(57)【要約】【課題】圧縮された画像の誤差を低減する。【解決手段】量子化手段２０１は、対象画素について、入力信号により示される階調値を量子化した階調値を示す信号を出力する。対象画素は、複数の画素のうち順次、対象となる画素である。減算手段２０２は、対象画素と、基準画素との階調値の差を示す信号を出力する。基準画素は、複数の画素のうち、現在の対象画素の前に対象画素であった画素である。基準画素の階調値は、基準提供手段２０４から出力される信号により示される。選択手段２０３は、減算手段２０２から出力された信号により示される差が所定値以上である場合は量子化手段２０１から出力された信号を選択し、その差が所定値未満である場合は減算手段２０２から出力された信号を選択して、選択された信号を出力する。【選択図】図１
2014017699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素により各々が構成される複数のフレームの画像において、前記複数の画素のうち順次、対象となる対象画素について、入力信号により示される階調値を量子化した階調値を示す信号を出力する量子化手段と、
前記対象画素と、前記複数の画素のうち前記対象画素の前に対象画素であった基準画素との階調値の差を示す信号を出力する減算手段と、
前記減算手段から出力された信号により示される差が所定値以上である場合は前記量子化手段から出力された信号を選択し、当該差が前記所定値未満である場合は前記減算手段から出力された信号を選択して、当該選択された信号を出力する選択手段と
を有し、
前記階調値は複数の範囲に区分され、
前記量子化手段は、前記対象画素の階調値を、前記複数の範囲のうち当該階調値が含まれる一の範囲内の第１階調値および当該一の範囲外の第２階調値のうち前記対象画素が属するフレームの順番に応じて選択された一の階調値に量子化する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
連続するｎ個のフレームを１周期として規定された周期におけるフレームの順番と、当該順番に対応する階調値として前記第１階調値および前記第２階調値のいずれかを記憶した記憶手段を有し、
前記量子化手段は、前記対象画素の階調値を、前記第１階調値および前記第２階調値のうち前記対象画素が属するフレームの順番に対応する階調値として前記記憶手段に記憶されている階調値に量子化する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記記憶手段は、前記階調値の各々について、第１フレームから第ｎフレームの各々に対応する、前記第１階調値および前記第２階調値のいずれかの階調値を含むテーブルを記憶し、
前記量子化手段は、前記対象画素の階調値を、前記第１階調値および前記第２階調値のうち前記対象画素が属するフレームの順番に対応する階調値として前記テーブルに記憶されている階調値に量子化する
ことを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記階調値はｋビットのデータであり、
前記量子化手段は、前記対象画素の階調値を、（ｋ−ｍ）ビットに量子化し、
ｎ≦（２＾ｍ）である（２＾ｍは２のｍ乗を表す）
ことを特徴とする請求項２または３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記記憶手段に記憶されているテーブルは、量子化後の階調値と量子化前の階調値とのｎフレームの平均誤差が
（（２＾ｍ）／ｎ）−１
以下になるような階調値を前記フレームの順番に対応する階調値として記憶している
ことを特徴とする請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記量子化手段は、一のフレームにおいて前記複数の画素のうち連続するｎ個の画素の階調値を、それぞれ、前記記憶手段に記憶されている階調値のうち異なるパターンのフレームに対応する階調値に量子化する
ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記選択手段により選択された信号により示されるデータをメモリーに書き込む書き込み手段と、
前記メモリーから、データおよび対応するフラグを読み出す読み出し手段と、
前記読み出し手段が読み出したデータを伸張する伸張手段と
を有する請求項１ないし６のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記選択手段により選択された信号を、受信した信号により示されるデータを伸張する伸張手段を有する電気光学装置に出力する出力手段
を有する請求項１ないし６のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項９】
複数の画素により各々が構成される複数のフレームの画像において、前記複数の画素のうち順次、対象となる対象画素について、入力信号により示される階調値を量子化した階調値を示す信号を出力する量子化手段と、
前記対象画素と、前記複数の画素のうち前記対象画素の前に対象画素であった基準画素との階調値の差を示す信号を出力する減算手段と、
前記減算手段から出力された信号により示される差が所定値以上である場合は前記量子化手段から出力された信号を選択し、当該差が前記所定値未満である場合は前記減算手段から出力された信号を選択して、当該選択された信号を出力する選択手段と、
前記選択手段により選択された信号に応じた画像を表示する表示手段と
を有し、
前記階調値は複数の範囲に区分され、
前記量子化手段は、前記対象画素の階調値を、前記複数の範囲のうち当該階調値が含まれる一の範囲内の第１階調値および当該一の範囲外の第２階調値のうち前記対象画素が属するフレームの順番に応じて選択された一の階調値に量子化する
ことを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
複数の画素により各々が構成される複数のフレームの画像において、前記複数の画素のうち順次、対象となる対象画素について、入力信号により示される階調値を量子化した階調値を示す信号を量子化手段が出力するステップと、
