KR100879896B1 - 밴드 인터리브 포맷으로부터 밴드 분할 포맷으로의 포맷변환 장치 - Google Patents

밴드 인터리브 포맷으로부터 밴드 분할 포맷으로의 포맷변환 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 밴드 인터리브 포맷의 영상 데이터를 밴드 분할 포맷의 영상 데이터로 변환하는 포맷 변환 장치에 관한 것으로, 밴드 인터리브 포맷(band interleave format)의 영상 데이터(image data)를 저장하는 메모리, 및 상기 메모리의 독출 주소(read address)를 스트라이드(stride)씩 증가시켜 상기 메모리를 독출하여, 상기 밴드 인터리브 포맷의 영상 데이터를 밴드 분할 포맷(band separate format)의 영상 데이터로 변환하는 변환부를 포함하는 포맷 변환 장치(format converter)를 제공한다.
밴드 인터리브 포맷(band interleave format), 밴드 분할 포맷(band separate format), SIMD

Description

밴드 인터리브 포맷으로부터 밴드 분할 포맷으로의 포맷 변환 장치{Format Conversion Apparatus from Band Interleave Format to Band Separate Format}
도 1은 밴드 인터리브 포맷의 설명을 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일례에 따른 밴드 인터리브 포맷을 밴드 분할 포맷으로의 변환을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일례에 따른 포맷 변환 장치를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일례에 따른 주소 생성기를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일례에 따른 포맷 변환 장치를 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6d는 도 5의 포맷 변환 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7는 본 발명의 일례에 따라 64비트 ALU를 4개의 16비트 ALU로 분할하여 사용하는 구성을 도시한 도면이다.
본 발명은 영상 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 밴드 인터리브 포맷의 영상 데이터를 밴드 분할 포맷의 영상 데이터로 변환하는 포맷 변환 장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 밴드 인터리브 포맷(band interleave format)으로 저장된 영상 데이터를 도시한 도면이다. 디지털 카메라, 디지털 캠코더 등으로 촬상된 디지털 영상 데이터는 통상적으로 도 1에 도시된 바와 같은 밴드 인터리브 포맷으로 영상 버퍼(image buffer) 또는 메모리에 저장된다. 또한, PC에 저장되는 많은 영상 데이터들도 밴드 인터리브 포맷으로 저장된다. 하나의 픽셀의 칼라는 빨강(Red), 녹색(Green), 파랑(Blue)의 결합으로 표현될 수 있다. 도 1에서 하나의 픽셀에 대한 칼라는 빨강(Red), 녹색(Green), 파랑(Blue)의 각 8비트씩, 총 24비트로 지정된다. 밴드 인터리브 포맷은 칼라 밴드(color band)가 서로 섞여 있는 포맷이다. 도 1에 도시된 밴드 인터리브 포맷은, 빨강, 녹색, 파랑의 각각을 나타내는 데이터가 모여 있지 않고, RGBRGB 등으로 칼라 밴드가 서로 섞여 있다. 이와 달리, 칼라 밴드에 따라 데이터가 분리되어 있는 포맷을 밴드 분할 포맷(band separate format)이라고 한다. 예를 들어, N개씩의 동일한 칼라 밴드의 데이터를 모을 수 있는데, R은 R끼리, G는 G끼리, B는 B끼리 모아 두는 것이다. 이 경우, 데이터들은 RR..RGG...GBB...B 등의 형식으로 저장된다. 이때, 4개씩의 동일한 칼라 밴드 데이터를 모은 경우, RRRRGGGGBBBBRRRRGGGGBBBB 등과 같이 표시된다. RGB 데이터뿐 아니라, YCbCr 형식과 같이 다른 형식의 영상 데이터도 마찬가지로 밴드 인터리브 포맷 및 밴드 분할 포맷이 가능하다.
그런데, 이러한 영상 데이터의 처리에 있어서, 서로 다른 픽셀 간의 동일한 칼라 밴드 데이터끼리의 연산이나, 서로 다른 영상 프레임의 대응 팩셀 간의 동일 한 칼라 밴드 데이터끼리의 연산이 매우 많다. 따라서, 영상 데이터의 처리에 있어서, 밴드 인터리브 포맷보다는 밴드 분할 포맷이 연산의 효율성이 훨씬 높다.
따라서, 본 발명은 밴드 인터리브 포맷의 영상 데이터를 밴드 분할 포맷의 영상 데이터로 효율적으로 변환하는 포맷 변환 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 밴드 인터리브 포맷의 영상 데이터를 밴드 분할 포맷의 영상 데이터로 변환한 후, ALU를 N 분할하여 SIMD(Single Instruction Multiple Data) 방식으로 처리함으로써, 영상 처리의 효율성을 높이는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 밴드 인터리브 포맷(band interleave format)의 영상 데이터(image data)를 저장하는 메모리, 및 상기 메모리의 독출 주소(read address)를 스트라이드(stride)씩 증가시켜 상기 메모리를 독출하여, 상기 밴드 인터리브 포맷의 영상 데이터를 밴드 분할 포맷(band separate format)의 영상 데이터로 변환하는 변환부를 포함하는 포맷 변환 장치(format converter)를 제공한다. 상기 메모리의 독출 주소를 상기 스트라이드씩 증가시켜 독출되는 상기 데이터는 동일 유형의 영상 데이터 요소(image data component)이다.
