(57)【要約】ピクセルデータ処理回路は、可変的に定義可能なサンプリング・ウィンドウによって定義される不規則なサンプリング・パターンを使用して一定数のピクセルをビデオ処理ステージに送達する。ビデオピクセルのアレイに対応するピクセルの入力ストリームの処理を志向した一実施形態では前記ウィンドウ・サイズは、前記アレイ内のピクセルをカバーする二次元ウィンドウとして前記アレイのサブセットをサンプリングするための種々のオプションの一つから選択される。サンプリング・ウィンドウは、前記ウィンドウ・サイズが前記サンプリング・ウィンドウ・サイズの倍数であって前記サンプリング・ウィンドウ・サイズが一定数のピクセルを定義するように使用される。この処理は、ピクセルデータを入力ストリームから、規定されたウィンドウ・サイズに関するピクセルを含む第１のセットのラインバッファ内に格納されたピクセルを有する第１のセットのラインバッファに移動させるステップと、これらの格納されたピクセルを第１のセットのラインバッファから、少なくとも規定されたサンプリング・ウィンドウ・サイズに対応するピクセルを格納するに十分な長さを有する第２のセットのラインバッファにプリフェッチするステップと、一定数のピクセルを第２のセットのラインバッファからフェッチするステップと、を並行して行うことを含む。種々の用途で、柔軟性があり、本発明はスループットを向上できる。
2005506641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビデオピクセルのアレイに対応するピクセルの入力ストリームを有し、前記アレイ内のピクセルをカバーする二次元ウィンドウとして前記アレイのサブセットをサンプリングするための可変ウィンドウサイズを有し、一定数のピクセルを使用してピクセルを入力するビデオ処理ステージを有するビデオ処理回路において、前記ピクセルの入力ストリームを前記ビデオ処理ステージに伝達する方法であって、前記方法は、
ウィンドウ・サイズがサンプリング・ウィンドウ・サイズの倍数であって前記サンプリング・ウィンドウ・サイズが一定数のピクセルを定義するように、ウィンドウ・サイズとサンプリング・ウィンドウ・サイズとを規定する規定するステップと、
前記ステップと並行して
前記規定されたウィンドウ・サイズ用のピクセルを有する第１のセットのラインバッファに格納される入力ストリームからのピクセルを、第１のセットのラインバッファに格納し、
前記格納されたピクセルを前記第１のセットのラインバッファから、少なくとも前記規定されたサンプリング・ウィンドウ・サイズに対応するピクセルを格納するに十分な長さを有する第２のセットのラインバッファ内にプリフェッチし、
前記ビデオ処理ステージのために前記第２のセットのラインバッファから前記一定数のピクセルをフェッチするステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
ビデオピクセルの各アレイは１ビデオフレームを表すことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ウィンドウ・サイズはＸ行とＹ列とを有し、前記サンプリング・ウィンドウ・サイズはＸ行を有し、Ｘは一定の整数であることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ウィンドウ・サイズを規定するステップは、可能な整数の組から選択するステップを含むことを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ピクセルの一定数は２５に等しく、Ｘは５に等しく、Ｙ用の可能な整数の組は１から４であることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のセットのラインバッファは前記第２のセットのラインバッファから前記ピクセルの入力ストリームをデカップルするために使用されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第２のセットのラインバッファは現在ピクセルに関して定義された距離パラメータにしたがってアドレス指定されるピクセルを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記距離パラメータは前記ウィンドウ・サイズにしたがって定義されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第２のセットのラインバッファは現在ピクセルに関して定義された距離パラメータにしたがってアドレス指定されるピクセルを含み、前記距離パラメータはＸ行、Ｙ列のウィンドウ・サイズにしたがって定義され、Ｘは一定の整数であり、Ｙは前記サンプリング・ウィンドウ・サイズを規定するために選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記それぞれのラインバッファはスループットを最適化するように定義された長さを有し、前記プリフェッチングと前記フェッチングはサイクル時間を減らすためにピクセルデータにそれぞれのラインバッファを通過させることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ウィンドウ・サイズはＸ行とＹ列とを有し、Ｘは一定の整数