專利名稱：DSP視頻捕獲驅(qū)動(dòng)YCbCr數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及DSP (Digital Signal Processor,數(shù)字信號(hào)處理器)的圖像處理領(lǐng)域，特 別是涉及改進(jìn)TMS320DM642 (以下簡(jiǎn)稱匿642)的視頻捕獲驅(qū)動(dòng)YCbCr數(shù)據(jù)格式4:2:2轉(zhuǎn)化為 4:2:0的方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字圖像處理技術(shù)的飛速發(fā)展，使得所有圖像處理的問(wèn)題都可以用數(shù)字信號(hào)處理的形式 來(lái)解決，這為實(shí)時(shí)圖像處理的應(yīng)用提供了廣闊的空間。首先，數(shù)字信號(hào)處理中存在大量成熟 的快速算法，這些算法已經(jīng)大量地應(yīng)用于圖像處理中。其次，幾個(gè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)一步促進(jìn) 此領(lǐng)域的發(fā)展。隨著超大規(guī)模集成電路的高速發(fā)展，包括低價(jià)位DSP、微處理器支持的并行 處理技術(shù)，用于圖像數(shù)字化的低成本電荷耦合器件，使用低成本存儲(chǔ)陣列的新存儲(chǔ)技術(shù)，以 及低成本、高分辨率的彩色顯示系統(tǒng)的發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)高速信號(hào)處理和實(shí)時(shí)系統(tǒng)提供了可能。 幾年來(lái)，瞬態(tài)物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在研制電視導(dǎo)引頭的過(guò)程中使用了多種圖像采集處理系統(tǒng)， 例如TMS320C6711、 TMS320C6416和TMS320DM642等。綜合考慮各款國(guó)內(nèi)外的圖像處理平臺(tái) 的處理速度、圖像接口、性價(jià)比等因素，TMS320DM642顯示出優(yōu)勢(shì)。這款TI公司的DSP芯 片具有內(nèi)核速度快(600MHz)、獨(dú)立的視頻端口、強(qiáng)大的存儲(chǔ)器擴(kuò)展能力、不斷下降的價(jià)格等 特點(diǎn)。
腿642上實(shí)現(xiàn)D1 (分辨率為720X576) , CIF格式(分辨率為352X288)的H. 26X或者 MPEG-4等格式的編碼和解碼過(guò)程是程序?qū)z入的視頻圖像首先進(jìn)行編碼，產(chǎn)生碼流，再由 解碼程序處理此碼流，生成目標(biāo)視頻，最后送顯示設(shè)備顯示。正如幾何上用坐標(biāo)空間來(lái)描述 坐標(biāo)集合，色彩空間用數(shù)學(xué)方式來(lái)描述顏色集合；常見的3個(gè)基本色彩模型是RGB、 CMKY 和YUV。 DM642輸入設(shè)備提供的一幀圖像就是YUV圖像。
這里的YUV實(shí)際上指的是YCbCr彩色系統(tǒng)。YCbCr在世界數(shù)字組織視頻標(biāo)準(zhǔn)研制過(guò)程 中作為ITU-R.BT1601建議的一部分，其實(shí)是YUV經(jīng)過(guò)縮放和偏移的翻版。其中Y與YUV 中的Y含義一致，Cb和Cr同樣都指色彩，只是在表示方法上不同而已。在DVD、攝像 機(jī)、數(shù)字電視等消費(fèi)類視頻產(chǎn)品中，常用的色彩編碼方案就是YCbCr，其中Y是指亮度 分量，Cb指藍(lán)色色度分量，而Cr指紅色色度分量。人的肉眼對(duì)視頻的Y分量更敏感， 因此在通過(guò)對(duì)色度分量進(jìn)行子采樣來(lái)減少色度分量后，肉眼將察覺(jué)不到的圖像質(zhì)量的變 化。主要的子采樣格式有YCbCr 4:2:0、 YCbCr 4:2:2和YCbCr 4:4:4。 YCbCr 4:2:0 表示每4個(gè)像素有4個(gè)亮度分量，2個(gè)色度分量(YYYYCbCr)，色度分量?jī)H采樣奇數(shù)掃描 線，是便攜式視頻設(shè)備(MPEG-4)以及電視會(huì)議(H.26X)最常用格式；YCbCr 4:2:2表示每 4個(gè)像素有4個(gè)亮度分量，4個(gè)色度分量(YYYYCbCrCbCr)，是DVD、數(shù)字電視(HDTV)以 及其它消費(fèi)類視頻設(shè)備的最常用格式；YCbCr 4:4:4表示全像素點(diǎn)陣
4(YYYYCbCrCbCrCbCrCbCr)，用于高質(zhì)量視頻應(yīng)用、演播室以及專業(yè)視頻產(chǎn)品。
