CN1320504C - 数据压缩和解压缩中的参数选择 - Google Patents

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Abstract

公开了用于在解压缩期间选择适当的参数的装置和方法。具体来说，当自适应块大小离散余弦转换压缩被用于压缩数据时，能够产生子块的不同组合。为了解压缩所述子块的不同组合，基于块大小分配信息和数据块中的数据地址来选择适当的参数。

Description

数据压缩和解压缩中的参数选择
技术领域
本发明一般涉及数据压缩，具体涉及使用自适应离散余弦转换处理所压缩的数据的解压缩。
背景技术
压缩是多媒体的关键因素。一种有效的数字压缩能够减少成本，以及提高通过任何数字通信信道所显示的视频的质量。对压缩技术的一种应用是电影业。
数十年来，电影业依赖于电影胶片的复制、发行和放映，用于分发节目资料给全国及全世界的地理位置不同的影剧院。在很大程度上，所述用于发行影片资料的方法和机制几十年都没有改变。一般地说，当前影片复制和发行的过程涉及：从质量优越的摄影机底片中生成母片(master film)拷贝，从所述母片拷贝中产生发行底片，并根据所述发行底片产生发行的拷贝胶片(print)。根据用于发行所述影片所期望的发行量的大小或拷贝数，会有更多的中间步骤或者在每个阶段所产生的多个拷贝。于是，发行的拷贝胶片(被称作“正片(positive)”)通过物理的方式被分发到各个影剧院，并且使用电影放映机而被显示。
尽管上述的发行过程行之有效，但是仍然有固有的限制。由于用于影片的胶片材料的使用以及电影媒体的带宽限制，提供高保真多声道音频节目的能力受到限制。于是，制作大量的影片副本需要很高的费用，对每个长故事片(feature length film)的每个拷贝都可能花费几百美元。还有与物理地将许多筒电影胶片分发到大量的且数目正在增加的影剧院相关联的费用、复杂度和延迟。
由此，新兴的技术正在被开发，以便为当前的电影发行问题提供替代的方法。一种这样的方法是使用卫星传输。然而，为了“实时地”传输高质量的音频/视频(AV)信号，数据速率的需求(以比特每秒)是在15亿比特每秒的级别上的。如此高的数据速率需要相当于整个卫星的容量来仅传送单个的节目，这昂贵得令人无法接受。因此，对于高质量AV资料的发行来说，卫星传输在商业上还是不可行的。
数字技术的发展又引发了这样的发行观念，由此，节目资料以数字化格式被电子地存储起来。数字化图像可以在各种磁介质或者压缩光盘上被分发，或者通过有线、光纤、无线或卫星通讯系统而被传输。这些存储介质的存储容量典型地是从大约4.5千兆字节(GB)到18GB的范围。然而，一个平均两小时的电影需要大约45GB的存储空间，所述电影具有大约40Mbps的平均压缩图像比特速率用于图像轨迹，以及具有大约8Mbps用于音频及控制信息。这样，即使采用高存储容量的DVD-ROM盘，一个两小时的电影也需要使用多个DVD-ROM盘以得到足够的容量。
为了减少用于存储高质量电子图像的数据速率需求，正在开发压缩算法。一种数字动态图像压缩技术能够在保持图像信号质量的同时提供显著的压缩，所述技术使用编码的离散余弦变换(DCT)系数数据的自适应大小的数据块以及子块。所述技术之后将被称为自适应块大小离散余弦变换(ABSDCT)方法。选择自适应块大小以使用存在的冗余用于图像数据帧中的信息。这项技术被公开于美国专利5,021,891中，标题为“AdaptiveBlock Size Image Compression Method and System(自适应块大小图像压缩方法及系统)”，其被转让给本发明的受让人，并在此引入作为参考。DCT技术也被公开于美国专利5,107,345中，标题为“Adaptive Block SizeImage Compression Method and System(自适应块大小图像压缩方法及系统)”，其被转让给本发明的受让人，并在此引入作为参考。此外，在美国专利5,452,104中讨论了结合离散四分树(quadtree)转换技术来使用ABSDCT技术，所述专利的标题为“Adaptive Block Size ImageCompression Method and System(自适应块大小图像压缩方法及系统)”，其也被转让给本发明的受让人，并在此引入作为参考。在这些专利中所公开的系统利用了内帧编码，其中图像序列的每一帧都被编码而不考虑任何其它帧的内容。
一般来说，数据流的压缩包括离散余弦变换之后的量化。此外，常常使用不同的量化参数用于不同的数据块大小。类似地，压缩数据流的解压缩包括反量化，并且不同的量化参数被用于不同的数据块大小。
在典型的离散余弦变换中，每个数据块的大小是固定的，并且同样的量化参数可以被用于各个数据块的量化和反量化。然而，如果执行ABSDCT，则数据块可以被划分为子块的不同组合用于离散余弦变换。因此，根据数据块如何被划分，不同的量化参数被用于每个数据块的量化。类似地，根据数据块如何被划分，不同的量化参数被用于每个数据块的反量化。因而，为了在解压缩期间执行反量化，对于被处理的每个数据块都需要知道适当的量化参数。
发明内容
这里所公开的实施例通过提供用于数据处理系统中的安全性的方法来处理上面所说明的需求。更具体的是，在使用自适应块大小离散余弦转换技术所压缩的数据的解压缩期间，实施例允许选择适当的量化参数。这种选择是基于数据的象素位置和块大小分配的。
在一个实施例中，设备和方法包括这样的装置，所述装置用于可变长度地解码压缩的信息，以生成可变长度解码的数据块(若干数据块)。所述设备和方法还包括这样的装置，所述装置用于使用基于块大小分配信息和所述数据块中的数据地址所选择的量化参数来反量化所述可变长度解码的数据块。所述设备和方法还可以包括这样的装置，所述装置用于对所述反量化的数据块进行反自适应块大小离散余弦转换，以恢复原始数据。这里，所述量化参数可以通过用于反量化所述可变长度解码的数据块的装置来选择。可选择的是，所述设备和方法还可以包括用于选择所述量化参数的装置。此外，所述设备和方法还可以包括这样的装置，所述装置用于基于Y和X坐标(index)系统将数据的地址解码为Y坐标和X坐标。
