用于执行傅里叶变换的装置和方法与流程

对相关申请的交叉参考

此申请要求于2015年10月13日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2015-0143044的权利，该申请的公开文本的全部内容引用在此。

与示范性实施例一致的装置和方法涉及一种执行傅里叶变换的装置和方法。

背景技术：

近来，已经研发了多种显示三维(3d)图像的技术。已经活跃地开展了利用能够同时控制光的幅度和相位的复合空间光调制器(slm)实时地表现高图像质量全息图的装置的研究。

为了再现全息图运动图片，使用了计算机产生的全息图(cgh)。图像处理装置计算全息图平面上的每个位置的全息图值，并且计算量相当浩大。换句话说，为了表示空间的一个点，图像处理装置执行一次傅里叶变换。因此，为了表示空间的一幅图像，应该执行与像素数目一样多的次数的傅里叶变换。

诸如电视、移动设备等等的图像处理装置可以处理图像数据以再现全息图像。在此情况下，图像处理装置可以对图像数据执行傅里叶变换并利用变换后的数据再现图像。

当图像处理装置执行傅里叶变换时，需要浩大的计算量和大量的时间。特别地，诸如移动设备的便携式设备尺寸和可用功率是受限的。因此，需要一种减少执行傅里叶变换时的计算量和时间的方法。

技术实现要素：

一个或多个示范性实施例可以提供一种存储器，在执行傅里叶变换时用于存储和读取数据。

额外的示范性方面将部分地在后附的说明书中展示，部分地从说明书中将变得显而易见或者可以通过实践示范性实施例来习得。

根据示范性实施例的一个方面，提供一种用于执行傅里叶变换的方法，该方法包括：通过以列方向对数据执行一维快速傅里叶变换(1dfft)来产生中间数据；以列方向存储中间数据到单元阵列中；以行方向从单元阵列中读取中间数据；及通过对读取的中间数据执行1dfft来产生最终数据。

存储该中间数据到单元阵列的过程可以包括：激活单元阵列的一个垂直字线；激活连接到激活的垂直字线的各单元中的连接到中间数据要存储到其中的单元的一个或多个水平字线；及存储写入线中的中间数据到连接到该激活的水平字线的单元。

以列方向从单元阵列读取中间数据的过程包括：激活单元阵列的一个水平字线；激活连接到激活的水平字线的各单元中的连接中间数据要被从其读取的单元的一个或多个垂直字线；及经读取线从连接到激活的垂直字线的单元读取中间数据。

中间数据可以通过改变每个单元中的磁性隧道结(mtj)的自由层的旋转方向而被存储在单元阵列中。

存储在该单元中的中间数据可以是通过测量单元阵列的每个单元的电阻而被从单元阵列中读取。

中间数据的每个像素值可以包括多个比特，并且多个比特被存储在不同的单元阵列中。

根据另一示范性实施例的一个方面，提供一种执行傅里叶变换的方法，该方法包括：通过以行方向对数据执行一维快速傅里叶变换(1dfft)来产生中间数据；以行方向存储中间数据到单元阵列中；以列方向从单元阵列读取中间数据；及通过对读取的中间数据执行1dfft来产生最终的数据。

根据另一示范性实施例的一个方面，提供一种执行傅里叶变换的图像处理装置，该图像处理装置包括：第一核心，被配置为通过以列方向对数据执行一维快速傅里叶变换(1dfft)来产生中间数据；存储器，被配置为以列方向存储中间数据到单元阵列中并且以行方向从单元阵列中读取中间数据；以及第二核心，被配置为通过对读取的中间数据执行1dfft来产生最终数据。

存储器可以包括写入驱动器和读取放大器。写入驱动器可以被配置为通过向单元阵列提供电压或电流来存储中间数据到单元阵列中，读取放大器可以被配置为通过向该单元阵列提供电压或电流而测量的该单元阵列的每个单元的电阻来读取所存储的中间数据。

