KR20040077921A - 가변 길이 칼라 코드들로 팔레트화된 칼라 화상들의 압축 - Google Patents

Abstract

칼라 화상(1)은 가변 길이 칼라 코드를 상기 화상의 각각의 칼라와 연관시킴으로써 압축되고 나서 상기 칼라 화상의 각각의 픽셀에 대한 2진 칼라 코드들의 1 비트 위치를 각각 나타내는 비트플레인들(51-54)을 형성한다. 가변 길이 코드들은 가령 정규 허프만 알고리즘(canonical Huffman algorithm)에 의해 최적화된다. 간단한 아이콘들 및 특수 문자 화상들(예를 들어, 16×16 픽셀들)에 대해서 조차도 압축은 높게된다. 압축해제는 간단하며, 고속이고 자원 비용이 덜든다. 많은 다른 사용들 중에서, 화상 압축해제는 칼라 LCD 디스플레이를 갖는 셀룰러 전화에 사용하는데 적합하다.

Description

가변 길이 칼라 코드들로 팔레트화된 칼라 화상들의 압축{COMPRESSION OF PALETTIZED COLOR IMAGES WITH VARIABLE LENGTH COLOR CODES}

화상은 2차원 픽셀들의 어레이를 사용하여 디지털화된 형태로 표시된다. 픽셀 어레이 크기는 약 16 ×16 픽셀들을 갖는 매우 간단한 문자 또는 아이콘 화상으로부터 1024 ×1024(또는, 그 이상) 픽셀들을 갖는 크고 상세한 화상으로 가변될 수 있다. 흑색 및 백색과 같은 단지 2개의 칼라 셰이드들(color shades)을 지닌 2-레벨 화상(bi-level image)에 대해선, 각각의 픽셀은 단일 2진 값으로 표시될 수 있다. 다른 한편으로, 소망의 칼라들의 범위를 나타내기 위해선, 칼라 화상들은 8비트들 또는 심지어 픽셀 당 24비트들을 필요로 함으로, 2-레벨 화상들 보다 훨씬 많은 데이터를 포함한다. 효율적인 데이터 전송 및 데이터 저장을 위해서 칼라 화상들을 압축하는 것이 매우 바람직하다.

광 범위한 각종 화상 압축 기술들이 제안되었는데, 이들 기술 대부분은 스트림-지향(stream-oriented)된다. 이들 스트림-지향된 기술들은 일반적으로 화상이상대적으로 크고 복잡한 경우 효율적이지만, 일반적으로, 분리된 단일의 간단한 아이콘 또는 문자 화상에 적용될 때 비효율적이다. 또한, 압축해제는 상대적으로 값비싼 자원들을 필요로 하는 경향이 있다.

칼라 화상들은 각종 환경들에 사용된다. 한가지 최근의 관심 분야는 LCD 디스플레이 스크린과 같은 칼라 디스플레이 장치를 갖는 셀룰러 전화들과 같은 휴대용 통신 장치들이다. 이 유형의 장치들에서, 시스템 자원들, 특히 ROM, RAM, 및 계산력과 같은 자원들이 제한된다. 첫번째, 장치의 물리적인 크기를 최소화하는 것이 바람직하다. 두번째, 장치의 구성요소들의 비용을 최소화하는 것이 바람직하다. 세번째, 전력 소모를 최소화하는 것이 바람직하다. 네번째, 시간 제한되는 화상을 상대적으로 신속하게 디스플레이하는 것이 바람직하다. 그러므로, 시스템 자원들이 제한되는 환경에 적용가능한 화상 압축 및 압축해제 방법들 및 장치들이 필요로 된다. 특히, 소형이며, 고속이고 메모리 자원들을 최소로 사용하고 계산하는데 비용이 저렴한 디코더에 의해 압축해제될 수 있는 압축된 화상을 제공하는 것이 바람직하다.

US5,659,631(Ricoh)는 칼라 플레인들의 세트를 생성시킨 후 선택적으로 비트플레인들의 세트를 생성시키는 칼라 화상들용 데이터 압축 시스템을 개시한다. 각각의 칼라 플레인 및 비트플레인은 2-레벨 화상용 단일 비트플레인과 유사한 1비트 2진값들의 2차원 어레이가 되며, 그 후, 이는 엔코딩하는데 효율적으로 된다. 그러나. 이 칼라 플레인들 및 비트플레인들의 세트는 최적의 화상 압축을 제공하지 못하고, 압축해제는 여전히 자원 집중적으로 된다.

본 발명은 일반적으로, 칼라 화상들을 압축된 칼라 화상으로 압축하는 방법 및 장치에 관한 것이고 칼라 화상들의 압축해제를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

도1은 칼라 화상들의 압축 및 압축해제를 위한 바람직한 장치의 개요적인 블록도.

도2는 칼라 화상의 압축을 위한 바람직한 방법의 개략도.

도3은 일예의 칼라 화상을 도시한 도면.

도4는 도3의 예의 칼라 화상에 할당된 칼라 코드들을 도시한 도면.

도5는 상기 예의 칼라 화상 내에서 각각의 칼라의 발생 빈도를 도시한 테이블.

도6은 2진 칼라 코드들의 일예의 2진 트리를 도시한 도면.

도7은 비트플레인들의 예를 도시한 도면.

도8은 가변 길이 2진 칼라 코드들의 할당을 최적화하는 바람직한 방법의 개략도.

도9는 압축 및 압축해제 동안 데이터 흐름을 도시한 개요도.

도10은 칼라 화상의 압축해제를 위한 바람직한 방법의 개략도.

도11은 비트플레인의 컨텍스트 모델링 동안 사용되는 일예의 템플레이트를 도시한 도면.

도12는 제1 및 제2 픽셀 위치들 간에서 이동되는 예의 템플레이트를 도시한 도면.

도13은 압축된 칼라 화상의 압축해제 동안 사용하기 위한 바람직한 데이터 저장 레이아웃을 도시한 도면.

본 발명의 목적은 상술되었든지 상술되지 않았든지 관계없이 종래 기술의 문제점들을 처리하는 칼라 화상들의 압축 및 압축해제를 위한 방법들 및 장치들을 제공하는 것이다. 본 발명의 적어도 바람직한 실시예들의 목적은 압축해제가 시스템 자원들이 제한되는 환경에 적합하게 되도록 칼라 화상들의 압축을 처리하고 이와 같은 환경에서 압축해제를 처리하도록 하는 것이다. 또 다른 바람직한 목적은 간단한 아이콘 또는 문자 화상의 효율적인 화상 압축 및 압축해제를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 양상을 따르면, 2진 값들의 2차원 어레이를 각각 포함하는 복수의 비트플레인들을 생성하는 단계; 상기 복수의 비트플레인들을 엔코딩하는 단계를 포함하는 칼라 화상을 압축하는 방법으로서, 상기 칼라 화상에서 픽셀들의 칼라들에 따라서 가변 길이의 2진 칼라 코드들의 세트를 형성하는 단계; 및, 칼라 화상에 적용되는 상기 가변 길이 2진 칼라 코드들의 각각의 비트 위치들을 나타내기 위하여 상기 복수의 비트플레인을 생성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 방법에서, 가변 길이 2진 칼라 코드는 압축될 칼라 화상에 사용되는 각각의 칼라를 위하여 형성되는 것이 바람직하다. 각각의 2진 칼라 코드에 할당되는 길이는 최적화된다. 그러므로, 2진 칼라 코드들의 일부는 보다 짧게되며, 이는 칼라 화상에서 가장 빈번하게 발생되는 이들 칼라들을 나타내는데 간편하게 사용되는 반면에, 2진 칼라 코드들의 다른 코드들은 보다 길게되고 상기 칼라 화상에서 덜 빈번하게 발생되는 이들 칼라들을 간편하게 표시한다.

