JP2003345778A - Two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit and image decoding device - Google Patents
Two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit and image decoding deviceInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】レジスタの削減により、回路規模を小さくした
2次元逆離散化コサイン変換回路及びそれを用いた画像
復号化装置を提供する。
【解決手段】1次元逆離散コサイン変換回路42におい
て、演算の各ステップ44〜46では、途中結果を保存
するレジスタを設けず、最終の演算ステップ47の演算
結果を保存するレジスタのみを設ける。これによって、
レジスタの数を削減し、回路規模を縮小できる。
(57) Abstract: Provided is a two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit having a reduced circuit scale by reducing registers, and an image decoding device using the same. In a one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit (42), in each of steps (44) to (46) of operation, a register for storing an intermediate result is not provided, but only a register for storing an operation result of a final operation step (47) is provided. by this,
The number of registers can be reduced, and the circuit scale can be reduced.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、2次元逆離散コサ
イン変換回路に関し、特にMPEG(Moving Picture E
xpert Group)画像復号化装置の2次元逆離散コサイン
変換回路に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit, and more particularly to an MPEG (Moving Picture E-mail).
xpert Group) relates to a two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit of an image decoding device.
【0002】[0002]
【従来の技術】画像データの圧縮・伸長技術としてMP
EG方式が知られている。MPEGにおいて、画像デー
タの圧縮・伸長に用いられる技術の核となるのが、動き
補償付予測(MC:Motion Compensated predictio
n)、離散コサイン変換(DCT:Discrete Cosine Tra
nsform)、及び可変長符号化(VLC:variable lengt
h coding)である。DCTは、基本的にはフーリエ変換
のように時間信号を周波数成分に分解する変換である。
すなわち、フーリエ変換は複素数演算を有し、実数部と
虚数部に分解するのに対し、DCTはその実数部のみを
取り出したものと考えることができる。式1はDCTの
変換式を表わしている。2. Description of the Related Art MP is a compression / decompression technique for image data.
The EG method is known. In MPEG, the core of the technology used to compress and decompress image data is motion-compensated prediction (MC).
n), Discrete Cosine Transform (DCT)
nsform) and variable length coding (VLC: variable length)
h coding). The DCT is basically a transform for decomposing a time signal into frequency components like a Fourier transform.
That is, it can be considered that the Fourier transform has a complex number operation and is decomposed into a real part and an imaginary part, whereas the DCT extracts only the real part. Equation 1 represents a DCT conversion equation.
【0003】MPEGでビデオ画面を圧縮・伸張する時
は、まず、画面を水平方向および垂直方向にそれぞれN
画素からなる小ブロックに分割し、次に、このN×N個
画素からなる小ブロックに対して2次元のDCTを施
す。Nが大きいほど符号化効率は良くなるが、演算量は
増えることになる。通常、N=8程度がよく用いられ
る。When a video screen is compressed / expanded by MPEG, the screen is first moved in the horizontal and vertical directions by N, respectively.
It is divided into small blocks consisting of pixels, and then two-dimensional DCT is performed on the small blocks consisting of N × N pixels. The larger N is, the better the coding efficiency is, but the amount of calculation increases. Usually, about N = 8 is often used.
【0004】MPEGで符号化(圧縮)する時に、DC
Tを用い、画面(画像信号)を周波数成分に分解して処
理する。そして、復号化(伸張)の時に、DCTの逆変
換である逆離散コサイン変換IDCT(Inverse DC
T)を用い、周波数成分を再び画面(画像信号)に戻
す。式2はIDCTの変換式を表わしている。When encoding (compressing) with MPEG, DC
Using T, the screen (image signal) is decomposed into frequency components and processed. At the time of decoding (expansion), an inverse discrete cosine transform IDCT (Inverse DCT) which is an inverse transform of DCT is used.
Using T), the frequency component is returned to the screen (image signal) again. Equation 2 represents the IDCT conversion equation.
【0005】[0005]
【数1】 (Equation 1)
【0006】[0006]
【数2】 (Equation 2)
【0007】2次元のDCTまたはIDCTの演算にお
いて、変換式をそのまま単純に実行すると、演算回数が
膨大になる。例えば、8×8画素の2次元IDCT演算
を施すには、乗算4096回、加算4096回の演算が
必要である。そこで、式3と式4のように、2次元ID
CTを1次元のIDCTに簡約化して、1次元のIDC
Tを演算することで、2次元IDCTの演算回数を減ら
すことができる。In the two-dimensional DCT or IDCT operation, if the conversion formula is simply executed as it is, the number of operations becomes enormous. For example, to perform a two-dimensional IDCT operation of 8 × 8 pixels requires 4096 multiplications and 4096 additions. Therefore, as shown in Equations 3 and 4, the two-dimensional ID
CT is simplified to one-dimensional IDCT, and one-dimensional IDC
By calculating T, the number of calculations of the two-dimensional IDCT can be reduced.
