CN101751897A - 压缩及解压缩查找表的方法及其相关装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压缩及解压缩查找表的方法及其相关装置。该压缩一查找表的方法中该查找表具有多个输入值分别对应于多个原始输出值。该方法包含有：依序计算该查找表中每一输入值所对应的一原始输出值与下一输入值所对应的一原始输出值间一输出差值，以作为该下一输入值所对应的一输出差值；依据表示每一输出差值所需的最小位数来决定储存每一输出差值的所需位数；于具有不同所需位数的两连续输出差值间插入数据状态指令；以及依据该查找表中该多个输入值所对应的多个输出差值以及数据状态指令来进行编码，以产生该压缩后查找表。

Description

压缩及解压缩查找表的方法及其相关装置

技术领域

本发明涉及数据压缩与解压缩的方法及其硬件，特别是涉及一种通过计算查找表(look-up table)中每一输出值之间的差值并且记录所述差值与相关的指令来做为压缩后查找表以有效降低查找表的数据量的方法与其相关装置。

背景技术

现有的显示设备中，输入讯号和输出讯号间呈现一非线性的指数关系，如下式所示：

$V_{\mathrm{out}}=V_{\mathrm{in}}^{\mathrm{\γ}}$

其对应的函数为图1的曲线A(于现有的阴极射线管屏幕中，γ＝2.2)，为了因应显示器这种非线性关系的输出特性，因此会先对画面进行处理，让画面最终与输入显示设备的输入讯号间呈现几乎完美的线性关系。因此考虑上述的输出讯号与输入讯号间的非线性关系，通常会将输入至显示设备的影像先作一个反函数的处理，亦即伽玛校正(gamma correction)，而这个处理可在画面产生的时候立刻进行，也就是在照相机或摄影机等影像撷取设备中进行所谓的伽玛编码(gamma encoding)。因此，在影像撷取装置中，首先通过感测装置，将感测到的光线信息及色彩信息(流明值或RGB值)进行伽玛编码(于对应于现有的阴极射线管屏幕的伽玛编码γ＝1/2.2)，其输出讯号与输入讯号的关系如图1的曲线B所示。经过这样的输出，再经过显示器的非线性自发性解码，以线性关系来显示原本所撷取的画面或影像。

然而，在进行伽玛编码时，输出讯号的运算在电路实现上有常见的三种选择：(1)硬件运算电路、(2)分段线性内插以及(3)利用查找表(look-uptable)。第1种方式需要较复杂的电路设计，但使用上较不弹性，因为若于装置中要以不同伽玛值来进行伽玛编码，将会增加电路的复杂度。第2种方式所采用的分段线性内插运算则是将函数中一部分的取样值储存于存储器内，其他未记录的部份则用线性内插来计算，如此一来，不需要太复杂的硬件运算电路即可实现，但精确度有限，若要达到较高的精确度时，又必须作多次的运算或者是记录更多的取样值，较为耗时或耗费硬件。对于第3种方式而言，查找表不需通过硬件运算电路来做真实的运算，仅需将对应于每一输入值的输出值存入一存储单元中，等到欲进行伽玛编码时，再依据每一输入值于存储单元中读取所对应的输出值，由于存储单元的存取速度与成本相比有较佳的经济效应，故利用查找表来做进行伽玛编码是一常见的方式，但其仍需耗费存储器成本，且每一组伽玛查找表仅对应一特定伽玛值，若要具备能以多个伽玛值来进行伽玛编码的能力时，须于存储单元中储存多组伽玛查找表，造成必须的存储器容量的大幅增加。

发明内容

因此，为解决使用伽玛查找表来进行伽玛编码时会遇到的问题，本发明便提供一种压缩与解压缩伽玛查找表的方法及其装置，兹说明如下。

由于使用查找表的方式来进行伽玛编码的装置(如：摄影机)中可能须储存好几组对应不同伽玛值(gamma value)的伽玛查找表，而当该装置在使用伽玛查找表时同一时间仅需要一组(对应同一伽玛值)伽玛查找表，故可将所有的伽玛查找表于存入该装置前事先经压缩过后再存入该装置中的存储单元，并另外设计一解码模块与一储存模块。当进行伽玛编码前，将伽玛编码操作中欲使用的伽玛值所对应的查找表由事先存入的存储单元中取出，此时为压缩状态的伽玛查找表，经过该解码模块解压缩该压缩后伽玛查找表并将其存入该储存模块，使得该储存模块中存有的伽玛查找表为未经压缩的状态，因而便可供该装置进行伽玛编码用。当该装置欲使用另一个伽玛值来进行伽玛编码时，则将该储存模块中的数据忽略，且自存储单元中取出该伽玛值所对应的压缩后伽玛查找表，再通过解码模块处理后存入该储存模块中，此时该装置即可依这个新的伽玛值来进行伽玛编码。

依据上述的理念，本发明首先通过一压缩方法及相关装置将多个查找表压缩，然后存入用以进行伽玛编码的装置中的一存储单元中(通常为非易失性存储器)，此外，于该装置中另设置一解压缩装置，该解压缩装置中包含有一储存模块(用以储存当下欲使用的伽玛值所对应的查找表)，依据使用的需求，并通过该解压缩装置与相关方法将对应不同伽玛值的查找表写入该储存模块。

再者，由于伽玛查找表所对应的指数函数关系通常为单调递增函数，因此本发明的主要想法即是通过取出查找表中每一原始输出值间的差值并利用差值来取代原始输出值做为压缩查找表的内容以有效降低数据量，再于解压缩过程中依序把差值累加，以还原出原始的查找表。

