專利名稱：一種圖像壓縮電路及圖像壓縮控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種圖像壓縮電路及壓縮控制方法，特別是用時鐘控 制圖^^壓縮的電路和方法。
背景技術：
隨著科技發(fā)展的日新月異，人們對各種信息的需求也越來越迫切， 其中圖像作為一種直觀的信息方式，在日常生活中起到越來越重要的 作用，應用到各種各樣的情況中。但是圖像作為信息的栽體帶來了一個新問題，就是圖像的數(shù)據(jù)量過大，例如對于200萬象素，yuv422的 圖像， 一幅圖像的數(shù)據(jù)量是4M字節(jié)，對于連續(xù)的視頻來講，如果每秒 鐘30幀，則一秒鐘的數(shù)據(jù)吞吐量將達到120M字節(jié)，這是一個十分龐 大的數(shù)字。為了解決這個問題，必須對圖像數(shù)據(jù)進行壓縮，近年來圖 像壓縮技術有了很大的發(fā)展，JPEG, MPEG， H. 264等技術都已經(jīng)應用 到了各種各樣的產品中。其中，對于靜止圖像而言，JPEG以其壓縮比 大，壓縮后圖像質量好，壓縮比可調等優(yōu)點成為靜止圖像壓縮的標準。對于JPEG壓縮來說，壓縮的圖像一般都直接來源于一個圖像數(shù)據(jù) 源(如圖《象傳感器)，經(jīng)壓縮后再存儲到存儲器中以節(jié)省存儲器的開銷。 圖像傳感器輸出的數(shù)據(jù)格式包括幀同步信號，行同步信號，圖像數(shù)據(jù) 以及數(shù)據(jù)有效信號。這種數(shù)據(jù)格式的特點是，相鄰行和相鄰幀之間都 有一定的空閑時間。針對這種特點，現(xiàn)有技術中控制圖像壓縮的時鐘 結構是使用數(shù)據(jù)有效信號來控制數(shù)據(jù)的處理，當數(shù)據(jù)有效的時候處理 數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)無效的時候處理器處于空閑狀態(tài)。圖l示出現(xiàn)有技術圖像 壓縮的控制方法示意圖。如圖l所示，為了進行JPEG圖像壓縮，壓縮處理器10會包括數(shù)據(jù) 接收模塊IOO、頭文件產生模塊102、 DCT (離散余弦變換)變換模塊 104、量化模塊106等多種功能模塊。所有這些模塊的動作都要受到系 統(tǒng)時鐘和數(shù)據(jù)有效信號的控制，經(jīng)過的每一次系統(tǒng)時鐘沿的翻轉都要 核查數(shù)據(jù)有效信號的狀態(tài)。這樣的方式可以完成所需的壓縮處理，但 是帶來的問題是 一方面數(shù)據(jù)有效信號要在所有處理的邏輯中起作用， 由數(shù)據(jù)有效信號控制這些邏輯是否動作，帶來了額外的面積的開銷；另一方面，當數(shù)據(jù)有效信號無效的時候，雖然處理器不動作，但時鐘信號依然會經(jīng)過處理器的所有同步邏輯。根據(jù)CM0S器件的特性，這時 芯片依然會有動態(tài)功耗，這也是設計者所不愿意看到的。因此，需要 一種易于實現(xiàn)，又節(jié)省面積，同時又能最大程度降低功耗的時鐘結構 來實現(xiàn)對圖像壓縮處理的控制。發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于降低現(xiàn)有技術中圖像壓縮過程中的動態(tài)功耗。 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種圖像壓縮電路，包括壓縮功能模 塊和門控電路；所述門控電路的輸入為系統(tǒng)時鐘，其在門控信號的控 制下，輸出門控時鐘給壓縮功能模塊；所述門控信號由壓縮功能模塊 和圖像源輸出的數(shù)據(jù)有效信號共同控制。在優(yōu)選實施方案中，在壓縮電路的等候階段，所述門控信號被設 定為關閉；以及/或者在壓縮功能模塊收到數(shù)據(jù)源發(fā)出的幀同步信號之 后，壓縮檔頭文件產生之前，所述門控信號被設定為開啟；以及/或者 在壓縮功能模塊產生完畢檔頭文件之后，接收到圖像源的當前幀圖像 最后一個數(shù)據(jù)之前，所述門控信號的開閉由所述數(shù)據(jù)有效信號直接控 制；以及/或者在壓縮功能模塊接收到圖像源的當前幀圖像最后一個數(shù) 據(jù)之后，對當前幀圖像數(shù)據(jù)壓縮處理完畢之前，所述門控信號被設定 為開啟。