• 디지털산업정보학회논문지
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• 제5권3호
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• pp.141-145
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• 2009

In this paper, we propose an efficient lossless compression algorithm using spatial and temporal information. The proposed method obtains higher lossless compression of images than other lossless compression techniques. It is divided into two parts, a motion adaptation based predictor part and a residual error coding part. The proposed nonlinear predictor can reduce prediction error by learning from its past prediction errors. The predictor decides the proper selection of the spatial and temporal prediction values according to each past prediction error. The reduced error is coded by existing context coding method. Experimental results show that the proposed algorithm has better performance than those of existing context modeling methods.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2008년도 하계종합학술대회
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• pp.791-792
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• 2008

We present a new algorithm for VLC table prediction in H.264 context-based adaptive variable length coding (CAVLC). Using both the correlation of coding modes and the statistics of the mode distribution in intra and inter frames, we can predict an appropriate VLC table of the given $4{\times}4$ block. Experimental results demonstrate that the proposed algorithm reduces the bit rate about 0.97% on average, compared to the H.264/AVC standard.

• IEIE Transactions on Smart Processing and Computing
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• 제6권4호
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• pp.292-298
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• 2017

The complexity of image compression algorithms has increased in order to improve image compression efficiency. One way to resolve high computational complexity is parallel processing. However, entropy coding, which is lossless compression, does not fit into the parallel processing form because of the correlation between consecutive symbols. This paper proposes a new application-specific instruction set processor (ASIP) platform by adding new context-adaptive binary arithmetic coding (CABAC) instructions to the existing platform to quickly process a variety of entropy coding. The newly added instructions work without conflicts with all other existing instructions of the platform, providing the flexibility to handle many coding standards with fast processing speeds. CABAC software is implemented for High Efficiency Video Coding (HEVC) and the performance of the proposed ASIP platform was verified with a field programmable gate array simulation.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제11권12호
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• pp.6017-6037
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• 2017

In a multi-resolution image encoding system, the image is encoded into a single file as a layer of bit streams, and then it is transmitted layer by layer progressively to reduce the transmission time across a low bandwidth connection. This encoding scheme is also suitable for multiple decoders, each with different capabilities ranging from a handheld device to a PC. In our previous work, we proposed an edge adaptive hierarchical interpolation algorithm for multi-resolution image coding system. In this paper, we enhanced its compression efficiency by adding three major components. First, its prediction accuracy is improved using context adaptive error modeling as a feedback. Second, the conditional probability of prediction errors is sharpened by removing the sign redundancy among local prediction errors by applying sign flipping. Third, the conditional probability is sharpened further by reducing the number of distinct error symbols using error remapping function. Experimental results on benchmark data sets reveal that the enhanced algorithm achieves a better compression bit rate than our previous algorithm and other algorithms. It is shown that compression bit rate is much better for images that are rich in directional edges and textures. The enhanced algorithm also shows better rate-distortion performance and visual quality at the intermediate stages of progressive image transmission.

• 한국항행학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.600-608
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• 2014

본 논문에서는 CABAC (context adaptive binary arithmetic coding)를 하드웨어로 구현하기 위하여 병행설계 (co-design) 기법을 사용하였다. H.264/AVC의 부호기 전체를 C언어로 개발하고, CABAC만을 하드웨어 IP로 설계하고, H.264/AVC의 나머지 부분은 소프트웨어로 설계하였다. CABAC의 문맥모델러 부분을 하드웨어로 설계하여 연산값을 지속적으로 업데이트시킴으로써 메모리를 효율적으로 사용하고 스트림을 절감시키는 설계를 하였다. 설계된 IP는 Xilinx ML410 보드의 Virtex-4 FX60 FPGA에 다운로드하여 MicroBlaze CPU를 이용하여 H.264/AVC의 참조 소프트웨어인 JM과 연동하도록 설계하였다. 기능 시뮬레이션은 ModelSim을 이용하였다. 기존의 CABAC 하드웨어 모듈이 레지스터 레벨에서 설계하여 개발기간이 오래 걸리는데 비하여 본 논문의 설계 기법은 소프트웨어 엔지니어가 쉽게 하드웨어를 개발하는 것이 가능해지는 장점이 있으며 설계시간도 짧다. 또한, 동일한 방법으로 구현된 CAVLC 모듈과 Slice 사용량을 비교해볼 때, 1/3 이하로 감축됨을 보였다. 본 연구에서 제시한 개발 방법은 임베디드 환경에서 고성능 동영상 압축 부호화시 하드웨어 가속기가 필요한 부분을 설계할 때 유용할 것으로 보인다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권7호통권361호
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• pp.45-53
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• 2007

