• 방송공학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.133-143
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• 2011

본 논문은 엔트로피 코딩 기반 분산 비디오 코딩 시스템에서의 복잡도 분배 기법을 제안한다. 제안하는 방법은 복호화기의 복잡도 감소를 위하여 채널 코더 대신 엔트로피 코더를 이용하며, 저 복잡도로 높은 부호화 효율을 얻기 위한 블록 단위 복잡도 분배 방법을 수행한다. 제안하는 분산 비디오 복호화기는 움직임 추정을 수행하여 측정된 움직임 벡터를 부호화기로 전송하고, 부호화기에서는 복호화기로부터 수신된 움직임 벡터를 보정하여 보다 정확한 움직임 추정을 수행한다. 움직임 벡터의 보정을 수행 시, 수신된 움직임 벡터와 예측 움직임 벡터를 이용하여 최적의 예측 움직임 벡터를 결정하며, 움직임 벡터와 예측 움직임 벡터의 차에 따라 범위를 조절함으로써 블록의 복잡도를 적응적으로 할당한다. 제안하는 부호화기는 H.264/AVC의 부호화기의 복잡도에 비교하여 11.8% 감소하였고, 제안하는 복호화기는 기존의 분산 비디오 시스템의 복호화기 복잡도보다 99%감소되다.

• 한국통신학회논문지
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• 제28권12C호
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• pp.1182-1191
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• 2003

본 논문에서는 H.264의 정수 변환 모듈, 양자화 모듈, 역양자화 모듈, 정수 역변환 모듈에 대한 하드웨어 구조를 제안한다. 새로운 동영상 압축기술인 H.264의 전체 구성 중에서 핵심 부분인 동영상 데이터의 영역 변환 및 양자화 기능들을 하드웨어로 설계할 수 있도록 알고리즘을 기술하고, 저전력 설계를 위하여 하드웨어 사이즈를 최소화하도록 구조를 정하였다. 구현된 전체 모듈들은 PCI 인터페이스를 통한 Altera APEX-II FPGA 구성과 삼성 STD130 0.18um CMOS Cell Library를 이용하여 각각 합성하고 검증하였다. 이렇게 검증된 구조의 성능은 ASIC으로 구현하였을 경우 최대 동작 주파수가 100MHz이며, QCIF의 사이즈 기준으로 초당 최대 1295 프레임의 계산을 수행할 수 있으며, 이는 하드웨어 기반의 H.264 실시간 부호화기를 설계하기에 적합한 구조임을 보여준다.

• 한국방송∙미디어공학회:학술대회논문집
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• 한국방송공학회 2008년도 추계학술대회
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• pp.267-270
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• 2008

H.264|AVC는 인트라 부호화 효율을 높이기 위해 공간 영역에서 주변 화소를 이용하여 다양한 방향에 대한 율-왜곡 최적화 기법을 사용하여 최적의 인트라 예측 모드를 선택한다. 하지만 율-왜곡 최적화 기법을 사용함에 따라 인트라 부호화에 높은 복잡도가 필요하게 되었다. 따라서 본 논문에서는 인트라 예측 모드 결정의 연산 복잡도를 감소시키고자 사전에 인트라 4x4 예측 모드들의 SATD(Sum of Absolute Transform Difference)를 계산하여 조기에 최우선 모드(Most Probable Mode)를 선택하는 방법을 제안하고, SATD의 값에 따라 제한된 후보 모드에 대해서만 율-왜곡 최적화를 수행하여 연산 복잡도를 감소하는 방법을 제안한다. 또한 Vertical, Horizontal 그리고 DC모드는 인트라 $4{\times}4$와 인트라 $16{\times}16$의 공통적인 모드이므로 인트라 $4{\times}4$에서 계산되어진 SATD값을 이용하여 인트라 $16{\times}16$에서의 SAD 계산 복잡도를 줄이는 방법을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 빠른 인트라 예측 모드 결정 기법은 연산 복잡도는 평균 61.4% 감소 시킨 반면 부호화 손실은 평균 3.09%에 불과하였다.

• 한국통신학회논문지
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• 제32권6C호
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• pp.585-593
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• 2007

H.264 부호화 표준은 부호화 효율을 높이기 위해 1/4 화소 단위의 움직임 추정, 다중 참조 프레임, 인트라 예측, 루프 필터, 다양한 블록 크기의 지원 등과 같은 새로운 부호화 도구들을 사용한다. 이를 통해 이전의 비디오 부호화 표준들에 비해 율-왜곡(率-歪曲) 관점에서 높은 성능을 보이지만 그로 인해 부호기의 복잡도는 상당히 증가한다. 본 논문은 부호기 복잡도의 증가를 초래하는 주요 부호화 도구들 중 인트라 매크로블록 모드 선택의 복잡도 감소에 주안(主眼)점을 두며, 이를 위한 고속 부호화 알고리듬을 제시한다. 제안하는 알고리듬은 먼저 간단한 전처리과정을 통해서 Intra4x4 모드의 예측모드를 한정하고, 선택된 Intra4x4의 예측모드를 사용하여 다른 인트라 모드들의 예측모드를 결정한다. 실험결과 제안하는 알고리듬은 기존의 방법보다 높은 성능을 보이며 참조소프트웨어와 비교하여 약 82%의 속도향상을 가져오는 것으로 나타난다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제14권7호
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• pp.849-857
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• 2011