であり、Ｙは前記サンプリング・ウィンドウ・サイズを規定するために選択され、また前記第２のセットのラインバッファは前記ピクセルのＸ行をそれぞれ格納するためのＸ個のラインバッファを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２セットのラインバッファのＸ個のラインバッファは前記ウィンドウの現在行に対応するピクセルの１行を格納する中心ラインバッファとピクセルのもう一つの行を格納するための少なくとも一つのラインバッファとを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ピクセルの一定数は２５に等しく、Ｘは５に等しく、Ｙ用の可能な整数の組は１から４であることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
ビデオピクセルのアレイに対応するピクセルの入力ストリームを有し、前記アレイ内のピクセルをカバーする二次元ウィンドウとして前記アレイのサブセットをサンプリングするための可変ウィンドウ・サイズを有し、一定数のピクセルを使用してピクセルを入力するビデオ処理ステージを有するビデオ処理回路において、前記ピクセルの入力ストリームを前記ビデオ処理ステージに伝達する方法であって、前記方法は、
ウィンドウ・サイズがサンプリング・ウィンドウ・サイズの倍数であって前記サンプリング・ウィンドウ・サイズが一定数のピクセルを定義するように、前記ウィンドウ・サイズと前記サンプリング・ウィンドウ・サイズとを規定するステップと、
上記ステップと並行して
前記入力ストリームからのピクセルを格納するために第１のセットのラインバッファを使用することによって、前記規定されたウィンドウ・サイズ用のピクセルを含む前記第１のセットのラインバッファに格納されたピクセルを入力ストリームからデカップルし、
前記格納されたピクセルを前記第１のセットのラインバッファから、少なくとも前記規定されたサンプリング・ウィンドウ・サイズに対応するピクセルを格納するに十分な長さを有する第２のセットのラインバッファ内にプリフェッチし、
前記ビデオ処理ステージのために前記第２のセットのラインバッファに格納されたピクセルのうちの現在ピクセルに関して定義された距離パラメータにしたがってアドレス指定することによって前記第２のセットのラインバッファから前記一定数のピクセルをフェッチするステップと、を含んでおり、前記距離パラメータはＸ行、Ｙ列のウィンドウ・サイズにしたがって定義され、Ｘは一定の整数であり、Ｙは前記サンプリング・ウィンドウ・サイズを規定するために選択されることを特徴とする方法。
【請求項１５】
ビデオピクセルのアレイに対応するピクセルの入力ストリームを有し、前記アレイ内のピクセルをカバーする二次元ウィンドウとして前記アレイのサブセットをサンプリングするための可変ウィンドウサイズを有し、一定数のピクセルを使用してピクセルを入力するビデオ処理ステージを有するビデオ処理回路において、前記ピクセルの入力ストリームを前記ビデオ処理ステージに送達する回路装置であって、前記回路装置は、ウィンドウ・サイズがサンプリング・ウィンドウ・サイズの倍数であって前記サンプリング・ウィンドウ・サイズが一定数のピクセルを定義するように、前記ウィンドウ・サイズと前記サンプリング・ウィンドウ・サイズとを規定するための手段と、
第１のセットのラインバッファと、
第２のセットのラインバッファと、
並行して
前記規定されたウィンドウ・サイズ用のピクセルを含むピクセルを前記入力ストリームから前記第１のセットのラインバッファに格納し、
前記格納されたピクセルを前記第１のセットのラインバッファから、少なくとも前記規定されたサンプリング・ウィンドウ・サイズに対応するピクセルを格納するに十分な長さを有する第２のセットのラインバッファ内にプリフェッチし、
前記ビデオ処理ステージのために前記第２のセットのラインバッファから前記一定数のピクセルをフェッチする手段と、を含むことを特徴とする回路装置。
【請求項１６】
ビデオピクセルのアレイに対応するピクセルの入力ストリームを有し、前記アレイ内のピクセルをカバーする二次元ウィンドウとして前記アレイのサブセットをサンプリングするための可変ウィンドウ・サイズを有し、一定数のピクセルを使用してピクセルを入力するビデオ処理ステージを有するビデオ処理回路において、前記ピクセルの入力ストリームを前記ビデオ処理ステージに伝達する回路装置であって、前記回路装置は、ウィンドウ・サイズがサンプリング・ウィンドウ・サイズの倍数であって前記サンプリング・ウィンドウ・サイズが一定数のピクセルを定義するように、前記ウィンドウ・サイズと前記サンプリング・ウィンドウ・サイズとを規定するためのプログラム可能な回路と、
第１のセットのラインバッファと、
第２のセットのラインバッファと、
並行して
前記規定されたウィンドウ・サイズ用のピクセルを含むピクセルを前記入力ストリームから前記第１のセットのラインバッファに格納し、
前記格納されたピクセルを前記第１のセットのラインバッファから、少なくとも前記規定されたサンプリング・ウィンドウ・サイズに対応するピクセルを格納するに十分な長さを有する第２のセットのラインバッファ内にプリフェッチし、
