• 전자공학회논문지
• /
• 제51권5호
• /
• pp.114-124
• /
• 2014

HEVC는 JCT-VC에 의해 개발된 최신 비디오 코딩 표준이다. HEVC는 H.264/AVC에 비해 약 2배의 주관적 코딩효율을 제공한다. HEVC 개발의 주요목표 중 하나는 UHD급 비디오를 효율적으로 코딩하는 것이기 때문에, HEVC는 UHD급 비디오를 코딩하는데 널리 사용될 것으로 예측된다. 이러한 고해상도 비디오의 복호화는 많은 양의 메모리 접근을 발생시키기 때문에 복호화 시스템은 고대역폭의 메모리 시스템 및 내부 통신 아키텍처가 필요하다. 이러한 요구사항을 파악하기 위해서 본 논문은 HEVC 복호화기의 메모리 접근 복잡도를 분석한다. 우리는 먼저 임베디드 프로세서와 데스크탑에서 동작하는 소프트웨어 HEVC 복호화기의 메모리 접근량을 측정하였다. 또한 우리는 HEVC 복호화기의 데이터흐름을 분석하여 HEVC 복호화기의 메모리 대역폭 모델을 만들었다. 측정결과, 소프트웨어 복호화기는 6.9~40.5GB/s의 DRAM 접근을 하였다. 또한 분석결과에 따르면 하드웨어 복호화기는 2.4GB/s의 DRAM 대역폭을 요구하는 것으로 파악된다.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
• /
• 제3권1호
• /
• pp.1-9
• /
• 2014

This paper proposes a low-latency Sample Adaptive Offset filter (SAO) architecture and its Single Instruction Multiple Data (SIMD) optimization scheme to achieve fast High Efficiency Video Coding (HEVC) decoding in a multi-core environment. According to the HEVC standard and its Test Model (HM), SAO operation is performed only at the picture level. Most realtime decoders, however, execute their sub-modules on a Coding Tree Unit (CTU) basis to reduce the latency and memory bandwidth. The proposed low-latency SAO architecture has the following advantages over picture-based SAO: 1) significantly less memory requirements, and 2) low-latency property enabling efficient pipelined multi-core decoding. In addition, SIMD optimization of SAO filtering can reduce the SAO filtering time significantly. The simulation results showed that the proposed low-latency SAO architecture with significantly less memory usage, produces a similar decoding time as a picture-based SAO in single-core decoding. Furthermore, the SIMD optimization scheme reduces the SAO filtering time by approximately 509% and increases the total decoding speed by approximately 7% compared to the existing look-up table approach of HM.

• 한국방송∙미디어공학회:학술대회논문집
• /
• 한국방송공학회 2014년도 하계학술대회
• /
• pp.160-162
• /
• 2014

A programmable video decoding system with multi-core DSP and co-processors is presented. This system is adopted by Digital TV SoC (System on Chip) and is used for FHD HEVC (High Efficiency Video Coding) decoder. Using the DSP based programmable solution, we can reduce commercialization period by one year because we can parallelize algorithm development, software optimization and hardware design. In addition to the HEVC decoding, the proposed system can be used for other application such as other video decoding standard for multi-format decoder or video quality enhancement.

