TWI605704B - 重組影像檔案的方法 - Google Patents

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Description

重組影像檔案的方法
本發明係有關於一種重組影像檔案的方法，尤其是一種重組根據高效率視訊編碼之影像檔案的方法。
隨著消費者對於影像品質的要求日益提高，影像製作者也致力於製作出更高畫質的影像內容。然而，高畫質的影像常包含了龐大的數據資料，因此為了方便傳輸及儲存影像內容，各種的影像壓縮方法也因應而生。舉例來說，在2013年1月發佈的高效率視訊編碼(High Efficiency Video Coding，HEVC)標準。在高效率視訊編碼標準中，影像中的每一張圖像可被分成多個圖像區塊(tile)，每一個圖像區塊中的每一個區域可根據壓縮編碼時所得出的運動向量來推算出在時序上之先前圖像所對應的區域，並根據先前圖像中對應區域的數據來進行解壓縮。在高效率視訊編碼標準中，倘若某一圖像區塊中所有區域對應到先前圖像的對應區域仍皆落入其先前圖像之同一圖像區塊的範圍內，則表示這個圖像區塊屬於運動約束區塊集合(motion-constrained tile sets，MCTS)，也就是說，每張圖像之間的預測會被限制成不需參考其對應圖像區塊以外的其他區塊。
為了能夠即時地將壓縮後的影像內容進行解壓縮以進行播放，先前技術常針對不同的影像壓縮方法和影像內容規格設計不同的硬體裝置來進行解壓縮。然而也因為硬體設備的限制，較舊的硬體設備常無法播放新的高畫質影像。舉例來說，僅支援4K解析度的顯示器其內部的解壓縮單元即可能無法對8K解析度的影像內容進行解壓縮，因此無法顯示8K解析度的影像內容。換言之，當影像規格與硬體設備之間不相容時，就可能導致影像無法正常顯示，造成使用上的不便。
本發明之一實施例提供一種重組影像檔案的方法，待重組影像檔案包含根據高效率視訊編碼（High Efficiency Video Coding，HEVC）標準所編碼之複數張圖像的編碼數據，其中每一張圖像包含複數個圖像區塊，且每一張圖像的編碼數據包含屬於複數個數據切片及複數個參數集合。每一張圖像之圖像區塊屬於高效率視訊編碼標準所定義之運動約束區塊集合(motion-constrained tile set，MCTS)。
重組影像檔案的方法包含接收待重組影像檔案，解析待重組影像檔案中的參數集合，根據參數集合自數據切片中取出對應於每一張圖像之第一興趣區的複數個興趣影像數據，更新參數集合成為複數個第一更新參數集合，及根據興趣影像數據及第一更新參數集合產生第一重組影像檔案。
第1圖為本發明一實施例之影像重組系統100的示意圖。影像重組系統100包含主機端110、影像重組單元120及顯示端130。在本發明的部分實施例中，主機端110所提供的影像檔案F0可具有8K解析度，而顯示端130則包含4K解析度的顯示器132及對應的解壓縮單元134。由於影像檔案F0的解析度超出顯示端130所能夠處理的上限，因此當顯示端130直接接收到影像檔案F0時，顯示端130的解壓縮單元134無法執行對應的解壓縮功能。然而影像重組單元120可以將影像檔案F0重組成解析度較低的影像檔案F1，例如為4K解析度。如此一來，顯示端130的解壓縮單元134就可以對影像檔案F1進行解壓縮，並由顯示器132顯示影像檔案F1的影像內容。
第2圖為本發明一實施例之待重組影像檔案F0之複數張圖像IMG 1至IMG N的示意圖。待重組影像檔案F0包含根據高效率視訊編碼（High Efficiency Video Coding，HEVC）標準所編碼之N張圖像IMG 1至IMG N的編碼數據，N為正整數。每一張圖像IMG 1至IMG N包含複數個圖像區塊(tile)。舉例來說，在第1圖中，圖像IMG 1可被區分為M個圖像區塊T 1至T M，M為大於1之正整數。在本發明的實施例中，每一張圖像IMG 1至IMG N的圖像區塊皆屬於高效率視訊編碼標準所定義之運動約束區塊集合(motion-constrained tile set，MCTS)，也就是說，每一個圖像區塊皆可獨立解碼，而無須參考同張圖像中其他圖像區塊的內容。
