JP2561030B2 - 離散コサイン変換装置 - Google Patents
離散コサイン変換装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は離散コサイン変換装置に
関し、特にディジタル信号系列を離散コサイン変換する
離散コサイン変換装置に関する。
関し、特にディジタル信号系列を離散コサイン変換する
離散コサイン変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から画像信号や音声信号の符号化な
どの画像処理の分野において、離散コサイン変換処理は
幅広く利用されている。この離散変換処理は、直交変換
処理の一種であり、コサイン関数を基底として直交変換
を行い、ディジタル信号系列を空間領域から周波数領域
に変換するものである。この離散コサイン変換処理は、
演算量が非常に多いので、これを高速に処理するための
高速演算手法が従来から数多く提案されている。これら
の各手法では、高速離散フーリエ変換で利用されるよう
なバタフライ演算を利用して、処理の高速化を図ってい
る場合が多い。
どの画像処理の分野において、離散コサイン変換処理は
幅広く利用されている。この離散変換処理は、直交変換
処理の一種であり、コサイン関数を基底として直交変換
を行い、ディジタル信号系列を空間領域から周波数領域
に変換するものである。この離散コサイン変換処理は、
演算量が非常に多いので、これを高速に処理するための
高速演算手法が従来から数多く提案されている。これら
の各手法では、高速離散フーリエ変換で利用されるよう
なバタフライ演算を利用して、処理の高速化を図ってい
る場合が多い。
【０００３】こうした、バタフライ演算を利用した離散
コサイン変換の高速演算手法の詳細は、例えば文献１：
チェン(Chen)、スミス(Smith）、フラリック(Fralick）
著、「ア ファースト コンピューテーショナル アル
ゴリズム フォオ ザ ディスクリート コサイン トラ
ンスフォーム(A fast computational algorithm for th
e discrete cosine transform)」、アイ・イー・イー・
イー トランザクションズ オン コミュニケーション
(IEEE Transactions on Communication)誌、COM-25巻、
1004--1009頁、1977年 9月発行、に詳しく記載されてい
る。
コサイン変換の高速演算手法の詳細は、例えば文献１：
チェン(Chen)、スミス(Smith）、フラリック(Fralick）
著、「ア ファースト コンピューテーショナル アル
ゴリズム フォオ ザ ディスクリート コサイン トラ
ンスフォーム(A fast computational algorithm for th
e discrete cosine transform)」、アイ・イー・イー・
イー トランザクションズ オン コミュニケーション
(IEEE Transactions on Communication)誌、COM-25巻、
1004--1009頁、1977年 9月発行、に詳しく記載されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のバタフ
ライ演算を利用した離散コサイン変換の高速演算手法で
は、主に乗算回数を減らすことで高速化を図っている。
しかし、入力されるディジタル信号系列の性質、例えば
変換すべきディジタル信号系列の標本数に対する再現
性、あるいは周波数成分の分布について考慮を払ってい
るとはいえない。前者については、一例をあげれば、標
本数が８個の高速演算手法と１６個の高速演算手法とは
大きく異なっている。このため、標本数の拡張が困難で
あるという問題点がある。又、後者については、一般
に、離散コサイン変換を多く利用する画像信号や音声信
号などのディジタル信号系列では、多くの低周波成分を
含んでいるが、高周波成分は無視できる程に小さい場合
が多い。従来の高速演算手法は、こうしたディジタル信
号系列の性質を考慮していないので、高周波成分の大小
に関わらず同一の処理時間が必要となり、特に高周波成
分が無視できる程に小さい場合に、十分な高速化の効果
が得られないという問題点がある。
ライ演算を利用した離散コサイン変換の高速演算手法で
は、主に乗算回数を減らすことで高速化を図っている。
しかし、入力されるディジタル信号系列の性質、例えば
変換すべきディジタル信号系列の標本数に対する再現
性、あるいは周波数成分の分布について考慮を払ってい
るとはいえない。前者については、一例をあげれば、標
本数が８個の高速演算手法と１６個の高速演算手法とは
大きく異なっている。このため、標本数の拡張が困難で
あるという問題点がある。又、後者については、一般
に、離散コサイン変換を多く利用する画像信号や音声信
号などのディジタル信号系列では、多くの低周波成分を
含んでいるが、高周波成分は無視できる程に小さい場合
が多い。従来の高速演算手法は、こうしたディジタル信
号系列の性質を考慮していないので、高周波成分の大小
に関わらず同一の処理時間が必要となり、特に高周波成
分が無視できる程に小さい場合に、十分な高速化の効果
が得られないという問題点がある。
【０００５】本発明の目的は、入力されるディジタル信
号系列の性質を考慮し、標本数の拡張が容易で、高周波
成分が無視できる場合に十分な高速化を期待できる離散
コサイン変換装置を提供することにある。
号系列の性質を考慮し、標本数の拡張が容易で、高周波
成分が無視できる場合に十分な高速化を期待できる離散
コサイン変換装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の離散コサイン変
換装置は、偶数個の標本値から成るディジタル信号系列
を離散コサイン変換する離散コサイン変換装置におい
て、前記ディジタル信号系列の順序に従って入力される
前記偶数個の標本値の奇数番目の標本値とこれの次に入
力される偶数番目の標本値とを加算して低周波成分を求
める低周波成分算出部と、前記奇数番目の標本値から前
記偶数番目の標本値を減算して得られる値の順列の偶数
番目の値の正負を反転させて高周波成分を求める高周波
成分算出部と、前記低周波成分算出部の出力する低周波
成分および前記高周波成分算出部の出力する高周波成分
に離散コサイン変換をそれぞれ施し低周波成分変換係数
および高周波成分変換係数を求める離散コサイン変換部
と、前記離散コサイン変換部の出力する低周波成分変換
係数および高周波成分変換係数の重み付け加算を行って
前記ディジタル信号系列の離散コサイン変換係数を求め
る重み付け加算部とを有する構成である。
換装置は、偶数個の標本値から成るディジタル信号系列
を離散コサイン変換する離散コサイン変換装置におい
て、前記ディジタル信号系列の順序に従って入力される
前記偶数個の標本値の奇数番目の標本値とこれの次に入
力される偶数番目の標本値とを加算して低周波成分を求
める低周波成分算出部と、前記奇数番目の標本値から前
記偶数番目の標本値を減算して得られる値の順列の偶数
番目の値の正負を反転させて高周波成分を求める高周波
成分算出部と、前記低周波成分算出部の出力する低周波
成分および前記高周波成分算出部の出力する高周波成分
に離散コサイン変換をそれぞれ施し低周波成分変換係数
および高周波成分変換係数を求める離散コサイン変換部
と、前記離散コサイン変換部の出力する低周波成分変換
係数および高周波成分変換係数の重み付け加算を行って
前記ディジタル信号系列の離散コサイン変換係数を求め
る重み付け加算部とを有する構成である。
【０００７】本発明の離散コサイン変換装置は、前記高
周波成分算出部の出力する高周波成分に基づき前記高周
波成分を使用するか否かを判定し判定結果を前記離散コ
サイン変換部および重み付け加算部に出力する高周波判
定部を設け、前記高周波判定部で前記高周波成分を使用
すると判定した場合は前記離散コサイン変換部が前記低
周波成分算出部の出力する低周波成分および前記高周波
成分算出部の出力する高周波成分に離散コサイン変換を
それぞれ施して低周波成分変換係数および高周波成分変
換係数を求め、これらを受けた前記重み付け加算部が低
周波成分変換係数と高周波成分変換係数との重み付け加
算を行って前記ディジタル信号系列の離散コサイン変換
係数を求め、前記高周波判定部で前記高周波成分を使用
しないと判定した場合は前記離散コサイン変換部が前記
低周波成分算出部の出力する低周波成分に離散コサイン
変換を施して低周波成分変換係数を求め、これを受けた
