DE69700559T2

DE69700559T2 - Schaltung zur Berechnung der diskreten Cosinustransformation

Info

Publication number: DE69700559T2
Application number: DE69700559T
Authority: DE
Inventors: Chen Jie Chen Jie; Shou Guoliang Shou Guoliang; Takatori Sunao Takatori Sunao; Zhou Changming Zhou Changming
Original assignee: Yozan Inc; Sharp Corp
Current assignee: Yozan Inc; Sharp Corp
Priority date: 1996-03-19
Filing date: 1997-03-18
Publication date: 2000-03-02
Anticipated expiration: 2017-03-19
Also published as: US5862070A; DE69700559D1; EP0803829B1; EP0803829A1; JPH09259206A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung zur Berechnung der diskreten Cosinustransformation (DCT Schaltung).

Hintergrund der Erfindung

Die diskrete Cosinustransformation (DCT) ist eine Art einer orthogonalen Transformation. Sie ist ein Signalverarbeitungsverfahren, das weiter verbreitert verwendet wird, nun wo sich jüngst eine Multimediaverarbeitung entwickelt hat. Insbesondere werden auf dem Gebiet der Bildverarbeitung Standards, wie JPEG und MPEG, auf der Grundlage von diskreten Cosinustransformationen mit zunehmender Bedeutung verwendet.
Die DCT wird üblicherweise durch digitale Schaltungen oder Software ausgeführt.
Die Druckschrift WO-A-9016039 offenbart ein neurales Netz, um eine Vektor-Matrixmultiplikation auszuführen, indem zwei Gruppen Gewichtungskondensatoren in jedem Neuronenmodell nicht lineare Differenzeingangsverstärker verwendet werden.
Die Druckschrift US-A-4 156 284 offenbart eine Vorrichtung, um eine Vektor-Matrixmultiplikation auszuführen, indem eine Mehrzahl geschalteter Kondensatoren verwendet wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Wenn eine DCT durch Software ausgeführt wird, wird eine Hochgeschwindigkeitsverarbeitung schwierig, obgleich eine eigene Hardware nicht verlangt wird.
Wenn eigene Hardware verwendet wird, ist eine Hochgeschwindigkeitsverarbeitung möglich, jedoch nur mit zusätzlicher Hardware, die viele Multiplikationsschaltungen und Adressen verlangt, und der Hardwareaufwand ist groß.
In vielen Fällen muß das analoge Eingangssignal in ein digitales umgewandelt werden.
Die vorliegende Erfindung hat zur Zielsetzung, eine Schaltung zur Berechnung der diskreten Cosinustransformation für eine diskrete Cosinustransformation mit hoher Geschwindigkeit und weniger Hardwareanforderung und mit einem analogen Eingangssignal zu schaffen.
Um die vorgenannte Zielsetzung zu erreichen, umfaßt die Schaltung zur Berechnung der linearen diskreten Cosinustransformation der vorliegenden Erfindung: I) eine Anzahl N von Signaleingangseinrichtungen, um N Punkte analoger Eingangssignale zu erhalten, und II) eine Anzahl N von Operationseinheiten, die umfassen: i) einen ersten und zweiten Umkehrverstärker; ii) einen ersten, zweiten und dritten Kondensator, die jeweils eine Kapazität aufweisen, die den Koeffizienten für eine diskrete Cosinustransformation entsprechen, zwei positive und negative Eingangsklemmen und eine Ausgangsklemme, wobei der erste Kondensator zwischen einem Eingang und einem Ausgang des ersten Umkehrverstärkers vorgesehen ist, der zweite Kondensator zwischen einem Ausgang des ersten Umkehrverstärkers und einem Eingang des zweiten Umkehrverstärkers vorgesehen ist und der dritte Kondensator zwischen einem Eingang und einem Ausgang des zweiten Umkehrverstärkers vorgesehen ist; iii) zwei positive und negative Eingangsklemmen, die mit dem ersten und zweiten Umkehrverstärker in der Operationseinheit verbunden sind; und iv) eine Ausgangsklemme.
Eine Schaltung zur Berechnung einer zweidimensionalen diskreten Cosinustransformation der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Anzahl N linearer diskreter Cosinustransformationsschaltungen, von denen jeder eine der eine Anzahl N von Zeilen oder Spalten von Eingangssignalen parallel eingegeben wird, wie es oben erwähnt wurde, und wobei die N Ausgangssignale von jeder der genannten Anzahl N von linearen diskreten Cosinustransformationsschaltungen parallel einer Anzahl N linearer diskreter Cosinustransformationsschaltungen derart eingegeben wird, daß die Ausgänge, die den identischen Zeilen und Spalten der Eingänge der genannten Anzahl N der linearen diskreten Cosinustransformationsschaltungen entsprechen, parallel eingegeben werden.
Eine andere zweidimensionale diskrete Cosinustransformationsschaltung der vorliegenden Erfindung umfaßt die oben erwähnte erste diskrete Cosinustransformationsschaltung, um eine Anzahl N von Zeilen oder Spalten von Signalen parallel zu erhalten, eine zweite Speichereinrichtung zum zeilenweisen Speichern der Ausgänge der obigen ersten diskreten Cosinustransformationsschaltung, und eine zweite lineare diskrete Cosinustransformationsschaltung, um die Signale zu erhalten, die spaltenweise aus der zweiten Speichereinrichtung ausgelesen worden sind.
Eine weitere zweidimensionale diskrete Cosinustransformationsschaltung der vorliegenden Erfindung zusätzlich zu den zwei obenerwähnten umfaßt: i) eine erste Schalterschaltung mit einer ersten und zweiten Eingangsklemme, von denen jede eine Anzahl N Eingangssignale erhält, wobei die erste Schalterschaltung eine Ausgangsklemme zur Ausgabe einer Anzahl N von Ausgangssignalen aufweist; ii) eine eindimensionale diskrete Cosinustransformationsschaltung wie die obenerwähnte, deren Eingang mit einer Ausgangsklemme der ersten Schalterschaltung verbunden ist; iii) eine zweite Schalterschaltung mit einer Eingangsklemme, die mit einem Ausgang der eindimensionalen diskreten Cosinustransformationsschaltung, verbunden ist, sowie mit einer ersten und zweiten Ausgangsklemme, von denen jede eine Anzahl N von Signalen ausgeben kann; und iv) eine zweidimensionale Speichereinrichtung zum Speichern von Signalen, die von der ersten Ausgangsklemme der zweiten Schalterschaltung jeder Zeile eingegeben werden, wobei eine Anzahl N von Zeilen oder Spalten von Signalquellen mit der ersten Eingangsklemme der ersten Schalterschaltung verbunden ist, und Signale spaltenweise aus der zweidimensionalen Speichereinrichtung ausgelesen werden, die mit der zweiten Eingangsklemme der ersten Schalterschaltung verbunden ist.
Die Erfindung wird gemäß dem beigefügten Anspruch 1 ausgeführt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 (a) und (b) zeigen Diagramme neuraler Operationseinheiten, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm der eindimensionalen diskreten Cosinustransformationsschaltung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 zeigt ein Diagramm der zweidimensionalen diskreten Cosinustransformationsschaltung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm der Abänderung der zweidimensionalen diskreten Cosinustransformationsschaltung der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 zeigt ein Diagramm einer anderen Abänderung der zweidimensionalen diskreten Cosinustransformationsschaltung der vorliegenden Erfindung.

Bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung

Fig. 1 (a) zeigt den Aufbau einer neuralen Operationseinheit (NOU) 10, die in der diskreten Cosinustransformationsschaltung der vorliegenden Erfindung verwendet wird. In dieser Figur sind 1 und 2 Eingangsklemmen zur Eingabe analoger Spannungssignale, ist 3 eine Ausgangsklemme, sind 4 und 5 Umkehrverstärker und sind 7 und 8 Kondensatoren mit identischen Kapazitäten, wobei von jeder Kapazität angenommen wird, daß C0 ist. Der Eingang des Umkehrverstärkers 4 ist mit einer Eingangsklemme 1 verbunden und der Ausgang des Umkehrverstärkers 4 ist mit einem Eingang des Umkehrverstärkers 5 über den Kondensator 7 verbunden. Die Eingangsklemme 2 ist mit dem Eingang des Umkehrverstärkers 5 verbunden, dessen Ausgang mit der Ausgangsklemme 3 verbunden ist. Der Kondensator 6 ist zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Umkehrverstärkers vorgesehen, und der Kondensator 8 ist zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Umkehrverstärkers 5 vorgesehen. Die Umkehrverstärker 4 und 5 umfassen CMOS Umkehrschaltungen, die in Reihe in einer ungeraden Anzahl Stufen und mit anderen Komponenten verbunden sind.
Die Arbeitsweise der neuralen Operationseinheit 10, die den obigen Aufbau aufweist, wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 (b) beschrieben, die die neurale Operationseinheit 10 mit drei angelegten Eingangsspannungen zeigt. Wie es gezeigt ist, werden Spannungen V1 und V2 an die Eingangsklemme 1 über Kondensatoren C1 bzw. C2 angelegt, und eine Spannung V3 wird an die Eingangsklemme 2 über den Kondensator C3 angelegt.
Der Punkt A am Eingang des Umkehrverstärkers 4 ist mit den Kondensatoren C0, C1 und C2 und mit den Gateelektroden eines n MOSFET und eines p MOSFET verbunden, die in der CMOS Umkehrschaltung der ersten Stufe des Umkehrverstärkers 4 enthalten sind. Der Punkt A schwimmt ebenso wie der Punkt B. Wenn alle elektrischen Ladungen, die in den Kondensatoren 6, 7, 8, C1, C2 und C3 gespeichert sind, 0 sind, ist die in den Kondensatoren gespeicherte Gesamtmenge gemäß dem Grundsatz der Ladungsbewahrung unter Bezugnahme auf die Punkte A und B gleich 0, selbst wenn die Eingangsspannungen V1, V2 und V3 angelegt sind.
Infolgedessen gelten die Formeln zur Ladungsbewahrung (1) und (2) an dem Punkt A bzw. B.
C1(V1-Vb)+C2(V2-Vb)+C0(Va-Vb) = 0 (1)
C1(Va-Vb)+C3(V3-Vb)+C0(Vaus-Vb) = 0 (2)
Hier ist Vb das elektrische Potential an den Punkten A und B, und Va ist das elektrische Potential an dem Ausgang des Umkehrverstärkers 4. Das elektrische Potential Vb der Punkte A und B wird üblicherweise auf 1/2 der Versorgungsspannung eingestellt, die an die Umkehrverstärker 4 und 5 angelegt wird. Wenn die Umkehrverstärker 4 und 5 mit +Vdd und dem Massepotential betrieben werden, ist Vb gleich +(1/2) Vdd, und wenn die Umkehrverstärker 4 und 5 mit einer positiven bzw. negativen Spannung betrieben werden, ist sie 0 Volt.
Die Formel (3) kann von den Formeln (1) und (2) abgeleitet werden:
C1(V1-Vb)+C2(V2-Vb)-C3(V3-Vb)-C0(Vaus-Vb) = 0 (3)
Wenn die elektrischen Potentiale in der Formel (3) den Potentialen in bezug auf Vb als V(1) = V1-Vb, V(2) = V2-Vb, V(3) = V3-Vb, Vo = Vaus-Vb entsprechen, kann die Formel (3) durch die Formel (4) ausgedrückt werden:
Die Formei (4) bedeutet, daß V(1) und V(2) zur Eingabe an der Eingangsklemme 1 addiert werden, und daß V (3) zur Eingabe an der Eingangsklemme 2 subtrahiert wird. Die Eingangsspannungen V(1), V(2) und V(3) werden ausgegeben, nachdem sie mit Werten multipliziert worden sind, die den Verhältnissen von C0, die in der neuralen Operationseinheit 10 vorgesehen sind, und den entsprechend verbundenen Kondensatoren C1, C2 und C3 entsprechen.
