TW468140B - Coding and decoding method for image information - Google Patents

Description

46814 0 五、發明說明（1) 【發明所屬技術領域】 本發明係有關於影像資訊之編碼及解碼技術’尤其係 ,有關於改良了 Haff man編碼技術之影像資訊之編碼及解碼 技術。 【習知技術】 在影像資訊之編碼（壓縮）及解碼技術之一上已知 Ha f f man編瑪技術。該編碼技術係藉著對應在應壓縮之影 像資訊之中出現頻次（發生概率）高之資訊指定短之碼’而 對於出現頻次低之資訊指定長之碼，壓縮影像資訊的。 可是，若依據該技術，因在計算應壓縮之影像資訊整 體之出現頻次後決定指定碼之2分支樹，2分支樹隨各影像 資訊而異。即，2分支樹構造未固定。用硬體將所壓縮之 / 影像資訊解碼時，因必須和2分支樹構造對應的設計解碼 電路，硬體設計變得很複雜。 又，本技術在將記憶體所記憶之影像資訊解碼時，需 要預先自記憶體讀入指定給影像資訊之碼之對應表（表）， 但是因對於全部種類之影像資訊一對一的指定碼，表之資 料量變多，除了表之讀入時間變長以外，有所需記憶體量 變多之問題。 【發明概要】 因此，本發明之課題在於提供可高效率的壓縮影像資 訊並可容易的利用硬體解碼之影像資訊之編碼方法及解碼 第4頁 ir 〇 4 6 0 1 4 〇 ------- 五、發明說明（2) 方法。還有，其課題在於提供利用 ^ 記錄媒體、將胃資訊記錄媒體所記^ ^法編竭之資訊 碼裝：以及具備該影像資訊解媽裝置之二訊解 資訊影像f訊之編射法1著求應編碼之影像 依現頻次之影像資訊’1出現頻次高之影像資訊 短ΐΐ先固定構造之2分支樹之葉對應之碼之中指定 ι = 剩下之影像資訊，在該影像資訊之前頭追加 ς =樣式和碼之任合組合之樣式都不一致之識別碼，將其 5史為指定給該影像資訊之碼。 即’對於出現頻次高之影像資訊’和習知iHaffman 編碼技術一樣的指定短碼，而且對於出現頻次為固 以下之影像資訊，在其影像資訊之前頭追加識別 順位 編碼。尤其，2分支樹預先決定其構造較好。 ’進行 固

署 A 定2分支樹構造，解碼電路之設計變得特别容易。 致之 0 又，識別碼設為和該碼之任合組合之樣式都 碼。例如’設為和該2分支樹之某一葉對應之嗎。 又’對於該刺下之影像資訊指定之碼之長度係 ^ 藉著照這樣編碼，該影像資訊之解碼操作在固定。 易。 嶸體上變得容 0 又，影像資訊係相鄰像素間之影像資訊之差分 好。一般，影像資訊之相鄰像素之相關關係強，二，較 者之差分值，可得到接近” 0"之影像資訊，可入著取兩 之壓縮率提高。又，在編碼之影像資訊上包含Rgb >貝訊 之

第5頁 4 6. B 1 4 〇 五、發明說明（3) 色資料的等最好 _本發明之影像資訊之解碼方法，係將用本發明之影像 資訊之編碼方法所編碼之影像資訊解碼之方法，其特徵在 於在該碼之前頭和該識別碼一致之情況，係該識別碼後續 之碼，將長度和該影像資訊之資訊量對應之編碼予以解碼 為指定給相當於該碼之影像資訊之碼，而在該碼之前頭和 該識別碼不一致之情況’參照指定給各影像資訊之碼之表 將該編瑪予以解碼。 本發月之貝訊記錄媒體係記錄了用本發明之編碼方法 =編碼之影像資訊之電腦可讀取之資訊記錄媒體。在此， 資=記錄媒體意指利用某種物理裝置記錄資訊，主要為影 像資訊、其他之數位資料、影像處理程式等的，可令電腦 尤其專用處理器（例如影像顯示處理器）等實現所要之功能 的二因此’只要係甩某種裝置下載至電腦而令實現所要之 功能的即可。例如，包含ROM、軟碟（FD)、硬碟（ΗΓΟ、 CD_R〇M、CD~R、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-R、PD 碟片、MD 碟片、MO碟片等， .此外’影像資訊主要意指色資料（在RGB方式之情況為 RGB資料’在調色板之情況為調色板號碼），.但是包含透明 處理控制旗標或窗控制旗標等各種影像處理控制資訊。此 外’如像素間之影像資訊之差分值般，藉著進行既.定之計 算可可逆的得到原來之影像資訊（原始資料）之資料也包含 在影像資訊β 本發明之影像資訊解碼裝置，包括自本發明之資訊記

