熵解码电路与方法、以及使用流水线方式的熵解码方法技术

一种熵解码电路、熵解码方法、以及使用流水线（ｐｉｐｅｌｉｎｅ）方式的熵解码方法。此熵解码电路包括系数暂存单元、第一熵解码器、读取与写入控制电路与第二熵解码器。第一熵解码器读取欲解码的第一类流进行第一熵解码处理并经由读取与写入控制电路以可调扫描顺序写入系数暂存单元。第二熵解码器读取欲解码的第二类流及根据正规化参数及正规化后系数是否是零进行解码。配合经由读取与写入控制电路以固定扫描顺序读出系数暂存单元中的正规化后系数，完成解码动作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种数据处理装置与其运算方法，且特别是有关于一种可同时解码TILE—HIGHPASS和TILE_FLEXBITS的熵解码电路及其解码方 法。
技术介绍
一般的图像压缩编码方式，主要是由 一个原始的图像数据经过转换与编 码压縮后产生编码流(Encoded Stream)的方式，进行取样及色彩空间转换 (Downsampling & Color Space Transform)的处理。而后，进4亍重叠转4吳(Lapped Transform)的处理。接着进行量化(Quantization)及系数预测(Prediction)并产生 区块类型信息(Coded Block Pattem)。而后运用可调扫描(Adaptive Scan)及进行 熵编码(Entropy Coding)，以产生编码流。而若是要将一个经过压缩编码的流，解码回原来的图像数据，必需将编 码的过程进行反向的解码。其主要可以由五个步骤所组成，请参照图l所示， 当收到编码流数据后，则进行步骤110的熵解码(Entropy Decoding),而后进 行步骤120的反向系数预测(Inverse Prediction)与反向量化(Inverse Quantization),接着步骤130的逆重叠转换(Inverse Lapped Transform),而后 进行步骤140的反向色彩空间转换(Inverse Color Space)。以JPEG标准为例， 先将编码流进行可变长度解码(Variable Length Decoding),再对DC项系数进 行反向系数预测、反向量化、逆离散余弦转换(Inverse Discrete Cosine Transform),最后再将色彩空间由YCbCr转至所要的色彩空间完成图像的解 码。美国微软(Microsoft)公司所推出新的静态图像压缩格式，称为HD Photo 格式，目前已进入JPEG国际标准制订过程中，而命名为JPEG-XR。此HD Photo格式为了减少独立区块转换带来的区块效应，使用了以4乘4区块为单 位的重叠转换(Lapped Transform, LT),其中先对4乘4区块交接处的4乘4 区块进行重叠滤波(Overlap Filter),再对4乘4区块进行核心转换(Core Transform),重叠滤波与核心转换皆使用了提升式结构(Lift)来确保无损压缩的可能性。请参照图2,主要是说明符合HD Photo格式的重叠滤波转换与核心转换流程示意图。此内容揭露在美国专利申请第2006/013682号公开案「 Reversible Overlap Operator For Efficient.Lossless Data Compression」，或美国专利申i青 第2007/0036223号公开案「 Efficient Coding And Decoding Of Transform Blocks」提到的内容。这些都是提到上述的HD Photo格式，先将例如图示的 2维(2-D)输入数据进行分割(Tiling),而后为了减少独立区块转换带来的区块 效应，因此先进行重叠转换，如图所示的向前重叠(Forward Overlap)滤波转换。 而后再对原切割的区块进行区块转换，也就是HD Photo格式的核心转换(HD Photo Core Transform, PCT)，可以取得一个DC系数(DC coefficient)与十五个 AC系数(AC coefficients)。而此HD Photo格式采用两阶式的转换，因此再将 DC值集合成区块，并再次进行重叠滤波转换与区块转换。上述重叠滤波转换与核心转换皆使用了提升式(Lifting)结构来确保无损 (Lossless)压缩的可能性。