TW201318436A - 用以緩衝內容陣列的緩衝裝置、緩衝方法以及熵解碼器 - Google Patents

用以緩衝內容陣列的緩衝裝置、緩衝方法以及熵解碼器 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種緩衝裝置，用以緩衝具有複數個影像塊之多影像塊編碼畫面之複數個內容陣列，其包含第一緩衝器與第二緩衝器。其中，該複數個內容陣列包含一第一內容陣列和一第二內容陣列，該第一內容陣列被參考來對該多影像塊編碼畫面之一第一影像塊執行熵解碼，該第二內容陣列被參考來對該多影像塊編碼畫面之一第二影像塊執行熵解碼。當該第一影像塊目前正依據該第一緩衝器中所緩衝之該第一內容陣列來進行解碼時，該第二內容陣列係緩衝於該第二緩衝器之中。

Description

用以緩衝內容陣列的緩衝裝置、緩衝方法以及熵解碼器
本發明揭露之實施例係關於傳送複數個各自具有複數個影像塊之多影像塊編碼畫面/壓縮圖框之多影像塊視訊/影像位元元流的解碼，尤指一種用以緩衝被參考來對多影像塊編碼影像執行熵解碼之內容陣列的裝置與方法以及相關的熵解碼器。
如高效率視訊編碼(High-Efficiency Video Coding,HEVC)規格中所提到的，一個畫面(picture)可被分成多個影像塊(tile)。第1圖係繪示高效率視訊編碼中所採用之複數個影像塊。第2圖係繪示第1圖所示之該些影像塊的傳統解碼順序。如第1圖所示，畫面10被複數個列邊界(row boundary)(也就是水準邊界)HB1’、HB2’與複數個行邊界(column boundary)(也就是垂直邊界)VB1’、VB2’分為複數個影像塊T11’~T13’、T21’~T23’、T31’~T33’。在每一影像塊內，最大編碼單位(largest coding unit,LCU)/樹區塊(treeblock,TB)係被光柵掃描(raster scanned)，如第2圖所示。舉例來說，通常是由阿拉伯數字所依序編號於同一影像塊T11內之最大編碼單位/樹區塊會被連續解碼。在每一多影像塊畫面(multi-tile picture)中，如第2圖所示，影像塊會被光柵掃描。舉例來說，影像塊T11’~T13’、T21’~T23’以及T31’~T33’會被連續解碼。確切來說，一個畫面可藉由影像塊被均勻地分割或是劃分成特定的最大編碼單位元-行-列影像塊(LCU-column-row tile)。一個影像塊是具 有垂直邊界與水準邊界之一分割(partition)，且通常是內含整數個最大編碼單位/樹區塊之長方形，因此，影像塊邊界必須是最大編碼單位/樹區塊邊界。
影像塊分為兩種，獨立影像塊(independent tile)與相依影像塊(dependent tile)。對於獨立影像塊來說，獨立影像塊會被視為子畫面/子串流(sub-picture/sub-stream)，因此，對獨立影像塊之最大編碼單位/樹區塊進行編碼/解碼(例如，移動向量預測、圖框內預測(intra prediction)、熵編碼等等)時，不會需要參考其他影像塊的資料。另外，假設最大編碼單位/樹區塊之資料是使用算術編碼(arithmetic coding)(像是基於內容之適應性二元算術編碼(context-based adaptive binary arithmetic coding)演算法)來編碼/解碼。關於每一獨立影像塊，基於內容之適應性二元算術編碼統計(CABAC statistic)會在影像塊的起始處被初始化/再初始化，而位元於影像塊之影像塊邊界以外的最大編碼單位則會被視為無法取得(unavailable)。舉例來說，在影像塊T11’中編號為「1」之第一個最大編碼單位/樹區塊的基於內容之適應性二元算術編碼統計會於影像塊T11’之解碼開始執行時被初始化，在影像塊T12’中編號為「13」之第一個最大編碼單位/樹區塊的基於內容之適應性二元算術編碼統計會於影像塊T12’之解碼開始執行時被初始化，在影像塊T13’中編號為「31」之第一個最大編碼單位/樹區塊的基於內容之適應性二元算術編碼統計會於影像塊T13’之解碼開始執行時被初始化，以及在影像塊T21’中編號為「40」之第一個最大編碼單位/樹區塊的基於內容之適應性二元算術編碼統計會於影像塊 T21’之解碼開始執行時被初始化。
