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TW202437758A - 為了在位元流中傳輸所進行熵編碼資料之動態佇列 - Google Patents

為了在位元流中傳輸所進行熵編碼資料之動態佇列 Download PDF

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TW202437758A
TW202437758A TW112140913A TW112140913A TW202437758A TW 202437758 A TW202437758 A TW 202437758A TW 112140913 A TW112140913 A TW 112140913A TW 112140913 A TW112140913 A TW 112140913A TW 202437758 A TW202437758 A TW 202437758A
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TW112140913A
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卡密爾 斯拉伍密爾 庫奇恰克
帕威爾 克里斯多福 西斯可
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美商賽納波狄克公司
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Abstract

本發明提供了用於資料壓縮的方法、裝置和系統。更具體地，本實施方式涉及對欲在位元流中傳輸的熵編碼資料進行動態佇列。例如，編碼器可以對原始圖像資料執行第一階圖像壓縮操作以產生第一階係數的集合，並且可以對第一階係數的至少一個子集合執行第二階圖像壓縮操作以產生第二階係數的集合。編碼器還可以根據熵編碼方案將第一階係數和第二階係數分別編碼為第一階碼字和第二階碼字。在一些態樣中，編碼器可在已知第二階碼字的長度之前將第一階碼字輸出至傳輸佇列。然而，在一些實施方式中，可在傳輸第一階碼字之前從傳輸佇列傳輸第二階碼字。

Description

為了在位元流中傳輸所進行熵編碼資料之動態佇列
本實施方式一般涉及資料壓縮，並且具體地涉及在位元流中用於傳輸的熵編碼資料的動態佇列。
資料壓縮是一種將資訊編碼為(通常)更小的資料單元的技術。因此，資料壓縮可用於減少通過通信通道(例如有線或無線媒體)儲存或傳輸此類資訊所需的頻寬或負載(overhead)。例如，編碼器將資訊編碼或壓縮為編碼位元序列(sequence)(也指稱為「碼字」(codeword))，並且解碼器隨後對碼字進行解碼或解壓縮以恢復原始資訊。資料壓縮技術通常可分為「有損」(lossy)或「無損」(lossless)。有損資料壓縮可能導致在此類資訊的編碼和解碼之間資訊之一些損失。相反，由於使用無損資料壓縮對此類資訊進行編碼或解碼，因此不會損耗任何資訊。
熵編碼是無損資料壓縮的一種形式，它根據每個符號出現的概率將資料值(或「符號」)編碼為變動長度的碼字。例如，具有較高出現概率的資料符號可被編碼成比具有較低出現概率的資料符號更短的碼字。編碼器輸出的碼字通常儲存或緩衝在傳輸佇列中，以作為位元流傳輸到解碼器。由於熵編碼產生變動長度的碼字，因此位元流中每個碼字的位置取決於任何先前碼字的長度。因此，實現熵編碼技術的許多編碼器配置為根據碼字在位元流中傳輸的順序來產生碼字或以其他方式將碼字輸出至傳輸佇列。
一些碼字的編碼可能早於其他碼字但在位元流中卻較慢被傳輸。延遲輸出任何已編碼的碼字(至傳輸佇列)可能會導致低效率的使用編碼器資源。因此，可能需要新的編碼過程以提高編碼器的熵編碼的效率或降低其複雜性。
提供本發明內容是為了以簡化的形式介紹一些概念的選擇，這些概念將在以下具體實施方式中進一步描述。本發明內容並不旨在識別所要求保護的主題的關鍵特徵或基本特徵，也不旨在限制所要求保護的主題的範圍。
本發明的主題的一個創新態樣能夠以一種可以由編碼器執行的資料編碼方法來實施。該方法包括執行第一階圖像壓縮操作的步驟，該操作基於與圖像相關聯的像素資料產生多個第一階係數；執行第二階圖像壓縮操作，其基於多個第一階係數產生一個或多個第二階係數；根據熵編碼方案將多個第一階係數分別編碼為多個第一階碼字；根據熵編碼方案將一個或多個第二階係數分別編碼為一個或多個第二階碼字；以及將多個第一階碼字，其隨後為一個或多個第二階碼字，輸出至傳輸佇列，傳輸佇列將用於傳輸的資料儲存在位元流中。在一些實施方式中，可在將多個第一階碼字輸出至傳輸佇列之後再執行第二階圖像壓縮操作。
本發明主題的另一個創新態樣可在包括處理系統和記憶體的編碼器中實施。記憶體儲存指令，當由處理系統執行指令時，使編碼器執行第一階圖像壓縮操作，該操作基於與圖像相關聯的像素資料產生多個第一階係數；執行第二階圖像壓縮操作，其基於多個第一階係數產生一個或多個第二階係數；根據熵編碼方案將多個第一階係數分別編碼為多個第一階碼字；根據熵編碼方案將一個或多個第二階係數分別編碼為一個或多個第二階碼字；以及將多個第一階碼字，其隨後為一個或多個第二階碼字，輸出至傳輸佇列，該傳輸佇 列將用於傳輸的資料儲存在位元流中。在一些實施方式中，可以在將多個第一階碼字輸出至傳輸佇列之後再執行第二階圖像壓縮操作。
