TW200803464A - Method and apparatus for scheduling the processing of multimedia data in parallel processing systems - Google Patents
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Description
200803464 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本申請案請求美國專利申請案第60/758,065號之利 益’其係於2006年一月1〇曰所提出,其之揭示内容在此合 5併為參考文獻。 發明領域 本發明大致係關於平行處理。更具體地說,本發明係 關於用來將平行處理系統中之多媒體資料之處理排程之方 法與裝置。 發明背景 多媒體資料之越來越多的使用已導致越來越多對於更 快速的和更有效率的處理這些資料及即時傳送其之方式之 需求。具體地說,已有越來越多對於更快速和更有效率平 15行地處理多媒體資料之方式之需求,諸如影像和相關的音 訊。平行處理之需求通常例如在諸如多媒體資料之壓縮和/ 或解壓縮之計算密集之程序期間所產生的,其需要相對大 量的計算,其仍需要足夠快地完成,如此使得即時地傳送 音訊和視訊。 20 因此,持續改進多媒體資料之平行處理上的努力是令 人滿意的。特別令人滿意的是發展更快速和更有效率的方 法來平行處理這些資料。這些方法需處理區塊平行處理, 子區塊平行處理,和雙線性過濾平行處理。 【考^明内】 5 200803464 發明概要 本發明可以許多不同方式來實現,包括做為一方法及 電細可項取之媒體。本發明之許多不同的實施例在下面 討論。 5 —種用於-平行處理㈣之方法,該陣列具有組態來 雇 纽—影像之區塊之計算元件之列和行。該等區塊以具有 對角線之-矩陣配置於影像中。每個對角線包括處理一或 • $多隨㈣對角線所需之相關性資料。預處理影像之區塊 之-方法包括依序映射對角線至計算元件之個別列中,如 10此使得對每-列之相關性資料位於計算元件之先前列中。 在其他觀點中,一電腦可讀取之媒體在其上具有電腦 可執行之扣令,其係供在一平行處理陣列中做預處理之方 法用,該陣列具有組態來處理一影像之區塊之計算元件之 列和行’該等區塊以具有對角線之—矩陣配置在影像内, 15每個對角線包括處理一或多個隨後之對角線所需之相關性 ^ 貧料。該方法包括依序映射對角線至個別的計算元件之列 中’如此使付對每-列之相關資料位於先前之計算元件之 列中。 在其他觀點中,-於具有計算元件之陣列之平行處理 20陣列中處理-影像之區塊之方法,包括映射該等區塊至個 別之計算兀件中,亚根據每個計算元件之個別者上執行之 一單一命令集合來處理每個映射區塊。 本發明之其他目標與特徵將藉由觀看說明,申請專利 範圍及所附圖式而變得明顯。 6 200803464 5 圖式簡單說明 第1圖觀念地說明一 1080i高晝質(HD)框架之巨集區 塊。 第2 A - 2 B圖說明在一影像框架内之諸如巨集區塊之區 塊之配置。 第3A-3C圖說明將巨集區塊從其在一影像内之配置映 射至個別平行處理器。 • 第4A-4E圖說明對許多不同的影像格式,將影像映射至 個別之平行處理器。 10 第5A-5B圖說明用以將影像之子劃分映射至個別平行 處理器之16x8映射。 第6A-6B圖說明用以將影像之子劃分映射至個別平行 處理器之16x4映射。 第7A-7C圖說明根據本發明之一實施例將影像區塊映 15 • 射至平行處理器之其他方法。 第8A-8C圖說明一影像格式之資料結構之進一步之細 節,包括亮度和色度資訊。 第9 A - 9 C圖說明根據本發明之一實施例,用來映射多個 影像區塊至平行處理器之許多不同的其他方法。 20 第10A-10C圖說明根據本發明之一實施例之資料區塊 資料位置,子區塊位置,子區塊旗標資料位置,和區塊型 式資料。 第11A-11B圖說明演繹法處理步驟及用以識別哪些處 理步驟應用至哪些資料變數之選擇碼。 7 200803464 ‘平行處理器。 類似的參錢字指_式中之賴部份。 較佳實施例之詳細說明 5 10 15 20 在此所描述之發明處理平行處理増強之三個主要領 域:處理區塊平行處理,子 7 繹法平行處理。 ^丁^以及類似性演 區塊平行處1 在一意義上來說,本發明係關於用以平行處理多媒體 資料之更有效率之方法。已知在許多不同的影像格式中 影像被劃分為_,當-般__式來觀看影像時,盆 具有“較晚的,,區塊或-般落在影像中其他區塊之下面及^ 邊之那些區塊,視來自‘卿,區塊之資訊而定,即’那此 在ΓΓΓ面和左叙影像。較早的區塊必須在較晚: 二=理’因為較晚者需要來自較早區塊之通常稱為 關性=料之資訊。因此,輯(或其之部份)以其相關性資 傳达至許多不同的平行處理器。較早區塊先被 傳达=平行處理器,較魅塊較晚傳送。區_存於平行 處:之特疋位置中,且視需要加以位移,如此當被處 理¥母個輯具有以特定位置位於—特定組之較早區塊 中之其之相關性資料。以此方式,其相關性資料可以相同 #卩T α取^即’較早的區塊被位移如此使得可以 單--組命令來區塊較晚區塊,該等命令指示每個處理器 從特定位置㈣其相:轉。藉由鱗每辦行處理器 8 200803464 以相同的命令集合來處理其區塊,本發明之方法肖陝傳乂 分離命令給每個處理器之需要,代之允許一單—八*人迗 組被傳送。此得到較快速且較有效率之處理。 域> 7
