Bloco Acelerador em Hardware para Predição Intra Quadros do Padrão HEVC

Abstract

O aumento na utilização de aplicações com streaming de vídeo, tais como Youtube e Netflix, demanda a criação de novas técnicas de compressão de vídeo para viabilizar a transmissão via rede. Além disso, a compressão de vídeo é indispensável quando se trata do armazenamento desse tipo de dado, já que arquivos de vídeos em resolução Ultra-HD e maiores, sem compressão, chegam a ocupar até dezenas de gigabytes por minuto. Por exemplo, um vídeo em resolução 4K com 30 quadros por segundo e 3 bytes para representar cada pixel possui, aproximadamente, 44,8 gigabytes de dados por minuto. Para aumentar a taxa de compressão, codificadores de padrões do estado-da-arte apresentam complexidade 10 vezes maiores que aqueles de padrões anteriores. Ainda, com o objetivo de viabilizar a compressão em dispositivos móveis operados à bateria, as etapas mais complexas do codificador devem ser executadas em hardware dedicado que, por sua vez, deve ser projetado para ser energeticamente eficiente. Este trabalho apresenta o projeto, descrição e avaliação de um bloco acelerador em hardware otimizado para realizar o processo de predição intra quadros para o padrão de codificação High Efficiency Video Coding (HEVC). Além disso, foram utilizadas técnicas de projeto e síntese de baixa potência visando reduções no consumo de energia. Finalmente, o acelerador proposto possui uma frequência de operação de 800 MHz, sendo capaz de processar vídeos em resolução 4K com 60 quadros por segundo (qps) à um consumo médio de potência de 28,17 mW.