CN105430420B - 一种实现复用的离散余弦变换dct8装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种实现复用的离散余弦变换DCT8装置，包括：一维变换器、两个8路复用器、二维寄存器组、二维变换器、以及reg寄存器；所述二维寄存器组由8个二维寄存器组成，每个二维寄存器存储1个像素数据；所述将编码图像中8X8离散余弦变换变换块进行一维变换处理后得到的8个像素数据经过一8路复用器复用后直接写入二维寄存器组中指定的位置；所述二维变换器通过另一8路复用器从二维寄存器组中同一个位置读取8个像素数据进行二维的变换操作；所述reg寄存器存储二维变换操作后的结果数据。本发明实现视频4kx2k@30FPS，1080p@120FPS的高性能编码需求，并节省dct变换过程中的资源消耗和功耗消耗。

Description

一种实现复用的离散余弦变换dct8装置及方法
技术领域
本发明涉及视频编码技术领域，尤其涉及一种实现复用的离散余弦变换dct8装置及方法。
背景技术
H.264是目前最新的国际视频压缩标准。H.264拥有极高的编码效率，主要是因为采用的更精确的帧内预测(intra prediction)和帧间预测(inter prediction)。但是这些编码效率的提高都会伴随着编码复杂度的提高，为实现实时算法提出了新的挑战。
随着可穿戴智能设备的兴起，在极小空间内集成的硬件设备要求越来越低功耗，而且能够高效处理各项事务，特别是针对视频采集等广泛性的社会需求，这也造成了视频编码***的挑战。离散余弦变换dct变换作为H.264视频编码中一个计算量极大的运算过程，需要消耗很多寄存器资源，这也造成了视频编码器在设计上面积以及功耗的难题。
现有技术的离散余弦变换dct8装置的中间转置部分使用随机存取存储器ram，并且需要拆分独立8条ram单元，对整个面积并不会节省太多；整个8x8DCT变换块的处理时间需要13个时钟周期完成；ram的操作和使用较为复杂，后期需要单独进行ram的维护；
另外，ram不一定支持同一个地址同时读写，因此处理多个dct8x8块时，在每次二维变换器读ram数据时刻，后一个dct8x8块的一维变换器需要等读完之后才可以写入。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种实现复用的离散余弦变换DCT8装置，实现视频4kx2k@30FPS，1080p@120FPS的高性能编码需求，并节省dct变换过程中的资源消耗和功耗消耗。
本发明问题之一是这样实现的：一种实现复用的离散余弦变换DCT8装置，
包括：一维变换器、两个8路复用器、二维寄存器组、二维变换器、以及reg寄存器；所述二维寄存器组由8个二维寄存器组成，每个二维寄存器存储1个像素数据；
所述一维变换器经一个8路复用器与所述二维寄存器组连接，所述二维寄存器组通过另一个8路复用器与所述二维变换器连接，二维变换器与所述reg寄存器连接；
所述一维变换器将编码图像中8X8离散余弦变换块进行一维变换处理后得到的8个像素数据经过一8路复用器复用后直接写入二维寄存器组中指定的位置；
所述二维变换器通过另一8路复用器从二维寄存器组中同一个位置读取8个像素数据进行二维的变换操作；
所述reg寄存器存储二维变换操作后的结果数据。
进一步的，所述编码图像中8X8离散余弦变换块通过一维变换器和二维变换器的处理时间只要11个时钟周期，且满足时序处理要求。
进一步的，所述二维寄存器组使用两个4Bits计数器来分别控制读和写数据的操作。
进一步的，当一维变换器操作写二维寄存器组是横向写的情况下，二维变换器操作也是横向读取一维变换器写过的二维寄存器行像素进行二维处理，从而进行能流水处理；
当一维变换器纵向写二维寄存器组的情况下，二维变换器也是纵向读取；同样进行流水处理；
则横向和纵向都是公用一套二维寄存器组，同时利用寄存器能横向和纵向都能操作的特性。
本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种实现复用的离散余弦变换DCT8方法，实现4kx2k@30FPS，1080p@120FPS的高性能编码需求，并节省dct变换过程中的资源消耗和功耗消耗。
本发明问题之二是这样实现的：一种实现复用的离散余弦变换DCT8方法，所述方法需提供一维变换器、两个8路复用器、二维寄存器组、二维变换器、以及reg寄存器；所述二维寄存器组由8个二维寄存器组成，每个二维寄存器存储1个像素数据；
