圖像壓縮系統、圖像解壓縮方法及存儲器頻寬降低方法

2023-10-08 18:22:34 1

專利名稱：圖像壓縮系統、圖像解壓縮方法及存儲器頻寬降低方法
技術領域：
本發明涉及圖像處理系統，特別涉及數據壓縮及解壓縮的圖像數據處理系統。
背景技術：
圖像處理器為計算機系統中的一特製處理器，以將圖形描繪的工作由微處理器 轉移出來。圖像處理器用以加速存儲器需求密集的工作(memory-intensive work)，例如 紋理映射(texture mapping)及多邊形描繪(polygon rendering)等，以及將頂點旋轉 (rotation)及轉換(translation)至不同的坐標系統的工作。一些圖像處理器亦包括了可 編程的著色器(shader)、超採樣(oversampling)與內插法(interpolation)等技術，以及 超高準確度的色彩空間(color space)，其中著色器用以使用許多由微處理器所支持的運 算以控制頂點及紋理，超採樣(oversampling)與內插法用以減少鋸齒(aliasing)。

發明內容
本發明提供一種圖像數據壓縮系統，用以壓縮多個圖像數據值，上述圖像數據壓 縮系統包括一差分計算器，用以計算上述圖像數據值在一像素區塊中的多個相鄰像素之 間的多個差值；一預測器，用以依據計算所得的上述差值，預測上述像素區塊中各像素的一 預測值；一預測誤差計算器，用以依據計算所得的上述預測值，計算上述像素區塊中各像素 的一預測誤差值；一映射器，用以將上述各預測誤差值映射至一正數數據值以產生多個映 射數據值；一熵參數計算器，用以決定一熵參數；一除法器，用以將上述各映射數據值除以 上述熵參數以產生一熵部分及一噪聲部分；以及一編碼器，用以對上述熵部分及上述噪聲 部分進行編碼，其中上述熵參數滿足下列二關係式[EntropyL (K) -EntropyL (K+2) ] > [NoiseL (K+2)-NoiseL (K) ] ； VX R [EntropyL(K-2)-EntropyL(K)] > [NoiseL(K)-NoiseL(K-2)]；其中，EntropyL表示上述熵部分的位長度；NoiseL表示上述噪聲部分的位長度； 以及K表示上述熵參數。依據本發明的另一實施例，本發明還提供一存儲器頻寬降低方法。上述存儲器頻 寬降低方法，包括分布一像素區塊中接近於O的多個圖像數據值，以將多餘的圖像數據值 降至最低，其中像素區塊包括多個象限；決定是否對所分布的圖像數據值進行編碼；以及 決定對所分布的圖像數據值進行編碼後，依據一編碼指示信號，對象限中的一個中的至少 一圖像數據值進行編碼，其中編碼的步驟包括決定一熵參數，以及將圖像數據值的正值除 以熵參數，以產生一熵部分及一噪聲部分。依據本發明的另一實施例，本發明還提供一種圖像數據解壓縮方法，用於一像素 區塊中的一圖像數據，上述方法包括取得位於一象限中的多個通道的每一個的一熵參數； 取得位於象限中的各通道的一熵部分；依據分別與各通道中的多個噪聲部分有關的熵部分 的位長度，決定各通道的噪聲部分的位長度；對熵部分及噪聲部分進行解碼；對解碼後的 各熵部分及各噪聲部分乘以所取得的上述熵參數，以得到多個乘積；使用一反向重疊及交插機制以映射乘積的一加總值；以及移除象限中的各像素之間的一預測關係式。
本發明所公開的其他系統、方法、特徵及改進之處當可用下列附圖及說明書內容 以清楚呈現，且可被本領域技術人員所了解。本發明的其他系統、方法、特徵及改進之處均 屬於本發明的範圍，且已在說明書中清楚公開，並當被其所附帶的權利要求書要求保護的 範圍所保護。


圖IA是顯示依據本發明的一實施例的視頻圖像系統的方塊圖。 圖IB是顯示依據本發明一實施例的視頻圖像系統中的編解碼器的方塊圖。 圖2是顯示依據本發明一實施例的壓縮圖像數據的流程圖。 圖3是顯示依據本發明一實施例以箭頭表示像素區塊的差值計算的方塊圖< 圖4是顯示依據本發明一實施例以箭頭表示像素區塊的預測的方塊圖。 圖5是顯示依據本發明另一實施例的圖像數據壓縮方法的流程圖。 圖6是顯示依據本發明一實施例的圖像數據解壓縮方法的流程圖。 圖7是顯示依據本發明另一實施例的圖像數據解壓縮方法的流程圖。 圖8是顯示依據本發明一實施例的編碼指示信號及其定義表。主要元件符號說明110 -、視頻圖像系統；144 --映射器；
120 -、處理裝置；145 『 熵參數計算器；