όΒ81 4 〇 五、發明說明（4) 錄媒體依次讀出碼後暫時記憶之 和對應之影像資訊之表之第 °憶裝=記憶該瑪 該解碼電路在儲存於兮第第；=置、以及解碼電路，

Vf仔；5；項第一記憶裝置之踩虫少奇_自石1 _ 別碼一致之情沉，在坊规以庄似&义碼串之刖碩和該識 資祝之皆# I 係該識別碼後續之碼，將長度和該影像 ί和該：：碼作為解碼結果輸I而在該碼之前 .''碼不一致之情況，參照儲存於該第二記憶裝置 該影像資訊解碼裝置例如可應 用於電視遊戲裝置等影像處理裝置。 【發明之最佳實施形態】 本^形態係將本發明之影像資訊之編碼及解瑪技術 應用$電視遊戲裝置等影像處理裝置的。以下參照各圖說 明本實施形態。 囷。影像處理裝置主要 CPU區塊31具備cpui、解 。而’影像區塊32具備 記憶體8a與8b以及 。控制基座5、T V監視器

圖1表示影像處理裝置之方塊 由CPU區塊31、影像區塊32構成》 碼器（影像資訊解碼裝置）2、1R0M3 CPU介面6、記憶體轉換開關7、幀 VDP(Video Display Processor)9 10係影像處理裝置之外接裝置。 在ROM3除了在啟動裝置時動作之啟動程式以外， 先將在TV監視器10顯示之背景影像等影像資訊編碼（壓縮）_ 後儲存。為了供給影像區塊32該影像資訊後進行所要之與 像處理’ CPU1經由解碼器2向ROM3存取。自R〇M3向解碑器^ 供給已編碼之影像資·訊後解碼。關於在解碼器2之影像資

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訊之解碼處理之細節將後述。

解碼後之影像貝訊（原始資料）經由cpu丨、cpu介面 t憶體轉換開關I在記憶體轉換開關7連接幅記心 與8b，將一方用作VDP9之影像資料之寫入用，將另一方 作$像資料之讀出用。VDP9包含控制讀出幢記憶體“或旰 所一影像資料之時序之水平•垂直同步信號產生電路、 D/A>變換器、影像信號產生電路等，向n監視器1〇輸出影 像佗號《又，在CPU1經由基座介面4連接控制基座5，在構 造上可輸入遊戲者等之操作信號β II β 其次，說明R0M3所儲存影像資訊之編碼步驟之概要。 圖5係表示影像資訊之編碼步驟之流程圖。首先，取應儲 存於R0M3之影像資訊之差分（步驟T1)。因相鄰像素之相關 關係強’影像資訊係近似之色之情況多。因此，藉著取影 像資訊之差分值（以下稱為「差分資料」），可得到接近 之影像資訊》尤其’對於如背景晝般顏色之變化少、 空間頻率低之影像有效。

對於全部之影像資訊得到差分資料後，按照出現頻次 之順序將差分資料排序（步驟T2)。然後，依照預先決定之 2分支樹（以下稱為「固定2分夫樹」）按照出現頻次之順序 對於差分資料指定碼（步驟T3)。關於固定2分支樹之詳細 說明將後述。最後’將該碼儲存於R0M3，而且將差分資料 和碼之對應表（表資料）儲存於ROM(步驟T4)。 其次，說明影像資訊之編碼步驟之詳細之步驟圖 3(A)表示在位元圖方式之平均一個像素之影像資訊之格式

