專利名稱：二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于處理圖象或語音數(shù)據(jù)壓縮的二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，特別是指一種用于視頻信號碼(video decoding)的二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理方法。
傳統(tǒng)方法在作二維數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換時，都是以列與行分離(rowcolumndecomposition)的方式，其轉(zhuǎn)換步驟首先是將輸入數(shù)據(jù)先作列的處理，然后將其輸出數(shù)據(jù)經(jīng)過第一次的行-列轉(zhuǎn)換，再將這些經(jīng)行-列轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)作行的處理，處理完畢的數(shù)據(jù)須再經(jīng)一個行-列轉(zhuǎn)換，才會得到正確的輸出。此一習用技術目前已用于例如圖象解碼處理的晶片中。


圖1顯示了傳統(tǒng)在作二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的處理流程，在數(shù)據(jù)輸入步驟11后，首先由第一個計算單元12作第一維的轉(zhuǎn)換，然后由一行列轉(zhuǎn)換步驟13將該第一個計算單元的輸出結(jié)果作第一次的行列轉(zhuǎn)換，經(jīng)過第一次行列轉(zhuǎn)換步驟13之后，再作第二維的轉(zhuǎn)換，先由第二個計算單元14作第二維的轉(zhuǎn)換，再由第二次行列轉(zhuǎn)換步驟15將第二個計算單元14的輸出再作行列轉(zhuǎn)換，以求得最終輸出結(jié)果16。此一習用方法，將無法與其它的處理單元(block)作最有效的結(jié)合。
如果以一個一維計算單元配合一個行列轉(zhuǎn)換單元來作二維運算處理(如圖2所示)，則便需要有兩個緩沖器(buffer)，其處理流程包括有輸入數(shù)據(jù)21、輸入緩沖器22、計算單元23步驟、行列轉(zhuǎn)換24步驟、輸出緩沖器25、輸出數(shù)據(jù)26等步驟。亦即，以此種方法來作二維的運算處理時，其必須要有兩個緩沖器22、25，此兩個緩沖器是用來緩沖數(shù)據(jù)的輸入與輸出。其緩沖器容量大小與計算單元及行列轉(zhuǎn)換單元所需處理的速度及等待時間(latency)有關。
本發(fā)明的主要目的在于提供一種前后數(shù)據(jù)處理單元有效結(jié)合的二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，即是要解決當二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元與前一個單元一起動作時，能得到最好的數(shù)據(jù)處理流程。本發(fā)明將輸入的數(shù)據(jù)預先作一個行-列轉(zhuǎn)換，然后再將此轉(zhuǎn)換的結(jié)果輸入至一正常的處理單元。經(jīng)過處理，可以有效地與前一個單元結(jié)合(例Z型掃描Zig-Zag Scan)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種使用元件少的二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，藉由改變數(shù)據(jù)處理的流程順序，而可減少所使用的元件，因此對于制作成諸如圖象視頻數(shù)據(jù)的解碼處理的晶片時，可以大大地減少晶片的面積，并降低生產(chǎn)成本。
本發(fā)明的另一目的是提供一種可與其它單元結(jié)合的二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換裝置，作為例如MPEG(Motion Picture Image CodingExperts Group Phase)的圖象壓縮晶片內(nèi)，來作為視頻信號的處理單元。
本發(fā)明的處理步驟及裝置，藉由以下的實施例及附圖作進一步說明，其中附圖簡要說明圖1傳統(tǒng)技術的二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的處理流程；圖2傳統(tǒng)技術中，以一個一維計算單元配合一個行列轉(zhuǎn)換單元作二維運算處理的流程；圖3本發(fā)明的二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法；圖4為圖3所示流程中加上一個Z型掃描輸入步驟的二維數(shù)據(jù)處理流程；圖5圖4中第一個行列轉(zhuǎn)換與Z型掃描輸入步驟結(jié)合后的流程圖；圖6本發(fā)明的方法應用在以一個一維計算單元配合一個行列轉(zhuǎn)換單元來作二維運算處理的流程；圖7按本發(fā)明的方法，計算機中各硬件功能示意圖。
