CN102625090B - 影像译码方法与使用该方法的图形处理设备 - Google Patents

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Abstract

一种使用影像译码方法的图形处理设备,包括:中央处理器与图形处理器。所述中央处理器还包括第一标头量化表、第二标头量化表、熵译码模块、反离散余弦变换模块与色彩空间变换模块对。所述熵译码模块取得输入影像数据,并且根据所述第一标头量化表将所述输入影像数据处理成二维量化影像。图形处理器根据所述第二标头量化表对所述输入影像数据执行反量化操作。所述反离散余弦变换模块对所述输入影像数据执行反离散余弦变换操作。所述色彩空间变换模块对所述输入影像数据执行色彩模式变换操作,以将所述输入影像数据变换为输出影像数据。所述图形处理器与影像译码方法实现原本由中央处理器执行的反量化运算可分散所述中央处理器的负载,可达到效能提升的目的。

Description

影像译码方法与使用该方法的图形处理设备
技术领域
本发明涉及一种图形处理设备,且尤其涉及一种使用三维(3D)硬件加速器实现反量化(Dequantization)运算的图形处理设备。
背景技术
图1显示现有静态影像压缩标准(Joint Photographic ExpertsGroup,以下简称为JPEG)译码器之影像解压缩流程的示意图。
如图所示,JPEG译码器10包括熵译码器(Entropy Decoder)120、反量化器(Dequantizer)130与反离散余弦变换器(InverseDiscrete Cosine Transformer,IDCT)140。需注意到,JPEG译码器为以离散余弦变换为基础(Discrete Cosine Transform-based)的译码器,JPEG影像数据是以8x8像素矩阵为基本单位。
输入影像数据110为经过压缩的M×N像素数组。当执行JPEG影像译码操作时,熵译码器120接收输入影像数据110,并且根据标头量化表(Table Specification)115將输入影像数据110处理成为二维(2D)量化的格式影像数据(未显示)。反量化器130根据标头量化表125对输入影像数据110执行反量化操作,即根据标头量化表125对由M×N像素数组组成之输入影像数据110中的各个像素数组执行纯量乘法运算。
反离散余弦变换器140对反量化后的输入影像数据110执行反离散余弦变换操作,然后色彩空间转换器(Color Space Converter)150对反离散余弦变换后之输入影像数据110执行色彩模式变换操作,以將输入影像数据110变换为RGB格式的输出影像数据160。
当所述JPEG译码器以软件方式实现时,例如,JPEG影像译码模块,其中包含的各个硬件组件亦以软件模块实作,并且嵌入在中央处理器(Central Processing Unit,CPU)内部。因此,中央处理器可通过软件模块提供JPEG影像处理功能时,是以软件方式实现所述JPEG译码器的JPEG影像译码流程,例如,嵌入在中央处理器中的JPEG影像译码模块。然而,由于JPEG译码流程的运算较一般影像处理复杂,故JPEG影像译码模块的运算效能完全倚赖中央处理器的运算能力。因此,中央处理器的运算能力愈差,JPEG影像译码模块的效能愈差。
发明内容
有鉴于此,需提供一种影像解码方法。
同时,还需提供一种使用所述影像解码方法的图形处理设备。
一种影像译码方法,应用于具有中央处理器的设备,所述中央处理器具有熵译码模块、反离散余弦变换模块、色彩空间变换模块、第一标头量化表与第二标头量化表。所述设备还包括图形处理器。所述影像译码方法包括经由所述中央处理器取得输入影像数据;经由所述熵译码模块并根据所述第一标头量化表將所述输入影像数据处理成为二维量化影像;经由所述图形处理器并根据所述第二标头量化表对所述输入影像数据执行反量化操作;经由所述反离散余弦变换模块对所述输入影像数据执行反离散余弦变换操作;以及经由所述色彩空间变换模块对所述输入影像数据执行色彩模式变换操作,以將所述输入影像数据变换为输出影像数据。
所述影像译码方法的反量化操作还包括自所述熵译码模块取得所述二维量化影像;从所述第二标头量化表取得标头量化影像;产生空白影像;对所述空白影像执行变换与打光操作以及光栅化操作;对所述二维量化影像与所述空白影像执行映像操作;展开所述标头量化影像以成为M×N像素数组;对所述二维量化影像与所述标头量化影像执行调制操作以产生离散余弦系数;以及根据所述离散余弦系数將所述二维量化影像渲染至帧缓存对象以产生所述反量化影像。
