TWI230013B - System and method for processing memory with YCbCr 4:2:0 planar video data format - Google Patents

Description

1230013 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種影像處理，特別有關於改進一包含 4:2:0格式之框架緩衝器的存取方式。 【先前技術】 人眼〃、有一種不同的光感党器細胞，又稱 為錐胞（cone)，每一種錐胞對於不同波長之光線的反應不同， 因此，具有不同波長之光線可被感知為不同顏色之光線；利用 人類如何以感官來工作之知識的色彩顯示系統（c〇l〇r system)，已經存在許久，然而，在目前電子系統中所使用之顯 示色彩的方法仍舊持續地研發之中。 基本的色彩顯示系統係使用RGB色系，其中，R表示一 個紅色源，G表示綠色源，而B表示藍色源，藉由選擇rgb 色系之波長含畺，便可獲得色域（c〇l〇r gamut)，亦即利用混合 或結合不同數量之紅色、綠色以及藍色源，便可獲得廣泛之色 域；而在該色域中，重要的是可利用數學式來表示各色源之組 成比例，此數學表示法即是色彩空間（c〇1〇r space)。 RGB是一種可添加顏色的系統，係添加紅色、綠色以及藍 色三種主要的顏色以產生所需要的色彩，在RGB色彩空間中^ 每一種色源的組成均具有0到255之範圍·，當三種色源均為〇 時，則產生的顏色為黑色，當三種色均為2 5 5時，則產生^顏 色為白色。 < 在RGB色系中，可使用該RGB色彩空間，然而，尚具有 其他之色彩空間，包括YIQ、YUV、YCbCi*以及CMΥκ等等， 因此，可利用數學上的轉換方式，用以將其中一種色彩空間轉 換成另外一種色彩空間，而本發明主要是著重於探討色差信號 (YCbCr)色彩空間，該色差信號（YCbCr)色彩空間係常被應用在 廣播以及如同電腦圖形顯示之視訊系統。 1230013 不同的色彩空間已經逐漸地發展並應用在不同的領域 中，在每一個實例之中，一個被選用之色彩空間也許因為某種 原因而不再適用，而採用另外一種特定的色彩空間，這是因為 該特定的色彩空間之數學式具有較為簡單或是較為快速的處 理速度，因此，由此可知，會考慮選擇其他特定色彩空間之原 因是由於被降低之記憶體需求量或在被減少帶寬之數位匯流 無論過去是否基於歷史的理由而影響色彩空間的選擇，現 在目前的電腦、網路、以及多種視訊裝置已經採用各自的色彩 空間，而驅使數位設計者必須互換不同的色彩空間，其中，最 主要的是必須要有一個在演算法被執行之前，能夠所有的輸入 訊號轉換的共同色彩空間；由於轉換器的基本功能是將一個色 彩空間轉換成另一個色彩空間，因此該轉換器對於一些產業是 相當有助益的，例如影像處理以及濾波等等。 接下來探討其他被廣泛使用的色彩空間，YCbCr色彩空間 已逐漸被發展成為Recommendation ITU-RBT.601的一部分， 其中，該Recommendation ITU-R BT.601是目前全球的數位視 訊標準並被使用在視訊的傳輸上。另外，YCbCr是屬於YUV 色彩空間之變化形式，其中，Y代表明亮度（luminance)或光亮 度（brightness)，U以及V分別代表色彩的色度（hue)以及彩度 (saturation)。在YCbCr色彩空間中，RGB色彩空間被分割成一 個明亮度（luminance)部分Y，以及兩個色差（chrominance)部分 Cb與Cr，在過去大部分選擇使用YCbCr更勝於RGB的原因在 於YCbCr將會降低儲存與帶寬需求；而在YCbCr色彩空間的 發展上，一直能夠被採用的原因是因為人眼對於亮度變化通常 比色彩的變化更為敏感。 在RGB格式中，為了產生相同的色彩，三種色源均必須 具有相同的帶寬，也因此需要更多的儲存空間以及帶寬，若要 1230013 ^ RGB色彩空間中處理一張影像將更為複雜’因為在rgb色 才> 空間，若要改變一張影像任何像素的色彩，需要對所有的色 $執订讀取、計算以及儲存的流程’因此’若將色彩資訊以明 冗度以及光差的格式儲存，將有助於加快一些影像處理流程的 速度’這是因為Cb以及Cr可分別提供色度與彩度的資料，而 丫則可提供明亮度的資訊，其中，¥的範圍被定義在“至235 之間，而cb與Cr的範圍則介於16至24〇之間，且128等於 零值，由於人眼對於Cb與Cr的敏感度較弱，因此，在設叶上 ::師們將不必以等同於Y的速率來傳送&與以，且較小的 堵存空間以及帶寬將可減少設計成本。 由於在設計上必須考量到儲存空間與帶寬，因此， :终夕先進的數位圖形顯示系統中，以γ :2:2而二⑽色彩空間中，具有許多的· 來= = 等，這些不同的格式係、以實質上的協調 供可；二二又、U ’在4:2:0的格式中，特別是可用來提 1’、』罪的壓，不過，由於音& 穴 題，用以1 4 9 rw夂斗的方法會造成記憶體帶寬的問 置，例如SRAM或DRAM等，用以先^又使用一分頁;己憶體裝 該分頁記惟體f置< $ n M w A 、 、Cb與Cr貧料儲存在 只a u篮在置之不冋的頁次中； 間内會擷取兩個項次的Yf _,a的系統中’皁位時 在習知技射，若獅_對像素11’因此’ 斷，其中每一個頁中斷一巴t貝科，則需要三個頁中 中斷即是造成時間消耗的操;。固頁次並開啟另一個頁’ ·而頁 因此，在一個電腦顯示系统 + 記憶體帶寬之記憶體，特別是_個電=供一個具有改良式的 顯示影像所需求之大量的記憶體頁中糸統中，減少用以 【發明内容】 斷知作。 有鑑於此，本發明提出一個 ’、、、先與方法，用以處理儲存在 1230013 分頁記憶體中的YCbCr影像資料；依據本發明實施例中，提供 一組圖形控制器，用以將影像資料儲存在記憶體中的不同頁次 中、提供一組FIFO儲存裝置，用以儲存對應M像素之格式之 Y、Cb與Cr資料，其中該Y、Cb與Cr資料係為平面視訊之資 料，且該Μ值係為大於一之整數值、並提供一組顯示裝置，用 以將YCbCr平面影像資料以4:2:0袼式顯示；該圖形控制器包 括一裝置用以控制該記憶體、一裝置用以輸入、由該記憶體擷 取資料、並輸入該FIF〇儲存裝置，以及一裝置用以解封該資 料。其中，用以控制該記憶體之該裝置係存取以及由記憶體不 同頁次中操取Y、Cb與資料，以回應在顯示裝置上描緣影 像的請求；該解封裝置係解除在FIF0儲存裝置中之該資料封 包，用以在顯示裝置上顯示資料。 本發明係利用減少的頁中斷來顯示影像資料，由於每—個 將會佔用大於-個週期的執行時間，因此，利用 體帶寬’除此之外，本發明更提出一個可用 以在刀頁兄憶體中擷取4:2:0格式次 ^用該方法，將可在該分頁記憶體中，存取含ΓΓ資= 广Μ像素影像資料的¥資料將會補 將等於二之數值，接著，該被擷取出的γ資料 成多組的平面影像資料.由^ c b與c r資料係被儲存 ⑶與Cr資料將可被用來在;; 在其他的實施例中，每_個::=中產生像素。 C…咖分頁記憶體中的不同頁；以及 均包括一個分頁記憶體中：取=二::： 存益用來儲存對應像素對二斷以及•移位暫 的Y資料、-Cb資料與一 Cr資料，、中’該資料量包括兩項 1230013 之平®明运包括—視訊顯示系統，用以顯示YCbCr 示系統包括：中，該之比例為4:2:0;該視㈣ -顯示：求單：、ί:體：一記憶體控制器、-移位暫存器、 俜將Y° Cb以乃Κ處理器以及一顯示器。該分頁記憶體 ::Y、Cb以及Cr的資料儲存在不同的頁 Y、Cbm 同頁次中，存取並操取 Υ 二 移位暫存器係用以儲存對應河像素之 二c=Cr資料’其中該Y、Cb以及Cr資料係可作為平面 2之貝枓組’而該Μ值係為大於或等於：；該顯示請求單元 太'用以對§己憶體控制器產生—個顯示請求；在回應該顯示請求 方面’該記憶體控㈣將會存取該分頁記憶體中的—個分頁資 料，包含Yf料，並掏取對應視訊資料Μ像素的γ資料其 中，該Μ定義為大於或等於二，並將擷取出的γ資料儲存在 該移位暫存器中，同樣地，該記憶體控制器也會對cb以及& 資料執行上述相同的步驟，以回應該顯示請求；該視訊處理器 係用以在該移位暫存器巾，以連續之像素的形式#|取對應則象 素之Y、Cb與Cr資料組，其中，儲存於該移位暫存器之γ、

