방대한 홀로그램 데이터를 디지털 형식으로 압축하는 것은 중요한 문제이다. 특히, 상용화를 위해 위상 전용 홀로그램의 압축에 관한 연구가 주목된다. 자연 영상에 최적화된 기존 표준 압축 기술은 위상 신호를 압축하는데 적합하지 않으며, 위상 신호에 대해 최적화 가능한 신경망 기반 압축 기술은 좋은 성능을 기대할 수 있으나 고해상도 홀로그램 데이터를 학습하는 데 메모리 문제가 존재한다. 본 논문에서는 메모리 문제를 해결할 수 있는 학습 가능한 신경망 기반의 블록 단위 압축 기술을 위상 전용 홀로그램에 적용해봄으로써 블록 기반이라는 동일 조건 내에서도 제안 방식이 표준 코덱보다 상당한 성능향상을 보일 수 있음을 밝혔다. 신경망 기반의 블록 단위 압축은 기존 코덱과의 호환성을 제공할 수 있으며, 메모리 문제를 해결하는 동시에 위상 전용 홀로그램 압축에 대해 월등히 좋은 성능을 보일 수 있다.
Schelkens, Peter;Ebrahimi, Touradj;Gilles, Antonin;Gioia, Patrick;Oh, Kwan-Jung;Pereira, Fernando;Perra, Cristian;Pinheiro, Antonio M.G.
ETRI Journal
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제41권1호
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pp.93-108
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2019
Guaranteeing interoperability between devices and applications is the core role of standards organizations. Since its first JPEG standard in 1992, the Joint Photographic Experts Group (JPEG) has published several image coding standards that have been successful in a plethora of imaging markets. Recently, these markets have become subject to potentially disruptive innovations owing to the rise of new imaging modalities such as light fields, point clouds, and holography. These so-called plenoptic modalities hold the promise of facilitating a more efficient and complete representation of 3D scenes when compared to classic 2D modalities. However, due to the heterogeneity of plenoptic products that will hit the market, serious interoperability concerns have arisen. In this paper, we particularly focus on the holographic modality and outline how the JPEG committee has addressed these tremendous challenges. We discuss the main use cases and provide a preliminary list of requirements. In addition, based on the discussion of real-valued and complex data representations, we elaborate on potential coding technologies that range from approaches utilizing classical 2D coding technologies to holographic content-aware coding solutions. Finally, we address the problem of visual quality assessment of holographic data covering both visual quality metrics and subjective assessment methodologies.
Holography is a technique that can acquire and reproduce 3D objects nearly perfectly by representing both the amplitude and phase of light. Recently, digital holography has received considerable attention because it is simpler than analog holography from acquisition to reproduction. The data size of the digital hologram increases tremendously as the quality of digital holograms depends on their pixel pitch and resolution. Hence, efficient compression is necessary to realize holographic imaging services. In this report, we introduce recent digital hologram compression techniques and JPEG Pleno holography, which is the first international standardization activity for digital hologram compression. Furthermore, we discuss the future of this field.
디지털 홀로그래피 현미경을 통해 획득한 간섭무늬는 시료의 두께 정보를 포함하고 있다. 하지만 데이터의 용량이 크다는 단점이 존재한다. 따라서 간섭무늬가 담고 있는 시료의 두께 정보 손상을 최소화하면서 데이터 크기를 줄일 수 있는 압축 방법이 요구된다. 본 논문은 위상 압축 방법을 제시하여 JPEG Pleno Holography에서 사용되는 간섭무늬 압축 방법보다 위상 압축 방법이 더 효율적임을 실험을 통해 확인했다. RMSE와 BD-Rate 그리고 PSNR을 사용하여 평가한 결과 위상 압축 방법이 간섭무늬 압축 방법보다 최고 92.39% 향상된 성능을 보였다. 또한 다양한 조건 아래에서 실험을 진행하여 조건 별 압축 성능을 비교분석 했다. 간섭무늬 압축 방법의 경우 시료의 두께를 계산하기 위한 위상 정보뿐 아니라 다른 정보들도 포함하고 있음에 반해, 위상 압축 방법은 간섭무늬에서 불필요한 정보들을 제거 후 위상에 대한 정보만을 압축하는 방식이기 때문에 더 높은 성능을 보이는 것으로 판단 된다.
