• 한국정보통신학회논문지
• /
• 제19권2호
• /
• pp.379-385
• /
• 2015

본 논문에서는 필터 계수를 효율적으로 추출하기 위한 고성능 ALF(Adaptive Loop Filter)의 하드웨어 구조를 제안한다. HEVC의 ALF 기술은 고해상도 및 고화질의 영상을 높은 효율로 압축하고 주관적 화질을 향상시키기 위해 영상의 통계적인 특성을 이용한 필터 계수를 추출하여 필터링을 수행한다. 제안하는 ALF 하드웨어 구조는 필터 계수를 추출하기 위한 촐레스키 분해의 연산 관계를 분석하여 2단 파이프 구조로 설계함으로써 수행 사이클을 감소시켰다. 또한, 촐레스키 분해의 연산 과정에서 필요한 루트 연산은 멀티플렉서와 뺄셈기, 비교기 등을 이용하여 설계함으로써 적은 면적과 연산량, 복잡도를 갖는 하드웨어 구조로 설계하였다. 제안한 하드웨어는 Xilinx ISE 14.3 Vertex-7 XC7VCX485T FPGA 디바이스를 사용하여 합성한 결과 4K(3840x2160)@40fps의 영상을 실시간 처리할 수 있고, 최대 동작주파수는 186MHz이다.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
• /
• 제6권2호
• /
• pp.93-101
• /
• 2017

This paper proposes an algorithm for adaptive loop filter (ALF) complexity reduction in the decoding process. In the original ALF algorithm, filtering for I frames is performed in the frame unit, and thus, all of the pixels in a frame are filtered if the current frame is an I frame. The proposed algorithm is designed on top of the local gradient calculation. On both the encoder side and the decoder side, homogeneous areas are checked and skipped in the filtering process, and the filter coefficient calculation is only performed in the inhomogeneous areas. The proposed algorithm is implemented in Joint Exploration Model (JEM) version 3.0 future video coding reference software. The proposed algorithm is applied for frame-level filtering and intra configuration. Compared with the JEM 3.0 anchor, the proposed algorithm has 0.31%, 0.76% and 0.73% bit rate loss for luma (Y) and chroma (U and V), respectively, with about an 8% decrease in decoding time.

• 방송공학회논문지
• /
• 제18권2호
• /
• pp.261-270
• /
• 2013

스테레오스코픽(stereoscopic) 3D 비디오 서비스는 기존 2D와의 호환성을 유지하면서 새로운 3D 비디오 서비스를 제공할 수 있다. 전송 대역이 제한된 지상파 방송의 경우 높은 부호화 효율을 갖는 스테레오스코픽 비디오 코덱이 요구된다. 따라서 기준영상은 기존 2D 비디오 서비스와의 호환성을 위해 MPEG-2로 부호화하는 반면 3D를 위한 부가영상 부호화를 위해 부호화 효율이 높은 H.264/AVC, HEVC(High Efficiency Video Coding) 등을 고려하고 있으며, 또한 부가영상을 비실시간으로 전송하는 NRT(Non-Real Time) 3D 서비스도 고려되고 있다. 본 논문에서는 NRT 3D 서비스를 위한 스테레오스코픽 비디오 부호화에 있어서, HEVC에서 고려되었던 적응루프필터(ALF: Adaptive Loop Filter)를 전/후처리 필터로 적용하는 기법을 제시한다. 특히, 부가영상의 후처리에 ALF를 적용하기 위하여 부호화 과정에 결정되는 CU(Coding Unit) 구조를 이용하는 HEVC와 달리 MVC(Multiview Video Coding)로 부호화한 부가영상의 매크로블록(MB) 부호화 모드 및 참조영상 인덱스 등의 MB 부호화 정보를 이용한 ALF 적용 기법을 제안한다. 부가 영상 부호화에 있어서 제안한 기법으로 전처리 및 후처리 과정으로 ALF를 적용함으로써 최대 약 24.9%의 비트율 감소를 확인하였다.

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

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보통신학회 2014년도 추계학술대회
• /
• pp.295-298
• /
• 2014

본 논문에서는 필터 계수 추출을 위한 HEVC 적응적 루프 필터(ALF, Adaptive Loop Filter)의 효율적인 설계를 제안한다. ALF는 필터 계수를 추출하기 위해 $10{\times}10$ 행렬의 촐레스키 분해를 반복적으로 수행한다. ALF의 촐레스키 분해는 루트 연산 및 나눗셈 연산 등 하드웨어로 설계하기 어려운 연산들로 구성되어 있고, LCU($64{\times}64$) 한 개당 최대 30비트의 큰 값들을 소수점 단위로 연산하기 때문에 많은 연산량과 수행 시간을 필요로 한다. 본 논문에서 제안한 하드웨어 구조는 멀티플렉서와 뺄셈기, 비교기 등을 이용하여 촐레스키 분해에 사용되는 루트 연산을 구현하였다. 또한, 촐레스키 분해의 특징적인 연산 과정들을 파이프라인 구조로 설계함으로써 효율적이면서 적은 연산량을 갖는 하드웨어 구조로 구현하였다. 구현한 하드웨어는 Xilinx ISE 14.3 Vertex-6 XC6VCX240T FPGA 디바이스를 사용하여 설계하였으며, 최대 동작 주파수 150MHz에서 4K UHD($4096{\times}2160$) 영상을 초당 40프레임으로 실시간 처리할 수 있다.