前記重み付け加算部が低周波成分変換係数の重み付け演
算を行って前記ディジタル信号系列の離散コサイン変換
係数を求めてもよい。
周波成分算出部の出力する高周波成分に基づき前記高周
波成分を使用するか否かを判定し判定結果を前記離散コ
サイン変換部および重み付け加算部に出力する高周波判
定部を設け、前記高周波判定部で前記高周波成分を使用
すると判定した場合は前記離散コサイン変換部が前記低
周波成分算出部の出力する低周波成分および前記高周波
成分算出部の出力する高周波成分に離散コサイン変換を
それぞれ施して低周波成分変換係数および高周波成分変
換係数を求め、これらを受けた前記重み付け加算部が低
周波成分変換係数と高周波成分変換係数との重み付け加
算を行って前記ディジタル信号系列の離散コサイン変換
係数を求め、前記高周波判定部で前記高周波成分を使用
しないと判定した場合は前記離散コサイン変換部が前記
低周波成分算出部の出力する低周波成分に離散コサイン
変換を施して低周波成分変換係数を求め、これを受けた
前記重み付け加算部が低周波成分変換係数の重み付け演
算を行って前記ディジタル信号系列の離散コサイン変換
係数を求めてもよい。
【０００８】本発明の離散コサイン変換装置は、前記重
み付け加算部を、前記高周波判定部で前記高周波成分を
使用すると判定した場合は前記低周波成分変換係数およ
び高周波成分変換係数の重み付け加算を行って前記ディ
ジタル信号系列の低周波成分離散コサイン変換係数を求
め、前記高周波判定部で前記高周波成分を使用しないと
判定した場合は前記低周波成分変換係数のみでの重み付
け演算を行って前記ディジタル信号系列の低周波成分離
散コサイン変換係数を求める低周波成分重み付け加算部
と、前記高周波判定部で前記高周波成分を使用すると判
定した場合は前記低周波成分変換係数および高周波成分
変換係数との重み付け加算を行って前記ディジタル信号
系列の高周波成分離散コサイン変換係数を求める高周波
成分重み付け加算部とに置換してもよい。
み付け加算部を、前記高周波判定部で前記高周波成分を
使用すると判定した場合は前記低周波成分変換係数およ
び高周波成分変換係数の重み付け加算を行って前記ディ
ジタル信号系列の低周波成分離散コサイン変換係数を求
め、前記高周波判定部で前記高周波成分を使用しないと
判定した場合は前記低周波成分変換係数のみでの重み付
け演算を行って前記ディジタル信号系列の低周波成分離
散コサイン変換係数を求める低周波成分重み付け加算部
と、前記高周波判定部で前記高周波成分を使用すると判
定した場合は前記低周波成分変換係数および高周波成分
変換係数との重み付け加算を行って前記ディジタル信号
系列の高周波成分離散コサイン変換係数を求める高周波
成分重み付け加算部とに置換してもよい。
【０００９】本発明の離散コサイン変換装置は、高周波
成分の判定に使用する判定係数と量子化処理に使用する
量子化係数とを決定し前記高周波判定部と前記重み付け
加算部とに出力する係数決定部を設けてもよい。
成分の判定に使用する判定係数と量子化処理に使用する
量子化係数とを決定し前記高周波判定部と前記重み付け
加算部とに出力する係数決定部を設けてもよい。
【００１０】
【作用】本発明の離散コサイン変換装置の動作機能の原
理について説明する。
理について説明する。
【００１１】ここで、２Ｎ（Ｎは正の整数）個の標本値
から成るディジタル信号系列ｘ(i)(i = 0,1, ……,2N-
1)を離散コサイン変換して、変換係数$X(u)( u = 1,2,
……,2N-1)を求める場合、離散コサイン変換の定義式は
以下の通りである。
から成るディジタル信号系列ｘ(i)(i = 0,1, ……,2N-
1)を離散コサイン変換して、変換係数$X(u)( u = 1,2,
……,2N-1)を求める場合、離散コサイン変換の定義式は
以下の通りである。
【００１２】
【００１３】なお、式(1) の先頭の (２/(２Ｎ))1/2 が
異なる定義を用いる場合もあるが、以下の説明はそうい
った場合でも同様であり、一般性を損なうものではな
い。
異なる定義を用いる場合もあるが、以下の説明はそうい
った場合でも同様であり、一般性を損なうものではな
い。
【００１４】この式 (1)に基いて演算を実行するため
に、まずディジタル信号系列ｘ(j) の低周波成分ｇ(j)
(j = 0,1,……,N-1) と高周波成分ｈ(j)(j = 0,1,……,
N-1) とを次のように求める。
に、まずディジタル信号系列ｘ(j) の低周波成分ｇ(j)
(j = 0,1,……,N-1) と高周波成分ｈ(j)(j = 0,1,……,
N-1) とを次のように求める。
【００１５】
【００１６】これらの、低周波成分ｇ(j) と高周波成分
ｈ(j) とを使って式(1) を書き換えると、次のようにな
る。
ｈ(j) とを使って式(1) を書き換えると、次のようにな
る。
【００１７】
【００１８】ここで、以下のようにＧ(u) とＨ(u) とを
定義する。
定義する。
【００１９】
【００２０】ちなみに、ｕ＝0,1,……,N-1の場合はＧ
(u) とＨ(u) とはＧ(j) とＨ(j) との離散コサイン変換
結果となっている。ただしｕ＝N,N+1,……,2N-1 の場合
は通常の離散コサイン変換としては定義されていない。
(u) とＨ(u) とはＧ(j) とＨ(j) との離散コサイン変換
結果となっている。ただしｕ＝N,N+1,……,2N-1 の場合
は通常の離散コサイン変換としては定義されていない。
【００２１】この式(4)(5)を使って、式(3) は次のよう
に書き換えられる。
に書き換えられる。
【００２２】
【００２３】ここで、ｕ＝０の場合はsin(u π/4N)が０
になるので第２項が０となり、以下のようになる。
になるので第２項が０となり、以下のようになる。
【００２４】
【００２５】又、ｕ＝0,1,……,N-1の場合はＧ(u) とＨ
(N-u) とはｇ(j) とｈ(j) との離散コサイン変換結果と
なっている。また、式(6) のＣ(u) とＣ(N-u) とは絶え
ず１になるので省略できる。従って、Ｘ(u) はｇ(j) と
ｈ(j) との離散コサイン変換結果である変換係数Ｇ(u)
とＨ(N-u) とから、式(6) は次のようになる。
(N-u) とはｇ(j) とｈ(j) との離散コサイン変換結果と
なっている。また、式(6) のＣ(u) とＣ(N-u) とは絶え
ず１になるので省略できる。従って、Ｘ(u) はｇ(j) と
ｈ(j) との離散コサイン変換結果である変換係数Ｇ(u)
とＨ(N-u) とから、式(6) は次のようになる。
【００２６】
【００２７】又、ｕ＝Ｎの場合は式(4) のcos{(2j+1)u
π/2N}が絶えず０になるので、Ｇ(0)は０である。従っ
て、式(6) は次のようになる。
π/2N}が絶えず０になるので、Ｇ(0)は０である。従っ
て、式(6) は次のようになる。
【００２８】
【００２９】最後に、ｕ＝n+1,N+2,……,2N-1 の場合の
値を求める。式(6) 中のＧ(u) は、ｕ＝2N-v (v = N-1,
N-2,……,1) とおいて式(4) に代入して整理すると次の
ようになる。
値を求める。式(6) 中のＧ(u) は、ｕ＝2N-v (v = N-1,
N-2,……,1) とおいて式(4) に代入して整理すると次の
ようになる。
【００３０】
【００３１】又、Ｈ(N-u) は式(5) から次のようにな
る。
る。
【００３２】
【００３３】ここで、ｕ＝N+1,N=2,……,2N-1 なので、
２Ｎ−ｕ＝N −1,N-2,……,1、ｕ−Ｎ＝1,2,……,N-1で
ある。従って、式(10)(11)で求められたＧ(2N-u)とＨ(u
-N) とは、それぞれｇ(j) とｈ(j) との離散コサイン変
換結果であることが分かる。これにより、次の結果が得
られる。
２Ｎ−ｕ＝N −1,N-2,……,1、ｕ−Ｎ＝1,2,……,N-1で
ある。従って、式(10)(11)で求められたＧ(2N-u)とＨ(u
-N) とは、それぞれｇ(j) とｈ(j) との離散コサイン変
換結果であることが分かる。これにより、次の結果が得
られる。
【００３４】
【００３５】以上の式(7)(8)(9)(12) をまとめる。
【００３６】
【００３７】この式(l3)の各式ごとに、Ｇ(u),Ｈ(N-u),
Ｇ(2N-u), Ｈ(u-N) の引数ｕ,(N-u),(2N-u),(u-N) は、
それぞれの場合においてすべて０から(N-1) までの範囲
内である。
Ｇ(2N-u), Ｈ(u-N) の引数ｕ,(N-u),(2N-u),(u-N) は、
それぞれの場合においてすべて０から(N-1) までの範囲
