動態可回退碼流緩衝模塊系統與方法與流程
2023-06-06 15:51:06 1
本發明涉及碼流緩衝模塊設計，特別地，涉及動態可回退碼流緩衝模塊設計。
背景技術：
現有的視頻解碼ASIC設計中，視頻碼流緩衝模塊通常由兩個相互連接的緩衝模塊實現，前端緩衝模塊通常是以字節(byte)為基本操作單元的緩衝區，後端緩衝模塊通常是以比特(bit)為基本操作單元的緩衝區，前端和後端緩衝模塊本身採用FIFO(先入先出)機制，在前後端緩衝模塊的連接處通常加入競爭碼偵聽和去除模塊以及必要的比特順序調整邏輯，從而構成一套完整的碼流緩衝區管理策略。目前流行的某些視頻編解碼標準中，出現了需要對碼流進行回退操作的要求。此外解碼器的容錯功能的實現，同樣在特定條件下需要對碼流進行回退操作，例如當在後端緩衝模塊中發現碼流中有錯誤時，需要丟棄後端緩衝模塊中當前處理的數據，即將後端緩衝模塊清空，然後從發生錯誤的字節的邊界重新進行同步。而在傳統的碼流緩衝系統的設計方法中，解碼操作主要集中在以位為基本操作單元的後端緩衝模塊的數據上，難以在需要的情況下動態且自然地實現將後端緩衝模塊中的碼流回退到之前的狀態。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服現有技術中的上述缺陷。本發明採用兩個前端緩衝模塊對應一個後端緩衝模塊的連接方法，可以動態的實現後端緩衝模塊中的碼流的可回退功能。根據本發明的一方面，提出了一種動態可回退碼流緩衝模塊系統，該系統包括：前端工作緩衝模塊，具有第一容量，該前端工作緩衝模塊在輸入端接收輸入碼流中的第一單位長度的輸入數據，並在輸出端輸出第一單位長度的第一緩衝數據給後端緩衝模塊，在輸出該第一緩衝數據的同時從該前端工作緩衝模塊中刪除該第一緩衝數據；前端影子緩衝模塊，具有第一容量，該前端影子緩衝模塊在輸入端與前端工作緩衝模塊同步接收輸入碼流中的所述輸入數據，並且當從前端工作緩衝模塊中刪除該第一緩衝數據時在該前端影子緩衝模塊中保留該第一緩衝數據；後端緩衝模塊，具有第二容量，該後端緩衝模塊在輸入端接收所述第一緩衝數據並輸出第二單位長度的第二緩衝數據，當確定該後端緩衝模塊完成了所述第一緩衝數據的輸出後，向影子緩衝控制模塊發出控制命令；影子緩衝控制模塊，響應於所述控制命令，刪除所述前端影子緩衝模塊中的所述第一緩衝數據；回退操作控制器，響應於回退指令使該系統停止操作，重置前端工作緩衝模塊和後端緩衝模塊，將前端影子緩衝模塊中的數據完整地複製到重置後的前端工作緩衝模塊中，然後使該系統恢復操作。優選地，所述第一容量大於所述第二容量。優選地，所述第一容量為所述第二容量的125％-150％。優選地，所述第一單位長度為一個字節，所述第二單位長度為一個比特。優選地，當後端緩衝模塊中輸出了一個完整的字節時，向影子緩衝控制模塊發出控制命令使影子緩衝控制模塊刪除前端影子緩衝模塊中對應的一個字節。優選地，所述前端工作緩衝模塊、所述前端影子緩衝模塊和所述後端緩衝模塊均以先入先出方式工作。優選地，該系統，還包括：前端上下文寄存器，連接於所述前端工作緩衝模塊的輸出端；後端上下文寄存器，連接於所述後端緩衝模塊的輸出端；其中，該前端上下文寄存器和後端上下文寄存器用於分別保存所述前端工作緩衝模塊以及所述後端緩衝模塊的輸出碼流中的上下文信息；以及在所述前端影子緩衝模塊中的數據完整地複製到所述前端工作緩衝模塊中之後以及該系統恢復操作之前，回退所述前端上下文寄存器和所述後端上下文寄存器的內容。根據本發明的另一方面，提出了一種動態可回退碼流緩衝模塊方法，該方法包括：S301，通過前端工作緩衝模塊和前端影子緩衝模塊同時接收輸入碼流中的第一單位長度的輸入數據；S302，通過前端工作緩衝模塊輸出第一單位長度的第一緩衝數據給後端緩衝模塊，在輸出該第一緩衝數據的同時從該前端工作緩衝模塊中刪除該第一緩衝數據並在該前端影子緩衝模塊中保留該第一緩衝數據；S303，通過後端緩衝模塊輸出第二單位長度的第二緩衝數據，當確定完成了所述第一緩衝數據的輸出後，後端緩衝模塊向影子緩衝控制模塊發出控制命令；S304，通過影子緩衝控制模塊響應於所述控制命令，刪除前端影子緩衝模塊中的所述第一緩衝數據；其中，在執行步驟S301-S304的過程中，如果回退操作控制器接收到回退指令，則由回退操作控制器控制執行以下步驟：S305，停止執行步驟S301-S304，並重置前端工作緩衝模塊和後端緩衝模塊；S306，將前端影子緩衝模塊中的數據完整地複製到前端工作緩衝模塊中，再恢復執行步驟S301-S304。