JP2004128776A

JP2004128776A - 画像圧縮方法及びこれを使用した電送装置

Info

Publication number: JP2004128776A
Application number: JP2002288414A
Authority: JP
Inventors: Osamu Hattori; 服部　修
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2002-10-01
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2004-04-22
Also published as: US20050013492A1; US7295712B2

Abstract

【課題】最適な画像データに画像を圧縮する画像圧縮方法及びこれを使用した電送装置を提供すること。
【解決手段】電送装置１００は、インターフェース１１０を通じて外部機器であるコンピュータ１０と接続する。制御部１３０はインターフェース１１０と接続し、コンピュータ１０から画像圧縮信号を受信する。画像圧縮信号はデータ圧縮部１４０に送られ、データ圧縮部１４０は、制御部１３０からの画像圧縮信号に基づいて画像データを圧縮する。
【選択図】　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像圧縮方法及びこれを使用した電送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
静止画像や動画を電送する場合は、通常画像データを圧縮してから電送するが一般的である。圧縮手法としてはＧＩＦ方式やＰＮＧ方式に代表される可逆方式とＪＰＥＧ方式やＭＰＥＧ方式で代表される不可逆方式の２方法がある。圧縮率は可逆方式より不可逆方式が高い為にデータ量が大きくて可逆性を必要としない場合は不可逆方式を圧縮方法として用いる場合が多い。不可逆方式で圧縮した場合、圧縮率は画像に依って異なる場合が多い。不可逆方式は一般的に色の種類が多いほど圧縮率が下がる傾向に有る。画像の色による圧縮方法を示す模式図を図７に示す。パソコン上でフルカラーの場合、６５，５３６色中からの選択が出来る。従って、最大６５，５２６通りの色に付いて圧縮をする必要がある。反面、この方法で圧縮を行うと画像の中の色数が少ないほど圧縮率が高くなる。つまり、モノトーンの画像は圧縮率が高く、カラフルな画像は圧縮率が低くなることになる。故に画像により圧縮後のデータの大きさは異なることになる。
【０００３】
また、人間の視覚特性を考慮に入れた簡単な演算によって間引き処理をおこなう方法として、データ間引き部は、間引き処理をする際にＣＰＵが抽出した４個の輝度データの平均値を縮小されたデジタル画像の輝度データとする。また、色差データは、４個の色差データから、予め定められた色差データを縮小されたデジタル画像の色差データとして代表的に割り当てられる。（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−３４０５５２号公報（第４−５頁、第１−２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
可逆性を要求されない大型のデータを電送する場合に於いて、データの質を要求される場合と電送速度を要求される場合が考えられる。現状の不可逆圧縮技術でもデータの再現性を考慮に入れている場合に圧縮率はデータの特徴、例えば画像データの色数で決まってしまう。しかし、圧縮したデータの再現性に重点を置く必要の無い場合もある。つまり、再現する色数が少なく良い場合、例えば液晶プロジェクタ装置は光変調用の液晶装置は通常ＲＧＢの３色用が多数を占め、表示色調を決めるディジタル・アナログ変換器も多くの場合２５６色が一般的である。また、カラープリンタの場合もフルカラーは再現出来ないのが一般的である。また、画像分解能が異なる表示装置間のデータ電送の場合、例えばＸＧＡ分解能の液晶表示装置を持つパソコンからＳＶＧＡ分解能の液晶表示装置を持つパソコンへの場合、ＸＧＡ規格はＳＶＧＡ規格より画素数が多いため、ビットマップデータを予め間引いて圧縮する方法が有利である。
【０００６】
また、無線データ電送装置から液晶プロジェクタ装置にデータを送りながらプレゼンテーションを行う場合、データ電送には時間が掛かる。従って、データ転送時間は一定であれば電送時間を考慮し、次の画像が表示されるまでの間合いを取りながらプレゼンテーションを進める事が出来る。従って、画像の種類に係わらず圧縮率が近似出来る自動圧縮装置が必要となる。
