專利名稱：在用于圖像尺寸調整的垂直像素處理裝置中的行緩存儲器再使用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及視頻信號處理，尤其涉及采用垂直像素信號處理單元，例如多相濾波器的視頻信號處理。
背景技術：
包括微處理器和數(shù)字信號處理器的計算機裝置已經(jīng)被設計來大范圍地應用，并且已經(jīng)實際上被使用在每一產(chǎn)業(yè)中。出于各種原因，許多應用已經(jīng)直接涉及處理視頻數(shù)據(jù)，并且要求功耗和體積最小。某些應用還要求能夠在實時或接近實時基礎上有效地執(zhí)行高速計算的計算機。許多這些視頻信號處理應用都要求能夠以日益增加的速度執(zhí)行多樣操作的數(shù)據(jù)信號處理電路。
但是，這種計算機的能力和多用途的增加會有損其它重要目標。例如，計算機越快則消耗的功率和電路資源就越多，而理想的計算機應該使得實現(xiàn)該計算所需要的計算功耗量和電路規(guī)模都最小。
通過提供需要的各種類型的處理電路、每一電路都專用且針對不同處理功能而有選擇地啟動，將使得多用途和高功率的提供尤其加重該電路資源問題。當例如把視頻應用中的很緩慢的一般用途的處理與用于實時壓縮和解壓縮視頻數(shù)據(jù)的專用視頻信號濾波處理相比較時，就能夠理解這一現(xiàn)象。由于這種專業(yè)化處理電路通常是被優(yōu)化來保持這種視頻數(shù)據(jù)的實時速度，所以在不提供僅供有限應用所用的額外電路的條件下常常難于提供充分多用途的單一圖像數(shù)據(jù)處理電路。
作為一個更具體的實例，許多圖像信號處理應用都采用專供垂直信號處理的稱之為″多相″濾波器的專用視頻信號濾波器。在視頻處理應用中，多相濾波器被用于像素尺寸恢復，通過操作存儲數(shù)據(jù)來表示水平和垂直行，用于來更新顯示。在這樣的應用中，通過把輸出像素的數(shù)量比增加到輸入端像素的數(shù)量，實現(xiàn)擴展或上取樣(″變焦因數(shù)″大于一)；反之，通過把輸出像素的數(shù)量比降低到輸入端像素的數(shù)量，實現(xiàn)壓縮或下取樣(″變焦因數(shù)″小于一)。
由于它們的不同操作，使得用于這種常規(guī)用途視頻信號處理的電路類型不同用于擴展或壓縮視頻數(shù)據(jù)的濾波電路的類型。對于視頻數(shù)據(jù)擴展來說，一個多相濾波器通常以一個第一個像素速率(例如每周期兩個像素)接收表示多個像素的數(shù)據(jù)，并且利用通過大約12個行緩存器對其進行循環(huán)而處理該像素數(shù)據(jù)。通過該行緩存器循環(huán)的確切方式取決于縮放因子。使用許多行緩存器來循環(huán)該數(shù)據(jù)并且實現(xiàn)一個正確延遲，該多相濾波器能夠以一個較緩慢的像素速率(例如每周期一個像素)把該數(shù)據(jù)輸出到一個存儲單元。
在數(shù)據(jù)不作尺寸調整時的處理過程中，不需要多相濾波器以及循環(huán)行緩存器裝置。因此，另一電路被用來以與像素被接收的相同的速率顯示該多個像素；因此，如果該多像素是以每一周期兩個像素被接收，則它們被以每周期兩個像素的速率傳到存儲單元。用于這種處理模式的存儲單元大于從該多相濾波器接收數(shù)據(jù)的存儲單元；使用上述實例的每一周期兩個像素的像素速率，用于這種處理模式的存儲單元必須是兩倍大。
本發(fā)明旨在實現(xiàn)上述目標，即最小化實現(xiàn)這些像素數(shù)據(jù)尺寸調整的不同模式和其它像素數(shù)據(jù)處理類型所需求的電路的總量和類型。
