专利名称：在视频解码中降低储存装置读写频宽的系统及方法
技术领域：
本发明关于存储器存取的技术领域，尤指一种在视频解码中降低储存装 置读写频宽的系统及方法。
背景技术：
数字影像需要大量的储存装置及数据传输频宽。因此，影像系统使用各 种不同的压缩方法以降低数字影像数据所需要的储存装置及数据传输频宽。帧(frame)内压缩方法一般用于一静止影像或单一帧。帧间压缩方法一般 用于多帧之间。帧内压缩方法及帧间压缩方法一般会将影像数据转换至频率域，例如 DCT转换，以在频率域移除影像数据的冗余。不论是帧内压缩方法或帧间 压缩方法，在编码或解码过程中，均需使用大量的存储器以暂存影像数据。 图1是一现有影像解码装置的方块图， 一解码装置110对一压缩影像数据流 进行解码，而产生I帧、P帧、及B帧。其中I帧为帧内(Intra)帧，其采 用帧内编码，解码时不参考其他帧，但可供其他种类帧解码时参考。P帧为 预测(predicted)帧，其采用帧间编码，解码时参考前面的I帧或P帧。B 帧为双向预测(bi-predicted)帧，解码时参考前后两个方向帧。图2为现有 I帧、P帧、及B帧解码及显示时序的示意图。I帧、P帧、及B帧解码后储 存于动态随机存取存储器120中，再由显示引擎130从动态随机存取存储器 120中读出相关的帧予以显示。在前述架构下，当解码装置IIO对I帧解码时，需将解码后I帧写入该 动态随机存取存储器120中，显示引擎130则由动态随机存取存储器120中 读出B帧予以显示，此会对动态随机存取存储器120进行2个帧的存取。当解码装置110对P帧解码时，需由动态随机存取存储器120中读出I帧或P 帧予以解码，解码后需将解码的P帧写回动态随机存取存储器120中，同时 显示引擎130则由动态随机存取存储器120中读出另一B帧予以显示，此会 对动态随机存取存储器120进行3个帧的存取。当解码装置110对B帧解码 时，需由动态随机存取存储器120中读出I帧及P帧予以解码，解码后需将 解码的B帧写回动态随机存取存储器120中，显示引擎130则由动态随机存 取存储器120中读出I帧或P帧予以显示，此会对动态随机存取存储器120 进行4个帧的存取。在设计动态随机存取存储器120的存取系统时，即设计动态随机存取存 储器控制器(DRAM controller)时，需考虑最大的存取频宽需求。当从动态 随机存取存储器120存取一个帧需2Mbytes/sec时，则动态随机存取存储器 120至少能达到8Mbytes/sec存取速度，方能满足对B帧解码时的需求。此 会在整个系统的工作频率向上提升时产生限制。因此现有的视频解码装置中 存储器的存取方法及系统仍有诸多缺陷而有予以改善的必要。发明内容本发明之目的主要在提供一种降低读写频宽的视频解码系统及方法，其 使用一压缩装置对一解码装置所产生的帧进行压缩或一缩放引擎对一解码 装置所产生的帧进行缩放，而降低对一储存装置进行存取的数据量，减少储 存装置的存取频宽。为此，本发明提出一种在视频解码中降低储存装置读写频宽的系统，其 包含一解码装置、 一储存装置、及一压缩装置。该解码装置对一压缩影像数 据流进行解码，而产生解码I帧、解码P帧、及解码B帧。该储存装置具有 一第一储存区域及一第二储存区域，该储存装置连接至解码装置，以暂存数 据，供该解码装置解码时使用。该压缩装置连接至解码装置及储存装置，对 解码装置输出的妹码I帧、该解码P帧、及该解码B帧进行压缩，而分别产 生压缩解码I帧、压缩解码P帧、及压缩解码B帧。其中，解码I帧及解码P帧暂存于第一储存区域，压缩解码I帧、压缩解码P帧、及压缩解码B帧 分别暂存于第二储存区域。本发明还提出 一种在视频解码系统中降低储存装置读写频宽的方法，其对解码后的帧进行压缩，以降低该储存装置读写频宽，该方法包含对一压 缩影像数据流进行解码，而产生解码I帧、解码P帧、及解码B帧；将解码 I帧及解码P帧暂存于一第一储存区域，供解码时使用；对解码I帧、解码 P帧、及解码B帧进行压缩，而分别产生压缩解码I帧、压缩解码P帧、及 压缩解码B帧；将压缩解码I帧、压缩解码P帧、及压缩解码B帧分别暂 存于一第二储存区域。本发明又提出 一种在视频解码中降低储存装置读写频宽的系统，其包含 一解码装置、 一储存装置、及一缩放装置。解码装置对一压缩影像数据流进 行解码，而产生解码I帧、解码P帧、及解码B帧。储存装置具有一第一储 存区域及一第二储存区域，该储存装置连接至解码装置，以暂存数据，供该 解码装置解码时使用。