【０００７】
有線や無線を使ったときのデータ転送はデータ量が増加するに従って、電送エラーを起こす確率が高くなる事が知られている。データの電送は一度電送エラーが発生すると再度同じデータを電送して電送によって発生したエラーを校正する必要がある。従って、データ量が少なくなればエラー発生の確率を低く押さえられることになる。
【０００８】
データを無線で電送する場合は単一周波数を用いて半２重方式で伝送を行う方法が一般的であるため、電送は非同期方式になる。非同期方式は同期方式と比べて電送速度を高く取れない為、電送には時間が掛かる。伝送時間の長さは混信やノイズ等でデータが破壊される確率も増す結果になる。また、パケット通信を行う観点からもデータ量は短く、電送毎に同じ量である事が望ましい。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像圧縮方法は、表示する画像の各画素データから所定の色データを表示するのに必要な上位のビット以外のビットを切り捨てるステップと、前記上位ビットを取り出すステップと、前記上位のビットを結合するステップとを有する。
【００１０】
本発明の画像圧縮方法は、前記所定の上位ビットは前記表示する画像ごとに任意に変更することができるステップを有する。画像ごとに任意に変更することができるので、画像サイズの異なる各画像を、一定時間で圧縮することができる。
【００１１】
本発明の電送装置は、外部機器と接続するためのインターフェースと、前記インターフェースと接続し、前記外部機器から画像圧縮信号を受信する制御部と、前記制御部からの前記画像圧縮信号に基づいて、上記の画像圧縮方法で画像を圧縮するデータ圧縮部と、を有する。データ圧縮部が所定の圧縮率で圧縮することにより、電送時間や電送容量を少なくすることができる。
【００１２】
本発明の電送装置は、前記データ圧縮部で圧縮された前記画像データを無線電送するためのトランシーバを有する。圧縮された画像データを電送するので、無線電送のように有線と比べて伝送速度が遅い場合でも、画像データが途中で途切れることがなく電送することができる。
【００１３】
本発明の電送装置は、前記データ圧縮部が、電送する画像の電送時間を一定にするように画像ごとに圧縮率を変更する。前記データ圧縮部が各画像の画像サイズから画像圧縮をするのに必要な圧縮時間を予想し、圧縮時間が所定の範囲内に収まるように各画像ごとに圧縮率を変更することにより、伝送時間を一定にすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本実施例ではパソコンから無線データ電装置を経由して液晶プロジェクタ装置に画像を表示する場合に付いて説明する。仮にパソコンはＸＧＡ規格の表示装置を持ち、色はフルカラー表示であったとする。また、液晶プロジェクタ装置はＳＶＧＡ規格の液晶表示装置を持ち、色はＲＧＢの３原色、つまり８色表示を行うと仮定する。
【００１５】
図１は、パソコン側に取り付けるパソコン側通信装置１００を表すブロック図を示す。パソコン側通信装置１００は、コンピュータ１０と接続する送信側インターフェース端子１１０、各種プログラムや送信用データ等を記憶する送信側記憶部１２０、コンピュータ１０から出力された画像等のデータを圧縮したり、トランシーバー１５０に画像等のデータを送信したり等を制御する送信側制御部１３０、画像等のデータを圧縮するデータ圧縮部１４０、圧縮されたデータを送信したり等するトランシーバー１５０と電波を送信し受信する空中線１６０とからなる。
【００１６】
送信側インターフェース端子１１０は、コンピュータ１０のデータ供給側インターフェース端子１１とコネクタ１２を用いて接続する。このとき、画像等のデータを供給してもらうだけでなく、パソコン側通信装置１００を駆動できる電力も供給してもらうようにしても構わない。送信側制御部１３０は、送信側インターフェース端子１１０から入力された画像等のデータを圧縮したり、液晶プロジェクタ側通信装置２００に送信したりする。また、液晶プロジェクタ側通信装置２００が送信したデータを受信できないあるいは受信データが壊れているとき、繰り返し液晶プロジェクタ側通信装置２００にデータを送信するなどを行う。マイクロコンピュータを使用することもできる。データ圧縮部１４０は、画像等のデータを圧縮するものである。どの位圧縮するかは、伝送する速度との関係により任意に決める。圧縮用の素子を用いることも可能である。送信側記憶部１２０は、データ圧縮部１４０で圧縮されたデータを記憶しておく。画像データでは、１画面を描画するのに必要なデータを記憶しておく。トランシーバ１５０は、液晶プロジェクタ側通信装置に圧縮されたデータを送信する。また、液晶プロジェクタ側通信装置２００が送信したデータを正しく受け取れたか否かの信号を受信する。なお、送信周波数と受信周波数は同一の周波数を使用する。空中線１６０は、指向性を有するものであってもあるいは無指向性のものであっても、いずれのものであっても構わない。
