Wandlerschaltung für eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung

Die Erfindung betrifft eine Wandlerschaltung für eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung und ein entsprechendes Wandlerverfahren . Die zur Bildverarbeitung und/oder zur Bilderzeugung eingesetzten anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen, englisch „application-specific integrated circuit", kurz „AS IC", auch Custom Chip, verwenden zur effizienten, internen Verarbeitung der Bilddaten gegebenenfalls Bilddatenformate, die nicht direkt von den ASIC-Funktionsblöcken zur Ein- und Ausgabe der Bilder verwendet werden können.

Eingelesene Bilder werden vor der internen Verarbeitung in das zur Ein- und Ausgabe geeignete, interne Format konvertiert und/oder auszugebende Bilder werden vor der Ausgabe vom ASIC zurück konvertiert.

Diese Konvertierungen erfordern den Einsatz von Ressourcen, etwa Rechenleistung und Speicherbandbreite der anwendungsspezifi- sehen integrierten Schaltung, die in dieser Zeit nicht für die eigentliche Aufgabe der Bildverarbeitung und/oder Bilderzeugung zur Verfügung stehen. Die mögliche Grafikleistung zur Bildverarbeitung und/oder zur Bilderzeugung des ASICs wird hierdurch unnötig reduziert.

Dies bedeutet, dass die auf dem ASIC ausgeführte Applikation unter Leistungseinschränkung arbeitet.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbesserung für eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung bereitzustellen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst .

Demgemäß ist eine Wandlerschaltung für eine anwendungsspezi- fische integrierte Schaltung vorgesehen, wobei die Wandlerschaltung aufweist: eine Eingabeeinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, in einem ersten Bilddatenformat vorhandene erste Bilddaten einzulesen; eine Verarbeitungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, die in dem ersten Bilddatenformat vor- handenen ersten Bilddaten in zweite Bilddaten mit einem zweiten Bilddatenformat zu konvertieren, und die dazu ausgebildet ist, die zweiten Bilddaten mit dem zweiten Bilddatenformat derart zu erzeugen, dass eine für die zweiten Bilddaten benötigte Datenverarbeitungsleistung der anwendungsspezifischen inte- grierten Schaltung im Vergleich zu einer für die ersten Bilddaten benötigen Datenverarbeitungsleistung reduziert wird; und eine Ausgabeeinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, die in das zweite Bilddatenformat konvertierten zweiten Bilddaten auszugeben .

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, ein Wandlerverfahren für eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung mit folgenden Verfahrensschritten bereitzustellen. In einem ersten Verfahrensschritt erfolgt ein Einlesen von in einem ersten Bilddatenformat vorhandenen ersten Bilddaten mit Hilfe von einer Eingabeeinrichtung. In einem zweiten Schritt erfolgt ein Konvertieren der in dem ersten Bilddatenformat vorhandenen ersten Bilddaten in zweite Bilddaten mit einem zweiten Bilddatenformat mit Hilfe von einer Verarbeitungseinrichtung, wobei die zweiten Bilddaten derart erzeugt werden, dass eine für die zweiten Bilddaten benötigte Datenverarbeitungsleistung der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung im Vergleich zu einer für die ersten Bilddaten benötigen Datenverarbeitungsleistung reduziert wird. In einem dritten Schritt erfolgt ein Ausgeben der in das zweite Bilddatenformat konvertierten zweiten Bilddaten . Es ist eine Idee der Erfindung, die interne Datenformat-Konvertierung nach dem Schritt des Bild-Einlesens und/oder vor der Bildausgabe vollumfänglich oder teilweise durch eine externe Zusat zbeschaltung zu übernehmen.

