[发明专利]集成电路(IC)芯片中实现的图象处理设备

说明书

发明领域

本发明涉及图象处理设备。本发明涉及处理根据例如MPEG(活动图象专家组)标准编码的数据的技术。

背景技术

在多媒体中的信息处理是巨量的，而且是多种多样的，因此，在把多媒体投入实际使用的规划过程中需要信息的快速处理。为了以高速度处理信息，数据的压缩和扩展变成必需的。“MPEG”方法是数据压缩和扩展技术中之一。在ISO(标准化国际组织)/IEC(国际电工技术委员会)下的MPEG委员会(ISO/IECJTC1/SC29/WG11)正在进行MPEG方法的标准化。把利用MPEG方法的图象处理设备构造成各种与图象有关的装置，诸如电影摄影机、静止摄像机、电视机、视频CD再现设备、DVD再现设备等等。

在MPEG中处理的视频数据与活动画面有关，例如，每秒30帧的多个静止画面或帧构成活动画面。如在图1中所示，视频数据具有分层结构，并按次序包括6层，它们是序列层、GOP(画面组)层，画面层、切片层、宏模块层以及块层。构成单个画面的切片数目是不固定的，构成单个切片的宏模块的数目也是不固定的。在图1中省略宏模块层和块层。

此外，根据编码速率，主要在两种方法下，即，MPEG-1和MPEG-2，对MPEG进行分类。在MPEG-1中，一帧相应于一幅画面。然而，在MPEG-2中，也可以使帧或半帧相应于画面。两个半帧构成一帧。把相应于画面的帧的结构称为帧结构，而把相应于画面的半帧的结构称为半帧结构。

在MPEG中，使用被称为帧间预测的压缩技术。帧间预测根据帧中间的瞬时相关压缩帧间数据。在帧间预测中，执行双向预测。双向预测使用两种预测，从过去再现图象或画面预测当前再现图象的正向预测，以及从将来再现图象预测当前再现图象的反向预测。

这种双向预测使用三类画面，它们是I画面(内-画面)、P画面(预测-画面)以及B画面(双向预测-画面)。I画面是不管过去和将来再现图象而通过帧内编码处理独立产生的图象。为了执行随机访问，在GOP中需要至少一幅I画面。在I画面中的所有宏模块类型都是帧内预测画面(帧-内)。使用从过去I或P画面进行预测的正向预测，通过帧间编码处理产生P画面。在P画面中的宏模块类型包括帧内预测画面和正向预测画面(正向帧间)。

使用双向预测，通过帧间编码处理产生B画面。在双向预测中，通过下面三种预测中之一产生B画面。

(1)正向预测；从过去I画面或P画面进行预测。

(2)反向预测；从将来I画面或P画面进行预测。

(3)双向预测；从过去和将来I画面或P画面进行预测。

在B画面中的宏模块类型包括四类画面，它们是帧内预测画面、正向预测画面、反向预测画面(反向帧间)以及内插预测画面(内插帧间)。

分别对这些I、P和B画面进行编码。即，即使不可得到过去或将来画面时，也可以产生I画面。对比之下，没有过去画面不能产生P画面，而且没有过去或将来画面不能产生B画面。然而，当宏模块类型是P和B画面的内插预测画面时，即使没有过去或将来画面也能产生宏模块。

在帧间预测中，首先周期性地产生I画面。然后，在I画面前数帧处产生一个帧作为P画面。通过在从过去到当前方向上的预测，即，正方向上的预测，产生这个P画面。此后，产生位于I画面之前和P画面之后的一个帧作为B画面。当产生这个B画面时，从正向预测、反向预测和双向预测三个预测方法中选择最佳预测方法。一般，在连续运动画面中当前图象和它的前后图象是彼此相似的，它们只有一部分不同。因此，假设以前帧和下一帧是基本相同的。如果两帧之间有差异，则仅获取和压缩该差异。例如，如果以前帧是I画面而下一帧是P画面，则获取差异作为B画面数据。从而，根据各帧中间的瞬时相关可以对帧间数据进行压缩。把按照MPEG视频部分编码的视频数据的数据序列或位流称为MPEG视频流。

主要为诸如视频CD(光盘)或CD-ROM(CD只读存储器)之类的存储媒体设计MPEG-1。另一方面，不但为了诸如视频CD、CD-ROM、DVD(数字视频盘)以及VTR(录像机)之类的存储媒体，而且也为了传输媒体而设计MPEG-2，所述传输媒体一般包括诸如LAN(局域网)之类的通信媒体和诸如地面波广播、卫星广播和CATV(有线电视)之类的广播媒体。