Pre-decoding mechanism

由 3.2 中已經決定每一張 frame 的 PRT，但仍然無法確認每一張 frame 在 PRT 之後那些 pixels 仍須被使用。為了在每一張 frame 解碼之前，即確認該張 frame 所有 pixels 在 PRT 後是否仍須被使用，我們必須去追蹤後續 16 frames 的參考資 訊，其主要原因是每一張 frame 的 pixels 最多被後續 16 frames 所參考。

為了在每一張 frame 解碼之前，即確認該張 frame 所有 pixels 在 PRT 後是否 仍須被使用，我們提出 Pre-decoding mechanism。如 Figure 3-5 所示，此機制包 含了:

1. 一個 Partial decoder(為傳統 H.264 decoder 的 entropy decoder 的簡化)，用 來獲得每一張 frame 的參考資訊。

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2. 一個 PRT Table，用來記錄每一個 pixel 在 PRT 之後是否仍須被使用的資 訊。

3. 一個 Input Buffer，用來儲存由 encoder 所送來的 Encoded frames，當 Frame n 的 PRT 資訊紀錄完成後，則將 Encoded frame n 送入 decoder 做解碼。

Figure 3-5 Block diagram of pre-decoding mechanism.

3.3.1 Partial decoder

此 partial decoder 為傳統 H.264 decoder 中的 entropy decoder 的簡化，相較於 entropy decoder 其功用僅負責解碼出每一張 frame 的參考資訊，其中包含所參考 的 frame ID 、 motion vector( 所 參 考 的 位 置 ) 以 及 block size of motion compensation(所參考的範圍大小)並將上述資訊輸出給 PRT Table 做紀錄。

3.3.2 PRT Table

在預先解碼的過程中，我們額外設計一個儲存裝置，記錄每一個 pixel 在 PRT 之後是否仍須被使用，稱為 PRT Table，如 Figure 3-6 所示。由於每一個 pixel 是由 luma(亮度)以及 chroma(色度)所組成，且此兩部分的 PRT information 不盡 相同，因此我們須分別記錄 luma 以及 chroma 的 PRT info，此後我們皆以 luma 做舉例。為了縮減 PRT 所需的儲存空間，我們僅用 1 個 bit 去紀錄每一個 pixel

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在 PRT 之後是否仍須留下。當每一張 frame 的 PRT 到達時，則每一個 pixel 的 PRT bit 即可代表此 pixel 是否仍需留下。

Figure 3-6 Data structure of PRT table.

PRT Table 同時須保留住 17 張 frames 相關的 PRT 資訊，我們由 Figure 3-7 來 說明原因。以 frame F₀為例，F₀的 PRT table 從時間 t1 開始記錄，直到時間 t17 結束此 F0PRT table 才完成。因此，我們需要同時保留 17 張 frames 的 PRT info.。

Figure 3-7 Pre-decoding and decoding time of frames.

由於同時保留 17 張 frames 的 PRT information，即使對於每一個 pixel 僅使用 1 個 bit 紀錄是否仍需留下，仍可能導致 PRT Table 儲存空間過大的問題。因此，

Time unit: Time to decode one frame

PRT table of F₀ creation

PRT table of F₀ done

…

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決定適合的 block size 做為紀錄的單位，可以有效控制 PRT Table 所需的儲存空 間。(block:一張 frame 可切成多個相同大小的 block，並且彼此不重疊)

對於不同的 block sizes，Table 3-1 估算了 17 張 frames 所需的 PRT Table 儲存 空間，隨著 block size 增大，其所需的 PRT table size 則越來越小。但由於以不同 的 block sizes 做紀錄，會影響每一張 frame 在 PRT 後所需留下的資料量，當 block size 增加時，其所留下的資料量亦會增加。因此對於用何種 block size 作為紀錄 PRT info.的基本單位，我們將由 simulation 的結果決定。

Table 3-1 Required PRT table size for different block sizes in unit of storing on frame’s pixels.

3.3.3 Input Buffer

在 Pre-decoding mechanism 中，對於每一張 frame 我們為了預先部分解碼後續 16 張 frame 的參考資訊，因此延遲了每一張 frame 真正解碼的時間。由 Figure 3-7 所示，在 t17 之後才開始解碼 Frame 0，在此之前 Input Buffer 需保留住 Frame 0~Frame 16 經由編碼過後的資訊。因此，Input Buffer 同時須保留住 17 encoded frames。根據 H.264 壓縮率的統計[5]，17 encoded frames 總共約 0.53 張 frame size(frame size: 儲存一張 frame 所需的儲存空間)。

Block size Size of PRT table of 17 frames (Unit : size of storing one frame)

The number of pixels which are needed to be kept after PRT for each frame 1 pixel (Luma)1.42+(chroma)0.36

2*2 pixels 0.36+0.09

4*4 pixels 0.09+0.023

8*8 pixels 0.023+0.06

16*16 pixels 0.006+0.0015

The number of pixels which is needed to be kept increase

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