专利名称：功率可调变数字视频解码的制作方法
技术领域：
总体来说，本发明涉及数字图像技术，更详细地，涉及一种用于以功率可调的方式解码数字视频数据的方法和装置。
背景技术：
便携电子设备依赖电池来提供设备运行所需的功率。使用便携设备的消费者希望能够在对电池再充电之间更长时间地使用设备。由此，人们不断努力增加电池的性能和以更高能效的方式执行操作，即使在设备执行的应用程序变得更复杂，并且在有些情况中要求更多功率。例如，蜂窝电话，个人数字助理(PDA)等正向能够以高分辨率显示复杂图像的彩色显示屏发展。这些设备相对于电池寿命需要相当数量的功率来显示图像。此外，因为图像的复杂性增加，功率的需求也趋于增加。
一种解决功率问题的尝试是确定能够在设备不使用时限制功率的睡眠模式。虽然睡眠模式可以在非使用期降低功率，但是它们没有解决设备使用时的功耗问题。用于显示图像的视频解码功率消耗相对较大。因此，睡眠模式在视频解码期间不解决功率的消耗。此外，仅仅不驱动显示虽然能够节省相当的功率，但是不是这里可行的选择。
因此，需要解决现有技术的问题，来提供一种以功率可调的方式解码视频数据的方法和装置，从而延长便携电子设备的电池寿命。
发明内容
总体来说，为满足这些要求，本发明提供一种用于按照设备的可用功率以功率可调的方式解码图像数据的设备。应当认识到，本发明能够以许多方式实现，包括作为一种方法、一种系统、计算机可读介质或者图形用户界面(GUI)。本发明的几个创造性实施例在下面描述。
在一个实施例中，提供了一种为视频解码器确定功耗和视频质量最佳配对的方法。该方法以定义目标平台开始。然后，多个视频解码简档被确定。接着，测量多个视频流的多个视频解码简档的每个的性能。然后，多个视频解码简档的一部分被确定，其中该部分视频解码简档的每个与不同的功率级关联。
在另一个实施例中，提供一种以功率可调方式解码图像数据的方法。该方法以监视可用于视频解码系统的功率级开始。然后，确定门限功率级。响应越过门限功率级之一的可用功率级，该方法包括改变与视频解码系统关联的功耗等级和视频显示质量。
在又一个实施例中，提供了一种具有用于以功率可调方式解码图像数据的程序指令的计算机程序产品。计算机程序产品包括用于确定门限功率级的程序指令，和监视可用于视频解码系统的功率级的程序指令。用于确定何时可用于解码系统的功率级越过门限功率级之一的程序指令包括在内。还包括用于改变与视频解码系统关联的功耗等级和视频显示质量的程序指令，其中用于改变的程序指令被越过门限功率级之一的可用功率级触发。
在又一个实施例中，提供一种功率可调视频解码设备。功率可调视频解码设备包括处理器，设置为监视可用于视频解码系统的功率级，以便为解码图像数据选择解码状态，其中处理器能够根据对可用功率级检测到的变化调整解码状态。还包括存储器，设置为存储压缩数据和与压缩图像数据关联的解码帧。还包括显示屏，设置为显示解码帧，和使得能够在处理器、存储器和显示屏之间通信的总线。
在另一个实施例中，提供一种与视频解码系统关联的集成电路芯片。集成电路芯片包括用于监视可用于视频解码系统的功率级的电路。用于选择与第一质量级关联的视频解码状态的电路包括在内。视频解码状态基于可用于视频解码系统的功率级。用于确定何时可用功率级改变并越过门限功率级的电路被提供。越过门限功率级使用于选择视频解码状态的电路选择与第二质量等级关联的修正视频解码状态。用于按照选定的视频解码状态解码图像数据的电路也被包括在内。
在另一个实施例中，提供一种由计算设备生成的图形用户界面(GUI)。GUI包括用于选择与视频解码器关联的功耗模式的用户界面。用户界面包括用于触发功率模式选择的计算机代码，其中用户界面允许用户在多个视频解码状态之间选择。
在另一个实施例中，提供一种为视频解码存储图像数据的方法。该方法以接收压缩图像数据开始。然后，压缩图像数据被解码为解压缩图像数据。接着，相应于一帧图像数据的亮度和色度数据被识别。然后，亮度和色度数据为该帧图像数据连续存储。
发明的其它方面和优点将通过以下的详细描述，结合通过对发明原理进行举例来说明的相应附图呈现出来。
通过以下的详细描述，结合相应附图，本发明将易于理解，相同的标号指示相同的构件。
图1是按照发明的一个实施例设置为提供功率可调数字视频解码的设备的简化示意图；图2是按照发明的一个实施例表示包含在视频解码器中的多个模块的简化示意图；图3是表示可用于视频解码器的图2所示的每个模块的变例的简化示意图；图4A是按照发明的一个实施例说明帧存储器压缩概念的简化示意图；图4B是按照发明的一个实施例说明帧存储器压缩模块和关联变例的其它表示的简化示意图；图5A是按照发明的一个实施例表示与彩色变换关联的模块的简化示意图；图5B是按照发明的一个实施例表示彩色变换减少变例的简化示意图；图6是按照发明的一个实施例表示扩展检错特征的简化示意图；图7是按照发明的一个实施例由来自视频解码模块的变例的不同组合定义的各种状态的图；图8是图7的功率对视频质量图的变例图示；图9是按照发明一个实施例的视频解码系统的组成简化示意图；图10是表示按照发明的一个实施例使用户能够手动选择视频解码功耗等级的图形界面简化示意图；图11是按照发明的一个实施例表示用于为视频解码器确定功耗和视频质量最佳配对的方法操作流程图；图12是按照发明的一个实施例说明以功率可调方法解码图像数据的方法操作流程图。