Cb以及Cr資料組即是平面視訊資料組；而該視訊顯示系統中 之該顯示器，係用以顯示該Μ像素。 在其他的實施例中，一記憶體控制器係用以執行頁中斷， 以存取每一 Y、Cb以及Cr資料，其中，該記憶體控制器包括 一資料匯流排，用以將在該分頁記憶體中的γ、Cb以及Cr資 料掏取至該記憶體控制器，而該視訊處理器可進一步的解封、 (unpacking)該擷取出的γ、cb以及Cr資料。 【實施方式】 本發明係應用於YCbCr*色彩空間以及該色彩空間格式 中’為了能夠完全了解本發明之内容，首先最重要的是先要了 解RGB以及YUV色彩空間之概念以及其他多種的YCbCr色彩 1230013 格式。 RGB色彩空間係被廣泛使用於電腦圖形顯示，其中’紅 色、綠色以及藍色即是三個主要的添加色彩，在該RGB色彩空 間之中，係以三維之直角座標系統來顯示色彩；RGB色彩空間 係為最早期使用的色彩空間之一，也是目前在電子產業中’最 為普遍使用的色彩空間，例如，大部分的顯示媒介’如CRT顯 示器或平面螢幕（flat screen)均使用RGB色彩空間；然而’ RGB 色彩空間最主要的缺點乃在於必須時常在不同的色彩之中切 換，特別是在改變特殊影像或像素之光強度時，則每一個色 源，R、G與B的光強度均必須要隨之改變。 另外，YUV色彩空間係被廣泛使用並作為視訊輸出標準 (phase alternation line，PAL)，YUV色彩空間具有一個最重要的 特點，即是能夠向下相容（backwards compatibility)黑白的視訊 系統，這是因為明亮度Y以及光差訊號U與V是保持分離的 狀態；在黑白系統中，只有使用明亮度資料，而在彩色系統中 則是同時使用明亮度與光差資料，因此，一個黑白系統仍然可 以顯示正常的黑白影像而彩色系統則須藉由添加之u與V資訊 之解碼來顯示一個彩色的影像；在實際的使用上，可使用一個 數學式來表示RGB色彩系統與YUV色彩系統之間的轉換；例 如’可以利用下列數學式分別求出Y、U以及V的值，用以將

