JPS6163893A

JPS6163893A - デイスプレイ装置における擬似中間調画像の表示方法

Info

Publication number: JPS6163893A
Application number: JP59185344A
Authority: JP
Inventors: 恒弥栗原; 矢島　章夫
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-09-06
Filing date: 1984-09-06
Publication date: 1986-04-02
Also published as: US4733230A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、ディスプレイ装設に関し、特に、不連続な少
数の表示可能色を持つにすぎないディスプレイ装置Ｈに
おける、擬似中間調画像の表示に関する。

〔発明の背景〕

人間の視覚の空間積分特性を利用することにより、表示
可能色の数は少ないにもかかわらず、それらの中間の色
も表現されているかのように感じられる表示画像（擬似
中間調画像）を作り出すことが可能である。なお、本明
細書において、「色」の語は、単色又は白黒画像におけ
る濃淡又は明暗を含む意味で用いられる。

前記の原理に基づく擬似中間調画像の生成方法として、
既に各種のものが知られている（例えば、”Ａ　５ｕｒ
ｖｅｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ
Ｄｉｓｐｌａｙ　ｏｆ　Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｔｏｎ
ｅ　ｐｉｃｔｕｒｅｓ　ｏｎＢｉｌｅｖｅｌ　Ｄｉｓｐ
ｌａｙｓ　”　、　（：：ｏｍｐｕｔｅｒ　Ｑｒａｐｈ
ｉｃｓａｎｄ　工ｍａｇｅ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ、　
１９７６年５月号、第１３〜４０頁）が、代表的なもの
として、組織的ディザ法と平均誤差最小法（Ｅｒｒｏｒ
　Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ法）がある。組織的ディザ法は、
適当なサイズのマトリクス配列をなす画素群を処理単位
として、各画素の表示可能色への量子化のスレッシュホ
ルドを、予め定められたパターンで位置ごとに変えるも
のであり（前」９文献及び情報処理学会論文誌。

ｖｏＬ、　２２　、馬５．第４９７〜５００頁参照）、
計算量は少なくてすむが、画像のなめらかさや解像度に
難点があり、また、画面に独特の模様が現われるという
問題もある。

一方、平均誤差最小法は、後で詳述するように、ある画
素における原画像色と最も近い表示可能色の間の量子化
誤差を、その近傍の未処理画素群に重みを付けて分配し
て、集団的に相殺させるものであり、画面に”ちりめん
じわ″のような独特の細かい縞模様が生じはするが、な
めらかさと解像度は比較的良好である。しかし、計算量
が多いため、長い処理時間（組織的ディザ法の数十倍）
を要するのが難点であり、しかも、後述するように、各
画素の処理結果が未処理画素の処理内容に次々と波及す
るため、処理時間短縮のだめの並行処理を実現するのが
困難で、ここに一つの大きな問題があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前記の原理に基づく擬似中間調画像の
表示を、短い処理時間により、しかも充分高品質で、実
現することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、１画素の処理方法についていえば、平均誤差
最小法を改変して、量子化誤差の分配先を、次に処理さ
れる走査線以降の走査線上の画素に局限したものに相当
する。すなわち、本発明は、処理中の走査線上の注目画
素（目下処理対象となっている画素）に対して、その所
望示色（原画像色と以前の処理によって分配された誤差
との総合）に最も近い表示可能色を選択して表示部に供
給するとともに、この選択された表示可能色と前記所望
示色の間の量子化誤差を、当該注目画素の近傍の画素群
中未処理走査線上のものにのみ、適当な重みを付けて分
配するという処理を行ない、処理中の走査線上の近傍画
素への量子化誤差の分配は行なわない。

しかし、本発明の更に重要な特徴は、処理の並行化、す
なわち、前記の注目画素に対する処理を、処理中の走査
線上の複数の画素に対して並行して適用する点にある。

これにより処理時間の大幅な短縮がもたらされるが、注
目画素に対する処理が同一走査線上の後位画素の所望示
色には影響を与えないために、前記の並行化は容易に実
現される。

