CN104012097B - 用于压缩和解压缩数据的方法与装置 - Google Patents

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Abstract

提供了用于通过产生具有被减小尺寸的图像数据的两个集合、根据所述图像数据生成针对每个基本区域的调制值来压缩和解压缩图像数据的方法和装置,所述调制值对关于如何组合具有被减小尺寸的图像数据的集合的信息进行编码以产生所述图像的近似。在一种安排中,为基本区域群组的每个基本区域生成对应于调制值集的索引值集,并且这些被分配给每个群组,针对每个基本区域的、对应于第一索引值集中的一者的第二索引值集被分配给每个第一基本区域群组。这些索引值之后被存储以在解压缩图像数据时用于更精确地获得调制数据。在另一安排中,选择调制模式,该调制模式包括多个调制值并且调制值之一被分配给所述图像的每个基本区域块中的每个基本区域以用于重组被减小尺寸的图像数据来产生所述图像的近似。调制值用于针对每个基本区域的多个比特的索引数据进行选择。在另一安排中,来自可能调制值集合的调制被分配给基本区域群组中的每个基本区域并且由多个比特的调制数据来表示。该安排通过提供与每个交替基本区域有关的调制值并之后为每个其他基本区域水平地或垂直地插值调制值来进行改变,或者通过一旦具有被减小尺寸的图像数据的集合已经用调制数据重新组合就水平地或垂直地插值图像数据来改变。

Description

用于压缩和解压缩数据的方法与装置
技术领域
本发明涉及压缩图像数据的方法和装置以及解压缩图像数据的方法和装置。本发明在计算机图形系统,尤其是在使用所存储的压缩纹理数据来在二维显示器上产生三维图像的显示并将纹理图像数据应用于3D图像中的表面的计算机图形系统中是有用的。
背景技术
在3D计算机图形中,如Ed Catmull在1975年首次提出的那样(“Computer Displayof Curved Surfaces”,IEEE计算机图形、模式识别和数据结构会议,1975年5月),对象上的表面细节通常通过使用基于图像的纹理进行添加。例如,可以使用纹理映射将砖墙的2D位图图像应用于代表建筑物的3D模型的多边形集中,以给出外貌是由砖块制成的对象的3D渲染。
由于复杂场景可能包含非常多的纹理,所以访问这种数据能够导致两种相关问题。第一种问题仅仅是在存储器中存储这些纹理的成本。特别地,消费者3D系统仅具有能够用于存储纹理的相对少量的存储器,其能够很快被填满,尤其是如果使用每纹元(texel)32比特(红、绿、蓝和阿尔法(半透明度)分量-纹理中的每一者使用8个比特)的话。
第二种问题且通常是更关键的问题是带宽。在3D场景的渲染期间,大量的纹理数据必须被访问。在实时系统中,这能够很快成为明显的性能瓶颈。
找到这两种问题的解决方案已经导致了特定类别的通常称为纹理压缩的图像压缩技术。一些现有系统的评述能够在“Texture Compression using Low-FrequencySignal Modulation”(S.Fenney,图形硬件,2003年)或相关专利GB2417384中找到。一些更近来的开发在“iPACKMAN:High-Quality,Low-Quality Texture Compression for MobilePhones”(和Akenine-图形硬件,2005年)和随后工作“ETC2:TextureCompression using Invalid Combinations”(和Pettersson,图形硬件,2007年)中记载。
用于压缩和解压缩图像数据且特别适用于纹理数据的一种系统在GB2417384中描述,其内容通过引用合并到本申请中。在GB2417384的系统中,图像数据以包括两种或更多种低分辨率图像和调制数据集的压缩形式进行存储。该调制数据集描述了如何组合低分辨率图像以提供解压缩的图像数据。
现在将参照图1来简要描述GB2417384的解压缩过程。该过程通常被应用于彩色数据,但是在这里出于再现的原因用单色进行显示。压缩数据包括两个低分辨率彩色图像100和101以及用于形成调制数据集的全分辨率但低精度的标量图像(scalar image)102。优选使用双线性、双二次或双三次插值来扩大低分辨率图像的数据规模,以产生两个相应的虚拟图像110和111。注意,被扩大规模后的虚拟图像缺乏最终图像的许多细节。
各个虚拟图像110和111的像素112和113以及全分辨率低精度标量数据102的相应标量值120被发送给调配/选择单元130,该调配/选择单元130响应于120而逐纹元地调配/选择来自112、113的数据以产生图像140的解压缩数据141。组合的模式逐区域地进行选择。
出于参考的目的,GB2417384的优选实施方式中的数据的存储格式在图2中给出。在64比特块中,以对于4bpp实施方式而言的每4x4纹元群一个64比特块的速率或者针对2bpp实施方式而言的每8x4纹元群一个64比特块的速率来组织数据。两个“基色”201和202对应于两个代表性的颜色,或者等价地对应于图1中低分辨率彩色图像100和101中每一者的单个像素。低分辨率彩色图像的每单个像素对应于解压缩图像中的纹元的(重叠)区域。每个这种区域近似以解压缩图像中的4x4(或8x4)纹元块为中心,但是因扩大规模函数而大于4x4(8x4)。在低分辨率图像中具有恰当数量的邻近像素的情况下,低分辨率图像的规模扩大优选使用双线性、双二次方程、双三次插值来执行。下面的实施方式将假设双线性是主插值方法,因为这需要来自低分辨率图像中的每一者的至少4个样本来产生一个扩大规模后的A或B值,但是也可以采用可替换的扩大规模方法,其可能使用来自A和B图像的潜在的更多样本。
单比特标志203之后控制如何针对4x4(或8x4)纹元集来解释调制数据204。图7中示出了由每个标志控制的纹元集。
GB2417384的4bpp优选实施方式每区域具有两个调制模式,其中每个区域是4x4纹元集。第一模式允许每个纹元选择以下之一:(a)来自100的纹元的颜色;(b)来自101的纹元的颜色;(c)100和101的3:5调配或者100和101的5:3调配。第二模式用一对1:1调配来替换3:5和5:3调配,这对1:1调配中的一个调配使用调配后的阿尔法值,而另一调配使用相同RGB值但阿尔法分量被设置为0,即全透明。
应当指出的是,图1仅仅描述了解压缩过程的概念,而且在实际实施方式中,扩大规模后的虚拟图像110和111不可能整体地被产生和存储。相反地,小部分的虚拟图像,优选2x2像素群,可以“在程序运行期间(on the fly)”被产生和丢弃,以产生所要求的最终纹元。
在GB2417384中,基色数据可以是以图2所示的两种可能格式之一。颜色201和202中的每一者可以单独地为全不透明的(在这种情况中使用格式210)或者是局部或全半透明(translucent)的(在这种情况中使用格式211)。被预先发送到颜色201和202中的1比特标志212确定了每个代表性颜色的格式选择。如果该比特是“1”,则选择不透明模式,其中对于基色B而言,分别由5个比特、5个比特和5个比特来表示红色213、绿色214和蓝色215通道,对于基色A而言,分别由5个比特、5个比特和4个比特来表示红色213、绿色214和蓝色215通道。注意,对于基色A而言,比特的减小仅仅是由于空间的原因。可替换地,如果标志212是“0”,则相应的颜色是局部透明的,并且该颜色包含3比特的阿尔法通道216和4比特的红色字段217、4比特的绿色字段218和蓝色字段219,分别对于颜色201或202而言,蓝色字段219是4比特或3比特。由于全不透明颜色由字段212暗示,所以阿尔法字段216不需要对全不透明值进行编码。
在我们的国际专利申请公开号WO2009/056815中呈现了对GB2417384中描述的系统的改进。这描述了能够如何改进GB2417384的系统以适应特定类型的图像或者不能由GB2417384很好地进行处理的图像的部分,诸如在某些边界处包括大的不连续性的纹理以及在局部区域中使用若干完全截然不同的颜色的那些纹理。
