KCI등재
H.266/VVC 기반의 동영상 부호화를 위한 고성능 통합 DST-7/DCT-8 회로 설계
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학술지명
전자공학회논문지(Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers )
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2022
작성언어
Korean
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등재정보
KCI등재
자료형태
학술저널
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10-18(9쪽)
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가장 최신의 동영상 압축 표준인 H.266/VVC에서 채택한 변환 기법은 기존의 H.265/HEVC에 비해 다양한 크기의 PU 블록을 지원할 뿐만 아니라 변환 커널로서 DCT-2에 DST-7과 DCT-8을 추가하였다. 여기에 세 가지 변환 커널 중 하나를 선택하는 MTS 기능과 변환 계수 중 일부를 모두 0으로 만드는 ZO 기술도 추가적으로 적용하였다. 이러한 변화를 통해서 압축의 효율은 향상되지만 연산의 복잡도는 크게 증가한다. 본 논문은 이러한 기법들을 모두 고려한 H.266/VVC 기반의 고성능 통합 DST-7/DCT-8 회로의 구조를 제안한다. 제안하는 회로는 DCT-2보다 연산량이 많은 DST-7과 DCT-8을 효율적으로 구현하기 위해 비트플레인에 기반을 둔 가산기-쉬프터 구조를 이용한다. 또한 변환 회로의 성능을 높이기 위해 병렬 구조, 2단 파이프라인 구조, 쉬프트 레지스터 기반의 전치 버퍼 구조를 활용한다. 제안하는 회로는 매 사이클 당 64개의 차분 데이터를 처리하며, 65nm 표준 셀 라이브러리를 이용하여 합성한 결과, 최대 동작주파수 500MHz에서 모든 크기의 PU 블록에 대해 32 GPPS의 속도로 처리하는 성능을 나타낸다.
더보기The most recent video compression standard H.266/VVC adopted the transform technique to support more various PU block sizes compared to the previous H.265/HEVC and added new transform kernels DST-7 and DCT-8 in addition to DCT-2. It also incorporated the MTS technique to select one of the three transform kernels and ZO technique to make some transform coefficients into all zeros. Because of these changes, the improved compression efficiency is achieved but the computational complexity is greatly increased. This paper proposes the high-performance unified architecture of DST-7/DCT-8 circuit including all these techniques based on H.266/VVC standard. The proposed circuit utilizes the adder-shifter structure based on bit-planes for the efficient implementation of DST-7 and DCT-8 whose computational complexity is higher than DCT-2. It utilizes a parallel structure, two-stage pipelines and the transpose buffer based on shift registers to improve the circuit performance. This circuit processes 64 residual data per cycle. The gate-level circuit synthesized using 65nm standard cell library shows the throughput performance of 32 GPPS for all PU block sizes at the maximum operating frequency of 500MHz.
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