• 한국방송∙미디어공학회:학술대회논문집
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• 한국방송공학회 2011년도 하계학술대회
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• pp.169-172
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• 2011

최근 ISO/IEC의 MPEG과 ITU-T의 VCEG이 JCT-VC (Joint Collaborative Team for Video Coding)를 구성하여 HEVC (High Efficiency Video Coding) 차세대 비디오 압축 표준 제정을 위한 작업을 진행 중이다. 과거 압축률이 가장 좋은 것으로 알려진 H.264/AVC 보다 최대 50%까지 부호화 효율 향상을 목표로 하고 있다. HEVC는 H.264/AVC와는 상이한 부호화 구조를 채택하고 있고 작은 크기의 영상뿐만 아니라 크기가 큰 영상까지도 효율적으로 부호화할 수 있도록 설계되고 있다. 예측 및 변환 부호화 과정이 계층적 쿼드트리 구조를 가지며, 특히 변환 부호화는 작은 크기의 변환 블록으로부터 $32{\times}32$ 크기의 변환 블록까지 크게 확장되어 계층적 변환 구조를 이루며 부호화하도록 되어 있다. 본 논문에서는 기존 코덱과는 상이한 부호화 구조를 갖는 쿼드트리 부호화 기반 HEVC 코덱 표준을 위한 율-왜곡 (Rate-Distortion) 모델을 제안한다. 기존의 코덱에서는 부호화되는 기본 단위가 $16{\times}16$로 일정하고, 변환 및 양자화되는 블록의 크기 역시 $4{\times}4$또는 $8{\times}8$ 크기 단위로 그 블록의 크기가 작을 뿐만 아니라 고정된 크기를 사용한다. 따라서 단일 확률 모형을 사용하여 율-왜곡 모델을 만들었으며, 그 정확도 역시 비교적 정확한 결과를 얻었다. 그러나 HEVC에서는 계층적 가변 블록 크기를 갖는 기본 부호화, 예측 및 변환/양자화 기법을 사용하기 때문에 기존의 단일 모델로는 정확한 율-왜곡 모델을 만들어 내기 어렵다. 제안하는 방법은 HEVC의 기본 단위인 CU (Coding Unit)별로 독립적인 확률 모형을 사용하여 율-왜곡모델을 사용하는 것으로 CU의 크기가 가변적이고 CU 내의 텍스처 역시 크기에 따라 매우 다른 특성을 가지고 있기 때문에 단일 모델을 사용하는 것보다 매우 효율적인 것을 실험을 통하여 확인하였다.

• 정보학연구
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• 제3권2호
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• pp.39-47
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• 2000

영상처리분야는 많은 데이터를 포함하는 고화질의 동영상을 고속으로 전송하기 위하여 압축기법을 필수적으로 사용하고 있다. 동영상 정보의 압축기법 중에서 시간적 중복성을 제거하는데는 움직임 추정기법을 사용한다. 본 논문에서는 완전탐색 블록정합 움직임 추정기를 설계하는데 있어서 DCT DC 값을 이용하여 화면의 밝기를 판단하여 휘도 신호 8비트 모두를 사용하지 않고, 비트 플레인(bit Plane)을 이용하여 그 중에 3비트만 선택하는 비교선택기를 I-Picture에 적응적으로 적용하고, P와 B Picture에서도 같은 선택 비트를 사용하는 구조를 제안하였다. 이 제안된 구조를 기준블록 $8{\times}8$, 탐색영역 $23{\times}23$, $352{\times}288$ Grayscale 표준비디오영상에 C언어로 모델링하여 기존 완전탐색기법과 PSNR을 비교한 결과 사람의 시각으로 거의 구별할 수 없는 작은 차이가 나타남을 알 수 있었고, 이렇게 검증된 움직임 추정기를 VHDL으로 설계하였다. 합성한 결과 본 논문에서 제안한 방법이 크기에서 기존구조 I에서는 38.3%, 기존구조II에서는 30.7% 줄일 수 있었음을 보여주었고, 메모리에서 기존구조 I, II보다 31.3% 줄일 수 있었음을 보여주었다.

• 대한전자공학회논문지SP
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• 제47권5호
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• pp.165-174
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• 2010

H.264/AVC 표준은 이전의 압축 표준들에 비하여 높은 부호화 성능을 얻었지만 코덱의 복잡도도 동시에 증가하였다. 또한 최근에 VCEG에서 개발 중인 KTA 소프트웨어의 다양한 기술들은 코덱의 복잡도를 더욱 가중시키고 있다. 특히, 움직임 보상을 위한 적응적 보간 필터 기술은 부호화 효율에만 초점을 두고 개발되었기 때문에 표준 필터에 비하여 2배 이상 높은 복잡도를 가진다. 이에 본 논문에서는 부호화 성능 및 복호화 속도를 향상하는 저 복잡도의 보간 필터 뱅크를 제안하였다. 부호화 효율을 위한 적응적 보간 필터와 저 복잡도 복호화를 위한 고정된 단순 필터를 필터 뱅크로 구성하고, 매크로블록 단위 또는 프레임 단위로 최적의 보간 필터를 선택하여 움직임 보상 수행하였다. 실험 결과, 제안한 방법이 KTA에서 제안되었던 적응적 보간 필터 대비 유사한 부호화 효율을 가지며, 디코더 전체 속도의 약 12% 감소를 얻었다.

