CN101583029B

CN101583029B - 熵解码电路与方法、以及使用流水线方式的熵解码方法

Info

Publication number: CN101583029B
Application number: CN 200810099543
Authority: CN
Inventors: 林家平; 黄朝宗
Original assignee: Novatek Microelectronics Corp
Current assignee: Novatek Microelectronics Corp
Priority date: 2008-05-13
Filing date: 2008-05-13
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2028-05-13
Also published as: CN101583029A

Abstract

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。

Description

熵解码电路与方法、以及使用流水线方式的熵解码方法

技术领域

本发明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。

背景技术

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缩后产生编码流(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，进行重叠转换(LappedTransform)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 Pattern)。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1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(InverseQuantization)，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 CosineTransform)，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HDPhoto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(CoreTransform)，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「ReversibleOverlap Operator For Efficient Lossless Data Compression」，或美国专利申请第2007/0036223号公开案「Efficient Coding And Decoding Of TransformBlocks」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(HDPhoto 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HDPhoto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(EntropyCoding)处理后，经过封包化(Packetization)后即可得到压缩比特流(CompressedBitstream)。

此HD Photo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_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化所余下的位和某些系数的正负号固定长度编码。

HD Photo格式提供了两种不同的流格式，第一种空间域模式(SpatialMode)和传统的编码相同，以大区块的串接为主，每一个大区块中先有DC方块(Tile_DC)与LOWPASS方块(Tile_LOWPASS)的流，也就是压缩比特流。接着，依4乘4区块的顺序，每一个区块中以HIGHPASS方块(Tile_HIGHPASS)和FLEXBITS方块(Tile_FLEXBITS)的顺序将编码串起来。

另外一种流格式为频率域模式(Frequency Mode)，以方块(Tile)的串接为主，将四种不同类型的方块(Tile)分别依照大区块编码的顺序编码完后，再将四种不同类型的方块(Tile)的流串接起来。而其解码的过程，与传统的JPEG标准有所不同。

在HD Photo的解码过程方面，请参照图3B，首先将TILE DC进行熵解码，可以得到如图3B内标号320的逆转换前4乘4区块的DC值。接着，进行TILE_LOWPASS的熵解码，可以得到标号330的逆转换前4乘4区块中的LP值。接着，再进行TILE_HIGHPASS和TILE_FLEXBITS的解码，可以得到标号为310大区块中所有4乘4区块的AC值，完成熵解码的动作。完成熵解码之后，标号320的4乘4区块会先进行反向系数预测、反向量化后，再进行第一阶的逆重叠转换，得到标号为310大区块中所有4乘4区块的DC值，再配合上经过反向系数预测、反向量化后的AC值，一起再进行第二阶的逆重叠转换。最后，再由自订的YCoCg色彩空间转换至所需的色彩空间，完成HD Photo的解码。

以硬件来实现HD Photo的熵解码，由于AC部分的系数，需要进行TILE_HIGHPASS和TILE_FLEXBITS的熵解码才能得到。进行TILE_HIGHPASS的熵解码，只能得到依正规化参数决定的系数前半段位，即正规化后系数。必需要再进行TILE_FLEXBITS的熵解码，才能再得到依正规化参数决定的系数后半段位，解码出完整的系数。使得对一个系数而言，除了必需对TILE_HIGHPASS进行熵解码外，TILE_FLEXBITS也必需进行熵解码，才能得到一完整的系数，造成了所需运算频率数的增加。

发明内容

本发明提供一种解码电路与解码方法，针对频率域模式的流位数据，同时进行TILE_HIGHPASS和TILE_FLEXBITS的熵解码处理。

本发明提出的熵解码电路，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。此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。此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为零进行解码。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。

本发明提出的解码电路，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。此系数暂存单元可同时写入和读取暂存系数，并加以储存。此第一熵解码器用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。而读取与写入控制电路连接到第一熵解码器，用以依照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正规化后系数，并根据正规化后系数是否为零的信号进行可调扫描顺序的调整。此第二熵解码器连接到正规化系数判断单元和读取与写入控制电路，根据正规化参数及由正规化系数判断单元输出的正规化后系数是否为零信息，进行第二熵解码处理，并从读取与写入控制电路单元读出符合固定扫描顺序的正规化后系数，完成系数解码。

