WO2010125857A1

WO2010125857A1 - データ伝送装置、データ伝送方法

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Publication number: WO2010125857A1
Application number: PCT/JP2010/053747
Authority: WO
Inventors: 雅之山口; 山田　晃久; 前田　真一
Original assignee: シャープ株式会社; 竹田信弘
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2010-03-08
Publication date: 2010-11-04

Abstract

　処理複雑度や符号化／復号化処理遅延が小さく、復号化して生成されるデータの劣化を最小限に抑制することが可能なデータ伝送装置を提供する。走査順に整列した所定形式のデータを伝送する装置であって、所定の条件に基づいて伝送対象となる伝送対象データから伝送データを生成する伝送データ生成手段１０１、前記伝送データを伝送チャネルデータに型変換して伝送クロックとともに送出する伝送データ送出手段１０２、を含む第１データ処理装置１００を有し、伝送データ生成手段１０１が、走査対象の前記伝送対象データと、走査済の前記伝送対象データの系列が持つ近似性に基づいて算出された伝送対象データ予測値との差分に基づくデータを前記伝送データとして選択するか、量子化された前記伝送対象データに基づくデータを前記伝送データとして選択するかを所定の条件により自動的に決定する。

Description

データ伝送装置、データ伝送方法

　本発明は、画像データや音声データ等のデータを伝送する装置及びその伝送方法に関する。

　近年の急速な半導体技術の発展や画像／音声データの高精細化にともなって、処理すべき画像／音声のデータ量は爆発的に増加の一途をたどっている。データ処理装置ではこれらのデータに対して目的に応じたさまざまな処理が施される。

　データ処理装置では、一般に何らかのデータ伝送装置を用いて前段のデータ処理装置の出力を次段のデータ処理装置に伝送する。一例として、毎秒６０枚の３０ｂｉｔのフル・ハイビジョンの場合、１秒間に1920 (pixel) × 1080 (pixel) × 60 (枚) × 30 (bit) = 約 3.7 G bitものデータ伝送能力が必要になる。特に画像データでは画像サイズやフレームレートの増大に伴って伝送データ量は増大するため、伝送クロック周波数の高速化や伝送チャネル数の拡大が必要になる。しかし、伝送クロック周波数を高速化しようとすると回路実現は困難になり、ＥＭＩ（Electromagnetic Interference）の問題も発生する。また、伝送チャネル数の拡大はデータ伝送装置のコストを増大させる。

　高速なデータ伝送を実現する方式の一つとして、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）がある。ＬＶＤＳは伝送クロックに同期してデータを伝送する方式である。もともとデータ処理装置内部の入出力信号レベルとして一般的だったＴＴＬ／ＣＭＯＳレベルの数Vの振幅を数100mVに減らし、かつ、シングル・エンド伝送ではなく差動伝送にして周囲の雑音の影響を受けにくくすることによって、１チャネル当たり数100Mビット/秒以上の高速の信号伝送を実現する。上記のフル・ハイビジョン用のデータ処理装置では、通常、８本のＬＶＤＳ方式の伝送チャネルと500ＭＨｚ以上の伝送クロックを用いて画像データと同期信号などの制御信号が伝送される。

　下記特許文献１には、ＬＶＤＳを用いてデータを伝送する装置が開示されている。図１４は、下記特許文献１に記載の画像処理装置の概略構成を示すブロック図である。

　図１４は第１画像処理部Ｆ１と第２画像処理部Ｆ２から成る画像処理装置を表している。

　第１画像処理部は画像処理回路２１０と出力インタフェース２３０を有する。出力インタフェース２３０はパラレル／シリアル変換回路およびＬＶＤＳドライバから成り、パラレル／シリアル変換回路は画像処理回路２１０の出力をシリアルデータに変換する。この変換において、画像データはｍ逓倍した伝送クロックｍＣＬＫにより高速処理される。パラレル／シリアル変換回路の出力はＬＶＤＳドライバにより低電差分信号に変換されてＬＶＤＳ伝送される。

　第２画像処理部Ｆ２は画像処理回路２２０と入力インタフェース２４０を有する。入力インタフェース２４０はＬＶＤＳレシーバおよびシリアル／パラレル変換回路から成り、ＬＶＤＳレシーバにより低電圧差分信号をＴＴＬ／ＣＭＯＳ信号に逆変換した後に、シリアル／パラレル変換してパラレルデータを生成する。シリアル／パラレル変換回路は入力した伝送クロックをｍ逓倍したクロックｍＣＬＫに基づいて動作してシリアル／パラレル変換する。

　この従来技術によれば、データ処理装置間のデータ伝送をＬＶＤＳ方式で高速に伝送することができる。

　また、伝送クロック周波数や伝送チャネル数をできるだけ抑えるための手段として、データ符号化による伝送データ量の削減がある。このような符号化として、ＰＣＭ（Pulse Code Modulation：パルス符号変調）とＤＰＣＭ（Differential Pulse Code Modulation：差分パルス符号変調）が適用できる。

　ＰＣＭは、信号を一定時間ごとに標本化し、定められたビット数の整数値に量子化する手法であり、本来はアナログ信号をデジタル信号に変換する方法であるが、デジタルデータを圧縮するためにも適用できる。また、ＤＰＣＭは標本化された値をそのまま符号化するのではなく、予測画像の信号値との差分を符号化する予測符号化手法である。また、局所的なデータの複雑度などの情報を用いて量子化ステップを適応的に変化させる適応ＤＰＣＭ（ADPCM, Adaptive DPCM）手法がＤＰＣＭ手法の改良として提案されている。

　その他にも、さまざまなデータ符号化技術が提案されている。例えば、ハフマン符号化などの可変長符号化方法は特に可逆変換としてさまざまな圧縮手法の一部に取り入れられており、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform：離散コサイン変換）に代表される直交変換などを用いた複雑な処理技術はＪＰＥＧやＭＰＥＧなど高圧縮率を目標とした画像圧縮アルゴリズム中に取り入れられている。

特開２００２－３２１４０７号公報

　しかし、ネットワークなどを介したデータ伝送と異なり、電子機器内部やデバイス内部のデータ伝送を対象としたデータ伝送装置では、処理複雑度が小さく、符号化や復号化の処理遅延が小さいことが重要な条件となる。データ処理装置の各段のデータ伝送に大きなコストや処理遅延をかけることは、データ処理装置全体のコストや処理時間を増大させることにつながるため、ＪＰＥＧやＭＰＥＧなど高圧縮率を目標とした複雑な処理によるデータ符号化技術は本目的には適合しない。

　また、上記特許文献１に記載の従来技術の場合、伝送クロック周波数や伝送チャネル数には物理的な限界があるため、より高速なデータ伝送に対しては対応できないという問題がある。

　本発明は、上記の問題点に鑑み、処理複雑度や符号化／復号化処理遅延が小さく、復号化して生成されるデータの劣化を最小限に抑制することが可能なデータ伝送装置及びデータ伝送方式を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため、本発明のデータ伝送装置は、
　走査順に整列した所定形式のデータを伝送する装置であって、
　所定の条件に基づいて伝送対象となる伝送対象データから伝送データを生成する伝送データ生成手段と、前記伝送データ生成手段によって生成された前記伝送データを伝送チャネルデータに型変換して伝送クロックとともに送出する伝送データ送出手段と、を含む第１データ処理手段と、
　前記第１データ処理手段から送信された前記伝送チャネルデータ及び前記伝送クロックを受信し、前記伝送データに再変換する伝送データ受領手段と、前記伝送データから前記伝送対象データを再生成する伝送対象データ再生成手段と、を含む第２データ処理手段と、を有し、
　前記伝送データ生成手段が、
　走査対象の前記伝送対象データと、走査済の前記伝送対象データの近似性に基づいて算出された伝送対象データ予測値との差分に基づくデータを前記伝送データとして選択するか、量子化された前記伝送対象データに基づくデータを前記伝送データとして選択するかを所定の条件により自動的に決定することを特徴とする。

　本発明に係るデータ伝送装置の上記特徴構成によれば、従来の伝送対象データを常に伝送データとするのではなく、伝送対象データ予測値との差分に基づくデータ若しくは量子化された伝送対象データに基づくデータを伝送データとして選択し、これを伝送チャネルデータに変換して送出する。そして、伝送データはこれまでに走査した伝送対象データの系列のみに基づいて算出されるため、付加的な処理遅延なしに生成可能であり、小さいハードウエアコストで実現することができる。

　具体的な方法としては、参照データとの差分値が大きい場合には量子化された伝送対象データに基づくデータを伝送データとして選択し、差分値が小さい場合には伝送対象データ予測値との差分に基づくデータを伝送データとして選択する。これにより、例えば画像データでは、隣接画素との差分が小さい領域では、ＤＰＣＭ処理によって画質の劣化を招来することなく差分を符号化することができ、細かい輝度や色彩のニュアンスの復元が可能になる。また、隣接画素間の差分が大きい領域ではＰＣＭ処理によって画素の輝度や色成分の視覚的に目立たない微妙な階調の変化よりも変化のダイナミックレンジに重点を置いて符号化し、ダイナミックな変化を忠実に復元可能にすることができる。これにより、人間の視覚特性に合わせて微妙なニュアンスとダイナミックな変化の両方をうまく符号化でき、符号化による視覚的な画質劣化を抑えることが可能になる。