在另一个实施例中，指令被加载到机器可读介质上，其中第一组指令用以可变长度地解码压缩的信息以生成可变长度解码的数据块。第二组指令用以基于块大小分配信息和所述数据块中的数据地址来选择量化参数。第三组指令用以使用所选择的量化参数来反量化所述可变长度解码的数据块。
在又一个实施例中，设备包括用于显示解压缩的图像信息的装置，以及用于播放解压缩的音频信息的装置。所述设备还包括用于解码压缩的信息的装置，其中所述用于解码的装置包括图像解压缩装置和音频解压缩装置。所述图像解压缩装置被配置成能基于块大小分配信息和数据块中的数据地址，将压缩的图像信息解压缩为解压缩的图像信息。音频解压缩装置被配置成能将压缩的音频信息解压缩为解压缩的音频信息。
在另外的实施例中，设备和方法包括这样的装置，所述装置用于基于Y和X坐标系统将数据块地址解码为Y坐标和X坐标。所述设备和方法还包括用于接收块大小分配信息的装置。所述设备和方法还包括这样的装置，所述装置用于基于所述块大小分配信息以及所述Y和X坐标来选择适当的量化参数。这里，所述数据块可以是16×16的数据块，其中所述块大小分配信息包括第一比特，其指示所述16×16的数据块是否被划分为8×8的子块；第二比特，如果所述第一比特指示所述16×16的数据块被划分为8×8的子块，则每个第二比特指示相应的8×8子块是否被划分为4×4的子块；以及第三比特，如果至少一个第二比特指示所述相应的8×8子块被划分为4×4的子块，则每个第三比特指示相应的4×4子块是否被划分为2×2的子块。
附图说明
将参考下面的附图来详细描述本发明，在所述附图中相同的数字标记表示相同的单元，其中：
图1示出了数码影院系统的一个实施例；
图2示出了编码器的一个实施例；
图3A至图3D说明了用于16×16的块图像的块和子块划分的一个实施例；
图4A和图4B说明了块大小分配数据的一个实施例；
图5A至图5D示出了块大小分配数据的例子；
图6A至图6C说明了用Y-X坐标系统来表示图像象素的位置的一个实施例；
图7示出了图像压缩器的一个实施例；
图8示出了解码器的一个实施例；
图9示出了图像解压缩器的一个实施例；
图10A和10B说明了块大小分配数据排序的一个实施例；
图11A和11B说明了基于Y和X坐标的块选择的一个实施例；
图12和13示出了参数选择模块的不同实施例；以及
图14至16示出了用于选择适当参数的方法的不同实施例。
具体实施方式
一般来说，所述设备和方法允许在解压缩期间基于数据块中的象素位置来选择所述适当的量化参数。特别地，当所述自适应块大小离散余弦转换(ABSDCT)压缩被实现时，所述适当的Q-步骤值被选择用于所述子块的不同组合的反量化。同时，如果使用频率加权(frequency weighting)，则所述适当的FWM表也被选择用于反量化。
例如ABSDCT压缩技术的技术提供了“数码影院”系统的可能性。通常规定，数码影院涉及高质量影片节目的电子发行和放映，所述影片节目已经被转换为数字电子的表现形式用于存储、传送和显示的目的。数码影院系统将克服当前电影发行过程的许多限制。数字系统不会遭受胶卷影片所经历的随着时间的质量退化。此外，数字系统通过允许在所述系统自身内实现安全措施来消除影片的盗版和非法复制。而且，使用数字电子格式的影片信息的发行实际上增加了在质量不降低的情况下快速、低成本的复制的潜力。
数码影院可以包括音频/视频节目的电子产生、压缩、加密以及存储，所述节目例如是在影剧院系统、影剧院、影剧院联合体、和/或显示系统中的电影。因此，本发明适用于在多种场所下的图像和音频信息的表示，所述场所例如是影剧院、影剧院联合体、室外露天剧场、免下车影院联合体、城市礼堂、学校以及特殊的餐馆。出于说明的目的，将就影剧院或影剧院联合体来描述本发明。然而，本领域技术人员将能够很容易地理解，本发明可以被应用于其它类型的场所、系统和领域。
同样地，如这里所公开的那样，“节目(program)”指的是用于在影院、电视和/或其它显示系统和/或场所中进行显示的一个或多个影片，“影片(film)”指的是各种动的影像，其包括但不限于：整个电影或者电影的一部分、视频剪辑、广告、戏剧或者其组合。影片的图像部分可以包括单个的帧(即静止图像)、单帧静止图像的序列、或者短时间或长时间的运动图像序列。“存储介质”表示用于存储数据的一个或多个设备，包括缓存、只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存设备、数字化视频光盘(DVD)、可拆卸硬盘(RHD)和/或其它用于存储信息的机器可读介质。“机器可读介质”包括但不限于：便携式的或者固定的存储设备、光存储设备、无线信道以及各种其它能够存储、容纳、或者承载代码和/或数据的设备。“加密”指的是各种手段，所述手段使用多种加密技术中的任何一种来处理各种来源的数字数据流，以便使用利用秘密数字值(密钥)所产生的序列来扰码、覆盖或者直接加密数字流，以这种方式使得在不知道所述密钥值的情况下很难恢复所述原始数据序列。
在图1中说明了数码影院系统100的一个实施例。数码影院系统100包括两个主要的系统：至少一个中央设备或者集线器102，以及至少一个显示或者影剧院子系统104。集线器102和影剧院子系统104可以通过类似于未决的美国专利申请09/564,174和09/563,880的设计来实现，所述专利申请的申请日为2000年5月3日，并被转让给了本发明的同一受让人，其都在这里引入作为参考。