内である。
【００３８】そこで、低周波成分ｇ(j)(j = 0,1,……,N
-1) と高周波成分ｈ(j)(j = 0,1,……,N-1) とを離散コ
サイン変換して変換係数Ｇ(v)(v = 0,1,……,N-1) とＨ
(v)( v ＝ 0,1, ……,N-1) を求める。
-1) と高周波成分ｈ(j)(j = 0,1,……,N-1) とを離散コ
サイン変換して変換係数Ｇ(v)(v = 0,1,……,N-1) とＨ
(v)( v ＝ 0,1, ……,N-1) を求める。
【００３９】そして、式(l3)に従ってＧ(v) とＨ(v) と
を重み付け加算する。これにより、ディジタル信号系列
ｘ(i)(i = 0,1,……,2N-1)を離散コサイン変換した結果
の変換係数ｘ(u)(u = 0,1,……,2N-1)を求める。
を重み付け加算する。これにより、ディジタル信号系列
ｘ(i)(i = 0,1,……,2N-1)を離散コサイン変換した結果
の変換係数ｘ(u)(u = 0,1,……,2N-1)を求める。
【００４０】以上が、本発明の基本となる第１の実施例
の離散コサイン変換係数の求め方であるが、さらに本発
明の第２以後の実施例の離散コサイン変換装置では、式
(2)で求められた高周波成分ｈ(j)(j = 0,1,……,N-1)
を用いて離散コサイン変換係数の求め方を決めている。
の離散コサイン変換係数の求め方であるが、さらに本発
明の第２以後の実施例の離散コサイン変換装置では、式
(2)で求められた高周波成分ｈ(j)(j = 0,1,……,N-1)
を用いて離散コサイン変換係数の求め方を決めている。
【００４１】即ち、この高周波成分ｈ(j) が大きくて無
視できない場合には、式(2) に従って変換係数ｘ(u) を
そのまま求める。
視できない場合には、式(2) に従って変換係数ｘ(u) を
そのまま求める。
【００４２】又、この高周波成分ｈ(j) が小さくて無視
できる場合は、高周波成分ｈ(j) から求められる変換係
数Ｈ(v) をすべて０と考え、式(13)の内容を以下に式(1
4)として示すように変更し、
できる場合は、高周波成分ｈ(j) から求められる変換係
数Ｈ(v) をすべて０と考え、式(13)の内容を以下に式(1
4)として示すように変更し、
【００４３】
【００４４】この式(14)に従って変換係数Ｇ(u) を求め
る。
る。
【００４５】なお、高周波成分ｈ(j) が小さくて無視で
きるにも関わらず、式(14)では変換係数ｘ(u) の高周波
成分も求めている。これは前提条件に矛盾することにな
るので、ｕ＝N+1,N+2,……,2N-1 の場合には変換係数ｘ
(u) を強制的に０にしてしまっても良い。
きるにも関わらず、式(14)では変換係数ｘ(u) の高周波
成分も求めている。これは前提条件に矛盾することにな
るので、ｕ＝N+1,N+2,……,2N-1 の場合には変換係数ｘ
(u) を強制的に０にしてしまっても良い。
【００４６】ところで、高周波成分ｈ(j) が無視できる
かどうかを判定するには、高周波成分ｈ(j) の電力を求
め、判定係数Ｔｈよりも大きければ無視できないと判定
し、等しいか小さければ無視できると判定する。また、
高周波成分ｈ(j) の電力としては、高周波成分ｈ(j) の
絶対値和、２乗和、絶対値の最大値などを用いることが
できる。なお、ディジタル信号系列ｘ(i) を離散コサイ
ン変換する際には、量子化処理を同時に行うことも多
い。この量子化処理としては、与えられた量子化係数Ｑ
(u) で変換係数ｘ(u) を除算して整数化する方法が一般
的である。
かどうかを判定するには、高周波成分ｈ(j) の電力を求
め、判定係数Ｔｈよりも大きければ無視できないと判定
し、等しいか小さければ無視できると判定する。また、
高周波成分ｈ(j) の電力としては、高周波成分ｈ(j) の
絶対値和、２乗和、絶対値の最大値などを用いることが
できる。なお、ディジタル信号系列ｘ(i) を離散コサイ
ン変換する際には、量子化処理を同時に行うことも多
い。この量子化処理としては、与えられた量子化係数Ｑ
(u) で変換係数ｘ(u) を除算して整数化する方法が一般
的である。
【００４７】こうした除算および整数化の処理を、式(l
3)(l4)の重み付け演算に含めてしまうことにより、離散
コサイン変換処理と同時に量子化処理も実行してしまう
ことができる。すなわち、量子化後の変換係数をＹ(u)
とすると、式(l3)は次のようになる。
3)(l4)の重み付け演算に含めてしまうことにより、離散
コサイン変換処理と同時に量子化処理も実行してしまう
ことができる。すなわち、量子化後の変換係数をＹ(u)
とすると、式(l3)は次のようになる。
【００４８】
【００４９】ただし、［］は整数化の処理である。な
お、式(l4)も同様に変更できる。
お、式(l4)も同様に変更できる。
【００５０】こうした量子化処理を行う場合、小さな変
換係数ｘ(u) は量子化処理により０になってしまう。従
って、量子化係数Ｑ(u) の値が大きな場合は、小さな値
の変換係数Ｈ(v) は意味を持たないので、求めても無駄
になってしまう。
換係数ｘ(u) は量子化処理により０になってしまう。従
って、量子化係数Ｑ(u) の値が大きな場合は、小さな値
の変換係数Ｈ(v) は意味を持たないので、求めても無駄
になってしまう。
【００５１】そこで、量子化係数Ｑ(u) に合わせて、判
定係数Ｔｈを同様に変化させる。すなわち、量子化係数
Ｑ(u) を大きくする場合は判定係数Ｔｈを大きくして、
より多くの高周波成分ｈ(j) が無視されるようにする。
これらは、いずれにしろ量子化処理によって０になる分
だと考えられる。
定係数Ｔｈを同様に変化させる。すなわち、量子化係数
Ｑ(u) を大きくする場合は判定係数Ｔｈを大きくして、
より多くの高周波成分ｈ(j) が無視されるようにする。
これらは、いずれにしろ量子化処理によって０になる分
だと考えられる。
【００５２】従って、高周波成分ｈ(j) を無視しても得
られる変換係数Ｙ(u) の値はほとんど変わらないと考え
られる。しかも、高周波成分ｈ(j) を無視した分だけ演
算処理の高速化の効果が得られる。
られる変換係数Ｙ(u) の値はほとんど変わらないと考え
られる。しかも、高周波成分ｈ(j) を無視した分だけ演
算処理の高速化の効果が得られる。
【００５３】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００５４】図１は本発明の第１の実施例のブロック図
である。
である。
【００５５】本発明の第１の実施例の離散コサイン変換
装置１５は、ディジタル信号系列の順序に従って入力さ
れる偶数個の標本値の奇数番目の標本値とこれの次に入
力される偶数番目の標本値とを加算して低周波成分を求
める低周波成分算出部１と、奇数番目の標本値からこれ
の次に入力される偶数番目の標本値を減算して得られる
値の順列の偶数番目の値の正負を反転させて高周波成分
を求める高周波成分算出部２と、低周波成分算出部１の
出力する低周波成分および高周波成分算出部２の出力す
る高周波成分に離散コサイン変換をそれぞれ施し低周波
成分変換係数および高周波成分変換係数を求める離散コ
サイン変換部３と、離散コサイン変換部３の出力する低
周波成分変換係数および高周波成分変換係数の重み付け
加算を行ってディジタル信号系列の離散コサイン変換係
数を求める重み付け加算部４とで構成する。
装置１５は、ディジタル信号系列の順序に従って入力さ
れる偶数個の標本値の奇数番目の標本値とこれの次に入
力される偶数番目の標本値とを加算して低周波成分を求
める低周波成分算出部１と、奇数番目の標本値からこれ
の次に入力される偶数番目の標本値を減算して得られる
値の順列の偶数番目の値の正負を反転させて高周波成分
を求める高周波成分算出部２と、低周波成分算出部１の
出力する低周波成分および高周波成分算出部２の出力す
る高周波成分に離散コサイン変換をそれぞれ施し低周波
成分変換係数および高周波成分変換係数を求める離散コ
サイン変換部３と、離散コサイン変換部３の出力する低
周波成分変換係数および高周波成分変換係数の重み付け
加算を行ってディジタル信号系列の離散コサイン変換係
数を求める重み付け加算部４とで構成する。
【００５６】図２は高周波成分算出部の構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【００５７】高周波成分算出部２は、入力するディジタ
ル信号系列の奇数番目の標本値を記憶する奇数番目記憶
器２１と、偶数番目の標本値を記憶する偶数番目記憶器
