TW200818927A

TW200818927A - Method for single-chip integration of 3D Y/C comb filter and interlace-to-progressive converter

Info

Publication number: TW200818927A
Application number: TW096149716A
Authority: TW
Inventors: Jiande Jiang
Original assignee: Trident Microsystems Inc
Priority date: 2001-10-20
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2008-04-16
Also published as: KR20030032902A; JP2003189262A; CN100521760C; CN1420688A; KR100532021B1; TWI313021B

Description

200818927 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】發明領域本發明總的涉及顯示設備的領域，具體地，涉及用、 5在單個集成電路片上集成多個視頻功能的方法和系統。、具體地，本發明涉及用於3D Y/c梳狀濾波器和交織〜變換器的單片集成的方法和系統。 λ進【先前击迴發明背景 10 傳統的電視監視器通常呈現具有快速的視頻場的序列的形式的視頻圖像，以高的頻率改變，建立運動的圖像，電視攝像機和其他的視頻源通常不產生全幀圖像，而是這樣的視頻源典型地以每秒60個這樣的場的速率（在交織t 統中），產生包含每個全幀圖像的約一半的行的場。另一個 15場包含視頻數據的另外的行。換句話說，一個場包含奇數的行乂及下{固场包含偶數的行。因此，每個視頻的場可被標識為“奇，’場或“偶，，場。在通常的交織系統中，視頻場序列在奇場與偶場之間父替。接收場序列的傳統的電視監視器順序地重現每個視 2〇頻場。每個視頻場僅僅以一半掃描線被顯示在電視屏幕上例如，首先奇場通過使用奇數掃描線被顯示，然後，偶场通過使用偶數場線被顯示，料。電視機從左上方到右上方掃描屏幕的光柵，產生第-掃描線。然後把光柵返回到屏幕的左邊緣到比原先位置稍微下面的位置。然而， 5 200818927 光柵返回到的位置並不緊接在第一掃描線致广旬，而是允然後以及這樣地但通常允有足夠的空間來容納另一個場的交織的掃缺光栅掃描到屏幕的右邊緣，產生第二掃描線，、二繼續進行到屏幕的底部邊緣。在掃描線之間的距離是監視器尺寸的函數，