缩放装置连接至解码装置及储存装置，对解码装置输 出的解码I帧、解码P帧、及解码B帧进行缩;故运算，而分别产生缩放解码 I帧、缩放解码P帧、及缩放解码B帧；其中，解码I帧及解码P帧暂存于 第一储存区域，缩放解码I帧、缩放解码P帧、及缩放解码B帧分别暂存于 第二储存区域。由以上所述可知，本发明的技术方案将解码装置产生的解码I帧及解码 P帧储存在第一储存区域，以供P帧或B帧解码使用。储存在第一储存区域 的解码I帧及解码P帧并未经压缩装置的压缩，也未经缩放引擎的缩放，其 不影响P帧或B帧的解码品质。同时，压缩装置所产生的压缩解码I帧、压 缩解码P帧、及压缩解码B帧或缩放引擎所产生的缩放解码I帧、缩放解码 P帧、及缩放解码B帧，其数据量已经大幅减少，故可减少对储存装置进行 存取的数据量，从而减少存储器存取频宽。
图1是一现有影像解码装置的方块图。图2是现有I帧、P帧、及B帧解码及显示时序的示意图。 图3是本发明中一种在视频解码中降低储存装置读写频宽的系统的方 块图。图4是解码时本发明与现有技术中存储器存取的比较图。 图5是本发明中一种在视频解码中降低储存装置读写频宽的系统的另 一实施例方块图。图6是本发明中一种在视频解码中降低储存装置读写频宽的系统的又 一实施例方块图。图7是本发明中一种在视频解码中降低储存装置读写频宽的系统的再 一实施例方块图。图8是本发明中一种在视频解码系统中降低储存装置读写频宽的方法 的流程图。主要元件符号说明解码装置110 动态随机存取存储器120DQS迟延电路54 读取数据流装置50显示引擎130在视频解码中降低储存装置读写频宽的系统300解码装置310 储存装置320压缩装置330 显示引擎340在视频解码中降低储存装置读写频宽的系统500缩放引擎510 '在视频解码中降低储存装置读写频宽的系统600在视频解码中降低储存装置读写频宽的系统700段/行压缩装置710 块压缩装置720具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。图3是本发明中 一种在视频解码中降低储存装置读写频宽的系统300的 方块图。该系统300包含一解码装置310、 一储存装置320、 一压縮装置330、 及一显示引擎340。解码装置310对一压缩影像数据流进行解码，而产生解码I帧、解码P 帧、及解码B帧。该压缩影像数据流可暂存于该储存装置320中，或由一输 入接脚311输入至该解码装置310。该压缩影像数据流可为动态图像专家组 1 (MPEG1， Moving Pictures Experts Group 1 ) 、 MPEG2、 MPEG4、 H.263 格式其中之一。储存装置320具有一第一储存区域321及一第二储存区域323，该储存 装置320连接至解码装置310,以暂存数据，供解码装置310解码时使用。 储存装置320可为内嵌式静态随机存取存储器(SRAM, Static Random-Access Memory)、或内嵌式动态随才几存取存储器(DRAM, Dynamic Random-Access Memory)。解码装置310产生的解码I帧及解码P帧储存在第一储存区域 321。压缩装置330连接至解码装置310及储存装置320,对解码装置310输 出的解码I帧、解码P帧、及解码B帧进行压缩，而分别产生压缩解码I帧、 压缩解码P帧、及压缩解码B帧。压缩运算即是通过合并相同或相似的影 像数据，以降低影像数据的数据量。该压缩装置330可以进行有损压缩(Lossy compression),借此可将压缩比例达到50%,《吏得压缩解码I帧、压缩解码 P帧、及压缩解码B帧的大小分别为解码I帧、解码P帧、及解码B帧的一 半。其中，该解码I帧及该解码P帧暂存于第一储存区域321，该压缩解码 I帧、该压缩解码P帧、及该压缩解码B帧分别暂存于第二储存区域323。显示引擎340连接至储存装置320，从第二储存区域323分别读出压缩解码I帧、压缩解码P帧、及压缩解码B帧，予以显示。图4是解码时本发明与现有技术中存储器存取方案的比较图。当对I帧解码时，现有技术需将解码后I帧写入动态随机存取存储器120 中，显示引擎130则由动态随机存取存储器120中读出B帧予以显示，此会 对动态随机存取存储器120进行2个帧的存取。本发明则将解码I帧写入该 储存装置320的第一储存区域321中，并将压缩解码I帧写入该储存装置320 的第二储存区域323中，显示引擎340则由储存装置320中读出压缩解码B 帧予以显示。本发明会对储存装置320进行2个帧的存取。