일 실시예에서, 각각의 칼라에 할당되는 가변 길이 2진 칼라 코드는 허프만의 알고리즘, 바람직하게는 정규 허프만 알고리즘(canonical Huffman algorithm)에 의해 결정된다. 그러므로, 가변 길이 칼라 코드는 최적화된다. 특히, 오리지널 화상에서의 고 상관성을 지닌 칼라들이 비트플레인들의 세트에서 용장성을 증가시키는 가변 길이 2진 칼라 코드들의 세트를 사용하여 엔코딩되는 것이 바람직하다.

바람직한 실시예에서, 상기 방법은 최적의 칼라 코딩을 찾아 최소 압축된 화상을 발생시킬 때까지 2진 칼라 코드들의 제1 할당을 형성하고 나서 연속적으로 또 다른 칼라 코딩 할당들을 시도하는 단계를 포함한다. (a) 가변 길이 2진 칼라 코드들을 위한 제1 트리 형상 및 리프들(leaves)에 칼라들의 초기 할당을 선택하는 단계; (b) 최적의 리프 할당이 결정될 때까지, 한쌍의 리프들을 연속적으로 스와핑하고 연속적인 압축된 화상 버젼들을 형성함으로서 대안적인 리프 할당을 평가하는 단계; 및, (c) 상기 트리 형상을 연속적으로 수정하고 대안적인 할당들을 평가하는 단계(b)를 반복함으로써 대안적인 트리 형상들의 세트를 평가함으로써, 상기 세트로부터 최적의 트리 형상 및 최적의 리프 할당을 선택하는 단계에 의해, 최적의 칼라 코딩 할당을 적절하게 찾는다.

바람직하게는, 이 방법은 복수의 개시 칼라 화상들에 사용되는 칼라들에 따라서 가변 길이 칼라 코드들의 세트를 형성하는 단계를 포함한다. 여기서, 제어 오버헤드는 아이콘들 또는 특수 문자들의 세트와 같은 유사한 칼라 화상들의 세트 각각에 대해 동일한 칼라 코딩을 사용함으로써 감소된다.

바람직하게는, 이 방법은 가령 오리지널 화상의 상이한 에리어들의 또는 오리지널 화상의 상이한 칼라 성분들을 토대로, 오리지널 칼라 화상을 개시 화상들의 세트로 분할하는 단계를 포함한다. 크거나 매우 상세한 화상의 경우에, 각각의 에리어에 대해 상이한 칼라 코딩을 행하여, 보다 작은 압축된 화상을 생성시키는 것이 보다 효율적일 수 있다.

가변 길이 2진 칼라 코드들은 칼라 화상을 복수의 비트플레인들로 분할하는데 사용된다. 각각의 비트플레인은 2진 칼라 코드들의 한 비트 위치를 나타내는데, 즉 가변 길이 2진 칼라 코드들은 비트플레인들의 세트를 형성하기 위한 비트와이즈(bitwise) 분할된다. 제1 생성된 비트플레인은 2진 칼라 코드들의 세트 각각에 제1 비트 위치에 대응하는 2진 값들을 적절하게 표시한다. 제2 및 다음의 비트플레인들은 2진 칼라 코드 각각에서 제2 및 다음의 비트 위치들을 표시한다. 비트 위치가 특정 2진 칼라 코드(예를 들어, 상기 코드가 검사되는 현재 위치 보다 짧기 때문에)에 제공되지 않는 경우, 홀(hole)이 대응하는 비트플레인에 형성된다. 이들 홀들은 제2 또는 다음의 비트플레인들의 크기가 실질적으로 감소되도록 한다.

비트플레인들은 임의의 적절한 엔코딩 방식에 의해 엔코딩된다. 바람직하게는, 비트플레인들의 엔코딩은 컨텍스트-모델링(context-modelling) 및 엔트로피 엔코딩(entropy encoding) 단계를 포함한다. 바람직하게는, 컨텍스트-모델링은 소정의 엔코딩 깊이에 따라서 비트플레인들의 세트의 서브세트에 적용되어, 엔코딩된 비트들의 스트림을 생성시킨다. 다음 비트플레인들은 엔코딩되지 않고, 이들 엔코딩되지 않은 비트플레인들은 엔코딩되지 않은 비트들의 스트림을 형성한다. 또 다른 바람직한 실시예에서, 비트플레인들의 세트는 하나 이상의 그룹으로 분할되고,상이한 엔코딩 방식이 각각의 그룹에 적용된다. 예를 들어, 보다 작은 템플레이트(template)를 사용하는 보다 간단한 컨텍스트 모델링 단계는 제2 그룹에 적용되고, 엔코딩은 제3 그룹에 적용되지 않는다. 이 그룹들 각각은 엔코딩 깊이들로 규정되어, 각각의 다음 그룹에서 최대수의 비트플레인들을 결정한다.

본 발명은 또한, 본원에 규정된 방법에 의해 생성된 압축된 칼라 화상 신호로 확장된다.

본 발명의 제2 양상을 따르면, 칼라 화상을 압축하는 화상 엔코더가 제공되는데, 상기 엔코더는: 압축될 오리지널 칼라 화상에 사용되는 칼라들과 가변 길이 2진 칼라 코드들을 연관시키도록 배치된 칼라 코딩 유닛; 상기 가변 길이 2진 칼라 코드들의 1비트를 각각 나타내는 비트플레인들 세트를 생성시키는 비트플레인 생성기 및 압축된 화상을 형성하기 위하여 상기 생성된 비트플레인들의 세트를 엔코딩하는 비트플레인 엔코딩 유닛을 포함한다.

본 발명의 제3 양상을 따르면, 압축된 화상을 압축해제하는 방법이 제공되는데, 상기 압축해제 방법은: 압축된 화상의 칼라들과 가변 길이 2진 칼라 코드들의 연관을 나타내는 칼라 코딩 기준을 판독하는 단계; 상기 가변 길이 2진 칼라 코드들의 1비트를 각각 나타내는 하나 이상의 엔코딩된 비트플레인들을 디코딩하는 단계; 상기 압축된 칼라 화상의 각각의 픽셀에 대한 상기 가변 길이 2진 칼라 코드를 결정하는 단계 및 각각의 픽셀에 대한 상기 가변 길이 2진 칼라 코드를 관련된 칼라로 대체하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 엔코딩된 비트플레인들을 디코딩하는 단계는, 각각의 픽셀에 대해, 상기 엔코딩된 비트플레인들중 한 비트플레인들로부터 비트값을 디코딩하는 단계; 및 상기 비트 값이 2진 칼라 값을 결정(resolve)하면, 다음 비트플레인들을 무시하며, 만일 그렇치 않다면, 상기 디코딩된 비트 값들이 2진 칼라 코드를 결정할 때까지 또는 최종 엔코딩된 비트플레인이 도달될 때까지 다음 비트플레인으로부터 비트값을 디코딩하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 각각의 픽셀에 대한 상기 가변 길이 2진 칼라 코드는 하나 이상의 상기 엔코딩된 비트플레인들 및 제로이상의 엔코딩되지 않은 비트플레인들로부터 취해진 상기 픽셀 위치에 대응하는 비트 위치들을 조합함으로써 결정된다.

바람직하게는, 상기 엔코딩된 비트플레인들을 디코딩하는 단계는 엔트로피 디코딩 및 컨텍스트-모델링을 포함하는데, 템플레이트는 디코딩되는 픽셀 근처의 픽셀 세트를 규정하도록 사용되며, 상기 템플레이트는 모든 상기 엔코딩된 비트플레인들에서 모든 픽셀들을 위하여 일정한 형상으로 된다.

바람직하게는, 상기 컨텍스트 모델링은 상기 제2 픽셀 위치와 중첩되는 상기 제1 픽셀 위치의 컨텍스트 값들을 보유함으로써, 상기 템플레이트가 제1 픽셀 위치(P1)으로부터 제2 픽셀 위치(P2)로 이동될 때 컨텍스트 값들을 증분적으로 페치(fetch)하는 것을 포함한다.