本發明主題的另一個創新態樣可在包括編碼器、傳輸佇列和後處理器的系統中實施。編碼器配置為執行第一階圖像壓縮操作，該操作基於與圖像相關聯的像素資料產生多個第一階係數；執行第二階圖像壓縮操作，其基於多個第一階係數產生一個或多個第二階係數；根據熵編碼方案將多個第一階係數分別編碼為多個第一階碼字；根據熵編碼方案將一個或多個第二階係數分別編碼為一個或多個第二階碼字；輸出多個第一階碼字，其隨後為一個或多個第二階碼字。在一些實施方式中，編碼器可以在將多個第一階碼字輸出至傳輸佇列之後再執行第二階圖像壓縮操作。傳輸佇列配置為儲存由編碼器輸出的多個第一階碼字和一個或多個第二階碼字。後處理器配置為將多個第一階碼字和一個或多個第二階碼字從傳輸佇列傳輸到解碼器。
100:通訊系統
102:輸入資料
106:輸出資料
110:編碼器
120:解碼器
130:通道
200:系統
201:原始圖像資料
202:圖像圖塊
203(1):對應第一階碼字(CW)
203(2):對應第二階碼字
204:位元流
205(1):重建第一階碼字
205(2):重建第二階碼字
206:重建圖像圖塊
207:重建圖像資料
210:影片編碼器
212:圖塊分隔組件
214:資料壓縮組件
216:傳輸(TX)佇列
222:接收(RX)佇列
224:資料解壓縮組件
226:圖像重建組件
300:圖像編碼系統
301:圖像圖塊
302(1):第一階係數
302(2):第二階係數
303(1):第一階碼字(CW)
303(2):第二階碼字
304:位元流
310:編碼器
312:第一階壓縮組件
314:第二階壓縮組件
316:熵編碼組件
320:傳輸佇列
322:記憶體分區
322(1):第一碼字時隙
322(2):第二碼字時隙
330:後處理器
400:傳輸佇列
410(1):第一記憶體分區
410(2):第二記憶體分區
410(N):第N記憶體分區
411(1):第一碼字時隙
411(2):第一碼字時隙
411(N):第一碼字時隙
412(1):第二碼字時隙
412(2):第二碼字時隙
412(N):第二碼字時隙
500:編碼器
510:資料界面
512:圖像源界面(I/F)
514:TX佇列界面
520:處理系統
530:記憶體
531:圖像資料緩衝器
532:第一階壓縮SW模組
534:第二階壓縮SW模組
536:熵編碼SW模組
538:碼字(CW)卸載SW模組
600:方法
610:步驟
620:步驟
630:步驟
640:步驟
650:步驟
藉由示例說明本實施方式，並且附圖的圖式不旨在對本發明作出限制。
圖1示出用於編碼和解碼資料的示例通信系統。
圖2示出根據一些實施方式的示例圖像傳輸系統的方塊圖。
圖3示出根據一些實施方式的示例圖像編碼系統的方塊圖。
圖4示出支持熵編碼資料的動態佇列的示例傳輸佇列。
圖5示出根據一些實施方式的示例編碼器的方塊圖。
圖6示出根據一些實施方式的資料編碼的示例操作的說明性流程圖。
在下面的描述中，闡述了許多具體細節，例如具體組件、電路和過程的示例，以提供對本發明的透徹理解。本文所使用的術語「耦合」是指直接連接到或利用一個或多個中間組件或電路連接。術語「電子系統」和「電子裝置」可以互換使用來代表能夠以電子方式處理資訊的任何系統。而且，在以下敘述中出於解釋的目的，闡述了具體術語以提供對本發明的各態樣的透徹理解。然而，對於本領域技術人員來說顯而易見的是，實踐示例實施例可能不需要這些具體細節。在其他情況下，眾所周知的電路和裝置以方塊圖形式示出以避免模糊本發明的重點。以下詳細描述的某些部分是按照程式、邏輯塊、過程和其他符號來呈現的。
這些描述和表示是資料處理領域的技術人員所能以最有效的方式將他們的工作實質傳達給本領域的其他技術人員的手段。在本發明中，將程式、邏輯塊、過程等設想為導致期望結果的自相容步驟或指令序列。這些步驟是需要對物理量進行物理操作的步驟。儘管非必要，通常這些量採用能夠在計算機系統中儲存、傳輸、組合、比較和以其他方式操縱的電或磁信號的形式。然而，應該記住，所有這些和類似的術語都與適當的物理量相關聯，並且僅僅是應用於這些量的便利標記。
除非從以下討論中清楚地額外明確說明，否則應當理解，在本發明全文中，使用諸如「存取」、「接收」、「傳輸」、「使用」、「選擇」、「判定」、「規格化」、「放大」、「平均」、「監控」、「比較」、「應用」、「更新」、「測量」、「推導」或類似的術語的討論，指電腦系統或類似電子計算裝置的操作和過程，其操縱電腦系統的暫存器和記憶體內表示為物理(電子)量的資料並將其轉換為類似地表示為電腦系統記憶體或暫存器或其他此類資訊儲存、傳輸或顯示裝置的物理量的其他資料。
