Line Buffer

Сохраните видео линии и возвратите пиксели окружения

Библиотека:
Vision HDL Toolbox / Утилиты

Описание

Блок Line Buffer выбирает пиксели окружения из потоковой передачи данных изображения. Это обрабатывает сигналы управления видео и дополнение ребра, и является конвейерным для высокоскоростного видеодизайна. Блок выводит один столбец окружения за один раз. Чтобы составить окружение для последующей обработки, используйте сигнал shiftEnable сохранить выходные столбцы, включая дополнение, в сдвиговом регистре. Этот блок позволяет вам совместно использовать буферные ресурсы линии, когда ваш проект выполняет несколько операций на том же окружении.

Следующая форма волны показывает блок Line Buffer, возвращающий пиксельные столбцы 5 на 1, которые составляют окружение 5 на 5. Показанный период времени вначале (верхний левый угол) входного кадра. Выход запускается после того, как блок сохранил два (floor(M/2)) линии и получают запуск третьей линии. Сигнал shiftEnable утверждается два цикла ранее, чем выход ctrl.valid сигнал, который указывает что первые два (floor(M/2)) столбцы исключительно дополняют пиксели. Точно так же shiftEnable остается высоким для двух дополнительных циклов в конце линии.

Порты

Этот блок использует пиксельный интерфейс потоковой передачи с шиной для сигналов управления кадром. Этот интерфейс позволяет блоку действовать независимо от размера изображения и формата. Порты pixel на этом блоке поддерживают одну пиксельную потоковую передачу или мультипиксельную потоковую передачу. Одна пиксельная потоковая передача принимает и возвращает одно пиксельное значение каждый такт. Мультипиксельная потоковая передача принимает и возвращает вектор пикселей M на такт, чтобы поддержать высокую частоту кадров или форматы с высоким разрешением. Значение M соответствует параметру Number of pixels блока Frame To Pixels. Наряду с пикселем, блок принимает и возвращает pixelcontrol соедините шиной, который содержит пять управляющих сигналов. Управляющие сигналы указывают на валидность каждого пикселя и их местоположения в системе координат. Для мультипиксельной потоковой передачи один набор управляющих сигналов применяется ко всем пикселям в векторе. Чтобы преобразовать систему координат (пиксельная матрица) в последовательный пиксельный поток и управляющие сигналы, используйте блок Frame To Pixels. Для полного описания интерфейса смотрите Пиксельный Интерфейс Потоковой передачи.

Входной параметр

развернуть все

`pixel` — Поток входного пикселя
скаляр | вектор

Этот блок поддерживает одну пиксельную потоковую передачу или мультипиксельную потоковую передачу. Для одной пиксельной потоковой передачи задайте один входной пиксель как скалярное значение интенсивности. Для мультипиксельной потоковой передачи задайте вектор из четырех или восьми значений интенсивности пикселей. Для получения дополнительной информации того, как настроить вашу модель для мультипиксельной потоковой передачи, смотрите Мультипиксельные Видеопотоки Фильтра.

Этот блок не поддерживает многокомпонентную потоковую передачу. Чтобы обработать многокомпонентные потоки, реплицируйте блок для каждого компонента. pixelcontrol шина для всех компонентов идентична, таким образом, можно соединить одну шину с несколькими реплицированными блоками.

double и single типы данных поддерживаются для симуляции, но не для генерации HDL-кода.

`ctrl` — Управляющие сигналы сопоставлены с пиксельным потоком
`pixelcontrol` шина

pixelcontrol шина содержит пять сигналов. Сигналы описывают валидность пикселя и его местоположения в системе координат. Для получения дополнительной информации смотрите Пиксельную Шину управления.

Для мультипиксельной потоковой передачи каждый вектор из пиксельных значений имеет один набор управляющих сигналов. Поскольку вектор имеет только один valid сигнал, пиксели в векторе должны быть или всеми допустимыми или всеми недопустимыми. hStart и vStart сигналы применяются к пикселю с самым низким индексом в векторе. hEnd и vEnd сигналы применяются к пикселю с самым высоким индексом в векторе.

Типы данных: bus

Вывод

развернуть все

`pixel` — Столбец окружения
вектор-столбец | матрица

Столбец пиксельных значений окружения, возвращенных как 1 H вектором, где H является вертикальной размерностью окружения. При использовании мультипиксельной потоковой передачи блок возвращает M-by-H матрица, где M является количеством пикселей во входном векторе. Тип данных выходного пикселя совпадает с типом данных входных пикселей.

Чтобы составить окружение для последующей обработки, используйте сигнал shiftEnable сохранить выходные столбцы для каждой области ядра, включая дополнение, в сдвиговом регистре. Для мультипиксельной потоковой передачи используйте сдвиговые регистры, чтобы создать области M, каждый W-by-H пиксели, где W является горизонтальной размерностью ядра. Затем выполните времена операции M ядра параллельно.