一种图形处理设备,包括:中央处理器与图形处理器。所述中央处理器还包括第一标头量化表、第二标头量化表、熵译码模块、反离散余弦变换模块与色彩空间变换模块。所述熵译码模块取得输入影像数据,并且根据所述第一标头量化表将所述输入影像数据处理成二维量化影像。图形处理器根据所述第二标头量化表对所述输入影像数据执行反量化操作。所述图形处理器自所述熵译码模块取得所述二维量化影像,从所述第二标头量化表取得标头量化影像,并且自动产生空白影像,所述图形处理器还包括:变换与打光模块、光栅化模块、光栅化模块、映像模块、调制模块、渲染模块。变换与打光模块用于对所述空白影像执行变换与打光操作,光栅化模块用于对所述空白影像执行光栅化操作,映像模块用于对所述二维量化影像与所述空白影像执行映像操作,调制模块用于展开所述标头量化影像成为M×N像素数组,并且对所述二维量化影像与所述标头量化影像执行调制操作以产生离散余弦系数,渲染模块用于根据所述离散余弦系数將所述二维量化影像渲染至帧缓存对象以产生反量化影像,其中,所述反离散余弦变换模块对所述反量化后的输入影像数据执行反离散余弦变换操作,然后所述色彩空间变换模块对所述反离散余弦变换后的输入影像数据执行色彩模式变换操作并输出。
本发明之一种实施方式利用独立的图形处理器来实现图形的反量化运算,可以提高图形处理设备的系统效能与降低成本。
附图说明
图1为现有JPEG译码器之影像解压缩流程的示意图。
图2为本发明之一种实施方式之图形处理设备的架构示意图。
图3为本发明之一种实施方式之图形处理器执行反量化操作的流程示意图。
图4为本发明之一种实施方式之影像数据的纯量乘法的示意图。
图5为本发明之一种实施方式之JPEG影像译码方法的步骤流程图。
图6为本发明之一种实施方式之反量化操作的步骤流程图。
主要元件符号说明
JPEG译码器                10
JPEG影像译码模块          20
图形处理器                30
中央处理器                40
图形处理设备              50
输入影像数据              110、210
标头量化表                115、125、215、225
熵译码器                  120
反量化器                  130
反离散余弦变换器          140
色彩空间转换器            150
输出影像数据              160、260
熵译码模块                220
反量化模块                230
反离散余弦变换模块        240
色彩空间转换模块          250
二维量化影像              301
标头量化影像              302
空白影像                  303
变换与打光模块            304
光栅化模块                305
映像模块                  306
调制模块                  307
离散余弦系数        308
渲染模块            309
反量化影像          310
具体实施方式
本发明一种实施方式之影像译码方法是利用独立于中央处理器外之图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)(3D硬件加速器),来取代原先中央处理器中的反量化功能,如此可减轻JPEG影像译码模块对中央处理器的负载。此外,不需要额外的JPEG译码器执行JPEG译码操作,可以降低硬件成本。
图2为本发明一种实施方式之图形处理设备的架构示意图。
如图所示,本发明一种实施方式之图形处理设备50包括图形处理器30与中央处理器40。中央处理器40包括JPEG影像译码模块20与色彩空间转换模块250。JPEG影像译码模块20还包括熵译码模块220、反量化模块230与反离散余弦变换模块240。
本发明一种实施方式之JPEG影像译码流程是利用图形处理设备50中的图形处理器30来完成原本由中央处理器40之反量化器230执行的反量化操作,其中图形处理器30为3D硬件加速器。需注意到,JPEG影像数据是以个8x8像素矩阵为基本单位。