在上述解码电路中，还包括正规化参数产生器，连接到第一熵解码器，用以接收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正规化后系数的个数，以进行正规化参数的调整，并作为第二解码器进行的第二熵解码处理调整的依据。

在上述解码电路中，位流数据为符合HD Photo格式中频率域模式的编码流位数据。而第一熵解码处理与第二熵解码处理为TILE_HIGHPASS熵解码处理及TILE_FLEXBITS熵解码处理。

在上述解码电路中，第一熵解码处理与该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即可得到该HDPhoto标准中自订YCoCg色彩空间的图像。

本发明提出的熵解码方法，包括以时间交错的方式读取并暂存第一位流数据与第二位流数据。接着对第一位流数据进行第一熵解码处理，并产生正规化后系数、解码顺序控制信号与正规化后系数是否为零的信号。根据解码顺序控制信号，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正规化后系数，并根据正规化后系数是否为零的信号进行可调扫描顺序的调整。将对应于固定扫描顺序的位置的正规化后系数读出，配合正规化参数及正规化系数是否为零以进行第二熵解码处理。

上述的熵解码方法中，还包括统计正规化后系数是否为零的信号，以计算区块所有非零的正规化后系数的个数，以进行正规化参数的调整，并作为第二熵解码处理调整的依据。

本发明提出的流水线(pipeline)方式的熵解码方法，适用于对符合HDPhoto格式中频率域模式的编码流位数据同时进行TILE_HIGHPASS熵解码处理及TILE_FLEXBITS熵解码处理。此方法包括读取编码流位数据并暂存为第一位流数据与第二位流数据，其中第一位流数据在时间轴上早于第二位流数据至少一区块熵解码周期。对第一位流数据进行TILE_HIGHPASS熵解码处理，并产生正规化后系数、解码顺序控制信号与正规化后系数是否为零的信号。根据解码顺序控制信号，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，并根据正规化后系数是否为零的信号进行可调扫描顺序的调整。将对应于固定扫描顺序的位置的正规化后系数读出，及根据正规化参数及正规化系数是否为零以对第二位流数据进行TILE_FLEXBITS熵解码处理。

上述的熵解码方法，还包括统计正规化后系数是否为零的信号，以计算区块所有非零的正规化后系数的个数，以进行正规化参数的调整，并作为TILE_FLEXBITS熵解码处理调整的依据。

上述的熵解码方法，TILE_HIGHPASS熵解码处理与TILE_FLEXBITS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即可得到该HD Photo标准中自订YCoCg色彩空间的图像。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文以优选的实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