前記ビデオ処理ステージのために前記第２のセットのラインバッファから前記一定数のピクセルをフェッチすることによってビデオピクセルを処理するように構成・配置されたデータ処理回路と、を含むことを特徴とする回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連特許文書）
本特許出願は、引例に拠ってすべてここに組み込まれている、「Motion Compensation With Subblock Scanning（サブブロック走査による動き補償）」と題する、同時出願・同時係属中の米国特許出願（代理人弁理士ドケット番号VLSI.310PA/US018142）に関する。
【０００２】
本発明は、ビデオ信号処理に関し、また特にビデオ信号処理における動き補償に関する。
【背景技術】
【０００３】
マイクロプロセッサとディジタル信号プロセッサとを含むコンピュータ装置は、広範囲のアプリケーションのために設計され、事実上ほとんどすべての産業で使用されてきている。種々の理由からこれらのアプリケーションの多くは、ビデオデータ処理に向けられ、最小レベルの消費電力とコンパクトさとを要求してきた。一部のアプリケーションは、リアルタイムあるいはほぼリアルタイムで効率的に実行できる高速計算エンジンを更に必要としてきた。これらのビデオ処理アプリケーションの多くは、絶えず増加する速度で多数の機能を実行し得るデータ信号処理回路を必要としている。
【０００４】
しかしながらこのような計算エンジンのパワーと融通性の増加は、他の重要な目標を徐々に損なう可能性がある。例えば、より高速の計算エンジンは、より多くの電力と回路資産とを消費するが、理想的なエンジンは、消費電力と計算エンジンの実現に必要な回路の量との両者を最小にする。
【０００５】
更に、融通性と高いパワーとを備えることは一般に、各々が異なる処理機能のために特化して選択的に起動される種々のタイプの処理回路を必要とすることによって回路資産問題を悪化させる。この現象は、例えばビデオ・アプリケーションにおける比較的低速の汎用処理とリアルタイムにビデオを圧縮・伸長するために使用される特化したビデオ信号フィルタリング処理とを比較すると理解できる。この特化した処理回路は一般にビデオデータのリアルタイム速度を維持するように最適化されているので、限定されたアプリケーションだけに有用な表面的に過剰な回路を備えることなしに十分に融通性のある単一のビデオデータ処理回路を与えることは困難であることが多い。
【０００６】
更に特定の例として多くのビデオ信号処理アプリケーションは、ビデオデータに適用される高速処理機能のための種々の特化したビデオ信号処理アーキテクチャを使用している。これらの高速処理機能は、他の多くの機能の中で、一般的低域および高域フィルタリングと動き補償済み走査速度変換と拡大縮小ピークフィルタリングとを含む。ビデオ処理アプリケーションではこれらの機能は、表示されるピクセルを表す表示データをリフレッシュするために使用される水平および垂直ラインを表すように、格納されたデータを処理することによって実行されることが多い。
【０００７】
上記のビデオ処理アプリケーションの各々にはこのような機能を与えるために使用される集積回路の設計と製造と維持とに関連して、かなり大きなコストがかかる。例えば比較的雑音のない環境で動作する一つの高速の実施形態は、例えばメモリに格納された、あるいはカメラで撮影されたビデオフレームに対応するピクセルデータの比較的低頻度レートでのサンプリングを可能にするであろうが、他の高速の実施形態は、比較的高頻度レートでのピクセルデータのサンプリングを必要とするであろう。このような異なるサンプリングが行われたデータを後処理（例えばフィルタリング）するために使用される高速アーキテクチャは、一般に異なった仕方で実現されるであろう。各々のこのようなアプリケーションにおいて、このようなアーキテクチャ的に非互換のアーキテクチャに関連するコストは、かなり大きなものである。
【０００８】
したがってデータ処理スループットにおけるかなり大きな損失なしにこれら多数の機能を収容する比較的コンパクトなビデオ処理アーキテクチャを開発する必要性は良く知られている。高いスループットを維持し、広範な種々のアプリケーションでの使用に関して十分に柔軟であるアーキテクチャを提供することは特に困難であった。したがってこのような目標を実現するための努力は、これまでずっと緊迫状態を競ってきた。本発明は、ある範囲の選択可能なサンプリング・ウィンドウから定義できるサンプリング・パターンを使用するこのようなビデオ処理ステージに一定数のピクセルを送達できるデータ処理アーキテクチャを志向している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の種々の態様は、複数の選択可能なサンプリング・ウィンドウの中の一つとして定義されるサンプリング・パターンを使用するビデオ処理ステージによって必要とされ得るように、デカップルされて、一定数のピクセルを送達できるラインバッファを使用するデータ処理手法を志向している。利点としては、ラインバッファ使用の最小化とピクセルデータ処理における待ち時間の最小化とその結果としての消費電力の最小化とがある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施形態と一致して本発明は、ビデオピクセルのアレイに対応するピクセルの入力ストリームの処理を志向しており、この場合、アレイ内のピクセルをカバーする二次元ウィンドウとしてアレイのサブセットをサンプリングするために、可変ウィンドウ・サイズが使用される。