CN101296313A - 用于实时隔行-逐行转换的sdram地址映射和读写轮换的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于视频的实时隔行－逐行转换的SDRAM地址映射和读写轮换的方法。本发明采用一种新的地址映射方法将输入视频先后储存到SDRAM各区间的相应位置中，然后按照一种新的三片读写轮换法将隔行－逐行转换过程中需要的各行数据同时读出参与运动检测和插值运算。这样可以在持续输入隔行视频的同时持续输出经转换后的逐行视频。另一方面，各片SDRAM读写不会产生冲突，并且可以对两行运算所需数据同时以全页模式读出，大大提高了SDRAM的总线效率。

Description

用于实时隔行-逐行转换的SDRAM地址映射和读写轮换的方法

技术领域

本发明涉及一种SDRAM地址映射和读写轮换的方法，特别是一种用于实时隔行-逐行转换的SDRAM地址映射和读写轮换的方法。属于电子信息领域。

背景技术

在数字视频显示技术迅猛发展的今天，一方面逐行扫描、大屏、高清显示逐渐推广，另一方面传统隔行扫描视频在日常生活、工作当中仍然有着广泛的应用。因此，将隔行扫描视频信号转换为逐行扫描的视频格式，具有很大的市场价值。

隔行-逐行转换的原理即在原有隔行扫描图像序列的基础上通过插值计算得出缺失的另一半信息，使其成为逐行扫描的图像序列。具体方法有单纯的时域插值或空域插值法、时空结合插值法、边缘保护插值法以及效果最好的运动补偿插值法等。其中单纯的时域插值仅适用于图像的静止部分，对于运动部分的插值会带来原本不存在的虚假信号，使插值结果显得突兀；单纯的空域插值法则无法在一定精度上恢复图像所有细节；边缘保护法克服了单纯时间、空间插值的锯齿效应，但对于图像中的水平边缘不仅无法保护反而会起到破坏作用；运动补偿法效果最好，但事先需要估计图像中各个区块的运动矢量，这将消耗大量的硬件逻辑资源，同时对于图像中物体发生形变，或者物体在运动过程中相对摄像机发生立体角度的变化，以及镜头切换等情况并不适用。而时空结合插值法只需通过简单比较运算对图像中各点是否运动作判断，再根据判断结果选用时域或空域插值，充分利用了时域和空域插值各自的长处，其插值效果比单纯的时域或空域插值以及边缘保护插值有明显提升，略低于运动补偿插值，另一方面其运算效率明显高于运动补偿插值，并且适用范围相对较广，是一种效果好、效率高的插值方法。

对图像中每点运动状态做判断至少需要包括待插值场在内的连续四场以及若干行中间计算结果的信息，因此需要一定的场缓存和行缓存。可作为缓存的片外易失性储存器主要有SRAM和SDRAM。SRAM速度快，操作简单，容量较小，可以满足Kbits级别的缓存需求，但对于Mbits级别的缓存需求来说，成本会非常高，从而影响整个系统的成本；SDRAM速度与所选择的读写模式的效率有关，操作相对复杂，但在同样成本的情况下容量比SRAM大得多，可以轻松满足Mbits级别的缓存需求。从系统成本考虑，选用SDRAM作场缓存，SRAM作为行缓存较为合适。

为了满足实时视频格式转换的要求，每计算一行输出行数据需要读出多行的运动检测和插值运算所需的视频数据，这就对SDRAM总线的数据速度提出了很高的要求。传统的方法是以转换后的输出视频的点频率为基准，成倍提高SDRAM的读写速度。这样将提高系统的整体时钟频率，从而则大大增加系统的设计、布线和PCB制作成本。

发明内容

本发明的目的是针对传统方法的不足，提供一种用于实时隔行-逐行转换的SDRAM地址映射和读写轮换的方法，充分利用SDRAM的结构特点，对视频在SDRAM中的地址映射和各SDRAM的读写轮换作出合理的规划安排，提高视频的实时隔行-逐行转换中SDRAM的总线效率。

为实现此目的，本发明采用下述的技术方案：

采用一种新的地址映射方法将输入视频储存在SDRAM不同区间中，并以一种新的读写轮换方法对储存输入视频的各片SDRAM进行访问，提高SDRAM总线效率，实现视频的实时隔行-逐行转换。

所述的新的地址映射方法具体为：

将一片SDRAM按照奇数行-记为O区和/偶数行-记为E区，等分为两半，将SDRAM基本寻址数据单元按低位-记为L区和高位-记为H区，等分为两半。结合以上两种分区方法将一片SDRAM等分为奇数行低位-记为OL区、奇数行高位-记为OH区、偶数行低位-记为EL区和偶数行高位-记为EH区四个储存区。每一片SDRAM储存四场输入视频，按照时间顺序先到来的奇场数据储存到OL区，后到来的奇数场数据储存到OH区，先到来的偶场数据储存到EL区，后到来的偶数场数据储存到EH区。具体存储时，输入视频数据在视频扫描中所处的行数与在SDRAM中所处的储存位置的行数相同。