Die obige Arbeitsweise wird bei äußerst hoher Geschwindigkeit innerhalb einer Zeitdauer ausgeführt, die ungefähr gleich der Verzögerungszeit vom Eingang zum Ausgang der Umkehrverstärker 4 und 5 ist. Die Schaltung der NOU wird als eine integrierte Halbleiterschaltung hergestellt. Die Kapazitätswerte der Kondensatoren gemäß Leiterbereichen zu bestimmen, macht sie sehr genau, wodurch genaue Arbeitsergebnisse ermöglicht werden. Da ihre Spannung allein die neurale Operationseinheit betreibt, ist der elektrische Stromverbrauch sehr niedrig.
Die diskrete Cosinustransformationsschaltung der vorliegenden Erfindung verwendet die obige neurale Operationseinheit als ihre Operationseinheit.
Als nächstes wird die eindimensionale diskrete Cosinustransformationsschaltung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die eindimensionale diskrete Cosinustransformation am Punkt N des ersten Dimensionssignals x(k) ist durch die Formel (5) definiert:
Wenn angenommen wird, daß C(m,k) = cos(kπ/m) über einen Arbeitszyklus ist, kann die Formel (5) zur Formel (6) vereinfacht werden. Dies ist das Beispiel, wenn N = 8.
Bei Verwendung der neuralen Operationseinheit, die oben beschrieben ist, führt die eindimensionale diskrete Cosinustransformationsschaltung der ersten Ausführungsform die Operationen der Formeln (6) bis (13) parallel durch. Fig. 2 zeigt den Aufbau der eindimensionalen diskreten Cosinustransformationsschaltung an acht Punkten von N. In Fig. 2 sind 11 bis 18 neurale Operationseinheiten, die oben erwähnt wurden, sind d0 bis d6 Kondensatoren und sind x(0) bis x(7) eindimensionaler Eingangssignale. Wie es gezeigt ist, sind Matrizen durch Drahtverbindungen mit den eindimensionalen Eingangssignalen x(0) bis x(7) und mit positiven Eingangsklemmen "+" und negativen Eingangsklemmen "-" der neuralen Operationseinheiten 11 bis 18 gebildet. Die Kondensatoren d0 bis d6 sind mit Kreuzungspunkten der Verdrahtung verbunden. "+" und "-" entsprechen den Eingangsklemmen 1 und 2 in Fig. 1.
Die Kondensatoren d0 bis d6 sind so gebildet, daß sie die Kapazitäten in den Formeln (14) bis (20) aufweisen, wenn die Kapazität der Kondensatoren in denm neuralen Operationseinheiten 11 bis 18 gleich C0 ist:
Bei dieser Ausgestaltung werden die eindimensionalen Eingangssignale x(0) bis x(7) parallel den positiven Eingangsklemmen "+" und den negativen emmen "-" der acht neuralen Operationseinheiten (NOU) 11 bis 18 durch Kondensatoren d0 bis d6 eingegeben, die mit den Kreuzungspunkten der Matrizen verbunden sind. In jeder NOU 11 bis 18 werden Eingangssignale x(0) bis x(7) addiert und subtrahiert: x(0) bis x(7) werden im voraus mit Koeffizienten multipliziert, die durch die Kapazitäten der Kondensatoren d0 bis d6 bestimmt sind, die mit der NOU 11 bis 18 verbunden sind. Danach werden diskrete Cosinustransformationskoeffizienten y(0) bis y(7) ausgegeben.
Alle Eingangssignale x(0) bis x(7) werden der positiven Eingangsklemme der NOU 11 durch den Kondensator d0 eingegeben. Die Operation in Formei (6) oben wird in der NOU 11 durchgeführt.
Ebenso werden die Operationen in den Formeln (7) bis (13) jeweils in der NOU 12 bis 18 durchgeführt, und dann werden jeweils diskrete Cosinustransformationskoeffizienten y(1) bis y(7) von der NOU 12 bis 18 ausgegeben.
Die diskrete Cosinustransformation an acht Punkten wird durch den Aufbau in Fig. 2 durchgeführt. Es kann irgendeine Anzahl von Punkten bei der eindimensionalen Cosinustransformationsschaltung definiert werden. Sie ist nicht auf acht begrenzt.
