| Project/Area Number |
23K24827
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| Project/Area Number (Other) |
22H03571 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 60060:Information network-related
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
岩崎 裕江 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60902179)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 広明 東北大学, 情報科学研究科, 教授 (40205480)
佐藤 雅之 東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (50781308)
新田 高庸 会津大学, コンピュータ理工学部, 教授 (70544352)
江川 隆輔 東京電機大学, 工学部, 教授 (80374990)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
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| Keywords | VVC/H.266 / 符号化 / ハードウェアアーキテクチャ / エンコーダ / キャッシュ |
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| Outline of Research at the Start |
世界のIPトラフィックは現在と比べ2030年には30倍以上、2050年には4000倍に達するという予測もあり、その中でも映像トラフィックの圧縮が重大な課題となっている。2021年2月に規格化された最新の国際標準映像符号化規格(以下、VVC/H.266と呼ぶ)は、前進のH.265の約半分の高圧縮を実現できる反面、莫大な演算量を必要とする。このため、様々な特徴を持った映像を用いて真の圧縮効率を得られる符号化モードを事前に学習し、学習結果を用いる形でリアルタイムに超高圧縮な映像符号化を実現するハードウェア向きアルゴリズムの開発を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、映像トラフィックの爆発的に増加し、2022年には、全体のトラフィックの80%を超えると予測され、映像トラフィックの圧縮が契機の課題となっている。2021年2月に規格化された最新の国際標準映像符号化規格(以下、VVC/H.266と呼ぶ)は、前進のH.265の約半分の高圧縮を実現できる反面、莫大な演算量を必要とする。このため、様々な特徴を持った映像を用いて真の圧縮効率を得られる符号化モードを事前に学習し、学習結果を用いる形でリアルタイムに超高圧縮な映像符号化を実現するハードウェア向きアルゴリズムの開発を行った。
１．最新映像符号化VVC/H.266の実現に向けた映像符号化アーキテクチャの確立：
ハードウェアの技術水準を踏まえた上での最新映像符号化VVC/H.266の符号化を実現するためのハードウェアアーキテクチャの検討を行った。VVC/H.266では、新しい符号化ツールやブロックサイズの拡大により、従来のHEVC/H.265よりも大きく圧縮性能を向上させている一方、莫大な演算量を必要としている。リアルタイムハードウェアのエンコーダの実現を目指し、フレーム内符号化におけるエンコード時間を削減可能な効率的なブロック分割アルゴリズムについて検討を実施した。
２．最新映像符号化VVC/H.266の実現に向けたメモリアーキテクチャの確立：
VVC/H.266は、HEVC/H.265の符号化方式の約50%の圧縮効率を実現可能であるが、リアルタイムハードウェアを用いた場合の真のVVC/H.266の圧縮効率を得るためには、エンコードに必要なメモリアクセスは莫大である。本研究では、効率的なリアルタイムエンコード処理を行うことを想定し、メモリアクセスの効率化に向けたキャッシュ構成について提案し、当該キャッシュ構成でのメモリアクセスをシミュレータに組み込んで定量的に評価した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
VVC/H.266のハードウェアアーキテクチャを検討する上で、ブロック分割手法やキャッシュ構成を提案できているため
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| Strategy for Future Research Activity |
１．最新映像符号化VVC/H.266の実現に向けた映像符号化アーキテクチャの確立：
符号化モードの組み合わせをすべて網羅してから決定するVVC/H.266のリファレンスソフトウェアにおける符号化性能に迫る性能を目指し、VVC/H.266のブロック分割の検討を踏まえ、フレーム内ブロック分割をFPGA上に実装する。
２．最新映像符号化VVC/H.266の実現に向けたメモリアーキテクチャの確立：
VVC/H.266エンコード処理を想定したキャッシュ機構の検討に基づき、さらなる効率化を目指したメモリアクセスが可能なキャッシュ構成を提案する。具体的には、way可変型キャッシュ構成など、さらなる効率化と電力削減できる構成の提案を実施する。
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