JP2022105012A - 映像フレームコーデックアーキテクチャ - Google Patents
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Abstract
Description
ビレ-ミッコ・ラウティオ(Ville-Mikko Rautio)
アキ・クーセラ(Aki Kuusela)
背景
電子デバイスは、製造、通信、健康管理、商業、社会的交流、および娯楽において不可欠な役割を果たしている。たとえば、電子デバイスは、商業および通信のためにクラウドベースの分散計算機能性を提供するサーバファームを動かしている。計算能力を有するデバイスは、医療器具から器械までおよび車両から産業用工具まで多数の異なる種類の近代機器に内蔵もされている。さらに、1つの電子デバイス-スマートフォン-は、文字通り常に手元に置いておくべき必需品となっている。
映像フレームコーデックアーキテクチャのための技術および装置が記載される。これらの技術および装置により、集積回路(IC)チップは、ロスレス技術を含むより新しいフレーム圧縮/復元技術への高度化のための効率化ワークフローも容易にしつつ、より少な
い量の回路構成リソースを用いて高帯域幅映像データを処理できるようになる。そのためにICチップの複数の異なるコアに複数の別々のフレーム復元ユニットを含める必要がなくなる。代わりに、フレーム復元器は、フレーム復元器クライアント回路として機能する複数の異なるコアにフレーム復元サービスを提供することができる。フレーム復元器コントローラは、複数のコアのうちの1つ以上のコアから受信する復元要求を順序付けする待ち行列または優先順位機構を用いた復元サービスの共有を容易にする。フレーム復元器コントローラは、タイムシェアリングプロトコル(time-sharing protocol)に従ってフレ
ーム復元器へのアクセスを調停することもできる。例示的な実現例では、フレーム復元器は、映像復号器クライアント回路と同じ場所に配置され、フレーム復元器は少なくとも表示コントローラと共有される。同様に、フレーム圧縮器は、フレーム圧縮器クライアント回路として機能する複数の異なるコアにフレーム圧縮サービスを提供することができる。フレーム圧縮器コントローラは、複数のコアと圧縮サービスを共有するのを容易にする。さらに、フレーム圧縮サービスとフレーム復元サービスとの両者ともを単一のICチップにおいて提供して複数のコアにわたって共有することができる。
概要
映画または他の映像のデータは、安置時の記憶と、電子デバイスまたはその内部構成要素同士の間を伝播しながらの送信との両方の点で大幅に帯域幅を消費する。映像の表示解像度が上がるにつれて、帯域幅要求が同様に大きくなっている。ウルトラHD(UHD)または4K映像の場合、たとえば、扱うべき映像データは、ほんの10年前に一般的に用いていたSD映像の場合よりも約15-20倍多い。この増大したデータの量により、単一の集積回路(IC)チップ内ですら映像を管理することが難しくなっている。たとえば、典型的なシステムオンチップ(SoC)が有しているシステムバスは、当該システムバスを用いて異なるSoC構成要素同士の間で生の復号映像データを搬送すれば過負荷になってしまう可能性がある。
、各々が個別の復元ユニットまたは個別の圧縮ユニットを含む(場合によっては、両方のユニットを含む)複数の異なるコアから生じている。換言すると、より新しくより効率的な復元アルゴリズムに高度化するためには、圧縮ユニットまたは復元ユニットを含む各々のコアを同時に修正し、次にSoCの残余と再び一体化しなければならない。したがって、このワークフローの高度化の複雑さが、マルチコアチップにおける改良圧縮/復元アルゴリズムの採用を遅らせている。
、その後に例示的方法を記載し、例示的電子デバイスおよび関連の例示的局面で終了する。
図1は、映像フレームコーデックアーキテクチャを実現することができるプリント回路基板104(PCB)を含む例示的環境100を示す。示されるように、環境100は電子デバイス102を含む。電子デバイス102は、少なくとも1つのPCB104を含む。PCB104は、集積回路106(IC)などの1つ以上の集積回路を含む。図2および図3を参照して以下に記載するように、PCB104は、IC106とは別の少なくとも1つのメモリなどの他の集積回路を含むことができる。IC106は、少なくとも1つのフレーム復元器108-2、複数のコア110-1、110-2…110-n(nは1よりも大きな整数を表わす)、ならびに少なくとも1つの圧縮フレーム112および少なくとも1つの復元フレーム114などの複数の映像フレームを含む。図1は、例示的環境100を記載する一方で、簡略化のためにフレーム復元器108-2しか示していない。しかしながら、フレーム圧縮器-復元器108およびフレーム圧縮器108-1は、図3および図3-1をそれぞれ参照して以下に記載される。
