JP3732517B2 - メモリ管理方法 - Google Patents

Description

本発明は請求項１の前文によるメモリ管理方法に関する。
メモリ装置にデータを書込みまたそれからデータを読出すためのこのような方法はメモリ装置がデータを記憶するために使用されるところにはどこにでも応用される。
しかしこの形式の有利に動作する方法の使用は特に、大きいデータ量を書込みかつ読出すことが定期的に必要であるところで有意義である。
これはたとえば画像処理システム、ビデオシステムなどの場合、詳細には特に画像データ出力ユニットがたとえばビデオデータのような画像表示ユニットの上に表示すべき画像データを、画像表示ユニットが規定通りの表示のために供給してもらわなければならない順序とは異なる順序で出力する場合である。
これはたとえば画像データ出力ユニットが表示すべき画像のすべてのデータを順次に出力するが、画像表示ユニットはデータを飛越し走査法の実行のために適した順序で必要とする場合である。
請求項１の前文にあげられている形式の有利に動作する方法に対する具体的な使用可能性としては、ＩＳＯ／ＩＥＣ標準１３８１８-２によるＭＰＥＧ-２-ビデオデコーダーシステムがあげられる。
画像データ出力ユニットから出力されるデータを飛越し走査法の実行のためにあらかじめ決められた順序に変換するためには、変換ユニットが設けられなくてはならない。
公知の変換ユニットの構成および機能を一層よく理解するため、またこの形式の変換ユニットを作動させるための本発明による方法を一層より理解するため、先ず下記の実施態様の出発点となるいくつかの出発条件から説明する。
画像データ出力ユニットが規則的な時間間隔でたとえばそれぞれ１つの行のビデオデータのような画像データを出力し、その際に出力される行の順序が厳密に表示すべき画像の上端から下端へ延びており、従ってまた飛越し走査法に対して適した順序に相当しないことが仮定される。
さらに、画像表示ユニットに表示すべきデータが飛越し走査法に対してあらかじめ決められた順序で供給すべきであり、その際に表示すべき行を画像データ出力ユニットから出力される時間間隔と同一の時間間隔で供給すべきであることが仮定される。
飛越し走査法に対してあらかじめ決められた順序とは、１つの画像のすべての偶数の行の群およびその画像のすべての奇数の行の群が互いに重なり合わずに時間的に次々と伝送される順序を意味する。その際に偶数の行の群は第１の半像を生じ、また奇数の行の群は第２の半像を生じ、その際に半像の各々はもちろん画像データ出力ユニットから表示すべき画像あたり出力される行の半分しか含んでいない。補完し合う半像の重なりにより画像表示ユニットの上に画像データ出力ユニットから最終的に出力すべき全像が得られる。画像表示ユニットの上に全像あたり２つの半像が表示される。全像周波数がたとえば２５Ｈｚであれば、半像周波数は５０Ｈｚである。
画像データ出力ユニットから出力されたデータを画像表示ユニットに対して適したデータに変換するための変換ユニットの最も簡単な公知の実施態様は２つのディジタルメモリを含んでおり、それらの各々は完全な表示すべき画像のデータを記憶するため、すなわち全像のデータを記憶するために十分なメモリ容量を有する。
この変換ユニットは、メモリの一方に画像データ出力ユニットから瞬間的に出力されすぐ次の画像の表示のために必要とされるデータが書込まれ、他方において同時に他方のメモリからまさに表示すべき画像に対して用意すべき半像データが相応の順序で読出されるように作動させられる。
ＰＡＬ規格に従って全像を表示するためにこのような方法を使用すると、２つの用意すべきディジタルメモリの各々が４．７５ＭＢｉｔのメモリ容量を有していなければならない。このように大きいメモリ容量は高いコストおよび大きい装置の原因となる。
