움직임 보상 외삽 기법은 움직임 보상 보간 기법에 비해서 과거의 프레임만 사용하기 때문에 성능은 다소 떨어지지만, 전송 중에 손상된 프레임의 복원 및 프레임율 증가 뿐 아니라 분산 동영상 부호화 시스템의 부가 정보 생성에도 활용될 수 있다. 본 논문에서는 다양한 움직임 보상 외삽 기법의 성능을 평가하고 순방향과 역방향 움직임 추정을 함께 이용한 효율적인 움직임 보상 외삽 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 순방향과 역방향 움직임 추정을 통해 두 개의 프레임을 생성하여 두 프레임의 화소값의 평균을 현재 프레임으로 한다. 모의 실험 결과 제안하는 기법이 기존의 기법에 비해서 블록 현상이 감소하고 우수한 PSNR 성능을 보임을 확인하였다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제8권7호
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pp.2464-2479
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2014
Multi-view video coding is an international encoding standard that attains good performance by fully utilizing temporal and inter-view correlations. However, it suffers from high computational complexity. This paper presents a fast encoder design to reduce the level of complexity. First, when the temporal correlation of a group of pictures is sufficiently strong, macroblock-based inter-view prediction is not employed for the non-anchor pictures of B-views. Second, when the disparity between two adjacent views is above some threshold, frame-based inter-view prediction is disabled. Third, inter-view prediction is not performed on boundary macroblocks in the auxiliary views, because the references for these blocks may not exist in neighboring views. Fourth, finer partitions of inter-view prediction are cancelled for macroblocks in static image areas. Finally, when estimating the disparity of a macroblock, the search range is adjusted according to the mode size distribution of the neighboring view. Compared with reference software, these techniques produce an average time reduction of 83.65%, while the bit-rate increase and peak signal-to-noise ratio loss are less than 0.54% and 0.05dB, respectively.
최근 우리나라는 디지털 방송에서 3D 실험방송을 계획하고 있으며, 최소의 비용과 장비교체를 통해 스테레오 3D 방송을 준비하고 있다. 디지털 방송에서 스테레오 3D 영상 서비스의 제공은 기존 방송방식 뿐만 아니라 2D 사용자와의 호환성을 유지하면서 좌우영상을 서비스하는 것이 중요한 요소이다. 특히, 2D 영상(좌영상)의 서비스 품질을 유지하면서 새로운 3D(우영상)영상의 서비스가 가능해야 하기 때문에 디지털 방송, 특히 제한된 대역폭을 갖는 지상파 방송에서 스테레오 3D 방송을 위한 코덱기술의 변경 및 알고리즘 수정은 매우 중요한 이슈이다. 지상파 방송은 19.39Mbps의 제한된 대역폭에서 스테레오 3D 영상을 제공해야 하므로 기존의 2D(좌영상) 영상 코덱인 MPEG-2의 인코딩 성능을 개선할 필요가 있고, 3D(우영상) 영상에 대해서는 최신 비디오 코덱인 MPEG-4 AVC/H.264 보다 20~30% 향상된 코딩 알고리즘을 적용해야 한다. 본 논문에서는 기존 비디오 코딩 방식 및 새로운 코딩 알고리즘의 분석을 통해서 기존 2D 방송과 역호환성을 유지하면서 양질의 양안영상을 서비스 할 수 있는 가능성을 시험하였으며 해결방안을 제시하였다.
분산비디오기법은 초경량의 비디오 부호화기를 구현 가능한 이론을 제공한다. 기존의 방법은 패리티비트 요구량을 수신측에서 결정한 다음에 부호화기측으로 요구하는 방법이 널리 연구되어 왔다. 비트율 제어 측면에서 매우 효과적이지만 화질의 측면에서는 어떠한 정보도 제공되고 있지 않고 있다. 본 논문에서는 화소영역에서 수신되는 패리티비트에 의해 보정되는 가상채널 잡음의 양에 따라 복원된 프레임의 품질을 예측하는 방법을 제안한다. 모의실험을 통하여 제안한 방법은 기존의 비트율 제어방법에 따라 화질이 적응적으로 제어될 수 있음을 보인다.
