A Fast 4X4 Intra Prediction Method using Motion Vector Information and Statistical Mode Correlation between 16X16 and 4X4 Intra Prediction In H.264|MPEG-4 AVC

H.264| MPEG-4 AVC is a new video codingstandard defined by JVT (Joint Video Team) which consists of ITU-T and ISO/IEC. Many techniques are adopted fur the compression efficiency: Especially, an intra prediction in an inter frame is one example but it leads to excessive amount of encoding time due to the decision of a candidate mode and a RDcost calculation. For this reason, a fast determination of the best intra prediction mode is the main issue for saving the encoding time. In this paper, by using the result of statistical relation between intra $16{\times}16$ and $4{\times}4$ intra predictions, the number of candidate modes for $4{\times}4$ intra prediction is reduced. Firstly, utilizing motion vector obtained after inter prediction, prediction of a block mode for each macroblock is made. If an intra prediction is needed, the correlation table between $16{\times}16$ and $4{\times}4$ intra predicted modes is created using the probability during each I frame-coding process. Secondly, using this result, the candidate modes for a $4{\times}4$ intra prediction that reaches a predefined specific probability value are only considered in the same GOP For the experiments, JM11.0, the reference software of H.264|MPEG-4 AVC is used and the experimental results show that the encoding time could be reduced by 51.24% in maximum with negligible amounts of PSNR drop and bitrate increase.

H.264|MPEG-4 AVC 비디오 부호화에서 움직임 벡터 정보와 16~16 및 4X4 화면 내 예측 최종 모드간 통계적 연관성을 이용한 화면 간 프레임에서의 4X4 화면 내 예측 고속화 방법

H.264|MPEG-4 AVC는 ITU-T와 ISO/IEC 공동으로 결성된 JVT (Joint Video Team)에 의해서 정의된 가장 최신의 영상 압축 표준이다. H.264|MPE6-4 AVC는 효율적 부호화를 위하여 여러 방법이 제안되었는데, 화면 간 프레임(P-frame)에서의 화면 내 예측(Intra Prediction)의 경우 매크로블록마다 후보 모드 결정 및 율-왜곡 비용 계산에 따른 부호화 시간의 급격한 증가를 초래하여 고속화 방법의 필요성이 대두되고 있다 본 논문에서는 $16{\times}16$과 $4{\times}4$ 화면 내 예측 부호화 결과를 바탕으로, 두 예측 결과의 통계적 상관관계를 규정한 후, 이를 활용한 $4{\times}4$ 화면 내 예측의 후보 모드 수를 감소시키는 방법을 제안한다. 구체적으로는 화면 간 예측(Inter Prediction) 단계에서 결정된 움직임 벡터 정보를 이용하여 현재 매크로블록의 화면 내 예측이 필요한지를 미리 판정한 후, 매 화면 내 프레임(I-frame)의 $16{\times}16$ 화면 내 예측의 최종 후보 모드에 따른 $4{\times}4$ 화면 내 예측의 최종 결정 모드들의 발생분포를 누적 확률 순으로 배열하여 특정 누적 확률에 도달하기까지 만의 후보 모드들만을 예측에 포함하는 참조 테이블을 부호화 과정 중에 생성한 후 동일 GOP 내에 위치하는 모든 화면 간 프레임의 화면 내 예측 시 활용하게 된다. 제안하는 방법은 H.264|MPEG-4 AVC의 참조 소프트웨어인 JM11.0을 사용하여 실험하였으며, 총 부호화 시간을 최대 51.24% 감소시킬 수 있었으며 PSNR 감소와 비트율 증가는 무시할 정도의 작은 변화만 있었다.