TWI295787B - A method and system for discrete cosine transforms / inverse discrete cosine transforms based on pipeline architecture - Google Patents

Description

1295787 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種離散餘弦變換與反離散餘弦變換的方法與系統，特 別是有關於採用管線架構的離敢餘弦變換與反離散餘弦變換的方法與系 統。 【先前技術】 離散餘弦變換（Discrete Cosine Transform; DCT)因為很適用於解 關連(de-correlating)實值訊號(real-valued signals)與將資訊内容集中 (concentrating)在低頻元件（low frequency components)中，因此已被廣 泛地被使用在影像壓縮（image compression)系統與軟體。例如，將離散餘 弦變換與反離散餘弦變換（Inverse Discrete Cosine Transform ; IDCT) 應用於視訊會議標準的Η· 26KCCITT Recommendation Η· 261)、由 IS0(International Standardization Organization)所制定應用在靜態影 像(still image)的JPEG標準與應用在動態影像(moving images)MPEG標準。 在上述的應用中’離散餘弦變換被用於資料的壓縮，而反離散餘弦變 換被用在資料的解壓縮上。其中一種有名的離散餘弦變換與反離散餘弦變 換技術是以Lee的演算法(Lee’s algorithm)為基礎的快速傅利葉變換(Fast Fourier Transform，FFT)。第一 A圖係以Lee的演算法應用於交錯互換 (shuttle exchange)電路架構實作的簡單示意圖，其中離散餘弦變換共分 成第一階段運算、第二階段運算、第三階段運算與第四階段運算等四階段 運算，將8個平行輸入的資料數值1[0]，1[1]，..”\[7]經離散餘弦變換後 產生平行輸出的資料數值γ[0]，γ[1]，…，γ[7]。在第一 A圖中共分為兩個區 塊：離散餘弦變換交換處理器1與後處理器2。離散餘弦變換交換處理器i 是由12個相似的處理單元3、以蝴蝶電路(butterfly价㈤⑹的架構設 計組成，其後再連接一以五個加法單元4與一個定點係數乘法單元 5(fixed-coefficient multiplication unit)所構成的後處理器 2。每一個

1295787 處理單元3包含一個加法單元31、一個減法單元32與一個定點係數乘法單 ，5，各處理單元3的定點係數乘法單元5，有4個以符號A表示，2個以 符號B表示’ 2個以符號C表示，以符號D、E、F與G來表示的各有一個。 這些以符號A、B、C、D、E、F與G來表示的定點係數乘法單元其輸入之係 數值分別為|。〇办/4)、+c〇s(W8)、+。〇物/8)、+c〇s㈣6)、士⑺物⑽、 ic〇S(7Wl6)與。如果在設計上不考慮個別的加法單元、減法單元 與乘法單元，第一 A圖不需採用任何控制裝置，這種不需控制裝置的離散 餘弦、I換資料流相依(DCT data-flow dependence)設計可直接設計成為一 個資料流架構(data-flow architecture)。 命相=於第一 A圖，第一 B圖為以Ue的演算法實作之反離散餘弦變換 電路的簡單示意圖，其中反離散餘弦變換亦分成第一階段運算、第二階段 運算、第三階段運算與第四階段運算尊四階段運算，將8個平行輸入的資 料數值Y[〇]，Y[l]，…，γ[7] ’經反離散餘弦變換後產生平行輸出的資料數值 X[0]，x[l]，···，Χ[7]。在第一 Β圖中共分為兩個區塊：反離散餘弦變換交換 處，器7與前處理器6。反離散餘弦變換交換處理器7是由12個相似的處 理單元8、以蝴蝶電路架構所設計組成，並連接於以五個加法單元9與一個 定點係數乘法單元10所構成的前處理n 6之後。每—個處理單元8 ’包含一 ，加法單元8卜-個減法單元82與-個定點係數乘法單元1〇，在各處理 單元8的定點係數乘法單元中，有4個以符號Α表示，2個以符號β表示， 2個以符號C表示，以符號D、E、F^G來表示的各有一個。這些二符^α、 Β、C、D、Ε、F與G表示的定點係數乘法單元其輸人係數值皆與第—/圖相 同0 上述以Lee的演算法所實作的離散餘弦變換與反離 以許多她咖㈣、纽料8输，蝴 性的優點。現今離散餘弦變換與反離散餘弦變換可應用於許 JPEG、MPEG或HDTV，針對不同的應用所需的效能也不盡相同口， 忙 同的效能需求來調整所需的處理單元，將能在空間上與成本上獲得^的 效益。 1295787 年月 1日修(影」 【發明内容】 、基於前獻滅，本發明提_散触難與麟餘 方法與系統’藉由-組或多組處理單福離散餘 或反^餘致、換 分為四個_運算’並可針對不同的效能需求來調整處^^量讀 ^發明也提出-種餘弦變換的方法齡統，分別糊共用—电 處理早70組、兩組處理早讀或四組處理單元 P皆段之運算，因此各階段之運算可以料隸 達成各 不同的效《求練計。 理早讀平行運獨方式依 【實施方式】 本發明的-些實關會詳細描述如下。