바람직하게는, 상기 비트플레인들의 디코딩 및 각각의 픽셀에 대한 상기 가변 길이 2진 칼라 코드를 결정하는 단계는 각각의 픽셀에 대해, 상기 픽셀을 위한 비트플레인들의 세트는 내림차순(또는 오름차순)의 비트 순서로 단일 바이트(또는 다른 길이의 메모리 장소)에 저장되는 바이트 어레이를 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제4 양상을 따르면, 압축된 칼라 화상을 압축해제하도록 배치된 화상 디코더가 제공되는데, 상기 디코더는 가변 길이 2진 칼라 코드들의 세트에 따라서 압축해제된 화상의 각각의 픽셀에 칼라들을 할당하도록 배치된 칼라 디코딩 유닛; 복수의 비트플레인들로부터 상기 2진 칼라 코드들을 생성시키는 비트플레인 누산기; 및, 압축된 화상으로부터 엔코딩된 비트플레인들의 세트를 디코딩하여 재형성하는 비트플레인 디코딩 유닛을 포함한다.

본 발명은 또한, 상기 화상 디코더 및/또는 화상 엔코더를 결합하는 장치로 확장된다. 이 장치는 텔레비젼과 같은 디스플레이 장치, 비디오 카세트 레코더 또는 디지털 비디오 디스크 플레이어와 같은 매체 재생 장치, 인쇄기, 스캐너, 카메라 또는 비디오 카메라와 같은 영상 처리 시스템, 팜톱 컴퓨터와 같은 범용 계산 장치 또는 셀룰러 전화와 같은 전기통신 장치를 포함할 수 있지만, 이에 국한되지 않는다. 이 목록 이외에도, 본 발명은 광범위한 각종 실용 장치에 적용될 수 있다. 본 발명은 특히, 장치의 시스템 자원들이 제한되는 경우에 적용될 수 있다.

본 발명의 더 좋은 이해를 위해서 그리고 이 실시예가 어떻게 동작할 수 있는지를 보여주기 위하여, 예시적인 방식으로 첨부한 도면들을 참조할 것이다.

도1은 칼라 화상들의 압축을 위한 바람직한 장치 및 칼라 화상들의 압축해제를 위한 바람직한 장치를 개요적으로 도시한 블록도이다. 오리지널 화상(1)은 화상 엔코더(10)에 의해 압축되어 압축된 화상(2)을 형성한다. 이 압축된 화상(2)은 원하는 경우 저장되거나 전송된다. 후에, 이 압축된 화상(2)은 화상 디코더(20)에 의해 압축해제되어, 압축해제된 화상(3)을 형성한다. 여기서, 압축된 화상(3)은 오리지널 화상(1)을 충실하게 재구성하는데, 즉 압축 및 압축해제가 손실이 없는 것이 바람직하다.

화상 디코더(10)는 오리지널 화상(1)에 사용되는 칼라들의 세트와 연관된 2진 칼라 코드들을 형성하도록 배치된 칼라 코딩 유닛(12), 상기 2진 칼라 코드들로부터 비트플레인들의 세트를 생성시키는 비트플레인 생성기(14) 및 컨텍스트 모델러(16)와 상기 생성된 비트플레인들을 엔코딩하여 압축된 화상(2)을 형성하는 비트플레인 엔코더(18)를 포함하는 비트플레인 엔코딩 유닛을 포함한다.

화상 디코더(20)는 2진 칼라 코드들의 세트로부터 압축해제된 화상(3)의 픽셀 당 칼라 값들을 할당하도록 배치된 칼라 디코딩 유닛(22), 비트플레인들의 세트로부터 상기 2진 칼라 코드들을 생성시키는 비트플레인 누산기(24) 및 컨텍스트 모델러(26) 및 압축된 화상(2)으로부터 비트플레인들의 세트를 디코딩하는 비트플레인 디코더(28)를 포함하는 비트플레인 디코딩 유닛을 포함한다.

바람직한 실시예에서, 단일 장치가 압축 및 압축해제 기능들을 수행하도록 사용될 수 있지만, 화상 엔코더(10) 및 화상 디코더(20)는 물리적으로 분리된 장치 플랫폼들에 제공된다. 하나의 바람직한 예로서, 화상 디코더(10)는 범용 계산 플랫폼에 간편하게 제공되는 반면에, 화상 디코더(20)는 셀룰러 전기통신 장치에 간편하게 임베드된다. 화상 디코더(20)는 가령 메모리 저장장치(도시되지 않음)로부터 압축된 화상들(2)을 수신하여 압축해제된 화상들(3)을 가령 256 칼라 LCD 디스플레이와 같은 디스플레이(25)에 통과시키도록 배치된다. 여기서, 화상 디코더(20)에 이용가능한 시간, 메모리 및 계산력과 같은 시스템 자원들은 화상 디코더를 동작시키는 장치의 특성에 의해 제한된다는 것을 알 수 있을 것이다.

도2는 칼라 화상의 압축을 위한 바람직한 방법의 개요도이다. 화상 엔코더(10)의 기능 및 동작이 지금부터 도2의 방법을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.

2-레벨 화상들의 압축 및 압축해제가 배제되지 않을 지라도, 오리지널 칼라 화상(1)은 2개 이상의 칼라들을 포함하는 것으로 추정된다. 2-레벨 및 칼라 화상들이 동일한 장치 및 방법에 의해 처리될 수 있지만, 이 경우에, 2-레벨 화상은 간단한 형태의 칼라 화상으로서 취급된다. 오리지널 화상에서 각각의 픽셀의 칼라(또는, 셰이드)는 상기 픽셀의 칼라의 명백한 표현 또는 전체 팔레트 칼라들(예를 들어, 8비트 또는 24비트 칼라)과 관련하여 규정된다. 오리지널 화상(1)은 각각의 픽셀을 위한 칼라를 계산하거나 그렇치 않다면 결정하도록 하는 임의의 적절한 포맷으로 수신될 수 있다.

앞서의 단계에서 처럼, 오리지널 화상(1)의 칼라들을 공지된 칼라 LCD 디스플레이(25)가 생성할 수 있는 256 칼라들의 팔레트와 같은 공지된 디스플레이 장치에 의해 디스플레이될 수 있는 소정의 팔레트로 제한하는 것이 필요로될 수 있다. 간편하게는, 오리지널 칼라 화상의 칼라가 디스플레이 팔레트에 이용가능하지 않을 때, 가장밀접한 정합이 선택된다. 따라서, 개시 칼라 화상이 형성되어 압축되도록 준비된다.

도2에서, 단계(201)는 개시 칼라 화상(1)에 사용되는 칼라들의 세트를 결정하는 것을 포함한다. 단계(201)는 또한, 각각의 칼라의 빈도(픽셀 에리어)를 결정하는 것을 포함한다. 실제로, 어떤 한 화상에 사용되는 칼라들의 세트는 256 칼라들의 디스플레이 팔레트중 단지 5 또는 10 또는 20 칼라들과 같은 단지 이용가능한 칼라 팔레트의 작은 서브셋이다. 그러므로, 특정 칼라 화상에 사용되는 칼라들을 토대로 화상 압축을 수행하고 사용된 칼라들 각각의 개별적인 주석(separate note)를 행하는 것이 간편하다.

단계(202)는 개시 칼라 화상에 사용되는 칼라들의 세트를 나타내는 가변 길이 2진 칼라 코드들의 세트를 형성하는 것을 포함한다. 각각의 칼라에 할당되는 2진 칼라 코드의 길이는 칼라 화상에서 엔트로피를 최적화하기 위하여 선택된다. 단계들(201 및 202)은 칼라 코딩 유닛(12)에 의해 간편하게 수행된다.

이 화상을 위하여 형성되는 가변 길이 2진 칼라 코드들의 세트에 대한 지식은 압축해제 동안 후에 필요로될 것이다. 칼라 코드 구조 및 대응하는 실제 칼라들의 규정은 칼라 코딩 기준(31)으로서 압축된 칼라 화상(3)의 시초에 저장된다.