因此，依据本发明的实施例，提供一种压缩查找表的压缩方法，其中该查找表具有多个输入值分别对应于多个原始输出值，且该压缩方法包含有：依序计算该查找表中每一输入值所对应的一原始输出值与下一输入值所对应的一原始输出值之间一输出差值，以作为该下一输入值所对应的一输出差值；依据表示每一输出差值所需的最小位数来决定储存每一输出差值的一所需位数；于具有不同所需位数的两连续输出差值之间插入一数据状态指令；以及依据该查找表中该多个输入值所分别对应的多个输出差值以及至少一数据状态指令来进行一预定编码操作，以产生该压缩后查找表。

于较佳实施例中，该数据状态指令包含有具有相同的所需位数的连续输出差值个数与该所需位数的值；该数据状态指令包含有该所需位数的值以及用以指示该数据状态指令为最接近最后一个输出差值的一数据状态指令的一特殊数据型样；于一特定数据状态指令与该特定数据状态指令的下一数据状态指令之间，若输出差值的个数小于一预定临界值以及输出差值的所需位数小于紧接该下一数据状态指令之后一输出差值的所需位数时，则删除该特定数据状态指令；于一特定数据状态指令与该特定数据状态指令的下一数据状态指令之间，若输出差值的个数大于一预定临界值，则将至少一新增数据状态指令插入于该特定数据状态指令与该下一特定数据状态指令间的两特定输出差值之间。

依据上述的压缩方法，本发明另一实施例还提供一种压缩一查找表以产生一压缩后查找表的压缩装置，该压缩装置包含有：一差值计算器、一位计算器、一处理模块以及一编码模块。该差值计算器用以依序计算该查找表中每一输入值所对应的一原始输出值与下一输入值所对应的一原始输出值之间一输出差值，产生下一输入值所对应的一输出差值。该位计算器耦接于该差值计算器，且依据表示每一输出差值所需的最小位数来产生储存每一输出差值的一所需位数。该处理模块耦接于该位计算器，于具有不同所需位数的两连续输出差值之间产生一数据状态指令。该编码模块耦接于该处理模块，且依据该差值计算器所产生的分别对应该多个输入值的多个输出差值以及该处理模块所产生的至少一数据状态指令来进行一预定编码操作，产生该压缩后查找表。

于较佳实施例中，上述的位计算器还包含有一位排除单元。该位排除单元用以判断该最小位数是否落于一特定数值范围并且排除落于该特定数值范围内的该最小位数。其中，当该最小位数落于该特定数值范围时，该位排除器利用大于该最小位数的数值来产生该所需位数以及当该最小位数未落于该特定数值范围时，该位排除器使用该最小位数来产生该所需位数。

此外，本发明还提供解压缩一压缩后查找表的解压缩装置及其相关方法，以还原通过前述的压缩方法与相关装置所压缩的查找表。

依据本发明的另一实施例，提供一种解压缩一压缩后的查找表的解压缩装置，该压缩后查找表具有多个编码后输出差值以及至少一编码后数据状态指令。该解压缩装置包含有：一解码模块，用来依据该多个编码后输出差值以及该至少一编码后数据状态指令执行一预定解码操作，以产生多个输出差值；一累加模块，耦接于该解码模块，用于逐一累加该多个输出差值，并输出每次的累加结果；一计数模块，耦接于该累加模块，用以于每当该累加模块产生一次累加结果时进行一次计数；以及一储存模块，耦接于该累加模块与该计数模块，用于自该计数模块接收一计数结果，并根据该计数结果将该累加模块每次的累加结果储存于对应该计数结果的一储存地址。

于较佳实施例中，该累加模块包含有：一算术逻辑单元以及一寄存器。该算术逻辑单元用以依序接收该多个输出差值。该一寄存器耦接于该算术逻辑单元，用以寄存该算术逻辑单元的运算结果，其中该算术逻辑单元依序将所接收的该多个输出差值与该寄存器所寄存的值进行加法运算。

依据上述的解压缩装置，本发明另一实施例提供一种解压缩一压缩后查找表来产生一查找表的解压缩方法，该压缩后查找表具有多个编码后输出差值以及至少一编码后数据状态指令，该解压缩方法包含有：取得至少一编码后数据状态指令，并依据该至少一编码后数据状态指令进行至少一预定解码操作以产生至少一编码后数据状态指令的解码结果；依据该至少一编码后数据状态指令的解码结果，对多个编码后输出差值进行多个预定解码操作，以产生多个输出差值；以及依序累加该多个输出差值，以作为该查找表中的多个原始输出值。

通过本发明所揭示的技术，清楚地提供压缩/解压缩一伽玛查找表的方法与相关装置。

由于伽玛校正所对应的函数为单调递增，因此差值的变化并不复杂，且记录差值所占用的空间远小于每一原始输出值所占用的8位空间(由于一般显示系统采用8位的影像讯号)，尽管需要额外增加解压缩装置，但多组查找表经压缩后所节省的存储单元成本，将得到令人满意的经济效益。

附图说明

图1是现有的伽玛校正的输出讯号与输入讯号之间所对应的转换特性示意图。

图2是经本发明处理的一伽玛查找表的部分内容的示意图。

图3是本发明压缩方法的一实施例的流程图。

图4是本发明压缩装置的一实施例的功能方块图。

图5是经本发明处理的一伽玛查找表的部分内容的示意图。

图6是本发明解压缩装置的一实施例的示意图。

图7是应用图4所示的解压缩装置的运算电路的示意图。

图8是本发明的解压缩方法的一实施例的流程图。

附图符号说明

200	查找表
		210、220、230、240、250、510、520、530、540	行
310～400、610～650	步骤
		40	压缩装置
41	差值计算器
		42	位计算器
43	储存模块
		44	处理模块
45	编码模块
		48	位排除单元
49	寄存器
		410	解压缩装置
412	计数模块
		422	解码模块
432	储存模块
		442	累加模块