前記対象画素と、前記複数の画素のうち前記対象画素の前に対象画素であった基準画素との階調値の差を示す信号を減算手段が出力するステップと、
前記減算手段から出力された信号により示される差が所定値以上である場合は前記量子化手段から出力された信号を選択し、当該差が前記所定値未満である場合は前記減算手段から出力された信号を選択して、当該選択された信号を出力するステップと
を有し、
前記階調値は複数の範囲に区分され、
前記量子化手段は、前記対象画素の階調値を、前記複数の範囲のうち当該階調値が含まれる一の範囲内の第１階調値および当該一の範囲外の第２階調値のうち前記対象画素が属するフレームの順番に応じて選択された一の階調値に量子化する
ことを特徴とする画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像データを圧縮する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクター等の表示装置において、表示される画像が高解像度化されると、メモリー等の装置へ転送されるデータ量が増え、帯域（データの転送能力）が不足してしまう場合がある。特許文献１は、フレームバッファーにデータを書き込む前に映像信号を圧縮する技術を開示している。特許文献２は、外部システムから非接触伝送路を介して圧縮された画像情報を受信する液晶パネルを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１８３３２８号公報
【特許文献２】特開２００５−３０１２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１においては、圧縮率を上げると画像における誤差が大きくなってしまうという問題があった。
これに対し本発明は、圧縮された画像の誤差を低減する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、複数の画素により各々が構成される複数のフレームの画像において、前記複数の画素のうち順次、対象となる対象画素について、入力信号により示される階調値を量子化した階調値を示す信号を出力する量子化手段と、前記対象画素と、前記複数の画素のうち前記対象画素の前に対象画素であった基準画素との階調値の差を示す信号を出力する減算手段と、前記減算手段から出力された信号により示される差が所定値以上である場合は前記量子化手段から出力された信号を選択し、当該差が前記所定値未満である場合は前記減算手段から出力された信号を選択して、当該選択された信号を出力する選択手段とを有し、前記階調値は複数の範囲に区分され、前記量子化手段は、前記対象画素の階調値を、前記複数の範囲のうち当該階調値が含まれる一の範囲内の第１階調値および当該一の範囲外の第２階調値のうち前記対象画素が属するフレームの順番に応じて選択された一の階調値に量子化することを特徴とする画像処理装置を提供する。
この画像処理装置によれば、フレームの順番に応じて量子化後の階調値を変動させない場合と比較して、量子化後の映像における誤差を低減することができる。
【０００６】
この画像処理装置は、連続するｎ個のフレームを１周期として規定された周期におけるフレームの順番と、当該順番に対応する階調値として前記第１階調値および前記第２階調値のいずれかを記憶した記憶手段を有し、前記量子化手段は、前記対象画素の階調値を、前記第１階調値および前記第２階調値のうち前記対象画素が属するフレームの順番に対応する階調値として前記記憶手段に記憶されている階調値に量子化してもよい。
この画像処理装置によれば、記憶手段に記憶されているフレームの順番と階調値との対応関係に従って、量子化後の映像における誤差を低減することができる。
【０００７】
前記記憶手段は、前記階調値の各々について、第１フレームから第ｎフレームの各々に対応する、前記第１階調値および前記第２階調値のいずれかの階調値を含むテーブルを記憶し、前記量子化手段は、前記対象画素の階調値を、前記第１階調値および前記第２階調値のうち前記対象画素が属するフレームの順番に対応する階調値として前記テーブルに記憶されている階調値に量子化してもよい。
この画像処理装置によれば、テーブルに記憶されているフレームの順番と階調値との対応関係に従って、量子化後の映像における誤差を低減することができる。
【０００８】
前記階調値はｋビットのデータであり、前記量子化手段は、前記対象画素の階調値を（ｋ−ｍ）ビットに量子化し、ｎ≦（２＾ｍ）であってもよい（２＾ｍは２のｍ乗を表す）。
この画像処理装置によれば、量子化後の誤差を、｛（２＾ｍ）／ｎ−１｝以下に低減することができる。
【０００９】
前記記憶手段に記憶されているテーブルは、量子化後の階調値と量子化前の階調値とのｎフレームの平均誤差が｛（２＾ｍ）／ｎ−１｝以下になるような階調値を前記フレームの順番に対応する階調値として記憶していてもよい。
この画像処理装置によれば、量子化後の誤差を、｛（２＾ｍ）／ｎ−１｝以下に低減することができる。
【００１０】
前記量子化手段は、一のフレームにおいて前記複数の画素のうち連続するｎ個の画素の階調値を、それぞれ、前記記憶手段に記憶されている階調値のうち異なるパターンのフレームに対応する階調値に量子化してもよい。
この画像処理装置によれば、すべての画素について、同じ順番のフレームに対応する階調値に量子化する場合と比較して、特定のフレームに誤差が偏るのを防止することができる。
【００１１】
この画素処理装置は、前記選択手段により選択された信号により示されるデータをメモリーに書き込む書き込み手段と、前記メモリーから、データおよび対応するフラグを読み出す読み出し手段と、前記読み出し手段が読み出したデータを伸張する伸張手段とを有してもよい。
この画像処理装置によれば、メモリーとの間で送受信されるデータを低容量化することができる。
【００１２】
この画像処理装置は、前記選択手段により選択された信号を、受信した信号により示されるデータを伸張する伸張手段を有する電気光学装置に出力する出力手段を有してもよい。
この画像処理装置によれば、電気光学装置に出力されるデータを低容量化することができる。
【００１３】