除了以下之描述，本發可 以廣泛地在其他的實施例施行，且本發明的範圍不受限定，立以 利範圍為準。； /、俊的辱 再者，為更清楚描述及更易理解本發明，圖式内各部分並沒有依昭其 相對尺寸繪圖，紐尺寸與其他相關尺度她已經被誇張；不細之=節 部分也未完全繪出，以求圖式的簡潔。 在先前技術中，離散餘弦變換後處理器或反離散餘弦變換的前處理器 所輸出的各數值在輸出前最多需經過三次加法運算，因此如果一處理單^ 具有此處理二次加法運算的能力，便可將後處理器與前處理器簡化成以此 處理單元組成。基於上述動機，本發明提出一種以管線架構應用於離散餘 弦變換或反離散餘弦變換的系統，其中第二A圖與第圖係本發明之第 一具體實施例之示意圖，係一種以管線架構實施之離散餘弦變換或反離散 餘弦變換的系統。圖式中第一緩衝儲存器B1、第二緩衝儲存器抝、第三緩 衝儲存器B3、第四緩衝儲存器B4與第五緩衝儲存器B5等緩衝暫存器配合 第一處理單元組PE1、第二處理單元組PE2、第三處理單元組pE3與第四處 理單元組PE4等四個處理單元組，將Lee的演算法分成四階段來實施。每 Ϊ295787 階段之運算結果經由上述各處理單元組所產生，也就是第一處理單元組 PE1、第二處理單元組pE2、第三處理單元組pE3與第四處理單元組pE4在 進行第一階段、第二階段、第三階段與第四階段等四個階段的運算後，分 =輸出至第二緩衝儲存器B2、第三緩衝儲存器B3、第四緩衝儲存器β4與 ，五緩衝儲存益B5。換言之，在第一組輸入數值經第一階段運算並輸出至 ，二緩衝儲存器B2後，此時第二組數值才輸入第一緩衝儲存器。接著，於 第，處理單元組PE2作第一組數值的第二階段運算、於第一處理單元組pEi 。第二組數，的第，段運算，完成後第三組數值才輸人第_緩衝儲存 =。依此，每一組數值依序輸入，並於各處理單元組進行相應之各階段運 算，直到每一組數值都完成四階段的運算後，輸出離散餘弦變換/反餘 弦變換的結果。 —上述每一處理單元組由一個或多個處理單元p組成，各處理單元P可 於每次運算時將輸入的複數個數值運算後產生兩個輸出數值，當平行輸入 的，值有2n _，處理單元P可以n次運算來達成每—階段的運算，:是 ^複數個不同處理單元P以_次或數次平行來軸各階段運算。例如， 若輸入的數值以8個為一組，則可用一個處理單元p經4次運算、以2個 處，單元P經2次運算、或以4個處理單元p經丨次運算來完成_階段的 運异，本發明對各處理單元組之處理單元P的數量並不限制。再者，處理 單元p每次運算時可以僅對所輸入數值中的部份位元運算，亦即處理單1 p 所輸出的兩個數值可以是由處理單元P經一次或多次運算後產生。例如， 處理單元P每次僅對輸人數值巾的1個位元運算，而每健值具有8個位 元，因此處理單元P需經過8次運算來將所有8個位元都運算過_遍後 輸出兩個數值。此外，也可以用多個處理單元p來各自對一個或多個位一 平行運算，本發明對處理單位在-次運算中所能處理驗元數並不加以^ 制0 由前述之，各處理單元組包含-至多個的處理單元p以完成離 變換/反離讎變換之各階段運算。參考第二A圖，離散餘弦變換第： 處理單元組PE卜第二處理單元組PE2、第三處理單元組PE3由相同之= 1295787 iy . / V/ 單元組成，第四處理單元組PE4則較複雜。綜合圖式中每一處理單元p方 ，所包含的運算單元，這些處理單元p分別完成以下運算功能：將輸入的 第一輸入數值與第二輸入數值相加後輸出成第一輸出數值，並且將第一輸 入數值減去第二輸入數值後乘以π係數後輸出成第二輸出數值；直接將第 輸入數值與第二輸入數值分別輸出成第一輸出數值與第二輸出數值；將 第一輸入數值乘以一係數後輸出成第一輸出數值，並且直接將第二輸入數 值輸出成第二輸出數值；直接將第一輸入數值輸出成第一輸出數值，並且 將第一輸入數值加上第二輸入數值後輸出成第二輸出數值；將第一輸入數 值與第二輸入數值相加後輸出成第一輸出數值，並且將第二輸入數值與第 四輸入數值相加後輸出成第二輸出數值；以及將第一輸入數值、第二輸入 數值與第二輸入數值相加後輸出成第一輸出數值，並且將第二輸入數值直 接輸出成第二輸出數值。其中上述處理單元ρ所需具有的運算能力至多包 含三個加法單元、一個減法單元與一個乘法單元。 同樣地，第二Β圖中反離散餘弦變換之第二處理單元組ΡΕ2、第三處理 單元組ΡΕ3、第四處理單元組ΡΕ4由相同之處理單元組成，而第一處^單元 組ΡΕ4則較複雜。綜合圖式中每一處理單元ρ方塊所包含的運算單元，這 處理單元Ρ分別完成以下運算功能。··將輸人的第—輸人數值與乘以一 係數的第二輸入數值相加後輸出成第一輸出數值，並且將第一輸入數值減 去乘以該係數的第二輸人數值後輸出成第二輸出數值；直接將第—輸入數 值與第二輸入數值分別輸出成第一輸出數值與第二輸出數值；將第一輸入 數，乘以-絲後輸出成第-輸出數值，並且直接將第三輸人數值後輸出 ，第二輸出數值；將第-輸人數值直接輸出成第—輸出數值，並且直接將 第二輸入數值加上第-輪入數健輸出成第二輸出數值；將第一輸入數值 直接輸出成第_輸出數值，並且直接將第二輸人數值加上第三數值後輸出 成第二輸出數值；以及將第-輸人數值加上第三輸人數值後輸出成第一輸 出數值，並且將第-輸入數值、第二輸入練、第三輸入數值與第四輸入 數值相加後輸出成第二輸出數值。