• 방송공학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.765-780
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• 2012

본 논문은 차세대 압축 표준(high efficiency video coding; HEVC)을 기반으로 하는 계층 간 비디오 압축 코덱의 부호화 속도 향상을 위하여 참조 계층 CU(coding unit) 깊이정보를 참조하여 향상 계층의 CU깊이를 고속으로 결정하는 방법을 제안한다. 향상 계층의 CU깊이를 예측하기 위해 먼저, 참조 계층의 대응 CU의 깊이 정보를 참조 한다. 이때, 참조 깊이 기준으로 -1부터 +1까지의 CU깊이에 대한 RDcost만을 계산하여 향상 계층의 최종 CU깊이를 결정한다. 제안하는 방법을 이용하여 향상 계층의 모든 CU깊이에 대한 율-왜곡 최적화(rate-distortion optimization) 과정을 거치지 않고 최종 CU깊이를 결정하기 때문에 계산 복잡도 감소 효과를 얻을 수 있다. 제안하는 방법의 고속화 성능을 평가하기 위해 HM 4.0 기반의 simulcast 계층 간 부호화기를 이용한 결과 제안하는 알고리듬을 적용하지 않은 경우 대비 약 1.4% 정도 이내의 적은 비트율 증가에도 불구하고, 약 26%의 계산 복잡도 감소 효과를 얻을 수 있었다.

• 전기전자학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.342-348
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• 2015

광대역 통신 모뎀이나 초고해상도 비디오 코덱 등과 같이 높은 데이터율을 갖는 시스템을 하드웨어로 구현할 때에는 디지털 필터의 고속 구현이 필수적이다. 디지털 필터의 임계경로는 대부분 MAC (multiplication and accumulation) 연산 회로이므로 필터 계수의 0이 아닌 비트의 갯수가 희소하다면 하드웨어 비용이 적은 덧셈기로도 디지털 필터를 고속으로 구현할 수 있다. 압축센싱은 신호의 희소 표현이나 희소 신호의 복원에 우수한 성능을 보임이 최근 연구에서 보고되고 있다. 본 논문에서는 압축센싱에 기반한 디지털 FIR 필터의 CSD (canonic signed digit) 계수를 찾는 방법을 제안한다. 주어진 주파수 응답과의 오차를 최소하면서 탐욕적 방법으로 희소한 0이 아닌 부호자리수를 찾고 잘못 선택되었던 부호자리수는 제거하는 과정을 반복한다. 설계 예를 통해 제안된 방법으로 희소한 0이 아닌 CSD 계수의 FIR 필터를 설계할 수 있음을 보인다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제8권2호
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• pp.201-210
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• 2005

본 논문에서는 입력 데이터 특성을 반영하여 전력 효율이 좋은 2차원 DCT/IDCT 구조를 제안한다. 일반적으로 비디오와 영상 데이터 압축에 있어서 제로 또는 작은 값들이 입력 데이터의 많은 부분을 차지하므로 제안 방식에서는 이러한 특성을 이용하여 소모 전력을 줄인다. 특히, 간단한 AND와 비트-슬라이스 매스크(MASK)를 사용하여 곱셈기와 누산기 (accumulator) 내에서 제로를 곱하는 것을 생략하고 요구되는 세분화된 가산기들의 비트-슬라이스를 동적으로 활성화 또는 비 활성화한다. 제안 방식을 1-D DCT/IDCT에 적용하여 얻은 결과에서는 매트릭스 전치에서 전력 절감을 위해 이용되는 불필요한 부호확장비트(SEBs)를 갖고 있지 않음을 보여주고 있다. 비트 레벨 트랜지션 빈도 시뮬레이션(bit-level transition activity simulations)을 통해 기존의 설계에 비해 뚜렷한 전력 절감 효과를 확인하였다.