【００１７】
また、コンピュータ１０は、表示したい画像等のデータをコンピュータ１０に設けられたデータ供給側インターフェース端子１１を通じて出力する。
パソコン側通信装置１００とコンピュータ１０は、コネクタ１２により接続する。なお、コネクタ１２の代替としてケーブル等でも良い。
【００１８】
図２は、液晶プロジェクタ側通信装置を示す模式図である。液晶プロジェクタ側通信装置２００はパソコン側通信装置１００からのデータを受ける空中線２１０、データを受信するとともに受信した信号の良否を送信するトランシーバ２２０、受信側制御部２４０、受信側記憶部２３０、圧縮されて送られたデータを解凍するデータ解凍部２５０、描画するのに必要な情報量を記憶するビデオラム２６０、ビデオ信号変換素子２７０、受信側インターフェース端子２８０とからなる。液晶プロジェクタ２０はデータ出力側インターフェース端子２１を有している。液晶プロジェクタ側通信装置は２００と液晶プロジェクタ２０とは、受信側インターフェース端子２８０とデータ出力側インターフェース端子２１をコネクタ２２を介して直接接続するかケーブルなど利用して接続する。
【００１９】
空中線２１０は、指向性を有するものであってもあるいは無指向性のものであっても、いずれのものであっても構わない。トランシーバ２２０、パソコン側通信装置１００から送信されたデータを受信する。また、受信したデータの良否をパソコン側通信装置１００に送信する。受信側制御部２４０は、受信したデータが正しく受信できたか否かを判断する。受信側記憶部２３０、データ解凍部２５０で解凍したデータを記憶する。記憶する量は任意である。例えば、１画面分のデータを記憶することや、画面半分のデータ量を記憶するなどである。データ解凍部２５０は、圧縮されて送られてきたデータを解凍し、圧縮される前のデータに戻す。受信側インターフェース端子２８０は、液晶プロジェクタ２０から電源をもらうようにしても構わない。
【００２０】
次に、画像圧縮する方法について説明する。フルカラーを表す場合は、１画素に付き１６ビットの色データが必要となるが、８色となれば１画素に付き３ビットのデータになる。ＸＧＡ（ｅＸｔｅｎｄｅｄ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ａｒｒａｙ）の画素数は縦７６８画素、横１０２４画素の計７８６，４３２画素となる。また、フルカラーの場合に各画素は１６ビットのデータを持っている。従って、ＸＧＡ規格の画像１枚は無圧縮で約１２，５８２，９１２ビットのデータ量を持つ事になる。反面、ＳＶＧＡ（Ｓｕｐｅｒ　Ｖｉｄｅｏ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ａｒｒａｙ）規格の液晶プロジェクタ装置では縦６００画素、横８００画素である為、計４８０，０００画素となる。各画素は８色、つまり３ビットの色調データを持つ為、無圧縮状態で１，４４０，０００ビットのデータ量となり、パソコン側と比較すると１１．４４％のデータ量となる。
【００２１】
図３は、フルカラー画素データをＲＧＢ変換して圧縮する行程をビットマップを使って示した模式図である。フルカラーから８色に落とす場合に付いて、色調データは上位ビットが大まかな色調を表し、下位ビットは細かい色調の違いを表す。パソコン１０がパソコン側通信装置１００の送信側制御部１３０に、色調データが１６ビットである旨の信号を送信すると、送信側制御部１３０は色調データが１６ビットの第１画素から第４画素３０１〜３０４を、上位３ビットを残して下位１３ビットにゼロを入れたデータ３１１〜３１４を作成する。続いて、各画素のデータ３１１〜３１４のうち、上位３ビットのみを取り出した上位データ３２１〜３２４を作成する。上位データ３２１〜３２４は左詰めに並べて３３０、圧縮３４０をする。なお、パソコン側通信装置１００の送信側制御部１３０の変わりに、パソコン１０自体が上記の圧縮処理を行っても構わない。そのときは、送信側制御部１３０では圧縮処理を行わない。
【００２２】