본 논문에서는 홀로그램 데이터를 효과적으로 압축하기 위한 디지털 홀로그래픽 데이터 코덱 기술 분석 및 개발을 소개한다. 먼저, JPEG Pleno에서 제공하는 홀로그램 표준 데이터세트의 생성방법과 데이터의 특성을 소개한다. 이산 웨이블릿 변환과 이산 코사인 변환을 이용하여 홀로그램 생성방법에 따른 에너지 집중도를 분석한다. 균일 양자화와 비균일 양자화를 적용시켜 홀로그램 생성방법에 따른 양자화 효율을 분석한다. 변환과 양자화 실험을 통해 홀로그램 생성방법에 맞는 변환기법 양자화방법을 제시한다. 마지막으로, 표준 압축 코덱인 JPEG, JPEG2000, AVC/H.264, HEVC/H.265를 이용해 홀로그램을 압축하고 그 결과를 분석한다.
디지털 홀로그램의 저변이 확대됨에 따라서 3차원 영상의 구성을 위한 스테레오 영상의 압축기술에 대한 국제적인 표준이 3DAV라는 형태로 진행되는 것과 같이 디지털 홀로그램의 압축 기술에 대한 논의도 활발히 이루어질 것으로 보인다. 3DAV의 경우애도 볼 수 있듯이 기존에 존재하는 여러 가지 기술들을 접목하거나 변형한 형태, 혹은 그들의 혼합된 형태로 논의될 가능성이 크다. 또한 디지털 홀로그램의 압축을 위한 전용 시스템을 구성하는 기존의 기술을 배제하고 개발하는 것은 현실적으로 어렵다. 따라서 다양한 영상압축 기술들과 디지털 홀로그램과의 상관관계에 대한 방향을 제시하고자 한다. 본 논문에서는 기존의 비디오 및 영상압축 도구들을 이용하여 디지털 홀로그램을 효율적으로 부호화하는 기술을 제안하고자 한다. Fringe 패턴의 형태로 표현되는 디지털 홀로그램의 생성 원리를 이용하여 비디오 데이터로 가공한 후에 부호화하는 방식을 이용한다. 여기에는 생성된 디지털 홀로그램을 부호화하기 위해 적절한 형태로 변형하는 전처리 과정, 객체 영상의 모든 정보를 포함하는 공간적인 분할, 디지털 홀로그램의 생성원리와 부합되는 주파수 변환기술, 비디오 데이터로 구성하기 위한 스캔방법, 부호화를 위한 주파수 계수의 분류, 그리고 하이브리드 형태의 압축기술 등이 고려되어 하나의 알고리즘을 구성한다. 압축을 위한 부호화 도구에는 정지영상 압축을 위한 JPEG2000을 비롯하여 동영상 압축을 위한 MPEG-2, MPEG-4, 및 H.264와 같은 국제 표준 압축 알고리즘들과 여러 무손실 압축 기술들이 포함된다. 실험 결과를 살펴보면 제안한 알고리즘은 기존의 기술에 비해서 4배에서 8배 이상의 높은 압축율에서 더 좋은 복원 성능을 보였다. 따라서 제안한 기술은 디지털 홀로그램의 부호화를 위한 좋은 연구 사례가 될 것으로 사료된다. 체중 부하에 의해서 생역학적인 변화를 일으키지 않고 얼마나 유지 할 수 있는지는 보다 장기적인 추시 관찰이 필요할 것으로 사료된다.이 생식소의 에너지 요구에 반응하여 변하는 것으로 추정된다.60일 후 $625{\pm}19.76{\mu}m$로 성장하였고, 생존율은 23%로 가장 높게 나타나 치패사육시 가장 적정한 수온은 $15^{\circ}C$라 판단되었다.다. 시도는 긍정적으로 평가되어야 한다. 그러므로 앞으로는 제품디자인 뿐만이 아닌 다른 다양한 분야들에게로 그 범위가 확대되어 디자인 문화적 정체성을 확립하는 연구가 뒤따라야 할 것이다.. 즉, 제품디자인의 결정요인 분석결과는 QFD의 접근방법에, 제품 디자인 파급효과 분석결과는 컨조인트 분석에 각각 보완적 기여를 할 수 있다. 