專利名稱：存儲數(shù)據(jù)元素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過應(yīng)用帶有突發(fā)訪問能力的存儲器設(shè)備來存儲數(shù)據(jù)元素的方法，該方法包括-將數(shù)據(jù)元素分組成數(shù)據(jù)元素集合的第1排列的第1分組步驟；-將各數(shù)據(jù)元素的第1拷貝寫入存儲器設(shè)備的數(shù)據(jù)單元的第1寫步驟，由此屬于第1排列的集合的第1個集合的這些數(shù)據(jù)元素的第1拷貝被寫入數(shù)據(jù)單元的第1數(shù)據(jù)單元。
本發(fā)明還涉及一種處理裝置，包括用來處理數(shù)據(jù)元素的處理器，和用來存儲數(shù)據(jù)元素并帶有突發(fā)訪問能力的存儲器設(shè)備，該處理裝置被安排成用于通過執(zhí)行下述方法來存儲數(shù)據(jù)元素，該方法包括-將數(shù)據(jù)元素分組成數(shù)據(jù)元素集合的第1排列的第1分組步驟；-將各數(shù)據(jù)元素的第1拷貝寫入存儲器設(shè)備的數(shù)據(jù)單元的第1寫步驟，由此屬于第1排列的集合的第1個集合的這些數(shù)據(jù)元素的第1拷貝被寫入數(shù)據(jù)單元的第1數(shù)據(jù)單元。
隨著視頻處理應(yīng)用的分辨率變高，視頻信號處理器必須在嚴(yán)格界定的時間期間內(nèi)處理大量數(shù)據(jù)。為了得到高存儲帶寬，一些存儲器設(shè)備，例如同步動態(tài)隨機存儲器(SDRAM)，使用了一個重要的特征突發(fā)訪問模式。突發(fā)訪問模式使得通過給出一個讀或?qū)懨罹涂梢栽L問若干連續(xù)數(shù)據(jù)字成為了可能。因為動態(tài)存儲單元的讀取是有破壞性的，所以把存儲器存儲體的一行單元中的內(nèi)容拷貝到一行靜態(tài)存儲器單元-即頁面寄存器。其后，提供對該行靜態(tài)存儲器單元的訪問。相似地，當(dāng)另一行需要被訪問時，首先，該行靜態(tài)存儲器單元中的內(nèi)容必須被拷貝回原始的、被破壞的動態(tài)單元。這些被稱為行激活和分別預(yù)充電(pre-charge)的動作，會消耗寶貴的時間，在此期間存儲器單元的陣列-即存儲體不能被訪問。為了最優(yōu)化存儲器總線的帶寬的使用率，數(shù)據(jù)只應(yīng)該以數(shù)據(jù)突發(fā)的顆粒大小-例如8個字而加以訪問。這些數(shù)據(jù)突發(fā)代表存儲器設(shè)備中只能整體訪問的不重疊的數(shù)據(jù)單元。由于對于數(shù)據(jù)的請求可能只關(guān)注幾個字節(jié)-即數(shù)據(jù)單元比被請求的數(shù)據(jù)塊大，并且對數(shù)據(jù)的請求可能牽扯存儲器設(shè)備中的超過一個數(shù)據(jù)單元，所以傳輸開銷的量就可能會很大。為了最小化該開銷，一個從邏輯地址到物理地址的良好映射就很重要。為了說明這一點，提供下面的例子。一個視頻處理算法處理8×8個像素的二維陣列。這樣的二維陣列代表數(shù)據(jù)塊。如果多個像素的地址被線性映射為物理地址，那么訪問這樣的數(shù)據(jù)塊就會導(dǎo)致7個行被改變。然而，如果這樣的8×8個像素的數(shù)據(jù)塊被保存在存儲器設(shè)備的一個數(shù)據(jù)單元中，則訪問這樣的8×8數(shù)據(jù)塊就不會引起任何行的改變。
從Visual Communications and Image Processing 2000，Proceedings of SPIE-The International Society for OpticalEngineering，Vol.4067，part two，2000年，922-931頁的文章《ArrayAddress Translation for SDRAM-based Video ProcessingApplication》可以知道一種為了減少多維視頻處理應(yīng)用的存儲周期的數(shù)量的存儲地址轉(zhuǎn)換單元。在該文章中描述了一種算法，該算法考慮存儲訪問方式和存儲參數(shù)尋求合適窗口的大小。邏輯陣列-例如視頻幀被劃分成稱為窗口的矩形集合。該窗口大小決定了來自例如視頻幀的像素如何被劃分成若干相關(guān)像素的組。換言之，視頻幀被分解成若干區(qū)域，其中這樣一個區(qū)域的空間大小對應(yīng)于窗口的大小。來自這樣一個區(qū)域的所有像素都屬于相關(guān)像素的一個組。相關(guān)像素的每一組被存儲在存儲器設(shè)備的行中。窗口的寬度對應(yīng)于水平方向上像素的數(shù)量。