Desenvolvimento arquitetural para a predição intraquadro do padrão HEVC de codificação de vídeos

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: Corrêa, Marcel Moscarelli
• Orientador(a): Agostini, Luciano Volcan
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pelotas
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Computação
• Departamento: Centro de Desenvolvimento Tecnológico
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: HEVC; Codificação de vídeos; Predição intraquadro; Projeto de hardware; Sistemas digitais; Video coding; Intrapicture prediction; Hardware design; Digital systems
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
• Link de acesso: http://repositorio.ufpel.edu.br/handle/prefix/3296

A codificação de vídeo é uma área essencial atualmente devido ao crescente aumento do número de aplicações e dispositivos eletrônicos capazes de manipular vídeos digitais de alta resolução. Com o aumento da diversidade de aplicações e com o surgimento de resoluções muito grandes como UHD 4K (3840x2160 pixels) e UHD 8K (7680x4320 pixels), foi concebido o padrão HEVC, o mais recente padrão de codificação de vídeo elaborado pelos grupos ITU-T VCEG e ISO/IEC MPEG. O HEVC é capaz de atingir as mais elevadas taxas de compressão e qualidade visual dentre todos os padrões já desenvolvidos por estes grupos. Nos padrões de codificação de vídeo, a predição intraquadro é o módulo responsável por reduzir a redundância espacial entre amostras vizinhas dentro de um mesmo quadro. O padrão HEVC define diversas novas técnicas para a predição intraquadro, tornando-a muito mais eficiente e complexa. Esta dissertação apresenta o desenvolvimento arquitetural de soluções para o módulo de predição intraquadro do padrão HEVC com diferentes objetivos de taxa de processamento, qualidade de compressão, custo em área e dissipação de potência. Todas arquiteturas desenvolvidas foram descritas em VHDL e sintetizadas para tecnologia NanGate 45 nm 0,95 v. Os resultados mostram que as arquiteturas atingem seus diferentes objetivos individuais de utilização de recursos de hardware, dissipação de potência, eficiência energética, taxa de processamento e eficiência de compressão. A principal solução proposta utiliza 4952K gates e, quando operando em uma frequência de 529 MHz, é capaz de processar vídeos UHD 8K em uma taxa de 120 quadros por segundo, com uma dissipação de 363 mW de potência e com uma eficiência energética de 32,02 pJ/amostra. Quando comparadas aos trabalhos relacionados, as soluções propostas apresentam resultados satisfatórios e competitivos.