JPEG2000 시스템에서 요구하는 메모리의 크기와 대역폭을 감소시키기 위하여 본 논문은 약간의 화질 손실이 있는 새로운 임베디드 압축(Embedded Compression) 알고리즘을 제안한다. 또한, 메모리 내의 압축된 데이터에 임의 접근성(Random Accessibility)과 짧은 지연 시간(Latency)을 보장하기 위해서 매우 단순하면서도 효율적인 하다마드(Hadamard) 변환 기반의 부호화 방식을 제안한다. JPEG2000 표준안의 알고리즘에 변경을 주지 않고, 제안한 EC 알고리즘을 통해 LL 임시 메모리의 크기와 코드블록 메모리의 크기를 약 2 배로 줄이며, 약 52~73%의 메모리 대역폭을 감소시킬 수 있다.
차세대 비디오 코덱인 HEVC (High Efficiency Video Coding)는 높은 코딩 성능과 상대적으로 낮은 처리 복잡도를 제공하기 위해 표준화 과정을 통해 여러 가지 코딩 툴들을 검증하고 있다. 이 중 메모리압축기술은IBDI 적용에 따른 참조 메모리 크기 및 메모리 대역폭 증가를 줄이거나 또는 8 비트 연산일지라도 초고해상도를 다루는 HEVC 특성상 ME, MC 과정에서 발생하는 메모리 대역폭을 줄이기 위해 고안된 기술이다. 본 기고는 다양한 메모리 압축 기술들을 소개하고 코딩 성능 측면, 계산 복잡도 측면, 그리고 메모리 대역폭 감소 측면에서 각 기술들을 비교하고 향후 메모리 압축 기술의 전개방향에 대해 설명하고자 한다.
본 논문은 전형적인 슈퍼샘플링과 거의 동일한 수준의 고화질 영상을 생성하는 동시에, 요구되는 메모리 크기와 메모리 대역폭을 줄일 수 있는 간단하고 효율적인 하드웨어 지원 안티알리아싱 알고리즘과 렌더링 구조를 제안한다. 본 논문에서는 가장 최근에 색상 값 결정을 위해 사용된 프레그먼트의 일부분 또는 병합된 결과를 저장하는 RUF (Recently Used Fragment) 버퍼와 RUF 버퍼의 정보를 이용하여 효과적으로 색상 값을 결정하는 알고리즘을 제안한다. 제안된 방법은 데이타 구조상 샘플링 포인트 수가 늘어날수록 슈퍼샘플링에 비해 메모리 절약 효과가 크다. 또한 본 논문의 실험결과 8산개(sparse) 샘플링 포인트를 가지는 경우, 슈퍼샘플링에 비해 제안된 안티알리아싱 기법은 약 1.3%의 색상 차이를 가지나, 렌더링 과정에서 요구되는 메모리 크기가 약 31%로 감소하였으며, 실험에 사용된 3차원 모델에 대해 평균 11%의 메모리 대역폭 감소를 보인다.
본 논문은 3차원 텍스쳐 기반의 볼륨 가시화를 위한 GPU 대역폭에 효과적인 렌더링 기법을 제안한다. 전처리 과정에서 옥트리를 이용하여 원본 볼륨 데이터를 계층적으로 균일한 크기로 분할하여 실제 영역만을 효과적으로 검출하게 되고, 렌더링 시에는 가시순서에 따라 옥트리를 탐색하며 리프 노드의 각 부볼륨을 텍스쳐 매핑 유닛에서 처리하고 블렌딩 유닛에서 이를 합성한다. 작은 크기($16^3$ 또는 $32^3$)의 부볼륨 처리는 텍스쳐와 픽셀 캐시의 이용율을 높이고 공백 공간 생략을 가용하게 하여 GPU의 메모리 대역폭을 크게 줄여 렌더링을 가속할 수 있다. 제안하는 기법의 캐시 효율, 메모리 트래픽, 렌더링 시간 등 다양한 실험 결과와 성능분석이 제공된다. 실험 결과는 제안하는 기 법이 전통적인 렌더링 방법에 비해 평균 11배의 대역폭 감소와 3배 빠른 렌더링을 가능하게 하여 GPU를 이용한 볼륨 렌더링에 효과적인 방법임을 보여주었다.
지난 수십년 동안 휴대기기 시장의 다양한 요구에 맞추어 임베디드 시스템 기술이 발전되어 왔다. 현재의 임베디드 시스템은 작은 크기의 특화된 하드웨어를 차용하면서도 높은 효율의 성능을 저가에 제공할 수 있는 기술들이 핵심을 이루고 있다. 이러한 핵심 기술들 중의 하나가 다중 메모리 뱅크이다. 예를 들면, 이중 메모리 뱅크는 같은 공간에 두 배의 메모리 대역폭의 제공할 수 있는 특징을 갖는다. 이러한 특징은 이중포트 메모리에 비하여 적은 비용으로 동일한 대역폭을 제공할 수 있는 장점을 제공한다. 그러나 현재까지도 다중 메모리 뱅크의 효율적인 사용을 지원하는 소프트웨어 기술은 부족한 실정이다. 본 연구에서는 다중 메모리 뱅크의 활용 문제를 간섭 그래프 (interference graph)를 이용하여 효과적으로 해결하였다.
