視頻譯碼器的制作方法

專利名稱：視頻譯碼器的制作方法
技術領域：
本發明涉及使用MPEG等圖象壓縮方式的視頻譯碼器。
背景技術：
在多媒體中使用的信息的數量很龐大，而且是多種多樣的，為了謀求多媒體的實用化，需要高速地處理這些信息。為了高速地處理信息，數據的壓縮·展開技術是不可缺少的。
作為這樣的數據的壓縮展開技術，可以舉出“MPEG(MovingPicture Expert Group)”方式。該MPEG方式是由ISO(Internationl Organization for Standardization)/IEC(Internationl Electrotechnical Commission)所屬的MPEG委員會(ISO/IEC JTCI/SC29/WG11)加以標準化的。
MPEG由3個部分構成。在部分之一的“MPEG系統部分”(ISO/IECIS 11172 Part1Systeme)中，規定了視頻數據和音頻數據的多重結構及同步方式。在部分之二的“MPEG視頻部分”(ISO/IEC IS11172 Part2Video)中，規定了視頻數據的高效率編碼方式及視頻數據的格式。在部分之三的“MPEG音頻部分”(ISO/IEC IS 11172Part3Audio)中，規定了音頻數據的高效率編碼方式及音頻數據的格式。
在MPEG視頻部分中使用的視頻數據是關于動畫的數據，該動畫在1秒鐘內由數十個幀(例如30個)幀(靜止畫面，一幀畫面)構成。視頻數據依次由以下6層層次結構構成次序(Sequence)、GOP(Group of Pictures)、畫面(Picture)、片(Slice)、宏塊(Macroblock)、塊(Block)。構成一個畫面的片的個數不是一定的，合成一個片的宏塊的個數也不是一定的。
另外，在MPEG中主要由于編碼速度不同，所以有MPEG-1、MPEG-2兩種方式。在MPEG-1中，幀對應于畫面。在MPEG-2中，能使幀或半幀對應于畫面。由兩個半幀構成一幀。
順便說一下，畫面中幀對應的結構稱為幀結構，畫面中半幀對應的結構稱為半幀結構。
在MPEG中采用稱為幀間預測的壓縮技術。幀間預測根據時間的相關性，壓縮幀間的數據。用幀間預測進行雙向預測。所謂雙向預測，是同時采用根據過去的再生圖象(或畫面)預測現在的再生圖象的正向預測、以及根據未來的再生圖象預測現在的再生圖象的反向預測。
該雙向預測規定了稱為I畫面(Intra-Picture)、P畫面(Predictive-Picture)、B畫面(Bidirectionally Predictive-Picture)的三種形式的畫面。
I畫面能與過去或未來的再生圖象無關地獨立地生成。為了進行隨機存取，在GOP內最少需要有一個I畫面。I畫面內的所有的宏塊形式都是幀內預測畫面(IntraFrame)。
P畫面由正向預測(根據過去的I畫面或P畫面的預測)生成。P畫面內的宏塊形式包括幀內預測畫面和正向預測畫面(ForwardInter Frame)兩者。
B畫面由雙向預測生成。在雙向預測中B畫面由以下所示的三個預測中的任意一個生成。
·正向預測；根據過去的I畫面或B畫面的預測。
·反向預測；根據未來的I畫面或P畫面的預測。
·雙向預測；根據過去或未來的I畫面或P畫面的預測。
B畫面內的宏塊形式包括幀內預測畫面、正向預測畫面、反向預測畫面(Backward Inter Frame)、內插的預測畫面(Interpolative Inter Frame)等四種形式。
而且，這些I、P、B畫面分別被編碼。即，I畫面即使沒有過去或未來的畫面也能生成。與此不同，P畫面如果沒有過去的畫面就不能生成，B畫面如果沒有過去或未來的畫面也不能生成。
但是，即使是P畫面或B畫面，在宏塊形式是內插的預測畫面的情況下，其宏塊即使沒有過去或未來的畫面也能生成。
在幀間預測中，首先周期性地生成I畫面。其次，再由I畫面生成數幀前的幀作為P畫面。該P畫面由過去至現在的單向(正向)的預測生成。接著，生成位于I畫面之前、P畫面之后的幀作為B畫面。生成該B畫面時，從正向預測、反向預測、雙向預測三種方法中選擇最佳的預測方法。在連續的動畫中，一般說來現在的圖象與其前后的圖象極其相似，所不同的只不過是極少的一部分。因此，假定當前幀(例如I畫面)和下一幀(例如P畫面)大致相同，如果在兩幀之間有變化，則只抽出其差分(B畫面的數據)進行壓縮。因此，能根據時間相關關系壓縮幀間的數據。