由於定點係數乘法單元之係數可以為 -1 因此第-輸人數值減去乘以-1的第二輸人數值便可料第—輸入數值 與第二輸人數值之加法運算，目此相較於離散餘弦變換的運算中的第一處 A' 1295787 ^元^離散餘㈣換的運算情第—處理單元可節省—個加法單元。 據此’ff散餘弦變換的運算t的第-處理私至少包含有二個加法單 70、一個減法單元與一個乘法單元。 上，散餘弦變換/反離散餘弦變換中_單元所需完成的運算 功月㉝見，右吾人利用—可實行上述全却運算（包含離散餘 餘弦變換）的第—處理單元（至少包含三個加法單元一個減法單元 乘法早π)作為處理單元P她成各處理單元組，於每次運料由上述全部 運算中擇-運算，則各處理單元組可單純由此第—處理單元組成而達到模 組化設計的優點。 、 "另外’在㈣散餘弦變換的第二階段運算、第三階段運算與第四階段 運離散餘弦變換的第-階段運算、第二階段運算與第三階段運算的處 理單u採用—較鮮之處理單元，在此稱為第二處理單元，藉以節省 成本。第=處理單元僅需具備將輸人的第—輸人數值與第二輸人數值相加 後輸出成第-輸出數值，並且將第—輸人數值減去第二輸人數值後乘以一 係數後輸出成第二輸出數值(離散餘弦變換），以及將輸入的帛一輸入數值 與乘以=係數的第二輸人數值相加後輸出成第一輸出數值，並且將第一輸 入數值減去乘以該係數的第二輸入數值後輸出成第二輸出數值（反離散餘 弦變換）的運异能力即可。如此一來，在反離散餘弦變換的運算上可以用一 個或夕個第一處理單元組成第一處理單元組pEl以負責第一階段運算，而 第二處，單元組PE2、第三處理單元組PE3、與第四處理單元組pE4以一個 或多個第二處理單元組成；或者在離散餘弦變換的運算上可以用一個或多 個第-處理單元組成第四處理單元組PE4以貞責第四階段運算，而第_處 理單元組PE1、第二處理單元組PE2、與第三處理單元組pE3以一個或多個 第二處理單元組成。各階段處理單元的數量可依據效能需求來決定，例如 各階段^理單元的數量只有一個以多次運算來各自完成各階段的運算，相 較於先前技術，本發明在設計上具有彈性調整處理單元數量的優點。 本發明之第二具體實施例係一種以共用一處理單元組的管線架構應用 於離散餘弦變換或反離散餘弦變換的系統，如第三圖所示，包含一組具有 11

I I 祀i 千·. 1295787 細綱、第二缓衝 係將Lee的=早凡可騎述第一實施例之第一處理單元。本具體實施例 處理單元所^异齡成四階段來實施。每一階段之運算結果皆經由上述之 儲存㈣、-Λ也就是以切換單元臟將第一緩衝儲存㈣、第二缓衝 切換料用；衝Β3與第四緩衝儲存11M以輪流的方式，分別 算與ί二ί 3 ，第：5_算 '第二階段運算、第三階段運 S ^ &的運异後，輸出於第二缓衝11存11Β2、第三 紐指人—峰讀值與細—組輸岐值 元在Ϊ31ΓΓ—次喃階段崎算咖德完成運算。關於處理單 在運π上的相關細節皆與第一具體實例相同，在此不再贊述。 岸用具體實施例係—翻共《數個處理單元_管線竿構 器B2、第三緩衝儲存器B3、第四m存_、第二緩衝儲存 一切換單元MUX1與第二切換單元醜2。料理存器B5、第 理早70組PE1所包含之處理單元_战 1 ^，弟一處 元組PE2所包含之處理單元採用上述之第二處^理，J弟二處理單 的演算法分成四階段來實施。每_阶 早7^。本―例係將Lee 所產生，也就是以平行處理的方式，以第:果皆經由上述之處理單元 器m、與第三緩衝儲存器B3暫存之弟單元眶1將第一緩衝儲存 元PE1進行第-階段運算與第三階段運方式/分別於第-處理單 第四緩衝儲存器B4，並且以第二切換覃Ί =至第二緩衝儲存器62與 四緩衝儲存器B4以輪流的方式，分別於】-將^第二緩衝错存器B2與第 算與第四階段運算的運算後，輸出、:理單几PE2進行第二階段運 Β5暫存。其中第一階段運算與第二β3與第五緩衝儲存器 又運純步，邱三階觀算與第四 12 1295787

IQ }正移構哥: ΐ段3同=行。因此第一階段運算、第二階段運算、第三階段運算與 第四階段，算等四個階段的運算需經過第-處理單元PE1與第二處理單元 PE2各兩:欠的運算才能完成，也就是第一處理單元pE1與第二處理單元禮 經過，次的運，後才分別被輸入一組輸人數值與輸出—組輸出數值。關於 處理單元在運异上的相關細節皆與第一具體實例相同，在此不再贅述。 本發明之第四具體實施例係一種以管線架構應用於離散餘弦變換或反 離散餘弦變換的方法，第五圖係本具體實施例之絲示意圖。首先如步驟 510所述，依序將數值組序列之各數值依序輸入成為第一組數值。然後如步 驟520所述，於每次第一組數值輸入完畢後，依據第一組數值、第二組數 值、弟二組數值與第四組數值平行進行第一階段運算、第二階段運算、第 三階段運算與第四階段運算。接下來如步驟53〇所述，分別於第一階段運 算、第二P皆段運算、第三P皆段運算與第四階段運算執行完畢後，將各自的 運异結果分別輸出為第二組數值、第三組數值、第四組數值與第五組數值。 最後如步驟540所述，每次第四階段運算完成後，輸出第五組數值。第一 組數值、第二組數值、第三組數值、第四組數值與第五組數值等組數值各 自包含複數個數值，並且對這些組數值之平行運算係使用上述之處理單元 來運算，關於處理單元在運算上的相關細節皆與第一具體實例相同，在此 不再贅述。因此當一組數值被輸入成第一組數值後，依序被運算為第二組 數值、第二組數值、第四組數值與第五組數值，此第五組數值即為該組數 值經離散餘弦變換或反離散餘弦變換後之運算結果。 