Journal of Broadcast Engineering (방송공학회논문지)

The Korean Institute of Broadcast and Media Engineers (한국방송∙미디어공학회)
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Tile, Slice, and Deblocking Filter Parallelization Method in HEVC

HEVC 복호기에서의 타일, 슬라이스, 디블록킹 필터 병렬화 방법

  • Son, Sohee (Information of Departments, Hanbat National University) ;
  • Baek, Aram (Information of Departments, Hanbat National University) ;
  • Choi, Haechul (Information of Departments, Hanbat National University)
  • 손소희 (한밭대학교 정보통신전문대학원 멀티미디어공학과) ;
  • 백아람 (한밭대학교 정보통신전문대학원 멀티미디어공학과) ;
  • 최해철 (한밭대학교 정보통신전문대학원 멀티미디어공학과)
  • Received : 2017.04.25
  • Accepted : 2017.06.15
  • Published : 2017.07.30
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Abstract

The development of display devices and the increase of network transmission bandwidth bring demands for over 2K high resolution video such as panorama video, 4K ultra-high definition commercial broadcasting, and ultra-wide viewing video. To compress these image sequences with significant amount of data, High Efficiency Video Coding (HEVC) standard with the highest coding efficiency is a promising solution. HEVC, the latest video coding standard, provides high encoding efficiency using various advanced encoding tools, but it also requires significant amounts of computation complexity compared to previous coding standards. In particular, the complexity of HEVC decoding process is a imposing challenges on real-time playback of ultra-high resolution video. To accelerate the HEVC decoding process for ultra high resolution video, this paper introduces a data-level parallel video decoding method using slice and/or tile supported by HEVC. Moreover, deblocking filter process is further parallelized. The proposed method distributes independent decoding operations of each tile and/or each slice to multiple threads as well as deblocking filter operations. The experimental results show that the proposed method facilitates executions up to 2.0 times faster than the HEVC reference software for 4K videos.

최근 디스플레이 기기의 발전과 기가 네트워크 등의 전송 대역폭 확대로 인해 대형 파노라마 영상, 4K Ultra High-Definition 방송, Ultra-Wide Viewing 영상 등 2K 이상의 초고해상도 영상의 수요가 폭발적으로 증가하고 있다. 이러한 초고해상도 영상은 데이터양이 매우 많기 때문에 부호화 효율이 가장 높은 High Efficiency Video Coding(HEVC) 비디오 부호화 표준을 사용하는 추세이다. HEVC는 가장 최신의 비디오 부호화 표준으로 다양한 부호화 툴을 이용하여 높은 부호화 효율을 제공하지만 복잡도 또한 이전 부호화 표준과 비교하여 매우 높다. 특히 초고해상도 영상을 HEVC 복호기로 실시간 복호화 하는 것은 매우 높은 복잡도를 요구한다. 따라서 본 논문에서는 고해상도 및 초고해상도 영상에 대한 HEVC 복호기의 복호화 속도를 개선시키고자 HEVC에서 지원하는 슬라이스(Slice)와 타일(Tile) 부호화 툴을 사용하여 각 슬라이스 혹은 타일을 동시에 처리하며 디블록킹 필터 과정에서도 소정의 블록 크기만큼 동시에 처리하는 데이터-레벨 병렬 처리 방법을 소개한다. 이는 독립 복호화가 가능한 타일, 슬라이스, 혹은 디블록킹 필터에서 동일 연산을 다중 스레드에 분배하는 방법으로 복호화 속도를 향상 시킬 수 있다. 실험에서 제안 방법이 HEVC 참조 소프트웨어 대비 4K 영상에 대해 최대 2.0배의 복호화 속도 개선을 얻을 수 있음을 보인다.