這樣，以MPEG視頻部分為基準編碼的視頻數據的數據串(位流)稱為MPEG視頻流(以下簡稱視頻流。
因此，MPEG-1主要對應于視頻CD(Compact Disc)或CD-ROM(CD-Read Only Memory)等存儲媒體。MPEG-2不僅對應于視頻CD、CD-ROM、DVD(Digital Video Disc)、錄象帶、使用非易失性半導體存儲器的存儲卡等存儲媒體，而且還對應于包括LAN(Local Area Network)等通信媒體、地面波廣播和衛星廣播及CATV(Community Antenna Television)等廣播媒體的全部傳輸媒體。
成為MPEG視頻部分使用的技術核心的，是帶動態補償的預測(MC；Motion Compensated prediction)和離散余弦變換(DCT；Discrete Cosine Transform)。并用MC和DC的編碼技術稱為混合編碼技術。在MPEG視頻部分中，編碼時使用DCT碼，將圖象(視頻信號)分解成頻率分量后進行處理。然后，譯碼時使用DCT的逆變換(離散余弦逆變換IDCT；Inverse DCT)，使頻率分量再返回圖象(視頻信號)。
圖4是現有的MPEG視頻譯碼器101的方塊電路圖。
MPEG視頻譯碼器101由以下部分構成控制芯片電路102、位緩沖器103、幀緩沖器104、MPEG譯碼芯片電路105、數據總線106、顯示電路107、存儲控制器108、以及FIFO(First-In-First-Out)構成的緩沖器109～115。另外，構成MPEG視頻譯碼器101的各電路102～115安裝在一個芯片的LSI上。
控制芯片電路102控制各電路103～115。
從傳輸媒體130傳輸的視頻流首先被輸入緩沖器109，并沿緩沖器109→數據總線106→存儲控制器108→位緩沖器103的順序傳輸，被寫入位緩沖器103中。另外，傳輸媒體130包括存儲媒體(視頻CD、CD-ROM、DVD、錄象帶、存儲卡等)、通信媒體(LAN等)、廣播媒體(地面波廣播、衛星廣播、CATV等)等等。
位緩沖器130由呈FIFO結構的SDRAM(Synchronous DynamicRandom Access Memory)構成的循環緩沖器構成，依次存儲從傳輸媒體130傳輸的視頻流。
之所以設置位緩沖器103，是因為I、P、B各畫面的數據量不同。I畫面的數據量約為30千字節，P畫面的數據量約為10～15千字節，B畫面的數據量約為0～6千字節。與此不同，從傳輸媒體130傳輸的視頻流位速度是一定的。MPEG譯碼芯片電路105對各個畫面進行處理，其處理時間隨各畫面的數據量的不同而不同。因此，如果從傳輸媒體130傳輸的視頻流直接傳送給MPEG譯碼芯片電路105，則在MPEG譯碼芯片電路105中不能處理的畫面被漏掉。為了防止這個現象的發生，通過設置作為與從傳輸媒體130傳輸的視頻流對應的緩沖存儲器的位緩沖器103，能吸收I、P、B各畫面的數據量的不同。
幀緩沖器104由SDRAM構成，其內部被分成3個區域(前方參照區120、后方參照區121、B畫面存儲區122)。
另外，為了減少零件個數，降低MPEG視頻譯碼器101的零件成本，在一個SDRAM中分區設置位緩沖器103和幀緩沖器104。
另外，設置位緩沖器103和幀緩沖器104的SDRAM的輸入輸出數據總線寬度(位寬)設定為32位。因此，存儲控制器108的輸入輸出數據總線寬度及數據總線106的數據總線寬度也設定為32位。
存儲控制器108控制位緩沖器103及幀緩沖器104的讀出工作及寫入工作。
蓄積在位緩沖器103中的視頻流由存儲控制器108在每1幀期間一個畫面一個畫面地讀出視頻流，該視頻流按照存儲控制器108→數據總線106→緩沖器110的順序傳輸，被輸入MPEG譯碼芯片電路105。
MPEG譯碼芯片電路105對輸入的一個畫面部分的視頻流，首先進行以霍夫曼碼為依據的可變長度譯碼處理，其次，對可變長度譯碼處理結果進行以量化閾值為依據的逆量化處理，求DCT(DiscreteCosine Transform)系數，接著，對求得的DCT系數進行IDCT處理，最后對IDCT(Inverse DCT)處理結果進行MC(MotionCompensated prediction)處理。
