Acelerador de hardware com arquitetura de módulos especializados para predição intra-quadro do versatile video coding

Abstract

Padrões de codificação de vídeo vêm sido desenvolvidos desde 1980 com o intuito de definir as formas que um vídeo deve ser comprimido e são necessários para que codificadores e decodificadores possam se comunicar, além de definirem técnicas extremamente eficientes de compressão de vídeo. Recentemente eles se provam cada vez mais essenciais para o envio de vídeos pela rede ou armazenamento de forma eficiente em tempos onde aplicações de vídeo aumentam cada vez mais, principalmente por conta dos serviços de streaming e vídeo conferência. Por conta deste aumento de demanda por maior eficiência de compressão, padrões de codificação estão se tornando cada vez mais complexos e custosos principalmente para execução em software e, cada vez mais, investimentos em aceleradores de hardware se tornam mais comuns e necessários, tanto para o armazenamento viável de quantidades massivas de vídeos, quanto para transmissões de vídeos de alta qualidade, como Full HD, QHD e UHD, em taxas de transmissão confortáveis para o espectador, como 30 fps ou 60. Este trabalho apresenta uma arquitetura de acelerador de hardware com módulos especializados para o processo de predição intra-quadro do Versatile Video Coding, o mais novo padrão de codificação de vídeo da JVET.

Video coding standards have been developed since the 1980s with the purpose of defining how a video should be compressed. They are necessary for encoders and decoders to communicate effectively. Recently, they have proven to be increasingly essential for sending videos over networks or efficiently storing them. This is particularly crucial as video applications continue to grow, primarily due to streaming services and video conferencing. Due to the rising demand for greater video compression efficiency, video coding standards have become more intricate and resource-intensive, especially for software execution. Consequently, investments in hardware accelerators have become more common and necessary. These accelerators are crucial for both the viable storage of massive amounts of videos and the transmission of high-quality videos, such as Full HD, QHD, and UHD, at comfortable frame rates for viewers, like 30 fps or 60 fps.This work introduces a hardware accelerator architecture with specialized modules for the intra-frame prediction process of the latest video coding standard from JVET, the Versatile Video Coding (VVC).