然而，相依影像塊之最大編碼單位/樹區塊的編碼/解碼(例如，移動向量預測、圖框內預測、熵解碼等等)則需要考量到其他影像塊所提供的資料，因此，為了要成功地對內含相依影像塊之多影像塊編碼畫面/壓縮圖框進行解碼，會需要垂直緩衝器與水準緩衝器，確切地說，垂直緩衝器是用於緩衝位元於目前解碼中的影像塊之一垂直邊界(例如，左垂直邊界)旁之一鄰近影像塊的最大編碼單位/樹區塊之解碼資訊，而水準緩衝器是用於緩衝目前解碼中的影像塊之一水準邊界(例如，上水準邊界)旁之另一鄰近影像塊的最大編碼單位/樹區塊之解碼資訊。如此一來，用以解碼多影像塊編碼畫面/壓縮圖框之緩衝器容量會很大，進而造成較高的生產成本。另外，假設最大編碼單位/樹區塊是使用算術編碼(像是基於內容之適應性二元算術編碼演算法)來編碼/解碼，對於相依影像塊來說，基於內容之適應性二元算術編碼統計可在影像塊之起始處被初始化或繼承自另一影像塊，舉例來說，在影像塊T11’中編號為「1」的第一個最大編碼單位/樹區塊的基於內容之適應性二元算術編碼統計會於影像塊T11’之解碼開始執行時被初始化；當影像塊T12’之解碼開始執行時，在影像塊T12’中編號為「13」之第一個最大編碼單位/樹區塊的基於內容之適應性二元算術編碼統計可以繼承影像塊T11’中編號為「12」之最後一個最大編碼單位/樹區塊的基於內容之適應性二元算術編碼統計；當影像塊T13’之解碼開始執行時，在影像塊T13’中編號為「31」之第一個最大編碼單位/樹區塊的基於內容之適應性二元算術編碼統計可以繼承自 影像塊T12’中編號為「30」之最後一個最大編碼單位/樹區塊的基於內容之適應性二元算術編碼統計；當影像塊T21’之解碼開始執行時，在影像塊T21’中編號為「40」之第一個最大編碼單位/樹區塊的基於內容之適應性二元算術編碼統計可以繼承自影像塊T13’中編號為「39」之最後一個最大編碼單位/樹區塊的基於內容之適應性二元算術編碼統計。
由於傳統的解碼器設計使用影像塊掃描順序(tile scan order)來解碼多影像塊編碼畫面，垂直緩衝器(行緩衝器)會因為影像塊掃描順序而需要對目前所解碼之相依影像塊之垂直邊界(例如，左垂直邊界)旁的相鄰影像塊之最大編碼單位/樹區塊的解碼資訊進行緩衝，也無可避免地提高了生產成本。因此，需要一種可以於解碼多影像塊編碼畫面/壓縮圖框時降低或省略垂直緩衝器(行緩衝器)之使用的新穎的熵解碼器設計。
依據本發明之示範性實施例，提出了用以緩衝被參考來對多影像塊編碼畫面執行熵解碼之內容陣列之裝置與方法以及相關熵解碼器，以解決上述問題。
本發明之一實施例，揭露了一種示範性緩衝裝置，用以緩衝具有複數個影像塊之多影像塊編碼畫面之內容陣列。該複數個內容陣列包含一第一內容陣列和一第二內容陣列，該第一內容陣列被參考來 對該多影像塊編碼畫面之一第一影像塊執行熵解碼，該第二內容陣列被參考來對該多影像塊編碼畫面之一第二影像塊執行熵解碼，示範性緩衝裝置包含第一緩衝器與第二緩衝器。當第一影像塊依據第一緩衝器所緩衝之第一內容陣列被目前解碼時，第二緩衝器會緩衝第二內容陣列。
本發明之另一實施例，揭露了一種示範性緩衝方法，用以緩衝具有複數個影像塊之多影像塊編碼畫面之內容陣列。示範性緩衝方法包含：對被參考來執行對多影像塊編碼畫面之第一影像塊進行熵解碼之第一內容陣列進行緩衝；以及當依據所緩衝之第一內容陣列來對第一影像塊目前解碼時，對被參考來執行對多影像塊編碼畫面之第二影像塊進行熵解碼之第二內容陣列進行緩衝。
本發明之再一實施例，揭露了示範性之熵解碼器。示範性熵解碼器包含熵解碼核心以及緩衝裝置。熵解碼核心是用以對內含複數個影像塊之多影像塊編碼畫面，以光柵掃描順序執行熵解碼，其中熵解碼核心會在解碼先前影像塊之一部份後，開始對目前影像塊之一部分進行解碼。緩衝裝置是耦接至熵解碼核心，並用以緩衝多影像塊編碼畫面之內容陣列。其中，該複數個內容陣列包含一第一內容陣列和一第二內容陣列，該第一內容陣列被參考來對該多影像塊編碼畫面之一第一影像塊執行熵解碼，該第二內容陣列被參考來對該多影像塊編碼畫面之一第二影像塊執行熵解碼。緩衝裝置包含第一緩衝器與第二緩衝器。當依據第一緩衝器所緩衝之第一內容陣列來目前解 碼第一影像塊時，第二緩衝器會緩衝第二內容陣列。
上述緩衝裝置及緩衝方法可維持針對不同影像塊之內容陣列；以及相較於傳統的熵解碼器設計，上述熵解碼器可以降低或省略垂直緩衝器。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。
第3圖係繪示依據本發明之第一實施例之熵解碼器(entropy decoder)的示意圖。示範性之熵解碼器100包含一熵解碼核心(entropy decoding core)102以及一緩衝裝置(buffering device)104，其中緩衝裝置104耦接至熵解碼核心102，並具有一第一緩衝器106與一第二緩衝器108。需要注意的是，第3圖只有繪示相關於本發明之元件，實作上， 熵解碼器100可允許具有包含額外的元件以支援更多的功能。熵解碼核心102是用以對內含複數個影像塊之一多影像塊編碼畫面PIC_IN以光柵掃描順序(raster scan order)執行熵解碼，因此，熵解碼核心102會在解碼先前影像塊之一部份後開始解碼目前影像塊之一部份。應該要注意的是，本發明所提出之解碼方法/解碼順序可以被應用於獨立影像塊或相依影像塊。接下來，提出了一個對相依影像塊進行解碼的例子以供範例說明之用，但並非用於對本發明設限。
