用于緊湊比特平面數(shù)據(jù)壓縮的裝置和方法
【專利摘要】一種編碼器包括多個寄存器并且被配置為：順序地接收系數(shù)的陣列，每個系數(shù)被分解成位于該系數(shù)的多個相應(yīng)比特位置處的多個比特；以及并發(fā)地操作每個系數(shù)的多個比特。
【專利說明】用于緊湊比特平面數(shù)據(jù)壓縮的裝置和方法
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本專利申請要求2013年10月3日遞交的標題為"CompactBitplaneCoding DesignforFixedBitrateImageandVideoCompression，'、序列號為 61/886, 580 的美 國臨時申請以及2014年8月4日遞交的序列號為14/451，150的美國非臨時申請的優(yōu)先權(quán) 和權(quán)益，這里通過引用并入該臨時申請的全部內(nèi)容。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明的實施例涉及用于數(shù)據(jù)壓縮的裝置和方法。

【背景技術(shù)】
[0004] 數(shù)據(jù)壓縮或者說源編碼是計算中的一種普遍存在的過程，其涉及利用比原始表示 更少的比特來對信息編碼。數(shù)據(jù)可能因為各種原因而被壓縮，例如包括減少資源使用，比如 數(shù)據(jù)存儲空間或傳送容量。然而，因為數(shù)據(jù)壓縮（例如，編碼）要求有數(shù)據(jù)解壓縮（例如， 解碼）才能使數(shù)據(jù)可使用，所以數(shù)據(jù)壓縮要服從于空間與時間之間的平衡（例如，數(shù)據(jù)壓縮 可節(jié)省計算機空間，但也可由于解壓縮而增加處理時間）。
[0005] 數(shù)據(jù)壓縮過程的設(shè)計還涉及其他考慮因素，包括壓縮的程度、引入的失真的量 (例如，當使用有損數(shù)據(jù)壓縮時）以及用于對數(shù)據(jù)進行壓縮和解壓縮的計算資源。因此，一 直需要能夠在提高解壓縮之后的數(shù)據(jù)準確性并且減少用于對數(shù)據(jù)進行壓縮和解壓縮的處 理功率和時間的同時減小存儲空間的數(shù)據(jù)壓縮方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的實施例提供了一種用于數(shù)據(jù)壓縮的比特平面編碼的裝置和方法，其減少 了過程中使用的空間的量，同時增大了解壓縮之后的數(shù)據(jù)精確度，并且同時減少了用于對 數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮的處理功率和時間（例如，是"緊湊的"）。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一種編碼器包括多個寄存器并且被配置為：順序地接 收系數(shù)的陣列，每個系數(shù)被分解成位于該系數(shù)的多個相應(yīng)比特位置處的多個比特；以及并 發(fā)地操作每個系數(shù)的多個比特。
[0008] 編碼器還可被配置為，響應(yīng)于檢測到多個比特中的某一比特為0,將多個寄存器之 中與多個比特位置中的與該比特相對應(yīng)的比特位置相對應(yīng)的寄存器增大1。
[0009] 編碼器還可被配置為，響應(yīng)于檢測到多個比特中的該比特為1，通過對與對應(yīng)于該 比特的比特位置相對應(yīng)的寄存器的值編碼來生成編碼碼元。
[0010] 編碼器還可被配置為，響應(yīng)于檢測到多個比特中的該比特為1，將與對應(yīng)于該比特 的比特位置相對應(yīng)的寄存器復(fù)位到零。
[0011] 與對應(yīng)于該比特的比特位置相對應(yīng)的寄存器的值可表示該比特位置的零游程。
[0012] 每個系數(shù)的比特位置可形成多個相應(yīng)的比特平面級別，并且編碼器還可被配置為 生成包括多個編碼碼元的多個編碼比特平面級別。
[0013] 編碼器還可被配置為，響應(yīng)于檢測到系數(shù)的序列的結(jié)束，向多個編碼比特平面級 別發(fā)送多個序列結(jié)束（E0S)信號。
[0014] 編碼器還可被配置為，響應(yīng)于檢測到系數(shù)的序列的結(jié)束，將多個寄存器復(fù)位到零。
[0015] 多個比特位置中的第一比特位置可表示每個系數(shù)的符號。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，一種解碼器被配置為：接收布置在多個比特平面中的 編碼碼元序列，每個比特平面對應(yīng)于多個系數(shù)的比特位置；讀取編碼碼元序列中的與多個 比特平面中的某一比特平面相對應(yīng)的編碼碼元；響應(yīng)于檢測到該編碼碼元是游程值，輸出 數(shù)目等于游程值的0比特比特；以及在輸出該數(shù)目的0比特比特之后，輸出1比特。
