CN100559882C - 影像处理装置与方法 - Google Patents
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Abstract
一种影像处理装置。该装置包括一影像输入装置、一外部存储器以及一编码器。影像输入装置用于撷取一影像，外部存储器储存该影像，编码器压缩外部存储器中储存的影像，编码器更包括一动态影像压缩单元、一静态影像压缩单元以及一记录单元。动态影像压缩单元压缩该影像而成为一压缩动态影像。静态影像压缩单元压缩该影像而成为一压缩静态影像。记录单元记录所述的压缩影像。当该影像输入装置撷取的影像需要做动态与静态压缩时，上述编码器同时对所述的影像进行动态与静态压缩。
Description
技术领域
本发明是有关于一种视频信号处理方法，且特别有关于一种影像处理方法，其可利用不同编码方法压缩一个视频数据串流以产生静态影像及动态影像。
背景技术
动画标准组织(Moving Picture Expert Group，以下简称为MPEG)的基本原理是使用多张联合图像专家团体(Joint Photographic Experts Group，以下简称为JPEG)图像文件，经过压缩后依照编排的顺序连续显示在显示器上，以人类的眼力速度来看，画面就像是连续的动态影片效果，JPEG图像文件是将影像以破坏性压缩，压缩后无法还原，所以在影像上多少会失真。MPEG-1/2/4标准包含动态影像(Moving Picture)也即有关视频信号(video)以及包括语音(speech)的一般音频信号(General Audio)编译码技术，其主要应用在VCD、DVD、MP3、DAB、DTV及数字摄影机等产品。而JPEG则是以静态影像(Still Image)的编译码技术为主，它是数码相机目前通用的格式标准。以下针对MPEG与JPEG标准的编码技术做更进一步的描述。
JPEG(ISO 10918)是针对静态自然影像(含灰阶或是彩色)的压缩需求，由国际性的组织组成Joint Photographic Experts Group于1992年制订完成，其包括数据遗失式处理(Lossy Process)(它为以离散余弦转换为基础的模式为基础(DCT-based))与无数据遗失式处理(Lossless Process)(它为以预测模式为基础(Prediction-based))。此外，JPEG标准中制定了四个不同的压缩模式，包括序向式以离散余弦转换为基础的模式(Sequential DCT-based Mode，BaselineJPEG)、渐进式以离散余弦转换为基础的模式(Progressive DCT-based Mode)、无失真模式(Lossless Mode)以及层次式模式(Hierarchical Mode)。
就序向式以离散余弦转换为基础的模式(Sequential DCT-based Mode，Baseline JPEG)来说，此种压缩系统属有损耗(Lossy)压缩，其以DCT为基础，适用于大多数的压缩应用。影像会先被切割成8x8画素的区块，由左到右、上到下做影像处理，例如对各区块做二维DCT。8x8区块的DCT系数于是被量化、编码、并将之输出。
就渐进式以离散余弦转换为基础的模式(Progressive DCT-based Mode)来说，此种压缩技术与序向式模式相似，不过被量化的DCT系数会先被储存在一个缓冲器中。储存在缓冲器的DCT系数会以多扫描程序被编码。在每次扫描中，被量化的DCT系数会以光谱选择(spectral selection)或连续估计(successiveapproximation)被部份编码。光谱选择是先将被量化的DCT系数分为多个光谱频带，而在每次的扫描中，将一个特定频带编码。连续估计则是先编码被量化系数的几个最高位，下一次扫描时，再编码下几个较低位。渐进式模式以BaselineCoding System为基础，并加上更高精确度及渐进式的编码技巧，可适用于实时系统的影像传输。
就无失真模式(Lossless Mode)来说，此种系统不使用DCT-based的压缩，因此可提供无失真(Lossless)可逆的压缩。就层次式模式(Hierarchical Mode)来说，此系统通过降低取样频率的技术来产生不同分辨率的图片，每张图片可再使用Baseline或Lossless系统来进行影像编码。
