專利名稱：視頻處理所共享的幀緩存的制作方法
視頻處理所共享的幀緩存
背景技術：
包含有對應的音頻信息的視頻信息，是廣泛使用的信息源，并正在一天天 的日益普遍。不僅僅使用和/或傳送的視頻信息越來越多，而且隨著視頻傳輸 所包含的信息越來越多，信息也更加復雜。伴隨內容的增加，出現了對視頻信 息進行更快的處理并降低保護處理成本的需求。
現有的數字電視接收機使用多個集成電路芯片來處理視頻信息。例如，一 個芯片被用來提供后端處理，例如視頻解碼、音頻處理、解交錯、縮放等等， 而另 一個芯片被用來提供幀速率轉換。后端處理芯片和幀速率轉換器芯片使用 分開的存儲器，占用單獨的空間并使用單獨的存儲器調用。后端處理器存儲器 可以存儲還存儲在幀速率轉換器存儲器內以供幀速率轉換器使用的信息。
發明內容
總的來說，本發明的一個方面提供一種用于耦合至單個共享存儲器的集成 電路芯片，其以組合的方式包括存儲器存取模塊、至少一個視頻信號處理模塊、 以及幀速率轉換器，其中所述存儲器存取模塊協調所述至少一個視頻信號處理 模塊和所述幀速率轉換器對所述單個共享存儲器的存取。
本發明的執行可提供以下特征中的一個或多個。所述至少一個視頻信號處 理模塊以及所述幀速率轉換器被配置成共享算法信息。所述至少一個視頻信號 處理模塊將中間結果存儲在所述單個共享存儲器內，所述幀速率轉換器使用所 述單個共享存儲器進一步處理該中間結果。所述至少一個視頻信號處理模塊包 括視頻解碼器模塊。所述至少一個視頻信號處理模塊包括解交錯器
(deinterlacer)。所述至少一個視頻信號處理模塊包括縮放器(scaler)。
總的來說，本發明的另一個方面提供一種數字電視接收機，包括存儲器、 單個集成電路芯片，所述單個集成電路芯片以組合的方式包括有存儲器存取模塊、至少一個視頻信號處理模塊、以及幀速率轉換器，其中所述存儲器存取模 塊協調所述至少一個視頻信號處理模塊和所述幀速率轉換器對所述存儲器的 存取。
本發明的執行可提供以下特征中的一個或多個。所述至少一個視頻信號處 理模塊以及所述幀速率轉換器被配置成共享算法信息。所述至少一個視頻信號 處理模塊將中間結果存儲在所述存儲器內，所述幀速率轉換器使用所述存儲器 進一步處理該中間結果。所述至少一個視頻信號處理模塊包括視頻解碼器模
塊。所述至少一個視頻信號處理模塊包括解交錯器(deinterlacer)。所述至少 一個視頻信號處理模塊包括縮放器(scaler)。
總的來說，本發明的另一方面提供一種在接收機內處理視頻信號的方法， 所述方法包括從單個集成電路芯片存取單個存儲器以用于處理視頻信號，所 述處理視頻信號包括信號的幀速率轉換；以及協調視頻信號的幀速率轉換和解 碼、解交錯、縮放視頻信號三者中的至少一項對所述單個存儲器的存取。
本發明的執行可提供以下特征中的一個或多個。所述方法進一步包括使用 單個算法來處理所述視頻信號以執行以下多項中的至少一部分:解碼、解交錯、 縮放和幀速率轉換。所述解交錯包括將中間結果存儲到所述單個存儲器內，所 述幀速率轉換包括使用所述中間結果。所述解碼包括將中間結果存儲到所述單 個存儲器內，所述幀速率轉換包括使用該中間結果。
本發明的各個方面可提供以下性能中的一項或多項。用于視頻處理的電路 板空間被縮減。視頻處理電路的成本被降低。視頻處理信息的冗余存儲能得到 減少。視頻后端處理和幀速率轉換電路可具有共享的功能/信息。本發明還提 供了處理視頻信息的技術。單個芯片可包含后端視頻處理模塊和幀速率轉換 器。單個芯片可使用單個存儲器來存儲用于后端處理和用于幀速率轉換的信 息。
本發明的各種優點、各個方面和創新特征，以及其中所示例的實施例的細 節，將在以下的描述和附圖中進行詳細介紹。
