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HEVC 부호화기 소프트웨어의 통계적 특성 및 복잡도 분석
안용조,황태진,유성은,한우진,심동규,Ahn, Yongjo,Hwang, Taejin,Yoo, Sungeun,Han, Woo-Jin,Sim, Donggyu 한국방송∙미디어공학회 2012 방송공학회논문지 Vol.17 No.6
본 논문에서는 현재 표준화가 진행 중인 HEVC (high efficiency video coding) 부호화기의 고속화, 최적화, 병렬화 연구에 앞서 통계적 특성 및 복잡도 분석을 수행하였다. HEVC는 H.264/AVC에 비해 약 2배의 압축 성능을 나타내지만 부호화기 복잡도는 크게 증가하여 이는 앞으로 해결해야할 문제로 남아있다. HEVC의 높은 부호화기 복잡도를 해결하기 위한 고속화, 최적화, 병렬화 연구에 앞서, 본 논문에서는 HEVC 참조소프트웨어인 HM 7.1을 이용하여 HEVC 부호화기의 복잡도를 측정하였다. 추가적으로, 실제 응용에서 사용될 고속 HEVC 부호화기 소프트웨어에 대한 예상 복잡도를 고속 알고리듬이 적용된 HM 7.1 소프트웨어로 측정하였다. 복잡도 측정은 공통 실험 영상 및 조건을 사용하였으며 PC 환경에서 부호화기 소프트웨어의 동작 사이클을 측정하고 이를 분석하였다. 또한, 부호화를 통해 생성된 비트스트림을 이용하여 HEVC 부호화기 소프트웨어의 부호화 구조에 따른 통계적 특성과 제한적 부호화에 따른 통계적 특성에 대하여 제시하고 이를 분석한다. In this paper, we analyzed statistical characteristics and complexity of HEVC encoder as a leading research of acceleration, optimization and parallelization. Computational complexity of the HEVC encoder is approximately twice the compression performance compared to H.264/AVC. But, the increase of encoder complexity remains a problem to be solved in the future. Before performing the research on acceleration, optimization and parallelization to reduce high complexity of HEVC encoder, we measure the complexity each module for HEVC encoder using it's reference software HM 7.1. We also measured the predicted complexity of fast HEVC encoder software, used in real applications, using HM 7.1 applying fast encoding method. The complexity is measured in terms of the operating cycle of the encoder software under the common test sequences and conditions in the Windows PC environment. In addition, we analyze statistical characteristics of HEVC encoder software according to encoding structures and limitation using coded bitstreams.
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실시간 HEVC 인코더 구현을 위한 병렬화 기법에 관한 연구
안용조(Yongjo Ahn),황태진(Taejin Hwang),이동규(Dongkyu Lee),김상민(Sangmin Kim),오승준(Seoung-Jun Oh),심동규(Dong-gyu Sim) 한국방송·미디어공학회 2013 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2013 No.6
ITU-T VCEG 과 ISO/IEC MPEG 이 공동으로 구성한 JCT-VC (Joint Collaborative Team on Video Coding)이 표준화를 진행 중인 HEVC (High Efficiency Video Coding)은 H.264/AVC 대비 약 2 배의 압축효율을 갖는다. 하지만, 계층적 구조를 갖는 가변크기 블록의 사용과 재귀적 부호화 구조에 따른 인코더의 복잡도 증가는 개선해야 할 문제점으로 지적되고 있다. 본 논문에서는 현재 표준화가 진행 중인 HEVC 인코더의 실시간 구현을 위한 SIMD 명령어를 이용한 data-level 병렬화 기법, CPU 및 GPU 를 이용한 multi-threading 기법과 같은 다양한 병렬화 기법을 소개한다. 또한, 이러한 병렬화 기법들을 HEVC 인코더에 적용하기 위해 적합한 연산 및 기능 모듈에 대하여 소개한다. 본 연구를 통하여 HM (HEVC reference model)에 적용한 결과 832×480 영상의 경우 20-30fps 의 부호화 속도를 나타냈으며, 1920×1080 영상의 경우 5-10fps 의 부호화 속도를 나타내었다.
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