后一申请利用了这样的事实,即如由图2所示的方案GB2417384所提供的灵活性水平超过了大部分情况中所需要的灵活性水平。因此,使得代表性颜色A和B单独地确定他们是全不透明还是局部透明的能力已经被确定将是不需要的,并且所使用的编码方案由图4所示的方案进行替换。这样,数据再次在具有两个代表性颜色B 301和A302、调制模式比特303以及调制数据304的64比特单元中进行编码。还被包括两个附加的1比特字段,即阿尔法模式305和硬标志306。为了适应这些附加字段,颜色字段301和302相对于GB2417384的编码而言在尺寸上都减小了1个比特。
如果两个颜色都是全不透明的,则使用单个不透明性或阿尔法标志并且将其设置为1。如果其是0,则其都是潜在地局部透明的。因此,确定基色A的不透明性的标志现在成为(硬转换标志),其被用来创建附加模式。当颜色为半透明模式时,将针对基色B的所存储的3比特阿尔法通道扩展成4比特。
调制模式比特和硬转换标志组合起来产生四个不同的模式,以用于解释调制数据中可用的每像素调制比特。
在在图像中存在大的颜色不连续性(诸如纹元之间的长水平和/或垂直边界)的情况中,该系统允许对GB2417384的方法做出第一改进。这些能够自然地发生,但是当如图4所示出于高效性原因而将多个更小的纹理聚集到单个更大的纹理地图集中时,它们是更频繁地。该纹理180由多个更小的纹理诸如181构成。虽然这种纹理地图集可以在压缩之前被聚集,但是其还是有用的以能够分离地压缩子纹理并之后聚集所压缩的片。这需要以下能力,即当后来者被聚集到地图集纹理中时,强制某些边界处的不连续性(其被假设位于4或8像素的倍数上)停止不相关但临近的图像数据的“干扰”。
对GB2417384的进一步改进出现在纹元具有不止两种截然不同的颜色的情况中,诸如图3所示的情况中。这包含邻近的红、蓝和绿条带。这种极端的颜色变化速率在自然图像中相对稀少,但是在艺术家所画的图像或图表中是更频繁的。实际上,GB2417384中描述的代表性颜色对的特定颜色组合没有被使用。每个代表性颜色具有用于指示其是全不透明还是局部透明的的单个比特。这种灵活水平已经被确定在实际中是不需要的,因此两个不透明性标志之一已经被重新分配以指定纹理区域的附加压缩模式。
当假设在纹理区域中的某些纹元之间出现强颜色不连续性时,使用针对那个纹理区域的一种新模式。这简化了尤其是从预压缩的子纹理对纹理地图集的聚集,以及增强了常规图像中的少数量的情况。
第二种新模式通过允许指示区域中的纹元从最接近的四个邻近代表性颜色对的子集中任意地选择颜色来扩展不连续性概念。这利用了提供更大的颜色调色板的优势,但是避免了调色板存储器的使用。
GB2417384和WO2009/056815的内容通过引用合并到本文。
虽然WO2009/056815所引入的附加模式相对于GB2417384而言改善了压缩结果的质量,但是存在着希望每个像素能够用更大的精度指定其调制值或者说从更大的颜色调色板中进行选择的情况。在任意情况中,这需要更大数量的比特来编码这种数据,但是增加总体存储量是不期望的。
发明内容
我们已经意识到,经常存在着压缩图像数据中的颜色数据的相关性,并且上面描述的我们的早期压缩/解压缩方案的开发能够利用这来制造可能更多比特的调制数据并从而改善压缩/解压缩过程的精度。也就是说,通过使颜色数据去相关性和/或牺牲颜色数据的精度并使用所释放的数据比特来提供调制数据中的附加细节,我们通常得到了更大的总体精度。
我们已经意识到,用于压缩图像(纹理)数据的进一步格式和用于解压缩或解封装纹理数据的技术能够提供进一步的操作模式。这些包括1、2和仅不透明3通道RGB纹理,对常规地图的改善性支持以及在通道数据不相关时能够使用的方法(诸如将每像素单色纹理2个比特和每像素3通道纹理2个比特进行组合以产生单个纹理)。还针对每像素纹理1个比特添加了支持。
根据本发明的各种方面,提供了用于压缩图像数据的不同格式,还提供了用于每种格式的响应解压缩技术。
在现在应当参考的所附权利要求书中,在各种方面定义了本发明。
附图说明
现在将参考附图来详细描述本发明的优选实施方式,其中:
图1示出了被应用于GB2417384中的图像上的解压缩过程的概述;
图2示出了当被封装到64比特的单元中时GB2417384中的颜色数据的格式;
图3示出了针对包括GB2417384的系统在内的纹理压缩系统的有问题图像的示例;
图4是纹理地图集的示例;
图5示出了WO2009/056815中使用的压缩数据的格式;
图6示出了根据本发明一个方面的压缩后纹理格式;
图7示出了如何以每像素3比特的速率将图6中的调制数据应用于像素;
图8示出了如何将图6的调制模式和硬转换标志应用于正在被解压缩的块的不同区域以控制将被应用的调制模式;
图9示出了根据本发明另一方面的如何将调制的不同调色板模式应用于将被解码的块的不同区域;
图10示出了如何以每像素2个比特的速率将48个调整比特应用于具有32个纹元的块;
图11示出了如何从所存储的调制数据和可替换的压缩后数据格式的附加调制值中获得这些比特;
图12示出了调制比特被应用于可替换纹元的插值调制模式;
图13示出了如何将基色A和B分离到采用本发明的双通道格式中的两个通道中;
图14示出了在本发明的每像素1个比特的实施方式中使用的压缩后纹理格式的调制数据的结构分布;
图15示意性地示出了在本发明的每像素1个比特的实施方式中如何选择具有四个像素的集合的索引值以索引到每个像素调制值的具体细节;
图16是在其中使用本发明的系统的框图;以及
图17是在本发明的一个实施方式中使用的解压缩器的框图;
图18是尤其在本发明的每像素4个比特的实施方式中使用的解压缩单元的框图;以及
图19是在每像素2个比特的直接编码和插值调制模式中使用的解压缩单元的框图。
具体实施方式
在下面描述的各种压缩和解压缩实施方式中,对于64比特字是压缩后的表示而言,64比特压缩后数据字长度与更大的像素块中被分组到2x2群组中的像素一起使用。本发明的概念并不局限于任何特定字比特长度、像素、群组或块大小,而且本领域技术人员将意识到,本发明的概念可以应用于不同比特长度的字、不同大小的像素分组和不同大小的像素块。尽管如此,下面给出的示例给出了可靠且高效的压缩和解压缩,且没有显著丢失解压缩后图像中的数据。
虽然下面的实施方式采用包括彩色和调制数据两者的64比特数据字进行描述,但是本领域技术人员将意识到,彩色和调制数据能够单独存储并且针对彩色和调制数据的组合数据字的概念并不局限于本发明的各种方面。
WO2009/056815中所示的改进后格式在图5中示出。在图5中示出,基色A和B分别具有14和15个比特,即与GB2417384中描述的系统相比他们各自节省了1个比特,并且仅将1个比特用作阿尔法通道来表示所应用的半透明程度。节省自彩色通道的这两个比特被用于硬转换标志(HF标志)和不透明度标志。
在本发明的实施方式中所提出的各种格式扩展给出了附加的多功能性和附加的操作模式并且现在进行描述。这些实施方式参照纹理压缩/解压缩进行描述,并且基本图像单元被称为纹元。当这些实施方式被应用于图像压缩/解压缩时,这些等同于像素,因为纹理是图像。
1.5通道格式
我们将考虑的第一格式扩展在图6中示出。其意欲主要以全分辨率来支持单色通道,以较低分辨率来支持第二通道。这意欲与灰度数据一起使用或者对于阿尔法通道而言将在“组合后”纹理格式中使用,例如,当RGB被存储在一个纹理和阿尔法通道中以用于在“单独的”纹理中进行调配。在后一情况中,这两个纹理将随后在渲染期间被重新组合,以将阿尔法和RGB值应用于相同的像素。另外,这“两个”纹理“层”可以被明确地存储为两个纹理,或者能够被称为单个纹理,诸如DirectX的BC2或BC3。注意,如果因为将RGB和阿尔法一起进行压缩将提供更低的精度而使得例如RGB与阿尔法之间存在小的相关性,则将通道的这些或其他组合进行分离是有益的。有时也需要在纹理存储器中存储非彩色数据。例如,与阴影、镜面加亮等有关的数据,对于这些数据而言,主单通道格式是有用的。
