Experiment

首先，先介紹我們所使用的模擬環境，包括 JM 16.2 software[6]用來模擬 H.264 編解碼端的過程，以及 CACTI 5.3[7](Technolygy:32 nm)用來評估 memory access time、chip area 以及 power 等項目。Table 4-1 為我們實驗時所使用的 benchmarks，每一個 video 各 100 張 frames，其解析度為 176*144(QCIF)與 352*288(CIF)。

Table 4-1 Common video sequences used in experiment.

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對於 image quality 的評估方面，我們以 Peak signal-to-noise ratio(PSNR)作為 衡量 image quality 的標準，PSNR 值越高越好，標準 H.264 所解碼出的 frames 其 PSNR 大致上介於 30(dB)~50(dB)之間，一般而言，當 PSNR>30(dB)時，視為 人類可接受的範圍[8]。Table 4-2 列出標準 H.264 decoder 在上述 benchmarks 下 平均所能達到的 image quality。

Table 4-2 Average PSNR of standard H.264 decoder

Y(Luma) U(Chroma) V(Chroma) H.264 decoder 38.67(dB) 41.53(dB) 42.15(dB)

在 chapter 3 中，由於我們須增加 PRT table 用以儲存每一個 pixel 在 PRT 之 後是否仍需留下的資訊，而用不同的 block sizes 做為紀錄的單位會影響到 PRT table size 以及所需留下的資料量，因此，我們需要去選擇以何種 block size 做為 紀錄的單位較為合適。Table 4-3 以及 Table 4-4，我們分別列出 Modified DPB 及 Storage overheads 中，會受不同 block sizes 作為記錄單位而受影響的項目。

Table 4-3 The issues are affected by different block sizes of Modified DPB.

Modified DPB The data needed to be kept The storage size will be affected by different block sizes Complete Reference

Pixels of 14 fragmented frames 

Table 4-4 The issues are affected by different block sizes of storage overheads.

Storage overheads The data needed to be kept The storage size will be affected by different block sizes

PRT table PRT information of 17 frames 

Input buffer 17 encoded frames 

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Table 4-5 我們分別列出 PRT table 以及 CRFS 在不同 block sizes 做為紀錄單 位下，所需的 storage sizes(Luma parts)。Table 4-6 為儲存 Chroma parts 所需的儲 存空間.

Table 4-5 Storages sizes of PRT table and CRFS with luma parts for different block sizes.

Table 4-6 Storages sizes of PRT table and CRFS with chroma parts for different block sizes.

Figure 4-1 顯示出根據不同的 storage sizes 與 block sizes 下，對於 image quality(Luma)的影響。橫軸為 storage size，是由 PRT table size、CRFS size 以及 FRFS size 加總而得(僅儲存 luma 相關的資訊)。圖中每一條線的起始點，其 storage size 是由 PRT table size 以及 CRFS size 所加總。而隨著 FRFS 的儲存空間增加，

所能達到的 PSNR 值也隨之上升。由圖中可發現當沒有 FRFS 時，其所需能達到 的 PSNR(Y)=31.07(dB)，此值已經可視為人類可接受的 image quality。另外，可 發現選擇以 4*4 block 作為紀錄 PRT 的單位時，在達到一定的 image quality 下，

相較於其他的 block 而言，其所需的 storage size 較小。因此，最終我們決定以 4*4 block 作為紀錄單位。另外，我們推薦選擇以平均線的轉折點(PSNR=36.97 dB)

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作為所能達到的 image quality 較為合適，因為在此點之後增加 storage size 其 image quality 上升的幅度已趨緩。

Figure 4-1 Effect of PSNR(Luma) value for different storage sizes and block sizes.

Figure 4-2 及 Figure 4-3 顯示出根據不同的 storage sizes 與 block sizes 下，對 於 image quality(Chroma)的影響。可發現當選擇 2*2 block or 4*4 block 作為紀錄 PRT 資訊的單位時，在大部分的情況下，其所達到相同的 image quality 下，相 較於其他 block 而言，所需的 storage sizes 最小。另外，由於使用 4*4 block 做為 紀錄 PRT 資訊的單位，相較於 2*2 block，其 PRT table 的 storage size 會較小，

因此，最終我們決定以 4*4 block 作為紀錄單位。我們亦推薦選擇平均線的轉折 點作為所能達到的 image quality。

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Figure 4-2 Effect of PSNR(Chroma(U)) value for different storage sizes and block sizes.

Figure 4-3 Effect of PSNR(Chroma(V)) value for different storage sizes and block sizes.

Table 4-7 為我們所提出的設計所需的 DPB sizes 以及 Storage overheads，總 共所需的儲存空間為 6.407 張 frame sizes，相較於傳統 DPB 需要儲存 17 張 frames，

總共可省下 62.4%的儲存空間。在 image quality 方面，相較於標準 H.264 解碼出

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的圖片品質，會下降 4.1%。在 Luma 部分，PSNR 降低了 1.7(dB)，在 Chroma 部分，則 PSNR 則降低了 0.33(dB)。

Table 4-7 Overall DPB sizes and storage overheads.

Figure 4-4 附上各個 video 在我們的設計中所能達到的 image quality。

(a) (b)

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(c) (d)

(e) (f)

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(g) (h)

(i) (j)

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(k) (l)

(m) (n)

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(o) (p)

(q) (r)

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(s) (t)

(u) (v)

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(w) (x)

Figure 4-4 Effect of PSNR(Y、U、V) value for different storage sizes and block sizes.

由上述個別 benchmark 可發現，對於 Carphone、Crew、Ice、Foreman、Highway…

等 videos 而言，由於這些 videos 屬於 frame 間場景移動速度較快的類型，因此 會造成每一張 frame 在 PRT 之後所需留下的資料比其他 videos 多，因此需要較 大的 FRFS 的 size，才可以保留仍需使用的 pixels 以至於不發生 data loss 的情形。

而對於 frame 間移動速度較慢的 videos(例如: Bridge-close、Container、Bridge-far、

Akiyo…..等)，可發現在 PRT 留下的資料相對較少，因此僅需要較少的 FRFS size 即可保留仍須留下的 pixels。對於相同 Video 不同解析度的圖片測試(例如: Crew、

Ice、City)，發現對於 storage size 與 image quality 的關聯雷同，因此，真正影響

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image quality 好壞的因素，推測仍與 video 的性質關聯性較高。

根據上述的統計圖表發現，對於 Foreman 此 video 而言，相較於其他所測試 的 videos，其所需要的 FRFS 的 storage size 是最大的，其 total storage size 約需 12.407 張 frame size(FRFS size 約需要 8.75 張 frame size)才不會造成 image quality 下降的情形發生，而我們所選擇的 total storage size 約需 6.407 張 frame size(FRFS size 約需 2.75 張 frame size)，對於此 video 會造成約 11%(-4.3 dB)的 image quality 下降，雖然 image quality 下降了 11%，但仍是可以接受的範圍(一般 image quality 可接受範圍>30dB)。