所述的新的读写轮换方法具体为：

采用3片SDRAM轮流储存输入视频。3片SDRAM分别记为SDRAM1、SDRAM2、SDRAM3。

输入视频写入各SDRAM的顺序依照以下规则循环：以9场为1个循环周期，第1场同时写入SDRAM3与SDRAM1，第2场与第3场单独写入SDRAM1，第4场同时写入SDRAM1与SDRAM2，第5场与第6场单独写入SDRAM2，第7场同时写入SDRAM2与SDRAM3，第8场与第9场单独写入SDRAM3。

读出SDRAM中所存的视频数据按照以下规则进行：在每个读出视频的帧同步信号的开始处检查3片SDRAM各储存区当前所处的写入状态组合，选取此状态组合对应的读出状态组合分配给相应储存区作为该读出帧周期内的读出状态组合。

所述的写入状态组合与读出状态组合的对应关系如下：共18种，读出状态组合中以下划线标注的储存区代表该区所存的场是当前的待插值场，其他区是插值参考场；其中nOL代表SDRAMn的OL区，nOH代表SDRAMn的OH区，nEL代表SDRAMn的EL区，nEH代表SDRAMn的EH区，n＝1，2，3：

1)写入3OH、1OL    ←→      读出2OL、2EL、2OH、2EH；

2)写入1EL         ←→      读出2OH、3EL、3OL、3EH；

3)写入1OH         ←→      读出3EL、3OL、3EH、3OH；

4)写入1EH、2EL    ←→      读出3EL、3OL、3EH、3OH；

5)写入2OL         ←→      读出3EH、1OL、1EL、1OH；

6)写入2EH         ←→      读出1OL、1EL、1OH、1EH；

7)写入2OH、3OL    ←→      读出1OL、1EL、1OH、1EH；

8)写入3EL         ←→      读出1OH、2EL、2OL、2EH；

9)写入3OH         ←→      读出2EL、2OL、2EH、2OH；

10)写入3EH、1EL   ←→      读出2EL、2OL、2EH、2OH；

11)写入1OL        ←→      读出2EH、3OL、3EL、3OH；

12)写入1EH        ←→      读出3OL、3EL、3OH、3EH；

13)写入1OH、2OL   ←→      读出3OL、3EL、3OH、3EH；

14)写入2EL        ←→      读出3OH、1EL、1OL、1EH；

15)写入2OH        ←→      读出1EL、1OL、1EH、1OH；

16)写入2EH、3EL   ←→      读出1EL、1OL、1EH、1OH；

17)写入3OL        ←→      读出1EH、2OL、2EL、2OH；

18)写入3EH        ←→      读出2OL、2EL、2OH、2EH；

所述的写入SDRAM采用以8位数据线为单位的DQM控制，低位和高位按轮换顺序分别写入，所述的读出SDRAM采用以8位数据线为单位的DQM控制，所有数据位按照轮换顺序同时读出。

所述的隔行-逐行转换采用邻近四场点运动状态检测的时-空插值隔行-逐行转换法。

本发明与现有相关技术相比较，具有如下优点：

1.充分利用了SDRAM的结构特点，各场数据分别先后写入，同时读出，提高了SDRAM总线的数据吞吐效率。2.通过合理的读写轮换时序安排，使视频数据输入与格式转换后的视频输出同时进行。实现了视频的实时隔行-逐行转换。3.输入视频的场同步与转换后输出视频的帧同步频率之间并无任何关系，因此，在实现隔行-逐行转换的同时也实现了不限制输出帧同步的帧频提升功能。4.具备一定的扩展性，比如可在此方法基础上作改进，实现视频的横向放大和纵向放大等功能。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

图1输入视频数据在SDRAM中的行映射示意图。

图2输入视频数据在SDRAM中的储存区映射示意图。

图3三片SDRAM各储存区的读写轮换示意图。

具体实施方式

本发明的一个优选实施例结合附图详述如下：

在本实施例中，输入视频数据场频为50Hz，分辨率为720×288，扫描格式为隔行扫描，数据单元为16位YUV4:2:2格式，其中Y用8位数据表示，UV用8位数据表示，输出视频的帧频为75Hz，分辨率为720×576，扫描格式为逐行扫描，数据单元格式不变。选择SDRAM储存器的规格为32位×1024行×256列×4Bank。