窗口的高度對應(yīng)于垂直方向上像素的數(shù)量。地址轉(zhuǎn)換意味著為邏輯地址決定物理地址。為了將數(shù)據(jù)元素例如像素存儲到存儲器設(shè)備，為了該數(shù)據(jù)元素的邏輯地址，作為數(shù)據(jù)單元一部分的數(shù)據(jù)元的物理地址必須被計算出來。每一個像素都有邏輯地址。這個地址可以是視頻幀內(nèi)的像素的坐標(biāo)組。如果需要將相關(guān)像素的組存儲到一個數(shù)據(jù)單元，那么這就決定了物理地址的計算與被存儲像素相關(guān)。來自相關(guān)像素組的像素必須被映射為連續(xù)的物理地址。在這篇文章中，提出將視頻數(shù)據(jù)映射到存儲器，它是以分析應(yīng)用軟件為基礎(chǔ)的。
預(yù)測一個不是優(yōu)化的窗口大小的結(jié)果在于它導(dǎo)致不是優(yōu)化的、邏輯到物理地址的映射。效果是相關(guān)的像素組沒有被存儲到一個數(shù)據(jù)單元而是分散到多個數(shù)據(jù)單元。一個訪問這樣的相關(guān)像素組的數(shù)據(jù)塊請求有顯著的數(shù)據(jù)傳輸開銷。該存儲器設(shè)備多次被調(diào)用，而不是執(zhí)行一次突發(fā)訪問。因此，數(shù)據(jù)元素被存儲的方式是極為重要的。
本發(fā)明的目的是提供一種縮減數(shù)據(jù)傳輸開銷的在開頭段落描述的方法。該目的通過進而包含下列步驟的方法實現(xiàn)-將數(shù)據(jù)元素分組成數(shù)據(jù)元素集合的第2排列的第2分組步驟；-將各數(shù)據(jù)元素的第2拷貝寫入存儲器設(shè)備的另外數(shù)據(jù)單元的第2寫步驟，由此屬于第2排列的集合的第1個集合的這些數(shù)據(jù)元素的第2拷貝被寫入該另外的數(shù)據(jù)單元的第2數(shù)據(jù)單元。
本發(fā)明的一個重要方面是數(shù)據(jù)元素的多個拷貝被存儲。這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)有效率地讀取數(shù)據(jù)元素的拷貝。依據(jù)本發(fā)明的該方法的優(yōu)點是用于處理數(shù)據(jù)元素的處理器和用于存儲數(shù)據(jù)元素的存儲器設(shè)備之間的帶寬使用率被降低。盡管為了寫入而在處理器和存儲器設(shè)備之間使用數(shù)據(jù)總線的額外帶寬，但是數(shù)據(jù)總線的總體帶寬使用率卻被降低，這是因為可以以基本上更小的數(shù)據(jù)傳輸開銷來訪問數(shù)據(jù)元素而進行讀取。有幫助的是，第1分組步驟和第2分組步驟分別基于第1拷貝和第2拷貝的后續(xù)讀取。這個可以通過一個例子來解釋。再參看

圖1A。
設(shè)想存在12個數(shù)據(jù)元素[1-12]，它們必須被寫入包含均能存儲3個數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)單元的存儲器設(shè)備。首先這些數(shù)據(jù)被順序地以4個突發(fā)寫入[1，2，3]、[4，5，6]、[7，8，9]和[10，11，12]。該寫入沒有導(dǎo)致任何開銷。接下來，數(shù)據(jù)元素再一次被請求進行進一步的處理，因此它們必須被讀取。假設(shè)該進一步的處理是以一種子采樣(sub-sampled)的方式加以執(zhí)行的4個數(shù)據(jù)元素中的1個被取出。因此，首先數(shù)據(jù)元素{1，5，9}被處理。這意味著包含下列數(shù)據(jù)元素的3元組的數(shù)據(jù)塊需要被訪問[1，2，3]、[4，5，6]和[7，8，9]，導(dǎo)致了3*2＝6個數(shù)據(jù)元素的開銷。接下來，其他數(shù)據(jù)元素被相應(yīng)處理，例如3元組{2，6，10}。這意味著包含下列數(shù)據(jù)元素的3元組的數(shù)據(jù)塊需要被訪問[1，2，3]、[4，5，6]和[10，11，12]導(dǎo)致了3*2＝6個數(shù)據(jù)元素的開銷。所有的數(shù)據(jù)元素都被以子采樣的方式處理導(dǎo)致了4*6＝24的開銷之后，數(shù)據(jù)元素以第2種方式處理，這次以順序的次序不導(dǎo)致任何開銷。全部的開銷是24個數(shù)據(jù)元素。
