Implementation and verification of H.264 / AVC Intra Predictor for mobile environment

Small area and low power implementation are important requirements for various multimedia processing hardware, especially for mobile environment. This paper presents a hardware architecture of H.264/AVC Intra Prediction module aiming on small area and low power. A single arithmetic unit was shared and processed sequentially for all mode decisions and computations to predict an image frame. As a result, we could get smaller area and smaller memory size compared to other existing implementations. The proposed architecture was verified using the Altera Excalibur device, and the implemented hardware has been described in Verilog-HDL and synthesized on Samsung STD130 0.18um CMOS Standard Cell Library using Synopsys Design Compiler. The synthesis result was about 11.9K logic gates and 1078 byte internal SRAM and the maximum operating frequency was 107Mhz. It consumes 879,617 clocks to process one QCIF frame, which means it can process 121.5 QCIF$(176\times144)$ frames per second, therefore it shows that it can be used for real time H.264/AVC encoding of various multimedia applications.

모바일 환경에서의 H.264 / AVC를 위한 인트라 예측기의 구현 및 검증

작은 면적과 저전력으로의 구현은 다양한 멀티미디어 하드웨어, 특히 모바일 환경에서 매우 중요한 요구사항이다. 본 논문은 작은 면적과 그에 따른 저전력을 목표로 H.264/AVC 인트라 예측기기 하드웨어 구조를 제안한다. 이미지 프레임을 예측하기 위해 하나의 연산기로 모든 모드 결정과 계산들이 순차적으로 수행기고 그들 중 최적의 값을 선택하는 방식이며, 그 결과로 다른 기존의 논문들 보다 더 작은 면적의 결과를 얻을 수 있었다. 제안된 구조는 Altera Excalibur device를 이용하여 검증되었고, 구현된 하드웨어 구조는 Synopsys Design Compiler와 Samsung STD130 0.18um CMOS Standard Cell Library를 이용하여 합성하였다. 합성결과 크기는 11.9k의 하드웨어 로직 게이트와 1078 byte의 내부 SRAM을 사용하고 최대 동작 주파수는 약 107MHz가 되었다. 제안한 구조는 하나의 QCIF($176\times144$ 화소) 영상 프레임을 처리하는데 879,617클록이 소요되며, 이는 QCIF 영상을 초당 121.5프레임으로 처리가 가능하며, 이는 하드웨어 기반의 실시간 H.264/AVC 부호화 시스템에 적합한 구조임을 보여준다.