• 전자공학회논문지
• /
• 제51권12호
• /
• pp.150-159
• /
• 2014

최신 영상 압축 표준 방식인 HEVC는 H.264/AVC에 비해 압축 효율을 크게 개선시킬 수 있지만, 부호화기 복잡도 또한 크게 증가한다. 특히 비정수 정밀도 움직임 보상에 사용되는 보간 필터의 길이가 종래 6-tap에서 8-tap으로 증가함으로 인해, 비정수 정밀도 움직임 추정에 많은 연산량이 요구된다. 본 논문에서는 HEVC의 비정수 움직임 추정 과정에 대한 압축 효율 기여도 및 복잡도를 분석하고, 이로부터 부호화기의 복잡도를 효과적으로 감소시키기 위한 방법을 제안한다. 먼저, 움직임 추정과 움직임 보상에 사용되는 보간 필터를 분리하고, 움직임 추정만을 위한 최적 필터 길이를 찾는다. 또한 최적 비정수 움직임 벡터를 찾기 위한 탐색 과정에서 특정 조건을 만족하는 일부 후보들만을 검사하고, 꼭 필요한 보간 과정만을 수행하도록 함으로써 부호화 복잡도를 감소시킨다. 실험 결과, 제안한 방법을 사용하면 평균 압축 성능 하락 폭 0.7%, 1.5%, 2.5%에서 부호화기 복잡도를 각각 13.6%, 18.5%, 21.1% 감소시킬 수 있었다. 또한 고해상도 영상($1920{\times}1080$)의 경우 압축 성능 하락 폭이 0.4%, 1.1%, 1.6%로 감소함으로써 제안한 방법이 고해상도 영상에 더욱 효과적임을 보였다.

• 정보처리학회논문지B
• /
• 제16B권2호
• /
• pp.123-130
• /
• 2009

움직임 추정은 동영상 압축에서 영상 화질과 인코더 속도에 대하여 중요한 역할을 하지만, 많은 수행 시간을 요구한다. H.264/AVC에서 움직임 추정에 소요되는 수행 시간을 줄이면서 화질을 유지하기 위하여 본 논문에서는 정화소와 부화소 움직임 추정 기법을 제안하였다. 본 논문에서는 정화소 움직임 추정을 위하여 계층적인 탐색 기법을 사용하였고, 정확한 움직임 추정을 위하여 블록 크기에 따라 부화소 움직임 추정 패턴을 적응적으로 결정하였다. 제안한 정화소 움직임 추정 탐색 기법은 대칭적 십자가-엑스 탐색 패턴, 다중 사각형 탐색 패턴, 다이아몬드 탐색 패턴들로 이루어져 있다. 이 탐색 패턴들은 블록 움직임이 수직으로 크거나 블록 움직임이 크면서 규칙적인 영상에서 국부적 최소화 문제를 해결하고 움직임 추정에 소요되는 시간을 줄이기 위하여 탐색 영역 내에 탐색 점들을 규칙적, 대칭적으로 배치하였다. 제안한 부화소 움직임 추정 탐색 기법은 부화소 움직임 추정을 위하여 기존의 전역 부화소 탐색 패턴, 중앙 편향적 부화소 탐색 패턴과 제안한 부화소 움직임 탐색패턴들을 사용한다. 그리고 블록의 크기에 따라 3가지의 부화소 탐색 패턴들 중 한 패턴이 부화소 움직임 추정을 위해 적응적으로 결정된다. 블록의 크기에 따라 적응적으로 부화소 탐색 패턴이 결정되므로 보다 정확하게 부화소 움직임 추정을 수행할 수 있다. 제안한 기법을 전역 탐색 기법과 비교하였을 때 약 5.2배의 속도 향상을 가져왔으며, 영상 화질에 있어서 약 0.01 (dB)정도 성능 저하를 보였다. 반면에, 비대칭 다중육각형 탐색 기법과 비교하였을 때 움직임 추정 속도와 화질에 있어서 각각 약 1.2배와 약 0.02 (dB)정도 향상을 보였다.

• 대한전자공학회논문지SP
• /
• 제40권5호
• /
• pp.417-425
• /
• 2003

ITU-T(International Telecommunication Union-Telecommunication standardization sector)와 MPEG(Moving Picture Experts Group)에 의해서 최근 표준화가 완성된 H.264는 가변 블록 크기 움직임 추정, 복수참조영상, 1/4화소 움직임 예측/보상, 4×4 정수 DCT(Integer Discrete Cosine Transform), 율-왜곡 최적화(Rate-Distortion Optimization) 등의 새로운 부호화 기술로 H.263, MPEG-4 등 기존 비디오 표준에 비해 더 좋은 부호화 효율을 제공하고 있다. 그러나 새로운 부호화 기술들은 H.264 의 전반적인 복잡도를 심화시키는 주된 요인이기도 하다. 따라서, H.254 의 실제 응용을 용이하게 하기 위해서는 이러한 기술에 대한 고속 알고리즘이 요구된다. 본 논문에서는 율-왜곡 최적화를 통한 부호화 모드 결정시 부호화기의 복잡도에서 가장 큰 비중을 차지하는 가변 블록 크기 움직임 추정 및 공간예측 부호화를 효율적으로 생략하여 부호화 모드 결정을 빠르게 수행하는 고속 모드 결정법을 제안한다. 실험결과, 제안된 방법은 부호화 효율의 손실이 거의 없으면서도 계산법을 약 4배 향상시킨다.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보처리학회 2006년도 춘계학술발표대회
• /
• pp.153-156
• /
• 2006