また、本発明は、複数の画素により各々が構成される複数のフレームの画像において、前記複数の画素のうち順次、対象となる対象画素について、入力信号により示される階調値を量子化した階調値を示す信号を出力する量子化手段と、前記対象画素と、前記複数の画素のうち前記対象画素の前に対象画素であった基準画素との階調値の差を示す信号を出力する減算手段と、前記減算手段から出力された信号により示される差が所定値以上である場合は前記量子化手段から出力された信号を選択し、当該差が前記所定値未満である場合は前記減算手段から出力された信号を選択して、当該選択された信号を出力する選択手段と、前記選択手段により選択された信号に応じた画像を表示する表示手段とを有し、前記階調値は複数の範囲に区分され、前記量子化手段は、前記対象画素の階調値を、前記複数の範囲のうち当該階調値が含まれる一の範囲内の第１階調値および当該一の範囲外の第２階調値のうち前記対象画素が属するフレームの順番に応じて選択された一の階調値に量子化することを特徴とする表示装置を提供する。
この表示装置によれば、フレームの順番に応じて量子化後の階調値を変動させない場合と比較して、量子化後の映像における誤差を低減することができる。
【００１４】
さらに、本発明は、複数の画素により各々が構成される複数のフレームの画像において、前記複数の画素のうち順次、対象となる対象画素について、入力信号により示される階調値を量子化した階調値を示す信号を量子化手段が出力するステップと、前記対象画素と、前記複数の画素のうち前記対象画素の前に対象画素であった基準画素との階調値の差を示す信号を減算手段が出力するステップと、前記減算手段から出力された信号により示される差が所定値以上である場合は前記量子化手段から出力された信号を選択し、当該差が前記所定値未満である場合は前記減算手段から出力された信号を選択して、当該選択された信号を出力するステップとを有し、前記階調値は複数の範囲に区分され、前記量子化手段は、前記対象画素の階調値を、前記複数の範囲のうち当該階調値が含まれる一の範囲内の第１階調値および当該一の範囲外の第２階調値のうち前記対象画素が属するフレームの順番に応じて選択された一の階調値に量子化することを特徴とする画像処理方法を提供する。
この画像処理方法によれば、フレームの順番に応じて量子化後の階調値を変動させない場合と比較して、量子化後の映像における誤差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態に係る画像処理システム１の機能構成を示す図。
【図２】第１実施形態に係る画像処理システム１の構成を示す図。
【図３】画像処理回路３０の構成を示す図。
【図４】映像圧縮モジュール１００の詳細を示す図。
【図５】比較例に係る量子化の方法を例示する図。
【図６】比較例の問題点を説明する図。
【図７】量子化部１１０における量子化方法を例示する図。
【図８】画素とパターンの対応関係を例示する図。
【図９】映像圧縮モジュール１００の動作を示すフローチャート。
【図１０】量子化の具体的な例を示す図。
【図１１】第２実施形態に係る画像処理システム１の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
１．概要
図１は、本発明の一実施形態に係る画像処理システム１の機能構成を示す図である。画像処理システム１は、映像信号を圧縮し、圧縮した信号を伸張（解凍）し、伸張した信号を用いて処理を行うシステムである。画像処理システム１は、送信部２および受信部３を有する。送信部２は、入力信号（映像信号）を圧縮し、圧縮した信号を受信部３に出力する。受信部３は、入力された信号を伸張し、伸張した信号を用いた処理を行う。
【００１７】
送信部２は、量子化手段２０１と、減算手段２０２と、選択手段２０３と、基準提供手段２０４とを有する。この例で、入力信号である映像信号は、複数のフレームの画像からなる画像群を示す。各フレームの画像は、複数の画素により構成される。映像信号は、フレーム毎に、複数の画素の各々の階調値を示す。量子化手段２０１は、対象画素について、入力信号により示される階調値を量子化した階調値を示す信号を出力する。なお、この例で「階調値」とは画素の階調を示す値をいい、例えば、入力信号により示されるもの、画像処理後のもの、および量子化後のものをいずれも階調値という。対象画素は、複数の画素のうち順次、対象となる画素である。減算手段２０２は、対象画素と、基準画素との階調値の差を示す信号を出力する。基準画素は、複数の画素のうち、現在の対象画素の前に対象画素であった画素である。基準画素の階調値は、基準提供手段２０４から出力される信号により示される。選択手段２０３は、減算手段２０２から出力された信号により示される差が所定値以上である場合は量子化手段２０１から出力された信号を選択し、その差が所定値未満である場合は減算手段２０２から出力された信号を選択して、選択された信号を出力する。基準提供手段２０４は、選択手段２０３により出力された信号に基づいて、基準画素の階調値を示す信号を出力する。
【００１８】
ここで、階調値は複数の範囲に区分されている。量子化手段２０１は、対象画素の階調値を、複数の範囲のうちその階調値が含まれる一の範囲内の第１階調値およびその一の範囲外の第２階調値のうち対象画素が属するフレームの順番に応じて選択された一の階調値に量子化する。
【００１９】
受信部３は、伸張手段３０１を有する。伸張手段３０１は、送信部２から出力された信号を伸張する。受信部３は、伸張された信号を用いた処理を行う。以下、画像処理システム１の具体例について説明する。
【００２０】
２．第１実施形態
図２は、第１実施形態に係る画像処理システム１の構成を示す図である。この例で、画像処理システム１は、プロジェクターである。プロジェクターは、外部装置から供給される映像信号に基づく画像を、スクリーンまたは壁面に投写する表示装置である。この例で、画像処理システム１は、画像投写部１０と、信号入力部２０と、画像処理回路３０（画像処理装置の一例）と、フレームバッファー４０と、指示入力部５０とを有する。
【００２１】
