CN101945271A

CN101945271A - 图像压缩系统及压缩方法

Info

Publication number: CN101945271A
Application number: CN 201010154131
Authority: CN
Inventors: 肖立群; 王忠平; 耿克明; 张晓玲; 李琳; 孙晓斌; 胡轶
Original assignee: BEIJING CE OPEN SOURCE SOFTWARE Co Ltd
Current assignee: Digital Star Technology Development (Beijing) Co., Ltd.
Priority date: 2009-07-03
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2030-04-21
Also published as: CN101945271B

Abstract

本发明提供了图像压缩系统，包括：源数据存储单元、数据分发控制单元、至少两个图像压缩单元、目标数据存储单元、还提供了一种图像压缩方法，包括：A、数据分发控制单元生成数据分发策略，并根据所述数据分发策略从源数据存储单元读取图像数据的各帧图像分发给各个图像压缩单元；B、各个图像压缩单元对收到的图像进行压缩编码后发送给目标数据存储单元；C、目标数据存储单元接收各个图像压缩单元发送的各帧图像并进行存储。使用本发明，可以缩短视频流压缩过程中的图像压缩所需的时间。

Description

图像压缩系统及压缩方法

技术领域

本发明涉及数字电影领域内的数字视频压缩技术，具体涉及图像压缩系统及压缩方法。

背景技术

在数字电影制作过程中，在作为数字影片节目源的原始胶片素材转换为数字格式后得到数字电影发行母版(DCDM，Digital Cinema Distribution Master)，DCDM包含数字格式的声音、字幕和未压缩的图像数据，由于包含的图像数据并未进行压缩，数据量非常大，不便于发行。例如根据DCI规范可以计算出，一部2小时的2K模式(屏幕尺寸为2048*1080)、24帧/s的数字电影，需要存储空间为2TB，可见其图像数据量相当庞大，不利于数字电影的发行和放映，所以需要对数字电影进行图像压缩。

目前，在数字电影规范(DCI)中建议采用JPEG 2000标准进行图像压缩，这样2TB大小的DCDM数据需经图像压缩编码、封装打包后生成数字电影数据包(DCP，Digital Cinema Package)文件，所占容量减小至150GB到250GB大小。

但由于采用JPEG 2000标准处理算法比较复杂，因此其处理每一帧图像的时间较长，仍以一部放映时长为2小时的数字影片为例，采用JPEG2000标准进行图像压缩通常需要48小时的压缩制作时间，其压缩制作时间较之影片播放时间极不相称。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供图像压缩系统及压缩方法，以缩短视频流压缩过程中的图像压缩所需的时间。

本发明提供的一种图像压缩系统，包括：

源数据存储单元，存储有图像数据；

数据分发控制单元，用于生成数据分发策略，并根据所述数据分发策略从源数据存储单元依次读取所述图像数据的各帧图像分发给各个图像压缩单元；所述数据分发策略包括所选用的图像压缩单元、各帧图像分发顺序和分发时间间隔；

至少两个图像压缩单元，用于对接收的图像进行压缩编码；和

目标数据存储单元，用于将依次接收的各个图像压缩单元压缩编码后的各帧图像进行依次存储。

由上，本发明通过设置多个图像压缩单元对各帧图像进行处理，缩短了图像压缩时间。并且通过对各帧图像分发顺序和分发时间间隔的控制可以实现目标数据存储单元依次接收的图像帧与源数据存储单元发送的图像帧顺序相同，为正确的顺序，不需要目标数据存储单元进行重排序，简化了目标数据存储单元的数据处理，从而进一步缩短了整体的视频流的图像压缩处理时间。

本发明提供的另一种图像压缩系统，包括：

源数据存储单元，存储有图像数据；

数据分发控制单元，用于生成数据分发策略，并根据所述数据分发策略从源数据存储单元读取图像数据的各帧图像分发给各个图像压缩单元；所述数据分发策略包括所选用的图像压缩单元、所选用的图像压缩单元中处于可分配状态的图像压缩单元；

至少两个图像压缩单元，所述图像压缩单元用于对接收的图像进行压缩编码；和

目标数据存储单元，用于接收各个图像压缩单元压缩编码后的各帧图像并根据各帧图像的序列号重新排序后进行存储。

由上，本发明通过设置多个图像压缩单元对各帧图像进行处理，缩短了图像压缩时间。并且通过上述系统，可以降低对各个图像压缩单元性能的要求，即便各个图像压缩单元处理每帧图像所需时间不同也可以得到正确顺序的图像进行存储。

