JP2532588B2 - 直交逆変換装置 - Google Patents
直交逆変換装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 離散フーリエ変換あるいは離散コサイン変換等の直交
変換された入力行列の逆変換演算を行う直交逆変換装置
に関し， 直交逆変換の演算に用いるビット数を少なくしつつ演
算精度の向上を図ることを目的とし， 直交変換された入力行列を直流成分とその他の成分と
に分離して，それぞれについて別個に直交逆変換を行
い，その結果を合成して該入力行列の直交逆変換を行う
ように構成される。
変換された入力行列の逆変換演算を行う直交逆変換装置
に関し， 直交逆変換の演算に用いるビット数を少なくしつつ演
算精度の向上を図ることを目的とし， 直交変換された入力行列を直流成分とその他の成分と
に分離して，それぞれについて別個に直交逆変換を行
い，その結果を合成して該入力行列の直交逆変換を行う
ように構成される。
本発明は，離散フーリエ変換あるいは離散コサイン変
換等の直交変換された入力行列の逆変換演算を行う直交
逆変換装置に関する。
換等の直交変換された入力行列の逆変換演算を行う直交
逆変換装置に関する。
直交変換は種々の用途に用いられている。例えば，近
年，離散コサイン変換（DCT）が予測符号化方式と組み
合わせることにより，ビデオコーデック用のデータ変換
手法として注目を集めている。
年，離散コサイン変換（DCT）が予測符号化方式と組み
合わせることにより，ビデオコーデック用のデータ変換
手法として注目を集めている。
かかる離散コサイン変換を用いた動画像の動き補償予
測符号化装置の従来例が第11図に示される。第11図にお
いて,31は減算器,32は離散コサイン変換（DCT）回路,33
は量子化器,34は逆量子化器,35は離散コサイン逆変換
（逆DCT）回路,36は加算器,37はフレームメモリ,38は動
き補償器,39は可変遅延器である。
測符号化装置の従来例が第11図に示される。第11図にお
いて,31は減算器,32は離散コサイン変換（DCT）回路,33
は量子化器,34は逆量子化器,35は離散コサイン逆変換
（逆DCT）回路,36は加算器,37はフレームメモリ,38は動
き補償器,39は可変遅延器である。
この従来装置では，減算器１で画像入力ｘから予測値
を差し引いて予測誤差ｅを発生し，この予測誤差ｅを
DCT回路２で離散コサイン変換してその結果を量子化器
３で量子化し，その量子化値Ｑを受信側に送る。これと
ともに，送信側において量子化値Ｑを逆量子化器４で逆
量子化し，さらに逆DCT回路５で逆DCTして局部復号信号
ｅ′を求める。この局部復号信号ｅ′に基づき，加算器
36,フレームメモリ37,動き補償制御回路38,可変遅延素
子39を用いて予測値を求めている。
を差し引いて予測誤差ｅを発生し，この予測誤差ｅを
DCT回路２で離散コサイン変換してその結果を量子化器
３で量子化し，その量子化値Ｑを受信側に送る。これと
ともに，送信側において量子化値Ｑを逆量子化器４で逆
量子化し，さらに逆DCT回路５で逆DCTして局部復号信号
ｅ′を求める。この局部復号信号ｅ′に基づき，加算器
36,フレームメモリ37,動き補償制御回路38,可変遅延素
子39を用いて予測値を求めている。
このDCTと量子化が施された予測誤差信号を復号する
受信側の復号装置の従来例が第12図に示される。図中,4
1は逆量子化器,42は逆DCT回路,43は加算器,44はフレー
ムメモリ,45は可変遅延器である。この復号装置は受信
信号を逆量子化器41で逆量子化し，さらに逆DCT回路で
逆DCTすることによって予測誤差ｅ′を復号する。この
予測誤差ｅ′に基づき，加算器43,フレームメモリ44,可
変遅延素子45を用いて予測値を求めて元の画像を再生
する。
受信側の復号装置の従来例が第12図に示される。図中,4
1は逆量子化器,42は逆DCT回路,43は加算器,44はフレー
ムメモリ,45は可変遅延器である。この復号装置は受信
信号を逆量子化器41で逆量子化し，さらに逆DCT回路で
逆DCTすることによって予測誤差ｅ′を復号する。この
予測誤差ｅ′に基づき，加算器43,フレームメモリ44,可
変遅延素子45を用いて予測値を求めて元の画像を再生
する。
このように上述の装置では，送信側でDCTと逆量子化
が施された予測誤差信号は送信側と受信側の双方で復号
されることになる。この際，送信側の逆DCT回路５の変
換特性と受信側の逆DCT回路42の変換特性が全く同じで
ないと，ミスマッチを引き起こすことになり，受信側の
再生画像が送信側の再生画像と異なってくる。フレーム