200	查找表
		433、435	输入端口
444	算术逻辑单元
		446	寄存器
450、511、512、513、514	压缩后查找表
		500	运算电路
510	非易失性存储器
		520	输入单元
530	输出单元

具体实施方式

请参考图2，查找表200撷取自一伽玛查找表的输入值00～29(以16进位制表示为00～1C)与其对应的输出值的部份，且包含将该部份依本发明的方法进行处理的结果，并以16进位制表示。行210代表输入值00～1C的部份，行220记录该伽玛查找表中对应于输入值00～1C的多个原始输出值。接着，依序计算行220中的每一原始输出值与下一原始输出值之间的一输出差值，利用将上述两值相减得到一输出差值，并将每一输出差值纪录于行230中。请注意，行220中第一原始输出值“0A”直接记录于行230第一字段。于行240中，记录了欲表示行230中每一字段的值所需的最小位数，显而易见地，若与行220每一字段需占用8位来相较，以所需的最小位数来表示的行230的数据将使得行230整体数据量远小于行220。

因此，本发明的主要精神是欲以行230为主的数据型态来取代原始的数据，简而言之，仅利用伽玛查找表中每两个原始输出值的输出差值，来取代伽玛查找表中原始输出值。而还原的时候，仅需将输出差值依序相加，仅可得到伽玛查找表的原始输出值。

接着，请同时参考行230与行240，若以行230的数据型态来纪录时，由于行230中每一输出差值的数据长度不一，故必须用额外的方法来指出每个输出差值的长度，如此一来，用以还原数据的解压缩装置才得以正确的识别于数据序列中的每一个输出差值(如0110111101001111→01，1011，110，1001，11，1)，以将其正确的还原。因此，本发明利用一种数据状态指令来指出每一输出差值的数据长度。请参考行240，该行对应于表示每一输出差值所需的最小位数，行240的第一字段(对应于输入值00的输出差值)所需的最小位数为4，第二字段(对应于输入值01的输出差值)所需的最小位数为3，第三字段至第十六字段(对应于输入值02～0F)所需的最小位数为2，因此于此情况下，本发明将会利用三个数据状态指令来指出于输入值00～0F所对应的输出差值所成的数据序列中，每一数据输出差值的长度。首先，第一个数据状态指令指出有一个位数为4的输出差值，第二个数据状态指令指出有一个位数为3的输出差值，第三个数据状态指令则指出有连续十四个位数为2的输出差值。第一个数据状态指令将被放置于数据序列中代表行240的第一字段的输出差值“0A”之前，而第二个数据状态指令则被放置于第一字段与第二字段的输出差值“0A”与“04”之间，以及第三个数据状态指令将会放置于第二字段与第三字段的输出差值“04”与“03”之间，如此一来，使得用以还原数据的解压缩装置电路得以正确地识别于数据序列中的每一个数据状态指令。

因此，本发明采用的数据状态指令将会包含有两种信息：1.具有相同所需位数的连续输出差值的个数，以及2.所需位数。以上面的例子来说，第一个数据状态指令中将会记录有数值1与数值4，即代表于数据序列中，其后会接着1个4位长的输出差值，第二个数据状态指令中会记录数值1与数值3，代表于数据序列中，其后会接着1个3位长的输出差值，而第三个数据状态指令中则纪录着数值14与数值2，代表其后有14个同样是2位长度的输出差值。

一般而言，伽码查找表的原始输出值长度为8位，故在每一原始输出值的长度为8位的前提下，且考虑到输出差值的长度变动的情形，本发明于一实施例中将数据状态指令设计为6～7位的长度。请再参考图2所示的行240，行240中对应于输入值14～18的字段，显示输入值14～18的所需位数分别为02、01、02、01、02，因此，若以上述的数据状态指令的运用方式而言，对应于输入值14～18的输出差值间，需要插入四个数据状态指令。然而，若以前述的数据状态指令的长度而言，则造成额外增加24～28位，然而原本对应于输入值14～18的输出差值总共仅需占用2+1+2+1+2＝8位，于此种情况下，数据状态指令的存在便显得多余，故本发明对数据状态指令的使用必需加入某些限制来避免上述现象的发生。

因此，本发明将上述的仅需用1位来表示的输出差值以2位来表示，故对应于输入值14～18的输出差值将全部以2位来表示，虽然多了两个冗余位，但却可节省数据状态指令所额外占用的位。综上所述，行250显示了使用前述手段来修正每一输出差值的所需位数的结果，因此对应于输入值01的输出差值04，原本的所需位数为3位，但为了修正上述过多的数据状态指令而导致额外增加过多位数的情形，输入值01的输出差值04将用4位来表示，行240修正的结果如行250所示。故本发明利用了数据状态指令与输出差值来记录原本伽玛查找表中的每一原始输出值，以有效的将伽玛查找表进行压缩而降低数据量。

除了上述为了避免过多数据状态指令的增加而修正了本发明中一部分的输出差值的所需位数，于本发明的一实施例中还存在一种须修正输出差值的所需位数的情形。如前所述，数据状态指令纪录了输出差值的所需位数，为了使之后的数据还原动作可以更便捷，于是数据状态指令会以较精简的方式来进行编码，此是通过将数据状态指令纪录所需位数的格式精简化，亦即，基本上所需位数可能包含有1～7位的各种情形，但事实上输出差值的所需位数可能以某几个位数出现的机会较为频繁，因此，为了使解压缩装置操作速度更快，于本发明的一实施例中，数据状态指令单元所记录的所需位数仅包含1、2、3、4以及8位，故于此实施例中，数据状态指令中的两个字段，分别包含有一个3位长的字段，用以表示所需位数的信息，同时利用另外的4位长的字段来表示具有相同的所需位数的连续数据的个数。故在本实施例中，每一数据状态指令的长度皆为7位。

