JP2007079972A - 逆変換回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 入力前処理部1から出力された列データd0〜d3と係数テーブル2から出力された行データcとの積和演算を実施する積和演算部3〜6を設け、可変丸め部7が積和演算部3〜6における演算結果の行要素毎に、別々の丸め処理を実施するようにする。これにより、定数項eを適宜設定することで、多様な仕様の逆変換アルゴリズムを実行することができるようになる。
【選択図】 図1
Description
下記の式(1)は、非特許文献1に開示されている逆DCTアルゴリズムを示している。
図1はこの発明の実施の形態1による一次元の逆変換回路を示す構成図であり、図において、入力前処理部1は入力データである列データd0〜d3を順次入力して、その列データd0〜d3を列単位に格納し、その列データd0〜d3を積和演算部3〜6に出力する。なお、入力前処理部1は入力前処理手段を構成している。
係数テーブル2は予め変換行列Cを格納し、その変換行列Cの行データc0〜c3を積和演算部3〜6に出力する(変換行列Cの行データc0〜c3はベクトルであり、下記の式(2)を参照)。なお、係数テーブル2はテーブル手段を構成している。
積和演算部4は入力前処理部1から出力された列データd0〜d3と係数テーブル2から出力された行データc1との積和演算を実施する。
積和演算部5は入力前処理部1から出力された列データd0〜d3と係数テーブル2から出力された行データc2との積和演算を実施する。
積和演算部6は入力前処理部1から出力された列データd0〜d3と係数テーブル2から出力された行データc3との積和演算を実施する。
なお、積和演算部3〜6は積和演算手段を構成している。
クリッピング処理部8は可変丸め部7による丸め処理後の演算結果f0〜f3を所定のクリッピング範囲内に収めるクリップ処理を実施する。なお、クリッピング処理部8はクリッピング手段を構成している。
出力処理部9はクリッピング処理部8によるクリップ処理後の演算結果f0〜f3を格納し、その演算結果f0〜f3を外部出力する。
この実施の形態1による一次元逆変換回路にて実現可能な、4点逆変換アルゴリズムの一例を下記の式(2)に示す。
式(2)の例では、第1行目はマイナス方向に丸め処理を実施し、その他の行はプラス方向に丸め処理を実施する。
なお、記号“>>”は、符号拡張付の右シフト処理を表している。
そして、入力前処理部1は、列データd0〜d3をそれぞれ積和演算部3〜6に出力する。
また、その変換行列Cの第3行である行データc2={2,−1,−2,2}を積和演算部5に出力し、その変換行列Cの第4行である行データc3={2,−2,2,−1}を積和演算部6に出力する。
また、積和演算部5は、入力前処理部1から列データd0〜d3を受け、係数テーブル2から行データc2を受けると、積和演算部3と同様に、その列データd0〜d3と行データc2との積和演算を実施し、その演算結果S2を可変丸め部7に出力する。
積和演算部6は、入力前処理部1から列データd0〜d3を受け、係数テーブル2から行データc3を受けると、積和演算部3と同様に、その列データd0〜d3と行データc3との積和演算を実施し、その演算結果S3を可変丸め部7に出力する。
一方、積和演算部4〜6の演算結果S1,S2,S3については、各演算結果S1,S2,S3に“1”をそれぞれ加算してから、1ビットの右シフト処理(丸め処理)を実施し、丸め処理後の演算結果f1〜f3をクリッピング処理部8に出力する。
これにより、式(2)に示す4点逆変換アルゴリズムが実行されることになる。
図2はこの発明の実施の形態2による一次元の逆変換回路を示す構成図であり、図において、入力前処理部11は入力データである列データd0〜d7を順次入力して、その列データd0〜d7を列単位に格納し、その列データd0,d2,d4,d6を積和演算部14〜17に出力するとともに、その列データd1,d3,d5,d7を積和演算部18〜21に出力する。なお、入力前処理部11は入力前処理手段を構成している。
係数テーブル12は予め第1の変換行列Caを格納し、第1の変換行列Caの行データca0〜ca3を積和演算部14〜17に出力する処理を実施する(変換行列Caの行データca0〜ca3はベクトルであり、下記の式(4)を参照)。
係数テーブル13は予め第2の変換行列Cbを格納し、第2の変換行列Cbの行データcb0〜cb3を積和演算部18〜21に出力する処理を実施する(変換行列Cbの行データcb0〜cb3はベクトルであり、下記の式(4)を参照)。
なお、係数テーブル12,13はテーブル手段を構成している。
積和演算部15は入力前処理部11から出力された列データd0,d2,d4,d6と係数テーブル12から出力された第1の変換行列Caの行データca1との積和演算を実施する。
積和演算部16は入力前処理部11から出力された列データd0,d2,d4,d6と係数テーブル12から出力された第1の変換行列Caの行データca2との積和演算を実施する。
