JP2008022134A - 整数画素動き予測機構、1/4画素輝度用動き予測機構、1/4画素色差用動き予測機構、組合せ輝度用動き予測機構、組合せ輝度・色差用動き予測機構及び1/4画素輝度・色差用動き予測機構 - Google Patents
整数画素動き予測機構、1/4画素輝度用動き予測機構、1/4画素色差用動き予測機構、組合せ輝度用動き予測機構、組合せ輝度・色差用動き予測機構及び1/4画素輝度・色差用動き予測機構 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】IME11の整数画素動き予測に用いられるRAM_HIME21は、SDRAM1より整数画素の輝度データD1を、抽出矩形領域42に関し読み出し効率向上を図った条件を満足して格納する。SME13による1/4画素動き予測に用いられるRAM_HSME23は一部1/4画素輝度データS12を、演算後矩形領域48の演算による取得に関し効率化を図った条件を満足して格納する。QPG14による1/4画素精度の色差データ生成に用いられるRAM_HMEC24はSDRAM1より整数画素の色差データD2を、演算後矩形領域40U及び演算後矩形領域40Vの演算による取得に関し効率化を図った条件を満足して格納する。
【選択図】図1
Description
(全体構成)
図1はこの発明の実施の形態1である動き予測機構及びその周辺の構成を示すブロック図である。同図に示すように、組合せ輝度・色差用動き予測機構であるME2はSDRAM1より輝度データD1及び色差データD2を受け、動き予測結果として輝度・色差データD3をMC3に出力する。なお、H.264のエンコーダにおいて、SDRAM1のフレームメモリに相当し、ME2は動き予測機構に相当し、MC3は動き補償機構に相当する。
図1で示したRAM_HIME21及びIME11によって、輝度データに対する整数画素動き予測機構を構成する。
図2はRAM_HIME21が格納する元画像領域30を模式的に示す説明図である。同図において、n(pixel)×m(line)の元画像領域30(所定の画像領域)における任意の8(pixel)×4(line)の抽出矩形領域42(所定の基準抽出領域)が抽出可能に格納される。図2ではn=40,m=40の場合を示している。
(2) 縦横方向に隣接する8×2の格納輝度データは、RAM_HIME21a〜21d間で異なるように格納される。
(3) 横方向に4連続隣接する8×2の格納輝度データは、RAM_HIME21a〜21d間で異なるように格納される。
(4) 読み出しは元画像領域30全てのデータが、SDRAM1からRAM_HIME21a〜21dに格納された後に行う。
(5) 読み出しは4枚のRAM_HIME21a〜21dに対し同時に行い、1サイクル(1回の読み出し)で16×4あるいは、32×2の読み出し矩形領域を得る。
(6)16×4の読み出し矩形領域に対し、8×4の矩形領域を抽出矩形領域として抽出する。
(7)32×2の読み出し矩形領域に対し、16×2の矩形領域を抽出矩形領域として抽出する。
図1のRAM_HMEY22、QPG12、RAM_HSME23及びSME13によって、輝度データに対する1/4画素輝度用動き予測機構を構成する。
図9はRAM_HMEY22が格納する元画像領域35を模式的に示す説明図である。同図において、n(pixel)×m(line)の元画像領域36における16(pixel)×1(line)の抽出矩形領域42を抽出可能に格納される。図9ではn=40,m=40の場合を示している。
(2) SDRAM1からの読み出される8×2の輝度データを、2つの8×1の輝度データに分割してRAM_HMEY22a及び22bにそれぞれ同時に書き込む。
(3) 横方向に隣接する16×1の格納輝度データは、RAM_HMEY22a及び22b間で異なるように格納される。
(4) 読み出しは元画像領域35全てのデータが、SDRAM1からRAM_HMEY22a及び22bに格納された後に行う 。
