JPH0652214A - 逆離散余弦変換演算装置 - Google Patents

逆離散余弦変換演算装置

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JPH0652214A
JPH0652214A JP20789892A JP20789892A JPH0652214A JP H0652214 A JPH0652214 A JP H0652214A JP 20789892 A JP20789892 A JP 20789892A JP 20789892 A JP20789892 A JP 20789892A JP H0652214 A JPH0652214 A JP H0652214A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 演算回数を縮小できる逆DCT演算装置を提
供する。 【構成】 2次元逆離散余弦変換を2回の1次元逆離散
余弦変換に置き換えて演算を行うときに行方向または列
方向のどちらか先に行うかを判定する行列優先判定器10
と、行列優先判定器10に接続されておりゼロ要素の入力
要素を検出し検出結果に基づいて積和演算を行う1次元
DCT演算器11と、1次元DCT演算器11に接続されて
おり1次元DCT演算器11の演算結果を記憶する中間結
果用メモリ12と、中間結果用メモリ12及び行列優先判定
器10に接続されておりゼロ要素の入力要素を検出し検出
結果に基づいて積和演算を行う1次元DCT演算器13と
を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像圧縮技術に関し、
特に圧縮された画像データの復号を行う逆離散余弦変換
演算装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の逆離散余弦変換(Discrete Consi
ne Transform、以下DCTと称する)演算装置として
は、次の2つの技術を用いたものが知られている。
【0003】(A)2次元逆DCTを2回の1次元逆D
CTに分解して行う技術 逆DCTの変換式は、コサイン(cosine)関数を係数と
する単純な積和演算となる。2次元のN次逆DCTの場
合は、次式で与えられる。(式1)
【0004】
【数1】
【0005】ここで、 F(u,v):圧縮された画像の画素値 f(i,j):復元された画像の画素値 ただし、
【0006】
【数2】
【0007】一般に、2次元逆DCTは2回の1次元逆
DCTに分解できるため、まず行(水平)方向の1次元
逆DCTを実行し、次いでこの変換結果に対して列(垂
直)方向の1次元逆DCTを実行する。このとき、従来
の技術ではどちらの方向の1次元逆DCTを先に行うか
は固定されていた。
【0008】式(1)の2次元逆DCTは、次の式のよ
うに分解できる。
【0009】行(水平)1次元N次逆DCT:(式2)
【0010】
【数3】
【0011】列(垂直)1次元N次逆DCT:(式3)
【0012】
【数4】
【0013】ここで、 F(u,v):圧縮された画像の画素値 fc (i,v):行方向逆DCT変換の出力値 f(i,j):復元された画像の画素値 ただし、
【0014】
【数5】
【0015】(B)ゼロ入力を考慮して積和演算を行う
技術 2次元逆DCTへの入力は画像圧縮された結果の画素値
であるため、ゼロ要素が多く含まれている。このような
場合には、ゼロ入力を考慮して逆DCT演算を行う技術
が知られており、その1つは入力要素のゼロ要素を検出
して、ゼロ検出がされなかったときのみ積和演算を行っ
て逆DCT演算を行う技術であり、他の1つは入力要素
のゼロ要素を検出して、ゼロ検出がされなかったときの
値をランダム・アクセス・メモリ(RAM)に格納し、
RAMに格納された値についてのみ積和演算を行って逆
DCT演算を行う技術である。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術を
用いて入力画像のN×N画素の逆DCTを行った場合の
積和演算回数は、次のようになる。
【0017】条件として、N×N画素中の非ゼロ要素数
をSコ、非ゼロ要素のある行数をP,列数をQとする
と、2次元逆DCT変換式をそのまま用いた場合(従来
技術(A),(B)を共に不使用)で積和演算回数はN
4 回、1次元逆DCT変換式を2回用いた場合(従来技
術(A))で積和演算回数は2N2 回、非ゼロ要素を考
慮して2次元逆DCT変換式をそのまま用いた場合(従
来技術(B))でN2 S回、非ゼロ要素を考慮して1次
元逆DCT変換式を2回用いた場合(従来技術(A),
(B))でNS+N2 P回、またはNS+N2 Q回とな
