NL1001171C2 - Een codetabelreductie-inrichting voor variabele lengtedecoder. - Google Patents

Description

Een codetabelreductie-inrichting voor variabele lengtedecoder ACHTERGROND VAN DE UITVINDING Veld van de uitvinding

De huidige uitvinding betreft videodatacompressie-systemen, en meer in het bijzonder, een codetabelinrichting 5 van een variabele lengtedecoder (VLD) in een videodatacompres-siesysteem.

Beschrijving van de stand van de techniek

De hoofdtechniek welke gebruikt wordt in een datacom-pressiesysteem is variabele lengtecodering (VLC) welke data 10 transformeert in codes van variabele lengte door middel van statistische methoden. Dat wil zeggen, de data welke meer frequent verschijnt, wordt in een kortere code getransformeerd welke minder geheugencapaciteit nodig heeft en kortere trans-missietijden, zodat de databelasting van een communicatie-15 medium wordt verminderd. Teneinde de codes met variabele lengten te decoderen of reconstrueren in hun originele formaat, is een VLD nodig in een datacompressiesysteem. Zodoende is het verbeteren van de bedrijfssnelheid van de VLD een belangrijk punt geworden in videosystemen waaraan hoge eisen worden ge-20 steld, zoals gedigitaliseerde hoge definitietelevisie (HDTV).

De variabele lengtecodes in een videosysteem worden normaliter opgewekt met een discrete cosinustransformatie (DCT). Zodoende is een coëfficiëntentabel welke DCT-coëffi-ciëntentabel wordt genoemd, nodig in de VLD teneinde de varia-25 bele lengtecodes in hun oorspronkelijke formaat te reconstrueren. In het verleden is een aantal VLD-structuren geopenbaard, bijvoorbeeld US octrooi nr. 4.177.456, 5.032.838, 5.055.841 en 5.245.338. Het onderwerp van deze US octrooien is hierin door verwijzing opgenomen alsof deze volledig hierin zijn beschre-30 ven. Een van deze VLD-structuren, zoals getoond in fig. 1 (prior art), omvat een schuiforgaan ("barrel-shifter") 15, een DCT-coëfficiëntentabel 17 en een multiplexer 19. De inputdata van schuiforgaan 15 is een datastroom van achtereenvolgende codes met variabele lengten. Deze codes worden verschoven, 35 gescheiden en dan achtereenvolgens gezonden naar DCT-coëffi-ciëntentabel 17 waar ieder van de codes gedecodeerd wordt in een niveau- en een lengtecode. De niveaucode stelt de origine- 1001171.

2 le dataformat voor en de lengtecode correspondeert met de lengte van de inputcode. Daarom dient de lengtecode teruggezonden te worden naar het schuiforgaan 15 als referentiedata voor codeverschuiving en scheiding.

5 Aangezien iedere inputcode van DCT-coëfficiëntentabel 17 bestaat uit een codewoordgedeelte en een tekenbit, wordt deze DCT-coëfficiëntentabel 17 van een conventionele VLD-structuur normaliter gescheiden in drie delen voor het opwekken van niveaus van positieve codes, niveaus van negatieve 10 codes en de lengtecodes. Een schematisch diagram van DCT-co- efficiëntentabel 17 is getoond in fig. 2. DCT-coëfficiëntentabel 17 ontvangt bijvoorbeeld een inputcode "xxx...xs" van schuiforgaan 15, waarin de voorste bits "xxx...x" het code-woorddeel zijn en het laatste bit "s" het tekenbit. De input-15 code "xxx...xs" zal direct gedecodeerd worden in positief ni-veaudeel 11 of negatief niveaudeel 12 van DCT-coëfficiëntentabel 17 teneinde een niveaucode op te wekken, en dan uitgezonden worden door de selectie van multiplexer 19. Tegelijkertijd wekt lengtecodedeel 13 van DCT-coëfficiëntentabel 17 een leng-20 tecode op naar schuiforgaan 15 door het berekenen van het bit-aantal van de inputcode "xxx...xs".