従って本発明の課題は、請求項１の前文によるメモリ管理方法を、変換ユニットが比較的小さいメモリ容量を有するメモリですませられるように構成することにある。
この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴部分にあげられている特徴により解決される。それによれば、メモリ装置へのデータの書込みが、それぞれ最後にメモリ装置から読出されたデータが書込むべきデータにより上書きされるように行われる。
最後に読出されたデータが自動的にその読出しの直後に新たにメモリ装置に書込むべきデータにより上書きされることによって、メモリ装置のメモリ容量が常に最適に利用される。なぜならば、メモリ装置がこのようにしてどの時点でも既に取り出され、従ってもはや必要とされないデータによりブロックされていないからである。
それによって比較的小さいメモリ容量を有する変換ユニットの使用を可能にする方法が得られた。
記憶されたデータの読出しおよび新しいデータの書込みがそれぞれ交互に行われること、すなわち本発明による形式のメモリ管理の際にはメモリ装置に書込むべきデータの互いに補完する全集合が完全に書込まれる以前にデータの読出しが既に開始可能であるという事実は、データの爾後処理または表示が既に比較的早期に開始され得るという結果をもたらす。
さらに、相い続く読出しおよび書込みアクセスがそれぞれ同じメモリ範囲で行われるという事実は、そのつどの読出しおよび書込みアドレスの設定の際の費用を低減させる。
本発明の有利な実施態様は従属請求項の対象である。
以下、図面に示す実施例により本発明を一層詳細に説明する。
図面は本発明によるメモリ管理方法のフローダイアグラムを示す。
以下に説明する本発明によるメモリ管理方法は、画像データ出力ユニットから出力されたデータ、特にビデオデータを飛越し走査法の実行のためにあらかじめ決められた順序に変換する役割をする。
本発明をこの完全に具体的な応用に関して説明するが、本発明はそれにもかかわらずここに制限されずに、等しいデータ変換または類似のデータ変換が必要であるところにはどこにでも応用可能である。
本発明による方法を実行するためのデータ変換ユニットは、冒頭に記載した変換ユニットと異なり、ただ１つの単一の（好ましくはディジタルメモリの形態の）メモリ装置で十分であり、その際にこのメモリ装置は全像の半分のメモリ容量を有していればよい。
以下の説明では、説明をわかりやすくするため、１６の行を含んでいる全像が飛越し走査法でモニターなどのような画像表示ユニットの上に表示されるべきことから出発する。すなわち、いまの実施例では変換ユニットは８つの行のデータに対するメモリ容量を有するメモリを有する。
１つの行のデータが記憶されるメモリ範囲をメモリユニットと呼ぶならば、メモリは８つのメモリユニットを有する。
このような小さいメモリ容量は以下に説明する本発明によるメモリ管理方法により可能にされる。
このメモリ管理方法の実行を開始するためには、表示すべき全像の最初の８つの行のデータが変換ユニットのメモリに書込まれる。詳細には、第０行のデータが第０メモリユニットに、第１行のデータが第１メモリユニットに、第２行のデータが第２メモリユニットに、第３行のデータが第３メモリユニットに、第４行のデータが第４メモリユニットに、第５行のデータが第５メモリユニットに、第６行のデータが第６メモリユニットに、また第７行のデータが第７メモリユニットに書込まれる。この書込みの終了後に、記憶されたデータの読出しにより開始されるが、その際にそれに対して並列に新しいデータの書込みも引き続いて行われる。
その際に行われる仮定は下記の表１により説明する。

この表中においてＭ０、Ｍ１、…Ｍ７は最初に全像の最初の８つの行が書込またメモリユニットである。詳細にはＭ０は第０メモリユニット、Ｍ１は第１メモリユニット、Ｍ２は第２メモリユニット、Ｍ３は第３メモリユニット、Ｍ４は第４メモリユニット、Ｍ５は第５メモリユニット、Ｍ６は第６メモリユニット、またＭ７は第７メモリユニットである。
