(57)【要約】【課題】  色差差分データに対して剰余縮約を行うため、ビット数を削減でき、画像データを少ない配線数で効率よく転送でき、回路規模と消費電力を削減する。【解決手段】  画像伝送システムは、画素アレイ部１と、タイミングコントローラ２と、伝送線３を介してタイミングコントローラ２に接続されるソースドライバ４と、を備えている。色差差分データを剰余縮約することにより、ビット数を削減するため、タイミングコントローラ２からソースドライバ４への伝送線３上の各ビットを基準クロックで同期化する回路が不要となり、回路規模を削減できるとともに、消費電力も削減できる。【選択図】  図２
2006157443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過去の画像データにより予測された現在の予測値と現在の実画像データとの差分に関する色差差分データを計算する色差差分計算手段と、
前記色差差分データに対して剰余縮約を行って、剰余縮約データを計算する剰余縮約手段と、
前記剰余縮約データに対して、データ遷移の回数を考慮に入れた符号化と多値化した符号化との少なくとも一方を行って、符号化データを生成する符号化手段と、を備えることを特徴とする画像送信装置。
【請求項２】
前記符号化手段は、出現確率の多い前記剰余縮約データに、データ遷移の回数が少ない符号化データを割り当てることを特徴とする請求項１に記載の画像送信装置。
【請求項３】
前記符号化データと、画像データに基づいて定められた前記符号化データの出現確率と、に基づいて、多値データを生成する多値化手段と、
前記多値データを少なくとも１本の伝送線を介して送信する送信手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像送信装置。
【請求項４】
データ遷移の回数を考慮に入れた符号化と多値化した符号化との少なくとも一方を行った符号化データを、伝送線を介して受信する受信手段と、
受信された前記符号化データを復号して、符号化前の剰余縮約データを生成する復号化手段と、
前記剰余縮約データと過去の画像データにより予測された現在の予測値とに基づいて、現在の実画像データを復元する画像復元手段と、を備えることを特徴とする画像受信装置。
【請求項５】
画像データを送信する画像送信装置と、
この画像データを受信する画像受信装置と、を備え、
前記画像送信装置は、
過去の画像データにより予測された現在の予測値と現在の実画像データとの差分に関する色差差分データを計算する色差差分計算手段と、
前記色差差分データに対して剰余縮約を行って、剰余縮約データを計算する剰余縮約手段と、
前記剰余縮約データに対して、データ遷移の回数を考慮に入れた符号化と多値化した符号化との少なくとも一方を行って、符号化データを生成する符号化手段と、を有し、
前記画像受信装置は、
伝送線を介して符号化データを受信する受信手段と、
受信された前記符号化データを復号して、符号化前の剰余縮約データを生成する復号化手段と、
前記剰余縮約データと過去の画像データにより予測された現在の予測値とに基づいて、現在の実画像データを復元する画像復元手段と、を有することを特徴とする画像伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データを送信または受信する画像送信装置、画像受信装置および画像伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
高精度かつ高品質の画像データを取り扱うには、大量の画像データを転送する必要がある。近年、大量のデータを転送することに伴い、EMIが問題になってきている。
【０００３】
EMIの対策を行うデータ転送技術として、例えば、RSDS (Reduced Swing Differential Signaling), mini-LVDS (Low Voltage Differential Signaling), CMADS (Current Mode Advanced Differential Signaling), whisper BUS, Mobile-CMADS, MSDL (Mobile Shrink Data Link), MPL (Mobile Pixel Link), MVL (Mobile Video Interface)などが提案されている。ＳＩＤ学会では、RSDSに関するLeeの論文（非特許文献１参照）が、CMADAに関するYusaの論文（非特許文献２参照）、McCarneyの論文（特許文献３参照）がそれぞれ発表されている。また、携帯電話向けのシリアル・インタフェースをまとめて比較紹介した記事も公表されている（非特許文献４参照）。
【０００４】
さらに、携帯電話に関連して拡張されたMobile-CMADS, MSDL, MPL, MVIは、現状その画素数が少ないことにより、いずれも回路的な工夫によりEMI対策している。しかしながら、これは当面のことであり、今後さらに画素数が増加するにつれて、データ量の急激な増加、回路の高周波数化、それに伴う回路コストの増大を考慮すると、今後は回路的な工夫にも限界が出てくる。
【０００５】
携帯電話を初めとするバッテリで駆動する電子機器では、消費電力は重要な要素であり、回路の高速動作を妨げる要因となる。消費電力を低減する従来の手法として、回路的な工夫の他に、データの圧縮やデータ遷移量を削減する手法がある。
【０００６】
交代ビット反転法によるデータ遷移量の削減およびハフマン符号化、１次元圧縮法、アリスメトリック法による画像圧縮により、データ量を削減する技術が提案されている（特許文献１参照）。しかしかながら、この公報によるデータ削減量は常に1/2であるとは限らず、データに依存してそのデータ量が大幅に変化してしまい、伝送周波数を調整するために、その制御を考える必要がでてくる。我々はこのような制御回路を余分に追加することを望まない。
【０００７】
また、バス反転技術（データの過半数が変化する場合に、元のデータをビット反転させ転送することで、データ遷移量を削減する）を用いて、データ遷移量を削減する技術も知られている（特許文献２参照）。これらの公報では、バスにおけるデータ転送技術として、ごく一般のデータを想定しており、画像データの性質は利用していない。このため、圧縮率はそれほど高くない。
【０００８】
一方、データ遷移量が少なくなるように加算・減算処理を行う技術が提案されている（特許文献３参照）。この公報では、例えば００００→１１１１なるデータ変化に対してプラス１して、０００１→００００と変化させることで、変化量を減らしている。この公報でも、一般データを対象としており、画像データを念頭に置いていないため、画像データを効率的に処理できない。
【０００９】
また、データの発生頻度をダイナミックに監視しながらバス反転を行うＦＶ符号化方法が知られている（非特許文献５参照）。この方法は、データとして画像の統計的性質を積極的には利用していない。
【００１０】
また、１水平ライン（１Ｈ）前のデータと同じ値である場合には、その１Ｈ前に保存したデータを再利用してデータ転送を行わないようにすることで、データ転送量を削減する手法が提案されている（特許文献４参照）。
【００１１】
しかしながら、実際の画像で、１Ｈ前のデータと同じ値になる可能性は、平均的に１割〜２割程度であり、データ転送を行わないことにより、たかだか２割の削減しかできず、EMIノイズを十分に削減するほど大きな効果は得られない。
【００１２】
また、画像の１Ｈ相関を利用してEMIノイズの削減を行うＶＤＥ法が提案されている（特許文献５，６および非特許文献６参照）。これらの手法では、１Ｈ予測や1V予測と空間予測器は単純なもので、性能的にまだ十分とはいえない。また、差分データは、そのまま転送に利用されており、チャネル上で遷移数を削減するためのチャネル符号化はまったく行っていない。このため、ＰＣ操作画面のような極めて相関の高い場合に良い性能を達成することができるだけであり、TV画面など自然画像に関しては、性能が良くない。
【００１３】
