JP2008532405A - Adaptive fallback system for MPEG decoder - Google Patents
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Abstract
適応的なフォールバックアーキテクチャにおける方法及び装置は、MPEGデコーダが、例えば、MPEGデコードの計算、メモリ記憶、及び/又はメモリ帯域幅要件を減少するための動作のモードに切り換えられる又は前記動作のモードから切り換えられることができる(208)ときの決定を可能にするように、MPEGエンコードされたビデオストリームのプレパーズ(204)を提供する。プレパーサ104は、MPEGストリームの一部のデコードの前に、前記MPEGストリームにおける動きベクトルの量、種類、及び長さの少なくとも1つを評価し(304)、MPEGデコーダ(106)への通信のための少なくとも1つの制御信号を生成し、MPEGデコーダ(106)は、前記少なくとも1つの制御信号に応じて、所定のしきい値よりも下であるピークメモリ帯域幅要件を提供するデコードモードに切り換わる。 The method and apparatus in an adaptive fallback architecture allows an MPEG decoder to be switched to or from a mode of operation, for example, to reduce MPEG decoding computation, memory storage, and / or memory bandwidth requirements. A pre-parse (204) of the MPEG-encoded video stream is provided to allow a determination when it can be switched (208). The preparser 104 evaluates (304) at least one of the amount, type, and length of motion vectors in the MPEG stream prior to decoding a portion of the MPEG stream for communication to the MPEG decoder (106). And at least one control signal is generated, and the MPEG decoder (106) switches to a decode mode that provides a peak memory bandwidth requirement that is below a predetermined threshold in response to the at least one control signal. .
Description
本発明は、一般には、MPEGエンコードされた入力ストリームのデコードに関し、より詳細には、MPEGデコードのタスクの少なくとも一部に対する計算及びメモリ要件を減少する方法及び装置に関する。 The present invention relates generally to decoding MPEG-encoded input streams, and more particularly to a method and apparatus for reducing computation and memory requirements for at least some of the MPEG decoding tasks.
半導体技術及びデジタルシステムアーキテクチャにおける進歩は、計算能力を大幅させると同時に、前記のような計算能力のコストを減少してきた。低コスト高パフォーマンスの計算リソースは、幅広い様々な民生用電子製品の実施化を可能にしてきた。 Advances in semiconductor technology and digital system architecture have increased computational power while reducing the cost of such computational power. Low cost, high performance computing resources have enabled the implementation of a wide variety of consumer electronic products.
一般的な民生用電子製品の間で、ビデオデータを表示すると共に、典型的には音声も再生することができるものがある。前記民生用電子製品は、例えば、ワイヤレス伝送によって、又は予め記録されたビデオデータを検索することによって、表示されるべきビデオデータを受け取ることができる。ビデオデータに関して、ビデオデータの圧縮と解凍に関する様々な産業規格仕様が、開発されている。前記ビデオデータの圧縮及び解凍は、それぞれ符号化及びデコードともしばしば称される。記憶及び/又は伝送用にビデオデータを圧縮することにより、そうでない場合に必要とされる記憶及び伝送容量の量が、減少されることができる。音声/ビデオ圧縮及び解凍のために最も一般に使用されている規格のファミリーの一つは、MPEGと称されるものである。 Some common consumer electronic products are capable of displaying video data and typically playing back audio. The consumer electronic product can receive video data to be displayed, for example, by wireless transmission or by retrieving pre-recorded video data. With respect to video data, various industry standard specifications for video data compression and decompression have been developed. The compression and decompression of the video data is often referred to as encoding and decoding, respectively. By compressing video data for storage and / or transmission, the amount of storage and transmission capacity that would otherwise be required can be reduced. One of the most commonly used standards for audio / video compression and decompression is what is referred to as MPEG.
MPEG圧縮(即ちエンコード)は、ビデオ信号を単純にデジタル化することにより、元のビデオ信号が必要としていたものよりも少量のデータによって前記ビデオ信号を表すように、入力ビデオ信号に対して複数の変換を実施する。MPEGエンコードは、典型的にはフレームからフレームへと、前記フレームの全てのデータが変化するよりも少なく、データが変化する事実を利用している。フレーム間の様々な変化は、ベース画像フレームに適用される動きベクトルとしてエンコードされることができる。MPEGデコードは、本質的には、元のビデオ入力を再生するように、前記のようなエンコード過程を逆行するものである。 MPEG compression (i.e., encoding) is a multiple digitization of an input video signal so that the video signal is represented by a smaller amount of data than the original video signal needed by simply digitizing the video signal. Perform the conversion. MPEG encoding takes advantage of the fact that data changes from frame to frame, typically less than all the data in the frame changes. Various changes between frames can be encoded as motion vectors applied to the base image frame. MPEG decoding essentially reverses the encoding process as described above to reproduce the original video input.
