使用誤差平面編碼的數(shù)據(jù)壓縮方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供圖像數(shù)據(jù)的壓縮/解壓縮方法及裝置。一種圖像數(shù)據(jù)的壓縮方法包括：接收圖像數(shù)據(jù)，其中該圖像數(shù)據(jù)被分割成多個訪問單元并針對每一訪問單元作壓縮;應(yīng)用第一數(shù)據(jù)壓縮至該訪問單元以為該訪問單元產(chǎn)生第一位元流，其中該第一位元流的大小小于或等于該訪問單元的目標位元預(yù)算;如果第一位元流的大小小于該訪問單元的目標位元預(yù)算，應(yīng)用第二數(shù)據(jù)壓縮至該訪問單元的誤差數(shù)據(jù)，以為該訪問單元產(chǎn)生第二位元流。本方法的解壓縮會根據(jù)第一位元流以產(chǎn)生第一重建數(shù)據(jù)，如果有第二位元流，會再解出誤差數(shù)據(jù)，并根據(jù)第一重建數(shù)據(jù)與誤差數(shù)據(jù)產(chǎn)生最后的解壓縮結(jié)果。
【專利說明】使用誤差平面編碼的數(shù)據(jù)壓縮方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及視頻數(shù)據(jù)的壓縮及解壓縮。特別地，本發(fā)明涉及的方法與系統(tǒng)為有限位元預(yù)算下的有損數(shù)據(jù)壓縮，并使用誤差平面編碼技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)是在圖像及視頻編碼系統(tǒng)中越來越重要的一項技術(shù)以縮減數(shù)據(jù)冗余。數(shù)據(jù)壓縮一個重要的益處是減少對外部記憶體的需求，這能減少整個系統(tǒng)的成本。數(shù)據(jù)壓縮的另一個益處在于減少數(shù)據(jù)的大小可能可以降低存取外部記憶體的頻寬需求，因此可使用較低頻率的動態(tài)隨機存取記憶體(dynamic random-access memory, DRAM)。為獲得更好的壓縮率(本案定義為壓縮后數(shù)據(jù)大小比原始數(shù)據(jù)大小的比率，越低越好)，當壓縮影像的品質(zhì)損耗是可以被接受時，一般常使用有損數(shù)據(jù)壓縮方法。舉例來說，如JPEG標準就是被廣泛采用的有損數(shù)據(jù)壓縮方法
[0003]傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，如JPEG，一般基于幀的編碼數(shù)據(jù)。基于幀的壓縮技術(shù)的最小編碼單元典型是8x8或是16x16，這限制了這些算法在較小的訪問單元的系統(tǒng)中的應(yīng)用。對于算法在固件系統(tǒng)的實施，訪問單元(access units, AUs)具有較小的大小是特別重要的，如:8xl, 16x1，32x1，4x4等等。此外,較小的訪問單元大小能允許較簡單的壓縮方法及更靈活的配置，因而能夠幫助平行處理且特別適合固件的實施。
[0004]另一基于幀的壓縮技術(shù)的挑戰(zhàn)是壓縮數(shù)據(jù)的位元流大小變化與原始影像相關(guān)。例如，復(fù)雜的區(qū)域所壓出的位元流比較大，而單純的區(qū)域所壓出的位元流比較小。因此，如果想要找出特定區(qū)域影像的位元流資料并不容易，可能需要從頭開始解碼。在許多圖像和視頻相關(guān)的應(yīng)用中，可能需要存取某塊特定位置的圖像資料。如JPEG壓縮圖像的一已選擇的小區(qū)域可能需被播放，或者前一圖像中的一塊區(qū)域可能需被訪問以進行運動補償(motioncompensation)。任意基于巾貞或者基于大的圖像基礎(chǔ)的壓縮在訪問所需視頻數(shù)據(jù)之前,可能需要訪問和處理大量的已壓縮數(shù)據(jù)。這會引起更多的電力消耗和在固件實施中低效的DRAM頻寬的使用。使用較小的訪問單元(AUs)，并且讓每個訪問單元的位元預(yù)算固定，可使得記憶體的訪問和電力的損耗問題可以被減輕。然而，針對每一訪問單元作壓縮后，有可能壓縮后的位元流大小是小于位元預(yù)算的，因為傳統(tǒng)的高效率有損壓縮并無法精確的控制所壓出位元大小。在視頻和圖像編碼系統(tǒng)中，需要開發(fā)一種數(shù)據(jù)壓縮方案，能夠基于小的訪問單元和同時有效地使用全輸出位元預(yù)算，實現(xiàn)高的壓縮效率(即低壓縮率，本案定義為壓縮后數(shù)據(jù)大小比原始數(shù)據(jù)大小的比率)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述編碼/解碼效率較低或質(zhì)量較差的問題，本發(fā)明提供一種圖像數(shù)據(jù)壓縮及解壓縮方法，且提供相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)的壓縮及解壓縮裝置。
