TWI382766B - 一種用於超高解析度之顯示框壓縮系統及方法 - Google Patents

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Description

一種用於超高解析度之顯示框壓縮系統及方法
本發明係有關於壓縮系統及方法，更詳而言之，係有關於一種應用於超高解析度H.264/AVC影像編碼標準之影像編碼/解碼環境的顯示框壓縮系統及方法。
H.264屬於MPEG-4的第10部份，最常被稱作為H.264/AVC(Advanced Video Coding)進階影像編碼。H.264/AVC進階影像編碼(Advanced Video Coding)為一由VCEG協會與MPEG協會共同組成之聯合影像JVT協會所提出的高壓縮數位影像編解碼器標準，於相同品質下，基於一些先進之編碼工具，相較於習知標準之MPEG-2與MPEG-4，分別地可節省約50%與38%的位元率(bit rate)。由於H.264/AVC相較於MPEG4 Part2/ASP，可以得到更低資料流，更高品質的影片，是故，於中、高資料流量時，H.264/AVC為一個好的選擇。
隨影像編碼應用之解析度越來越高，例如，於1080HD之超高解析度H.264/AVC影像編碼標準的顯示框，在一限定時間內所需處理之資料量亦隨之大量提高，然，該些所需處理之資料量通常是被儲存於緩慢之外部DRAM中，因而，必須提高記憶體頻寬以避免造成系統瓶頸產生。
於中華民國專利公報之發明公告/公開號I297134「動 態影像編碼化裝置及動態影像解碼裝置」、I297252「使用色差成分的修正的彩色影像編碼與解碼方法及其裝置」、I295538「解碼數位影像位元流所含畫面的方法及其數位影像解碼系統」、I287403「影像編碼方法」、以及I283534「移動補償方法、影像編碼方法及影像解碼方法」中，雖論及影像編碼/解碼，然該些專利之技術特徵並非為應用於超高解析度之H.264/AVC影像編碼標準的影像編碼/解碼技術。
於美國專利公告/公開號US 7333664「Image compression method capable of reducing tile boundary distortion」、US 7024046「System and method for the lossless progressive streaming of images over a communication network」、US 6314452「System and method for transmitting a digital image over a communication network」、US 5754698「Image signal encoding device hAVCing first and second encoding means」、US 6011901「Compressed digital video record and playback system」、以及US 5832128「Picture signal encoding and decoding apparatus」中，雖論及影像編碼/解碼，然該些專利之技術特徵並非為應用於超高解析度之H.264/AVC影像編碼標準的影像編碼/解碼技術。
是故，如何能提供一種應用於超高解析度H.264/AVC影像編碼標準之影像編碼/解碼環境的顯示框壓縮系統及 方法，能藉由用於顯示框的有效之壓縮與解壓縮演算法，於超高解析度1080HD解析度時能將影像資料予以有效壓縮，且，能減少平均之記憶體流量，而能以較低頻率(例如，57MHz)之匯流排而可支援1080HD之即時編碼，乃是待解決的問題。
本發明之主要目的便是在於提供一種用於超高解析度之顯示框壓縮系統及方法，係應用於超高解析度之H.264/AVC影像編碼標準的影像編碼/解碼環境，藉由本發明之顯示框壓縮系統(display frame compression system)之用於顯示框的有效字典基礎壓縮與解壓縮演算法，可大幅提高影像資料壓縮率、且大幅減少平均之記憶體流量。
本發明之又一目的便是在於提供一種用於超高解析度之顯示框壓縮系統及方法，係應用於超高解析度之H.264/AVC影像編碼標準的影像編碼/解碼環境，在進行顯示框壓縮方法時，於1080HD之解析度，可大幅提高影像資料壓縮率，例如，壓縮率為54%，且，大幅減少平均之記憶體流量，例如，平均之記憶體流量減少約為33%，因此，僅須較低頻率，例如，57MHz，之匯流排而可支援1080HD之即時編碼。
根據以上所述之目的，本發明提供一種應用於超高解析度H.264/AVC影像編碼標準之影像編碼/解碼環境的 顯示框壓縮系統及方法，該用於超高解析度之顯示框壓縮系統至少包含一編碼器、以及一解碼器，在此，由於將顯示框予以壓縮，因而，將縮短存取顯示框之資料週期，並將減少週期代價(penalty cycles)。