存储器的每个单元可以包括两个晶体管和一个磁性隧道结(mtj)，根据mtj的旋转方向存储中间数据。

存储器可以包括多个单元阵列，中间数据的每个像素值可以包括多个比特，且存储器存储多个比特到不同的单元阵列中。

图像处理装置可以还包括连接该第一核心和该存储器的多个输入引脚，其中该单元阵列的数目是该输入引脚的数目的倍数。

图像处理装置可以还包括连接该第二核心和该存储器的多个输出引脚，其中该单元阵列的数目是该输出引脚的数目的倍数。

根据另一示范性实施例的一个方面，提供一种用于执行傅里叶变换的图像处理装置，该图像存储装置包括：第一核心，被配置为通过以行方向对数据执行一维快速傅里叶变换(1dfft)来产生中间数据；存储器，被配置为以行方向存储中间数据到单元阵列中并且以列方向从单元阵列中读取中间数据；以及第二核心，被配置为通过对读取的中间数据执行1dfft来产生最终数据。

根据另一示范性实施例的一个方面，提供一种非瞬时的计算机可读存储介质，具有存储在其上的程序，其中当由计算机执行时，该程序执行上述方法。

根据另一示范性实施例的一个方面，提供一种用于执行傅里叶变换的装置，该装置包括：含有多个单元阵列的存储器；至少两个核心，被配置为通过对数据执行一维快速傅里叶变换(1dfft)来产生中间数据，且每个核心执行不同方向的1dfft，其中存储器被配置为以第一方向在单元阵列中存储中间数据并以垂直于第一方向的第二方向从单元阵列中读取中间数据。

存储器可以以列方向存储中间数据并以行方向读取所存储的中间数据，或者存储器可以行方向存储中间数据并且以列方向读取所存储的中间数据。

存储器可以包括写入驱动器和读取放大器，写入驱动器可以通过向单元阵列提供电压或电流来存储中间数据到单元阵列中，读取放大器可以通过向单元阵列提供电压或电流而测量单元阵列的每个单元的电阻来读取所存储的中间数据。

存储器的每个单元可以包括两个晶体管和含有自由层的一个磁性隧道结(mtj)。中间数据可以通过改变mtj的自由层的旋转方向而被存储在单元阵列中，并且可以通过测量单元阵列的每个单元的电阻从单元阵列中读取中间数据。

中间数据和存储器可以是二维矩阵格式，且中间数据可以存储在存储器中的对应于中间数据的每个数据的位置的位置处。

附图说明

从下面结合附图对实施例的描述中，本发明总的发明构思的这些和/或其他效果将变得明显，并且更容易理解，其中：

图1是处理通图像数据的过程的流程图；

图2显示了变换数据的过程；

图3是根据一个示范性实施例的傅里叶变换方法的流程图；

图4是图像处理装置的一个范例的方块图；

图5显示了根据一个示范性实施例的存储器的单元；

图6显示了根据一个示范性实施例的写入数据的方法；

图7显示了根据一个示范性实施例的读取数据的方法；

图8显示了根据一个示范性实施例的存储数据的方法；及

图9显示了存储中间数据到单元阵列的方法。

具体实施方式

现在将详细参考本发明总的发明构思的实施例，在附图中示出了其示例，其中通篇相同的参考标记指代相同的元件。再有，附图中显示的每一层的尺寸可以被夸张以便于说明和清晰显示。在此方面，示范性实施例可以具有不同的形式，不应理解为限定于此处所做的说明。因此，下面仅通过参考附图说明示范性实施例来解释本发明的各个方面。在层结构中，当构成元素置于另一构成元素的“上方”或“上面”时，该构成元素可以仅是直接地在另一构成元素上面或者以非接触方式位于另一构成元素上方。

图1是处理图像数据的过程的流程图。参考图1，图像处理装置可以接收图像数据并输出图像。

在操作110中，图像处理装置接收图像数据。举例说，在计算机产生的全息图(cgh)操作中，当基于层的算法被应用于图像数据时，图像数据可以是彩色数据或深度数据。彩色数据可以是表明每个平面的多个颜色的数据。基于层的算法是基于深度分割全息图的再现区域并且处理每个分割的平面的数据的方法。图像处理装置可以通过执行每个分割的平面的傅里叶变换或傅里叶逆变换来产生全息图像。

在操作120中，图像处理装置执行图像质量校正和场计算。图像处理装置可以校正图像数据以改善图像数据的图像质量。

在操作130中，图像处理装置执行傅里叶变换或快速傅里叶变换(fft)。举例来说，图像处理装置可以二维(2d)矩阵的形式对图像数据执行傅里叶变换。图像处理装置可以为2d傅里叶变换执行两次一维(1d)傅里叶变换。图像处理装置可以行方向对图像数据执行1d傅里叶变换并以列方向对变换后的图像数据执行1d傅里叶变换。图像处理装置经傅里叶变换产生全息图像。

