TWI382361B - 來源圖像編碼之方法與系統以及解碼壓縮圖像之方法與系統 - Google Patents

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Description

來源圖像編碼之方法與系統以及解碼壓縮圖像之方法與系統
本發明係有關於圖像編碼與解碼，更具體的，係有關於隨機存取壓縮圖像之系統與方法。
在觀看圖像時，使用者可能會希望放大圖像之部分以觀看細節。當使用者選擇圖像之特定部分時，一圖像解碼方法將整個圖像全部解碼，然後將選擇的部分顯示在螢幕上。但是，對不顯示(non-displaying)部分的圖像使用此解碼方法，會相當消耗時間。
有鑑於此，本發明提供一種具有隨機存取能力之編碼及解碼壓縮圖像的系統與方法。
本發明提供一種對一來源圖像編碼之方法，藉由一圖像編碼單元執行，其中該來源圖像包含被分割為複數個資料單元，每個資料單元為8乘8的大小。該方法包含：對於每個資料單元進行離散餘弦轉換(DCT)，經過量化後產生該資料單元量化直流係數(quantized DC coefficient)，以及該資料單元之63個量化交流係數(quantized AC coefficient)；這些係數經過熵編碼(Entropy Coding)後，；產生一不定長度之編碼位元流。圖像編碼單元每處理一個或複數個資料單元，便插入一個重啟標誌(restart marker)，重啟圖像編碼單元，並在隨機存取表 中記錄該重啟標誌的偏移量。此圖像編碼單元重複對資料單元進行處理，最後產生一壓縮圖像，包含該編碼位元流以及該隨機存取表。
本發明另提供一種編碼一來源圖像之系統，其包含複數個資料處理單元，該系統包含：一圖像編碼單元，對於每個資料單元進行離散餘弦轉換(DCT)，經過量化後產生該資料單元量化直流係數(quantized DC coefficient)，以及該資料單元之63個量化交流係數(quantized AC coefficient)；這些係數經過熵編碼(Entropy Coding)後，；產生一不定長度之編碼位元流。圖像編碼單元每處理一個或複數個資料單元，便插入一個重啟標誌(restart marker)，重啟圖像編碼單元，並在隨機存取表中記錄該重啟標誌的位移量。此圖像編碼單元重複對資料單元進行處理，最後產生一壓縮圖像，包含該編碼位元流以及該隨機存取表。
本發明另提供一種用於解碼一壓縮圖像之方法，該壓縮圖像包含一編碼位元流與一隨機存取表，該方法藉由一圖像解碼單元執行，包含：從該壓縮圖像獲取該隨機存取表，其包含複數個偏移量；找到對應於要被解碼之該編碼位元流之偏移量；解碼位於該偏移量之編碼位元流；以及顯示該解碼結果。
本發明另提供一種用於解碼一壓縮圖像之系統，該壓縮圖像包含一編碼位元流與一隨機存取表，該系統包含：一顯示器；以及一圖像解碼單元，用於從該壓縮圖 像獲取該包含複數個偏移之該隨機存取表，找到對應於要被解碼之該編碼位元流之偏移量，解碼位於該偏移量之編碼位元流並且將該解碼結果顯示在該顯示器上。
本發明藉由添加重啟標誌以消耗較少記憶體而獲取對圖像之隨機存取能力。
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。所屬技術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相當中所提及的「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，過透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。
本發明揭示了一種圖像處理系統，其可隨機存取壓縮之圖像。該系統由一編碼器與一解碼器組成。需要注意的是，編碼器與解碼器可以實現在一個電子裝置中或者在不同的電子裝置中。
本發明提供一種應用於電子裝置中產生包含隨機存 取訊息之壓縮圖像的方法，其中電子裝置可為包含/不包含數位照相機模組之數位照相機，行動電話，個人數位助理(PDA)等等。第1圖顯示一可應用之硬體環境，其係一電子裝置包含一處理單元，即圖像編碼器110，其也可為一圖像編碼單元；一記憶體裝置130；一儲存裝置150；以及一數位照相機模組170。數位照相機模組可能需要一來源圖像(source image)100，或者該來源圖像儲存在如動態隨機存取記憶體(DRAM)，同步動態隨機存取記憶體(SDRAM)，快閃(flash)記憶體或類似之記憶體裝置130中，或者如CF、MS、SM、SD等儲存卡，裝載於儲存裝置150內。數位照相機模組170包含一圖像感測器模組，其包含多個(multiple)電荷耦合裝置(Charge Couple Device, CCD)圖像感測器，互補金氧半導體(CMOS)圖像感測器等裝置用於以變化電荷方式記錄光線的強度。