具体实施例方式
发明针对按照与可用功率电平关联的解码状态解码数字视频数据的系统、设备和方法来说明。但是，显然，对于本领域技术人员来说，就该公开内容来说，本发明可以不用这些特定细节的部分或全部来实现。在其它的实例中，为了使本发明清楚简明，公知的处理操作没有详细描述。在这里使用的术语“约”是指参考值的+/-10％。
本发明的实施例提供一种以功率可调的方式解码数字视频数据的设备、系统和方法。这里，术语“视频数据”和“图像数据”可以互换地使用。功率可调使得能够根据可用功率级选择最佳视频解码状态。因此，视频解码状态适应可用功率。在一个实施例中，当可用功率降低时，系统通过要求较小功率的视频解码状态继续解码和显示视频。当然，要求较小功率的视频解码状态提供较低质量的图像。但是，通过使解码状态适应功率可用性，手持设备，例如蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、袖珍式个人计算机、网络浏览板等的电池寿命延长了，从而视频数据仍然可以以低功率级显示。在一个实施例中，视频数据的格式是块基标准，例如活动图像专家组(MPEG)4标准。但是，应当认识到，本发明并不局限于MPEG4标准，这里描述的实施例可以采用任何适合的视音频压缩标准。
视频解码设备的功耗，不考虑驱动显示器时的功耗，可以通过以下方程式表示P≈PII+PMM这里，P代表功耗，PI代表与指令计数(I)关联的功耗，而PM代表与存储器访问计数(M)关联的功耗。如公知的，PM通常大于PI，因此，减少存储器访问次数能够显著降低功耗。应当认识到，减少计算，即减少指令计数，也节省功率。但是，节省的功率级与通过减少存储器访问的次数节省的功率相比不是一个数量级。
这里所述的功率可调视频解码系统包括多个解码选项，又称为模块，其中每个解码选项与多个不同功耗等级的变例关联。每个解码状态由模块变例的组合来定义。解码状态对应于指令计数和存储器访问的平台特定简档，它确定了每个解码状态的量级。因此，通过确定可用功率级，与可用功率级关联的预定义解码状态可以被选择来以功率可调的方式显示图像数据。当然，功率级可以用剩余功率量、使用的功率量或其它适当的指标来表示。
图1是按照发明的一个实施例设置为提供功率可调数字视频解码的设备的简化示意图。设备100包括解码器102和显示屏104。应当认识到，设备100可以是任何便携电子设备，例如个人数字助理、蜂窝电话、网络浏览器、袖珍式个人计算机、膝上型计算机等。解码器102设置为根据可用功率为设备100解码视频流。即，设备100是电池供电运行的，因此，解码器102的功耗是自适应的，以便延长电池寿命。在一个实施例中，功率可调视频解码器102包括合并来根据可用功率级定义视频解码状态的许多算法。如以下将更详细解释的，与设备100关联的视频解码状态提供多个解码简档，每个具有不同的指令计数和存储器访问，以便提供可变的可用功率级。
图2是按照发明的一个实施例表示包含在视频解码器中的多个模块的简化示意图。这里，解码器102包括模块M1106a，M2106b，直到Mn106n。模块M1至Mn的每一个与功率级消耗关联。即，当功率级降低时，选择需要较低功率的模块来进行视频解码。本质上，嵌入解码器102的是根据视频解码系统的可用功率级选择适当模块的策略。
图3是表示可用于视频解码器的图2所示的每个模块的变例的简化示意图。模块M1106a包括变例1 108a，变例2 108b，直到变例N 108n。变例1 108a至变例N 108n代表用于提供根据各可用功率级由模块M1106a提供的解码的各种方案。例如，变例1 108a可以代表用于完成模块M1106a的解码的最大功率变例，而变例N 108n可以代表用于完成解码的低功率变例。此外，与变例1关联的量级一般高于与变例N 108n关联的量级，因为越高的质量显示要求的功率越大。换句话说，与变例1 108a关联的指令计数和存储器访问计数高于与变例N 108n关联的指令计数和存储器访问计数。而与变例1关联的功耗也必然高于与变例N关联的功耗。在一个实施例中，如以下更详细解释地，系统设计阶段为每个模块选择哪个变例来使其有效。应当认识到，当模块数和变例数增加时，相应的可用于视频解码系统的解码状态数也增加。因此，系统设计程序段确定用于视频解码系统的各种解码状态的最佳组合。
下面说明的是按照发明的一个实施例可能包括在视频解码器中的各种模块和与各模块关联的变例。应当认识到，各种变例中的模块是说明性的而不是限制性的。即，也可以包括其它合适的视频解码模块，以及变化的变例级。
