专利名称：色彩格式转换方法及使用该方法的远程控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种资料转换方法，且特别涉及一种将RGB转换成YCbCr的色彩格式转换方法及使用该方法的远程控制装置。
背景技术：
键盘/视频/鼠标(Keyboard/Video/Mouse，KVM)管理系统通过网络IP对计算机进行远程访问，也就是所谓通过IP进行KVM访问(KVM Accessover IP)，将远程计算机的画面通过网络传输到近端的计算机设备，以进行监控。而在画面的传输过程中，需对视频影像进行处理以使传输更为顺畅，三原色RGB转换为另一色彩格式YCbCr即为其中一种视频处理的方式。一般计算机系统采用的RGB转换YCbCr的转换公式如下所示Y＝(0.257*R)+(0.504*G)+(0.098*B)+16...(1)Cb＝-(0.148*R)-(0.291*G)+(0.439*B)+128...(2)Cr＝(0.439*R)-(0.368*G)-(0.071*B)+128...(3)在算式(1)～(3)中有乘法及加法的运算，传统上在制作电路时采用乘法器及加法器混合使用，如此一来，不仅浪费芯片面积，且运算时间也会太长。
发明内容
有鉴于此，本发明的一目的是提供一种色彩格式转换方法以及使用该方法的远程控制装置，用以将RGB的色彩格式转换成YCbCr的色彩格式，以快速完成运算。
本发明另一目的系提供一种色彩格式转换方法，用以大幅缩减使用此转换方法的芯片面积。
基于上述目的，本发明提供了一种色彩格式转换方法，用以将RGB影像格式转换为YCbCr影像格式，包括下列步骤分析一RGB影像格式，并产生一色彩转换表格，该色彩转换表格包括多个加法项；以及对该加法项进行加法程序，以取得该YCbCr影像格式的值，其中该加法程序至少包括下列步骤先自该色彩转换表格取得第一阶的多个加法项；将该加法项的每两加法项分成同一组；以一加法器对该每一组加法项进行相加，以取得下一阶的加法项，其中该加法器的位数与该每一组加法项中的两加法项中具有最多位数的一项相同；以及重复该加法程序的步骤，以取得最后的运算结果。
如上所述的色彩格式转换方法，其中，产生该色彩转换表格的步骤还包括下列步骤将一色彩转换公式的系数与像素值转换为二进制的正数；将所述系数与像素值相乘，可得到多个二进制的加法项，并且排除所有位字段皆为0的加法项；以及将剩余的多个加法项储存于一色彩转换表格中，所述多个加法项表示为第1阶的加法项。
如上所述的色彩格式转换方法，其中，所述每一组加法项中的两加法项具有最少的相差位数。
如上所述的色彩格式转换方法，其中，该多个加法项由分析RGB转换YCbCr的色彩转换公式而得。
如上所述的色彩格式转换方法，其中，该每一组加法项中的两加法项具有最少的相差位数。
如上所述的色彩格式转换方法，其中，利用先行进位算法执行该加法运算。
如上所述的色彩格式转换方法，其中，该运算的减法运算是采用2′s补码相加来达到。
本发明的色彩格式转换方法先将一色彩转换公式的系数与像素值转换为二进制的正数，此做法可简化运算过程。接着将系数与像素值相乘，以取得多个二进制的加法项，并且排除所有位字段皆为0的加法项。然后将剩余的加法项储存于一色彩转换表格中，其中上述多个加法项表示为第1阶的加法项。
接下来，将多个加法项的每两加法项分成同一组，其中两加法项具有最少的相差位数，然后利用一加法器，并且利用先行进位(Carry-Look-Ahead)算法对每一组加法项进行相加，以取得下一阶的加法项，其中加法器的位数与每一组加法项中的两加法项中最多位数的一项相符。另外，减法运算采用2′s补码相加来达到。最后，重复上述步骤以取得最后的运算结果。
