变换与反变换电路制造技术

本发明专利技术提供一种变换与反变换电路，包括：量化反量化电路和一维变换电路。量化反量化电路包括至少一个量化反量化单元，每个量化反量化单元包括多个第一系数，所述每个量化反量化单元对多路输入数据中的一路输入数据进行量化或反量化。一维变换电路，与所述量化与反量化电路相耦合，所述一维变换电路包括多个第二系数，所述一维变换电路对经所述量化反量化电路处理的数据进行一维变换，所述多个第一系数和所述多个第二系数根据视频编解码标准来设定。

【技术实现步骤摘要】
变换与反变换电路
本专利技术涉及视频处理，特别涉及能够满足多种视频实时编解码标准的量化与反量化电路以及变换与反变换加速电路及其实现方法。
技术介绍
在日常生活中，视频编解码器的应用非常广泛。例如在DVD中，在VCD中，在各种卫星和陆上电视广播系统中，在互联网上。在线的视频素材通常是使用很多种不同的编解码器进行压缩的，为了能够正确地浏览这些素材，用户需要安装相应的编解码器。输入的视频图像通常被分割为宏块分别进行编码，宏块的大小通常是16x16的亮度块信息和对应的色度块信息。然后使用分块的运动补偿从已编码的帧对当前帧的数据进行预测。之后，使用块变换或者子带分解来减少空域的统计相关性。变换的输出系数接下来被量化，量化后的系数进行熵编码并成为输出码流的一部分。再通过对系数进行编码得到一个符号。这时候的熵编码通常使用变长编码。解码基本上执行和编码的过程完全相反的过程。其中不能被完全恢复原来信息的步骤是量化。这时候，要尽可能接近的恢复原来的信息，这个过程被称为反量化。现今市面上的视频编解码系统已广泛使用各种视频压缩标准，例如是H.264、VP8及RealVideo等视频编解码标准。然而，视频编解码系统的逻辑门电路数量相当庞大，且现有的视频编解码系统仅能针对某一种视频编解码标准进行处理，灵活度不足。有鉴于是此，本领域需要一种可有效利用逻辑门电路以减少芯片面积且能灵活兼容多种视频编解码标准的视频编解码系统。
技术实现思路
本专利技术提供一种变换与反变换加速电路，能够克服现有技术中逻辑电路的面积过大，并且对多种视频编解码标准不兼容的缺点，适用于支持多种视频编解码标准的视频编解码系统。本专利技术提供一种变换与反变换电路，包括：量化反量化电路和一维变换电路。量化反量化电路包括至少一个量化反量化单元，每个量化反量化单元包括多个第一系数，所述每个量化反量化单元对多路输入数据中的一路输入数据进行量化或反量化。一维变换电路，与所述量化与反量化电路相耦合，所述一维变换电路包括多个第二系数，所述一维变换电路对经所述量化反量化电路处理的数据进行一维变换，所述多个第一系数和所述多个第二系数根据视频编解码标准来设定。本专利技术还提供了一种变换与反变换方法，包括：使用量化反量化电路对输入数据进行量化或反量化，所述量化反量化电路包括至少一个量化反量化单元，每个量化反量化单元包括多个第一系数，所述每个量化反量化单元对多路输入数据中的一路输入数据进行量化或反量化；以及使用一维变换电路经所述量化反量化电路处理的数据进行一维变换，所述一维变换电路包括多个第二系数，所述多个第一系数和所述多个第二系数根据视频编解码标准来设定。本专利技术的量化与反量化加速电路、以及变换与反变换加速电路可以灵活配置。对于逻辑门电路面积受限的系统来说，可利用本专利技术以最少一个一维变换电路即可支持所有的变换与反变换运算。对于速度要求高的系统，可以适当增加一维变换电路的数量来实现并行运算。由于本专利技术同时支持视频编码和视频解码，从而提高了加速器的利用率。另外，本专利技术使用4x4的寄存器阵列，实现行列的任意转置；利用一个宏块内有多个子块的特点，使用ping-pongbuffer对变换、量化进行流水处理，对反量化、反变换也进行流水处理，使各个子块的处理更为快速；使用一个27位的nz_flag，使每个子块是否有残差数据变得简单明了。附图说明图1是依据本专利技术一实施例的视频编解码器的方块图。图2是依据本专利技术一实施例中进行变换及量化流程的结构示意图。