视频信号串流是由一连串的视频信号画框所组成，且每一个画框为一静态画框。视频信号播放器可播放依序播放画框，其通常是以每秒30个画框的速率在播放。画框可分割为16x16像素的宏区块(Macro Block)，而每一个宏区块是由四个8x8的亮度区块与二个8x8的色度区块。宏区块为动态预测压缩的基本单位，且可用于DCT压缩。
MPEG格式的视频数据主要是由三种不同的画框所组成，分别为独立画框(Intra-Frame，I-frame)、预测画框(Predicted-Frame，P-frame)、以及双向预测画框(Bidirectional-Frame，B-frame)。I画框为不参考过去历史数据进行压缩的静止画框，其在压缩过程中和其它画框没有关联性。P画框是参考前一张参考画框(I或P画框)进行压缩而得。P画框中每一个宏区块可以被编码成框内(intra)或框间(inter)宏区块。框内宏区块类似I画框中的宏区块，不参考其它画框而被编码。B画框的压缩过程类似P画框，但其是参考前一张参考画框、后一张参考画框、或是前后两张参考画框进行压缩而得。参考画框可以是I或P画框。由上可知，I画框不需参考其它画面即可独立译码，P画框必须在前一张参考画框解出之后以为依据进行译码，B画框则必须在前一张参考画框和后一张参考画框都解出来之后才能据以进行译码，所以构成视频数据的位串流数据(bitstream)的存放顺序和实际播放顺序将会有所不同。要注意的是，B画框本身并不会被别的画框拿来当做参考画面。除了I、P、B画框以外，另外又有PB(或IB)画框与空的Pe画框(Empty P frame，Pe-frame)。一个PB(IB)画框包含了一个P(或I)画框和一个B画框，若拆解开来，PB(IB)画框中的P(或I)画框和一个B画框与独立的P(或I)画框和B画框的压缩运作原理是一致的，唯在系统层会将PB(或IB)画框视为同一个画框在同一个时间点输入。Pe画框是指不包含影像数据的画框。
如上所述，MPEG与JPEG影像具有不同的分辨率与档案格式，利用不同的处理方法进行编码与译码，且传统上是使用各自的缓冲区进行编码与译码。一般而言，JPEG编码器编码所得的影像分辨率比MPEG编码器编码所得的影像分辨率高，并且比MPEG编码器对影像多执行其它处理，如改变分辨率或套用特殊的色彩模式，以致若要在一多媒体装置同时处理MPEG与JPEG影像是有困难的。
因此，本发明提供了一种影像处理装置与方法，以解决上述问题。
发明内容
基于上述目的，本发明实施例揭示了一种影像处理装置。该装置包括一影像输入装置、一外部存储器以及一编码器。影像输入装置用于撷取一影像。外部存储器储存该影像。编码器压缩外部存储器中储存的影像，其更包括一动态影像压缩单元、一静态影像压缩单元以及一记录单元。动态影像压缩单元压缩该影像而成为一压缩动态影像。静态影像压缩单元压缩该影像而成为一压缩静态影像。记录单元记录所述的压缩动态影像和所述的压缩静态影像。当影像输入装置撷取的影像需要做动态与静态压缩时，上述编码器同时对所述的影像进行静态与动态压缩，且所述的动态影像压缩单元和所述的静态影像压缩单元可分别独立动作。
本发明实施例更揭示了一种影像处理方法。首先，撷取用于动态压缩、静态影像或动静态同时压缩的一影像，并且将该影像储存于一存储器中。当执行动态影像压缩时，压缩自该存储器取得的影像而成为一动态压缩影像。当执行静态影像压缩时，压缩自该存储器取得的影像而成为一静态压缩影像。当执行动态与静态影像压缩时，压缩自该存储器取得的影像而成为一动静态压缩影像，且所述的动态影像压缩和所述的静态影像压缩可分别独立动作。执行完上述影像压缩操作后，记录所述的动态压缩影像和所述的静态压缩影像。
附图说明
图1为显示本发明实施例的影像处理装置的架构示意图，其利用一共享硬件执行MPEG与JPEG影像压缩。
图2为显示根据图1所得的输入影像顺序与对应的输出影像顺序的示意图。
图3为显示画框缓冲器的架构示意图。
图4为显示本发明另一实施例的影像处理装置的架构示意图。
图5为显示根据图4所得的输入影像顺序与对应的输出影像顺序的示意图。
图6为显示本发明另一实施例的影像处理装置的架构示意图。
图7为显示本发明实施例的影像处理方法的步骤流程图。
附图标号：
10～影像处理装置； 100～编码器；
110～影像输入装置； 120～外部存储器；
1201..1205～画框空间； 130～第一缓冲器；
140～动态影像压缩单元；
150～第二缓冲器； 160～静态影像压缩单元；
170～记录单元； 40～影像处理装置；