第8頁 468 1 40_ 五、發明說明（6) 之例子。在本例之情況，將以R G B形式表達之1 6位元之影 像資訊當作一個資料段，將上階1位元作為用於窗控制或 透明處理等之旗標位元。剩下之15位元之内容設為r(紅） 資料5位元、G(綠）資料5位元、B(藍）資料5位元。 圖3(B)表示編碼前之影像資訊（原始資料）之資料串， 藉著分割成每一資料段（每2個位元組），分成資料段1、資 料段2、資料段3、…。各資料段還分割成上階1位元組和 下階1位元组。例如，將資料段1之上階1位元組之影像資 訊設為B(l，l)、下階1位元組之影像.資訊設為B(l,2)。同 樣的’將資料段2之上階1位元組之影像資訊設為B( 2, 1)、 下階1位元組之影像資訊設為B(2,2)。資料段N之上階1位 元組之影像資訊變成B(N，1)，下階1位元組之影像資訊變 成 B(N，2)。 在取該影像資訊之差分之情況，在各資料段之對應之 上階1位元组之間和下階1位元組之間進行。例如，在資料 段1和資料段2之間取差分之情況，對於上階1位元組進行 B(1, 1) —B(2,1) = S(2, 1) 之運算’對於下階1位元組進行 B(l, 2) -B(2, 2) = S(2, 2) 之運算°然後’將由S(2, 1)和S(2, 2)構成之差分資料 新設為資·料段2’。以下按照一樣之步驟資料段3，、資料 段4’ .....。例如資料段N(N 22)之上階1位元組可用 B(N -1, 1) ~B(N, 1) = S(N, 1) 之—算求得’對於下階丨位元组進行

五、發明說明（7) Β(Ν -1, 2) -B(N, 2) = S(N, 2) 之運算求得"差分資料之資料構造如圖3(c)所示β前頭之 一個資料段保持係原始資料之資料段1，第2個資料段以後 依次為差分資料之資料段2’ 、資料段3’ 、… 0 取影像資訊之差分後，按照出現頻次之順序將差分資 料排序，依照固定2分支樹指定碼。固定2分支樹如上述所 示’意指樹構造預先決定之2分支樹。例如，意指圖4(A) 所示之2.分支樹^ 一般，2分支樹自"根"依次向下方伸出2 支樹枝’樹枝之末端稱為”節"。自”.節"再伸出2分支樹 枝，具有”樹枝"之"節”稱為"内部節點”，不具有"樹枝"之 ”節”稱為”葉”。進行Ha f f man編碼之情況，指定給影像資 訊之碼可和2分支樹之"葉"對應。 一般在進行Haff man壓縮之情況，計算資料之種類和 其出現頻次後決定2分支樹之構造，但是在本發明和影像 資訊不相依的預先決定2分支樹之構造。藉著預先決定2分 支樹之構造，對硬體之組裝變得容易。 設差分資料之出現頻次係如圖4(B)所示之結果。在此 情況’對於出現頻次第1名之差分資料S( 2, 1)指定碼 "00"，對於出現頻次第2名之差分資料S(4, 2)指定碼 "0 I11。以下’一樣的對各差分資料指定碼下去。此時，因 2分支樹之構造·固定’在本例之情況，對於出現頻次第9名 以後之差分資料無法指定碼。 因此，對於出現頻次第8名以後之差分資料將”111011 作為訊息標題（識別碼），對訊息標題之下階位元加上各差

