高速高精度離散余弦變換的設計與實現(xiàn).pdf

1、近年來，隨著多媒體技術的飛速發(fā)展，許多應用領域?qū)σ曨l圖像的實時壓縮提出了更高的要求。離散余弦變換作為實現(xiàn)空間域壓縮的關鍵，如何減少其計算量，并提高其硬件實現(xiàn)的速度和精度以滿足海量視頻數(shù)據(jù)的實時處理，一直是視頻編解碼領域中的研究熱點。本文所研究的內(nèi)容就是針對HDTV應用中高速，高精度二維離散余弦變換及其反變換的硬件實現(xiàn)。 本文首先研究了視頻編解碼標準中DCT的作用和發(fā)展狀況，在此基礎上，進一步研究了FDCT和IDCT的數(shù)學原理，快

2、速算法和硬件實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，分析了由于IDCT誤差引起的漂移現(xiàn)象。根據(jù)IEEE標準1180-1990，研究了余弦系數(shù)量化步長和中間有限字長對IDCT設計結(jié)果精度的影響。然后，采用基子乘法器結(jié)構(gòu)的一維FDCT/IDCT運算單元和乒乓結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)置RAM，完成了RCM結(jié)構(gòu)的二維FDCT/IDCT電路設計，并對電路進行了功能仿真，邏輯綜合，時序仿真和基于Altera公司的CycloneEP1C12Q240C8型芯片的FPGA驗證。實驗結(jié)果表明，上述設計

3、都可以工作在130Mhz的時鐘頻率之上，完全能夠?qū)崟r處理MPEG-2標準的HDTV圖像，且遠遠超過IEEE標準1180-1990的精度要求。 本文共設計了四種一維運算單元：一維FDCT奇偶分解法、W.H.Chen算法、Loeffler算法和一維IDCTW.H.Chen算法。在本文的一維FDCT奇偶分解算法設計中，根據(jù)算法特點，設計了新的Booth乘法器，節(jié)省硬件資源，提高了電路速度。然后，使用一種新的實現(xiàn)方案完成了一維IDCT、