Eine Anzahl N von Punkten einer diskreten Cosinustransformation kann parallel mit einer Anzahl N neuraler Operationsschaltungen durch die eindimensionale diskrete Cosinustransformationsschaltung der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden. Jede neurale Operationsschaltung weist eine Operationszeit auf, die ungefähr mit der Fortpflanzungsverzögerungszeit der Umkehrverstärker identisch ist, die oben erwähnt sind. Dies ermöglicht eine Hochgeschwindigkeitsoperation der eindimensionalen diskreten Cosinustransformation. Da jede neurale Operationseinheit zwei Umkehrverstärker enthält, wie es erwähnt wurde, die üblicherweise drei Stufen von CMOS Umkehrschaltungen umfassen, kann die eindimensionale diskrete Cosinustransformationsschaltung mit nur 48 CMOS Umkehrschaltungen und 88 Kondensatoren hergestellt werden. Infolgedessen ist der Umfang an Hardware klein.
Die zweidimensionale diskrete Cosinustransformationsschaltung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, wie folgt.
Die zweidimensionale diskrete Cosinustransformation ist durch die Formel (21) definiert:
Die zweidimensionale diskrete Cosinustransformation kann in zwei eindimensionale diskrete Cosinustransformationen unabhängig von den Variablen i bzw. j zerlegt werden. Zuerst wird die eindimensionale diskrete Cosinustransformation in bezug auf i(j) durchgeführt, wie es in Formel (22) gezeigt ist, und dann in bezug auf j(i), wie es in Formel (23) gezeigt ist:
Diese zwei Operationen verringern die Anzahl an Operationen.
Fig. 3 zeigt den Aufbau der zweidimensionalen diskreten Cosinustransformationsschaltung der zweiten Ausführungsform. Die Schaltung führt zweidimensionale diskrete Cosinustransformationen an Daten mit 8 Zeilen · 8 Spalten durch. In Fig. 3 stellen 20 bis 35 die eindimensionalen diskreten Transformationsschaltungen dar, die in Fig. 2 gezeigt sind. Zweidimensionale diskrete Cosinustransformationen hoher Geschwindigkeit können durch acht erste diskrete Cosinustransformationsschaltungen 20 bis 27, die eindimensionale Cosinustransformationen in Spaltenrichtung vornehmen, und durch die anderen acht ersten diskreten Cosinustransformationsschaltungen 28 bis 35 durchgeführt werden, die solche Transformationen in der Zeilenrichtung ausführen.
Acht Eingaben von x(0,0) bis x(7,0), x(0,1) bis x(7,1), ..., x(0,7) bis x(7,7) werden den eindimensionalen diskreten Cosinustransformationsschaltungen 20 bis 27 jeweils eingegeben, und eine eindimensionale diskrete Cosinustransformation wird in jeder Schaltung ausgeführt. Dann werden erste eindimensionale diskrete Cosinustransformationskoeffizienten t(0,0) bis t(7,0), t(0,1) bis t(7,1), ..., t(0,7) bis t(7,7) von den Schaltungen 20 bis 27 jeweilig ausgegeben. Danach werden Koeffizienten, die zu der identischen Zeile der eindimensionalen diskreten Cosinustransformationskoeffizienten t(0, 0) bis t(7,7) gehören, den eindimensionalen diskreten Cosinustransformationsschaltungen 28 bis 35 derart eingegeben, daß die Koeffizienten t(7,0) bis t(7,7) der ersten diskreten Cosinustransformationsschaltung 28 eingegeben werden, und die Koeffizienten t(6,0) bis t(6,7) der Schaltung 29 eingegeben werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 zeigt das Bezugszeichen 42 eine Puffer- und Digital/Analogwandlerschaltung zur sequentiellen Eingabe einer Zeile von Bilddaten derart, daß Daten von x(0,0) bis x(0,7) zuerst, von x(1,0) bis x(1,7) als zweite und nachfolgend von x(7,0) bis x(7,7) eingelesen werden, wobei