現(xiàn)有技術(shù)可參考專利號(hào)為200310120399.9的專利。當(dāng)前，對(duì)于大多數(shù)的視頻編碼方式如 MPEG或者ITU-T H.26x等，都主要以使用YCbCr 4:2:0格式的輸入信號(hào)為前提，因此在應(yīng)用 中需要進(jìn)行視頻輸入的預(yù)處理，即對(duì)YCbCr 4:2:2隔行掃描(例如從攝像機(jī))到Y(jié)CbCr 4:2:0 非隔行掃描轉(zhuǎn)換，僅抽取但不過(guò)濾CbCr分量。DM642等處理器都是通過(guò)軟件來(lái)進(jìn)行此項(xiàng)處理， 固642僅有256kbit/s的片內(nèi)Cache (高速緩存)，對(duì)于直接處理圖像數(shù)據(jù)還是很有限的。比 如MPEG-4或者H. 264等視頻數(shù)據(jù)壓縮算法一般至少要存儲(chǔ)當(dāng)前待編碼幀數(shù)據(jù)和上一幀的重建 幀數(shù)據(jù)， 一幀YCbCr 4:2:0格式CIF圖像的數(shù)據(jù)約有150KB，所以256KB內(nèi)存對(duì)于CIF圖像 就不夠了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種DSP視頻捕獲驅(qū)動(dòng)YCbCr數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換處理方 法，本方法改進(jìn)DM642的視頻捕獲驅(qū)動(dòng)YCbCr 4:2:2數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化為YCbCr 4:2.'0的處理過(guò) 程。本方法能有效地降低CPU的利用率，提高處理速度和兩種格式之間的轉(zhuǎn)化速率。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案包含以下步驟-
(1) 首先經(jīng)過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器的視頻捕獲驅(qū)動(dòng)YCbCr 4:2:2格式數(shù)據(jù)；
(2) 首先分配存儲(chǔ)幀的緩存器；
(3) 分別提取奇數(shù)場(chǎng)的Yl、 Cbl和Crl數(shù)據(jù)，并將提取的Yl、 Cbl和Crl數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至緩 存器中；
(4) 分別提取偶數(shù)場(chǎng)的Y2、 Cb2和Cr2數(shù)據(jù)，并將提取的Y2、 Cb2和Cr2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至緩 存器中；
(5) 合成緩存器中兩個(gè)場(chǎng)的Y1、 Y2、 Cbl、 Cb2、 Crl、 Cr2數(shù)據(jù)并且取樣為4:2:0格式； 其中Y1、 Cbl、 Crl分別為奇數(shù)場(chǎng)亮度分量、藍(lán)色色度分量、紅色色度分量；
Y2、 Cb2、 Cr2分別為偶數(shù)場(chǎng)亮度分量、藍(lán)色色度分量、紅色色度分量。 相對(duì)已有技術(shù)方法，本系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)
1) 直接在驅(qū)動(dòng)采樣YCbCr 4:2:2格式數(shù)據(jù)的同時(shí)完成了取樣為4:2:0格式的轉(zhuǎn)換；
2) 在不影響圖象質(zhì)量和分配緩沖區(qū)大小的情況下與以前所使用的拷貝方法相比，降低CPU 的利用率；


圖1是D1奇數(shù)場(chǎng)(Fieldl)存儲(chǔ)示意圖。 圖2是Dl偶數(shù)場(chǎng)(Field2)存儲(chǔ)示意圖。 圖3是D1圖像4:2:2格式幀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)示意圖。 圖4是Dl圖像4:2:0格式幀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)示意圖。 圖5是CIF奇數(shù)場(chǎng)(Fieldl)存儲(chǔ)示意圖。 圖6是CIF偶數(shù)場(chǎng)(FieW2)存儲(chǔ)示意圖。 圖7是CIF圖像4:2:2格式幀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)示意圖。 圖8是CIF圖像4:2:0格式幀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)示意圖。圖9是以往4:2:2轉(zhuǎn)4:2:0格式流程圖。
圖10是本發(fā)明改進(jìn)的4:2:2轉(zhuǎn)4:2:0格式流程圖。
圖中N為自然數(shù)，1SN^288; Y1-1 Y1-288、 Cbl-l Cb1-288、 Crl-l Cr1-288依次為 Yl、 Cbl、 Crl的每行分量，Y2-l Y2-288、 Cb2-l Cb2-288、 Cr2-l Cr2-288依次為Y2、 Cb2、 Cr2的每行分量。