的視頻系統的框圖2是圖1所示的接收機的后端處理器和幀速率轉換器的框圖3是使用圖1所示的系統處理視頻信號的流程圖。
具體實施例方式
本發明的各個實施例提供了使用單個共享存儲器執行后端處理的技術。例 如，通信系統包括有發送機和接收機。發送機用于向接收機發送信息，該信息 由接收機接收。接收機包括預處理和后端處理。預處理用于將接收的信號處理 成可在后端處理時使用的形式。預處理可包括使用調諧器來選擇接收的信號的 單個廣播信道。后端處理包括使用幾個處理模塊、單個存儲器以及由各個處理 模塊共享的存儲器控制器。該存儲器控制器接收來自該幾個處理模塊的讀和寫 請求，并協調對該單個存儲器的存取。其它各種實施例也落入本發明的范圍。
參見圖1,通信系統10包括發送機12和接收機14。系統10還包括合適 的硬件、固件和/或軟件(包括計算機可讀的，優選計算機可執行的指令)，以 執行本申請所描述的功能。發送機12可配置成地面或電纜信息提供者，例如 有線電視提供商，但是其它的配置也是可能的。接收機14可配置成接收發送 機12發送的信息的設備，例如高清電視(HDTV)或有線機頂盒或衛星機頂 盒。發送機12和接收機14通過傳輸信道13鏈接。傳輸信道13是傳播媒介例 如電纜或大氣。
發送機12可發送從服務提供商接收到的信息例如電視信號。發送機12 優選包括有信息源16、編碼器18和接口 20。信息源16可以是(例如視頻、 音頻信息和/或數據)信息源，例如照相機、因特網、視頻游戲控制臺和/或衛 星饋送。編碼器18連接到源16和接口 20，可編碼來自源16的信息。該編碼 器可以是各種類型的編碼器，例如OFDM編碼器、模擬編碼器、數字編碼器 如MPEG2視頻編碼器或H.264編碼器等等。編碼器18可提供編碼信息給接 口 20。接口 20將編碼器18提供的信息通過信道13發送給接收機14。接口 20是例如地面發送機的天線，或電纜發送機的電纜接口等等。
信道13通常對發送機12發送的信號引入信號失真(例如，信號15由信道13轉換成信號17)。例如，信號失真可能是由噪聲(例如，靜態的)、強度 變化(衰減)、相移偏差、多普勒頻率擴展、多普勒衰減、多路徑延時等引起 的。
接收機14可接收信息，例如由發送機12發送的信號(例如信號17)，并 處理接收到的信息以提供預期格式的信息，例如視頻、音頻和/或數據。例如， 接收機14可接收發送機12發送的OFDM信號(包含多個視頻流，例如多個 廣播信道)，并處理該信號以便只有單個視頻流以預期的格式輸出以顯示。接 收機14優選包括有接口 22、預處理器24、后端處理器模塊26和單個共享存 儲器46。盡管圖中僅示出了單個的接口 22和單個的預處理器24，接收機13 還可包括有多個接口/預處理器的組合(例如，接收多個視頻信號，提供給后 端處理器模塊26)。盡管圖中所示的單個共享存儲器46與前端處理器模塊26 是單獨分開的，該單個共享處理器46也可以是后端處理器模塊26的一部分。
預處理器24為模塊26準備輸入信號。預處理器24的配置可依據發送機 12發送的信號的類型而不同，或可以是通用的模塊，用以接收各種類型的信 號。例如，預處理器24可包括有調諧器(例如，用于衛星、地面或有線電視)、 HDMI接口、 DVI連接器等等。預處理器24用于接收包含多個視頻流的有線 電視饋送信號，并將該信號解調成單個視頻流，其可依據用戶輸入(例如特定 廣播信道的選擇)而不同。預處理器24還可執行其它預處理，例如天線分集 處理和輸入信號到中頻信號的轉換。