本发明提供的图像压缩方法，包括：

A、数据分发控制单元生成数据分发策略，并根据所述数据分发策略从源数据存储单元读取图像数据的各帧图像分发给各个图像压缩单元；

B、各个图像压缩单元对收到的图像进行压缩编码后发送给目标数据存储单元；

C、目标数据存储单元接收各个图像压缩单元发送的各帧图像并进行存储。

由上，本发明通过多个图像压缩单元对各帧图像进行处理，缩短了图像压缩时间。

其中，所述步骤A前进一步包括：数据分发控制单元获得各个图像压缩单元的各个配置文件；步骤A所述生成数据分发策略是根据所述各个配置文件生成。

由上，分发策略是根据各个图像压缩单元的各个配置文件生成，可以实现分发策略的灵活配置。

其中，所述配置文件中记载对应的图像压缩单元是否为空闲状态；步骤A所述数据分发策略包括：所选用的图像压缩单元、各帧图像向各个图像压缩单元的分发顺序和分发时间间隔；所述所选用的图像压缩单元从配置文件中记载为空闲状态的图像压缩单元中选取；步骤C所述存储为将依次接收的各帧图像依次存储。

由上，通过对各帧图像分发顺序和分发时间间隔的控制可以实现目标数据存储单元依次接收的图像帧与源数据存储单元发送的图像帧顺序相同，为正确的顺序，不需要目标数据存储单元进行重排序，简化了目标数据存储单元的数据处理，从而进一步缩短了整体的视频流的图像压缩处理时间。

其中，所述分发时间间隔为目标数据存储单元处理一帧图像所需时间t。

由上，t的时长选取目标数据存储单元处理一帧图像所需时间，可以实现目标数据存储单元处理一帧图像后即能够接收到下一帧图像，从而避免在目标数据存储单元设置较大的缓存。

其中，步骤A所述数据分发策略还包括所选取的图像压缩单元的数量，采用下述公式计算：Tz/t，其中Tz为图像压缩单元压缩每帧图像的所需时间，t为所述目标数据存储单元处理一帧图像所需时间。

由上，可以实现仅选取合适数量的图像压缩单元，使得各个图像压缩单元使用率高，避免因无图像处理导致的使用率低。

其中，所述配置文件中记载对应的图像压缩单元是否为空闲状态；步骤A所述数据分发策略包括：所选用的图像压缩单元和所选用的处于可分配状态的图像压缩单元；所述所选用的图像压缩单元从配置文件中记载为空闲状态的图像压缩单元中选取；步骤B所述对收到的图像进行压缩编码后还包括通知数据分发控制单元其为处于可分配状态；步骤C所述存储为将接收的各帧图像根据各帧图像的序列号重新排序后进行存储。

由上，并不对图像分发顺序、分发时间间隔进行控制，而在存储前进行重现排序，可以降低对各个图像压缩单元性能的要求，即便各个图像压缩单元处理每帧图像所需时间不同也可以得到正确顺序的图像进行存储。

其中，步骤A所述生成数据分发策略后还包括：数据分发控制单元向所选取的图像压缩单元发送信息修改相应图像压缩单元的配置文件中记载为工作状态；步骤C后还包括所有图像数据处理完毕后，数据分发控制单元向所选取的图像压缩单元发送信息，修改相应图像压缩单元的配置文件中记载为空闲状态。

由上，可以实现将图像压缩单元在多个图像压缩系统中的共享，具体来说，当图像压缩单元被一个图像压缩系统使用时其配置文件中记载为工作状态，避免被其他图像压缩系统使用，当图像压缩单元被使用完毕后，其配置文件中记载为空闲状态，供其他图像压缩系统使用。

附图说明

图1为本发明图像压缩系统原理图；

图2为本发明图像压缩方法流程图；

图3为本发明多个图像压缩系统共享图像压缩单元的原理图。

具体实施方式

如图1示出了本发明的图像压缩系统，是一种集群式的图像压缩系统，包括源数据存储单元101、数据分发控制单元102、多个图像压缩单元103、目标数据存储单元104。其中：

源数据存储单元101存储有DCDM数据。其中，源数据存储单元101可以由数据服务器实现，例如采用RAID5的存储架构的数据服务器。RAID5是一种分布式奇偶校验的独立磁盘结构，其由独立磁盘冗余阵列(RAID，RedundantArray of Independent Disk)发展而来，可以保证存储数据的安全性、较好的存储性能及较低的成本。由于采用RAID5存储架构的数据服务器为公知技术且非本发明关注重点，不再赘述。

数据分发控制单元102用于根据获取的各个图像压缩单元103的配置文件生成数据分发策略，并根据数据分发策略从源数据存储单元101读取DCDM数据的各帧图像数据分发给各个图像压缩单元103。所述数据分发策略包括：所要采用的图像压缩标准、所要使用的图像压缩单元103、分发图像数据时对所要使用的各个图像压缩单元的访问顺序、先后访问的两图像压缩单元的时间间隔(即相邻两帧图像的分发时间间隔)。