[0017] 解碼器還可被配置為，響應(yīng)于檢測到編碼碼元是序列結(jié)束（E0S)碼元，讀取編碼 碼元序列的與多個比特平面中的下一比特平面相對應(yīng)的下一編碼碼元。
[0018] 解碼器還可被配置為，響應(yīng)于檢測到E0S碼元對應(yīng)于多個比特平面中的最末比特 平面，接收另一編碼碼元序列。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，一種利用包括多個寄存器的編碼器進行編碼的方法包 括：順序地接收系數(shù)的陣列，每個系數(shù)被分解成位于該系數(shù)的多個相應(yīng)比特位置處的多個 比特；以及并發(fā)地操作每個系數(shù)的多個比特。
[0020] 該方法還可包括：響應(yīng)于檢測到多個比特中的某一比特為0,將與多個比特位置 中的與該比特相對應(yīng)的比特位置相對應(yīng)的寄存器增大1。
[0021] 該方法還可包括：響應(yīng)于檢測到多個比特中的該比特為1，通過對與對應(yīng)于該比 特的比特位置相對應(yīng)的寄存器的值編碼來生成編碼碼元。
[0022] 該方法還可包括：響應(yīng)于檢測到多個比特中的該比特為1，將寄存器復(fù)位到零。
[0023] 寄存器的值可表示比特位置的零游程。
[0024] 每個系數(shù)的比特位置可形成多個相應(yīng)的比特平面級別，并且該方法還可包括生成 包括多個編碼碼元的多個編碼比特平面級別。
[0025] 該方法還可包括：響應(yīng)于檢測到系數(shù)的序列的結(jié)束，向多個編碼比特平面級別發(fā) 送多個序列結(jié)束（E0S)信號。
[0026] 該方法還可包括：響應(yīng)于檢測到系數(shù)的序列的結(jié)束，將多個寄存器復(fù)位到零。
[0027] 多個比特位置中的第一比特位置可表示每個系數(shù)的符號。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 通過參考附圖詳細描述其示例實施例，本發(fā)明的實施例的上述和其他方面將變得 更清楚，附圖中：
[0029] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的編碼過程的流程圖；
[0030] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的編碼系統(tǒng)的示意性框圖；
[0031] 圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的解碼過程的流程圖；并且
[0032] 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的解碼系統(tǒng)的示意性框圖。

【具體實施方式】
[0033] 以下，將參考附圖更充分地描述本發(fā)明的實施例，附圖中示出了本發(fā)明的示例實 施例。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認識到的，描述的實施例容許各種修改和替換形式，而不脫 離本發(fā)明的精神或范圍。為了清晰描述本發(fā)明，可省略對于完整理解本發(fā)明并非必需的一 些元素或特征。
[0034] 本說明書中使用的術(shù)語是用于描述特定實施例，而并不打算限制本發(fā)明。例如，將 會理解，雖然術(shù)語"第一"、"第二"等等在本文中可用于描述各種元素，但這些元素將不受這 些術(shù)語的嚴格解釋所限制。反而，這些術(shù)語只是用于將一個組件與另一組件相區(qū)分。另外， 以單數(shù)使用的表述涵蓋了復(fù)數(shù)的表述，除非其在上下文中具有明顯不同的含義。在本說明 書中，要理解諸如"包括"、"包含"、"具有"等等之類的術(shù)語打算指示說明書中公開的特征、 數(shù)字、步驟、動作、組件、部件或其組合的存在，而并不打算排除可存在或者可添加一個或多 個其他特征、數(shù)字、步驟、動作、組件、部件或其組合的可能性。
[0035] 將會理解，當一元素或?qū)颖环Q為"在另一元素或?qū)由?、"連接到另一元素或?qū)?或 者"耦合到另一元素或?qū)?時，其可直接在該另一元素或?qū)由?、直接連接到該另一元素或?qū)?或者直接耦合到該另一元素或?qū)?，或者也可存在一個或多個居間的元素或?qū)?。當一元素?稱為"直接在另一元素或?qū)由?、"直接連接到另一元素或?qū)?或者"直接耦合到另一元素或 層"時，則沒有居間的元素或?qū)哟嬖?。相似的?shù)字始終指代相似的元素。當在本文中使用 時，術(shù)語"和/或"包括關(guān)聯(lián)的列出項目中的一個或多個的任何以及所有組合。