為了將圖像感測器模組中的內容轉換為一數位格式，數位照相機模組170之一圖像信號處理器(Image Signal Processor，ISP)將變化電量(variable charges)數量化(quantify)為色彩的離散數值以產生來源圖像100。來源圖像100包含許多像素資料(pixel data)，一般包含有R，G，B成分，其係由ISP 311以既定解析度如640*480，1024*768等量化而成。本發明之數位照相機模組並非必須要安裝在電子設備上，例如，圖像變碼器(image transcoder)及類似裝置。因此，來源圖像100可由另外的電子裝置產生並輸出，接著，該電子裝置將該輸出的來 源圖像100接收並儲存在記憶體裝置130或儲存媒體151中。處理單元/圖像編碼器110藉由用如JPEG(Joint Photographic Experts Group)等壓縮格式將來源圖像100編碼以產生一壓縮圖像(compression image)200。壓縮圖像200更被儲存至記憶體裝置200或儲存媒體151，或傳送至另一電子裝置以進行遠程儲存(remote storage)或解碼。在壓縮來源圖像100過程中，處理單元/圖像編碼器110產生一包含多個重啟(restart)標誌的編碼位元串流，一記錄多個隨機存取點之(random access point)隨機存取表(random access table)，其中每一隨機存取點代表該編碼位元串流的一偏移(offset)，並將該編碼位元串流與隨機存取表封裝(encapsulate)進壓縮圖像200。需要了解，壓縮圖像200一般儲存在文件形式中。
為了產生該壓縮圖像200，需要來源圖像100，並且其中每一最小碼單元(Minimum Code Unit，MCU)的RGB資料單元都要轉換為YUV資料單元。YUV係用於表示數位圖像成分，是兩種主要色空間(color space)的一種，另一種是RGB。YUV與RGB的區別是，YUV用亮度與兩個色差信號(color difference signal)來表示色彩，而RGB是用紅色，綠色與藍色來表示色彩。在YUV中，Y是指亮度(luminance)，U是藍色減亮度(B-Y)，V是紅色減亮度(R-Y)。一般，如第2圖所示，每一資料單元包含8×8個像素。
為了壓縮頻寬，進一步可以比Y更低的採樣率採樣 U與V，這就是技術上所說的”彩度次採樣(chrominance subsampling)”或”彩度降採樣(chrominance down-sampling)，，。其表示丟棄(discard)圖像信號中的一些色彩訊息，但是並不丟棄亮度訊息。YUV是指定為”4:m:n”格式。其中”4”一般表示採樣率為13.5MHz。後面的兩位分別表示U與V的採樣率。後面配合附圖進行更描述了不同的圖像格式。第3a圖是一4:4:4格式的實施例示意圖，其中U與V都以與亮度一樣的採樣率進行採樣。當採用4:4:4格式時，一個MCU可包含(Y，U，V)資料單元。
第3b圖係為一4:2:2同步採樣(co-sited)格式之實施例之示意圖，其中U與V以Y的水平解析度的一半進行採樣。其中，，同步採樣”意思是U/V的採樣是與Y的採樣同時進行的。當採用4:2:2同步採樣格式時，一個MCU可包含4個資料單元(Y1 ，Y2 ，U1'2 ，V1'2 )。第3c圖係為一4:2:0格式之實施例之示意圖，其中的”0"表示U與V可以Y的垂直解析度的一半採樣率來採樣。當採用4:2:0格式時，一個MCU可包含6個資料單元(Y1 ，Y2 ，Y3 ，Y4 ，U1'2'3'4 ，V1'2'3'4 )。
在亮度降採樣之後，每一來源圖像100的結果Y，U，V資料單元被編碼，其中編碼係透過向前離散余弦轉換(Forward Discrete Cosine Transform，FDCT)，量化(quantization)，掃描長度編碼(Run Length Encoding，RLE)，熵編碼(entropy encoding)以及類似編碼方法。第4 圖係一實施例，顯示來源圖像100(參考第1圖)的一資料單元之編碼流程的流程圖，係由處理單元/圖像編碼器110(參考第1圖)執行。首先取得資料單元的Y，U或V資料(步驟S411)。根據一配置設置與該資料單元所處的目前位置決定一重啟標誌插入旗標(restart mark insertion flag)(步驟S413)。配置設置指示一既定的插入策略(insertion policies)。一第一插入策略可指示為每一資料單元前插入一重啟標誌，一既定模式。一第二插入策略可指示為每一MCU前插入一重啟標誌。一第三插入策略可指示為每隔一定數量的MCU前插入一重啟標誌，例如每兩個或更多的MCU。當一資料單元前需要插入一重啟標誌時，該重啟標誌插入旗標就會被設為TRUE。否則，該重啟標誌插入旗標就被設為FALSE。舉例來說，當配置設置指示為該第一插入策略時，每一資料單元的重啟標誌插入旗標都設為TRUE。再舉例來說，當該配置設置指示該第二插入策略時，該重啟標誌插入旗標設為TRUE，並且一資料單元是一MCU的開始的(beginning)Y，U或V資料單元。再舉例如下，當配置設置指示為該第三插入策略，即在每兩個MCU前插入一重啟標誌時，該重啟標誌插入旗標設為TRUE，一資料單元即為該MCU的開始的Y，U或V資料單元，並且前一(prior)MCU之前無重啟標誌插入。