該編碼器之輸入端與顯示寫入記憶體存取單元(Display Write Memory Access Unit；DWMAU)做連結；當將顯示框(display frame)像素予以壓縮後，該編碼器將壓縮後之資料寫入到外部DRAM中。該編碼器包含一內部SRAM、一具有壓縮演算法功能之顯示框壓縮核心、一顯示框壓縮位址產生器、以及一顯示框壓縮有限狀態機制。
該解碼器經由ARM高速匯流排(AHB)自外部DRAM中提取(fetch)該壓縮後之資料，且將之予以解壓縮為顯示框像素、並予以傳輸至顯示控制器。該解碼器包含一壓縮顯示框SRAM、一具有解壓縮演算法功能之顯示框解壓縮核心、一顯示框解壓縮位址產生器、以及一顯示框解壓縮有限狀態機制。
利用包含一內部SRAM、一具有壓縮演算法功能之顯示框壓縮核心、一顯示框壓縮位址產生器、以及一顯示框壓縮有限狀態機制的該編碼器，其進行顯示框壓縮方法流程的顯示框像素資料壓縮步驟包括，顯示框像素將傳送至顯示框壓縮有限狀態機制，顯示框壓縮有限狀態機制將之分類成Y、Cb、以及Cr。接著，顯示框壓縮有限狀態機制 將Y、Cb、以及Cr傳送至顯示框壓縮核心，顯示框壓縮核心將Y、Cb、以及Cr壓縮成並列型式，並將之傳送至顯示框壓縮位址產生器。最後，顯示框壓縮位址產生器將經壓縮後之資料寫入該內部SRAM；而顯示框壓縮位址產生器並可將內部SRAM中之壓縮資料寫入到外部DRAM。
於利用本發明之顯示框壓縮系統於進行顯示框壓縮流程的顯示框像素資料壓縮階段時，由於大部份的顯示框像素均與先前之像素相同抑或差值為1，因而，以基於先前像素而預置每一像素的方式，將可去除大部份的多餘資料。編碼器具有一像素字典(pixel dictionary)，該像素字典含有3個參考像素，該3個參考像素之起始值，例如，分別為8’hff、8’h00、以及8’h01。將顯示框像素輸入到編碼器之輸入端，藉由編碼器之作用後，編碼器之輸出端將輸出經編碼後之字碼(codewords)以及預測失敗(prediction-failed)像素，編碼器所輸入之每一像素將與於像素字典中之3個參考像素進行比對；若所輸入之該個像素與任一參考像素相同，則字碼被編碼成相對應之參考像素的字典指標(例如，2’b00，2’b01，2’b10)，且不會輸出任何預測失敗像素，否則，對該字碼進行編碼，例如，被編碼成2’b11，而該輸入之像素將以預測失敗像素之型式予以輸出。於一輸入像素被編碼之後，按所輸入之像素進行像素字典更新，即便該輸入之像素相同於任一 參考像素，像素字典仍將被更新。緣於，大部份之顯示框像素與其鄰接之像素為高度相關。此外，無須任何字典指標來標明參考像素之更新，由於是依次地按目前所輸入之像素進行像素字典更新，所有之參考像素將同時地予以更新。
本發明之壓縮法中其參考像素之數目為2n-1，其中，n為一個字碼的寬度，隨n值之增加，則預測命中之機率亦隨之提高。然而，總共之字碼位元數亦隨之增加。基此，可選取一最佳之字碼長度並可達到最佳化之資料壓縮。
利用包含一壓縮顯示框SRAM、一具有解壓縮演算法功能之顯示框解壓縮核心、一顯示框解壓縮位址產生器、以及一顯示框解壓縮有限狀態機制的該解碼器，其進行顯示框壓縮流程的顯示框像素資料解壓縮步驟包括，顯示框解壓縮位址產生器自外部DRAM提取經壓縮之顯示框資料，並予以儲存於該壓縮顯示框SRAM；接著，顯示框解壓縮位址產生器將部份之字碼以及/或預測失敗像素從壓縮顯示框SRAM傳輸至顯示框解壓縮核心；該顯示框解壓縮核心將該壓縮後之該資料予以解壓縮為顯示框像素；繼而，顯示框解壓縮核心將該些經壓縮之資料予以解壓縮成個別之Y、Cb、及Cr，並將之轉送至顯示框解壓縮有限狀態機制；最後，顯示框解壓縮有限狀態機制將解壓縮後之Y、Cb、及Cr予以連接成由顯示控制器所定義的特別排列， 顯示框解壓縮有限狀態機制並將該特別排列傳送至顯示控制器。
為使熟悉該項技藝人士瞭解本發明之目的、特徵及功效，茲藉由下述具體實施例，並配合所附之圖式，對本發明詳加說明如後：
第一圖為一系統示意圖，用以顯示說明本發明之用於超高解析度之顯示框壓縮系統的架構。如第一圖中所示之，本發明提供一種應用於超高解析度H.264/AVC影像編碼標準之影像編碼/解碼環境的顯示框壓縮系統1，該顯示框壓縮系統1至少包含一編碼器2、以及一解碼器3，在此，由於將顯示框予以壓縮，因而，將縮短存取顯示框之資料週期，並將減少週期代價。
該編碼器2之輸入端與顯示寫入記憶體存取單元MAU4做連結；當將顯示框像素(圖未出示)予以壓縮後，該編碼器2藉由ARM高速匯流排(AHB)6將壓縮後之資料(圖未出示)寫入到外部DRAM5中。
利用本發明之顯示框壓縮系統1之編碼器2於進行顯示框像素資料壓縮時，由於大部份的顯示框像素均與先前之像素相同抑或差值為1，因而，以基於先前像素而預測每一像素的方式，將可去除大部份的多餘資料。編碼器2具有一像素字典(圖未出示)，該像素字典含有3個參考 像素，該3個參考像素之起始值，例如，分別為8’hff、8’h00、以及8’h01。
