JP4741658B2 - 映像コーディングデバイスにおけるac/dc予測に関する固定小数点整数除算 - Google Patents
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Description
<<は、左シフト演算を表し、>>は、右シフト演算を表し、32768は、最も近い整数に確実に丸められるようにするための定数を表す。デジタル信号プロセッサ(DSP)において計算を行うために必要な処理サイクル数をさらに減らすことができるその他の方程式も以下において識別されている。
ここで、<<は、左シフト演算を表し、>>は、右シフト演算を表し、32768は、最も近い整数に確実に丸められるようにするための定数を表す。
((B1 * C) + ((B2 * C) >> 16) + 32768) >> 16
ここで、<<は、左シフト演算を表し、>>は、右シフト演算を表し、Cは、(2*A)を表し、32768は、最も近い整数に確実に丸められるようにするための定数を表す。これらの方程式は、一般的には、LUTと関連づけられたQ数はQ31であると仮定しており、エントリのすべての値が10進値を表すことを意味する。
又は
((B1 * A) + ((B2 * A >> 16) + (1 << (QNumber − 17)))) >> (QNumber − 16)
Q数31の場合と同様に、28以下のあらゆるQ数に関して、固定小数点DSP実装は以下の式のように行うことも可能であり、ほとんどのDPSにおいては下式のほうが実装しやすいであろう。
図1は、固定小数点装置を具備する典型的コーディングデバイス10を例示するブロック図である。コーディングデバイス10は、一般的には、AC/DC予測をイントラ予測コーディング技術の一部として用いるコーディングデバイスを意味する。従って、装置10は、インター予測コーダ14及びイントラ予測コーダ16の両方を含むものとして示されているが、本明細書において説明される技術は、一般的には、イントラ予測コーダ16に対して適用可能であり、従って、インター予測を行わないコーディングデバイスにおいて実装することができる。例えば、これらの技術は、デジタルカメラ又はその他の画像撮影装置における画像圧縮に関しても用いることができる。コーダ14、16は、一般的には、1つ以上のDSP等の固定小数点装置である。
LUT19は、dc_scalarのすべての可能な値の逆関数を含むエントリを格納する。固定小数点計算ユニット15は、使用中のdc_scalarに対応する該当エントリをLUT19から選択する。次に、固定小数点計算ユニット15は、全体の計算を単純化するために、選択されたエントリの下半分と選択されたエントリの上半分を分離する方程式に従って係数F[0][0]を有する選択されたエントリを適用する。例えばこの場合においては、固定小数点計算ユニット15は、F[0][0]// dc_scalarの結果を達成させるために以下のような方程式を適用することができる。
この方程式において、B1及びB2は、選択されたエントリの下半分及び選択されたエントリの上半分をそれぞれ表し、<<は、左シフト演算を表し、>>は、右シフト演算を表し、32768は、最も近い整数に確実に丸められようにするための定数を表す。
この方程式において、B1及びB2は、選択されたエントリの下半分及び選択されたエントリの上半分をそれぞれ表し、<<は、左シフト演算を表し、>>は、右シフト演算を表し、32768は、最も近い整数に確実に丸められようにするための定数を表す。
unsigned int vInverseTable[46]; /*配列を定義する*/
q31Num = 1 << 31; /*2^31 *を実行する/
(i=1; i<=46; i++)の場合/*各エントリを生成するため に繰り返す*/
{
vInverseTable[i-1] = q31Num/i+ 1
}
LUT19の生成のシミュレーション例は以下のとおりである。
ここで、<<は、左シフト演算を表し、>>は、右シフト演算を表し、32768は、最も近い整数まで確実に丸められるようにするための定数を表す。
ここで、<<は、左シフト演算を表し、>>は、右シフト演算を表し、Cは、(2 *A)を表し、32768は、最も近い整数まで確実に丸められるようにするための定数を表す。C=2 * Aは16ビット([−4096,4094]内にあるため、*2に起因する精度損はない。さらに、C=2 * Aは、一部のDSPにおいてはフリーサイクル中に生成することができる。これらの方程式は、一般的には、LUTと関連づけられたQ数がQ31であると仮定し、エントリの全値が10進値を表すことを意味する。
又は
((B1 * A) + ((B2 * A >> 16) + (1 << (QNumber − 17)))) >> (QNumber − 16)
Q数31の場合と同様に、28以下のあらゆるQ数に関して、固定小数点DSP実装は以下の式のように行うことも可能であり、ほとんどのDPSにおいては下式のほうがプログラマによりやさしい。
図4は、DSP等の固定小数点装置においてAC/DC予測に関する浮動小数点計算を行う技術を例示した流れ図である。図4に示されるように、固定小数点計算ユニット15は、Bの逆関数として生成されたエントリを有するルックアップテーブル(LUT)19からエントリを選択する(41)。次に、固定小数点計算ユニット15は、Aの値及び選択されたエントリの高部分と低部分に基づいて整数除算A // Bを計算する(42)。例えば、固定小数点計算ユニット15は、以下の方程式を適用することができる。