２２と、奇数番目の標本値からこれの次に入力される偶
数番目の標本値を減算する減算器２３と、減算器２３が
減算することで得られる値の順列の偶数番目の値の正負
を反転させて出力する符号反転器２４とで構成する。
ル信号系列の奇数番目の標本値を記憶する奇数番目記憶
器２１と、偶数番目の標本値を記憶する偶数番目記憶器
２２と、奇数番目の標本値からこれの次に入力される偶
数番目の標本値を減算する減算器２３と、減算器２３が
減算することで得られる値の順列の偶数番目の値の正負
を反転させて出力する符号反転器２４とで構成する。
【００５８】図３は重み付け加算部の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【００５９】重み付け加算部４は、離散コサイン変換部
３から入力する低周波成分変換係数Ｇ(v)(v = 0,1,…
…,N-1 )と高周波成分変換係数Ｈ(v)(v = 0,1,……,N-
1) とを受けて記憶する変換係数記憶器４１と、求める
変換係数Ｘ(u) のｕに対応して、式(l3)中の低周波成分
変換係数Ｇ(v) のための重み付け係数を、あらかじめ記
憶させておく低周波乗算器４２と、求める変換係数Ｘ
(u) のｕに対応して、式(l3)中の高周波成分変換係数Ｈ
(v) のための重み付け係数を、あらかじめ記憶させてお
く高周波乗算器４３と、低周波乗算器４２と高周波乗算
器４３とから出力される値を加算して、変換係数ｘ(u)
として出力する加算器４４とを含んでいる。
３から入力する低周波成分変換係数Ｇ(v)(v = 0,1,…
…,N-1 )と高周波成分変換係数Ｈ(v)(v = 0,1,……,N-
1) とを受けて記憶する変換係数記憶器４１と、求める
変換係数Ｘ(u) のｕに対応して、式(l3)中の低周波成分
変換係数Ｇ(v) のための重み付け係数を、あらかじめ記
憶させておく低周波乗算器４２と、求める変換係数Ｘ
(u) のｕに対応して、式(l3)中の高周波成分変換係数Ｈ
(v) のための重み付け係数を、あらかじめ記憶させてお
く高周波乗算器４３と、低周波乗算器４２と高周波乗算
器４３とから出力される値を加算して、変換係数ｘ(u)
として出力する加算器４４とを含んでいる。
【００６０】ここで低周波乗算器４２および高周波乗算
器４３に記憶させておく重み付け係数と低周波成分変換
係数Ｇ(v) を示す値ｖおよび高周波成分変換係数Ｈ(v)
を示す値ｖについて説明しておく。
器４３に記憶させておく重み付け係数と低周波成分変換
係数Ｇ(v) を示す値ｖおよび高周波成分変換係数Ｈ(v)
を示す値ｖについて説明しておく。
【００６１】低周波乗算器４２に、変換係数Ｘ(u) のｕ
に対応して記憶すべき低周波成分変換係数Ｇ(v) のため
の重み付け係数は、以下の通りである。
に対応して記憶すべき低周波成分変換係数Ｇ(v) のため
の重み付け係数は、以下の通りである。
【００６２】
【００６３】又、低周波乗算器４２に読み出すべき低周
波成分変換係数Ｇ(v) を示す値ｖも、ｕに対応して記憶
させておく。記憶すべきｖの値は、以下の通りである。
波成分変換係数Ｇ(v) を示す値ｖも、ｕに対応して記憶
させておく。記憶すべきｖの値は、以下の通りである。
【００６４】
【００６５】同様に、高周波乗算器４３に、変換係数Ｘ
(u) のｕに対応して記憶すべき高周波成分変換係数Ｈ
(v) のための重み付け係数は、以下の通りである。
(u) のｕに対応して記憶すべき高周波成分変換係数Ｈ
(v) のための重み付け係数は、以下の通りである。
【００６６】
【００６７】又、高周波乗算器４３に読み出すべき高周
波成分変換係数Ｈ(v) を示す値ｖも、ｕに対応して記憶
させておく。記憶すべきｖの値は、以下の通りである。
波成分変換係数Ｈ(v) を示す値ｖも、ｕに対応して記憶
させておく。記憶すべきｖの値は、以下の通りである。
【００６８】
【００６９】次に動作について説明する。なお、説明に
は図１ないし図３を使用する。又、離散コサイン変換と
しては式(1) の定義に基づいて説明するが、異なる離散
コサイン変換の定義を適用する場合であっても式全体に
乗算される定数が異なるだけなので、一般性を損なうも
のではない。
は図１ないし図３を使用する。又、離散コサイン変換と
しては式(1) の定義に基づいて説明するが、異なる離散
コサイン変換の定義を適用する場合であっても式全体に
乗算される定数が異なるだけなので、一般性を損なうも
のではない。
【００７０】まず、図１に示すように、入力端子を介し
て２Ｎ（Ｎは正の整数）個の標本値から成るディジタル
信号系列ｘ(i)(i = 0,1,……,2N-1)が、低周波成分算出
部１と高周波成分算出部２とに入力する。低周波成分算
出部１は、ディジタル信号系列ｘ(i) を受けて、式(2)
に従ってｘ(2j)( j = 0,1,……,N-1 )とｘ(2j+1)との加
算を行い、低周波成分ｇ(j) を求める。
て２Ｎ（Ｎは正の整数）個の標本値から成るディジタル
信号系列ｘ(i)(i = 0,1,……,2N-1)が、低周波成分算出
部１と高周波成分算出部２とに入力する。低周波成分算
出部１は、ディジタル信号系列ｘ(i) を受けて、式(2)
に従ってｘ(2j)( j = 0,1,……,N-1 )とｘ(2j+1)との加
算を行い、低周波成分ｇ(j) を求める。
【００７１】次に高周波成分算出部２は、ディジタル信
号系列ｘ(i) を受けて、式(2) に従って、まず奇数番目
記憶器２１でｘ(2j)( j = 0,1,……,N-1) を記憶する。
又、偶数番目記憶器２２でｘ(2j ＋1)(j =0,1,……,N-
1) を記憶する。そして、減算器２３でｘ(2j)からｘ(2j
+1)を減算する。そして、符号反転器２４で式(2) に従
ってｊが奇数の場合のみ減算器２３での減算結果の符号
を反転する。ただし、ｊが偶数の場合は符号を反転せず
にそのまま出力する。こうして、式(2) に従った高周波
成分ｈ(j)(j = 0,1,……,N-1) を求める。
号系列ｘ(i) を受けて、式(2) に従って、まず奇数番目
記憶器２１でｘ(2j)( j = 0,1,……,N-1) を記憶する。
又、偶数番目記憶器２２でｘ(2j ＋1)(j =0,1,……,N-
1) を記憶する。そして、減算器２３でｘ(2j)からｘ(2j
+1)を減算する。そして、符号反転器２４で式(2) に従
ってｊが奇数の場合のみ減算器２３での減算結果の符号
を反転する。ただし、ｊが偶数の場合は符号を反転せず
にそのまま出力する。こうして、式(2) に従った高周波
成分ｈ(j)(j = 0,1,……,N-1) を求める。
【００７２】続いて離散コサイン変換部３は、低周波成
分算出部１からの低周波成分ｇ(j)を離散コサイン変換
して低周波成分変換係数Ｇ(v)(v = 0,1,……,N-1 )を求
め、又同様に、高周波成分算出部２からの高周波成分ｈ
(j) を離散コサイン変換して高周波成分変換係数Ｈ(v)
(v = 0,1,……,N-1) も求める。
分算出部１からの低周波成分ｇ(j)を離散コサイン変換
して低周波成分変換係数Ｇ(v)(v = 0,1,……,N-1 )を求
め、又同様に、高周波成分算出部２からの高周波成分ｈ
(j) を離散コサイン変換して高周波成分変換係数Ｈ(v)
(v = 0,1,……,N-1) も求める。
【００７３】なお、この離散コサイン変換部３での離散
コサイン変換の方法としては、文献１で紹介されている
従来の高速演算手法など、任意の演算手法に従って構成
される離散コサイン変換器を利用することができる。
又、離散コサイン変換部３を本発明の離散コサイン変換
装置で構成することも可能である。
コサイン変換の方法としては、文献１で紹介されている
従来の高速演算手法など、任意の演算手法に従って構成
される離散コサイン変換器を利用することができる。
又、離散コサイン変換部３を本発明の離散コサイン変換
装置で構成することも可能である。
【００７４】次に、重み付け加算部４は、離散コサイン
変換部３が求めた低周波成分変換係数Ｇ(v) と高周波成
分変換係数Ｈ(v) とを変換係数記憶器４１で記憶し、変
換係数Ｘ(u) を求めるため、低周波乗算器４２は、変換
係数記憶器４１に記憶された低周波成分Ｇ(v) を、ｕに
対応して記憶したｖに従って読み出し、同じくｕに対応
して記憶した重み付け係数を乗算して出力する。同様
に、高周波乗算器４３は、変換係数記憶器４１に記憶さ
れた高周波成分Ｇ(v) を、ｕに対応して記憶したｖに従
って読み出し、同じくｕに対応して記憶した重み付け係
数を乗算して出力する。最後に、加算器４４は低周波乗
算器４２と高周波乗算器４３とから出力される値を加算