　例えば、コントローラを第１データ処理装置とし、パネル上のソースドライバを第２データ処理装置とすることで、パネル上に表示する画像データをコントローラからパネル上のソースドライバに伝送する装置として利用できる。このように利用した場合、パネル上の各ソースドライバにおいて、少ない誤差で元の対象画素データに近い画素データを再生成することができる。従って、出力されるこの画素データを表示させることで、データ伝送前の画像情報に近い画像を出力させることができる。

　また、本発明はこのような画像データの伝送のみならず、音声等の他のデータの伝送にも利用できる。音声データの伝送に利用した場合、データ受信側において、少ない誤差で元の対象音声（楽音）データに近い音声（楽音）データを再生成することができる。従って、出力されるこの音声（楽音）データを再生させることで、データ伝送前の音声（楽音）に近い音声（楽音）を出力させることができる。

　本発明は、走査順に整列した所定形式のデータを伝送する装置であって、
　所定の条件に基づいて伝送対象となる伝送対象データから伝送データを生成する伝送データ生成手段と、前記伝送データ生成手段によって生成された前記伝送データを伝送チャネルデータに型変換して伝送クロックとともに送出する伝送データ送出手段と、を含む第１データ処理手段と、
　前記第１データ処理手段から送信された前記伝送チャネルデータ及び前記伝送クロックを受信し、前記伝送データに再変換する伝送データ受領手段と、前記伝送データから前記伝送対象データを再生成する伝送対象データ再生成手段と、を含む第２データ処理手段と、を有し、
　前記伝送データ生成手段が、
　前記伝送対象データと、走査済の別系統の前記伝送対象データの系列が持つ近似性に基づいて算出された伝送対象データ予測値との差分に基づくデータを前記伝送データとして選択するか、量子化された前記伝送対象データに基づくデータを前記伝送データとして選択するかを所定の条件により決定することを特徴とする。

　本発明の上記特徴によれば、伝送対象データが別系統の伝送対象データとのデータの近似性がある場合にも、伝送対象データ予測値との差分に基づくデータ若しくは量子化された伝送対象データに基づくデータを伝送データとして選択し、これを伝送チャネルデータに変換して送出する。

　例えば、伝送対象データとして音声データや楽音データを想定する場合、データは時系列に近似性を持つ他に、右チャネルと左チャネルで似た系列を示す。このような場合において、参照データとの差分が小さい領域では、ＤＰＣＭ処理によってデータ品質の劣化を招来することなく差分を符号化することができ、細かいニュアンスの復元が可能になる。また、参照データとの間の差分が大きい領域ではＰＣＭ処理によって認知されない微妙なニュアンスは省略して音声（楽音）のダイナミックレンジに重点を置いて符号化することによって少ないデータ量で忠実に全体のニュアンスを復元可能にすることができる。これにより、人間の聴覚特性に合わせて微妙なニュアンスとダイナミックスの両方をうまく符号化でき、符号化による視覚的な画質劣化や聴覚的な音質劣化を抑えることが可能になる。

　また、本発明は、上記特徴に加えて、
　前記伝送データ送出手段が、前記伝送データをビット表現に型変換して単数または複数のシリアル伝送チャネルにマッピングし、前記伝送クロックと共に送出することを別の特徴とする。

　このように構成することで、ＬＶＤＳなどの従来技術を用いて、高速なデータ伝送が可能となる。

　また、本発明は、上記特徴に加えて、
　前記伝送データ送出手段が、前記伝送データに付加情報ビットを加えることを別の特徴とする。

　このように構成することで、前記付加情報ビットによって伝送データが差分に基づくデータか否かを第２データ処理手段側で判断できるとともに、付加情報ビットに伝送エラーの訂正情報や精度補償用の情報をさらに付加して伝送することによって、要求に応じてデータ精度や伝送信頼性を向上させることができる。

　また、本発明は、上記特徴に加えて、
　前記伝送データ受領手段が、前記伝送データ送出手段によって伝送クロックと共に送出された伝送チャネルデータを単数または複数のシリアル伝送ラインから受領し、型変換して前記伝送データとして再生成することを別の特徴とする。

　このように構成することで、前記ＬＶＤＳなどの従来技術を用いて伝送された高速なシリアルデータを正しく受領することが可能となる。

　また、本発明は、上記特徴に加えて、
　前記伝送対象データ再生成手段が、
　前記伝送データ受領手段によって受け取った前記伝送データに基づいて、前記伝送対象データが前記伝送対象データ予測値との差分に基づくデータであるか、量子化された前記伝送対象データに基づくデータであるかを判定し、それに基づいて伝送対象データを再生成することを別の特徴とする。

　このように構成することで、前記伝送データ生成手段で生成した伝送データを受領手段で正しく解釈して元の伝送対象データに対して誤差の小さいデータを再生成することができる。

　また、本発明は、上記特徴に加えて、
　前記伝送データ生成手段は、
　　符号化処理の対象画素の画素データである対象画素データを予測して予測値データを生成する予測値生成手段と、
　　前記対象画素データと前記予測値データの差分値を算出して差分値データを生成する減算器と、
　　前記差分値データに基づいて符号化方法を示す情報である符号化モードを決定する符号化モード決定手段と、
　　前記符号化モードを一時的に保持する第１バッファと、
　　前記符号化モードに基づいて、符号化処理を行う対象となる符号化対象データを、前記対象画素データ或いは前記差分値データの何れのデータとするかを決定する符号化対象決定手段と、
　　前記符号化モードに基づいて前記符号化対象データに対して再量子化処理を行って量子化データを生成する量子化手段と、
　　前記量子化データに前記符号化モードを付して固定長符号を生成する固定長符号生成手段と、を備えてなり、
　前記符号化モード決定手段は、
　　前記差分値データの絶対値と、前記対象画素より１画素以上前の１以上の画素に係る前記符号化モードによって複数の中から一意に決定される閾値とを比較し、前記差分値データの絶対値が前記閾値以下のときは前記符号化対象データとして前記差分値データを採用する旨の第１情報を示し、前記差分値データの絶対値が前記閾値を上回るときは前記符号化対象データとして前記対象画素データを採用する旨の第２情報を示す前記符号化モードを固定長のデータで生成し、
　前記量子化手段は、
　　前記対象画素の前記符号化モード及び前記閾値に応じて量子化ステップを決定し、前記符号化対象データに対して当該量子化ステップで再量子化処理を行って固定長の前記量子化データを生成することを特徴とする。

　ある画像において、一つ前の隣接画素との差分値の大小を示す分布を取ると、通常は半数以上の差分値が０の周辺近傍に集合し、いわゆるラプラス分布を示すことが分かっている。これに対し、直前の画素差分が大きい画素のみを対象として差分の分布を集計すると、差分の分布は０を中心としたラプラス分布にはならず、ほぼ対称の位置に２つのピークが存在するような分布が示されている。

　差分値が小さい場合には、差分の下位ビットのみを用いて符号化することが可能であるが、前記のように直前の画素差分が大きい画素の場合には、下位ビットのみを用いて符号化した場合にはその直前の画素差分が大きい領域の近傍、すなわちエッジ近傍において画質の劣化を招来してしまう。

　従って、上記構成によれば、直前の画素差分の絶対値が閾値以下である場合、すなわち画素差分が小さい場合であっても、さらにその直前一画素または数画素の差分の大小によって複数の中から一意に決定される閾値に応じて量子化ステップが変化する構成である。このため、１画素前との差分が小さい場合であって、当該１画素前の画素データと２画素前の画素データとの差分値も小さい場合には、画像エッジが存在しない領域においては画素差分が０近傍に集中するので量子化ステップを小さく維持し、逆に、当該１画素前の画素データと２画素前の画素データとの差分値が大きい場合には、画素差分の分布が広がるのでその近傍に画像エッジが存在する可能性が高いため、かかる場合には量子化ステップを大きくしてＤＰＣＭ量子化を行うことでエッジ近傍の画質の劣化を防ぐことができる。

　また、各画素毎に、画素データの値や隣接画素との差分データの値の大小に拘らず、自動的に所定の固定長符号にて符号化を実現することができる。これにより、符号化後のデータ管理が容易化される。

　また、本発明は、上記特徴に加えて、
　前記伝送対象データ再生成手段は、
　　復元対象の前記固定長符号である対象固定長符号から前記符号化モードと前記量子化データを認識する復号化手段と、
　　前記復号化手段によって認識された前記量子化データを逆量子化処理して前記復元データを生成する逆量子化手段と、
　　前記対象固定長符号に付された前記符号化モード及び前記逆量子化手段によって生成された前記復元データを一時的に保持する第２バッファと、を備えてなり、
　前記復号化手段は、
　　前記符号化データから前記符号化モードと前記量子化データを認識するとともに、認識された前記量子化データを前記逆量子化手段に送出し、前記符号化モードを前記第２バッファに一時的に保持し、
　前記逆量子化手段は、
　　当該符号化モードが前記第２情報を示す場合には、前記第２情報を示す前記符号化モードに関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理することで前記復元データを生成するとともに、前記第２バッファに一時的に保持し、
　　前記符号化モードが前記第１情報を示す場合には、前記第２バッファから１画素前に係る前記符号化モードを読み出し、前記対象固定長符号に付された前記符号化モード及び１画素前に係る前記符号化モードの値に関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理して得られた値に前記第２バッファから１画素前に係る前記復元データを読み出して加算することで前記復元データを生成するとともに、前記第２バッファに一時的に保持する構成であることを別の特徴とする。

