TW308776B - Memory management for an image signal processor - Google Patents

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308776 A7 B7 五、發明説明（ 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 本發明關於一種用以處理代表數位信號的影像的系統。 尤其，本發明關於在與MPEG相容的影像信號解碼器中的 記憶鳢管理技術。 由於數位信號處理技術的快速進步，已使得數位影像信 號處理中的不同領域產生相當的進步，該領域，例如，包 括直接廣播衛星（direct broadcast satellite)及高解析度電視 a 該 MPEG(Motion Picture Experts Group)信號處理標準 (ISO / IEC 13 818-2，1994年5月1 〇日。）是一個相關的開 發已發現這廣泛被接受的影像處理標準，與衛星，電境及 陸地廣播’包括高解析度電視（HDTV)系統，一同使用時 特別的吸引人。 在MPEG視訊解碼器中，典型地多於一個記憶體的影像 框架需要用於將是MPEG解碼的數位資料流解碼，該資料 流已知是I，P&B影像框架。·一般將一 MpEG資料流解碼需 要記憶體的三個框架，記憶體的兩個框架需要用來儲存參 照的I或P框架資料，而且記憶體的一個框架被用來儲存B 框架資料。例如，在直接廣播衛星接收解碼器中的傳統 MPEG解碼器可能包含16百萬位元的隨機存取記憶禮 (RAM)，而且像是由美國Grand Amance提議的—由hdtV 中的MPEG解碼器需要將近8 〇百萬位元的R a M。限制記憶 體需求的需要，尤其像是在影像及電巧系統的消費性產品 中，對於將這類產品的成本保持於一合理的水平是重要的 〇 根據本發明的原理，於此它被認知爲想要有效地管理一 4- 良纸張尺度顧+國时縣（CNS ) Α4· ( 2丨Q χ 297公產 ----------裝! f請先閱請背面之注意事項f /寫本I } 訂 線 30S776 A7 B7 五、發明説明（2 ) ~ ' 1 數位影像處理系統的記憶饉需求，尤其是在與MpEG相容 系統的案例，可發現該系統廣泛地用於消費性產品中。 在使用本發明原理的影像信號解碼器中，先前解壓縮的 影像資料在被寫入於解碼處理中使用的記憶體之前被壓縮 。在已發表的MPEG相容的解碼器實例中，該資料在被窝 入影像框架i己憶趙之前被壓·縮，並且爲了用以顯示或需要 像是運動補償處理的MPEG解碼功能功時，將儲存的資料 解碼。 根據本發明的特點，該壓縮是區塊爲基部的壓縮，該簦 縮使用來自兩不同壓縮路徑之一的已壓縮資料。 附圖簡要説明 圖1是使用本發明原理鈞MPEG解碼器的部份方塊圖3 圖2是描繪全部及減少的記憶體狀況的記憶體對映。 圖3是對圖1的MPEG解碼器'有用的壓縮網路的方塊圖。 圖4及5展示囷3網路更詳細的情況。 圖6及7描繪囷素管理有利於瞭解展示於圖4及5中的網路 操作的情況。 圖8描繪另一可選擇的雙路徑壓縮網路。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 圖1描繪視訊處理器的一部分，可發現其在電視接收器或 一衛星接收器中。該影像處理器包括傳統的MPEG解碼器 ，由方塊1 0，1 2，1 4，1 6，1 8，2 0及2 2所組成。例如由 Ang等人於1 〇月份1991，IEEE Spectrum，··影像壓縮大斬 獲"中所描述的MPEG编碼及解碼器。根據本發明的原理， 該MPEG另外包括用以在寫入框架記憶體之前壓縮資料的 ________ 本紙伕尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 3G8776 at Β7 五、發明说明（3 ) 區塊壓縮器裝置30。 圖1的系統接收MPEG編碼壓縮的資料的控制資料流，其 來自前端輸入處理器’例如一傳送解碼器，它在輪入訊號 解調之後分離資料封包。