如图1所示，每行输入视频数据按照视频中所在行数储存至SDRAM相同行，每行以SDRAM该行的Bank0的起始列为起始点以全页写入模式开始储存，在256列即将存满时，激活Bank1，并切换至该Bank继续储存，同时对Bank0预充电；以此类推，在Bank1该行即将写满时继续切换至Bank2，直至将该行全部720点视频数据储存在SDRAM相同行中。

通过这种行映射方法可将SDRAM里所有Bank的同一行连起来看作一行，实现了SDRAM地址与输入视频地址的行行对应、列列对应，简化了储存地址映射。

如图2所示，将SDRAM按照低16位/高16位，奇数行/偶数行划分为4个储存区：OL区(奇数行低16位)、OH区(奇数行高16位)、EL区(偶数行低16位)、EH区(偶数行高16位)。按照时间顺序，先到达的奇场数据存在OL区，后到达的奇场数据存在OH区，先到达的偶场数据存在EL区，后到达的偶场数据存在EH区。

处于同一行、列地址的高16位数据和低16位数据正好代表两个时间上相隔一场的空间上位置相同的已知点。在视频存入SDRAM时，通过DQM信号分别控制高16位、低16位的轮换导通与掩蔽，将两组相隔一场的数据先后写入SDRAM对应位置；在运动检测和插值运算时，则可以将高16位和低16位数据同时并行读出。通过这种方式，避免了对SDRAM过高频率的读操作和额外的中间运算行缓存开销，缩短了数据准备时间，简化了程序编写，提高了运算的效率。

本实例采用3片SDRAM轮流储存输入视频。分别记为SDRAM1、SDRAM2、SDRAM3。对SDRAM1、SDRAM2和SDRAM3的写入操作和读出操作分别记为W1、W2、W3、R1、R2、R3。如图3所示，输入视频按照50Hz场频，奇场(图中记为O)、偶场(图中记为E)交替，依次到来。经过转换处理的视频则按照75Hz帧频，以逐行扫描的形式输出。

输入视频写入各SDRAM的顺序依照以下规则循环：以9场为1个循环周期，第1场同时写入SDRAM3与SDRAM1，第2场与第3场单独写入SDRAM1，第4场同时写入SDRAM1与SDRAM2，第5场与第6场单独写入SDRAM2，第7场同时写入SDRAM2与SDRAM3，第8场与第9场单独写入SDRAM3。先到达的偶场数据存到SDRAM偶数行的低16位，后到达的偶场数据存在偶数行的高16位，先到达的奇场数据存到SDRAM奇数行的低16位，后到达的奇场数据存在奇数行的高16位。如图3的“写时序”，三片SDRAM共分成12个储存区，每个输入场周期内各储存区的写入状态组合按照上述规则分配。

读出SDRAM中所存的视频数据按照以下规则进行：在每个读出视频的帧同步信号的开始处检查3片SDRAM各储存区当前所处的写入状态组合，选取此状态组合对应的读出状态组合分配给相应储存区作为该读出帧周期内的读出状态组合。

写入状态组合与读出状态组合的对应关系如下：共18种，读出状态组合中以下划线标注的储存区代表该区所存的场是当前的待插值场，其他区是插值参考场；其中nOL代表SDRAMn的OL区，nOH代表SDRAMn的OH区，nEL代表SDRAMn的EL区，nEH代表SDRAMn的EH区，n＝1，2，3：

(1)写入3OH、1OL    ←→      读出2OL、2EL、2OH、2EH；

(2)写入1EL         ←→      读出2OH、3EL、3OL、3EH；

(3)写入1OH         ←→      读出3EL、3OL、3EH、3OH；

(4)写入1EH、2EL    ←→      读出3EL、3OL、3EH、3OH；

(5)写入2OL         ←→      读出3EH、1OL、1EL、1OH；

(6)写入2EH         ←→      读出1OL、1EL、1OH、1EH；

(7)写入2OH、3OL    ←→      读出1OL、1EL、1OH、1EH；

(8)写入3EL         ←→      读出1OH、2EL、2OL、2EH；

(9)写入3OH         ←→      读出2EL、2OL、2EH、2OH；

(10)写入3EH、1EL   ←→      读出2EL、2OL、2EH、2OH；

(11)写入1OL        ←→      读出2EH、3OL、3EL、3OH；

(12)写入1EH        ←→      读出3OL、3EL、3OH、3EH；

(13)写入1OH、2OL   ←→      读出3OL、3EL、3OH、3EH；

(14)写入2EL        ←→      读出3OH、1EL、1OL、1EH；

(15)写入2OH        ←→      读出1EL、1OL、1EH、1OH；

(16)写入2EH、3EL   ←→      读出1EL、1OL、1EH、1OH；

(17)写入3OL        ←→      读出1EH、2OL、2EL、2OH；

(18)写入3EH        ←→      读出2OL、2EL、2OH、2EH；

本例的SDRAM地址映射和读写轮换为实时隔行-逐行转换提供了充分的数据准备，同时实现了50Hz输入场频至75Hz输出帧频的帧频提升转换，各SDRAM读写不冲突，并且保证了SDRAM数据总线的高效率吞吐。