• 방송과미디어
• /
• 제24권4호
• /
• pp.87-101
• /
• 2019

JVET(Joint Video Experts Team)에서 새로운 비디오 압축 표준으로 진행 중인 VVC(Versatile Video Coding)에서는 HEVC(High Efficiency Video Coding)의 기술을 근간으로 부호화 효율을 높일 수 있는 다양한 새로운 기술들을 채택하고 있다. 인루프 필터(In-Loop Filter)는 복원영상의 화질을 향상시키기 위한 기술로 주관적 화질 개선뿐만 아니라 부호화 효율을 향상시키는 기술로 기존 HEVC의 확장 기술 및 새로운 인루프 필터 기술을 채택하고 있다. 본 고에서는 VVC의 CD에 채택되어 있는 인루프 필터 기술들을 소개한다. 인루프 필터 기술은 HEVC에 채택되어 있는 디블록킹 필터(Deblocking Filter: DF)와 SAO(Sample Adaptive Offset), 새로이 추가된 ALF(Adaptive Loop Filter)의 3가지의 필터와 LMCS(Luma Mapping with Chroma Scaling) 기술을 포함하고 있다. 이들 인루프 필터 기술은 주관적 화질 개선과 부호화 효율을 크게 개선하고 있으며, 2020년 7월 FDIS(Final Draft International Standard) 완료를 앞두고 인루프 필터링의 다양화로 인한 성능과 복잡도를 고려한 간소화 및 병렬처리 등의 고속화에 대한 표준화가 지속적으로 이루어질 전망이다.

• 한국방송∙미디어공학회:학술대회논문집
• /
• 한국방송∙미디어공학회 2020년도 추계학술대회
• /
• pp.143-144
• /
• 2020

VVC (Versatile Video Coding)는 HEVC이후 차세대 표준 비디오 코딩으로 JVET(Joint Video Exploration)에 의해 2018년 표준화를 시작하였다. VVC에는 복원픽쳐의 변환-양자화에러에 의해 발생한 블로어, 블로킹, 링잉 아티팩트를 감소시키기 위하여 deblocking filter (DF), sample adaptive offset (SAO), adaptive loop filter(ALF)와 같은 모듈을 사용한다. 한편 CNN (Convolutional Neural Network)은 최근 이미지와 비디오 복원에 높은 성능을 보이고 있다. VVC에서 픽쳐는 CTU (Coding Tree Unit)으로 분할되고 각 CTU는 다시 CU (Coding Unit)으로 분할된다. 그리고 인코딩을 위한 중요한 정보들이 Picture, CTU, CU단위로 디코더에 전송된다. 이 논문에서는 화면 간 예측으로 인코딩 된 픽처에서 블록과 픽처정보를 이용한 딥러닝 기반의 인루프 필터 모델을 제안한다. 제안하는 모델은 화면 간 예측에서 QP, 4×4 블록단위의 모션벡터, 참조블록과의 시간적거리, CU의 깊이를 모델에 추가적인 정보로 이용한다.

• 한국방송∙미디어공학회:학술대회논문집
• /
• 한국방송공학회 2011년도 하계학술대회
• /
• pp.378-380
• /
• 2011

스테레오스코픽(stereoscopic) 3D 비디오 서비스는 기존 2D 와의 호환성을 유지하면서 새로운 3D 비디오 서비스를 제공할 수 있는 것으로, 전송 대역이 제한된 지상파 방송에서 높은 부호화 효율을 갖는 스테레오스코픽 비디오 코덱이 요구된다. 따라서 3D 를 위한 부가영상의 부호화를 위해 H.264/AVC 등을 고려하고 있으며, 또한 부가영상을 비실시간으로 전송하는 비실시간(Non-Real Time: NRT) 3D 서비스도 고려되고 있다. 본 논문에서는 NRT 3D 서비스를 위한 스테레오스코픽 비디오 부호화에 있어서, HEVC 에서 고려중인 적응루프필터(ALF: Adaptive Loop Filter)를 전/후처리 필터로 적용하는 기법을 제시한다. 특히, 부가영상의 후처리에 ALF 를 적용하기 위하여 부호화 과정에 결정되는 CU(Coding Unit) 구조를 이용하는 HEVC 와 달리 H.264/MVC 로 부호화한 부가영상의 매크로블록(MB) 부호화 모드를 이용한 ALF 적용 기법을 제안한다. 부가영상 부호화에 있어서 전처리 및 후처리 과정으로 ALF 를 적용함으로써 최대 약 20.5%의 부가영상의 부호화 성능 향상을 확인하였다.

• ETRI Journal
• /
• 제34권5호
• /
• pp.666-673
• /
• 2012

Non-real-time delivery of stereoscopic video has been considered as a service scenario for 3DTV to overcome the limited bandwidth in the terrestrial digital television system. A hybrid codec combining MPEG-2 and H.264/AVC has been suggested for the compression of stereoscopic video for 3DTV. In this paper, we propose a stereoscopic video coding scheme using adaptive pre-/post-filters (APPF) to improve the quality of 3D video while retaining compatibility with legacy video coding standards. The APPF are applied adaptively to blocks of various sizes determined by the macroblock coding mode and reference frame index. Experiment results show that the proposed method achieves up to 24.86% bit rate savings relative to a hybrid codec of MPEG-2 and H.264/AVC including the inter-view prediction.