단계(203)는 각각의 픽셀의 가변 길이 2진 칼라 코드로부터 파생된 복수의 비트플레인들을 비트플레인 생성기(14)에서 생성시키는 것을 포함한다. 전체 비트플레인은 적어도 제1 비트 위치를 위하여 파생되는데, 이 비트 위치는 모든 가변 길이 2진 칼라 코드들에 공통된다. 제2 및 다음의 비트플레인들은 홀들을 포함할 수 있는데, 이 홀들에서 보다 짧은 가변 길이 2진 칼라 코드는 이 비트 위치내의 값을 갖지 않는다. 그러므로, 연속적인 비트플레인들은 점진적으로 작아지는 경향이 있는데, 그 이유는 보다 긴 2진 칼라 코드들이 칼라 화상의 칼라들을 덜 빈번하게 발생시키기 위하여 사용되는 경향이 있다.

단계(204)는 생성된 비트플레인들을 엔코딩하는 것을 포함한다. 요약하면, 단계(204)는 컨텍스트 모델러(16)에서 비트플레인들을 컨텍스트-모델링하고 나서 엔트로피 엔코더(18)에서 엔트로피 엔코딩하는 것을 포함한다. 비트플레인들의 세트를 효율적으로 엔코딩하는 기술들은 공지되어 있음으로 본원에서 상세하게 설명되지 않을 것이다. 일 예로서, G.L.Langdon and J.Rissanen이 IEEE Transactions on Communications, Vol.29, No 6, pp 858-867에 발표한 "Compression of Black and White Images with Arithmetic Coding"을 참조하라. 이 참조문헌은 정적 또는 적응형 컨텍스트 모델링 및 연산 엔코딩을 사용하여 2-레벨(흑색 및 백색)의 비트플레인을 엔코딩하는 기술을 서술한다. 참조문헌의 기술은 비트플레인들의 세트 각각에 적절하게 적용되어, 압축된 화상(2)을 위한 엔코딩된 데이터를 생성시킨다. 비트플레인들의 세트를 컨텍스트-모델링 및 엔트로피 엔코딩을 위한 많은 다른 선택사항들이 존재한다.

본 발명의 화상 압축 방법 및 장치를 보다 상세하게 예시하기 위하여, 지금부터 도3 내지 도7에 도시된 간단화된 예를 참조하여 설명될 것이다.

도3은 8×8 픽셀 아이콘 형태의 간단한 칼라 화상을 도시한다. 보다 실용적인 실시예에서, 칼라 화상은 15×15 또는 16×16 또는 28×28 픽셀들의 픽셀 어레이로 표시되는 아이콘 또는 중국 문자와 같은 특수 문자이다. 이 픽셀 어레이는 임의의 크기일 수 있으며 정방향으로될 필요는 없다.

이 예에서, 각각의 픽셀은 8비트 칼라 값으로 표시되는 256개의 칼라들중 한 칼라를 갖는다. 도3의 오리지널 칼라 화상은 6개의 칼라들(또는, 그레이스케일 톤들)을 갖는데, 이는 도4에 도시된 바와 같은 6개의 심볼들 A, I, Q, U, X & Y로 표시되어, 소정의 디스플레이 팔레트로부터 6개의 칼라들을 표시한다.

도5는 상기 예의 칼라 화상 내에서 각각의 칼라의 발생 빈도수를 도시하는 테이블이다. 이 발생 빈도는 각각의 칼라를 위하여 효율적인 2진 칼라 코드를 간편하게 결정하는데 사용된다. 여기서, 칼라들 Q 및 Y는 가장 빈번하게 발생되고 칼라들 A, Y, I 및 U 보다 짧은 길이의 코드가 제공된다는 것을 알 수 있을 것이다. 이 예에서, 칼라들 Q 및 X를 위한 2진 칼라 코드들은 2비트 길이인 반면에, 4개의 다른 칼라들 A, Y, I 및 U를 위한 코드들은 3비트 길이이다.

도6은 도5의 2진 칼라 코드들의 2진 트리 표현이다. 이는 정규 트리인데, 그 이유는 각각의 깊이에서 모든 리프들(leaves)이 가능한 좌측에 위치될 수 있기 때문이다. 이 2진 트리 표현은 각각의 깊이에서 리프들의 수를 나타냄으로써 칼라 코딩 기준(31) 및 이들 리프들에 의해 규정된 칼라를 형성하는데 사용된다.

도7은 도3 및 도4의 상기 예의 칼라 화상에 적용되는 바와 같이 도5에 도시된 가변 길이 2진 칼라 코드들로부터 파생된 3개의 비트플레인들(51, 52, 53)을 도시한다. 컨텍스트-모델링 및 엔트로피 엔코딩은 이들 3개의 비트플레인들(51, 52, 53)에 적용되어 압축된 화상(2)을 형성한다.

제1 비트플레인(51)은 2진 칼라 코드들의 제1(최좌측) 비트 위치에 대응한다. 이 제1 비트 위치는 모든 가변 길이 2진 칼라 코드들에 의해 공유되고, 제1 비트플레인(51)은 칼라 화상의 각각의 픽셀에 대응한 1비트를 지닌 전체 비트플레인이다.

제2 비트플레인(52)은 2진 칼라 코드들의 제2 비트 위치로부터 파생된다. 또 다시, 전체 비트플레인은 모든 2진 칼라 코드들이 제2 비트 위치를 포함하기 때문에 형성된다.

제3 비트플레인(53)은 2진 칼라 코드들의 제3 비트 위치를 표시한다. 여기서, 칼라들(Q 및 X)을 위한 코드들은 이 비트 위치보다 짧고, 또한, 제3 비트플레인(53)은 칼라들(Q 및 X)에 대응하는 픽셀 위치들에서 도트(dot)로 표시되는 홀들을 포함한다. 이들 홀들은 엔코딩될 필요가 없는데, 그 이유는 디코딩 동안, 제1 및 제2 비트플레인들(51 및 52)로부터의 정보 및 일반적으로 사전 디코딩된 비트플레인들이 홀들을 재구성하는데 사용되기 때문이다. 그러므로, 제3 비트플레인(53)은 부분적인 비트플레인이며, 칼라 화상의 완전 어레이보다 작은 데이터 위치들을 포함한다. 이 예예서, 2진 칼라 코드의 최대 길이는 3비트들이며, 3개의 비트플레인들(51, 52, 및 53)이 생성된다. 일반적으로, 하나의 비트플레인은 가장 긴 2진 칼라 코드들의 세트의 각각의 비트 위치를 위하여 생성되고 이 최대 길이보다 짧은 이들 2진 칼라 코드들에 대하여, 홀들은 비트플레인들중 적어도 한 비트플레인에 나타날 것이다.

제1 바람직한 실시예에서, 각각의 칼라를 위한 가변 길이 2진 코드는 칼라 화상 내의 각각의 칼라의 에리어 크기(즉, 화상 내의 총 픽셀들의 수의 프랙션(fraction)으로서 상기 칼라를 갖는 픽셀들의 수)에 따라서 허프만의 알고리즘, 바람직하게는 정규 허프만 알고리즘에 의해 결정된다. 따라서, 화상에 빈번하게 사용되는 칼라들에는 상대적으로 짧은 길이 코드가 제공되는 반면에, 상대적으로 빈번하지 않게 사용되는 칼라들에는 보다 긴 길이의 코드가 제공된다.

도7에 도시된 예의 비트플레인들은 최적의 2진 칼라 코드들의 세트를 선택하는 이점을 도시한 것이다. 제1의 2개의 비트플레인들(51, 52) 각각은 간편하게는 "1"들 및 "0"들의 형상의 직사각형들을 포함하다. 이 예는 또한, 각각의 칼라의 에리어 크기가 엔코딩 효율에 비례한다라고 추정하는 허프만의 알고리즘을 사용하여 최적의 가변 길이 엔코딩을 적용하는 것을 도시한다. 때때로, 이는 칼라들(I 및 U)의 체크보드 패턴에 의해 도시된 바와 같은 경우가 되지 않는다.

