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Previous issue date: 2017-02-13 / Sem bolsa / 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. / Video coding is an essential area due to the increasing number of applications and devices that are able to handle high definition digital videos. The HEVC is the most recent and most efficient video coding standard created by the ITU-T VCEG and ISO/IEC MPEG groups, and its development was motivated by the increasing diversity of services and the emergence of beyond-HD formats such as UHD 4K (3840x2160 pixels) and UHD 8K (7680x4320 pixels). The intrapicture prediction is responsible to reduce spatial redundancy between samples inside the same frame. The HEVC standard defines several new techniques, which increase the intra prediction efficiency, but also increase its complexity. This work presents the development of hardware architectures for the HEVC intra prediction, considering different targets of compression efficiency, throughput, area cost, power dissipation and energetic efficiency. All designs were described in VHDL and synthesized using the NanGate 45 nm 0.95 v cell library. The main solution uses 4952K gates and, when running at a frequency of 529 MHz, it is able to process UHD 8K videos at 120 frames per second with a power dissipation of 363 mW and an energetic efficiency of 32.02 pJ/sample. When compared to related works, the developed architectures presented very competitive results.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpel.edu.br:prefix/3296 |
| Date | 13 February 2017 |
| Creators | Corrêa, Marcel Moscarelli |
| Contributors | 515.361.610-04, http://lattes.cnpq.br/9604735363839730, Porto, Marcelo Schiavon, Zatt, Bruno, Agostini, Luciano Volcan |
| Publisher | Universidade Federal de Pelotas, Programa de Pós-Graduação em Computação, UFPel, Brasil, Centro de Desenvolvimento Tecnológico |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPEL, instname:Universidade Federal de Pelotas, instacron:UFPEL |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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