積和演算部17は入力前処理部11から出力された列データd0,d2,d4,d6と係数テーブル12から出力された第1の変換行列Caの行データca3との積和演算を実施する。
なお、積和演算部14〜17は第1の積和演算手段を構成している。
積和演算部19は入力前処理部11から出力された列データd1,d3,d5,d7と係数テーブル13から出力された第2の変換行列Cbの行データcb1との積和演算を実施する。
積和演算部20は入力前処理部11から出力された列データd1,d3,d5,d7と係数テーブル13から出力された第2の変換行列Cbの行データcb2との積和演算を実施する。
積和演算部21は入力前処理部11から出力された列データd1,d3,d5,d7と係数テーブル13から出力された第2の変換行列Cbの行データcb3との積和演算を実施する。
なお、積和演算部18〜21は第2の積和演算手段を構成している。
可変丸め部23は後処理部22が加算処理又は減算処理を実施すると、その加算結果又は減算結果の行要素毎に、別々の丸め処理を実施する。なお、可変丸め部23は丸め処理手段を構成している。
クリッピング処理部24は可変丸め部23による丸め処理後の演算結果f0〜f7を所定のクリッピング範囲内に収めるクリップ処理を実施する。なお、クリッピング処理部24はクリッピング手段を構成している。
出力処理部25はクリッピング処理部24によるクリップ処理後の演算結果f0〜f7を格納し、その演算結果f0〜f7を外部出力する。
そして、入力前処理部11は、列データd0,d2,d4,d6を積和演算部14〜17に出力し、列データd1,d3,d5,d7を積和演算部18〜21に出力する。
また、第1の変換行列Caの第3行である行データca2を積和演算部16に出力し、第1の変換行列Caの第4行である行データca3を積和演算部17に出力する。
また、第2の変換行列Cbの第3行である行データcb2を積和演算部20に出力し、第2の変換行列Cbの第4行である行データcb3を積和演算部21に出力する。
Sai=cai・{d0,d2,d4,d6}T (5)
ただし、i=0,1,2,3
Sbi=cbi・{d1,d3,d5,d7}T (6)
ただし、i=0,1,2,3
Sai+Sbi (7)
Sai−Sbi (8)
ただし、i=0,1,2,3
これにより、式(4)に示す8点逆変換アルゴリズムが実行されることになる。
この場合は、係数テーブル12と係数テーブル13に同じ変換行列Ca(=Cb)を格納し、入力前処理部31では、入力データd0〜d7のうち、d0〜d3を積和演算部14〜17に出力し、d4〜d7を積和演算部18〜21に出力する。後処理部22では、積和演算部14〜21の演算結果をそのまま可変丸め部23へ出力し、可変丸め部23では、{e0,e1,e2,e3}={e4,e5,e6,e7}として丸め処理を実施することで、4点の一次元逆変換を2並列で実現することができる。
図3はこの発明の実施の形態3による一次元の逆変換回路を示す構成図であり、図において、図2と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
入力前処理部31は入力データである列データd0〜d7を順次入力して、その列データd0〜d7を列単位に格納する一方、所定の列データdに対する1ビット符号拡張付の右シフト処理(d>>1)を実施するとともに、その右シフト処理を実施する前の列データdと、その右シフト処理を実施した後の列データd’とを加算する加算処理を実施し、その右シフト処理を実施する前の列データd、その右シフト処理を実施した後の列データd’、または、その加算処理後の列データd+d’のいずれかを選択して積和演算部14〜21に出力する。なお、入力前処理部31は入力前処理手段を構成している。
そして、入力前処理部31は、所定の列データdに対する1ビット符号拡張付の右シフト処理(d>>1)を実施するとともに、その右シフト処理を実施する前の列データdと、その右シフト処理を実施した後の列データd’とを加算する加算処理を実施し、その右シフト処理を実施する前の列データd、その右シフト処理を実施した後の列データd’、または、その加算処理後の列データd+d’のいずれかを選択して積和演算部14〜21に出力する。
また、入力前処理部31がdb0={d1,d3,d5,(d7+(d7>>1))}を積和演算部18に出力し、db1={d1,(d3+(d3>>1)),d5,d7}を積和演算部19に出力し、db2={d1,(d3+(d3>>1)),d5,d7}を積和演算部20に出力し、db3={d1,d3,d5,(d7+(d7>>1))}を積和演算部21に出力するものとする。
また、第1の変換行列Caの第3行である行データca2を積和演算部16に出力し、第1の変換行列Caの第4行である行データca3を積和演算部17に出力する。
また、第2の変換行列Cbの第3行である行データcb2を積和演算部20に出力し、第2の変換行列Cbの第4行である行データcb3を積和演算部21に出力する。