图1说明传统的编码流(Encoded Stream)进行解码操作的流程示意图。

图2为说明符合HD Photo格式的重叠滤波转换与核心转换流程的示意图。

图3A与3B是说明根据HD Photo格式进行两阶段编码与解码转换后的结果示意图。

图4是说明本发明实施例的、能支持HD Photo规格的熵解码电路。

图5是说明本发明实施例的、支持HD Photo规格的熵解码架构详细电路。

图6是说明读取与写入控制电路的实施例的电路方块示意图。

图7是说明读取与写入控制电路的另一实施例的电路方块示意图。

图8是说明TILE_HIGHPASS和TILE_FLEXBITS以一个区块进行流水线处理的流程示意图。

图9是说明正规化参数在HD Photo标准的更新流程示意图。

【主要组件符号说明】

400：熵解码电路

410：位流暂存单元

420：TILE_HIGHPASS熵解码器

430：TILE_FLEXBITS熵解码器

440：读取与写入控制电路

441：可调扫描位置产生器

443：系数暂存单元

450：正规化系数判断单元

460：正规化参数产生器

500：熵解码电路

501：储存装置

503：存储器读取电路

505：多任务器

510：位流暂存单元

511：TILE_HIGHPASS位流暂存单元

513：TILE_FLEXBITS位流暂存单元

520：TILE_HIGHPASS熵解码器

530：TILE_FLEXBITS熵解码器

540：读取与写入控制电路

541：可调扫描位置产生器

543：系数写入单元

545：系数读取单元

550：正规化系数判断单元

560：正规化参数产生器

547、549：地址暂存单元

具体实施方式

本发明提出针对频率域模式的流位数据，同时进行TILE_HIGHPASS和TILE_FLEXBITS的熵解码处理。

HD Photo格式的编码处理过程，若是以硬件来实现HD Photo格式的熵编码(Entropy Encoding)，由于HD Photo格式会对一个系数进行正规化的动作，使得对一个系数而言，除了必需对正规化后的系数进行编码外，正规化后余下的位也必需进行编码。而这些运算处理过程中，HIGHPASS方块(Tile_HIGHPASS)和FLEXBITS方块(Tile_FLEXBITS)负责AC部分所有系数的编码，占整个图像全部系数的90％以上，是硬件进行HD Photo格式熵编码中最消耗频率的部分。

同样的，以硬件来实现HD Photo的熵解码，由于AC部分的系数，需要进行TILE_HIGHPASS和TILE_FLEXBITS的熵解码才能得到。进行TILE_HIGHPASS的熵解码，只能得到依照正规化参数决定的系数前半段位，即正规化后系数。必需要再进行TILE_FLEXBITS的熵解码，才能再得到依照正规化参数决定的系数后半段位，解码出完整的系数。使得对一个系数而言，除了必需对TILE_HIGHPASS进行熵解码外，TILE_FLEXBITS也必需进行熵解码。因为AC部分的系数占整个图像全部系数的90％以上，必需经由TILE_HIGHPASS和TILE_FLEXBITS的熵解码才能得到，是硬件进行HDPhoto熵解码中最消耗频率的部分。

本发明针对HD Photo格式的熵解码处理，提出一套可同时解码TILE_HIGHPASS和TILE_FLEXBITS的硬件架构，藉以降低硬件解码所需要的运算频率数。

由于TILE_HIGHPASS和TILE_FLEXBITS是针对同样的系数进行解码，差别在于解码时系数扫描的顺序不同及负责正规化后产生的不同位区段，TILE_HIGHPASS负责前段，例如前几个位的最高有效位(Most SignificantBits，MSB)区段。TILE_FLEXBITS负责后段，例如最后几个位的最低有效位(Least Significant Bits，LSB)区段，而经由正规化后的结果就是由此前位区段与后位区段所组成。

本发明针对HD Photo的熵解码，当欲解码的流是以频率域模式(Frequency Mode)串接时，提出一套可同时解码TILE_HIGHPASS和TILE_FLEXBITS的硬件架构，藉以降低硬件解码所需要的运算频率数。

要同时进行TILE_HIGHPASS和TILE_FLEXBITS的解码，有下列问题必需解决。

第1点是TILE_FLEXBITS的熵解码需要知道依照正规化参数决定的系数前段位是否为零，以决定是否进行正负号的解码，因此先进行一个系数的TILE_HIGHPASS熵解码，才能进行TILE_FLEXBITS的熵解码。

第2点是必需同时知道TILE_HIGHPASS及TILE_FLEXBITS流在整个图像编码流中的位置。

由于上述第1点的限制，一个系数必需先进行TILE_HIGHPASS的熵解码才能再进行TILE_FLEXBITS的熵解码，但是，TILE_HIGHPASS和TILE_FLEXBITS，两者系数位置的解码顺序是不同的，TILE_HIGHPASS是以可调扫描(Adaptive Scan)的顺序，而TILE_FLEXBITS是固定。所以，若两者都依照解码顺序同时进行熵解码的动作，将不能保证第1点问题的限制可以被满足，而会有无法解码的情形发生。

另外，关于第2点，当欲解码的流是以频率域模式(Frequency Mode)串接时，将可以由流的首标(Header)部分得知。而当欲解码的流是以空间域模式(Spatial Mode)串接时，将会较难达成。

因此，本发明提出针对频率域模式的流位数据，同时进行TILE_HIGHPASS和TILE_FLEXBITS的熵解码处理。

本发明提出一个系数暂存区，将TILE_HIGHPASS解码完的前段系数先行写入此暂存区中，待足够多的前段系数解码完后，再由系数暂存区读出，进行TILE_FLEXBITS的熵解码，以解码出完整的系数。

本发明还提出一个包含可调扫描位置产生器的读写控制器，使得TILE_FLEXBITS所需系数的正确位置可以被得知。如此，第1点问题将可以由通过读出暂存区中的正确位置的前段系数被解决。而在此同时，TILE_HIGHPASS可以继续进行前段系数解码的动作，并写入暂存区中，达成两者的同时熵解码。