Diese Zusat zbeschaltung in Form der Wandlerschaltung kann als separate Funktionsgruppe umgesetzt werden oder mit in eine bereits im externen Bilddaten-Pfad vorhandene Funktionsgruppe integriert werden. Die hierdurch frei gewordenen internen Ressourcen (z. B. Rechenleistung und Speicherbandbreite) verbessern die Grafikleistung zur Bildverarbeitung und/oder Bilderzeugung des ASICs und können der auf dem ASIC ausgeführten Applikation zugeführt werden. Dies erhöht die Freiheitsgrade der Applikation und/oder reduziert den Aufwand zur Optimierung. In Extremfall kann ein durch steigende Leistungsanforderungen bedingter Wechsel auf ein leistungsfähigeres ASIC entfallen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Datenverarbeitungsleistung eine Rechenleistung oder eine Speicherbandbreite ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das zweite Bilddatenformat der zweiten Bilddaten eine von dem ersten Bilddatenformat der ersten Bilddaten abweichende geometrische Anordnung und/oder abweichende Reihenfolge von Bildpunkten aufweist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das zweite Bilddatenformat der zweiten Bilddaten abweichend von dem ersten Bilddatenformat der ersten Bilddaten eine lineare oder nichtlineare Reihenfolge von Bildpunkten aufweist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass bei dem zweiten Bilddatenformat der zweiten Bilddaten abweichend von dem ersten Bilddatenformat der ersten Bilddaten ein Burst-Speicherzugriff auf benachbarte Bildpunkte ausführbar ist . In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das zweite Bilddatenformat der zweiten Bilddaten ein von dem ersten Bilddatenformat der ersten Bilddaten abweichendes Farbmodell aufweist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Farbmodell des zweiten Bilddatenformats der zweiten Bilddaten von dem Farbmodell des ersten Bilddatenformats der ersten Bilddaten abweichende Farbwerte und/oder abweichende Farbformate aufweist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Eingabeeinrichtung der Wandlerschaltung mit einer Bildquelle gekoppelt ist und dass die Ausgabeeinrichtung mit der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung gekoppelt ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Eingabeeinrichtung der Wandlerschaltung mit der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung und die Ausgabeeinrichtung mit einer Bildsenke gekoppelt ist.

Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich beliebig miteinander kombinieren.

Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implemen- tierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschau- liehen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Konzepten der Erfindung.

Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maß ^¬ stabsgetreu zueinander gezeigt.

Es zeigen:

Fig. 1 - 2 je eine schematische Darstellung einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung zur Erläuterung der Erfindung; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Wandlerschaltung für eine anwendungsspezifische inte ^¬ grierte Schaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Wandlerverfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 5 - 7 je eine schematische Darstellung einer Wandlerschaltung für eine anwendungsspezifische inte ^¬ grierte Schaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

In den Figuren der Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen entsprechende oder funktionsgleiche Elemente, Bauteile, Kom ^¬ ponenten oder Verfahrensschritte, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.

Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung zur Erläuterung der Erfindung . Eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung 100 ist mit einer Bildquelle 20 gekoppelt und empfängt Bilddaten in einem ersten Bilddatenformat. Die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 100 kann auch unter der Verwendung eines digitalen Signalprozessors realisiert werden. Ferner kann die anwendungsspezifische inte ^¬ grierte Schaltung 100 auch in der Form eines „Field Programmable Gate Array" (FPGA) realisiert werden, d. h. eines integrierten Schaltkreises (IC) der Digitaltechnik, in den eine logische

Schaltung programmiert werden kann. Die englische Bezeichnung kann übersetzt werden als: im (Anwendungs- ) Feld programmierbare (Logik-) Gatter-Anordnung. Die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 100 umfasst eine Speichereinrichtung 100-1 und einen ersten Funktionsblock Fll zum Einlesen der Bilddaten, einen zweiten Funktionsblock F12 zum Konvertieren der Bilddaten und einen dritten Funktionsblock F13 zur weiteren Verarbeitung der Bilddaten.

Beispielsweise kann der zweite Funktionsblock F12 bezüglich des Konvertierens der Bilddaten auch extern von der Zusatzschaltung bzw. von der Wandlerschaltung ausgeführt werden, wie nachfolgend in der Figur 3 dargestellt.

Dabei kann der erste Funktionsblock Fll und/oder der zweite Funktionsblock F12 und/oder der dritte Funktionsblock F13 als eine funktionelle Hardwareeinheit ausgebildet sein oder als Subroutine einer Softwaresteuerung ausgebildet sein.

Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung zur Erläuterung der Erfindung . Eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung 100 ist mit einer Bildsenke 30 gekoppelt und sendet an die Bildsenke 30, beispielsweise einen Projektor oder ein Display, Bilddaten. Die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 100 umfasst eine Speichereinrichtung 100-1 und einen ersten Funktionsblock Fll zum Verarbeiten der Bilddaten, einen zweiten Funktionsblock F12 zum Konvertieren der Bilddaten und einen dritten Funktionsblock F13 zur Ausgabe der Bilddaten.

Beispielsweise kann der zweite Funktionsblock F12 bezüglich des Konvertierens der Bilddaten auch extern von der Zusatzschaltung bzw. von der Wandlerschaltung 10 ausgeführt werden, wie nachfolgend in der Figur 5 dargestellt.

Die Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Wand ^¬ lerschaltung für eine anwendungsspezifische integrierte

Schaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung 100 ist mit einer Bildquelle 20 über eine Wandlerschaltung 10 gekoppelt und empfängt Bilddaten.

Die Wandlerschaltung kann eine Eingabeeinrichtung 10-1, eine Verarbeitungseinrichtung 10-2 und eine Ausgabeeinrichtung 10-3 aufweisen . Die Eingabeeinrichtung 10-1 kann dazu ausgebildet sein, in einem ersten Bilddatenformat vorhandene erste Bilddaten 5 einzulesen.

Die Verarbeitungseinrichtung 10-2 kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, die in dem ersten Bilddatenformat vorhandenen ersten Bilddaten 5 in zweite Bilddaten 6 mit einem zweiten Bilddatenformat zu konvertieren.

Ferner kann die Verarbeitungseinrichtung 10-2 dazu ausgebildet sein, die zweiten Bilddaten 6 mit dem zweiten Bilddatenformat derart zu erzeugen, dass eine für die zweiten Bilddaten 6 benötigte Datenverarbeitungsleistung der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung 100 im Vergleich zu einer für die ersten Bilddaten 5 benötigen Datenverarbeitungsleistung reduziert wird.

Die Ausgabeeinrichtung 10-3 kann dazu ausgebildet sein, die in das zweite Bilddatenformat konvertierten zweiten Bilddaten auszugeben .

Beispielsweise ist die Ausgabeeinrichtung 10-3 hierzu mit der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung 100 gekoppelt.

Die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 100 umfasst ferner einen ersten Funktionsblock Fll zum Einlesen der Bilddaten der Wandlerschaltung und ein zweiter Funktionsblock F12 zur weiteren Verarbeitung der Bilddaten ist in die Wandlerschaltung 10 ausgelagert.

Wie in der Figur 3 dargestellt, umfasst die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 100 ferner noch den dritten Funktionsblock F13 zur Ausgabe der Bilddaten.

Die Konvertierung kann sich auf die geometrische Anordnung der Bildpunkte (Pixel) im Speicher und die Reihenfolge der Bildpunkte während des Einlesens des Bildes bzw. bei der Bildausgabe beziehen .

Eine unterschiedliche geometrische Anordnung bzw. Reihenfolge der Bildpunkte kann sinnvoll sein, um die Eigenschaften des verwendeten Speichers (z. B. Burst-Orientierung) möglichst effizient bei der internen Bildverarbeitung und/oder Bilder- zeugung zu nutzen.

Bei Operationen der internen Bildverarbeitung und/oder der Bilderzeugung (z. B. Rotation oder Spiegelung) kann eine nichtlineare Anordnung/Reihenfolge (z. B. in Form von

Bild-Kacheln) effizienter sein als die lineare Anordnung/Rei ^¬ henfolge des Einlesens des Bildes bzw. bei der Bildausgabe. Die Effizienzsteigerung kann darin begründet sein, dass bei der internen Bildverarbeitung und/oder der Bilderzeugung in beide Ausdehnungsrichtungen benachbarte Bildpunkte (horizontal und vertikal) der Bilddaten für eine Operation benötigt werden.

