專利名稱：有效的視頻重采樣的技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有效地訪問存儲(chǔ)器中的存儲(chǔ)值以允許數(shù)據(jù)重采樣(re-sampling)等的技術(shù)。
背景技術(shù)：
通過以特定頻率對模擬信號(hào)進(jìn)行采樣并且將采樣存儲(chǔ)為相應(yīng)的數(shù)字采樣，來進(jìn)行模擬信號(hào)至數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。某些應(yīng)用需要輸出采樣率與輸入采樣率不同。轉(zhuǎn)換采樣速率或相位的過程通常被稱為“重采樣”。在視頻條件下，當(dāng)證明圖像像素的數(shù)目或結(jié)構(gòu)是希望的時(shí)，例如，當(dāng)將諸如CCIR 656或ATSC之類的特定格式的圖像轉(zhuǎn)換為與特定顯示設(shè)備兼容的像素結(jié)構(gòu)時(shí)，出現(xiàn)數(shù)據(jù)重采樣。在畫中畫處理和電子畫面幾何校正期間，也出現(xiàn)重采樣。
執(zhí)行數(shù)據(jù)重采樣的設(shè)備通常使用多相濾波器來進(jìn)行重采樣。這種濾波器包括各個(gè)子濾波器的集合。子濾波器的組合使用周圍輸入像素值的加權(quán)和來計(jì)算輸出像素值。響應(yīng)相對于輸入像素位置的希望輸出像素位置，出現(xiàn)加權(quán)系數(shù)的動(dòng)態(tài)控制。至少兩個(gè)周圍輸入像素被用于插值。使用大量的周圍像素在更高復(fù)雜度的代價(jià)下提供了更好的結(jié)果。
對于提供水平幾何校正的系統(tǒng)，僅在水平方向中進(jìn)行重采樣，并且四個(gè)水平相鄰的輸入像素用于計(jì)算一個(gè)輸出像素。用于計(jì)算一個(gè)輸出像素的四個(gè)相鄰輸入像素可以構(gòu)成用于計(jì)算前一采樣的相同四個(gè)像素?？蛇x地，該四個(gè)像素組可以移位一個(gè)或兩個(gè)輸入像素。
圖1示出了其中每一個(gè)存儲(chǔ)器位置都存儲(chǔ)了單個(gè)像素的現(xiàn)有技術(shù)線性存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)10。數(shù)據(jù)值A(chǔ)、B、C等共同地表示相鄰水平像素的像素值。圖1的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了必須發(fā)生四個(gè)讀操作來獲得所有四個(gè)所需相鄰像素值的缺點(diǎn)。如果在每一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)需要讀取四個(gè)相鄰像素，由于在每一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)讀操作被局限于一個(gè)地址，所以存在存儲(chǔ)器帶寬的問題。使存儲(chǔ)器時(shí)鐘運(yùn)行快四倍可以解決這種問題，但是這通常是不實(shí)際的。
因此，需要一種技術(shù)，用于在單個(gè)讀操作期間獲得對任意預(yù)定數(shù)目的存儲(chǔ)值的隨機(jī)訪問。

發(fā)明內(nèi)容
簡而言之，根據(jù)本發(fā)明原理的優(yōu)選實(shí)施例，提供了一種方法，用于從存儲(chǔ)器中獲得特定數(shù)據(jù)值串內(nèi)的預(yù)定一組數(shù)據(jù)值，所述數(shù)據(jù)串的值的數(shù)目至少比組中的數(shù)據(jù)值數(shù)目大一。該方法開始于首先產(chǎn)生包括第一和第二部分的地址請求。第一部分標(biāo)識(shí)感興趣的特定串，而第二部分標(biāo)識(shí)該特定數(shù)據(jù)值串內(nèi)感興趣的預(yù)定一組值。地址請求的第一部分被應(yīng)用到尋址存儲(chǔ)器，以在讀操作期間讀出特定數(shù)據(jù)值。根據(jù)地址請求的第二部分，對選定的串進(jìn)行掩碼(masking)操作，以選擇串內(nèi)的預(yù)定一組值。使用該方法獲得的優(yōu)點(diǎn)在于每一個(gè)存儲(chǔ)器位置提供了多個(gè)預(yù)定數(shù)據(jù)值組的集合，在單個(gè)讀操作期間可以獲得其中任何一組數(shù)據(jù)值。


