• 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.

• 한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터
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• 제10권4호
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• pp.309-318
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• 2004

본 논문에서는 선택적으로 강화계층의 시간적 예측 정보를 사용하는 H.264 기반 선택적인 미 세입자 스케일러블 비디오 코딩 방법을 제안한다. 제안된 방법의 기본계층은 최근 표준화되었으며 고압축률이 특징인 H.264 (MPEG-4 Part 10 AVC) 알고리즘으로 코딩한다. 강화계층은 기본적으로 국제표준인 비트플레인 기반 MPEG-4 (Part 2) 미세입자스케일러블 코딩 방법으로 코딩한다. 본 논문에서는 엔코더측에서 강화계층간 시간적 예측 방법에 의해 발생된 효과적인 영상 정보를 드리프트 현상이 최소화하는 방향으로 선택적으로 적용하여 디코더측에 전송하는 방안을 제안하였다. 강화계층간 예측 방법만을 추가했을 때는 시간적 중복성을 줄여주는 효과를 볼 수 있지만 저비트율 대역에서 엔코더와 디코더간의 참조 저장 영상 불일치로 인한 드리프트 현상이 심하게 발생한다. 제안된 알고리즘은 시간적 예측 결과가 우수하여 코딩효율을 현저히 높혀줄 수 있는 경우에만 선택적으로 강화계층간의 시간적 예측 정보를 사용하였으며, 이로 인하여 저비트율 대역에서의 드리프트 현상을 현저하게 줄 일수 있었으며, 전반적으로 코딩 효율을 높여주는 효과를 가져왔다. 여러 영상 시퀀스를 대상으로 실험한 결과, 제안된 코딩 방법은 현존하는 국제표준인 MPEG-4 기반 미세입자 스케일러블 코딩 방법보다 같은 비트율 대역에서 영상화질이 약 3∼5 dB 높은 성능을 보여주고 있으며, H.264를 기반으로한 미세입자 스케일러블 코딩 방법보다도 약 1∼3 dB 높은 성능을 보여주고 있음을 발견할 수 있었다.

• 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.

• 방송공학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.171-182
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• 2015

HEVC는 H.264/AVC에 비해 압축 성능을 크게 개선시킬 수 있지만 부호화기와 복호화기 모두 복잡도가 크게 증가한다. 본 논문에서는 HEVC의 화면 간 예측 모드 결정 과정을 분석하고, 이 결과로부터 부호화기 및 복호화기의 복잡도를 효과적으로 감소시키기 위한 방법을 제안하였다. 제안하는 방법은 단방향 예측 모드의 결과로부터 양방향 예측 모드를 수행하지 않아도 되는 조건을 찾고, 이 조건을 만족하는 경우 미리 종료시킴으로써 부호화 복잡도를 감소시킨다. 실험 결과 압축률 하락 폭이 각각 0.6%, 1.0%, 1.5%인 경우 부호화 복잡도를 12.0%, 14.2%, 17.2% 감소시킬 수 있었으며, 이 때, 양방향 예측 모드의 비율을 각각 6.3%, 11.8%, 16.6% 감소시킴으로써 복호화기의 복잡도도 함께 감소시킬 수 있었다. 마지막으로, 제안한 방법이 HEVC 참조 소프트웨어에 기 적용되어 있는 고속화 알고리즘과 함께 사용되는 경우에도 유사한 효과를 낼 수 있음을 검증하였다.