上述的圖4象壓縮可以是JPEG壓縮、MPEG壓縮、H264或MPEG4壓縮。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種圖像壓縮的控制方法，包括 用壓縮功能模塊和圖像源輸出的數(shù)據(jù)有效信號共同控制門控信 號；在門控信號的控制下，產生門控時鐘，作為功能模塊的時鐘。


下面結合附圖詳細描述本發(fā)明的具體實施方案，附圖中圖l是現(xiàn)有技術圖像壓縮的控制方法的示意圖；圖2是圖像壓縮的時序過程及階段劃分示意圖；圖3是不同工作階段下對應的門控時鐘的示意圖；以及圖4是門控電路示意圖。
具體實施方式
為了提供低功耗的壓縮控制電路和方法，本發(fā)明提出了一種新型的時鐘結構來進行時序控制。接下來將以JPEG壓縮為例具體說明該時 鐘結構及其控制方法。JPEG壓縮的過程大致可以分為兩個步驟首先，在接收到幀同步 信號之后，產生JPEG檔頭文件，該檔頭文件包括當前JPEG文件中所 使用的量化表和霍夫曼(huffman)表；之后，對圖像輸出源輸出的數(shù) 據(jù)進行接收和壓縮。整個壓縮過程按照時序可以細分為圖2所示的時 序過程圖。圖2示出JPEG壓縮的時序過程及階段的劃分示意圖。如圖所示， 在JPEG的壓縮過程中，每幀圖像的壓縮為一個循環(huán)，可以認為每個循 環(huán)開始于等候狀態(tài)，此時處于時刻200。之后在時刻202，處理器收到 數(shù)據(jù)源發(fā)出的幀同步信號。接收到幀同步信號之后，處理器在時刻204 開始產生JPEG檔頭文件，用于為后續(xù)壓縮處理作準備。在時刻206， 檔頭文件產生完畢，開始等待接收正式的圖像數(shù)據(jù)。之后，在時刻208 處理器開始收到數(shù)據(jù)源輸出的第一個圖像數(shù)據(jù)，在時刻210收到當前 幀最后一個數(shù)據(jù)。在時刻208與時刻210之間，處理器一邊接收數(shù)據(jù)， 一邊對數(shù)據(jù)進行壓縮處理。但是一些數(shù)據(jù)的處理是有延時的，比如DCT 轉換模塊必須等待影像數(shù)據(jù)被分為8*8的區(qū)塊時才能進行轉換，因此， DCT轉換模塊需要延時64個時鐘才能輸出數(shù)據(jù)。這樣，處理器接收到 最后一個數(shù)據(jù)的時候，并沒有完成所有數(shù)據(jù)的處理，還需要過一段時 間才能完成當前幀圖像數(shù)據(jù)的壓縮，假定完成的時刻為212。在一幀 圖像壓縮完成之后，處理器回到等候狀態(tài)，等待下一輪壓縮操作。根據(jù)JPEG壓縮的時序過程，可以將處理器的處理過程分為多個 階段，包括空閑狀態(tài)、啟動狀態(tài)、工作狀態(tài)和結束狀態(tài)?？臻e狀態(tài)代表沒有圖像壓縮的狀態(tài)，也就是等候狀態(tài)，即時刻2 02 之前的階段。啟動狀態(tài)主要是指產生JPEG檔頭文件的過程，在時序上是接收 到幀同步信號之后，檔頭文件產生完畢之前的階段，即時刻202到206 之間的階段。啟動狀態(tài)結束后進入工作狀態(tài)。工作狀態(tài)是指接收和壓縮數(shù)據(jù)的過程，在時序上是從檔頭文件產 生完畢，等待接收第一個數(shù)據(jù)開始到當前幀最后一個數(shù)據(jù)到來為止，即時刻206到210之間的階段。工作狀態(tài)結束后進入結束狀態(tài)。結束狀態(tài)是指工作狀態(tài)之后處理器完成一幀圖像數(shù)據(jù)壓縮的過 程，在時序上是從接收到當前幀最后一個數(shù)據(jù)到完成該幀圖像壓縮的 階段，即時刻210到212之間的階段。結束狀態(tài)完成后，返回到空閑 狀態(tài)。