122 -、輸入輸出接口；146 --編碼器；
124 -、存儲器；147 『 除法器；
126 -、顯示器；148 『 編碼指示信號產生器
128 -、圖像卡接口；149 『 象限分析器；
129 -、數據總線；150 『 編碼指示信號評估器
130 -、圖像處理單元；151 --位長度計算器；
140 -、編解碼器；152 『 乘法器；
141 -、差分計算器；153 『 解碼器；
142 -、預測器；160 『 快取存儲器。
143 -、預測誤差計算器；
200、500 圖像數據壓縮方法； 300 像素區塊； 320,420 箭頭； 450 頂列；
460 最左欄；
600,700 圖像數據解壓縮方法。
具體實施例方式
本發明公開一種於圖像處理單元中進行圖像數據壓縮及解壓縮的圖像處理系 統。因為在圖像處理單元中進行繪圖已愈來愈複雜及專精，中介繪圖物件(intermediaterender target)常用以當做繪圖紋理(texture，又稱之為材質)。在一些情況下，這些中介 繪圖物件的色彩格式(Color format)為一高動態範圍(High dynamic range, HDR)格式， 高動態範圍格式會消耗大量的存儲器頻寬以對繪圖紋理進行讀寫。通過本發明提供的圖像 處理系統及方法來進行壓縮，可降低存儲器頻寬的消耗可達到47%至87%。在壓縮之前，圖像數據包括多個幀(frame)，且各幀包括多個像素區塊(pixel block)。各像素區塊包括多個像素，且像素區塊被分割為4個象限。本發明提供圖像處理 系統及方法以逐一象限的方式對圖像數據進行壓縮或解壓縮。依據本發明的一些實施例，其細節會詳述於後，本發明的圖像數據處理方法包括 分布原本(未壓縮)接近0的圖像數據以將多餘的圖像數據減至最低。接著，計算相鄰像 素之間的差值；預測圖像數據值；計算各像素的一預測誤差值，預測誤差值通常為小於預 測圖像數據值的一數值，以更進一步減少圖像數據。預測誤差值可為正數或負數，且分布至 接近0。為了將預測誤差值置入一編碼格式，預測誤差值會映射至正值。這些正值會除以 一熵參數(entropy parameter)且以產生一熵部分(entropy part、商數)以及一噪聲部分 (noise part、餘數)。在除以熵參數之前，每個預測誤差值的熵參數已決定，以做為壓縮流 程的一部分，且熵參數可確保熵部分的位長度及噪聲部分的位長度為最佳的位長度，細節 將於後討論。接著，對熵部分進行一元編碼，並對噪聲部分進行二元編碼。在一些實施例中，加入了編碼指示信號以指示是否對圖像數據進行編碼。當一象 限中的圖像數據大部分為0或極小的數值時，編碼指示信號可決定忽略一象限中的圖像數 據的映射、熵參數的決定、除法、編碼等動作。圖IA是顯示依據本發明的一實施例的視頻圖像系統的方塊圖。在一些實施例中， 視頻圖像系統110可為任何變化的計算裝置、有線或無線的計算裝置，例如桌上型計算機、 可攜式計算機、專用伺服器計算機、多處理器計算裝置、手機、PDA、手持或筆式計算機、嵌入 式設備等等，但不限定於此。在圖IA的實施例中的視頻圖像系統110包括一處理裝置120、一輸入輸出接口 122、一存儲器124、一顯示器1 以及一圖像卡接口 128，其中上述各裝置通過數據總線129 與其他裝置進行溝通。顯示器126是顯示視頻，舉例來說，顯示器1 包括計算機屏幕、等 離子屏幕和/或液晶顯示器。處理裝置120包括定製或是商業用的處理器、中央處理器(CPU)或是與視頻圖像 系統110有關的多處理器中的一輔助處理器、一半導體處理器(以微晶片的形式)、一宏處 理器(macroprocessor)、特定應用集成電路(ASIC)、多個經過適當設置的數字邏輯門，以 及其他已知的電性配置(configuration)，其包括離散元件可單獨或以不同組合的方式以 協調計算機系統的整體運作。輸入輸出接口 122提供多個接口用以輸入及輸出數據。舉例來說，當視頻圖像系 統110包括一個人計算機，上述接口會與使用者輸入裝置相連接，例如鍵盤或滑鼠。當視頻 圖像系統110包括一手持裝置(例如PDA或手機)，上述接口會與功能鍵或按鈕及觸控式 屏幕等相連接。存儲器IM包括一或多個易失性存儲元件(例如隨機存取存儲器(RAM，如DRAM 或SRAM等))以及非易失性存儲元件(例如R0M、硬碟、磁帶、CDROM等)。