• 대한전자공학회논문지SP
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• 제46권5호
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• pp.151-161
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• 2009

Audio Video Standard (AVS)는 중국내의 멀티미디어 응용기기를 위해 개발된 오디오/비디오 압축 표준이다. AVS는 표준화 코덱 중 성능이 가장 우수한 것으로 알려진 H.264/AVC에 비해 낮은 복잡도의 비디오 알고리즘을 사용하면서도 비슷한 RD 성능을 보인다. AVS 비디오 코덱은 VGA급 이상의 영상을 타겟으로 하기 때문에 큰 해상도에서 압축효율이 좋은 $8{\times}8$ 단위 블록의 예측 및 변환 알고리즘을 사용한다. 현재 중국에서 IPTV 및 모바일 애플리케이션을 위한 코덱으로 AVS를 사용하는 비중이 높아지고 있어 국내의 기업 및 연구소에서도 AVS를 위한 애플리케이션 및 칩 개발을 위한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 AVS 비디오 복호화기 알고리즘을 분석하고 이를 바탕으로 하여 불필요한 메모리 연산이 없도록 AVS 비디오 복호화기를 구현하고 이를 TI의 Davinci EVM보드에서 최적화하였다. 또한, 제안한 복호화기에 고속의 VLD 알고리즘을 적용하고 linear assembly로 디블록킹 필터를 구현하는 등 DSP에 적합하도록 최적화를 진행하였다. 이를 통해 AVS의 참조 소프트웨어인 RM 5.2J 복호화기와 비교하여 $500%{\sim}700%$의 복호 속도 향상을 이루었다.

• 대한전자공학회논문지SP
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• 제45권5호
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• pp.35-42
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• 2008

본 논문에서는 기존 VLCT의 재구성에 기반한 고속 Coeff_token 복호화 방식을 제안한다. 기존의 개선 방식은 여전히 많은 메모리 엑세스를 필요로 하기 때문에 고속 복원 및 저 전력 소비를 요하는 PMP, DMB, DVB-H와 같은 멀티미디어 서비스에 적합하지 않다. 본 논문에서는 Coeff_token 복원에 사용되는 기존 부호어들의 구조 분석을 통하여 새로운 부호어 구조를 정의하고 이들을 효율적으로 저장하는 메모기 구조를 제시한다. 모의실험은 제안 방식이 기존 방식보다 최소 10%에서 최대 57% 정도 메모리 액세스 이득을 지니고 있음을 보인다. 이것은 세안 방식이 복원 영상의 성능과 화질의 저하없이 복원시에 요구되는 저 전력 소비 및 고속 처리 제약을 해결할 수 있음을 의미한다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권11호
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• pp.35-43
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• 2008

새로운 컨텍스트 기반 적응형 가변 길이 코드의 효율적인 병렬처리 기법을 개발하였다. 본 논문에서는 확장적인 병렬처리, 작은 면적, 저전력 설계를 위한 몇 가지 새로운 아이디어 제시한다. 첫 번째, 빠른 저전력 연산을 위해 메모리 방식 대신에 단순화된 논리 연산 방식으로 회로를 설계하였다. 두 번째, 효율적인 논리 연산을 위하여 코드 길이를 이용하여 코드들을 그룹지었다. 세 번째, M 비트까지의 입력은 고속 처리를 위하여 병렬 처리하였다 비교를 위해 M=8인 병렬 논리 연산 복호기와 대표적인 기존 방식의 복호기를 설계하여 비교하였다. 실험 결과, 제안한 기법은 고속 병렬처리가 가능하며 같은 복호 속도 (M=8일 때, 1.57codes/cycle) 에서는 기존 방식의 복호기보다 46% 작은 면적을 사용한다.

• 한국방송∙미디어공학회:학술대회논문집
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• 한국방송공학회 2009년도 추계학술대회
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• pp.59-62
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• 2009