[0036] 空間相關(guān)術(shù)語，例如"在…下面"、"在…下方"、"下部的"、"在…上方"、"上部的" 等等，在本文中為了易于描述可用于描述如附圖所示的一個元素或特征與另外（一個或多 個）元素或（一個或多個）特征的關(guān)系。將會理解，除了附圖中描繪的方位之外，這些空間 相關(guān)術(shù)語還打算涵蓋使用或操作中的設(shè)備的不同方位。例如，如果圖中的設(shè)備被翻過來，則 被描述為在其他元素或特征"下面"或"下方"的元素的方位于是將是在其他元素或特征的 "上方"或"上面"。從而，示例術(shù)語"下方"可涵蓋上方和下方兩個方位。設(shè)備可以有其他的 方位（例如，旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方向），并且本文使用的空間相關(guān)描述語應(yīng)當被相應(yīng)地解 讀。
[0037] 除非另有定義，否則本文使用的所有術(shù)語（包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語）具有與本 發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常所理解相同的含義。還將理解，術(shù)語--例如常用的字 典中定義的那些--應(yīng)當被解讀為具有與其在相關(guān)技術(shù)的上下文中的含義一致的含義，而 不應(yīng)被以理想化或過度正式的意義來解讀，除非本文明確地這樣定義。另外，當描述本發(fā)明 的實施例時，對"可"的使用涉及"本發(fā)明的一個或多個實施例"。
[0038] 附圖中相似的標號表示相似的元素，并且對其的重復(fù)描述可被省略。
[0039] 用于圖像和視頻的壓縮的典型數(shù)據(jù)壓縮方案涉及首先將原始像素數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成變 換系數(shù)。例如，塊內(nèi)數(shù)據(jù)或殘余塊間數(shù)據(jù)可首先被利用一些二維變換從像素強度值變換成 頻率系數(shù)，所述二維變換例如是離散余弦變換（discretecosinetransform，DCT)、哈達瑪 (Hadamard)變換、小波或者本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其他適當?shù)淖儞Q過程。作為示例，原 始的照片圖像可被變換成二維NxN塊（例如，8x8塊），并且DCT公式可被應(yīng)用到覆蓋圖 像的NxN矩陣的每一行和列，以使得每個塊具有相應(yīng)的變換系數(shù)。在其他實施例中，可以 有對應(yīng)于每一塊的多個變換系數(shù)。
[0040] 變換系數(shù)隨后被根據(jù)其相應(yīng)的重要性來量化或加權(quán)，以使得許多或大部分的變換 系數(shù)變成具有零值的量化系數(shù)。接下來，按照設(shè)定或預(yù)定的順序（例如，按Z字形順序）利 用一些可變長度熵編碼方法（例如，靜態(tài)、自適應(yīng)、哈夫曼編碼、算術(shù)編碼或者本領(lǐng)域技術(shù) 人員已知的任何其他適當?shù)撵鼐幋a方法）來對量化值或系數(shù)編碼。這個過程的結(jié)果可以是 與原始的未壓縮數(shù)據(jù)相對應(yīng)的編碼比特流。在其他示例中，可以首先將原始圖像劃分成分 區(qū)，并且對原始圖像的每個分區(qū)執(zhí)行上述的壓縮過程。
[0041] 例如，給定變換系數(shù)的有序序列，編碼器通過基于一些量化閾值（例如，量化器） 調(diào)節(jié)值來調(diào)整數(shù)據(jù)大小。然后，量化系數(shù)被轉(zhuǎn)化成1)連續(xù)零的數(shù)目（例如，游程）和2)非 零絕對值和符號的對的碼元。接下來，經(jīng)由一些熵編碼來打包零的游程或者系數(shù)的量化或 近似的非零值。
[0042] 作為示例，可根據(jù)上述過程來壓縮以下的有序的16個量化數(shù)字：

【權(quán)利要求】
1. 一種編碼器，包括多個寄存器并且被配置為： 順序地接收系數(shù)的陣列，每個所述系數(shù)被分解成位于該系數(shù)的多個相應(yīng)比特位置處的 多個比特；以及 并發(fā)地操作每個所述系數(shù)的多個比特。
2. 如權(quán)利要求1所述的編碼器，其中，所述編碼器還被配置為，響應(yīng)于檢測到所述多個 比特中的某一比特為0,將所述多個寄存器之中與所述多個比特位置中的與該比特相對應(yīng) 的比特位置相對應(yīng)的寄存器增大1。