본 발명의 또 다른 일측에 따르는 포맷 변환 장치는 밴드 인터리브 포맷(band interleave format)의 영상 데이터(image data)를 저장하는 메모리, 매 클 록마다 상기 메모리의 독출 주소를 베이스 주소(base address)로부터 스트라이드씩 증가시켜 상기 메모리로 인가(apply)하는 메모리 제어기(memory controller), 및 상기 독출 주소의 인가에 의하여 순차적으로 독출된 N개의 데이터의 각각을 저장하는 N개의 레지스터를 포함하는 레지스터 파일(register file)을 포함한다. 상기 레지스터 파일에 저장되는 데이터는 밴드 분할 포맷이다.
본 발명의 또 다른 일측에 따르면, 상기 메모리 제어기는 상기 베이스 주소를 입력 받고, 상기 입력된 베이스 주소를 저장하는 래치(latch)를 포함한다. 또한, 상기 메모리 제어기는, 매 클록마다 상기 래치에 저장된 상기 베이스 주소에 상기 스트라이드를 합산한 값을 상기 메모리의 주소 라인(address line)으로 출력하고, 상기 합산한 값을 상기 래치에 저장한다.
본 발명의 또 다른 일측에 따르면, 상기 포맷 변환 장치는 상기 N개의 레지스터에 저장된 데이터를 N분할된 연산 장치(N partitioned ALU)에 동시에 입력하여 연산을 수행하는 제어기(controller)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일측에 따르는 포맷 변환 장치는, 밴드 인터리브 포맷의 영상 데이터를 저장하는 메모리, 및 상기 메모리로부터 복수 개의 영상 데이터 요소를 판독하여 미리 정해진 레지스터에 저장하는 동작을 복수 회 반복하여 복수 개의 밴드 분할 포맷의 영상 데이터로 변환하는 변환부를 포함한다.
상기 변환부는 상기 메모리로부터 상기 복수 개의 영상 데이터 요소를 판독하는 독출 주소를 생성하여 상기 메모리로 인가하는 주소 생성기, 상기 독출 주소의 인가에 의하여 독출된 상기 복수 개의 영상 데이터 요소를 저장하는 복수 개의 레지스터를 포함하는 레지스터 파일, 및 상기 레지스터 파일 중 상기 영상 데이터 요소의 유형에 따라 미리 정해진 위치의 복수 개의 레지스터를 인에이블하여 상기 복수 개의 영상 데이터 요소를 상기 복수 개의 레지스터에 저장하는 SIMD 팩커를 포함할 수 있다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일례에 따른 밴드 인터리브 포맷을 밴드 분할 포맷으로의 변환을 설명하기 위한 도면이다.
도 2의 영상 데이터(210)는 밴드 인터리브 포맷으로 저장되어 있다. 즉, 영상 데이터(210)는 R, G, B의 각 칼라 밴드들이 모여 있지 않고, 섞여 있음을 알 수 있다. 한편, 영상 데이터(220)는 밴드 분할 포맷으로 저장되어 있다. 영상 데이터(220)는 R, G, B의 각 칼라 밴드 별로 데이터들이 분리되어 있다. 즉, k개의 R 데이터, k개의 G 데이터, k개의 B 데이터가 모여 있다. 밴드 인터리브 포맷의 영상 데이터(210)를 밴드 분할 포맷의 영상 데이터(220)로 변환하기 위해서는, 밴드 인터리브 포맷의 영상 데이터(210)로부터 동일한 칼라 밴드의 데이터들만을 추출하여 도 2에 도시된 바와 같이 k개씩 이어서 저장한다.
도 3을 참조하여 본 발명의 일례에 따른 포맷 변환 장치를 상세히 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 포맷 변환 장치는 밴드 인터리브 포맷의 영상 데이터를 저장하는 메모리(310), 및 상기 밴드 인터리브 포맷의 영상 데이터를 밴드 분할 포맷으로 변환하는 변환부(converting module)를 포함한다.
메모리(memory)(310)는 밴드 인터리브 포맷(band interleave format)의 영상 데이터(image data)를 저장하고 있다. 예를 들어, 본 발명이 디지털 카메라에 적용되는 경우, 디지털 카메라는 촬상된 영상 데이터를 밴드 인터리브 포맷으로 메모리(310)에 저장한다. 밴드 인터리브 포맷은 앞에서 상세히 설명하였다.