Aangezien de voorgenoemde VLD-structuur de niveaucodes met twee onafhankelijke delen 11 en 12 in DCT-coëffici-ententabel 17 opwekt, moet de capaciteit van deze delen zeer 25 groot zijn in geval sommige van de codes zeer lange woordleng-ten hebben. Bijvoorbeeld dient om aan de eisen van de motion picture experts group I (MPEG I) of MPEG II videostandaard voldoen, de VLD een DCT-coëfficiëntentabel te hebben welke ten minste 114 codes kan decoderen, en hun codelengte kan zo lang 30 zijn als 17 bits. Zodoende wordt de afmeting van de VLD bepaald door de DCT-coëfficiëntentabel 17. Dat wil zeggen, indien de VLD geminimaliseerd moet worden zodat het videosysteem zo klein als mogelijk kan zijn, dienen de afmetingen van DCT-coëf f iciëntentabel als eerste beperkt te worden.

35 Aan de andere kant, aangezien DCT-coëfficiëntentabel 17 van een conventionele VLD voorzien is van een programmable logic array (PLA), zal naarmate de afmeting van de PLA groter is, de operationele tijdvertraging navenant groter zijn. Aangezien de DCT-coëfficiëntentabel 17 een grote capaciteit be-40 hoeft, zijn de PLA-afmetingen in het algemeen te groot om hoge 10 01 171a 3 bedrijfssnelheid mogelijk te maken. Alhoewel enkele VLD-struc-turen gebruik maken van read-only-memory (ROM)-inrichtingen voor het vervangen van de PLA als DCT-coëfficiënttabel, staat de enorme ruimte welke wordt ingenomen door de ROM-inrichtin-5 gen geen bevredigende miniaturisatie van de VLD toe. Dit betekent dat de operationele efficiency van de conventionele VLD verbeterd moet worden en haar afmetingen verminderd moeten worden door het wijzigen van de decodeerstrategie van de DCT-coëf f iciënttabel .

10 Het kan ook opgemerkt worden dat positief niveaudeel 11 en negatief niveaudeel 12 van de DCT-coëfficiëntentabel in de conventionele VLD dezelfde niveaucode opwekken wanneer de inputcodes dezelfde codewoorden omvatten maar met verschillend tekenbit. Dat wil zeggen, de twee niveaudelen hebben identieke 15 structuren met uitzondering van de schakeling dat het tekenbit decodeert. Duidelijk is dat de conventionele VLD-structuur veel ruimte verspeelt in de bepaling van de DCT-coëfficiënttabel. Indien het codewoord en het tekenbit van een inputcode zodoende afzonderlijk verwerkt zouden kunnen worden, zouden de 20 afmetingen van de DCT-coëfficiëntentabel voor het opwekken van de niveaucode en lengtecode verminderd kunnen worden tot de helft van dat van een conventionele VLD. Deze decodeerstrategie van de DCT-coëfficiëntentabel kan eveneens de prestaties van de VLD bijzonder verbeteren.

25 SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

In overeenstemming daarmee verschaft de huidige uitvinding een codetabelinrichting voor het verminderen van de afmetingen van de DCT-coëfficiëntentabel alsook van de VLD.

De huidige uitvinding verschaft ook een codetabelin-30 richting voor het verbeteren van de bedrijfssnelheid van de VLD wanneer de PLA gebruikt wordt in de DCT-coëfficiënttabel.

De codetabelinrichting voor de VLD volgens de huidige uitvinding is verbonden met een schuiforgaan ter verkrijging van een inputcode welke een codewoorddeel en een tekenbit om-35 vat. Het schuiforgaan wekt de inputcode op door verschuiven en scheiden van een inputbitstroom daarvan. De codetabelinrichting omvat een DCT-coëfficiëntentabel voor het opwekken van een niveaucode en een lengtecode door het codewoorddeel en een maskeerschakeling voor het extraheren van het tekenbit door 40 logische verwerking van de inputcode en de lengtecode. De mas- 10 01171.