一個影像由伽瑪校正(gamma-corrected)的RGB色彩空間轉換到pal YUV 色彩空間； Y = 0.299R' + 0.587G' -h 0.1145' U = 0.492(5' - Y) V = 0.877(/?' -Y) 伽瑪校正係在顯示系統中，一種關於非線性的校正方式，例如涵蓋在 陰極射線管(cathoderay mbe，CRT)中的非線性校正；而以上標，，，，，來表示伽 瑪校正值，利用上述之數學，則可由曹值反推得伽瑪校正之漏 1230013 ··， 值； _ i?' =r + 1.140F ·

G* =r-0.394f/-0.58F B^Y^-imou 在本發明中所關注的其他色彩空間即是YCbCr色彩空 間，YCbCr色彩空間已逐漸被發展成為Recommendation ITU-R BT.601 的一部分，其中，該 Recommendation ITU-R BT.601 是 目前全球的數位視訊標準並被使用在視訊的傳輸上，YCbCr是 屬於YUV色彩空間之變化形式，其中，γ的範圍被定義在16 至235之間，而Cb與Cr的範圍則介於16至240之間，且128 φ 等於零值；更重要的是，在YCbCr中具有數個樣本格式，包括 4:4:4、4:2:2、4:1:1以及4:2:0等等；其中，可利用下列數學式 分別求出Y、Cb以及Cr的值，用以將一個影像由伽瑪校正 (ga_a-corrected)的RGB色彩空間轉換到YCbCr色彩空間； · Γ = 0·2577?· + 0.504G’ + 0.0985· +16 Cr = 0.439i?' -0.368G' -0.0715' +128 〇? = -0· 1487?· - 0.291G· + 0.4395· +128 利用上述之數學運算式，則可由YCbCr值反推得伽瑪校正之RGB值； 及’ =1.164(7-16) + 1.596(0-128) - 馨 = 1.164(r -16) - 〇.813(Cr -128) - 0.392(C6 -128) =1.164(7-16) + 2.017(0 -128) 另外，系統設計者為了配合某些特定因素的考量，則可能 會修正上述之轉換公式。 第1A圖係顯示以4:4:4格式之YCbCr樣本1〇〇之位置圖， 其中，每一個像素樣本l〇2w具有一 Y值、一 Cb值以及一 Cr值， 由第1 A圖中之圖例1 〇4可知，下標’’ x，y ’’係用來指定該γ樣 本的座標值；在大眾化的產品之中，由於每一個樣本在典型上 都具有8個位元，因此每一個像素需要24個位元，由第丨A圖 12 1230013 中，該影像係由625條掃描線交錯完成的，例如，第314掃描 線是被交錯安置在第夏以及第2掃描線之間，而其他的掃描線 也具有相同的交錯方式。 第1B圖係顯示4:4:4格式之表格_丨15〇，在該表格_i I% 中包括四個像素’為P。152到户3 158、四個γ值，為& 164 到170、四個Cb值，為C6。176到（¾ 182，以及四個cr值， 為188到％ 194 ;由於每一個γ、Cb以及Cr值具有8個 位元值，因此，由（32+32+32)/4=24，可知在任何一個時間下共 有24個位元值被使用。 第2A圖係顯示以4:2:2格式之YCbCr樣本2〇〇之位置圖；_ 由第2A圖中之圖例204中可知，在此格式中的同一水平線上， 每兩個Y 2〇L像素樣本，即含有一 Cb與一 Cr樣本，並由上 述可知，每一個樣本典型上具有8個位元，因此，由（32+32)/4=16 可知，每一個像素平均需要16個位元，其典型的規格如第^ 圖中之表格-2 250所示。 由第2B圖中之該表格_2 250中，包括四個像素，巧252 到A 258以及四個Y值，r。264到匕27〇，而只需要兩個❽ 值，C6G 276以及％ 280以及兩個Cr值，CrG 282以及〇2 284， 其中，Cb值以及Cr值之下標均只使用偶數值，而γ值之下俨 則同時使用奇數值與偶數值；在此格式的顯示期間中，當;· Y樣本中無Cb或Cr值可與之組合，則將會由先前或下一個樣 本中的Cb以及Cr值之資料來取代，以產生Cb與&值。’ 第3A圖係顯示以4:1:1格式之YCbCr樣本3〇〇之位置圖· 該4:1:1之比例係屬較舊型之格式，而且已經被廣泛地使用在， 大眾化的視訊產品之中，而直到最近，4:2:2的規格被發現才漸 漸被廣為使用；由第3A圖中之圖例3〇4中可知，在此格式中 的同一水平線上，每四個Y 3〇、像素樣本，即含有一 Cb與一 Cr樣本，而垂直方向則具有全解析度，意即在垂直線上，每四- 13 1230013 個γ樣本即含有四個cb樣本與四個Cr樣本，若每一個樣本 8位元，則由（32+16)/4=12可知，在水平線上平均每一個像素 需要12個位元，其典型的規格如第3B圖中之表格·所示。 