(57)【要約】【課題】画像データを高圧縮率で圧縮した場合であっても、フリッカーの発生を最小化するとともに動画ぼやけを低減できる圧縮画像データ処理装置及び画像表示装置を提供する。【解決手段】本発明に係る圧縮画像データ処理装置は、動画のぼやけが生じやすいのが画像のエッジ部分であることに着目して、エッジと判断された画素には、モード情報と量子化した画素情報を付与し、符号化に多くのビット数を割り当ててオーバードライブ処理を行う一方、平坦部分に対してはオーバードライブ処理を行わず、最小限の１ビットのモード情報のみを付与することで符号量を削減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された画像信号を１ライン分の画像データ毎に、判別エッジ閾値Ｔｈ−ｉ（ｉは、自然数）に基づいて該判別エッジ閾値Ｔｈ−ｉ毎にエッジ情報を検出し、
前記判別エッジ閾値Ｔｈ−ｉ毎に検出されたエッジ情報に基づいて、画像情報を定義する可変長テーブルを用いて、前記の１ライン分の画像データについて符号化を行い、使用するビット数を計算するビットレート制御部と、
前記の１ライン分の画像データにおけるエッジ位置を、判別エッジ閾値Ｔｈ−ｉと量子化情報量を組み合わせた複数のＣａｓｅを保持するモードバッファ部と、
前記の複数のＣａｓｅのうち、１ライン当たりのデータサイズが許容範囲内で最大のエッジ情報を有し、且つ量子化情報量が相対的に大きいものを最適な符号化Ｃａｓｅとして選択する、モード選択部と、
少なくとも１ライン分の画像データを格納し、モード選択部において出力されるエッジ位置と対象画素位置を一致させるためのラインメモリ部と、
前記ラインメモリから出力された画像データに基づき、前記モード選択部によって選択された最適なＣａｓｅのモード情報に従って符号化処理するエンコーダと、を備えることを特徴とする、圧縮画像データ処理装置。
【請求項２】
前記の判別エッジ閾値Ｔｈ−ｉは、対象画素の周辺画素から算出した変化量と比較し、エッジであるか否かを判定するための閾値で、判別エッジ閾値Ｔｈ−ｉ以上の変化量を有する画素データをエッジ部と判定することを特徴とする、請求項１に記載に圧縮画像データ処理装置。
【請求項３】
前記の判別エッジ閾値Ｔｈ−ｉに基づき、１ライン分の画像データ毎に、隣接する画素のビット数の差を算出し、算出されたビット数の差が判別エッジ閾値Ｔｈ−ｉ以上の場合、当該隣接する画素のうちの少なくとも一つをエッジ部と判定することを特徴とする、請求項１に記載に圧縮画像データ処理装置。
【請求項４】
前記可変長テーブルは、可変長テーブル１及び可変長テーブル２のうち、いずれか１つが選択され、
前記可変長テーブル１は、平坦と判断された画素に１ビットのモード情報を付与する符号データと、エッジと判断された画素に２ビットのモード情報と量子化情報を付与する符号データと、着目した画素と当該画素から２画素左の画素値の差が一定の範囲内であり、且つ前記の着目した画素から１画素左の画素値と１画素右の画素値の差が一定の範囲内にある場合に、当該着目された画素に２ビットの量子化情報を付与する符号データと、からなり、
前記前記可変長テーブル２は、平坦と判断された画素に１ビットのモード情報を付与する符号データと、エッジと判断された画素に２ビットのモード情報と量子化情報を付与する符号データと、着目した画素と当該画素から２画素左の画素値の差が一定の範囲内であり、且つ前記の着目した画素から１画素左の画素値と１画素右の画素値の差が一定の範囲内であり、且つ前記の着目した画素と当該画素の１画素左の画素値の差が一定の範囲内である場合に、当該着目された画素に２ビットの量子化情報を付与する符号データと、からなることを特徴とする、請求項１に記載に圧縮画像データ処理装置。
【請求項５】
前記のビットレート制御部は、エッジと判断される画素が少ない場合、可変長テーブル２を用いて符号化を行い、エッジと判断される画素が多い場合、可変長テーブル１を用いて符号化を行うことを特徴とする、請求項１に記載の圧縮画像データ処理装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５に記載の圧縮画像データ処理装置のうち、いずれか記載の圧縮画像データ処理装置から出力された圧縮画像データを復号化する復号化処理部と、
該復号化処理部によって復号化された画像データをオーバードライブ処理するオーバードライブ処理装置と、を備えたことを特徴とする、画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮画像データ処理装置及び画像表示装置に関し、特に、液晶パネルの表示応答速度を改善するためのオーバードライブ回路を備えた圧縮画像データ処理装置及び画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルは、表示画像の変化に対する応答速度が遅く、動画を表示する際に、画像にぼやけを発生させ易いという欠点がある。この課題を解決するため、特許文献１（特開平６−１８９２３２）は、現画像データと１画面前の画像データを比較して、等しい場合は現画像データに対応する駆動電圧を液晶パネルに供給し、大きい場合は該現画像データよりも高い駆動電圧を液晶パネルに供給し、小さい場合は該現画像データよりも低い駆動電圧を液晶パネルに供給することを提案している。
【０００３】
