Efficient Fast Multiple Reference Frame Selection Technique for H.264/AVC

In order to achieve high coding efficiency, H.264/AVC video coding standard adopts the techniques such as variable block size coding, motion estimation with quarter-pel precision, multiple reference frames, rate-distortion optimization, and etc. However, these coding methods have a defect to greatly increase the complexity for motion estimation. Particularly, from multiple reference frame motion estimation, the computational burden increases in proportion to the number of the searched reference frames. Therefore, we propose the method to reduce the complexity by controlling the number of the searched reference frames in motion estimation. Proposed algorithm uses the optimal reference frame information in both $P16{\times}16$ mode and the adjacent blocks, thus omits unnecessary searching process in the rest of inter modes. Experimental results show the proposed method can save an average of 57.31% of the coding time with negligible quality and bit-rate difference. This method also can be adopted with any of the existing motion estimation algorithm. Therefore, additional performance improvement can be obtained.

H.264/AVC에서의 효율적인 고속 다중 참조 프레임 선택 기법

H.264/AVC 동영상 부호화 표준은 높은 부호화 효율을 위해서 가변 블록 크기 부호화, 1/4 화소 정확도의 움직임 예측, 다중 참조 프레임 사용, 율-왜곡 최적화 등과 같은 기법을 도입하였다. 그러나 이러한 부호화 방법들은 움직임 예측에 필요한 복잡도를 크게 증가시키는 단점이 있다. 특히 다중 참조 프레임 움직임 예측을 수행함으로써 증가되는 계산량은 탐색되는 참조 프레임의 개수에 따라 선형적으로 비례하여 늘어난다. 따라서 본 논문에서는 다중 참조 프레임 움직임 예측에서 탐색되는 참조 프레임의 개수를 효율적으로 조절함으로써 복잡도를 크게 줄일 수 있는 방법을 제안한다. 제안하는 알고리듬은 인터 $16{\times}16$ 모드와 인접 블록의 최적 참조 프레임 정보를 이용하여 나머지 화면간 모드들에서의 불필요한 탐색 과정을 생략한다. 실험 결과는 제안하는 방법을 적용함으로써 영상의 화질과 비트율의 큰 변화 없이 부호화 행 시간을 평균 58.54% 정도의 큰 폭으로 감소시킴을 보인다. 또한 이 방법은 다른 고속 움직임 예측 알고리듬을 같이 적용함으로써 추가적인 성능 향상을 얻을 수 있는 확장성을 가진다.