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五、發明說明（8) 分資料之位元（8位元）。例如，設出現頻次第8名之差分資 料S( 5, 2)係"(3 0 1 0 0 1 1 1 "時，差分資料S( 5, 2)之碼變成 Η 11100010011Γ。又，設出現頻次第9名之差分資料 S ( 6，1 )係"1 0 1 011 0 〇"時，差分資料S ( 6，1 )之碼變成 "111 01 01 011 0 0H。於是，對於出現頻次第8名以後之差分 資料，如圖3(D)所示，藉著將上階4位元設為預先固定之 訊息標題，將下階8位元設為差分資料，可將碼之長度固 定為1 2位元。 其次，說明R0M3所儲存影像資訊之解碼步驟之概要。 圖2只圖示CPU區塊31，未圖示影像區塊32等。解碼器2在 内部具備位址控制區塊21、解碼區塊2 2、差分處理區塊2 3 以及RAM24。位址控制區塊21在有自CPU1向R0M3存取之要 求之情況，進行既定之位址變換後，輪出CPU1要求之R0M3 内之影像資訊之位址。自R0M3經由解碼區塊22供給RAM24 碼和差分資料之對應表資料，而且供給解碼區塊22各碼。 在解碼區塊2 2内藏多個移位暫存器，依照RAM24所記憶之 該表進行碼之解碼。在解碼區塊22將碼變換為差分資料 後’供給差分處理區塊23差分資料。差分處理區塊23具備 加法器，藉著進行差分資料之加法處理，得到原始之影像 資訊。自差分處理區塊23供給CPU1該影像資訊。 其次，參照圖6說明影像資訊之解碼步驟之細節。在 有自CPU1向R0M3存取影像資訊之要求之情況，自r〇M3經由 解碼區塊22將表資料儲存於raM24(步驟S1) 〇該表資料係 在圖4(B)所示表中包含出現頻次第1名~第7名之差分資料

4 6 8 ί 4 ο 、 / 五、發明說明— . ---- 和^對應之碼之對應關係的。對於出現頻次第8名以後之 差分資料，因在碼之前頭4位元附加由"111〇 "之位元串構 成之訊息標題，後面接著之8位元之位元串成為差分資 料。因此，對於出現頻次第8名以後之差分資料，不參照 ，4(B)所示之表，也只要碼之前頭4位元係，因藉 著參照後面接著之8位元之位元串可得到差分資料，不必 製作表示碼和差分資料之對應關係之表》結果，RAM24儲 存之表資料之資訊量只要8位元（差分資料資訊量）χ7 = 5 6位 元就夠了。 接著供給解碼區塊22内之移位暫存器碼（步驟S2) ^若, 移位暫存器内之前頭4位元係"111〇"(步驟S3 :YES)，就將（ 移位暫存器内之前頭5位元至12位元為止之8位元作為差分 資料供給差分處理區塊23 (步驟S4)，將移位暫存器之内 f挪移12位元（步驟S 5)。而，若移位暫存器内之前頭4位 元不是"1110"(步驟S : NO)，參照RAM24内之表解碼後，供 给差分處理區塊23差分資料（步驟S6)、然後，將移位暫存 器之内容只移位解碼後之碼之位元數（步轉S7)。 具體說明以上之處理步驟β設移位暫存器之内容自前 頭開始係"1011110111001110111…”時，因前頭4位元不是 "1110" ’解碼區塊22參照表解碼。因前頭2位元係"10"， ( 得知係差分資料S(10, 2)。因.此，解碼區塊22輸出差分資 料S(l〇, 2)。藉著將移位暫存器之内容挪移2個位元，暫存 器之内容變成"1111 〇 111 〇 〇 111 〇 111…_，β再檢查前頭4位 元’因不是"111 〇"，參照表解碼。因前頭5位元係 -