Ｔ１、Ｔ２、…Ｔ１６は、相応の行中で指示されたオペレーションがメモリユニットＭ０ないしＭ７において実行される時点である。時点Ｔ１ないしＴ１６は時間的に相い続く時点である。
それぞれの時点Ｔ１ないしＴ１６でそれぞれのメモリユニットＭ０ないしＭ７において実行されるオペレーションは表１中にＲｘおよびＷｙで示されており、その際にＲｘは全像の第ｘ行が読出されることを示し、またＷｙは全像の第ｙ行が書込まれることを示す。
たとえば表１の行Ｔ１、列Ｍ０中の記入事項Ｒ０／Ｗ８は、時点Ｔ１でメモリユニットＭ０から全像の第０行が読出され、またその直後にこのメモリユニットＭ０に全像の第８行が書込まれることを示す。
全像の第０行はメモリユニットＭ０から読まれる。なぜならば、先に説明したように、この行が最初にそこに書込まれたからである。この第０行はその読出しの後に全像の第８行により上書きされる。なぜならば、第８行は、時点Ｔ１で画像データ出力ユニットから出力される行であるからである（全像の行１ないし７は、先に既に説明したように、既に最初に画像データ出力ユニットから出力され、またメモリに書込まれた）。
時点Ｔ２ないしＴ４の間にメモリユニットＭ０は全像の第８行のデータを含んでいる。
時点Ｔ５で全像の第８行がメモリユニットＭ０から読出され、またデータが全像の第１２行からのデータにより上書きされる。
表１中で読出しおよび書込み過程の時間的順序に注目すると、それぞれの時点Ｔ１…Ｔ１６でそれぞれ１つの読出し過程および書込み過程のみが行われることが確かめられる。
表１中で、相い続く時点で読まれる全像の行の番号を考察すると、時点Ｔ１ないしＴ８で昇順で全像のすべての偶数の行（行０、２、４、６、８、１０、１２および１４）がメモリから読出され、他方において時点Ｔ９ないしＴ１６で昇順で全像のすべての奇数の行（行１、３、５、７、９、１１、１３および１５）がメモリから読出されることが確かめられる。
時点Ｔ１ないしＴ８の間は第１の半像の読出しが行われ、それに対して時点Ｔ９ないしＴ１６の間は第２の半像の読出しが行われる。
１つの行のデータの読出しとともに、ないしはその直後に、読み出されたデータは、後に表示すべき行の新しいデータにより上書きされる。
表１中で、相い続く時点で書込まれる行の番号に注目すると、表示すべき全像の相い続く時点でそれぞれ直接的に相い続く行がメモリ装置に書込まれ、その際に、全像の最後の行がメモリ装置に書込まれたときには、すぐ次に表示すべき全像の最小の行の書込みにより続行されることが確かめられる。
直前にデータを読出されたメモリユニットに新しい行のデータを書込むことにより、まだ必要とされるデータが上書きされないことが保証されている。
他方において、データのメモリ装置への書込みおよびそれからの読出しの時間的進行制御により、またメモリ装置の大きさの最適化により、読出すべき行が小さいメモリ容量にもかかわらず常に既にこのメモリ装置に書込まれていることが保証されている。
データのメモリ装置への書込みおよびそれからの読出しを本発明による形式で行うことにより、全像のそれぞれの行番号と、当該の行のデータが記憶されているメモリユニットまたは書込まれるべきメモリユニットとの間の対応付けが連続的に変化する。
このことは表１により追跡され得る。すなわちメモリユニットＭ０ないしＭ７には時点Ｔ１の直前には全像の行０ないし７が０、１、２、３、４、５、６および７の順序で記憶されたが、すぐ次の全像表示サイクルの開始時には、すなわち時点Ｔ１６の直後にはすぐ次の全像の行０ないし７がメモリユニットＭ０ないしＭ７に７、０、４、１、６、２、５、３の順序で記憶されている。
どのメモリユニットに読出すべき行が記憶されているかを各時点で求めることを可能にするため、連続的に表が管理かつ更新される。
このような表は下記の表２である。

