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一种低延迟的3维高效视频编码中深度建模模式编码器

王莉 曹一凡 杜高明 刘冠宇 王晓蕾 张多利

王莉, 曹一凡, 杜高明, 刘冠宇, 王晓蕾, 张多利. 一种低延迟的3维高效视频编码中深度建模模式编码器[J]. 电子与信息学报, 2019, 41(7): 1625-1632. doi: 10.11999/JEIT180798
引用本文: 王莉, 曹一凡, 杜高明, 刘冠宇, 王晓蕾, 张多利. 一种低延迟的3维高效视频编码中深度建模模式编码器[J]. 电子与信息学报, 2019, 41(7): 1625-1632. doi: 10.11999/JEIT180798
Li WANG, Yifan CAO, Gaoming DU, Guanyu LIU, Xiaolei WANG, Duoli ZHANG. A Low-latency Depth Modelling Mode-1 Encoder in 3D-high Efficiency Video Coding Standard[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2019, 41(7): 1625-1632. doi: 10.11999/JEIT180798
Citation: Li WANG, Yifan CAO, Gaoming DU, Guanyu LIU, Xiaolei WANG, Duoli ZHANG. A Low-latency Depth Modelling Mode-1 Encoder in 3D-high Efficiency Video Coding Standard[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2019, 41(7): 1625-1632. doi: 10.11999/JEIT180798

一种低延迟的3维高效视频编码中深度建模模式编码器

doi: 10.11999/JEIT180798
基金项目: 国家自然科学基金(61474036),教育部IC设计网上合作研究中心项目(JSGG20170413153845042)
详细信息
    作者简介:

    王莉:女,1977年生,副教授,博士,研究方向为纳米材料和半导体器件

    曹一凡:男,1994年生,硕士生,研究方向为视频编解码的数字集成电路设计

    杜高明:男,1977年生,副研究员,博士,研究方向为多核集成电路体系结构、2维/3维片上网络集成体系结构

    刘冠宇:男,1995年生,硕士生,研究方向为数字集成电路设计

    王晓蕾:女,1978年生,副研究员,硕士,研究方向为集成电路设计

    张多利:男,1976年生,研究员,博士,研究方向为多核处理器体系架构和设计方法

    通讯作者:

    杜高明 dugaoming@hfut.edu.cn

  • 中图分类号: TN47; TN919.81

A Low-latency Depth Modelling Mode-1 Encoder in 3D-high Efficiency Video Coding Standard

Funds: The National Natural Science Foundation of China(61474036), The Project of IC Design Web-cooperation Research Center of MOE(JSGG20170413153845042)
  • 摘要: 为了更好地对3D视频中深度图进行编码,该文将3维高效视频编码(3D-HEVC)标准新引入了深度建模模式(DMMs),新模式在提高了编码质量的同时改进了原有算法的复杂度。在设计DMM-1编码器电路时,传统架构电路的编码周期均较长,只能满足较低分辨率和帧率的视频实时编码要求。为了进一步提高3D-HEVC中DMM-1编码器的性能,该文对DMM-1算法架构进行了研究,针对其中楔形块评估无数据相关性的特点,提出了一种5级流水线架构的DMM-1编码器硬件电路,以期能够降低一个深度块编码所需的编码周期,并使用Verilog HDL进行实现。实验表明:该架构与Sanchez等人(2017年)的工作相比,以电路门数增加约1568门为代价,可减少至少52.3%的编码周期。
  • 图  1  3D-HEVC编解码流程图

    图  2  纹理图和深度图示意图

    图  3  深度图帧内预测流程图

    图  4  DMM-1和DMM-4示意图

    图  5  DMM-1算法流程图

    图  6  DMM-1算法计算实例图

    图  7  流水线架构电路时序图

    图  8  楔形块数据库存储模块结构图

    图  9  搜索模块结构图

    图  10  4组测试激励及预测结果示意图

    图  11  楔形块编码周期对比示意图

    图  12  楔形块编码时间对比示意图

    表  1  深度图帧内预测模式序号和名称

    模式序号 模式名称
    0 Planar
    1 DC
    2~34 Directional
    35 DMM-1
    36 DMM-4
    下载: 导出CSV

    表  2  流水线架构性能和对比

    工作 块尺寸 工艺(nm) 门数 频率(MHz) 周期/块 时间/块(ns)
    本文 4×4 Nangate 45 4859 350.0 63 179.5
    文献[15] 4×4 ST 65 4070 515.5 134 259.9
    文献[16] 4×4 ST 65 3291 514.3 132 256.7
    下载: 导出CSV
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    SANCHEZ G, AGOSTINI L, MÓR F, et al. Low-area scalable hardware architecture for DMM-1 encoder of 3D-HEVC video coding standard[C]. Proceedings of the 30th Symposium on Integrated Circuits and Systems Design, Fortaleza, Brazil, 2017: 36–40.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-08-16
  • 修回日期:  2019-02-27
  • 网络出版日期:  2019-03-18
  • 刊出日期:  2019-07-01

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