CN102447897B

CN102447897B - 高解析度数码影像撷取装置及参考画素记忆体储存空间配置方法

Info

Publication number: CN102447897B
Application number: CN201010527781.1A
Authority: CN
Inventors: 李得玮
Original assignee: Alpha Imaging Technology Corp
Current assignee: Xingchen Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2010-10-13
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2030-10-13
Also published as: CN102447897A

Abstract

一种参考画素记忆体储存空间配置方法，用以配置高解析度数码影像撷取装置的参考画素记忆体储存空间的主要储存子空间及额外储存子空间，包含：估算第一画面以得到复数第一重建参考画素；将该等第一重建参考画素储存于主要储存子空间；移动搜寻范围窗对该等第一重建参考画素进行搜寻，并参考搜寻范围窗涵盖的该等第一重建参考画素估算第二画面以得到复数第二重建参考画素，当搜寻范围窗由主要储存子空间中的第一区域移动至第二区域时，第一区域变为闲置空间；将该等第二重建参考画素依序储存于额外储存子空间及主要储存子空间中的闲置空间。

Description

高解析度数码影像撷取装置及参考画素记忆体储存空间配置方法

技术领域

本发明是与高解析度(high resolution)的数码影像撷取有关，特别是关于一种高解析度数码影像撷取装置及其所应用的参考画素记忆体储存空间配置方法。

背景技术

随着科技不断地演进，各式各样具有不同功能的影像撷取装置，例如手机摄影机、网路摄影机(webcam)及电脑摄影机，早已广泛地应用于日常生活中各种不同的用途上。近年来，由于一般消费大众对于影像解析度的要求愈来愈高，市面上已出现了具有高解析度的数码影像撷取功能的影像撷取装置，以满足广大消费者的需求。

一般而言，该些高解析度数码影像撷取装置是通过具有高度压缩率的数码视讯编码/解码器标准进行视讯编码/解码动作，例如H.264/MPEG-4 AVC等，由此提供具有高解析度的数码影像。然而，对于该些具有高度压缩率的数码视讯压缩规格技术而言，妥善且有效率地配置高解析度数码影像撷取装置的记忆体空间便显得相当重要。尤其是对于某些需要参考其他参考画面来决定数码视讯压缩效率的视讯压缩方式(例如框间预测法)来说，如何妥善且有效率地配置记忆体空间更是一项亟待克服的难题。

以常见的框间预测法为例，框间预测法是以正在计算的一画面的前面几张画面作为计算该画面时的参考依据，并且高解析度数码影像撷取装置通常都会把所有可能被参考到的画面都储存于参考画素记忆体空间中，一直等到正在计算的画面完全计算完毕后，才会将储存该些参考画面的记忆体空间释放出来。请参照图1，图1是绘示执行框间预测法的一实施例的示意图。

如图1所示，当第二画面F2中的目前搜寻巨集区块B2正被计算时，第二画面F2的前一个画面(第一画面F1)中的搜寻范围窗W1内的画素即作为其参考画素。同理，当第三画面F3中的目前搜寻巨集区块B3正被计算时，第三画面F3的前一个画面(第二画面F2)中的搜寻范围窗W2内的画素即作为其参考画素。因此，高解析度数码影像撷取装置至少需要能够储存两张参考画面以上的参考画素记忆体空间，才能满足执行框间预测法时的需求。

举例而言，如图2所示，传统的高解析度数码影像撷取装置的参考画素记忆体1包含有第一储存空间10与第二储存空间12。当高解析度数码影像撷取装置正在计算第三画面F3时，第一储存空间10及第二储存空间12分别用以储存第三画面F3的前面两张画面(亦即第一画面F1及第二画面F2)。然而，在实际应用中，一旦当搜寻范围窗由第一储存空间10的第一区域向下移动至第二区域时，原来的第一区域所储存的参考画素即不会再被参考到，因此，第一储存空间10的第一区域即变为闲置空间，造成参考画素记忆体1的储存空间的浪费。

