JP2006014113A - Image decoding device and image encoding device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、MPEG(Moving Picture Experts Group)システムに使用するMPEGデコーダ及びMPEGエンコーダ等、画像復号装置及び画像符号化装置に関する。具体的には、画像復号装置及び画像符号化装置の処理性能向上化技術に関する。 The present invention relates to an image decoding apparatus and an image encoding apparatus such as an MPEG decoder and an MPEG encoder used in an MPEG (Moving Picture Experts Group) system. Specifically, the present invention relates to a technique for improving processing performance of an image decoding device and an image encoding device.
例えば、MPEGデコーダ及びMPEGエンコーダは、デジタルハイビジョン放送等、扱う画像の大画面化に伴い、処理性能向上が望まれている。MPEGデコーダ及びMPEGエンコーダの処理性能向上を図る手法として、「動作周波数の高速化」、「処理の並列化」等が考えられるが、「動作周波数の高速化」には、プロセス技術の向上や高速動作可能な回路等が必要である。 For example, MPEG decoders and MPEG encoders are required to improve processing performance as the screen size of images handled increases, such as digital high-definition broadcasting. As a technique for improving the processing performance of the MPEG decoder and the MPEG encoder, “speeding up the operating frequency”, “parallel processing”, etc. are conceivable. An operable circuit or the like is necessary.
他方、「処理の並列化」に関しては、MPEGデコーダの場合、フレーム(ピクチャ)間の予測処理及び可変長復号処理が必要なため、符号圧縮されたビットストリームを前から順番に処理していく必要があり、単純な処理の並列化は難しく、処理の並列化には様々な工夫が行なわれてきた。 On the other hand, with regard to “parallelization of processing”, in the case of an MPEG decoder, prediction processing between frames (pictures) and variable length decoding processing are required, so it is necessary to process code-compressed bitstreams sequentially from the front. Therefore, it is difficult to parallelize simple processes, and various ideas have been made for parallelizing processes.
図7はMPEG−2におけるフレーム画像の構成を示す図である。図7に示すように、MPEG−2におけるフレーム1は、横長の帯状の領域である複数のスライス2から構成され、スライス2は、複数のマクロブロック3から構成され、マクロブロック3は、4つの輝度ブロック4〜7と2つの色差ブロック8、9から構成される。
FIG. 7 is a diagram showing the structure of a frame image in MPEG-2. As shown in FIG. 7, a
そこで、従来、MPEGデコーダにおける並列処理手法として、ブロックレベルでの並列処理(ブロックを処理単位として、複数のブロックを並列処理する手法)や、スライスレベルでの並列処理(スライスを処理単位として、複数のスライスを並列処理する手法)等が提案されている。 Therefore, as a parallel processing technique in an MPEG decoder, conventionally, parallel processing at a block level (a technique for processing a plurality of blocks in parallel with a block as a processing unit) or parallel processing at a slice level (a plurality of processing with a slice as a processing unit) A method for processing slices in parallel) has been proposed.
図8は従来のMPEGデコーダの一例の要部の構成図である。図8に示す従来のMPEGデコーダは、ブロックレベルでの並列処理を6並列で行うものであり、10はMPEGデジタル画像のビットストリームを入力して可変長復号を行う可変長復号部、11−0〜11−5はブロックを処理単位として逆量子化、逆離散コサイン変換を行うブロック処理部、12は動き補償部、13はフレームメモリである。 FIG. 8 is a configuration diagram of a main part of an example of a conventional MPEG decoder. The conventional MPEG decoder shown in FIG. 8 performs parallel processing at the block level in 6 parallels, and 10 is a variable length decoding unit that inputs a bit stream of an MPEG digital image and performs variable length decoding. 11-0 Reference numeral 11-5 denotes a block processing unit that performs inverse quantization and inverse discrete cosine transform using blocks as processing units, 12 denotes a motion compensation unit, and 13 denotes a frame memory.
図9は従来のMPEGデコーダの他の例の要部の構成図である。図9に示す従来のMPEGデコーダは、スライスレベルでの並列処理を4並列で行うものであり、14−0〜14−3はMPEGデジタル画像のビットストリームからスライスを検出するスライス検出部、15−0〜15−3はスライスを処理単位として可変長復号、逆量子化、逆離散コサイン変換、動き補償を行うスライス処理部、16はフレームメモリである。
図8に示す従来のMPEGデコーダにおいては、可変長復号部10がビットストリーム解析を行い、ブロックY0〜Y3、Cb、Crをブロック処理部11−0〜11−5に振り分けることになるが、可変長復号処理はシリアル処理で行なう必要があるため、可変長復号部10については高速動作が必要であり、動作周波数を上げなければならないという問題点があった。
In the conventional MPEG decoder shown in FIG. 8, the variable
図9に示す従来のMPEGデコーダは、MPEG−2規格にはマクロブロックライン毎にスライスヘッダと呼ばれるユニークコードが存在することを利用しているが、MPEG−4規格では、VOP(video object plane)内に、そのようなユニークコードが存在しないため、スライスレベル相当の並列処理はできないという問題点があった。 The conventional MPEG decoder shown in FIG. 9 uses the fact that a unique code called a slice header exists for each macroblock line in the MPEG-2 standard, but in the MPEG-4 standard, a VOP (video object plane) is used. However, since there is no such unique code, parallel processing equivalent to the slice level cannot be performed.
