信号处理器制造技术

一种数据压缩方法，包括第一步骤，在该第一步骤中，对数据进行正交变换以生成正交变换数据。在所述第一步骤之后执行的处理步骤被分为：对所述正交变换数据的交流分量的处理步骤和对所述正交变换数据的直流分量的处理步骤。对直流分量的处理步骤包括第二步骤，在该第二步骤中，对所述正交变换数据执行等价于所述正交变换数据的解码过程的反变换。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于表示半色调图像、彩色图像等的数据压缩多值数据的信号处 理器，更具体地，涉及如下一种提高处理效率的技术，通过作为图像数据压缩算法的对图像 数据的单元区域(块)所进行的正交变换以及对与多个块相关的直流分量所进行的正交变 换，从而提高压缩效率。
技术介绍
表示多值图像，例如诸如半色调图像、彩色图像等，的图像数据，具有数量巨大的 信息。因此，有必要在存储和传送这些图像数据时压缩信息量。一种广泛使用的用于压缩 信息量而不破坏多值图像的图像数据的特性的编码方法是，使用DCT (离散余弦变换)作为 正交变换的方法。进一步还专利技术了一种编码方法，其组合了多种不同的正交变换，以在提高 图像质量的同时提高了编码效率。具体而言，在称为H. 264/AVC的编码方法中，作为一种正 交变换的HAT (哈德马变换)被组合到离散余弦变换，从而提高了编码效率。图15示出了一种采用了 H. 264/AVC编码方法的信号处理器的构造。图16A-16C 和17A-17C描述了信号处理的概念。该信号处理器包括离散余弦变换单元41、哈德马变换 单元42、量化单元43、哈德马反变换单元44、反量化单元45、离散余弦反变换单元46、图像 预测单元47、和预测图像误差计算单元48。待编码的图像被分为例如4X4像素组成的多个块(见图16)，并且在预测图像误 差计算单元48中生成对应于每个所述块的预测图像误差数据DO’，并将其供给到离散余弦 变换单元41。离散余弦变换单元41对所供给的预测图像误差数据DO’执行二维离散余弦 变换，从而对每个块的预测图像误差数据DO’进行正交变换(见图16B)。然后，以四行四列 矩阵的形式生成表示相应块的图像的空间频率分布的DCT系数数据D1’。其后的处理参照 直流分量的处理和交流分量的处理来描述。直流分量的处理离散余弦变换单元41从DCT系数数据D1’的直流分量D2’，即刻生成表示一个处 理单元(MB (宏块)，例如，八个块)的图像的直流分量分布的DCT直流系数数据D3’(见图 16C)，并将数据D3’供给到哈德马变换单元42。哈德马变换单元42对所供给的DCT直流数 据D3’执行二维哈德马变换，从而对数据D3’进行正交变换(见图17A)。结果，以两行四 列矩阵的形式生成代表与八个块的图像的直流分量相关的空间频率分布的HAT系数数据 D4，。交流分量的处理在DCT系数数据D1’中，HAT系数数据D4’和除了直流分量D2’之外的交流分量 被供给到量化单元43。量化单元43基于合适的量化步骤量化所供给的DCT系数数据D1’的交流分量和HAT系数数据D4’。量化步骤取决于可视实验的结果，在该实验中，检查针对 每个空间频率的可视灵敏度，并且该可视灵敏度用于最小化可视图像质量的退化，并提高 编码效率。因此生成了量化后DCT系数数据d5’和量化后HAT系数数据D5’(见图16B和 17A)。这些量化后数据被编码。进一步，有必要将量化结果恢复成图像数据并将恢复后的图像数据反馈，从而使 量化误差不会残留于其它信号处理器中。因此，量化后HAT系数数据D5’被供给到哈德马 反变换单元44。