藉由向前離散余弦轉換(FDCT)公式將資料單元的Y，U或V資料轉換為一組頻率(也被叫做DCT係數)(步 驟S421)。舉例來說，當一個資料單元由8×8像素組成時，該資料單元的每一像素之頻率可由下述FDCT公式計算得到： 其中若u，v=0，則C u ，C v =1/√2，其他情況C u ，C v =1，S yx 表示該資料單元之第y列與第x行的真正資料(real data)。結果為一8×8的轉換係數陣列(transform coefficient array)，其中該(0，0)元素為DC(0頻率)係數，且具有增大(increasing)的垂直與水平的索引值(index value)的記錄(entry)以表示更高的垂直與水平的空間頻率(spatial frequencies)。在結果陣列中(0，0)以外的元素一般被稱做AC係數。第5圖係為一DCT的原理示意圖，用於將一時域資料單元轉換為一頻域資料單元。
該資料單元的轉換DCT係數係根據一既定的亮度基礎表(luminance base table)或一既定的彩度基礎表(chrominance base table)量化而成的(步驟S423)。第6a圖係提供一用於量化亮度(Y)DCT係數的一實施例之亮度基礎表610。第6b圖係提供一用於量化彩度(U或V)DCT係數的一實施例之彩度基礎表630。資料單元中每一亮度或彩度DCT係數被劃分至一亮度基礎表或一彩度基礎表中相應之量化量(quantization scale)，其一般為整數，其中該資料單元為一頻域塊(frequency-domain block)。然後將該等劃分係數整化(round)為最接近的整數。每一亮度與彩度DCT係數S vu 可根據亮度基礎表610 或彩度基礎表630用下列公式量化： 其中S vu 表示第v列，第u行一個亮度或彩度的DCT係數。而Q v u 代表一在亮度基礎表610或彩度基礎表630中第v列與第u行存在的一個量化量。
根據重啟標誌插入旗標決定一預測值(predictor)(步驟S431)。當重啟標誌插入旗標為TRUE時，該預測值被設為0，否則，該預測值被設為一之前(prior)Y，U或V資料單元的(0，0)元素的值，也被稱做之前(prior)Y，U或V資料單元的一之前(prior)DC係數或一DC差值。根據該量化的DC係數與該決定的預測值決定資料單元位於(0，0)元素的值(步驟S433)。資料單元在(0，0)元素的值可藉由下列公式計算得到：Diff=zz(0)-pred；其中”Diff”代表該資料單元位於(0，0)元素的結果值，zz(0)代表由步驟S423產生的量化DC係數。而”pred”代表由步驟S431決定的預測值。需要了解的是，當該重啟標誌插入旗標為TRUE時，結果值為該量化的DC係數。而當該重啟標誌插入旗標為FALSE時，該結果值為一DC係數，該係數係藉由一之前Y，U或V資料單元在(0，0)元素的值減去該量化DC係數而得到的。即，當該重啟標誌插入旗標為TRUE時，資料單元在(0，0)元素的值是獨立於前面(previous)的編碼結果。否則，該資料單元在(0，0)元素的值因應前面的編碼結果變化而變 化(vary)。第7a圖為當重啟標誌插入旗標為FALSE時，一些資料單元在編碼中[0，0]元素的計算示意圖。舉例來說，如圖所示，資料單元Y3 的[0，0]元素為Diff[Y3 ]=DC[Y3 ]-Diff[Y2 ]，資料單元U3'4 在[0，0]元素為Diff[U3'4 ]=DC[U3'4 ]-Diff[U1'2 ]，而資料單元V3'4 在[0，0]元素為Diff[V3'4 ]=DC[V3'4 ]-Diff[V1'2 ]。第7b圖為當重啟標誌插入旗標分別為TRUE與FALSE之一時，一些資料單元在編碼中[0，0]元素的計算示意圖。舉例來說，如圖所示，當編碼資料單元Y1 ，Y2 ，U1'2 ，V1'2 與Y4 時，重啟標誌插入旗標為FALSE，結果使得資料單元Y1 ，Y2 ，U1'2 ，V1'2 與Y4 的[0，0]元素分別因應前面(prior)的資料單元變化。當編碼資料單元Y3 ，U3'4 與V3'4 時，重啟標誌插入旗標為TRUE時，結果造成Y3 ，U3'4 與V3'4 資料單元在[0，0]元素獨立於前面的資料單元。