400～编码器； 410～影像输入装置；
420～外部存储器； 430～缓冲器；
440～动态影像压缩单元；
460～静态影像压缩单元；
470～记录单元； 60～影像处理装置；
600～编码器； 610～影像输入装置；
615～第一影像处理器； 620～外部存储器；
630～缓冲器； 640～动态影像压缩单元；
650～第二影像处理器； 660～静态影像压缩单元；
670～记录单元。
具体实施方式
为了让本发明的目的、特征、及优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图示图l至图7，做详细的说明。本发明说明书提供不同的实施例来说明本发明不同实施方式的技术特征。其中，实施例中的各组件的配置是为说明之用，并非用于限制本发明。且实施例中图式标号的部分重复，是为了简化说明，并非意指不同实施例之间的关联性。
本发明实施例揭示了一种影像处理装置及其处理方法。
图1为显示本发明实施例的影像处理装置的架构示意图，其利用共享硬件执行MPEG与JPEG影像压缩。
一影像处理装置10包括一编码器100、一影像输入装置110与一外部存储器120。外部存储器120可为一画框缓冲器，用于储存一或多张画框。外部存储器120也可为一可分离存储器(Separable Memory)，例如，一动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)或一嵌入式存储器。在本发明实施例中，存储器120虽为一“外部”存储器，该“外部”用语并非用于限定存储器120设置的位置。编码器100更包括第一缓冲器(又可称之为区块缓冲器)130、动态影像压缩单元140、第二缓冲器(又可称之为区块缓冲器)150、静态影像压缩单元160以及记录单元170。当影像输入装置(例如，具有录像或照像功能的数字装置或如一缆线接收数据之用于编码的接口)110取得影像时，将取得的影像储存在外部存储器120中。
当影像输入装置110经由录像取得影像时，通过外部存储器120将影像传送到第一缓冲器130。接着，动态影像压缩单元140自第一缓冲器130接收影像以进行压缩，而记录单元170将压缩后的动态影像记录下来。当影像输入装置110经由照相取得影像时，通过外部存储器120将影像传送到第二缓冲器150。接着，静态影像压缩单元160自第二缓冲器150接收影像以进行压缩，而记录单元170将压缩后的动态影像记录下来。
记录单元170可将压缩影像储存在如多功能数字盘片(Digital VersatileDisk，DVD)的光盘、硬盘、外接记忆卡或任何其它存储器单元。第一缓冲器130或第二缓冲器150可储存自外部存储器120取得的一或多个8x8的像素区块。动态影像压缩单元140与静态影像压缩单元160可分别独立动作。当两单元同时启用时，第一缓冲器130与第二缓冲器150自外部存储器120撷取数据以分别传送给动态影像压缩单元140与静态影像压缩单元160进行压缩。
当同时启用录像与照相功能时，第一缓冲器130可以与第二缓冲器150以不同顺序的方式存取外部存储器120中的画框。如图2所示，就动态影像压缩单元140来说，当动态影像压缩的输入顺序影像群组(Group of Picture，GOP)架构为「I0 B1 B2 P3 B4 B5 P6 B7 B8 P9 B10 B11...」，则MPEG编码顺序为「xx I0 P3 B1 B2 P6 B4 B5 P9 B7 B8...」。在本实施例中，由于P画框必须在二张B画框之前压缩，故在MPEG编码时会产生两个画框延迟(如「x x」所示)。就静态影像压缩单元160来说，JPEG压缩的输出顺序为「I0 B1 B2 P3 B4 B5 P6B7 B8 P9 B10 B11」，其与输入顺序相同。需注意到，静态影像压缩单元160不必压缩每个影像，这里只是要显示其顺序而已。
图3为显示图1的外部存储器120的示意图，外部存储器120中的画框缓冲器包括五个画框空间，图3显示一个画框缓冲器的配置范例。
如图3所示，I0画框(或P画框)是先储存在画框空间1201中。B1与B2画框必须参考I0画框与P3画框，故将P3画框储存在画框空间1202中，使得P3画框比上述B画框优先执行MPEG压缩。接着，将B1与B2画框分别储存在画框空间1203、1204中。动态影像压缩单元140与静态影像压缩单元160可共享外部存储器120中的画框空间。