此外，根據高效率視訊編碼標準的規範，每一張圖像IMG 1至IMG N的編碼數據包含與影像內容相關的複數個數據切片(slice)以及與影像規格及壓縮方法相關的複數個參數集合(parameter sets)。數據切片可包含圖像中部份區域的內容甚至是整張圖像的內容，在第2圖中，圖像IMG 1可包含數據切片SS 1至SS K，每個數據切片SS 1至SS K可對應到圖像IMG 1中不同區域的圖像內容，且每個數據切片SS 1至SS K所對應的區域大小也可不同。在高效率視訊編碼標準中，數據切片以變動長度(variable length)的方式進行編碼，因此單憑數據切片的內容，並無法理解每個數據與圖像中各區域畫素的對應關係。相較之下，參數集合大多是以固定長度(fixed-length)的方式編碼，其內容一般是用來記錄影像的規格以及與壓縮方法相關的參數，舉例來說，高效率視訊編碼標準中的參數集合可包含影像參數集合(video parameter set，VPS)、序列參數集合(sequence parameter set，SPS)、圖像參數集合(picture parameter set，PPS)及輔助增強資訊(supplemental enhance information，SEI)。
圖像參數集合的內容大致包含初始的圖像區塊的組態參數，例如圖像如何分塊、圖像區塊的數量及大小等資訊，圖像參數集合可供不同的數據切片共同參考。舉例來說，每個數據切片的標頭檔中即可紀錄其所引用的圖像參數集合，並可根據其所對應的圖像參數集合，解析數據切片中的數據內容。序列參數集合的內容則大致與解碼相關，例如其內容可為圖像的長寬、解析度、級別及大小…等參數，序列參數集合的內容亦可供不同的圖像參數集合共同參考。影像參數集合的內容大致與所使用的語法相關，其內容可例如為影像的外觀等級(profile level)、是否支援多視點編碼…等參數，影像參數集合的內容則可供不同的序列參數集合共同參考。輔助增強資訊的內容則記錄了其他延伸的輔助資訊，例如是否符合運動約束區塊集合。
第3圖為本發明一實施例之重組影像檔案的方法200的流程圖。方法200包含但不限於步驟S210至S260，且不限於第3圖所示的順序。在本發明的部分實施例中，影像重組單元120可透過執行方法200將影像檔案F0重組成影像檔案F1。
S210： 接收待重組影像檔案F0；
S220： 根據預設或動態根據圖像IMG 1至IMG N中的物件移動調整每一張圖像IMG 1至IMG N之興趣區的位置；
S230： 解析待重組影像檔案F0中的複數個參數集合；
S240： 根據參數集合自數據切片SS 1至SS K中取出對應於每一張圖像IMG 1至IMG N之第一興趣區ROI的興趣影像數據；
S250： 將複數個參數集合更新為複數個第一更新參數集合；
S260： 根據興趣影像數據及第一更新參數集合產生重組影像檔案F1。
在步驟S210中，影像重組單元120可接收主機端110所提供的帶重組影像檔案F0。由於待重組影像檔案F0的解析度較高，而無法由顯示端130，因此影像重組單元120可將待重組影像檔案F0中每一張圖像IMG 1至IMG N的部分內容刪去，而只保留每一張圖像IMG 1至IMG N中使用者有需要或有興趣之區域的內容，也就是興趣區(region of interest)的內容。舉例來說，在第2圖中，使用者有需要或有興趣的區域為圖像IMG 1的中央區域，因此可將圖像IMG 1的中央區域定義為圖像IMG 1的興趣區ROI1。此外，還可根據顯示端130的硬體規格來決定興趣區 ROI1的大小。舉例來說，若原先的圖像IMG 1包含7680×4320個畫素資料，然而顯示端130僅能夠顯示3840x2160K個畫素的影像內容，在此情況下，即可將興趣區 ROI1的大小設定為3840x2160K個畫素。如此一來，便可確保顯示端130能夠正常顯示興趣區所對應的影像內容。
在本發明的部分實施例中，影像重組單元120可在步驟S220中，根據預設條件或動態地根據圖像IMG 1至IMG N中之重點物件的移動來調整每一張圖像IMG 1至IMG N之興趣區的位置。舉例來說，影像重組單元120可選擇將圖像IMG 1至IMG N的中央區域或其他特定區域作為預設的興趣區，又或是影像重組單元120可以配合圖像IMG 1至IMG N中使用者所關注之重點物件的運動來移動興趣區，使得圖像IMG 1至IMG N的興趣區能夠包含使用者所關注的物件。
