• ETRI Journal
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• 제33권2호
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• pp.155-162
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• 2011

The scalable extension of the H.264/AVC video coding standard (SVC) demonstrates superb adaptability in video communications. Joint source and channel coding (JSCC) has been shown to be very effective for such scalable video consisting of parts of different significance. In this paper, a new JSCC scheme for SVC transmission over packet loss channels is proposed which performs two-dimensional optimization on the quality layers of each frame in a rate-distortion (R-D) sense as well as on the temporal hierarchical structure of frames under dependency constraints. To compute the end-to-end R-D points of a frame, a novel reduced trellis algorithm is developed with a significant reduction of complexity from the existing Viterbi-based algorithm. The R-D points of frames are sorted under the hierarchical dependency constraints and optimal JSCC solution is obtained in terms of the best R-D performance. Experimental results show that our scheme outperforms the existing scheme of [13] with average quality gains of 0.26 dB and 0.22 dB for progressive and non-progressive modes respectively.

• 한국통신학회논문지
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• 제32권9C호
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• pp.849-860
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• 2007

H.264/AVC부호화 방식이 압축성능이 뛰어나더라도 가변길이부호화방식을 따르기 때문에 동영상을 부호화할 때 발생하는 데이터량은 시간의 흐름에 따라 큰 폭으로 변할 수 밖에 없다. 따라서 부호화된 비디오 비트스트림을 고정된 저대역폭의 네트워크를 통해 실시간으로 전송하고자 할 경우에는 부호기로부터 출력되는 비트율을 반드시 제어할 필요가 있다. 기존의 비트율 제어 알고리즘은 각 프레임당 목표 비트를 결정하는 2차원 비트율-왜곡 모델을 채택하고 있다. 본 논문에서는 전송율이 고정된 비디오 채널에서 H.264/AVC 부호화 기법으로 압축된 동영상을 전송할 때 움직임이 많은 영상의 비트율을 보다 효율적으로 제어하는 알고리즘을 제시한다. 제안된 비트율 제어 알고리즘은 2차원 비트율-왜곡 모델식을 이용하여 이전 프레임의 매크로블록과 현재 프레임의 매크로블록간에 움직임 변화량을 예측함으로써 매크로블록 단위로 비트율을 제어한다. 움직임이 많고 장면전환이 빈번한 동영상 샘플을 대상으로 비교 실험한 결과, 비트율 제어의 경우 기존의 알고리즘은 채널전송 환경에 부적합하게 비트율을 초과하지만, 새롭게 제안한 알고리즘은 채널전송에 적합하게 부호화됨을 확인할 수 있었다. 화질 또한 제안한 방법이 기존의 비트율 제어 방법보다 평균적으로 $0.4{\sim}0.9\;dB$로 높게 나타남을 확인하였다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제12권11호
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• pp.1563-1571
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• 2009

H.264/AVC의 시간적 오류 은닉을 위한 새로운 경계 정합 방법과 은닉된 영상의 화질 향상을 위한 후처리 방법을 제안한다. 시간적 오류 은닉은 참조 프레임에서 가장 유사한 블록으로 오류가 발생한 블록을 대체시키는 방법이다. 가장 유사한 블록을 찾기 위해 H.264/AVC에서는 오류가 발생한 블록의 바깥 경계의 화소값과 참조블록의 안쪽 경계의 화소값을 단순 비교한다. 그러나 기존의 방법은 좁은 범위의 화소값 만을 비교하므로 부정확한 블록으로 오류 블록을 대체할 확률이 높다. 본 논문에서는 더욱 정확한 블록으로 오류 블록을 대체하기 위하여 참조 블록의 안쪽 경계의 화소값과 바깥 경계의 화소값을 오류 블록의 바깥 경계의 화소값과 비교하고 후보 움직임 벡터의 최솟값과 최댓값을 기준으로 일정 검색 범위내의 추가적인 후보 움직임 벡터를 설정하는 보다 향상된 경계 정합 방법, 그리고 변형된 디블록킹 필터를 통해 오류 없이 복호된 블록과 오류가 은닉된 블록과의 경계를 부드럽게 하는 후처리 방법을 제안한다. 실험을 통하여 제안된 방법이 기존의 블록 정합방법보다 최대 약 0.9 dB의 화질 향상을 보여주는 것을 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권1호
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• pp.20-27
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• 2010

본 논문에서는 고성능 H.264/AVC 복호기 설계를 위해 디블록킹 필터의 수행시간 단축과 저전력 설계를 위한 필터링 순서 및 효율적인 메모리 구조를 제안하고 5단 파이프라인으로 구성된 필터의 설계에 대해 기술한다. 디블록킹 필터는 블록 경계에서 발생하는 왜곡을 제거하여 영상의 화질을 개선시키지만 하나의 경계에 여러 번 필터링을 수행하여 많은 메모리 접근과 반복되는 연산과정이 수반된다. 따라서 본 논문에서는 메모리 접근과 필터 수행 사이클을 최소화하는 새로운 필터 순서를 제안 하고 반복되는 연산의 효율적 관리를 위해 파이프라인 구조를 적용하였다. 제안하는 디블록킹 필터는 메모리 읽기, 임계값 계산, 전처리 연산, 필터 연산, 메모리 쓰기로 구성된 5단 파이프라인으로 구현되어 순차적인 필터 연산에 병렬적 처리가 가능하며 각 단계에 클록 게이팅을 적용하여 하드웨어 자원에 불필요한 전력을 감소시켰다. 또한, 적은 내부 트랜스포지션 버퍼를 사용하면서 필터링 순서를 효율적으로 개선하여 필터 수행을 위한 메모리 접근과 수행 사이클을 감소시켰다. 제안하는 디블록킹 필터의 하드웨어는 Verilog HDL로 설계 하였으며 기존의 복호기에 통합하여 Modelsim 6.2g 시뮬레이터를 이용해 검증하였다. 입력으로는 표준 참조 소프트웨어 JM9.4 부호기를 통해 압축한 다양한 QCIF영상 샘플을 사용하였다. 기존 필터들과 수행 사이클을 비교한 결과, 제안하는 구조의 설계가 비교적 적은 트랜스포지션 버퍼를 사용했으며 최소 20%의 수행 사이클이 감소함을 확인하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제45권7호
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• pp.61-68
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• 2008