변환부는 상기 메모리의 독출 주소(read address)를 스트라이드(stride)씩 증가시켜 상기 메모리를 독출하여, 상기 밴드 인터리브 포맷의 영상 데이터를 밴드 분할 포맷(band separate format)의 영상 데이터로 변환한다. 변환부는 메모리 제어기(memory controller)(320) 및 레지스터 파일(register file)(330)을 포함한다.
메모리 제어기(memory controller)(320)는 매 클록마다 메모리(310)의 독출 주소를 베이스 주소(base address)로부터 스트라이드(stride)씩 증가시켜 메모리로 인가하는 주소 생성기(AGU: address generation unit)을 포함한다. 즉, 메모리 제어기(320)는 베이스 주소 및 상기 베이스 주소를 N-1회 상기 스트라이드씩 증가시켜 순차적으로 N개의 주소를 생성하여 메모리(310)로 인가한다.
예를 들어, 도 2의 영상 데이터(210)가 메모리(310)에 저장되어 있고, 영상 데이터 요소(image data component)의 각각은 16비트의 크기를 가진다고 가정한다. 그러면, 도 2에서 R0, G0, B0, R1, G1, B1 등은 각각 16비트의 크기를 가진다. 그리고, R0가 저장된 주소는 "0"이라고 가정한다. 그러면, 메모리 제어기(320)는 베이스 입력(321)을 통해 베이스 주소인 "0"을 입력 받는다. 그리고, R0 다음의 동 일 유형의 영상 데이터 요소는 R1인데, R1의 주소는 "48"이므로, 스트라이드 입력(323)으로는 "48"을 입력 받는다.
그러면, 메모리 제어기(320)는 베이스 주소 및 상기 베이스 주소를 N-1회 상기 스트라이드만큼씩 증가시켜 순차적으로 N개의 주소를 생성하여 메모리(310)로 인가한다. N은 동일한 유형의 영상 데이터 요소의 몇 개씩을 그룹핑할 것인가에 관한 수이다.
예를 들어, 본 실시예에서 N=4개씩의 동일 유형의 영상 데이터 요소를 묶어 밴드 분할 포맷의 영상 데이터를 생성한다고 하면, 상기 베이스 입력(321) 및 스트라이드 입력(323)을 입력 받은 후 첫 번째 클록에서, 베이스 입력(321)으로부터 입력 받은 베이스 주소(base address)를 메모리(310)의 주소 입력 라인(327)을 통해 메모리(310)에 인가한다. 그러면, 베이스 주소인 "0"에 해당하는 R0의 16비트 데이터가 판독되어 메모리(310)의 데이터 라인(311)으로 출력된다. 상기 데이터 라인(311)은 데이터 라인(313, 315, 317, 319)으로 분기되어 각각 레지스터 파일(330)의 레지스터(331), 레지스터(333), 레지스터(335), 레지스터(337)로 연결된다. 이때, 메모리 제어기(320)는 W/E(Write Enable) 라인(325)을 통하여 레지스터 파일(330)의 레지스터(331)만을 선택하여 인에이블시킨다. 그러면, 데이터 라인(313, 315, 317, 319)을 통한 R0의 16비트 데이터는 단지 레지스터(331)에만 기록된다.
다음으로 베이스 입력(321) 및 스트라이드 입력(323)으로 추가의 입력이 없더라도, 메모리 제어기(320)는 자동적으로 다음 클록에서 베이스 주소인 "0"을 스 트라이드인 "48"만큼 증가시킨 "48"의 주소 값을 주소 입력 라인(327)을 통해 메모리(310)에 인가하고, 레지스터(333)만을 W/E 라인(325)을 통해 인에이블시킨다. 그러면, 주소 "48"에 의하여 판독된 R1의 16비트 데이터가 메모리(310)의 데이터 라인(311)으로 출력된다. 상기 데이터 라인(311)은 데이터 라인(313, 315, 317, 319)로 분기되어 각각 레지스터 파일(330)의 레지스터(331), 레지스터(333), 레지스터(335), 레지스터(337)로 연결된다. 이때, W/E(Write Enable) 라인(325)을 통하여 레지스터 파일(330)의 레지스터(333)만이 인에이블되어 있으므로, R1의 16비트 데이터는 레지스터(333)에 기록된다.
그 다음, 메모리 제어기(320)는 다음 클록에서 주소 값 "48"을 스트라이드인 "48"만큼 증가시킨 "96"의 주소 값을 주소 입력 라인(327)을 통해 메모리(310)에 인가하고, 레지스터(335)만을 W/E 라인(325)을 통해 인에이블시킨다. 그러면, 주소 "96"에 의하여 판독된 R2의 16비트 데이터가 레지스터(335)에 기록된다.
마찬가지로, 메모리 제어기(320)는 다음 클록에서 주소 값 "96"을 스트라이드인 "48"만큼 증가시킨 "144"의 주소 값을 주소 입력 라인(327)을 통해 메모리(310)에 인가하고, 레지스터(337)만을 W/E 라인(325)을 통해 인에이블시킨다. 그러면, 주소 "144"에 의하여 판독된 R3의 16비트 데이터가 레지스터(337)에 기록된다.