因此，本发明提出一种参考画素记忆体储存空间配置方法及高解析度数码影像撷取装置，以解决现有技术所遭遇到的上述种种问题。

发明内容

根据本发明的一具体实施例为一种高解析度数码影像撷取装置。高解析度数码影像撷取装置包含参考画素记忆体、估算模块及搜寻模块。参考画素记忆体的储存空间包含主要储存子空间及额外储存子空间。估算模块是用以估算第一画面以得到复数第一重建参考画素，并将该等第一重建参考画素储存于主要储存子空间内。该等第一重建参考画素的大小不大于主要储存子空间。

搜寻模块是用以移动搜寻范围窗对该等第一重建参考画素进行搜寻，当搜寻范围窗由主要储存子空间中的第一区域移动至第二区域时，第一区域即变为闲置空间。估算模块参考搜寻范围窗所涵盖的该等第一重建参考画素估算第二画面以得到复数第二重建参考画素，并将该等第二重建参考画素依序储存于额外储存子空间以及主要储存子空间中的闲置空间内。

在实际应用中，高解析度数码影像撷取装置可进一步包含编码/解码模块，用以与估算模块及搜寻模块合作对第一画面及第二画面进行编码/解码动作。其中，编码/解码模块可采用具有高度压缩率的数码视讯编解码器标准H.264/MPEG-4 AVC进行编码/解码动作。

此外，高解析度数码影像撷取装置亦可进一步包含影像撷取模块。实际上，影像撷取模块可以是具有高解析度的手机摄影机、网路摄影机或电脑摄影机，用以撷取第一画面及第二画面。上述估算模块则可通过框间预测法估算第一画面及第二画面。在框间预测法中，一旦搜寻范围窗移动离开第一区域，储存于第一区域的该等第一重建参考画素即不会再被参考，致使第一区域变为闲置空间。

根据本发明的另一具体实施例为一种参考画素记忆体储存空间配置方法。该参考画素记忆体储存空间配置方法是用以配置高解析度(highresolution)数码影像撷取装置的参考画素记忆体储存空间，参考画素记忆体储存空间包含主要储存子空间及额外储存子空间。

在此实施例中，参考画素记忆体储存空间配置方法包含下列步骤：估算第一画面(frame)以得到复数第一重建参考画素；将该等第一重建参考画素储存于主要储存子空间内；移动搜寻范围窗(search range window)对该等第一重建参考画素进行搜寻，并参考搜寻范围窗所涵盖的该等第一重建参考画素估算第二画面，以得到复数第二重建参考画素，其中当搜寻范围窗由主要储存子空间中的第一区域移动至第二区域时，第一区域即变为闲置空间；将该等第二重建参考画素依序储存于额外储存子空间以及主要储存子空间中的闲置空间内。

在实际应用中，高解析度数码影像撷取装置可以是具有高解析度的手机摄影机、网路摄影机(webcam)或电脑摄影机，并可采用具有高度压缩率的数码视讯编解码器标准H.264/MPEG-4 AVC进行编码/解码动作。此外，额外储存子空间的大小至少等于搜寻范围窗的一半大小加上搜寻巨集区块列(macro block row)的大小，但小于整张画面的大小。

上述第一画面及第二画面是通过框间预测(inter-prediction)法进行估算。在框间预测法中，一旦搜寻范围窗移动离开第一区域，储存于第一区域的该等第一重建参考画素即不会再被参考，致使第一区域变为闲置空间。

相较于现有技术，由于本发明的参考画素记忆体储存空间配置方法及高解析度数码影像撷取装置是应用框间预测法的计算特性来判断出参考画面的画素何时不会再被划入搜寻范围内，一旦参考画面的画素不再作为参考画素时，即可用新的画面加以覆盖，由此减少参考画素记忆体储存空间的使用量，达到有效节省记忆体空间的功效。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

