Low energy HEVC and VVC video compression hardware

Video sıkıştırma standartları, bir sayısal videonun içindeki gereksiz bilgileri, yüksek hesaplama karmaşıklığına sahip algoritmalar yardımıyla, azaltarak veya kaldırarak videoyu sıkıştırır. Videoların zamansal ve uzaysal çözünürlüğü arttıkça, video sıkıştırma algoritmalarının sıkıştırma etkinliği de artmaktadır. Ancak bu artan sıkıştırma etkinliği, yüksek hesaplama karmaşıklığını da beraberinde getirmektedir. Bu yüzden, video sıkıştırma algoritmalarının donanımlarının alanını ve harcadıkları enerji miktarını azaltmak için, bu algoritmaların hesaplama karmaşıklığını, görsel kaliteyi düşürmeden azaltmak gereklidir. Bu tezde, HEVC çerçeve içi öngörü algoritmasının hesaplama miktarını azaltmak için orijinal bir teknik önerilmektedir. Önerilen teknik kullanılarak, düşük enerjili, yeniden ayarlanabilir HEVC çerçeve içi öngörü donanımı tasarlanmıştır. Önerilen teknik ve DSP blokları kullanılarak, düşük enerjili bir HEVC çerçeve içi öngörü FPGA gerçeklemesi tasarlanmıştır. Yeniden ayarlanabilir VVC çerçeve içi öngörü mimarisi önerilmektedir. DSP bloklarının kullanıldığı, etkin bir VVC çerçeve içi öngörü mimarisi önerilmektedir. Düşük enerjili VVC kesikli aradeğerleme donanımı tasarlanmıştır. Orijinal bir yaklaşık mutlak fark hesaplama tekniği önerilmektedir. Önerilen teknik kullanılarak düşük enerjili yaklaşık mutlak değer hesaplama donanımları tasarlanmıştır. Orijinal bir yaklaşık sabit çarpma tekniği önerilmektedir. Önerilen teknik kullanılarak, yaklaşık sabit çarpma donanımı tasarlanmıştır. Önerilen tekniklerin sağladığı hesaplama azaltmaları ve yaklaşık tekniklerin neden olduğu video kalitesi kayıpları ölçüldü. Önerilen yaklaşık mutlak değer tekniği ve yaklaşık sabit çarpma tekniği çok düşük PSNR kaybına neden oldu. Önerilen diğer teknikler ise PSNR kaybına neden olmadı. Önerilen donanım mimarileri Verilog donanım tasarlama dili ile gerçeklendi. Verilog RTL kodları Xilinx Virtex 6 veya Xilinx Virtex 7 FPGA'larına sentezlendi ve güç tüketimleri Xilinx XPower Analyzer aracı ile tahmin edildi. Önerilen teknikler, bu FPGA gerçeklemelerinin güç ve enerji tüketimlerini önemli ölçüde azalttı.