이렇게 하여 도 2의 밴드 인터리브 포맷으로 저장되었던 R0, R1, R2, R3의 데이터는 도 2의 도면 부호(220)와 같이 밴드 분할 포맷으로 레지스터(331, 333, 335, 337)에 저장되게 된다. 이와 같이 메모리(310)의 독출 주소를 스트라이드씩 증가시켜 독출되는 데이터는 동일 유형의 영상 데이터 요소(image data component)이다. 즉, "R"이라는 영상 데이터 요소를 메모리(310)로부터 판독하였으면, 스트라이드를 증가시켜 메모리(310)로부터 판독되는 데이터도 "R"이라는 동일한 유형의 영상 데이터 요소이다. 만약 "G"라는 영상 데이터 요소를 메모리(310)로부터 판독하였으면, 스트라이드를 증가시켜 메모리(310)로부터 판독되는 데이터도 "G"이라는 동일한 유형의 영상 데이터 요소이다.
그 다음으로, 베이스 입력(321)을 "16"로 하고, 스트라이드 입력(323)을 "48"로 하면, G0, G1, G2, G3가 그룹핑되고, 베이스 입력(321)을 "32"로 하고, 스트라이드 입력(323)을 "48"로 하면, B0, B1, B2, B3가 그룹핑된다.
레지스터 파일(register file)(330)은 복수 개의 레지스터로 구성된다. 레지스터 파일(330)의 N개의 레지스터의 각각은 메모리(310)로부터 N회 독출된 데이터의 각각을 저장한다. 레지스터 파일(330)에 저장된 데이터는 밴드 분할 포맷의 영상 데이터이다.
본 실시예에서, 베이스 입력(321) 및 스트라이드 입력(323)은 1회만 수행하여도 메모리 제어기(320)는 자동적으로 N개의 주소를 생성하여 메모리(310)로 인가하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 스트라이드 입력(323)으로는 단지 그룹핑할 영상 데이터 요소의 간격만을 입력 받을 수도 있다. 즉, 위의 예에서 베이스 입력(321)을 통해 베이스 주소인 "0"을 입력 받고, 스트라이드 입력(323)으로 "3"을 입력 받는다. 본 실시예에서 메모리 제어기(320)는 미리 정의된 규칙에 따라 스트라이드 입력(323)에 기초하여 다음 주소를 생성할 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에서 메모리 제어기(320)는 스트라이드 입력에 하나의 영상 데이터 요소의 크기인 "16"을 곱하여, 주소 생성시 필요한 실제의 스트라이드를 계산한다. 그러면, 스트라이드 입력(323)으로 "3"을 입력 받았을 때, 실제 스트라이드는 스트라이드 입력 "3"에 미리 정의된 "16"의 값을 곱하여 생성된다. 메모리 제어기(320)는 스트라이드 입력(323)으로 "3"을 입력 받았을 때, 첫 번째 클록에서 주소 "0"을 주소 라인(327)으로 출력하고, 그 다음 클록에서 주소 "48"를 주소 라인(327)으로 출력한다. 주소 "48"은 스트라이드 입력(323)에 상기 계산된 실제 스트라이드를 더한 값이다.
제어기(도시되지 않음)는 상기 N개의 레지스터(331, 333, 335, 337)에 저장된 데이터를 N분할된 연산 장치(N partitioned ALU)(340)에 동시에 입력하여 연산을 수행한다. 예를 들어, 연산 장치(340)는 64비트 연산을 수행하는 ALU인데, 16비트 연산을 수행하는 경우에도 1 클록을 소모하여야 한다. 이러한 연산 장치에 16비트의 데이터 4개를 동시에 입력하여 연산을 수행하도록 하면, 4배의 처리량(throughput)을 내게 된다. 도 3에서 64비트의 연산 장치(340)는 4 분할된 연산 장치로 사용되어 4개의 16비트 레지스터 값을 입력으로 받아 연산을 수행한다. 이에 대하여는 도 7를 참조하여 뒤에서 보다 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 일례에 따라 메모리 제어기에 포함되는 주소 생성기를 도시한 도면이다. 주소 생성기(400)는 멀티플렉서(410), 래치(420, 430), 및 ALU(440)로 구성된다.
스트라이드 입력(423)을 통해 입력된 스트라이드는 래치(latch)(430)에 저장된다. 만약, 스트라이드 입력(423)을 통해 입력된 값을 바로 스트라이드로 사용하지 않고, 스트라이드 입력(423)을 통해 계산된 값이 스트라이드로 사용된다면, 스트라이드 입력(423)으로부터 실제 사용할 스트라이드를 계산하는 모듈이 스트라이드 입력(423)과 래치(430) 사이에 배치된다.
