A fast scaled discrete cosine transform algorithm is proposed for a real-time discrete cosine transform in the KAIST Image Computing System (KICS). The KICS is a high-performance image-computing system with a parallel architecture, in which multiple general-purpose digital signal processors(DSP) are used. To implement the real-time MPEG-2 encoder on the KICS, a three-step computation of the proposed algorithm reduces total number of multiplications. In addition, the software architecture of the KICS is presented for an implementation of the real-time MPEG-2 discrete cosine transform. The performance of the proposed algorithm is evaluated with respect to the execution time of the forward and inverse discrete cosine transform of the MPEG-2 encoding, and the simulation results of the proposed algorithm are also described. The simulation results and the performance analysis show that the proposed algorithm can perform the MPEG-2 encoding in real-time
방대한 양의 영상 데이터의 압축, 복원 처리는, 최근 수요가 날로 증가하고 있는 멀티미디어 시스템의 실현에 필수 요건이 되고 있다. KAIST Image Computing System (KICS)는 다양한 종류의 실시간 영상 처리가 가능한 고성능 범용 영상 처리 시스템으로 최근 멀티미디어 시스템의 국제 표준 안으로 제정된 MPEG-2 알고리즘의 실시간 처리에 적합하도록 범용 Digital Signal Processor (DSP)인 MVP (Multimedia Video Processor : TMS320C80)5개를 사용하여 병렬 처리 구조로 설계된 멀티미디어 시스템이다.
MPEG-2에서는 영상 신호의 시간적 상관관계와 공간적 상관관계를 이용하여 영상 정보를 압축하는 방법을 사용하고 있으며, 이중 공간적 상관관계를 이용한 압축 방법인 이산여현변환 방식은 화질 및 데이터 압축량에 지대한 영향을 주는 방식이지만 방대한 양의 계산량을 요구하여 실시간 압축 복원의 구현에 걸림돌이 되고 있다.
본 논문에서는 KICS 시스템의 구조를 간단히 제시하였고 MPEG-2의 압축 기법의 하나인 이산여현변환 여러 방법을 보였다. 그리고 KICS에서 실시간으로 이산여현변환 처리를 할 수 있는 알고리즘을 제안하였다. 이 알고리즘은 Chen의 알고리즘을 수정하였으며, 고정소숫점 연산에서 발생되는 에러를 줄일수 있고 정변환 및 역변환 과정에 필요한 곱셈 상수들과 양자화 시에 필요한 곱셈 연산을 미리 계산된 한 개의 테이블을 이용하여 변환 과정에 이용함으로써 곱셈 수를 줄여 실시간 처리가 가능하도록 하였다.
제안된 알고리즘의 성능은 두 종류의 256×256 크기의 정지 화상과 100프레임의 두 종류의 MPEG-2 Test 영상에 적용하여 시뮬레이션 해본 결과 양자화 과정을 거치면 정밀도 면에서 부동소숫점에 의한 이산여현변환을 실시간으로 처리하기 위하여 본 논문에서 제안된 알고리즘을 구현하기 위한 방법을 보였다.