該接收的資料是以代表8 x 8圖素 (圖畫元素）的資料區塊的形式。這資料代表已被編碼的框 架内資訊及框架間預報運動殘餘影像資訊兩者，後者表示 兩相鄰圖畫框之間的差異。該框架間運動編碼伴隨運動向 量的產生，該向量表示在目前正處理的區塊及先前重建影 像的區塊間的偏移。該運動向量其表示目前及先前區塊最 好的匹配被編碼及傳送。同樣地，在每一運動補償8χ8區 塊及先前重建區塊之間的差異（殘餘）被DCT轉換，量化並 且在傳送前被變動長度的變碼。這運動補償編號處理在上 前提及Ang等人的文章中有更詳盡的描述。 該輸入壓縮圖素資料區塊在由裝置12做變動長度解碼之 岫由裝置10暫存。緩衝器展示主要水平案例中^ 百萬 位元的儲存容量，主要分布圖MPEG資料流。來自裝置丄2 解碼壓縮的資料在使用於加法器18的輸入之—之前由反量 化裝置14及反不連續餘弦轉換（DCT)裝置16來解壓縮。反 轉量化器提供步驟大小由來自緩衝器1〇的信號控制，以確 保平穩的資料流。解碼運動向量由解碼器丨2提供给—運動 補償裝置22，下面將東討論。解碼器12也如同已知地產生 一框架間/内模式選擇控制信號，爲了間化圖畫它沒有被 畫出來。裝置12，14及16實行的操作是在編碼器，例如 發送器實行的相對應操作的反向操作。i^mpeg解碼器 本紙張尺歧財酬⑼0X29^^ ---------3^------1Τ------ii (請先聞It·背面之·注意事項{:寫本I) ( A7 B7 五 、發明説明（ 4

經濟部中央橾準局員工消費合作社印$L 利用已知的MPEG處理技術重組接收到的影像，下面將對 該技術做簡短的説明。 ^由將來自裝置16的殘餘影像資料及根據框架記憶體2〇 内容於運動補償裝置22的輸出來提供的影像資料加總，在 加法器18的輸出來提供重建的圖素區塊。當處理完畢圖素 區塊的整個框架，將最後的重建影像來儲存於框架記憶體 。在框架模式間模式，獲自解碼器丨2的運動向量被使用 來用提供來自裝置2 2的預報區塊的位置。 根據本發明的原理由於利用區塊基底的壓縮器30，含有 加法器1 8，記憶體2 〇及運動補償裝置2 2的影像重建處理 有利地展示大大地減少了的記憶禮需求。尤其，框架記憶 體2〇所需記憶體的總數減低預定的量，例如5〇%(或更多） ，其爲裝置30實行的壓縮的功能。關於圖3時將更詳細地 討論壓縮器3 0。 - 圖2中展示記憶體裝置2 〇的減少的記憶體需求的囷畫表 不。在圏2中，左方的記憶體囷表示圖素區塊在全部記憶 體中的對映》右圖展示少於3 〇 %的記憶體如何被使用來儲 存裝置3 0壓縮的區塊。從下面展示，圖3的壓縮網路的討 論將可看到，保證每—區塊（例如，區塊c)鑲入通常需要 的全部β己憶趙5 〇 %的空間，或者更少。那也和.是説，裝置 •^0提供的壓縮是50%^者更多。在這例子中，壓縮後剩下 的未使用的記憶體空間保留著未使用，所以對於任何區塊 的資料起始位置是已知的位置，或起始位址。 在全大小的記憶體中，因爲影像框架圖像及記憶體圖素

餐-- (請先閱讀背面之注意事一?f k寫本頁) 、-6 線----- .-I In I In- -

In m · 308776 A7 _____ B7 五、發明説明（5 ) 位址間的固定對映，可以對任何特定的圖素定位及存取。 孩縮減大小的記憶體沒有展示圖素對囷素的對映。取而代 之的是圖素區塊對映到該記憶體。如果需要在一特定區塊 中的特定圖素，它可能必須存取資料的整個區塊。 傳統MPEG2主水平，主分佈系統（72〇χ48〇圖素）需要一 個量容12,441，600位元的框架記憶體，用以儲存三個影像 框架。根據上面所討論的本發明，在儲存前將這些框架壓 縮50%，MPEG解碼僅需要7,97〇8〇〇位元的記憶體。也就 是’框架記憶體的6,220,800位元给裝置2〇而且緩衝記憶體 的1’750,000给裝置10。如果該系統使用典型的丨6百萬位元 外部記憶體裝置，對於MPEG解碼僅需約8百萬位元的記憶 體空間，保留對其它目的有用的剩下外部記憶體容量， 如像是螢幕上顯示，微處理器的RAM，轉換緩衝器或是其 它特別的緩衝器。當發展出較小的積體電路時，可能將該 解碼器記憶體與其它的解碼器網路整合於相同的積體電路 上。