10 15

:在完成第-場後畫出插人的掃描__個描線）。在掃描每個掃描線後光柵以不可看、 ▼ 的左邊緣，是回掃或水平恢復階段，它比起可看= 二 =得快得多。在這_下，可以產== (f占優勢的美國視_格式），完成單個視頻在母個％中顯不該幢的一半。 -旦達到屏幕的底部邊緣，光栅就在“垂直消隱間』間，不可看見地返回到左上角原先的位置。水平和 :直消隱間隔階段是快速的和不可看見的。>於傳統的電、種交織掃描方法是㈣直恢復速率，垂直分辨率，與有限的帶寬之間的適當的折衷。 2〇間六而由傳統的1^系統使用的、用於在奇幢與偶候之 β、父替的方法’都知道具有各種缺點，諸如行閃烤，行嘴動，點螺動，有限的水平分辨率，閃爍的偽彩色:、和大 ^的閃爍。各種各樣的技術被開發，諸如3D梳狀渡波，漸進變換’和場速率上變換到雙倍場速率輪出，克艮傳統的TV信號的這些缺點。然而，犯梳狀渡波器和交 200818927 織—漸進變換器（“IPC”）需要幾個場的存儲器。 θ八在通常的現有技術解決方案中，3 D梳狀滤波器和I p C =開的、集成電路芯片。因此，需要兩個分開的存儲器麩（】如，DRAM) ’ 30梳狀濾波器和IPC每個一個芯片。 5 =而1用用於每個這些^件的分開的存儲㈣片，導致冋的=統成本。而且，由於分開的元件數目增加，安裝它要的物理空間也增加。因此，現有技術系統具有不希差的高的製造成本和與它們有關的大的形式因子。【聲明内容】 10 發明概要所以’需要-種在單個1C芯片上集成3D Y/c梳狀滤波 2和交織-冑進變換器（或場速率上變換器）的方法和系統結構，這樣，它們可共享單個幀緩存器（存儲器），因此減小結構的形式因子和製造成本。 15 另外，進一步需要一種用於單片集成3D Y/C梳狀濾波态和父織-漸進變換器的方法和系統，它可以提供與當前存在的夕芯片解決方案相同的或更好的性能，而同時具有小的形式因子和降低的製造成本。按照本發明，提供了一種用於單片集成3D Y/C梳狀濾 2〇波器和交織-漸進變換器的方法和系統，它基本上消除或減少與現有技術的、用於提供Y/c梳狀濾波和交織-漸進變換的多芯片方法和系統有關的缺點和問題。更具體地，本發明的一個實施例提供了單片集成結構，結構包括用於接收和處理視頻信號的集成電路芯片， 7 200818927 其中集成⑽片包括梳狀據波器，交織一漸進變換哭，和用於視頻信號與它的處理⑽件的通信的多個數據通道。結構還可包㈣緩存器，用於存儲從視頻信號處理的一個或多_ ’其中_存器可通信地連接到集成電路忠 5片。集成電路怒片還可包括存儲器控制器，用於協調從械狀慮波器和從IPC_緩存器的讀和寫請求。替換地，存儲器控制器可以是與集成電路芯片分開的元件，它可通信地連接到集成電路怒片和幅緩存器。多個數據通道還可包括在集成電路芯片内和在集成電路芯片外的、用於傳送信號 10到集成電路芯片的出腳和連接頭。用於在單個1C芯片上集成3D Y/c梳狀濾波器和交織— 漸進全換為的方法和系統結構的技術優點在於，它們可共享單個幢緩存器，因此減小結構的形式因子和製造成本。用於單片集成3D Y/C梳狀濾波器和交織-漸進變換器 15 的方法和系統的另一個技術優點在於，它們可以提供與當前存在的多芯片解決方案相同的或更好的性能，而同時具有小的形式因子和降低的製造成本。圖式簡單說明當結合附圖參考以下的說明時，可以更全面地理解本 20 發明及其優點，其中相同的參考數字表示相同的特性，以及其中：第1圖是提供梳狀濾波、交織-漸進變換和幀緩存的現有技術多芯片結構的方框圖。第2圖是本發明的單片集成系統的實施例的簡化方框圖。 200818927 【實方式】較佳實施例之詳細說明圖上顯示本發明的優選實施例，所使用的相同的數字是指各個圖上的相同的和相應的部件。 5 本發明包括在單個芯片上集成3D Y/C梳狀濾波器和交織-漸進變換器（或替換地，場速率上變換器）的電路結構的各種實施例’這樣，它們可共享單個幀緩存器。本發明的實施例因此提供更緊凑的形式因子的優點，它在電路板上佔用較少的空間’以及提供降低的製造成本，而不用相對 10於現有技術方法和系統折衷性能。不像現有技術解決方案需要多個分開的芯片塊那樣；本發明只需要單個幀緩存器芯片，可通信地連接到集成3D Y/C梳狀濾波器和IPC的單個芯片。第1圖是包括兩個分開的IC芯片60和65的現有技術多 15芯片結構10的方框圖。1C芯片60包括用於執行γ/c分離的 3D梳狀濾波器20,和存儲器控制器3〇。1(：：芯片65包括交織— 漸進變換器25和第二存儲器控制器3〇。替換地，交織—漸進變換器25可替代地包括場速率上變換器。交織—漸進變換器作為輸出信號提供同時積累的圖像信息，然後逐行地 2〇或順序地輸出，而不是以交織的方式輸出。結果是在單個快速的快η過程中獲取的、具有全垂直和水平分辨率的非交織的圖像。結構10也可包括㈣存器i5。如第！圖所示，現有技術結構10需要用於每個集成電路芯片6〇和65的一個幢緩存器 9 200818927 Μ。賴她5存儲視頻嶋貞，以便由扣梳狀滤波器2〇和IPC 25處S存儲|g控制器3〇(每個悄緩存器—健制器）協調在3D梳狀據波器2〇和賴存器15之間以及在㈣25和賴存器15之間的讀/寫請求。幢緩存器啊以是對於本領 5域技術人員已知的，何適#的存儲器媒體，諸如dram。而且，中貞缓存器15可以包括不同的尺寸的幅緩存器，取決於特定的應用。幢緩存器15還可包括多個存儲器芯片，滿足特定的應用的存儲器需要。 3D梳狀濾波器20取復合視頻信號5〇作為輸入。復合視 W頻信號50可以是NTSC信號，PAU言號，或對於本領域技術人員已知的任何其他的這樣的信號。刪以持國家電視標準委員會’以及規定具有每秒60個半幀的（交織的）恢復速率的復合視頻信號。每個幀包含525行，以及可包含16百萬不同的顏色。信號50也可以是用於高清晰度電視的信號，它 15比起基於1^1^(：：標準的當前的電視標準，可以提供好得多的分辨率。PAL支持相位交替行，歐洲的占優勢的電視標準。雖然NTSC以每秒60個半幀傳遞525行的分辨率，但PAL以每秒50個半幀傳遞625行。這些技術條件在技術上是熟知的。 20 3D梳狀濾波器2〇接收復合視頻信號50，以及把復合視頻^號50分離成它的分量信號(如下面討論的）。有不同的類型的梳狀濾波器，以及它們在性能上是非常不同的。為了本專利申請，說明將集中在3D梳狀濾波器技術上。復合視頻信號50包括發光度（亮度）信號和色度（彩色） 200818927 信號。在視頻術語中，它們常常分別被稱為Y和c信號。c 信號是兩個其他的中間信號（諸如在YIQ信號中的I和Q信號，以及在YcbCr信號中的Cb和Cr信號）的專門的調製的組合。這些附加的色度信號是從視頻攝像機的原先的紅、綠 5 和藍（“RGB”）輸出產生的。每個彩色空間模型（例如， YIQ，YCbCr，和YUV)使用亮度值來表示基本的黑和白圖像信息。每個模型也使用兩個色度值來描繪彩色信息，雖然它們每個在如何規定色度值方面是不同的。不同的彩色空間模型和它們的運行對於本領域技術人員是熟知的。視 10 頻處理設備，諸如電視監視器，必須採用Y/C分離的某個形式’從復合視頻信號(例如，復合視頻信號50)中恢復γ和c 信號信息。

