JP2012515498A - 画像処理 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、一実施形態に従ってテクスチャ等の画像を圧縮する方法を示すフローチャートである。画像は、各画素がRGB888値等のそれぞれのプロパティ値を有する複数の画素を含む。圧縮は一般にステップS1から開始し、画像は、いわゆるスーパーブロックに分解される。
であり、
及び、
は、圧縮画素ブロック及び元の画素ブロックのそれぞれの赤色成分である。緑及び青色成分に関しても同様である。λは、レート歪み測度に対して歪みの所望の寄与を実現するために使用される重み係数である。λを変動させることにより、種々の品質、従って種々のビットレートが画像に対して達成される。
図8は、メモリに格納された複数の圧縮ブロックにより示された画像を復号化する方法を示すフローチャートである。この方法は、一般にステップS50から開始し、画像中で画素のプロパティ値を生成するために必要な少なくとも1個のプロパティ値を有する所望の圧縮ブロックのメモリアドレスが判定される。圧縮の実施形態が同一の目標ビット長を有する圧縮ブロックを生成するため、圧縮ブロックのいずれかへのランダムアクセスは、最初に圧縮ブロックのメモリアドレスを算出することにより容易に実行される。圧縮ブロックのバイトアドレスは、画素ブロックが8×8画素である場合に単に(floor(y/8)×width/8+floor(x/8))×Size/8であるか、あるいは画素ブロックが4×4画素である場合にfloor(y/4)×width/4+floor(x/4))×Size/8である。
図11は、一実施形態に係る復号化システムを示す概略図である。システムは、圧縮ブロックを含む記憶場所310〜340を有するRAM300を含む。GPU400は、メモリバスを介してRAM300に接続される。GPU400は、RAMから取り出される画素ブロック及び圧縮ブロックを識別する機能又はデバイス410を含む。この画素ブロック識別子410は、基本的に、RAM300において圧縮ブロックのアドレスを算出し、メモリアクセス要求をバスを介してメモリ300に送出する。画素ブロックに割り当てられたかあるいは画素ブロック専用の記憶場所310に存在する圧縮ブロックは、メモリから読み出され、バスを介してGPUの画像復号器200に転送される。
図12は、画像圧縮器100の一実施形態を示す概略ブロック図である。画像圧縮器100は、画像を同一のサイズ又は異なるサイズを有する複数のスーパーブロックに分解する画像分解器110を備える。スーパーブロックはそれぞれ複数の画素ブロックを含むが、この複数の数は種々のスーパーブロック毎に異なってもよい。しかし、各画素ブロックは、4×4画素又は8×8画素等の固定の画素数である。
図13は、図11において示された画像復号器等の画像復号器200の一実施形態を示す概略ブロック図である。画像復号器200は、少なくとも1個の画素、画像の画素を復号化するのに必要なプロパティ値を含む目標画素ブロックと関連付けられた圧縮ブロックのメモリアドレスを判定するアドレス判定器260を備えるのが好ましい。
特定の一実施形態において、バーストモードでクロックサイクル毎に2個の8ビットのワード、すなわち16ビットを生成することを意味する「2倍速」である8ビット幅のバスを含む復号化システムを仮定する。通常、メモリ転送を設定するのに3クロックサイクルを要する。これは、当技術分野において「CASサイクル」と呼ばれる。従って、16ビットのメモリ転送を設定するために、この例において4サイクル、以下のCにより示されたCASに対して3サイクル及び以下のT16により示されたデータ転送に対して1サイクルが必要とされる。
しかし、サイズ4のバーストは、3個のCASサイクルがかかるが、更に3個の転送のみを必要とし、以下の結果が得られる:
C C C T16 T16 T16 T16
あるいは7サイクルが得られる。従って、1/2以下のサイクル数の場合、4倍のデータが取得される。従って、8ビットのバスシステムにおいて、64ビットは適度なバーストサイズであるが、16ビットの読み出しは不経済である。これは、各画素ブロックが64ビット幅である多くの固定レート圧縮アルゴリズムに対してうまく適合する。
m00 m01 m04 m05