第1圖觀念性地說明-般被觀看時和/切存於記憶體 5中時,一影像之示範性框架,為其之矩陣型式。在此二例 中,-應⑴HD影像矩陣10被劃分成68行之12〇個^ = 塊’每-個標彭2。-般來說,諸如此繼⑴框架之景^係 以個別的巨集區塊12來加以處理的。即,—或多個巨集區 塊12由-平行處理陣列之每個計算元件(或處理器)來處 W理。然而,在本發明通常於巨集區塊12之處理之環境中討 論之同時,應體會到本發明包括影像及其他資料至任何部 份之劃分’其通常稱為區塊,其可被平行地加以處理者。 如上述,諸如1第1圖之職i HD框架之影像之巨集區 塊包括相關性資料,如第2 A _ 2 B圖中進一步說明的。根據諸 15如但不受限於h.264先進視訊編碼標準及VC-1 MPEG-4標 準之標準,-影像之區歡之處理需要來自區塊咖和之 相關性資料(例如内插等所需之資料)。即,根據這些標準, —影像之每健塊之處理料來自恰在左邊之區塊之相關 性資料,以及來自對角線地恰左上之區塊,恰在上方之區 意以及對角線地恰在右上之區塊之相關性資料。因此區塊& 亦依賴來自區塊d和b之資訊而定,區塊b依賴來自區塊此 貝讯等,同時區塊d不依賴來自任何其他區塊之資訊 。因此 可看到k些區塊之平行處理需要對角線上之處理,區塊d先 處理’之後為區塊a和b,因為它們依賴來自區塊仅資訊, 200803464 然後區塊R和C,因為它們依賴來自區塊&,(|和1:)之資訊等。 然後參考第3A-3C圖,因此可看出對最佳化平行處理來 說,區塊可映射至處理器,且依序加以處理,較早的區塊 比較晚的區塊先處理。第3人圖說明當影像顯示給一觀看者 -5時,一示範性影像之巨集區塊結構。如JL述,第3A圖之區 • 塊以保持其相關性資料給較晚區塊之順序來加以處理。第 3B圖祝明必須處理之對角線,以它們必須被處理以保留其 φ ㈣性資料以供較晚區塊用之順序。每列說明-分離之對 角線,每個對角線僅需來自其上方之列之相關性資料。例 10如,區塊()〇先被處理,因其位於影像之最左上角,且如此 沒有相關性資料。區塊00接下來被處理,且如此出現在下 一列中’因其僅需要來自區塊〇〇之相關性資料。接下來處 理區塊11和10,且因此出現在隨後之列中,因為區塊^ 要來自區塊0〇和〇〇之相關性資料,且區塊1〇需要 15 00之相關性資料。因此可看出第3A圖中之區塊之每㈣角 • 、線’其由虛線強調者,可映射至-平行處理陣列之列中, - 如弟3B圖中所示的。 20 當如第3B圖中所示的,映射區塊至計算元件之列中保 留在每一列上之所有需要的相關性資料,困難仍缺存在。 更具體地說,對每—個區塊之相·資料仍通“於相關 於該區塊之不同位置中。例如,從第3A圖中,可看到區塊 41具有位於隨後之區塊中之相關性資料,以順時鐘之方 向.3,山,2。和V當如第_中所示般映射至處理 這些處㈣如箭號所錢定位,處理以山,⑽。配置於 10 200803464 區塊341上之-“L”形狀中。對照來說,對區塊^之相關性 資料位於區塊83,U2和62中,其如箭號所示般配置。這說 明,為使每個區塊在一處理陣列内所示之位置上處理,每 個計算元件將需要其自己的命令,指示其取回相關性資 5料。換句話說,因為對每個區塊之相關性資料不同地對每 個區塊配置(如區塊七和所示的)’所以必須將分離的資料 取回命令推人每個處理”,減緩可處理影像之速度。 在本發明之實施例中,藉由在處理該區塊之前位移對 每個區塊之相關性資料來克服此問題。熟悉技藝之人士將 10體g到可以任何方式來位移相關性資料。然而,在第冗圖 中說明位移相關性資料之-方便方法,其中包含相關性資 料之區塊被位移至上述之“L”形狀中。即,當處理區塊χ時, 其需要來自區塊A-D之相關性資料。在影㈣,這些區塊分 別直接位於X上’至恰左上方,恰在左邊,及恰右上。在平 15行處理_内’則可分躲移這些區塊至χ上之三個處理器 位置,三個上方之處理器位置,—上方之處理器位置,以 及恰在右上方之處理器位置。例如,在第3B圖中,為處理 區塊93 ’每一個可位移包含區塊8X和6X之列至右邊-個位 置’將區塊83,82,72和62至特性之‘‘L,,形狀中。 20 11由在處理區塊x之前位移所有這些相關性資料至此 “L”形狀中,可使射目_命令集合來處理每個區塊χ。此 J曰P 7集合僅於-單-載人操作中被載至平行處理器, 取代要求對每個處理器載入分離命令集合。當處理影像 時,适會造成明顯之時間節省,特別對大的處理陣列。 11 200803464 熟悉技藝之人士將體會到上述方法僅為本發明之一實 施例。更具體地說,將體會到在資料可位移至上述“L”形狀 中之同N*本發明並非受限於資料區塊至此組態之位移。 再者,本發明包含相關性資料至任何組態,或特性位置之 ,5位移,其可一般用來供每個要被處理之區塊χ用者。具體地 .°兄’許^不同的影像袼式可具有位於非第2A®巾所示的那 些之區塊中之相關性資料,軸除了“L,,形狀之外之其他特 φ 性位置或形狀,其更方便使用者。 熟悉技藝之人士亦將體會到在本發明至目前為止已於 !