(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル表示システムの表示のためにイメージデータを伝送又は記憶する方法であって、
−  逆ガンマ補正をして、入力されるデータ値を線形化し、該線形化した値を高オーダー数として提供するステップと、
−  該線形化した高オーダー数を受信し、もし、その数が、少なくとも低オーダーデータシステム上で伝送又は記憶される第１の閾値より小さいならば、デジタル表示装置で使用される前記データシステム上で、前記線形化された前記高オーダー数を伝送または記憶するステップと、
−  伝送又は記憶、及び、続く非圧縮及び前記デジタル表示システムでの使用のために、低オーダーデータシステムに適合させるために、前記少なくとも第１の閾値を超える前記高オーダー数を圧縮するステップと、
を有するデジタル表示システムの表示のためにイメージデータを伝送又は記憶する方法。
【請求項２】
前記少なくとも第１閾値が、ｎ−１（ｎは低オーダーデータシステムの最大オーダーに等しい）チャネル又はビットのデータシステム上に伝送又は記憶される値よりも小さいか又は等しい値に設定される請求項１に記載のデジタル表示システムのためにイメージデータを伝送又は記憶する方法。
【請求項３】
前記少なくとも第１の閾値を超える前記高オーダー数が、ｎ−１（ｎは低オーダーデータシステムの最大オーダーに等しい）チャネルのデータシステム上で伝送又は記憶される値に圧縮される請求項１に記載のデジタル表示システムのためにイメージデータを伝送又は記憶する方法。
【請求項４】
前記閾値が、２X（Ｘは整数である）である２進数における単一の活性ビットにより表された値に対応する値に設定される請求項１に記載のデジタル表示システムのためにイメージデータを伝送又は記憶する方法。
【請求項５】
前記Ｘがｎ−１である請求項４に記載のデジタル表示装置における表示のためにイメージデータを伝送又は記憶する方法。
【請求項６】
前記非圧縮値及び前記圧縮値がｎ−１チャネル上で伝送又は記憶され、残りのチャネルはその値の圧縮状態を表す請求項１に記載のデジタル表示装置における表示のためのイメージデータを伝送又は記憶する方法。
【請求項７】
前記少なくとも第１の閾値が、ｎ−ｍ（ｎは低オーダーデータシステムの最大オーダーに等しく、ｍは圧縮段の数を表すチャネル又はビットの最小数に等しい）チャネル又はビットのデータシステムにおいて伝送可能又は記憶可能な値よりも小さいか又は等しい値に設定される請求項１に記載のデジタル表示装置における表示のためにイメージデータを伝送又は記憶する方法。
【請求項８】
前記少なくとも第１の閾値が、ｎ−ｍチャネル又はビットのデータシステムにおいて伝送可能又は記憶可能な値に等しく、次の閾値が前記第１の閾値と2X（Ｘは整数である）との積に等しい請求項７に記載のデジタル表示装置における表示のためのイメージデータを伝送又は記憶する方法。
【請求項９】
−  逆ガンマ補正をして、データ値を線形化し、線形化高オーダー数に変換する変換手段と、
−  少なくとも第１の閾値より低い、線形化高オーダー数を選択する選択手段と、
−  前記少なくとも第１の閾値を超える線形化高オーダー数を圧縮する圧縮手段と、
−  前記選択され圧縮された値を伝送又は記憶する低オーダーの通信又は記憶システムに接続可能な出力手段と、
からなるデジタル表示システムに用いるためのイメージデータを伝送又は記憶する装置。
【請求項１０】
前記の変換、選択及び圧縮がプログラマブルメモリ装置により実行される請求項９に記載のデジタル表示システムに用いられるイメージデータを伝送又は記憶する装置。
【請求項１１】
前記プログラマブルメモリ装置がＥＰＲＯＭから構成される請求項１０に記載のデジタル表示システムに用いられるイメージデータを伝送又は記憶する装置。
【請求項１２】
前記の変換、選択及び圧縮が、少なくとも部分的に、論理回路により実行される請求項９の記載のデジタル表示システムに用いられるイメージデータを伝送又は記憶する装置。
【請求項１３】
前記選択は、少なくともｎ−１（ｎは前記低オーダーシステムのオーダーに等しい）チャネル上で伝送可能又は記憶可能な最大値よりも小さいか又は等しい第１の閾値にしたがった選択である請求項９に記載のデジタル表示システムに用いられるイメージデータを伝送又は記憶する装置。
【請求項１４】
少なくとも１つの残るチャネルが、前記値の圧縮状態を示すために使用される請求項１３に記載のデジタル表示システムに用いられるイメージデータを伝送又は記憶する装置。
【請求項１５】
前記選択は、少なくともｎ−ｍ（ｎは低オーダーデータシステムのオーダーに等しく、ｍは圧縮または非圧縮状態の数を示すのに必要な最小チャネル又はビットに等しい）チャネル上で伝送可能又は記憶可能な最大値より小さいか又は等しい第１の閾値にしたがった選択である請求項９に記載のデジタル表示システムに用いられるイメージデータを伝送又は記憶する装置。
【請求項１６】
前記少なくとも第１の閾値がｎ−ｍチャネル又はビット上で伝送可能又は記憶可能な最大数を許容し、次の閾値が2Ｘ（Ｘは整数である）第１の閾値との積に等しい請求項１５に記載のデジタル表示システムに用いられるイメージデータを伝送又は記憶する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明はデジタル画像情報のための，特にデジタル表示画面に対するデジタル情報の提供のための選択的データ圧縮に関するものである。これは大画面LED、LCD表示装置、LCDプロジェクタ、プラズマテレビ及びこれらに類した機器を含む。
【０００２】
（発明の背景）
旧来の（original）ビデオ、テレビジョン技術は記録、伝送及び表示装置の駆動にアナログ信号を用いていた。