在HDTV解碼器系統中減少的記憶體需求將導致很大 的節約。例如在美國的Grand Alliance提議的HDTV系統中 ，該框架記憶體需求是 1920X1080X12X3 = 75,202,560位元 有著50%的壓縮，該記憶體需求減少至376〇128〇位元 〇 在運動補償處理迴路中，在儲存資料於記憶體2〇中之前 藉由壓縮器30的壓縮使用需要在裝置22之前將那資料解壓 縮》以區塊爲基底的解壓縮器32可以來達成這目標，它展 _______ 麵8_ 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公董) ------- ---------装-- (锖先Μ讀背面之注意事項(/寫本頁) 訂 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 經濟部中央標隼局貝工消費合作社印製 A7 ___________B7 五、發明説明（6 ' - τ壓縮器32展示的操作的反向標作》以區塊爲基底的解签 ’檢器似於装置32並且在儲存的圖素區塊被搬運到顯示 的處理器26之前，將其解壓縮。處理器冗可以包括，例如 ’用以支配顯示的囷素資料，顯示驅動器網路，及影像再 生裝置的電路。 所仰述的S己憶體減少技術可以使用於MPEG 2主水平， 王分佈解碼器，它能夠將具有解析度達CCIR 601 (720 X 480圖素）的影像的MpEG 2資料流解碼。這技術同樣地適 用於MPEG 1資料流及其它影像解析度包括像是可以與廣 播，電境及衛星電視信|，及纟它型式負載信號的資訊相 關的高解析度格式。 根據在該輸入壓縮的資料流中接收的運動向量，通常以 隨機的方式來存取來自像是丨框架的儲存錨框架的資料。以 區塊爲基底的壓縮構想維持自該框架記憶體合理的圖素的 存取度。已發現8x8的圖素區塊與發表的整縮構想合作無 間。較大的圖素區塊在犧牲減少圖素可存取度的情況下， 允許使用精練的壓縮技術。較小的區塊在犧牲較少的壓縮 選項上’允許在存取圖素時有較佳的顆粒。不同型式的壓 縮，包括量化及轉換，根據特定系統的需求，可以使用來 實行墼縮器3 0的功能。· 使用的壓縮型式最异應該，但不是必要，展示某些特性 。每一區塊應被壓縮成預先決定的量或者更多，因此可以 谷易地決定每一已壓縮區塊的位置。因此不必讀取任何其 它的區塊使可以存取任何區壤。理想的情況是該壓_縮/解 -9- 本紙张尺度適用中國國家標率（CNS ) Μ規格（210X 297公釐）~ 裝-- (請先閱讀背面之注意事項f .k寫本頁) 訂 五、發明説明 A7 B7 經濟部中央標準局男工消費合作社印製 壓縮處理應該沒有損失，但這對任何大小的區塊並不保證 都是如此。因此壓縮/解壓縮處理在再生影像中不應產生 討厭的人工製品。 圖3中展示的是壓縮器3 0所使用的—種特別方便的签縮 技術。這壓縮技術使用可變壓縮網路平行於固定壓縮網路 。該壓縮網路同時地操作在相同的圖素區塊。該可變網路 有典損失或大體上無損失的優點，並且是較好的璺縮網路 a如果可變譽縮網路不能成功地達到預先決定想要的資料 壓縮量，使用固定壓縮網路的輸出來取代。當該固定壓縮 網路可以獲得相要的壓縮量’這網路便有損失的不利。 在圖3中，來的源頭丨8的資料供给資料壓縮網路的輸入 終端機3 12，該資料壓縮·網路包括平行獨立的資料壓縮路 徑314及320。路徑314是大體上無損失的路徑而且包括可 變壓·縮處理器3 16 :它提供壓縮的資料給多工器（μ u X) 二25的一個信號輸入及給一個位元計數器3 18。計數器3 18 監視裝置3 16壓縮的每一資料區塊的位元計數並且提供轉 換控制k號給M U X 325的輸入。壓縮路徑3 14的更詳細情 況將於圖4來展示並且來討論。路徑32〇是一損失的路徑， 它包括一固定壓縮處理器322 ,將於囷5中展示其更詳細的 情況。來自裝置322的壓縮輸出資料來提供給另一 325的信號輸入。MUX 325提供來自路徑314的壓缩資料或 來自路徑320的壓縮資料給壓縮網路的輸出終端機328，下 面將做更詳細的解釋。該輸出的壓縮資料來提供給囷1的 框架記憶體2 0。 