TW521526B - Method and apparatus for video decoding on a multiprocessor system - Google Patents

Description

521526

521526 五、發明說明（2) 圖像具有一或多個獨立元素。經由分享記憶體處理器群組 中之第一處理器，至少指定一個獨立元素給每個處理器， 以便經由平行的處理器解碼；以及解碼平行的視訊流之獨 立元素。 圖表簡要描述 圖1為Μ P E G位元流中之階層關係圖。 圖2為根據具體實施例之編碼與解碼視訊資料之方塊 圖。 圖3為圖像切片架構之方塊圖。 - 圖4為根據具體實施例，描述使用平行多處理器解碼視 訊資料步驟之流程圖。 圖5為根據具體實施例，具有使用已儲存架構之電腦可 讀媒體之多處理器電腦系統圖。 詳細描述 揭露在多處理器系統中用以解碼壓縮視訊之方法及裝 置，在下列描述中，為了解釋之緣故，特定的命名是為了 提供對本發明完全的瞭解。然而很明顯的是，對於熟悉本 技藝之人士而言，為了實行本發明這些特定的細節並非是 必須的。例如，雖然下列所討論之具體實施例描述用來解 碼視訊貢料之本發明’乃根據Μ P E G標準編碼視訊貢料，另 一方面在不違反本發明之下，視訊編碼/解碼標準便能使 用。 MPEG解碼 在正常形式中，MPEG系統流由兩層組成：系統層包括時

521526 五、發明說明（3) 間及其他用來解構聲音和視訊流，以及在播放期間同步化 聲音和視訊之資訊；以及包括聲音和視訊資料流之壓縮 層。 在mpeg位元流中階層之具體實施例說明於下列順序之 中，如圖1所示：序列、圖像群組（G 〇p )、圖像切片、巨集 方塊以及方塊。以獨特的、稱之為起始碼之位元—直線 排列碼標示著視訊流每個不同的部分。這些起始碼用來辨 別視訊流的某些部分，以及對視訊流作隨機存取。 rrnt層、Γ I取:水準層為序列層。序列是由圖像群組- ί ί，每張圖像群組是—些相鄰圖像的群組，建立 廷樣可視為同一的群组夕η & 心 # y 4 、、之目的為，提供對視訊流一個隨機 存，點，以執行控制功能（快轉、回轉等等）。 二：：個圖像群組中有許多的圖像，棚g_2中支援交 ‘ ΐ二：：：)張：像符合原始視訊流中之圖框(連續 或Λ域(交錯式視訊流)。 段。切片勺二、U 每個切片決定圖像中排之片 16x16 * -ψΜ ί 的巨集方塊，在具體實施例中為 丄ox 1 b 1素群組，此群組句 ^ 度與色控資料。 解馬圖像中畫素所用之照 巨集方塊分割為方塊，在呈體每 素群組，此群組進—步描述二知例中之方塊為8x8-晝 方塊為資料基本單元!群組中之照度與色控。 集方塊與方塊並未具有與其;接=里處理編碼視訊流。巨 是在解碼時暗中發現的。 起始碼，它們的分界線 第7頁 521526 五、發明說明（4) 編石馬 如上所述，方塊為資料處理基本單元。如圖2所示，在 視訊序列中之資料方塊之具體實施例中，編碼器典型上執 行下列五步驟以產生編碼方塊；動態預測、不連續COS角 轉換（D C T)、量化、長度運轉、霍夫曼碼法。 在第一階段動態預測中，編碼器試著利用圖像中暫時多 餘的圖像。編碼器的下四個階段利用在壓縮視訊序列中之 空間相互關係，在視訊序列中之所有方塊上執行這五個編 碼階段之結果，為MPEG編碼視訊流。視訊流曾經可能被編 碼，然後在傳送媒體上傳送以及/或是依照需求而儲存。 然而，在每次瀏覽視訊流時，解碼是象徵上必須的。 解碼 用於MPEG編碼視訊流之解碼程序典型上反向執行這五個 編碼階段。首先，霍夫曼碼法與長度運轉解碼應用於產生 量化方塊。執行反轉的量化以獲得方塊頻率光譜，從這裡 可得到反轉的不連續COS角轉換，然後，假如有需要的 話，從預測錯誤、動態向量以及參考圖像使用動態補償以 產生最後的巨集方塊資料。 在編碼與解碼程序中最大的不同為，在前者中當於參考 圖像中搜尋最相似的巨集方塊時，花費較多的時間於動態 預測，另一方面在後者中，動態向量已經是有效的，此向 量可使得動態補償比動態預測更為便宜。 具有平行多處理裔之解碼視訊貧料 為了增加解碼MPEG視訊資料之速度，以便提供視訊資料