模塊26用于處理預處理器24提供的信息以恢復出傳輸前由發送器12編 碼的原始信息(例如信號15)，并以合適的格式將該信息呈現為信號28(例如， 用于進一步處理和顯示)。參見圖2，后端處理器模塊26優選包括有解調處理 器32、視頻解碼器34、音頻處理模塊36、解交錯器38、縮放器40、幀速率 轉換器42和存儲器控制器44。并且所述解調處理器32、視頻解碼器34、音 頻處理模塊36、解交錯器38、縮放器40、幀速率轉換器42和存儲器控制器 44可以以各種配置方式耦合在一起。例如，解調處理器32和存儲器控制器44 可直接連接到視頻解碼器34、音頻處理模塊36、解交錯器38、縮放器40和 幀速率轉換器42中的每一個。此外，存儲器控制器44可直接耦合到該單個共享存儲器46。模塊26連接到該單個共享存儲器46，以用于解調處理器32、 視頻解碼器34、音頻處理模塊36、解交錯器38、縮放器40、幀速率轉換器 42中的每個。
模塊26內的器件可用來提供信號處理。解調處理器32解調預處理器24 提供的信號。解碼器34解碼由編碼器18編碼的信號。例如，解碼器34是 OFDEM解碼器、模擬解碼器、數字解碼器例如MPEG2視頻解碼器或H.264 解碼器等等。音頻處理模塊36處理由發送器12發送的音頻信息(例如，環繞 音效處理)。解交錯器38可執行解交錯處理，例如將交錯式視頻信號轉換成非 交錯式視頻信號。縮放器40可用于將從預處理器24接收的視頻信號從一個大 小縮放到另一大小(例如，800x600像素到1280x1024像素)。幀速率轉換器 42可例如將輸入視頻信號從一個幀速率轉換成另一幀速率(例如，60幀每秒 到120幀每秒)。
后端處理模塊26在解調處理器32、視頻解碼器34、音頻處理模塊36、 解交錯器38、縮放器40、幀速率轉換器42之間有效地共享該單個共享存儲器 46。模塊26可經配置使得各部件在處理視頻信號的過程中使用該單個共享存 儲器42。例如，在解調處理器32處理視頻信號時，其可使用該單個共享存儲 器46作為緩存。模塊26還可經配置使得各部件使用該單個共享存儲器46來 存儲處理后的信息以由其它部件來使用。例如，解調處理器32完成視頻信號 的處理后，其存儲生成的信號到該單個共享存儲器46內，以由幀速率轉換器 42使用。這樣的話，模塊26內的各部件所使用的中間數據可使用單個共享存 儲器46來實現共享。
后端處理模塊26還可在解調處理器32、視頻解碼器34、音頻處理模塊 36、解交錯器38、縮放器40、幀速率轉換器42之間共享算法和/或信息。例 如，后端處理模塊26可共享由視頻解碼器34、解交錯器38、和/或幀速率轉 換器42所使用的算法例如節奏檢測算法(cadence detection algorithm)、運動 信息、運動矢量、幀內和/或幀間的活動(例如靜態幀序列、場景改變、噪聲 級、頻率分布、亮度強度柱狀圖等等)。進一步的示例包括
解交錯器38可檢測視頻信號內黑色邊界的出現以界定出哪里是視頻信號的活動區域(activeregion)。指示該活動區域的位置的信息可直接存儲在該 單個共享存儲器46內，以由其它部件例如幀速率轉換器42來使用(例如，從 而幀速率轉換器42僅僅對活動區域進行操作)。
*覆蓋模塊(overlay module)可在視頻信號上疊加菜單，并將指示菜單 在信號內疊加的位置的信息存儲在該單個共享存儲器46內。后端處理模塊26 內的其它部件使用存儲在該單個共享存儲器46內的該信息，可以不處理具有 菜單疊加的區域。
*解交錯器38和縮放器40可組合包含多個視頻流的圖像(例如，PiP、 PoP、 一個挨一個(side by side)等等)，并將與該多個視頻流有關的信息存儲 在單個共享存儲器46內。其它部件例如幀速率轉換器42可使用存儲在該單個 共享存儲器46內的信息來對多個視頻流中的每一個提供獨特的處理。