在附圖中，可將單個方塊描述為執行一個或多個功能；然而，在實際實踐中，由該塊執行的一個或多個功能可以在單個組件中或跨多個組件來執行，和/或可以使用硬體、使用軟體或使用硬體和軟體的組合來執行。為了清 楚地說明硬體和軟體的這種可互換性，下面一般性地根據其功能來描述各種說明性組件、塊、模組、電路和步驟。這種功能是否實施為硬體或軟體取決於特定的應用和對整個系統施加的設計限制。技術人員可以針對每個特定應用以不同的方式實施所描述的功能，但是這樣的實現決策不應被解釋為導致偏離本發明的範圍。此外，示例輸入裝置可包括除了示出的那些組件以外的組件，包括眾所周知的組件，例如處理器、記憶體等。
能以硬體、軟體、韌體或其任意組合來實施本文所描述的技術，除非具體描述為以特定方式實施。描述為模組或組件的任何特徵也可以一起實施在積體邏輯裝置中，或者單獨實現為分立但可交互運作的邏輯裝置。如果以軟體實施，則這些技術可以至少部分地藉由包括指令的非暫態處理器可讀儲存媒體來實施，執行所述指令時執行上述方法中的一個或多個。非暫態處理器可讀儲存媒體可形成為電腦程式產品的一部分，其可包括包裝材料。
非暫態處理器可讀儲存媒體可包括隨機存取記憶體(RAM)，諸如同步動態隨機存取記憶體(SDRAM)、唯讀記憶體(ROM)、非揮發性記憶體(NVRAM)、電子抹除式可複寫唯讀記憶體(EEPROM)、快閃記憶體、其他已知的儲存媒體等。另外或替代地，這些技術可以至少部分地利用處理器可讀通信媒體來實現，處理器可讀通信媒體承載或傳輸指令或資料結構形式的代碼並且可以由計算機或其他處理器存取、讀取和/或執行。
結合本文揭示的具體實施例描述的各種說明性邏輯塊、模組、電路和指令可以由一個或多個處理器(或處理系統)執行。本文所使用的術語「處理器」可代表能夠執行儲存在記憶體中的一個或多個軟體程式的腳本或指令的任何通用處理器、專用處理器、常規處理器、控制器、微控制器和/或狀態機。
如上所述，熵編碼是無損資料壓縮的一種形式，其基於每個符號出現的概率將資料值(或「符號」)編碼成變動長度的碼字。編碼器輸出的碼字通常儲存或緩衝在傳輸佇列中，以作為位元流傳輸到解碼器。由於熵編碼產生變動長度的碼字，因此位元流中每個碼字的位置取決於任何先前碼字的長 度。因此，實現熵編碼技術的許多編碼器配置為根據碼字在位元流中傳輸的順序來產生碼字或以其他方式將碼字輸出至傳輸佇列。然而，一些碼字的編碼可能早於其他碼字但更晚在位元流中傳輸。
例如，可以對原始圖像資料執行一些圖像壓縮操作以產生符號或係數的集合(也稱為「第一階係數」)，其相對精細或詳細地表現圖像，同時可以對第一階係數的至少一個子集合執行一些其他圖像壓縮操作，以產生提供較粗略地表現圖像的符號或係數的集合(也稱為「第二階係數」)。第一階係數和第二階係數分別被熵編碼為第一階碼字和第二階碼字，並輸出至傳輸佇列。因為它們可用於更快地再現數位圖像(以較粗糙的解析度)，所以第二階碼字通常會早於相關聯的第一階碼字而被傳輸到解碼器。因此，解碼器可以根據頻寬或延遲限制選擇只解碼第二階係數。
因為第二階係數是第一階係數的編碼表示，所以編碼器必須在產生第二階係數之前產生第一階係數。然而，因為第二階碼字通常早於第一階碼字被傳輸到解碼器，所以許多現有編碼器將第一階係數(或第一階碼字)保留在其內部暫存器中，直到知道第二階碼字的長度。從本發明的各態樣認識到，可藉由將第一階係數熵編碼為第一階碼字並且將第一階碼字輸出到傳輸佇列而無需等到知道第二階碼字的長度，進而提高編碼器的效率。
各個態樣一般涉及資料壓縮，並且更具體地，涉及用於對欲在位元流中傳輸的熵編碼資料進行動態佇列的技術。例如，編碼器可以對原始圖像資料執行第一階圖像壓縮操作以產生第一階係數的集合並且可以對第一階係數的至少一個子集合執行第二階圖像壓縮操作以產生第二階係數的集合。編碼器還可以根據熵編碼方案將第一階係數和第二階係數分別編碼為第一階碼字和第二階碼字。在一些態樣中，編碼器可在已知第二階碼字的長度之前將第一階碼字輸出到傳輸佇列。在一些實施方式中，編碼器可以在對第一階係數執行第二階圖像壓縮操作之前將第一階碼字輸出到傳輸佇列。傳輸佇列可儲存欲作為位 元流傳輸到解碼器的資料。在一些實施方式中，第二階碼字可早於第一階碼字(在位元流中)從傳輸佇列被傳輸。
可利用本發明中描述的主題的具體實施方式以實現以下潛在優點中的一個或多個。藉由已知第二階碼字的長度之前將第一階碼字輸出至傳輸佇列，本發明的態樣可以提高實現熵譯碼技術的編碼器的效率。例如，編碼器可以更快地從其內部暫存器中移除第一階係數(或第一階碼字)，這允許編碼器更頻繁地接收和處理新的圖像資料。結果，編碼器可以並行地編碼更多數量的圖像(或其中的部分)或者以其他方式增加各種編碼操作(諸如圖像壓縮或熵編碼)的並行化。例如，編碼器可以對第一圖像圖塊(tile)執行第二階圖像壓縮操作，同時對第二圖像圖塊執行第一階圖像壓縮操作，其中第一和第二圖像圖塊代表數位圖像的不同部分。
圖1示出用於對資料進行編碼和解碼的示例通信系統100。通信系統100包括編碼器110和解碼器120。編碼器110和解碼器120可設置在對應的通信裝置中，例如電腦、交換器、路由器、集線器、閘道器、攝影機、顯示器或能夠傳輸或接收通信信號的其他裝置。