具體實(shí)施例方式
DSP視頻捕獲驅(qū)動(dòng)YCbCr數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換處理方法，包括以下步驟
(1) 首先經(jīng)過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器(如匿642)的視頻捕獲驅(qū)動(dòng)YCbCr 4:2:2格式數(shù)據(jù)；該 取樣結(jié)構(gòu)為正交結(jié)構(gòu)，即按行、場(chǎng)、幀重復(fù)， 一幀(Frame)含奇數(shù)場(chǎng)(Fiddl)和偶數(shù)場(chǎng)(Field2)， 即取樣結(jié)構(gòu)是固定的，取樣點(diǎn)在電視屏幕上的相對(duì)位置不變；
(2) 首先分配存儲(chǔ)幀的緩存器；
(3) 分別提取奇數(shù)場(chǎng)的Yl、 Cbl和Crl數(shù)據(jù)，并將提取的Yl、 Cbl和Crl數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至緩 存器中；
(4) 分別提取偶數(shù)場(chǎng)的Y2、 Cb2和Cr2數(shù)據(jù)，并將提取的Y2、 Cb2和Cr2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至緩 存器中；偶數(shù)場(chǎng)使用的是另外一個(gè)DMA (直接存儲(chǔ)訪問(wèn))通道；
(5) 合成緩存器中兩個(gè)場(chǎng)的Y1、 Y2、 Cbl、 Cb2、 Crl、 Cr2數(shù)據(jù)并且取樣為4:2:0格式； 其中Y1、 Cbl、 Crl分別為奇數(shù)場(chǎng)亮度分量、藍(lán)色色度分量、紅色色度分量；
Y2、 Cb2、 Cr2分別為偶數(shù)場(chǎng)亮度分量、藍(lán)色色度分量、紅色色度分量。 步驟(2)中幀緩存器的空間大小為幀亮度分量的點(diǎn)數(shù)與行數(shù)的乘積，再分別加上幀藍(lán)色 色度分量、紅色色度分量的點(diǎn)數(shù)與行數(shù)的乘積。 所述視頻格式數(shù)據(jù)的分辨率可以為Dl或CIF。
① 對(duì)于Dl圖像其分辨率為720X576:
其中(3)包括以下步驟FieWl包括Y1、 Cbl、 Crl，讀入一行Yl，地址偏移一行，然 后讀入下一行Yl，依次完成Yl的讀入，Cbl和Crl讀入時(shí)直接連續(xù)存放不做偏移；
步驟(4)中，F(xiàn)ield2包括Y2、 Cb2、 Cr2， Y2的目的地址直接偏移到Y(jié)l的偶數(shù)行，Cb2 和Cr2連續(xù)存放在Crl之后
步驟(5)兩場(chǎng)合并后，直接丟去Cb2和Cr2的數(shù)據(jù)，結(jié)束后數(shù)據(jù)取樣為4: 2: 0格式 (YYYYCbCr)。
② 對(duì)于CIF圖像其分辨率為352X288:
其中(3)包括以下步驟，F(xiàn)ieldl包括Yl、 Cbl和Crl，讀入一行Y1，地址不做偏移繼續(xù) 讀入下一行Yl，依次完成Yl的讀入，Cbl和Crl讀入時(shí)也直接連續(xù)存放不做偏移
步驟(4)中，F(xiàn)ield2包括Y2、 Cb2和Cr2， Y2、 Cb2和Cr2連續(xù)存放在Crl之后；
步驟(5)兩場(chǎng)合并后，直接丟去Y2、 Cb2和Cr2的數(shù)據(jù)，然后需要在主程序中對(duì)藍(lán)色色 差分量和紅色色差分量通過(guò)隔行拷貝來(lái)完成取樣轉(zhuǎn)換，結(jié)束后數(shù)據(jù)取樣為4:2:0格式。
實(shí)施例
DM642上實(shí)現(xiàn)Dl或CIF格式的H. 26X或者M(jìn)PEG-4等格式的編碼和解碼過(guò)程是程序?qū)z入的視頻圖像首先進(jìn)行編碼，產(chǎn)生碼流，再由解碼程序處理此碼流，生成目標(biāo)視頻送顯示 設(shè)備顯示<=
數(shù)據(jù)流程
100).根據(jù)步驟(1) (4)，輸入設(shè)備提供的一幀圖像被采集到輸入緩存；
200).根據(jù)步驟(5)，獲得的數(shù)據(jù)由YCbCr 4:2:2格式進(jìn)行重抽樣變?yōu)閅CbCr 4:2:0格
式；
300).提供圖像數(shù)據(jù)給編碼庫(kù)程序；
400).編碼程序完成對(duì)輸入幀的編碼；
500).編碼程序輸出編碼碼流；
600).產(chǎn)生的編碼碼流被傳輸?shù)浇獯a模塊；
700).解碼模塊解碼傳入的碼流，輸出解碼的一幀圖像；
800).解碼模塊解碼產(chǎn)生的圖像經(jīng)過(guò)重新抽樣由YCbCr 4:2:0變?yōu)閅CbCr 4:2:2格式； 900).顯示設(shè)備顯示輸出的圖像。