주문형 게임 서비스는 서버에서 실행하는 게임을 동영상 부호화하여 클라이언트에 전송하고, 클라이언트에서 비디오 복호화를 통해 게임을 즐길 수 있게 해 준다. 다수의 사용자가 네트워크상에서 실시간 게임 서비스를 즐기기 위해서는 초고속 게임 인코더가 필요하다. 본 논문에서 제안한 방법은 장면 기술자를 정의하고, 이를 게임 영상을 부호화하는 부호화기에 부가적인 정보로 입력함으로써 움직임 예측, 율 왜곡 최적화와 같은 복잡도가 높은 부호화 과정을 생략하여 부호화기를 고속화한다. 장면 기술자를 움직임 벡터로 사용하고, 장면 기술자를 이용하여 매크로블록 모드를 결정해 부호화기를 고속화한다. 제안하는 방법의 성능 평가를 위해 H.264/AVC의 오픈 소프트웨어인 x264와 비교한 결과, x264에 어셈블리 코드가 포함되지 않은 경우에 대해서 약 192%의 부호화 속도 향상을 확인하였고, x264에서 일부 모듈에 대해서 어셈블리 최적화를 반영한 결과에 대해서는 86%의 부호화 속도가 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 부호화기의 고속화 결과 60 FPS의 부호화 속도를 넘어 주문형 게임을 실시간으로 수행할 수 있게 되었다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 2008년도 하계종합학술대회
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• pp.795-796
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• 2008

H.264/AVC standard adopts multiple reference frames for motion estimation. This method improves coding efficiency, but it increases complexity of encoder. In this paper, we propose a algorithm that reduces the search range by using the correlation of motion vector. Consequently, motion estimation processing time is 47.5% when compared with standard of five reference frames, and SNR and bitrate are better than that of standard of three multi reference frames.

• 한국방송∙미디어공학회:학술대회논문집
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• 한국방송공학회 2010년도 추계학술대회
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• pp.14-17
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• 2010

최근 3차원 영상 컨텐츠와 디스플레이의 증가에 따라 지상파 방송사들의 3차원 텔레비전(3DTV) 방송을 위한 준비가 시작되고 있다. 하지만 현재 지상파 방송사들이 비디오 전송을 위하여 사용하고 있는 약 18Mbps의 대역폭 제한 내에서는 고화질의 3차원 스테레오스코픽 영상을 전송하는 데 한계가 있다. 따라서 보다 고화질의 3D 영상 방송 서비스를 제공하는 동시에, 기존 2DTV 시청자를 위한 호환성을 유지하기 위하여 좌영상은 현재 지상파 방송에서 채택하고 있는 MPEG-2 기반, 그리고 우영상은 보다 압축 효율이 높은 H.264/AVC 기반의 비디오 압축 및 전송 시스템이 고려되고 있다. 본 연구에서는 이러한 지상파 3DTV 방송 조건 하에서, 이종 부호화기에서 산출되는 비트스트림의 양을 대역폭 제한에 맞게 조절하는 합동 비트율 제어 방법을 제안한다. 제안하는 합동 비트율 제어 방법은 H.264/AVC의 비트율 제어 방법인 이차 율-양자화 모델(quadratic rate-quantization model)을 MPEG-2 부호화 과정 내에 구현하여 압축된 두 비디오 비트스트림의 합이 대역폭 조건을 충족시키면서 화질왜곡을 최소화하는 양자화계수를 계산하도록 설계 되었다. 또한 좌영상과 우영상의 화질의 차이가 일정하게 유지되도록 최적화 문제에서 제약식을 추가하여 양자화계수를 계산하였다. 실험결과 제안한 지상파 스테레오스코픽 3DTV를 위한 합동 비트율 제어 알고리듬은 목표 비트율을 맞추는 동시에, MPEG-2 및 H.264/AVC의 기존 비트율 제어 알고리듬 방법에 비하여 좌/우 영상의 평균 화질 합은 비슷한 수준을 나타내었고, 화질 절대차의 평균 및 변동은 큰 수준으로 감소시켰다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권6호
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• pp.145-155
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• 2013