〇具有多個巨集區塊之-1〇8〇1框架之環境中說明之同時,本 發明包含可分成任何劃分之影像格式。即,本發明之方法 可以任何框架之任何劃分來使用。第4Α·4Ε說明此點,其顯 示許多型式之框架之對角線可如何被映射至不同數目之處 理益列。在第4Α圖中,如所示可將_hd框架之對角線映射 15至連續列之處理器,建立—梯形(或者為—長菱形,或可能 # 甚至為二者之組合)佈局,其中使用257列之處理器,在- - I列中使用最大61個處理器。較小的框架使用較少的 列,和較少的處理器。例如,在第4B圖中,一 CIF框架使 用59列處理器,在任何列中使用最多^列。類似地,在第 20 4C圖中,當映射至一平行處理陣列中時,625 sd框架會佔 117列’每列最大36個處理器。類似地,在第4D圖中,當映 射至相同的陣列中時,_畑框架會佔51列,且每列最大Μ 個處理器。在第4E圖巾,一525犯框架會佔1〇7列,且每列 最大30個處理器。如可從這些範例中看出的,本發明可用 12 200803464 來映射,何影像至一平行處理陣列中,其中可如上述在列 内位移貝料,允許以一單一命令或命令集合來處理區塊。 亦應體會到本發明並不受限於嚴袼的區塊和一平行處 理陣列之計算元件間之1對1對應。即,本發明包含其中區 鬼> I5伤映射至計算元件之一部份之實施例,藉此增加處 理這ΐ區塊之效率和速度。第5A-_說明一個這樣的實施 例其中一影像之區塊被劃分為二。然後如上來處理這些 里J刀之母個,除了每個劃分被映射至一處理器之一半及 由其處理之外。參考第5A圖,區塊被劃分成上半部和下半 10部,如戶斤示。即,左上方之區塊被劃分成二個子區塊,〇和 2。類似地,其之旁邊之區塊被劃分成子區塊1和3等。注音 每個子區塊對相關性目的來說動作與一完整區塊相同, 即,子區塊1僅需要來自區塊0之相關性資料,最左邊的子 區塊2需要來自區塊(^口丨之相關性資料等。參考第图麸 15後映射這些子區塊至處理器之一半中,如所示,子區矛 1映射至第一列中,子區塊2和子區塊3映射至第二列等。麸 後可以如上述之相同方式來使用本發明之程序,子區塊: 著處理器之列如需要般位移。 A/" 20 以此方式,可看出比在先前實施例中在一單_時門上 佔用更多處理器,其允許使用更多平行處理陣列,:二= 得到較快速之影像處理。具體地說,參考第3B圖,、、主土 使用之處理菇之數目對每隔一列增加一:前_ > 口 j 一列母〜列使 用一處理器,接下來二列每列使用二個處理 哥。對照來 說’第5B圖$兒明其實施例對每列增加所使用之處理哭 恭數目 13 200803464 為1 ·弟一列使用一個處理器,弟二列二個,以此類推。第 5A-5B圖之實施例如此一次使用較多的處理器,結果得到較 快的處理。 第6A-6B圖說明其他這樣的實施例,其中一影像之區塊 5被劃分成四個子劃分。例如,一影像之左上區塊被劃分成 子區塊0,2,4和6。這些子區塊然後被映射至一處理器之部份 中,以其相關性資料所要求之順予。即,每個處理器可被 劃分成四個”子列’’,每一個能夠處理一列子區塊。然後可 將許多不同的子區塊映射至處理器之子列中,如所示。例 10如,〇, 1,2和3個子區塊可全部被映射至第一列中之二個 處理器中(第一處理器處理子區塊〇, !,一2子區塊和一3子 區塊,而第二處理器處理另外的2和3子區塊),且據此加以 處理。注意本實施例在第—列中使用二個處理器而非一 個’且處理之數目每列增加二,如此允許每列使用更多的 15 處理器。 本發明亦包含區塊和處理器劃分成16個子劃分。另 外,本發明包括“肩並肩,,處理多個區塊,,每列處理多 個區塊。第7A-7C圖說明二個這些觀念。第7A圖說明一區 塊劃分成16個子區塊〇㈣〇,如所示的。熟悉技藝之人士將 2〇體會到可刀離地處理分離區塊,只要它們配置為使得他們 的相關性資料可被正確地判斷。第7B圖說明不相關的區 塊,即不需要來自彼此之相關性資料之區塊可平行地加以 處理之事實。每一個區塊如第7A圖中般劃分,為簡化起見, 所不的子區塊沒有下標。在此,例如,第一區塊劃分為16 14 200803464 個子區塊,標記為0至9,如上述同時地處理類似的數字。 只要在每一列中之區塊不需要來自彼此之相關性資料,它 們可被一起處理,在一相同的列中。因此,一群處理器可 同時處理多個不相關之區塊。例如,第7Β圖中之四個區塊 5 之上方列(子區塊分別標記為0-9,10-19,20-29和30-39)可在 一單一集合之處理器中加以處理。 第7C圖,處理器之圖(沿著左手邊標號)及對應之載入 至其中之子區塊說明此點。在此,子區塊0-9可被載入至處 理器之劃分0-9中(其中處理器沿著左手邊標記)以形成鑽石 10 似的樣式,如所示。然後可將進一步之區塊載入至重疊之 處理器集合中,子區塊10-19載入至處理器4-13等。以此方 式,進一步之區塊之劃分,以及多個區塊至重疊之處理器 集合中之“鏈接”,允許更快速地伋畢更多處理器,得到更 快速之處理。 15 第7A-7C圖說明四乘四之處理。應了解到此相同之技術 亦可於一八乘八之處理中實現。 除了在不同的處理器中處理不同的區塊之外,亦應注 意到在相同區塊中之不同型式之資料可於不同的處理器中 處理。具體地說,本發明包含分離處理來自相同區塊之強 20 度資訊,亮度資訊和色訊資訊。