一方、データ損失のない（ロスレス）データ圧縮技術として現状最も進んでいると思われる技術は、ISO規格FCD14495、通称JPEG-LS（lossless）である。この技術において、DPCM (Differential Pulse Code Modulation)技術が提案されている。画像データに関するDPCM技術としては、MED (Median edge detector)やGAP(gradient-adjusted predictor)が知られている。GAPは２Ｈメモリを必要とし、ハードウェア回路規模が大きくなるので、ここでは１ＨメモリですむMEDを想定しておくが、これより性能の低いエントロピー符号化器もハードウェア量が少ないので、場合の応じて選択する必要がある。したがって、MEDに限定する訳ではない。さらに、MEDに関して従来の技術を確認する。
【００１４】
MEDはJPEG-LSで採用された技術であり、近年もさらなる改良が続いており、MEDを斜め方向のエッジを考慮に入れることで、性能改善を図る技術が提案されている（非特許文献７参照）。また、別の予測式で性能改善を図る技術も提案されている（非特許文献８，９参照）。この他、さらに高性能のMEDも提案されている（非特許文献１０参照）。これらの従来のMEDは、EMIノイズを削減することや配線本数の削減を目的として使用されておらず、データ圧縮を目的として利用されている。
【００１５】
EMI削減を行う画像データ転送方式として、DVI（非特許文献１１）のEMI改善に関するふたつの技術がある。一つはChengらによるChromatic encoding技術（非特許文献１２）であり、もう一つはBoccaらによるDifferential Bar Encoding技術とLimited Intra-Word Transition Code技術（非特許文献１３）である。Chromatic encoding技術はＴＭＤＳに基礎をおく８ｂ１０ｂ符号化技術である。ここで、８ｂ１０ｂとは、８ビットのデータを１０ビットに変換することを指す。
【００１６】
またDifferential Bar Encoding技術、Limited Intra-Word Transition Code技術も８ｂ１０ｂ符号である。ともにチャネル符号化技術としては、データの遷移数を削減することで、EMIノイズ対策を行うものである。
【００１７】
これらは、LCDへのインタフェースではあるが、画像処理装置からLCDタイミングコントローラへのシリアル転送技術であり、配線長は長く（数ｍ）、PLL同期を取ることなどが暗黙の前提となっている。
【特許文献１】特開2003-366107公報
【特許文献２】特開2002-202760公報
【特許文献３】特開2000-152129公報
【特許文献４】特開2003-44017公報
【特許文献５】特開2000-20031公報
【特許文献６】米国特許公報6,344,850
【特許文献７】米国特許公報5,974,464
【特許文献８】米国特許公報6,633,243
【非特許文献１】Integrated TFT-LCD Timing Controllers with RSDS Column Driver Interface, SID Digest 6.2, 1999
【非特許文献２】High-Speed I/F for TFT-LCD Source Driver IC by CMADS, SID Digest. 9.4, 2001
【非特許文献３】WhisperBUS: An Advanced Interconnect Link For TFT Column Driver Data, SID Digest. 9.3, 2001
【非特許文献４】日経エレクトロニクス2004.3.15号、「シリアル・インタフェース。リボルバー式が普及を後押し。配線数を1/10以下に抑える」、p128〜p130
【非特許文献５】Jun Yang, Rajiv Gupta, FV Encoding for low-power Data I/O, IEEE, ISLPED 2001
【非特許文献６】SID ＩＤＲＣ  ２００３論文 Haruhiko Okumura等、“Vertically Differential EMI Compression Method for High Resolution LCDs”
【非特許文献７】Jiangらの論文 Revisiting the JPEG-LS prediction scheme, IEE Proc. Visual Image Signal Process., Vol. 147, No.6, December 2000, pp. 575-580
【非特許文献８】Grecosらの論文 Two Low Cost Algorithms for Improved Diagonal Edge Detection in JPEG-LS, IEEE Transaction on Consumer Electronics, Vol. 47, No. 3, August 2001, pp. 466-473
【非特許文献９】Jiangらによる Toward improved prediction accuracy in JPEG-LS, SPIE Optical Engineering, 41(2) 335-341 (February 2002)
【非特許文献１０】Edirisingheの論文 Improvements to JPEG-LS via diagonal edge based prediction, Visual Communications and Image Processing 2002, Proceedings of SPIE Vol. 4671 (2002)
【非特許文献１１】Digital Visual Interface, DVI Revision 1.0. 02 April 1999. Digital Display Working Group. http://www.ddwg.org
【非特許文献１２】We-Chung Cheng and Massound Pedram Chromatic Encoding: a Low Power Encoding Technique for Digital Visual Interface IEEE DATE 2003 session 6.3
【非特許文献１３】Alberto Bocca, Sabino Salerno, Enrico Macii, Massimo Poncino. An Energy-Efficient Bus Encoding for LCD Display Interfaces, IEEE/ACM ISLPED 2004, session 7.4.および Energy-Efficient Bus Encoding for LCD Displays, GLSVLSI’04, ACM 2004.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、画像データを少ない配線数で効率よく転送可能な画像送信装置、画像受信装置および画像伝送システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の一態様によれば、過去の画像データにより予測された現在の予測値と現在の実画像データとの差分に関する色差差分データを計算する色差差分計算手段と、前記色差差分データに対して剰余縮約を行って、剰余縮約データを計算する剰余縮約手段と、前記剰余縮約データに対して、データ遷移の回数を考慮に入れた符号化と多値化した符号化との少なくとも一方を行って、符号化データを生成する符号化手段と、を備えることを特徴とする画像送信装置を提供する。
【００２０】
また、本発明の一態様によれば、データ遷移の回数を考慮に入れた符号化と多値化した符号化との少なくとも一方を行った符号化データを、伝送線を介して受信する受信手段と、受信された前記符号化データを復号して、符号化前の剰余縮約データを生成する復号化手段と、前記剰余縮約データと過去の画像データにより予測された現在の予測値とに基づいて、現在の実画像データを復元する画像復元手段と、を備えることを特徴とする画像受信装置を提供する。
【００２１】