編碼器110接收要經由通道130傳輸或儲存的輸入資料102。例如，通道130可以包括促進編碼器110和解碼器120之間的通信的有線或無線傳輸媒體。替代地或附加地，通道130可以包括資料儲存媒體。在一些態樣中，編碼器110可配置為壓縮輸入資料102的大小以適應與通道130相關聯的頻寬、儲存或其他資源限制。例如，編碼器110可將輸入資料102的每個單元編碼為可通過通道130傳輸或儲存的對應「碼字」(作為編碼資料104)。解碼器120配置為經由通道130接收編碼資料104並且將編碼資料104解碼為輸出資料106。例如，解碼器120能以解壓縮或以其他方式回復由編碼器110執行的壓縮使得輸出資料106即使與原始輸入資料102不相同，也基本上相似。
資料壓縮技術通常可分為「有損」或「無損」。有損資料壓縮可能會導致編碼和解碼步驟之間的一些資訊損耗。這樣，輸出資料106可不同於輸 入資料102。相反，只要通道130不將錯誤引入到編碼資料104中，無損資料壓縮就不會導致編碼和解碼步驟之間出現任何資訊損耗。作為無損壓縮的結果，輸出資料106相同於輸入資料102。熵編碼是無損資料壓縮的一種形式，它根據每個資料符號出現的概率將資料值(或「符號」(symbols))編碼成變動長度的碼字。例如，具有較高出現概率的資料符號可被編碼成比具有較低出現概率的資料符號更短的碼字。示例熵編碼技術包括算術編碼、霍夫曼編碼和哥倫布編碼等。
圖2示出根據一些實施方式的示例圖像傳輸系統200的方塊圖。系統200包括圖像編碼器210和圖像解碼器220。在一些實施方式中，圖像編碼器210和圖像解碼器220可分別是圖1的編碼器110和解碼器120的示例。因此，圖像編碼器210可以經由通道(諸如圖1的通道130)通信地耦合到圖像解碼器220。
圖像編碼器210對原始圖像資料201進行編碼，以作為編碼位元流204而傳輸到圖像解碼器220。例如，原始圖像資料201的幀可包括像素值陣列(或與不同顏色通道相關聯的多個像素值陣列)，其表示由圖像源(例如攝影機或其他圖像輸出裝置)擷取或獲取的數位圖像或影片幀。在一些態樣中，圖像編碼器210可接收原始圖像資料201的幀序列，每個原始圖像資料幀表示數位影片的對應圖像或幀。
圖像解碼器220配置為對位元流204進行解碼以復原重建圖像資料207以在顯示裝置上顯示(例如電視、電腦顯示器、智慧手機或任何其他包含電子顯示器的裝置)。更具體地，圖像解碼器220可以回復由圖像編碼器210執行的編碼，使得重建圖像資料207即使與原始圖像資料201不相同，也基本相似。在一些實施方式中，圖像解碼器220可在顯示裝置上將重建圖像資料207的幀序列顯示或渲染為數位影片。
在一些實施方式中，圖像編碼器210可以包括圖塊分區組件212、資料壓縮組件214和傳輸(TX)佇列216。圖塊分區組件212將原始圖像資料201的每幀分區或細分為多個圖像圖塊202。每個圖像圖塊202包括來自原始圖像資 料201的幀的像素值的子集合，表示數位圖像的對應部分或區域。如本文所使用的，術語「共置圖像圖塊」指的是映射到不同圖像或影片幀中的相同相對位置(例如圖像的左上角)或以其他方式關聯的圖像圖塊。
資料壓縮組件214配置為壓縮圖像圖塊202，以縮減從圖像編碼器210到圖像解碼器220的資料傳輸的大小。在一些態樣中，資料壓縮組件214可配置為以多個解析度級別(granularity)對圖像圖塊202進行編碼。例如，資料壓縮組件214可對與每個圖像圖塊202相關聯的原始圖像資料201執行第一階圖像壓縮操作，以產生第一階係數的集合，其可用於再現具高細節度或精確度的圖像圖塊202。示例性合適的第一階圖像壓縮操作可包括差分編碼、空間頻率變換和量化等。
資料壓縮組件214還可以對第一階係數的至少一個子集合執行第二階圖像壓縮操作，以產生第二階係數的集合，其可用於再現具較粗糙解析度的圖像圖塊202。示例第二階圖像壓縮操作可以包括對兩個或更多個第一階係數求和、相減或求平均。在一些實施方式中，除了對第一階係數進行解碼之外對第二階係數進行解碼，或是對第二階係數進行解碼以替代第一階係數。例如，解碼器可使用第二階係數來檢查第一階係數之間的錯誤。或者，解碼器可僅使用第二階係數來重建圖像圖塊202(例如以較低解析度)。
在一些實施方式中，資料壓縮組件214還可根據熵編碼方案對第一階係數和第二階係數中的每一個進行編碼。更具體地，資料壓縮組件214可以將每個第一階係數編碼為對應的第一階碼字(CW)203(1)，並且可以將每個第二階係數編碼為對應的第二階碼字203(2)。TX佇列216儲存或緩衝碼字203(1)和203(2)以作為位元流204傳輸到圖像解碼器220。在一些實施方式中，圖像解碼器220可以基於頻寬限制或延遲要求選擇性地僅解碼第二階碼字(並且丟棄第一階碼字)。如此一來，在位元流204中(以及在TX佇列216中)，與每個圖像圖塊相關聯的第二階碼字203(2)可在與圖像圖塊相關聯的第一階碼字203(1)之前出現。
