TWI441519B - 用於偵測輸入來源之方法、用於產生插補訊框與偵測輸入來源之方法及裝置 - Google Patents

Description

用於偵測輸入來源之方法、用於產生插補訊框與偵測輸入來源之 方法及裝置

本發明係有關於視訊處理方案，更具體地，係關於一種根據輸入訊框源碼產生插補訊框之方法與相關裝置。

從低速率至高速率之訊框速率轉換可藉由訊框重複或如運動急動消除(Motion Judder Cancellation，MJC)等運動補償插補操作來達成。當與來源訊框有關之訊框速率與顯示元件之顯示訊框速率不同時就需要訊框速率轉換操作。一般說來，有幾種普通來源訊框速率，例如視訊來源之每秒50/60訊框(即50/60Hz)，或電影來源之每秒25個訊框(即50Hz)，或電影來源之每秒24/30訊框(即60Hz)。舉例來說，歐洲標準的PAL系統採用50Hz的視訊訊框速率，而美國標準的NTSC系統採用60Hz的視訊訊框速率。與此相對的是，通常以比視訊訊框(例如50/60Hz)低得多的速率(例如24/25/30Hz)來捕獲電影訊框。因此，重複電影訊框中的一些訊框來產生速率為50/60Hz的訊框序列。

舉例來說，台灣的DVD播放機，一般是60Hz的傳輸訊框速率。如果來源電影訊框初始以每秒24/30訊框被捕獲，DVD播放機所接收之影像資料會包含重複之影像內容。更具體地，若來源電影訊框初始以30Hz捕獲，影像資料就被 稱為2：2序列；否則，若來源電影訊框初始以24Hz捕獲，則影像資料就被稱為3：2序列。為了使影像平滑地顯示在顯示器上，來源電影訊框中的重複訊框被一或多個插補訊框所替代。第1圖顯示各種插補方法表，可用於在不同顯示訊框速率下顯示具有不同訊框速率之來源訊框。於第一種情況中，由於輸入來源訊框速率50/60Hz與顯示訊框速率50/60Hz相同，因此無需訊框插補。於第二種情況中，為了以100/120Hz之顯示訊框速率來顯示具有50/60Hz訊框速率之視訊訊框，需要視訊模式插補來實現雙倍訊框速率插補。也就是說，每兩個相鄰視訊訊框中插入一個插補訊框。於第三情況中，雖然電影訊框具有與顯示訊框速率相同的傳輸訊框速率，皆為50/60Hz，但利用電影模式插補來以插補訊框替代重複訊框，其中初始將重複訊框應用至電影訊框之增加的訊框速率，從24/25/30Hz的捕獲訊框速率增加至50/60Hz的傳輸訊框速率。第四種情況採用電影模式插補，重複訊框被一或多個插補訊框所替代。舉例來說，若具有每秒30訊框的捕獲訊框速率的電影訊框以120Hz的顯示訊框速率來顯示，其中每四個訊框中有三個是插補產生的而僅有一個訊框是初始來源電影訊框。

第2A圖顯示傳統運動補償插補裝置200的結構示意圖。第2B圖顯示運動補償裝置200的時序示意圖。如第2A圖所示，運動補償裝置200包含處理電路205與儲存元件210，其中進入訊框首先寫入儲存元件210，接著處理單元205分析與儲存於儲存元件210中的進入訊框有關之運動向 量以產生插補訊框。因此，儲存元件210需要分配部分頻寬至第2A圖中的寫入資料通道W₀以接收進入訊框。同時，處理電路205也讀取儲存於儲存元件210中的資料以分析進入訊框，舉例來說，處理電路205可每次從儲存元件210讀取兩個訊框之資料以產生插補訊框來實現雙倍訊框速率轉換。因此，於此情況下，儲存元件210也分配部分頻寬至第2A圖中的讀取資料通道R₁及R₂來傳送資料至處理電路205。更進一步，另一讀取資料通道R₃也會因為電影模式偵測佔用儲存元件210的部分頻寬。

