专利名称：高解析度静止画面解码处理装置的制作方法
技术领域：
本发明是有关一种静止画面解码处理装置，尤指一种以有限的存储器所实现的高解析度静止画面解码处理装置。
随着影像及多媒体应用的普及，视讯压缩及解压缩技术近来被大量的使用，如MPEG1、MPEG2及H.263等，其演算架构如图8所示，由储存媒体98读出的位元流资料是送入变异长度解码器(VLD)81以将Huffman资料解开，再由执行长度解码器(RLD)82将零补好后送入反量化器(INVQ)83以得到时间频域的资料，最后经反离散余弦转换(IDCT)单元84的处理以完成解码的作业。而在一般的系统应用中，如VCD、SVCD或DVD等，常会有高解析度静止画面的应用，而这些高解析度的资料必需经过解码以后贮存在动态随机存取存储器(DRAM)85中，以提供电视显示装置86显示所需要的资料，以VCD的应用而言，一张PAL全图框画面所需要的资料量为704×576×1.5＝608，256位元组，然在一般的VCD应用中，系统所提供的DRAM为4M位元，相当于512K位元组，其即小于608，256位元组，况且在系统还需要其它的存储器需求，如处理OSD(On Screen Display)及声音信号所需的空间，因此，欲在有限的存储器上达到前述的功能实有其困难。
为解决前述的问题，最直接的方式便是丢弃部分的影像资料以减少所需的存储器空间，然此却显然会降低输出的解析度，故而减损输出的影像品质，因此，如何能够以有限的存储器空间而提供高解析度的静止画面，实为一亟待解决的课题。
发明人爰因于此，本于积极发明的精神，亟思一种可以解决上述问题的“高解析度静止画面解码处理装置”，几经研究实验终至完成此项新颖进步的发明。
本发明的目的是在提供一种高解析度静止画面解码处理装置，其可仅以有限的存储器空间来解出高解析度的静止画面，且其解码架构的工作频率亦无须增加。
为达前述的目的，本发明的高解析度静止画面解码处理装置包括有一存储器装置及一解码装置，该存储器装置具有位元流缓冲区、暂时缓冲区及图框缓冲区，该位元流缓冲区是贮存有来自一储存媒体的位元流资料，该解码装置是将该位元流缓冲区中的位元流资料予以解码，并将解码后的图框资料贮存至该图框缓冲区或该暂时缓冲区，其中，于显示静止画面时，该图框缓冲区仅贮存相应于该画面的部分图框资料，以供输出之，而其余的图框资料则是在显示静止画面时，予以即时解出并贮存于该暂时缓冲区，以便以输出且配合该图框缓冲区的输出而显示一高解析度的静止画面。
其中图框缓冲区仅贮存相应于该画面的一半图框资料，该暂时缓冲区是具有较该图框缓冲区为小的存储器空间，以供储存即时解出的图框资料。
其中该位元流缓冲区中的图框资料经由该解码装置解出后是以复数个巨块行所表示。
其中该图框缓冲区仅贮存相应于该画面的图框资料的部分巨块行，该暂时缓冲区是具有至少一个巨块行的存储器空间。
其中该图框缓冲区是以跨一个巨块行的方式而仅贮存相应于该画面的图框资料的偶数巨块行。
其中该暂时缓冲区的巨块行的高度为该因框缓冲区的巨块行的一半。
其中于显斥静止画面时所播放的图场中，在切换播放静止画面的图场的时间点，是将来自位元流缓冲区的一个图框的位元流在上图场的一个图场时间内经由影像解码装置进行第一次解码，以仅对偶数的巨块行解码，并将解出的结果储存于图框缓冲区，而在其余的图场内的一个图场时间，是对来自位元流缓冲区的一个图框的位元流进行第二次的解码，以对奇数的巨块行解码。
其中该第二次的解码是重复地进行，而在自位元流缓冲区读取资料时，是以两定位器设定一画面范围以供进行周期性的重复读取作业。
其中该影像解码装置是包括有变异长度解码器、执行长度解码器、反量化器及反离散余弦转换单元，而该位元流资料缓冲区的资料是被读入该变异长度解码器，以依序由该执行长度解码器、反量化器及反离散余弦转换单元处理而进行解码，并由该反离散余弦转换单元将解出的资料贮存至该存储器装置的图框缓冲区或暂时缓冲区。
其中该变异长度解码器是有能力抛弃不需要的巨块能力，以便以跳巨块行的方式进行解码。
其中该影像解码装置还包括有一直流预测器，以便以保留经该变异长度解码器处理的位元流资料的直流成份。
