H.264/AVC의 효율적인 파이프라인 구조를 적용한 CABAC 하드웨어 설계

본 논문에서는 최신 동영상 압축 기술인 H.264/AVC (Advanced Video Coding)에서 엔트로피 코딩 방법 중 하나로 사용되는 CABAC (Context Adaptive Binary Arithmetic Coding)의 하드웨어 구현과 부호화 처리율을 높이기 위한 알고리즘 및 구조를 제안한다. CABAC는 CAVLC에 비해 최대 15%까지 더 나은 압축효율을 낼 수 있는 장점을 가지고 있지만 연산의 복잡도는 훨씬 높아 진다. 특히 부호화 과정 중 데이터 사이의 의존도가 높기 때문에 연산과정의 복잡도가 더욱 증가하게 된다. 따라서 연산양을 줄이기 위한 다양한 구조가 제안되었으나, 여전히 데이터의 의존도에 의한 부호화에 latency가 존재하게 된다. 본 논문에서는 이진 산술 부호화의 첫 단계인 확률 값을 계산하는데 필요한 range의 7, 8번째 비트를 빠르게 계산하는 구조와 부호화할 심벌이 MPS인 경우 부호화 단계를 한 단계 줄일 수 있는 구조를 제안하였다. 제안된 구조를 적용하여, 6가지 시퀀스에 대하여 실험한 결과 기존의 구조에 비해 약 27-29%의 수행시간을 줄일 수 있었다. 또한 제안된 구조를 하드웨어로 구현한 결과 0.18um standard library에서 19K gate를 사용하였다.