其中一個(gè)重要的部分就是據(jù)由YUV 4:2:2格式進(jìn)行重抽樣變?yōu)閅UV 4:2:0格式，這里的 YUV指的就是YCbCr彩色系統(tǒng)像素。
YCbCr彩色系統(tǒng)像素表示成RGB彩色系統(tǒng)像素算法
RGB色彩系統(tǒng)俄國(guó)科學(xué)家羅蒙洛索夫于1756年首先提出三基色(RGB)的假設(shè)，奠定了 認(rèn)識(shí)色覺(jué)的基礎(chǔ)。羅蒙洛索夫認(rèn)為，肉眼的錐狀細(xì)胞是由紅、綠、藍(lán)三種感光細(xì)胞組成的。 錐狀細(xì)胞將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為神經(jīng)脈沖的感光化學(xué)特性可區(qū)分為三種形式，即錐狀細(xì)胞將電磁光 譜的可見部分分為三個(gè)波段:紅、綠和藍(lán)。這三種顏色被稱為人類視覺(jué)的三基色。當(dāng)一束光射 入肉眼時(shí)，三種錐狀細(xì)胞就產(chǎn)生不同反應(yīng)。不同顏色的光對(duì)三種細(xì)胞的刺激量是不同的，這 就產(chǎn)生了不同的顏色。肉眼感覺(jué)到的各種顏色就是不同波長(zhǎng)的光刺激三基色細(xì)胞的結(jié)果。彩 色合成在彩色顯示中我們采用彩色合成技術(shù)，利用彩色的三基色原理完成彩色的再現(xiàn)。比 如在彩色顯示器上顯示彩色圖像時(shí)，首先將彩色分成不同亮度的三基色分量，進(jìn)行數(shù)字化用 亮度值(通常取值0 255)表示，然后使用這三個(gè)亮度值去點(diǎn)亮臨近的三個(gè)熒光點(diǎn)，這三個(gè)熒 光點(diǎn)分別可以發(fā)出紅、綠、藍(lán)光，由于熒光點(diǎn)靠得足夠近，它們發(fā)出的光合成和再現(xiàn)了原始 彩色光。
YCbCr色彩系統(tǒng)用RGB三基色來(lái)表示彩色的確很直觀，但是如果把這種方法用作圖像 傳輸則絕不是一個(gè)好的方法。第一個(gè)缺點(diǎn)是與黑白圖像不兼容，把RGB三基色轉(zhuǎn)換為灰度的 方法是:灰度=1 *0.3+6*0.59+8*0. 11，這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程顯然是比較復(fù)雜的。對(duì)于電視機(jī)而言，就 味著必須解碼出RGB信號(hào)才有可能得到黑白圖像，而黑白電視機(jī)沒(méi)有解碼功能，所以不能實(shí) 現(xiàn)兼容。第二個(gè)缺點(diǎn)是占用太多帶寬，用RGB三基色表示圖像，每個(gè)分量的帶寬是均等的， 都約等于亮度信號(hào)的帶寬，所以對(duì)于每個(gè)分量，都要用較大的帶寬來(lái)描述。第三個(gè)缺點(diǎn)是抗 干擾能力差。由于G分量占有亮度值59y。所以當(dāng)G受到干擾的時(shí)候，像素的亮度值會(huì)受到很 大的影響，而人眼對(duì)亮度值的變化是十分敏感的，所以圖像主觀質(zhì)量會(huì)明顯下降?；谶@些 原因，在視頻信號(hào)傳輸中采用的是YUV合成的方法。Y代表亮度信息，U代表藍(lán)色色差(藍(lán)色信號(hào)與亮度信號(hào)之問(wèn)的差值Cb)， V代表紅色色差(紅色信號(hào)與亮度信號(hào)之問(wèn)的差值Cr)。我 們來(lái)看看使用這種表示方法的優(yōu)點(diǎn)。第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是與黑白圖像兼容。假定一個(gè)像素是用YUV 表示的，我們只要忽略UV分量，取出Y分量，就可以得到像素的亮度值，從而把彩色圖像轉(zhuǎn) 換為黑白圖像。這樣很容易實(shí)現(xiàn)彩色電視信號(hào)與黑白電視信號(hào)的兼容。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省帶 寬。說(shuō)這個(gè)問(wèn)題的時(shí)候要先說(shuō)說(shuō)大面積著色原理。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，人眼對(duì)亮度信息是敏感的，主 要通過(guò)亮度差別來(lái)分辨物體形狀的細(xì)節(jié)，而對(duì)彩色信息是不敏感的，人眼區(qū)分不出物體顏色 上的細(xì)小的變化，或者說(shuō)人眼不容易覺(jué)察出來(lái)圖像的色彩的細(xì)節(jié)部分的變化。因此，可以對(duì) 亮度信號(hào)用較高的采樣頻率采樣，而對(duì)色度信號(hào)用較低的采樣頻率采樣(或者用較低的量化深 度)，比如幾個(gè)相鄰的像素的亮度值不同，但是卻可以使用一個(gè)相同的色度值。這就是大面積 著色原理?；谶@個(gè)原理，在電視信號(hào)傳輸中，U或V信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)小于Y信號(hào)的帶寬，這 樣就節(jié)約了帶寬。