4 keerschakeling omvat een dual-input EN-poortschakeling en een multi-input OF-poort voor het uitvoeren van een logische bewerking op de inputcode en de lengtecode. De DCT-coëffi-ciëntentabel decodeert inputcodes op directe wijze onder ge-5 bruikmaking van het codewoorddeel zonder acht te slaan op tekenbits, daarmede de afmetingen van de DCT-coëfficiëntentabel alsook van de VLD verminderend. Verder kan, aangezien de afmetingen van de DCT-coëfficiëntentabel verminderd zijn, de bedrijf stijdvertraging van de DCT-coëfficiëntentabel verkort 10 zijn, waarmee de prestatie van de VLD verbeterd wordt.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN Andere doelstellingen, aspecten en voordelen van de huidige uitvinding zullen duidelijk worden met de volgende gedetailleerde beschrijving van de voorkeurs- maar niet beper-15 kende uitvoeringsvormen. De beschrijving is gemaakt met verwijzing naar de bijliggende tekeningen in welke: fig. 1 (prior art) een blokdiagram voorstelt waarmee een prior art VLD-structuur wordt getoond; fig. 2 een schematisch diagram voorstelt welke de 20 DCT-coëfficiëntentabel toont en de multiplexer in fig. 1 (prior art) ; fig. 3 is een blokschema waarmee de VLD-structuur volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de huidige uitvinding wordt getoond; en 25 fig. 4 is een schakelschema welke de maskeerschake- ling van fig. 3 toont.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING VAN DE VOORKEURSUITVOERINGSVORM

In de huidige uitvinding wordt alleen het codewoorddeel van een inputcode van schuiforgaan gedecodeerd in de co-30 detabelinrichting teneinde een niveaucode op te wekken. Het tekenbit zal worden opgewekt in een maskeerschakeling.

Figuur 3 is een blokschema welke de VLD-structuur toont volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de huidige uitvinding. Daartoe omvat de codetabelinrichting volgens de hui-35 dige uitvinding een DCT-coëfficiëntentabel 27 en een maskeer-schakeling 29. De inputdata van schuiforgaan 25 is een bit-stroom. De bitstroom omvat achtereenvolgens optredende bits van DCT-resultaten. Schuiforgaan 25 schuift en scheidt deze bits in codes met variabele lengte, en zendt deze code aan 40 DCT-coëfficiëntentabel 27 als inputcode. De inputcodes, zoals 100Π 71 .

5 beschreven in de prior art, bestaan ieder uit een codewoord-deel en een tekenbit. Volgens de huidige uitvinding wordt het tekenbit van iedere inputcode veronachtzaamd wanneer het deco-deerproces, hetgeen een tabelopzoekproces is, in de DCT-co-5 efficiëntentabel 27 wordt uitgevoerd. Dat wil zeggen, alleen de codewoorddelen van de inputcodes worden gebruikt in DCT-co-efficiëntentabel 27 voor het opwekken van de niveaucodes en de lengtecodes. De structuur van DCT-coëfficiëntentabel 27 is uitgevoerd voor zowel de positieve als negatieve inputcodes 10 waarmee vermeden wordt dat een identiek niveaucodedeel in de DCT-coëfficiëntentabel wordt opgeslagen.

Maskeerschakeling 29 onttrekt de tekenbits van de inputcodes. Maskeerschakeling 29 heeft twee inputpoorten voor het verkrijgen van data van schuiforgaan 25 en DCT-15 coëfficiëntentabel 27. Deze twee inputpoorten ontvangen de lengtecode en de inputcode van DCT-coëfficiëntentabel 27 en schuiforgaan 25. De twee codes worden verwerkt met simpele ΕΝ/OF logische schakelingen in maskeerschakeling 29 teneinde het tekenbit op te wekken.

20 Een voorkeursuitvoeringsvorm van de schakelstructuur van maskeerschakeling 29 is getoond in fig. 4, waarin een duale input EN-poort-array 290 en een multi-input OF-poort 291 in serie geschakeld zijn. In maskeerschakeling 29 ontvangt iedere dual-input EN-poort een deel van de inputcode en een deel van 25 de lengtecode voor de EN-bewerking. Alle EN-bewerkingsresulta-ten, dat wil zeggen, al de outputresultaten van de dual-input EN-poorten worden verschaft als input van de multi-input OF-poort 291. Zodoende zijn er n-inputs voorzien voor multi-input OF-poort 291 in geval er ook n EN-poorten in de EN-poort-array 30 290 zijn.

Een realistisch getallenvoorbeeld zal nu getoond worden teneinde de voorkeursuitvoeringsvorm van de huidige uitvinding in meer detail te beschrijven. Het wordt verondersteld dat een inputcode "0111" verschaft wordt door schuiforgaan 25 35 aan zowel DCT-coëfficiëntentabel 27 als maskeerschakeling 29. Zoals bovengenoemd, is het minst significante bit van de inputcode het tekenbit, dat wil zeggen, s="l", zodoende is het codewoord van de inputcode "011". In de huidige uitvinding wordt, alhoewel code "0111" gezonden wordt aan DCT-coëffi-40 ciëntentabel 25, alleen de eerste drie bits genomen en ver- 1001171.