請參考第2B圖，假定進入訊框由視訊訊框A₀、B₀、F₀、G₀及電影訊框C₀、C₁、D₀、D₁、E₀、E₁(即2：2序列)組成，其中電影訊框C₁、D₁與E₁分別為電影訊框C₀、D₀及E₀的複本。於此例中，運動補償裝置200執行雙倍訊框速率升頻轉換(例如，將50Hz的傳送訊框速率轉換為100Hz的顯示訊框速率)，且也對進入訊框執行電影模式偵測來決定如何產生插補訊框，以產生第2B圖顯示的需要之輸出訊框。訊框A₀B₀為插入至訊框A₀與B₀之間的插補訊框，而訊框C₀D₀、C₀D₀’與C₀D₀”為插入至電影訊框C₀及D₀之間不同的插補訊框；其它視訊/電影訊框之間的插補訊框也是類似處理。執行電影模式偵測通常是為了每次偵測兩個相鄰訊框是否為複本；如果發現兩個相鄰訊框是不同的，則估計此兩個相鄰訊框為視訊訊框，接著直接根據這些視訊訊框產生插補訊框，而不用佔用儲存元件210的部分頻寬來從儲存元件210讀取另一資料。舉例來說，當偵測出訊框A₀與訊框B₀不同時， 處理電路205能直接利用訊框A₀及B₀來產生插補訊框A₀B₀，而不需要從儲存元件210讀取其他資料。可是，若偵測出訊框C₀與C₁為複本(即訊框C₀與C₁為電影訊框)，處理電路205需要透過上述讀取資料通道R₃從儲存元件210讀取訊框D₀，用以產生插補訊框C₀D₀、C₀D₀與C₀D₀”。於此情況下，儲存元件210的頻寬由至少上述的資料通道W₀、R₁、R₂及R₃所佔用。另外，於另一示例中，若進入訊框包含3：2序列而非2：2序列，由於3：2序列中的初始來源訊框後面跟著一個或兩個重複訊框，有時兩個用來插補之訊框可能與兩個用來電影模式偵測的相鄰訊框不同。也就是說，處理電路205需要四個讀取資料通道。換句話說，為了轉換初始於每秒24或30訊框捕獲的電影輸入為120Hz的顯示輸出，需要分配更多頻寬來寫入訊框至儲存元件210或從儲存元件210中讀取訊框，且儲存元件210的儲存空間也需要足夠大以緩衝這些進入訊框。可是，儲存元件210增加的頻寬與儲存空間提高了生產成本。

有鑑於此，本發明提供之方法與相應電路能減少存取記憶體之頻寬以及減少對儲存空間。

本發明提供一種用於產生插補訊框與偵測輸入來源之方法，該方法包含：接收輸入訊框；於電影模式下，將輸入訊框之連續訊框中之至少一第一訊框儲存至儲存元件；比較儲存之第一訊框與連續訊框中未儲存於儲存元件之第二訊 框，以產生第一比較結果來決定是否要退出電影模式；以及讀取儲存於儲存元件之訊框以產生電影模式下之複數插補訊框。

本發明另提供一種用於偵測輸入來源之方法，該方法包含：接收輸入訊框；於視訊模式下儲存輸入訊框至儲存元件；於視訊模式下，比較從儲存元件讀取的複數連續訊框中之兩個訊框，以產生第二比較結果來決定是否要進入電影模式；以及當第二比較結果匹配預定型樣時，進入電影模式；其中用於視訊模式或電影模式下之儲存元件之頻寬一次最多有三個記憶體存取之頻寬。

本發明另提供一種用於產生插補訊框與偵測輸入來源之裝置，該裝置包含：儲存元件，用以於電影模式下儲存輸入訊框中連續訊框內至少一第一訊框；以及處理電路，接收輸入訊框，於電影模式下讀取儲存於儲存元件之訊框以產生複數插補訊框，並比較儲存之第一訊框與未儲存於儲存元件之連續訊框之第二訊框，以產生第一比較結果來決定是否要退出電影模式。

利用本發明能夠藉由偵測輸入來源來相應產生插補訊框，並一次最多佔用三個記憶體存取通道，降低了記憶體頻寬的使用。

在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解， 硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。以外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。

