CN103634598B - 视频处理的转置缓冲 - Google Patents

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Abstract

转置缓冲器可存储8×8以及更小大小的视频数据块。当更小大小的块到达时，它们可重新配置成适合缓冲器中的可用空间。

Description

视频处理的转置缓冲
技术领域
本发明一般涉及处理视频。
背景技术
由于传送大量包含详细信息的数据的需要，因此希望保存传输媒体的的可用带宽。为此，视频信息可采用各种公知的压缩技术来压缩。可对压缩格式的接收视频进行解压缩。因此，视频可以更紧凑地传送，从而使更低带宽的传输媒体可被利用，同时保存更高带宽的传输媒体的带宽。
若干压缩标准需要数据的二维变换。这种变换一般每次在一维中执行，其中的中间结果存储在转置(transpose)缓冲器或转置随机存取存储器(RAM)中。称作象素的视频信息的8×8块可作为原子单位处理，或者可分为4×8、8×4或4×4子块以便进行处理。
因此，在编码和解码过程中，视频数据块可存储在转置缓冲器中。在某些压缩标准(例如运动图像专家组(ISO／IEC13818)(MPEG-2))中，仅处理8×8块。在其它标准(例如Microsoft Windows 9)中，一些8×8块可由两个4×8子块、两个8×4子块或者四个4×4子块来代替。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的示意图；
图2是根据本发明的一个实施例、图1所示实施例的一部分的更详细说明；
图3是根据本发明的一个实施例的转置缓冲器的逻辑配置的说明；
图4是根据本发明的一个实施例的写序列；以及
图5是根据本发明的一个实施例的读序列。
具体实施方式
在本发明的一些实施例中，转置缓冲器可与视频压缩和解压缩结合使用。可结合依次执行的一维压缩变换来对转置缓冲器进行写入和读取。在一些实施例中，可管理转置缓冲器以便最有效且高效地缓冲压缩信息。虽然转置缓冲器一般是具有线性寻址(address)的普通64字RAM，但是，便利的是将RAM位置看作如图3所示占用二维阵列中的位置(对这些阵列位置的地址的分配是任意的)。通过这种可视化，可表示逐列(column-wise)写入和逐行(row-wise)读取或者逐行写入和逐列读取(这种转置是RAM的主要目的)。
考虑将要处理8×8块的系列的情况。第一块可逐列写入和逐行读取。第二块也可逐列写入，但之后，第一列无法写入，直到读取完第一块的57个字(前7行以及最后一行的第一个字)。这对处理吞吐量施加极大的限制。但认识到，只要我们分别逐行或逐列读取，逐列还是逐行写入就都是一样的，因此第二块可逐行写入和逐列读取。然后，在只读取第一块的八个字之后就可写入第二块的第一行。在一些实施例中，这可引起极大的吞吐量提高。
当块分为子块集合时出现复杂化。在这种情况下，对于写入和读取没有唯一的最佳顺序，但是，在某些情况下，遵循某些一般原则可使吞吐量为最大并且简化寻址：
1)在已经写入或读取整个块(不是子块)之后，写和读顺序可从逐列转换为逐行或者从逐行转换为逐列。
2)在逐列写入时，每个子块可完全填充n行，其中，对于4×4子块n=2，对于4×8或8×4子块n=4。类似地，在逐行写入时，每个子块可完全填充n列，其中n=2或4。
3)在逐列写入时，寻址可能是这样的：将被读取的第一向量(一个或两个)占用子块的第一缓冲器行。例如，4×4子块可写入以下地址：
注意，要读取的前两个向量占用作为缓冲器的第一行的地址0、8、10、18和20、28、30、38。因此，尽可能迅速地为下一个块清除这一行。类似地，在逐行写入时，寻址可能是这样的：被读取的第一向量(一个或两个)占用子块的第一缓冲器列。
参照图1，基于处理器的系统10例如可能是机顶盒、数字通用盘(DVD)播放器、光盘(CD)播放器、个人数字助理、便携音乐播放器或者汽车立体声系统，这里仅列举几个例子。在本发明的一些实施例中，系统10可采用 Windows 9逆变换。这种压缩技术处理音频和视频两种信息。