請參照第4圖，其係繪示第3圖所示之熵解碼器100所執行之示範性熵解碼操作的示意圖。多影像塊編碼畫面PIC_IN會被分割成複數個影像塊(例如，此實施例中之九個相依影像塊T11~T33)。影像塊T11~T33中的每一影像塊均是由複數個最大編碼單位/樹區塊所組成。假如使用了傳統的解碼方式，則第4圖中所示之最大編碼單位元/樹區塊索引值(LCU/TB index value)會指出多影像塊編碼畫面PIC_IN內所包含之複數個最大編碼單位/樹區塊的傳統解碼順序，確切地說，對於傳統解碼器設計來說，具有複數個影像塊之多影像塊編碼畫面中之解碼順序於對於每一影像塊中的最大編碼單位/樹區塊具有一光柵掃描序列(raster scan sequence)，並且對於該複數個影像塊具有一光柵掃描序列，如第2圖所示。相較於傳統的解碼器設計，本發明所提出之解碼器設計具有熵解碼核心102而以光柵掃描方式來解碼整個多影像塊編碼畫面PIC_IN中所有的最大編碼單位/樹區塊，其中解碼順序包含有第4圖所示之連續解碼序列S1~S8。舉例來說，位於第4圖所示之第一列且屬於不同影像塊T11、T12以及T13之最大 編碼單位/樹區塊會如解碼序列S1所指示而從最左邊的最大編碼單位/樹區塊依序解碼至最右邊的最大編碼單位/樹區塊；位於第4圖所示之第二列且屬於不同影像塊T11、T12以及T13之最大編碼單位/樹區塊會如緊接解碼序列S1之後之解碼序列S2所指示而從最左邊的最大編碼單位/樹區塊依序解碼到最右邊的最大編碼單位/樹區塊；而位於第4圖所示之第三列且屬於不同影像塊T11、T12以及T13之最大編碼單位/樹區塊會如緊接解碼序列S2之後之解碼序列S3所指示而從最左邊的最大編碼單位/樹區塊依序解碼到最右邊的最大編碼單位/樹區塊。為求簡潔，請參照第5圖，其係繪示依據本發明之實施例之第4圖所示之影像塊的解碼順序的示意圖。藉由使用每一影像塊位元元流/分割的進入點(entry point)，解碼器可以使用最大編碼單位/樹區塊之光柵掃描(如第5圖所示)而非最大編碼單位/樹區塊之影像塊掃描(如第2圖所示)，因此，由於本發明所提出之光柵掃描順序的緣故，可以不需要垂直緩衝器(行緩衝器)來緩衝相鄰影像塊之最大編碼單位/樹區塊的解碼資訊，如此一來，生產成本便會有效降低。需要注意的是，本發明所提出之光柵掃描順序可被用於解碼獨立影像塊或相依影像塊。
在本實施例中，最大編碼單位/樹區塊之資料是用基於內容之適應性二元算術編碼演算法所編碼，因此，內容模型(context model)是一機率模型(probability model)，且在對多影像塊編碼畫面PIC_IN進行熵解碼的期間應被適當地選擇並更新。需要注意的是，熵解碼核心102不一定需要在每一影像塊之第一個最大編碼單位/樹區塊處重新 初始化基於內容之適應性二元算術編碼統計，也就是說，位元於目前影像塊之第一個最大編碼單位/樹區塊處之基於內容之適應性二元算術編碼統計可以是繼承自水準地相鄰於目前影像塊的先前影像塊之特定的最大編碼單位/樹區塊的基於內容之適應性二元算術編碼統計，其中第一個最大編碼單位/樹區塊以及特定的最大編碼單位/樹區塊是水準相互相鄰，並且位元於目前影像塊與先前影像塊之間的影像塊邊界(也就是垂直邊界/行邊界)之相反兩側。如第4圖所示，位元於影像塊T12中被編號為「13」之第一個最大編碼單位/樹區塊之初始的基於內容之適應性二元算術編碼統計是繼承自在影像塊T11中被編號為「4」之最大編碼單位/樹區塊所更新之基於內容之適應性二元算術編碼統計；同樣地，位元於影像塊T13中被編號為「31」之第一個最大編碼單位/樹區塊之初始的基於內容之適應性二元算術編碼統計是繼承自在影像塊T12中被編號為「18」之最大編碼單位/樹區塊所更新之基於內容之適應性二元算術編碼統計。影像塊T11~T13為水準相鄰影像塊(亦即水準分割)，然而，影像塊T11、T21以及T31則是垂直相鄰影像塊(亦即垂直分割)。對於垂直相鄰於影像塊T11之影像塊T21來說，位元於影像塊T21中被編號為「40」之第一個最大編碼單位/樹區塊之初始的基於內容之適應性二元算術編碼統計是繼承自在影像塊T13中被編號為「39」之最後一個最大編碼單位/樹區塊所更新之基於內容之適應性二元算術編碼統計。由於剩下的影像塊之基於內容之適應性二元算術編碼統計之初始設定可輕易地推導而得知，因此在此省略進一步的說明以求簡潔。