在操作140中，图像处理装置执行像素编码并经像素编码产生待输入到屏幕的数据。

在操作150中，图像处理装置输出图像到图像显示装置。

图像处理装置可以包括能够并行执行图像数据的傅里叶变换的多个核心。举例来说，图像处理装置可以分配每个平面的图像数据到这些核心，并且分配到这些核心的图像数据被执行傅里叶变换。

图2显示了变换数据的过程。参考图2，图像处理装置或傅里叶变换装置通过对数据210执行两次1dfft(快速傅里叶变换)产生最终的数据230。举例来说，图像处理装置以行方向对数据210执行一次1dfft，以列方向对数据210执行一次1dfft，由此产生最终的数据230。替代地，图像处理装置以列方向对数据210执行一次1dfft，以行方向对数据210执行一次1dfft，由此产生最终的数据230。

在图2中，说明了图像处理装置首先以列方向对数据210执行1dfft的情形。

图像处理装置以列方向对数据210执行1dfft，作为以列方向对数据210执行1dfft的结果，获得中间数据220。数据210上标记的箭头表明图像处理装置执行1dfft的方向。中间数据220上标记的直线表明数据210被执行变换所在的方向。

图像处理装置存储中间数据220到存储器中(未显示)。图像处理装置以与执行1dfft的方向相同的方向存储中间数据220到存储器中。当读取存储器中存储的中间数据220时，图像处理装置以与执行1dfft的方向垂直的方向读取中间数据220。换句话说，图像处理装置以行方向读取存储器中存储的中间数据220。因为中间数据220是以执行1dfft的格式相同的格式存储在存储器中的，为了以行方向执行1dfft，存储器中存储的中间数据220以行方向被读取。举例来说，如果中间数据220和存储器二者都是2d矩阵，则中间数据220存储在存储器中的相应于中间数据220的每个数据的位置的位置处。因此，不需要计算所存储的中间数据220的位置的地址计算。

图像处理装置对从存储器中读取的中间数据220以行方向来执行1dfft。当图像处理装置以行方向读取存储器中存储的中间数据220时，图像处理装置以行方向从存储器读取数据。举例来说，当图像处理装置读取中间数据220的第二行数据时，图像处理装置读取存储器的第二行数据。因此，图像处理装置以行方向读取存储器中存储的中间数据220而不需要单独的地址计算，然后对读取的数据执行1dfft。作为以行方向对中间数据220执行1dfft的结果，获得最终的数据230。中间数据220上标记的箭头表明图像处理装置执行1dfft的方向。

虽然图2显示了以列方向对数据210执行1dfft之后，以行方向对中间数据220执行1dfft，但是不限于此，在以行方向对数据210执行1dfft之后，以列方向对中间数据220执行1dfft是可能的。

图3是根据一个示范性实施例的用于执行傅里叶变换的方法的流程图。

在操作310中，图像处理装置可以通过以数据的列方向执行1dfft来产生中间数据。数据和中间数据可以是2d矩阵形式，并且图像处理装置对数据的每列执行1dfft。

在操作320中，图像处理装置可以将列方向中的中间数据写入单元阵列。向单元阵列写入数据可以指存储数据到单元阵列中。单元阵列可以是n×m矩阵形式并且包括n×m个单元。图像处理装置可以激活位于任一列的单元并且将中间数据写入到激活的单元。每个单元可以存储1比特数据。图像处理装置可以提供电压到激活的单元，由此存储表示0或1的1比特数据。图像处理装置可以对数据的所有列执行1dfft并且将产生的列方向中的中间数据写入到单元阵列。

在操作330中，图像处理装置可以以行方向读取单元阵列中存储的中间数据。图像处理装置可以激活任一行的单元并且读取激活的单元中存储的中间数据。单元阵列可以利用磁性隧道结(mtj)存储中间数据。图像处理装置可以通过提供电流或电压到激活的单元来测量激活的单元的电阻。图像处理装置可以根据测量的电阻值的大小来确定激活的单元中存储的值是0还是1。

