影像編解碼系統及方法

2023-06-15 01:40:41 4

專利名稱：影像編解碼系統及方法
技術領域：
本發明有關影像壓縮(image compression)，尤有關於影像編解碼系統及方法，以 達到更高的影像壓縮倍率。
背景技術：
傳統上，DPCM編碼技術用以儲存鄰近像素數據和目前像素數據的差值，一般影像 數據(假設是N比特數據)經過誤差訊號編碼之後，會多出一個比特來儲存正負號(即變 成(N+1)比特數據)，所以雖然DPCM編碼後的差值會集中在數值0以及其鄰近區間，但DPCM 編碼後的數據量會變為接近原來的二倍。之後，再利用霍夫曼編碼(Huffman coding)技術 將上述差值編碼，因此霍夫曼編碼後所產生的符號長度也會變長，進而造成霍夫曼編碼後 的數據量變多、平均碼長增加以及整體壓縮效率變低。另一方面，習知技術對彩色影像數據進行影像編碼時，通常是對紅(R)、綠(G)、藍 (B)三色數據個別進行誤差訊號編碼，換言之，利用同一顏色鄰近數據的相關性來集中編碼 後的數據量。但單色DPCM編碼後產生的編碼數據仍然不夠集中，使得後級霍夫曼編碼的平 均碼長的縮減效果不夠明顯。為解決上述問題，因此提出本發明。

發明內容
本發明的目的在於，解決現有的影像壓縮技術中編碼數量多，整體壓縮效率較低 的技術問題。為達到上述目的，本發明提供了一種影像編碼方法，用以接收一像素數據串流，並 產生一影像編碼串流，包含以下步驟暫存該像素數據串流中的一預設數目的像素數據於一緩衝器；對該預設數目的像素數據進行多次誤差訊號編碼與霍夫曼碼長累計，以產生一控 制訊號；對該預設數目的像素數據進行多次誤差訊號編碼與霍夫曼編碼處理，以產生R管 霍夫曼編碼數據串流，其中，R為正整數；以及根據該控制訊號，從該R管霍夫曼編碼數據中選擇其中一管輸出作為該影像編碼 串流。本發明還提供一種影像編碼系統，用以接收一像素數據串流，並產生一影像編碼 串流，包含一緩衝器，用以暫存該像素數據串流中的一預設數目的像素數據；一編碼電 路，耦接該緩衝器，用以對該預設數目的像素數據進行多次誤差訊號編碼與霍夫曼編碼處 理，進而產生R管霍夫曼編碼數據串流；一多工器，耦接該編碼電路，用以根據一控制訊號， 從該R管霍夫曼編碼數據中選擇其中一管輸出作為該影像編碼串流；以及，一決定電路，接收與輸入至該編碼電路相同的該些像素數據，用以對該些像素數據進行多次誤差訊號編碼 與霍夫曼碼長累計，進而產生該控制訊號；其中，該控制訊號被產生在該R管霍夫曼編碼數 據串流抵達該多工器之前。本發明還提供一種影像解碼系統，用以接收一影像編碼數據包，並產生一像素數 據串流，包含一標頭提取器，用以將該影像編碼數據包分為一標頭與一影像編碼串流一霍夫曼解碼器，對該影像編碼串流進行霍夫曼解碼處理，以產生一霍夫曼解碼 數據串流；一多次誤差訊號解碼裝置，對該霍夫曼解碼串流數據分別進行R種多次誤差訊號 解碼運算，以產生R管誤差訊號解碼數據串流，其中，R為正整數；以及一多工器，根據該標頭，從該R管多次誤差訊號解碼數據串流中選取其中一管輸 出作為該像素數據串流。本發明還提供一種影像解碼方法，用以接收一影像編碼數據包，並產生一像素數 據串流，包含以下步驟將該影像編碼數據包分為一標頭與一影像編碼串流對該影像編碼串流進行霍夫曼解碼處理，以產生一霍夫曼解碼數據串流；對該霍夫曼解碼串流數據分別進行R種多次誤差訊號解碼處理，以產生R管誤差 訊號解碼數據串流，其中，R為正整數；以及根據該標頭，從該R管多次誤差訊號解碼數據串流中選取其中一管輸出作為該像 素數據串流。本發明的有益效果在於，利用硬體的比特寬度(bit width)限制溢位(overflow) 的特性，使輸出編碼數據能共用符號，以達到更高的壓縮倍率。


圖1是本發明符號共用式誤差訊號編碼方法的一實施例的流程圖；圖2是本發明符號共用式誤差訊號解碼方法的一實施例的流程圖；圖3是本發明符號共用式誤差訊號編碼裝置的一實施例的架構圖；圖4是本發明符號共用式誤差訊號解碼裝置的一實施例的架構圖；圖5是本發明多次誤差訊號編碼裝置的一實施例的架構圖；圖6是本發明多次誤差訊號編碼數據的常態分布曲線的一個例子；圖7是本發明影像編碼系統的一實施例的架構圖；圖8是本發明影像解碼系統的一實施例的架構圖；圖9是本發明影像編碼方法的一實施例的架構圖；圖10是本發明影像解碼方法的一實施例的架構圖。附圖標記說明300_符號共用式誤差訊號編碼裝置；310-延遲器；320-減法器； 400-符號共用式誤差訊號解碼裝置；410-加法器；500-多次誤差訊號編碼裝置；510-—次 誤差訊號編碼器；520-多次誤差訊號編碼器串列；521- 二次DPCM編碼器；522-三次DPCM 編碼器；700-影像編碼系統；710-緩衝器；720-編碼電路；730-決定電路；731-比較器； 740 749-霍夫曼編碼器；750、830_多工器；760 769-霍夫曼碼長計算器；770-標頭附加器；800-影像解碼系統；810-霍夫曼解碼器；820 829-多次DPCM解碼器；840-標頭提 取器；850-多次DPCM解碼裝置。