換個(gè)方式來(lái)說(shuō)，比如在計(jì)算機(jī)中，用RGB方式描述一個(gè)像素需要R， G， B 共3個(gè)字節(jié)。而用YUV方式描述，則對(duì)于每2個(gè)像素，Y用2個(gè)字節(jié)，U取相同的值，用一個(gè) 字節(jié)，V取相同的值，用一個(gè)字節(jié)，平均每個(gè)像素2個(gè)字節(jié)，或者每個(gè)像素Y用一個(gè)字節(jié)，U 用半個(gè)字節(jié)，V用半個(gè)字節(jié)，共2個(gè)字節(jié)。第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)。由于亮度信號(hào)是單 獨(dú)表示的，所以如果色差信號(hào)受到干擾，不會(huì)影響到亮度，主觀感覺(jué)噪聲不會(huì)明顯增加。
其中YUV 4:2:2是指每個(gè)色差信道的抽樣率是亮度信道的一半，所以水平方向的色度 抽樣率只是4:4:4的一半。對(duì)非壓縮的8比特量化的圖像來(lái)說(shuō)，每個(gè)由兩個(gè)水平方向相鄰的 像素組成的宏像素需要占用4字節(jié)內(nèi)存。
例如四個(gè)像素為[Y0 U0 V0] [Yl Ul VI] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3]
存放的碼流為Y0 U0 Yl VI Y2 U2 Y3 V3
映射出像素點(diǎn)為[Y0 U0 VI] [Yl U0 VI] [Y2 U2 V3] [Y3 U2 V3]
YUV 4:2:0并不意味著只有Y、 Cb而沒(méi)有Cr分量。它指得是對(duì)每行掃描線來(lái)說(shuō)，只有一 種色度分量以2:1的抽樣率存儲(chǔ)。相鄰的掃描行存儲(chǔ)不同的色度分量，也就是說(shuō)，如果一行 是4:2:0的話，下一行就是4:0:2，再下一行是4:2:0以此類推。對(duì)每個(gè)色度分量來(lái)說(shuō)，水 平方向和豎直方向的抽樣率都是2:1，所以可以說(shuō)色度的抽樣率是4:1。對(duì)非壓縮的8比特量 化的視頻來(lái)說(shuō)，每個(gè)由2X2個(gè)2行2列相鄰的像素組成的宏像素需要占用6字節(jié)內(nèi)存。
例如八個(gè)像素為[YO UO VO] [Yl Ul VI] [Y2 U2 V2] [Y3 U3 V3] [Y5 U5 V5] [Y6 U6 V6] [Y7 U7 V7] [Y8 U8 V8]
存放的碼流為YO UO Yl Y2 U2 Y3 Y5 V5 Y6 Y7 V7 Y8
映射出的像素點(diǎn)為[YO UO V5] [Yl UO V5] [Y2 U2 V7] [Y3 U2 V7] [Y5 UO V5] [Y6 UO V5] [Y7 U2 V7] [Y8 U2 V7]
在DM642的驅(qū)動(dòng)中，圖像是以幀模式存儲(chǔ)的，幀模式指， 一幀數(shù)據(jù)包含兩場(chǎng)，奇數(shù)場(chǎng)和 偶數(shù)場(chǎng)分別用Fieldl和Field2表示，F(xiàn)ieldl和Field2共同組成一幀數(shù)據(jù)。其中Fieldl包 含上面提到的Y1、 Cbl、 Crl三個(gè)分量，F(xiàn)ield2包含Y2、 Cb2、 Cr2三個(gè)分量。每個(gè)像素Y用 一個(gè)字節(jié)，U用半個(gè)字節(jié)，V用半個(gè)字節(jié)。
現(xiàn)有技術(shù)中
8① 作為一般的Dl (720X576)圖像，其中Yl和Y2為一行720 (yPitch)個(gè)點(diǎn)，Cbl、 Cb2、 Crl、 Cr2均為每行360 (cPitch)個(gè)點(diǎn)，其中Y、 Cb、 Cr的行數(shù)均為288 (細(xì)lines)如圖1 和圖2所示；
因此合并奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)為4:2:2格式的過(guò)程為，分配幀緩存，大小為yPitch* n咖lines (亮度)+ cPitch*翻lines氺2(色度)。 然后讀入奇數(shù)場(chǎng)Fieldl (如圖l):
A. 讀入Y1中的720字節(jié)一行數(shù)據(jù)到Y(jié)1所指向的首的地址(addr)，記為Y1-1，然后 Yl的地址偏移720*2，即Yl=H+720*2然后再讀入720字節(jié)存放到目前Yl指向的位置，記為 Yl-2，依次讀取一直到到最后720字節(jié)的數(shù)據(jù)到Y(jié)l-288，完成Fieldl中Yl的讀入；
B. 讀入Cbl中的360字節(jié)一行數(shù)據(jù)到Cbl所指向的首的地址，此時(shí)的地址為Yl所指 向的首的地址(addr)+numLines*yPitch，記為Cbl-1,然后Cbl的地址偏移360*2，即Cbl= Cbhl+360*2，然后再讀入360字節(jié)存放到目前Cb1-1指向的位置，記為Cbl-2，依次讀取一 直到到最后360字節(jié)的數(shù)據(jù)到Cbl-288，完成Fieldl中Cbl的讀入；