替代地，使用數(shù)據(jù)元素需要首先用子采樣方式然后以連續(xù)順序的現(xiàn)有技術(shù)來存儲數(shù)據(jù)元素。使用本發(fā)明并且數(shù)據(jù)被兩次寫入導(dǎo)致了12個數(shù)據(jù)元素的寫入開銷。下面的數(shù)據(jù)元素的3元組被存儲到存儲器設(shè)備[1，2，3]、[4，5，6]、[7，8，9]、[10，11，12]和[1，5，9]、[2，6，10]、[3，7，11]、[4，8，12]。不過，讀取這些數(shù)據(jù)元素將不會導(dǎo)致任何開銷。整體的開銷比前面的例子少，即12比24。
在依據(jù)本發(fā)明的該方法的實施方式中，存儲器設(shè)備是同步動態(tài)隨機存儲器。該方法在使用帶有突發(fā)訪問模式特征的存儲器設(shè)備的例子中非常有用。突發(fā)訪問模式使得給出一個讀或?qū)懨罹涂梢栽L問若干連續(xù)數(shù)據(jù)字成為了可能。這樣的存儲器設(shè)備的例子是同步動態(tài)隨機存儲器(SDRAM)設(shè)備。至于對訪問更復(fù)雜的存儲器設(shè)備-例如雙數(shù)據(jù)傳輸率同步動態(tài)隨機存儲器DRAM(DDR SDRAM)或直接Rambus DRAM，該方法也很有幫助。
在依據(jù)本發(fā)明的該方法的實施方式中，該第1排列的集合的第1個集合對應(yīng)于數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)塊。有幫助的是將本方法應(yīng)用到數(shù)據(jù)元素對應(yīng)于可以被邏輯分解為數(shù)據(jù)塊的元素的矩陣的場合。這可以通過一個例子來說明。參看圖2A和圖2B。假設(shè)存在數(shù)據(jù)元素的2維矩陣。這些數(shù)據(jù)元素的多個拷貝被存儲到存儲器設(shè)備一次對應(yīng)于64*1大小的數(shù)據(jù)塊，一次對應(yīng)于16*4大小的數(shù)據(jù)塊。對于寫入這些拷貝而言，以前就需要一個等于2維矩陣數(shù)據(jù)的大小的開銷。然而，16*4的數(shù)據(jù)塊或64*1的數(shù)據(jù)塊的讀取訪問可以是在不消耗開銷的情況下進行的。在該種場合，假設(shè)被請求和被存儲的數(shù)據(jù)之間的重疊為100％。僅當(dāng)存儲的拷貝對應(yīng)于64*1的數(shù)據(jù)塊，16*4的數(shù)據(jù)塊的讀取訪問才會導(dǎo)致4*(64-16)的開銷。再一次假設(shè)重疊是100％。否則開銷還要大得多。
在依據(jù)本發(fā)明的該方法的實施方式中，第1分組步驟基于數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)塊的大小。在Visual Communications and Image Processing2000，Proceedings of SPIE-The International Society forOptical Engineering，Vol.4067，part two，2000年，922-931頁的文章《Array Address Translation for SDRAM-based Video ProcessingApplication》中描述了如何確定邏輯和物理地址之間的最理想的映射。對于計算這一映射，會涉及到若干個參數(shù)。有幫助的是考慮了數(shù)據(jù)塊的期望的讀取請求。這意味著使用一種有關(guān)哪些數(shù)據(jù)元素是同時被需要的現(xiàn)有技術(shù)來定義該映射。因此數(shù)據(jù)塊的大小是用來定義映射的參數(shù)。很清楚的是數(shù)據(jù)元素的分組對應(yīng)于邏輯到物理地址的映射。
在依據(jù)本發(fā)明的該方法的實施方式中，第1分組步驟基于若干對屬于第1排列的集合的第1個集合的那些數(shù)據(jù)元素的第1拷貝的讀取訪問。第1拷貝被讀取的次數(shù)是一個與映射的確定有關(guān)的參數(shù)。這與程序的處理步驟中數(shù)據(jù)塊出現(xiàn)的概率有關(guān)系。一個程序可能有多種類型的操作數(shù)對應(yīng)于數(shù)據(jù)塊的類型。例如，在MPEG的例子中，數(shù)據(jù)塊的集合是V＝{(16×16)，(17×16)，(16×17)，(17×17)，(16×8)，(18×8)，(16×9)，(18×9)，(17×8)，(17×9)，(16×4)，(18×4)，(16×5)，(18×5)}。然而，這些類型并不都是以相同的頻率使用的。出現(xiàn)的概率和從而對存儲器的訪問的請求每種類型都不同。對于MPEG的應(yīng)用，參考畫面通過宏塊的方式寫入存儲器。盡管寫入請求的量相同，但出現(xiàn)的概率與請求的總量有關(guān)。因此，寫入請求出現(xiàn)的概率非常依賴于用來預(yù)測的數(shù)據(jù)請求的量。后者是由下列這些因素決定的，字段的量和幀預(yù)測，畫面組(the Group Of Pictures-GOP)的結(jié)構(gòu)，和B畫面中的前向、后向和雙向預(yù)測的宏塊的量等。如果映射依賴于出現(xiàn)的概率，那么它就是有幫助的。