图3是依据本专利技术一实施例中变换与反变换加速电路123进行操作的流程图。图4A是依据本专利技术一实施例的量化反量化电路的功能方块图。图4B是依据本专利技术一实施例的量化反量化电路处理RealVideo解码的系数定义的示意图。图5A～5G是依据本专利技术一实施例的满足不同视频编解码标准的一维变换电路的结构图。图6是依据本专利技术一实施例中的已整合的一维变换电路的结构示意图。图7是依据本专利技术一实施例的调整顺序电路的结构图。图8是依据本专利技术一实施例的加法与移位电路的结构图。图9A－9C是依据本专利技术一实施例的H.264标准的宏块中的残差子块的处理顺序的示意图。图10是依据本专利技术一实施例的非零标记的示意图。具体实施方式A.系统架构图1为显示依据本专利技术一个实施例的视频编解码器的方块图。视频编解码系统100包括处理单元110、编解码模块120及外部存储单元130。在进行视频编解码时，例如H.264/AVC或VC-1等视频压缩标准，处理单元110为控制器，用以执行硬件加速器控制程序(hardwareacceleratorcontrolprogram)，并执行熵解码程序(entropydecodingprogram)及解码参数计算程序(decodingparameterscalculatingprogram)等解码预处理(pre-processing)程序及解码后处理(post-processing)程序。举例来说，处理单元110可以是中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)或其它可实现相同功能的等效电路。编解码模块120包括硬件加速器控制器121、变换与反变换加速电路(transform&inversetransformaccelerationcircuit)123、编解码单元124以及内部存储单元140。在一实施例中，编解码模块120可分成硬件编解码单元或软件编解码单元两部分(未示出)，变换与反变换加速电路123是利用数字电路或硬件来实现视频编解码中的变换及反变换流程中的各功能，例如：H.264编码中的4x4DCT正变换与反变换、4x4的Hadamard变换与反变换、2x2的Hadamard变换与反变换及量化与反量化；H.264解码中的量化与反量化、4x4DCT变换与反变换IDCT、4x4的Hadamard变换与反变换、2x2的Hadamard变换与反变换；VP8编解码中的量化与反量化、4x4的变换与反变换(IDCT)、4x4的Walsh-Hadamard变换与反变换；以及RealVideo：RV8、RV9、RV10编解码中的量化与反量化、4x4变换与反变换、二次4x4变换与反变换。另外，编解码单元124可以是硬件或数字信号处理器软件。举例来说，编解码单元124用于处理视频编解码的运动估计(motionestimation)、运动补偿(motioncompensation)、帧内预测(infra-frameprediction)、环路去块滤波(loopde-blockingfilter)等功能。而上述运动估计、运动补偿、帧内预测及环路去块滤波等功能可使用现有技术以硬件或软件实施，在此不再累述。为便于说明，图1中的编解码模块120内的硬件加速器控制器121、变换与反变换加速电路123及编解码单元124以硬件实现的方式描述。本专利技术的处理单元110及编解码模块120的硬件组件采用帧级流程控制(framelevelflowcontrol)，其表示当编解码模块120的硬件组件对当前帧(currentframe)进行解码时，处理器则对下一帧(nextframe)进行解码。而本专利技术的编解码模块120之间的各组件，可全为硬件，或是软硬件结合的数据处理采用宏块层流水线控制(macroblocklev本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变换与反变换电路，包括：量化反量化电路，所述量化反量化电路包括至少一个量化反量化单元，每个量化反量化单元包括多个第一系数，所述每个量化反量化单元对多路输入数据中的一路输入数据进行量化或反量化；以及一维变换电路，与所述量化与反量化电路相耦合，所述一维变换电路包括多个第二系数，所述一维变换电路对经所述量化反量化电路处理的数据进行一维变换，所述多个第一系数和所述多个第二系数根据视频编解码标准来设定。