本発明は、かかる点に鑑み、動作周波数を上げることなく、高い処理性能を実現することができるようにした画像復号装置及び画像符号化装置を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide an image decoding apparatus and an image encoding apparatus that can realize high processing performance without increasing the operating frequency.
本発明の画像復号装置は、複数のピクチャを並列してデコード処理するための複数のピクチャデコード処理部を有し、各ピクチャデコード処理部の各マクロブロックのデコード処理開始タイミングを各マクロブロックの参照画像領域のデコード完了後とするものである。 The image decoding apparatus of the present invention has a plurality of picture decoding processing units for decoding a plurality of pictures in parallel, and refers to each macroblock for the decoding processing start timing of each macroblock of each picture decoding processing unit This is after the decoding of the image area is completed.
本発明の画像符号化装置は、複数のピクチャを並列してエンコード処理するための複数のピクチャエンコード処理部を有し、各ピクチャエンコード処理部の各マクロブロックのエンコード処理開始タイミングを各マクロブロックの参照画像領域のエンコード完了後とするものである。 The image encoding apparatus of the present invention has a plurality of picture encoding processing units for encoding a plurality of pictures in parallel, and the encoding processing start timing of each macroblock of each picture encoding processing unit is set for each macroblock. This is after the encoding of the reference image area is completed.
本発明の画像復号装置においては、各ピクチャデコード処理部の各マクロブロックのデコード処理開始タイミングを各マクロブロックの参照画像領域のデコード完了後とするので、複数のピクチャを並列してデコード処理することができる。したがって、動作周波数を上げることなく、高い処理性能を実現することができる。 In the image decoding apparatus of the present invention, since the decoding processing start timing of each macroblock of each picture decoding processing unit is after the decoding of the reference image area of each macroblock, a plurality of pictures are decoded in parallel. Can do. Therefore, high processing performance can be realized without increasing the operating frequency.
本発明の画像符号化装置においては、各ピクチャエンコード処理部の各マクロブロックのエンコード処理開始タイミングを各マクロブロックの参照画像領域のエンコード完了後とするので、複数のピクチャを並列してエンコード処理することができる。したがって、動作周波数を上げることなく、高い処理性能を実現することができる。 In the image encoding device of the present invention, since the encoding process start timing of each macroblock of each picture encoding processing unit is after the encoding of the reference image area of each macroblock is completed, a plurality of pictures are encoded in parallel. be able to. Therefore, high processing performance can be realized without increasing the operating frequency.
以下、図1〜図6を参照して、本発明の画像復号装置及び画像符号化装置の実施形態について、本発明の画像復号装置及び画像符号化装置をMPEG−4システム用のMPEGデコーダ及びMPEGエンコーダに適用した場合を例にして説明する。 1 to 6, an embodiment of an image decoding apparatus and an image encoding apparatus according to the present invention will be described. An image decoding apparatus and an image encoding apparatus according to the present invention are converted into an MPEG decoder and an MPEG for an MPEG-4 system. A case where the present invention is applied to an encoder will be described as an example.
(本発明の画像復号装置の第1実施形態)
図1は本発明の画像復号装置の第1実施形態(MPEGデコーダ)の要部の構成図である。本発明の画像復号装置の第1実施形態は、ピクチャレベルでの並列処理を4並列で行うもの、即ち、VOPを処理単位として、4つのVOPを並列してデコード処理するものであり、17はビットストリーム解析部、18−0〜18−3はピクチャデコード処理部であるVOPデコーダ、19はフレームメモリ、20はメモリ制御部である。
(First Embodiment of Image Decoding Device of the Present Invention)
FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of a first embodiment (MPEG decoder) of an image decoding apparatus according to the present invention. The first embodiment of the image decoding apparatus of the present invention performs parallel processing at the picture level in four parallels, that is, decodes four VOPs in parallel using VOP as a processing unit. A bit stream analysis unit, 18-0 to 18-3 are VOP decoders as picture decoding processing units, 19 is a frame memory, and 20 is a memory control unit.
ビットストリーム解析部17は、MPEG−4デジタル画像のビットストリームを入力し、VOPのスタートコード(0x000001B6)を検出し、VOPデコーダ18−0〜18−3に対して、VOPデコーダ18−0〜18−3が4つのVOPを並列してデコード処理できるように、デコードを担当させるVOPを振り分けるものである。
The bit
ビットストリーム解析部17では、ビットストリームのヘッダに含まれるFCODEが解析されてマクロブロックのデコードに必要な参照画像領域範囲情報が取得され、この参照画像領域範囲情報から、VOPデコーダ18−0〜18−3でのVOPのデコード処理に必要なタイミングが算出される。
The
そこで、ビットストリーム解析部17は、VOPデコーダ18−0〜18−3での各マクロブロックのデコード処理開始タイミングが、各マクロブロックが必要とする参照画像領域のデコード完了後となるように、VOPデコーダ18−0〜18−3のデコード処理開始制御を行う。
Therefore, the
VOPデコーダ18−0〜18−3は、VOPを処理単位として、VOPのデコード処理、即ち、可変長復号、逆量子化、逆離散コサイン変換及び動き補償を行うものであり、20−0〜20−3は可変長復号部、21−0〜21−3は逆量子化部、22−0〜22−3は逆離散コサイン変換部、23−0〜23−3は動き補償部である。 The VOP decoders 18-0 to 18-3 perform VOP decoding processing, that is, variable length decoding, inverse quantization, inverse discrete cosine transform, and motion compensation, with VOP as a processing unit. 20-0 to 20-20 -3 is a variable length decoding unit, 21-0 to 21-3 are inverse quantization units, 22-0 to 22-3 are inverse discrete cosine transform units, and 23-0 to 23-3 are motion compensation units.