〔発明の実施例〕

第２図は、本発明が通用されたデイスプＶイ装置の概略
的構成の一例を示す。メモリ１に記憶されている原画像
データは、並列化中間調データ発生装置２により、１走
査線ずつ処理されて、擬似中間調画像データに変換され
、その結果はフレームバッファ３に格納される。表示部
４には、フレームバッファ３の内容に従って、擬似中間
調画像が表示される。

並列化中間調データ発生装置２は、本発明の特徴をなす
処理を実行するものである。その詳細を説明するに先立
って、その原型である従来の平均誤差最小法を説明して
おく（“Ａｎ　ＡｄａｐｔｉｖｅＡｌｇｏｒｉｔｈｍ　
ｆｏｒ　５ｐａｃｉａｌ　Ｑｒａｙ　３ｃａｌｅ”５Ｉ
Ｄ１９７５　、　Ｉｎｔ、　Ｓｙｍｐ、Ｄｉｇ、　Ｔｃ
ｃｈ、Ｉ’ａｐｅｒ、第３６〜３７頁参照）。第３図に
おいて、×は既に処理が終って表示色が確定した画素を
表わし、Ｐはこれから表示色を決定しようとしている画
素（注目画素）を表わし、Ａ−ＤはＰの近傍で表示色が
未確定の画素を表わし、そして、Ｏはそのほかの表示色
未確定画素を表わす。

注目画素Ｐの座標を（Ｘｐ　＋　Ｙｐ　）とし、その所
望示色（全画面中最初の画素では原画像の色であるが、
一般には、原画像の色と既処理画素から後記のように分
配された量子化誤差との総合値である）をＩ（ｘｐ、ｙ
ｐ）で表わす。所望示色に最も近い表示可能色を与える
関数をｂｅｓｔ（ｉ）で表わせば、画素Ｐに対して選択
される表示可能色Ｆ（ｘｐ　＋　ｙｐ　）は、Ｆ（Ｘｐ、３／ｐ）＝ｂｅｓｔ（Ｉ（ｘｐ、ｙｐ））・
・・・・・・・・・・・（１）である。このＩ’　（ｘｐ　ｌ　Ｙ’　）を、フレーム
バッファ３における画素Ｐの位置に格納する。この量子
化による誤差Ｅは、Ｅ＝Ｉ（ｘｒ、ｙｐ）　　Ｆ（ｘｐ、Ｙｐ）　　・・・
・・・（２）であり、これを、画素Ｐの近傍の未確定画
素であるＡ（ｘｐ＋ｉ＋ｙｐ３．Ｂ　（ＸＰ＋１＋）’
Ｐ＋１　）、ｃ　（ｘｐ。

Ｙｐ＊＋　）、Ｄ　（Ｘｐ−ｔ　、　Ｙｐ＋＋　）に、
それぞれ重み係数に＾１　ｋＢ　ＨｋＣ＋　ｋＤを乗じ
て、分配する。すなわち、これらの画素の原画像色を■
′で表わすと、Ｉ　（Ｘｐ＋＋　＋　Ｙｐ）＝Ｉ’　（ｘｐ＋ｔ、ｙｐ
）＋ｋＡＥ　　・・・（３）Ｉ　（ＸＰ＋ｌ　ｌ　ｙｐ
＋ｔ　）＝Ｉ’　（Ｘｐ＋ｔ　＋　ｙｐ＋ｔ　）＋ｋＩ
ＩＥ・・・・・・・・・・・・（４）Ｉ　（Ｘｐ、　Ｙｐ、ｔ　）＝　Ｉ’　（ｘｐ、　３’
ｐ、ｔ　）＋ｋｃＥ　　−（５）Ｉ　（ｘｐ−１＋ＹＰ
＋１　）＝Ｉ’　（Ｘｐ−１＋ｙＰ＋１　）＋ｋｏＥ・
・・・・・・・・・・・（６）のように変更する。係数ｋ　Ａ””’　ｋ　ｏは、合計
が１になり、かつ、注目画素Ｐからの距離が小さいほど
犬きくなるように選ぶが、その決定は多分に試行錯誤的
であり、また、さほどクリティカルなものでもない。下
記はその一例である。