表２中で全像の行はＺ０、Ｚ１、…Ｚ１５で示されている。
全像のそれぞれの行が記憶されているメモリユニットは表１中のようにＭ０ないしＭ６で示されている。表２中のシンボル“−”は、当該の行がそのつどの時点でまさに読出された、またはその瞬間にメモリユニットに記憶されていないことを示す。
やはりそれぞれ相い続く時点はＴ０、Ｔ１、…、Ｔ１６で示されている。それぞれの時点は表１中に示されている時点に相当し、その際に全像の行番号と当該の行が記憶されているメモリユニットとの間の表２中に示されている対応付けは、示されている時点で行われるデータのメモリ装置からの読出しおよびそれへの書込みの後の状態に相当する。
表２によりいま、どのメモリユニットにそれぞれの時点で全像の特定の行が記憶されているかが確かめられ得る。これについて以下に一例により説明する。
表２から明らかなように、時点Ｔ０で全像の行０ないし７がメモリユニットＭ０ないしＭ７に記憶されている（これらの行は、前記のように、最初にこの順序で書込まれた）。
時点Ｔ１で、表１から明らかなように、またその説明の際に説明されたように、全像の行０がメモリユニットＭ０から読出され、また読出されたデータが全像の行８のデータにより上書きされる。このことは表２中に、表行Ｚ０中で時点Ｔ１でたとえば“−”のような特殊記号が現れること（このことはメモリ装置中の全像の行０のデータが相応の時点でもはや利用可能でないことを意味する）、また表行Ｚ８中で時点Ｔ１で表示“Ｍ０”が現れること（このことはメモリユニットＭ０にその後は全像の行８のデータが記憶されていることを意味する）により識別しやすくされている。
表２中では表１中にそれぞれの時点で示されているすべての読出しおよび書込み操作が追随されている。
時点Ｔ１６で（すぐ次に表示すべき）全像の行０ないし７がメモリユニットＭ１、Ｍ３、Ｍ５、Ｍ７、Ｍ２、Ｍ６、Ｍ４およびＭ０に記憶されている。すなわち、表１中の表示と一致してメモリユニットＭ０ないしＭ７が表２による時点Ｔ１６で行７、０、４、１、６、２、５、３により占められている。
表は、任意の各時点で読出しおよび書込みアクセスを受けるべきメモリユニットを求めることを可能にする。
次に図面により本発明による方法の進行を説明する。
図面によれば、方法の進行過程は初期化により開始する。初期化段階の間に種々の出発条件が決定される。詳細にはこの際に下記の割り当てが行われる。
第ｎメモリユニット←全像の第ｎ行
表２〔ｎ〕＝ｎ
書込みポインタ＝Ｎ
読出しポインタ＝０
ここでｎ＝０，１，…，Ｎ−１であり、またＮは半像あたりの行の数である。
書込みポインタはすぐ次にメモリ装置に書込むべき全像の行の番号を示す。
読出しポインタはすぐ次にメモリ装置から読出されるべき全像の行の番号を示す。
初期化に続いて、メモリ装置からの記憶されているデータの繰り返される交互の読出しと新しいデータによる読出されたデータの上書きとが行われる。
この目的で、メモリユニットを探索し、メモリから読出し、メモリに書込み、また表およびポインタを更新する過程が繰り返される。
メモリユニット探索の際には、読出しポインタにより決定された全像の行をメモリ装置から読出すために、データの読出しおよび書込みの際にどのメモリユニットにアクセスすべきかが探索される。このそれぞれのアクセスメモリユニットはオペレーション
アクセスメモリユニット＝表２〔読出しポインタ〕
から判明する。その際にデータは読出しポインタにより決定されている全像の行のデータである。
それに続くメモリへの書込みの際に、先に読出されたデータが新しいデータにより上書きされる。
表およびポインタ更新の際に表２、読出しポインタおよび書込みポインタが更新される。詳細にはその際に下記の割り当てが行われる。
表２〔読出しポインタ〕＝たとえば“−”のような特殊記号
表２〔書込みポインタ〕＝アクセスメモリユニット