發(fā)明概要本發(fā)明涉及的各個方面在于當使用行緩存器時的采樣數(shù)據(jù)的輸入和輸出速率的類屬的解耦合，并且以一個更具體的應用涉及一種可重新配置的像素數(shù)據(jù)處理電路，其中的行緩存器既被用于垂直像素處理模式又被用于非尺寸調整處理模式。
根據(jù)一個具體示例的實施例，本發(fā)明旨在提供一種像素數(shù)據(jù)處理電路，用于以第一垂直處理模式調整像素數(shù)據(jù)尺寸并且被重新構造來以非尺寸調整模式操作，其中每一個模式都以第一個像素速率接收像素數(shù)據(jù)并且以一種不同的像素速率輸出像素數(shù)據(jù)。
在另一具體示例的實施例中，以每周期兩個像素的速率接收像素并且以每周期一個像素的速率輸出到一個存儲單元。在一個第一操作調整尺寸模式中，該實施例包括對像素數(shù)據(jù)進行垂直處理，該處理包括對該像素數(shù)據(jù)進行多相濾波和行緩存、通過在該行緩存器中循環(huán)該數(shù)據(jù)并通過針對該多相濾波而濾波該循環(huán)的數(shù)據(jù)而對接收的像素數(shù)據(jù)進行尺寸調整、和以該第一個像素速率提供調整了尺寸的像素數(shù)據(jù)。在一個第二操作的非尺寸調整模式中，通過加倍行緩存該像素數(shù)據(jù)、旁路該多相濾波以及以每周期一個像素的速率提供用于存儲的非尺寸調整的像素數(shù)據(jù)來處理該像素數(shù)據(jù)。使用一個控制電路，該像素數(shù)據(jù)處理電路能夠在該第一操作的尺寸調整模式和第二操作的非尺寸調整模式之間切換。
本發(fā)明其它示例實施例分別涉及其它相關方面，包括方法、電路以及基于系統(tǒng)這種處理實施方案。
本發(fā)明的上述概要不打算描述本發(fā)明的每一個示出的實施例或每一實施方案。隨后的附圖和詳細描述更具體地給出了這些實施例的示例。
附圖描述結合附圖考慮本發(fā)明各種實施例的下列詳細描述將可以更完整地理解本發(fā)明，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個使用各種垂直數(shù)據(jù)處理部件的實例像素處理裝置的示意圖，例如使用離散邏輯或可編程的處理器實現(xiàn)；和圖2是一個示意圖，示出根據(jù)本發(fā)明的圖1中的某些數(shù)據(jù)處理單元被旁路的一個模式的方案。
雖然本發(fā)明可以有各種改進和可選形式，但是將以實例的方式詳細描述附圖中已經(jīng)示出的具體形式。但是應該理解，本申請不打算把發(fā)明限制到描述的具體實施例。相反，本申請試圖覆蓋落入由所附的權利要求書限定的本發(fā)明精神范圍中的全部修改、等同物和替換。
各種示例實施例的詳細描述本發(fā)明被認為是非常高度適用于像素處理的方法和裝置，其中垂直像素數(shù)據(jù)的尺寸縮放是操作模式之一，并且當在使用行緩存器應用中時，包括采樣數(shù)據(jù)的輸入和輸出速率的類屬的解耦合。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明對于要求使用或得益于同一個行緩存器用于包含垂直像素數(shù)據(jù)尺寸縮放和非尺寸縮放的操作模式的像素處理裝置尤其有益。同時本發(fā)明不必局限于這種應用，通過在一個環(huán)境中的實例的討論而最佳得到本發(fā)明的各種方面。
