Motion Estimation and Mode Decision Algorithm for Very Low-complexity H.264/AVC Video Encoder

The H.264 has been adopted as the video codec for various multimedia services such as DMB and next-generation DVD because of its superior coding performance. However, the reference codec of the standard, the joint model (JM) contains quite a few algorithms which are too complex to be used for the resource-constraint embedded environment. This paper introduces very low-complexity H.264 encoding algorithm which is applicable for the embedded environment. The proposed algorithm was realized by restricting some coding tools on the basis that it should not cause too severe degradation of RD-performance and adding a few early termination and bypass conditions during the motion estimation and mode decision process. In case of encoding of 7.5fps QCIF sequence with 64kbpswith the proposed algorithm, the encoder yields worse PSNRs by 0.4 dB than the standard JM, but requires only $15\%$ of computational complexity and lowers the required memory and power consumption drastically. By porting the proposed H.264 codec into the PDA with Intel PXA255 Processor, we verified the feasibility of the H.264 based MMS(Multimedia Messaging Service) on PDA.

초저복잡도 H.264 부호기의 움직임 추정 및 모드 결정 알고리즘

H.264는 우수한 부호화 성능으로 말미암아 DMB 차세대 DVD 등 새로운 멀티미디어 서비스를 위한 비디오 코덱으로 채택되어 왔다. 그러나 이 표준의 표준 코덱인 Joint Model(JM)은 연산 자원이 한정된 임베디드 환경에서 사용되기에는 너무 복잡한 다수의 알고리즘을 포함하고 있다. 본 논문은 임베디드 환경에서 사용할 수 있도록 설계된 초저복잡도 H.264 부호화 알고리즘을 제시한다. 제안하는 알고리즘은 압축 성능의 급격한 악화를 가져오지 않는 범위 내에서 몇 가지 부호화 도구의 사용을 제한하고, 또 움직임 추정과 모드 결정 과정에 몇 가지의 조기 종료 조건과 우회 조건을 추가하는 방법으로 구현하였다. 제안하는 알고리즘을 사용하여 7.5fps QCIF 영상을 64kbps로 부호화하는 경우, 표준 JM에 비해서 평균적으로 0.4 dB 정도의 미약한 PSNR 열화를 나타냄에도 불구하고, 단지 $15\%$의 계산량만을 필요로 할 뿐만 아니라, 필요한 메모리의 양과 전력 사용률을 획기적으로 낮추는 것이 가능하다. 제안하는 알고리즘의 H.264 부호기를 Intel PXA255 Processor를 사용하는 PDA에 이식하는 실험을 통하여 PDA에서 H.264 기반의 MMS(Multimedia Messaging Service)의 실현 가능성을 검증하였다.