圖1示出了在每一個(gè)存儲(chǔ)器位置存儲(chǔ)了單個(gè)像素值的現(xiàn)有技術(shù)線性存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明原理的第一實(shí)施例、用于能夠隨機(jī)訪問一組值的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明原理的第二實(shí)施例、用于能夠隨機(jī)訪問一組值的第二存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)；以及圖4示出了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明原理的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的幾何校正系統(tǒng)的讀控制電路的方框示意圖。
具體實(shí)施例方式
如下面詳細(xì)進(jìn)行描述的，每一個(gè)所示實(shí)施例都提供了一種存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，能夠訪問存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的一串值中不同預(yù)定組的值，使得在單個(gè)讀操作期間可以訪問每一個(gè)預(yù)定組的值。
圖2示出了存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)20的第一實(shí)施例，允許在單個(gè)讀操作期間隨機(jī)訪問多個(gè)組中任意一組的值。為了便于討論，每一個(gè)預(yù)定組包括四個(gè)值，并且每一個(gè)值典型地表示圖像中的像素。然而，每一個(gè)組可以包括多于或少于四個(gè)值，并且可以包括任意類型的數(shù)據(jù)值。
存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)20具有M列、每列N塊的形式，其中，M和N是整數(shù)。在圖2所示的實(shí)施例中，塊大小N等于每一個(gè)感興趣的預(yù)定值組內(nèi)的值的數(shù)目。在為了幾何校正而進(jìn)行視頻重采樣的情況下，每一個(gè)預(yù)定值組包括四個(gè)值，與要校正的像素周圍的四個(gè)相鄰像素值相對應(yīng)。對于圖2所示的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，M＝7，且N＝4。存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)10中的M列具有獨(dú)立的地址，為了演示目的由數(shù)字0、1、2、3、…M表示。
為了便于隨機(jī)訪問，存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)20中的每一個(gè)連續(xù)列具有N-1塊，該N-1塊具有與前一列相同的值。因此，例如，在圖2中，地址“0”的列具有分別包含值A(chǔ)、B、C、D的四個(gè)塊，而地址“1”和“2”的列分別包含值B、C、D和E以及值C、D、E和F。存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)20的M列中特定一列的單個(gè)讀取將產(chǎn)生特定四塊集合的值。
與圖1的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)10相比，圖2的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)20提供了在單個(gè)讀操作期間獲得特定集合的四個(gè)像素值的能力，與一次讀出一個(gè)像素值相比，實(shí)現(xiàn)了更高的效率。然而，圖2的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)20僅提供了讀出單個(gè)四塊集合的能力，在讀特定列時(shí)單個(gè)四塊集合通常是指像素相位。因此，讀取地址為“0”的列產(chǎn)生了單個(gè)像素相位(pixel phase)A、B、C和D，實(shí)現(xiàn)了25％的效率(單個(gè)像素相位/每列四個(gè)像素值)。盡管圖2的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)克服了圖1的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)10的存儲(chǔ)器帶寬問題，但是存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)20的低效使得它對于多數(shù)應(yīng)用是不合意的。