さらに、本発明の一態様によれば、画像データを送信する画像送信装置と、この画像データを受信する画像受信装置と、を備え、前記画像送信装置は、過去の画像データにより予測された現在の予測値と現在の実画像データとの差分に関する色差差分データを計算する色差差分計算手段と、前記色差差分データに対して剰余縮約を行って、剰余縮約データを計算する剰余縮約手段と、前記剰余縮約データに対して、データ遷移の回数を考慮に入れた符号化と多値化した符号化との少なくとも一方を行って、符号化データを生成する符号化手段と、を有し、前記画像受信装置は、伝送線を介して符号化データを受信する受信手段と、受信された前記符号化データを復号して、符号化前の剰余縮約データを生成する復号化手段と、前記剰余縮約データと過去の画像データにより予測された現在の予測値とに基づいて、現在の実画像データを復元する画像復元手段と、を有することを特徴とする画像伝送システムを提供する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、色差差分データに対して剰余縮約を行うため、ビット数を削減でき、画像データを少ない配線数で効率よく転送でき、回路規模と消費電力を削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。本発明は、LCD（Liquid Crystal Display）、TV、PDP（Plasma Display Panel）、OLEDなどの各種表示装置に限らず、カメラや携帯電話などに画像データをデジタル転送する場合にも広く適用可能である。また、メモリやＣＰＵなどのように、チップ間での画像データの転送にも適用可能である。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態による画像伝送システムの概略構成を示すブロック図である。図１では、本発明を液晶表示装置に適用した例を説明するが、本発明は、PDP表示装置やEL表示装置などの他の表示装置にも広く適用可能である。
【００２５】
図１の画像伝送システムは、画素アレイ部１と、不図示のホストPCからの画像データを画素アレイ部１に転送するタイミング制御を行うタイミングコントローラ２と、伝送線３を介してタイミングコントローラ２に接続されるソースドライバ４と、を備えている。画素アレイ部１は、液晶パネルであり、縦横に配設された信号線および走査線、信号線および走査線の交点付近に設けられる画素TFT、および走査線を駆動する走査線駆動回路などを有するが、図１では詳細構成を省略している。
【００２６】
ソースドライバ４は、複数個設けられており、各ソースドライバ４は、画素アレイ部１内の信号線を駆動する。
【００２７】
画素アレイ部１内の信号線、走査線および画素TFTは、ガラス基板上にポリシリコンプロセス等を用いて一体に形成され、同じガラス基板の額縁付近にソースドライバ４が実装されている。このガラス基板とは別の基板上にタイミングコントローラ２が実装され、タイミングコントローラ２とソースドライバ４とは、FPC（Flexible Print Circuit）等による伝送線３にて接続されている。
【００２８】
図２は図１の画像伝送システムの詳細構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、タイミングコントローラ２は、予測器１１と、色差差分計算部１２と、剰余縮約部１３と、符号化部１４とを有する。また、ソースドライバ４は、符号復号部１５と、予測器１６と、色差復号部１７とを有する。
【００２９】
予測器１１は、周囲の画像データから現在位置の画像データを予測する。一般に、DPCM(Differential Pulse Code Modulation)では、予測画像データ（予測される色差画像データ）と実際の画像データ（実際の色差画像データ）の差を計算し、その差を色差差分データとして転送する。本実施形態もこのDPCMの枠組みでデータの差分を計算して、その差を転送する。
【００３０】
予測器１１の具体的な構成は特に問わない。予測器１１のアルゴリズムには、MEDやGAPなど種々の手法があり、いずれもが利用可能である。どの手法を採用するかは、実現するハードウェアのコストとデータ転送時のEMI性能により、選択すればよい。ここでは最も簡単な1V差分を想定して説明を行うこととする。
【００３１】
1V差分とは、現在の画素データの１つ前（水平方向に１つ前なので1Vという）の画素のデータとの差を取る手法である。エントロピー符号化の高性能化という観点では、MEDの方が望ましいが、ハード量としては1Vが小さい。予測器の立場でいえば、この1V前の値で、現在値を予測していると解釈できる。この差分を取る操作は色差差分計算部１２にて行われる。
【００３２】
1V差分の場合、予測器１１は単純に1V前のデータを保持しておき、それを参照する動作を行う。色差差分データは、実際にはε(R-G)、εＧ、ε(B-G)であるが、以降簡単のため、まずはＧに関して説明を行い、その後に、他の色差データ(R-G)，(B-G)について説明を行う。
【００３３】
色差差分データは差分を取るので、そのビット幅は予測方式によらず、色差データよりもビット数が増える。例えば、画像データＧが８ビットとすると、その予測画像データＧ'も８ビットである。予測される値の範囲は当然、元々のデータの範囲である。したがって、予測画像データと実際の画像データとの差分（色差差分データ）εＧ＝Ｇ−Ｇ’は、９ビットである。
【００３４】
例えば、予測画像データＧ'の値が255、実際の画像データＧの値が０の場合、色差差分データεＧ＝-255となる。同様に、予測画像データＧ'の値が０で、実際の画像データＧの値が255の場合、色差差分データεＧ＝255となる。予測はあくまで予測であり、できるだけエラーは０になるように予測するのではあるが、実際の画像データがその予測から大きく外れてしまうことは、まれではあるが起こりうる。この意味で、差分である色差差分データεＧには、９ビットのデータ量が必要となる。
【００３５】
図２の剰余縮約部１３は、９ビットの差分データを、剰余縮約により８ビットの差分データに変換する。このとき、後で９ビットの差分データに完全に戻せるように、データの完全性を確保しつつビット数の削減を行う。
【００３６】
符号化部１４は、剰余縮約されたデータ（以下、剰余縮約データ）を、EMI削減を図れるような符号化データに変換して、伝送線３に転送する。
【００３７】
ソースドライバ４内の符号復号部１５は、符号化データを元の剰余縮約データに復号する。予測器１６は、予測器１１と同様の処理を行って、予測画像データを生成する。色差復号部１７は、剰余縮約データと予測画像データとを用いて、元の画像データを復元する。剰余縮約部１３と色差復号部１７の詳細な処理手順については、後述する。
【００３８】
以下、剰余縮約部１３の動作を詳細に説明する。以下では、剰余縮約前の差分データをεR、εＧ、εＢのように表し、剰余縮約データをεｒ、εｇ、εｂのように、小文字で表すことにする。また、符号化部１４で符号化した後の符号化データを、Δｒ、Δｇ、Δｂのように表すことにする。
【００３９】
256階調の画像データの場合、剰余縮約部１３は、-256〜256の範囲内の差分データを、-127〜127の範囲内の剰余縮約データに変換する。これにより、９ビットから８ビットにビット幅が縮小される。
【００４０】
図３はタイミングコントローラ２とソースドライバ４との間の伝送線３上の信号タイミング図である。伝送線３の数は12本あり、各画素の画素データは３本の伝送線３で転送され、計４画素の画素データが同時に各８サイクルで転送される。すなわち、４画素分の画素データを８サイクルで転送する動作を繰り返す。図３では、ｎ（ｎ＝１〜４）画素目の符号化データを、Δnr、Δn(r-g)、Δn(b-g)としている。
【００４１】
より具体的には、まず、最初のサイクルｔ１では、４画素分の符号化データの最下位ビット（LSB）Δ(r-g)0、Δg0、Δ(b-g)0が同時に転送される。次のサイクルｔ２では、４画素分の符号化データの１ビット目Δ(r-g)1、Δg1、Δ(b-g)1が同時に転送される。同様にして順に転送を行い、最後のサイクルｔ８では、４画素分の符号化データの最上位ビット（MSB）Δ(r-g)7、Δg7、Δ(b-g)7が同時に転送される。
【００４２】