在64比特字中分配的字段在图6中示出。对于主通道,基色A和B各自被分配了5个比特。当图像数据被扩大规模以用于解压缩时,这些被扩展到8个比特。标准比特复制过程可以被用于此,或者可替换地,可以采用在GB2417384中表述的组合后扩大规模和比特扩展方法。在数据字中,附加的辅助低分辨率(“low-res”)通道被分配4个比特。这是插值信号。本质上,该数据将在扩大规模过程中被扩展,但是将之后不经历任何调制。因此,类似于未被调制的A和B通道,其是低频信号。其能够被用作另外的彩色通道或者用作针对主通道A和B的缩放因子,以通过提供附加比特来增加他们的动态范围。
由于分配给基色的比特减小了并且基色A和B以及low-res通道使用了总共14个比特,因此存在着可用的、能够被用来增加调制数据的精度的额外的16个比特。这些能够以不同的方式使用。
WO2009/056815中的1比特调制模式字段(MOD标志)和1比特硬转换标志仍然存在。另外,存在着具有额外调制值的两个字段,部分1包括14个比特且部分2包括2个比特。所描述实施方式中的分离仅用于与现有方案进行兼容,但是在可替换的实施方式中,这些实际上能够被重新安排为单个字段。这些附加比特之后能够被用来在将来自基色A和B的扩大规模后图像进行组合时增加调制数据的精度。根据将被应用的模式,这些比特以不同的方式进行使用。
1.5通道每像素4个比特(4BPP)
对于4BPP模式,附加的16个调制比特用来实施每纹元直接3比特调制编码。这在图7中示出。
低分辨率图像A和B在x和y维度中都被扩大了4倍的规模,并且根据每像素调制值和调制模式被逐像素的组合。32个调制比特能够从初始提交的调制数据中得到,附加的16个调制比特能够从附加的调制字段中得到,总共48个调制比特被用于16个纹元,即总共每纹元3个比特。哪些比特来自于调制数据的哪一部分是自由决定的,但是例如调制数据的初始32个比特能够被用于每个纹元调制数据的两个最低有效位以及最高有效位能够使用自调制数据的附加的16个比特。
该数据之后能够与上面参照WO2009/056815讨论的硬转换标志和调制模式比特一起使用以确定应当如何解释调制数据。
图8示出了4个4x4纹元块P、Q、R和S。与这些块的位置相关联的是4个具有图6和7所示类型的64比特数据字,我们将称为Pw、Qw、Rw和Sw。当使用双线性规模扩大法时,中心的4x4纹元区域(或者更严格的说,又向右扩展了一列并向下扩展了一行的5x5纹元区域)能够仅由包含在Pw、Qw、Rw和Sw中的数据来完全确定。然而,请注意,为了解码中心区域之外的纹元,将需要访问其他的64比特数据字,然而,有可能安排双线性扩大规模法来解码任意纹元,至多需要仅4个数据字。另外,能够安排解码任意的邻近2x2纹元集,至多需要4个数据字。
因此,如果我们考虑中心的4x4块区域P至S,则提取自Pw至Sw的基色A和B被扩大规模至4x4像素的分辨率并且通过使用如上讨论所获得的每像素3比特的调制数据而被组合在一起。然而,应用于这些纹元的调制值由硬转换标志比特和调制模式比特所选择的调制模式所确定。为了说明如何确定中心4x4像素块的4个象限,图8示出了4个4x4块P、Q、R和S。块P的右下象限具有由数据字Pw的调制(mod)和HT标志所选择的调制模式。块Q的左下象限具有由数据字Qw的调制标志和数据字Pw的HT标志所选择的调制模式。块R的右上象限具有由数据字Rw的调制标志和Pw的HT标志所选择的调制模式。块S的左上象限具有由Sw的调制标志和Pw的硬转换标志所选择的调制模式。
能够看出,对于块P,右下象限将具有由Pw的调制和HT标志所选择的调制模式,而其他三个象限将使用Pw的调制标志和邻近块/数据字的硬转换标志,这应用于上面的右上象限块的情况、左上象限块(左上对角块)的情况和左下象限块(左侧块)的情况。
下面的表1中示出了调制标志和硬转换标志被组合在一起的组合方式。
表1
从表1的第一行即8级双线性调制开始,来自被提供给每个纹元的调制比特的3比特编码根据下面表2中给出的值来分配8级双线性插值。
表2
能够看出,这是一个间隙,继而因为当使用表2的分配时,调制值4/8不可用。这些调制值之后被用来依赖于调制值而将扩大规模后的彩色A和B按比例地组合起来。选择该表中的排序以维持与现有方案的一定兼容性,但是本领域技术人员将意识到,可以选择可替换的排序或不同的调制值。
在表1的第二行中,使用了“极端+双线性”模式,这如下面的表3中所示那样进行编码。
表3
除了0、2/8、6/8和8/8之外,调制值4/8是可用的。其他三个可能的值被标记为强制0xXY。当3比特字段值指示应当使用这些中的一者时,输出8比特值而非彩色A和B调配在一起被强制为0x00、0x80或0xFF。这类似于GB2417384中描述的“穿通(punch through)”调制模式(图11),其中有可能将阿尔法通道输出强制为零。其思想是找到一种对极端阴影进行编码但无需将它们表示为由A和B颜色所跨越的范围内的值的方法。因此,0X00能够等价于黑色,0XFF能够等价于白色,但是这些在纹理中通常作为无规律颜色而出现。例如,与图像相重叠的文本将典型地为黑色或白色,但很少是任意其他颜色或许需要黑色或白色。通过对他们采用特殊的代码,A和B通道能够在需要时用来表示背景图像和投入的极端颜色。这需要折中,因为纯调制是可用的,但是当A和B通道不需要必须被扩展到极端时,可用的级别没有被伸展到这种宽范围。在该示例中,该系统被应用于1.5通道编码,但是相同的原理能够应用于下面描述的2和3通道模式。
在表1的第3行中,使用了非插值模式。这采用了与表2中所示的针对8级双线性模式相同的调制值,但是A和B通道的双线性插值没有使用。相反地,A和B颜色在四个象限中的每一象限中重复。因此,急剧的颜色转换能够在块P、Q、R和S之间的边界处表示(如图8中所示)。调制模式和硬转换标志的效果的偏移对准使得非插值模式在纹理的边缘(当被环形包裹时,其在边界处具有不连续性)处以及在图像中其他位置中的不连续性(例如出现在纹理地图集中的那些不连续性)处尤其有用。
表1的第四行选择了公知的局部调色板模式。这与WO2009/056815中描述的局部调色板模式有着一定的类似性。然而,由于每像素3个比特是可用的,所以能够从更大的邻近颜色调色板中进行选择。这些在表4中示出并在图9中进一步说明。
表4
在该调色板模式中,对于某些像素,A和B扩大规模后的颜色能够用来进行单独地选择或者将被组合。图9针对每个象限(再次如参照图8所讨论的那样被示出)示出了当调制和HT标志选择局部调色板模式时哪个调色板/调配选项区域可由每个纹元使用。有四个可能的调色板模式可用,它们是P调配、PQ调配、PR调配和PQRS。表4中示出了针对3比特调制值而被分配给它们的值。P调配模式与上面讨论的“极端+双线性”模式相同,而PQ调配具有四个双线性调制模式和可从数据字Pw和Qw获得的四个颜色的选项(Pa、Pb、Qa和Qb)。
PR调配类似于PQ调配但是使用可从数据字Pw和Rw获得的颜色,以及PQRS模式能够选择可从四个数据字中获得的8个颜色(Pa,Pb,Qa,Qb,Ra,Rb,Sa,Sb)中的任意一者。
因此,虽然可用于颜色的数据量明显减小了,并且因此其优选可仅应用于单色图像,但是通过使用采用已有的HT和调制标志所选择的附加调制比特和调制模式,能够将更大范围的选择应用于扩大规模后的纹元,从而增加了解码后图像中的细节数量。
1.5通道每像素2个比特(2BPP)
在WO2009/056815中,我们已经描述了用于纹理解压缩的直接编码模式(其中一个调制比特用于32个纹元中的每一个纹元)以及用于具有32个纹元的集合中的可替换纹元的具有高达两个调制比特的插值模式。我们已经意识到,在1.5通道编码中,这种系统能够被扩展以有效地提供在WO2009/056815中提供的值范围的超集。
直接编码调制模式
当将直接编码模式用于解压缩时,使用图6的数据格式提供的附加的16个比特足以将调制比特率均一地增加整个比特。通过采用调制数据的初始32个比特,附加的16个比特必须在32个纹元之间进行分布并且因此每纹元具有附加的半个比特。因此,有必要设计一种方案,藉此,能够对该数据进行安排以在整个32个纹元上都对调制数据具有基本上均匀的效果。
图10示出了扩展的8x4纹元块,其将使用图6的数据格式进行解压缩。这些纹元被安排到2x2的子群组中,并且这些中的一者被示为是提取自8x4块。
