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JP3135502B2 - Sdramに1フレームの画像信号を記録する方法 - Google Patents

Sdramに1フレームの画像信号を記録する方法

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JP3135502B2
JP3135502B2 JP20085796A JP20085796A JP3135502B2 JP 3135502 B2 JP3135502 B2 JP 3135502B2 JP 20085796 A JP20085796 A JP 20085796A JP 20085796 A JP20085796 A JP 20085796A JP 3135502 B2 JP3135502 B2 JP 3135502B2
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frame
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  • Television Signal Processing For Recording (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は動画像復号器におけ
SDRAM(Synchronous Dynamic RandomAccess
Memory)に1フレームの画像信号を記録する方法に係
り、特に基準画像を貯蔵するためSDRAMの使用に
よる動補償を高速で行えるSDRAMに1フレームの画
像信号を記録する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、HDTVやディジタルVCRな
どのようなシステムはビデオ信号及びオーディオ信号を
ディジタル的に符号化及び復号化させる。ビデオ符号化
装置は入力されるビデオ信号について直交変換符号化、
量子化、可変長符号化、そして動推定及び動補償符号化
を行う。
【0003】かかるビデオ符号化装置により符号化され
たビデオデータを復号化する装置を図1に示す。図1の
ビデオ復号化装置において、可変長復号化部11は受信
される符号化されたデータを可変長復号化させ、逆量子
化部12は可変長復号化されたデータを逆量子化させ、
逆DCT変換部13は逆量子化されたデータを空間領域
のビデオデータに変換させる。動補償部14はフレーム
メモリ15から動ベクトルに応ずるマクロブロックのビ
デオデータを読み出して逆DCT変換部13から供給さ
れるビデオデータに対する動き補償を行う。動補償によ
り得られたビデオデータは後段の機器(図示せず)に出
力され、またフレームメモリ15に貯蔵され次の動補償
に使われる。ここで、動ベクトルは可変長復号化部11
から印加されるもので、通常符号化されたビデオデータ
と共に符号化装置から供給される。
【0004】フレームメモリ15から動ベクトルにより
指定される予測マクロブロックのデータを読み出すこと
を“予測”とする。予測としてはフレームメモリ15に
貯蔵された基準フィールド画像に関わる“フィールド予
測”と基準フレーム画像に関わる“フレーム予測”があ
る。一方、画像はフィールド別に復号化(または符号
化)される“フィールド画像”とフレーム単位に復号化
(または符号化)される“フレーム画像”より区分され
る。そして、1フレームに当たる二つのフィールド画像
は上位フィールドと下位フィールドより構成される。フ
ィールド画像はフィールド予測にのみ使われるが、フレ
ーム画像はフィールド予測とフレーム予測の両方に使わ
れる。この予測を遅れなしに処理するためにはフレーム
メモリ15に貯蔵されたデータを迅速に読み出す必要が
ある。しかし、画像間の動きが大きいほどフレームメモ
リ15から読み出すべきデータ量が多くなるので貯蔵し
ていたデータを迅速に出力できるフレームメモリ15が
求められた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、約100MHzの周波数まで動作できるSDRAM
をフレームメモリとして使うことにより、動補償の予測
を高速で行える動画像復号器を提供することである。本
発明の他の目的はSDRAMの特性に合わせて1フレー
ムの画像信号を記録する方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】前述した本発明の目的を
達成するために本発明の特性は、SDRAMをフレーム
メモリとして使う動画像復号器にある。本発明の他の目
的を達成するための特徴は、1フレームの画像信号で水
平1ワード×垂直16ラインの画像信号を‘1マクロブ
ロック’と表現し、この1マクロブロックの垂直16ラ
インを前記SDRAMの水平16コラムに配置し、八つ
のマクロブロック毎に前記SDRAMのローを変えて配
置することにより、‘1スライス’の画像信号を前記S