將顯示框像素輸入到編碼器2之輸入端，藉由編碼器2之作用後，編碼器2之輸出端將輸出經編碼後之字碼(codewords)(圖未出示)以及預測失敗(prediction-failed)像素(圖未出示)；編碼器2所輸入之每一像素將與於像素字典中之3個參考像素進行比對；若所輸入之該個像素與任一個參考像素相同，則字碼被編碼成相對應之參考像素的字典指標(例如，2’b00，2’b01，2’b10)(圖未出示)，且不會輸出任何預測失敗像素；若所輸入之該個像素與3個參考像素均不相同，則對該字碼進行編碼，例如，被編碼成2’b11，而該輸入之像素將以預測失敗像素之型式予以輸出。
於一輸入像素被編碼之後，按所輸入之像素進行像素字典更新，即便該輸入之像素相同於任一參考像素，像素字典仍將被更新。緣於，大部份之顯示框像素與其鄰接之像素(圖未出示)為高度相關。此外，無須任何字典指標(圖未出示)來標明參考像素之更新，由於是依次地按目前所輸入之像素進行像素字典更新，所有之參考像素將同時地予以更新。
該解碼器3經由ARM高速匯流排(AHB)6而自外部DRAM5中提取(fetch)該壓縮後之資料，且將之予以解壓 縮為顯示框像素(圖未出示)、並予以傳輸至顯示控制器7。
本發明之一種用於超高解析度之顯示框壓縮系統1係應用於超高解析度之H.264/AVC影像編碼標準的影像編碼/解碼環境，藉由本發明之顯示框壓縮系統1之用於顯示框的有效字典基礎壓縮與解壓縮演算法(圖未示出)，在進行顯示框壓縮方法時，於1080HD之解析度，可大幅提高影像資料壓縮率、且大幅減少平均之記憶體流量，因此，僅須57MHz匯流排而可支援1080HD之即時解碼。
第二圖為一示意圖，用以顯示說明本發明之編碼器的架構。如第二圖中所示之，該編碼器2包含一內部SRAM21、一具有壓縮演算法功能之顯示框壓縮核心22、一顯示框壓縮位址產生器23、以及一顯示框壓縮有限狀態機制24。
於進行顯示框像素資料壓縮時，自顯示寫入記憶體存取連接單元4而來之顯示框像素將被傳送至顯示框壓縮有限狀態機制24，顯示框壓縮有限狀態機制24將之分類成Y、Cb、以及Cr(圖未示出)。
顯示框壓縮有限狀態機制24將Y、Cb、以及Cr傳送至顯示框壓縮核心22，顯示框壓縮核心22將Y、Cb、以及Cr壓縮成並列型式、並將之傳送至顯示框壓縮位址產生器23。
顯示框壓縮位址產生器23將經壓縮後之資料寫入內部SRAM21；而顯示框壓縮位址產生器23並可將內部SRAM21中之壓縮資料經由ARM高速匯流排(AHB)6寫入到外部DRAM5。
第三圖為一示意圖，用以顯示說明本發明之解碼器的架構。如第三圖中所示之，該解碼器3包含一壓縮顯示框SRAM31、一具有解壓縮演算法功能之顯示框解壓縮核心32、一顯示框解壓縮位址產生器33、以及一顯示框解壓縮有限狀態機制34。
進行顯示框像素資料解壓縮時，顯示框解壓縮位址產生器33自外部DRAM5提取經壓縮之顯示框資料(圖未示出)，並予以儲存於壓縮顯示框SRAM31。
顯示框解壓縮位址產生器33將部份之字碼(圖未示出)以及/或預測失敗像素(圖未示出)自壓縮顯示框SRAM31傳輸至顯示框解壓縮核心32。
具有解壓縮演算法功能之顯示框解壓縮核心32將該些經壓縮之資料予以解壓縮成個別之Y、Cb、及Cr(圖未示出)，並將之轉送至顯示框解壓縮有限狀態機制34。
顯示框解壓縮有限狀態機制34將解壓縮後之Y、Cb、及Cr予以連接成由顯示控制器7所定義的特別排列(圖未示出)，顯示框解壓縮有限狀態機制34並將該特別排列傳送至顯示控制器7。
第四圖為一示意圖，用以顯示說明於第一圖中本發明之用於超高解析度之顯示框壓縮系統以進行顯示框壓縮方法的流程步驟。在此，利用顯示框壓縮系統1之編碼器2於進行顯示框像素資料壓縮時，由於大部份的顯示框像素均與先前之像素相同抑或差值為1，因而，以基於先前像素而預測每一像素的方式，將可去除大部份的多餘資料。
如第四圖中所示之，首先，於步驟101，顯示框壓縮系統1進行顯示框像素資料壓縮；編碼器2具有一像素字典(圖未示出)，該像素字典含有3個參考像素，該3個參考像素之起始值，例如，分別為8’hff、8’h00、以及8’h01；該編碼器2之輸入端與顯示寫入記憶體存取單元MAU4做連結，編碼器2所輸入之每一像素將與於像素字典中之該3個參考像素進行比對；藉由編碼器2之作用而將顯示框像素(圖未示出)予以壓縮後，編碼器2藉由高速匯流排(AHB)6，而將含有經編碼後之字碼(圖未示出)及/或預測失敗像素(圖未示出)的壓縮後之資料(圖未示出)寫入到外部DRAM5中，並進到步驟102。
於步驟102，該解碼器3經由ARM高速匯流排(AHB)6而自外部DRAM5中提取(fetch)該含有經編碼後之字碼(圖未示出)以及預測失敗像素(圖未示出)的壓縮後之資料(圖未示出)，且將之予以解壓縮為顯示框像素(圖未示出)，並予以傳輸至顯示控制器7；在此，經解壓縮 演算法作用後，該些顯示框像素被完全解碼、並相同於原先輸入至編碼器2之輸入端的顯示框像素。