読出しポインタ＝読出しポインタ＋２
（読出しポインタ＝２Ｎ）ならば
→読出しポインタ＝（読出しポインタ＋１） モジュロ ２Ｎ
（読出しポインタ＞２Ｎ）ならば
→読出しポインタ＝（読出しポインタ−１） モジュロ ２Ｎ
書込みポインタ＝（書込みポインタ＋１） モジュロ ２Ｎ
ただし、モジュロは余り演算子を意味する。
更新の後に進行は再びメモリユニット探索に分岐し、またこのステップおよびそれに続くステップを、像表示が終了すべきときまでいくども繰り返す。
クロミナンス情報およびルミナンス情報を含むビデオデータが存在しているシステムにおいて、本発明によるメモリ管理方法は基本的にクロミナンスデータに対してもルミナンスデータに対しても応用可能である。
１つの例外は、部分的に予定されているように、クロミナンス情報がルミナンス情報の半分の垂直分解能でのみ予定されているときに存在する。この場合には、
同一のクロミナンス情報が両方の半像データに対して利用可能でなければならないので、本発明によるメモリ管理方法はクロミナンスデータに対して応用可能でなく、または変形した形態でのみ応用可能である。
本発明によるメモリ管理方法がそれに無関係にルミナンスデータに対しても変更されずに応用可能であるという事実に基づいて、変換ユニットに対して用意すべきメモリのメモリ容量がこの場合にも非常に低い値（全像を記憶するために必要なメモリ容量の２／３）に下げられ得る。
以上に説明した方法の応用は、順次に供給される画像データを行飛越し走査法の実行のためにあらかじめ決められた順序に変換するための変換ユニットを、全像を記憶するために必要なメモリ容量よりも明らかに小さいメモリ容量を有するメモリですませることを可能にする。

Claims (7)

1. 少なくとも３つのメモリ範囲を含むメモリ装置に画像を表すデータを書込みまたそれから読出すためのメモリ管理方法において、
   メモリ装置へのデータの書込みおよびメモリ装置からのデータの読出しが交互に行われ、
   書込み過程毎および読出し過程毎に、それぞれ画像の1行を表すデータが書込まれ、ないし読出され、
   データの書込みの際、直前にデータが読出されたメモリ範囲に書込みが行われ、
   書込みポインタが用意され、その際書込みポインタの内容は、画像の何番目の行が次の書込み過程においてメモリ装置へ書込まれるべきかを示し、
   読出しポインタが用意され、その際読出しポインタの内容は、画像の何番目の行が次の読出し過程においてメモリ装置から読出されるべきかを示し、
   表が用意され、その際表の内容は今まさに画像のどの行がどのメモリ範囲に書き込まれるのかを示す、
   ことを特徴とするメモリ管理方法。
2. 前記読出しポインタ、書込みポインタおよび表は、各読出し過程および書込み過程の後に更新されることを特徴とする請求項１記載のメモリ管理方法。
3. 前記読出しポインタは、更新の際、読出しポインタが更新の直前に指していた行の次の次の行を指すように、インクリメントされることを特徴とする請求項２記載のメモリ管理方法。
4. 前記書込みポインタは、更新の際、書込みポインタが更新の直前に指していた行に続く次の行を指すように、インクリメントされることを特徴とする請求項２または３記載のメモリ管理方法。
5. 書込むべきまたは読出すべきデータがビデオデータであることを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載のメモリ管理方法。
6. ビデオデータがクロミナンスデータおよびルミナンスデータを含んでいることを特徴とする請求項５記載のメモリ管理方法。
7. 画像表示ユニットとして行飛越し走査法により動作するモニターが使用されることを特徴とする請求項１記載のメモリ管理方法。

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