이동형 디지털 방송을 위한 H.264/AVC 디코더 시스템의 구현 및 성능 분석

Implementation and Performance Analysis of H.264/AVC Decoder System for Mobile Digital Broadcasting

  • 정진원 (한양대학교 대학원 전자컴퓨터통신공학과) ;
  • 송용호 (한양대학교 대학원 전자컴퓨터통신공학과)
  • Jung, Jin-Won (Dept. of Electronics and Computer Engineering, Hanyang Univ.) ;
  • Song, Yong-Ho (Dept. of Electronics and Computer Engineering, Hanyang Univ.)
  • 발행 : 2007.10.25

초록

멀티미디어 비디오 응용의 이용이 증가함에 따라 모바일 임베디드 시스템 환경에서 K264/AVC 기반의 디코더 시스템 구현에 대한 수요가 증가하고 있다. H.264/AVC 디코딩 작업은 내부적으로 많은 연산을 필요하므로, 임베디드 시스템 환경 및 멀티미디어 비디오 응용의 기대 품질에 따라 다양한 구현 방법이 사용될 수 있다. 하지만, 주어진 모바일 임베디드 시스템 환경에 적합한 구현 방법을 선택하기 위해서는 임베디드 시스템의 연산 능력과 비디오 디코딩 작업에 필요한 연산 요구량에 대해 정확한 분석이 필요하다. 본 논문에서는 모바일 임베디드 단말 환경을 위한 H.264/AVC 디코더의 하드웨어 및 소프트웨어 구현 방안을 제안하고, 이에 대한 성능 측정 방법 및 결과를 제시하였다. 또한 리눅스 기반의 모바일 임베디드 시스템에서의 비디오 디코딩 시스템의 성능 제한 요소를 판별함으로써 효과적인 구현 방법을 보이고 있다.

The increasing demand on the use of multimedia video contents drives more mobile embedded systems to incorporate H.264/AVC decoding capability. An H.264/AVC decoder often requires high computation bandwidth during its decoding phase. Depending upon processor computation capability and multimedia contents complexity, the decoder can be implemented either in hardware or software. However, without a thorough analysis on the Performance and resource requirements, it is difficult to choose a cost-effective methodology of implementing this codec. This paper presents both hardware and software implementation of H.264/AVC decoding subsystem in mobile embedded systems, and quantitatively analyses the performance and resource requirements. It also shows the methodology to identify performance bottleneck in Linux-based mobile embedded systems, which is in turn used to select feasible and efficient implementation methodology.

키워드

참고문헌

  1. Michael Horowitz, Anthony Joch, and Faouzi Kossentini, 'H.264/AVC Baseline Profile Decoder Complexity Analysis,' IEEE Transactions on Circuits System, 13(7), pp. 704-716, 2003
  2. Abu Asaduzzaman, and Imad Mahgoub, 'Cache Optimization for Embedded Systems Running MPEG-4 Video Decoder,' Multimedia Tools Application, Vol. 28, No. 1-2, pp. 239-256, 2006 https://doi.org/10.1007/s11042-006-6145-y
  3. Youngsoo Kim, and Suleyman Sair, 'Designing Real-Time H.264 Decoders with Dataflow Architecture,' CODES+ISSS, pp.291-296, ACM, 2005
  4. Tung-Chien Chen, Chung-Jr Lian, and Liang-Gee Chen, 'Hardware Architecture Design of an H.264/AVC Video Codec,' ASP-DAC, pp.750-757, IEEE, 2006
  5. Iole Moccagatta, 'Recent Developments in Video Compression Standards and their Impact on Embedded Platforms: from Scalable to Multi-view Video Coding,' ACM Multimedia, p.11, ACM, 2006
  6. Jian-Wen Chen, Chao-Yang Kao and Youn-Long Lin, 'Introduction to H.264 Advanced Video Coding,' IEEE, 2006
  7. Aleksandar Milenkovic, Milena Milenkovic, and Nelson Barnes, 'A Performance Evaluation of Memory Hierarchy in Embedded Systems,' IEEE, 2003
  8. Andrew N. Sloss, Dominic Symes, Chris Wright, 'ARM System Developer's Guide: Designing and Optimizing System Software,' Elsevier, 2004
  9. 'ARM920T Technical Reference Manual,' ARM, 2001
  10. Sung Dae Kim, Jeong Hoo Lee, Chung Jin Hyun, Myung Hoon Sunwoo, 'ASIP Approach for Implementation of H.264/AVC,' ASP-DAC, pp. 758-764, IEEE, 2006
  11. 'S3CA480X01 User's Manual,' Samsung, 2004
  12. 'Information technology - Coding of audio-visual objects - Part10: Advanced Video Coding,' ISO/IEC, 2004
  13. 'S3C2440A 32-Bit RISC Microprocessor User's Manual,' Samsung, 2004
  14. Iain E. G Richardson, 'H.264 and MPEG-4,' 2004
  15. Tsu-Ming Liu, Ching-Che Chung, Chen-Yi Lee, Ting-An Lin, Sheng-Zen Wang, 'Design of a $125\muW$, Fully-Scalable MPEG-2 and H.264/AVC Video Decoder for Mobile Applications,' DAC, pp. 288-289, ACM, 2006
  16. Shin-Haeng Ji, Jung-Wook Park, and Shin-Dug Kim, 'Optimization of Memory Management for H.264/AVC Decoder,' ICACT, 2006
  17. Krishna V. Palem, Rodric M. Rabbah, Vicent J. Mooney III, Pinar Korkmaz, Kiran Puttaswamy, 'Space Optimization of Embedded Memory Systems via Data Remapping,' ACM 2003
  18. Arijit Ghosh, Tony Givargis, 'Cache Optimization For Embedded Processor Cores: An Analytical Approach', ICCAD, 2003
  19. VideoLAN-VLC media player website, http://videolan.org
  20. FFMPEG Multimedia System website, http://ffmpeg.mplayerhq.hu
  21. Y. Chen, E. Li, X. Zhou and S. Ge, 'Implementation of H.264 encoder and decoder on personal computers,' Journal of Visual Communications and Image Representation, No. 2, Vol. 17, pp. 509-532, 2006 https://doi.org/10.1016/j.jvcir.2005.05.004