即,來自一區塊之強度資 訊可與來自該區塊之亮度資訊分離地處理,其可與該自該 區塊之色訊資訊分離地處理。熟悉技藝之人士將觀察到亮 度和色訊資訊可映射至處理器中並如上處理(即如所需般 位移等)且亦可加以劃分,劃分映射至不同的處理器,以增 15 200803464 处里之政率。第8A_8C圖說明此。在第圖中,次 料之一區塊可映射至一處理 儿又貝 π ,對應之+區塊”之色訊資 >、'同之處理器或不同者巾。具體地說,注产, 儿度和色訊㈣可被映射至相鄰之處理器集合中,或^在 至少:”:重豐之列之集合中,類似於第7Β圖。亦可將亮度 和色心補分成子區塊,以供在個別計算元件之劃分^ 處理之用’如連結第5Α·5Β ’和6α侧連結描述的。 10 15 20 地說,第8Β·_分觀L之亮度和色崎料至I和 四個子區塊之劃分。㈣第_之二個子區塊可於不同半 部之處理器中處理,如連、物請圖描述的。類似地,可 在不同四分之—部份之處理器中處理狄圖之四個子區 塊’類似在第6Α-6Β圖中所描述的。 在上述實施例之-些包括以相同列或多個相同列之處 理器來肩並肩處理不同之區塊之同時,亦應注意到本發明 包括沿著相同行之處理器來處理抑的區塊,亦增加處理 之效率和速度。第9Α侧,錢念性地朗由許多不同區 塊所佔據之處理器者,描述後者觀念之實施例。在此,處 理器之列沿著垂直軸延伸,同時行沿著水平轴延伸。如此 可看到當映射至-處理陣列之列中時,—典型區塊會佔據 由區域10G-1G4所描述大致為梯形之形狀中之處理器。㈣ 地說’注意區域刚不佔據許多處理器,如此少處理陣狀 總使用。此可至少部份藉由處理恰在佔據區域丨⑻姻下之 資料之區塊來補救。此區塊可佔據區域1〇6_112,其允許使 用更多處理器,特別在隨後之區塊間之,,轉換,,區域刚·1〇6 16 200803464 中。以此方式,可更快速地完成處理,且陣列使用比使用 =2在Γ區域1〇_4中之區塊之處理後處理區域 106-112之區塊來得多。 ㈣圖說明此觀念之進—步延伸。具體地說,注意 此垂直,,鏈接,,可在二或更多區塊上持續,結果 付至^付夕的陣列使用。具體地說,區塊可—個接一個映 射至相鄰之行中,區域116_12G由—區塊佔據,區域ΐ22-ΐ26
由其他區塊佔據等。 應、注意到長菱形之形狀可取代或連結梯形形狀來加以 10 =用。㈣,任何不同行之映射之組合可由不同大小或組 一之長夂形和/或梯形實現以協助同時地處理多個串流。 、熟悉技藝之人士亦將觀察到上述之本發明之程序和方 法可由許多不同的平行處理器來加以執行。本發明考慮使 用任何平行處理器,其具有多個能、夠每-個處理影像資料 之區塊並將這些資料位移以保留相關性之計算元件。在 "午夕這樣的平行處理器被考慮之同時,一個適當的範例描 述於美國專利申請案第11/584,480號中,其標題為“積體處 理器陣列,指令定序器和I/O控制器,,,其係於2006年十月 19曰所^出’其之揭示内容在此合併為參考文獻。 20 第[o^ioc圖說明相關於子區塊平行處理之發明。根據 上述之視訊標準,每個巨集區塊12為16列乘以16行(16x16) 貧料位元(即像素)之矩陣,其分成4或更多子區塊20。具體 地說’每個矩陣分成至少四個相等之四分之一部份子區塊 17 200803464 20,其大小為8x8。每個四分之一部份子區塊20可進一步分 成具有8x4,4x8和4x4之大小之子區塊20。如此,任何已予 區塊12可分成子區塊20,其具有8x8,4x8,8x4和4x4之大 /J> 〇 5 第10A圖說明一區塊12,其具有一8x8子區塊20a,二個 4x8子區塊20b,二個8x4子區塊20c,以及四個4x4子區塊 20d。每個大小的子區塊20之數目若有的話可改變,以及其 在區塊12内之位置。再者,許多不同的大小之子區塊2〇之 數目和位置可每個區塊12每個區塊12不同。 10 如此,為以平行方式處理具有子區塊之區塊12,必須 先判斷子區塊之位置和大小。這是對每個區塊12做之耗時 判斷,其增加明顯處理成本至區塊12之平行處理。其需要 處理器分析區塊12兩次,一次判斷子區塊2〇之數目和位 置,且然後再次以正確之順序來處理子區塊(記住一些子區 15塊20可能需要來自其他子區塊之相關性資料以供處理用, 如上述,其就是為何必須先判斷許多不同的子區塊之位置 和大小)。 為減經此問題,本發明需要包括一特殊之型式資料之 區塊,其識別在區塊12中之所有子區塊2〇之型式(即位置和 20大小),如此避免需要處理器做此判斷。第10B圖圖說明區 塊12,並顯示十六個資料位置22,其可能形成對任何已予 子區塊20之第一貧料位置(第一意指子區塊2〇之最左上之 項目)。對每個區塊12來說,這十六個位置22將包含旗枳 此資料位置是否構成一新的子區塊2〇之第一項目所需之$ …貝 18 200803464 料。若旗標出該位置,則此位置被認為是一資料區塊20之 起始點,且在其恰左邊之位置(若有的話)被認為是恰在左邊 之子區塊20之最後一行,且恰在上方之位置(若有的話)被認 為疋恰在上方之子區塊20之最後一列。若其未被旗標的 • 5 話,則此項目意義為一相同子區塊20之持續。如此,可看 • 出這十六個旗標資料位置22包含判斷子區塊20之位置和大 小所必要之資料。 