特許文献１に記載の発明は、表示用デジタル画像データを１フレーム分記憶する画像メモリと、前記デジタル画像データと前記画像メモリから１フレーム遅れて読出される画像データとをレベル比較することを特徴とする。しかし、近年の液晶パネルの大型化及び高精細化による表示画素数の増加に伴い、フレームメモリの容量も大きくする必要がある。フレームメモリの容量の増大は、表示装置のコスト上昇、消費電力及び配線数の増大という問題を生じさせる。
【０００４】
前記の問題の解決策として、特許文献２（特開２００６−１８４４４８）は、１フレームの画像データ量を半分以下に圧縮し、オーバードライブ処理に必要となるフレームメモリのメモリ容量を大幅に削減することが可能となる技術を提案している。しかし、画像データの圧縮を非可逆に行った場合、復号された画像データは、圧縮されていない元のデータに対して誤差を持つことになる。  
【０００５】
この影響を避けるため、特許文献３（特開２００５−３１６３６９）及び特許文献４（特開２００８−１２９２０８）は、過去フレームと現フレームを比較して静止画判定を行い、動態画像のときにのみオーバードライブを起動する方法を提案している。
【０００６】
近年、液晶パネルの解像度は高くなり、オーバードライブ回路において、より一層の画像圧縮率が求められている。しかし、ＪＰＥＧ等に代表される非可逆の圧縮方式では、一般的に圧縮率を高くするほど復号データの画像品質は低下する。傾向としては、周波数が低く、平均値に近い画素データに近づく。このような場合、例えば、図１２のように２×２のブロック単位で画像圧縮するケースにおいて、動画／静止画判定回路を持つ方式でも、フリッカーが発生するという問題がある。
【０００７】
図１２は、従来の技術を用いて、画素値０の上にある画素値１００の四角形状の画素群が左方向に１画素ずつスクロールし、２×２の画素ブロックを圧縮の単位として高圧縮をした場合の一例を示す。時刻ｔ（ｎ）における復号化データＤ（ｎ−１）と、現在の復号化処理の対象となるフレーム（「現フレーム」と略す。）の復号化データＥ（ｎ）、時刻ｔ（ｎ＋１）における復号化データＤ（ｎ）と、現フレームの復号化データＥ（ｎ＋１）とを比較すると分かるように、２×２の画素の境界部分で復号データが大きく変化している。このように、２×２の画素を圧縮の単位としている場合、復号データが異なる状態が連続して発生し、フリッカーの要因となる。
【０００８】
例えば、ＲＧＢの各要素の明度に８ビットが割り当てられ、２４ビットまでの情報が一つのピクセルに使用されている場合、各ピクセルが有する情報を１／１２に圧縮すると、一ピクセル当たり２ビットしか持てないことになる。このため、例えば、２×２画素等のブロック単位で周波数変換を行うことによってデータの偏りを持たせて量子化する等の手法が採られる。しかし、この手法では、前記ブロックと画像との境界が変化すると、圧縮の復号誤差が周期的に変化するため、フリッカーが発生するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平６−１８９２３２号公報
【特許文献２】特開２００６−１８４４４８号公報
【特許文献３】特開２００５−３１６３６９号公報
【特許文献４】特開２００８−１２９２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、前述の従来技術の問題点を解決し、画像データを高圧縮率で圧縮した場合であっても、フリッカーの発生を最小化するとともに動画ぼやけを低減できる圧縮画像データ処理装置及び画像表示装置を提供することである。すなわち、より少ないフレームメモリ容量で、より精度の高いオーバードライブ処理が可能な圧縮画像データ処理装置及び画像表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る圧縮画像データ処理装置は、入力された画像信号を１ライン分の画像データ毎に、判別エッジ閾値Ｔｈ−ｉ（ｉは、自然数）に基づいて該判別エッジ閾値Ｔｈ−ｉ毎にエッジ情報を検出し、前記判別エッジ閾値Ｔｈ−ｉ毎に検出されたエッジ情報に基づいて、画像情報を定義する可変長テーブルを用いて、前記の１ライン分の画像データについて量子化を行い、使用するビット数を計算するビットレート制御部と、前記の１ライン分の画像データを、前記の判別エッジ閾値Ｔｈ−ｉ毎にＣａｓｅ情報として保持するモードバッファ部と、前記の判別エッジ閾値Ｔｈ−ｉ毎のＣａｓｅ情報のうち、１ライン当たりの許容データサイズの範囲内で最大のエッジ情報を有し、且つ量子化情報が相対的に大きいものを最適のＣａｓｅ情報として選択する、モード選択部と、少なくとも１ライン分の画像データを格納し、モード選択部において最適のＣａｓｅ情報が選択されている画像データより前の１ライン分の画像データを出力するラインメモリ部と、前記ラインメモリから出力された画像データに基づき、前記モード選択部によって選択された最適の量子化情報を符号化処理するエンコーダと、を備えることを特徴としている。
【００１２】
前記の圧縮画像データ処理装置によれば、画像のエッジ部分に対してオーバードライブ処理を行う一方、平坦部分に対してはオーバードライブ処理を行わないため、画像データを高圧縮率で圧縮した場合であっても、フリッカーの発生を最小化するとともに動画ぼやけを低減できる。
【００１３】
また、本発明に係る圧縮画像データ処理装置は、前記の構成において、前記の判別エッジ閾値Ｔｈ−ｉは、外部などからの設定値で、周辺画素の差分から算出した変化量が、判別エッジ閾値Ｔｈ−ｉ以上である画素位置をエッジ部と判定することを特徴としている。
【００１４】
