数据块规模可变的2维逆向离散余弦变换机制造技术

一种数据块规模可变的２－ＤＩＤＣＴ机（１０），可计算任意的变换混合。第一１－ＤＩＤＣＴ处理器（２０ａ）按列计算数据块的变换，并在易位存储器中存储中间结果。第二１－ＤＩＤＣＴ处理器（２０ｂ）按行计算中间结果的变换。可通过使输入数据正确排序，在蝶式运算级前有选择地组合输入数据，并控制每一蝶式运算级的加法和乘法，来方便地进行不同的变换混合。按旁路方式设置不需要的蝶式运算。可利用串行加法器（５６）和位串行乘法器实现蝶式运算，以大大简化硬件设计，减少连续的蝶式运算级间的路由选择需要。整体流水线结构使ＩＤＣＴ机将吞吐速率保持在每一时钟周期一像素。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
I.专利
本专利技术涉及数字信号处理。具体来说，本专利技术涉及一种新颖、改进的数据块规模可变的2维(2-D)逆向离散余弦变换(IDCT)机。II.相关技术说明2维离散余弦变换(IDCT)和逆向离散余弦变换(IDCT)是数字图像压缩中重要的信号处理操作。一种这样的数字图像压缩应用于高清晰度电视(HDTV)领域。在HDTV中，模拟视频波形由模拟—数字变换器(ADC)控制和数字化。所得到的经取样的数据接着经过数字处理，以减小在保留高图像质量情况下所必须传送和/或存储的数据量。具体来说，压缩处理的关键因素是2-D离散余弦变换，其中将经取样数据的N×N数据块或图像从时域变换为频域。经变换的数据可进一步由诸如霍夫曼码(Huffman code)、游程长度码(run length codes)等分组码，和/或诸如卷积码(convolutional codes)和里德-所罗门码(Reed-Solomon codes)等纠错码进行处理。在3份标题均为“数据块规模自适应的图像压缩方法和系统”的美国专利U.S.Pat.No.5,452,104，U.S.Pat.No.5,107,345和U.S.Pat.No.5,021,891，以及标题为“帧间视频编码和解码系统”的美国专利U.S.Pat.No.5,576,767中揭示了一种示范性HDTV图像压缩方案，上述4项专利均已转让给本专利技术受让人，现通过引用归并于此。所传送和/或存储的是经数字编码的视频波形。在接收机处执行逆向的数字信号处理来重建原始图像的各个像素。经还原的图像提供给数字—模拟变换器(DAC)，该变换器便将所重建的图像变换回可以在监视器或电视机上显示的模拟视频波形。解码处理中的重要因素是将频域数据变换回时域的逆向离散余弦变换。该IDCT机需要以高输出率运行来实时重建原始图像。另外，IDCT机通常装在消费类产品中，因而成本是考虑的主要因素。IDCT机需要设计成高速工作但复杂度很低。该数字图像压缩系统通常按逐帧方式对视频信号进行处理。每一视频帧进一步分成一些N×N数据块。大多数压缩系统中，由系统设计将数据块规模固定，以简化DCT和IDCT机的实施。允许数据块规模可变可以在某些条件下增强压缩系统性能，以允许对图像进行优化压缩，并且/或者提高所重建图像的质量。可变数据块规模可用来利用图像的某些特性。在现有技术中，用不同规模的变换处理器组设计数据块规模可变的DCT和IDCT机。每一处理器对相同数据块计算不同数据块规模的变换。然后，不同处理器输出的变换组合成期望的复合变换数据块。由于需要大量硬件，而且各种硬件模块间的协调复杂，因而此方法会不灵活。专利技术概述本专利技术为一种新颖、改进的数据块规模可变的2维(2-D)逆向离散余弦变换(IDCT)机。按照本专利技术，该N×N数据块由第一1-D IDCT处理器按列进行变换。该第一IDCT处理器输出的中间结果暂时存储在易位存储器中。一旦所有各列均得到处理，该中间结果便由第二1-D IDCT处理器按行进行变换。该第二IDCT处理器的输出包括IDCT机的经变换输出。本专利技术目的在于，提供一种能在一N×N数据块内计算任意的变换混合的2-DIDCT机。在示范性实施例中，每一数据块可以是16×16变换，也可以是8×8变换、4×4变换、和/或2×2变换的任意组合的混合。在示范性实施例中，有一21位的控制信号精确地描述所期望的分割，并告知IDCT机计算适当的变换组合。本专利技术中，可通过使输入数据正确排序，在蝶式运算级前有选择地组合数据，并控制每一蝶式运算级处的加法和乘法，方便地进行不同的变换组合。按旁路方式设置不需要的蝶式运算。本专利技术另一目的在于，通过提供串行计算来简化2-D IDCT机的设计。