TWI783625B - 用於圖框率控制的晶片組與相關的影像處理方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露了一種晶片組，包含一第一圖框率控制晶片及一第二圖框率控制晶片。該第一圖框率控制晶片用以接收一輸入影像資料的第一部分，並對該輸入影像資料的第一部分進行運動補償操作以產生一輸出影像資料的第一部分，其中該輸出影像資料的圖框率高於或等於該輸入影像資料的圖框率；該第二圖框率控制晶片用以接收該輸入影像資料的第二部分，並對該輸入影像資料的第二部分進行運動補償操作以產生該輸出影像資料的第二部分，其中該輸出影像資料的第一部分以及該輸出影像資料的第二部分係組成完整的該輸出影像資料，以供在一顯示面板上顯示。

Description

用於圖框率控制的晶片組與相關的影像處理方法
本發明係有關於圖框率控制晶片。
運動估計與運動補償(motion estimation and motion compensation，MEMC)是一種常用於圖框率控制的方法，特別是用於圖框率增加時用於產生內插圖框之用。在圖框率控制晶片中，會設置相關的記憶體以暫存相關的影像資料，而記憶體的大小則是會考慮到所處理之影像資料之像素率(pixel rate)或是圖框解析度來決定。然而，由於顯示產品的多樣化，對應到不同產品的圖框率控制晶片所需要的記憶體大小也不相同，舉例來說，若是多個顯示產品的規格分別包含了8k*4k*60Hz(亦即，解析度為7680*4320，圖框更新率為60Hz)以及8k*4k*120Hz(亦即，解析度為7680*4320，圖框更新率為120Hz)，則由於兩種規格的像素率分別約為每秒2.38*10^9個像素以及每秒4.75*10^9個像素，故圖框率控制晶片內部的記憶體及處理電路的也會具有不同的設計。因此，若是要針對每一個顯示產品都設計專屬的圖框率控制晶片，則會大幅增加設計成本。
因此，本發明的目的之一在於提出一種可以結合多個圖框率控制晶 片以作為符合另一種規格之圖框率控制晶片組的方法，以降低圖框率控制晶片的設計成本來解決先前技術中所述的問題。
在本發明的一個實施例中，揭露了一種晶片組，其包含有一第一圖框率控制晶片以及一第二圖框率控制晶片。該第一圖框率控制晶片用以接收一輸入影像資料的第一部分，並對該輸入影像資料的第一部分進行運動補償操作以產生一輸出影像資料的第一部分，其中該輸出影像資料的圖框率高於或等於該輸入影像資料的圖框率；該第二圖框率控制晶片用以接收該輸入影像資料的第二部分，並對該輸入影像資料的第二部分進行運動補償操作以產生該輸出影像資料的第二部分，其中該輸出影像資料的第一部分以及該輸出影像資料的第二部分係組成完整的該輸出影像資料，以供在一顯示面板上顯示。
在本發明的另一個實施例中，揭露了一種影像處理方法，其包含有以下步驟：透過一第一圖框率控制晶片接收一輸入影像資料的第一部分，並對該輸入影像資料的第一部分進行運動補償操作以產生一輸出影像資料的第一部分，其中該輸出影像資料的圖框率高於或等於該輸入影像資料的圖框率；透過一第二圖框率控制晶片接收該輸入影像資料的第二部分，並對該輸入影像資料的第二部分進行運動補償操作以產生該輸出影像資料的第二部分；以及將該輸出影像資料的第一部分以及該輸出影像資料的第二部分係組成完整的該輸出影像資料，以供在一顯示面板上顯示。
100:晶片組
102,104:介面電路
110:圖框率控制晶片
112:影像分割電路
113:多工器
114:記憶體
115:運動估計電路
116:運動資訊分割電路
117:多工器
118:運動補償電路
120:圖框率控制晶片
122:影像分割電路
123:多工器
124:記憶體