図４〜図６は剰余縮約部１３の処理手順の一例を示すフローチャートである。図４は色差差分データεＧの剰余縮約を行う処理手順を示している。まず、色差差分データεＧが-129以下か否かを判定する（ステップＳ１）。Yesであれば、εＧ+256を剰余縮約データεｇとする（ステップＳ２）。Noであれば、色差差分データεＧが129以上か否かを判定する（ステップＳ３）。Yesであれば、εＧ-256を新たな剰余縮約データεｇとする（ステップＳ４）。Noであれば、色差差分データεＧをそのまま剰余縮約データεｇとする（ステップＳ５）。
【００４３】
このように、図４では、-255〜-129の場合、256を加算することで、１〜127の範囲に写像する。129〜255の場合、256を減算することで、−１〜−127の範囲に写像する。-128〜127の場合では、そのままの値とする。これにより、-255〜255の範囲の値は、-128〜127の範囲の値に変換される。
【００４４】
図５は色差差分データε(R-G)の剰余縮約を行う処理手順を示している。まず、色差差分データε(R-G)が-129以下か否かを判定する（ステップＳ１１）。Yesであれば、エラー処理を行う（ステップＳ１２）。Noであれば、色差差分データε(R-G)が129以上か否かを判定する（ステップＳ１３）。Yesであれば、エラー処理を行う（ステップＳ１４）。Noであれば、色差差分データε(R-G)をそのまま剰余縮約データε(r-g)とする（ステップＳ１５）。
【００４５】
図６は色差差分データε(B-G)の剰余縮約を行う処理手順を示している。図６の処理手順は、図５と同様であるため、説明を省略する。
【００４６】
このように、図５および図６では、R-GやB-Gの色差データについては、-128から＋127の範囲外であるとエラーを出すようにしてある。これは、実際のTV画像では、これら色差データでは-128から＋127までの範囲内に収まることが経験的に知られており、-128〜+127の範囲外になることは通常ありえないためである。
【００４７】
実際には、図５および図６の代わりに、図７および図８のようにしてもよい。図７の場合、色差差分データε(R-G)が-129以下であれば、ε(r-g)+256を剰余縮約データとする（ステップＳ１２ａ）。また、ε(R-G)≧129であれば、ε(R-G)−256を剰余縮約データとする（ステップｓ１４ａ）。図８に示す色差差分データε(B-G)についても、図７と同様の処理を行う。
【００４８】
ソースドライバ４内の色差復号部１７は、以下の（１）〜（３）式の演算を行って、剰余縮約データεｇ，ε(r-g)，ε(b-g)を元の画像データＧ，Ｒ，Ｂに変換する。
【００４９】
Ｇ＝（Ｇ'＋εｇ）mod 256    …（１）
Ｒ＝｛(R-G)'＋ε(r-g)＋Ｇ｝mod 256    …（２）
Ｂ＝｛(B-G)'＋ε(b-g)＋Ｇ｝mod 256    …（３）
（１）式に示すように、画像データＧは、剰余縮約データεｇに予測画像データＧ'を足し合わせた値を256で割った値の余りである。
【００５０】
（２）式に示すように、画像データＲは、剰余縮約データε(r-g)に予測画像データ(R-G)'と画像データＧを足し合わせた値を256で割った値の余りである。
【００５１】
（３）式に示すように、画像データＢは、剰余縮約データε(b-g)に予測画像データ(B-G)'と画像データＢを足し合わせた値を256で割った値の余りである。
【００５２】
このように、画像データＧは、０〜255までの値で一意に定まることから、mod操作により復元されている。
【００５３】
図９は種々の値を持つ画像データが転送の過程でどのような値に変換されるかを示した図である。図９には、予測器１１から出力された予測画像データ、現在の画像データ、色差差分計算部１２から出力された色差差分データ、剰余縮約部１３から出力された剰余縮約データ、予測器１６から出力された予測画像データ、色差復号部１７で復元された画像データが示されている。図示のように、現在の画像データがどのような値であっても、ソースドライバ４にて正しく復元できることがわかる。
【００５４】
図１０は剰余縮約部１３が行う剰余縮約処理の原理を説明する図である。図１０の円は、256を法とする剰余系を表している。円周上に、０から右回りに、１、２、…-255、256（＝０）と256個の点が等間隔で配置されている。この場合、左回りに考えると、０から−１、…-255に配置された点と等価であり、−１と255が同じ位置にあることが分かる。
【００５５】
さて、このような円周上の各点に、画像データR,G,BまたはＲＧＢの色差データ（およびその予測値）が位置している。これらのデータはいずれも０から255までの値を取る。また、色差差分データは実際の色差画像データ値と予測される色差画像データ値を表すふたつの円周上の点に関する差であるから、これらの間の回転に相等している。
【００５６】
例えば、画像データＧとその予測画像データＧ'について検討する。予測画像データが円周上の点ｄ１に位置し、実際の画像データが点ｄ２に位置する場合には、左回りに角度θ１が差分に相当する。また、実際の画像データが点ｄ３に位置する場合には、左回りに角度θ２が差分に相当する。また、実際の画像データが点ｄ４に位置する場合には、右回りに角度θ３が差分に相当する。
【００５７】
ところが、点ｄ２〜ｄ４のいずれにおいても、点ｄ１との角度を規定する上で、左回りと右回りの両回転を考えることができる。この場合、右回りの回転と左回りの回転のいずれか一方は必ず180度以上で、他方は180度以下であり、両者を足し合わせると360度になる。
【００５８】
本実施形態における剰余縮約は、０〜255までの値を-127〜+127の値に変換しており、図１０において、角度が180度以下になるような角度を選択するのと等価である。右方向と左方向の回転方向の反転操作は、図４〜図８の処理に相当する。
【００５９】
例えば、図１０の点ｄ４について検討する。点ｄ４とｄ１との間の角度は、右回り方向ではθ３（＜180度）、左回り方向の角度θ４は180度よりも大きい。180度以上回転させるということは、差分値として+128を超えるということである。角度θ３とθ４を足し合わせると360度（１回転）になるため、値としては、合計して256になることと等価である。
【００６０】
図１０において、右回りの回転をマイナスで表現することにすれば、点ｄ４の回転量に対応する値は、角度θ４に対応する値から256を引いた値に等しい。
【００６１】
最終的に、実際の画像データは、０〜255までの値を取りうるため、上述した（１）〜（３）式を用いて復元される。
【００６２】
このように、本実施形態が採用する剰余縮約では、元の画像データの値が０〜255までの範囲に限定されるという条件をうまく利用することで、８ビットで差分を表現しても情報が失われないようにする。したがって、剰余縮約は、差分データに関するロスレス符号化技術であるといえる。
【００６３】
図１１〜図１３はタイミングコントローラ２内の各部の処理により画像データの値が変化する様子を示す図である。図１１は画像データＧの値が変化する様子、図１２は色差データ(R-G)の値が変化する様子をそれぞれ示している。また、図１３は図１２と同様に色差データ(R-G)の値が変化する様子を示しているが、色差データ(R-G)の分布がMPEG2などの映像符号化により相関が向上する場合を想定している。図１３の場合、(R-G)の値そのものが-128〜127の範囲に収まるため、図１２のように繰り返して剰余縮約操作を行う必要がない。
【００６４】
なお、画像データＧ単独ではそのままでは相関がよくないため、画像データＧについては剰余縮約を行う必要がある。正確には、剰余縮約をしないでもよいほど相関の高いＰＣ画像の場合も実際ありえるがまれであり、一般にＴＶ画像などの自然画像ではそこまで相関が高くないことが経験的に知られているため、剰余縮約が必要である。
【００６５】
図１１において、実際の画像データＧの値が200、画像データＧの予測値が150とする。差分εＧ＝200-150＝50となる。50を剰余縮約するとεｇ＝50となる。予測画像データＧ'は、画像データＧと同じで０〜255の範囲内の値であるため、一般的に言えば、差分εＧは-255〜255の範囲内の値を取りうる。これが剰余縮約されると、-128〜127の範囲内の値になる。
【００６６】
図１２において、実際の画像データＲ，Ｇはともに０〜255の範囲であるから、その色差(R-G)の値は-255〜255である。これを剰余縮約して、値の範囲を−128〜127にする。
【００６７】
