Abstract
H.264/AVC can use three transforms depending on types of residual data which are to be coded. H.264/AVC always executes $4{\times}4$ DCT transform. In $16{\times}16$ intra mode only, $4{\times}4$ Hadamard transform for luma DC coefficients and $2{\times}2$ Hadamard transform for chroma DC coefficients are performed additionally. Quantization is carried out to achieve further data compression after transform coding is completed. In this paper, the hardware implementation for DCT transform, Hadamard transform and quantization is studied. Especially, the proposed architecture adopting the pipeline technique can output a quantized result per clock cycle after 33-clock cycle latency. The proposed architecture is coded in Verilog-HDL and synthesized using Xilinx 7.1i ISE tool. The operating frequency is 106MHz at SPARTAN3S-1000. The designed IP can process maximum 33-frame at $1920{\times}1080$ HD resolution.
H.264/AVC는 부호화되는 잉여 데이터의 유형에 따라 3개의 변환을 사용할 수 있다. $4{\times}4$ DCT 변환은 항상 수행되며, $16{\times}16$ 인트라 모드인 경우에는 추가적으로 휘도 DC 계수에는 $4{\times}4$ 하다마드 변환을 수행하고, 색체 DC 계수에는 $2{\times}2$ 하다마드 변환을 수행한다. 변환 코딩을 완료한 이후에 한층 더한 데이터 압축을 위해 양자화가 수행된다. 본 논문에서는 H.264/AVC에 중요한 역할을 하는 DCT 변환, 하다마드 변환 및 양자화에 대한 하드웨어적인 구현에 대해 연구하였다. 특히 파이프라인 기법을 적용하여 33클럭의 대기지연시간 이후에는 매 클럭 당 1개의 양자화된 결과를 출력할 수 있는 아키텍쳐를 제안하였다. 제안한 아키텍쳐는 Verilog HDL로 코딩되고, Xilinx 7.1i ISE툴을 사용하여 합성하고 검증하였다. 합성 결과 SPARTAN3S-1000 디바이스에서 동작 주파수는 106MHz이다. $1920{\times}1080$ HD 영상 프레임의 경우 최대 33프레임을 처리할 수 있다.