MPEGデコードに必要な計算、メモリ記憶及びメモリ帯域幅のリソースの要件は、かなり重要である。 The computational, memory storage and memory bandwidth resource requirements necessary for MPEG decoding are quite important.
求められているのは、MPEGデコードに必要な、必要とされる前記計算、メモリ記憶及びメモリ帯域幅のリソースうちの1つ以上を、たとえ一時的にであっても、減少する方法及び装置である。 What is needed is a method and apparatus for reducing one or more of the required computational, memory storage and memory bandwidth resources required for MPEG decoding, even temporarily. is there.
即ち、適応的なフォールバックアーキテクチャにおいて、MPEGエンコードされたビデオストリームのプレパーズによって、例えば、MPEGデコードの、計算、メモリ記憶及び/又はメモリ帯域幅の要件を減少するように、MPEGデコーダが、動作のモードに切り換えられる又は動作のモードから切り換えられることができるときを決定することができる。プレパーサは、MPEGストリームの一部をデコードする前に、該MPEGストリーム内の動きベクトルの量、種類及び長さの1つ以上を評価し、MPEGデコーダへの通信のための少なくとも1つの制御信号を生成し、該MPEGデコーダは、前記少なくとも1つの制御信号に応じて、所定のしきい値よりも低いピークメモリ帯域幅要件を提供するデコードモードに切り換わる。 That is, in an adaptive fallback architecture, an MPEG decoder operates in a manner that reduces the computational, memory storage and / or memory bandwidth requirements of MPEG decoding, for example, by preparsing an MPEG encoded video stream. It can be determined when the mode can be switched to or from the mode of operation. The preparser evaluates one or more of the amount, type, and length of motion vectors in the MPEG stream before decoding a portion of the MPEG stream and provides at least one control signal for communication to the MPEG decoder. Generating and switching to a decoding mode that provides a peak memory bandwidth requirement lower than a predetermined threshold in response to the at least one control signal.
概ね、本発明は、MPEGビデオストリームのデコードの少なくとも一部の間、前記MPEGビデオストリームの様々なパラメータに依存して、MPEGデコードのためのシステム負荷を減少する装置及び方法に関する。より詳細には、本発明は、MPEGデコード過程が、MPEGデコーダに、所定のピークメモリ帯域幅のような限界を超えるように要求することがないように、前記MPEGデコードの過程を動的に適応化させる方法及び装置に関する。 In general, the present invention relates to an apparatus and method for reducing system load for MPEG decoding, depending on various parameters of the MPEG video stream, during at least part of the decoding of the MPEG video stream. More particularly, the present invention dynamically adapts the MPEG decoding process so that the MPEG decoding process does not require the MPEG decoder to exceed a limit such as a predetermined peak memory bandwidth. The present invention relates to a method and an apparatus.
本明細書における「一実施例」、「実施例」又は「類似の定式化」とは、前記のような実施例と関連して記載されている特定のフィーチャ、構造、動作又は特性を意味し、本発明の実施例の少なくとも1つに含まれている。従って、本明細書における前記のような語句又は定式化の出現は、必ずしも全て同じ実施例を参照しているわけではない。更に、様々な特定のフィーチャ、構造、動作又は特性が、1つ以上の実施例において、何らかの適切な態様で組み合わされることができる。 As used herein, “one embodiment”, “example” or “similar formulation” means a particular feature, structure, operation or characteristic described in connection with such an embodiment. Included in at least one of the embodiments of the present invention. Thus, the appearances of the phrases or formulations as described above in this specification are not necessarily all referring to the same embodiment. Moreover, various specific features, structures, operations or characteristics may be combined in any suitable manner in one or more embodiments.