C. 同上一步驟B完成Crl種數(shù)據(jù)的讀入，Crl所指向的首的地址，此時(shí)的地址為Yl所 指向的首的地土止(addr) +nuraLines*yPitch+ n咖Lines承cPitch。
從而完成了 Fieldl讀入到緩沖區(qū)的奇數(shù)行中。
其次讀入偶數(shù)場(chǎng)Field2 (如圖2)，這時(shí)使用的是另外一個(gè)DMA通道，Y2、 Cb2、 Cr2目 的地址均在Y1、 Cbl、 Crl的基礎(chǔ)上偏移一行，存儲(chǔ)在偶數(shù)行，過(guò)程和以上奇數(shù)場(chǎng)的讀入方式 相同。
最后完成了一幀數(shù)據(jù)的讀入，產(chǎn)生中斷，因此完成了一幀4:2:2的D1圖像，如圖3所示。 至此現(xiàn)有技術(shù)的驅(qū)動(dòng)處理方式，就將此種一幀4:2:2的圖像傳輸給視頻壓縮線程，利用
函數(shù)中的循環(huán)拷貝來(lái)實(shí)現(xiàn)4:2:2格式轉(zhuǎn)化為4:2:0格式。具體拷貝方法如下
首先拷貝一幀數(shù)據(jù)中的Y分量，逐行拷貝每行720個(gè)字節(jié)，共需要循環(huán)拷貝576次，其
次隔行拷貝Cb分量，合并后每行360個(gè)字節(jié)共有576行Cb數(shù)據(jù)，隔行拷貝后抽樣為288行
共循環(huán)拷貝288次，最后同理隔行拷貝Cr分量，共循環(huán)288次。整個(gè)拷貝過(guò)程共循環(huán)1152次。
② 對(duì)于一般的CIF (352*288)的圖像，其中Yl和Y2為一行352 (yPitch)個(gè)點(diǎn)，Cbl、 Cb2、 Crl、 Cr2均為每行176 (cPitch)個(gè)點(diǎn)，其中Y、 Cb、 Cr的行數(shù)均為288 (畫lines)， 如圖5和圖6所示。
因此合并奇數(shù)場(chǎng)(如圖5)和偶數(shù)場(chǎng)(如圖6)為4:2:2格式的過(guò)程為，分配幀緩存，大 小為yPitch* nuralines (亮度)+ cPitch* numlines*2 (色度)。
其原始的驅(qū)動(dòng)處理方式和上述Dl圖像的處理方法相似，其中在上述步驟A中Yl —行為 352字節(jié)，因此Yl的地址偏移352*2。同理在上述步驟B中Cbl —行為176字節(jié)，因此Cb2 的地址偏移176*2，同理在上述步驟C中Crl 一行為176字節(jié)，因此Cr2的地址偏移176*2。 由此完成了一幀4:2:2的CIF圖像如圖7所示。
然后現(xiàn)有技術(shù)中，CIF圖像利用函數(shù)中的循環(huán)拷貝來(lái)實(shí)現(xiàn)4:2:2格式轉(zhuǎn)化為4:2:0格式。具體拷貝方法如下
首先拷貝一幀數(shù)據(jù)中的Y分量，隔行拷貝每行352個(gè)字節(jié)共需要循環(huán)拷貝288次，其次 隔行拷貝Cb分量，合并后每行176個(gè)字節(jié)共有576行Cb數(shù)據(jù)，隔行拷貝后抽樣為144行共 循環(huán)拷貝144次，最后同理隔行拷貝Cr分量，共循環(huán)144次。整個(gè)拷貝過(guò)程共循環(huán)576次。 此種方法CPU使用率高，并且在程序中反復(fù)利用數(shù)據(jù)拷貝，因此會(huì)造成處理時(shí)間長(zhǎng)。 因此本發(fā)明直接在驅(qū)動(dòng)的Fieldl和Field2的組幀的過(guò)程中進(jìn)行改進(jìn)，在驅(qū)動(dòng)中直接高 效的實(shí)現(xiàn)4:2:2格式到4:2:0格式的轉(zhuǎn)換。過(guò)程如下
① 對(duì)于Dl圖像其分辨率為720*576:
首先分配緩存和讀入Fieldl和Field2的Yl和Y2分量的過(guò)程，都與上述Dl圖像合并 奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)為4:2:2格式的過(guò)程相同。
其次在讀入Fieldl和Field2的Cb以及Cr分量時(shí)，存儲(chǔ)方法有所改變，以Cbl的讀入 為例。讀入Cbl中的360字節(jié)一行數(shù)據(jù)到Cbl所指向的首的地址，此時(shí)的地址為Yl所指向的 首的地址(addr)+numLines承yPitch，記為Cbl-l,然后Cbl的地址偏移360，即Cbl= Cbl-1+360。 然后再讀入360字節(jié)，存放到目前Cbl-l指向的位置，記為Cbl-2，依次讀取一直到到最后 360字節(jié)的數(shù)據(jù)到Cbl-288，完成Cbl的讀入。按照此種相同方法讀入Crl、 Cb2、 Cb2,此時(shí) 讀入的偏移值為360，而不是原來(lái)的360*2，結(jié)果得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式如圖5所示；