陰極線管（CRT）はテレビジョンこれに類似の表示装置に世界中で未だに広く使われている。ビデオ、フィルム又は他のアナログ記録機器（recording  mechanisms）の形で取り込まれた原データがデジタル伝送及び再生に直接デジタル記録するデジタル機器（digital  mechanisms）によって完全に置き換えられるから、いつかデジタル表示装置が広く使われることになろう。
CRTは、スクリーン上のある画素の輝度（brightness  or  intensity）は陰極線管により加速される電子の量により決定されるように動作する。しかし、陰極線管へ供給される電力または電圧は加速電子数の非線形的な応答をもたらす。
この線形性の欠如はガンマ効果として知られている。
この線形性の欠如のために伝送又は再生の基準が異なるガンマ特性(function)を設定している。ガンマ特性はNTSC又はPALのような工業規格の間で異なるばかりでなくモニタのブランド及び類似の表示技術でも異なる。
【０００３】
現在の記録技術は非線形で動作するアナログカメラにも使われている。信号が再生される表示装置の固有ガンマ特性は補償される必要があるが、この補償プロセスで確認できる精細度（definition）のロスはほとんどない。
もし情報がデジタル形式で記録されるならば、輝度は離散的な２進数で記録される。たとえば、もし情報が８ビット技術を使って記録される時、様々な輝度レベルは８ビットの２進数で２５６段階に区別される。これは実質的に輝度の線形表示である。したがって、従来の非線形技術を用いてこのデジタル情報を表示し、輝度と情報の各ビットの個々のステップとの間に非線形の相互関係を提供するためには、この情報にガンマ効果を付加することが必要である。
再生のためのデータ記録方法に関係なく、データはガンマ特性を有するアナログ又はデジタル形式になる。ガンマ特性が存在しないような表示装置を用いる場合のみ記録が直接的にデジタル機器に行われ、ガンマ効果が付加されない。
放送による伝送もまた線形性がないことからノイズ減少の効果の利益がある。結果として大半のデジタル表示装置はこのような非線形のデータを用いる必要がある。
【０００４】
アナログ信号が受信されデジタル表示装置で画素情報を表示する時、第１段階ですることはアナログ情報をデジタル情報に変換することである。アナログから変換したものか又は最初からデジタルであったかに拘わらず、信号はガンマ特性を除去するために線形化され、実質的に線形に動作するデジタル表示装置が、思うとおりにイメージを正確に表示できるようにデータを供給する必要がある。仮に処理信号（processed signal）が直接的にデジタル表示装置に供給されると、低輝度色領域では明らかな視覚上の歪が発生する。低輝度色領域では、ガンマ特性が除去されると２進情報での１の違いは目に付く輝度変化をもたらす。これはマッハバンディング（mach  banding）という以下の効果をもたらす。すなわち、黒に近い低輝度色信号は明白な色バンド（bands of colour）を呈する。この効果はデジタル情報の２進の１は原非線形信号から色の大きな変化を示す必要がある。高輝度色領域では逆がなりたつ。如何なる高輝度色領域でもガンマ特性が除去された色はデジタル表示装置上で容易に表示される。
逆ガンマ特性のデジタル表示と非線形信号との間において低輝度色領域では大きな誤差が発生するが、高輝度色領域では最小の誤差が発生するのみである。
【０００５】
この影響を取り除くために、従来様々なアプローチがされてきた。
１つのアプローチはデジタル表示装置の表示にエラー拡散させる方法である。実際にバンド境界が通常明確な領域では低輝度バンドのいくつかのピクセルは高輝度バンドの値が与えられ、輝度の漸次変化（graduation）が与えられる。
このやり方が有効なデジタル表示装置もあるが、他のデジタル表示装置ではかなり大きいもっと目立つピクセルを用いられている。室内用、戸外用の大型LED表示スクリーンがこのケースである。この場合個々のピクセルは実質的に大型のユニットで視覚的にも目立つものである。また、表示装置のピクセルの全個数が少ないために、個々のピクセルが全体像に対してより重要になる表示装置もある。
こうした表示装置でエラー拡散法を使うと、バンディング問題を解決することができるかもしれないが、精細度の低下を導く。
大半のLED表示装置及び他のデジタル表示装置に採用される他の方法はガンマ特性を除去しビット数を増やしてデジタル情報の正確さ（accuracy）を高めることである。
【０００６】
典型的には、非線形信号の直接表示に８ビットデジタル信号を用いるとき、この非線形信号を線形化するのに逆ガンマ補正（anti-gamma function）をする必要がある。この逆ガンマ補正は２進数が小さいとき正確さを欠く。例えば、もし８ビットの信号が２５６段階値の１６を表す時、逆ガンマ補正を適用すると実際の値は多分０．６５となる。この値は８ビット２進数では表現できないものである。したがって、出力は単に１となる。逆ガンマの計算の性質により、数２５の実際の値は１．４５であるが、再計算され線形化された８ビットデータとして、なお１とされる。これは低輝度値の時のみ起こる。一般的にデータは切捨てられ、有効値を消失する（lose  significant  digit）。
【０００７】
低輝度色領域において一層の正確さを持たせるために１０ビット２進数を使い逆ガンマ補正を行えば、８ビットデータを出力することにより、より高い正確さを持つことができる。
もちろん、最初からビット数の多いシステムを用いることがある。これらシステムはシステム全体として高い処理能力が必要とされ、当然高価である。８ビット技術は標準ビデオのようなデジタル画素情報の経済的なフォーマットとして標準になってきた。