2x2群组中的4个纹元被识别为左上、右上、左下、右下(TL、TR、BL、BR)。6个调制比特可用于这些中的每一者。示出了针对这4个纹元的局部调色板操作模式,并且这使用6个比特中的前三个比特、翻转命令比特和调制值选择比特对。调制值选择比特对于所有4个纹元将是相同的并且将是表5中所示的值中的一者。翻转命令比特确定附加的针对调制值(调制值X、调制值Y)的四个选项。对于翻转命令等于零,调制值X有两个可能的值且调制值Y有两个值。对于翻转命令等于1,对于调制值X和调制值Y而言,存在着又一对可能的值。
表5
调制值X和调制值Y是2x2块中的每个纹元能够选择的两个调制值。左上纹元总是使用调制值X,以及其余纹元根据相应的像素调制标志(其被分配给图10中所示的6个比特中的针对右下、左下和右上纹元中的每一者的其他3个比特中的各个比特)而选择调制值X或调制值Y。例如,各个像素调制标志的0值将指示选择调制值X以及1值将指示选择调制值Y,但是反过来也是可以的。当这些值被解压缩时,图像质量可以通过应用低通滤波器获得量化水平的平滑来进行改进。
因此,这两个调制值选择比特和翻转命令比特确定了哪对调制值可以用于调制值X和调制值Y。2x2块中纹元的位置和被用于像素调制标志的各自的3个比特之后确定是调制值X还是调制值Y被用于每个纹元。因此,这6个比特被用来确定2x2块中4个纹元中的每个纹元的调制值。
如果所有的像素调制标志均为0,则所有的这4个像素将具有被施加给它们的、相同的调制值X以更高效地使用编码比特,当这种情况发生时,作为一种替代,用于翻转命令和调制值选择的值能够以与上面参照表2描述的8级双线性插值相类似的方式进行使用。通过使用前三个比特,这被编码为表6所示。
表6
本领域技术人员将意识到,能够使用比特的其他安排来编码类似的比特集,例如消除“翻转命令”标志并用调制标志来替换它以用于TL纹元。这种安排在概念上是更简单的,但是为了检测“固定情况”是更为昂贵的。
图11示出了6比特群组至调制数据、附加调制值(14比特)和附加调制值部分2(2比特)的存储,这是针对数据存储顺序的一种选择,但是在不背离本发明范围的情况下其他的选择是可用的。
插值调制模式
该插值调制模式试图改进上面描述的每像素2比特的方案,在该方案中,区域中(几乎)每个交替的纹元都使用2比特的调制值。在图12中,用白色示出的纹元各自使用4个被明确定义的调制值0、3/8、5/8和8/8中的一者,并且灰色纹元的调制值暗示自或获取自白色纹元的调制值。
在WO2009/056815中,区域中所有的灰色纹元将以相同的方式(或者水平地、垂直地或来自所有4个邻近的白色纹元)插值自白色纹元。
在该实施方式中,32个比特在交替的对中作为调制值被应用于白色纹元,例如能够向这些纹元应用4级调制值。如直接编码调制模式中一样,16个附加的调制比特是可用的。附加的16个比特之后被应用于每个灰色纹元,即图12中方格-块图案中的交替纹元,并且被用来选择灰色纹元的调制值是否通过插值它们的水平邻近纹元或垂直邻近纹元而被获得。这在表7中示出。在可替换的实施方式中,标志能够暗示“灰色”纹元是通过插值邻近纹元的最终解码纹元结果而非调制值而被产生的。
表7
双通道格式
该双通道格式参照图13进行说明。能够看出,基色A和基色B各自具有两个部分R0和R1。基色A的两个部分中的每个部分都具有3个比特,而基色B的两个部分中的每个部分都具有4个比特。通常,这种安排将不是全彩色的。在所有其他方面中,这以与1.5通道格式相同的方式进行操作。
三通道格式
发明人已经意识到,虽然GB2417384和WO2009/056815中所提出的全彩色编码是灵活的,但是其经常是低效的,因为两对RGB通道中的数据的6个通道(即每个64比特数据字中的A和B颜色)通常是非常强相关的。通过使用更复杂的压缩技术,将能够在14比特中提供全彩色编码。而且,这能够被用于三个通道,其中不需要全彩色但是三通道数据是有益的。另外,在其他实施方式中,1.5和2通道模式的编码方法能够被认为是3彩色模式的子集。
每像素1比特格式(1BPP)
现在将描述1BPP格式,其意欲支持1、2和3通道选项,包括1.5通道、2通道或RGB。
所使用的数据结构与图11和图13中的数据结构相同,即通道数据有14个比特,调制数据有32个比特,调制数据部分1有附加的14个比特,调制数据部分2有附加的2个比特,调制模式标志为1个比特以及硬转换标志为1个比特。
能够看出,总共有48比特的调制数据。6个比特被指定给X代码,6个比特被指定给Y代码,以及6个比特被指定给Z代码。然后,其余的30个比特被安排为15对(V 0,1...V 3,3)。
针对图15中的像素的8x8子集示出了64比特字的集合中的A和B数据的规模扩大。另外,每个64比特数据字存储对应于64个纹元的调制数据。图15示出了被称为块P、Q、R和S的4个8x8纹元块,如先前一样,它们具有相关联的64比特数据字集Pw至Sw。中心的四分位组能够仅使用Pw至Sw的数据进行解码。这些在被划分成2x2纹元块的图15的下部分中示出,其中还示出了该中心区域的左上部分中的纹元块。
中心的8x8纹元根据四个64比特字(各自具有各自的X、Y和Z代码)进行解码,并且这些也在图15中示意性地示出。因此,Px、Py和Pz各自具有分配给它们的6个比特,即Qx、Qy、Qr、Qz等。
所示出的2x2块中的4个块是灰色的,每个8x8像素块使用这4个块中的一个块。这些位于各个块的中点的右下位置处。这些灰色2x2块中的每个块总是被分配来自64比特字的、根据其进行解码的各自的X代码。因此,在块P中,Px被分配给该2x2块,在块Q中,分配代码QX,等等。
将来自块P、Q、R和S中的每个块的各个X值(矢量)用于每个P、Q、R和S块中的2x2块中的一者(灰色块)使得剩下30个调制比特被分配给其余的15个2x2块。这些被用来索引到具有总共12个6比特索引值(矢量)中的四个6比特索引值(例如,PX、PY、QY、RZ)的子集中,对于其他2x2块中的每一个块,该子集被确定是可选择的。使用2个比特使得四个不同的可能的第一索引代码被分配给每个2x2块。这4个不同的代码中的每一者对应于可用于那个块的可能的12个6比特索引代码中的一者(PX、PY、PZ等)。因此,能够看出,总共18个比特被用于第一级索引,其将不同值的调制值X和调制值Y分配给每个2x2块中的每个像素。其他30个比特用来索引到四个可能的6比特代码中的不同的一个,其能够被选择用于那个8x8块的每个2x2块(与灰色2x2块(其用X矢量(或一些其他预定矢量)进行设置)相分离)作为其索引值。
其余的15个2x2块各自具有2比特索引,其被用来查阅具有块P至S的12个可能XYZ代码中的四个的特定子集。图15示出了具有4个XYZ代码的哪些子集能够由每个2x2块所使用。
分配给每个2x2块的6比特代码是所应用的第一索引级。X、Y、Z代码所使用的6比特编码以与上面参照1.5通道每像素2比特操作模式所描述的直接编码调制模式确切相同的方式被扩展到2x2像素块。也就是说,每个6比特包括翻转命令标志、用于调制值选择的2个比特和指示两个调制值中的哪个调制值被分配给TR、BL和BR像素中的每一者的3个像素调制比特。这些按照表5访问X或Y值除非所有的这三个调制比特都是零(在这种情况中,所有的2x2像素都具有相同的调制值并且根据表3进行解码。
更具体地,考虑四个2x2块中的每一者位于块P的底部四分位组中。如之前指出的,被标记为“Px”的2x2总是使用6比特代码Px进行解码。直接位于其右边的被比较为“PxyzQx”的2x2块可以选择集合Px、Py、Pz和Qx中的一者。类似地,直接位于“Px”下面的即被标记为“PxyzRx”的2x2块可以选择Px、Py、Pz和Rx中的一者。位于右下对角上2x2块可以选择从集合Px、Py、Qy和Rz编码的那个。
从图15的扩展块中能够看出,块Q的左下四分位组具有各自能够从来自块Q和来自邻近块P和S的四个6比特第一级索引代码中进行选择的2x2块,其中各种组合都能够用于每个2x2块。块S的左上四分位组能够为每个2x2块选择针对每个2x2块而从具有4个块的集合中选择的6比特第一级索引值,这从块S、块P、块Q和块R中获得。对于块R的右上四分位组,每个2x2块能够选择从针对每个2x2块而从块R、块P和块S中选择的四个6比特第一索引值之一。因此,对于每个四分位组,使用了来自直接邻近的块的第一索引值,从而减小了需要被访问以解压缩纹理的块(P、Q、R、S)的数量并优选地将该数量限制为最大为4。通过使用这种方案,能够在用于选择的区域上均匀地分布索引代码并高效地处理调制图像中的水平和垂直边缘。另外,上面实施方式中XYZ子集代码的安排使得解码任意邻近2x2集合所需的64比特数据字的数量最小化。