Windows 9变换是二维变换，在原理上与离散余弦变换(DCT)相似。与DCT相似，Windows 9逆变换是可分离的，意味着Windows 9逆变换可分解为依次执行的两个一维(1D)变换。
参照图1，处理器12通过总线13进行耦合，并建立处理器12、存储控制器16、网络接口36、显示控制器14、音频编码器／解码器18和视频编码器／解码器(编解码器)28之间的通信。音频编码器18提供输出音频。显示控制器14可耦合到显示器(未示出)。存储控制器16耦合系统存储器20。作为两个实例，系统存储器可能是动态随机存取存储器或者闪速存储器。网络接口36允许与其它系统(未示出)进行通信。
视频编解码器28一般可操纵视频处理，包括压缩和解压缩。解码器／编码器28可包括运动图像专家组(MPEG)和Windows 9(WM9)编码器及解码器30(参见图2)。
在一些实施例中，系统10可能是机顶盒。本发明决不限于以上仅作为实例提供的图1所描述和示出的特定体系结构。
参照图2，视频压缩／解压缩单元30可包括耦合到编码引擎的运动补偿单元。在一个实施例中，编码引擎可能是压缩入局(incoming)视频的Windows 9变换引擎。此后，可如图所示实现量化和可变长度编码(variable length coding)。来自编码引擎的输出可提供给变换缓冲器68。变换缓冲器68由变换引擎64读取。
更具体来说，当前8×8象素微块60和预测62被接收，并在65确定其差异以便进行运动补偿。变换引擎64然后分两阶段(pass)进行工作。在第一阶段，变换引擎64逐列操作，并经由多路分配器66将第一个一维操作的结果写入转置缓冲器68。然后，变换引擎64从转置缓冲器68取出这些列以便进行第二阶段。转置缓冲器68中的控制逻辑或软件38可实现第一与第二阶段之间的矩阵转置操作。然后，来自第二阶段的结果被传递到量化及编码和解码级(stage)76。可产生压缩块。压缩块还可由逆量化70、去复用72和逆变换引擎74来接收和解压缩。
参照图4和图5，变换缓冲器68的管理可通过软件、固件或硬件来实现，它们在一个实施例中可与变换引擎64关联地存储。
虽然描述了采用Windows 9变换的一个实施例，但是也可采用其它变换，包括离散余弦变换等，例如运动图像专家组(ISO／IEC13818)和VC-1运动图像电视工程师协会(SMPTE)变换。
参照图4，根据一个实施例，转置缓冲器的写过程以80表示。最初，写顺序可设置成逐列，如框82所示。可从1D变换引擎接收字，如框84所示。该序列等待转置缓冲器中的空闲(free)字，如86所示。当空闲字可用时，将字写入缓冲器，如框88所示。
菱形框90中的检查确定是否已经写入该块的最后一个字。如果是，则菱形框92中的检查确定那个块是否为被写入的最后一个块。如果不是，则写顺序从列转换(toggle)到行或者从行转换到列，如框94所示。如果是，则过程结束。
参照图5，根据一个实施例，转置缓冲器的读过程以100表示。最初，读顺序可设置成逐行读，如框102所示。在框104，该序列等待缓冲器中的有效字。然后，在框106，读取缓冲器中的有效字。菱形框108中的检查确定是否已经读取块的最后一个字。如果是，则菱形框110中的检查确定是否已经读取最后一个块。如果不是，则读顺序从列转换到行或者从行转换到列(框112)。如果该块是被读取的最后一个块，则流程结束。
本说明中提到“一个实施例”或“一实施例”表示结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包含在本发明所涵盖的至少一个实现中。因此，词语“一个实施例”或“在一实施例中”的出现不一定都表示相同的实施例。此外，特定特征、结构或特性可通过与所述的特定实施例不同的其它适当形式来创立，并且所有这类形式均可由本申请的权利要求书所涵盖。
虽然结合有限的实施例对本发明进行了说明，但本领域的技术人员会从其中知道大量修改和变更。所附权利要求书意在涵盖落入本发明真实精神和范围内的所有这类修改和变更。