ここで、<<は、左シフト演算を表し、>>は、右シフト演算を表し、32768は、最も近い整数まで確実に丸められるようにするための定数を表し、B1及びB2は、LUTの選択されたエントリの高部分及び低部分をそれぞれ具備する。AC/DC予測ユニット18は、A // Bの計算を用いてAC/DC予測を行うことができる(43)。
この方程式において、B1及びB2は、選択されたエントリの下半分及び選択されたエントリの上半分をそれぞれ表し、<<は、左シフト演算を表し、>>は、右シフト演算を表し、32768は、最も近い整数に確実に丸められるようにするための定数を表す。AC/DC予測ユニット18は、F[0][0]// (DC Scalar)の計算を用いてDC予測を行うことができる(53)。
この方程式において、B1及びB2は、選択されたエントリの下半分及び選択されたエントリの上半分をそれぞれ表し、<<は、左シフト演算を表し、>>は、右シフト演算を表し、32768は、最も近い整数に確実に丸められようにするための定数を表す。
Claims (17)
- インデックスBの逆関数として生成されたエントリを有するルックアップテーブル(LUT)を格納するメモリであって、前記インデックスBは、コーディング基準において用いられるすべてのDCスカラー値及びすべての量子化パラメータを含む1つの範囲の値を定義するメモリと、
値A、B1及びB2に基づいて前記コーディング基準に従ってコーディングするために浮動小数点演算(A // B)の固定小数点計算を行う固定小数点計算ユニットであって、値Aは、コーディング基準において用いられる非量子化DC係数および量子化されたAC係数と量子化パラメータの積を含み、B1は、前記LUTの選択されたエントリの上方半分を含むとともに、B2は、前記LUTの選択されたエントリの下方半分を含み、A // Bは、AがBによって除されて最も近い整数に丸められる整数除算を表す固定小数点計算ユニットと、を具備し、
前記浮動小数点演算(A // B)の前記固定小数点計算は、以下の式
(((B1 * A) << 1) + ((B2 * A) >> 15) + 32768) >> 16
(ここで、<<は、左シフト演算を表し、>>は、右シフト演算を表し、32768は、最も近くの整数に確実に丸められるようにするための定数を表す)か、あるいは、以下の式
((B1 * C) + ((B2 * C) >> 16) + 32768) >> 16
(ここで、<<は、左シフト演算を表し、>>は、右シフト演算を表し、Cは、(2 * A)を表し、32768は、最も近い整数に確実に丸められるようにするための定数を表す)、のいずれか一方の式によって与えられる結果を具備するコーディングデバイス。 - 前記コーディングデバイスは、映像コーディングデバイスを具備し、前記コーディング基準は、MPEG−4映像コーディング基準を具備する請求項1に記載のコーディングデバイス。
- BがDCスカラー値を表すときは前記固定小数点計算を用いて前記MPEG−4基準に従ってDC予測を行い、Bが量子化パラメータを表すときは前記固定小数点計算を用いて前記MPEG−4基準に従ってAC予測を行うAC/DC予測ユニットをさらに具備する請求項2に記載のコーディングデバイス。
- 前記LUTの前記エントリは、以下の式に従って生成され、floorは、切り捨てて整数にするための演算を表す請求項1に記載のコーディングデバイス。
floor(2^31/B) + 1 - Bは、[1,46]の範囲内である請求項4に記載のコーディングデバイス。
- コーディングデバイスにおいて浮動小数点演算(A // B)の固定小数点計算を行うための方法であって、A // Bは、AがBによって除されて最も近い整数に丸められる整数除算を表し、
インデックスBの逆関数として生成されたエントリを有するルックアップテーブル(LUT)からエントリを選択することであって、Bは、コーディング基準において用いられるすべてのDCスカラー値及びすべての量子化パラメータを含む1つの範囲の値を定義することと、
値A、B1及びB2に基づいて前記コーディング基準に従ってコーディングするためにA // Bを計算することであって、値Aは、コーディング基準において用いられる非量子化DC係数および量子化されたAC係数と量子化パラメータの積を含み、B1は、前記LUTの選択されたエントリの上方半分を含むとともに、B2は、前記LUTの選択されたエントリの下方半分を含み、
前記浮動小数点演算(A // B)の前記固定小数点計算は、以下の式
(((B1 * A) << 1) + ((B2 * A) >> 15) + 32768) >> 16
(ここで、<<は、左シフト演算を表し、>>は、右シフト演算を表し、32768は、最も近い整数に確実に丸められるようにするための定数を表す)か、あるいは、以下の式
((B1 * C) + ((B2 * C) >> 16) + 32768) >> 16
(ここで、<<は、左シフト演算を表し、>>は、右シフト演算を表し、Cは、(2 * A)を表し、32768は、最も近い整数に確実に丸められるようにするための定数を表す)、のいずれか一方の式によって与えられる結果を具備する方法。 - 前記コーディング基準は、MPEG−4映像コーディング基準を具備する請求項6に記載の方法。