這樣經(jīng)過一個周期的循環(huán)，完成一幀JPEG圖像數(shù)據(jù)的壓縮。針對處理器的上述工作階段，本發(fā)明用門控時鐘的方法對壓縮過 程進行時鐘方面的控制。所述門控時鐘是指用邏輯門對系統(tǒng)的時鐘信 號進行控制的方法，也就是說，利用門控信號來屏蔽掉系統(tǒng)時鐘中一 些不必要的時鐘沿。具體來說，對于不同的工作階段，本發(fā)明釆用不 同的門控信號來控制。圖3示出不同工作階段下對應的門控時鐘的示 意圖。如圖3所示，在空閑狀態(tài)，由于處理器沒有任何工作需要做，因 此門控信號被設定為關閉，此時沒有任何時鐘沿產生。之后，數(shù)據(jù)源輸出的幀同步信號觸發(fā)處理器進入啟動狀態(tài)。在這 個狀態(tài)中，處理器必須在收到幀同步信號之后，第一個有效圖像數(shù)據(jù) 到來之前產生JPEG檔頭文件。因此，在啟動狀態(tài)，門控信號由處理器 觸發(fā)變?yōu)榇蜷_狀態(tài)，時鐘信號的每個時鐘沿都會通過邏輯門，以促使 處理器各功能模塊盡快產生JPEG檔頭文件。啟動狀態(tài)之后，處理器進入工作狀態(tài)。在這個狀態(tài)，處理器的各 功能模塊要對數(shù)據(jù)源輸出過來的數(shù)據(jù)信號進行接收并開始壓縮處理， 因此，這個階段直接用數(shù)據(jù)有效信號來控制門控信號。當數(shù)據(jù)有效時， 門控信號打開；當數(shù)據(jù)無效時，門控信號關閉。也就是說，門控信號 在數(shù)據(jù)有效信號的控制下，是一種斷續(xù)開閉的狀態(tài)，有數(shù)據(jù)要處理時， 門控信號就打開，沒有數(shù)據(jù)時就關閉，傳過來一個數(shù)據(jù)就打開一次， 處理一個數(shù)據(jù)。輸出的時鐘就是斷續(xù)的時鐘沿，部分時鐘沿被屏蔽， 部分時鐘沿保留。等所有數(shù)據(jù)都傳輸完畢，處理器即進入結束狀態(tài)。在結束狀態(tài)， 一幀數(shù)據(jù)已經(jīng)從圖像傳感器輸出完畢，處理器需要 盡快把該幀圖像的壓縮工作完成，以等待下一幀圖像數(shù)據(jù)的到來。因 此，門控信號被設為打開，所有時鐘沿均可通過，來促使處理器盡快 壓縮完畢。為提供如上所述的門控時鐘，需要在處理器中添加一個門控電 路，如圖4所示。在圖4中，壓縮處理器40包括常規(guī)的壓縮圖像所需的模塊，如 數(shù)據(jù)接收模塊400、頭文件產生模塊402、 DCT變換模塊404、量化模 塊406等。本領域普通技術人員可以理解的是，此處這些功能模塊僅 僅是示意性列舉，JPEG壓縮引擎為完成其壓縮運算，還會包括其他功 能模塊。其他壓縮引擎根據(jù)其壓縮算法，也會包括其相應的不同的功 能模塊。除了壓縮運算所需的功能模塊之外，處理器40還包括門控電路 410。門控電路410根據(jù)需要，由一個或多個邏輯門構成。門控電路的 輸入為系統(tǒng)時鐘，并在門控信號的控制下，決定什么時候開啟時鐘， 什么時候屏蔽時鐘，從而產生門控時鐘信號給處理器的各功能模塊。門控信號由多種信號共同決定。在從空閑狀態(tài)到啟動狀態(tài)時，是 以接收到幀同步信號的時刻來劃分的，相應的，數(shù)據(jù)接收模塊400在 接收到該幀同步信號時會發(fā)出提示信號給門控電路，將門控信號從關 閉變?yōu)殚_啟。從啟動狀態(tài)到工作狀態(tài)是以完成JPEG檔頭文件的產生來劃分的， 因此，檔頭文件產生模塊402在檔頭文件產生完畢時，會發(fā)出提示信 號，通知門控電路進入工作狀態(tài)。在工作狀態(tài)下，控制信號由數(shù)據(jù)有效信號直接控制，有數(shù)據(jù)傳送 過來的時候，門控信號開啟；沒有數(shù)據(jù)的時候，門控信號關閉。在一幀圖像的所有數(shù)據(jù)都已經(jīng)接收到的時刻，數(shù)據(jù)接收模塊400 會再次發(fā)出提示信息給門控電路，觸發(fā)門控信號開啟，從而進入結束 狀態(tài)。結束狀態(tài)中，門控信號保持開啟，使得處理器盡快完成剩余的壓 縮處理。