이와 동시에, 실증적 분석결과는 Ettlie(1997)의 디자인 통합(DI) 이론에 대한 실증적 기반을 제공할 수 있다. 마지막으로, 성공적인 디자인 경영(DM)을 위해서는 최고 경영자의 지원뿐만 아니라 부처 간 의사소통의 장애요인을 제거하고 CFT(cross-functional team)를 운영함으로써 동시적 엔지니어링(CE) 및 제품 및 공정 디자인의 개발이 제품 개발의 속도를 가속화하고 디자인 품질을 높이며 시장 성공을 보증할 수 있도록 해야 한다.임과 채팅은 긍정적인 상호관련을 가진 것으로 나타난 반면 전자메일 서비스 이용은 성적 만족과 부정적인 상호관련을 가진 것으로 분석되었다. 이는 대학생들이 지루하게 느끼거나 외로움을 느낄 때 전자메일을 주로 이용하지만 성적 만족을 위해 전자메일을 이용하지 않고 있다는 사실을 보여주는 것이다. (3) 인터넷 이용 이후 다른 미디어와 면대면 커뮤니케이션과의 관계 인터넷을 이용한 후 응답자들의 전통적인 미디어(텔레비전, 라디오, 신문, 잡지, 편지,
홀로그램은 SLM(공간 광변조기)의 픽셀 피치와 빛의 파장에 대한 의존성이 있는 데이터이며 디지털 홀로그램의 품질은 단위 픽셀 피치와 전체 해상도에 비례하게 된다. 또한 각 픽셀마다 복소값을 가지므로 디지털 홀로그램의 데이터량 또한 기하급수적으로 증가하여 그 크기가 매우 클 수밖에 없다. 따라서 효율적으로 디지털 홀로그램 파일을 다루기 위해서는 코덱을 통해 파일 크기를 축소하여 저장하는 것이 필수적이며 최근에는 코덱으로 인해 손상된 화질을 복원하는 연구가 활발히 진행 중이다. 본 논문에서는 홀로그램 표준 데이터인 JPEG Pleno의 홀로그램 이미지를 사용하였으며 홀로그램 이미지를 JPEG2000, AVC, HEVC코덱을 통해 압축 및 복원했을 때 나타나는 화질손상을 딥러닝 네트워크로 복원하여 화질 개선이 이루어지는지 알아보고 원본 홀로그램과 비교하여 정량적으로 화질의 개선 정도를 알아본다.
3D 디지털 시험 방송 개시와 함께, 다가오는 UHDTV 시대에 대비 한 차세대 디지털 방송 방식에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 현행 사용 중이거나 연구되고 있는 주요 서라운드 오디오 규격을 비교 분석하고 차세대 디지털 방송용 오디오 규격을 제시한다. 현재 주목받고 있는 손실 및 비손실 압축 방식을 채용한 디지털 서라운드 오디오 규격인 Dolby True HD와 DTS HD MA (Master Audio) 규격과 함께 일본 NHK 연구소가 제안한 UHDTV용 22.2 채널 서라운드 규격에 대해 비교 검토한다. 이를 기초로 하여 우리나라의 주택 사정을 감안한 3D 서라운드 7.1 손실 압축 오디오 규격과 하이파이 오디오와의 호환성을 중시하는 2.0, 4.0 비손실 압축규격을 차세대 디지털 방송용 규격으로 제시한다. 이와 함께 개인별 HRTF (Head Related Transfer Function) 생성을 통하여 홀로그래픽 사운드에 근접하는 3차원 입체 음장 제공을 해줄 수 있는 바이노럴 (binaural) 헤드폰용 2 채널 오디오 데이터를 부음성 규격으로 별도로 전송 방안도 함께 제시한다. 각 전송 규격 별 소요 비트 레이트 율도 함께 산출하여 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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