間予測符号化の場合には誤差は時間の経過とともに累積
して大きな画像劣化を生じる。
が施された予測誤差信号は送信側と受信側の双方で復号
されることになる。この際，送信側の逆DCT回路５の変
換特性と受信側の逆DCT回路42の変換特性が全く同じで
ないと，ミスマッチを引き起こすことになり，受信側の
再生画像が送信側の再生画像と異なってくる。フレーム
間予測符号化の場合には誤差は時間の経過とともに累積
して大きな画像劣化を生じる。
これを防ぐためには，送信側と受信側の逆DCT回路が
それぞれ高い演算精度で逆DCT演算を行うことが必要と
される。
それぞれ高い演算精度で逆DCT演算を行うことが必要と
される。
例えば２次元逆DCTを行う場合，この二次元逆DCTは一
般に二つ以上の一次元逆DCTにより構成される。この一
次元逆DCTが行列演算を行うものである場合，その演算
回路の構成は第13図に示されるようなものと考えられ
る。
般に二つ以上の一次元逆DCTにより構成される。この一
次元逆DCTが行列演算を行うものである場合，その演算
回路の構成は第13図に示されるようなものと考えられ
る。
ここで入力行列のサイズを８×８と仮定し，逆DCTの
入力行列を整数行列Ａ とし，コサイン変換の係数Cijを とする。これより逆DCTは以下の式で表現される。
入力行列を整数行列Ａ とし，コサイン変換の係数Cijを とする。これより逆DCTは以下の式で表現される。
T-1（Ａ）＝1/4CT・Ａ・Ｃ なお，ここで２進数の小数ｓ位に丸めたｃijの値をｃ
ij,sと現すものとする。
ij,sと現すものとする。
この逆DCTの演算は，まずＡ×Ｃの演算を行ってその
結果である（Ａ×Ｃ）を所要のビット数に四捨五入し，
さらに四捨五入後の結果とCTを乗算してその結果を再び
四捨五入することにより求められる。
結果である（Ａ×Ｃ）を所要のビット数に四捨五入し，
さらに四捨五入後の結果とCTを乗算してその結果を再び
四捨五入することにより求められる。
この結果，逆DCTの演算精度を制限するものは，係数C
ijのビット精度ｓと，一次元変換後の四捨五入の結果と
して残るビット数ｋである。
ijのビット精度ｓと，一次元変換後の四捨五入の結果と
して残るビット数ｋである。
演算精度を上げるためには，四捨五入の結果として残
るビット数ｋを大きくすればよいのであるが，このビッ
ト数ｋが大きくなるとそれに従ってハードウェアの規模
も大きくなり，よって経済的な面からビット数ｋの大き
さには制限がある。
るビット数ｋを大きくすればよいのであるが，このビッ
ト数ｋが大きくなるとそれに従ってハードウェアの規模
も大きくなり，よって経済的な面からビット数ｋの大き
さには制限がある。
したがって本発明の目的は，直交逆変換の演算に用い
るビット数を少なくしつつ演算精度の向上を図ることに
ある。
るビット数を少なくしつつ演算精度の向上を図ることに
ある。
第１図は本発明に係る原理説明図である。図におい
て,101,105は直交変換計算回路,102,106はレンジ設定回
路,103,107はレンジシフト回路,104,108は四捨五入回
路,110はしきい値処理回路,111は1/2bのビットシフト演
算を行う演算回路,112は加算回路,113は逆シフト回路で
ある。
て,101,105は直交変換計算回路,102,106はレンジ設定回
路,103,107はレンジシフト回路,104,108は四捨五入回
路,110はしきい値処理回路,111は1/2bのビットシフト演
算を行う演算回路,112は加算回路,113は逆シフト回路で
ある。
本発明に係る直交逆変換装置は，一つの形態として，
直交変換された入力行列（Ａ）を直流成分（Ａ−A0）と
該入力行列中の直流成分を０に置き換えたその他の成分
（A0）とに分離する分離手段と，分離手段のその他の成
分を直交逆変換する第１の直交逆変換手段（101,102,10
3,104,105,113）と，分離手段の直流成分をレンジを変
換することにより直交逆変換する第２の直交逆変換手段
（111）と，第１の直交逆変換手段で直交逆変換された
その他の成分と第２の直交逆変換手段で直交逆変換され
た直流成分とを加算する加算手段（112）とを具備す
る。
直交変換された入力行列（Ａ）を直流成分（Ａ−A0）と
該入力行列中の直流成分を０に置き換えたその他の成分
（A0）とに分離する分離手段と，分離手段のその他の成
分を直交逆変換する第１の直交逆変換手段（101,102,10
3,104,105,113）と，分離手段の直流成分をレンジを変
換することにより直交逆変換する第２の直交逆変換手段
（111）と，第１の直交逆変換手段で直交逆変換された
その他の成分と第２の直交逆変換手段で直交逆変換され
