TWI300665B - - Google Patents
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Description
1300665 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種區塊解碼方法及系統,尤指一種可 縱向(longitudinal)解碼輸出之區塊解碼方法及系統。 5 【先前技術】 區塊解碼為一種已知之影像壓縮/解壓縮技術,其中廣 .為所知者為JPEG解碼,圖1係一習知之jpeg解碼器10之方 塊圖’其主要係由解碼裝置110、反雜齒排列裝 10置120、反篁化裝置130、反離散餘弦裝置140、色彩空間轉 換裝置150、控制裝置160及一記憶裝置17〇所構成,俾用以 解碼一 JPEG壓縮影像檔1〇〇。而該JPEG壓縮影像檔1〇〇中 k供有關於其壓縮資料流1 〇 1之表格資料1 02及表頭資料 103,此表格資料1〇2包括一編碼表格lu及一反量化表格 15 131等,以當該JPEG解碼器1〇解碼該壓縮資料流1〇〇時,解 . 碼裝置110依據編碼表格ηι而對壓縮資料1〇1執行霍夫曼 解碼,而獲得由一維排列之像素所構成的一維區塊,反鋸 齒排列裝置120依據JPEG標準所規範之鋸齒排列順序而將 該一維區塊排列成由二維排列之像素所構成的二維區塊, 20圖2顯不前述之鋸齒排列順序,箭頭所示即為將一維區塊之 像素排列成二維區塊之像素的順序,其係依序由橫向 (右)、斜向(左下)、下、斜向(右上)等方向排列。 前述反量化裝置13〇係根據反量化表格131而對該二維 區塊執行反量化運算,以獲得一個二維反量化區塊。圖3 5 1300665 顯示此反量化表格131内容之一範例。前述反離散餘弦裝置 140將該二維反量化區塊由頻率域(frequency domain)轉換 為空間域(spatial domain)。前述色彩空間轉換裝置150再將 該二維空間域區塊進行色彩轉換,以將YCbCr格式轉換為 5 RGB袼式,而獲得近似原始影像之解壓縮影像區塊。 控制裝置160則控制整個JPEG解碼流程,以獲得一 RGB袼式的解壓縮影像200。並執行前述解碼裝置11〇、反 鋸齒(de-zigzag)排列裝置120、反量化裝置130、反離散餘 弦裝置140、色彩空間轉換裝置丨5〇等内部暫存器的初始化 10及設定。前述記憶裝置170則暫存該jpeg壓縮影像檔100及 解壓縮影像200。 由前述之JPEG解碼過程可知,jpeg解碼器10需將壓 縮資料流101之區塊依序解碼,再重新組合成一完整的解壓 縮影像200,如以圖4所示之圖像來表示該解壓縮影像2〇〇, 15可瞭解JPEG解碼器1〇係依據圖4中之方向A(橫向)依序解 碼母一區塊41。而當要列印該解壓縮影像2〇〇時,一般印表 機之進紙方向係如圖4中之方向B,並依據圖4中之方向 C(縱向)來擷取該解壓縮影像200之區塊41,故可知JPEG解 碼器10需要先由壓縮資料流1 〇 1解碼出所有區塊41並將之 2〇暫存至記憶裝置170後,才能依據方向c所示擷取該解壓縮 影像200以列印輸出,然隨著影像的解析度之增加,記憶裝 置170亦需加大以儲存大量的資料,以圖4所示具有(Μ+ι)χ (Ν+1)個區塊的解壓縮影像2〇〇為例,如每一區塊包含r、〇 及Β二顏色’母一個區塊所需之記憶空間為8Xgx3位元組, 6 1300665 則JPEG解碼器l〇所需之記憶裝置i7〇的大小將高達(M+l> (N+l)x64x3位元組,因而造成硬體成本高昂。 