ここに、ビットストリーム解析部17は、VOPデコーダ18−0〜18−3におけるデコード処理がマクロブロック単位で同期するようにVOPデコーダ18−0〜18−3にマクロブロック処理起動信号を与え、VOPデコーダ18−0〜18−3でのデコード処理が1マクロブロックずつ進行するように制御する。したがって、VOPデコーダ18−0〜18−3では、マクロブロックを単位として、パイプライン処理方式により複数のVOPのデコード処理が並列して行われることになる。
Here, the
フレームメモリ19は、VOPデコーダ18−0〜18−3から出力されるデコード画像を記憶させるものであり、複数フレームのデコード画像を記憶する容量を持つものである。メモリ制御部20は、VOPデコーダ18−0〜18−3から出力されるデコード画像のフレームメモリ19への書き込み及びフレームメモリ19に記憶された参照画像の動き補償部23−0〜23−3への転送等を制御するものである。
The
図2は本発明の画像復号装置の第1実施形態の動作例を示す図であり、図2(A)はVOPデコーダ18−0〜18−3でのデコード処理タイミング、図2(B)は図2(A)に示す時刻Tでのデコード進行状況を示している。なお、マクロブロックの参照画像領域範囲=±32(FCODE=2)であり、ビットストリームのVOP並びはI−VOPとP−VOPのみで構成され、I0、P1、P2、P3がそれぞれVOPデコーダ18−0、18−1、18−2、18−3に振り分けられた場合を例にしている。 FIG. 2 is a diagram showing an operation example of the first embodiment of the image decoding apparatus of the present invention. FIG. 2 (A) is a decoding process timing in the VOP decoders 18-0 to 18-3, and FIG. The decoding progress state at the time T shown in FIG. Note that the reference image area range of the macroblock = ± 32 (FCODE = 2), the VOP arrangement of the bitstream is composed of only I-VOP and P-VOP, and I0, P1, P2, and P3 are VOP decoders 18 respectively. The case where it distributes to -0, 18-1, 18-2, 18-3 is taken as an example.
マクロブロックの参照画像領域範囲=±32であるから、VOPデコーダ18−1は、VOPデコーダ18−0がI0のフレーム上部の3段目のマクロブロックのデコード処理が完了した時点でP1のデコード処理を開始することができ、VOPデコーダ18−2は、VOPデコーダ18−1がP1のフレーム上部の3段目のマクロブロックのデコード処理が完了した時点でP2のデコード処理を開始することができ、VOPデコーダ18−3は、VOPデコーダ18−2がP2のフレーム上部の3段目のマクロブロックのデコード処理が完了した時点でP3のデコード処理を開始することができる。 Since the reference image area range of the macroblock is ± 32, the VOP decoder 18-1 decodes the P1 when the VOP decoder 18-0 completes the decoding of the third macroblock at the top of the I0 frame. The VOP decoder 18-2 can start the decoding process of P2 when the VOP decoder 18-1 completes the decoding process of the third macroblock at the top of the frame of P1, The VOP decoder 18-3 can start the decoding process of P3 when the VOP decoder 18-2 completes the decoding process of the third macroblock at the top of the frame of P2.
これらのデコード開始制御は、前述したように、ビットストリーム解析部17が行うことになるが、このようなタイミングで、VOPデコーダ18−0、18−1、18−2、18−3でのI0、P1、P2、P3のデコード処理を開始すると、図2(A)に示す時刻TでのVOPデコーダ18−0〜18−3におけるI0、P1、P2、P3のデコード進行状況は、図2(B)に示すようになる。
As described above, the decoding start control is performed by the bit
なお、図2(B)において、24はVOPデコーダ18−0での処理マクロブロック、25はVOPデコーダ18−1での処理マクロブロック、26はVOPデコーダ18−2での処理マクロブロック、27はVOPデコーダ18−3での処理マクロブロック、28は処理マクロブロック25の動きベクトル範囲、29は処理マクロブロック26の動きベクトル範囲、30は処理マクロブロック27の動きベクトル範囲を示している。
In FIG. 2B, 24 is a processing macroblock in the VOP decoder 18-0, 25 is a processing macroblock in the VOP decoder 18-1, 26 is a processing macroblock in the VOP decoder 18-2, 27 is A processing macroblock in the VOP decoder 18-3, 28 indicates a motion vector range of the
以上のように、本発明の画像復号装置の第1実施形態によれば、VOPデコーダ18−0〜18−3は、各マクロブロックのデコード処理開始タイミングが各マクロブロックの参照画像領域のデコード完了後となるように制御されるので、4つのVOPを並列してデコード処理することができる。したがって、動作周波数を上げることなく、高い処理性能を実現することができる。なお、処理性能を、VOPをシリアル処理する場合と同一にする場合には、VOPデコーダ18−0〜18−3の動作周波数を1/4にすることができ、低消費電力化を図ることができる。 As described above, according to the first embodiment of the image decoding apparatus of the present invention, the VOP decoders 18-0 to 18-3 have the decoding processing start timing of each macroblock completed decoding of the reference image area of each macroblock. Since the control is performed later, four VOPs can be decoded in parallel. Therefore, high processing performance can be realized without increasing the operating frequency. If the processing performance is the same as that when serially processing a VOP, the operating frequency of the VOP decoders 18-0 to 18-3 can be reduced to ¼, thereby reducing power consumption. it can.