所述方法具体为：
所述一维变换器将编码图像中8X8离散余弦变换块进行一维变换处理后得到的8个像素数据经过一8路复用器复用后直接写入二维寄存器组中指定的位置；
所述二维变换器通过另一8路复用器从二维寄存器组中同一个位置读取8个像素数据进行二维的变换操作；所述一维变换器和二维变换器进行行列读写操作时无需停顿操作，能完全流水处理；
所述reg寄存器存储二维变换操作后的结果数据。
进一步的，所述编码图像中8X8离散余弦变换块通过一维变换器和二维变换器的处理时间只要11个时钟周期，且满足时序处理要求。
进一步的，所述二维寄存器组使用两个4Bits计数器来分别控制读和写数据的操作。
进一步的，当一维变换器操作写二维寄存器组是横向写的情况下，二维变换器操作也是横向读取一维变换器写过的二维寄存器行像素进行二维处理，从而进行能流水处理；
当一维变换器纵向写二维寄存器组的情况下，二维变换器也是纵向读取；同样进行流水处理；
则横向和纵向都是公用一套二维寄存器组，同时利用寄存器能横向和纵向都能操作的特性。
本发明具有如下优点：本发明的二维寄存器组可以很好支持同时行列读写操作；由于支持同时读写，对面积并不会带来更多消耗；实现dct8变换过程中的资源复用，减小芯片设计面积及功耗。同时本发明省去了现有技术中随机存取存储器ram的独立维护，和增加ram测试逻辑。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图。
图2为本发明方法的流程示意图。
图3为本发明一维变换器往二维寄存器组按照行写后二维变换器按照行读的结构示意图。
图4为本发明一维变换器往二维寄存器组按照列写后二维变换器按照列读的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明的一种实现复用的离散余弦变换DCT8装置，包括：一维变换器10、两个8路复用器11、二维寄存器组12、二维变换器13、以及reg寄存器14；所述二维寄存器组12由8个二维寄存器组成，每个二维寄存器存储1个像素数据；
所述一维变换器10经一个8路复用器11与所述二维寄存器组12连接，所述二维寄存器组12通过另一个8路复用器11与所述二维变换器13连接，二维变换器13与所述reg寄存器14连接；
所述一维变换器10将编码图像中8X8离散余弦变换块进行一维变换处理后得到的8个像素数据经过一8路复用器11复用后直接写入二维寄存器组12中指定的位置；该8路复用器11可使多路数据信息共享一路信道。
所述二维变换器13通过另一8路复用器11从二维寄存器组12中同一个位置读取8个像素数据进行二维的变换操作；
所述reg寄存器14存储二维变换操作后的结果数据。
在本发明中，所述编码图像中8X8离散余弦变换块通过一维变换器和二维变换器的处理时间只要11个时钟周期，且满足时序处理要求。所述二维寄存器组使用两个4Bits计数器来分别控制读和写数据的操作。
其中，当一维变换器操作写二维寄存器组是横向写的情况下，二维变换器操作也是横向读取一维变换器写过的二维寄存器行像素进行二维处理，从而进行能流水处理；
当一维变换器纵向写二维寄存器组的情况下，二维变换器也是纵向读取；同样进行流水处理；
则横向和纵向都是公用一套二维寄存器组，这个就节省了资源，同时利用寄存器能横向和纵向都能操作的特性。
请参阅图2至图4所示，本发明的一种实现复用的离散余弦变换DCT8方法，所述方法需提供一维变换器、两个8路复用器、二维寄存器组、二维变换器、以及reg寄存器；所述二维寄存器组由8个二维寄存器组成，每个二维寄存器存储1个像素数据；该8路复用器可使多路数据信息共享一路信道。
所述方法具体为：
S1：所述一维变换器将编码图像中8X8离散余弦变换块进行一维变换处理后得到的8个像素数据经过一8路复用器复用后直接写入二维寄存器组中指定的位置；
S2：所述二维变换器通过另一8路复用器从二维寄存器组中同一个位置读取8个像素数据进行二维的变换操作；所述一维变换器和二维变换器进行行列读写操作时无需停顿操作，能完全流水处理；
S3：所述reg寄存器存储二维变换操作后的结果数据。
其中，所述编码图像中8X8离散余弦变换块通过一维变换器和二维变换器的处理时间只要11个时钟周期，且满足时序处理要求。所述二维寄存器组使用两个4Bits计数器来分别控制读和写数据的操作。