請參考第4圖，當該決定的重啟標誌插入旗標為TRUE時，提供一重啟標誌(步驟S451)。所有量化的DCT係數藉由一零掃描長度編碼(RLE)順序(sequential)編碼以產生一RLE碼串流(步驟S452)。更具體的，當決定的重啟標誌插入旗標為TRUE時，該RLE碼串流位於重啟標誌鄰近，否則，該RLE碼串流位於前面RLE碼串流鄰近(步驟S452)。該重啟標誌可被一解碼器識別，指示資料單元(0，0)元素的值是一量化的DC係數，獨立於之前的Y，U或V資料單元的(0，0)元素的值。第8a圖顯示根據第7b圖一包含從M81至M85三個重啟標誌的RLE 串流的實施例之示意圖。如第9圖所示，量化的DCT係數，計算的DC差值與資料單元插入的重啟標誌都順序地以鋸齒狀(zig-zag)排列，以產生一RLE碼串流。結果，每一量化的亮度或彩度DC係數或差值被編碼進一包含大小(size)與幅度(amplitude)的RLE碼組合，其中該幅度儲存量化的亮度或彩度DC係數或DC差值之補值(compliment)，而大小儲存了幅度的長度(以位元計)。每一量化的亮度或彩度AC係數除了”0”係數都被編碼進一包含一掃描長度(run-length)，一大小與一幅度之組合，其中該掃描長度儲存在該量化AC係數之後的連續的量化為”0”的AC係數的總數，該幅度儲存量化AC係數之補值，該大小儲存該幅度的長度(以位元計)。舉例來說，當在一量化的”非0”AC係數之後跟著連續的7個量化為”0”的AC係數，量化非0的AC係數的掃描長度即為”7”。
請參考第4圖，產生之RLE碼流藉由一熵編碼方法根據一亮度DC係數/差值映射表，以亮度AC係數映射表，一彩度DC係數/差值映射表與一彩度AC係數映射表編碼，以產生一可變長度編碼(Variable Length Coding，VLC)位元流(步驟S453)。熵編碼方法用較短的碼對較常出現的編碼值。更具體而言，根據亮度DC係數/差值映射表，熵編碼方法將包含一量化亮度DC係數/差值之RLE碼之每一大小轉換為一碼字(code word)，例如霍夫曼碼字(Huffman code word)。包含一量化彩度DC係數/差值 的每一RLE之大小根據彩度DC係數/差值映射表轉換為一碼字。熵編碼方法將包含一量化亮度之”非0”AC係數之RLE的每一掃描長度/大小根據亮度AC係數映射表轉換為一碼字。包含一量化彩度”非0”AC係數的RLE碼的每一掃描長度/大小根據彩度AC係數映射表轉換為一碼字。第10a圖與第10b圖係亮度DC係數/差值映射表910與亮度AC係數映射表930之示意圖。舉例來說，包含一亮度AC係數，其為包括一掃描長度”1”、一大小”4”、一幅度”0111”之RLE根據亮度AC係數映射表930轉換為一碼字：”1111101100111”。需要了解，產生之VLC位元流的資料單元有一重啟標誌(若有需要的話)會根據以前(former)的資料單元附加至之前(previous)之編碼位元流。
請參考第4圖，一隨機存取表(random access table)儲存該編碼位元流之資料單元之一偏移(offset)，其係指向編碼位元流之一特定位置(步驟S455)。當該重啟標誌插入旗標為TRUE時，該偏移指向資料單元之前的插入的重啟標誌的開始位置，或是資料單元的開始位置；當該重啟標誌插入旗標為FLASE時，該偏移指向VLC位元流的資料單元的開始位置。需要注意的是，一解碼器可藉由偏移以前進(forward)/返回(return)至該產生的VLC位元流一特定位置，從而解碼剩餘部分。隨機存取表可儲存在一易失性記憶體以高效存取，以及/或儲存於一非易失性記憶體或儲存媒體以於發生意外電源故障或 錯誤時防止資料丟失。所屬技術領域中具有通常知識者可了解，當該重啟標誌插入旗標為FALSE時，可修改該步驟為不儲存任何東西至隨機存取表以提升性能。第11a圖係顯示了一實施例之VLC位元流及一實施例之隨機存取表A100之示意圖。隨機存取表A100儲存多個偏移，每一偏移指向一資料單元之開始，或指向對應一資料單元之重啟標誌。第11b圖係顯示另一VLC位元流之實施例及一隨機存取表A110之示意圖。隨機存取表A110儲存多個偏移，每一指向鄰近一重啟標誌之一資料單元之開始之一位置。
在來源圖像100(見第1圖)所有資料單元都編碼後，產生包含該產生的VLC位元流與隨機存取表之壓縮圖像200(見第2圖)。第12圖顯示了一JPEG圖像10000之資料結構。其包含兩個锚點(anchor)，圖像開始(Start-Of-Image，SOI)11000，圖像結束(End-Of-Image，EOI)15000，以及框資料(frame data)13000。該框資料13000包含：表/雜項(Tables/Misc)131000，一框標頭(frame header)13300，掃描資料13500。表/雜項13100儲存亮度基礎表610(見第6a圖)以及彩度基礎表630(見第6b圖)。表/雜項13100可更儲存產生之隨機存取表。掃描資料13500包含表/雜項13510，一掃描標頭13530，以及包含重啟標誌的產生之VLC位元流13550。表/雜項13510儲存一亮度DC差值映射表，一亮度AC係數映射表，一彩度DC差值映射表以及一彩度AC係數映射表。該表/雜 項13510可更儲存該產生之隨機存取表。