本方法は、最初にウィンドウ・サイズとサンプリング・ウィンドウ・サイズとを規定することによって一定数のピクセルの形でピクセルの入力ストリームをビデオ処理ステージに送達する。更に特定の実施形態では、このウィンドウ・サイズはサンプリング・ウィンドウ・サイズの倍数であって、サンプリング・ウィンドウ・サイズは一定数のピクセルを定義する。この処理は同時に、規定されたウィンドウ・サイズに対応するピクセルを入力ストリームから第１のセットのラインバッファ内に格納するステップと、前記格納されたピクセルを前記第１のセットのラインバッファから、少なくとも前記規定されたサンプリング・ウィンドウ・サイズに対応するピクセルを格納するに十分な長さを有する第２のセットのラインバッファにプリフェッチするステップと、ビデオ処理ステージのために前記一定数のピクセルを前記第２のセットのラインバッファからフェッチするステップと、を並行して含む。
【００１１】
もう一つの関連する実施形態では、ビデオ処理回路は、ウィンドウ・サイズがサンプリング・ウィンドウ・サイズの倍数であってサンプリング・ウィンドウ・サイズが一定数のピクセルを定義し、そして第１、第２のセットのラインバッファが前記データの処理のために使用されるように、ウィンドウ・サイズとサンプリング・ウィンドウ・サイズとを規定するためのプログラム可能な回路を含む。データ処理回路は、入力ストリームからのピクセルを第１のセットのラインバッファに格納する前記のタスクを実行するステップと、前記格納されたピクセルを第１のセットのラインバッファから第２のセットのラインバッファにプリフェッチするステップと、前記一定数のピクセルを第２のセットのラインバッファからフェッチするステップとを同時に実行することによってビデオピクセルを処理する。
【００１２】
本発明の他の実施形態はそれぞれ、このような処理の方法と回路とシステムに基づく実施形態とを含む種々の他の関連する態様を志向している。例えばこのような一つの態様は、第２のセットのラインバッファが現在のピクセルに関して定義された距離パラメータにしたがってアドレス指定されるピクセルを含んでおり、これらの距離パラメータがＸ行、Ｙ列のウィンドウ・サイズにしたがって定義されるものであり、ここでＸが一定の整数であり、Ｙがサンプリング・ウィンドウ・サイズを規定するために選択されるものであるというアプリケーションを志向している。もう一つの態様は、第１のセットのラインバッファがピクセルの入力ストリームを第２のセットのラインバッファからデカップルするために使用されるアプリケーションに関する。更に他の態様は、前記それぞれのラインバッファがスループットを最適化するように定義された長さを持っており、データ処理回路がサイクルタイムを減らすためにそれぞれのラインバッファを通してピクセルデータをパン撮りするように更に構成・配置されているアプリケーションに関係している。
【００１３】
本発明の上記の要約は、本発明の例示された各実施形態またはすべての実施形態を説明することを意図するものではない。下記の図と詳細説明は、特にこれらの実施形態を例示するものである。
【００１４】
本発明は、下記の付属図面と一緒に本発明の種々の実施形態の下記の詳細説明を考慮すれば、より完全に理解できる。
【００１５】
本発明は種々の修正版および代替形態に修正可能であるが、その細目は図面に例として示されており、詳細に説明されるであろう。しかしながら、その意図は記載された特定の実施形態に本発明を限定することではないことを理解すべきである。逆にその意図は、添付された付属の請求項に記載の本発明の精神と範囲の中に入るすべての修正版と同等手段と代替手段とをカバーすることである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、ピクセルデータ処理のための方法と装置とに高度に適用可能であり、また不規則なサンプリング・ウィンドウからピクセルデータをサンプリングする、入力の一般的デカップルを含む、またラインバッファを使用してサンプリング・データ速度を処理するアプリケーションに大いに適用可能であると信じられる。ディジタルビデオ画像は、ピクセルデータのアレイまたはマトリックスから構成される。ピクセルデータは従来から、ピクセルの行と列とに配列される。本発明は、不規則な（すなわち変化する）寸法のスライドするウィンドウを使用する二次元ピクセル・サンプリングを必要とする、あるいはそれから利益を得るビデオピクセル処理装置のために特に有利であり、例えば変化する寸法（すなわち変化するピクセルデータ・アレイ・サイズ）のディジタル画像の処理に適応したビデオピクセル処理装置、あるいはスライドするウィンドウ・サイズが前のウィンドウ・サンプルから引き出されるフィードバック情報にしたがって変化するビデオピクセル処理装置に、特に有利であることが分かっている。本発明は必ずしもこのようなアプリケーションに限定されないが、本発明の種々の態様の評価は、このような環境における例の論議を通じて最もよく得られる。
【００１７】