베이스 입력(421) 및 ALU의 출력(441)은 멀티플렉서(multiplexer)(410)로 입력된다. 멀티플렉서(410)는 N개의 주소 생성 중 첫 번째는 베이스 입력(421)을 선택하고, 나머지는 ALU의 출력(441)을 선택하여 래치(latch)(420)로 출력한다. 즉, 매 클록마다 래치(420)에 저장된 베이스 주소에 스트라이드를 합산한 값을 상기 메모리(310)의 주소 라인(327, 447)으로 출력하고, 상기 합산한 값을 상기 래치(420)에 저장한다.
예를 들어, 도 2의 영상 데이터(210)가 메모리(310)에 저장되어 있고, 영상 데이터 요소(image data component)의 각각은 16비트의 크기를 가진다고 가정한다. 그러면, 도 2에서 R0, G0, B0, R1, G1, B1 등은 각각 16비트의 크기를 가진다. 그리고, R0가 저장된 주소는 "0"이라고 가정한다. 그러면, 주소 생성기(400)는 베이스 입력(421)을 통해 베이스 주소인 "0"을 입력 받는다. 그리고, R0 다음의 동일 유형의 영상 데이터 요소는 R1인데, R1의 주소는 "48"이므로, 스트라이드 입력(423)으로는 "48"을 입력 받는다.
본 실시예에서 N=4개씩의 동일 유형의 영상 데이터 요소를 묶어 밴드 분할 포맷의 영상 데이터를 생성한다고 하면, 상기 베이스 입력(421) 및 스트라이드 입 력(423)을 입력 받은 후, 첫 번째 클록에서, 멀티플렉서(410)는 베이스 입력(421)을 선택하여 래치(420)로 출력하고, 베이스 입력(421)으로 입력된 값은 래치(420)에 저장된다. 이와 같이, 래치(420)는 베이스 입력(421)으로부터 입력된 베이스 주소를 멀티플렉서(410)를 통하여 입력 받고, 상기 입력된 베이스 주소를 저장한다. 또한, 스트라이드 입력(423)은 래치(430)로 저장된다. 또한, 래치(420)에 저장된 값은 바로 메모리(310)로의 주소(447)로 출력된다.
다음 클록에서, 래치(420)에 저장된 베이스 값 "0"와 래치(430)에 저장된 스트라이드 "48"은 ALU(440)의 입력(443, 445)으로 입력된다. ALU(440)는 입력된 값을 가산하여 다음 주소 "48"을 생성하여 메모리(310)로의 주소(447) 및 출력 라인(441)으로 출력한다. 출력 라인(441)은 멀티플렉서(410)에 의해 선택되고, 래치(420)에는 "48"이 저장된다.
다음 클록에서, 래치(420)에 저장된 베이스 값 "48"과 래치(430)에 저장된 스트라이드 "48"은 ALU(440)의 입력(443, 445)으로 입력된다. ALU(440)는 입력된 값을 가산하여 다음 주소 "96"을 생성하여 메모리(310)로의 주소(447) 및 출력 라인(441)으로 출력한다. 출력 라인(441)은 멀티플렉서(410)에 의해 선택되고, 래치(420)에는 "96"이 저장된다.
다음 클록에서, 래치(420)에 저장된 베이스 값 "96"과 래치(430)에 저장된 스트라이드 "48"은 ALU(440)의 입력(443, 445)으로 입력된다. ALU(440)는 입력된 값을 가산하여 다음 주소 "144"를 생성하여 메모리(310)로의 주소(447) 및 출력 라인(441)으로 출력한다. 출력 라인(441)은 멀티플렉서(410)에 의해 선택되고, 래 치(420)에는 "144"가 저장된다. N=4이고, 4개의 주소를 모두 생성하여 출력하였으므로, 주소 생성기(400)는 베이스 입력(421) 및 스트라이드 입력(423)으로부터 새로운 값을 입력 받고, 다시 4개의 주소를 생성하는 절차를 반복한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일례에 따른 포맷 변환 장치를 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 포맷 변환 장치는 크게 메모리(510) 및 변환부를 포함한다.
메모리(memory)(510)는 밴드 인터리브 포맷(band interleave format)의 영상 데이터(image data)를 저장한다. 변환부는 메모리(510)로부터 복수 개의 영상 데이터 요소를 판독하여 미리 정해진 레지스터에 저장하는 동작을 복수 회 반복하여 복수 개의 밴드 분할 포맷의 영상 데이터로 변환한다. 변환부는 메모리 제어기(memory controller)(520) 및 레지스터 파일(register file)(530)을 포함한다.
메모리 제어기(memory controller)(520)는 주소 생성기(AGU: address generation unit)(550) 및 SIMD 팩커(SIMC packer)(560)를 포함한다.