本发明的8X8DCT变换块变换，划分成一维变换和二维变换，一维变换得到的结果，需要转置，然后接着进行二维变换。
本发明的设计，8X8离散余弦变换块变换一个时钟周期cycle操作8个像素点。8个时钟周期cycle完成8行一维行变换，然后才可以开始处理列变换。提高了变换效率。
当一维变换器操作写二维寄存器组是横向写的情况下，二维变换器操作也是横向读取一维变换器写过的二维寄存器行像素进行二维处理，从而进行能流水处理；
当一维变换器纵向写二维寄存器组的情况下，二维变换器也是纵向读取；同样进行流水处理；
则横向和纵向都是公用一套二维寄存器组，这个就节省了资源，同时利用寄存器能横向和纵向都能操作的特性。
总之，本发明的二维寄存器组可以很好支持同时行列读写操作；由于支持同时读写，对面积并不会带来更多消耗；实现dct8变换过程中的资源复用，减小芯片设计面积及功耗。同时本发明省去了现有技术中随机存取存储器ram的独立维护，和增加ram测试逻辑。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种实现复用的离散余弦变换DCT8装置，其特征在于：
包括：一维变换器、两个8路复用器、二维寄存器组、二维变换器、以及reg寄存器；所述二维寄存器组由8个二维寄存器组成，每个二维寄存器存储1个像素数据；
所述一维变换器经一个8路复用器与所述二维寄存器组连接，所述二维寄存器组通过另一个8路复用器与所述二维变换器连接，二维变换器与所述reg寄存器连接；
所述一维变换器将编码图像中8X8离散余弦变换块进行一维变换处理后得到的8个像素数据经过一8路复用器复用后直接写入二维寄存器组中指定的位置；
所述二维变换器通过另一8路复用器从二维寄存器组中同一个位置读取8个像素数据进行二维的变换操作；
所述reg寄存器存储二维变换操作后的结果数据。
2.根据权利要求1所述的一种实现复用的离散余弦变换DCT8装置，其特征在于：
所述编码图像中8X8离散余弦变换块通过一维变换器和二维变换器的处理时间只要11个时钟周期，且满足时序处理要求。
3.根据权利要求1所述的一种实现复用的离散余弦变换DCT8装置，其特征在于：所述二维寄存器组使用两个4Bits计数器来分别控制读和写数据的操作。
4.根据权利要求1所述的一种实现复用的离散余弦变换DCT8装置，其特征在于：当一维变换器操作写二维寄存器组是横向写的情况下，二维变换器操作也是横向读取一维变换器写过的二维寄存器行像素进行二维处理，从而进行流水处理；
当一维变换器纵向写二维寄存器组的情况下，二维变换器也是纵向读取；同样进行流水处理；
则横向和纵向都是公用一套二维寄存器组，同时利用寄存器横向和纵向都能操作的特性。
5.一种实现复用的离散余弦变换DCT8方法，其特征在于：所述方法需提供一维变换器、两个8路复用器、二维寄存器组、二维变换器、以及reg寄存器；所述二维寄存器组由8个二维寄存器组成，每个二维寄存器存储1个像素数据；
所述方法具体为：
所述一维变换器将编码图像中8X8离散余弦变换块进行一维变换处理后得到的8个像素数据经过一8路复用器复用后直接写入二维寄存器组中指定的位置；
所述二维变换器通过另一8路复用器从二维寄存器组中同一个位置读取8个像素数据进行二维的变换操作；所述一维变换器和二维变换器进行行列读写操作时无需停顿操作，能完全流水处理；
所述reg寄存器存储二维变换操作后的结果数据。
6.根据权利要求5所述的一种实现复用的离散余弦变换DCT8方法，其特征在于：
所述编码图像中8X8离散余弦变换块通过一维变换器和二维变换器的处理时间只要11个时钟周期，且满足时序处理要求。
7.根据权利要求5所述的一种实现复用的离散余弦变换DCT8方法，其特征在于：所述二维寄存器组使用两个4Bits计数器来分别控制读和写数据的操作。
8.根据权利要求5所述的一种实现复用的离散余弦变换DCT8方法，其特征在于：当一维变换器操作写二维寄存器组是横向写的情况下，二维变换器操作也是横向读取一维变换器写过的二维寄存器行像素进行二维处理，从而进行流水处理；
当一维变换器纵向写二维寄存器组的情况下，二维变换器也是纵向读取；同样进行流水处理；
则横向和纵向都是公用一套二维寄存器组，同时利用寄存器横向和纵向都能操作的特性。
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