然后，按照緩沖器114→數據總線106→存儲控制器108→幀緩沖器104的順序，傳輸由MPEG譯碼芯片電路105進行的MC處理結果，由存儲控制器108存儲在幀緩沖器104的某個區域120～122中。
另外，由存儲控制器108從幀緩沖器104的各區域120～122讀出的數據，按照存儲控制器108→數據總線106→各緩沖器111～113中的某一個的順序傳輸，被輸入MPEG譯碼芯片電路105。這里，從前方參照區120讀出的數據通過緩沖器111傳輸，從后方參照區121讀出的數據通過緩沖器112傳輸，從B畫面存儲區122讀出的數據通過緩沖器113傳輸。
在前方參照區120中存儲著在由MPEG譯碼芯片電路105進行的MC處理中進行反向預測時使用的未來的I畫面或P畫面。在后方參照區121中存儲著在MC處理中進行正向預測時使用的過去的I畫面或P畫面。在B畫面存儲區122中存儲著B畫面。
在前方參照區120及后方參照區121中存儲的I畫面或P畫面由于作為進行正向預測或反向預測用的基準數據使用，所以成為沒有必要而又必須繼續存儲在各區域、20、121中。存儲在B畫面存儲區122中的B畫面由于不作為基準數據使用，所以不需要輸出到外部。另外，各區域120～122稱為平面(Plane)。
然后，利用存儲控制器108從幀緩沖器104的各區域120～122中的任意一個區域讀出的畫面數據按照存儲控制器108→數據總線106→緩沖器115的順序傳輸，被輸入顯示電路107中。
顯示電路107根據畫面數據生成視頻信號(圖象信號)，將該視頻信號輸出給連接在MPEG視頻譯碼器101上的外部機器131。例如，在作為外部機器131連接了顯示器的情況下，該顯示器將視頻信號作為圖象顯示。另外，在作為外部機器131連接了存儲媒體(錄象帶、存儲卡等)的情況下，視頻信號被存儲在該存儲媒體中。
這樣構成的MPEG視頻譯碼器101被安裝到電影攝影機、普通照相機、電視機、視頻CD再生裝置、DVD再生裝置等中。另外，在將MPEG視頻譯碼器101安裝到電影攝影機或普通照相機中的情況下，傳輸媒體130能被置換成CCD(Charge Coupled Device)等攝象器件及其信號處理電路。
圖5是模式地表示由SDRAM構成的幀緩沖器104的前方參照區120及后方參照區中存儲的亮度(Y)數據及色差(C)數據的存儲狀態的模式圖。
前方參照用的亮度數據yf的存儲區140和前方參照用的色差數據cf的存儲區141被設置在前方參照區120中。另外，后方參照用的亮度數據yr的存儲區142和后方參照用的色差數據cr的存儲區143被設置在后方參照區121中。
另外，色差數據的數據量大致為亮度數據的數據量的一半。因此，各存儲區141、143的數據量被設定為各存儲區140、142的數據量的大致一半。
順便說一下，如上所述，設置將各數據yf、cf、cr存儲在幀緩沖器104的各區域120、121中用的各存儲區140～143，被稱為存儲交換。
一般說來，在SDRAM中進行存取時，有必要設定由SDRAM中規定的計算序列(cast sequence)及脈沖串范圍決定的規定的命令，這樣設定規定的命令稱為命令開銷。因此，在從開始存取的時刻至實際開始數據的寫入或讀出的時刻為止的期間，產生命令開銷所需要的時間的延遲時間。該命令開銷所需要的時間(延遲時間)不能在SDRAM的工作時鐘的6～7個時鐘以下。
圖6是模式地表示從由輸入輸出數據總線寬度為32位的SDRAM構成的幀緩沖器104的各區域120、121讀出一個宏塊的數據時存儲器的存取順序的模式圖。
存儲器的存取按照以下的順序進行對存儲區140的命令開銷通信(com)→來自存儲區140的前方參照用亮度數據yf的讀出→對存儲區141的命令開銷通信→來自存儲區141的前方參照用色差數據cf的讀出→對存儲區142的命令開銷通信→來自存儲區142的后方參照用亮度數據yf的讀出→對存儲區143的命令開銷通信→來自存儲區143的后方參照用色差數據cf的讀出。
因此，可由下式(1)求得這時的存儲器存取所需要的時間T1。
T1＝4×t1+2×t2+2×t3 ……(1)式中，t1命令開銷通信所需要的時間t2各亮度數據yf、yr的讀出所需要的時間t3各色差數據cf、cr的讀出所需要的時間因此，在由MPEG譯碼芯片電路105進行的MC處理中，為了使一個宏塊的一半(半個宏塊)的亮度數據復原，有這樣的情況從由SDRAM構成的幀緩沖器104的前方參照區120或后方參照區121讀出半個宏塊部分的亮度數據。