與一個通用實施例一致，本發(fā)明以可重新配置的數(shù)據(jù)處理電路的形式實現(xiàn)，具有用于例如掃瞄速率轉換應用的數(shù)據(jù)操作電路和行緩存器電路，其中為了調整尺寸和其它目的而增加例如50-60幀/秒的一個通常的幀速率。該可重新配置的數(shù)據(jù)處理電路以第一速率輸出數(shù)據(jù)而以另一不同的速率接收將要被處理的數(shù)據(jù)。該處理電路包括一個數(shù)據(jù)操作電路和以另一速率接收數(shù)據(jù)的行緩存器電路，并且該處理電路以第一操作模式使用該數(shù)據(jù)操作電路而利用循環(huán)該數(shù)據(jù)通過該行緩存器和該數(shù)據(jù)操作電路來操作該數(shù)據(jù)。操作的數(shù)據(jù)被隨后以第一速率輸出用于存儲以該存儲單元中。使用一個邏輯電路使得該處理電路在第一操作模式和其中以另一像素速率接收該數(shù)據(jù)的第二操作模式之間切換，通過在該行緩沖電路中加倍緩存該數(shù)據(jù)而處理該接收的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)操作電路被旁路，并且以第一像素速率輸出用于存儲在該存儲單元中的數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，本發(fā)明涉及在一個垂直處理單元中使用行緩存器的一種方法，在一個模式期間垂直處理像素數(shù)據(jù)并且隨后其中該垂直處理級被旁路的一種模式再使用該行緩存器的一個子集，但是在每一個模式中都以不同的像素速率接收和輸出像素數(shù)據(jù)。本發(fā)明的一個具體實施方案采用一種可編程的處理電路，其被編程來執(zhí)行兩個操作模式，并且響應一個外部命令在兩個模式之間切換。該方法執(zhí)行該旁路操作而不增加硬件代價和設計復雜性，再使用現(xiàn)存的行緩存器來增加用于存儲單元的緩存器，以便解耦合每一周期兩個像素的輸入速率。在該垂直處理級以及該存儲單元執(zhí)行該加倍緩存機制。然而，該垂直處理級使用四個固定行緩存器而該存儲單元使用兩個行緩存器。本發(fā)明節(jié)省了在該存儲器中的緩沖區(qū)并且再使用該垂直處理緩存器用于旁路操作。
根據(jù)上述方法，圖1示出的處理單元被設計和配置來以具有兩個操作模式之一的一個垂直處理單元100處理像素數(shù)據(jù)。針對處理單元100的容許能力，由于上變換單元110總是以一周期輸出兩個像素，使得用于垂直處理的輸入速率是每一周期兩個像素，而輸出速率是每周期一個像素。該上變換單元在垂直方向上輸出兩個像素。為了接收像素，其中有兩個行緩存器。而且在該具體實施方案中，每一個行緩存器的長度足夠存儲對應于128個像素的數(shù)據(jù)。
在一種更具體的實施例中，實施垂直處理來執(zhí)行針對視頻信號輸入的垂直線性或非線性取樣，并且使用8抽頭、64相位多相濾波器來進行擴展和壓縮操作。該行緩存器在垂直處理中根據(jù)輸出取樣像素的縮放因子和幾何位置而被循環(huán)?；诖朔N考慮，能夠應用多相濾波器在擴展操作過程中濾波該相同的像素。在壓縮操作過程中，能夠跳過像素的某些行。該行緩存器主要用于解耦合用于該縮放比例操作的輸入像素的輸入速率，以及該垂直處理單元輸出像素的旁路模式。
圖1中，垂直處理單元100以每周期一個像素的速率產(chǎn)生處理的像素數(shù)據(jù)用于在一個存儲器(或存儲單元)112中的存儲。垂直處理單元100包括一個多相濾波器，具有濾波級114和系數(shù)表格116；一個行緩存器電路118，包括十二行緩存器和電路120。當使用其中行緩存器的循環(huán)取決于縮放因子的一個多相濾波器垂直縮放像素數(shù)據(jù)時，實現(xiàn)作為用于可編程處理器的邏輯或軟件程序的電路120被用來按常規(guī)通過行緩沖器電路循環(huán)數(shù)據(jù)。以這種方式，垂直處理電路以每周期兩像素的速率接收該像素數(shù)據(jù)，調整數(shù)據(jù)尺寸并且隨后并且隨后輸出調整尺寸的像素數(shù)據(jù)用于以每周期一個像素的速率存儲在該存儲單元中。
