專利名稱:正交變換裝置以及集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及運(yùn)動(dòng)圖像編碼等的圖像編碼。尤其涉及進(jìn)行作為圖像 編碼/解碼處理中的骨干處理的正交變換的正交變換裝置、集成電路。
背景技術(shù):
在以往的技術(shù)中有,進(jìn)行作為圖像編碼/解碼處理中的骨干處理 的正交變換的正交變換裝置。對(duì)于現(xiàn)行的運(yùn)動(dòng)圖像壓縮/擴(kuò)展,存在作為運(yùn)動(dòng)圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)的MPEG1 、 MPEG2 、 MPEG4 、 H.264 / AVC 、 VC — 1等的 MPEG(Moving picture expert group :運(yùn)動(dòng)圖像專家組),并且,在 標(biāo)準(zhǔn)中有規(guī)定,從而能夠與不同的圖像的大小或不同的所使用的介質(zhì) 等分別相對(duì)應(yīng)。例如;MPEG1、 MPEG2被使用于DVD等的圖像尺 寸較大的介質(zhì);MPEG4或H.264 / AVC的一種方式被使用于移動(dòng)電 話或lseg等的圖像尺寸較小的介質(zhì);H.264/AVC、 VC—1被使用于 HDTV等的圖像尺寸非常大的介質(zhì)。在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)圖像編碼的情況下,將運(yùn)動(dòng)圖像分割為稱為宏塊(MB) 的處理單位來進(jìn)行處理。MB由亮度成分和色差成分構(gòu)成,亮度成分 由Y0、 Yl、 Y2、 Y3這4個(gè)構(gòu)成,并且,色差成分由Cb、 Cr這2個(gè)6構(gòu)成。各個(gè)Y、 C成分由8X8塊這64個(gè)像素成分構(gòu)成。作為MPEG1、 MPEG2、 MPEG4、 H.264/AVC、 VC—1共通 的處理有正交變換處理。正交變換處理是以YO、 Yl、 Y2、 Y3、 Cb、 Cr成分為單位進(jìn)行的處理,也是將作為空間成分的運(yùn)動(dòng)圖像信號(hào)變換 為頻率成分的技術(shù)。通過進(jìn)行正交變換處理,從而在自然圖像等被變 換為頻率成分時(shí)發(fā)生數(shù)據(jù)的偏差,因此有用于可變長(zhǎng)編碼等的數(shù)據(jù)壓 縮。并且,該正交變換的技術(shù)是一種骨干處理,除了用于運(yùn)動(dòng)圖像的 編碼以外,還用于聲音壓縮或信號(hào)處理。正交變換處理,按照所述的編碼標(biāo)準(zhǔn)不同。首先,在MPEG1、 MPEG2、 MPEG4中利用DCT(離散余弦變換)。并且,在像H.264 /AVC或VC—l那樣的新的編碼標(biāo)準(zhǔn)中,利用哈達(dá)瑪變換(Hadamard transform)或整數(shù)精度正交變換。而且,DCT是最一般的正交變換之 一,也是不可反變換,由于變換基底包含小數(shù)精度,因此在變換前與 變換后產(chǎn)生誤差,對(duì)此,以H.264/AVC或VC—l進(jìn)行的正交變換具 有以下的特征,即,由于變換基底為整數(shù),因此在變換前與變換后不 產(chǎn)生誤差。圖1 8是示出以往的技術(shù)的圖。圖1、 2是示出正交變換處理的變換矩陣的圖。圖1的變換矩陣是 H.264/AVC中的整數(shù)精度正交變換的變換矩陣。并且,圖2的變換 矩陣是VC—1中的整數(shù)精度正交變換的變換矩陣。而且,后者的圖2 的變換矩陣是根據(jù)H.264 / AVC標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)書中記載的公式表達(dá)的矩 陣。圖3、圖4是示出4X4的變換矩陣的圖。在H.264/AVC或VC—1中,除了進(jìn)行8X8單位的正交變換以 外,還進(jìn)行4X4單位的正交變換,使得降低解碼后的圖像的誤差。圖 3的變換矩陣是用于降低H.264 / AVC中的誤差的、4X4單位的正交 變換矩陣。另外,圖4的變換矩陣是VC — 1的4X4單位的正交變換 矩陣。如此,以矩陣式表達(dá)示正交變換處理,然而,周知的問題是,在 進(jìn)行單純的矩陣運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)正交變換處理的情況下,因需要龐大的運(yùn) 算量,而導(dǎo)致處理時(shí)間或電路規(guī)模的增大。因此, 一般而言,以高速 算法來進(jìn)行處理,該高速算法利用矩陣式的性質(zhì)來展開矩陣,從而減 少運(yùn)算次數(shù)。對(duì)于高速算法,周知的方式是像Chen或Wang那樣的 方式。圖5是所述的、以處理單位分割正交變換的高速算法的、以往的 結(jié)構(gòu)(參照專利文獻(xiàn)l)。在圖5中,重新排列器3對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行重新 排列。輸入信號(hào)被進(jìn)行重新排列后,被蝶形器5、 7、 9進(jìn)行加法減法 處理或乘法處理,從而實(shí)現(xiàn)正交變換。圖6是示出圖5所示的蝶形器的細(xì)節(jié)的圖。如圖6明確示出,圖6所述的蝶形器的所有的細(xì)節(jié)由幾個(gè)2點(diǎn)輸入的交叉相乘運(yùn)算器構(gòu)成。圖7是示出2點(diǎn)輸入的交叉相乘運(yùn)算器(2點(diǎn)基本運(yùn)算器)20的圖。 圖7中的左邊的圖是示出2點(diǎn)基本運(yùn)算器20的符號(hào)。在所述圖6中,以該符號(hào)示出2點(diǎn)輸入的交叉相乘運(yùn)算器。并且,以后的說明中參照的各個(gè)圖中,也以該符號(hào)來示出2點(diǎn)基本運(yùn)算器。另一方面,圖7的右邊示出2點(diǎn)基本運(yùn)算器20進(jìn)行的2點(diǎn)的乘積 累加運(yùn)算的處理內(nèi)容。2點(diǎn)基本運(yùn)算器20,對(duì)向該2點(diǎn)基本運(yùn)算器20的第一輸入(在左 上的黑圓點(diǎn)的輸入)和第二輸入(在左下的黑圓點(diǎn)的輸入)進(jìn)行乘積累加 運(yùn)算,從而輸出第一輸出(右上的黑圓點(diǎn))。更具體而言,2點(diǎn)基本運(yùn)算 器20,進(jìn)行(第一輸入)Xall + (第二輸入)Xa12的乘積累加運(yùn)算,從 而輸出運(yùn)算結(jié)果,以作為第一輸出。在此,所述公式中的all、 a12 是,2點(diǎn)基本運(yùn)算器20從圖7所示的變換系數(shù)存儲(chǔ)器21、用于提供乘 積累加運(yùn)算系數(shù)的其它的系數(shù)提供部取得的系數(shù)。同樣,2點(diǎn)基本運(yùn)算 器20進(jìn)行(第一輸入)Xall + (第二輸入)Xa12的乘積累加運(yùn)算,從而 輸出該乘積累加運(yùn)算的結(jié)果,以作為第二輸出。在圖7的左邊的符號(hào) 中,與各個(gè)輸出的黑圓點(diǎn)連接的多個(gè)箭頭線分別示出這些乘積累加運(yùn) 算。在像MPEG2那樣的以往的編碼標(biāo)準(zhǔn)中,利用所述的高速正交變 換算法實(shí)現(xiàn)DCT處理。并且,對(duì)于H.264/AVC, 一般而言,按照標(biāo) 準(zhǔn)書所述的過程實(shí)現(xiàn)處理;對(duì)于VC — l, 一般而言,其高速算法未被 知道,因此直接實(shí)施矩陣運(yùn)算,從而實(shí)現(xiàn)處理。在此,圖6所述的蝶形器的所有的細(xì)節(jié)由幾個(gè)2點(diǎn)輸入的交叉相 乘運(yùn)算器構(gòu)成。因此,通過以往的結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)的正交變換,僅限于 像DCT或哈達(dá)瑪那樣的、能夠都展開為2點(diǎn)輸入的交叉相乘運(yùn)算的正 交變換。另一方面,在H.264/AVC中需要3點(diǎn)輸入的運(yùn)算器。 圖8是示出在H.264 / AVC正交變換中需要的3點(diǎn)輸入的運(yùn)算器 的圖。
于是,在H.264/AVC中利用正交變換裝置,該正交變換裝置利 用的運(yùn)算器進(jìn)行展開為如圖8所示的結(jié)構(gòu)的3點(diǎn)輸入的交叉相乘運(yùn)算。 而且,對(duì)于VC—1,能夠由2點(diǎn)輸入的交叉相乘運(yùn)算構(gòu)成。但是,與 以往的結(jié)構(gòu)的連接不同。
專利文獻(xiàn)l :日本特開平4-229724號(hào)公報(bào)