本發明之帛五具®實齡]Lx翻-個處理單涵的管線架構應 用於離散餘弦變換或反離散餘弦變換的方法，如第六圖所示，首先如步^ 610所述，依序將數值組序列之各數值依序輸入成為第一組數值。然後二步 驟620所述，於母次第一組數值被輸入完畢後，以一共用處理單元組依 第'組數值進行第—階段運算，並將運算結果輸出為第二組數值。接^ 如步鱗63G所述，於每次第-階段運算完畢後，以上述共用處理單元 據第二組數值進行第二階觀算，並將運算結果輸出為第三组數值。再接 下來如步驟640所述，於每次第二階段運算完畢後，以上述並用處理时一 13 1295787 組依據第三組數值進行第三階段運算，並將運算結果輸出為第四組數值。 之後再如步驟650所述，於每次第三階段運算完畢後，以上述共用處理單 元組依據第四組數值進行第四階段運算，並將運算結果輸出為第五組數 值Q最後如步驟660所述，於每次第四階段運算完成後，輪出第五組數值。 上述之共用處理單元姐孫第〜二具體實施例耸所述之共用處理單元組PE，本 發明之其他細節皆與第四具體實施例相同，在此不再贅述。 本發明之第六具體實施例係一種以共用複數個處理單元組的管線架構 應用於離散餘弦變換或反離散餘弦變換的方法，如第七圖所示，首先如步 驟710所述，依序將數值組序列之各數值依序輸入成為第一組數值。然後 如步驟720所述，於每次第一組數值被輸入完畢後，同時以一第一處理單 元組與一第二處理單元組分別依據第一組數值及第二組數值來進行第一階 段運算及第二階段運算，並分別將運算結果輸出為第二組數值及第三組數 值。接下來如步驟730所述，於每次第一階段運算及第二階段運算完畢後， 同時再以第一處理單元組與第二處理單元組分別依據第三组數值及一第四 組數值來進行第三階段運算及第四階段運算，並分別將運算結果輸出為第 四組數值及第五組數值。最後如步驟740所述，於每次第四階段運算完成 後，輸出第五組數值。本發明之其他細節皆與第四具體實施例相同，在此 不再贅述。 以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請 專利權利；同時以上的描述，對於熟知本技術領域之專門人士應可明瞭及 實施，因此其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成的等效改變或修飾， 均應包含在下述之申請專利範圍中。 【圖式簡單說明】 本發明相對於先前技藝之優點與好處在於參考下列圖式與具體實施例 比較後將更容易顯現，其中： 第-A圖與第-Βϋ為先前技術之功能方塊示意圖； 第二Α圖與第二Β圖為本發明之一具體實施例之功能方塊示意圖； 1295787 第三圖為本發明之一具體實施例之功能方塊示意圖； 第四圖為本發明之一具體實施例之功能方塊示意圖； 第五圖為本發.明之 < 具體實施例之流程示意圖；… 第六圖為本發明之—具體實施例之流程示意圖；、以及 第七圖為本發明:之另气具體貫施例之流程不意猶'。… 【主要元件符號說明】 B1 第一缓衝儲存器 B2 第二缓衝儲存器 B3 第三緩衝儲存器 B4 第四緩衝儲存器 B5 第五緩衝儲存器 MUX 切換單元 MUX1 第一切換單元 MUX2 :第二切換單元 P處理單元 PE 處理單元組 PE1 第一處理單元組 PE2 第二處理單元組 PE3 第三處理單元組 PE4 第四處理單元組

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Claims (1)

1. Ϊ295787 , / 十、申請專利範園： 共二個處理單元組的管線架構，於離散/反離散餘弦相闕變 …值組序狀每-組數值依序輸入成為一第一組數值； 人該第,數值被輸人.€，以祆—第- 第二組數ί離散餘弦相闕變換的一第一階段運算，並將運算結果輪ί為- 值進組依據該第二組數 組數值； 从運异，並將運算結果輸出為-第三 綱，w物㈣_第三_ 組如I 第三階段運算，並將運算結果輸出為—第四 於母人《亥第一W又運异完畢後，以該共用處理單元植 於每次該細階段運算完成後，輸出該第地數值； 其t細減的方式切換該第—組數值、該第二缝值、 值/、#亥第四組數值分別於該第一階 第_ 、，， 鲁 運算與該細隨縣時提供倾紉&'該U階段 其中上述之共用處理單元組係以至少一處理單元來運 備有下列各運算能力，且於每次運算時，於各該運算中擇—運^$早兀具 將輸入的-第-輪入數值與一第二輸入數值相加後輸出成山 第一輪入數值減去該第二輸入數值後乘以-係數後輸二 與該數編第准數齡_峨-輪出數值 將該第-輸人數值乘明倾後輸出成該第—輸出數值，並且直接將 16

   1295787 該第二輸入數值輸出成該第二輸出數值； 直接將該第一輸入數值輸出成該第一輸出數值，並且將該第一輸入數 值加上該第二輸入數值後輸出成該第二輸出數值；. 將違第一輸入數值、一第三輸入數值與一第四輸入數值相加後輸出成 該第一输出數值.，I並且將該第二輸入數值與該第四輸入數值相加後輸出成 該第二輸出數值； 將該第一輸入數值、該第二輸入數值與該第三輸入數值相加後輸出成該 第一輸出數值，並且將該第二輸入數值直接輸出成該第二輸出數值； 將輸入的該第一輸入數值與乘上該係數的該第二輸入數值相加後輸出 成该第一輸出數值，並且將該第一輸入數值減去乘上該係數的該第二輸入 數值後輸出成該第二輸出數值； 將該第一輸入數值直接輸出成該第一輸出數值，並且直接將該第二輸 入數值加上該第三輸入數值後輸出成該第二輸出數值；以及 將該第一輸入數值加上該第三輸入數值後輸出成該第一輸出數值，並 且將該第-輸人數值、該第二輸人數值、該第三輸人數值與該第四輸入數 值相加後輸出成該第二輸出數值。 