逆ガンマ補正された色の精細度のロスは、２５６の離散的レベルから構成される原８ビット情報が、出力時に低減されることを意味する。NTSC信号にとって実質的に標準である２．２の逆ガンマ補正に対し、８ビット出力を使って約184の離散的出力色が可能である。しかしながら、もし８ビット入力が逆ガンマ補正を受け、１０ビット出力として提供されるならば、約２３３色が可能である。より高オーダーのビット出力を用いれば、より多い色を使用でき、１６ビット出力を用いれば原アナログ信号に対応するに実質的に十分であると考えられる２５６離散的の色を供給できる。
いったん逆ガンマ補正が適用された後データビットを増加させる困難性は、ダウンストリーム機器全てが同様に１０ビットデータを伝送又は処理しなければならないことである。
【０００８】
大型スクリーンのＬＥＤ表示装置のケースを特に検討すると、この表示装置は、出荷、組み立て及び全般的なスクリーンの標準的なコントロールを容易にするように、通常一連の相互に連結できる表示装置用パネルとして用意されている。デスクリートな相互連結されたスクリーンセグメント上の制御盤への１０ビットデータパス（paths）は比較的に高価である。そこで、従来の解決法は、デスクリートな相互連結されたスクリーンセグメント上の制御盤にデータが到達した時、逆ガンマ補正を行い、１０ビットデータに増加させることである。これによれば、スクリーンセグメントに対し高価なデータパス(path)に対する必要性を抑えることができる。一般的にこれは８ビット入力と１０ビット出力を備えたＥＰＲＯＭを使って容易に実施できる。各ボードにこのようなＥＰＲＯＭを供給し、接続し、プログラムするコストはデスプレースクリーンの全般費用にかなり加算されることになる。
【０００９】
（発明の目的）
本発明の目的は、従来技術の課題を解決する又は少なくとも世に有益な選択を提供するためにデジタル画像情報に対し選択されたデータ圧縮を提供することである。
【００１０】
（発明の概要）
したがって、第１の実施形態において、本発明は、次のステップを有する、デジタル表示システムの表示のためにイメージデータを伝送又は記憶する方法であるといえる。
−  デジタル表示システムの表示のためにイメージデータを伝送又は記憶する方法であって、
−  逆ガンマ補正をして、入力されるデータ値を線形化し、該線形化した値を高オーダー数として提供するステップと、
−  該線形化した高オーダー数を受信し、もし、その数が、少なくとも低オーダーデータシステム上で伝送又は記憶される第１の閾値より小さいならば、デジタル表示装置で使用される前記データシステム上で、前記線形化された前記高オーダー数を伝送または記憶するステップと、
−  伝送又は記憶、及び、続く非圧縮及び前記デジタル表示システムでの使用のために、低オーダーデータシステムに適合させるために、前記少なくとも第１の閾値を超える前記高オーダー数を圧縮するステップ。
前記少なくとも第１閾値が、ｎ−１（ｎは低オーダーデータシステムの最大オーダーに等しい）チャネル又はビットのデータシステム上に伝送又は記憶される値よりも小さいか又は等しい値に設定されることが好ましい。
前記少なくとも第１の閾値を超える前記高オーダー数が、ｎ−１（ｎは低オーダーデータシステムの最大オーダーに等しい）チャネルのデータシステム上で伝送又は記憶される値に圧縮されることが好ましい。
前記閾値が、２X（Ｘは整数である）である２進数における単一活性ビット(a single active bit)により表された値に対応する値に設定されることが好ましい。
Ｘがｎ−１であることが好ましい。
前記非圧縮値及び圧縮値がｎ−１チャネル上で伝送又は記憶され、残りのチャネルはその値の圧縮状態を表すように使用されることが好ましい。
他方、ｍチャネル又はｍビットは、ビットおよび複数圧縮状態を表わすように使用される。
次に、第２の実施形態において、本発明は、次のものからなるデジタル表示システムに用いるためのイメージデータを伝送又は記憶する装置であると広義にいえる。即ち、
−  逆ガンマ補正をして、データ値を線形化し、線形化高オーダー数に変換する変換手段と、
−  少なくとも第１の閾値より小さい線形化高オーダー数を選択する選択手段と、
−  前記少なくとも第１の閾値を超える線形化高オーダー数を圧縮する圧縮手段と、
−  前記の選択され圧縮された値を伝送又は記憶する低オーダーの通信又は記憶システムに接続可能な出力手段。
前記変換、選択及び圧縮がプログラマブルメモリ装置により実行されることが好ましい。
前記プログラマブルメモリ装置がＥＰＲＯＭから構成されることが好ましい。
前記変換、選択及び圧縮が、少なくとも部分的に、論理回路により実行されることが好ましい。
前記選択は、少なくともｎ−１（ｎは前記低オーダー通信又は記憶システムのオーダーに等しい）チャネル上で伝送可能又は記憶可能な最大値より小さいか又は等しい第１の閾値にしたがった選択であることが好ましい。
少なくとも１つの残るチャネルが前記値の圧縮状態を示すために使用されることが好ましい。
【００１１】
（好ましい実施例の詳細な説明）
本発明の目的はデジタル表示システムに用いる伝送または記憶のために選択的にデータを圧縮するための方法と装置を提供することである。
この説明の大部分は直の使用（imminent use）のためにデジタル表示装置への通信又は伝送についてなされるが、本発明は表示装置又はシステムより前の記憶装置のデータに適用されるものである。この記憶装置は画像編集ソフトに先立つ又は直接表示とは異なる他の使用に先立つ記憶装置を含む。
非線形ビデオ信号処理の困難な問題は、従来の陰極線管技術に固有なガンマ特性を除去する際に起こる。
従来の非線形ビデオ表示装置は入力電圧に対して非線形な輝度応答を行う。これは直接的線形表示からの乖離を示すものとしてガンマ特性と呼ばれる。