其中该反离散余弦转换单元对于要贮存至该暂时缓冲区的资料，是只运算求出一个图场所需的资料即可。
其还包含一多工器，以在该解码控制器的控制下，对分别储存在图框缓冲区及暂时缓冲区的图框资料选择其中之一而输出之。
由于本发明设计新颖，能提供产业上利用，且确有增进功效，故依法申请专利。
为使贵审查委员能进一步了解本发明的结构、特征及其目的，兹附以图式及较佳具体实施例的详细说明如后，其中
图1是本发明的高解析度静止画面解码处理装置的硬件架构图。
图2A是为亮度成份的巨块示意图。
图2B是为色差成份的巨块示意图。
图3A是为亮度成份的图框资料格式示意图。
图3B是为色差成份的图框资料格式示意图。
图4A是显示依据本发明的图框缓冲区所贮存的亮度成分巨块行。
图4B是显示依据本发明的暂时缓冲区所贮存的亮度成分巨块行。
图4C是显示依据本发明的图框缓冲区所贮存的色差成分巨块行。
图4D是显示依据本发明的暂时缓冲区所贮存的色差成分巨块行。
图5是显示播放高解析度静止画面的一实际范例的时序。
图6是显示依据本发明的位元流解码流程。
图7是显示以两定位器指向位元流缓冲器以设定一画面范围而进行周期性的重复读取作业。
图8是显示习知的静止画面解码处理装置的硬件架构图。
有关本发明的高解析度静止画面解码处理装置的一较佳实施例，请先参照图1所示的架构图，其主要是由存储器装置11、影像解码装置12、解码控制器13、及多工器14等所构成，其中，该存储器装置11是规划为包含位元流缓冲区111、暂时缓冲区112(TBUF)及图框缓冲区113(FBUF)等部分，该位元流缓冲区111是供储存来自储存媒体15的代表视讯图框的位元流资料，而在该解码控制器13的控制下，该影像解码装置12对该位元流缓冲区111中的资料进行解码，并将解码后的图框资料贮存于存储器装置11，以供输出至电视显示装置16而将相应的画面予以显示。
前述影像解码装置12是用以对位元流资料进行解码以产生相应的视讯图框，而以MPEG系统为例，其视讯图框是由许多的巨块(MacroBlock，MB)所组成，其中，每一巨块包含有亮度成分及色差成分，参照图2A所示，对应于亮度成分的巨块(以Y-巨块表示)是由16×16个画素所构成，而每一画素的值即代表一亮度值，又参照图2B所示，对应于色差成分的巨块是由一蓝色成分巨块(以Cb-巨块表示)及一红色成分巨块(以Cr-巨块表示)构成，当中，每一Cb-巨块具有8×8个画素，每一画素的值即代表一蓝色色差值，而每一Cr-巨块具有8×8个画素，每一画素的值即代表一红色色差值，因此，每一色差成分巨块(以CbCr-巨块表示)的大小为8×16个画素。
而为达节省存储器空间之故，本发明乃在该存储器装置11的图框缓冲区113中仅保留部分(例如一半)的图框资料，而其余的图框资料则是在显示静止画面时予以即时解出，以图框大小为352画素×288行的MPEG1的QSIF格式为例说明，图3A及图3B分别显示其亮度与色差成分在解码后的原始资料(即未经插间补值)，该等图框资料是以巨块行为单位所组成，其中，在亮度成分部分包含有18个巨块行(编号0至17)，每一巨块行是由352×16个画素所构成(亦即由22个Y-巨块所构成)，而在色差部分亦包含有18个巨块行(编号0至17)，每一巨块行是由352×8个CbCr交错的画素所构成(亦即由22个CbCr-巨块所构成)。
于本发明的较佳实施例中，是将图框资料在存储器装置11的图框缓冲区113中仅储存一半，并请参照图4A及4C所示，图4A说明本发明将图3A的亮度成分的偶数编号巨块行保留在图框缓冲区113中，图4C说明本发明将图3B的色差成分的偶数编号巨块行保留在图框缓冲区113中，此外，再以仅具少量存储器的暂时缓冲区112来动态地储存未被保留的巨块行，以便以在显斥静止画面时，即时解出所需的图框资料，且由于在进行显示时是以图场交错的方式进行，因此，于暂时缓冲区112中的巨块行仅需一半的高度(亦即图框缓冲区113中的巨块行高度的一半)，图4B及图4D即分别表示暂时缓冲区112中的亮度成分及色差成分的巨块行，该暂时缓冲区112需包含至少一个亮度成分巨块行及至少一个色差成分巨块行的存储器空间，于此实施例中，该暂时缓冲区112是包含四个亮度成分巨块行及四个色差成分巨块行的存储器空间。