具體實施例方式本發明的誤差訊號編碼裝置與誤差訊號解碼裝置可以利用硬體、軟體的其中之 一、或二者的任意組合來實施，例如純硬體實施的例子為一現場可程式邏輯閘陣列(field programmable gate array, FPGA)設計、或一特殊應用禾只體電路(application specific integrated circuit, ASIC)設計。本發明符號共用式誤差訊號編碼裝置利用硬體的比特寬度限制溢位的特性及軟 件的符號共用的機制，使經過誤差訊號編碼的符號數量和原始輸入數據一樣，因而可以有 效降低後級霍夫曼編碼所產生的符號長度和平均編碼長度。圖1是本發明符號共用式誤差訊號編碼方法的一實施例的流程圖。以下配合圖1， 詳細說明本發明符號共用式誤差訊號編碼方法。步驟S110 接收一 3比特影像數據串流X[n]。假設該3比特影像數據串流X[n]共 有 9 筆數據(0 彡 n 彡 8)，以二進位顯示如下{000,001,010,100，101，110，101，100，111}。 若上述9筆3比特影像數據串流X[n]以習知誤差訊號編碼處理，則產生的誤差訊號編碼 (以十進位顯示)數據如下{0，1，1，2，1，1，-1，-1，3}，其編碼數據的比特寬度會變成4比 特，數值範圍在_7 +7，故有高達15個符號。步驟S120 指定第0筆3比特影像數據X
作為第0筆3比特誤差訊號編碼數 據 Y
。當 n = 0 時，Y
= X
。步驟S130 將 n 值加 1，即 n = n+1。步驟S140 比較第n筆3比特像影像數據X[n]與第n_l筆3比特像素數據X[n_l]。 當X[n]彡X[n-1]時，跳到步驟S150 ；否貝IJ，跳到步驟S160。步驟S150:當X[n]彡X[n_l]時，3比特誤差訊號編碼數據Y[n] = X[n]-X[n-1]。步驟S160 當X[n] < X[n_l]時，3比特誤差訊號編碼數據Y[n]= X[n]-X[n-l]+23。步驟S170 判斷n值是否等於8 ？若是，則結束編碼；否則，回到步驟S130。就3比特輸入影像數據而言，根據本發明符號共用式誤差訊號編碼方法所產生的 編碼數據的共用符號如下+7、-1共用符號(+7) ；+6、-2共用符號(+6) ；+5、-3共用符號 (+5) ；+4、-4共用符號(+4) ；+3、-5共用符號(+3) ；+2、-6共用符號(+2) ；+1、-7共用符號 (+1) ；0使用符號(0)。從上述共用的符號可以觀察到，本發明原則上是採用正值符號來替 代負值符號，故編碼完的後所產生的9筆3比特誤差訊號編碼數據串流Y[n]如下{0，1，1， 2，1，1，7，7，3}，編碼數據串流Y[n]的比特寬度仍可維持在3比特，數值範圍0 +7，符號數 量只剩將近原來的一半(從15減少為8)。至於實施的手段是，若(X[n]-X[n-1])為負值 時(步驟S160)，只要再加23，就會變成正值符號，進而達到符號共用的功效。相較於習知 技術，本發明符號共用式誤差訊號編碼方法所產生的符號數量只有將近原來的一半，因此， 可以有效降低後級霍夫曼編碼所產生的符號長度和平均編碼長度，進而達到更高的影像壓 縮倍數。需注意的是，上述符號共用式誤差訊號編碼數據的解碼過程中，亦需搭配一個比特寬度等於3的誤差訊號解碼處理，如圖2所示，圖2是本發明符號共用式誤差訊號解碼方 法的一實施例的流程圖。以下配合圖1與圖2，詳細說明本發明符號共用式誤差訊號解碼方 法。就圖1的實施例而言，最後產生9筆3比特誤差訊號編碼數據Y[n] ={0,1,1,2,1, 1，7，7，3}，接著，再經過非失真的霍夫曼編碼與解碼處理後所產生的數據Y』 [n]如下{0， 1,1,2,1,1,7,7,3} 0步驟S210 接收一 3比特霍夫曼解碼數據串流Y』 [n]。步驟S220 指定第0筆3比特霍夫曼解碼數據Y』
作為第0筆3比特影像數據 X，
。換言之，當 n = 0 時，X，= r
。步驟S230 將 n 值加 1，即 n = n+1。步驟S240 3比特像素數據X，[n] = Y，[n]+X，[n-1]。本步驟產生的像素數據 (以十進位顯示)X』 [n]如下{0，1，2，4，5，6，13，20，23}，以二進位顯示如下{000，001， 010，100，101，110，1101，10100，10111}。步驟S250 判斷X』 [n]是否大於或等於8，即判斷X』 [n]是否溢位。若是，跳到步 驟S260，否則，跳到步驟S270。步驟S260:當X』 [n]彡8時，只取X』 [n]最低的3個比特數據。因為數據比特寬 度只取最低3個比特，因此溢位的數據都會消失，最後產生的3比特像素數據X』 [n]如下 {000，001，010，100，101，110，101，100，111}，和原始 3 比特像素數據 X[n] 一致。