[发明专利]影像压缩与解压缩装置以及这些装置所采用的方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种影像处理装置与方法，特别是关于一种影像压缩与解压缩装置以及这些装置所采用的方法。

背景技术

一般在物理世界中光度(luminosity)的分布范围可达100,000∶1，属于高动态范围(High Dynamics Range，HDR)；而人眼所能看到的范围则可达到10,000∶1。虽然人眼可见的光度分布范围较物理世界的光度分布范围小，但实际上人眼可见的光度分布范围已相当宽广。因此人眼对于影像中光度显示的要求也非常的高。

图1是显示一般的三维(three Dimension，3D)绘图处理系统10。该三维绘图处理系统10包含一绘图处理装置(Graphic processing device)11与一存储单元12。该绘图处理装置11可为一三维绘图芯片卡。由于该三维绘图处理系统10是以定点数(fix point number)(即整数)来处理并储存影像资料，因此其在影像的光度表现上仅可表达0到1之间狭小的动态范围。以8位的定点数为例来说明，00000000表示0.0f，而11111111表示1.0f，所以定点数的动态范围即为[0，1]。由于定点数对于光度所能表现的动态范围过于狭小，因此三维绘图处理系统10所绘出的影像将发生太暗或太亮的问题，无法真正表现出物理世界中影像所呈现的非常细致的光度分布。结果，对于人眼的可见光度范围来说，三维绘图处理系统10的绘图效果是非常差的。

为了解决三维绘图处理系统10狭小动态范围的问题，学者专家在文献中提出了一种利用浮点数(floating point number)来处理并储存影像资料的三维绘图处理系统20，如图2A所示。该三维绘图处理系统20包含一绘图处理装置21与一存储单元22。该绘图处理装置21可为一三维绘图芯片卡。而该三维绘图处理系统20与三维绘图处理系统10的运作方式与架构大致相同，差异为三维绘图处理系统20是以浮点数来处理并储存影像资料，因此其可表现的光度分布的动态范围可达到高动态范围100,000∶1。

以下详细说明采用浮点数表示影像资料可达到高动态范围的原因。首先，说明浮点数的定义：

一般浮点数的表示式为：

sign[exp].man    (1.1)

其中，sign为符号位，exp为指数位(exponent)，man为乘数位(mantissa)。而表示式(1.1)的量值表示式为：

(-1)^sign*1.man*2^(exp-15)    (1.2)

假设有一浮点数s[5].10，其中s指符号位sign，exp为五位的指数位，man为十位的乘数位。接着，将浮点数s[5].10代入(1.2)式，则可求得该浮点数s[5].10的最大值为131008。由此可得知，当三维绘图处理系统20采用浮点数s[5].10来处理影像资料时，其所能表示的最大值为131,008。所以，三维绘图处理系统20处理的影像资料可以表示到100,000∶1的高动态范围。结果，对于人眼的可见光度范围来说，三维绘图处理系统20将表现出非常细致的光度绘图效果。

图2B是显示图2A中绘图处理装置21的示意图。该绘图处理装置21包含一浮点贴图加载单元(Floating point texture load unit)21a、一着色器(Shader)21b、以及一参数调整单元(parameter adjusting unit)21c。其中，参数调整单元21c可为一光栅(Rasterizer)。浮点贴图加载单元21a读取原始影像资料(为一般的贴图影像格式(texture image format))Or。接着，着色器21b接收原始影像资料Or，并对该原始影像资料Or进行着色处理。参数调整单元21c接收并调整着色处理后的原始影像资料Or’，并将调整后的影像资料At输出至存储单元22中。该调整后的影像资料At是以一般的绘制目标影像格式(render target image format)来加以储存。且其中，参数调整单元21c在调整着色处理后的原始影像资料Or’时，是进行珈玛修正(gamma correction)、误差修正、混色...等动作。另外，存储单元22在储存该调整后的影像资料At，会将其格式由绘制目标影像格式转换为贴图影像格式，藉以加速影像资料的读取。