　上記構成によれば、前記伝送データ生成手段によって符号化された固定長符号に基づいて、少ない誤差で元の対象画素データに近い復元データを生成することができる。従って、出力されるこの復元データを表示させることで、符号化前に係る元の画像情報に近い画像を出力させることができる。

　本発明のデータ伝送方法は、
　所定の条件に基づいて伝送対象となる伝送対象データから実際に伝送される伝送データを生成する伝送データ生成ステップと、
　前記伝送データ生成ステップによって生成された伝送データを伝送チャネルデータに型変換して伝送クロックとともに送出する伝送データ送出ステップと、
　前記伝送クロックとともに前記伝送チャネルデータを受け取って前記伝送データに再変換する伝送データ受領ステップと、
　前記伝送データから伝送対象データを再生成する伝送対象データ再生成ステップと、を有し、
　前記伝送データ生成ステップにおいて、前記伝送対象データと、走査済の前記伝送対象データの系列が持つ近似性に基づいて算出された伝送対象データ予測値との差分に基づくデータを前記伝送データとして選択するか、量子化された前記伝送対象データに基づくデータを前記伝送データとして選択するかを所定の条件により決定することを特徴とする。

　また、本発明のデータ伝送方法は、
　所定の条件に基づいて伝送対象となる伝送対象データから実際に伝送される伝送データを生成する伝送データ生成ステップと、
　前記伝送データ生成ステップによって生成された伝送データを伝送チャネルデータに型変換して伝送クロックとともに送出する伝送データ送出ステップと、
　前記伝送クロックとともに前記伝送チャネルデータを受け取って前記伝送データに再変換する伝送データ受領ステップと、
　前記伝送データから伝送対象データを再生成する伝送対象データ再生成ステップと、を有し、
　前記伝送データ生成ステップにおいて、前記伝送対象データと、走査済の別系統の前記伝送対象データの系列が持つ近似性に基づいて算出された伝送対象データ予測値との差分に基づくデータを前記伝送データとして選択するか、量子化された前記伝送対象データに基づくデータを前記伝送データとして選択するかを所定の条件により決定することを別の特徴とする。

　本発明の構成によれば、符号化による視覚的な画質劣化や聴覚的な音質劣化を抑えて、かつ、小さいコストで、付加的な符号化／復号化遅延なく伝送データ量を削減でき、伝送クロック周波数や伝送チャネルを低減することができる。また、削減したデータに付加情報ビットを追加することによって、要求されるデータ品質やデータ信頼性に応じた伝送データ量の削減が可能になる。

本発明に係るデータ伝送装置の概略構成を示すブロック図伝送データ生成手段の一例を示すブロック図一般的な画像データの構成図走査方式の具体例量子化手段によって行われる量子化処理の例を示す概念図画素データと固定長符号化データの例予測値生成手段の一構成例を示すブロック図ＬＶＤＳ回路の一構成例と伝送タイミングの例伝送データ送出手段が出力する伝送チャネルデータ例付加情報ビット追加例伝送対象データ再生成手段の一構成例画像データ伝送装置の一構成例音声（楽音）データ伝送装置の一構成例従来のデータ伝送装置の概略構成を示すブロック図

　以下において、本発明に係るデータ伝送装置（以下、適宜「本発明装置」と称する）、及びデータ伝送方法（以下、適宜「本発明方法」と称する）の実施形態について各図を参照して説明する。

　図１は、本発明装置の概略構成を示すブロック図である。図１に示されるように、本発明装置１は、第１データ処理装置（送信側）１００に入力端子Ｉｔ１、伝送データ生成手段１０１、伝送データ送出手段１０２、第２データ処理装置（受信側）２００に伝送データ受領手段２０１、伝送対象データ再生成手段２０２、出力端子Ｏｔ１を備える。なお、図１には、第１データ処理装置の前段において、送信用に伝送処理を行う前段階で各種処理（例えば通常の画像処理等）を行う前段処理装置９０、及び第２データ処理装置の後段において、受信されたデータを所定の形式に復元（受信用の伝送処理）した後に各種処理（例えば通常の画像処理等）を行う後段処理装置９１も併せて図示している。

　入力端子Ｉｔ１は、前段処理装置９０によって行われたデータ処理の結果データの入力を、伝送を行う伝送対象データＤｉ１として受け付ける端子である。入力端子ｉｔ１より入力された伝送対象データＤｉ１は、伝送データ生成手段１０１に送出される。伝送データ生成手段１０１では伝送対象データＤｉ１に基づいて伝送データＤｔ１を生成して伝送データ送出手段１０２に送出する。伝送データ送出手段１０２は、第１データ処理装置１００と第２データ処理装置２００の間の伝送チャネル３００の構成に基づき、伝送データＤｔ１を伝送チャネルデータＤｃ１に型変換し伝送クロック３０１と共に送出する。

　第１データ処理装置１００から伝送クロック３０１と共に送出された伝送チャネルデータＤｃ１は、第２データ処理装置２００の伝送データ受領手段２０１で受け取られる。伝送データ受領手段２０２は伝送チャネルデータＤｃ１を伝送データＤｔ１’(＝Ｄｔ１)に再変換し、伝送対象データ再生成手段２０２に送出する。伝送対象データ再生成手段２０２はＤｔ１’に基づいて再生成された伝送対象データＤｏ１を出力端子Ｏｔ１から後段処理装置９１に出力する。後段処理装置９１では、伝送対象データＤｏ１に対し伝送用のデータ処理以外の所定のデータ処理が施される。

　一般に、データ処理装置間には一つもしくは複数の系統を持つデータ伝送装置が存在する。図１では別系統のデータ伝送装置を同様に１１１～１１２、２１１～２１２、３１０～３１１で表している。

　具体的な伝送データ生成手段１０１の一構成例につき、図２を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、伝送対象となるデータの一例として画像データを想定して説明する。

　伝送データ生成手段１０１は、入力端子ｉｔ１０１、減算器１１、符号化モード決定手段１２、符号化対象決定手段１３、量子化手段１４、固定長符号生成手段１５、予測値生成手段１６、バッファ１７、出力端子ｏｔ１０１を備える。

　入力端子ｉｔ１０１は、符号化（図１における伝送データＤｉ１から伝送データＤｔ１を作成する処理）を行う対象となる対象画素データの入力を受け付ける端子である。図２では、伝送対象データＤｉ１に対応する対象画素データの符号をｄｉと付している。また、伝送データＤｔ１に対応するデータの符号をｄｑと付し、ここでは固定長符号であるとして説明する。

　入力端子ｉｔ１０１より入力された対象画素データｄｉは、減算器１１並びに符号化対象決定手段１３に送出される。

　減算器１１は、対象画素データｄｉと、後述の予測値生成手段１６から出力された予測値データｄｉｐとの差分値データｄｉｄを算出し、その結果を符号化モード決定手段１２、及び符号化対象決定手段１３に出力する。

　符号化モード決定手段１２は、減算器１１から入力された差分値データｄｉｄに基づいて、符号化モードＭを決定し、バッファ１７に出力し、一時的に保持する。この符号化モードＭは、後述するように２値で表される値であるため、１ビット符号で表現可能である。

　符号化対象決定手段１３は、バッファ１７に保持された符号化モードＭに基づいて、実際に符号化を行う対象となるデータ（符号化対象データｄｉｙ）を決定し、量子化手段１４に出力する。

　量子化手段１４は、バッファ１７に保持された符号化モードＭに応じた方法により、符号化対象データｄｉｙに対して２^ｍ階調で（ｍは自然数）再量子化処理を施し、符号長ｍビットの量子化データｄｉｚを固定長符号生成手段１５、及び予測値生成手段１６に出力する。

　固定長符号生成手段１５は、バッファ１７に保持された符号化モードＭ、及び量子化データｄｉｚに基づいて、固定長符号ｄｑを生成し、出力端子ｏｔ１０１より出力する。

　予測値生成手段１６は、量子化データｄｉｚに対して逆量子化、復号化等の処理を行い、直前の画素データを復元して、予測値データｄｉｐを減算器１１に出力する。

　このように構成される本発明装置１における具体的な符号化処理の内容につき、数値例を用いて詳細に説明する。

　図３は、一般的な画像データの構成を示すブロック図の一例である。図３では、縦１０８０画素×横１９２０画素で構成される画像データが示されている。このように、画像データは、一般的にマトリクス上に配列された複数の画素によって構成され、各画素は２次元の位置情報によって特定される。