由第3B圖中之該表格_3 35〇中，包括四個像素，户。3=° 到/^ 358以及四個γ值，36〇到（266，而在水平方°向中， 只ft要一個Cb值，〇>。368以及一個Cr值，〇。37〇 ;在此格 式的顯示期間中，當一個γ樣本中無Cb或Cr值可與之組合， 則將會由先前或下一個樣本中的Cb以及〇值: 第4A圖係顯示以4:2:0格式之YCbCr樣本4〇貝=立取置代圖； 該4:2:0格式係被作為Η·261以及Η·263之視訊電傳會議⑶ teleconferencing)標準以及MPEG·丨視訊壓縮標準；由第4a圖 中，此格式係在水平線上每個分開的丫樣本對與垂直線上每個 分開的Y樣本對之間，包含一具有Cb|% Cr之像素樣本撕广， 其中，下私符唬，”是用來區別γ樣本中所使用之直角座標 x，y;因此，由上述之内容可知，含有⑶與^之樣本4〇6係 為兩條掃描線所共同使用；一般而言，每一個樣本係為8位7元， 不過，在此格式中，在同一時間必須將資料集中到兩個γ樣本， 因此，每四個Υ像素樣本4〇2^，就含有具有一 Cb與一 Cr之該 像素樣本406,由（32+16)/4=12可知，在水平線上平均每一個 像素需要12個位元，其典型的規格如第4B圖中之表格_4 45〇 所示。 第4B圖中的表格係相似於第3B圖中之表格，只差在於第 4B圖中，可以水平線地與垂直線地應用表格内容；由第4b圖 中之該表格-4 450中，包括四個像素，ρ。41〇、Ρι 412、a 4丨4、 P3 416,以及四個 γ值，458、^ 46〇、& 462 以及[464， 而只需要兩個相差值，包括一 Cb值，C6。到％ 47〇以及一 Cr 值’ Ο。到〇7 474 ;因此，當每一個γ、Cb以及&值均為8位 元值時，則平均上，在同一時間内共有12個位元被使用；另 1230013 外’在此格式的顯示期間中，每一對之γ樣本4〇2y均共同使用 含有Cb與Cr之樣本406..。 文，少 由於兩個不同的掃描線使用共同的Cb與Cr樣本，因此， Y、Cb與Cr值在典型上均被儲存在記憶體的不同區域中，當 該記憶體係為一靜態隨機存取記憶體（static random access memory，SRAM)或為一動態隨機存取記憶體（dynarnic random access memory，DRAM)時，則該記憶體不是為單資料速率 (single data rate，SDR)就是為雙資料速率（d〇uble data rate，DDR) 形式的記憶體，且在典型上係為一分頁記憶體，意即該記憶體 在典型上被區分為2、4或8千位元組之頁次，其中該頁次的 谷ϊ通常是由定址硬體所決定的；因此，在大量的資料中作任 何特定的頁次的擷取，將不會造成龐大的延遲時間；在任何指 定的頁次中，包含在繁雜之記憶位置中的資料，可以在任一個 時脈週期中被擷取出來；而在上述所論及之YCbCr格式中，除 了該4:2:0格式之外，其餘規格均將Y、Cb以及Cr資料儲存在 相同的頁次中；在色彩顯示系統中，若使用除了 4:2:〇格式之 YCbCr色彩空間將可以很快地操取連續的樣本資料，這是因為 該連續的樣本資料通常被儲存在同一個頁次中；因此，在這類 的系統中，並不需要頁中斷的功能。 然而，若使用4:2:0之格式，則情況將會大不相同，在典 型的先前技術之系統中，為了完成4:2:〇格式之擷取，首先擷 =兩個Y樣本，而該兩個γ樣本均已被存放在記憶體之相同頁 人中，接著，该系統將存取不同頁次之資料，利用到含有cb ^料之記憶體其他區域中，在該頁次中，該I统將取出一個Cb 貧料；接著，該系統亦到含有Cr資料之記憶體其他區域中， 將存取不同頁次之貪料，為了能夠掘取γ資料以提供其他兩個 像素’在此也需要其他進入不同頁次的步驟以使該系統能夠到 達含有Υ資料的位置；因此，對於兩個像素資料量，該系統必 15 1230013 須進入二個不同的頁次中才能完成4:2:0之格式之擷取，導致 效能不佳。 一個頁次的存取典型上需要2個等待時脈週期（latency Cl〇Ck Cycle)的額外時間，用以提供所謂的預充（pre-charging)， 預充係由分頁記憶體系統所執行的功能，用以關閉一個開啟的 頁次或開啟一個關閉的頁次，由此可知頁次的存取成了記憶體 帶寬（bandwidth)上重大的負擔，這是因為在該YCbCr之4:2:〇 格式中，使用了非常多分開的頁次存取，因此記憶體的傳輸率 (throughput)將成為一個值得關注的問題。