步驟S270 判斷n值是否等於8。若是，則結束解碼；否則，回到步驟S230。圖3是本發明符號共用式誤差訊號編碼裝置的一實施例的架構圖。參考圖3，本發 明符號共用式誤差訊號編碼裝置300，用以接收一 3比特影像數據串流X[n](以上述9筆 3比特影像數據X[n]為例)，以產生一 3比特誤差訊號編碼數據Y[n]，編碼裝置300包含 一延遲器310與一減法器320。延遲器310，用以根據一像素時脈(pixel clock)訊號ck， 將一 3比特影像數據X[n]延遲一個像素時脈，進而產生一 3比特延遲數據X[n-1]，其中，n 為大於或等於0的整數且X[-l] =0。減法器320用以將該3比特影像數據X[n]減去該3 比特延遲數據X[n-1]，進而產生一 3比特誤差訊號編碼數據Y[n]。請注意，本發明減法器 320的輸入數據X[n]、X[n-l]的比特寬度均為3比特，而輸出數據Y[n]的比特寬度仍為3 比特，本發明利用減法器320硬體上比特寬度限制溢位的特性，自然達成符號共用的功效， 故Y[n]數值範圍仍為0 +7，只有8個符號。由於該減法器320的實施為本技術領域者所 習知，故在此不予贅述。圖4是本發明符號共用式誤差訊號解碼裝置的一實施例的架構圖。參考圖4，本發 明符號共用式誤差訊號解碼裝置400，用以接收一 3比特數據串流r [n](以上述9筆3比 特霍夫曼解碼數據串流Y』 [n] :{0，1，1，2，1，1，7，7，3}為例)，以產生一 3比特影像數據串 流X』 [n]，解碼裝置400包含一延遲器3 10與一加法器410。延遲器310，用以根據一像 素時脈訊號ck，將一 3比特影像數據X』 [n]延遲一個像素時脈，進而產生一 3比特延遲數 據X』[n-1]，其中，n為大於或等於0的整數且X』[-l] =0。加法器410用以將該3比特霍 夫曼解碼數據r [n]加上該3比特延遲數據X』 [n-1]，進而產生一 3比特影像數據X』 [n]。 請注意，本發明加法器410的輸入數據X』 [n_l]、Y』 [n])的比特寬度均為3比特，而輸出數 據X』 [n]的比特寬度仍為3比特，本發明利用加法器410的比特寬度限制溢位的特性，進而還原正確的3比特影像數據X』 [n]。由於該加法器410的實施為本技術領域者所習知，故 在此不予贅述。上述符號共用式誤差訊號編解碼裝置及其方法(圖1至圖4)，以下說明書稱之為 單次DPCM，只適用於單管(one-charmel)輸入的影像數據。相對而言，以下所要介紹的多次 誤差訊號編解碼裝置及其方法，則適用於多管(multi-channel)輸入的影像數據。圖5是本發明多次誤差訊號編碼裝置的一實施例的架構圖。本發明多次誤差訊號 編碼裝置500包含一個一次誤差訊號編碼器510以及一個多次誤差訊號編碼器串列520，該 多次誤差訊號編碼器串列520又包含一個二次DPCM編碼器521以及一個三次DPCM編碼器 522。一次DPCM編碼器5 10接收3管4比特影像數據串流R[n]、G[n]、B[n]，並分別對 3管數據串流R[n]、G[n]、B[n]進行第一次誤差訊號編碼處理，以產生一次誤差訊號編碼數 據串流附[11]、61[11]、81[11]。假設輸入的3管4比特影像數據串流如下R[n] = {5,6,7, 8,9,6,5,2,4,1} ；G[n] = {8，6，7，6，9，6，5，2，4，2} ；B[n] = {8，6，5，8，9，6，5，2，4，1}。一 次誤差訊號編碼數據如下Rl[n] = {5，1，1，1，1，-3，-1，_3，2，-3} ；G1 [n] = {8, -2,1,1, 3，-3，-1，-3，2，-2} ；Bl[n] = {8，-2，-1，3，1，-3，-1，-3，2，-3}。二次DPCM編碼器521對一次誤差訊號編碼數據R1 [n]、G1 [n]、B1 [n]進行第二次 誤差訊號編碼處理，以產生二次誤差訊號編碼數據R1 [n] G2 [n] B2 [n]、R2 [n] G1 [n] B2 [n]及 R2 [n]G2 [n]Bl[n](以下簡略表示成R1G2B2、R2G1B2及R2G2B1)。上述R1G2B2的組合表示 以Rl[n]為基底，對Gl[n]、Bl[n]進行二次誤差訊號編碼(即以R1 [n]為基底，對Gl[n]、 Bl[n]進行並列式減法運算:G2[n] = G1 [n]-R1 [n], B2[n] = B1 [n]-R1 [n])後，所產生的 二次誤差訊號編碼數據如下:G2[n] = {3，-3,0,0,2,0,0,0,0,1} ；B2[n] = {3，-3,0,0,2, 0，0，0，0，1}。上述R2G1B2的組合表示以Gl[n]為基底，對R1 [n]、B1 [n]進行二次誤差訊號 編碼(即以Gl[n]為基底，對Rl[n]、Bl[n]進行並列式減法運算R2[n] = Rl[n]-Gl[n], B2[n] =Bl[n]-Gl[n])後，所產生的二次誤差訊號編碼數據如下:R2[n] = {-3,3,0,0,-2, 0,0,0,0,-1} ；B2[n] = {0，0，-2，2，-2，0，0，0，0，-1}。