TWI357756B - Coding system and method for a bit-plane - Google Patents

Description

I 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關資料壓縮，特別是為杳 ^ 了引疋馮貝枓壓縮的區塊切 害丨J (segmentation) 〇 【先前技術】 現今的電子裝置（例如電視機、數位視訊影碟（DVD) 播放器、電腦）通常會於螢幕上重疊顯示出額外的訊息， 此稱為螢幕上顯示（OSD)。〇犯提供給使用者對於電子 裴置更多的功能或控制選擇，例如頻道或音量調整。〇sd 的顯示有文字（character )及圖示（graphic)兩種模式。 此兩種模式的資料皆儲存於記憶體中，例如唯讀記憶體 (ROM)。由於OSD資料係以影像的方式來儲存，^此 所需記憶體容量較大且成本高。 為了可以有效儲存OSD資料，因此需要使用影像壓縮 技術來降低資料的冗餘（redundancy) ^鑑於—般麥像 當中相鄰的像素通常具有相同的亮度值，因此，串長 (mn-length)編碼是通常用來進行影像壓縮的編碼方^ 之一。串長編碼係由亮度值以及相同亮度值之像素數量（亦 1357756 * \ ί- * > 即，串長）所組成。例如，如果連續十二個像素皆具有亮 度值為150，則可以經串長編碼成為二位兀組碼（150, 2)。因此，其壓縮率為6 (=12位元組/2位元組）。即 使串長編碼有助於一般影像的壓縮，然而，對於小尺寸影 像（例如OSD )，串長編碼的資料壓縮效果並不好，更 可能造成資料的擴充（expand )。 ® 鑑於此，因此亟需提出一種有效壓縮技術，用以壓縮 特定影像，特別是OSD影像。 【發明内容】 鑑於上述，本發明的目的之一係藉由切割方式來增進資料壓 縮的效能。 根據本發明實施例之單一位元平面的編碼系統及方 法，區域分離裝置將單一位元平面分離為至少一背景區域 及一前景區域。使用複數個編碼器，分別對背景區域及前 景區域進行編碼。猎由此切割方式’得以增進編碼之效能。 【實施方式】 1357756 · 丨·, 第一圖顯示本發明實施例之一的資料切割 (segmentation)裝置及方法。在本實施例中，係針對螢 幕上顯示（OSD)影像進行切割，然而，本發明實施例也 可以適用於其他影像。先對此OSD影像進行前置處理，例 如向量量化（vector quantization，VQ) 8，又稱為區塊 量化（block quantization )或樣式匹配量化（pattern matching quantization ) ，其使用編碼表 • ( codebook/code table/lookup-table )的方式來對資 料進行編碼，使其從多維度向量空間成為低維度向量空 間。接著，向量量化（VQ) 8的輸出被分離為多個單一位 元平面（bit-plane) 9。每一個單一位元平面係由相同有 效位元所組成。例如’對於一個5位元之影像，可以分離 為五個單一位元平面；其每一像素之亮度值為”0”或”1”， 如第二A圖或第二B圖所示。第一單一位元平面係由最高 ^ 有效位元（MSB)所組成，而第五單一位元平面則由最低 有效位元（LSB)所組成。 如第一圖所示，對單一位元平面影像進行分析或掃描 (方塊10) ’以判定像素列的像素值是否全部為零（”0”）。 接下來，於方塊11中，根據該分析接果將影像分離為多 個區域（area)或片段（segment)，使得每一個區域具 有相同或類似的特性（例如统計特性）。在本實施例中， OSD影像被分離為背景區域ι2Α及前景區域ι2Β。其中， 月景區域12A在本實施例中係定義為包含全零（all zer〇) 像素列之區域，或者’每-像素蘭所有像素值皆相同， 例如皆為零（”〇”）；前景區域12B在本實施例中係定義 為非全零（n〇n-all-zero)像素列之區域，或者，每一像 素列的部分像素值（例如1”）異於其他像素值（例如，，〇’，）。 第二Α圖例示一文字模式之〇SD字形（f〇nt)，第 二B圖則例示一圖示模式之〇SD圖像（ic〇n)。在這些 圖例中’背景區域12A包含兩個不連續部分—上半部背景 120A及下半部背景ι21Α，|比 、 丹旮包含全零（all-zero)像 素列。至於前景區域12R曰,t 々 * i 則包含多個連續之非全零 (non-all-zero)像音列•兮此曰 ’ δ亥則景區域12B至少包含第一 區塊（其至少包含第一非令跫你主， 外王；像素列120Β，位於前景區