第5圖係用來描述從分頁記憶體中擷取該4:2:〇格式之 Y以m資料的方法以及將該操取出的資料載入移位暫 區塊圖；其中，—FIF〇5〇2係用來儲存顯示預定數量指 素之資料，而該FIFO 502可採用其他種類的硬體元件，例如招 用暫存器達到該FIFO之功能；《了說明本發明之内容 =顯示8個像素之實施例來說明，但本發明之應用範圍並不^ 二制在此實施例中。如第5圖所示，其中，記憶體5()4至少自 ‘7:::頁_人？〇6、5〇8以及510，該第-頁次506係用& :存γ貝枓，該第二頁次508係用以儲存Cb資料； 三

=5=用以儲存Cr資料；在此實施例*，4個項次⑽ / ’ 到〇6,是在頁二欠5〇8中擷取出，其*以下標的偶类 疋用來區分不同的〇3值；4個項次的c j =10中操取出，其中CrT標的偶數值是用來區= =值;以及8個項次的Y資料，叫，是在頁次506中揭 三個分開的存取頁次，由該實施例可知，：發明具備 的帶寬，並可增力，示系統完成Ycbcr之4:2:。格曰二體之 16 1230013 傳輸率。 依據本發明之擷取資料方法中，最重要的是要能夠正確連 口在不同項—人之Y、Cb以及Cr資料，如第5圖t所示，該FIFO 5〇2是由4組的4個暫存器所組成，由512〜。到Η。”其中，” 係表示暫存器組別，每一個暫存器512_可保存8個位元組 的#料量；該4個項次的Cb f料，〇。到〜係由該記憶體 之該第二頁次508中擷取出，其將分別地被嵌入該fif〇5〇2 =該暫存器512。,。、5121，。、5122。以及5123。中；而該4個項 久的Cr資料，（^到化，係由該記憶體5〇4之該第三頁次$⑺ 中擷取出，其將分別地被嵌入該FIFO 502之該暫存器512〇1、 H^512 21以及512 3,1中；該8個項次的Y資料，r。到C， 山糸該記憶體504之該第一頁次5〇6中擷取出，其將分別地被 肷入该 FIF〇 502 之該暫存器 512。，2、512。，3、512 丨2、51213、 S’2、512 2,3、512 3,2以及512 w中；因此，對於連續的存取 凊形，8個像素的顯示資料將可正確地被載入fif〇5〇2之中， 讀取FIF0 502之資料時可以一個串列的方法來形成 視錢素流514;上述之該FIF〇5()2也可利用—個非同步、多 、道之動態隨機存取記憶體(asynchr〇n〇us multip〇n r—⑽ access memory)來取代。 第6圖係為描述依據本發明之顯示像素方法_之流程 ί在^驟術中’ 4個項次的&資料由該分頁記憶體中讀出 L f、:：4中被寫入_中，一新的頁次存取動作在步驟 頁—t ^ 2 2 614中’ 8個項次的Y資料將由一個分 L 614中寫入FIF〇中，在步驟618中， :他=頁次的存取動作將被執行用來到達具有以資 -入’以致於能夠使該方法重複。 貝 特第：圖係依據本發明實施例之視訊顯示系統700 ;其中， «不系統包括一分頁記憶體7〇2、—記憶體控制器、7〇8、 17 1230013 一 2D請求器704、一 3D請求器716、一 PCI/AGP請求器718、 一 FIFO儲存裝置710、一解封用之資料處理單元712以及一顯 示介面714。 該記憶體702是由複數個頁次所組成且可以是SDR、 〇DR、SRAM或DRAM中的其中一種記憶體；該2D請求器704 係連接到該記憶體控制器708 ;該記憶體控制器708係提供時 脈訊號752、控制訊號754以及位址訊號756到該記憶體702 ; 而連接到該記憶體控制器708為該2D請求器704、該3D請求 器716或該PCI/AGP請求器718，以及該FIFO儲存裝置710 ; 該解封用之資料處理單元712係連接到該FIFO儲存裝置71〇 · 之輸出端，並連接至該顯示介面714，其中該顯示介面714係 連接該該顯示裝置706。 该2D請求器704為了能夠請求該顯示裝置7〇6提供一二 維的影像時，將會命令該記憶體控制器708存取該頁次記憶體 · 702，以致於能夠使色彩資料被輸入該FIFO儲存裝置71〇中； 在回應該請求方面，該記憶體702將提供Y、Cb與Cr資料經 ， 由資料匯流排758傳送到該記憶體控制器708，其中，該γ、