然而,存在想要實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)編碼標(biāo)準(zhǔn)都能夠進(jìn)行處理的程序或電 路的情況。在此情況下,需要按每個(gè)編碼標(biāo)準(zhǔn)分別具有各個(gè)程序或電 路。例如,對(duì)于最近的半導(dǎo)體集成電路,需要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜且各種各樣的 運(yùn)動(dòng)圖像編碼處理。并且,還必要低耗電化。在這些背景下,若按每 個(gè)編碼標(biāo)準(zhǔn)具有電路,則導(dǎo)致半導(dǎo)體集成電路整體的面積增加,且阻 礙實(shí)現(xiàn)多個(gè)運(yùn)動(dòng)圖像編碼處理。并且,電路規(guī)模的增加還導(dǎo)致消耗電 力的增加,從而阻礙實(shí)現(xiàn)低耗電化。并且,在運(yùn)算單元的角度來看, 若分割為各個(gè)運(yùn)算方法,則不能實(shí)現(xiàn)處理的共通化,且導(dǎo)致非效率化, 并且,導(dǎo)致程序的管理中發(fā)生錯(cuò)誤。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決所述問題,本發(fā)明的目的在于提供一種正交變換裝置, 通過以一個(gè)共通的高速正交變換算法運(yùn)算單元或電路結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)多個(gè) 正交變換處理,從而實(shí)現(xiàn)程序的共通化或半導(dǎo)體集成電路整體的面積的減少。
也就是,更具體而言,本發(fā)明的目的在于提供進(jìn)行共通的高速正 交變換算法的正交變換裝置,與以往的結(jié)構(gòu)不同,不變更基本的運(yùn)算
單元、運(yùn)算器的連接關(guān)系,而只變更變換系數(shù),從而能夠?qū)崿F(xiàn)像H.264 / AVC或VC—1那樣的新的編碼標(biāo)準(zhǔn)的正交變換處理,還能夠?qū)崿F(xiàn)像 MPEG2那樣的以往的DCT處理。
為了實(shí)現(xiàn)所述目的,本發(fā)明的一種正交變換裝置,對(duì)多點(diǎn)的輸入 信號(hào)進(jìn)行正交變換,其中,包括第一蝶形運(yùn)算單元,具有2點(diǎn)基本 運(yùn)算部,該2點(diǎn)基本運(yùn)算部對(duì)所述多點(diǎn)的輸入信號(hào)中的一部分的輸入 信號(hào)進(jìn)行2點(diǎn)的乘積累加運(yùn)算;第二蝶形運(yùn)算單元,具有4點(diǎn)基本運(yùn) 算部,該4點(diǎn)基本運(yùn)算部對(duì)所述多點(diǎn)的輸入信號(hào)中的剩余的輸入信號(hào) 進(jìn)行4點(diǎn)的乘積累加運(yùn)算;第三蝶形運(yùn)算單元,具有2點(diǎn)基本運(yùn)算部, 該2點(diǎn)基本運(yùn)算部對(duì)所述第二蝶形運(yùn)算單元的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行2點(diǎn)的乘 積累加運(yùn)算;第一延遲單元,保持所述第一蝶形運(yùn)算單元的運(yùn)算結(jié)果; 第一選擇單元,從所述第一蝶形運(yùn)算單元的運(yùn)算結(jié)果以及所述第一延 遲單元所保持的運(yùn)算結(jié)果中選擇數(shù)據(jù);第二延遲單元,保持所述第三 蝶形運(yùn)算單元的運(yùn)算結(jié)果;第二選擇單元,從所述第三蝶形運(yùn)算單元 的運(yùn)算結(jié)果以及所述第二延遲單元所保持的運(yùn)算結(jié)果中選擇數(shù)據(jù);第 四蝶形運(yùn)算單元,具有2點(diǎn)基本運(yùn)算部,該2點(diǎn)基本運(yùn)算部對(duì)所述第 一選擇單元選擇出的數(shù)據(jù)以及所述第二選擇單元選擇出的數(shù)據(jù)進(jìn)行2 點(diǎn)的乘積累加運(yùn)算;以及變換系數(shù)提供單元,將用于所述第一蝶形運(yùn) 算單元至所述第四蝶形運(yùn)算單元的乘積累加運(yùn)算的變換系數(shù)提供給所述第一蝶形運(yùn)算單元至所述第四蝶形運(yùn)算單元;所述第二蝶形運(yùn)算單 元,對(duì)于所述第二蝶形運(yùn)算單元的所述4點(diǎn)基本運(yùn)算部進(jìn)行的乘積累 加運(yùn)算,在用于所述第一蝶形運(yùn)算單元至所述第四蝶形運(yùn)算單元進(jìn)行 多種正交變換的、規(guī)定的3點(diǎn)運(yùn)算以及2點(diǎn)運(yùn)算之間進(jìn)行切換。
據(jù)此,能夠提供一種正交變換裝置,不像以往的結(jié)構(gòu)那樣、不變 更基本的運(yùn)算單元、運(yùn)算器的連接關(guān)系,而對(duì)第二蝶形運(yùn)算單元具有 的4點(diǎn)基本運(yùn)算部進(jìn)行的乘積累加運(yùn)算在規(guī)定的3點(diǎn)運(yùn)算以及2點(diǎn)運(yùn) 算之間進(jìn)行切換,據(jù)此,進(jìn)行像H.264/AVC或VC—1那樣的新的編 碼標(biāo)準(zhǔn)的正交變換的處理,并且,只變更變換系數(shù)來能夠?qū)崿F(xiàn)像 MPEG2那樣的以往的DCT的處理,從而進(jìn)行多個(gè)處理共通的高速正 交變換算法。
而且,據(jù)此,通過共通的一個(gè)高速正交變換算法運(yùn)算單元或電路 結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)多個(gè)正交變換,能夠?qū)崿F(xiàn)程序的共通化、半導(dǎo)體集成電路整 體的面積的減少、低耗電化、多個(gè)運(yùn)動(dòng)圖像編碼處理的實(shí)現(xiàn)的容易化、 程序管理中發(fā)生錯(cuò)誤的抑制。
根據(jù)所述結(jié)構(gòu),利用共通的正交變換單元,能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)正交變 換的處理,尤其能夠?qū)崿F(xiàn)基底的性質(zhì)不同的正交變換的處理。根據(jù)其 效果,尤其能夠?qū)崿F(xiàn)程序的共通化、半導(dǎo)體集成電路整體的面積的減 少。
圖1是示出H.264/AVC中的整數(shù)精度正交變換的變換矩陣的圖。
圖2是示出VC—1中的整數(shù)精度正交變換的變換矩陣的圖。
圖3是示出H.264 / AVC中的4X4的變換矩陣的圖。
圖4是示出VC—1中的4X4的變換矩陣的圖。
圖5是示出以往的結(jié)構(gòu)的圖。
圖6是示出以往的結(jié)構(gòu)具有的蝶形器的細(xì)節(jié)的圖。
圖7是示出2點(diǎn)輸入的交叉相乘運(yùn)算器(2點(diǎn)基本運(yùn)算器)的圖。
圖8是示出H.264 / AVC正交變換中需要的3點(diǎn)輸入的運(yùn)算器的圖。
圖9是示出正交變換裝置50的圖。
圖10是詳細(xì)地示出正交變換裝置50具有的四個(gè)蝶形運(yùn)算部的圖。
圖11是示出四級(jí)流水線運(yùn)算電路的圖。
圖12是示出第二蝶形運(yùn)算部的A型以及B型的圖。
圖13是示出用于H.264 / AVC的正交變換運(yùn)算結(jié)構(gòu)的圖。
圖14是說明正交變換裝置進(jìn)行VC—1的正交變換時(shí)第二蝶形運(yùn)
算部?jī)纱芜M(jìn)行的運(yùn)算的圖。
圖15是示出正交變換裝置進(jìn)行VC—1的正交變換時(shí)第二蝶形運(yùn)
算部?jī)纱芜M(jìn)行的運(yùn)算的公式的圖。 圖16是示出正交變換裝置的圖。
圖17是示出正交變換裝置進(jìn)行VC—1的正交變換時(shí)的運(yùn)算的流 程的圖。
圖18是示出進(jìn)行4X4正交變換的實(shí)施例的圖。圖19是示出集成電路的圖。
符號(hào)說明
11以往的結(jié)構(gòu)
20 2點(diǎn)基本運(yùn)算器
50正交變換裝置
50a正交變換裝置
50c集成電路
51四級(jí)流水線運(yùn)算電路
100第一蝶形運(yùn)算部
101第二蝶形運(yùn)算部
101A第二蝶形運(yùn)算部的A型
101B第二蝶形運(yùn)算部的B型
102第三蝶形運(yùn)算部
103第四蝶形運(yùn)算部
104第五蝶形運(yùn)算部
201第三延遲部
202第二延遲部
203第一延遲部
301第三選擇部
302第二選擇部
303第一選擇部304第四選擇部 401變換系數(shù)提供部
500用于H.264 / AVC的正交變換運(yùn)算結(jié)構(gòu) 501進(jìn)行3點(diǎn)輸入的交叉相乘運(yùn)算的運(yùn)算電路 601正交變換電路 602控制部
具體實(shí)施例方式
以下,參照
本發(fā)明的正交變換裝置、集成電路的實(shí)施例。 (實(shí)施例1)