125:運動估計電路
126:運動資訊分割電路
127:多工器
128:運動補償電路
200:圖框
B_A1,B_B1,B_I1,B_A2,B_B2,B_I2:區塊
Vin:輸入影像資料
Vin1:輸入影像資料的第一部分
Vin2:輸入影像資料的第二部分
MER:運動資訊
MER1:運動資訊的第一部分
MER1:運動資訊的第二部分
FA1:第一參考圖框的第一部分
FB1:第二參考圖框的第一部分
FA2:第一參考圖框的第二部分
FB2:第二參考圖框的第二部分
Vout1,Vout2:輸出影像資料
第1圖為根據本發明一實施例之晶片組的示意圖。
第2圖為根據本發明一實施例之影像分割電路將圖框分割為第一部分與第二部分的示意圖。
第3圖為產生內插圖框的第一部分的示意圖。
第4圖為產生內插圖框的第二部分的示意圖。
第1圖為根據本發明一實施例之晶片組100的示意圖。如第1圖所示，晶片組100包含了兩個圖框率控制晶片110、120，其中圖框率控制晶片110包含了一影像分割電路112、一多工器113、一記憶體114、一運動估計電路115、一運動資訊分割電路116、一多工器117以及一運動補償電路118，圖框率控制晶片120包含了一影像分割電路122、一多工器123、一記憶體124、一運動估計電路125、一運動資訊分割電路126、一多工器127以及一運動補償電路128，且圖框率控制晶片110、120透過介面電路102、104彼此連接。在本實施例中，介面電路102、104可以包含任何可供圖框率控制晶片110、120之資料傳遞的元件，例如傳輸線、電路板上的接點/接腳、...等等；晶片組100係可以設置在任何需要進行影像圖框率轉換的電子裝置中，例如行動電話、平板電腦、電視、顯示器、筆記型電腦、電視機上盒...等等。
在本實施例中，圖框率控制晶片110、120中的每一者可以單獨地來使用，以供使用於具有一第一顯示規格的電子裝置，舉例來說，圖框率控制晶片110可以單獨地被應用在顯示規格為8k*4k*60Hz之電子裝置中，以將輸入影像資料Vin進行圖框率轉換以產生輸出影像資料Vout1。圖框率控制晶片110、120也可以作為晶片組100來一起使用，以供使用於具有一第二顯示規格的電子裝置，舉例來說，晶片組100可以被應用在顯示規格為8k*4k*120Hz之電子裝置中， 以將輸入影像資料Vin進行圖框率轉換以產生輸出影像資料Vout1、Vout2。換句話說，如第1圖所示，當設計者需要同時設計用於具有第一顯示規格之電子裝置以及具有第二顯示規格之電子裝置的圖框率控制晶片時，設計者在硬體設計上可以只需要考慮到符合第一顯示規格之單一個圖框率控制晶片110即可，而若是需要應用到具有第二顯示規格之電子裝置時，只要將兩個圖框率控制晶片組合使用便可以達到其效果，因此可以大幅降低設計成本。
在本實施例中，圖框率控制晶片110、120具有相同的硬體架構，然而，在本發明之其他實施例中，圖框率控制晶片110、120的硬體架構可以不需要完全相同，亦即圖框率控制晶片110可以單獨被用在第一顯示規格的電子裝置、圖框率控制晶片120可以單獨被用在第三顯示規格的電子裝置、而包含圖框率控制晶片110、120之晶片組100可以單獨被用在第二顯示規格的電子裝置。