次に画素データの間引き方を説明する。図５は、横方向に４画素毎に１画素間引いた状態を示す。ＸＧＡ規格とＳＶＧＡ規格で比較すると、横方向の画素数はＸＧＡ規格が１，０２４画素に対してＳＶＧＡ規格では８００画素となっている。画素数の比は１対０．７８で大凡４対３である。従って、ＸＧＡの４画素に１画素間引けは良いことになる。その結果、横方向は７６８画素となり、本来のＳＶＧＡ画面の８００画素と比べると若干小さくなる。
【００２３】
本実施例では、データを電送する相手の必要な解像度に見合ったデータ量を考慮に入れて、予め送信元でデータを送信する前に加工する事で、圧縮前のデータ量を小さく押さえる事が出来る。
【００２４】
次に、色の分解能を落とす事で電送時間を短くする方法に付いて説明する。図５は、その手順を示すフローチャートである。ＸＧＡ対応のパーソナルコンピュータとＸＧＡ対応の液晶プロジェクタ装置を用いて画像データを無圧縮で電送する場合を想定する。
【００２５】
先ず、プレゼンテーション用の画像を含んだファイルをコンピュータ１０の表示装置上に全画像を表示する（工程２０１）。オペレーターは全画像の中から１画像を選ぶ（工程２０２）。コンピュータ１０は選ばれた画像を前記６段階の色データで表示する（工程２０３）。オペレータは６段階の画像から希望の解像度を選択する（工程２０４）。コンピュータ１０は選ばれた段階によって、色データのデータ長を記憶する（工程２０５）。ここでは６ビットの色データとする。コンピュータ１０上で「表示」又は「電送」のキーを押す（工程２０６）。キーが押されるとコンピュータ１０は各画素の色データを記録された色データ長に直おす（工程２０７）。パソコン側通信装置１００のデータ圧縮部１４０が画像データの圧縮を行う（工程２０８）。圧縮された画像データを電送する（工程２０９）。液晶プロジェクト側通信装置２００が、電送された画像データを解凍する（工程２１０）。解凍された画像データを液晶プロジェクタ装置２０に送り、表示する（工程２１１）。このとき、色が鮮明ではないと判断したとき（工程２２０）、手動で色データを６ビットから８ビットデータに変更する（工程２１２）。そして、工程２０６以降の処理をおこなう。つまり、「表示」又は「電送」のキーを押す（工程２０６）。キーが押されると、コンピュータ１０は各画素の色データを記録された色データ長に直おす（工程２０７）。画像データの圧縮を行う（工程２０８）。圧縮された画像データを電送する（工程２０９）。電送された画像データを解凍する（工程２１０）。解凍された画像データを液晶プロジェクタ装置２０に送り、表示する（工程２１１）。画像の画質が良好である場合はこの解像度で表示を維持する。次に表示する画像が有る場合は次の画像を用意し（工程２１３）、表示する画像がなくなる迄（工程２３０）、工程２０６から工程２３０を繰り返す。
【００２６】
無線電送装置は最大電送速度１メガビット毎秒の電送速度を持つとする。先ず、色データが８ビットの場合、ＸＧＡ１画面のデータ量は画素数が７８６，４３２画素である為に６，２９１，４５６ビットであり、電送だけの時間で概ね６．３秒である。同様に色データが３ビットの場合は２，３５９，２９６ビットであり、電送だけの時間は概ね２．３秒である。通常の無線電送では中央処理装置が介在する場合が多いため、その処理時間を加算する必要があるが電送時間は３倍近く改善される。従って、解像度を犠牲にする事で電送時間の短縮は可能である事がわかる。本実施例では色データを８ビットから３ビットに切り替えるソフトウエアを作成し、プレゼンテーションを行う人が６段階の中から選択をする方法で実施した。
【００２７】
無線電送は一般的に非同期であり、また単独の周波数を用いる事が多いことから、データの電送はケーブル電送より時間が掛かる場合が多い。無線電送装置付き液晶プロジェクタ装置を用いてプレゼンテーションを行う場合、常に最高画質を用いて行うとは限らない。同様に、より高画質に見せる画像と画質を落としても良い画像、また画質を向上させて再度表示する画像等があると考えられる。画像の質を落とす事でデータ量を少なくする事が出来る為、よって電送時間を短くする事が出来る。プレゼンテーションの時間が制限されている場合は電送時間を短くする事によって、与えられて時間をより有効に使う事が出来る。従って、電送時間と解像度の関係を見ながらスムーズなプレゼンテーションが出来るデータ電送時間と解像度を選ぶ事が重要となる。
【００２８】
液晶プロジェクタ装置の分解能は２５６色以下の場合も多い。また、最低の色数は８色である。２５６色の場合は８ビットの色データが必要となり、８色の場合は３ビットの色データが必要となる。従って、８ビットから３ビットまでの６段階で可変させる事が出来る。
【００２９】