媒体204は、コード、データ、命令、他の情報などを記憶する、保持する、またはそれ以外のやり方で含むことができる。電子デバイス102はオペレーティングシステム212も含むことができる。別々に描かれているが、オペレーティングシステム212を1つ以上のコンピュータ読出可能媒体204上に記憶することができる。
図3は、PCB104の一部を示す。PCB104は、システムオンチップ302(SoC)およびメインメモリ210を含む。SoC302は、フレーム圧縮器-復元器108(FCD)、フレーム圧縮器-復元器コントローラ304、および複数のコア110-1~110-nを含む映像フレームコーデックアーキテクチャの例示的実現例を描く。SoC302は、共有ローカルキャッシュ208およびシステムバス218も含む。メインメモリ210は、PCB104の一部として含まれる(たとえば、その上に配設される)外部バス222を介してSoC302に結合される。
ス218に直接に結合され得る)。複数のコア110-1~110-nの各々のコア110は、システムバス218を用いて共有ローカルキャッシュ208にデータを記憶させる、またはそこからデータを取り出すことができる。同様に、複数のコア110-1~110-nの各々のコア110は、システムバス218または共有ローカルキャッシュ208も用いるなどによって外部バス222を用いてメインメモリ210にデータを記憶させる、またはそこからデータを取り出すことができる。たとえば、第1のコア110-1は、共有ローカルキャッシュ208にデータを記憶させることができ、第2のコア110-2は次に、記憶されたデータを共有ローカルキャッシュ208から取り出すことができる。
レーム圧縮器コントローラ304-1とを、論理的にともに一体化してもよい。
インターフェイス410を含み、フレーム復元器コントローラ304はFCDサービスインターフェイス408を含む。FCDクライアントインターフェイス410およびFCDサービスインターフェイス408は共同してコア110とフレーム圧縮器-復元器コントローラ304との間の通信を可能にする。このように、これらの2つのインターフェイスを用いて、コア110は、要求116をフレーム圧縮器-復元器コントローラ304に送ることができ、フレーム圧縮器-復元器コントローラ304は、応答118をコア110に送ることができる。
08-1は、復号プロセスの一部として復号フレーム512を圧縮することができる。しかしながら、フレーム圧縮を代替的な態様で実現することができる。映像バッファ206、共有ローカルキャッシュ208、またはメインメモリ210において映像復号器502または別のコアがその後使用するために、これらの復号圧縮フレーム112を記憶することができる。
が新たに映像バッファ206の中に置かれたことを示す。このように、映像バッファ20
6は、1つ以上の表示ライン608を保持するラインバッファとして機能することができる。
用いられるバスなどに基づいて、1つ以上のビット線上の特定の電圧値を用いて、要求116とともに転送される割り振られた識別値によって、実現可能である。フレーム識別704は、各々の要求116中に明示的に含まれ得る、(たとえば、次の順のフレームが所望される場合は)暗示的に要求116の中に含まれ得る、およびある範囲のフレームの一部として先の要求に含まれ得る、などである。
以下の検討は、映像フレームコーデックアーキテクチャを動作させるための方法を記載する。これらの方法は、図1および図3に示されるような電子デバイス102およびPCB104などの先に記載された例、ならびに図10に描かれる電子デバイス1000を利用して実現可能である。これらの方法の局面は図9に示され、それらは、少なくとも1つのICチップの1つ以上の構成要素によって行なわれる動作902-912として示される。これらの方法の動作が示されるおよび/または記載される順序は、限定として解釈されることを意図しておらず、任意の数の記載される方法動作またはその組合せは、方法または交互の方法を実現する任意の順序で組合せ可能である。図9のフローチャートは、フレーム復元器108-2を動作させる観点で記載されるが、原則は、同様にフレーム圧縮器108-1を動作させることに当てはまる。
の方法の局面は、たとえば、ハードウェア(たとえば、固定された論理回路構成)、ファームウェア、またはその何らかの組合せにおいて実現され得る。これらの技術は、図1-図8および図10(電子デバイス1000は以下の図10に記載される)に示されるエンティティまたは構成要素のうち1つ以上を用いて実現され得、これらをさらに分割、組合せなどしてもよい、このように、これらの図は記載される技術を用いることができる多数の可能なシステムまたは装置のうちいくつかを示す。これらの図のエンティティおよび構成要素は一般的に、ファームウェア、ハードウェア、ICチップ、回路、またはその組合せを表わす。
図10は、先の図1-図9のうちいずれかを参照して記載されるような1つ以上の実現例に従って映像フレームコーデックアーキテクチャを実現することができる例示的電子デバイス1000のさまざまな構成要素を示す。電子デバイス1000は、消費者、コンピュータ、携帯型装置、ユーザ、サーバ、通信、電話、ナビゲーション、ゲーム、音声、カメラ、メッセージ、媒体再生、および/または図1に描かれるスマートフォンなどの他の種類の電子デバイス102のうち任意の形態で固定デバイスまたは移動体デバイスの任意の1つまたはその組合せとして実現され得る。