(5) 読み出しは2枚のRAM_HMEY22a及び22bに対し同時に行い、1サイクルで32×1の読み出し矩形領域を得る。
(6) 32×1の読み出し矩形領域に対し、16×1の矩形領域を抽出矩形領域として抽出する。
図11は輝度用1/4画素生成処理におけるQPG12の整数画素読み出し内容を模式的に示す説明図である。同図(a) に示すように、RAM_HMEY22に格納された40×40の元画像領域35から、同図(a) ,(b) に示すように、抽出矩形領域46の水平位置を8または9(pixel)毎にずらせながら、0〜39(line)にかけて順次読み出し、QPG12は、1/4画素演算領域36から1/4画素生成領域37内の整数画素に1/2補間画素62及び垂直方向の1/4補間画素64を加えた一部1/4画素輝度データS12を生成する。
RAM_HSME23は、8枚のRAM_HSME23a〜23hで構成され、QPG12より生成される一部1/4画素輝度データS12を1/4画素単位で縦方向4lineと横方向16pixelとが、RAM_HSME23a〜23h間で異なるように格納される。
0/4line:整数画素(I)及び水平1/2画素(H)
1/4line:1/4画素(iv)及び1/4画素(hs)
2/4line:垂直1/2画素(V)及び斜め1/2画素(S)
3/4line:1/4画素(vi)及び1/4画素(sh)
(2) 書き込みは27×1または29×1ずつ2〜3分割して、2〜3枚のRAM_HSME23xに対し同時に行う(2つのRAM_HSME23xで最大32×1格納できる)。
(3) 横方向に隣接する16×1の格納1/4画素輝度データは、RAM_HSME23a〜23h間で異なるように格納される。
(4) 縦方向に整数画素単位に4隣接する16×1の格納1/4画素輝度データは、RAM_HSME23a〜23h間で異なるように格納される。
(5) 読み出しは元画素領域70全てのデータが、RAM_HSME23a〜23hに格納された後に行う。
(6) 読み出しは8枚のRAM_HSME23a〜23hに対し同時に行い、1サイクルで1/4画素位置精度で32×4の読み出し矩形領域を得る。
(7)32×4の読み出し矩形領域を用いて得られる、16×4の矩形領域を1/4画素単位の演算用抽出矩形領域47として抽出する。
(8)16×4の演算用抽出矩形領域47に対し、所定の演算処理である水平方向1/2補間演算(2tap filter)を行い、一部1/4画素輝度データS12をさらに水平方向に1/4画素補間した後、水平方向及び垂直方向の位置精度が1/4画素精度の8×4の矩形領域を演算後矩形領域48として得る。
RAM_HMEC24及びQPG14によって、1/4画素用動き予測機構を構成する。
図18はRAM_HMEC24が格納する元画素領域38U及び元画素領域38Vを模式的に示す説明図である。同図(a) において、n(pixel)×m(line)の元画素領域38Uにおける5(pixel)×5(line)の演算用矩形領域39U(色差データ演算用抽出領域)を抽出可能に格納される。同様にして、同図(b) において、n(pixel)×m(line)の元画素領域38Vにおける5(pixel)×5(line)の演算用矩形領域39V(色差データ演算用抽出領域)を抽出可能に格納される。図18ではn=40,m=40の場合を示している。
(2) U,Vそれぞれに於ける格納色差データは横方向に4画素分重複させながら、U,V共に8pixel分を1アドレスに格納する。
(3) 縦方向に5隣接する16×1(2×(8×1))の色差データ(U,Vそれぞれに於ける8×1の格納色差データ)は、RAM_HMEC24a〜24e間で異なるように格納される。
(4) 読み出しは元画素領域38U及び元画素領域38V全てのデータが、SDRAM1からRAM_HMEC24a〜24eに格納された後に行う。
(5) 読み出しは5枚のRAM_HMEC24a〜24eに対し同時に行い、1サイクルで16(8+8)×5の読み出し矩形領域を得る。