DRAMの128コラム×Nロー(Nは自然数)に配置
させ、二つのスライス毎に前記SDRAMのバンクを変
えて配置することにより四つのスライスの八つのマクロ
ブロックずつローアドレスが同一に配置されるSDRA
Mに1フレームの画像信号を記録する方法にある。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明の望ましい一実施例を詳細に説明する。図2及び図3
はディジタル符号化される画像データの“1フレーム”
の構造を説明するための図である。図2に示した例の1
フレームは1920画素(水平)×1088ライン(垂
直)より構成され、“1スライス”は1フレームの水平
大きさ1920画素×垂直大きさ16ラインよりなり、
1フレームは68個のスライスS0〜S67より構成さ
れる。水平16画素を“1ワード”とすれば、16(水
平)×16(垂直)画素よりなる“1マクロブロック”
は1ワード×16ラインで示せるので、1スライスは図
3に示したように120個のマクロブロックM0〜M1
19よりなる。
【0008】図4は本発明に使われるSDRAMの構造
を示す。SDRAMの最も大きな特徴は全ての信号の動
作がクロックパルスに同期してなされることである。し
たがって、制御信号のパルス幅により定められる区間の
間動作する他の種類のRAMとは異なり、SDRAMは
該当動作のための制御信号をクロックに同期して発生す
る。フレームメモリはワード(本発明の実施例では16
ビット)単位でデータを処理するので、16ビットのデ
ータバスを有するSDRAM八つを並列に連結してフレ
ームメモリを構成するのが可能である。
【0009】図4に示した例のSDRAMは二つのバン
クよりなり、各バンクは256コラム×2048ローよ
りなる。このSDRAMにおいてローアドレスは11ビ
ットの入力ピンA10〜A0により決定され、コラムア
ドレスは8ビットの入力ピンA7〜A0により定められ
る。そして、バンクアドレスは入力ピンA11により定
められる。以降の説明においてローアドレスはR[]
と、コラムアドレスはC[]とそれぞれ表現する。
【0010】図5ないし図8は前述したSDRAMに本
発明による1フレーム画像データの配置形態を説明する
ための図である。1ワード×16ラインと表現された画
像データの1マクロブロックは図5に示したように、S
DRAMの16コラム(水平)×1ロー(垂直)に位置
される。連続する八つのマクロブロックがSDRAMの
同一ローを有するように配置されるので、1スライスの
画像データは図6に示したようにSDRAMの128コ
ラム×15ローに配置される。連続する二つのスライス
がSDRAMの同一なバンクに位置し、連続する四つの
スライスがSDRAMの512コラム×15ローに配置
され、その次の四つのスライスは1ローをおいた位置に
配置される。言い換えれば、連続する四つのスライス間
はSDRAMの1ローずつ離れた位置に配置される。す
ると、1フレームの画像データはR=16i+j(iは
0〜16の自然数であり、jは0〜14の自然数)と表
現される272までのローアドレスのうち実際255個
のローアドレスが割り当てられる。言い換えれば、68
個スライスS0〜S67の画像データ、すなわち1フレ
ームの画像データは図7に示したようにSDRAMの大
きさに合わせて配置される。そして、SDRAMに画像
データを図7のように配置すれば、四つのスライスに入
っている八つのマクロブロックはSDRAMで同一なロ
ーアドレスを有することになる。図7がSDRAMに対
する画像データのスライスの配置を示したものなら、図
8は1フレーム画像データに対するSDRAMのローア
ドレス及びワードの関係を示す。図7において同一なロ
ーアドレスを有する八つのマクロブロックは図8でSD
RAMにおける同一なローアドレスを有する8ワードで
示した。
【0011】図9は動ベクトルにより指定される予測マ
クロブロックを説明するための図である。動ベクトルが
半画素単位まで表現される動ベクトルを使う場合、動補
償のために16×16画素サイズのマクロブロックより
水平1画素及び垂直1ラインの画像データがさらに多く
の予測マクロブロックを必要とする。この場合、予測マ
クロブロックは図10のように水平に2ワード、垂直に
17ラインのサイズを有する。動ベクトルの垂直成分は
一定しかつその水平成分が0〜15で可変される場合、
17×17のサイズを有する予測マクロブロックは図1
0でPで示した予測マクロブロックとその左右に隣り合
うハッチングされた部分よりなる範囲内で可変される。
この場合、メモリから画像データを読み出すに使われる
マクロブロックは同様である。前述した半画素単位まで
の動ベクトルを用いた動補償技術は当業者に公知なので
その具体的な説明は省く。
【0012】図11ないし図13は多様な予測に関わっ
てSDRAMに貯蔵された画像データを読み出す順序を
説明するための図であって、図11ないし図13に示し