본 연구에서는 8K UHD($7680{\times}4320$) 영상을 실시간 부호화하기 위한 $4{\times}4$ 블록 부화소 움직임추정기를 제안한다. 연산처리성능을 향상시키기 위해 보간 연산을 $4{\times}4$ 블록 단위로 병렬화시켰으며, 병렬 보간 연산에서 필요한 메모리 대역폭을 확장하기 위해 $10{\times}10$개의 메모리 어레이를 가진 2D 캐쉬 버퍼 구조를 설계하였다. 그리고 2D 캐쉬 버퍼는 검색영역 간 재사용 기법을 적용하여 참조화소의 중복저장을 최소화하였으며, $4{\times}4$ 블록 병렬 보간 필터는 3단(수평 수직 1/2부화소, 대각선 1/2부화소, 1/4부화소) 평면 보간 연산 파이프라인 구조로 설계하여 연산회로를 고속화시켰다. 0.13um 공정에서 시뮬레이션한 결과, 436.5K게이트의 $4{\times}4$ 블록 부화소 움직임추정기는 동작주파수 187MHz에서 8K UHD급 동영상을 초당 30프레임으로 실시간 처리하는 성능을 보였다.

• 방송공학회논문지
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• 제13권3호
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• pp.310-318
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• 2008

H.264/AVC는 각 매크로블록에 대해서 최적의 부호화 모드와 참조 프레임을 결정해 주는 RDO (Rate-Distortion Optimization) 기법을 사용하여 기존의 비디오 압축 표준보다 더 좋은 부호화 효율을 얻고 있다. 하지만, RDO 기법은 하나의 매크로블록 모드를 결정할 때마다, 다양한 블록 타입의 화면내 (Intra) 예측을 수행하고 화면간 (Inter) 예측에 대해서도 1/4 화소까지 고려하는 움직임 추정(Motion Estimation)을 수행한 후 발생되는 비트까지 고려하여 최적의 모드를 결정하기 때문에 부호화기의 복잡도가 매우 큰 문제점이 있다. 따라서 영상의 객관적 화질은 유지하면서 부호화기의 복잡도를 낮추기 위한 많은 고속 알고리즘들이 제안되었고 연구 중에 있다. 본 논문에서는, 역 트리 구조의 경계 방향 예측 알고리즘을 이용한 고속 화면내 모드 결정 기법을 제안한다. 제안된 방법은 $4{\times}4$ 블록의 지역 경계 정보를 이용하여 해당 블록의 DE (Dominant Edge)를 찾아내고 DE에 상응하는 화면내 모드를 이용하여 RDO를 수행한다 $8{\times}8$ 블록 (또는 $16{\times}16$ 블록)의 DE는 이전 단계 4개의 $4{\times}4$ 블록 (또는 $8{\times}8$ 블록) DE들로부터 계산되고, 이 단계에서의 RDO 또한 DE에 상응하는 화면내 모드를 이용한다. 실험결과 제안 방법은 화면내 부호화에 사용되는 후보 모드의 수를 줄임으로써 JM12.2와 비교하여 화면내 부호화 시간을 평균 64% 단축시킬 수 있었다.

• 한국통신학회논문지
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• 제32권2C호
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• pp.181-188
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• 2007

본 논문에서는 동영상 압축 기술인 MPEG-4 Part 10 H.264/AVC의 main profile에서 사용되는 엔트로피 코더인 CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coder)을 이용하여 워터마크를 삽입하고 추출하는 방법을 제안한다. 제안한 알고리즘은 워터마크 삽입을 위한 블록과 계수는 CABAC의 주변 블록 및 주변 계수와의 관계에서 추출된 컨텍스트(context)를 기반으로 선정한다. 이렇게 선별된 계수는 그 절대값과 삽입할 워터마크에 따라 원 계수를 그대로 유지하거나 LSB(Least Significant Bit) 만을 치환하는 방법으로 워터마크를 삽입한다. 따라서 공격자가 워터마크 삽입위치를 판별하기 어렵고, DC계수에 인접 계수들에 워터마크를 삽입함으로써 그 강인성(Robustness)을 만족할 수 있다. 여러 종류 및 강도의 공격을 가한 후 워터마크를 추출했을 때 최대 에러율이 5% 정도로 높은 강인성을 보였다. 또한 제안한 알고리즘은 CABAC 엔트로피 코딩 과정에서 컨텍스트 추출과정 및 이진화과정 수행 중에 워터마크를 삽입하므로, 하드웨어 구현을 고려했을 시에 워터마크 삽입을 위한 위치선정 및 계수선정에 필요한 별도의 연산 과정이 매우 적은 것이 특징이다. 따라서 이 방법은 비디오를 획득한 후 곧바로 압축하여야 하는 응용분야에서 매우 유용하게 사용될 것이라 기대된다.