CN101820543A - 一种与DMA相结合的ping-pong结构快速数据存取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及数字视频编解码技术，特别是指一种与DMA相结合的ping-pong结构快速数据存取方法，该方法应用于视频编码器和视频解码器中，利用DSP中片内外存储器及DMA数据搬移方法，在片内存储器中开辟两块较小的ping-pong区域，将需要处理的数据在处理之前使用DMA提前准备好放在ping-pong buffer中，节省了处理之前数据搬运的等待时间，提高了编解码效率。
Description
技术领域
本发明涉及数字视频编解码技术，特别是指一种与DMA(图像处理芯片中的数据搬运方式)相结合的ping-pong(乒乓)结构快速数据存取方法。
背景技术
在视频监控领域中常用的数字录像设备DVR，通常由视频数据采集单元、图像处理单元、存储及显示设备构成。其中在图像处理单元通常采用可进行视频压缩标准软编程的DSP。
在视频编解码的过程中，一帧图像可以分为若干个大小一定的矩形区域，以矩形区域为处理单位，如在H.264标准中，每个矩形区域大小为16×16，称为一个宏块。对每一个宏块可以选择帧间或帧内编码算法。通过使用基于块的运动矢量，帧间编码可以充分利用不同图像之间的时域统计依赖性。帧内编码采用不同的空间预测模式，对一幅图像中的空间统计依赖性加以利用；对预测残差进行变换，去除变换块内部像素之间的空间相关性以获得进一步的压缩；对变换系数进行量化；最终形成了与源图像非常接近的近似图像，同时丢弃一些视觉上不重要的信息；最后，再将运动矢量或帧内预测模式与量化后的变换系数信息合并在一起，进行变长编码或算术编码。
在DSP芯片中，一般有片内内存和片外内存两种内存，片外内存容量大，但是存取速度慢；片内内存存取速度快，但是容量有限，需要合理利用。在编解码的每一个过程中，如帧间编码，在进行运动搜索时需要当前宏块的数据及参考帧数据，如果需要的数据在片外存储器上，对上述数据的读取就需要耗费大量的时间。这种访存密集型操作，占用编解码大部分时间，是编解码的主要瓶颈。
在DSP中一种常用的数据搬移方法是DMA，使用DMA进行数据搬移，可以不需要CPU的干预，启动后DMA自己在后台进行数据搬移。
传统方法流程，如图1所示：在传统方法中，在进行算法运算之前，需要等待数据搬运完成，在DSP中数据的存取过程是最耗时的操作，所以此等待耗费大量编解码时间，是编解码的瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于提供一种与DMA相结合的ping-pong结构快速数据存取方法，以减少数据存取的次数，提高编解码效率。
本发明的技术方案是：
一种与DMA相结合的ping-pong结构快速数据存取方法，其特征在于：该方法应用于视频编码器和视频解码器中，利用DSP中片内外存储器及DMA数据搬移方法，在片内存储器中开辟两块较小的ping-pong区域，将需要处理的数据在处理之前使用DMA提前准备好放在ping-pong buffer中，以节省处理之前数据搬运的等待时间，提高编解码效率。
一种与DMA相结合的ping-pong结构快速数据存取方法，其方法步骤包括：
步骤一、在片内存储器上开辟ping-pong buffer区域：
A)、根据具体的算法，计算需要的ping-pong buffer的大小；
B)、在片内存储器开辟两块大小为M×N的内存区域，一个为pingbuffer，一个为pong buffer；
步骤二、往ping buffer中准备数据：
C)、首先，往ping buffer中使用DMA搬运第一个需要处理的宏块的数据；
D)、等待ping buffer中数据搬运完成；
步骤三、ping-pong buffer数据处理与准备并行过程：
E)、对ping buffer中的当前宏块数据进行处理，同时往pong buffer中使用DMA搬运下一个宏块需要的数据。由于DMA启动后可以不受CPU干预，自动在后台进行数据搬运，所以当前宏块的处理过程和下一个宏块数据的准备过程，这两个过程可以并行执行；
F)、等待ping buffer中数据处理完成和pong buffer中宏块需要的数据搬运完成，此等待过程并非两者的累加，而为两者中时间较长的一方；
G)、对下一个宏块进行处理，也即处理pong buffer中的数据；同时往ping buffer中准备再下一个宏块需要的数据；并且pong buffer中数据的处理过程和ping buffer的数据搬运过程两者并行执行；
H)、等待ping buffer中数据搬运完成和pong buffer中数据处理完成，此等待过程并非两者的累加，而为两者中时间较长的一方；
I)、对于一帧数据重复E～H的过程；
步骤四、处理最后一个ping buffer或pong buffer中的数据：
J)、等待最后一个ping buffer或pong buffer中数据准备完成；
K)、处理最后一个ping buffer或pong buffer中的数据；
L)、一帧处理完成。
本发明的优点在于：本发明在处理ping buffer中的数据的同时，在pong buffer中准备下一个宏块处理需要的数据，并且此数据搬运过程在后台进行，ping buffer中数据的处理时间和pong buffer中数据的搬运时间，不是两者的累加，而是两者中较长的一个；当下一个宏块进行处理时，需要的数据已经准备完毕，省去了等待时间，将数据处理和数据准备进行执行，大大提高了编解码效率。