　このように複数の画素が２次元に配列された画像データに対して符号化処理を行うに際し、予め、例えば図４（ａ）～（ｄ）に示されるような走査方法を用いて各画素が１次元の走査線上に配列されてなる構成に変換した上で符号化処理を行う。例えば、図３の画像データを、図４（ａ）に示される方法（ラスタスキャン）によって変換する場合には、当該画像データは１９２０個の有効画素データを持つ１０８０本の走査線に変換されることとなる。なお、図４（ａ）～（ｄ）のいずれの方法を用いた場合であっても、また、その他の走査方法を用いた場合であっても、画像データにおける隣接画素が走査線上の隣接した位置に変換されることとなる。

　ここで、図２において入力端子ｉｔ１０１に入力される対象画素データｄｉが、画像データを図４（ａ）～（ｄ）の何れか一に示されるような方法によって変換された走査線上の先頭画素からｎ番目（ｎ＞０）の画素の画素データであるとする。また、以下では、走査線上のｎ番目の画素の画素データの値をＸ（ｎ）と記載し、これらを構成するＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の値をそれぞれＸｒ（ｎ）、Ｘｇ（ｎ）、Ｘｂ（ｎ）と記載する。このとき、対象画素データｄｉは、連接を示す演算子「・」を用いて、ｄｉ＝Ｘ（ｎ）＝Ｘｒ（ｎ）・Ｘｇ（ｎ）・Ｘｂ（ｎ）と表現される。以下では、対象画素データｄｉを適宜「Ｘ（ｎ）」と記載する。

　対象画素データＸ（ｎ）を構成する各成分であるＸｒ（ｎ）、Ｘｇ（ｎ）、Ｘｂ（ｎ）がそれぞれ１０ビットの値であるとすると、それぞれ０≦Ｘｒ（ｎ），Ｘｇ（ｎ），Ｘｂ（ｎ）≦１０２３を満たす。また、これにより対象画素データＸ（ｎ）は３０ビットの画素データとなる。なお、以下において、下付数字「２」のない絶対値が３以上の数は１０進数表記であり、下付数字「２」を付した数は２進数表記であるとする。

　実際には、減算器１１によって減算する対象となる予測値データｄｉｐは、符号化対象となる対象画素データＸ（ｎ）の一画素前の画素データＸ（ｎ－１）に基づいて予測されたデータが利用される。以下では、画素データＸ（ｎ－１）に基づいて予測された予測値データをＸ’（ｎ）と記載し、対象画素データＸ（ｎ）に基づいて予測された予測値データを、その次の画素データＸ（ｎ＋１）を符号化する際に用いられるデータであることを鑑みてＸ’（ｎ＋１）と記載する。このとき、予測値生成手段１６で生成された予測値データｄｉｐをｄｉｐ＝Ｘ’（ｎ）＝Ｘｒ’（ｎ）・Ｘｇ’（ｎ）・Ｘｂ’（ｎ）と表現すれば、減算器１１から出力される差分値ｄｉｄは、ｄｉｄ＝（Ｘｒ（ｎ）－Ｘｒ'（ｎ））・（Ｘｇ（ｎ）－Ｘｇ'（ｎ））・（Ｘｂ（ｎ）－Ｘｂ'（ｎ））と表現できる。なお、以下では、ｄｉｄ＝Ｄ（ｎ）＝Ｄｒ（ｎ）・Ｄｇ（ｎ）・Ｄｂ（ｎ）と記載する。すなわち、Ｄｒ（ｎ）＝Ｘｒ（ｎ）－Ｘｒ'（ｎ），Ｄｇ（ｎ）＝Ｘｇ（ｎ）－Ｘｇ'（ｎ），Ｄｂ（ｎ）＝Ｘｂ（ｎ）－Ｘｂ'（ｎ）である。

　例えば、図３の画素Ａ：Ｘ（ｎ）＝（２６０，５１０，７６２）の予測値Ｘ’（ｎ）が（２５６，５１２，７６８）であった場合、差分値データＤ（ｎ）はＤ（ｎ）＝（２６０，５１０，７６２）－（２５６，５１２，７６８）＝（４，－２，－６）と算出される。

　符号化モード決定手段１２は、差分値データＤ（ｎ）に基づき対象画素データＸ（ｎ）の符号化モードＭ（ｎ）を決定し、バッファ１７にその値を保持する。ここで、ｎ＝０、すなわち画素データが走査線の先頭画素であるとき（図３における画素Ｂに相当）は、Ｍ（ｎ）＝１とする。

　また、ｎ≧１、すなわち対象画素データが先頭画素以外の画素であるときは、対象画素データの値と、直前のｋ画素の符号化モードＭによって決定する閾値との関係によって、以下の（数１）及び（数２）に基づいて符号化モードＭ（ｎ）を決定する。なお、（数１）及び（数２）において、Th(M(n－k),…,M(n－1))は、直前のｋ画素の符号化モードM(n－k),…,M(n－1)によって一意に定まる定数を示す。

　　（数１）
　　max(|Dr(n)|, |Dg(n)|, |Db(n)|) ≦ Th(M(n－k),…,M(n－1)) →　M(n) = 0
　　（数２）
　　max(|Dr(n)|, |Dg(n)|, |Db(n)|) ＞ Th(M(n－k),…,M(n－1)) →　M(n) = 1

　上記（数１）及び（数２）により、各符号化モードＭは、０と１の２値で構成される。ここで、例えば、符号化モードＭが直前の１画素の符号化モードによって定められる閾値に基づいて決定されるとすると（すなわち、ｋ＝１）、符号化モードＭ（ｎ）は、差分値データＤ（ｎ）の各成分中の最大値と、Ｔｈ（Ｍ（ｎ－１））との大小関係によって決定される。

　ここで、Ｔｈ（０）＝１５＝（１１１１）_２、Ｔｈ（１）＝６３＝（１１１１１１）_２とする。図３の画素ＡではＤ（ｎ）＝（４，－２，－６）となるため、max(|Dr(n)|, |Dg(n)|, |Db(n)|) = 6 である。従って、画素Ａの一画素前の符号化モードＭ（ｎ－１）が０か１に拘らず、上記（数１）に基づいてＭ（ｎ）＝０となる。

　一方、図３の画素Ｃ：Ｘ（ｎ）＝（３００，５２０，７６４）の予測値が（２５６，５１２，７６８）であった場合には、差分値Ｄ（ｎ）は、同様にＤ（ｎ）＝（３００，５２０，７６４）－（２５６，５１２，７６８）＝（４４，８，－４）と算出される。このとき、max(|Dr(n)|, |Dg(n)|, |Db(n)|) = 44となり、画素Ｃの一画素前の画素の符号化モードＭ（ｎ－１）の値によって画素Ｃの符号化モードＭ（ｎ）が変化する。すなわち、Ｍ（ｎ－１）＝０であればＴｈ（ｎ－１）＝１５であるため（数１）によりＭ（ｎ）＝１と決定し、逆に、Ｍ（ｎ－１）＝１であればＴｈ（ｎ－１）＝６３であるため（数２）によりＭ（ｎ）＝０と決定する。

　また、図３の画素Ｂのように対象画素が走査線の先頭画素である場合には、上述したようにＭ（ｎ）＝１となる。

　符号化対象決定手段１３は、バッファ１７から符号化モードＭ（ｎ）を読み出すとともに、Ｍ（ｎ）の値に応じて以下のように符号化処理モードを決定し、当該決定された符号化処理モードに応じた符号化対象データｄｉｙ（以下、Ｙ（ｎ）と記載）を決定して量子化手段１４に出力する。

　具体的には、符号化対象決定手段１３は、符号化モードＭ（ｎ）がＭ（ｎ）＝１であればＰＣＭ処理モードに決定するとともに、符号化対象データＹ（ｎ）をＹ（ｎ）＝Ｘ（ｎ）と決定する。一方、符号化モードＭ（ｎ）がＭ（ｎ）＝０であればＤＰＣＭ処理モードに決定するとともに、符号化対象データＹ（ｎ）をＹ（ｎ）＝Ｄ（ｎ）と決定する。

　すなわち、符号化モードＭ（ｎ）＝１、言い換えれば、隣接画素との差分が閾値より大きい場合（数２参照）には、差分値Ｄ（ｎ）ではなく画素データＸ（ｎ）そのものを符号化対象データＹ（ｎ）とする。一方、符号化モードＭ（ｎ）＝０、言い換えれば、隣接画素との差分が閾値以下である場合（上記数１参照）には、差分値Ｄ（ｎ）を符号化対象データＹ（ｎ）とする。

　例えば、符号化対象決定手段１３は、図３の画素ＡではＤＰＣＭ処理モードに決定し、符号化対象データＹ（ｎ）をＹ（ｎ）＝Ｄ（ｎ）＝（４，－２，－６）とする。また、図３の画素ＣではＰＣＭ処理モードに決定し、符号化対象データＹ（ｎ）をＹ（ｎ）＝Ｘ（ｎ）＝（３００，５２０，７６４）とする。上記の通り直前画素データとの各成分の差分の絶対値の内の最大値が、直前画素に係る符号化モードによって決定される閾値よりも大きい場合には、符号化対象決定手段１３は対象となる画素に係る符号化モードをＰＣＭ処理モードに決定する。