(6) 読み出した(8+8)×5の読み出し矩形領域から(5+5)×5の演算用矩形領域39U及び演算用矩形領域39Vを得る。
(7) (5+5)×5の演算用矩形領域39U及び演算用矩形領域39Vに対し、2次元線形補間処理(bi-liner fiter)をかけて1/4画素精度の(4+4)×4の演算後矩形領域40U及び演算後矩形領域40V(色差用演算後基準領域)として抽出する。
実施の形態1では、RAM_HIME21及びIME11からなる整数画素動き予測機構、RAM_HMEY22、QPG12、RAM_HSME23及びSME13からなる1/4画素輝度用動き予測機構、並びにRAM_HMEC24及びQPG14からなる1/4画素色差用動き予測機構によって、組合せ輝度・色差用動き予測機構であるME2が構成されている例を示している。これ以外の構成として以下の構成の動き予測機構も考えられる。
(全体構成)
図22はこの発明の実施の形態2である動き予測機構及びその周辺の構成を示すブロック図である。同図に示すように、1/4画素探索用記憶部であるRAM_HME(H.264 Motion Estimation)26はSDRAM4より輝度データD4及び色差データD5を受け、後述する条件を満足して格納する。
図23はRAM_HME26が格納する元画素領域80を模式的に示す説明図である。同図において、nL(pixel)×mL(line)の元画素領域80における14(pixel)×10(line)の読み出し矩形領域91を抽出可能に格納される。この読み出し矩形領域91から後述する垂直方向及び水平方向1/4画素生成処理後に1/4画素単位精度の位置で、8×4の演算後矩形領域60(輝度用演算後基準領域)を得る。図23ではnL=32,mL=32の場合を示している。
(2) 横方向に4画素分重複させながら、格納輝度データの16pixel分を1アドレスに格納する。
(3) 縦方向に10隣接(少なくとも9隣接)する16×1の格納輝度データは、RAM_HME26a〜26j間で異なるように格納される。
(4) 読み出しは元画素領域80全てのデータが、SDRAM4からRAM_HME26a〜26jに格納された後に行う。
(5) 読み出しは10枚のRAM_HME26a〜26jに対し同時に行い、1サイクルで16×10の読み出し矩形領域を得る。
(6) 読み出した16×10の読み出し矩形領域から13×9の演算用矩形領域59を得る。
(7) 13×9の演算用矩形領域59に対し、2tap fiter及び6tap fiterによる演算を並行して実行し、水平方向及び垂直方向双方における1/4画素精度の8×4の演算後矩形領域60を抽出する。
(2):垂直方向に隣接する6個の整数画素61による6タップフィルタ処理を行い、(垂直方向)1/2補間画素62b(V)を順次得る(6tap filter)。
(3):垂直方向に隣接する6個の1/2補間画素62aによる6タップフィルタ処理を行い、斜め1/2補間画素62c(S)を得る(6tap filter)。
(4):垂直方向に隣接する整数画素61及び1/2補間画素62bによる2タップフィルタ処理を行い、(垂直方向)1/4補間画素64a(iv)及び64c(vi)を得る。
(5):垂直方向に隣接する1/2補間画素62a及び1/2補間画素62cによる2タップフィルタ処理を行い、(垂直方向)1/4補間画素64b(hs)及び64d(sh)を得る。
(6):水平方向に隣接する整数画素61及び1/2補間画素62aによる2タップフィルタ処理を行い、(水平方向)1/4補間画素69a(ih)及び69b(hi)を得る(「ih」,「hi」については図12参照)。
(7):水平方向に隣接する1/4補間画素64a及び1/4補間画素64bによる2タップフィルタ処理を行い、(水平方向)1/4補間画素69c(vh)及び69d(hv)を得る(「vh」,「hv」については図12参照)。