一般的に、デジタル表示装置は入力電圧に対し線形な応答を行う。それ故、デジタル表示装置に出力する前に受信した非線形なデータを線形化する必要がある。
【００１２】
画像データのデジタル表示はしばしば８ビット形式で行われる。これはデータを供給し処理するの比較的経済的なやり方である。データビットの増大は、輝度を表すのにより多くの離散的なステップが利用できるので情報の正確さを高めることができるけれども、より高オーダーの処理（higher order processing）及び伝送はハードウェアのコストを著しく増大する。
アナログ信号をデジタル化するのに、通常、アナログ信号を輝度の２５６段階をもって表現する８ビット信号に変換している。業界により一般的に容認されていることであるが、２５６段階は純粋アナログ信号に対し視覚上十分な関係を提供すると考えられている。他方, 非線形データであるデジタルデータはガンマ特性を通常有する。
しかしながら、データをデジタル表示装置またはシステムに使用するとき、逆ガンマ補正を行って線形化する追加ステップが要求される。
【００１３】
図１を参照すると、一旦非線形の入力データに対して逆ガンマ補正された線形出力がグラフ上にプロットされている。
図１は、当初８ビットの非線形データを受信したとき、８ビットデータとして表現された線形出力に関連するプロット２を示す。
ガンマ特性の除去に起因する線形性の欠如及び低輝度ナンバー絶対値の減少から低輝度ナンバー領域でかなり正確さが消失されることが理解される。
プロットの底辺に示される非線形データは２５６離散的８ビット入力値の内の６１までの値を表している。逆ガンマ補正を行う際0から１５の数値は出力が８ビット形式の時0になる。８ビット形式で出力すると、変換値（solution）を表示するのに整数以外の値を表現することは不可能である。剰余は四捨五入又は切捨てられる。同様に、入力データの１６から２５までの全ての値は出力１で表現される。
プロットが進むにつれて、正確さが高まる事がわかる。プロットのカーブは、最上位の入力非線形データ数の１の増分ステップは、線形化された出力の１増分ステップより大きいものに対応するようになっている。低オーダー数（lower order number）においては大きな数値のロスがあり、高オーダー数(higher order number)においては大きな数値の冗長性がある。
【００１４】
本明細書を通じて、用語「オーダー（order）」は、数値を表現するのに必要なデータビット数を表わすのに使用される。２進数体系においては、数値1023は１０ビット必要であり、２５５は８ビットで表現できる。数値のオーダーはこの記述でそれぞれ１０及び8である。
また、１０ビット出力３が使用される時対応する線形出力プロットが図１に示される。この１０ビット出力は、有効数値を保持しこれら低輝度値において正確さを提供するためのもので、８ビット出力に利用される１増分ステップの中間体（intermediate）に対して４の増分ステップを有している。また、高輝度値に到達するに従ってこの１０ビット数の使用されない１０ビット数の低オーダービットにおいては冗長度が大きくなる。
【００１５】
図２を参照すると、プロット４は各種の非線形入力値に対するパーセント誤差を示している。８ビット出力への変換に対応するプロット４は低輝度値において大きな誤差を与えているが、高輝度数においては急速に最小誤差に減少させていることがわかる。
これに対しプロット５は本発明の好ましい形態の利用可能なパーセンテージ誤差に関連するものである。
本発明は１０ビット出力を用いて低輝度値に対し８ビット出力に特有の大誤差のいくつかを補正するものである。しかし、本発明は８ビットの通信、記憶及び／又はこの変換のダウンストリームパスの処理を維持しようとするものである。
【００１６】
１０ビット数における高オーダービットは低輝度数で使用されないので、８ビットデータチャネル上で１０ビットデータを伝送したり記憶したりするのに支障はない。しかし高オーダー数はもはや完全に１０ビット形式で伝送されることはできない。そこで、好ましい実施例では８ビットデータシステムのような低オーダーのデータシステムにおいて伝送と記憶を可能にするためにこれら高オーダー数を圧縮する。
この圧縮の結果は高オーダー数における有効数値の消失である。しかし入力データ及び１０ビット出力が大きな数を持つので、これら大きい数の有効性の消失は実際の出力の小さいパーセント誤差を生じるのみである。
図２におけるプロット５に示されているように、低オーダー数は実質的に完全な１０ビット出力のものに対応する。しかし、出力が矢印６で表示されている領域に達すると、標準８ビット出力に比較して誤差の増大が起こる。誤差が多い低輝度値でかなりの正確さを得ることと高オーダー数における誤差の最小化と間にトレードオフがある。
【００１７】
図３に装置の概要を示す。本装置は本発明の好ましい形態を示すものである。原入力が８ビットデジタル信号に変換され、次の処理にまた８ビット技術を使うことが望まれる。しかし、本発明の方法が他のビット結合に応用できることが容易に理解される。
図３に、最初の非線形のビデオ信号が８ビットデジタル信号１０として与えられている。これはＥＰＲＯＭ１１のような逆ガンマ補正をする論理回路のためのプログラマブルメモリ装置に供給される。好ましい形態では、このＥＰＲＯＭ１１は以下に記載されている圧縮方法を用いる。
ＥＰＲＯＭ１１からの出力は８ビット出力１２であるが、これは標準通信路１４に沿ってデジタル表示装置用制御ボード１９へ伝送される。この図ではデジタル表示装置は制御ボード１９で駆動される１個のＬＥＤ１８で示されている。勿論、実際は複数のＬＥＤが１つの制御ボードで駆動される。また、ＬＥＤスクリーン以外のデジタル表示装置、たとえば、ＬＣＤスクリーン、ＬＣＤプロジェクタ、プラズマテレビジョンＯＬＥＤ、デジタルミラー装置その他に同一の考慮が適用される。
