スーパハイビジョン用エンコーダＬＳＩの研究

• 研究課題/領域番号: 24246064
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 後藤 敏 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (10367170)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 44,980千円 (直接経費: 34,600千円、間接経費: 10,380千円); 2014年度: 15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円); 2013年度: 16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円); 2012年度: 13,260千円 (直接経費: 10,200千円、間接経費: 3,060千円)
• キーワード: 画像圧縮 / エンコーダ / スーパハイビジョン / LSI チップ / HEVC / アーキタクチャ設計 / デジタル回路設計 / LSI

研究成果の概要

スーパハイビジョン(7680x4320@60fps)は現行のハイビジョン（1920ｘ1080@30fps）と比べ16倍の画素数と2倍のフレーム数を扱うこととなり、スループットでは32倍の速度向上を図る必要がある。エンコーダにおいては、演算量は100倍以上となり、現在の技術の延長では、１チップで実装することは極めて困難である。本研究では、画像符号化の新標準であるHEVC(H.265)方式を対象に、各コンポーネントのアルゴリズム、アーキテクチャ、論理回路設計までの研究を行い、チップとして300MHzで8kx4k画像を60fpsで動作させることが可能なことを確認し、当初の目標を達成することができた。

研究成果

• [雑誌論文] High-throughput power-efficient VLSI architecture of fractional motion estimation for Ultra-HD HEVC video encoding (2015)
  • 著者名/発表者名: Gang He, Dajiang Zhou, Yunsong Li, Zhixiang Chen, Tianruo Zhang, and Satoshi Goto
  • 雑誌名: IEEE Transactions on VLSI Systems (TVLSI) 巻: Vo.22 号: 12 ページ: 76-86
  • DOI: 10.1109/tvlsi.2014.2386897
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fast SAO Estimation Algorithm and Its Implementation for 8K×4K @ 120 FPS HEVC Encoding (2014)
  • 著者名/発表者名: Jiayi Zhu, Dajiang Zhou, Shinji Kimura, and Satoshi Goto
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences 巻: E97.A 号: 12 ページ: 2488-2497
  • DOI: 10.1587/transfun.E97.A.2488
  • NAID: 130004706412
  • ISSN: 0916-8508, 1745-1337
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A new reference frame recompression algorithm and its VLSI architecture for UHDTV video codec (2014)
  • 著者名/発表者名: Li Guo, Dajiang Zhou, and Satoshi Goto
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Multimedia (TMM) 巻: 16 号: 8 ページ: 2323-2332
  • DOI: 10.1109/tmm.2014.2350256
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 7.Jinjia Zhou, Dajiang Zhou, and Satoshi Goto, Alternating asymmetric search range assignment for bidirectional motion estimation in H.265/HEVC and H.264/AVC (2014)
  • 著者名/発表者名: Jinjia Zhou, Dajiang Zhou, and Satoshi Goto
  • 雑誌名: Journal of Visual Communication and Image Representation (JVCI) 巻: 25 号: 5 ページ: 1275-1286
  • DOI: 10.1016/j.jvcir.2014.01.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A 1.59Gpixel/s motion estimation processor with -211-to-211 search range for UHDTV video encoder (2014)
  • 著者名/発表者名: Dajiang Zhou, Jinjia Zhou, Gang He, and Satoshi Goto
  • 雑誌名: IEEE Journal of Solid-State Circuits 巻: 9 号: 4 ページ: 827-837
  • DOI: 10.1109/jssc.2013.2293136
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fast Prediction Unit Selection and Mode Selection for HEVC Intra Prediction (2014)
  • 著者名/発表者名: Hemming Sun, Dajiang Zhou, Peilin Liu, Satoshi Goto
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences 巻: E97.A 号: 2 ページ: 510-519