存儲器IM存儲數據，以及本地的作業系統(native operating system)、一或多個本地的應用、模擬系統、 任何作業系統和/或模擬硬體平臺的模擬應用、模擬作業系統等。本領域技術人員當可理 解存儲器1 可包括其他元件，在此為了簡化而省略。圖像卡接口 1 包括一圖像處理單元130，以提供某些函數(functions)可編程的 流程，例如像素著色(pixel shading)。圖像處理單元130可用一分散(s印arate)的協處 理器(coprocessor)來實現，以進行除了處理裝置120之外的特定化(specialized)處理 流程。在操作這些特定化處理流程時，圖像處理單元130可釋放(free)處理裝置120以進 行其他工作。在一實施例中，圖像處理單元130與處理裝置120位於視頻圖像系統110的 一主機板(圖未顯示)。然而，在其他應用中，本領域技術人員當了解圖像處理單元130可 位於分開但電性連接的接口卡，如圖IA所示的圖像卡接口 128。圖IA所示的圖像處理單元 130包括一編解碼器140(包括模塊141-15 以及一快取存儲器160。圖IB是顯示依據本發明一實施例的視頻圖像系統110中的編解碼器140的其中 一例。進一步來說，編解碼器140包括一差分計算器141、一預測器142、一預測誤差計算器 143、一映射器144、一熵參數計算器145、一編碼器146、一除法器147、一編碼指示信號產生 器148、一象限分析器149、一編碼指示信號評估器150、一位長度計算器151、一乘法器152 以及一解碼器153。在壓縮圖像數據的過程中，模塊141-153均會被使用到。模塊141-153 的操作細節會在後面詳述。當編解碼器140中的多個模塊由軟體實現時，應注意軟體可存儲於各種計算機可 讀介質(computer-readable medium)以執行或連接各種計算機相關的系統或方法。上述 計算機可讀介質是存儲程序或與其溝通，用以使用或連接執行指令的系統、設備及裝置。舉 例來說，計算機可讀介質可以為一電性、磁性、光學、電磁性、紅外線或半導體的系統、設備 或裝置，但不限定於此。又，應了解任何在流程圖中的流程敘述或方塊可代表模塊、區段或部分程序代碼， 其包括一或多個可執行的指令以實現於流程中的特定邏輯函數或步驟，皆仍屬本發明權利 要求書涵蓋的範圍內且大凡依本發明所公開的內容所作的等效變化，皆仍屬本發明權利要 求書涵蓋的範圍內，例如本發明的函數可不依序執行，包括本質上的同時執行或依反向順 序執行，取決於與何種函數功能有關，上述本發明所公開的內容當被本領域技術人員所了 解。圖2是顯示依據本發明一實施例的壓縮圖像數據方法的流程圖。圖像數據被分割 為多個幀(frame)，且各幀包括了多個像素區塊。圖3是顯示依據本發明一實施例的像素區 塊300的方塊圖。每個像素Pij值表示在一特定像素位置的像素參數值，且如圖3所示的像 素區塊300包括像素P11-P4415像素P11-P44的每一個均具有多個通道(channel)以表示不同 的顏色或其他信息。又，像素區塊300系分割為4個象限第一象限、第二象限、第三象限、 第四象限，以利壓縮圖像數據。再參考圖2，在步驟S202中，使用差分計算器141以計算在一像素區塊中相鄰像素 的圖像數據值的一階離散差值。如圖3所示的像素區塊300，其包括箭號320以代表差值 (difference)計算。需注意在此實施例中，角落像素為最左上的像素P11定義為一參考值。 箭號320由與減數相關的像素指向至與被減數相關的像素，且代表減數由被減數減除。舉 例來說，與像素P14相關的圖像數據值由與像素P13相關的圖像數據值中減除以產生差值。
下列的方程式表示與像素Pij相關的圖像數據值的差值計算 ^ [Zlj-ZlJ+I,\<i\dz = \式(1)其中，當像素區塊為方形時，d表示像素區塊300的維度。換句話說，d表示表示 像素區塊中的一列或一欄中的像素數目。在此實施例中，d等於4，因為圖3所示的像素區 塊300為一虹4的像素區塊，但本發明不限於此。因為這些計算系描述相鄰像素的圖像數 據值之間的差值，這些計算也可表示為一梯度或一階離散差值。再參考圖2，在步驟S204中，依據步驟S202計算所得的一階離散差值，使用預測器 142計算像素區塊中的各像素的一預測值。圖4是顯示依據本發明一實施例以箭頭表示像素區塊的預測的方塊圖。具體來 說，圖4是顯示圖3中的像素區塊300，其包括箭頭420以表示頂列450及最左欄460的預 測。