调制模式比特和硬转换标志比特能够被用于附加级的调制选择。可替换地,硬转换标志能够用于选择WO2009/056815中描述的硬转换模式,并且调制模式能够用于调制选择。例如,它们能够用于指示针对邻近索引代码矢量的不同映射,它们能够指示解码之后调制值应当用他们的邻近调制值进行低通滤波,或者它们能够指示任意两个矢量被局部地存储并且具有第一级索引的附加的6个比特被用于(例如更大的彩色精度)。可替换地,调制模式和硬转换标志比特能够被分配为进一步的调制比特,从而将2x2调制索引值的数量从15扩展到16并允许为图15中的灰色阴影2x2块选择四个矢量中的一个矢量。
图14中所示的安排具有用于A和B数据的14个比特。就并非为全RGB的1.5和2通道格式而言,这被直接编码。对于RGB系统,A和B对必须用14个比特进行编码并因此必须使用利用各种彩色通道之间的可能相关性的方案。
因此,1bpp方案通过使用索引到图像A与B之间的调制值的2个级别进行操作。第一索引级采用每2x2块所使用的6比特索引来索引到针对2x2块中的每个纹元的调制值。第二索引级之后针对每个2x2块在四个可能的第一索引级值之间进行选择,其中这四个可能的第一索引级至少来自当前的8x8块并可选地来自邻近块。能够修改该方案以用不同大小的块进行操作。
压缩方案
上面的所有方案都用来在需要时压缩纹理数据和通常的图像数据。就例如将针对特定软件应用而被创建并将被采用那个软件应用而下载到用户设备的纹理而言,压缩不需要实时发生。压缩是依赖于多个因素之间的折中的迭代过程,并且本领域技术人员将能够使用他们的普通知识来压缩上述格式中任意格式的纹理。
解压缩技术
当提供压缩的纹理数据(其能够被映射到显示器的恰当部分)的软件应用正在运行时,解压缩需要在用户的设备处发生。在图16中示出了框图。这包括存储一个或多个压缩纹理的纹理存储器800、能够存储多个压缩纹理字且优选至少4个的纹理高速缓存器802。这能够向纹理解压缩单元804提供压缩纹理。注意,纹理存储器可以专用于存储纹理数据或者能够与诸如联合存储器(unified store)中的其他数据进行共享。类似地,纹理高速缓存器可以是专用的或者是通用高速缓存器。另外,该高速缓存器能够是可操作的,如果存储器800足够快的话。
几何图形处理与渲染单元806生成向其应用纹理信息的图像数据。这提供了将图像与可编程片段阴影单元或可替换地固定功能纹理与阴影单元807相关联的输出数据。这继而将数据提供给纹理映射坐标生成单元808,该纹理映射坐标生成单元808将纹理坐标提供给纹理解压缩单元并指示高速缓存器提供解压缩那些纹元所需的相关压缩纹理字,其中这些坐标对应于将被解压缩和滤波的纹理或纹理区域。片段阴影器或者纹理/阴影单元也向纹理滤波单元809提供数据,该纹理滤波单元809可以向807返回数据或者将数据提供给调配单元810,调配单元810能够将解压缩和滤波后的纹理与之前产生的结果相组合。输出可以被返回给807或者输出给帧缓冲器811。
在实施方式中,解压缩单元将并行地解压缩至少2x2个纹元,即在809中执行双线性纹理滤波所需的数量。更高阶的滤波器,诸如三线性或各项异性滤波器可以之后要求多个解码循环。在其他实施方式中,可以包括附加的或者更强大的解压缩设施以并行地为这些滤波器提供附加纹理数据。
每像素1比特解压缩
图17示出了图16中的纹理解压缩单元804的扩展版本并且用于1bpp方案,也即用于解压缩参照图15描述的方式压缩的图像数据。在图17的实施方式中,以扩展形式示出了一种这样的、具有内部块的解压缩单元804。在该实施方式中,解压缩单元并行地提供了以2x2群组形式安排的四个解压缩纹理。该实施方式还示出了可选的附加解压缩单元。
纹理高速缓存器802向分离数据单元820提供四个压缩数据字(4x64比特)。这将接收到的纹理数据分离到每个纹理解压缩单元的各种分量部分中。因此,对于所示的扩展纹理解压缩单元,四个14比特的A和B彩色数据的集合被扩大规模并在822和824处被扩展到基色A和基色B中。四个第一索引比特集(X代码、Y代码、Z代码)被提取到单元826并且来自调制数据的其余4x 30个比特的第一索引比特的所需部分被提取到第二索引比特单元828。注意,在优选实施方式中,并非所有调制数据将是被需要的——对于任意给定解码,仅仅是对应于图16的中心区域的那一部分才将需要被提供给解码器中的828。注意,当针对解码纹元的不同目标集时,其他部分能够被访问。
如上面所讨论的,针对2x2纹元块的第二索引比特将用来确定来自当前块和/或邻近块的哪个X、Y或Z代码需要索引到针对那个2x2块中的每个纹元的调制值中。纹理映射坐标生成单元808向调制值选择单元830指示局部区域中的哪些2x2纹元是需要的。单元830之后确定哪个第二索引比特集需要解码那些2x2纹元集,并且那些继而确定还需要第一索引比特中的哪个比特来获得每纹元调制值。2x2块的解码调制值用来对单元832中的相应规模扩大后的A’和B’颜色进行调配,以产生将之后由图16的滤波单元所使用的4个解码纹理。
每像素4比特解压缩
图18的实施方式在纹理高速缓存器802、分离数据820、基色A和基色B扩大规模单元822和824、调制值选择单元830、增强型调配/选择单元842和纹理映射坐标生成单元808方面具有与图17相类似的块。
然而,分离数据单元820因不同的调制数据而稍微不同。所需调制值的潜在子集被提供给单元840,并且之后进一步地,调制值的更小的2x2子集被解码和提取并被传递给调配/选择单元842。后者相对832的功能而言具有扩展的功能,因为其支持诸如在上面的表1中陈述的附加模式。
每像素2比特解压缩单元
每像素2比特解压缩单元在图19中示出。这类似于图18。图19与图18的区别在于调制解码经由单元830和840来解释例如在表5和表6以及图10中陈述的直接编码格式以及例如由图12和表7给出的插值编码。
可选的插值单元844由表7的调制比特进行控制,以在需要时选择性地插值图像数据。如果该系统并不意欲执行插值,则这可以被省略。
最后,优选的操作模式总结如下:
模式1一种用于压缩电子图像数据块的方法,包括以下步骤:
a)根据所述图像数据生成至少两个具有被减小尺寸的图像数据的集合,被减小尺寸的每个集合的每个元素代表所述图像数据的多个元素;
b)根据所述图像数据生成针对所述图像的每个基本区域的调制值,所述调制值对关于如何组合具有被减小尺寸的图像数据的集合的信息进行编码以生成所述图像的近似;
c)根据多个第一索引值生成第一索引值集合,每个第一索引值对应于针对第一基本区域群组中的各个基本区域中的每个基本区域的可能调制值集合;
d)将所述第一索引值集合的第一索引值分配给所述第一基本区域群组中的每个基本区域;
e)生成第二索引值集合,每个第二索引值对应于针对每个第一基本区域群组的所述第一索引集合中的一者;
f)将第二索引值分配给对应于被分配给每个第一基本区域群组的所述第一索引值的每个第一基本区域群组;
g)对于多个第一基本区域群组,存储所述至少两个具有被减小尺寸的图像数据的集合,所述第一索引值集合被分配给所述多个第一基本区域群组中的每一者,以及各个第二索引值被分配给所述多个第一基本区域群组中的每一者。
模式2一种根据模式1的方法,其中,所述第一索引值集合包括来自电子图像数据的至少一个邻近块的第一索引值。
模式3一种根据模式1或2的方法,其中,所述存储步骤用于存储多个64比特压缩数据字,其中每个字包括48比特的索引数据,并且每个64比特字表示8x8的基本区域块。
模式4一种根据模式3的方法,其中,每个基本区域群组包括2x2的基本区域块,并且每个第二索引值包括用于为2x2块选择第一索引值的2个比特。