して、変換係数Ｘ(u) として出力する。以上の動作を実
行することで、重み付け加算部４において式(l3)に従う
重み付け加算を行い、ディジタル信号系列ｘ(i)(i = 0,
1,……,2N-1)を離散コサイン変換した結果である、変換
係数Ｘ(u)(u = 0,1,……,2N-1)を求めて出力する。
変換部３が求めた低周波成分変換係数Ｇ(v) と高周波成
分変換係数Ｈ(v) とを変換係数記憶器４１で記憶し、変
換係数Ｘ(u) を求めるため、低周波乗算器４２は、変換
係数記憶器４１に記憶された低周波成分Ｇ(v) を、ｕに
対応して記憶したｖに従って読み出し、同じくｕに対応
して記憶した重み付け係数を乗算して出力する。同様
に、高周波乗算器４３は、変換係数記憶器４１に記憶さ
れた高周波成分Ｇ(v) を、ｕに対応して記憶したｖに従
って読み出し、同じくｕに対応して記憶した重み付け係
数を乗算して出力する。最後に、加算器４４は低周波乗
算器４２と高周波乗算器４３とから出力される値を加算
して、変換係数Ｘ(u) として出力する。以上の動作を実
行することで、重み付け加算部４において式(l3)に従う
重み付け加算を行い、ディジタル信号系列ｘ(i)(i = 0,
1,……,2N-1)を離散コサイン変換した結果である、変換
係数Ｘ(u)(u = 0,1,……,2N-1)を求めて出力する。
【００７５】この第１の実施例の離散コサイン変換装置
１５では、標本数が２Ｎ個のディジタル信号系列を、標
本数がＮ個の低周波成分ｇ(j) と高周波成分ｈ(j) とに
帯域分割して、離散コサイン変換している。従って、標
本数がＮ個の離散コサイン変換部３を使用して標本数が
２Ｎ個のディジタル信号系列の離散コサイン変換を実現
しており、標本数の拡張を容易に実現していることにな
る。
１５では、標本数が２Ｎ個のディジタル信号系列を、標
本数がＮ個の低周波成分ｇ(j) と高周波成分ｈ(j) とに
帯域分割して、離散コサイン変換している。従って、標
本数がＮ個の離散コサイン変換部３を使用して標本数が
２Ｎ個のディジタル信号系列の離散コサイン変換を実現
しており、標本数の拡張を容易に実現していることにな
る。
【００７６】又、離散コサイン変換の具体的な演算方法
にも依存するが、一般に離散コサイン変換の演算処理時
間は、標本数の２乗にほぼ比例する場合が多い。この離
散コサイン変換装置では、標本数がＮ個の離散コサイン
変換を２回行っているので、演算処理時間は２Ｎ2 に比
例すると考えられる。同様に、標本数が２Ｎ個の離散コ
サイン変換は (２Ｎ)2＝４Ｎ2 に比例すると考えられる
ので、演算処理時間をほぼ半分にできる。
にも依存するが、一般に離散コサイン変換の演算処理時
間は、標本数の２乗にほぼ比例する場合が多い。この離
散コサイン変換装置では、標本数がＮ個の離散コサイン
変換を２回行っているので、演算処理時間は２Ｎ2 に比
例すると考えられる。同様に、標本数が２Ｎ個の離散コ
サイン変換は (２Ｎ)2＝４Ｎ2 に比例すると考えられる
ので、演算処理時間をほぼ半分にできる。
【００７７】なお、低周波成分と高周波成分との算出
は、たかだか（２Ｎ−２）回の加算処理であり、重み付
け加算は２Ｎ回の加算と４Ｎ回の乗算処理なので、上述
の離散コサイン変換の演算処理時間に比べれば無視でき
る。
は、たかだか（２Ｎ−２）回の加算処理であり、重み付
け加算は２Ｎ回の加算と４Ｎ回の乗算処理なので、上述
の離散コサイン変換の演算処理時間に比べれば無視でき
る。
【００７８】このように、この第１の実施例の離散コサ
イン変換装置１５では、離散コサイン変換の処理時間を
ほぼ半分に短縮でき、十分な高速化の効果を得ることが
できる。
イン変換装置１５では、離散コサイン変換の処理時間を
ほぼ半分に短縮でき、十分な高速化の効果を得ることが
できる。
【００７９】図４は本発明の第２の実施例のブロック図
である。
である。
【００８０】本発明の第２の実施例の離散コサイン変換
装置１６が、第１の実施例の離散コサイン変換装置１５
と異なる部分は、高周波成分算出部２の出力する高周波
成分に基づき、この高周波成分を使用するか否かを判定
する高周波判定部５を新たに設け、判定結果Ｓを離散コ
サイン変換部６および重み付け加算部７に出力するよう
にした点である。
装置１６が、第１の実施例の離散コサイン変換装置１５
と異なる部分は、高周波成分算出部２の出力する高周波
成分に基づき、この高周波成分を使用するか否かを判定
する高周波判定部５を新たに設け、判定結果Ｓを離散コ
サイン変換部６および重み付け加算部７に出力するよう
にした点である。
【００８１】図５は高周波判定部の構成を示すブロック
図である。
図である。
【００８２】高周波判定部５は、高周波成分ｈ(j) の電
力を求めるために高周波成分ｈ(j)の絶対値を求める絶
対値器３１と、高周波成分ｈ(j)(j = 0,1,……,N-1) の
絶対値和を求める累積加算器３２と、予め判定係数Ｔｈ
を設定しておく判定係数設定器３３と、高周波成分ｈ
(j)(j = 0,1,……,N-1) の絶対値和と判定係数Ｔｈとの
大小を比較し、絶対値和の方が大きければ高周波成分ｈ
(j) を使用することを示すために、判定結果Ｓとして１
を出力し、又、絶対値和の方が小さいか等しい場合に
は、高周波成分ｈ(j) を使用しないことを示すために判
定結果Ｓとして０を出力する判定器３４とで構成する。
力を求めるために高周波成分ｈ(j)の絶対値を求める絶
対値器３１と、高周波成分ｈ(j)(j = 0,1,……,N-1) の
絶対値和を求める累積加算器３２と、予め判定係数Ｔｈ
を設定しておく判定係数設定器３３と、高周波成分ｈ
(j)(j = 0,1,……,N-1) の絶対値和と判定係数Ｔｈとの
大小を比較し、絶対値和の方が大きければ高周波成分ｈ
(j) を使用することを示すために、判定結果Ｓとして１
を出力し、又、絶対値和の方が小さいか等しい場合に
は、高周波成分ｈ(j) を使用しないことを示すために判
定結果Ｓとして０を出力する判定器３４とで構成する。
【００８３】なお、このような絶対値和を用いる代り
に、２乗和や絶対値の最大値などを用いて判定処理を行
うことも可能である。
に、２乗和や絶対値の最大値などを用いて判定処理を行
うことも可能である。
【００８４】図６は重み付け加算部の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【００８５】重み付け加算部７が第１の実施例の重み付
け加算部４と異なる点は、高周波判定部５からの判定結
果Ｓを受信する端子を設け、変換係数記憶器５１と、高
周波乗算器５３と、加算器５４とに判定結果Ｓを供給す
る点である。機能としては、判定結果Ｓが１の場合に
は、変換係数記憶器５１は、離散コサイン変換部６で求
められた低周波成分変換係数Ｇ(v) と高周波成分変換係
数Ｈ(v) とを記憶し、判定結果Ｓが０の場合には、変換
係数記憶器５１は、離散コサイン変換部６で求められた
低周波成分変換係数Ｇ(v) を記憶する。
け加算部４と異なる点は、高周波判定部５からの判定結
果Ｓを受信する端子を設け、変換係数記憶器５１と、高
周波乗算器５３と、加算器５４とに判定結果Ｓを供給す
る点である。機能としては、判定結果Ｓが１の場合に
は、変換係数記憶器５１は、離散コサイン変換部６で求
められた低周波成分変換係数Ｇ(v) と高周波成分変換係
数Ｈ(v) とを記憶し、判定結果Ｓが０の場合には、変換
係数記憶器５１は、離散コサイン変換部６で求められた
低周波成分変換係数Ｇ(v) を記憶する。
【００８６】次に動作について説明する。説明には図
２，図４ないし図６を使用する。又、第１の実施例と同
様に、離散コサイン変換としては式(1) の定義に基づい
て説明するが、異なる離散コサイン変換の定義を適用す
る場合であっても式全体に乗算される定数が異なるだけ
なので、一般性を損なうものではない。
２，図４ないし図６を使用する。又、第１の実施例と同
様に、離散コサイン変換としては式(1) の定義に基づい
て説明するが、異なる離散コサイン変換の定義を適用す
る場合であっても式全体に乗算される定数が異なるだけ
なので、一般性を損なうものではない。
【００８７】まず、図４に示すように、入力端子を介し
て２Ｎ（Ｎは正の整数）個の標本値から成るディジタル
信号系列ｘ(i)(i = 0,1,……,2N-1)が、低周波成分算出
部１と高周波成分算出部２とに入力する。低周波成分算
出部１は、ディジタル信号系列ｘ(i) を受けて、式(2)
に従ってｘ(2j)( j = 0,1,……,N-1) とｘ(2j+1)との加
算を行い、低周波成分ｇ(j) を求める。