一般地，集线器102包括源产生器110，以便接收节目资料并将其转换为节目的数字版本。由编码器120使用预先选择的格式或者过程来对数字化信息进行压缩，并且通过集线器存储模块130将所述数字化信息存储在存储介质中。这里，节目资料包括图像信息和音频信息中的一个或者二者。因此，数字化信息可以包括数字化图像信息和音频信息中的一个或者二者。网络管理器140监控并发送控制信息给源产生器110、编码器120以及集线器存储模块130。数字化信息还被编码器120所加密。在这样的情况下，集线器102可选地可以包括条件访问管理器150，以提供特定的电子密钥信息，这样仅指定的场所，例如影剧院，被授权放映特定的节目和/或放映特定的次数。
需要注意的是，尽管如图1所示，源产生器110和编码器120都是集线器102的一部分，但是源产生器110和编码器120中的一个或二者可以位于分离的设施中，例如，在影片或者电视摄制的摄影棚中。同样地，一些数据不需要由源产生器110进行转换。例如，可以通过数码相机或者其它数字化信息生成设备来将数字化信息提供给编码器120。
影剧院子系统104可以包括影剧院管理器160，所述影剧院管理器160控制一个或多个礼堂模块170。每个礼堂模块170包括解码器175、放映机177和声音系统179。在影剧院管理器160的控制下，压缩的数字化信息从集线器102被接收，由解码器175所解码，由礼堂模块170通过放映机177和声音系统179来解密(如果必要)和播放。所压缩的信息可以通过存储介质而被接收，或者可以根据需要实时被发送。同样地，可以在被解码之前按照所选择的序列、大小和数据速率来准备所述压缩的信息。
典型地，输入到编码器120的数据流包括图像帧。图像帧通常可以被划分为片断(slice)，片断可以被划分为数据块，数据块可以被划分为象素，所述象素是图像的最小单元。每个图像帧包括整数数量的片断，并且每个图像片断通常表示用于一组16条连续扫描线的图像信息。在这种情况下，每数据块对应于在图像帧上的16×16个象素的块。同样地，帧可以被分解为偶数和奇数的片断，由此形成偶数半帧和奇数半帧。在一个实施例中，半帧是由解码器所处理的压缩数据信息的基本数据包。此外，图像象素一般能够以红、绿和蓝(RGB)颜色成分系统来表示。然而，由于人眼对于亮度变化较为敏感而对于色度变化不太敏感，因而YCbCr色彩空间典型地被用在视频压缩中以表示图像象素。YCbCr色彩空间是RGB成分的线性变换，其中Y是色度成分，而Cb和Cr是色彩成分。如果帧被划分为偶数/奇数帧，则图像帧将由对应于Y、Cb和Cr成分的三个偶数半帧和三个奇数半帧所组成。
在上面的描述中，片断除了能够表示16条连续扫描线之外还能够表示一组连续扫描线。同样地，具有相同或者不同数量的色彩成分的不同色彩空间可以被用于表示图像象素。然而，出于说明的目的，使用16×16个象素的块大小和YCbCr色彩空间。
图2示出了编码器200的一个实施例，所述编码器200包括：图像压缩器210、音频压缩器230和后端处理器250。当编码器200接收到数字化信息时，所述数字化图像和音频信息在进一步的处理之前可以被存储在帧缓存中(未显示)。图像压缩器210使用任何数量的压缩技术来压缩所述数字化图像信息。在一个实施例中，图像压缩器210使用在美国专利5,021,891、5,107,345和5,452,104中所描述的ABSDCT技术来压缩所述数字化图像信息。
通常，亮度和色度成分的每个被传递给块交错器(interleaver)(来显示)。在一个实施例中，如图3A至3D所示，16×16的块被提供给块交错器，所述交错器对在所述16×16的块中的图像抽样进行排序，以产生数据的块及合成子块用于DCT分解。一个16×16的DCT被应用于第一排序，四个8×8的DCT被应用于第二排序，16个4×4的DCT被应用于第三排序，以及64个2×2的DCT被应用于第四排序。DCT操作减少了图像源中固有的空间冗余。在所述DCT被执行之后，图像信号能量的大部分趋向于集中在少数DCT系数中。
对于所述16×16的块和每个子块而言，所述转换的系数被分解以确定对所述块或子块进行编码所需的比特的数量。于是，需要最小数量的比特来进行编码的块或者子块的组合被选择以表示所述图像段。例如，两个8×8的子块、六个4×4的子块和八个2×2的子块可以被选择以表示所述图像段。而后，所选择的块或子块的组合被按照顺序适当地排列。
在一个实施例中，图像压缩器210包括ABSDCT模块，所述ABSDCT模块分解所转换的系数并且选择块或者子块的组合以表示所述图像段。ABSDCT模块还生成块大小分配信息，所述块大小分配信息表示在n×n的块中的块大小分配。对于16×16的数据块，ABSDCT模块生成被称为PQR信息的数据，所述PQR信息表示在16×16的块内的块大小分配。PQR信息是可变位宽的数据，其描述16×16的块被细分到何种程度。PQR字段的R比特表示所述16×16的块是否被细分为四个8×8的块。如图4A所示，如果R位是‘0’，则所述块保持完整。在这种情况下不需要任何其它的PQR信息，并且PQR字段的长度只具有1比特。如果R比特是‘1’，则如图4B所示，所述16×16的块被细分为四个8×8的块，并且在PQR字段中将有至少四个附加比特。
附加的四个比特被称为‘Q’信息。Q的每一比特标注一个8×8的块被细分为四个4×4的块。对于所设置的Q的每一位，有四个另外的“P”的比特用以指示是否有任何4×4的块被细分为2×2的块。因此，根据16×16的块中的块大小分配，PQR数据的长度可能是1至21比特。如果每个8×8的块都被细分为2×2的块，则PQR信息的长度将会是21比特。图5A-D示出了具有相应PQR数据的16×16的数据块的例子。在图5A中，PQR＝0指示所述16×16的块没有被细分。在图5B中，PQR＝000001001指示所述16×16的块被细分为四个8×8的块，并且所述8×8的块中的一个被细分为四个4×4的块。在图5C中，PQR＝0110 0000 0101 1指示所述16×16的块被细分为四个8×8的块，所述8×8的块中的一个被细分为四个4×4的块，并且4×4的块中的两个被细分为4个2×2的块。在图5D中，PQR＝00001指示所述16×16的块被细分为四个8×8的块。