請 先 閲 讀- 背J . Ϊ 事 *>·. 寫 本 頁 裝 訂 線 -10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x297公釐） 經濟部中央標準局負工消費合作社印裝 308776 A7 __B7 五、發明説明（8 ) 以區塊爲基底的壓縮網路314，320將每一圖素區塊獨立 地壓縮，而且本質上保證要被壓縮的每一區塊被壓縮到預 先決定的壓縮因數或更多爲了記憶體20的輸入來選擇壓縮 路徑3 14或路徑320的輸出，因此提供滿意的影像品質及想 要的壓縮因數（在這例子中是5 〇 〇/0) »也可以使用超過5 0 % 的壓縮因數。·然而，它已決定不超過50 %的恩縮因素產生 好的結果》2 5 %的壓縮因素相較於沒有如此壓縮的傳統解 碼器’本質上是透明的。在5 〇 %壓縮的程度，該結果較不 透明’但是可接受並且不認爲相較於處理時沒有記憶體減 少的傳統解碼器是大大地不同。 該壓縮網路的多路徑本質達到高影像品質並且確保至少 達到固定壓縮因素。可绫壓縮路徑3 14顯示無損失或幾近 無損失的壓縮，但是路徑3 14提供的輸出位元數目是可變 的。計數器3 18監視來自路徑.3 14的壓縮區塊輸出位元的數 目。如果壓縮區塊位元314的數目等於或少於與預先決定 壓縮因素相關的預定的目標位元數，MUX 325選擇來自路 徑3 14的壓縮資料輸出並且傳送给記憶體2 〇。否則，使用 來自固定壓縮器322的壓縮區塊輸出。固定壓縮器322使用 量化槓失壓縮程序產生固定目標位元輸出。爲了促進解壓 縮，對每—壓縮區塊，.每一壓縮網路插入信號資訊於資料 流，藉此指出實施於區塊的壓縮型式。該信號資訊可以是 在每一壓縮資料區塊的開頭，例如，標頭中插入一個或更 多的位元》解壓縮網路32及34(圖㈠來感覺信號位元，該 解壓縮網路32及34實行壓縮的反轉，該壓縮被使用來將與 本紙張尺度賴巾ϋϋ家縣（CNS) A4規格（21()>< 297公董）-------— I I I I 裝 訂 n 線 (請先閏讀背面之注意事項f 寫本頁) ( 五、發明説明（9 給定的信號位元相關的區塊壓縮。該帛頭可以 控制資訊，例如像是量化控制資訊。 ’ 訂 可變壓縮最好使用於影像的平滑區域’以避免惱人的輪 廓人工製品。在這類區域，本質上可保證高影像品質 爲可變壓縮器316使用小的量化或不使用，那大禮上^ 損失的處理》另-方面，固定壓縮器322可以使用於^含 大量詳細資訊的影像區域。既然在這類區域中的量化噪1 不像是會導致許多可知覺的錯誤，受到路徑32G中固定ς 縮處理的影像區域的感知品質大概會是非常好。然而，不 需要以這方式選擇地使用可變及固定壓縮，雖然在許多系 統中如此做會有利的。使用那一壓縮區的選擇僅是以來自 可變壓縮器316的壓縮區塊的位元數爲依據。若該位元數 指出那壓縮器1 6已達到該想要的壓縮，則來使用它-否則 使用壓縮器2 2。 線 經濟部中央樣準局員工消費合作杜印製 以區塊爲基底的壓縮由壓縮網路314，32〇來實施，並且 每區塊的獨1壓縮允許解碼器不需要與其它區塊相關的 資訊將每一區塊解碼。既然每一區塊以預定的壓縮因數來 壓縮，每一區塊的第一圖素的記憶體位址要事先知道。如 此不需要有關任何其它區塊的資訊，便能從記憶趙來存取 每區塊在這點上，要注意到爲每區塊於記憶體中來保留 區域在5 0%壓縮的案例中，每一保留區域的大小是該原始 區塊的一丰。由於來計算位元及需要時使用壓縮器322的 輸出的事實，每一壓縮的區塊將合於爲它保留的記憶體區 域。若提出的壓縮器3 16成功地達到超過目標壓缩量，則 -12 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297:、釐） _____ _____B7 五、發明説明（10~^—" ~—'~~ ' 本使用壓縮器316的輸出，而且該壓縮區塊資料不使用某 些保留的記憶體空間。亦即，每—壓縮區塊從預定起始位 址前端開始填入它的保留記憶體區域並且繼續到小於爲那 區塊保留的最後位址的位址。與囷2連接來討論這處理。 