電路120還包括邏輯電路，配置和設計來使得該垂直處理電路在第一指教的尺寸調整模式和其中像素數(shù)據(jù)不被縮放的第二模式之間切換。通過編程或其它外部提示，電路120禁止該多相濾波器(圖1的114和116)的操作，并且控制該行緩沖器電路118，以便使用兩個該行緩存器把該接收的像素數(shù)據(jù)加倍緩存在該行緩沖器電路118中。以這種方式，行緩存器的循環(huán)被用于更新每兩個相繼行緩存器的新像素，該多相濾波器被旁路并且非尺寸調整的像素數(shù)據(jù)被輸出用于以每周期一個像素的速率存儲在存儲單元中。
當應用需要時使用一個可選擇的抖動電路，在數(shù)據(jù)被送給該存儲單元112之前把數(shù)據(jù)從九個比特抖動到八個比特。
圖2示出圖1方案的根據(jù)本發(fā)明的濾波器旁路模式的概念示意圖。除了圖2沒示出多相濾波器114和116之外，圖1和圖2完全相同。濾波器旁路模式實際上允許全部像素經(jīng)過垂直處理電路100而不由多相濾波器處理，而是直接發(fā)送到抖動處理電路然后發(fā)送到存儲單元112。實際上，該模式完整禁止了垂直處理單元。為了采用該加倍緩存機制，該存儲器把行緩存器提高到四行。
因此，已經(jīng)描述了作為本發(fā)明的實例實施方案的各種實施例，用于節(jié)省硬件和補償像素數(shù)據(jù)處理應用中的復雜性。在本發(fā)明的各種實施方案中，顯著降低了所需的行緩存器的數(shù)量，沒有硬件或設計復雜性的額外代價，并且不因旁路操作而負面影響整個方案的性能。
本發(fā)明無意局限于上述具體示例。落入本發(fā)明范圍中的本發(fā)明可用的各種改進、等效處理以及各種結構合理地闡明在所附的權利要求書中。
權利要求
1.一種具有至少一個縮放比例模式的可重新配置的像素數(shù)據(jù)處理電路，包括存儲單元，用于以一個第一像素速率接收和存儲處理的像素數(shù)據(jù)；包括一個多相濾波器和一個行緩沖器電路的垂直處理電路，該垂直處理電路具有第一操作尺寸調整模式，其中以不同于第一像素速率的另一像素速率接收像素數(shù)據(jù)，通過在該行緩存器中循環(huán)該數(shù)據(jù)并且通過使用該多相濾波器濾波該循環(huán)的數(shù)據(jù)而調整該接收像素數(shù)據(jù)的尺寸，并且輸出該調整尺寸的像素數(shù)據(jù)以便以該第一像素速率存儲在該存儲單元中；和邏輯電路，被配置和設計用于使得該垂直處理電路在第一操作調整尺寸模式和其中像素數(shù)據(jù)被以另一像素速率接收的第二操作非尺寸調整模式之間切換，通過在該行緩沖器電路中加倍緩存該數(shù)據(jù)、旁路使用該多相濾波器的濾波來處理該接收的像素數(shù)據(jù)，并且以該第一像素速率輸出非尺寸調整的像素數(shù)據(jù)以便存儲在該存儲單元中。
2.權利要求1的可重新配置的像素數(shù)據(jù)處理電路，特征在于，在第一操作調整尺寸模式中，該垂直處理電路按照限定該調整像素數(shù)據(jù)尺寸的一個縮放因子的一個函數(shù)而相對于該被輸出用于存儲的被調整尺寸的像素數(shù)據(jù)來延遲該接收的像素數(shù)據(jù)。
3.權利要求1的可重新配置的像素數(shù)據(jù)處理電路，特征在于，在另一操作非尺寸調整模式中，禁止該多相濾波器。