MPEGビデオストリームをデコードする際、前記計算、メモリ記憶及びメモリ帯域幅の要件は、前記MPEGストリームの内容に大きく依存する。前記のようなストリームにおける前方を見ることによって、前記要件に関する情報が、実際のMPEGデコードが行われる前に判断されることができる。この情報は、前記システム負荷(例えば、計算、メモリ記憶及びメモリ帯域幅)を一時的に減少するために、MPEGデコーダ内に組み込まれることができる又はMPEGデコーダ内に設けられることができるフォールバックモードを、オン/オフに動的に切り換えるのに使用されることができる。 When decoding an MPEG video stream, the computation, memory storage and memory bandwidth requirements are highly dependent on the content of the MPEG stream. By looking ahead in such a stream, the information about the requirement can be determined before the actual MPEG decoding is performed. This information can be embedded in an MPEG decoder or can be provided in an MPEG decoder to temporarily reduce the system load (eg, computation, memory storage and memory bandwidth). Can be used to dynamically switch on / off.
フォールバックシナリオ、又は動作モードは、前記システムに対する負荷を減少する近道を提供するために、MPEGデコーダ内に設けられることができる。これらの近道は、主にソフトウェアのMPEGデコーダにおいて使用されている。しかしながら、前記MPEGデコーダは、前記MPEGデコーダのシステムに対して到来する負荷を判定するように、到来するビデオストリームをプレパーズしていない。 A fallback scenario, or mode of operation, can be provided in the MPEG decoder to provide a shortcut to reduce the load on the system. These shortcuts are mainly used in software MPEG decoders. However, the MPEG decoder does not pre-parse the incoming video stream so as to determine the incoming load on the MPEG decoder system.
本発明の実施例は、MPEGストリームにおける前方を見ると共に、次いで、フォールバックシナリオが前記MPEGデコーダにおいて稼動されるべきかどうかを、MPEGストリームの1つ以上のシステムパラメータの値に依存して決定する機能を含んでいる。本発明によって提供される前方を見る(即ち、プレパーズする)前記機能がない場合、前記MPEGデコーダにおける動作のフォールバックモードへ切り換わるための決定は、いくつかのパラメータについて、常に、遅すぎるであろう(例えば、帯域幅が、調整される必要がある場合)。 Embodiments of the present invention look ahead in the MPEG stream and then determine whether a fallback scenario should be run in the MPEG decoder, depending on the value of one or more system parameters of the MPEG stream. Includes functionality. In the absence of the forward looking (ie preparsing) function provided by the present invention, the decision to switch to the fallback mode of operation in the MPEG decoder is always too slow for some parameters. Wax (for example, if the bandwidth needs to be adjusted).
使用される際、本発明の実施例は、典型的には、MPEGストリームの受信と、前記動きベクトルを調べるための前記MPEGストリームのプレパーズと、前記動きベクトルの量、種類及び長さに、少なくとも部分的に基づく、前記MPEGデコーダが所与のピクチャ又はピクチャの一部のために消費する前記ピークメモリ帯域幅の決定と、決定された前記ピークメモリ帯域幅が所定の値を超えている場合における、前記MPEGデコーダの、前記所与のピクチャ又はピクチャの一部についての動作のフォールバックモードへの切り換えとを含むいくつかの動作を実施する。一実施例において、動作の前記フォールバックモードはBピクチャの2つの予測のうちの一方のみを使用し、この結果、それぞれの前記ピクチャ又は前記ピクチャの一部のためのメモリ帯域幅に対する要件が減少される。 When used, embodiments of the present invention typically include at least the reception of an MPEG stream, the pre-parsing of the MPEG stream for examining the motion vector, and the amount, type and length of the motion vector. In part, based on the determination of the peak memory bandwidth that the MPEG decoder consumes for a given picture or part of a picture, and when the determined peak memory bandwidth exceeds a predetermined value , Performing a number of operations, including switching the operation of the MPEG decoder to a fallback mode for the given picture or part of a picture. In one embodiment, the fallback mode of operation uses only one of the two predictions of a B picture, resulting in reduced memory bandwidth requirements for each of the pictures or portions of the pictures. Is done.