본 논문에서는 H.264 표준화 기구인 Joint Video Team(JVT) 권고안의 정수 단위 화소 움직임 예측을 위한 Unsymmetrical-cross Multi-Hexagon-grid Search(UMHexagonS) 알고리즘에서 Uneven Multi-Hexagon-grid Search(UMHGS) 부분을 개선한 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 이전 프레임의 동일위치 또는 상위 모드에서 이미 선택된 움직임 벡터(MV: Motion Vector)를 이용하여 신호 대 잡음 비(PSNR: Peak Signal to Noise Ratio) 및 평균 비트 율(Average Bitrates)을 유지하면서, 현재 매크로블록의 검색영역을 줄이는 것이 가능하다. 제안하는 알고리즘의 성능은 Full Search Block Matching Algorithm(FSBMA) 및 UMHexagonS 알고리즘의 integer pel 에 대한 SAD(Sum of Absolute Difference) 연산횟수로 비교평가 하였다. 그 결과, FSBMA 에 비하여 평균 97.64%, UMHexagonS 에 비하여는 평균 17.48%의 연산횟수를 감소시키는 우수함을 보였다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제24권9B호
• /
• pp.1697-1703
• /
• 1999

본 논문에서는 반화소 위치에서의 평균 절대 오차 (mean absolute difference; MAD)의 최소 범위를 이용한 고속 반화소 단위의 블록 정합 알고리듬을 제안한다. 제안한 방법에서는 반화소 단위의 MAD의 최소 범위를 화소 단위의 움직임 추정으로 얻어진 MAD들을 이용하여 구한 후, 반화소 단위의 MAD의 최소 범위가 화소 단위의 움직임 추정으로 구한 기준 MAD보다 작은 탐색점에 대해서만 블록 정합을 행하였다. 제안한 방법의 성능을 평가하기 위한 컴퓨터 모의 실험결과로부터 제안한 방법이 기존의 방법과 동일한 성능을 유지하면서도 많은 계산량을 줄일 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제28권7C호
• /
• pp.726-732
• /
• 2003

본 논문은 계산량을 줄이는 움직임 추정 (motion estimation: ME) 방법을 제안한다. 이 방법은 움직임 추정이 필요 없다고 판단되는 매크로블록(macro-block: MB)들에 대한 움직임 추정 과정을 생략함으로써 고속의 움직임 추정을 가능하게 한다. 그래서, 제안된 방법은 움직임 생략 기법 (ME skipping technique: MEST)이라고 부른다. 일반적으로 움직임 추정은 정수 화소 단위 움직임 추정 (IME)과 반화소 단위 움직임 추정 (HME)로 구성된다. MEST는 IME 과정 바로 직전에 수행되고, 이미 부호화된 주위의 MB들의 움직임 추정 오차에 기초한 기준에 따라 IME 과정을 생략할지를 판단한다. 하나의 MB에 대한 IME 과정이 생략되는 것으로 판단되었을 경우 (이 경우를 ME 생략 모드 (ME skip mode)라 부른다), IME 과정은 생략되고 그 MB에 대한 정수 화소 단위 움직임 벡터를 예측벡터로 대치한다. 예측된 그 벡터는 HME의 입력으로 사용된다. 한편, ME 생략 모드가 아닌 경우(ME non-skip mode)의 MB들에 대한 IME 과정은 생략되지 않고 보통의 IME과정을 수행하게 된다. 따라서 MEST는 ME 생략 모드로 판단되는 MB들이 많을수록 계산량을 감소시키는데 효과적이다. 뿐만 아니라 MEST가 비디오 부호화기에 적용되었을 경우, 좀 더 정화한 율제어 (rate control)과 채널 오류에 좀 더 강한 비트열 (bitstream)을 제작하는데 도움을 준다. 실험을 통해, MEST가 같은 화질을 유지하면서도 이러한 장점을 가짐을 보인다.

• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
• /
• 제33권4호
• /
• pp.411-417
• /
• 2006

움직임 추정은 H.264의 비디오 코딩 과정에서 가장 많은 연산량을 차지하는 중요한 처리과정이다. 움직임 추정 과정에서 정수배 화소 단위에서의 탐색에 비하여, 1/2 화소 (half-pixel)와 1/4 화소(quarter-pixel) 단위까지의 움직임 추정은 영상압축률을 높일 수 있지만, 계산의 복잡도가 늘어나는 문제가 있다. 본 논문에서는 각 블록간의 절대 오차 값인 SAD (Sum of Absolute Difference)가 최소 점을 기준으로 포물선 모양의 분포를 나타내는 특성 및 1/2 단위와 1/4 단위의 화소 보간 특성을 이용하여 움직임 추정 과정에서 탐색 점을 줄임으로써 처리속도를 증가시키고, 계산의 복잡도를 줄이는 알고리듬을 제안하였다. 제안한 방법에서는, 정수 화소 단위에서의 가장 작은 SAD를 갖는 점을 기준으로 주위 8점 가운데 두 번째로 SAD가 작은 점을 찾아 해당 방향으로 1/2 화소 단위의 움직임 추정을 행하였고, 1/4 화소 단위에서도 1/2 화소단위에서 두 번째로 SAD가 작은 점 방향으로 움직임 추정을 실행하였다. 그 결과 기존 알고리듬에 비해 비교적 화질에 변화가 없고, 인코더 처리과정 에서 약 20%의 빠른 속도로 처리하는 결과를 보였다.

• 대한전자공학회논문지SD
• /
• 제46권2호
• /
• pp.85-92
• /
• 2009

본 논문은 시스톨릭 어레이와 덧셈기 트리를 조합한 하이브리드 구조를 갖는 MPEG-4 인코더용 전역 탐색 블록 정합 움직임 추정 회로를 제안한다. 제안된 회로는 적은 수의 클럭 싸이클로 움직임 추정을 할 수 있도록 시스톨릭 어레이를 활용하고, 필요한 회로 자원을 줄이기 위해서 덧셈기 트리를 활용한다. 1/2화소 움직임 추정을 위한 보간 회로는 6개의 덧셈기, 4개의 뺄셈기, 10개의 레지스터로 구성하였으며, 자원 공유 및 효율적인 스케줄링 기법을 통하여 성능을 향상시켰다. 정수화소 및 1/2 화소를 위한 움직임 추정 회로를 Verilog HDL을 사용하여 RTL에서 설계하였다. 130nm 표준 셀 라이브러리를 사용하여 합성한 논리 수준 회로는 218,257 게이트로 구성되었으며, D1($720{\times}480$) 이미지를 초당 94장 처리할 수 있다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2007년도 심포지엄 논문집 정보 및 제어부문
• /
• pp.26-28
• /
• 2007

The motion estimation is the most important technique in the image compression of the video standards. In the case of next generation standards in the video codec as H.264, a high compression-efficiency can be also obtained by using a motion compensation. To obtain the accurate motion search, a motion estimation should be achieved up to 1/2 pixel and 1/4 pixel uiuts. To do this, the computational complexity is increased although the image compression rate is increased. Therefore, in this paper, we propose the advanced sub-pixel block matching algorithm to reduce the computational complexity by using a statistical characteristics of SAD(Sum of Absolute Difference). Generally, the probability of the minimum SAD values is high when searching point is in the distance 1 from the reference point. Thus, we reduced the searching area and then we can overcome the computational complexity problem. The main concept of proposed algorithm, which based on TSS(Three Step Search) method, first we find three minimum SAD points which is in integer distance unit, and then, in second step, the optimal point is in 1/2 pixel unit either between the most minimum SAD value point and the second minimum SAD point or between the most minimum SAD value point and the third minimum SAD point In third step, after finding the smallest SAD value between two SAD values on 1/2 pixel unit, the final optimized point is between the most minimum SAD value and the result value of the third step, in 1/2 pixel unit i.e., 1/4 pixel unit in totally. The conventional TSS method needs an eight.. search points in the sub-pixel steps in 1/2 pixel unit and also an eight search points in 1/4 pixel, to detect the optimal point. However, in proposed algorithm, only total five search points are needed. In the result. 23 % improvement of processing speed is obtained.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보처리학회 2007년도 춘계학술발표대회
• /
• pp.330-332
• /
• 2007

본 논문에서는 정수 단위 화소 움직임 예측(ME: Motion Estimation)을 위한 Unsymmetrical-cross Multi-Hexagon-grid Search (UMHexagonS) 알고리즘을 기반으로, CIF 크기의 영상을 실시간으로 부호화 하기 위한 정수 단위 화소 움직임 예측 모듈을 제안한다. 제안하는 정수 단위 화소 움직임 예측 모듈은 32 개의 1 차원 연산유닛(PE: Processing Element) 배열, 데이터 선택/재배열 유닛, 내부버퍼, 그리고 트리 구조의 덧셈기로 구성되며, CIF 크기의 영상 100 프레임을 부호화 하기 위한 클럭 사이클을 계산하여 실험결과로 제시하였다. 그 결과 제안하는 구조는 400MHz 의 클럭 속도에서 CIF 크기의 영상을 실시간으로 부호화 할 수 있다.