前記の圧縮画像データ処理装置によれば、動画のぼやけが生じやすいのが画像のエッジ部分であることに着目しており、前記のエッジ部分の画像位置にのみ、最大限の画素データを割り当てている。そのため、画像データを高圧縮率で圧縮した場合であっても、動画ぼやけを低減できる。
【００１５】
すなわち、前記の圧縮画像データ処理装置によれば、周辺の画素情報を用いて、画素値の差分が所定閾値以上の画素を選択してその選択された部分にのみ、最大限の画素データを割り当てている。そのため、動きの激しい動画像データを高圧縮率で圧縮した場合であっても、動画ぼやけを低減できる。
【００１６】
また、本発明に係る圧縮画像データ処理装置は、前記構成において、前記可変長テーブルは、可変長テーブル１及び可変長テーブル２のうち、いずれか１つから選択され、前記可変長テーブル１は、平坦と判断された画素に１ビットの可変長情報を付与するモードと、エッジと判断された画素に可変長情報と画素の量子化情報を付与するモードと、着目した画素と当該画素から２画素左の画素の差が一定の範囲内であり、且つ前記の着目した当該画素から１画素左の画素と１画素右の画素の差が一定の範囲内にある場合に、当該着目された画素に２ビットの可変長情報を付与するモードと、からなり、前記可変長テーブル２は、平坦と判断された画素に１ビットの可変長情報を付与するモードと、エッジと判断された画素に可変長情報と画素の量子化情報を付与するモードと、着目した画素と当該画素から２画素左の画素の差が一定の範囲内であり、且つ前記の着目した当該画素から１画素左の画素と１画素右の画素の差が一定の範囲内にあり、且つ前記の着目した当該画素と１画素左の画素との差が一定の範囲内である場合に、当該着目された画素に２ビットの可変長情報を付与するモードと、からなることを特徴としている。
【００１７】
前記の圧縮画像データ処理装置によれば、エッジと判断された画素には、モード情報と量子化した画素情報を付与し、符号化に多くのビット数を割り当てる。一方、平坦と判断された画素には、最小限の１ビットのモード情報のみを付与することで符号量を削減する。言い換えると、エッジと判断された画素のみを集中的にオーバードライブ処理することができる。そのため、画像データを高圧縮率で圧縮した場合であっても、フリッカーの発生を最小化するとともに動画ぼやけを低減できる。
【００１８】
また、本発明に係る圧縮画像データ処理装置は、前記構成において、例えば横線のように、エッジと判断される画素が少ない場合、可変長テーブル２を用いて符号化を行い、例えばチェッカーフラグのように、エッジと判断される画素が多い場合、可変長テーブル１を用いて符号化を行うことを特徴としている。
【００１９】
また、前記の圧縮画像データ処理装置によれば、画像が変化する方向によって割り当てる符号量を削減できる。すなわち、着目している画素の周辺画素が、予め定義された繰り返しパターンである場合には、少ない符号量を付与するモードを持つ。
【００２０】
また、本発明に係る画像表示装置は、前記構成の圧縮画像データ処理装置のうち、いずれか記載の圧縮画像データ処理装置を用いて構成され、その圧縮画像データ処理装置から出力された圧縮画像データを復号化する復号化処理部と、該復号化処理部によって復号化された画像データをオーバードライブ処理するオーバードライブ処理装置と、を備えたことを特徴としている。
【００２１】
前記の画像表示装置によれば、少ないフレームメモリ容量で、表示応答速度が改善された液晶パネルを提供することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の圧縮画像データ処理装置によれば、エッジ部分に対してオーバードライブ処理を行い、平坦部分はオーバードライブ処理を行わないため、高圧縮率時にも、フリッカーの発生を最小化し、かつ動画ぼやけを低減できるようになる。すなわち、より少ないフレームメモリ容量で、より精度の高いオーバードライブ処理が可能になる。
【００２３】
また、本発明の圧縮画像データ処理装置によれば、画像のライン中にエッジが少ない場合、量子化に割り当てるビット数を少なくする必要がない、すなわち、高い圧縮率を全ての画素に対して適用する必要が無く、エッジ部分にのみ集中的に符号量を割り当てることができるため、復号誤差の低減も可能である。
【００２４】
また、符号化される画素データは、ＲＧＢ形式の画素情報であっても、ＹＵＶ形式の画素情報であっても、同様の処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る圧縮画像データ処理部１を有する液晶駆動装置１００の構成を模式的に示したブロック図である。
【図２】（ａ）は判別エッジ閾値Ｔｈ−ｉ（ｉ＝１乃至３）にそれぞれ対応する横ピクセルの１ライン分の画素のデータのエッジ情報を説明するための図であり、（ｂ）は隣接する画素間のエッジ情報を判定するための判別エッジ閾値Ｔｈ−ｉ（ｉ＝１乃至３）を説明するための図である。
【図３】本発明に係る圧縮画像データ処理装置において、隣接する画素間におけるエッジの存在の有無を検出する方法を説明するための図である。
【図４】（ａ）は可変長テーブルを用いて各画素のデータのエッジ情報及びＲＧＢデータに分けるための方法を説明する図であり、（ｂ）は符号化された１ライン分の総ビット数の算出の方法を説明する図である。
【図５】（ａ）は１ラインの画素データのエッジ情報を定義する可変長テーブルであり、（ｂ）は（ａ）と異なるエッジ状態を定義するテーブルである。
【図６】図１に示す圧縮画像データ処理装置１の機能を説明するためのフローチャートである。
【図７】画素のエッジ情報を量子化するとともに、赤、緑及び青の三つの原色からなる色情報を量子化し、復号化（逆量子化）するまでの過程を説明するための図である。