域12Β之第一列）以及第—F 昂一&塊（其包含第一非全零像素 列120B之後的其他非全愛彳务龙 非王零像素列121B，直到前景區域 12B的最後一列）。 接下來4吏用個別的編石馬器幻八、12犯、 123B來刀別對上半部背景12()a、下半部背景⑶第 非王零像素列12〇B、其他非全零像素列進行編 :這二、為碼器122A-123B彼此可以是不同的，也可以 疋P刀不同。藉由適當地選擇適合的編碼技術，使得個別 的區塊貝料可以有效地編碼。編碼器122A-123B的有效 矛度通常視個別特定應用之最佳壓縮比、壓縮時間或者兩 者的折衷來決定。另外，可以選擇使用辅助編碼表i24A、

25A 124B、i25B’用以配合或加速編碼器122A 123B 之=碼。這些編碼表124a_125b可以包含統計訊息，例 如影像出現之頻率。編碼器122A-123B的輸出位元串則 儲存於或多個記憶體裝置（例如唯讀記憶體（R〇M))， 而儲存之貧料將於後續被讀取並顯示於顯示裝i(例如電 視螢幕或液晶顯示器）。 第三圖顯示針對第二圖所產生之編碼進行解碼之裝置 及方法。之前儲存於記憶體裝置之位元串1-4被讀取出 來並刀別輸入至解碼器222A、223A、222B、223B， /、係使用和第二圖編碼相對應的解碼技術。另外，可以選 擇使用輔助解碼表224A、225A、2細、225b，用以配 =或加速解碼器222A-223B之解碼。位元串卜4經解碼 器222Α-223Β之解碼後，分別還原產生上半部背景 20Α下半部背景221Α、第一非全零像素列、其 他非全零像素列221r ^

〇 1B。、、坐解碼之區塊22〇A_221B 方塊21予以結合 籍由 右》〇 y . τ 灸心成早一位元平面（方塊20)。所 有早一位70平面經由 斤 18,甘总袖〜★由方塊9加以結合後，進行VQ解碼 —仃第1之向量量化（VQ)8的相對應解碼: 装置=圖:叫發明實施例之編碼器1酬第1)

12B 後 第一非王零像素列120B經串長編碼41 1交’形成早一位亓也 十面串長編碼。由於單一位元平面僅 有像素值，’0，，或’’]，， 3 ，因此使用串長編碼於個別的單一位元 面時’可Μ略掉像素值。接著，再進行霍夫曼 Wn)編瑪幻。在霍夫曼（歸man)編碼43中， 串長、扁螞之出現（/發生）頻率（或其統計特性） (430);接著，4θ 根據此統計特性產生霍夫曼（Huffman) 編碼表432。在雷土 Ώ / 隹天曼（Huffman)編碼表432中，較常 、見的串長編碼被|^較短編碼，而較罕出現的_長編碼 ♦職予較長編碼。霍夫曼（Huffman)編碼器434則根據 极夫曼（Huffman)編碼表⑽2進行編碼，形成霍夫曼編 碼之位元串。 ^^7756 蝽

I , * < 第四B圖顯示本發明實施例之解瑪器222B(第三圖） 裝置及方法，用以將霍夫曼編碼位元串加以解碼，以還原 產生前景區域12B之第一非全零像素列12〇B。在霍夫曼 (Huffman)解碼43B中，霍夫曼（Huffman)解碼2 434B根據霍夫曼（Huffman)編碼表432B進行解焉。 接著，經霍夫曼解碼之位元串由串長解碼器41B再作進一 #步解碼’因而還原得到前景區域12B之第—非全零像素列 120B。 第五八圖顯示本發明實施例之編石馬器i23b(第一圖） 裝置及方法’用以對第-非全零像素列l2〇B之後的其他 非全零像素列：L21B(直到前景區域咖的最後一列）進行 編碼。單-位元平面之區塊首先由二維差距量（ο·) 51進行編碼。 第五B圖顯示本發明實施例之二維差距量（〇ffset) 編石馬之流程圖，第五C圖則顯示一個編碼例子。在步驟51〇 中’於前-像素列中決定出第—位置“。在本實施例中， 此第-位置Μ係定義為第一個出現，且⑴與目標（或 目前）像素值（或顏色）相異，（2)位於目標像素的右方， (3)位於像素值（顏色）轉換處。例如，第五◦圖所 11 1357756 * c » Μ Η 教 示的位置bi即為第-位置，因為其像素值（，]，，（白色） 與目標（或目前）像素值（，，〇，，（黑色））相異，位於目炉 像素的右方，且位於像素值轉換處（由，，〇”轉換為” ^。丁 在步驟511巾，於目前像素列決定出第二位置al。 在本實施财’此第二位置al係定義為：欲編碼像素（亦