在操作340中，图像处理装置可以通过对读取的中间数据执行1dfft来产生最终的数据。由于图像处理装置以行方向读取中间数据并且对读取的中间数据执行1dfft，所以图像处理装置以行方向存储最终数据到缓存器中。

图4是图像处理装置的范例的方块图。参考图4，处理器400可以是图像处理装置或者傅里叶变换装置的范例。

处理器400可以包括控制器410、第一核心420、存储器430、第二核心440和缓存器450。虽然图4显示处理器400包括两个核心420和440，但是不限于此，处理器400可以包括两个或更多个核心。

控制器410控制第一核心420、存储器430和第二核心440。控制器410可以指定第一和第二核心420和440执行的计算。举例来说，控制器410可以控制第一核心420以行方向或列方向对数据执行1dfft。

控制器410可以控制第二核心440以行方向或列方向对数据执行1dfft。

第一核心420可以对数据执行傅里叶变换。举例来说，第一核心420可以行方向或列方向对数据执行1dfft，由此产生中间数据。第一核心420可以输出中间数据到存储器430。

存储器430可以不同方向存储和输出中间数据。因为第一核心420和第二核心440以不同方向执行1dfft，所以向存储器430存储中间数据的方向和输出中间数据的方向彼此不同。

举例来说，存储器430可以以行方向存储中间数据并以列方向输出所存储的中间数据。替代地，存储器430可以以列方向存储中间数据并以行方向输出所存储的中间数据。当第一核心420以行方向对数据执行1dfft时，存储器430以行方向存储中间数据。在此情况下，因为第二核心440以列方向对中间数据执行1dfft，所以存储器430以列方向输出中间数据。

第二核心440可以对数据执行傅里叶变换。举例来说，第二核心440可以以列方向或行方向对图像数据执行1dfft。当第一核心420以行方向对数据执行1dfft时，第二核心440以列方向对中间数据执行1dfft。

图5显示了根据一个示范性实施例的存储器的单元。参考图5，单元500可以包括两个晶体管510和520及一个mtj530。第一晶体管510连接到垂直字线v-wl，并且第二晶体管520连接到水平字线h-wl。当给v-wl和h-wl二者提供电压时单元500是激活的。

mtj530可以包括自由层531、隧道能障532和引线层533。引线层533的旋转方向不改变，而自由层531的旋转方向改变。因此，自由层531存储数据。当自由层531的旋转方向和引线层533的旋转方向彼此相同或者相反时测得的mtj530的电阻值是不同的。因此，利用mtj530的电阻值可以读取数据。

可以通过提供电压到处于其中单元500为激活的状态下的写入线来存储数据到mtj530中。当提供电压到写入线时，自由层531的旋转方向是根据电压量确定的。

单元的电阻可以经处于其中单元500为激活的状态下的读取线来测量。举例来说，单元500的电阻可以通过提供电流到读取线并测量读取线上的电压来测得。提供到读取线的电流或电压的量可以是不影响mtj530的旋转的量的电流或电压。

图6显示了根据一个示范性实施例的写入数据的方法。参考图6，存储器430可以以列方向将数据写入到多个单元中。第一核心420可以以列方向对数据执行1dfft。在此情况下，存储器430可以以列方向存储从第一核心420接收的中间数据。换句话说，存储器430可以以与第一核心420执行1dfft的方向相同的方向存储中间数据到单元中。

vdd是提供以选择要激活的单元的电压。vw1代表表示数据1的电压，vw0是表示数据0的电压。vwbias代表提供到单元以向单元写入数据的偏置电压。

图6显示了向两个左侧单元610写入数据的范例。当存储器430向两个左侧单元610写入数据时，vdd被提供到连接到两个单元610的h-wl和v-wl且vwbias被提供到连接到两个单元610的读取线，以激活单元610。在连接到激活的第一垂直字线的各单元中，图像处理装置激活单元阵列的第一垂直字线和数据要存储到其中的单元610所连接的第一和第二水平字线。当vdd和vwbias被提供到读取线时，存储器430通过经第一和第二写入线提供vw1或vw0将数据写入到两个单元610。