Примечание

Генерация HDL-кода поддерживается для маленьких матриц, но операции над матрицей могут повлиять на аппаратную эффективность и использование ресурсов. Поэтому минимизируйте, насколько ваш проект управляет на W-by-H окружением непосредственно. Вы можете:

Разделите фильтр на вертикальные и горизонтальные компоненты.
Конкатенация пикселей окружения в (W *H)-by-1 вектор.
Используйте подсистему For Each, чтобы сохранить и работать с каждой пиксельной строкой.

Эти предложения проекта обеспечивают возможности добавить конвейеризацию вокруг каждого сумматора или множителя, чтобы увеличить синтезируемую тактовую частоту и соответствовать проекту к блокам DSP на FPGA.

`ctrl` — Сопровождение управляющих сигналов вывело столбец
`pixelcontrol` шина

Управляющие сигналы, сопровождающие выходной столбец, возвращенный как pixelcontrol соедините шиной содержащий пять сигналов. Сигналы описывают валидность центрального пикселя столбца и местоположения того пикселя в системе координат. Смотрите Пиксельную Шину управления.

Столбцы, которые содержат только дополняющие пиксели, не утверждают ctrl.valid. Сигнал shiftEnable утверждается и для дополнения и для активных столбцов.

Примечание

Для большей части системы координат блок возвращает сигналы элемента управления вводом, которые прибыли с нижним пикселем столбца. Однако для итогового floor(H/2) линии каждой системы координат, нижний пиксель столбца является дополнительным пикселем, таким образом, блок генерирует сигналы элемента управления выводом. Блок генерирует непрерывно утверждаемый ctrl.valid сигнал для допустимых пикселей в каждой линии.

Для мультипиксельной потоковой передачи существует один набор управляющих сигналов для каждого вектора из пиксельных значений. С тех пор существует только один valid сигнал для вектора, пиксели в векторе - или все допустимые или все недопустимые. hStart и vStart сигналы применяются к пикселю с самым низким индексом в векторе. hEnd и vEnd сигналы применяются к пикселю с самым высоким индексом в векторе.

Типы данных: bus

`shiftEnable` — Допустимый сигнал для столбца окружения
скаляр

Допустимый сигнал для столбцов окружения, возвращенных как Boolean скаляр. Используйте этот сигнал управлять сдвиговым регистром, который составляет окружение из выходных столбцов. Этим сигналом является true (1) для любого столбца окружения, указывая, что столбец содержит допустимые пиксели изображения или что столбец был добавлен для дополнения ребра.

Типы данных: Boolean

Параметры

развернуть все

`Neighborhood size` — Размер выходного окружения
[3 3] (значение по умолчанию) | вектор-строка с 2 элементами из целочисленных размерностей

Размер выходного окружения, которое будет сформировано в виде вектора-строки с 2 элементами из целочисленных размерностей [H W], где H является измерением по вертикали и W, является измерением по горизонтали. Блок возвращает вектор-столбец элементов H. Размерность W используется, чтобы определить дополнение.

`Padding method` — Метод для дополнения контура входного изображения
`Symmetric` (значение по умолчанию) | `Constant` | `Replicate` | `Reflection` | `None`

Выберите один из этих методов для дополнения контура входного изображения. Для получения дополнительной информации об этих методах, смотрите, что Ребро Дополняет.

Constant — Интерпретируйте пиксели вне фрейма изображения как наличие постоянного значения.
Replicate — Повторите значение пикселей в ребре изображения.
Symmetric — Установите значение дополнительных пикселей, чтобы зеркально отразить ребро изображения.
Reflection — Установите значение дополнительных пикселей, чтобы отразиться вокруг пикселя в ребре изображения.
None — Исключите дополнительную логику. Блок не устанавливает пиксели вне фрейма изображения ни к какому конкретному значению. Эта опция уменьшает аппаратные ресурсы, используемые блоком и очищением, требуемым между системами координат, но влияет на точность выходных пикселей в ребрах системы координат. Чтобы обеспечить пиксельную потоковую синхронизацию, выходная система координат одного размера с входным кадром. Однако избегать использования пикселей, вычисленных от неопределенных дополнительных значений, маски от KernelSize/2 пиксели вокруг ребра системы координат для нисходящих операций. Для получения дополнительной информации смотрите Пропускную способность Увеличения с Дополнением Ни одного.

`Padding value` — Значение раньше заполняло контур входного изображения
0 (значение по умолчанию) | целое число

Задайте целое число, чтобы заполнить контур входного изображения. Блок бросает это значение к совпадающему типу данных как входной пиксель.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите параметр Padding method на Constant.

`Line buffer size` — Размер буфера памяти линии
2048 (значение по умолчанию) | положительное целое число

Размер буфера памяти линии в виде положительного целого числа. Выберите степень двойки, которая вмещает количество активных пикселей в горизонтальной линии. Если вы задаете значение, которое не является степенью двойки, буфер использует следующую самую большую степень двойки.

Если вы задаете значение, которое не является степенью двойки, блок использует следующую самую большую степень двойки.

Примеры модели

Создайте фильтр Используя буфер линии

Используйте блок Line Buffer, чтобы извлечь окружения из изображения для последующей обработки. Модель создает отделимый Гауссов фильтр.

