가장 최근에 표준화된 H.264/AVC 동영상 압축 부호화 방식은 기존의 방법인 MPEG-2에 비해 우수한 압축 효율을 보이지만, 아직 많은 응용분야에서 MPEG-2가 적용되고 있기 때문에 MPEG-2에서 H.264/AVC로의 변환 기법 개발이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 변환을 위해 가장 첫 번째 단계로 볼 수 있는 DCT 계수에서 H.264 변환 계수로의 변환을 위한 효율적인 방법을 제안한다. 이러한 변환은 영상의 압축을 위한 변환기술로 MPEG-2에서는 $8{\times}8$ discrete cosine transform(DCT)를 사용하고 있고, H.264/AVC 표준안에서는 $4{\times}4$ integer transform을 사용하고 있기 때문에 필수적이다. 제안하는 알고리듬에서는 부호화 성능을 유지하면서 효율적으로 계산량을 감소시킬 수 있는 방법을 제시하고 계산량 분석과 모의실험을 통해서 이를 입증한다.
인터넷의 급속한 수요의 증대와 단말 시스템 성능의 향상은 네트웍 멀티미디어의 사용과 성능에 대한 관심을 증대시키고 있다. 결과적으로 고 대역폭의 네트웍과 고 수준의 시스템을 요구하는 멀티미디어 데이터를 이용한 응용개발이 가능하게 되었다. H.261과 같은 기존의 화상회의 시스템에서 사용되는 비디오 코덱은 상대적으로 낮은 대역폭의 네트웍에서의 사용을 목적으로 설계되었다. MPEG-2 비디오 데이터는 해상도, 대역폭, 및 유연성을 갖춘 고 수준의 비디오 데이터로서 VOD나 영상전송시스템과 같은 응용에서 사용되어질 비디오 데이터로서 많은 연구와 개발이 진행되어지고 있다. 이 논문에서는 KLIMEX(KAIST LIve MPEG-2 EXtenstion)를 구성 및 구현하여 MPEG-2 비디오 데이터를 실시간으로 처리할 수 있도록 하였고 화상회의 운용툴인 vic[\ulcorner]에 통합하여 MPEG-2 비디오 데이터의 전송과 수신이 가능하도록 시스템을 구성하였다. KLIMEX를 구성은 인코딩, 디코딩과 패킷타이징을 핵심모듈로 하고 있고, 각 모듈의 구현상에서 요구사항, 성능향상의 방안과 화상회의 운용툴과의 통합에 대해서 논의 및 분석을 제시한다. MPEG-2를 이용한 네트웍 응용의 다양한 연구는 여기서 제시하는 KLIMEX와 통합시스템 프로토타입을 이용하여 고성능 화상회의 시스템의 연구에 적용할 수 있다.
초고속압축률, 내용기반 부호화, 객체 단위의 계층적 구조로 대표되는 MPEG-4, 비디오의 화질 개선 기술에 관하여 논의한다. 화질 개설은 크게 두 가지로 나누어 압축과정에서 발생하는 화질 열화(degradation) 요인을 제거하고, 제한되어 있는 공간 및 시간적 해상도를 향상시키는 기술을 제안한다. 첫째 화질 열화의 제거를 위해서, 다시 MPEG-4 비디오 압축 기술을 크게 MPEG-2와 공통되는 부분과 차별되는 부분으로 나눈 후, 전자에 대해서는 이미 개발되어 있는 화질 개선을 적용하고, 후자에 대해서는 새로운 수학적 모델을 제시하여 복원이 가능하게 한다. 둘째 공간적 해상도 향상을 위해서는 다채널 영상보건(multichannel interpolation) 기법의 구현을 위한 일반화된 구조를 제안하고, 시간 해상도 향상을 위해서는 기존의 프레임률 향상 기법을 정리한다. MPEG-4 표준 제정 단계에서 매우 다양한 고려가 이루어지고 있지만, 가장 중요한 화질에 대해서는 상대적으로 제약이 많지 않기 때문에, 사용화 단계에서 화질 개선 기술의 추가가 매우 중요할 것으로 예상된다.
본 논문에서는 MPEG-4 비디오 부호화와 복호화 시스템의 실용성과 고효율의 압축을 위한 새로운 알고리즘을 개발하였다. MPEG-4 비디오 그룹에서는 실험과 경험을 통하여 비디오 검증 모델인 VM(Verification Model)을 개발하였다 또한 MPEG-4 표준화 과정을 통하여 ISO/IEC 14496-2 표준 문서와 VM에 기반하여 다양한 참조 소프트웨어가 개발되었다. MS-FDAM은 MPEG-4 참조 소프트웨어로서 표준 부호화와 복호화로 개발되었으나 고효율의 압축과 실용성에 제한이 있다. 이에 본 논문은 기본 MS-FDAM모델에 내용 기반 비디오 코딩의 핵심인 VOP 추출 알고리즘, 실시간 입력 시스템, 압축율을 높일 수 있는 움직임 감지 알고리즘을 추가하여 최대 180:1의 압축율을 보여주는 실시간 고압축 MPEG-4 시스템을 개발하였다.