請參考第3圖。第3圖顯示根據本發明實施例之裝置300的示意圖，其包含儲存元件305與處理電路310。裝置300根據複數輸入訊框產生複數插補訊框，接著合併插補訊框與輸入訊框中的非重複訊框(non-repeated frames)來產生顯示於顯示元件上的輸出訊框。請注意於此實施例中，裝置300具有兩個操作模式，即電影模式與視訊模式，取決於輸入來源。當偵測到輸入訊框為電影訊框時，裝置300進入電影模式，且儲存元件305透過寫入資料通道W₀儲存輸入訊框中至少複數連續訊框中之第一訊框，但是在電影模式下當決定連續訊框中的第二訊框為第一訊框的複本時，並不儲存第二訊框。處理電路310透過讀取資料通道R₀從儲存元件305讀取一個訊框，以檢查是否要退出電影模式，其中一讀(R₀)一寫(W₀)操作並不同時執行，舉例來說，於電影模式下一讀(R₀)一寫(W₀)操作交錯式地存取儲存元件305。處理電路310還透過讀取資料通道R₁與R₂讀取儲存於儲存元件305中的 兩個訊框，並對從儲存元件305讀取的兩個訊框執行插補操作，以產生插補訊框。因此，可避免電影模式下從儲存元件305讀取重複訊框或寫入重複訊框至儲存元件305，那樣會消耗儲存元件305大量頻寬/儲存空間。當偵測到輸入訊框為視訊訊框而非電影訊框時，因為視訊模式下每一連續訊框都不同，儲存元件305儲存連續訊框中的每一訊框，而不丟棄任一訊框。於視訊模式下，處理電路310於每一時脈週期透過讀取資料通道(R₁與R₂)僅讀取兩個訊框，以執行插補並決定是否進入電影模式。

下面兩個例子分別顯示裝置300於電影模式及視訊模式下的操作。第4圖是一個時序示意圖，其顯示第3圖中裝置300於電影模式下的操作。於此例中，輸入訊框包含電影訊框序列A₀、A₁、…D₀、D₁，其中電影訊框A₁、B₁、C₁與D₁分別是電影訊框A₀、B₀、C₀與D₀的複本。輸入訊框具有50Hz的傳送速率，裝置300用來將輸入訊框轉換為需要之輸出訊框，其可以100Hz訊框速率顯示。訊框A₀與A₁，B₀與B₁，C₀與C₁，D₀與D₁分別屬於由兩個連續訊框組成之不同組，其中A₀、B₀、C₀及D₀被定義為第一訊框，而A₁、B₁、C₁及D₁被定義為第二訊框。因為裝置300處於電影模式下，重複訊框A₁、B₁、C₁與D₁並不透過寫入資料通道W₀儲存於儲存元件305中，而是傳送至處理電路310。結果，當透過讀取資料通道R₀從儲存元件305讀取第一訊框B₀，C₀與D₀時，處理電路310比較從R₀讀取的第一訊框B₀，C₀及D₀與接收的第二訊框B₁，C₁及D₁以檢查輸入訊框是 否仍是電影訊框。如此，不需要儲存第二訊框B₁、C₁及D₁，就能完成電影模式偵測與訊框插補操作。處理電路310透過讀取資料通道R₁與R₂於每一時脈週期讀取兩個訊框，並在每一第一訊框(例如A₀)後產生三個插補訊框(例如A₀B₀、A₀B₀’、A₀B₀”)。於此實施例中，三個連續插補訊框可些微不同以消除顯示運動圖像中的急動效應(judder effect)；可是，處理電路310於某些實施例中可為此三個連續訊框產生相同的插補訊框。如此，與先前技術相比，裝置300的一個優點就是，佔用儲存元件305較少頻寬。具體地說，任何時間由上述資料通道使用的頻寬量都保持基本不變，因為同時最多有三個記憶體存取動作(三個讀取操作或一個寫入操作加兩個讀取操作)。