如圖7A所示，為了使該半個宏塊部分的亮度數據復原，從前方參照區120或后方參照區121讀出的必要的亮度數據為9個象素×17個象素的數據。
一般說來，SDRAM中能存取的最小單位為SDRAM中規定的脈沖串范圍乘以輸入輸出的數據總線寬度的值。
脈沖串范圍的最小值為“2”，所以輸入輸出的數據總線寬度為32位的SDRAM中能存取的最小單位為2×32位。因此，一個象素的數據量為8位。因此，輸入輸出的數據總線寬度為32位的SDRAM中能存取的最小單位為水平方向配置的8個象素的大小。
因此，如圖7B所示，為了從由輸入輸出的數據總線寬度為32位的SDRAM構成的幀緩沖器104讀出半個宏塊部分的亮度數據(9個象素×17個象素部分的數據)，有必要讀出9個象素×24個象素部分的數據。即，輸入輸出的數據總線寬度為32位的SDRAM中能存取的最小單位為水平8個象素部分，所以為了讀出水平17個象素部分的數據，必須讀出水平8個象素的3倍的24個象素部分的數據。而且，讀出的9個象素×24個象素部分的數據中，除去9個象素×17個象素部分的必要的數據外，其余的數據即9個象素×7個象素部分成為無用的數據。
近年來，日益要求MPEG視頻譯碼器101的工作速度高速化。為此，有使幀緩沖器104和數據總線106高速化、提高工作頻率的方法，以及進一步將幀緩沖器104和數據總線106的輸入輸出的數據總線寬度(位寬)擴大得比32位大(例如48位、64位、128位等)的方法。可是，工作頻率高的幀緩沖器104的價格高(例如，速度比SDRAM高的運行總線DRAM比SDRAM的價格高)，消耗功率也增大。另外，如果再擴大輸入輸出的數據總線寬度，則與LSI的端子數增加的同時，構成幀緩沖器104的SDRAM的芯片數也增加，所以導致MPEG視頻譯碼器101的基板安裝面積增大和成本增加。因此，不提高幀緩沖器104的工作頻率、不擴大輸入輸出的數據總線寬度，謀求MPEG視頻譯碼器101的工作速度高速化。
發明的公開本發明的目的在于提供一種使用能使工作速度高速化的MPEG等的圖象壓縮方法的視頻譯碼器。
為了達到該目的，本申請的發明是一種并用離散余弦變換和進行反向預測及正向預測的動態補償預測，對視頻流進行譯碼的視頻譯碼器，該視頻譯碼器備有第一幀緩沖器，它設有上述反向預測中使用的前方參照用亮度數據的存儲區、以及上述正向預測中使用的后方參照用色差數據的存儲區；第二幀緩沖器，它設有上述反向預測中使用的前方參照用色差數據的存儲區、以及上述正向預測中使用的后方參照用亮度數據的存儲區；以及讀出控制電路，它并行地處理對上述第一幀緩沖器的存儲器存取工作和對上述第二幀緩沖器的存儲器存取工作的至少一部分工作。
因此，在本發明中，作為第一及第二幀緩沖器如果使用輸入輸出的數據總線寬度小的幀緩沖器，則在從各幀緩沖器讀出半個宏塊部分的亮度數據(例如，9個象素×17個象素部分的數據)時，也能減少無用數據的讀出，能縮短該部分存儲器存取所需要的時間。因此，不用提高各幀緩沖器的工作頻率、不擴大輸入輸出的數據總線寬度，就能使視頻譯碼器的工作速度高速化。
如果按照本發明的其他方面，則在并用離散余弦變換和進行反向預測及正向預測的動態補償預測，對視頻流進行譯碼的視頻譯碼器中，備有第一幀緩沖器，它設有上述反向預測中使用的前方參照用亮度數據的存儲區、以及上述正向預測中使用的后方參照用色差數據的存儲區；第二幀緩沖器，它設有上述反向預測中使用的前方參照用色差數據的存儲區、以及上述正向預測中使用的后方參照用亮度數據的存儲區；以及讀出控制電路，它并行地處理對上述第一幀緩沖器的存儲器存取工作和對上述第二幀緩沖器的存儲器存取工作，在從第一幀緩沖器讀出前方參照用亮度數據時，從第二幀緩沖器讀出前方參照用色差數據，同時在從第一幀緩沖器讀出后方參照用色差數據時，從第二幀緩沖器讀出后方參照用亮度數據。
因此，如果采用本發明，則能極其有效地縮短存儲器存取所需要的時間。
另外，在視頻譯碼器中最好備有寫入控制電路，用來將前方參照用亮度數據及后方參照用色差數據存儲在上述第一幀緩沖器的規定的存儲區中，同時將前方參照用色差數據及后方參照用亮度數據存儲在上述第二幀緩沖器的規定的存儲區中。
另外，在視頻譯碼器中，最好在上述第一及第二幀緩沖器中都包括輸入輸出的數據總線寬度相等的SDRAM。