在依據(jù)本發(fā)明的該方法的實施方式中，數(shù)據(jù)元素對應(yīng)于圖像的各像素的值。大多數(shù)視頻處理算法都基于多維陣列，即數(shù)據(jù)塊和嵌套循環(huán)。應(yīng)用依據(jù)本發(fā)明的該方法對視頻或靜態(tài)圖像處理算法來說大有裨益。在那種情況下，數(shù)據(jù)塊的元素與像素的值相關(guān)。像素的值可以代表亮度或一個顏色分量的值。
在依據(jù)本發(fā)明的該方法的實施方式中，第1分組步驟基于顯示模式是隔行的還是逐行的。該顯示模式是與定義映射有關(guān)的參數(shù)?？紤]定義分組是有好處的。
有幫助的是依照本發(fā)明設(shè)計一個圖像處理裝置。該圖像處理裝置可以支持下列一種或多種圖像處理的類型-視頻壓縮，即編碼或解碼，例如依據(jù)MPEG標(biāo)準(zhǔn)進行；-去隔行，隔行是一種用來交替?zhèn)鬏斊鏀?shù)或偶數(shù)編號的圖像行的通用視頻播放過程。去隔行試圖恢復(fù)全部垂直分辨率，即使奇數(shù)和偶數(shù)行對每個圖像同時可用；上轉(zhuǎn)換(Up-conversion)，根據(jù)一系列原始輸入的圖像，計算出一個較大系列的輸出圖像。輸出圖像在時間上位于兩個原始輸入圖像之間；時間噪聲降低(Temporal noise reduction)。這還涉及到空間處理，導(dǎo)致空間-時間噪聲降低。
處理裝置的修改及其變化可以對應(yīng)于描述的該方法、它的修改和變化。該處理裝置可以包括額外的元件-例如一個用于接收代表圖像的信號的接口單元，一個用于導(dǎo)出被處理圖像的接口單元或一個用于顯示被處理圖像的顯示設(shè)備。
依據(jù)本發(fā)明的該方法以及該處理設(shè)備的這些及其他方面將通過參照后面描述的實施方式和相伴的附圖變得清晰起來而且被解釋清楚。其中，圖1A示意性地表示了將12個數(shù)據(jù)元素存儲到存儲器設(shè)備；圖1B示意性地表示了將30個像素存儲到存儲器設(shè)備；圖2A示意性地表示了將64×1個像素映射到存儲器設(shè)備數(shù)據(jù)單元；圖2B示意性地表示了將16×4個像素映射到存儲器設(shè)備數(shù)據(jù)單元；圖3示意性地表示了存儲器地址轉(zhuǎn)換單元和與該存儲器地址轉(zhuǎn)換單元連接的主要元件；圖4示意性地表示了依據(jù)本發(fā)明的圖像處理裝置的最重要的元件；圖5示意性地表示了被設(shè)計用來執(zhí)行MPEG解碼的處理裝置。
所有附圖中的相應(yīng)參考標(biāo)號意義相同或相似。
圖1A示意性地表示了將12個數(shù)據(jù)元素1-12存儲到存儲器設(shè)備118。存儲器設(shè)備118包括數(shù)據(jù)單元120-125，127。每一個數(shù)據(jù)單元都包括數(shù)據(jù)元126，128-136，用來存儲數(shù)據(jù)元素1-12的拷貝。例如數(shù)據(jù)單元120包括3個數(shù)據(jù)元126，128和130，數(shù)據(jù)單元122包括3個數(shù)據(jù)元132-136。在表1中列出了要被順序地寫入存儲器設(shè)備118的數(shù)據(jù)元素的3元組。3元組的標(biāo)識-即集合102-116也被列出。
表1
圖1B示意性地表示了將30個像素(0，0)-(4，5)存儲到存儲器設(shè)備118。每個像素(0，0)-(4，5)的兩份拷貝被存儲到存儲器設(shè)備118。首先，像素被分組成4×1像素的數(shù)據(jù)塊的排列。像素的拷貝依據(jù)該排列被存儲。接下來，像素被分組成2×2像素的數(shù)據(jù)塊的排列，并且依據(jù)該排列像素的拷貝被順序地存儲。在表2中，列出一些被順序地寫入的像素的集合。還列出了數(shù)據(jù)單元120-124，138和140的標(biāo)識。
表2