由于提升式结构每 一 步骤都是完全可逆的 (Reversible),若编码过程采取无损的压缩转换领域的信号，则在解码时先进 行逆核心转换，再进行逆重叠滤波转换，就可得到一模一样的原图。在HD Photo格式可自行选择是否进行第 一 阶的重叠滤波转换与第二阶的重叠滤波 转换。得到的DC系数与AC系数经过量化(Quantization)与熵编码(Entropy Coding)处理后，经过封包化(Packetization)后即可得到压缩比特流(Compressed Bitstream)。此HDPhoto规格，与以往JPEG标准有许多不同之处，其中包括可以接 受更大范围的像素值域，采用自订的YCoCg色彩空间，自订的两阶重叠转换 (Lapped Transform)运算与系数预测(Prediction)运算。请参照图3，主要是说明 根据HD Photo格式进行两阶段转换后的结果，在熵编码的部分，依照转换的 后的不同位置，可以将系数分为不同的类型，例如标号310所指的内容即属 于经由第一阶转换后得到的结果的大区块(Macroblock),而标号320则是暂存 第一阶转换后得到的结果的所有DC值。并且接着进行第二阶转换，而其结 果则如标号330所示的LOWPASS方块内容。而整个转换的结果，则分为四 种不同类型的数据，包括DC、 LOWPASS、 HIGHPASS及FLEXBITS,再根 据这些数据进行编码。如图3A经过转换、量化及系数预测后得到一个大区块310的系数，包括16个小方块，每个小方块有4乘4个系数。这些系数包括一个DC方块 (Tile—DC)与十五个AC系数，而这些AC系数则是属于HIGHPASS方块 (Tile—HIGHPASS)类型的系数及FLEXBITS方块(Tile—FLEXBITS)类型的系 数。而经过第一阶转换后将所有DC方块(Tile—DC)集合成为标号320所指的 4乘4区块。而标号330内则包括一个DC系数以及其它十五个图中标示为 LP的LOWPASS方块(Tile—LOWPASS)。DC方块(Tile—DC)中的系数首先会经过系数正规化(Normalization)的动 作，接着进行编码，首先依正规化后的系数是否为零，产生区块类型信息 (Coded Block Pattern),并对其编码，接着将正规化后的系数利用自订的可调 (Adaptive)可变长度编码来编码，最后则将系数因正规化所余下的位利用固定 长度编码来编码，并依照系数是否为零来决定是否对系数的正负号进行固定 长度编码。LOWPASS方块(Tile—LOWPASS)的编码和TILE—DC类似，在系数经过 正规化后，首先依4乘4区块中15个系数是否全为零产生区块类型信息并对 其编码，接着正规化后的系数将经由可调扫描(Adaptive Scan)的顺序转成游程 编码，再进行可调可变长度编码。对正规化所余下的位则依照固定的扫描方 式利用固定长度编码来编码，当系数不为零而正规化后为零时，系数的正负 号也会进行固定长度编码。HIGHPASS方块(Tile—HIGHPASS)和FLEXBITS方块(Tile—FLEXBITS) 的编码和TILE一LOWPASS类似，同样是对AC系数部分进行编码， TILE—HIGHPASS中的流包括了区块类型信息和正规化后的系数编码，而 TILE_FLEXBITS中的流则包括了正规本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种熵解码电路，包括：　位流暂存单元，可以写入位流并加以储存，并可以同时读取第一类与第二类位流数据；　第一熵解码器，接收该第一类位流，以进行第一熵解码处理，并据以产生正规化后系数、解码顺序控制信号与正规化后系数是否为零的信号；系数暂存单元，可同时读取与写入系数；　读取与写入控制电路，连接到该第一熵解码器，该读取与写入控制电路用以依照该第一熵解码器输出的解码顺序控制信号，将可调扫描顺序转成固定扫描顺序后，依照取得的位置暂存该正规化后系数至该系数暂存单元中，并根据该正规化后系数是否为零的信号进行该可调扫描顺序的调整；　第二解码器，接收该第二类位流及正规化参数，连接到该读取与写入控制电路，并从该读取与写入控制电路单元读取该系数暂存单元以取得该正规化后系数，并将符合该固定扫描顺序的位置的正规化后系数读出，以进行第二熵解码处理。

【技术特征摘要】