附图说明

图1是绘示框间预测法的示意图。

图2是绘示传统的高解析度数码影像撷取装置的参考画素记忆体的示意图。

图3是绘示本发明的一实施例中的高解析度数码影像撷取装置的功能方块图。

图4A及图4B是绘示参考画素记忆体的示意图。

图5A至图5C是绘示第一画面、第二画面及第三画面依序储存于参考画素记忆体的示意图。

图6是绘示本发明的另一实施例中的参考画素记忆体储存空间配置方法的流程图。

主要元件符号说明

S10～S16：流程步骤

F1：第一画面 F2：第二画面

F3：第三画面 B2、B3：目前搜寻巨集区块

W1、W2：搜寻范围 1：参考画素记忆体

10：第一储存空间 12：第二储存空间

2：高解析度数码影像撷取装置

20：影像撷取模块 22：参考画素记忆体

24：估算模块 26：搜寻模块

28：编码/解码模块 29：控制模块

220：主要储存子空间 222：额外储存子空间

A：主要储存子空间220的起始端

B：主要储存子空间220的终点端

C：额外储存子空间222的终点端

D、E：主要储存子空间220中的一端

具体实施方式

本发明提出一种高解析度数码影像撷取装置及其应用的参考画素记忆体储存空间配置方法，是通过框间预测法的计算特性来判断储存于参考画面记忆体中的参考画面的画素是否不再作为计算时的参考画面，若是，即可用后续新的参考画面将其覆盖掉，以有效节省记忆体的空间。

根据本发明的一具体实施例为高解析度数码影像撷取装置。在此实施例中，较佳地，高解析度数码影像撷取装置可以是具有高解析度的手机摄影机、网路摄影机(webcam)或电脑摄影机，并可采用具有高度压缩率的数码视讯编解码器标准(例如H.264/MPEG-4 AVC)进行视讯编码/解码动作，但并不以此为限。

请参照图3，图3是绘示此实施例中的高解析度数码影像撷取装置的功能方块图。如图3所示，高解析度数码影像撷取装置2包含影像撷取模块20、参考画素记忆体22、估算模块24、搜寻模块26、编码/解码模块28及控制模块29。其中，影像撷取模块20耦接至估算模块24；估算模块24耦接至参考画素记忆体22；搜寻模块26分别耦接至估算模块24及参考画素记忆体22；编码/解码模块28分别耦接至影像撷取模块20、估算模块24及搜寻模块26；控制模块29分别耦接至影像撷取模块20、估算模块24、搜寻模块26及编码/解码模块28。

接下来，将分别就高解析度数码影像撷取装置2所包含的各模块及其具有的功能进行详细的介绍。

在此实施例中，高解析度数码影像撷取装置2的影像撷取模块20是用以自外界撷取高解析度的影像画面。举例而言，影像撷取模块20可以是任何一种具有高解析度影像拍摄功能的摄影机或相机，并无特定的限制。

参考画素记忆体22的种类并无特定的限制，可以是动态随机存取记忆体(Dynamic Random Access Memory，DRAM)、静态随机存取记忆体(StaticRandom Access Memory，SRAM)、快闪记忆体(Flash Memory)或其他类型的记忆体。请参照图4A及4B，图4A及4B是绘示此实施例中的参考画素记忆体22的示意图。如图4A及4B所示，参考画素记忆体22的储存空间总共包含有主要储存子空间220及额外储存子空间222。其中，额外储存子空间222明显地较主要储存子空间220来得小，并且额外储存子空间222的大小至少等于搜寻范围窗的一半大小加上搜寻巨集区块列(macro block row)的大小，但小于整张画面的大小。值得注意的是，参考画素记忆体22的主要储存子空间220及额外储存子空间222可以是彼此首尾相连，亦可以是彼此间隔某一间距而未直接相连，故无特定的限制。

估算模块24是用以估算第一画面以得到复数第一重建参考画素，并将该等第一重建参考画素储存于主要储存子空间220内，其中该等第一重建参考画素的大小不大于主要储存子空间220。

搜寻模块26是用以移动搜寻范围窗对该等第一重建参考画素进行搜寻，当搜寻范围窗由主要储存子空间220中的第一区域移动至第二区域时，第一区域即变为闲置空间。估算模块24参考搜寻范围窗所涵盖的该等第一重建参考画素估算第二画面以得到复数第二重建参考画素，并将该等第二重建参考画素依序储存于额外储存子空间222及主要储存子空间220中的闲置空间内。

