专利名称：用于数字图象信息的选择数据的压缩的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字图像信息的选择数据压缩技术，特别涉及把数字信息提供给数字显示屏。这包括多种形式的数字显示屏，包括大屏幕LED显示器、LCD显示器、LCD投影机、等离子电视和类似形式的装置。
阴极射线管(CRT)仍主宰着以电视或类似形式的显示器装置的全球市场。因此，在数字显示器主宰的以视频、胶卷或其他类似记录机构获取的原始数据被便利直接的数字记录到数字传输和再生的数字机构完全取代之前需要有一些时间。
CRT的操作是使屏幕上的特定像素的亮度或强度由被阴极射线管加速到屏幕的点上的电子数量来决定。然而，施加到阴极射线管的电力或电压对应被加速电子的数目导致—非线性响应。此缺少的线性是已知的且被视为迦玛效应。
不同的传输或再生标准设定不同的迦玛函数来说明此线性的缺乏。迦玛函数不仅在诸如NTSC或PAL的工业标准间改变，也随监视器和相似显示器技术的专有品牌而改变。
目前的记录技术包括模拟照相机，他们自身以非线性工作，虽然它们需要对再生有信号的显示器的特定迦玛函数来进行补偿，在补偿程序期间会有—点清晰度的损失。
若以数字形式来记录信息，各种强度由预估的二进位数字来记录。例如，若使用8位技术来记录信息，则不同级别的强度根据在8位二进位数中可用的256个可能的二进位数字来分级。这显然是强度的线性表示。因此，为了允许这种数字信息利用传统非线性技术来显示，需要把一迦玛函数加入到该信息，以在信息的每一位的强度和单独步骤问提供一非线性相互关系。
不管用什么方法记录数据，当呈现为再生时，数据很可能变成具有迦玛函数的模拟或数字形式。只有在记录程序已直接在数字设备上执行，且在直接意图是用在数字显示器上时没有迦玛函数已被加入，这种函数才可能不存在。由广播进行的传输也得益于在降低杂音时缺少线性。
这样的结果是大多数数字显示器需要带有非线性数据工作。
当模拟信号被接收以表示数字显示器的图像信息时，首先的步骤之一是把模拟信号转换成数字信息来处理。不管是从模拟或初始数字转换来的，信号随后需要被线性化以去除迦玛函数，并以将正确表达预计图像的实质上为线性操作的数字显示方式来提供数据。若经处理的信号直接提供给数字显示器，明显的视觉扭曲可能以低强度的色彩而发生。对于低强度色彩，一旦去除了迦玛函数，二进位信息上的单个步骤后可导致在强度上的清楚的视觉改变。这导致被认为是马赫纹带的效应，其中靠近黑色的低强度彩色区显示清楚的彩带，在此数字信息上的单个二进制步骤需要从原始非线性信号中表示在色彩上的大百分比的改变。相反，在高强度色彩下的情形也成立，使得任何已去除迦玛函数的高信号强度色彩可容易地呈现在数字显示器上。在反迦玛数字表示和非线性信号间的大百分比误差在低强度色彩时发生，在较高强度色彩时有最小误差。
为了克服此效应，过去已采取了不同方法。
一种方法为在数字显示器的表示上使用一些误差扩散。其效果为在正常时纹带边界明显的区域中，在较低强度纹带中的有些像素被提供以较高强度纹带之值且反之亦然，来在强度上提供清楚的层次而非任何分立的步骤。
虽然这种效果对有些数字显示器有效，但其他数字显示器利用明显较大的和更清楚的像素。特别是对像素为较大单元且本身能被清楚看到的大型室内或室外LED显示屏。同时，显示器中的像素总数在有些显示器上可能较少，使得每个像素对整个图像都很重要。在这种显示器上使用误差扩散将导致清晰度的损失，而非简单地克服纹带。
作为选择，大多数LED显示器和其他数字显示器采取的方法为增加数字信息的准确度，随后借助于使用位的数的增加来去除迦玛函数。
通常，若8位数字信号被用作非线性信号的直接表示，则需要施加一反迦玛函数来把非线性数据线性化。施加此函数将损失一些准确度，正如较小二进位数损失清晰度。例如，若8位信号提供代表256可能分度的小数值数量16的表示，则反迦玛函数的施用可指出真实数值大概应为0.65。这种数无法被连续的8位二进位数来表示。因此输出可能仅为“1”。由于反迦玛计算的本性，正常情况下，数25可等于1.45，但在重新计算的线性化8位数据中仍需要表示为“1”。这只在那些较低强度值上发生。一般而言，数据将被截取或四舍五入而损失有效数字。
一旦反迦玛函数已被使用为10位数以在这些低强度色彩上允许较大程度的准确度，则可借助于输出8位数据来使用较大准确度。