最后全部讀入結(jié)束后，直接舍去最后的Cb2和Cr2的數(shù)據(jù)，就得到4:2:0格式的視頻幀 (如圖4)，直接由驅(qū)動(dòng)傳輸給視頻處理線程，此時(shí)可以完全略去利用函數(shù)中的循環(huán)拷貝過(guò)程， 來(lái)實(shí)現(xiàn)4:2:2格式轉(zhuǎn)化為4:2:0格式。
② 對(duì)于CIF圖像其分辨率為352*288:
首先分配緩存中上述CIF圖像合并奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)為4:2:2格式的過(guò)程相同。
其次在讀入Fieldl的Y1分量的過(guò)程中，存儲(chǔ)方法有所改變。讀入Y1中的352字節(jié)一行 數(shù)據(jù)到Y(jié)l所指向的首的地址，此時(shí)的地址為Yl所指向的首的地址(addr) +numLines*yPitch 記為Y卜1，然后Y1的地址偏移352，即Yl:Y卜l+352，然后再讀入352字節(jié)存放到目前Yl-l 指向的位置，記為Yl-2，依次讀取一直到到最后360字節(jié)的數(shù)據(jù)到Y(jié)l-288，完成Yl的讀入。
然后在讀入Fieldl的Cbl以及Crl分量時(shí)，存儲(chǔ)方法有所改變，以Cbl的讀入為例。讀 入Cbl中的176字節(jié)一行數(shù)據(jù)到Cbl所指向的首的地址，此時(shí)的地址為Yl所指向的首的地址 (addr) +numLines*yPitch記為Cbl-l，然后Cbl的地址偏移176，即Cbl= Cbl-1+176,然 后再讀入176字節(jié)存放到目前Cb1-l指向的位置，記為Cbl-2，依次讀取一直到到最后176 字節(jié)的數(shù)據(jù)到Cb1-288，完成Cbl的讀入。按照此種相同方法讀入Crl，此時(shí)讀入的偏移值為 176而不是原來(lái)的176*2;
同理按照上述讀入Fieldl的方法依次讀入Field2的Y2， Cb2以及Cr2分量，依次存放 在上述Crl之后。
最后全部讀入結(jié)束后直接舍去最后的Y2， Cb2和Cr2的數(shù)據(jù)就得到了亮度分量Y轉(zhuǎn)換完 成的視頻幀，直接由驅(qū)動(dòng)傳輸給視頻壓縮處理線程，此時(shí)可以利用函數(shù)中的循環(huán)拷貝來(lái)完成 色度分量Cb， Cr的抽樣轉(zhuǎn)換過(guò)程，來(lái)實(shí)現(xiàn)4:2:2格式到4:2:0格式的轉(zhuǎn)換。具體拷貝方法如下
隔行拷貝Cb分量，合并后每行176個(gè)字節(jié)共有288行Cb數(shù)據(jù)，隔行拷貝后抽樣為144 行每行字節(jié)數(shù)不變，共循環(huán)拷貝144次，最后同理隔行拷貝Cr分量，共循環(huán)144次。整個(gè)拷 貝過(guò)程共循環(huán)288次。
由此CIF圖像4:2:2格式到4:2:0格式(如圖8)的轉(zhuǎn)換完成，與以往方式相比函數(shù)中 循環(huán)拷貝的次數(shù)大大減少，因此可以有效的減少函數(shù)執(zhí)行時(shí)間。
權(quán)利要求
1.DSP視頻捕獲驅(qū)動(dòng)YCbCr數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換處理方法，其特征在于包括以下步驟(1)首先經(jīng)過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器的視頻捕獲驅(qū)動(dòng)YCbCr 4:2:2格式數(shù)據(jù)；(2)然后分配存儲(chǔ)幀的緩存器；(3)分別提取奇數(shù)場(chǎng)的Y1、Cb1和Cr1數(shù)據(jù)，并將提取的Y1、Cb1和Cr1數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至緩存器中；(4)分別提取偶數(shù)場(chǎng)的Y2、Cb2和Cr2數(shù)據(jù)，并將提取的Y2、Cb2和Cr2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至緩存器中；(5)合成緩存器中兩個(gè)場(chǎng)的Y1、Y2、Cb1、Cb2、Cr1、Cr2數(shù)據(jù)，并且取樣為4:2:0格式；其中Y1、Cb1、Cr1分別為奇數(shù)場(chǎng)亮度分量、藍(lán)色色度分量、紅色色度分量；Y2、Cb2、Cr2分別為偶數(shù)場(chǎng)亮度分量、藍(lán)色色度分量、紅色色度分量。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于歩驟(2)中幀緩存器的空間大小為幀亮度 分量的點(diǎn)數(shù)與行數(shù)的乘積，再分別加上幀藍(lán)色色度分量、紅色色度分量的點(diǎn)數(shù)與行數(shù)的乘積。