管線式二維 DCT之處理元件設計

Abstract

二維離散餘弦轉換(2-DDCT)被認為是影像編碼中最有效的一種演算法。因為它擁有極 佳的資料壓縮率及各種快速演算法。本論文即推出一種具有模組化的規律性及鄰近的 資料傳送系統的管線式2-DDCT結構。文中將探討遞迴演算法所產生的蝴蝶式架構與管 線式結構間的轉換關係。而所得的結構能適用於不同的區塊大小以及各種管線式基底 。 由於16×16點的2-DDCT處理元件在視訊應用上極為重要，所以它成為主要的設計目標 。此元件是基底為四(Radix-4) 的模組化管線式架構，使用行列分解方法，由二個一 維 DCT來達成。而每一個 DCT管線乃由計算單元及延遲交換單元二種主要的元件所組 成。延遲交換元件用來處理所有的資料轉換工作，包括輸入資料排序，計算單元間資 料轉置運作，後級運算以及資料輸出排序。每一計算單元包括四個乘法器及八個加法 器。此2-DDCT元件擁有甚高的資料處理速度及低成本的硬體花費。根據電路特性模擬 ，以 1.2微米技術來製作將可處理高達40MHz 的影像資料。 文中印証此管線式結構能適合不同 DCT應用。如以二為基底之8x8DCT設計。此架構具 有多級分工特性，因而能以極少的硬體花費快速處理資料，其一維管線僅需三個乘法 器。而對於較大的64點轉換，可由以四為基底之16點 DCT管線擴充而得，或以具有較 高處理平行度之基底為八管線處理元件來設計。 而一些正交轉換如FFT，WHT，DHT，DST等，在訊號處理及其它領域各有廣泛應用。且 和DCT 一樣具有蝴蝶式加構之快速演算法。因此文中也討論了這些正交轉換管線式結 構的實現，並以16×16點的處理元件設計為例，說明此種管線式結構具有極佳的適應 性與代表性。