在步驟S230中，影像重組單元120會進一步解析待重組影像檔案F0中的參數集合，亦即包含前述高效率視訊編碼標準中的影像參數集合、序列參數集合、圖像參數集合及輔助增強資訊。由於每個數據切片SS 1至SS K可能會引用相異的參數集合來儲存管理內部的資訊，因此在步驟S240中，影像重組單元120可先根據數據切片SS 1至SS K之標頭檔的資訊得知每個數據切片SS 1至SS K所引用的參數集合為何，接著再根據步驟S230所取得之參數集合中所記錄的資訊，自數據切片中取出對應於每一張圖像之興趣區的興趣影像數據。第4圖為步驟S240的細部流程圖。步驟S240可包含但不限於子步驟S242至S246
S242： 解析數據切片SS 1至SS K之標頭檔；
S244： 根據數據切片SS 1至SS K之標頭檔取得對應於數據切片SS 1至SS K之對應圖像參數集合以取得數據切片SS 1至SS K所對應之圖像區塊組態參數；
S246： 根據數據切片SS 1至SS K所對應之圖像區塊組態取得對應於圖像IMG 1之興趣區ROI1的興趣影像數據。
步驟S242至S246是以影像重組單元120欲對圖像IMG 1的編碼數據進行重組時為例，此時影像重組單元120可在步驟S242中，對圖像IMG 1的數據切片SS 1至SS K的標頭檔進行解析。數據切片的標頭檔紀錄了其所對應的參數集合以及其影像內容的編碼起始位址…等資訊，而其所對應的參數集合中則包含每個數據切片SS 1至SS K所對應的圖像區塊大小及數量…等圖像區塊組態參數，因此影像重組單元120可以根據數據切片SS 1至SS K之標頭檔及其所對應的參數集合取出數據切片SS 1至SS K中，對應於圖像IMG 1之興趣區ROI1的興趣影像數據。
舉例來說，數據切片SS 1對應到圖像區塊T1至T7，其中只有圖像區塊T7是在圖像IMG 1的興趣區ROI1中，也就是說，據數據切片SS 1的影像數據中，只有對應於圖像區塊T7的影像數據是與圖像IMG 1之興趣區ROI1相關的興趣影像數據，因此在步驟S246中，影像重組單元120就會可根據數據切片SS 1的標頭檔及其所對應的參數集合計算出對應於圖像區塊T7之影像數據的存放位置，進而取出對應於圖像區塊T7的影像數據。
除了取出重組影像檔案F1所需的興趣影像數據之外，由於重組影像檔案F1的圖像大小、圖像區塊的數量…等資訊可能會與原始的待重組影像檔案F0不同，因此為了確保重組影像檔案F1中的興趣影像數據能夠被正確地解析，在步驟S250中，還會將前述高效率視訊編碼標準中對應於原先數據切片的影像參數集合及圖像參數集合中的相關參數加以更新，成為更新參數集合。第5圖為步驟S250的流程圖。步驟S250可包含但不限於子步驟S252至S256。
S252： 更新影像參數集合之外觀等級(profile level)參數；
S254： 更新影像參數集合之圖像長寬參數；
S256： 更新圖像參數集合之圖像區塊組態參數。
在步驟S252至S256中，影像重組單元120會分別對影像參數集合、影像參數集合及圖像參數集合中相關的參數進行更新以符合實際上重組影像檔案F1所對應的數值，例如可將原先的圖像長寬參數調整成較小的數值以配合每一張圖像IMG 1至IMG N之興趣區的長寬大小。在本發明的部分實施例中，影像重組單元120還可能會根據系統實際的需求而更新其他的參數。
相似地，在上述的實施例中，由於影像重組單元120會取出數據切片SS 1中對應於圖像IMG 1之興趣區ROI1內部的影像數據，並且會刪除數據切片SS 1中對應於圖像IMG 1之興趣區ROI1外部的影像數據，因此數據切片SS 1的標頭檔也需要對應地更新。舉例來說，影像重組單元120可能需要更新標頭檔中用來紀錄是否為圖像中之第一個數據切片旗標(first_slice_segment_in_pic_flag)、其所對應的圖像參數集合編號(slice_pic_parameter_set_id )、用來紀錄是否為沿用先前數據切片之參數集合的旗標(dependent_slice_segment_flag: dependent_slice_segment_flag)、數據起始位址(slice_segment_address)、位址偏移值(num_entry_point_offsets，offset_len_minus1 ，entry_point_offset_minus1[ i ])及數據切片位址…等資訊。