【図８】（ａ）は１つの画像について図５（ａ）の可変長テーブル１を用いて符号化、復号化し、オーバードライブ処理後の画像を示す図であり、（ｂ）は１つの画像について図５（ｂ）の可変長テーブル２を用いて符号化、復号化し、オーバードライブ処理後の画像を示す図である。
【図９】画素のエッジ情報を量子化するとともに、赤、緑及び青の三つの原色からなる色情報を量子化し、復号化（逆量子化）するまでの過程を説明するための図である。
【図１０】１ライン分の画素のビットストリームを符号化し、復号化する過程を説明するための図である。
【図１１】画素値０の中に、画素値１００の２×２の模様が、左方向に１画素ずつスクロールした場合において、本実施形態の圧縮画像データ処理装置を用いた動作例を示す図である。
【図１２】画素値０の中に、画素値１００の２×２の模様が、左方向に１画素ずつスクロールした場合において、従来の技術を用いた動作例を示す図である。
【図１３】従来のオーバードライブ駆動を行う液晶駆動装置の構成を模式的に示したブロック図である。
【００２６】
本発明に係る圧縮画像データ処理装置及び画像表示装置を、以下の実施形態に基づいて具体的に説明するが、以下に示す実施形態は本発明の一例であって、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
【００２７】
（圧縮画像データ処理装置）
図１は、本発明の実施形態による圧縮画像データ処理装置１と液晶駆動装置１００を示す。この圧縮画像データ処理装置１は、ビットレート制御部（Ｂｉｔ  Ｒａｔｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）１０１と、モードバッファ部（ｍｏｄｅ  ｂｕｆｆｅｒ）１０２と、ケース選択部（ｓｅｌｅｃｔｏｒ）１０３と、ラインメモリ部（Ｌｉｎｅ  ｍｅｍｏｒｙ）１０４と、エンコーダ部（Ｅｎｃｏｄｅ）１０５とを有する。
【００２８】
ビットレート制御部１０１は、後述するように、入力された画像信号Ｆ（Ｎ）を１ライン分の画像データ毎に、判別エッジ閾値Ｔｈ−ｉ（ｉは、自然数）に基づいて該判別エッジ閾値Ｔｈ−ｉ毎にエッジ情報を検出し、前記判別エッジ閾値Ｔｈ−ｉ毎に検出されたエッジ情報に基づいて、画像情報を定義する可変長テーブルを用いて、前記の１ライン分の画像データについて、使用するビット数を計算する。各画素のエッジ情報はモードバッファ部１０２に、1ライン分の計算結果はケース選択部１０３に出力される。
【００２９】
モードバッファ部１０２は、前記の１ライン分のエッジ情報を、前記の判別エッジ閾値Ｔｈ−ｉ毎に保持し、前記のエッジ情報をケース選択部１０３に出力する。
【００３０】
ケース選択部１０３は、前記の判別エッジ閾値Ｔｈ−ｉ毎のエッジ情報のうち、１ライン当たりのデータサイズの範囲内で最大のエッジ情報を有し、且つ量子化情報が相対的に大きいものを最適のエッジ情報として選択し、前記最適のエッジ情報をエンコーダ部１０５に出力する。
【００３１】
ラインメモリ部１０４は、少なくとも１ライン分の画像データを格納し、モード選択部において最適のエッジ情報が選択されているラインと同一ラインの画像データをエンコーダ部１０５に出力する。
【００３２】
エンコーダ部１０５は、前記ラインメモリ１０４から出力された画像データに基づき、前記ケース選択部１０３によって選択された最適のエッジ情報を符号化処理し、図１の“Ｂｉｔ  Ｓｔｒｅａｍ”を出力する。前記の符号化処理された最適のエッジ情報は、画像信号Ｆ（Ｎ）の前フレームに相当する画像信号Ｆ（Ｎ−１）の圧縮されたデータとして、フレームメモリ部（Ｆｒａｍｅ  ｍｅｍｏｒｙ）１０６に出力される。
【００３３】
前記フレームメモリ部１０６は、前記の画像信号Ｆ（Ｎ−１）の符号化されたデータを順次保存して、前記の画像信号Ｆ（Ｎ−１）の符号化されたデータのうち１ライン分毎にバッファメモリ１０７に出力する。復号回路部（Ｄｅｃｏｄｅ）１０８は、前記の画像信号Ｆ（Ｎ−１）の符号化されたデータを１ライン分毎に復号化し、減算器１０９ａに復号化された画像データを出力する。一方、前記のエンコーダ部１０５内部に設けられた復号回路部１０５ａは、前記のエンコーダ部１０５によって符号化された前記画像信号Ｆ（Ｎ）の圧縮されたデータを復号化して、前記の減算器１０９ａに出力する。
【００３４】
動静判定器１０９ｂは、エンコーダ部１０５内部に設けられた復号回路部１０５ａの出力画像データと、復号回路部１０８の出力画像データとの差分を減算器１０９ａから得て、差分がある閾値以上であれば動、閾値未満であれば静などと1画素ごとに動静判定を行い、セレクター１１０に出力する。セレクター１１０は、動静判定器１０９ｂの結果が静の場合、ラインメモリ部１０４から送信された画像データを選択し、動静判定器１０９ｂの結果が動の場合、復号回路部１０８の復号結果を選択し、オーバードライブ回路１２０に出力する。
【００３５】
前記のオーバードライブ回路１２０は、前記のセレクター１１０から出力された前記の画像信号Ｓ（Ｎ−１）の画素データを参照して、ラインメモリ部１０４から送信された画像信号Ｆ（Ｎ）の画素データをオーバードライブ処理する。前記のオーバードライブ処理された画像データは、液晶ディスプレイ等の画像表示装置に出力される。
【００３６】