제한된 전송속도와 버퍼크기에 따라 효과적으로 비디오 전송을 하기 위하여 비디오 비트율 제어 기법들이 제안되어 왔다. 그러나 기존의 제안된 기법들에서는 비트율을 제어하는 부호 파라미터, 양자화 크기 등이 일단 영상이 부호화된 다음 얻어진 정보를 바탕으로 조정된다. 그러므로 현재 부호화하는 프레임의 복잡도에 적절하게 비트율을 제어하지 못하거나 지연이 발생하는 단점이 있다. 본 논문에서는 DCT를 기반으로 한 활성도를 이용하여 비트율 예측하는 기법을 제안하였다. 제안된 기법은 비디오 비트율 제어에 효과적으로 적용할 수 있다. 실험을 통하여 제안한 예측기반 비트율 제어 기법이 장면변환 및 갑자기 비트량이 많이 발생하는 프레임에도 잘 적용될 수 있으며, TM5 기법보다도 향상된 PSNR과 비트율 제어 성능을 보였다.
분산 비디오 부호화 기법(DVC: Distributed Video Coding)은 다양한 응용에서 낮은 복잡도의 영상 부호화를 가능하게 하는 미래기술의 한 가지로써 많은 연구의 대상이 되고 있다. 그러나 분산 비디오 부호화 기법의 성능은 연산량의 제한으로 인하여 지그-재그주사, 줄 길이 부호, 엔트로피 부호 그리고 스킵 매크로블록을 사용하는 기존의 국제 동영상 압축 부호화 기법에 비해 우수하지 못한 한계점이 있다. 이러한 한계점을 극복하기 위해, 본 논문에서는 먼저 복호화기 측에서 보조정보를 얻는 과정에서 블록별 예측 왜곡을 구하고, 예측 왜곡이 큰 블록에 대해서는 움직임 정보를 피드백시켜 부호화기로 하여금 움직임 보상 프레임 차 신호를 구하여 선택적으로 부호화하는 방식을 제안한다. 모의실험을 통하여 본 논문에서 제안한 부호화 기법은 기존의 화면 간 부호화 방식들에 근접하는 뛰어난 부호화 성능을 얻을 수 있음을 보인다.
최근에 표준화가 완료된 H.264 비디오 부호화 표준은 기존 표준에 비해 높은 부호화 효율을 제공한다. H.264에는 움직임 보상 부호화를 위해 블록 크기에 따른 7가지 모드가 있으며, 인트라 부호화를 위해서는 인트라 예측 방향에 따라 다양한 모드를 지원한다. 이렇게 다양한 모드 중에서 가장 부호화 효율이 높은 모드를 결정하기 위하여, H.264 참조 모델은 복잡도가 높은 비트율-왜곡(Rate distortion) 최적화 기법을 채택하고 있다. 본 논문에서 제안한 '조기 SKIP 모드 결정법'과 '선택적 인트라 모드 생략법'은, 부호화 효율의 큰 감소 없이 H.264의 모드 결정에 소요되는 비트율-왜곡치(Rate distortion cost) 계산수를 평균 72% 감소 시켰으며, 전체 부호화 시간도 평균 30% 감소시켰다.
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.
The H.264/AVC standard developed by the joint Video Team (JVT) provides better coding efficiency than previous standards. The new emerging H.264/AVC employs variable block size motion estimation using multiple reference frame with 1/4-pel MV(Motion Vector) accuracy. These techniques are a important feature to accomplish higher coding efficiency. However, these techniques are increased overall computational complexity. To overcome this problem, this paper proposes advanced fast mode decision suited for variable block size by classifying inter mode based on Rate Distortion Optimization(RDO) technique. Proposed algorithm is going to use to implement H/W structure for fast mode decision. The experimental results shows that the proposed algorithm provides significant reduction computational complexity without any noticeable coding loss and additional computation. Entire computational complexity is decreased about 30%.
Efficient multi-view coding techniques are needed to reduce the complexity of multi-view video which increases in proportion to the number of cameras. To reduce the complexity and maintain image quality and bit-rates, an motion estimation method and temporal prediction structure are proposed in this paper. The proposed motion estimation method exploits the characteristic of motion vector distribution and the motion direction and motion size of the block to place search points and decide the search patten adaptively. And the proposed prediction structure divides every GOP to decide the maximum index of hierarchical B layer and the number of pictures of each B layer. Experiment results show that the complexity reduction of the proposed temporal prediction structure and motion estimation method over hierarchical B pictures prediction structure and TZ search method which are used in JMVC(Joint Multi-view Video Coding) reference model can be up to 45∼70% while maintaining similar video quality and bit rates.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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