그러므로, 제2 실시예에서, 최소 또는 그보다 효율적인 압축된 화상이 성취되도록 각각의 칼라를 나타내는데 사용되는 최적의 가변 길이 2진 칼라 코드를 선택하는 것이 바람직하다. 이 제2 실시예에서, 단계(202)는 최적의 칼라 코딩이 찾아질 때까지, 대안적인 칼라 코딩 할당들을 연속적으로 시도함으로써 2진 칼라 코드들의 제1의 순수 할당을 개선시키는 것을 포함한다.

도8은 이 제2 실시예에서 사용되는 바와 같은 화상 엔코더(10)에서 가변 길이 2진 칼라 코드들의 할당을 최적화하는 바람직한 방법의 개요도이다.

단계(801)에서, 임의의 트리 형상이 결정되고 리프들에 칼라들의 초기 할당은 가령 정규 허프만 알고리즘 또는 상술된 바와 같은 이외 다른 방법을 적용함으로써 행해진다. 제1 버젼의 압축된 화상이 제1 할당을 사용하여 형성된다.

단계(802)에서, 한쌍의 리프들은 스와핑되고 엔코딩 반복된다. 스와핑된 리프들의 쌍은 동일한 레벨의 트리 또는 상이한 레벨들에 있을 수 있다. 이 결과의 압축된 화상이 보다 작으면, 새로운 할당이 유지되며, 그렇치 않다면, 사전 할당이 복구된다. 단계(802)는 이 트리 형상에 대해 더이상 개선을 행하지 않을 때까지, 리프들의 각각의 쌍에 대해 반복된다.

단계(803)는 트리 형상을 수정하고 나서, 새로운 트리 형상을 위한 단계(802)를 반복하는 것을 포함한다. 단계(803)는 소정 세트의 형상들을 통해서 트리 형상을 모핑(morphing)하는 것을 포함한다. 도5의 빈도 발생 테이블을 참조하면, 모든 발생 카운트들(즉, 픽셀들의 총수)의 합을 t라고 하고, p를 소정 범위 p_min내지 p_max예를 들어, 0 및 10 사이에서 가변되는 정수라고 하자. (t*p)/p_max의 수정자(modifier)가 각각의 발생 카운트에 가산되어, 수정된 발생 카운트를 제공한다. p=0인 경우, 표준 허프만 트리가 결정된다. p가 p_max를 향하여 증가될 때, 수정된 발생 카운트는 전체 2진 트리를 향하는 칼라들 및 트리 형상 변경들간의 주파수 차를 균일하게 한다. 각각의 트리 형상은 차례로 고려되고, 최소 압축된 화상을 발생시키는 트리 형상이 선택된다. 이 방식으로, 최적의 트리 형상 및 할당이 결정되며, 고려중인 화상(또는 화상들)에 특정하게 된다.

복수의 그레이 코드들의 세트들을 사용하여 2진 칼라 코드들을 형성하는 것이 바람직하다. 한 세트의 그레이 코드들은 가변 길이 2진 칼라 코드들의 각각의 길이에 대해 결정된다. 예를 들어, 제1 세트의 그레이 코드들은 길이 2비트들의 2진 칼라 코드들을 위하여 결정되고, 제2 세트의 그레이 코드들은 길이 3비트들의 2진 칼라 코드들을 위하여 결정되는, 등등이다. 그레이 코드들은 화상이 그레이스케일 화상인 경우와 같이 화상의 칼라들이 관계되는 경우에 특히 유용하다. 그레이 코드는 인접한 정수들이 단지 1비트 위치에서 상이하게 되는 그레이 코드 표현들을 갖도록 길이 N의 2진 스트링으로서 정수들 {0...2^{^}N-1}의 시퀀스에서 각각의 수를 표시한다. 그러므로, 정수 시퀀스를 통한 프로그레션(progression)은 한번에 단지 1비트를 플리핑(flipping)하는 것을 필요로 한다.

오리지널 칼라 화상(1)이 많은 칼라들, 예를 들어 500개의 상이한 칼라들을 사용하여 24 비트 칼라 화상을 포함하는 경우, 오리지널 화상은 개시 화상들의 세트로 분리되는 것이 바람직하다. 오리지널 화상의 R,G 및 B 칼라 성분들을 개별적인 그레이스케일 화상들로서 분리하는 것이 간편하다. 그 후, R, G 및 B 그레이스케일 화상들은 본원에 서술된 방법들을 개별적으로 사용하여 압축되는데, 즉 R 화상을 위한 엔코딩된 비트플레인들을 형성하고 나서, G 화상을 위한 비트플레인들을 형성한 후, B 화상을 위한 비트플레인들을 형성하며, 이는 압축된 화상(2)으로 순차적으로 제공된다. 디코딩 동안, 분리된 R, G, 및 B 성분들은 각각 압축해제되고 나서 재결합된다.

또 다른 선택사항으로서, 개시 화상들의 세트가 생성되는데, 이들 화상 각각은 매우 크거나 매우 상세한 오리지널 화상(1)의 상이한 에리어 부분들을 표시한다. 그 후, 보다 작거나 보다 간단한 개시 화상들의 세트 각각은 본원에 서술된 바와 같이 개별적으로 압축된다.

한 세트의 매우 간단한 개시 화상들이 한 세트의 특수 문자들 또는 아이콘들과 같이 압축되는 경우, 칼라 코딩 기준(31)의 칼라 코딩은 개시 화상들의 세트에 대해 결정되고 상기 세트내의 각각의 화상에 적용된다.

도9는 압축된 화상(2)을 생성하기 위하여 엔코더(10)에서 데이터 흐름을 개요적으로 도시한 것이다. 압축해제 동안 이 데이터 흐름은 도9의 순서도와 반대가 된다.

상술된 바와 같이, 가변 길이 코드들의 할당 및 이들을 나타내는 칼라들은 칼라 코딩 기준(31)으로서 저장된다. 가변 길이 2진 칼라 코드들은 복수의 비트플레인들을 생성시키는데 사용되는데, 이들 비트플레인들중 4개의 비트플레인들(51, 52, 53 및 54)이 도9에 도시되어 있다.

비트플레인들중 적어도 일부, 이 경우에, 비트플레인들(51, 52 및 53)은 가령 컨텍스트-모델링 및 엔트로피 엔코딩에 의해 엔코딩되어, 엔코딩된 비트들(32)의 스트림을 형성한다. 상이한 엔코딩 레벨들이 상이한 비트플레인 그룹들에 적용될 수 있다. 간단한 실시예에서, 제1 비트플레인들의 그룹이 엔코딩되는 반면에, 제2 그룹은 엔코딩되지 않은채로 있거나 보다 간단한 엔코딩을 겪는다. 제1의 n개의 비트플레인들은 제1 그룹 및 n+1번째를 형성하고, 다음의 비트플레인들은 제2 그룹을 형성하는데, 여기서 n은 소정의 정수이다. 부가적인 그룹들 및 엔코딩 변화들이 유사하게 규정될 수 있다.