(8):水平方向に隣接する1/2補間画素62b及び1/2補間画素62cによる2タップフィルタ処理を行い、(水平方向)1/4補間画素69e(vs)及び69f(sv)を得る(「vs」,「sv」については図12参照)。
(9):水平方向に隣接する1/4補間画素64c及び1/4補間画素64dによる2タップフィルタ処理を行い、(水平方向)1/4補間画素69g(vh′)及び69h(hv′)を得る(「vh」,「hv」については図12参照)。
図28はRAM_HME26が格納するU用及びV用の元画素領域85及び86を模式的に示す説明図である。同図において、nC(pixel)×mC(line)の元画素領域85及び86それぞれにおける5(pixel)×5(line)のU演算用矩形領域87及びV演算用矩形領域88(色差データ演算用抽出領域)を抽出可能に格納される。このU演算用矩形領域87及びV演算用矩形領域88から、上述した予測結果輝度データに基づく8×4の演算後矩形領域60に対応するU演算後矩形領域89及びV演算後矩形領域90(色差データ演算後基準領域)を得る。
(1) RAM_HME26xの1アドレス当たりの格納単位は16×1(2×(8×1))である。格納する色差画素はU,Vそれぞれ8画素分である。すなわち、U,Vそれぞれについて格納色差データの格納単位は8×1となる。
(2) 横方向に画素重複なく、U,V共に8pixel分を1アドレスに格納する。
(3) 横方向に隣接する16×1(2×(8×1))の色差データ(U,Vそれぞれについて8×1の格納色差データ)は、RAM_HME26a〜26j間で異なるように格納される。
(4) 縦方向に5隣接する16×1(2×(8×1))の色差データ(U,Vそれぞれについて8×1の格納色差データ)は、RAM_HME26a〜26j間で異なるように格納される。
(5) 読み出しは元画素領域85及び86V全てのデータが、SDRAM4からRAM_HME26a〜26jに格納された後に行う。
(6) 読み出しは10枚のRAM_HME26a〜26jに対し同時に行い、1サイクルで16(8+8)×5の読み出し矩形領域を得る。
(7) 読み出した(8+8)×5の読み出し矩形領域から(5+5)×5のU演算用矩形領域87及びV演算用矩形領域88を得る。
(8) (5+5)×5のU演算用矩形領域87及びV演算用矩形領域88に対し、bi-liner fiterをかけて1/4画素精度の(4+4)×4のU演算後矩形領域89及びV演算後矩形領域90として抽出する。
2 ME
3 MC
4 SDRAM
5 ME
6 MC
11 IME
12 QPG
13 SME
14 QPG
21 RAM_HIME
22 RAM_HMEY
23 RAM_HSME
24 RAM_HMEC
26 RAM_HME
Claims (6)
- 所定の画像領域における整数画素精度の輝度データを分割して、格納輝度データ単位に格納する所定数の整数画素探索用記憶部と、
前記所定数の整数画素探索用記憶部から読み出される前記格納輝度データの組合せに基づき、所定の基準抽出領域を抽出して整数画素精度で動き予測を行う整数画素動き予測部と、
前記所定数の整数画素探索用記憶部において、水平方向及び垂直方向に隣接する前記格納輝度データ並びに前記水平方向に4連続隣接する前記格納輝度データが、前記所定数の整数画素探索用記憶部間で異なるように格納されることを特徴とする、
整数画素動き予測機構。 - 所定の画像領域における整数画素精度の輝度データを格納する輝度用一時記憶部と、
前記輝度用一時記憶部から読み出される前記輝度データに基づき、水平方向補間処理及び垂直方向補間処理を行い、水平方向及び垂直方向のうち一方方向のみ1/4画素精度の輝度データとした一部1/4画素輝度データを生成する輝度用1/4画素生成部と、
前記一部1/4画素輝度データを分割して、格納1/4画素輝度データ単位に格納する所定数の1/4画素探索用記憶部と、