對於頂列450及最左欄460來說，各箭頭420由與用於預測的參數值相關的像素指向 預測值。在此實施例中，像素區塊300中角落像素數值亦即最左上像素P11的數值被編碼以 做為一參考值。對於頂列450中的像素P12至P14(不包括最左上像素P11)來說，依據左邊 相鄰像素的數值以預測像素P12至P14的各像素的數值。舉例來說，像素P12的數值依據像 素P11的數值來預測，像素P13的數值依據像素P12的數值來預測。同樣地，對於最左欄460 中的像素P21至P41 (不包括最左上像素P11)，依據上方相鄰像素的數值以預測像素P21至P41 的各像素的數值。舉例來說，像素P21的數值依據像素P11的數值來預測，像素P31的數值依 據像素P21的數值來預測。對於剩餘的像素P22至P44來說(不在頂列450或最左欄460中的像素)，其預測 依據至少一部分的預測位，預測位表示依據左邊相鄰像素的參數值或上方相鄰像素的參數 值以決定是否要預測。預測位由是否可計算出最小差值所決定，且計算最小差值依據左邊 相鄰像素的數值或上方相鄰像素的數值的預測。在步驟S206中，使用預測誤差計算器143依據各像素Pij的預測值以計算各像素 Pij的預測誤差值。計算所得的預測誤差值可包括正數及負數。步驟S202至S206可有效地分布接近於0的圖像數據以減少多餘的圖像數據，並 減少用以表示圖像數據的位數量。在一些實施例中，有許多4x4的像素區塊被一三角形圍 繞，像素區塊中的像素均處於一共同平面(common plane)，則絕大部分像素的預測誤差值 會是0，因此可減少編碼的圖像數據數量。在步驟S208中，使用一重疊及交插機制將分布的圖像數據映射至正值。換句話 說，第η個負預測誤差值(例如-n)被映射至第η個奇數(2η_1)，且第m個正預測誤差值 被映射至第m個偶數Cm)。此映射可用下列數學式來表示χ' = 2|x| = 2χ, χ ^ 0式 O)y' = 2 |y |-1 = -2y-l, y < 0 式(3)其中χ表示一正預測誤差值；X』表示一映射正值；y表示一負預測誤差值；y』表示 一映射負值。因此，步驟S208的操作結果為映射後的數據值，且均為正數。在步驟S210至中，使用一編碼指示信號產生器148以決定是否對上述映射 數據值進行編碼，且在像素區塊300中依逐一象限的方式決定。如圖3所示，第一象限為包
9括與參考值相關的角落像素P11的象限。因為第一象限包括角落像素，將額外的位加入參考 值中，用以讓第一象限可單獨於其他象限進行編碼及解碼，其細節將詳述於後。步驟S210 至敘述了使用編碼指示信號產生器148以操作第二象限、第三象限和/或第四象限、 及非第一象限的映射數據值。具體來說，在步驟S210中，編碼指示信號產生器148決定一象限中的所有映射數 據值是否等於0。如果一象限中的所有映射數據值等於0，則在步驟S212中，編碼指示信號 產生器148設定(或是在另一些實施例中，產生)一編碼指示信號為「00」。編碼指示信號 為2位的標誌，用以表示在象限中的任意映射數據值是否有經過編碼。這可以讓本發明的 圖像數據壓縮方法避開後述的編碼過程，以減少壓縮圖像數據的時間。如果在像素區塊300 中的所有象限均已被壓縮，本發明的圖像數據壓縮方法會接著分析下一象限或下一像素區 塊。在步驟S214中，如果一象限中的所有映射數據值均不等於0，編碼指示信號產生 器148決定一象限中的3個映射數據值是否等於0，以及上述象限中的一映射數據值是否小 於3。如果3個映射數據值等於0，且1個映射數據值小於3，在步驟S216中，編碼指示信號 產生器148設定(或在另一些實施例中，產生)一編碼指示信號等於「01」。更進一步，在步 驟S218中，編碼指示信號產生器148標記非0的數值以及非0數值的位置。編碼指示信號 為2位的標誌，用以表示在上述象限中的任意映射數據值是否有經過編碼。這可以讓本發 明的圖像數據壓縮方法避開後述的編碼過程，以減少壓縮圖像數據的時間。如果在像素區 塊300中的所有象限均已被壓縮，本發明的圖像數據壓縮方法會接著分析下一象限或下一 像素區塊。在步驟S220中，當3個映射數據值不等於0，且同時1個映射數據值不小於3時， 編碼指示信號產生器148決定象限中的所有映射數據值是否均小於或等於3，且至少2個映 射數據值不等於0。如果在象限中的所有映射數據值均小於或等於3，且至少2個映射數據 值不等於0，接著在步驟S222中，編碼指示信號產生器148設定(或在另一些實施例中，產 生)編碼指示信號為「10」。