• 방송공학회논문지
• /
• 제22권4호
• /
• pp.484-495
• /
• 2017

최근 디스플레이 기기의 발전과 기가 네트워크 등의 전송 대역폭 확대로 인해 대형 파노라마 영상, 4K Ultra High-Definition 방송, Ultra-Wide Viewing 영상 등 2K 이상의 초고해상도 영상의 수요가 폭발적으로 증가하고 있다. 이러한 초고해상도 영상은 데이터양이 매우 많기 때문에 부호화 효율이 가장 높은 High Efficiency Video Coding(HEVC) 비디오 부호화 표준을 사용하는 추세이다. HEVC는 가장 최신의 비디오 부호화 표준으로 다양한 부호화 툴을 이용하여 높은 부호화 효율을 제공하지만 복잡도 또한 이전 부호화 표준과 비교하여 매우 높다. 특히 초고해상도 영상을 HEVC 복호기로 실시간 복호화 하는 것은 매우 높은 복잡도를 요구한다. 따라서 본 논문에서는 고해상도 및 초고해상도 영상에 대한 HEVC 복호기의 복호화 속도를 개선시키고자 HEVC에서 지원하는 슬라이스(Slice)와 타일(Tile) 부호화 툴을 사용하여 각 슬라이스 혹은 타일을 동시에 처리하며 디블록킹 필터 과정에서도 소정의 블록 크기만큼 동시에 처리하는 데이터-레벨 병렬 처리 방법을 소개한다. 이는 독립 복호화가 가능한 타일, 슬라이스, 혹은 디블록킹 필터에서 동일 연산을 다중 스레드에 분배하는 방법으로 복호화 속도를 향상 시킬 수 있다. 실험에서 제안 방법이 HEVC 참조 소프트웨어 대비 4K 영상에 대해 최대 2.0배의 복호화 속도 개선을 얻을 수 있음을 보인다.

• 전자공학회논문지
• /
• 제52권5호
• /
• pp.155-164
• /
• 2015

본 연구에서는 다양한 HEVC 구문요소들을 적응적으로 파이프라인 및 병렬 처리할 수 있는 CABAC 복호화기 아키텍처를 설계 및 구현하였다. CABAC는 높은 압축률을 제공하지만, 구문요소 단위 순차적 복호화와 문맥간 강한 데이터 종속성, 빈 단위 복호화 과정 때문에 고성능 복호화 처리를 어렵게 한다. CABAC의 복호화 처리 성능을 높이기 위하여 연속된 flag 타입의 구문요소에 대해서는 다음에 복호될 구문요소들을 선행 연산하여 적응적으로 파이프라인 처리하였고, 멀티빈으로 구성된 구문요소는 최대 3개 빈까지 병렬 처리하는 고성능 구조를 설계하였다. 또한 이진산술복호기를 가속화하기 위해 문맥모델 업데이트와 재정규화를 선행 병렬 연산하고, 복호화 결과값에 따라 선택해서, 이진산술복호기의 임계 지연시간을 개선하였다. 제안하는 HEVC CABAC 아키텍처는 최대 1.01bins/cycle의 처리 성능으로 기존 구조대비 약 2배의 가속화 성능을 갖는다. 65nm ASIC 합성 결과 224M bins/sec.의 복호화 성능을 보이며, QFHD영상의 실시간 처리를 가능하게 하였다.

• Journal of information and communication convergence engineering
• /
• 제11권2호
• /
• pp.118-123
• /
• 2013

This paper proposes an efficient hardware architecture for high efficiency video coding (HEVC), which is the next generation video compression standard. It adopts several new coding techniques to reduce the bit rate by about 50% compared with the previous one. Unlike the previous H.264/AVC 6-tap interpolation filter, in HEVC, a one-dimensional seven-tap and eight-tap filter is adopted for luma interpolation, but it also increases the complexity and gate area in hardware implementation. In this paper, we propose a parallel architecture to boost the interpolation performance, achieving a luma $4{\times}4$ block interpolation in 2-4 cycles. The proposed architecture contains shared operations reducing the gate count increased due to the parallel architecture. This makes the area efficiency better than the previous design, in the best case, with the performance improved by about 75.15%. It is synthesized with the MagnaChip $0.18{\mu}m$ library and can reach the maximum frequency of 200 MHz.

• 방송공학회논문지
• /
• 제23권3호
• /
• pp.431-436
• /
• 2018

본 논문에서는 aliasing artifact 없이 영상 품질을 유지하고, 썸네일 생성에 필요한 계산 복잡도를 줄이는 알고리듬을 제안한다. 제안하는 알고리듬은 고속으로 복호화를 진행하기 위해서 TU(Transform Unit)에서는 $4{\times}4$크기마다 경계부분만을 부분 복호화를 수행하고, PU(Prediction Unit)에서는 TU경계부분만을 부분 복호화 한다. 그리고 화면내 예측 모드 방향에 따른 가중치 값을 구하고, 그 값을 이용해서 실제 썸네일 화소를 예측한다. 제안하는 방법은 기존 방법들과 썸네일 추출시간을 비슷하게 유지하면서 썸네일의 품질을 향상시킨다.