die Daten von digital in analog umgewandelt und an die eindimensionale Cosinustransformationsschaltung 43 ausgegeben werden. Das Bezugszeichen 43 zeigt eine eindimensionale diskrete Cosinustransformationsschaltung, um eine diskrete Cosinustransformation an der einen Zeile Bilddaten durchzuführen, die in einen analogen Dateneingang von der Puffer- und Digital/Analogwandlerschaltung 42 umgewandelt worden sind. Ihr Aufbau ist ähnlich demjenigen in Fig. 2. Das Bezugszeichen 44 zeigt einen Analogspeicher, um die Ausgabe von der eindimensionalen diskreten Cosinustransformationsschaltung 43 zu speichern, der bspw. ein zweidimensionales analoges Schieberregister umfaßt. Das Bezugszeichen 45 zeigt eine eindimensionale diskrete Cosinustransformationsschaltung, um in Spaltenrichtung die eindimensionalen diskreten Cosinuskoeffizienten auszulesen, die in einem Analogspeicher 44 gespeichert sind, und um eine eindimensionale diskrete Cosinustransformation durchzuführen. Sie weist den gleichen Aufbau wie den in Fig. 2 auf.
In der zweidimensionalen DCT Schaltung, die den obigen Aufbau zeigt, werden Daten x(0,0) bis x(0,7) in der Zeile 0-ter Ordnung der 8 · 8 digitalen Bilddaten von 8 Bit, die in dem digitalen Speicher 41 gespeichert sind, in die Puffer- und Digital/Analogwandlerschaltung 42 ausgelesen, und werden jeweils in ein analoges Spannungssignal umgewandelt. Das Bilddatensignal einer Zeile, die in das analoge Spannungssignal in der Puffer- und Digital/Analogwandlerschaltung 42 umgewandelt worden ist, wird parallel einer eindimensionalen DCT Schaltung 43 zugeführt, die dann parallel die eindimensionale diskrete Cosinustransformation durchführt. Die Umwandlungsergebnisausgänge t(0,0) bis t(0,7) werden in den Analogspeicher 44 geschrieben.
Digitale Bilddaten der ersten Zeile x(1,0) bis x(1,7), die in dem digitalen Speicher 41 gespeichert sind, werden der Puffer- und Digital/Analogwandlerschaltung 42 eingegeben, die eindimensionale diskrete Cosinusumwandlung wird in der DCT Schaltung durchgeführt, und die Ergebnisse t(1,0) bis t(1,7) werden in dem Analogspeicher 44 gespeichert. Ebenso werden digitale Bilddaten in dem digitalen Speicher 41 aufeinanderfolgend der Puffer- und Digital/Analogwandlerschaltung 42 zeilenweise eingegeben, und die eindimensionale diskrete Cosinusumwandlung wird in einer eindimensionalen DCT Schaltung 43 durchgeführt. Die Ergebnisse werden nacheinander in dem Analogspeicher 44 gespeichert, und die Ergebnisse nach der zeilenweisen Durchführung eindimensionaler diskreter Cosinusumwandlungen werden in dem Analogspeicher 44 gespeichert, wie es in Fig. 4 gezeigt ist.
In dem Analogspeicher 44 gespeicherte Daten werden spaltenweise in Spaltenrichtung ausgelesen und einer eindimensionalen DCT Schaltung 45 zugeführt. D. h., es werden Spaltendaten t(0,0) bis t(0,7) 0-ter Ordnung aus den Daten in dem Analogspeicher 44 ausgelesen und einer eindimensionalen DCT Schaltung 45 zugeführt, und es wird eine diskrete Cosinustransformation ersten Grades durchgeführt. Diese DCT Schaltung 45 führt die erste diskrete Cosinustransformation in Spaltenrichtung durch, und die zweidimensionalen diskreten Cosinusumwandlungskoeffizienten von y(0,0) bis y(0,7) werden von der DCT Schaltung 45 ersten Grades ausgegeben.