尚、前記のエンコーダ部１０５、フレームメモリ部１０６、バッファメモリ１０７、復号回路部１０８、減算器１０９ａ、動静判定器１０９ｂ、セレクター１１０及びオーバードライブ回路１２０は、図１３に示した従来のオーバードライブ駆動を行う液晶駆動装置と同様に構成することができる。したがって、前記のエンコーダ部１０５やフレームメモリ部１０６等の機能或いは動作についての詳細な説明は省略し、本発明の実施形態による圧縮画像データ処理装置１の構成及び機能を中心に説明する。
【００３７】
ビットレート制御部１０１は、１ライン当たりの総ビット数の算出を目的とする。図６のフローチャートにも示すように、まずエッジ検出によりエッジ数を制御し、次に、そのエッジに持たせる情報量を量子化のビット数で制御し、複数のＣａｓｅの場合に関して、各Ｃａｓｅにおける１ライン当たりのビット数をそれぞれ算出する。
【００３８】
エッジ検出の最も簡単な方法は、隣接画素間の差分値から算出する方法である。
【００３９】
例えば、着目した１ラインのｎ番目の画素のＲＧＢ情報をＲ（ｎ）、Ｇ（ｎ）及びＢ（ｎ）、ｎ＋１番目の画素のＲＧＢ情報をＲ（ｎ＋１）、Ｇ（ｎ＋１）及びＢ（ｎ＋１）とした場合、以下の式(1)或いは式(2)などで、閾値以上であれば、ｎ番目の画素とｎ＋１番目の画素間にエッジが存在すると判定することができる。
式(1) : (R(n)-R(n+1))２+ (G(n)-G(n+1))２+ (B(n)-B(n+1))２ ≧ Threshold（閾値）
式(2) : |R(n)-R(n+1)| + |G(n)-G(n+1)| + |B(n)-B(n+1)| ≧ Threshold（閾値）
【００４０】
図２（ｂ）のように、閾値を複数準備することにより、エッジ数を制御する。Ｔｈ−１のように、閾値を大きくする場合、エッジ数は減り、Ｔｈ−３のように、閾値を小さくする場合、エッジ数は多くなる。図２（ａ）のＣａｓｅ−１は、Ｔｈ−１でエッジ判定した例だが、エッジを３、エッジ以外を０とした場合、左から０００３３３００となり、エッジ数は８画素中３画素になる。一方、Ｃａｓｅ−３は、Ｔｈ−３でエッジ判定した例だが、左から０３３３３３３３となり、エッジ数は８画素中７画素になる。Ｃａｓｅ−２も同様にエッジ数は８画素中５画素になる。このようにして、閾値を複数準備することにより、エッジ数を制御できる。
【００４１】
次に、ビットレート制御部１０１は、エッジに持たせるビット数を量子化により制御する。例えば、図４（ｂ）に示されたＱ１＝２ｂｉｔのように、ＲＧＢデータを各２ビットに量子化する場合、量子化後のＲＧＢデータは合計６ビットになる。この量子化後のＲＧＢデータは、エッジ部分だけに必要な情報なため、図４（ａ）に示されるように、エッジ部分という情報（モード３、バイナリで１１の２ビット）が付加された合計８ビットになる。同様に、図４（ｂ）に示されたＱ２＝３ｂｉｔのようにＲＧＢデータを各３ビットに量子化する場合、モード情報が付加された１画素あたりのエッジの情報量は合計１１ビットになり、図４（ｂ）に示されたＱ３＝４ｂｉｔでは１４ビットになる。
【００４２】
一方、エッジでない平坦部分はモード０（バイナリで０）とし、１ビットという最少単位を割り当てる。図４（ｂ）に示されたＱ１＝２ｂｉｔの９画素の合計ビット数を例にとると、１ラインごとに付加するヘッダー情報量を３ビットとした場合、使用ビット数（Ｕｓｅ  ｂｉｔ）は、３＋１＋１＋１＋８＋８＋８＋１＋１＋１と加算した合計３３ビットとなる。前記例では９画素を例にしたが、この加算処理を１ライン継続する。しかし、ここで、図５（ａ）の右側の画素データのように白黒白黒と交互に変わる等、画素値の変化が大きい場合、エッジが繰り返されることになり使用ビット数が多くなってしまう。このため、繰り返し専用のモード（モード２、バイナリ１０を割り当て、２画素あたり２ビット）を持っている。すなわち、エッジと判定されたモード３（バイナリで１１の２ビット）の白と黒のペアが続く場合、モード３であれば、モード情報を含め、２画素で１６ビット必要になるのに対し（ＲＧＢデータを各２ビットに量子化する場合）、モード２を持つことにより、必要ビット数は２画素で２ビットだけになる。
【００４３】
図５（ａ）において、平坦部分には１ビットを与える符号ｍｏｄｅ（０）、エッジ部分には２ビットを与える符号ｍｏｄｅ（１１）、１ライン当たりのエッジ数及び検出したエッジが過去の状態の繰り返しであることを示す符号ｍｏｄｅ（１０）を可変長テーブル１に定義する。例えば、２画素左のエッジ情報が、現在の画素データとほぼ同一であり且つ１画素左のエッジ情報が１画素右の画素データとほぼ同一の場合、繰り返し状態であると判定して、現在の画素データを符号ｍｏｄｅ（１０）で符号化するように定義できる。可変長テーブル１をこのように定義することによって、前記の１ラインの画素データを図４（ａ）（ｂ）のようにそれぞれ符号化し、１ライン分の使用ビット数を算出することができる。
【００４４】
図５（ｂ）の右に図示した画素データのように、白から黒に変わった後もしばらく黒が続く場合、図５（ａ）の可変長テーブル１を用いると、白から黒、黒から白のエッジ以外はモード０となり、モードは０００３００００００３００００となる。例えば、斜めにスクロールしている映像などで、前フレームの画像データが全部白だった場合、黒線の両エッジ部分（モード３部分）は白から黒、黒から白への変化が表現できるためオーバードライブされるが、エッジ以外のモード０部分は、平坦と判定されているため、オーバードライブされなくなってしまう。すなわち、実際にはオーバードライブが必要な部分（黒線の両端部以外）にオーバードライブされない状態が発生してしまう。そこで、エッジから右側の２画素を強制的にモード３にし、モード３の黒黒が繰り返されるという状態を作る。これにより、黒の連続部分を表現できるようになる（図５（ｂ）可変等テーブル２）。繰り返し状態の判定方法は、前記同様、２画素左のエッジ情報が、現在の画素データとほぼ同一であり且つ１画素左のエッジ情報が１画素右の画素データとほぼ同一の場合、繰り返し状態であると判定して、現在の画素データを符号ｍｏｄｅ（１０）で符号化するように定義している。尚、復号回路部１０８での復号時、可変長テーブル１と２のどちらを使用して符号化しているかの情報が必要になるが、これは、図４（ｂ）のように、ライン毎の先頭に挿入するヘッダー情報で伝達する。