본 논문에서는 UHDTV(Ultra HDTV)를 위한 MPEG-2 TS(Transport Stream)의 다중화 기법 및 다중화 SW 툴의 설계 및 구현에 대해서 기술한다. 대용량의 UHD 비디오를 처리하기 위해서는 당분간 병렬처리에 기반한 코덱 구현이 불가피하며 이로 인해 다수의 비디오 비트스트림 간의 동기화 및 다중화가 요구된다. 본 논문에서는 4K(또는 8K) 해상도의 UHD 비디오가 4개의 화면으로 분할되어 각각 H.264/AVC로 부호화되고, 2 개의 5.1 채널의 오디오가 AC-3로 부호화되는 병렬처리 기반의 UHDTV의 TS 다중화를 고려한다. H.264/AVC를 전송하기 위한 MPEG-2 시스템(Systems) 확장 규격과 AC-3를 다중화하기 위한 ATSC 규격에 따라 PES 패킷화 및 TS 다중화 툴을 설계한다. 본 논문의 다중화 툴은 타이밍 모델을 만족하도록 T-STD(TS Systems Target Decoder)에 정의된 버퍼들의 상태를 모니터링 하면서 다중화 스케쥴링을 수행하고 한 TS 패킷의 전송 시간 단위로 H/W의 실시간 처리를 에뮬레이션(emulation) 한다. 또한 전체 다중화 구조에 있어서 재다중화(Re-multiplexing)의 포함 여부에 따른 장단점에 대해서 고찰한다. 상용 검증 툴 및 재생 툴을 통하여 구현한 TS 다중화 툴의 규격의 적합성 및 그 기능을 검증한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.2253-2260
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• 2012

본 논문에서는 H.264/AVC 복호기의 역변환과 역양자화를 위한 효율적인 하드웨어 구조를 제안한다. 기존 역변환 및 역양자화기에서는 AC계수와 DC계수를 복호하는 순서가 다르다. 색차 DC계수와 인트라 $16{\times}16$ 모드에서 휘도 DC계수는 역변환을 수행하고 역양자화를 수행하는 반면에, 휘도 및 색차 AC계수는 역양자화를 수행하고 역변환을 수행하기 때문에 하드웨어로 구현시 제어 복잡도가 증가한다. 제안하는 구조는 DC계수와 AC계수에 관계없이 역양자화를 수행한 후 역변환을 수행하여 제어 복잡도를 감소시키고, 역양자화 연산을 공통 연산기를 사용하여 처리함으로써 계산 복잡도가 감소한다. 기존 역양자화기에는 나눗셈 연산을 포함하고 있어 복호하는 순서를 변경할 경우 오차가 발생하기 때문에 나눗셈 연산을 역변환 후에 수행하여 오차를 방지한다. 또한, 역변환기와 역양자화기를 3단 파이프라인으로 구성하고 수평 IDCT와 수직 IDCT를 병렬로 구현하여 수행 사이클을 감소시켰다. 제안하는 역변환기와 역양자화기의 매크로블록 당 처리되는 사이클 수를 비교 분석한 결과, 기존 구조 대비 45%이상 향상된 결과를 얻었다.

• 대한전자공학회논문지SP
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• 제44권4호통권316호
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• pp.51-59
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• 2007

본 논문에서는 H.264/AVC 엔트로피 부호화기의 베이스라인(Baseline)과 익스텐디드(Extended) 프로파일에서 사용되는 내용 기반 가변 길이 부호화(CAVLC: Context-based Adaptive Variable Length Coding)의 하드웨어 기반 복호화기 구조를 제안한다. 기존에 제안되었던 CAVLC 복호화기 하드웨어 구조는 5단계의 블록으로 설계되어 있고, 각 블록들이 유효비트를 얻기 위해서는 컨트롤러블록과 Accumulator블록을 거쳐 구해진다. 이때 레지듀얼 계수가 많을수록 이 과정을 여러 번 반복하게 되기 때문에 복호화 효율이 떨어진다. 본 논문에서는 이러한 유효비트를 구하는 과정을 줄이기 위해 2가지 방법을 제안한다. 한 가지 방법은 5단계로 이루어져 있던 블록을 4단계의 블록으로 줄이는 것이고 다른 한 가지 방법은 컨트롤러에 의한 덧셈 연산단계를 생략함으로써 블록별 유효비트를 효율적으로 구하는 것이다. 제안된 방법을 적용한 구조에 실험한 결과 하드웨어의 크기는 비슷하면서 하나의 매크로블록을 처리하는데 요구되는 평균 사이클 수가 기존의 방식보다 약 26% 줄었고 0.18um 표준 셀 라이브러리로 합성한 결과 14.2K 게이트를 가졌다.