • specific examples of the present invention will be described using specific devices.
  • the printer controller inputs a command such as a page description language from the host computer, and outputs image data generated and edited based on the command to a printing means called a printer engine.
  • a command such as a page description language
  • the host computer There is also a configuration in which image data is generated and edited, and the image data is transferred according to the scanning order of the printer engine. Although this configuration has some differences such as longer data transfer time, it is assumed that the host computer takes over the function of the printer controller.
  • the printer controller it is often difficult for the printer controller to generate and edit image data in synchronization with the operation of the printer engine in terms of signal processing speed. For this reason, it is common to provide a means for storing at least one screen of image data in a printer controller.
  • a printer controller In particular, in a device such as a laser beam printer that prints one screen at a constant speed, no delay is allowed in the generation and editing of image data. It is desirable to generate, edit, and accumulate.
  • Fig. 4 shows an example of the device configuration to which the present invention is applied to solve the above problems. This will be described with reference to FIG. Fig. 4A shows the basic configuration of the printer, Fig. 4B shows an example of the configuration of the printer controller, and Fig. 4C shows another example of the configuration of the printer controller.
  • the image data is generated or edited by using the CPU 201 or the ASIC (Application Specific IC) 202.
  • the image data is converted into compressed data and stored in the memory 204. Then, signals are output in order while being synchronized with the timing of the printing means of the printer engine.
  • ASIC Application Specific IC
  • the CPU 201 operates by taking in program data from an R ⁇ M (Read Only Memory) 203 storing a program. Signal processing such as generation or editing of image data is executed using one or both of the CPU 201 and the ASI C202.
  • the memory 204 has a storage capacity for storing at least one screen of image data as compressed data, thereby generating or editing image data and communicating with the printer engine. Data transfer speed matching can be realized.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the editing operation of image data, that is, the principle of data rewriting. If the image data is captured in the image of the manuscript as shown in Fig. 5A, the image data to be rewritten at a specific position is input, rewritten to that data, and edited by writing to the original location. Ends. On the other hand, when the compressed data stored in the memory is targeted as shown in Fig. 5B, the memory address of the compressed data to be rewritten must be clear. In addition, rewritten compressed data must be able to be stored again in memory.
  • the compression method is a fixed compression ratio
  • the compressed data to be rewritten can be read from the memory as described above, and the rewritten compressed data can be stored again in the original memory area. it can.
  • the data amount of the compressed data differs depending on the signal characteristics of the image to be compressed. Means for converting between location and memory address must be easy. If a means for this is prepared, an editing process using compressed data can be realized without depending on the compression method.
  • One of the image quality characteristics of a printer is color reproducibility. For example, it is desirable that the same image data be reproduced in the same color on the display and on the printed result.
  • signal conversion is indispensable because the principle of color development differs between the two.
  • the color reproduction range may be limited as a device characteristic of the printer. In this case, it is useless to process signals outside the color reproduction range. For example, storing a signal outside the color reproduction range in the storage means has no effect on the print result, and a part of the capacity of the storage means is wasted. Therefore, it is desirable to employ a signal system for removing signals outside the color reproduction range.
  • 7A to 7F are diagrams showing an example of the above-described signal processing procedure of the printer controller. Based on the command input from the host computer, the character, graphics, and color images are expanded, converted to compressed data using compression means, stored in the code memory, and restored using decompression means. Is output.
  • image processing such as gamma conversion, color conversion, image area separation, UCR (Under Color Reduction), and edge enhancement are performed.
  • image processing such as gamma conversion, color conversion, image area separation, UCR (Under Color Reduction), and edge enhancement are performed.
  • image processing such as gamma conversion, color conversion, image area separation, UCR (Under Color Reduction), and edge enhancement are performed.
  • UCR Under Color Reduction
  • edge enhancement are performed from the compressed data stored in the code memory.
  • Edit processing such as editing. These editing processes are executed based on commands input from the host computer as described above.
  • the image data such as character-graphics and color image is overwritten without considering the background image data.
  • the image data from the host computer is overwritten on the background image data.
  • the image data that is the background of the area where the character is present is decompressed from the memory, and the character data is written bit by bit. Compress again and store in memory.
  • the capacity of the code memory is not limited, and the value of the fixed compression ratio can be set based on the provided memory capacity so that the compressed data can be stored in the memory. Therefore, for applications where image quality degradation is not tolerated, image quality degradation can be reduced by increasing the memory capacity and reducing the compression rate of the compression method.
  • the above-described apparatus configuration and signal processing procedure can exhibit the effects of a simple apparatus configuration and signal processing procedure when the compression ratio is fixed.
  • the compression ratio fluctuates
  • the effect of memory reduction can be realized by storing the compressed data. .
  • the image processing is performed by the host computer in advance.
  • FIG. 8 is an example of a timing chart for outputting a color signal based on the principle of color development of the printer engine in accordance with the color sequence of the printing means.
  • the printing means of the printer engine prints each color in a frame-sequential manner
  • three signals of one line are taken out of the storage means and the signals of three colors are used.
  • Output after performing image processing such as color conversion.
  • Printers sometimes print using ink (or toner) that has a dedicated spectrum in addition to the three primary colors to improve the image quality of the print colors.
  • An example of this is black (B k), which is commonly called UCR (Under Col or Reduction).
  • this black signal is generated by signal processing from the three primary color signals, it is necessary to have the three primary color signals as multi-valued signals.
  • the three primary color signals R, G, B accumulated as compressed data are used.
  • FIG. 9 shows an example of a more detailed device configuration of the printer controller.
  • FIG. 9 shows an example of a configuration including a CPU 201, a memory 204, a signal input / output interface, and the like, which can support printers having various device characteristics.
  • the capabilities of the printer engine can be classified into black and white binary, black and white multi-valued, multi-color, full-color, etc.
  • Printer controller suitable for each The device configuration can be considered, but on the other hand, the device configuration of the printer controller that can be applied in common can be designed.
  • the compression means and the decompression means can be realized by hardware or signal processing of the CPU 201, and can be configured so that several prepared fixed compression ratios can be selected based on conditions such as image quality, resolution, and memory capacity. For this selection, a means that can be selected by the apparatus itself or a means that can be set by the apparatus user can be provided based on the above-described conditions of the apparatus configuration element.
  • Fig. 10 shows three examples of the configuration of a device that displays color images, characters, charts, etc. on a CRT (cathode ray tube), LCD (liquid crystal display), or the like.
  • CRT cathode ray tube
  • LCD liquid crystal display
  • input, generated or edited image data is stored in a bitmap frame memory, and signals are output according to the scanning order of the display device.
  • signals are output according to the scanning order of the display device.
  • a signal is output from the frame memory at a speed of about 30 frames per second.
  • a frame memory of a so-called bitmap format that is, a memory configuration in which a signal in an amplitude range is assigned to each display pixel becomes unnecessary.
  • the two-port memory is used as compressed data storage means 103, and the compressed data in the memory is restored and decompressed using decompression means 104.
  • the image data to be displayed is generated by the CPU 201, converted into compressed data, and then written into the memory 103, so that the interface connecting each component except for the data output portion of the decompression means 104 is used as an interface. No uncompressed image data is transmitted. Therefore, the data transmission capacity of each interface can be given a margin.
  • FIG. 10B shows a configuration in which image data to be displayed is generated using a dedicated display control LSI.
  • the CPU 201 transmits the content to be displayed as a command to the display control LSI, so that the display control LSI generates image data and stores it in a memory (storage means 103) in the form of compressed data. For this reason, uncompressed and compressed image data is not transmitted to the interface, and the data transmission capability of the interface can be given a margin as compared with the case of FIG. 1OA.
  • FIG. 10C is a configuration effective when the signal processing capability of the CPU 201 is high.
  • the CPU 201 generates image data, stores it in the form of compressed data in the memory (storage means 103), and displays the data. Decompress the image data to be output. Since data transfer between the CPU 201 and the memory 103 is performed using compressed data, it is possible to provide a margin in the data transmission capacity of the interface.