Zuerst werden Spaltendaten von t(1,0) bis t(1,7) aus dem Analogspeicher 44 ausgelesen, und die eindimensionale Cosinusumwandlung wird in der eindimensionalen DCT Schaltung 45 durchgeführt. Die zweidimensionalen diskreten Cosinusumwandlungskoeffizienten von y(1,0) bis y(1,7) werden als nächstes von den Ausgängen der eindimensionalen DCT Schaltung 45 ausgegeben. Ebenso werden Daten in Spaltenrichtung ausgegeben und nacheinander in der eindimensionalen DCT Schaltung 45 bearbeitet. Die Ergebnisse der zweidimensionalen diskreten Cosinusumwandlungen werden dann aufeinanderfolgend an den Ausgängen einer eindimensionalen DCT Schaltung 45 ausgegeben.
Obgleich die Zeit, die für die zweidimensionale diskrete Cosinusumwandlung notwendig ist, zunimmt, ist der Umfang an Hardware bei dieser Ausführungsform klein.
Fig. 5 zeigt die Ausführungsform mit weniger Hardware als derjenigen der Ausführungsform in Fig. 4. Der Umfang an Hardware der Ausführungsform ist durch die Verwendung einer Umschaltung einer einzigen eindimensionalen DCT Schaltung von Eingang zu Ausgang und von Ausgang zu Eingang kleiner. Der Aufbau wird gebildet, weil eindimensionale DCT Schaltungen 43 und 45 in Fig. 4 nicht gleichzeitig arbeiten.
In Fig. 5 sind 41, 42 bzw. 44 der digitale Speicher, die Puffer- und Digital/Analogwandlerschaltung und ein analoger Speicher, die mit demjenigen in Fig. 4 identisch sind. Das Bezugszeichen 50 ist eine eindimensionale DCT Schaltung genau wie die in Fig. 2, und 46 und 47 sind Schalterschaltungen, um den Eingang bzw. den Ausgang für diese DCT Schaltung 50 umzuschalten.
Bei der zweidimensionalen DCT Schaltung mit dem obigen Aufbau wird die Schalterschaltung 46 anfangs so eingestellt, daß Daten von der Seite A ausgegeben werden, und die Schalterschaltung 47 derart, daß die zugeführten Daten an der Seite D ausgegeben werden. Bei dieser Ausgestaltung werden ebenso wie bei der Fig. 4 Bilddaten, die in dem digitalen Speicher 41 gespeichert sind, sequentiell mit einer Zeile in die Puffer- und Digital/Analogwandlerschaltung 42 ausgelesen, und das nun analog umgewandelte Signal wird durch die Schalterschaltung 46 an eine eindimensionale Schaltung 50 gegeben. Das Ausgangssignal, bei dem die eindimensionale diskrete Cosinusumwandlung in Zeilenrichtung in der eindimensionalen DCT Schaltung 50 ausgeführt worden ist, wird von der Seite D der Schalterschaltung 47 ausgegeben und sequentiell in einem 7 Analogspeicher 44 gespeichert.
Nach Abschluß der eindimensionalen diskreten Cosinusumwandlung in bezug auf die 8 · 8 Bilddaten in dem digitalen Speicher 41 werden die sich ergebenden Daten einer eindimensionalen diskreten Cosinusumwandlung in dem Analogspeicher 44 unterzogen und darin in Zeilenrichtung gespeichert. Dann wird das aus dem Analogspeicher 44 ausgelesene Signal so geschaltet, daß es der eindimensionalen DCT Schaltung 50 eingegeben wird, indem die Schaltung 46 zu der Seite B geschaltet wird, und gleichzeitig wird der Ausgang der eindimensionalen DCT Schaltung 50 so geschaltet, daß er durch die Schalterschaltung 47 nach außen zu der Seite C ausgegeben wird.
Wie oben werden, nachdem die Schalterschaltungen 46 und 47 eingestellt worden sind, Daten spaltenweise aus dem Analogspeicher 44 ausgelesen, einer eindimensionalen DCT Schaltung 50 über die Schalterschaltung 46 eingegeben, und die eindimensionale diskrete Cosinusumwandlung wird in Spaltenrichtung durchgeführt. Das sich ergebende Signal der zweidimensionalen diskreten Cosinusumwandlung wird der Reihe nach von der eindimensionalen DCT Schaltung 50 durch eine Ausgangsklemme der Schalterschaltung 47 ausgegeben.
Diese Ausführungsform verringert den Umfang an benötigter Hardware.
Die diskrete Cosinustransformationsschaltung der vorliegenden Erfindung ermöglicht ein- und zweidimensionale diskrete Cosinusumwandlungen hoher Geschwindigkeit mit minimaler Hardware.