第13圖顯示一可應用於一電子裝置之硬體環境之示意圖。包含一處理單元/圖像解碼器C110(也可作為一圖像解碼單元)，一記憶體裝置C130，一儲存裝置C150，以及一螢幕C170。一個以如JPEG(Joint Photographic Experts Group)格式等特定格式壓縮的壓縮圖像C200可儲存在如DRAM(Dynamic Random Access Memory)，同步DRAM(Synchronous DRAM)，快閃記憶體裝置等記憶體裝置C130中。或是一儲存媒體C151，如CF卡(Compact Flash)，記憶條(memory stick)，SD記憶卡或類似裝載於儲存裝置C150中。螢幕C170可為一CSTN顯示器，一TFT-LCD顯示器，一OLED顯示器或類似裝置。壓縮圖像C200之內容細節與產生過程都遵從以上描述。處理單元/圖像C110決定一解碼開始點(decoding start point)，然後將壓縮圖像C200解碼並將解碼結果顯示於顯示器C170上。
第14圖係以具有隨機存取控制之圖像解碼之實施例示意圖，由處理單元/圖像解碼器C110執行。該編碼位元流係藉由順序執行下列操作完成解碼以產生解碼圖像部分。隨機存取控制B100，熵解碼B200，零掃描長度解碼B300，逆量化B500，以及反離散余弦轉換(IDCT)B700。隨機存取控制B100從一壓縮圖像文件(例如第11a圖之A100)獲取一隨機存取表B110，找到對應於待解碼之編碼位元流之部分的一偏移，取得相應之部 份，輸出至熵解碼B200。隨機存取控制B100可更跳過(skip)對應之找到的偏移前沒有重啟標誌的幾個資料單元或MCU編碼位元流之片段(segment)。與步驟S452(見第4圖)不同的是，熵解碼B200根據映射表B210將輸入之編碼位元流之VLC碼字(例如霍夫曼碼字)轉換為RLE碼以產生一可變長度解碼(Variable Length Decoding，VLD)碼流。其中映射表包括如上所述之亮度DC差值映射表，亮度AC係數映射表，彩度DC差值映射表以及彩度AC係數映射表。
不同於步驟S451(見第4圖)，零掃描長度解碼B300解碼之前產生的VLD碼流(code stream)以獲取一系列(series)的包含重啟標誌的RLE碼組合。每一RLE碼組合轉換成量化Y，U或V的DC係數或DC差值，或是量化的Y，U或V的AC係數。對於每一資料單元，量化的Y，U或V的AC係數之鋸齒序列(sequence)，如第9圖所示，重新排佈成一原始序列(original sequence)藉以掃描一資料單元。需要注意的是，當Y，U或V資料單元前存在重啟標誌時，其中(0，0)元素係一量化之Y，U或V的DC係數，並由一系列量化的亮度或彩度AC係數跟隨其後。也就是說，其中，該(0，0)元素獨立於前一對應的Y，U或V資料單元。當Y，U或V資料單元前沒有重啟標誌時，其中(0，0)元素係一量化的Y，U或V的DC差值，並由一系列的量化Y，U或V的AC係數所跟隨其後，而資料單元之量化Y，U或V的DC係數藉由加上之前 對應的Y，U或V資料單元來計算。第15圖顯示了沒有重啟標誌在前的資料單元的DC係數的計算示意圖。舉例來說，資料單元Y3的量化DC係數為DC[Y3 ]=Diff[Y3 ]+DC[Y2 ]，資料單元U3'4 的量化DC係數為DC[U3'4 ]=Diff[U3'4 ]+DC[U1'2 ]，而資料單元V3'4 的量化DC係數為DC[V3'4 ]=Diff[V3'4 ]+DC[V1'2 ]。
與步驟S423(見第4圖)不同，每一資料單元的量化DC與AC係數係根據既定的亮度與彩度基礎表B510(請參考第6a圖中的610與第6b圖中的630)而被逆量化(de-quantized)操作，以產生逆量化的DCT係數。請參考第14圖，逆量化B500將每一量化的亮度或彩度的DC或AC係數Sq uv 乘以(multiply)對應的亮度基礎表或彩度基礎表的量化範圍(quantization scale)，如第6b圖中的610或630，以產生一逆量化的亮度或彩度DCT係數S vu 。舉例來說，每一量化的亮度或彩度DC或AC係數Sq vu 可能根據亮度基礎表610或彩度基礎表630藉由以下逆量化等式被逆量化：Svu =Sqvu ×Qvu ，其中Sq vu 表示亮度或彩度資料單元中第v列第u行的一量化的亮度或彩度DC或AC係數，而Q vu 表示一亮度基礎表610或彩度基礎表630中的亮度或彩度資料單元之第v列第u行的量化範圍。