图像压缩器210还可以包括坐标模块，所述坐标模块确定坐标系统以表示在n×n的块中的图像象素的位置。一些实施例可以提供许多坐标系统，其中的一个是由坐标模块根据压缩技术来选择的。在这种情况下，编码器120和解码器175存储多个坐标系统，坐标模块将发送信号以指示所选择的坐标系统。在其它的实施例中，可以使用一个固定的坐标系统来表示图像象素位置。
图6A示出了Y-X坐标系统的一个实施例，所述Y-X坐标系统表示在具有如上所述四种排序的16×16的块内的图象象素位置。如图6B所示，四位的Y坐标和X坐标的每一个Y，X组确定了在16×16的块内的相应块或者子块的一个象限。例如，图6C示出了具有相应Y，X坐标的图像象素位置。这里，Y3和X3位确定8×8块象限，Y2和X2位确定4×4块象限，Y1和X1确定2×2象限，而Y0和X0位确定在2×2子块内的图像象素位置。
图7示出了图像压缩器700的一个实施例，所述图像压缩器700包括ABSDCT模块710、量化模块720以及可变长度编码(VLC)模块730。ABSDCT模块710使用ABSDCT技术将数字化图像信息由空间域转换为频域，并且通过相应的块大小分配信息，例如用于16×16数据块的PQR信息，产生DCT系数。量化模块720量化所述DCT系数，并且VLC 730使用可变长度编码技术来压缩所量化的DCT系数。图像压缩器700还包括坐标模块，所述坐标模块产生指示在压缩期间所使用的坐标系统的信号。
量化模块720基于所述块大小分配以及由坐标系统所确定的位置使用量化步骤(Q-步骤)来量化所述DCT系数。Q-步骤可以作为可编程的量化级别来使用并且可以由存储在存储介质中的软件(未示出)所维护。在一个实施例中，对于每种色彩成分(Y，Cb，Cr)有不同的Q-步骤值，并且对于每个块或子块大小(16×16，8×8，4×4，2×2)有不同组的Q-步骤值。此外，在一个实施例中，可以使用加权函数，例如对于人眼优选的频率加权掩码(frequency weight masks)(FWMs)来量化所述DCT系数。如果与ABSDCT结合使用，则对于每种块或子块的大小(16×16，8×8，4×4，2×2)都将会有一个不同的FWM表。将有至少三个不同组的FWM表，每一个对应于一种成分Y，Cb，Cr。
在一个实施例中，由两个乘法器实现量化。基于所述块或者子块的大小和位置，DCT系数可以乘以Q-步骤。然后，基于所述块大小分配，所述结果乘以位于FWM表的相应象素位置的频率权值。
在可变长度地编码所量化的DCT系数的过程中，VLC 730可以包括哈夫曼(Huffman)引擎，以便随着零的运转周期对非零AC系数值进行哈夫曼编码。也就是说，哈夫曼代码表示在非零AC系数之前的零的数量以及所述非零AC系数的大小(用于显示所需的最少数目的比特)。因此，所述DCT系数就运转周期而被编码，以生成零的运转周期以及随后非零AC系数的相应大小的不同配对。这里，Z字形扫描或者其它的扫描模式可以被用于增加零的运行长度。于是，表被用于基于代码出现的概率来分配代码给被不同运转周期编码的配对。短的代码被分配给出现较为频繁的配对，而较长的代码被分配给出现较不频繁的配对。哈夫曼代码被附加以AC系数的实际值并且被发送。
因此，在一个实施例中，被发送的每一个图像数据包可以包括固定长度的DC值字段、可变长度的PQR字段、以及可变数量的AC值字段。DC值字段包含无符号的DC偏移量用于象素块。PQR字段包含PQR信息，其描述16×16的象素块是否被细分为较小的块以及如何被细分的。所述字段的长度可以是1、5、9、13、17、21比特。在PQR之后，AC值字段包含被哈夫曼编码的零的运转周期以及AC系数值的大小。
再次参考图2，数字化信息的音频部分一般被传递给音频压缩器230用于压缩。音频压缩器230也可以使用任何数量的压缩技术来压缩数字化音频图像信息。而后，所压缩的数字化信息由后端处理器250所接收及处理。例如，所压缩的图像和音频信息可以使用多个已知加密技术中的任何一种而被加密。所压缩的信息可以与同步信息一起被多路复用并被打包。这里，所述同步信息允许图像和音频流信息在影剧院子系统104以对准时间方式被重放。在另一个实施例中，图像和音频信息还可以被分别对待，而不是被多路复用，并且分别地被打包。所处理图像和音频信息可以被发送到集线器存储介质130用于存储在存储介质中。
当节目被观看的时候，节目信息可以通过影剧院管理器160而被取回并被传送到礼堂模块170。每一个礼堂模块170可以在同一影剧院子系统104中处理并显示来自于其它礼堂模块170的不同节目，或者一个或多个礼堂模块170可以同时处理和显示同一节目。
在礼堂170中，所压缩的信息按需要被解密并由解码器175使用解压缩算法所解压缩，所述解压缩算法与在编码器120所使用的压缩算法相反。例如，解压缩处理可以包括可变长度解码、反量化、反ABSDCT以及去交错以合并所述DCT块。因而，解压缩的图像信息被转变为标准的视频格式用于显示(其可以是模拟格式的或者数字格式的)，并且可以被显示。音频信息也被解压缩并与图像信息一起被提供用于重放。
图8表示了解码器800的一个实施例。一般来说，解码器800处理所压缩/加密的信息，以便由放映机177在屏幕或者表面上进行可视放映并且使用声音系统179可听见地呈现出来。解码器800可以包括前端处理器(FE)810、图像解压缩器820以及音频解压缩器830。解码器800可以在一个或者多个电路卡组件上实现，并且所述电路卡组件可以安装在独立(self-contained)的封装中，所述封装被安装在放映机177之上、之内或附近。