在更新了數據切片SS 1的標頭檔之後，影像重組單元120就可以將數據切片SS 1中對應於圖像IMG 1之興趣區ROI1內部的興趣影像數據與更新後的標頭檔組合產生更新數據切片。依此類推，影像重組單元120就可以類似的方式更新數據切片SS 2至SS K。
在透過步驟S240取得每一張圖像IMG 1至IMG N之第一興趣區ROI的興趣影像數據，並透過步驟S250更新對應的參數集合之後，影像重組單元120即已取得顯示端130所應顯示之影像數據及解析影像數據所需的參數集合，因此在步驟S260中，影像重組單元120可將興趣影像數據及更新參數集合整合成符合高效率視訊編碼標準的重組影像檔案F1，使得顯示端130能夠根據重組影像檔案F1顯示對應於每一張圖像IMG 1至IMG N之第一興趣區ROI的影像。
在本發明的另一實施例中，影像重組單元120也可以在取得對應於圖像IMG 1之興趣區ROI1內部的興趣影像數據之後，依照系統的需求重新自行建立所需的標頭檔並組合成新的數據切片。舉例來說，在實際操作時，顯示端130的解壓縮單元134可能會根據每一個數據切片之標頭檔中用來紀錄其是否為圖像區塊終結的旗標來確認其數據切片是否會對應到的圖像區塊的最後一個畫素，進而確保解壓縮是否執行完畢。在此情況下，倘若只是單純地將原先的數據切片SS 1至SS K中的興趣影像數據取出，而並未對應地修正旗標，則可能會造成解壓縮單元134無法確認解壓縮的進度，而無法順利完成解壓縮。為解決此一問題，影像重組單元120可以在取得數據切片SS 1至SS K中的興趣影像數據之後，根據系統的需要重新建立新的數據切片及其對應的標頭檔，或僅針對部分未設定旗標的數據切片進行更新，又或是同時建立新的數據切片並更新部分未設定旗標的數據切片，使得每一個新的數據切片及/或每一個更新後的數據切片皆會各自對應至一個圖像區塊，並將相關的旗標設定為確為圖像區塊終結。
也就是說，透過重新建立新的數據切片及其對應的標頭檔及/或更新部分的數據切片及其標頭檔，可將每一個新的數據切片及/或每一個更新後的數據切片皆各自對應至一個圖像區塊，並將相關的旗標設定為確為圖像區塊終結，如此一來，解壓縮單元134就能夠順利完成解壓縮。
此外，本發明並不限定步驟S240及步驟S250的執行順序，步驟S240及步驟S250的執行順序亦可對調或甚至可同時進行。
透過方法200，影像重組單元120就能夠重組主機端110所傳來的影像檔案F0，使得影像重組系統100在不更動顯示端130之硬體設備的情況下，能夠接收原先無法解壓縮的影像內容並且正常地解壓縮並顯示，因此避免了原先因為硬體匹配需求所造成的不便。
此外，在第1圖中，影像重組系統100還可包含另一個顯示端140，因此影像重組單元120除了根據待重組的影像檔案F0產生重組後的影像檔案F1之外，還可以產生另一個重組後的影像檔案F2以供顯示端140解壓縮並顯示。在本發明的部分實施例中，顯示端130及140的顯示規格可能有所差異，其所要求的興趣區亦可能有所不同，舉例來說，在第1圖中，顯示端140所要求的興趣區ROI2可能較顯示端130所要求的興趣區ROI1還小。在此情況下，影像重組單元120亦可在執行步驟S230之後，根據顯示端140所提出的興趣區ROI2取出對應的興趣影像數據以產生影像檔案F2。
換言之，方法200還可以包含步驟S270至S290。第6圖為步驟S270至S290的流程圖。
S270： 根據參數集合自數據切片SS 1至SS K中取出對應於每一張圖像IMG 1至IMG N之第二興趣區ROI2的興趣影像數據；
S280： 更新複數個參數集合成為複數個第二更新參數集合；
S290： 將興影像趣數據及第二更新參數集合組合成重組影像檔案F2。
透過類似的方式，影像重組單元120還可支援更多數量的顯示端並提供對應的重組影像檔案。此外，步驟S270至S290可與步驟S240至S260平行執行，也可以先後執行。
綜上所述，根據本發明之實施例所提供之重組影像檔案的方法，使用者就能夠在不更動顯示端之硬體設備的情況下，接收原先無法解壓縮的影像內容並且正常地解壓縮並顯示，因此避免了原先因為硬體匹配需求所造成的不便。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100‧‧‧影像重組系統
110‧‧‧主機端
120‧‧‧影像重組單元
130、140‧‧‧顯示端
132‧‧‧顯示器