また、もしデータが次段の使用のために８ビットシステムに記憶されるならば、同じことが適用される。
【００１８】
制御ボード１９は以下に記載するように圧縮された８ビット信号１２を受信する。これは８ビット入力１０ビット出力のデコーダ１５に供給される。１０ビット出力はデジタル表示装置を駆動する非圧縮の線形のデータ値を有し、駆動回路１６に供給される。典型的には駆動回路１６は入力信号を通信路１７を通してＬＥＤ18を駆動するためのパルス幅変調信号に変換する装置を有する。
従来例においては、デコーダ15を別にすれば、装置は同じである。しかし、もしデータパス１４が８ビットデータパスとして維持されたとすると、図１に示した低輝度値の有効数字の消失は出力表示装置においてマッハバンディング（mach  banding）を引き起こす。
他の方法はEPROM１１から１０ビット出力を供給することである。しかし、それはデータパス１４を１０ビットに増強する必要があるし、またＥＰＲＯＭ１１は制御ボード１９のようにダウンストリームに配置される必要がある。複数の制御ボードが大型表示装置を駆動する場合には、各々の制御ボード用に対しこのようなＥＰＲＯＭ１１の必要性を増大させる。
【００１９】
この課題を克服するために、本発明はＥＰＲＯＭ１１を用いてデジタルデータを処理し、データ圧縮するものである。
要は、入力される８ビットデータ信号１０のガンマ特性が除去されるように処理され、一時的に１０ビット値として供給される。低輝度値では、１０ビット数の高オーダービットはどのような場合も０であることが理解される。従って低輝度数に対応して１０ビット値を直接的に８ビット出力、８ビットデータパス１４を通して供給することは困難ではない。
このことは伝送に高オーダービットを要求する高輝度値については当てはまらない。本発明は閾値を設け、その閾値を超える高デ−タ値は１０ビット数の内のより低オーダービットを消失するように圧縮され、また８ビットデータパス上を伝送するものである。低オーダービットを消失するだけで正確さの消失が最小化される。
【００２０】
適当な１０ビットデータの信号に変換するために、これらはデコーダ１５によりデコードされる。この１０ビットデータは低輝度値で正確さを維持し、高輝度値において８ビットデータと比較してパーセンテージエラーを小さいものにする。
高オーダー数を８ビットデータチャネル１４での伝送に適した数に圧縮するのに加え、データチャネル１４はまた好ましくは識別子（identifier）を有する。この識別子は、データストリームが高オーダーが無い(omitted)即ち0である非圧縮数であるか又は、次にデコーディングを必要とする圧縮数であるかを指示するものである。
これに基づいて、この好ましい例において、ＥＰＲＯＭ１１からの８ビットデータチャネル出力の内の１ビットは指示用として用いられ、残りの７データビットだけが、それらが圧縮されようと圧縮されまいと、データ値自身として実際の伝送に使用される。
【００２１】
本発明の方法は或る特定の閾値以下の非圧縮データ及び有効でないビットを消失して該閾値以上の圧縮データを供給するものである。この好ましい形態では、１０ビットの線形化された出力を処理して、これを従来の８ビットデータパスに供給し、パス（path）で利用できるデータビットを７ビットにしてインジケータを有するようにするものである。もし低オーダー数の正確さを最大にしようとするならば、できるだけ多くのビットを非圧縮状態で供給しなければならない。実際のデータを伝送するのに７ビット利用可能であれば、一番都合のよい閾値は128であろう、なぜならば７つの２進数で表現できる最大数は127であるからである。この値は特にこの実施例に適するものであるが、入力ビットと望ましい出力ビットとの異なる組合せは異なる閾値を与えるだろう。一般的に、閾値は２ｎ−１未満か又は２ｎ−１に等しく設定される。ここでｎはダウンストリームデータパス１４又はダウンストリームデータ記憶システムのオーダーである。もっとも好ましい装置はもし１つの閾値が使用される場合は閾値が２ｎ−１の時である。
【００２２】
また、この方法は別の場合に、特により高オーダーのビット結合に対して使うことができることに留意すべきである。例えば、第１の閾値（それ以下では圧縮をしない）と第２の閾値を設定し、２つの閾値の中間値に対し第１レベルの圧縮を行い、第２の閾値以上の値に対してはより高い圧縮を行うことが可能である。
このようなシステムを使用する時、例えば、８ビットシステムに１２ビットデータを供給することが可能である。複数の圧縮状態を許容するために、少なくとも、もう１つの指示用ビットを設け、データを６データチャネルまたは６データビットへ圧縮することが要求される。データは２ｎ−ｍビットに圧縮される。ここでｍは指示用ビットの数である。この８/１２ビットの例において閾値は６４，２５６，１０２４及び４０９６として与えられる。当初１２ビット数における６４以下の数値は圧縮されない。６４と２５６の間の値は４で除算すると、0から６４の範囲の数になる。２５６と１０２４の間の値は、１６で除算し、１０２４と４０９６の間の値は６４で除算する。
こうすることで全ての値は０と６４の間の値になり、６データビット又は６データチャネル上で記憶したり伝送したりできる。残りの２ビットによって非圧縮、第１次，第２次又は第３次圧縮を示すことができる。
【００２３】
このような具体例を用いれば低データ値の正確さを高める。また、各々新しい閾値を超えるものについては誤差が追加されるがほとんど明らかである。しかし、低輝度の正確さの増大は補償を上回る程大きい。