在操作中，FE处理器810识别并分离来自于影剧院管理器160的单独的控制、图像以及音频数据包。控制数据包可以被发送到影剧院管理器160，而图像和音频数据包分别被发送到图像和音频解压缩器820和830。这里，如果多个坐标系统被实现用于压缩所述图像数据，则控制数据包可以包括指示所选坐标系统的信息。读和写操作趋向于突然发生。因此，大容量缓存可以被用于将数据平稳地从解码器175直接传送到放映机177。在一些实施例中，加密智能卡可以被实现用于传送和存储单元特定的加密密钥信息。
如果需要，图像解压缩器820执行解密，其解压缩所压缩的图像数据包并且重新组装原始图像用于在屏幕上进行显示。所述操作的输出通常向数字化影院放映机177提供标准的模拟RGB信号。所述解密和解压缩可以被实时执行，以允许实时地重放所述节目资料。
用于解压缩的处理单元可以被实现在为所述功能而配置的专用硬件中，例如在ASIC和/或一个或多个电路卡组件中。可选择的是，解压缩处理单元可以作为标准的单元和/或一般的硬件来实现，所述单元和/或硬件包括各种数字信号处理器、可编程电子设备和/或计算机，所述计算机在特定功能的软件和/或固件程序的控制下进行操作。多个ASIC可以被实现以并行地处理图像信息，从而支持高图像数据速率。
在图像解压缩器820中，所压缩的图像数据流经过图像解压缩，所述图像解压缩与在编码器120中所使用的图像压缩相对称。例如，图9示出了图像解压缩900的一个实施例，所述图像解压缩900与图7中所示的图像压缩700相对称。图像解压缩器900可以包括：可变长度解码(VLD)模块910，以解压缩所压缩的图像信息；反量化模块920，以反量化所解压缩的图像信息；以及反ABSDCT模块930，以将反量化的图像信息从频域转换到空间域，从而使得图像能够被显示。图像解压缩器900还可以包括地址解码器940以基于所述坐标系统来解码所述象素位置，以及参数选择模块950以选择适当的量化参数。
所述VLD模块910对所压缩的图像信息进行可变长度解码以产生可变长度解码的数据块。反量化模块920执行反量化。由于在图像压缩器700中的量化是基于块大小分配信息的，因此，在图像解压缩器900的反量化也是基于块大小分配的。特别地，所述块大小分配和在n×n的块中的数据的地址被用于确定所述适当的Q-步骤。此外，如果在图像压缩器700中的量化是使用加权函数来实现的，则所述块大小分配信息和数据地址被用于确定所述适当的FWM表。
尽管图9所示的地址模块940和参数选择模块950是与反量化模块920分开来实现的，然而，所述地址模块940和参数选择模块950中的一个或者二者可以作为所述反量化模块920的一部分来实现。可选择的是，所述地址模块940和参数选择模块950可以与所述反量化模块920合并起来，以及与所述量化模块930分开来实现。同样地，所述地址模块940和参数选择模块950中的一个或者二者可以通过软件、固件或者软件、固件及硬件的结合来实现。
此外，反量化可以通过两个乘法器来实现。所述数据位置和块大小分配信息首先被用于选择所述反Q-步骤值。第一乘法器将所述数据乘以所述Q-步骤值。同时，所述数据位置和块大小分配信息还被用于选择适当的FWM表以及查找第二反量化乘法器。而后，第二乘法器将所述第一相乘的结果乘以所述FWM值。
在一个实施例中，地址解码器940基于就图6A至图6C所描述的Y-X坐标系统来解码所述数据的地址。因此，量化参数(若干量化参数)的选择是基于所述Y-X坐标系统和块大小分配信息的。例如，对于16×16的块数据，所述Y坐标和X坐标被用于基于所述数据位置来确定变量PQR值，并且所述变量PQR值被用于选择所述适当的Q-步骤和FWM表。图10A和10B示出了基于由地址解码器940所解码的数据位置对PQR比特Q0到Q3以及P0到P3进行排序的一个实施例，而图11A和图11B示出了基于所述Y坐标和X坐标的8×8和4×4的块的选择的一个实施例。
如所示的那样，Q0对应于(Y3，X3)＝(0，0)，Q1对应于(Y3，X3)＝(0，1)，Q2对应于(Y3，X3)＝(1，0)而Q3对应于(Y3，X3)＝(1，1)。P0-0、P0-1、P0-2和P0-3分别对应于在(Y3，X3)＝(0，0)时，(Y2，X2)＝(0，0)、(0，1)、(1，0)和(1，1)。类似地，P1-0、P1-1、P1-2和P1-3分别对应于在(Y3，X3)＝(0，1)时，(Y2，X2)＝(0，0)、(0，1)、(1，0)和(1，1)；P2-0、P2-1、P2-2和P2-3分别对应于在(Y3，X3)＝(1，0)时，(Y2，X2)＝(0，0)、(0，1)、(1，0)和(1，1)；而P3-0、P3-1、P3-2和P3-3分别对应于在(Y3，X3)＝(1，1)时，(Y2，X2)＝(0，0)、(0，1)、(1，0)和(1，1)。
基于所述Y-X坐标系统，所述地址解码器940确定Y-X坐标用于16×16的块数据中的象素位置的每个。所述参数选择模块950从地址解码器接收所述Y-X坐标，并且还接收用于所述16×16的块的PQR信息。使用所述Y-X坐标和PQR信息，所述参数选择模块950确定PQR值并且选择适当的Q步骤和FWM表。然后，所述反量化模块920可以使用所选择的Q-步骤和频率加权值来量化所解压缩的图像数据。
图12示出了参数选择模块1200的一个实施例，所述参数选择模块1200包括多路复用器(MUXs)1210～1260以及阵列1270。图13示出了参数选择模块1300的另一个实施例，所述参数选择模块1300包括多路复用器(MUXs)1310～1330以及阵列1370。在参数选择模块1200和1300中，所述阵列1270和阵列1370每一个都包括这样的字段，所述字段表示Q0到Q3比特以及对于每一个Q0到Q3比特的P0到P3比特。在一个实施例中，阵列1270和1370的值最初被设置为缺省值，例如零。一旦接收到PQR信息，所述参数选择模块1200和1300就将所述PQR信息存储在相应的字段中。同样地，所述变量PQR值的第一值或者R值是来自于PQR信息的R比特。此外，所述MUX 1210和MUX 1310分别基于所述Y3和X3坐标来选择所述变量PQR值的第二值或Q值。