ここで、画像データＲ，Ｇはともに０〜255の範囲であるため、色差データ(R-G)を剰余縮約することができる。
【００６８】
予測画像データＲ'，Ｇ'も０〜255の範囲である。したがって、予測画像データの差分である予測色差データ(R'-G')も剰余縮約することができる。
【００６９】
図１２では、剰余縮約データ(r-g)と予測剰余縮約データ(r'-g')との差分を計算する。このとき、この差分に対して剰余縮約を行う。剰余縮約データ(r-g)の範囲は−128〜127、同じく予測剰余縮約データ(r'-g')の範囲も−128〜127である。
【００７０】
これら２つのデータをともに+128したとすると、０〜255の範囲である。これらのデータはともに０〜255の範囲であり、剰余縮約が可能であることが理解できる。差分であるから、それぞれに+128した値は相殺される。+128する手順は、（１）〜（３）式の演算と等価である。
【００７１】
したがって、実は両データに128を加える必要はなく、両データの差分を考えればよい。このように考えると、図１３に示すように、色差差分データε(R-G)を計算した後に、剰余縮約を行ってもよいことがわかる。
【００７２】
もちろん、TV信号では相関が高く、−128〜127の範囲に色差信号が入ってしまうので、剰余縮約の操作は二重手間であり、不要となってしまう。TV画像でない場合には、剰余縮約機能が必要である。なお、色差でないＧは相関がそこまで良くないので、剰余縮約操作がいつも必要となる。
【００７３】
図１４はタイミングコントローラ２とソースドライバ４の内部のデータの依存関係を示す図である。タイミングコントローラ２がエンコード側で、ソースドライバ４がデコード側である。図１４では、予測器１１，１６が計算する予測画像データ(R',G',B')は明示していない。
【００７４】
図１４に示すように、タイミングコントローラ２内で色差差分データε(R-G)とε(B-G)を生成する際に画素データＧを利用する。また、ソースドライバ４内で元の画像データR,B,Gを復元する際に剰余縮約データεｇを利用する。
【００７５】
図１５は色差差分データの値とその値を取る頻度との関係を示す特性図である。図示のように、横軸の色差差分データは、-255〜255の範囲内の値を取る。縦軸の頻度は、色差差分データの各値を取る頻度の対数値を表している。
【００７６】
図１５に示された曲線は、例えば自然画像の特性を示している。図示のように、自然画像は、ラプラス分布を描くことが知られている。正確には、統計的にこのような分布になるということであり、個別の画像についてこの曲線といつも完全に一致するという訳ではない。非常に多くの画像を平均すれば、このような曲線に収束する傾向があるということである。さて、この場合、中央のゼロを対称軸として、左右対称の分布になる。また、ゼロ付近の頻度が極端に高くなる。これは、大部分の画素は色差差分がゼロであり、色差差分の絶対値が大きくなるにつれて、頻度が急速に少なくなることを示している。
【００７７】
本実施形態は、このような画像データの特性（統計的な分布の偏り）を考慮に入れて、エントロピー符号化を行う。分布の偏りが大きいほど、性能の高いエントロピー符号を生成できる。したがって、色差差分データの値がゼロ付近の頻度が高いほど、すなわち分布曲線が急峻なほど、望ましい。何が望ましいかというと、後述するように、分布曲線が急峻なほど、消費電流を削減でき、電磁放射量も減らせる。
【００７８】
本実施形態の剰余縮約部１３は、図４〜図８で説明したように、色差差分データの値が-128よりも小さい場合には、256を加算し、色差差分データの値が128よりも大きい場合には、256を減算する。これを図１５の分布曲線を用いて説明すると、図１６のような曲線で表される。色差差分データの値が-128よりも小さい場合に256を加算するということは、図１６の曲線部ｃ１をｃ２にシフトさせることを意味する。また、色差差分データの値が128よりも大きい場合に256を減算するということは、曲線ｃ３をｃ４にシフトさせることを意味する。
【００７９】
このような手順により、剰余縮約部１３は、-255〜255の範囲を-128〜127までの範囲に縮小する。このようなデータ範囲の変換（剰余縮約）を行うと、-128〜127の範囲内の各値の頻度が値に応じて多少高くなる。より詳細には、-128に近いほど、あるいは127に近いほど頻度が上昇する。このため、分布曲線は、図１７に示すように、曲線ｃ５，ｃ６のように裾野が少し持ち上がり、わずかに曲線の急峻さが失われる。ただし、０付近の頻度と、端部である-128または127付近の頻度とを比べると、オーダーで５桁以上も異なっている。
【００８０】
例えば、ある平均的な720ｘ480画像では、差分０に62000個、差分56に１個で、差分57以降は０個である。このような大きなケタ数での差があると、曲線ｃ５，ｃ６が多少持ち上がっても、全体の特性にはほとんど影響を与えない。
【００８１】
このように、本実施形態は、色差差分データに対して単に剰余縮約を行うというだけでなく、色差差分データがラプラス分布で近似されるような極めて鋭い分布を持つことを利用して、そのエントロピー符号化の性能をほとんど劣化させることなく、すなわち、消費電流の増加を招くことなく、ビット数を８ビットに削減できることに特徴がある。
【００８２】
もし、これが画像データでなく、一般のデータであれば、分布曲線がそれほど急峻にならないため、エントロピー符号化の性能を大幅に劣化させてしまう。すなわち、それほど消費電流を削減できない。
【００８３】
本実施形態は、画像データという予測値との相関性の高いデータを対象としているがゆえに、うまく剰余縮約と組み合わせることができる。
【００８４】
例えば、HDD（Hard Disk Drive）には、チャネル特性として(1-D)を持ち、剰余縮約と組み合わせて剰余トレリスによるデコードを行う技術がある。ここで、Dは遅延特性を表し、１は自分自身の特性を表す。(1-D)は１つ前の値と現在の自分の値との差分で得られる値である。したがって、(1-D)は、本実施形態でいう1V差分に類似する。また、剰余トレリスは、HDDの出力値の剰余縮約と時刻との関係を示すものである。
【００８５】
この場合、剰余トレリスの各状態の出現頻度は均一と考え、図１５のような極めて偏った分布を想定することはなく、エントロピー符号化とは無縁である。また、剰余縮約と色差差分データとの組み合わせの特徴は、エントロピー符号化としての性能維持であり、剰余縮約後に行われるチャネル符号化とはまた独立した話であることにも注意されたい。
【００８６】
チャネル符号としては、本実施形態のようにデータ遷移を少なくするような符号化（データ遷移最小化符号）を選択してもよいし、あるいは、配線本数を削減するような符号化（多値画像エントロピー符号化）を選択してもよい。
【００８７】
以上の手順により、本実施形態は剰余縮約によりエントロピー符号化を行う。より詳しくは、実画像データの色差差分データの剰余縮約と予測画像データの色差差分データの剰余縮約とを行う。この意味で二重に剰余縮約された信号を扱う点に特徴がある。
【００８８】
ここで、画像データＧは相関が弱く、その差分は−128〜＋127までの範囲には収まらない。したがって、剰余縮約は必ず実行しておく必要がある。一方、色差差分データ(R-G)や(B-G)は、TV画像の場合、MPEG2圧縮されている等で、すでに映像符号化技術により画像自体の相関が高まって、事実上、−128〜127の範囲に収まってしまう。このため、もともと剰余縮約を行う必要がない。
【００８９】
ただし、これは大部分のTV画像が経験的にそうであることがわかっているというだけであり、意図的にテスト画像として−128〜127の範囲外のデータを作成することは可能であるし、極めてまれにこのような範囲外のデータが到来することも考えられる。このような場合には、やはり剰余縮約を実行しておくことで、データ・ロスを完全に避けることができる。一部のデータが損失した場合でも、画面全体としては、その画素がおかしい値を示すだけであり、人がそれを明確に認識することは、特にTVのような動画では困難であると思われる。このような意味で、ロスレスに拘る必要がないのであれば、剰余縮約を色差差分データ(R-G)、(B-G)に関しては行わないという選択もまた可能である。
【００９０】