当然，有些系统利用来自外围的较高位，虽然这样的装置在整个系统需要较大处理能力时自然是较昂贵的。对于诸如标准视频这种较经济的形式的数字图像信息而言，使用8位技术已变为标准。
一旦施加了反迦玛函数，在色彩上损失清晰度意味着包含一些256预计级别的原始8位信息在输出时被缩减。对于实质为NTSC信号标准的反迦玛函数2.2，只有大约184个预计输出色彩可使用8位输出。然而，若8位输入接收反迦玛函数且提供成为一10位输出，则大约可有233个色彩。以较高位输出，甚至更多色彩可通过提供被认为足以充分对应于原始模拟信号的实质上相同的256个预计色彩的16位输出获得。提供数据上的位的增加的困难在于，一旦已施加反迦玛函数，所有下游设备必须同样能够传输或处理10位数据。
再有，特别注意一下在大屏幕LED显示器的情况下，这种显示器通常提供一系列可互相连接的显示器面板以方便整个屏幕的运输、组装和标准控制。在屏幕的各个预置的可互相连接的部分上的控制板上预留10位数据路径将相当昂贵。因此，现有的技术解决方法为提供反迦玛函数，且只在数据已到达设置在屏幕的各相互连接部分上的各个控制板时才增至10位数据。虽然，由于在各控制板上必须包括适合的装置来实施此项功能而增加控制板的成本但减少了对于至各段落的昂贵的数据路径的需要。一般通过设置在基板上的具有8位输入和10位输出的Eprom而很容易解决。提供连接的成本、及对每个基板上的Eprom进行编程将明显增加显示器屏的整体成本。
因此，在第一方面中，本发明可广泛称为包括传输或存储用于数字显示器系统的图像数据的方法，该方法包括施加一反迦玛函数，来把所得的数据数值线性化，并且把该线性化数值提供为一高阶数；接收所述的线性化高阶数，并且若该数低于能被传输或存储在低阶数据系统上的至少一第一个临界值，则把该线性化高阶数传输或存储在该数据系统上以供数字显示器系统使用；和把所述的高阶数压缩超过所述的至少第一临界值，也使之适合该低阶数据系统存储或传输，且随后解压缩并供数字显示器系统使用。
优选地，所述至少第一临界值被设定为小于或等于可传输或存储在n-1个通道的数据系统上的一个数值，其中n等于该低阶数据系统的最大级次。
优选地，高于第一临界值的该高阶数值被压缩成可传输或存储在n-1个通道的数据系统上的数值，其中n等于该低阶数据系统的最大级次。
优选地，该第一临界值被设定为对应于由作为2x的一个值的一个在二进位序列中的单一动作位所表示的值，其中x值是一整数。
优选地，x等于n-1。
优选地，该未经压缩和该经压缩数值被传输或存储在n-1个通道上，且其余通道被用来指出数值的压缩状态。
作为选择，m个通道或位被使用为被利用的指示位和多个压缩状态。
因此，在第二方面中，本发明可广泛称为包括传输或存储用于数字显示器系统的图像数据的装置，该装置包括
转换装置，施加一反迦玛函数，并且把数据值线性化成经线性的化高阶数；选择装置，选择低于至少第一临界值的线性化高阶数；压缩装置，把高于该至少第一临界值的线性化的高阶数压缩；及输出装置，可连接于低阶通讯或存储系统来传输或存储该选定和经压缩的数值。
优选地，该转换、选择和压缩是由可编程存储装置来实施的。
优选地，该可编程存储包含一个Eprom。
作为选择，该转换、选择和压缩，至少有一部分可由逻辑电路来实施。
优选地，该选择根据至少第一临界值来选择小于或等于可传输或存储在n-1个通道上的最大值，其中n等于该低阶系统的级次。
优选地，所述至少一个剩余通道被用来指出数值的压缩状态。
因此，在第三方面中，本发明可广泛称为包括用来把所传输或存储线性化数据从一低阶数据系统解压缩成一高阶数据系统来供数字显示器系统使用的装置，其中所述线性化数据包括低于至少第一临界值的经解压缩值和高于该至少第一临界值的经压缩值和指出数值的压缩状态的指示位或位，该装置包括切换装置，被所述指示位或位驱动，以在至少两个分开的逻辑操作间选择所得的线性化数据值；若所述切换装置指出已接收了未经压缩值，则把该所得值直接输出；及若所述指示位或位指出经压缩的值，则把该低阶所得值的位解码成所述高阶数据系统的高阶数值。
因此，在第四方面中，本发明可广泛称为包括用来把所传输或存储的线性化数据从低阶数据系统解压缩成高阶数据系统来供数字显示器系统使用的方法，其中所述线性化数据包括低于至少第一临界值的未经压缩的值和高于该至少第一临界值的经压缩值和指出数值的压缩状态的指示位或位，该方法包括利用所述指示部分来在至少两个选择输入间切换输出；若所述指示部分指出未经压缩的值，则把该所得的值直接输出；及若所述指示位或位指出经压缩的值，则把所得的数据位解码成高阶输出数据。