第五圖為一示意圖，用以顯示說明於第四圖中之進行顯示框像素資料壓縮的更詳細流程步驟。如第五圖中所示之，首先，於步驟111，編碼器2所輸入之每一像素將與於像素字典中之該3個參考像素進行比對，以判斷出所輸入之像素與任一個參考像素是否相同；若所輸入之該個像素與任一個參考像素相同，則進到步驟112；若所輸入之該個像素與任一個參考像素均不相同，則進到步驟113。
於步驟112，若所輸入之該個像素與任一個參考像素相同，則字碼被編碼成相對應之參考像素的字典指標，例如，(2’b00，2’b01，2’b10)(圖未示出)，且不會輸出任何預測失敗像素；像素字典被更新，無須任何字典指標(圖未示出)來標明參考像素之更新。
於步驟113，若所輸入之該個像素與3個參考像素均不相同，則對該字碼進行編碼，例如，被編碼成2’b11，而該輸入之像素將以預測失敗像素之型式予以輸出；像素字典被更新，無須任何字典指標(圖未示出)來標明參考像素之更新。
第六圖為一示意圖，用以顯示說明於第二圖及第三圖中本發明之用於超高解析度之顯示框壓縮系統以進行顯示框壓縮方法的流程步驟。如第六圖中所示之，首先，於步 驟201，顯示框像素(圖未示出)將傳送至顯示框壓縮有限狀態機制24，顯示框壓縮有限狀態機制24將之分類成Y、Cb、以及Cr、且將Y、Cb、以及Cr傳送至顯示框壓縮核心22，並進到步驟202。
於步驟202，進行顯示框像素資料壓縮，編碼器2具有一像素字典(圖未示出)，該像素字典含有3個參考像素，該3個參考像素之起始值，例如，分別為8’hff、8’h00、以及8’h01，利用具有壓縮演算法功能之顯示框壓縮核心22，而將編碼器2所輸入之每一像素與像素字典中之該3個參考像素進行比對；藉由顯示框壓縮核心22之作用而將顯示框像素(圖未示出)予以壓縮，顯示框壓縮核心22將Y、Cb、以及Cr壓縮成並列型式、並將之傳送至顯示框壓縮位址產生器23，並進到步驟203。
於步驟203，顯示框壓縮位址產生器23將經壓縮後之資料寫入內部SRAM21；而顯示框壓縮位址產生器23並可將內部SRAM21中之含有經編碼後之字碼(圖未示出)及/或預測失敗像素(圖未示出)的壓縮後之資料(圖未示出)寫入到外部DRAM5中，並進到步驟204。
於步驟204，該解碼器3之顯示框解壓縮位址產生器AG33經由ARM高速匯流排(AHB)6而自外部DRAM5中提取(fetch)該含有經編碼後之字碼(圖未示出)及/或預測失敗像素(圖未示出)的壓縮後之資料(圖未示出)， 並予以儲存於壓縮顯示框SRAM31，並進到步驟205。
於步驟205，顯示框解壓縮位址產生器33將部份之字碼及/或預測失敗像素從壓縮顯示框SRAM31傳輸至具有解壓縮演算法功能之顯示框解壓縮核心32，並進到步驟206。
於步驟206，顯示框解壓縮核心32將壓縮後之資料予以解壓縮為顯示框像素(圖未示出)；顯示框解壓縮核心32將該些經壓縮之資料予以解壓縮成個別之Y、Cb、及Cr，並將之轉送至顯示框解壓縮有限狀態機制34，並進到步驟207。
於步驟207，顯示框解壓縮有限狀態機制34將解壓縮後之Y、Cb、及Cr予以連接成由顯示控制器7所定義的特別排列(圖未示出)，顯示框解壓縮有限狀態機制34並將該特別排列傳送至顯示控制器7；在此，經解壓縮演算法作用後，該些顯示框像素被完全解碼、並相同於原先輸入至編碼器2之輸入端的顯示框像素。
第七圖為一示意圖，用以顯示說明於第六圖中之進行顯示框像素資料壓縮的更詳細流程步驟。如第七圖中所示之，首先，於步驟211，編碼器2所輸入之每一像素將與於像素字典中之該3個參考像素進行比對，藉由顯示框壓縮核心22以判斷出所輸入之像素與任一個參考像素是否相同；若所輸入之該個像素與任一個參考像素相同，則進 到步驟212；若所輸入之該個像素與任一個參考像素均不相同，則進到步驟213。
於步驟212，若所輸入之該個像素與任一個參考像素相同，則字碼被編碼成相對應之參考像素的字典指標，例如，(2’b00，2’b01，2’b10)(圖未示出)，且不會輸出任何預測失敗像素；像素字典被更新，無須任何字典指標(圖未示出)來標明參考像素之更新。
於步驟213，若所輸入之該個像素與3個參考像素均不相同，則對該字碼進行編碼，例如，被編碼成2’b11，而該輸入之像素將以預測失敗像素之型式予以輸出；像素字典被更新，無須任何字典指標(圖未示出)來標明參考像素之更新。
第八圖為一示意圖，用以顯示說明本發明之顯示框壓縮系統所具有之壓縮演算法功能的一實施例。如第八圖中所示之，利用具有壓縮演算法功能之顯示框壓縮核心22進行顯示框像素壓縮時，所輸入之像素資料9包含像素91、92、93、94、95、96、97、98、以及99，自像素91至99，該9個像素資料依序分別為，8’h71、8’h72、8’h72、8’h73、8’h74、8’h74、8’h74、8’h72、以及8’h71。
