KR100539777B1 - Method decreasing idct computing quantity of video decoder - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비디오 디코더에서 소정 크기의 매트릭스의 연산과정이 각 매트릭스의 특성에 따라 다르게 수행되도록 하여 연산량이 줄어들도록 하는 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, IDCT를 수행하기 위해 2차원 매트릭스에 어떠한 특징이 있는지 확인하여 첫 번째 엘리먼트에만 DC 값이 존재하는 것으로 판명되면, 매트릭스 전체의 결과값을 DC 엘리먼트의 1/N(N: 매트릭스 열 또는 행의 값)값으로 채워 넣는 제1과정과; 상기의 확인 결과 매트릭스의 첫 번째 컬럼에만 계수의 값이 존재하는 것으로 판명되면, 첫 번째 컬럼의 1차원 IDCT 결과값을 나머지의 컬럼에 각각 채워 넣는 제2과정과; 상기의 확인 결과 첫 번째 로우에만 계수의 값이 존재하는 것으로 판명되면, 첫 번째 로우의 1차원 IDCT 결과값을 나머지의 로우에 각각 채워 넣는 제3과정과; 상기 확인 결과 상기 계수 값이 상기 3가지 특징 중 어느 한 특징에도 속하지 않는 것으로 판명되면 아래의 IDCT 연산식을 사용하여 각 엘리먼트에 대한 결과값을 모두 구해서 채워 넣는 제4과정에 의해 달성된다.The present invention relates to a technique for reducing the amount of computation by performing a calculation process of a matrix of a predetermined size differently according to the characteristics of each matrix in a video decoder. In the present invention, if it is determined that the DC value exists only in the first element by checking what characteristics are present in the two-dimensional matrix to perform IDCT, the result value of the entire matrix is 1 / N (N: matrix column of the DC element). Or a first step of filling in the value of the row); If it is determined that the coefficient value exists only in the first column of the matrix, the second step of filling each of the remaining columns with the one-dimensional IDCT result of the first column; A third step of filling the remaining rows with one-dimensional IDCT result values of the first row if it is determined that the coefficient value exists only in the first row; If it is determined that the coefficient value does not belong to any of the three features, it is achieved by a fourth process of obtaining and filling in all the result values for each element using the following IDCT equation.

Description

비디오 디코더의 역이산여현변환 연산량 저감 방법{METHOD DECREASING IDCT COMPUTING QUANTITY OF VIDEO DECODER}A method for reducing the inverse discrete cosine transform computation amount of a video decoder {METHOD DECREASING IDCT COMPUTING QUANTITY OF VIDEO DECODER}

도 1은 본 발명에 의한 비디오 디코더의 역이산여현변환 연산량 저감 방법의 처리 과정을 나타낸 신호 흐름도.1 is a signal flow diagram illustrating a processing procedure of a method for reducing the amount of inverse discrete cosine transform of a video decoder according to the present invention.

도 2는 매트릭스에서 첫 번째 엘리먼트에만 DC 값이 존재하는 경우의 IDCT 처리예를 나타낸 표.2 is a table showing an example of IDCT processing in the case where a DC value exists only in the first element of the matrix.

도 3은 매트릭스에서 첫 번째 컬럼에만 계수 값이 존재하는 경우의 IDCT 처리예를 나타낸 표. 3 is a table showing an example of IDCT processing in the case where coefficient values exist only in the first column of the matrix.

도 4는 매트릭스에서 첫 번째 로우에만 계수 값이 존재하는 경우의 IDCT 처리예를 나타낸 표. 4 is a table showing an example of IDCT processing in the case where coefficient values exist only in the first row of the matrix.

도 5는 매트릭스에서 별다른 특징이 없는 경우의 IDCT연산식을 이용하여 처리하는 예를 나타낸 표.5 is a table showing an example of processing by using the IDCT equation when there is no special feature in the matrix.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*** *** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***

S1-S7 : 제1-7단계S1-S7: steps 1-7

본 발명은 비디오 디코더에서 역이산여현변환에 대한 연산량을 줄이는 기술에 관한 것으로, 특히 소정 크기의 매트릭스의 연산과정이 각 매트릭스의 특성에 따라 다르게 수행되도록 하여 연산량이 줄어들도록 한 비디오 디코더의 역이산여현변환 연산량 저감 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for reducing the amount of computation for inverse discrete cosine transform in a video decoder. In particular, the present invention relates to a technique for reducing the amount of computation by performing a calculation process on a matrix of a predetermined size differently according to the characteristics of each matrix. It relates to a method for reducing the amount of conversion calculation.