た直流成分とを加算する加算手段（112）とを具備す
る。
また本発明に係る直交逆変換装置は，他の形態とし
て，上記直交逆変換装置において，第１の直交逆変換手
段が１次元の直交逆変換手段（101,105）を少なくとも
２段縦続した構成になっており,1段目と２段目の間にお
ける四捨五入（104）の前に,1段目の１次元の直交逆変
換手段の出力結果の値に応じてレンジを変換するレンジ
変換手段（102,103）を設ける。
て，上記直交逆変換装置において，第１の直交逆変換手
段が１次元の直交逆変換手段（101,105）を少なくとも
２段縦続した構成になっており,1段目と２段目の間にお
ける四捨五入（104）の前に,1段目の１次元の直交逆変
換手段の出力結果の値に応じてレンジを変換するレンジ
変換手段（102,103）を設ける。
さらに本発明に係る直交逆変換装置は，さらに他の形
態として，上記直交逆変換装置において，第１の直交逆
変換手段で直交逆変換されたその他の成分が所定のしき
い値以下の場合は０に置き換える置換え手段（110）を
備える。
態として，上記直交逆変換装置において，第１の直交逆
変換手段で直交逆変換されたその他の成分が所定のしき
い値以下の場合は０に置き換える置換え手段（110）を
備える。
さらに本発明に係る直交逆変換装置は，さらに他の形
態として，上記直交逆変換装置において，直交逆変換は
離散コサイン逆変換であり、第１の直交逆変換手段は、
該その他の成分の行列中の座標（1,5），（5,1），（5,
5）だけの第１成分と該直流以外の成分の行列中の該座
標（1,5），（5,1），（5,5）を０に置き換えた第２成
分とに分離する第２の分離手段と，該分離された第１成
分を直交逆変換する第１手段と，該分離された第２成分
を直交逆変換する第２手段と，該第１手段の出力結果値
と第２段の出力結果値を加算する加算手段とから構成さ
れる。
態として，上記直交逆変換装置において，直交逆変換は
離散コサイン逆変換であり、第１の直交逆変換手段は、
該その他の成分の行列中の座標（1,5），（5,1），（5,
5）だけの第１成分と該直流以外の成分の行列中の該座
標（1,5），（5,1），（5,5）を０に置き換えた第２成
分とに分離する第２の分離手段と，該分離された第１成
分を直交逆変換する第１手段と，該分離された第２成分
を直交逆変換する第２手段と，該第１手段の出力結果値
と第２段の出力結果値を加算する加算手段とから構成さ
れる。
例えば直交変換を用いて動画像を予測符号化処理する
場合，動きのない背景を直交変換すると出力行列中の座
標（1,1）の位置に直流成分が現れる。またこのような
直流成分のみを含む行列を直交逆変換すると，出力結果
は全ての要素が同じ値の行列となる。
場合，動きのない背景を直交変換すると出力行列中の座
標（1,1）の位置に直流成分が現れる。またこのような
直流成分のみを含む行列を直交逆変換すると，出力結果
は全ての要素が同じ値の行列となる。
このように直交逆変換の入力となる行列が直流成分を
含む場合，その直流成分の逆変換の演算誤差は出力行列
中の他の成分にもそのまま配布されることになる。よっ
て背景ブロックのように直流成分の値が大きいと，その
演算誤差の値も大きくなり，この誤差が他の要素にもそ
のまま配布されるので，この直流成分の演算誤差によっ
て直流以外の他の成分の演算精度が大きな影響を受け，
全体としての演算精度が低下する。
含む場合，その直流成分の逆変換の演算誤差は出力行列
中の他の成分にもそのまま配布されることになる。よっ
て背景ブロックのように直流成分の値が大きいと，その
演算誤差の値も大きくなり，この誤差が他の要素にもそ
のまま配布されるので，この直流成分の演算誤差によっ
て直流以外の他の成分の演算精度が大きな影響を受け，
全体としての演算精度が低下する。
よって直流成分を含む入力行列の逆変換に際しては，
直流成分について誤差０％で演算ができるような形で直
流成分とその他の成分とを分離し，それぞれについて別
個に逆変換演算を行い，それぞれの結果を最終的に加え
合わすことによって高い精度で入力行列の直流逆変換を
行う。
直流成分について誤差０％で演算ができるような形で直
流成分とその他の成分とを分離し，それぞれについて別
個に逆変換演算を行い，それぞれの結果を最終的に加え
合わすことによって高い精度で入力行列の直流逆変換を
行う。
すなわち，現在用いられている直交変換の多くはいわ
ゆる直流成分のみを持つ場合があり，この場合には次の
直交変換の関係式が成り立つ。
ゆる直流成分のみを持つ場合があり，この場合には次の
直交変換の関係式が成り立つ。
ここでｂは任意の整数である。