第5圖顯示第3圖裝置300操作於視訊模式下之時序圖。於此例中，輸入訊框包含視訊訊框之序列；於視訊模式下，所有視訊訊框A₀-G₀透過寫入資料通道W₀寫入至儲存元件305。與第4圖類似，輸入訊框具有50Hz的傳送速率，裝置300將輸入訊框轉換為需要之訊框速率為100Hz的輸出訊框。處理電路310透過讀取通道R₁與R₂從儲存元件305獲得兩個連續訊框(例如A₀與B₀)，以產生插補訊框(例如A₀B₀)。讀取通道R₁與R₂也用來藉由比較透過其所讀取的資料來決定是否要進入電影模式。由於最多一次可有三個記憶體存取動作(一個寫入操作加兩個讀取操作)，視訊模式的記憶體頻寬需求與電影模式的記憶體頻寬需求相似。

裝置300監視輸入訊框以確保裝置300根據輸入訊框的 類型運作於適當的操作模式下。下面列舉兩個表明用來切換電影模式與視訊模式的演算法的例子：一個例子示於第6圖，決定進入電影模式的時序；而另一個例子示於第7圖，決定退出電影模式的時序。

為了簡化下面的描述，視訊訊框與電影訊框的輸入速率皆為50Hz，且此兩個例子中希望的顯示訊框速率也為50Hz。第6圖顯示了進入電影模式的時序圖。如第6圖所示，輸入訊框包含了視訊訊框A₀、B₀與電影訊框C₀、C₁、…H₀、H₁。裝置300開始工作於視訊模式，處理電路310透過讀取資料通道R₁與R₂從儲存元件305讀取訊框並兩兩比較相鄰訊框，以偵測電影模式。當兩個訊框不同時，處理電路310會輸出指示訊框不同的比較結果，例如指示器顯示位元“1”。否則，處理電路310輸出指示訊框為複本之比較結果，例如，指示器顯示位元“0”。因為電影訊框由交錯的初始訊框與複本訊框組成，例如此例中的電影訊框C₀、C₁、…H₀、H₁，每兩個初始訊框中插入一個複本訊框，則電影模式下的比較結果會是01010101…等等。比較結果被儲存並與預定型樣比較，若與預定型樣匹配，則裝置300進入電影模式。於此實施例中，預定型樣為“0101”，所以當檢測出兩個相鄰的訊框為複本時，裝置300進入電影模式。舉例來說，如第6圖所示，處理電路310偵測出輸入訊框C₀與C₁，D₀與D₁為複本，計算匹配預定型樣之比較結果，並通知裝置300進入電影模式。預定型樣的選擇並非本發明範圍之限制。

第7圖顯示裝置300退出電影模式的時序圖。如第7圖 所示，輸入訊框包含電影訊框A₀及A₁與視訊訊框B₀、C₀、…F₀、G₀。於下面描述中，每兩個連續的輸入訊框組成一組，如第一訊框與第二訊框組成一組。舉例來說，第一訊框A₀與第二訊框A₁組成一組，另一第一訊框B₀與另一第二訊框C₀組成另一組，以此類推。裝置300初始處於電影模式下，處理電路310比較透過讀取資料通道R₀從儲存元件305讀取的第一訊框(例如A₀、B₀或D₀)與未儲存於儲存元件305內(即輸入訊框)的第二訊框(例如A₁、C₀或E₀)，以產生比較結果來指示一組兩個連續訊框是否是複本。若第一訊框(例如A₀)與第二訊框(例如A₁)相同，處理電路310輸出比較結果，指示該等訊框為複本，例如指示器顯示位元“0”。否則(例如第一訊框B₀與第二訊框C₀不同)，處理電路310輸出比較結果，其指示該等訊框不是複本，例如指示器顯示位元“1”。本實施例中，當比較結果匹配預定型樣(例如“11”)時，偵測到輸入來源從電影訊框切換為視訊訊框。如第7圖所示，處理電路310兩次偵測到兩個連續訊框不相同後，因為已決定後續輸入訊框為視訊訊框，裝置300退出電影模式。舉例來說，如第7圖所示，處理電路310分別偵測出連續訊框B₀與C₀，D₀與E₀不是複本，計算匹配預定型樣之比較結果，並通知裝置300退出電影模式。裝置300能根據複數個預定型樣選擇性地退出電影模式。此也為本發明之範圍。簡而言之，不論處於電影模式還是視訊模式，最多三個資料通道佔用用來存取訊框資料的儲存元件305的頻寬，因此裝置300能更有效地利用記憶體頻寬。