て２Ｎ（Ｎは正の整数）個の標本値から成るディジタル
信号系列ｘ(i)(i = 0,1,……,2N-1)が、低周波成分算出
部１と高周波成分算出部２とに入力する。低周波成分算
出部１は、ディジタル信号系列ｘ(i) を受けて、式(2)
に従ってｘ(2j)( j = 0,1,……,N-1) とｘ(2j+1)との加
算を行い、低周波成分ｇ(j) を求める。
【００８８】次に高周波成分算出部２は、ディジタル信
号系列ｘ(i) を受けて、式(2) に従って、まず奇数番目
記憶器２１でｘ(2j)( j = 0,1,……,N-1) を記憶する。
又、偶数番目記憶器２２でｘ(2j ＋1)(j =0,1,……,N-
1) を記憶する。そして、減算器２３でｘ(2j)からｘ(2j
+1)を減算する。そして、符号反転器２４で式(2) に従
ってｊが奇数の場合のみ減算器２３での減算結果の符号
を反転する。ただし、ｊが偶数の場合は符号を反転せず
にそのまま出力する。こうして、式(2) に従った高周波
成分ｈ(j)(j = 0,1,……,N-1) を求める。
号系列ｘ(i) を受けて、式(2) に従って、まず奇数番目
記憶器２１でｘ(2j)( j = 0,1,……,N-1) を記憶する。
又、偶数番目記憶器２２でｘ(2j ＋1)(j =0,1,……,N-
1) を記憶する。そして、減算器２３でｘ(2j)からｘ(2j
+1)を減算する。そして、符号反転器２４で式(2) に従
ってｊが奇数の場合のみ減算器２３での減算結果の符号
を反転する。ただし、ｊが偶数の場合は符号を反転せず
にそのまま出力する。こうして、式(2) に従った高周波
成分ｈ(j)(j = 0,1,……,N-1) を求める。
【００８９】続いて高周波判定部３は、高周波成分ｈ
(j) の電力を求めるために、まず絶対値器３１で高周波
成分ｈ(j) の絶対値を求める。次に、累積加算器３２で
高周波成分ｈ(j)(j = 0,1,……,N-1) の絶対値和を求め
る。又、判定係数設定器３３にはあらかじめ判定係数Ｔ
ｈを設定しておく。そして、判定器３４では高周波成分
ｈ(j)(j = 0,1,……,N-1) の絶対値和と判定係数Ｔｈと
の大小を比較し、絶対値和の方が大きければ高周波成分
ｈ(j) を使用することを示すために、判定結果Ｓとして
１を出力する。また絶対値和の方が小さいか等しい場合
には、高周波成分ｈ(j) を使用しないことを示すために
判定結果Ｓとして０を出力する。
(j) の電力を求めるために、まず絶対値器３１で高周波
成分ｈ(j) の絶対値を求める。次に、累積加算器３２で
高周波成分ｈ(j)(j = 0,1,……,N-1) の絶対値和を求め
る。又、判定係数設定器３３にはあらかじめ判定係数Ｔ
ｈを設定しておく。そして、判定器３４では高周波成分
ｈ(j)(j = 0,1,……,N-1) の絶対値和と判定係数Ｔｈと
の大小を比較し、絶対値和の方が大きければ高周波成分
ｈ(j) を使用することを示すために、判定結果Ｓとして
１を出力する。また絶対値和の方が小さいか等しい場合
には、高周波成分ｈ(j) を使用しないことを示すために
判定結果Ｓとして０を出力する。
【００９０】続いて離散コサイン変換部６は、低周波成
分算出部１からの低周波成分ｇ(j)を離散コサイン変換
して低周波成分変換係数Ｇ(v)(v = 0,1,……,N-1 )を求
め、高周波判定部５の判定結果に基づいて、高周波成分
ｈ(j）を使用する場合には、第１の実施例と同様に、高
周波成分算出部２からの高周波成分ｈ(j) を離散コサイ
ン変換して高周波成分変換係数Ｈ(v)(v = 0,1,……,N-
1) も求める。
分算出部１からの低周波成分ｇ(j)を離散コサイン変換
して低周波成分変換係数Ｇ(v)(v = 0,1,……,N-1 )を求
め、高周波判定部５の判定結果に基づいて、高周波成分
ｈ(j）を使用する場合には、第１の実施例と同様に、高
周波成分算出部２からの高周波成分ｈ(j) を離散コサイ
ン変換して高周波成分変換係数Ｈ(v)(v = 0,1,……,N-
1) も求める。
【００９１】次に、重み付け加算部７は、高周波判定部
５の判定結果Ｓが１の場合には、離散コサイン変換部６
が求めた低周波成分変換係数Ｇ(v) と、高周波成分変換
係数Ｈ(v) とを変換係数記憶器５１で記憶し、変換係数
Ｘ(u) を求めるため、低周波乗算器５２は、変換係数記
憶器５１に記憶された低周波成分Ｇ(v) を、ｕに対応し
て記憶したｖに従って読み出し、同じくｕに対応して記
憶した重み付け係数を乗算して出力する。同様に、高周
波乗算器５３は、変換係数記憶器５１に記憶された高周
波成分Ｇ(v) を、ｕに対応して記憶したｖに従って読み
出し、同じくｕに対応して記憶した重み付け係数を乗算
して出力する。加算器５４は、低周波乗算器５２と高周
波乗算器５３とから出力される値を加算して、変換係数
Ｘ(u) として出力する。以上の動作を実行することで、
重み付け加算部７において式(l3)に従う重み付け加算を
行い、ディジタル信号系列ｘ(i)(i = 0,1,……,2N-1)を
離散コサイン変換した結果である、変換係数Ｘ(u)(u =
0,1,……,2N-1)を求めて出力する。
５の判定結果Ｓが１の場合には、離散コサイン変換部６
が求めた低周波成分変換係数Ｇ(v) と、高周波成分変換
係数Ｈ(v) とを変換係数記憶器５１で記憶し、変換係数
Ｘ(u) を求めるため、低周波乗算器５２は、変換係数記
憶器５１に記憶された低周波成分Ｇ(v) を、ｕに対応し
て記憶したｖに従って読み出し、同じくｕに対応して記
憶した重み付け係数を乗算して出力する。同様に、高周
波乗算器５３は、変換係数記憶器５１に記憶された高周
波成分Ｇ(v) を、ｕに対応して記憶したｖに従って読み
出し、同じくｕに対応して記憶した重み付け係数を乗算
して出力する。加算器５４は、低周波乗算器５２と高周
波乗算器５３とから出力される値を加算して、変換係数
Ｘ(u) として出力する。以上の動作を実行することで、
重み付け加算部７において式(l3)に従う重み付け加算を
行い、ディジタル信号系列ｘ(i)(i = 0,1,……,2N-1)を
離散コサイン変換した結果である、変換係数Ｘ(u)(u =
0,1,……,2N-1)を求めて出力する。
【００９２】又、高周波判定部５の判定結果Ｓが０の場
合には、変換係数記憶器５１は、離散コサイン変換部６
で求められた低周波成分変換係数Ｇ(v) を記憶し、低周
波乗算器５２は、変換係数記憶器５１に記憶された低周
波成分Ｇ(v) を、ｕに対応して記憶したｖに従って読み
出し、同じくｕに対応して記憶した重み付け係数を乗算
して出力する。加算器５４は、高周波判定部５の判定結
果Ｓが０であるので、低周波乗算器５２から出力される
値をそのまま変換係数Ｘ(u) として出力する。これによ
り、本発明の離散コサイン変換装置１６は、式(l4)に従
って、ディジタル信号系列ｘ(i)(i = 0,1,……,2N-1)を
離散コサイン変換した結果として、変換係数Ｘ(u)(u =
0,1,……,2N-1)を求めて出力することができる。
合には、変換係数記憶器５１は、離散コサイン変換部６
で求められた低周波成分変換係数Ｇ(v) を記憶し、低周
波乗算器５２は、変換係数記憶器５１に記憶された低周
波成分Ｇ(v) を、ｕに対応して記憶したｖに従って読み
出し、同じくｕに対応して記憶した重み付け係数を乗算
して出力する。加算器５４は、高周波判定部５の判定結
果Ｓが０であるので、低周波乗算器５２から出力される
値をそのまま変換係数Ｘ(u) として出力する。これによ
り、本発明の離散コサイン変換装置１６は、式(l4)に従
って、ディジタル信号系列ｘ(i)(i = 0,1,……,2N-1)を
離散コサイン変換した結果として、変換係数Ｘ(u)(u =
0,1,……,2N-1)を求めて出力することができる。
【００９３】図７は本発明の第３の実施例のブロック図
である。
である。
【００９４】本発明の第３の実施例の離散コサイン変換
装置１７が、第２の実施例の離散コサイン変換装置１６
と異なる部分は、重み付け加算部７を低周波重み付け加
算部８および高周波重み付け加算部９と置換した点であ
る。この低周波重み付け加算部８は、第２の実施例の重
み付け加算部７と構成形態は同一であるが、変換係数Ｘ
(u) の内のｕ＝0,1,……,N-1のみを求めるように動作す
る。従って機能は簡単になる。又、高周波重み付け加算
部９も、重み付け加算部７と構成形態は同一であるが、
高周波判定部５の判定結果Ｓが１の場合に、変換係数Ｘ
(u) の内のｕ＝N,N+1……,2N-1 のみを求めるように動
作する。そして、高周波判定部５の判定結果Ｓが０の場
