본 논문에서는 HEVC 부호화기의 속도를 향상시키기 위하여, 움직임 벡터의 군집화를 통한 코딩 블록의 최대 분할 깊이를 결정하는 방법을 제안한다. 현재 HEVC (High Efficiency Video Coding)의 참조 소프트웨어 HM은 최적의 코딩 블록 구조를 찾기 위해 다양한 코딩 블록의 깊이들에 대한 율-왜곡 최적화 (RDO: Rate-Distortion Optimization)를 수행한다. 하지만 이는 부호화기의 높은 복잡도를 차지하는 요소 중 하나로 보고된다. 본 논문에서는 최적의 코딩 블록 구조를 움직임 벡터의 군집화 된 결과에 따라 결정함으로써, 부호화 과정에서 코딩 블록 구조를 찾기 위한 RDO의 복잡도를 줄임으로써 부호화기의 속도를 향상시키는 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 전처리 과정으로부터 원본 영상에 대한 움직임 벡터 계산, 이를 통한 계층적 군집화를 수행하여, 군집화된 경향을 기반으로 코딩 블록의 최대 깊이를 결정한다. 본 논문의 제안하는 방법은 HEVC 참조 소프트웨어 대비 평균 1.45% BD-rate 손실이 있었으며 평균 16%의 부호화 속도 향상을 보였다. 또한, 기존의 고속화 방법과 함께 적용한 경우 1.84% BD-rate 손실과 45.13%의 평균 부호화 속도 향상을 나타냈다.
본 논문에서는 3차원 영상의 압축 전송을 위하여 3차원 영상에 대해 3차원 DCT를 수행하고 원 영상과의 비교에 따라 영상의 3차원 블록들을 계층적으로 분할하여 각 블록에 대해 유한상태 벡터 양자화를 수행하는 알고리듬을 제안한다. 3차원 DCT의 계수 특징을 이용하여 영상을 크기가 큰 배경 블록과 크기가 작은 윤곽선 블록으로 계층적으로 분할하고, 블록 계층분할 정보를 전송한다. 각 계층에 속한 블록들에 대해 따로 부호책을 설계하고 부호 비트 수를 줄이기 위해 유한상태 벡터양자화를 이용하여 부호단어의 인덱스를 계층 분할 정보와 함께 전송한다. Small Lobster와 Head 영상에 대하여 본 알고리듬으로 부호화했을 때 기존의 HFSVQ를 이용한 알고리듬보다는 각각 1.91 dB과 1.47 dB만큼 더 좋은 영상의 화질을 얻을 수 있었다.
본 논문에서는 H.264/AVC에서 구문 요소의 저장 공간을 줄인 효율적인 CABAC 부호화기를 제안하였다. 제안하는 구조는 모든 블록을 하드웨어 기반으로 설계하여 프로세서에 의존하지 않고 빠른 처리가 가능하다. 또한 CABAC 부호화기의 문맥 모델러에서는 문맥 모델을 유도하기 위해 이웃 블록의 데이터가 필요한데 이웃 블록 데이터를 가공하지 않은 상태로 전부 저장하게 된다면 메모리 용량이 비효율적으로 커지게 된다. 따라서 본 논문에서는 이웃 블록 데이터를 효율적으로 저장하여 메모리 크기를 감소시키는 방법을 사용한다. 제안하는 CABAC 부호화기는 0.18um 표준 셀 라이브러리를 이용하여 합성한 결과 35,463 게이트의 면적을 사용하였으며, 최대 180MHz까지 동작이 가능하고 입력 심벌 당 소요되는 사이클 수는 약 1에 가깝다.
본 논문에서는 불완전한 채널 정보가 시공간 블록 부호의 M-QAM 심볼에러율의 성능에 미치는 영향을 분석한다. 시공간 블록 부호를 복호하기 위해서는 채널 정보가 반드시 필요하므로 불완전한 채널 정보는 시공간 블록 부호의 성능을 저하시키는 원인이 된다. 본 논문에서는 채널 불일치 오차를 발생시키는 주된 원인을 채널 추정의 부정확성으로 인한 오차와 채널의 변화로 인한 오차로 모델링하고 이를 통해 채널 불일치 오차를 분석한다. 그리고 M-QAM 심볼에러율을 채널 불일치 오차 항이 들어간 채널당 평균 신호대 간섭비의 함수로 유도한다. 실험 결과 신호대 잡음비 20dB에서 허용할 수 있는 채널 추정 오차는 $10^{-3}$이고 채널 변화 정도는 f$_{d}$ T$_{B}$=0.001이다.다.
H.263부호기에서 정지영상 부호화를 위한 부가 부호기법인 Annex I는 기존의 JPEG, MPEG-1, -2와는 달리 부호화하고자 하는 현재 블록의 DCT 계수를 기부호화된 블록의 DCT 계수들을 이용하여 예측부호화 (Differential Pulse Coded Modulation; DPCM)를 행하고, 이를 통한 부호화 이득의 향상을 얻고 있다. 본 논문에서는 이런 H.263 Annex I의 예측기법을 공간영역에서의 의미를 수학적으로 유도한다. 이를 통해서 H.263 Annex I의 예측기법의 비효율성을 지적하고, 영상신호의 특성에 맞게 예측방식을 수정한다. 제안된 DCT 계수 예측 방식과 기존의 H.263 Annex I 방식의 이론적인 예측성능을 평가하고, H.263 부호기에 적용하여 제안방식의 효율성을 검증한다.