图像压缩单元103存储有配置文件，配置文件中记载其采用的图像压缩标准，其用于根据配置文件中的图像压缩标准对接收的图像进行压缩编码。若配置文件中记载了多个图像压缩标准，表示其可以采用多种图像压缩标准进行图像压缩。

目标数据存储单元104用于接收各个图像压缩单元103处理后的各个图像并进行存储，以供制作数字电影包DCP后续制作过程使用。其中目标数据存储单元104可以由数据存储服务器实现。目标数据存储单元104还可以包括对压缩的图像数据进行校验的功能，以判断数据的正确性，由于检验方法为公知技术且非本发明重点，不再赘述。

另外，如图3示出了共享所述多个图像压缩单元103的多个图像压缩系统，其中图3中以两个图像压缩系统进行的图示。

下面结合图1并参见图2示出的本发明流程图，对本发明图像压缩方法进行详细说明。

步骤201：数据分发控制单元102获得各个图像压缩单元103的各个配置文件并存储。

其中，获得各个图像压缩单元103各个配置文件方式可以是由数据分发控制单元102发出广播信息，等待各个图像压缩单元103返回的包含配置文件的响应信息的方式获取；也可以是由各个图像压缩单元103周期广播其配置文件，由数据分发控制单元102侦听获取。上述两种方式均可以由数据分发控制单元102根据获得的配置文件得知哪些图像压缩单元103处于空闲、工作或关机状态。

这里需要说明的是，本发明中将数据分发控制单元102未被分配去执行数据压缩处理的状态为空闲状态，将被分配去执行数据压缩处理的状态为工作状态、关闭电源为关机状态。设置多种状态是为了如图3所示便于图像压缩单元可同时应用于多个图像压缩系统，被多个图像压缩系统所使用，以实现多个图像压缩系统的图像压缩单元的共享。

步骤202：数据分发控制单元102根据各个配置文件生成统一的数据分发策略。

所述数据分发策略可以包括：所要采用的图像压缩标准、所要使用的图像压缩单元103、依次分发各帧图像时对各个图像压缩单元的访问顺序、先后访问的两图像压缩单元的时间间隔(即相邻两帧图像的分发时间间隔)。

其中，所要采用的图像压缩标准可以根据用户设定的压缩标准确定(如通过对话框确定)或默认的压缩标准，如本实施例中采用JPEG 2000的图像压缩标准作为默认的压缩标准。

所要使用的图像压缩单元103可根据配置文件方式选取，即选取配置文件中记载为处于空闲状态的图像压缩单元103，并按照下面的描述选取所需数量的图像压缩单元103。

依次分发各帧图像时对各个图像压缩单元103的访问顺序、先后访问的相邻两图像压缩单元103的时间间隔(即相邻两帧图像的分发时间间隔)及上述所需数量的图像压缩单元103采用下述方式生成：

假设n个图像压缩单元103，任意访问顺序，如为1、2......n、1、2......n、1、2......n循环顺序，每个图像压缩单元103处理压缩每帧图像的所需时间为Tz，设访问相邻两个图像压缩单元103时间间隔为t，较佳的，t的时长选取目标数据存储单元104处理一帧图像所需时间，选用Tz/t个图像压缩单元。

其中，Tz可以根据测量压缩特定数量帧所需时间来求出压缩一帧图像所需时间。其中，t的时长选取目标数据存储单元104处理一帧图像所需时间，可以实现目标数据存储单元104处理一帧图像后即能够接收到下一帧图像，从而避免在目标数据存储单元104设置较大的缓存。

步骤203：数据分发控制单元102向所选取的图像压缩单元103发送信息，以修改相应图像压缩单元103的配置文件中记载为工作状态，以避免被如图3所示的其他图像压缩系统所使用，以及通知相应图像压缩单元103所要采用的图像压缩标准(本例中采用JPEG 2000图像压缩标准)。

步骤204：数据分发控制单元102根据所生成的数据分发策略从源数据存储单元101读取DCDM数据的各帧图像数据分发给所选取的各个图像压缩单元103。例如根据对各个图像压缩单元103的访问顺序、先后访问的两图像压缩单元的时间间隔发送相应各帧数据。

步骤205：各个图像压缩单元103依次对收到的图像进行压缩处理，并将处理后的图像发送给目标数据存储单元104。

步骤206：目标数据存储单元104接收各个图像压缩单元103的图像并进行存储。另外，在存储之前还可以对接收的压缩图像进行校验。

步骤207：所有图像数据处理完毕后，数据分发控制单元102向所选取的图像压缩单元103发送信息，以修改相应图像压缩单元103的配置文件中记载为空闲状态，从而可以提供给其他图像压缩系统所使用。