したがって，直流成分としてａ1,1のみを含む入力行
列を逆変換すると，その結果は， となり，この1/2bの演算は演算回路111で演算誤差を生
じないビットシフトで行える。
列を逆変換すると，その結果は， となり，この1/2bの演算は演算回路111で演算誤差を生
じないビットシフトで行える。
したがって，いま入力行列をＡ とし，この入力行列Ａ中の直流成分の要素〔座標（1,
1）の要素〕が０の行列をA0 とする。直交変換をＴ（Ａ），逆変換をT-1（Ａ）で表
すものとすると， となる。右辺の第２項はビットシフトで精度100％で演
算を行え，誤差を生じるのは右辺の第１項のみとなる。
この第１項と第２項を加算回路112で加え合わすことに
よって入力行列Ａの逆変換の結果を得ることができる。
1）の要素〕が０の行列をA0 とする。直交変換をＴ（Ａ），逆変換をT-1（Ａ）で表
すものとすると， となる。右辺の第２項はビットシフトで精度100％で演
算を行え，誤差を生じるのは右辺の第１項のみとなる。
この第１項と第２項を加算回路112で加え合わすことに
よって入力行列Ａの逆変換の結果を得ることができる。
本発明の他の形態においては，右辺の第１項の演算は
ダイナミックレンジを採用して行う。すなわち従来は固
定レンジで演算を行っているため，十分な演算精度を得
ることができなかった。そこで演算精度を改善するため
に，一次元変換後の四捨五入の直前に従来の固定レンジ
の代わりに可変レンジを採用し，受け渡しのために割り
当てられた保持ビット数ｋを有効に利用する。可変レン
ジの設定は一次元変換終了後の行列要素の最大絶対値に
基づきレンジ設定回路102,106で行う。具体的には８×
８の行列の場合，ある時点ｔにおける64個の計算結果を
ａ1,1,t…ａ8,8,tとして，可変レンジの桁ｍを求める
と， ｍ＝min｛ｒ∈Z|r≧log2（max|aij,t|）｝ となる。すなわちａijの最大絶対値の自然対数よりも大
きくかつ最小な整数ｒを，全整数Ｚ中から求め，これを
ｍとする。設定されるべきレンジは桁ｍから桁ｍ−ｋ＋
１までとなる。そして演算結果の四捨五入をする直前
に，設定レンジになるようにシフト回路103,107で小数
点シフトを行う。
ダイナミックレンジを採用して行う。すなわち従来は固
定レンジで演算を行っているため，十分な演算精度を得
ることができなかった。そこで演算精度を改善するため
に，一次元変換後の四捨五入の直前に従来の固定レンジ
の代わりに可変レンジを採用し，受け渡しのために割り
当てられた保持ビット数ｋを有効に利用する。可変レン
ジの設定は一次元変換終了後の行列要素の最大絶対値に
基づきレンジ設定回路102,106で行う。具体的には８×
８の行列の場合，ある時点ｔにおける64個の計算結果を
ａ1,1,t…ａ8,8,tとして，可変レンジの桁ｍを求める
と， ｍ＝min｛ｒ∈Z|r≧log2（max|aij,t|）｝ となる。すなわちａijの最大絶対値の自然対数よりも大
きくかつ最小な整数ｒを，全整数Ｚ中から求め，これを
ｍとする。設定されるべきレンジは桁ｍから桁ｍ−ｋ＋
１までとなる。そして演算結果の四捨五入をする直前
に，設定レンジになるようにシフト回路103,107で小数
点シフトを行う。
本発明のさらに他の形態においては，直流成分以外の
要素を分離した行列の逆変換T-1（A0）は，しきい値処
理回路110においてゼロ近傍の所定のしきい値でしきい
値処理した後に，直流成分の逆変換T-1（Ａ−A0）と加
算される。これは直流成分を除いた別経路の逆変換の出
力結果T-1（A0）が０となるべき場合に，演算精度の不
足から完全な０とならない可能性があり，これが最終段
の四捨五入に悪影響を及ぼすので，しきい値処理により
これを除いて演算精度を向上させるものである。
要素を分離した行列の逆変換T-1（A0）は，しきい値処
理回路110においてゼロ近傍の所定のしきい値でしきい
値処理した後に，直流成分の逆変換T-1（Ａ−A0）と加
算される。これは直流成分を除いた別経路の逆変換の出
力結果T-1（A0）が０となるべき場合に，演算精度の不
足から完全な０とならない可能性があり，これが最終段
の四捨五入に悪影響を及ぼすので，しきい値処理により
これを除いて演算精度を向上させるものである。
本発明のさらに他の形態においては，直交変換がDCT
である場合に，座標（1,5），（5,1），（5,5）の成分
をそれぞれ分離して別個に計算する。すなわち，これら
の成分については下式により誤差０で計算できるので，
これらの成分に起因する四捨五入の影響を軽減するため
に各成分を分離して別個に演算を行い，それにより誤差
の割合をさらに減少しうる。