  • DOI: 10.1587/transfun.E97.A.510
  • NAID: 130003394742
  • ISSN: 0916-8508, 1745-1337
  • 査読あり
• [雑誌論文] A High Performance HEVC De-Blocking Filter and SAO Architecture for UHDTV Decoder (2013)
  • 著者名/発表者名: Jiayi Zhu, Dajiang Zhou, Satoshi Goto
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences 巻: E96.A 号: 12 ページ: 2612-2622
  • DOI: 10.1587/transfun.E96.A.2612
  • NAID: 130003385314
  • ISSN: 0916-8508, 1745-1337
  • 査読あり
• [雑誌論文] A dual mode De-Blocking filter design for HEVC and H.264/AVC (2013)
  • 著者名/発表者名: Muchen Li, Jinjia Zhou, Xiao Peng, Dajiang Zhou,Satoshi Goto,
  • 雑誌名: IEICE Trans. on Fundamentals 巻: Vol.E96-A, No.6 ページ: 1366-1375
  • NAID: 10031193823
  • 査読あり
• [雑誌論文] Content Adaptive Hierarchical Decision of Variable Coding Block Sizes in High Efficiency Video Coding for High Resolution Videos (2013)
  • 著者名/発表者名: Guifen Tian, Xin Jin, Satoshi Goto
  • 雑誌名: IEICE Transaction on Fundamentals of Electronics, Communications and ComputerSciences 巻: Vol.E96-A,No.4 ページ: 780-789
  • NAID: 10031182786
  • 査読あり
• [雑誌論文] All-Zero Block-Based Optimization for Quadtree-Structured Prediction and Residual Encoding in High Efficiency Video Coding (2013)
  • 著者名/発表者名: Guifen Tian, Xin Jin, Satoshi Goto,
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences 巻: E96.A 号: 4 ページ: 769-779
  • DOI: 10.1587/transfun.E96.A.769
  • NAID: 10031182785
  • ISSN: 0916-8508, 1745-1337
  • 査読あり
• [雑誌論文] Encoder-Unconstrained User Interactive Partial Decoding Scheme (2012)
  • 著者名/発表者名: Chen Liu, Xin Jin, Tianruo Zhang, Satoshi Goto
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences 巻: E95.A 号: 8 ページ: 1288-1296
  • DOI: 10.1587/transfun.E95.A.1288
  • NAID: 10031126645
  • ISSN: 0916-8508, 1745-1337
  • 査読あり
• [雑誌論文] Framework of a Contour Based Depth Map Coding Method (2012)
  • 著者名/発表者名: Minghui Wang, Xun He, Xin Jin, Satoshi Goto
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences 巻: E95.A 号: 8 ページ: 1270-1279
  • DOI: 10.1587/transfun.E95.A.1270
  • NAID: 10031126643
  • ISSN: 0916-8508, 1745-1337
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hilbert Transform Based Workload Prediction and Dynamic Frequency Scaling for Power Efficient Video Encoding (2012)
  • 著者名/発表者名: Xin Jin, Satoshi Goto
  • 雑誌名: IEEE Trans. on CAD of Integrated Circuits and Systems. (TCAD) 巻: 31(5) 号: 5 ページ: 649-661
  • DOI: 10.1109/tcad.2011.2180383
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Advanced Hierarchical Motion Estimation Scheme with Lossless Frame Recompression and Early Level Termination for Beyond High Definition Video Coding (2012)
  • 著者名/発表者名: Xuena Bao, Dajiang Zhou, Peilin Liu, Satoshi Goto
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Multimedia(TMM) 巻: 14(2) 号: 2 ページ: 237-249
  • DOI: 10.1109/tmm.2011.2171677
• [学会発表] An Area-Efficient 4/8/16/32-Point IDCT Architecture for UHDTV HEVC Decoder (2014)