2·如申請專利範圍帛1項所述之方法，其中在該第一階段運算、該第二階 段運算、該第三階段運算與該第四階段運算中，該離散餘弦侧變換皆係 為離散餘弦變換。 3·如申請補綱第1項所述之方法，其巾在該第_階段運算、該第二階 段運算、該第三階段運算與該第四階段運算中，該離散餘弦細變換皆係 為反離散餘弦變換。 4.如申請專纖目第1獅叙方法，其巾該第—輸讀值、該第二輸入 ^值、⑦^輸讀值^如輸从鶴賊.階段運糾包含於該 =四組數值中’亚且㈣-輸人數值與該L數值於該第—階段運 异、該第二誠私與鮮三階段時⑽賴值、 數值、該第三錄健該第雜數值中，並且該第’ =^=3 出數值係分別於該第一階段運算、該第—階瞀'值弟一輸 乐一卩自奴運异、該第三階段運算與該 17 1295787 千 E 組數值、該第四組數值 中包含於該第該第— 5· —種以共用一 換的糸統，包含 個處理單元_管翁構應用於離散/反離散餘弦相關變 運算與-第四階段運算； 運，一弟二階段運算、一第三階段 算對該峨階段運 弟二缓衝儲存益，分別在#望—b 用處理科_絲值謂杨絲弟三隨運算對該共 算；運式分別_第—階段運算、該第二階段運 _f#r =〜雜赠段運料切換該第—緩衝儲存ϋ、該第二 -子益〜弟二緩衝儲存器與該第四缓衝儲存器予該共用處理單元組； 備有理單元組細至少—處理單元來縣，贿理單元具 備有下列各運异“，且於每次時，於各該運算巾擇一運管. 數值將ίϊ^ίΓ^數鶴―第三輸人數鋪加後細二第一輸出 —第二輸紐值；认數值減去該第二輸入數值後乘以—係數後輸出成 與該ί==Α_該第二_值分_成該第—輸出數值 將該第一輸人數值乘以該係數後輸出成該第—輸綠值，並且直接將 18

   1295787 該第二輸入數值輸出成該第二輸出數值； 直接將該第一輸入數值輸出成該第一輸出數值，並且將該第一輸入數 值加上該第二輸入數值後輸出成該第二輸出數值； • -一· ·.♦二·？ . C.T · ' . . 將該第一輸入數值、一第三輸入數值與一第四輸入數值相加後輸出成 該第一輸出數值，並且將該第二輸入數值與該第四輸入數值相加後輸出成 該第二輸出數值；

   將該第一輸入數值、該第二輸入數值與該第三輸入數值相加後輸出成 該第一輸出數值，並且將該第二輸入數值直接輸出成該第二輸出數值； 將輸入的該第一輸入數值與乘上該係數的該第二輸入數值相加後輸出 成該第一輸出數值，並且將該第一輸入數值減去乘上該係數的該第二輸入 數值後輸出成該第二輸出數值； 將該第一輸入數值直接輸出成該第一輸出數值，並且直接將該第二雒 入數值加上該第三輸入數值’後輸出成該第二輸出數值；以及 將該第一輸入數值加上該第三輸入數值後輸出成該第一輸出數值，並 .且將該第一輸入數值、該第二輸入數值、該第三輸入數值與該第四輸入數 值相加後輸出成該第二輸出數值。 6.如申請專利範圍第5項所述之系統，其中上述之離散餘弦相關變換係選 自下列之一：離散餘弦變換和反離散餘弦變換。 7·如申請專利範圍第5項所述之系統，其中該第一輸入數值、該第二輸入 數值、該第三輸入數值與該第四輸入數值係於該第四階段運算時由該第四 緩衝儲存器所輸入，並且該第一輸入數值與該第二輸入數值分別於該第一 階段運异、該第二階段運算與該第三階段運算時由該第一緩衝儲存器、該 第一緩衝儲存裔、該第二緩衝儲存器所輸入，再者該第一輸出數值與該第 二輸出數值係分別於該第一階段運算、該第二階段運算、該第三階段運算 與该第四階段縣時贿於鄉：緩讎存器、鱗三麟齡器、該第 四缓衝儲存器與該第五緩衝儲存器中。 8·-種以共職數個處理單元_管線架構翻於離散/反離散餘弦相關 變換的方法，包令： 19 1295787 將-數值組序列之每-組數值依序輸人成為—第一组數值. -产ΐί次Γγ組數值被輸人完畢後，啊以—第―處理單元組盘一第 於每次該第-階段運算及該第二階段運算完畢後，再以該第二處理星 f"處理單元組分職據該第三峨值及—細崎值同時進行 離放餘弦相_換的—第三階段運算及_第四階段運算，並分別將運算結 果輸出為該第四組數值及一第五組數值；以及 於每次該第四階段運算完成後，輸出該第五組數值； 其中’係以輪流的方式分別在該第一階段運算與該第三階段運算執行時 切換該第一組數值與該第三組數值予該第一處理單元組執行運算y以及係 以輪流的方式分別在該第二階段運算與該第四階段運算執行時=換該第二 組數值'该第四組數值予該第二處理單元組執行運算； . .，·. · · · * , 其中上述之弟一處理單元租係以至少一第一處理單元來運算、，該第一處 理單元具備有下列各運算之運算能力，且於每次運算時，於各該運算中擇 一運算： ^ 將輸入的一第一輸入數值與一第二輸入數值相加後輸出成一第一輸出 數值，並且將该弟一輸入數值減去該第二輸入數值後乘以一係數後輸出成 一第二輸出數值； 直接將該第一輸入數值與該第二輸入數值分別輸出成該第一輸出數值 與该弟二輸出數值； 將該第一輸入數值乘以該係數後輸出咸該第一輪出數值，並且直接蔣 該第二輸入數值輸出成該第二輸出數值； 直接將該第一輸入數值輸出成該第一輸出數值，並且將該第一輸入數 值加上該第二輸入數值後輸出成該第二輸出數值； 將該第一輸入數值、一第三輸入數值與一第四輸入數值相加後輸出成 該第一輸出數值，並且將該第二輸入數值與該第四輸入數值相加後輸出成 該第二輸出數值； 20 1295787 ▲ _將"亥第輪入數值、該第二輸入數值與該第三輸入數值相加後輸出成 忒第輸出數值’並且將該第二輸入數值直接輸出成該第二輸出數值； _ f輸入的該第一輸入數值與乘上該係數的該策；輸入數值相加後輸出 成u亥第輸出數值，並且將該第一輸入數值減去乘上該係數的該第二輸入 數健輸出成該第二输出數值； — 將该第二輪入數值直接輸出成該第一輸出數值，並且直接將該第二輸 入數值加亡該第三輸入數值後輸出成該第二輸出數值；以及 〃將，第一輪入數值加上該第三輸入數值後輸出成該第一輸出數值，並 且將該第一輪入數值、該第二輸入數值、該第三輸入數值與該第四輸入數 值相加後輸出成該第二輸出數值。 