上述 R2G2B1 的組合表示以 B1 [n]為 基底，對Rl[n]、Gl[n]進行二次誤差訊號編碼(即以B1 [n]為基底，對R1 [n]、G1 [n]進行並 列式減法運算:G2[n] =Gl[n]-Bl[n], R2[n] = R1 [n]-B1 [n])後，所產生的二次誤差訊號 編碼數據如下:R2 [n] = {-3,3,2, -2,0,0,0,0,0,0} ；G2 [n] = {0，0，2，-2，2，0，0，0，0，1}。三次DPCM編碼器522對二次誤差訊號編碼數據R1G2B2、R2G1B2及R2G2B1進行第 三次誤差訊號編碼，以產生三次誤差訊號編碼數據R1G2B3、R1G3B2、R2G1B3、R3G1B2、R2G3B1 及R3G2B1 (共6種組合)。對二次誤差訊號編碼數據R1G2B2而言，R1 [n]不做任何處理， 以G2[n]為基底，對B2[n]進行第三次誤差訊號編碼(即以G2[n]為基底，對B2[n]進行 並列式減法運算B3[n] = B2[n]-G2[n])後，所產生的三次誤差訊號編碼數據如下B3[n] ={0,0,-2,2,-2,0,0,0,0,-1}；以B2[n]為基底，對G2[n]進行第三次誤差訊號編碼(即 以B2[n]為基底，對G2[n]進行並列式減法運算:G3[n] = G2[n]-B2[n])後，所產生的三次 誤差訊號編碼數據如下:G3[n] = {0,0,2,-2,2,0,0,0,0,1}；因此，對二次誤差訊號編碼數 據R1G2B2進行第三次誤差訊號編碼後，三次誤差訊號編碼數據有下列二種組合R1G2B3及 R1G3B2。依此類推，對二次誤差訊號編碼數據R2G1B2進行第三次誤差訊號編碼後，三次誤 差訊號編碼數據有下列二種組合R2G1B3及R3G1B2。對二次誤差訊號編碼數據R2G2B1進行第三次誤差訊號編碼後，三次誤差訊號編碼數據有下列二種組合R2G3B1及R3G2B1。以 下說明書中為方便說明，相較於第一次誤差訊號編碼處理，而第二次(含)以後的誤差訊號 編碼處理稱為並列式減法編碼處理，例如二次DPCM編碼器521以及三次DPCM編碼器522 所進行的第二次誤差訊號編碼處理及第三次誤差訊號編碼處理均是並列式減法編碼處理。需注意的是，多次誤差訊號編碼裝置500所允許進行的DPCM的次數最多只能 和同時輸入至多次誤差訊號編碼裝置500的影像數據串流的管數相同，換言之，假設同 時輸入影像數據串流的管數等於P時，多次誤差訊號編碼裝置500所能允許進行的DPCM 的最多次數亦等於P，且第P次誤差訊號編碼數據有(P ！)種組合，而多次誤差訊號編 碼裝置500總計產生的編碼數據共有R管誤差訊號編碼數據(R種數據組合)，包含一管 一次誤差訊號編碼數據、P管二次誤差訊號編碼數據、PX (P-1)管三次誤差訊號編碼數 據…(PX (P-1) X (P-2). . X (P-Q+1))管(Q+1)次誤差訊號編碼數據，而且，Q < P，R = 1+P+PX (p-l)+. +PX (p-1) X (P-2). . . X (P-Q+1)。本發明多次誤差訊號編碼器利用RGB色域下的影像數據間互相有相關性的特性， 來進行多次DPCM。相較於單次誤差訊號編碼數據，多次誤差訊號編碼數據會更集中於0附 近的區間，而且，每多作一次DPCM，數據會更集中一次，如圖6所示為多次誤差訊號編碼數 據的常態分布曲線的一個例子。縱軸代表機率、橫軸代表編碼數據的數值範圍，圖中的三條 曲線分別代表一次誤差訊號編碼數據、二次誤差訊號編碼數據以及三次誤差訊號編碼數據 的常態分布曲線。從圖中可以觀察到，進行越多次DPCM，編碼數據大致上會更集中於0附近 的區間，進而有效降低後級霍夫曼編碼數據的平均碼長，以達到更高的壓縮倍率。實際應用時，即使同時輸入的影像數據串流的管數等於P，本發明多次誤差訊號編 碼裝置也未必要進行多達P次的誤差訊號編碼處理，其實只要進行至少二次的誤差訊號編 碼處理，就可以達到更加集中編碼數據的功效，故電路設計 者可以視硬體成本與時間 效率，來設計多次誤差訊號編碼裝置的總級數(即進行誤差訊號編碼處理的總次數)。此 外，一次DPCM編碼器510所進行的第一次誤差訊號編碼處理可以採用習知誤差訊號編碼技 術(即輸入數據是N比特，編碼數據變成(N+1)比特數據，多出一個比特來儲存正負號)，也 可以採用上述本發明符號共用式誤差訊號編碼裝置300。當然，若一次DPCM編碼器510利 用上述本發明符號共用式誤差訊號編碼裝置300來實施的話，對本發明多次誤差訊號編碼 裝置500而言，數據集中效果及降低霍夫曼編碼數據的平均碼長的效果會更加明顯。如果把第一次誤差訊號編碼處理比喻成」以第0筆數據作為參考值的串列式減法 運算」的話，則第二次以後的誤差訊號編碼動作可視為」以基底的串列作為參考串列的並列 式減法運算」。