直到一幀圖像中所有數(shù)據(jù)都已經(jīng)處理結束，功能模塊會發(fā)出 信號給門控電路，關閉門控信號，使系統(tǒng)再次進入空閑狀態(tài)，從而完 成一幀圖像壓縮的一個時鐘循環(huán)。本領域普通技術人員可以理解的是，以上說明的實施方案都是以 JPEG壓縮為例的，對于不同的壓縮方式，會有不同的壓縮引擎，其包 含有不同的功能模塊。例如對于JPEG壓縮來說，除了以上列出的離散 余弦變換(DCT)模塊，還包括量化模塊，ZZ轉換模塊，霍夫曼編碼模 塊等等；而對MPEG壓縮來說還需加上運動估計模塊。對于H264和 MPEG4也還會有不同。但是其區(qū)別僅僅是壓縮引擎的不同，其時鐘結構是相似的。根據(jù)本發(fā)明的構思，均可以將其工作階段進行劃分，為 其提供適當?shù)臅r鐘結構。以上對本發(fā)明的具體描述旨在說明具體實施方案的實現(xiàn)方式，不 能理解為是對本發(fā)明的限制。本領域普通技術人員在本發(fā)明的教導下， 可以在詳述的實施方案的基礎上做出各種變體，這些變體均應包含在 本發(fā)明的構思之內。本發(fā)明所要求保護的范圍僅由所述的權利要求書 進行限定。
權利要求
1.一種圖像壓縮電路，包括壓縮功能模塊和門控電路；所述門控電路的輸入為系統(tǒng)時鐘，其在門控信號的控制下，輸出門控時鐘給壓縮功能模塊；所述門控信號由壓縮功能模塊和圖像源輸出的數(shù)據(jù)有效信號共同控制。
2. 權利要求1的圖像壓縮電路，其中在壓縮電路的等候階段，所 述門控信號被設定為關閉。
3. 權利要求1的壓縮電路，其中在壓縮功能模塊收到數(shù)據(jù)源發(fā)出 的幀同步信號之后，壓縮檔頭文件產生之前，所述門控信號被設定為 開啟。
4. 權利要求1的壓縮電路，其中在壓縮功能模塊產生完畢檔頭文 件之后，接收到圖像源的當前幀圖像最后一個數(shù)據(jù)之前，所述門控信 號的開閉由所述數(shù)據(jù)有效信號直接控制。
5. 權利要求1的壓縮電路，其中在壓縮功能模塊接收到圖像源的 當前幀圖像最后 一 個數(shù)據(jù)之后，對當前幀圖像數(shù)據(jù)壓縮處理完畢之前， 所述門控信號凈皮i殳定為開啟。
6. 權利要求1的圖像壓縮電路，其中所述圖像壓縮是JPEG壓縮、 MPEG壓縮、H264或MPEG4壓縮。
7. —種圖像壓縮控制方法，包括用壓縮功能模塊和圖像源輸出的數(shù)據(jù)有效信號共同控制門控信號；在門控信號的控制下，產生門控時鐘，作為功能模塊的時鐘。
8. 權利要求7的方法，其中所述控制門控信號的步驟包括在等 候階段，將門控信號設定為關閉。
9. 權利要求7的方法，其中所述控制門控信號的步驟包括從收 到圖像源發(fā)出的幀同步信號之后到檔頭產生完畢之前，將門控信號設 定為開啟。
10. 權利要求7的方法，其中所述控制門控信號的步驟包括從檔 頭產生完畢之后到圖像源的當前幀圖像最后一個數(shù)據(jù)接收完畢之前， 由所述數(shù)據(jù)有效信號直接控制門控信號的開閉。
11. 權利要求7的方法，其中所述控制門控信號的步驟包括從接 收到圖像源的當前幀圖像最后一個數(shù)據(jù)之后，到當前幀圖像數(shù)據(jù)壓縮處理完畢之前，將門控信號設定為開啟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種圖像壓縮電路，包括壓縮功能模塊和門控電路；所述門控電路的輸入為系統(tǒng)時鐘，其在門控信號的控制下，輸出門控時鐘給壓縮功能模塊；所述門控信號由壓縮功能模塊和圖像源輸出的數(shù)據(jù)有效信號共同控制。本發(fā)明還提供了相應的圖像壓縮控制方法。本發(fā)明提供的電路以及方法可以有效降低系統(tǒng)功耗，且簡單易于實施。
文檔編號H04N1/41GK101217614SQ20071030430
公開日2008年7月9日 申請日期2007年12月27日 優(yōu)先權日2007年12月27日
發(fā)明者健 劉, 芬 周 申請人:北京中星微電子有限公司