φ 第10 C圖說明根據本發明之型式資料區塊,其中一型式 資料之區堍24,其具有一 16x4之大小者,係與每個區塊12 1〇相關的。區塊24之四個列對應於在區塊12中之四個列,其 包含旗標資料位置22。如此,藉由僅分析在每個型式資料 區塊24之每一列中之第1,第5,第9和第13個資料位置,子 區塊20之位置和大小可加以判定。為此目的不再需要進一 步之區塊12之分析。再者,在區塊2〇中之剩餘之資料位置 可用來儲存其他資料,諸如子區塊型式^•本地預測,p_以 _ 冑作向量預測,以及雙向預測),區塊向量等。如此,如 在第10C圖中所看到的,僅那些構成一新子區塊之開始之資 料位置22被旗標出來,且在每個區塊24之列中之第卜第 第9和第13個資料位置匹配該旗標。 20 八平行處理最佳化之來源牽涉到同時處理具有特定 相似14之'秀繹法(例如類似的計算)。電腦處理牵涉二個基本 計算:數值計曾知次 #和貝料移動。這些計算係藉由處理不是計算 數值計算就是移動(或複製)所要的資料至-新位置之演繹 19
200803464 法來只現的。這樣的演繹法傳統上係使用一系列”正,,敘述 來處理’其中若符合一特定標準的話,則做一計算,同時 右=疋的話,則不是不做計算就是做一不同的計算。藉由 在夕個IF敘述中導航,在每個資料中執行所要的總計算。 _ 5然而’有對此度量方法之缺點。首先,其是耗時的且對平 - 韻理不可行。第二’其是浪費的,因為對每個IF敘述, 會做-計算,不是轉到下一個計算就是做其他的計算。因 • 此,對每一個演繹法透過IF敘述所做的路徑來說,多達一 2的處理|§功能(及可貴的晶圓空間)變成未使㈣。第三, /、而要發展一唯一的碼以對每個唯一之資料集合實現演繹 法之每個排列。 解決方案為一演繹法之實現,其包含對許多分離計算 或㈣移動之所有計算,其中所有資料可能受到演绎法中 之每個步驟作用,且平行地處理所有不同的資料。然後使 肖i^擇碼來判斷演H的哪些部份要應目至哪些資料。如 _ 此’相同的碼(演繹法)一般應用至所有資料,且只有只有選 擇碼需對每筆資料加以修改以判斷如何做每個計算。在此 的優點為若多筆資料正在處理,其中許多處理步驟是相同 的,則以共同的二計算及非共同之那些來應用-演繹法碼 20來簡化系統。為應用此技術至類似的演繹法,可藉由看指 令本身來發現相似性,或藉由以一較細單位之表示來表示 指令且然後尋找相似性。 第11A和11B圖說明上述觀念之一範例。此範例牽涉到 用來在像素間產生中間值之雙線性濾波器,其中做特定數 20 200803464 5 字計算(雖然此技術可對任何資料演繹法來使用)。演繹法需 計算許多不同的值,使用相同基本集合之數字加法和資料 位移步驟,但這些步驟之順序和標號視所做的計算為而定 而不同。如此,在第11A圖中,1/2和3/4雙立方等式之第一 計算為數字53,其需要做7個計算步驟。第二計算為數字 18,其需要6個計算步驟,其之四個當它們在先前計算中發 生時之相同四個步驟共同且小序相同。第一等式之最後二 個計算再次具有與頭兩個計算重疊之計算步驟。對1/2雙立 方等式,以及三個第11B圖之雙線性等式之額外計算全牽涉 10 到相同計算步驟之許多不同的組合,且全具有四個計算要 做。 對每個等式來說,全部四個計算可使用一平行處理器 30加以執行,其具有四個處理元件32,每一個具有其自己 的記憶體34,如第12圖中所示的,連結一與每個演繹法之 15 步驟相關之選擇碼。有一與每個步驟相關之選擇碼,其命 令四個變數中的哪些受該步驟作用。例如,有九個說明於 第11A和11B圖之計算中之演繹法步驟。對第11A圖之第一 等式來說,第一步驟僅應用至第三和第四變數,其由與該 步驟相關之“0011”之選擇碼命令(其中若對該步驟和變數之 20 碼為“1”的話,步驟應用至一特定變數,且若其為”0”的話 不應用)。如此,一“0011”之選擇碼命令該步驟將僅應用至 第三和第四變數,而非第一和第二變數。第二步驟僅應用 至第二變數,如由選擇碼“0100”所命令的。相同的度量方 法對所有的步驟和所有等式之變數應用,其係使用所示之 21 200803464 選擇碼。 用選擇碼優點為取代產生二十個演繹碼來做麵 ”心仙圖中之—十個不同的計算(或至少人個不同纪 = 不同的數值計算),以及將那些演绎法之肩 一個载入至四個處理it件之每__個中, 10 ::::r至多個處理元件以供散佈之: ::用或載入至一早一記憶體位置,其在所有處理靡 疋,、用的)。僅選擇碼需被產生並载人至不同的處理元射 ^現所要輯算,妓簡單❹的。因^轉碼僅細 ::度:::地且平行於所有變數地,増加了彻 第11A和11B圖說明對一資料計算應用之選擇碼之使 用’用以選擇性地命令哪些演繹法步驟應用至資料之選擇 碼相同地可供用來移動資料之演繹法之用。
15冑述插述,為說明之目的起見,使用特定的用語來提 供本發明之徹底了解。然而,對於熟悉技藝之人士來說, 為實施本發明不需要特定細節是明顯的。如此,本發明之 特定實施例之前述描述係呈現來供說明和描述之㈣。它 們並非預定為辦盡的或限制本發明至所揭示之精確型式。 20許多修改和變化在觀看上述指導下是可能的。例如,本發 明可用來處理任何影像格式之任何劃分。即,本發明可^ 行地處理任何格式之影像,無論它們是否為⑽⑴肋影 像,CIF影像,SIF影像或任何其他。這些影像亦可劃分^ 任何劃分,無淪它們為一影像之巨集區塊或任何其他。又, 22 200803464 任何影像資料可如此處理,無論其為強度資訊,亮度資訊, 色成貝訊或任何其他。實施例被選擇和描述為最佳地說明 本發明及其實際應用之原理,以藉此使得熟悉技藝之人士 隶t地利用本發明,且連同許多不同之修改之許多不角因 5實施例適於所考慮之特定用途。