図６は自動圧縮率変換で画像送信をする場合を示すフローチャートである。本実施例では圧縮後のデータ量が一定量ご越えた場合、色解像度を下げ、自動的に一定のデータ量に直し、データの電送時間と圧縮及び解凍に掛かる時間を一定にする方法を説明する。但し、一定時間以下の電送時間しか掛からない画像データにはこの方法を適用しないものとする。
【００３０】
画像を液晶プロジェクタ２０に表示するのに必要な時間とデータ量を表す表を用意する（工程３０１）。液晶プロジェクタ装置２０のオペレータは前記表から希望する表示所用時間を選ぶ（工程３０２）。画像をコンピュータ画面に表示する（工程３０３）。オペレータは「表示」又は「電送」を押す（工程３０４）。キーが押されるとコンピュータ１０が画像データの圧縮を行う（工程３０５）。圧縮後のデータ量が希望表示所要時間を示すデータ量と比較する（工程３０６）。圧縮後の画像データ量が選択されたデータ量より大きいく充分圧縮されていない場合（工程３２０）は圧縮率を上げる（工程３０７）。圧縮率を上げる為には各画素が持っている色データを下位ビットから順番に削減した。画素毎に色データの下位ビットの削減後に再び工程３０４の圧縮に戻る。一方、画像データが充分圧縮されている場合（工程３２０）は圧縮された画像データを電送する（工程３０８）。電送された画像データを解凍する（工程３０９）。解凍された画像データを液晶プロジェクタ装置２０に送り、表示する（工程３１０）。次に表示する画像が有る場合（工程３３０）は次の画像を用意し（工程３１１）、圧縮度を元の値に戻し（３１２）す。表示する画像がなくなると判断したとき（工程３３０）、処理は終了する。
【００３１】
データ圧縮法を用いて圧縮されたデータ量は圧縮前のデータの色数や画面の大きさに依存する為、圧縮率に大きな差が出る場合があり、圧縮後のデータ量が画像によって異なる。無線電送装置付き液晶プロジェクタ装置２０を用いてプレゼンテーションを行う場合、秒単位の転送時間が掛かる場合が一般的である。従って、電送開始から表示がされるまでの時間が個々の画像によって異なると、プレゼンターが説明の間を取りにくくなる事がある。本来、プレゼンテーションを行う時はテンポの良さが要求される為、電送開始から表示までの時間が一定であった方が間合いの取り方を工夫できる。
【００３２】
本実施例ではＸＧＡ規格のフルカラー表示を用いた為、色データは１６ビットであった。従って、下位の１ビットを切る事で各画素が上位１５ビットの色データを持つ事になる。この様に色ビットを順次下位から削減して行く事で圧縮性を高め、圧縮後のデータ量が希望表示所要時間を示すデータ量より小さくなると電送作業に移る事で圧縮後のデータ量を一定の範囲に収めて、表示までの時間を一定にする効果が生まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】パソコン側電送装置のブロック図である。
【図２】液晶プロジェクタ側電送装置である。
【図３】色調データの１６ビット−３ビット圧縮変換の模式図である。
【図４】画素の間引き方法に関する模式図である。
【図５】色解像度を落としてデータ転送速度を上げる時のフローチャートである。
【図６】自動圧縮率変換で画像送信をする場合のフローチャートである。
【図７】色による圧縮の模式図である。
【符号の説明】
１０　コンピュータ
１００　パソコン側通信装置
１１０　送信側インターフェース端子
１２０　送信側記憶部
１３０　送信側制御部
１４０　データ圧縮部
１５０　トランシーバー
１６０　空中線
２００　液晶プロジェクタ側通信装置
２１０　空中線
２２０　トランシーバ
２３０　受信側記憶部
２４０　受信側制御部
２５０　データ解凍部
２６０　ビデオラム
２７０　ビデオ信号変換素子
２８０　受信側インターフェース端子

Claims

表示する画像の各画素データから所定の色データを表示するのに必要な上位のビット以外のビットを切り捨てるステップと、
前記上位ビットを取り出すステップと、
前記上位のビットを結合するステップと、
を有する画像圧縮方法。
前記所定の上位ビットは前記表示する画像ごとに任意に変更することができるステップと、
を有する請求項１記載の画像圧縮方法。
外部機器と接続するためのインターフェースと、
前記インターフェースと接続し、前記外部機器から画像圧縮信号を受信する制御部と、
前記制御部からの前記画像圧縮信号に基づいて、請求項１又は２記載の画像圧縮方法で画像を圧縮するデータ圧縮部と、
を有する電送装置。
前記データ圧縮部で圧縮された前記画像データを無線電送するためのトランシーバを有する請求項３記載の電送装置。
前記データ圧縮部は、電送する画像の電送時間を一定にするように画像ごとに圧縮率を変更する請求項３又は４記載の電送装置。