*解交錯器38可執行節奏檢測和下拉場移除(pulldown removal),并將 這兩種處理有關的信息存儲在單個共享存儲器46內。幀速率轉換器42可使用 存儲在單個共享存儲器46內的節奏檢測和下拉信息來執行去抖動(dejittering) 處理。
后端處理模塊26管理解調處理器32、視頻解碼器34、音頻處理模塊36、 解交錯器38、縮放器40、幀速率轉換器42對單個共享存儲器46的實時共享 存取。存儲器控制器44可充當存儲器存取模塊以將對單個共享存儲器46的存 取進行排序，并解決存儲器存取請求間的沖突。存儲器控制器44可通過交叉 存取該單個共享存儲器46來控制存取。例如，解碼器34可使用該單個共享存 儲器46作為解碼器緩存，解交錯器38可將中間數據存儲到該單個共享存儲器 46內，而幀速率轉換器42可將幀存儲到該單個共享存儲器46內以便進一步 的分析。存儲器控制器可在提供對單個共享存儲器46的訪問以寫和讀合適的 信息時進行協調。存儲器控制器44所使用的存取優先級可以是變化的。例如， 存儲器控制器44可使用靜態的優先級(例如每個部件被分配有指定的優先 級)、先進先出方法、循環機制、和/或按需的方法(例如，優先訪問被分配給 需要信息最緊急的部件(例如以避免掉像素))。其它的優先級方法也是可行的。
工作中，參見圖3并結合圖1-2，使用系統10處理視頻信號的流程110
9包括兩個階段。然而，流程110僅僅是示例，并非限制。流程110可通過例如
增加階段、改變、移除或重排來修改。
步驟112中，發送器12處理信息信號并發送處理后的信息信號給接收機 14。發送機12接收來自信息源16的信息信號。編碼器18接收來自信息源16 的信息信號并使用例如OFDM、模擬編碼、MPEG2、 H.264等編碼方法編碼 該信息信號。發送器12將由編碼器18編碼后的信號經由信道13發送給接收 機14。
又在步驟112中，接收機14接收發送機12發送的信號，并執行預處理。 接口 22用于接收經由信道13發送的信號，并提供接收的信號給預處理器24。 預處理器24解調發送器12提供的信號。預處理器24還提供其它的處理功能， 例如天線分集處理和接收的信號到中頻信號的轉換。
步驟114中，后端處理模塊26接收來自預處理器24的信號并使用單個共 享存儲器46執行后端處理。后端處理模塊26使用解調處理器32、視頻解碼 器34、音頻處理模塊36、解交錯器38、縮放器40、幀速率轉換器42來執行 信號處理。例如，后端處理模塊26對從預處理器24接收的信號執行解碼、解 交錯、縮放和幀速率轉換。存儲器控制器44管理解調處理器32、視頻解碼器 34、音頻處理模塊36、解交錯器38、縮放器40、幀速率轉換器42對該單個 共享存儲器46的讀寫訪問。存儲器控制器44使用優先級機制來確定解調處理 器32、視頻解碼器34、音頻處理模塊36、解交錯器38、縮放器40、幀速率 轉換器42訪問該單個共享存儲器46的順序。例如，存儲器控制器44給后端 處理模塊26內包含的每個部件分配訪問優先級。存儲器控制器44還可通過確 定哪個部件最急著需要訪問該單個共享存儲器46來對訪問請求進行排序。例 如，若存儲器控制器44有來自視頻解碼器34、解交錯器38和幀速率轉換器 42的存儲器訪問請求沒解決，存儲器控制器44可確定哪個請求是最緊急的(例 如，以避免像素被丟失)。
其它的各種實施例也位于本發明的范圍內。例如，由于軟件的特性，以上 描述的功能可使用軟件、硬件、周件、硬連接或其各種組合來實現。實現功能 的各種特征還可在物理上位于各個位置，包括分布式的，從而使得功能的各部分在不同的物理位置實現。
