Abstract
In this paper, format conversion filters are proposed, which have advantages in hardware implementation compared to the ones proposed in MPEG-4 Video Verification Model. since each coefficients of the proposed filters is constrained to have less than two non-zero digits in minimal signed digit representation, multiplication of input and the coefficient can be implemented by a single adder. As a result, the proposed filters have advantages in hardware complexity and speed, compared to the filters which are usually implemented by integer multiplier or carry save adders. Six kinds of filters are proposed in MPEG-4 Video Verification Model for size conversion of 2:1, 4:1, 5:3 and 5:6. We design 5 filters for the same purpose and compare the performance. The remaining one is very simple to implement. For comparing the filtering performance, we first compare the results of sine wave frequency conversion as an indirect but meaningful comparison. Second. We compute the PSNR of the images obtained from the proposed filters and the ones proposed by MPEG, with reference to the images obtained by using double precision arithmetic and high order filter. The results show that the performance of the proposed filters is almost the same as that of the filters proposed by MPEG. In conclusion, the peroformance of the proposed filters is comparable to that of the ones in MPEG-4, while requiring lower hardware complexity and providing high operating speed.
본 논문에서는 MPEG-4 비데오 VB(verification model)에서 입력 영상의 크기 변환을 위하여 제시한 포멧 변화필터보다 하드웨어 구현시 더 유리한 필터를 제안한다. 제안된 필터는 각 계수가 MSD(minimal signed digit)로 표현되었을 때 0이 아닌 자리수가 두 개 이하가 되도록 설계하였으며 입력과 필터 계수와의 곱을 하나의 덧셈기만으로 구현할 수 있어서 일반적인 필터에서와 같이 정수 곱셈기나 CSA(carry save adder)를 사용하는 경우보다 복잡도나 속도 면에서 더 유리하다. MPEG 비데오 VM에서 제시한 필터는 2:1, 4:1, 5:3, 5:6 변화 등 모두 여섯가지인데 이들 중 매우 간단한 필터 하나를 제외한 나머지 필터에 대하여 모두 각 계수가 0이 아닌 자리수가 두개 이하가 되도록 설계를 하고 이들을 MPEG에서 제시한 필터들과 비교하였다. 필터링 성능 비교 방법은 사인파를 입력으로 하여 출력과 참값을 비교하는 간접적인 방법과, 영상을 높은 정밀도 계산으로 높은 탭수의 필터를 통과시켜 얻은 결과를 원영상으로 하여 제안된 필터와 MPEG에서 제시된 필터를 통과한 영상들을 PSNR로 비교하는 방법을 사용하였다. 결국, 본 논문에서 제시된 포맷 변환 필터들은 하드웨어 구현이 매우 간단하고 속도가 빠르면서도 필터링된 영상의 화질 면에서는 MPEG에서 제시한 필터와 거의 같음을 알 수 있다.