【0008】[0008]
【数3】 (Equation 3)
【0009】[0009]
【数4】 (Equation 4)
【0010】すなわち、8×8個の要素について、ま
ず、水平方向の8行に対して1次元のIDCTを施し、
次に、垂直方向の8行に対して1次元のIDCTを施
す。このように1次元のIDCTを2回施す場合、乗算
1024回、加算1026回の演算が必要である。DC
Tにおいても同様である。2次元DCT又はIDCTの
演算をさらに高速化するには、1次元DCTまたはID
CTの演算回数それ自体についても減らす必要がある。
そこで、各種高速演算のアルゴリズムが提案され、特に
「バタフライ演算」と呼ばれる高速アルゴリズムは、従
来のMPEG符号化器及び復号化器で用いられている。
バタフライ演算を用いた場合、乗算256回、加算41
6回の演算で済むことになる。That is, for 8 × 8 elements, first, one-dimensional IDCT is performed on eight rows in the horizontal direction.
Next, one-dimensional IDCT is performed on eight rows in the vertical direction. When the one-dimensional IDCT is performed twice in this manner, 1024 multiplications and 1026 additions are required. DC
The same applies to T. To further speed up the operation of two-dimensional DCT or IDCT, one-dimensional DCT or IDCT
It is necessary to reduce the number of CT operations themselves.
Therefore, various high-speed operation algorithms have been proposed. In particular, a high-speed algorithm called “butterfly operation” has been used in conventional MPEG encoders and decoders.
When the butterfly operation is used, 256 multiplications and 41 additions are performed.
Only six calculations are required.
【0011】以上のようなDCT及びIDCTの演算
は、通常、大規模な集積回路(LSI)によって実行さ
れる。したがって、演算回数を減らすことから、演算回
路の規模を縮小する。しかし、高速アルゴリズムを用い
て演算回数を減らした場合であっても、単純に2次元の
DCTまたはIDCTの演算を行なうと、大規模なハー
ドウェアが必要となる。そこで、通常、2次元のDCT
またはIDCTの演算の単位機能ブロックをもち、その
機能ブロックを繰り返し用いることによって、演算回路
の規模を縮小できる。演算回路をさらに小型化するに
は、さらなる工夫が必要である。DCTに比較して、逆
量子化後のデータが2次元IDCTに入力されるので、
IDCTの係数のビット幅が大きくなる、そのため、I
DCTの場合は、回路規模はより問題となる。また、テ
レビの受像機や、圧縮された画像の再生装置は、IDC
Tの機能を備えた構成で充分であるので、本発明は、I
DCTの回路規模を縮小することを目的とする。The above operations of DCT and IDCT are usually executed by a large-scale integrated circuit (LSI). Therefore, since the number of operations is reduced, the scale of the operation circuit is reduced. However, even when the number of operations is reduced using a high-speed algorithm, large-scale hardware is required if two-dimensional DCT or IDCT operation is simply performed. Therefore, usually, two-dimensional DCT
Alternatively, the size of an arithmetic circuit can be reduced by having a unit function block for IDCT operation and repeatedly using the function block. In order to further reduce the size of the arithmetic circuit, further contrivance is required. Compared with DCT, the data after inverse quantization is input to the two-dimensional IDCT.
The bit width of the IDCT coefficients is large, so that ICT
In the case of DCT, the circuit scale becomes more problematic. In addition, a television receiver or a compressed image reproducing device is an IDC
Since a configuration with the function of T is sufficient, the present invention
An object is to reduce the circuit scale of DCT.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】図1は、2次元逆離散
コサイン変換回路の一般的な構成を示す図である。図1
に示されている2次元逆離散コサイン変換回路10は、
外部から入力されたデータ行列と、2次元逆離散コサイ
ン変換回路内部で転置されたデータ行列のいずれかを選
択的に出力する入力選択回路11と、入力選択回路11
の出力を受けて1次元逆離散コサイン変換を行なう1次
元逆離散コサイン変換回路12と、1次元逆離散コサイ
ン変換回路12の行毎の出力を格納し、1ブロックを格
納した後、転置変換を行なう転置メモリ13とを備え
る。FIG. 1 is a diagram showing a general configuration of a two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit. FIG.
The two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 10 shown in
An input selection circuit 11 for selectively outputting either a data matrix input from the outside or a data matrix transposed inside the two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit;
, And a one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 12 that performs one-dimensional inverse discrete cosine transform, and stores the output of each row of the one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 12. After storing one block, the transpose transform is performed. And a transposition memory 13 for performing the operation.
【0013】ここで、1次元逆離散コサイン変換とは、
前述した式(3)または(4)で表わされた変換であ
る。式(3)と式(4)をさらに簡略化して、式(5)
のように書く。Here, the one-dimensional inverse discrete cosine transform is
This is the conversion represented by the above equation (3) or (4). Equations (3) and (4) are further simplified to give equation (5)
Write as follows.
【数5】
これにより、8個の入力データから変換後の8個のデー
タを算出する。(Equation 5) As a result, eight pieces of converted data are calculated from the eight pieces of input data.