521526 五、發明說明（5) 更多的應用，在單一系統中之多處理器之間具體實施例提 供平行解碼視訊資料，以及分享記憶體。特別的是，在具 體實施例之中，於切片週期時解碼視訊資料之工作量在處 理器之間分配。於另一具體實施例中，在不違反本發明之 下，解碼視訊資料之工作量可在非切片週期之其他週期 裡在處理器之間分配。 特別的是，一如標準所定義，Μ P E G中之切片是一連串圖 像之列中巨集方塊之隨機數字。圖3圖示一標準的切片架 構，每一個切片至少包括一個巨集方塊，而且連續的切另 並不會重複。切片在位元流中以它們所遭遇的順序產生， 在圖像的左上角開始，並以粗略掃描方式從左到右及上到 下進行。然而從圖像到圖像，切片並不需要保持相同的架 構：可能會有不同的切片數以及/或是不同的切片大小。 圖4為根據具體實施例，描述在平行多處理器間解碼視 訊資料步驟之流程圖。在步驟4 0 2中，第一處理器執行第 一個程序，從磁碟或其他壓縮視訊來源掃描/讀取視訊序 列到記憶體裡。 在步驟4 0 4中，第一處理器進一步讀取視訊序列辨識切 片起始碼，以便辨識出在視訊序列中切片之起點。在步驟 406中，第一處理器進一步讀取在每個切片中之巨集方 塊，以便預測出解碼相對切片之工作量。 在步驟408中，第一處理器對包含在系統中處理器群組 中之每個處理器指定一或多個切片解碼。在具體實施例之 中，以一個順序指定切片給不同的處理器，以便在處理器

521526 五、發明說明（6) 之間公平地分配工 — 巨集方塊，將可处# = 例如’假如第一個切 >；包括許多 片將指定給第—=化。費更多的時間解碼。因此，較多的切 費更多的時間艇 °°角午碼’因為至少一個切片可能將花 方塊，因此更夕^奴後相鄰的切片可能包括更少的巨集 切片之第三處;哭=二將，定給具有包含較少巨集方塊之 器將接收切Η 4杰解碼。最後，具體實施例中之每個處理 在步驟41〇中目對第的_工作^以解碼。 後指定切片舍你々^ 一处理器寫入共享記憶體，第一和最 片。例如，二士 Γ固處理器的位置變數，提供用來解瑪-切 將解碼切片4二'〜一處理器將解碼切片卜3，第三處理器 相對的處理器y四處理器將解碼切片9- 12，針對每個 相對於在共同可^ ^寫=至記憶體中以當作位置變數。 針對每個相對的产=哭=切片序列中提供切片而言， 定切片之優點二識切片以當作位置變數而指 時，避免處理器之間發生衝^便辨識即將解碼之切片 例如在使用切片序列案例中，一曰 片，便將返回序列中以便、> $ π —處理為元成解碼切 斤α τ μ 1更决疋下一個即將 ^之外I處理器將增加辨識下一個即將解碼之切片之^示 標，所以下一次處理器存取序列時將接收到即將曰 鄰切片。此外，序列也將屢次公正地被存取。因此在相 序列之處理器間發生之衝突也將很頻繁，然而針對 對的處理器經由指定即將解碼切片以當作位置變數，=， 取記憶體之處理器間發生之衝突將大大地減少。 在存

第10頁 521526 五、發明說明（7) 在步驟412 t，相對處理器讀取其相對的位 乂 便決定將解碼哪個切片，並且從記憶體讀取切片以數以 上述解碼程序解碼切片。在具體實施例之中，指定即將 碼切片之處理裔也指定其自身，一或多個即將解碼之切 片，其中處理器因此能與其他處理器進行解碼。此外在具 體實施例中，相對的處理器經由執行儲存於記憶體中之軟 體常式，與提供上述執行解碼之步驟（例如霍夫曼碼法、人 長度運轉），以便執行解碼切片之步驟。 & 〆 之後第一處理器繼續於視訊資料中掃描/讀取，並浐— 才目鄰的切片、給處理器以便針對想要的肖定量之即將解曰疋 ^讯解碼。此外如上所述，經由分配多處理器間之工作 里’解碼視訊資料之方法可即時執行。 理口5圖示出根據具體實施例’可解碼多切片之平行多處 厂糸統。如圖所示，系統包括共享記憶體之多處理哭 不k Λ稱Λ多處理器架構）。在另一具體實施例之中：在 發明之下’多處理器可存取獨立個別記憶體 F共旱同一記憶體。 多1卜’ ί圖5中之系統記憶體所* ’如上所述經由一或 使用^ ΐ器i可提供一組即將執行之電腦指令給透過平行 之夕处理器邏輯單元而執行解碼視訊資料之方法。除此 存於」ΐ行解碼視訊資料步驟之邏輯單元也將提供於/儲 器）、。。己憶體之中，以當作一組電腦指令（例如mpeg解碼 蜮可二上:脚述’執行此方法之指令也能夠以其他電腦/機 項某體之形式儲存，包括磁帶與光碟等。例如，本