因此，在解碼過程中只要利用參考值(或參考串列)進行相反運算(即串列 式加法運算或並列式加法運算)，就能將原始影像數據還原。圖7是本發明影像編碼系統的一實施例的架構圖。參考圖7，本發明影像編碼系統 700包含一緩衝器710、一編碼電路720、一決定電路730、一標頭附加器770以及一多工器 740。緩衝器710用以暫存像素數據，其容量大小則視決定電路730處理一次的數據量及編 碼電路720與決定電路730的硬體處理速度而定，例如若決定電路730 —次處理64筆像 素數據、編碼電路720的處理時間為5個時脈及決定電路730的處理時間為5個時脈，則緩 衝器710的大小必須能夠存放至少69 ( = 64+10-5)筆像素數據。編碼電路720接收從緩衝器710輸入一預設數目的像素數據量(假設一次處理64筆像素數據，每一筆像素數據均包含R、G、B三色，即有3管輸入影像數據串流)後，進行多 次DPCM編碼(就本實施例而言，最多3次DPCM編碼)與霍夫曼編碼處理，進而產生10 (= 1+3+6)管霍夫曼編碼數據。決定電路730接收和編碼電路720相同的一批像素數據，主要 是為編碼電路720產生的10管霍夫曼編碼數據M。 M9中，分別計算出10個編碼長度Lq L9，再比較出其中具有的最短霍夫曼碼長總長度(即具有最高壓縮倍率)，最後，產生一相對 應的控制訊號Sel。接著，多工器740再根據控制訊號Sel，從編碼電路720輸出的10管霍 夫曼編碼數據M。 M9中選擇其中一管數據輸出。因此，在硬體時序方面的特別要求是編 碼電路720的10管霍夫曼編碼數據M0 M9在抵達多工器740的前，決定電路730必須已 經產生正確的控制訊號Sel，以供多工器740選擇正確的一管霍夫曼編碼數據輸出MD。編碼電路720包含一個多次誤差訊號編碼裝置500及10個霍夫曼編碼器740 749。決定電路730包含一多次誤差訊號編碼裝置500、10個霍夫曼碼長計算器760 769 及一比較器731。決定電路730和編碼電路720包含類似的硬體架構，差別是決定電路730 不會進行實際的霍夫曼編碼，只進行霍夫曼碼總長度的累計，來為編碼電路720的10管霍 夫曼編碼數據決定一個霍夫曼碼總長度最短的路徑。由於霍夫曼編碼器與霍夫曼碼長計算 器的實施為本技術領域者所習知，且多次誤差訊號編碼裝置500的功能與運作在說明書的 前面已經介紹過了，故在此不於贅述。附帶一提的是，決定電路730和編碼電路720中的多次誤差訊號編碼裝置500會 有10管誤差訊號編碼數據輸出的原因是，理論上進行越多次DPCM，誤差訊號編碼數據應該 會更集中於0附近的區間，然而在實際應用時有時還是會有例外，所以，最保險的方法就是 將多次誤差訊號編碼器500產生的一次誤差訊號編碼數據(1管)、二次誤差訊號編碼數據 (3管)及三次誤差訊號編碼數據(6管)全部一起進行評估(即同時累計霍夫曼碼總長 度)。因此，在編碼電路720中多次誤差訊號編碼器500產生10管誤差訊號編碼數據Q c9後，分別傳送至10個霍夫曼編碼器740 749以產生10管霍夫曼編碼數據M0 M9 ；在 決定電路730中多次誤差訊號編碼裝置500產生10管誤差訊號編碼數據Q C9，再分別 傳送至10個霍夫曼碼長計算器760 769，以同時進行霍夫曼碼長累計並產生10個編碼長 度k L9，比較器731再從10個編碼長度k L9中，比較出長度最短的一管數據並產生 一相對應的控制訊號Sel，再傳送至多工器750，以供多工器750在霍夫曼編碼數據此 M9 到達之前，選擇相對應的一管輸出作為霍夫曼編碼數據MD。此外，在本實施例中，在霍夫曼編碼數據MD存放到記憶體(圖未示)之前，標頭附 加器770會根據控制訊號Sel在霍夫曼編碼數據MD之前附加一個標頭(header) H，以形成 一個{標頭+編碼數據(H+MD)}結構的影像編碼數據包(data package)，每一個影像編碼 數據包有其獨特的標頭H，用以存放(或對應至)其誤差訊號編碼數據是由多次誤差訊號編 碼器500的哪一個輸出端輸出(或是誤差訊號編碼數據是屬於哪一種數據組合)。例如 標頭H中的代碼9表示由輸出端C9輸出，誤差訊號編碼數據型態為R2G3B1，而該標頭H的 數據將在解碼時使用到。請注意，標頭附加器770並非必要元件，標頭H的附加可以用其他 的方式來實施。在另一實施例中，每一霍夫曼編碼器(740 749)除了將誤差訊號編碼數 據Q C9編碼成霍夫曼編碼數據M0 M9之外，也可以被設計成在霍夫曼編碼數據M0 M9 之前附加一個標頭H，直接形成一個H+MD的影像編碼數據包，之後，無論多工器740選擇哪 一管數據輸出，該管輸出的影像編碼數據包即可以直接存放到記憶體。