具體來說，在晶片組100的操作中，圖框率控制晶片110中的影像分割電路112接收輸入影像資料Vin，並將輸入影像資料Vin分割為兩個部分。舉例來說，輸入影像資料Vin包含了多個圖框的資料，而第2圖繪示了一圖框200的示意圖，其中圖框200包含了多個像素的像素值，例如7680*4320個像素值。如第2圖所示，影像分割電路112可以將圖框200分割為一第一部分以及一第二部分，其中第一部分包含了圖框200之左側區域，且第二部分包含了圖框200之右側區域。在本實施例中，為了方便後續關於運動估計電路115的操作，第一部分除了包含圖框200之左側的3840*4320個像素之外，另外包含了圖框200中心點往右之一部分區域的像素，例如，第一部分可以包含了4800*4320個像素；同理，第二部分除了包含圖框200之右側的3840*4320個像素之外，另外包含了圖框200中心點往左之一部分區域的像素，例如，第二部分也可以包含了4800*4320個像素。
需注意的是，第2圖所示的圖框200、第一部分及第二部分僅是作為範例說明，而非是本發明的限制。在其他的實施例中，圖框200可以具有不同的解析度，且只要第一部分與第二部分包含了圖框200的所有像素值，且第一部分與第二部分有部分重疊的區域，相關設計上的變化均應隸屬於本發明的範疇。
影像分割電路112會依序將輸入影像資料Vin中的每一個圖框進行分割，以產生一第一影像資料Vin1以及一第二影像資料Vin2，其中第一影像資料Vin1可以是第2圖所示的第一部分，而第二影像資料Vin2可以是第2圖所示的第二部分。第一影像資料Vin1係直接被傳送至多工器113，而多工器113則被控制以將第一影像資料Vin1傳送至記憶體114並進行儲存；而第二影像資料Vin2則是透過介面電路102被傳送至圖框率控制晶片120，而多工器123則被控制以將第二影像資料Vin2傳送至記憶體124並進行儲存。
在本實施例中，圖框率控制晶片110係作為主裝置，而圖框率控制晶片120則作為從裝置，而考量到運動估計操作在運算上的一致性，圖框率控制晶片110中的運動估計電路115會對輸入影像資料Vin進行運動估計，以決定出每一個圖框的運動資訊MER，以供圖框率控制晶片110、120使用。在本實施例中，運動資訊MER主要包含了運動向量(motion vector)，而由於運動估計電路115的操作已為本領域具有通常知識者所熟知，例如採用區塊匹配演算法來產生運動向量，故相關細節在此不贅述。
接著，運動資訊分割電路116將運動資訊MER分為兩個部分以產生運動資訊的第一部分MER1以及運動資訊的第二部分MER2，其中運動資訊的第一 部分MER1可視為對應到第2圖所示之圖框200的第一部分，亦即運動資訊的第一部分MER1包含了第2圖所示之第一部分內區塊的運動向量；而運動資訊的第二部分MER2可視為對應到第2圖所示之圖框200的第二部分，亦即運動資訊的第二部分MER2包含了第2圖所示之第二部分內區塊的運動向量。運動資訊的第一部分MER1被傳送至多工器117，而多工器117被控制以將運動資訊的第一部分傳送至運動補償電路118；此外，運動資訊的第二部分MER2透過介面電路104被傳送至圖框率控制晶片120內的多工器127，而多工器127被控制以將運動資訊的第二部分MER2傳送至運動補償電路128。
在運動補償電路118的操作中，運動補償電路118自記憶體114讀取一第一參考圖框的第一部分FA1以及一第二參考圖框的第一部分FB1，其中第一參考圖框的第一部分FA1可以對應到第2圖所示之第一部分，而第二參考圖框的第一部分FB1亦可對應到第2圖所示之第一部分。參考第3圖，運動補償電路118係用來根據第一參考圖框的第一部分FA1以及第二參考圖框的第一部分FB1來產生內插圖框的第一部分，舉例來說，運動補償電路118可以參考第一參考圖框的第一部分FA1中的區塊B_A1及相關運動向量、第二參考圖框的第一部分FB1中的區塊B_B1及相關的運動向量，以決定出內插圖框的第一部分的區塊B_I1的位置及其像素值。需注意的是，由於運動補償電路118中關於內插圖框的計算方式已為本領域具有通常知識者所熟知，且本發明的重點並不在於運動補償的演算法，故相關細節不再贅述。