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20 本發月可Μ轭於方法和用以實施那些方法之裝置之型 式中。本發明亦可實施為程式碥之型式,其實施於有形媒 體中者,諸如軟碟,咖ΟΜ,硬碟機1體或任何盆他 機器可讀取讀存媒财,其中#程式碼被载人至諸如一 =機:中且由之執行時,機器變成—用以實施本發 月之裝置。本發日„可實施為程式碼之型式,例如益論儲 存於-儲存媒體中,載人至和/或由_機 · 輸媒體上傳送,諸如在電線或 丁 ’或於某傳 磁騎,其中當程式碼被載人至—心透過光纖或透過電 由之執行時,機器變成-用以實施本―之機器中且 一般用途之《上魏時,程式顧㈣當於一 類似地於特定邏輯電路操作之_ 处理态以提供 %一裝置。 【圖式簡單說^明】 弟1圖觀念地說明一 1 〇⑽i古 塊。 "畫質_樞架之巨集區 第2A-2B圖說明在一影像樞 塊之配置。 集區塊之區 第3A-3C圖說明將巨集區塊從其在一 射至個別平行處理器。 〜篆内之配置映 23 200803464 第4 A - 4 E圖說明對許多不同的影像格式,將影像映射至 個別之平行處理器。 第5A-5B圖說明用以將影像之子劃分映射至個別平行 處理器之16x8映射。 5 第6 A - 6 B圖說明用以將影像之子劃分映射至個別平行 處理器之16x4映射。 第7 A - 7 C圖說明根據本發明之一實施例將影像區塊映 射至平行處理器之其他方法。 第8A-8C圖說明一影像格式之資料結構之進一步之細 10 節,包括亮度和色度資訊。 第9A-9C圖說明根據本發明之一實施例,用來映射多個 影像區塊至平行處理器之許多不同的其他方法。 第10A-10C圖說明根據本發明之一實施例之資料區塊 資料位置,子區塊位置,子區塊旗標資料位置,和區塊型 15 式資料。 第11A-11B圖說明演繹法處理步驟及用以識別哪些處 理步驟應用至哪些資料變數之選擇碼。 第12圖說明一平行處理器。 【主要元件符號說明】 10影像矩陣 12巨集區塊 100-112 區域 24
Claims (1)
- 200803464 十、申請專利範圍: L —種在具有組態來處理-影像之區塊之計算元件之列 t行之平行處理陣财,該等區塊以具有對角線之-矩 p 一配置於該影像中,該等對角線之每—個包括用以處理 :或多個隨後之該等對角線所需之相關性㈣,一種預 處理該影像之該等區塊之方法,其包含: :序地_該等對㈣线料3算元件之個別列 二此使得對該等列之每一個之相關性資料位於該等 叶异7L件之該等列之先前者中。 2·如申請專利範圍第1項之方法,其進-步包含: 位移在該等計算元件之該等 : 區塊,以將該等計算元件之該等列Γ先=者内之該等 資料置入獨特的位置中;以及“者之該相關性 等對=相關性資料之該等獨特位置為基礎來處理該 4對角線之該等區塊。 免^ 3.如申請專利範圍第2項之方法,其中該 :::::映_對角線增輪二:: I如申請專利範圍第2項之方法·· 、中轉區塊之互補_半以相 於該影像内;以及 ^之對角線配置 對之二含依序地映射_鄰 25 200803464 其中該等區塊之相關四分之一部份以相鄰四個一 組之對角線配置於該影像内;以及 其中該依序映射進一步包含依序映射該等對角線 之相鄰四個一組至該等計算元件之該等列之個別者中。 6.如申請專利範圍第2項之方法,其中: 該等區塊包括一第一區塊,一第二區塊,其配置為 恰在影像内該第一區塊之左邊,一第三區塊,其配置為 恰在影像内該第一區塊左邊和上方,——第四區塊,其配 置為恰在該影像内之該第一區塊上方,以及一第五區 塊,其配置為恰在該影像内該第一區塊右邊和上方; 該第二,第三,第四和第五區塊集合地包括對該第 一區塊之相關性資料; 該依序映射進一步包括將該第一區塊映射至一第 一計算元件中,且映射該第二,第三,第四和第五區塊 至位於來自該第一計算元件之該等列之先前者中之計 算元件中;以及 該位移進一步包括位移該第二,第三,第四和第五 區塊,如此使得該第二區塊之該相關性資料儲存於一第 二計算元件中,其配置於與第一計算元件相同之行中且 恰在該第一計算元件之前,該第四區塊之該相關性資料 儲存於一第三計算元件中,其配置在與該第一計算元件 相同之行中且恰在該第二計算元件之前,該第三區塊之 該相關性資料儲存於一第四計算元件中,其配置在與該 第一計算元件相同之行中,且恰在該第三計算元件之 26 200803464 前,以及該第五區塊之該相關性資料儲存於一第五計算 元件中,其配置在恰在與該第一計算元件之相同行後之 行中。 7.如申請專利範圍第2項之法,其中: 該等獨特位置為在該平行處理陣列内,第一區塊相 關於第二區塊,第三區塊,第四區塊,和第五區塊之位 置,該等獨特位置進一步包括: 該等第二區塊配置為恰在該等第一區塊之個別 者上方; 該等第四區塊配置為恰在該等第二區塊之個別 者之上方; 該等第三區塊配置為恰在該等第四區塊之個別 者之上方; 該等第五區塊配置為恰在該等第二區塊之個別 者之右方。 