图7显示了根据一个示范性实施例的读取数据的方法。参考图7，存储器430可以以行方向从多个单元读取数据。第二核心440可以以行方向对中间数据执行1dfft。在此情况下，存储器430以行方向输出中间数据到第二核心440。因此，存储器430以行方向读取存储在单元中的中间数据并且输出读取的中间数据到第二核心440。

图7显示了根据一个示范性实施例的读取存储在两个左侧单元710中的数据的方法。存储器430从两个单元710读取数据。vdd被提供到连接到两个单元710的h-wl和v-wl，且0v(零电压)被提供到连接到两个单元710的写入线。当vdd和0v被提供到写入线时，存储器430通过向两个读取线提供vread来读取存储在两个单元710中的数据。存储器430输出读取的数据到第二核心440。

图8显示了根据一个示范性实施例的存储数据的方法。图8显示了第一核心420以列方向执行1dfft和第二核心440以行方向执行1dfft的情形。因此，存储器430以列方向将中间数据写入以行方向读取中间数据。

替代地，当第一核心420以行方向执行1dfft且第二核心440以列方向执行1dfft时，存储器430以行方向写入中间数据且以列方向读取中间数据。

单元阵列840的数目可以是输入/输出引脚的数目的倍数。输入引脚连接第一核心420和输入缓存器及译码器810，并且输出引脚连接第二核心440和复用器(mux)和输出缓存器850。举例来说，当有16个输入引脚时，单元阵列840的数目可以是16、32或64。

输入缓存器和译码器810从第一核心420接收中间数据、在存储器430中存储接收的中间数据并输出中间数据到多个写入驱动器820中的每一个。

输入缓存器和译码器810输出相应于一个像素值的比特到写入驱动器820的每一个。如果像素值是8比特，则输入缓存器和译码器810输出每个比特到8个写入驱动器820，并且8比特的像素值被存储到8个单元阵列840中。

写入驱动器820将从输入缓存器和译码器810接收的中间数据写入到单元阵列840。写入驱动器820以单元阵列840的列方向激活单元，并将中间数据写入到激活的单元。因此，第一核心420产生的中间数据的形式和单元阵列840中存储的中间数据的形式是相同的。因此，不需要为读取放大器(s/a)830进行单独的地址计算来以行方向读取单元阵列840中存储的中间数据。读取s/a830顺序地以行方向读取单元阵列840中存储的数据。

读取s/a830以行方向读取单元阵列840中存储的数据。读取s/a830可以激活单元阵列840的行方向的单元并测量每个单元的电阻。读取s/a830根据每个单元的电阻值的量获取每个单元中存储的数据。

mux和输出缓存器850接收从单元阵列840读取的数据并输出接收的数据到第二核心440。

图9显示了单元阵列中存储中间数据的方法。中间数据是对其以行方向或列方向执行一次1dfft的数据。像素值代表一个像素中存储的数据。

当第一像素值901是“10010110”时，第一像素值901被存储在8个单元阵列910-980。每个比特可以被存储在各单元阵列的相同位置。举例来说，第一像素值901的第一比特“1”被存储在第一单元阵列910中，第二比特“0”存储在第二单元阵列920中，最后的比特“0”存储在第八单元阵列980中。

当第二像素值902是“00111011”时，第二像素值902被存储在八个单元阵列910-980。当第二像素值902是位于第一像素值901右侧的像素值时，第二像素值902的每个比特被存储在第一像素值901的每个比特的右侧的单元中。如图9所示，第二像素值902的第一比特“0”被存储在第一像素值901的第一比特的右侧的第一单元阵列910中，第二比特“0”存储在第一像素值901的第二比特的右侧的第二单元阵列920中，最后的比特“1”被存储在第一像素值901的最后比特的右侧的第八单元阵列980中。

虽然不限于此，但是示范性实施例可以实现为计算机可读记录介质中的计算机可读代码，该介质包括由计算机执行的程序指令以便引起处理器执行或实施程序指令。介质可以还包括单独的数据文件、数据结构等等或者与程序指令组合的数据文件、数据结构等等。计算机可读记录介质可以包括用于存储数据的任何种类的记录设备，该数据可以后续地被计算机系统读取。计算机可读记录介质的范例包括磁性存储介质(例如rom、ram、软盘、硬盘等等)和光学记录介质(例如cd-rom、数字通用磁盘(dvd)等等)。所述的硬件设备可以配置来用作一个或多个软件模块以便执行上述的操作和方法，或者相反。此外，计算机可读记录介质可以分布在网络耦合的计算机系统以便计算机可读代码以分布式方式被存储和执行。