因此，如果采用本發明，則能并行地處理對第一幀緩沖器和第二幀緩沖器的存儲器存取。因此，能將從各幀緩沖器讀出一個宏塊部分的亮度數據及色差數據時存儲器存取所需要的時間縮短SDRAM等緩沖存儲器中規定的命令開銷兩次所需要的時間。因此，能使視頻譯碼器的工作速度更加高速化。
附圖的簡單說明

圖1是本發明的實施例1的MPEG視頻譯碼器的方塊電路圖。
圖2是說明實施例1的工作用的第一模式圖。
圖3是說明實施例1的工作用的第二模式圖。
圖4是現有的MPEG視頻譯碼器的方塊電路圖。
圖5是說明現有的MPEG視頻譯碼器的工作用的第一模式圖。
圖6是說明現有的MPEG視頻譯碼器的工作用的第二模式圖。
圖7A～圖7C是說明現有的MPEG視頻譯碼器的工作用的模式圖，圖7A表示為了使半個宏塊部分的亮度數據復原所需要的數據，圖7B表示從幀緩沖器104讀出半個宏塊部分的亮度數據時所讀出的數據，圖7C表示從幀緩沖器讀出半個宏塊部分的亮度數據的工作。
實施發明用的最佳形態以下，與附圖一起說明本發明的實施例。
另外，在實施例中，與圖4～圖7所示的現有的MPEG視頻譯碼器相同的結構部分標以相同的符號，不重復其說明。
圖1是表示實施例1的MPEG視頻譯碼器1的結構的方塊電路圖。
MPEG視頻譯碼器1由以下部分構成控制芯片電路2、切換電路3、位緩沖器103a、103b、幀緩沖器104a、104b、MPEG譯碼芯片電路105、數據總線106a、106b、顯示電路107、存儲控制器108a、108b、呈FIFO結構的緩沖器109、110a～115b。另外，構成MPEG視頻譯碼器1的各電路2、103a～115b被安裝在一個芯片的LSI上。
控制芯片電路2控制各電路2、103a～115b。
從傳輸媒體130傳輸的視頻流首先被輸入緩沖器109，并沿緩沖器109→數據總線106a、106b→各存儲控制器108a、108b→各位緩沖器103a、103b的順序傳輸，被寫入各位緩沖器103a、103b中。
各位緩沖器130a、103b由呈FIFO結構的SDRAM構成的循環緩沖器構成，依次存儲從傳輸媒體130傳輸的視頻流。
之所以設置位緩沖器103a、103b，與在現有的MPEG視頻譯碼器101中設置位緩沖器103的理由相同。
各幀緩沖器104a、104b由SDRAM構成，各自的內部被分成三個區域(前方參照區120a、120b，后方參照區121a、121b，B畫面存儲區122a、122b)。
另外，減少零件個數，使得MPEG視頻譯碼器1的零件成本降低，所以在一個SDRAM內分區域設置位緩沖器103a和幀緩沖器104a，在一個SDRAM內分區域設置位緩沖器103b和幀緩沖器104b。
另外，設置位緩沖器103a、103b和幀緩沖器104a、104b的各個SDRAM的輸入輸出的數據總線寬度(位寬)都設定為16位。因此，各存儲控制器108a、108b的輸入輸出數據總線寬度及數據總線106a、106b的數據總線寬度也設定為16位。
存儲控制器108a控制位緩沖器103a及幀緩沖器104a的讀出工作及寫入工作。另外，存儲控制器108b控制位緩沖器103b及幀緩沖器104b的讀出工作及寫入工作。
蓄積在各位緩沖器103a、103b中的視頻流由各存儲控制器108a、108b在每1幀期間一個畫面一個畫面地讀出視頻流。然后，從位緩沖器103a讀出的一個畫面部分的視頻流按照存儲控制器108a→數據總線106a→緩沖器110a的順序傳輸，被輸入MPEG譯碼芯片電路105中。另外，從位緩沖器103b讀出的一個畫面部分的視頻流按照存儲控制器108b→數據總線106→緩沖器110b的順序傳輸，被輸入MPEG譯碼芯片電路105中。
MPEG譯碼芯片電路105與現有的MPEG視頻譯碼器101一樣，對輸入的一個畫面部分的視頻流，依次進行可變長度譯碼處理、逆量化處理、IDCT處理、MC處理。
然后，由MPEG譯碼芯片電路105進行的MC處理結果被傳送給切換電路3。切換電路3被切換到點3a、3b中的某一側。在切換電路3被切換到點3a一側的情況下，MC處理結果按照緩沖器114a→數據總線106a→存儲控制器108a→幀緩沖器104a的順序傳輸，由存儲控制器108a存儲在幀緩沖器104a的某個區域120a～122a中。另外，在切換電路3被切換到點3b一側的情況下，MC處理結果按照緩沖器114b→數據總線106b→存儲控制器108b→幀緩沖器104b的順序傳輸，由存儲控制器108b存儲在幀緩沖器104b的某個區域120b～122b中。