以區塊爲基底的壓縮能夠達到高壓縮效利及易於存取圖 素區塊的每一圖素兩者是較爲理想的，雖然甚至這兩個結 果本質上是相對抗的。亦即，高壓縮效利需要大的區塊， 而要易於存取圖素需要小區塊。已發現以8x8圖素及ι6χ 4圖素的圖素區塊大小，大體上可以來達成這兩者的特性 3如同先前所提及的，於裝置10中來將該區塊形成需要的 N X N圖素大小。 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 在這例子每一以欄位爲基底的圖素區塊以展示於圖6中的 木栅方式來掃瞄，在向下的方向中自左向右。這掃瞄在裝 置316及3 22中來完成，他們分別使用展示於圖4及5中的延 遲元件452 - 456及延遲元件552 · 556，將來討論他們。該 可變壓縮網路展示於圖4中。這網路使用具有自適應預報 的DPCM迴路，使用已知技術產生差異信號（殘餘）。這差 異是可變長度編碼，而且監視編碼差異位元的最終數目， 指出對目前的區塊而言是否已達到相要的壓縮因素。 在圖4中，差異網路442產生一輸出，其表示•應用於裝置 442的非反轉輸入（+ )的輸入圖素値及應用於裝置442的反 轉輸入（-)的預報圖素値之間的差異（殘餘）。使用包含差異 器442的DPCM處理迴圈來獲得預報値，可變長度编碼器 444及可變長度解碼器446實行裝置444實行的編碼操作的 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 〇 X 297公釐） A7 B7 3ϋ8776 "------- 五、發明説明（11 反向操作《該可變長度编碼器可以包括選擇的高解析度量 化器及'/¾編碼器（例如，Huffman编碼器）用於無損失或幾 近無損失壓縮。該可變長度解碼器包括反向量化器及械)解 碼器3該來自裝置446的反向解碼輸出與來自預報網路的 輸出於裝置448來加總，該預報網路包括一預報器45〇及與 圖素相關的延遲元件452，454及456。這些元件分別地提 供一個’七個及一個圖素的延遲。來自裝置450的預報圖 素値輸出來使用於加法器448及差異器442的輸入。 圖7展示與該DPCM網路的預報處理及编碼操作有關的四 圖素A，B，C及X (要預報的圖素）群組的典型排列。展示 於圖6中的圖素區塊也來參照這圖素群組。在這例子中， 圖素B相對於圖素C，延遲一個圖素間隔’圖素a相對於圖 素B，延遲七個圖素間隔，並且圖素X相對於圖素A延遲一 個圖素間隔。討DPCM預報處理以爲人所知並且將來討論 來自可變長度编碼益4 44輸出的壓縮圖素資料，其次在 提供给圖3的M U X 325之前，由裝置460來存放s緩衝器 460存放該可變壓縮處理的輸出，直到該整個區塊被處理 完畢，在這期間它可以來測定是否已達到該目標墼縮因數 〇 位元計數器418監視來自編碼器444的每_签縮區塊輸出 的位元.數，它可以任何許多已知的技術來實行。在每一圖 素區塊已可變地來壓縮之後，計數器418提供一控制輸出 信號如果該壓縮位元數等於或低於預定的門檻，指示該可 變壓縮器想要的壓縮量已達到或已超過。這控制信號使用 t— (請先閲讀背面之注意事I .¾¾本頁)

*1T 線 .經濟部中央榡準局員工消費合作社印^ -14· A7 --—_____B7_ 五、發明説明（12 ) 於MUX 325的轉換控制輸入，用以引起Μυχ 325傳送來 自該可變長度壓縮器的輸出至該利用的網路。否則，該來 自該固定長度壓縮器的壓縮區塊輸出（對於該相同的圖素區 塊）來傳送到該利用的網路。 該固定壓縮網路展示於圖5中。這網路也使用具有自適應 預報的DPCM避路’如同該可變壓縮器的案例一樣。圖5中 ，元件548，550，552，552，554及550實行圖4中相對應 元件的相同功能。差異網路542也合乎圖4中裝置442相同 的目的，用以產生一殘餘圖素値，但是下面將討論些微不 同的背景。 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 該固定壓縮網路使用做爲DPCM處理結果於裝置542的輸 出來提供的該差異（殘餘）圖素値的非線性量化。