【0014】図1に示された2次元逆離散コサイン変換
回路10において、まず、例えば、MPEGの復号化器
における逆量子化回路から、X方向の1行(8個)のデ
ータが1次元逆離散コサイン変換回路12に入力され
る。1次元逆離散コサイン変換回路12が、該1行のデ
ータに対して1次元逆離散コサイン変換を行なう。1次
元逆離散コサイン変換回路12の出力データは、転置メ
モリ13に格納される。転置メモリ13は、例えば8行
×8列=64個のアドレスに、1行ずつ順にデータを格
納してゆく。1ブロックの8行(64個)のデータがす
べて変換され、転置メモリ13に格納された後、転置メ
モリ13において、該8行×8列の行列について、転置
変換を行ない、行と列を転置する。In the two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 10 shown in FIG. 1, first, for example, one row (eight pieces) of data in the X direction is inversely quantized by an inverse quantization circuit in an MPEG decoder. It is input to the discrete cosine transform circuit 12. The one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 12 performs one-dimensional inverse discrete cosine transform on the one row of data. Output data of the one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 12 is stored in the transposition memory 13. The transposition memory 13 sequentially stores data row by row at, for example, 8 rows × 8 columns = 64 addresses. After all the data of 8 rows (64 pieces) of one block are converted and stored in the transposition memory 13, the transposition memory 13 transposes the matrix of 8 rows × 8 columns, and transposes the rows and columns. I do.
【0015】転置変換後の8行×8列の行列は、入力選
択回路11を介して1次元逆離散コサイン変換回路12
に入力され、これにより、転置メモリ13に転置された
8行×8列の行列は、再帰的に1次元逆離散コサイン変
換回路13に入力されることとなる。転置メモリ13の
アドレスの列ごとに順にデータを読み出し、1次元逆離
散コサイン変換回路12が、1回目と同様に1次元逆離
散コサイン変換を行なう。このようにして2度の1次元
逆離散コサイン変換が施された出力データは、2次元逆
離散コサイン変換回路10の出力データとして出力され
る。以上のように、1次元逆離散コサイン変換を2回繰
り返すことにより、2次元逆離散コサイン変換を施す。The matrix of 8 rows × 8 columns after the transpose is input to a one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 12 through an input selection circuit 11.
, And the matrix of 8 rows × 8 columns transposed in the transposition memory 13 is recursively input to the one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 13. Data is read out sequentially for each column of addresses in the transposition memory 13, and the one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 12 performs one-dimensional inverse discrete cosine transform as in the first time. The output data that has been subjected to the two-dimensional inverse discrete cosine transform twice is output as the output data of the two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 10. As described above, the two-dimensional inverse discrete cosine transform is performed by repeating the one-dimensional inverse discrete cosine transform twice.
【0016】1次元逆離散コサイン変換回路13におい
て、1次元逆離散コサイン変換を高速に行なうためのア
ルゴリズムとして、Chenのアルゴリズムが広く用い
られている。高速アルゴリズムにおいて、DCT係数F
(u)から画素値f(x)に変換する、例えば8×8の
行列を変形して、ゼロをたくさん有する小行列に分解す
る。このようにして乗算回数を削減し、IDCT変換の
演算を高速化かつ簡単化する。Chenのアルゴリズム
は、上記変換行列を小行列に分解する方法に関するもの
である。図2はChenアルゴリズムのバタフライ図で
ある。図2のバタフライ図において、C1〜C7はco
s(1/16)π〜cos(7/16)π、S1〜S7はsi
n(1/16)π〜sin(7/16)πをそれぞれ示す。図
2に示されたように、DCT係数F(0)〜F(7)は
入力され、定数C1〜C7、あるいはS1〜S7と乗算
し、そして、各矢印で示された組み合わせで加算し、画
素値f(0)〜f(7)を算出する。In the one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 13, Chen's algorithm is widely used as an algorithm for performing one-dimensional inverse discrete cosine transform at high speed. In the fast algorithm, the DCT coefficient F
(U) is converted into a pixel value f (x), for example, an 8 × 8 matrix is transformed into a small matrix having many zeros. In this way, the number of multiplications is reduced, and the operation of the IDCT transform is speeded up and simplified. Chen's algorithm relates to a method of decomposing the transformation matrix into small matrices. FIG. 2 is a butterfly diagram of the Chen algorithm. In the butterfly diagram of FIG. 2, C1 to C7 are co
s (1/16) π to cos (7/16) π, S1 to S7 are si
n (1/16) π to sin (7/16) π respectively. As shown in FIG. 2, the DCT coefficients F (0) to F (7) are input, multiplied by constants C1 to C7 or S1 to S7, and added in the combination indicated by each arrow, The pixel values f (0) to f (7) are calculated.
【0017】図2のバタフライ図に示された演算は、4
つのステップに分けられている。ステップ1〜ステップ
4の演算回路は、それぞれ加算回路及び加算回路から構
成された乗算回路を備えており、DCT係数F(0)〜
F(7)に定数C1〜C7、あるいはS1〜S7を掛け
て、そして、乗算した後のDCT係数を図2に示された
組み合わせで加算し、各ステップにおいて、中間結果
(図2に列X、Y、Zの丸記号)、及び画素値の結果f
(0)〜f(7)が得られる。The operation shown in the butterfly diagram of FIG.
Is divided into two steps. The arithmetic circuits in steps 1 to 4 each include an adder circuit and a multiplying circuit composed of an adder circuit, and have DCT coefficients F (0) to
F (7) is multiplied by constants C1 to C7 or S1 to S7, and the multiplied DCT coefficients are added in the combination shown in FIG. 2, and in each step, an intermediate result (column X in FIG. 2) is obtained. , Y, Z circles) and the pixel value result f
(0) to f (7) are obtained.