3. 如權(quán)利要求2所述的編碼器，其中，所述編碼器還被配置為，響應(yīng)于檢測到所述多個 比特中的該比特為1，通過對與對應(yīng)于該比特的比特位置相對應(yīng)的寄存器的值編碼來生成 編碼碼兀。
4. 如權(quán)利要求3所述的編碼器，其中，所述編碼器還被配置為，響應(yīng)于檢測到所述多個 比特中的該比特為1，將與對應(yīng)于該比特的比特位置相對應(yīng)的寄存器復(fù)位到零。
5. 如權(quán)利要求3所述的編碼器，其中，與對應(yīng)于該比特的比特位置相對應(yīng)的寄存器的 值表示該比特位置的零游程。
6. 如權(quán)利要求3所述的編碼器，其中，每個系數(shù)的比特位置形成多個相應(yīng)的比特平面 級別，并且其中，所述編碼器還被配置為生成包括多個編碼碼元的多個編碼比特平面級別。
7. 如權(quán)利要求6所述的編碼器，其中，所述編碼器還被配置為，響應(yīng)于檢測到系數(shù)的序 列的結(jié)束，向所述多個編碼比特平面級別發(fā)送多個序列結(jié)束（EOS)信號。
8. 如權(quán)利要求7所述的編碼器，其中，所述編碼器還被配置為，響應(yīng)于檢測到系數(shù)的序 列的結(jié)束，將所述多個寄存器復(fù)位到零。
9. 如權(quán)利要求1所述的編碼器，其中，所述多個比特位置中的第一比特位置表示每個 系數(shù)的符號。
10. -種解碼器，被配置為： 接收布置在多個比特平面中的編碼碼元序列，每個所述比特平面對應(yīng)于多個系數(shù)的比 特位置； 讀取所述編碼碼元序列中的與所述多個比特平面中的某一比特平面相對應(yīng)的編碼碼 元； 響應(yīng)于檢測到所述編碼碼元是游程值，輸出數(shù)目等于所述游程值的0比特比特；以及 在輸出所述數(shù)目的〇比特比特之后，輸出1比特。
11. 如權(quán)利要求10所述的解碼器，其中，所述解碼器還被配置為，響應(yīng)于檢測到所述編 碼碼元是序列結(jié)束（EOS)碼元，讀取所述編碼碼元序列的與所述多個比特平面中的下一比 特平面相對應(yīng)的下一編碼碼元。
12. 如權(quán)利要求11所述的解碼器，其中，所述解碼器還被配置為，響應(yīng)于檢測到所述 EOS碼元對應(yīng)于所述多個比特平面中的最末比特平面，接收另一編碼碼元序列。
13. -種利用包括多個寄存器的編碼器進行編碼的方法，該方法包括： 順序地接收系數(shù)的陣列，每個所述系數(shù)被分解成位于該系數(shù)的多個相應(yīng)比特位置處的 多個比特；以及 并發(fā)地操作每個所述系數(shù)的多個比特。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，還包括：響應(yīng)于檢測到所述多個比特中的某一比特為 0,將與所述多個比特位置中的與該比特相對應(yīng)的比特位置相對應(yīng)的寄存器增大1。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，還包括：響應(yīng)于檢測到所述多個比特中的該比特為1， 通過對與對應(yīng)于該比特的比特位置相對應(yīng)的寄存器的值編碼來生成編碼碼元。
16. 如權(quán)利要求15所述的方法，還包括：響應(yīng)于檢測到所述多個比特中的該比特為1， 將所述寄存器復(fù)位到零。
17. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述寄存器的值表示所述比特位置的零游程。
18. 如權(quán)利要求15所述的方法，其中，每個系數(shù)的比特位置形成多個相應(yīng)的比特平面 級別，并且其中，所述方法還包括生成包括多個編碼碼元的多個編碼比特平面級別。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，還包括：響應(yīng)于檢測到系數(shù)的序列的結(jié)束，向所述多個 編碼比特平面級別發(fā)送多個序列結(jié)束（EOS)信號。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，還包括：響應(yīng)于檢測到系數(shù)的序列的結(jié)束，將所述多個 寄存器復(fù)位到零。
21. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多個比特位置中的第一比特位置表示每個系 數(shù)的符號。
【文檔編號】H04N19/63GK104519355SQ201410524830
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月3日
【發(fā)明者】魯寧, 胡肯 申請人:三星顯示有限公司