た8ワード×64ラインの画像データは図8での任意の
1ローアドレスを有する。図11はフレーム予測に使わ
れるフレーム画像に関わる予測マクロブロックの可能な
配置を示し、図12はフィールド予測に使われるフレー
ム画像に関連した予測マクロブロックの配置を示す。図
12の例は図11と同一なフレーム画像を使うので予測
のために読み出すマクロブロックは図11の場合と同様
である。しかし、予測はフィールド単位に行うので2ラ
イン毎に1ラインのデータが読み出される。図13はフ
ィールド画像におけるフィールド予測の例を示す。フィ
ールド画像の1スライスはフレーム画像での2スライス
と同様なメモリ領域を占有する。すなわち、フィールド
画像は図7の同一なローアドレス及びバンクアドレス内
に二つのスライスではなく一つのスライスに配置され
る。従って、図13の場合、1ワードについて2ライン
毎のデータが34ラインにかけて総17ラインが読み取
られる。
【0013】図14は制御入力信号を組み合わせて形成
した制御命令のタイミングを示す。制御入力信号として
はSDRAMを動作可能な状態にするためのチップ選択
信号/CS、入力されるアドレスが有効なローアドレス
及びコラムアドレスであることを示すローアドレススト
ローブ信号/RAS及びコラムアドレスストローブ信号
/CAS、そして該当アドレスにデータを記録できるよ
うにする書込イネーブル信号/WEがある。これら制御
入力信号の組み合わせにより図14に例示したような制
御命令のローアクティブa、読み出しr、書き込みw及
びプリチャージpが形成される。この制御命令よりなる
一連の制御命令信号はSDRAMの制御に使われる。
【0014】この制御命令信号を用いてSDRAMに画
像データを記録し読み出す動作を、ローアドレスR=1
6i+jとコラムアドレスC=128k+161(kは
0〜3の自然数、1は0〜7の自然数)に関わって説明
すれば次のとおりである。図15は動補償されたマクロ
ブロックをSDRAMに書き込み動作の例を説明するた
めの信号タイミング図である。図15の例は5番目のス
ライスS4の27番目マクロブロックM26のデータを
ローアドレス‘19(=16×1+3)’とコラムアド
レス‘32(=16×2)’から始めるメモリ位置に書
き込む場合であり、1マクロブロックの画像データは1
6個のクロックパルスに同期されSDRAMの該当位置
に記録される。
【0015】画像データの予測マクロブロックをSDR
AMから読み出す動作を図16ないし図18に基づき説
明すれば次のとおりである。図16は図11の予測マク
ロブロックAを読み出すためのタイミング図である。図
11の予測マクロブロックAは同一なバンクアドレス及
びローアドレスを有する基準マクロブロックに属したも
のなので、34個(17ライン×2ワード)のデータD
Q[7・・・0]を図19及び図20において予測マク
ロブロックAに関連して示した一つのローアクティブ
a、読み出しr及びプリチャージpの命令を用いて34
個のクロックパルスが発生する間読み出す。この際、一
番目に読み出す基準マクロブロックの一番目のコラムア
ドレスは‘33(=16×2+1)’となる。予測マク
ロブロックAの16番目ラインのデータは15番目ライ
ンのデータとは異なるスライスに属する。従って、16
番目のデータのコラムアドレスは‘46’ではなく‘1
60(=128+16×2)’となる。16及び17番
目ラインのデータが読み取り終ったら、予測マクロブロ
ックAに属した次のワードを読みだすのに、この際コラ
ムアドレスは‘49(=16×3+1)’となる。
【0016】図17は図11の予測マクロブロックBを
読み出すためのタイミング図である。図11の予測マク
ロブロックBは図19及び図20に示したように一つの
ローアドレスと二つのバンクアドレスを有し、その開始
コラムアドレスは‘163(128+16×2+3)’
となる。そして、予測マクロブロックBに属した二番目
のワードのデータを読み出す時はバンクアドレスを変え
てコラムアドレスが‘179(12+16×3+3)’
のデータから読み出し始まる。この予測マクロブロック
Bの14番目ラインのデータのように、同一な予測マク
ロブロック内のバンクアドレスが変わったラインのデー
タを読み出す場合、一つのバンク構造よりなるメモリは
以前の13個データを読み出してからプリチャージp命
令後に14番目ラインのデータから読み出すためのロー
アクティブa命令を必要とする。しかし、本発明のよう
に二つのバンク構造よりなるSDRAMを用いることに
より読み出しrとプリチャージp命令との間に空いたク
ロックの間二番目のバンクに記録されたデータを読み出
すためのローアクティブa命令を下せる。すなわち、同
一なロー内でバンクが変わる時はこのようなバンク構造
を用いることにより、データを読み出したり書き込む際
所要時間を節約できる。
【0017】図18は図11の予測マクロブロックEを
読み出すためのタイミング図である。図11の予測マク
ロブロックEは図19及び図20で示したように二つの
