基于SIMD架构的二维DCT/IDCT变换电路模块的设计与实现

摘要

离散余弦变换(DCT)及其反变换（IDCT）在图像和视频处理中应用十分广泛，已被JPEG、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和H26x等国际标准所采用。由于其计算量较大，因而在很多实际应用中常采用ASIC方式设计电路来满足实时处理的要求。 本文首先介绍了DCT和IDCT在图像处理中的作用和原理。接着，分析研究了DCT的各种快速算法，总结了前人对DCT快速算法及其VLSI实现所做的研究。根据图像处理的特点，结合DCT快速算法，以提高速度、减少设计面积和功耗为目标，给出了一种DCT/IDCT的硬件设计方案。该方案利用DCT的行列分离特性，将二维DCT/IDCT变换转化为两个一维DCT/IDCT实现。在一维DCT/IDCT设计中，采用SIMD架构，合理划分了DCT变换中的计算，利用Synopysys的EDA工具对所设计的DCT/IDCT处理核进行了综合和仿真验证，结果表明所设计的DCT/IDCT处理核能够在最高155M时钟频率下正确完成8×8数据块的 DCT/IDCT的逻辑运算。满足JPEG和MPEG标准对于DCT的处理要求。采用0.18um工艺库综合后包含一个转置RAM在内的整个模块的面积为1389515.38μm2。