[0006]一種圖像數(shù)據(jù)的壓縮方法，該方法包括:接收圖像數(shù)據(jù)，其中該圖像數(shù)據(jù)被分割成多個訪問單元；應(yīng)用第一數(shù)據(jù)壓縮至每一訪問單元以為該訪問單元產(chǎn)生第一位元流，其中該第一位元流的大小小于或等于該訪問單元的目標位元預(yù)算；響應(yīng)該第一數(shù)據(jù)壓縮的結(jié)果，如果第一位元流的大小小于該訪問單元的目標位元預(yù)算，應(yīng)用第二數(shù)據(jù)壓縮至該訪問單元的誤差數(shù)據(jù)，以為該訪問單元產(chǎn)生第二位元流，其中，該誤差數(shù)據(jù)對應(yīng)該訪問單元的原始數(shù)據(jù)與第一重建數(shù)據(jù)之間的差異，該第一重建數(shù)據(jù)對應(yīng)第一位元流的解碼結(jié)果，也可由第一數(shù)據(jù)壓縮產(chǎn)生；此壓縮方法會提供該第一位元流；及若該第二位元流存在，提供該第二位元流。在一范例中，該第二數(shù)據(jù)壓縮包括應(yīng)用位元平面編碼至位元平面順序數(shù)據(jù)，其中，該位元平面順序數(shù)據(jù)是以一位元平面順序掃描該誤差數(shù)據(jù)的最高有效位至最低有效位產(chǎn)生；取該位元平面順序數(shù)據(jù)的前N個位元作為該的第二位元流，該第二位元流作為該第二數(shù)據(jù)壓縮的結(jié)果，其中N為該訪問單元的目標位元預(yù)算與第一位元流大小的相減。
[0007]—種圖像數(shù)據(jù)的解壓縮方法，該方法包括:接收與圖像數(shù)據(jù)的訪問單元相關(guān)的位元流，其中該位元流包括第一位元流，且依據(jù)該第一位元流的情況，該位元流也可能進一步包括第二位元流；使用第一數(shù)據(jù)解壓縮解碼該第一位元流，以產(chǎn)生對應(yīng)于該訪問單元的第一重建數(shù)據(jù)；如果該第二位元流存在(例如，第一位元流大小小于位元預(yù)算)，使用第二數(shù)據(jù)解壓縮解碼該第二位元流，以產(chǎn)生第二重建數(shù)據(jù)，其中，該第二重建數(shù)據(jù)對應(yīng)于該訪問單元的誤差數(shù)據(jù)；若該第二位元流存在，合并該第一重建數(shù)據(jù)及該第二重建數(shù)據(jù)以產(chǎn)生該訪問單元的最終重建數(shù)據(jù)；否則使用該第一重建數(shù)據(jù)作為該訪問單元的最終重建數(shù)據(jù)。在一范例中，該解碼方碼包括使用位元平面編/解碼方法來解碼該第二位元流。
[0008]本發(fā)明實施例更提供一用于圖像數(shù)據(jù)壓縮的裝置，該裝置包括:一模塊，用于接收圖像數(shù)據(jù)，其中該圖像數(shù)據(jù)被分割成多個訪問單元；一模塊，用于應(yīng)用第一數(shù)據(jù)壓縮至每一訪問單元以為該訪問單元產(chǎn)生第一位元流，其中該第一位元流的大小小于或等于該訪問單元的目標位元預(yù)算；一模塊，用于響應(yīng)該第一數(shù)據(jù)壓縮的結(jié)果，如果第一位元流的大小小于該訪問單元的目標位元預(yù)算，應(yīng)用第二數(shù)據(jù)壓縮至該訪問單元的誤差數(shù)據(jù)，以為該訪問單元產(chǎn)生第二位元流，其中，該誤差數(shù)據(jù)對應(yīng)該訪問單元的原始數(shù)據(jù)與第一重建數(shù)據(jù)之間的差異，該第一重建數(shù)據(jù)對應(yīng)該第一位元流的解碼結(jié)果，也可由第一數(shù)據(jù)壓縮產(chǎn)生；一模塊，用于提供該第一位元流；及若該第二位元流存在，提供該第二位元流。
[0009]一用于圖像數(shù)據(jù)解壓縮的裝置，該裝置包括:一模塊，接收與圖像數(shù)據(jù)的訪問單元相關(guān)的位元流，其中該位元流包括第一位元流，且該依據(jù)該第一位元流的情況，該位元流進一步包括第二位元流；一模塊，使用第一數(shù)據(jù)解壓縮解碼該第一位元流，以產(chǎn)生對應(yīng)于該訪問單元的第一重建數(shù)據(jù)；一模塊，用于如果該第二位元流存在(例如，第一位元流大小小于位元預(yù)算)，使用第二數(shù)據(jù)解壓縮解碼該第二位元流，以產(chǎn)生第二重建數(shù)據(jù)，其中，該第二重建數(shù)據(jù)對應(yīng)于該訪問單元的誤差數(shù)據(jù)；一模塊，用于若該第二位元流存在，合并該第一重建數(shù)據(jù)及該第二重建數(shù)據(jù)以產(chǎn)生該訪問單元的最終重建數(shù)據(jù)；否則使用該第一重建數(shù)據(jù)作為該訪問單元的最終重建數(shù)據(jù)；及一模塊，用于為該訪問單元提供該最終重建數(shù)據(jù)。
[0010]本發(fā)明提供的壓縮及解壓縮方法及相應(yīng)的裝置，藉由對誤差數(shù)據(jù)的處理，能夠提高圖像效率和/或壓縮質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1揭露了基于小訪問單元的有損數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的流程圖的范例。
[0012]圖2揭露了基于有限位元預(yù)算的有損數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)的流程圖范例，其中，應(yīng)用誤差平面編碼方法以提高重建圖像的質(zhì)量。
[0013]圖3揭露了包含誤差數(shù)據(jù)預(yù)處理和位元平面編碼的誤差平面編碼技術(shù)的示范性流程圖。