  • the data transfer speed from the storage means can be set low even for signal output to a display device with a high resolution or a high frame rate.
  • color reproducibility which is one of the display characteristics of display devices, is based on digital signal processing.
  • the correction is made by using, it can be realized by color conversion using compressed data. For example, if three colors of red, green, and blue are represented by 8-bit signals, and if color conversion is to be implemented using a conversion table, 24 input address lines and 24
  • Memory with 24-bit output data is required.
  • signal processing corresponding to the conversion table is required for each pixel.
  • the computational load can be reduced. For example, when a signal in a block composed of a plurality of pixels is represented by approximately two types of colors and a selection signal indicating the distinction between them, conversion can be performed using compressed data representing colors created by this processing procedure. it can. As a result, it is not necessary to decompress the compressed data, and the amount of data to be subjected to signal processing can be reduced, so that effects such as a higher processing speed and a simplified apparatus can be achieved.
  • the data structure of the compressed data is clarified by using the encoding method of the fixed compression ratio as described above, the input or generation of the image data is executed in the form of the compressed data, so that the compression means It is also possible to execute data writing to the storage means without performing signal processing.
  • One of the functions required of a filing device is to quickly search and display image data that has been converted into compressed data and stored in a large file. Retrieval using keywords or the like is not enough to find the target image data reliably and quickly, and it is desirable to roughly display the relevant image as shown in Fig. 11A.
  • sub-sampling is performed to reduce the image data of the entire screen.
  • the required memory capacity becomes enormous, and high-speed decompression of compressed data and subsampling of large amounts of data are required.
  • the apparatus configuration of the present invention shown in FIG. 11B can be applied.
  • ⁇ Image data input from an external large-capacity file is stored in a compressed state in a storage unit, and sub-sampling is performed on the compressed data.
  • the compressed data configuration can be known in advance, so subsampling can be easily performed without decompression, and the subsampling ratio can be set according to the display reduction ratio. . For example, by extracting and displaying only the color signals that approximate the inside of the block, and by simultaneously displaying multiple schematic screens as shown in Fig. it can.
  • the editing process for the stored image data can be easily realized. If the compression ratio is fixed, it is easy to rotate and reduce the screen. For example, a copier that can reduce and arrange two A4 size screens and output the screen in A4 size is provided. Editing function can be easily realized.
  • the means for processing signals and the means for storing signals are realized as different components, and both are connected by data transfer means.
  • arithmetic processing is CPU (Central Processing Unit) or dedicated
  • Semiconductor memory or storage means based on optical and magnetic principles is used for LSI, signal storage, and electrical wiring is used for data transfer.
  • the arithmetic processing means and the signal storage means are realized as the same constituent element, and the present invention can be applied to a case where a single chip is used.
  • a single chip For example, as shown in FIG. 12A, if one chip is formed together with a memory card arithmetic processing means for storing image data for one screen, the image data being processed is stored inside the one-chip LSI.
  • a closed device configuration can be realized.
  • the processing target is not limited to a two-dimensional planar image, and the same effect is obtained for a moving image having a temporal factor, an image associated with a multidimensional space, and the like. Further, as shown in FIG.
  • the compression and decompression means are built in the memory chip as the storage means, the memory chip having a large memory capacity from the outside of the chip by the ratio of the compression rate is provided.
  • Can handle In order to realize high-speed signal input / output, for example, a configuration incorporating a cache memory can be adopted.
  • the image data is separated into background, middle, foreground, and characters based on the components of the screen, and the compression means 102, storage means 103, and decompression means 104 are constructed.
  • the parallel movement of the background screen can be easily realized by modifying the address from which the compressed data is read.
  • the compression data generated by this processing procedure is used. It is easy to generate images in a single format.
  • a plurality of color types representing the inside of the block may be determined, and the distribution of the set color in the block may be set.
  • the size of the block need not be fixed but may be set according to the outer shape of the object to be displayed. This has the following effects.
  • a color signal may be generated in block units. That is, since it is not necessary to generate a color signal for each pixel, the processing speed can be improved.
  • Figures 14A and 14B show two basic configurations for realizing such features.
  • a signal representing an arbitrary signal level or an arbitrary color may be written in the storage means in advance. Without activating the compression means, the data values may be written directly to the storage means: (6) External input signal conversion processor
  • Signals input from the outside are input as compressed data or uncompressed data using transmission means based on some communication protocol or storage means based on magnetic or optical principles as a medium. If it is compressed data, it can be restored using the corresponding decompression means and converted into compressed data by the compression means used in the present invention.
  • Compressed data input from the outside can be restored step by step instead of all at once, thereby reducing the capacity of the means for storing the restored signal.
  • the signal input from the outside is image data
  • a search for a specific marker code is performed on compressed data with a variable compression ratio, for example, in order to determine a plane break in a color sequential image.
  • FIG. 15A shows an example of a signal processing procedure performed by the apparatus shown in FIG. 15A.
  • the present invention can also be applied to the purpose of configuring a device for inputting, generating, editing, and storing a plurality of signals having different signal properties.
  • the present invention can also be applied to signals having signal correlation in the time axis direction, for example, audio signals, moving images, and the like.
  • the compression means 102 since the compression means 102 performs compression utilizing the signal correlation in the time axis direction, effective compression can be realized by referring to a signal at a past time point. Therefore, the past data to be referred to is stored in the storage means 103 as compressed data, and only the signal to be referred to for the compression processing can be restored and used by the editing means 105.
  • a signal at a past time can be referred to.
  • FIG. 17 shows an example of a compression method of a compression means for a color image. From the image data, adjacent pixels are regarded as one block, and the types of colors (colors determined by a combination of three primary color signals) generated in the block are approximated by limiting to about two types. Then, a limited color selection result is created for each pixel in the block.
  • the compression ratio achievable by this means does not depend on the nature of the image data to be signaled.
  • the compressed data can be distinguished into a signal indicating the type of color and a signal indicating the selection result of the color of each pixel. Therefore, in order to perform color conversion, signal processing may be performed on the former compressed data, and signal processing such as rotation and enlargement / reduction may be performed on the latter. In order to rewrite a part of the image data, only the compressed data corresponding to the position of the image can be rewritten.
  • the block size may be variable, and the value of the fixed compression ratio changes according to the set size. Therefore, the block size can be set based on the storage capacity (memory capacity) of the storage means provided, and the compression ratio can be set so that the compressed data can be stored in the memory. Industrial applicability
  • the signal processing device of the present invention can reduce the amount of memory for storing image data, reduce the data transfer speed between each means, and execute image data generation and editing at high speed. It is suitable for use in signal processing devices for printing or displaying images.