주소 생성기(550)는 메모리(510)로부터 복수 개의 영상 데이터 요소를 판독하는 독출 주소(527)를 생성하여 메모리(510)로 인가한다. 본 실시예에서는 메모리(510)에 대한 접근 회수를 줄이기 위하여, 한번의 독출 주소(527)의 인가로 복수 개의 영상 데이터 요소를 판독한다. 예를 들어, 도 1을 참조하여 하나의 영상 데이터 요소가 16비트인 경우, 주소 "0"을 인가하여 총 64비트인 R0, G0, B0, R1을 판독한다. 이 경우, 스트라이드(523)는 64가 된다. 따라서, 그 다음에는 다시 총 64비트인 G1, B1, R2, G2가 판독된다. 만약 8개의 영상 데이터 요소를 한번에 판독하려면 스트라이드(523)를 128로 하면 된다.
주소 생성기(550)는 베이스 주소(521)를 입력 받고, 상기 입력된 베이스 주소를 저장하는 래치를 포함한다. 또한, 주소 생성기(550)는 상기 래치에 저장된 상기 베이스 주소에 스트라이드(523)를 합산한 값을 메모리(510)의 주소 라인(527)으로 출력하고, 상기 합산한 값을 상기 래치에 저장한다. 주소 생성기(550)의 구조 및 동작은 도 4를 참조하여 앞에서 상세히 설명되었다.
레지스터 파일(register file)(530)은 독출 주소의 인가(527)에 의하여 메모리(510)로부터 독출된 복수 개의 영상 데이터 요소(511)를 저장하는 복수 개의 레지스터를 포함한다.
SIMD 팩커(560)는 레지스터 파일(530) 중 영상 데이터 요소의 유형에 따라 미리 정해진 위치의 복수 개의 레지스터를 인에이블하여 상기 복수 개의 영상 데이터 요소를 상기 복수 개의 레지스터에 저장한다.
제어기(도시되지 않음)는 레지스터 파일(530)의 레지스터들에 저장된 데이터를 N분할된 연산 장치(N partitioned ALU)(540)에 동시에 입력하여 연산을 수행한다. 예를 들어, 연산 장치(540)는 64비트 연산을 수행하는 ALU인데, 16비트 연산을 수행하는 경우에도 1 클록을 소모하여야 한다. 이러한 연산 장치에 16비트의 데이터 4개를 동시에 입력하여 연산을 수행하도록 하면, 4배의 처리량(throughput)을 내게 된다. 도 5에서 64비트의 연산 장치(540)는 4 분할된 연산 장치로 사용되어 4개의 16비트 레지스터 값을 입력으로 받아 연산을 수행한다. 이에 대하여는 도 7를 참조하여 뒤에서 보다 상세하게 설명한다.
도 6a 내지 도 6d는 도 5의 포맷 변환 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이 다.
도 5의 메모리(510)는 밴드 인터리브 포맷(band interleave format)의 영상 데이터(image data)를 저장한다. 본 실시예에서 메모리(510)는 도 1의 데이터를 저장하고 있는 경우를 설명한다.
메모리(510)로부터 복수 개의 영상 데이터 요소를 판독하기 위하여 베이스(521)에는 영상 데이터가 저장되어 있는 시작 주소가 입력된다. 본 예에서는 도 1의 저장된 영상 데이터의 시작 주소가 "0"이라고 가정한다. 그러면, 베이스(521)로는 "0"이 입력된다. 그리고, 한 번의 주소(527)의 인가에 의하여 4개의 영상 데이터 요소를 판독하려고 하고, 하나의 영상 데이터 요소가 16비트이면, 스트라이드(523)는 64가 입력된다. 그러면, 주소 생성기(550)는 주소 "0"을 생성하여 메모리(510)의 독출 주소(527)로 인가한다. 그러면, 메모리(510)로부터 독출된 복수 개의 영상 데이터 요소 R0, G0, B0, R1의 64비트가 메모리(510)의 데이터 출력 라인(511)으로 출력된다.
메모리(510)의 데이터 출력 라인(511)은 16비트씩 분할되어 서로 다른 레지스터 집합들과 와이어링된다. 도 5에서 라인(513)은 레지스터(531, 535, 539)와 연결(coupled)되고, 라인(515)은 레지스터(532, 536, 541)과 연결된다. 라인(517)은 레지스터(533, 537, 542)와 연결되고, 라인(519)은 레지스터(534, 538, 543)과 연결된다.
한편, SIMD 팩커(560)는 레지스터 파일(530)에 포함된 레지스터들 중 영상 데이터 요소의 유형에 따라 미리 정해진 위치의 복수 개의 레지스터를 인에이블한다. SIMD 팩커(560)는 레지스터 파일(530)의 레지스터들과 연결된 W/E (write enable) 라인(525, 526, 527, 528)을 통하여 미리 정해진 위치의 복수 개의 레지스터를 인에이블한다.