当对P帧解码时，现有技术需由动态随机存取存储器120中读出I帧或 P帧予以解码，解码后需将解码的P帧写回动态随机存取存储器120中，同 时显示引擎130则由动态P逭机存取存储器120中读出另一 B帧予以显示，此 会对动态随机存取存储器120进行3个帧的存取。本发明则读出解码I帧或 解码P帧以进行P帧解码，将解码P帧写入该储存装置320的第一储存区域 321中，并将压缩解码P帧写入该储存装置320的第二储存区域323中，显 示引擎340则由储存装置320中读出该压缩解码B帧予以显示。本发明会对 储存装置320进行3个帧的存取。当对B帧解码时，现有技术需由动态随机存取存储器120中读出I帧及 P帧予以解码，解码后需将解码的B帧写回动态随机存取存储器120中，显 示引擎130则由动态随机存取存储器120中读出I帧或P帧予以显示，此会 对动态随机存取存储器120进行4个帧的存取。本发明则读出解码I帧及解 码P帧以进行B帧解码，将压缩解码B帧写入该储存装置320的第二储存 区域323中，显示引擎340则由储存装置320中读出该压缩解码I帧或压缩 解码P帧予以显示。本发明会对储存装置320进行3个帧的存取。由图4的比较可知，本发明在对B帧进行解码时可有效地将对该储存 装置320进行存取的数据量减少25%,例如将316Mbytes/sec减少至 237Mbytes/sec。同时由图2可知，视频解码时有一半是对B帧进行解码， 故本发明可有效地减少对该储存装置320进行存取的数据量。图5是本发明中 一种在视频解码中降低储存装置读写频宽的系统500的 另一实施例方块图。其与图3主要区别在于使用一缩放引擎510以替代该压 缩装置330。该缩放引擎510连接至解码装置310及储存装置320,对解码 装置310输出的解码I帧、解码P帧、及解码B帧进行缩放运算后，而分别 产生缩放解码I帧、缩放解码P帧、及缩放解码B帧，再输出至储存装置 320以进行储存。如此可也减少对该储存装置320进行存取的数据量。图6是本发明中 一种在视频解码中降低储存装置读写频宽的系统600的 另一实施例方块图。其与图3主要区别在于，本实施例在解码装置310及该 压缩装置330之间新增一缩放引擎510。该缩放引擎510连接至解码装置310 及压缩装置330,对解码装置310输出的解码I帧、解码P帧、及解码B帧 进行缩放运算后，再输出至压缩装置330以进行压缩。如此可进一步减少对 储存装置320进行存取的数据量。其中缩放运算是指将影像数据流的解析度降低。较佳地，将高解析度的 影像数据流缩小为适合显示解析度的大小。例如，当对解析度为1920 X 1080、像素为16位元、每秒60帧的压缩影像数据流进行解码，而显示的解 析度为640 X 480时，现有技术对动态随机存取存储器120的存取频宽为 1920 X 1080 X 16 X 60 X 4 = 949Mbytes/sec。根据本发明图5的架构对储 存装置320的存取频宽为1920 x 1080 X 16 X 60 X 2 + 640 X 480 X 16 X 60 X 2 = 545Mbytes/sec，可节省404Mbytes/sec。根据本发明图6架构在缩 放的基础上还进行50%压缩，则对储存装置320存取频宽为1920 X 1080 X 16 X 60 X 2 + 640 X 480 X 16 X 60 X 2 X 0.5 = 510Mbytes/sec，可节省 439Mbytes/sec。图7是本发明中 一种在视频解码中降低储存装置读写频宽的系统700的 再一实施例方块图。其与图6主要区别在于，本实施例将压缩装置330改为 一段/行压缩装置710、并在解码装置310及该储存装置320之间新增一块压 缩装置720。段/行压缩装置710与压缩装置330执行相同的压缩功能，只是该段/行压缩装置710以帧中的段或行为单位进行压缩。块压缩装置720连接至解码装置310及储存装置320,对解码装置310 输出的解码I帧及解码P帧进行压缩后，再输出至储存装置320的第一储存 区域321中。当解码装置310欲由储存装置320的第一储存区域321读出经 块压缩装置720压缩处理后的解码I帧及解码P帧时，块压缩装置720则对 压缩的解码I帧及解码P帧进行解压缩，如此可再减少对该储存装置320进 行存取的数据量。块压缩装置720执行压缩和解压缩操作以块为单位，可以 为nxn的块，n可以为4、 8或16,等等。图8是本发明中一种在视频解码系统中降低储存装置读写频宽的方法 的流程图，其对解码后的帧进行压缩，以降低储存装置的读写频宽。