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Description

明 細 書
信号処理装置 技術分野
この発明は、 信号の圧縮伸長および編集する装置に係り、 特に画像を プリン トあるいは表示する装置に閬する。 背景技術
レーザビームプリンタ装置を例にとれば、 記録紙の搬送と印字のプロ セスは一定の速度で実行されるため、 ホス 卜から送られてくる画像信号 をプリン 卜手段の印字速度に整合してデータ出力するために、 少なく と も 1 画面分の画像データを蓄積するためのメモリ を搭載することが一般 的である。 しかしながら、 高精細， 高階調， カラー等の高画質化を実現 する為には、 膨大な容量のメモリが必要となる。
この問題の解決を目的と した、 メモリ容量を削減するプリンタ装置の 一構成例が、 三宅信孝他 ： "フルカラープリ ンタに最適化された画像圧 縮符号ィ匕方式" ， Japan Hardcopy ' 94 Fal l Meeting, The Conference of Japan Hardcopy for the Society of Electrophotography of Japan, 第 7 4回電子写真学会研究討論会 （ 1 9 9 4 . 1 2 . 2 ) 予稿の 1 3ぺー ジから 1 6ページ （第 1 の従来技術） に記載されている。 これによれば、 離散コサイン変換と量子化を組み合わせた画像圧縮手段を利用して、 画 像データを蓄積するメモリ容量の削減をはかっている。
また、 固定圧縮率の信号圧縮手段として、 品名 「FBTC IMAGE DATA COMPRESS I ON & DECOMPRESSI ON LSI」 ， 型名 M65790FPの LS Iが三菱電機デ 一タシー 卜 （第 2の従来技術） に記載されている。 これは、 白黒画像を 対象に圧縮率 8ノ 3—定を実現し、 圧縮データの出力時にメモリア ドレ スを変換することで、 回転， 合成処理を可能としている。
しかしながら、 上記第 1 の従来技術では次の課題がある。
( 1 ) 画像データを、 離散コサイン変換と量子化を組み合わせた圧縮方 式を用いて信号処理している。 この圧縮方式では、 圧縮後のデータ量. すなわち圧縮率が対象とする画像の絵柄によって変動する。 このため. 最悪圧縮率を想定してメモリ容量を設計しなくてはならない。
( 2 ) ポス トスク リプト等のページ記述言語を外部装置からコマン ドと して入力し、 画像データを生成， 編集するためには少なく とも 1ベー ジ分の画像データを蓄積し、 該蓄積している画像データを書き換える ことが必要となる。 上記のように絵柄によって圧縮率が変動するため、 圧縮データを格納するメモリア ドレスに規則性がない。 このため、 書 き換え対象とする画像データが画面の一部分であっても、 全画面を復 号しなくてはならない。 また、 画像の一部分のデータを書き換えた場 合、 その部分の圧縮率が変化するため、 元のメモリ領域に書き込むこ とができなくなる。
( 3 ) 画像データの圧縮処理により、 画質劣化が生じやすい。
上記第 2の従来技術は、 画像デ一タを 1 画面単位で圧縮および伸長す る機能しか備えていない。 また、 蓄積した圧縮データの書き換えを行う ための編集機能を考慮していない。 さらに、 白黒画像を対象としている ため、 カラー画像を対象とした信号処理を行う為には、 各色の信号処理 を時系列で実行するか、 あるいは複数の L S I が必要となる。
本発明の目的は、 上記従来技術の問題点を解決しながら、 生成あるい は編集した画像データ を蓄積するメモリ容量を低減した信号処理装置を 提供することにある。 発明の開示
上記目的を達成するための本発明の第 1 の特徴は、 信号を圧縮処理手 順に基づき圧縮データに変換する圧縮手段と， 圧縮データを蓄積する蓄 積手段と， 蓄積手段からの圧縮データを伸長処理手順に基づき復元する 伸長手段と， 伸長信号を対象に信号処理を実行する編集手段とを備え、 編集対象とする信号を蓄積手段から伸長手段を用いて復元し、 編集手段 による処理結果を圧縮手段を用いて蓄積手段に蓄積する信号処理装置に ある。
また、 第 2の特徴は、 信号を圧縮処理手順に基づき圧縮データに変換 する圧縮手段と， 圧縮データを蓄積する蓄積手段と， 蓄積手段からの圧 縮データを伸長処理手順に基づき復元する伸長手段と， 蓄積手段に蓄積 された信号を対象に信号処理を実行する編集手段とを備え、 編集対象と する信号を蓄積手段から読み出し、 編集手段による処理結果を蓄積手段 に蓄積する信号処理装置にある。
さらに、 第 3の特徴は、 信号を圧縮処理手順に基づき圧縮データに変 換する圧縮手段と， 圧縮データを蓄積する蓄積手段と， 蓄積手段からの 圧縮データを伸長処理手順に基づき復元する伸長手段と， 伸長した信号 を対象に信号処理を実行する編集手段と， 伸長手段によって復元した信 号の出力先を切り替えるためのスィッチとを備え、 前記スィッチは信号 の編集あるいは出力によって出力先を切リ替える信号処理装置にある。 これらによって、 画像データを蓄積するメモリの容量を削滅すると共 に、 各手段間のデータ転送速度を低減し、 画像データを生成編集を高速 に実行することができ、 信号処理装置において従来にない効果を得るこ とができる。 図面の簡単な説明
第 1 図は本発明の信号処理装置の最も基本的な構成を示す図である。 第 2 A図および第 2 B図は、 本発明の信号処理装置の基本構成を示す 図で、 第 2 A図は入力信号と蓄積手段に蓄積した信号を用いて編集する 場合、 第 2 B図は編集コマン ドに基づき編集処理を実行する場合を示す。 第 3 A図および第 3 B図は、 本発明の信号処理装置の基本構成を示す 図で、 第 3 A図は編集済みの信号を圧縮して伝送する装置の構成、 第 3 B図は圧縮データ形式の信号生成手段を備えた装置の構成を示す。 第 4 A図はプリンタの基本構成、 第 4 B図および第 4 C図はプリンタ コン 卜ローラの装置構成例を示す図である。
第 5 A図および第 5 B図は、 画像データの編集作業を説明する図で、 第 5 A図は画像データの書き換えを示す図、 第 5 B図は圧縮データの書 き換えを示す図である。
第 6 A図および第 6 B図は、 圧縮データのメモリア ドレスについて説 明する図で、 第 6 A図は固定圧縮率の場合、 第 6 B図は変動圧縮率の場 合を示す。
第 7 A図から第 7 F図はプリンタコン トローラの信号処理手順を示す 図で、 第 7 A図は画素順次、 ライ ン順次のデータ入力、 第 7 B図は面順 次のデータ入力、 第 7 C図はレーザビームプリンタへの信号出力 （面順 次） 、 第 7 D図は編集処理 （画像データの上書き） 、 第 7 E図は編集処 理 （蓄積した画像データへの重ね書き） 、 第 7 F図は拡張機能 （メモリ 増設による画質劣化の低減） を示す。
第 8図は信号処理のタイ ミ ングチャー トの一例を示す図である。
第 9図はブリンタコン 卜ローラの装置構成例を示す図である。
第 1 O A図， 第 1 0 B図および第 1 0 C図はカラー画像， キャラクタ， 図表などをディスプレイ装置に表示するための信号処理装置の 3つの構 成例を示す図である。
第 1 1 A図はファイ リング装置の表示画面の一例を示す図、 第 1 1 B 図はファイ リング装置の構成例を示す図である。
第 1 2 A図および第 1 2 B図は 1チップ L S I の構成例を示す図で、 第 1 2 A図はプロセッサと 1 画面分メモリ を 1 チップ化する場合、 第 1 2 B図はメモリ と圧縮伸長手段を 1 チップ化する場合である。
第 1 3図はゲーム機器の装置構成例で、 蓄積手段の構成を詳細'こ示す 図である。
第 1 4 A図および第 1 4 B図はゲーム機器の画像表示装置の基本構成 を示す図である。
第 1 5 A図はプログラム圧縮装置の装置構成例を示す図、 第 1 5 B図 はプログラム圧縮装置の信号処理手順の一例を示す図である。