输入影像数据210为经过压缩的M×N像素数组。当执行JPEG影像译码操作时,熵译码模块220接收输入影像数据210,并且根据标头量化表215將输入影像数据210处理成为二维量化格式的影像数据(未显示)。图形处理器30根据标头量化表225对输入影像数据210执行反量化操作,即根据标头量化表225对由M×N像素数组组成之输入影像数据210中的各个像素数组执行纯量乘法运算。
反离散余弦变换模块240对反量化后的输入影像数据210执行反离散余弦变换操作,色彩空间转换模块250对反离散余弦变换的输入影像数据210执行色彩模式变换操作,以將输入影像数据210变换为RGB格式的输出影像数据260。
需注意到,本发明一种实施方式之反量化操作是以3D管线(Pipelines)实现,其实现方法如下所述。
图3为本发明一种实施方式之图形处理器30执行反量化操作的流程示意图。
图形处理器30包括变换与打光模块304、光栅化模块305、映像模块306、调制模块307与渲染模块309。
图形处理器30自熵译码模块220取得的JPEG影像数据是二维量化影像301(即,输入影像数据210),其包含M×N个像素数组,每一个像素数组为8x8像素矩阵。
图形处理器30产生空白影像303,其影像大小为M×N像素数组的范围,且所述范围由顶点V0、V1、V2、V3组成。变换与打光模块304对空白影像303执行变换与打光操作。光栅化模块305对空白影像303执行光栅化操作。映像模块306对二维量化影像301与空白影像303执行映像操作(Mapping),使得二维量化影像301映像至空白影像303的范围内。
二维量化影像301可视为纹理0(Texture 0)的影像数据,从标头量化表中的标头量化影像302为纹理1(Texture 1)的影像数据。调制模块307对二维量化影像301与标头量化影像302执行调制操作(Modulate),即令影像相乘以使两个纹理数据相混合,如图4所示。
由于两个纹理数据的维度(Dimension)并不相同(通常二维量化影像的维度大于标头量化表的维度),于是在进行调制前必须將标头量化影像302(纹理1)的纹理包装(Texture Wrapping)设定为重复模式(Repeat Mode),以展开纹理1的影像数据,以使纹理1的影像数据维度与纹理0的影像数据维度相同,即M×N个像素数组。
所述调制操作是令纹理0的影像数据与纹理1的影像数据相乘(如图4所示),可得纯量乘法的运算结果(T0,i×T1,i=Ci),也就是输入影像数据210的离散余弦系数308(Ci)。前述流程即为以多纹理映像(Multi-Texture Mapping)实现反量化过程的步骤。
渲染模块309根据离散余弦系数Ci,并利用3D管线中「渲染到纹理(Render to Texture)」的技术,將二维量化影像301渲染至帧缓存对象(Frame Buffer Object,FBO)(S309)以产生反量化影像310。需注意到,將渲染的结果输出至帧缓存对象309而非显示装置(未显示)上,可让另一纹理的影像数据用于纹理映像。
中央处理器40对反量化影像310执行反离散余弦变换(IDCT)操作,以获得输入影像数据210在RGB空间域表示之数字影像,即输出影像数据260。
图5为本发明一种实施方式之JPEG影像译码方法的步骤流程图。
首先,通过中央处理器中40之熵译码模块220取得输入影像数据210(步骤S510),其为一个经过压缩的M×N像素数组,并且根据第一标头量化表215將所述输入影像数据210处理成为二维量化格式的影像数据(步骤S520)。
根据第二标头量化表225,通过独立于所述中央处理器40外之图形处理器30对所述输入影像数210据执行反量化操作(步骤S530),即根据所述第二标头量化表225对由M×N像素数组组成之所述输入影像数据中的各个像素数组执行纯量乘法运算。
通过所述中央处理器40中之反离散余弦变换模块240对反量化后之所述输入影像数据210执行反离散余弦变换操作(步骤S540)。通过所述中央处理器40中之色彩空间转换模块250对反离散余弦变换后之所述输入影像数据210执行色彩模式变换操作,以將所述输入影像数据变210换为RGB格式的输出影像数据260(步骤S550)。
图6为本发明一种实施方式之反量化操作的步骤流程图。