圖9是示出正交變換裝置50的圖。
正交變換裝置50,對(duì)多點(diǎn)的輸入信號(hào)進(jìn)行正交變換。正交變換裝 置50,雖然其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但能夠進(jìn)行DCT的正交變換、H.264/AVC 的正交變換以及VC—1的正交變換這三種正交變換之中的任何正交變 換。而且,正交變換裝置50,進(jìn)行在作為基本的算法上采用Chen的 方式的運(yùn)算。
具體而言,正交變換裝置50包括第一蝶形運(yùn)算部100、第二蝶形 運(yùn)算部101、第三蝶形運(yùn)算部102、第四蝶形運(yùn)算部103、第五蝶形運(yùn) 算部104、第三延遲部201、第二延遲部202、第一延遲部203、第三 選擇部301、第二選擇部302、第一選擇部303、第四選擇部304、以 及變換系數(shù)提供部401。
圖10是詳細(xì)地示出圖9所示的第一蝶形運(yùn)算部100 第四蝶形運(yùn)算部103的圖。圖10(a) (b)分別詳細(xì)地示出第一蝶形運(yùn)算部100、 第二蝶形運(yùn)算部101、第三蝶形運(yùn)算部102、第四蝶形運(yùn)算部103。
而且,例如正交變換裝置50也可以是以下的裝置電視機(jī)等的圖 像顯示裝置,進(jìn)行正交變換并顯示運(yùn)動(dòng)圖像;DVD刻錄器或其它的運(yùn) 動(dòng)圖像記錄裝置,為了記錄運(yùn)動(dòng)圖像而進(jìn)行正交變換;攝像機(jī)等的運(yùn) 動(dòng)圖像攝像裝置,為了記錄拍攝的運(yùn)動(dòng)圖像而進(jìn)行正交變換;以及運(yùn) 動(dòng)圖像編碼裝置。
第一蝶形運(yùn)算部IOO(圖10(a)、圖9)具有2點(diǎn)基本運(yùn)算部,該2 點(diǎn)基本運(yùn)算部對(duì)向正交變換裝置50的多點(diǎn)的輸入信號(hào)中的一部分的輸 入信號(hào)進(jìn)行2點(diǎn)的乘積累加運(yùn)算。而且,在此,2點(diǎn)基本運(yùn)算部是圖7 中說明的2點(diǎn)基本運(yùn)算器20。具體而言,第一蝶形運(yùn)算部100包括被 構(gòu)成為像圖10(a)所示那樣的四個(gè)2點(diǎn)基本運(yùn)算部。第一蝶形運(yùn)算部 100,通過這些四個(gè)2點(diǎn)基本運(yùn)算部,對(duì)向正交變換裝置50的多點(diǎn)的 輸入信號(hào)中的第偶數(shù)個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算。
第三延遲部201(圖9),保持向正交變換裝置50的多點(diǎn)的輸入信 號(hào)中的剩余的輸入信號(hào)。在此,剩余的輸入信號(hào)是指,向正交變換裝 置50的輸入信號(hào)中的所述第偶數(shù)個(gè)輸入信號(hào),也就是說,除了由第一 蝶形運(yùn)算部IOO運(yùn)算的輸入信號(hào)以外的、剩余的輸入信號(hào),SP,第奇 數(shù)個(gè)輸入信號(hào)。第三選擇部301(圖9),從向正交變換裝置50的多點(diǎn) 的輸入信號(hào)中的剩余的輸入信號(hào)、以及第一延遲部203所保持的輸入 信號(hào)中選擇數(shù)據(jù)。在此,與所述情況相同,剩余的輸入信號(hào)是第奇數(shù) 個(gè)輸入信號(hào)。在正交變換裝置50進(jìn)行所述三種正交變換中的DCT的正交變換、以及H.264/AVC的正交變換的情況下,第三選擇部301 選擇向正交變換裝置50的該第奇數(shù)個(gè)輸入信號(hào),另一方面,在正交變 換裝置50進(jìn)行VC—1的正交變換的情況下,第三選擇部301對(duì)選擇 向正交變換裝置50的第奇數(shù)個(gè)輸入信號(hào)時(shí)、和選擇第一延遲部203 所保持的輸入信號(hào)時(shí)進(jìn)行切換。
第二蝶形運(yùn)算部IOI(圖10(b)、圖9)具有4點(diǎn)基本運(yùn)算部,該4 點(diǎn)基本運(yùn)算部對(duì)向正交變換裝置50的多點(diǎn)的輸入信號(hào)中的剩余的輸入 信號(hào)進(jìn)行4點(diǎn)的乘積累加運(yùn)算。第二蝶形運(yùn)算部101,對(duì)第三選擇部 301(圖9)所選擇的數(shù)據(jù)進(jìn)行乘積累加運(yùn)算。第二蝶形運(yùn)算部101,若 第三選擇部301選擇向正交變換裝置50的多點(diǎn)的輸入信號(hào)中的剩余的 輸入信號(hào),則進(jìn)行針對(duì)剩余的輸入信號(hào)的運(yùn)算,若選擇第一延遲部203 所保持的輸入信號(hào),則進(jìn)行針對(duì)第一延遲部203所保持的輸入信號(hào)的 運(yùn)算。
在此,圖7示出的2點(diǎn)基本運(yùn)算部(2點(diǎn)基本運(yùn)算器)是2點(diǎn)輸入的 基本運(yùn)算部,對(duì)此,4點(diǎn)基本運(yùn)算部是4點(diǎn)輸入的基本運(yùn)算部。4點(diǎn)基 本運(yùn)算部,根據(jù)第一 第四的輸入(在圖10(b)的第二蝶形運(yùn)算部101 所示的左邊的四個(gè)的黑圓點(diǎn)的輸入),輸出對(duì)這些四個(gè)輸入進(jìn)行乘積累 加運(yùn)算的運(yùn)算結(jié)果,以分別作為第一 第四的輸出(在右邊的四個(gè)的黑 圓點(diǎn)的輸入)。換而言之,4點(diǎn)基本運(yùn)算部,包括對(duì)4點(diǎn)的輸入信號(hào)和 四個(gè)變換系數(shù)的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行加法運(yùn)算的四個(gè)結(jié)構(gòu),將這些四個(gè)結(jié)果 分別作為四個(gè)輸出。
第三蝶形運(yùn)算部102(圖10(c)、圖9)具有2點(diǎn)基本運(yùn)算部,對(duì)第二蝶形運(yùn)算部101的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行2點(diǎn)的乘積累加運(yùn)算。第三蝶形運(yùn) 算部102具有如圖10(c)所示構(gòu)成的三個(gè)2點(diǎn)基本運(yùn)算部。
第一延遲部203(圖9),保持第一蝶形運(yùn)算部100的運(yùn)算結(jié)果。 第二延遲部202(圖9),保持第三蝶形運(yùn)算部102的運(yùn)算結(jié)果。 第一選擇部303(圖9),從第一蝶形運(yùn)算部100的運(yùn)算結(jié)果以及第 一延遲部203所保持的運(yùn)算結(jié)果中選擇數(shù)據(jù)。第一選擇部303,在正 交變換裝置50進(jìn)行所述三種正交變換中的DCT的正交變換、以及 H.264/AVC的正交變換的情況下,選擇第一蝶形運(yùn)算部100的運(yùn)算結(jié) 果,另一方面,在進(jìn)行VC — 1的正交變換的情況下,選擇第一延遲部 203所保持的運(yùn)算結(jié)果。
第二選擇部302(圖9),從第三蝶形運(yùn)算部102的運(yùn)算結(jié)果以及第 二延遲部202所保持的運(yùn)算結(jié)果中選擇數(shù)據(jù)。第二選擇部302,在正 交變換裝置50進(jìn)行所述三種正交變換中的DCT的正交變換、以及 H.264/AVC的正交變換的情況下,選擇第三蝶形運(yùn)算部102的運(yùn)算結(jié) 果,在進(jìn)行VC—1的正交變換的情況下,選擇收集第一部分和第二部 分這兩個(gè)部分而成的數(shù)據(jù),在第一部分具有第三蝶形運(yùn)算部102的運(yùn) 算結(jié)果的一部分,并且,在第二部分具有第二延遲部202所保持的運(yùn) 算結(jié)果。在以后的說明中詳細(xì)地示出所述內(nèi)容(參照?qǐng)D14、圖15)。
第四蝶形運(yùn)算部103(圖10(d)、圖9)具有2點(diǎn)基本運(yùn)算部,對(duì)第 一選擇部303選擇出的數(shù)據(jù)、以及第二選擇部302選擇出的數(shù)據(jù)進(jìn)行 2點(diǎn)的乘積累加運(yùn)算。第三蝶形運(yùn)算部102具有如圖10(c)所示構(gòu)成的 四個(gè)2點(diǎn)基本運(yùn)算部。變換系數(shù)提供部401(圖9),將用于第一蝶形運(yùn)算部100 第四蝶 形運(yùn)算部103的乘積累加運(yùn)算的變換系數(shù),提供給這些第一蝶形運(yùn)算 部100 第四蝶形運(yùn)算部103。變換系數(shù)提供部401,以第一蝶形運(yùn)算 部100 第四蝶形運(yùn)算部103反復(fù)進(jìn)行的乘積累加運(yùn)算的處理為單位, 變更提供給這些第一蝶形運(yùn)算部100 第四蝶形運(yùn)算部103的變換系 數(shù)。變換系數(shù)提供部401,在正交變換裝置50進(jìn)行DCT的正交變換 的情況下,提供用于第一蝶形運(yùn)算部100 第四蝶形運(yùn)算部103進(jìn)行 正交變換的變換系數(shù),在進(jìn)行H.264/AVC的正交變換的情況下,提供 用于進(jìn)行H.264/AVC的正交變換的變換系數(shù),在進(jìn)行VC—1的正交 變換的情況下,提供用于進(jìn)行VC—1的正交變換的變換系數(shù)。也就是, 變換系數(shù)提供部401,按照正交變換裝置50進(jìn)行的正交變換的種類, 提供用于進(jìn)行各個(gè)種類的正交變換的變換系數(shù)。