第 1 6図はマルチメディア装置の構成を示す図である。
第 1 7図はカラー画像の圧縮方式の一例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明の信号処理装置の最も基本的な構成を第 1 図に示す。
第 1 A図では、 入力信号は圧縮手段 1 0 2で圧縮データに変換され、 該圧縮データは蓄積手段 1 0 3に蓄積され、 伸長手段 1 0 4は該圧縮デ —タを復元する。 そして、 編集手段 1 0 5は、 蓄積手段 1 0 3に圧縮デ 一夕の形式で蓄積されていた信号と、 入力信号をもちいて編集処理を行 う。 ここで、 入力信号は、 圧縮データとして蓄積した信号と同一の性質 を持つ信号である場合、 あるいは圧縮データとして蓄積した信号に対す る信号処理の種類を表すコマン ドである場合がある。 例えば、 入力信号 は画像データおよびその画像データの書き込みコマン ドの組み合わせで 表され、 両者の信号を編集手段 1 0 5が解釈することで、 圧縮データと して蓄積した信号の一部分を書き換える動作が実行される。 別の例とし ては、 編集手段 1 0 5は入力信号を用いて、 圧縮データとして蓄積した 信号に対して、 回転， 拡大縮小等の信号処理を実行する。 いずれの場合 にも、 編集手段 1 0 5は、 圧縮データとして蓄積した信号から、 編集対 象とする信号を正しく読み出す動作を行う。
第 1 B図は、 蓄積手段 1 0 3に圧縮データの形式で蓄積されていた信 号を、 伸長手段 1 0 4 を用いて信号を復元することなく、 編集手段 1 05 をもちいて編集処理を行う。 この編集手段は、 圧縮手段 1 0 2の信号処 理手順に基づく ことで、 圧縮データの形式で編集処理を行うものである: 例えば、 固定圧縮率の符号化方式では、 圧縮データのデータ構成とデー タ量に関する情報があらかじめ分かるので、 該情報に基づき圧縮データ の形式に基づく信号を生成し、 蓄積手段 1 0 3に圧縮データの形式で蓄 積されていた信号に対する編集処理を、 圧縮データの形式で行うことが できる。
第 1 C図は、 入力信号は圧縮手段 1 0 2で圧縮データに変換され、 該 圧縮データは蓄積手段 1 0 3に蓄積され、 伸長手段 1 0 4は該圧縮デー タを復元する。 そして、 スィッチ 1 0 8は、 復元した信号を出力するか ( 「出力」 方向） 、 編集手段 1 0 5に伝えるか （ 「編集」 方向） を選択 する。 編集手段 1 0 5は、 蓄積手段 1 0 3に圧縮データの形式で蓄積さ れていた信号と、 入力信号をもちいて編集処理を行う。 前記したように 例えば画像データでは、 編集手段は入力信号を用いて、 重ね書き， 上書 き， 回転， 拡大縮小等の信号処理を実行する。 信号出力時には、 該出力 する信号に対する編集処理は不要であるため編集手段 1 0 5 を動作させ る必要はなく、 スィッチ 1 0 8は 「出力」 方向を向いて信号を出力する, ここで、 圧縮手段および伸長手段は、 信号の性質あるいは信号の利用 目的等に基づき冗長な情報を削減する。 利用目的によってはロスレスが 要求されるが逆の場合もある。 同じ利用目的であっても信号出力装置の 特性によって冗長さが異なる場合がある。 本発明は、 圧縮および伸長手 段の具体的構成を限定しない。
圧縮率が固定である信号処理手順を用いる場合には、 入力あるいは生 成手段を用いて生成した信号と、 蓄積手段の圧縮データは、 前記した固 定圧縮率の信号処理手順に基づく一定の規則で対応付けられる。 具体的 な例として画像データを対象とした場合、 画像の位置とメモリ （蓄積手 段） ァドレスは一定の規則に基づく簡易な演算式あるいはテーブル等で 変換できる。 この特徴から、 編集手段を用いた信号の書き換えを実行す るには、 書き換え対象の信号のみを蓄積手段から出力して、 編集手段に 入力することができる。
第 2図は、 入力信号がページ記述言語に基づく コマン ドである場合の、 蓄積手段に蓄積した信号を編集する装置の構成例を示す。
第 2 A図では、 ページ記述言語に基づく信号生成を指示するコマン ド である場合には、 該入力した信号に基づき信号生成手段 1 0 1 を用いて 信号を生成する。
第 2 B図では、 ベージ記述言語に基づく信号変換を指示するコマン ド である場合には、 該入力した信号に基づき信号生成手段 1 0 1 を用いて 生成した信号、 および蓄積手段 1 0 3に圧縮データの形式で蓄積され伸 長手段 1 0 4 を用いて復元した信号の両者を用いて、 編集処理を実行す る。
第 2図には、 第： C図の装置構成に対応した例を示したが、 第 1 A図 または第 1 B図の装置構成を用いることができることは言うまでもない 第 3 A図は、 伸長手段 1 0 4 を用いて復元した信号を実際に利用する 装置が、 圧縮手段 1 0 2 を備える装置と送信手段 1 0 6 と受信手段 1 07、 およびネッ トワーク 1 0 9によって接続される構成を示している。 デー タ伝送を圧縮データを用いて行うため、 伝送時間の短縮を実現できる。 また、 受信装置側に蓄積手段 1 0 3 を備えなくてもよいことから受信側 装置コス 卜の削減という効果もある。
また第 3 B図は、 信号生成手段 1 0 1 &カ\ 圧縮データ形式の信号を 生成できる場合の構成例である。 先に説明したように固定圧縮率の符号 化方式の場合には、 圧縮データのデータ構成とデータ量に関する情報が あらかじめ分かるので、 その情報に基づき圧縮データ形式の信号を生成 することができる。 これにより、 圧縮のための信号処理を行わなくてよ いため、 信号処理時間の短縮などの効果を実現できる。
上記の例で、 圧縮伸長手段は固定圧縮率で圧縮する符号化方式を利用 できる。 カラー画像を信号の一例とするならば、 固定圧縮率を実現する ためには、 画像を複数画素で構成されるブロックに分割し、 該ブロック 内の信号を 2種類程度の色とその区別 （解像） を示す選択信号に変換す る手段を用いることができる。
一方、 変動圧縮率の圧縮方式を利用することもできる。 しかし、 変動 圧縮率の場合には、 画像の位置を表すィ ンデックスと圧縮データのメモ リア ドレスを対応付ける手段を、 画像データの圧縮時に作成しておく必 要がある。 特定位置の画像データの書き換えは、 該対応付け手段を参照 して蓄積手段内の圧縮データを復元してデータの書き換えを行う。 ここ で、 書き換え後の画像データを圧縮するとデータ量が変化するため、 元 の場所に蓄積することはできない場合がある。 したがって、 例えば、 蓄 積手段の空き部分に書き込みを行い、 該メモリアドレスを前記の対応付 け手段に新たに設定する。 このような手順を用いれば、 変動圧縮率の圧 縮手段を利用することもできるが蓄積手段の管理方式が複雑となり、 ま た、 処理速度の低下をもたらすことに注意すれば問題なく利用すること ができる。
なお圧縮方式として、 ブロック近似符号（Block Truncati on Coding) , ノヽフマン符号， 算術符号（Ari thmet ic coding) , L Z (Lempel , Ziv、ある いはその改良型である L Z W符号、 等を利用できるが、 本発明は圧縮方 式を限定するものではない。 また、 圧縮の前処理として、 差分値の算出， 直交変換， ウェーブレツ 卜変換， ヒス トグラム検出， エッジ検出， 領域 分離， 色変換， ブロック近似等の手段を利用することもできるが本発明 は方式を限定するものではない。
本発明は上記のように、 圧縮手段， 伸長手段， 蓄積手段および編集手 段を用いて、 蓄積手段の容量を低減， 信号処理の高速化、 等の目的を実 現できる。 信号フローの観点からは、 信号の入力および出力手段を除き、 信号を圧縮データとして処理および転送する構成を実現できる。 信号を 原データの形式で処理しなくてはならない場合にも、 処理の対象となる 信号のみを原データとして扱えばよい。