图4A是按照发明的一个实施例说明帧存储器压缩概念的简化示意图。在视频解码期间，运动补偿通常占了较大部分的功耗。运动补偿要求从存储器取来由以前的(也可能是将来的)参考帧更新的宏块，用于当前解码帧的创建。如公知的，图像数据的每帧由亮度(Y)数据和亚取样色度(Cb，Cr)数据组成。解码帧被解压缩并存储在解码器的存储器中用于后续帧，因为后续帧被解码为差值加上先前帧的运动信息。在一个实施例中，与帧存储器压缩模块关联的一个变例存储完整的解码帧。在解码器中存储解码帧的最佳形式是连续存储每个宏块的Y，Cb，Cr数据。块112a代表Y数据，块114a代表Cb数据，而块116a代表宏块的Cr数据。该模式如块112b、114b和116b所示在解码器的存储器110中重复。应当认识到，通过连续存储每个宏块的数据，而代替存储帧的所有Y数据，接着是帧的所有Cb数据，然后是帧的所有Cr数据，将改善存储器访问的局域性，从而减少高速缓存的差错。即，当宏块的Y数据从存储器取来时，Cb和Cr数据也有可能被取来并存储，因为高速缓存一般运行在几个字节的组块上。应当认识到，上述帧存储器压缩的变例是最高功率和显示数据的最高质量。
图4B是按照发明的一个实施例说明帧存储器压缩模块和关联变例的其它表示的简化示意图。这里，压缩数据115在块117中解码，得到解压数据118。解压数据118然后在块119中被再压缩并再次存储为压缩数据115。在一个实施例中，数据的帧使用简单的无损压缩技术被再压缩，例如具有可变长度编码差的差分脉冲编码调制(DPCM)。然后该再压缩数据被存储。应当认识到，再压缩数据如参考图4A说明的连续存储Y，Cb和Cr值。在一个实施例中，每块的每个分量的开始指针也被存储来进行快速访问。此外，因为压缩技术是无损的，由数据重建的图像具有和未再压缩获得的图像相同的质量。在该变例中，指令计数I增加，但是存储器访问计数M降低。即，当获取区域越过多个宏块时，有轻微的计算开销，但是，改善的高速缓存性能弥补了该开销而提供了较低等级的功耗。在一个实施例中，无损压缩实现了约1∶0.75的压缩，因此，与如以上参考图4A说明的仅仅连续存储数据的变例相比，该特定变例是否降低功率依赖于特定目标平台。另一个提供要求更少功率的帧存储器压缩的变例是这样的，其中每个宏块的Y、Cb、Cr数据用中等有损压缩连续存储。这里，压缩方案保持简单，以防止指令计数(I)的大量增加。在一个实施例中，使用了DPCM压缩技术和均匀量化以及差的固定长度编码。在另一个实施例中，与帧存储器压缩关联的有损式变例规定亮度差四舍五入到最接近的五比特值，而色度差四舍五入到最接近的三比特值。因此，有损式以和无损式相同的速度运行，并且产生几乎无区别的结果，同时将存储器的使用减少到约1/3的大小。在又一个帧存储器压缩的变例中，模块是帧存储器压缩“高损耗”变例。该变例基本上和上述的帧存储器压缩“中损耗”变例相同，但是具有更强的量化器和可能更好的压缩可调长度编码。已经发现，高速缓存缺失(M)随压缩帧大小按比例线性减小。而功耗也将必然随高速缓存缺失的降低而降低。在一个实施例中，帧存储器压缩有损变例提供可达约100∶40的压缩比。
图5 A是按照发明的一个实施例表示与彩色变换关联的模块的简化示意图。解码的视频数据典型地是Y，Cb，Cr的彩色格式，Cb和Cr分量为亚取样。彩色变换包括从该格式产生红、绿和蓝(RGB)数据。对于一帧图像数据的每个像素，Cb和Cr数据需要被亚取样，然后与Y线性合并。因此，彩色变换模块是指令计数(I)的最大消耗者，因为变换需要对每个像素应用。应当认识到，彩色变换还包括存储器访问，以取回先前解码的Y，Cb，Cr数据，但是这些访问的功率调整在上述的帧存储器压缩模块中说明了。因此，下面参考彩色变换讨论的变例集中在不同的指令计数上。在图5A中，Cb块120和Cr块122与块119的Y1-Y4分量合并，产生块124中表示的相应的RGB值。一个涉及彩色变换的变例直接使用标准公式来确定彩色变换。在一个实施例中，处理可以通过使用Y，Cb，Cr的每个值对每个RGB值的贡献的查找表来优化。在第二个彩色变换变例中，针对RGB贡献对使用一对相邻Y值，矢量量化用于创建有损查找表。因此，在第二彩色变换变例中，以损失一些质量为代价，计算被折合在一起，以降低指令计数。
图5B是按照发明的一个实施例表示彩色变换减少变例的简化示意图。这里，合并的查找表和矢量量化一起使用来将Y，Cb，Cr值映射到R，G，B值。例如，为了用查找表将24比特的Y，Cb，Cr三联映射到R，G，B，表的尺寸将惊人地大。本质上，在该变例中，24比特值被量化降到较小的尺寸(例如10比特值)，然后，使用实际尺寸的查找表来将较小尺寸的比特映射到R，G，B值。