ワードのローアドレスが相異なる。従って、それぞれの
ワードを読み出すためのローアクティブa、読み出しr
及びプリチャージp命令が必要である。予測マクロブロ
ックEに属したデータを読み出す動作は前述した例を通
じて当業者は良く理解しているのでその説明を省く。前
述した図16ないし図18の例は全てデータ処理が有効
になる前にコラムアドレスストローブ信号/CASが3
クロックほど経過される形態に設計されたSDRAMを
用いる場合である。
【0018】図19及び図20は図11の各予測マクロ
ブロックのローアドレス及びバンクアドレスの変化を示
す。図19は制御命令aに対するローアドレスの変化を
示し、図20は制御命令a,r及びpに対するバンクア
ドレスの例を示す。ここで、Rは予測マクロブロックの
読み出しが始まるローアドレスを示す。図11の予測マ
クロブロックHは二つのワードのローアドレスが相異な
るのみならず予測マクロブロックの中間でバンクアドレ
スが変わる。予測マクロブロックHを読み出し始めるロ
ーアドレスをRとすれば、バンクアドレスが‘1’から
‘0’に変わる時、二番目の制御命令a,r,pが発生
され、この際のローアドレスは‘R+16’となる。バ
ンクアドレスが再び‘1’に変われば、三番目の制御命
令a,r,pが発生され、この際のローアドレスは初め
のローアドレスより1ほど増加した‘R+1’となる。
そして、再びバンクアドレスが‘0’に変われば4番目
の制御命令a,r,pが発生されこの際のローアドレス
は‘R+16+1’となる。 ローアドレスをR[10
・・・0]とすれば、フレーム予測におけるローアドレ
スは次のようになる。
【0019】 R[10・・0]=Fp[10・・0]+Sp[6・・2]×16 +Mp[6・・3] ここで、Fpは予測フレームアドレスを示す。そして、
Sp及びMpは予測スライスアドレス及び予測マクロブ
ロックをそれぞれ示し、次の式で表現される。 Sp[ ]=Sc[ ]+Vy[7・・4] Mp[ ]=Mc[ ]+Vx[7・・4] ここで、Sc[ ]及びMc[ ]はそれぞれ現在のス
ライスアドレス及びマクロブロックアドレスを示し、V
x[ ]及びVy[ ]はそれぞれ水平と垂直成分の動
ベクトルを示す。マクロブロックは八つ毎にローが変わ
るので、ブロック数が八つ未満の際はローアドレスに影
響を与えない。この場合は下位3ビット(Mp[2・・
0])は使わない。そして、スライスは四つの単位にロ
ーが変わるのでスライス個数が四つ未満の時はローアド
レスを影響を及ぼさない。スライスアドレスで使わない
ビットのうちSp[1]はバンクアドレスに関わる。
【0020】前記使わないSp[0]とMp[2・・
0]はコラムアドレスとして使われ、これについては図
21ないし図22の説明で後述する。フィールド予測の
場合ローアドレスは次の通りである。 R[10・・0]=Fp[10・・0]+Sp[5・・1]×16 +Mp[6・・3] 図21ないし図22は予測マクロブロックのコラムが実
際メモリのコラムアドレスにどのように対応するかを示
す図である。
【0021】図21はフレーム予測の場合を示す。予測
マクロブロックのコラムアドレスは8ビットより構成さ
れ、その最下位の4ビットは垂直動ベクトルの下位4ビ
ット(Vy[3・・0])として使われる。そして、L
SBから5番目の1ビットは予測スライスアドレスの最
下位1ビット(Sp[0])として使われ、最上位の3
ビットは予測マクロブロックアドレスの最下位3ビット
(Mp[2・・0])として使われる。Caは予測マク
ロブロックのこの初期のコラムアドレスを印加され制御
命令がrの区間でクロック毎に1ずつ増加するカウント
値である。そして、Cbはカウント値Caに応ずる実際
メモリのコラムアドレスを示す。実際メモリのコラムア
ドレスが1ずつ増加するカウント値と等しくないのは前
述した本発明の画像信号配置方法のためである。すなわ
ち、カウント値が1ずつ増加して垂直動ベクトルが16
ライン以上となればスライスアドレスが変わるからであ
る。そして1ワードを全て読み出してからマクロブロッ
クアドレスが八つまで増加する。しかし、実際メモリに
割り当てられたコラムアドレスは16ライン単位の八つ
の1マクロブロックが過ぎた後にスライスアドレスが変
わる。一例として図11の予測マクロブロックAの場合
を見れば、16番目のデータは16番目のクロックパル
スに合わせて読み出される。すなわち、1ワードの16
ラインのデータはカウント値Caが‘16’の際読み出
される。しかし、実際16番目のラインのコラムアドレ
スは15番目ラインのコラムアドレスから八つのマクロ
ブロックが過ぎた後に変わる。したがって、コラムアド
レスの初期値を実際メモリのコラムアドレスに対応させ
るためにはカウンターを経るべきである。
【0022】図22はフィールド予測における予測マク
ロブロックのコラムアドレスが実際メモリのコラムアド
レスがどのように対応するかを示す図である。図11と
図13に関連して説明したように、フィールド画像の1