現在回到第1圖，3D梳狀濾波器20可以是正如技術上已知的、3D運動自適應Y/C分離濾波器。3D梳狀濾波器20因 15 此可以處理從接連的視頻幀取得的相同的掃描線（幀間的梳狀濾波），與場内梳狀濾波相反，它涉及處理單個視頻場内接連的掃描線。來自兩個接連的幀的相同的掃描線被饋送到3D梳狀濾波器内的基本數字行梳狀濾波器。如果圖像在帕之間在同一個位置上是靜止的，則幀間梳狀濾波器可 20以完美地分離Y*C信息。如果在幀之間有圖像運動或彩色改變’則在接連的幀中的相應的行將具有不同的γ/C内容。在這樣的情形下，幀内梳狀濾波器產生錯誤信號信息。所以，3D Y/C分離濾波器必須是運動自適應的，以及僅僅在不存在運動時選擇幀内梳狀濾波。所以，3D運動自適應Y/C 11 200818927 分離梳狀濾波諸在地關對靜止圖像進行接近完美的 γ/c分離。 70 ' 3D梳狀遽波器20把分離的信號轉發到以片65 内的IPC 25。頓-漸進變換㈣取得交織的丫和匚信號， 5以及把它們變換成漸進的（也稱為非交織的或順序的）信號 75，它被輸出到顯示器。漸進信號乃與漸進掃描有關，漸進掃描是在顯示器上以與交織信號相同的方式畫出圖像掃描線的-種方法，但代替把視頻幢分離成兩個場，一個包含奇數號的掃描線以及另一個包含偶數掃描線，完全的核 10在一個過程中從底部掃描到底部。IPC 25因此把交織的信號變換成非交織的信號，它可以以漸進的顯示被輸出，而沒有假像。從IPC 25輸出的漸進信號75可以是對於顯示監視器的適當的格式(諸如NTSC或PAL)的信號。第2圖是本發明的用於在單個芯片上集成3〇 y/c梳狀 15濾波斋和IpC塊的方法和系統的實施例的方框圖。第2圖的結構100包括單個集成電路芯片11〇和幀緩存器8〇。集成電路芯片110包括3D梳狀濾波器2〇(它可以是運動自適應γ/c 分離梳狀濾波器或本領域技術人員已知的其他梳狀濾波器），IPC 25和共享的存儲器控制器7〇。ipc 25可以是運動 20和邊緣自適應交織-漸進變換器。替換地，IPC 25可以代之以包括場速率上變換器。 3D梳狀濾波器20和IPC 25結構1〇〇都由共享的存儲器控制器70提供服務。共享的存儲器控制器70可以協調來自 3D Y/C梳狀濾波器20和IPC25的讀和寫請求，以使得幀緩存 12 200818927 盗8〇能夠被二者使用。共享的存儲器控制器7〇可以是私路〜片110的集成的元件，或它可以是分離的元件，可通信地連接到集成電路芯片_喝緩存器8〇。幢缓存器8〇可以是對於特定的應用所需要的、任意尺寸的親存器，以及y以包括-個或多個⑽施芯片，或可以是本領域技術人員已知的任何其他存儲器器件。第2圖的單個芯片結構還可包括（雖然在第2圖上未示出）按本領域技術人員已知的方式，在單個集成電路芯片的 1〇兀件之間和/或在外部元件之間的出聊和連接頭。出腳和連