【００４５】
図５（ａ）（ｂ）に示す可変長テーブル１と２は、着目した画素と当該画素から２画素左の画素のエッジ情報との差が一定の範囲内であり且つ前記の着目した画素の1画素右の画素データと1画素左の画素データとの差が一定の範囲内にある場合に、過去２画素のエッジ部分（モード３部分）を繰り返すという符号データを有する。言い換えると、図５（ａ）に示す可変長テーブル１は、検出したエッジの部分に画像のエッジ情報と量子化した画像データを埋め込み、それ以外の平坦部分と繰り返し部分は画像のモード情報のみ埋め込むことを特徴としている。
【００４６】
図８に、１つの画像について可変長テーブル１と２を用いて符号化、復号化し、オーバードライブ処理後の画像データ（図１のオーバードライブ回路１２０の出力）を比較した例を示す。顔と頭周辺の濃い色部分など、周囲と比較し濃く色のついている部分が、オーバードライブがかかる部分である。特に、楕円で囲まれる領域において、可変長テーブル１を用いた場合は隙間が発生してしまっている。これはオーバードライブのかかる部分とかからない部分が混在していることを示し、顔と頭が動いている場合には、櫛のように糸を引くようなぼやけた状態が発生してしまう。これに対し、可変長テーブル２を用いた場合は、理想状態に近い結果が得られる。
【００４７】
このように、チェッカーフラグが繰り返されているような画像では、図５（ａ）に示す可変長テーブル１を用いて表すのが好ましく、横線のように、横方向画素間の相関が高い場合には、図５（ｂ）に示す可変長テーブル２を用いるのが好ましい。
【００４８】
画像情報を定義する可変長テーブルとして、符号化、すなわち圧縮化される対象となる画像のエッジ数に応じて、前記の可変長テーブル１以外に種々のものも利用することができる。例えば、前記の可変長テーブル１の代わりに、図５（ｂ）に示す可変長テーブル２を利用することができる。
【００４９】
また、白白黒黒などと２画素ずつ繰り返すような状態に対応した可変長テーブルを付加してもよい。
【００５０】
前記したように、ビットレート制御部１０１は、１ライン当たりの総ビット数の算出を目的とする。図６のフローチャートにも示すように、まずエッジ検出によりエッジ数を制御し、次に、そのエッジに持たせる情報量を量子化のビット数で制御し、１ライン当たりのビット数を複数のＣａｓｅの場合における１ライン当たりのビット数をそれぞれ算出する。この複数算出するＣａｓｅは、閾値Ｔｈ−ｉ（ｉは自然数）、量子化ビット数、可変長テーブルを組み合わせた分存在することになる。ここで、復号回路部１０８は、どのＣａｓｅで符号化されたのかが分からないと復号処理できないため、符号化側で１ライン毎に固定長のラインヘッダー（Ｌｉｎｅ  Ｈｅａｄｅｒ）を付与する。すなわち、復号回路部１０８は１０７より供給される符号化情報中からラインヘッダーを検出し、どのＣａｓｅで復号処理するかを知ることができる。ここで、ラインヘッダーとして３ビット付与すれば、８個のＣａｓｅまで対応可能であり、４ビット付与すれば、１６個のＣａｓｅまで対応可能である。また、１ライン当たりの符号化後のビット数にラインヘッダーのビット数を加算したものが、各Ｃａｓｅの１ライン当たりの符号化情報の総ビット数になる。
【００５１】
前記では、このラインヘッダーの情報を符号化情報に含める例を示したが、ラインヘッダーバッファ１０１ａのように、Ｌｉｎｅ  Ｈｅａｄｅｒ  ｂｕｆｆｅｒ（ＳＲＡＭなど）を準備してもよい。この場合、復号回路部１０８は、１０７から供給される符号化情報からラインヘッダーを検出する代わりに、ラインヘッダーバッファ１０１ａでラインヘッダー情報を知ることが可能である。この場合、ラインヘッダーの情報が符号化情報に含まれなくなるため、ラインヘッダーのビット数分、符号化情報を少なくできるという効果が得られる。
【００５２】
ビットレート制御部１０１は、図６に示すＳ１及びＳ２の処理を行うことによって各Ｃａｓｅの1ライン当たりの総ビット数を算出できる。この後、図６に示すＳ３の処理を行うことによって最良なＣａｓｅを判定する。例えば、１ライン１３６８画素を１２分の１に圧縮する場合、許容されるビット数は、１３６８画素×２４ビット×（１／１２）で２７３６ビットになるため、この許容ビット数内に収まっているＣａｓｅが候補となる。この許容ビット数内で、できるだけ多くの画素をエッジと判定し、できるだけ多くの量子化ビットを割り当てているものが最良の結果となる。すなわち、エッジ閾値が小さく、量子化後のビット数が大きいＣａｓｅが最良の結果となる。尚、Ｓ３の処理は、ビットレート制御部１０１に行わせることができるが、ビットレート制御部１０１の外部に設けられたデバイスによって行わせても良い。図１に示す実施形態の場合、ビットレート制御部１０１内にケース判定部１０１ｂが設けられている。そのため、図１に示されたビットレート制御部１０１は、画像信号Ｆ（Ｎ）が入力されると、最良なＣａｓｅを判定してその結果をモードバッファ１０２及びセレクター１１０に送信する。
【００５３】