[0014]圖4揭露了通過限制誤差平面的位元深度進行的誤差數(shù)據(jù)預(yù)處理的范例。
[0015]圖5A揭露了依據(jù)本發(fā)明通過編碼最高有效位(most significant bit,MSB)至最低有效位(least significant bit, LSB)的誤差數(shù)據(jù)的誤差平面編碼方法的范例。
[0016]圖5B揭露了依據(jù)本發(fā)明的一實施方式的位元平面編碼，其中該誤差平面包括3個范例“2，O, -1”，且該誤差大小位元深度為2。
[0017]圖6揭露了基于有限位元預(yù)算的訪問單元的數(shù)據(jù)解壓縮技術(shù)的示范性流程圖，其中，誤差平面編碼被實施以提高重建數(shù)據(jù)的質(zhì)量。
[0018]圖7揭露了依據(jù)本發(fā)明的位元平面編碼和解碼的實例。
【具體實施方式】
[0019]傳統(tǒng)的高效數(shù)據(jù)壓縮方法經(jīng)常引起大小可變的輸出流，因為有限的位元預(yù)算而留下一些未使用的輸出位元。依據(jù)本發(fā)明的實施例，該自AU壓縮殘留的位元預(yù)算可被用于進一步提高該修復(fù)的圖像質(zhì)量。通過在已壓縮的AU位元流中使用該殘留的位元預(yù)算傳輸該圖像/視頻數(shù)據(jù)更多的編碼信息，該圖像/視頻數(shù)據(jù)的質(zhì)量可以被提高。以此方式的挑戰(zhàn)是針對可變長度的AU壓縮位元流，有效地使用殘留的位元預(yù)算。本發(fā)明介紹誤差平面編碼(Error plane coding, EPC)以有效地編碼殘留的位元預(yù)算中的每一 AU的誤差數(shù)據(jù)，即作為范例，可使用位元平面編碼(bit-plane coding, BPC)編碼誤差數(shù)據(jù)。
[0020]本申請的一范例中，該有損數(shù)據(jù)壓縮可用于具有固定壓縮率的圖框或圖像緩存壓縮，以符合規(guī)定大小的外部DRAM。在基于AU的數(shù)據(jù)壓縮系統(tǒng)中，通常的做法是獨立限制每一單獨的AU的輸出位元流的大小，以簡化系統(tǒng)實施及提供隨機訪問(random access)任意的AUs。舉例來說，一壓縮預(yù)算為原始大小的0.5X被設(shè)定為每一 AU的目標，該每一 AU的大小被設(shè)計為被壓縮至原始大小的一半或者少于一半。每一 AU的壓縮數(shù)據(jù)大小依據(jù)該輸入數(shù)據(jù)的特性和已選的壓縮系數(shù)如量化指數(shù)變化。上述變化使得輸出位元流的大小很難精確的等于AU的位元預(yù)算。為了保證就算在最壞的情況下，該輸出位元流的大小也不會超出該預(yù)算，每一AU的壓縮被謹慎地設(shè)計，所以該輸出位元流的大小總是小于或等于該預(yù)算。故，該AU的輸出經(jīng)常具有殘留的位元預(yù)算。
[0021]圖1揭露一基于訪問單元的有損數(shù)據(jù)壓縮。源圖像110被分割成多個訪問單元120。然后，每一訪問單元120被有損數(shù)據(jù)壓縮單元130以一目標壓縮率壓縮。舉例來說，一訪問單元可包含16-byte且被設(shè)定為以一 0.5的壓縮率壓縮至小于等于8_byte。該有損壓縮輸出的位元流131依次輸入一輸出緩存140，在該壓縮數(shù)據(jù)被以轉(zhuǎn)移至外部DRAM之前，臨時存儲該一個或多個壓縮訪問單元。
[0022]在本發(fā)明中，發(fā)展一種兩步壓縮方案以全部利用該輸出位元預(yù)算和提高數(shù)據(jù)壓縮質(zhì)量。該第一步驟是為該多個獨立的訪問單元提供一壓縮方法。在這個步驟中，該每一 AU的數(shù)據(jù)被壓縮至一小于或者等于該輸出位元預(yù)算的位元流大小。為了保證該壓縮數(shù)據(jù)在目標預(yù)算內(nèi)，與壓縮方法有關(guān)的編碼參數(shù)需被調(diào)整。第二步驟是提供另一方法以使用殘留的位元預(yù)算以提高壓縮質(zhì)量。雖然第二步驟中通過使用誤差數(shù)據(jù)填充殘留的位元預(yù)算將會產(chǎn)生一固定大小的輸出位元流，通過在第一步驟中選擇合適的編碼參數(shù)，所需壓縮比可以被保證。
[0023]圖2揭露本發(fā)明一實施例的示范性系統(tǒng)。其中提供第二編碼方法以使用每一AU的殘留的位元預(yù)算來編碼誤差數(shù)據(jù)。源圖像210被分割成多個訪問單元220，如8xl、16xl、32x1,4x4或者8x8等等。每一訪問單元220被一有損數(shù)據(jù)壓縮單元230壓縮，以產(chǎn)生一第一位元流231，其中該第一位元流231被依次存儲在一輸出緩存240內(nèi)。舉例來說，設(shè)定一目標壓縮比r，如r=0.5，每一 SxlAU的目標輸出位元預(yù)算為32位(此例中，假設(shè)每一像素為8位，每一訪問單元為64位)。本領(lǐng)域通常知識者知曉多種有損數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，如變換編碼和小波編碼。這些編碼技術(shù)通常包括熵編碼，如可變長度編碼或算法編碼。因此，不再在此詳細描述有損編碼技術(shù)的細節(jié)。如果一有損數(shù)據(jù)壓縮為該AU產(chǎn)生y位元，這一結(jié)果可為第二編碼方法殘留(x_y)有效位。舉例來說，一 AU的有損數(shù)據(jù)壓縮可以產(chǎn)生28位元，因此，剩余一 4位元的殘留預(yù)算。然而，如果該第一位元流等于目標位元預(yù)算，即(x_y)=0，這表示沒有為第二數(shù)據(jù)壓縮剩下殘留的位元預(yù)算。因此，這種情況下，第二數(shù)據(jù)壓縮不會被執(zhí)行。