熵解碼核心102是使用包含有連續解碼序列S1~S8之解碼順序，因此，由於熵解碼核心102會在解碼先前影像塊之一部份後便開始解碼目前影像塊之一部份，因此同一影像塊內之最大編碼單位/樹區塊並不會連續地解碼。從第4圖可看出，在影像塊T11中編號為「1」、「2」、「3」以及「4」之最大編碼單位/樹區塊被連續解碼後，熵解碼核心102所要解碼的下一個最大編碼單位/樹區塊會是下一影像塊T12中編號為「13」之第一個最大編碼單位/樹區塊，而非目前影像塊T11中編號為「5」之最大編碼單位/樹區塊；在影像塊T12中編號為「13」、「14」、「15」、「16」、「17」以及「18」之最大編碼單位/樹區塊被連續解碼後，熵解碼核心102所要解碼的下一個最大編碼單位/樹區塊會是下一影像塊T13中編號為「31」之第一個最大編碼單位/樹區塊，而非目前影像塊T12中編號為「19」之最大編碼單位/樹區塊；而在影像塊T13中編號為「31」、「32」以及「33」之最大編碼單位/樹區塊被連續解碼後，熵解碼核心102所要解碼的下一個最大編碼單位/樹區塊會是先前處理過之影像塊T11中編號為「5」之第一個最大編碼單位/樹區塊，而非目前影像塊T13中編號為「34」之最大編碼單位/樹區塊。因此，既然熵解碼核心102並沒有連續地解碼同一影像塊內的最大編碼單位/樹區塊，所以目前由一部分解碼之影像塊所得到之內容/機率模型的資訊應該加以緩衝/保持。
緩衝裝置104是實作來對多影像塊編碼畫面PIC_IN之複數個內容陣列進行緩衝。該些內容陣列包含複數個內容模型，而每一內容模型係為算術編碼(像是H.264以及HEVC中之基於內容之適應性二元 算術編碼)中之二元化符元(binarized symbol)之一個或多個位元(bin)之機率模型。內容模型可以依據最近所編碼之資料符元之統計來從可用的複數個模型中選出。內容模型儲存了每一位元(「1」或「0」)的機率。內容模型之細節可在以下發布的論文中得到：Marpe et al.“H.264/AVC視訊壓縮標準中基於內容之適應性二元算術編碼”，IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS FOR VIDEO TECHNOLOGY,VOL.13,NO.7,2003,7.在此作為參考。更進一步的說明在此省略以求簡潔。
舉例來說(但非本發明的限制)，緩衝裝置104於多影像塊編碼畫面PIC_IN之熵解碼期間所維持之被緩衝之內容陣列的數目是依多影像塊編碼畫面PIC_IN之分割設定而定。舉例來說，當多影像塊編碼畫面PIC_IN具有N個水準相鄰分割(也就是說，位於同列之N個水準分割/影像塊)時，緩衝裝置104在多影像塊編碼畫面之熵解碼期間所維持之被緩衝的內容陣列數目等於N，其中N為正整數。對於第4圖所示之例子來說，N等於3，因此，緩衝裝置104中同時維持了3個內容陣列，其中每一內容陣列紀錄了需要用來對相對應之影像塊執行熵解碼之內容/機率模型之資訊。緩衝裝置104之技術特徵詳述如下。
第一緩衝器106與第二緩衝器108可視實際設計考量而設置在同一儲存裝置內或使用分離的儲存裝置來分別實作。舉例來說，第一緩衝器106可使用熵解碼器100之暫存器(register)來實作，而第二緩衝器108可使用熵解碼器100之內部緩衝器(例如，靜態隨機存取記憶體 (static random access memory,SRAM))來實作。第一緩衝器106是用以緩衝被參考來對多影像塊編碼畫面PIC_IN之特定影像塊執行熵解碼之內容陣列(例如，CA1)，而第二緩衝器108是用以緩衝被參考來對多影像塊編碼畫面PIC_IN之其他影像塊執行熵解碼之內容陣列(例如，CA2~CAN)，其中N是等於水準相鄰分割(也就是位於同列之水準分割/影像塊)之數目。當目前是依據第一緩衝器106所緩衝之內容陣列CA1來對特定影像塊進行解碼時，第二緩衝器108會緩衝/維持內容陣列CA2~CAN，也就是說，第一緩衝器106儲存了目前解碼影像塊(currently decoded tile)的內容陣列，而第二緩衝器108則儲存了目前沒解碼之其他影像塊的內容陣列。當特定影像塊之熵解碼遇到影像塊邊界(例如，右垂直/行邊界)時，目前所使用之內容陣列CA1會被儲存至第二緩衝器108以更新第二緩衝器108所儲存之原本的內容陣列CA1，而用以解碼下一影像塊之內容陣列CA2會被載入至第一緩衝器106，如第6圖所示。因此，在多影像塊編碼畫面PIC_IN之熵解碼期間，緩衝裝置104會同時維持針對不同影像塊之內容陣列，因此促進每一影像塊中最大編碼單位/樹區塊之不連續的熵解碼。
緩衝裝置104之一示範性緩衝器維持(buffer maintenance)操作是參照第7圖來說明。假設多影像塊編碼畫面PIC_IN具有第4圖所示之分割設定，所維持之內容陣列的數目會等於3(也就是說，N=3)。起初，熵解碼核心102會將在編號為「1」之最大編碼單位/樹區塊處的內容陣列CA1(亦即，影像塊T11之初始內容陣列CA1)初始化並載入第一緩衝器106。當影像塊T11之熵解碼遇到影像塊邊界(例如，垂直/行邊界 VB1)時，在編號為「4」之最大編碼單位/樹區塊處所更新之內容陣列CA1會被儲存至第二緩衝器108，而在編號為「13」之最大編碼單位/樹區塊處之內容陣列CA2(亦即，影像塊T12之初始內容陣列CA2)是繼承自編號為「4」之最大編碼單位/樹區塊處所更新的內容陣列CA1，並且被載入第一緩衝器106。