另外，雖然上述例子中僅包含了處理包括電影訊框為2：2序列的輸入訊框之流程，本發明也能應用於包括電影訊框為3：2序列的輸入訊框之情形。舉例來說，處於電影模式下，裝置300僅儲存一個訊框至儲存元件305，而不儲存複數個重複電影訊框中的複本，或者裝置300也儲存三個重複電影訊框中任意兩個至儲存元件305，而不儲存三個重複電影訊框中所有訊框。另外，請再參考第4圖，於電影模式下，裝置300能儲存訊框A₁、B₁、C₁、D₁至儲存元件305，而不儲存訊框A₀、B₀、C₀與D₀。也就是說，要儲存於儲存元件305內的第一訊框應不限於連續訊框中的第一進入訊框。此修改也屬於本發明之精神。當然，裝置300亦能夠用來轉換具有任意傳送訊框速率的輸入訊框至輸出訊框，該等輸出訊框將以任意顯示訊框速率顯示。

上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利範圍應以申請專利範圍為準。

200、300‧‧‧裝置

205、310‧‧‧處理電路

210‧‧‧儲存元件

305‧‧‧儲存元件

R₀、R₁、R₂‧‧‧資料讀取通道

W₀‧‧‧資料寫入通道

第1圖顯示可用於在不同顯示訊框速率下顯示具有不同訊框速率之來源訊框的各種插補方法表。

第2A圖顯示傳統運動補償插補裝置200的結構示意圖。

第2B圖顯示運動補償裝置200的時序示意圖。

第3圖顯示根據本發明實施例之裝置300的示意圖。

第4圖顯示第3圖中裝置300於電影模式下的操作之時序示意圖。

第5圖顯示第3圖裝置300於視訊模式下的操作之時序圖。

第6圖顯示第3圖裝置300進入電影模式的時序圖。

第7圖顯示第3圖裝置300從電影模式退出的時序圖。

300‧‧‧裝置

305‧‧‧儲存元件

310‧‧‧處理電路

R₀、R₁、R₂‧‧‧資料讀取通道

W₀‧‧‧資料寫入通道

Claims (19)