この８ビットから１２ビットの例において、第１の閾値について閾値は６４に選定されてきた。２チャンネルが指示用に使われ、利用できるチャネルが６に減少した場合、これは８チャネルデータパスで伝送できる最大の値である。これはこの実施例に対し最大数であるが、もし望めば閾値は下げることができる。しかしエラーの可能性を最小にするために非圧縮の形態で供給される値の数を最大にすることが望まれる、それゆえ、閾値は通常利用できる最大の値にされる。
【００２４】
次の閾値２５６と１０２４は任意である。これはこれら閾値を決定する圧縮の程度に依存する。インジケータとして２ビット使うと，非圧縮状態と３つの圧縮状態の４状態を表示することができる。これをＥＰＲＯＭ又は更に複雑なシステムに比較し簡単な論理回路で実現しようとするならば、選択された特定の(particular)閾値に基づいて比較的容易な論理回路が選定される。同様に圧縮するための除算に使う値はビット境界（bit  boundaries）に対応するように比較的容易な数に保持される。
この好ましい例においては、エンコ−ディングのステップは一層複雑な線形変換と同時に行われるから、どのような回路を選択しても変わらない。従ってどのような場合でもＥＰＲＯＭが必要とされる。もし圧縮が線形変換に引き続いて行われるならば比較的簡単な論理回路で実行され、ビット境界に対応する値を使えば論理が単純化される。勿論どちらのケースにおいても単純な論理回路で伸長する(decompress)のであるから，ビット境界値は処理において役立つものである。
【００２５】
このプロセスの好ましい形態を図６に示す。圧縮された１２ビット値は８ビットで伝送されることが理解できる。但しビットI0からI５は６つのデータ値として、I６とI７はインジケータビットとして使われる。特定のビットをデータとして又はインジケータとして割り当てることは全く任意である。
この実施例で先に概要を述べたように圧縮の段階と様々な境界を保持すると，活性の(active)Ｉ６ビットは圧縮の第１状態を示し、活性化されたＩ７ビット及び非活性のＩ６ビットは圧縮の第２状態を、両方のインジケータが共に１(high)をとるとき最高の圧縮の状態を表す。
４つの状態が利用できるので、ビット境界及び圧縮状態に合わせて値が任意に選択される。各々の圧縮状態に対応して２，４，６ビットのデータのシフトが起こる。
図６によれば、Ｉ６が１に等しい場合、１２ビット出力中の最下位の２ビットが０にセットされ、データは隣接する６ビットにセットされ、上位の４ビットは０となる。第１圧縮状態を反転する(reverse)ためには実際上４倍する。次の復元は１２ビット出力の更に上位のビットにデータをシフトする必要があり、最大値を伸長するには上位の６ビットに６データビットを、最下位の６ビット出力を０にする必要がある。
【００２６】
この例によれば各圧縮された状態の間の目盛りを均等に分割する。低オーダー数に対する圧縮を最小化し、高オーダー数に対する圧縮を最大化する要請もあるから常にこうする必要はない。閾値及び圧縮値の変更は別の実施例を提供する。上記の１２ビットの例では第１の閾値が６４で、第２の閾値が１２８の場合６４と１２８の間の値を２で除算し、次の閾値が２５６の時１２８と２５６の間の値を４で除算し、２５６を超える値は６４で除算し、残りの値を６データビットに圧縮する。
閾値と圧縮度合いの変更は、最大圧縮率(highest compressive ratio)が最初に適応された時の大きな誤差を犠牲にして、２５６以下の値の精度を最大にする。２５６以上の線形化された１２ビット値に対応する当初の非線形データは先の具体例と比較すると誤差の増大が大きく問題がある。
しかし、逆ガンマ補正特性は最下位の値に最大エラーをもたらすので、これは好ましい他の実施例である。
【００２７】
前記したように閾値１２８を用い、本発明の好ましい実施例は８ビット入力データ１０を線形化１０ビット数に変換する。もしその数が閾値１２８より小さいならば、この数は８出力チャネルの内の７チャネルに直接出力される。
１２８より大きいか又は等しい値に対し１０デジット数は７つの２進数により表現される値に縮小される。これを実行する簡単な方法は１０デジットの２進数の除算による。これにより絶対値は１２７より小さいか又は等しい値に減らされる。
理論的には除算（次のデコード処理で逆操作されるが）は適当な如何なる数によってもできるが、最も容易な処理は８による除算である。数８は３つの２進数で表現されこの数による除算は直ちに１０の２進数を７の２進数に減らす。小さい数による除算は十分な圧縮を提供できないかもしれないが、一方、大きい数による除算は必要以上に正確さを失う。勿論、１０デジット数が伝送のために７つの２進数に減らされる場合、数８が使われる。異なるシステム向けの別のビット結合は異なる理想値(ideal value)を有する。論理回路による実施には、ビット境界に対応する整数，即ち２ｘの値（但しＸは整数）を使用することがより簡単である。
【００２８】
ＥＰＲＯＭ１１によって行われるエンコード処理の最終ステップは,入力されるデータが出力に直接出力されるのに適している非圧縮数か又は処理を必要とする圧縮数かをデコーダ１５が認識できるように指示用ビットをセットすることである。簡単な処理を行うために好ましい実施形態においては最上位のビットを指示用ビットとして使用する。これにより直接的に伝送される７つの下位ビット、自由なインジケータとして使用される上位ビットを使った最大数を有する非圧縮数が可能になる。データの異なるビットへの別の対応付け（mapping）は可能である。
ＥＰＲＯＭ１１からの８ビット出力の最上位ビットをセットするためには、ＥＰＲＯＭは最上位ビット(the highest order bit)を活性化する１２８を加え、残る７ビットで送られる圧縮された７個の２進数にこれを加える必要がある。
