[發明專利]一種低功耗二維離散余弦變換方法及其電路

有效

• 申請號: 201710316127.8
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107018420B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 賀雅娟;馬斌;邢彥;何進;錢亦端;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04N19/42
• 分類號: H04N19/42;H04N19/625
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

一種低功耗二維離散余弦變換方法及其電路，屬于集成電路技術領域。本發明根據CSD編碼后的余弦系數，通過移位加的方式精確計算最重要的行DCT系數Fx(0)、Fx(1)和列DCT系數Fy(0)和Fy(1)，截斷輸入數據低三位后降精度計算比較重要的行DCT系數Fx(2)、Fx(3)、Fx(4)和列DCT系數Fy(2)、Fy(3)和Fy(4)，直接放棄計算最不重要的DCT系數Fx(5)、Fx(6)、Fx(7)和列DCT系數Fy(5)、Fy(6)和Fy(7)；本發明通過降精度計算和放棄計算部分重要程度較低的DCT系數，減少運算單元的使用，降低電路硬件復雜度，較小影響計算精度的前提下有效降低電路功耗，適用于計算精度要求適中，但功耗要求非常低的運算場景。

技術領域

本發明屬于集成電路技術領域，特別涉及一種低功耗二維離散余弦變換方法及其電路。

背景技術

二維離散余弦變換(DCT)電路作為信號處理領域常用的數字集成電路模塊，具有很好的解相關特性和能量壓縮特性，可以將復雜的數據壓縮為非常簡單的數據，因此常常運用在數字圖像處理、語音處理以及視頻壓縮等領域。二維DCT電路還是JPEG(JointPhotographic Experts Group，聯合圖像專家組)標準中的核心運算單元，是MPEG(MovingPicture Expert Group，運動圖像專家組)標準中的重要運算單元，在圖像和視頻的編解碼中起著重要的作用。

{f(x,y)}表示8×8個二維實數信號序列的集合，x,y＝0,1,…,7，8×8矩陣的二維DCT變換定義如下：

其中根據二維DCT變換的可分離性，8×8矩陣的二維DCT變換可以轉化為8行一維DCT變換和8列一維DCT變換，其中一維DCT變換定義如下：

圖1是采用了行列分離法的二維DCT電路的結構示意圖，首先將外部數據f(x,y)輸入至行DCT變換單元進行一維DCT運算，將計算結果存儲進中間的轉置存儲器，然后將轉置后的中間計算結果輸入至列DCT變換單元再次進行一維DCT運算，得到的便是最終的二維DCT變換結果。

由圖1可以看出二維DCT電路的核心是其內部兩個一維DCT變換單元，所以一維DCT電路架構對整體電路的面積和功耗有著非常大的影響。傳統二維DCT電路中的一維DCT變換單元由于精確計算全部DCT系數，需使用較多運算單元，使得傳統二維DCT電路的功耗比較大，難以適用于功耗要求非常低的應用場景。

由于一維DCT模塊計算所得DCT系數的重要程度各有不同，F(0)至F(7)的重要程度依次減弱，所以可以降精度計算甚至放棄計算重要程度較低的DCT系數，最小程度的影響計算精度前提下，達到降低二維DCT電路功耗的目的。

發明內容

本發明所要解決的，就是針對上述傳統二維DCT電路存在的功耗比較大的問題，提出一種低功耗二維離散余弦變換方法及其電路，采用行列分離法，用于完成8×8像素矩陣的二維DCT變換，通過截斷輸入數據低位的方法降精度計算部分重要程度較低的DCT系數，放棄計算部分重要程度最低的DCT系數，從而減少運算單元的數量，在保證一定計算精度的情況下，實現低功耗二維離散余弦變換方法及其電路。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種低功耗二維離散余弦變換方法，包括以下步驟：

步驟一：將8×8像素矩陣數據逐行輸入到行DCT變換單元進行行DCT變換，所述行DCT變換的具體做法為：根據CSD編碼后的余弦系數，通過移位加的方式計算像素矩陣每一行數據一維DCT變換的系數，其中精確計算行DCT系數Fx(0)和Fx(1)，截斷輸入數據的低三位后計算行DCT系數Fx(2)、Fx(3)和Fx(4)，放棄計算行DCT系數Fx(5)、Fx(6)和Fx(7)；

步驟二：將行DCT變換后的中間計算結果輸入到移位寄存器陣列保存；