ｋＡ＝７／１６ｋ　Ｂ　＝　１　／　１６ｋｃ＝５／１６ｋＤ　＝３／１６なお、量子化誤差の分配先の範囲は、第３図における左
右及び下方の未確定画素に、もっと広げてもよい。

組織的ディザ法は、画素の位置によって一義的に定まる
スレッシュホルドによって量子化するだけであるから、
それと比較して、前述の平均誤差最小法の所要演算量が
非常に多いことは、多言を要しないであろう。その対策
として、一般論によれば、処理の並行化を行なえばよい
ということになる。ところが、前述のアルゴリズムの下
では、並行化の実現は極めて困難である。その原因は、
各画素についての処理結果が他の未確定画素の処理内容
に次々と波及していくところにある。特に、（２）式と
（３）式の関係から明らかなように、第３図において、
各画素は、その左隣の画素の表示色が確定して、その量
子化誤差の分配を受けるまで、所望示色が確定せず、そ
して、当該左隣の画素の所望示色はまた、更にその左隣
の画素の処理結果に依存し、この関係が左端まで及ぶの
である。

そのため、処理は、走査線上を左から右へ１画素ずつ、
逐次的に行なわざるをえない。かりに、複数の処理回路
を並列に設けたところで、処理時間の短縮は実質上生じ
ない。

本発明は、前述のアルゴリズムの改変にその基礎を置く
。第４図はそれを説明するだめの模式図であって、図中
の符号で第３図と同じものは同じ意味で用いられている
。注目画素Ｐの所望示色に最も近い表示可能色は、従来
の方法と同様にして選択される。本方法の特赦は、注目
画素Ｐにおける量子化誤差の分配先を、次回以降に処理
される走査線上の近傍画素（この例ではＢ、Ｃ，Ｄ）に
局限し、注目画素Ｐと同一走査線上の画素（例えば第３
図のＡ）には分配しない。すなわち、（４）〜（６）式
のみが適用され、（３）式は除外される。量子化誤差の
分配範囲は、未処理の走査線上における限り、任意に拡
張することができる。かくて、画素Ｐと同一走査線上の
他の画素Ｐ′は、すべて画素Ｐと同時に処理をすること
が可能である。

量子化誤差の分配係数ｋａ、ｋｃ、ｋｎは、従来の方法
の場合と同様に、クリティカルではないが、例えば、合
計が１となり、かつ、注目画素からの距離の逆数に比例
するように定めるのが簡明である。このルールによれば
、ｋｎ＝（２ｖ’丁）／２ｋ　ｃ　＝　ｖ’Ｔ　−１ｋＤ＝（２−Ｖ′Ｔ）／２あるいは、近似的に、ｋｍ＝５／１６ｋｃ＝６／１６ｋｏ＝５／１”６としてもよい。なお、カラー表示の場合には、Ｒ。

０、Ｂ各成分について同様な処理を行なう。

本方法によれば、量子化誤差の分配範囲が従来方法の場
合よりも多少偏るが、実験結果によれば、表示画像の品
質の低下は、はとんど問題にならない。

第１図は、第２図の構成の具体例を、特に並列化中間調
データ発生装置２について、示したものである。ただし
、第ｉ注目画素に対する部分のみが代表として図示され
ており、実際には同様な回路が多数並列に設けられる。

