• 한국항행학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.600-608
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• 2014

본 논문에서는 CABAC (context adaptive binary arithmetic coding)를 하드웨어로 구현하기 위하여 병행설계 (co-design) 기법을 사용하였다. H.264/AVC의 부호기 전체를 C언어로 개발하고, CABAC만을 하드웨어 IP로 설계하고, H.264/AVC의 나머지 부분은 소프트웨어로 설계하였다. CABAC의 문맥모델러 부분을 하드웨어로 설계하여 연산값을 지속적으로 업데이트시킴으로써 메모리를 효율적으로 사용하고 스트림을 절감시키는 설계를 하였다. 설계된 IP는 Xilinx ML410 보드의 Virtex-4 FX60 FPGA에 다운로드하여 MicroBlaze CPU를 이용하여 H.264/AVC의 참조 소프트웨어인 JM과 연동하도록 설계하였다. 기능 시뮬레이션은 ModelSim을 이용하였다. 기존의 CABAC 하드웨어 모듈이 레지스터 레벨에서 설계하여 개발기간이 오래 걸리는데 비하여 본 논문의 설계 기법은 소프트웨어 엔지니어가 쉽게 하드웨어를 개발하는 것이 가능해지는 장점이 있으며 설계시간도 짧다. 또한, 동일한 방법으로 구현된 CAVLC 모듈과 Slice 사용량을 비교해볼 때, 1/3 이하로 감축됨을 보였다. 본 연구에서 제시한 개발 방법은 임베디드 환경에서 고성능 동영상 압축 부호화시 하드웨어 가속기가 필요한 부분을 설계할 때 유용할 것으로 보인다.

• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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• 제27권7호
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• pp.759-768
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• 2000

ZG-machine은 태그옮김이라는 간단한 부호화 기법을 채택한 공간 효율적인 G-machine이다. 기억 장소 재활용 체계 없이 실험한 이전 실험에서 ZG-machine은 G-machine과 비교하여 30%의 힙 공간을 절약할 수 있었고 수행 시간 부담은 6%를 넘지 않았었다. 이 논문에서는 ZG-machine에 기억 장소 재활용 체계를 장착하여 추가로 실험한 결과를 설명한다. 결과에 따르면, G-machine과 비교할 때, ZG-machine의 수행 시간은 34% 증가하였지만 최소 힙 사용량은 평균 34% 감소하였다. 수행 시간 부담이 커진 이유는 기억 장소 재활용 체계때문이다. 그러나 힙 공간을 최소 힙 사용량의 7 배 정도로 늘렸을 경우에 G-machine에 대한 수행 시간 부담은 12%를 넘지 않았다. ZG-machine에서 최소 힙 사용량이 줄어든 특성은 ZG-machine이 내장 체계와 같은 기억 장소가 제한된 응용 분야에 사용될 수 있음을 의미한다. 또한 보다 효율적인 기억 장소 재활용 쳬계를 개발함으로써 수행 시간은 상당히 줄어들 것으로 예상 된다.

• 음성과학
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• 제10권3호
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• pp.241-250
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• 2003

In this paper, we implemented the vocoder of variable rate by applying the SOLA-B algorithm to the G.729A to the TMS320C5416 in real-time. This method using the SOLA-B algorithm is that it is reduced the duration of the speech in encoding and is played at the speed of normal by extending the duration of the speech in decoding. But the method applied to the existed G.729A and SOLA-B algorithm is caused the loss of speech quality in G.729A which is not reflected about length variation of speech. Therefore the proposed method is encoded according as it is modified the structure of LSP quantization table about the length of speech is reduced by using the SOLA-B algorithm. The vocoder of variable rate by applying the G.729A and SOLA-B algorithm is represented the maximum complexity of 10.2MIPS about encoder and 2.8MIPS about decoder in 8kbps transmission rate. Also it is evaluated 17.3MIPS about encoder, 9.9MIPS about decoder in 6kbps and 18.5MIPS about encoder, 11.1MIPS about decoder in 4kbps according to the transmission rate. The used memory is about program ROM 9.7kwords, table ROM 4.69kwords, RAM 5.2kwords. The waveform of output is showed by the result of C simulator and Bit Exact. Also, the result of MOS test for evaluation of speech quality of the vocoder of variable rate which is implemented in real-time, it is estimated about 3.68 in 4kbps.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.527-533
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• 2008