優選地，其中步驟S306還包括：在將前端影子緩衝模塊中的數據完整地複製到前端工作緩衝模塊中之後以及恢復執行步驟S301-S304之前，回退前端上下文寄存器和後端上下文寄存器。根據本發明所述的系統和方法，能夠自然地支持某些帶有解碼回退需求的視頻編解碼標準，能夠滿足解碼器實現中的容錯策略可能用到的碼流回退需求，且由於僅增加了影子緩衝模塊和回退控制邏輯，需要的ASIC(專用集成電路)設計的資源少，面積小，同時大大降低了軟體或者固件實現上述系統和方法的難度和複雜度。附圖說明圖1描述了根據本發明的動態可回退碼流緩衝模塊系統的一個實施例的結構框圖；圖2描述了根據本發明的動態可回退碼流緩衝模塊系統的另一個實施例結構框圖；圖3描述了根據本發明的動態可回退碼流緩衝模塊方法的一個實施例的流程圖。具體實施方式根據本發明的動態可回退碼流緩衝模塊系統和方法採取了兩個前端緩衝模塊和一個後端緩衝模塊，其中兩個前端緩衝模塊分別是前端工作緩衝模塊和前端影子緩衝模塊。兩個前端緩衝模塊同時接收輸入碼流，並且當前端工作緩衝模塊向後端緩衝模塊輸出一筆數據並將這筆數據從前端工作緩衝模塊中刪除時，前端影子緩衝模塊仍保留這筆數據，直到確認後端緩衝模塊完成了對這筆數據的輸出才從前端影子緩衝模塊中刪除這筆數據。一旦發現後端緩衝模塊出現錯誤，或者根據視頻標準的要求需要執行回退操作時，則凍結所有緩衝模塊的操作，並將前端影子緩衝模塊中的數據全部複製到前端工作緩衝模塊中，這樣，當系統恢復工作時，前端工作緩衝模塊重新為後端緩衝模塊輸出後端緩衝模塊重置前的所有數據，從而實現了回退操作。圖1描述了根據本發明的動態可回退碼流緩衝模塊系統的一個實施例。其中，該系統包括：前端工作緩衝模塊101，具有第一容量，該前端工作緩衝模塊101在輸入端接收輸入碼流中的第一單位長度的輸入數據，並在輸出端輸出第一單位長度的第一緩衝數據給後端緩衝模塊103，在輸出該第一緩衝數據的同時從該前端工作緩衝模塊101中刪除該第一緩衝數據；前端影子緩衝模塊102，具有第一容量，該前端影子緩衝模塊102在輸入端與前端工作緩衝模塊101同步接收輸入碼流中的所述輸入數據，並且當從前端工作緩衝模塊101中刪除該第一緩衝數據時在該前端影子緩衝模塊102中保留該第一緩衝數據；後端緩衝模塊103，具有第二容量，該後端緩衝模塊在輸入端接收所述第一緩衝數據並輸出第二單位長度的第二緩衝數據，當確定該後端緩衝模塊103完成了所述第一緩衝數據的輸出後，向影子緩衝控制模塊105發出控制命令；影子緩衝控制模塊105，響應於所述控制命令，刪除所述前端影子緩衝模塊102中的所述第一緩衝數據；回退操作控制器104，響應於回退指令使該系統停止操作，重置前端工作緩衝模塊101和後端緩衝模塊103，將前端影子緩衝模塊102中的數據完整地複製到重置後的前端工作緩衝模塊101中，然後使該系統恢復操作。在一個優選實施例中，前端工作緩衝模塊101、前端影子緩衝模塊102和後端緩衝模塊103均以先入先出(FIFO)方式工作，與典型的以先入先出方式工作的緩衝模塊(緩衝區)一樣，各個緩衝模塊在容量未滿之前，均響應於各自特定的控制命令接收輸入數據存放於隊列尾部，並輸出隊列前部的輸出數據。前端工作緩衝模塊101和前端影子緩衝模塊102的容量(第一容量)相同，以便在回退操作控制器104的控制下將前端影子緩衝模塊102中的數據全部複製到前端工作緩衝模塊101中。優選地，前端工作緩衝模塊101和前端影子緩衝模塊102的容量可略大於後端緩衝模塊103的容量(第二容量)，例如，上述第一容量可為第二容量的125％-150％，以便於容納已經輸出到後端緩衝模塊103，但為了支持回退操作而暫時保存在前端影子緩衝模塊102中的數據，也就是說，前端影子緩衝模塊102中的內容即包括已經進入後端緩衝模塊的數據，又包括仍存在與工作緩衝模塊的數據。因此，當系統完成回退操作後恢復工作時，前端工作緩衝模塊101中待輸出的數據中包含了後端緩衝模塊103在重置之前所有未完成輸出的數據。