Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering (한국정보통신학회논문지)

The Korea Institute of Information and Commucation Engineering (한국정보통신학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

The Hardware Design of CABAC for High Performance H.264 Encoder

고성능 H.264 인코더를 위한 CABAC 하드웨어 설계

  • 명제진 (한밭대학교 정보통신공학과) ;
  • 류광기 (한밭대학교 정보통신공학과)
  • Received : 2011.12.24
  • Accepted : 2012.02.25
  • Published : 2012.04.30
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

This paper proposes a binary arithmetic encoder of CABAC using a Common Operation Unit including the three modes. The binary arithmetic encoder performing arithmetic encoding and renormalizer can be simply implemented into a hardware architecture since the COU is used regardless of the modes. The proposed binary arithmetic encoder of CABAC includes Context RAM, Context Updater, Common Operation Unit and Bit-Gen. The architecture consists of 4-stage pipeline operating one symbol for each clock cycle. The area of proposed binary arithmetic encoder of CABAC is reduced up to 47%, the performance of proposed binary arithmetic encoder of CABAC is 19% higher than the previous architecture.

본 논문에서는 공통 연산기(Common Operation Unit)를 이용한 CABAC의 이진 산술 부호화기를 제안한다. 제안한 공통 연산기는 모드에 상관없이 하나의 공통 연산기를 이용하여 산술 부호화 및 재정규화를 수행하는 이진 산술 부호화기의 하드웨어 구조를 단순하게 구현할 수 있다. 제안하는 CABAC의 이진 산술 부호화기는 Context RAM, Context Updater, Common Operation Unit, Bit-Gen으로 구성되며 매 클럭당 하나의 심볼이 부호화될 수 있는 4단 파이프라인으로 구성하였다. 제안한 CABAC의 이진 산술 부호화기는 기존 CABAC의 이진 산술 부호화기와 비교하여 게이트 수는 최대 47% 감소하였고, 동작 주파수는 최대 19% 성능이 향상됨을 확인하였다.

Keywords

References

  1. ITU-T Recommendation H.264 and ISO/IEC 14496-10, Advanced Video Coding for Generic Audio Visual Service, May 2010.
  2. Thomas Wiegand, Gary J. Sullivan, Gisle Bjqntegaard and Ajay Luthra, "Overview of the H.264/AVC video coding standrad", IEEE Transaction on circuits and System for Video Technology, vol. 13, no. 7, pp. 560-576, July 2003. https://doi.org/10.1109/TCSVT.2003.815165
  3. J. Ostermann, J. Bormans and P. List, et al., "Video coding with H.264/AVC: tools, performance and complexity", IEEE Circuits and Systems Magazine, vol. 4, no. 1, pp. 7-28, First Quarter 2004. https://doi.org/10.1109/MCAS.2004.1286980
  4. Iain E. G. Richardson, The H.264 Advanced Video Compression Standard second Edition, John Wiley & Sons, August 2010.
  5. Osorio. R. R and Bruguera. J. D, "A New Architecture for fast Arithmetic Coding in H.264 Advanced Video Coder", 8th Euromicro Conference on Digital System Design, pp. 298-305, September 2005.
  6. I. H. Witten. R. M. Neal, and J. G. Cleary, "Arithmetic Coding for Data Compression", Communication of the ACM 30, no. 6, pp. 520-540, June 1987. https://doi.org/10.1145/214762.214771
  7. R. C. Gonzalez, R. E. Woods, "Arithmetic coding", in Digital Image Processing, pp. 444-446, Prentice Hall, 2002.
  8. A. Moffat, R. Neal and I. H. Witten, "Arithmetic Coding Revisited", IEEE Data Compression Conference Snowbird Utah, pp. 202-211, March 1995.
  9. Nunez-Yanez Y.L., Chouliaras V.A. and Alfonso D., "Hardware assisted rate distortion optimization with embedded CABAC accelerator for the H.264 advanced video codec", IEEE Transactions on Consumer Electronics, vol. 52, no. 2, pp. 590-597, May 2006. https://doi.org/10.1109/TCE.2006.1649684
  10. R. R. Osorio and J. D. Bruguera, "High-Throughput Architecture for H.264/AVC CABAC Compression System", IEEE Trans on Circuits and Systems for Video Technology, vol. 16, no. 11, pp. 1376-1384, November 2006. https://doi.org/10.1109/TCSVT.2006.883508
  11. P. S. Liu and J. W. Chen, "A Hardwired Context- based Adaptive Binary Arithmetic Encoder for H.264 Advanced Video coding", IEEE International Symposium on VLSI Design, Automation and Test, VLSI-DAT 2007, pp. 1-4, April 2007.
  12. 최진하, 오명석, "H.264/AVC의 효율적인 파이프라인 구조를 적용한 CABAC 하드웨어 설계", 대한전자공학회지 논문지 제45권 SD편, 제 7호, pp. 7-9, 2008년 7월.
  13. 김윤섭, 문전학, 이성수, "구문 요소의 저장 공간을 효과적으로 줄인 H.264/AVC CABAC 부호화기 설계", 대한전자공학회, 전자공학회 논문지-SD, 제47권 SD편, 제4호 pp. 34-40. 2010년 4월.

Cited by

  1. A Performance-Oriented Intra-Prediction Hardware Design for H.264/AVC vol.11, pp.1, 2013, https://doi.org/10.6109/jicce.2013.11.1.050
  2. CABAC 부호화기를 위한 고속 이진 산술 부호화기의 설계 vol.21, pp.4, 2012, https://doi.org/10.6109/jkiice.2017.21.4.774