當影像塊T12之熵解碼遇到影像塊邊界(例如，垂直/行邊界VB2)，在編號為「18」之最大編碼單位/樹區塊處所更新的內容陣列CA2會被儲存至第二緩衝器108，而在編號為「31」之最大編碼單位/樹區塊處之內容陣列CA3(亦即，影像塊T13之初始內容陣列CA3)是繼承自編號為「18」之最大編碼單位/樹區塊處所更新的內容陣列CA2，且並被載入第一緩衝器106。當影像塊T13之熵解碼遇到影像塊邊界(例如，垂直/行邊界VB3)，在編號為「33」之最大編碼單位/樹區塊處所更新的內容陣列CA3會被儲存至第二緩衝器108，而繼續解碼編號為「5」之最大編碼單位/樹區塊所需之內容陣列CA1是讀取自第二緩衝器108並接著被載入至第一緩衝器106。所屬領域具有通常知識者可藉由參照第7圖而充分瞭解接下來之最大編碼單位/樹區塊進行解碼所需之內容陣列的載入以及儲存，更進一步的說明便在此省略以求簡潔。
如上所述，熵解碼核心102會光柵掃描方式來解碼整個多影像塊編碼畫面PIC_IN之所有的最大編碼單位/樹區塊，其中解碼順序包含第4圖所示之連續解碼序列S1~S8。因此，對位元於目前所解碼之影像塊的水準/列邊界(例如，上水準/列邊界)旁之相鄰影像塊之最大編碼單位/樹區塊的解碼資訊，只需要水準緩衝器101來進行緩衝，既然不 需要垂直緩衝器來對位於目前所解碼之影像塊的垂直/行邊界(例如，左垂直/行邊界)旁之相鄰影像塊之最大編碼單位/樹區塊的解碼資訊進行緩衝，影像解碼器所需之整體緩衝器容量因此而減少，所以降低了生產成本。
因為第一緩衝器106是被用來維持一目前所解碼之影像塊的內容陣列，而第二緩衝器108是被用來維持其他非目前所解碼之影像塊的內容陣列，所以內容陣列會在第一緩衝器106與第二緩衝器108之間進行載入以及儲存。如果第一緩衝器106係為熵解碼器之暫存器或內部緩衝器(例如，靜態隨機存取記憶體)，而第二緩衝器108是熵解碼器的外部緩衝器(像是動態隨機存取記憶體(dynamic random access memory,DRAM)，則熵解碼器之解碼效能可能會因為外部緩衝器之讀取/寫入延遲(read/write latency)而降低。本發明因此提出一個修正過之熵解碼器，其具有更好的緩衝讀取/寫入效率。
請參照第8圖，係繪示依據本發明之第二實施例之熵解碼器的示意圖。熵解碼器500具有耦接於第一緩衝器106與第二緩衝器108之間的緩衝器存取加強電路(buffer access enhancement circuit)512，其中緩衝器存取加強電路512包含一第三緩衝器514、一後存(post-store)機制516以及一預取(pre-fetch)機制518。舉例來說(但非本發明的限制)，第一緩衝器106、緩衝器存取加強電路512以及熵解碼核心102可以設置在同一晶片上，而第二緩衝器108可以是一晶片外(off-chip)儲存裝置。舉例來說，第一緩衝器106可以是暫存器，第三緩衝器514可以是內 部緩衝器(例如，靜態隨機存取記憶體)，而第二緩衝器108可以是外部緩衝器(例如，動態隨機存取記憶體)。然而，這只用於圖示目的，而非用於對本發明設限。
預取機制518是用來從第二緩衝器108預取內容陣列(例如，第6圖所示之CA2)並暫時將預取之內容陣列儲存於第三緩衝器514內，因此，當熵解碼核心102需要預取之內容陣列時，第三緩衝器514內所暫存之預取之內容陣列會被快速地載入第一緩衝器106。後存機制516會被用於將讀取自第一緩衝器106且暫存於第三緩衝器514之內容陣列(例如，第6圖所示之CA1)後存至第二緩衝器108，因此，不需要立即將從第一緩衝器106所讀取之內容陣列轉移至第二緩衝器108。如此一來，第二緩衝器108之讀取延遲與寫入延遲可被隱藏，以有效地降低耗費在載入內容陣列與儲存內容陣列的時間。
在第8圖所示之實施例中，緩衝器存取加強電路512是被設定來同時支援後存(post-store)功能與預取(pre-fetch)功能。然而，緩衝器存取加強電路512可以被修改來只支援後存功能與預取功能的其中之一。確切地說，在緩衝器存取加強電路512被修改而省略後存機制516的情形中，可經由預取機制518來達成第二緩衝器108之加強的緩衝讀取效率。在緩衝器存取加強電路512被修正而省略預取機制518之另一情形中，可經由後存機制516來達成第二緩衝器108之加強的緩衝寫入效率。這些設計變化都屬於本發明之範疇。