图5显示播放高解析度静止画面的一实际范例的时序，其中的每一方块是代表一图框的图场，Tn代表第n个图框的上图场(Top Field)的显示时间，Bn则代表第n个图框的下图场(Bottom Field)的显示时间，假设在图场51、52及53区域时进行切换以播放静止画面，则依据本发明的设计，在图场51、52及53的时间点，是将来自位元流缓冲区111的一个图框的位元流结构，以图6所示位元流解码流程，在上图场的一个图场时间内经由影像解码装置12进行第一次解码(以虚线箭头表示)，以仅对偶数编号的巨块行解码，并将解出的图框资料储存于图框缓冲区113，而在图5的其余图场内的一个图场时间当中，亦如图6所示，对来自位元流缓冲区111的一个图框的位元流结构进行第二次的解码(以实线箭头表示)，以对奇数编号的巨块行解码，而只要在显示一个巨块行资料的时间内，将所需要贮存于存储器装置11中的当时的图场所相应的图框资料，依照第二次解码而解出并放置于暂时缓冲区112，即可供即时地显示静止画面所需，亦即，前述经解码而分别储存在图框缓冲区113及暂时缓冲区112的资料是在解码控制器13的控制下，由多工器14选择其中的一而输出至TV解码器16，以供将相应的静止画面显示于电视显示器17上。
前述所保留于图框缓冲区113的巨块行是以跳越一个巨块行的方式贮存，然其亦可采跳越多个巨块行的方式，或不规则跳越巨块行的方式实施本发明，其原理与前述实施例相当，故不再赘述。
另由图5可知，在非属切换播放静止画面的图场的图场显示时间内，第二次的解码是重复地进行，因此，在自位元流缓冲区111读取位元流资料时，如图7所示，是较佳地以一定位器Pn指向位元流资料中第n张画面的开头，并以一定位器Pn＋1指向位元流资料中第n＋1张画面的开头，据此，位元流资料的读取便可依照图5的需要而在该两定位器所指向的画面范围间进行周期性的重复读取作业。
图1并显斥该影像解码装置12是包括有变异长度解码器121、执行长度解码器122、反量化器123、反离散余弦转换单元124及直流预测器125等，而由前述的说明已知，位元流资料是由储存媒体15读出并写入位元流资料缓冲区111，之后，解码控制器13依照如图7所表示的方式将位元流资料读入变异长度解码器121，以依序由执行长度解码器122、反量化器123、反离散余弦转换单元124单元处理以进行解码，其中，因本发明所采用的解码方式是如图6所示的方式以跳巨块行进行，故变异长度解码器121需有能力抛弃不需要的巨块行，惟因在MPEG1标准中所规定的片段(Slice)是有可能跨过巨块行，因此，于本发明中，经变异长度解码器121处理的位元流资料并经由直流预测器125来保留其直流成份的值，而若所解的是MPEG2的位元流资料，则该直流预测器125可迳予关闭，如此在解码处理过程的资料均为跳一个巨块的型式。
由反离散余弦转换单元124所输出解码后的资料，则在解码控制器13的控制下，贮存至存储器装置11的图框缓冲区113或暂时缓冲区112，而当贮存至图框缓冲区113时，是要贮存整个巨块的资料，放反离散余弦转换单元124是将反量化器123所送过来的资料经过运算后完整地贮存至图框缓冲区113，而对于要贮存至暂时缓冲区112的资料，则只需运算求出一图场所需的资料即可。
由以上的说明可知，本发明是利用特有的图框资料管理方式，可仅贮存约半个图框的资料，再加上对位元流缓冲区的适当管理与变异长度解码器的跳巨块处理方式，可有效地以有限的存储器空间来解出静止画面，而输出的视讯品质在解析度上也可维持良好的品质，且其解码架构的工作频率亦无须增加。
综上所陈，本发明无论就目的、手段及功效，在在均显示其迥异于习知技术的特征，为视讯解码装置制作上的一大突破，恳请贵审查委员明察，早日赐准专利，以便嘉惠社会，实感德便。惟应注意的是，上述诸多实施例仅是为了便于说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。
权利要求