  • 著者名/発表者名: Heming Sun, Dajiang Zhou, Shinji Kimura and Satoshi Goto
  • 学会等名: Visual Communication and Image Processing (VCIP)
  • 発表場所: Malta
  • 年月日: 2014-12-07 – 2014-12-10
• [学会発表] Langping He, and Satoshi Goto “A High Parallel Way for Processing IQ/IT part of HEVC Decoder Based on GPU (2014)
  • 著者名/発表者名: Langping He, and Satoshi Goto
  • 学会等名: International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communication Systems (ISPACS)
  • 発表場所: Kuching, Maraysia,
  • 年月日: 2014-12-01 – 2014-12-04
  • 招待講演
• [学会発表] Unified VLSI Architecture of Motion Vector and Boundary Strength Parameter Decoder for 8K UHDTV HEVC Decoder (2014)
  • 著者名/発表者名: Shihao Wang, Dajiang Zhou, Jianbin Zhou, Takeshi Yoshimura, and Satoshi Goto
  • 学会等名: Pacific-Rim Conference on Multimedia (PCM)
  • 発表場所: Kuching, Maraysia
  • 年月日: 2014-12-01 – 2014-12-04
• [学会発表] FPGA based 3840x2160 Video Decoding and Display System”, Live Demonstration (2014)
  • 著者名/発表者名: Haoming Zhang, Dajiang Zhou and Satoshi Goto
  • 学会等名: APCCAS
  • 発表場所: Ishigaki, Japan
  • 年月日: 2014-11-18 – 2014-11-20
  • 招待講演
• [学会発表] A 610 Mbin/s CABAC decoder for H.265/HEVC level 6.1 applications (2014)
  • 著者名/発表者名: Yijin Zhao, Jinjia Zhou, Dajiang Zhou, and Satoshi Goto
  • 学会等名: IEEE International Conference on Image Processing (ICIP)
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2014-10-27 – 2014-10-30
  • 招待講演
• [学会発表] OpenCL based high-quality HEVC motion estimation on GPU (2014)
  • 著者名/発表者名: Fan Wang, Dajiang Zhou, and Satoshi Goto
  • 学会等名: IEEE International Conference on Image Processing (ICIP)
  • 発表場所: Paris, Farance
  • 年月日: 2014-10-27 – 2014-10-30
• [学会発表] Reducing power consumption of HEVC codec with lossless reference frame recompression (2014)
  • 著者名/発表者名: Dajiang Zhou, Li Guo, Jinjia Zhou, and Satoshi Goto
  • 学会等名: IEEE International Conference on Image Processing (ICIP)
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2014-10-27 – 2014-10-30
• [学会発表] VLSI architecture of HEVC intra prediction for 8K UHDTV applications (2014)
  • 著者名/発表者名: Jianbin Zhou, Dajiang Zhou, Heming Sun, and Satoshi Goto
  • 学会等名: IEEE International Conference on Image Processing (ICIP)
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2014-10-27 – 2014-10-30
• [学会発表] Fast SAO estimation algorithm and its VLSI architecture (2014)
  • 著者名/発表者名: Jiayi Zhu, Dajiang Zhou, Shinji Kimura, and Satoshi Goto,
  • 学会等名: IEEE International Conference on Image Processing (ICIP)
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2014-10-27 – 2014-10-30
  • 招待講演
• [学会発表] A Low Power 720p Motion Estimation Processor with 3D Stacked Memory (2014)
  • 著者名/発表者名: Shuping Zhang， Jinjia Zhou, Dajiang Zhou and Satoshi Goto
  • 学会等名: IEEE International Conference on Very Large Scale Integration (VLSI-SoC)
  • 発表場所: Playa del Carmen、Mexico
  • 年月日: 2014-10-06 – 2014-10-08
  • 招待講演