在一些態樣中，資料壓縮組件214可將第一階碼字203(1)輸出到TX佇列216，不須知道TX佇列216中在第一階碼字203(1)之前的第二階碼字203(2)的長度。換言之，TX佇列216可配置為在儲存與圖像圖塊相關聯的第二階碼字203(2)之前先儲存與每個圖像圖塊相關聯的第一階碼字203(1)。在一些實施方式中，第一階碼字203(1)可儲存在為了第一階碼字所保留的TX佇列216的一部分中，並且第二階碼字203(2)可儲存在為了第二階碼字所保留的TX佇列216的一部分中。如此一來，已知圖像圖塊相關聯的第一階碼字203(1)比起與圖像圖塊相關聯但較晚從傳輸佇列216傳輸的第二階碼字203(2)可更早地被資料壓縮組件214輸出。
在一些實施方式中，圖像解碼器220可包括接收(RX)佇列222、資料解壓縮組件224和圖像重建組件226。RX佇列222儲存或緩衝位元流204，以產生與已知圖像或影片幀的每個圖像圖塊相關聯的重建第一階碼字205(1)的集合以及重建第二階碼字205(2)的集合。更具體地，RX佇列222可重建由圖像編碼器210傳輸的第一階碼字203(1)和第二階碼字203(2)。因此，碼字205(1)和205(2)可分別表示由圖像解碼器220通過通道所接收到的碼字203(1)和203(2)。
資料解壓縮組件224配置為解壓縮碼字205(1)或205(2)以恢復表示數位圖像或影片幀的重建圖像圖塊206的集合。更具體地，資料解壓縮組件224可回復由資料壓縮組件214所執行的壓縮。例如，資料解壓縮組件224可根據由資料壓縮組件214實現的熵編碼方案，對重建第一階碼字205(1)和重建第二階碼字205(2)進行解碼以分別恢復第一階係數和第二階係數。在一些實施方式中，當頻寬受限時或者需要低延遲幀更新時，資料解壓縮組件224可僅對重建第二階碼字205(2)進行解碼。
圖像重建組件226將重建圖像圖塊206聚合為重建圖像資料207。更具體地，圖像重建組件226可以回復由圖塊分區組件212執行的劃分，例如，藉由將重建圖像圖塊206重新組裝成類似於由影片編碼器210編碼的原始圖像資 料201的幀的重建圖像資料207的幀。還可以在電子顯示器上顯示重建的圖像資料207或以其他方式呈現為數位圖像。
圖3示出根據一些實施方式的示例圖像編碼系統300的方塊圖。在一些實施方式中，圖像編碼系統300可以是圖2的圖像編碼器210的一個示例。更具體地，圖像編碼系統300可將圖像圖塊301編碼為要在位元流304中傳輸的第一階碼字303(1)和第二階碼字303(2)的集合。例如參考圖2，圖像圖塊301可以是任何圖像圖塊202的一個示例，每個第一階碼字303(1)可以是任何第一階碼字203(1)的一個示例，每個第二階碼字303(2)可以是任何第二階碼字203(2)的一個示例，並且位元流304可以是位元流204的一個示例。
圖像編碼系統300包括編碼器310、TX佇列320和後處理器330。編碼器310配置為將圖像圖塊301編碼為第一階碼字303(1)和第二階碼字303(2)。在一些方面，編碼器310可包括第一階壓縮組件312、第二階壓縮組件314和熵譯碼組件316。在一些實施方式中，編碼器310可包括附加的更高階壓縮組件(為了簡單起見未示出)。第一階壓縮組件312配置為執行第一階圖像壓縮操作，其基於圖像圖塊301產生第一階係數302(1)的集合。示例性合適的第一階圖像壓縮操作可以包括差分編碼、空間頻率變換和量化等。第一階係數302(1)還被提供作為第二階圖像壓縮組件314和熵編碼組件316的輸入。
第二階壓縮組件314配置為執行第二階圖像壓縮操作，其基於第一階係數302(1)的子集合(其可以包括由第一階壓縮組件312產生的第一階係數302(1)中的一些或全部)產生第二階係數302(2)的集合。示例性合適的第二階圖像壓縮操作可以包括對兩個或更多個第一階係數302(1)求和、相減或平均。熵編碼組件316配置為分別根據熵編碼方案將第一階係數302(1)的子集合和第二階係數302(2)的集合編碼為第一階碼字(CW)303(1)和第二階碼字303(2)。在一些實施方式中，熵譯碼組件316可配置為早於第二階壓縮組件314接收或處理第一階係數302(1)。這樣，編碼器310可在產生第二階係數302(2)之前產生(並輸出)第一階碼字303(1)。
TX佇列320配置為儲存編碼器310輸出的碼字303(1)和303(2)。更具體地，TX佇列320可以緩衝碼字303(1)和303(2)以用於在位元流304中傳輸。在一些實施方式中，第二階碼字303(2)可在位元流304中位於第一階碼字303(1)之前出現。然而，因為編碼器310可在輸出第二階碼字303(2)之前輸出第一階碼字303(1)，TX佇列320可配置為在不知道第二階碼字303(2)的長度的情況下儲存第一階碼字303(1)。在一些實施方式中，第一階碼字303(1)可儲存在為了第一階碼字所保留的TX佇列320的一部分中並且第二階碼字303(2)可儲存在為了第二階碼字所保留的TX佇列320的一部分中。
如圖3所示，TX佇列320可以包括為圖像圖塊301保留的記憶體分區322。更具體地，記憶體分區322包括為了第一階碼字303(1)所保留的第一碼字時隙(codewords slot)322(1)和為了第二階碼字303(2)所保留的第二碼字時隙322(2)。在一些實施方式中，第一碼字時隙322(1)可具有足夠大的固定或預定尺寸，以容納具有與由熵編碼組件316實現的熵編碼方案相關聯的最大碼字長度的每個第一階碼字303(1)，並且第二碼字時隙322(2)可具有足夠大的固定或預定大小以容納具有最大碼字長度的每個第二階碼字303(2)。因此，當碼字303(1)或303(2)中的一個或多個小於最大碼字長度時，記憶體分區322中的至少一些可用儲存空間可以不被使用。