此外，在步驟S2M，映射數據值並未被編碼且包含於壓縮圖像 數據中。這可以讓本發明的圖像數據壓縮方法避開後述的編碼過程，以減少壓縮圖像數據 的時間。如果在像素區塊300中的所有象限均已被壓縮，本發明的圖像數據壓縮方法會接 著分析下一象限或下一像素區塊。圖8是顯示依據本發明一實施例的編碼指示信號及其定義表，通過顯示與編碼指 示信號值有關象限中的圖像數據值，以總結編碼指示信號值及表示是否對象限中的圖像數 據值進行編碼。在步驟中，如果一象限中的所有映射數據值均不小於或等於3，或有至少2個 映射數據值等於0，編碼指示信號產生器148決定象限中至少1個映射數據值是否大於3。 如果1個映射數據值大於3，接著在步驟中，編碼指示信號產生器148設定(或在另 一些實施例中，產生)編碼指示信號為「11」。因為在象限中的至少1個映射數據值大於3， 本發明的圖像數據壓縮方法會在步驟S230中，繼續對象限中的1或多個映射數據值進行編 碼。具體來說，在步驟S230中，熵參數計算器145對象限中的各通道中的各像素計算 一熵參數K，熵參數K滿足下列關係式，以將熵參數減少2
[EntropyL (K)-EntropyL(K+2)] > [NoiseL(K+2)-NoiseL(K)]式(4)[EntropyL(K_2)-EntropyL(K)]/ < [NoiseL(K)-NoiseL(K-2)]式(5)其中，EntropyL表示熵部分的位長度；NoiseL表示噪聲部分的位長度。換句話說， 當(a)熵部分的位長度的增加小於噪聲部分的位長度的減少；以及(b)下一個熵參數K的 減少會導致熵部分的位長度的增加，且熵部分的位長度長於噪聲部分的位長度時，可計算 出熵參數K。本發明的圖像數據壓縮機制所採用的策略為遞迴地使用貪婪算法(greedy algorithm)由最大值至O且逐次遞減2，用以尋找象限中各通道的熵參數K。舉例來說，當 每個通道有8位，熵參數K評估於6開始，且當每個通道有16位，熵參數K評于于14開始。 熵參數K每次都減少2，上述通道的噪聲部分位長度會減少8 (4個像素，每像素減少2)。更 進一步，熵參數K每次減少2，熵部分位長度會增加。不過，本發明的圖像數據壓縮機制可讓 熵參數K由每次減少2替代為每次減少1，而每次讓熵參數K減少1的方式的助益很小，且 會增加計算的複雜度。在步驟S232，除法器147將各通道的映射數據值除以與各通道相關的熵參數K。具 體來說，每個映射數據值除以可調整的熵參數K，以產生並分為兩部分一熵部分及一噪聲 部分。熵部分為商數，噪聲部分為餘數。對象限中的各通道來說，決定熵參數用以讓整體的 編碼長度最佳化。在步驟S234，各通道的熵部分及噪聲部分均分別被編碼。編碼後的熵部分包含 於最高有效位(most significant bits, MSB)中，且編碼後的噪聲部分包含於最低有效位 (least significant bits，LSB)。熵部分的編碼使用一元編碼，噪聲部分的編碼使用二元 編碼。一元編碼為一種編碼方式，其表示一自然數n，其在n-1個1之後接1個O。舉例來 說，依據一元編碼，數字5會被編碼為11110。或者，自然數η也可被編碼為n-1個O之後接 1個1。又，在一些實施例中，第一象限的熵參數被分割為兩部分。舉例來說，如果角落像 素的熵參數分別為Kr、Kg、Kb及Ka，這些熵參數會被分割為兩部分。(Kr+Kg+Kb+Ka)的較高 32位會被送至壓縮圖像數據的標頭(head)。更進一步，當與噪聲部分相關的熵部分等於1 時，對(Kr+Kg+Kb+Ka)的較低位進行編碼。關於如何組織數據的信息，數據是否為有號數或無號數、浮點格式或固定格式，對 圖像數據壓縮方法200的效能來說不是必需的。當圖像數據為ζ表面數據時，如圖2所示 的圖像數據壓縮方法200對壓縮圖像數據特別有用。圖5是顯示依據本發明另一實施例的圖像數據壓縮方法的流程圖，除了一些顯著 的差異，其與圖2所示的圖像數據壓縮方法相似。在步驟S502，差分計算器141計算一像素 區塊中的圖像數據值的差值。在一些實施例中，圖像數據為多採樣反鋸齒(multi-sample anti-aliasing, MSAA)數據，各像素包括多樣本(sample)，樣本O由其他樣本中減除。在另 一些實施例中，一階離散差值、梯度和/或斜率由計算相鄰像素之間的差值所產生，如同圖 2所示的圖像數據壓縮方法200中的步驟S202。