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    Diseño de una arquitectura hardware del algoritmo Blockmerging según el estándar HEVC de transmisión de video 4K en tiempo real
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-07-20) Caceres Palacios, Salvador; Raffo Jara, Mario Andres
    Las exigencias actuales en cuanto a calidad del contenido de video, a la par con el incremento del ancho de banda destinado a la transmisión de video, impulsan la necesidad de desarrollar estándares de codificación que sean más eficientes en cuanto a la calidad de reconstrucción de las imágenes decodificadas y a la cantidad de bits usados para la codificación. En este contexto, surge el nuevo estándar HEVC (High Efficiency VideoCoding) denominadoH.265[1]. Si bien el estándar HEVC ha superado enormemente a sus predecesores con la inclusión de nuevas herramientas tales como el particionamiento en bloques de dimensión variable de los cuadros de la secuencia de video, así como nuevas técnicas de predicción de vectores de movimiento como el AMVP (Advanced Motion Vector Prediction), la etapa de codificación no es del todo eficiente. Con el objetivo de mejorar la eficiencia de codificación del HEVC se incorpora la técnica de Block Merging. Esta técnica busca provechar las redundancias temporales y espaciales entre bloques de predicción vecinos, de manera que se puedan codificar en conjunto aquellos bloques que cumplan con ciertos criterios de selección [2]. Por lo tanto, el algoritmo de Block Merging tiene como finalidad encontrar, a partir de una lista de posibles candidatos, el bloque de predicción (bloque de píxeles de 8x8,16x16,32x32 o 64x64) cuyo vector de movimiento tenga asociado el mejor costo RD (Rate-Distortion). Al codificar en conjunto bloques de predicción, se evita enviar parámetros (como los vectores de movimiento) repetidas veces, logrando así una importante reducción en la cantidad de bytes a emplear durante la codificación de cuadros de video , considerando que resoluciones de 4k u 8k son cada vez más comunes en los contenidos audiovisuales[2]. El presente trabajo se enfoca en implementar la etapa de elección del mejor candidato usando el algoritmo de SATD (Sum of Absolute Transformed Differences) como parte del algoritmo de Block Merging. La arquitectura fue descrita usando Verilog-HDL y sintetizada en dispositivos FPGA (Field Programmable Gate Array) de la familia Kintex 7 de Xilinx. Por otra parte, se verificó el funcionamiento de la arquitectura mediante el uso conjunto del simulador RTL (Register Transfer Level) de la herramienta Vivado Design Suite y un software de referencia en MATLAB (Matrix Laboratory), logrando una frecuencia de operación de 263.158 MHz. Tomando en cuenta una lista de tres candidatos y un particionamiento variable con un Parámetro de Cuantizaciónn QP (Quantization Parameter) en el rango de 22 hasta 36 considerado en trabajos pasados, la tasa de procesamiento de secuencias de video 4k (3840x2160) de la presente arquitectura se encuentra en el rango de 77.30 fps hasta 145.93 fps, lo cual se ajusta a los requerimientos por parte del estándar HEVC para transmitir video en tiempo real.
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    Diseño de la arquitectura de transformada discreta directa e inversa del coseno para un decodificador HEVC
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-11-13) Portocarrero Rodriguez, Marco Antonio; Villegas Castillo, Ernesto Cristopher; Raffo Jara, Mario Andrés
    El empleo de video de alta resolución es una actividad muy común en la actualidad, debido a la existencia de dispositivos portátiles capaces de reproducir y crear secuencias de video, ya sea en HD o en resoluciones mayores, como 4k u 8k. Sin embargo, debido a que las secuencias de video de mayor resolución pueden llegar a ocupar grandes espacios de memoria, estas no pueden ser almacenadas sin antes realizar un proceso de compresión. Organizaciones especializadas como ITU-T Coding Experts Group e ISO/IEC Moving Picture Experts Group, han sido responsables del desarrollo de estándares de codificación de video. De esta manera, para mejorar la transmisión de video y poder obtener resoluciones cada vez mayores, se llevó a cabo el desarrollo del estándar de codificación HEVC o H.265, el cual es el sucesor al estándar H.264/AVC. El presente trabajo de tesis está centrado en el módulo de Transformada Discreta e Inversa del Coseno (DCT e IDCT), el cual forma parte del estándar HEVC y su función es hallar los coeficientes en el dominio de la frecuencia de muestras, para poder cuantificarlas y reducir su número. Se realizó el diseño la arquitectura, tomando en consideración la capacidad de procesamiento de pixeles requerida por el estándar, la frecuencia de operación de circuito y la cantidad de recursos lógicos usados. La arquitectura fue descrita en el lenguaje Verilog HDL y fue sintetizada para dispositivos Zynq – 7000 de la empresa Xilinx. La verificación funcional del circuito fue realizada mediante el uso de Testbenchs en el software ModelSim. Para verificar el funcionamiento de la arquitectura diseñada, se utilizó el software MATLAB para obtener los resultados esperados y se compararon con los obtenidos en la simulación funcional del circuito. La frecuencia máxima de operación fue hallada mediante la síntesis de la arquitectura, la cual llegó a ser de 135 MHz, que es equivalente al procesamiento de secuencias de vídeo de resolución 4k o 3840x2160 pixeles a 65 fps.