Sai=cai・dai T (11)
ただし、i=0,1,2,3
Sbi=cbi・dbi T (12)
ただし、i=0,1,2,3
Sai+Sbi (13)
Sai−Sbi (14)
ただし、i=0,1,2,3
これにより、式(10)に示す8点逆変換アルゴリズムが実行されることになる。
図4はこの発明の実施の形態4による一次元の逆変換回路を示す構成図であり、図において、図3と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
制御部32は例えば逆変換演算の種別を示す動作種別情報を受信すると、その動作種別情報に応じて入力前処理部31が選択する列データの種類、積和演算部14〜21が使用する変換行列の種別、後処理部22における演算の種類及び有無、可変丸め部23における丸め方法、クリッピング処理部24におけるクリッピング範囲及び出力処理部25における演算結果の出力順序などを制御する。なお、制御部32は制御手段を構成している。
制御部32は、例えば、式(2)の逆変換演算の実施を示唆する動作種別情報、または、式(10)の逆変換演算の実施を示唆する動作種別情報を受信する。
制御部32は、外部から動作種別情報を受信すると、その動作種別情報に応じて入力前処理部31が選択する列データの種類、積和演算部14〜21が使用する変換行列の種別、後処理部22における演算の種類及び有無、可変丸め部23における丸め方法、クリッピング処理部24におけるクリッピング範囲及び出力処理部25における演算結果の出力順序などを制御する。
入力前処理部31は、制御部32から式(2)の逆変換演算の実施を示唆された場合、図1の入力前処理部1と同様に、列データd0〜d3をそれぞれ積和演算部14〜17に出力する。
入力前処理部31は、制御部32から式(10)の逆変換演算の実施を示唆された場合、図3の入力前処理部31と同様に、所定の列データdに対する1ビット符号拡張付の右シフト処理(d>>1)を実施するとともに、その右シフト処理を実施する前の列データdと、その右シフト処理を実施した後の列データd’とを加算する加算処理を実施し、その右シフト処理を実施する前の列データd、その右シフト処理を実施した後の列データd’、または、その加算処理後の列データd+d’のいずれかを選択して積和演算部14〜21に出力する。
また、入力前処理部31がdb0={d1,d3,d5,(d7+(d7>>1))}を積和演算部18に出力し、db1={d1,(d3+(d3>>1)),d5,d7}を積和演算部19に出力し、db2={d1,(d3+(d3>>1)),d5,d7}を積和演算部20に出力し、db3={d1,d3,d5,(d7+(d7>>1))}を積和演算部21に出力するものとする。
また、第1の変換行列Caの第3行である行データca2を積和演算部16に出力し、第1の変換行列Caの第4行である行データca3を積和演算部17に出力する。
係数テーブル13は、制御部32から式(2)の逆変換演算の実施を示唆された場合、第2の変換行列Cbの行データcb0〜cb3を積和演算部18〜21に出力しない。
ここでは、説明の便宜上、係数テーブル12が格納している第1の変換行列Caが、図1の係数テーブル2が格納している変換行列Cと同じであるものとする。
また、第1の変換行列Caの第3行である行データca2を積和演算部16に出力し、第1の変換行列Caの第4行である行データca3を積和演算部17に出力する。
係数テーブル13は、制御部32から式(10)の逆変換演算の実施を示唆された場合、第2の変換行列Cbの第1行である行データcb0を積和演算部18に出力し、第2の変換行列Cbの第2行である行データcb1を積和演算部19に出力する。
また、第2の変換行列Cbの第3行である行データcb2を積和演算部20に出力し、第2の変換行列Cbの第4行である行データcb3を積和演算部21に出力する。
積和演算部18〜21は、入力前処理部31から列データdbi(i=0,1,2,3)を受け、係数テーブル13から第2の変換行列Cbの行データcbi(i=0,1,2,3)を受けると、上記の式(12)に示すように、その列データdbiと行データcbiとの積和演算を実施し、その演算結果Sbiを後処理部22に出力する。なお、積和演算部18〜21は、式(2)の逆変換演算を実施する場合、列データdbiと行データcbiを受けず、式(10)の逆変換演算を実施する場合に限り、列データdbiと行データcbiを受ける。
後処理部22は、制御部32から式(10)の逆変換演算の実施を示唆された場合、積和演算部14〜17の演算結果Saiと積和演算部18〜21の演算結果Sbiとを入力すると、上記の式(13)及び式(14)に示すように、積和演算部14〜17の演算結果Saiと積和演算部18〜21の演算結果Sbiとの加算処理を実施するとともに、積和演算部14〜17の演算結果Saiと積和演算部18〜21の演算結果Sbiとの減算処理を実施する。