画像投写部１０は、スクリーンＳに画像を投写する。画像投写部１０は、光源１１と、色光分離光学系１２と、ライトバルブ１３Ｒ、１１３Ｇ、および１１３Ｂ（これら３つを区別しないときは単にライトバルブ１３と表す）と、色光合成光学系１４と、投写光学系１５と、液晶駆動回路１６とを有する。光源１１は、投写光の光源であり、超高圧水銀ランプまたはメタルハライドランプ等の光源装置を有する。色光分離光学系１２は、光源１１から射出された光を、複数の色成分、この例では、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色成分に分離する。各色成分に分離された光は、それぞれ対応するライトバルブ１３に入射される。
【００２２】
ライトバルブ１３は、光変調装置であり、この例では透過型の液晶パネル（電気光学装置の一例）を有する。液晶パネルにおいて、一対の透明電極間に液晶が封入されている。透明電極のうち一方は、マトリクス状に配置された複数の画素に区分されている。各画素の液晶は、透明電極間に印加される電圧に応じた光学特性（例えば透過率）を示す。各画素への印加電圧を制御することにより、入射光を画素毎に変調することができる。色光分離光学系１２で３つの色成分に分離された光は、ライトバルブ１３Ｒ、１１３Ｇ、および１１３Ｂによって色成分毎に画像が形成される。色光合成光学系１４は、ライトバルブ１３Ｒ、１１３Ｇ、および１１３Ｂによって形成された色成分毎の画像を合成し、カラー画像を形成する。投写光学系１５は、色光合成光学系１４によって形成されたカラー画像をスクリーンＳに投写する装置であり、投写レンズを有する。液晶駆動回路１６は、映像信号に基づいて、ライトバルブ１３を駆動する装置である。
【００２３】
信号入力部２０は、外部装置（例えば、ビデオ再生装置またはパーソナルコンピューター、図示略）から映像信号Ｖｉｎの入力を受け付け、入力された映像信号Ｖｉｎに応じた信号を出力する。この例で、外部装置から入力される映像信号Ｖｉｎは、アナログ信号である。信号入力部２０は、入力された映像信号をデジタル信号である映像信号Ｖｄに変換し、画像処理回路３０に出力する。映像信号Ｖｄは、複数の画素の各々について、色成分（Ｒ、Ｇ、およびＢ）毎の階調値を示している。
【００２４】
画像処理回路３０は、映像信号Ｖｄに対し所定の画像処理（例えば、リサイズ処理、ＯＳＤ（On Screen Display）処理、キーストーン補正処理、フレームレート変換処理、またはオーバードライブ処理）を施し、処理後の映像信号Ｖｘを、液晶駆動回路１６に出力する。この画像処理を行う際、画像処理回路３０は、フレームバッファー４０にデータを一時的に記憶させながら処理を行う。フレームバッファー４０は、１フレーム分の各画素の階調値を示すデータを記憶するためのメモリーであり、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）を有する。
【００２５】
指示入力部５０は、ユーザーからの指示を受け付け、受け付けた指示に応じた指示信号を画像処理回路３０に出力する。指示入力部５０は、例えば、キーパッド、リモートコントローラー、またはこれらの組み合わせを有する。画像処理回路３０は、入力された指示指示に応じた画像処理を行う。
【００２６】
図３は、画像処理回路３０の構成を示す図である。この例で、画像処理回路３０は、制御部３１と、判定部３２と、リサイズ処理部３３と、ＯＳＤ処理部３４と、キーストーン補正処理部３５と、フレームレート変換処理部３６と、オーバードライブ処理部３７と、インターフェイス部３８とを有する。制御部３１は、入力された指示信号に応じて、各部を制御する。判定部３２は、入力される映像信号Ｖｄにより示される映像の解像度およびフレームレートを判定し、その結果を制御部３１に出力する。
【００２７】
リサイズ処理部３３は、制御部３１の制御下で、映像信号Ｖｄに対して、リサイズ処理を行う。リサイズ処理は、映像信号の解像度を、ライトバルブ１３における液晶パネルの解像度に合わせる処理である。リサイズ処理部３３は、判定部３２により判定された解像度が、液晶パネルの解像度より高い場合には画素値を間引く処理を、液晶パネルの解像度より低い場合には画素値を補完する処理を行う。なお、画素値とは、画素毎の階調値のことをいう。リサイズ処理部３３は、処理後の映像信号Ｖｄ１を、ＯＳＤ処理部３４に出力する。
【００２８】
ＯＳＤ処理部３４は、制御部３１の制御下で、映像信号Ｖｄ１に対して、ＯＳＤ処理を行う。ＯＳＤ処理は、映像信号により示される画像（以下「入力画像」という）に、ＯＳＤ画像を重畳する処理である。ＯＳＤ画像は、メニューまたはメッセージ等を示す画像である。ＯＳＤ処理部３４は、処理後の映像信号Ｖｄ２を、キーストーン補正処理部３５に出力する。
【００２９】
キーストーン補正処理部３５は、制御部３１の制御下で、映像信号Ｖｄ２に対して、キーストーン補正処理を行う。キーストーン補正処理は、投写光学系１５とスクリーンＳとの位置関係によって、投写される画像に生じる台形歪みを補正する処理である。キーストーン補正処理部３５は、処理後の映像信号Ｖｄ３を、フレームレート変換処理部３６に出力する。
【００３０】
フレームレート変換処理部３６は、制御部３１の制御下で、映像信号Ｖｄ３に対して、フレームレート変換処理を行う。フレームレート変換処理は、映像信号のフレームレートを、液晶パネルおよび液晶駆動回路１６に適合した所定のフレームレート（例えば６０Ｈｚ）に合わせる処理である。フレームレート変換処理部３６は、判定部３２により判定されたフレームレートが、所定のフレームレートより高い場合にはフレームを間引く処理を、所定のフレームレートより低い場合にはフレームを補完する処理を行う。フレームレート変換処理部３６は、処理後の映像信号Ｖｄ４を、オーバードライブ処理部３７に出力する。
【００３１】
オーバードライブ処理部３７は、制御部３１の制御下で、映像信号Ｖｄ４に対して、オーバードライブ処理を行う。オーバードライブ処理は、液晶パネルの応答を向上させるため、中間階調の画素に通常よりも高い電圧が印加されるように画素値を調整する処理である。オーバードライブ処理部３７は、処理後の映像信号Ｖｘを、画像投写部１０に出力する。
【００３２】