【0018】図3は、図1の2次元逆離散コサイン変換
回路の構成において、レジスタの配置を明白に示した図
である。図3において、符号16、17、18、19
は、ステップ1〜ステップ4における演算回路を示し、
符号20、21、22、23は、それぞれ演算回路1
6、17、18、19の演算結果を1時保持する複数の
レジスタを表わす。図3に示すように、従来の1次元逆
離散コサイン変換回路に、レジスタ20、21、22、
23を設けて、各ステップの演算回路16〜19で得ら
れた中間結果と最終結果を一時的に保持する。各ステッ
プにレジスタを設けることによって、各ステップの計算
は同期しており、演算の処理は確実である。しかし、各
ステップに複数のレジスタが設けられているので、レジ
スタの数が多くなり、回路規模が大きくなってしまうと
いう問題があった。FIG. 3 is a diagram clearly showing the arrangement of registers in the configuration of the two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit of FIG. In FIG. 3, reference numerals 16, 17, 18, 19
Indicates an arithmetic circuit in steps 1 to 4,
Reference numerals 20, 21, 22, and 23 denote arithmetic circuits 1 respectively.
A plurality of registers for holding the operation results of 6, 17, 18, and 19 at one time. As shown in FIG. 3, the conventional one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit includes registers 20, 21, 22,
23 is provided to temporarily hold the intermediate result and the final result obtained by the arithmetic circuits 16 to 19 in each step. By providing a register for each step, the calculation of each step is synchronized, and the processing of the operation is assured. However, since a plurality of registers are provided in each step, there is a problem that the number of registers increases and the circuit scale increases.
【0019】従来の1次元逆離散コサイン変換回路にお
けるレジスタの総数とデータの総量を考える。図2のC
henのアルゴリズムのバタフライ図より、単純に考え
ると、各ステップで8節点があるので、各節点にレジス
タを1つ設け、したがって、4ステップで32節点があ
り、全部4×8=32個のレジスタが必要になる。ビッ
ト幅としては、逆量子化後のデータが2次元逆離散コサ
イン変換に入力されるので、DCT係数F(0)〜F
(7)は12ビットである。実際には、図3に示すよう
に1次元逆離散コサイン変換後の転置データと逆量子化
後のデータとを選択して入力するので、転置メモリに格
納するビット幅による。各ステップにおいて、演算を行
なうので平均20ビットと考えても、20×32=64
0ビットを一時的に保持しなくてはならない。Consider the total number of registers and the total amount of data in a conventional one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit. C in FIG.
From the butterfly diagram of Hen's algorithm, if simply considered, there are eight nodes at each step, so one register is provided at each node, and therefore there are 32 nodes at four steps, and all 4 × 8 = 32 registers Is required. As the bit width, since the data after inverse quantization is input to the two-dimensional inverse discrete cosine transform, the DCT coefficients F (0) to F (0)
(7) is 12 bits. Actually, as shown in FIG. 3, since the transposed data after the one-dimensional inverse discrete cosine transform and the data after the inverse quantization are selected and inputted, the bit width to be stored in the transposed memory is used. In each step, the operation is performed, so even if it is considered that the average is 20 bits, 20 × 32 = 64
The zero bit must be temporarily stored.
【0020】本発明は、以上のような課題を鑑みてなさ
れ、その目的は、レジスタの削減により、回路規模を小
さくした2次元逆離散化コサイン変換回路及びそれを用
いた画像復号化装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit having a reduced circuit scale by reducing registers and an image decoding apparatus using the same. Is to do.
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の2次元逆離散化コサイン変換回路は、入力
されたデータに対し、1次元逆離散コサイン変換を施す
演算回路部と、前記演算回路部から出力された1次元逆
離散コサイン変換の演算結果を格納する記憶手段とを含
む1次元逆離散コサイン変換回路と、前記1次元逆離散
コサイン変換回路の出力データに対して転置変換を行な
い、転置されたデータを前記1次元逆離散コサイン変換
回路に出力する転置手段と、前記転置手段から出力され
たデータと外部から入力されたデータとの一方を選択
し、前記1次元逆離散コサイン変換回路に出力する入力
選択手段とを有し、前記1次元逆離散コサイン変換回路
は、1次元逆離散コサイン変換の演算を複数のステップ
に分解して順次行ない、前記記憶手段は、前記複数のス
テップのうち、最終ステップ以外の各ステップの演算結
果を格納せず、最終ステップの演算結果のみを格納す
る。In order to solve the above-mentioned problems, a two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit according to the present invention includes an arithmetic circuit unit for performing one-dimensional inverse discrete cosine transform on input data; A one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit including storage means for storing an operation result of the one-dimensional inverse discrete cosine transform output from the arithmetic circuit unit; and a transpose transform for output data of the one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit Transposing means for outputting the transposed data to the one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit; and selecting one of the data output from the transposing means and data input from the outside, and selecting the one-dimensional inverse discrete Input selection means for outputting to the cosine transform circuit, wherein the one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit decomposes the one-dimensional inverse discrete cosine transform operation into a plurality of steps and sequentially performs the operation. , The storage unit, among the plurality of steps, without storing the operation results of each step except the last step, to store only the calculation result of the last step.