哈德马反变换单元44对所供给的量化后HAT系数数据D5’执行二维哈德 马反变换，从而对数据D5’进行正交变换(见图17A)。结果，获得了直流系数数据D6’，D6’ 对应于与八个块的图像相关的量化后DCT系数数据d5’的直流分量d4’。接着，量化后DCT直流系数数据D6’被分解成相应八个块的直流分量D7’(见图 7B)，并反映在量化后DCT系数数据D5’的直流分量d4’上，然后，量化后DCT系数数据D5’ 被供给到反量化单元45。反量化单元45对所供给的数据进行反量化，从而获得初始空间 频率。表示相应块的图像的空间频率分布的DCT系数数据D1’以四行四列的矩阵形式生成 (见图16B)。接着，DCT系数数据D1’被供给到离散余弦反变换单元46。离散余弦反变换单元 46对所供给的DCT系数数据D1’执行二维离散余弦反变换，从对每个块的DCT系数数据D1’ 进行正交变换。因此，生成了每个块的预测图像误差数据DO’(见图16B)。最后，预测图像误差数据DO’被供给到图像预测单元47。图像预测单元47将所生 成的预测图像供给到预测图像误差计算单元48。然后，编码处理完成。由此生成的预测图像误差数据DO’显示与解码过程相同的处理结果。因此，当预 测图像误差数据DO’用作在接下来的编码处理中用于计算预测图像误差的参考图像时，可 防止量化误差的存留。如文中所述，相应块的图像的空间频率分布和与多个块的图像的直流分量相关的 空间频率分布，通过离散余弦变换(DCT)和哈德马变换(HAT)这两种不同的正交变换而被 量化，结果，可以实现高编码效率。然而，传统的编码方法的问题在于，增加了编码过程完成前的处理时间。图18示 出了按时间顺序的相应处理。在图中按照时间顺序示出了离散余弦变换(DCT)、哈德马变 换(HAT)、量化(Q)、哈德马反变换(IHAT)、反量化(IQ)、离散余弦反变换(IDCT)和图像预 测(Pred)。为了如文中所述在完成哈德马变换(HAT)后执行量化(Q)，在时刻T41之时和之后 启动量化，在这种情况下，需要有极其大量的时间用作一个处理单元(MB)的最大分配时间 T42。图19示出了具有如下特点的数据压缩器件的构造，该数据压缩器件的编码效率 低于如图15所示的其中只使用DCT的器件结构的编码效率。数据压缩器件不包括哈德马 变换单元和哈德马反变换单元。图20按时间顺序示出了在如图19所示的数据压缩器件中 的相应处理。在附图中按照时间顺序示出了离散余弦变换(DCT)、量化(Q)、反量化(IQ)、离 散余弦反变换(IDCT)和图像预测(Pred)。在该数据压缩器件的构造中，在时刻T51之时和之后启动量化，因为量化(Q)在完 成离散余弦变换(DCT)之后被执行。在这种情况下，图18中所示的按时间顺序的操作中的最大分配时间T42几乎两倍于每个处理单元(MB)的最大分配时间T52。由此增大了最大分 配时间T42，因为随着在如图18所示的按时间顺序的操作中加入哈德马变换(HAT)即第二 正交变换，除非完成哈德马变换，否则不能启动量化(Q)，并且除非完成量化，否则不能启动 哈德马反变换(IHAT)。为了解决这种不方便的情况，有必要增大电路运行频率或者使这些处理并行执 行，由此就使芯片面积增大和功耗增大。最关键的问题在于，当存在需要依次执行的两种正交变换等时，必须根据处理顺 序而执行的反变换导致了处理效率的变差。
技术实现思路