妾頭可按特疋的應用所需要地被配置。梳狀濾、波器2〇，多知第1圖描述的，取復合視頻信號50作為輸入。由3D k狀濾、波H2G被轉發到IPC 25的¥和。信號在第2圖上未顯示出。 15 本發明的實施例可包括如第2圖所示的系統，以及也可 15包括用於共享在梳狀濾波器20和〇^ 25之間的單個幀缓存态80的方法。方法可包括在集成電路芯片ιι〇上町通信地連接，用於接收和處理視頻信號，諸如復合視頻信號50，3D k狀濾波器20，IPC 25，以及_個或多個數據通道，用於視頻信號和它的處理的分量的通信。方法還可包拮把幀缓 2〇存器80可通信地連接到集成電路芯片11()。本發明的方法和系統的實施例提供減小的形式因子和減】、的製造成本的優點’而同時保持性能可以與當前的現有的解決方案相比較的或更好的。減小的形式因子（滅小的尺寸）可以允許引用本發明的實施例的設備的尺寸要求上 13 200818927 的減小。同樣地，本發明的實施例可以提供與現有技術的一重幀緩存為需求有關的成本的節省。本發明的方法和系統的實施例可包括這樣的實施例，其中魏存器80包括一個以上的可供使用的存儲器器件， 5可通信地連接到用於3D梳狀濾波器20和IPC 25的存儲器控制器70。在這樣的實施例中，存儲器控制器％可控制(調停) 從3D梳狀濾波器2〇和從lpc 25到幀緩存器8〇的讀/寫請求以便確疋對於給定的讀/寫請求接入那個存儲器器件。在多存儲器器件鴨緩存器8〇實施例中，存儲器控制器顺 1〇可控㈣緩存器80的那個存儲器器]牛由3D梳狀據波器斯口 IPC 25接入。這樣，存儲器控制器7〇可以路由來自3^梳狀濾波器20和IPC 25的請求，以使得速度和效率最大化。幀緩存器80可以具有對於應用所需要的任何存儲器尺寸，但典型地對於3D運動自適應γ/c分離，幀緩存器8〇必 15須具有對於以由實施本發明的應用所使用的格式保持從視頻信號50處理的至少兩個視頻幀所足夠的尺寸。幀緩存器 80被使用來存儲視頻幀，用於平均和運動檢測。例如，對於NTSC格式，一個幀約為720,480像素。對於72〇,48〇像素的NTSC幀，幀緩存器80必須包括四個丨兆字節乘以16比特 20 DRAM芯片來存儲64比特的幀。替換地，可以使用兩個“匕字節乘以32比特芯片。然而，這些存儲器需求在技術上是熟知的，以及可以不用過度的實驗而被實施。對於幀緩存器80的尺寸需求因此可以容易地對於特定的應用被確定。本發明的方法和系統的實施例可以作為高清晰度 200818927 r事」或渐進的掃插電視的視頻處理系統的一部分被實本i明的方法和系統的實施例可以作為具有 IPC變換器和31)栌妝、 , 爪狀慮波器的任何顯示系統的視頻處理糸統的一部分被實施。 5 雖然本發明在這裡是參照說明性實施例被詳細地描述