본 논문에서는 최신 동영상 압축 기술인 H.264/AVC (Advanced Video Coding)에서 엔트로피 코딩 방법 중 하나로 사용되는 CABAC (Context Adaptive Binary Arithmetic Coding)의 하드웨어 구현과 부호화 처리율을 높이기 위한 알고리즘 및 구조를 제안한다. CABAC는 CAVLC에 비해 쳐대 15%까지 더 나은 압축효율을 낼 수 있는 장점을 가지고 있지만 연산의 복잡도는 훨씬 높아진다. 특히 부호화 과정 중 데이터 사이의 의존도가 높기 때문에 연산과정의 복잡도가 더욱 증가하게 된다. 따라서 연산양을 줄이기 위한 다양한 구조가 제안되었으나, 여전히 데이터의 의존도에 의한 부호화에 latency가 존재하게 된다. 본 논문에서는 이진 산술 부호화의 첫 단계인 확률 값을 계산하는데 필요한 range의 7, 8번째 비트를 빠르게 계산하는 구조와 부호화할 심벌이 MPS인 경우 부호화 단계를 한 단계 줄일 수 있는 구조를 제안하였다. 제안된 구조를 적용하여, 6가지 시퀀스에 대하여 실험한 결과 기존의 구조에 비해 약 27-29%의 수행시간을 줄일 수 있었다. 또한 제안된 구조를 하드웨어로 구현한 결과 0.18um standard library에서 19K gate를 사용하였다.

• 방송공학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.158-165
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• 2014

최신 동영상 압축 표준 기술인 HEVC (High Efficiency Video Coding)는 기존의 AVC/H.264와 비교하여 동일 화질 대비 약 2배의 높은 압축률을 보여준다. 하지만 이러한 성능을 얻기 위하여 복잡한 연산이 필요한 기법들을 많이 도입한 결과, HEVC의 시간 복잡도는 AVC/H.264보다 더욱 증가하게 되었다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 다양한 고속 알고리즘 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 HEVC에 구현된 RMD (Rough Mode Decision)의 결과와 MPM (Most Probable Mode)을 활용하여 고속화된 최적 예측 모드 결정 방법을 제안한다. 제안한 방법은 RMD 과정에서 계산한 예측 방향과 MPM 도출 과정에서 계산한 예측 방향을 비교하여 최적 예측 방향을 선정한다. 이 방법을 All-Intra 환경에서 실험한 결과, 평균 0.8%의 BD-rate 손실이 발생하였고 전체 부호화 실행 시간은 평균 26% 감소하였다.

• 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.

• 한국통신학회논문지
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• 제33권12C호
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• pp.1055-1061
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• 2008

H.264는 향상된 압축성능과 에러 복구 기술, 네트워크로의 적응력을 포함하고 있는 비디오 압축 표준으로, 실시간 비디오 스트리밍, 디지털 멀티미디어 방송 등의 여러 분야에서 적용되고 있다. 그러나 H.264/AVC는 압축효율은 높아졌지만 기존의 부호화 방식들 보다 훨씬 더 많은 연산 및 메모리 접근을 요구하게 되었다. 본 논문에서는 H.264/AVC의 부호화 복잡도를 줄이면서 실시간적인 보안 영상시스템에 적합한 적응적 인트라(Intra) 고속 알고리즘을 제안한다. 이를 위해 현재프레임의 매크로블록(macroblock)과 이전프레임의 매크로블록 간 시간적 상관성(interrelationship)을 이용하여 매크로블록의 부호화모드를 저 연산화 및 고속으로 결정할 수 있는 인트라 예측(intra prediction)방법을 제안한다. 실험결과 제안된 방식은 평균 0.04dB이하의 미미한 화질 저하 및 비트량이 약간 증가하였지만, 부호화 처리시간이 상당히 개선되었고, 보안 영상과 같은 주변 배경의 움직임이 적은 영상에서 기존방식들에 비해 더욱 많은 부호화 처리시간을 줄일 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제9권12호
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• pp.1447-1454
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• 2014

인트라 프레임은 GOP (Group of Pictures)의 처음 프레임을 의미하며, H.264 표준에서 인트라 프레임의 모든 매크로블록은 하나의 양자화 파라미터로 압축한다. 그리고 인트라 프레임은 이후 프레임들을 압축할 때 사용하기 때문에 인트라 프레임의 압축 결과는 전체 프레임 그룹의 화질에 영향을 미친다. 따라서 인트라 프레임을 최적으로 압축할 수 있는 양자화 파라미터를 찾는 것은 화질 개선을 위해 중요한 요소이다. 본 논문에서는 실시간으로 인트라 프레임을 압축하기 위한 최적의 양자화 파라미터를 탐색하는 방법을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 최적 양자화 파라미터의 특성에 대한 분석을 바탕으로 경사하강법을 이용하여 실시간으로 최적값을 탐색한다. 실험결과는 제안하는 방법이 최적 양자화 파라미터의 특성을 잘 반영하고 최적값도 정확하게 예측함을 보여준다.

• 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.