圖3示出了存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)30，包括M列，每列具有N+Y塊，其中N和Y是大于零的整數(shù)。與圖2的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)相比，存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)30的M列的每一列具有地址0、1、2、3…M的獨(dú)立一列。在所示實(shí)施例中，M＝8，N＝4且Y＝3。因此，與圖2的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)20的每一列中包含四塊相比，圖3的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)中八列的每一列包含七塊。與圖2的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)20相比，存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)30的每一個(gè)后一行具有與每一個(gè)前一列相同的Y塊。
從下面可以更好地理解到，假設(shè)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)30在每一列中具有N+Y塊，通過在單個(gè)讀操作期間提供更多數(shù)目的像素相位組合，實(shí)現(xiàn)了更高的效率。例如，考慮具有地址“0”的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)30中的第一列。該特定列包含像素值A(chǔ)、B、C、D、E、F和G，因此提供了四個(gè)像素相位相位0A B C D相位1B C D E相位2C D E F相位3D E F G因此，通過讀圖3的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)30的每一列，提供了獲得四個(gè)不同像素相位的能力。
典型地，通過解碼過程來進(jìn)行對存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)30的每一列中的特定一個(gè)像素相位進(jìn)行選擇，以標(biāo)識(shí)感興趣的像素相位，而對剩下的像素相位進(jìn)行掩碼操作。為此，對存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)30應(yīng)用的地址請求具有兩部分，盡管不是必要的，兩部分通常是至少一個(gè)最高有效位和至少一個(gè)最低有效位。地址請求的第一部分(即最高有效位(MSB))標(biāo)識(shí)包含感興趣的像素相位的特定列。地址請求的第二部分(即最低有效位或LSB)標(biāo)識(shí)所標(biāo)識(shí)的列中感興趣的特定像素相位。
關(guān)于圖3演示性地示出的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)30，地址請求包含二進(jìn)制五比特串xxxyy。地址請求的三個(gè)最高有效位(MSB)(xxx)指定了感興趣的八列中的特定一列，而兩個(gè)最低有效位(LSB)(yy)指定了該列中感興趣的特定像素相位。根據(jù)地址請求中的LSB，解復(fù)用器(未示出)或類似設(shè)備對未選擇的像素相位進(jìn)行掩碼操作。與圖2的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)20相比，圖3的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)30提供了4/7(四個(gè)像素/每列7塊)或57％的效率，對于多數(shù)應(yīng)用而言是可接受的。
在存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)30的每列中增加塊的數(shù)目將增加效率。表I示出了存儲(chǔ)器效率按照需要隨機(jī)訪問四個(gè)相鄰像素的應(yīng)用的塊大小的函數(shù)的增加，其中每塊的相位按照2i的函數(shù)而改變，其中i是整數(shù)指數(shù)值。該表簡化了如上所述進(jìn)行解碼的地址。
表I

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明原理、用于控制數(shù)據(jù)訪問以能夠按照下述方法進(jìn)行幾何校正的幾何校正電路40的一部分的方框圖。電路40包括讀控制器42，用于產(chǎn)生從存儲(chǔ)連續(xù)視頻行的存儲(chǔ)器44中讀取數(shù)據(jù)的讀地址。每一視頻行包括多個(gè)像素值，每一個(gè)像素值在連續(xù)的塊周期期間進(jìn)入存儲(chǔ)器。實(shí)際上，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)每一視頻行，作為獨(dú)立的YUV數(shù)據(jù)串。通常，存儲(chǔ)器44的每一列包含7塊，每一塊分別存儲(chǔ)單獨(dú)一個(gè)Y、U和V集合的連續(xù)10比特值。為了允許快速數(shù)據(jù)傳輸，存儲(chǔ)器44具有與讀控制器42相連的2百-十比特總線，以允許在單個(gè)讀操作期間輸出Y、U和V的七個(gè)連續(xù)值的每一個(gè)。