也就是说，由于第一区域已变为搜寻范围窗之后不可能再次涵盖的闲置空间，与其浪费此一储存空间储存无用的重建参考画素，倒不如将新的重建参考画素覆盖掉原来储存的旧的重建参考画素，由此有效利用记忆体空间，使得整个数码视讯压缩流程所需的记忆体空间能够缩小。

在此实施例中，编码/解码模块28是用以与估算模块24及搜寻模块26合作对影像撷取模块20所撷取的第一画面及第二画面进行编码/解码动作。实际上，编码/解码模块28可采用具有高度压缩率的数码视讯编解码器标准(例如H.264/MPEG-4 AVC)进行视讯编码/解码动作，但不以此为限。

在实际应用中，控制模块29可以是中央处理单元(Central ProcessingUnit，CPU)。控制模块29亦可耦接至电子装置(例如手机或电脑，但不以此为限)，用以根据电子装置的控制指令控制影像撷取模块20、估算模块24、搜寻模块26及编码/解码模块28分别执行各自的功能。

请参照图5A至图5C，图5A至图5C是绘示第一画面、第二画面及第三画面依序储存于参考画素记忆体的示意图。如图5A所示，第一画面F1是由主要储存子空间220的起始端A开始存入参考画素记忆体22的主要储存子空间220中，直至主要储存子空间220的终点端B为止，以作为估算模块24计算第二画面F2时的参考画面。值得注意的是，在实际应用中，第一画面F1的大小不一定刚好等于主要储存子空间220的大小，第一画面F1的大小亦可小于主要储存子空间220的大小，故并不以此例为限。

接着，第二画面F2是由额外储存子空间222的起始端B开始存入参考画素记忆体22的额外储存子空间222中，当第二画面F2储存至额外储存子空间222的终点端C时，仍有部分的第二画面F2尚未储存，由于额外储存子空间222的大小至少等于搜寻范围窗的一半大小加上搜寻巨集区块列的大小，亦即代表着参考画素记忆体22的主要储存子空间220的起始端A开始脱离计算第二画面F2的搜寻范围窗所涵盖的范围，主要储存子空间220的起始端A原来储存的第一画面F1的参考画素已经不会再作为计算第二画面F2时的参考画素，因此，尚未储存完成的部分第二画面F2将会由主要储存子空间220的起始端A继续储存下去，并覆盖掉原来储存的第一画面F1的参考画素，直至位于主要储存子空间220中的D端为止，以作为估算模块24计算第三画面F3时的参考画面。也就是说，第二画面F2是由B端储存至C端后，再继续由A端储存至D端为止。

同理，第三画面F3是由主要储存子空间220中的D端开始存入参考画素记忆体22的主要储存子空间220以及额外储存子空间222内，当第三画面F3储存至额外储存子空间222的终点端C时，仍有部分的第三画面F3尚未储存，由于参考画素记忆体22的主要储存子空间220的起始端A开始脱离计算第三画面F3的搜寻范围窗所涵盖的范围，主要储存子空间220的起始端A原来储存的第二画面F2的参考画素已经不会再作为计算第三画面F3时的参考画素，因此，尚未储存完成的部分第二画面F2将会由主要储存子空间220的起始端A继续储存下去，并覆盖掉原来储存的第二画面F2的参考画素，直至位于主要储存子空间220中的E端为止，以作为估算模块24计算后续的第四画面时的参考画面。也就是说，第三画面F3是由D端储存至C端后，再继续由A端储存至E端为止。其余均以此类推，于此不另行赘述。

需说明的是，本发明的高解析度数码影像撷取装置并不以上述实施例为限。举例而言，高解析度数码影像撷取装置亦可将其主要储存空间(其大小为N1)的部分空间(其大小为N3)挪到额外储存空间，并且其记忆体使用方式为主要储存空间大小(N1-N3)以及额外储存空间大小(N1+N3)，亦为本发明所涵盖的范围。