【0022】本発明の画像復号化装置は、上記の2次元
逆離散化コサイン変換回路を用いる。An image decoding apparatus according to the present invention uses the two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit.
【0023】上記の2次元逆離散化コサイン変換回路及
び画像復号化装置によれば、各ステップでレジスタを設
けずに、最終ステップ後にだけレジスタを設けることか
ら、回路規模の縮小ができる。According to the above-described two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit and image decoding apparatus, since the registers are provided only after the final step without providing the registers at each step, the circuit scale can be reduced.
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】以下、本発明の2次元逆離散化コ
サイン変換回路及び画像復号化装置の実施の形態につい
て、図面を参照して述べる。第1の実施形態
図4は、本実施形態に係わる2次元逆離散化コサイン変
換回路40の構成図である。図4に示す2次元逆離散化
コサイン変換回路40は、外部から入力されたデータ行
列と、2次元逆離散コサイン変換回路内部で転置された
データ行列のいずれかを選択的に出力する入力選択回路
41と、入力選択回路41の出力を入力して1次元逆離
散コサイン変換を行なう1次元逆離散コサイン変換回路
42と、1次元逆離散コサイン変換回路42の行毎の出
力を格納し、1ブロックを格納した後、行列の行と列を
転置するいわゆる転置変換を行なう転置メモリ43とを
有する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit and an image decoding apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. First Embodiment FIG. 4 is a configuration diagram of a two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 40 according to the present embodiment. A two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 40 shown in FIG. 4 is an input selection circuit that selectively outputs one of a data matrix input from the outside and a data matrix transposed inside the two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit. 41, a one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 42 that receives the output of the input selection circuit 41 and performs one-dimensional inverse discrete cosine transform, and stores the output of each row of the one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 42, and stores one block. After transposing, a transposition memory 43 that performs a so-called transpose transformation for transposing rows and columns of a matrix is provided.
【0025】2次元逆離散コサイン変換回路40におい
て、まず、例えば、MPEGの復号化装置における逆量
子化回路から、X方向の1行(例えば8個)のデータが
1次元逆離散コサイン変換回路42に入力される。1次
元逆離散コサイン変換回路42が、入力された1行のデ
ータに対して1次元逆離散コサイン変換を行なう。1次
元逆離散コサイン変換回路42の出力データは、転置メ
モリ43に格納される。転置メモリ43は、例えば8行
×8列=64個のアドレスに、1行ずつ順にデータを格
納してゆく。1ブロックの8行(64個)のデータがす
べて変換され、転置メモリ43に格納された後、転置メ
モリ43において、該8行×8列の行列について、転置
変換を行ない、行と列を転置する。In the two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 40, first, for example, the data of one row (for example, eight) in the X direction is converted from the inverse quantizer circuit in the MPEG decoding device to the one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 42. Is input to The one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 42 performs one-dimensional inverse discrete cosine transform on the input data of one row. Output data of the one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 42 is stored in the transposition memory 43. The transposition memory 43 sequentially stores data, for example, in rows of 8 rows × 8 columns = 64 addresses. After all the data of 8 rows (64 pieces) of one block are converted and stored in the transposition memory 43, the transposition memory 43 performs transposition on the matrix of 8 rows × 8 columns, and transposes the rows and columns. I do.
【0026】転置変換後の8行×8列の行列は、入力選
択回路41を介して1次元逆離散コサイン変換回路42
に入力され、これにより、転置メモリ43に転置された
8行×8列の行列は、再帰的に1次元逆離散コサイン変
換回路42に入力されることとなる。転置メモリ43の
アドレスの列ごとに順にデータを読み出し、1次元逆離
散コサイン変換回路42が、1回目と同様に1次元逆離
散コサイン変換を行なう。このようにして2度の1次元
逆離散コサイン変換を施された出力データは、2次元逆
離散コサイン変換回路の出力データとして出力される。
以上のように、1次元逆離散コサイン変換を2回繰り返
すことにより、2次元逆離散コサイン変換が行われる。The matrix of 8 rows × 8 columns after the transposition is input to a one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 42 via an input selection circuit 41.
Then, the matrix of 8 rows × 8 columns transposed in the transposition memory 43 is recursively input to the one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 42. Data is read out sequentially for each column of addresses in the transposition memory 43, and the one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 42 performs one-dimensional inverse discrete cosine transform in the same manner as the first time. The output data that has been subjected to the two-dimensional inverse discrete cosine transform twice is output as output data of the two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit.
As described above, the two-dimensional inverse discrete cosine transform is performed by repeating the one-dimensional inverse discrete cosine transform twice.