[0024]為了利用該第一步驟殘留的位元預(yù)算，有損壓縮的冗余，也叫誤差數(shù)據(jù)，第一次獲得是從該AU的原始數(shù)據(jù)中減去該AU的重建數(shù)據(jù)。加法器260被用于自該原始數(shù)據(jù)221中減去第一重建數(shù)據(jù)251以形成該誤差數(shù)據(jù)261。有損數(shù)據(jù)解壓縮單元250被用于恢復(fù)該第一重建數(shù)據(jù)251。然后使用一第二編碼方法編碼該誤差數(shù)據(jù)261產(chǎn)生一第二位元流271。如圖2顯示，誤差平面編碼單元270是示范性的第二編碼方法。依據(jù)本發(fā)明的誤差平面編碼，可以產(chǎn)生精確合適該目標位元預(yù)算的已編碼位元。該第一位元流231和該第二位元流271在該壓縮數(shù)據(jù)被傳輸至外部記憶體之前，均被存儲在一輸出緩存240中。
[0025]如圖2所示，該誤差平面編碼單元270被用于編碼該誤差數(shù)據(jù)。在一些情況下，該第一數(shù)據(jù)壓縮會導(dǎo)致無損壓縮，其中，該所有誤差數(shù)據(jù)均為O。在這些情況下，無須應(yīng)用第二數(shù)據(jù)壓縮。該無損數(shù)壓縮的情況可在該第一位元流中使用一語法元素來表示。舉例來說，在這種情況下，量化指數(shù)(Quantization index)可以被設(shè)置為O以表示該第一數(shù)據(jù)壓縮是無損的。因此，該第二數(shù)據(jù)壓縮可以被跳過，以減少能量損耗。如果應(yīng)用該第二數(shù)據(jù)壓縮，該EPC會對誤差數(shù)據(jù)做位元平面掃瞄(bit-plane scan)，并根據(jù)剩余位元預(yù)算，從位元平面的最低有效位至最高有效位開始丟棄。因此，該EPC能精準控制該位元流的大小以符合該位元預(yù)算。一 EPC的范例顯示于圖3，其中，該EPC的處理包括誤差數(shù)據(jù)預(yù)處理310及位元平面編碼320。該誤差數(shù)據(jù)預(yù)處理310是處理和準備該誤差數(shù)據(jù)，使其更適合隨后的編碼，以提高編碼效率及/或提高編碼質(zhì)量。該誤差數(shù)據(jù)可能具有寬的動態(tài)范圍及/或表現(xiàn)在大的位元深度，這會引起隨后的位元平面編碼是非常低效的。依據(jù)本發(fā)明的一實施例，誤差數(shù)據(jù)預(yù)處理能夠減少該誤差數(shù)據(jù)的動態(tài)范圍，被用于如圖4所示的數(shù)據(jù)剪輯。其中，e(i) I指的是誤差數(shù)據(jù)e(i)在像素位置i的絕對值。一誤差數(shù)據(jù)限制410 (Thr)可被選擇以剪輯該誤差數(shù)據(jù)，因此，若e(i)3Thr,e(i)=Thr且若e(i) ￡Thr, e (i) =_Thr。該誤差數(shù)據(jù)可由一個符號位(sign bit)及η-位誤差大小(n-bit magnitude)表示。舉例來說,若該誤差限制Thr被設(shè)置成1，該誤差大小將被限制在O和I (即，1-位元表示)。因此，該誤差數(shù)據(jù)將被表示為0、+1或者-1。類似地，若該誤差限制Thr被設(shè)置成3，該誤差大小將被限制在O、1、2及3(即，2-位元表示)。 當數(shù)據(jù)剪輯(clipping)被用于該誤差預(yù)處理的范例，其他預(yù)處理裝置也可以被使用。舉例來說，量化(quantization)或數(shù)據(jù)舍入(rounding)也可以取代剪輯，被用于減少表示該誤差數(shù)據(jù)的位元數(shù)。在另一范例中，數(shù)據(jù)濾波(filter)如中值濾波(median filter)也可以被應(yīng)用至該誤差數(shù)據(jù)的預(yù)處理以準備隨后的編碼。進一步，一預(yù)處理的組合裝置也可以被使用。如一中值濾波器可以被應(yīng)用至該誤差數(shù)據(jù)，隨后進行上述的數(shù)據(jù)剪輯。
[0026]在預(yù)處理該誤差數(shù)據(jù)后,位元平面編碼(bit-plane coding,BPC)被用于編碼該已預(yù)處理的誤差數(shù)據(jù)。該位元平面編碼自最高有效位至最低有效位排列該誤差數(shù)據(jù)以產(chǎn)生一位元平面順序數(shù)據(jù)(自高優(yōu)先級至低優(yōu)先級)。該位元平面編碼選擇該位元平面輸出自高優(yōu)先級的位元至低優(yōu)先級的位元。換 句話來說，該位元平面編碼選擇該第一樣本的最高有效位(MSB),然后至該第二樣本的MSB…至最后樣本數(shù)據(jù)的MSB。接著,繼續(xù)該第一樣本的MSB-1，然后是該第二樣本的MSB-2，以此類推。該最后樣本數(shù)據(jù)的LSB將是該位元平面編碼的最后一個位元。