4.權利要求1的可重新配置的像素數(shù)據(jù)處理電路，進一步包括一個抖動電路，構成和設計來抖動從該多相濾波器輸出的被濾波的數(shù)據(jù)，并且用于提供該調整尺寸的像素數(shù)據(jù)以便以該第一像素速率存儲在該存儲單元中。
5.權利要求1的可重新配置的像素數(shù)據(jù)處理電路，進一步包括一個抖動電路，構成和設計來抖動旁路該多相濾波器的數(shù)據(jù)，并且用于提供非尺寸調整的像素數(shù)據(jù)以便以該第一像素速率存儲在該存儲單元中。
6.權利要求1的可重新配置的像素數(shù)據(jù)處理電路，進一步包括一個抖動電路，構成和設計來在數(shù)據(jù)被提供用于以該第一像素速率存儲在該存儲單元中之前，把數(shù)據(jù)從九個比特抖動為八個比特。
7.權利要求1的可重新配置的像素數(shù)據(jù)處理電路，特征在于，該行緩沖器電路包括多個行的緩存器，并且所說的把該數(shù)據(jù)加倍緩存在該行緩沖器電路中包括使用該緩存器的多個行的兩行。
8.權利要求1的可重新配置的像素數(shù)據(jù)處理電路，特征在于該多相濾波器包括一個系數(shù)表，并且該垂直處理電路還包括一個控制電路，構成和設計來控制該行緩存器循環(huán)電路。
9.一種具有至少一個縮放比例模式的可重新配置的像素數(shù)據(jù)處理電路，包括存儲裝置，用于以一個第一像素速率接收和存儲處理的像素數(shù)據(jù)；對于垂直處理像素數(shù)據(jù)的垂直處理裝置，該垂直處理裝置包括一個多相濾波器和一個行緩沖器電路，該垂直處理裝置具有一個第一操作尺寸調整模式，其中以不同與該第一像素速率的另一像素速率接收像素數(shù)據(jù)，通過在該行緩存器中循環(huán)該數(shù)據(jù)并且通過使用該多相濾波器濾波該循環(huán)的數(shù)據(jù)來調整該接收的像素數(shù)據(jù)的尺寸，并且以該第一像素速率輸出該尺寸調整的像素數(shù)據(jù)以便存儲在該存儲裝置中； 和用于使得該垂直處理裝置在第一操作的尺寸調整模式和第二操作的非尺寸調整模式之間切換的裝置，其第二操作的非尺寸調整模式中，以另一像素速率接收像素數(shù)據(jù)，通過在該行緩存器電路中加倍緩存該數(shù)據(jù)而處理接收的像素數(shù)據(jù)，旁路使用該多相濾波器的濾波并且以該第一像素速率輸出非尺寸調整的像素數(shù)據(jù)用于存儲器在該存儲裝置中。
10.一種具有至少一個縮放比例模式的可重新配置的像素數(shù)據(jù)處理電路，包括存儲單元，用于以每周期一個像素的速率接收和存儲處理的像素數(shù)據(jù)；一個垂直處理電路，包括一個多相濾波器、包含至少十二個行緩存器的一個行緩沖器電路以及用于通過該行緩沖器電路循環(huán)數(shù)據(jù)的一個控制電路，該垂直處理電路具有一個第一操作的尺寸調整模式，其中以每周期兩個像素的速率接收像素數(shù)據(jù)，該控制電路利用將該像素數(shù)據(jù)循環(huán)通過該行緩沖器電路并且通過使用該多相濾波器濾波該循環(huán)的數(shù)據(jù)來調整該數(shù)據(jù)的尺寸，并且以每周期一個像素的速率輸出該尺寸調整的像素數(shù)據(jù)用于存儲在該存儲單元中；以及邏輯電路，被配置和設計而使得該垂直處理電路在第一操作的尺寸調整模式和第二操作的非尺寸調整模式之間切換，其第二操作的非尺寸調整模式中，像素數(shù)據(jù)被以另一像素速率接收、通過使用該行緩存器的兩個加倍緩存該數(shù)據(jù)、旁路使用該多相濾波器的濾波來處理該接收的像素數(shù)據(jù)，并且以每周期一個像素的速率輸出非尺寸調整的像素數(shù)據(jù)以便存儲在該存儲單元中。
