Jahresbericht informatik 2009 - KIT – Fakultät für Informatik

Abb. 2: Hardwareprototyp
Dynamisch Adaptive Low-Power Eingebettete Multimedia Systeme
Institut für Technische Informatik
(L. Bauer, J. Henkel, M. Shafique)
Die wachsende Komplexität von Multimediaanwendungen und die steigende Nachfrage
nach fortschrittlichen Diensten verlangen nach hochperformanten eingebetteten
Multimediasystemen. Heutzutage läuft auf komplexen eingebetteten Systemen wie PDAs
und Handys eine Vielzahl von Multimediaanwendungen, für die jedoch nur begrenzte
Energie- und Flächenressourcen zur Verfügung stehen. Besonders bei sich ändernden
Performanz-, Flächen- und Energiebedingungen ist der Entwurf von kostengünstigen und
energiebewussten Multimediasystemen eine enorme Herausforderung, die neuartige
Entwurfsmethoden und eingebettete Architekturen notwendig machen.
An unserem Lehrstuhl forschen wir an Konzepten für solche Multimediasysteme (bestehend
aus Hard- und Software). Der H.264/AVC Video Encoder ist die
Schlüsselkomponente von Multimediasystemen und liefert im Vergleich zu MPEG-2 die
doppelte Kompressionsrate bei vergleichbarer visueller Qualität, jedoch bei einer ungefähr
10-mal höheren Rechenkomplexität. Wir haben eine optimierte Anwendungsstruktur für
den H.264 Video Encoder entwickelt, die für rekonfigurierbare- und anwendungsspezifische
Prozessoren vorteilhaft ist. Sie erreicht eine effizientere Hardwareauslastung und
bedarfsgerechte Macroblock Interpolierung. Das führt zu einer Performanzverbesserung
von 2.24x für rekonfigurierbare Prozessoren.
Speziell für H.264/AVC haben wir folgende Komponenten entworfen: eine parallele
hochperformante ‚Intra-Frame Prediction'-Hardware, einen nichtlinearen Ratenkontroller
für mehrere Bildtypen der Bildstatistiken und bewegungsbasierte Makroblockpriorisierung
verwendet, ein adaptives Reduzierungsschema für die Berechnungskomplexität und ein
laufzeitadaptives vorhersagendes Energieverwaltungsschema für energiebewusste
Bewegungsvorhersage.
185
3