6 werkt in DCT-coëfficiëntentabel 25 voor het opwekken van de niveaucode en de lengtecode. Dan zal er de lengtecode zijn van "0001000...0".

De lengtecode heeft alle bits van "0" behalve het bit 5 dat correspondeert met het minst significante bit van de inputcode, dat wil zeggen, "1" verschijnt alleen bij het vierde bit. De lengtecode is gezonden naar maskeerschakeling 29 waar een EN-bewerking met de inputcode "0111" uitgevoerd wordt. Bijvoorbeeld neemt de eerste dual-input EN-poort het eerste 10 bit van de inputcode en het eerste bit van de lengtecode als de tweede inputdata. Aangezien de lengtecode slechts één bit "1" heeft, geven alle EN-poorten, met uitzondering van de vierde EN-poort, een resultaat "0". Met betrekking tot de vierde EN-poort geldt dat indien het minst significante bit 15 van de inputcode "1" is, de output eveneens "1" zal zijn.

Anders zal deze "0" zijn. Zodoende zal het resultaat van 0F-poort 291 "1" zijn indien het minst significante bit van inputcode "1" is, of het zal "0" zijn. Dat wil zeggen, de out-putdata van OF-poort 291 is hetzelfde als het tekenbit van de 20 inputcode.

Bovengenoemde DCT-coëfficiëntentabel kan een PLA of een ROM-schakeling zijn. Wanneer een PLA gebruikt wordt in de huidige uitvinding zal de bedrijfsmatige tijdvertraging van de PLA fors verminderd zijn aangezien de afmetingen van de DCT-25 coëfficiëntentabel teruggebracht zijn tot ongeveer de helft van die in de bekende stand van de techniek.

1001171.

Claims (9)

1. Een codetabelinrichting voor een variabele lengte-decoder voor het decoderen van een inputcode omvattende een codewoorddeel en een tekenbit, waarbij de codetabelinrichting omvat: 5 een coëfficiëntentabel voor het opwekken van een ni veaucode en een lengtecode van het codewoorddeel van de inputcode; en een maskeerschakeling voor het extraheren van het tekenbit door logische bewerkingen op de inputcode en de leng-10 tecode.

2. De codetabelinrichting volgens conclusie 1, waarin de coëfficiëntentabel een programmable logic array (PLA) omvat .

3. De codetabelinrichting volgens conclusie 1, waarin 15 de coëfficiëntentabel een read-only-memory (ROM)-inrichting is.

4. De codetabelinrichting volgens conclusie 1, waarin de maskeerschakeling omvat: een dual-input EN-poort-array voor het uitvoeren van 20 een EN-bewerking op de lengtecode en de inputcode; en een multi-input OF-poort voor het opwekken van het tekenbit door een OF-bewerking op ieder outputbit van de dual-input EN-poort.

5. De codetabelinrichting volgens conclusie 1, waarin 25 de inputcode verschaft wordt met een schuiforgaan ("barrel- shifter" ) .

6. Een variabele lengtedecoder voor het decoderen van een bitstroom omvattende: een schuiforgaan voor het verschuiven en scheiden van 30 de bitstroom in een meertal inputcodes welke ieder bestaan uit een codewoorddeel en een tekenbit; een coëfficiëntentabel voor het opwekken van een niveaucode en een lengtecode door het codewoorddeel van iedere inputcode; en 35 een maskeerschakeling voor het extraheren van het tekenbit door logische bewerkingen op de inputcode en de lengtecode . 1001 171.

7. De codetabelinrichting volgens conclusie 6, waarin de coëfficiëntentabel een programmable logic array (PLA) is.

8. De codetabelinrichting volgens conclusie 6, waarin de coëfficiëntentabel een read-only-memory (ROM)-inrichting 5 is.

9. De codetabelinrichting volgens conclusie 6, waarin de maskeerschakeling omvat: een dual-input EN-poort-array voor het uitvoeren van een EN-bewerking op de lengtecode en de input; en 10 een multi-input OF-poort voor het opwekken van een tekenbit door een OF-bewerking op ieder outputbit van de dual-input EN-poort. 1001 17U