【0027】1次元逆離散コサイン変換回路42におい
て、図2のバタフライ図で示されたChenのアルゴリ
ズムを用いて、1次元逆離散コサイン変換を高速に行な
う。前述したように、Chenのアルゴリズムによる演
算は、4ステップに分けられている。1次元逆離散コサ
イン変換回路42における演算回路44、45、46、
47は、それぞれステップ1〜ステップ4の演算回路で
あり、それぞれ加算回路及び加算回路から構成された乗
算回路を備えており、図2のバタフライ図のように、D
CT係数F(0)〜F(7)に定数C1〜C7、或いは
S1〜S7を掛け、そして、乗算した後のDCT係数を
図示の組み合わせで加算する。In the one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 42, one-dimensional inverse discrete cosine transform is performed at high speed using the Chen algorithm shown in the butterfly diagram of FIG. As described above, the calculation by the Chen algorithm is divided into four steps. The arithmetic circuits 44, 45, 46 in the one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 42,
Numeral 47 denotes an arithmetic circuit of Steps 1 to 4, each having an adder circuit and a multiplying circuit composed of an adder circuit. As shown in the butterfly diagram of FIG.
The CT coefficients F (0) to F (7) are multiplied by constants C1 to C7 or S1 to S7, and the multiplied DCT coefficients are added in the combination shown.
【0028】上記した従来の1次元逆離散コサイン変換
回路12には、演算回路16〜19の演算結果を格納す
るレジスタ20〜23はステップ毎に設けられたので、
回路規模が大きかった。本実施形態においては、図4に
示すように、中間演算回路44〜46の演算結果を保持
するレジスタを設けずに、最終ステップの演算回路47
後にだけレジスタ群48を設けることにする。即ち、ス
テップ1〜ステップ3からの途中の計算結果を保持せ
ず、回路上で順次転送し、まとめて演算を行なう。In the conventional one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 12, the registers 20 to 23 for storing the operation results of the operation circuits 16 to 19 are provided for each step.
The circuit scale was large. In this embodiment, as shown in FIG. 4, a register for holding the operation results of the intermediate operation circuits 44 to 46 is not provided, and the operation circuit 47 in the final step is provided.
The register group 48 will be provided only later. That is, the calculation results in the middle of steps 1 to 3 are not held, but are sequentially transferred on the circuit, and the calculations are performed collectively.
【0029】図5(A)〜(C)は、本実施形態の1次
元逆離散コサイン変換回路42における演算のタイムチ
ャートを示す。図5(A)はクロック信号であり、図5
(B)は1ラインを処理する4ステップのタイミングを
示す。図5(B)に示すように、ステップ1〜ステップ
4を例えば4クロックに渡って継続的に行なう。ステッ
プ1〜ステップ4を8回繰り返して、入力された8×8
行列の例えばX方向を8行を全部処理した後は、保持さ
れてある前のブロック(8×8行列)の1回目の1次元
逆離散コサイン変換の結果を読み出して、図5(C)に
示された4クロック期間内に、前のブロック(8×8行
列)の2回目の1次元逆離散コサイン変換の演算を行な
う。これにより、1次元と2次元の演算を交互に行なえ
るようになる。FIGS. 5A to 5C show time charts of operations in the one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 42 of the present embodiment. FIG. 5A shows a clock signal, and FIG.
(B) shows the timing of four steps for processing one line. As shown in FIG. 5B, Steps 1 to 4 are continuously performed, for example, over four clocks. Steps 1 to 4 are repeated eight times, and the input 8 × 8
After processing all eight rows in the X direction of the matrix, for example, the result of the first one-dimensional inverse discrete cosine transform of the stored previous block (8 × 8 matrix) is read out, and FIG. Within the four clock periods shown, the second one-dimensional inverse discrete cosine transform operation of the previous block (8 × 8 matrix) is performed. As a result, one-dimensional and two-dimensional operations can be performed alternately.
【0030】本実施形態のタイムチャートと比較するた
めに、図6(A)〜(F)は、従来の1次元逆離散コサ
イン変換回路10における演算のタイミングチャートを
示している。図6(A)はクロック信号であり、図6
(B)〜(E)は1ラインを処理する4ステップのタイ
ミングを示す。図6(B)〜(E)に示すように、ステ
ップ1が終ったら、その計算結果をレジスタ20(図
3)に保持して、ステップ1の各回路と同期して次のク
ロックで上記の結果をステップ2の演算回路に渡す。ス
テップ2、3、4も同じように、即ち1クロックで1ス
テップの演算を行なう。図6(C)に示された4クロッ
ク期間内に、図5(C)と同じような演算を行なう。FIGS. 6A to 6F show timing charts of operations in the conventional one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit 10 for comparison with the time chart of the present embodiment. FIG. 6A shows a clock signal, and FIG.
(B) to (E) show the timing of four steps for processing one line. As shown in FIGS. 6B to 6E, when Step 1 is completed, the calculation result is held in the register 20 (FIG. 3), and synchronized with each circuit in Step 1 by the next clock. The result is passed to the operation circuit of step 2. Steps 2, 3, and 4 are performed in the same manner, that is, one-step operation is performed with one clock. An operation similar to that of FIG. 5C is performed within the four clock periods shown in FIG.
【0031】従来は1クロックで1ステップを処理する
ことに対して、本実施形態では、4クロックで4ステッ
プを一気に処理し、ステップ間のレジスタにデータを保
持することにより同期の調整を行なわず、非同期動作を
する。これによって、図3に示した従来の構成より、レ
ジスタを8個まで削減でき、回路規模の縮小が可能にな
る。In contrast to the conventional method in which one step is processed by one clock, in the present embodiment, four steps are processed at once by four clocks, and data is held in a register between steps so that synchronization is not adjusted. , Operate asynchronously. As a result, the number of registers can be reduced to eight as compared with the conventional configuration shown in FIG. 3, and the circuit scale can be reduced.
