CN1159713A - 多通路mpeg视频位流译码装置 - Google Patents

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Abstract

一种在通过多个通路对按MPEG标准的宏块进行译码并在HDTV等要求高速处理的系统中能对视频位流译码作实时处理的MPEG视频位流的译码装置。包含：可变长译码器；数据分配器；第一复原单元和第二复原单元；标题解释单元；宏块形成单元。

Description

多通路MPEG视频 位流译码装置
本发明是关于视频位流译码装置，特别是有关在以经过多通路时采用MPEG标准的宏块进行译码的HDTV系统那样求得高速处理的系统中能对视频位流译码作实时处理的MPEG视频位流译码装置。
在HDTV这样的要求高速处理操作的系统中，鉴于图象的大小和标题信息等，用于译码输入位流的系统时钟至少会达到100MHz。而如按照译码器的全部结构部件间的接口，则需110～120MHz的系统时钟。
但以迄今开发的元件来对译码器作硬件实现时，难以期望稳定的译码，亦难以所希望的速度进行译码操作。
本发明就是用来解决前述问题而提出的，目的是提供依靠经过另外的译码通路对构成各宏块的信息块进行译码，不仅能对按照MPEG标准的视频位流作实时处理，而且能减轻因实时处理带来的系统时钟的负担的通过多个通路对MPEG视频位流进行译码的装置。
为达到前述目的按照本发明的对MPEG标准的视频位流进行译码的装置包含有：对视频位流作可变长译码、将由标题数据和可变长译码得到的符号输出的可变长译码器；接收前述可变长译码器的输出、将该信号以块为单位经由二输出端交替输出的数据分配器；分别连接到前述数据分配器的二个输出端、按照表示各信息块是否已经编码的编码显示信号复原输入符号的第一复原单元和第二复原单元；由前述可变长译码器接收标题数据、对所接收的标题数据进行解释以输出前述编码显示信号的标题解释单元；和按宏块重新组构前述第一复原单元和第二复原单元所复原的数据信息块的宏块形成单元。
图1为表示按本发明较理想的实施例的译码装置的方框图；
图2为数据分配器的详细结构图；
图3为说明宏块的图形；
图4为图1的标题解释单元的详细结构图；
图5为图1的运行电平译码器的详细结构图；
图6为图1的扫描变换单元的详细结构图；和
图7为与图1装置操作说明相关连的定时图。
下面根据附图详细说明本发明的优选实施例。
参看按照本发明的一实施例的图1，VBV(视频缓冲取样器)缓冲器110接收MPEG2标准的视频位流。此VBV缓冲器110是按照MPEG2标准的，对专业人士来说是公知的，所以省去具体说明。
可变长译码器120对由VBV缓冲器110输出的视频位流进行可变长译码。可变长译码器120将经可变长译码得的符号提供给数据分配器130，将由输入视频位流得到的标题数据输出到标题解释单元170。可变长译码器120还将由视频位流得到的标题数据的一部分提供给数据分配器130。数据分配器1 30根据被加给的标题数据将由可变长译码器来的符号以块为单元分配到构成第一复原通路和第二复原通路的第一复原单元140和第二复原单元150。标题解释单元170对可变长译码器120所提供的标题数据加以解释并输出图1装置的数据复原中所必须的各种媒介变量。第一和第二复原单元140、150根据标题解释单元170输出的媒介变量对数据分配器130所提供的符号进行复原，被复原的数据输出给宏块形成单元160。宏块形成单元160按宏块重新组构所接收的数据块。
增加图1中所示而未作说明的信号线及结构部件，再根据图2至图7对图1装置的详细结构和操作进行更详尽的说明。
图2表示图1的数据分配器130的详细结构。数据分配器130具有接收由可变长译码器120所供给的符号和标题数据的多路分配器131。此多路分配器131接收由可变长译码器120输出的经过编码的方块图(CBP，编码方块图)信号，信息块结束(EOB，信息块的结束)信号，符号以及写入控制信号W-CTL。CBP信号和EOB信号为MPEG标准信号，为图1装置所接收的视频位流中所存在的标题数据。CBP信号是限于在经编码的宏块内传送的标题数据，指定各宏块间哪一个是被编码的信息块。而写入控制信号W-CTL是由可变长译码器120所产生的，为通告输出数据的写入时刻的信号。多路分配器131为分离由输入符号构成的信息块而使用CBP、EOB信号和写入控制信号。