模式5一种根据模式4的方法,其中,所述第二索引值能够从四个可能的第一索引值中为每个基本区域群组进行选择,至少一个所述第一索引值获取自针对邻近8x8块所存储的64比特压缩数据字。
模式6一种用于解压缩压缩电子图像数据的方法,所述压缩数据包括针对多个图像数据块中的每一者的至少两个具有被减小尺寸的数据的集合和用于提取针对所述多个块中的每个块的每个基本区域的调制数据的第一和第二索引值,所述第二索引值被分配给各个第一索引值,所述第一索引值包括用当前块存储的第一索引值和来自至少一个邻近块的至少一个第一索引值,该方法包括以下步骤:
访问来自至少两个邻近块的压缩图像数据;
通过使用所述第二索引值提取各个第一索引值并使用所述第一索引值提取针对向其分配各个第一索引值的基本区域群组的每个基本区域的各个调制数据,来提取针对所述至少两个邻近块的每个基本区域的各个调制数据;以及
使用各个提取到的针对每个基本区域的调制数据来组合两个图像数据集合。
模式7一种用于压缩电子图像数据块的方法,包括以下步骤:
a)根据所述图像数据生成至少两个具有被减小尺寸的图像数据的集合,被减小尺寸的每个集合的每个元素代表所述图像数据的多个元素;
b)根据所述图像数据生成针对所述图像的每个基本区域的调制值,所述调制值对关于如何组合具有被减小尺寸的图像数据的集合的信息进行编码以生成所述图像的近似;
c)根据多个6比特索引值生成6比特索引值集合,每个6比特索引值对应于针对具有4个基本区域的群组中的各个基本区域中的每个基本区域的可能调制值集合;
d)将所述6比特索引值集合的第一索引值分配给所述具有4个基本区域的群组中的每个基本区域;
e)生成针对每个具有4个基本区域的群组的2比特索引值集合,每个2比特索引值对针对每个具有4个基本区域的第一群组的所述6比特第一索引集合之一进行索引;
f)将2比特索引值分配给对应于被分配给每个具有4个基本区域的群组的所述6比特索引值的每个所述具有4个基本区域的群组;
g)对于多个具有4个基本区域的群组,存储所述至少两个具有被减小尺寸的图像数据的集合,所述6比特索引值被分配给所述多个具有4个基本区域的群组中的每一者,以及各个2比特索引值被分配给所述多个具有4个基本区域的群组中的每一者。
模式8一种用于解压缩压缩的电子图像数据的装置,所述压缩的数据包括针对多个图像数据块中的每一者的至少两个具有被减小尺寸的数据的集合以及用于提取针对所述多个块中的每个块的每个基本区域的调制的第一和第二索引值,所述第二索引值被分配给各个第一索引值,所述第一索引值包括用当前块存储的第一索引值,该装置包括:
高速缓存器,用于接收压缩的图像数据;
第一索引单元,用于提取针对向其分配所述第一索引值的群组基本区域的每个基本区域的调制数据;
第二索引单元,用于将各个第一索引值索引到每个基本区域群组;以及
调配单元,用于使用提取到的针对每个基本区域的调制数据来组合所述两个图像数据集合。
模式9一种根据模式8的装置,其中,所述第一索引值包括用当前块存储的第一索引值和来自至少一个邻近块的至少一个第一索引值。
模式10一种根据模式8或9的装置,其中,所述压缩的图像数据包括多个64比特压缩数据字,其中每个字包括48比特的调制数据,并且每个数据字表示8x8的基本区域块。
模式11一种根据模式10的装置,其中,每个基本区域群组包括2x2的基本区域块,并且每个第二索引值包括用于为2x2块选择第一索引值的2个比特。
模式12一种用于为4x4基本区域块压缩电子数据块的方法,该方法包括以下步骤:
a)根据所述图像数据生成至少两个具有被减小尺寸的图像数据的集合,被减小尺寸的每个集合的每个元素代表所述图像数据的多个元素,所述两个集合包括14比特的数据;
b)用进一步的2比特数据来选择调制模式,每个调制模式包括多个调制值;
c)从针对所选择的调制模式的所述多个调制值中选择针对所述图像的每个基本区域的调制值,所述调制值对关于如何组合具有被减小尺寸的图像数据的集合的信息进行编码以生成所述图像的近似;
d)用每基本区域3个比特的索引数据来对为每个基本区域所选择的调制值进行索引;
e)为每个4x4块存储图像数据、多2个比特的数据以及每基本区域3比特的索引数据。
模式13一种用于为8x4基本区域块压缩电子图像数据块的方法,该方法包括以下步骤:
a)根据所述图像数据生成至少两个具有被减小尺寸的图像数据的集合,被减小尺寸的每个集合的每个元素代表所述图像数据的多个元素,所述两个集合包括14比特的数据;
b)对于每个2x2基本区域块,将来自可能调制值集合的调制值分配给每个基本区域;
c)用6比特的调制数据来对为2x2基本区域群组分配的所述调制值进行索引;
d)存储所述图像数据以及针对8x4基本区域块中的每个2x2基本区域群组的3比特的调制。
模式14一种用于为8x4基本区域块压缩电子图像数据块的方法,该方法包括以下步骤:
a)根据所述电子图像数据生成至少两个具有被减小尺寸的图像数据的集合,被减小尺寸的每个集合的每个元素代表所述图像数据的多个元素;
b)从多个调制值中为所述8x4块中的每个交替的基本区域选择调制值;
c)用每基本区域2个比特的索引数据来对为每个交替的基本区域所选择的所述调制值进行索引;
d)向每个其他交替的基本区域分配单个比特,所述单个比特指示针对那个其他基本区域的调制数据是应当从邻近的水平基本区域还是从邻近的垂直基本区域进行插值。
模式15一种用于为4x4基本区域块解压缩压缩的电子图像数据的方法,该方法包括以下步骤:
接收至少两个具有被减小尺寸的图像数据的集合;
接收定义调制模式的2比特数据;
接收针对每个基本区域的3比特索引数据;
使用针对基本区域的所述索引值来提取针对每个所述基本区域的调制值,以索引到多个调制值中;以及
使用针对基本区域的提取到的调制值来组合所述至少两个具有被减小尺寸的图像数据的集合,以获得所述基本区域的解压缩后图像数据。
模式16一种用于为8x4基本区域块解压缩电子图像数据块的方法,该方法包括以下步骤:
接收至少两个具有被减小尺寸的图像数据的集合,每个集合的每个元素代表所述图像数据的多个元素,所述两个集合包括14比特的数据;
接收针对所述8x4块中的每个2x2基本区域群组的6比特索引数据;
使用针对每个2x2基本区域群组的所述索引数据来提取针对所述2x2基本区域群组中的每个基本区域的调制值;以及
使用各个调制值对所述至少两个具有被减小尺寸的图像数据的集合进行组合,以产生针对每个基本区域的解压缩的图像数据。
模式17一种用于为8x4基本区域块解压缩电子图像数据的方法,该方法包括以下步骤:
接收至少两个具有被减小尺寸的图像数据的集合,被减小尺寸的每个集合的每个元素代表所述图像数据的多个元素;
接收针对所述8x4块中的每个交替基本区域的索引数据,所述索引数据包括每交替基本区域2个比特的索引数据;
接收针对所述8x4块中的每个其他交替的基本区域的单个比特;
使用针对每个交替的基本区域的所述索引值来提取针对每个交替的基本区域的调制值,以从每个所述交替的基本区域中提取调制值;
对于每个其他的交替的基本区域,当被分配给每个所述其他的交替的基本区域的所述比特具有第一值时对针对邻近水平基本区域的调制值进行插值以及当被分配给每个所述其他的交替的基本区域的所述比特具有第二值时对针对邻近垂直基本区域的调制值进行插值;以及
使用如此确定的各个调制值来对针对每个基本区域的所述至少两个图像数据集合进行调配,以产生针对每个基本区域的解压缩的图像数据。

Claims (28)

1.一种用于压缩电子图像数据块的方法,每个块包括所述电子图像数据的多个元素,该方法包括以下步骤:
针对图像数据的所述多个元素中的每个元素生成调制值;
根据所述电子图像数据生成至少两个具有被减小分辨率的图像数据的集合,具有被减小分辨率的图像数据的每个集合的每个元素代表所述电子图像数据的多个元素,其中所述具有被减小分辨率的图像数据的集合能够使用所述调制值被组合以提供所述电子图像数据的表示;
对于每个块:
对于针对所述块中的所述图像数据的元素生成的调制值的多个群组中的每个群组,分配一个调制数据的比特的集合,其中所述调制数据的比特的集合被分配以编码一个调制值群组,包括:
(i)针对所述群组中各个多个调制值的多个调制标志,其中针对所述群组中相应的调制值的所述调制标志指示一个或多个候选调制值的集合中的哪个候选调制值将被使用以代表所述群组中的调制值;以及