後處理器330配置為從TX佇列320檢索(retrieve)碼字303(1)和303(2)並且將位元流304中的碼字303(1)和303(2)傳輸到解碼器(例如圖2的圖像解碼器220)。在一些實施方式中，後處理器330可在傳輸第一階碼字303(1)之前先傳輸第二階碼字303(2)。更具體地，後處理器330可在第二階碼字303(2)之後立即傳輸第一階碼字303(1)，使得在位元流304中碼字303(1)和303(2)是連續的。換句話說，後處理器330可分別從碼字時隙322(2)和322(1)只檢索第二階碼字303(2)和第一階碼字303(1)，因此位元流304中不存在間隙。
藉由允許編碼器310在輸出第二階碼字303(2)之前輸出第一階碼字303(1)，本發明的各態樣可以提高編碼器310的資源使用效率。與現有採用熵 編碼技術的圖像編碼器相比，編碼器310可以更快地從其內部暫存器(諸如圖形處理單元(GPU)記憶體或中央處理單元(CPU)高速緩存)移除第一階係數302(1)和第一階碼字303(1)，而無需等到知道第二階碼字303(2)的長度。如此一來，編碼器310可例如藉由並行處理更多數量的圖像或圖像圖塊來提高編碼操作的流通量。
圖4示出支持熵編碼資料的動態佇列的示例傳輸佇列400。在一些實施方式中，傳輸佇列400可以是圖3的TX佇列320的一個示例。其示出傳輸佇列400包括多個(N)記憶體分區410(1)-410(N)，每個記憶體分區配置為儲存與對應圖像圖塊相關聯的碼字。例如參考圖3，記憶體分區410(1)-410(N)中的每一個都可以是記憶體分區322的一個示例。
在一些方面，記憶體分區410(1)-410(N)中的每一個可以包括為了第一階碼字所保留的第一碼字時隙和為了第二階碼字保留的對應第二碼字時隙。例如，第一記憶體分區410(1)包括為了與第一圖像圖塊相關聯的第一階碼字所保留的第一碼字時隙411(1)，和為了與第一圖像圖塊相關聯的第二階碼字所保留的第二碼字時隙412(1)。第二記憶體分區410(2)包括為了與第二圖像圖塊相關聯的第一階碼字所保留的第一碼字時隙411(2)，和為與第二圖像圖塊相關聯的第二階碼字所保留的第二碼字時隙412(2)；第N記憶體分區410(N)包括為了與第N圖像圖塊相關聯的第一階碼字所保留的第一碼字時隙411(N)，和為了與第N圖像圖塊相關聯的第二階碼字所保留的第二碼字時隙412(N)。
如圖4所示，傳輸佇列400在第一碼字時隙411(1)-411(N)中分別儲存N個第一階碼字CW11-CW1N，並進一步將N個第二階碼字CW21-CW2N分別儲存在第二碼字時隙412(1)-412(N)中。更具體地，儲存在第一記憶體分區410(1)中的碼字CW11和CW21表示第一圖像圖塊；儲存在第二記憶體分區410(2)中的碼字CW12和CW22表示第二圖像圖塊；碼字CW1N和CW2N表示第N個圖像圖塊。在圖4的示例中，第一階碼字CW11-CW1N中的每一個僅佔用對應第一碼字時隙中的 可用儲存空間的一部分並且第二階碼字CW21-CW2N中的每一個僅佔用對應第二碼字時隙中的可用儲存空間的一部分。
在一些態樣中，傳輸佇列400可在儲存與已知圖像圖塊相關聯的第二階碼字之前，先儲存與已知圖像圖塊相關聯的每個第一階碼字。例如，第一記憶體分區410(1)可在將第二階碼字CW21儲存在第二碼字時隙412(1)中之前先將第一階碼字CW11儲存在第一碼字時隙411(1)中；第二記憶體分區410(2)可在將第二階碼字CW22儲存在第二碼字時隙412(2)中之前先將第一階碼字CW12儲存在第一碼字時隙411(2)中；並且第N記憶體分區410(N)可在將第二階碼字CW2N儲存在第二碼字時隙412(N)中之前將第一階碼字CW1N儲存在第一碼字時隙411(N)中。
圖5示出根據一些實施方式的編碼器500的方塊圖。編碼器500可以是圖2的資料壓縮組件214或圖3的編碼器310的一個示例。更具體地，編碼器500可配置為將表示數位圖像的像素資料壓縮為碼字的集合，以作為位元流傳輸到解碼器(為了簡單起見並未示出)。
在一些實施方式中，編碼器500可以包括資料界面510、處理系統520和記憶體530。資料界面510配置為接收欲編碼的像素資料並輸出所得到的碼字。在一些態樣中，資料界面510可包括配置為與圖像源通信的圖像源界面(I/F)512和配置為與TX佇列通信的傳輸(TX)佇列界面514。例如，TX佇列可以儲存要在位元流中傳輸的資料。在一些實施方式中，圖像源界面512可從圖像源接收像素資料。在一些實施方式中，TX佇列界面514可將所得碼字輸出到TX佇列。
記憶體530可以包括圖像資料緩衝器531，其配置為儲存像素資料以及與各種圖像壓縮或編碼操作相關聯的任何中間資料。記憶體530還可包括非暫態電腦可讀媒體(包括一個或多個非揮發性記憶體元件，例如EPROM、EEPROM、快閃記憶體、硬碟等)，其可以至少儲存以下軟體(SW)模組：