圖8是本發明影像解碼系統的一實施例的架構圖。參考圖8，本發明影像解碼系 統800包含一霍夫曼解碼器810、一個多次DPCM解碼裝置850、一標頭提取器840以及一多 工器830。標頭提取器840接收一影像編碼數據包H' +MD'，用以提取出標頭H'以提供 給多工器830，並傳送其編碼數據MD給霍夫曼解碼器810。霍夫曼解碼器810將編碼數據 MD'解碼之後，產生一霍夫曼解碼數據串流C'以提供給多次DPCM解碼裝置850。
基本上，多次DPCM解碼裝置850包含1個一次DPCM解碼器及9個多次DPCM解碼 器821 829，進行10種誤差訊號解碼處理，該10種誤差訊號解碼處理分別是編碼器500 產生10管誤差訊號編碼數據Q C9的硬體反向邏輯運作。舉例來說，假設霍夫曼解碼數 據串流C'是R1G1B1的組合，則一次DPCM解碼器820隻需進行一次誤差訊號解碼處理，也 就是」串列加法運算」，就能把原始數據串列R[n]、G[n]、B[n]還原回來；假設霍夫曼解碼數 據串流C'是R2G3B1的組合，則多次DPCM解碼器829需進行三次誤差訊號解碼處理首先 以R2為基底，進行」第一次並列加法運算」以算出G2( = R2+G3)，再以B1為基底，進行」第 二次並列加法運算」以算出Rl ( = B1+R2)及Gl ( = B1+G2)，最後進行」串列加法運算」，就 能把原始數據串列R[n]、G[n]、B[n]還原回來。由於每一個DPCM解碼器820 829的解碼 邏輯完全不同，因此一個霍夫曼解碼數據串流C同時提供給10個DPCM解碼器820 829 後，雖然DPCM解碼器820 829同時產生10管誤差訊號解碼數據E。 E9，但其中只有一 管產生正確的誤差訊號解碼數據。此時，本實施例中是多工器830根據標頭H'從10管誤 差訊號解碼數據& E9中以選取其中的一管作為輸出。需注意的是，一次DPCM解碼器820的解碼邏輯需反向對應到影像編碼系統800中 多次誤差訊號編碼裝置500的一次DPCM編碼器510的編碼邏輯，換言之，當一次DPCM編碼 器510採用習知誤差訊號編碼技術時，一次DPCM解碼器820也採用習知誤差訊號解碼技 術；而當一次DPCM編碼器510採用本發明符號共用式誤差訊號編碼裝置300來實施時，一 次DPCM解碼器820即利用本發明符號共用式誤差訊號解碼裝置400來實施。圖9是本發明影像編碼方法的一實施例的架構圖。以下配合圖7與圖9，詳細說明 本發明影像編碼方法。步驟S910 暫存一預設數目的像素數據量(假設一次處理64筆像素數據，每一筆 像素數據均包含R、G、B三色，即有3管輸入影像數據串流)於緩衝器710。步驟S920 對3管輸入影像數據串流R、G、B進行多次誤差訊號編碼與霍夫曼碼長 累計，以產生一控制訊號Sel。決定電路730的多次誤差訊號編碼裝置500接收3管輸入影 像數據串流R、G、B並進行多次誤差訊號編碼後產生10管誤差訊號編碼數據Q C9，據此， 霍夫曼碼長計算器760 769再進行霍夫曼碼長累計以產生10個編碼長度k L9。最後， 比較器731再從10個編碼長度、 L9中，比較出編碼長度最短的一管數據並產生一相對 應的控制訊號Sel。步驟S930 對相同的3管輸入影像數據串流R、G、B進行多次誤差訊號編碼與霍夫 曼編碼處理，以產生10管霍夫曼編碼數據串流禮 M9。編碼電路720的多次誤差訊號編 碼器500接收3管輸入影像數據串流R、G、B並進行多次誤差訊號編碼後產生10管誤差訊 號編碼數據Q C9，據此，霍夫曼編碼器740 749再進行霍夫曼編碼處理以產生10管霍 夫曼編碼數據Mq M9。步驟S940 根據控制訊號Sel，從10管霍夫曼編碼數據Q C9中選擇其中一管輸出作為影像編碼串流MD。多工器750根據控制訊號Sel，在霍夫曼編碼數據M。 M9送達之 前，從10管霍夫曼編碼數據Q C9中選擇相對應的一管輸出作為霍夫曼編碼數據MD。步驟S950 根據控制訊號Sel，附加一標頭H於影像編碼串流MD之前，以形成一影 像編碼數據包H+MD。根據控制訊號Sel，標頭附加器770在霍夫曼編碼數據MD之前附加一 個相對應的標頭H，以形成一個(H+MD)結構的影像編碼數據包，而標頭H數據為解碼時的必 要數據。請注意，本步驟並非必要步驟，在另一實施例中，在步驟S930中利用霍夫曼編碼器 740 749於產生10管霍夫曼編碼數據M0 M9後，更分別附加一標頭H於10管霍夫曼編 碼數據M0 M9之前，以形成10管影像編碼數據包。圖10是本發明影像解碼方法的一實施例的架構圖。以下配合圖8與圖10，詳細說 明本發明影像解碼方法。步驟S1010 將影像編碼數據包H' +MD'分為一標頭H'與一影像編碼串流 MD'。標頭提取器840接收影像編碼數據包H' +MD'後，提取出標頭H'並產生編碼數據 MD'。步驟S1020 對該影像編碼串流MD'進行霍夫曼解碼處理，以產生一霍夫曼解碼 數據串流C'。根據影像編碼串流MD'，霍夫曼解碼器810進行霍夫曼解碼處理，以產生一 霍夫曼解碼數據串流C'。步驟S1030 對該霍夫曼解碼串流數據C'分別進行10種多次誤差訊號解碼處理， 以產生10管誤差訊號解碼數據串流Eq E9。多次DPCM解碼裝置850包含DPCM解碼器 820 829，分別接收霍夫曼解碼串流數據C'，以產生10管誤差訊號解碼數據串流Eq E9。因為每一個DPCM解碼器820 829的解碼邏輯完全不同，故雖然DPCM解碼器820 829同時產生10管誤差訊號解碼數據Eq E9，但其中只有一管是正確誤差訊號解碼數據。步驟S1040 根據標頭H'，從10管多次誤差訊號解碼數據串流& E9中選取其 中一管輸出作為像素數據串流。根據標頭H'，多工器830從10管誤差訊號解碼數據E。