前記所定数の1/4画素探索用記憶部から読み出される前記格納1/4画素輝度データの組合せに基づき、所定の演算処理を実行することにより、水平方向及び垂直方向共に1/4画素精度で所定の輝度用演算後基準領域を取得して1/4画素精度で動き予測を行う1/4画素動き予測部とを備え、前記所定の演算処理は、前記一方方向と異なる他方方向における補間処理を行い、前記他方方向における1/4画素精度の輝度データを演算する処理を含み、
前記所定数の1/4画素探索用記憶部において、前記他方方向に隣接する前記格納1/4画素輝度データ及び前記一方方向に整数画素単位で4連続隣接する前記格納1/4画素輝度データが、前記所定数の1/4画素探索用記憶部間で異なるように格納されることを特徴とする、
1/4画素輝度用動き予測機構。 - 所定の画像領域における整数画素精度の色差データを分割して、格納色差データ単位に格納する所定数の色差探索用記憶部と、
前記所定数の色差探索用記憶部から読み出される前記格納色差データの組合せから、1/4画素精度の基準位置情報に基づき演算処理を行い、1/4画素精度の所定の色差用演算後基準領域を予測結果色差データとして生成する色差用1/4画素生成部とを備え、
前記所定数の色差探索用記憶部において、水平方向に隣接する前記格納色差データが第1の数分画素を重複させながら格納され、垂直方向に第2の数分連続して隣接する前記格納色差データが前記所定数の色差探索用記憶部間で異なるように格納されることを特徴とする、
1/4画素色差用動き予測機構。 - 請求項1記載の整数画素輝度用動き予測機構と、
請求項2記載の1/4画素輝度用動き予測機構とを備え、
前記整数画素輝度用動き予測機構の前記整数画素動き予測部は動き予測結果として整数画素精度の基準位置信号を出力し、
前記1/4画素輝度用動き予測機構の前記1/4画素動き予測部は、前記基準位置信号で指示される基準位置を基点として1/4画素精度の動き予測を行う、
組合せ輝度用動き予測機構。 - 請求項1記載の整数画素輝度用動き予測機構と、
請求項2記載の1/4画素輝度用動き予測機構と、
請求項3記載の1/4画素色差用動き予測機構とを備え、
前記整数画素輝度用動き予測機構の前記整数画素動き予測部は動き予測結果として整数画素精度の基準位置信号を出力し、
前記1/4画素輝度用動き予測機構の前記1/4画素動き予測部は、前記基準位置信号で指示される基準位置を基点として1/4画素精度の動き予測を行い、1/4画素精度の予測結果輝度データを出力し、
前記1/4画素色差用動き予測機構が用いる前記基準位置情報は、前記1/4画素精度の予測結果輝度データの基準位置情報を含む、
組合せ輝度・色差用動き予測機構。 - 所定の画像領域における整数画素精度の輝度データ及び色差データを分割して、格納輝度データ及び格納色差データ単位にそれぞれ格納する所定数の1/4画素探索用記憶部と、
前記所定数の1/4画素探索用記憶部から読み出される前記格納輝度データの組合せに基づき、所定の演算処理を実行することにより、水平方向及び垂直方向共に1/4画素精度で所定の輝度用演算後基準領域を取得して動き予測を行い予測結果輝度データを得るとともに、
前記所定数の1/4画素探索用記憶部から読み出される前記格納色差データの組合せに基づき、前記予測結果輝度データの1/4画素精度の位置情報に対応して、1/4画素精度の所定の色差用演算後基準領域を予測結果色差データとして生成する、1/4画素動き予測部とを備え、
前記所定数の1/4画素探索用記憶部において、
水平方向に隣接する前記格納輝度データが第1の数分画素を重複させながら格納され、垂直方向に第2の数分連続して隣接する前記格納輝度データが前記所定数の1/4画素用記憶部間で異なるように格納され、
水平方向に隣接する前記格納色差データ及び垂直方向に前記第3の数分連続して隣接する前記格納色差データが、前記所定数の色差探索用記憶部間で異なるように格納されることを特徴とする、
1/4画素輝度・色差用動き予測機構。
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