首先,自图5中的熵译码模块220取得二维量化影像301,自图5中的标头量化表225取得标头量化影像302,并且产生空白影像303(S610)。所述空白影像303的大小为M×N像素数组的范围,且所述范围由顶点V0、V1、V2、V3组成。对所述空白影像303执行变换与打光操作以及光栅化操作(S620),并且对所述二维量化影像301与所述空白影像303执行映像操作(Mapping),使得所述二维量化影像301映像至所述空白影像303的范围内(S630)。
將所述标头量化影像302(纹理1)的纹理包装设定为重复模式,以展开所述标头量化影像302成为M×N的像素数组(S640)。对所述二维量化影像301与所述标头量化影像302执行调制操作,意即令影像相乘使两个纹理数据相混合以产生所述二维量化影像301之离散余弦系数308(S650),如图4所示。根据所述离散余弦系数308,并利用3D管线中「渲染到纹理」的技术,將所述二维量化影像301渲染至帧缓存对象(未显示)以产生反量化影像310(S660)。
本发明一种实施方式之JPEG影像译码流程利用3D硬件加速器,并通过固有函式3D绘图管线(Fixed-Function 3D Pipeline)与多纹理映像(Multi-Texture Mapping)来实现反量化运算。
本发明一种实施方式之JPEG影像译码流程以3D硬件加速器实现部份JPEG译码器的功能,使其效能不再倚赖中央处理器的运算能力,同时可分散中央处理器在运行JPEG译码器时之负载,达到平行处理之效果。因此,在不增加硬件成本下,可达到效能提升的目的。

Claims (6)

1.一种影像译码方法,应用于具有中央处理器的设备,其特征在于,所述中央处理器具有熵译码模块、反离散余弦变换模块、色彩空间变换模块、第一标头量化表与第二标头量化表,所述设备还包括图形处理器,所述影像译码方法包括:
经由所述中央处理器取得输入影像数据;
经由所述熵译码模块并根据所述第一标头量化表将所述输入影像数据处理成为二维量化影像;
经由所述图形处理器并根据所述第二标头量化表对所述输入影像数据执行反量化操作,所述反量化操作还包括:
自所述熵译码模块取得所述二维量化影像;
从所述第二标头量化表取得标头量化影像;
产生空白影像;
对所述空白影像执行变换与打光操作以及光栅化操作;
对所述二维量化影像与所述空白影像执行映像操作;
展开所述标头量化影像以成为M×N像素数组;
对所述二维量化影像与所述标头量化影像执行调制操作以产生离散余弦系数;以及
根据所述离散余弦系数將所述二维量化影像渲染至帧缓存对象以产生所述反量化影像;
经由所述反离散余弦变换模块对所述反量化后的输入影像数据执行反离散余弦变换操作;以及
经由所述色彩空间变换模块对所述反离散余弦变换后的输入影像数据执行色彩模式变换并输出。
2.如权利要求1所述的影像译码方法,其特征在于,所述映像操作还包括將所述二维量化影像映像至所述空白影像内。
3.如权利要求1所述的影像译码方法,其特征在于,所述反量化操作还包括將所述标头量化影像的纹理包装设定为重复模式,以展开所述标头量化影像以成为M×N像素数组。
4.一种图形处理设备,其特征在于,包括:
中央处理器,包括第一标头量化表、第二标头量化表、反离散余弦变换模块、色彩空间变换模块以及熵译码模块,所述熵译码模块用于取得输入影像数据,并且根据所述第一标头量化表将所述输入影像数据处理成二维量化影像;以及
图形处理器,用于根据所述第二标头量化表对所述输入影像数据执行反量化操作,其中,所述图形处理器自所述熵译码模块取得所述二维量化影像,从所述第二标头量化表取得标头量化影像,并且自动产生空白影像,所述图形处理器还包括:
变换与打光模块,用于对所述空白影像执行变换与打光操作;
光栅化模块,用于对所述空白影像执行光栅化操作;
映像模块,用于对所述二维量化影像与所述空白影像执行映像操作;
调制模块,用于展开所述标头量化影像成为M×N像素数组,并且对所述二维量化影像与所述标头量化影像执行调制操作以产生离散余弦系数;以及
渲染模块,用于根据所述离散余弦系数將所述二维量化影像渲染至帧缓存对象以产生反量化影像;
其中,所述反离散余弦变换模块对所述反量化后的输入影像数据执行反离散余弦变换操作,然后所述色彩空间变换模块对所述反离散余弦变换后的输入影像数据执行色彩模式变换操作并输出。
5.如权利要求4所述的图形处理设备,其特征在于,所述映像模块还将所述二维量化影像映像至所述空白影像内。
6.如权利要求4所述的图形处理设备,其特征在于,所述映像模块还将所述标头量化影像的纹理包装设定为重复模式,以展开所述标头量化影像以成为M×N像素数组。
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