Können diese in einem logischen Speicherzugriff (z. B. einem Burst) übertragen werden, so reduzieren sich die Wartezeit und die Menge an unnötig übertragenen Bildpunkten im Grafiksystem. Die Konvertierung kann sich auf den Farbwert und/oder das

Farbformat der Bildpunkte (Pixel) während des Einlesens des Bildes bzw. bei der Bildausgabe beziehen.

Eine Konvertierung in Bezug auf den Farbwert und/oder das Farbformat kann die Grafikleistung zur Bildverarbeitung und/oder Bilderzeugung des ASICs erhöhen, wenn die internen Funktionseinheiten des ASIC die Werte und/oder Formate nicht ohne zusätzliche Prozessschritte erzeugen bzw. abbilden können. Die Konvertierung kann sich auf beide vorangehenden Punkte beziehen .

Die Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Fluss ^¬ diagramms eines Wandlerverfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Ein Wandlerverfahren für eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung 100 umfasst folgende Verfahrensschritte: In einem ersten Verfahrensschritt des Verfahrens erfolgt ein Einlesen Sl von in einem ersten Bilddatenformat vorhandenen ersten Bilddaten 5 mit Hilfe von einer Eingabeeinrichtung 10-1.

In einem zweiten Schritt des Verfahrens erfolgt ein Konvertieren S2 der in dem ersten Bilddatenformat vorhandenen ersten Bilddaten 5 in zweite Bilddaten 6 mit einem zweiten Bilddatenformat mit Hilfe von einer Verarbeitungseinrichtung 10-2, wobei die zweiten Bilddaten 6 derart erzeugt werden, dass eine für die zweiten Bilddaten 6 benötigte Datenverarbeitungsleistung der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung 100 im Vergleich zu einer für die ersten Bilddaten 5 benötigen Datenverarbei- tungsleistung der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung 100 reduziert wird.

In einem dritten Schritt des Verfahrens erfolgt ein Ausgeben S3 der in das zweite Bilddatenformat konvertierten zweiten Bild- daten 6.

Die Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Wand ^¬ lerschaltung für eine anwendungsspezifische integrierte

Schaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung 100 ist mit einer Bildsenke 30 über eine Wandlerschaltung 10 gekoppelt und empfängt Bilddaten. Die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 100 umfasst ferner einen ersten Funktionsblock Fll zur vorangehenden Verarbeitung der Bilddaten und ein zweiter Funktionsblock F12 zur Ausgabe der Bilddaten ist in die Wandlerschaltung 10 ausgelagert und wird extern ausgeführt .

Dabei kann auch ein Auslagern eines Funktionsblockes der an ^¬ wendungsspezifischen integrierten Schaltung 100 in die Wandlerschaltung nur teilweise vorgenommen werden, so dass ein Teil des Funktionsblocks in der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung 100 verbleibt.

Ferner können auch andere Funktionsblöcke der anwendungsspe ^¬ zifischen integrierten Schaltung 100 in die Wandlerschaltung 10 ausgelagert werden oder eine beliebige Mehrzahl von Funkti- onsblöcken kann in die Wandlerschaltung 10 ausgelagert werden. Wie in der Figur 5 dargestellt, umfasst die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 100 ferner noch den dritten Funktionsblock F13 zur Ausgabe der Bilddaten. Die weiteren Bezugszeichen der Figur 5 sind bereits in der zu der Figur 3 zugehörigen Figurenbeschreibung erläutert worden und werden daher nicht weiter erläutert.

Die Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Wand- lerschaltung für eine anwendungsspezifische integrierte

Schaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 100 umfasst eine Mehrzahl von Funktionsblöcken und ist mit einer Bildsenke 30 gekoppelt.

In ersten Funktionsblöcken F21, F22, F23 erfolgt ein Blending, wie etwa eine Belichtungsvermischung in zweiten Funktionsblöcken F31, F32, F33 ist eine Datenformat-Konvertierung vorgesehen, in einem weiteren dritten Funktionsblock F40 ist ein weiteres Blending vorgesehen.