インターフェイス部３８は、リサイズ処理部３３、ＯＳＤ処理部３４、キーストーン補正処理部３５、フレームレート変換処理部３６、およびオーバードライブ処理部３７とフレームバッファー４０との間で、映像信号の入出力を行うためのインターフェイスである。すなわち、インターフェイス部３８は、映像信号により示されるデータをフレームバッファー４０に書き込み、また、フレームバッファー４０から読み出したデータを示す信号を出力する（書き込み手段および読み出し手段の一例）。インターフェイス部３８は、映像圧縮モジュール１００および映像伸張モジュール２００（伸張手段の一例）を有する。映像圧縮モジュール１００は、映像信号を圧縮する。映像伸張モジュール２００は、圧縮された映像信号を伸張する。インターフェイス部３８は、フレームバッファー４０にデータを書き込む際には、映像圧縮モジュール１００で圧縮された信号により示されるを書き込み、フレームバッファー４０から読み出したデータを示す信号を映像伸張モジュール２００で伸張してから、リサイズ処理部３３、ＯＳＤ処理部３４、キーストーン補正処理部３５、フレームレート変換処理部３６、またはオーバードライブ処理部３７に供給する。この例では、映像圧縮モジュール１００が送信部２に相当し、映像伸張モジュール２００が受信部３に相当する。すなわちこの例では、画像処理回路３０（詳細にはインターフェイス部３８）が、送信部２および受信部３としての機能を兼ね備える。
【００３３】
図４は、映像圧縮モジュール１００の詳細を示す図である。ここでは、各画素の階調値が８ビット（０から２５５までの２５６階調）のデータで表される例を用いて説明する。映像圧縮モジュール１００は、いわゆるフレーム内圧縮を行う。映像圧縮モジュール１００には、入力信号として８ビットの映像信号が入力される。映像圧縮モジュール１００は、これを５ビットの信号に圧縮して出力する。圧縮処理は、同期信号により示されるタイミングで１画素ずつ順番に行われる。複数の画素は、所定の順番で１画素ずつ順番に対象画素となる。この例では、マトリクス状に配置された複数の画素のうち、左上端の画素を始点として、対象画素は１画素ずつ右に移動していき、右端まで達すると、１つ下の行の左端の画素が対象画素となる。右下端の画素が終点である。
【００３４】
映像圧縮モジュール１００は、量子化部１１０と、減算部１２０と、判定部１３０と、選択部１４０と、フラグ付加部１５０と、伸張部１６０と、遅延部１７０とを有する。なお、本実施形態において、量子化部１１０は、量子化手段２０１の一例である。減算部１２０は、減算手段２０２の一例である。選択部１４０は、選択手段２０３の一例である。伸張部１６０および遅延部１７０の組み合わせは、基準提供手段２０４の一例である。まず最初にこれらの概要を説明し、次に、量子化部１１０の詳細について説明する。
【００３５】
量子化部１１０は、対象画素の階調値を５ビットに圧縮する。この例で、量子化部１１０は、入力信号により示される階調値（以下「入力階調値」という）のデータのうち下位３ビットのデータを削減（切り捨てまたは切り上げ）して、上位５ビットの信号を出力する。すなわち、量子化部１１０から出力される信号により示される階調値は、０、８、１６、２４、…、２４０、２４８というように、０から２４８まで８ずつ増加する値のいずれかである。
【００３６】
減算部１２０は、現在の対象画素の階調値から、基準画素の階調値を減算する。基準画素は、現在の対象画素の１つ前に対象画素であった画素、すなわち左隣の画素（対象画素が左端の画素の場合は、１つ上の行の右端の画素）である。この例で、減算部１２０の演算結果は、４ビットの数値と、正負の符号１ビットとあわせて５ビットのデータである。すなわち、減算部１２０から出力される信号により示される差は、−１５、−１４、…、−１、０、１、…、１４、１５というように、−１５から１５までの値のいずれかである。
【００３７】
判定部１３０は、対象画素と基準画素との階調値の差（詳細には差の絶対値）がしきい値以下であるか否かを判定し、その結果を示す信号を出力する。この例で、判定に用いられるしきい値は、量子化部１１０において削減された３ビットに相当する値、具体的には７である。すなわち、判定部１３０は、対象画素と基準画素との階調値の差ΔＰが、次式（１）の範囲にある場合はしきい値以下であることを示す信号を、式（１）の範囲にない場合はしきい値を超えていることを示す信号を、選択部１４０に出力する。
−７≦ΔＰ≦７    …（１）
【００３８】
選択部１４０は、対象画素と基準画素との階調値の差が大きいときは階調値の絶対値を、差が小さいときは階調値の差を選択する。より詳細には、選択部１４０は、判定部１３０からの信号に応じて、量子化部１１０および減算部１２０からの出力信号のいずれか一方を選択し、選択された信号を出力する。さらに詳細には、選択部１４０は、判定部１３０から出力された信号が、対象画素と基準画素との階調値の差がしきい値以下であることを示している場合には減算部１２０の出力信号を、しきい値を超えていることを示している場合には量子化部１１０の出力信号を選択する。
【００３９】
フラグ付加部１５０は、対象画素のデータが絶対値であるか差であるかを示すフラグを、データに付加する。例えば、フラグの値が「０」であればそのデータが絶対値であることを、フラグの値が「１」であればそのデータが差であることを示している。フラグ付加部１５０は、出力信号を、後段の回路に出力する。この出力信号は、５ビットのデータと１ビットのフラグとを含む、６ビットの情報を示している。
【００４０】
伸張部１６０は、フラグ付加部１５０からの出力信号を伸張する。伸張部１６０は、基準画素の階調値を記憶するメモリー（図示略）を有している。フラグ付加部１５０からの出力信号においてフラグが「０」を示している場合、５ビットのデータは、階調値の絶対値を示している。この場合、伸張部１６０は、５ビットのデータの下位に３ビットのデータ「０００」を付加することにより、５ビットのデータを８ビットに伸張する。フラグ付加部１５０からの出力信号においてフラグが「１」を示している場合、５ビットのデータは、階調値の差を示している（実際に使用されているのはこのうち４ビットのみ）。この場合、伸張部１６０は、メモリーに記憶されている基準画素の階調値に、出力信号により示される差を加算することにより、５ビットのデータを８ビットに伸張する。伸張部１６０は、伸張されたデータを、メモリーに書き込む。