首先，將像素字典予以啟始，而第1個顯示框像素91為8’h71，由於沒有任何一個參考像素之值為8’h71，因而，所輸出之字碼與預測失敗像素分別為2’b11與8’ h71。接著，於對所輸入之第2個像素92進行編碼之前，先將像素字典更新成8’h70(71-1)、8’h71(71)、與8’h72(71+1)；由於所輸入之第2個像素92與第3個參考像素8’h72為相同，因而，經編碼後之字碼為2’b10；接著，並將像素字典更新為8’h71(72-1)、8’h72(72)、以及8’h73(72+1)。藉由利用此壓縮演算法，原先之9個像素91至99(總共72位元)將被壓縮成9個字碼(總共18位元)與2個預測失敗像素(總共16位元)，因此，此例中顯示框資料壓縮率可達53%，且，大幅減少平均之記憶體流量，例如，平均之記憶體流量減少約為33%，因此，僅須較低頻率，例如，57MHz，之匯流排而可支援1080HD之即時編碼。
本發明之壓縮演算法，參考像素之數目為2n-1，其中，n為一個字碼的寬度，隨n值之增加，則預測命中之機率亦隨之提高。然而，總共之字碼位元數亦隨之增加。基此，可選取一最佳之字碼長度並可達到最佳化之資料壓縮。
第九圖為一示意圖，用以顯示說明本發明之顯示框壓縮系統所具有之解壓縮演算法功能的一實施例。如第九圖中所示之，利用具有解壓縮演算法功能之顯示框解壓縮核心32進行顯示框像素解壓縮時，編碼輸入8之9個經編碼後之字碼81至89依序為2’b11、2’b10、2’b01、2’ b10、2’b10、2’b01、2’b01、2’b11、以及2’b00，而預測失敗像素10包含之預測失敗像素11、12分別為8’h71與8’h72。
首先，於像素字典中之參考像素啟始為8’hff、8’h00、及8’h01(進行壓縮時)；第1個字碼81為2’b11，表示第1個顯示框像素並未自像素字典中予以壓縮，因而，需要第1個預測失敗像素11。接著，像素字典被更新為8’h70(71-1)、8’h71(71)、以及8’h72(71+1)；第2個字碼82為2’b10，表示於像素字典中之第3個像素，亦即，8’h72，相同於第二顯示框像素。經此，像素字典被更新為8’h71(72-1)、8’h72(72)、以及8’h73(72+1)。
經解壓縮演算法作用後，該些9個顯示框像素被完全解碼，並相同於原先輸入至編碼器2輸入端的9個顯示框像素。
綜合以上之實施例，我們可得到本發明之一種用於超高解析度之顯示框壓縮系統及方法，係應用於超高解析度之H.264/AVC影像編碼標準的影像編碼/解碼環境，藉由本發明之顯示框壓縮系統之用於顯示框的有效字典基礎壓縮與解壓縮演算法，在進行顯示框壓縮方法時，於1080HD之解析度，可大幅提高影像資料壓縮率、且大幅減少平均之記憶體流量，因此，僅須57MHz匯流排而可支援 1080HD之即時解碼。本發明之顯示框壓縮系統及方法包含之優點為：
1.提供一種用於超高解析度之顯示框壓縮系統及方法，係應用於超高解析度之H.264/AVC影像編碼標準的影像編碼/解碼環境，藉由本發明之顯示框壓縮系統之用於顯示框的有效字典基礎壓縮與解壓縮演算法，可大幅提高影像資料壓縮率，且大幅減少平均之記憶體流量。
2.進行顯示框壓縮方法時，於1080HD之解析度，可大幅提高影像資料壓縮率，例如，壓縮率為54%，且，大幅減少平均之記憶體流量，例如，平均之記憶體流量減少約為33%，因此，僅須較低頻率，例如，57MHz，之匯流排而可支援1080HD之即時編碼。
以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範圍；凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之專利範圍內。
1‧‧‧顯示框壓縮系統
2‧‧‧編碼器
3‧‧‧解碼器
4‧‧‧顯示寫入記憶體存取單元MAU
5‧‧‧外部DRAM
6‧‧‧ARM高速匯流排(AHB)
7‧‧‧顯示控制器
8‧‧‧編碼輸入
9‧‧‧像素資料
10‧‧‧預測失敗像素
11、12‧‧‧預測失敗像素
21‧‧‧內部SRAM
22‧‧‧顯示框壓縮核心Core
23‧‧‧顯示框壓縮位址產生器AG
24‧‧‧顯示框壓縮有限狀態機制FSM
31‧‧‧壓縮顯示框SRAM
32‧‧‧顯示框解壓縮核心Core
33‧‧‧顯示框解壓縮位址產生器 AG
34‧‧‧顯示框解壓縮有限狀態機制FSM
81~89‧‧‧字碼
91~99‧‧‧像素
101、102、111、112、113‧‧‧步驟
201~207‧‧‧步驟
211、212、213‧‧‧步驟
第一圖 為一系統示意圖，用以顯示說明本發明之用於超高解析度之顯示框壓縮系統的架構；第二圖 為一示意圖，用以顯示說明本發明之編碼器的架構；第三圖 為一示意圖，用以顯示說明本發明之解 碼器的架構；第四圖 為一示意圖，用以顯示說明於第一圖中本發明之用於超高解析度之顯示框壓縮系統以進行顯示框壓縮方法的流程步驟；第五圖 為一示意圖，用以顯示說明於第四圖中之進行顯示框像素資料壓縮的更詳細流程步驟；第六圖 為一示意圖，用以顯示說明於第二圖及第三圖中本發明之用於超高解析度之顯示框壓縮系統以進行顯示框壓縮方法的流程步驟；第七圖 為一示意圖，用以顯示說明於第六圖中之進行顯示框像素資料壓縮的更詳細流程步驟；第八圖 為一示意圖，用以顯示說明本發明之顯示框壓縮系統所具有之壓縮演算法功能的一實施例；以及第九圖 為一示意圖，用以顯示說明本發明之顯示框壓縮系統所具有之解壓縮演算法功能的一實施例。