본 논문에서는 실시간 HD급 영상($1920{\times}1080@30fps$) 처리를 위한 효율적인 CAVLC (Context-based Adaptive Variable Length Code) 부호화기의 하드웨어 구조를 제안한다. 기존에 제안되었던 CAVLC 하드웨어 구조들은 CAVLC 부호화를 위해 필요한 $4{\times}4$ 블록내의 정보들을 구하기 위해서 16개의 계수들을 모두 탐색하면서 zigzag scanning을 하였다. 그러나 zigzag 방향으로 정렬 된 계수들 중 '0'이 아닌 마지막 계수 이후에 존재하는 '0'의 열은 CAVLC 부호화를 하는데 있어 불필요한 계수들이다. 본 논문에서는 이러한 불필요한 연산을 줄이기 위해서 계수 위치 탐색 기법과 레벨 순차 정렬 기법을 제안한다. 제안된 구조를 적용하여 실험한 결과, 하나의 매크로블록을 처리하는 평균 클럭 수(Cycles/MB)는 기존 방식보다 약 23%가 줄었다. 제안된 CAVLC 하드웨어 구조는 Verilog HDL을 사용하여 하드웨어로 설계 및 검증되었다. 0.18um 표준 셀 라이브러리로 합성한 결과 16.3k 게이트를 가졌고, HD급($1920{\times}1080@30fps$) 영상을 기준으로 했을 경우 81MHz에서 동작할 수 있음을 확인하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2008년도 추계종합학술대회 B
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• pp.100-103
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• 2008

본 논문에서는 AMBA 기반으로 사용될 수 있는 H.264용 Encoder Hardware 모듈(Intra Prediction, Deblocking Filter, Context-Based Adaptive Variable Length Coding, Motion Estimation)을 Integration하여 설계하였다. 설계된 모듈은 한 매크로 블록당 최대 440 cycle내에 동작한다. 제안된 Encoder 구조를 검증하기 위하여 JM 9.4부터 reference C를 개발하였으며, reference C로부터 test vector를 추출하며 설계 된 회로를 검증하였다. 제안된 회로는 최대 166MHz clock에서 동작하며, 합성결과 Charterd 0.18um 공정에 램 포함 약 180만 gate 크기이다. MPW제작시 chip size $6{\times}6mm$의 크기와 208 pin의 Pakage 형태로 제작하였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2007년도 춘계종합학술대회
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• pp.552-555
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• 2007

지상파 DMB등에서 많이 사용하고 있는 기술은 H.264이다. 이 H.264는 적은 비트율에 비하여 고해상도의 영상을 만들어 낸다. 이런 손실압축을 하기 위해서 인트라와 인터등과 같은 전처리 과정과 DCT(Discrete Cosine Transform), 양자화 등등이 존재하지만 H.264에서 실제로 압축이 되는 부분은 엔트로피코딩이다. H.264에서는 Exp-Golomb과 CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding) 세 가지를 지원하고 있다. 이중 CAVLC는 테이블을 기반으로한 압축기법을 사용한다. 테이블을 이용할 때는 코드워드의 길이와 값을 비교하는 방식을 사용하게 된다. 이는 수 많은 메모리 접속으로 인한 전력소모와 연산지연을 가져온다. 본 논문에서는 전송된 비트스트림에서 데이터를 찾을 때 코드워드의 길이와 값을 테이블에 비교해서 찾지 않고 테이블에 존재하는 규칙을 수식화 하여 찾을 수 있도록 하였다. 이는 최초 '1'이 나올때까지의 '0'의 개수와 그 이후 존재하는 코드의 값을 이용하여서 각 단계에 필요한 데이터를 추출해 낸다. 위와 같은 알고리즘을 이용하여 VHDL언어로 설계하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제13권12호
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• pp.2647-2654
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• 2009

본 논문에서는 AMBA 기반으로 사용될 수 있는 H.264용 Encoder Hardware 모듈 (Intra Prediction, Deblocking Filter, Context-Based Adaptive Variable Length Coding, Motion Estimation)을 Integration하여 설계하였다. 설계된 모듈은 한 매크로 블록당 최대 440 cycle내에 동작한다. 제안된 인코더 구조를 검증하기 위하여 JM 9.4부터 reference C를 개발하였으며, reference C로부터 test vector를 추출하여 설계 된 회로를 검증하였다. 제안된 회로는 최대 166MHz clock에서 동작하며, 합성결과 Charterd 0.18 um 공정에 램 포함 약 173만 gate 크기이다. MPW제작시 chip size $6{\times}6mm$의 크기와 208 pin의 Package 형태로 제작 하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제44권6호
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• pp.42-49
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• 2007

H.264/AVC에서 압축 효율을 향상시키기 위해 사용된 엔트로피 코딩(entropy coding)중에 CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding)은 하드웨어 복잡도가 높고 비트 시리얼 과정에서 데이터 의존도(data dependancy)가 존재하기 때문에 빠른 연산이 어렵다. 본 논문에서는 H.264/AVC에 사용되는 CABAC의 핵심부분의 이진 산술 부호화기 (binary arithmetic encoder)의 정규화 과정을 효율적으로 구성하여 각 입력 심벌 정규화 과정의 반복횟수에 관계없이 매 클럭에 입력 심벌이 부호화 되도록 하였다. 또한 제한된 하드웨어로 인해 발생하는 캐리 발생 문제를 처리기 위해 채택된 bistOutstanding을 127까지 처리할 수 있으며 동시에 입력 심벌을 지연(stall) 없이 부호화 할 수 있다. 3단 파이프라인으로 구성된 구조는 동부 아남 $0.18{\mu}m$ 표준 셀 라이브러리를 사용하여 합성한 결과 최대 290MHz로 동작한다.