圖2A示意性地表示了將64×1個像素映射到存儲器設(shè)備數(shù)據(jù)單元，并且圖2B示意性地表示了將16×4個像素映射到存儲器設(shè)備數(shù)據(jù)單元。假設(shè)一個像素對應(yīng)一個字節(jié)。存儲器設(shè)備201包括64個數(shù)據(jù)單元。每個數(shù)據(jù)單元可以包含64個字節(jié)。存儲器設(shè)備的邏輯大小是這樣的，以致使其能夠保存每個均具有128個像素的32個視頻行中的像素。存儲器設(shè)備包含4個存儲體。對應(yīng)于不同存儲體的數(shù)據(jù)單元用附圖標(biāo)記202-208標(biāo)識出來。為了映射像素，需要認(rèn)識多種選項。最直接的方式是將視頻行的64個連續(xù)像素映射到圖2A所描述的一個數(shù)據(jù)單元。圖2A顯示了64個像素的每個連續(xù)行是如何在存儲體中在水平和垂直方向上交錯的。由于交錯映射，如果像素數(shù)據(jù)被順序讀取或?qū)懭耄瑒t對存儲器的訪問就能夠很好地對4個存儲體連續(xù)地進行尋址。但是，當(dāng)從存儲器設(shè)備請求16×16像素的數(shù)據(jù)塊，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量要多得多。如果數(shù)據(jù)塊在一個數(shù)據(jù)單元中水平放置，那么有64×16個像素被傳輸。如果數(shù)據(jù)塊在水平方向上覆蓋2個數(shù)據(jù)單元，那么傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量為128×16個像素。當(dāng)如圖2B所述一種映射策略被選擇，開銷較少。然而，當(dāng)128×1的數(shù)據(jù)塊被請求時，圖2A提供了一個更好的映射策略。
圖3示意性地表示了存儲器地址轉(zhuǎn)換單元300和與該存儲器地址轉(zhuǎn)換單元300連接的主要元件。處理器316請求存儲器訪問。數(shù)據(jù)元素的拷貝被存儲在存儲器設(shè)備118中。每個由處理器316對存儲器訪問作出的請求都會導(dǎo)致把數(shù)據(jù)從處理器316傳輸324到存儲器設(shè)備118，反之亦然。伴隨每個寫入請求，處理器316向存儲地址轉(zhuǎn)換單元300提供每個數(shù)據(jù)塊326的每個數(shù)據(jù)元素328的邏輯地址320，其必須被寫入該請求。該存儲器地址轉(zhuǎn)換單元300將邏輯地址320轉(zhuǎn)換成一個物理地址或多個物理地址322，323，這取決于是否應(yīng)該寫入多個拷貝。注意并不是所有的情況下，多個拷貝都將被寫入存儲器設(shè)備118。因為寫入之后可能只有一個讀取請求跟隨。該存儲器地址轉(zhuǎn)換單元300將該物理地址提供給存儲器設(shè)備118。存儲器設(shè)備118包括若干數(shù)據(jù)單元330，331。每個數(shù)據(jù)單元330，331包含若干數(shù)據(jù)元332，333。存儲器設(shè)備118包括4個存儲體340-346。
存儲器地址轉(zhuǎn)換單元300包括下列元件-存儲器傳輸開銷計算器306。該存儲器傳輸開銷計算器被設(shè)計為對一組控制參數(shù)計算存儲器傳輸開銷?？刂茀?shù)的第1組與被存儲或被檢索的數(shù)據(jù)塊的特性相關(guān)。數(shù)據(jù)塊的特性例如為垂直大小和水平大小以及訪問一個具有一定大小的數(shù)據(jù)塊的概率。另一方面，就是每個數(shù)據(jù)塊的每個第1數(shù)據(jù)元素的物理地址的概率分布。除了該信息之外，存儲器設(shè)備118的特性也必須知道，例如存儲器總線的寬度和存儲體340-346的數(shù)量。存儲體的組織-即將數(shù)據(jù)塊分散到各存儲體340-346的策略，對于存儲器帶寬效率是個重要的因素。這個策略必須被提供給該存儲器傳輸開銷計算器。
-最小成本確立器308。該最小成本確立器為存儲器傳輸開銷計算器306提供控制參數(shù)的各集合。該最小成本確立器被安排用來確定哪一組控制參數(shù)會導(dǎo)致最低的可能存儲器傳輸開銷。從最小成本確立器的輸出包含最佳窗口大小或窗口大小。該最小成本確立器308可以依據(jù)代理人案卷號為PHNL010057的專利申請描述的單元來設(shè)計。
-映射生成器310。該映射生成器310被安排用來生成映射，用于把數(shù)據(jù)塊326的數(shù)據(jù)元素328的邏輯地址320轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)單元330，331的數(shù)據(jù)元332，333的物理地址322，323。為了生成這個映射，映射生成器310需要由最小成本確立器308計算出來的信息。從該映射生成器的輸出是一個查找表334。該查找表334描述了該映射。
-地址生成器312。該地址生成器312為邏輯地址320的每個實例確定一個或多個物理地址322，323。它使用查找表334。