虽然大部分描述参照了供即时使用的数字显示器的通讯或传输，可以理解本发明可以应用于在显示器或系统上使用前存储的数据。这可包括在与图像编辑软件或除了用于直接显示以外的其他使用前的存储。
处理非线性视频信号的困难，可在去除传统阴极射线管技术中固有的迦玛函数时发生。
传统非线性视频显示器提供响应于输入电压的非线性亮度。这被认为是从直接线性表示中偏离的公式的迦玛函数。
一般而言，数字显示器提供对输入电压的线性响应，并且因此需要在最终提供给数字显示前把所接收的非线性数据线性化。
图像数据的数字表示经常为8位形式。这是提供和处理数据的相对经济的形式。虽然数据位上的增加因在强度或亮度上可用较多的分立步骤而增加信息的准确度，高阶的处理和传输显然增加硬件成本。
在把模拟信号数字化时，通常使模拟信号转换成指出256个分立步骤的强度的8位信号。这256个步被认为可为一般被工业上接受的纯模拟信号提供充分的视觉相互关系。作为选择，数字数据通常已包括为非线性数据的迦玛函数。
然而，当数据想供数字显示器或系统使用时，需要借助于施加一反迦玛函数来线性化的额外步骤。
参考
图1，它显示了一旦已施加反迦玛函数的线性输出相对于非线性输入的数据的图表。
图1显示在接收也为8位的初始非线性数据时与表示为8位数据的线性输出相关的第一图表2。
从缺乏线性和在去除迦玛函数时低强度数的绝对值的减小，可看到在那些强度数上可能损失明显的准确度。
在图表的下部所表示的非线性数据显示了256个分立8位输入值中的61个值。在施加反迦玛函数时，可看到输出为8位形式时，从0到15的值将都等于0。在提供8位形式的输出中，不可能用整数以外的任何值来表示解答。其余者被截取或四舍五入。同样地，在输入数据上的16和25间的所有值将被输出的1来表示。
在绘图时，可看到实现的准确度的增加。图中的曲线为使最高的所得的非线性数据数在单一增量步骤中对应于线性化输出中的超过单一增量步骤。在低阶数中存在有效数字的损失和高阶数上冗余的有效数字。
在此说明书中，数语“级次”被用来指出表示数值需要的数据位等的数。在二进位系统中，数值1023需要10个数据位，然而255可由8位来表示。数值的级次针对其描述分别采用10和8。
图1还示出了当使用10位输出3时的对应的线性输出图表。这种10位输出，在8位输出中可用的单一增量步骤之间有四个增量步骤，以保留一些有效数字，并且在这些较低强度值中提供较大准确度。再有，可认为当达到较高强度值时，若不以任何明显效果来使用10位数的低阶位，则会在这种10位数上发生更大冗余。
参考图2，图表4提供了相对于各种非线性输入值的百分比误差。可看到对应于8位输出的转换图表4，在低强度值上提供的大程度的误差迅速减小到较高强度数上的最小误差。
与此对应的是进一步的图表5，它与可从本发明的优选形式获得的百分比误差相关。
本发明寻求借助于利用用于较低强度值的10位输出来补偿8位输出中固有的一些大误差。然而，本发明寻求维持这种转换的下游中的8位通讯、存储及/或处理路径。
当不在低强度数中利用10位数中的高阶位时，在把10位解决方案在8位数据通道上进行传输或存储是没有困难的。然而，高阶数不再以完整的10位形式来传输，因此，优选实施例寻求压缩那些高阶数，以允许在如8位数据系统的低阶数据系统上进行传输或存储。
这种压缩的结果为损失了高阶数上的一些有效数字。然而，当输入数据和10位输出有更大数的有效数字来工作时，在那些较大数上的有效数的损失只会在实际输出上产生小百分比的误差。
如图2中的图表5所示，较低等级数大致对应于那些完整的10位输出。然而，一旦输出达到通常由箭头6指出的区域，在与标准8位输出比较时会发生误差上的增加。在误差隐藏较低强度值上获得明显较大准确度时，做为牺牲，在高阶数中会有误差上的一些很小的增加。
关于装置的一般描述表示在图3中。此装置与发明的一优选形式相关联，其中原始输入被转换成8位数字信号且后续处理也期望利用8位技术。然而，已能理解本发明的方法可应用于其他位的组合。
如图3中显示的，初始非线性视频信号已被提供为8位数字信号10。这可被提供给一用于逻辑电路的如Eprom 11的可编程存储器装置，用来施加反迦玛函数。在优选形式中，此Eprom 11也施用于后面描述的压缩方法。
