使用蝶形处理器对离散余弦变换编码和计算的设备和方法技术

确定经编码数据的块的变换的一种设备，所述经编码数据的块包括多个数据元素。配置输入寄存器以接收预定量的数据元素。把至少一个蝶形处理器耦合到输入寄存器，并把所述蝶形处理器配置成在所选择的数据元素对上执行至少一种数学运算以产生经处理数据元素的输出。把至少一个中间寄存器耦合到所述蝶形处理器，并且配置成临时存储经处理的数据。把反馈回路耦合到中间寄存器和所述蝶形处理器，并且如果使能的话，则把反馈回路配置成把经处理数据元素的第一部分传递到合适的蝶形处理器以执行附加的数学运算，其中如果禁用的话，则把经处理的数据元素的第二部分传递到至少一个保持寄存器。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
专利
本申请要求2001年5月16日提出的美国临时专利申请第60/291,467号的优先权利益，这里通过完整的引用将该专利加入于此。本专利技术涉及数字信号处理。尤其，本专利技术涉及一种设备和方法，用于确定经编码的数据块的变换。现有技术的描述在数字信号处理的一般学科中，数字图片处理具有突出的位置。人类视觉感觉的重要性已经在本
和数字图片处理的科学中鼓动了极大的兴趣和进步。在发送和接收视频信号的领域中，诸如那些用于放映影片或电影的那些领域中，正在对图像压缩技术作出各种改进。许多当前的和建议的视频系统都使用数字编码技术。这个领域的一些方面包括图像编码、图像恢复以及图像特征选择。图像编码表示尝试以有效的方式发送数字通信信道的图片，使之使用尽可能少的比特数以使所需要的带宽最小，同时使失真维持在某个范围内。图像恢复表示努力再现目标的真实图像。在通信信道上发送的经编码的图像可能由于各种因素而失真。降级的根源可能起因于从目标产生原始图像。特征选择是指对图片的某些属性的选择。这些属性在识别、分类和在更宽背景中的判决中可能需要。诸如在数字电影中的那些视频的数字编码是从改进的图像压缩技术得益的一个领域。一般可以把数字图像压缩分成两类无损方法和有损方法。无损图像被恢复不会丧失任何信息。有损方法涉及根据压缩比、压缩算法质量以及算法的实施，某些信息丧失而不可恢复。一般，考虑有损压缩方法以得到成本有效的数字电影方法所要求的压缩比。为了达到数字电影质量水平，压缩方法应该提供视觉上无损的性能水平。如此，虽然作为压缩过程的结果存在数学上的信息损失，但是由这个损失产生的图像失真对于正常观看条件下的观看者应该是觉察不到的。已经为其它应用发展了现有的数字图像压缩技术，即，用于电视系统。这种技术已经使设计对于指定的应用适当地折衷，但是不符合电影呈现所要求的质量要求。数字电影压缩技术应该提供看电影者以前已经经历的视觉质量。理想地，数字电影的视觉质量应该尝试超过高质量的发行复制片(print film)。同时，压缩技术应该具有实用的高的编码效率。如这里所定义，编码效率是指符合某个定性水平的压缩图像质量所需要的比特率。此外，系统和编码技术应该具有内在的灵活性以适应不同的格式，并且应该是成本有效的，即，小的尺寸和有效的解码器和编码器处理。能够提供显著的压缩水平同时保留所要求的质量水平的一种压缩技术是利用被编码的离散余弦变换(DCT)系数数据的自适应大小的块以及子块。虽然作为一种数字压缩方法的DCT技术正得到广泛的接受，但是有效的硬件实施是有困难的。专利技术概要本专利技术提供自适应块大小的DCT编码数据的硬件实施。一种设备，用于确定经编码数据的块的变换，经编码数据的块包括多个数据元素。配置输入寄存器以接收预定数量的数据元素。把至少一个蝶形处理器耦合到输入寄存器，并配置成对所选择的一对数据元素上执行至少一种数学运算，以产生经处理的数据元素的输出。把至少一个中间寄存器耦合到蝶形处理器，并配置成临时存储经处理的数据。把反馈回路耦合到中间寄存器和蝶形处理器，如果启用的话，配置成把经处理的数据元素的第一部分传递到合适的蝶形处理器以执行附加的数学运算，如果禁用的话，配置成把经处理的数据元素的第二部分传递到至少一个保持寄存器。因此，一个实施例的一个方面是提供一种处理器，所述处理器有效地执行离散余弦变换(DCT)和离散四元树变换(DQT)技术。一个实施例的另一个方面是提供一种处理器，所述处理器有效地执行离散余弦反变换(IDCT)和离散四元树反变换(IDQT)技术。一个实施例的另一个方面是实施一种处理器，所述处理器的灵活性在于可以重新配置相同的硬件元件以计算在相同变换网格网格(trellis)中的不同数学运算。