的應田看到，說明僅僅是作為例子的，以及不打算把它作為限制的意義。所以，還應當看到，本發明的實施例的細即的多個改變和本發明的附加實施例對於號參照本說明的本頊域技術人員將是顯而易見的，或可能由他們作出 10的。所有這樣的改變和附加實施例打算屬於如下面申請專利範圍主張的、本發明的精神和真王的範圍内。【圖式簡琴^ 明】苐1圖是提供梳狀濾波、交織-漸進變換和幀緩存的現有技術多芯片結構的方框圖。 15 第2圖是本發明的單片集成系統的實施例的簡化方框圖。【主要元件符號說明】 60，片 75…漸進信號 110…雜成電路芯片 15，80…浪緩存器 20…3D梳狀濾波器 25…交織·漸進變換器 30，70···存儲器控制器 50…復合視頻信號 15

Claims

2〇〇818927 卞、申請專利範圍·· * 種用於在梳狀濾波器和交織漸進變換器（“IPC”)之間共享單個鴨緩存器的方法，包含有下列步驟： 5 為了接收和處理視頻信號，在一個集成電路芯片上可通信連接·· —運動自適應3D梳狀濾波器，其從所述複合視頻信號分離Y和C成份； i w ~IPC； 10 存鍺器控制器，用於協調從所述梳狀濾波器和從所述 IPC到一幀緩存器的讀和寫請求，使能令所述梳狀濾波器和所述IPC共享所述幀缓存器；以及一個或多個數據通道，用於所述視頻信號與它的處理的元件的通信；以及把所述幀緩存器訏通信地連接到所述集成電路芯片。 15 2·如中請專利範圍第法’其中所述㈣存器存儲從所 # 述複合視頻信號處理的/個或多個幀。 3·如申請專利範圍第1項的方法，其中所述幀緩存器包括一個或多個存儲器器件。 4.如申請專利範圍第3頊的方法，其中所述存儲器器件是 20 DRAM芯片。 5·如申請專利範圍第1頊的方法，其中所述幀緩存器尺寸足夠大，以便存儲兩個或多個所述幀。 6·如申請專利範圍第1頊的方法，其中所述1PC是運動和邊緣自適應IPC。 16 200818927 7.如申請專利範圍第1項的方法，其中所述數據通道還包括在所述集成電路芯片内和在所述集成電路芯片外的、用於傳送信號到所述集成電路芯片的出腳和連接頭。

17