Отфильтруйте мультипиксельные видеопотоки

Спроектируйте фильтры, которые работают с мультипиксельным входным видеопотоком. Используйте мультипиксельную потоковую передачу, чтобы обработать видео или высокой частоты кадров с высоким разрешением с той же синтезируемой тактовой частотой как интерфейс потоковой передачи одно пикселя. Мультипиксель, передающий потоком также, улучшает скорость симуляции и пропускную способность, потому что меньше итераций требуется, чтобы обрабатывать каждый кадр при поддержании аппаратных преимуществ интерфейса потоковой передачи.

Увеличьте пропускную способность с дополнением ни одного

Уменьшайте задержку и сохраните аппаратные ресурсы, не добавив дополнение пикселей в ребре каждой системы координат.

Советы

Когда вы используете этот блок в Enabled Subsystem (Simulink), разрешать шаблон сигнала должен обеспечить синхронизацию пиксельного потока, включая минимальные интервалы гашения. Если разрешать шаблон повреждает синхронизацию пиксельного потока, вы можете видеть частичные выходные системы координат, поврежденные пиксельные потоковые управляющие сигналы или несоответствия между Simulink^® и результаты симуляции HDL. Вы, возможно, должны расширить интервалы гашения, чтобы вместить для циклов, когда разрешение является низким. Для получения дополнительной информации смотрите, Конфигурируют Интервалы гашения.

Алгоритмы

развернуть все

Блок хранит H – 1 линия допустимых пикселей, как задано размером окружения. Это добавляет дополнительные биты в ребре системы координат. Блок возвращает первый выходной столбец, если это может сформировать полный столбец окружения, который происходит в начале входной линии floor(H/2).

Производительность

Эти данные ресурсов и данные о производительности являются синтезом, следует из сгенерированного HDL, предназначенного к Xilinx^® Zynq^®- 7 000 ZC706 FPGA. Результаты синтеза были сгенерированы с помощью Xilinx Vivado^® 2017.4. Блок Line Buffer сконфигурирован с симметричным дополнением и buffer size линии 2048. Таблица показывает оба четных и нечетных размера окружения.

	Ядро 5 на 5	6 6 Ядро
Тактовая частота	300 МГц, 0,5 слабых	300 МГц, 0,31 слабых
LUT	647	790
Регистры среза	1452	1844
БАЗИСНЫЙ БИБЛИОТЕЧНЫЙ МЕТОД ДОСТУПА	4	5

Задержка

Примечание

Когда вы будете использовать дополнение ребра, используйте горизонтальный интервал гашения, больше, чем дважды ширина ядра. Этот интервал позволяет блоку закончить обрабатывать одну линию, прежде чем это начнет обрабатывать следующее, включая добавление дополнительных пикселей до и после активных пикселей в линии. Стандартные форматы потокового видео используют горизонтальный интервал гашения приблизительно 25% ширины системы координат. Этот интервал намного больше, чем фильтры применились к каждой системе координат. Когда вы отключаете дополнение ребра, горизонтальный интервал гашения должен быть по крайней мере 12 циклами и независим от размера ядра. Если вы используете пользовательский формат видео, установите горизонтальный интервал гашения при помощи параметров блоков Frame To Pixels. Горизонтальный интервал гашения равен Total pixels per line – Active pixels per line или, эквивалентно, Front porch + Back porch. Для получения дополнительной информации смотрите, Конфигурируют Интервалы гашения.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью Simulink® Coder™.

Этот блок поддерживает генерацию кода C/C++ для акселератора Simulink и быстрых режимов Accelerator и для генерации компонента DPI.

Генерация HDL-кода
Сгенерируйте Verilog и код VHDL для FPGA и проекты ASIC с помощью HDL Coder™.

HDL Coder™ обеспечивает дополнительные параметры конфигурации, которые влияют на реализацию HDL и синтезируемую логику.

Архитектура HDL

Этот блок имеет одну, архитектуру HDL по умолчанию.

Свойства блока HDL

ConstrainedOutputPipeline	Количество регистров, чтобы поместить при выходных параметрах путем перемещения существующих задержек в рамках проекта. Распределенная конвейеризация не перераспределяет эти регистры. `Значением по умолчанию является 0`. Для получения дополнительной информации смотрите ConstrainedOutputPipeline (HDL Coder).
InputPipeline	Количество входных настроек канала связи, чтобы вставить в сгенерированный код. Распределенная конвейеризация и ограниченная выходная конвейеризация могут переместить эти регистры. `Значением по умолчанию является 0`. Для получения дополнительной информации смотрите InputPipeline (HDL Coder).
OutputPipeline	Количество выходных настроек канала связи, чтобы вставить в сгенерированный код. Распределенная конвейеризация и ограниченная выходная конвейеризация могут переместить эти регистры. `Значением по умолчанию является 0`. Для получения дополнительной информации смотрите OutputPipeline (HDL Coder).

Документация

Line Buffer

Описание