- BがDCスカラー値を表すときは前記固定小数点計算を用いて前記MPEG−4基準に従ってDC予測を行うことと、Bが量子化パラメータを表すときは前記固定小数点計算を用いて前記MPEG−4基準に従ってAC予測を行うこと、とをさらに具備する請求項7に記載の方法。
- 前記LUTの前記エントリは、以下の式に従って生成され、floorは、切り捨てて整数にするための演算を表す請求項6に記載の方法。
floor(2^31/B) + 1 - Bは、[1,46]の範囲内である請求項9に記載の方法。
- コーディングデバイスにおいて実行されたときに前記コーディングデバイスに浮動小数点演算(A // B)の固定小数点計算を行わせる命令を具備し、A // Bは、AがBによって除されて最も近い整数に丸められる整数除算を表し、前記命令は、実行されたときに、インデックスBの逆関数として生成されたエントリを有するルックアップテーブル(LUT)からエントリを選択し、Bは、コーディング基準において用いられるすべてのDCスカラー値及びすべての量子化パラメータを含む1つの範囲の値を定義し、値A、B1及びB2に基づいて前記コーディング基準に従ってコーディングするためにA // Bを計算し、値Aは、コーディング基準において用いられる非量子化DC係数および量子化されたAC係数と量子化パラメータの積を含み、B1は、前記LUTの選択されたエントリの上方半分を含むとともに、B2は、前記LUTの選択されたエントリの下方半分を含み、
前記浮動小数点演算(A // B)の前記固定小数点計算は、以下の式
(((B1 * A) << 1) + ((B2 *A) >> 15) + 32768) >> 16
(ここで、<<は、左シフト演算を表し、>>は、右シフト演算を表し、32768は、最も近い整数に確実に丸められるようにするための定数を表す)か、あるいは、以下の式
((B1 * C) + ((B2 * C) >> 16) + 32768) >> 16
(ここで、<<は、左シフト演算を表し、>>は、右シフト演算を表し、Cは、(2 * A)を表し、32768は、最も近い整数に確実に丸められるようにするための定数を表す)、のいずれか一方の式によって与えられる結果を具備するコンピュータ読み取り可能媒体。 - 前記コーディング基準は、MPEG−4映像コーディング基準を具備する請求項11に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
- 前記命令は、実行されたときに、BがDCスカラー値を表すときは前記コーディングデバイスに前記固定小数点計算を用いて前記MPEG−4基準に従ってDC予測を行わせ、Bが量子化パラメータを表すときは前記固定小数点計算を用いて前記MPEG−4基準に従ってAC予測を行わせる請求項12に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
- 前記LUTの前記エントリは、以下の式に従って生成され、floorは、切り捨てて整数するための演算を表す請求項11に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
floor(2^31/B) + 1 - Bは、[1,46]の範囲内である請求項14に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
- インデックス(B)の逆関数として生成されたエントリを有するルックアップテーブル(LUT)を格納するメモリであって、前記インデックス(B)は、コーディング基準において用いられるすべてのDCスカラー値及びすべての量子化パラメータを含む1つの範囲の値を定義するメモリと、
値A、B1及びB2に基づいて前記コーディング基準に従ってコーディングのために浮動小数点演算(A // B)の固定小数点計算を行うための手段であって、値Aは、コーディング基準において用いられる非量子化DC係数および量子化されたAC係数と量子化パラメータの積を含み、B1は、前記LUTの選択されたエントリの上方半分を含むとともに、B2は、前記LUTの選択されたエントリの下方半分を含み、A // Bは、AがBによって除されて最も近い整数に丸められる整数除算を表す手段と、を具備し、
前記浮動小数点演算(A // B)の前記固定小数点計算は、以下の式
(((B1 * A) << 1) + ((B2 * A) >> 15) + 32768) >> 16
(ここで、<<は、左シフト演算を表し、>>は、右シフト演算を表し、32768は、最も近くの整数に確実に丸められるようにするための定数を表す)か、あるいは、以下の式
((B1 * C) + ((B2 * C) >> 16) + 32768) >> 16
(ここで、<<は、左シフト演算を表し、>>は、右シフト演算を表し、Cは、(2 * A)を表し、32768は、最も近い整数に確実に丸められるようにするための定数を表す)、のいずれか一方の式によって与えられる結果を具備するコーディングデバイス。 - BがDCスカラー値を表すときは前記固定小数点計算を用いて前記MPEG−4基準に従ってDC予測を行うための手段と、Bが量子化パラメータを表すときは前記固定小数点計算を用いて前記MPEG−4基準に従ってAC予測を行うための手段と、をさらに具備する請求項16に記載のコーディングデバイス。
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