一种用于超高清帧率上变换的片外缓存压缩系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及视频处理领域，具体地，涉及一种用于超高清帧率上变换的片外缓存压缩系统。
【背景技术】
[0002]近年来，人们对高品质视觉享受的主观需求和半导体技术快速发展的客观条件共同促进了超高清电视产业的蓬勃发展。然而，由于当前传输系统带宽的限制，超高清电视节目只能以较低的帧率传输。与此同时，大屏幕显示设备的刷新率又有较大的提升，视频帧率低于屏幕刷新率，这一失配直接导致图像出现拖影、停顿、模糊等现象，显示效果不佳。视频帧率上变换技术作为重要的视频后处理手段，可以有效的提升显示视频的帧率，在高刷新率的显示屏上提高图像的主观质量。
[0003]超高清视频帧率上变换IP核的输入是一组固定帧率的图像序列，经过一系列运动估计、矢量后处理和内插操作后，其输出是一组更高帧率的图像序列。这导致超高清视频帧率上变换IP核与片外缓存的数据读写吞吐率极大的增加。其中运动估计、矢量后处理和内插操作，需要从片外缓存读取大量前向参考帧和后向参考帧的像元数据;帧率上变换产生的内插图像序列，需要写入片外缓存；显示输出端口需要将原始图像序列和帧率上变换产生图像序列从片外缓存中读出在屏幕上显示。
[0004]然而，在当前的工艺水平下，存储访问的带宽难以满足如此高的读写吞吐率要求，片外缓存带宽成为制约系统性能的瓶颈。同时如此高读写吞吐率的片外存储数据访问，也极大提升了超高清视频帧率上变换IP核的功耗。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于超高清帧率上变换的片外缓存压缩系统，以实现超高清视频帧率上变换片外缓存带宽大幅降低，解决片外缓存带宽瓶颈问题及功耗问题。
[0006]为实现以上目的，本发明提供一种用于超高清帧率上变换的片外缓存压缩系统，包括压缩模块和解压缩模块，其中:
[0007]所述压缩模块，实时压缩来自视频输入和超高清视频帧率上变换处理内核的待压缩视频帧数据，形成压缩码流，并将压缩码流写到片外缓存中；
[0008]所述解压缩模块，向片外缓存请求压缩码流，从片外缓存接收压缩码流;解压缩模块对压缩码流实时解码形成解压后像素块，并将解压后像素块输出给超高清视频帧率上变换处理内核和输出显示模块。
[0009]优选地，所述的压缩模块包括:压缩块形成模块、输入控制模块、仲裁模块、第一SRAM缓存模块、压缩内核模块、码流输出控制模块、地址生成模块，其中:
[0010]所述压缩块形成模块，在视频输入有效及输入使能信号的控制下，接收视频输入和超高清视频帧率上变换处理内核的待压缩视频帧数据，将待压缩视频帧拆分为若干小的子块，形成多个独立的待压缩块；
[0011 ]所述输入控制模块，在压缩块形成模块和仲裁模块的控制下，产生输入使能信号，分别控制视频输入和超高清视频帧率上变换处理内核的数据输入；
[0012]所述仲裁模块，根据视频输入和超高清视频帧率上变换处理内核数据通路中的压缩块形成模块的状态，决定从哪一个压缩块形成模块中取出待压缩块送入第一 SRAM缓存模块，等待进行压缩处理；
[0013]所述第一SRAM缓存模块，接收并保存来自仲裁模块的待压缩块数据，再依据压缩内核模块的状态，依次将接收到的待压缩块数据输入压缩内核模块，以完成压缩处理；
[0014]所述压缩内核模块，接收来自第一SRAM缓存模块的待压缩块数据，实时完成待压缩块的压缩处理以形成压缩码流，并将压缩码流输出给码流输出控制模块；
[0015]所述码流输出控制模块，接收来自压缩内核模块的压缩码流，并在地址产生模块产生地址的协同下，将压缩码流写到片外缓存中；
[0016]所述地址生成模块，由帧基址和片外缓存的存储策略生成当前压缩码流在片外缓存中的地址，同时在地址信号的控制下，将地址通过地址总线写入片外缓存。