1.一种高解析度静止画面解码处理装置，其特征在于，主要包括一存储器装置，包含有位元流缓冲区、暂时缓冲区及图框缓冲区，该位元流缓冲区是贮存有来自一储存媒体的位元流资料；以及一解码装置，是将该位元流缓冲区中的位元流资料予以解码，并将解码后的图框资料贮存至该图框缓冲区或该暂时缓冲区，以当欲显示静止画面时，该图框缓冲区仅贮存相应于该画面的部分图框资料，以供输出之，而其余的图框资料则是在进行显未静止画面的同时，予以即时解出并贮存于该暂时缓冲区，以便以输出且配合该图框缓冲区的输出而显示一高解析度的静止画面。
2.根据权利要求1所述的高解析度静止画面解码处理装置，其特征在于，其中图框缓冲区仅贮存相应于该画面的一半图框资料，该暂时缓冲区是具有较该图框缓冲区为小的存储器空间，以供储存即时解出的图框资料。
3.根据权利要求1所述的高解析度静止画面解码处理装置，其特征在于，其中该位元流缓冲区中的图框资料经由该解码装置解出后是以复数个巨块行所表示。
4.根据权利要求3所述的高解析度静止画面解码处理装置，其特征在于，其中该图框缓冲区仅贮存相应于该画面的图框资料的部分巨块行，该暂时缓冲区是具有至少一个巨块行的存储器空间。
5.根据权利要求4所述的高解析度静止画面解码处理装置，其特征在于，其中该图框缓冲区是以跨一个巨块行的方式而仅贮存相应于该画面的图框资料的偶数巨块行。
6.根据权利要求5所述的高解析度静止画面解码处理装置，其特征在于，其中该暂时缓冲区的巨块行的高度为该因框缓冲区的巨块行的一半。
7.根据权利要求5所述的高解析度静止画面解码处理装置，其特征在于，其中于显斥静止画面时所播放的图场中，在切换播放静止画面的图场的时间点，是将来自位元流缓冲区的一个图框的位元流在上图场的一个图场时间内经由影像解码装置进行第一次解码，以仅对偶数的巨块行解码，并将解出的结果储存于图框缓冲区，而在其余的图场内的一个图场时间，是对来自位元流缓冲区的一个图框的位元流进行第二次的解码，以对奇数的巨块行解码。
8.根据权利要求1所述的高解析度静止画面解码处理装置，其特征在于，其中该第二次的解码是重复地进行，而在自位元流缓冲区读取资料时，是以两定位器设定一画面范围以供进行周期性的重复读取作业。
9.根据权利要求8所述的高解析度静止画面解码处理装置，其特征在于，其中该影像解码装置是包括有变异长度解码器、执行长度解码器、反量化器及反离散余弦转换单元，而该位元流资料缓冲区的资料是被读入该变异长度解码器，以依序由该执行长度解码器、反量化器及反离散余弦转换单元处理而进行解码，并由该反离散余弦转换单元将解出的资料贮存至该存储器装置的图框缓冲区或暂时缓冲区。
10.根据权利要求9所述的高解析度静止画面解码处理装置，其特征在于，其中该变异长度解码器是有能力抛弃不需要的巨块能力，以便以跳巨块行的方式进行解码。
11.根据权利要求9所述的高解析度静止画面解码处理装置，其特征在于，其中该影像解码装置还包括有一直流预测器，以便以保留经该变异长度解码器处理的位元流资料的直流成份。
12.根据权利要求9所述的高解析度静止画面解码处理装置，其特征在于，其中该反离散余弦转换单元对于要贮存至该暂时缓冲区的资料，是只运算求出一个图场所需的资料即可。
13.根据权利要求1所述的高解析度静止画面解码处理装置，其特征在于，其还包含一多工器，以在该解码控制器的控制下，对分别储存在图框缓冲区及暂时缓冲区的图框资料选择其中之一而输出之。
全文摘要
一种高解析度静止画面解码处理装置,包括一存储器装置及一解码装置,解码装置是将位元流缓冲区中所贮存的位元流资料予以解码并贮存,当欲显示静止画面时,图框缓冲区仅贮存相应于画面的部分图框资料以供输出,而其余的图框资料则是在进行显示静止画面的同时,予以即时解出并贮存于暂时缓冲区,以输出且配合图框缓冲区的输出而显示一高解析度的静止画面,据此,可仅以有限的存储器空间来解出高解析度的静止画面。
文档编号H04N5/93GK1334676SQ0012107
公开日2002年2月6日 申请日期2000年7月17日 优先权日2000年7月17日
发明者陈文宽 申请人:凌阳科技股份有限公司