　量子化手段１４は、ｎ番目の符号化対象データＹ（ｎ）の処理時において、バッファ１７から直前のｋ画素（ｋ≧０）の画素データ処理時に得られた符号化モードＭ（ｎ－ｋ），…，Ｍ（ｎ－１）、及びＭ（ｎ）を読み出すとともに、これらの各符号化モードに基づいて量子化ステップ２^ｑを決定し、符号化対象データＹ（ｎ）を前記量子化ステップ２^ｑで量子化して量子化データｄｉｚ（以下、「Ｚ（ｎ）」と記載）を生成する。前記のとおり、符号化モードＭは１ビットで表現されるため、直前のｋ画素に係る符号化モードＭの集合は、連接すればｋビットの値として表現できる。すなわち、バッファ１７において保持すべき符号化モードＭの情報量は、当該符号化対象画素に係る符号化モードＭの情報を含めても高々（ｋ＋１）ビットである。

　例えば、対象画素データＸ（ｎ）を構成する各成分がそれぞれ１０ビットの値で構成されている場合であって、１ビットの符号化モードと１５ビットの量子化データからなる１６ビットの固定長符号に符号化する場合には、各成分の量子化データＺ（ｎ）のビット幅ｍをｍ＝５とする。そして、ＰＣＭ処理モードである場合（Ｍ（ｎ）＝１）、量子化手段１４は各１０ビットの信号を２^{（１０－５）}で除して上位５ビットの信号として表現する（量子化ステップ２^５で量子化）。例えば、図３の画素Ｃでは、符号化対象データＹ（ｎ）＝（３００，５２０，７６４）＝（０１００１０１１００，１０００００１０００，１０１１１１１１００）_２であるため、５ビットシフトされることで量子化データＺ（ｎ）＝（０１００１，１００００，１０１１１）_２に量子化される。

　一方、対象画素の符号化モードがＤＰＣＭ処理モードである場合（Ｍ（ｎ）＝０）、符号化対象データＹ（ｎ）を構成する差分値Ｄ（ｎ）＝（Ｄｒ（ｎ），Ｄｇ（ｎ），Ｄｂ（ｎ））は、（数１）により各成分の絶対値がいずれも閾値Ｔｈ（Ｍ（ｎ－ｋ），…，Ｍ（ｎ－１））以下である。

　このとき、Ｔｈ（Ｍ（ｎ－ｋ），…，Ｍ（ｎ－１））≦２^４（＝１６）である場合には、差分値Ｄ（ｎ）≦２^４であるため、量子化ステップ２^０（＝１）で量子化しても絶対値は符号長４ビットで表せるので、差分値Ｄ（ｎ）を量子化せず、そのまま差分値Ｄ（ｎ）（＝符号化対象データＹ（ｎ））を５ビットの±の極性符号付整数の値で表現する。

　また、Ｔｈ（Ｍ（ｎ－ｋ），…，Ｍ（ｎ－１））＞２^４である場合には、量子化処理とオーバーフロー処理（アンダーフロー処理）を組み合わせることで差分値Ｄ（ｎ）を５ビットの符号付整数で表現する。例えば、Ｔｈ（Ｍ（ｎ－ｋ），…，Ｍ（ｎ－１））＝６３＞１６の場合、量子化ステップ１で量子化すれば、量子化された符号化対象データの各成分は－32＜ Dr(n)/2, Dg(n)/2, Db(n)/2 ＜32となる。そして、これらの値が１６（＝２^４）より大きいか－１６（＝－２^４）より小さい場合にはオーバーフロー（アンダーフロー）処理として１５（－１５）にクリッピングする。これらの処理によって、Ｙ（ｎ）を構成する差分値Ｄ（ｎ）を５ビットの符号付整数で表現できるようにする。

　図５は、量子化手段１４によって行われる量子化処理の例を示す概念図である。なお、図５では、符号化対象データＹ（ｎ）のＲ成分についてのみ採り上げて図示している。以下では、図４を参照して説明を行うに際しては符号化対象データをＹｒ（ｎ）と記載し、このＹｒ（ｎ）を量子化処理することで得られる量子化データをＺｒ（ｎ）と記載する。このとき、例えば、各画素を１６ビットの固定長符号に符号化する場合には、各成分毎に画素データをビット幅ｍ＝５となるように量子化処理する。すなわち、Ｚｒ（ｎ）のビット数ｍ＝５となる。

　なお、以下では、説明の簡単のために、対象画素及び当該対象画素の直前画素に係る符号化モードの値に基づいて量子化手段１４が量子化ステップを決定するものとして説明を行うが、上述したように、対象画素の直前一画素のみならず、直前の数画素に係る符号化モードの値も考慮して量子化ステップを決定する構成としても良い。

　図５（ａ）は、符号化モードＭ（ｎ）＝０、Ｍ（ｎ－１）＝０、符号化対象データＹｒ（ｎ）＝（００００００００１０１）_２の場合が示されている。上述したように、符号化モードＭ（ｎ）＝０であるため、上記（数１）に基づいてＹｒ（ｎ）は差分値Ｄｒ（ｎ）が採用されている。なお、Ｙｒ（ｎ）の最も左側のビット列は、±の符号を表している。

　そして、Ｔｈ（Ｍ（ｎ－１））＝Ｔｈ（０）＝１５≦２^４であるため、量子化手段１４は、Ｙｒ（ｎ）を量子化せず（ｑ＝０）、そのままＹｒ（ｎ）の値（前記の通り、これはＤｒ（ｎ）の値である）を５ビットの符号付整数（００１０１）_２で表現することで量子化データＺｒ（ｎ）を得る。

　また、図５（ｂ）は、符号化モードＭ（ｎ）＝１、符号化対象データＹｒ（ｎ）＝（０１１１００１００１）_２の場合が示されている。上述したように、符号化モードＭ（ｎ）＝１であるため、上記（数２）に基づいてＹｒ（ｎ）は画素データＸｒ（ｎ）が採用されている。

　この場合は、上述したように、量子化手段１４は、符号化対象データＹｒ（ｎ）を２^{（１０－５）}で除して、上位５ビットの符号付整数（０１１１０）_２を生成し、量子化データＺｒ（ｎ）を得る（ｑ＝５）。

　さらに図５（ｃ）は、符号化モードＭ（ｎ）＝０、Ｍ（ｎ－１）＝１、符号化対象データＹｒ（ｎ）＝（０００００１０１１０１）_２（＝４５）の場合が示されている。上述したように、符号化モードＭ（ｎ）＝０であるため、（数１）に基づいてＹｒ（ｎ）は差分値Ｄｒ（ｎ）が採用されている。なお、図５（ａ）と同様、最も左側のビット列は符号を表している。

　そして、Ｔｈ（Ｍ（ｎ－１））＝Ｔｈ（１）＝６３＞２^４であるため、まずｑ＝１でＹｒ（ｎ）を量子化すると、（０００００１０１１０）_２（＝２２）であり、これは１６より大きい。従って、オーバーフロー処理を行って１５にクリッピングする。すなわち、最小ビット「０」を欠落させて５ビットの符号付整数の最大値（０１１１１）_２で表される量子化データＺｒ（ｎ）を得る（ｑ＝２）。

　以下、Ｇ成分、Ｂ成分についても、前記のＲ成分と同様の手順により、それぞれ量子化データＺｇ（ｎ）、Ｚｂ（ｎ）を生成し、これによって符号化対象データＹ（ｎ）に対する量子化データＺ（ｎ）を得る。

　なお、図５（ｃ）の例においては、クリッピングを行わずに、量子化ステップ２^ｑのビット幅ｑを調整することで所定のビット幅の量子化データを生成することも可能である。

　例えば、Ｔｈ（Ｍ（ｎ－ｋ），…，Ｍ（ｎ－１））＞２^４である場合には、ビット幅ｑを調整して差分値Ｄ（ｎ）を５ビットの符号付整数で表現する。今、Ｔｈ（Ｍ（ｎ－ｋ），…，Ｍ（ｎ－１））＝６３＞１６の場合を考える。このとき、６３は７ビットの数である。ここで、５ビットの符号付整数によって差分値Ｄ（ｎ）を表現すべく量子化処理を実行すべく、差分値Ｄ（ｎ）を、２^{（７－５＋１）}＝２^３で除算する。かかる処理を行うことで、Ｙ（ｎ）を構成する差分値Ｄ（ｎ）を５ビットの符号付整数で表現できるようにする。

　ここで、閾値Ｔｈ（Ｍ（ｎ－ｋ），…，Ｍ（ｎ－１））は、符号化モードＭ（ｎ－ｋ），…，Ｍ（ｎ－１）に応じて設定することが好ましい。すなわち、量子化データＺ（ｎ）のビット幅をｍ、対象画素データＸ（ｎ）のビット幅をｎとすると（ｍは２以上の自然数、ｎはｍ以上の自然数）、Ｔｈ（Ｍ（ｎ－ｋ），…，Ｍ（ｎ－１））＝２^ｓ－１（ただしｓ＝ｍ－１，ｍ，…，ｎ－１）となるように、各符号化モードＭ（ｎ－ｋ），…，Ｍ（ｎ－１）の値に応じて予め設定しておく。そして、実際に符号化モードによって決定された閾値が２^ｍ－１より大きい場合には、差分値データＤ（ｎ）を２^{（ｓ－ｍ＋１）}で除算して、ｍビット幅の符号付整数で表される量子化データＺ（ｎ）を生成することができる。このとき、ビット幅ｑはｑ＝ｓ－ｍ－１で決定される。逆に、閾値が２^ｍ－１より小さい場合には、前記の通り、量子化処理を行うことなく（ｑ＝０）、ｍビット幅の量子化データＺ（ｎ）を生成することができる。