例えば、図６に示すＣａｓｅ−１、２、３が、図２に示す閾値Ｔｈ−１、Ｔｈ−２及びＴｈ−３の関係にあり、エッジに持たせるＲＧＢデータのビット数、すなわち量子化ビット数が図４に示すＱ１＝２ビット、Ｑ２＝３ビット、Ｑ３＝４ビットであるとする。Ｃａｓｅ−１、２、３の１ライン当たりの総ビット数が、１５００、２５００、４０００ビットだった場合、２７３６ビットという許容ビット数内で最大のＣａｓｅ−２が最良の結果ということになる。
【００５４】
また、符号化テーブル２のＣａｓｅのエッジ閾値と量子化ビット数は、符号化テーブル１における最小のエッジ閾値と、最大の量子化後のビット数を使用するのが好ましい。前記例であれば、符号化テーブル２の閾値としてはＴｈ−３、量子化ビットとしては４ビットが好ましい。
【００５５】
モードバッファ１０２には、各Ｃａｓｅにおいて処理した画素毎のモード値（モード０、２、３）の情報が１ライン分格納される。１ライン分の処理終了後、モードバッファ１０２のモードデータを読み出し、ケース判定部１０１ｂの結果に従って、ケース選択部１０１ｂで選択されたモード値と、図１ラインメモリ１０４から読み出した画素データを用い、エンコーダ部１０５で符号化する。
【００５６】
前記のように１ライン分の許容最大ビット数に着目して符号化するＣａｓｅを選択する方法以外に、ケース判定部１０１ｂは、１画面単位、すなわちフレーム単位の画像データに対して同一のＣａｓｅを用いても良い。或いは、着目した１ライン分の画像データ（Ｐｘ）よりもｍ番目前（ｍは、自然数である。）のＣａｓｅ情報を用いて、前記の着目された１ライン分の画像データ（Ｐｘ）を符号化しても良い。また、１ライン分の画像データ当たりに与えられる許容ビット数を変えることによって、低圧縮率から高圧縮率までの対応を容易に行うことができる。例えば、１ライン１３６８画素を６分の１に圧縮する場合、許容されるビット数は、１３６８画素×２４ビット×（１／６）で５４７２ビットになり、この許容ビット数を変更するだけで、６分の１圧縮に変更することができる。
【００５７】
前記したように、エンコーダ部１０５は、ラインメモリ１０４から読み出した画像データを、モードバッファ１０２から読み出したモードに従い、符号化処理することによって、１ライン分毎の符号化された画像データを出力する。図７及び図９に、ＲＧＢの各要素を２ビットに量子化する例を示す。
【００５８】
図７に示す符号化の方法は、量子化テーブルと逆量子化テーブルを定義する方法である。例えば、Ｒが８ビットであり、Ｒ＝２０という値だった場合、量子化テーブルに従い、００（バイナリ）という値で符号化する。Ｇ、Ｂも同様に、Ｇ＝１００、Ｂ＝２００だった場合、Ｇは１０（バイナリ）、Ｂは１１（バイナリ）で符号化される。復号化時に逆量子化する場合は、逆量子化テーブルに従い８ビットに逆量子化する。前記のように、Ｒが００（バイナリ）、Ｇは１０（バイナリ）、Ｂは１１（バイナリ）で符号化されている場合は、Ｒ＝１２、Ｇ＝１１２、Ｂ＝２０８に逆量子化される。
【００５９】
図９に示す符号化の方法は、１画素のＲＧＢの各要素を単純に上位２ビットだけを符号化し、逆量子化側は上位２ビットには符号化情報内の量子化データを用い、下位６ビットには中間値（バイナリで１０００００）を付加する方法である。例えば、前記同様、Ｒ＝２０、Ｇ＝１００、Ｂ＝２００を量子化する場合、バイナリで表現すると、Ｒ＝０００１０１００、Ｇ＝０１１００１００、Ｂ＝１１００１０００となるため、上位２ビットで量子化した結果は、Ｒが００（バイナリ）、Ｇは０１（バイナリ）、Ｂは１１（バイナリ）となる。逆量子化の結果は、Ｒ＝００１０００００（バイナリ）＝３２、Ｇ＝０１１０００００（バイナリ）＝９６、Ｂ＝１１１０００００（バイナリ）＝２２４となる。
【００６０】
図１０は、エンコーダ部１０５の処理例で、５画素を符号化した符号化情報の例である。このビットストリーム、即ち、符号化情報の先頭の３ビット部分は「ラインヘッダー」と呼ばれる部分であって、ラインヘッダーテーブル（Ｌｉｎｅ  Ｈｅａｄｅｒ  Ｔａｂｌｅ）によって定義されるＣａｓｅ情報が埋め込まれる。具体的には、ラインヘッダーには、「Ｃａｓｅ＝０」のＣａｓｅ情報が埋め込まれ、１画素目から４画素目までが平坦部分のモード０、５画素目がエッジ部分のモード３で、前記の符号化情報、すなわち、ビットストリーム（ｂｉｔｓｔｒｅａｍ）は、０００００００１１０００１１０となる。ただし、実際には、５画素でなく１ラインの画素数分継続される。
【００６１】
このように、エンコーダ部１０５の機能は、ケース選択部１０３の結果のモード情報に従い、ラインバッファ１０４の画素を使用して符号化するにとどまる。
【００６２】
また、ここまでは、ＲＧＢの形式で説明してきたが、ＹＵＶ（輝度と色差）の形式を使用しても良いし、量子化するビット数を同一にしなくても良い。例えば、Ｙを４ビットに量子化し、Ｕ、Ｖを２ビットに量子化するＣａｓｅを準備しても良い。
【００６３】
復号回路部１０８は、図１０の符号化された情報を元の画像データに復元する際、前記のラインヘッダーを前記ラインヘッダーテーブルに照合して、どのような量子化などが行われたかを確認して、図１０の符号化された情報を復号する。図１０の符号化情報の場合、ラインヘッダーテーブルによれば、ラインヘッダーは、ＲＧＢ形式の画素データがＴａｂｌｅ−１を用いて２ビットに符号化されていることを示している。そこで、復号回路部１０８は、前記のＴａｂｌｅ−１に対応する逆量子化テーブルを用いて５画素目の画素データをＲＧＢ形式の画素データに再現する。
【００６４】