図1を参照すると、本発明による、デマルチプレクサと、プレパーサと、ハードウェアMPEGエンコーダとを含む例示的な装置のハイレベルなブロック図が示されている。デマルチプレクサ102は、トランスポートストリームを受け取り、出力としてエレメンタリストリームを生じるように結合されている。この場合、前記トランスポートストリームは、エンコードされたピクチャデータを含んでいる。プレパーサ104は、前記エレメンタリストリームを受け取るように、デマルチプレクサ102に結合されている。本明細書において参照される前記ビデオストリームは、「高解像度」MPEGストリーム、又は何らかの他のビデオストリームであってもよいことが分かるであろう。プレパーサ104は、前記エレメンタリストリームの内容を評価し、例えば、前記動きベクトルの量、種類及び長さに基づいて、前記ビデオストリームのこの部分をデコードするメモリ帯域幅要件のプロファイルを決定する。前記メモリ帯域幅要件が、所定の値を超えている場合、プレパーサ104は、動作のフォールバックモードが前記ビデオストリームのこの特定の部分のデコードにおいて使用されるべきであることを示す制御信号を出力する。この所定の値は、限界又はしきい値とも称される。プレパーサ104は、前記エレメンタリストリームの時間遅延されたバージョンも出力する。デコーダ106は、前記エレメンタリストリームの前記時間遅延されたバージョンと、前記制御信号との両方を、プレパーサ104から受け取るように結合されている。デコーダ106は、プレパーサ104によってデコーダ106に供給された制御信号の状態に依存して、所定のメモリ帯域幅要件内に残るのに適切なモードで動作する。一実施例において、デコーダ106は、プレパーサ104が、前記デコードの動作が、そうでない場合に、所定のメモリ帯域幅要件を超えるであろうと判断した場合、Bピクチャの2つの予測のうちの一方のみを使用する。デコーダ106は、デコードされた系列を出力するように更に適応化される。MPEGエンコードされたビデオのような、エンコードされたビデオ系列のデコードは、よく知られており、このようなデコードの詳細は、本明細書においては更に記載されない。
Referring to FIG. 1, a high level block diagram of an exemplary apparatus including a demultiplexer, a preparser, and a hardware MPEG encoder according to the present invention is shown. The
上述の前記所定の値に関して、様々な実施例において、前記所定の値とは、固定された値か又はプログラム可能な値かのいずれであっても良い。概ね、前記所定の値は、例えば、ピークメモリ帯域幅のような、前記MPEGデコーダのリソース限界に関するものである。しかしながら、前記MPEGデコーダが、何らかの特定のフォールバックモードにおいて動作すべきであるかどうかについての決定において、いかなるいリソース限界も、考慮に入れられることができる。前記所定の値がプログラム可能である実施例において、この限界は、ユーザの嗜好、到来するビデオストリーム、又は何らかの考慮もしくは考慮の組み合わせに応じて、動的に設定されることができる。前記所定の値がピークメモリ帯域幅に関するものである、1つの例示的な実施例において、この値は、フレームが、前記MPEGデコーダによってドロップされないように、選択されることもできる。代替的な実施例において、前記値は、ドロップレートからの平均を保持するように、選択されることもできる。更に他の代替的な実施例において、前記所定の値は、何らかの適切な設計の考慮又は設計の考慮の組み合わせに基づいて選択されることもできる。本発明は、前記所定の値を設定する何らかの特定の方式に制限されるものではない。更に他の代替的な実施例において、2つ以上のリソース限界(例えば、利用可能なメモリの記憶容量、及びピークメモリ帯域幅の利用可能性)に関する2つ以上の所定の値があっても良く、プレパーサ104は、フォールバックモードにおいて動作する前記MPEGデコーダに関する決定を、前記のような2つ以上の値に基づいて、することができる。 With respect to the predetermined value described above, in various embodiments, the predetermined value may be either a fixed value or a programmable value. In general, the predetermined value relates to resource limits of the MPEG decoder, such as peak memory bandwidth. However, any resource limits can be taken into account in determining whether the MPEG decoder should operate in any particular fallback mode. In embodiments where the predetermined value is programmable, this limit can be set dynamically depending on user preferences, incoming video streams, or some consideration or combination of considerations. In one exemplary embodiment where the predetermined value is related to peak memory bandwidth, this value can also be selected so that frames are not dropped by the MPEG decoder. In an alternative embodiment, the value can be selected to keep an average from the drop rate. In still other alternative embodiments, the predetermined value may be selected based on any suitable design considerations or combination of design considerations. The present invention is not limited to any specific method for setting the predetermined value. In still other alternative embodiments, there may be more than one predetermined value for more than one resource limit (eg, available memory storage capacity and peak memory bandwidth availability). , The pre-parser 104 can make a decision regarding the MPEG decoder operating in the fallback mode based on two or more values as described above.