움직임 보상은 고화질의 실시간 비디오 응용에 있어서 언제나 주된 병목을 초래한다. 따라서 실시간 비디오 응용에서는 움직임 보상을 수행하는 고속의 전용 하드웨어를 필요로 한다. 여러 동영상 부호화 방식에서 영상프레임은 픽셀의 블록으로 분할된다. 일반적으로 움직임 보상은 이전 프레임으로부터 움직임을 추정하여 현재의 블록을 예측하게 된다. 움직임 보상에 사용되는 화소 정밀도가 높을수록 보다. 좋은 성능을 갖지만 연산량은 증가하게 된다. 본 논문에서는 1/4 화소 정밀도를 지원하는 H.264/AVC 부호화기에 적합한 움직임 보상기의 아키텍처를 연구하였다. 설계된 움직임 보상기는 전치 배열과 휘도 6-tap 필터 3개를 사용하여 높은 하드웨어 이용률을 갖게 하였으며 내부 메모리의 크기를 감소시켰다. VHDL을 사용하여 기술하였으며, Xilinx ISE툴을 사용하여 합성하고, Modelsim_6.1i를 사용하여 검증하였다. 설계된 움직임 보상기는 단지 3개의 6-tap 필터만을 사용하면서 매크로블록 당 640 클럭 사이클에 수행하였다. 본 논문에서 제안하는 움직임 보상기는 실시간 비디오 처리를 요구하는 분야에 응용 가능할 것으로 사료된다.

• 스마트미디어저널
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• 제7권4호
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• pp.17-23
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• 2018

자동 띄어쓰기 특성을 효과적으로 처리할 수 있는 LSTM(Long Short-Term Memory Neural Networks) 기반의 RNN 모델을 제시하고 적용한 결과를 분석하였다. 문장이 길거나 일부 노이즈가 포함된 경우에 신경망 학습이 쉽지 않은 문제를 해결하기 위하여 입력 데이터 형식과 디코딩 데이터 형식을 정의하고, 신경망 학습에서 드롭아웃, 양방향 다층 LSTM 셀, 계층 정규화 기법, 주목 기법(attention mechanism)을 적용하여 성능을 향상시키는 방법을 제안하였다. 학습 데이터로는 세종 말뭉치 자료를 사용하였으며, 학습 데이터가 부분적으로 불완전한 띄어쓰기가 포함되어 있었음에도 불구하고, 대량의 학습 데이터를 통해 한글 띄어쓰기에 대한 패턴이 의미 있게 학습되었다. 이것은 신경망에서 드롭아웃 기법을 통해 학습 모델의 오버피팅이 되지 않도록 함으로써 노이즈에 강한 모델을 만들었기 때문이다. 실험결과로 LSTM sequence-to-sequence 모델이 재현율과 정확도를 함께 고려한 평가 점수인 F1 값이 0.94로 규칙 기반 방식과 딥러닝 GRU-CRF보다 더 높은 성능을 보였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2016년도 추계학술대회
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• pp.401-404
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• 2016

본 논문은 HEVC의 엔트로피 코딩방법인 CABAC Encoder를 위한 효율적인 하드웨어 구조를 제안한다. CABAC의 이진 산술 부호화(Binary Arithmetic Encode)는 각 단계간의 의존도가 높아 빠른 연산이 어렵다. 제안하는 이진 산술 부호화기는 입력으로 들어오는 빈을 고속으로 처리하기 위하여 4단계의 파이프라인 구조로 설계 되었다. 입력 빈의 값에 따라 MPS(Most Probable Symbol) 혹은 LPS(Least Probable Symbol)로 결정되어 이진 산술 부호화를 수행 하며 반복되는 연산으로 발생하는 Critical path는 LUT를 사용하여 줄일 수 있었고 하드웨어 면적을 줄이기 위해 메모리를 사용하지 않는 구조로 설계 되었다. 제안하는 CABAC의 이진 산술 부호화기는 Verilog-HDL로 설계하였으며 65nm 공정으로 합성하였다. 합성 결과 게이트수는 3.17k 이며 최대 동작주파수는 1.53GHz이다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제26권8호
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• pp.1196-1204
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• 2022

본 논문은 브로드캐스트 전송방식을 사용하는 무선 애드혹 네트워크에서 네트워크 수명을 최대화하는 최적화 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 최적화 알고리즘은 메모리 구조를 이용하여 로컬 검색 방법을 향상시키는 메타휴리스틱 방식인 타부서치 알고리즘을 적용한다. 제안된 타부서치 알고리즘은 네트워크 수명 최대화 문제에 대하여 효율적인 인코딩 방식과 인접해 검색 방법을 제안한다. 제안된 방식을 적용하여 효율적인 브로드캐스트 라우팅을 설계함으로써 전체 네트워크의 수명을 최대화한다. 제안된 타부서치 알고리즘은 네트워크에서 발생하는 브로드캐스트 전송에서 모든 노드의 소모 에너지와 최초 소실 노드 시점, 알고리즘 실행 시간 관점에서 평가되었다. 다양한 조건의 성능평가 결과에서 제안된 타부서치 알고리즘이 이전에 제안된 메타휴리스틱 알고리즘과 비교했을 때 더 우수함을 확인할 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지SP
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• 제40권6호
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• pp.84-89
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• 2003