メモｌ）　ｌ内の原画像データは、セレクタ３１により
、１走査線ずつ順次読出されて、レジスタ３２に送られ
る。レジスタ３２はｌ走査線の全画像データを１処理サ
イクルの間保持し、その内容は、後述のようにして、処
理中の走査線からの量子化誤差の分配を受けた鎌、同一
容量のレジスタ３３に送られる。レジスタ３２は、その
内容をレジスタ３３に送ると、次の走査線の画像データ
を受取る。したがって、レジスタ３３は、レジスタ３２
から見て、１本前の走査線の画像データを保持し、これ
が表示色決定処理の対象となる。すなわち、レジスタ３
３の内容は、処理中の走査線１ｊ上の注目１画素（第４
図Ｐ及びＰ’　　）の所望示色データ（Ｉｐ　）であり
、レジスタ３２の内容は、その次の走査線ｔＩ　＋　１
　上の画素（第４図り。

Ｃ，Ｂ等）の原画像色データ（Ｉ′Ｄ、工′ｃ。

Ｉ’ａ等）である。ただし、第１図には、それらの画素
位置の代表として、Ｐ、Ｄ、Ｃ，Ｂのみが示されている
。以下、これらの代表的画素についての処理として説明
する。

最近色選択回路１１は、陵で詳述するが、表示可能色の
中から注目画素Ｐの所望示色Ｉｐに最も近いものを選出
して、その色番号をレジスタ１２に送るとともに、その
色データＦｐｆ：Ｖジスタ１３に送る。レジスタ１２に
送られた色番号は、表示色として、セレクタ３４を介し
てミ　フレームバッファ３の対応する走査線の対応する
画素位置に書込まれる。一方、レジスタ１３に送られた
表示色の色データ１，１Ｐは、減算６１４により、当該
注目画素Ｐの所望示色データＩｐから減算されて、その
結果である量子化誤差Ｅはレジスタ１５に入れられる。

レジスタ１６，１７．１８は、量子化誤差分配係数ｋＤ
、ｋｃ、に！ｌを保持しており、これらの係数は、乗算
器１９，２０．２１により、レジスタ１５内の量子化誤
差Ｅと乗算され、その結果である量子化誤差分配量は、
それぞれレジスタ２２，２３．２４に入れられる。これ
らの量子化誤差分配量は、加算器２５，２６．２７によ
り、次に処理される走査線上の所定の近傍画素り、Ｃ，
Ｈの原画像色Ｉ’ｎ　、　Ｉ’ｃ　、　Ｉ’ｍに加算さ
れて、その結果である変更された所望示色データＩｎ、
Ｉｃ、Ｉｓは、レジスタ２８，２９゜３０を経て、それ
ぞれ対応する画素位置り、Ｃ。

Ｂに戻され、かくて量子化誤差の分配が実現される。以
上の処理はレジスタ３３内の全画素に対して並行して行
なわれ、それが終ると、レジスタ３２の内容はレジスタ
３３に移され、そして、次の未処理走査線ｔ５．２のデ
ータがレジスタ３２に読出される。

基本的構成としては、前記の回路群１１〜３０が１走査
線上の全画素に対して並列に設けられる。

しかし、要求される処理速度がそれほど高くなければ、
並列設置数を減じて、並直列形式で処理するようにして
もよい。なお、量子化誤差の分配範囲を拡げて、もう１
本後の走査線上の画素にまで及ぶようにする場合には、
レジスタ３２の前段に同様なレジスタを置き、それに対
しても回路群１６〜３０を設ける。