図2を参照すると、本発明による方法を示している流れ図が示されている。図2に示されている方法は、ビデオデコーダのための前記システム負荷を減少するものであり、エンコードされたビデオストリームを受け取るステップ202と、前記エンコードされたビデオストリームをプレパーズするステップ204と、前記エンコードされたビデオストリームにおける第1ピクチャの少なくとも第1部分のデコードに対するシステム負荷の要件を、前記エンコードされたビデオストリームの前記のようなプレパーズに少なくとも部分的に基づいて、決定するステップ206と、決定された前記システム負荷の要件が所定の値を超えている場合、ビデオストリームデコーダの動作モードをフォールバックモードに切り換えるステップ208とを含んでいる。前記プレパーズは、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェア及びソフトウェアとの組み合わせにおいて、実施化されることができることが分かるであろう。 Referring to FIG. 2, a flow diagram illustrating a method according to the present invention is shown. The method shown in FIG. 2 reduces the system load for a video decoder, receiving 202 an encoded video stream, preparsing 204 the encoded video stream, Determining 206 a system load requirement for decoding at least a first portion of the first picture in the encoded video stream based at least in part on such a pre-parse of the encoded video stream; Switching the video stream decoder operation mode to a fallback mode if the system load requirement is greater than a predetermined value. It will be appreciated that the prepaz can be implemented in hardware, software, or a combination of hardware and software.
図3を参照すると、本発明による方法を説明している流れ図が、示されている。図3に示されている方法は、MPEGデコーダのための前記システム負荷を減少するものであり、MPEGエンコードされたビデオストリームをMPEGデコーダに供給する前に、前記MPEGエンコードされたビデオストリームをプレパーサに供給するステップ302と、前記MPEGエンコードされたビデオストリームにおける複数の動きベクトルの量、種類及び長さの少なくとも1つを評価するステップ304と、前記MPEGエンコードされたビデオストリームにおける少なくとも第1ピクチャ部分をデコードするために、非フォールバックモードで動作する前記MPEGデコーダによって必要とされるピークメモリ帯域幅を、前記MPEGエンコードされたビデオストリームの前記のような評価に少なくとも部分的に基づいて決定するステップ306と、前記所定のピークメモリ帯域幅の要件が、所定の値を超える場合、前記MPEGデコーダの動作モードを、前記非フォールバックモードからフォールバックモードに切り換えるステップ308と、前記MPEGエンコードされたビデオストリームをMPEGデコーダに供給するステップ310とを含んでいる。前記動きベクトルの評価は、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェア及びソフトウェアの組み合わせによって実施化されることができることが分かるであろう。
Referring to FIG. 3, a flow diagram illustrating the method according to the present invention is shown. The method shown in FIG. 3 reduces the system load for an MPEG decoder, and before the MPEG encoded video stream is supplied to the MPEG decoder, the MPEG encoded video stream is used as a preparser. Providing 302, evaluating 304 at least one of the amount, type and length of a plurality of motion vectors in the MPEG encoded video stream; and at least a first picture portion in the MPEG encoded video stream. A peak memory bandwidth required by the MPEG decoder operating in non-fallback mode for decoding is determined based at least in part on the evaluation of the MPEG encoded video stream.
本発明の様々な実施例は、エンコードされたビデオストリームの一部をデコードする前に、前記エンコードされたビデオストリームの前記一部を評価し、前記のような評価に基づいて、前記エンコードされたビデオストリームの前記一部のデコードのための前記システム負荷要件を、所定の値よりも低く保持するように、ビデオデコーダを動作の第1モードから動作の第2モードに切り換える方法及び装置を含んでいる。 Various embodiments of the present invention evaluate the portion of the encoded video stream before decoding the portion of the encoded video stream, and based on the evaluation, the encoded video stream. A method and apparatus for switching a video decoder from a first mode of operation to a second mode of operation so as to keep the system load requirement for decoding the portion of the video stream below a predetermined value. Yes.
本発明のいくつかの実施例の利点は、前記ビデオストリームのリアルタイムのデコードが、ピークメモリ帯域幅のような、システム負荷要件を、所定の値より下に減少することによって保持されることができることにある。 An advantage of some embodiments of the present invention is that real-time decoding of the video stream can be maintained by reducing system load requirements, such as peak memory bandwidth, below a predetermined value. It is in.
本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、添付請求項の範囲内のいかなる及び全ての実施例も含むことを理解されたい。 It is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes any and all embodiments within the scope of the appended claims.
Claims (20)
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