-存儲器命令生成器314。為了訪問存儲器設(shè)備118-例如SDRAM中的數(shù)據(jù)單元330，331，首先必須給存儲體340-346發(fā)出一個行激活命令，也稱為行地址選通(RAS)，以便把被尋址的行拷貝到該存儲體的頁中。在某個延時后，還對相同的存儲體發(fā)出一個讀取或?qū)懭朊睿卜Q為列地址選通(CAS)，以便訪問該行中所要求的數(shù)據(jù)單元。當(dāng)該行中的所有要求的數(shù)據(jù)單元都被訪問時，相應(yīng)的存儲體可以被預(yù)充電。所有這些命令的定時至關(guān)重要。該存儲器命令生成器按照正確的次序并且以在命令之間的正確的延時來給每個數(shù)據(jù)訪問生成這些命令。
圖4表示了依據(jù)本發(fā)明的圖像處理裝置400的最重要的元素。該圖像處理裝置400具有一個處理器416，用來處理代表要加以壓縮、解壓縮、增強或過濾的圖像的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可以是通過天線或電纜被廣播和接收的，但是也可以是來自諸如錄像機(盒式視頻記錄器-VCR)或DVD(數(shù)字多功能盤)之類的存儲器設(shè)備的數(shù)據(jù)。用于導(dǎo)入數(shù)據(jù)的接口單元410具有一個連接器414。用于導(dǎo)入數(shù)據(jù)的接口單元被連接到總線412，用來在圖像處理裝置400內(nèi)部傳輸數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可以通過電纜被送出，也可以通過錄像機(VCR)或CD刻錄機(緊湊盤記錄器-CD記錄器)這樣的設(shè)備被儲存。用于導(dǎo)出數(shù)據(jù)的接口單元418具有一個連接器416。用于導(dǎo)出數(shù)據(jù)的接口單元被連接到總線412，用來在圖像處理裝置400內(nèi)部傳輸數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可以由圖像處理裝置400通過圖像捕獲單元420加以生成。該數(shù)據(jù)也可以被圖像處理裝置400通過圖象顯示裝置422可視化。該數(shù)據(jù)可以被存儲在存儲器設(shè)備118中。從存儲器設(shè)備118分別訪問要被存儲或要被檢索的數(shù)據(jù)可以由存儲器地址轉(zhuǎn)換單元300處理。為了訪問數(shù)據(jù)，用于接收數(shù)據(jù)的接口單元410，用于導(dǎo)出數(shù)據(jù)的接口單元418和處理器416與存儲器地址轉(zhuǎn)換單元300通信。
圖5示意性地表示了被設(shè)計用來執(zhí)行MPEG解碼的處理裝置500。在該處理裝置500的輸入連接器，提供有比特流。該處理裝置500在輸出連接器504提供一系列圖像。MPEG解碼器包括可變長的解碼單元506、游程長度解碼單元508、Z型掃描單元510、反量子化單元512、逆DCT單元514和運動補償單元516。處理裝置500進一步包括視頻輸出單元520和存儲器設(shè)備118。本發(fā)明的方法如何被應(yīng)用到這個處理設(shè)備將被解說。
對于MPEG解碼，對存儲的數(shù)據(jù)元素的基于塊和基于行的訪問都是需要的-520存儲器訪問被要求從存儲器設(shè)備118讀取數(shù)據(jù)元素，以便預(yù)測宏塊。隔行和逐行的數(shù)據(jù)塊都被讀取。設(shè)Vi代表請求的隔行的數(shù)據(jù)塊集合，Vp代表請求的逐行的數(shù)據(jù)塊集合。這些集合由可能被要求用來預(yù)測的下面的數(shù)據(jù)塊構(gòu)成。Vi＝{(16×16)，(17×16)，(16×17)，(17×17)，(16×8)，(18×8)，(16×9)，(18×9)，(17×8)，(17×9)，(16×4)，(18×4)，(16×5)，(18×5)}，并且Vp＝{(16×16)，(17×16)，(16×17)，(17×17)，(16×8)，(18×8)，(16×9)，(18×9)}。由于這些請求的數(shù)據(jù)塊都被動態(tài)補償，所以它們可以位于畫面內(nèi)的任意位置，而且因此不必與數(shù)據(jù)單元對齊，即生成了可觀的傳輸開銷。
-524把被重建的宏塊寫入存儲器設(shè)備118中。在重建之后，隔行或逐行的宏塊被寫回存儲器。這些數(shù)據(jù)塊都有(16□16)的大小，并且被對齊在16□16的網(wǎng)格，由于宏塊被順序地處理，所以從左至右從上到下地掃描畫面。
-522數(shù)據(jù)被從存儲器設(shè)備118讀出用來顯示。為了顯示重建的視頻，隔行或逐行的數(shù)據(jù)被以逐行的方式從存儲器讀出。要寫入存儲器的重建的視頻數(shù)據(jù)被讀出用來顯示，但是也用作預(yù)測的參考數(shù)據(jù)。因此，存儲器中的相同數(shù)據(jù)被用于基于塊的數(shù)據(jù)請求和基于行的請求。