である場合に，座標（1,5），（5,1），（5,5）の成分
をそれぞれ分離して別個に計算する。すなわち，これら
の成分については下式により誤差０で計算できるので，
これらの成分に起因する四捨五入の影響を軽減するため
に各成分を分離して別個に演算を行い，それにより誤差
の割合をさらに減少しうる。
ここでi,j∈｛１…８｝において,Ei,jを（i,j）の成
分が1,その他の成分がゼロである行列とし,sg（ｉ）は
ｉが2,3,6,7であれば＋１とし,iが1,4,5,8であれば−１
とする。
分が1,その他の成分がゼロである行列とし,sg（ｉ）は
ｉが2,3,6,7であれば＋１とし,iが1,4,5,8であれば−１
とする。
以下，図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
第２図は本発明の一実施例としての直交逆変換装置を
示すブロック図である。この実施例は，第11図に示され
るような行列演算コサイン変換を採用した予測符号化装
置の逆DCT回路に用いられるものである。第２図中,1は
コサイン変換の係数Cijを保持する係数保持回路,2は計
算ブロック,3はレンジ設定回路,4はシフト回路,5は四捨
五入回路,6は計算ブロック,7は加算器,8はビットシフト
により1/2b＝1/8の演算を行う除算器,9はしきい値処理
回路,10は逆シフト回路である。ここで入力行列Ａのサ
イズは2n×2n＝８×８である。従って，この実施例はｎ
＝3,b＝３の場合のものである。
示すブロック図である。この実施例は，第11図に示され
るような行列演算コサイン変換を採用した予測符号化装
置の逆DCT回路に用いられるものである。第２図中,1は
コサイン変換の係数Cijを保持する係数保持回路,2は計
算ブロック,3はレンジ設定回路,4はシフト回路,5は四捨
五入回路,6は計算ブロック,7は加算器,8はビットシフト
により1/2b＝1/8の演算を行う除算器,9はしきい値処理
回路,10は逆シフト回路である。ここで入力行列Ａのサ
イズは2n×2n＝８×８である。従って，この実施例はｎ
＝3,b＝３の場合のものである。
この回路への入力は,DCTされた入力行列Ａを直流成分
ａ1,1のみからなる行列（Ａ−A0）と，直流成分をゼロ
としたその他の成分からなる行列A0とに分離したもので
あり，行列A0は計算ブロック２に入力され，直流成分の
行列（Ａ−A0）は除算器８に入力される。
ａ1,1のみからなる行列（Ａ−A0）と，直流成分をゼロ
としたその他の成分からなる行列A0とに分離したもので
あり，行列A0は計算ブロック２に入力され，直流成分の
行列（Ａ−A0）は除算器８に入力される。
計算ブロック2,6はそれぞれ，乗算器21,61で入力信号
fiに対して係数Ciを乗じ，加算器22,62でその積算ΣCi
・fiを求める回路である。この計算ブロック２での計算
結果はレンジ設定回路３に送られ，ここで前述の式， ｍ＝min｛ｒ∈Z|r≧log2（max|aij,t|）｝ に従ってｍが求められ，設定されるべきレンジが桁ｍか
ら桁ｍ−ｋ＋１までと決定される。
fiに対して係数Ciを乗じ，加算器22,62でその積算ΣCi
・fiを求める回路である。この計算ブロック２での計算
結果はレンジ設定回路３に送られ，ここで前述の式， ｍ＝min｛ｒ∈Z|r≧log2（max|aij,t|）｝ に従ってｍが求められ，設定されるべきレンジが桁ｍか
ら桁ｍ−ｋ＋１までと決定される。
この結果に基づき，シフト回路３で演算の設定レンジ
をシフトさせる。この設定されたレンジに基づき四捨五
入回路５で四捨五入が行われ，その結果は次の計算ブロ
ック６に受け渡される。計算ブロック６では入力信号に
前述の演算を行い，それにより入力行列A0の逆変換T-1
（A0）を求め，これを加算器７に送る。
をシフトさせる。この設定されたレンジに基づき四捨五
入回路５で四捨五入が行われ，その結果は次の計算ブロ
ック６に受け渡される。計算ブロック６では入力信号に
前述の演算を行い，それにより入力行列A0の逆変換T-1
（A0）を求め，これを加算器７に送る。
一方，直流成分の行列（Ａ−A0）は除算器８に入力さ
れ，ここでビットシフトにより８で除算することにより
逆変換T-1（Ａ−A0）が求められ，この結果は加算器７
に送られて，直流成分を除いた成分の逆変換T-1（A0）
と加算される。
れ，ここでビットシフトにより８で除算することにより
逆変換T-1（Ａ−A0）が求められ，この結果は加算器７
に送られて，直流成分を除いた成分の逆変換T-1（A0）
と加算される。
よって入力行列Ａの逆変換T-1（Ａ）が， T-1（Ａ）＝T-1（A0）＋T-1（Ａ−A0） により求まる。