合には、変換係数Ｘ(u)( u = N,N+1……,2N-1)として全
て０を出力する。このように、高周波成分判定部５が高
周波成分ｈ(j) を使用しないと判定した場合には、変換
係数Ｘ(u) ( u = 0,1,……,2N-1)の内の、高周波を示す
値Ｘ(u)(u =N,N+1……,2N-1)をすべて０にすることがで
きる。
装置１７が、第２の実施例の離散コサイン変換装置１６
と異なる部分は、重み付け加算部７を低周波重み付け加
算部８および高周波重み付け加算部９と置換した点であ
る。この低周波重み付け加算部８は、第２の実施例の重
み付け加算部７と構成形態は同一であるが、変換係数Ｘ
(u) の内のｕ＝0,1,……,N-1のみを求めるように動作す
る。従って機能は簡単になる。又、高周波重み付け加算
部９も、重み付け加算部７と構成形態は同一であるが、
高周波判定部５の判定結果Ｓが１の場合に、変換係数Ｘ
(u) の内のｕ＝N,N+1……,2N-1 のみを求めるように動
作する。そして、高周波判定部５の判定結果Ｓが０の場
合には、変換係数Ｘ(u)( u = N,N+1……,2N-1)として全
て０を出力する。このように、高周波成分判定部５が高
周波成分ｈ(j) を使用しないと判定した場合には、変換
係数Ｘ(u) ( u = 0,1,……,2N-1)の内の、高周波を示す
値Ｘ(u)(u =N,N+1……,2N-1)をすべて０にすることがで
きる。
【００９５】第３の実施例の動作については、第２の実
施例と比較して変換係数Ｘ(u) の出力端子が、低周波重
み付け加算部８および高周波重み付け加算部９に分れて
出力される以外は同一であるので説明を省略する。
施例と比較して変換係数Ｘ(u) の出力端子が、低周波重
み付け加算部８および高周波重み付け加算部９に分れて
出力される以外は同一であるので説明を省略する。
【００９６】図８は本発明の第４の実施例のブロック図
である。
である。
【００９７】本発明の第４の実施例の離散コサイン変換
装置１８は、第２の実施例の離散コサイン変換装置１６
に、高周波成分の判定に使用する判定係数と量子化処理
に使用する量子化係数とを決定する係数決定部１０を設
け、高周波判定部１１には判定係数Ｔｈを、重み付け加
算部１２には重み付け係数Ａ(u),Ｂ(u) を、それぞれ決
定して出力するように構成したものである。
装置１８は、第２の実施例の離散コサイン変換装置１６
に、高周波成分の判定に使用する判定係数と量子化処理
に使用する量子化係数とを決定する係数決定部１０を設
け、高周波判定部１１には判定係数Ｔｈを、重み付け加
算部１２には重み付け係数Ａ(u),Ｂ(u) を、それぞれ決
定して出力するように構成したものである。
【００９８】図９は係数決定部の構成を示すブロック図
である。
である。
【００９９】係数決定部１０は、初期判定係数Ｔｈ0 と
初期重み付け係数Ａ0(u)，Ｂ0(u)を記憶している初期値
記憶器８１と、正の数のパラメータαを外部から設定す
るパラメータ設定器８２と、初期判定係数Ｔｈ0 にパラ
メータαを乗算して、高周波判定部１１のための判定係
数Ｔｈとして出力する乗算器８３と、初期重み付け係数
Ａ0(u)，Ｂ0(u)をパラメータαで除算して、重み付け加
算部１２のための重み付け係数Ａ(u),Ｂ(u) として出力
する除算器84とで構成する。
初期重み付け係数Ａ0(u)，Ｂ0(u)を記憶している初期値
記憶器８１と、正の数のパラメータαを外部から設定す
るパラメータ設定器８２と、初期判定係数Ｔｈ0 にパラ
メータαを乗算して、高周波判定部１１のための判定係
数Ｔｈとして出力する乗算器８３と、初期重み付け係数
Ａ0(u)，Ｂ0(u)をパラメータαで除算して、重み付け加
算部１２のための重み付け係数Ａ(u),Ｂ(u) として出力
する除算器84とで構成する。
【０１００】ここで、初期判定係数Ｔｈ0 は、予め定め
られた任意の正の数である。また初期重み付け係数Ａ
0(u)は低周波用で、以下の式で示される値である。
られた任意の正の数である。また初期重み付け係数Ａ
0(u)は低周波用で、以下の式で示される値である。
【０１０１】
【０１０２】同様に初期重み付け係数Ｂ0(u)は高周波用
で、以下の式で示される値である。
で、以下の式で示される値である。
【０１０３】
【０１０４】ただし、Ｑ0(u)は初期量子化係数であり、
予め定められた任意の正の数である。
予め定められた任意の正の数である。
【０１０５】次に動作について説明する。
【０１０６】まず、図８に示すように、入力端子を介し
て２Ｎ（Ｎは正の整数）個の標本値から成るディジタル
信号系列ｘ(i)(i = 0,1,……,2N-1)が、低周波成分算出
部１および高周波成分算出部２に入力する。低周波成分
算出部１および高周波成分算出部２と離散コサイン変換
部６との動作内容は、本発明の第２の実施例で説明した
低周波成分算出部１と高周波成分算出部２と離散コサイ
ン変換部６とそれぞれ同一であるので説明を省略する。
て２Ｎ（Ｎは正の整数）個の標本値から成るディジタル
信号系列ｘ(i)(i = 0,1,……,2N-1)が、低周波成分算出
部１および高周波成分算出部２に入力する。低周波成分
算出部１および高周波成分算出部２と離散コサイン変換
部６との動作内容は、本発明の第２の実施例で説明した
低周波成分算出部１と高周波成分算出部２と離散コサイ
ン変換部６とそれぞれ同一であるので説明を省略する。
【０１０７】高周波判定部１１は、本発明の第２の実施
例の高周波判定部５と構成形態は同一であるが、判定係
数Ｔｈとしては係数決定部１０から出力されたものを使
用して判定を行う点が異なる。又、重み付け加算部１２
は、本発明の第２の実施例の重み付け加算部７と構成形
態は同一であるが、重み付け係数Ａ0(u)，Ｂ0(u)として
は係数決定部１０から出力されたものを使用して判定を
行う点が異なる。
例の高周波判定部５と構成形態は同一であるが、判定係
数Ｔｈとしては係数決定部１０から出力されたものを使
用して判定を行う点が異なる。又、重み付け加算部１２
は、本発明の第２の実施例の重み付け加算部７と構成形
態は同一であるが、重み付け係数Ａ0(u)，Ｂ0(u)として
は係数決定部１０から出力されたものを使用して判定を
行う点が異なる。
【０１０８】ところで、係数決定部１０で決定される判
定係数Ｔｈは、パラメータαに比例し、重み付け係数Ａ
0(u)，Ｂ0(u)は反比例する。重み付け係数Ａ0(u)，Ｂ
0(u)が小さいということは、得られる変換係数Ｘ(u) も
小さくなる。これは又、大きな量子化係数で量子化して
いることに他ならない。このように、判定係数Ｔｈが大
きな場合には、量子化係数も大きくなる。従って、判定
係数Ｔｈを大きくすることにより、多くの高周波成分ｈ
(j) を使用せずに離散コサイン変換処理が可能となり、
処理の高速化が図れる。しかも、量子化係数が大きいの
で、判定係数Ｔｈを大きくすることにより多くの高周波
成分ｈ(j) を使用しなくても、得られる変換係数Ｘ(u)
にはほとんど影響を与えないで済む。
定係数Ｔｈは、パラメータαに比例し、重み付け係数Ａ
0(u)，Ｂ0(u)は反比例する。重み付け係数Ａ0(u)，Ｂ
0(u)が小さいということは、得られる変換係数Ｘ(u) も
小さくなる。これは又、大きな量子化係数で量子化して
いることに他ならない。このように、判定係数Ｔｈが大
きな場合には、量子化係数も大きくなる。従って、判定
係数Ｔｈを大きくすることにより、多くの高周波成分ｈ
(j) を使用せずに離散コサイン変換処理が可能となり、
処理の高速化が図れる。しかも、量子化係数が大きいの
で、判定係数Ｔｈを大きくすることにより多くの高周波
成分ｈ(j) を使用しなくても、得られる変換係数Ｘ(u)
にはほとんど影響を与えないで済む。
【０１０９】なお、このようにパラメータαによる乗
算、除算で判定係数Ｔｈと重み付け係数Ａ0(u)，Ｂ0(u)
とを求める代りに、あらかじめこれらの組み合わせを複
数個記憶しておき、パラメータαによってそのうちの一
つを選択して使用するよう、係数決定部１０を構成して
も良い。
算、除算で判定係数Ｔｈと重み付け係数Ａ0(u)，Ｂ0(u)
とを求める代りに、あらかじめこれらの組み合わせを複
数個記憶しておき、パラメータαによってそのうちの一
つを選択して使用するよう、係数決定部１０を構成して
も良い。
【０１１０】以上述べたように、本発明の離散コサイン
変換装置では、ディジタル信号系列ｘ(i)(i = 0,1,…
…,2N-1)から求められる高周波成分ｈ(j) が小さな場合
に、これを使用しないで変換係数Ｘ(u) を求めるので、
