Low-complexity Local Illuminance Compensation for Bi-prediction mode

양방향 예측 모드를 위한 저복잡도 LIC 방법 연구

Abstract

This paper proposes a method for reducing the complexity of LIC (Local Illuminance Compensation) for bi-directional inter prediction. The LIC performs local illumination compensation using neighboring reconstruction samples of the current block and the reference block to improve the accuracy of the inter prediction. Since the weight and offset required for local illumination compensation are calculated at both sides of the encoder and decoder using the reconstructed samples, there is an advantage that the coding efficiency is improved without signaling any information. Since the weight and the offset are obtained in the encoding prediction step and the decoding step, encoder and decoder complexity are increased. This paper proposes two methods for low complexity LIC. The first method is a method of applying illumination compensation with offset only in bi-directional prediction, and the second is a method of applying LIC after weighted average step of reference block obtained by bidirectional prediction. To evaluate the performance of the proposed method, BD-rate is compared with BMS-2.0.1 using B, C, and D classes of MPEG standard experimental image under RA (Random Access) condition. Experimental results show that the proposed method reduces the average of 0.29%, 0.23%, 0.04% for Y, U, and V in terms of BD-rate performance compared to BMS-2.0.1 and encoding/decoding time is almost same. Although the BD-rate was lost, the calculation complexity of the LIC was greatly reduced as the multiplication operation was removed and the addition operation was halved in the LIC parameter derivation process.

본 논문에서는 양방향 화면 간 예측에서 LIC(Local Illuminance Compensation)의 복잡도 감소를 위한 방법을 제안한다. LIC는 화면 간 예측의 정확도를 높이기 위해 현재 블록과 참조블록의 주변 복원샘플을 이용하여 지역 조명 보상을 수행한다. 지역 조명 보상을 위해 필요한 가중치와 오프셋을 주변 복원 샘플을 이용하여 부/복호화기 양측에서 계산하기 때문에 별도의 정보 전송 없이 부호화 효율이 향상되는 장점이 있지만 부호화 예측 단계 및 복호화 단계에서 가중치와 오프셋을 구하기 때문에 부/복호화 복잡도가 높아지는 단점을 가지게 된다. 따라서 본 논문에서는 저 복잡도 LIC를 위해 크게 두 가지 방법을 제안한다. 첫 번째 방법은 양방향 예측 시 가중치 없이 오프셋만으로 조명보상을 적용하는 방법이고, 두 번째는 양방향 예측에서 LIC를 양방향예측을 통해 구해진 참조 블록의 가중 평균 단계 이후 적용하는 방법이다. 제안하는 방법의 성능 평가를 위하여 RA(Random Access) 조건에서 MPEG 표준 실험 영상의 B, C, D 클래스를 이용하여 BMS-2.0.1과 BD-rate 성능을 비교한다. 실험결과로서 본 논문에서 제안하는 방법이 BMS-2.0.1 대비 BD-rate 성능 관점에서 Y, U, V 각각에 대하여 평균 0.29%, 0.23%, 0.04%의 BD-rate 결과를 보이고 부/복호화 시간은 거의 동일하다. BD-rate의 손실이 있었지만, LIC 파라미터 유도과정에서 곱셈 연산이 제거되고 덧셈 연산이 절반으로 감소됨에 따라 LIC의 계산 복잡도가 크게 감소되었다.

그림 1. 복호화기에서 단방향 예측이고 LIC를 수행할 때 움직임 예측 블록 생성의 흐름도 Fig. 1. Flow of LIC in uni-prediction in decoder

그림 2 . 단방향 예측에서 LIC 파라미터 유도에 사용되는 픽셀 Fig. 2. Pixels used to derive LIC parameters in uni-directional pre-diction

그림 3 . 복호화기에서 양방향 예측이고 LIC를 수행할 때 흐름도 Fig. 3. Flow of LIC in bi-prediction in decoder

그림 4. 양방향 예측에서 LIC 파라미터 유도에 사용되는 픽셀 Fig. 4. Pixels used to derive LIC parameters in bi-directional prediction

그림 5. 복호화기에서 제안하는 움직임 예측 블록 생성의 흐름도 Fig. 5. Proposed flow of LIC in bi-prediction in decoder

표 1. BMS2.0.1(with LIC on) 대비 제안하는 방법 1과 2를 모두 사용한 경우의 BD-Rate 성능 및 부/복호화 시간Table 1. BD-Rate performance and coding time of proposed method 1 and 2 compared to BMS2.0.1(with LIC on)

표 2. BMS2.0.1(with LIC on) 대비 제안하는 방법 1을 사용한 경우의 BD-Rate 성능 및 부호화 시간 Table 2. BD-Rate performance and coding time when using proposed method 1 compared to BMS2.0.1(with LIC on)

표 3. BMS2.0.1(with LIC on) 대비 제안하는 방법 2를 사용한 경우의 BD-Rate 성능 및 부호화 시간 Table 3. BD-Rate performance and coding time when using proposed method 2 compared to BMS2.0.1(with LIC on)

표 4. 양방향 예측에서 BMS2.0.1 의 LIC와 제안하는 LIC의 파라미터 유도 과정의 복잡도 비교 Table 4. Comparison of complexity of parameter derivation process of LIC of BMS2.0.1 and proposed LIC in bidirectional prediction