역이산여현변환(IDCT)을 위한 연산식은 아래의 [수학식1]과 같은데, 종래에 있어서는 이와 같은 2차원 8

Figure 112002038700655-pat00001
8 매트릭스를 연산하는데, 1 픽셀당 8번의 곱셈과 8번의 덧셈 과정을 두 번 거치게 되어 있어 전체 매트릭스를 연산하는데 1024번의 곱셈과 1024번의 덧셈을 필요로 하였다.The equation for the inverse discrete cosine transform (IDCT) is shown in Equation 1 below.
Figure 112002038700655-pat00001
In order to calculate 8 matrices, 8 multiplications and 8 additions per pixel were performed twice, which required 1024 multiplications and 1024 additions to compute the entire matrix.

Figure 112002038700655-pat00002
Figure 112002038700655-pat00002

이와 같이 종래의 역이산여현변환 연산에 있어서는 1 픽셀당 무조건 고정된 횟수만큼의 곱셈과 덧셈을 수행하게 되어 있어 많은 연산량이 요구될 뿐만 아니라, 전력이 낭비되고 화질에 나쁜 영향을 미치는 문제점이 있었다.As described above, in the conventional inverse discrete cosine transform operation, a fixed number of multiplications and additions are performed unconditionally per pixel, and thus a large amount of computation is required, and there is a problem in that power is wasted and image quality is adversely affected.

따라서, 본 발명의 목적은 IDCT 연산량을 줄이기 위하여, 연산 과정 중 포함되는 소정 크기의 매트릭스의 연산과정이 각 매트릭스의 특성에 따라 다르게 수행되도록 하는 비디오 디코더의 역이산여현변환 연산량 저감 방법을 제공함에 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for reducing the amount of inverse discrete cosine transform of a video decoder such that a calculation process of a matrix having a predetermined size included in a calculation process is performed differently according to characteristics of each matrix in order to reduce IDCT calculation amount. .

본 발명에 의한 비디오 디코더의 역이산여현변환 연산량 저감 방법은, IDCT를 수행하기 위해 2차원 매트릭스에 어떠한 특징이 있는지 확인하는 제1과정과; 상기 확인 결과 첫 번째 엘리먼트에만 DC 값이 존재하는 것으로 판명되면, 매트릭스 전체의 결과값을 DC 엘리먼트의 1/N값으로 채워 넣는 제2과정과; 상기의 확인 결과 매트릭스의 첫 번째 컬럼에만 계수의 값이 존재하는 것으로 판명되면, 첫 번째 컬럼의 1차원 IDCT 결과값을 나머지의 컬럼에 각각 채워 넣는 제3과정과; 상기의 확인 결과 첫 번째 로우에만 계수의 값이 존재하는 것으로 판명되면, 첫 번째 로우의 1차원 IDCT 결과값을 나머지의 로우에 각각 채워 넣는 제4과정과; 상기 확인 결과 상기 계수 값이 상기 3가지 특징 중 어느 한 특징에도 속하지 않는 것으로 판명되면 IDCT 연산식을 사용하여 각 엘리먼트에 대한 결과값을 모두 구하는 제5과정으로 이루어지는 것으로, 이와 같은 본 발명의 IDCT 연산량 저감 방법을 첨부한 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The method for reducing the inverse discrete cosine transform computation amount of a video decoder according to the present invention includes: a first step of identifying a feature of a two-dimensional matrix to perform IDCT; If it is determined that the DC value exists only in the first element, the second step of filling the resultant value of the entire matrix with 1 / N value of the DC element; A third step of filling in the remaining columns with one-dimensional IDCT result values of the first column if it is determined that the coefficient value exists only in the first column of the matrix; A fourth step of filling in the remaining rows with the one-dimensional IDCT result value of the first row if it is determined that the coefficient value exists only in the first row; If it is determined that the coefficient value does not belong to any one of the three features, the fifth step is to obtain all the result values for each element by using an IDCT equation. If described in detail with reference to Figures 1 to 5 attached to the reduction method as follows.

본 발명에서는 2차원 매트릭스의 특성이 아래에 설명하는 세가지 중 어느 하나에 해당하면 [수학식1]과 다른 과정을 통해 처리되게 하여, IDCT 전체 과정을 수행하는데 필요한 연산량이 줄어들도록 하였다. 이하, 8

Figure 112002038700655-pat00003
8 매트릭스를 예로하여 설명한다.In the present invention, if the characteristics of the two-dimensional matrix corresponds to any one of the three described below to be processed through a process different from [Equation 1], the amount of computation required to perform the entire IDCT process is reduced. Less than 8
Figure 112002038700655-pat00003
8 matrixes are described as an example.