類似地，在運動補償電路128的操作中，運動補償電路118自記憶體114讀取一第一參考圖框的第二部分FA2以及第二參考圖框的第二部分FB2，其中第一參考圖框的第二部分FA2可以對應到第2圖所示之第二部分，而第二參考圖 框的第二部分FB2亦可對應到第2圖所示之第二部分。參考第4圖，運動補償電路128係用來根據第一參考圖框的第二部分FA2以及第二參考圖框的第二部分FB2來產生內插圖框的第二部分，舉例來說，運動補償電路128可以參考第一參考圖框的第二部分FA2中的區塊B_A2及相關運動向量、第二參考圖框的第二部分FB2中的區塊B_B2及相關的運動向量，以決定出內插圖框的第二部分的區塊B_I2的位置及其像素值。
最後，圖框率控制晶片110中的運動補償電路118輸出包含內插圖框之多個圖框的第一部分(例如，僅包含圖框左側之4800*4320個像素值、或是僅包含圖框左側之3840*4320個像素值)以作為輸出影像資料Vout1，而圖框率控制晶片120中的運動補償電路128輸出包含內插圖框之多個圖框的第二部分(例如，僅包含圖框右側之4800*4320個像素值、或是僅包含圖框右側之3840*4320個像素值)以作為輸出影像資料Vout2，而輸出影像資料Vout1、Vout2會被輸入至後端的處理電路進行組合處理，以供在顯示面板上顯示。
如以上實施例所述，由於圖框率控制晶片110以及圖框率控制晶片120分別負責處理一部分的圖框，因此，記憶體114、124可以不需要設計的太大，以降低單一個圖框率控制晶片110、120的製造成本。
需注意的是，由於圖框率控制晶片110是作為主裝置，而圖框率控制晶片120是作為從裝置，故圖框率控制晶片120中的影像分割電路122、運動估計電路125及運動資訊分割電路126可以關閉而不需要進行操作，以節省圖框率控制晶片120的電力消耗。
在第1圖所示的實施例中，輸出影像資料Vin是透過圖框率控制晶片110中的影像分割電路112進行分割後，以產生輸入影像資料的第一部分Vin1以及輸入影像資料的第二部分Vin2，以分別供圖框率控制晶片110、120使用，然而，本發明並不以此為限。在本發明的其他實施例中，輸出影像資料Vin可以同時輸入至圖框率控制晶片110、120，而圖框率控制晶片110中的影像分割電路112擷取輸入影像資料的第一部分Vin1後傳送至記憶體114並儲存在其中，且圖框率控制晶片120中的影像分割電路122擷取輸入影像資料的第一部分Vin2後傳送至記憶體124並儲存在其中，這些設計上的變化應隸屬於本發明的範疇。
在第1圖所示的實施例中，每一個圖框的運動資訊是全部由圖框率控制晶片110中的運動估計電路115來產生，而運動資訊的第一部分MER1給運動補償電路118使用，且運動資訊的第二部分MER2則傳送給圖框率控制晶片120的運動補償電路118使用，然而，本發明並不以此為限。在本發明的其他實施例中，圖框率控制晶片120中的運動估計電路125亦可用來產生運動資訊。換句話說，圖框率控制晶片110中的運動估計電路115可以對輸入影像資料Vin進行運動估計以產生運動資訊的第一部分MER1，而圖框率控制晶片120中的運動估計電路125可以對輸入影像資料Vin進行運動估計以產生運動資訊的第二部分MER2，這些設計上的變化應隸屬於本發明的範疇。
簡要歸納本發明，在本發明中，透過將原本可以單獨用於具有第一顯示規格之圖框率控制晶片110、120組合為一個晶片組，以供具有第二顯示規格的電子裝置使用，可以在僅需要設計一個晶片之硬體架構的情形下同時應用至兩種或多種不同顯示規格的電子產品，以大幅降低設計成本。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100:晶片組