、 8·如申請專利範圍第1項之方法,其中該等區塊為巨集區 塊。 9.如申請專利範圍第1項之方法,其中該等區塊為根據一 h.264標準和一 VC-1標準至少之一所定義之該影像之區 塊。 10·如申請專利範圍第1項之方法,其中該影像為一 1080i HD框架。 11·如申請專利範圍第1項之方法,其中該影像為一352x288 CIF框架。 27 200803464 12. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該影像為一352x240 SIF框架。 13. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該影像為一 720x576 SD框架。 14. 如申請專利範圍第1項之方法,其中該影像為一720x480 SD框架。 15. 如申請專利範圍第1項之方法: 其中該等區塊之每一個包括強度資訊,亮度資訊, 以及色訊資訊;以及 其中該等對角線進一步包含一第一集合之對角 線,其包括該強度資訊,一第二集合之對角線,其包括 該亮度資訊,以及一第三集合之對角線,其包括該色訊 資訊。 16·如申請專利範圍第15項之方法,其中該依序映射進一步 包括: 依序映射該第一集合之對角線至該等計算元件之 指派列中; 依序映射該第二集合之對角線至該等指派列中且 相鄰於該等依序映射之第一集合之對角線;以及 依序映射該第三集合之對角線至該等指派列中且 相鄰於該依序映射之第二集合之對角線。 17·如申請專利範圍第1項之方法,其中該依序映射進一步 包括: 依序映射來自一第一影像之一第一集合之對角線 28 200803464 至該等計算元件之一第二集合之列中;以及 依序映射來自一第二影像之一第二集合之對角線 至該等計算元件之第二集合之列中; 其中該第二集合之列至少一部份與該第一集合之 列重疊。 18. 如申請專利範圍第17項之方法,其中: 該哀序映射一第一集合之對角線進一步包括在沿 著該第一集合之列之第一方向上依序映射該第一集合 之對角線至該第一集合之列中;以及 該依序映射一第二集合之對角線進一步包括在沿 著該第二集合之列之第一方向上依序映射該第二集合 之對角線至該第二集合之列中。 19. 如申請專利範圍第17項之方法,其中: 該依序映射一第一集合之對角線進一步包括在沿著該 第一集合之列之第一方向上依序映射該第一集合之對 角線至該第一集合之列中;以及 該依序映射該第二集合之對角線進一步包括在與該第 一方向相反之一第二方向上映射該第二集合之對角線 至該第二集合之列中。 20. —種電腦可讀取媒體,其具有電腦可執行指令在其上, 其係供一種方法之用,該方法為在具有組態來處理一影 像之區塊之計算元件之列和行之一平行處理陣列中做 預處理,該等區塊以具有對角線之一矩陣配置在該影像 内,該等對角線之每一個包括處理一或多個隨後之對角 29 200803464 線所需之相關性資料,該方法包含·· 依序地映射該等對角線至該等計算元件之個別列 中,如此使得對該等列之每一個之相關性資料位於該等 計算元件之該等列之先前者中。 21. 如申請專利範圍第20項之電腦可讀取媒體,其中該方法 進一步包含: 位移在該等計算元件之該等列之先前者内之該等 區塊,以將該等計算元件之該等列之先前者中之相關性 資料置入獨特之位置中;以及 以該相關性之該等獨特位置為基礎來處理該等對 角線之該等區塊。 22. 如申請專利範圍第21項之電腦可讀取媒體,其中該依序 映射進一步包含依序映射個別的該等對角線至該等計 算元件之該等列之個別者中。 23. 如申請專利範圍第21項之電腦可讀取媒體: 其中該等區塊之互補之半以相鄰對之對角線配置 於該影像内;以及 其中該依序映射進一步包含依序映射該等對角線 之該等相鄰對至該等計算元件之該等列之個別者中。 24. 如申請專利範圍第21項之電腦可讀取媒體: 其中該等區塊之相關四分之一部份以相鄰四個一 組之對角線配置於該影像内;以及 其中該依序映射進一步包含依序映射該等對角線 之相鄰四個一組至該等計算元件之該等列之個別者中。 30 200803464 25. 如申請專利範圍第21項之電腦可讀取媒體,其中: 該等區塊包括一第一區塊,一配置為在該影像内恰 在該第一區塊左邊之第二區塊,一配置為恰在該影像内 該第一區塊之左邊和上方之第三區塊,一配置為恰在該 影像内該第一區塊上方之第四區塊,以及一恰在該影像 内該第一區塊右邊和上方之第五區塊; 該第二,第三,第四和第五區塊總體包括對該第一 區塊之該相關性資料; 該依序映射進一步包括映射該第一區塊至一第一 計算元件中,且映射該第二,第三,第四和第五區塊至 位於來自該第一計算元件之該等列之先前者中之該等 計算元件中;以及 該位移進一步包括位移該第二,第三,第四和第五 區塊,如此使得該第二區塊之該相關性資料儲存於一第 二計算元件中,其配置在與該第一計算元件相同之行 中,且恰在該第一計算元件前,該第四區塊之相關性資 料儲存在一第三計算元件中,其配置在該第一計算元件 相同之行中且恰在該第二計算元件之前,該第三區塊之 該相關性資料儲存在一第四計算元件,其配置在與該第 一計算元件相同之行中且恰在該第三計算元件之前,且 該第五區塊之該相關性資料儲存在一第五計算元件 中,其配置在恰在與該第一計算元件相同之行之後之行 中〇 26. 