該位元平面順序數(shù)據(jù)將被剪輯以填補該殘留的位元預(yù)算。在剪輯該位元平面順序數(shù)據(jù)的過程中(本案中簡稱為有序數(shù)據(jù)(ordered data))，在位元平面順序中的自該第一樣本數(shù)據(jù)的MSB至該最后樣本數(shù)據(jù)的LSB能夠填滿該殘留的位元預(yù)算的位元，被保留作為該第二位元流，而剩余的有序數(shù)據(jù)則不被考慮。圖5A揭露了依據(jù)本發(fā)明實施例產(chǎn)生有序數(shù)據(jù)的范例。在圖5A中，該已預(yù)處理的誤差數(shù)據(jù)相當預(yù)包含3個樣本的一個AU，其中，該誤差數(shù)據(jù)大小的位元深度為2。在像素i的已預(yù)處理的誤差數(shù)據(jù)大小被表示為Bi，j,其中，j=0，…，(M-1)，且M相應(yīng)于該已預(yù)處理的誤差數(shù)據(jù)大小的位元深度。因此，該已預(yù)處理的第一樣本的兩大小位元分別顯示為BI，I (為MSB)和BI，0(為LSB)。通過沿著如圖5A揭露的該位元平面的箭頭指示的方向掃描該第一樣本數(shù)據(jù)的MSB至最后樣本數(shù)據(jù)的LSB，產(chǎn)生該有序數(shù)據(jù)。因此，圖5A的范例中的有序數(shù)據(jù)為{BI，1;B2，1;B3，1;B1，0;B2，0;B3，0}
ο
[0027]本發(fā)明的一 BPC的一實施例描述了使用符號和大小來表示誤差數(shù)據(jù)。當依據(jù)該誤差數(shù)據(jù)的大小部份，填補該有序數(shù)據(jù)至該殘留的位元預(yù)算時，該誤差數(shù)據(jù)的符號(sign)部分也必須被考慮。依據(jù)本發(fā)明一實施的誤差數(shù)據(jù)的符號部分的編碼裝置宣稱，對于該第二位元流，對于每一誤差數(shù)據(jù)，將對應(yīng)的符號位元插入誤差數(shù)據(jù)大小的第一個遇到的“I”位元之后。舉例來說，正數(shù)的符號位元被編碼成位元“0”，而負數(shù)的符號位元被編碼成“I”。一樣本值為“_4”包括一符號位元“I”和大小“4”。該大小可以被編碼成常規(guī)的二進制表示。因此，該大小可以被表示為“100”(若3-位元位元深度被使用)。該符號位元(即“I”)被插入在二進制表示的大小的第一個非O位元(“I”)后面。因此，依據(jù)本發(fā)明，一值“_4”插入符號位元可表示為“1100”。在位元平面編碼中，每一個數(shù)據(jù)樣本的數(shù)據(jù)自位元平面的MSB至LSB被編碼。該第一 “ I ”位元及其接下來的符號位元被認為位元平面掃描的一實例，其中，該接下來的符號位元應(yīng)總被包含在該BPC位元流中。需明白的是，該符號位元的定義也可以被逆定義，正數(shù)符號為“1”，負數(shù)符號為“0”，其余的處理無須改變。上述范例描述了合并該符號位元至使用位元平面編碼的大小部分。本領(lǐng)域通常知識技藝者可以使用其他的裝置插入該符號位元以執(zhí)行本發(fā)明。舉例來說，每一誤差數(shù)據(jù)的符號位元可與該誤差數(shù)據(jù)的大小一同被存儲在一預(yù)決定位置(pre-determined location),如大小的二進制數(shù)據(jù)的開始或者末端或者與該誤差數(shù)據(jù)的大小分離。當該誤差數(shù)據(jù)的第一“I”位元被包含在該BPC位元流中，相關(guān)的符號位元被立即插入到該第一“ I”位元后。在該誤差數(shù)據(jù)的符號與大小均被編碼以填補該殘留的位元預(yù)算后，位元平面編碼位元流(即該第二位元流)被合并至該有損壓縮的輸出位元流(即該第一位元流)。更進一步，基于二進制表示的其他符號-大小也可被用于執(zhí)行本發(fā)明。舉例來說，依據(jù)傳統(tǒng)的二進制表示(如:位元深度為3，5->”101”和3->”011”)的該大小的位元可以逐位元被反向(如:5->”010”及3->”100”)，且該符號位元可以被插入在該第一“O”位元后，這將導(dǎo)致使用上述傳統(tǒng)的二進制表示相同的效果。
[0028]圖5B揭露了一包含大小位元和符號位元的位元平面編碼的范例,其中，該AU包含三個誤差樣本，相應(yīng)的為“2”，“O”及“-1”，且該位元深度的大小為2。依據(jù)上述的一實施例，該三個誤差樣本將被第一編碼成“1，0(s)，0”，“0，O，，及“0，I, I (s) ”，其中后面接“ (s) ”的位元表示符號位元。進一步，該第一“I”位元和其接下來的符號位元被下劃線標示以強調(diào)當該第一 “ I ”位元被包含在該BPC位元流中，該符號位元也被包含在BPC位元流中。下一步驟是自MSB至LSB掃描該誤差樣本，且相應(yīng)在誤差數(shù)據(jù)的大小位元的第一非O ( “I”)位元后插入該符號位元。因此，導(dǎo)致該位元流為{1，O(S), 0，0，0，0，1，I (S)}。如果該殘留的位元預(yù)算為5位元,然后該第二位元流是前5位元，即{1，0(s), 0，O, 0}。該最后的3位元，S卩{0，l，l(s)}被忽視。如果該第一“I”位元被包含在該BPC位元流中，且無更多的殘留的位元預(yù)算在其后有效以包含該符號位元，則該第一 “ I ”位元及其接下來的符號位元被忽視。在這種情況下，該第一“ I ”位元并不需要被包含在該BPC位元流內(nèi)，或者若其被包含在該BPC位元流內(nèi)，解碼器將忽視他。
