[发明专利]用于处理视频数据的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于处理视频数据的设备和方法。特别地，在解码 视频数据的情况下可以执行该处理。

背景技术

对于现今的视频标准，例如，MPEG2、AVS、VC-1以及H264， 解码过程主要包括四个阶段：熵或比特流解码、反变换和反量化 (inverse transform and inverse quantization)、运动补偿、以及去块效 应滤波(de-blocking filter)(除MPEG2之外)。为了支持高分辨率 的HD视频，需要高性能解码处理。所有当前的视频标准使用宏块 (MBs)，特别是作为亮度处理单元的16×16像素的MBs。MB可 以被分为16个4×4像素子块。对应的颜色或色度数据单元(Cb和 Cr)是可以被分为16个2×2像素块的8×8像素块。

期望具有可以处理所有当前标准的解码器芯片。传统方法是向 一个芯片输入单独的解码核心。然而，该芯片的门数将是高的：尽 管用于不同标准的功能块相似，但是处理细节不同。因此，通常平 行执行用于不同标准的功能块。此外，存在可编程结构，在其中通 过软件程序执行实际的视频处理，或者在其中通过分离处理核心控 制用于视频处理的功能块。通常在共享数据总线上，这需要大量的 功能块和处理核心之间的控制信息。

通常，一个接一个地处理MBs，即，在前一个MB完成后，新 的MB处理开始，并且每个处理块每次处理一个MB。这在图1中 描述。用于MB的熵解码E包括解码非残余(non-residual)10a以 及解码残余语法元素(residual syntax element)10b。然后，10c执 行反变换和反量化ITIQ。在下一步运动补偿MC中，10d计算预测 数据以及10e再生图像数据。单个块同时工作，但是全部在相同的 MB上。当每块从前一块已经具有足够的输入数据时，其开始工作。 每个MB处理的持续时间是从解码第一MB级语法到为最后的子块 获得再生数据的循环次数c10。对于下一MB执行相同步骤11a-11e， 其中，在再生当前MB的最后一步10e完成之后执行解码的第一步 11a。

发明内容

为了减少多标准视频解码芯片的门数，期望可以支持几种视频 标准的解码的同一体系结构。此外，已知的视频处理系统遭遇了由 于连同共享数据总线、共享存储器以及集中控制单元的集中组织处 理阶段缩减了处理性能而产生的瓶颈。本发明提供通用的、模块化 的以及分散的处理流，其能够进行根据多个编码标准的视频数据的 高性能处理。此外，单个功能块可以用于多个编码格式和标准。

每个不同的视频标准具有它特定的特性。为了支持所有的视频 标准，本发明提出的体系结构使用硬件和固件(即，在正常操作期 间不被修改并且适于与特定硬件相互作用的软件)的组合以满足不 同应用的要求。固件执行不同的视频标准算法，而硬件提供适合于 执行的模块化的平台。那意味着可以增加一些固件编码以支持特定 的视频标准，并且可以移除一些固件编码以不支持特定的视频标 准。因此，可以使随后的解码器适应新的标准。硬件和固件之间的 接口为指令集。

根据本发明的一方面，硬件体系结构包括常规RISC处理器和 嵌入RISC处理器结构的可再编程视频处理功能块的元件。那意味 着，例如，视频处理功能块为块间通信使用相同的信道作为常规 RISC处理块，例如，运算逻辑单元(ALU)、取指令单元、排队单 元等。原则上，视频解码功能块是专用RISC处理器内的子单元。 RISC是处理器设计原理，其使用花费大约与对应的复杂指令集计 算机(CISC)上的更复杂的指令集相同的时间执行的精简指令集。

在本发明的一个实施例中，该体系结构的单个功能块可以再编 程以遵照新的格式和标准。

根据本发明的一方面，适于所有当前的视频标准的多标准解码 器使用用于亮度的4×4像素块和用于色度(Cb和Cr)的2×2像素 块作为最小处理单元。尽管在一些视频标准中没有使用这个尺寸的 块，但是同样可以支持用于那些包括MPEG2的视频标准的最小处 理单元。

根据本发明的一方面，以分散方式控制功能块。