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HEVC 디코더를 위한 CU 레벨 병렬화 기법
CU-Level Parallelization Method for HEVC Decoder 원문보기

한국방송공학회 2011년도 추계학술대회, 2011 Nov. 12, 2011년, pp.38 - 41  

노경기 (한양대학교) ,  최기호 (한양대학교) ,  김소원 (한양대학교) ,  장의선 (한양대학교)

초록
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최근 HD급 이상의 해상도를 가지는 영상을 위한 차세대 코덱 표준이 연구되고 있다. 이 코덱의 특징은 압축효율을 증가시키기 위해서 시간을 많이 소모시키는 복잡한 툴들을 많이 채택하고 있다는 점이다. 이는 실시간 방송에 대한 부담감으로 작용되기 때문에, 표준을 재정하는 전문가들은 속도 개선을 위한 병렬화 연구 또한 동시에 진행을 하고 있다. 병렬화 방법 중 슬라이스 단위 병렬화와 모듈 내부 병렬화가 대표적으로 논의되고 있지만, 이 두 가지 방법은 각각 시간 지연과 추가 비트 할당이라는 단점이 있기 때문에 이를 극복하기 위한 새로운 병렬화 기법이 요구되고 있다. 본 논문에서는 시간 지연과 추가비트 할당을 극복 가능한 병렬화 기법을 연구하였는데, HEVC 코덱의 구조 분석을 통해 어떻게 병렬화 해야 단점을 극복할 수 있는지 알아보고 단점을 극복한 병렬화 기법이 속도 개선을 할 수 있는지 시간 분석을 통해 알아본다. 본 논문에서는 구조 분석을 통해 알아낸 CU 단위 병렬화 기법을 제안하고 CU 단위 병렬화 기법을 HEVC Test model reference software 2.1 decoder에 적용하여 Full HD 영상에 대해 Lowdelay에서 평균 19.83%의 속도 개선을 얻었으며, Randomaccess에서 평균 22.63%의 속도 개선을 얻었다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서 제시한 CU 단위 병렬화를 적용하였을 때에 슬라이스단위 병렬화와 모듈 내부의 병렬화의 단점을 극복하고 속도 개선이 이루어졌다. 성능을 향상시키기 위해서 슬라이스 단위 병렬화와 모듈 내부 병렬화를 동시에 적용하면 좀 더 높은 속도 개선을 얻을 수 있을 것이라 기대된다.
  • 본 논문에서는 앞서 논의하였던 CU 단위 병렬화 방법을 제안하고자 한다. CU 단위 병렬화 방법은 그림 2와 같은 시간 흐름을 갖고 있는데, 주요 모듈은 Decode CU와 Decompress CU 이다.
  • 본 논문에서는 앞서 말한 두 가지 병렬처리 기법에서 생길 수 있는 단점을 피할 수 있는 방법을 Decoder 구조 분석을 통해서 알아보았고 그 효율을 Decoder의 각 모듈별 수행시간 분석을 통해 추측해 보았다. 이런 분석 자료를 통해 새로운 병렬화 방법으로 CU (Coding Unit)간 병렬화를 구상하였다.
  • 본 논문에서는 현재 표준화 중인 HEVC Decoder를 병렬처리 하여 동작하도록 하였다. 표준화 회의에서 논의되고 있는 병렬처리 방법인 시간 지연과 추가 비트 할당의 단점을 없애기 위해 CU 단위 병렬처리방식을 제안 및 구현하여 Reference software 대비 약 20%의 수행 시간 감소를 보였다.
  • 구조적으로 최적의 병렬화 단위로 판단되는 CU단위의 병렬화는 실질적으로 얼마만큼의 시간적 이득을 가져다줄지에 대한 의문이 생긴다. 이를 알아보기 위해서 각 모듈별 수행 시간 분석과 이를 병렬화하였을 때 가져다 줄 수 있는 이상적인 시간이득을 확인하고자 한다.
  • CU단위의 병렬화는 기존 슬라이스 단위 병렬화 과정에서 지적되었던 시간적 지연을 피할 수 있고 모듈 내부 병렬화 과정에서 어려움으로 지적되고 있는 데이터 의존성의 문제점이 적을뿐더러 추가 비트 할당이 요구되지 않는다. 이와 같이 CU 단위의 병렬화는 구조적으로 병렬화를 위한 최적의 기법이라고 판단이 되어, 본 논문에서는 CU 단위로 HEVC decoder 병렬처리를 진행하고자 한다.
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