m02 m03 m06 m07
m08 m09 m12 m13
m10 m11 m14 m15
PSNR=10log(3wh2552/sse)
を使用して算出された。式中、sseは画像にわたる平方誤差和であり、w及びhはテクスチャの幅及び高さである。図17において、2個の破線は、レートに対する2個の異なるテクスチャの品質をグラフ化する。図示されるように、2個の破線はかなり異なる。すなわち、上部の破線の曲線の場合、品質が顕著に低下する前にビットレートを大幅に減少できるが、下部の破線の曲線により示されたテクスチャは、レートが下がる前に品質が急速に低下する。全ての64個のテクスチャに対してsseを平均化することにより、最終的により短い黒色の実線の曲線が得られる。比較すると、従来技術に係る通常の固定レートDXT1−565は、4bpp及び37.9dBでグラフにおいて三角形により示される。尚、PSNRは、提案されたシステムの一実施形態を示す黒色の実線の曲線の端よりわずかに高い。この理由は、モード識別子に対して空間を有するために緑色成分において犠牲にされた2ビットである。通常は、提案されたシステムにより、かなり大きな帯域幅の削減に対して少量の品質を交換できることは、黒色の曲線から更に明らかである。
[1]米国特許第5,956,431号公報
[2]Strom及びMoller、「iPACKMAN: High−Quality, Low−Complexity Texture Compression for Mobile Phones」、Grafhics Hardware、2005年、ACM Press、63〜70ページ
[3]Inada及びMcCool、「Compressed Lossless Texture Representation and Caching」、Graphics Hardware、2006年
[4]Strom及びPettersson、「ETC2: Texture Compression using Invalid Combinations」、Grafhics Hardware、2007年、ACM Press、49〜54ページ
[5]国際公開第WO2006/006915号
[6]ITU−T、H.264: Advance video coding for generic audiovisual services、2007年11月
[7]van Waveren及びCastano、「Real−Time YCoCg−DXT Compression」 nVidia Report、2007年、http://developer.nvidia.com/object/real−time−ycocg−dxt−compression.htmにおいて入手可能
[8]Suehring、JM Software H.264/AVC、http://iphome.hhi.de/suehring/tml/
Claims (20)
- プロパティ値を有する複数の画素(40)を含む画像(1)を圧縮する方法であって、
前記画像(1)を複数のスーパーブロック(20、22)に分解するステップと、
ここで、スーパーブロック(20、22)はN個の画素ブロック(30A−30D,32A−32D)で構成され、各画素ブロックは複数の画素(40)で構成され、Nは2以上の整数である;
目標ビット長を有する圧縮ブロックを取得するため、前記スーパーブロック(20)のプロパティ値を固定レート圧縮するステップと、
前記スーパーブロック(20)が包含する前記N個の画素ブロックに割り当てられたメモリロケーション(310、320)に、前記圧縮ブロックのN個のコピーを取得するために、前記圧縮ブロックを割り当てるステップとを有し、
前記圧縮ブロックのN個のコピーの集合が、前記スーパーブロック(20)の圧縮表現を構成することを特徴とする方法。 - 前記圧縮ブロックがN個の画素ブロック(30A〜30D)に適用可能であることを示す第1の値を有するモード識別子を前記圧縮ブロックに割り当てるステップを更に含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記複数のスーパーブロック(20、22)のうちの少なくとも他方のスーパーブロック(22)に対して、
前記他方のスーパーブロック(22)を、複数の画素(40)のN個の画素ブロック(32A〜32D)に分解するステップと、