[0017]更优选地，多个所述待压缩块均独立进行压缩处理，相互之间不依赖;每个所述待压缩块均形成一个固定长度的压缩码流。
[0018]更优选地，在所述压缩块形成模块可接收数据的情况下，所述输入控制模块控制视频输入和超高清视频帧率上变换处理内核输入数据;在所述压缩块形成模块暂时不能接收数据的情况下，所述输入控制模块控制视频输入和超高清视频帧率上变换处理内核暂停输入数据。
[0019]优选地，所述的解压缩模块包括:码流请求模块、码流接收模块、第二SRAM缓存模块、解码内核模块、输出控制模块、显示格式转换模块及显示控制模块，其中:
[0020]所述码流请求模块，根据输出显示模块和超高清视频帧率上变换处理内核要求数据的特点及第二 SRAM缓存模块的状态，生成压缩码流在片外缓存的地址，并在地址控制信号的控制下，将地址通过地址总线写入片外缓存，向片外缓存请求压缩码流；
[0021]所述码流接收模块，在码流请求模块向片外缓存请求压缩码流之后，检测数据控制信号及时接收数据总线上的压缩码流，将连续的两个256bit组装成一个完整的512bit压缩码流，并将此码流写入第二 SRAM缓存模块，等待解码处理；
[0022]所述第二SRAM缓存模块，接收码流接收模块的压缩码流，并将其存储在片上SRAM中，在解码内核模块空闲可接收码流时依次将码流输出给解码内核模块，进行解码处理；
[0023]所述解码内核模块，接收来自第二SRAM缓存模块的压缩码流，实时完成压缩码流的解码处理，形成解压后像素块，并将解压后像素块发送给输出控制模块；
[0024]所述输出控制模块，将从解码内核模块接收到的解压后像素块输出给超高清视频帧率上变换处理内核和输出显示模块；
[0025]所述显示格式转换模块，根据与输出显示模块之间的数据总线协议，将解压后像素块进行拆分，得到待显示数据，并将此待显示数据通过数据总线输出给输出显示模块，同时产生数据有效、帧同步、行同步信号；
[0026]所述显示控制模块，在输出显示模块给出的输入使能信号控制下，控制显示格式转换模块的数据输出。
[0027]更优选地，只有在输出显示模块能够接收数据时，所述显示格式转换模块才向输出显示模块输出数据，同时通过数据有效信号通知输出显示模块数据总线上的数据有效。
[0028]本发明中，压缩模块和解压缩模块均实现了复用:两路视频帧数据源(视频输入和超高清视频帧率上变换处理内核的待压缩视频帧数据)共用同一个压缩模块，压缩码流通过解压缩模块之后，将解压后像素块输出给超高清视频帧率上变换处理内核和输出显示模块。同时，本发明中压缩、解压缩模块可以实时完成处理任务。
[0029]与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果:
[0030]1、实时压缩来自原始视频输入和超高清视频帧率上变换处理内核的视频数据，然后再写入片外缓存，从而降低片外存储器写带宽及写数据的功耗；
[0031]2、实时解压缩压缩码流，然后再输出给超高清视频帧率上变换处理内核和输出显示模块，从而降低片外存储器读带宽及读数据的功耗；
[0032]3、片外缓存存储的所有数据都是压缩码流，因此可以大幅降低片外缓存的容量。
【附图说明】
[0033]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0034]图1为本发明一实施例的系统框图；
[0035]图2为本发明一实施例的压缩模块结构框图；
[0036]图3为本发明一实施例的超高清视频帧拆分成待压缩块示意图；
[0037]图4为本发明一实施例的压缩模块中视频数据输入数据总线的位域定义；
[0038]图5为本发明一实施例的压缩模块中待压缩块形成示意；