更详细地说，多路分配器131按照CBP信号和EOB信号来划分经编码的符号的信息块，特别是根据图3中所示的宏块结构分配给第一和第二FIFO存储器132、133。图3表示与图象4∶2∶0格式相关连的宏块结构。此宏块由6个信息块构成，针对一宏块的编码按Y1、Y2、Y3、Y4、Cu、Cv的顺序进行。这里Y1～Y4表示辉度信息块，Cu和Cv表示色差(Chrominance)信息块。因而，多路分配器131将图3的块Y1、Y3、Cu提供给第一FIFO存储器132，将块Y2、Y4、Cv提供给第二FIFO存储器133。在多路分配器131给第一FIFO存储器132提供数据时，按照写入控制信号产生第一写入使能信号W-ENABLE1，在给第二FIFO存储器133提供数据时，按照写入控制信号产生第二写入使能信号W-ENABLE2。多路分配器131还为防止因宏块内未被编码的信息块引起的符号误分配而利用前述经编码的方块图CBP。
第一FIFO存储器132存储与来自多路分配器131的第一写入使能信号W-ENABLE1同时施加的符号，第二FIFO存储器133存储与来自多路分配器131的第二写入使能信号W-ENABLE2同时施加的符号。第一和第二FIFO存储器132、133在各自存储的数据超过一定量时，则各自将表示其数据充满度的充满信号FIFO-FULL1或FIFO-FULL2输出给“或”门134。
“或”门134求取第一和第二充满度信号FIFO-FULL1与FIFO-FULL2的逻辑和，将由此结果所得充满度信号FIFO-FULL送到可变长译码器120。可变长译码器120根据充满度信号FIFO-FULL判断第一FIFO存储器132和第二FIFO存储器133数据的充满度，据此来调节提供给多路分配器120的数据量。亦即，可变长译码器120在充满度信号FIFO-FULL表明第一或第二FIFO存储器132、133中数据充满到一定量以上时，终止向数据分配器130输出数据。而在充满度FIFO-FULL表明数据未充满时进行数据的供给。
另一方面，第一FIFO存储器132在由后述的第一运行电平译码器141施加以第一读出使能信号R-ENABLE1时，将所存储的数据输出给第一复原单元140。第二FIFO存储器133在由第二运行电平译码器151施加以第二读出使能信号R-ENABLE2时将存贮的数据输出给第二复原单元150。
图4中表示其详细结构的标题解释单元170包含有标题FIFO存储器171和标题译码器172。标题FIFO存储器171存储与可变长译码器120发出的写入控制信号W-CTL同时传送的标题数据，并根据由标题译码器172发出的读出使能信号R-ENABLE输出存储着的数据。标题译码器171对由标题FIFO存储器171输出的数据进行译码，产生包含编码显示信号和扫描方式选择信号ALT-SCAN的多个媒介变量。这里编码显示信号PAT-CODE是对符号以块为单位进行译码所必要的，用以表明各宏块中的各个信息块是否进行了译码。而扫描方式选择信号ALT-SCAN为指定各信息块的锯齿扫描或交替(alternate)扫描的信号。
标题译码器171在图7中所示的宏块译码开始信号MB-START的发生时刻产生读出使能信号R-ENABLE，开始读出相应宏块MB(m+1)的标题数据，直至全部读完该标题数据时终止使能信号R-ENABLE  的产生。标题译码器172在发生下一宏块译码开始信号MB-START时刻再次产生读出使能信号R-ENABLE，读出该宏块MB(m+2)的标题数据。标题译码器172将由标题FIFO存储器171读出的标题数据进行译码。标题译码器172对在特别由第一和第二复原单元140、150复原的宏块的数据中至少一个在先的宏块的标题数据进行译码。标题译码器172每当由后述的第一运行电平译码器141施加以宏块译码器开始信号MB-START时，就将经过译码得到的编码显示信号PAT-CODE提供给第一和第二复原单元140、150。从而，由第一和第二复原单元140、150复原的宏块就成为响应宏块译码开始信号MB-START的宏块之前的宏块。
图5更详细地表示图1中所示的第一运行电平译码器141和第二运行电平译码器151。第一和第二运行电平译码器141、151在由标题解释单元172所得的编码显示信号PAT-CODE表明为经编码的信息块时，对该信息块进行运行电平译码。编码显示信号PAT-CODE为表明信息块所属的宏块是内部宏块、中间宏块、被跳越的宏块和未被编码的宏块中哪一个的信息，辨清属于各宏块的信息块是否经过编码。此编码显示信号PAT-CODE对经过编码的信息块设置位值为“1”，对未经编码的信息块将位值设为“0”。此编码显示信号PAT-CODE通过N根总线由标题译码器172接收，按照宏块的数据格式总线宽各不相同。例如4∶2∶0格式为6比特，4∶2∶2格式为8比特，4∶4∶4格式为12比特。因而，第一运行电平译码器141和第二运行电平译码器151分别通过三根总线接收编码显示信号APT-CODE1、PAT-CODE2。