然而，于本发明的另一实施例中，数据状态指令是采用一种可变长度编码(variable-length coding)的方法来记录输出差值的信息。依据这种可变长度编码的精神，最常出现的数据将形成最简短的编码，例如，一般而言，伽玛查找表通过本发明所计算出的输出差值，最常出现的数据长度为1位，因此数据状态指令中即以0来表示所需位数为1位的情形。因此，在本实施例中，数据状态指令利用0来表示所需位数为1位的情形、利用01来表示所需位数为2位的情形、利用011来表示所需位数为3位的情形、利用0111来表示所需位数为4位的情形以及利用1111来表示所需位数为8位的情形，而关于表示具有相同的所需位数的连续数据的个数的相关讯息的编码方式上，由于所需位数1与2是最常出现的情形，因此利用5位来表示最多达32个的相同所需位数为1或2的连续数据，而所需位数为3、4以及8的情形时，仅利用3位来表示最多达8个的相同所需位数，故在本实施例中，数据状态指令的长度为6或7位。以上的编码方式的原理及其优劣应为本领域的技术人员所熟知，故在此不多作赘述。然而，在此欲强调的是，本发明所采用的数据状态指令可以使用可变长度的编码模式，亦或固定长度的编码模式，以上变化皆属本发明的范畴。再者，仍须强调的一点是，除了数据状态指令可以通过可变长度编码，输出差值亦可视实际上的需求来进行可变长度编码，其相关方式应为本领域的技术人员所熟知，在此不多作赘述。

由上述的实施例中可知，不论是以可变长度的编码模式或固定长度的编码模式，其数据状态指令所能表示的相同所需位数的数据的最大个数有限。故本发明的方法除了包含上述于每一输出差值间所需位数变动时插入一数据状态指令、以较简化的方式来表示所有可能的所需位数(如将所需位数5、6、7的情形视作所需位数为8)以及视情况删除过多的数据状态指令，本发明为解决数据状态指令所能表示的相同所需位数的连续数据的最大个数有限的问题，于相同所需位数的连续数据个数超过数据状态指令所支持的最大个数时，会再另行插入一数据状态指令来表示超过的部分的数据状态，举例来说，若一查找表经前述的计算输出差值的处理后，输入值D7至FD(共对应38个输出差值)所对应的输出差值的所需位数皆为1位，然此时已超过数据状态指令所能表示的最大个数(共32个输出差值)，故须于对应于输入值F8(第33个输出差值)的输出差值前再加入一数据状态指令以指出之后的连续1位长的输出差值的个数。

然而，请参考图1，观察图1的曲线B，可知曲线B所对应的查找表可能于查找表的底部会有相当多的输出差值具有相同的所需位数(曲线B的右半部较平缓)，为解决此问题，于本发明的另一实施例中，数据状态指令包含有另一特殊数据型样，该特殊数据型样可指出若对应于最后一个输入值FF的输出差值和之前的连续数个输出差值皆具有相同的所需位数时的情形。举例来说，若一查找表的输入值C1至FF(共对应63个输出差值)所对应的输出差值皆为1位，则利用上述的特殊数据型样，于对应于输入值C1的输出差值前加入一数据状态指令指出直至最后一个的输出差值为止，所有的输出差值皆为1位长，如此可省去原本所需插入的数个数据状态指令。于本实施例中，该特殊数据型样是将原本用以表示相同所需位的连续数据个数的5位字段以00000填入来纪录上述的现象，于是，于本实施例中，该5位的字段仅可表示最多达31个(00000不能再用于表示输出差值的个数)具有相同所需位数的情形，且亦可表示直至最后一个输出差值为止所需位数皆不再变动的情形。应注意的是，这种数据状态指令的特殊数据型样并不限定于所需位数为1的情形，其它的所需位数亦可适用。

以上述的内容为基础，接着请参考图3，其是依据本发明的一实施例的压缩方法的流程示意图。如图3所示，步骤310开始压缩的流程。于步骤320中，输入一查找表，该查找表包含有多个输入值与多个原始输出值。接着，在步骤330中，依序计算该查找表中每一输入值所对应的一原始输出值与下一输入值所对应的一原始输出值之间一输出差值(相当于图2中由行220得到行230的过程)。于步骤340，计算用以表示每一输出差值所需的最小位数，举例来说，若输出差值为04，则表示该输出差值所需的最小位数为3。然而，为精简之后解压缩装置的硬件电路及避免过长的数据状态指令，故于本实施例中，步骤350会排除数据状态指令所不支持的所需最小位数(如将最小位数5、6、7的情形视作所需位数为8)，并于此步骤350中，将所支持的最小位数当作每一输出差值对应的所需位数。参考于步骤350中每一输出差值最终对应的所需位数，决定出必须插入数据状态指令的位置位于哪一个输出差值之前(于步骤360中)。应当注意的是，于步骤360中仅标记每个数据状态指令插入的位置，并未决定将数据状态指令中每一字段的数值，是因后续的步骤可能还会对输出差值的所需位数进行进一步的修改。

于步骤370中，于一特定数据状态指令与该特定数据状态指令的下一数据状态指令之间，若输出差值的个数小于一预定临界值以及输出差值的所需位数小于紧接该下一数据状态指令之后一输出差值的所需位数时，或者是输出差值的所需位数小于紧接该特定数据状态指令的上一输出差值的所需位数时，则视情况删除该特定数据状态指令或该下一数据状态指令，此步骤是移除过多的数据状态指令并且视数据状态指令移除的情形来修改相关的输出差值所对应的所需位数。举例来说，请参考图2所示的查找表中输入值00～04的部分，其对应的所需位数分别为4、3、2、2、2(亦即连续的输出差值的所需位数为4、3、2、2、2)，为避免过多的数据状态指令于压缩数据中占用过多位数，将所需位数为3的情形修改为所需位数为4，移除了原本欲插入对应输入值00与输入值01间的数据状态指令。然而，于另一实施例中，所需位数则被修改成后一输出差值所对应的所需位数(如所需位数1、2、3、3、3被修改为所需位数1、3、3、3、3)，因此，如何修改所需位数视前后的所需位数状况来判断。