本发明还提供一种远程控制装置，用以转换视频影像的格式，该远程控制装置至少包括一储存媒体，用以储存一色彩转换表格，该色彩转换表格包括分析一色彩转换公式所取得的多个加法项；一视频检测组件，用以接收并检测该视频影像；以及一视频转换组件，分别连接于该储存媒体及该视频检测组件，自该色彩转换表格取得第一阶的该加法项，并将该加法项的每两加法项分成同一组，利用一加法器对该每一组加法项进行相加，以取得下一阶的加法项，其中该加法器的位数与该每一组加法项中的两加法项中具有最多位数的一项相同，以及重复前述的加法运算以取得最后的运算结果。
如上所述的远程控制装置，其中，该加法项为二进制的加法项，其中排除所有位字段皆为0的加法项。
如上所述的远程控制装置，其中，所述每一组加法项中的两加法项具有最少的相差位数。
如上所述的远程控制装置，其中，所述色彩转换公式用以将RGB的色彩格式转换为YCbCr的色彩格式。
如上所述的远程控制装置，其中，利用先行进位算法执行所述加法运算。
如上所述的远程控制装置，其中，所述运算的减法运算是采用2′s补码相加来达到。
图1a、1b是显示本发明第一实施例的展开Y算式所得加法项的示意图。
图2是显示本发明第一实施例的简化展开Y算式所得的加法项的示意图。
图3a、3b是显示本发明第一实施例的简化展开Y算式所得的加法项的示意图。
图4是显示本发明第一实施例的对各加法项进行分组相加的示意图。
图5是显示本发明第一实施例的各加法项相加的阶示意图。图6是显示本发明第一实施例的各加法项相加的树状示意图。
图7a～9b是显示本发明第二实施例的对各加法项进行分组相加的示意图。
图10是显示本发明第一实施例的色彩格式转换方法的步骤流程图。
图11是显示本发明的远程控制装置架构示意图。
其中，附图标记说明如下110 远程控制装置111 视频源113 视频检测组件115 视频转换组件117 储存媒体BIT0..BIT19 第0位...第19位LAYER0..LAYER3 第0阶...第3阶R、G、B 像素值RESULT运算结果TERM运算项具体实施方式
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。本发明提供一种色彩格式转换方法及使用该方法的远程控制装置，用于各种影像格式的转换装置，特别适用于个人计算机、工业计算机及机房内服务器的键盘/视频/鼠标(KVM)管理系统所使用的远程控制装置，其中远程控制装置比如可为单芯片、具有嵌入式功能的芯片架构或是集成电路。
由于色彩格式转换算式中有许多的乘法及加法运算，若使用一般的方式做运算，不仅浪费实现该转换方法的芯片面积，且运算时间也会太长。为了减少芯片面积，以及能在预定的操作频率(比如在0.25um制程，83.3MHz的操作频率)下达到在一个循环周期(Cycle Period)内完成运算。值得注意的是，本发明也适用于更高的操作频率。
本发明对上述算式进行分析，归纳出下面的方法，不仅达到减少计算时间的需求，更对芯片面积做有效的缩减。前述RGB转换YCbCr的转换公式的算式中有小数运算的处理，由于系数是固定的，因此先将小数转换成二进制的数，以上述算式(1)的三个系数为例0.257＝0.010000011100＝＝＞0100000111000.504＝0.100000010000＝＝＞1000000100000.098＝0.000110010001＝＝＞000110010001
在做乘法运算时，先将系数的小数点向右移动12位，化成整数的乘法运算，然后于完成二进制乘法演算后，再将小数点向左移回12位，以取得正确的运算结果，其中上述乘法运算比如可为12位(系数)×8位(色彩输入值)的乘法。