最近色選択回路１１の内部構成の一例は、第５図に示さ
れている。注目−素Ｐの所望示色データＩｐは、第１図
のレジスタ３３から読取られて、レジスタ４０に格納さ
れる。一方、ｔｊｌＪ御部４１は、表示可能色の色番号
を順番に発生して、ビデオルックアップテーブル４２を
サーチするとともに、レジスタ４３に一時的に記録する
。ビデオルックアップテーブル４２は、各色番号に対応
して表示可能色の色データを保持しており、制御部４１
から与えられた色番号に対応する表示可能色データＦ＋
を、レジスタ４４に読出す。演算器４５は、所望示色と
ビデオルックアップテーブルから、読出された表示可能
色の距離を求めるため、レジスタ４０の内容Ｉｐとレジ
スタ４４の内容Ｆ＋の差の２乗を計算し、その結果をレ
ジスタ４６に入れる。レジスタ４７は、結果的には過去
における最小色間距離を保持するレジスタであるが、初
期状態としては充分大きい値がセットされる。比較器４
８は、レジスタ４６の内容とレジスタ４７の内容を比較
し、前者の方が小さければ、制御信号をゲート４９，５
０．５１に送って、これらのゲートをオンにする。その
結果、レジスタ４３，４４゜４６の内容がレジスタ５２
，５３．４７にそれぞれ送られて、旧内容を更新する。

したがって、レジスタ５２と５３と４７は、常に、その
時までに候補に上った表示可能色の内で最も所望示色に
近いものの色ＴｔＦ号と、色データと、色間距離とを保
持している。以上の動作を反覆して、ビデオルックアッ
プテーブルに収容された全表示可能色のチェックが終了
すると、１ｉｉｌＩＷＪ部４１は制御信号を発生して、
ゲート５４．５５をオンにし、レジスタ５２．５３の内
８’に第１図のレジスタ１２゜１３に送出する。この時
のレジスタ５２と５３の内容は、所望示色に最も近い表
示可能色の色番号と色データに他ならない。

色間距離は、単色又は白黒画像の場合には差の絶対値を
用いてもよい。また、Ｒ，Ｇ、Ｂなどの複数の色成分を
含む場合には、各成分の差の２乗の和とすればよい。

原画像色の色数（レベル数）が極端に多い場合でなけれ
ば、第５図の回路は、その全体を、各入力色データに対
応して予め算定した最近表示可能色の番号と色データを
保持するテーブルで置換することができる。

以上に示した実施例は、専用のハードウェアを新たに組
んだものであるが、別の形態として、第１図の回路群１
１〜３０の代りに、それと同等の処理を行なうようにプ
ログラムされた汎用のパイプラインプロセッサやアレイ
プロセッサなどを用いることもできる。パイプラインプ
ロセッサの場合には、完全な意味での並列処理ではない
けれども、時間的には並行して処理を行なうことによっ
て、やはり処理時間の大幅な短縮がもたらされる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、充分高い品質の擬似中間調画像を、短
い処理時間で表示することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されたディスプレイ装置の一例を
示すブロックダイヤグラム、第２図は第１図の概括的な
ブロックダイヤグラム、第３図は従来の平均誤差最小法
を説明する模式図、第４図は本発明の基礎をなす修正さ
れた平均誤差最小法を説明する模式図、第５図は第１図
における最近色“選択回路の構成の一具体例を示すブロ
ックダイヤグラムである。ｌ・・・原画像データメモリ、３・・・フレームバッフ
ァ、４・・・表示部、１１〜１３・・・所望示色に最も
近い表示可能色を選択する回路部分、１４．１５・・・
量子化誤差を算出する回路部分、１６〜２４・・・量子
化誤差の分配量を算出する回路部分、２５〜３０・・・
量子化誤差を近傍画素に分配する回路部分、３２・・・
次に処理される走査線のデータを保持するレジスタ、３
３・・・処理中の走査線のデータを保持するレジスタ。

Claims

【特許請求の範囲】

１、限られた数の表示可能色を有するディスプレイ装置
において、処理中の走査線上の注目画素についてその所
望表示色に最も近い表示可能色を選択して表示部に供給
する過程と、この選択された表示可能色の前記所望示色
に対する量子化誤差を当該注目画素の近傍の画素群中未
処理走査線上のものにのみ重みを付けて分配する過程と
からなる処理を、処理中の走査線上の複数の画素に対し
て並行して遂行することを特徴とする、擬似中間調画像
の表示方法。