而且,第一延遲部203、第二延遲部202以及第三延遲部201之 中的至少一部分也可以,例如由緩沖器、存儲(chǔ)器或寄存器構(gòu)成。
在此,換而言之,第一選擇部303,從第一蝶形運(yùn)算部100的運(yùn) 算結(jié)果以及第一延遲部203所保持的運(yùn)算結(jié)果中選擇任一方。同樣, 也可以說,第二選擇部302,從第三蝶形運(yùn)算部102的運(yùn)算結(jié)果以及 第二延遲部202所保持的運(yùn)算結(jié)果中選擇任一方。并且,也可以說, 第三選擇部301,向該正交變換裝置50的多點(diǎn)的輸入信號(hào)中的剩余的 輸入信號(hào)、以及第一延遲部203所保持的入信號(hào)中選擇任一方。
由第一蝶形運(yùn)算部100 第四蝶形運(yùn)算部103的四個(gè)運(yùn)算部的整 體構(gòu)成四級(jí)流水線運(yùn)算電路51(圖11)。圖11是示出四級(jí)流水線運(yùn)算電路51的圖。
四級(jí)流水線運(yùn)算電路51由第一蝶形運(yùn)算部100、第二蝶形運(yùn)算部 101、第三蝶形運(yùn)算部102以及第四蝶形運(yùn)算部103的整體構(gòu)成。而 且,在圖9中省略示出四級(jí)流水線運(yùn)算電路51。在四級(jí)流水線運(yùn)算電 路51中,第二蝶形運(yùn)算部101的部分,與以Chen的高速算法的DCT 的正交變換的四級(jí)流水線運(yùn)算電路不同,而其它的部分即第一蝶形運(yùn) 算部100、第三蝶形運(yùn)算部102以及第四蝶形運(yùn)算部103這各個(gè)部分, 分別與Chen的四級(jí)流水線運(yùn)算電路中的各個(gè)部分相同。因此,在四 級(jí)流水線運(yùn)算電路51中,將以Chen的高速算法的四級(jí)流水線運(yùn)算電 路,分割為與第一蝶形運(yùn)算部100、第二蝶形運(yùn)算部101、第三蝶形運(yùn) 算部102以及第四蝶形運(yùn)算部103這四個(gè)部分相對(duì)應(yīng)的地方,將與第 二蝶形運(yùn)算部101相對(duì)應(yīng)的地方置換為第二蝶形運(yùn)算部101。
在以下的說明中,依據(jù)與Chen的四級(jí)流水線運(yùn)算電路的關(guān)系, 更詳細(xì)地示出第一蝶形運(yùn)算部100 第四蝶形運(yùn)算部103。第一蝶形運(yùn) 算部100是,與Chen的四級(jí)流水線運(yùn)算電路的第一 三級(jí)之中的、 對(duì)第偶數(shù)個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行處理的地方的電路相同的電路。第二蝶形運(yùn) 算部101是,與Chen的四級(jí)流水線運(yùn)算電路的第一級(jí)之中的、對(duì)第
奇數(shù)個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行處理的部分的電路相同的電路。第三蝶形運(yùn)算部 102是,與Chen的四級(jí)流水線運(yùn)算電路的第二 三級(jí)的部分之中的、 對(duì)第奇數(shù)個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行處理的地方的電路相同的電路。四蝶形運(yùn)算 部103是,與Chen的四級(jí)流水線運(yùn)算電路的第四級(jí)的部分相同的電 路。如上所述,正交變換裝置50包括將高速算法正交變換裝置分割
而成的、以100 103示出的四個(gè)蝶形運(yùn)算部,該四個(gè)蝶形運(yùn)算部由進(jìn) 行乘積累加運(yùn)算處理的2點(diǎn)基本運(yùn)算部和4點(diǎn)基本運(yùn)算部構(gòu)成,該高 速算法正交變換裝置對(duì)實(shí)施某種處理后的輸入信號(hào)進(jìn)行正交變換處 理;延遲部203、 202、 201,針對(duì)所述蝶形運(yùn)算部101、 103的輸入, 使輸入信號(hào)延遲;選擇部301、 302、 303,選擇來自所述延遲部的輸 出、和所述輸入信號(hào)或蝶形運(yùn)算部的運(yùn)算結(jié)果,并選擇向蝶形運(yùn)算部 101或103的輸入;以及變換系數(shù)提供部401,向所述各個(gè)蝶形運(yùn)算 部提供正交變換的變換系數(shù)。
以下,說明具備所述結(jié)構(gòu)的正交變換裝置50的工作。首先,說明 正交變換裝置50進(jìn)行DCT的正交變換的工作。
圖12是示出第二蝶形運(yùn)算部101變形而成的、第二蝶形運(yùn)算部的 A型101A以及第二蝶形運(yùn)算部的B型101B的圖。圖12(a)是再次示 出圖10(b)以及圖11所示的第二蝶形運(yùn)算部101的結(jié)構(gòu)的圖。圖12(b) 是示出第二蝶形運(yùn)算部101變形而成的第二蝶形運(yùn)算部的A型 IOIA(圖12(b)的右邊)的圖。圖12(c)是示出第二蝶形運(yùn)算部101變形 而成的第二蝶形運(yùn)算部的B型IOIB(圖12(c)的右邊)的圖。
在正交變換裝置50進(jìn)行DCT的正交變換時(shí),第二蝶形運(yùn)算部101 變形為圖12(b)所示的第二蝶形運(yùn)算部的A型IOIA。
第二蝶形運(yùn)算部的A型101A是組合兩個(gè)2點(diǎn)基本運(yùn)算部而成的 運(yùn)算電路,即,這些兩個(gè)2點(diǎn)基本運(yùn)算部中的一方的基本運(yùn)算部,將 向該第二蝶形運(yùn)算部101的第二輸入以及第三輸入作為該一方的2點(diǎn)基本運(yùn)算部的第一輸入以及第二輸入,并且,將該第二蝶形運(yùn)算部101 的第二輸出以及第三輸出作為該2點(diǎn)基本運(yùn)算部的第一輸出以及第二 輸出。并且,另一方的2點(diǎn)基本運(yùn)算部,將向該第二蝶形運(yùn)算部101 的第一輸入、第四輸入、第一輸出以及第四輸出分別作為該另一方的2 點(diǎn)基本運(yùn)算部的第一輸入、第二輸入、第一輸出以及第二輸出。
在此,該第二蝶形運(yùn)算部的A型101A具有,與Chen的四級(jí)流 水線運(yùn)算電路中的該第二蝶形運(yùn)算部101所相對(duì)的部分相同的結(jié)構(gòu)。
據(jù)此,由變換系數(shù)提供部401提供DCT的變換系數(shù),并且,第二 蝶形運(yùn)算部101變形為參照?qǐng)D12(b)而說明的第二蝶形運(yùn)算部的A型 101A的形式,第一蝶形運(yùn)算部100 第四蝶形運(yùn)算部103即四級(jí)流水 線運(yùn)算電路51進(jìn)行用于基于Chen的高速算法的正交變換的乘積累加 運(yùn)算,從而能夠?qū)崿F(xiàn)MPEG1、 MPEG2、 MPEG4中使用的DCT的 正交變換。
而且,對(duì)于第二蝶形運(yùn)算部101變形為第二蝶形運(yùn)算部的A型 IOIA的方法,例如,可以進(jìn)行根據(jù)變換系數(shù)提供部401提供的變換系 數(shù)O的變形方法,也可以進(jìn)行不輸出運(yùn)算結(jié)果而選擇并輸出0的變形 方法,還可以進(jìn)行其它的變形方法。
在此,第二蝶形運(yùn)算部IOI,在接受變換系數(shù)O來變形的情況下, 在所有的變換系數(shù)中的、圖12(b)的左邊的第二蝶形運(yùn)算部101中包含 的虛線示出的乘法的變換系數(shù),從變換系數(shù)提供部401接受值0,從 而進(jìn)行變形(參照?qǐng)D7)。
其次,說明H.264/AVC的工作。在正交變換裝置50進(jìn)行DCT的正交變換時(shí),第二蝶形運(yùn)算部101 變形為圖12(c)所示的第二蝶形運(yùn)算部的B型IOIB。
第二蝶形運(yùn)算部的B型101B的電路與運(yùn)算電路501相同,該運(yùn) 算電路501進(jìn)行所述的圖8所示的、對(duì)H.264 / AVC的正交變換需要 的3點(diǎn)輸入的交叉相乘運(yùn)算。
