2016 Fiscal Year Annual Research Report
Highly parallel instruction set extensions for motion estimation
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24500059
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
近藤 利夫 三重大学, 工学研究科, 教授 (60324539)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大野 和彦 三重大学, 工学研究科, 講師 (20303703) [Withdrawn]
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)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。
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