MPEG-4 영상압축 방식은 객체지향적이다. 기존의 H.261, MPEG-1, MPEG-2에서 화면 전체를 부호화 해주는 것과 달리 MPEG-4에서는 한 화면을 물체, 배경 등 여러 객체들로 나누어 각각의 객체를 따로 부호화한다. 이렇게 전송된 객체들은 수신 단말기에서 다시 합성하여 완성된 화면으로 보여준다. MPEG-4의 형상 부호화는 화면에서 visual 객체에 해당하는 부분만을 부호화 해주는 부분이다. 본 논문에서는 MPEG-4 디코더가 형상 복호화의 표준 규격을 따르는지를 시험하는 방법을 제안한다. 본 논문은 BAB type을 결정하는 mode 복호화의 모든 경우와 Context-based Arithmetic 복호화의 Context computation에 대한 모든 경우에 대해 확인하는 방법을 제안하였다.
DASE(Digital TV Application Software Environment)는 데이터 방송을 위한 국제 표준으로 MPEG-2 TS(Moving Picture Experts Group-2 Transport Stream) 형식의 데이터를 처리한다. 소스코드 대신 입력 데이터 명세 정보만을 공개하는 특성상 DASE 시스템의 오류를 테스트하기 위해서는 테스트 데이터에 오류를 삽입하는 방법이 적합하고 이를 위해 MPEG-2 표준을 위한 오류 항목을 개발이 요구된다. 본 논문에서는 관계형 데이터 베이스를 위한 데이터 분류인 Kim’s et al 분류를 근거로 하여 MPEG-2 표준을 위한 오류 항목을 개발하였다. 이는 DASE 시스템의 오류 삽입 테스트 기법에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.
Current Internet and Intranet developments are focusing on network multimedia services involving the transport of real-time multimedia streams. In this paper, we present a real-time MPEG2 Encoding/Decoding systems and a MPEG2 stream player running on client systems based on real-time transport protocol(RTP). The MPEG2 player has been implemented by using JMF and java applet. We have tested our prototype systems with one of possible multimedia sources, camcoder, to verify its functional correctness and measure its performance.
본 논문에서는 MPEG-2 BC와 AAC의 복호화 과정 중 함성 필터링 과정의 알고리듬을 분석하여 공동된 구조로 연산을 수행한 수 있는 광용 합성 필터 구조에 대하여 논하였다. 제안된 공용 합성 필터 구조는 Regressive 구조를 이용하여 MPEG-2 BC와 AAC의 복호화를 효과적으로 공용 수행하도록 하였다. 제안한 구조는 FFT를 사용할 경우에 필요한 전처리 및 후처리 과정을 고려해주지 않아도 되고 복소수 연산이 아닌 실수연산이 되어 하드웨어 구조가 단순하게 된다. 또한 MPEG-2 AAC의 다양한 윈도우 변환에도 안정적으로 연산되는 구조임을 확인하였다.
멀티미디어 데이터의 효과적인 네트워크 전송에 대한 연구와 투자가 계속적으로 증가하고 있다. 본 논문에서는 실시간 전송 프로토콜인 RTP(Real-time Transfer Protocol)를 기반으로 MPEG 오디오 데이터를 실시간 전송하기 위한 PAD(Packet Assembler/Disassembler) 모듈을 설계, 구현하였다. RTP 기반 MPEG 오디오의 PAD 구현 방법은 MPEG 오디오의 계층에 관계없이 전송하는 방법과 MPEG Layer-3에 특화된 방법 등의 두 가지 방법이 있으며, 본 논문에서는 범용성을 중시하여 전자의 방식을 채택, 구현하였다. 구현한 PAD 모듈은 MPEG-1 및 MPEG-2 오디오 포맷을 지원한다.
디지털 TV 소프트웨어의 입력은 MPEG-2(Moving Picture Experts Groups-2) 동영상 압축 기술을 이용한 전송 스트림(Transport Stream)이다. MPEG-2 TS는 복잡한 계층 구조와 내부 연관관계를 가지고 있으며, 스트림의 필드 값 결정 시 디지털 TV 소프트웨어의 시스템 규격과 관련된 다양한 제약 사항이 존재한다. 그러나, 일반적인 MPEG-2 스트림 생성 도구들은 MPEG-2 TS 자체의 명세만을 가지고 스트림을 생성하므로 디지털 TV 소프트웨어를 구성하는 모듈의 기능이나 모듈 사이의 상호 작용은 고려하지 않는다. 본 논문에서는 디지털 TV 소프트웨어의 테스트를 위해 체계적으로 테스트 스트림을 생성하는 방법을 제안한다. 또한 제안한 방법을 적용하여 생성한 테스트 스트림을 실제 디지틸 TV 수신기 시스템에 적용한 실험 결과를 제시한다 본 방법을 이용하면 기존의 스트림 생성기와 달리 디지털 TV 소프트웨어의 시스템 테스팅 뿐 아니라, 모듈 및 통합 테스팅을 위한 테스트 스트림의 생성이 가능하며 발견된 오류의 원인 분석이 가능하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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