因此，本专利技术的主要目的是通过追求数据压缩方法中处理效率的提高来防止性能 的变差，在该数据压缩方法中，执行两种不同的正交变换，以及追求与之相关的数据处理方法。为了实现上述目的，在执行正交变换后，对空间频率分布的交流分量和直流分量 的处理在本专利技术中被分离，从而使交流分量和直流分量被彼此独立地处理。结果，可以消除 在执行反变换时产生的对处理顺序的依赖性。根据本专利技术的一种数据压缩方法，包括第一步骤，在该第一步骤中，对数据进行正交变换从而生成正交变换数据；和在所述第一步骤之后执行的处理步骤，其中所述之后的处理步骤包括第二步骤，在该第二步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据压缩方法，包括：第一步骤，在该第一步骤中，对数据进行正交变换从而生成第一正交变换数据；和在所述第一步骤后之后执行的处理步骤，其中所述之后的处理步骤包括：第二步骤，在该第二步骤中对所述第一正交变换数据执行反变换，所述反变换等价于所述第一正交变换的解码过程；和第三步骤，在该第三步骤中对所述第一正交变换数据的直流分量进行正交变换，从而生成第二正交变换数据，并且所述之后的处理步骤被分为：对所述第一正交变换数据的交流分量的处理步骤和对所述第一正交变换数据的直流分量的处理步骤。

【技术特征摘要】
JP 2006-3-7 2006-060864一种数据压缩方法，包括第一步骤，在该第一步骤中，对数据进行正交变换从而生成第一正交变换数据；和在所述第一步骤后之后执行的处理步骤，其中所述之后的处理步骤包括第二步骤，在该第二步骤中对所述第一正交变换数据执行反变换，所述反变换等价于所述第一正交变换的解码过程；和第三步骤，在该第三步骤中对所述第一正交变换数据的直流分量进行正交变换，从而生成第二正交变换数据，并且所述之后的处理步骤被分为对所述第一正交变换数据的交流分量的处理步骤和对所述第一正交变换数据的直流分量的处理步骤。2.根据权利要求1所述的数据压缩方法，其中所述第二步骤包括对应于所述第一步骤的第一正交反变换和对应于所述第三步骤的 第二正交反变换，并且所述第一正交变换数据的直流分量为第一值，所述第一值和从第二正交反变换数据的 逆矩阵获得的第二值之间的差被添加到所述第一正交反变换中第一正交反变换数据的逆 矩阵的元素。3.根据权利要求1所述的数据压缩方法，进一步包括第四步骤，在该第四步骤中，对所述第一正交变换数据的交流分量和直流分量进行量 化；和第五步骤，在该第五步骤中，对在所述第四步骤的量化中获得的数据进行反量化。4.根据权利要求3所述的数据压缩方法，其中 以分时方式执行所述第四步骤和所述第五步骤。5.根据权利要求1所述的数据压缩方法，其中以分时方式执行所述第一步骤、所述第二步骤和所述第三步骤。6.根据权利要求2所述的数据压缩方法，其中 所述数据是图像数据，在所述第一步骤中执行的正交变换是离散余弦变换， 在所述第三步骤中执行的正交变换是哈德马变换， 在所述第一步骤中执行的正交反变换是离散余弦反变换，并且 在所述第二步骤中执行的正交反变换是哈德马反变换。7.根据权利要求2所述的数据压缩方法，其中在所述第三步骤中执行的正交变换和所述第二正交反变换可以从多种不同的正交变 换及其对应的正交反变换中选择，并且基于在所述第一步骤中执行的变换的结果从所述多种正交变换及其对应的正交反变 换中选择任意的处理手段。8.根据权利要求3所述的数据压缩方法，其中 所述数据是图像数据，在所述第四步骤中执行的对直流分量的量化是对图像的亮度或色差信息的直流分量 的量化，并且基于在所述第二步骤中执行的变换的结果确定量化中的量化步骤。9.根据权利要求1所述的数据压缩方法，其中 所述数据是音频数据，在所述第一步骤中执行的正交变换为修正离散余弦变换，在所述第二步骤中执行的对应于所述第一步骤的正交反变换为修正离散余弦反变换，在所述第三步骤中执行的正交变换为小波变换，并且在所述第二步骤中执行的对应于所述第三步骤的正交反变换为小波反变换。