另一個差異為圖5中並沒有依據象限中的 映射數據值以決定是否進行編碼相關的步驟。換句話說，圖5所示的圖像數據壓縮方法並 未置入編碼指示信號。上述內容已公開本發明不同的圖像數據壓縮方法，在此將公開本發明的圖像數據解壓縮方法。舉例來說，圖6是顯示依據本發明一實施例的圖像數據解壓縮方法600的流 程圖。圖像數據解壓縮方法600對於經由圖2所示的圖像數據壓縮方法200進行壓縮的圖 像數據特別有用。在步驟S602，由一象限中的壓縮圖像數據中讀取一編碼指示信號。在步驟S604， 使用象限分析器149以決定上述象限是否為第一象限。第一象限包括與像素區塊的參考值 有關的角落像素。在一些實施例中，象限分析器149決定欲分析的上述象限是否為4個欲 分析的象限中的第1象限。舉例來說，參考圖3，象限分析器149決定上述象限是否為第一 象限。換句話說，象限分析器149決定目前欲分析的象限是否包括角落像素(例如像素區 塊300中的最左上像素Pn)。如果上述象限為第一象限，則由壓縮圖像數據中讀取與角落 像素相關的參考值，且參考值被傳送做為一解壓縮圖像數據值。在步驟S608，如果上述象限不為第一象限，編碼指示信號評估器150決定編碼指 示信號O位標誌)是否等於「00」。如果編碼指示信號等於00，在步驟S610中，將象限中 的所有圖像數據值填入0，且將各圖像數據值傳送做為解壓縮圖像數據值。在步驟S612，如果編碼指示信號不等於00，編碼指示信號評估器150決定編碼指 示信號是否等於「01」。如果編碼指示信號等於01，在步驟S614中，讀取非0圖像數據值的 數值及位置，且在步驟S616中，將象限中的其餘圖像數據值填入0，並將各圖像數據值傳送 以做為解壓縮圖像數據值。在步驟S618，如果編碼指示信號不等於01，編碼指示信號評估器150決定編碼指 示信號是否等於「10」。如果編碼指示信號等於10，則在步驟S620中，讀取在象限中的各圖 像數據值，並將各圖像數據值傳送以做為解壓縮圖像數據值。在步驟S622，如果編碼指示信號不等於10，編碼指示信號評估器150決定編碼指 示信號是否等於「11」。如果編碼指示信號等於11，則在步驟S6M，讀取在象限中的各圖像 數據值，並將小於3的圖像數據值傳送以做為解壓縮圖像數據值，大於或等於3的圖像數據 值會更進一步在步驟至S638中進行處理。在步驟，取得大於或等於3的圖像數據值的熵參數。在步驟S627，取得 各圖像數據值的熵部分及噪聲部分。因為熵部分的編碼為一元編碼，熵部分為自定界 (self-delimited)。在步驟，使用位長度計算器151依據分別與各噪聲部分相關的熵 部分的位長度，以決定各通道的噪聲部分的位長度。在步驟S630，使用解碼器153對熵部分及噪聲部分進行解碼。因為熵部分的編碼 為一元編碼，因此可反推一元編碼以對熵部分進行解碼。同樣地，因為噪聲部分的編碼為二 元編碼，因此可反推二元編碼以對噪聲部分進行解碼。在步驟S632，使用乘法器152將已解碼的熵部分及噪聲部分乘以取得的熵參數， 並將乘積加總。在步驟S634，使用映射器144以一反向重疊及交插機制以映射乘積加總值。具體 來說，偶數的乘積加總值除以2。更進一步，將奇數的乘積加總值加1，並將新的乘積加總值 除以_2。此計算結果為分布接近於0的正及負圖像數據值。在步驟S636，使用預測器142讀取預測位，且預測與象限中的像素相關的數值。參 考圖4，在像素區塊300中的位在頂列450及最左欄460的像素不具有預測位。角落像素 (在此實施例中為像素P11)為一參考值，且對於頂列450來說，各圖像數據值依據左邊相鄰像素的數值以進行預測。因此，與像素P12相關的數值依據與像素P11相關的數值以進行預 測。同樣地，對於最左欄460，各圖像數據值依據與上方像素相關的數值以進行預測。因此， 與像素P21相關的數值依據與像素P11相關的數值以進行預測。對於像素區塊300中其餘的 像素，各數值依據預測位以進行預測。預測位表示是否依據左邊相鄰像素的數值或上方相 鄰像素的數值以進行預測。在象限中的像素之間的預測關係亦被移除。在步驟S637，原始(未壓縮)圖像數據反推一階離散差值的計算以進行恢復。換 句話說，亦即反推如圖3所示的差值計算。將在步驟S636中所預測與像素有關的數值加入 相鄰像素。舉例來說，將像素P12的預測值加至與像素P11相關的參考值以產生與像素P12相 關的原始圖像數據。