Claims

1. Eine eindimensionale diskrete Cosinustransformationsschaltung zur Erzeugung eines Ausgangs einer diskreten Cosinustransformation (y(0) bis y(7)) von einer Anzahl N Eingangsspannungen, wobei N eine positive ganze Zahl ist und die genannte eindimensionale diskrete Transformationsschaltung umfaßt: N Signaleingabeeinrichtungen, um N analoge Eingangssignale (x(0) bis x(7)) zu erhalten; eine Anzahl N Operationseinheiten (NOU), von denen jede umfaßt:

i) eine positive Eingangsklemme (1),

ii) eine negative Eingangsklemme (2);

iii) eine Ausgangsklemme (3);

iv) einen ersten Umkehrverstärker (4) mit einem Eingang und einem Ausgang, wobei der genannte Eingang mit der genannten positiven Eingangsklemme (1) verbunden ist;

v) einen ersten Rückkopplungskondensator (6), der zwischen dem genannten Eingang und dem genannten Ausgang des genannten ersten Umkehrverstärkers verbunden ist;

vi) einen Zwischenkondensator (7), der einen Eingang und einen Ausgang aufweist;

vii) wobei der genannte Eingang mit dem genannten Ausgang des genannten ersten Umkehrverstärkers (4) verbunden ist;

viii) einen zweiten Umkehrverstärker (5), der einen Eingang und einen Ausgang aufweist, wobei der genannte Eingang mit dem genannten Ausgang des genannten Zwischenkondensators (7) verbunden ist, der genannte Ausgang mit der genannten Ausgangsklemme (3) verbunden ist; und

ix) einen zweiten Rückkopplungskondensator (8), der zwischen dem genannten Eingang und dem genannten Ausgang des genannten zweiten Umkehrverstärkers verbunden ist; und eine Mehrzahl Kondensatoren (d0 bis d6), die den genannten Eingangsspannungen entsprechen und von denen jeder zwischen einer der genannten Eingangsspannungen und einer der genannten positiven und negativen Klemmen verbunden ist, und wobei die genannten Kondensatoren (d0 bis d6) Kapazitäten entsprechend den Koeffizienten der genannten diskreten Cosinustransformation aufweisen.