Cb與Cr資料係即將被引導至該fifo 710之資料；然後，在 FIFO 710之資料將由解封用之資料處理單元712連續地讀出， 首先，該解封用之資料處理單元712將會解封多組的像素對；鲁 接著’處理該資訊並傳送至該顯示介面714 ;該顯示介面7 j 4 包含任何必要的特殊硬體或軟體以顯示該顯示裝置7〇6 _個影 像。 / 在上述依據本發明的實施例中，該顯示系統包括與兮 2D請求器704具有類似操作方法之該3D請求器716，而該顯 示系統700可選擇性地包括該PCI/AGP請求單元718，可經由 該PCI/AGP匯流排728與該CPU晶片組720溝通，其中，古亥 CPU晶片組720可提供該顯示請求至該顯示系統7〇〇。 18 1230013 本發明雖已以車交佳實施例揭露如上，但其並非用以限制本發明；因 此，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍内，當可做些許之 更動與潤飾。例如，該顯示系統500與700以及該方法600可被修改以擷 取大於或小於8個項次的γ資料，且該對應的Cb與Cr資料也將會被適當 地擷取與操作；因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者 為準。 【圖式簡單說明】 為讓本發明之上述目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文 特舉較佳貫施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。 圖1A係顯示先前技術中依據4:4:4格式之Y、Cb與Cr樣 _ 本之說明圖； 圖1B係為一描述YCbCr以4:4:4格式之一位元型（bit-wise) 格式之表格； 圖2A係顯示先前技術中依據4:2:2格式之γ、Cb與Cr樣 · 本之說明圖； 圖2B係為—描述YCbCr以4:2:2格式之一位元型（bit-wise) 格式之表格； 圖3八係_示先前技術中依據4:1:1格式之Y、Cb與（^樣 本之說明圖； _ 圖3B係為—描述YCbCr以4:1:1格式之一位元型（bit-wise) 格式之表格； 圖4A係顯示先前技術中依據4:2:0格式之Y、Cb與Cr樣 本之說明圖； 圖4B係為一描述YCbCr以4:2:0格式之一位元型（bit-wise) 格式之表格； 、圖5係^來描述從分頁記憶體中擷取該4:2:〇格式之γ、

Cb 乂及Cr =貝料的方法以及將該擷取出的資料載入移位暫存器 之區塊圖， 19 1230013 圖6係依據本發明實施例中表示從分頁記憶體中擷取該 4:2:0格式之Y、Cb以及Cr資料的方法以及將該擷取出的資料 載入移位暫存器之流程圖；以及 圖7係依據本發明實施例之視訊顯示系統區塊圖。 符號說明 100〜4:4:4格式之YCbCr樣本；200〜4:2:2格式之YCbCr 樣本，300〜4:1:1格式之YCbCr樣本；400〜4:2:0格式之YCbCr 樣本；102“、202”、302”、402心.、406以〜像素樣本；1〇4、204、 304、404、504〜圖例；150〜4:4:4格式之表格；250〜4:2:2格式 _ 之表格；350〜4··1:1格式之表格；450〜4:2:0格式之表格； 152-158、252- 258、352- 358、410- 416〜像素值；164- 170、 264-270、360-266、458-464 〜Υ 值；176-182、276、280、368、 470〜Cb 值；Cr 值，188-194、282、284、370、474〜Cr 值； ' 502〜FIFO ; 504〜記憶體；506〜第一頁次；508〜第二頁次；510〜 第三頁次；512w，z〜暫存器Π14〜視訊像素流；600〜顯示像素方 法；700〜視訊顯示系統；7〇2〜分頁記憶體；708〜記憶體控制器； 704〜2D請求器；716〜3D請求器；718〜PCI/AGP請求器；710〜 儲存裝置；712〜解封用之資料處理單元；714〜顯示介面；752〜 馨 時脈訊號；754〜控制訊號；756〜位址訊號；758〜資料匯流排；

710〜儲存裝置；706〜顯示裝置；728〜PCI/AGP匯流排；720〜CPU 晶片組。 20

Claims (1)

1. pw I 修正本 ^~Ms92131501 93 年 12 月 03 日 拾、申請專利範圍： —種用以擷取4:2:0格式之色差信號（YCbCr)平 面視訊資料的方法，包括： 存取一分頁記憶體之-第-頁次，以擷^個像素之亮度 訊號（Y)資料，並將擷取出之¥資料儲存至一移位 暫存器； 存取該分頁記憶體之-第二頁次，以鄉該M個像素之藍

   色刀里（Cb)育料，並將擷取出之cb資料儲存至該 移位暫存器； 存取該分頁記憶體之-第三頁次，㈣取M個像素之紅色 分量（Cr)資料’並將擷取出之Cr資料儲存至該移 位暫存器；以及 從該移位暫存器中擷取由該Y、Cb與Cr資料所組成之M 個像素，其中，被儲存於該移位暫存器之該γ、⑶與

   Cr資料係作為平面視訊之資料組。 …2. Μ請專利範圍第！項所述之方法，其t該移位暫存 益係為一先進先出（FIF〇)之裝置。 .如申請專利範圍第工項所述之方法，更包括使用t 移位暫存器擷取出之該γ、cbi u /、Lr貝枓，以將M個像素遷 在一視訊顯示裝置。 4.如申請專利範圍第！項所述之方法，其中每一個存取 的步驟包括關閉該記憶體之-頁次並打開另—頁次。 21