下面将以具体实施例说明本发明所提出一种硬件架构，可针对频率域模式的流位数据，同时进行TILE_HIGHPASS和TILE_FLEXBITS的熵解码处理。

首先，请参照图4所示，本发明实施例的熵解码电路为能支持HD Photo规格的熵解码电路。此熵解码电路400包括一个位流暂存单元410，可以同时读取TILE_HIGHPASS与TILE_FLEXBITS的位流数据，并加以储存。而TILE_HIGHPASS熵解码器420与TILE_FLEXBITS熵解码器430分别经由信号412与414读取位流数据。

在该熵解码电路400运作的方式，首先，TILE_HIGHPASS熵解码器420读取欲解码的第一类流并进行TILE_HIGHPASS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443。该TILE_FLEXBITS熵解码器430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为零进行解码。配合经由读取与写入控制电路440以固定扫描顺序读出系数暂存单元443中的正规化后系数，完成解码动作。此实施例将系数暂存单元443置于读取与写入控制电路440内，但也可安排在任何具有可读取或写入的任何存储器内，而不受此限制，特此说明。下面将依照附图进行详述。

TILE_HIGHPASS熵解码器420为可进行TILE_HIGHPASS熵解码处理的解码器。TILE_HIGHPASS熵解码器420解码完后的正规化后系数(Normalized Coefficient)422(如图所示的“Coeff”)及可调扫描方式的解码顺序控制信号424(如图所示的“Index_0”)传送给读取与写入控制电路440，并将正规化后系数是否为零的信息(Normalized_Coeff is zero)透过信号426传送给正规化参数产生器460与读取与写入控制电路440。

读取与写入控制电路440包括可调扫描位置产生器441与系数暂存单元443。该可调扫描位置产生器441为符合HD Photo规格的扫描位置产生器。在写入时将TILE_HIGHPASS熵解码器420输入的可调扫描方式的解码顺序，转成固定扫描位置后，写入系数暂存单元443，并根据信号426所取得的正规化后系数是否为零信息，进行可调扫描顺序的调整。而TILE_FLEXBITS熵解码器430可经由信号442读取系数暂存单元443所储存的系数数据Coeff，直接将符合固定扫描格式数据的解码顺序位置的系数读出，以进行TILE_FLEXBITS熵解码处理。另外，正规化系数判断单元450经由信号444可以取得系数暂存单元443所储存的系数数据Coeff。

同时，TILE_FLEXBITS熵解码器430传送控制信号434(如图所示的Index_1)给读取与写入控制电路440，作为读取固定扫描顺序的位置。该TILE_FLEXBITS熵解码器430，通过读取与写入控制电路440读取所需要的系数与正规化后是否为零的信息。读出正规化后系数并重建原来的系数，而上述正规化后是否为零的信息是由正规化系数判断单元450经由信号452所提供。在设计上，TILE_FLEXBITS熵解码器430在解码的同一频率内，会同时进行系数重建的工作，所以会需要读出系数。如果单纯解码的操作，那么只要知道正规化参数与正规化后是否为零的信息即可。

正规化参数产生器460为符合HD Photo标准的正规化参数产生器，其接收由TILE_HIGHPASS熵解码器420所输出的正规化后系数是否为零信息，统计一个大区块中非零正规化后系数的个数，进行正规化参数的调整，将正确的正规化参数输入至TILE_FLEXBITS熵解码器430中。TILE_FLEXBITS熵解码器430为可进行TILE_FLEXBITS熵解码的解码器，根据由正规化参数产生器460所输出的正规化参数(Normalization Parameter)462进行解码。由位流暂存单元410经由信号414所输出的流数据，配合正规化系数判断单元450所输出的信号452，也就是系数是否为零的信息，进行TILE_FLEXBITS熵解码，再由系数暂存单元443所读出的系数数据Coeff，经由信号432(如图标的Coeff_out)输出，来重建原来的系数。