典型地，讀控制器42具有有線單元的形式，例如特定應(yīng)用集成電路(ASIC)或可編程門陣列(PGA)或這種器件的任意組合?？蛇x地，讀控制器42可以包括微處理器和微計(jì)算機(jī)，其包括硬件、軟件和固件的組合?？梢詫④浖?shí)現(xiàn)為易于在程序存儲(chǔ)器件(未示出)中實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用程序。
讀控制塊42根據(jù)通常長度為13比特的拉伸(STRETCH)信號(hào)和偏移(OFFSET)信號(hào)，產(chǎn)生用于訪問存儲(chǔ)器44的讀地址。拉伸信號(hào)指示圖像內(nèi)希望的拉伸程度，因此規(guī)定了存儲(chǔ)的像素值的尋址。這可以理解如下。在沒有任何拉伸時(shí)，讀控制器42針對每一存儲(chǔ)的視頻行，按照與寫這種像素值相同的方式，根據(jù)連續(xù)時(shí)鐘信號(hào)將連續(xù)像素值讀出存儲(chǔ)器44，以便將每一行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。按照這種方式，由讀控制器42讀出存儲(chǔ)器44的相應(yīng)像素串表示的每一視頻行應(yīng)該與讀入存儲(chǔ)器時(shí)看起來相同。
為了實(shí)現(xiàn)將圖像拉伸規(guī)定的百分比，讀控制器42必須按照實(shí)現(xiàn)使視頻行拉伸該百分比的方式來讀出存儲(chǔ)器44中的像素值。因此，為了實(shí)現(xiàn)百分之十的拉伸，讀控制器42必須讀取其值表示拉伸了該百分比的圖像的相應(yīng)部分的像素。取決于希望的拉伸程度，通常需要插值。當(dāng)必須進(jìn)行插值時(shí)，讀控制器42將對存儲(chǔ)器44進(jìn)行尋址以獲得最近的像素值，并且產(chǎn)生子像素插值命令，下游插值器(未示出)接收該命令以實(shí)現(xiàn)所需的插值。
由讀控制器42接收的偏移確定了對存儲(chǔ)器44的尋址必須偏移的程度，以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)視頻行中的偏移。例如，假設(shè)視頻行應(yīng)該享有25像素的偏移。為了實(shí)現(xiàn)這種偏移，讀控制器輸出用于對存儲(chǔ)器44進(jìn)行尋址的連續(xù)讀地址，以實(shí)現(xiàn)25像素的偏移。
除了拉伸和偏移信號(hào)之外，讀控制器42接收緩沖旁路(BUF_BYPASS)信號(hào)和行起始(START_OF_LINE)信號(hào)。行起始信號(hào)在每一行的開始處初始化讀控制器內(nèi)的狀態(tài)機(jī)。緩沖旁路信號(hào)通過將偏移和拉伸信號(hào)設(shè)置為零，使幾何校正失效。
從讀控制器42接收的每一個(gè)像素值的Y、U和V分量的7個(gè)連續(xù)10比特值分別在每一個(gè)數(shù)據(jù)總線Y_data、V_data和U_data上傳遞，分別被傳遞到子地址解復(fù)用器46、48和50的集合中的單獨(dú)一個(gè)。子地址復(fù)用器46、48和50的每一個(gè)接收讀控制器42結(jié)合施加到存儲(chǔ)器44上的讀地址所產(chǎn)生的2比特的采樣選擇信號(hào)(SA-SEL)。施加到子地址解復(fù)用器上的SA-SEL使得每一個(gè)解復(fù)用器選擇施加到其上的數(shù)據(jù)流內(nèi)的特定像素相位，而對剩下的像素相位進(jìn)行掩碼操作。
可以認(rèn)識(shí)到，圖4的讀控制器42提供了按照與結(jié)合圖3的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)30所述方式的相同的方式、在單個(gè)讀操作期間對像素值串內(nèi)的像素集合中的特定一個(gè)的選擇。讀控制器42產(chǎn)生的讀地址包括地址請求的第一部分，用于從存儲(chǔ)器44中選擇特定的像素值串。采樣選擇信號(hào)(SA-SEL)包括地址請求的第二部分，操作用于控制子地址解復(fù)用器46、48和50選擇感興趣的特定像素相位而對其它相位進(jìn)行掩碼操作。按照這種方式，讀控制器42操作用于從存儲(chǔ)器44中讀出特定的像素值串，并且在單個(gè)讀操作期間選擇特定的像素相位。
上面描述了一種技術(shù)，用于有效地訪問存儲(chǔ)的值，以便在單個(gè)讀操作期間獲得一串值內(nèi)的預(yù)定值集合中的任意一個(gè)。
權(quán)利要求