按照发明的一个实施例，帧显示跳跃模块也可以包括在解码器中。如公知的，对每个可能在运动补偿中作为参考帧使用的帧都需要解码。因此，跳过一些帧的显示将通过避免彩色变换和避免写入显示存储器来节省功率。从而一个变例是使帧显示跳跃无效，而显示所有帧。例如，该变例可以和能够用于解码器的最大功率模式关联。第二变例是使帧显示跳跃有效。这里，可以包括许多变例，而每个变例代表不同的档位，从而每K个帧中有一帧不显示。例如，对于每秒15帧视频的帧速，K可以等于十、五、三等。应当认识到，可以使用任意数量的变例，而K能够代表任何适当数量的显示帧。
帧缩放是另一个可以包括在视频解码器中的模块。在一个实施例中，帧缩放模块降低每帧存储的数据量。这里，每帧的缩小表示(两个方向都是1∶2)被存储，在一个实施例中，缩小可以直接在DCT系数上有效进行。在运动补偿以及显示期间，视频数据可以使用简单的像素复制来增加。这减少了存储器访问，并且总的来说，尽管有额外的缩放计算，还是降低了指令计数，因为彩色变换仅需在下取样数据上进行。与帧缩放关联的变例包括帧缩放关闭和帧缩放开启变例。对于帧缩放关闭变例，不执行帧缩放。在一个实施例中，帧缩放关闭变例与可用于视频解码系统的最大功率关联。
可用于视频解码系统的另一模块是色度跳跃。色度跳跃模块允许根据功率级以全彩色或灰度显示。这里，色度跳跃的变例包括色度跳跃关闭和色度跳跃开启。对于色度跳跃开启的变例，色度数据(Cb，Cr)仅被解析然后丢弃。结果，视频以灰度显示。从而实现了指令计数和存储器访问计数的同时大量降低，因为运动补偿仅在Y上操作，并且彩色变换仅包括将Y复制为红、绿和蓝(RGB)数据。应当认识到，因为Y，Cb，Cr数据都被交织，所以色度数据被解析。色度跳跃关闭的变例以全彩色显示视频数据。这里，视频数据的全彩色显示对应相对高的功率级，即接近最大功率级。
反离散余弦变换(IDCT)代表视频解码系统的另一模块。在该实施例中，通过放弃反离散余弦变换的精确度以换取计算复杂度的解决，提供了允许指令计数I的大量降低。该模块的变例包括完全反离散余弦变换，粗略反离散余弦变换和非常粗略反离散余弦变换。对于完全反离散余弦变换变例，任何适当并且快速但精确的整数被用于反离散余弦变换。对于粗略IDCT变例，IDCT的精确度降低到中等程度，例如用近似移位代替某些乘法，和忽略某些高频系数。对于非常粗略IDCT变例，使用和以上就粗略IDCT变例讨论的相同的技术，IDCT的精确度降低到更大的程度。
按照发明的一个实施例，去分块和去振铃模块也包括在内。如对由网络手持设备使用的典型低比特率视频所公知的，后处理(去分块和去振铃)很重要，但是，后处理消耗大量的功率。较高功耗与较高的指令计数和存储器访问计数都有关。与去分块和去振铃模块关联的变例包括高去分块去振铃，中去分块去振铃，低去分块去振铃和不去分块去振铃。在一个实施例中，采用了一套有效和自适应的算法，用于合并像素域操作和快速压缩域操作以实现分块和振铃效应的共同去除。这些算法使用自适应门限，它们确定滤波是否应用于像素区，如果应用，那么使用哪个滤波器。通过改变这些自适应门限，能够获得不同的变例。例如，高去分块去振铃将应用最强的滤波操作来提供最高质量的显示。而对于中去分块去振铃变例，甚至进一步对于低去分块去振铃变例，后处理的数量被缩小。对于不去分块去振铃变例，所有后处理被跳过，从而节省了所有的指令计数和存储器访问计数成本。因而，高去分块去振铃变例与近最大功率模式关联，而不去分块去振铃变例与低功率模式关联，剩下的变例位于这两端之间。
错误隐藏是又一个可以包括在视频解码器中的模块。错误隐藏包括为被检错例程认为发生错误的INTER和INTRA宏块(MB)调用一系列程序。INTER和INTRA块的隐藏算法列在以下TABLE1中。
TABLE1
对INTER MB的运动预测通过考虑周围宏块中的可用运动矢量来执行。可用运动矢量的中值提供运动预测。零运动预测通过将预测的运动矢量设置为零来执行。对INTRA宏块的固定预测通过直接考虑宏块周围的一个像素层来执行。对于亮度，它对应于最大4×16的像素，每16个像素来自宏块的左、右、上和下。依赖于错误状况，在一个实施例中，只有这些块的一部分可用。对于色度，每个通道使用最大4×8的像素，可用像素被平均来产生预测。从而，宏块被预测为具有所得的恒定彩色。
对INTER或INTRA宏块的DCT预测使用INTRA宏块周围的DCT系数。这里，作为宏块DCT-DC周围的简单平均，DCT-DC预测被获得。本领域的技术人员将认识到，DC系数是DCT系数决上部最左边的系数。对于DCT AC预测，宏块上边和下边的第一行DCT-AC系数用于预测第一行DCT-AC系数。类似地，宏块左边和右边第一列DCT-AC系数用于预测第一列DCT-AC系数。在一个实施例中，DCT-AC预测采用的实际方式可以通过查找表改变。第一亮度块中的第一行DCT-AC系数由使用第三亮度块的上边宏块和使用第一亮度块的下边宏块中的第一行DCT-AC系数的平均来预测。第一亮度块中的第一列DCT-AC系数被预测为使用第二亮度块的左边宏块和使用第一亮度块的右边宏块中的第一列DCT-AC系数的平均。应当认识到，上述方案可以以类似的方式扩展到DCT系数需要预测的宏块中的其它块。