【００４１】
遅延部１７０は、メモリーに書き込まれている階調値を１画素分遅延させて読み出し、減算部１２０に供給する。詳細には、第ｉ行第ｊ列の画素の階調値が伸張部１６０のメモリーに記憶されている場合において、第ｉ行第（ｊ＋１）列の画素が対象画素となると、遅延部１７０は、メモリーから階調値を読み出し、読み出した階調値を示す信号を減算部１２０に出力する。
【００４２】
以上で説明したように、映像圧縮モジュール１００は、対象画素と基準画素（例えば左隣の画素）との階調値の差が所定のしきい値以下である場合にはその差を、しきい値を超えている場合には階調値の絶対値を、対象画素のデータとして出力する。ここで、階調値の絶対値について、ｋビット（例えばｋ＝８）のデータのうち下位ｍビット（例えばｍ＝３）を単純に切り捨てることにより圧縮した場合、圧縮伸張後の階調値は、最大で（２＾ｍ−１）の誤差（例えば最大で７の誤差）を含んでしまう（なお２＾ｍは２のｍ乗を表す）。
【００４３】
図５は、比較例に係る量子化の方法を例示する図である。この例では入力階調値が０から７までの範囲にある場合は０に、８から１５までの範囲にある場合は８に、１６から２３までの範囲にある場合は１６に、２４から３１までの範囲にある場合は２４に…、というように量子化が行われる。
【００４４】
図６は、比較例の問題点を説明する図である。ここでは、連続する４つのフレームのすべてにおいて、入力階調値が０である画素と、２３である画素とが隣り合っている画像が表示される場合を考える。この２つの画素のうち、左の画素が基準画素であり、右の画素が対象画素である。基準画素と対象画素との差がしきい値を超えているので、対象画素については、階調値を示すデータとして、量子化された絶対値（量子化された階調値そのもの）が出力される。入力階調値が２３である場合、量子化後の階調値は１６であり、誤差（入力階調値と量子化後の階調値の差）は７である。この例のように、隣の画素との差が大きい状態が複数フレームにわたって継続すると、大きな誤差を含んだ画像が複数フレームにわたって表示される可能性がある。
【００４５】
この問題に対処するため、本実施形態において、量子化部１１０は、フレームの順番に応じて量子化後の階調値を変動させる。詳細には以下のとおりである。
【００４６】
図７は、量子化部１１０における量子化方法を例示する図である。この例では、量子化後の階調値は、連続する４つのフレームを１周期とするパターンによって規定されている。以下、このパターンを構成するフレームを順に、Ａフレーム、Bフレーム、Cフレーム、Ｄフレームという。本実施形態においては、入力階調値（この例では０から２５５までの２５６階調）のすべてについて、パターン毎の量子化後の階調値が定義されている（図７の例では、例えば入力階調値が２２のときと２３のときとで階調値のパターンが同じなので、正確にいうと階調値２毎にパターンが規定されている）。図７では、このうちの一部、具体的には入力階調値が１６から２４までの例を示している。例えば、入力階調値が２３である場合、量子化後の階調値は、ＡフレームからＤフレームにおいて、それぞれ、１６、２４、２４、および２４である。ＡフレームからＤフレームまでの４つのフレームにおける量子化後の階調値の平均値は２２であり、入力階調値の平均値２３との誤差は１である。この例によれば、量子化後における誤差は、複数フレームの平均値でみれば、すべての階調値において最大でも１である。
【００４７】
なお、図７の例において、入力階調値が１６から２３の範囲についていうと、量子化後の階調値は、１６（切り捨てた場合）または２４（切り上げた場合）である。すなわち、１６が第１階調値の一例であり、２４が第２階調値の一例である。図示されていないが、入力階調値が２４から３１の範囲についていうと、量子化後の階調値は、２４または３２である。すなわち、２４が第１階調値の一例であり、３２が第２階調値の一例である。他の階調範囲についても同様である。
【００４８】
さらに、本実施形態において、画素とパターンとの対応関係は、画素毎に定義されている。すなわち、量子化部１１０は、ある単一のフレームにおいて複数の画素のうち連続する４個の画素の階調値を、それぞれ、図７のＡフレームからＤフレームまでのうち、それぞれ異なるパターンに対応する階調値に量子化される。
【００４９】
図８は、画素とパターンとの対応関係を例示する図である。図８においては、単純化のため、複数の画素のうち４行４列を抜き出して示している。この例では、単一のフレームにおいて２行２列の４画素には、ＡフレームからＤフレームまでが１つずつ割り当てられている。画素とパターンとの対応関係を画素毎に定義しない場合、すなわち、例えば第１フレームにおいてはすべての画素にＡフレームのパターンが割り当てられ、第２フレームにおいてすべての画素にＢフレームのパターンが割り当てられるような場合、量子化による誤差が特定のフレームに偏ってしまう場合がある。しかし、図８のように、画素とパターンとの対応関係を画素毎に定義し、単一のフレームにおけるパターンの割り当てがほぼ均等になるように、かつ、隣り合う画素同士のパターンの割り当てが同じにならないようにすることで、特定のフレームに誤差が偏ることを防止することができる。
【００５０】
このような処理を行うため、量子化部１１０は、連続する４つのフレームを１周期として規定された周期におけるフレームのパターンと、その順番に対応する量子化後の階調値とが記録されたテーブル（例えば図７のテーブルのうち、平均階調値以外の部分）を記憶したメモリー１１１（記憶手段の一例）を有する。また、量子化部１１０は、フレームのパターンを示すフレームカウンターを有する。フレームカウンターの値は、同期信号により新たなフレームが開始されたことが示されるとインクリメントされる。この例で、フレームカウンターは２ビット（０から３まで）のカウンターであり、値が３のときにインクリメントされると値が０に戻る。
【００５１】