In einem vierten Funktionsblock F50 erfolgt wiederum eine Datenkonvertierung und in einem fünften Funktionsblock F60 erfolgt eine Ausgabe der Bilddaten.

Beispielsweise kann vollumfänglich oder teilweise eine Ver ^¬ lagerung der Datenformat-Konvertierung in eine externe Zu- sat zbeschaltung vorgenommen werden.

Die Datenformat-Konvertierung ist in den meisten Fällen nicht atomar, d. h. der Vorgang kann meist in mehrere Teilschritte gegliedert werden. Die Teilschritte der Datenformat-Konvertierung können intern vom ASIC ausgeführt werden, oder in eine externe Zusat zbeschaltung verlagert werden. Die Datenformat-Konvertierung kann somit ganz oder teilweise in eine externe Zusat zbeschaltung, d. h. die Wandlerschaltung 10 verlagert werden. Die Aufteilung der Teilschritte wird von der jeweils spezifischen Aufwands- und Nut zenabschat zung und den Eigenschaften bzw. Randbedingungen des ASICs beeinflusst.

Teilschritte der Datenformat Konvertierung können auch von anderen Funktionsblöcken im ASIC übernommen werden. So können z. B. die Funktionsblöcke zum Einlesen des Bildes und oder zur Bildausgabe einzelne Schritte der Datenformat Konvertierung übernehmen .

Zur Aufteilung der Teilschritte beim Einlesen des Bildes wird folgendes Beispiel beispielhaft erläutert:

Das einzulesende Bild soll gedreht werden, etwa eine Rotation um 90°, verwendet werden. Die externe Zusat zbeschaltung unterteilt das Bild in Blöcke oder Bild-Kacheln und rotiert diese Bildteile in der gewünschten Form. Der Datenstrom aus Bildteilen wird vom Funktionsblock zum Einlesen des Bildes im ASIC in den Speicher abgelegt .

Ein weiterer Funktionsblock zur Grafikverarbeitung im ASIC verwendet die Bildteile bei der Weiterverarbeitung in der korrekten Reihenfolge.

Nachfolgend ein weiteres Beispiel zur Aufteilung der Teil ^¬ schritte bei der Bildausgabe:

Das auszugebende Bild wurde von einer Funktionseinheit zur Grafikerzeugung in zwei separaten Speicherabschnitten und in Form von Bild-Kacheln abgelegt. Der Funktionsblock zur Bildausgabe im ASIC liest alternierend aus beiden Speicherabschnitten, in Form eines „interleaved mode" und gibt diese Bildpunkte als Datenstrom an die externe Zusatz- beschaltung, auf Deutsch „Verschränkungs- oder Versatzmodus" (von englisch to interleave , verschachteln ' , , überlappen ' ) ist eine Optimierungstechnik bei der Datenübertragung oder

-speieherung .

Die externe Zusat zbeschaltung führt die geometrische Neuordnung der Bildpunkte aus und liefert das Bild im korrekten Datenformat an die Bildsenke (z. B. ein Display) . Vorliegend ist eine Unabhängigkeit der externen Bildkonver ^¬ tierungen beim Bild einlesen und bei der Bildausgabe gegeben.

Beide Möglichkeiten zur externen Bildkonvertierung (beim Bild einlesen und bei der Bildausgabe) können unabhängig voneinander eingesetzt werden.

Die Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Wand ^¬ lerschaltung für eine anwendungsspezifische integrierte

Schaltung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Die anwendungsspezifische integrierte Schaltung 100 umfasst eine Mehrzahl von Funktionsblöcken und ist mit einer Bildsenke 30 gekoppelt . In ersten Funktionsblöcken Fl 11 , F112, F113 erfolgt ein Blending, wie etwa eine Belichtungsvermischung in einem zweiten Funktionsblock F120 ist weiteres Blending vorgesehen, in einem weiteren dritten Funktionsblock F130 ist die Ausgabe der Bilddaten vorgesehen.

In einem vierten Funktionsblock F140 erfolgt eine Datenkonvertierung .

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausfüh- rungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise mo ^¬ difizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in man- nigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.