Claims (4)

1.一种用于视频的实时隔行-逐行转换的SDRAM地址映射和读写轮换的方法，其特征在于该方法采用一种新的地址映射方法将输入视频储存在SDRAM不同区间中，并以一种新的读写轮换方法对储存输入视频的各片SDRAM进行访问，提高SDRAM总线效率，实现视频的实时隔行-逐行转换。

所述的新的地址映射方法具体为：

将一片SDRAM按照奇数行-记为O区和/偶数行-记为E区，等分为两半，将SDRAM基本寻址数据单元按低位-记为L区和高位记为H区，等分为两半；结合以上两种分区方法将一片SDRAM等分为奇数行低位-记为OL区、奇数行高位-记为OH区、偶数行低位-记为EL区和偶数行高位-记为EH区四个储存区。每一片SDRAM储存四场输入视频，按照时间顺序先到来的奇场数据储存到OL区，后到来的奇数场数据储存到OH区，先到来的偶场数据储存到EL区，后到来的偶数场数据储存到EH区；具体存储时，输入视频数据在视频扫描中所处的行数与在SDRAM中所处的储存位置的行数相同；

所述的新的读写轮换方法具体为：

采用3片SDRAM轮流储存输入视频，3片SDRAM分别记为SDRAM1、SDRAM2、SDRAM3。

输入视频写入各SDRAM的顺序依照以下规则循环：以9场为1个循环周期，第1场同时写入SDRAM3与SDRAM1，第2场与第3场单独写入SDRAM1，第4场同时写入SDRAM1与SDRAM2，第5场与第6场单独写入SDRAM2，第7场同时写入SDRAM2与SDRAM3，第8场与第9场单独写入SDRAM3；

读出SDRAM中所存的视频数据按照以下规则进行：在每个读出视频的帧同步信号的开始处检查3片SDRAM各储存区当前所处的写入状态组合，选取此状态组合对应的读出状态组合分配给相应储存区作为该读出帧周期内的读出状态组合。

2.根据权利要求1所述的用于视频的实时隔行-逐行转换的SDRAM地址映射和读写方法，其特征在于所述的写入状态组合与读出状态组合的对应关系如下：共18种，读出状态组合中以下划线标注的储存区代表该区所存的场是当前的待插值场，其他区是插值参考场；其中nOL代表SDRAMn的OL区，nOH代表SDRAMn的OH区，nEL代表SDRAMn的EL区，nEH代表SDRAMn的EH区，n＝1，2，3：

a..写入3OH、1OL     ←→      读出2OL、2EL、2OH、2EH；

b.写入1EL       ←→      读出2OH、3EL、3OL、3EH；

c.写入1OH       ←→      读出3EL、3OL、3EH、3OH；

d.写入1EH、2EL  ←→      读出3EL、3OL、3EH、3OH；

e.写入2OL       ←→      读出3EH、1OL、1EL、1OH；

f.写入2EH       ←→      读出1OL、1EL、1OH、1EH；

g.写入2OH、3OL  ←→      读出1OL、1EL、1OH、1EH；

h.写入3EL       ←→      读出1OH、2EL、2OL、2EH；

i.写入3OH       ←→      读出2EL、2OL、2EH、2OH；

j.写入3EH、1EL  ←→      读出2EL、2OL、2EH、2OH；

k.写入1OL       ←→      读出2EH、3OL、3EL、3OH；

l.写入1EH       ←→      读出3OL、3EL、3OH、3EH；

m.写入1OH、2OL  ←→      读出3OL、3EL、3OH、3EH；

n.写入2EL       ←→      读出3OH、1EL、1OL、1EH；

o.写入2OH       ←→      读出1EL、1OL、1EH、1OH；

p.写入2EH、3EL  ←→      读出1EL、1OL、1EH、1OH；

q.写入3OL       ←→      读出1EH、2OL、2EL、2OH；

r.写入3EH       ←→      读出2OL、2EL、2OH、2EH。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于视频的实时隔行-逐行转换的SDRAM地址映射和读写轮换的方法，其特征在于所述的写入SDRAM采用以8位数据线为单位的DQM控制，低位和高位按轮换顺序分别写入，所述的读出SDRAM采用以8位数据线为单位的DQM控制，所有数据位按照轮换顺序同时读出。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种用于视频的实时隔行-逐行转换的SDRAM地址映射和读写轮换的方法，其特征在于所述的隔行-逐行转换采用邻近四场点运动状态检测的时-空插值隔行-逐行转换法。

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