さらに、量子化部１１０は、対象画素のＸ座標およびＹ座標をそれぞれ示すＸカウンターおよびＹカウンターを有する。量子化部１１０は、フレームカウンター、Ｘカウンター、およびＹカウンターの値に応じて、対象画素の入力階調値を量子化する。一例として、左上端の画素の座標を（０，０）と定義した場合に、Ｘ座標およびＹ座標がともに２で割り切れる場合、量子化部１１０は、フレームカウンターの値をそのまま用いる。Ｘ座標が２で割り切れないがＹ座標が２で割り切れる場合、量子化部１１０は、フレームカウンターの値に１を加算した値を用いる。Ｘ座標が２で割り切れるがＹ座標が２で割り切れない場合、量子化部１１０は、フレームカウンターの値に２を加算した値を用いる。Ｘ座標およびＹ座標がともに２で割り切れない場合、量子化部１１０は、フレームカウンターの値に３を加算した値を用いる。量子化部１１０は、このように修正されたフレームカウンターの値が０のときはＡフレームに対応する階調値を、１のときはBフレームに対応する階調値を、２のときはCフレームに対応する階調値を、３のときはＤフレームに対応する階調値を、それぞれテーブルから読み出し、入力階調値を、読み出した階調値に量子化する。なお、図８の対応関係およびここで説明したカウンターを用いた階調値の割り当てはあくまで例示であり、量子化部１１０の動作はこれに限定されるものではない。
【００５２】
図９は、映像圧縮モジュール１００の動作を示すフローチャートである。ステップＳ１００において、量子化部１１０は、対象画素について、入力階調値のデータの下位３ビットを切り捨てまたは切り上げ、５ビットに量子化（圧縮）する。ステップＳ１１０において、減算部１２０は、対象画素の階調値から、基準画素の階調値を減算する（すなわち差を算出する）。ステップＳ１２０において、判定部１３０は、算出された差がしきい値以下であるか判断する。差がしきい値以下であると判断された場合（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、選択部１４０は、差を選択、すなわち、減算部１２０の出力信号を選択して出力する（ステップＳ１３０）。差がしきい値を超えていると判断された場合（Ｓ１２０：ＮＯ）、選択部１４０は、絶対値を選択、すなわち、量子化部１１０の出力信号を選択して出力する（ステップＳ１４０）。ステップＳ１５０において、フラグ付加部１５０は、選択された信号に、その信号が絶対値であるか差であるかを示すフラグを付加する。ステップＳ１６０において、伸張部１６０は、量子化後の信号を伸張（解凍）する。ステップＳ１７０において、遅延部１７０は、１画素分遅延させてから、伸張された信号を、減算部１２０に供給する。ステップＳ１６０の処理が終了すると、対象画素が次の画素に移り、再びステップＳ１００〜Ｓ１６０の処理が繰り返し実行される。
【００５３】
図１０は、量子化の具体的な例を示す図である。この例では、連続する１０個のフレームにおけるある単一の画素を対象画素として、入力階調値と、量子化後の階調値とが示されている。さらに、各フレームにおいて、対応するパターンの番号（Ａ〜Ｄのいずれか）が示されている。この例で、対象画素の入力階調値は、第１フレームから第５フレームまでは２３であり、第６フレームから第１０フレームまでは３１である。図示はしていないが、基準画素の階調値は０である。第１フレームにおいて、この画素には、Ａフレームのパターンが割り当てられている。第６フレームにおいて、対象画素の入力階調値がそれ以前の２３から３１に変化しているが、量子化部１１０におけるカウンターの値は、入力階調値とは無関係にインクリメントされる。したがって、第６フレームには、Ｂフレームのパターンが割り当てられる。すなわち、第６フレームにおいて、入力階調値は３２に量子化される。
【００５４】
再び図３を参照する。映像伸張モジュール２００は、フレームバッファー４０から読み出されたデータを示す信号を伸張する。伸張の方法は、伸張部１６０について説明したものと同じである。伸張された信号は、リサイズ処理部３３、ＯＳＤ処理部３４、キーストーン補正処理部３５、フレームレート変換処理部３６、またはオーバードライブ処理部３７に供給される。
【００５５】
本実施形態によれば、画像処理回路３０とフレームバッファー４０との間で送受信（やりとり）されるデータが低容量化され、かつ、フレームの順番に応じて量子化後の階調値を変動させない場合と比較して、量子化後の映像における誤差が低減される。
【００５６】
３．第２実施形態
図１１は、第２実施形態に係る画像処理システム１の構成を示す図である。第２実施形態の画像処理システム１は、圧縮された信号がフレームバッファー４０ではなく画像投写部１０に出力される点が、第１実施形態と異なっている。なお、図１１においては、単純化のため、リサイズ処理部３３、ＯＳＤ処理部３４、キーストーン補正処理部３５、フレームレート変換処理部３６、およびオーバードライブ処理部３７をまとめて画像処理部として記載している。また、画像投写部１０において、液晶駆動回路１６および映像伸張モジュール２００以外の要素は記載が省略されている。
【００５７】
この例では、画像処理回路３０は映像伸張モジュール２００を有しておらず、画像投写部１０が映像伸張モジュール２００を有している。すなわち、画像処理回路３０が送信部２としての機能を有しており、画像投写部１０が受信部３としての機能を有している。
【００５８】
映像圧縮モジュール１００は、画像処理部によって処理された映像信号を圧縮する。映像圧縮モジュール１００の構成および信号を圧縮する方法は、第１実施形態で説明したとおりである。画像処理回路３０は、映像圧縮モジュール１００によって圧縮された信号を、画像投写部１０に出力する（出力手段の一例）。
【００５９】
画像投写部１０において、映像伸張モジュール２００は、圧縮された信号を伸張する。映像伸張モジュール２００は、伸張した信号を、液晶駆動回路１６に供給する。液晶駆動回路１６は、この信号に従って、ライトバルブ１３（液晶パネル）を駆動する。
【００６０】
本実施形態によれば、画像処理回路３０から画像投写部１０に供給されるデータが低容量化され、かつ、フレームの順番に応じて量子化後の階調値を変動させない場合と比較して、量子化後の映像における誤差が低減される。