與步驟S421(見第4圖)不同，每一Y，U或V資料單元的每一逆量化DCT係數都藉由一IDCT公式轉換成 解碼之Y，U或V資料。舉例來說，當一資料單元係由8×8像素組成，該資料單元的每一像素解碼之Y，U或V資料可藉由下面IDCT公式計算：. 其中，當u，v=0時，C u ，C v =1/√2，其他情況C u ，C v =1，S vu 表示一資料單元第y列第x行的DCT係數。需要注意的是，在顯示之前，資料單元的每一像素解碼之Y，U或V資料可更進一步執行色彩插補(color interpolation)與色彩空間轉換(color space transform)等操作。
隨機存取壓縮圖像之方法，或者其中一部分可用有形媒體(tangible media)儲存之程式代碼(例如，指令)形式實施，其中有形媒體可如軟式磁片，CD-ROM，硬碟，或其他機器可讀之儲存媒體，其中，程式碼係裝載於機器中，並由機器來執行，例如計算機，DVD recorder或類似，機器就成為實施本發明之裝置。本發明所揭示之方法也可以程式碼的形式透過傳輸媒體進行傳輸，如電線，電纜，光纖或其他傳輸媒體，其中當一機器接收，裝載並執行該程式碼，例如計算機，該機器就成為實施本發明之裝置。當用一通用處理器裝載程式碼，程式碼與處理器結合以提供類似邏輯電路操作的特定裝置。
上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安 排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。
100‧‧‧來源圖像
110‧‧‧處理單元/圖像編碼器
130‧‧‧記憶體裝置
150‧‧‧儲存裝置
151‧‧‧儲存媒體
170‧‧‧數位照相機模組
200‧‧‧壓縮圖像
M81、M83、M85‧‧‧片段
S411~S455‧‧‧步驟
610‧‧‧亮度基礎表
630‧‧‧彩度基礎表
910‧‧‧亮度DC係數/差值映射表
930‧‧‧亮度AC係數映射表
A100、A110‧‧‧隨機存取表
10000‧‧‧SOI
13000‧‧‧框資料
15000‧‧‧EOI
13100‧‧‧表/雜項
13300‧‧‧框標頭
13500‧‧‧掃描資料
13510‧‧‧表/雜項
13530‧‧‧掃描標頭
13550‧‧‧VLC位元流
C170‧‧‧顯示器
C110‧‧‧處理單元/圖像編碼器
C130‧‧‧記憶體裝置
C150‧‧‧儲存裝置
C151‧‧‧儲存媒體
C200‧‧‧壓縮圖像
B100‧‧‧隨機存取控制
B110‧‧‧隨機存取表
B200‧‧‧熵解碼
B300‧‧‧零掃描長度解碼
B210‧‧‧映射表
B500‧‧‧逆量化
B700‧‧‧IDCT
B510‧‧‧基礎表
第1圖係顯示一本發明一電子裝置之硬體環境示意圖。
第2圖係顯示一資料單元之示意圖。
第3a圖係顯示一4:4:4格式之示意圖。
第3b圖係顯示一4:2:2同步格式之示意圖。
第3c圖係顯示一4:2:0格式之示意圖。
第4圖係顯示一來源圖像之一資料單元之一編碼流程之實施例之流程圖。
第5圖係顯示將一時域資料單元轉換為一頻域資料單元之DCT之原理示意圖。
第6a與6b圖顯示實施例之亮度與彩度基礎表之示意圖。
第7a圖係當重啟標誌插入旗標為FALSE時，編碼數個資料單元時[0，0]元素之計算之示意圖。
第7b圖係當重啟標誌插入旗標分別為TRUE或FALSE時，編碼數個資料單元時[0，0]元素之計算之示意圖。
第8a圖顯示根據第7a圖之沒有包含重啟標誌的RLE流。
第8b圖顯示根據第7b圖之包含三個重啟標誌的 RLE流。
第9圖顯示以鋸齒排佈之實施例之示意圖。
第10a與10b圖係顯示實施例之亮度DC差值映射表與亮度AC係數映射表。
第11a與11b圖係顯示實施例之VLC位元流與一實施例之隨機存取表。
第12圖係為一實施例之JPEG圖像之資料結構之示意圖。
第13圖係為一電子裝置之硬體環境之示意圖。
第14圖係為一藉由隨機存取控制解碼一圖像之示意圖。
第15圖係為資料單元後無重啟標誌之資料單元之DC係數之計算示意圖。
100‧‧‧來源圖像
110‧‧‧處理單元/圖像編碼器
130‧‧‧記憶體裝置
150‧‧‧儲存裝置
151‧‧‧儲存媒體
170‧‧‧數位照相機模組
200‧‧‧壓縮圖像

Claims (27)