第8圖中的熵解碼器500會使用緩衝器存取加強電路512來減輕緩衝器之讀取/寫入延遲所造成的解碼效能惡化。然而，使用不同的解碼器組態來達成相同目的是可行的。請參照第9圖，其係繪示依據本發明之第三實施例之熵解碼器的示意圖。示範性之熵解碼器600包含了前述之熵解碼核心102，以及另包含緩衝裝置604，其中緩衝裝置604是被耦接至熵解碼核心102，以及具有多工器606與複數個緩衝器608_1、608_2、...、608_N。需要注意的是，第9圖只繪示了本發明相關之元件，實作上，熵解碼器600可允許內含額外的元件以支援更多的功能。如上所述，熵解碼核心102是用以對內含複數個影像塊之多影像塊編碼畫面PIC_IN以第4圖所示之光柵掃描順序來執行熵解碼。因為熵解碼核心102使用包含連續解碼序列S1~S8之解碼順序，所以同一影像塊內的最大編碼單位/樹區塊不會被連續解碼，換句話說，熵解碼核心102會在解碼先前影像塊的一部分後便開始解碼目前影像塊的一部分，因此，由於同一影像塊內之最大編碼單位/樹區塊不會被連續解碼的緣故，所以目前從部份地解碼之影像塊所得到之內容/機率模型的資訊應該要加以緩衝/維持，因此，緩衝裝置604會被實作來對多影像塊編碼畫面PIC_IN之內容陣列進行緩衝。舉例來說(但非本發明的限制)，緩衝裝置604在多影像塊編碼畫面PIC_IN之熵解碼期間所維持之緩衝的內容陣列的數目是依據多影像塊編碼畫面PIC_IN之分割設定而定。例如，當多影像塊編碼畫面PIC_IN具有N個水準相鄰分割(也就是說，位於同列之N個水準分割/影像塊)時，緩衝裝置604在多影像塊編碼畫面PIC_IN之熵解碼期間所維持之緩衝的內容陣列的數目等於N，其中N為正整數。對於第4圖所示的例子來 說，N是設定為3，因此，緩衝裝置604內同時維持了3個內容陣列，其中每一內容陣列紀錄了相對應的影像塊執行熵解碼所需要之內容/機率模型的資訊。
緩衝器608_1~608_N可以視實際設計考量而設置於同一儲存裝置中或使用分離的儲存裝置來分別實作。舉例來說，緩衝器608_1~608_N可以使用暫存器、內部緩衝器(例如，靜態隨機存取記憶體)、外部緩衝器(例如，動態隨機存取記憶體)或上述之組合來實作。緩衝裝置104與緩衝裝置604之間的主要差異在於：緩衝器608_1~608_N中的每一緩衝器是專用(dedicated)於維持一個內容陣列。從第9圖可看出，被參考來對不同影像塊執行熵解碼之內容陣列CA1、CA2、...、CAN是分別儲存於緩衝器608_1~608_N中。舉例來說，第一緩衝器608_1是用以緩衝被參考來對多影像塊編碼畫面PIC_IN之第一個影像塊執行熵解碼之內容陣列CA1，第二緩衝器608_2是用以緩衝被參考來對多影像塊編碼畫面PIC_IN之第二個影像塊執行熵解碼之內容陣列CA2，第三緩衝器608_3是用以緩衝被參考來對多影像塊編碼畫面PIC_IN之第三個影像塊執行熵解碼之內容陣列CA3，而第N緩衝器608_N是用以緩衝被參考來對多影像塊編碼畫面PIC_IN之第N個影像塊執行熵解碼之內容陣列CAN，其中第一個影像塊~第N個影像塊是位元於同一列之水準相鄰影像塊，換句話說，N等於水準相鄰分割(也就是說，同列之水準分割/影像塊)的數目。多工器(multiplexer,MUX)606是用以控制緩衝器608_1~608_N之其一被允許來讓熵解碼核心102所存取。多工器606具有複數個第一 連接埠P1、P2、P3、...、PN以及一第二連接埠N，其中緩衝器608_1~608_N是分別耦接至第一連接埠P1~PN，而熵解碼核心102則是耦接至第二連接埠N。當第一個影像塊是被選為熵解碼核心102所要解碼之目前影像塊時，多工器606會使能第一連接埠P1與第二連接埠N之間的一互連607_1，因此允許熵解碼核心102存取第一緩衝器608_1中所儲存之內容陣列CA1並依據內容陣列CA1對第一個影像塊執行熵解碼。需要注意的是，當目前是依據緩衝器608_1中所緩衝之內容陣列CA1來解碼第一影像塊時，其他緩衝器608_2~608_N會分別緩衝/維持內容陣列CA2~CAN。
當第一個影像塊之熵解碼遇到影像塊邊界(例如，右垂直/行邊界)時，多工器606會切換第一連接埠P1與第二連接埠N間之互連607_1至第一連接埠P2與第二連接埠N間之另一互連607_2，如第10圖所示。因此，熵解碼核心102會被允許存取第二緩衝器608_2內所儲存之內容陣列CA2，並依據內容陣列CA2對第二個影像塊執行熵解碼。
簡單來說，在多影像塊編碼畫面PIC_IN之熵解碼期間，緩衝裝置604可同時維持針對不同影像塊之多個內容陣列，因此促進每一影像塊內之最大編碼單位/樹區塊的不連續解碼。另外，由於內容陣列被分別緩衝於所指定之緩衝器內並在多工器的控制下被選擇，因此兩個緩衝器之間不會存在內容陣列的載入與儲存，如此一來，可藉由熵解碼核心與該些緩衝器之間的可切換硬體接線互連(switchable hard-wired interconnection)來改善熵解碼器之解碼效能。