본 논문에서는 8kbps의 전송율을 가진 ITU-T C.729A 보코더에 Henja가 제안한 SOLA-B (Synchronized Overlap Add) 알고리즘을 적용하여 가변 전송율의 보코더를 TMS320C5416에 실시간 구현하였다. 이 방법은 부호화 시 SOLA-B 알고리즘을 이용하여 음성의 속도를 빠르게 해주고, 복호화 시 다시 SOLA-B 알고리즘을 이용하여 음성의 속도를 느리게 해줌으로써 정상속도의 음성을 재생시켜준다. 이때 SOLA-B 알고리즘의 계산량을 줄이기 위해 상호 상관 함수가 수행되는 샘플의 간격을 3 샘플씩 건너뛰면서 처리하였다. 실시간 구현된 G.729A 와 SOLA-B 알고리즘의 보코더는 8kbps 전송율일 때 인코더는 10.2MIPS이고 디코더에서는 2.8%MIPS의 최대 복잡도를 나타내었다. 그리고 6kbps 전송율일 때 인코더 18.3MIPS이고 디코더는 13.1MIPS의 최대 복잡도를 나타내었으며, 4kbps 전송율일 때 인코더 18.5MIPS이고 디코더에서 13.1MIPS의 최대 복잡도를 나타내었다. 사용된 메모리는 program ROM 9.7kwords, table ROM 4.5kwords, RAM 5.1kwords 정도이다. 출력된 파형은 C simulator와 Bit Exact 한 출력 결과를 보여주었다. 또한, 실시간 구현된 가변 전송율 보코더의 음질 평가를 위해 MOS 테스트를 수행한 결과 4kbp의 전송율에서 MOS값이 3.69정도로 측정되었다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.335-342
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• 2016

본 논문에서는 고성능 HEVC(High Efficiency Video Coding) 부호기를 위한 루프 내 필터의 효율적인 하드웨어 구조를 제안한다. HEVC는 양자화 에러가 발생하는 복원 영상에서 화질을 향상시키기 위해 디블록킹 필터와 SAO(Sample Adaptive Offset)으로 구성된 루프 내 필터를 사용한다. 그러나 루프 내 필터는 추가적인 연산으로 인하여 부호기와 복호기의 복잡도가 증가되는 원인이 된다. 제안하는 루프 내 필터 하드웨어 구조는 수행 사이클 감소를 위해 디블록킹 필터와 SAO를 3단 파이프라인으로 구현되었다. 또한 제안하는 디블록킹 필터는 6단 파이프라인 구조로 구현되었으며, 효율적인 참조 메모리 구조를 위해 새로운 필터링 순서로 수행된다. 제안하는 SAO는 화소들의 처리를 간소화하며 수행 사이클을 감소시키기 위해 한번에 6개의 화소를 병렬 처리된다. 제안하는 루프 내 필터 하드웨어 구조는 Verilog HDL로 설계되었으며, TSMC $0.13{\mu}m$ CMOS 표준 셀 라이브러리를 사용하여 합성한 결과 약 131K개의 게이트로 구현되었다. 또한 164MHz의 동작 주파수에서 4K@60fps의 실시간 처리가 가능하며, 최대 동작 주파수는 416MHz이다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2014년도 추계학술대회
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• pp.271-274
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• 2014

본 논문에서는 UHD급 영상의 실시간 처리를 위한 고성능 HEVC(High Efficiency Video Coding) SAO(Sample Adaptive Offset) 부호화기의 효율적인 하드웨어 구조를 제안한다. SAO는 HEVC에서 새롭게 채택된 루프 내 필터 기술 중 하나이다. 본 논문에서 제안하는 SAO 부호화기 하드웨어 구조는 메모리 접근 최소화 및 화소들의 처리를 간소화하기 위해 three-layered buffer를 사용한다. 또한 연산시간 및 연산량을 줄이기 위해서 4개의 화소들을 병렬적으로 에지 오프셋과 밴드 오프셋으로 분류하며, 화소들의 분류와 SAO 파라메터 적용을 2단계 파이프라인 구조로 구현하고, 하드웨어 면적을 줄이기 위해서 덧셈과 뺄셈, 쉬프트 연산, 그리고 재귀 비교기만을 사용한다. 본 논문에서 제안하는 SAO 부호화기 하드웨어 구조는 Verilog HDL로 설계하였으며, TSMC $0.18{\mu}m$ CMOS 표준 셀 라이브러리를 사용하여 합성한 결과 약 180k개의 게이트로 구현되었다. 또한, 110MHz의 동작주파수에서 4K UHD급 해상도인 $4096{\times}2160@30fps$의 실시간 처리가 가능하다.