一个实施例的另一个方面是提供一种图像处理器，所述图像处理器保持高质量图像同时使图像失真最小。一个实施例的另一个方面是并行地处理经编码数据的各部分。一个实施例的另一个方面是在单个时钟周期中处理读、写和蝶形操作。一个实施例的另一个方面是提供和实施一个控制序列发生器，所述控制序列发生器具有可变性，以控制数据的不同块大小以及保持实时处理所需要的速度。一个实施例的另一个方面是实施一种处理器，使得把处理器配置成在可变的块大小上操作。附图简述从下面结合附图的详细描述中，对本专利技术的方面、特性、目的和优点将更为明了，在所有的附图中，用相同的标记作相应的识别，其中附图说明图1a和1b是数据块的列和行处理的方框图；图2a是方框图，说明通过编码过程的数据流；图2b是方框图，说明通过解码过程的数据流；图2c是方框图，说明涉及在基于方差的块大小分配中的处理步骤；图3是方框图，说明实施本专利技术的一种设备，用于计算诸如离散余弦变换(DCT)和离散量化变换(DQT)之类的变换；图4说明通过图3的设备实施的DCT网格结构；图5说明通过图3的设备实施的IDCT网格结构；图6说明具有输入和输出多路复用器的单个蝶形处理器；图7说明写入多路复用器的方框图；图8示出蝶形处理器的方框图；图9a说明图8的蝶形处理器可以执行的否定操作配置；图9b说明图8的蝶形处理器可以执行的累加操作配置；图9c说明图8的蝶形处理器可以执行的蝶形DCT操作配置；图9d说明图8的蝶形处理器可以执行的蝶形IDCT操作配置；图9e说明图8的蝶形处理器可以执行的累加寄存器操作配置；图9f说明图8的蝶形处理器可以执行的DQT/IDQT操作配置；图10说明流程图，示出实施本专利技术的一种过程，用于计算诸如离散余弦变换(DCT)和离散量化变换(DQT)之类的变换；图11a说明示例块大小分配；图11b说明对于图11a的块大小分配的对应的四元树分解；以及图11c说明对于图11a的块大小分配的对应的PQR数据。较佳实施例的详述为了便于数字信号的数字发送和享受到相应的利益，一般需要使用某些形式的信号压缩。为了在所产生的图像中得到高分辨率，保持图像的高质量也是很重要的。此外，对于小型硬件实施，希望计算效率，这在许多应用中是很重要的。因此，诸如傅里叶变换、小波以及离散余弦变换(DCT)之类的空间频域技术一般满足上述准则。DCT具有能量紧缩能力，以及在信号的去相关中趋近统计的最优化变换。开发有效实施DCT的各种算法进一步对它的主流可应用性作出了贡献。这些算法的减少和计算复杂性以及它的递归结构导致更简化的硬件方案。DCT一般是正交的和可分开的。DCT是正交的这个事实暗示在变换下保留了信号的能量或信息；即，映射到DCT域。DCT是可分开的这个事实暗示可以通过一系列一维DCT来实施多维DCT。因此，可以对于一维DCT开发较快的算法，并且直接扩展到多维变换。在DCT中，把一个象素块变换成频域中的系数的相同大小的块。基本上，变换把一个象素块表示为正交基图像的线性组合。系数的量值表示象素块和基图像的相似程度。一般，要在数字域中处理的图像包括分成大小为N×N的非重叠块的阵列的象素数据。在每个块上可以执行两维DCT。通过下列关系式定义两维DCTX(k,l)=α(k)β(l)NΣm=0N-1Σn=0N-1x(m,n)coscos.0≤k,l≤N-1]]>其中 本文档来自技高网...

【技术保护点】
确定经编码数据的块的变换的一种设备，所述经编码数据的块包括多个数据元素，所述设备包括：　　　　输入寄存器，配置成接收预定量的数据元素；　　　　耦合到所述输入寄存器的至少一个蝶形处理器，把所述蝶形处理器配置成在所选择的数据元素对上执行至少一种数学运算以产生经处理数据元素的输出；　　　　耦合到所述蝶形处理器的至少一个中间寄存器，把所述中间寄存器配置成临时存储经处理的数据；以及　　　　耦合到所述中间寄存器和所述蝶形处理器的反馈回路，其中，如果使能的话，把所述反馈回路配置成把经处理的数据元素的第一部分传递到合适的蝶形处理器以执行附加的数学运算，其中如果禁用的话，则把它配置成把经处理数据元素的第二部分传递到至少一个保持寄存器；　　　　其中把所述保持寄存器配置成存储经处理数据直到处理了所有第一部分数据元素。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：J拉劳卡，CA额维尼，JA莱文，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]