• [学会発表] Motion compensation architecture for 8K UHDTV HEVC decoder (2014)
  • 著者名/発表者名: Shihao Wang, Dajiang Zhou, and Satoshi Goto
  • 学会等名: IEEE International Conference on Multimedia and Expo (ICME)
  • 発表場所: Chendu, China
  • 年月日: 2014-07-14 – 2014-07-18
• [学会発表] A Fast Mode Selection Algorithm for HEVC Intra Prediction (2014)
  • 著者名/発表者名: Heming Sun, and Satoshi Goto
  • 学会等名: ITC-CSCC
  • 発表場所: Phuket, Thailand
  • 年月日: 2014-07-07 – 2014-07-11
  • 招待講演
• [学会発表] A low-complexity Rate-Distortion Optimization Algorithm for HEVC Intra Prediction (2014)
  • 著者名/発表者名: Zhe Sheng, Dajiang Zhou, Satoshi Goto
  • 学会等名: MMM2014
  • 発表場所: Doublin, Ireland
• [学会発表] A 995Mpixels/s 0.2nJ/pixel fractional motion estimation architecture in HEVC for Ultra-HD (2013)
  • 著者名/発表者名: Gang He, Dajiang Zhou, Zhixiang Chen, Tianruo Zhang, Satoshi Goto
  • 学会等名: A-SSCC
  • 発表場所: Singapore
• [学会発表] 4K UHDTV H.264/AVC video decoding& Displaying based on FPGA (2013)
  • 著者名/発表者名: Yue Pan, Dajiang Zhou, Satoshi Goto
  • 学会等名: MMSP
  • 発表場所: Sardnia, Italy
• [学会発表] A Mode Filtering Algorithm for Accelerating HEVC FME (2013)
  • 著者名/発表者名: Yiming Cao, Satoshi Goto
  • 学会等名: MMSP
  • 発表場所: Sardia, Italy
• [学会発表] A high-Performance CABAC Encoder architecture for HEVC and H.264/AVC (2013)
  • 著者名/発表者名: Jinjia Zhou, Dajiang Zhou, Wei Fei, Satoshi Goto
  • 学会等名: ICIP
  • 発表場所: Melbourne, Australia
• [学会発表] A lossless Embedded Compression Schema using Multi-Mode DPCM & Averaging Prediction for HEVC-Like Video Code (2013)
  • 著者名/発表者名: Guo Li, Dajiang Zhou, Satoshi Goto
  • 学会等名: EUSIPCO
  • 発表場所: Marakesh, Morocco
• [学会発表] Low –Comlexity Merge-Candidate Detection for Fast HEVC Encoding (2013)
  • 著者名/発表者名: Muchen Li, Keiichi Chono, Satoshi Goto
  • 学会等名: ICME
  • 発表場所: San Jose, USA
• [学会発表] A 1.59Gpixel/s Motion Estimation Processor with -211-to-211 Search Range for UHDTV Video Encoder (2013)
  • 著者名/発表者名: Jinjia Zhou, Dajiang Zhou, Gang He, Satoshi Goto
  • 学会等名: IEEE VLSI Symposia
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] 画像コーデックLSIの技術動向と研究成果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 後藤 敏
  • 学会等名: 電子情報通信学会VLD研究会
  • 発表場所: 弘前市,日本
  • 招待講演
• [学会発表] A 24.5-53.6pJ/pixel 4320p 60fps H.264/AVC intra-frame video encoder chip in 65nm CMOS (2013)
  • 著者名/発表者名: Dajiang Zhou, Gang He, Wei Fei, Zhixiang Chen, Jinjia Zhou, Satoshi Goto
  • 学会等名: Asia and South Pacific Design Automation Conference (ASP-DAC)
  • 発表場所: Yokohama
• [学会発表] An Efficient Lossless Reference Frame Recompression Schema (2013)
  • 著者名/発表者名: Guo Li, Dajiang Zhou, Satoshi Goto
  • 学会等名: 電子情報通信学会・総合大会
  • 発表場所: 岐阜
• [学会発表] A HEVC CU Pruning Method based on Depth (2013)
  • 著者名/発表者名: Zhe Sheng , Satoshi Goto
  • 学会等名: 電子情報通信学会・総合大会
  • 発表場所: 岐阜
• [学会発表] An efficient Mode Filtering Algorithm of small CU for HEVCInter Coding (2013)
  • 著者名/発表者名: Yiming Cao, Satoshi Goto
  • 学会等名: 電子情報通信学会・総合大会
  • 発表場所: 岐阜