Claims (20)

1.一种使用转置缓冲器来转置视频信息的方法，所述转置缓冲器被设置为包括列和行的二维阵列，所述方法包括：
沿第一方向把要压缩的视频信息的第一块写到所述缓冲器，并且沿与第一方向垂直的第二方向从所述缓冲器中读取第一块；
在已经写入或读取第一块之后，确定是否有要压缩的所述视频信息的下一块；
如果有所述下一块，则沿所述第二方向写入并且沿所述第一方向读取，
其中，如果所述下一块是填充所述缓冲器的n行或n列的部分块，则对于写入和读取没有唯一的最佳顺序，其中n=2或4。
2.如权利要求1所述的方法，包括确定何时已经读取了足够大小的子块，以接纳要写入的下一个块。
3.如权利要求1所述的方法，包括对转置随机存取存储器进行写入。
4.如权利要求3所述的方法，包括在具有64个字的容量的转置缓冲器中接收后面跟随更小块的8×8块。
5.一种视频处理电路，包括：
转置缓冲器，所述转置缓冲器被设置为包括列和行的二维阵列；以及
耦合到所述转置缓冲器的变换引擎，所述变换引擎配置成执行如以上权利要求中任一项所述的方法。
6.如权利要求5所述的电路，其中，所述引擎确定何时已从所述缓冲器中读取16个字。
7.如权利要求6所述的电路，其中，在读取16个字之后，所述引擎将4×4数据块存储在所述缓冲器的可用空间中。
8.如权利要求7所述的电路，其中，所述引擎确定何时已从所述缓冲器中读取32个字。
9.如权利要求8所述的电路，其中，在读取32个字之后，所述引擎将8×4或4×8数据块存储在所述缓冲器的可用空间中。
10.一种视频处理系统，包括：
处理器；
耦合到所述处理器的动态随机存取存储器；以及
视频处理电路，包括转置缓冲器以及耦合到所述转置缓冲器的变换引擎，所述转置缓冲器被设置为包括列和行的二维阵列，所述变换引擎配置为执行如权利要求1至4中任一项所述的方法。
11.如权利要求10所述的视频处理系统，其中，所述引擎将4×4视频数据块转换为两个八字行。
12.如权利要求11所述的视频处理系统，其中，所述缓冲器具有64个字的容量，所述引擎转换待存储在所述缓冲器中的两个八字行中的4×4数据块，所述引擎确定何时已从所述缓冲器中读取16个字，并且在读取16个字之后将4×4数据块存储在所述缓冲器的可用空间中。
13.如权利要求12所述的视频处理系统，其中，所述引擎确定何时已从所述缓冲器中读取32个字。
14.一种用于使用转置缓冲器来转置视频信息的装置，所述转置缓冲器被设置为包括列和行的二维阵列，所述装置包括：
用于沿第一方向把要压缩的视频信息的第一块写到所述缓冲器，并且沿与第一方向垂直的第二方向从所述缓冲器中读取第一块的部件；
用于在已经写入或读取第一块之后，确定是否有要压缩的所述视频信息的下一块的部件；
用于如果有所述下一块，则沿所述第二方向写入并且沿所述第一方向读取的部件，
其中，如果所述下一块是填充所述缓冲器的n行或n列的部分块，则对于写入和读取没有唯一的最佳顺序，其中n=2或4。
15.如权利要求14所述的装置，包括用于确定何时已经读取了足够大小的子块，以接纳要写入的下一个块的部件。
16.如权利要求14所述的装置，包括用于对转置随机存取存储器进行写入的部件。
17.如权利要求16所述的装置，包括用于在具有64个字的容量的转置缓冲器中接收后面跟随更小块的8×8块的部件。
18.如权利要求14-17中任一项所述的装置，还包括用于以逐列方式将视频数据块写入转置缓冲器的部件。
19.如权利要求18所述的装置，还包括用于接收4×4数据块并将所述4×4数据块写入两个可用的八字行的部件。
20.一种机器可读介质，其上面存储指令，所述指令在被执行时导致所述机器执行如权利要求1-4中任一项所述的方法。
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