圖13是示出作為迸行H.264/AVC的正交變換的四級(jí)流水線運(yùn) 算電路的、用于H.264/AVC的正交變換運(yùn)算結(jié)構(gòu)500的圖。
用于H.264 / AVC的正交變換運(yùn)算結(jié)構(gòu)500,在圖13示出的左下 的地方,即,在與第二蝶形運(yùn)算部101的位置相對(duì)應(yīng)的地方,具有進(jìn) 行所述圖8所示的3點(diǎn)輸入的交叉相乘運(yùn)算的運(yùn)算電路501。
通過第二蝶形運(yùn)算部101變形為與該圖13的運(yùn)算電路501相同 的第二蝶形運(yùn)算部的B型101B,從而本實(shí)施例的四級(jí)流水線運(yùn)算電路 51成為與圖5所示的H.264 / AVC的正交變換運(yùn)算結(jié)構(gòu)等效。
因此,由變換系數(shù)提供部401提供H.264/AVC的變換系數(shù),并 且,第二蝶形運(yùn)算部101變形為圖12(c)所述的第二蝶形運(yùn)算部的B 型101B的形式,從而能夠?qū)崿F(xiàn)H.264/AVC所使用的正交變換(整數(shù) 精度正交變換)。
而且,對(duì)于第二蝶形運(yùn)算部101變形為圖12(c)的第二蝶形運(yùn)算部 的B型101B的方法,可以進(jìn)行根據(jù)變換系數(shù)提供部401向第二蝶形 運(yùn)算部101提供的變換系數(shù)0的變形方法,也可以進(jìn)行不輸出運(yùn)算結(jié) 果而選擇并輸出0的變形方法,還可以進(jìn)行其它的變形方法。
其次,說明VC—l的正交變換的工作。在正交變換裝置50進(jìn)行VC—1的正交變換的情況下,第二蝶形 運(yùn)算部101進(jìn)行第一次以及第二次這兩次運(yùn)算。
圖14是說明正交變換裝置50進(jìn)行VC—1的正交變換時(shí)第二蝶形 運(yùn)算部100兩次進(jìn)行的運(yùn)算的圖。
圖15是示出正交變換裝置50進(jìn)行VC—1的正交變換時(shí)第二蝶形 運(yùn)算部101兩次進(jìn)行的運(yùn)算的公式的圖。
圖14的最左端的上段所示的xl、 x3、 x5、 x7是向正交變換裝置 50的第奇數(shù)個(gè)輸入信號(hào)。另一方面,圖14的最左端的下段所示的 xl—d、 x5_d、 x3_d、又7_(1是第三延遲部201(圖9)所保持的輸入信號(hào)。 而且,圖15中的dl、 d3、 d5、 d7分別示出,與在圖14中以xl、 x3、 x5、 x7示出的輸入信號(hào)相同的信號(hào)。
圖14的上段示出,第二蝶形運(yùn)算部101進(jìn)行的第一次的運(yùn)算,圖 14的下段示出,第二蝶形運(yùn)算部101進(jìn)行的第二次的運(yùn)算。而且,由 于正交變換裝置50進(jìn)行VC—l的正交變換,因此,圖14的上下段的 第二蝶形運(yùn)算部101變形為第二蝶形運(yùn)算部的A型IOIA。
如下示出第二蝶形運(yùn)算部101進(jìn)行的第一次的運(yùn)算。
在第二蝶形運(yùn)算部101進(jìn)行第一次的運(yùn)算時(shí),第三選擇部301, 不選擇第一延遲部203所保持的輸入信號(hào),而選擇向正交變換裝置50 的輸入信號(hào),以作為用于第二蝶形運(yùn)算部101進(jìn)行運(yùn)算的數(shù)據(jù)。也就 是,第三選擇部301,在第一次的運(yùn)算時(shí),選擇圖14的左端上段所示 的xl、 x5、 x3、 x7。第二蝶形運(yùn)算部IOI,在第一次的運(yùn)算時(shí),分別 進(jìn)行圖15的最左邊所示的4Xd1 —16Xd7、 15Xd5—9Xd3、 9Xd5十15Xd3和16Xdl + 4Xd7的乘積累加運(yùn)算。在進(jìn)行這些運(yùn)算的第 二蝶形運(yùn)算部101進(jìn)行第一次的運(yùn)算時(shí),變換系數(shù)提供部401,向第 二蝶形運(yùn)算部101提供變換系數(shù)。
第三蝶形運(yùn)算部102,在第一次的運(yùn)算時(shí),對(duì)所述的第二蝶形運(yùn) 算部101的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算,具體而言,進(jìn)行圖15中央的yl = (4 Xdl — 16Xd7) + (15Xd5 —9Xd3)和y2 = (9Xd5 + 15Xd3) + (16X dl + 4Xd7)的運(yùn)算。而且,第三蝶形運(yùn)算部102,此時(shí),如圖14上段 的第二蝶形運(yùn)算部101所示的0表示,將第一輸出以及第四輸出作為 所述的運(yùn)算結(jié)果yl以及y2輸出,并且,使第二輸出以及第三輸出變 為0。在第一次的運(yùn)算時(shí),變換系數(shù)提供部401,將用于進(jìn)行這些運(yùn)算 的變換系數(shù)提供給第三蝶形運(yùn)算部102。
在第二蝶形運(yùn)算部101以及第三蝶形運(yùn)算部102進(jìn)行第一次的運(yùn) 算的期間,第三延遲部201,保持所述的dl、 d3、 d5、 d7,換而言之, 保持xl、 x3、 x5、 x7(圖14左端的上段)。
另一方面,如下示出第二蝶形運(yùn)算部101進(jìn)行的第二次的運(yùn)算。
在第二蝶形運(yùn)算部101以及第三蝶形運(yùn)算部102進(jìn)行第二次的運(yùn) 算時(shí),第三選擇部301,選擇在所述的運(yùn)算期間第三延遲部201所保 持的dl、 d3、 d5、 d7。而且,圖14下段的左端所示的xl—d、 x3—d、 x5一d、 x7—d分別示出,此時(shí)選擇的dl、 d3、 d5、 d7。
在第二次的運(yùn)算時(shí),如圖15的最下段所示,第二蝶形運(yùn)算部101 進(jìn)行9Xdl + 15Xd7、 4Xd5—16Xd3、 —16Xd5—4Xd3、 15Xdl 一9Xd7的運(yùn)算。在第二次的運(yùn)算時(shí),變換系數(shù)提供部401,將用于使第二蝶形運(yùn)算部101進(jìn)行這些運(yùn)算的變換系數(shù)提供給第二蝶形運(yùn)算部 101。
根據(jù)該第二蝶形運(yùn)算部101的運(yùn)算結(jié)果,第三蝶形運(yùn)算部102進(jìn) 行y3-(9Xdl + 15Xd7) + (4Xd5—16Xd3)、y4 = (—16Xd5 — 4Xd3) 十(15Xdl — 9Xd7)的運(yùn)算,以作為第二次的運(yùn)算。
而且,變換系數(shù)提供部401,將與在第一次的運(yùn)算時(shí)向第二蝶形 運(yùn)算部101提供的運(yùn)算系數(shù)不同的運(yùn)算系數(shù),提供給第二蝶形運(yùn)算部 101。同樣,變換系數(shù)提供部401,還將在第一次的運(yùn)算和第二次的運(yùn) 算之間相互不同的變換系數(shù),提供給第三蝶形運(yùn)算部102。
第一延遲部203(圖9),在第二蝶形運(yùn)算部101以及第三蝶形運(yùn)算 部102進(jìn)行第一次的運(yùn)算時(shí),與該運(yùn)算并行地保持第一蝶形運(yùn)算部100 進(jìn)行運(yùn)算的運(yùn)算結(jié)果。
第二延遲部202,保持在第一次的運(yùn)算中第二蝶形運(yùn)算部101以 及第三蝶形運(yùn)算部102進(jìn)行運(yùn)算的運(yùn)算結(jié)果,即,保持作為在第一次 的運(yùn)算中的第三蝶形運(yùn)算部102的輸出的運(yùn)算結(jié)果。第二延遲部202, 直到第二蝶形運(yùn)算部101以及第三蝶形運(yùn)算部102的第二次的運(yùn)算結(jié) 束為止,進(jìn)行該保持。
在第二蝶形運(yùn)算部101進(jìn)行的第二次的運(yùn)算時(shí),由于正交變換裝 置50進(jìn)行VC — 1的正交變換,因此,第一選擇部303,選擇第一延 遲部203所保持的運(yùn)算結(jié)果。
第二選擇部302,選擇第二次的運(yùn)算中第三蝶形運(yùn)算部102輸出 的圖15以及圖14的下段所示的y3、 y4、和自從第一次的運(yùn)算時(shí)第二延遲部202保持的圖15以及圖14的上段所示的yl、 y2,以作為第四 蝶形運(yùn)算部103用于運(yùn)算的數(shù)據(jù)。也就是,第二選擇部302,選擇收 集具有yl、 y2的第一部分和具有y3、 y4的第二部分而成的數(shù)據(jù),艮P, 選擇由yl、 y2、 y3、 y4而成的數(shù)據(jù),以作為第四蝶形運(yùn)算部103利 用的數(shù)據(jù)。
第二選擇部302利用如此選擇的數(shù)據(jù),因此,第四蝶形運(yùn)算部103, 在運(yùn)算上利用第二蝶形運(yùn)算部101以及第三蝶形運(yùn)算部102的運(yùn)算結(jié) 果的數(shù)據(jù)中的yl、 y2、 y3、 y4這四個(gè)數(shù)據(jù)。
