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2016 年度 実績報告書

動き検出用の高並列拡張命令セットの研究

研究課題

研究課題/領域番号 24500059
研究機関三重大学

研究代表者

近藤 利夫  三重大学, 工学研究科, 教授 (60324539)

研究分担者 大野 和彦  三重大学, 工学研究科, 講師 (20303703) [辞退]
佐々木 敬泰  三重大学, 工学研究科, 助教 (20362361)
深澤 祐樹  三重大学, 工学研究科, 研究員 (90753822)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2017-03-31
キーワード動画像符号化 / 汎用プロセッサ / 拡張命令セット / スーパースカラ / タイル/ライン両アクセス / 階層的Z-order / 行列計算 / 動き検出
研究実績の概要

複雑化する動画像符号化の汎用プロセッサでの高速処理実現に向け、当初目的の高効率動き検出の確立を、より大きな効果を得るためにインター予測モード適用可否判定の高効率化を含めるまでに研究範囲を拡大した。また、それらの高効率処理の高速実行に対応する汎用プロセッサへの適用が可能な拡張命令セットの制定に向けて、データパス構成とそれに付加するキャッシュメモリ構成を追究した。
動きベクトル検出については、拡張命令セット用のベクトルレジスタに収まる小範囲内を重点的に追跡探索する手法を提案し、演算量をHM参照ソフトウェア標準のTZsearchの1/5以下にまで低減できることを明らかにした。
インター予測モード適用可否判定については、符号化単位CU内の輝度値分散特徴により候補予測ユニットPUのインター予測可否判定を行う手法を提案し、低遅延符号化で、従来法が符号化時間最長フレームでの低減率が5%程度に留まるのに対し、提案法では他のフレーム同様60%の低減率が達成でき、プロセッサの演算性能要求を大幅に低減できることを示した。
データパス構成については、動き検出処理、インター予測モード適用可否判定処理の高効率実行に向けて、スーパースカラ型のデータパス構成を提案し、それを基に高並列のSIMD拡張命令を制定した。レジスタローテーションにバイト単位のレジスタアドレス修飾機構を組み合わせたことで、順次移動する小範囲の探索領域の任意位置のブロックアクセスに必要な平均命令数を数分の1にまで低減できることを示した。
キャッシュメモリについては、スキュードアレイによるタイル/ライン両アクセスにラスター走査順の論理アドレスから階層的なZ-orderの仮想アドレスへの変換機構を組み合わせる構成を提案した。本提案キャッシュは動き探索のみならず2次元データ処理全般に有効であり、行列計算も1,2割高速化されることを示した。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] A Tile/Line Access Cache Memory based on a Multi-level Z-order Tiling Data Layout2017

    • 著者名/発表者名
      Baokang Wang, Yuki Fukazawa, Toshio Kondo, Takahiro Sasaki
    • 雑誌名

      Concurrency and Computation: Practice and Experience

      巻: 29 ページ: -

    • DOI

      -

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 小範囲高効率探索機能を備えたSIMDデータパス向き動き検出アルゴリズム2017

    • 著者名/発表者名
      箕浦祐貴,近藤利夫,深澤祐樹,佐々木敬泰
    • 学会等名
      電子情報通信学会 画像工学研究会
    • 発表場所
      北海道大学,北海道札幌市
    • 年月日
      2017-02-20 – 2017-02-21
  • [学会発表] 対象CU内の輝度値分散特徴を利用したインター予測PU高速決定法2016

    • 著者名/発表者名
      西村隆太郎,近藤利夫,佐々木敬泰,深澤祐樹
    • 学会等名
      電子情報通信学会 画像工学研究会
    • 発表場所
      石川県地場産業振興センター,石川県金沢市
    • 年月日
      2016-12-08 – 2016-12-09
  • [学会発表] H.265/HEVCインター予測対応PU高速決定法2016

    • 著者名/発表者名
      西村隆太郎,飯田拓真,近藤利夫,佐々木敬泰,深澤祐樹
    • 学会等名
      映像情報メディア学会 年次大会 2016
    • 発表場所
      三重大学,三重県津市
    • 年月日
      2016-08-31 – 2016-09-02
  • [学会発表] A Cache Memory with Unit Tile and Line Accessibility2016

    • 著者名/発表者名
      BaoKang Wang, Yuki Fukazawa, Toshio Kondo, Takahiro Sasaki
    • 学会等名
      The 2016 International Conference on High Performance Computing & Simulation(HPCS 2016)
    • 発表場所
      The University of Innsbruck, Austria
    • 年月日
      2016-07-18 – 2016-07-22
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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