E9中選取其中的一管正確誤差訊號解碼數據作為輸出。以上對本發明的描述是說明性的，而非限制性的，本專業技術人員理解，在權利要 求限定的精神與範圍之內可對其進行許多修改、變化或等效，但是它們都將落入本發明的 保護範圍內。
權利要求
1.一種影像編碼方法，用以接收一像素數據串流，並產生一影像編碼串流，其特徵在 於，包含以下步驟暫存該像素數據串流中的一預設數目的像素數據於一緩衝器；對該預設數目的像素數據進行多次誤差訊號編碼與霍夫曼碼長累計，以產生一控制訊號；對該預設數目的像素數據進行多次誤差訊號編碼與霍夫曼編碼處理，以產生R管霍夫 曼編碼數據串流，其中，R為正整數；以及根據該控制訊號，從該R管霍夫曼編碼數據中選擇其中一管輸出作為該影像編碼串流。
2.如權利要求1所述的影像編碼方法，其特徵在於，該進行多次誤差訊號編碼與霍夫 曼碼長累計步驟包含接收該預設數目的像素數據，且該預設數目的像素數據被分成P管數據串流； 對該P管數據串流分別進行一次誤差訊號編碼處理，以產生一個一次誤差訊號編碼數 據串流；對該一次誤差訊號編碼數據串流再進行Q次並列式減法編碼處理，以產生(R-1)管多 次誤差訊號編碼數據串流，其中，P、Q為正整數，P>1且0<Q<P，R = 1+P+PX (P-l)+. +PX (P-l) X (P-2). . X (P-Q+1)；對該一次誤差訊號編碼數據串流及(R-1)管多次誤差訊號編碼數據串流分別進行霍 夫曼碼長累計，進而產生R個編碼長度；以及 根據該R個編碼長度，產生該控制訊號。
3.如權利要求1所述的影像編碼方法，其特徵在於，該進行多次誤差訊號編碼與霍夫 曼編碼步驟包含接收該預設數目的像素數據，而該預設數目的像素數據被分成P管數據串流； 對該P管數據串流分別進行一次誤差訊號編碼處理，以產生一個一次誤差訊號編碼數 據串流；對該一次誤差訊號編碼數據串流進行Q次並列式減法編碼處理，以產生(R-1)管多次 誤差訊號編碼數據串流，其中，P、Q為正整數，P>1且0<Q<P，R = 1+P+PX (P-l)+... +PX (P-l) X (P-2). X (P-Q+1)；以及對該一次誤差訊號編碼數據串流及(R-1)管多次誤差訊號編碼數據串流進行霍夫曼 編碼處理，以產生該R管霍夫曼編碼數據串流。
4.如權利要求3所述的影像編碼方法，其特徵在於，還包含分別附加一標頭於該R管霍夫曼編碼數據串流之前，以形成R管影像編碼數據包。
5.如權利要求1項所述的影像編碼方法，其特徵在於，更包含根據該控制訊號，附加一標頭於該影像編碼串流之前，以形成一影像編碼數據包。
6.一種影像編碼系統，用以接收一像素數據串流，並產生一影像編碼串流，其特徵在 於，包含一緩衝器，用以暫存該像素數據串流中的一預設數目的像素數據； 一編碼電路，耦接該緩衝器，用以對該預設數目的像素數據進行多次誤差訊號編碼與 霍夫曼編碼處理，進而產生R管霍夫曼編碼數據串流；一多工器，耦接該編碼電路，用以根據一控制訊號，從該R管霍夫曼編碼數據中選擇其 中一管輸出作為該影像編碼串流；以及一決定電路，接收與輸入至該編碼電路相同的該些像素數據，用以對該些像素數據進 行多次誤差訊號編碼與霍夫曼碼長累計，進而產生該控制訊號；其中，該控制訊號被產生在該R管霍夫曼編碼數據串流抵達該多工器之前。
7.如權利要求6所述的影像編碼系統，其特徵在於，該編碼電路包含一個第一多次誤差訊號編碼裝置，接收該像素數據串流，且該像素數據串流被分成P 管數據串流以輸入至該第一多次誤差訊號編碼裝置；以及R個霍夫曼編碼器，耦接該多次誤差訊號編碼裝置，接收該一次誤差訊號編碼第一數據 串流及該(R-1)管多次誤差訊號編碼第一數據串流，以進行霍夫曼編碼，進而產生該R管霍 夫曼編碼數據串流；其中，該第一多次誤差訊號編碼裝置包含一個第一一次誤差訊號編碼器，其用以對該P管數據串流進行一次誤差訊號編碼處 理，以產生一個一次誤差訊號編碼第一數據串流；以及一個第一多次誤差訊號編碼器串列，其包含Q個串聯的多次誤差訊號編碼器，對該一 次誤差訊號編碼數據串流進行Q次並列式減法編碼處理，以產生(R-1)管多次誤差訊號編 碼第一數據串流，其中，P為大於1的正整數、Q為正整數，0 < q < p，r = l+p+px (P-l)+. +PX (p-l) X (P-2). . . X (P-Q+1)。