1‧‧‧顯示框壓縮系統
2‧‧‧編碼器
3‧‧‧解碼器
4‧‧‧顯示寫入記憶體存取單元MAU
5‧‧‧外部DRAM
6‧‧‧ARM高速匯流排(AHB)
7‧‧‧顯示控制器

Claims (20)

  1. 一種用於超高解析度之顯示框壓縮方法，係應用於超高解析度之H.264/AVC影像編碼標準的影像編碼/解碼環境，該顯示框壓縮方法包含以下程序：(1)將輸入到編碼器之每一像素與該編碼器中之像素字典中的參考像素進行比對；(2)該編碼器藉由ARM高速匯流排(Advanced RISC Machine High-speed Serial Bus；AHB)，而將含有經編碼後之字碼及/或預測失敗像素的壓縮後之資料寫入到外部DRAM中；以及(3)解碼器經由該ARM高速匯流排(AHB)而自該外部DRAM中提取含有經編碼後之字碼及/或預測失敗像素的該壓縮後之資料，且將該壓縮後之資料予以解壓縮為顯示框像素(display frame pixel)、並將該顯示框像素傳輸至顯示控制器(display controller)。
  2. 一種用於超高解析度之顯示框壓縮方法，係應用於超高解析度之H.264/AVC影像編碼標準的影像編碼/解碼環境，該顯示框壓縮方法包含以下程序：(1)將輸入到編碼器之每一像素與該編碼器中之像素字典中的參考像素進行比對，判斷出所輸入之該個像素與該像素字典中之任一個參考像素相同； (2)將字碼編碼成相對應之該參考像素的字典指標(dictionary pointers)，且不輸出預測失敗像素，該像素字典被更新；(3)該編碼器藉由ARM高速匯流排(AHB)，而將含有經編碼後之該字碼的壓縮後之資料寫入到外部DRAM中；以及(4)解碼器經由該ARM高速匯流排(AHB)而自該外部DRAM中提取含有經編碼後之該字碼的該壓縮後之資料，且將該壓縮後之資料予以解壓縮為顯示框像素、並將該顯示框像素傳輸至顯示控制器。
  3. 一種用於超高解析度之顯示框壓縮方法，係應用於超高解析度之H.264/AVC影像編碼標準的影像編碼/解碼環境，該顯示框壓縮方法包含以下程序：(1)將輸入到編碼器之每一像素與該編碼器中之像素字典中的參考像素進行比對，判斷出所輸入之該個像素與該像素字典中之任一個參考像素均不相同；(2)對字碼進行編碼，並輸出預測失敗像素，該像素字典被更新；(3)該編碼器藉由ARM高速匯流排(AHB)，而將含有經編碼後之該字碼及預測失敗像素的壓縮後之資料寫入到外部DRAM中；以及 (4)解碼器經由該ARM高速匯流排(AHB)而自該外部DRAM中提取含有經編碼後之該字碼及預測失敗像素的該壓縮後之資料，且將該壓縮後之資料予以解壓縮為顯示框像素、並將該顯示框像素傳輸至一顯示控制器。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項或第3項所述之該顯示框壓縮方法，其中，該像素字典含有3個參考像素。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之該顯示框壓縮方法，其中，該3個參考像素之起始值分別為8’hff、8’h00、以及8’h01。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之該顯示框壓縮方法，其中，該字碼被編碼成相對應之參考像素的字典指標。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之該顯示框壓縮方法，其中，該字典指標分別為2’b00、2’b01、2’b10。
  8. 如申請專利範圍第3項所述之該顯示框壓縮方法，其中，該字碼被編碼成2’b11。
  9. 一種用於超高解析度之顯示框壓縮方法，係應用於超高解析度之H.264/AVC影像編碼標準的影像編碼/解碼環境，該顯示框壓縮方法包含以下程序：(1)顯示框壓縮有限狀態機制(display frame compression finite state machine；DFCFSM)將顯示框像素分類成Y、Cb、以及Cr，且，將該Y、 Cb、以及Cr傳送至顯示框壓縮核心；(2)進行顯示框像素資料壓縮，利用具有壓縮演算法功能之顯示框壓縮核心將所輸入之每一像素與編碼器中之像素字典中的參考像素進行比對，該顯示框壓縮核心將該Y、Cb、以及Cr壓縮成並列型式、並將經壓縮後之資料傳送至顯示框壓縮位址產生器(display compressor address