컨텍스트 모델러(16)에 의해 수행되는 컨텍스트-모델링은 코딩되는 픽셀 근처의 하나 이상의 픽셀에 관계한 컨텍스트를 사용한다(이 컨텍스트는 이 비트플레인 또는 선택적으로 다른 비트플레인들에서 픽셀들을 포함한다). 바람직하게는, 컨텍스트는 엔코딩되는 픽셀 근처의 픽셀들의 세트를 선택하는 템플레이트(template)에 의해 파생되는데, 상기 세트는 소정의 형상을 갖는다. 템플레이트를 인가함으로써 리턴되는 2진 값은 "1" 또는 "0"의 2진 값을 갖는 엔코딩된 픽셀의 확률을 예측하는 테이블의 인덱스를 형성한다. 이 예측은 엔코딩되는 픽셀의 실제 값과 비교되어 차가 계산된다. 이 차가 제로이면(즉, 예측이 정확하다면), 이 비트플레인에서 엔코딩되는 픽셀 위치는 "0"의 값이 제공되며, 그렇치 않다면, (즉, 예측이 정확하지 않을 때)픽셀 위치는 "1"의 값이 제공된다. 이 컨텍스트 모델링은 많은 0들 및 소수의 1들을 갖는 비트플레인을 형성함으로써 각각의 비트플레인에서 엔트로피를 실질적으로 감소시킨다. 이로 인해, 엔트로피 엔코딩의 효율성이 개선된다. 엔트로피 엔코더(18)는 복수의 정규 허프만 코더들을 포함하여, 엔트로피 엔코딩을 적절하게 수행한다. 컨텍스트 값은 또한, 이 픽셀에 대해 사용될 코더를 결정한다. 본 발명의 실제 실시예들에서, 컨텍스트 모델링은 드문 "1"들과 함께 "0"들의 실행 길이를 생성시킨다. 그러므로, 엔트로피 엔코딩은 "0"들의 실행 길이를 나타내는 간편한 실행 길이(RL) 코딩이다.

비트플레인(54)과 같은 나중의 비트플레인들은 많은 홀들을 포함하는 경향이 있고, 컨텍스트 모델링은 데이터 값들의 코히어런스를 상당히 개선시키지 못한다. 엔코딩될 비트플레인들의 수는 소정의 깊이로 설정된다. 컨텍스트 모델링은 최대 특정 깊이까지 적용된다. 다음에, 비트플레인들은 컨텍스트 모델링되거나 엔코딩되지 않고, 제로 이상의 엔코딩되지 않은 비트플레인들은 엔코딩되지 않은 심볼들(33)의 스트림으로서 직접적으로 저장된다.

한 가지 선택사항으로서, 비트플레인들(51, 52, 53) 각각은 순차적으로 개별적으로 엔코딩된다. 그러나, 바람직한 실시예에서, 심볼들의 스트림들은 각각의 비트플레인 내에서 및/또는 개별적인 비트플레인들로부터 인터리빙된다. 이는 디코더를 시뮬레이팅함으로써 행해진다. 디코더가 엔코딩된 비트플레인 스트림들을 실행 길이 디코딩을 위한 상이한 허프만 디코더들을 호출하는 순서는 개별적인 스트림들을 인터리빙하는데 사용된다.

도10은 압축된 화상(2)의 압축해제를 위한 바람직한 방법의 개요도이다.

단계(101)는 압축된 칼라 화상의 칼라 코딩(31)을 판독하여, 가변 길이 2진 칼라 코드들의 할당 및 관련된 칼라들을 표시한다.

단계(102)는 가령 엔트로피 디코더(28) 및 컨텍스트 모델러(26)에서 엔트로피 디코딩 및 컨텍스트 모델링함으로써 복수의 비트플레인들을 포함한다. 제1 픽셀에 대해서, 제1 비트플레인의 제1 비트가 재구성된다. 이 비트가 이미 칼라를 엔코딩하면, 즉, 칼라가 단일 비트 가변 길이 2진 칼라 코드로 엔코딩되기 때문에, 칼라는 이 제1 픽셀에 대해서 결정될 수 있고 부가적인 비트플레인들은 무시되는데, 그 이유는 다음 비트플레인들이 디코딩되는 픽셀의 위치에서 홀들을 포함하기 때문이다. 다른 한편으로, 제1 비트플레인으로부터 취해진 비트가 칼라를 엔코딩하지 않으면, 하나 이상의 부가 엔코딩된 비트플레인들의 비트들은 이 비트들이 칼라를 엔코딩하거나 최종 엔코딩된 깊이가 도달될 때까지 재구성된다. 그 후, 다음 픽셀은 관련된 하나 이상의 엔코딩된 비트플레인들과 관련하여 차례로 디코딩되는데,상기 엔코딩된 비트플레인들은 상기 픽셀의 칼라를 위한 2진 칼라 코드에 비트들을 제공한다.

픽셀의 2진 칼라 코드를 위한 비트 값들이 나중 픽셀들의 컨텍스트로서 사용되기 때문에, 디코딩된 비트 값들은 어레이 내의 모든 픽셀들이 디코딩될 때까지 유지되는 것이 바람직하다.

단계(103)에서, 각각의 픽셀의 칼라들은 재구성된다. 여기서, 2진 칼라 코드는 하나 이상의 디코딩된 비트플레인 및 임의의 엔코딩되지 않은 비트플레인들로부터 취해진 상기 픽셀 위치에 대응하는 비트 위치들을 조합함으로서 얻어진다. 제1 픽셀에 대해서, 디코딩된 비트플레인들이 상기 픽셀의 완전한 2진 칼라 코드를 제공하면, 2진 칼라 코드가 결정된다. 보다 많은 비트들이 필요로 되면, 이들 비트들은 상기 픽셀을 위한 2진 칼라 코드가 완전할 때까지 엔코딩되지 않은 비트플레인들의 스트림으로부터 페치된다.

단계(104)에서, 각각의 픽셀을 위한 2진 칼라 코드는 관련된 오리지널 칼라 값으로 대체된다. 그 후, 픽셀 어레이는 압축된 화상(3)으로서 디코더의 출력을 형성한다.

컨텍스트 모델링 동안, 템플레이트는 디코딩되는 픽셀의 근처에 픽셀들의 세트를 규정하는데 사용된다. 이상적으로, 템플레이트는 모든 엔코딩된 비트플레인들에서 모든 픽셀들을 위하여 일정한 형상이 된다. 이 일정한 형상의 템플레이트는 디코더를 간단하게 한다. 도11은 일예의 템플레이트(60)를 도시하는데, 이 경우에, 현재 픽셀(P1) 근처의 13개의 픽셀들(0 내지 12)을 커버한다. 임의의 적절한 템플레이트의 크기 및 형상이 사용될 수 있다. 템플레이트의 부분이 픽셀 어레이 바깥에 있는 경우, 통상적으로 "0"의 값이 사용된다.

도12는 제1 및 제2 위치들에서 일예의 템플레이트(60)를 도시한 것이다. 템플레이트가 제1 픽셀 위치(P1)로부터 이동되어 새로운 제2 픽셀(P2)을 검사할 때, 증분적인 페치가 새로운 위치의 단지 새로운 컨텍스트 값들에 대해서 수행된다. 이 경우에, 인접 픽셀들(0, 3, 8 및 12)을 위한 컨텍스트 값들 만이 페칭하는데 필요로 된다. 제1 및 제2 픽셀 위치 간에서 중첩하는 다른 컨텍스트 값들이 유지되고 제2 위치에서 또 다시 사용된다. 이 예에서, 사전 결정된 픽셀(P1)은 픽셀(P2)을 위한 템플레이트에서 위치 0를 형성한다. 이 증분 페치는 각각의 픽셀 위치에서 컨텍스트 모델러에 필요로 되는 새로운 데이터 량을 실질적으로 감소시킨다.

도13은 디코딩 동안 사용되는 바람직한 데이터 저장 배열을 도시한 것이다. 비트플레인들을 재구성하기 위하여, 디코딩된 비트플레인 어레이가 형성되고 나서, 디코더로부터 출력 픽셀 어레이를 형성할 것이다. 각각의 픽셀에서, 제1 디코딩된 비트플레인(51)의 비트는 상기 픽셀을 위한 어레이 장소의 제1 비트 위치에 저장된다. 다음 디코딩된 비트플레인들은 동일한 장소에서 다음 비트 위치들에 저장된다. 즉, 각각의 픽셀을 위하여, 상기 픽셀을 위한 비트플레인들의 세트는 내림차순(오름차순)의 비트 순서로 단일 장소에 저장된다. 그러므로, 단일 어레이 장소를 판독하면, 비트플레인들의 완전한 세트로부터의 데이터가 결정되도록 함으로써, 디코더에서 속도를 개선시키고 메모리 액세스를 감소시킨다. 일 예로서, 도13은 각각의 장소가 최대 8비트 비트플레인 까지 저장하는 8비트 바이트인 어레이를 도시한다.다른 길이의 장소들이 원하는 경우 비트플레인 어레이에 사용될 수 있다.