在进行加法运算之前，先建立一色彩转换表格，包括展开用以转换色彩格式的一四则表达式而得的多个加法项，并且排除所有位字段皆为0的加法项。以(0.257*R)这个运算项为例，系数0.257转换成010000011100，乘数R转换成R7R6R5R4R3R2R1R0，其算式展开如图1a、1b所示，其余乘法运算则以此类推。其中有许多0的加法项(Additive Term)，在运算过程中省略，若使用传统的乘法器，必定会浪费运算的面积及时间，因此简化如图2所示。
在二进制的乘法运算过程中，将所有加法项相加得到运算结果，然而若使用一般的加法器，由于进位延迟的影响，将使得运算时间过长。因此，在本发明中采用没有进位延迟，速度较快的先行进位(Carry-Look-Ahead)算法。接着将算式(1)的运算项展开，删除为0的加法项，留下的是必须做加法的项，再将所有的加法项对准其相对应的位，如图3a、3b所示。
接下来，将各加法项进行分组，使得各分组之间使用最小位数的加法器进行加法运算，并以树状方式相加，减少加法的阶数。其中将所有的加法项分组以减少各组加法器使用的位数，即让要使相加的两加法项的相差的位数为最少。如图3a、3b所示，首先从位0开始搜寻，在位0时发现有一项要相加，将其定义为Term1。接着搜寻位1、位2，在位2发现有一项要相加，将其定义为Term2，Term1与Term2相差的位数最少，仅2个位，在做相加时，仅需10位的加法器，如图4所示。接着以此法方法继续往下搜寻，使两加法项以最小的加法器相加。
举例来说，Term1+Term2的运算，先将两项的位数对齐，空白的字段补0，由于Term2的位1及位2为″0″，不会有进位的考量，所以相加的和直接填上B1、B0的值，用此方式有效省下两个位的加法所占的空间，原本需要用10位+10位的加法器做相加，现在仅需要8位+8位的加法器，而使用先行进位(Carry-Look-Ahead)算法做相加用以避免进位延迟的发生，造成计算速度过慢。同样地，将Term3及Term4的位数对齐，空白的字段补0，使相加后的和在位3可以直接代入R0的值，因此用一个8位+8位的加法器即可进行相加。本发明针对每一个加法运算，设计一个不会浪费位数的加法器以减少芯片面积的浪费，在这里必须注意的是各项相加时，位数必须对齐。
图5是显示本发明第一实施例的各加法项相加的阶示意图。第0阶显示Term1至Term10分别相加后，产生Term11至Term15。第1阶显示Term11至Term15与整数16分别相加后，产生Term16至Term18。第2阶显示Term16和Term17相加后产生Term19，最后第3阶显示相加结果，即Term18与Term19相加。
图6是显示本发明第一实施例的各加法项相加的树状示意图，利用先行进位(Carry-Look-Ahead)算法，且经由第0阶(Layer0)～第3阶(Layer3)层层相加，即可很快取得Y的值。利用本发明方法在一个循环周期内将Y值算出，且所使用的芯片面积也较传统方法减少许多。另外，在计算Cb、Cr的过程中，会有相减的算式在里面，本发明系采用2′s补码相加来达到。在计算器的计算系统里，相减的动作如果用减法器来做，会相当浪费面积及计算时间，所以使用一些技巧以减少计算的时间及面积，Cb、Cr的转换公式如下Cb＝-(0.148*R)-(0.291*G)+(0.439*B)+128...(2)Cr＝(0.439*R)-(0.368*G)-(0.071*B)+128...(3)以算式(2)为例，具有两个负的运算项，-(0.148*R)与-(0.291*G)，可以把它看成-[(0.148*R)+(0.291*G)]，因此得到下列算式Cb＝[(0.439*B)+128]-[(0.148*R)+(0.291*G)]...(4)同样地，系数转换成二进制的数，如下所示0.148＝0.001001011110＝＝＞0010010111100.291＝0.010010100111＝＝＞0100101001110.439＝0.011100000110＝＝＞011100000110在计算的过程中，分别对前后两个中括号内的加法做运算。以(0.439*B)+128来说，如图7a、7b所示，计算过程与前述的Y值运算相同。要注意的是，其中图7a标记的数字1为算式(4)中的常数128的二进制表示，在执行Term6+Term8时，直接填入此处以减少额外的运算，最后得到的结果如Term9所示的值。