ディジタルビデオ画像は、ピクセルの二次元アレイから構成され、例えばビデオディスプレイ上のピクセルの７２０×５１２アレイを介して表示される画像が代表的なものである。時間的なビデオ画像の動き、またはその他の変化は、ともに見られ、まとめてフレームと呼ばれるビデオ画像の「スナップ写真」に捕捉される。ディジタルビデオ画像の各ピクセルは、１セットのデータ（「ピクセルデータ」）によって表される。特定のピクセルの品質（例えば強度など）は、フレーム間で発生する特定のピクセルに関するピクセルデータの変化に応じてフレーム間で変化し得る。ピクセルの７２０×５１２アレイの各々からのピクセルデータは通常、フレーム記憶メモリに格納され、続いてビデオ画像を制御するように処理される。
【００１８】
統合されたディジタル画像の一部としてのある特定のピクセルの品質は、ある仕方で近隣のピクセル品質に関連していることが多い。更に、雑音といった他の共通モードの特性は、特定のピクセルに関するピクセルデータを処理しながら、近隣ピクセルの考慮を指示することが多い。関心のピクセルの周囲のピクセルの二次元サブセット（すなわちウィンドウ）の考慮は良く知られており、関心のピクセルとこのウィンドウ内の近隣ピクセルとに関するピクセルデータは、ある仕方で１グループとして一緒に処理される。典型的にはこのウィンドウは、表示内の各連続するピクセルに関するデータが処理されるときに、関心のピクセルの位置に関して特定の方位を維持する表示に沿ってスライドする。従来からピクセルは、表示を有するそれらの位置にしたがって、表示の左上隅のピクセルから始めて左から右、上から下に進みながら処理される。関心のピクセルに関するデータを処理（例えば調整または修正）しながら、スライドするウィンドウ内のピクセルの振舞いに関するある情報が決定される。
【００１９】
あるビデオデータ処理は、一定量のデータ、例えばＮ個のピクセルに同時に作用する。ビデオデータを処理する一つの方法は、一度に処理できるピクセルの量であるＮ個のピクセルだけを含む関心のピクセルを囲む均一なウィンドウを選択することである。ウィンドウのサイズ、したがって関心のピクセルの周りの範囲（例えば距離）は、Ｎの大きさによって制限される。ある幾つかのピクセルデータ処理方法（例えば雑音フィルタリング）では、関心のピクセルの周りの広い範囲のピクセルを考慮することが望ましいが、処理の効率と速度とを維持するためにＮの量を増加させずにそうすることが望ましい。
【００２０】
関心のピクセルを囲む、より広いウィンドウを考慮する一つの方法は、ウィンドウ内から代表的なピクセルデータのサブセットを選択することであり、更に選択されたピクセルデータだけを処理して、ある情報を決定することである。一実施形態では関心のピクセルの周りのピクセルのウィンドウに関するウィンドウ・サイズは、ウィンドウ内のピクセルデータから引き出された情報にほとんど変化が検出されないときに拡張される。逆に、引き出された情報に対してある閾値の変化が検出されたときには、ウィンドウ・サイズは縮小される。中央処理装置（ＣＰＵ）または他の論理回路は、ウィンドウ・サイズを動的に決定して変更し、それによってウィンドウに含まれるピクセルの量を変化させる。しかしながら下流のデータ処理速度が一定のままであれば、複雑なデータ同期問題が発生する。本発明の方法による一つの解は、ウィンドウ内からＮピクセルの更なる代表的なサブセット（例えばサンプリング・ウィンドウ）を選択して、選択されたピクセルデータだけをＭＭＩＯに転送することである。
【００２１】
一般的実施形態と一致して本発明は、中間プリフェッチ・バッファに接続されたデカップルラインバッファ回路を有するピクセルデータ処理回路の形に実現され、このデカップルラインバッファと中間プリフェッチ・バッファとこれらの間の通信は、論理回路によって制御される。本発明のピクセルデータ処理回路は、例えば可変サイズの二次元ウィンドウからのビデオピクセルのアレイに対応するＭＭＩＯからの選択されたピクセルの入力ストリームを処理する。処理されたピクセルデータは、更なるデータ処理ステージに、例えば一定量のピクセルを同時に処理するように適応した低域フィルタ・ビデオ処理ステージに出力される。ピクセルデータ処理回路出力速度はこのようにして、入力データ速度とは異なる可能性のある下流のデータ処理ステージの入力速度に固定される。本発明のピクセルデータ処理回路は、入力データ・ストリームとピクセルデータ処理回路から下流のデータ処理ステージによるピクセルデータ・フェッチとの間のピクセル待ち時間を最小にするように構成・配置される。
【００２２】
本発明の回路への入力ピクセルデータ・ストリームは、予め決められた方位による可変サイズのウィンドウから選択されたピクセルデータと一定サイズを有するサンプリング・ウィンドウ・アレイに予め配置されたピクセルデータとを含む。本発明の回路は更に、データ処理ステージへの送達のためにサンプル・ウィンドウ・ピクセルデータを用意する。サンプリング・ウィンドウ・サイズは、データ処理ステージが同時に処理できるピクセルデータの量である一定量Ｎ個のピクセルを持つように予め定義される。
【００２３】
一実施形態では可変ウィンドウ・サイズは好適には、一定量のピクセル行をＸ行持つが、可変量のピクセル列をＹ列持つ。代替の実施形態ではピクセル行の量Ｘも可変である。デカップルラインバッファ回路は、Ｘ＋１個のラインバッファを持つように構成され、各ラインバッファの長さはＹＭＡＸ個より多いピクセルに対応するデータを格納するために十分である。ここでＹＭＡＸは期待される最大のウィンドウ・サイズのピクセル列の数である。プリフェッチ中間バッファは、デカップルラインバッファ回路に接続される。論理回路は、デカップルラインバッファ回路とプリフェッチ中間バッファとの間の、およびこれらを経由するピクセルデータの通信を制御するように構成・配置される。