9.如=睛專利範圍第8項所述之方法，其中在該第一階段運算 '該第二階 段運算、該第三階段運算與該第四階段運算中，該離散餘弦相關變換皆係 為離散餘弦變換。 1 ..... . ....::..-.+ ..:..: 10·如申請專利範圍第8項所述之方法，其中在該第一階段運算、該第二階 段運算、該第三階段運算奠該苐四階段運算中，該離餘弦相關變換皆係 為反離散餘弦變換。 11·如申請專利範圍第8項所述之方法，其中該第一輸入數值、該第二輸入 數值、該第三輸入數值與該第四輸入數值係於該第四階段運算時包含於該 第四組數值中，並且該第一輸出數值與該第二輸出數值係於該第四階段運 算時包含於該第五組數值中。 12β如申請專利範圍第8項所述之方法，其中上述之第二處理單元組係以該 第一處理單元運算，該第二處理單元組包含之該第一處理單元之數量與該 第一處理單元組相同。 13.如申請專利範圍第8項所述之方法，其中上述之第二處理單元組係以至 ’弟一處理早元來運异’该弟一處理單元具備有將輸入的一第一輸入數 值與一第二輸入數值相加後輸出成一第一輸出數值，並且將該第一輸入數 值減去該第二輸入數值後乘以一係數後輸出成一第二輸出數值，以及將輸 21 1295787 入的該第一輸入數值與乘以該係數的該第二輸入數值相加後輸出成該第一 輸出數值，並且將該第一輸入數值減去乘以該係數的該第二輸入數值後輸 出成該第二輸出數值之運算能力。 ， ' * · ：·：.. 14:如申請專祕豐13懸ii之方^其中上述之第一輸入數值與·, 二輸入數值係分別;ίΡΗ轰第一階段運算、滅第二階段運龙與該第三階段運-算 包含於該第一組數值、該第二組數值與該第三組數值中，並且該第一輪^ 數值與忒第一輸出數值係分別於該第一階段運算、該第二階段運算與該第 二階段運算包含於該雜第二組數值、料三組數值無細組數值。 15. -種以共用複數個處理|元組的管線架構應用於|散/反離散餘弦 變換的系統，包含： Ρ -第-處理單元組，践進行—離散餘弦糊變換之部份運算， 散餘弦相關變換包含-第-階段運算、—第二階段運算、一第三階^管 運算，射該第—階段鮮與該第三階段料侧該第一 ς -第二處理單元組’肋進行_散餘餘觀換之該第二階 與該，四階段運算’該第二階段運算與該第四階段運算係分雖; 段運鼻與該第三階段運算同步執行； 、弟P白 料：第：緩衝儲存器，用以接收一組輸入數值，並且在該第-階段運瞀 對该弟一處理單元組提供數值之輸入； 自杈運开 供數值二=衝儲相一階段運算完畢時對該第—處理單元組提 =值㈣存，亚且在絲二階親算時對二處理單元組提供數值之 -第三緩衝絲器，在該第二階段運算完畢時對該第 植 =值之儲存，並且在該第三隨運料·第—處科心提 一第四緩衝儲存器，在該第三階段運算完畢時 ^ =值之船，虹姆_秦糊 22 1295787 供織算完畢時糊二處理單元組提 ：：：：：：^ 該第一處 時’於各該運算中擇 搜-其t"t述之第—處理單元組似至少—第·"處理單元來運算， 里早7C具備有下列各運算之運算能力，且於每次運算 一運算： 將輸人的-第―輸}數值與—第二輸人數值相加後輸出成—第一輸出 数值’亚且賴帛—輸人數佩去轉二輸蚊 衡成 -第二輸出數值； 便誠風 直接將該第-輸人數健該仏輸人數值分職出· f ―輸入數值 與該第二輸出數值； a β將該第一輸入數值乘以該係數後輸出成該第一輸出數值，並且直接將 該第二輸入數值輸出成該第二輸出數值； 直接將該第一輸入數值輸出成該第一輸出數值，並且將該第一輸入數 值加上該第二輸入數值後輸出成該第二輸出數值； 將該第一輸入數值、一第三輸入數值與一第四輸入數值相加後輸出成 该弟一輸出數值’並且將該第二輸入數值與該第四輸入數值相加後輸出成 該第二輸出數值； 將該第一輸入數值、該第二輸入數值與該第三輸入數值相加後輸出成 該第一輸出數值，並且將該第二輸入數值直接輸出成該第二輸出數值； 將輸入的該第一輸入數值與乘上該係數的該第二輸入數值相加後輸出 成該第一輸出數值，並且將該第一輸入數值減去乘上該係數的該第二輸入 數值後輸出成該第二輸出數值； 將該第一輸入數值直接輸出成該第一輸出數值，並且直接將該第二輸 23 1295787 年月 N_ 入數值加上该第二輸入數值後輸出成該第二輸出數值；以及 將2第一輸入數值加上該第三輸入數值後輸出成該第一輸出數值，並 且將該第-輸人祕、該帛二輸入數值、鄕三輸錄織郷四輸入數 值相加後輸出成該第二輸出數值 16.如申請專利綱第15項所述之系統，其中在該第—階段運算、該第-二 階段運算、該第三階段運算與該第四階段運算中，該離散餘弦相關變換皆 係為離散餘弦變換。 17.如申請專利顧第15賴述之系統，其巾在該第__階段運算、該第二 階段運算、辦三陳運算與料四階段運算巾，雜散餘_關變換^ 係為反離散餘弦變換。 18·如申請專利範圍帛15項所述之系統?其中該第—輸入數值、該第二輸 入數值、该第二輸入數值與該第四輸入數值係於該第四階段運算時由該第 四缓衝儲存器所輸入，並且該第-輸出數值與該第二輸出數值係儲存_ 第五緩衝儲存器。 以