この右辺の第２項の演算は誤差ゼロで行え，また右辺
の第１項の演算は演算レンジの行列A0の要素の最大絶対
値に応じてダイナミックに可変して行えるため，演算精
度は大幅に向上される。
の第１項の演算は演算レンジの行列A0の要素の最大絶対
値に応じてダイナミックに可変して行えるため，演算精
度は大幅に向上される。
なお，しきい値処理回路９は逆変換T-1（A0）に対し
て前述のしきい値処理を行うためのものである。
て前述のしきい値処理を行うためのものである。
本発明の実施にあたっては種々の変形形態が可能であ
る。上述の実施例では，入力行列Ａを直流成分行列（Ａ
−A0）とその他の成分行列A0に分離する方式と，その他
の成分の行列A0にダイナミックレンジによる演算を行う
方式と，しきい値処理を行う方式を組み合わせたものに
ついて説明したが，勿論，これに前述した座標（1,
5），（5,1），（5,5）の成分を分離して演算を行う方
式を組み合わせることができることは明らかである。
る。上述の実施例では，入力行列Ａを直流成分行列（Ａ
−A0）とその他の成分行列A0に分離する方式と，その他
の成分の行列A0にダイナミックレンジによる演算を行う
方式と，しきい値処理を行う方式を組み合わせたものに
ついて説明したが，勿論，これに前述した座標（1,
5），（5,1），（5,5）の成分を分離して演算を行う方
式を組み合わせることができることは明らかである。
また本実施例では離散コサイン逆変換に本発明を適用
した場合のみについて説明したが，これに限らず，本発
明はフーリエ逆変換等の他の直交逆変換にも適用できる
ものである。
した場合のみについて説明したが，これに限らず，本発
明はフーリエ逆変換等の他の直交逆変換にも適用できる
ものである。
本発明による演算精度向上の効果を，計算機シミュレ
ーションを用いて第３図〜第10図を参照して従来方式と
比較しつつ説明する。ここで直流成分とその他の成分を
分離する方式を方式I,可変レンジを用いる方式を方式I
I,座標（1,5），（5,1），（5,5）の成分を分離する方
式を方式III,しきい値処理を行う方式を方式IVとする。
計算機シミュレーションの具体的条件として，入力画像
としてはテレビ会議用評価画像である比較的動きの大き
いシーンA1,A2,および，動きの小さいシーンＢを用い，
符号化方式としては動き補償コサイン変換符号化方式を
採用している。DCTの量子化器は乱数入力時を除いて伝
送レート300kbpsとなるように制御されている。また各
グラフに示される誤り確率は64ビットの浮動少数点によ
る演算結果と比較を行い,10000ブロック程度処理するこ
とにより得られたものである。
ーションを用いて第３図〜第10図を参照して従来方式と
比較しつつ説明する。ここで直流成分とその他の成分を
分離する方式を方式I,可変レンジを用いる方式を方式I
I,座標（1,5），（5,1），（5,5）の成分を分離する方
式を方式III,しきい値処理を行う方式を方式IVとする。
計算機シミュレーションの具体的条件として，入力画像
としてはテレビ会議用評価画像である比較的動きの大き
いシーンA1,A2,および，動きの小さいシーンＢを用い，
符号化方式としては動き補償コサイン変換符号化方式を
採用している。DCTの量子化器は乱数入力時を除いて伝
送レート300kbpsとなるように制御されている。また各
グラフに示される誤り確率は64ビットの浮動少数点によ
る演算結果と比較を行い,10000ブロック程度処理するこ
とにより得られたものである。
方式I,IIの単独の効果と組み合わせた場合の効果が精
度パラメータs,k別に，フレーム内モードについては第
３図，第４図に示され，フレーム間モードについては第
５図，第６図に示される。図から分かるように，方式Ｉ
を用いることにより，効果の期待されたフレーム内モー
ドで誤り確率が大きく減少し，さらにフレーム間モード
でも従来より特性が改善されている。
度パラメータs,k別に，フレーム内モードについては第
３図，第４図に示され，フレーム間モードについては第
５図，第６図に示される。図から分かるように，方式Ｉ
を用いることにより，効果の期待されたフレーム内モー
ドで誤り確率が大きく減少し，さらにフレーム間モード
でも従来より特性が改善されている。
方式IIについて，単独ではフレーム間モードで若干の
効果が見られるものの，フレーム内モードではほとんど
効果が上がっていない。しかしながら，方式I,IIを組み
合わせることにより大きな特性向上が得られ，従来の演
算方式と比較すると，フレーム内モードでは90％以上，
フレーム間モードでは80％以上誤り確率が減少されてい
る。
