Uni-directional 4X4 Intra Prediction Mode for H.264/AVC Coding Efficiency

In this paper, we propose a new $4{\times}4$ intra coding method by unidirectional prediction for improvement of intra-frame coding efficiency of H.264/AVC. There are $4{\times}4$, $8{\times}8$, and $16{\times}16$ intra prediction modes in the current H.264/AVC. For the $4{\times}4$ intra prediction, coding efficiency is achieved by accurate prediction with small block size in relatively complicated regions, and the $16{\times}16$ intra prediction method can predict more accurately compared to $4{\times}4$ intra prediction with only one directional information in relatively homogeneous regions. We propose a unidirectional $4{\times}4$ intra prediction method adopting a small-size prediction and one directional prediction approaches. In order to improve coding efficiency, the proposed method is conducted by $4{\times}4$ block and their prediction directions are all the same, resulting that we need to send only one directional information for each macroblock. For intra-frame coding setting, we achieve 10.47% and 1.57% coding efficiency in BD-bitrate for only $16{\times}16$ intra mode and $4{\times}4$, $16{\times}16$ intra mode, respectively.

H.264/AVC에서 성능 향상을 위한 단방향의 4X4 인트라 예측 모드

본 논문에서는 H.264/AVC의 성능향상을 위해 단방향 예측에 의한 $4{\times}4$ 인트라 부호화 방법을 제안한다. 최신의 동영상 압축 표준인 H.264/AVC에서는 $16{\times}16$과 $4{\times}4$ 인트라 예측 방법을 사용하고 있다. $4{\times}4$ 인트라 예측 방법은 예측 블록의 크기가 작기 때문에 $16{\times}16$ 예측 방법과 비교하여 상대적으로 복잡한 영역에서 보다 정밀한 예측이 가능하고, $16{\times}16$ 인트라 예측 방법은 $4{\times}4$ 예측 방법에 비해 상대적으로 큰 예측 블록을 사용하여 예측 방향정보를 적게 전송함으로써 평편한 영역에서 보다 높은 효율로 부호화할 수 있는 특징이 있다. 제안하는 방법은 매크로블록(Macroblock)을 부호화하기 위해 $4{\times}4$ 블록 단위로 예측하여 예측블록의 정밀도를 높이고, 동시에 모두 같은 방향으로 예측하여 예측 방향 정보를 줄임으로써 부호화 효율을 높이는 효과가 있다. 실험 결과, 제안하는 단방향의 $4{\times}4$ 인트라 예측 방법은 기존 H.264/AVC의 $16{\times}16$ 예측 방법과의 툴 단위 성능 비교에서 약 10.47% 정도의 비트 감소를 보인다. 또한, $16{\times}16$ 및 $4{\times}4$ 예측 방법을 모두 적용한 것과 두 가지 방법에 제안한 방법을 추가로 적용했을 때의 성능 비교에서는 평균적으로 약 1.57% 정도의 비트 감소가 있음을 확인할 수 있다.