   19.如申請專利範圍第15項所述之系統，其中上述之第二處理單元电係 該第-處理單元運算，該第二處理單元組所包含該第—處理單元之數量& 該第一處理單元組相同。 /、

   2〇·如申請專利範圍第15項所述之系統，其中上述之第二處理單元組係以 至少-第二處理單元來運算，該第二處理單元具備有將輪人的_第一輸入 數值與-第二輸人數仙加錄出成-第—輸出触，並且賴第一輸入 數值減去該第二輸人雜_以—絲後輪麵—第二輸綠值，以及將 輪入的該第-輸人触與乘關魏義第二輸人數軸加後輸出成該第 :輸出數值，並謂鱗-輸人舰減絲_係數的觸二輸人數值後 輪出成該第二輸出數值之運算能力。 21=申請專利範圍第2〇項所述之系統，其中上述之第一輸入數值與該第 二輸入數健分躲縣-献運算、轉二隨運算與該第三階段運算 24 1295787 * !|修*正替換頁j. ..... in ΐίΐιιττ nr^ 包含於該第一組數值、該第二組數值與該第三組數值中，並且該第一輸出 數值與該第二輸出數值係分別於該第一階段運算、該第二階段運算與^第 三階段運算包含於該第二組數值、該第三組數值與該第班組數值。: 22· —種使用管線架構應用^離散/反離散餘弦相關變备$方法；包含:… 將一數值組序列之每一組數值依序輸入成為一第一組數值； 1於每次該第一組數值被輸入完畢後，同時以一第一處理單元組、一第 ^處理單她、-第三處理單元組與—第四處理單元組分別依據該第—組 值、帛一組數值、一第三组數值與第四組數值來進行綠/反離散 ，關，換的-第-階段運算、一第二階段運算、—第三段運算與一第四階 …將該第-階段運算、該第二階段運算、該第三段運算與該第四階段運 =運減果分別輸出為該第二組數值、該第三組數值、 _ 一第五組數值；以及 m，、 於每次該第四階段運算完成後，輸出·該第五組數值； 其中，該第一處理單元組、第二處理單元組、第斤 理單元組各包含-或多個處理單元，轉散餘:^、减弟四處 弦變換運算功能是同存在於每-處理單元异功能與反離散餘 干精此擇一功能運算； 其中上述之第四處理單元組係以至少_第_處理單第 一運算： ％母-人運异時，於各該運算中擇 將輸人的―第-輸人數值與„_第二輪人數值相加後輪心—黛一㈣ 與該ί:=輸入數值與該第二輪入數值 將該第一輸入數值乘以該係數後輪出成該 該第二輸入數值輸出成該第二輸出數值； 別數值，並且直接將 直接將該第一輸入數值輸出成該第一輪屮鮮 出數值，並且將該第-輸入數 25 1295787 一 1.1¾ / • Λ I 值加上該第二輪入數值後輸出成該第二輸出數值； 將該弟輪入數值、一第三輸入數值與一第四輸入數值相加後輸出成 。該第一輸出數值，·並且將談第二輸入數值與該第四輸入數值相加後輸由成 該弟二輸出數值； 〜將5亥第—輪入數值'該第二輸入數值與該第三輸入數值相加後輸出成 該第一輸出數值，並且將該第二輸入數值直接輸出成該第二輸出數值； ，輸入的該第一輸入數值與乘上該係數的該第二輸入數值相加後輸出 成該第一輸出數值，並且將該第一輸入數值減去乘上該係數的該第二輸入 數值後輸出成該第二輸出數值； 將該第一輪入數值直接輸出成該第一輸出數值，並且直接將該第二輪 入數值加上該第三輸入數值後輸出成該第二輸出數值；以及 :料該第—輪入數值加上該第三輸入數值後輸出或該第一輸出數值，並且 將3苐輸入數值、該第二輸入數值、該第三輸入數值與該第四輪入數值 相加後輸出成該第二輸出數值。 .， · . 23·，申J月專利範圍第22項所述之方法，其中在該第一階段運算、該第二 ^段運#韻二階段運异與該第四階段運算巾，該離散餘錄關變換皆 係為離散餘弦變換。 24·如申請專利範圍帛22項所述之方法，其中在該第一階段運算、該第二 异、該第三階段運讀該細階段運算巾，該離散餘弦相關變換皆 係為反離散餘弦變換。 =二申第22項所述之方法，其中該第—輸入數值、該第二輸 二值^弟三輸入數值與該第四輸入數值係於該第四階段運算時包含於 並且料—輸讀絲㈣二輸人數健包含於該第五 26.如申请專利範圍第22項所述之方法，其中該 處理單元組與該第三處理單元組係以該第—處理單元;算兀該“ 早兀組、韻二處理早讀與該第三處理單元組所包含之該第一處理單元 26 1295787 ：…-^1-3 / ' .''.ι I Ί . · 之數量與該第四處理單元組相同，並且該第一輸入數值與該第二輸入數值 於该第一階段運算、該第二階段運算與該第三階段運算時包含於該第一組 數值、5亥弟一組數值、該第三組數值與該第四組數值中，再者該第一輸出 數值與該第二輸出數值’係分別於該第一階段運算、該第二階段運算與該第 二階段運算時包含於該第二組數值、兹第三組數值與該—第四組數值中？ 27·如申請專利範圍第22項所述之方法，其中該第一處理單元組、該第二 處理單元組與該第三處理單元組係以至少一第二處理單元來運算，該第二 處，單元具備有將輸入的一第一輸入數值與一第二輸入數值相加後輸出成 一第一輸出數值，並且將該第一輸入數值減去該第二輸入數值後乘以一係 數後輸出成-第二輸出數值，以及將輸人龍第-輸人數值與乘以該係數 的該第二輸入數值相加後輸出成該第一輸出數值，並且將該第一輸入數值 減去乘以該絲的鄉二輸人紐麟域該第二輸錢狀運算能力。 