(本発明の画像復号装置の第2実施形態)
図3は本発明の画像復号装置の第2実施形態(MPEGデコーダ)の要部の構成図である。本発明の画像復号装置の第2実施形態は、本発明の画像復号装置の第1実施形態と同様に、ピクチャレベルでの並列処理を4並列で行うもの、即ち、VOPを処理単位として、4つのVOPを並列してデコード処理するものであり、31−0〜31−3はピクチャデコード処理部であるVOPデコーダ、32はフレームメモリ、33はメモリ制御部、34はデコード制御部である。
(Second Embodiment of Image Decoding Device of the Present Invention)
FIG. 3 is a block diagram of the main part of the second embodiment (MPEG decoder) of the image decoding apparatus of the present invention. As in the first embodiment of the image decoding apparatus of the present invention, the second embodiment of the image decoding apparatus of the present invention performs parallel processing at the picture level in 4 parallel processes, that is, 4 VOPs as processing units. One VOP is decoded in parallel. 31-0 to 31-3 are VOP decoders as picture decoding processing units, 32 is a frame memory, 33 is a memory control unit, and 34 is a decoding control unit.
VOPデコーダ31−0〜31−3は、入力するMPEG−4デジタル画像のビットストリームからの特定のVOPの検出と、VOPのデコード処理、即ち、可変長復号、逆量子化、逆離散コサイン変換、動き補償を行うものであり、35−0〜35−3はVOP検出部、36−0〜36−3は可変長復号部、37−0〜37−3は逆量子化部、38−0〜38−3は逆離散コサイン変換部、39−0〜39−3は動き補償部である。 The VOP decoders 31-0 to 31-3 detect a specific VOP from the bit stream of the input MPEG-4 digital image and decode the VOP, that is, variable length decoding, inverse quantization, inverse discrete cosine transform, 35-0 to 35-3 are VOP detection units, 36-0 to 36-3 are variable length decoding units, 37-0 to 37-3 are inverse quantization units, and 38-0 to 38-3 are motion compensation units. Reference numeral 38-3 denotes an inverse discrete cosine transform unit, and 39-0 to 39-3 denote motion compensation units.
また、VOPデコーダ31−0〜31−3は、参照画像領域位置演算部40−0〜40−3を有し、これら参照画像領域位置演算部40−0〜40−3から、現在処理中のマクロブロックのVOP内位置情報とともに、現在処理中のマクロブロックが必要とする参照画像領域位置情報をデコード制御部34に出力する。
The VOP decoders 31-0 to 31-3 include reference image region position calculation units 40-0 to 40-3, and the reference image region position calculation units 40-0 to 40-3 are currently processing. Along with the position information in the VOP of the macroblock, the reference image area position information required by the currently processed macroblock is output to the
フレームメモリ32は、VOPデコーダ31−0〜31−3から出力されるデコード画像を記憶させるものであり、複数フレームのデコード画像を記憶する容量を持つものである。メモリ制御部33は、VOPデコーダ31−0〜31−3から出力されるデコード画像のフレームメモリ32への書き込み及びフレームメモリ32に記憶された参照画像の動き補償部39−0〜39−3への転送等を制御するものである。
The
デコード制御部34は、入力されるビットストリーム内のVOPのVOPデコーダ31−0〜31−3に対する割り当てを行う。これに対応して、VOP検出部31−0〜31−3は、入力するビットストリームから、割り当てられた特定のVOPを検出することになる。
The
また、デコード制御部34は、VOPデコーダ31−0〜31−3から出力される現在処理中のマクロブロックのVOP内位置情報と、現在処理中のマクロブロックが必要とする参照画像領域位置情報を入力し、各マクロブロックのデコード処理開始タイミングが各マクロブロックの参照画像領域のデコード完了後となるようにVOPデコーダ31−0〜31−3にマクロブロック処理起動信号を与え、VOPデコーダ31−0〜31−3に対してマクロブロック単位でデコード処理の開始指示や待機指示を行う。したがって、VOPデコーダ31−0〜31−3では、マクロブロックを単位として、パイプライン処理方式により複数のVOPのデコード処理が並列して行われることになる。
The
図4は本発明の画像復号装置の第2実施形態の動作例を示す図である。図4(A)はVOPデコーダ31−0〜31−3でのデコード処理タイミング、図4(B)は図4(A)に示す時刻Tでのデコード進行状況を示している。なお、ビットストリームのVOP並びはI−VOPとP−VOPのみで構成され、I0、P1、P2、P3がそれぞれVOPデコーダ31−0、31−1、31−2、31−3に振り分けられた場合を例にしている。 FIG. 4 is a diagram showing an operation example of the second embodiment of the image decoding apparatus of the present invention. 4A shows the decoding processing timing in the VOP decoders 31-0 to 31-3, and FIG. 4B shows the decoding progress status at time T shown in FIG. 4A. The VOP arrangement of the bitstream is composed only of I-VOP and P-VOP, and I0, P1, P2, and P3 are allocated to VOP decoders 31-0, 31-1, 31-2, and 31-3, respectively. Take the case as an example.