在参数选择模块1200中，所述MUX 1220至1250每个都基于所述Y2和X2坐标来选择P比特。而后，所述变量PQR值的第三值或P值由MUX 1260基于所述Y3和X3坐标来选择。可选择的是，在参数选择模块1300中，对应于P0、P1、P2或P3中的一个的一组P比特是由MUX 1320基于Y3和X3坐标所选择的。然后，所述第三值或P值是由MUX 1330基于所述Y2和X2坐标所选择的。
图14示出了方法1400的一个实施例，所述方法1400用于为16×16的数据块中的数据位选择适当的量化参数。方法1400包括基于所述Y-X坐标确定变量PQR值(1410)，以及基于所述变量PQR值选择量化参数(1450)。R值是直接从所述PQR信息的第一比特或R比特所选择的(1412)。Q值是由MUX 1210基于Y3和X3坐标所选择的(1414)。例如，如果(Y3，X3)＝(0，1)，则选择来自于Q1字段的值。然后，基于Y3，X3和Y2，X2坐标(1416)来选择P值。
在一个实施例中，MUX 1220至1250每一个都基于Y2和X2坐标从P字段中选择值。例如，如果(Y2，X2)＝(1，1)，则MUX 1220至1250每一个都将分别从P0-3、P1-3、P2-3和P3-3字段中选择值。然后，由MUX1260基于Y3和X3坐标从MUX 1220至1250的一个中选择P值。例如，对于(Y3，X3)＝(0，1)，选择来自于MUX 1230的P1-3。在第二实施例中，由MUX 1320基于Y3和X3坐标来选择一组P值。例如，如果(Y3，X3)＝(0，1)，则对应于P1的P值被选择，并且来自于P1-0、P1-1、P1-2和P1-3字段的值将被输出。而后，由MUX 1330基于Y2和X2坐标从P字段的一个中选择P值。例如，对于(Y2，X2)＝(1，1)，选择来自于P1-3的值。
其后，所述适当FWM表和Q-步骤的选择可以如下面那样实现。如果PQR＝000，则16×16的参数被选择(1452和1454)。如果PQR＝001，则8×8的参数被选择(1456和1458)。如果PQR＝011，则4×4的参数被选择(1460和1462)。否则，2×2的参数被选择(1464)。
图15示出了方法1500的另一个实施例，所述方法1500用于为16×16的数据块选择适当的量化参数。这里，所述量化参数可以是如上所述的Q-步骤或者Q-步骤和FWM表。对于16×16的块中的每个象素数据，确定是否R＝0(1510)。如果R的值＝0，则选择16×16的FWM表和Q-步骤(1520)。如果R的值≠零，则获得对应于Y3和X3的Q比特(块1530)，并且确定是否所获得的Q值＝0(1540)。如果Q值＝0，则选择8×8的FWM表和Q步骤(1550)。如果Q值≠0，则对应于Y2和X2的P比特被获得(1560)，所述Y2和X2用于与Y3和X3相对应的象限，并且确定是否所获得的P值＝0(1570)。如果P值＝0，则选择4×4的FWM表和Q步骤(1580)。否则，选择2×2的FWM表和Q-步骤(1590)。
可选择的是，图16示出了方法1600的另一个实施例，所述方法1600用于为16×16的块数据选择适当的量化参数的。如在方法1500中的那样，量化参数可以是Q-步骤或者Q-步骤和FWM表。同样地，在所述实施例中，存储介质被用于存储为象限或者子块所确定的FWM表和/或Q-步骤值。首先，确定所述数据是否是所述图像块的第一象素数据(块1610)。如果所述数据是第一象素数据，则确定是否R＝0(块1615)。如果R＝0，则16×16的FWM表和Q-步骤被选择并被存储在存储介质中用于在16×16的块的剩余数据中使用(块1620)。如果所述数据不是第一象素数据或者如果R≠0，则确定对于所述数据的象素位置而言所述参数是否是已知的(块1625)。如果是已知的，则选择所述已知的参数(块1630)。这里，所述存储介质被检查以确定参数选择是否已经被存储用于相应的象素位置。在一个实施例中，所述存储介质可以是查找表。
如果所述参数是未知的，则使用Y3和X3坐标来确定所述数据的象素位置所在的8×8象限或者子块(块1635)。如果相应的Q＝0，则8×8的FWM表和Q-步骤被选择，并且被存储用于在相应8×8象限中的保留数据(块1640和1645)。如果Q≠0，则使用Y2，X2以及Y3，X3坐标来确定所述数据的象素位置所在的4×4象限或子块(块1650)。如果相应的P＝0，则4×4的FWM表和Q-步骤被选择并且被存储用于在相应4×4象限中的保留数据(块1655和1660)。如果P≠0，则2×2的FWM表和Q-步骤被选择并被存储用于在4×4象限的相应2×2象限或者子块中的数据(块1665)。
因此，可以基于数据的象素位置和块大小分配来选择适当的量化参数。由此，图像解压缩器900可变长度地解码所压缩的数据，并使用适当的量化参数对其进行反量化。在反量化之后，反ABSDCT被执行以恢复原始图像数据。
所解压缩的图像数据经过数字到模拟的转换，并且所述模拟信号被输出到放映机177。可选择的是，数字接口可以被用于传送解压缩的数字图像数据给放映机177，从而避免了对数模转换处理的需要。音频解压缩器830在需要时执行解密并且重新组装原始的音频，用于在影剧院的扬声器或者音频声音模块179上播放出来。所述操作的输出可以提供标准的行级别(line level)的音频信号给声音模块179。类似于图像解压缩器820，通过与在中央集线器102用于音频压缩的算法相对称的算法来进行音频的解压缩。如前面所讨论的那样，音频和数据的轨迹可以在时间上与图像节目同步，或者可以异步地呈现出来，而没有直接的时间同步。