第一运行电平译码器141和第二运行电平译码器151根据由第一FIFO存储器132和第二FIFO存储器133接收到的数据产生本块开始信号，根据此块开始信号对各信息块开始运行电平译码。第一运行电平译码器141和第二运行电平译码器151基本上从图7中所示的块开始信号发生时刻开始各信息块的符号的运行电平译码。但实际上对各信息块的译码开始时刻是按照第一FIFO存储器132或第二FIFO存储器133的数据存储程度而可变的。例如，在第二FIFO存储器133为空的情况下，第二运行电平译码器151并不与块开始信号同时开始运行电平译码而是等待第二FIFO存储器133中充满一信息块符号后开始运行电平译码。因而，第一和第二运行电平译码器141、151结束运行电平译码的时刻不相同。由此，第一运行电平译码器141和第二运行电平译码器151在结束对输入的符号信息块的运行电平译码时，分别产生通知这种情况的块译码结束信号BLOCK-END1、BLOCK-END2，并交换所产生的块译码结束信号。依靠第一和第二运行电平译码器141、151使块开始信号的产生时刻相互一致，如图7中所示那样，与扫描变换单元输出相关连的有效数据后相互间一致。不相同的运行电平译码结束时刻的举例在图7中表明为与运行电平译码相关连的块译码结束信号BLOCK-END1、BLOCK-END2产生时刻不相同。第一运行电平译码器141和第二运行电平译码器151将本身产生的块译码端信号与由对方接收的块译码端信号相比较，根据相对落后的时刻的块译码端信号产生用于下一信息块的块开始信号。第一运行电平译码器141根据对各宏块的最后的块开始信号的产生时刻产生提供给标题解释单元170的宏块译码开始信号MB-START。
另一方面，照下面那样说明与运行电平译码有关的第一运行电平译码器141的操作。第一运行电平译码器141在按运行电平译码的数据被输出区间产生高电平状态的第一数据有效信号VALID-DATA1，对各符号的运行数据作降值计数。第一运行电平译码器141输出进行降值计数期间所计数的值COEF-CNT1，将对应于结束降值计数的运行数据的电平数据输出给第一扫描变换部142。第一运行电平译码器141也在每次对各运行数据作降值计数结束时产生第一读出使能信号R-ENABLEI，与此相应的第一FIFO存储器132将下一符号的数据提供给第一运行电平译码器141。与运行电平译码相关连的这一操作在第二运行电平译码器151中也同样地进行，并将由此产生的第二数据有效信号VALID-DATA2、计数值COEF-CNT1和电平数据输出给第二扫描变换单元152。第二读出使能信号R-ENABLE2被传送给第二FIFO存储器133。
接收第一运行电平译码器141的输出的第一扫描变换单元142的详细结构如图6中所示。图6中所示的结构同样具有第一和第二扫描变换部142、152，与第一扫描变换部142相关连地详细说明其结构和操作。
图6中，交替扫描地址产生单元81和锯齿扫描地址产生部82接收图4的标题译码器172的扫描方式选择信号ALT-SCAN，按扫描方式选择信号ALT-SCAN的值激活。在将第一数据有效信号VALID-DATA1施加给交替扫描地址产生单元81、锯齿扫描地址产生单元82和使能信号产生单元84时，交替扫描地址产生单元81或锯齿扫描地址产生单元82在被加以第一数据有效信号VALID-DATD1期间产生扫描地址。作为一例，扫描方式选择信号ALT-SCAN的值为“1”时，则锯齿扫描地址产生单元82产生扫描地址，而在其值成为“0”时交替扫描地址产生单元81产生扫描地址。使能信号产生单元84产生写入使能信号W-ENABLE并送给存储器组86。块开始信号被施加给光栅扫描地址产生单元83和选择信号产生单元87。选择信号单元87根据接收到的块开始信号产生存储器交换信号CHANGE。存储器组86中的第一存储器86a或第二存储器86b按照存储器交换信号CHANGE的值存储数据并输出数据，在第一存储器86a存储输入数据时，第二存储器86b输出被存储的数据。而在存储器交换信号CHANGE的值改变时则作与之相反的操作。此第一和第二存储器86a、86b分别被设计成具有能存储被作运行电平译码的数据每一个信息块的容量。
交替扫描地址产生单元81或锯齿扫描地址产生单元82按照扫描方式选择信号ALT-SCAN和被计数的值COEF-CNT1产生为一信息块大小、亦即8×8象素大小的存储器写入地址。选择第一或第二存储器86a或以86b按照选择信号产生单元87的存储器交换信号进行写入操作，并按地址产生单元81或82所加给的存储器写入地址存贮由第一运行电平译码器141所提供的电平数据。结果，第一或第二存储器86a、86b在计数值COEF-CNT1左右的存储位置存放“0”，而在其下一存贮位置存放电平数据。