  1. 一種對一來源圖像編碼之方法，藉由一圖像編碼單元執行，其中該來源圖像包含複數個資料單元，該方法包括：產生一第一資料單元之一第一量化DC係數與該第一資料單元之複數個第一AC係數；根據該第一量化DC係數決定該第一資料單元在(0，0)元素的一第一值；藉由將決定之該第一值與該等第一AC係數編碼以產生該第一資料單元之一第一可變長度編碼流；產生一包含重啟標誌之編碼位元流，其中該重啟標誌位於該第一資料單元之該第一可變長度編碼流之前；儲存一第一偏移，其係指向對應於一隨機存取表中之該編碼位元流之一特定位置；以及產生包含該編碼位元流與該隨機存取表之一壓縮圖像。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之對一來源圖像編碼之方法，更包括：產生一第二資料單元之一第二量化DC係數與該第二資料單元之複數個第二AC係數；根據該第二量化DC係數決定該第二資料單元在(0，0)元素之一第二值；藉由將該決定之第二值與該等第二AC係數編碼，以產生該第二資料單元之一第二可變長度編碼位元流； 產生該編碼位源流，更包含該第二資料單元之該第二可變長度編碼流；以及儲存一第二偏移，其係指向該隨機存取表中該編碼位元流之該第二可變長度編碼流之開始。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之對一來源圖像編碼之方法，其中該第一資料單元在(0，0)元素之該第一值係該第一量化DC係數，而該第二資料單元在(0，0)元素的該第二值係藉由從前一資料單元之(0，0)元素的一量化DC係數或一量化DC差值減去該第二量化DC係數。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之對一來源圖像編碼之方法，更包含：提供訊息以指示該第一資料單元需要插入重啟標誌；以及提供訊息以指示該第二資料單元不需要插入重啟標誌。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之對一來源圖像編碼之方法，其中一資料單元是否需要插入重啟標誌係根據一插入策略所決定。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之對一來源圖像編碼之方法，其中該插入策略指示一重啟標誌插入至每一資料單元之前，或一重啟標誌插入至每一最小碼單元之前，或者一重啟標誌插入至每一定數目之最小碼單元之前，以及每一最小碼單元包含至少Y，U與V資料單元。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之對一來源圖像編碼 之方法，其中該來源圖像之該第一資料單元係一Y，U或V資料單元，其中Y表示亮度，U表示藍色減亮度，V表示紅色減亮度。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之對一來源圖像編碼之方法，其中該第一量化DC係數係藉由利用下列量化等式將一離散余弦轉換係數量化而得到： 其中Sqvu 表示該第一量化DC係數，Svu 表示該離散余弦轉換係數，以及Qvu 表示在一基礎表中之(0，0)元素之一量化範圍。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之對一來源圖像編碼之方法，其中該離散余弦轉換係數係由一向前離散余弦轉換公式轉換得到，並且該向前離散余弦公式將一時域資料單元轉換為一頻域資料單元。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之對一來源圖像編碼之方法，其中決定之該第一值與該等第一AC係數藉由一零掃描長度編碼方法與一熵編碼方法所編碼而成。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之對一來源圖像編碼之方法，其中該特定位置指向該編碼位元流之該重啟標誌之開始，或對應於該編碼位元流之該第一資料單元之開始。
  12. 一種編碼一來源圖像之系統，其包含複數個資料單元，該系統包含：一圖像編碼單元，產生一第一資料單元之一第一量 化DC係數，該第一資料單元之複數個第一AC係數，根據該第一量化DC係數決定該第一資料單元在(0，0)元素之一第一值，透過編碼決定之該第一值與該等第一AC係數產生該第一資料單元一第一可變長度編碼流，產生包含一重啟標誌之一編碼位元流，其中該重啟標誌係在該第一資料單元之前，儲存一第一偏移，指向對應於一隨機存取表中該編碼位元流之該重啟標誌之一位置，以及產生一壓縮圖像，包含該編碼位元流與該隨機存取表。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之編碼一來源圖像之系統，更包含一數位照相機模組，其中係透過該數位照相機獲取該來源圖像。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之編碼一來源圖像之系統，更包含一儲存裝置與一儲存媒體，其中係透過該儲存裝置獲取該來源圖像。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之編碼一來源圖像之系統，更包含一儲存裝置與一儲存媒體，其中該壓縮圖像係透過該儲存裝置儲存於儲存媒體中。