10.根据权利要求3所述的数据压缩方法，其中 所述数据是音频数据，在所述第四步骤中执行的对直流分量的量化是对音频幅度水平的量化，并且 基于在所述第三步骤中执行的变换的结果确定所述量化中的量化步骤。11.一种数据压缩方法，包括第一步骤，在该第一步骤中，对数据进行正交变换从而生成正交变换数据；和 在所述第一步骤之后执行的处理步骤，其中所述之后的处理步骤包括第二步骤，在该第二步骤中对所述正交变换数据执行反变 换，所述反变换等价于所述正交变换数据的解码过程，所述之后的处理步骤被分为对所述正交变换数据的交流分量的处理步骤和对所述正 交变换数据的直流分量的处理步骤，其中所述数据是图像数据，所述数据压缩方法进一步包括对所述直流分量进行变换的步 骤，并且所述对所述直流分量进行变换的步骤执行一参数变换，以确定所述图像数据的图 像质量，其中所述数据压缩方法进一步包括第三步骤，在该第三步骤中，对所述正交变换数据的直 流分量进行正交变换，所述第二步骤进一步包括对应于所述第三步骤的正交反变换，所述 参数变换是这样一种变换，其包括在期望范围内的图像亮度或色差信息的直流分量的最大 值或最小值，并且基于在所述第三步骤中执行的变换的结果确定所述期望范围。12.根据权利要求11所述的数据压缩方法，其中 以分时方式执行所述参数变换。13.一种数据压缩方法，包括第一步骤，在该第一步骤中，对数据进行正交变换从而生成正交变换数据；和 在所述第一步骤之后执行的处理步骤，其中所述之后的处理步骤包括第二步骤，在该第二步骤中对所述正交变换数据执行反变 换，所述反变换等价于所述正交变换数据的解码过程，所述之后的处理步骤被分为对所述正交变换数据的交流分量的处理步骤和对所述正 交变换数据的直流分量的处理步骤，其中所述数据是音频数据，所述数据压缩方法进一步包括对所述直流分量进行变换的步 骤，并且所述对所述直流分量进行变换的步骤执行一参数变换，以确定所述音频数据的声 音质量，其中所述数据压缩方法进一步包括第三步骤，在该第三步骤中，对所述正交变换数据的直 流分量进行正交变换，所述第二步骤进一步包括对应于所述第三步骤的正交反变换，所述参数变换是这样一种变换，其包括在期望范围内的音频幅度水平直流分量的最大值或最小 值，并且基于在所述第三步骤中执行的变换的结果确定所述期望范围。14.一种数据压缩方法，包括第一步骤，在该第一步骤中，对数据进行正交变换从而生成正交变换数据；和 在所述第一步骤之后执行的处理步骤，其中所述之后的处理步骤包括第二步骤，在该第二步骤中对所述正交变换数据执行反变 换，所述反变换等价于所述正交变换数据的解码过程，所述之后的处理步骤被分为对所述正交变换数据的交流分量的处理步骤和对所述正 交变换数据的直流分量的处理步骤，其中所述数据是图像数据，所述数据压缩方法进一步包括对所述直流分量进行变换的步 骤，并且所述对所述直流分量进行变换的步骤执行一参数变换，以确定所述图像数据的图 像质量，其中所述数据压缩方法进一步包括第三步骤，在该第三步骤中，对所述正交变换数据的直 流分量进行正交变换，所述第二步骤进一步包括对应于所述第三步骤的正交反变换，所述 参数变换是这样一种变换，其使用多个亮度信息的直流分量的平均值作为所述图像的亮度 或色差信息的直流分量，并且基于在所述第三步骤中执行的变换的结果确定所述平均值。15.一种数据压缩方法，包括第一步骤，在该第一步骤中，对数据进行正交变换从而生成...

【专利技术属性】
技术研发人员：笹川幸宏，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]