来自Eprom 11的输出仍为8位数据信号12，其可沿着标准8位通讯路径14传输到数字显示器使用的控制板19。在图中，数字显示器一般由控制板19驱动的单一LED18来指出。当然，实际上有多个这种LED由单一的控制板来驱动，其实，相同的考虑也应用于LED屏以外的诸如LCD、LCD投影机、电浆电视OLED、数字镜面装置等等的数字显示器。
同时，也适用于数据被存储在8位系统中以供后续使用的情形。
控制板19接收包括后面所描述的经压缩的数据的8位信号12。这可以被提供到可以具有8位输入和10位输出的解码器15。10位输出包含经解压缩的线性数据值来驱动数字显示器，且可提供至驱动电路16。通常，驱动电路16将包括把送入信号转换成由通讯路径17送出以驱动LED18的脉宽调制信号装置。
在现有技术方案中，除了解码15外的装置保持相同。然而，若数据路径要保持为8位数据路径，在低强度值上如图1中显示的有效的损失会在输出显示中产生马赫纹带。
作为选择的方法是提供来自Eprom 11的10位输出。然而，它也要求将数据路径14增加到10位的能力，或是在下游如在控制板19上进一步设置Eprom 11。一旦多个控制板被考虑用来驱动大的显示器，则在各个控制板上对这种Eprom 11的需要会加倍。
为了克服此困难，本发明使用Eprom 11来操作数字数据，并提供一些数据压缩。
实质上，送入的8位数据信号10可用来去除迦玛函数，且暂时作为10位值提供。可以理解在较低强度值时，在10位数中的高阶位绝对为0。因此，直接由8位输出和8位数据路径14提供与较低强度数对应的10位没有困难。
较高强度值则不需要高阶位来传输。本发明设定一临界值，使得高于该临界值的较高数据值被压缩而损失10位数的最低阶位，且仍由8位数据路径来进行传输。借助于只损失最低阶位来最小化准确度的损失。
所有这些可被解码器15来解码，以把信号重新转换成适当的10位数据，它已保留了低强度值上的准确度，并且与转换成较高强度值的8位数据相比，它引入了较小的百分比误差。
除了把高阶数压缩成适于在8位数据通道14上传输的数外，数据通道14也载有此优选形式的一个辩识器，使得该辩识器指出数据流为省略了高阶0位的经解压缩的数、或是随后需要解码的经压缩的数。据此，在此优选实施例中，Eprom 11输出的8位数据通道中的一个被用作指示器，使得只有其余七个数据位被用来实际传输不管是经压缩或经解压缩的数据值本身。
本发明的方法寻求在数的最低有效位的损失下提供低于一特定临界值的经解压缩的数据和高于该临界值的经压缩的数据。此优选形式利用10位线性化输出来提供它由传统8位数据路径，且包括一指示器位来把路径中的可用数据位缩减到七。若意图把低阶数的准确度最大化，则它们应尽可能多地被提供为未径压缩的状态。有七个位可用来传输实际数据，可理解为最方便的临界值为128因为127为能被七个二进位数字表示的最大数。虽然此值特别适合于此实施例，但其他组合的输入和期望的输出位可提供不同的临界值。一般而言，趋向于使临界值设定为小于或等于2n-1，其中n是下游数据路径14或下游数据存储系统的级次。最佳配置是在若单一临界值被使用，则临界值等于2n-1时。
应注意到，该方法可在替换阶段中使用，特别是更高级次位的组合。例如，可把第一临界值设定为低于该不压缩的第二临界值，使得两临界值中间的值受到第一级的压缩，而高于第二临界值的值受到高级压缩。
使用这种系统，12位数据可在例如8位系统上提供。为了调节至少一个额外指示器位来允许显示多个压缩状态，数据可能需要压缩成六个数据通道或位。其余两位可指出四个不同状态中压缩的最大者。数据被压缩成2n-m位，其中m等于指示位的数。在该8/12位的例子中，临界值可方便地提供为64、256、1024和4096。在低于64以下的初始12位数中的所有值可保持为不被压缩。那些64和256间的值可被4除使其也被置于在0和64之间。256和1024之间的值可除以16，那些在1024和4096间的值可被64除。
所有的值现在处于0和64之间，并且可在6数据位或通道上来存储或传输。其余两位可指出未经压缩或1st、2nd或3rd级的压缩。
该实施例进一步强化最低数据值的准确度。同样地，又有一些额外的误差被引入，且大多明显地刚刚超过各个新的临界值。然而，在低强度准确度上的明显增加可大于补偿。
在此8位至12位的例子中，可看到临界值已针对第一临界值被选为64。一旦两个通道被用作指示器，以把可用通道减至六个，这又与可在8通道数据路径上传输的最大值相对应。虽然对于该例而言，这是一个最大数，但是如果需要，则可把临界值减小。然而，因为把以未经压缩形式提供的数值的数最大化来把潜在误差最小化是所期望的，因此这样的最大可用值用作临界值将是被通常采用的。