次に、符号化部１４の動作について説明する。第１の実施形態の符号化部１４は、剰余縮約された色差差分データを、ビット値の遷移が可能な限り少なくなるような符号化データに変換する。
【００９１】
図１８は符号内遷移を説明する図である。グループ０は、９ビットの符号化データ内の遷移数が０である符号のグループである。実際には、すべてのビットが同じであるビット列が対象となり、具体的には000000000と111111111の２つである。各ビットを反転させたビット列では遷移数が同じであるという事実を考慮に入れると、遷移の組み合わせとしては２で割って、2/2＝１が遷移の本質的な組合を表しているといえる。
【００９２】
本実施形態では、元のビット列とビット反転したビット列とに対して一つの差分値を割当てる。本質的な遷移の組み合わせに対して差分を割当ててもよい。なお、非特許文献１２では、このように１つのデータに対して複数のチャネル符号を割当ててはいないことに注意されたい。
【００９３】
図１８では、「１個＊２」のように個数を表現している。これは、ビット列の種類としては１個で、ビット列とその反転ビット列の２個があることを示している。
【００９４】
以下、同様に、グループ１には８個＊２＝１６個のビット列が属している。入力範囲となっているのは、画像の剰余縮約された差分データを入力として考えたときの割当てを示している。剰余縮約差分データは、0、+1、-1、+2、-2、…と０をスタートとして、交互にプラス・マイナスの符号を変えながら、数値の絶対値を１だけ増加していく。
【００９５】
このような符号化データの値の範囲を図１８では入力範囲と呼んでいる。例えば、グループ０では、１個の符号で、剰余縮約差分値としては、最初の０が割当てられている。次のグループ１では、８個の符号があり、+1、-1、+2、-2、+3、-3、+4、-4までの剰余縮約差分値が割当てられている。そこで、これを＋１〜−４と表記してある。
【００９６】
図１９〜図２７は図１８のグループ０〜８の各符号化データのビット列を示している。図１８の入力範囲において、符号グループ０〜８までで、０〜+128まで（0、+1、-1、…、+127、-127、+128）と８ビット分がカバーされている。剰余縮約により８ビットで済んでいることを再度強調しておく。
【００９７】
ここで、図１８に示すグループ１について、さらに説明を補足する。ここでは最下位ビットLSB→MSBでビット列を書いてあるが、順序を反転しても遷移数が変わらないことから、MSB←LSBと考えても同じで、逆順のビット列も同じグループ内に必ず含まれている。
【００９８】
例えば、グループ１には、図２０に示すように、ビット列10000000と、このビット列を逆順にしてビット列000000001を存在している。また、ビット反転したビット列011111111と、その逆順のビット列111111110も含まれている。
【００９９】
ビット反転したビット列と元のビット列に対して、差分データを割当てるとき、同じグループ内の符号であればどれを利用してもよい。ここでは、まず一つの例として順番に割当てを行っていく。最初の２つ100000000と011111111はビット反転のペアであり、＋１を割当てる。次の110000000と001111111はビット反転のペアであり、−１を割当てる。さらに次の111000000と000111111はビット反転のペアであり、＋２を割当てる。以下同様に考えて、111111110と000000001の反転ペアに＋５を割当てる。
【０１００】
図２８は符号化部１４の処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、図１８〜図２７に示すように、符号化データのビット列、反転ビット列および遷移数を生成する（ステップＳ２１）。ここでの遷移数は、ビット列において、ビット値が変化する回数である。
【０１０１】
図２９はステップＳ２１の処理により生成された符号化データの一例を示す図である。図２９のＡ列には元の画像データの通し番号が記載され、Ｂ列には符号化データのビット列、Ｃ列には符号化データの反転ビット列、Ｄ列には遷移数が記載されている。
【０１０２】
図２８に戻って、ステップＳ２２では、ステップＳ２１で生成したデータのうち、ビット値の遷移数に基づいてソートを行う。
【０１０３】
図３０はソートした結果を示す図である。Ｄ列が遷移数であり、この遷移数がソートするときのキーである。Ａ列、Ｂ列、Ｃ列も拡張範囲としてソートの対象とする。図３０は０から９へ昇順でソートした結果を示している。
【０１０４】
次に、ステップＳ２２の結果を元に、色差差分データを符号化データに割り当てる（ステップＳ２３）。図３１は色差差分データの割当を行った結果を示す図である。Ｅ列は色差差分データの値を示している。図示のように、データの遷移回数の少ない符号に、出現頻度の高い色差差分データが割当られる。
【０１０５】
なお、図２９や図３０に示した符号化データは一例であり、遷移数が同じ符号化データが存在する場合には、そのデータを代わりに用いてもよい。したがって、次の割当ても含めて考えると、符号候補として組み合わせが極めて多数存在することが理解できる。
【０１０６】
図３１では、色差差分データの符号（プラスまたはマイナス）を交互に配置しているが、特にそのようにする必要はない。同じ遷移数のグループ内で順序を任意に変更可能である。また、符号化データは遷移数によりソートされているだけなので、同じ遷移数のグループ間で、符号化データの種類を任意に変更してもよい。
【０１０７】
このように、自由度があるため、さらにできるだけディスパリティ（データの相違度）を小さくしたいと希望して、ディスパリティの小さいものから順番にさらにグループ内でソートし直して、その後に差分を割当ててもよい。ここで再度繰り返すが、同じ色差差分データ値に２つのビット列（ビット列とその反転ビット列）が割当てられている。このことで、符号ワード間の遷移数を減らすような組み合わせを選択する余裕を持たせた。なお、ここではビット反転でペアを作り出したが、順序反転（LSBとMSBでの方向の反転）でペアを作ることも可能である。
【０１０８】
以上の手順により、８ビットの剰余縮約データから９ビットの符号化データを生成できるが、符号間の遷移を削減することを目的として、さらに符号の改善を行う。
【０１０９】
まず、図２８のステップＳ２４に示すように、LSBが０および１になるように、図３１のＢ列、Ｃ列でデータの交換を行う。これにより、図３２に示すように、Ｂ列（符号化データのビット列）のLSBはすべて０になり、Ｃ列（符号化データの反転ビット列）のLSBはすべて１になる。
【０１１０】
図３２を用いれば、直前に転送した符号化データのMSBが０であれば、次のデータについてはＢ列から選択し、１であればＣ列から選択する。これにより、隣接する符号化データ間は０から０へ、あるいは１から１に変化し、遷移が発生しない。このような手順により、符号間の遷移を削減できる。
【０１１１】
次に、このように符号間遷移を削減した符号では、いつも最後のビット（例えばMSB）と次の先頭のビット（例えばLSB）が等しいから、逆に、先頭のビット（LSB）を転送することは不要である。すでに転送されている最後のビット（MSB）を利用して解釈すればよい。この点を考慮して、はじめのLSBを削除する（ステップＳ２５）。
【０１１２】
図３３は、図３２のＢ列（符号化データのビット列）のLSBとＣ列（符号化データの反転ビット列）のLSBを削除した図である。これにより、ビット列も反転ビット列も８ビットになり、先に転送された最後のビット（MSB）の値により、これら二つのビット列のいずれかが選択される（ステップＳ２６）。
【０１１３】
図３４は以上の計算により得られる最終的な符号化データを示す図である。Ｂ列は入力差分すなわち剰余縮約データ、Ｃ列は符号化データのビット列、Ｄ列は符号化データの反転ビット列、Ｅ列は遷移数をそれぞれ示している。図３４においても、直前に転送した符号化データの最後のビット（MSB）の値に応じて、ビット列か反転ビット列が選択される。
【０１１４】
Ｂ列の入力差分は、剰余縮約データεｇ，ε(r-g)，ε(b-g)である。Ｃ列とＤ列は、符号化データΔｇ、Δ(r-g)、Δ(b-g)としてテーブルを参照して得られる値であり、図３のタイミング図で示されたようにシリアルにデータ転送されるビット列である。