この場合、VOPデコーダ31−0〜31−3のVOP検出部35−0〜35−3は、ビットストリーム内のVOPのスタートコード(0x000001B6)を検出し、そのヘッダ内情報(vop_coding_typeやvop_time_increment等)に基づいて、デコード制御部34から割り当てられた特定のVOPを検出する。ここに、VOP検出部35−0がI0を検出すると、I0は参照画を必要としないので、VOPデコーダ31−0は、直ちにI0のデコードを開始する。
In this case, the VOP detectors 35-0 to 35-3 of the VOP decoders 31-0 to 31-3 detect the start code (0x000001B6) of the VOP in the bitstream, and the information in the header (vop_coding_type, vop_time_increment, etc.) Based on the above, a specific VOP assigned from the
次に、VOP検出部35−1がP1を検出すると、VOPデコード開始の待機状態となる。そして、参照画像領域位置演算部40−1は、P1の最初のマクロブロックヘッダ情報から、参照画I0の内、最初のマクロブロックMB0の処理に必要な参照画像領域位置を算出し、マクロブロックMB0のVOP内位置情報及び参照画像領域位置情報をデコード制御部34に通知する。デコード制御部34は、I0のマクロブロックのデコード処理進行状況を監視し、P1のMB0が必要な参照画像領域位置のデコードが完成した後に、VOPデコーダ31−1に対して、P1のMB0デコード処理開始信号を発行する。
Next, when the VOP detection unit 35-1 detects P1, it enters a standby state for starting VOP decoding. Then, the reference image region position calculation unit 40-1 calculates a reference image region position necessary for processing the first macroblock MB0 in the reference image I0 from the first macroblock header information of P1, and the macroblock MB0. The
以下、同様に、参照画像領域位置演算部40−0〜40−3は、VOPデコーダ31−0〜31−3がデコードするマクロブロックのピクチャ内位置情報及び参照画像領域位置情報をデコード制御部34に通知し、デコード制御部34は、マクロブロック単位でVOPデコーダ31−0〜31−3におけるデコード処理の起動及び待機を制御する。
Hereinafter, similarly, the reference image area position calculation units 40-0 to 40-3 decode the intra-picture position information and the reference image area position information of the macroblocks decoded by the VOP decoders 31-0 to 31-3. The
なお、図4(B)において、41はVOPデコーダ31−0での処理マクロブロック、42はVOPデコーダ31−1での処理マクロブロック、43はVOPデコーダ31−2での処理マクロブロック、44はVOPデコーダ31−3での処理マクロブロック、45は処理マクロブロック42の参照画像領域、46は処理マクロブロック43の参照画像領域、47は処理マクロブロック44の参照画像領域を示している。
In FIG. 4B, 41 is a processing macroblock in the VOP decoder 31-0, 42 is a processing macroblock in the VOP decoder 31-1, 43 is a processing macroblock in the VOP decoder 31-2, 44 is A processing macroblock in the VOP decoder 31-3, 45 indicates a reference image area of the
ここで、例えば、VOPデコーダ31−2での処理マクロブロック43の動きベクトルが、VOPデコーダ31−1での未処理領域46を指していた場合には、VOPデコーダ31−2での処理マクロブロック43のデコード処理は、VOPデコーダ31−2での参照画像領域46のデコードが完成するまで待機するように、デコード制御部34により制御される。
Here, for example, when the motion vector of the
以上のように、本発明の画像復号装置の第2実施形態によれば、VOPデコーダ31−0〜31−3は、各マクロブロックのデコード処理開始タイミングを各マクロブロックの参照画像領域のデコード完了後となるように制御されるので、4つのVOPを並列処理することができる。したがって、動作周波数を上げることなく、高い処理性能を実現することができる。なお、処理性能を、VOPをシリアル処理する場合と同一にする場合には、VOPデコーダ31−0〜31−3の動作周波数を1/4にすることができ、低消費電力化を図ることができる。 As described above, according to the second embodiment of the image decoding apparatus of the present invention, the VOP decoders 31-0 to 31-3 set the decoding process start timing of each macroblock to the completion of decoding of the reference image area of each macroblock. Since control is performed later, four VOPs can be processed in parallel. Therefore, high processing performance can be realized without increasing the operating frequency. If the processing performance is the same as when serially processing a VOP, the operating frequency of the VOP decoders 31-0 to 31-3 can be reduced to ¼, thereby reducing power consumption. it can.