• [学会発表] An FPGA Design of 1080p H.264 Video Decoder (2013)
  • 著者名/発表者名: Yue Pan, Dajiang Zhou, Satoshi Goto,
  • 学会等名: 電子情報通信学会・総合大会
  • 発表場所: 岐阜
• [学会発表] De-blocking filter design for HEVC and H.264/AVC (2012)
  • 著者名/発表者名: Muchen Li, Jinjia Zhou, Xiao Peng, Dajing Zhou, Satoshi Goto
  • 学会等名: Pacific-Rim Conference on Multimedia (PCM)
  • 発表場所: Singpore
• [学会発表] An Optimization Scheme for Quadtree-Structured Prediction and Residual Encoding in HEVC (2012)
  • 著者名/発表者名: Guifen Tian, Satoshi Goto
  • 学会等名: Asia Pacific Conference on Circuits and Systems (APCCAS)
  • 発表場所: Taiwan
• [学会発表] 4 Chen LIU, Xin Jin, Satoshi Goto,” Envelope Detection Based Workload Prediction for Partial Decoding Scheme (2012)
  • 著者名/発表者名: Chen LIU, Xin Jin, Satoshi Goto
  • 学会等名: sia Pacific Conference on Circuits and Systems (APCCAS)
  • 発表場所: Taiwan
• [学会発表] Interlaced asymmetric search range assignment for bidirectional motion estimation (2012)
  • 著者名/発表者名: Jinjia Zhou, Dajiang Zhou, Satoshi Goto,
  • 学会等名: The International Conference on Image Processing (ICIP)
  • 発表場所: USA
• [学会発表] A 1991 Mpixels/s Intra Prediction Architecture for Super Hi-Vision H.264/AVC Encoder (2012)
  • 著者名/発表者名: Gang He, Dajiang Zhou, Jinjia Zhou, Satoshi Goto
  • 学会等名: European Signal Processing Conference (EUSIPCO)
  • 発表場所: Romania
• [学会発表] e-blocking filter for HEVC with skipping mode (2012)
  • 著者名/発表者名: Muchen Li, Jinjin Zhou, Xiao Peng, Satoshi Goto
  • 学会等名: International Technical Conference on Circuits/Systems, Computers and Communications
  • 発表場所: Sapporo
• [学会発表] All Zero Block Detection Algorithms for Residual Quadtree Encoding in HEVC (2012)
  • 著者名/発表者名: Guifen Tian, Satoshi Goto
  • 学会等名: nternational Technical Conference on Circuits/Systems, Computers and Communications
  • 発表場所: Sappro
• [学会発表] A low-complexity HEVC intra prediction algorithm based on level and mode filtering (2012)
  • 著者名/発表者名: Heming Sun, Dajiang Zhou, Satoshi Goto
  • 学会等名: IEEE International Conference on Multimedia and Expo (ICME)
  • 発表場所: Australia
• [学会発表] A 4320p 60fps H.264/AVC intra-frame encoder chip with 1.41Gbins/s CABAC (2012)
  • 著者名/発表者名: Dajiang Zhou, Gang He, Wei Fei, Zhixiang Chen, Jinjia Zhou, Satoshi Goto
  • 学会等名: IEEE Symposium on VLSI Circuits (VLSI)
  • 発表場所: USA
• [学会発表] A 18.42 Times Faster Video Encoder Based on Retinex Theory (2012)
  • 著者名/発表者名: Xin Jin, Satoshi Goto
  • 学会等名: Picture Coding Symposium(PCS)
  • 発表場所: Poland
• [学会発表] Content Adaptive Coding Unit Size Decision Algorithm for HEVC Intra Coding (2012)
  • 著者名/発表者名: Guifen Tian, Satoshi Goto
  • 学会等名: Picture Coding Symposium(PCS)
  • 発表場所: Poland
• [備考] 早稲田大学情報生産システム研究科後藤敏研究室
  • URL: http://www.f.waseda.jp/goto/
• [備考] 早稲田大学後藤敏研究室
  • URL: http://www.f.waseda.jp/goto/
• [備考] 早稲田大学 後藤敏研究室
  • URL: http://www.f.waseda.jp/goto/
• [産業財産権] 特許権 (2013)
  • 発明者名: 後藤 敏
  • 権利者名: 企業
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-03-30