Keywords

References

  1. JCT-VC, "Hgh Efficiency Video Coding (HEVC) text specification draft 10", JCT-VC-L1003, Geneva, Jan 2013.
  2. Thomas Wiegand, Gray J. Sulivan, Senior Member, IEEE, Gisle Bjontegard, and Ajay Luthra, Senior Member, IEEE, "Overview of the H.264/AVC video coding standard", IEEE Trans. Circuits and Systems for Video Tech, Vol. 13, issue 7, p. 560-576, July 2003. https://doi.org/10.1109/TCSVT.2003.815165
  3. Gary J. Sullivan, Jens-Rainer Ohm, Woo-Jin Han, and Thomas Wiegand, "Overview of the High Efficiency Video Coding (HEVC) Standard", IEEE Trans. Circuits Syst. Video Technol., vol. 22, no. 12, pp. 1649-1668, Dec 2012. https://doi.org/10.1109/TCSVT.2012.2221191
  4. Hyun-Ho Jo, Eun-Jyung Ryu, Jung-Hak Nam, Dong-Gyu Sim, Doo-Hyun Kim, and Hoon-Ho Song, "Parallel Method for HEVC Deblocking Filter based on Coding Unit Depth Information," Journal of Broadcast Engineering, Vol.17, No.5, pp.742-755, Sep 2012. https://doi.org/10.5909/JBE.2012.17.5.742
  5. Hyunho Jo, Donggyu Sim, and Byeungwoo Jeon, "Hybrid parallelization for HEVC decoder", CISP. vol. 01, pp. 170-175. Dec 2013.
  6. Chenggang Yan, Youngdong Zhang, Feng Dai, Xi Wang, Liang Li, and Qionghai Dai, "Parallel deblocking filter for HEVC on many-core processor", IET Journals & Magazines Electronics Letters. vol. 50, no. 5, pp. 367-368, Feb 2014. https://doi.org/10.1049/el.2013.3235
  7. Kiran Misra, Andew Segall, Michael Horowitz, Shilin Xu, Arild Fuldseth, and Minhua Zhou, "An Overview of Tiles in HEVC", IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing., vol. 7, Issue 6, pp. 969-977, Dec 2013. https://doi.org/10.1109/JSTSP.2013.2271451
  8. Andrey Norkin, Gisle Bjontegaard, Arild Fuldseth, Matthias Narroschke, Masaru Ikeda, Kenneth Andersson, Minhua Zhou, and Geert Van der Auwera, "HEVC Deblocking Filter", IEEE Trans. Circuits Syst. Video Technol., vol. -22, no. 12, pp. 1746-1754, Dec 2012. https://doi.org/10.1109/TCSVT.2012.2223053
  9. Chi Ching Chi, Mauricio Alvarez-Mesa, Ben Juurlink, Valeri George, and Thomas Schierl, "Improving the parallelization efficiency of HEVC decoding", ICIP, pp. 213-216, Oct 2012.
  10. Hyunho Jo, Donggyu Sim, and Byeungwoo Jeon, "Hybrid parallelization for HEVC decoder", CISP. vol. 01, pp. 170-175. Dec 2013.
  11. Chenggang Yan, Youngdong Zhang, Feng Dai, Xi Wang, Liang Li, and Qionghai Dai, "Parallel deblocking filter for HEVC on many-core processor", IET Journals & Magazines Electronics Letters. vol. 50, no. 5, pp. 367-368, Feb 2014. https://doi.org/10.1049/el.2013.3235
  12. Chi Ching Chi, Mauricio Alvarez-Mesa, Ben Juurlink, Gordon Clare, Felix Henry, Stephane Pateux, and Thomas Schierl, "Parallel Scalability and Efficiency of HEVC Parallelization Approaches", IEEE Trans. Circuits Syst. Video Technol., vol. 22, no. 12, pp. 1827-1838, Dec 2012. https://doi.org/10.1109/TCSVT.2012.2223056
  13. Hyunki Baik and Hwangjun Song, "A complexity-based adaptive tile partitioning algorithm for HEVC decoder parallelization", ICIP, pp. 4298-4302, Sep 2015.
  14. Younhee Kim, Kinwil Seok, Soon-jeung Jung, Huiyong Kim, and Jin Soo Choi. "Tile-level and Frame-level Parallel Encoding for HEVC", Journal of Broadcast Engineering, Vol. 20, No.3, May 2015.