効果が見られるものの，フレーム内モードではほとんど
効果が上がっていない。しかしながら，方式I,IIを組み
合わせることにより大きな特性向上が得られ，従来の演
算方式と比較すると，フレーム内モードでは90％以上，
フレーム間モードでは80％以上誤り確率が減少されてい
る。
方式III,IVと方式I,IIとを組み合わせた結果が，精度
パラメータs,k別にシートA1については第７図，第８図
に示され，シーンＢについては第９図，第10図に示され
る。方式I,IIと同時に方式III,IVを用いると，特にフレ
ーム間モードの場合に顕著な特性向上が見られ，方式I,
IIの結果と比較すると誤り確率が更に40〜90％削減でき
る。
パラメータs,k別にシートA1については第７図，第８図
に示され，シーンＢについては第９図，第10図に示され
る。方式I,IIと同時に方式III,IVを用いると，特にフレ
ーム間モードの場合に顕著な特性向上が見られ，方式I,
IIの結果と比較すると誤り確率が更に40〜90％削減でき
る。
このように，実用画像を用いたシミュレーションの結
果，真値に対する誤差は係数精度ｓと四捨五入に割り当
てられたビット数ｋについて単調な関数になっており，
誤差量は従来方式に比べて90％位低減させることができ
るという顕著な効果を得れることが明らかである。
果，真値に対する誤差は係数精度ｓと四捨五入に割り当
てられたビット数ｋについて単調な関数になっており，
誤差量は従来方式に比べて90％位低減させることができ
るという顕著な効果を得れることが明らかである。
第１図は本発明に係る原理説明図， 第２図は本発明の一実施例としの直交逆変換装置のブロ
ック図， 第３図〜第10図は本発明の効果を説明するための計算機
シミュレーションの結果を示す特性図， 第11図は動き補償コサイン変換符号化方式による符号化
装置を示すブロック図， 第12図は動き補償コサイン符号化方式による復号装置を
示すブロック図，および， 第13図は一次元逆DCT回路を示すブロック図である。 図において， １……係数保持回路 2,6,101,105,106……計算ブロック 3,102,106……レンジ設定回路 4,103,107……シフト回路 5,104,108……四捨五入回路 7,112……加算器 8,111……ビットシフト除算器 31……減算器 32……離散コサイン変換回路 33……量子化器 34,41……逆量子化器 35,42……離散コサイン逆変換回路 36,43……加算器 37,44……フレームメモリ 38……動き補償器 39,45……可変遅延器
ック図， 第３図〜第10図は本発明の効果を説明するための計算機
シミュレーションの結果を示す特性図， 第11図は動き補償コサイン変換符号化方式による符号化
装置を示すブロック図， 第12図は動き補償コサイン符号化方式による復号装置を
示すブロック図，および， 第13図は一次元逆DCT回路を示すブロック図である。 図において， １……係数保持回路 2,6,101,105,106……計算ブロック 3,102,106……レンジ設定回路 4,103,107……シフト回路 5,104,108……四捨五入回路 7,112……加算器 8,111……ビットシフト除算器 31……減算器 32……離散コサイン変換回路 33……量子化器 34,41……逆量子化器 35,42……離散コサイン逆変換回路 36,43……加算器 37,44……フレームメモリ 38……動き補償器 39,45……可変遅延器
フロントページの続き (56)参考文献 電子情報通信学会技術研究報告Ｖｏ ｌ．88，Ｎｏ．93（ＣＡＳ88−13）Ｐ. 91−96（1988−６−23) 昭和63年電子情報通信学会春季全国大 会Ｄ−114，Ｐ．２−106 電子情報通信学会論文誌Ａ．Ｖｏｌ. Ｊ71−Ａ，Ｎｏ．２（1988−２）Ｐ. 488−496
Claims (4)
- 【請求項１】直交変換された入力行列を直流成分と該入
力行列中の直流成分を０に置き換えたその他の成分とに
分離する分離手段と， 該分離手段からのその他の成分を直交逆変換する第１の
直交逆変換手段と， 該分離手段からの直流成分をレンジを変換することによ
り直交逆変換する第２の直交逆変換手段と， 該第１の直交逆変換手段で直交逆変換されたその他の成
分と該第２の直交逆変換手段で直交逆変換された直流成
分とを加算する加算手段と を具備する直交逆変換装置。 - 【請求項２】該第１の直交逆変換手段が１次元の直交逆
変換手段を少なくとも２段縦続した構成になっており,1
段目と２段目の間における四捨五入の前に,1段目の１次
元の直交逆変換手段の出力結果の値に応じてレンジを変
換するレンジ変換手段を設けた請求項１に記載の直交逆