11.使用具有至少一個縮放比例模式的一個像素數(shù)據(jù)處理電路進行像素數(shù)據(jù)處理的一種方法，包括步驟以一個第一像素速率接收和存儲處理的像素數(shù)據(jù)；在其中以不同于第一像素速率的另一像素速率接收像素數(shù)據(jù)的一個第一操作的尺寸調整的模式中，垂直地處理像素數(shù)據(jù)包括多相濾波和行緩存該像素數(shù)據(jù)、通過在該行緩存器中循環(huán)該數(shù)據(jù)并且通過濾波該循環(huán)的數(shù)據(jù)以便進行多相濾波來調整該接收的像素數(shù)據(jù)的尺寸，并且以該第一像素速率提供尺寸調整的像素數(shù)據(jù)用于存儲；在其中以另一像素速率接收像素數(shù)據(jù)的一個第二操作的非尺寸調整模式中，通過加倍行緩存該像素數(shù)據(jù)、旁路該多相濾波并且以該第一像素速率提供非尺寸調整的像素數(shù)據(jù)用于存儲而處理該接收的像素數(shù)據(jù)；以及在第一操作的尺寸調整模式和第二操作的非尺寸調整模式之間切換。
12.一種可重新配置的數(shù)據(jù)處理電路，包括存儲單元，用于以一個第一速率接收和存儲處理的數(shù)據(jù)；包含一個數(shù)據(jù)操作電路和一個以不同于該第一速率的另一速率接收數(shù)據(jù)的行緩沖器電路的處理電路，該處理電路具有一個第一操作模式，其中通過把該數(shù)據(jù)循環(huán)通過該行緩存器和該數(shù)據(jù)操作電路來操作該數(shù)據(jù)，并且以該第一速率輸出操作的數(shù)據(jù)用于存儲在該存儲單元中；和邏輯電路，被配置和設計而使得該處理電路在第一操作模式和第二操作模式之間切換，在其第二操作模式中，數(shù)據(jù)被以另一速率接收，通過在該行緩沖器電路中加倍緩存該數(shù)據(jù)、旁路使用該多數(shù)據(jù)操作電路來處理該接收的數(shù)據(jù)，并且以該第一速率輸出數(shù)據(jù)以便存儲在該存儲單元中。
全文摘要
一種用于以第一垂直處理模式調整像素數(shù)據(jù)尺寸的像素數(shù)據(jù)處理電路可重新配置來操作在一個非尺寸調整模式中，其中每一個模式都以第一個像素速率接收像素數(shù)據(jù)并且以一種不同的像素速率輸出像素數(shù)據(jù)。在一個具體示例的實施例中，以每周期兩個像素的速率接收像素并且以每周期一個像素的速率輸出到一個存儲單元。在第一操作的調整尺寸模式中，該實施例包括對像素數(shù)據(jù)進行垂直處理，該處理包括對該像素數(shù)據(jù)進行多相濾波和行緩存、通過在該行緩存器中循環(huán)該數(shù)據(jù)并通過針對該多相濾波而濾波該循環(huán)的數(shù)據(jù)而對接收的像素數(shù)據(jù)進行尺寸調整、和以該第一個像素速率提供調整了尺寸的像素數(shù)據(jù)。在第二操作的非尺寸調整模式中，通過加倍行緩存該像素數(shù)據(jù)、旁路該多相濾波以及以每周期一個像素的速率提供用于存儲的非尺寸調整的像素數(shù)據(jù)來處理該像素數(shù)據(jù)。使用一個控制電路，該像素數(shù)據(jù)處理電路能夠在該第一操作的尺寸調整模式和第二操作的非尺寸調整模式之間切換。
文檔編號H04N7/01GK1600034SQ02821073
公開日2005年3月23日 申請日期2002年10月1日 優(yōu)先權日2001年10月26日
發(fā)明者S·拉斯納姆, 林謙信, 李國君, 郭紹日 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司