附图说明
图1为传统方法流程图。
图2为本发明宏块帧内预测使用数据示意图。
图3为本发明方法流程图。
具体实施方式
下面就结合说明书附图及对本发明作进一步的说明。
实施例1：以H.264视频编码器帧内预测在DM6467上的实现为例而具体说明本发明一种与DMA相结合的ping-pong结构快速数据存取方法的实施步骤：
如图2所示，帧内预测过程中当前宏块进行帧内预测时，需要当前宏块数据，以及与当前宏块相邻的左边一个宏块的右面8列数据，即当前16×16的宏块进行帧内预测时，需要的数据量为16×24(16行，24列)。
如图3所示，本发明的方法步骤包括：
步骤一、在片内存储器上开辟ping-pong buffer区域：
A)、根据帧内预测算法，需要的ping-pong buffer的大小为16×24；
B)、在片内存储器开辟两块大小为16×24的内存区域，一个为pingbuffer，一个为pong buffer；
步骤二、往ping buffer中准备数据：
C)、首先，往ping buffer中使用DMA搬运第一个宏块进行帧内预测时需要的16×24大小的数据；
D)、等待ping buffer中数据搬运完成；
步骤三、ping-pong buffer数据处理与准备并行过程：
E)、使用ping buffer中的数据，对当前宏块进行帧内预测；同时往pong buffer中使用DMA搬运16×24大小的下一个宏块帧内预测需要的数据；由于DMA启动后可以不受CPU干预，自动在后台进行数据搬运，所以当前宏块的帧内预测处理过程和下一个宏块数据的准备过程，这两个过程可以并行执行；
F)、等待ping buffer中帧内预测算法完成和pong buffer中16×24的数据搬运完成，此等待过程并非两者的累加，而为两者中时间较长的一方；
G)、对下一个宏块进行帧内预测，也即处理pong buffer中的数据；同时往ping buffer中搬运16×24大小的再下一个宏块帧内预测需要的数据；并且pong buffer中数据的处理过程和ping buffer的数据搬运过程两者并行执行；
H)、等待pong buffer中帧内预测算法完成和ping buffer中16×24的数据搬运完成，此等待过程并非两者的累加，而为两者中时间较长的一方；
I)、对于一帧图像中所有宏块的帧内预测过程，重复E～H的过程即可；
步骤四、处理最后一个ping buffer或pong buffer中的数据：
J)、等待最后一个ping buffer或pong buffer中16×24的数据DMA搬运完成；
K)、处理ping buffer或pong buffer中的数据；
L)、一帧图像帧内预测过程处理完成。
Claims (2)
1.一种与DMA相结合的ping-pong结构快速数据存取方法，其特征在于：该方法应用于视频编码器和视频解码器中，利用DSP中片内外存储器及DMA数据搬移方法，在片内存储器中开辟两块较小的ping-pong区域，将需要处理的数据在处理之前使用DMA提前准备好放在ping-pong buffer中，以节省处理之前数据搬运的等待时间，提高编解码效率。
2.一种与DMA相结合的ping-pong结构快速数据存取方法，其特征在于：该方法步骤包括：
步骤一、在片内存储器上开辟ping-pong buffer区域：
A)、根据具体的算法，计算需要的ping-pong buffer的大小；
B)、在片内存储器开辟两块大小为M×N的内存区域，一个为pingbuffer，一个为pong buffer；
步骤二、往ping buffer中准备数据：
C)、首先，往ping buffer中使用DMA搬运第一个需要处理的宏块的数据；
D)、等待ping buffer中数据搬运完成；
步骤三、ping-pong buffer数据处理与准备并行过程：
E)、对ping buffer中的当前宏块数据进行处理，同时往pong buffer中使用DMA搬运下一个宏块需要的数据。由于DMA启动后可以不受CPU干预，自动在后台进行数据搬运，所以当前宏块的处理过程和下一个宏块数据的准备过程，这两个过程可以并行执行；
F)、等待ping buffer中数据处理完成和pong buffer中宏块需要的数据搬运完成，此等待过程并非两者的累加，而为两者中时间较长的一方；
G)、对下一个宏块进行处理，也即处理pong buffer中的数据；同时往ping buffer中准备再下一个宏块需要的数据；并且pong buffer中数据的处理过程和ping buffer的数据搬运过程两者并行执行；
H)、等待ping buffer中数据搬运完成和pong buffer中数据处理完成，此等待过程并非两者的累加，而为两者中时间较长的一方；
I)、对于一帧数据重复E～H的过程；
步骤四、处理最后一个ping buffer或pong buffer中的数据：
J)、等待最后一个ping buffer或pong buffer中数据准备完成；
K)、处理最后一个ping buffer或pong buffer中的数据；
L)、一帧处理完成。
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