图4为显示本发明另一实施例的影像处理装置的架构示意图，其利用共享硬件执行MPEG与JPEG影像压缩。
一影像处理装置40包括一编码器400、一影像输入装置410与一外部存储器420。编码器400更包括一缓冲器430、一动态影像压缩单元440、一静态影像压缩单元460以及一记录单元470。当影像输入装置410取得影像时，将影像储存在外部存储器420中并且传送到缓冲器430。当欲将影像压缩成视频格式，动态影像压缩单元440自缓冲器430取得影像，且记录单元470将动态压缩影像记录下来。此外，当欲将影像压缩成相片格式，静态影像压缩单元460自缓冲器430取得至少一影像，且记录单元470将静态压缩影像记录下来。
如图5所示，影像输入顺序与图2中所示的MPEG编码顺序相同。由于图4中的外部存储器420与缓冲器430是由动态影像压缩单元440与静态影像压缩单元460共享，故JPEG压缩的输出顺序变成为「x x I0 P3 B1 B2 P6 B4 B5 P9 B7B8...」，以与MPEG编码顺序相符。在某些实施例中，影像处理装置的韧体控制影像处理顺序以容许共享的硬件可良好地在MPEG与JPEG编码操作间运作。
在本实施例中，动态影像的编码顺序与静态影像的编码顺序相同，其中P画框因为B画框必须参考I画框或P画框的缘故，故其输出顺序与输入顺序并不相同。当影像输入装置410再取得影像以执行静态压缩时，记录单元470应重新排列影像的顺序，才不会发生时间混淆(Time Confusion)的状况。同样地，静态影像压缩单元460不必压缩每个影像，这里只是显示其顺序而已。
图6为显示本发明另一实施例的影像处理装置的架构示意图，其利用共享硬件执行MPEG与JPEG影像压缩。
一影像处理装置60包括一编码器600、一影像输入装置610、一第一影像处理器615与一外部存储器620。编码器600更包括一缓冲器630、一动态影像压缩单元640、一第二影像处理器650、一静态影像压缩单元660以及一记录单元670。在本实施中，可对静态影像执行特效处理。第一影像处理器615可对撷取的影像执行缩放(Scaling)、噪声抑制(Noise Reduction)、红眼消除(Red EyeReduction)、色彩转换(Color Transformation)、白平衡(White Balance)与锐利度(Sharpness)等至少其中一种特效处理。第二影像处理器650可对静态影像执行复古调(Sepia)、黑白色调(Black or White)、画框插入(Frame Insertion)等特效处理。
当影像输入装置610取得影像时，第一影像处理器615可对影像执行上述的特效处理，然后将影像储存在外部存储器620中，接着将影像传送到缓冲器630。当影像输入装置610取得要做动态压缩的影像时，动态影像压缩单元640自缓冲器630撷取影像以执行动态压缩，然后记录单元670将动态压缩影像记录下来。此外，当影像输入装置610取得要做静态压缩的影像时，第二影像处理器650可对影像执行上述的特效处理，静态影像压缩单元660自第二影像处理器650取得影像以执行静态压缩，然后记录单元670将静态压缩影像记录下来。
在本实施例中，由于动态影像压缩单元640与静态影像压缩单元660共享缓冲器630，故动态影像的编码顺序与静态影像的编码顺序相同，如图5所示。
图7为显示本发明实施例的影像处理方法的步骤流程图。
首先，撷取用于动态压缩、静态影像或动静态同时压缩的一影像(步骤S1)，并且将该影像储存于一存储器中(步骤S2)。当执行动态影像压缩时，压缩自该存储器取得的影像而成为一动态压缩影像(步骤S3)。当执行静态影像压缩时，压缩自该存储器取得的影像而成为一静态压缩影像(步骤S4)。当执行完上述影像压缩操作后，记录该压缩影像(步骤S5)。
本发明实施例的影像处理装置可同时将连续的视频画框压缩成为MPEG或数字视频(Digital Video，DV)格式以及将静态影像压缩成为JPEG格式。MPEG与JPEG编码器自相同的画框缓冲器取得来源画框并压缩之，且在本实施例中，两编码器也可共享区块缓冲器。本发明实施例的具有记录视频与撷取相片功能的影像处理装置可减少共享画框缓冲器的存储器大小。由于动态与静态压缩流程皆为以区块为基础的压缩方法，故区块缓冲器是设置于画框缓冲器与压缩单元间。当动态与静态压缩单元激活时，其在同一时间压缩相同的区块。