　図５（ｃ）の場合においては、Ｔｈ（Ｍ（ｎ－１））＝Ｔｈ（１）＝６３＝２^７－１＞２^４であり、上記ｓ＝７である。そして、５ビット幅の量子化データＺ（ｎ）を生成しようとしているため、上記ｍ＝５である。従って、差分値データＤ（ｎ）＝（０００００１０１１０１）_２を２^{Ｓ－ｍ＋１}＝２^３で除算することで、５ビットの符号付整数（００１０１）_２で表される量子化データＺｒ（ｎ）を得る（ｑ＝３）。なお、最も左側のビット列「０」は符号を表している。

　固定長符号生成手段１５は、量子化手段１４で生成された量子化データＺ（ｎ）（＝Ｚｒ（ｎ）・Ｚｇ（ｎ）・Ｚｂ（ｎ））と、バッファ１７に保持された符号化モードＭ（ｎ）に基づいて固定長符号ｄｑを生成する。以下では、Ｚ（ｎ）等と同様に、量子化データＺ（ｎ）と符号化モードＭ（ｎ）に基づいて生成される固定長符号をＱ（ｎ）と記載する。

　図６は、本伝送データ生成手段によって、入力される対象画素データＸ（ｎ）から固定長符号Ｑ（ｎ）が生成されたときの状態を模式的に示す図である。本伝送データ生成手段によって、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれ１０ビットずつの計３０ビットからなる対象画素データＸ（ｎ）から、Ｚｒ（ｎ），Ｚｇ（ｎ），Ｚｂ（ｎ）それぞれ５ビットずつの計１５ビットの量子化データＺ（ｎ）と、１ビットの符号化モードＭ（ｎ）で構成される固定長符号Ｑ（ｎ）が生成される。これにより、全体のビット数は３０ビットから１６ビットに縮小され、また、入力される画素データにかかわらず、１６ビットの固定長符号が生成される。なお、ここでは画像データＸ（ｎ）を、アナログデータから１０ビット階調で量子化した量子化データであるとしている。

　予測値生成手段１６は、量子化手段１４から送出された量子化データＺ（ｎ）に基づいて元の画素データを復元する。なお、上述したように、量子化データＺ（ｎ）に基づいて復元された画素データを予測値データｄｉｐとして利用するのは、既に量子化処理をした対象画素データＸ（ｎ）の次の画素データＸ（ｎ＋１）に対して符号化処理を行う場合である。従って、上述したように、Ｚ（ｎ－１）に基づいて予測値生成手段１６で生成される予測値データｄｉｐは、Ｘ’（ｎ）と記載され、Ｚ（ｎ）に基づいて予測値生成手段１６で生成される予測値データｄｉｐは、Ｘ’（ｎ＋１）と記載される。以下では、量子化データＺ（ｎ）に基づいて予測値データＸ’（ｎ＋１）を生成する過程につき説明する。

　図７は、予測値生成手段１６の一構成例を示すブロック図である。図７では、予測値生成手段１６の構成に加えて、図２の伝送データ生成手段のその他の構成要素についても一部図示している。図７に示される予測値生成手段１６は、逆量子化手段２１、バッファ２３を備えて構成される。

　逆量子化手段２１は、バッファ１７から符号化モードＭ（ｎ）、Ｍ（ｎ－１）を読み出す。そして、上述した例によれば、Ｍ（ｎ）＝１の場合には、量子化データＺ（ｎ）はビット幅ｑ＝５で量子化された値であること、すなわち、量子化データＺ（ｎ）が符号化対象データＹ（ｎ）の上位５ビットであり、且つ、当該符号化対象データＹ（ｎ）は、画素データＸ（ｎ）であることを認識する。そして、量子化データＺ（ｎ）の下位５ビットに所定の値（例えば「０００００」）を付して１０ビットからなる逆量子化データＺ’（ｎ＋１）を生成し、予測値データＸ’（ｎ＋１）として減算器１１に出力するとともに、バッファ２３にも送出して一時的にその値を保持する。

　例えば、Ｍ（ｎ）＝１で、量子化データＺ（ｎ）のＲ成分Ｚｒ（ｎ）＝（０１１１０）_２の場合には、逆量子化手段２１によって予測値データのＲ成分Ｘｒ’（ｎ＋１）＝（０１１１００００００）_２が生成される。

　逆量子化手段２１は、Ｍ（ｎ）＝０、Ｍ（ｎ－１）＝０の場合には、量子化データＺ（ｎ）は対象画素データＸ（ｎ）と予測値データＸ’（ｎ－１）の差分値データＤ（ｎ）であることを認識する。そして、バッファ２３に保持されている一画素前に相当する予測値データＸ’（ｎ）を読み出し、量子化データＺ（ｎ）に加算することで、予測値データＸ’（ｎ＋１）を生成する。例えば、Ｍ（ｎ）＝０、Ｍ（ｎ－１）＝０、Ｚｒ（ｎ）＝（００１０１）_２、Ｘｒ’（ｎ）＝（００００１００００１）_２である場合には、逆量子化手段２１によって、予測値データＸｒ’（ｎ＋１）＝（００００１００１１０）_２が生成される。

　また、逆量子化手段２１は、Ｍ（ｎ）＝０、Ｍ（ｎ－１）＝１の場合には、量子化データＺ（ｎ）は対象画素データＸ（ｎ）と予測値データＸ’（ｎ）の差分値データＤ（ｎ）をビット数が所定のビット幅ｍになるように所定の量子化ステップ２^ｑで量子化された後クリッピング処理が施された値であることを認識する。図５（ｃ）の場合と同様、Ｔｈ（Ｍ（ｎ－１））＝Ｔｈ（１）＝６３、Ｚｒ（ｎ）＝（０１１１１）_２、であるとすれば、量子化ステップ２で量子化された後、オーバーフロー処理が施されたことを認識する。従って、さらにこのとき、Ｘｒ’（ｎ）＝（０００００００１０１）_２である場合には、逆量子化手段２１によって、Ｘｒ’（ｎ＋１）＝（０００１０００００１）_２が生成される。

　なお、クリッピング処理を行わない方法による場合には、Ｔｈ（Ｍ（ｎ－１））＝Ｔｈ（１）＝６３とすれば、この閾値の値から量子化ステップのビット幅ｑ＝３が導出される。従って、例えば、Ｍ（ｎ）＝０、Ｍ（ｎ－１）＝１、Ｚｒ（ｎ）＝（０１０１１）_２、Ｘｒ’（ｎ）＝（０００００００１０１）_２である場合には、逆量子化手段２１によって、Ｘｒ’（ｎ＋１）＝（０００１０１１１０１）_２が生成される。

　このように、予測値生成手段１６によって、量子化手段１４によって生成された量子化データＺ（ｎ）に基づいて、バッファ１７に保持されている符号化モードＭ（ｎ）及びＭ（ｎ－１）、並びにバッファ２３に保持されている一画素前に相当する予測値データＸ’（ｎ）を用いて、元の対象画素データＸ（ｎ）に近いデータを復元することができ、この値を次の画素データＸ（ｎ＋１）の符号化処理の際に予測値データＸ’（ｎ＋１）として利用することができる。

　上述したように、伝送データ送出手段１０２は、第１データ処理装置１００と第２データ処理装置２００の間の伝送チャネル３００の構成に基づき、伝送データＤｔ１を伝送チャネルデータＤｃ１に型変換し伝送クロック３０１と共に送出する。

　図８（ａ）は８チャネルの伝送チャネルを持つＬＶＤＳ回路の一構成例を示している。本構成は一般にｍｉｎｉ－ＬＶＤＳと呼ばれる画像データ信号伝送規格に基づいた構成例である。CH1PとCH1Nなど、伝送チャネルの各チャネルはP（Positive）とN（Negative）の2本の信号線のペアで構成され、常にPとNは小振幅で駆動されてその信号レベルの差が論理的な意味を表す。すなわち、PとNの電位がP>Nのとき論理値「1」、P<Nのとき論理値「0」を表現している。

　ＬＶＤＳ回路では、例えば、１画素３０ｂｉｔの画素データを伝送データとして伝送クロックに同期して図８（ｂ）のタイミングで伝送する。各データは伝送クロックの立ち上がりと立ち下がりにサンプリングして取得されるタイミングで出力され、８チャネルの作動ペア信号線を用いて４クロックで２画素分のデータを伝送する。本実施例では、CH1P/CH1N～CH4P/CH4Nに偶数番目のピクセルＰｋ（k=0, 2, 4, …）が出力され、CH5P/CH5N～CH8P/CH8Nに奇数番目のピクセルＰｋ（k=1, 3, 5, …）が出力される。Ｒx、Ｇx、Ｂx（x=0,1,2,…,9）はそれぞれ画素のＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の１０ビット表現の各ビットの値（0または1）に対応している。CH1P/CH1N～CH8P/CH8Nでは該当箇所に対応する画素値のビット表現に応じてPとNの信号レベルが反転する。