[0029]圖6揭露了依據(jù)本發(fā)明的一實施例解碼器解碼EPC壓縮位元流的范例。解碼單元的輸入緩存610包含第一位元流和第二位元流的數(shù)據(jù)。該第一位元流611藉由有損數(shù)據(jù)解壓縮單元620解碼以提供一第一重建數(shù)據(jù)621。因為該第一位元流被長度可變編碼，該第一位元流的大小并不固定。取決于長度可變編碼技術(shù)的使用，該第一位元流和該第二位元流之間的分隔符可能不被知曉，直至該第一位元流被解碼。舉例來說，當一訪問單元的所有數(shù)據(jù)被解碼，該第一位元流的末段被決定。依據(jù)本發(fā)明的一實施例，該有損數(shù)據(jù)解壓縮單元620可以在其解碼該第一位元流后，決定該第一位元流的大小。該第一位元流的大小信息(或者該第一位元流的末端信息)622被用于識別該第二位元流。作為替換的，一標識相應(yīng)于(End of Block,Ε0Β)可被用于指示該第一位元流的末端。在一些情況下，該系統(tǒng)可使用一個獨特的碼字作為該第一位元流和第二位元流之間的分隔符。因此，該第二位元流可以被識別而無須解碼該第一位元流，且同時解碼該第一位元流和第二位元流成為可能。因為該第一位元流可能用完該有效的位元預(yù)算，該訪問單元可能不存在該第二位元流。如果該訪問單元存在該第二位元流，該第二位元流612被該誤差平面解碼單元650解碼以獲得重建誤差數(shù)據(jù)651。該重建誤差數(shù)據(jù)651隨后藉由該加法器630被加至該第一重建數(shù)據(jù)621以產(chǎn)生解碼數(shù)據(jù)，即圖6顯示的重建訪問單元640。如果該第二位元流不存在，該第一重建數(shù)據(jù)621被用于作為該重建訪問單元640。
[0030]圖7揭露了對圖5B所示的BPC位元流進行位元平面解碼的范例。位元平面解碼為位元平面編碼的逆處理。依據(jù)本發(fā)明的一實施例自大小位元的最高有效位至最低有效位解碼該已被位元平面編碼的誤差數(shù)據(jù)。每一樣本數(shù)據(jù)的第一非O大小位元后的一位元為輿該將被解碼的樣本數(shù)據(jù)相關(guān)的符號位元。該第二位元流是由圖5B的范例產(chǎn)生的，即，{1,0,0,0,0}被用于重建該誤差數(shù)據(jù)及。該第二位元流的位元被分配至該重建誤差數(shù)據(jù)在位元平面內(nèi)的自MSB至LSB的位元位置。對于每一樣本數(shù)據(jù)的第一 “ I ”位元后面接著的被插入的位元為一符號位元。因此，在步驟A中，該第一 “I”位元及其接下來的位元(即“O”)被分配至相應(yīng)于該第一樣本數(shù)據(jù)的MSB及符號位元的位元位置。在步驟b中，下一位元(即，“O”)被分配至相應(yīng)于該第二樣本數(shù)據(jù)的MSB的位元位置。在步驟c中，再下一位元(即，“O”)被分配至相應(yīng)于該第三樣本數(shù)據(jù)的MSB的位元位置。在步驟d中，該最后位元(即，“O”)被分配至相應(yīng)于該第一樣本數(shù)據(jù)的LSB的位元位置。在步驟d后，沒有更多的有效位元可分配該重建誤差數(shù)據(jù)。這些空的位元位置將被一默認值(即O)填滿，如圖7所示的“(O) ”。作為替換的，該重建誤差數(shù)據(jù)的位元位置可以初始化為默認值，如所有的為O，則無需填滿未被分配的位元位置。因此，該重建數(shù)據(jù)為{2，O，O}。
[0031]本領(lǐng)域的通常知識技藝人員依據(jù)本發(fā)明上下文所描述的實施方式可以執(zhí)行本發(fā)明，且本領(lǐng)域的通常知識技藝人員可依據(jù)本發(fā)明對實施方式進行多種修改。且本發(fā)明的總體精神可以應(yīng)用至其他實施方式。因此，本發(fā)明并不限制于上述實施方式，其包括依本發(fā)明揭露的精神和新穎的特征產(chǎn)生更廣泛的范圍。在上述細節(jié)描述中，多種特定的細節(jié)描述是為了提供本發(fā)明最深入的理解。本領(lǐng)域的通常知識技藝者能夠明白本發(fā)明可以被實施。
[0032]雖然本發(fā)明已就較佳實施例揭露如上，然其并非用以限制本發(fā)明。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種的變更和潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當視之前的權(quán)利要求書所界定為準。