【０１１５】
なお、後でも説明を追加するが、LSBとMSBのシリアル出力順番は、LSB→MSBのほかにMSB→LSBと逆方向の選択構成もありえるので、図４の順序を逆にして考えても、別の符号化が可能である。
【０１１６】
図３５はデータ転送の一例を示す図であり、図３５（ａ）は符号化データのMSB側からLSB側にかけて順にシリアル転送する例、図３５（ｂ）は符号化データのLSB側からMSB側にかけて順にシリアル転送する例をそれぞれ示している。
【０１１７】
図３５では、入力データとして、差分０、差分５、差分０の順にデータを転送している。最初の０は以前の状態で決まるのであるが、ここでは00000000が選択されていることを前提として説明するが、11111111でも同様の説明が行える。この場合、ビットを０→１、１→０と反転させればよい。
【０１１８】
さて、MSB→LSBの順番にシリアルに符号を転送する場合は、図３５（ａ）に示すように、差分５に対する符号は、図３４を参照すると、直前のデータのLSBが０の場合00000001、１の場合11111110となる。
【０１１９】
ここでは、直前のデータが00000000と最後のビットが０であるため、00000001が選択される。したがって、差分５は00000001に符号化される。
【０１２０】
次の差分０に対する符号は、図３４を参照すると、直前のデータが０の場合00000000、１の場合11111111である。直前のデータは00000001であり、LSBが１であるため、11111111が選択される。したがって、差分０は11111111に符号化される。
【０１２１】
以上をまとめると、00000000→00000001→11111111となる。
【０１２２】
一方、同じ差分データ列が入力されるが、LSB側からMSB側にかけて順番にシリアルに符号を転送する場合について考える。この場合、図３５（ｂ）に示すように、最初の差分０に関しては、00000000が選択されていたと仮定して説明する。次の差分５がきたときに、図３４を参照すると、00000001と11111110の２つの符号化データが存在するが、今回は直前のデータのMSBが０であるため、LSBが０の011111111が選択される。
【０１２３】
次は差分０であり、00000000と11111111の２つが候補であるが、MSBが１であるため、LSBが１の11111111が選択される。以上をまとめると、00000000→01111111→11111111となる。
【０１２４】
以上の手順により、元の画像データが８ビットであった場合には、同じ８ビットの符号化データを生成することができる。また、符号１ワード当たりのビット遷移回数を１．５回に削減できる。この計算は、各階調の発生確率にその対応する符号の遷移数をかけて、平均期待値を求めることで計算している。符号間の遷移数０．５回が予想されるとする。ディスパリティをまったく考慮しない、単純な符号の場合、８ビットなら、符号内で変化する確率は０．５で、平均８＊０．５＝４回である。それに符号間での遷移数の０．５回を加算して、４．５回となる。
【０１２５】
４．５回（差分なし、符号化なし）→２．６回＋０．５＝３．１回（MEDによる改良されたＶＤＥ法）→１．５回（本発明）と、何も遷移削減を考えない場合の１／３に削減できる。これは10*log(３)＝４．７ｄＢの符号化によるEMI削減に相等する。
【０１２６】
また、色差信号差分の場合、１．３回の結果となった。R-GとB-Gの２つの色差差分があるので、4.5＊３＝13.5回（差分なし、符号化なし）→1.5＋1.3＊２＝4.1回（本実施形態）となり、10*log(13.5/4.1) ＝5.1ｄＢとなる。ここでの画像はディジタル・カメラの風景TIFFデータである。さらに別のTVの風景画像で計算してみる。R/G/Bで1.1回、R-GとB-Gで0.4回であるので、合計1.1＋0.4＊２＝1.9回となる。この場合は、10*log(13.5/1.9)＝9.6dBとなる。またさらに別のＰＣ操作の画面では、R/G/Bで0.14回、R-G，B-Gで0.04回、合計1.14＋0.04＊２＝1.22回となり、10*log(13.5/1.22)＝10.4dBとなる。このように画像により増減があるが、マルチメディアでのＰＣ操作やTV画面を想定すれば、５〜１０ｄＢ程度の大きさで改善がなされると期待できる。
【０１２７】
このように、第１の実施形態では、色差差分データを剰余縮約することにより、ビット数を削減するため、タイミングコントローラ２からソースドライバ４への伝送線３上の各ビットを基準クロックで同期化する回路が不要となり、回路規模を削減できるとともに、消費電力も削減できる。
【０１２８】
また、剰余縮約を行った後の剰余縮約データに対して、ビット値の遷移の数が最小になるように符号化を行うため、データ転送時に消費電力が少なくなり、EMI電波の放射を抑制できる。さらに、符号化を行う際に、ビット数の削減を行うため、配線数の増加を抑制できる。
【０１２９】
本実施形態は、タイミングコントローラ２からソースドライバ４へのパネル・インタフェースに関する転送技術であり、配線長はDVI（非特許文献１１参照）よりも短いので、高性能なPLL回路を必要としない。
【０１３０】
一方、ソースドライバ４は複数個あり、回路規模の増大に対してはより厳しい要求がある。したがって、非特許文献１２等の8b10b（８ビットを10ビットに符号化する技術）を用いると、ソースドライバ４内部では８ビット処理を行うため、10ビットのデータを受信するには10/8倍のクロックが必要となり、この分のPLL回路が増加して望ましくない。また、このようなシステム変更は、従来の８ビット転送から大きく回路構成が異なることで、ビジネスとしても互換性問題が大きな障壁となり、望ましくない。
【０１３１】
本実施形態では、剰余縮約を利用することで、予測差分のビット幅を８ビットにするだけでなく、色差信号においても剰余縮約を利用して８ビット幅にすることで、ＲＧＢからΔ(r-g)、Δｇ、Δ(b-g)なるすべて８ビット幅のデータを転送する。このとき、これらはチャネル符号として遷移最小化された符号化がなされるが、この方式においても、さらに符号間での遷移を消去することで、先のChromatic encodingやDifferential Bar encodingの性能を改善する。これらは符号内での遷移数の削減を行うが、二つの符号が連続する場合、それらの符号間の遷移は制御されておらず、平均して0.5回の遷移が発生する。
【０１３２】
高性能のEMI削減を目指すには、この0.5回の遷移数増加は問題である。本実施形態ではさらにこの0.5回を削減することができる。また、TMDSのようにPLL同期が不要なため、結果的にChromatic codingにように同期用に９ビット目、10ビット目の信号を入れてデータ遷移数を増加させてしまうこともない。また、Differential Bar EncodingはこのようなPLL同期が不要という点では同じであるが、色差をうまく利用してはいない。Chromatic encodingもDifferential Bar Encodingも、遷移数からソートするという点で似たような符号化表であるが、本実施形態は状態に依存してダイナミックに符号語を選択することで、符号間遷移を削除しており、この点でまったく異なる符号表の構成である。さらに正負の符号に割当て方針も異なっている。
【０１３３】
このように、本実施形態は、タイミングコントローラ２からソースドライバ４への画像データ転送における高速の画像データ転送において、画像エントロピーを利用したことによるビット幅の増加を剰余縮約することで８ビットに保ちつつ、データの遷移数を削減することでEMI削減または配線本数削減を行う符号化方式を利用する。なお、剰余縮約による差分信号の確率分布の変化は、きわめて小さく、剰余縮約する前のエントロピー符号化器の性能をほとんど劣化させない。これは差分信号の確率分布が０を中心に集中したするどい分布（ラプラス分布で近似される分布）を持っていることを巧みに利用して、剰余縮約とエントロピー符号化器を構成するからである。この特徴を生かして、剰余縮約により８ビット幅を実現しても問題ない。
