Implementation of 8x8 luma intra prediction module for H.264/AVC standard

Abstract

AVC, 2003 yılındaki ilk tanıtımı ve ilk olarak 2004 yılında AVC Fidelity Range Extension'ın tanıtılmasından bu yana, dijital televizyonlar üzerinden popülerlik kazanmış ve sürekli olarak DVD-Video, mobil TV, video konferans ve internet video akışı gibi alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. ITU-T VCEG ve ISO / IEC MPEG'in Joint Video Team(JVT)'in ortak çabası olarak H.264 / MPEG4-AVC standardının piyasaya sürülmesinden sonra, HD TV gibi alanlarda yüksek kaliteli video kodlama talebi nedeniyle bir değişiklik çağrısı yapıldı. Bu, AVC Fidelity uzantısının 8x8 Intra prediction ve 8x8 transform gibi değişikliklerle sunulmasına yol açtı.Bu tezde, AVC FRExtCODEC'in çok önemli bir bileşeni olan 8x8 Luma Intra prediction tasarlandı. Bu amaçla verimli tasarım mimarileri ve bunların performans üzerindeki etkileri araştırıldı. Bu çalışmada, 4x4 Luma Intra tahmini ve 8x8 Luma Intra tahmini için daha önceden gerçekleştirilen iki tasarım referans olarak alınmıştır. Bunlar dönüşüm bloklarındaki Butterfly algoritmalarından, nicemleme bloğundaki DSP(Sayısal Sinyal İşleme)'lerden ve en iyi mod seçim bloklarında SAD (Mutlak Farkın Toplamı)'dan faydalanır. Tüm tasarımı önce test etmek ve algoritmaları daha iyi anlamak için MATLAB kullanıldı, daha sonra da tüm tasarım ZC70C kartı ile VHDL kullanılarak FPGA'de gerçeklendi.Anahtar Kelimeler: Video Kodlama, H.264, FPGA, İçi Kestirim, Tamsayı DCT, Kuantalama, VHDL.

Since the introduction of AVC in 2003 and and first introduction of the AVC Fidelity Range Extension in 2004, it has gained popularity throughout the years with digital television, and it is continuously being used in areas like DVD-Video, mobile TV, video conferencing and internet video streaming. After the introduction of H.264/MPEG4-AVC standard as a collective effort of Joint Video Team (JVT) of ITU-T VCEG and ISO/IEC MPEG, there was a call for amendment due to the demand for the coding of higher-fidelity video in areas like HD TV. This led to the introduction of the AVC Fidelity extension with amendments like 8x8 Intra prediction and 8x8Transform.In this thesis, a very important compant of the AVC FRExt CODEC, the 8x8 Luma Intra predicion is designed, exploring efficient architectures and it's effect on the design. This design is made, referencing two previous designs for 4x4 Luma Intraprediction and 8x8 Luma Intra prediction. These range from the the the use of the bufferfly algorithms in the Transform Blocks, DSPs (Digital Signal Processing) in the Quantization Block and SAD(Sum of Absolute Difference ) in the best mode selection blocks. The whole design is first implemented in matlab for testing purposes and better understanding of the algorithms, then implemented in FPGA using VDHL, targetting the ZC70C board.Keywords: Video Coding, H.264, FPGA, Intra Prediction, Integer DCT, Quantization, VHDL.