為避免前述之問題,於USP6298166號專利案中,係在 編碼壓縮時一併紀錄下每個壓縮單元的額外資訊 5 (additional information about compressed units) ’ 這些額外 資訊包括了壓縮單元的位置指標等等。這些額外資訊並不 在JPEG標準規格定義中必需具備的資料,而是提供給特殊 化的JPEG解碼器使用。根據這些額外資訊,评£(}解碼器可 在縱向上解碼並根據影像需旋轉與鏡射的要求重新排列後 10再進打壓縮輸出JPEG檔。前述之技術是在編碼壓縮時作額 外的處理,此系統較適合在數位影像輸入系統内部執行旋 轉與鏡射的功能,對於非數位影像輸入系統如何做縱向處 理則未提及,另外此篇專利中所提及的在頻率域處理影像 鏡射及旋轉的方法,而非在空間域處理影像鏡射及旋轉的 15方法,杈偏向於理論推導,缺乏實作的裝置。由此可知, 習知之JPEG解碼方法在實用性上仍有改善之空間。 【發明内容】 本發明之目的係在提供—種可縱向解碼輸出之區塊 20解碼方法及裝置,俾能節省所需資料緩衝記憶體的大小而 達節省成本之目的,同時,只需些微改^pEG解碼器之結 構,即可做JPEG橫向及縱向區塊解碼,不需要使用特殊的 壓縮格式或-定要在數位影像輸入系統内才能做了服縱 向區塊解碼。 7 1300665 依據本發明之一特色,係提出一種可縱向解碼輸出之 區塊解碼方法,其係對一輸入之壓縮資料流進行解碼以獲 得一具有複數個以行列排列之區塊的解壓縮影像,每一區 塊係由以二維排列之像素構成,且尺個區塊(κ為大於i之正 5整數)構成一最小編碼單元列,該方法包含一掃瞄步驟,對 該壓縮資料流掃瞄,以獲得每一最小編碼單元列在該壓縮 資料流中的起始位址及在該最小編碼單元列中之κ個區塊 之直ML值,一解碼步驟,依據一最小編碼單元列的起始位 ► 址,以由縱向來對區塊執行霍夫曼解碼,而獲得最小編碼 10單元列内κ個區塊之頻率值;一反鋸齒排列步驟,以一反 鋸齒排列順序來對最小編碼單元列個區塊之每個頻率 值進行重排;一反量化步驟,以一反量化表格來將重排後 最小編碼單元列内κ個區塊之頻率值執行反量化運算;一 反離散餘弦轉換步驟,用以將該反量化後之該最小編碼單 15元列内&個區塊由頻率域轉換至空間域,以獲得該最小編 瑪單元列内κ個區塊的空間域係數;一旋轉步驟,用以將 | 該最小編碼單元列内尺個區塊之空間域係數執行一旋轉運 算。 依據本發明之另一特色,係提供一種可縱向解碼輸出 20之區塊解碼裝置,其係對一輸入之壓縮資料流進行解碼以 獲得一具有複數個以行列排列之區塊的解壓縮影像,每一 區塊係由以二維排列之像素構成,κ個區塊(κ為大於i之正 整數)構成一最小編碼單元列,該裝置包含一記憶裝置、一 解碼裝置、一控制裝置、一反鋸齒排列裝置、一反量化裝 8 1300665 置、:反離散餘弦裝置及一旋轉裝置。該記憶裝置用以儲 存,壓縮資料流;該解碼裝置耦合至該記憶裝置,以接收 該壓縮資料流,對該壓縮資料流掃瞄而獲得每一最小編碼 單70列在該壓縮資料流中的起始位址及在該最小編碼單元 5列中之K個區塊之直流值,並儲存至該記憶裝置;該控制 裝置,耦合至該記憶裝置,依據最小編碼單元列的起始位 址及在該最小編碼單元列中之K個區塊之直流值,以由縱 向來對該最小編碼單元列中之K個區塊執行霍夫曼解碼, 而獲付最小編碼早元列内κ個區塊之頻率值,並错存至該 10記憶裝置;該反鋸齒排列裝置耦合至該解碼裝置及該記憶 裝置,以一反鋸齒排列順序來對最小編碼單元列内κ個區 塊之每個頻率值做重排動作;該反量化裝置耦合至該鋸齒 排列裝置,以一反量化表格來將重排後最小編碼單元列内 Κ個區塊之頻率值執行反量化運算;該反離散餘弦裝置躺 15合至該反量化裝置,以將該反量化後之最小編碼單元列内 Κ個區塊之由頻率域轉換為空間域,以獲得該最小編碼單 元列内Κ個區塊的空間域係數;該旋轉裝置耦合至該反離 散餘弦裝置及該記憶裝置,用以將該最小編碼單元列内Κ 個區塊之空間域係數執行一旋轉運算,並將該旋轉化後之 20 該最小編碼單元列内Κ個區塊之空間域係數執行一向上取 樣運算。 