また蓄積手段 1 0 3は、 半導体メモリ， フラッシュ型のメモリ， ハー ドディスク装置， 光磁気ディスク、 等の装置を利用することができる。 以下に、 具体的な装置を用いて本発明の具体的な実施例を説明する。 ( 1 ) プリンタコン 卜ローラ
プリンタコン 卜ローラは、 ホス 卜計算機からページ記述言語等のコマ ン ドを入力し、 該コマン ドに基づき生成編集した画像データを、 プリン タエンジンと呼ばれる印刷手段に出力する。 なお、 ホス 卜計算機側で画 像データの生成編集を実行し、 プリンタエンジンの走査順序にしたがつ て画像データを転送する構成もある。 この構成ではデータ転送時間が長 くなる等の相違点があるが、 ホス 卜計算機がプリ ンタコン 卜ローラの機 能を代行している例とみなすことにする。
ここで、 プリンタコン 卜ローラにおいて、 プリンタエンジンの動作に 同期して画像データを生成編集することは信号処理速度の点から困難な 場合が多い。 このため、 プリンタコン トローラ内に、 少なく とも 1 画面 分の画像データを蓄積する手段を備えることが一般的である。 特に、 レ 一ザビームプリンタのように、 1 画面の印刷を一定速度で実行する装置 においては、 画像データの生成編集に遅延は許されず、 このため、 あら かじめ 1 画面分の画像データを全て生成編集して蓄積しておく ことが望 ましい。
このように従来からプリンタコン 卜ローラを構成する手段として、 画 像データの生成手段， 編集手段， 蓄積手段が必要とされ、 さらに画質向 上を計るための信号変換手段が備えられていた。
しかし、 プリンタエンジンの画質再現能力の向上に伴い、 印刷画像が 白黒 2値， マルチカラーそしてフルカラーへ、 また、 画素密度が高くな リ、 1 画面を構成する画像データの容量は膨大になってきている。 この ことがプリンタコン トローラにおいて、 次のような問題点をもたらして いる。
( a )装置コス トに占めるメモリコス トが増大する。
( b )編集対象とする画像データが膨大となリ、 信号処理に時間がかか る。
( c )各手段相互間のデータ転送に時間がかかる
上記問題点を解決するために、 本発明を適用した装置構成例を第 4図 を用いて説明する。 第 4 A図はプリンタの基本構成、 第 4 B図はプリン タコン卜ローラの構成の一例、 第 4 C図はプリンタコン 卜ローラの構成 の他の例を示す。 ホス 卜計算機から I 〇手段 2 0 5 を用いて入力した コマン ドに基づき、 CPU201あるいは A S I C (Appl icat ion Specif ic I C) 2 0 2 を用いて画像データを生成あるいは編集する。 該画像データは圧 縮データに変換され、 メモリ 2 0 4に蓄積される。 そして、 プリンタエ ンジンの印刷手段のタイ ミングに同期しながら、 順序良く信号を出力す る。 CPU201はプログラムを格納した R〇M (Read Only Memory) 2 0 3カヽ らプログラムデータを取り込み動作する。 画像データの生成あるいは編 集等の信号処理は、 CPU201と ASI C202 のいずれかあるいは両者を用いて 実行する。 メモリ 2 0 4は、 少なく とも 1 画面分の画像データを圧縮デ 一夕と して格納する記憶容量を有し、 これによリ画像データの生成ある いは編集の実行、 およびプリンタエンジンとのデータ転送速度の整合を 実現することができる。
第 5図は、 画像データの編集作業、 すなわちデータの書き換えの原理 を説明する図である。 第 5 A図に示すように画像データを原稿のィメ一 ジで捉えれば、 ある特定の位置にある書き換え対象の画像データを入力 し、 そのデータに書き換え、 そして元の場所に書き込むことで編集が終 了する。 一方、 第 5 B図に示すようにメモリに蓄積された圧縮データを 対象とした場合、 書き換え対象の圧縮データのメモリア ドレスが明確で なければならない。 さらに、 書き換え済みの圧縮データを再びメモリに 蓄積できなければならない。
第 6 A図に示すように、 圧縮の方式が固定圧縮率であれば、 上記のよ うに書き換え対象の圧縮データをメモリから読み出し、 書き換え済みの 圧縮データを再び元のメモリ領域に蓄積することができる。 これに対し て第 6 B図に示すように変動圧縮率の場合には、 圧縮対象とする画像の 信号性質によって圧縮データのデータ量が異なるため、 圧縮処理の実行 時に該データ量に関する情報を蓄積し、 画像位置とメモリアドレスの変 換手段を容易しておかなければならない。 このための手段を用意するな らば、 圧縮方式に依存することなく圧縮データを用いた編集処理を実現 することができる。
プリンタの画質特性の一つに色の再現性がある。 例えば、 同じ画像デ ータはディスプレイ と印刷結果で同一に色再現することが望ましい。 し かし、 両者の発色原理が異なるため、 信号変換が不可欠である。 圧縮方 式が、 画像データの色信号と解像度を分離する場合には、 前者の色信号 に関する圧縮データのみを信号変換することで、 高速な信号処理を実現 できる。
またプリンタの装置特性と して色の再現範囲が限定される場合がある。 この場合、 色の再現範囲外の信号を処理対象とすることは無駄である。 例えば蓄積手段に色の再現範囲外の信号を蓄積しても印刷結果に効果が なく、 蓄積手段の容量の一部を無駄に使ったことになる。 そこで、 色の 再現範囲外の信号を取り除くための信号系を採用することが望ましい。 第 7 A図から第 7 F図は上に述べたプリンタコン 卜ローラの信号処理 手順の例を示す図である。 ホス 卜計算機から入力したコマン ドに基づき、 文字 · グラフィ ックスおよびカラー画像を展開し、 圧縮手段を用いて圧 縮データに変換して符号メモリに蓄積し、 また伸長手段を用いて復元し 画像データを出力する。 そして、 これらの手段と組み合わせて、 ガンマ 変換， 色変換， 像域分離， U C R (Under Color Reduct ion) ， エッジ強 調等の画質処理を行う。 また、 符号メモリに蓄積しておいた圧縮データ から対象とする部分のみ伸長し、 重ね書き， 回転， 拡大縮小， ト リ ミ ン グ等の編集処理を行う。 これらの編集処理は、 前記したようにホス ト計 算機から入力したコマン ドに基づいて実行する。
( a ) 編集処理 （画像データの上書き）
この場合には、 ホス 卜計算機から入力したコマン ドに基づき、 文字 - グラフィ ックスおよびカラー画像等の画像データを、 背景となる画像デ ータを考慮することなく上書きする。
( b ) 編集処理 （蓄積した画像データへの重ね書き）
ホス ト計算機からの画像データを、 背景となる画像データに重ね書き をする。 例えば、 文字データを重ね書きする場合には、 文字の存在する 領域の背景となる画像データをメモリから伸長して、 ビッ 卜毎に文字デ ータを書き込み、 このように編集された画像データを再び圧縮してメモ リ蓄積する。
( c ) 機能拡張 （メモリ増設による画質劣化の低減）
符号メモリの容量は限定するものではなく、 備えているメモリ容量に 基づき圧縮データがメモリに格納できるように固定圧縮率の値を設定す ることができる。 したがって、 画質劣化が許容されない利用目的では、 メモリ容量を増設することで、 圧縮方式の圧縮率を下げることで画質劣 化を低減することができる。
上記の装置構成と信号処理手順は、 圧縮率が固定である場合において、 簡易な装置構成と信号処理手順という効果を発揮できる。 しかしながら、 圧縮率が変動する圧縮方式においても、 画像領域と圧縮データ位置を対 応付ける手段を用意することで、 圧縮データを蓄積することによリ、 メ モリ削減の効果を実現することができる。
これらの信号処理手順および手段の組み合わせは、 例示した以外にも 構成することができる。 例えば、 画質処理は、 ホス 卜計算機があらかじ め信号処理することができるし、 また、 編集処理を実行する以前に信号 処理することもできる。