此正规化参数在HD Photo标准中称为iModelBits，为此标准中所使用的变量名称，代表一个决定解码长度的参数，在此称为正规化参数。此iModelBits会依不同的系数位置，例如DC、HIGHPASS(HP)、LOWPASS(LP)和Y或UV，而有六个不同的值，它的值会依照一个大区块(Macroblock)在这六个不同位置中，正规化后为零的系数个数有多少进行动态的调整(每个大区块编/解码完后，进行一次调整)。调整方式下面将详细介绍。

上述的架构中，将依照频率域模式的HD Photo编码流位数据，其中TILE_HIGHPASS及TILE_FLEXBITS部分流输入至熵解码电路400，并可解码出AC部分系数，再配合上由TILE_DC和TILE_LOWPASS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即可得到在HD Photo标准中自订YCoCg色彩空间的图像。接着，再将YCoCg色彩空间转换至适当的色彩空间，即可完成符合HD Photo标准的图像解码。

而上述的架构中，可加入一个存储器读取电路，依照编码流的首标部分信息，可以在时间上用交错的方式，将正确位置的TILE_HIGHPASS及TILE_FLEXBITS流，由存储器读出并写入到位流暂存单元410中，以供解码使用。

请参照图5，说明本发明实施例的、支持HD Photo规格的熵解码架构详细电路。此熵解码电路500包括存储器读取电路503，连接到储存装置501。而后经由多任务器505将位流数据分别传送到位流暂存单元510内的TILE_HIGHPASS位流暂存单元511与TILE_FLEXBITS位流暂存单元513。另外，TILE_HIGHPASS熵解码器520与TILE_FLEXBITS熵解码器530分别经由信号512与514连接到TILE_HIGHPASS位流暂存单元511与TILE_FLEXBITS位流暂存单元513，以读取位流数据。读取与写入控制电路540连接到TILE_HIGHPASS熵解码器520与TILE_FLEXBITS熵解码器530。该读取与写入控制电路540包括可调扫描位置产生器541、系数写入暂存单元543与系数读取暂存单元545。另外，该熵解码电路500包括正规化系数判断单元550与正规化参数产生器560，分别连接到读取与写入控制电路540与TILE_HIGHPASS熵解码器520。

下面将详细介绍此熵解码电路500。

首先，存储器读取电路503为读取电路，可以依照时间上交错的方式，读取存储器装置501内所储存的数据。此存储器装置501例如是一种动态随机存取存储器(DRAM)，而存储器读取电路503将储存在存储器装置501内的位流数据，以时间上交错的方式将TILE_HIGHPASS或TILE_FLEXBITS流内容读出，并经由多任务器505分别传送到TILE_HIGHPASS位流暂存单元511与TILE_FLEXBITS位流暂存单元513中暂存。

位流暂存单元510为可同时读出两组编码流的流缓冲区，可利用两个静态随机存取存储器(SRAM)来实现，其中一个SRAM储存TILE_HIGHPASS的流，另外一个SRAM储存TILE_FLEXBITS的流，也就是如图所示的TILE_HIGHPASS位流暂存单元511与TILE_FLEXBITS位流暂存单元513。

TILE_HIGHPASS熵解码器520为可进行TILE_HIGHPASS熵解码处理的解码器。TILE_HIGHPASS熵解码器520解码完后的正规化后系数(Normalized Coefficient)522(如图所示的“Normalized_Coeff”)传送给读取与写入控制电路540的系数写入单元543。而可调扫描方式的解码顺序控制信号524(如图所示的“Index_0”)传送给可调扫描位置产生器541。除此之外，TILE_HIGHPASS熵解码器520还将正规化后系数是否为零信息(Normalized_Coeff is zero)通过信号526传送给正规化参数产生器560与读取与可调扫描位置产生器541。

该可调扫描位置产生器541为符合HD Photo规格的扫描位置产生器。在写入时将TILE_HIGHPASS熵解码器520输入的解码(可调扫描)顺序，转成固定扫描位置后，依照此位置将正规化后系数522写入系数写入单元543，并根据信号526所取得的正规化后系数是否为零信息，进行可调扫描顺序的调整。当一个区块解码完成之后，会将系数写入单元543的内容一次写到系数读取单元545中。