256和1024之后的临界值仍为任意临界值。它依据期望来决定这些临界值的压缩程度。用两位作为指示器，可以指出最大的四个不同的未经压缩或经压缩的状态。若优选地用简单的逻辑电路而非Eprom或更复杂系统来实施，则所选的特定临界值提供相对容易的逻辑来解压缩。同样地，用来区分数据以提供压缩的值被保持在与位边界对应的相对容易的值。在编码期间，当编码步骤在与更复杂的线性化函数同时实施，以致必须需要Eprom时，在此优选例子中产生的区别很小。若压缩随着线性化步骤来实施，则它也可由相对简单的逻辑电路来实施，而且，与位边界对应的值的使用使逻辑更简单。当然，当试图在任一情形中用简单逻辑电路来解压缩时，位边界值的使用有助于程序。
此程序的优选形式显示在图6中。可看到一经压缩的12位被传输在8位上，其中位I0至I5被提供为六个数据值，而I6和I7被用作指示器位。用来承载数据或指示器值的特定位的指定完全是任意的。
指压缩的阶段和各种边界保持为如该实施例早期所标示的一样，作动I6位指出第一阶段的压缩、作动I7位和解除动作I6位指出第二阶段的压缩，且都作为高值的指示器表示最高压缩状态。
当有4个阶段可用时，位边界和压缩状态所选的数值被任意选择，以针对各个经压缩的状态的数据施加两个、四个和六个位的移位。
可从图6看到，当I6等于1时，在12位输出中的两最低位被零，且数据被映射到下一个六位，而四个上部位等于零。这在效果上是乘以四来把施加的第一压缩状态反转。下一个解压缩状态需要把数据移位至12位输出中的更高位，并且针对最高值的最后解压缩阶段，把六个数据位置于最高的六个输出中，而使最低六个输出都等于零。
此特殊例子把阶度均匀地分布在各经压缩的状态间。当需要把施加于较低数的压缩最小化且把施加于较高数的压缩最大化时，这不一定成立。临界值和压缩值的移位可提供作为替换的实施例。所讨论的12位数值的例子，把先前实施例中的64作为第一临界值，在128的第二临界值使得64和128间的数值除以2，在256处的进一步的临界值使得128和256间的12位数值除以4，且所有超过256的数值除以64，来把所有其余数值压缩成六个数据位。
在临界值的摇摆和压缩程度上的如此改变使低于256的数值的准确度最大化，代价是在首先施加最高压缩比率时的更大的误差。与前一实施例相比，与稍稍超过256的线性化12位数值对应的初始非线性数据因误差上的增加而最受影响。然而，当反迦玛函数的本性在最低值上产生最大误差时，这可作为一个优选替换例。
利用如所描述的单一临界值128，本发明的优选形式可把8位送入数据10而转换成一线性化10位数。若该数小于临界值128，则此数可直接输出在八个输出通道中的七个上。
对于大于或等于128的数值，10数字的数需要减少到能够只被七个二进位数字表示的值。最容易的实施方法为使用10数字二进位数除法，使得绝对值被减小到小于或等于127的值。
虽然理论上该除法可由随后在解码时被反向的任何适合的数执行，但最容易的实施是除以八。可以理解，数8被三个二进位数字表示，且用此数的除法将立即把10位二进位数减至七个二进位数字。较低数的除法可能不能提供充分压缩，而较高数的除法与需要的程度相比，要损失更多准确度。当然，数量8被使用在10数字数已被缩减至供传输用的七个二进位数字。针对不同系统的其他位组合可能具有不同的理想值。对于用逻辑电路来实施，利用与位边界，即2x之值，其中x是一整数对应的一整数，也是较容易的。
由Eprom 11实施的编码序列的最佳步骤为设定一指示器位，使得解码器15可识别送入数据为适于直接到输出的未经压缩数或需要处理的经压缩数。仍然，为了帮助容易操作，优选形式利用最高级次数据位作为指示器位，这允许具有最大利用位的经压缩的数超过要直接传输的七个最低阶位，和用作自由指示器的上部位。数据的替换映射到不同位成为了可能。
为了设定来自Eprom 11的8位输出的最高级次位，Eprom只需要加上值128，它把最高级次位设定为动作，并且把它加到其余7位上承载的经压缩的7二进位数字数。
总而言之，由Eprom 11在把8位数据线性化成10位数据后实施的编码序列的进行过度如下·若X(10位)＜128则Output(8位)＝X(10位)，·其他Output(8位)＝X(10位)/8+128。