错误隐藏模块包括错误隐藏开启和错误隐藏关闭变例。对于错误隐藏开启变例提供错误隐藏的完整应用。这包括运动矢量预测和离散余弦变换系数预测。因此，由于该变例需要额外的计算，它很可能与较高功率可用模式关联。错误隐藏关闭变例识别出现错误的视频决并仅用恒定彩色保持变例那些块。应当认识到，错误隐藏的计算开销是中度的，仅对于某些特定平台特性，使用错误隐藏关闭变例有功率优势。
应当认识到，一旦以某种方式预测了错误的宏块，宏块的错误被适当地清除，从而该宏块可以在预测其它宏块时使用。在数据分割模式中，运动矢量或DCT-DC系数的任何信息被合并进来或代替预测结果使用。例如，对于INTER帧，如果运动矢量可用，它们代替运动预测被使用。类似地，对于INTER宏块，如果DCT-DC系数可用，那么，“预测错误”的DCT-DC系数用这些系数来预测，不管运动矢量是否已经被预测或通过分割数据获得。当然，对于INTRA宏块，可用DCT-DC系数代替预测DCT-AC系数上部的DCT预测DC值被使用。
在一个实施例中，当帧内的错误宏块超过约80％时，错误隐藏通过复制先前帧代替当前帧来进行。该惯例的一个例外适用于INTRA帧。因为INTRA帧会与先前帧有相当大的不同，所以对正确接收的宏块执行检测，看是否INTRA帧与先前帧(在绝对平均误差上)相似。如果INTRA帧不相似，那么，中止先前帧的复制，并重新开始正常的隐藏操作。
扩展检错是另一个可以包括在视频解码器中的模块。当在解析期间发现一块视频出现错误时，经常是实际错误早已在比特流中开始，但是对于一些块没有发现，因为被破坏的比特流仍然暂时遵从句法。扩展检错是指一套已经建议用于检测发现错误晚的情形并校正该情形的试探法。错误通过识别首先检到的错误之前的、数据看起来不自然的块来检测。例如，数据可能具有许多高频系数，数据可能是P帧上的孤立intra块等。在一个实施例中，为了检测已经标记为可接受但是可能有错误的宏块，每个错误宏块前的宏块窗口被察看。在一个实施例中，对于任何有错误的视频对象平面(VOP)或者帧，宏块中的三倍帧宽度的窗口被察看。在该窗口内，任何满足以下三个条件之一的宏块可以标记为有错误。这三个条件包括1)宏块具有包含多于16个离散余弦变换系数的块；2)宏块是孤立的intra宏块和inter帧；3)宏块是intra帧并且该宏块和其相邻块的DC系数(Y或Cb或Cr中)大于门限值。
扩展检错模块的替代包括扩展检错打开或扩展检错关闭。应当认识到，当扩展检错打开时，指令计数和存储器访问计数都有轻微开销。因此，扩展检错开启变例和比扩展检错关闭变例高的功率模式一起使用。
图6是按照发明的一个实施例表示扩展检错特征的简化示意图。这里，在解析帧130的块134期间发现了错误。但是，实际错误在块132中开始。因而，在“开启”变例中，扩展检错将察看解码部分和相应的系数值来校正错误。相反地，上述的错误隐藏模块将试图填充由位于决134中的错误造成的洞，而扩展检错模块将固定错误。
图7是按照发明的一个实施例由来自视频解码模块的变例的不同组合定义的各种状态的图。这里，图7上的每个点定义特定功耗等级和视频质量等级。例如，点140-2可以代表帧存储器压缩模块的高帧存储器压缩变例，彩色变换模块的彩色变换降低变例，帧显示跳跃模块的k等于5的帧显示跳跃变例，色度跳跃模块的色度跳跃关闭，等等。或者，点140-1可以代表帧存储器压缩模块的高帧存储器压缩变例，彩色变换模块的彩色变换降低变例，帧显示跳跃模块的k等于10的帧显示跳跃变例，色度跳跃模块的色度跳跃开启，等等。因而，点140-1定义的状态和点140-2定义的状态间的差别是在点140-1，帧显示跳跃模块，每10帧显示1帧代替了每5帧显示1帧，而对于色度跳跃模块选择了色度跳跃开启变例，从而视频以灰度显示。因此，与点140-1关联的视频解码的功耗低于与点140-2关联的功耗。类似地，与点140-1关联的视频解码的视频质量低于与点140-2关联的视频质量。
仍然参考图7，点140-1至140-6代表图上绘制的点的上部包络。在一个实施例中，图的点来自对特定目标平台的系统设计阶段。目标平台是可以并入上述任何便携设备中的处理器、存储器和显示器的特定选择和配置。在系统设计阶段，一组适当大的取样视频流用于获得每个视频解码状态的功耗和视频质量测量。例如，参考上述模块和关联的变例，来自各种变例合并的可能视频解码状态的总数等于4×2×4×2×2×3×4×2×2＝6144。因而，对于每个取样视频流，各种变例的每一个可以在设计阶段被测试来产生各种点的图。应当认识到，功耗可以通过各种适当的方法测量，而视频质量可以使用适当的基于人的主观评价方案来测量。或者，视频质量可以使用例如可视模型的程序变例来测量。一旦代表视频解码状态的点被绘制，点的上部包络将被确定。