再者，示范性实施例可以写成经计算机可读的传送介质(诸如载波)而被传送且在通用或专用的数字计算机中接收和实施的计算机程序，其中该数字计算机执行该程序。此外，应当理解，在示范性实施例中，上述装置和设备的一个或多个单位可以包括电路、处理器、微处理器等等，并且可以执行计算机可读介质中存储的计算机程序。

根据一个示范性实施例，上述示意图中显示的方块表示的部件、元素或单位中至少之一可以实现为执行各上述功能的各种数目的硬件、软件和/或固件结构。再有，这些部件、元素或单位中至少之一可以特别地由模块、程序或者代码的一部分来实现，模块、程序或代码的一部分包括用于执行特定逻辑功能的一个或多个可执行指令。再有，这些部件、元素或单位中至少之一可以还包括诸如执行各功能的中央处理单元(cpu)的处理器、微处理器等等。示范性实施例可以以功能性方块部件和多种处理步骤的方式来描述。这样的功能性方块可以由执行特定功能的任意数量的硬件和/或软件部件来实现。举例来说，示范性实施例可以使用多种集成电路(ic)部件(例如存储器元素、处理元素、逻辑元素、查询表等等)，这些集成电路可以在一个或多个微处理器或其它控制设备的控制下执行多种功能。类似地，当示范性实施例的元素是利用软件编程或软件元素实施时，该示范性实施例可以利用任何编程或脚本语言(诸如c、c++、java、汇编语言等等)实施，其中多种算法利用数据结构、对象、过程、例行程序或其它编程元素的任意组合来实施。上述示范性实施例的功能性方面可以在一个或多个处理器上执行的算法中实施。此外，示范性实施例可以采用用于电子结构、信号处理和/或控制、数据处理等等的任何数量的相关技术。词语“机械”、“元素”、“装置”和“结构”在这里广义地使用而不是限制于机械的或物理的实施例，但是可以包括与处理器等结合的软件例行程序。

这里显示和描述的示范性实施例是本发明的概念的说明性范例，而不是旨在限定本发明的范围。为了简洁，本发明系统的相关技术的电子、控制系统、软件开发和其它概念性方面可以不详细描述。此外，多个附图中显示的连接线或连接器旨在代表多个元素之间的示范性的功能性关系和/或物理的或逻辑的耦合。应当注意，在实际设备中可以有多种的替代或附加功能性关系、物理连接或逻辑连接。再者，在实践本发明的构思时没有哪一物品或部件是必不可少的，除非该元素被特别说明为“必不可少的”或者“关键的”。

这里使用的术语是仅用于说明特定实施例的目的，不是意在限定示范性实施例。如这里所使用的，单数形式“一”和“该”可以也包括复数形式，除非文中清晰地表明其它含义。此外，这里对数值范围的列举仅仅意在用作单个地参考落入范围之内的每个单独值的快速方法，除非在这里另有表示，并且每个单独值被插入到说明书中好像被单个在这里列举一样。此外，这里描述的所有方法中的步骤可以任何适合的顺序来执行除非这里有其它的表示或者在文中有清晰的相反表示。本发明的构思不限于这里描述的步骤的顺序。这里提供的任何一个或所有的范例或示范性语言(例如“诸如”)仅仅意在更好地说明发明构思而不是设定对本发明的构思的范围的限定除非另有定义。对于本领域的普通技术人员来说容易想到的是可以在不脱离本发明的发明构思的精神和范围的前提下做出各种的变化和修改。

如上所述，可以提供其中向存储器写入数据的指示和读取数据的指示是不同的存储器。可以根据对数据执行1dfft的方向来存储和读取数据。

应当理解，这里描述的示范性实施例仅是说明性的而不是为了限定。每个示范性实施例内的特征或方面的说明应当典型地理解为可以用于其它的示范性实施例中其它类似的特征或方面。

虽然已经参考附图说明了一个或多个示范性实施例，但是本领域的普通技术人员应当理解在不脱离后附的权利要求限定的精神和范围的前提下可以做出形式和细节上的多种改变。