解码装置15可简单地反向工作，这可表示如下·若Input(8位)＜128则Output(10位)＝Input(8位)。
·其他Output(10位)＝(Input(8位)-128)×8。
可看到在编码和解码序列中，128分别的加法和减少只用来把最高级次位设为动作，以指出经压缩的值。数值的压缩和扩张由数值8的除法和乘法来分别实施。
128的加法可由一逻辑“OR”来实施，以在适当时把它加至现有输出数。
如前述的，优选形式利用Eprom 11来反迦玛函数以及实施编码序列。反迦玛函数是把数据线性化的一种复数函数，且可容易地由这种Eprom来实施。在利用Eprom中，在相同装置中包括编码序列是很方便的，虽然编码序列可由相对简单的逻辑电路来实施。
相比较，解码是在个别控制板19上来实施的，并且优选地来把解码器15所需的硬件的复杂度最小化。
优选解码器15的方法显示在图4中。请参考此图，初始映射序列20说明在位7(即最高级次位)被设定为0的情形中的8位信号12映射成适合的10位数21。在此情形中，余下的0到6七个数据位被直接映射成对应10位数21的最低七个位。10位数21上三个位被设定为0。
若来自送入数据12的位7被显示为1，则替换输出22被显示。在该情形中，解码序列需要把送入的数乘以8，其效果为把七个接收的数据位移位成10位输出22上的七个位。可看到较低级痊位B0、B1和B2被设定于0，且其他被连续映射为使送入的数据的B0被映射成10位输出的B3。
指示器位的去除的128的初始减法，可通过简单地不把送入数据的位7映射成特定输出值来实施。而是将此位只用作逻辑电路中的切换位。
在至今所描述的优选实施例内仍有可能发生变化。
在实施由8的除法来把10位数压缩成七个可用数据位中，请注意，低于128的数据被直接传输而不需要对应的经历缩的值。因此，只在经压缩值被提供给自128到1023的10位数。在除以8后，8位数据的范围从16到127。数值128被加上，来把上部位设高，使得与这些经历缩值相关的8位数据12的范围从数值144到257。这只是除了128个未经压缩值以外，可被传输128个可能数值112个分立值。
其余16个未使用的数值可提供给数据传输中的其他函数利用。再者，这些无法表示特定数据值的额外的16个数值可在数据频谱中的不同部分来运用。
在前述的实施例中，自Eprom 11输出的8位数据值包含未经压缩值0到127和经压缩值144到255。因此数值128到143可供给额外功能使用。
若优选，经压缩值144到255可通过数值16的简单减法来移位，使得它们被传输为数值128到239，且让最上部数值供其他功能来使用。这可为替换功能提供那些上部数的较容易的选择。
再者，请注意逻辑上可以在此例中由除以数8来实施的压缩之前做移位。如果需要，试压缩的10位数可具有在除以8随后加上128前后它们减掉数值128。当在除法前初始的128被减掉时，可以理解，这将产生与随后减掉的16相同的移位。若意图对未使用的8位数据值做额外功能且优先于在增加的功能前使用的特定数据值时，此分立数值的移位在解码时可被反向且只被提供。
请也注意到，在前一实施例中解释的数据值也移位可简单地被提供给通过8位数据路径的连续数据，而非供额外的数值使用。它可简单地被期望以传输数据跨越从数值0到239的数据图。
参考图5a、5b、5c，被显示的逻辑电路来实施如前所述的解码器。
在此特定的实施例中，三个相同解码器24、25和26被显示。当处理供数字显示器用的数据时，数据一般被分成与个别色彩相关的个别数据流，使得这些色彩的强度的混合决定像素的最后组合色彩。因此，分立的解码逻辑电路24、25和26分别设置给红色、绿色和蓝色数据路径。其他色彩差可被使用。
参考旨在供红色电路24的电路来进一步说明逻辑电路。
如电路中显示的，多个切换器27被设置，以选择不同的输入。输入是呈8位数的形式，其中上部位被用来指出其余七个数是否处在未经压缩或经压缩状态。
来自送入数据的上部位链接至各个切换器27的通讯路径28。
如果送入数据中的上部位为0，则从每个切换器27选择“A”输入。考虑到输入29，这是来自数据路径的最低阶位，并且提供的通讯路径29不动作，这指出了七个数据位应直接提供到输出10位数的最低的七个数据位。因此输出30直接与输入29对应。这也适用于其余切换器27或所有的最低七个位。
作为接收的数，若通讯路径28不动作，则它被认为是具有小于128的数值的10位数，10位数上的三个位的输出31、32和33也被选为设定为接地零值的较低输入“A”。