2. Eine zweidimensionale diskrete Cosinustransformationsschaltung, um eine zweidimensionale diskrete N · N-Punkt-Cosinustransformation an einem Eingangssignal von N · N Punkten durchzuführen, umfassend:

i) eine Zahl N der genannten eindimensionalen diskreten Cosinustransformationsschaltungen (20 bis 27), wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei jede N Eingangssignale parallel entsprechend einer Zeile oder einer Spalte der genannten Eingangssignale von N · N Punkten erhält und eine eindimensionale diskrete Cosinustransformation an den genannten N Eingangssignalen ausführt und N durch eine eindimensionale diskrete Cosinustransformation transformierte Signale (t(0,0) bis t(7,7)) ausgibt, und

ii) eine Anzahl N der genannten eindimensionalen Cosinustransformationsschaltungen (28, 35), wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei jede den Ausgang von der genannten Anzahl N eindimensionaler diskreter Cosinustransformationsschaltungen (20, 27) erhält, wobei die genannten durch eine eindimensionale diskrete Cosinustransformation transformierten Signale (t(0,0) bis t(7,7)) der identischen Zeile oder Spalte entsprechen.

3. Eine zweidimensionale diskrete Cosinustransformationsschaltung, um eine zweidimensionale diskrete N · N-Punkt-Cosinustransformation an einem Eingangssignal N · N Punkten durchzuführen, umfassend:

i) eine erste eindimensionale Cosinustransformationsschaltung (43), wie in Anspruch 1 beansprucht, um N Eingangssignale parallel zu erhalten...!!;

ii) eine zweidimensionale Speichereinrichtung (44), um in jeder Zeile die N Ausgänge (t(0,0) bis t(7,7)) der genannten eindimensionalen diskreten Cosinustransformationsschaltung, wie in Anspruch 1 beansprucht, zu speichern; und

iii) eine zweite eindimensionale diskrete Cosinustransformationsschaltung (45), wie in Anspruch 1 beansprucht, um die spaltenweise aus der genannten zweidimensionalen Speichereinrichtung (44) ausgelesenen Signale zu erhalten und um eine zweite eindimensionale diskrete Cosinustransformation auszuführen.

4. Eine zweidimensionale diskrete Cosinustransformationsschaltung, um eine zweidimensionale diskrete N · N-Punkt-Cosinustransformation an einem Eingangssignal von N · N Punkten durchzuführen, umfassend:

i) eine erste Schalterschaltung (46) mit einer ersten (A) und einer zweiten (B) Eingangsklemme, von denen jede eine Anzahl N Eingangssignale erhält, sowie auch mit einer Ausgangsklemme zur Ausgabe einer Anzahl N von Ausgangssignalen;

ii) eine eindimensionale diskrete Cosinustransformationsschaltung (50), wie in Anspruch 1 beansprucht, deren Eingang mit der genannten Ausgangsklemme der genannten ersten Schalterschaltung (46) verbunden ist;

iii) eine zweite Schalterschaltung (47), die eine Eingangsklemme aufweist, die mit dem genannten Ausgang der genannten eindimensionalen diskreten Cosinustransformationsschaltung (50) verbunden ist, und eine erste (C) und eine zweite (D) Ausgangsklemme aufweist, von denen jede die Fähigkeit hat, eine Anzahl N Signale auszugeben; und

iv) eine zweidimensionale Speichereinrichtung (44), um spaltenweise Signale zu speichern, die der genannten ersten Ausgangsklemme (D) der genannten zweiten Schalterschaltung (47) eingegeben werden,

wobei N Eingangssignale der genannten Eingangssignale an N · N Punkten zeilenweise der genannten ersten Eingangsklemme (A) der genannten ersten Schalterschaltung (46) eingegeben werden, und Signale, die spaltenweise aus der genannten zweidimensionalen Speichereinrichtung (44) ausgelesen werden, der genannten zweiten Eingangsklemme (B) der genannten ersten Schalterschaltung (46) eingegeben werden.