以(0.148*R)+(0.291*G)来说，如图8a、8b所示，同样进行与上述相同的运算操作，最后得到的结果如Term23所示。
参考图9a、9b，在取得两个中括号内的运算结果后，再将这两个值相减，先将Term23的值取2′s补码再和Term9的值相加，即Term9-Term23＝Term9+(-Term23)，在此仍需注意位数的对齐。取2′s补码的原理为，先将数值取反，即将位值由0变为1或由1变为0，最后再加上1。故第9a图所标记的数字1即为取补码时需加上的值。由于位对齐的关系，可将数字1填入Item9的位0的位置，减少取2′s补码时，加1所需的额外运算时间。另外，Cr的运算原理与上述Cb的运算原理相同，故在本文中不再做说明。当完成运算后，Y、Cb、Cr分别取得一组20位的值，并以二进制表示。然而，实际上在输出计算结果时，位19到位12属于整数，而位11到位0属于小数，分别将三个二进制数值的整数与小数部份转换回十进制即可取得所需的计算结果。
图10是显示本发明第一实施例的色彩格式转换方法的步骤流程图。如上文所述，通过分析色彩转换公式得到多个二进制的加法项，再将所有加法项储存至一色彩转换表格中。如图6所示，以本发明第一实施例中的Y算式为例，在完成分析色彩转换公式后，得到第0阶的加法项Term1～Term10(步骤S1)。接着将所有加法项分组，即Term1与Term2一组，Term3与Term4一组，以此类推，其中每组的两加法项具有最少的相差位数(步骤S2)。接着，以相应于各组加法项的具有最小位数的加法器，将两加法项相加以取得第1阶的Term11(步骤S3)。
如上文所述，将Term1与Term2的位数对齐，空白的字段补0，由于Term2的位1及位2为″0″，不会有进位的考量，故其相加的和可以直接填上B1、B0的值，用此方式省下两个位的加法所占的空间，原本需要用10位+10位的加法器做相加，现在仅需要8位+8位的加法器。另外，使用先行进位(Carry-Look-Ahead)算法做相加，其它加法项运算则以此类推，分别得到第1阶的Term12～Term15。
接下来，如步骤S2与步骤S3所述，将第1阶的加法项分组，并且以相应于各组加法项的具有最小位数的加法器，将两加法项相加以取得第2阶的Term16～Term18(步骤S4)。因为在本阶的加法项为奇数项，故将Y算式中的常数项Term16与Term15分成同一组。重复前述操作，将Term16与Term17相加得到第3阶的Term19，最后再将第2阶的Term18与第3阶的Term19相加即可得到Y的结果(步骤S5)。
图11是显示本发明的远程控制装置架构示意图。本发明的远程控制装置110包括视频检测组件113、视频转换组件115以及储存媒体117。储存媒体117用以储存一色彩转换表格，其中色彩转换表格包括分析色彩转换公式后所得的位于第0阶的多个加法项，如图6的第一实施例所示。
视频检测组件113检测一视频源111的影像信号，并且将影像信号传递至视频转换组件115。视频转换组件115接收到影像信号后，即进行色彩格式转换的操作。首先，将第0阶的加法项进行分组，然后分别对各组以最小位的加法器执行其中两加法项的相加，以取得下一阶的加法项。接着，重复前述操作取得最后的运算结果。