若在此优选实施例中送入数据的最高级次位的指示器位动作，则有不同情况发生。在该情形中，通讯路径28被设定为高数值，且由各个切换机构27来选择“B”输入。
试图通过有效地以8乘该数来解压缩。这包括简单地将输入移位，并与比输入高的三位输出匹配。最低的三个输入应都设为零。
参考输出30，可看到输出“B”被设定为接地或零，且在前三个数据位进行重复。
参考输出34，“B”输入35现在被设定为来自送入数据的最低阶数据位。随后的各位被同样地映射以把送入数据值步进三个更高级次，以提供10位输出。在这种最简单的形式中，在此实施例中只有解码需要它。
可以看到，该特定实施例中针对10位数上的三个位包括更复杂的结构。该更复杂结构是由于在压缩和传输前，来自线性化10位数的数128被减掉了。这先前讨论的实施例有关，其中经压缩的数据被移位以从未经压缩的数据连续运作。为了随后把该初始的减法解码，需要加上128来获得最后经解码的10位数。
为了实现这一目的，一个“1”需要被加到10位数的第八位来产生正确输出31。这可由电路36来实施，因为一的加入也可能在二进位数、后续电路37和38中引起转移。
为了提供相同的电路36、37和38，电路36包括三个输入，尽管对于求和只需要两个。这些与输入相关的输入“CI”的输入中的一个在第一电路36上被设定于零。从适当的输入数据位39接收额外输入，且额外输入40可设定于“1”。当输入的“C”被设定于零时，求和被实施于输入的39和40且被两输出位41和42表示。输出41代表输出31求和后的正确值。输出42在适当时保持一转移值，且把它输入到后续电路37上的输入“CI”。
当“1”只需要提供予输出31时，在后续的两电路37和38上对应的“A”输入被设定为零。因此，电路在效果上简单地把转移值加至输入数据值，并且按需要在该位上附加任何必要的转移值来输出该数值。这对10位数的输出是不可能的解决方案时，来自电路38的最后转移值被简单地终止。
因此，可看到本发明提供一种方法和装置，借助于它们不管针对较低强度而获得的10位数的准确度，供数字显示器用的线性化数据可维持于如8位传输或存储的低阶传输或存储。其代价是可获得的较高强度上的分立值的稍微降级。
本发明也提供相对简单的逻辑操作，若使用多面板或多控制板显示器，该操作允许简单解码以减少多个解码点的成本。
虽然本发明无意限制那些特定的实施例，应理解的是，在此描述了本发明的优选实施例。在整个描述过程中参照的特殊整数被认为包括了等效者，其中，整个描述过程中，参照的适当的和特定的值可认为是简单的用于实施例的说明。
元件标号对照2-5 图表6 箭头10 8位数字信号11 Eprom12 8位数据信号14 数据通道15 解码器16 驱动电路17、28 通讯路径18 LED19 控制板20 初始映射序列21 10位数22 不同输出24-26 解码器27 切换器29、35 输入30-34、41、42 输出36-38 电路39 输入数据位40 额外输入
权利要求
1.一种传输或存储图像数据的方法，该图像数据是供数字显示器系统上的显示器使用的，该方法包括施加反迦玛函数，来把送入的数据数值线性化，且把该线性化数值提供为高阶数；接收该线性化高阶数，且若该数低于能被传输或存储在低阶数据系统上的至少一个第一临界值，则把该线性化高阶数传输或存储在该数据系统上以供数字显示器系统使用；及把该高阶数压缩以超过所述的至少第一临界值，使其也能够适于所述的低阶数据系统存储或传输，并且随后进行解压缩以供所述数字显示器系统使用。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述至少第一临界值被设定为小于或等于可在n-1个通道或位的数据系统上传输或存储的数值，其中n等于该低阶数据系统的最大级次。