五、發明説明⑽ ” 1111 0"，得知係差分資料s( 1 2, 1 )。因此，解碼區塊22輸 出差分資料s(12，l)。藉著再將移位暫存器之内容挪移5個 位元，暫存器之内容變成"11 10011 i01n…"β再檢查前頭 4位元’因是"11 1 0 ” ’將後續之8位元即"〇 111 0 1111"作為 解碼結果輸出β 利用以上之處理步驟，在移位暫存器之内容全部變空 之狀態之情況（步驟S8 : YES)，自解碼區塊22向位址控制 區塊21供給表示該主旨之控制信鵲》因在解碼區塊2 2之碼 之解蹲速度不是固定，位址控制區塊21在可解瑪速度取得 平衡之時刻輸出影像資訊（碼）之位址。例如設移位暫存器 之大小為24位元，其内容係 "111011111111111011111111"。在此情況，因在訊息標題 "111 0"之後接著是8位元之影像資訊（原始資 料riiimir，再接著是訊息標題，將後續之8位 元"1111111 Γ作為解碼結果輸出即可。因此，解碼2次 後，移位暫存器之内容變空。而，在移位暫存器之内容係 "10101010101〇1〇1〇1〇101010"之情況，因係差分資料 s (1 0，2 )之碼"1 01'連續1 2次，需要解碼1 2次。 於是’因在解碼區塊2 2之碼之解碼速度不是固定，藉 著位址控制區塊21在適當之時刻供給位址，供給解碼區塊 22内之移位暫存器碼（步驊S2)。以下，—樣的重複步驟 S3-步驟S8。而，在移位暫存器尚存在資料之情況（步驟 S8 : NO) ’回到步驟33。 -經過以上之處理步驟，依次供給差分處理區塊23差分 資料。在差分 資料依次相加 如上述所 像資訊之編碼 即，藉著和影 構造，對於不 像資訊之解碼 碼之差分資料 著指定訊息標 為碼）’可將2 結果，因 資訊之解碼。 上處理之影像 的進行壓縮之 不可欠缺之要 處理區塊23 〇藉著為.ϋ八& π 精者在差分處理區塊23將差分 ，付到原始之影像資訊。 二叙=依據本實施例，因依照固定樹進行影 換在硬體上進行解碣操作變得容易。 像資訊不相依的預先決定指定碼之2分支樹 同t影像’也可用同一解碼器進行壓縮之影 。還對於2分支樹之階層止於數段且未指定 β’藉著全部集中至該2分支樹之特定之葉（藉 題後接著該訊息標題指定差分資料之位元作 分支樹之大小整理成小β 電路設計簡單化，可高速的進行壓縮之影像 隨著CPU之處理能力之提高，在影像處理量 資訊之資訊量增大之今曰之狀沉下，可高速 影像資訊之解碼在影像處理能力之提高上係 素。 又，2分支樹之大小變小之結果，自R〇M傳送之表之資 料量可少’而且傳送時間也可變得很短β例如，在習知之 Haff man編碼技術之情況、8位元之差分資料有16種之情 況，表資料量係8位元X16 = 1 2 8位元，而在本實施例，如上 述所示，因56位元就夠了，可將表資料量縮減為56. 25%。 因2分支樹之大小愈大表資料量飛躍似的變得愈大，表資 料量之縮減對解碼之高速化、電路設計之簡單化貢獻很 大。 此外，在本例說明了在影像資訊之形式採用RGB方式

4 e b r.i ο 五、發明說明（12) 之情況，但是未限定如此，係彩色調色板方式也可。在此 情況，只要按照近似色之順序指定調色板號碼即可。又， 在取影像資訊之差分時，用2位元組單位構成一個資料 段，在上階1位元組之間和下階丨位元組之間取差分，但是 在構造上也可用3位元组單位構成一個資料段，在上階丨位 兀組之間、中階1位元組之間以及下階丨位元組之間取差 分。又，訊息標題不限"ι110",係,，1〇"也可，係"11〇〇„ 可。可將2分支樹之適當之葉指定為訊息標題， 係和固定2分支樹之葉對應之碼，但是在此情況， 用任何瑪之組合樣式也無法得到之樣式之瑪。 又，應壓縮之影像資訊不限儲存於，储 CD-ROM > CD-R ^ DVD-ROM > DVD-RAM ^ DVD-R . PD I ' un 碟片、MO碟片等記錄媒體也可。又，應解碼之I 限由内藏或外裝於影像處理裝置之該記錄媒體傳^=不 況，由電腦經由有線或無線之通訊線路（公用 專用線路、衛星線路等）傳送資料也可。例如，^貝料 之資料庫經由網際網路傳送資料也可β ’ 飼服器 又，本f施例之影 <象資訊之編碼及解碼 面所顯示之影像和遊戲者之輸人操作對應的 $二 〇 視遊戲。 吁變化之電 【產業上利用性】 若依據本發明，在將壓縮效率保持在和習知