映像バッファ206および共有ローカルキャッシュ208は図3のSoC302の一部)であってもよく、または代わりに別個のダイ上に位置してもよく、または異なるプリント回路基板上に配設すらされてもよい。このように、本明細書中に記載するような映像フレームコーデックアーキテクチャの原則は、図10の電子デバイス1000によってまたはそれと関連して、実現可能である。
Claims (21)
- 電子デバイスであって、
複数の圧縮フレームを復元して複数の復元フレームを発生させるように構成されるフレーム復元器と、
前記フレーム復元器に結合され、かつ複数のコアについて前記フレーム復元器へのアクセスを調停するように構成されるフレーム復元器コントローラと、
前記フレーム復元器コントローラに結合される前記複数のコアのうちの第1のコアとを備え、前記第1のコアは、前記フレーム復元器コントローラを介して、前記フレーム復元器によって発生される前記複数の復元フレームのうちの1つの復元フレームを取得するように構成され、さらに
前記フレーム復元器コントローラに結合される前記複数のコアのうちの第2のコアを備え、前記第2のコアは、前記フレーム復元器コントローラを介して、前記フレーム復元器によって発生される前記複数の復元フレームのうちの別の復元フレームを取得するように構成される、電子デバイス。 - 前記第1のコアは、第1の映像関連目的のために前記復元フレームを用いるように構成され、
前記第2のコアは、第2の映像関連目的のために他の復元フレームを用いるように構成され、
前記第1の映像関連目的および前記第2の映像関連目的は、映像復号、映像表示、映像のコード変換、または映像補償を含む映像関連目的の群から選択される異なる映像関連目的を備える、請求項1に記載の電子デバイス。 - 前記第1のコアは、ビデオストリームを復号して複数の復号フレームを発生させるように構成される映像復号器を備え、
前記フレーム復元器は、前記映像復号器と論理的に一体化され、
前記第2のコアは、表示コントローラを備える、請求項1または2に記載の電子デバイス。 - 前記フレーム復元器コントローラは、
複数の要求を記憶するように構成される要求待ち行列を備え、各々の要求は少なくとも1つの復元フレームに対応し、前記フレーム復元器コントローラはさらに
前記複数のコアから前記複数の要求を受信しかつ前記複数の要求を前記要求待ち行列に挿入するように構成される要求マネージャを備える、先の請求項のいずれかに記載の電子デバイス。 - 前記フレーム復元器コントローラは、前記複数の要求に対応する複数の優先順位に従って前記複数の要求の処理を順序付けするように構成される優先順位マネージャを備える、請求項4に記載の電子デバイス。
- 前記フレーム復元器コントローラは、タイムシェアリングプロトコルを確立して前記複数のコアの間で前記フレーム復元器を共有するように構成されるタイムシェアリングプロトコルハンドラを備える、先の請求項のいずれかに記載の電子デバイス。
- 前記タイムシェアリングプロトコルハンドラは、
前記複数のコアのうち少なくとも1つのコアに割当てられる複数のタイムスロットを含むように前記タイムシェアリングプロトコルを確立することと、
前記複数のコアのうちのあるコアからの割込信号の受信を許可するように前記タイムシェアリングプロトコルを確立することと、
のうち少なくとも1つを行なうように構成され、前記割込信号は、復元フレームに対する要求を示す、請求項6に記載の電子デバイス。 - 未圧縮フレームを圧縮して前記複数の圧縮フレームを発生させるように構成されるフレーム圧縮器と、
前記フレーム圧縮器に結合され、かつ前記複数のコアについて前記フレーム圧縮器へのアクセスを調停するように構成されるフレーム圧縮器コントローラとをさらに備える、先の請求項のいずれかに記載の電子デバイス。 - 前記フレーム復元器に関連付けられる映像バッファと、
前記映像バッファに対応する同期レジスタとをさらに備え、前記同期レジスタは、前記映像バッファの内容のステータスを示す1つ以上の値を記憶するように構成され、
前記フレーム復元器は、前記複数の復元フレームのうちの1つの少なくとも一部を前記映像バッファに記憶させるように構成され、
前記フレーム復元器コントローラは、記憶された前記一部の前記ステータスを示す少なくとも1つの値を前記同期レジスタに書込むように構成される、先の請求項のいずれかに記載の電子デバイス。 - 複数のコアの間でフレーム復元回路構成を共有するための方法であって、
第1のコアから第1の復元フレームに対する第1の要求を受付けることと、
第1の圧縮フレームを復元して前記第1の復元フレームを発生させることと、
前記第1の要求に応答して前記第1の復元フレームを前記第1のコアに与えることと、
第2のコアから第2の復元フレームに対する第2の要求を受付けることと、