【實施方式】 9 1300665 有關本發明之可縱向解碼輸出之區塊解碼裝置之較佳 實施例,係以JPEG解碼為例說明,如圖5所示之方塊圖, 其用以對一輸入之壓縮影像檔1 〇〇進行解碼以獲得一具有 複數區塊201之解壓縮影像200,該複數區塊201係以二維陣 5列方式排列,區塊(i,j)為該解壓縮影像200之第i列第j行之 區塊(i=0〜Μ、j=0〜N,Μ、N為整數),K個區塊(K為大於1 之正整數)構成一最小編碼單元列(Minimum Code Unit Row、MCUR)。該壓縮影像檔loo中提供有關於其壓縮資料 101之表格資料102及表頭資料1〇3,此表格資料1〇2包括一 10 編碼表格111及一反量化表格13 1等。 該區塊解碼裝置50包含一記憶裝置57〇、一解碼裝置 110' —控制裝置160、一反鋸齒排列裝置12〇、一反量化裝 置130、一反離散餘弦裝置14〇、一色彩空間轉換裝置15〇、 及一旋轉裝置180。 15 併請參照圖6所示本發明之可縱向解碼輸出之區塊解 碼方法的流程圖,當欲進行解碼輸出時,如不選擇縱向輸 =,由於本發明之解碼裝置11()、反鋸齒排列裝置12〇、反 量化裝置130、反離散餘弦裝置14〇、色彩空間轉換裝置 15〇及δ己憶裝置570等均可以與傳統jpEG解碼器相同之方 20式運作,因此,本發明之區塊解碼裝置仍可如習知般由橫 向解碼輸出(步驟S620)。 #而§選擇縱向輸出時,以解碼裝置11〇對該壓縮資料流 〇1掃瞄,而產生一掃描表袼112。掃描表格包含每一最 J、扁馬單元列在該壓縮資料流中的起始位址及在該最小編 1300665 — 碼單元列(MCUR)中之K個區塊之直流值,並儲存至該記憶 裝置(步驟S601)。 圖7係一影像200中4:2:2壓縮格式之示意圖。其中, IU、R2、Gl、G2、Β1及 Β2分別為區塊1(701)及區塊 2(702) 5 的紅色(R)、綠色(G)及藍色(Β)成分。經由RGB至YUV轉換 後,分別獲得區塊1及區塊2的YUV成分(Yl、Y2、Ul、U2、 VI及V2)。U1及U2、VI及V2經水平方向向下取樣而分別獲 得U、V區塊。於4:2:2格式中,最小編碼單元列(MCUR1) # 係由標示Yl、Y2、U及V四個區塊所組成。圖8係一影像200 10 中4:2:0壓縮格式之示意圖。Ul、U2、U3及U4、VI、V2、 V3及V4經水平及垂直方向向下取樣而分別獲得U、V區 塊。於4:2:0格式中,最小編碼單元列(MCUR1)係由標示 Yl、Y2、Y31、Y4、U及V六個區塊所組成。 前述之掃瞄係先對該壓縮資料流100執行一霍夫曼解 15 碼,產生該掃描表格112。圖9係該掃描表格112之示意圖, 其中包含直流值及起始位址。於4:2:2格式最小編碼單元列 • (MCUR)中直流值則有四組,分別對應至Yl、Y2、U及V四 個區塊。於4:2:0格式最小編碼單元列(MCUR)中直流值則 有六組,分別對應至Yl、Y2、Y3、Y4、U及V六個區塊。 20 前述控制裝置160接收該壓縮資料流101,並依據掃瞄 表格112所獲得之最小編碼單元列(MCUR)的起始位址,依 縱向(行方向)區塊之順序執行霍夫曼解碼以獲得最小編碼 單元列(MCUR)中區塊内每個頻率值161,並儲存於記憶裝 置570。