上述实施例，根据上面数据分发策略分发数据，目标数据存储单元104依次接收的图像帧与源数据存储单元发送的图像帧顺序相同，为正确的顺序，不需要目标数据存储单元104进行重排序，简化了目标数据存储单元104的数据处理，从而缩短了整体的视频流的图像压缩处理时间。

不难理解，若各个图像压缩单元103性能不同，即处理一帧所需时间不同，则上述数据分发策略中可以将所选取的图像压缩单元分为数据处理中和可分配状态，对于当前未进行图像压缩处理的图像压缩单元103即为可分配状态，数据分发策略中记录处于可分配状态的图像压缩单元103，当分发各个图像时，从处于可分配状态的图像压缩单元103中选取各个图像压缩单元103分别进行发送，并要求各个图像压缩单元103处理完图像后返回响应信息，将收到的响应信息对应的图像压缩单元103重新加入可分配状态的图像压缩单元103名单中，供再次图像分发时使用。另一方面，由于各个图像压缩单元103性能不同，处理图像时间不同，故目标数据存储单元104还需将接收的数据进行缓存，再根据各个图像帧中记载的序列号重新排序再进行存储。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，例如将源数据存储单元101分发数据修改为由源数据存储单元101根据数据分发控制单元102分发数据；数据分发控制单元102可以单独设置在一服务器上，也可以与源数据存储单元101设置在同一服务器上，以便于可以直接控制从源数据存储单元101读取数据到内存并发放到各个图像压缩单元103；又如实现不同单元之间的数据传输采用有线或无线高速网络连接等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种图像压缩系统，其特征在于，包括：

源数据存储单元(101)，存储有图像数据；

数据分发控制单元(102)，用于生成数据分发策略，并根据所述数据分发策略从源数据存储单元(101)依次读取所述图像数据的各帧图像分发给各个图像压缩单元(103)；所述数据分发策略包括所选用的图像压缩单元(103)、各帧图像向各个图像压缩单元的分发顺序和分发时间间隔；

至少两个图像压缩单元(103)，用于对接收的图像进行压缩编码；和

目标数据存储单元(104)，用于将依次接收的各个图像压缩单元(103)压缩编码后的各帧图像进行依次存储。

2.一种图像压缩系统，其特征在于，包括：

源数据存储单元(101)，存储有图像数据；

数据分发控制单元(102)，用于生成数据分发策略，并根据所述数据分发策略从源数据存储单元(101)读取图像数据的各帧图像分发给各个图像压缩单元(103)；所述数据分发策略包括所选用的图像压缩单元(103)、所选用的图像压缩单元(103)中处于可分配状态的图像压缩单元；

至少两个图像压缩单元(103)，所述图像压缩单元(103)用于对接收的图像进行压缩编码；和

目标数据存储单元(104)，用于接收各个图像压缩单元(103)压缩编码后的各帧图像并根据各帧图像的序列号重新排序后进行存储。

3.一种图像压缩方法，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤A前进一步包括：数据分发控制单元获得各个图像压缩单元的各个配置文件；

步骤A所述生成数据分发策略是根据所述各个配置文件生成。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述配置文件中记载对应的图像压缩单元是否为空闲状态；

步骤A所述数据分发策略包括：所选用的图像压缩单元、各帧图像向各个图像压缩单元的分发顺序和分发时间间隔；所述所选用的图像压缩单元从配置文件中记载为空闲状态的图像压缩单元中选取；

步骤C所述存储为将依次接收的各帧图像依次存储。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述分发时间间隔为目标数据存储单元处理一帧图像所需时间t。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，步骤A所述数据分发策略还包括所选取的图像压缩单元的数量，采用下述公式计算：

Tz/t，其中Tz为图像压缩单元压缩每帧图像的所需时间，t为所述目标数据存储单元处理一帧图像所需时间。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述配置文件中记载对应的图像压缩单元是否为空闲状态；

步骤A所述数据分发策略包括：所选用的图像压缩单元和所选用的处于可分配状态的图像压缩单元；所述所选用的图像压缩单元从配置文件中记载为空闲状态的图像压缩单元中选取；所述可分配状态为当前未执行图像压缩编码的状态；

步骤B所述对收到的图像进行压缩编码完成后还包括通知数据分发控制单元其为处于可分配状态；

步骤C所述存储为将接收的各帧图像根据各帧图像的序列号重新排序后进行存储。

9.根据权利要求5或8所述的方法，其特征在于，步骤A所述生成数据分发策略后还包括：数据分发控制单元向所选取的图像压缩单元发送信息修改相应图像压缩单元的配置文件中记载为工作状态；

步骤C后还包括所有图像数据处理完毕后，数据分发控制单元向所选取的图像压缩单元发送信息，修改相应图像压缩单元的配置文件中记载为空闲状态。