본 논문은 모바일 환경에서 제한된 메모리를 가지고 있는 수신자에 의 한 TCP흐름 제어 방법을 제안한다. TCP 흐름 제어는 송신자에서 수신자에게 전달되는 Advertised 윈도우 크기를 조정하여 수행된다. 수신자는 무선 대역폭과 종단간 패킷 왕복 시간을 동적으로 측정하며 최적의 Advertised 윈도우 크기를 계산하고 송신자의 전송률을 무선 대역폭으로 제한한다. 제안된 흐름 제어 기법은 제한된 메모리를 가진 수신자를 고려하였으며 무선 네트웍의 특성을 고려 한 효율적 인 TCP 흐름 제어로 TCP의 전송 성능 향상과 종단간 패킷 왕복 시간의 지연을 줄일 수 있도록 하였다. 제안된 흐름 제어 기 법의 효율성과 성능을 구현과 실험을 통해 검증한다.
최근 디스플레이 크기 및 영상 해상도가 커짐에 따라 디스플레이와 외부 메모리 간 대역폭이 큰 부담이 되고 있다. 본 논문은 이런 문제를 해결하기 위해 라인 단위 영상 압축 기법을 제안한다. 방향성 인트라 예측, 컬러 성분 간 보상 등으로 구성된 제안기법은 50dB 정도 PSNR 에서 최대 12:1 정도의 압축률을 보인다.
Motion JPEG2000과 같은 동영상 압축 시스템에서는 데이터 메모리에 대한 빈번한 접근이 전체 시스템에 큰 병목 현상이 된다. 이처럼 시스템에서 요구하는 메모리의 대역폭을 감소시키기 위해서, 본 논문은 약간의 화질 손실이 있는 새로운 embedded compression(EC) 알고리즘과 구조를 고안하였다. 또한, 메모리 내의 압축된 데이터에 임의 접근성(Random Accessibility)과 짧은 지연 시간(Latency)을 보장하기 위해서 매우 단순하면서도 효율적인 entropy 부호화 방법을 제안하였다. 본 논문에서는 JPEG2000 표준안 알고리즘에는 어떠한 변경도 하지 않으면서, 제안한 multi-mode 알고리즘을 통해 JPEG2000 시스템에서 요구하는 메모리의 대역폭의 감소(약 52${\sim}$81%) 와 코드블록 메모리의 크기를 약 2 배 이상 감소시킬 수 있었다.
본 논문에서는 데이터 압축을 통해 메모리 시스템의 에너지 효율 및 성능을 향상시키는 동적랭크 서브세팅 기법 (Dynamic Rank Subsetting, DRAS)을 제안한다. DRAS 기법은 하나의 메모리 랭크 (Rank)를 두 개의 서브랭크 (Sub-rank)로 동작되도록 하여, 데이터가 절반 크기로 압축될 경우 압축된 데이터를 하나의 서브랭크에만 저장한다. 이를 통해 DRAS 기법은 압축된 데이터에 대한 읽기 및 쓰기 동작의 메모리 대역폭을 두 배로 높일 수 있고, 동적 전력 소모도 절반으로 감소시킬 수 있다. 만약 데이터가 절반 크기로 압축되지 않는다면 기존 메모리 시스템에서와 같이 데이터를 두 서브랭크에 저장한다. 따라서 DRAS 기법은 데이터가 압축되지 않는 경우에 대해서는 기존 메모리 시스템 수준의 메모리 대역폭과 전력 효율성을 보장한다. 메모리 시뮬레이터를 사용한 실험 평가를 통해 DRAS 기법이 컴퓨터 시스템 성능을 평균 12% 향상시키고 메모리 시스템의 전력소모를 평균 24% 감소시킬 수 있음을 보인다.
본 논문은 고해상도의 영상을 처리하는 이동기기 등에 사용되는 SoC(System On a Chip)에 구현이 용이한 효과적인 화질 향상 (잡음감소와 윤곽강조) 을 위한 방법과 구조에 대한 것이다. 최근 이동기기의 발전과 진화에 따라 여러 형태의 이동기기가 개발되고 있는데 그 중 최근 인기를 끌고 있는 포터블 미디어 플레이어 (PMP)나 HD(Hight Definition)급 camcorder 등이 고해상도의 영상을 처리하는 이동기기로 분류될 수 있다. 이러한 이동기기에서 고해상도 영상에 대한 화질 향상을 기존의 복잡한 방법을 사용해 처리한다면 메모리 대역폭이나 하드웨어 크기 등의 증가로 이동기기에서 구현하는데 어려움이 따른다. 이에 본 논문에서는 이러한 이동기기에서의 고해상도의 화질 향상을 입력영상의 종류에 따라 선택적으로 메모리 대역폭 사용 없이 하드웨어 크기를 최소화하여 FPGA (field programmable gate array)나 ASIC (application specific integrated circuit)으로 구현이 용이하도록 하는 방법과 구조에 대해 설명하고 실제 영상을 가지고 실험한 결과로 주관적 화질 향상 효과를 가져 온 것을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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