於此步驟中,由於每一最小編碼單元列(MCUR)在 11 1300665 壓縮資料流101中的起始位址為已知,因此能夠以起始位址 選擇所要解碼之區塊,達成依縱向順序來解碼之效果。 由於在JPEG規格中,每一區塊的直流值(DC)係利用差 動式脈碼調變(Differential Pulse Code Modulation、DPCM ) 5 的方法進行編碼。當控制裝置160依縱向順序來解碼時,最 小編碼單元列(MCUR)中區塊内的直流值無法參照橫向順 序的前一個區塊做差動式脈碼調變(DPCM)。故控制裝置 160以掃描表格112所獲得之正確直流值。 前述反鋸齒排列裝置120係耦合至該記憶裝置570,以 10 依據圖2所示鋸齒排列順序而將最小編碼單元列(MCUR)中 的區塊(i,j)内每個頻率值161做重排動作(步驟S603)。 該反量化裝置130係耦合至該反鋸齒排列裝置120,其 依據圖3之反量化表格13 1對最小編碼單元列(MCUR)中的 二維區塊(i,j)執行反量化運算,以獲得一個二維反量化區 15 塊(i,j)(步驟 S604)。 該反離散餘弦裝置140係耦合至該反量化裝置130,以 將該最小編碼單元列(MCUR)中的二維反量化區塊(i,j)由 頻率域(frequency domain)轉換為空間域(spatial domain)(步驟 S605)。 20 旋轉裝置180係耦合至該該反離散餘弦裝置140,以將 該最小編碼單元列(MCUR)中的二維空間域區塊(i,j)進行 旋轉運算(步驟S606)。旋轉裝置180利用一旋轉表格(圖未 示)對一個二維空間域區塊(i,j)進行旋轉運算。該旋轉運算 之旋轉角度可為〇°、90°、180°或270°。圖10係旋轉裝置180 12 1300665 執行0。旋轉運算之示意圖。由於須依據圖4中之方向A(橫向) 列印,故旋轉裝置180對該二維空間域區塊(i,j)進行重新排 列,再儲存於記憶體,以方便後續之運算。圖11係旋轉裝 置180執行90。旋轉運算之示意圖。由於須依據圖4中之方向 5 A(橫向)列印,旋轉裝置180執行90°旋轉運算後,再對旋轉 後的二維空間域區塊(i,j)進行重新排列,最後儲存於記憶 體,以方便後續之運算。旋轉裝置180執行180。或270。旋轉 運算係為熟習該技術者基於上述說明所能輕易完成,故在 此不予贅述。 10 於編碼時,YUV4:2:2格式在水平方向進行向下取樣運 算。在解碼時,由於已經執行過旋轉運算,故旋轉裝置180 則在垂直方向進行向上取樣運算,以將解碼的Yl、Y2、U 及V四個區塊擴充為解碼的Yl、Y2、Ul、U2、VI及V2六 個區塊。於編碼時,YUV4:2:0格式在水平及垂直方向進行 15 向下取樣運算。在解碼時,旋轉裝置180則在垂直及水平方 向進行向上取樣運算。 該色彩空間轉換裝置150係耦合至該反離散餘弦裝置 140及旋轉裝置180,以將最小編碼單元列(MCUR)中的二維 空間域區塊(i,j)進行色彩轉換,而由YCbCr格式轉換為RGB 20 格式,俾獲得近似原始影像之解壓縮影像之區塊(i,j)(步驟 S607) ° 步驟608判斷是否完成一行最小編碼單元列(MCUR)之 區塊的解碼,如否,則再執行步驟S602〜S607以對下一最 小編碼單元列(MCUR)進行解碼,如是,則可將已完成解碼 13 1300665 之一行最小編碼單元列(MCUR)輸出(步驟S609),再對下一 行最小編碼單元列(MCUR)解碼,直至完成全部的解碼。 圖12說明以記憶裝置570暫存解壓縮影像200之最小編 碼單元列(MCUR)的區塊(i,j)的示意圖,其中,每個最小編 5 碼單元列(MCUR)區塊(i,j)具有複數個(K個)次區塊,每個 次區塊包括64個像素(編號1至64)。