首先在 解码步骤中，对一压缩影像数据流进行解码，而产生解码I帧、解码P帧、 及解码B帧。其中，该压缩影像数据流可为MPEG1、 MPEG2、 MPEG4、 H.263格式其中之一。在第一储存步骤中，将解码后的解码I帧及解码P帧暂存于一储存装置 中的第一储存区域，该储存于第一储存区域的解码I帧及解码P帧供解码步 骤在解码时使用。在缩放步骤中，对该解码步骤输出的解码I帧、解码P帧、及解码B帧 进行缩放运算后，再执行下面的压缩步骤以进行压缩。在压缩步骤中，对缩放步骤输出的经缩放运算后的解码I帧、解码P帧、 及解码B帧进行压缩，而分别产生压缩解码I帧、压缩解码P帧、及压缩解 码B帧。其中，该压缩步骤系包含有损压缩(Lossy compression)。接着，在第二储存步骤中，将压缩步骤输出的压缩解码I帧、压缩解码 P帧、及压缩解码B帧分别暂存于一第二储存区域。最后，在显示步骤中，从第二储存区域分别读出压'缩解码I帧、压缩解 码P帧、及压缩解码B帧，而予以显示。在另一实施例中，可以不包括缩放步骤，只包括压缩步骤，则在该压缩 步骤中，直接对解码步骤输出的解码I帧、解码P帧、及解码B帧进行压缩，而分别产生压缩解码I帧、压缩解码P帧、及压缩解码B帧。.在又一实施例中，可以不包括压缩步骤，只包括缩放步骤，则在第二储存步骤中，将缩放步骤输出的缩放解码I帧、缩放解码P帧、及缩放解码B帧分别暂存于一第二储存区域。在再一实施例中，在第一储存步骤中，对解码后的解码I帧及解码P帧 进行压缩，再暂存于储存装置中的第一储存区域，当欲由第一储存区域读出 解码I帧及解码p帧时，对压缩后的所述解码I帧及解码p帧进行解压缩。 同时，压缩步骤可以以帧中的段或行为单位，对缩放步骤输出的经缩放运算后的解码I帧、解码P帧、及解码B帧进行压缩。由前述说明可知，本发明的技术方案将解码装置310产生的解码I帧及 解码P帧储存在第一储存区域321,以供P帧或B帧解码使用。储存在第一 储存区域321的解码I帧及解码P帧并未经压缩装置330的压缩，也未经缩 放引擎510的缩放，其不影响P帧或B帧的解码品质。同时，该压缩装置 330所产生的压缩解码I帧、压缩解码P帧、及压缩解码B帧或该缩放引擎 510所产生的缩放解码I帧、缩放解码P帧、及缩放解码B帧，其数据量已 经大幅减少，故可减少对储存装置320进行存取的数据量，从而减少存储器 存取频宽。由上述可知，本发明无论就目的、手段及效果，均显示其迥异于现有技 术的特征，极具实用价值。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，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则 之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围 之内。
权利要求
1、一种在视频解码中降低储存装置读写频宽的系统，其特征在于，该系统包含一解码装置，其对一压缩影像数据流进行解码，而产生解码I帧、解码P帧、及解码B帧；一储存装置，其具有一第一储存区域及一第二储存区域，该储存装置连接至所述解码装置，以暂存数据，供所述解码装置解码时使用；以及一压缩装置，连接至所述解码装置及所述储存装置，对所述解码装置输出的解码I帧、解码P帧、及解码B帧进行压缩，而分别产生压缩解码I帧、压缩解码P帧、及压缩解码B帧；其中，所述解码I帧及所述解码P帧暂存于所述第一储存区域，所述压缩解码I帧、所述压缩解码P帧、及所述压缩解码B帧分别暂存于所述第二储存区域。
2. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，该系统进一步包含 一显示引擎，连接至所述储存装置，从所述第二储存区域分别读出所述压缩解码I帧、所述压缩解码P帧、及所述压缩解码B帧，予以显示。
3. 如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，该系统进一步包含 一缩放引擎，连接至所述解码装置及所述压缩装置，对所述解码装置输出的所述解码I帧、所述解码P帧、及所述解码B帧进行缩放运算后，再输出至 所述压缩装置以进行压缩。
4. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压缩装置进行有损压缩。
5. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述该压缩影像数据流的格式 为MPEG1 、 MPEG2、 MPEG4和H.263才备式其中之一。
6. 如权利要求l所述的系统，其特征在于，所述储存装置为内嵌式静态随 才踏取存储器SRAM、或内嵌式动态随机存M储器DRAM。
7. —种在视频解码系统中降低储存装置读写频宽的方法，其特征在于，该方法包含对一压缩影像数据流进行解码，以产生一解码I帧、 一解码P帧、及一解 码B帧；将所述解码I帧及所述解码P帧暂存于一第一储存区域，以供解码时使用； 对所述解码I帧、所述解码P帧、及所述解码B帧进行压缩，而分别产生一压缩解码I帧、 一压缩解码P帧、及一压缩解码B帧；以及将所述压缩解码I帧、所述压缩解码P帧、及所述压缩解码B帧分别暂存于一第二储存区域。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法进一步包含 从所述第二储存区域分别读出所述压缩解码I帧、所述压缩解码P帧、及所述压缩解码B帧，并予以显示。
9. 如权利要求7或8所述的方法，更特征在于，该方法进一步包含 对所述解码I帧、所述解码P帧、及所述解码B帧进行缩放运算后，再执4f所述对所述解码I帧、所述解码P帧、及所述解码B帧进行压缩的4喿作。
10. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述压缩包含有损压缩。
11. 如权利要求7所述的方法，其中，该压缩影像数据流为MPEG1 、MPEG2、 MPEG4和H.263格式其中之一。
12. —种在视频解码中降低储存装置读写频宽的系统，其特征在于，该系 统包含一解码装置，其对一压缩影像数据流进行解码，而产生解码I帧、解码P 帧、及解码B帧；一储存装置，其具有一第一储存区域及一第二储存区域，该储存装置连接 至所述解码装置，以暂存数据，供所述解码装置解码时使用；以及一缩放装置，连接至所述解码装置及所述储存装置，对所述解码装置输出 的所述解码I帧、所述解码P帧、及所述解码B帧进行缩》文运算，而分别产生 缩方丈解码I帧、缩放解码P帧、及缩放解码B帧；其中，所述解码I帧及所述解码P帧暂存于所述第一储存区域，所述缩放解码I帧、所述缩放解码P帧、及所述缩放解码B帧分别暂存于所述第二储存 区域。
13. 如权利要求12所述的系统，其特征在于，该系统进一步包含 一显示引擎，连接至所述储存装置，从所述第二储存区域分别读出所述缩放解码I帧、所述缩放解码P帧、及所述缩放解码B帧，予以显示。
14. 如权利要求12或13所述的系统，该系统进一步包含 一块压缩装置，连接至所述解码装置及所述储存装置，对所述解码装置输出的所述解码I帧及所述解码P帧进行压缩后，再输出至所述储存装置的第一 储存区域，当所述解码装置欲由所述储存装置读出所述解码I帧及所述解码P 帧时，所述块压缩装置则对压缩后的所述解码I帧及所述解码P帧进^f于解压缩。
15. 如权利要求14所述的系统，其特征在于，该系统进一步包含 一賴7行压缩装置，连接至所述解码装置及所述缩放装置，以帧中的段或行为单位，对所述缩放装置输出的所述缩放解码I帧、所述缩放解码P帧、及所 述缩放解码B帧进行压缩后，而再分别暂存于所述第二储存区域。
16. 如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述压缩影像数据流的格式 为MPEG1 、 MPEG2、 MPEG4和H.263格式其中之一。
17. 如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述储存装置为内嵌式 SRAM、或内嵌式DRAM。
全文摘要
本发明提供一种在视频解码中降低储存装置读写频宽的系统及方法。一解码装置对一压缩影像数据流进行解码，而产生解码I帧、解码P帧、及解码B帧。一储存装置具有一第一储存区域及一第二储存区域，以暂存数据，供解码装置解码时使用。一压缩装置对该解码装置输出的解码I帧、解码P帧、及解码B帧进行压缩，而分别产生压缩解码I帧、压缩解码P帧、及压缩解码B帧。其中，解码I帧及解码P帧暂存于第一储存区域，压缩解码I帧、压缩解码P帧、及压缩解码B帧分别暂存于第二储存区域。使用本发明能够降低对储存装置进行存取的数据量，减少存储器存取频宽。
文档编号H04N7/26GK101583042SQ20091015186
公开日2009年11月18日 申请日期2009年7月1日 优先权日2009年7月1日
发明者陈谦文 申请人:凌阳科技股份有限公司