前記目標ビット長を有する圧縮ブロックを取得するため、画素ブロック(32A〜32D)のプロパティ値を固定レート圧縮するステップと、
前記圧縮ブロックを、前記画素ブロックに割り当てられたメモリロケーションに割り当てるステップと、
ここで、前記圧縮ブロックのN個のコピーの集合が、前記他方のスーパーブロック(22)の圧縮表現を構成する
を更に有することを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。 - 前記圧縮ブロックの前記N個のコピーを含む前記スーパーブロック(20)の前記プロパティ値を表現を示す誤差計測値を判定するステップと、
前記誤差計測値が最大誤差閾値を上回る場合、
前記スーパーブロック(20)を、複数の画素(40)を有する前記N個の画素ブロック(30A〜30D)に分解するステップと、
前記スーパーブロック(20)の前記N個の画素ブロック(30A〜30D)の画素ブロック(30A〜30D)毎に、
前記目標ビット長を有する圧縮ブロックを取得するために画素ブロック(30A〜30D)のプロパティ値を固定レート圧縮するステップと、
前記画素ブロック(30A〜30D)に対して割り当てられたメモリロケーション(310、320)に前記圧縮ブロックを割り当てるステップとを更に有し、
前記メモリロケーション(310、320)における前記N個の圧縮ブロックの集合が、前記スーパーブロック(20)の前記圧縮表現を構成することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の方法。 - 前記圧縮ブロックが1個の画素ブロック(30A〜30D)に適用可能であることを示す第2の値を有するモード識別子を、前記N個の圧縮ブロックの各圧縮ブロックに割り当てるステップを更に有することを特徴とする請求項3又は4に記載の方法。
- 前記圧縮ブロックの前記N個のコピーを含む前記スーパーブロック(20)の前記プロパティ値を表現することを示す第1の誤差計測値を判定するステップと、
前記スーパーブロック(20)を、複数の画素(40)を有する前記N個の画素ブロック(30A〜30D)に分解するステップと、
前記スーパーブロック(20)の前記N個の画素ブロック(30A〜30D)の画素ブロック(30A〜30D)毎に、
前記目標ビット長を有する圧縮ブロックを取得するために画素ブロック(30A〜30D)のプロパティ値を固定レート圧縮するステップと、
前記画素ブロック(30A〜30D)に対して割り当てられたメモリロケーション(310、320)に前記圧縮ブロックを割り当てるステップと、
ここで、前記メモリロケーション(310、320)における前記N個の圧縮ブロックの集合が、前記スーパーブロック(20)の前記圧縮表現を構成する;
前記N個の圧縮ブロックを含む前記スーパーブロック(20)の前記プロパティ値を表現を示す第2の誤差計測値を判定するステップと、
前記第1の誤差計測値及び前記第2の誤差計測値に基づいて、前記圧縮ブロックの前記N個のコピー及び前記N個の圧縮ブロックのうちの1つを選択するステップと
を更に有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の方法。 - メモリ(300)に格納された複数の圧縮ブロックにより表わされる画像(5)を復号する方法であって、
前記メモリ(300)から圧縮ブロックを取り出すステップと、
複数のプロパティ値を取得するために前記圧縮ブロックを伸張するステップと、
前記複数のプロパティ値を画素ブロック(30A)、及び、スーパーブロック(20)において前記画素ブロック(30A)と共に含まれる少なくとも1個の他の画素ブロック(30B〜30D)に割り当てるステップと、
前記画素ブロック(30A)の少なくとも1個のプロパティ値及び前記他の画素ブロック(30B〜30D)の少なくとも1個のプロパティ値に基づいて前記画像(5)を復号するステップと
を有することを特徴とする方法。 - 前記伸張するステップは、前記複数のプロパティ値及びモード識別子を取得するために前記圧縮ブロックを伸張するステップを含み、