離散コサイン変換の演算処理時間を大幅に短縮できる。
変換装置では、ディジタル信号系列ｘ(i)(i = 0,1,…
…,2N-1)から求められる高周波成分ｈ(j) が小さな場合
に、これを使用しないで変換係数Ｘ(u) を求めるので、
離散コサイン変換の演算処理時間を大幅に短縮できる。
【０１１１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ディジ
タル信号系列の順序に従って入力される偶数個の標本値
の奇数番目の標本値とこれの次に入力される偶数番目の
標本値とを加算して低周波成分を求める低周波成分算出
部と、奇数番目の標本値から偶数番目の標本値を減算し
て得られる値の順列の偶数番目の値の正負を反転させて
高周波成分を求める高周波成分算出部と、低周波成分算
出部の出力する低周波成分および高周波成分算出部の出
力する高周波成分に離散コサイン変換をそれぞれ施し低
周波成分変換係数および高周波成分変換係数を求める離
散コサイン変換部と、離散コサイン変換部の出力する低
周波成分変換係数および高周波成分変換係数の重み付け
加算を行ってディジタル信号系列の離散コサイン変換係
数を求める重み付け加算部とを有することにより、ディ
ジタル信号系列の周波数帯域分割を利用し、ディジタル
信号系列の高周波成分が無視できる場合に、十分な高速
化の効果を得ることができるという効果が有る。
タル信号系列の順序に従って入力される偶数個の標本値
の奇数番目の標本値とこれの次に入力される偶数番目の
標本値とを加算して低周波成分を求める低周波成分算出
部と、奇数番目の標本値から偶数番目の標本値を減算し
て得られる値の順列の偶数番目の値の正負を反転させて
高周波成分を求める高周波成分算出部と、低周波成分算
出部の出力する低周波成分および高周波成分算出部の出
力する高周波成分に離散コサイン変換をそれぞれ施し低
周波成分変換係数および高周波成分変換係数を求める離
散コサイン変換部と、離散コサイン変換部の出力する低
周波成分変換係数および高周波成分変換係数の重み付け
加算を行ってディジタル信号系列の離散コサイン変換係
数を求める重み付け加算部とを有することにより、ディ
ジタル信号系列の周波数帯域分割を利用し、ディジタル
信号系列の高周波成分が無視できる場合に、十分な高速
化の効果を得ることができるという効果が有る。
【図１】本発明の第１の実施例のブロック図である。
【図２】高周波成分算出部の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図３】重み付け加算部の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図４】本発明の第２の実施例のブロック図である。
【図５】高周波判定部の構成を示すブロック図である。
【図６】重み付け加算部の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図７】本発明の第３の実施例のブロック図である。
【図８】本発明の第４の実施例のブロック図である。
【図９】係数決定部の構成を示すブロック図である。
１ 低周波成分算出部 ２ 高周波成分算出部 ３ 離散コサイン変換部 ４ 重み付け加算部 ５，１１ 高周波判定部 ６ 離散コサイン変換部 ７，１２ 重み付け加算部 ８ 低周波重み付け加算部 ９ 高周波重み付け加算部 １０ 係数決定部 １５，１６，１７，１８ 離散コサイン変換装置
Claims (4)
- 【請求項１】 偶数個の標本値から成るディジタル信号
系列を離散コサイン変換する離散コサイン変換装置にお
いて、前記ディジタル信号系列の順序に従って入力され
る前記偶数個の標本値の奇数番目の標本値とこれの次に
入力される偶数番目の標本値とを加算して低周波成分を
求める低周波成分算出部と、前記奇数番目の標本値から
前記偶数番目の標本値を減算して得られる値の順列の偶
数番目の値の正負を反転させて高周波成分を求める高周
波成分算出部と、前記低周波成分算出部の出力する低周
波成分および前記高周波成分算出部の出力する高周波成
分に離散コサイン変換をそれぞれ施し低周波成分変換係
数および高周波成分変換係数を求める離散コサイン変換
部と、前記離散コサイン変換部の出力する低周波成分変
換係数および高周波成分変換係数の重み付け加算を行っ
て前記ディジタル信号系列の離散コサイン変換係数を求
める重み付け加算部とを有することを特徴とする離散コ
サイン変換装置。 - 【請求項２】 前記高周波成分算出部の出力する高周波
成分に基づき前記高周波成分を使用するか否かを判定し
判定結果を前記離散コサイン変換部および重み付け加算
部に出力する高周波判定部を設け、前記高周波判定部で
前記高周波成分を使用すると判定した場合は前記離散コ
サイン変換部が前記低周波成分算出部の出力する低周波
成分および前記高周波成分算出部の出力する高周波成分
に離散コサイン変換をそれぞれ施して低周波成分変換係
数および高周波成分変換係数を求め、これらを受けた前
記重み付け加算部が低周波成分変換係数と高周波成分変
換係数との重み付け加算を行って前記ディジタル信号系
列の離散コサイン変換係数を求め、前記高周波判定部で
前記高周波成分を使用しないと判定した場合は前記離散
コサイン変換部が前記低周波成分算出部の出力する低周
波成分に離散コサイン変換を施して低周波成分変換係数
を求め、これを受けた前記重み付け加算部が低周波成分
変換係数の重み付け演算を行って前記ディジタル信号系
列の離散コサイン変換係数を求めることを特徴とする請
求項１記載の離散コサイン変換装置。 - 【請求項３】 前記重み付け加算部を、前記高周波判定
部で前記高周波成分を使用すると判定した場合は前記低
周波成分変換係数および高周波成分変換係数の重み付け
加算を行って前記ディジタル信号系列の低周波成分離散
コサイン変換係数を求め、前記高周波判定部で前記高周
波成分を使用しないと判定した場合は前記低周波成分変
換係数のみでの重み付け演算を行って前記ディジタル信
号系列の低周波成分離散コサイン変換係数を求める低周
波成分重み付け加算部と、前記高周波判定部で前記高周
波成分を使用すると判定した場合は前記低周波成分変換
係数および高周波成分変換係数との重み付け加算を行っ
て前記ディジタル信号系列の高周波成分離散コサイン変
換係数を求める高周波成分重み付け加算部とに置換する
ことを特徴とする請求項２記載の離散コサイン変換装
置。 - 【請求項４】 高周波成分の判定に使用する判定係数と
量子化処理に使用する量子化係数とを決定し前記高周波
判定部と前記重み付け加算部とに出力する係数決定部を
設けることを特徴とする請求項２記載の離散コサイン変
換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6146337A JP2561030B2 (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 離散コサイン変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6146337A JP2561030B2 (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 離散コサイン変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0816552A JPH0816552A (ja) | 1996-01-19 |
| JP2561030B2 true JP2561030B2 (ja) | 1996-12-04 |
Family
ID=15405416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6146337A Expired - Fee Related JP2561030B2 (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 離散コサイン変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2561030B2 (ja) |
-
1994
- 1994-06-28 JP JP6146337A patent/JP2561030B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0816552A (ja) | 1996-01-19 |
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