  16. 一種用於解碼一壓縮圖像之方法，該壓縮圖像包含一編碼位元流與一隨機存取表，該方法藉由一圖像解碼單元執行，包含：從該壓縮圖像獲取該隨機存取表，其包含複數個偏移；找到對應於要被解碼之該編碼位元流之一部分之一偏移； 解碼該找到的偏移後面之該編碼位元流；以及顯示該解碼結果，其中該解碼步驟更包括：藉由利用熵編碼方法與零掃描長度編碼方法解碼該編碼位元流之該部分以獲取複數個重啟標誌與複數個資料單元，每一資料單元包含(0，0)元素之一值，其後跟隨一系列AC係數；當一資料單元之前沒有重啟標誌時，更新該(0，0)元素之該值；以及藉由逆量化與反離散余弦轉換以解碼每一資料單元。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之用於解碼一壓縮圖像之方法，更包含跳過該編碼位元流之一片段，其中該片段係對應於該編碼位元流中在該找到的偏移之後沒有重啟標誌之特定資料單元或最小碼單元。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之用於解碼一壓縮圖像之方法，其中該(0，0)元素之該值係透過將一之前對應之資料單元之(0，0)元素之值加上一值來更新。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之用於解碼一壓縮圖像之方法，其中該資料單元係一Y，U或V資料單元，Y表示亮度，U表示藍色減亮度，V表示紅色減亮度。
  20. 一種用於解碼一壓縮圖像之系統，該壓縮圖像包含一編碼位元流與一隨機存取表，該系統包含：一圖像解碼單元，用於從該壓縮圖像獲取該包含複 數個偏移之該隨機存取表，找到對應於要被解碼之該編碼位元流之一部分之一偏移，藉由利用熵編碼方法與零掃描長度編碼方法解碼該編碼位元流之該部分以獲取複數個重啟標誌與複數個資料單元，其中每一資料單元包含(0，0)元素之一值，其後跟隨一系列AC係數，其中當一資料單元之前沒有重啟標誌時，該圖像解碼單元更新該(0，0)元素之該值，藉由逆量化與反離散余弦轉換以解碼每一資料單元，並且將該解碼結果顯示在一顯示器上。
  21. 如申請專利範圍第12項所述之用於編碼一來源圖像之系統，其中該圖像編碼單元更產生一第二資料單元之一第二量化DC係數與該第二資料單元之複數個第二AC係數，根據該第二量化DC係數決定該第二資料單元在(0，0)元素之一第二值，藉由將該決定之第二值與該等第二AC係數編碼，以產生該第二資料單元之一第二可變長度編碼位元流，產生包含該第二資料單元之該第二可變長度編碼流之該編碼位源流，以及儲存一第二偏移，其係指向該隨機存取表中該編碼位元流之該第二可變長度編碼流之開始。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之用於編碼一來源圖像之系統，其中該第一資料單元在(0，0)元素之該第一值係該第一量化DC係數，而該第二資料單元在(0，0)元素的該第二值係藉由從前一資料單元之(0，0)元素的一量化DC係數或一量化DC差值減去該第二量化DC係數。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之用於編碼一來源圖像之系統，其中該圖像編碼單元更提供訊息以指示該第一資料單元需要插入重啟標誌，以及提供訊息以指示該第二資料單元不需要插入重啟標誌。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之用於編碼一來源圖像之系統，其中該圖像編碼單元更根據一插入策略，以決定一資料單元是否需要插入重啟標誌。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之用於編碼一來源圖像之系統，其中該插入策略指示一重啟標誌插入至每一資料單元之前，或一重啟標誌插入至每一最小碼單元之前，或者一重啟標誌插入至每一定數目之最小碼單元之前，以及每一最小碼單元包含至少Y，U與V資料單元。
  26. 如申請專利範圍第20項所述之用於解碼一壓縮圖像之系統，其中該圖像解碼單元更跳過該編碼位元流之一片段，其中該片段係對應於該編碼位元流中在該找到的偏移之後沒有重啟標誌之特定資料單元或最小碼單元。
  27. 如申請專利範圍第20項所述之用於解碼一壓縮圖像之系統，其中該圖像解碼單元更透過將一之前對應之資料單元之(0，0)元素之值加上一值來更新該(0，0)元素之該值。
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