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述視頻格式數(shù)據(jù)的分辨率為D1或CIF。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于當(dāng)所述視頻格式數(shù)據(jù)的分辨率為D1時(shí) 所述步驟(3)中存儲(chǔ)奇數(shù)場(chǎng)數(shù)據(jù)到幀緩存時(shí)，讀入一行Yl，地址偏移一行，然后讀入下一行Yl，如此依次完成Yl的讀入；Cbl和Crl讀入時(shí)直接連續(xù)存放不做偏移；所述步驟(4)中存儲(chǔ)偶數(shù)場(chǎng)數(shù)據(jù)到幀緩存時(shí)，Y2的目的地址直接偏移到相應(yīng)Y1的偶數(shù)行，Cb2和Cr2連續(xù)存放在Crl之后；所述步驟(5)合成兩場(chǎng)數(shù)據(jù)后的緩存器中，直接丟去Cb2和Cr2的數(shù)據(jù)，結(jié)束后數(shù)據(jù)取樣為4:2:0格式。
5. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于當(dāng)所述視頻格式數(shù)據(jù)的分辨率為CIF時(shí) 所述步驟(3)中存儲(chǔ)奇數(shù)場(chǎng)數(shù)據(jù)到幀緩存時(shí)，讀入一行Yl，地址不做偏移，繼續(xù)讀入下一行Y1，如此依次完成Y1的讀入；Cbl和Crl讀入時(shí)直接連續(xù)存放不做偏移；所述步驟(4)中存儲(chǔ)偶數(shù)場(chǎng)數(shù)據(jù)到幀緩存時(shí)，Y2、 Cb2和Cr2連續(xù)存放在Crl之后； 所述步驟(5)合成兩場(chǎng)數(shù)據(jù)后的緩存器中，直接丟去Cb2和&2的數(shù)據(jù)，然后需要在主程序中對(duì)藍(lán)色色差分量和紅色色差分量通過(guò)隔行拷貝來(lái)完成取樣轉(zhuǎn)換，結(jié)束后數(shù)據(jù)取樣為4:2:0格式。
6. 如權(quán)利要求1 5所述的方法在數(shù)字信號(hào)處理器編解碼中的應(yīng)用，包括以下步驟 100).根據(jù)步驟(1) (4)，輸入設(shè)備提供的一幀圖像被采集到輸入緩存；200).根據(jù)步驟(5),獲得的數(shù)據(jù)由YCbCr 4:2:2格式進(jìn)行重抽樣變?yōu)閅CbCr 4:2:0格式；300).提供圖像數(shù)據(jù)給編碼庫(kù)程序； 400).編碼程序完成對(duì)輸入幀的編碼； 500).編碼程序輸出編碼碼流；600).產(chǎn)生的編碼碼流被傳輸?shù)浇獯a模塊；700).解碼模塊解碼傳入的碼流，輸出解碼的一幀圖像；800).解碼模塊解碼產(chǎn)生的圖像經(jīng)過(guò)重新抽樣由YCbCr 4:2:0變?yōu)閅CbCr 4:2:2格式; 900).顯示設(shè)備顯示輸出的圖像。
全文摘要
本發(fā)明提供了DSP視頻捕獲驅(qū)動(dòng)YCbCr數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換處理方法，包括以下步驟(1)經(jīng)過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器的視頻捕獲驅(qū)動(dòng)YCbCr 4:2:2格式數(shù)據(jù)；(2)分配存儲(chǔ)幀的緩存器；(3)分別提取奇數(shù)場(chǎng)的Y1、Cb1和Cr1數(shù)據(jù)，并將提取的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至緩存器中；(4)分別提取偶數(shù)場(chǎng)的Y2、Cb2和Cr2數(shù)據(jù)，并將提取的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至緩存器中；(5)合成緩存器中兩個(gè)場(chǎng)的Y1、Y2、Cb1、Cb2、Cr1、Cr2數(shù)據(jù)，并且取樣為4:2:0格式。在不影響圖象質(zhì)量和分配緩沖區(qū)大小的情況下與以前所使用的拷貝方法相比，降低CPU的利用率，并且能夠有效地提高轉(zhuǎn)化速率。
文檔編號(hào)G09G5/36GK101556791SQ20091006216
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月19日
發(fā)明者松 吳, 王季煒, 董明洲, 陳春漢, 偉 黃, 成 黃, 瑩 黃 申請(qǐng)人:武漢長(zhǎng)江通信產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司