1. 一種用於產生插補訊框與偵測輸入來源之方法，該方法包含：接收複數輸入訊框，該輸入訊框包括第一訊框及與該第一訊框連續之第二訊框；於一電影模式下，將該等輸入訊框之複數連續訊框中之至少一第一訊框儲存至一儲存元件；比較儲存之該第一訊框與該等連續訊框中未儲存於該儲存元件之一第二訊框，以產生一第一比較結果來決定是否要退出該電影模式；以及讀取儲存於該儲存元件之訊框以產生該電影模式下之複數插補訊框。
2. 如申請專利範圍第1項所述之用於產生插補訊框與偵測輸入來源之方法，其中該方法更包含：於接收該第二訊框時，從該儲存元件讀取該第一訊框。
3. 如申請專利範圍第1項所述之用於產生插補訊框與偵測輸入來源之方法，其中該方法更包含：當於該電影模式下該第一比較結果指示該等連續訊框之該第一訊框與該第二訊框並非是複本時，退出該電影模式。
4. 如申請專利範圍第1項所述之用於產生插補訊框與偵測輸入來源之方法，其中該方法更包含於該第一比較結果與一預定型樣匹配時，退出該電影模式。
5. 如申請專利範圍第1項所述之用於產生插補訊框與偵測輸入來源之方法，其中儲存於該儲存元件之訊框與該等插補訊框組成複數輸出訊框。
6. 如申請專利範圍第1項所述之用於產生插補訊框與偵測輸入來源之方法，其中該方法更包含：於一視訊模式下儲存該等輸入訊框至該儲存元件；以及於該視訊模式下，比較從該儲存元件讀取的該等連續訊框中之兩個訊框，以產生一第二比較結果來決定是否要進入該電影模式。
7. 如申請專利範圍第6項所述之用於產生插補訊框與偵測輸入來源之方法，其中該方法更包含當該第二比較結果匹配一預定型樣時進入該電影模式。
8. 如申請專利範圍第6項所述之用於產生插補訊框與偵測輸入來源之方法，其中該方法更包含當一輸入訊框速率與一輸出訊框速率不同時，利用該視訊模式下從該儲存元件讀取之該等連續訊框來產生該等插補訊框。
9. 一種用於偵測輸入來源之方法，該方法包含：接收複數輸入訊框；於一視訊模式下儲存該等輸入訊框至一儲存元件；於該視訊模式下，比較從該儲存元件讀取的複數連續訊框中之連續的兩個訊框，以產生一第二比較結果來決定是否要進入一電影模式；以及當該第二比較結果匹配一預定型樣時，進入該電影模式；其中用於該視訊模式或該電影模式下之該儲存元件之頻寬一次最多有三個記憶體存取。
10. 如申請專利範圍第9項所述之用於偵測輸入來源之方法，其中該方法更包含：於該電影模式下，儲存該等輸入訊框中該等連續訊框中一第一訊框至該儲存元件；比較儲存之該第一訊框與未儲存於該儲存元件內之該等連續訊框中之一第二訊框，以產生一第一比較結果來決定是否要退出該電影模式；以及讀取儲存於該儲存元件之訊框以產生該電影模式下之複數插補訊框。
11. 一種用於產生插補訊框與偵測輸入來源之裝置，該裝置包含：一儲存元件，用以於一電影模式下儲存複數輸入訊框中 複數連續訊框內至少一第一訊框，其中，該複數連續訊框還包括與該第一訊框連續的第二訊框；以及一處理電路，接收該等輸入訊框，於該電影模式下讀取儲存於該儲存元件之該等輸入訊框以產生複數插補訊框，並比較儲存之該第一訊框與未儲存於該儲存元件之該等連續訊框之該第二訊框，以產生一第一比較結果來決定是否要退出該電影模式。
12. 如申請專利範圍第11項所述之用於產生插補訊框與偵測輸入來源之裝置，其中該處理電路於接收該第二訊框時從該儲存元件讀取該第一訊框。
13. 如申請專利範圍第11項所述之用於產生插補訊框與偵測輸入來源之裝置，其中當於該電影模式下該第一比較結果指示該等連續訊框之該第一訊框與該第二訊框不是複本時，該裝置退出該電影模式。
14. 如申請專利範圍第11項所述之用於產生插補訊框與偵測輸入來源之裝置，其中當該第一比較結果匹配一預定型樣時，該裝置退出該電影模式。
15. 如申請專利範圍第11項所述之用於產生插補訊框與偵測輸入來源之裝置，其中儲存於該儲存元件之該等訊框與該等插補訊框組成複數個輸出訊框。
16. 如申請專利範圍第11項所述之用於產生插補訊框與偵測輸入來源之裝置，其中該儲存元件於一視訊模式下儲存該等輸入訊框，且該處理電路比較從該儲存元件讀取的該等連續訊框中的兩個訊框以產生一第二比較結果來決定是否於該視訊模式下進入該電影模式。
17. 如申請專利範圍第16項所述之用於產生插補訊框與偵測輸入來源之裝置，其中當該第二比較結果匹配一預定型樣時，該裝置進入該電影模式。
18. 如申請專利範圍第16項所述之用於產生插補訊框與偵測輸入來源之裝置，其中當一輸入訊框速率與一輸出訊框速率不同時，該處理電路利用於該視訊模式下從該儲存元件讀取之該等連續訊框來產生該等插補訊框。
19. 如申請專利範圍第11項所述之用於產生插補訊框與偵測輸入來源之裝置，其中用來產生該等插補訊框與偵測輸入來源之該儲存元件之頻寬保持為一次最多三個記憶體存取。