一方、積和演算部15〜18の演算結果Sa1,Sa2,Sa3については、各演算結果Sa1,Sa2,Sa3に“1”をそれぞれ加算してから、1ビットの右シフト処理(丸め処理)を実施し、丸め処理後の演算結果f1〜f3をクリッピング処理部24に出力する。
なお、可変丸め部23は、制御部32から従来の一般的な四捨五入の丸め方法の実施の示唆を受けた場合には、その丸め方法を実施する。
これにより、式(2)に示す4点逆変換アルゴリズムが実行されることになる。
これにより、式(10)に示す8点逆変換アルゴリズムが実行されることになる。
上記実施の形態1〜4では、一次元の逆変換を実施する逆変換回路について示したが、例えば、非特許文献1に記載されているように、上記実施の形態1〜4における一次元逆変換回路を2つ用意し、2つの一次元逆変換回路と、行列転置を行うためのメモリーとを結合することにより、二次元の逆変換回路を構成するようにしてもよい。
なお、二次元の逆変換回路においては、一方の一次元逆変換回路が受信する動作種別情報と、他方の一次元逆変換回路が受信する動作種別情報とは異なっていてもよい。
また、上記実施の形態1〜4では、クリッピング範囲の例として16ビット整数の範囲を示したが、クリッピング範囲の最大値と最小値は任意の値を設定できるものとする。
上記実施の形態1〜4における一次元逆変換回路の積和演算部3等は、単純に乗算器と累算器を用いて構成することが可能であるが、別の構成方法として、非特許文献1に示されている“distributed arithmeticアルゴリズム”に従った構成方法も可能である。
この場合、予め部分和を係数テーブル2等に格納しておき、入力前処理部1等から出力される列データをビット分解して積和演算部3等に供給し、積和演算部3等では、ビット分解された列データに対応する部分和を係数テーブル2等から取得し、ビット位置に対応するシフトを部分和に施して累算することにより、積和演算結果を取得する。
入力前処理部1は、入力データである列データd0〜d3を順次入力すると、上記実施の形態1と同様に、その列データd0〜d3を列単位に格納するが、その列データdk(k=0,1,2,3)のビット幅をNビット、その列データdkを2の補数で表現すると、下記の式(16)のようになる。
bn={b0n,b1n,b2n,b3n}
積和演算部3〜6は、部分和P(b0n,b1n,b2n,b3n,n)を取得すると、ビット位置nに対応するシフトを実施し、下記の式(18)に示すように、全ビット位置(N−1〜)について累算して演算結果sを取得する。
Claims (4)
- 入力データである列データを順次入力して、各列データを出力する入力前処理手段と、予め変換行列を格納し、その変換行列の各行データを出力するテーブル手段と、上記入力前処理手段から出力された列データと上記テーブル手段から出力された行データとの積和演算を実施する積和演算手段と、上記積和演算手段における演算結果の行要素毎に、別々の丸め処理を実施する丸め処理手段と、上記丸め処理手段による丸め処理後の演算結果を所定のクリッピング範囲内に収めるクリップ処理を実施するクリッピング手段とを備えた逆変換回路。
- 入力データである列データを順次入力して、各列データを出力する入力前処理手段と、予め第1及び第2の変換行列を格納し、第1及び第2の変換行列の各行データを出力するテーブル手段と、上記入力前処理手段から出力された列データと上記テーブル手段から出力された第1の変換行列の行データとの積和演算を実施する第1の積和演算手段と、上記入力前処理手段から出力された列データと上記テーブル手段から出力された第2の変換行列の行データとの積和演算を実施する第2の積和演算手段と、上記第1の積和演算手段の演算結果と上記第2の積和演算手段の演算結果との加算処理又は減算処理を実施する後処理手段と、上記後処理手段における加算結果又は減算結果の行要素毎に、別々の丸め処理を実施する丸め処理手段と、上記丸め処理手段による丸め処理後の加算結果又は減算結果を所定のクリッピング範囲内に収めるクリップ処理を実施するクリッピング手段とを備えた逆変換回路。
- 入力前処理手段は、列データを順次入力すると、各列データに対する1ビット符号拡張付の右シフト処理を実施するとともに、その右シフト処理を実施する前の列データと、その右シフト処理を実施した後の列データとを加算する加算処理を実施し、その右シフト処理を実施する前の列データ、その右シフト処理を実施した後の列データ、または、その加算処理後の列データのいずれかを選択して第1及び第2の積和演算手段に出力することを特徴とする請求項2記載の逆変換回路。
- 入力前処理手段が選択する列データの種類、第1及び第2の積和演算手段が使用する変換行列の種類、後処理手段における演算の種類及び有無、丸め処理手段における丸め方法、及びクリッピング手段におけるクリッピング範囲を制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求項3記載の逆変換回路。
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