在此欲强调的是，步骤360与步骤370的顺序亦可相互变换，如此并不影响最终的压缩结果，亦属本发明的范畴。

于步骤380中，于一特定数据状态指令与该特定数据状态指令的下一数据状态指令之间(严格来说是数据状态指令欲插入的位置之间)，若输出差值的个数大于一预定临界值，则将至少一新增数据状态指令插入于该特定数据状态指令与该下一特定数据状态指令间的两特定输出差值之间，亦即检查是否有对应相同的所需位数的输出差值的连续个数超过数据状态指令所能支持的最大连续个数限制(鉴于数据状态指令的长度限制)，若有，则如前所述，于此步骤中另外新增数据状态指令；若无，则进入步骤390中。应当注意的是，于本发明的另一实施例中，步骤380还包含有另一动作，该动作是检查直至最后一个的输出差值所对应的所需位数为止，于对应于相同所需位数的连续输出差值间是否存在必须插入数据状态指令的记录，举例来说，假设最后两个数据状态指令之后紧接着的输出差值个数分别为30与15，且两数据状态指令所指出的输出差值的所需位数皆为1时，则可移除最后一个数据状态指令，并将其前一个数据状态指令以前述的特殊数据型样(如：将记录连续输出差值个数的字段以填入00000表示)来表示连续45个所需位数为1的输出差值；若无上述的情形，则进入步骤390。

于步骤390中，将会依据前述的需插入数据状态指令的位置的最终修改标记，来观察每两个数据状态指令标记间所包含输出差值个数以及这些输出差值的所需位数，依据此观察结果，来正确地产生所述数据状态指令，并对其进行编码以及对全部的输出差值编码，其中，于步骤390中所进行的编码包含有对所述数据状态指令进行可变长度编码(variable-lengthcoding)操作；而于另一实施例中则对数据状态指令进行固定长度编码(fixed-length coding)操作。此外，对所述输出差值进行的编码是以将该输出差值以所需位数来表示，例如，图2的对应输入值01的输出差值04将以所需位数为4来表示为0100。完成步骤390后，利用所述编码后数据状态指令与编码后输出差值作为一压缩后查找表，进入步骤400而结束流程。

因此，依据上述的压缩方法，本发明实施例还提供一种压缩装置。请参考图4，图示中压缩装置40包含有：一差值计算器41、一位计算器42、一储存模块43、一处理模块44以及一编码模块45。

首先，将一查找表中的多个原始输出值依据其对应输入值的顺序，依序输入至差值计算器41。差值计算器41依序计算每一原始输出值与下一原始输出值间的一输出差值，并将每次所计算出的输出差值作为下一输入值所对应的输出差值。接着，将差值计算器41所产生的所有输出差值输入至位计算器42。位计算器42耦接于差值计算器41，且依据表示每一输出差值所需的最小位数来产生表示每一输出差值的一所需位数。因此，位计算器42将会同时输出每一输出差值与其对应的所需位数。

由上述的压缩方法可知，本发明会在连续的输出差值之间插入数据状态指令，使得输出差值得以其所需位数来表示的，进一步以最小可能存储装置的空间来储存每一输出差值。因此，处理模块44用于具有不同所需位数的两连续输出差值之间产生一数据状态指令。然而，数据状态指令的插入必须参考多个输出差值所对应的所需位数间的关系，故连续的输出差值与其对应的所需位数将先被依序储存于该储存模块43，再由该处理模块44来判断数据状态指令插入的位置(于哪两输出差值之间)，并产生一指令插入标记来指出插入的位置。且每一产生的指令插入标记会被一并储存于该储存模块43。

于此，由位计算器42所输出的每一输出差值与其对应的所需位数，将会被依序储存于储存模块43，待所有的输出差值与其对应的所需位皆被储存入储存模块43后。处理模块44便依据储存模块43内的数据来产生指令插入标记。

然而，依据上述的压缩方法可知，在依据指令插入标记与输出差值其所需位数来产生数据状态指令前，所需位数与指令插入标记仍需可能被适当地修改，以进一步提升压缩效率。

首先，由图3代表的实施例可知，步骤350排除数据状态指令所不支持的所需最小位数并产生每一输出差值所对应的所需位数。因此，于本实施例中，位计算器42还包含有一位排除单元48以及一寄存器49以对应于步骤350。位排除单元48用以判断表示一输出差值的一最小位数是否为数据状态指令的格式所支持。因此，当该最小位数未落于数据状态指令的格式所支持的数值范围时(即代表不为数据状态指令的格式所支持)，位排除单元48利用大于该最小位数的数值来产生该输出差值所对应的一所需位数(将最小位数5、6、7的情形视作所需位数为8)。此外，当该最小位数落于该数据状态指令的格式所支持的数值范围时(亦即为数据状态指令的格式所支持)，位排除单元48使用该最小位数来作为该所需位数。

因此，每一输出差值将会被储入寄存器49，待位排除器48依据最小位数的支持与否来产生所需位数后，寄存器49内的输出差值才会一并随着其对应的所需位数传送至储存模块43。但应注意的是，排除数据状态指令所不支持的最小位数的情形仅为本发明的一实施例。亦即，于本发明的其它实施例中，数据状态指令可支持所有的最小位数时，因此，于位计算器42中，仅需通过一位计算单元(未示出)，直接以每一输出差值所需的最小位数来作为其所需位数即可。