據(jù)此,由變換系數(shù)提供部401提供VC-1的變換系數(shù),并且,第 二蝶形運(yùn)算部101變形為如圖12示出的第二蝶形運(yùn)算部的A型101A 的形式,進(jìn)一步,如圖14示出利用第三延遲部201,兩次將輸入信號(hào) 輸入,并且,由變換系數(shù)提供部401變更第一次和第二次的變換系數(shù) 來提供,并使第二蝶形運(yùn)算部的A型IOIA進(jìn)行運(yùn)算,從而能夠?qū)崿F(xiàn) VC—1所使用的正交變換(整數(shù)精度正交變換)。
而且,對(duì)于第二蝶形運(yùn)算部101變形為第二蝶形運(yùn)算部的A型 101A的方法,可以進(jìn)行根據(jù)變換系數(shù)提供部401向第二蝶形運(yùn)算部 101提供的變換系數(shù)0的變形方法,也可以進(jìn)行不輸出運(yùn)算結(jié)果而選 擇并輸出0的變形方法,還可以進(jìn)行其它的變形方法。
而且,如此,正交變換裝置50,利用第二蝶形運(yùn)算部101和第三 延遲部201,兩次將奇數(shù)方的輸入信號(hào)輸入到該第二蝶形運(yùn)算部101, 每一次,依次對(duì)變換系數(shù)進(jìn)行切換,根據(jù)這些結(jié)構(gòu),不通過蝶形處理 進(jìn)行下級(jí)方(奇數(shù)方)的運(yùn)算,而直接進(jìn)行矩陣運(yùn)算。并且,第二蝶形運(yùn)算部101,對(duì)于第二蝶形運(yùn)算部101的4點(diǎn)基 本運(yùn)算部進(jìn)行的乘積累加運(yùn)算,在四級(jí)流水線運(yùn)算電路51用于進(jìn)行多 種正交變換的規(guī)定的3點(diǎn)運(yùn)算(圖12(b)中的運(yùn)算)以及2點(diǎn)運(yùn)算(圖12(a) 中的運(yùn)算)之間進(jìn)行切換。 (實(shí)施例2)
接著,以下說明實(shí)施例2。
圖16是示出實(shí)施例2涉及的正交變換裝置50a的圖。
正交變換裝置50a,除了包括實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)以外,還包括第五 蝶形運(yùn)算部104以及第四選擇部304。
第五蝶形運(yùn)算部104具有4點(diǎn)基本運(yùn)算部,對(duì)所述多點(diǎn)的輸入信 號(hào)中剩余的輸入信號(hào)進(jìn)行4點(diǎn)的乘積累加運(yùn)算。第五蝶形運(yùn)算部104, 被配置成與實(shí)施例1所述的第二蝶形運(yùn)算部101并聯(lián),且具有與第二 蝶形運(yùn)算部101具有的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)(參照?qǐng)D10(b))。
第四選擇部304,從第二蝶形運(yùn)算部101以及第五蝶形運(yùn)算部104 的運(yùn)算結(jié)果中選擇數(shù)據(jù),變換系數(shù)提供部401,將用于第五蝶形運(yùn)算 部104的乘積累加運(yùn)算的變換系數(shù)提供給第五蝶形運(yùn)算部104,第三 蝶形運(yùn)算部102,對(duì)第四選擇部304所選擇的數(shù)據(jù)進(jìn)行乘積累加運(yùn)算。
第二蝶形運(yùn)算部101,進(jìn)行在所述的實(shí)施例1中第二蝶形運(yùn)算部 101進(jìn)行了的第一次的運(yùn)算。
第五蝶形運(yùn)算部104,另外進(jìn)行在所述的實(shí)施例1中第二蝶形運(yùn) 算部101進(jìn)行了的第二次的運(yùn)算。
圖17是示出正交變換裝置50a進(jìn)行VC—1的正交變換時(shí)的運(yùn)算的流程的圖。圖17的中段所示的第二蝶形運(yùn)算部101以及第三蝶形運(yùn) 算部102,示出它們進(jìn)行的實(shí)施例1中的第一次的運(yùn)算,即,示出以 yl和y2為運(yùn)算結(jié)果的運(yùn)算(參照?qǐng)D14、圖15)。圖17的下段所示的 第五蝶形運(yùn)算部104以及第三蝶形運(yùn)算部102,示出它們進(jìn)行的實(shí)施 例l中的第二次的運(yùn)算,艮P,示出以y3和y4為運(yùn)算結(jié)果的運(yùn)算(參照 圖14、圖15)。
第四蝶形運(yùn)算部103,根據(jù)這些圖17的中段以及下段這兩者的運(yùn) 算結(jié)果即進(jìn)行運(yùn)算,艮卩,根據(jù)yl、 y2和y3、 y4進(jìn)行運(yùn)算。
根據(jù)這些正交變換裝置50a,包括以101、 104、 102、 103、 100示出的五個(gè)蝶形運(yùn)算部,該五個(gè)蝶形運(yùn)算部由進(jìn)行乘積累加運(yùn)算 處理的2點(diǎn)基本運(yùn)算部和4點(diǎn)基本運(yùn)算部構(gòu)成;第二延遲部202以及 第一延遲部203,為了第四蝶形運(yùn)算部103的輸入而被設(shè)置,且使輸 入信號(hào)延遲;選擇部302、 303、 304,從來自延遲部的輸出、以及來 自蝶形運(yùn)算部的輸出中選擇數(shù)據(jù),選擇向蝶形運(yùn)算部101或103的輸 入;以及變換系數(shù)提供部401,向各個(gè)蝶形運(yùn)算部提供變換系數(shù);從 而構(gòu)成對(duì)實(shí)施某種處理后的輸入信號(hào)進(jìn)行正交變換處理的。此時(shí),所 述第五蝶形運(yùn)算部104和所述第二蝶形運(yùn)算部101是相同的高速算法 正交變換裝置。而且,不是在實(shí)施例1兩次將輸入信號(hào)延遲來輸入, 而將輸入信號(hào)同時(shí)提供給第二蝶形運(yùn)算部101以及第五蝶形運(yùn)算部 104這兩個(gè)相同蝶形運(yùn)算部,并且,從變換系數(shù)提供部401同時(shí)分別 提供各個(gè)變換系數(shù)來進(jìn)行運(yùn)算,從而實(shí)現(xiàn)VC — 1的正交變換。據(jù)此, 在進(jìn)行第一次的運(yùn)算中的第二蝶形運(yùn)算部的處理的同時(shí),并聯(lián)地進(jìn)行第二次的運(yùn)算中的第五蝶形運(yùn)算部104的處理,能夠快速輸出利用第 一次以及第二次這兩者運(yùn)算的運(yùn)算結(jié)果的、第四蝶形運(yùn)算部103的運(yùn) 算結(jié)果,從而能夠?qū)崿F(xiàn)VC—1的正交變換的高速化。 (實(shí)施例3)
其次,以下說明進(jìn)行4X4的變換矩陣的正交變換(參照所述的圖 3、圖4)時(shí)的實(shí)施例3。
圖18是示出進(jìn)行4X4正交變換的實(shí)施例3的圖。圖18(a)是再次 示出圖4所示的、用于降低VC — 1中的誤差的4X4的正交變換的變 換矩陣的圖。在圖18(b)示出矩陣的公式,其中左邊示出將圖18(a)的 變換矩陣的第二行和第三行交換的矩陣、右邊示出將左邊的公式變形 后的公式。圖18(c)是示出第一蝶形運(yùn)算部100進(jìn)行圖18(b)的矩陣的 運(yùn)算時(shí)的變換系數(shù)的圖。
第一蝶形運(yùn)算部100進(jìn)行4點(diǎn)的高速正交變換。第一蝶形運(yùn)算部 100,在正交變換裝置50進(jìn)行VC—1的正交變換的情況下,進(jìn)行由變 換系數(shù)提供部401供給的圖18(c)的變換系數(shù)的運(yùn)算,即,進(jìn)行圖18(b) 所示的矩陣的運(yùn)算,從而進(jìn)行用于降低VC—1的誤差的4點(diǎn)的高速正 交變換4的運(yùn)算。
而且,第一蝶形運(yùn)算部IOO,根據(jù)圖4所示的VC—1的4X4的 變換矩陣進(jìn)行用于降低VC—1的誤差的所述4點(diǎn)的高速正交變換,同 樣,還根據(jù)圖3所示的H.264/AVC的4X4的變換矩陣進(jìn)行用于降 低H.264 / AVC的誤差的4點(diǎn)的高速正交變換。
根據(jù)該實(shí)施例3,第一蝶形運(yùn)算部100,能夠?qū)崿F(xiàn)圖3或圖4所示的4X4的正交變換,向第一蝶形運(yùn)算部100提供四個(gè)輸入信號(hào),將4X4的變換系數(shù)從變換系數(shù)提供部401輸入到第一蝶形運(yùn)算部100,并且,從而能夠?qū)崿F(xiàn)H.264 / AVC以及VC—1的4X4的正交變換,只通過正交變換裝置50,就能夠?qū)崿F(xiàn)H.264 / AVC的4X4的正交變換,還能夠?qū)崿F(xiàn)VC—1的4X4的正交變換。