優選地，當接收到回退指令時，回退操作控制器104命令系統停止操作，這意味著系統的任何輸入輸出操作都停止，直到完成將前端影子緩衝模塊102中的數據完整地複製到前端工作緩衝模塊101中的操作之後，系統才恢復操作。優選地，前端工作緩衝模塊101和前端影子緩衝模塊102以字節為基本操作單位(第一單位長度)，後端緩衝模塊103以比特為基本操作單位(第二單位長度)。優選地，只有當後端緩衝模塊103中輸出了1個完整的字節的時候，才向影子緩衝控制模塊105發出控制命令，相應地，影子緩衝控制模塊105刪除前端影子緩衝模塊102中對應的字節。這樣，如果響應於回退指令重置後端緩衝模塊103時，後端緩衝模塊103中仍包含未完成輸出的多個字節(包括未輸出的完整的字節和部分輸出的字節)，則這些字節都保留在前端影子緩衝模塊102中，在將前端影子緩衝模塊102中的內容完整複製到前端工作緩衝模塊101中之後，隨著系統恢復操作，這些未完成輸出的字節仍按照原來的先入先出的順序，陸續進入後端緩衝模塊103，從而未造成任何數據丟失。圖2描述了根據本發明的動態可回退碼流緩衝模塊系統的另一個實施例。相比於圖1所示的實施例，圖2所示的實施例增加了連接於前端工作緩衝模塊101的輸出端的前端上下文寄存器201，以及連接於後端緩衝模塊103的輸出端的後端上下文寄存器202，該前端上下文寄存器和後端上下文寄存器用於分別保存前端工作緩衝模塊101以及後端緩衝模塊103的輸出碼流中的上下文信息。所謂上下文信息(context)是指用於指示需要保存和更新的硬體狀態的信號或變量，所述狀態例如包括各個緩衝模塊當前共解碼了多少個單位長度(例如字節或比特)的數據，以及各個緩衝模塊當前的輸入輸出指針位置等。在回退操作中，這些信息也需要進行更新。因此，在該實施例中，在前端影子緩衝模塊102中的數據完整地複製到前端工作緩衝模塊101中之後，前端上下文寄存器201和後端上下文寄存器202也應被回退和更新，即完成前端影子緩衝區102到前端工作緩衝區101的複製之後，前端上下文寄存器201和後端上下文寄存器202的內容應回退到與複製後前端工作緩衝區101的內容相對應的狀態，或者說，回退到系統的本次回退操作之前，與複製後前端工作緩衝區101的內容相對應的狀態，從而完成整個系統的回退操作，然後再令系統恢復操作。圖3描述了根據本發明的動態可回退碼流緩衝模塊方法的一個實施例的示意圖，其中，該方法包括：S301，通過前端工作緩衝模塊和前端影子緩衝模塊同時接收輸入碼流中的第一單位長度的輸入數據；S302，通過前端工作緩衝模塊輸出第一單位長度的第一緩衝數據給後端緩衝模塊，在輸出第一緩衝數據的同時從該前端工作緩衝模塊中刪除該第一緩衝數據並在該前端影子緩衝模塊中保留該第一緩衝數據；S303，通過後端緩衝模塊輸出第二單位長度的第二緩衝數據，當確定完成了所述第一緩衝數據的輸出後，後端緩衝模塊向影子緩衝控制模塊發出控制命令；S304，通過影子緩衝控制模塊響應於所述控制命令，刪除前端影子緩衝模塊中的所述第一緩衝數據；其中，在執行步驟S301-S304的過程中，如果回退操作控制器接收到回退指令，則由回退操作控制器控制執行以下步驟：S305，停止執行步驟S301-S304，並重置前端工作緩衝模塊和後端緩衝模塊；S306，將前端影子緩衝模塊中的數據完整地複製到前端工作緩衝模塊中，再恢復執行步驟S301-S304。在圖3中，主要圖示了該方法在未收到回退指令時，執行步驟S301-S304的正常緩衝操作流程，一旦收到回退指令，緩衝操作停止，並進入到S305-306的回退操作，直到回退操作完成後，又返回到正常緩衝操作的流程中。在一個優選實施例中，步驟S306還包括，在將前端影子緩衝模塊中的數據完整地複製到前端工作緩衝模塊中之後以及恢復執行步驟S301-S304之前，回退前端上下文寄存器和後端上下文寄存器。上述實施例是用於例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何本領域技術人員均可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明的保護範圍，應如本發明的權利要求書所列。