同样地，再度参考图3所代表的实施例可知，处理模块44在判断数据状态指令插入的位置并产生一指令插入标记来指出指令插入的位置的过程中，亦包含下述的操作。

首先，处理模块44要避免插入过多数据状态指令的情形发生。因此于一特定数据状态指令与该特定数据状态指令的下一数据状态指令之间，若输出差值的个数小于一预定临界值以及输出差值的所需位数小于紧接该下一数据状态指令之后一输出差值的所需位数时，或者是输出差值的所需位数小于紧接该该特定数据状态指令的上一输出差值的所需位数时，处理模块44将视情况删除该特定数据状态指令或该下一数据状态指令。如上可知，若原本须存在的一数据状态指令需遭删除，除了删除原本的指令插入标记外，且输出差值所对应的所需位数亦需修改。详细的修改方法已说明于压缩方法的段落中，在此不多作赘述。因此，处理模块44也必须视情况修改一部分储存于储存模块43中的所需位数与指令插入标记，以提高本发明的压缩效率。

再者，处理模块44亦需检查是否有相同的所需位数的连续个数超过数据状态指令所能支持的最大连续个数限制。因此若于一特定数据状态指令与下一特定数据状态指令之间(两数据状态指令之间的输出差值理应具有相同的所需位数)，若输出差值的个数大于该特定数据状态指令所支持的连续个数限制，则将至少一新增数据状态指令插入于该特定数据状态指令与该下一数据状态指令特定间的两特定输出差值之间。因此，需额外添加新的指令插入标记储存于储存模块43中。

此外，于一实施例中，处理模块44还包含有一操作，该操作是检查直至最后一个的输出差值所对应的所需位数为止，于对应于相同所需位数的连续输出差值间是否存在指令插入标记，若有则移除该指令插入标记，并以数据状态指令所支持的一种特殊数据型样来记录此种情形。

综上所述，处理模块44除了最基本的操作，判断数据状态指令插入的位置，并产生一指令插入标记来指出插入的位置。亦可能包含有：“修改已产生的指令插入标记与所需位数”以避免插入过多数据状态指令、“插入新的指令插入标记”以修正所需位数的连续个数超过能支持的最大限制、“移除指令插入标记”并以一数据状态指令的特殊数据型样支持的。处理模块44在上述三个操作中，于过程中可能多次修改原本储存于储存模块43内的指令插入标记与所需位数，并且于最后处理完毕，依据每一指令插入标记与所需位数的相同连续个数与所需位数的值，来产生位于输出差值间的所有的数据状态指令，并存入储存模块43中。

最后，储存于储存模块43的数据状态指令与输出差值会被依序输入编码模块45。编码模块45会对上述的数据进行一预定编码操作(可能为可变长度编码或固定长度编码)，最终以产生该压缩后查找表。

请接着参考图5的图表，其是对应图3所示的实施例中的压缩方法的一应用例。在本例中，数据状态指令仅支持所需位数为1、2、3、4、8的情形，且当所需位数为1、2时，数据状态指令以5位来表示连续的输出差值个数；当所需位数为3、4、8时，数据状态指令以3位来表示连续的输出差值个数。再者，依据上述的实施例，数据状态指令将进行可变长度编码，而分别为0、10、110、1110、1111，而输出差值则依据其所需位数，以2进位表示。

接着，请看行520的第一与第二字段，原本的所需位数04、03，为了减少数据状态指令的插入，因此被修改为04、04。因此输出差值0A、04将分别以4位表示为1010、0100。在同样的理由下，行520中的第三字段至第七字段的所需位数02、01、02、02、02将被修改为如行530所示的所需位数02、02、02、02、02，因此输出差值03、01、02、03、03则分别以2位表示为11、01、10、11、11。然而，请参考行520的最末两个字段，由于所需位数05是数据状态指令所不支持的情形，因此最末两个所需位数将被修改为08、08，依此，最末两个输出差值13、88(十六进位制)则分别以8位表示为00010011、10001000，分别以修改后的所需位数来表示的输出差值如行540所示。

通过对所需位数的修改后，因此数据状态指令需插入的位置为：输出差值1010之前、输出差值0100与11间、输出差值11与00010011间。故上述3个数据状态指令需包含的信息分别为：2个4位的输出差值(输出差值1010之前的数据状态指令)、5个2位的输出差值(输出差值0100与11间的数据状态指令)、2个8位的输出差值(输出差值11与00010011间的数据状态指令)。

依此，4位、2位、8位的所需位数的数值将分别以可变长度编码为1110、10、1111。再者，上述的连续输出差值的个数分别为2个、5个、2个，则被编码为010、00101、010(000为连续个数为8个的情形、00000保留来作为一特殊数据型样)。在此需强调的是，对应于2位的连续个数5，以5位来编码的原因为：于伽玛查找表中，输出差值的所需位数为2位的机率较频繁，故以5位来含括可能较多的输出差值连续个数，相对而言，4位与8位的输出差值出现机会较小，故皆以3位含括可能较少的输出差值连续个数。

综上所述，本实施例中，3个数据状态指令分别为(1110，010)、(10，00101)、(1111，010)。欲强调的是，本发明并未特别以某一形式来对数据状态指令编码，上述的内容仅作说明之用。事实上，以可变长度或固定长度的方式对数据状态指令与输出差值进行编码皆属本发明的范畴。因此，于权利要求中，以预定编码/解码操作来表示可变长度编码/解码与固定长度编码/解码这两种皆为本发明范畴所含括的编码方式。