본 논문에서는 낮은 공간 해상도로의 디지털 비디오 변환 부호화기에 대한 움직임 벡터 추정 기법을 제안한다. 블록 정합 에러가 테일러 급수 전개에 의한 참조 블록의 복잡도에 비례한다는 사실에 근거하여 새로운 움직임 벡터 평가식을 유도하여 변환 부호화기에 대한 움직임 벡터를 이 평가식에 의해 추정한다. 제안한 방법에 의해 추정된 움직임 벡터들은 기존 방법에 의해 추정된 벡터보다 최적 벡터에 더 인접하였으며, 부호화된 영상은 더 좋은 화질을 보인다. 특히 빠른 움직임을 포함하는 영상에서 제안된 방법의 우수성은 더 두드러진다.
H.264/AVC 부호화 표준은 움직임 벡터를 부호화하기 위해 인접 블록이 가지는 다수의 움직임 벡터 중에서 확률적으로 해당 움직임 벡터와 가장 유사한 중간값을 예측 움직임 벡터로 사용한다. 이러한 방법은 다수의 움직임 벡터 중에서 어떤 움직임 벡터가 예측값으로 사용되었는지에 대한 추가 정보 없이 비트량을 효과적으로 감소시킬 수 있는 장점이 있으나, 중간값을 이용한 예측 움직임 벡터는 해당 움직임 벡터를 부호화하는데 소요되는 비트량을 항상 최소로 만드는 최적 예측값이 아니라는 단점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다수의 인접 블록이 가지는 움직임 벡터 중에서 특정 움직임 벡터가 예측값으로 사용되었는지 표현하는 정보를 복호화기에 알려주도록 하여 항상 최적의 예측 움직임 벡터를 선택함으로써 부호화 효율을 향상시킬 수 있으나, 이에 대한 추가 정보를 부호화해야 하는 문제점이 발생하게 된다. 본 논문에서는 부호화기가 부호화 효율 측면에서 가장 우수한 움직임 벡터를 예측값으로 선택하고, 이를 복호화기가 스스로 예측함으로써 인접 블록이 가지는 다수의 움직임 벡터 중에서 특정 움직임 벡터가 예측값으로 사용되었는지에 대한 정보없이 움직임 벡터 부호화에 소요되는 비트량을 효과적으로 감소시키는 움직임 벡터 부호화 방법을 제안한다. 제안한 부호화기는 율-왜곡 측면에서 가장 우수한 예측 움직임 벡터를 선택하고, 복호화기는 부호화기가 선택한 예측 움직임 벡터를 정합 기술을 사용하여 스스로 예측한다. 실험 결과는 제안 방법이 QCIF 및 CIF 영상에서 약 2.2%의 전체 비트량을 감소시킬 수 있음을 보여준다.
1993년 Shannon 한계에 근접하는 우수한 성능을 가진 터보 부호가 발표된 이후 그에 대한 많은 연구들이 이루어져 왔지만, 한편으로는 반복 복호의 복잡도와 이로 인한 복호 지연을 고려할 때 실제 시스템에 적용이 가능할 것인가에 대한 의문 역시 함께 제기되어 왔다. 그러나 터보 부호를 구현하고자 하는 노력은 계속되었으며, 현재는 터보 부.복호기를 구현한 제품들이 시장에 등장한 상태이다. 특히 위성통신시스템에서의 적용을 위한 노력이 증가하고 있으며 곧 그 구현을 앞두고 있는 IMT-2000 시스템에서도 터보 부호는 일부 서비스에서 활용될 예정 등으로 앞으로 그 활용도는 급격히 늘어날 전망이다. 터보 부.복호기를 한 칩에 구현한 제품들도 이미 출시되어 있는 상태이다. 터보 부.복호기를 하드웨어로 구현한 제품들은 크게 길쌈 터보 부호를 사용한 것과 블록 터보 부호를 사용한 것으로 양분된다. 본 논문에서는 실제 상용 하드웨어로 구현되어 있는 터보 부호의 특징과 성능을 분석한 내용을 기술하고자 한다.
본 논문에서 다양한 블록 크기를 가지는 완전 차집합군을 이용하여 불규칙 준순환 패리티 체크 부호를 생성하는 방법을 제안한다. 제안하는 부호는 기존의 설계방법들에 비해 부호율, 부호 길이, 차수 분포 측면에서 다양한 값들을 가질 수 있다는 장점을 보인다. 또한 랜덤한 방법으로 설계하기 힘든 매우 짧은 길이의 부호를 체계적으로 설계할 수 있다. 모의실험을 통해 제안하는 부호의 오류 정정 성능을 검증한다.
본 논문에서는 LMDS(Local Multipoint Distributed Services) 시스템의 역방향 채널에서 TDMA(Time D Division Multiple Access) 방식으로 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 셀을 효율적으로 전송하기 위해 전치부호를 줄일 수 있는 블록복조 알고리즘을 적용한 $\pi$/4 QPSK 변복조 방식 시스댐을 제안하고. 블록복 조의 동기성능을 향상시키기 위해 새로운 반송파 동기회로를 설계하였다. 제안한 블록동기복조 알고리즘을 적용한 $\pi$/4 QPSK 변복조 방식 시스템은 LMDS 환경에서 ATM 셀 단위의 버스트 데이터로 반송파 위상동 기. 심별 타이밍 동기, 슬롯 타이밍 동기 등을 수행할 때 전치부호를 아주 적게 사용하므로 효율적인 프레임 전송을 얻어질 수 있도록 하고 있다. 본 논문에서 제안한 블록동기복조 알고리즘을 적용한 $\pi$/4 QPSK 변복 조 방식 시스템을 모의설험을 통하여 분석한 결과. 페이딩 환경에서 심벌 타이멍 옹기, 주파수 오프셋, 반송 파 위상동기할 때 전치부호를 아주 적게까지 줄이더라도 좋은 성능을 발휘함을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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