(ii)多个调制值选择比特,指示针对所述群组的所述一个或多个候选调制值的集合;以及
存储所述具有被减小分辨率的图像数据的集合,以及针对每个所述电子图像数据的元素块存储针对所述调制值群组的调制数据的比特的集合。
2.根据权利要求1所述的方法,其中如果群组的调制标志都具有第一值,则使用相同的候选调制值来表示所述群组中的所有调制值。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述群组是2x2的调制值群组,其中每个块包括32个调制值,并且其中6比特的调制数据被分配到调制值群组的每个群组。
4.根据权利要求1所述的方法,其中针对每个图像数据的元素块存储调制数据字,每个调制数据字包括调制数据的比特的多个集合,以及其中所述针对多个调制值群组的每个群组分配调制数据的比特的集合包括:
基于特定元素的位置,确定特定群组的调制数据的比特的多个可用集合作为存储在调制数据字中的调制数据的比特的集合的子集,该调制数据字针对包含所述特定元素的元素块和针对相邻元素块而被存储,其中针对所述特定元素的位置生成特定群组的调制值;以及
分配索引值到所述群组的每一个以指示所述调制数据的比特的多个可用集合中的哪个可用集合被分配到所述群组。
5.根据权利要求4所述的方法,还包括存储被分配到每个调制值群组的索引值。
6.根据权利要求4所述的方法,其中所述群组是2x2的调制值群组,以及其中每个块是8x8的元素块,并且其中6比特的调制数据被分配到调制值群组的每个群组。
7.一种用于压缩电子图像数据块的方法,每个块包括所述电子图像数据的多个元素,该方法包括以下步骤:
针对图像数据的所述多个元素中的每个元素生成调制值;
根据所述电子图像数据生成至少两个具有被减小分辨率的图像数据的集合,具有被减小分辨率的图像数据的每个集合的每个元素代表所述电子图像数据的多个元素,其中所述具有被减小分辨率的图像数据的集合能够使用所述调制值被组合以提供所述电子图像数据的表示;
对于每个块:
对于针对所述块中的所述图像数据的元素生成的调制值的多个群组中的每个群组,分配一个调制数据的比特的集合,其中所述调制数据的比特的集合被分配以编码一个调制值群组,包括:
(i)针对所述群组中各个多个调制值的多个调制标志,其中针对所述群组中相应的调制值的所述调制标志指示一个或多个候选调制值的集合中的哪个候选调制值将被使用以代表所述群组中的调制值;
(ii)多个调制值选择比特;以及
(iii)翻转命令比特,与所述调制值选择比特一起指示针对所述群组的所述候选调制值的集合;
存储所述具有被减小分辨率的图像数据的集合,以及针对每个所述电子图像数据的元素块存储针对所述调制值群组的调制数据的比特的集合。
8.根据权利要求7所述的方法,其中如果群组的调制标志都具有第一值,则使用相同的候选调制值来表示所述群组中的所有调制值。
9.根据权利要求7所述的方法,其中调制标志的数量比每个所述群组中的调制值的数量少1个,其中每个所述群组中的调制值中的一个调制值使用由所述调制值选择比特和所述翻转命令比特指示的候选调制值中的预定的一个候选调制值。
10.根据权利要求7所述的方法,其中所述群组是2x2的调制值群组,其中每个块包括32个调制值,并且其中6比特的调制数据被分配到调制值群组的每个群组。
11.根据权利要求7所述的方法,其中针对每个图像数据的元素块存储调制数据字,每个调制数据字包括调制数据的比特的多个集合,以及其中所述针对多个调制值群组的每个群组分配调制数据的比特的集合包括:
基于特定元素的位置,确定特定群组的调制数据的比特的多个可用集合作为存储在调制数据字中的调制数据的比特的集合的子集,该调制数据字针对包含所述特定元素的元素块和针对相邻元素块而被存储,其中针对所述特定元素的位置生成特定群组的调制值;以及
分配索引值到所述群组的每一个以指示所述调制数据的比特的多个可用集合中的哪个可用集合被分配到所述群组。
12.根据权利要求11所述的方法,还包括存储被分配到每个调制值群组的索引值。
13.根据权利要求11所述的方法,其中所述群组是2x2的调制值群组,以及其中每个块是8x8的元素块,并且其中6比特的调制数据被分配到调制值群组的每个群组。
14.一种用于解压缩被压缩的图像数据以产生电子图像数据块的方法,每个块包括所述电子图像数据的多个元素,该方法包括以下步骤:
接收调制数据,该调制数据编码针对图像数据的所述多个元素中的每个元素的调制值;
接收至少两个具有被减小分辨率的图像数据的集合,具有被减小分辨率的图像数据的每个集合的每个元素代表所述电子图像数据的多个元素,其中所述具有被减小分辨率的图像数据的集合能够使用所述调制值被组合以提供所述电子图像数据的表示,其中对于每个块,所接收的调制数据的比特的集合被针对所述块中的所述图像数据的元素的调制值的多个群组中的每个群组分配,其中所述调制数据的集合被分配以编码一个调制值群组,包括:
(i)针对所述群组中各个多个调制值的多个调制标志,其中针对所述群组中相应的调制值的所述调制标志指示一个或多个候选调制值的集合中的哪个候选调制值将被使用以代表所述群组中的调制值;以及
(ii)多个调制值选择比特,指示针对所述群组的所述一个或多个候选调制值的集合;
扩大所述至少两个具有被减小分辨率的图像数据的集合的规模;
使用针对每个所述群组的调制数据的比特的各个集合来确定针对调制值群组的调制值;以及
使用所确定的调制值组合已扩大规模的所述至少两个具有被减小分辨率的图像数据的集合以产生解压缩的电子图像数据块。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述接收调制数据包括接收:(i)图像数据的元素块的每个块的调制数据字,每个调制数据字包括调制数据的比特的多个集合,以及(ii)索引值,其中该方法还包括:
基于特定元素的位置,确定特定群组的调制数据的比特的多个可用集合作为存储在调制数据字中的调制数据的比特的集合的子集,该调制数据字针对包含所述特定元素的元素块和针对相邻元素块而被存储,其中所述特定群组的调制值针对所述特定元素的位置而被编码;以及
使用所接收的索引值来选择所述特定群组的调制数据的比特的可用集合中的其中一个可用集合以分配到所述特定群组。
16.一种用于解压缩被压缩的图像数据以产生电子图像数据块的方法,每个块包括所述电子图像数据的多个元素,该方法包括以下步骤:
接收调制数据,该调制数据编码针对图像数据的所述多个元素中的每个元素的调制值;
接收至少两个具有被减小分辨率的图像数据的集合,具有被减小分辨率的图像数据的每个集合的每个元素代表所述电子图像数据的多个元素,其中所述具有被减小分辨率的图像数据的集合能够使用所述调制值被组合以提供所述电子图像数据的表示,其中对于每个块,所接收的调制数据的比特的集合被针对所述块中的所述图像数据的元素的调制值的多个群组中的每个群组分配,其中所述调制数据的集合被分配以编码一个调制值群组,包括:
(i)针对所述群组中各个多个调制值的多个调制标志,其中针对所述群组中相应的调制值的所述调制标志指示一个或多个候选调制值的集合中的哪个候选调制值将被使用以代表所述群组中的调制值;
(ii)多个调制值选择比特;以及
(iii)翻转命令比特,与所述调制值选择比特一起指示针对所述群组的所述候选调制值的集合;
扩大所述至少两个具有被减小分辨率的图像数据的集合的规模;
使用针对每个所述群组的调制数据的比特的各个集合来确定针对调制值群组的调制值;以及
使用所确定的调制值组合已扩大规模的所述至少两个具有被减小分辨率的图像数据的集合以产生解压缩的电子图像数据块。
17.根据权利要求16所述的方法,其中所述接收调制数据包括接收:(i)图像数据的元素块的每个块的调制数据字,每个调制数据字包括调制数据的比特的多个集合,以及(ii)索引值,其中该方法还包括:
基于特定元素的位置,确定特定群组的调制数据的比特的多个可用集合作为存储在调制数据字中的调制数据的比特的集合的子集,该调制数据字针对包含所述特定元素的元素块和针对相邻元素块而被存储,其中所述特定群组的调制值针对所述特定元素的位置而被编码;以及