本发明的色彩格式的转换方法，将传统色彩格式转换方法中使用的乘法器换成加法器，并依系数执行最佳化处理，可减少芯片面积，并可达到要求的运算速度，使得图像或视频资料减少许多以利于网络传输。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求的界定为准。
权利要求
1.一种色彩格式转换方法，用以将RGB影像格式转换为YCbCr影像格式，包括下列步骤分析一RGB影像格式，并产生一色彩转换表格，该色彩转换表格包括多个加法项；以及对该加法项进行加法程序，以取得该YCbCr影像格式的值，其中该加法程序至少包括下列步骤自该色彩转换表格取得第一阶的多个加法项；将该加法项的每两加法项分成同一组；以一加法器对该每一组加法项进行相加，以取得下一阶的加法项，其中该加法器的位数与该每一组加法项中的两加法项中具有最多位数的一项相同；以及重复该加法程序的步骤，以取得最后的运算结果。
2.如权利要求1所述的色彩格式转换方法，其中，产生该色彩转换表格的步骤还包括下列步骤将一色彩转换公式的系数与像素值转换为二进制的正数；将所述系数与像素值相乘，可得到多个二进制的加法项，并且排除所有位字段皆为0的加法项；以及将剩余的多个加法项储存于一色彩转换表格中，所述多个加法项表示为第1阶的加法项。
3.如权利要求1所述的色彩格式转换方法，其中，所述每一组加法项中的两加法项具有最少的相差位数。
4.如权利要求1所述的色彩格式转换方法，其中，该多个加法项由分析RGB转换YCbCr的色彩转换公式而得。
5.如权利要求1所述的色彩格式转换方法，其中，该每一组加法项中的两加法项具有最少的相差位数。
6.如权利要求1所述的色彩格式转换方法，其中，利用先行进位算法执行该加法运算。
7.如权利要求1所述的色彩格式转换方法，其中，该运算的减法运算是采用2′s补码相加来达到。
8.一种远程控制装置，用以转换视频影像的格式，该远程控制装置至少包括一储存媒体，用以储存一色彩转换表格，该色彩转换表格包括分析一色彩转换公式所取得的多个加法项；一视频检测组件，用以接收并检测该视频影像；以及一视频转换组件，分别耦接于该储存媒体及该视频检测组件，自该色彩转换表格取得第一阶的该加法项，并将该加法项的每两加法项分成同一组，利用一加法器对该每一组加法项进行相加，以取得下一阶的加法项，其中该加法器的位数与该每一组加法项中的两加法项中具有最多位数的一项相同，以及重复前述的加法运算以取得最后的运算结果。
9.如权利要求8所述的远程控制装置，其中，该加法项为二进制的加法项，其中排除所有位字段皆为0的加法项。
10.如权利要求8所述的远程控制装置，其中，所述每一组加法项中的两加法项具有最少的相差位数。
11.如权利要求8所述的远程控制装置，其中，所述色彩转换公式用以将RGB的色彩格式转换为YCbCr的色彩格式。
12.如权利要求8所述的远程控制装置，其中，利用先行进位算法执行所述加法运算。
13.如权利要求8所述的远程控制装置，其中，所述运算的减法运算是采用2′s补码相加来达到。
全文摘要
一种色彩格式转换方法及使用该方法的远程控制装置，用以转换影像格式，该色彩格式转换方法包括分析一RGB影像格式，产生一包括多个加法项的色彩转换表格；对该加法项进行加法程序以取得该YCbCr影像格式值。该加法程序包括自一色彩转换表取得第一阶的多个加法项；将多个加法项的每两加法项分成同一组；然后利用一加法器对每一组加法项相加，以取得下一阶的加法项，其中加法器的位数与每一组加法项中的两加法项中最多位数的一项相符；最后，重复上述步骤以取得最后运算结果。该远程控制装置包括储存媒体，视频检测组件，以及视频转换组件。
文档编号H04N9/67GK1642292SQ200410001589
公开日2005年7月20日 申请日期2004年1月14日 优先权日2004年1月14日
发明者陈启民, 蔡志铭 申请人:威达电股份有限公司