なお、特許文献1には、可変長復号処理、逆量子化処理、逆離散コサイン変換処理を、ブロックを処理単位として、パイプライン処理方式で複数のブロックを並列してデコード処理するMPEGデコーダが記載されているが、本発明の画像復号装置の第1実施形態及び第2実施形態は、ピクチャレベルでの並列処理を行うものであり、特許文献1から示唆されるものではない。
(本発明のMPEGエンコーダの一実施形態)
図5は本発明の画像符号化装置の一実施形態(MPEGエンコーダ)の要部の構成図である。本発明の画像符号化装置の一実施形態は、ピクチャレベルの並列処理を2並列で行うもの、即ち、VOPを処理単位として、2つのVOPを並列してエンコード処理するものであり、47はフレームメモリ、48はメモリ制御部、49−0、49−1はピクチャエンコード処理部であるVOPエンコーダ、50−0、50−1はストリームバッファ、51はストリーム合成部である。
(One Embodiment of MPEG Encoder of the Present Invention)
FIG. 5 is a configuration diagram of a main part of an embodiment (MPEG encoder) of the image encoding apparatus of the present invention. One embodiment of the image coding apparatus according to the present invention performs two parallel processings at the picture level, that is, encodes two VOPs in parallel using VOP as a processing unit. Memory, 48 is a memory control unit, 49-0 and 49-1 are VOP encoders which are picture encoding processing units, 50-0 and 50-1 are stream buffers, and 51 is a stream synthesis unit.
フレームメモリ47は、外部から与えられる入力画像及びVOPエンコーダ49−0、49−1で作成されるローカルデコード画像を記憶させるためのものである。メモリ制御部48は、入力画像のフレームメモリ47への書き込み及びフレームメモリ47が記憶するVOPのVOPエンコーダ49−0、49−1への振り分け、VOPエンコーダ49−0、49−1で作成されたローカルデコード画像のフレームメモリ47への書き込み及びフレームメモリ47からVOPエンコーダ49−0、49−1への参照画像の転送等を制御するものである。
The
メモリ制御部48は、マクロブロックが必要とする参照画像領域範囲を基に、VOPエンコーダ49−0、49−1での各マクロブロックのエンコード処理開始タイミングが、各マクロブロックが必要とする参照画像領域のエンコード完了後となるように、エンコーダを担当させるVOPをVOPエンコーダ49−0、49−1に振り分け、エンコード処理の開始及び待機を制御して、VOPエンコーダ49−0、49−1で2つのVOPのエンコード処理を並列して行わせる。
Based on the reference image area range required by the macroblock, the
VOPエンコーダ49−0、49−1は、メモリ制御部48により振り分けられた入力画像の中のVOPのエンコードを行うものであり、52−0、52−1は動きベクトル算出部、53−0、53−1は処理対象マクロブロックと、対応する予測マクロブロックとの差分を求める減算器、54−0、54−1は離散コサイン変換部、55−0、55−1は量子化部、56−0、56−1は可変長符号化部、57−0、57−1は逆量子化部、58−0、58−1は逆離散コサイン変換部、59−0、59−1は復元した差分信号と参照画像とを加算することによりローカルデコード画像を作成する加算器である。
The VOP encoders 49-0 and 49-1 encode VOPs in the input image distributed by the
ここに、メモリ制御部48は、VOPエンコーダ49−0、49−1でのエンコード処理がマクロブロック単位で同期するようにVOPエンコーダ49−0、49−1にマクロブロック処理起動信号を与え、VOPエンコーダ49−0、49−1でのエンコード処理が1マクロブロックずつ進行するように制御する。したがって、VOPエンコーダ49−0、49−1では、マクロブロックを単位として、パイプライン処理方式により複数のVOPのエンコード処理が並列して行われることになる。
Here, the
ストリームバッファ50−0は、VOPエンコーダ49−0から出力されるビットストリームを一時的に格納するもの、ストリームバッファ50−1はVOP49−1から出力されるビットストリームを一時的に格納するもの、ストリーム合成部51は、ストリームバッファ50−0、50−1に一時的に格納されたビットストリームを合成するものである。
The stream buffer 50-0 temporarily stores the bit stream output from the VOP encoder 49-0, the stream buffer 50-1 temporarily stores the bit stream output from the VOP 49-1, and the stream The combining
本実施形態においては、VOPエンコーダ49−0、49−1でエンコードするマクロブロックが必要とする参照画像領域範囲は動きベクトル算出部52−0、52−1が決めるが、必ずしも、FCODE情報と一致する必要はなく、「FCODE情報が示す参照画像領域範囲≧実際にVOPエンコーダ49−0、49−1が使用する参照画像領域範囲」であれば良い。 In the present embodiment, the reference vector region range required by the macroblock encoded by the VOP encoders 49-0 and 49-1 is determined by the motion vector calculation units 52-0 and 52-1, but is not necessarily the same as the FCODE information. The reference image region range indicated by the FCODE information ≧ the reference image region range actually used by the VOP encoders 49-0 and 49-1 may be satisfied.
図6は本発明の画像符号化装置の一実施形態の動作例を示す図である。図6(A)はVOPエンコーダ49−0、49−1でのエンコード処理タイミング、図6(B)は図6(A)に示す時刻Tでのエンコード進行状況を示している。なお、参照画像領域範囲=±32(FCODE=2)であり、作成されるビットストリームのVOP並びはI−VOPとP−VOPのみで構成され、I0、P1がそれぞれVOPエンコーダ49−0、49−1で作成される場合を例にしている。 FIG. 6 is a diagram showing an operation example of an embodiment of the image encoding device of the present invention. 6A shows the encoding process timing in the VOP encoders 49-0 and 49-1, and FIG. 6B shows the progress of encoding at time T shown in FIG. 6A. Note that the reference image area range = ± 32 (FCODE = 2), and the VOP arrangement of the created bitstream is composed of only I-VOP and P-VOP, and I0 and P1 are VOP encoders 49-0 and 49, respectively. As an example, it is created at -1.