1.一種方法，用于從存儲(chǔ)器獲得選定數(shù)據(jù)串內(nèi)的預(yù)定一組數(shù)據(jù)值，所述選定數(shù)據(jù)串包含比所述組中的數(shù)據(jù)值的數(shù)目更多的值，所述方法包括步驟產(chǎn)生包括第一和第二部分的地址請求，第一部分標(biāo)識(shí)感興趣的選定數(shù)據(jù)串，第二部分標(biāo)識(shí)選定串內(nèi)感興趣的預(yù)定一組值；將地址請求的第一部分應(yīng)用到存儲(chǔ)器，以便在讀操作期間讀出選定數(shù)據(jù)串；根據(jù)地址請求的第二部分，對選定數(shù)據(jù)串進(jìn)行掩碼操作，以便在選定串內(nèi)選擇預(yù)定一組數(shù)據(jù)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求所述的方法，還包括步驟產(chǎn)生地址請求，使得第一和第二部分分別包括至少一個(gè)最高有效位和至少一個(gè)最低有效位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，掩碼步驟包括步驟將選定數(shù)據(jù)串應(yīng)用到解復(fù)用器；以及根據(jù)地址請求的第二部分來控制解復(fù)用器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，選定數(shù)據(jù)串包括的數(shù)據(jù)值比每一個(gè)組中預(yù)定數(shù)目的數(shù)據(jù)值至少多兩個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，選定的值串包括獨(dú)立的子串，并且掩碼步驟還包括步驟根據(jù)地址請求的第二部分對每一個(gè)子串進(jìn)行掩碼操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，子串包括Y、U和V像素?cái)?shù)據(jù)。
7.一種設(shè)備，用于從存儲(chǔ)器獲得選定數(shù)據(jù)串內(nèi)的預(yù)定一組數(shù)據(jù)值，所述選定數(shù)據(jù)串包含比所述組中的數(shù)據(jù)值的數(shù)目更多的值，所述設(shè)備包括地址產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生包括第一和第二部分的地址請求，第一部分標(biāo)識(shí)感興趣的選定數(shù)據(jù)串，第二部分標(biāo)識(shí)該選定串內(nèi)感興趣的預(yù)定一組值；存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)至少一個(gè)數(shù)據(jù)值串，并且響應(yīng)于地址請求的第一部分，讀出選定數(shù)據(jù)串；至少一個(gè)解復(fù)用器，用于根據(jù)地址請求的第二部分來對選定數(shù)據(jù)串進(jìn)行掩碼操作，以便在選定串內(nèi)選擇預(yù)定一組數(shù)據(jù)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，地址請求的第一和第二部分分別包括至少一個(gè)最高有效位和至少一個(gè)最低有效位。
7.根據(jù)權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中，選定的值串包括獨(dú)立的子串。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，還包括多個(gè)解復(fù)用器，每一個(gè)解復(fù)用器根據(jù)地址請求的第二部分，分別對相應(yīng)的每一個(gè)子串進(jìn)行掩碼操作。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，子串包括Y、U和V像素?cái)?shù)據(jù)。
全文摘要
通過首先產(chǎn)生地址請求，來進(jìn)行存儲(chǔ)器(20、30、44)內(nèi)的有效重采樣，該地址請求包括標(biāo)識(shí)感興趣的選定數(shù)據(jù)串的第一部分和標(biāo)識(shí)該選定串內(nèi)預(yù)定一組數(shù)據(jù)值的第二部分。將地址請求的第一部分施加到存儲(chǔ)器，以在單個(gè)讀操作期間獲得選定的值串。讀地址的第二部分用于對選定的值串進(jìn)行掩碼操作，以獲得串內(nèi)感興趣的特定一組值。
文檔編號(hào)G09G5/36GK1930627SQ200580008250
公開日2007年3月14日 申請日期2005年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月15日
發(fā)明者馬克·弗朗西斯·魯姆里奇 申請人:湯姆森許可貿(mào)易公司