根據(jù)如上所說的實(shí)施例1 3的正交變換裝置50、 50a,與以往的結(jié)構(gòu)不同,不變更基本的運(yùn)算單元、運(yùn)算器的連接關(guān)系,也能夠切換第二蝶形運(yùn)算部101具有的4點(diǎn)基本運(yùn)算部進(jìn)行的運(yùn)算,因此,進(jìn)行像H.264/AVC或VC—1那樣的新的編碼標(biāo)準(zhǔn)的正交變換處理,并且,只變更變換系數(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)像MPEG2那樣的現(xiàn)有的DCT的正交變換處理,從而能夠提供進(jìn)行多個(gè)處理共通的高速正交變換算法的正交變換裝置。
而且,據(jù)此,通過共通的一個(gè)高速正交變換算法運(yùn)算單元或電路結(jié)構(gòu)(四級(jí)流水線運(yùn)算電路51)實(shí)現(xiàn)多個(gè)正交變換,能夠?qū)崿F(xiàn)程序的共通化、半導(dǎo)體集成電路整體的面積的減少、低耗電化、多個(gè)運(yùn)動(dòng)圖像編碼處理的實(shí)現(xiàn)的容易化、程序管理中發(fā)生錯(cuò)誤的抑制。
而且,實(shí)施例1的正交變換裝置50(圖9)具有將高速算法正交變換單元分割而成的四個(gè)蝶形運(yùn)算部100 103,該四個(gè)蝶形運(yùn)算部由進(jìn)行乘積累加運(yùn)算處理的2點(diǎn)基本運(yùn)算部和4點(diǎn)基本運(yùn)算部構(gòu)成,所述高速算法正交變換單元,根據(jù)蝶形運(yùn)算單元結(jié)構(gòu),對(duì)實(shí)施某種處理后的輸入信號(hào)進(jìn)行正交變換處理;延遲部201 203,針對(duì)所述蝶形運(yùn)算部IOI、 103的輸入,使輸入信號(hào)延遲;以及選擇部301 303,選擇來自所述延遲部201 203的輸出以及所述輸入信號(hào),并選擇向所述蝶形運(yùn)算部的輸入;并且包括;變換系數(shù)提供部401,向所述蝶形運(yùn)算部提供正交變換系數(shù)。
另一方面,實(shí)施例2的正交變換裝置50a(圖16)具有將高速算法正交變換單元分割而成的四個(gè)蝶形運(yùn)算部100 103,該四個(gè)蝶形運(yùn)算部由進(jìn)行乘積累加運(yùn)算處理的2點(diǎn)基本運(yùn)算部和4點(diǎn)基本運(yùn)算部構(gòu)成,所述高速算法正交變換單元,根據(jù)蝶形運(yùn)算單元結(jié)構(gòu),對(duì)實(shí)施某種處理后的輸入信號(hào)進(jìn)行正交變換處理;延遲部202、 203,針對(duì)所述第四蝶形運(yùn)算部103的輸入,使輸入信號(hào)延遲;以及選擇部302、 303,選擇來自所述延遲部202、 203的輸出以及所述輸入信號(hào),并選擇向所述第四蝶形運(yùn)算部103的輸入;并聯(lián)地配置第二蝶形運(yùn)算部101和第五蝶形運(yùn)算部104這兩個(gè)運(yùn)算部,從而構(gòu)成所述第二蝶形運(yùn)算部101的地方,并且包括第四選擇部302,選擇所述第二蝶形運(yùn)算部101和所述第五蝶形運(yùn)算部104;以及變換系數(shù)提供部401,向所述各個(gè)蝶形運(yùn)算部提供正交變換的變換系數(shù)。
根據(jù)所述結(jié)構(gòu),通過由所述變換系數(shù)提供部401提供DCT的變換系數(shù)、以及用于使所述4點(diǎn)基本運(yùn)算部和2點(diǎn)基本運(yùn)算部等效的變換系數(shù)0,從而實(shí)現(xiàn)用于進(jìn)行MPEG1、 MPEG4、 MPEG4的處理的正交變換單元,并且,通過由所述變換系數(shù)提供部401提供H.264 / AVC的變換系數(shù)、以及用于使所述4點(diǎn)基本運(yùn)算部和3點(diǎn)運(yùn)算部等效的變換系數(shù)0,從而實(shí)現(xiàn)用于進(jìn)行H.264 / AVC的處理的正交變換單元(參照?qǐng)D3)。進(jìn)而,由所述變換系數(shù)提供部401提供VC—1的變換系數(shù)、以及用于使所述4點(diǎn)基本運(yùn)算部和2點(diǎn)運(yùn)算部等效的變換系數(shù)0,而且,由所述延遲部?jī)纱螌⑤斎霐?shù)據(jù)輸入,且每一次替換變換系數(shù),從而來針對(duì)奇數(shù)方的運(yùn)算,直接進(jìn)行矩陣運(yùn)算,從而實(shí)現(xiàn)用于進(jìn)行VC —1的正交變換的處理的正交變換單元(參照?qǐng)D14)。
因此,根據(jù)正交變換裝置50、 50a,利用共通的正交變換單元,能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)正交變換的處理,尤其能夠?qū)崿F(xiàn)基底的性質(zhì)不同的正交變換的處理。
而且,本發(fā)明不僅限于這些實(shí)施例。
例如,也可以如下實(shí)施單芯片的半導(dǎo)體集成電路,以作為本發(fā)明。圖19是示出集成電路50c的圖。
集成電路50c是一種集成電路,對(duì)多點(diǎn)的輸入信號(hào)進(jìn)行正交變換。而且,集成電路50c是權(quán)利要求書所述的"集成電路"的一個(gè)例子,并且,同樣是權(quán)利要求書所述的"正交變換裝置"的一個(gè)例子。集成電路50c包括正交變換電路601以及控制部602。正交變換電路601,包括實(shí)施例1中的正交變換裝置50的各個(gè)部分(圖9),即,包括第一蝶形運(yùn)算部100、第二蝶形運(yùn)算部101、第三蝶形運(yùn)算部102、第四蝶形運(yùn)算部103、第五蝶形運(yùn)算部104、第三延遲部201、第二延遲部202、第一延遲部203、第三選擇部301、第二選擇部302、第一選擇部303、第四選擇部304、以及變換系數(shù)提供部401。而且,在圖19中省略示出集成電路50c的這些結(jié)構(gòu)。
而且,在實(shí)施例4中,雖然以在集成電路50c上實(shí)現(xiàn)的布線來實(shí)現(xiàn)這些各個(gè)部,但是,可以將各個(gè)部作為以軟件來實(shí)現(xiàn)的功能部,也可以將各個(gè)部作為以硬件來實(shí)現(xiàn)的功能部,還可以以其它的方法來實(shí)現(xiàn)各個(gè)部。
控制部602,替換集成電路50c的輸入和輸出,從而使集成電路50c具有的正交變換電路601選擇地進(jìn)行正交變換以及逆正交變換。
并且,在所述的各個(gè)實(shí)施例中也可以,在用于乘積累加運(yùn)算的變換系數(shù)為2的冪方的情況下,第一蝶形運(yùn)算部100 第四蝶形運(yùn)算部103(第一蝶形運(yùn)算部100 第五蝶形運(yùn)算部104)分別進(jìn)行作為移位器(bit shifter)的工作。據(jù)此,雖然進(jìn)行各種各樣的變換系數(shù)的乘法運(yùn)算,但能夠使各個(gè)蝶形運(yùn)算部的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,并且能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)算的高速化。
并且,在所述的各個(gè)實(shí)施例中也可以,在作為乘積累加運(yùn)算的對(duì)象的輸入信號(hào)或變換系數(shù)為0的情況下,第一蝶形運(yùn)算部100 第四蝶形運(yùn)算部103(第一蝶形運(yùn)算部100 第五蝶形運(yùn)算部104)分別不對(duì)該輸入信號(hào)以及變換系數(shù)進(jìn)行乘法運(yùn)算,而輸出作為輸出結(jié)果而被選擇的O。據(jù)此,能夠避免不必要的乘法運(yùn)算、減少消耗電力、使裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、實(shí)現(xiàn)運(yùn)算的高速化。
并且,在所述的各個(gè)實(shí)施例中也可以,在作為乘積累加運(yùn)算的對(duì)象的輸入信號(hào)或變換系數(shù)為0的情況下,第一蝶形運(yùn)算部100 第四蝶形運(yùn)算部103(第一蝶形運(yùn)算部100 第五蝶形運(yùn)算部104),選擇地進(jìn)行對(duì)該輸入信號(hào)以及變換系數(shù)進(jìn)行的乘法運(yùn)算、以及取代所述乘法運(yùn)算而進(jìn)行的作為輸出結(jié)果而被選擇的0的0的輸出。
并且,在所述的各個(gè)實(shí)施例中也可以,第二蝶形運(yùn)算部101,針對(duì)4點(diǎn)的輸入信號(hào)中的2點(diǎn)的輸入信號(hào),進(jìn)行變換系數(shù)為0的乘法運(yùn)算、或取代乘法運(yùn)算而選擇0以作為運(yùn)算結(jié)果,從而作為2點(diǎn)基本運(yùn)算部起作用。例如,第二蝶形運(yùn)算部IOI具有這些結(jié)構(gòu),從而變形為圖12(b)所示的第二蝶形運(yùn)算部的A型IOIA。