参照画像領域範囲=±32であるから、VOPエンコーダ49−1は、VOPエンコーダ49−0がI0のフレーム上部の3段目のマクロブロックのエンコード処理が完了した時点でP1のエンコード処理を開始することができる。このエンコード開始制御は、前述したようにメモリ制御部48が行うことになるが、このようなタイミングで、VOPエンコーダ49−0、49−1でのI0、P1のエンコーダを開始すると、図6(A)に示す時刻TでのVOPエンコーダ49−0、49−1におけるI0、P1のエンコード進行状況は、図6(B)に示すようになる。
Since the reference image area range = ± 32, the VOP encoder 49-1 starts the encoding process of P1 when the VOP encoder 49-0 completes the encoding process of the third macroblock at the top of the I0 frame. be able to. This encoding start control is performed by the
なお、図6(B)において、60はVOPエンコーダ49−0での処理マクロブロック、61はVOPエンコーダ49−1での処理マクロブロック、62は処理マクロブロック61の動きベクトル範囲を示している。
6B,
以上のように、本発明の画像符号化装置の一実施形態によれば、VOPエンコーダ49−0、49−1は、各マクロブロックのエンコード処理開始タイミングを各マクロブロックが必要とする参照画像領域のエンコード完了後となるように制御されるので、2つのVOPを並列してエンコード処理することができる。したがって、動作周波数を上げることなく、高い処理性能を実現することができる。なお、処理性能を、ピクチャをシリアル処理する場合と同一にする場合には、VOPエンコーダ49−0、49−1の動作周波数を1/2にすることができ、低消費電力化を図ることができる。 As described above, according to an embodiment of the image encoding device of the present invention, the VOP encoders 49-0 and 49-1 each have a reference image area that requires each macroblock to start encoding processing of each macroblock. Therefore, the two VOPs can be encoded in parallel. Therefore, high processing performance can be realized without increasing the operating frequency. If the processing performance is the same as that when serially processing a picture, the operating frequency of the VOP encoders 49-0 and 49-1 can be halved to reduce power consumption. it can.
なお、特許文献2には、1つのピクチャを4つの画像に分割し、4つの分割画像を並列処理するMPEGエンコーダが記載されているが、本発明の画像符号化装置の一実施形態は、ピクチャレベルでの並列処理を行うものであり、特許文献2から示唆されるものではない。
上述の実施形態では、本発明の画像復号装置及び画像符号化装置をMPEG−4システム用のMPEGデコーダ及びMPEGエンコーダに適用した場合を例にして説明したが、本発明の画像復号装置及び画像符号化装置は、その他、MPEG−2システム用のMPEGデコーダ及びMPEGエンコーダ等の画像復号装置及び画像符号化装置に適用することができる。 In the above-described embodiment, the case where the image decoding apparatus and the image encoding apparatus of the present invention are applied to an MPEG decoder and an MPEG encoder for the MPEG-4 system has been described as an example, but the image decoding apparatus and the image code of the present invention are described. The encoding apparatus can also be applied to image decoding apparatuses and image encoding apparatuses such as MPEG decoders and MPEG encoders for the MPEG-2 system.
ここで、本発明の画像復号装置及び画像符号化装置を整理すると、本発明の画像復号装置及び画像符号化装置には、少なくとも、以下の画像復号装置及び画像符号化装置が含まれる。 Here, when arranging the image decoding apparatus and the image encoding apparatus of the present invention, the image decoding apparatus and the image encoding apparatus of the present invention include at least the following image decoding apparatus and image encoding apparatus.
(付記1)複数のピクチャを並列してデコード処理するための複数のピクチャデコード処理部を有し、各ピクチャデコード処理部の各マクロブロックのデコード処理開始タイミングを前記各マクロブロックの参照画像領域のデコード完了後とすることを特徴とする画像復号装置。 (Supplementary note 1) A plurality of picture decoding processing units for decoding a plurality of pictures in parallel are provided, and the decoding start timing of each macroblock of each picture decoding processing unit is set in the reference image area of each macroblock. An image decoding apparatus characterized by being after decoding is completed.