緩衝裝置604之一示範性緩衝器維持操作可參照第11圖來說明。假設多影像塊編碼畫面PIC_IN具有第4圖所示之分割設定，所維持之內容陣列的數目會等於3(也就是說，N=3)，因此，緩衝裝置604可被設定為只具有三個緩衝器608_1~608_3。起初，多工器606會選擇第一緩衝器608_1，而熵解碼核心102會初始化位於編號為「1」之最大編碼單位/樹區塊處的內容陣列CA1(亦即，影像塊T11之初始內容陣列CA1)。當影像塊T11之熵解碼遇到影像塊邊界(例如，垂直/行邊界VB1)時，第一緩衝器608_1會維持編號為「4」之最大編碼單位/樹區塊所更新之內容陣列CA1，多工器606會選擇第二緩衝器608_2，而在編號為「13」之最大編碼單位/樹區塊處之內容陣列CA2(亦即，影像塊T12之初始內容陣列CA2)是繼承自編號為「4」之最大編碼單位/樹區塊所更新之內容陣列CA1。當影像塊T12之熵解碼遇到影像塊邊界(例如，垂直/行邊界VB2)時，第二緩衝器608_2會維持編號為「18」之最大編碼單位/樹區塊所更新之內容陣列CA2，多工器606會選擇第三緩衝器608_3，而編號為「31」之最大編碼單位/樹區塊之內容陣列CA3(亦即，影像塊T13之初始內容陣列CA3)是繼承自編號為「18」之最大編碼單位/樹區塊所更新之內容陣列CA2。當影像塊T13之熵解碼遇到影像塊邊界(例如，垂直/行邊界VB3)時，第三緩衝器608_3會維持編號為「33」之最大編碼單位/樹區塊所更新之內容陣列CA3，而多工器606會再次選擇第一緩衝器608_1以恢復影像塊T11之解碼操作。所屬領域具有通常知識者可藉由參照第11圖而充分瞭解接下來之最大編碼單位/樹區塊進行解碼所需之內容陣列的載入以及儲存，故進一步的說明 便在此省略以求簡潔。
總結來說，任何前述之熵解碼器所採用之用來對具有複數個影像塊之多影像塊編碼畫面的內容陣列進行緩衝之緩衝方法可包含至少下列步驟：對被參考來對多影像塊編碼畫面之第一影像塊執行熵解碼之第一內容陣列進行緩衝；當依據所緩衝之第一內容陣列來目前解碼第一影像塊時，對被參考來對多影像塊編碼畫面之第二影像塊執行熵解碼之第二內容陣列進行緩衝。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10‧‧‧畫面
100、500、600‧‧‧熵解碼器
101‧‧‧水準緩衝器
102‧‧‧熵解碼核心
104、504、604‧‧‧緩衝裝置
106‧‧‧第一緩衝器
108‧‧‧第二緩衝器
512‧‧‧緩衝器存取加強電路
514‧‧‧第三緩衝器
516‧‧‧後存機制
518‧‧‧預取機制
606‧‧‧多工器
607_1~607_2‧‧‧互連
608_1~608_N‧‧‧緩衝器
P1~PN‧‧‧第一連接埠
N‧‧‧第二連接埠
第1圖為採用於高效率影像編碼規格內之影像塊的示意圖。
第2圖為第1圖所示之影像塊的傳統解碼順序的示意圖。
第3圖為依據本發明之第一實施例之熵解碼器的示意圖。
第4圖為第3圖所示之熵解碼器所執行之示範性熵解碼操作的示意圖。
第5圖為依據本發明之實施例之第4圖所示之影像塊的解碼順序的示意圖。
第6圖為可儲存目前所使用之內容陣列至第二緩衝器以及載入解碼下一影像塊所需之內容陣列到第一緩衝器之熵解碼器的示意圖。
第7圖為第3圖所示之緩衝裝置之示範性緩衝維持操作的示意圖。
第8圖為依據本發明之第二實施例之熵解碼器的示意圖。
第9圖為依據本發明之第三實施立之熵解碼器的示意圖。
第10圖為從用以存取用來解碼目前影像塊之內容陣列之一互連切換至用以存取用來解碼下一影像塊所需之內容陣列之另一互連之熵解碼器的示意圖。
第11圖為第9圖所示之緩衝裝置的示範性緩衝維持操作的示意圖。
100‧‧‧熵解碼器
101‧‧‧水準緩衝器
102‧‧‧熵解碼核心
104‧‧‧緩衝裝置
106‧‧‧第一緩衝器
108‧‧‧第二緩衝器

Claims (20)

  1. 一種緩衝裝置，用以緩衝具有複數個影像塊之一多影像塊編碼畫面之複數個內容陣列，其中，該複數個內容陣列包含一第一內容陣列和一第二內容陣列，該第一內容陣列被參考來對該多影像塊編碼畫面之一第一影像塊執行熵解碼，該第二內容陣列被參考來對該多影像塊編碼畫面之一第二影像塊執行熵解碼，其中該緩衝裝置包含：一第一緩衝器；以及一第二緩衝器；其中，當該第一影像塊目前正依據該第一緩衝器中所緩衝之該第一內容陣列被解碼時，該第二內容陣列係緩衝於該第二緩衝器之中。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之緩衝裝置，其中當該第一影像塊之該熵解碼遇到一影像塊邊界時，該第一內容陣列被存入至該第二緩衝器，而該第二內容陣列則被載入至該第一緩衝器。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之緩衝裝置，另包含：一緩衝器存取加強電路，耦接於該第一緩衝器與該第二緩衝器之間，用以從該第二緩衝器預取該第二內容陣列，或是將該第一內容陣列後存至該第二緩衝器。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之緩衝裝置，其中當該第二影像塊目 前正依據該第二緩衝器中所緩衝之該第二內容陣列來被解碼時，該第一內容陣列緩衝於該第一緩衝器之中。