於4:2:2格式中,最小編 碼單元列(MCUR)係由標示Yl、Y2、U及V四個區塊所組 成。亦即,一行的最小編碼單元列(MCUR)係對應該解壓縮 影像200中的16行像素。而記憶裝置570僅需暫存該解壓縮 10 影像200之一行最小編碼單元列(MCUR)即可進行列印輸 出。故以YUV4:2:2格式,每一行最小編碼單元列(MCUR) 將產生16列解壓縮影像,故僅需(Μ+1)χ8χ16χ3個儲存位 元組來暫存該解壓縮影像200中的16列解壓縮影像,即可做 到影像縱向輸出。 15 由以上之說明可知,本發明係利用掃瞄壓縮資料流而 獲得解壓縮影像之每一最小編碼單元列在該壓縮資料流的 起始位址,而使得解碼裝置能由縱向來對區塊執行霍夫曼 解碼。再以反鋸齒排列與反量化處理、反離散餘弦轉換、 及經旋轉處理後,可獲得90。旋轉的區塊。由於解碼之方向 20 與印表機輸出之方向一致,因此僅需暫存該解壓縮影像之 一列最小編碼單元列(MCUR)的影像資料即可進行列印輸 出,故可大幅減少所需之記憶空間。且其所處理之壓縮資 料流之格式即為JPEG標準格式,並不需要額外的資訊,而 1300665 解碼之過程亦相容於JPEG標準,因此可與傳統之JPEG解碼 器整合,達成同時支援縱向及橫向解碼的目的。 上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已,本發明所 主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準,而非僅限 5 於上述實施例。 【圖式簡單說明】 圖1係習知JPEG解碼器之方塊圖。 圖2顯示習知JPEG解碼之鋸齒排列順序。 10 圖3顯示習知JPEG解碼之反量化表格之一範例。 圖4顯示一解壓縮影像。 圖5係本發明之縱向解碼輸出之區塊解碼裝置之方塊圖。 圖6係本發明之縱向解碼輸出之區塊解碼方法的流程圖。 圖7係一影像中4:2·.2壓縮格式之示意圖。 15 圖8係一影像中4:2:0壓縮格式之示意圖。。 圖9顯示本發明掃瞄表格的示意圖。 圖10係本發明旋轉裝置執行0°旋轉運算之示意圖。 圖11係本發明旋轉裝置執行90。旋轉運算之示意圖。 圖12顯示本發明以記憶裝置暫存解壓縮影像之最小編碼單 20 元列的示意圖。 【主要元件符號說明】 JPEG解碼器 10 JPEG影像檔 100 壓縮資料流 101 表格資料 102 15 1300665 表頭資料 103 區塊解碼裝置 50 霍夫曼解碼裝置 110 編碼表格 111 掃猫表格 112 反鋸嵩排列裝置 120 反量化裝置 130 反量化表格 131 5 反離散餘弦裝置 140 色彩空間轉換裝置 150 控制裝置 160 頻率值 161 記憶裝置 170 旋轉裝置 180 解壓縮影像 200 複數區塊 201 區塊 41 記憶裝置 570 10 區塊1 701 區塊2 702 16
Claims (1)
1300665 十、申請專利範圍: 1. 一種可縱向解碼輸、出之區塊解媽方法,其係對一輸 入之壓縮資料流進行解碼以獲得一具有複數個以行列排列 之區塊的解壓縮影像,每一區塊係由以二維排列之像素構 5成,且K個次區塊構成一最小編碼單元列,其中κ為大於1 之正整數,該方法包含: 一掃猫步驟’對該壓縮資料流掃瞄,以獲得每一最小 編碼單元列在該壓縮資料流中的起始位址及在該最小編碼 單元列中之K個次區塊之直流值; 〇 一解碼步驟,依據一最小編碼單元列的起始位址,以 由縱向來對區塊執行霍夫曼解碼,而獲得該最小編碼單元 列内K個次區塊之頻率值; 一反錯齒排列步驟,以一反鋸齒排列順序來對該最小 編碼單元列内κ個次區塊之每個頻率值進行重排; 5 一反篁化步驟,以一反量化表格來將重排後最小編碼 單元列内K個次區塊之頻率值執行反量化運算; 一反離散餘弦轉換步驟,用以將該反量化後之該最小 編碼單元列内κ個次區塊由頻率域轉換至空間域,以獲得 該最小編碼單元列内K個次區塊的空間域係數;以及 [〇 一旋轉步驟,用以將該最小編碼單元列内K個次區塊 之空間域係數執行一旋轉運算。 