H.264 인코더를 위한 피드백 루프와 비트스트림 생성 시스템 구현 = Feedback Loop and Bitstream Generation System Implementation for H.264/AVC Encoder

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 H.264/AVC 인코더의 비트스트림을 생성하는 한 부분인 정수 변환기, 양자화기, 엔트로피 유닛, NAL 유닛 생성기와 피드백 루프의 한 부분(정수 변환기, 양자화기 포함)인 역양자화기, 역변환기를 설계한 후 Xilinx Vertex4 FPGA에 구현하여 검증 하였다.
설계된 정수 변환기는 데이터 흐름제어를 통하여 1D 정수 변환기를 재사용하여 정방향 정수변환과 정방향 하다마드 변환(4x4, 2x2)을 모두 수행한다. 양자화 유닛은 곱셈기를 사용하지 않고 쉬프터기와 덧셈기, 뺄셈기를 이용하여 설계되었고 역 정수변환기와 역 양자화기도 정방향 정수변환, 양자화기와 비슷한 방법으로 설계하였다. 이를 통하여 변환 및 양자화 유닛들의 하드웨어 비용을 최소화할 수 있으며, 데이터의 흐름제어를 통하여 성능을 최대한 높일 수 있다.
비트스트림을 만들어내는 엔트로피 유닛은 Exp-Golomb(Exponential Golomb)과 CAVLC(Context-based Adaptive Variable Length Coding)으로 구성되는데, 설계된 두 구성 요소는 병렬적으로 동작한다. 또한 CAVLC 유닛은 coded block pattern에 따라 4x4블록단위로 스킵이 가능하도록 제어하기 때문에 성능 면에서 이점이 있고, 재사용하는 정보를 메모리에 저장시키는 알고리즘을 통해 저장 메모리 유닛의 리소스를 줄일 수 있었다. 설계된 NAL 유닛 생성기는 엔트로피에서 압축된 데이터를 NAL 유닛 포맷의 완전한 H.264 /AVC 비트스트림으로 만들어 낸다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 제 2 장 H.264/AVC 동영상 표준 4
• 제１절 H.264/AVC 인코더 5
• 제２절 H.264/AVC 변환 및 양자화 7
• 제３절 H.264/AVC 역변환 및 역양자화 11
• 제４절 H.264/AVC 엔트로피 코딩 12
• 제５절 H.264/AVC NAL 유닛 생성 15
• 제 3 장 피드백 루프와 비트스트림 생성 시스템 구조 16
• 제１절 변환 및 양자화 하드웨어 구조 17
• 제２절 엔트로피 부호화 유닛 하드웨어 구조 22
• 제３절 NAL 유닛 생성 하드웨어 구조 28
• 제４절 피드백 루프와 비트스트림 생성 시스템 31
• 제 4 장 검증 및 성능 34
• 제 5 장 결론 39
• 참고 문헌 41
• ABSTRACT 44
• 감사의 글 46