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之緩衝裝置，另包含：一多工器，具有複數個第一連接埠與一第二連接埠；其中該第一緩衝器與該第二緩衝器係分別被耦接至於該些第一連接埠之中的一第一特定埠與一第二特定埠。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之緩衝裝置，其中當該第一影像塊之該熵解碼遇到一影像塊邊界時，該多工器會將該第二連接埠與該第一特定埠間的一互連切換至該第二連接埠與該第二特定埠間的一互連。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之緩衝裝置，其中該第一影像塊與該第二影像塊均為相依影像塊。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之緩衝裝置，其中該第一緩衝器與該第二緩衝器中至少其一為一熵解碼器之一暫存器、一內部緩衝器或一外部緩衝器。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之緩衝裝置，其中該多影像塊編碼畫面具有N個水準相鄰分割，以及該緩衝裝置於該多影像塊編碼畫面之熵解碼期間所維持之緩衝的內容陣列的數目等於N，其中N 為正整數。
  10. 一種緩衝方法，用以緩衝具有複數個影像塊之一多影像塊編碼畫面之內容陣列，其中，該緩衝方法包含：緩衝被參考來對該多影像塊編碼畫面之一第一影像塊執行熵解碼之一第一內容陣列；以及當該第一影像塊目前正依據所緩衝之該第一內容陣列被解碼時，緩衝被參考來對該多影像塊編碼畫面之一第二影像塊執行熵解碼之一第二內容陣列。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之緩衝方法，其中該第一內容陣列係緩衝於該第一緩衝器之中，該第二內容陣列係緩衝於該第二緩衝器之中，以及該緩衝方法另包含：當該第一影像塊之該熵解碼遇到一影像塊邊界時，將該第一內容陣列存入至該第二緩衝器，以及將該第二內容陣列載入至該第一緩衝器。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之緩衝方法，另包含：從該第二緩衝器預取該第二內容陣列；或將該第一內容陣列後存至該第二緩衝器。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之緩衝方法，其中緩衝該第一內容陣列之步驟包含： 當該第二影像塊目前正依據該第二內容陣列被解碼時，緩衝該第一內容陣列。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之緩衝方法，另包含：對所緩衝之該第一內容陣列與所緩衝之該第二內容陣列執行一多工操作。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之緩衝方法，其中對所緩衝之該第一內容陣列與所緩衝之該第二內容陣列執行該多工操作之步驟包含：當該第一影像塊之該熵解碼遇到一影像塊邊界時，輸出所緩衝之該第二內容陣列來替代所緩衝之該第一內容陣列。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之緩衝方法，其中該第一影像塊與該第二影像塊均為相依影像塊。
  17. 如申請專利範圍第10項所述之緩衝方法，其中該第一內容陣列與該第二內容陣列中至少其一係儲存於一熵解碼器之一暫存器、一內部緩衝器或一外部緩衝器。
  18. 如申請專利範圍第10項所述之緩衝方法，其中該多影像塊編碼畫面具有N個水準相鄰分割，以及於該多影像塊編碼畫面之熵解碼期間所維持之緩衝的內容陣列的數目等於N，其中N為正 整數。
  19. 一種熵解碼器，包含：一熵解碼核心，用以依據一光柵掃描順序，對內含複數個影像塊之一多影像塊編碼畫面執行熵解碼，其中該熵解碼核心用以在解碼一先前影像塊之一部分後開始解碼一目前影像塊之一部分；以及一緩衝裝置，耦接至該熵解碼核心，用以緩衝具有該多影像塊編碼畫面之複數個內容陣列，其中，該複數個內容陣列包含一第一內容陣列和一第二內容陣列，該第一內容陣列被參考來對該多影像塊編碼畫面之一第一影像塊執行熵解碼，該第二內容陣列被參考來對該多影像塊編碼畫面之一第二影像塊執行熵解碼，該緩衝裝置包含：一第一緩衝器；以及一第二緩衝器；其中，當該第一影像塊目前正依據該第一緩衝器中所緩衝之該第一內容陣列被解碼時，該第二內容陣列係緩衝於該第二緩衝器之中。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之熵解碼器，其中該多影像塊編碼畫面具有N個水準相鄰部分，以及該緩衝裝置於該多影像塊編碼畫面之熵解碼期間所維持之緩衝的內容陣列的數目等於N，其中N為正整數。
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