第11頁 521526 五、發明說明（8) 發明之方法可儲存於電腦/機械可讀取媒體，像是磁帶或 光碟等，經由磁碟裝置（或是電腦可讀取媒體裝置）這些都 是可存取的，如同圖5中所示之磁碟裝置。

另一方面，執行包括經由平行多處理器解碼視訊資料 之方法等如上所述之邏輯單元，可在其他的電腦以及/或 是機械可讀取媒體，例如巨積整合電路（LS Γ s )、特定應 用整合電路（ASIC’ s)、電子式可消除程式化唯讀記憶體 (EEPROM’ s)，以及電子式、光學式、聲波式或其他傳導信 號（載波、紅外線信號、數位信號等）形式之不連續硬體_元 件。 、

第12頁 521526 圖式簡單說明

第13頁

Claims (1)

1. 521526 修正 案號 89127730 六、申請專利範圍 1 · 一種用以解碼壓縮視—ϋϋ，包括： 讀取壓縮視訊流至記憶體之中，該視訊具有許多圖 像，每張圖像具有一或多個獨立元素； 經由共享記憶體之處理器群組中之第一處理器，指定 每一個處理器至少一個即將由平行處理器解碼之獨立元 素；以及 平行解碼視訊之獨立元素。 其中獨立元素包括切 其中指定獨立元素包 其中指定獨立元素包 其中指定獨立元素包 2 .如申請專利範圍第1項之方法 片。 3. 如申請專利範圍第2項之方法 括指定一切片變數給每個處理器。 4. 如申請專利範圍第3項之方法 括指定相符的工作量給處理器。 5. 如申請專利範圍第4項之方法 括放置於記憶體中以當作每個處理器之位置變數，將解碼 之切片經由相對處理器解碼。 6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中每個切片至少包 括一巨集方塊。 7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該視訊以MPEG編 碼〇 8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中該解碼方法是以 即時方式執行。 9. 一種電腦可讀取媒體，其具有當處理器執行時，用以 解碼壓縮視訊使得處理器執行一方法之儲存指令集包括：

   O:\67\67774-910717.ptc 第14頁 521526 案號 89127730 B 修正 六、申請專利範圍 讀取壓縮視訊流至記憶體中，該視訊具有多張圖像 每張圖像具有一或多個獨立元素； 經由分享該記憶體之處理器群組中之第一處理器，為 每個處理器指定至少一個獨立元素，以便於平行處理器解 碼；以及 平行解碼視訊之獨立元素。 10. 如申請專利範圍第9項之電腦可讀取媒體，其中獨立 元素包括切片。 11. 如申請專利範圍第1 0項之電腦可讀取媒體，其中指 定獨立元素包括指定切片變數給獨立的處理器。 1 2.如申請專利範圍第11項之電腦可讀取媒體，其中指 定獨立元素包括指定相符的工作量給處理器。 1 3.如申請專利範圍第1 2項之電腦可讀取媒體，其中指 定獨立元素包括放置於記憶體中以當作每個處理器之位置 變數，將解碼之切片經由相對處理器解碼。 14.如申請專利範圍第13項之電腦可讀取媒體，其中每 個切片至少包括一個巨集方塊。 1 5.如申請專利範圍第1 4項之電腦可讀取媒體，其中視 訊是以Μ P E G標準編碼。 1 6.如申請專利範圍第1 5項之電腦可讀取媒體，其中該 解碼方法是以即時方式執行。 1 7. —種電腦系統，包括： 多個處理器； 連接至多個處理器之記憶體；

   O:\67\67774-910717.ptc 第15頁 ίΕ /彿）^月7

   521526 修正 案號 89127730 六、申請專利範圍 讀取壓縮視訊流至記憶體中之第一邏輯單元，該視訊 具有多張圖像，每張圖像具有一或多個獨立元素；以及 經由分享該記憶體之處理器群組中之第一處理器，第 一邏輯單元為每個處理器進一步指定至少一個獨立元素， 以便於平行處理器解碼。 其中獨立元素 其中第一邏輯 其中第一邏輯 其中第一邏輯 二位置變數，4 其中每個切片 其中視訊是以 其中電腦系統 1 8.如申請專利範圍第1 7項之電腦系統 包括切片。 1 9.如申請專利範圍第1 8項之電腦系統 單元指定切片之變數給每個處理器。 2 0.如申請專利範圍第1 9項之電腦系統 單元指定相符之工作量給處理器。 2 1 .如申請專利範圍第2 0項之電腦系統 單元放置於記憶體中，以當作每個處理器之位置變數，切 片將經由相對處理器解碼。 2 2 .如申請專利範圍第2 1項之電腦系統 至少包括一個巨集方塊。 2 3 .如申請專利範圍第2 2項之電腦系統 MPEG標準編碼。 2 4 .如申請專利範圍第2 3項之電腦系統 以即時方式解瑪該視訊。 Φ

   0:八67\67774-910717.ptc 第16頁