同时，TILE_FLEXBITS熵解码器530传送控制信号534(如图所示的Index_1)给系数读取暂存单元545，为固定扫描顺序，读出的正规化后系数即为信号542。TILE_FLEXBITS熵解码器530经由控制信号534传送解码顺序至系数读取单元545，经由信号542读出正规化后系数Normalized_Coeff。系数写入暂存单元543和系数读取暂存单元545内的系数为不同区块的系数，写入的比读取的快一个区块，写入完成后，将系数写入单元543的内容一次写到系数读取单元545，此后系数写入单元543就会继续写入新的区块的系数，而系数读取单元545的内容就会转给TILE_FLEXBITS熵解码器530读取，不再改变。

上述架构中，采用系数写入单元543与系数读取单元545的目的，是为了形成一个可同时读取和写入的系数缓冲区，其中系数写入单元543可利用暂存器来实现，可以提供TILE_HIGHPASS熵解码器520写入正规化后系数Normalized_Coeff。当一个区块解码完成之后，会将系数写入单元543的内容一次写到系数读取单元545的中，而系数读取单元545则可利用暂存器配合多任务选择器来实现，可以同时提供TILE_FLEXBITS熵解码器530的读取。

正规化参数产生器560为符合HD Photo标准的正规化参数产生器，其接收由TILE_HIGHPASS熵解码器520所输出的正规化后系数是否为零信息，统计一个大区块中非零正规化后系数的个数，进行正规化参数的调整，将正确的正规化参数输入至TILE_FLEXBITS熵解码器530中。

TILE_FLEXBITS熵解码器530为可进行TILE_FLEXBITS熵解码的解码器，根据由正规化参数产生器560所输出的正规化参数(NormalizationParameter)562进行解码。由TILE_FLEXBITS位流暂存单元513经由信号514所输出的流数据，配合正规化系数判断单元550所输出的信号552，也就是系数是否为零的信息，进行TILE_FLEXBITS熵解码，再由系数读取单元545所读出的正规化后系数Normalized_Coeff，重建原来的系数，并经由信号532(如图标的Coeff_dec)输出。

正规化系数判断单元550为可产生依照TILE_FLEXBITS需求读出的正规化后系数，其是否为零信息的电路，其输入为系数读取单元545所读出的正规化后系数Normalized_Coeff，利用逻辑电路即可判定此系数是否为零。

上述的熵解码电路500，在实施例的熵解码流程，则如下所述。首先，将符合HD Photo标准的频率域模式(Frequency Mode)编码流进行TILE_DC和TILE_LOWPASS熵解码后，得到低频部分的系数。

接着，先利用存储器读取电路503，以时间交错的方式将存储器中的TILE_HIGHPASS和TILE_FLEXBITS流读入位流暂存单元510中的位流暂存单元511与513。接着，利用TILE_HIGHPASS熵解码器520进行TILE_HIGHPASS的熵解码。在解码完第一个区块，并通过读取与写入控制电路540的帮助，写入系数写入单元543中正确的位置之后，将系数写入单元543中的数据一次写入系数读取单元545之中。

而后，TILE_HIGHPASS熵解码器520与TILE_FLEXBITS熵解码器530便可以同时进行熵解码的动作。在TILE_HIGHPASS熵解码器520进行下一个区块的TILE_HIGHPASS解码时，TILE_FLEXBITS熵解码器530便可以由系数读取单元545、正规化系数判断单元550和正规化参数产生器560的输入，从位流暂存单元510的位流暂存单元513中，读出流数据来同时进行第一个区块的解码动作，并将最后解出的完整系数写出。

利用本实施例解出的AC部分系数及之前的低频部分系数，再经过反向预测、反向量化、逆转换后，得到在YCoCg定义的图像，再进行色彩空间转换，完成HD Photo的图像解码。

请参照图6，以便说明上述读取与写入控制电路540的实施例的电路方块示意图。因为HD Photo标准中，可调扫描位置的调整是依照编码(或解码)顺序逐一调整。在编码(或解码)完一个系数之后，即会根据此系数正规化后是否为零，而调整整个可调扫描的顺序，所以如图所示，符合HD Photo标准的可调扫描位置产生器将需要正规化后系数是否为零的信息。