도 6a를 참조하면, SIMD 팩커(560)는 레지스터(531, 534, 537, 541)을 인에이블한다. 그러면, 라인(513, 515, 517, 519)를 통하여 전달된 데이터는 각각 레지스터(531, 534, 537, 541)에 저장된다. 판독된 데이터가 R0, G0, B0, R1일 때 라인(513)을 통해 영상 데이터 요소 R1은 레지스터(531)에 저장된다. 마찬가지로, 라인(515)를 통해 영상 데이터 요소 B0는 레지스터(541)에 저장되고, 라인(517)을 통해 영상 데이터 요소 G0는 레지스터(537)에 저장되고, 라인(519)을 통해 영상 데이터 요소 R0는 레지스터(534)에 저장된다.
스트라이드(523)로 64가 입력되었으므로, 주소 생성기(550)는 그 다음으로 주소 "64"를 생성하여 메모리(510)로 인가한다. 그러면, 도 1을 참조하면, 데이터 G1, B1, R2, G2가 판독된다. SIMD 팩커(560)가 레지스터(538, 542, 532, 535)를 인에이블한다. 그러면, 도 6b에 도시된 바와 같이, 데이터 G1, B1, R2, G2는 각각 레지스터(538, 542, 532, 535)에 저장된다.
그 다음 주소 생성기(550)는 주소 "128"을 생성하여 메모리(510)로 인가한다. 그러면, 도 1을 참조하면, 데이터 B2, R3, G3, B3가 판독된다. SIMD 팩커(560)가 레지스터(543, 533, 536, 539)를 인에이블한다. 그러면, 도 6c에 도시된 바와 같이, 데이터 B2, R3, G3, B3는 각각 레지스터(543, 533, 536, 539)에 저장된다.
SIMD 팩커(560)는 도 6a 내지 도 6c와 같은 레지스터 선택을 반복함으로써, 밴드 인터리브 포맷으로 저장된 데이터를 밴드 분할 포맷으로 변환할 수 있다. 다만, 도 6c에 도시된 바와 같이 동일한 유형의 영상 데이터 요소들이 모여 있기는 하지만, 순서의 조정이 필요하다. 이는 PERMUTE 연산(operation)을 통하여 간단히 순서의 조정이 가능하다. PERMUTE 연산을 수행하면, 도 6d에 도시된 바와 같이, 동일한 유형의 영상 데이터들을 순서대로 정렬할 수 있다. PERMUTE 연산은 대부분의 SIMD 제어기가 지원하기 때문에, 도 6a 내지 도 6c를 통하여 동일한 유형의 영상 데이터끼리 분류하면, 쉽게 밴드 분할 포맷의 데이터를 얻을 수 있다.
도 7는 본 발명의 일례에 따라 64비트 ALU를 4개의 16비트 ALU로 분할하여 사용하는 구성을 도시한 도면이다.
최근에는 ALU의 성능이 많이 향상되어 64비트 ALU가 널리 사용되고 있다. 그러나, 앞서 살펴본 바와 같이, 하나의 영상 데이터 요소가 16비트의 값을 가지면, 64비트 ALU는 1 클록에 두 개의 16 비트의 영상 데이터 요소에 대한 연산(operation)을 수행할 뿐이므로, 나머지 48비트는 낭비된다. 따라서, 본 발명에서는 밴드 분할 포맷으로 변환된 영상 데이터를 연산할 때, ALU를 N 분할된 연산 장치로 하여 동시에 복수 개의 연산이 처리되도록 함으로써, 처리량(throughput)을 향상시킨다.
도 3 또는 도 5에서 밴드 분할 포맷으로 변환된 영상 데이터는 레지스터 파일(330, 530)에 저장된다. 도 7의 레지스터들(710, 720)은 레지스터 파일(330, 530)에 포함된다. 16 비트 ALU들(730, 740, 750, 760)은 물리적으로는 하나의 64비 트 ALU이지만, 16비트씩 연산을 수행하게 된다. 즉, 16비트 ALU(730)는 Reg0 및 Reg4를 입력으로 받아 연산을 수행하여 Reg8에 출력한다. 16비트 ALU(740)는 Reg1 및 Reg5를 입력으로 받아 연산을 수행하여 Reg9에 출력한다. 16비트 ALU(750)는 Reg2 및 Reg6를 입력으로 받아 연산을 수행하여 Reg10에 출력한다. 16비트 ALU(760)는 Reg3 및 Reg7을 입력으로 받아 연산을 수행하여 Reg11에 출력한다. 상기 16비트 ALU(730, 740, 750, 760)의 연산은 1 클록에 동시에 수행된다. 출력된 데이터(770)도 밴드 분할 포맷으로 저장된다.
또한 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
예를 들어, 본 발명에서 설명된 메모리 제어기(320, 520)의 전부 또는 일부가 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 이 경우에 상기 컴퓨터 프로그램도 본 발명에 포함된다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 밴드 인터리브 포맷의 영상 데이터를 밴드 분할 포맷의 영상 데이터로 효율적으로 변환하는 포맷 변환 장치 및 방법이 제공된다.