スライスはフレーム画像における2スライスと同様なメ
モリ領域に割り当てられる。したがって、フィールド画
像の場合、スライスの境界がバンク境界と同様になるの
で、図21における予測スライスアドレス(Sp[
])が要らなくなる。したがって、垂直動ベクトルが
16ライン以上となればバンクアドレスが変わる。そし
て、メモリのコラムアドレスにおいて最下位ビット(C
b[0])は上位フィールドまたは下位フィールドを区
別するために使われる。
【0023】前述した本発明では1ワードを1フレーム
の水平16画素と定義した一例を説明したが、1ワード
を2画素、4画素または8画素より構成し得る。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による動補償
復号器におけるフレームメモリは高速で動作できるSD
RAMを用いて具現し、1フレームの動画像データをS
DRAM内で適宜に配置することにより、フレームメモ
リを用いた動補償の複雑な予測を高速で処理できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一般の動画像復号器を示したブロック構成図で
ある。
【図2】一般の‘1フレーム’の画像データを示した図
である。
【図3】図2において‘1スライス’の画像データを示
した図である。
【図4】本発明によるSDRAMの構造を示した図であ
る。
【図5】本発明によるSDRAMに‘1マクロブロッ
ク’の画像データを配置する方法を説明するための図で
ある。
【図6】本発明によるSDRAMに‘1スライス’の画
像データを配置する方法を説明するための図である。
【図7】本発明によるSDRAMに‘1フレーム’の画
像データを配置する方法を説明するための図である。
【図8】1フレームの画像データがSDRAMに配置さ
れる方法をデータの観点から示した図である。
【図9】整数画素単位の動ベクトルにより指定される予
測マクロブロックを説明するための図である。
【図10】半画素単位の動ベクトルにより指定される予
測マクロブロックを説明するための概念図である。
【図11】フレーム画像においてフレーム予測の実施例
を示す図である。
【図12】フレーム画像においてフィールド予測の実施
例を示す図である。
【図13】フィールド画像においてフィールド予測の実
施例を示す図である。
【図14】SDRAMの制御入力信号を組み合わせて形
成した制御命令を示したタイミング図である。
【図15】‘1マクロブロック’の画像データを本発明
によるSDRAMに書き込む動作を説明するためのタイ
ミング図である。
【図16】図11において一部予測マクロブロックを読
み出す動作を説明するためのタイミング図である。
【図17】図11において一部予測マクロブロックを読
み出す動作を説明するためのタイミング図である。
【図18】図11において一部予測マクロブロックを読
み出す動作を説明するためのタイミング図である。
【図19】図11において各ブロックのロー及びバンク
アドレスの変化を示した表である。
【図20】図11において各ブロックのロー及びバンク
アドレスの変化を示した表である。
【図21】予測マクロブロックのコラムと実際のメモリ
のコラムアドレスの対応関係を示した図である。
【図22】予測マクロブロックのコラムと実際のメモリ
のコラムアドレスの対応関係を示した図である。
【符号の説明】
11 可変長復号化部 12 逆量子化部 13 逆DCT変換部 14 動補償部 15 フレームメモリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/76 - 5/937 G06F 12/06 - 12/06 570 H04N 7/32 - 7/46

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SDRAMに1フレームの画像信号を記
    録する方法において、 前記1フレームの画像信号で水平1ワード×垂直16ラ
    インの画像信号を‘1マクロブロック’と表現し、この
    1マクロブロックの垂直16ラインを前記SDRAMの
    水平16コラムに配置し、 八つのマクロブロック毎に前記SDRAMのローを変え
    て配置することにより‘1スライス’の画像信号を前記
    SDRAMの128コラム×N(但し、Nは自然数)ロ
    ーに配置させ、 二つのスライス毎に前記SDRAMのバンクを変えて配
    置することにより四つのスライスの八つのマクロブロッ
    クずつローアドレスが同一に配置され るSDRAMに1
    フレームの画像信号を記録する方法。
  2. 【請求項2】 前記1ワードは前記1フレームの画像信
    号で水平に2,4,8あるいは16画素よりなることを
    特徴とする請求項に記載のSDRAMに1フレームの
    画像信号を記録する方法。
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