[0033]上述依據(jù)本發(fā)明的合并位元平臺編碼誤差數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)壓縮的實施方式可通過多種硬件、軟件碼或上述結(jié)合實現(xiàn)。舉例來說，本發(fā)明的一實施例可為電路集成到視頻壓縮芯片，或者程序碼集成到視頻壓縮系統(tǒng)，以進行相應(yīng)處理。該DRAM記憶體可以為圖像或者視頻壓縮芯片的外部記憶體或者這些芯片的內(nèi)部記憶體，或者其他形式的記憶體，如FPGA(field programmable gate array)內(nèi)部記憶體。本發(fā)明的一實施例也可為集成在程序碼在圖像或者視頻壓縮/解壓縮軟件上執(zhí)行在CPU、數(shù)字信號處理器(Digital SignalProcessor, DSP)以進行相應(yīng)處理。本發(fā)明還可包含一系列功能，并由電腦處理器、數(shù)字信號處理器、微處理器、現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array, FPGA)執(zhí)行。通過執(zhí)行定義本發(fā)明實施例的機器可讀軟件碼或韌件碼，上述處理器可根據(jù)本發(fā)明執(zhí)行特定任務(wù)。軟件碼或韌件碼可在不同程序語言和不同格式或方式中進行。軟件碼可編譯成不同的目標平臺。不過，不同的編碼格式、方式和軟件碼語言，以及與本發(fā)明有關(guān)的使碼執(zhí)行任務(wù)的其它方法均符合本發(fā)明的精神，落入本發(fā)明的保護范圍。
[0034]雖然本發(fā)明數(shù)據(jù)壓縮及解壓縮已以較佳實施例揭露如上，可被實施在多種可讀軟件碼或韌件碼或者其結(jié)合。然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，當可做些許更動與潤飾，因此本發(fā)明之保護范圍當視后附之申請專利范圍所界定者為準。
【權(quán)利要求】
1.一種圖像數(shù)據(jù)的壓縮方法，該方法包括: 接收圖像數(shù)據(jù)，其中該圖像數(shù)據(jù)被分割成多個訪問單元； 應(yīng)用第一數(shù)據(jù)壓縮至每一訪問單元，為該每一訪問單元產(chǎn)生第一位元流，其中該第一位元流的大小小于或等于該每一訪問單元的目標位元預(yù)算； 響應(yīng)該第一數(shù)據(jù)壓縮的結(jié)果，應(yīng)用第二數(shù)據(jù)壓縮至該每一訪問單元的誤差數(shù)據(jù)，為該每一訪問單元產(chǎn)生第二位元流，其中，該誤差數(shù)據(jù)對應(yīng)該每一訪問單元的原始數(shù)據(jù)與第一重建數(shù)據(jù)之間的差異，該第一重建數(shù)據(jù)對應(yīng)該每一訪問單元的第一數(shù)據(jù)壓縮； 提供該第一位元流；及 若該第二位元流存在，提供該第二位元流。
2.如權(quán)利要求1所述的壓縮方法，其特征在于，若該第一位元流的大小等于該目標位元預(yù)算，該應(yīng)用該第二數(shù)據(jù)壓縮至該訪問單元的誤差數(shù)據(jù)的步驟被跳過。
3.如權(quán)利要求1所述的壓縮方法，其特征在于，若該第一數(shù)據(jù)壓縮導(dǎo)致一無損壓縮，該應(yīng)用該第二數(shù)據(jù)壓縮至該訪問單元的誤差數(shù)據(jù)的步驟被跳過。
4.如權(quán)利要求1所述的壓縮方法，其特征在于，該第二數(shù)據(jù)壓縮包括位元平面編碼應(yīng)用于位元平面順序數(shù)據(jù)，其中該位元平面順序數(shù)據(jù)是以位元平面順序掃描該誤差數(shù)據(jù)的最高有效位至最低有效位形成。
5.如權(quán)利要求4所述的壓縮方法，其特征在于，該第二數(shù)據(jù)壓縮進一步包括在進行該位元平面編碼之前執(zhí)行誤差數(shù)據(jù)預(yù)處理。
6.如權(quán)利要求5所述的壓縮方法，其特征在于，該誤差數(shù)據(jù)預(yù)處理包括剪輯處理、數(shù)據(jù)量化處理、數(shù)據(jù)濾波處理、數(shù)據(jù)舍入處理或者這幾種處理的集合。
7.如權(quán)利要求4所述的壓縮方法，其特征在于，該誤差數(shù)據(jù)的每一樣本數(shù)據(jù)被表示為符號和大小，其中該符號被表不為一符號位兀，且該大小被表不為一個或多個大小位兀。
8.如權(quán)利要求7所述的壓縮方法，其特征在于，如果該一個或多個大小位元包含一個“ I ”，相應(yīng)于該樣本數(shù)據(jù)的符號位元被插入在該一個或多個大小位元的第一個“ I ”位元后，且使用該一個或多個大小位元及該插入的符號位元作為二進制來表示該樣本數(shù)據(jù)；否則使用相應(yīng)于該樣本數(shù)據(jù)的該一個或多個大小位元作為二進制來表示該樣本數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求4所述的壓縮方法，其特征在于，該位元平面順序數(shù)據(jù)的前N位元被使用作為該第二位元流，且其中N為一整數(shù)，相應(yīng)于訪問單元的第一位元流的大小與目標位元預(yù)算之間的差異。
10.如權(quán)利要求9所述的壓縮方法，其特征在于，該位元平面順序數(shù)據(jù)超出該前N位元的位元被忽視。
11.如權(quán)利要求1所述的壓縮方法，其特征在于，該訪問單元的該第二位元流被附加至該訪問單元的該第一位元流。
12.如權(quán)利要求1所述的壓縮方法，其特征在于，該訪問單元的第一重建數(shù)據(jù)是使用第一數(shù)據(jù)解壓縮解碼該訪問單元的第一位元流產(chǎn)生的。