【００２９】
全体として、８ビットデータを１０ビットデータにする線形変換の後ＥＰＲＯＭ１１により処理されるエンコーディング処理は以下のように進められる。
If  Ｘ（10‐bit）＜128  then  Output(8-bit)
Else  Output(8‐ｂit)＝Ｘ（10‐bit）/8＋128
デコーディング装置１５は逆に機能する。これを表すと以下のようになる。
If  Input（8‐bit）＜128  then  Output(10-bit)＝Input(8‐bit)
Else  Output(10‐bit)＝（Input（8‐bit）−128）ｘ8
エンコーディング及びデコーディング処理における、１２８の加算及び減算は各々、圧縮値であることを表すために最上位のビットを活性化するのに使用されることが理解される。値の圧縮と伸張（expansion）はそれぞれ値8で除算及び乗算により行われる。
１２８を出力数に加算するための加算は論理ORにより行われる
【００３０】
前述したように、好ましい実施例ではＥＰＲＯＭ１１を利用して逆ガンマ補正及びエンコーディング処理を行う。逆ガンマ補正はデータを線形化するための複雑な処理で、ＥＰＲＯＭのようなもので容易に実行できる。ＥＰＲＯＭを利用する時、エンコーディング処理（encoding sequence）は比較的単純な回路で実行されるけれども、同一の装置にエンコーディング処理を含ませることが便利である。
反対に、デコーディングは個々の制御ボード１９上で行われ、デコーダ１５に必要なハードウェアを簡素化することが好ましい。
【００３１】
図４に好ましいデコーダ１５の方法論が示される。この図によれば、初期マッピング（initial  mapping  sequence）２０は、８ビット信号１２の１０ビット数２１へのマッピングである。この場合１０ビット数２１において、最上位ビットであるビット７は０に設定されている。この例では残りの７ビットデータである０から６迄のビットは１０ビット数２１の下位の７ビットに直接マッピングされる。１０ビットの内の上位３ビットは０にセットされる。
入力データ１２のビット７が１の時、別の出力２２となる。この例では、デコーディングは入力数を８で乗算する必要がある。これにより受信された７データは１０ビット出力２２の上位７ビットにシフトする。低オーダービットＢ０，Ｂ１及びＢ２は０にセットされ、他のビットについては例えば入力データのＢ０が１０ビット出力のＢ３に移るというように連続してマッピングされることが理解される。
指示部（indicator)を取り除くことに相当する１２８の減算は特定の出力値に対し入力データのビット７をマッピングしないことで達成される。代わりに、このビットは単に論理回路においてスイッチングとして用いられる。
【００３２】
これまで述べてきた好ましい実施例の範囲においても可能な変形例がありうる。
１０ビット数を７データビットに圧縮するために８で除算を行う際、１２８より小さい数は直接伝送され、これに対応する圧縮値は不要であることに留意する必要がある。従って圧縮値は１２８から１０２３迄の１０ビット数に対し用意される。８で除算した後では８ビットデータは１６から１２７の範囲に及ぶ。１２８が加算され、最上位のビットを１にセットされ、結果、圧縮された値に関連する８ビットデータ１２は１４４から２５７の範囲に及ぶ。
使用されない残りの１６の値は必要があれば、データ伝送の際、別の機能に利用できる。更に、これらデータ値を表すことのできない１６個の値はデータスペクトラムの別の部分で利用することが可能である。
【００３３】
実施例についてこれまで述べてきたが、ＥＰＲＯＭ１１からの８ビットデータ値出力は非圧縮値０から１２７の数値及び圧縮値１４４から２５５からの数値から構成される。従って値１２８から１４３の数値は付加的な機能のために利用することができる。
値１６を単純に減算することによって、圧縮された値１４４から２５５はシフトされ、値１２８から２３９に移り、最上位値(uppermost values)を他の機能に利用することができる。これにより他の機能のためにこれら上位数を容易に選択することができる。
さらに、この例では圧縮を８で除算して行ったが、この圧縮の前にシフトを行うことは論理的に可能であることは留意すべきである。必要があれば、圧縮される１０ビット数は８による除算と続く１２８の加算の前に、それらから値１２８を減算することができる。除算に先立ち最初の１２８は減算されるから、これは続く１６による減算と同様なシフトを起すことが理解される。この離散値のシフトはデコード時に逆転（reverse）されえるし、不使用の８ビットデータ値に追加的な機能（functionality）が割り当てられる時だけ行われる。そして増加機能に対し使用される特別なデータ値に対する選択（preference）がある。
また、前記実施例で説明したデータ値のシフトは、付加的な値を利用することより８ビットデータパスを伝送するデータの連続性のために用意されていることに留意すべきである。そのパスを通って値０から２３９のデータを伝送することが望ましい。
【００３４】
図５ａ，図５ｂ及び図５ｃに、前記したデコーダを実現する論理回路を示す。この実施例において、同一のデコーダ２４，２５及び２６が示されている。デジタル表示装置のためのデータを処理する時には、データは一般的に個別的な色に関連した個別のデータストリームに分解される。これら色強度を組み合わせてピクセルの最終的な色が決定される。こうして、デコーディング用論理回路２４，２５及び２６がそれぞれ、赤，緑及び青のデータパスに対して備えられる。
論理回路についての説明は赤色用回路２４を参照して行う。