裝置542的 非反轉輸出（+ )接收由64圖素延遲元件555延遲64圖素間隔 的輸入圖素値。該來自裝置542輸出的殘餘圖素値分別受 到裝置556及558量化及反向量化的處理《裝置556提供的 量化是固定的並且保證一想要的資料壓縮的固定量。例如 ，要達到一 8位元資料字元的5 0 %壓縮，裝置556除去該最 後四位最低有效位元。該固定壓縮量不少於想要的壓縮量 。裝置556及558在最小/最大網路560的控制下操作，它 對每一圖素區塊決定該最小及最大圖素値a 量化量556也可以準備來使用固定量化法則。然而，根據 與處理器中的區塊相關的最小及最大圖像値改寫的量化器 原則會更有效。最小/最大比較裝置560測定這些儘，元 件555在處理該區塊第一圖素之前，提供所給區塊的所有 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ' -- 蛵濟部中夬標隼局負工消費合作社印製 A7 -〜_ B7 五、發明説明（13 ) 6 4圖素的最小及最大値所需的時間延遲β 回頭參照圖3，解縮器332沒有天生的延遲，但是最小/ 最大比較及延遲元件555 (圖5)的组合導致壓縮器322展示 —區塊的延遲，它與該可變壓縮路徑展示的一區塊延遲相 匹配。該固定長度壓縮網路鑑定每一 8χ8囷素區塊的64圖 素値的每一個値兩次，以決定那區塊的最小及最大圖素値 元件555提供的64圖素（一區塊）的延遲來促進該處理。 使用該最小及最大値之間自適應地在非線性量化法則之間 選擇，該法則對每一處理中的區塊來使用。該兩遍的方法 需要鑑定每一區塊兩次，並不增加系統的執行時間，因爲 當決定是否該可變壓縮器已達到該想要的壓縮時候，該可 變壓縮路徑的緩衝器460展示一區塊執行時間。 如上面所注意的’當壓縮器3 16及322平行來排列並且固 疋壓縮器使用最小/最大壓縮，在壓縮器322有一區塊延 遲。 可變壓縮器3 16沒有天生的一區塊延遲，所以位元緩衝器 460持有該位元一區塊時間長’以便等待壓縮器322的輸出 。若固定壓縮器322沒有使用最小/最大比較，則壓縮器 322不展示一區塊延遲。由於緩衝器46〇，可變壓縮器316 不展示天生的一區塊延遲。來做關於使用可變:或固定壓縮 輪出的決定之前，緩衝器460儲存壓縮器316的位元。當該 可變及固定壓縮網路平行排列時，位元計數器3 18決定使 用那一個輸出。 然而，壓縮器3 16及322不需要平行來排列，如圖8所展 —- 1 一 —__ - 16 - 本紙張尺度率(CNS) Α4規格(210χϋ)· ：--私衣-- - (請先閲讀背面之注意事項f /寫本頁) 訂 線 Α7 Β7 五、發明説明（14 ) π的。.在這案例中；首先，壓縮器316處理圖素區塊，並 且在同時最小/最大比較裝置560對該區塊決定該最小及 最大圖素値，如先前所解釋的。在一區塊延遲之後，它將 知道壓縮器3 16是否已達到該目標壓縮，並且固定壓縮器 322因此是否需要處理該區塊。既然壓縮器316及322可以 包含類似的架構及功能元件，這實行有利地允許在裝置 J 16中使用於可變壓缩的這類相似元件，於裝置322中對於 固定長度壓縮再來使用。關於圖5的器化器556，自適應地 改變該量化器法則是不必要的。可以來使用簡單的線性量 化。根據該最小/最大圖素値改窝該量化器原則，以減少 損失的量。每一區塊被掃瞄一次，以找出該最小及最大圖 素値。.這些値的知識’尤許在該第一（殘餘）値被量化前， 來選擇合適的量化原則。元件555延遲該第一圖素直到該 量化器原則被建立’那法則反向量化器5 5 8也來使用。這 可能需要那信號位元來加到資料流’以通知正被使用的量 化器法則的解壓縮功能。 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 . · (請先聞請背面之注意事項f 寫本頁) 利用表示位址來自裝置542的輸出位元，可以視該量化器 爲檢查表的形式。在50%壓縮的案例中，量化器556輸出4 位元資料》量化器556的輸出是一指標，裝置558使用它來 近於裝置542的輸出。·這是損失可能發生的地，方，既然如 果裝置558的輸入只有4位元資料，僅可能有i 6種資料组合 ，而裝置提供高達256種的可能輸出。圖5的固定壓縮網路 不需要一輸出緩衝器。 在這實例中，圖4及5的壓縮網路使用相同的dpcΜ預報 -17- 表紙張尺度適用中囷國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐〉 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（15 )