因此，可调扫描位置产生器541接收解码顺序控制信号524与正规化后系数是否为零信息(Normalized_Coeff is zero)的信号526，以便产生对应的地址信号Addr_0，经由信号544传送到系数写入单元543。而系数写入单元543则根据地址信号Addr_0将接收到的正规化后系数522(Normalized_Coeff)储存在对应的位置。而后，当一个区块解码完成之后系数写入单元543的内容经多端口的传输线546一次写到系数读取单元545中。

这一种作法在写入时即将系数写到转换后的位置，如此一来，在读取时，就不再需要对解码顺序进行转换，以解码顺序当成位置即可读出所要的系数(因为TILE_FLEXBITS的扫描顺序为固定，其解码顺序即是由左至右，再由上而下的扫描顺序)。在系数暂存区部分，可以利用两组由暂存器构成的缓冲来实现，一组可以接受写入，在写满一定内容后，再一次将内容传到第二组的中以供读取。

请参照图7，以便说明上述读取与写入控制电路540的另一实施例的电路方块示意图。此架构与图6不同点在于写入时将扫描顺序暂存起来，而读取时再对照储存的扫描位置转成正确的读取位置读出，顺序上有所不同，详细说明如下。

可调扫描位置产生器541接收解码顺序控制信号524与正规化后系数是否为零信息(Normalized_Coeff is zero)的信号526，以便产生对应的地址信号Addr_0，经由信号544传送到地址暂存单元547。当一个区块解码完成之后，经由多端口的传输线548将整个区块对应的地址数据传送到地址暂存单元549。另外，系数写入单元543则根据地址信号Index_0(解码顺序)将接收到的正规化后系数522(Normalized_Coeff)储存在对应的位置。而后，当一个区块解码完成之后，系数写入单元543的内容经多端口的传输线546一次写到系数读取单元545中。而读取时，TILE_FLEXBITS熵解码器530传送控制信号534(如图所示的Index_1)给地址暂存单元549，而根据此控制信号534，从地址暂存单元549经由对照暂存的扫描位置转成正确的读取位置，并将读出的地址信号Addr_1传送给系数读取单元545，以取得正确的数据。

因为HD Photo标准中可调扫描位置的调整是依照编码(即解码)顺序逐个调整。所以可调扫描位置的更新动作仍必需在TILE_HIGHPASS解码时更新(因为在TILE_FLEXBITS解码顺序和TILE_HIGHPASS不同)。但是，可以将扫描顺序暂存起来，等读取时再进行转换的动作。如此一来，可以在写入时，依照解码顺序写入，并将扫描顺序暂存起来，等读取时，再将读取顺序经由对照暂存的扫描位置转成正确的读取位置读出。在系数暂存区部分，可以利用两组由暂存器构成的缓冲来实现，一组可以接受写入，在写满一定内容后，再一次将内容传到第二组的中以供读取。

上述的熵解码电路500架构中，因为TILE_FLEXBITS的解码必须依赖TILE_HIGHPASS解码出的部分结果，所以两者进行同一个区块的熵解码仍必需有先后的次序关系，而形成流水线(pipeline)结构。请参照图8，以便说明TILE_HIGHPASS和TILE_FLEXBITS以一个区块进行流水线处理的流程。可以清楚的看出，在时间轴上，由于流水线延迟的关系，解码16个区块所需要的频率数总共为处理17个区块所需的时间。例如图所标示的16个区块801～816为进行TILE_HIGHPASS熵解码，而另外16个区块821～836为进行TILE_FLEXBITS熵解码。也就是，当区块841在进行TILE_HIGHPASS熵解码的同时，另一个在流水线上延迟一个频率周期的区块842正在进行TILE_FLEXBITS的熵解码，这两个过程是可以同时进行解码。

请参照图9，主要说明正规化参数在HD Photo标准的更新流程示意图。正规化参数在HD Photo标准中，会依不同的系数位置(DC、LP、HP)和Y或UV，而有六个不同的值，它的值会依照一个大区块(Macroblock)在这六个不同位置中，正规化后为零的系数个数有多少进行动态的调整(每个大区块编/解码完后，进行一次调整)。如图所示，如步骤910，当完成编码或是解码一个区块(MB)后，会对此区块中非零的正规化系数进行统计，如步骤920。若是正规化后为零的系数个数太多时，表示正规化参数的值需要增加，使得正规化后的系数变小，增加为零的个数，让正规化后为零的系数个数保持合理值，也就是更新iModelBits的值。