更進一步，將與像素P13相關的預測值加至上述計算所得與像素P12相 關的原始圖像數據以產生與像素P13相關的原始圖像數據。同樣地，將像素P21的預測值加 至與像素P11相關的參考值以產生與像素P21相關的原始圖像數據。更進一步，將與像素P31 相關的預測值加至上述計算所得與像素P21相關的原始圖像數據以產生與像素 相關的原 始圖像數據。在步驟S638，當壓縮圖像數據已經解壓縮，將解壓縮圖像數據傳送至要求解壓縮 圖像數據的裝置或應用。圖7是顯示依據本發明另一實施例的圖像數據解壓縮方法700，除了一些顯著的 差異，其與圖6所示的圖像數據解壓縮方法600相似。圖像數據解壓縮方法700對於如使 用圖5的圖像數據壓縮方法500壓縮的圖像數據以進行解壓縮特別有用。圖7所示的圖像 數據解壓縮方法700不使用如圖6的編碼指示信號的方式。除此之外，圖6的步驟S637已 在圖7中省略。因此，無法反推一階離散差值的計算。在一些實施例中，圖像數據為多採樣 反鋸齒(multi-sample anti-aliasing, MSAA)數據，各像素包括多樣本(sample)，如同前 述內容，樣本0由其他樣本中減除。在這些實施例中，將在壓縮過程中扣除的樣本0加入與 各像素相關的數值以恢復原始圖像數據值。圖2、5、6及7的流程圖是顯示本發明的架構、功能及操作等等可能的實現方式。就 這點而言，各步驟表示一模塊、分割或部分程序代碼，其包括一或多個可執行的指令以實現 特定邏輯函數。需注意到在一些另外的實現方式中，在圖2、5、6及7中的各步驟可不依照 順序發生。舉例來說，在圖2、5、6及7中的連續兩個步驟實際上可能是本質地同時執行，或 是步驟有時會以反向的順序執行，端視與何種函數功能有關。然而以上所述僅為本發明的優選實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範 圍，即大凡依本發明權利要求書及發明說明內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本 發明權利要求書要求保護的範圍內。另外本發明的任一實施例或權利要求不須達成本發明 所公開的全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用以輔助專利文件搜尋之用， 並非用以限制本發明的權利範圍。
1權利要求
1.一種圖像數據壓縮系統，用以壓縮多個圖像數據值，上述圖像數據壓縮系統包括 一差分計算器，用以計算上述圖像數據值在一像素區塊中的多個相鄰像素之間的多個差值，其中上述像素區塊包括多個像素；一預測器，用以依據計算所得的上述差值，預測上述像素區塊中上述各像素的一預測值；一預測誤差計算器，用以依據計算所得的上述預測值，計算上述像素區塊中上述各像 素的一預測誤差值；一映射器，用以將上述各預測誤差值映射至一正數數據值以產生多個映射數據值； 一熵參數計算器，用以決定一熵參數；一除法器，用以將上述各映射數據值除以上述熵參數以產生一熵部分及一噪聲部分；以及一編碼器，用以對上述熵部分及上述噪聲部分進行編碼，其中上述熵參數滿足下列二 關係式[EntropyL (K) -EntropyL (K+2) ] > [NoiseL (K+2)-NoiseL (K)]；以及 [EntropyL(K-2)-EntropyL(K)] > [NoiseL(K)-NoiseL(K-2)]； 其中，EntropyL表示上述熵部分的位長度；NoiseL表示上述噪聲部分的位長度；以及K 表示上述熵參數。
2.如權利要求1所述的圖像數據壓縮系統，其中上述熵參數計算器還用以降低上述熵 參數，直到上述關係式滿足為止。
3.如權利要求2所述的圖像數據壓縮系統，其中上述熵參數計算器還用以將上述熵參 數減少2，直到上述關係式滿足為止。
4.如權利要求1所述的圖像數據壓縮系統，其中上述編碼器還對上述熵部分進行一元 編碼，並對上述噪聲部分進行二元編碼。
5.如權利要求1所述的圖像數據壓縮系統，還包括一編碼指示信號評估器，用以依據 一編碼指示信號決定是否對上述映射數據值進行編碼，其中上述熵參數計算器於決定對上述映射數據值進行編碼後，決定上述熵參數； 其中上述除法器於決定對上述映射數據值進行編碼後，將上述各映射數據值除以上述 熵參數；其中上述編碼器於決定對上述映射數據值進行編碼後，對上述熵部分及上述噪聲部分 進行編碼。