注意用于預(yù)測的基于塊的讀取和用于顯示的基于行的讀取與總線使用的最優(yōu)化相矛盾。因此建議分兩次將重建的宏塊寫入存儲器設(shè)備118，一次用于預(yù)測520一次用于顯示522。數(shù)據(jù)元素的分組分別為每個寫入流被最優(yōu)化來降低讀取時導(dǎo)致的它們各自傳輸開銷。盡管兩次寫入重建數(shù)據(jù)導(dǎo)致了額外的數(shù)據(jù)傳輸，但是整體的傳輸開銷卻明顯地下降，引起了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬粼鲆?。因此，對于預(yù)測，重建的宏塊被作為16□4大小的數(shù)據(jù)塊存儲。對于顯示，宏塊被作為64□1大小的數(shù)據(jù)塊存儲。大多數(shù)可買到的MPEG編碼器使用B畫面來達到更高的性能，即壓縮比率和圖片質(zhì)量乘積。例如，比特流可以具有下列序列結(jié)構(gòu)IBPBPBPBIB。對于這樣的序列，只有一半的數(shù)據(jù)會被作為用來預(yù)測的參考數(shù)據(jù)存儲(只有I和P畫面)。因此，總請求/傳輸比率降低。
盡管本發(fā)明建議分兩次將解碼的數(shù)據(jù)寫入存儲器設(shè)備，但是所要求的存儲器大小卻有必要增大比例。對于平常的解碼器，解碼的數(shù)據(jù)只被存儲一次，稍微多于3幀的存儲器被使用。在建議的解碼器執(zhí)行中，需要4幀的存儲器而不是需要3幀的存儲器，不過盡管一半的輸出數(shù)據(jù)被兩次寫入。這樣，超過50％的數(shù)據(jù)被寫入，而只有超過33％的存儲器是需要的。基本上，這是由于傳統(tǒng)的解碼器中3幀存儲器的低效率的使用導(dǎo)致的。
需要注意，上述實施例只是說明而非限定本發(fā)明。而且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不偏離權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以設(shè)計出選擇性的實施例。在權(quán)利要求中，任何位于括號內(nèi)的附圖標(biāo)記不構(gòu)成對權(quán)利要求的限制。詞語“包括”、“包含”并沒有把權(quán)利要求中沒有列出的元件和步驟的存在排除在外。元件前的詞語“一種”沒有把該元件的復(fù)數(shù)存在排除在外。本發(fā)明可以由通過包含多個獨特的元件的硬件和通過適當(dāng)編程的計算機實現(xiàn)。在列舉了若干裝置的單元權(quán)利要求中，這些裝置中的一些可以通過相同硬件來加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種通過使用帶有突發(fā)訪問能力的存儲器設(shè)備(118)來存儲數(shù)據(jù)元素(1-12)的方法，該方法包括-將數(shù)據(jù)元素(1-12)分組成數(shù)據(jù)元素(1-12)集合(102-108)的第1排列的第1分組步驟；-將各數(shù)據(jù)元素(1-12)的第1拷貝寫入存儲器設(shè)備(118)的數(shù)據(jù)單元(120)的第1寫步驟，由此屬于第1排列的集合的第1個集合(102)的這些數(shù)據(jù)元素(1，2，3)的第1拷貝被寫入數(shù)據(jù)單元(120)的第1數(shù)據(jù)單元(120)，其特征在于，該方法進一步包含下列步驟-將數(shù)據(jù)元素(1-12)分組成數(shù)據(jù)元素(1-12)集合(110-116)的第2排列的第2分組步驟；-將各數(shù)據(jù)元素(1-12)的第2拷貝寫入存儲器設(shè)備(118)的另外的數(shù)據(jù)單元(122)的第2寫步驟，由此屬于第2排列的集合的第1個集合(110)的這些數(shù)據(jù)元素(1，5，9)的第2拷貝被寫入該另外的數(shù)據(jù)單元(122)的第2數(shù)據(jù)單元(122)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第1分組步驟基于該第1拷貝的順序讀取。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該存儲器設(shè)備(118)是一個同步動態(tài)隨機存取存儲器。