2·如申請專利範圍第1項之方法,其更包含: 一向上取樣步驟,用以將該旋轉化後之該最小編碼單 70列内κ個次區塊之空間域係數執行一向上取樣運算。 17 1300665 3. 如申請專利範圍第2項之方法,其更包含一色彩空 間轉換步驟,以將該向上取樣後的該最小編碼單元列内: 個次區塊之空間域係數進行色彩轉換。 4. 如申請專利範圍第3項之方法,其中,該色彩轉換 5步驟係將YCbCr格式轉換為RGb格式。 5. 如申請專利範圍第4項之方法,其中,該掃瞒步驟 至該色彩空間轉換步驟係重複執行,以將該壓縮資料流中 所有區塊依縱向來解碼。 6. 如申請專利項之方法,其巾,該壓縮資料 10 流係依JPEG標準來壓縮所產生。 7. 如申請專利範圍第丨項之方法,其中,該旋轉運算 之旋轉角度係為0度、90度、180度及270度之其中之一。 8. —種可縱向解碼輸出之區塊解碼裝置,其係對一輸 入之壓縮資料流進行解碼賴得__具有複數個以行列排列 15之區塊的解壓縮影像,每一區塊係由以二維排列之像素構 成,K個次區塊構成一最小編碼單元列,其中κ為大於 正整數,該裝置包含: 一 δ己憶裝置’用以儲存該壓縮資料流; 解碼袁置,耦合至該記憶裝置,以接收該壓縮資料 20流,對該壓縮資料流掃瞄而獲得每一最小編碼單元列在該 壓縮資料流中的起始位址及在該最小編碼單元列中之κ個 次區塊之直流值,並儲存至該記憶裝置; 一控制裝置,耦合至該記憶裝置,依據最小編碼單元 列的起始位址及在該最小編碼單元列中之κ個次區塊之直 18 1300665 >值以由縱向來對该最小編碼單元列中之κ個次區塊執 τ霍夫支解碼而獲得最小編碼單元列内κ個次區塊之頻 率值,並儲存至該記憶裝置; 反鋸齒排列裝置,其_合至該解碼裝置及該記憶裝 5置,以-反鑛齒排列順序來對最小編碼單元列内&個次區 塊之每個頻率值做重排動作; 一反量化裝置,係耦合至該鋸齒排列裝置,以一反量 化表格來將重排後最小編碼單元列内尺個次區塊之頻率值 • 執行反量化運算; 10 一反離散餘弦裝置,係耦合至該反量化裝置,以將反 篁化後之該最小編碼單元列内κ個次區塊由頻率域轉換為 空間域,以獲得該最小編碼單元列内κ個次區塊的空間域 係數;以及 一旋轉裝置,係耦合至該反離散餘弦裝置及該記憶裝 15置用以將β亥最小編碼早元列内Κ個次區塊之空間域係數 執行一旋轉運算,並將該旋轉化後之該最小編碼單元列内 肇 κ個久區塊之該空間域係數執行一向上取樣運算。 9.如申請專利範圍第8項之裝置,其更包含一色彩空 間轉換裝置,係耦合至該記憶裝置,將向上取樣後的該最 20小編碼單元列内Κ個區塊之空間域係數進行色彩轉換。 10·如申請專利範圍第9項之裝置,其中,該色彩轉換 係將YcbCr格式轉換為RGB格式。 11·如申請專利範圍第8項之裝置,其中,該壓縮資料 流係依JPEG標準來壓縮所產生。 1300665 12.如申請專利範圍第8項之裝置,其中,該旋轉運算 之旋轉角度係為0度、90度、180度及270度之其中之一。
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