この回路に示すように、スイッチ２７が２つの入力を選択するために用意されている。１つの入力は８ビット形式で、その内の最上位ビットは残りの７つの数が非圧縮状態か圧縮状態かを指示するために使われるものである。
入力データの最上位ビットは通信路２８を各々のスイッチ２７にリンクさせる。
もし入力データの最上位ビットが０ならば、スイッチ２７の入力“Ａ”が選択される。入力２９についてみると、これはデータパスの最下位ビットの３ビットである。通信路２８が不活性であるから、これは、７データビットが出力１０ビット数の内の下位７ビットに直接的に提供されることを意味する。従って、出力３０はそのまま入力２９に対応する。このことは残りのスイッチ２７に、即ち全ての下位７ビットに当てはまる。
【００３５】
通信路２８が不活性の時、入力は１２８より小さい値を有する１０ビット数であるから、１０ビット数の上位３ビット出力３１，３２及び３３について、０(接地)である低入力“Ａ”が選択される。
この好ましい実施例において入力データストリームにおける最上位ビットはインジケータビットであるが、もしこのインジケータビットが活性化されていると事情は別である。その場合は、通信路２８は１（high）に設定され、入力“Ｂ”がスイッチ２７の各々について選択される。
このデータ値は８で実際上乗算することにより復元（uncompress）される。これは単に入力をシフトし、入力より３ビット高オーダーである出力にマッチングさせることである。下位３入力は全て０にセットされる。
出力３０に関して、入力“Ｂ”は０にセットされる。即ちこれは最初の３データビットに対し繰り返される。
【００３６】
出力３４に関し、入力“Ｂ”３５は入力データストリームから低オーダーデータに設定される。各々の引き続くビットは同様にマッピングされ、１０ビット出力にするために入力データ値を３オーダー分上位に移動する。最も単純な形態において、これはこの実施例において必要な唯一のデコーディングである。
この実施例は１０ビット数の上位３ビットに対し複雑な構成を有していると考えることができる。この複雑な構成は圧縮及び伝送に先立ち線形化された１０ビット値から１２８を減算することに基づく。これは圧縮されたデータが非圧縮データから連続してシフトしている前記の実施例に関連する。
最初の減算をデコードし、最終的な１０ビットデータを獲得するためには１２８を加算する必要がある。
このためには、正確な出力３１を生成するために１０ビット数の８ビット目に“１”を加算しなければならない。これは回路３６により実行される。そして１の加算は回路３７、３８において２進数のキャリーオーバー（桁上げ）をもたらす。
【００３７】
回路３６，３７及び３８は同一の回路であり、回路３６は３入力を有するがその内２つだけが加算に必要である。２入力のうちの１入力“CI”はキャリーオーバー入力に関連するもので、これは第１回路３６において０にセットされる。他の入力は適当な入力データビット３９から受信したものである。また他の入力４０は“１”にセットされる。入力“ＣＩ”が０にセットされるので、加算は入力３９と４０について行われ、２出力ビット４１と４２に出力される。出力４１は、出力３１に加算結果を出力する。出力４２は、もし適正ならば、キャリーオーバー値を有し、次回路３７の入力端子“ＣＩ”にこのキャリーオーバーを入力する。
“１”だけが出力３１に供給される必要があるので、次の２回路３７と３８上の対応する入力“Ａ”は０にセットされる。したがって、回路は入力データ値にキャリーオーバー値を加算し、そのビット値とキャリーオーバー値とを加算した値を出力する。回路３８からの最終のキャリーオーバー値は終了する、なぜならこれは１０ビット数の出力に対する可能な解ではないからである。
【００３８】
このように本発明はデジタル表示装置のために、線形化データを、低輝度に対し正確さを得るために１０ビット数を用いているものではなく、８ビットの伝送又は記憶のような低オーダーの伝送又は記憶で保持する方法と装置を提供する。本発明はまた、比較的単純な論理演算を提供するもので、これにより複数パネル又は複数制御ボードの表示装置が使用されたとしてもコストを削減できる単純なデコーディングを可能にする。
本発明の好ましい実施例について記載したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではないことは明らかである。説明中用いた特殊の数（special integer）は公知の均等物をも意味している。説明中用いられた適当な特定な値は特定の実施例を純粋に説明するだけのものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  非線形入力値に対する線形化された８ビット及び１０ビット出力値のプロット図である。
【図２】  本発明に従った８ビット線形化出力及び圧縮線形化出力に対する、ポテンシャル誤差ｖｓ線形入力データ値のプロット図である。
【図３】  本発明の１実施例に対応した装置の部分を示す概略図である。
【図４】  圧縮値をデコードするための装置の一部分の論理構成を示す概略図である。
【図５ａ】  赤色用にエンコードされたデータストリームに対し図４のデコーディングを実行するための論理回路である。
【図５ｂ】  緑色用にエンコードされたデータストリームに対し図４のデコーディングを実行するための論理回路である。
【図５ｃ】  青色用にエンコードされたデータストリームに対し図４のデコーディングを実行するための論理回路である。
【図６】  他の実施例における圧縮値をデコードするための装置の一部分の論理構成の概観図である。
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６】
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