8.如權利要求7所述的影像編碼系統，其特徵在於，每一個霍夫曼編碼器更附加一標 頭於該霍夫曼編碼數據串流之前，以形成一影像編碼數據包。
9.如權利要求6所述的影像編碼系統，其特徵在於，該決定電路包含一個第二多次誤差訊號編碼裝置，接收該像素數據串流，而該像素數據串流被分成P 管數據串流輸入至該第二多次誤差訊號編碼裝置；R個霍夫曼碼長計算器，耦接該第二多次誤差訊號編碼裝置，接收該一次誤差訊號編碼 第二數據串流及該(R-1)管多次誤差訊號編碼第二數據串流，以進行霍夫曼碼長累計，進 而產生R個編碼長度；以及一比較器，耦接該R個霍夫曼碼長計算器，根據該R個編碼長度，產生該控制訊號； 其中，該第二多次誤差訊號編碼裝置包含一個第二一次誤差訊號編碼器，對該P管數據串流分別進行一次誤差訊號編碼處理， 以產生一個一次誤差訊號編碼第二數據串流；以及一個第二多次誤差訊號編碼器串列，包含Q個串聯的多次誤差訊號編碼器，用以對該 一次誤差訊號編碼數據串流進行Q次並列式減法編碼處理，以產生(R-1)管多次誤差訊號 編碼第二數據串流，其中，P為大於1的正整數、Q為正整數，0 <Q<P,R = 1+P+PX (P-l) +. . . +PX (P-l) X (P-2)... X (P-Q+1)。
10.如權利要求6所述的影像編碼系統，其特徵在於，還包含一標頭附加器，耦接該多 工器，用以根據該控制訊號，附加一標頭於該影像編碼串流之前，以形成一影像編碼數據 包。
11.如權利要求6所述的影像編碼系統，其特徵在於，該緩衝器的容量大小根據該預設 數目的像素數據及該編碼電路與該決定電路的處理速度來決定。
12.—種影像解碼系統，用以接收一影像編碼數據包，並產生一像素數據串流，其特徵 在於，包含一標頭提取器，用以將該影像編碼數據包分為一標頭與一影像編碼串流 一霍夫曼解碼器，對該影像編碼串流進行霍夫曼解碼處理，以產生一霍夫曼解碼數據 串流；一多次誤差訊號解碼裝置，對該霍夫曼解碼串流數據分別進行R種多次誤差訊號解碼 運算，以產生R管誤差訊號解碼數據串流，其中，R為正整數；以及一多工器，根據該標頭，從該R管多次誤差訊號解碼數據串流中選取其中一管輸出作 為該像素數據串流。
13.如權利要求12所述的影像解碼系統，其特徵在於，該多次誤差訊號解碼裝置包含 一個一次誤差訊號解碼器，對該霍夫曼解碼數據串流進行一次誤差訊號解碼處理，以產生一誤差訊號解碼數據串流；以及(R-1)個多次誤差訊號解碼器，每一個多次誤差訊號解碼器對該霍夫曼解碼數據串流 進行(R-1)種最多為Q次的並列式加法解碼處理，以產生(R-1)管誤差訊號解碼數據串流， 其中，每一管誤差訊號解碼數據串流為P管不同數據串流的組合，P、Q為正整數，P > 1且0 < Q < P, R = 1+P+PX (P-l)+. +PX (P-l) X (P-2). . . X (P-Q+1)。
14.一種影像解碼方法，用以接收一影像編碼數據包，並產生一像素數據串流，其特徵 在於，包含以下步驟將該影像編碼數據包分為一標頭與一影像編碼串流 對該影像編碼串流進行霍夫曼解碼處理，以產生一霍夫曼解碼數據串流； 對該霍夫曼解碼串流數據分別進行R種多次誤差訊號解碼處理，以產生R管誤差訊號 解碼數據串流，其中，R為正整數；以及根據該標頭，從該R管多次誤差訊號解碼數據串流中選取其中一管輸出作為該像素數 據串流。
15.如權利要求14所述的影像解碼方法，其特徵在於，該產生R管誤差訊號解碼數據串 流步驟包含對該霍夫曼解碼數據串流進行一次誤差訊號解碼處理，以產生一管一次誤差訊號解碼 數據串流；以及對該霍夫曼解碼數據串流進行(R-1)種最多為Q次的並列式加法解碼處理，以產生 (R-1)管誤差訊號解碼數據串流，其中，每一管誤差訊號解碼數據串流為P管不同數據串流 的組合，P、Q 為正整數，P>1 且 0<Q<P，R = 1+P+PX (P-l)+.. ,+PX (P-l) X (P-2)... X (P-Q+1)。
全文摘要
本發明提供一種影像編解碼系統及方法，該系統包含一緩衝器，用以暫存該像素數據串流中的一預設數目的像素數據；一編碼電路，其耦接該緩衝器，用以產生R管霍夫曼編碼數據串流；一多工器，耦接該編碼電路，用以根據一控制訊號，從該R管霍夫曼編碼數據中選擇其中一管輸出作為該影像編碼串流；以及一決定電路，接收與輸入至該編碼電路相同的該些像素數據，用以對該些像素數據進行多次誤差訊號編碼與霍夫曼碼長累計，進而產生該控制訊號。本發明利用硬體的比特寬度限制溢位的特性及軟體的符號共用的機制，使經過誤差訊號編碼的符號數量和原始輸入數據一樣，因而可以有效降低後級霍夫曼編碼所產生的符號長度和平均編碼長度。
文檔編號H04N7/26GK102006482SQ201010593629
公開日2011年4月6日 申請日期2009年11月10日 優先權日2009年11月10日
發明者呂文閔, 陳建洲, 黃明松 申請人:鈺創科技股份有限公司