【００２４】
本発明のもう一つの特定の実施形態では、本発明のビデオ処理回路は、「Motion Compensation With Subblock Scanning（サブブロック走査による動き補償）」と題する前記参照の同時係属中の米国特許出願に記載のビデオ信号処理装置内に「ＳＷＡＮ」ユニットの直前の機能ブロックとして含まれる。「ＳＷＡＮ」ユニットは、ピクセルデータの低域フィルタリングを含むデータ処理ステージである。
【００２５】
本発明のビデオ処理回路は、１セットのラインバッファからなるデカップルラインバッファと第２の中間プリフェッチ・バッファとを含む。このビデオ処理回路は、関心のピクセルを囲むウィンドウから選択されたサンプリング・ウィンドウ・ピクセルデータであるピクセルデータの順次的入力ストリームを受信する。関心のピクセルは、サンプリング・ウィンドウ・ピクセルデータに含まれる。入力ピクセルデータ・ストリームは、ピクセルのビデオ表示アレイをこの表示アレイ内のピクセルをカバーする二次元ウィンドウとしてサンプリングするための可変ウィンドウ・サイズを有するビデオピクセルのアレイに対応するピクセルを表す。このビデオ処理回路は、データ処理ステージへの再ロード時間を減らし、帯域幅を節約するようにデータ処理ステージへの並行出力のために一定量のピクセルデータを配置する。下流のデータ処理ステージは、Ｎ個のピクセルを同時に（すなわち並列に）フェッチするが、Ｎは完全平方数に等しい量であることが好ましい。本発明の一実施形態ではデータ処理ステージは２５個のピクセルを表すピクセルデータを同時にフェッチする。
【００２６】
一実施形態では可変ウィンドウ・サイズは好適にも、Ｘ個のピクセル（のラインあるいは行）の一定高さとＹ個のピクセル（の列）の可変幅とを持っている。更にＹは、Ｘの積分倍数ｎであることが好ましい。代替の実施形態では、Ｘは一定である必要はない。ＹはＸの積分倍数である必要はない。サンプリング・ウィンドウは、対称であってＸ×Ｘの寸法を持つことが好ましい。可変ウィンドウから選択されたピクセルは、可変ウィンドウ内に保持されているピクセルとサンプリング・ウィンドウ内の互いに相対的に同じ位置方位を有するサンプリング・ウィンドウに配置される。本発明の実施形態に関してはＮが完全平方数であるとき、サンプリング・ウィンドウは、Ｎの平方根であるＸに等しい均一な寸法を持つように構成される。最小可変ウィンドウ・サイズは、サンプリング・ウィンドウ・サイズである。例えばＮ個のピクセルは、等しいＸ×Ｘ寸法を有するアレイに配列される。サンプリング用の最大ウィンドウ・サイズも特定のピクセルデータ処理回路アプリケーションのために予め定義される。
【００２７】
本発明の一実施形態では最大期待ウィンドウ・サイズは２０×５であって、この最大ウィンドウ・サイズは１００個のピクセルを含む。したがってＸ×Ｘであるサンプリング・ウィンドウ・サイズは５×５であって、サンプリング・ウィンドウは、一定量２５個のピクセルを含む。下流のデータ処理ステージは、更なるデータ処理のために本発明のビデオ処理回路から同時に２５ピクセル（あるいは１サンプリング・ウィンドウのピクセル）分のピクセルデータをフェッチする。現在のピクセルに隣接するピクセルが存在しないようにサンプリング・ウィンドウがピクセル表示領域のエッジにある場合には、最も近いピクセル列／行が複製され、欠けているピクセル列／行の代わりに使用される。したがってこの実施形態は、例えば行選択多重化を使用して容易に遂行される。
【００２８】
図１Ａはウィンドウ実施形態１００の一つの特定の例を示し、ここではウィンドウ・サイズは、サンプリング・ウィンドウ・サイズと同じであって、両者とも高さ５ピクセル（すなわち５行）×幅５ピクセル（すなわち５列）で、２５個のピクセル１１０を持っている。ウィンドウ（およびサンプル・ウィンドウ）ピクセル・アレイは、現在の中心ピクセル１２０を中心として対称である。現在の中心ピクセルは、現在行１２２に位置している。ビデオ画像ラインは通常、左から右、上から下に番号付けされ、表示の左上隅から始まる。現在行は、関心の現在ピクセルが位置する行であると定義される。参照のためにウィンドウ（およびサンプリング・ウィンドウ）１００の各行は、現在行に関連して名付けられ、現在行の１行下の行は「ｌｉｎｅ＋１（行＋１）」１２４と表示され、現在行の１行上の行は「ｌｉｎｅ−１（行−１）」１２６と表示され、現在行の２行下の行は「ｌｉｎｅ＋２（行＋２）」１２８と表示され、現在行の２行上の行は「ｌｉｎｅ−２（行−２）」１３０と表示される。行ｌｉｎｅ−１とｌｉｎｅ＋１は、現在行に関して対称である。行ｌｉｎｅ−２とｌｉｎｅ＋２もまた現在行に関して対称であって、図示のようにそれぞれ行ｌｉｎｅ−１とｌｉｎｅ＋１の外側にある。
【００２９】