• 방송공학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.617-630
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• 2010

고해상도 비디오에 대한 압축 성능 향상을 위해 ITU-T VCEG에서는 H.264/AVC 표준을 근간으로 다양한 압축 성능 개선 기법들을 추가해 왔는데, 그중 ALF 기법은 양자화에 의해 발생한 오류를 제거할 수 있는 필터링 방법을 제공함으로써, 고해상도 영상에서 평균 9%의 매우 높은 성능 개선 능력을 보이는 핵심 기술이다. 하지만 기존의 ALF는 한 프레임 내에서 하나의 Wiener 필터만을 사용하므로, 다수의 서로 다른 통계적 특성을 가진 영역이 존재하는 경우에는 능률적인 오류 복원 성능을 제공하기 어려운 한계를 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 한 복호 프레임에 존재하는 다양한 영역 별 통계적 특성을 반영하여 보다 유연한 율-왜곡 관점에서의 ALF 선택이 가능할 수 있도록, 적응적 율-왜곡 최적 다중 루프 필터 기법을 제안한다. 제안 알고리즘을 통해 다양한 영상에 대하여 기존 알고리즘의 성능을 안정적으로 개선할 수 있었으며, 영상에 뚜렷한 특성 차이를 지닌 복수의 오브젝트가 존재할 경우에는 더욱 높은 비트율 감소 이득을 얻을 수 있었다.

• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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• 제32권10호
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• pp.949-955
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• 2005

본 논문에서는 기존의 전영역 탐색 방식의 계산량을 현저히 줄임과 동시에 동일한 예측 화질을 얻기 위해, 기준 블록의 복잡도 순서와 정방형 서브블럭을 가지고 복잡한 영역 세분화를 통한 고속 블록 매칭(block matching) 알고리즘을 제안하였다. 매칭 에러가 기준 블록 기울기 크기에 비례한다는 것을 이용하여 종래의 순차적인 매칭 스캔(matching scan) 과 행/열 기반의 적응 매칭 스캔 대신, 복잡도에 기초한 정방형 서브 블록(sub-block) 적응 매칭 스캔을 가지고 불필요한 계산을 효율적으로 줄였다. 제안된 알고리즘은 예측 화질의 저하 없이 기존의 PDE(partial distortion elimination) 알고리즘을 이용한 전영역 탐색 방법에 비해 $30\%$의 계산량을 줄였으며, MPEG-2 및 MPEG-4 AVC를 이용하는 비디오 압축 응용분야에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 한국통신학회논문지
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• 제41권12호
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• pp.1834-1843
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• 2016

DVR은 감시를 위한 가장 기본적인 저장 및 전송 장비다. 영상 압축은 DVR 저장 공간의 절약을 위해 중요한 역할을 하는데 영상 압축의 표준인 H.264/AVC가 최근 DVR을 위해 주로 선택 되고 있다. DVR은 빠른 순방향, 역방향 재생과 정지 같은 다양한 출력 모드를 요구하는데, 이러한 것들을 트릭 모드라고 한다. 정밀한 트릭 모드재생의 구현은 복잡한 연산을 처리하기 위한 매우 높은 디코딩 능력이나 지능적인 구조가 요구된다. 이 복잡 도는 하나 이상의 카메라를 사용하여 여러 장소를 모니터 하거나 하나의 장소를 다양한 각도에서 모니터하는 많은 감시 어플리케이션일 때 증가한다. 본 논문에는 여러 채널을 위한 하드웨어 기반의 H.264/AVC 코덱의 트릭 모드재생 구현과 프레임 버퍼 운용 기법을 제시하고 있다. 실험 결과는 비트스트림 크기의 증가를 대가로 키 프레임 인코딩 특성으로 H.264/AVC 비디오 코덱 표준을 사용한 정확한 트릭 모드 재생이 가능하다는 것을 보여준다.

• 스마트미디어저널
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• 제3권4호
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• pp.16-21
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• 2014

HEVC 차세대 비디오 압축 표준은 ITU-TSG16 WP와 ISO/IEC JTC1/SC29, WG 11 두 단체 공동으로 2013년 표준화가 완료되었으며 기존 H.264 하이프로파일과 비교하여 압축효율은 두배 정도이다. HEVC에서 화면내 예측 (intra prediction) 모드는 planar와 DC 모드를 포함한 35개의 방향성 모드가 있으나 모든 모드를 적용한 부호화기를 구현하기 위해서는 하드웨어 복잡도가 증가하며 각 코딩유닛(coding unit) 사이즈에 따라 정확한 모드예측을 위한 RDO (rate distortion optimization) 계산에 필요한 DCT 사이즈도 증가하였기 때문에 본 논문에서는 하드웨어 사이즈를 줄이기 위하여 양자화를 위한 DCT와 SSE 계산을 위한 RDO 블럭내 DCT를 공유하는 화면내 예측부호기를 제안한다. 성능은 HEVC 참조소프트웨어인 HM-13.0과 비교하여 BD-rate는 평균 20% 증가하며 부호화시간은 4배 이상 단축되어 300MHz에서 FHD ($1920{\times}1080p$) 영상의 초당 60 프레임 실시간 부호화가 가능하다.