举一实际的范例说明，假定原来给HIGHPASS(HP)中Y使用的正规化参数为0，也就是代表TILE_FLEXBITS中固定长度编码(Fixed Length Coded，FLC)的长度为0，其状态值(一累计变量)也为0。但编码完一个大区块之后，得到在此部分的正规化后系数有240个不为零，则经过调整之后，下个大区块HP中Y的正规化参数将变成1，状态值为0。其基本的精神在于，当正规化后为零的系数个数太多时，表示正规化参数的值需要增加，使得正规化后的系数变小，增加为零的个数，让正规化后为零的系数个数保持合理值。上述提到TILE_FLEXBITS中的固定长度编码(FLC)长度，此为JPEG XR图像编码规格书中可以参照。

虽然本发明已以优选实施例如上公开，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可进行些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以所附的权利要求中界定的为准。

Claims

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；

第二熵解码器，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，并作为该第二熵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3所述的熵解码电路，其中还包括存储器读取电路，根据该编码流位数据的首标部分信息，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，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位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电路，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，其中该第一熵解码处理早于该第二熵解码处理至少一个区块进行解码的时间。

15.一种熵解码方法，包括：

以时间交错的方式读取并暂存第一位流数据与第二位流数据；

对该第一位流数据进行第一熵解码处理，并产生正规化后系数、解码顺序控制信号与正规化后系数是否为零的信号；

根据该解码顺序控制信号，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，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；以及

将对应于该固定扫描顺序的位置的该正规化后系数读出，以进行第二熵解码处理。

16.如权利要求15所述的熵解码方法，还包括统计该正规化后系数是否为零的信号，以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，并作为该第二熵解码处理调整的依据。

17.如权利要求15所述的熵解码方法，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。

18.如权利要求17所述的熵解码方法，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。

19.如权利要求18所述的熵解码方法，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。

20.如权利要求15所述的熵解码方法，其中所述时间交错读取该第一位流数据与该第二位流数据的方式为根据编码流数据的首标部分信息，并以在时间上用交错的方式，分别读出该第一位流数据与该第二位流数据。

21.如权利要求15所述的熵解码方法，其中所述第二熵解码处理解码后产生控制信号，并反馈调整取得该正规化后系数。

22.如权利要求15所述的熵解码方法，其中所述暂存该正规化后系数的步骤包括将该正规化后系数暂存在第一暂存单元的所取得的位置，并在完成一个区块解码后，将该第一暂存单元储存的内容一次写到第二暂存单元。

23.如权利要求15所述的熵解码方法，其中依照所述解码顺序控制信号，将该可调扫描顺序转成该固定扫描顺序后，将取得的多个位置的多个地址暂存在第一地址暂存单元，并在完成一个区块解码后，将所述地址一次写到第二地址暂存单元内，而根据所述解码顺序控制信号将该正规化后系数暂存在第三暂存单元内，并根据所述地址输出该正规化后系数。

24.如权利要求15所述的熵解码方法，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，其中该第一熵解码处理早于该第二熵解码处理至少一个区块进行解码的时间。

25.一种流水线方式的熵解码方法，适用于对符合HD Photo格式中频率域模式的编码流位数据同时进行TILE_HIGHPASS熵解码处理及TILE_FLEXBITS熵解码处理，该方法包括：

读取所述编码流位数据并暂存为第一位流数据与第二位流数据，其中该第一位流数据在时间轴上早于该第二位流数据至少一区块熵解码周期；

对该第一位流数据进行TILE_HIGHPASS熵解码处理，并产生正规化后系数、解码顺序控制信号与正规化后系数是否为零的信号；

将对应于该固定扫描顺序的位置的该正规化后系数读出，以对该第二位流数据进行TILE_FLEXBITS熵解码处理。

26.如权利要求25所述的熵解码方法，还包括统计该正规化后系数是否为零的信号，以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TILE_FLEXBITS熵解码处理调整的依据。

27.如权利要求25所述的熵解码方法，其中该TILE_HIGHPASS熵解码处理与该TILE_FLEXBITS熵解码处理可以解码出AC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。

28.如权利要求25所述的熵解码方法，其中读取该编码流位数据是根据编码流位数据的首标部分信息，并以在时间上用交错的方式分别读出。