然后，由存儲控制器108a從幀緩沖器104a的各區域120a～122a讀出的數據，按照存儲控制器108a→數據總線106a→各緩沖器111a～113a中的某一個的順序傳輸，被輸入MPEG譯碼芯片電路105。這里，從前方參照區120a讀出的數據通過緩沖器111a傳輸，從后方參照區121a讀出的數據通過緩沖器112a傳輸，從B畫面存儲區122a讀出的數據通過緩沖器113a傳輸。
另外，由存儲控制器108b從幀緩沖器104b的各區域120b～122b讀出的數據，按照存儲控制器108b→數據總線106b→各緩沖器111b～113b中的某一個的順序傳輸，被輸入MPEG譯碼芯片電路105。這里，從前方參照區120b讀出的數據通過緩沖器111b傳輸，從后方參照區121b讀出的數據通過緩沖器112b傳輸，從B畫面存儲區122b讀出的數據通過緩沖器113b傳輸。
在各前方參照區120a、120b中存儲著在由MPEG譯碼芯片電路105進行的MC處理中進行反向預測時使用的未來的I畫面或P畫面。在各后方參照區121a、121b中存儲著在MC處理中進行正向預測時使用的過去的I畫面或P畫面。在各B畫面存儲區122a、122b中存儲著B畫面。
在各前方參照區120a、120b及各后方參照區121a、121b中存儲的I畫面或P畫面由于作為進行正向預測或反向預測用的基準數據使用，所以成為沒有必要而又必須繼續存儲在各區域120a、120b、121a、121b中。存儲在B畫面存儲區122a、122b中的B畫面由于不作為基準數據使用，所以不需要輸出到外部。另外，各區域120a～122b稱為平面。
然后，利用存儲控制器108a從幀緩沖器104a的各區域120a～122a中的任意一個區域讀出的畫面數據按照存儲控制器108a→數據總線106a→緩沖器115a的順序傳輸，被輸入顯示電路107中。
另外，利用存儲控制器108b從幀緩沖器104b的各區域120b～122b中的任意一個區域讀出的畫面數據按照存儲控制器108b→數據總線106b→緩沖器115b的順序傳輸，被輸入顯示電路107中。
顯示電路107根據從緩沖器115a、115b傳輸的畫面數據生成視頻信號(圖象信號)，將該視頻信號輸出給連接在MPEG視頻譯碼器1上的外部機器131。
這樣構成的MPEG視頻譯碼器1與現有的MPEG視頻譯碼器101一樣，被安裝到電影攝影機、普通照相機、電視機、視頻CD再生裝置、DVD再生裝置等中。另外，在將MPEG視頻譯碼器1安裝到電影攝影機或普通照相機中的情況下，傳輸媒體130能被置換成CCD等攝象器件及其信號處理電路。
圖2是模式地表示由SDRAM構成的幀緩沖器104a、104b的前方參照區120a、120b及后方參照區121a、121b中存儲的亮度(Y)數據及色差(C)數據的存儲狀態的模式圖。
在幀緩沖器104a中，前方參照用的亮度數據yf的存儲區140被設置在前方參照區120a中，后方參照用的色差數據cr的存儲區143被設置在后方參照區121a中。
在幀緩沖器104b中，前方參照用的色差數據cf的存儲區141被設置在前方參照區120b中，后方參照用的亮度數據yr的存儲區142被設置在后方參照區121b中。
如上所述，由于色差數據的數據量大致為亮度數據的數據量的一半，因此各存儲區141、143的數據量被設定為各存儲區140、142的數據量的大致一半。
這樣，將各數據yf、cr、cf、yr分配給各幀緩沖器104a、104b的各區域120a、121a、120b、121b存儲，能更容易且可靠地進行上述切換電路3的切換工作。
順便說一下，如上所述，設置將各數據yf、cf、yr、cr存儲在幀緩沖器104a、104b的各區域120a、121a、120b、121b中用的各存儲區140～143，被稱為存儲交換。
圖3是模式地表示從由輸入輸出數據總線寬度為16位的SDRAM構成的幀緩沖器104a、104b的各區域120a、121a、120b、121b讀出一個宏塊部分的數據時存儲器存取的順序的模式圖。
對幀緩沖器104a的存儲器存取按照以下的順序進行對存儲區140的命令開銷通信(com)→來自存儲區140的前方參照用亮度數據if的讀出→對存儲區143的命令開銷通信→來自存儲區143的后方參照用色差數據cr的讀出。