【０１３４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、剰余縮約データを生成するまでの処理は第１の実施形態と同じであるが、符号化の手法が異なる。本実施形態は、ビット値の遷移数が少なくなるような符号化を行うのではなく、多値化を行って伝送線３の数が少なくなるような符号化を行う。
【０１３５】
図３６は第２の実施形態に係る画像伝送システムの詳細構成を示すブロック図である。図３６の画像伝送システムは、図２の符号化部１４の代わりにチャネルエンコーダ１８を備え、図２の符号復号部１５の代わりにチャネルデコーダ１９を備えている。
【０１３６】
図３７はチャネルエンコーダ１８とチャネルデコーダ１９の内部構成を詳細に示すブロック図である。チャネルエンコーダ１８は、符号化部２１と、D/A変換器（DAC）２２と、多値出力部２３とを有する。符号化部２１は、剰余縮約データを物理的な多値データ（電圧や電流）Δｇ，Δ(r-g)，Δ(b-g)に符号化する。このような多値化を行うことにより、クロックサイクルに対するデータ転送速度を向上できる。多値化のレベルが高いほど、データ転送率が向上し、結果的に伝送線３の数を削減できる。例えば、２値データを12本の伝送線３で転送していた場合、４値で６本、８値で４本、16値で３本、64値で２本という具合になる。
【０１３７】
チャネルデコーダ１９は、多値入力部２４と、A/D変換器（ADC）２５と、多値データを元の剰余縮約データεｇ，ε(r-g)，ε(b-g)に変換する符号復号部２６とを有する。
【０１３８】
以下、多値化の処理手順について詳細に説明する。多値化は、２つのステップで行われる。第１のステップは、剰余縮約された色差差分データ（剰余縮約データ）から符号化データを生成する処理である。この処理は、図３８のようなテーブルを用いて行われる。図中で、差分εは剰余縮約データに対応する。図３８のテーブルを用いることにより、剰余縮約データの値に応じた符号化データと、そのデータの発生確率ｐ(ε)を決定できる。なお、確率ｐ(ε)は例えばラプラス分布確率を想定している。
【０１３９】
多値化のための第２のステップは、符号化データを多値データに変換する多値化写像を行う。ここでは、例えば、図３９に示すように、以下の（４）〜（９）式に基づいて多値データを計算する。
【０１４０】
多値d1＝Δg0＋2*Δ(b-g)3＋4*Δ(r-g)3＋8*Δ(r-g)7    …（４）
多値d2＝Δg1＋2*Δg4＋4*Δg5＋8*Δ(b-g)7    …（５）
多値d3＝Δg2＋2*Δ(r-g)2＋4*Δ(b-g)4＋8*Δ(r-g)6    …（６）
多値d4＝Δ(b-g)0＋2*Δ(b-g)2＋4*Δ(r-g)4＋8*Δ(b-g)6    …（７）
多値d5＝Δ(r-g)0＋2*Δg3＋4*Δg6＋8*Δ(r-g)5    …（８）
多値d6＝Δ(b-g)1＋2*Δ(r-g)1＋4*Δg7＋8*Δ(b-g)5    …（９）
図３９の矢印は、各符号化データの確率の大きさ順を表しており、矢印の矢尻が最も確率の小さなものを、矢先が最も確率の大きなものを示す。このような式により多値化をおこなうことで、平均電流を削減することができる。例えば、Δ(r-g)7は極めて小さい確率であるから、８倍の重みを持っていても8*Δ(r-g)7は十分に小さな値となり、多値d1の値を小さくできる。
【０１４１】
図３９で得られる多値d1〜d6は、例えば電流値である。図４０は符号化データの転送順序を示すタイミング図である。本実施形態のような多値化を行わない場合、RGBの各８ビットデータが12本の伝送線３で２サイクルで１画素分を転送していた。本実施形態によれば、図４０に示すように、３本のみの伝送線３を用いて２サイクルで１画素分の画像データを転送することができる。
【０１４２】
このように、第２の実施形態では、剰余縮約された色差差分データ（剰余縮約データ）を多値化して転送するため、伝送線３の本数を大幅に削減できる。また、剰余縮約を行うことにより、第１の実施形態と同様に、ビット数の削減も図れるとともに、元の色差差分データに完全に復元することができる。さらに多値振幅値も小さくできるので、電流幅を削減することになり、ひいては消費電力の削減やＥＭＩノイズの削減にも有効である。
【０１４３】
第２の実施形態においても、剰余縮約を行うことで８ビットにデータ量を保ちつつ、本質的情報は失うことなく、９ビット相等の予測差分データを転送することで、余計なクロックシステムの導入を行う必要がなくなり、回路規模と消費電力を削減できる。また、このような画像差分データを転送するエントロピー符号化と剰余縮約機能を組み合わせるとき、エントロピー符号化の性能を劣化させることがなく、その結果エントロピー符号化を利用した配線本数削減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明の第１の実施形態による画像伝送システムの概略構成を示すブロック図。
【図２】図１の画像伝送システムの詳細構成の一例を示すブロック図。
【図３】タイミングコントローラ２とソースドライバ４との間の伝送線３上の信号タイミング図。
【図４】色差差分データεＧの剰余縮約を行う処理手順を示す図。
【図５】色差差分データε(R-G)の剰余縮約を行う処理手順を示す図。
【図６】色差差分データε(B-G)の剰余縮約を行う処理手順を示す図。
【図７】図５の変形例を示す図。
【図８】図６の変形例を示す図。
【図９】種々の値を持つ画像データが転送の過程でどのような値に変換されるかを示した図。
【図１０】剰余縮約部が行う剰余縮約処理の原理を説明する図。
【図１１】タイミングコントローラ内の各部の処理により画像データの値が変化する様子を示す図。
【図１２】色差データ(R-G)の値が変化する様子をそれぞれ示す図。
【図１３】図１２と同様に色差データ(R-G)の値が変化する様子を示す図。
【図１４】タイミングコントローラ２とソースドライバ４の内部のデータの依存関係を示す図。
【図１５】色差差分データの値とその値を取る頻度との関係を示す特性図。
【図１６】剰余縮約を行う過程を示す特性図。
【図１７】剰余縮約を行った結果を示す特性図。
【図１８】符号内遷移を説明する図。
【図１９】グループ０の符号化データを示す図。
【図２０】グループ１の符号化データを示す図。
【図２１】グループ２の符号化データを示す図。
【図２２】グループ３の符号化データを示す図。
【図２３】グループ４の符号化データを示す図。
【図２４】グループ５の符号化データを示す図。
【図２５】グループ６の符号化データを示す図。
【図２６】グループ７の符号化データを示す図。
【図２７】グループ８の符号化データを示す図。
【図２８】符号化部１４の処理手順の一例を示すフローチャート。
【図２９】ステップＳ２１の処理により生成された符号化データの一例を示す図。
【図３０】ソートした結果を示す図。
【図３１】色差差分データの割当を行った結果を示す図。
【図３２】図３１のデータ交換を行った図。
【図３３】図３２のＢ列（符号化データのビット列）のLSBとＣ列（符号化データの反転ビット列）のLSBを削除した図。
【図３４】以上の計算により得られる最終的な符号化データを示す図。
【図３５】データ転送の一例を示す図。
【図３６】第２の実施形態に係る画像伝送システムの詳細構成を示すブロック図。
【図３７】チャネルエンコーダ１８とチャネルデコーダ１９の内部構成を詳細に示すブロック図。
【図３８】剰余縮約された色差差分データ（剰余縮約データ）から符号化データを生成する処理に用いるテーブルを示す図。
【図３９】多値データの計算式を示す図。
【図４０】第２の実施形態のデータ転送順序を示すタイミング図。
【符号の説明】
【０１４５】
１  画素アレイ部
２  タイミングコントローラ
３  伝送線
４  ソースドライバ
１１  予測器
１２  色差差分計算部
１３  剰余縮約部
１４  符号化部
１５  符号復号部
１６  予測器
１７  色差復号部
１８  チャネルエンコーダ
１９  チャネルデコーダ
２１  符号化部
２２  DAC
２３  多値出力部
２４  多値入力部
２５  ADC
２６  符号復号部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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