[发明专利]用于执行空域和频域之间的变换的数据处理装置和方法

说明书

提供了用于执行空域和频域之间的变换的数据处理装置和方法。该数据处理装置包括被配置为接收N个输入值并执行一系列操作来生成表示所述N个输入值在空域和频域之间的变换的N个输出值的变换电路。这样，该变换电路采用被配置为接收由变换电路生成的M个内部输入值并执行基础操作的基础电路，其中M大于或等于4，该基础操作等同于M个内部输入值与汉克尔矩阵的矩阵乘法，汉克尔矩阵是具有恒定的斜对角线的方形矩阵。变换电路在一系列操作的执行期间被布置为：根据N个输入值生成多组M个内部输入值、向基础电路提供每组M个内部输入值以使得多组M个内部输出值能够被产生、以及根据多组M个内部输出值导出N个输出值。

技术领域

本发明涉及用于在处理视频数据时执行空域和频域之间的变换的技术。这样的变换通常是由视频编码器和视频解码器二者来执行的。其中，视频编码器执行前向变换以将视频信号从空域转换到频域，视频解码器执行相应的反向变换以将经编码的信号从频域转换回空域。

背景技术

存在各种已知的用于在空域和频域之间进行信号转换的变换。一种通用的变换是离散余弦变换。当前的视频编码器和解码器可能需要根据多种视频标准来执行视频编码和解码操作，这些视频标准例如是：MPEG2、MPEG4、H.263、H.264高端(H.264high profile)、VP8、VC-1等等。众所周知，视频编码和解码过程中的计算特别密集的部分是变换操作的执行部分。

视频编码和解码通常是以8×8的像素数据块(block)为基础被执行的，其中四个8×8的亮度(Y)数据块和两个8×8的色度(Cb和Cr)数据块代表了给定宏块(macroblock)的视频数据。针对每个宏块，对所有的六个8×8块执行变换操作来产生六个变换输出的8×8块。

直到最近，只需要相对较小的变换操作，如上文提到的示例中的8×8变换。然而，随着高清视频的引入，开始出现更新的视频标准，例如HEVC标准，该HEVC标准需要对更大的阵列(例如，16×16和32×32)执行变换操作。已经研发出的高效执行较小尺寸的变换的许多技术已经被发现不可扩展以用于这些更大尺寸的变换。

具体考虑离散余弦变换(DCT)的示例，各种论文已经研究了更大的DCT，并且已经研发出用于以下功能的技术：该技术在复乘(repeated multiplication)被准许时(即，一个乘法的结果被作为另一乘法的输入馈入)，使得如此大的DCT能够通过快速傅里叶变换(FFT)型的方法被高效地实现。例如，分别由Feig和Winograd所作的、题为“关于离散余弦变换的乘法复杂度”(On the Multiplicative Complexity of Discrete CosineTransforms，IEEE Trans Information Theory，Volume 38，No.4，July 1992)以及题为“用于离散余弦变换的快速算法”(Fast Algorithms for the Discrete Cosine Transform，IEEE Trans Signal Processing，Volume 40，No.9，September 1992)的两篇论文讨论了用于优化DCT的可能算法，该可能的算法减少了所需的乘法运算的数目。然而，一般而言(特别是对于较大的变换尺寸)，这些技术需要先前提到的复乘。

然而，在视频标准中，通常存在至少解码操作的输出要精确到比特的要求，因为在视频处理中某些图片的内容是从先前的图片中预测的。以HEVC标准为具体示例，在解码期间执行的反向变换操作必须被实现为：与使用整数乘法(integer multiplies)的变换的参考定点(fixed-point)版本的输出精确匹配。结果，已知的使用复乘(通常结合移位操作)的优化技术由于引入了舍入误差而不能被使用。

避免这样的复乘需求并且因而能够在需要比特级精确结果时被使用的一种已知技术使用重复的(A+B，A-B)蝶形(butterfly)来减少所需的乘法运算的数目。当考虑32×32变换的示例时，在没有任何优化的情形下针对每一维度的变换将需要32×32次的乘法，即1024次乘法。通过使用这些已知的蝶形技术，针对该具体场景的乘法的数目能够被减少为342。