對幀緩沖器104b的存儲器存取按照以下的順序進行對存儲區141的命令開銷通信→來自存儲區141的后方參照用色差數據cf的讀出→對存儲區142的命令開銷通信→來自存儲區142的前方參照用亮度數據yr的讀出。
因此，從存儲區140讀出的前方參照用亮度數據yf被傳送給MPEG譯碼芯片電路105時，從存儲區141讀出的前方參照用色差數據cf被傳送給MPEG譯碼芯片電路105。因此，在MPEG譯碼芯片電路105中，與現有的MPEG視頻譯碼器101一樣，根據前方參照用亮度數據yf及前方參照用色差數據cf，進行MC處理的反向預測。
另外，從存儲區143讀出的后方參照用色差數據cf被傳送給MPEG譯碼芯片電路105時，從存儲區142讀出的后方參照用亮度數據yr被傳送給MPEG譯碼芯片電路105。因此，在MPEG譯碼芯片電路105中，與現有的MPEG視頻譯碼器101一樣，根據后方參照用色差數據cr及后方參照用亮度數據yr，進行MC處理的正向預測。
就是說，各幀緩沖器104a、104b、各存儲控制器108a、1048、各緩沖器111a、112a、以及各緩沖器111b、112b同時工作，并行地處理對各幀緩沖器104a、104b的存儲器存取。
因此，可由下式(2)求得這時的存儲器存取所需要的時間T2。
T2＝2×t1+t4+t5……(2)式中，t1命令開銷通信所需要的時間t4各亮度數據yf、yr的讀出所需要的時間t5各色差數據cf、cr的讀出所需要的時間這里，各幀緩沖器104a、104b的數據總線寬度為16位。與此不同，現有的MPEG視頻譯碼器101的幀緩沖器104的數據總線寬度為32位。因此，上述時間t1、t3、t4、t5的關系如式(3)所示。
t4＝2×t2t5＝2×t3……(3)其結果，由上述式(1)求得的現有的MPEG視頻譯碼器101的存儲器存取所需要的時間T1和本實施例的MPEG視頻譯碼器1的存儲器存取所需要的時間T2的關系如式(4)所示。
T2＝T1-2×t1……(4)因此，如果采用本實施例的MPEG視頻譯碼器1，則與現有的MPEG視頻譯碼器101相比，能使從幀緩沖器104a、104b讀出一個宏塊部分的亮度數據及色差數據時存儲器存取所需要的時間縮短兩次命令開銷所需要的時間(＝2×t1)。
另外，如圖7C所示，為了從由輸入輸出的數據總線寬度為16位的SDRAM構成的各幀緩沖器104a、104b讀出半個宏塊部分的亮度數據(9個象素×17個象素部分的數據)，讀出9個象素×20個象素部分的數據即可。即，輸入輸出的數據總線寬度為16位的SDRAM中能存取的最小單位為水平4個象素部分，所以為了讀出水平17個象素部分的數據，讀出水平4個象素的5倍的20個象素部分的數據即可。而且，讀出的9個象素×20個象素部分的數據中，除去9個象素×17個象素部分的必要的數據外，其余的數據即9個象素×3個象素部分成為無用的數據。
如上所述，在現有的MPEG視頻譯碼器101中，必須讀出9個象素×24個象素部分的數據，其中，除去9個象素×17個象素部分的必要的數據外，其余的數據即9個象素×7個象素部分成為無用的數據。
因此，如果采用本實施例的MPEG視頻譯碼器1，則與現有的MPEG視頻譯碼器101相比，從幀緩沖器104a、104b讀出半個宏塊部分的亮度數據時，不需要進行9個象素×4個象素部分的無用數據的讀出，能縮短該部分存儲器存取所需要的時間。
如上所述，如果采用本實施例的MPEG視頻譯碼器1，則與現有的MPEG視頻譯碼器101相比，在MPEG譯碼芯片電路105中進行MC處理時，能縮短從幀緩沖器104a、104b讀出數據時存儲器存取所需要的時間。
因此，如果采用本實施例，則不需要進一步提高幀緩沖器104a、104b的工作頻率，也不需要進一步擴大輸入輸出的數據總線寬度，就能使MPEG視頻譯碼器1的工作速度高速化。隨便說一下，本實施例的MPEG視頻譯碼器1的工作速度與現有的MPEG視頻譯碼器101相比，提高1.3～1.5倍。
而且，作為幀緩沖器104a、104b不使用工作頻率高的價格貴、消耗功率大的幀緩沖器，就能實現工作速度高的MPEG視頻譯碼器1，在使MPEG視頻譯碼器1的工作速度高速化時，能避免成本增大及消耗功率的增大。
在本實施例中，通過將構成幀緩沖器104a、104b的SDRAM、存儲控制器108a、108b、數據總線106a、106b的數據總線寬度(位寬)都設定為16位，作為總體為16位+16位共計32位。因此，在要求更高速的處理的情況下，雖然需要64位，但在此情況下，通過將構成幀緩沖器104a、104b的SDRAM、存儲控制器108a、108b、數據總線106a、106b的數據總線寬度都設定為32位，作為總體為32位+32位共計64位即可，如果這樣處理，則能獲得與本實施例同樣的效果。