如申請專利範圍第21項之電腦可讀取媒體,其中: 31 200803464 該等獨特位置為第一區塊相關於第二區塊,第三區 塊,第四區塊,和第五區塊在該平行處理陣列内之位 置,該等獨特位置進一步包括: 該等第二區塊配置為恰在該等第一區塊之個別 者上方; 該等第四區塊配置為恰在該等第四區塊之個別 者上方; 該等第三區塊配置為恰在該等第四區塊之個別 者上方;以及 該等第五區塊配置為恰在該等第二區塊之右邊。 27. 如申請專利範圍第20項之電腦可讀取媒體,其中該等區 塊為巨集區塊。 28. 如申請專利範圍第20項之電腦可讀取媒體,其中該等區 塊為根據一h.264標準和一VC-1標準至少之一所定義之 影像之區塊。 29·如申請專利範圍第20項之電腦可讀取媒體,其中該影像 為一 1080iHD框架。 30·如申請專利範圍第20項之電腦可讀取媒體,其中該影像 為一352x288 CIF框架。 31·如申請專利範圍第20項之電腦可讀取媒體,其中該影像 為一 352x240 SIF框架。 32. 如申請專利範圍第20項之電腦可讀取媒體,其中該影像 為一 720x576 SD框架。 33. 如申請專利範圍第20項之電腦可讀取媒體,其中該影像 32 200803464 為一 720x480 SD框架。 34. 如申請專利範圍第20項之電腦可讀取媒體: 黃中該等區塊之每一個包括強度資訊,亮度資訊, 以及色訊資訊;以及 其中該等對角線進一步包含一包括該強度資訊之 第一集合之對角線,一包括該亮度資訊之第二集合之對 角線,以及一包括該色訊資訊之第三集合之對角線。 35. 如申請專利範圍第34項之電腦可讀取媒體,其中該依序 映射進一步包括: 依序映射該第一集合之對角線至該等計算元件之 指派列中; 依序映射該第二集合之對角線至該等指派列中且 相鄰於該依序映射之第一集合之對角線中;以及 依謦映射該第三集合之對角線至該等指派列中且 相鄰於該依序映射之第二集合之對角線。 36. 如申請專利範圍第20項之電腦可讀取媒體,其中該依序 映射進一步包括: 依序映射來自一第一影像之第一集合之對角線至 該等計算元件之一第一集合之列中;以及 依序映射來自一第二影像之一第二集合之對角線 至該等計算元件之一第二集合之列中; 其中該第二集合之列至少一部份重疊於該第一集 合之列。 37. 如申請專利範圍第36項之電腦可讀取媒體,其中·· 33 200803464 著4依序映射-第一集合之對角線進-步包括在沿 之對角/合之列之第—方向上依序映射該第一集合 又封角線至該第一集合列中;以及 著/第=射一第:集合之對角線進-步包括在沿 切角之列之弟—方向上依序映射該第二集合 3s對角線至該第二集合之列中。 ”請專利範圍第36項之電腦可讀取媒體,其中: 依::射一第一集合之對角線進—步包括在沿著 弟〜合之列之第一方向上依序映射 對角線至第-集合之列中;以及 弟心之 :映射該第二集合對角線進—步包括在一與 39 對_ 11相反H向上依序映射該第二隼人之 對角線至該第二集合列中。 木。之 .二重在具有-計算元件之陣列之平行 1像之區塊之枝,财法包含:_中處理 映射該等區塊至該等計算林 根據在該等計算元件之個別者之每中乂及 —單一命令集合來處理节等 厂 個上執仃之 句.如申請專利範圍第39項:=,之每-個。 、法,其進一步包含· 在處理該等映射區機之每… 算元件之個別者中之ψ耸 / s ’位移在該等計 r之该專映射區 置於該平行處理陣_之獨特位置。謂該相射區機 扦如申請專利範圍第40項之方法,其卜 該等區境包括-f 鬼—配置為恰在該影像内 34 200803464 之該第一區塊左邊之第二區塊,一配置為拾在該影像内 該第一區塊左邊和上方之第三區塊,一配置恰在該影像 内之該第一區塊上之第四區塊,以及一配置為恰在該影 像内之該第一區塊右邊和上方之第五區塊; 該映射進一步包括映射該第一區塊至一第一計算 元件中,以及映射該第二,第三,第四和第五區塊至位 於來自該第一計算元件之該等列之先前者中之該等計 算元件中;以及 該位移進一步包括位移該第二,第三,第四和第五 區塊,如此使得該第二區塊儲存於一第二計算元件中, 其配置在與該第一計算元件相同之行中且恰在該第一 計算元件之前,第四區塊儲存於一第三計算元件中,其 配置在與該第一計算元件相同之行中,且恰在該第二計 算元件之前,該第三區塊配置在一第四計算元件中,其 配置在與該第一計算元件相同之行中,且恰在該第三計 算元件之前,且該第五區塊儲存於一第五計算元件中, 其配置在一恰在與該第一計算元件相同之行之後之行 中〇 42.如申請專利範圍第40項之方法,其中: 該等獨特位置為第一區塊相關於第二區塊,第三區 塊,第四區塊,和第五區塊在該平行處理陣列内之位 置,該等獨特位置進一步包括: 該第二區塊配置在恰在該等第一區塊之個別者 上方; 35 200803464 該第四區塊配置在恰在該等第二區塊之個別者 之上方; 該等第三區塊配置在恰在該等第四區塊之個別 者之上方;以及 該等第五區塊配在恰在該等第二區塊之右邊。36
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