‧第一階壓縮SW模組532，用於執行第一階圖像壓縮操作，該操作基於像素資料產生多個第一階係數；
‧第二階壓縮SW模組534，用於執行第二階圖像壓縮操作，該操作基於多個第一階係數產生一個或多個第二階係數；
‧熵編碼SW模組536，其根據熵編碼方案用於將多個第一階係數分別編碼為多個第一階碼字，並且進一步根據熵編碼方案將一個或多個第二階係數分別編碼為一個或多個第二階碼字；以及
‧碼字(CW)卸載SW模組538，用於將多個第一階碼字以及隨後的一個或多個第二階碼字輸出到傳輸佇列。
每個軟體模組包括指令，當由處理系統520執行指令時，使得編碼器500執行對應的功能。
處理系統520可包括任何合適的一個或多個處理器，其能夠執行儲存在編碼器500中(例如記憶體530中)的一個或多個軟體程式的腳本或指令。例如，處理系統520可執行第一階壓縮SW模組532以執行第一階圖像壓縮操作，其基於像素資料產生多個第一階係數。處理系統520還可以執行第二階壓縮SW模組534以執行第二階圖像壓縮操作，其基於多個第一階係數產生一個或多個第二階係數。
處理系統520可執行熵編碼SW模組536以根據熵編碼方案將多個第一階係數分別編碼為多個第一階碼字。進一步根據熵編碼方案將一個或多個第二階係數分別編碼為一個或多個第二階碼字。此外，處理系統520可以執行CW卸載SW模組538以將多個第一階碼字以及隨後的一個或多個第二階碼字輸出到傳輸佇列。
圖6示出根據一些實施方式，其用於資料編碼的示例方法600的說明性流程圖。在一些實施方式中，可由諸如圖2的資料壓縮組件214、圖3的編碼器310或圖5的編碼器500之類的編碼器來執行示例方法600。
編碼器可執行第一階圖像壓縮操作，其基於與圖像相關聯的像素資料產生多個第一階係數(步驟610)。在一些實施方式中，圖像可被劃分成多個圖塊並且像素資料可以表示多個圖塊的其中之一。編碼器還可執行第二階圖像壓縮操作，其基於多個第一階係數產生一個或多個第二階係數(步驟620)。此外，編碼器可根據熵編碼方案將多個第一階係數分別編碼為多個第一階碼字(步驟630)。編碼器還可根據熵編碼方案將一個或多個第二係數分別編碼為一個或多個第二碼字(步驟640)。
此外，編碼器可以將多個第一階碼字以及隨後的一個或多個第二階碼字輸出到傳輸佇列，該傳輸佇列將用於傳輸的資料儲存在位元流中(步驟650)。在一些實施方式中，編碼器可以在將多個第一階碼字輸出到傳送佇列之後執行第二階圖像壓縮操作。在一些態樣中，多個第一階碼字可以被輸出到為了多個第一階碼字所保留的傳輸佇列的第一部分。在一些實施方式中，傳送佇列的第一部分可具有固定尺寸，該固定尺寸配置為容納具有與熵譯碼方案相關聯的最大碼字長度的多個第一碼字中的每一個。
在一些態樣中，編碼器還可將一個或多個第二階碼字輸出到為了一個或多個第二階碼字所保留的傳輸佇列的第二部分，其中傳輸佇列的第二部分與第一部分分開。在一些實施方式中，傳輸佇列的第二部分可以具有固定尺寸，該固定尺寸配置為容納具有與熵譯碼方案相關聯的最大碼字長度的一個或多個第二階碼字中的每一個。在一些實施方式中，儲存在傳輸佇列的第一部分中的資料在位元流中可以比儲存在傳輸佇列的第二部分中的資料更晚傳輸。
本領域技術人員將理解，可以使用多種不同技術和製程中的任何一種來表示資訊和信號。例如，在上述全文中可能引用的資料、指令、命令、資訊、信號、位元、符號和晶片可以由電壓、電流、電磁波、磁場或粒子、光場或粒子或其任意組合來表示。
此外，本領域技術人員將理解，結合本文揭示的態樣所描述的各種說明性邏輯塊、模組、電路和算法步驟可實施為電子硬體、電腦軟體或兩者 的組合。為了清楚地說明硬體和軟體的這種可互換性，上述已大致根據其功能描述了各種說明性組件、圖像、模組、電路和步驟。這種功能是否實現為硬體或軟體取決於特定的應用和對整個系統施加的設計限制。技術人員可以針對每個特定應用以不同的方式實施所描述的功能，但是這樣的實現決策不應被解釋為導致偏離本發明的範圍。
結合本文所揭示的態樣中所描述的方法、序列或算法可直接在硬體中、由處理器執行的軟體模組中、或者兩者的組合中實施。軟體模組可以駐留在RAM記憶體、快閃記憶體、ROM記憶體、EPROM記憶體、EEPROM記憶體、暫存器、硬碟、可移動磁碟、CD-ROM或本領域已知的任何其他形式的儲存媒體中。示例性儲存媒體耦合到處理器，使得處理器可由儲存媒體讀取資訊以及將資訊寫入儲存媒體。在替代方案中，儲存媒體可以集成到處理器中。
在前述說明書中，已經參考實施例的具體示例描述了具體實施例。然而，顯而易見的是，在不脫離所附請求項中闡述的本發明的更廣範圍的情況下，可以對其進行各種修改和改變。因此，說明書和附圖應被視為說明性的意義而不是限制性的意義。
600:方法
610:步驟
620:步驟
630:步驟
640:步驟
650:步驟

Claims (20)

  1. 一種資料編碼方法，包括：
    執行第一階圖像壓縮操作，其基於與圖像相關聯的像素資料產生多個第一階係數；
    執行第二階圖像壓縮操作，其基於該多個第一階係數產生一個或多個第二階係數；