光栅扫描地址产生单元83响应块开始信号使内部的计数器边从0增加到63边产生读出地址，在被计数值为63时再从0开始重复进行增量计数并同时产生读出地址。接收读出地址的第一或第二存储器86a或86b将所存储的数据输出到第一逆量化单元143。
第一逆量化单元143和第一IDCT单元144对第一扫描变换单元142的输出顺序地进行逆量化和逆离散余弦变换，其所得结果的数据被提供给宏块形成单元160。而第二逆量化单元153和第二IDCT单元154对第二扫描变换单元152的输出顺序地进行逆量化和逆离散余弦变换，由其所得的数据被供给宏块形成单元160。逆量化单元143、153和IDCT单元144、154的操作对本专业工作人员来说是公知的，所以省略具体说明。位于图1端部的宏块形成单元160按编码前的视频宏块对由第一和第二IDCT单元144、154提供的数据进行重新组构。
如上所述，按照本发明的通过多通路进行MPEG视频位流译码的装置，利用按MPEG标准的视频位流中所含有的标题数据通过不同的复原通路对构成各宏块的信息块进行复原之后按宏块大小重新组构。
从而，使得在要求高速处理的HDTV那样的系统中能进行实时处理。而且，能容易地以硬件根据有效数据实现在被分支成二通路的数据间作数据复原的同步。

Claims (7)

1、一种译码装置，对按MPEG标准的视频位流进行译码，其特征是包含有：
对视频位流作可变长译码、输出标题数据和由可变长译码所得的符号的可变长译码器；
接收所述可变长译码器的输出、通过二个输出端以块为单元交替输出符号的数据分配器；
分别连接到所述数据分配器的二个输出端、按照表明各信息块是否已经编码的编码显示信号复原输入符号的第一复原单元和第二复原单元；
从所述可变长译码器接收标题数据、对所接收的标题数据加以解释并输出所述编码显示信号的标题解释单元；和
按宏块重新组构由所述第一复原单元和第二复原单元复原的数据块的宏块形成器。
2、如权利要求1所述的译码装置，其特征是，
所述可变长译码器与符号同时输出块结束信号；和
所述数据分配器包含有根据所述块结束信号以块为单位将所输入的符号交替地提供给所述第一复原单元和第二复原单元的多路分配器。
3、如权利要求2所述的译码装置，其特征是所述数据分配器包含：
介于所述多路分配器的输出与所述第一复原单元的输入之间、存储由可变长译码器所提供的符号并产生第一数据充满度信号的第一FIFO存储器；
介于所述多路分配器的输出与所述第二复原单元的输入之间、存储由可变长译码器提供的符号并产生第二数据充满度信号的第二FIFO存储器；和
求取所述第一和第二数据充满度信号的逻辑和的“或”门；
所述可变长译码器在由所述“或”门的逻辑和的结果表明第一和第二FIFO存储器中之一充满时，暂时停止向所述数据分配器提供数据。
4、如权利要求3所述的译码装置，其特征是，
所述第一复原单元根据编码显示信号对所述第一FIFO存储器中存储的符号进行译码，所述第二复原单元根据编码显示信号对所述第二FIFO存储器中存储的符号进行译码；
所述第一复原单元与所述第二复原单元中的一个根据对各宏块内的最后一信息块的运行电平译码结束时刻产生用于下一宏块的宏块译码开始信号。
5、如权利要求4所述的译码装置，其特征是所述各复原单元包含：
对构成符号的运行数据作降值计数、每当此降值计数结束时输出对应电平数据、并同时由对应FIFO存储器读出下一符号、产生表明对各信息块开始译码的块开始信号的运行电平译码器；
响应所述运行电平译码器的降值计数结果产生写入地址的写入地址产生单元；
响应所述运行电平译码器的块开始信号产生读出地址的读出地址产生单元；和
按照所述写入地址产生单元的写入地址记录从所述运行电平译码器来的电平数据、按所述读出地址产生单元的读出地址输出所记录的电平数据的存储器。
6、如权利要求5所述的译码装置，其特征是所述读出地址产生单元响应块开始信号产生为读出一信息块大小的所述存储器中存储数据的读出地址，所述存储器在所述降值计数结果表明为在计数中时存储数据值“0”，而在所述降值计数结果表明降值计数结束时存储由所述运行电平译码器所供给的电平数据。
7、如权利要求4所述的译码装置，其特征是所述标题解释单元包含有：
存储由前述可变长译码器输出的标题数据的FIFO存储器；和
按照所述宏块译码开始信号由所述FIFO存储器读出该宏块的标题数据、并将所读出的标题数据输出的器。
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