2차원 8

Figure 112002038700655-pat00004
8 매트릭스(8
Figure 112002038700655-pat00005
8 pixels)는 자연 영상의 특성에 의해 DC 이외의 값이 0인 경우가 매우 많다. 따라서, 본 발명에서는 IDCT를 구현함에 있어서, 매트릭스의 첫 번째 엘리먼트에만 DC값이 존재하는 경우와, 첫 번째 컬럼에만 계수(cofficient) 값이 존재하는 경우와, 첫 번째 로우에만 계수 값이 존재하는 경우와, 그 이외의 경우의 4가지로 분류하여 각기 다음과 같이 처리하도록 하였다. 2D 8
Figure 112002038700655-pat00004
8 matrix (8
Figure 112002038700655-pat00005
8 pixels) is very often the value other than DC is 0 due to the nature of the natural image. Therefore, in the present invention, in the case of implementing IDCT, a DC value exists only in the first element of the matrix, a coefficient value exists only in the first column, and a coefficient value exists only in the first row. In addition, it was classified into four kinds of cases other than that and treated as follows.

IDCT를 수행하기 위해 2차원 8

Figure 112002038700655-pat00006
8 매트릭스를 확인해본 결과 첫 번째 엘리먼트에만 DC 값만 존재하는 것으로 판명되면, 도 2에서와 같이 매트릭스 전체의 결과값을 DC 엘리먼트의 1/8값으로 채워 넣게 되는데, 여기서 X는 엘리먼트의 값이고, Y는 X/8를 의미한다. 이와 같이 처리하는 이유는 IDCT 연산식인 [수학식1]의 결과가 상기 도 2의 처리결과와 동일하므로 굳이 그 연산식을 수행하지 않고 상기와 같은 결과값으로 매트릭스를 구성함으로써 연산량을 감소시킬 수 있기 때문이다.2D 8 to perform IDCT
Figure 112002038700655-pat00006
8 If the result of checking the matrix shows that only the DC value exists only in the first element, as shown in FIG. 2, the entire value of the matrix is filled with 1/8 of the DC element, where X is the element value, and Y Means X / 8. The reason for this process is that since the result of [Equation 1], which is an IDCT equation, is the same as the result of FIG. 2, the amount of calculation can be reduced by constructing a matrix with the result as described above without performing the equation. Because.

또한, 상기의 확인 결과 매트릭스의 첫 번째 컬럼(행)에만 계수(cofficient)의 값이 존재하는 것으로 판명되면, 도 3에서와 같이 첫 번째 컬럼의 1차원 IDCT 결과값을 나머지의 컬럼에 각각 채워 넣게 되는데, 여기서 X1

Figure 112002038700655-pat00007
X8은 각 엘리먼트의 값이고, Y1
Figure 112002038700655-pat00008
Y8은 X1
Figure 112002038700655-pat00009
X8의 1차원 IDCT 연산식(수학식1)의 결과값이다. 이와 같이 처리하는 이유는 IDCT 연산식인 [수학식1]의 결과가 상기 도 3의 처리결과와 동일하므로 굳이 각 엘리먼트의 결과값을 얻기 위해 연산식을 수행하지 않고 첫 번째 컬럼의 각 엘리먼트에 대한 연산을 수행한 후 그 값들을 같은 컬럼 내의 엘리먼트의 결과값으로 채워 넣으면 연산량을 감소시킬 수 있기 때문이다.In addition, if it is found that the coefficient value exists only in the first column (row) of the matrix, fill the remaining columns with one-dimensional IDCT results of the first column as shown in FIG. Where X1
Figure 112002038700655-pat00007
X8 is the value of each element, Y1
Figure 112002038700655-pat00008
Y8 is X1
Figure 112002038700655-pat00009
It is the result of X8's one-dimensional IDCT equation (Equation 1). The reason for the above processing is that the result of [Equation 1], which is an IDCT expression, is the same as the result of the processing of FIG. 3, so that the operation on each element of the first column is not performed to obtain the result of each element. This is because the amount of computation can be reduced by filling in the values of the elements in the same column after executing.

또한, 상기의 확인 결과 첫 번째 로우(열)에만 계수의 값이 존재하는 것으로 판명되면, 도 4에서와 같이 첫 번째 로우의 1차원 IDCT 결과값을 나머지의 로우에 각각 각각 채워 넣게 되는데, 여기서 X1

Figure 112002038700655-pat00010
X8은 각 엘리먼트의 값이고, Y1
Figure 112002038700655-pat00011
Y8은 X1
Figure 112002038700655-pat00012
X8의 1차원 IDCT 연산식(수학식1)의 결과값이다.In addition, if it is determined that the coefficient value exists only in the first row (column), as shown in FIG. 4, the one-dimensional IDCT result value of the first row is respectively filled in the remaining rows, where X1
Figure 112002038700655-pat00010
X8 is the value of each element, Y1
Figure 112002038700655-pat00011
Y8 is X1
Figure 112002038700655-pat00012
It is the result of X8's one-dimensional IDCT equation (Equation 1).