根据本发明的另一具体实施例为一种参考画素记忆体储存空间配置方法。在此实施例中，参考画素记忆体储存空间配置方法是用以配置高解析度(high resolution)数码影像撷取装置的参考画素记忆体储存空间。在实际应用中，较佳地，高解析度数码影像撷取装置可以是具有高解析度的手机摄影机、网路摄影机(webcam)或电脑摄影机，并可采用具有高度压缩率的数码视讯编解码器标准(例如H.264/MPEG-4 AVC)进行编码/解码动作，但不以此为限。

亦请参照图3，如图3所示，参考画素记忆体22的储存空间总共包含有主要储存子空间220及额外储存子空间222。其中，额外储存子空间222明显地较主要储存子空间220来得小，并且额外储存子空间222的大小至少等于搜寻范围窗的一半大小加上搜寻巨集区块列(macro block row)的大小，但小于整张画面的大小。

请参照图6，图6是绘示参考画素记忆体储存空间配置方法的流程图。如图6所示，首先，该方法执行步骤S10，估算第一画面(frame)以得到复数第一重建参考画素。接着，该方法执行步骤S12，将该等第一重建参考画素储存于主要储存子空间内。值得注意的是，该等第一重建参考画素的大小不大于主要储存子空间220的大小，也就是说，主要储存子空间220足够大而能够储存该等第一重建参考画素。

然后，该方法执行步骤S14，移动搜寻范围窗(search range window)对该等第一重建参考画素进行搜寻，并参考搜寻范围窗所涵盖的该等第一重建参考画素估算第二画面，以得到复数第二重建参考画素。值得注意的是，当搜寻范围窗由主要储存子空间中的第一区域移动至第二区域时，第一区域即变为闲置空间。由于上述第二画面是通过框间预测(inter-prediction)法进行估算。在框间预测法中，一旦搜寻范围窗移动离开第一区域，储存于第一区域的该等第一重建参考画素即不会再被参考，致使第一区域变为闲置空间。至于第一画面则可能通过框内预测(intra-prediction)法进行估算，但不以此为限。

在现有技术中，即使第一区域已经变为闲置空间，亦即搜寻范围窗之后不可能再次涵盖第一区域，第一区域仍将储存着原来的参考画面，因而导致记忆体空间的浪费。

本发明为了能够有效节省记忆体空间，避免如同现有技术般浪费记忆体空间的情事发生，该方法执行步骤S16，将该等第二重建参考画素依序储存于额外储存子空间以及主要储存子空间中的闲置空间内。也就是说，由于第一区域已变为搜寻范围窗之后不可能再次涵盖的闲置空间，与其浪费此一储存空间，倒不如将新的重建参考画素覆盖掉原来旧的重建参考画素，由此有效利用记忆体空间，使得数码视讯压缩所需的记忆体空间能够缩小。

通过以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。

Claims

1.一种参考画素记忆体储存空间配置方法，用以配置一高解析度(highresolution)数码影像撷取装置的一参考画素记忆体储存空间，该参考画素记忆体储存空间包含一主要储存子空间及一额外储存子空间，该参考画素记忆体储存空间配置方法包含下列步骤：

(a)估算一第一画面(frame)以得到复数第一重建参考画素；

(b)将该等第一重建参考画素储存于该主要储存子空间内，其中该等第一重建参考画素的大小不大于该主要储存子空间；

(c)移动一搜寻范围窗(search range window)对该等第一重建参考画素进行搜寻，并参考该搜寻范围窗所涵盖的该等第一重建参考画素估算一第二画面以得到复数第二重建参考画素，其中当该搜寻范围窗由该主要储存子空间中的一第一区域移动至一第二区域时，该第一区域即变为一闲置空间；以及

(d)将该等第二重建参考画素依序储存于该额外储存子空间以及该主要储存子空间中的该闲置空间内。

2.如权利要求1所述的参考画素记忆体储存空间配置方法，其中该高解析度数码影像撷取装置是具有高解析度的手机摄影机、网路摄影机(webcam)或电脑摄影机，并采用具有高度压缩率的数码视讯编解码器标准H.264/MPEG-4 AVC进行编码/解码动作。

3.如权利要求1所述的参考画素记忆体储存空间配置方法，其中该额外储存子空间的大小至少等于该搜寻范围窗的一半大小加上一搜寻巨集区块列(macro block row)的大小，但小于整张画面的大小。