　図８（ｂ）の例では、CH4P/CH4N、CH8P/CH8Nに‘－’で示されたマッピングされない箇所が存在する。本実施例で、偶数ピクセルと奇数ピクセルが、それぞれCH1P/CH1N～CH4P/CH4NとCH5P/CH5N～CH8P/CH8Nによって同時に出力される構成になっている理由は、単位時間の画像処理に必要な伝送データ量に対して伝送クロック周波数を下げるためである。

　図２に示した伝送データ生成手段１０１の例によれば、１画素３０ｂｉｔの画像データである伝送対象データＤｉ１を、伝送データ生成手段１０１によって伝送対象データ予測値との差分データにもとづくデータか量子化された伝送対象データかを選択して、ＲＧＢ各５ｂｉｔと１ｂｉｔのフラグ（Ｆ）から構成される１画素あたり１６ｂｉｔの伝送データＤｔ１を生成できる。なお、ここでいうフラグ（Ｆ）は、図６における符号化モードＭ（ｎ）に対応する。伝送データ送出手段１０２では、前記１６ｂｉｔの伝送データＤｔ１を伝送チャネルの構成に基づき伝送チャネルデータＤｃ１に型変換し伝送クロック３０１とともに送出する。

　伝送チャネルの構成が８チャネルの場合、単位時間に必要なデータ量が３０ｂｉｔから１６ｂｉｔと約半分になるため、図８（ｂ）の例でマッピングされていなかった予備領域も使用すると伝送クロック２クロックで同じ画素数のデータを伝送することができ、伝送クロック周波数を半分にすることができる。図９（ａ）にこの場合の型変換された伝送チャネルデータＤｃ１を示す。

　また、別の実現方法として、伝送チャネルの構成が４チャネルの場合、従来と同じ周波数の伝送クロックを使用して４チャネルの伝送チャネルで全ピクセルを伝送することができる。図９（ｂ）にこの場合の型変換された伝送チャネルデータＤｃ１を示す。この場合は、４クロックで伝送することができる。

　図１０に伝送チャネルデータＤｃ１に付加情報ビットを追加した例を示す。図１０（ａ）、図１０（ｂ）共に、図９（ｂ）の構成に対して付加情報ビットを４ｂｉｔ追加し、５チャンネルの伝送チャネルで画像データを伝送する場合の実施例を示している。

　付加情報ビットはどのような目的に用いることもできる。（ａ）は、付加情報４ビットをＢ画素の符号化ビットに割り当てて、Ｂ画素のみを５ｂｉｔに符号化する代わりに９ｂｉｔに符号化することによって圧縮率を下げてＢ画素の圧縮誤差を低減した例である。（ｂ）は付加情報４ビットを伝送エラー訂正用ビットとして追加してデータ伝送のノイズに対する耐性を向上させた例である。これらのように、付加情報ビットに追加情報をさらに付加して伝送することによって、データ伝送への要求に応じてデータ精度や伝送信頼性を向上させることができる。

　一方、第２データ処理装置２００側の伝送データ受領手段２０１では、第１データ処理装置１００の伝送データ送出手段１０２に対応した型変換の逆変換を用いてビット表現を型変換して伝送チャネルデータＤｃ１から伝送データにＤｔ１’を再生成する。型変換は可逆であるので、再生成された伝送データＤｔ１’はＤｔ１と等しくなる。伝送データ受領手段２０１はＤｔ１’を伝送対象データ再生成手段２０２に送出する。

　伝送対象データ再生成手段２０２では第１データ処理装置１００の伝送データ生成手段１０１で行った符号化に対応する復号化を行う。図１１は、図２の伝送データ生成手段の一構成例によって生成された固定長符号Ｑ（ｎ）から元の画素データＸ（ｎ）を復元するための画像復号化装置の概略構成を示すブロック図である。

　図１１に示される伝送対象データ再生成手段２０２は、逆量子化手段３１、復号化手段３２、バッファ３３、及びバッファ３４を備える。なお、逆量子化手段３１は、図７の予測値生成手段１６における逆量子化手段２１に対応し、バッファ３３はバッファ２３に対応する。

　伝送対象データ再生成手段２０２に対して固定長符号Ｑ（ｎ）が入力されると、まず、復号化手段３２が、固定長符号Ｑ（ｎ）から符号化モードＭ（ｎ）と量子化データＺ（ｎ）を認識する。そして、符号化モードＭ（ｎ）をバッファ３４に送出して保持する。バッファ３４は、一時的に符号化モードの値を保持する構成であり、少なくともデータ復元対象となる固定長符号Ｑ（ｎ）の一つ前の画素に係る固定長符号Ｑ（ｎ－１）に付された符号化モードＭ（ｎ－１）を保持している。

　次に、逆量子化手段３１は、バッファ３４から符号化モードＭ（ｎ－１）を読み出すと共に、Ｍ（ｎ）とＭ（ｎ－１）並びに量子化データＺ（ｎ）を用いて、予測値生成手段１６が予測値データを生成するのと同様に復元データを生成する。なお、予測値生成手段１６は、あくまで符号化対象となっている画素データＸ（ｎ）の次の画素データＸ（ｎ＋１）の符号化処理の際に利用する目的で作成されているため、上記においては、符号化対象の画素データと画素番号を合わせるために、生成される予測値データをＸ’（ｎ＋１）と符号を付して説明を行った。しかし、復号化装置３０は、単に固定長符号Ｑ（ｎ）から元の画素データを復元することを目的としているため、元の画素データと復元後の画素データの画素番号を合わせることが望ましいという観点から、以下では、逆量子化手段３１によって固定長符号Ｑ（ｎ）から生成された復元データをＸ’’（ｎ）と記載する。このとき、上述したように、Ｘ’’（ｎ）とＸ’（ｎ＋１）は実質的には同一のデータとなる。

　逆量子化手段３１は、逆量子化手段２１が予測値データＸ’（ｎ＋１）を生成するのと同様の方法により、復元データＸ’’（ｎ）を生成する。これにより、予測値生成手段１６と同様、量子化手段１４によって生成された量子化データＺ（ｎ）に基づいて、符号化モードＭ（ｎ）及びＭ（ｎ－１）、並びにバッファ２３に保持されている一画素前に相当する復元データＸ’’（ｎ－１）（＝予測値データＸ’（ｎ））を用いて、元の画素データＸ（ｎ）に近い復元データＸ’’（ｎ）を復元することができる。

　以上説明したように、本発明装置１によれば、画素データに応じて、画素データそのものを量子化するＰＣＭ処理と、予測値との差分データを量子化するＤＰＣＭ処理を、自動的に選択して量子化することができる。具体的には、隣接画素との差分値が大きい場合にはＰＣＭ処理によって量子化を行い、差分値が小さい場合にはＤＰＣＭ処理によって量子化を行う。

　更に、隣接画素との差分値が小さい場合であっても、そのさらに一以上前の隣接画素との差分値の大小に応じて符号長を変更することなくビット幅ｑを変化させることで、復元後において誤差の少ない画像データを得ることができる。

　以下、別実施形態につき説明する。

　〈１〉上記実施形態では、伝送対象となるデータとして「画像データ」を想定したが、画像データに限らず例えば音声データにおいても同様の方法を用いて伝送することができる。このとき、伝送チャネル３００を複数系統で構成し、複数の系統を用いて一のデータを伝送するものとして良い。

　図１で入力端子Ｉｔ２から伝送チャネル３１０を介して出力端子Ｏｔ２に至る経路はこのような別系統の伝送チャネルである。このような場合に、伝送データ生成手段１０１において伝送対象データＤｉ１から伝送データＤｔ１を生成する処理に、Ｄｉ１だけでなく、Ｄｉ２の系列の情報を使用することができる。

　例えば、音声（楽音）データのデータ伝送装置において、入力端子Ｉｔ１から伝送チャネル３００を介して出力端子Ｏｔ１に至る経路を右側音源のデータ伝送、入力端子Ｉｔ２から伝送チャネル３１０を介して出力端子Ｏｔ２に至る経路を左側音源のデータ伝送とすると、Ｄｔ１のデータ生成にＤｉ２、もしくは、Ｄｉ１とＤｉ２の差分を用いれば、より良いデータ品質を保てる可能性がある。

　図１２は、第１データ処理装置としての一実施例である音声処理装置（１００ａ）、及び第２データ処理装置としての一実施例である音声出力装置（２００ａ、２００ｂ、２００ｃ）の一構成例を示す。本例の音声処理装置１００ａは音声出力装置を３系統別の伝送チャネル（３００ａ，３００ｂ，３００ｃ）を用いて接続し、各音声出力装置に対して音場、音質制御やノイズ処理などの処理を行った後の音声データを送出するものである。各音声出力装置２００ａ、２００ｂ、２００ｃはそれぞれの音声出力データに対して各々の音声出力装置の特性に合わせてさらなるデータ処理を行い、実際の音声を出力する装置である。従来の音声（楽音）データ処理装置では、音声処理装置で処理された出力データを伝送対象データとしてそのまま変換して各音声出力装置に送出していたが、本発明にかかる音声（楽音）データ伝送装置では、データ伝送の前に音声の差分データ、もしくは、量子化データを伝送データとして選択しデータ量を削減して伝送する。