【0032】第2の実施形態
図7に、本実施形態の画像復号化装置70の構成を示
す。画像復号化装置70は、可変長復号化回路71、逆
量子化回路72、IDCT回路73、動きベクトル復元
回路74から構成されている。可変長復号化回路71
は、入力された圧縮画像データに対して、その内部に設
けられたハフマンテーブルに格納されているハフマン符
号に基づいた可変長復号化を行なう。逆量子化回路72
は、可変長復号化回路71の復号化結果に対して、その
内部に設けられた量子化テーブルに格納されている量子
化閾値に基づいた逆量子化を行ないDCT係数を求め
る。2次元IDCT回路73は、逆量子化回路72が求
めたDCT係数に対して2次元IDCTを行なう。動き
ベクトル復元回路74は、2次元IDCT回路73の処
理結果に対して動きベクトルの復元を行ない、伸長デー
タであるビデオ出力を生成する。 Second Embodiment FIG. 7 shows the configuration of an image decoding device 70 according to the second embodiment. The image decoding device 70 includes a variable length decoding circuit 71, an inverse quantization circuit 72, an IDCT circuit 73, and a motion vector restoration circuit 74. Variable length decoding circuit 71
Performs variable-length decoding on input compressed image data based on a Huffman code stored in a Huffman table provided therein. Inverse quantization circuit 72
Performs inverse quantization on the decoding result of the variable length decoding circuit 71 based on a quantization threshold stored in a quantization table provided therein to obtain a DCT coefficient. The two-dimensional IDCT circuit 73 performs two-dimensional IDCT on the DCT coefficients obtained by the inverse quantization circuit 72. The motion vector restoration circuit 74 restores a motion vector with respect to the processing result of the two-dimensional IDCT circuit 73, and generates a video output as decompressed data.
【0033】2次元IDCT回路73は、図4に示す構
成を有する。即ち、2次元IDCT回路73の1次元I
DCT回路において、バタフライ演算の各ステップにレ
ジスタを設けるのではなく、最終ステップにだけレジス
タを設けることで、回路規模を縮小する。The two-dimensional IDCT circuit 73 has the configuration shown in FIG. That is, the one-dimensional I of the two-dimensional IDCT circuit 73
In the DCT circuit, the circuit scale is reduced by providing a register only in the last step, instead of providing a register in each step of the butterfly operation.
【0034】以上、本発明を好ましい実施の形態に基づ
き説明したが、本発明は以上に説明した実施の形態に限
られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々の改変が可能である。本発明の実施形態では、
Chenのアルゴリズムを例として説明したが、本発明
はこれに限定されず、他の例えばWangのアルゴリズ
ムを用いることも可能である。また、本発明の実施形態
では、ステップ1〜ステップ4までの処理は、4クロッ
クで行なうとしたが、本発明はこれに限定されず、実際
に必要な計算期間と理解すればよい。Although the present invention has been described based on the preferred embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. It is. In an embodiment of the present invention,
Although the Chen algorithm has been described as an example, the present invention is not limited to this, and another Wang algorithm, for example, may be used. Further, in the embodiment of the present invention, the processing from step 1 to step 4 is performed with four clocks. However, the present invention is not limited to this, and it may be understood that the calculation period is actually necessary.
【0035】[0035]
【発明の効果】本発明によれば、1次元逆離散コサイン
変換回路において、演算の各ステップにレジスタを設け
るのではなく、最終ステップにだけレジスタを設けるこ
とで、回路規模の縮小を可能にした。According to the present invention, in the one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit, a register is provided only in the final step, instead of providing a register in each step of the operation, so that the circuit scale can be reduced. .
【図1】2次元逆離散コサイン変換回路の一般的な構成
を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a general configuration of a two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit.
【図2】1次元逆離散コサイン変換のアルゴリズムを示
すバタフライ図である。FIG. 2 is a butterfly diagram illustrating an algorithm of one-dimensional inverse discrete cosine transform.
【図3】従来の2次元逆離散コサイン変換回路の構成図
である。FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit.
【図4】本発明の第1の実施形態に関わる2次元逆離散
コサイン変換回路の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit according to the first embodiment of the present invention.
【図5】(A)〜(C)は、本発明の第1の実施形態に
関わる1次元逆離散コサイン変換回路のタイムチャート
である。FIGS. 5A to 5C are time charts of the one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit according to the first embodiment of the present invention.
【図6】図5と比較して、(A)〜(F)は、従来の1
次元逆離散コサイン変換回路のタイムチャートである。6 (A) to 6 (F) show the conventional 1
4 is a time chart of the inverse dimensional discrete cosine transform circuit.
【図7】本発明の第2の実施形態に関わる画像復号化装
置の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of an image decoding device according to a second embodiment of the present invention.