Haff man編碼技術相同程度下，可容易且冥、* ^ - 间逯的利用硬體

、遗8814 ΰ .. 五、發明說明（13) 進行影像資訊之解碼。又，因解碼電路之設計簡單化，可 降低開發費用。 1^1 第16頁 46 814 0 圖式簡單說明 圖1係影像處理裝置之方塊圖。 圖2係解碼器之.方塊圖。 圖3係影像資訊和編碼之資料構造之圖 圖4係表示2分支樹構造和表之圖。 圖5係影像資訊之編碼步驟之流程圖。 圖6係影像資訊之解碼步驟之流程圖。 【符號說明】 卜CPU 2〜解碼器

3 〜ROM 4 ~基座介面 5 ~控制基座 6~CPU介面

7〜記憶體轉換開關 8 a -幢記憶體 8b〜幀記憶體 9-VDP 10〜TV監視器 2 1〜位址控制區塊 2 2〜解碼區塊 23〜差分處理區塊 3卜CPU區塊 3 2〜影像區塊

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Claims (1)

1. B 1 4 〇 六、申請專利範園 1. 一種影像資訊之編碼方法，其特徵在於藉著求應編 碼之影像資訊整體之出現頻次後’對於具有至預先決定之 既定之順位為止之出現頻次之影像資訊，自出現頻次高之 影像資訊依次由和預先固定構造之葉對應之編 碼之中指定短的編碼，對於剩下之影像資訊，在該影像資 訊之前頭追加具有樣式和編碼之任合組合之樣式都不一致 之識別碼，將其設為指定給該影像資訊之編碼。 Ml 2. 如申請專利範圍第1項之影像資訊之編碼方法 特徵在於該2分支樹預先決定其構造》 其 3. 如申請專利範圍第2項之影像資訊之編瑪方法 特徵在於該識別碼和該塢碼之任合組合之樣式都不一致 4. 如申請專利範圍第3項之影像資訊之編碼方法，其 特徵在於對於剩下之影像資訊指定之編碼之長度係固定。 5. 如申請專利範園第4項之影像資訊之編碼方法，其 特徵在於該影像資訊係相鄰像素間之影像資訊之差分值、。 6. 如申請專利範圍第5項之影像資訊之編碼方法其 特徵在於該影像資訊包含RGB形式之色資料。 、 7. —種影像資訊之解碼方法，用以將以申請專利範圍 該總庞之方*法所編碼之影像資訊予以解碼，其特徵在於在 ‘碼，：長：ί該識別碼一致之情況，係該識別碼後續之 為指定像資訊之資訊量對應之編碼予以解碼 前頭丨蝙瑪之影像資訊之編碼，而在該編碼之 編碼不—致之情況’參照指定給各影像資訊之 ，气录將該蝙碼予以解碼。

   ΙΜ 第18頁 4 s 8 1 4 Ο &、申請專利範圍 s. —種電碯可讀取之資訊記錄 』—- 專利範圍第1項至第6項中任一項之、 记錄有用如争請 訊。 方法所編碼之影像資^ 9. 一種影像資訊解碼裝置， 8項之資訊記錄媒體依次讀出碼後 自如申請專利範圍第 置、記憶該碼和對應之影像資訊之表，記憶之第一記憶裝 及解碼電路，該解碼電路在儲存於兮^第二記憶裝置、以 :之頭和該識別：：=況，係該織別碼後續之編 〇 =將長度和對應之編碼作為解瑪結 果輪出，而在該編碼之刖頭和該識別碼不一致 照儲存於該第二記憶裝置之表輸出該蝙碼解:罢 i。，-種影像處理裝置]備如申請專利範園二之 影像資訊解碼裝置° 〇

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