前記割り当てるステップは、前記モード識別子が第1の値を有する場合、前記複数のプロパティ値を前記画素ブロック(30A)及び前記スーパーブロック(20)において前記画素ブロック(30A)と共に含まれる前記少なくとも1個の他の画素ブロック(30B〜30D)に割り当てるステップを有することを特徴とする請求項7に記載の方法。 - 前記メモリ(300)において前記画素ブロック(30A)に割り当てられたアドレスを判定するステップと、
前記アドレスに基づいて前記少なくとも1個の他の画素ブロック(30B〜30D)を識別するステップと
を更に有することを特徴とする請求項7又は8に記載の方法。 - 前記画素ブロック(30A)に割り当てられたキャッシュ(420)のキャッシュロケーション(422)に前記圧縮ブロックを入力するステップと、
前記少なくとも1個の他の画素ブロック(30B〜30D)に割り当てられた前記キャッシュ(420)のキャッシュロケーション(424)に前記圧縮ブロックをコピーするステップと
を更に有することを特徴とする請求項7乃至9のいずれか1項に記載の方法。 - プロパティ値を有する複数の画素(40)を含む画像(1)を圧縮する画像圧縮器(100)であって、
前記画像(1)を複数のスーパーブロック(20、22)に分解する画像分解器(110)と、
ここで、前記スーパーブロック(20、22)は、各々が複数の画素で構成されるN個の画素ブロック(30A〜30D、32A〜32D)を含み、前記Nは2以上の整数である;
前記複数のスーパーブロック(20、22)うちの少なくともスーパブロック(20)について、目標ビット長を有する圧縮ブロックを得るため、前記スーパーブロックのプロパティ値を固定レート圧縮する固定レート圧縮器(120)と、
メモリ(140、300)の、
前記圧縮ブロックをメモリ(140、300)のメモリロケーション(310、320)に割り当てるメモリ割り当て器(130)と、
ここで、前記メモリロケーションは、前記圧縮ブロックのN個のコピーを得るため前記スーパーブロック(20)で包含される前記N個の画素ブロック(30A〜30D)にそれぞれ割り当てられている;
前記圧縮ブロックのN個のコピーの集合が、前記スーパーブロック(20)の圧縮表現を構成する
ことを特徴とする画像圧縮器。 - 前記圧縮ブロックがN個の画素ブロック(30A〜30D)に適用可能であることを示す第1の値を有するモード識別子を前記圧縮ブロックに割り当てるモード割当器(150)を更に備えることを特徴とする請求項11記載の画像圧縮器。
- 前記複数のスーパーブロック(20、22)のうちの少なくとも他方のスーパーブロック(22)に対して、それぞれが複数の画素(40)で構成されるN個の画素ブロック(32A〜32D)に分解するブロック分解器(160)を更に備え、
前記固定レート圧縮器(120)は、前記他方のスーパーブロック(22)の前記N個の画素ブロック(32A〜32D)の各画素ブロック(32A〜32D)毎に、前記目標ビット長を有する圧縮ブロックを取得するために、画素ブロック(32A〜32D)のプロパティ値を固定レート圧縮するように構成され、
前記メモリ割り当て器(130)は、前記画素ブロック(32A〜32D)に対して割り当てられた前記メモリ(300)のメモリロケーション(330、340)に前記圧縮ブロックを割り当てるように構成され、
前記メモリロケーション(300、340)における前記N個の圧縮ブロックの集合が前記他方のスーパーブロック(22)の前記圧縮表現を構成することを特徴とする請求項11又は12に記載の画像圧縮器。 - 前記圧縮表現で前記スーパーブロック(20)の前記プロパティ値を表現を示す示す誤差計測値を判定する誤差処理器(170)と、
前記誤差計測値が最大誤差閾値を上回る場合に、前記スーパーブロック(20)を前記N個の画素ブロック(30A〜30D)に分解するように構成されるブロック分解器(160)とを更に備え、
前記固定レート圧縮器(120)は、前記スーパーブロック(20)の前記N個の画素ブロック(30A〜30D)の画素ブロック(30A〜30D)毎に及び前記誤差計測値が最大誤差閾値を上回る場合に、前記目標ビット長を有する圧縮ブロックを取得するために画素ブロック(30A〜30D)のプロパティ値を固定レート圧縮するように構成され、