또한 본 발명에 따르면, 밴드 인터리브 포맷의 영상 데이터를 밴드 분할 포맷의 영상 데이터로 변환한 후, ALU를 N 분할하여 SIMD(Single Instruction Multiple Data) 방식으로 처리함으로써, 영상 처리의 효율성을 높아진다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (17)

  1. 밴드 인터리브 포맷(band interleave format)의 영상 데이터(image data)를 저장하는 메모리; 및
    상기 메모리의 독출 주소를 스트라이드씩 증가시켜 상기 메모리를 독출하여, 상기 밴드 인터리브 포맷의 영상 데이터를 밴드 분할 포맷(band separate format)의 영상 데이터로 변환하는 변환부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 포맷 변환 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메모리의 독출 주소를 상기 스트라이드씩 증가시켜 독출되는 상기 데이터는 동일 유형의 영상 데이터 요소(image data component)인 것을 특징으로 하는 포맷 변환 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 변환부는,
    베이스 주소 및 상기 베이스 주소를 N-1회 상기 스트라이드씩 증가시켜 순차적으로 N개의 주소를 생성하는 메모리 제어기(memory controller)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 포맷 변환 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 메모리 제어기는,
    상기 베이스 주소를 입력 받고, 상기 입력된 베이스 주소를 저장하는 래치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 포맷 변환 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 메모리 제어기는,
    매 클록마다 상기 래치에 저장된 상기 베이스 주소에 상기 스트라이드를 합산한 값을 상기 메모리의 주소 라인으로 출력하고, 상기 합산한 값을 상기 래치에 저장하는 것을 특징으로 하는 포맷 변환 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 변환부는,
    상기 메모리로부터 N회 독출된 데이터의 각각을 저장하는 N개의 레지스터를 포함하는 레지스터 파일
    을 더 포함하고,
    상기 레지스터 파일에 저장된 데이터는 상기 밴드 분할 포맷의 영상 데이터인 것을 특징으로 하는 포맷 변환 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 N개의 레지스터에 저장된 데이터를 N분할된 연산 장치에 동시에 입력하여 연산을 수행하는 제어기
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포맷 변환 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 밴드 인터리브 포맷(band interleave format)의 영상 데이터(image data)를 저장하는 메모리;
    매 클록마다 상기 메모리의 독출 주소를 베이스 주소로부터 스트라이드씩 증가시켜 상기 메모리로 인가하는 메모리 제어기; 및
    상기 독출 주소의 인가에 의하여 순차적으로 독출된 N개의 데이터의 각각을 밴드 분할 포맷으로 저장하는 N개의 레지스터를 포함하는 레지스터 파일
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 포맷 변환 장치.
  12. 밴드 인터리브 포맷(band interleave format)의 영상 데이터(image data)를 저장하는 메모리;
    매 클록마다 상기 메모리의 독출 주소를 베이스 주소로부터 스트라이드씩 증가시켜 상기 메모리로 인가하는 메모리 제어기;
    상기 독출 주소의 인가에 의하여 순차적으로 독출된 N개의 데이터의 각각을 저장하는 N개의 레지스터를 포함하는 레지스터 파일; 및
    상기 N개의 레지스터에 저장된 데이터를 N분할된 연산 장치에 동시에 입력하여 연산을 수행하는 제어기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 포맷 변환 장치.
  13. 밴드 인터리브 포맷의 영상 데이터를 저장하는 메모리; 및
    상기 메모리로부터 복수 개의 영상 데이터 요소를 판독하여 미리 정해진 레지스터에 저장하는 동작을 복수 회 반복하여 복수 개의 밴드 분할 포맷의 영상 데이터로 변환하는 변환부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 포맷 변환 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 변환부는,
    상기 메모리로부터 상기 복수 개의 영상 데이터 요소를 판독하는 독출 주소를 생성하여 상기 메모리로 인가하는 주소 생성기; 및
    상기 독출 주소의 인가에 의하여 독출된 상기 복수 개의 영상 데이터 요소를 저장하는 복수 개의 레지스터를 포함하는 레지스터 파일
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 포맷 변환 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 주소 생성기는,
    베이스 주소를 입력 받고, 상기 입력된 베이스 주소를 저장하는 래치
    를 더 포함하고,
    상기 래치에 저장된 상기 베이스 주소에 스트라이드를 합산한 값을 상기 메모리의 주소 라인으로 출력하고, 상기 합산한 값을 상기 래치에 저장하는 것을 특징으로 하는 포맷 변환 장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 변환부는,
    상기 레지스터 파일 중 상기 영상 데이터 요소의 유형에 따라 미리 정해진 위치의 복수 개의 레지스터를 인에이블하여 상기 복수 개의 영상 데이터 요소를 상기 복수 개의 레지스터에 저장하는 SIMD 팩커
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포맷 변환 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 복수 개의 레지스터에 저장된 데이터를 N분할된 연산 장치에 동시에 입력하여 연산을 수행하는 제어기
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포맷 변환 장치.
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