復号回路部１０８では、具体的には、まず、図１０に示される“０００００００１１０００１１０”等のビットストリームから、ラインヘッダーを復号する。ラインヘッダーは先頭から３ビットの０００（バイナリ）であり、すなわち、ラインヘッダーテーブルにより、２ビットに量子化されたＲＧＢ形式ということが分かる。次に、１画素目から４画素目がモード０（バイナリ）で１ビットずつの合計４ビット、５画素目がモード３で８ビットと復号できる。ここで、モード０は量子化された画素データはないため、ラインメモリ１０４の画素を使用する。モード３は、量子化された画素データがＲＧＢ２ビットずつを用い、逆量子化テーブルに従って逆量子化を行う。この例だと、Ｒ＝００（バイナリ）、Ｇ＝０１（バイナリ）、Ｂ＝１０（バイナリ）なので、Ｒ＝１２、Ｇ＝４８、Ｂ＝１１２という画素データを得られる。
【００６５】
尚、オリジナルの画素データが輝度信号（Ｙ）と、輝度信号と青色成分の差（Ｕ）、輝度信号と赤色成分の差（Ｖ）の３つの情報で色を表すＹＵＶ形式の画像データの場合も同様、他の量子化テーブル、逆量子化テーブルにより符号化、復号化することができる。
【００６６】
図１１は、画素値０の上にある画素値１００の２×２サイズの四角模様の画素群が、左方向に１画素スクロールする時の前記した本実施形態の動作例である。
【００６７】
時刻ｔ（ｎ）におけるフレームの元データＦ（ｎ）は、１フレーム前の元データＦ（ｎ−１）から時間的に継続しており、時刻ｔ（ｎ）から１フレームに相当する時間が経過した後の時刻ｔ（ｎ＋１）においてＦ（ｎ＋１）に変化する。Ｄ（ｎ−１）とＤ（ｎ）は、時刻ｔ（ｎ）とｔ（ｎ＋１）における復号回路部１０８の出力で、Ｅ（ｎ）とＥ（ｎ＋１）は、時刻ｔ（ｎ）とｔ（ｎ＋１）におけるエンコーダ部１０５内の復号回路部１０５ａの出力で、Ｓ（ｎ−１）とＳ（ｎ）は、時刻ｔ（ｎ）とｔ（ｎ＋１）におけるセレクター１１０の出力である。時刻ｔ（ｎ）と時刻ｔ（ｎ＋１）が同じＣａｓｅで処理されている場合、圧縮の誤差はもつが、２×２サイズの四角模様およびその周辺の画素値は、Ｄ（ｎ−１）、Ｄ（ｎ）、Ｅ（ｎ）、Ｅ（ｎ＋１）で同一になる。前記したように、動静判定器１０９ｂは、Ｅ（ｎ）とＤ（ｎ−１）との差分、及びＥ（ｎ＋１）とＤ（ｎ）との差分を算出して、前記差分がある閾値以上であれば動、閾値未満であれば静などと1画素ごとに動静判定を行い、セレクター１１０に出力する。図１１の場合、前記の閾値が１２に設定されているとき、画素値１２以上の画素が「動」と判定されてオーバードライブ処理の対象となるが、Ｓ（ｎ−１）とＳ（ｎ）の２×２サイズの四角模様およびその周辺の画素値は変わらない。
【００６８】
言い換えると、２×２サイズの四角模様およびその周辺がそのまま水平に移動していることが分かる。これに対して、図１２に示す従来例では、Ｄ（ｎ−１）とＤ（ｎ）、またはＥ（ｎ）とＥ（ｎ＋１）或いはＳ（ｎ−１）とＳ（ｎ）との対比に示されるように、圧縮単位の２×２サイズの境界が変わることによって圧縮誤差が周期的に変化してしまい、結果的にフリッカーが発生してしまうことが分かる。
【００６９】
尚、前記の動静判定器１０９ｂの閾値は、外部から設定可能な閾値で、コンピュータのＣＰＵ等のプロセッサにより、前記の閾値を適宜変更してもよい。
【００７０】
このように、本発明の圧縮画像データ処理装置によれば、エッジ部分に対してオーバードライブ処理を行い、平坦部分はオーバードライブ処理を行わないため、高圧縮率時にも、フリッカーの発生を最小化し、かつ動画ぼやけを低減できるようになる。すなわち、より少ないフレームメモリ容量で、より精度の高いオーバードライブ処理が可能になる。また、画像のライン中にエッジが少ない場合、量子化に割り当てるビット数を少なくする必要がない、すなわち、高い圧縮率を全ての画素に対して適用する必要が無く、エッジ部分にのみ集中的に符号量を割り当てることができるため、復号誤差の低減も可能である。また、符号化される画素データがＲＧＢである場合を中心に説明してきたが、ＹＵＶであっても、同様に処理できることは明らかである。
【符号の説明】
【００７１】
１        圧縮画像データ処理装置
１００    液晶駆動装置
１０１    ビットレート制御部
１０１ａ  ラインヘッダーバッファ
１０１ｂ  ケース判定部
１０２    モードバッファ部
１０３    ケース選択部
１０４    ラインメモリ部
１０５    エンコーダ部
１０５ａ  エンコーダ部内の復号回路部
１０６    フレームメモリ部
１０７    バッファメモリ
１０８    復号回路部
１０９ａ  減算器
１０９ｂ  動静判別器
１１０    セレクター
１２０    オーバードライブ回路
【図１】
2013109286.tif 000003
【図２】
2013109286.tif 000004
【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１３】
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【図３】
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【図５】
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【図８】
2013109286.tif 000013
【図１１】
2013109286.tif 000014
【図１２】
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