前記メモリ割当器(130)は、前記誤差計測値が最大誤差閾値を上回る場合、前記画素ブロック(30A〜30d)に対して割り当てられた前記メモリ(300)のメモリロケーション(310、320)に、前記圧縮ブロックを割り当てるように構成され、
前記メモリロケーション(310、320)における前記N個の圧縮ブロックの集合が、前記スーパーブロック(20)の前記圧縮表現を構成することを特徴とする請求項11乃至13のいずれか1項に記載の画像圧縮器。 - 前記圧縮ブロックが、前記N個の圧縮ブロックの各圧縮ブロックに、当該圧縮ブロックが1つの画素ブロックに適用されたことを示す第2の値を有するモード識別子を割り当てるモード割当器(150)を更に備えることを特徴とする請求項13又は14記載の画像圧縮器。
- 前記スーパーブロック(20)を前記N個の画素ブロック(30A〜30D)に分解するように構成されたブロック分解器(160)と、
ここで、前記固定レート圧縮器(120)は、前記スーパーブロック(20)の前記N個の画素ブロック(30A〜30D)の画素ブロック(30A〜30D)毎に、前記目標ビット長を有する圧縮ブロックを取得するために画素ブロック(30A〜30D)のプロパティ値を固定レート圧縮するように構成され、
前記メモリ割り当て器(130)は、前記画素ブロック(30A〜30D)に対して割り当てられた前記メモリ(300)のメモリロケーション(310、320)に前記圧縮ブロックを割り当てるように構成され、前記メモリロケーション(310、320)における前記N個の圧縮ブロックの集合が前記スーパーブロック(20)の前記圧縮表現を構成する;
前記N個の圧縮ブロックのコピーで前記スーパーブロック(20)の前記プロパティ値を表現を示す第1の誤差計測値を判定し、且つ前記N個の圧縮ブロックで前記スーパーブロック(20)の前記プロパティ値を表現をお示す第2の誤差計測値を判定する誤差処理器(170)と;
前記第1の誤差計測値及び前記第2の誤差計測値に基づいて、前記N個の圧縮ブロックのコピー及び前記N個の圧縮ブロックのうちの1個に選択する表現選択器(180)と
を更に備えることを特徴とする請求項11乃至13のいずれか1項に画像圧縮器。 - 画像(5)を復号する画像復号器(200)であって、
前記画像(5)を示す複数の圧縮ブロックを格納するメモリ(300)から圧縮ブロックを取り出すメモリアクセッサ(210)と、
複数のプロパティ値を取得するために前記圧縮ブロックを伸張する伸張器(220)と、
前記複数のプロパティ値を画素ブロック(30A)、及び、スーパーブロック(20)に前記画素ブロック(30A)と共に含まれる少なくとも1個の他の画素ブロック(30B〜30D)に割り当てる値割当器(240)と、
前記画素ブロック(30A)の少なくとも1個のプロパティ値及び前記他の画素ブロック(30B〜30D)の少なくとも1個のプロパティ値に基づいて前記画像(5)を復号する画素復号器(250)と
を備えることを特徴とする画像復号器(200)。 - 前記伸張器(220)は前記複数のプロパティ値及びモード識別子を取得するために前記圧縮ブロックを伸張するように構成され、前記値割当器(240)は、前記モード識別子が第1の値を有する場合、前記複数のプロパティ値を前記画素ブロック(30A)及び前記スーパーブロック(20)において前記画素ブロック(30A)と共に含まれる前記少なくとも1個の他の画素ブロック(30B〜30D)に割り当てるように構成されることを特徴とする請求項17に記載の画像復号器。
- 前記メモリ(300)において前記画素ブロック(30A)に割り当てられたアドレスを判定するアドレス判定器(260)と、
前記アドレスに基づいて前記少なくとも1個の他の画素ブロック(30B〜30D)を識別する画素識別器(270)と
を更に備えることを特徴とする請求項17又は18に記載の画像復号器。 - 前記画素ブロック(30A)に割り当てられたキャッシュ(420)のキャッシュ場所(422)に前記圧縮ブロックを入力し、且つ前記少なくとも1個の他の画素ブロック(30B〜30D)に割り当てられた前記キャッシュ(420)のキャッシュ場所(424)に前記圧縮ブロックをコピーするキャッシュアクセッサ(280)を更に備えることを特徴とする請求項17乃至19のいずれか1項に記載の画像復号器。
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