因为一次仅对数据的一位进行计算，因而串行加法器和位串行乘法器大大简化这种设计。串行计算还大幅度简化连续蝶式运算级间的交叉路由。由于本专利技术IDCT机的流水线结构，吞吐速率保持在每一时钟周期一变换点或像素的速率。此速率与并行计算时的吞吐速率相同。只是由于计算的串行特性，处理延时有所增加。本专利技术再一目的在于，降低存储器要求。对于2-D IDCT，该数据块首先由1-DIDCT处理器按列进行变换，而中间结果暂时按列存储在易位存储器中。仅在所有各列均变换后才执行第二1-D变换。由于IDCT机的流水线结构，以并行方式按列写入至存储器并按行从存储器读出中间结果。为避免覆盖存储器中含有后面所需数据的位置，存储器对于连续的N×N数据块易位，或在主列和主行之间交替。通过采用读出-修改-写入循环周期，在相同时钟周期内从存储器位置读出中间结果，并将新结果写入至相同存储器位置。易位存储器使存储器要求降低至具有与一N×N数据块相同规模的一个存储体。附图简要说明本专利技术的特征、目的和优点从下面结合附图的具体说明当中会变得更为清楚。图中各处相同标号均指对应部分，附图当中，附图说明图1A、图1B和图1C分别示出的是本专利技术中示范性N×N图像、经分割图像、和与所分割图像对应的树形图；图2是本专利技术示范性数据块规模可变的2-D IDCT机的框图；图3A-3D分别是本专利技术中2点IDCT格点结构、4点IDCT格点结构、8点IDCT格点结构、和16点IDCT格点结构的示意图；图4是本专利技术中示范性1-D IDCT处理器的框图；图5A和5B分别是本专利技术中串行蝶式运算的示例图和该串行蝶式运算示范性实施例的框图；图6A和图6B分别是按字范围表示和位范围表示的本专利技术示范性位串行乘法器的框图；图7是本专利技术中示范性串行加法器的框图；以及图8是本专利技术中示范性I/O缓存器的框图。较佳实施例的具体说明离散余弦变换(DCT)和逆向离散余弦变换(IDCT)均为重要的互补数字信号处理操作。DCT按下面公式将经取样数据从时域变换至频域。 式中，N是变换的维数，C(0)＝1/(21/2)，对于k＝1，2，3…N-1，C(k)＝1。作为一系列数字信号处理操作的一种通常对经取样数据执行DCT变换。对经变换数据执行包括量化、数据压缩、以及纠错编码处理在内的其他操作。上面提及的美国专利U.S.Pat.No.5,452,104中具体说明了对示范性数字图像压缩技术的讨论。IDCT按下面公式将该数据从频域变换回时域。 DCT和IDCT变换均为可分变换。这意味着，2-D变换可拆分为2个1-D变换。对一数据块执行2-D IDCT变换，可通过先对该数据块各列执行1-D IDCT变换。第一IDCT变换的中间结果暂时存储于存储器元件。然后对中间结果的各行执行第二IDCT变换。第二IDCT变换的输出包括原始图像的重建像素。参见附图，图1A图示的是一示范性数据块。数据块2的容量为N×N，其中N为2的幂，即N＝2x，x为整数1，2，3…。满足此条件时，式(1)和式(2)均可显著简化。示范性实施例中，N等于16，但本专利技术可方便地扩展至其他N值。图2示出本专利技术中2-D IDCT机10的示范性框图。示范性实施例中，包括IDCT系数的输入数据块按列提供给IDCT处理器20a。IDCT处理器20a和20b是按照式(2)对输入数据执行IDCT变换的同一1-D IDCT处理器。IDCT处理器20a输出的中间结果提供给存储器元件22，这里中间结果暂时按列存储。该中间结果随后按行提供给ID本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据块规模可变的ＩＤＣＴ处理器，其特征在于，包括： 接收多个输入数据点和第一控制信号的加法器组，所述第一控制信号命令所述加法器组对输入数据点的选定组合执行加法； 多个蝶式运算级；以及 多个交叉路由，一种是设置在所述加法器组和第一蝶式运算级之间的交叉路由，一种是设置在连续蝶式运算级之间的交叉路由， 其中，所述多个蝶式运算级接收第二控制信号，命令所述多个蝶式运算级对选定的至所述多个蝶式运算级的输入执行蝶式运算。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：KD伊斯顿，
申请(专利权)人：夸尔柯姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]