編碼處理。使用先前编碼圖素來預報該目前被編碼的圖素 ’對解壓縮器3 2及3 4 (圖1 )而言那是已知的°參照囷7可以 來解釋該預報處理，其中圖素X是要被預報地解碼的圖素 値。先前圖素A，B及C已預報地被编碼並且爲該解壓縮期 間所知。X的預報，X p red，根據下列的虛擬碼使用A，B 及C的値，其中説明使用的演算法： if (|A-C|<e1&&|B-C|>e2)， Xpred ' =B else if (IB-C^e^&IA-CI >e2) ^ Xpred " =A else γ * 八pred =(A+B)/2 値e 1及e 2是代表預定門檻的常數。這演算法僅使用於不位 於處理中的區塊的第一列或第一行的圖素。某些例外處理 如下··不需參照任何其它圖素非常精巧地來將區塊中的第 —圖素編碼’第一列中的圖素使用圖素値Α做爲預報器， 在第一行中的圖素使用囷素値B爲預報器》基本上，這演 算法試圖檢測邊緣。在第一案例中，垂直邊緣被建議在囷 素C及B之間並且在圖素A及X之間。如此b是最好的預報 器。第二案例，建議水平邊緣在A及c之間並且在b及X之 間。如此A是最好的預報器。在第三案例中，：沒有找到明 顯的邊緣，在這案例+ A及B兩者是相一樣好的預報器，所 以使用他們的平均値。 ’ 有利地來使用該發表的以區塊爲基底的資料壓缩網路， 處理MPEG相谷的資料字。用以減少需要儲存8 χ 8亮度資 ____-18- 本紙伕尺度通用中國國家標準（CNS ) A<^格（2丨〇>< 297公釐j ----- (請先閲讀背面之注意事項f %寫本頁 裝 線 308776 A7 B7 五、發明説明（16 ) 料或4X4 U，V(色度）資料記憶體的量，該網路展示幾乎 無損失的壓縮。該壓縮的量是可選擇的而且例如可以是 2 5 %或5 0 %。低對比，低詳細影像區塊通常無損失地被壓 縮，而高對比’高詳細資料區塊可以經驗到某些可接受的 損失’尤其在50%資料壓縮的案例中。雖然在某些案例中 ，解壓縮圖素區塊相較於原始圖素區塊可以展示出差異， 爲了減少記憶體需求該發表的壓縮系統最好是水平詳細的 減少。展示於囷3中的壓縮系統可以與該1^1>£(}規格的所有 分布及水平一起來使用，也可以與其它數位資料處理 一起使用。 雖然壓縮器30有利地使用如圖3及8中展示的雙鉴缩網路 ，其中一個壓縮網路可以來移開以簡化該系統。例如簡化 該硬體設計’在某些系統中單獨使用固定長度壓縮網路可 以是足夠的。 ‘ ---------^— - - (請先閱讀背面之注意事項{ %舄本頁) 訂 經濟部中央橾隼局員工消费合作社印裝 準 揉 家 一國 I国 中 用 |適 度 尺 β 一本 !釐 公 7 9 2

Claims (1)

1. 中請專利範圍 經濟部中夬梯隼局系工消費合作社印裝 ^種在一用以處理代表資訊的影像的系統中和MPEG相 容的解碼器，包括：—解壓縮器，用以將包含MPEG编碼資料的輸入資料 %解壓縮，以產生解壓縮資料； #縮器’用以將該解壓縮資料壓縮產生再壓縮資料 —尤憶雜’用以儲存該再壓縮資料：及 —輸入網路’用以處理該記憶體儲存的資料。 2·根據申請專利範圍第丨項之系統，並且進一步包括： —另外之解壓縮器，用以在提供給該輸出網路之前， ，將該記憶體所儲存之資料解壓縮。根據申請專利範圍第1項之系統，進一步包括：—用以處理解壓縮資料之運動資訊處理網路，其中： 孩壓縮器在由運動處理網路處理之資料被該記憶體 所儲存之前將其壓縮；及該輸出網路是一 記憶禮像存之資料之影像處理器。 用乂處理这4·根據申請專利範圍第1項之系統，其中 該影像代表資料包含預定大小的諸影像資料區塊。5.