因此，图5的实施例最终所呈现的数据序列将为(1110，010)，1010，0100，(10，00101)，11，01，10，11，11，(1111，010)，00010011，10001000。如此一来，便可供后续的解压缩装置正确地识别每一个输出差值。

此外，在此补充说明，以上述的方式进行编码时，数据状态指令的特殊型样为(10，00000)或(0，00000)(分别2位与1位的情形)用以突破数据状态指令所能表示连续个数的限制，但应注意的是，此时用以表示所需位数为1位与2位的数据状态指令所能表示的最大连续个数为31个，因00000已保留为特殊数据型样。

因此，依据上述数据状态指令与输出差值的设定(可变长度或固定长度编码)，于本发明的一实施例中，提供一种对应于上述压缩方法的解压缩装置。请参见图6，其对应前述的压缩方法的解压缩装置410。解压缩装置410包含有一计数模块412、一解码模块422、一储存模块432以及一累加模块442，用以对一压缩后查找表450进行处理。压缩后查找表450包含有多个编码后输出差值以及至少一编码后数据状态指令。累加模块442包含有一算数逻辑单元444以及一寄存器446，然而，关于累加模块442的实施方式仅为说明之用，并非本发明的限制，累加模块442亦可由一累加器(accumulator)来加以实施。

开始进行解压缩操作时，首先将解码模块422设定在一指令接收模式，于该模式中，解码模块422会将接收到之前7个位识别为一数据状态指令(当数据状态指令是以固定长度编码)，并据此得知后续每一个编码后输出差值的有效数据长度。然而，若以图5所代表的实施例为例，数据状态指令是以可变长度的方式进行编码，通过所需位数分别适当地设定，亦可正确地进行解码(如将所需位数1、2、4、8分别编码为0、10、110、1110、1111)。而当数据状态指令解码完后，接着进行输出差值的解码。举例来说，若于一数据状态指令解码后得知之后的数据序列中包含有3个所需位数为3的输出差值，则于数据序列111101100中可得知，该数据序列代表111，101，100的3个编码后输出差值，解码模块422将会将3个编码后输出差值还原成07、05以及04(以十六进位制表示)。

当解码模块422每解码还原出一个输出差值，会将该个输出差值存入累加模块442中，累加模块442首先于解码动作开始前，将寄存器446及计数模块412的值重置(reset)为0，并且将接收到的每个数据输入至算术逻辑单元444中与寄存器446所寄存的值进行加法运算，接着将每一次算术逻辑单元444所计算的结果输出至储存模块432，此结果即为对应于该压缩后查找表的原始查找表中的原始输出值。

此外，储存模块432包含有地址输入端口433与数据输入端口435，其中地址输入端口433耦接计数模块412，以及数据输入端口435耦接至累加模块442。计数模块412于累加模块442模块每输出一个原始输出值，即产生一计数结果，每一计数结果用以指出每一原始输出值所于储存模块432中所对应的一储存地址。当每一计数结果被输入至地址输入端口433时，同时有对应的原始输入值依据地址输入端口433上存在的储存地址由数据输入端口435被写入至储存模块432。因此，于解压缩过程开始时，解码模块422开始于指令接收模式下，将编码后数据状态指令解码，进而开始进行解码以得到后续的多个输出差值。自对应于输入值00的原始输出值开始，利用累加模块442将每一输出差值与该原始输出值相加，依序解压缩出每一个查找表中的原始输出值。

请参考图7，图7是运用本发明的压缩与解压缩方法及装置来进行一伽玛校正的一运算电路500。运算电路500包含有一非易失性存储器510、一输入单元520、一输出单元530以及图4所示的解压缩装置410。非易失性存储器510中存有压缩后伽玛查找表511、512、513、514分别对应于不同的伽玛值γ1、γ2、γ3、γ4。倘若运算电路500要进行伽玛值为γ1的伽玛编码，首先，解压缩装置410会从非易失性存储器510中读取压缩后伽玛查找表511，且解压缩其中的多个编码后输出差值与编码后数据状态指令，使得解压缩装置410中的储存模块432存有对应于伽玛值γ1的原始伽玛查找表，通过输入单元520将一输入讯号输入至解压缩单元410，之后将该讯号与解压缩单元中的储存模块所现存的伽玛值γ1的原始伽玛查找表比对，以对该讯号进行一指数函数的转换(亦即伽玛编码)，再通过输出单元530输出编码后的该讯号。

请再参考图8，其为本发明的解压缩方法的一实施例的示意图。如图8所示，其对一压缩后查找表进行解压缩，该压缩后查找表包含有多个编码后输出差值以及至少一编码后数据状态指令。首先，于步骤610中，取得一编码后数据状态指令，并对其解码以产生一指令解码结果，对应于图6所示的解码模块422所处的指令接收模式。接着，于步骤620中，依据该指令解码结果，对紧接其后的编码后输出差值进行解码以得多个输出差值，并依据该多个输出差值从0依次累加，且将每次累加结果输出为一原始输出值。于步骤630中，检查是否已完成该指令解码结果所指出的输出差值个数，若是，则进入步骤640；若否，则返回步骤620。于步骤640中，则检查是否该压缩后查找表中所有的数据已解码完成，若是，则进入步骤650而结束流程；若否，则返回步骤610以进行继续解压缩的处理。

综上所述，本发明提供了可用于压缩/解压缩伽玛查找表的方法及相关装置，由于伽码函数所具有的单调递增特性，本发明的方法可节省相当可观的存储器容量。然而，尽管说明书内容以伽玛查找表作为说明，但本领域的技术人员应该了解，本发明的主要精神是利用原始输出值间的差值来取代原始查找表所占用的存储器空间，并利用以累加计算为基础的装置来还原，因此本发明提供的方法与装置亦可通过适当修改以推广于一般函数的查找表，仍属本发明的范畴。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明的权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (17)