図１Ｂは、他のウィンドウ実施形態１４０の一つの特定の実施形態を示しており、ウィンドウ寸法は、高さ５ピクセル（すなわち５行）、幅１０ピクセルである。したがってこのウィンドウ実施形態は、現在の中心ピクセル１２０を含む５０個のピクセル１１０を持っている。ピクセル１１０は、図１Ｂに示すケースのように現在中心ピクセル１２０に関して対称である必要はない。ピクセル行は、図１Ａと同じように表される。現在中心ピクセルは、現在行１２２に位置する。ウィンドウ１４０に関するサンプリング・ウィンドウ・サイズは、Ｘ×Ｘあるいは５×５であって、サンプリング・ウィンドウは２５個のピクセルを含む。ウィンドウ・パラメータは、最大ウィンドウが予め決められるとしてプログラム可能である。ウィンドウからのピクセルデータは、各サンプル・ウィンドウがＮピクセルを含むので、一度にＮピクセルという一定速度、言い換えれば一度に１サンプル・ウィンドウの一定速度でデータ処理回路によって処理される。
【００３０】
図２は、本発明のウィンドウ２００（およびこの実施形態ではウィンドウ寸法が対称であるのでサンプリング・ウィンドウ）の実施形態を示し、５×５ウィンドウ内で相対ピクセル・アドレス指定のシステムを例示している。各ピクセル位置は、現在中心ピクセル１２０に関して１セットの変数によって記述される。他のピクセルが関係している現在中心ピクセルは、例えばウィンドウの列数が偶数であるときには、現在中心ピクセル１２０の左と右に同量のピクセルを持つことができないので、任意選択的にウィンドウの中心からオフセットされる。表１は、本発明によるピクセル相対アドレス指定の例示的システムのための相対アドレス指定変数を表にしたものである。
【表１】
2005506641.tif 000003
【００３１】
例えば現在中心ピクセル１２０と現在行上の近隣ピクセル（すなわちライン上の非端部ピクセル）との間の左／右オフセットは「ｃｎ−ｄｉｓｔ」であって、また本発明の相対アドレス指定システムでは、１から４まで（４を含めて）の整数範囲内で変化することが許されている。変数「ｃｎ−ｄｉｓｔ」ラベルは、アドレス指定されているピクセルが現在行に存在していることを意味する「ｃ」と、近隣ピクセル（端部ピクセルと対向する）を意味する「ｎ」と、距離を意味する「ｄｉｓｔ」とからなる。変数「ｃｅ−ｄｉｓｔ」の「ｅ」は、端部ピクセルを意味し、変数ラベルの他の部分は上述の特徴を意味している。ウィンドウ２００の各ピクセルは、参照番号によって図２でラベル付けされており、表２は、ウィンドウ２００の各ピクセルの参照番号を図２に示す各それぞれのピクセル位置を記述する表１の相対アドレス指定変数を使用する式に相関付けている。
【表２】
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【００３２】
現在行上の現在中心ピクセルに関するウィンドウ内の任意ピクセル（すなわちサンプリングされたピクセル）からの距離は、表２に定義された相対アドレス指定式によって表される。ウィンドウ・パラメータ（例えば寸法）はプログラム可能であるので、ウィンドウとサンプリング・ウィンドウの各ピクセルの位置は両者とも、それぞれウィンドウとサンプリング・ウィンドウとで選択された現在中心ピクセルに関して記述可能である。
【００３３】
図３は、２０×５アレイのピクセルを含む可変ウィンドウ３００の実施形態を示す。円で示されているピクセルは、ＣＰＵによってウィンドウ３００から選択されたものであって、選択されたピクセルは上述の相対アドレス指定式から決定されている。図３の選択されたピクセルは、図３のあるピクセルが図２に示す同様に参照されるピクセルに対応した式から決定されることを意味するように、図２に示す参照番号と同様の、１００だけ増やされた参照番号を与えられている。表１、２の相対アドレス指定式の適用によって選択された円記号（「Ｘ」記号よりむしろ）によって表されたウィンドウ３００内のピクセルは、ウィンドウ２００の同様に参照されるピクセル間の方位と同様のウィンドウ３００内の他の選択されたピクセルの各々に関する方位を持っている。
【００３４】
図４は、デカップルラインバッファ回路４１０と中間プリフェッチ・バッファ４２０と制御論理回路４３０とを有する本発明のピクセルデータ処理回路４００の一実施形態を示す。表示バッファ（図示せず）から渡されたピクセルデータは、回路４００によって第１の速度で順次に受信され、例えば各行２５６ピクセル、全部で１５３６ピクセルの６行を有する構成でデカップルラインバッファ回路４１０内に配列される。他の実施形態ではこのデカップルラインバッファ回路は、１２８ピクセルの５行でに構成される。いずれの場合にもこのピクセルデータは、制御論理回路４３０によって順次にデカップルランバッファ回路４１０に向けられる。
【００３５】
デカップルラインバッファ回路４１０の６行の各行から制御論理回路４３０は、最初に到着した３２ピクセルを項目４２０ａから４２０ｆで示された中間プリフェッチ・バッファ・セットまたはピクセル・セル・アレイのうちのそれぞれ一つにコピーし始める。前に論じたサンプリング・ウィンドウ構成によれば、このコピー動作は、現在のサンプリング・ウィンドウに対応するピクセルデータを渡すことを含む。
【００３６】
本発明の一実施形態ではこのサンプリング・ウィンドウ・アレイは、ピクセルデータの５行を持っており、デカップルラインバッファ回路４１０からの６行のうちの５行は、入力ピクセルデータを保持し、ビデオ処理回路の処理（すなわち出力）速度からビデオ処理回路のピクセルデータ入力速度をデカップルするために使用される。上述のようにデカップルラインバッファ回路４１０の５本のラインバッファの各々は、サンプリング・ウィンドウ構成にしたがって中間プリフェッチ・バッファ・セット４２０ａから４２０ｆの一つに供給するために使用される。