【００６１】
４．変形例
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下の変形例のうち２つ以上のものが組み合わせて用いられてもよい。
【００６２】
実施形態において説明した、量子化部１１０において削減されるビットの数、およびフレームのパターンの数は例示であり、これに限定されない。一般化すると、量子化部１１０は、ｋビットの入力階調値の下位ｍビットを削減して（ｋ−ｍ）ビットに量子化する。このとき、量子化後の階調値は、連続するｎ個のフレームを１周期として規定された周期におけるフレームの順番に応じて定義されている。実施形態においては、ｋ＝８、ｍ＝３、かつｎ＝４の例を説明した。量子化後の階調値のパターンを構成するフレームの数ｎは、ｎ≦（２＾ｍ）を満たしていれば、どのような値でもよい。この範囲においてｎを大きくすれば誤差は小さくなり、ｎを小さくすれば誤差は大きくなるがテーブルのデータ量を削減することができる。
【００６３】
量子化後の階調値のパターンは図７で例示したテーブルによるものに限定されない。メモリー１１１は、連続するｎ個のフレームを１周期として規定された周期におけるフレームの順番と、その順番に対応する量子化後の階調値を対応させるための情報であり、量子化部１１０がこの情報を参照して量子化をするのであれば、この情報の形式はテーブに限らない。この情報がテーブルの形式で記憶される場合であっても、その内容は図７で例示したものに限定されない。例えば、図７の例では、階調値２毎にパターンが規定されていたが、すべての階調値について独自のパターンが規定されていてもよい。例えば、入力階調値が２２の場合と２３の場合とで、階調値のパターンが異なっていてもよい。あるいは、３つ以上の階調値について同一のパターンが適用されてもよい。この場合、量子化後の誤差が１を超えてしまう場合があるが、メモリー１１１に記憶されるデータを削減することができる。フレームの順番と量子化後の階調値との対応関係の設計によって、入力階調値と量子化後の階調値との、ｎフレームの誤差の平均値は｛（２＾ｍ）／ｎ−１｝以下になる。なお、図７に例示したテーブルにおいては、量子化後の階調値の絶対値が記録されているが、階調値の絶対値の代わりに、下位ｍビットを切り捨てるか切り上げるかを示すフラグが記録されていてもよい。
【００６４】
実施形態においては、量子化部１１０がメモリー１１１を有している例を説明した。しかし、量子化部１１０自体はメモリー１１１を有さず、フレームの順番と量子化後の階調値とを対応させる情報が外部のメモリーに記憶され、量子化部１１０は、このメモリーからデータを読み出して処理をおこなってもよい。
【００６５】
画素とパターンとの対応関係は図８で説明したものに限定されない。図８では、連続する２行２列の４つの画素に、それぞれ異なるパターンが割り当てられる例を説明した。パターンの割り当て方は、これ以外にも、例えば、ｘ方向に連続する１行４列の４つの画素にそれぞれ異なるパターンが割り当てられてもよい。別の例で、画素とパターンとの対応関係は画素毎に定義されず、すべての画素に同一のパターンが割り当てられてもよい。この場合でも、フレームの順番に応じて量子化後の階調値を変動させない場合と比較して、量子化後の映像における誤差が低減される。
【００６６】
画像処理回路３０における画像処理部の詳細は、図３で説明したものに限定されない。図３で説明したものの一部が省略されてもよし、図３にない処理部が追加されてもよいし、処理部の順番が入れ替えられてもよい。
【００６７】
画像処理システム１における送信部２および受信部３は、実施形態で説明したものに限定されない。受信部３は、圧縮された信号を伸張し、伸張された信号を用いて処理を行うものであれば、どのような装置であってもよい。
【００６８】
基準画素は、実施形態で説明した、１つ前の対象画素であった画素に限定されない。特定の位置（例えば左上端）にある画素が、基準画素として用いられてもよい。
【００６９】
画像処理システム１は、各色成分に対応する複数のライトバルブ１３を有するものに限定されない。画像処理システム１は、単一のライトバルブ１３を有していてもよい。この場合、光学フィルター等を用いて画素毎に対応する色が設定される。また、ライトバルブ１３は、透過型の液晶パネルを用いたものに限定されない。反射型の液晶パネル、または、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）パネル等の液晶以外の電気光学素子、もしくはデジタルミラーデバイス等が用いられてもよい。
【００７０】
画像処理システム１はプロジェクターに限定されない。画像処理システム１は、テレビジョン、ビューファインダー型・モニター直視型のビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、デジタルスチルカメラ、携帯電話機、タブレット端末、またはパーソナルコンピューターであってもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１…画像処理システム、２…送信部、３…受信部、１０…画像投写部、１１…光源、１２…色光分離光学系、１３…ライトバルブ、１４…色光合成光学系、１５…投射光学系、１６…液晶駆動回路、２０…信号入力部、３０…画像処理回路、３１…制御部、３２…判定部、３３…リサイズ処理部、３４…ＯＳＤ処理部、３５…キーストーン補正処理部、３６…フレームレート変換処理部、３７…オーバードライブ処理部、３８…インターフェイス部、４０…フレームバッファー、５０…指示入力部、１００…映像圧縮モジュール、１１０…量子化部、１１１…メモリー、１２０…減算部、１３０…判定部、１４０…選択部、１５０…フラグ付加部、１６０…伸張部、１７０…遅延部、２００…映像伸張モジュール、２０１…量子化手段、２０２…減算手段、２０３…選択手段、２０４…基準提供手段、３０１…伸張手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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