上記のように本発明の基本構成に基づく ことによって圧縮データを蓄 積することにより、 メモリ削減の効果を実現できる。
第 8図は、 プリンタエンジンの発色原理に基づく色信号を、 印刷手段 の色順序に合わせて出力するためのタィ ミングチヤー 卜の一例である。 プリンタエンジンの印刷手段が各色を面順次に印刷する場合には、 1 ラ イン 1色の信号を出力するために、 蓄積手段から 1 ライン 3色の信号を 取り出し、 該 3色の信号を用いた色変換等の画質処理を施してから出力 する。 プリ ンタは、 印刷色の画質向上のため、 3つの原色に加えて、 専 用のスペク トルを持つインク （あるいはトナー） を用いて印刷すること がある。 この一例が黒色 （B k ) であり、 一般に U C R (Under Col or Reducti on)と呼ばれている。 この黒色信号は 3つの原色信号から、 信号 処理によって生成するため、 3つの原色信号は多値信号として持ってい る必要がある。 第 8図の例では、 黒色信号を含む 4色 （C , M , Y , B k ) を印刷する際に、 圧縮データと して蓄積してある 3つの原色信号 ( R , G , B ) を蓄積手段から読み出し、 色変換しながら出力する固定 圧縮率の符号化方式を利用した場合には、 圧縮データのデータ構造が分 かるため、 色変換に必要な圧縮データのみを色変換の対象信号とするこ とができることから、 信号処理の高速化を実現することもできる。
プリンタコン トローラのより詳細な装置構成の例を第 9図に示す。 第 9図は、 CPU201 , メモリ 2 0 4， 信号入出力イ ンタフエース等から構成 され、 様々な装置特性のプリンタに対応できる構成の一例を示している。 プリンタエンジンの能力として、 白黒 2値， 白黒多値， マルチカラー， フルカラー等の分類ができる。 それぞれに好適なプリ ンタコン トローラ の装置構成が考えられるが、 一方で、 共通に適用できるプリンタコン 卜 ローラの装置構成を設計することができる。 圧縮手段および伸長手段は ハー ドウエアあるいは CPU201の信号処理によって実現することができ、 画質， 解像度， メモリ容量等の条件に基づきいくつかの準備された固定 圧縮率を選択できる構成とすることができる。 この選択は、 装置構成要 素の前記条件から、 装置自身が選択する手段あるいは装置利用者が設定 できる手段を設けることができる。
( 2 ) ディスプレイ装置
カラ一画像， キャラクタ， 図表等を C R T ( Cathode Ray Tube) , LCD (Li quid Cri stal Di splay)等に表示する装置の構成の 3つの例を第 1 0 図に示す。
従来、 多くの画像表示の装置構成では、 入力， 生成あるいは編集した 画像データをビッ 卜マップ形式のフレームメモリに蓄積し、 表示装置の 走査順序にしたがって信号出力する。 一般に表示装置自体は表示データ の蓄積能力を持たないため、 1秒間に 3 0フ レーム程度の速度でフ レー ムメモリから信号出力する。
ここで、 前記プリンタコン 卜ローラと同様に画質向上に起因するメモ リ容量の増大等の問題点がでてきている。
そこで、 画像データを圧縮データとして蓄積し、 該圧縮データを表示 装置の走査順序と表示タイ ミングにしたがって順次に伸長して出力する ことで、 必要とするメモリ容量を低減することができる。 この構成によ れば、 いわゆるビッ トマップ形式のフレームメモリ、 すなわち、 振幅範 囲の信号を表示画素毎に割り当てるメモリ構成は必要なくなる。
第 1 O A図は、 2ポー 卜メモリを圧縮データの蓄積手段 1 0 3 として 用いて、 該メモリの圧縮データを伸長手段 1 0 4 をもちいて復元して出 力する構成である。 表示する画像データは CPU201によって生成され、 ま た圧縮データに変換されてからメモリ 1 0 3に書き込まれるため、 伸長 手段 1 0 4のデータ出力部分を除いて各構成要素を接続するィンタフエ 一スには非圧縮の画像データが伝送されることはない。 このため各イン タフエースのデータ伝送能力に余裕を持たせることができる。
第 1 0 B図は、 表示する画像データを専用の表示制御用 L S I を用い て生成する構成である。 CPU20 1は表示する内容をコマン ドとして表示制 御用 L S I に伝えることで、 表示制御用 L S I が画像データを生成し、 圧縮データの形式でメモリ （蓄積手段 1 0 3 ) に蓄積する。 このため、 イ ンタフェースには非圧縮および圧縮された画像データが伝送されるこ とはなく、 上記第 1 O A図の場合に比べてさらにインタフェースのデー タ伝送能力に余裕を持たせることができる。
第 1 0 C図は、 CPU201の信号処理能力が高い場合に有効な構成であり、 CPU20 1が画像データを生成し、 圧縮データの形式でメモリ （蓄積手段 1 0 3 ) に蓄積し、 表示すべき画像データ を伸長して出力する。 CPU20 1 とメモリ 1 0 3間のデータ転送は圧縮データで行うため、 イ ンタフエ一 スのデータ伝送能力に余裕を持たせることができる。
上記の装置構成を用いると、 次に示すような効果がある。
( a ) 視覚的に劣化のない画像表示を、 より少ないメモリ容量で実現す ることができる。
( b ) 解像度あるいはフレームレー 卜の高い表示装置への信号出力にお いても、 蓄積手段からのデータ転送速度は低く設定できる。
( c ) 蓄積手段に書き込むデータ量が少なくなる。 このため、 表示装置 へのデータ出力期間とデータ書き込み期間の重なりを軽減できる。
また表示装置の表示特性の一つである色再現性を、 デジタル信号処理 で補正する場合において、 圧縮データを用いた色変換で実現することが できる。 たとえば、 赤緑青の 3色を各 8 ビッ トの信号で表す場合に、 色 変換を変換テーブルで実現しょうとすると、 2 4本の入力ア ドレス線と
2 4 ビッ トの出力データを持つメモリが必要になる。 一方、 変換テープ ルではなく変換式に基づく演算で実現しょうとすると、 各画素について 該変換テーブルに相当する信号処理が必要である。 しかし、 色信号が圧 縮データの状態で信号処理できるならば、 演算の負荷を軽減できる。 例 えば、 複数画素で構成されるブロック内の信号を 2種類程度の色とその 区別を示す選択信号で表す場合に、 この処理手順によって作られる色を 表す圧縮データを用いて変換を行うことができる。 この結果、 圧縮デー タを伸長する必要がなくなリ、 また信号処理の対象とするデータ量が削 減できることから、 処理速度の高速化あるいは装置の簡易化等の効果を 達成することができる。
さらに、 前記したように固定圧縮率の符号化方式を用いることで、 圧 縮データのデータ構造が明らかになるため、 画像データの入力あるいは 生成を圧縮データの形式で実行することで、 圧縮手段による信号処理を 行うことなく、 蓄積手段へのデータ書き込みを実行することもできる。
( 3 ) ファイ リング装置
大容量ファイルに圧縮データに変換されて格納された画像データを高 速に検索して表示することが、 ファイ リング装置に要求される機能の一 つである。 目的とする画像データを確実かつ素早く探し当てるためには、 キーワー ドなどを用いた検索だけでは不十分であり、 第 1 1 A図に示す ように該当する画像を概略表示することが望ましい。
このためには、 全画面の画像データを縮小表示するためサブサンプリ ングする。 しかし、 これでは、 該当する画像データを全て展開したのち サブサンプリングするならば、 必要なメモリ容量が膨大となるとともに. 圧縮データの高速な伸長処理と、 大量のデータを対象にしたサブサンプ リング処理が必要となる。