13.一種圖像數(shù)據(jù)的解壓縮方法，該方法包括: 接收與圖像數(shù)據(jù)的訪問單元相關(guān)的位元流，其中該位元流包括第一位元流，且該依據(jù)該第一位元流的情況，該位元流進一步包括第二位元流； 使用第一數(shù)據(jù)解壓縮解碼該第一位元流，以產(chǎn)生對應(yīng)于該訪問單元的第一重建數(shù)據(jù)；如果該第二位元流存在，使用第二數(shù)據(jù)解壓縮解碼該第二位元流，以產(chǎn)生第二重建數(shù)據(jù)，其中，該第二重建數(shù)據(jù)對應(yīng)于該誤差數(shù)據(jù)，該誤差數(shù)據(jù)相應(yīng)于該訪問單元的原始圖像數(shù)據(jù)與該訪問單元的該第一重建數(shù)據(jù)之間的差異； 若該第二位元流存在，合并該第一重建數(shù)據(jù)及該第二重建數(shù)據(jù)以產(chǎn)生該訪問單元的最終重建數(shù)據(jù)；否則使用該第一重建數(shù)據(jù)作為該訪問單元的最終重建數(shù)據(jù)；及為該訪問單元提供該最終重建數(shù)據(jù)。
14.如權(quán)利要求13所述的解壓縮方法，其特征在于，該第一位元流的總大小小于或等于該訪問單元的目標位元預(yù)算。
15.如權(quán)利要求13所述的解壓縮方法，其特征在于，該第一位元流的情況對應(yīng)于該第一位元流的大小小于該訪問單元已知的位元預(yù)算。
16.如權(quán)利要求13所述的解壓縮方法，其特征在于，該合并該第一重建數(shù)據(jù)與該第二重建數(shù)據(jù)的步驟對應(yīng)于求和該第一重建數(shù)據(jù)與該第二重建數(shù)據(jù)。
17.如權(quán)利要求13所述的解壓縮方法，其特征在于，該第二數(shù)據(jù)解壓縮對應(yīng)位元平面解碼，且該位元平面解碼解壓縮該第二位元流是通過以位元平面順序自最高有效位置到最低有效位置分配該第二位元流至該第二重建數(shù)據(jù)。
18.如權(quán)利要求17所述的解壓縮方法，其特征在于，該第二重建數(shù)據(jù)的一個或多個位元位置沒有被分配到該第二位元流的位元則被分配一默認值。
19.如權(quán)利要求17所述的解壓縮方法，其特征在于，如果一“I”位元第一次被分配至該第二重建數(shù)據(jù)的一樣本數(shù)據(jù)，該第二重建數(shù)據(jù)在該“ I ”位元后的位元被分配至該樣本數(shù)據(jù)的一符號位兀。
20.如權(quán)利要求13所述的解壓縮方法，其特征在于，該第一數(shù)據(jù)解壓縮在解壓該第一位元流后決定該第一位元流的大小。
21.一用于圖像數(shù)據(jù)壓縮的裝置，該裝置包括: 一模塊，用于接收圖像數(shù)據(jù)，其中該圖像數(shù)據(jù)被分割成多個訪問單元； 一數(shù)據(jù)壓縮單元，應(yīng)用第一數(shù)據(jù)壓縮至每一訪問單元，為該訪問單元產(chǎn)生第一位元流，其中該第一位元流的大小小于或等于該訪問單元的目標位元預(yù)算； 一誤差平面編碼單元，響應(yīng)該第一數(shù)據(jù)壓縮的結(jié)果，應(yīng)用第二數(shù)據(jù)壓縮至該訪問單元的誤差數(shù)據(jù)，為該訪問單元產(chǎn)生第二位元流，其中，該誤差數(shù)據(jù)對應(yīng)該訪問單元的原始數(shù)據(jù)與第一重建數(shù)據(jù)之間的差異，該第一重建數(shù)據(jù)對應(yīng)該訪問單元的第一數(shù)據(jù)壓縮； 一模塊，用于提供該第一位元流；及 若該第二位元流存在，提供該第二位元流。
22.一用于圖像數(shù)據(jù)解壓縮的裝置，該裝置包括: 一模塊，接收與圖像數(shù)據(jù)的訪問單元相關(guān)的位元流，其中該位元流包括第一位元流，且該依據(jù)該第一位元流的情況，該位元流進一步包括第二位元流； 一數(shù)據(jù)解壓縮單元，使用第一數(shù)據(jù)解壓縮解碼該第一位元流，以產(chǎn)生對應(yīng)于該訪問單元的第一重建數(shù)據(jù)； 一誤差平面解碼單元，如果該第二位元流存在，使用第二數(shù)據(jù)解壓縮解碼該第二位元流，以產(chǎn)生第二重建數(shù)據(jù)，其中，該第二重建數(shù)據(jù)對應(yīng)于該誤差數(shù)據(jù)，該誤差數(shù)據(jù)相應(yīng)于該訪問單元的原始圖像數(shù)據(jù)與該訪問單元的該第一重建數(shù)據(jù)之間的差異；一模塊，用于若該第二位元流存在，合并該第一重建數(shù)據(jù)及該第二重建數(shù)據(jù)以產(chǎn)生該訪問單元的最終重建數(shù)據(jù)；否則使用該第一重建數(shù)據(jù)作為該訪問單元的最終重建數(shù)據(jù)；及一模塊，用于為該訪問單元提供該最終重建數(shù)據(jù)。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于，該第一位元流的總大小小于或等于該訪問單元的一目標位元預(yù)·算。
【文檔編號】H04N19/42GK103716634SQ201310456221
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月2日
【發(fā)明者】周漢良, 吳東興, 李坤儐, 朱啟誠 申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司