134‧‧‧解壓縮單元
F0、F1、F2‧‧‧影像檔案
IMG1至IMGN‧‧‧圖像
T1至TM‧‧‧圖像區塊
SS1至SSK‧‧‧數據切片
ROI1、ROI2‧‧‧興趣區
200‧‧‧方法
S210至S290‧‧‧步驟
第1圖為本發明一實施例之影像重組系統的示意圖。 第2圖為本發明一實施例之待重組影像檔案之複數張圖像的示意圖。 第3圖為本發明一實施例之重組影像檔案的方法的流程圖。 第4圖為第3圖之方法的部分細部流程圖。 第5圖為第3圖之方法的部分細部流程圖。 第6圖為第3圖之方法的部分流程圖。
200‧‧‧方法
S210至S260‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種重組影像檔案的方法，一待重組影像檔案包含根據高效率視訊編碼（High Efficiency Video Coding，HEVC）標準所編碼之複數張圖像的編碼數據，每一張圖像包含複數個圖像區塊，且每一張圖像的編碼數據包含屬於複數個數據切片及複數個參數集合，該方法包含： 接收該待重組影像檔案； 解析該待重組影像檔案中的該些參數集合； 根據該些參數集合自該些數據切片中取出對應於該每一張圖像之一第一興趣區的複數個興趣影像數據； 更新該些參數集合成為複數個第一更新參數集合；及 根據至少該些興趣影像數據及該些第一更新參數集合產生一第一重組影像檔案； 其中該每一張圖像之該些圖像區塊屬於高效率視訊編碼標準所定義之運動約束區塊集合(motion-constrained tile set，MCTS)。
  2. 如請求項1所述的方法，其中： 該些參數集合包含至少一影像參數集合(video parameter set，VPS)、至少一序列參數集合(sequence parameter set，SPS)、至少一圖像參數集合(picture parameter set，PPS)及至少一輔助增強資訊(supplemental enhance information，SEI)。
  3. 如請求項1所述的方法，其中根據該些參數集合自該些數據切片中取出對應於該每一張圖像之該第一興趣區的該些興趣影像數據包含： 解析每一數據切片之一標頭檔； 根據該每一數據切片之該標頭檔取得對應於該每一數據切片之一對應圖像參數集合以取得該每一數據切片所對應之一圖像區塊組態參數；及 根據該每一數據切片所對應之該圖像區塊組態取得該些興趣影像數據。
  4. 如請求項1所述的方法，其中更新該些參數集合成為該些第一更新參數集合包含： 更新一影像參數集合之一外觀等級(profile level)參數； 更新一序列參數集合之一圖像長寬參數；及 更新一圖像參數集合之一圖像區塊組態參數。
  5. 如請求項1所述的方法，另包含： 將至少一數據切片中對應於該第一興趣區外部的至少一影像數據刪除； 更新該至少一數據切片之標頭檔成為至少一更新標頭檔；及 將該至少一數據切片中複數個興趣影像數據及該至少一更新標頭檔組合產生至少一更新數據切片。
  6. 如請求項5所述的方法，其中更新該至少一數據切片之標頭檔包含更新該至少一數據切片之標頭檔中的一數據起始位址、一位址偏移值、一數據切片位址。
  7. 如請求項1所述的方法，另包含根據該些興趣影像數據中部份興趣影像數據建立至少一新數據切片及該至少一新數據切片之標頭檔。
  8. 如請求項1所述的方法，另包含： 將至少一數據切片中對應於該第一興趣區外部的至少一影像數據刪除； 更新該至少一數據切片之標頭檔； 將該至少一數據切片中的複數個興趣影像數據及該至少一更新標頭檔組合產生至少一更新數據切片；及 根據該些興趣影像數據中部份興趣影像數據建立至少一新數據切片及該至少一新數據切片之標頭檔； 其中該至少一更新數據切片及該至少一新數據切片係皆各自對應至一圖像區塊。
  9. 如請求項1所述的方法，另包含： 根據該些參數集合自該些數據切片中取出對應於每一張圖像之一第二興趣區的複數個興趣影像數據； 更新該些參數集合成為複數個第二更新參數集合；及 將至少該些興影像趣數據及該些第二更新參數集合組合成一第二重組影像檔案。
  10. 如請求項1所述的方法，另包含： 根據預設或動態地根據該些張圖像之一重點物件的移動來調整每一張圖像之一興趣區的位置。
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