【００３７】
一実施形態では、制御論理４３０は、対応する中間ラインバッファの前述の２５個のセルの各々を選択するための、５個の選択入力を有するマルチプレクサ・ベースの論理回路を含む。代替の実施形態では選択論理は、デカップルラインバッファ回路４１０と中間プリフェッチ・バッファ４２０との間でのピクセルデータのソフトウエア処理を介して、例えば相互接続バス上でのピクセルデータ通信を指示する制御論理回路４３０によって実現される。
【００３８】
中間プリフェッチ・バッファ４２０は、サンプリング・ウィンドウのＮ個のピクセルすべてを同時に伝達するように適応した並列チャネル４５０を介してデータ処理ステージ４４０に通信的に接続されている。図４は、データ処理ステージ４４０への伝達のための並列チャネル４５０に同時にクロックされるピクセル・セル位置を表す中間プリフェッチ・バッファ４２０の各ピクセル・セル・アレイ内の陰付きピクセル位置を示す。各陰付きピクセル・セル・アレイ位置は、例えば専用データ通信経路（すなわちハード配線）を介して、あるいは代替としてデマルチプレクサ装置を介して一実施形態のハードウエアに実現されたチャネル４５０に連結される。本発明の他の実施形態では連結は、中間プリフェッチ・バッファ４２０とチャネル４５０との間でのピクセルデータのソフトウエア処理を介して、例えばピクセルデータ通信を指示する制御論理回路４３０によって実現される。
【００３９】
図４に示す一実施形態ではラインバッファ４１２は、５×５サンプリング・ウィンドウの現在行の５ピクセルに関するピクセルデータを保持する。ラインバッファ４１４は、５×５サンプリング・ウィンドウの行ｌｉｎｅ＋１の５ピクセルに関するピクセルデータを保持する。ラインバッファ４１４内の各ピクセルは、上記の表２で説明し図２に示した方法にしたがって参照される。ラインバッファ４１４からのピクセルデータは、各行がラインバッファ４１４からの現在行ピクセルデータの５ピクセルを有する５行に図示配置されたピクセル・セル・アレイ４２３内に複製されて格納される。代替の実施形態では各ピクセル・セル・アレイ内のピクセルデータの方位は、図４に示すものから修正でき、例えばピクセルの順序は、ピクセル２３２が「右上」位置を占め、ピクセル２４０が「左下」位置を占め、それによってサンプル・ウィンドウの左上隅に位置するピクセルから左から右へ上から下へ移動して各ピクセルに出会うような仕方でチャネル４５０に沿ってピクセルデータを上から下に配列するように、逆順にピクセル・セル・アレイ内に格納できる（例えば図２を参照して、ピクセル２０２から始めて、右に移動して次にピクセル２０４に出会い、それから最後にピクセル２５０に出会うまで２０６、２０８、２１０、それから２１２、２１４等々に出会う）。データ処理ステージ４４０への提示のためのチャネル４５０におけるピクセルデータの構成は、回路設計者の裁量および目標アプリケーションの少なくとも一方にある。
【００４０】
したがって本発明の種々の実施形態は、到来するピクセル表示データをデカップルするために、また例えばステージ４４０として使用される低域フィルタといったビデオ処理ステージによって必要とされ得るように、並列チャネルを介して一定数のピクセルを送達するために使用されるラインバッファを含むデータ処理手法を特徴付ける。これらの実施形態の種々の態様は、ピクセル待ち時間を減らし、ハードウエアと設計のコストを節約し、可変サイズのウィンドウから引き出されるピクセルデータを処理する能力を必要とするピクセルデータ処理アプリケーションの複雑さを相殺するように実現することができる。本発明の種々の実施形態では、ピクセルデータを中間プリフェッチ・バッファ内にプリフェッチすることは柔軟性をもたらし、下流ステージへの再ロード時間を減少させる。このような実施形態は、相対アドレス指定方法で使用でき、変化するサイズのウィンドウに含まれる可変ピクセルデータ量と固定されたデータ処理ステージとの間にデカップルを与え、このようにしてビデオ画像処理方式全体に利益となるようにウィンドウ・サイズの変化を可能にしている。
【００４１】
本発明は、上記の特定の実施形態に限定されるものと考えるべきではない。本発明が適用可能な種々の修正版、同等の処理、ならびに多くの構成は、付属の請求項に明確に記載されているように本発明の範囲に入るものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１Ａ】本発明による５×５ピクセル・アレイを有する二次元ウィンドウの一実施形態を示す図。
【図１Ｂ】本発明による１０×５ピクセル・アレイを有する二次元ウィンドウの一実施形態を示す図。
【図２】本発明による相対アドレス指定システムを例示する二次元サンプリング・ウィンドウの一実施形態を示す図。
【図３】本発明による相対アドレス指定システムを例示する２０×５ピクセル・アレイを有する二次元ウィンドウの一実施形態を示す図。
【図４】本発明によるビデオ処理回路を有するピクセルデータ処理回路の一実施形態を示す図。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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