使用所接收的索引值来选择所述特定群组的调制数据的比特的可用集合中的其中一个可用集合以分配到所述特定群组。
18.一种用于解压缩被压缩的图像数据以获得电子图像数据块的装置,每个块包括所述电子图像数据的多个元素,该装置包括:
高速缓存器,用于接收至少两个具有被减小分辨率的图像数据的集合,所述至少两个具有被减小分辨率的图像数据的集合的每个元素代表所述电子图像数据的多个元素;
规模扩大器,用于扩大所述至少两个具有减小分辨率的图像数据的集合的规模;
调制数据单元,用于接收图像数据的所述多个元素中的每个元素的调制数据编码的调制值,其中对于每个块,所接收的调制数据的比特的集合被针对所述块中的所述图像数据的元素的调制值的多个群组中的每个群组分配,其中所述调制数据的比特的集合被分配以编码一个调制值群组,包括:
(i)针对所述群组中各个多个调制值的多个调制标志,其中针对所述群组中相应的调制值的的所述调制标志指示一个或多个候选调制值的集合中的哪个候选调制值将被使用以代表所述群组中的调制值;以及
(ii)多个调制值选择比特,指示针对所述群组的所述一个或多个候选调制值的集合;
其中所述调制数据单元被配置成使用针对每个所述群组的调制数据的比特的各个集合以确定针对调制值群组的调制值;以及
调配单元,用于使用所确定的调制值来组合已扩大规模的所述至少两个具有被减小分辨率的图像数据的集合,以获得解压缩后的电子图像数据块。
19.根据权利要求18所述的装置,其中所述调制数据单元包括:(i)第一单元,被配置成接收图像数据的元素块的每个块的调制数据字,每个调制数据字包括调制数据的比特的多个集合;以及(ii)第二单元,被配置成接收索引值,所述调制数据单元还包括:
调制值选择单元,被配置为基于特定元素的位置,确定特定群组的调制数据的比特的多个可用集合作为存储在调制数据字中的调制数据的比特的集合的子集,该调制数据字针对包含所述特定元素的元素块和针对相邻元素块而被存储,其中所述特定群组的调制值针对所述特定元素的位置而被编码;以及
索引比特单元,被配置为使用所接收的索引值来选择所述特定群组的调制数据的比特的可用集合中的其中一个可用集合以分配到所述特定群组。
20.一种用于解压缩被压缩的图像数据以获得电子图像数据块的装置,每个块包括所述电子图像数据的多个元素,该装置包括:
高速缓存器,用于接收至少两个具有被减小分辨率的图像数据的集合,所述至少两个具有被减小分辨率的图像数据的集合的每个元素代表所述电子图像数据的多个元素;
规模扩大器,用于扩大所述至少两个具有减小分辨率的图像数据的集合的规模;
调制数据单元,用于接收图像数据的所述多个元素中的每个元素的调制数据编码的调制值,其中对于每个块,所接收的调制数据的比特的集合被针对所述块中的所述图像数据的元素的调制值的多个群组中的每个群组分配,其中所述调制数据的比特的集合被分配以编码一个调制值群组,包括:
(i)针对所述群组中各个多个调制值的多个调制标志,其中针对所述群组中相应的调制值的的所述调制标志指示一个或多个候选调制值的集合中的哪个候选调制值将被使用以代表所述群组中的调制值;
(ii)多个调制值选择比特;以及
(iii)翻转命令比特,与所述调制值选择比特一起指示针对所述群组的所述候选调制值的集合;
其中所述调制数据单元被配置成使用针对每个所述群组的调制数据的比特的各个集合以确定针对调制值群组的调制值;以及
调配单元,用于使用所确定的调制值来组合已扩大规模的所述至少两个具有被减小分辨率的图像数据的集合,以获得解压缩后的电子图像数据块。
21.根据权利要求20所述的装置,其中所述调制数据单元包括:(i)第一单元,被配置成接收图像数据的元素块的每个块的调制数据字,每个调制数据字包括调制数据的比特的多个集合;以及(ii)第二单元,被配置成接收索引值,所述调制数据单元还包括:
调制值选择单元,被配置为基于特定元素的位置,确定特定群组的调制数据的比特的多个可用集合作为存储在调制数据字中的调制数据的比特的集合的子集,该调制数据字针对包含所述特定元素的元素块和针对相邻元素块而被存储,其中所述特定群组的调制值针对所述特定元素的位置而被编码;以及
索引比特单元,被配置为使用所接收的索引值来选择所述特定群组的调制数据的比特的可用集合中的其中一个可用集合以分配到所述特定群组。
22.一种用于压缩电子图像数据的方法,所述电子图像数据包括两个以交替模式排列的元素集合,该方法包括以下步骤:
根据所述电子图像数据生成至少两个具有被减小分辨率的图像数据的集合,具有被减小分辨率的图像数据的每个集合的每个元素代表所述电子图像数据的多个元素;
针对所述两个电子图像数据的元素的集合中的第一个集合的每个元素分配调制值;以及
对应于所述两个电子图像数据的元素的集合中的第二个集合的每个元素分配单独标记,其中所述标记被针对第二个集合的元素分配以指示是否将通过对被分配到水平邻近元素或垂直邻近元素的调制值进行差值来获得该元素的调制值。
23.根据权利要求22所述的方法,其中针对所述两个元素的集合中的第一个集合的每个元素分配调制值包括针对所述两个元素的集合中的第一个集合的每个元素分配一个预定的调制值集合。
24.根据权利要求23所述的方法,其中针对所述两个元素的集合中的第一个集合的每个元素分配的调制值的每个调制值包括指示一个具有4个预定调制值的集合的2个比特,所述4个预定调制值是0、3/8、5/8以及8/8。
25.根据权利要求22-24中任一项权利要求所述的方法,其中针对所述两个元素的集合中的第二个集合的每个元素分配的每个标记包括1个比特。
26.根据权利要求22-24中任一项权利要求所述的方法,还包括存储具有被减小分辨率的图像数据的集合、针对所述两个元素的集合中的第一个集合的每个元素分配的调制值的指示、以及针对所述两个元素的集合中的第二个集合的每个元素分配的标记。
27.一种用于解压缩被压缩的图像数据以产生电子图像数据的方法,所述电子图像数据包括两个以交替模式排列的元素集合,该方法包括以下步骤:
接收至少两个具有被减小分辨率的图像数据的集合,具有被减小分辨率的图像数据的每个集合的每个元素代表所述电子图像数据的多个元素;
扩大所述至少两个具有被减小分辨率的图像数据的集合的规模;
接收针对所述两个电子图像数据的元素的集合中的第一个集合的每个元素的调制值的指示;
接收针对所述两个电子图像数据的元素的集合中的第二个集合的每个元素的单独标记;
使用所接收的指示确定所述两个电子图像数据的元素的集合中的第一个集合的元素的调制值;
针对所述两个电子图像数据的元素的集合中的第二个集合的每个元素,通过当针对所述元素的标记具有第一值时对被分配到水平邻近元素的调制值进行差值来获取针对元素的调制值,以及通过当针对所述元素的标记具有第二值时对被分配到垂直邻近元素的调制值进行差值来获取针对元素的调制值;以及
使用如此确定的各个调制值来对针对每个元素的已扩大规模的至少两个具有被减小分辨率的图像数据的集合进行调配,以产生针对每个元素的解压缩的电子图像数据。
28.一种用于解压缩被压缩的图像数据以产生电子图像数据的装置,所述电子图像数据包括两个以交替模式排列的元素集合,该装置包括:
高速缓存器,用于接收至少两个具有被减小分辨率的图像数据的集合,具有被减小分辨率的图像数据的每个集合的每个元素代表所述电子图像数据的多个元素;
规模扩大器,用于扩大所述至少两个具有被减小分辨率的图像数据的集合的规模;
调制数据单元,用于:(i)接收针对所述两个电子图像数据的元素的集合中的第一个集合的每个元素的调制值的指示,(ii)使用所接收的指示确定所述两个电子图像数据的元素的集合中的第一个集合的元素的调制值,以及(iii)接收针对所述两个电子图像数据的元素的集合中的第二个集合的每个元素的单独标记;
调配单元,用于使用如此确定的各个调制值来对针对每个元素的已扩大规模的至少两个具有被减小分辨率的图像数据的集合进行调配;以及
差值单元,用于通过当针对所述元素的标记具有第一值时对被分配到水平邻近元素的调制值进行差值以及通过当针对所述元素的标记具有第二值时对被分配到垂直邻近元素的调制值进行差值来获取针对电子图像数据的元素的两个集合中的第二个集合的每个元素的调制值。
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