离散余弦变换IP核的设计与研究.pdf

华东师范大学
硕士学位论文
离散余弦变换IP核的设计与研究
姓名:姜淼
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:李刚
20080501
摘要离散余弦变换捌浞幢浠谕枷癖嘟饴敕矫嬗τ檬止惴海量较大,在很多实际应用中需要采用硬件设计的疘淼缏防绰阄颐嵌本文首先介绍了虸谕枷翊碇械淖饔煤驮恚得髁薉变换实现图像压缩的过程,并介绍了多种视频标准。接着,对多种一维目焖偎在核总体结构上采用行列分解的方法,为提高一维疘乃俣龋在基于快速算法的结构中插入了多级流水线,乘法运算通过多个定系数乘法器来完成。针对赜贒有穷字长的精度标准对本设计进行了有限今己被/琈猯,一琈和等国际标准所采用。由于其计算处理速度的要求。本文所研究的内容就是针对图像处理应用的二维砗说硬件实现。法和二维乃惴ń辛颂致郏⑾晗附樯芰吮旧杓扑捎玫腖焖算法。字长仿真。中间变换的变换值采用乒乓存储处理方式,完成对中间数据的转置操作。本文的离散余弦变换核的实现采用典型的自顶向下设计方法,首先确定系统级的设计方案,并以镅愿隽诵形<睹枋觥T赬平台上完成的设计,并下载到型器件上,并通过原型验证。之后,进一步采用台积电的ひ湛猓瓿葾杓啤芯片总面积为奈罡吖ぷ髌德士纱锏.。关键字:图像压缩,离散余弦变换,寄存器传输级,现场可编程门阵列
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作者签名:扭日期:作者签名:烊掌冢摊名:害心龇血过黼喜穰日期:,产寻。甃学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中作了明确说明并表示谢意。学位论文授权使用声明本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定,学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。名作期声者论位厂坠:
第一章绪论研究背景及意义随着科技的飞速发展,我们正在进入数字化时代。由于数字信号易于存储和远距离传输,而且没有累积失真,数字化的存储信息可以高品质的被还原,数字化成为人们现实生活中的一个必不可少的概念。数字化后的信息,尤其是数字化量的计算时间。在所有视频编码/解码芯片中离散余弦变换及其反变换占了全部计算量的%一%S捎谄湓怂懔拷洗螅谝陨细鞲霰曜嫉谋唷⒔饴牍蹋珼计算占据了大量的时间,为了满足实时要求,常常采用硬件来实现其功能。二维疘砗耸鞘悠当啵饴胄酒械囊桓鲋匾D?椋渖杓频暮没到苯后的视频和音频信息具有数据海量性,如声音、音乐、电视、电影这些重要的信号数字化后,每秒需要大量的比特数去存储或传输,这样就造成了高成本。它给信息的存储和传输造成较大的困难,成为阻碍人类有效地获取和使用信息的瓶颈问题之一。因此,作为数字化技术核心之一的数字压缩备受人们关注【俊对于图像数据而言,一个显著特点就是信息量大,根据计算,在不进行编码压缩处理的情况下,一张的光盘仅能存放秒左右的袼氐图像信息,这就使得在对图像的存储和处理中所遇到的困难和所需成本非常高。同时,在现代通信中,图像传输已经成为重要内容,传输信息量的大小是影响传输速度的重要原因【俊RO胩岣咄ㄐ潘俣龋桓霰匾5氖侄尉褪遣捎猛枷竦谋嗦压缩技术,减少传输的数据量。组成图像的各像素无论是在行方向还是在列方向上,都存在着一定的相关性。应用某种编码方法提取或者减少这种相关性,就可以达到压缩数据的目的。从信息论的观点看,描述图像信源的数据是由有效信息量和冗余量两部分组成,去除冗余量能够节省图像存储和传输中的开销,同时又要不损害图像信源的有效信息量,保证重构图像的质量【俊K酵枷裱顾醣嗦爰术就是对要处理的图像源数据按一定的规则进行变换和组合,从而达到以尽可能少的代码来表示尽可能多的数据信息离散余弦变换苡行У南枷竦娜哂啵蚨还惴河τ糜谕枷癖码压缩中,至今己被,琈,虷裙时曜妓采用。离散余弦变换贛甔以及系列标准的系统中消耗了大影响整个芯片的性能。因此,对挠布杓蒲芯咳允鞘钟幸庖宓摹第一章绪论
从眉际随着微电子工艺的进步,使芯片系统越来越复杂,数百万门规模的系统级芯片设计不能一切从头开始,要将设计建立在较高的层次上。需要更多地采用完整的系统。只有这样,才能较快地完成设计,加速从设计到产品化的时间,满设计重复利用是建立在嘶∩系摹】。核是一个用于或这样就可以大大提高产量和缩短设计周期。理想的核应该是完全可移植的,掩膜信息,完成了全部的前端和后端设计并己被投片验证正确,特点是提供可预固核由拇嫫鞔浼兜