る。
【0018】したがって、従来の技術(A),(B)を
両方使用した場合でも行方向と列方向のいずれかを先に
行うかは固定されていたので、演算回数が多い方を取る
可能性があるといった問題点があった。
【0019】本発明は、上記従来の逆DCT演算装置に
おける問題点に鑑み、演算回数を縮小できる逆DCT演
算装置を提供する。
【0020】
【課題を解決するための手段】本発明は、2次元逆離散
余弦変換を所定の回数の1次元逆離散余弦変換で置き換
えて演算を1次元逆離散余弦変換を行うときに行方向ま
たは列方向のどちらか先に行うかを判定する判定手段
と、判定手段に接続されており所定の入力要素を検出し
検出結果に基づいて積和演算を行う第1演算手段と、第
1演算手段に接続されており第1演算手段の演算結果を
記憶する記憶手段と、記憶手段及び判定手段に接続され
ており所定の入力要素を検出し検出結果に基づいて積和
演算を行う第2演算手段とを備えている逆離散余弦変換
演算装置によって達成される。
【0021】
【作用】本発明の逆離散余弦変換演算装置では、判定手
段は2次元逆離散余弦変換を所定の回数の1次元逆離散
余弦変換で置き換えて演算を行うときに行方向または列
方向のどちらか先に行うかを判定し、第1演算手段は判
定手段に接続されており所定の入力要素を検出し検出結
果に基づいて積和演算し、記憶手段は第1演算手段に接
続されており第1演算手段の演算結果を記憶し、第2演
算手段は記憶手段及び判定手段に接続されており所定の
入力要素を検出し検出結果に基づいて積和演算を行う。
【0022】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の逆DCT演算
装置の実施例を説明をする。
【0023】図1は、本発明の逆DCT演算装置の一実
施例の構成を示すブロック図である。
【0024】図1の逆DCT演算装置は、判定手段であ
る行列優先判定器10、行列優先判定器10に接続された第
1演算手段である積和演算制御付き1次元逆DCT演算
器(以下、1次元逆DCT演算器と称する)11、1次元
逆DCT演算器11に接続された記憶手段である中間結果
用メモリ(ランダム・アクセス・メモリ(RAM))1
2、行列優先判定器10及びRAM12に接続された第2演
算手段である1次元逆DCT演算器13によって構成され
ている。
【0025】また、図2に示すように上記1次元逆DC
T演算器11(1次元逆DCT演算器13も同様)は、入力
要素を検出して制御信号を出力し、入力要素のゼロを検
出したときに制御信号‘0’を出力するゼロ検出器111
、ゼロ検出器111 から出力された制御信号が‘1’の
ときのみ動作する制御可能な積和演算器112 によって構
成されている。
【0026】次に、上記各構成部分の動作を図1及び図
2を参照して説明する。
【0027】入力画像データを行列優先判定器10に入力
し、非ゼロが存在する行の数Pと列の数Qの値をカウン
トする。
【0028】P>Qのとき、1次元逆DCT演算器11は
列方向に演算を行い、1次元逆DCT演算器13は行方向
に演算を行う。
【0029】P≦Qのとき、1次元逆DCT演算器11は
行方向に演算を行い、1次元逆DCT演算器13は列方向
に演算を行う。
【0030】入力データF(u,v)は1次元逆DCT
演算器11に入力される。
【0031】その後、入力データF(u,v)は1次元
逆DCT演算器11内部のゼロ要素検出器111 と制御可能
な積和演算器112 に入力され、ゼロ要素検出器111 は入
力された値のゼロ要素を検出する。ゼロが検出された場
合は‘0’が、検出されなかった場合は‘1’が出力さ
れる。
【0032】ゼロ要素検出器111 の出力は制御可能な積
和演算器112 の制御信号となり、制御信号が‘1’の場
合のみ制御可能な積和演算器112 を動作させ、行列優先
判定器10で決まった行(水平)方向または列(垂直)方
向について積和演算を行い、その積和演算の結果を2次
元逆DCTの中間結果として中間結果用RAM12に格納
する。
【0033】次に、中間結果用RAM12に格納してある
データは入力データfc として1次元逆DCT演算器13
に入力される。
【0034】1次元逆DCT演算器13の動作は、上述し
た1次元逆DCT演算器11の動作と同様であるが、1次
元逆DCT演算器13が演算を行う方向は1次元逆DCT
演算器11とは垂直の方向であり、そのときの演算結果が
出力データf(i,j)となる。
【0035】DCTを用いた画像圧縮は図3に示す手順
で行われる。
【0036】まず、2次元の画像データf(i,j)に
対して、2次元DCT演算を行い、水平および垂直の空