칼라 화상들을 압축하는 방법 및 장치가 서술되는데, 이는 심지어 상대적으로 작고 간단한 분리된 화상들을 위하여 효율적인 화상 압축을 제공한다. 압축된 화상의 압축해제는 간단하고 비용이 저렴하다. 칼라 화상들의 압축해제를 위한 방법 및 장치가 서술되는데, 이는 시스템 자원들이 제한되는 환경에서 동작하는데 적합하다. 다른 특징들 및 장점들은 본 발명의 상술된 설명 및 실시를 통해서 명백하게 될 것이다.

본 출원에 설명된 디코더 구현방식들은 또한 본 발명의 범위를 벗어난 것에도 적용될 수 있고 이들 또한 본 발명들로서 간주될 수 있다는 점에 유의하라. 특히, 압축된 화상들을 디코딩하기 위한 디코더 구현방식들을 적용할 수 있는데, 여기서 2진 칼라 코드들은 US5,659,631에 따라서 엔코딩될 때 압축된 화상들과 같이 고정된 길이로 된다.

고정된 길이의 2진 칼라 코드들을 갖는 압축된 화상들의 유용한 디코딩은: 압축된 화상의 칼라들과 2진 칼라 코드들의 관계를 나타내는 칼라 코딩 기준을 판독하며; 상기 2진 칼라 코드들의 1비트를 각각 나타내는 하나 이상의 엔코딩된 비트플레인들을 디코딩하며; 상기 2진 칼라 코드들의 1비트를 각각 나타내는 하나 이상의 엔코딩된 비트플레인들을 디코딩하며; 상기 압축된 칼라 화상의 각각의 픽셀에 대한 2진 칼라 코드를 결정하고; 각각의 픽셀에 대한 상기 2진 칼라 코드를 관련된 칼라로 대체하는 것을 포함하는데, 상기 디코딩은 각각의 픽셀에 대해: 하나 이상의 상기 엔코딩된 비트플레인들 및 제로 이상의 엔코딩되지 않은 비트플레인들로부터 취해진 상기 픽셀 위치에 대응하는 비트 위치들을 조합함으로써 각각의 픽셀에 대한 2진 칼라 코드를 결정하는 것을 포함한다. 상기 디코딩은 엔트로피 디코딩 및 컨텍스트-모델링을 포함하는 것이 바람직한데, 여기서 템플레이트는 디코딩되는 픽셀 근처의 픽셀들의 세트를 규정하도록 사용되며, 상기 템플레이트는 상기 모든 엔코딩된 비트플레인들의 픽셀들을 위하여 일정한 형상으로 된다. 상기 디코딩은 상기 제2 위치와 중첩되는 상기 제1 픽셀 위치의 컨텍스트 값들을 유지함으로써, 제1 픽셀 위치로부터 제2 픽셀 위치로 이동될 때 컨텍스트 값들을 증분적으로 페치하는 것을 포함하는 것이 바람직하다. 비트플레인들의 디코딩 및 각각의 픽셀을 위한 2진 칼라 코드를 결정하는 것은 픽셀 어레이를 형성하는 것을 포함하는데, 여기서, 각각의 픽셀에 대해, 상기 픽셀들을 위한 디코딩된 비트플레인들의 세트가 소정 비트 순서로 단일 장소에 저장되는 것이 바람직하다.

상술된 실시예들은 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니라, 당업자는 첨부된 청구항들의 영역을 벗어남이 없이 많은 대안적인 실시예들을 설계할 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 청구범위들에서, 괄호안에 병기된 모든 참조 부호들은 청구범위를 제한하는 것이 아니다. 단어 "포함"은 청구항에 기재된 소자들 또는 단계들 이외의 다른 소자들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 본 발명은 몇몇 소자들을 포함하는 하드웨어 및 적절하게 프로그램된 컴퓨터에 의해 구현될 수 있다. 여러 수단을 열거한 장치 청구항에서, 이들 수단들 중 몇몇 수단은 동일한 하드웨어 항목으로 구현될 수 있다. 어떤 수단이 상호 다른 종속 청구항들에서 언급되었을지라도 이들 수단의 조합이 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다.

Claims (30)

1. 2진 값들의 2차원 어레이를 각각 포함하는 복수의 비트플레인들(51, 52, 53 ; bitplanes)을 생성하는 단계;

   상기 복수의 비트플레인들(51, 52, 53)을 엔코딩하는 단계를 포함하는 칼라 화상을 압축하는 방법에 있어서,

   상기 칼라 화상에서 픽셀들의 칼라들에 따라서 가변 길이의 2진 칼라 코드들의 세트를 형성하는 단계; 및,

   칼라 화상(1)에 적용되는 상기 가변 길이 2진 칼라 코드들의 각각의 비트 위치들을 나타내기 위하여 상기 복수의 비트플레인들(51, 52, 53)을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 칼라 화상 압축 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 가변 길이 2진 칼라 코드들을 각각의 칼라의 발생 빈도와 관련하여 상기 칼라 화상에 사용되는 칼라들에 할당하는 단계를 포함하는, 칼라 화상 압축 방법.
3. 제1항에 있어서, 각각의 칼라에 할당되는 상기 가변 길이 2진 코드는 허프만의 알고리즘에 의해 결정되는 칼라 화상 압축 방법.
4. 제1항에 있어서, 각각의 칼라에 할당되는 상기 가변 길이 2진 칼라 코드는정규 허프만 알고리즘에 의해 결정되는, 칼라 화상 압축 방법.
5. 제1항에 있어서, 그레이 코드들의 세트는 상기 가변 길이 2진 칼라 코드들중 적어도 한 길이에 대해 결정되는, 칼라 화상 압축 방법.
6. 제1항에 있어서, 최소의 압축된 화상이 되는 최적의 칼라 코딩이 찾아질 때까지, 2진 칼라 코드들의 제1 할당을 형성하고 나서 대안적인 칼라 코딩 할당들을 연속적으로 시도하는 단계를 포함하는, 칼라 화상 압축 방법.
7. 제1항에 있어서, (a) 상기 가변 길이 2진 칼라 코드들을 위한 제1 트리 형상 및 리프들(leaves)에 칼라들의 초기 할당을 선택하고, 제 1 압축된 화상 버젼을 형성하는 단계;

   (b) 최적의 리프 할당이 결정될 때까지, 한쌍의 리프들을 연속적으로 스와핑하고 연속적인 압축된 화상 버젼들을 형성함으로서 대안적인 리프 할당을 평가하는 단계; 및,

