Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu về lựa chọn biến đổi đa dạng trong mã hóa video dựa trên kiến trúc phần cứng FPGA
Tóm tắt
Chuẩn mã hóa video thế hệ mới, Mã hóa Video Đa Năng (VVC), giảm 50% lưu lượng mã mà phải chịu mức độ phức tạp tính toán lớn hơn so với chuẩn Mã hóa Video Hiệu Quả Cao (HEVC), đặc biệt trong mô-đun biến đổi. Để giảm bớt độ phức tạp tính toán cao của thuật toán lựa chọn biến đổi đa dạng VVC (MTS), một kiến trúc phần cứng VVC MTS hiệu suất cao mới dựa trên mạch lập trình trường (FPGA) đã được đề xuất. Trong bài báo này, một kiến trúc bộ xử lý MTS theo dạng ống dẫn cho phép thực hiện hiệu quả biến đổi một chiều (1-D) từ các khối dư thừa có kích thước từ 4×4 đến 64×64. Thiết kế kiến trúc tận dụng việc tính toán song song và phân chia thời gian để tăng tỷ lệ tái sử dụng của kiến trúc phần cứng và nâng cao hơn nữa hiệu suất tốc độ. Việc triển khai được đề xuất trên FPGA Intel Stratix 10 có thể đạt tần số vận hành tối đa là 366 MHz. Bộ xử lý MTS 1-D có khả năng xử lý 44 fps@7680×4320 và giảm đáng kể độ phức tạp tính toán trong việc mã hóa và giải mã.
Từ khóa
#Mã hóa video đa năng #FPGA #lựa chọn biến đổi đa dạng #hiệu suất tính toán #tốc độ xử lýTài liệu tham khảo
Algorithm Description of Joint Exploration Test Model 7(JEM7) MPEG document N17055, Joint Video Exploration Team (JVET) of ITU-T VCEG (Q6/16) and ISO/IEC MPEG (JTC 1/SC 29/WG 11), Geneva, Switzerland (2017)
Ben Jdidia S, Kammoun A, Belghith F, Masmoudi N (2017) Hardware implementation of 1-D 8-point adaptive multiple transform in post-HEVC standard. 2017 18th International Conference on Sciences and Techniques of Automatic Control and Computer Engineering (STA), Monastir, pp 146–151. https://doi.org/10.1109/STA.2017.8314921
Chhabra P, Garg NK, Kumar M (2020) Content-based image retrieval system using ORB and SIFT features. Neural Comput Appl 32:2725–2733
Fan Y, Zeng Y, Sun H, Katto J, Zeng X (2020) A pipelined 2D Transform architecture supporting mixed block sizes for the VVC standard. IEEE Trans Circuits Syst Video Technol 30(9):3289–3295. https://doi.org/10.1109/TCSVT.2019.2934752
Farhat I, Hamidouche W, Grill A, Menard D, Déforges O (2020) Lightweight hardware implementation of VVC Transform block for ASIC decoder. ICASSP 2020–2020 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP), pp 1663–1667. https://doi.org/10.1109/ICASSP40776.2020.9054281
Garrido MJ, Pescador F, Chavarrías M, Lobo PJ, Sanz C (2018) A high performance FPGA-based architecture for the future video coding adaptive multiple core transform. IEEE Trans Consum Electron 64(1):53–60. https://doi.org/10.1109/TCE.2018.2812459
Garrido MJ, Pescador F, Chavarrías M, Lobo PJ, Sanz C (2019) A 2-D multiple transform processor for the versatile video coding standard. IEEE Trans Consum Electron 65(3):274–283. https://doi.org/10.1109/TCE.2019.2913327
Garrido MJ, Pescador F, Chavarrías M, Lobo PJ, Sanz C, Paz P (2020) An FPGA-based architecture for the versatile video coding multiple transform selection core. IEEE Access 8:81887–81903. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2991299
High Efficiency Video Coding (HEVC), Part 2, MPEG-H Standard 23008-2 (2013)
Kammoun A, Ben Jdidia S, Belghith F, Hamidouche W, Nezan JF, Masmoudi N (2018) An optimized hardware implementation of 4-point adaptive multiple transform design for post-HEVC. 2018 4th International Conference on Advanced Technologies for Signal and Image Processing (ATSIP), Sousse, Tunisia, pp 1–6. https://doi.org/10.1109/ATSIP.2018.8364448
Kammoun W, Hamidouche F, Belghith J, Nezan Masmoudi N (2018) Hardware design and implementation of adaptive multiple transforms for the versatile video coding standard. IEEE Trans Consum Electron 64(4):424–432. https://doi.org/10.1109/TCE.2018.2875528
Kammoun A et al (2020) Forward-inverse 2D hardware implementation of approximate transform core for the VVC standard. IEEE Trans Circuits Syst Video Technol 30(11):4340–4354. https://doi.org/10.1109/TCSVT.2019.2954749
Mert AC, Kalali E, Hamzaoglu I (2017) High performance 2D transform hardware for future video coding. IEEE Trans Consum Electron 63(2):117–125. https://doi.org/10.1109/TCE.2017.014862
Nguyen T, Bross B, Keydel P, Schwarz H, Marpe D, Wiegand T (2019) Extended transform skip mode and fast multiple transform set selection in VVC. 2019 Picture Coding Symposium (PCS), Ningbo, China, pp 1–5. https://doi.org/10.1109/PCS48520.2019.8954540
Working Draft 4 of Versatile Video Coding, document JVET M1001-v7, Joint Video Experts Team (JVET) of ITU-T SG 16 WP 3 and ISO/IEC (JTC 1/SC 29/WG 11) (2019)