应该注意的是，前述的实施例仅仅示例性的，而不能被解释为对本发明的限制。例如，本发明可以通过硬件、软件、固件或者其任意组合来实现。当以软件或者固件来实现的时候，本发明的单元是执行必要任务的程序代码或者代码段。代码段可以表示过程、功能、子程序、程序、例行程序、子例行程序、模块、软件包、类、或者指令、数据结构或程序语句的任何组合。代码段可以通过传递和/或接收信息、数据、变元、参数或存储器内容而被耦合到另外的代码段或者硬件电路。信息、变元、参数、数据等可以通过任何合适的方式被传递、转发或发送，所述方式包括存储器共享、消息传递、令牌传递、网络传输等。
程序代码或者代码段可以被存储在机器可读介质中，例如处理器可读介质或者计算机程序产品中，或者，其可以通过在载波中所体现的计算机数据信号或通过由传输介质或通信链路上的载波所调制的信号来发送。机器可读介质或者处理机可读介质可以包括任何这样的介质，所述介质能够以机器(处理器、计算机等)可读且可执行的形式来存储或者传输信息。机器/处理器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、只读存储器(ROM)、闪存、可擦除可编程ROM(EPROM)、软盘、压缩光盘CD-ROM、以及光盘、硬盘、光纤介质、射频链路。计算机数据信号可以包括在传输媒介上所传播的各种信号，所述传输媒介例如是电子网络信道、光纤、空气、电磁、RF链路等。代码段可以通过网络而被下载，所述网络例如是英特网、内联网等。
另外，重放模块173和解码器175可以被集成到单个的重放-解码器模块中。编码可以包括其它处理，例如差分四分树转换。在这种情况下，解码将包括反差分四分树转换。同样地，除了0之外的比特值1可以被用于在PQR信息中指示块被细分。类似地，X坐标和Y坐标的比特值可以被反转。此外，尽管本发明是参考n×n的数据块而被描述的，但是，本发明也适用于n×m的块，其中n≠m。而且，如果所述参数取决于数据块大小，其中有不同的数据块大小，则本发明适用于除了量化参数之外的参数的选择。
因此，本发明的描述旨在举例说明而不是为了限制权利要求的范围。这样，本发明的教导能够很容易地应用于其它类型的装置，并且许多选择、修改以及变形对本领域技术人员来说是显而易见的。

Claims (16)

1.一种方法，包括：
可变长度地解码压缩的信息以生成可变长度解码的数据块；
基于块大小分配信息和所述数据块中的数据地址来选择量化参数；
使用所选择的量化参数来反量化所述可变长度解码的数据块；以及
解码所述数据块中的所述数据的所述地址，并且基于所述块大小分配信息和所述数据的所述解码的地址来选择所述量化参数，其中，解码所述数据的所述地址包括基于Y和X坐标系统将所述数据的所述地址解码为Y坐标和X坐标。
2.一种装置，包括：
用于可变长度地解码压缩的信息以生成可变长度解码的数据块的装置；
用于基于块大小分配信息和所述数据块中的数据地址来选择量化参数的装置；
用于使用所选择的量化参数来反量化所述可变长度解码的数据块的装置；以及
用于解码所述数据块中的所述数据的所述地址的装置，
其中，用于选择所述量化参数的装置基于所述块大小分配信息和所述数据的所述解码的地址来选择所述量化参数，
其中，用于解码的所述装置基于Y和X坐标系统将所述数据解码为Y坐标和X坐标。
3.一种装置，包括：
放映机，被配置成能显示解压缩的图像信息；
声音系统，被配置成能播放解压缩的音频信息；
被耦合到至少一个所述放映机的解码器，所述解码器包括：
被耦合到所述声音系统的音频解压缩器，所述音频解压缩器被配置成能将压缩的音频信息解压缩为所述解压缩的音频信息；以及
被耦合到所述放映机的图像解压缩器，所述图像解压缩器被配置成能基于块大小分配信息和数据块中的数据地址将压缩的图像信息解压缩为解压缩的图像信息，所述图像解压缩器包括：
可变长度解码器，被配置成能可变长度地解码所述压缩的信息并生成可变长度解码的数据块；
被耦合到所述可变长度解码器的反量化模块，所述反量化模块被配置成能使用基于所述块大小分配信息和所述数据块中的所述数据地址所选择的量化参数来反量化所述可变长度解码的数据块；
被耦合到所述反量化模块的反自适应块大小离散余弦转换模块，所述反自适应块大小离散余弦转换模块被配置成能将所述反量化的数据反离散余弦转换为所述解压缩的图像信息；以及
被耦合到所述可变长度解码器的地址解码器，所述地址解码器被配置成能解码所述数据块中的所述数据的所述地址，其中，所述地址解码器基于Y和X坐标系统将所述数据的所述地址解码为Y坐标和X坐标。
4.一种装置，包括：
用于显示解压缩的图像信息的装置；
用于播放解压缩的音频信息的装置；
用于将压缩的音频信息解压缩为所述解压缩的音频信息的装置；以及
用于基于块大小分配信息和数据块中的数据地址将压缩的图像信息解压缩为所述解压缩的图像信息的装置，该图像解压缩装置包括：
用于可变长度地解码压缩的信息并生成可变长度解码的数据块的装置；
用于基于所述块大小分配信息和所述数据块中的所述数据地址来选择量化参数的装置；
用于使用所选择的量化参数来反量化所述可变长度解码的数据块的装置；
用于将所述反量化的数据反离散余弦转换为解压缩的图像信息的装置；以及
用于解码所述数据块中的所述数据的所述地址的装置，其中，用于解码的所述装置基于Y和X坐标系统将所述数据的所述地址解码为Y坐标和X坐标。
5.一种方法，包括：
基于Y和X坐标系统将数据块的地址解码为Y坐标和X坐标；
接收块大小分配信息；以及
基于所述块大小分配信息以及所述Y坐标和X坐标来选择适当的量化参数。
6.根据权利要求5的方法，其中，所述数据块是16×16的数据块，并且其中，所述块大小分配信息包括：
第一比特，指示所述16×16的数据块是否被划分为8×8的子块；
第二比特，如果所述第一比特指示所述16×16的数据块被划分为8×8的子块，则每个第二比特指示相应的8×8的子块是否被划分为4×4的子块；以及
第三比特，如果至少一个第二比特指示所述相应的8×8的子块被划分为4×4的子块，则每个第三比特指示相应的4×4的子块是否被划分为2×2的子块。
7.根据权利要求6的方法，其中，选择所述适当的量化参数包括：
基于所述块大小分配信息以及Y坐标和X坐标来确定变量值；以及