   5.如申請專利範圍第1項所述之方法， 其中該移位暫存器係用以 以及 、 儲存夕組對應像素袼式之資料； 其中該多組資料包括兩項的 料。 Y資料、一 Cb資料與一 c^資 6 · 一種視訊顯示系統， 用以顯示4 : 2 : 〇袼式之色差信 號（YCbCr)視訊資料，包括： 一具有複數個頁次的記憶體， 體用以儲存包含亮度訊號（Y)、 藍色分量（Cb)與紅色分量（c〇之視訊資料，其中 該Y、cb與cr資料料別地儲存在該頁次記憶體中

   之不同頁次中； 記憶體控制器’用以存取並擷取儲存於不同頁次之該 Y、Cb與Cr資料； 一先進先出 First In First Out FIF0)儲存裝置， 用以儲存對應M個像素之格式之γ、cb與以資料，其中該Y、Cb與Cr資料係為平面視訊之資料，且該 Μ值係為大於一之整數值；

   顯示請求單元，用以產生該記憶體控制器之顯示請求， 以存取該頁次記憶體之一頁次、擷取對應μ個像素之 Y Cb與Cr資料，並將擷取出之該γ、cb與資料 儲存至該移位暫存器中；以及 22 年 η :：：； 一視訊處理器，用以由該FIF。之儲存裝置中以像素流的 形式擷取對應Μ個像素之Y、Cb與Cr資料，其中， 違Y、Cb與Cr資料係被儲存在FIFO儲存裝置中， 以使該像素流容易被取出。 1 ·如申請專利範圍第6項所述之視訊顯示系統，其中該 FIFO儲存裝置係為一移位暫存器。 8 ·如申請專利範圍第6項所述之視訊顯示系統，其中透 過遠^憶體控制器進行存取包括關閉該記憶體之一頁次並打 開另一頁次；以及 其中該記憶體控制器將更進一步地執行一分散頁次之間的 存取，以擷取每一個γ、Cb與cr資料。 9 ·如申清專利範圍第6項所述之視訊顯示系統，其中該 記憶體控制器包括一連接到該記憶體之資料匯流排，用以作為 由該分頁記憶體中擷取該Y、Cb與Cr資料之通道。 1◦•如申請專利範圍第6項所述之視訊顯示系統，其中該 顯不請求單元係為一二維之顯示請求單元，用以產生二維顯示 之請求。 工1·如申請專利範圍第6項所述之視訊顯示系統，其中該 顯示晴求單元係為一三維之顯示請求單元，用以產生三維顯示 之請求。 23 12.如申請專利範圍第6項所述之視訊顯示系統，其中該 ”、、貝示明求單元為一匯流排式的請求單元，用以1馬接一用以送出 顯示請求之中央處理器（CPU)。 1 3 ·如申請專利範圍第12項所述之視訊顯示系統，其中 該CPU至少包括一晶片組。 14·如申請專利範圍第12項所述之視訊顯示系統，其中 該匯流排式的請求單元係透過一週邊裝置互連匯流排 (p ipheral component interconnectf Pci)i%該 CPU _禺接0 15. 如申請專利範圍第12項所述之視訊顯示系統，其中 該視訊處理器將進-步地解封㈣取出之γ、⑶與Cr資料。 該視訊處理 上之顯示。 16. 如申請專利範圍第12項所述之視訊顯示系統，其中 包括—顯示介面，用以助於該的個像素在顯示器 17· 一種視訊顯示系統’用以顯示4:2:。格式之色差信 號（YCbCr )平面視訊資料，包括： 第诸存破置，用以將視訊資料儲存在不同的頁次中，其 中忒不同的頁次係包含亮度訊號⑴、藍色分量( 或紅色分量（Cr)資料； 用以儲存作為平面視訊資料之該γ、 第>一^儲存裝置， Cb與 應Μ個像素 C r資料，農φ ” r 違Y、Cb與Cr資料係對 24 之格式，且該Μ係為大於一之整數值； 波置用以控制該第-儲存裝置，以存取並擷取在該不同 頁次之Y、Cb與Cr資料； 一裝置用以將資料輸入該第二儲存裝置中； 一震置用以提供-顯示請求至該控難置與該輸入裝置， 以存取並擷取在該不同頁次之γ、（：1^與cr資料，並 將該資料儲存至該第二儲存裝置；以及 一裝置用以由該第二儲存裝置中以像素流的形式擷取出該 Μ個像素資料，其中，對應於該M個像素資料中之該 Y、Cb與Cr資料係被儲存在該第二儲存裝置中，用 以作為平面視訊資料。 I8·如申請專利範圍第17項所述之視訊顯示系統，其中 該第一儲存裝置係為一移位暫存器。 I9·如申請專利範圍第17項所述之視訊顯示系統，其中 该第一儲存裝置係為一先進先出（FIF〇)i裝置。 20·如申請專利範圍第項所述之視訊顯示系統，其中 該控制裝置更包括用以關閉一開啟之頁次並開啟一閉合之頁 次。 21·如申請專利範圍第17項所述之視訊顯示系統，其中 該控制裝置包括用以將位於該第一儲存裝置之γ、cb與Cr資 料傳送至該控制裝置。