1.一种压缩一查找表以产生一压缩后查找表的压缩方法，该查找表具有多个输入值分别对应于多个原始输出值，该压缩方法包含有：

依序计算该查找表中每一输入值所对应的一原始输出值与下一输入值所对应的一原始输出值之间一输出差值，以作为该下一输入值所对应的一输出差值；

依据表示每一该输出差值所需的最小位数来决定储存每一该输出差值的一所需位数；

于具有不同所需位数的两连续该输出差值之间插入一数据状态指令；以及

依据该查找表中该多个输入值所分别对应的多个该输出差值以及至少一该数据状态指令来进行一预定编码操作，以产生该压缩后查找表。

2.如权利要求1所述的压缩方法，其中该数据状态指令包含有该所需位数的值以及具有相同的所需位数的连续该输出差值的个数。

3.如权利要求1所述的压缩方法，其中该数据状态指令包含有该所需位数的值以及用以指示该数据状态指令是最接近最后一个该输出差值的一特殊数据型样。

4.如权利要求1所述的压缩方法，还包含有：

于一特定数据状态指令与该特定数据状态指令的下一数据状态指令之间，若输出差值的个数小于一预定临界值以及输出差值的所需位数小于紧接该下一数据状态指令之后一输出差值的所需位数时，则删除该特定数据状态指令。

5.如权利要求1所述的压缩方法，其中依据表示每一输出差值所需的最小位数来决定储存每一输出差值的一所需位数的步骤包含有：

判断该最小位数是否落于一特定数值范围；

当该最小位数落于该特定数值范围时，使用大于该最小位数的数值来作为该所需位数；以及

当该最小位数未落于该特定数值范围时，使用该最小位数来作为该所需位数。

6.如权利要求1所述的压缩方法，其中该预定编码操作为一可变长度编码。

7.如权利要求1所述的压缩方法，其中该查找表为一伽玛查找表。

8.一种压缩一查找表以产生一压缩后查找表的压缩装置，该查找表具有多个输入值分别对应于多个原始输出值，该压缩装置包含有：

一差值计算器，用以依序计算该查找表中每一输入值所对应的一原始输出值与下一输入值所对应的一原始输出值之间一输出差值，以产生下一输入值所对应的一输出差值；

一位计算器，耦接于该差值计算器，依据表示每一该输出差值所需的最小位数来产生储存每一该输出差值的一所需位数；

一处理模块，耦接于该位计算器，于具有不同所需位数的两连续输出差值之间产生一数据状态指令；以及

一编码模块，耦接于该处理模块，依据该差值计算器所产生的分别对应该多个输入值的多个该输出差值以及该处理模块所产生的至少一该数据状态指令来进行一预定编码操作，以产生该压缩后查找表。

9.如权利要求8所述的压缩装置，其中该处理模块依据该所需位数的值以及具有相同的所需位数的连续该输出差值的个数来产生该数据状态指令。

10.如权利要求8所述的压缩装置，其中该处理模块依据该所需位数的值以及一特殊数据型样来产生该数据状态指令，其中该特殊数据型样用以指示该数据状态指令是最接近最后一个该输出差值。

11.如权利要求8所述的压缩装置，其中该处理模块还于：

一特定数据状态指令与该特定数据状态指令的下一数据状态指令之间，若输出差值的个数小于一预定临界值以及输出差值的所需位数小于紧接该下一数据状态指令之后一输出差值的所需位数时，删除该特定数据状态指令。

12.如权利要求8所述的压缩装置，其中该位数计算器还包含有：

一位排除单元，用以判断该最小位数是否落于一特定数值范围并且排除落于该特定数值范围内的该最小位数；

其中当该最小位数落于该特定数值范围时，该位排除器利用大于该最小位数的数值来产生该所需位数以及当该最小位数未落于该特定数值范围时，该位排除器使用该最小位数来产生该所需位数。

13.一种解压缩一压缩后查找表来产生一查找表的解压缩装置，该压缩后查找表具有多个编码后输出差值以及至少一编码后数据状态指令，该解压缩装置包含有：

一解码模块，用来依据该多个编码后输出差值以及该至少一编码后数据状态指令执行一预定解码操作，以产生多个输出差值；

一累加模块，耦接于该解码模块，用于逐一累加该多个输出差值，并输出每次的累加结果；

一计数模块，耦接于该累加模块，用以于每当该累加模块产生一次累加结果时进行一次计数；以及

一储存模块，耦接于该累加模块与该计数模块，用于自该计数模块接收一计数结果，并根据该计数结果将该累加模块每次的累加结果储存于对应该计数结果的一储存地址。

14.如权利要求13所述的解压缩装置，其中该预定解码操作为一可变长度解码。

15.如权利要求13所述的解压缩装置，其中该累加模块包含有：

一算术逻辑单元，用以依序接收该多个输出差值；以及

一寄存器，耦接于该算术逻辑单元，用以寄存该算术逻辑单元的运算结果，其中该算术逻辑单元依序将所接收的该多个输出差值与该寄存器所寄存的值进行加法运算。

16.如权利要求13所述的解压缩装置，其中该查找表为一伽玛查找表。

17.一种解压缩一压缩后查找表来产生一查找表的解压缩方法，该压缩后查找表具有多个编码后输出差值以及至少一编码后数据状态指令，该解压缩方法包含有：

取得至少一编码后数据状态指令，并依据该至少一编码后数据状态指令进行至少一预定解码操作以产生至少一编码后数据状态指令的解码结果；

依据该至少一编码后数据状态指令的解码结果，对多个编码后输出差值进行多个预定解码操作，以产生多个输出差值；以及

依序累加该多个输出差值，以作为该查找表中的多个原始输出值。

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