即，緊接於經編碼之目標像素右邊的像素）之後第一個像 素值（顏色）轉換處。例如，第五C圖所示的位置al即 為第一位置’因為其位於欲編碼像素之後第一個像素值（顏 色）轉換處（由”1”轉換為”〇，，）。 於步驟512中，決定位置al與位置μ的差距量 (〇ffSet)。在本實施例中，差距量係定義為自位置…至 位置al的橫向距離。例如，在第五C圖巾，自位置bl至 位置al的距離（或差距量）為，，_2”。 繼、·貝參閲第五A圖，接著將差距量編碼再進行霍夫曼 (Huffman)的編碼53。類似於第四A圖，在霍夫曼 (Huffman)編碼53中，首先收集差距量編碼之出現“ 發生）頻率（或其統計特性）（53〇);接著，根據此統 冲特性產生®夫曼（Huffman)編碼表532。在霍夫曼 12 .1 丄W756 *. * 會 (Huffman)編碼表532中’較常出現的差距量編碼被賦 予較短編碼，而較罕出現的差距量編碼被賦予較長編碼。 隹夫曼（Huffman)編碼器534則根據霍夫曼（Huffman) 編碼表532進行編碼，形成霍夫曼編碼之位元串。

第五D圖顯示本發明實施例之解碼器223B(第三圖） «置及方法，用以將霍夫曼編碼位^加以解碼，以還原 產生前景區域12B巾第-非全零像相i細之後的其他 非全零像素列121B(直到前景區域12β的最後一列）。在 霍夫曼（Huffman)解碼咖巾，霍夫曼（Huffm叫 解碼器534B減霍夫曼（Huffman)編躲53犯進行 解碼。接著，經霍夫曼解碼之位元串則進行差距量解媽 用以還原得到前景區域咖中第-非全零像辛列 =3之㈣其他非全零像相121B。差距量解瑪5ib 係由差距量解碼器516配合可儲存前― 區域517來完成差距量解碼。 储存 根^相實施例’藉由切割方“得以增進 =二⑽影像(例如第二A圖第 者）的則景區域12B還可以再作進一步料， 1357756 \ * ‘ , ‘ 進OSD的顯示效能。本發明實施例適用於OSD影像或與 其尺寸相當的影像，然而也可適用於其他尺寸之影像壓縮。 上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定 本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神 下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利 範圍内。 【圖式簡單說明】 第一圖顯示本發明實施例之一的資料切割裝置及方法。 第二A圖例示一文字模式之OSD字形（font)。 第二B圖例示一圖示模式之OSD圖像（icon)。 第三圖顯示針對第二圖所產生之編碼進行解碼之裝置及方 φ 法。 第四A圖顯示本發明實施例之（第一圖）編碼器的裝置及 方法，用以對前景區域之第一非全零像素列進行編碼。 第四B圖顯示本發明實施例之（第三圖）解碼器的裝置及 方法，用以將霍夫曼編碼位元串解碼，以還原產生前景區 域之第一非全零像素列。 第五A圖顯示本發明實施例之（第一圖）編碼器的裝置及 方法，用以對第一非全零像素列之後的其他非全零像素列 14 1357756 進行編石馬 第五B圖顯示本發明 之流程圖。 實施例之二維差距 1 (offset)編碼 第五C圖顯示—個二維差距量編碼的例子。 的裝置 第五D圖顯示本發明實施例之（第解 方法，用以將霍夫曼編竭位元串加以解碼解^ 景區域中第一非八# 還原產生前 非王零像素狀後的其他非全零像素列。 【主要元件符號說明】

8 9 10 11 12A 12B 120A 121A 向量量化 單一位元平面 分析影像 分離為多個區域 月景區域 月1J景區域 上半部背景 下半部背景 120B 第一非全零像素列 121B 其他非全零像素列 122A、123A、122B、123B 編碼器 124A、125A、124B、125B 編石馬表 222A、223A、222B、223B 解碼器 15 1357756 224A、 225A、224B、225B 解碼表 220A 上半部背景 221A 下半部背景 220B 第一非全零像素列 221B 其他非全零像素列 21 結合區塊 20 單一位元平面 籲19 結合單一位元平面 18 VQ解碼器 41 串長編碼 43 霍夫曼（Huffman )編瑪 430 串長編碼之統計 432 霍夫曼（Huffman )編碼表 434 霍夫曼（Huffman )編碼器 • 41B 串長解碼 43B 霍夫曼（Huffman)解碼 432B 霍夫曼（Huffman )編碼表 434B 霍夫曼（Huffman )解碼器 51 二維差距量（offset)編碼 510-1512二維差距量（offset)編碼步驟 53 霍夫曼（Huffman)編碼 16 1357756 530 差距量編碼之統計 532 霍夫曼（Huffman ) 編碼表 534 霍夫曼（Huffman) 編碼器 53B 霍夫曼（Huffman) 解碼 532B 霍夫曼（Huffman) 編碼表 534B 霍夫曼（Huffman ) 解碼器 51B 二維差距量（offset)解碼 516 差距量解碼器 517 前一像素列 17

