HEVCにおける低消費電力動き予測アーキテクチャの研究

• 研究課題/領域番号: 25870816
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 通信・ネットワーク工学; 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 周 大江 早稲田大学, 理工学術院, 助教 (10607336)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 動き予測 / 動画像 / 符号化 / 低消費電力 / UHDTV

研究成果の概要

4Kや8Kなどの新規格動画像を対応するために、新しい圧縮手法の開発が強く望まれている。2013年に標準化された最新の国際規格H.265/HEVCでは約200倍の圧縮率が達成したが、様々な新しい技術の導入に伴い、演算量も大きくなっており、低消費電力化の実装は非常に難しくなった。本研究では、動画像圧縮の実装の中で消費電力で大きな割合を占める動き予測処理機能に対し、効率的なアルゴリズムとアーキテクチャで消費電力の大幅な削減を図る。整数と小数動き予測のアルゴリズム、交互非対称探索範囲割当法、モードフィルタリング方式などの技術を開発することで、75%以上の消費電力削減を達成した。

研究成果

• [雑誌論文] VLSI implementation of HEVC motion compensation with distance biased direct cache mapping for 8K UHDTV applications (2016)
  • 著者名/発表者名: Shihao Wang, Dajiang Zhou, Jianbin Zhou, Takeshi Yoshimura, and Satoshi Goto
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology (TCSVT) 巻: - 号: 2 ページ: 380-393
  • DOI: 10.1109/tcsvt.2015.2511858
  • 査読あり
• [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] High Performance VLSI Architecture of H.265/HEVC Intra Prediction for 8K UHDTV Video Decoder (2015)
  • 著者名/発表者名: Jianbin Zhou, Dajiang Zhou, Shihao Wang, Takeshi Yoshimura, and Satoshi Goto
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences 巻: E98.A 号: 12 ページ: 2519-2527
  • DOI: 10.1587/transfun.E98.A.2519
  • NAID: 130005112000
  • ISSN: 0916-8508, 1745-1337
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unified Parameter Decoder Architecture for H.265/HEVC Motion Vector and Boundary Strength Decoding (2015)
  • 著者名/発表者名: Shihao Wang, Dajiang Zhou, Jianbin Zhou, Takeshi Yoshimura, and Satoshi Goto
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences 巻: E98.A 号: 7 ページ: 1356-1365
  • DOI: 10.1587/transfun.E98.A.1356
  • NAID: 130005085785
  • ISSN: 0916-8508, 1745-1337
  • 査読あり
• [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] A Low-Cost VLSI Architecture of Multiple-Size IDCT for H.265/HEVC (2014)
  • 著者名/発表者名: Heming Sun, Dajiang Zhou, Peilin Liu, and Satoshi Goto
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences 巻: E97.A 号: 12 ページ: 2467-2476
  • DOI: 10.1587/transfun.E97.A.2467
  • NAID: 130004706410
  • ISSN: 0916-8508, 1745-1337
  • 査読あり
• [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] 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
• [学会発表] A 4Gpixel/s 8/10b H.265/HEVC video decoder chip for 8K Ultra HD applications (2016)
  • 著者名/発表者名: Dajiang Zhou, Shihao Wang, Heming Sun, Jianbin Zhou, Jiayi Zhu, Yijin Zhao, Jinjia Zhou, Shuping Zhang, Shinji Kimura, Takeshi Yoshimura, and Satoshi Goto
  • 学会等名: IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC)
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2016-01-31
  • 国際学会
• [学会発表] Merge mode based fast inter prediction for HEVC (2015)
  • 著者名/発表者名: Zhengxue Cheng, Heming Sun, Dajiang Zhou, and Shinji Kimura
  • 学会等名: IEEE Visual Communications and Image Processing (VCIP)
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2015-12-13
  • 国際学会
• [学会発表] Hardware-oriented rate-distortion optimization algorithm for HEVC intra-frame encoder (2015)
  • 著者名/発表者名: Landan Hu, Heming Sun, Dajiang Zhou, and Shinji Kimura
  • 学会等名: IEEE International Conference on Multimedia and Expo (ICME) Workshops
  • 発表場所: Torino, Italy
  • 年月日: 2015-06-29
  • 国際学会
• [学会発表] A fixed-complexity HEVC inter mode filtering algorithm based on distribution of IME-FME cost ratio (2015)
  • 著者名/発表者名: Jinjia Zhou, Yizhou Zou, Dajiang Zhou, and Satoshi Goto
  • 学会等名: IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS)
  • 発表場所: Lisbon, Portugal
  • 年月日: 2015-05-24
  • 国際学会
• [学会発表] An area-efficient 4/8/16/32-point inverse DCT 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: IEEE Visual Communications and Image Processing (VCIP)
  • 発表場所: Valletta, Malta
  • 年月日: 2014-12-05 – 2014-12-07
• [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, France
  • 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] 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: IFIP/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
• [学会発表] Low-complexity rate-distortion optimization algorithms for HEVC intra prediction (2014)
  • 著者名/発表者名: Zhe Sheng, Dajiang Zhou, Heming Sun, and Satoshi Goto
  • 学会等名: International Conference on Multimedia Modeling
  • 発表場所: Dublin, Ireland
• [学会発表] Lossless embedded compression using multi-mode DPCM & averaging prediction for HEVC-like video codec (2013)
  • 著者名/発表者名: Li Guo, Dajiang Zhou, and Satoshi Goto
  • 学会等名: European Signal Processing Conference
  • 発表場所: Marrakech, Morocco
• [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, and Satoshi Goto
  • 学会等名: Symposium on VLSI Circuits
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [備考] Dajiang Zhou
  • URL: http://www.aoni.waseda.jp/zhou
• [備考] 後藤研究室
  • URL: http://www.f.waseda.jp/goto
• [備考] Dajiang Zhou
  • URL: http://www.aoni.waseda.jp/zhou
• [備考] 後藤研究室
  • URL: http://www.f.waseda.jp/goto