此外，雖然以上的描述涉及本發明，但是該描述可包括不止一項的發明。
權利要求
1、一種用于耦合至單個共享存儲器的集成電路芯片，其特征在于，以組合的方式包括存儲器存取模塊；至少一個視頻信號處理模塊；以及幀速率轉換器；其中所述存儲器存取模塊協調所述至少一個視頻信號處理模塊和所述幀速率轉換器對所述單個共享存儲器的存取。
2、 根據權利要求1所述的芯片，其特征在于，所述至少一個視頻信號處 理模塊以及所述幀速率轉換器被配置成共享算法信息。
3、 根據權利要求1所述的芯片，其特征在于，所述至少一個視頻信號處 理模塊將中間結果存儲在所述單個共享存儲器內，所述幀速率轉換器使用所述 單個共享存儲器進一步處理該中間結果。
4、 根據權利要求1所述的芯片，其特征在于，所述至少一個視頻信號處 理模塊包括視頻解碼器模塊。
5、 根據權利要求1所述的芯片，其特征在于，所述至少一個視頻信號處 理模塊包括解交錯器。
6、 根據權利要求1所述的芯片，其特征在于，所述至少一個視頻信號處 理模塊包括縮放器。
7、 一種數字電視接收機，其特征在于，包括存儲器、單個集成電路芯片， 所述單個集成電路芯片以組合的方式包括有存儲器存取模塊、至少一個視頻信 號處理模塊、以及幀速率轉換器，其中所述存儲器存取模塊協調所述至少一個 視頻信號處理模塊和所述幀速率轉換器對所述存儲器的存取。
8、 根據權利要求7所述的接收機，其特征在于，所述至少一個視頻信號 處理模塊以及所述幀速率轉換器被配置成共享算法信息。
9、 根據權利要求7所述的接收機，其特征在于，所述至少一個視頻信號 處理模塊將中間結果存儲在所述存儲器內，所述幀速率轉換器使用所述存儲器 進一步處理該中間結果。
10、 根據權利要求7所述的接收機，其特征在于，所述至少一個視頻信號 處理模塊包括視頻解碼器模塊。
11、 根據權利要求7所述的接收機，其特征在于，所述至少一個視頻信號處理模塊包括解交錯器。
12、 根據權利要求7所述的接收機，其特征在于，所述至少一個視頻信號 處理模塊包括縮放器。
13、 一種在接收機內處理視頻信號的方法，其特征在于，所述方法包括從單個集成電路芯片存取單個存儲器以用于處理視頻信號，所述處理視頻信號包括信號的幀速率轉換；以及協調視頻信號的幀速率轉換和解碼、解交錯、縮放視頻信號三者中的至少 一項對所述單個存儲器的存取。
14、 根據權利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法進一步包括使 用單個算法來處理所述視頻信號以執行以下多項中的至少一部分解碼、解交錯、縮放和幀速率轉換。
15、 根據權利要求13所述的方法，其特征在于，所述解交錯包括將中間 結果存儲到所述單個存儲器內，所述幀速率轉換包括使用所述中間結果。
16、 根據權利要求13所述的方法，其特征在于，所述解碼包括將中間結 果存儲到所述單個存儲器內，所述幀速率轉換包括使用該中間結果。
全文摘要
本發明涉及一種用于耦合至單個共享存儲器的集成電路芯片，其特征在于，以組合的方式包括存儲器存取模塊；至少一個視頻信號處理模塊；以及幀速率轉換器；其中所述存儲器存取模塊協調所述至少一個視頻信號處理模塊和所述幀速率轉換器對所述單個共享存儲器的存取。
文檔編號H04N7/01GK101554053SQ200780031970
公開日2009年10月7日 申請日期2007年8月30日 優先權日2006年8月30日
發明者丹尼爾·多斯沃爾德, 基思·S.K.·李, 薩米爾·N·赫爾約爾卡 申請人:Ati技術有限公司;超威半導體有限公司