그러나, 상기의 확인 결과 계수의 값이 상기 3가지 특징에 속하지 않는 이외 의 경우로 판명되면, 도 5에서와 같이 상기 IDCT 연산식인 [수학식1]을 사용하여 각 엘리먼트에 대한 결과값을 구한다. 여기서, X1

Figure 112002038700655-pat00013
X64는 각 엘리먼트의 값이고, Y1
Figure 112002038700655-pat00014
Y64는 X1
Figure 112002038700655-pat00015
X64의 가로방향에 대한 IDCT 연산식의 결과값이며, Z1
Figure 112002038700655-pat00016
Z64는 Y1
Figure 112002038700655-pat00017
Y64의 세로방향에 대한 IDCT 연산식의 결과값이다.However, if it is determined that the value of the above coefficients as a result does not belong to the above three characteristics, as shown in Fig. 5, the result value for each element is obtained by using Equation 1, which is the IDCT equation. Where X1
Figure 112002038700655-pat00013
X64 is the value of each element, Y1
Figure 112002038700655-pat00014
Y64 is X1
Figure 112002038700655-pat00015
Result of IDCT expression for the horizontal direction of X64, Z1
Figure 112002038700655-pat00016
Z64 is Y1
Figure 112002038700655-pat00017
The result of the IDCT expression for the longitudinal direction of Y64.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 매트릭스의 특징에 따라 매트릭스 전체의 결과값을 DC 엘리먼트의 "1/매트릭스 크기"값으로 채워 넣거나, 매트릭스 첫 번째의 컬럼 혹은 로우의 1차원 IDCT 결과값으로 채워 넣거나, 각 엘리먼트 모두에 대하여 IDCT 연산식을 사용하여 결과값을 구해 채워 넣음으로써, 연산량이 최소화되어, 전력이 낭비되거나 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, according to the characteristics of the matrix, the present invention fills the result of the entire matrix with the "1 / matrix size" value of the DC element, or the 1-dimensional IDCT result of the first column or row of the matrix. By using the IDCT equation to obtain and fill in the result value for each element, the amount of calculation is minimized, thereby preventing the waste of power and the deterioration of image quality.

Claims (1)

IDCT를 수행하기 위해 2차원 매트릭스에 어떠한 특징이 있는지 확인하여 첫 번째 엘리먼트에만 DC 값이 존재하는 것으로 판명되면, 매트릭스 전체의 결과값을 DC 엘리먼트의 1/N(N: 매트릭스 열 또는 행의 값)값으로 채워 넣는 제1과정과; 상기의 확인 결과 매트릭스의 첫 번째 컬럼에만 계수의 값이 존재하는 것으로 판명되면, 첫 번째 컬럼의 1차원 IDCT 결과값을 나머지의 컬럼에 각각 채워 넣는 제2과정과; 상기의 확인 결과 첫 번째 로우에만 계수의 값이 존재하는 것으로 판명되면, 첫 번째 로우의 1차원 IDCT 결과값을 나머지의 로우에 각각 채워 넣는 제3과정과; 상기 확인 결과 상기 계수 값이 상기 3가지 특징 중 어느 한 특징에도 속하지 않는 것으로 판명되면 아래의 IDCT 연산식을 사용하여 각 엘리먼트에 대한 결과값을 모두 구해서 채워 넣는 제4과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비디오 디코더의 역이산여현변환 연산량 저감 방법.If it is determined that there is a characteristic of the two-dimensional matrix to perform IDCT and it is determined that the DC value exists only in the first element, the result of the entire matrix is 1 / N of the DC element (N: the value of the matrix column or row). A first step of filling in the value; If it is determined that the coefficient value exists only in the first column of the matrix, the second step of filling each of the remaining columns with the one-dimensional IDCT result of the first column; A third step of filling the remaining rows with one-dimensional IDCT result values of the first row if it is determined that the coefficient value exists only in the first row; If it is determined that the coefficient value does not belong to any one of the three features, the fourth step is to obtain and fill in all the result values for each element by using the following IDCT equation. A method for reducing the amount of computation of the inverse discrete cosine transform of a decoder.
Figure 112005033909351-pat00018
Figure 112005033909351-pat00018
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