変換装置。 - 【請求項３】該第１の直交逆変換手段で直交逆変換され
たその他の成分が所定のしきい値以下の場合は０に置き
換える置換え手段を備えた請求項１または２に記載の直
交逆変換装置。 - 【請求項４】該直交逆変換は離散コサイン逆変換であ
り，該第１の直交逆変換手段は，該直流以外の成分の行
列中の座標（1,5），（5,1），（5,5）だけの第１成分
と該その他の成分の行列中の該座標（1,5），（5,1），
（5,5）を０に置き換えた第２成分とに分離する第２の
分離手段と，該分離された第１成分を直交逆変換する第
１手段と，該分離された第２成分を直交逆変換する第２
手段と，該第１手段の出力結果値と第２段の出力結果値
を加算する加算手段とから構成される請求項１〜３のい
ずれかに記載の直交逆変換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63154205A JP2532588B2 (ja) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | 直交逆変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63154205A JP2532588B2 (ja) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | 直交逆変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01320572A JPH01320572A (ja) | 1989-12-26 |
| JP2532588B2 true JP2532588B2 (ja) | 1996-09-11 |
Family
ID=15579141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63154205A Expired - Fee Related JP2532588B2 (ja) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | 直交逆変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2532588B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006126377A1 (ja) * | 2005-05-25 | 2006-11-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 行列演算装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1235263B (it) * | 1989-06-02 | 1992-06-26 | Sgs Thomson Microelectronics | Metodo e dispositivo per il calcolo aritmetico di trasformate bidimensionali. |
| JP3129392B2 (ja) * | 1996-02-02 | 2001-01-29 | 日本電気株式会社 | ２次元ｉｄｃｔ回路 |
-
1988
- 1988-06-22 JP JP63154205A patent/JP2532588B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 昭和６３年電子情報通信学会春季全国大会Ｄ−１１４，Ｐ．２−１０６ |
| 電子情報通信学会技術研究報告Ｖｏｌ．８８，Ｎｏ．９３（ＣＡＳ８８−１３）Ｐ．９１−９６（１９８８−６−２３） |
| 電子情報通信学会論文誌Ａ．Ｖｏｌ．Ｊ７１−Ａ，Ｎｏ．２（１９８８−２）Ｐ．４８８−４９６ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006126377A1 (ja) * | 2005-05-25 | 2006-11-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 行列演算装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01320572A (ja) | 1989-12-26 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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