圖8為一個作一維IDCT運算的流程圖；圖9一個典型行列轉(zhuǎn)換單元示意圖。
首先參閱圖3所示，其顯示本發(fā)明的二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法。在數(shù)據(jù)輸入31步驟31之后，首先是作第一維的行列轉(zhuǎn)換步驟32，再由第一個計算單元處理步驟33作第一維的計算處理，然后作第二維的行列轉(zhuǎn)換步驟34、由第二個計算單元處理步驟35作第二維的計算處理，最后得到最終輸出數(shù)據(jù)步驟36。
其中的計算單元處理步驟33、35的運算處理可以例如離散余弦轉(zhuǎn)換DCT(Discrete Cosine Transformation)、非離散余弦轉(zhuǎn)換IDCT(Inverse Discrete CosineTransformation)等相關的二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理方法。
為證實本發(fā)明的方法確能達到預期的效果，以下將以數(shù)字方式來描述一個二維的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模式。習知技術中的轉(zhuǎn)換方法可以表示為Z＝CXCt＝Y(jié)Ct(假設Y＝CX)故Zt＝(YCt)t＝CYt因此，使用習知技術時，Y須經(jīng)一次轉(zhuǎn)換之后，Zt再經(jīng)一次轉(zhuǎn)換才可得到(Zt)t＝Z。
如果先將輸入矩陣X作轉(zhuǎn)換，則假設輸出矩陣為Z1，則Z1＝CYCt＝mCt(假設m＝CY)故Z1t＝(mCt)t＝Cmt＜＝＝＝＝經(jīng)一次轉(zhuǎn)換Z1t＝Cmt＝C(CY)t＝Y(jié)tCt＝CXCt＝Z因此，使用本發(fā)明的方法時，Z1t＝Z即為正確的輸出矩陣，所以不需要再作一次轉(zhuǎn)換。
此外，傳統(tǒng)的MPEG1、MPEG2在作數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時，其數(shù)據(jù)輸入的順序都是以Z型(Zig-Zag)的掃描順序輸入，若是以傳統(tǒng)的結(jié)構，勢必需要另外一個專作Z型掃描的轉(zhuǎn)換裝置。但若以本發(fā)明所提供的方法，則可以將第一個行列轉(zhuǎn)換與Z型掃描轉(zhuǎn)換作在一起。亦即，如圖4所示的流程中，其步驟同樣包括有數(shù)據(jù)輸入步驟31、第一個行列轉(zhuǎn)換步驟32、第一個計算單元步驟33、第二個行列轉(zhuǎn)換步驟34及第二個計算單元步驟35、輸出數(shù)據(jù)36等步驟(與圖2步驟相同的標示以相同編號)，其步驟與圖2所示流程中各相對應標號相同，而僅在第一個行列轉(zhuǎn)換步驟32之前包括有一Z型掃描順序輸入的步驟311。圖4中的第一個行列轉(zhuǎn)換32與Z型掃描順序輸入步驟311兩者結(jié)合之后的流程即如圖5所示。因此，可見在實際產(chǎn)品化的整個晶片結(jié)構中，便可省下一個專作Z型掃描的轉(zhuǎn)換裝置。
本發(fā)明的方法若是應用在以一個一維計算單元配合一個行列轉(zhuǎn)換單元來作二維的運算處理時，其流程如圖6所示，其流程包括有輸入數(shù)據(jù)41、緩沖器及行列轉(zhuǎn)換與Z型掃描轉(zhuǎn)換結(jié)合步驟42、計算單元處理步驟43、行列轉(zhuǎn)換步驟44、緩沖器處理步驟45、輸出數(shù)據(jù)步驟46。亦即，在此處理流程中，其將所需的緩沖器放入原本的行列轉(zhuǎn)換與Z型掃描轉(zhuǎn)換結(jié)合的單元中，如此在實際產(chǎn)品化的單晶片結(jié)構中可再省下一個專起緩沖作用的緩沖器。
以下針對本發(fā)明中各項硬件單元的功能作詳細說明如下a.數(shù)據(jù)輸入單元數(shù)據(jù)輸入單元，就是接收數(shù)字數(shù)據(jù)的讀入，在IC設計的硬件上，它可以由一組的暫存器(register)所構成。如圖a所示，數(shù)據(jù)讀進暫存器后，一個、一個往下移，之后，一起輸至計算單元作需要的計算。