102,104:介面電路
110:圖框率控制晶片
112:影像分割電路
113:多工器
114:記憶體
115:運動估計電路
116:運動資訊分割電路
117:多工器
118:運動補償電路
120:圖框率控制晶片
122:影像分割電路
123:多工器
124:記憶體
125:運動估計電路
126:運動資訊分割電路
127:多工器
128:運動補償電路
Vin:輸入影像資料
Vin1:輸入影像資料的第一部分
Vin2:輸入影像資料的第二部分
MER:運動資訊
MER1:運動資訊的第一部分
MER1:運動資訊的第二部分
FA1:第一參考圖框的第一部分
FB1:第二參考圖框的第一部分
FA2:第一參考圖框的第二部分
FB2:第二參考圖框的第二部分
Vout1,Vout2:輸出影像資料

Claims (9)

  1. 一種用於圖框率控制的晶片組，包含有：一第一圖框率控制晶片，用以接收一輸入影像資料的第一部分，並對該輸入影像資料的第一部分進行運動補償操作以產生一輸出影像資料的第一部分，其中該輸出影像資料的圖框率高於或等於該輸入影像資料的圖框率；以及一第二圖框率控制晶片，用以接收該輸入影像資料的第二部分，並對該輸入影像資料的第二部分進行運動補償操作以產生該輸出影像資料的第二部分；其中該輸出影像資料的第一部分以及該輸出影像資料的第二部分係組成完整的該輸出影像資料，以供在一顯示面板上顯示；其中該輸入影像資料包含了多個圖框，該輸入影像資料的第一部分包含了每一個圖框的第一部分，且該輸入影像資料的第二部分包含了每一個圖框的第二部分；以及針對每一個圖框，該圖框的第一部分與該圖框的第二部分包含了該圖框的所有像素值，且該圖框的第一部分與該圖框的第二部分有包含部分重疊的像素值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之晶片組，其中該輸出影像資料包含了該多個圖框以及多個內插圖框，該輸出影像資料的第一部分包含了每一個圖框及每一個內插圖框的第一部分，且該輸出影像資料的第二部分包含了每一個圖框及每一個內插圖框的第二部分；以及針對每一個內插圖框，該內插圖框的第一部分與該內插圖框的第二部分包含了該內插圖框的所有像素值。
  3. 一種用於圖框率控制的晶片組，包含有：一第一圖框率控制晶片，用以接收一輸入影像資料的第一部分，並對該輸入影像資料的第一部分進行運動補償操作以產生一輸出影像資料的第一部分，其中該輸出影像資料的圖框率高於或等於該輸入影像資料的圖框率；以及一第二圖框率控制晶片，用以接收該輸入影像資料的第二部分，並對該輸入影像資料的第二部分進行運動補償操作以產生該輸出影像資料的第二部分；其中該輸出影像資料的第一部分以及該輸出影像資料的第二部分係組成完整的該輸出影像資料，以供在一顯示面板上顯示；其中該第一圖框率控制晶片接收該輸入影像資料，並將該輸入影像資料分割為該輸入影像資料的第一部分以及該輸入影像資料的第二部分，其中該輸入影像資料的第一部分係儲存在該第一圖框率控制晶片中的一記憶體，而該輸入影像資料的第二部分則傳送至該第二圖框率控制晶片。
  4. 一種用於圖框率控制的晶片組，包含有：一第一圖框率控制晶片，用以接收一輸入影像資料的第一部分，並對該輸入影像資料的第一部分進行運動補償操作以產生一輸出影像資料的第一部分，其中該輸出影像資料的圖框率高於或等於該輸入影像資料的圖框率；以及一第二圖框率控制晶片，用以接收該輸入影像資料的第二部分，並對該輸入影像資料的第二部分進行運動補償操作以產生該輸出影像資料的第二部分； 其中該輸出影像資料的第一部分以及該輸出影像資料的第二部分係組成完整的該輸出影像資料，以供在一顯示面板上顯示；其中該第一圖框率控制晶片對該輸入影像資料做運動估計以產生一運動資訊，並根據該運動資訊的第一部分對該輸入影像資料的第一部分進行運動補償操作以產生該輸出影像資料的第一部分；以及該第一圖框率控制晶片將該運動資訊的第二部分傳送至該第二圖框率控制晶片，且該第二圖框率控制晶片對該輸入影像資料的第二部分進行運動補償操作以產生該輸出影像資料的第二部分。