間周波数成分F(u,v)を求め、F(u,v)のうち
高周波成分あるいはゼロに近い成分をゼロとみて除き、
F(u,v)を図3に示すようにスキャン変換して量子
化を行い、(RUN,LEVEL)の組を順に求めて、
各組を可変長符号化した結果の連接を圧縮データSとす
る。ただし、RUNは連続したゼロの個数、LEVEL
はそれに続く非ゼロ要素である。
【0037】画像の伸長は逆の手順で行うが、逆DCT
演算では入力画像F(u,v)にはゼロ要素が多く含ま
れており、入力要素の値がゼロのときは積和演算を行わ
ない本発明の特徴を有効に発揮できる。また、(RU
N,LEVEL)の組からF(u,v)を求める際にF
(u,v)の要素のゼロ検出は、RUNの値から容易に
求めることができる。また、非ゼロが存在する行の数P
と列の数Qも求めることができる。
【0038】図4に示す構成例を参照して図1の逆DC
T演算装置の動作をより具体的に説明する。
【0039】(式1)を計算するために、本発明の逆D
CT演算器は次のように動作する。 (1)入力画像のブロックについて、非ゼロ行の数Pと
非ゼロ列の数Qをカウントし、PとQの値の大小比較を
行う。
【0040】(2)(P>Q)のときは列(垂直)方向
について、(P≦Q)のときは行(水平)方向につい
て、ゼロ考慮1次元逆DCTを行う。
【0041】(3)上記(2)で行わなかった方向につ
いて、ゼロ考慮1次元逆DCTを行う。
【0042】ゼロ考慮1次元逆DCTとは次のような操
作を示す。
【0043】
【数6】
【0044】全てのxについて、以下の操作を繰り返
す。
【0045】S1=0 F(u)≠0を満たすuについて、 S1=S1+C(x,u) ×F(u) を繰り返す。
【0046】f(x)=S1 上記の操作により、入力値F(u)が非ゼロ要素のとき
だけ積和演算を繰り返すので積和演算回数が減少する。
【0047】上述したように、本発明の逆DCT演算装
置によると、入力画像のN×N画素中Sが非ゼロ要素の
場合、演算回数は{NS+N2 min (P,Q)}回とな
り、従来技術による演算回数に比べて減少する。特に、
P,Qの値がNに比べて小さいときに有効であるため、
低ビットレート符号化で有効である。例えば、図3に示
すようにP=4,Q=3とすると、行を優先させたとき
の乗算回数は8Σpi+64P=8S+256 回、列を優先
させたときの乗算回数は8Σqi +64Q=8S+192 回
となる。これにより、PとQを比べて小さいほうを優先
して演算した方が演算回数が少なくなることがわかる。
【0048】
【発明の効果】本発明の逆離散余弦変換演算装置は、2
次元逆離散余弦変換を所定の回数の1次元逆離散余弦変
換で置き換えて演算を行うときに行方向または列方向の
どちらか先に行うかを判定する判定手段と、判定手段に
接続されており所定の入力要素を検出し検出結果に基づ
いて積和演算を行う第1演算手段と、第1演算手段に接
続されており第1演算手段の演算結果を記憶する記憶手
段と、記憶手段及び判定手段に接続されており所定の入
力要素を検出し検出結果に基づいて積和演算を行う第2
演算手段とを備えているので、従来の逆離散余弦変換演
算装置よりも演算回数が減少し、その結果、回路の消費
電力が減少するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の逆DCT演算装置の一実施例の構成を
示すブロック図である。
【図2】図1の積和演算制御付き1次元逆DCT演算器
の一構成例を示すブロック図である。
【図3】DCT方式の画像圧縮の手順を示す説明図であ
る。
【図4】図1の逆DCT演算装置を用いて逆DCT演算
を行った場合の説明図である。
【符号の説明】 10 行列優先判定器 11,13 積和演算制御付き1次元逆DCT演算器 12 中間結果用メモリ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2次元逆離散余弦変換を所定の回数の1
    次元逆離散余弦変換で置き換えて演算を行うときに行方
    向または列方向のどちらか先に行うかを判定する判定手
    段と、前記判定手段に接続されており所定の入力要素を
    検出し当該検出結果に基づいて積和演算を行う第1演算
    手段と、前記第1演算手段に接続されており当該第1演
    算手段の演算結果を記憶する記憶手段と、前記記憶手段
    及び前記判定手段に接続されており所定の入力要素を検
    出し当該検出結果に基づいて積和演算を行う第2演算手
    段とを備えていることを特徴とする逆離散余弦変換演算
    装置。
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