Integrated JPEG CODEC

Integrated JPEG CODEC Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 ............................................1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 The ZR36060 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 The ZR36060 and the JPEG Standard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 JPEG baseline overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 JPEG markers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 Motion JPEG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 ZR36060 Functional States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 State Transitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 The SLEEP State . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 Loading Parameters and Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 Data Flow Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22 Data Flow in Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Data Flow in Decompression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Compression and Decompression Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23 Compression Pass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23 Data Corruption during Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Notational Conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Pin Description. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Video Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Video Syncs - Master and Slave Modes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Master mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 Slave mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 Statistical Compression Pass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 Auto Two-Pass Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 Tables-Only Compression Pass. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 Decompression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25 Data Corruption during Decompression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Data Formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Video stream sampling and cropping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 The PVALID control signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 Power Management and Power-up . . . . . . . . . . . . . .27 Register and Memory Description . . . . . . . . . . . . . .28 General Control Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28 ID and Testing Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30 Video Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31 JPEG Marker Segments. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33 Video Scaling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Horizontal down-scaling in compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 Vertical down-scaling in compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 Horizontal up-scaling in decompression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 Vertical up-scaling in decompression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 Active Area Size Restrictions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Spatial Mix of Video Streams. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Host Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Interrupt Request and Associated Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Code Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Master Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Slave Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Host abort of a code read or write cycle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18 Data alignment in Code Slave mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18 Transition between fields in compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19 Transition between fields in decompression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20 Electrical Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35 Absolute Maximum Ratings. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35 Operating Range . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35 DC Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35 AC Timing Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36 Mechanical Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40 i ii ZR36060 PRELMINARY INTEGRATED JPEG CODEC FEATURES s Single-chip JPEG processor which integrates all the modules needed for JPEG encoding and decoding: - Raster-to-block and block-to-raster converter - Strip buffer - JPEG codec s Motion video compression and expansion capability: - Up to 25 frames/sec, square pixel and CCIR PAL - Up to 30 frames/sec, square pixel and CCIR NTSC s Three modes of Bit Rate Control (BRC): - Auto Two Pass: for still image compression, produces tightly controlled compressed data file size - Single pass: for motion video compression, keeps the file size approximately fixed - No BRC: uses fixed quantization tables s Glueless interface to common video decoders (e.g., Philips, Brooktree, Samsung, ITT, Harris) s Glueless interface to the ZR36057, I32 and other common multimedia controllers. s Supports 8 and 16-bit YUV video interfaces s Supports master and slave modes of video synchronization s Interfaces to a variety of host controllers, ranging from the dedicated high-performance ZR36057 PCI controller to generic low-cost microcontrollers s Flexible compressed data interface: - 8-bit master mode, supporting transfer of up to 30 Mbytes/ sec - 16-bit slave mode, supporting transfer of up to 16.7 Mbytes/sec - 8-bit slave mode, supporting transfer of up to 8.3 Mbytes/ sec s On-chip video processing, including: - Mixing of two video sources - Horizontal (1:2 and 1:4) and vertical (1:2) up and down scaling - Cropping in compression and programmable background color in decompression s 3.3V power supply with 5V-tolerant I/O s Low power consumption: - 850 mW at 30 MHz operating frequency - Power down mode for power saving s 100-pin PQFP package APPLICATIONS s Desktop video editing subsystems s PCMCIA video capture cards s Digital still cameras s Digital video recording s JPEG-based video conferencing systems Video Decoder Video Encoder Audio Control Audio FIFO Graphics Sub-System Audio Codec ZR36057 ZR36060 PCI Bus Figure 1. JPEG-based video editing subsystem for PCI Systems ZORAN Corporation s 1705 Wyatt Drive s Santa Clara, CA 95054 s (408) 986-1314 s FAX (408) 986-1240 January 1997 Integrated JPEG CODEC Integrated JPEG CODEC Features. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 The ZR36060 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 The ZR36060 and the JPEG Standard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 JPEG baseline overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 JPEG markers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Motion JPEG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ZR36060 Functional States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . State Transitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . The SLEEP State . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Loading Parameters and Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Data Flow Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 21 21 21 22 Data Flow in Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22 Data Flow in Decompression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22 Notational Conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Compression and Decompression Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Compression Pass. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Data Corruption during Compression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 Pin Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Video Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Video Syncs - Master and Slave Modes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Master mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Slave mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Statistical Com