另外，本發明不限定于上述實施例，可以進行如下變更，即使在此情況下，也能獲得與上述實施例同等或更好的工作效果。
(1)在MPEG視頻譯碼器1中，能適當地省略各緩沖器113a、113b。另外，也可以用一個緩沖器兼備各緩沖器111a、112a的功能，同樣能用一個緩沖器兼備各緩沖器111b、112b的功能。
(2)不用SDRAM，而用能改寫的其他形式的半導體存儲器(例如DRAM、運行總線DRAM等)也能構成幀緩沖器104a、104b。
雖然詳細地說明了本發明，但這只是例示而已，不受此限，只由附帶的權利要求書限定，想必能明確地理解發明的精神和范圍。
權利要求
1.一種視頻譯碼器，它是使用進行反向預測及正向預測的動態補償預測，對視頻流進行譯碼的視頻譯碼器，其特征在于備有第一幀緩沖器，它設有上述反向預測中使用的前方參照用亮度數據的存儲區、以及上述正向預測中使用的后方參照用色差數據的存儲區；第二幀緩沖器，它設有上述反向預測中使用的前方參照用色差數據的存儲區、以及上述正向預測中使用的后方參照用亮度數據的存儲區；以及控制電路，用來控制上述視頻譯碼器的工作，上述控制電路并行地處理對上述第一幀緩沖器的存儲器存取工作和對上述第二幀緩沖器的存儲器存取工作中的至少一部分工作。
2.根據權利要求1所述的視頻譯碼器，其特征在于還備有進行逆離散余弦變換的離散余弦變換處理電路，以便進行從上述第一及第二幀緩沖器讀出的數據的譯碼。
3.根據權利要求1所述的視頻譯碼器，其特征在于上述控制電路在寫入工作中，將前方參照用亮度數據及后方參照用色差數據存儲在上述第一幀緩沖器的規定的存儲區中，同時將前方參照用色差數據及后方參照用亮度數據存儲在上述第二幀緩沖器的規定的存儲區中。
4.根據權利要求3所述的視頻譯碼器，其特征在于上述第一及第二幀緩沖器分別包括從供給讀出命令開始經過規定的時間后開始輸出數據的第一及第二存儲電路。
5.根據權利要求4所述的視頻譯碼器，其特征在于上述第一及第二存儲電路分別包括互相輸入輸出的數據總線寬度相等的同步動態型隨機存取存儲器。
6.根據權利要求4所述的視頻譯碼器，其特征在于上述視頻流是并用離散余弦變換和進行反向預測及正向預測的動態補償預測的MPEG視頻流。
7.根據權利要求1所述的視頻譯碼器，其特征在于上述控制電路在讀出工作中，對上述第一幀緩沖器及上述第二幀緩沖器的存儲器存取進行并行處理，i)從上述第一幀緩沖器讀出前方參照用亮度數據時，從上述第二幀緩沖器讀出前方參照用色差數據，ii)從上述第一幀緩沖器讀出后方參照用色差數據時，從上述第二幀緩沖器讀出后方參照用亮度數據。
8.根據權利要求7所述的視頻譯碼器，其特征在于上述控制電路在寫入工作中，將前方參照用亮度數據及后方參照用色差數據存儲在上述第一幀緩沖器的規定的存儲區中，同時將前方參照用色差數據及后方參照用亮度數據存儲在上述第二幀緩沖器的規定的存儲區中。
9.根據權利要求8所述的視頻譯碼器，其特征在于上述第一及第二幀緩沖器分別包括從供給讀出命令開始經過規定的時間后開始輸出數據的第一及第二存儲電路。
10.根據權利要求9所述的視頻譯碼器，其特征在于上述第一及第二存儲電路分別包括互相輸入輸出的數據總線寬度相等的同步動態型隨機存取存儲器。
11.根據權利要求9所述的視頻譯碼器，其特征在于上述視頻流是并用離散余弦變換和進行反向預測及正向預測的動態補償預測的MPEG視頻流。
全文摘要
MPEG視頻譯碼器1并用離散余弦變換和進行反向預測及正向預測的動態補償預測,對MPEG視頻流進行譯碼。在幀緩沖器104a中,設有反向預測中使用的前方參照用亮度數據的存儲區、以及正向預測中使用的后方參照用色差數據的存儲區。在幀緩沖器104b中,設有反向預測中使用的前方參照用色差數據的存儲區、以及正向預測中使用的后方參照用亮度數據的存儲區。對輸入輸出的數據總線寬度都為16位的各幀緩沖器104a、104b的存儲器存取進行并行處理。
文檔編號H04N7/36GK1306726SQ00800912
公開日2001年8月1日 申請日期2000年3月21日 優先權日1999年3月23日
發明者岡田茂之 申請人:三洋電機株式會社