  5. 一種用於圖框率控制的晶片組，包含有：一第一圖框率控制晶片，用以接收一輸入影像資料的第一部分，並對該輸入影像資料的第一部分進行運動補償操作以產生一輸出影像資料的第一部分，其中該輸出影像資料的圖框率高於或等於該輸入影像資料的圖框率；以及一第二圖框率控制晶片，用以接收該輸入影像資料的第二部分，並對該輸入影像資料的第二部分進行運動補償操作以產生該輸出影像資料的第二部分；其中該輸出影像資料的第一部分以及該輸出影像資料的第二部分係組成完整的該輸出影像資料，以供在一顯示面板上顯示；其中該第一圖框率控制晶片包含有：一影像分割電路，用以接收該輸入影像資料，將該輸入影像資料分割為該輸入影像資料的第一部分以及該輸入影像資料的第二部分，並將該輸入影像資料的第二部分傳送至該第二圖框率控制晶片；一記憶體，用以儲存該輸入影像資料的第一部分； 一運動估計電路，用以對該輸入影像資料做運動估計以產生一運動資訊；一運動補償電路，耦接於該記憶體，用以自該記憶體中讀取該輸入影像資料的第一部分，並根據該運動資訊的第一部分以對該輸入影像資料的第一部分進行運動補償操作以產生該輸出影像資料的第一部分。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之晶片組，其中該記憶體不會儲存該輸入影像資料的第二部分。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之晶片組，其中該第一圖框率控制晶片另包含有：一運動資訊分割電路，耦接於該運動估計電路，用以將該運動資訊分割為該運動資訊的第一部分以及該運動資訊的第二部分，並將該運動資訊的第二部分傳送至該第二圖框率控制晶片。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之晶片組，其中該記憶體係為一第一記憶體，該運動補償電路係為一第一運動補償電路，且該第二圖框率控制晶片包含有：一第二記憶體，用以儲存該輸入影像資料的第二部分；以及一第二運動補償電路，用以自該記憶體中讀取該輸入影像資料的第二部分，並根據該運動資訊的第二部分以對該輸入影像資料的第二部分進行運動補償操作以產生該輸出影像資料的第二部分。
  9. 一種影像處理方法，包含有：透過一第一圖框率控制晶片接收一輸入影像資料的第一部分，並對該輸入 影像資料的第一部分進行運動補償操作以產生一輸出影像資料的第一部分，其中該輸出影像資料的圖框率高於或等於該輸入影像資料的圖框率；透過一第二圖框率控制晶片接收該輸入影像資料的第二部分，並對該輸入影像資料的第二部分進行運動補償操作以產生該輸出影像資料的第二部分；以及將該輸出影像資料的第一部分以及該輸出影像資料的第二部分係組成完整的該輸出影像資料，以供在一顯示面板上顯示；其中該輸入影像資料包含了多個圖框，該輸入影像資料的第一部分包含了每一個圖框的第一部分，且該輸入影像資料的第二部分包含了每一個圖框的第二部分；以及針對每一個圖框，該圖框的第一部分與該圖框的第二部分包含了該圖框的所有像素值，且該圖框的第一部分與該圖框的第二部分有包含部分重疊的像素值。
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