3.如权利要求1所述的方法，其中高于第一临界值的所述高阶数值被压缩成可在n-1个通道数据系统上传输或存储的数值，其中n等于该低阶数据系统的最大级次。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述第一临界值被设定为一个值，这个值对应于由在作为2x的值的二进位序列中的单一动作位所表示的值，其中x值是一整数。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述x等于n-1。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述未经压缩和所述经压缩的数值被传输或存储在n-1个通道上，其余通道被用来指出数值的压缩状态。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述至少第一临界值被设定为小于或等于可传输或存储在n-m个通道的数据系统上的数值，其中n等于所述低阶数据系统的最大级次，且m等于指出压缩阶段的数的通道或位的最小数。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述至少第一临界值等于可传输或存储在n-m个通道或位的数据系统上的数值的数，且后续临界值等于乘以2x的所述第一临界值，其中x是整数。
9.一种传输或存储图像数据的装置，该图像数据是供数字显示器系统使用的，该装置包括转换装置，用于施加反迦玛函数且把数据值线性化成经线性化的高阶数；选择装置，用于选择低于至少第一临界值的线性化的高阶数；压缩装置，用于把高于所述至少第一临界值的线性化高阶数压缩；以及输出装置，可连接于低阶通讯或存储系统，以传输或存储所述选定和所述经压缩的数值。
10.如权利要求9所述的装置，其中所述转换、选择和压缩是由一可编程存储器装置来实施的。
11.如权利要求10所述的装置，其中所述可编程存储器包含一个Eprom。
12.如权利要求9所述的装置，其中作为选择，所述转换、选择和压缩至少在部分上可由逻辑电路来实施。
13.如权利要求9所述的装置，其中所述选择根据至少第一临界值来选择小于或等于可在n-1个通道上传输或存储的最大值，其中n等于所述低阶系统的级次。
14.如权利要求13所述的装置，其中至少一个剩余通道被用来指出数值的压缩状态。
15.如权利要求9所述的装置，其中所述选择根据至少第一临界值来选择小于或等于可在n-m个通道上传输或存储的最大值，其中n等于所述低阶系统的级次，并且m等于需要用来表示经压缩或未经压缩的状态的数目的最小通道或位。
16.如权利要求15所述的装置，其中该至少第一临界值被称为在n-m个通道或位上来传输或存储的允许的数值的最大数，并且其中后续临界值等于乘以2x的所述第一临界值，而且x为整数。
17.一种解压缩的装置，用来把所传输或存储的线性化数据从低阶数据系统解压缩成高阶数据系统来供数字显示器系统使用，其中这些线性化数据包括低于至少第一临界值的经解压缩值和高于所述至少第一临界值的经压缩值及指出数值的压缩状态的指示位或位等，该装置包括切换装置，由所述指示位或位等驱动以在至少两个分立的逻辑操作间选择送入的线性化数据值；若所述切换装置指出已接收的未经压缩的值，则把该送入值直接输出；以及若该指示位或位等指出经压缩的值，则把该低阶送入值的位解码成该高阶数据系统的高阶位。
18.如权利要求17所述的装置，其中所述未经压缩的值的直接输出包括把所述送入数值的低阶位逻辑地连接至所述高阶值的对应的低阶位，并且把该高阶值的其余位设定于零。
19.一种解压缩的方法，用来把所传输或存储的线性化数据从低阶数据系统解压缩成高阶数据系统来供数字显示器系统使用，其中所述线性化数据包含低于至少第一临界值的未经压缩的值和高于所述至少第一临界值的经压缩值及指出数值的压缩状态的指示位或位等，该方法包括利用所述指示部分来在至少两个不同输入间切换输出；若该指示部分指出未经压缩的值，则把该送入值直接输出；以及若所述指示位或位指出经压缩的值，则把送入数据位解码成高阶输出数据位。
全文摘要
本发明提供一种方法和装置来选择性地压缩数字图像数据，以将这种信息提供给数字显示屏或存储装置。本发明利用包括在数值和预计强度间的非线性表达的数字输入，并把它线性化为一高阶数。若此高阶数低于至少一个第一临界值，它将被传输或存储在将高阶位或通道全部标注为零的低阶数据系统上。若该高阶数值高于该临界值，则该数值的最高级次位被传输或存储在该低阶数据系统上，使得只有最低阶位遗失。由低阶数据系统接收的输入随后可被解码，输出的数据用于驱动数字显示器或其它用途。当线性化程序把实质性误差引入低阶数，把最小误差引入高阶数中时，本发明把引入到高阶数中的一些额外误差抵消掉，来增加那些低阶数的准确度。进一步的实施例利用多段压缩。
文档编号H04N5/202GK1419781SQ01807098
公开日2003年5月21日 申请日期2001年3月23日 优先权日2000年3月24日
发明者安东尼·范德文 申请人:亮屋科技有限公司