4.如权利要求1所述的参考画素记忆体储存空间配置方法，其中步骤(a)及步骤(c)是通过一框间预测(inter-prediction)法估算该第一画面及该第二画面。

5.如权利要求4所述的参考画素记忆体储存空间配置方法，其中在该框间预测法中，一旦该搜寻范围窗移动离开该第一区域，储存于该第一区域的该等第一重建参考画素即不会再被参考，致使该第一区域变为该闲置空间。

6.如权利要求1所述的参考画素记忆体储存空间配置方法，进一步包含下列步骤：

(e)移动该搜寻范围窗对该等第二重建参考画素进行搜寻，并参考该搜寻范围窗所涵盖的该等第二重建参考画素估算一第三画面以得到复数第三重建参考画素。

7.一种高解析度数码影像撷取装置，包含：

一参考画素记忆体，其储存空间包含一主要储存子空间及一额外储存子空间；

一估算模块，耦接至该参考画素记忆体，用以估算一第一画面以得到复数第一重建参考画素，并将该等第一重建参考画素储存于该主要储存子空间内，其中该等第一重建参考画素的大小不大于该主要储存子空间；以及

一搜寻模块，耦接至该估算模块及该参考画素记忆体，用以移动一搜寻范围窗对该等第一重建参考画素进行搜寻，当该搜寻范围窗由该主要储存子空间中的一第一区域移动至一第二区域时，该第一区域即变为一闲置空间；

其中，该估算模块参考该搜寻范围窗所涵盖的该等第一重建参考画素估算一第二画面以得到复数第二重建参考画素，并将该等第二重建参考画素依序储存于该额外储存子空间以及该主要储存子空间中的该闲置空间内。

8.如权利要求7所述的高解析度数码影像撷取装置，进一步包含：

一影像撷取模块，耦接至该估算模块，用以撷取该第一画面及该第二画面。

9.如权利要求8所述的高解析度数码影像撷取装置，其中该影像撷取模块为具有高解析度的手机摄影机、网路摄影机或电脑摄影机。

10.如权利要求7所述的高解析度数码影像撷取装置，其中该额外储存子空间的大小不小于该搜寻范围窗的一半大小加上一搜寻巨集区块列的大小。

11.如权利要求7所述的高解析度数码影像撷取装置，其中该估算模块是通过一框间预测法估算该第二画面。

12.如权利要求11所述的高解析度数码影像撷取装置，其中在该框间预测法中，一旦该搜寻范围窗移动离开该第一区域，储存于该第一区域的该等第一重建参考画素即不会再被参考，致使该第一区域变为该闲置空间。

13.如权利要求7所述的高解析度数码影像撷取装置，其中该搜寻模块移动该搜寻范围窗对该等第二重建参考画素进行搜寻，该估算模块参考该搜寻范围窗所涵盖的该等第二重建参考画素估算一第三画面以得到复数第三重建参考画素。

14.如权利要求7所述的高解析度数码影像撷取装置，进一步包含：

一编码/解码模块，耦接至该估算模块、该搜寻模块及该影像撷取模块，用以与该估算模块及该搜寻模块合作对该第一画面及该第二画面进行一编码/解码动作。

15.如权利要求14所述的高解析度数码影像撷取装置，其中该编码/解码模块是采用具有高度压缩率的数码视讯编解码器标准H.264/MPEG-4AVC进行该编码/解码动作。

16.如权利要求7所述的高解析度数码影像撷取装置，进一步包含：

一控制模块，耦接至一电子装置、该估算模块、该搜寻模块及该影像撷取模块，用以根据该电子装置的一控制指令控制该估算模块、该搜寻模块及该影像撷取模块。

17.如权利要求16所述的高解析度数码影像撷取装置，其中该控制模块是一中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)。

18.如权利要求7所述的高解析度数码影像撷取装置，其中该参考画素记忆体是选自由一动态随机存取记忆体(Dynamic Random Access Memory，DRAM)、一静态随机存取记忆体(Static Random Access Memory，SRAM)及一快闪记忆体(Flash Memory)所组成的一群组。