そこで、 第 1 1 B図に示す本発明の装置構成を適用することができる < 外部の大容量ファイルから入力した画像データを圧縮状態で蓄積手段に 格納し、 圧縮データを対象にサブサンプリングを行い、 画像データに復 元して表示する。 固定圧縮率の符号化方式では圧縮データ構成があらか じめ分かるため、 伸長することなくサブサンプリングが容易に可能であ リ、 表示の縮小倍率に対応したサブサンプリングの比率を設定すること ができる。 例えば、 ブロック内を近似する色信号のみを取り出して表示 することで、 第 1 1 A図に示すように、 複数の概略画面を同時に表示す ることで、 高速に検索表示して上記目的を達成できる。
さらに、 格納した画像データを対象にした編集処理を容易に実現でき ることは、 前記した通りである。 固定圧縮率であれば、 画面の回転， 縮 小が容易であるため、 例えば、 A 4サイズの画面を二つ並べて縮小し、 A 4サイズで画面出力する等の、 複写機等で備えている編集機能を容易 に実現できる。
( 4 ) L S I
一般に信号を演算処理する手段と信号を蓄積する手段は異なる構成要 素として実現され、 両者はデータ転送手段によって接続される。 具体例 として、 演算処理は C P U (Central Process ing Uni t)ないしは専用
L S I , 信号蓄積には半導体メモリないしは光学的， 磁気的な原理に基 づく蓄積手段、 そしてデータ転送には電気的な配線が用いられる。
これらの手段の構成においても前記した画質向上に起因する問題点が あてはまる。 すなわち、 メモリコス トの増大， 信号処理時間とデータ転 送時間の増大、 等である。 そして、 各手段間のデータ転送を圧縮データ の形式で実行することが問題点の解決に有効である。
次に、 L S I技術の進展に伴い、 演算処理手段と信号蓄積手段が同一 の構成要素として実現し、 いわゆる 1チップ化した場合にも本発明を適 用することができる。 例えば、 第 1 2 A図に示すように、 1 画面分の画 像データを蓄積するためのメモリカ^ 演算処理手段と共に 1 チップ化す るならば、 処理中途の画像データを該 1 チップ L S I の内部でクローズ した装置構成を実現できる。 処理対象は 2次元平面画像に限定するもの ではなく、 時間的な要因を持つ動画像、 多次元空間と関係付けられる画 像等についても同様の効果がある。 また、 第 1 2 B図に示すように、 蓄 積手段であるメモリチップの内部に圧縮および伸長手段を内蔵するなら ば、 該チップの外部からは圧縮率の割合だけメモリ容量の大きなメモリ チップとして取り扱うことができる。 高速な信号入出力を実現するには、 例えばキヤッシュメモリ を内蔵する構成とすることができる。
( 5 ) ゲーム機器
一般に T Vゲームと呼ばれる対話型の手順に基づき画像生成， 編集， 表示を行う機器においては、 動画像のフレームレー 卜で信号処理を行う。 ここで前記装置構成例と異なるのは、 画像生成の手順および手段を内蔵 していることである。 このため、 画像データの圧縮の目的のためには、 画像の生成段階において、 圧縮データの形式に基づき画像生成を行うこ とができる。
第 1 3図に示すように、 画面の構成要素に基づき画像データを背景， 中景， 前景， キャラクタ等に分離し、 圧縮手段 1 0 2， 蓄積手段 1 0 3， 伸長手段 1 0 4の構成をそれぞれ異なる特性に基づき設定することもで きる。 例えば、 背景については比較的に画質劣化が許容される場合とし て圧縮率を高く設定することができる。 注目されるキャラクタについて は画質劣化が許容されないが、 最大の画面サイズを小さく設定し非圧縮 の画像データとすることもできる。 背景画面の平行移動は、 圧縮データ を読みだすァドレスを修飾することで容易に実現できる。
例えば、 カラー画面のデータ圧縮のため、 複数画素で構成されるプロ ック内の信号を 2種類程度の色とその区別を示す選択信号で表す場合に おいて、 この処理手順によって作られる圧縮デ一タの形式で画像生成を 行うことは容易である。 該ブロック内を表す複数の色種類を決め、 該設 定色のブロック内の配分を設定すれば良い。 このブロック大きさは固定 でなくて良く、 表示する物体の外形にあわせて設定しても良い。 このこ とから、 次に示すような効果がある。
( a ) ブロック単位でカラー信号を生成すればよい。 すなわち、 各画素 についてカラー信号を生成しなくてよいため、 処理速度の向上が図れ る。
( b ) 圧縮手段を別の構成要素として持たなくてよいため、 装置構成の 簡略化が図れる-
( c ) 表示手段へのデータ出力以外は画像データを圧縮形式で扱うため、 データ転送速度を低く設定できる。
さらに、 画像の書き換え対象のみを編集することができるため高速な 信号処理が可能である。 このような特長を実現するための 2つの基本構 成を第 1 4 A図および第 1 4 B図に示す。 なお、 圧縮データの初期値と しては、 信号の振幅範囲の最大値， 最小値， 任意の信号レベルあるいは 任意の色を表す信号を、 あらかじめ蓄積手段に書き込んでおけばよく、 このためには圧縮手段を動作させることなく、 データ値を直接蓄積手段 に書き込んでよい： ( 6 ) 外部入力信号の変換処理装置
外部から入力する信号は、 何らかの通信プロ トコルに基づく伝送手段、 あるいは磁気的， 光学的な原理に基づく蓄積手段などを媒体として、 圧 縮データあるいは非圧縮データとして入力する。 圧縮データである場合 には該当する伸長手段を用いて復元し、 本発明で用いる圧縮手段で圧縮 データに変換することができる。
外部から入力する圧縮データは、 一括ではなく 1部分ずつ段階的に復 元することで、 復元信号を蓄積する手段の容量を小さくすることガでき る。
また、 外部から入力する信号が画像データである場合、 該データを構 成する画素および色種類の入力順序等をあらかじめ判断する手段を備え ることができる。 例えば、
( a ) 該データの先頭に付加されたヘッダ情報を判断する。
( b ) 変動圧縮率の圧縮データを対象に、 例えば面順次カラー画像の面 の区切りを判断する為に、 特定のマーカコ一 ド （面の区切りを示す） の検索を行う。
( 7 ) プログラムの圧縮装置
上記の実施例の説明では、 対象とする信号を画像データに限定するこ となく、 音声等の波形データ， キャラクタコー ド、 等にも本発明を適用 することで同様の効果を得ることができる。
例えば、 プログラムに基づき演算， データ転送等を実行するプロセッ サを用いた装置構成において、 該プログラムを圧縮データ として蓄積し、 プロセッサ内部で伸長処理を実行することで、 （ a ) プログラム蓄積メ モリの容量を低減する、 （ b ) プロセッサとプログラム蓄積メモリ間の データ転送量を低減する等を実現できる。 装置構成例を第 1 5 A図に示 す。 変動圧縮率の場合にはプログラムの絶対ァ ドレスを直接参照できな くなるので、 （ a ) キャッシュメモリ等にあらかじめ伸長する、 （ b ) 複数のプログラムステツプ毎に絶対ァ ドレスを参照できるィンデックス を付加する等の手段が必要になる。 第 1 5 A図の装置による信号処理の 手順の一例を第 1 5 B図に示す。
( 8 ) マルチメディァ装置
信号性質が異なる複数の信号を、 入力， 生成， 編集， 蓄積する装置を 構成する目的にも、 本発明を適用することができる。 また、 時間軸方向 の信号相関性を持つ信号、 例えば音声信号， 動画像等についても、 本発 明を適用することができる。 第 1 6図に示すように圧縮手段 1 0 2は、 時間軸方向の信号相関性を利用した圧縮を行うため過去の時点の信号を 参照することで効果的な圧縮を実現できる。 そこで、 参照するための過 去のデータを圧縮データとして蓄積手段 1 0 3に蓄積しておき、 圧縮処 理のため参照する信号のみを復元して編集手段 1 0 5で利用することが できる。 上記と同様に圧縮データを伸長手段 1 0 4で伸長する際にも、 過去の時点の信号を参照することができる。
( 9 ) カラー画像の圧縮手段
カラー画像を対象とした圧縮手段の圧縮方式の一例を第 1 7図に示す。 画像データから、 隣接した複数画素を一つのブロックとして、 該ブロッ ク内に発生する色の種類 （ 3原色信号の組み合わせで決まる色） を、 2 種類程度に限定して近似する。 そして、 該ブロック内の各画素について、 限定した色の選択結果を作成する。