本发明更提供一种记录媒体(例如光盘片、磁盘片与抽取式硬盘等等)，为记录一计算机可读取的权限签核程序，以便执行上述的影像处理方法。在此，储存于记录媒体上的权限签核程序，基本上是由多数个程序代码片段所组成的(例如建立组织图程序代码片段、签核窗体程序代码片段、设定程序代码片段、以及部署程序代码片段)，并且这些程序代码片段的功能是对应到上述方法的步骤与上述系统的功能方块图。
以上实施例仅用于说明本发明的实施过程，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种影像处理装置，包括：
一影像输入装置，用于撷取一影像；
一外部存储器，耦接于所述的影像输入装置，用于储存所述的影像；以及
一编码器，用于压缩所述的外部存储器中的所述的影像，其更包括：
一动态影像压缩单元，用于压缩所述的影像而成为一压缩动态影像；
一静态影像压缩单元，用于压缩所述的影像而成为一压缩静态影像；以及
一记录单元，耦接于所述的动态影像压缩单元与所述的静态影像压缩单元，用于记录所述的压缩动态影像和所述的压缩静态影像；
其中，当所述的影像输入装置撷取的所述的影像需要做动态与静态压缩时，上述编码器同时对所述的影像进行压缩，且所述的动态影像压缩单元和所述的静态影像压缩单元分别独立动作。
2.如权利要求第1项所述的影像处理装置，其更包括：
一第一缓冲器，耦接于所述的动态影像压缩单元；以及
一第二缓冲器，耦接于所述的静态影像压缩单元；
其中，当所述的动态影像压缩单元在压缩影像的同时，所述的第一缓冲器储存自所述的外部存储器撷取的数据，而当所述的静态影像压缩单元在压缩影像的同时，所述的第二缓冲器储存自所述的外部存储器撷取的数据。
3.如权利要求第1项所述的影像处理装置，其更包括一缓冲器，耦接于所述的动态影像压缩单元与所述的静态影像压缩单元，其中该缓冲器储存在压缩影像时该动态影像压缩单元与该静态影像压缩单元所需的数据。
4.如权利要求第1项所述的影像处理装置，其更包括：
一第一影像信号处理器，耦接于所述的影像输入装置与所述的外部存储器，用于在影像压缩前先对影像执行信号处理；
一缓冲器，耦接于所述的外部存储器，用于储存在压缩影像时所述的动态影像压缩单元与所述的静态影像压缩单元所需的数据；以及
一第二影像信号处理器，耦接于所述的缓冲器与所述的静态影像压缩单元，用于对撷取自该缓冲器的数据执行影像特效处理；
其中，所述的第一影像信号处理器对所述的影像执行信号处理，且所述的第二影像信号处理器只对压缩的静态影像进行信号处理。
5.如权利要求第4项所述的影像处理装置，其中，所述的第一影像信号处理器执行缩放、噪声抑制、红眼消除、色彩转换、白平衡与锐利度中至少其中一种信号处理。
6.如权利要求第1项所述的影像处理装置，其中，所述的外部存储器储存一或多个影像画框。
7.如权利要求第1项所述的影像处理装置，其中，所述的动态影像压缩单元为一MPEG压缩单元。
8.如权利要求第1项所述的影像处理装置，其中，所述的静态影像压缩单元为一JPEG压缩单元。
9.如权利要求第1项所述的影像处理装置，其中，所述的记录单元记录压缩影像至一硬盘、一外接记忆卡、DVD或其它类型的光盘。
10.一种影像处理方法，包括下列步骤：
撷取用于动态压缩、静态压缩或动静态同时压缩的一影像；
将所述的影像储存于一存储器中；
当执行动态影像压缩时，压缩自所述的存储器取得的所述的影像而成为一动态压缩影像；
当执行静态影像压缩时，压缩自所述的存储器取得的所述的影像而成为一静态压缩影像；
当执行动态与静态影像压缩时，同时压缩自所述的存储器取得的所述的影像而成为一动态压缩影像与一静态压缩影像，且所述的动态影像压缩和所述的静态影像压缩分别独立动作；以及
记录所述的动态压缩影像和所述的静态压缩影像。
11.如权利要求第10项所述的影像处理方法，其中，每一影像中包含的区块是取自所述的存储器且分别被暂存以执行动态与静态影像压缩。
12.如权利要求第10项所述的影像处理方法，其中，每一影像中包含的区块是取自所述的存储器且同时被暂存以执行动态与静态影像压缩。
13.如权利要求第10项所述的影像处理方法，其中，所述的影像在进行压缩前执行信号处理。
14.如权利要求第13项所述的影像处理方法，其中，对要被压缩成静态影像的影像执行影像特效处理。
15.如权利要求第13项所述的影像处理方法，其中，对要被压缩成静态影像的该影像执行缩放、噪声抑制、红眼消除、色彩转换、白平衡与锐利度中至少其中一种信号处理。
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