【技术特征摘要】
1.一种变换与反变换电路，包括：量化反量化电路，所述量化反量化电路包括至少一个量化反量化单元，每个量化反量化单元包括多个第一系数，所述每个量化反量化单元对多路输入数据中的一路输入数据进行量化或反量化；一维变换电路，与所述量化与反量化电路相耦合，所述一维变换电路包括多个第二系数，所述一维变换电路对经所述量化反量化电路处理的数据进行一维变换；以及寄存器阵列，所述寄存器阵列与所述一维变换电路相耦合，所述寄存器阵列用于：以行的方式存储经一次所述一维变换电路处理的数据，并以列的方式将经一次所述一维变换电路处理的数据传送到所述一维变换电路中，以便进行下一次一维变换；以及，以列的方式存储经一次所述一维变换电路处理的数据，并以行的方式将经一次所述一维变换电路处理的数据传送到所述一维变换电路中以便进行下一次一维变换，其中，所述多个第一系数和所述多个第二系数根据视频编解码标准来设定。2.根据权利要求1所述的变换与反变换电路，其中：所述量化反量化单元包括：至少一个第一多工器，取绝对值模块，变号器，以及第一查找表，其中，所述至少一个第一多工器根据所述一路输入数据以及所述视频编解码标准来对所述取绝对值模块、所述变号器进行取舍，以及根据第一查找表以及所述视频编解码标准对所述第一系数进行设置；所述一维变换电路包括第二查找表，所述一维变换电路根据所述第二查找表和所述视频编解码标准来设置所述多个第二系数，并对经所述量化反量化电路处理的数据进行一维行变换或者一维列变换；以及所述视频编解码标准包括：H.264标准中的4x4一维DCT正变换及反变换、4x4Hadamard变换、2x2Hadamard变换、VP8标准中的4x4DCT反变换、4x4Walsh-Hadamard变换、RealVideo标准中的4x4反变换及二次4x4反变换以及与上述变换反变换相关的量化与反量化。3.根据权利要求1所述的变换与反变换电路，其中，所述变换与反变换电路包括多个所述量化反量化电路以及多个一维变换电路，所述多个量化反量化电路中的至少一个对所述输入数据执行量化操作，以及所述多个量化反量化电路中的至少另一个对所述输入数据执行反量化操作，所述多个一维变换电路中的至少一个对经所述量化反量化电路处理的数据进行一维行变换，以及所述多个一维变换电路中的至少另一个对经所述量化反量化电路处理的数据进行一维列变换；以及所述变换与反变换电路判断所述输入数据中的多个子块是否具有非0数据，且对于不具有非0数据的子块不进行处理。4.根据权利要求1所述的变换与反变换电路，还包括：至少一个调整顺序电路，所述调整顺序电路与所述一维变换电路相耦合，所述调整顺序电路包括多个第二多工器以及第三查找表，所述多个第二多工器根据所述视频编解码标准以及第三查找表来对经所述一维变换电路处理的数据进行调整顺序。5.根据权利要求4所述的变换与反变换电路，还包括：加法与移位电路，所述加法与移位电路与所述调整顺序电路相耦合，所述加法与移位电路包括第四查找表，所述加法与移位电路根据所述视频编解码标准以及该第四查找表来对经所述调整顺序电路处理的数据进行加法与移位。6.根据权利要求1所述的变换与反变换电路，还包括：输入存储器，所述输入存储器与所述量化反量化...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，李菊梅，席迎来，苏飞，
申请(专利权)人：开曼群岛威睿电通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛;KY