　〈２〉　図１３は、本発明装置１としての別の実施形態である画像データ伝送装置の一構成例を示す。コントローラ１００ｂは、第１データ処理装置としての一実施例であり、液晶表示パネル２００ｄに出力する表示画素データを画像処理によって作り出す画像処理装置である。ソースドライバは、液晶表示パネル２００ｄの各表示列領域の制御を担当するドライバで、実際のパネルの各表示画素をどの輝度で点灯させるかを制御している。

　従来の画像データ伝送装置では、表示画素データをそのままシリアル変換してｍｉｎｉ－ＬＶＤＳ方式などによる伝送チャネルを介して表示パネル側のソースドライバに送出している。本発明にかかる画像データ処理装置では、表示画素データをシリアル変換して直接伝送チャネル３００に送出する代わりに、前の画素値との差分データ、もしくは画素値を量子化したデータを伝送データとして条件により選択し、ソースドライバ側に送出することによって伝送クロック周波数や伝送チャネル数を抑制する。

Claims

　走査順に整列した所定形式のデータを伝送する装置であって、
　所定の条件に基づいて伝送対象となる伝送対象データから伝送データを生成する伝送データ生成手段と、前記伝送データ生成手段によって生成された前記伝送データを伝送チャネルデータに型変換して伝送クロックとともに送出する伝送データ送出手段と、を含む第１データ処理手段と、
　前記第１データ処理手段から送信された前記伝送チャネルデータ及び前記伝送クロックを受信し、前記伝送データに再変換する伝送データ受領手段と、前記伝送データから前記伝送対象データを再生成する伝送対象データ再生成手段と、を含む第２データ処理手段と、を有し、
　前記伝送データ生成手段が、
　走査対象の前記伝送対象データと、走査済の前記伝送対象データの系列が持つ近似性に基づいて算出された伝送対象データ予測値との差分に基づくデータを前記伝送データとして選択するか、量子化された前記伝送対象データに基づくデータを前記伝送データとして選択するかを所定の条件により自動的に決定することを特徴とするデータ伝送装置。
　走査順に整列した所定形式のデータを伝送する装置であって、
　所定の条件に基づいて伝送対象となる伝送対象データから伝送データを生成する伝送データ生成手段と、前記伝送データ生成手段によって生成された前記伝送データを伝送チャネルデータに型変換して伝送クロックとともに送出する伝送データ送出手段と、を含む第１データ処理手段と、
　前記第１データ処理手段から送信された前記伝送チャネルデータ及び前記伝送クロックを受信し、前記伝送データに再変換する伝送データ受領手段と、前記伝送データから前記伝送対象データを再生成する伝送対象データ再生成手段と、を含む第２データ処理手段と、を有し、
　前記伝送データ生成手段が、
　前記伝送対象データと、走査済の別系統の前記伝送対象データの系列が持つ近似性に基づいて算出された伝送対象データ予測値との差分に基づくデータを前記伝送データとして選択するか、量子化された前記伝送対象データに基づくデータを前記伝送データとして選択するかを所定の条件により決定することを特徴とするデータ伝送装置。
　前記伝送データ送出手段が、前記伝送データをビット表現に型変換して単数または複数のシリアル伝送チャネルにマッピングし、前記伝送クロックと共に送出することを特徴とする請求項１又は２に記載のデータ伝送装置。
　前記伝送データ送出手段が、前記伝送データに付加情報ビットを加えることを特徴とする請求項１又は２に記載のデータ伝送装置。
　前記伝送データ受領手段が、前記伝送データ送出手段によって伝送クロックと共に送出された伝送チャネルデータを単数または複数のシリアル伝送ラインから受領し、型変換して前記伝送データとして再生成することを特徴とする請求項１又は２に記載のデータ伝送装置。
　前記伝送対象データ再生成手段が、
　前記伝送データ受領手段によって受け取った前記伝送データに基づいて、前記伝送対象データが前記伝送対象データ予測値との差分に基づくデータであるか、量子化された前記伝送対象データに基づくデータであるかを判定し、それに基づいて伝送対象データを再生成することを特徴とする請求項１又は２に記載のデータ伝送装置。
　前記伝送データ生成手段は、
　　符号化処理の対象画素の画素データである対象画素データを予測して予測値データを生成する予測値生成手段と、
　　前記対象画素データと前記予測値データの差分値を算出して差分値データを生成する減算器と、
　　前記差分値データに基づいて符号化方法を示す情報である符号化モードを決定する符号化モード決定手段と、
　　前記符号化モードを一時的に保持する第１バッファと、
　　前記符号化モードに基づいて、符号化処理を行う対象となる符号化対象データを、前記対象画素データ或いは前記差分値データの何れのデータとするかを決定する符号化対象決定手段と、
　　前記符号化モードに基づいて前記符号化対象データに対して再量子化処理を行って量子化データを生成する量子化手段と、
　　前記量子化データに前記符号化モードを付して固定長符号を生成する固定長符号生成手段と、を備えてなり、
　前記符号化モード決定手段は、
　　前記差分値データの絶対値と、前記対象画素より１画素以上前の１以上の画素に係る前記符号化モードによって複数の中から一意に決定される閾値とを比較し、前記差分値データの絶対値が前記閾値以下のときは前記符号化対象データとして前記差分値データを採用する旨の第１情報を示し、前記差分値データの絶対値が前記閾値を上回るときは前記符号化対象データとして前記対象画素データを採用する旨の第２情報を示す前記符号化モードを固定長のデータで生成し、
　前記量子化手段は、
　　前記対象画素の前記符号化モード及び前記閾値に応じて量子化ステップを決定し、前記符号化対象データに対して当該量子化ステップで再量子化処理を行って固定長の前記量子化データを生成することを特徴とする請求項１又は２に記載のデータ伝送装置。
　前記伝送対象データ再生成手段は、
　　復元対象の前記固定長符号である対象固定長符号から前記符号化モードと前記量子化データを認識する復号化手段と、
　　前記復号化手段によって認識された前記量子化データを逆量子化処理して前記復元データを生成する逆量子化手段と、
　　前記対象固定長符号に付された前記符号化モード及び前記逆量子化手段によって生成された前記復元データを一時的に保持する第２バッファと、を備えてなり、
　前記復号化手段は、
　　前記符号化データから前記符号化モードと前記量子化データを認識するとともに、認識された前記量子化データを前記逆量子化手段に送出し、前記符号化モードを前記第２バッファに一時的に保持し、
　前記逆量子化手段は、
　　当該符号化モードが前記第２情報を示す場合には、前記第２情報を示す前記符号化モードに関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理することで前記復元データを生成するとともに、前記第２バッファに一時的に保持し、
　　前記符号化モードが前記第１情報を示す場合には、前記第２バッファから１画素前に係る前記符号化モードを読み出し、前記対象固定長符号に付された前記符号化モード及び１画素前に係る前記符号化モードの値に関連付けられている前記量子化ステップに基づいて前記量子化データを逆量子化処理して得られた値に前記第２バッファから１画素前に係る前記復元データを読み出して加算することで前記復元データを生成するとともに、前記第２バッファに一時的に保持する構成であることを特徴とする請求項７に記載のデータ伝送装置。
　所定の条件に基づいて伝送対象となる伝送対象データから実際に伝送される伝送データを生成する伝送データ生成ステップと、
　前記伝送データ生成ステップによって生成された伝送データを伝送チャネルデータに型変換して伝送クロックとともに送出する伝送データ送出ステップと、
　前記伝送クロックとともに前記伝送チャネルデータを受け取って前記伝送データに再変換する伝送データ受領ステップと、
　前記伝送データから伝送対象データを再生成する伝送対象データ再生成ステップと、を有し、
　前記伝送データ生成ステップにおいて、前記伝送対象データと、走査済の前記伝送対象データの系列が持つ近似性に基づいて算出された伝送対象データ予測値との差分に基づくデータを前記伝送データとして選択するか、量子化された前記伝送対象データに基づくデータを前記伝送データとして選択するかを所定の条件により決定することを特徴とするデータ伝送方法。
　所定の条件に基づいて伝送対象となる伝送対象データから実際に伝送される伝送データを生成する伝送データ生成ステップと、
　前記伝送データ生成ステップによって生成された伝送データを伝送チャネルデータに型変換して伝送クロックとともに送出する伝送データ送出ステップと、
　前記伝送クロックとともに前記伝送チャネルデータを受け取って前記伝送データに再変換する伝送データ受領ステップと、
　前記伝送データから伝送対象データを再生成する伝送対象データ再生成ステップと、を有し、
　前記伝送データ生成ステップにおいて、前記伝送対象データと、走査済の別系統の前記伝送対象データの系列が持つ近似性に基づいて算出された伝送対象データ予測値との差分に基づくデータを前記伝送データとして選択するか、量子化された前記伝送対象データに基づくデータを前記伝送データとして選択するかを所定の条件により決定することを特徴とするデータ伝送方法。