6.如權利要求1所述的圖像數據壓縮系統，其中上述預測誤差數值依據一重疊及交插 機制以映射至多個正數據值。
7.如權利要求1所述的圖像數據壓縮系統，其中對與一角落像素有關的一圖像數據值 進行編碼以做為一參考值，其中，包括上述角落像素的一列定義為一頂列，並且包括上述角落像素的一欄定義為 一最左欄；其中，在上述頂列中，除了上述角落像素之外的各像素數據值依據各左邊相鄰像素的 數據值進行預測；以及其中，在上述最左欄中，除了上述角落像素之外的上述各像素數據值依據各上方相鄰像素的數據值進行預測。
8.如權利要求7所述的圖像數據壓縮系統，其中除了位於上述頂列及最左欄的上述像 素之外的各像素數據值依據一預測位以進行預測。
9.一種存儲器頻寬降低方法，包括分布一像素區塊中接近於0的多個圖像數據值，以將多餘的上述圖像數據值降至最 低，其中上述像素區塊包括多個象限；決定是否對所分布的上述圖像數據值進行編碼；以及決定對所分布的上述圖像數據值進行編碼後，依據一編碼指示信號，對上述象限中的 一個中的至少一圖像數據值進行編碼，其中上述編碼的步驟包括決定一熵參數，以及將上 述圖像數據值的正值除以上述熵參數，以產生一熵部分及一噪聲部分。
10.如權利要求9所述的存儲器頻寬降低方法，其中當在上述象限中的上述至少一圖 像數據值大於3時，對上述至少一圖像數據值進行編碼。
11.如權利要求9所述的存儲器頻寬降低方法，還包括當上述編碼指示信號是顯示上 述象限中所有的圖像數據值等於0時，傳送未編碼的上述至少一圖像數據值。
12.如權利要求9所述的存儲器頻寬降低方法，還包括當上述編碼指示信號指示在上 述象限中有3個上述圖像數據值等於0，且有上述圖像數據值的一個小於或等於3時，傳送 未編碼的上述至少一圖像數據值。
13.如權利要求9所述的存儲器頻寬降低方法，還包括當上述編碼指示信號指示在上 述象限中的所有上述圖像數據值小於或等於3，且上述圖像數據值中有至少二個不等於0 時，傳送未編碼的上述至少一圖像數據值。
14.如權利要求9所述的存儲器頻寬降低方法，其中決定上述熵參數的步驟還包括將 上述熵參數減少2，直到上述熵部分的位長度的增加小於上述噪聲部分的位長度的減少，並 且上述熵參數K的下一次減少會導致上述熵部分的位長度增加，且上述熵部分的位長度長 於上述噪聲部分的位長度。
15.一種圖像數據解壓縮方法，用於一像素區塊中的一圖像數據，上述方法包括取得位於一象限中的多個通道的每一個的一熵參數；取得位於上述象限中的各通道的一熵部分；依據分別與各通道中的多個噪聲部分有關的上述熵部分的位長度，決定上述各通道的 上述噪聲部分的位長度；對上述熵部分及上述噪聲部分進行解碼；對解碼後的上述各熵部分及各噪聲部分乘以所取得的上述熵參數，以得到多個乘積；使用一反向重疊及交插機制以映射上述乘積的一加總值；以及移除上述象限中的各像素之間的一預測關係式。
16.如權利要求15所述的圖像數據解壓縮方法，其中上述象限為一第一象限，且已壓 縮的上述圖像數據的前32位包括上述第一象限中的四個通道中的每一個的一熵參數。
17.如權利要求16所述的圖像數據解壓縮方法，其中上述圖像數據為一ζ表面數據，且 上述圖像數據解壓縮方法還包括依據一編碼指示信號以決定對上述ζ表面數據的一數值 進行解碼。
18.如權利要求17所述的圖像數據解壓縮方法，還包括依據上述圖像數據中的相鄰像素之間的多個一階離散差值，以產生多個解壓縮圖像數據值。
19.如權利要求18所述的圖像數據解壓縮方法，還包括讀取一預測位。
20.如權利要求16所述的圖像數據解壓縮方法，還包括決定上述象限是否為包括一 參考值的上述第一象限。
全文摘要
本發明提供一種圖像數據壓縮系統、圖像數據解壓縮方法及存儲器頻寬降低方法。所述圖像數據解壓縮方法，用於一像素區塊中的一圖像數據，上述方法包括取得位於一象限中的多個通道的每一個的一熵參數；取得位於象限中的各通道的一熵部分；依據分別與各通道中的多個噪聲部分有關的熵部分的位長度，決定各通道的噪聲部分的位長度；對熵部分及噪聲部分進行解碼；對解碼後的各熵部分及各噪聲部分乘以所取得的熵參數，以得到多個乘積；使用一反向重疊及交插機制以映射乘積的一加總值；移除象限中的各像素之間的一預測關係式。
文檔編號H04N7/32GK102075761SQ20111005228
公開日2011年5月25日 申請日期2011年3月4日 優先權日2010年11月17日
發明者廖群峰, 洪洲 申請人:威盛電子股份有限公司