この結果、 3つの色 （例えば R G B ; 赤緑青） が各 8 ビッ ト信号でブ 口ックサイズが 1 6画素である場合には原データでは 3 8 4 ビッ ト必要 であるのに対して、 ブロック内を 2色に近似することで 6分の 1 である 6 4 ビッ トに圧縮できる。 このように小面積内に発生する色の種類を限 定しても視覚的な画質劣化はほとんど認められない。
この手段で達成できる圧縮率は、 信号対象の画像データの性質に依存 しない。 また、 圧縮データが、 色の種類を表す信号と、 各画素の色の選 択結果を表す信号に区別できる。 このため、 色変換を行うためには前者 の圧縮データを対象に信号処理すれば良く、 回転， 拡大縮小等の信号処 理は後者を対象にすれば良い。 また、 画像データの一部の書き換えを行 うためには、 画像の位置に相当する圧縮データのみを書き換えることが できる。
ブロックサイズは可変としても良く、 設定したサイズによって固定圧 縮率の値が変化する。 このため、 備える蓄積手段の蓄積容量 （メモリ容 量） に基づき、 ブロックサイズを設定し、 該メモリに圧縮データが格納 できるように圧縮率を設定することができる。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明の信号処理装置は、 画像データを蓄積するメモ リの容量を削減すると共に、 各手段間のデータ転送速度を低減し、 画像 データを生成編集を高速に実行することができ、 画像をプリン トあるい は表示するための信号処理装置に用いるのに適している。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 信号を圧縮処理手順に基づき圧縮データに変換する圧縮手段と， 圧縮データを蓄積する蓄積手段と、
蓄積手段からの圧縮データを伸長処理手順に基づき復元する伸長手段 と、
伸長信号を対象に信号処理を実行する編集手段とを備え、
編集対象とする信号を蓄積手段から伸長手段を用いて復元し、 編集手 段による処理結果を圧縮手段を用いて蓄積手段に蓄積することを特徴と する信号処理装置。
2 . 信号を圧縮処理手順に基づき圧縮データに変換する圧縮手段と、 圧縮データを蓄積する蓄積手段と、
蓄積手段からの圧縮データを伸長処理手順に基づき復元する伸長手段 と、
蓄積手段に蓄積された信号を対象に信号処理を実行する編集手段とを 備え、
編集対象とする信号を蓄積手段から読み出し、 編集手段による処理結 果を蓄積手段に蓄積することを特長とする信号処理装置。
3 . 信号を圧縮処理手順に基づき圧縮データに変換する圧縮手段と、 圧縮データを蓄積する蓄積手段と、
蓄積手段からの圧縮データを伸長処理手順に基づき復元する伸長手段 と、
伸長した信号を対象に信号処理を実行する編集手段と、
伸長手段によって復元した信号の出力先を切り替えるためのスィッチ とを備え、
前記スィ ツチは信号の編集あるいは出力によって出力先を切り替える ことを特徴とする信号処理装置。
4 . 請求の範囲第 1項， 第 2項または第 3項に記載の信号処理装置にお いて、
圧縮手段および伸長手段は固定圧縮率の符号化方式に基づき信号処理 を実行することを特徴とする信号処理装置。
5 . 請求の範囲第 1項， 第 2項または第 3項に記載の信号処理装置にお いて、
圧縮手段の信号処理手順に基づく圧縮データの形式で信号を生成する 生成手段をさらに備えることを特徴とする信号処理装置。
6 . 請求の範囲第 1項， 第 2項または第 3項に記載の信号処理装置にお いて、
生成あるいは編集する信号のィンデックスを入力し、 圧縮手段により 圧縮され蓄積手段に格納されている前記ィンデッタスで示される信号の 圧縮データを出力する手段をさらに備えることを特徴とする信号処理装 置。
7 . 請求の範囲第 4項に記載の信号処理装置において、
圧縮手段は、 あらかじめ設定した複数の固定圧縮率から一つを圧縮動 作の開始以前に選択する手段を備えることを特徴とする信号処理装置。
8 . 請求の範囲第 4項に記載の信号処理装置において、
圧縮手段は、 あらかじめ設定した複数の固定圧縮率から一つを蓄積手 段のデータ記憶容量に基づき圧縮動作の開始以前に選択する手段を備え ることを特徴とする信号処理装置。
9 . 請求の範囲第 1項， 第 2項または第 3項に記載の信号処理装置にお いて、
圧縮手段は圧縮対象の信号の性質によって圧縮率が変化する変動圧縮 率であり、 生成あるいは編集する信号のイ ンデックスと蓄積手段におけ る圧縮データのァ ドレスを対応付ける対応手段を備えることを特徴とす る信号処理装置。
1 0 . 請求の範囲第 1項， 第 2項または第 3項に記載の信号処理装置に おいて、
圧縮手段および伸長手段は、 ロス有り、 あるいはロスなしの信号処理 手順を選択する手段を備えることを特徴とする信号処理装置。
1 1 . 請求の範囲第 1項， 第 2項または第 3項に記載の信号処理装置に おいて、
生成手段， 編集手段， 圧縮手段および伸長手段は演算回路より構成さ れ、
蓄積手段はメモリ回路によリ構成され、
前記演算回路とメモリ回路間では、 生成あるいは編集した信号は圧縮 データで転送されることを特徴とする信号処理装置。
1 2 . 請求の範囲第 1 項， 第 2項または第 3項に記載の信号処理装置に おいて、
蓄積手段からの圧縮データ を復元する伸長手段は、 伸長したデータ を 印字， 表示， 伝送もしくは外部へ出力する手段のタイ ミングに同期して 出力信号および前記出力信号を復元するに必要な信号を伸長することを 特徴とする信号処理装置。
1 3 . 請求の範囲第 1項， 第 2項または第 3項に記載の信号処理装置に おいて、
固定圧縮率の圧縮手段および伸長手段は、 複数の色信号で表される力 ラー画像を対象として複数画素からなるブロックに分割する手段と， 前 記プロックについて前記複数の色信号の任意の値で設定される近似色信 号を 2種類算出する手段と， 各画素について前記 2種の近似色信号を撰 択する選択信号を算出する手段とを備えることを特徴とする信号処理装 置。
1 4 . 請求の範囲第 1 3項に記載の信号処理装置において、
分割プロックの形状あるいは含まれる画素数は、 可変に設定できるこ とを特徴とする信号処理装置。
1 5 . 請求の範囲第 1項， 第 2項または第 3項に記載の信号処理装置に おいて、
請求の範囲第 1 3項記載の圧縮手段および伸長手段を備え、 生成編集 手段は、 圧縮データである近似色信号と選択信号を入力し信号処理する ことを特徴とする信号処理装置。
1 6 . 請求の範囲第 1項， 第 2項または第 3項に記載の信号処理装置に おいて、
請求の範囲第 1 3項記載の圧縮手段および伸長手段を備え、 カラー画 像信号の色変換， アンダカラー除去等の色信号処理を、 近似色信号に対 して実行する信号変換手段を備えることを特徴とする信号処理装置。
1 7 . 請求の範囲第 1項， 第 2項または第 3項に記載の信号処理装置に おいて、
圧縮データを送信する送信手段と， 前記送信手段によって伝送される 圧縮データを受信する受信手段と， あらかじめ定めたプロ トコルに基づ き伝送するネッ 卜ワークとを備え、 前記送信手段と受信手段の間で圧縮 データを伝送することを特徴とする信号処理装置。
1 8 . ブロック内の色の配置を示す選択信号の符号データを入力し、 少 なく とも回転， 拡大縮小， 変形， 移動， トリ ミングのうちの一つを実行 する信号変換を行い、 変換結果をデータ伸張手段に伝送する信号変換手 段を備えることを特徴とする信号処理装置。
1 9 . 複数の性質を持つ信号を対象として、 それぞれの信号性質によつ て圧縮および伸長の手順あるいは手段を切り替える手段を備えることを 特長とする信号処理装置。
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