28认如申請專利範圍第27項所述之方法，其中上述該第一輸入數健該第 =入數㈣分驗該第-、該第二酸與娜三階段運算 Ϊ一、該第二組數值與該第三組數偉中，並且該第-輸出 二係㈣於該第一階段運算、該第二階段運算與該第 又運#包§於知二組數值、該第三組數值與該第四组數值。 29· — 種使用管線,構應用於離散/反離散餘弦相關變換的系統，包含·· 瞀j單^’用以進行—離散/反離散餘弦相關變換之部份運 處;軍元:ί 弟四階段運算，而該第娜 -第二處理單元組，用以進行該第二階段運算； 一第三處理單元組，肋進行碎三階段運算； 兮第，用以進行該第赠段運算，其中該第-階段運-、 違弟-㈣運异、雜三階段運算與該第四階段運算 ^‘I -第-緩衝儲存器，用以接收一組 ’日（執仃， 對該第-處理單元組提供紐之輸入；’ ”在鄕-Ρ攸運算 27 „ ' i. > 1295787 一第二緩衝儲存器，在該第一階段運算完晷& ^ '· ... ·: .·ν ,.' 雜緩衝儲存器，在該私職轉辭時對雜:,罝-" 並且蝴職爾鴨 供触儲存Γ在該第三階段運算完畢時對該第-處理單被提 輸入：子，亚且在該第四階段運算時對該第二處理單元組提 一第五緩衝儲存器，在該第四蜡段運算 η一 供數值之儲存與輸出—組輸嫌值； ▼询如-處理早讀提 其中’該第-處理單元組、第二處理單元組 理單元組各包含一或多個處理單元，而ft散餘#弟四處 弦變換運算功能是同存在於每-處理單元反離散餘 理里其m之第哺理單元組仙至少—第—處理單元來運算，該第-處 列各運算之運算能力，且於每於各該運算中i 將輸人的輸人數健H人數值相加麟城—第 並且賴f -輸人數值減去該第二輸人數值後 出 一第二輸出數值； T双便翰出成 …直接將該第一輸入數值與該第二輸入數值分別輸 與該第二輸嫌值；* %出數值 將該第-輸續值乘以該孫數後輸出成該第一輪出數值，並且 该第二輸入數值輸出成該第二輸出數值； ' 直接將該第-輸人數錄出成該第-輸出數值，並且職第_輪 值加上該第二輸入數值後輸出成該第二輸出數值； 將該第一輸入數值、一第三輸入數值與一第四輸入數值相加後輪出 該第一輸出數值，並且將該第二輸入數值與該第四輸入數值相加 該第二輸出數值； Μ出成 28 1295787 _，..丨 I年月「傳 將該第一輸入數值、該第二輸入數值與該第三輸入數值相加後輸出成 該第一輸出數值，並且將該第二輸入數值直接輸出成該第二輸出數值； 將輸入的該第一輸入數值與乘上該係數的該第二輸入數值相加後輸出 成讓第⑦輸出數值，並且將讓第一輸入數值減去乘係數的讓第二輪入^ :數值後輸出成該幕二輸出數值;^ . …二二:一 將該第一輸入數值直接輸出成該第一輸出數值，並且直接將該第二輸 入數值加上該第三輸入數值後輸出成該第二輸出數值；以及 將該弟一輸入數值加上該第三輸入數值後輸出成該第一輸出數值，並 且將該第一輸入數值、該第二輸入數值、該第三輸入數值與該第四輸入數 值相加後輸出成該第二輸出數值。 30·如申請專利範圍第29項所述之系統，其中在該第一階段運算、該第二 階段運算、該第三階段運算與該第四階段運算中，該離散餘弦袓關變換皆 係為離散餘弦變換。 " . . ... ..... * -.· . · 31. 如申請專利範圍第29項所述之系統，其中在該第一階段運算、該第二 .階段運算、該第三階段運算與該第四階段運算中，該離散餘弦相關變換皆 係為反離散餘弦變換。 32. 如申請專利範圍第29項所述之系統，其中該第一輸入數值、該第二輸 入數值、該第三輸入數值與該第四輸入數值係於該第四階段運算時由該第 四緩衝儲存器所輸入，並且該第一輪出數值與該第二輸出數值係儲存於該 ，第五緩衝儲存器中。 33. 如申請專利範圍第默項所述之枣綠.二其t占罐之第一處理早元年、該 第二處理單元組與該第三處理單元組係以該第一處理單元來運算，該第一 處理單元組、該第二處理單元組與該第三處理單元組所包含之該第一處理 單元之數量與該第四處理單元組相同，並且該第一輸入數值與該第二輸入 數值分別於該第一階段運算、該第二階段運算與該第三階段運算時由該第 一緩衝儲存器、該第二緩衝儲存器、該第三緩衝儲存器所輸入，再者該第 一輸出數值與該第二輸出數值係分別於該第一階段運算、該第二階段運算 29 1295787 署k 1修(_正替換頁丨 ， 與該第三階段運算時儲存於該第二緩衝儲存器、該第三緩衝儲存器與該第 四緩衝儲存器。 • · -*7 '·， ：34·如申請專利範圍苐2^項所述^系統，其中上述之該第一處丄 該第二4理單元組真第三巍理單元組皆彳系以至少一第二處理單元系^ 算，該第二走理覃元暑缚有將籍—第一輪入嚴值與一第二輸入數^相 加後輸出成一第一輸出數值，並且將該第一輸入數值減去該第二輸今數值 後乘以一係數後輸出成一第二輸出數值，以及將輸入的該第一輸入數值與 乘以該係數的該第二輸入數值相加後輸出成該第一輸出數值，並且將該第 一輸入數值減去乘以該係數的該第二輸入數值後輸出成該第二輸出數值之 運算能力。 請專利範圍第34項所述之系統，其中上述之該第一輸入數值與該 運算、該第二階段翁與該第三階疫_ 並且該第-輸綠健鄉H雜雜娜—所輸入， 該第二 儲存器、該第三緩衝儲存' 階段運箕輿玆笛：T赂恐遝筻眭紗A ^弟U乂運算、 器與該第四緩衝儲存器 30