图7的上部包络由点140-1至140-6表示。在确定上部包络时，应当认识到，为特定功耗等级提供最高视频质量的点被选择。例如，点142、144和146与和点140-5基本上相同的功耗级关联。但是，点140-5具有最高视频质量，并且被选择与相应的功耗级关联。在一个实施例中，与上部包络上的每个点关联的视频解码状态包括在目标平台的视频解码系统内。应当认识到，设计阶段可以包括变例的所有合并或其一定部分。此外，设计阶段不限于上面所列的模块和关联的变例。即，与视频解码关联的任何适当的方案可以设计为包括低、中和高变例并且包括在设计阶段内，然后在视频解码系统中实施。本领域的技术人员将认识到，虽然图7说明了与点140-1至140-6关联的六个截然不同的解码简档，但是任何适当数量的视频解码简档都可以实现在设备中。即，功率可调设备可以包括两个以上截然不同的视频解码简档。
图8是图7的功率对视频质量图的变例图示。这里，解码状态D0至D6分别与视频质量等级Q0至Q6关联。解码状态D1至D6分别与图7的点140-6至140-1关联。图8的线148上的点的上部包络代表功耗等级降低时降低的视频质量等级的关系。例如，与线148上的质量等级Q6关联的质量等级可能仅将视频数据显示为灰度，而在与线148上的质量等级Q0关联的解码状态显示的视频图像以全彩色显示。如参考图7所述，解码状态的数量是说明性的，而不是限制性的。
图9是按照发明一个实施例的视频解码系统的组成简化示意图。视频解码系统151的组成包括显示器150、处理器154和存储器158。显示器150包括显示存储器152。处理器154包括高速缓存存储器156。存储器158设置为存储压缩数据160、解码帧162、辅助数据164和指令166。对于本领域的普通技术人员来说，显然，显示器150和存储器158可以经总线连接到处理器154，但是，为了说明的目的，存储器和显示器画为直接连接到处理器。此外，如果处理器154是专用处理器，例如视频解码ASIC，可以不需要存储器158的指令块166。在一个实施例中，处理器154是控制显示器150的液晶显示控制器。因此，处理器154解压缩压缩数据来创建视频解码帧并适当地更新显示存储器。应当认识到，解压也将由于运动补偿而包括访问存储器158中的解码帧。视频解码系统151可以包括在任何上述便携手持设备中。在一个实施例中，处理器154可以设置为监视一寄存器，该寄存器指示可用于视频解码系统151的功率级，从而视频解码状态能够在可用功率越过门限级时改变。
图10是表示按照发明的一个实施例使用户能够手动选择视频解码功耗等级的图形界面的简化示意图。图形用户界面(GUI)170包括滑块开关172。滑块开关172可以由用户调节来选择某个视频解码功耗等级。此外，图形用户界面170可以设置为包括任意梯度的功耗等级，而不限于图形用户界面中所示的四分之一、二分之一、四分之三和最高位置。或者，图形用户界面170可以包括下拉菜单174，具有功耗等级的详细选择。对于本领域技术人员来说，显然有许多图形用户界面的设置来允许用户选择功耗等级。因此，通过GUI170，即使可用功率是高电平，用户也可以选择以低功耗等级运行视频解码系统，以便进一步保存功率。
图11是按照发明的一个实施例表示用于为视频解码器确定功耗和视频质量的最佳配对的方法操作的流程图。应当认识到，下面定义的方法将描述设计阶段方案，其中最佳视频解码简档被确定。方法以操作180开始，其中目标平台被定义。目标平台可以包括便携手持设备，例如上述设备的专用处理器方式、显示器方式和存储器方式。方法然后前进到操作182，其中多个视频解码简档被确定。这里，多个视频解码简档可以包括上述模块的变例的合并。例如，视频解码简档可以合并上述每个模块的变例之一来定义简档。或者，也可以使用部分模块的变例。本领域技术人员将认识到这里描述的实施例可以和任意视频解码方案一起使用。然后，方法前进到操作184，其中测量多个视频流的多个视频解码简档的每一个的性能。这里，每个视频解码简档的视频质量等级中的功率级消耗被测量，并且可以绘制在类似就图7和8说明的图上。然后，方法进行到操作186，其中多个视频解码简档的一部分被确定。在一个实施例中，视频解码简档的部分是参考图7说明的上部包络。这里，确定的每个视频解码简档与不同的功率级关联。
图12是按照发明的一个实施例说明以功率可调方法解码图像数据的方法操作流程图。应当认识到，参考图12说明的方法操作与参考图11说明的设计阶段的实施方面有关。方法以操作190开始，其中可用于视频解码系统的功率级被监视。在一个实施例中，具有与可用功率级关联的数据的寄存器被监视以提供必要的信息。然后，方法前进到操作192，其中至少一个门限功率级被确定。在发明的一个实施例中，门限功率级定义了当门限功率级被可用功率级越过时将开关触发为不同的视频解码简档的功率级。