generator；DCAG)；(3)該顯示框壓縮位址產生器將該經壓縮後之該資料寫入內部SRAM；(4)而該顯示框壓縮位址產生器並可將該內部SRAM中之含有經編碼後之字碼及/或預測失敗像素的該壓縮後之該資料寫入到外部DRAM；(5)顯示框解壓縮位址產生器經由ARM高速匯流排(Advanced RISC Machine High-speed Serial Bus；AHB)而自該外部DRAM中提取該含有經編碼後之字碼及/或預測失敗像素的該壓縮後之該資料，並予以儲存於一壓縮顯示框SRAM(Compressed Display Frame SRAM)；(6)該顯示框解壓縮位址產生器將部份之字碼及/或預測失敗像素從該壓縮顯示框SRAM傳輸至具有解壓縮演算法功能之顯示框解壓縮核心(display de-compressor core)；(7)該顯示框解壓縮核心將該壓縮後之該資料予以解壓縮為顯示框像素；(8)該顯示框解壓縮核心並將該些經壓縮之資料予以解壓縮成個別之Y、Cb、及Cr，並將之轉送至顯示框解壓縮有限狀態機制(display frame de-compression finite state machine；DFDFSM)；以及(9)該顯示框解壓縮有限狀態機制將解壓縮後之該Y、Cb、及Cr予以連接成由顯示控制器所定義的特別排列，該顯示框解壓縮有限狀態機制並將該特別排列傳送至該顯示控制器。
  10. 一種用於超高解析度之顯示框壓縮方法，係應用於超高解析度之H.264/AVC影像編碼標準的影像編碼/解碼環境，該顯示框壓縮方法包含以下程序：(1)顯示框壓縮有限狀態機制將顯示框像素分類成Y、Cb、以及Cr，且，將該Y、Cb、以及Cr傳送至顯示框壓縮核心；(2)進行顯示框像素資料壓縮，利用具有壓縮演算法功能之顯示框壓縮核心將所輸入之每一像素與編碼器中之像素字典中的參考像素進行比對，並判斷(譯者：仿照claim 2中的內容，需要確認！) 所輸入之該個像素與一個參考像素相同；(3)將字碼編碼成相對應之參考像素的字典指標，且不輸出任何預測失敗像素，像素字典被更新；(4)該顯示框壓縮核心將該Y、Cb、以及Cr壓縮成並列型式，並將經壓縮後之資料傳送至顯示框壓縮位址產生器；(5)該顯示框壓縮位址產生器將該經壓縮後之該資料寫入內部SRAM；(6)而該顯示框壓縮位址產生器並可將該內部SRAM中之含有經編碼後之字碼及/或預測失敗像素的該壓縮後之該資料寫入到外部DRAM；(7)顯示框解壓縮位址產生器經由ARM高速匯流排(AHB)而自該外部DRAM中提取該含有經編碼後之字碼及/或預測失敗像素的該壓縮後之該資料，並予以儲存於壓縮顯示框SRAM；(8)該顯示框解壓縮位址產生器將部份之字碼及/或預測失敗像素從該壓縮顯示框SRAM傳輸至具有解壓縮演算法功能之顯示框解壓縮核心；(9)該顯示框解壓縮核心將該壓縮後之該資料予以解壓縮為顯示框像素；(10)該顯示框解壓縮核心並將該些經壓縮之資料予以解壓縮成個別之Y、Cb、及Cr，並將之轉送至顯 示框解壓縮有限狀態機制FSM；以及(11)該顯示框解壓縮有限狀態機制將解壓縮後之該Y、Cb、及Cr予以連接成由顯示控制器所定義的特別排列，該顯示框解壓縮有限狀態機制並將該特別排列傳送至該顯示控制器。
  11. 一種用於超高解析度之顯示框壓縮方法，係應用於超高解析度之H.264/AVC影像編碼標準的影像編碼/解碼環境，該顯示框壓縮方法包含以下程序：(1)顯示框壓縮有限狀態機制將顯示框像素分類成Y、Cb、以及Cr，且，將該Y、Cb、以及Cr傳送至顯示框壓縮核心；(2)進行顯示框像素資料壓縮，利用具有壓縮演算法功能之顯示框壓縮核心將所輸入之每一像素與編碼器中之像素字典中的參考像素進行比對，並判斷所輸入之該個像素與任一參考像素均不相同；(3)對字碼進行編碼，並輸出預測失敗像素，像素字典被更新；(4)該顯示框壓縮核心將該Y、Cb、以及Cr壓縮成並列型式、並將經壓縮後之資料傳送至顯示框壓縮位址產生器；(5)該顯示框壓縮位址產生器將該經壓縮後之該資料寫入內部SRAM； (6)而該顯示框壓縮位址產生器並可將該內部SRAM中之含有經編碼後之字碼及/或預測失敗像素的該壓縮後之該資料寫入到外部DRAM；(7)顯示框解壓縮位址產生器經由ARM高速匯流排(AHB)而自該外部DRAM中提取該含有經編碼後之字碼及/或預測失敗像素的該壓縮後之該資料，並予以儲存於壓縮顯示框SRAM；(8)該顯示框解壓縮位址產生器將部份之字碼及/或預測失敗像素從該壓縮顯示框SRAM傳輸至具有解壓縮演算法功能之顯示框解壓縮核心；(9)該顯示框解壓縮核心將該壓縮後之該資料予以解壓縮為顯示框像素；(10)該顯示框解壓縮核心並將該些經壓縮之資料予以解壓縮成個別之Y、Cb、及Cr，並將之轉送至顯示框解壓縮有限狀態機制；以及(11)該顯示框解壓縮有限狀態機制將解壓縮後之該Y、Cb、及Cr予以連接成由顯示控制器所定義的特別排列，該顯示框解壓縮有限狀態機制並將該特別排列傳送至該顯示控制器。