(付記2)入力するビットストリームを解析して前記複数のピクチャデコード処理部にピクチャを振り分けるビットストリーム解析部を有することを特徴とする付記1記載の画像復号装置。
(Supplementary note 2) The image decoding apparatus according to
(付記3)前記ビットストリーム解析部は、前記ビットストリームからマクロブロックの参照画像領域範囲情報を抽出し、前記参照画像領域範囲情報に基づいて、前記複数のピクチャデコード処理部の各マクロブロックのデコード処理開始タイミングが前記各マクロブロックの参照画像領域のデコード完了後となるように、前記複数のピクチャデコード処理部のデコード処理起動制御を行うことを特徴とする付記2記載の画像復号装置。
(Supplementary Note 3) The bitstream analysis unit extracts reference image region range information of a macroblock from the bitstream, and decodes each macroblock of the plurality of picture decoding processing units based on the reference image region range information The image decoding apparatus according to
(付記4)前記ビットストリーム解析部は、各ピクチャデコード処理部におけるデコード処理がマクロブロック単位で同期するように各ピクチャデコード処理部にマクロブロック処理起動信号を与え、各ピクチャデコード処理部でのデコード処理が1マクロブロックずつ進行するように制御することを特徴とする付記3記載の画像復号装置。
(Supplementary Note 4) The bitstream analysis unit provides a macroblock processing activation signal to each picture decoding processing unit so that the decoding processing in each picture decoding processing unit is synchronized in units of macroblocks, and decoding in each picture
(付記5)前記複数のピクチャデコード処理部は、各々、入力するビットストリームから特定のピクチャのみを抽出するピクチャ検出部を有することを特徴とする付記1記載の画像復号装置。
(Supplementary note 5) The image decoding apparatus according to
(付記6)前記複数のピクチャデコード処理部は、各々、デコードするマクロブロックのピクチャ内位置情報及び参照画像領域位置情報を制御部に通知する手段を有し、前記制御部は、マクロブロック単位で前記複数のピクチャデコード処理部でのデコード処理の開始及び待機を制御することを特徴とする付記5記載の画像復号装置。
(Supplementary Note 6) Each of the plurality of picture decoding processing units has means for notifying the control unit of in-picture position information and reference image region position information of a macroblock to be decoded, and the control unit is in units of macroblocks. The image decoding apparatus according to
(付記7)複数のピクチャを並列してエンコード処理するための複数のピクチャエンコード処理部を有し、各ピクチャエンコード処理部の各マクロブロックのエンコード処理開始タイミングを前記各マクロブロックの参照画像領域のエンコード完了後とすることを特徴とする画像符号化装置。 (Supplementary note 7) A plurality of picture encoding processing units for encoding a plurality of pictures in parallel, and the encoding processing start timing of each macroblock of each picture encoding processing unit in the reference image area of each macroblock An image encoding apparatus characterized in that the encoding is performed after completion of encoding.
(付記8)前記複数のピクチャエンコード処理部にピクチャを振り分ける制御部を有し、前記制御部は、マクロブロックの参照画像領域情報から、前記複数のピクチャエンコード処理部の各マクロブロックのエンコード処理開始タイミングが、各マクロブロックが必要とする参照画像領域のエンコード完了後となるように、前記複数のピクチャエンコード処理部のエンコード処理起動制御を行うことを特徴とする付記7記載の画像符号化装置。
(Additional remark 8) It has a control part which distributes a picture to the said several picture encoding process part, The said control part starts the encoding process of each macroblock of the said several picture encoding process part from the reference image area information of a macroblock The image encoding apparatus according to
(付記9)前記制御部は、前記複数のピクチャエンコード処理部におけるエンコード処理がマクロブロック単位で同期するように、前記複数のピクチャエンコード処理部のエンコード処理起動制御をマクロブロック単位で行うことを特徴とする付記8記載の画像符号化装置。
(Supplementary note 9) The control unit performs encoding processing activation control of the plurality of picture encoding processing units in units of macro blocks so that encoding processing in the plurality of picture encoding processing units is synchronized in units of macro blocks. The image encoding apparatus according to
17…ビットストリーム解析部
18−0〜18−3…VOPデコーダ
19…フレームメモリ
20…メモリ制御部
20−0〜20−3…可変長復号部
21−0〜21−3…逆量子化部
22−0〜22−3…逆離散コサイン変換部
23−0〜23−3…動き補償部
31−0〜31−3…VOPデコーダ
32…フレームメモリ
33…メモリ制御部
34…デコード制御部
35−0〜35−3…VOP検出部
36−0〜36−3…可変長復号部
37−0〜37−3…逆量子化部
38−0〜38−3…逆離散コサイン変換部
39−0〜39−3…動き補償部
40−0〜40−3…参照画像領域位置演算部
47…フレームメモリ
48…メモリ制御部
49−0、49−1…VOPエンコーダ
50−0、50−1…ストリームバッファ
51…ストリーム合成部
52−0、52−1…動きベクトル算出部
53−0、53−1…減算部
54−0、54−1…離散コサイン変換部
55−0、55−1…量子化部
56−0、56−1…可変長符号化部
57−0、57−1…逆量子化部
58−0、58−1…逆離散コサイン変換部
59−0、59−1…加算器
DESCRIPTION OF
Claims (5)
各ピクチャデコード処理部の各マクロブロックのデコード処理開始タイミングを前記各マクロブロックの参照画像領域のデコード完了後とすることを特徴とする画像復号装置。 A plurality of picture decoding processing units for decoding a plurality of pictures in parallel;
An image decoding apparatus characterized in that the decoding processing start timing of each macroblock of each picture decoding processing unit is after completion of decoding of the reference image area of each macroblock.
前記制御部は、マクロブロック単位で前記複数のピクチャデコード処理部でのデコード処理の開始及び待機を制御することを特徴とする請求項3記載の画像復号装置。 Each of the plurality of picture decoding processing units has means for notifying the control unit of in-picture position information and reference image area position information of a macroblock to be decoded,
The image decoding apparatus according to claim 3, wherein the control unit controls start and standby of decoding processing in the plurality of picture decoding processing units in units of macroblocks.
各ピクチャエンコード処理部の各マクロブロックのエンコード処理開始タイミングを前記各マクロブロックの参照画像領域のエンコード完了後とすることを特徴とする画像符号化装置。
Having a plurality of picture encoding processing units for encoding a plurality of pictures in parallel;
An image encoding apparatus characterized in that the encoding process start timing of each macroblock of each picture encoding processing unit is after completion of encoding of a reference image area of each macroblock.
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