然后，图12的方法移动到判定操作196，其中确定可用于视频解码系统的功率级是否已经越过门限功率级。这里，可用于视频解码系统的功率级可以随时间降低，因而降低的功率级可以在门限功率级被越过时触发开关到不同的视频解码简档。或者，如果手持设备在被使用时充电，那么功率级可以随时间提高，并且越过门限功率级。如果可用于视频解码系统的功率级没有越过门限功率级，那么，方法继续周期地或连续地再检查可用功率级，直到门限功率级被越过为止。如果可用于视频解码系统的功率级已经越过门限功率级，那么方法进行到操作198，其中功耗等级和视频显示质量都被改变。这里，视频解码简档被切换。因此，如果可用功率级降低，那么视频解码简档被切换到消耗较少功率的视频解码简档。另一方面，如果可用功率级提高，视频解码简档将切换到较高功耗的视频解码简档。
总之，上述发明描述了用于提供功率可调视频解码器的设备和方法。设计阶段确定最佳解码简档。例如，上述上部包络定义的解码简档可以用作最佳解码简档。解码简档包括与上述视频解码模块关联的功耗变例。一旦最佳解码简档被确定，解码简档就在视频解码器中实施。在一个实施例中，用户能够通过图形用户界面选择功耗等级。这里，功耗等级与特定视频解码简档关联。功率可调视频解码器设置为监视可用于视频解码器的功率级。因此，一旦可用功率级越过预定义功率级，视频解码器将切换到不同的解码简档。在一个实施例中，当功率降低时，视频解码器实质上下移图7所示的解码简档的上部包络。当然，如果功率提高，视频解码器将上移包络。因此，包含视频解码器的设备的电池寿命由于功率可调视频解码状态而延长。
考虑到以上实施例，应当理解，发明可以采用各种包括存储在计算机系统中的数据的计算机实施的操作。这些操作包括需要物理量的物理处理的操作。通常，虽然不是必须的，这些量采用能够存储、转移、合并、比较和其它处理的电或磁信号的形式。此外，执行的处理经常称为例如产生、识别、确定或比较这样的术语。
上述发明可以用其它计算机系统配置实现，包括手持设备，微处理器系统，基于微处理器的或可编程的消费电子设备，小型计算机、大型计算机等等。发明也可以在分布计算环境中实现，其中任务由通过通信网络连接的远程处理设备执行。
发明还能够表现为计算机可读介质上的计算机可读代码。计算机可读介质是任何能够存储以后可由计算机系统读取的数据的存储设备。计算机可读介质还包括电磁载波，其中包括了计算机代码。计算机可读介质的示例包括硬盘驱动，网络附属存储器(NAS)，只读存储器，随机存取存储器，CD-ROM，CD-R，CD-RW，磁带，和其它光学或非光学数据存储设备。计算机可读介质也可以经网络耦合计算机系统分布，从而计算机可读代码以分布形式被存储和执行。
虽然前面的发明已经为了清楚理解的目的大致说明了，但是，显然可以在所附权利要求的范围内进行一定的改变或修改。因此，本实施例应当看作是举例，而不是限制性的，并且本发明并不局限于这里给出的细节，而可以在所附权利要求的范围和等效内修改。在权利要求中，部件和/或步骤不隐含任何特定顺序的操作，除非在权利要求中明确说明。
权利要求
1.一种为视频解码器确定功耗和视频质量最佳配对的方法，包括定义目标平台；确定多个视频解码简档；测量多个视频流的多个视频解码简档的每一个的性能；和确定多个视频解码简档的一部分，其中多个视频解码简档部分的每个与不同功率级关联。
2.如权利要求1的方法，进一步包括将多个视频解码简档的一部分实施在视频解码器中。
3.如权利要求1的方法，其中多个视频解码简包括与模块关联的变例，从组中选择的模块由帧存储器压缩，彩色变换，帧显示跳跃，帧缩放，色度跳跃，反离散余弦变换，去分块和去振铃，错误隐藏和扩展检错。
4.如权利要求1的方法，其中目标平台由与视频解码器关联的处理器、显示器和存储器定义。
5.如权利要求3的方法，其中变例是用于经与每个模块关联的功能提供不同显示质量等级的有关功率的变例。
6.如权利要求1的方法，其中测量多个视频流的多个视频解码简档的每一个性能的方法操作包括，在视频质量相对功耗的图的上部包络上定义点，每个点对应加给多个视频流之一的多个视频解码简档之一的单一性能测量。
7.如权利要求1的方法，其中测量多个视频流的多个视频解码简档的每一个性能的方法操作包括，根据多个视频解码简档的每一个，量化为解码多个视频流的每一个而消耗的功率；和根据多个视频解码简档的每一个，确定为解码多个视频流的每一个的视频质量。
8.一种以功率可调方式解码图像数据的方法，包括监视可用于视频解码系统的功率级；确定门限功率级；和响应可用功率级越过门限功率级之一，方法包括，改变与视频解码系统关联的功耗等级和视频显示质量。
9.如权利要求8的方法，其中监视可用于视频解码系统的功率级的方法操作包括，访问具有与功率级关联的数据的寄存器。
10.如权利要求8的方法，其中门限功率级被预定义。
11.如权利要求8的方法，其中改变与视频解码系统关联的功耗等级或视频显示质量的方法操作包括，确定可用功率级是降低还是提高。
12.如权利要求11的方法，其中如果可用功率级降低，方法包括，降低功耗等级和视频显示质量。