  12. 一種用於超高解析度之顯示框壓縮系統，係應用於超高解析度之H.264/AVC影像編碼標準的影像編碼/解碼環境，該顯示框壓縮系統包含： 編碼器，該編碼器之輸入端與顯示寫入記憶體存取單元(Display Write Memory Access Unit；DWMAU)做連結，並將所輸入之每一像素與該編碼器中之像素字典中的參考像素進行比對，該編碼器藉由ARM高速匯流排(AHB)，而將含有經編碼後之字碼及/或預測失敗像素的壓縮後之資料寫入到外部DRAM中；以及解碼器，該解碼器經由該ARM高速匯流排(AHB)而自該外部DRAM中提取含有經編碼後之字碼及/或預測失敗像素的該壓縮後之資料，且將該壓縮後之資料予以解壓縮為顯示框像素、並將該顯示框像素傳輸至顯示控制器。
  13. 一種用於超高解析度之顯示框壓縮系統，係應用於超高解析度之H.264/AVC影像編碼標準的影像編碼/解碼環境，該顯示框壓縮系統包含：編碼器，該編碼器之輸入端與顯示寫入記憶體存取單元(MAU)做連結，並將所輸入之每一像素與該編碼器中之像素字典中的參考像素進行比對，判斷出所輸入之該個像素與該像素字典中之一個參考像素相同，字碼被編碼成相對應之該參考像素的字典指標，且不會輸出預測失敗像素，該像素字典被更新，該編碼器藉由ARM高速匯流排(AHB)，而將含有經編碼後之該字碼的壓縮後之資料寫入到外部DRAM中；以及 解碼器，該解碼器經由該ARM高速匯流排(AHB)而自該外部DRAM中提取含有經編碼後之字碼的該壓縮後之資料，且將該壓縮後之資料予以解壓縮為顯示框像素、並將該顯示框像素傳輸至顯示控制器。
  14. 一種用於超高解析度之顯示框壓縮系統，係應用於超高解析度之H.264/AVC影像編碼標準的影像編碼/解碼環境，該顯示框壓縮系統包含：編碼器，該編碼器之輸入端與顯示寫入記憶體存取單元MAU做連結，並將所輸入之每一像素與該編碼器中之像素字典中的參考像素進行比對；判斷出所輸入之該個像素與該像素字典中之任一個參考像素均不相同；對字碼進行編碼、並輸出預測失敗像素，該像素字典被更新；該編碼器藉由ARM高速匯流排(AHB)，而將含有經編碼後之該字碼及預測失敗像素的壓縮後之資料寫入到外部DRAM中；以及解碼器，該解碼器經由該ARM高速匯流排(AHB)而自該外部DRAM中提取含有經編碼後之該字碼及預測失敗像素的該壓縮後之資料，且將該壓縮後之資料予以解壓縮為顯示框像素、並將該顯示框像素傳輸至顯示控制器。
  15. 如申請專利範圍第12項或第13項或第14項所述之該顯示框壓縮系統，其中，該編碼器復包含： 一顯示框壓縮有限狀態機制，自顯示寫入記憶體存取單元(MAU)而來之顯示框像素將被傳送至該顯示框壓縮有限狀態機制；該顯示框壓縮有限狀態機制將該顯示框像素分類成Y、Cb、以及Cr；一顯示框壓縮核心，該顯示框壓縮有限狀態機制將該Y、Cb、以及Cr傳送至該顯示框壓縮核心；該顯示框壓縮核心將該Y、Cb、以及Cr壓縮成並列型式；一顯示框壓縮位址產生器，該顯示框壓縮核心將該並列型式傳送至該顯示框壓縮位址產生器；以及內部SRAM，該顯示框壓縮位址產生器將經壓縮後之資料寫入該內部SRAM；該顯示框壓縮位址產生器並可將該內部SRAM中之該經壓縮後之該資料經由ARM高速匯流排(AHB)而寫入到外部DRAM。
  16. 如申請專利範圍第12項或第13項或第14項所述之該顯示框壓縮系統，其中，該解碼器復包含：一顯示框解壓縮位址產生器，該顯示框解壓縮位址產生器自外部DRAM提取經壓縮之資料；壓縮顯示框SRAM，該顯示框解壓縮位址產生器將所提取之經壓縮之資料予以儲存於該壓縮顯示框SRAM；一顯示框解壓縮核心，該顯示框解壓縮位址產生器將部份之字碼以及預測失敗像素自該壓縮顯示框SRAM 傳輸至該顯示框解壓縮核心；具有解壓縮演算法功能之該顯示框解壓縮核心將該些經壓縮之資料予以解壓縮成個別之Y、Cb、及Cr；以及顯示框解壓縮有限狀態機制，該顯示框解壓縮核心將解壓縮成個別之該Y、Cb、及Cr轉送至該顯示框解壓縮有限狀態機制；該顯示框解壓縮有限狀態機制將解壓縮後之該Y、Cb、及Cr予以連接成由顯示控制器所定義的特別排列，該顯示框解壓縮有限狀態機制並將該特別排列傳送至該顯示控制器。
  17. 如申請專利範圍第12項或第13項或第14項所述之該顯示框壓縮系統，其中，該像素字典含有3個參考像素。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之該顯示框壓縮系統，其中，該3個參考像素之起始值分別為8’hff、8’h00、以及8’h01。
  19. 如申請專利範圍第13項所述之該顯示框壓縮系統，其中，該字碼被編碼成相對應之參考像素的字典指標。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之該顯示框壓縮系統，其中，該字典指標分別為2’b00、2’b01、2’b10。
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