• Journal of Multimedia Information System
• /
• 제5권3호
• /
• pp.201-208
• /
• 2018

High Efficiency Video Coding range extensions (HEVC RExt) is a kind of extension model of HEVC. HEVC RExt was specially designed for dealing the high quality images. HEVC RExt is very essential for studio editing which handle the very high quality and various type of images. There are some problems to dealing these massive data in studio editing. One of the most important procedure is re-encoding and decoding procedure during the editing. Various codecs are widely used for studio data editing. But most of the codecs have common problems to dealing the massive data in studio editing. First, the re-encoding and decoding processes are frequently occurred during the studio data editing and it brings enormous time-consuming and video quality loss. This paper, we suggest new video coding structure for the efficient studio video editing. The coding structure which is called "ultra-low delay (ULD)". It has the very simple and low-delayed referencing structure. To simplify the referencing structure, we can minimize the number of the frames which need decoding and re-encoding process. It also prevents the quality degradation caused by the frequent re-encoding. Various fast coding algorithms are also proposed for efficient editing such as tool-level optimization, multi-serve based distributed coding and SIMD (Single instruction, multiple data) based parallel processing. It can reduce the enormous computational complexity during the editing procedure. The proposed method shows 9500 times faster coding speed with negligible loss of quality. The proposed method also shows better coding gain compare to "intra only" structure. We can confirm that the proposed method can solve the existing problems of the studio video editing efficiently.

• 정보과학회 논문지
• /
• 제43권9호
• /
• pp.1060-1065
• /
• 2016

최근 비디오 시스템은 초고해상도 영상의 사용으로 병렬처리의 필요성이 대두되고 있고, 시스템은 ARM big.LITTLE 같은 비대칭 처리능력을 지닌 컴퓨팅 시스템이 도입되고 있다. 따라서, 이 같은 비대칭 컴퓨팅 환경에 최적화된 초고해상도 UHD 비디오 병렬처리 기법이 필요한 시점이다. 본 논문은 인코딩/디코딩 시에 비대칭 컴퓨팅 환경에 최적화 된 HEVC 타일(Tile) 분할 기법을 제안한다. 제안하는 방식은 (1) 비대칭 CPU 코어들의 처리능력과 (2) 비디오 크기별 연산 복잡도 분석 모델을 분석하여, (3) 각 코어에 최적화된 크기의 타일을 할당함으로써, 처리속도가 빠른 CPU 코어와 느린 코어의 인코딩/디코딩 시간차를 최소화한다. 이를 ARM기반의 비대칭 멀티코어 플랫폼에서 4K UHD 표준 영상을 대상으로 실험하였을 때, 평균 약 20%의 디코딩 시간 개선이 발생함을 확인하였다.

• 방송공학회논문지
• /
• 제20권2호
• /
• pp.224-237
• /
• 2015

본 논문은 HEVC RExt (High Efficiency Video Coding Range Extension)을 위한 SIMD (Single Instruction Multiple Data) 명령어 기반의 고속 복호화 방법을 소개한다. RExt의 화면 내 예측, 보간필터, 역-양자화, 역-변환, 클리핑 모듈들은 반복적인 산술 연산 혹은 논리 연산을 수행하는 구조로써 SIMD 명령어 집합을 적용하기 적합한 모듈로 분류할 수 있다. 본 논문은 RExt의 증가한 비트 심도를 고려하여 화면 내 예측, 보간필터, 역-양자화, 역-변환, 클리핑 모듈을 SSE (Streaming SIMD Extension) 명령어 집합을 이용하여 연산하는 방법을 소개한다. 또한, 256비트 레지스터를 사용할 수 있는 AVX2 (Advanced Vector eXtension 2) 명령어 집합을 이용하여 보간필터, 역-양자화, 클리핑 모듈의 연산을 효율적으로 연산하는 방법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 SIMD 명령어 기반의 고속 복호화 방법은 HEVC 참조 소프트웨어 HM 16.0을 기반으로 자체 개발한 HEVC RExt 복호화기에서 기존의 순차적 연산 방식 대비 평균 12%의 속도향상을 얻을 수 있었다.