第2の圧縮フレームを復元して前記第2の復元フレームを発生させることと、
前記第2の要求に応答して前記第2の復元フレームを前記第2のコアに与えることとを備える、方法。 - 第3のコアから第3の復元フレームに対する第3の要求を受付けることと、
第3の圧縮フレームを復元して前記第3の復元フレームを発生させることと、
前記第3の要求に応答して前記第3の復元フレームを前記第3のコアに与えることとをさらに備え、
前記第1の要求は、前記第1のコアを示し、
前記第2の要求は、前記第2のコアを示し、
前記第3の要求は、前記第3のコアを示す、請求項10に記載の方法。 - 少なくとも前記第1のコアおよび前記第2のコアによる前記フレーム復元回路構成へのアクセスのためのタイムシェアリングプロトコルを確立することをさらに備える、請求項10または11に記載の方法。
- 前記確立することは、
前記第1のコアに対応するタイムスロットの間に前記第2のコアからの割込を受信することと、
前記割込の受信に応答して、前記第1のコアのための復元を行なうことから前記第2のコアのための復元を行なうことに切換えることとを備える、請求項12に記載の方法。 - 前記第1の復元フレームを与えることと、前記第2の復元フレームを与えることとを、前記第1の要求と前記第2の要求との間の相対的な優先順位に少なくとも部分的に依存する順序で行なうことをさらに備える、請求項10から13のいずれかに記載の方法。
- 前記第2の圧縮フレームは、ラインおよび付加的なラインを備え、
前記第2の復元フレームを与えることは、
同期レジスタをポーリングして映像バッファに対する前記ラインの読出ステータスを示す少なくとも1つの値を取得することと、
前記少なくとも1つの値に応答して、前記付加的なラインを前記映像バッファに記憶することとを備える、請求項10から14のいずれかに記載の方法。 - 複数のコアから複数の圧縮フレームのそれぞれに対する複数の要求を受付けることと、
複数の復元フレームを圧縮して前記複数の圧縮フレームをそれぞれ発生させることと、
前記複数の要求に応答して前記複数の圧縮フレームを前記複数のコアに与えることとをさらに備える、請求項10から15のいずれかに記載の方法。 - 電子デバイスであって、
ビデオストリームを復号して複数の復号フレームを発生させるように構成される映像復号器を備え、前記映像復号器は、
前記複数の復号フレームを圧縮して複数の圧縮フレームを発生させるように構成されるフレーム圧縮器と、
前記複数の圧縮フレームを復元して複数の復元フレームを発生させるように構成されるフレーム復元器と、
前記フレーム復元器に結合され、かつ前記フレーム復元器へのアクセスを調停するように構成されるフレーム復元器コントローラとを含み、さらに
前記フレーム復元器コントローラに結合される表示コントローラを備え、前記表示コントローラは、前記フレーム復元器コントローラを介して、前記フレーム復元器によって発生される前記複数の復元フレームのうち1つの復元フレームを取得するように構成される、電子デバイス。 - 前記復元フレームは、復元表示フレームを備え、
前記複数の圧縮フレームは、圧縮基準フレームおよび圧縮表示フレームを含み、
前記フレーム復元器は、前記圧縮基準フレームを復元して復元基準フレームを発生させ、かつ前記圧縮表示フレームを復元して前記復元表示フレームを発生させるように構成され、
前記映像復号器は、前記復元基準フレームを用いて前記ビデオストリームを復号するように構成され、
前記表示コントローラは、前記復元表示フレームを用いて表示画面上の提示を制御するように構成される、請求項17に記載の電子デバイス。 - 前記映像復号器は、さらに、
前記フレーム復元器に関連付けられる映像バッファと、
前記映像バッファに対応する同期レジスタとを含み、前記同期レジスタは、前記映像バッファの内容のステータスを示す1つ以上の値を記憶するように構成され、
前記フレーム復元器は、前記復元フレームの少なくとも一部を前記映像バッファに記憶させるように構成され、
前記フレーム復元器コントローラは、前記復元フレームの記憶される前記一部のステータスを示す少なくとも1つの値を前記同期レジスタに書込むように構成され、
前記表示コントローラは、前記復元フレームの取り出された前記一部のステータスを示す少なくとも別の値を前記同期レジスタに書込むように構成される、請求項17または18に記載の電子デバイス。 - 前記フレーム復元器コントローラは、タイムシェアリングプロトコルを確立して少なくとも前記映像復号器と前記表示コントローラとの間で前記フレーム復元器を共有するように構成される、請求項17から19のいずれかに記載の電子デバイス。
- 命令を記憶した非一時的コンピュータ読出可能媒体であって、前記命令は、プロセッサによって実行されると、前記プロセッサに請求項10から16のいずれか1項に記載の前記方法を行なわせる、非一時的コンピュータ読出可能媒体。
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