Claims (1)

1. i * * ， . 1357756 5 ^ 十、申請專利範圍： 1.一種單一位元平面之編碼系統，包含： 一區域分離裝置，用以將單一位元平面分離為至少一背 景區域及一前景區域；及 複數編碼器，用以分別將該背景區域及該前景區域進行 編碼。 Φ 2.如申請專利範圍第1項所述單一位元平面之編碼系統， 其中上述之背景區域包含複數像素列，其中每一該像素列 的所有像素值皆相同。 3. 如申請專利範圍第1項所述單一位元平面之編碼系統， 其中上述之前景區域包含複數像素列，其中每一該像素列 中至少有一像素值異於其他像素值。 4. 如申請專利範圍第1項所述單一位元平面之編碼系統， 更包含一背景區塊分離裝置，用以將該背景區域分離為上 半部背景區塊及下半部背景區塊。 5. 如申請專利範圍第4項所述單一位元平面之編碼系統， 更包含一前景區塊分離裝置，用以將該前景區域分離為第 18 1357756 · It ^ * * » s . ' 一區塊，其包含該前景區域之第一像素列；及第二區塊， 其包含該第一像素列之後的其他複數像素列。 6. 如申請專利範圍第1項所述單一位元平面之編碼系統， 更包含複數編碼表，用以分別配合該複數編碼器。 7. 如申請專利範圍第1項所述單一位元平面之編碼系統， ® 更包含一向量量化（VQ)編碼器，用以對影像進行編碼。 8. 如申請專利範圍第7項所述單一位元平面之編碼系統， 更包含一單一位元平面分離裝置，用以將該向量量化（VQ) 編碼器所產生之編碼影像分離為複數單一位元平面。 9. 如申請專利範圍第5項所述單一位元平面之編碼系統， ^ 更包含複數解碼器，用以分別對經編碼之該上半部背景區 塊、該下半部背景區塊、該第一區塊及該第二區塊進行相 對應之解碼。 10. —種單一位元平面之編瑪方法，包含： 將單一位元平面分離為至少一背景區域及一前景區 域；及 19 1357756 g .‘食， i y . ‘ 分別將該背景區域及該前景區域進行編碼。 11. 如申請專利範圍第10項所述單一位元平面之編碼方 法，其中上述之背景區域包含複數像素列，其中每一該像 素列的所有像素值皆相同。 12. 如申請專利範圍第10項所述單一位元平®之編碼方 ® 法，其中上述之前景區域包含複數像素列，其中每一該像 素列中至少有一像素值異於其他像素值。 13. 如申請專利範圍第10項所述單一位元平面之編碼方 . j 法，更包含一背景區塊分離步驟，用以將該背景區域分離 為上半部背景區塊及下半部背景區塊。 ® 14.如申請專利範圍第13項所述單一位元平面之編碼方 法，更包含一前景區塊分離步驟，用以將該前景區域分離 為第一區塊，其包含該前景區域之第一像素列；及第二區 塊，其包含該第一像素列之後的其他複數像素列。 20 1357756 声 4 Λ 15.如申請專利範圍第10項所述單一位元平面之編碼方 法，更包含提供複數編碼表，用以分別配合該背景區域、 前景區域之編碼。 16.如申請專利範圍第10項所述單一位元平面之編碼方 法，更包含一向量量化（VQ)編碼步驟，用以對影像進行 編碼。 17. 如申請專利範圍第16項所述單一位元平面之編碼方 法，更包含一單一位元平面分離步驟，用以將該向量量化 (VQ)編碼之影像分離為複數單一位元平面。 18. 如申請專利範圍第14項所述單一位元平面之編碼方 法，更包含一解碼步驟，用以分別對經編碼之該上半部背 景區塊、該下半部背景區塊、該第一區塊及該第二區塊進 行相對應之解碼。 21