   (c) 상기 트리 형상을 연속적으로 수정하고 대안적인 리프 할당들을 평가하는 상기 단계(b)를 반복하여 대안적인 트리 형상들의 세트를 평가함으로써, 최적의 트리 형상 및 최적의 리프 할당을 선택하는 단계를 포함하는, 칼라 화상 압축 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 단계(c)는 상기 트리 형상을 연속적으로 모핑(morphing)함으로써 대안적인 트리 형상들의 세트 각각을 형성하는 단계를 포함하는, 칼라 화상 압축 방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 2진 칼라 코드들의 트리 구조를 규정하고 상기 칼라 화상에 사용되는 칼라들과 상기 2진 칼라 코드들의 연관을 규정하는 칼라 코딩 기준을 형성하는 단계를 포함하는, 칼라 화상 압축 방법.
10. 제1항에 있어서, 복수의 개시 칼라 화상들에 사용되는 칼라들에 따라서 상기 가변 길이 칼라 코드들을 형성하는 단계를 포함하는, 칼라 화상 압축 방법.
11. 제1항에 있어서, 오리지널 칼라 화상을 개시 화상들의 세트로 분할하는 단계를 포함하는, 칼라 화상 압축 방법.
12. 제1항에 있어서, 각각의 비트플레인은 상기 가변 길이 2진 칼라 코드들의 세트에서 한 비트 위치를 나타내는, 칼라 화상 압축 방법.
13. 제12항에 있어서, 제1 생성된 비트플레인은 상기 2진 칼라 코드들의 세트 각각의 제1 비트 위치에 대응하는 2진 값들을 나타내고, 제2 및 다음의 비트플레인들 각각은 상기 2진 칼라 코드에서 제2 및 다음 비트 위치들을 각각 나타내는, 칼라화상 압축 방법.
14. 제12항에 있어서, 하나 이상의 비트플레인들에 홀을 형성하는 단계를 포함하며, 비트 위치는 상기 세트의 가변 길이 2진 칼라 코드들중 임의의 특정 한 코드에 제공되지 않는, 칼라 화상 압축 방법.
15. 제1항에 있어서, 상기 비트플레인들의 엔코딩 단계는 컨텍스트-모델링 및 엔트로피 엔코딩을 포함하는, 칼라 화상 압축 방법.
16. 제15항에 있어서, 제로 이상의 다음 비트플레인들은 엔코딩되지 않으면서 적어도 제1 비트플레인들의 그룹을 엔코딩하는 단계를 포함하는, 칼라 화상 압축 방법.
17. 제15항에 있어서, 상기 비트플레인들을 2개 이상의 그룹들로 분할하고, 그 그룹에 대한 엔코딩 스킴으로 비트플레인들의 각각의 그룹을 엔코딩하는 단계를 포함하는, 칼라 화상 압축 방법.
18. 제16항에 있어서, 디코딩에 요구되는 순서와 관련하여 상기 엔코딩된 비트플레인들로부터 엔코딩된 심볼들을 인터리빙하는 단계를 포함하는, 칼라 화상 압축 방법.
19. 제1항의 방법에 의해 형성되는 압축된 칼라 화상 신호.
20. 칼라 화상을 압축하는 화상 엔코더에 있어서,

    압축될 오리지널 칼라 화상에 사용되는 칼라들과 가변 길이 2진 칼라 코드들을 연관시키도록 배치된 칼라 코딩 유닛(12);

    상기 2진 칼라 코드들로부터 비트플레인들의 세트를 생성시키는 비트플레인 생성기(14); 및,

    압축된 화상(2)을 형성하기 위하여 상기 생성된 비트플레인들의 세트를 엔코딩하는 비트플레인 엔코딩 유닛(16, 18)을 포함하는, 칼라 화상을 압축하는 화상 엔코더.
21. 압축된 화상을 압축해제하는 방법에 있어서,

    압축된 화상(2)의 칼라들과 가변 길이 2진 칼라 코드들의 연관을 나타내는 칼라 코딩 기준(31)을 판독하는 단계;

    상기 가변 길이 2진 칼라 코드들의 1비트를 각각 나타내는 하나 이상의 엔코딩된 비트플레인들(51, 52, 53)을 디코딩하는 단계;

    상기 압축된 칼라 화상(2)의 각각의 픽셀에 대한 상기 가변 길이 2진 칼라 코드를 결정하는 단계; 및,

    각 픽셀에 대한 상기 가변 길이 2진 칼라 코드를 관련된 칼라로 대체하는 단계를 포함하는, 압축된 화상을 압축해제하는 방법.
22. 제21항에 있어서, 상기 엔코딩된 비트플레인들을 디코딩하는 단계는 각각의 픽셀에 대해:

    상기 엔코딩된 비트플레인들(51)중 한 비트플레인들로부터 비트 값을 디코딩하는 단계: 및,

    상기 비트 값이 2진 칼라 값을 결정하면, 다음의 비트플레인들(52, 53)을 무시하고, 그렇치 않다면 상기 디코딩된 비트 값들이 2진 칼라 코드를 결정할 때까지 또는 상기 최종 엔코딩된 비트플레인(53)이 도달될 때까지 다음 비트플레인(52)으로부터 비트 값을 디코딩하는 단계를 포함하는, 압축된 화상을 압축해제하는 방법.
23. 제21항에 있어서, 각각의 픽셀에 대한 상기 가변 길이 2진 칼라 코드는 상기 하나 이상의 엔코딩된 비트플레인들(51, 52, 53) 및 제로 이상의 엔코딩되지 않은 비트플레인들(54)로부터 취해진 상기 픽셀 위치에 대응하는 비트 위치들을 조합함으로써 결정되는, 압축된 화상을 압축해제하는 방법.
24. 제21항에 있어서, 상기 엔코딩된 비트플레인(51, 52, 53)들을 디코딩하는 단계는 엔트로피 디코딩 및 컨텍스트-모델링을 포함하며, 템플레이트(60)는 디코딩되는 픽셀 근처의 픽셀 세트를 규정하도록 사용되며, 상기 템플레이트는 모든 상기 엔코딩된 비트플레인들(51, 52, 53)에서 모든 픽셀들에 대해 일정한 형상으로 되는, 압축된 화상을 압축해제하는 방법.
25. 제24항에 있어서, 상기 제2 픽셀 위치와 중첩되는 상기 제1 픽셀 위치의 컨텍스트 값들을 보유함으로써, 상기 템플레이트가 제1 픽셀 위치(P1)로부터 제2 픽셀 위치(P2)로 이동될 때 컨텍스트 값들을 증가적으로 페칭하는 단계를 포함하는, 압축된 화상을 압축해제하는 방법.
26. 제21항에 있어서, 상기 비트플레인들(51, 52, 53)의 디코딩 및 각각의 픽셀에 대한 상기 가변 길이 2진 칼라 코드를 결정하는 단계는 각각의 픽셀에 대해, 상기 픽셀을 위한 비트플레인들(51-53)의 세트가 소정의 비트 순서로 단일 장소에 저장되는 픽셀 어레이를 형성하는 단계를 포함하는, 압축된 화상을 압축해제하는 방법.
27. 압축된 칼라 화상을 압축해제하도록 배치되는 화상 디코더에 있어서,

    가변 길이 2진 칼라 코드들의 세트에 따라서 압축해제된 화상(3)의 각각의 픽셀에 칼라를 할당하도록 배치된 칼라 디코딩 유닛(22);

    복수의 비트플레인들(51, 52, 53, 54)로부터 상기 2진 칼라 코드들을 생성시키는 비트플레인 누산기(24); 및,

    압축된 화상(2)으로부터 엔코딩된 비트플레인들(51, 52, 53)의 세트를 디코딩하여 재형성하는 비트플레인 디코딩 유닛(26, 28)을 포함하는, 화상 디코더.
28. 화상 디스플레이 장치에 있어서,

    압축된 칼라 화상(2)을 저장하는 저장 장치;

    상기 압축된 칼라 화상을 압축해제하여 압축해제된 칼라 화상(3)을 형성하는 화상 디코더(20)로서, 상기 화상 디코더는 청구항 27항에 기재된 바와 같이 배치되는, 상기 화상 디코더(20); 및,

    상기 압축해제된 칼라 화상(3)을 디스플레이하는 칼라 디스플레이(25)를 포함하는, 화상 디스플레이 장치.
29. 제28항에 있어서, 상기 장치는 셀룰러 전화 장치인, 화상 디스플레이 장치.
30. 화상 압축 시스템에 있어서,

    청구항 20항에 기재된 바와 같은 화상 엔코더(10); 및,

    청구항 27항에 기재된 바와 같은 화상 디코더(20)를 포함하는, 화상 압축 시스템.