，據中請專利範圍第3項之系統，#中該運動處理包含： —運動補償網路，具有―自該記憶禮接㈣ 輸入及-提供運動補償資料的輸出：- ^ ' 。。二，合器，用以結合該運動補償資料與來自該解壓縮 务的解壓縮資料；及 η 先 W 讀 背 之 注 t 裝 訂 線 -20- 經濟部令夬榇準局貝工消費合作杜印製 C8 __________ D8 六、申請專利範圍 自該壓縮器傳送結合資料至該記憶體裝置輸入的壓縮 器。 6·根據申請專利範圍第5項之系統進一步包括： 一第二解壓縮器，用以將來自該記憶體裝置之輸出資 料在提供給該運動補償網路之前，將其解壓縮。 7_根據申請專利範圍第5項之系統進一步包括： 一第三解壓縮器，用以將來自該記憶體裝置輸出資料 傳送給該輸出影像處理器之前，將其解壓縮。 8·根據申請專利範圍第1項之系統，其中 該壓縮器是以區塊爲基底的壓縮器。 9·根據申請專利範圍第i項之系統，其中該壓縮器包括： 一展示第一資料壓縮特.性之第一壓縮器； 展示不同之第二資料壓·縮特性及接收要被壓縮，而 與該第一壓縮器一致之資料：及 —選擇網路，用以傳送展示想要壓縮因素的壓缩資料 自4第一及第二屢'縮器其中之一至該記憶體裝置。 10·根據申請專利範圍第9項之系統，其中 菘第一壓縮器展示一可變壓縮特性；及 該第二壓縮器展示一固定壓縮特性。 U.根據申請專利範圍第丨〇項之系統，其中 該可變壓縮較該固定壓縮好，使得該選擇網路選擇（a) 來自該第一壓縮器的可變壓縮資料，當該可變壓缩資料 展^預定想要的壓縮因素或較大者，及（b)來自該第二壓 縮器的固定壓縮資料’當該可變壓縮資料展示少於該壓 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} •裝· 訂 -21 -

   圍利 專請 ABCD 經濟部中夬榡準局負工消費合作社印製 縮因素β 12·根據申請專利範固第4之系統，其中該壓縮器包括 ;展示可變資料壓縮特性之以區塊爲基底之 咨； q ;展示固定資料壓縮特性之以區塊爲基底之第二壓縮 詻，該第二處理器與該第一壓縮器平行地操作； 用以同時地應用影像資料的區塊至第—及第二墨縮器 兩者的裝置； 耦合至用以決定是否該第一壓縮器所處理之資料區塊 展不想要的壓縮因素之該第一壓縮器之裝置：及 ^種用以選擇地傳送至該利用網路的選擇網路（a)自該 第壓縮器的可變壓縮資料當該可變壓縮資料展示想要 的預疋壓縮因素或更大者；及（b)自該第二壓縮器的固定 壓縮資料當該可變壓縮資料展示少於該壓縮因素s .種處理MPEG編碼影像代表資料之數位資料流之方法 ，包括步驟： (a) 將該MPEG編碼資料的輸入資料流解壓縮產生解壓 縮資料： (b) 將該解壓縮資料壓縮產生再壓縮資料： (c )儲存該再壓缩資料：及 (d) 將該错存的再壓’縮資料提供給影像資訊處理網路。 14.根據申请專利範圍第丨3項之方法，進一步包括步碌： (e) 在將該错存資料提供至該影像處理網路之前，將該 儲存資料解壓縮。 Γ r I^-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 .Γ 線 22 本·从通财a國家揉準（CNS χ 297公羡) τ ABCD r-------- (請先Η讀背面之注意事項再填寫本頁) 3q8776 申请專利範圍 5·根據申請專利範圍第13項之方法，其中 該壓縮步驟（b)執行以區塊爲基底的壓縮；及 这解壓縮步驟（a)執行以區塊爲基底的解壓縮。 16·根據中請專利範圍第13項之方法，進—步包括步驟： (〇將儲存於該記憶體的資訊解壓縮，產生用以顯示之 輸出影像資訊：及 (f)傳送該用以顯示之影像資訊至顯示處理器。 17.根據申請專利範圍第13項之方法，進一步包括步驟： (〇將儲存於該記憶體中的資訊解壓縮，產生解壓縮儲 存資訊： (0將該解壓縮儲存資訊做運動處理，產生運動資訊： (g)結合該運動資訊及該解壓縮資料，產生在該壓縮步 驟（b )中壓缩的資訊。 「線 經濟部中央標準局另工消費合作社印裝 -23- 本紙張尺度逋用中國國家梂準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）