    根據熵編碼方案將該多個第一階係數分別編碼為多個第一階碼字；
    根據該熵編碼方案將該一個或多個第二階係數分別編碼為一個或多個第二階碼字；以及
    將該多個第一階碼字，其隨後為該一個或多個第二階碼字，輸出至傳輸佇列，該傳輸佇列將用於傳輸的資料儲存在位元流中。
  2. 如請求項1所述之方法，其中將該多個第一階碼字輸出至該傳輸佇列的第一部分，該第一部分是為了該多個第一階碼字而保留的。
  3. 如請求項2所述之方法，其中該傳輸佇列的該第一部分具有第一固定尺寸，該第一固定尺寸配置為容納與該熵編碼方案相關聯之最大碼字長度的該多個第一階碼字中的每一個。
  4. 如請求項2所述之方法，進一步包括：
    將該一個或多個第二階碼字輸出至該傳輸佇列的第二部分，該第二部分是為了該一個或多個第二階碼字所保留的，該傳輸佇列的該第二部分與該第一部分分離。
  5. 如請求項4所述之方法，其中該傳輸佇列的該第二部分具有第二固定尺寸，該第二固定尺寸配置為容納與該熵編碼方案相關聯之最大碼字長度的該一個或多個第二階碼字中的每一個。
  6. 如請求項4所述之方法，其中在該位元流中，儲存在該傳輸佇列的該第一部分中的資料傳輸晚於儲存在該傳輸佇列的該第二部分中的資料傳輸。
  7. 如請求項1所述之方法，其中將該多個第一階碼字輸出至該傳輸佇列之後再執行該第二階圖像壓縮操作。
  8. 如請求項1所述之方法，其中將該圖像劃分為多個圖塊並且該像素資料表示該多個圖塊的其中之一。
  9. 一種編碼器，包括：
    處理系統；以及
    儲存指令的記憶體，當該處理系統執行該指令時，使得該編碼器：
    執行第一階圖像壓縮操作，其基於與圖像相關聯的像素資料產生多個第一階係數；
    執行第二階圖像壓縮操作，其基於該多個第一階係數產生一個或多個第二階係數；
    根據熵編碼方案將該多個第一階係數分別編碼為多個第一階碼字；
    根據該熵編碼方案將該一個或多個第二階係數分別編碼為一個或多個第二階碼字；以及
    將該多個第一階碼字，其隨後為該一個或多個第二階碼字，輸出至傳輸佇列，該傳輸佇列將用於傳輸的資料儲存在位元流中。
  10. 如請求項9所述之編碼器，其中將該多個第一階碼字輸出至該傳輸佇列的第一部分，該第一部分是為了該多個第一階碼字所保留的。
  11. 如請求項10所述之編碼器，其中該傳輸佇列的該第一部分具有固定尺寸，該固定尺寸配置為容納與該熵編碼方案相關聯之最大碼字長度的該多個第一階碼字中的每一個。
  12. 如請求項10所述之編碼器，其中執行該指令，進一步導致該編碼器：
    將該一個或多個第二階碼字輸出至該傳輸佇列的第二部分，該第二部分是為了該一個或多個第二階碼字所保留的，該傳輸佇列的該第二部分與該第一部分分離。
  13. 如請求項12所述之編碼器，其中該傳輸佇列的該第二部分具有固定尺寸，該固定尺寸配置為容納與該熵編碼方案相關聯之最大碼字長度的該一個或多個第二階碼字中的每一個。
  14. 如請求項12所述之編碼器，其中在該位元流中，儲存在該傳輸佇列的該第一部分中的資料傳輸晚於儲存在該傳輸佇列的該第二部分中的資料傳輸。
  15. 如請求項9所述之編碼器，其中將該多個第一階碼字輸出至該傳輸佇列之後再執行該第二階圖像壓縮操作。
  16. 一種系統，包括：
    編碼器，其配置為：
    -執行第一階圖像壓縮操作，其基於與圖像相關聯的像素資料產生多個第一階係數；
    -執行第二階圖像壓縮操作，其基於該多個第一階係數產生一個或多個第二階係數；
    -根據熵編碼方案將該多個第一階係數分別編碼為多個第一階碼字；以及
    -根據該熵編碼方案將該一個或多個第二階係數分別編碼為一個或多個第二階碼字；
    輸出該多個第一階碼字，其隨後為該一個或多個第二階碼字；
    傳輸佇列，其用於儲存該編碼器輸出的該多個第一階碼字和該一個或多個第二階碼字；以及
    後處理器，其配置為將該多個第一階碼字和該一個或多個第二階碼字從該傳輸佇列傳輸到解碼器。
  17. 如請求項16所述之系統，其中將該多個第一階碼字儲存在為了該多個第一階碼字所保留的該傳輸佇列的第一部分中，並且將該一個或多個第二階碼字儲存在為了該一個或多個第二階碼字所保留的該傳輸佇列的第二部分中，該傳輸佇列的該第二部分與該第一部分分離。
  18. 如請求項17所述之系統，其中該傳輸佇列的該第一部分具有第一固定尺寸，該第一固定尺寸配置為容納具有與該熵編碼方案相關聯的最大碼字長度的該多個第一階碼字中的每一個；該傳輸佇列的該第二部分具有二固定 尺寸，該二固定尺寸配置為容納具有與該熵編碼方案相關聯的最大碼字長度的該一個或多個第二階碼字中的每一個。
  19. 如請求項16所述之系統，其中該編碼器配置為將該多個第一階碼字輸出至該傳輸佇列之後再執行該第二階圖像壓縮操作。
  20. 如請求項16所述之系統，其中該後處理器配置為在傳輸該多個第一階碼字之前先傳輸該一個或多個第二階碼字。
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