   22 .如申請專利範圍第17項所述之視訊顯示系統，其中 用以提供顯示請求之該裝置包括用以提供二維顯示請求:裝 置0 23·如申請專利範圍第17項所述之視訊顯示系統，其中 用以挺供顯示諸灰夕兮壯 只丁明來之5亥裝置包括用以提供三維顯示請求之裴 2 4 ·如申請專利範圍第 用以提供該顯示請求之裝置 用以提供顯示請求。 1 7項所述之視訊顯示系統，其中 係耦接一處理裝置，該處理裝置係

   25· —種記憶體控制器，用以擷取4:2㈧格式之色差俨 YCbCr)平面視訊資料，包括： 一裝置用以存取記憶體中 M個像素之亮度訊號 量（Cb)資料，其中 一頁次資料，該頁次包含對應於 (Y)、紅色分量（Cr)或藍色分 該Μ值係為大於一之整數值； 扁置用以k忒圯憶體之頁次中擷取該μ個像素； 裝置用以將該Μ個像素儲存至_移位暫存器；以及 裝置用以從該移位暫存器中， 逆、，、貝之像素資料型態擷 取對應Μ個像素之該γ、 一 Lr貝枓，其中，被儲 存於該移位暫存器之該γ、 視訊之資料組。 Cb與Cr資料係作為平面

   26 26·如申請專利範圍第 _ _ y ± 固弟25項所述之記憶體控制器，其中 该移=暫存器係為-先進W。）之裝置。 每一個，@專利範圍第2 5項所述之記憶體控制器，其中 〃 Cr負料係從該記憶體中之不同頁次中被擷 取出。 I如申請專利範圍第“項所述之記憶體控制器，豆中 暫存H係心儲存對應於像素對之資料組；以及 -中6亥貝料組包括兩個項次的γ資料、—⑶資料與一以 資料。 次29· 一種圖形控制器’用以存取一在不同頁次中儲存視訊 資料之記憶體，其中該不同頁次含有亮度訊號⑴、藍色分量 :cb)或紅色分量（cr)資料，以及用以聯繫可顯示4:2:。 ‘式之色差#號（Ycbcr)平面視訊資料之顯示裝置，該圖形 控制裝置包括： 回 裝置用以控制該記憶體存取並從記憶體之不同頁次中擷 取Y、Cb與Cr資料，以回應在該顯示裝置顯示影像 之睛求， 一儲存裝置用以儲存對應M個像素之Y、Cb與Cr資料， 其中該Y、cb與Cr資料係為平面視訊資料組，而該 Μ為大於一之整數值； 一裝置用以輸入從該記憶體中擷取之資料至該餘存带置 27

   以及 波置用以解封在該儲存裝置之資料，以作為在一顯示裝 置之顯示。 3〇·如申請專利範圍第2 9項所述之圖形控制器，其中該 儲存裝置為一 FIFO之儲存裝置。 3 1 ·如申請專利範圍第2 9項所述之圖形控制器，其中該 儲存破置係為一移位暫存器。 3 2 ·如申請專利範圍第2 9項所述之圖形控制器，其中該 0 接收之請求係為一 2 D之請求。 3 3 ·如申睛專利範圍第2 9項所述之圖形控制器，其中該 接收之請求係為一 3D之請求。 3 4 ·如申睛專利範圍第2 9項所述之圖形控制器，其中該 _ 接收之請求係由一 PCl/AGp裝置之請求。 種圖形控制器，用以存取一在不同頁次中儲存視訊 資料之記憶體，其中該不同頁次含有亮度訊號⑴、藍色分4 Φ (cb)或紅色分量（Cr)資料、用以存取一儲存對應則固像素 之Y、Cb與Cr資料之先進先出（First In First〇ut ; FIFO)儲存裝置，以及用以聯繫可顯示4 ·· 2 ·· 〇袼式之色差信 號（YCbCr)平面視訊資料之顯示裝置，該圖形控制裝置包括： 袁置用以控制該記憶體存取並從記憶體之不同頁次中擷 取Y、Cb與Cr資料，以回應在該顯示裝置顯示影像 . 28 之請求； 一裝置用以輸入從該記憶體中擷取之資料至該FIFO儲存 裝置，以及 一裝置用以解封在該儲存裝置之資料，以作為在一顯示裝 置之顯示。

   29 fia雙㈣j於年7月4案_ 相和——- 一 092131501 93年9月21曰 修正頁 4021?〇 4021?1 4021?2 4021?3 4021?4 49^c 314 -~^^^^^-^- 4〇2314,〇 402314,1402314,2 402314,3 402314,4 4022,〇 4022，i 4022,2 4022,3 4022,4 4〇6jf

   2

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   -®-# 315 ―®— —®- —®~ —®--®— —®-®— 3 —®— —®— —®— —®-®— —#-®— 〇 〇 〇 〇 316 —®— —®— —®— —®-®— —©-®— 4 —®— —©- —®— —®-@— —©-©— 〇 〇 〇 〇 317 —®— —®- -®— —®-®— —@-@— 〇 -Cb，Cr樣本 400 -Y樣本 第4A圖