基于所确定的变量值来选择所述量化参数。
8.根据权利要求7的方法，其中，确定所述变量值包括：
确定所述变量值的第一值作为所述块大小分配信息的所述第一比特；
如果所述块大小分配信息包括第二比特，则基于所述Y坐标和X坐标来选择所述块大小分配信息的所述第二比特中的一个作为所述变量值的第二值，否则选择缺省值作为所述变量值的所述第二值；以及
如果所述块大小分配信息包括第三比特，则基于所述Y坐标和X坐标来选择所述块大小分配信息的所述第三比特中的一个作为所述变量值的第三值，否则选择缺省值作为所述变量值的所述第三值。
9.根据权利要求6的方法，其中，选择所述适当的量化参数包括：
确定所述第一比特是否是某个比特值；
如果所述第一比特是某个比特值，则选择16×16的参数，否则确定为所述8×8的子块，其中所述数据是基于所述Y坐标和X坐标而被定位；
确定对应于所述8×8的子块的所述第二比特是否是某个比特值；
如果所述第二比特是某个比特值，则选择8×8的参数，否则确定为所述4×4的子块，其中所述数据是基于所述Y坐标和X坐标而被定位；
确定对应于所述4×4的子块的所述第三比特是否是某个比特值；以及
如果所述第三比特是某个比特值，则选择4×4的参数，否则选择2×2的参数用于所述4×4的子块中的所述2×2的子块。
10.根据权利要求6的方法，其中，选择所述适当的量化参数包括：
确定所述第一比特是否是某个比特值；
如果所述第一比特是某个比特值，则选择并存储16×16的参数用于所述16×16的块，否则确定对于所述数据块中的所述数据位置而言所述量化参数是否是已知的；
如果对于所述数据位置而言所述量化参数不是已知的，则确定为所述8×8的子块，其中所述数据是基于所述Y坐标和X坐标而被定位的；
确定对应于所述8×8的子块的所述第二比特是否是某个比特值；
如果所述第二比特是某个比特值，则选择并存储8×8的参数用于所述8×8的子块，否则确定为所述4×4的子块，其中所述数据是基于所述Y坐标和X坐标而被定位的；
确定对应于所述4×4的子块的所述第三比特是否是某个比特值；以及
如果所述第三比特是某个比特值，则选择并存储4×4的参数用于所述4×4的子块，否则选择并存储2×2的参数用于所述4×4的子块中的所述2×2的子块。
11.一种装置，包括：
用于基于Y和X坐标系统将数据块的地址解码为Y坐标和X坐标的装置；
用于接收块大小分配信息的装置；以及
用于基于所述块大小分配信息以及所述Y坐标和X坐标来选择适当的量化参数的装置。
12.根据权利要求11的装置，其中，所述数据块是16×16的数据块，并且其中所述块大小分配信息包括：
第一比特，指示所述16×16的数据块是否被划分为8×8的子块；
第二比特，如果所述第一比特指示所述16×16的数据块被划分为8×8的子块，则每个第二比特指示相应的8×8的子块是否被划分为4×4的子块；以及
第三比特，如果至少一个第二比特指示所述相应的8×8的子块被划分为4×4的子块，则每个第三比特指示相应的4×4的子块是否被划分为2×2的子块。
13.根据权利要求12的装置，其中，用于选择所述适当的量化参数的所述装置包括：
用于基于所述块大小分配信息以及所述Y坐标和X坐标来确定变量值的装置；以及
用于基于所确定的变量值来选择所述量化参数的装置。
14.根据权利要求13的装置，其中，用于确定所述变量值的所述装置包括：
确定所述变量值的第一值作为所述块大小分配信息的所述第一比特；
这样的装置，所述装置用于如果所述块大小分配信息包括第二比特，则基于所述Y坐标和X坐标来选择所述块大小分配信息的所述第二比特中的一个作为所述变量值的第二值，否则选择缺省值作为所述变量值的第二值，以及
这样的装置，所述装置用于如果所述块大小分配信息包括第三比特，则基于所述Y坐标和X坐标来选择所述块大小分配信息的所述第三比特中的一个作为所述变量值的第三值，否则选择缺省值作为所述变量值的所述第三值。
15.根据权利要求12的装置，其中，用于选择所述适当的量化参数的所述装置包括：
用于确定所述第一比特是否是某个比特值的装置；
这样的装置，所述装置用于如果所述第一比特是某个比特值，则选择16×16的参数，否则确定所述8×8的子块，其中所述数据是基于所述Y坐标和X坐标而被定位的；
用于确定对应于所述8×8的子块的所述第二比特是否是某个比特值的装置；
这样的装置，所述装置用于如果所述第二比特是某个比特值，则选择8×8的参数，否则确定所述4×4的子块，其中所述数据是基于所述Y坐标和X坐标而被定位的；
用于确定对应于所述4×4的子块的所述第三比特是否是某个比特值的装置；
这样的装置，所述装置用于如果所述第三比特是某个比特值，则选择4×4的参数，否则选择2×2的参数用于所述4×4的子块中的2×2的子块。
16.根据权利要求12的装置，其中，选择所述适当的量化参数包括：
用于确定所述第一比特是否是某个比特值的装置；
这样的装置，所述装置用于如果所述第一比特是某个比特值，则选择并存储16×16的参数用于所述16×16的块，否则确定对于所述数据块中的所述数据位置而言所述量化参数是否是已知的；
这样的装置，所述装置用于如果对于所述数据位置而言所述量化参数不是已知的，则确定所述8×8的子块，其中所述数据是基于所述Y坐标和X坐标而被定位的；
用于确定对应于所述8×8的子块的所述第二比特是否是某个比特值的装置；
这样的装置，所述装置用于如果所述第二比特是某个比特值，则选择并存储8×8的参数用于所述8×8的子块，否则确定所述4×4的子块，其中所述数据是基于所述Y坐标和X坐标而被定位的；
用于确定对应于所述4×4的子块的所述第三比特是否是某个比特值的装置；以及
这样的装置，所述装置用于如果所述第三比特是某个比特值，则选择并存储4×4的参数用于所述4×4的子块，否则选择并存储2×2的参数用于所述4×4的子块中的所述2×2的子块。
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