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第1排列的集合的第1個集合(102)對應(yīng)于數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)塊(326)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，該第1分組步驟基于數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)塊(326)的大小。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，該第1分組步驟基于屬于第1排列的集合的第1個集合(102)的這些數(shù)據(jù)元素(1，2，3)的第1拷貝的多個讀取訪問。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，該數(shù)據(jù)元素對應(yīng)于圖像的各個像素的值。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，該第1分組步驟基于顯示模式是隔行的還是逐行的。
9.一種處理裝置(300，400，500)，包括用來處理數(shù)據(jù)元素(1-12)的處理器(316)，和用來存儲數(shù)據(jù)元素(1-12)并帶有突發(fā)訪問能力的存儲器設(shè)備(118)，該處理裝置(300，400，500)被安排成用于通過執(zhí)行下述方法來存儲數(shù)據(jù)元素(1-12)，該方法包括-將數(shù)據(jù)元素(1-12)分組成數(shù)據(jù)元素(1-12)集合(102-108)的第1排列的第1分組步驟；-將各數(shù)據(jù)元素(1-12)的第1拷貝寫入存儲器設(shè)備(118)的數(shù)據(jù)單元(120)的第1寫步驟，由此屬于第1排列的集合的第1個集合(102)的這些數(shù)據(jù)元素(1，2，3)的第1拷貝被寫入數(shù)據(jù)單元(120)的第1數(shù)據(jù)單元(120)，其特征在于進一步，該方法包含下列步驟-將數(shù)據(jù)元素(1-12)分組成數(shù)據(jù)元素(1-12)集合(110-116)的第2排列的第2分組步驟；-將各數(shù)據(jù)元素(1-12)的第2拷貝寫入存儲器設(shè)備(118)的另外的數(shù)據(jù)單元(122)的第2寫步驟，由此屬于第2排列的集合的第1個集合(110)的這些數(shù)據(jù)元素(1，5，9)的第2拷貝被寫入該另外的數(shù)據(jù)單元(122)的第2數(shù)據(jù)單元(122)。
10.如權(quán)利要求9所述的處理裝置(300，400，500)，其特征在于，被設(shè)計用來處理圖像。
11.如權(quán)利要求10所述的處理裝置(400，500)，其特征在于，被設(shè)計成用來實施視頻壓縮。
12.如權(quán)利要求10所述的處理裝置(300，400)，其特征在于，被設(shè)計用來降低圖像的噪聲。
13.如權(quán)利要求10所述的處理裝置(300，400)，其特征在于，被設(shè)計用來去隔行圖像。
14.如權(quán)利要求10所述的處理裝置(300，400)，其特征在于，被設(shè)計用來實施上轉(zhuǎn)換。
全文摘要
一種將數(shù)據(jù)元素(1－12)存儲到存儲器設(shè)備(118)的方法包括將數(shù)據(jù)元素(1－12)分組成數(shù)據(jù)元素(1－12)集合(102－108)的第1排列的第1分組步驟；將各數(shù)據(jù)元素(1－12)的第1拷貝寫入數(shù)據(jù)單元(120)的第1寫步驟，由此屬于第1排列的集合的第1個集合(102)的這些數(shù)據(jù)元素(1，2，3)的第1拷貝被寫入第1數(shù)據(jù)單元(120)；將數(shù)據(jù)元素(1－12)分組成數(shù)據(jù)元素(1－12)集合(110－116)的第2排列的第2分組步驟；將各數(shù)據(jù)元素(1－12)的第2拷貝寫入另外的數(shù)據(jù)單元(122)的第2寫步驟，由此屬于第2排列的集合的第1個集合(110)的這些數(shù)據(jù)元素(1，5，9)的第2拷貝被寫入該另外的數(shù)據(jù)單元(122)的第2數(shù)據(jù)單元(122)。
文檔編號G06F12/00GK1636239SQ03804357
公開日2005年7月6日 申請日期2003年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月21日
發(fā)明者E·G·T·賈斯佩斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司