本發(fā)明涉及的正交變換裝置以及集成電路,以一個(gè)高速算法正交變換單元來能夠?qū)崿F(xiàn)MPEG1、 MPEG2、 MPEG4、 H.264/AVC、VC—1的運(yùn)動(dòng)圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)的正交變換處理,因此有用于運(yùn)動(dòng)圖像編碼等的圖像編碼的領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1、一種正交變換裝置,對(duì)多點(diǎn)的輸入信號(hào)進(jìn)行正交變換,其特征在于,包括第一蝶形運(yùn)算單元,具有對(duì)所述多點(diǎn)的輸入信號(hào)中的一部分的輸入信號(hào)進(jìn)行2點(diǎn)的乘積累加運(yùn)算的2點(diǎn)基本運(yùn)算部;第二蝶形運(yùn)算單元,具有對(duì)所述多點(diǎn)的輸入信號(hào)中的剩余的輸入信號(hào)進(jìn)行4點(diǎn)的乘積累加運(yùn)算的4點(diǎn)基本運(yùn)算部;第三蝶形運(yùn)算單元,具有對(duì)所述第二蝶形運(yùn)算單元的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行2點(diǎn)的乘積累加運(yùn)算的2點(diǎn)基本運(yùn)算部;第一延遲單元,保持所述第一蝶形運(yùn)算單元的運(yùn)算結(jié)果;第一選擇單元,從所述第一蝶形運(yùn)算單元的運(yùn)算結(jié)果以及所述第一延遲單元所保持的運(yùn)算結(jié)果中選擇數(shù)據(jù);第二延遲單元,保持所述第三蝶形運(yùn)算單元的運(yùn)算結(jié)果;第二選擇單元,從所述第三蝶形運(yùn)算單元的運(yùn)算結(jié)果以及所述第二延遲單元所保持的運(yùn)算結(jié)果中選擇數(shù)據(jù);第四蝶形運(yùn)算單元,具有對(duì)所述第一選擇單元選擇出的數(shù)據(jù)以及所述第二選擇單元選擇出的數(shù)據(jù)進(jìn)行2點(diǎn)的乘積累加運(yùn)算的2點(diǎn)基本運(yùn)算部;以及變換系數(shù)提供單元,將用于所述第一蝶形運(yùn)算單元至所述第四蝶形運(yùn)算單元的乘積累加運(yùn)算的變換系數(shù)提供給所述第一蝶形運(yùn)算單元至所述第四蝶形運(yùn)算單元;所述第二蝶形運(yùn)算單元,對(duì)于所述第二蝶形運(yùn)算單元的所述4點(diǎn)基本運(yùn)算部進(jìn)行的乘積累加運(yùn)算,在用于所述第一蝶形運(yùn)算單元至所述第四蝶形運(yùn)算單元進(jìn)行多種正交變換的、規(guī)定的3點(diǎn)運(yùn)算以及2點(diǎn)運(yùn)算之間進(jìn)行切換。
2、 如權(quán)利要求l所述的正交變換裝置,其特征在于, 所述正交變換裝置還包括第三延遲單元,保持所述多點(diǎn)的輸入信號(hào)中的剩余的輸入信號(hào);以及第三選擇單元,從所述多點(diǎn)的輸入信號(hào)中的剩余的輸入信號(hào)以及 所述第三延遲單元所保持的輸入信號(hào)中選擇數(shù)據(jù),所述第二蝶形運(yùn)算單元,對(duì)所述第三選擇單元選擇出的數(shù)據(jù)進(jìn)行 所述乘積累加運(yùn)算。
3、 如權(quán)利要求l所述的正交變換裝置,其特征在于,所述正交變換裝置還包括第五蝶形運(yùn)算單元,具有對(duì)所述多點(diǎn)的輸入信號(hào)中的剩余的輸入信號(hào)進(jìn)行4點(diǎn)的乘積累加運(yùn)算的4點(diǎn)基本運(yùn)算部;以及第四選擇單元,從所述第二蝶形運(yùn)算單元以及所述第五蝶形運(yùn)算單元的運(yùn)算結(jié)果中選擇數(shù)據(jù),所述第三蝶形運(yùn)算單元,對(duì)所述第四選擇單元選擇出的數(shù)據(jù)進(jìn)行所述乘積累加運(yùn)算,所述變換系數(shù)提供單元,將用于所述第五蝶形運(yùn)算單元的乘積累加運(yùn)算的變換系數(shù)提供給所述第五蝶形運(yùn)算單元。
4、 如權(quán)利要求1所述的正交變換裝置,其特征在于, 所述第一蝶形運(yùn)算單元至所述第四蝶形運(yùn)算單元,進(jìn)行用于基于Chen的高速算法的正交變換的乘積累加運(yùn)算。
5、 如權(quán)利要求1所述的正交變換裝置,其特征在于, 所述變換系數(shù)提供單元,以所述第一蝶形運(yùn)算單元至所述第四蝶形運(yùn)算單元反復(fù)進(jìn)行的乘積累加運(yùn)算的每個(gè)處理為單位,變更提供給所述第一蝶形運(yùn)算單元至所述第四蝶形運(yùn)算單元的變換系數(shù)。
6、 如權(quán)利要求l所述的正交變換裝置,其特征在于, 所述第一蝶形運(yùn)算單元至所述第四蝶形運(yùn)算單元,在作為乘積累加運(yùn)算的對(duì)象的輸入信號(hào)或變換系數(shù)為0的情況下,取代對(duì)該輸入信 號(hào)以及變換系數(shù)進(jìn)行的乘法運(yùn)算,而輸出作為輸出結(jié)果而被選擇的0。
7、 如權(quán)利要求1所述的正交變換裝置,其特征在于, 所述第一蝶形運(yùn)算單元至所述第四蝶形運(yùn)算單元,在作為乘積累加運(yùn)算的對(duì)象的輸入信號(hào)或變換系數(shù)為0的情況下,選擇地進(jìn)行對(duì)該 輸入信號(hào)以及變換系數(shù)進(jìn)行的乘法運(yùn)算、以及取代所述乘法運(yùn)算而進(jìn) 行的作為輸出結(jié)果而被選擇的0的輸出。
8、 如權(quán)利要求l所述的正交變換裝置,其特征在于, 所述第二蝶形運(yùn)算單元,通過針對(duì)4點(diǎn)的輸入信號(hào)中的2點(diǎn)的輸入信號(hào),進(jìn)行變換系數(shù)為0的乘法運(yùn)算、或取代乘法運(yùn)算而選擇作為 運(yùn)算結(jié)果的0,從而作為2點(diǎn)基本運(yùn)算部來起作用。
9、 如權(quán)利要求l所述的正交變換裝置,其特征在于, 所述第一蝶形運(yùn)算單元進(jìn)行4點(diǎn)的高速正交變換。
10、 如權(quán)利要求l所述的正交變換裝置,其特征在于, 在用于乘積累加運(yùn)算的變換系數(shù)為2的冪的情況下,所述第一蝶形運(yùn)算單元至所述第四蝶形運(yùn)算單元作為移位器來工作。
11、 如權(quán)利要求l所述的正交變換裝置,其特征在于, 所述正交變換裝置還包括,控制單元,通過替換該正交變換裝置的輸入和輸出,從而使該正交變換裝置選擇地進(jìn)行正交變換以及逆正 交變換。
12、 一種集成電路,對(duì)多點(diǎn)的輸入信號(hào)進(jìn)行正交變換,其特征在于,所述集成電路包括作為權(quán)利要求1所述的單元起作用的電路。
全文摘要
與作為靜止圖像/運(yùn)動(dòng)圖像編碼處理中的骨干處理的正交變換有關(guān),通過一個(gè)正交變換裝置實(shí)現(xiàn)不同基底的多個(gè)正交變換的處理,實(shí)現(xiàn)與新的編碼標(biāo)準(zhǔn)處理的對(duì)應(yīng)。一種正交變換裝置,包括第一蝶形運(yùn)算部(100),具有對(duì)一部分的輸入信號(hào)進(jìn)行2點(diǎn)的乘積累加運(yùn)算的2點(diǎn)基本運(yùn)算部;第二蝶形運(yùn)算部(101),具有對(duì)剩余的輸入信號(hào)進(jìn)行4點(diǎn)的乘積累加運(yùn)算的4點(diǎn)基本運(yùn)算部;第三蝶形運(yùn)算部(102),具有在后者的后級(jí)進(jìn)行2點(diǎn)的乘積累加運(yùn)算的2點(diǎn)基本運(yùn)算部;第一以及第二延遲部(203、202)等,分別位于第一、三蝶形運(yùn)算部(100、102)等的后級(jí);第四蝶形運(yùn)算部(103),具有對(duì)第一、二選擇部(303、302)等選擇出的數(shù)據(jù)進(jìn)行2點(diǎn)的乘積累加運(yùn)算的2點(diǎn)基本運(yùn)算部;以及變換系數(shù)提供部(401);對(duì)所述第四蝶形運(yùn)算部進(jìn)行的乘積累加運(yùn)算進(jìn)行切換。
文檔編號(hào)G06F17/14GK101669115SQ200880014010
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2008年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月28日
發(fā)明者黑木秀樹 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社