b.計算單元計算單元本身就是用在將所輸入的數(shù)據(jù)作轉(zhuǎn)換的執(zhí)行部份，在本發(fā)明中，它可以是一個一維的IDCT轉(zhuǎn)換。在其它的應用中，它可以是任一種作數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換運算的Algorthm。如圖8所示，是一個作一維IDCT運算的流程圖的例子。詳細的動作原理，為已知技術，在此不多作說明。
c.行列轉(zhuǎn)換單元行列轉(zhuǎn)換單元的目的，就是將原本以“行”的順序?qū)戇M去的數(shù)據(jù)，再以“列”的順序讀出。如圖9所示，是一個典型行列轉(zhuǎn)換單元實現(xiàn)的方式，它包含有一個雙接口(Dual-port)的嵌入式存儲器，一個寫入記數(shù)器及一個讀計數(shù)器。寫入記數(shù)器是用來產(chǎn)生將數(shù)據(jù)寫進RAM的地址而讀計數(shù)器則是用來產(chǎn)生讀RAM時的地址而雙接口(Deal-port)RAM則是一個具有一個輸入輸出接口，由不同寫入及讀出地址同時可控制寫入及讀出的存儲器。
d.緩沖器單元
緩沖器單元本身只是當作輸出入數(shù)據(jù)的緩沖而已，在硬件方面，它可以由寄存文件(Register file)，或者存儲器來完成。而所謂的緩沖可以是寫入的數(shù)據(jù)是以二倍速，而讀出則以一倍速讀出。
e.輸出數(shù)據(jù)單元與輸入數(shù)據(jù)單元類似，設輸出數(shù)據(jù)單元的目的，只是將已處理過的數(shù)據(jù)按順序輸出，一般而言，它也可以是由暫存器來組成。
f.E型掃描順序單元E型掃描順序，也就是Eig-Eag掃描順序。它是圖象數(shù)據(jù)輸入的一種特殊掃描順序，主要是考慮人眼的接受能力。至于硬件實現(xiàn)方式，則與行列轉(zhuǎn)換單元類似，差別只是在于寫入位置順序不一樣，以及開始寫與讀的時間偏差不一樣而已。
以上僅是本發(fā)明的較佳實施例的說明，凡是利用其它種種變化的實施方式也應當屬本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，包括兩個行列轉(zhuǎn)換及兩個計算單元，以將數(shù)據(jù)信號的輸入數(shù)據(jù)作二維轉(zhuǎn)換處理并輸出數(shù)據(jù)，其處理步驟順序為a.將輸入數(shù)據(jù)進行第一次行列轉(zhuǎn)換；b.由第一個計算單元將第一次行列轉(zhuǎn)換輸出結(jié)果作第一維的計算處理；c.將所述第一維的計算處理結(jié)果進行第二次行列轉(zhuǎn)換；d.由第二個計算單元將所述第二次行列轉(zhuǎn)換輸出結(jié)果作第二維的計算處理，并將其輸出作為輸出數(shù)據(jù)。
2.如權利要求1所述的二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述步驟a第一個行列轉(zhuǎn)換步驟前更包括有一Z型掃描順序輸入步驟。
3.如權利要求2所述的二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，其特征在于，所述第一個行列轉(zhuǎn)換與Z型掃描順序輸入步驟兩者結(jié)合，以省下專作Z型掃描的轉(zhuǎn)換裝置。
4.一種二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法，以一個一維計算單元配合一個行列轉(zhuǎn)換單元來作二維的運算處理，以將數(shù)據(jù)信號的輸入數(shù)據(jù)作二維轉(zhuǎn)換處理并輸出數(shù)據(jù)，其處理步驟包括有輸入數(shù)據(jù)、Z型掃描輸入、第一次行列轉(zhuǎn)換、輸入緩沖器、輸出緩沖器、計算單元、第二次行列轉(zhuǎn)換、輸出數(shù)據(jù)，其特征在于所述Z型掃描轉(zhuǎn)換、第一行列轉(zhuǎn)換與緩沖器結(jié)合為一單元，以在單晶片中省下一個專起緩沖作用的緩沖器。
全文摘要
一種二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法,其處理步驟為將輸入數(shù)據(jù)進行第一次行列轉(zhuǎn)換之后,再以第一個計算單元作第一維的計算處理、進行第二次行列轉(zhuǎn)換、由第二個計算單元作第二維的計算處理,其中第一次行列轉(zhuǎn)換步驟可結(jié)合Z型掃描順序輸入步驟,以省下專作Z型掃描的轉(zhuǎn)換裝置。而在以一個一維計算單元配合一個行列轉(zhuǎn)換單元來作二維的運算處理時,其Z型掃描轉(zhuǎn)換、一個行列轉(zhuǎn)換與緩沖器可結(jié)合為一單元,以在晶片架構中省下一個緩沖器。
文檔編號G06F17/00GK1179574SQ9612034
公開日1998年4月22日 申請日期1996年10月16日 優(yōu)先權日1996年10月16日
發(fā)明者高進南 申請人:合泰半導體股份有限公司