13.如权利要求8的方法，其中改变与视频解码系统关联的功耗等级或视频显示质量的方法操作包括，调整与视频解码系统关联的指令计数和存储器访问计数之一。
14.一种具有以功率可调方式解码图像数据的程序指令的计算机程序产品，包括确定门限功率级的程序指令；监视可用于视频解码系统的功率级的程序指令；确定何时可用于解码系统的功率级越过门限功率级之一的程序指令；和改变与视频解码系统关联的功耗等级和视频显示质量的程序指令，其中用于改变的程序指令通过可用功率级越过门限功率级之一来触发。
15.如权利要求14的计算机程序产品，其中监视可用于视频解码系统的功率级的程序指令包括访问具有与功率级关联的数据的寄存器的程序指令。
16.如权利要求14的计算机程序产品，其中改变与视频解码系统关联的功耗等级和视频显示质量包括，确定可用功率级是降低还是提高的程序指令。
17.如权利要求16的计算机程序产品，其中如果可用功率电平降低，该方法包括，选择配置为降低功耗等级和视频显示质量的视频解码简档的程序指令。
18.一种功率可调视频解码设备，包括处理器，配置为监视视频解码系统的可用功率级来为解码图像数据选择解码状态，其中处理器能够根据检测到的可用功率级的变化调整解码状态；存储器，配置为存储压缩数据和与压缩图像数据关联的解码帧；显示屏，配置为显示解码帧；和总线，使得能够在处理器、存储器和显示屏之间通信。
19.如权利要求18的功率可调视频解码设备，其中设备从由便携式电话、个人数字助理、袖珍式个人计算机、网络浏览器、膝上型计算机组成的组中选择。
20.如权利要求18的功率可调视频解码设备，其中处理器是液晶显示控制器而显示屏是液晶显示显示屏。
21.如权利要求18的功率可调视频解码设备，其中解码状态包括变例的合并，每个变例与多个模块之一关联。
22.如权利要求21的功率可调视频解码设备，其中多个模块从由帧存储器压缩、彩色变换、帧显示跳跃、帧缩放、色度跳跃、反离散余弦变换、去分块和去振铃、错误隐藏和扩展检错组成的组中选择。
23.如权利要求21的功率可调视频解码设备，其中每个变例与不同功耗等级关联。
24.如权利要求18的功率可调视频解码设备，其中处理器是数字信号处理器和特定用途集成电路之一。
25.一种与视频解码系统关联的集成电路芯片，包括监视可用于视频解码系统的功率级的电路；选择与第一质量等级关联的电路，视频解码状态基于可用功率级；确定何时可用功率级改变并越过门限功率级，从而使选择视频解码状态的电路选择与第二质量等级关联的修正视频解码状态的电路；和按照选择的视频解码状态解码图像数据的电路。
26.如权利要求25的集成电路芯片，其中视频解码状态包括功耗变例的合并，每个功耗变例与一个视频解码模块关联。
27.如权利要求25的集成电路芯片，其中视频解码状态和修正视频解码状态相差至少一个功耗变例，至少一个功耗变例修改与解码图像数据关联的指令计数和存储器访问计数之一以调整功耗等级。
28.如权利要求25的集成电路芯片，其中当可用功率级降低并且越过门限功率级时，与第二质量等级关联的显示图像是比与第一质量等级关联的显示图像低的显示质量的图象。
29.一种由计算机设备提供的图形用户界面，包括选择与视频解码器关联的功耗模式的用户界面，用户界面包括触发功率模式选择的计算机代码，其中用户界面允许用户在多个解码状态之间选择。
30.如权利要求29的图形用户界面，其中功耗模式从由下拉式菜单提供的一系列功耗模式中选择。
31.如权利要求29的图形用户界面，其中来自功耗模式系列的每个功耗模式与多个解码状态之一关联。
32.一种为视频解码存储图像数据的方法，包括接收压缩图像数据；将压缩图像数据解码为解压缩图像数据；确定相应于一帧图像数据的亮度和色度数据；和连续存储一帧图像数据的亮度和色度数据。
33.如权利要求32的方法，进一步包括再压缩确定的图像数据帧的亮度和色度数据。
34.如权利要求33的方法，其中再压缩确定的帧图像数据的亮度和色度数据的方法操作包括，利用差分脉冲编码调制压缩技术再压缩确定的亮度和色度数据。
35.如权利要求33的方法，其中无损压缩技术被用于再压缩确定的亮度和色度数据。
全文摘要
提供一种以功率可调方式解码数字视频数据的方法。方法以监视可用于视频解码系统的功率级开始。然后，确定门限功率级。响应可用功率级越过门限功率级之一，方法包括，改变与视频解码系统关联的功耗等级和视频显示质量。还提供了一种为视频解码系统确定功耗和视频质量最佳配对的方法。此外提供了一种功率可调视频设备、视频解码系统的集成电路芯片和图形用户界面。
文档编号H04N7/50GK1522074SQ200410003808
公开日2004年8月18日 申请日期2004年2月6日 优先权日2003年2月7日
发明者V·拉特纳卡, V 拉特纳卡, W·陈, 箍, C·金, 古列里乌兹, V·巴斯卡兰, O·G·古列里乌兹 申请人:精工爱普生株式会社