1.一种熵解码电路，包括位流暂存单元，可以写入位流并加以储存，并可以同时读取第一类与第二类位流数据；第一熵解码器，接收该第一类位流，以进行第一熵解码处理，并据以产生正规化后系数、解码顺序控制信号与正规化后系数是否为零的信号；系数暂存单元，可同时读取与写入系数；读取与写入控制电路，连接到该第一熵解码器，该读取与写入控制电路用以依照该第一熵解码器输出的解码顺序控制信号，将可调扫描顺序转成固定扫描顺序后，依照取得的位置暂存该正规化后系数至该系数暂存单元中，并根据该正规化后系数是否为零的信号进行该可调扫描顺序的调整；第二解码器，接收该第二类位流及正规化参数，连接到该读取与写入控制电路，并从该读取与写入控制电路单元读取该系数暂存单元以取得该正规化后系数，并将符合该固定扫描顺序的位置的正规化后系数读出，以进行第二熵解码处理。2. 如权利要求1所述的熵解码电路，还包括正规化参数产生器，连接到 所述第一熵解码器，用以接收所述正规化后系数是否为零的信号，并在加以 统计后计算区块所有非零的所述正规化后系数的个数，以进行正规化参数的 调整，并作为该第二解码器进行的所述第二熵解码处理调整的依据。3.如权利要求1所述的熵解码电路，其中所述位流数据为符合HD Photo 格式中频率域模式的编码流位数据。4. 如权利要求3所述的熵解码电路，其中所述第一熵解码处理与所述第 二熵解码处理为TILE_HIGHPASS熵解码处理及TILE—FLEXBITS熵解码处 理。5. 如权利要求4所述的熵解码电路，其中所述第一熵解码处理与所述第 二熵解码处理可以解码出AC部分系数，再加上TILE—DC熵解码处理和 TILE—LOWPASS熵解码处理所解码出的系数，经过反向预测、反向量化、及 二阶逆重叠转换后可得到该HD Photo标准中自订YCoCg色彩空间的图像。6. 如权利要求1所述的熵解码电路，其中还包括存储器读取电路，根据 该编码流的首标部分信息，可以在时间上用交错的方式，将适用于所述第一熵解码处理及所述第二熵解码处理的该位流数据从外部存储器读出。7. 如权利要求1所述的熵解码电路，其中该位流暂存单元包括第一类位 流暂存单元与第二类位流暂存单元，其中该第一类位流暂存单元储存适用于 所述第一熵解码处理的位流数据，而该第二类位流暂存单元储存适用于所述 第二熵解码处理的位流数据。8. 如权利要求7所述的熵解码电路，其中还包括存储器读取电路，根据 所述该编码流的首标部分信息，可以在时间上用交错的方式，将适用于所述 第一熵解码处理及所述第二熵解码处理的流数据从外部存储器读出，并分别 储存在该第一类位流暂存单元与该第二类位流暂存单元。9. 如权利要求1所述的熵解码电路，其中所述第二熵解码器传送控制信 号到所述读取与写入控制单元，控制所述系数暂存单元读出所述正规化后系 数。10. 如权利要求1所述的熵解码电路，其中所述读取与写入控制电路包括 可调扫描位置产生器，该可调扫描位置产生器用于依照所述第一熵解码器输 出的所述解码顺序控制信号，将可调扫描顺序转成固定扫描顺序后，依照取 得的位置将所述正规化后系数暂存在所述系数暂存单元内，并根据所述正规 化后系数是否为零的信号进行所述可调扫描顺序的调整。11. 如权利要求1所述的熵解码电路，其中所述系数暂存单元包括系数写 入单元与系数读取单元，其中将所述正规化后系数暂存在所述系数写入单元的所述取得的位置，并在完成一个区块解码后，将该系数写入单元储存的内 容一 次写到所述系数读取单元。12. 如权利要求1所述的熵解码电路，其中所述读取与写入控制电路包括 可调扫描位置产生器、第一地址暂存单元、第二地址暂存单元，该可调扫描 位置产生器用以依照所述第一熵解码器输出的所述解码顺序控制信号，将可 调扫描顺序转成固定扫描顺序后，将取得的多个位置的多个地址暂存在该第 一地址暂存单元，并在完成一个区块解码后，将所述地址一次写到该第二地 址暂存单元内，而根据所述解码顺序控制信号将所述正规化后系数暂存在所 述系数暂存单元内，并依照所述第二熵解码器输入的解码顺序及该第二地址 暂存单元的内容控制读取的位置。13. 如权利要求12所述的熵解码电路，其中所述第二熵解码器传送控制 信号反馈控制所述第二地址暂存单元，以取得所述正规化后系数。14. 如权利要求1所述的熵解码电路，其中所述第一熵解码处理及所述第 二熵解码处理是以流水线方式进行，其中该第...

【专利技术属性】
技术研发人员：林家平，黄朝宗，
申请(专利权)人：联咏科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]