10…2次元逆離散コサイン変換回路、11…入力選択
回路、12…1次元逆離散コサイン変換回路、13…転
置メモリ、16〜19…演算回路、20〜23…レジス
タ、40…2次元逆離散コサイン変換回路、41…入力
選択回路、42…1次元逆離散コサイン変換回路、43
…転置メモリ、44〜47…演算回路、48…レジス
タ、70…画像復号化装置、71…可変長復号化回路、
72…逆量子化回路、73…2次元IDCT回路、74
…動きベクトル復元回路。10: two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit, 11: input selection circuit, 12: one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit, 13: transposed memory, 16 to 19: arithmetic circuit, 20 to 23: register, 40: two-dimensional inverse discrete Cosine transform circuit, 41: input selection circuit, 42: one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit, 43
... Transposition memories, 44 to 47 ... Operation circuits, 48 ... Registers, 70 ... Image decoding devices, 71 ... Variable length decoding circuits,
72: inverse quantization circuit; 73: two-dimensional IDCT circuit; 74
... Motion vector restoration circuit.
Claims (2)
サイン変換を施す演算回路部と、前記演算回路部から出
力された1次元逆離散コサイン変換の演算結果を格納す
る記憶手段とを含む1次元逆離散コサイン変換回路と、 前記1次元逆離散コサイン変換回路の出力データに対し
て転置変換を行ない、転置されたデータを前記1次元逆
離散コサイン変換回路に出力する転置手段と、 前記転置手段から出力されたデータと外部から入力され
たデータとの一方を選択し、前記1次元逆離散コサイン
変換回路に出力する入力選択手段とを有し、 前記1次元逆離散コサイン変換回路は、1次元逆離散コ
サイン変換の演算を複数のステップに分解して順次行な
い、 前記記憶手段は、前記複数のステップのうち、最終ステ
ップ以外の各ステップの演算結果を格納せず、最終ステ
ップの演算結果のみを格納する2次元逆離散コサイン変
換回路。1. An arithmetic circuit unit for performing one-dimensional inverse discrete cosine transform on input data, and storage means for storing an operation result of the one-dimensional inverse discrete cosine transform output from the arithmetic circuit unit. A one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit, transposing means for performing transpose on output data of the one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit, and outputting the transposed data to the one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit; Input selection means for selecting one of data output from the means and data input from the outside and outputting the selected data to the one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit; The operation of the dimensional inverse discrete cosine transform is decomposed into a plurality of steps and sequentially performed. A two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit that stores only the operation result of the last step without storing the result.
復号化を行なう可変長復号化回路と、 前記可変長復号化回路の出力データに対して、逆量子化
を行なう逆量子化回路と、 前記逆量子化回路からの出力データに対し、2次元逆離
散コサイン変換を行なう2次元逆離散コサイン変換回路
とを少なくとも含み、 前記2次元逆離散コサイン変換回路は、1次元逆離散コ
サイン変換を施す演算回路部と、前記演算回路部から出
力された1次元逆離散コサイン変換の演算結果を格納す
る記憶手段とを含む1次元逆離散コサイン変換回路と、 前記1次元逆離散コサイン変換回路の出力データに対し
て転置変換を行ない、転置されたデータを前記1次元逆
離散コサイン変換回路に出力する転置手段と、 前記転置手段から出力されたデータと外部から入力され
たデータとの一方を選択し、前記1次元逆離散コサイン
変換回路に出力する入力選択手段とを有し、 前記1次元逆離散コサイン変換回路は、1次元逆離散コ
サイン変換の演算を複数のステップに分解して順次行な
い、 前記記憶手段は、前記複数のステップのうち、最終ステ
ップ以外の各ステップの演算結果を格納せず、最終ステ
ップの演算結果のみを格納する画像復号化装置。2. A variable length decoding circuit for performing variable length decoding on input compressed image data, and an inverse quantization circuit for performing inverse quantization on output data of the variable length decoding circuit. A two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit that performs two-dimensional inverse discrete cosine transform on output data from the inverse quantization circuit, wherein the two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit performs a one-dimensional inverse discrete cosine transform. A one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit including an arithmetic circuit unit to be applied, and storage means for storing an operation result of the one-dimensional inverse discrete cosine transform output from the arithmetic circuit unit; and an output of the one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit Transposing means for performing transposition transformation on data and outputting the transposed data to said one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit; and data outputted from said transposition means and external Input selecting means for selecting one of the input data and outputting the selected data to the one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit, wherein the one-dimensional inverse discrete cosine transform circuit performs a plurality of one-dimensional inverse discrete cosine transform operations. The image decoding device stores the operation result of each step other than the last step among the plurality of steps and stores only the operation result of the last step.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002154088A JP2003345778A (en) | 2002-05-28 | 2002-05-28 | Two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit and image decoding device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2002154088A JP2003345778A (en) | 2002-05-28 | 2002-05-28 | Two-dimensional inverse discrete cosine transform circuit and image decoding device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003345778A true JP2003345778A (en) | 2003-12-05 |
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ID=29770968
Family Applications (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2003345778A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100739684B1 (en) | 2004-08-05 | 2007-07-13 | 삼성전자주식회사 | Low density parity check matrix generator and method |
-
2002
- 2002-05-28 JP JP2002154088A patent/JP2003345778A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100739684B1 (en) | 2004-08-05 | 2007-07-13 | 삼성전자주식회사 | Low density parity check matrix generator and method |
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