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임성창(Sung-Chang Lim),김대연(Dae-Yeon Kim),이영렬(Yung-Lyul Lee) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.45 No.3
기존의 영상 부호화 표준들보다 높은 압축 성능을 얻기 위해 부호화 효율 측면에서 우수한 기술들이 가장 최근에 완성된 영상 부호화 표준인 H.264/AVC에 채택되었다. 가변 블록 단위의 움직임 예측/보상과 다양한 방향성을 통한 화면 내 예측 방법 등의 영상 부호화 기술들의 발달에도 불구하고, 이산 여현 변환은 초기 영상 부호화 표준에서부터 계속적으로 사용되고 있다. 일반적으로 실제 영상 신호가 부호화될 때 생성되는 잔여 신호의 상관 계수 값은 0.5 미만이다. 하지만, 이러한 상관 계수값의 범위는 이산 여현 변환이 최적의 성능을 나타내는 범위가 아니며, 상관 계수의 범위가 -0.5에서 0.5일 경우 차선의 변환인 이산 정현 변환이 이산 여현 변환과 함께 영상 부호화에 사용될 수가 있다. 본 논문에서는 이산 정현 변환과 H.264/AVC에서의 정수 여현 변환 중 최적의 변환을 율-왜곡 최적화 과정을 이용하여 선택적으로 사용하는 선택 변환을 제안한다. 제안하는 방법을 통해 H.264/AVC의 JM 10.2와 비교하여 상대적으로 높은 비트율에서 최대 0.71 ㏈의 BD-PSNR 향상을 얻을 수가 있었다. Many predominant video coding tools in terms of coding efficiency were adopted in the latest video coding standard, H.264/AVC. Regardless of development of these predominant video coding tools such as the variable block-size motion estimation/compensation, intra prediction based on various directions, and so on, the discrete cosine transform has been continuously used starting from the early video coding standards. Generally, the correlation coefficient of the residual signal is usually less than 0.5 when this residual signal is actually encoded. In this interval of correlation coefficient, the discrete cosine transform does not show the optimal coding gain, and the discrete sine transform which is a sub-optimal transform when the correlation coefficient is in the interval from -0.5 to 0.5 can be used in conjunction with the discrete cosine transform in the video coding. In this paper, an alternative transform that alternatively uses the discrete sine transform and integer cosine transform in H.264/AVC by using rate-distortion optimization is proposed. The proposed method achieves a BD-PSNR gain of up to 0.71 ㏈ compared to H.264/AVC JM 10.2 at relatively high bitrates.
다시점 비디오 부호화를 위한 개선된 움직임/변이 벡터 예측
임성창(Sung-Chang Lim),이영렬(Yung-Lyul Lee) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.45 No.2
일반적으로 움직임 벡터는 한 카메라에서 촬영된 영상 속에서의 객체의 움직임 정보를 나타내고, 변이 벡터는 서로 다른 카메라에서 촬영된 영상 간 객체의 위치 차이를 나타낸다. 기존의 H.264/AVC에서는 단일 시점 영상을 위한 비디오 부호화 기술이기 때문에 변이 벡터를 고려하지 않는다. 하지만, 다시점 비디오 부호화 기술은 H.264/AVC를 기반으로 하여 시점 간 예측 구조를 지원하기 때문에, 다른 시점에서의 영상을 참조할 때는 움직임 벡터 대신 변이 벡터가 고려된다. 따라서, 본 논문에서는 다시점 비디오 부호화 기술을 위해 전역 변이 벡터 대체 방법과 확장된 주변 블록 예측 방법을 이용하여 개선된 움직임/변이 벡터 예측 방법을 제안한다. 제안하는 방법을 통해서 움직임 벡터 탐색 범위를 ±16으로 설정하고, 전역 변이 벡터 탐색 범위를 ±32으로 설정한 경우 평균 1.07%의 BD (Bjøntegaard delta)-비트율 감소를 얻었으며, 전역 변이 벡터 탐색 범위를 ±64로 설정한 경우 평균 1.32%의 BD-비트율 감소를 얻을 수가 있었다. Generally, a motion vector and a disparity vector represent the motion information of an object in a single-view of camera and the displacement of the same scene between two cameras that located spatially different from each other, respectively. Conventional H.264/AVC does not use the disparity vector in the motion vector prediction because H.264/AVC has been developed for the single-view video. But, multi-view video coding that uses the inter-view prediction structure based on H.264/AVC can make use of the disparity vector instead of the motion vector when the current frame refers to the frame of different view. Therefore, in this paper, we propose an improved motion/disparity vector prediction method that consists of global disparity vector replacement and extended neighboring block prediction. From the experimental results of the proposed method compared with the conventional motion vector prediction of H.264/AVC, we achieved average 1.07% and 1.32% of BD (Bjøntegaard delta)-bitrate saving for ±32 and ±64 of global vector search range, respectively, when the search range of the motion vector prediction is set to ±16.
HEVC 의 메모리 요구량 감소를 위한 시간적 움직임 벡터 절삭
임성창(Sung-Chang Lim),김휘용(Hui Yong Kim),김종호(Jongho Kim),이진호(Jinho Lee),전동산(Dong-San Jun),최진수(Jin Soo Choi) 한국방송·미디어공학회 2011 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2011 No.7
본 논문에서는 시간적 움직임 벡터 성분 값을 절삭하여 시간적 움직임 벡터를 저장하는데 필요한 메모리 요구량을 감소하는 방법에 대해서 제안한다. HEVC 에서 시간적 움직임 벡터는 움직임 병합 모드와 향상된 움직임 벡터 예측 방법에서 부호화 효율 향상을 위해서 사용되고 있다. 하지만 부호화해야 할 원본 영상의 공간적 해상도 및 비트 심도가 증가함에 따라 메모리에 저장할 시간적 움직임 벡터의 데이터뿐만 아니라 메모리 접근 대역폭도 크게 증가한다. 따라서 본 논문에서는 시간적 움직임 벡터 성분의 비트 심도를 조절한 후 메모리에 저장하는 방법에 대해서 제안한다. 제안하는 방법을 HM 2.0 에 구현하고 HEVC 표준화에서 사용되는 임의접근 및 저지연 실험 조건에서 실험했을 때, 평균 0.2%의 비트율 손실을 보이지만, 필요한 메모리 요구량을 약 반 정도 줄일 수 있다.
영상 부호화 효율 향상을 위한 화면내 예측 오프셋 보상
임성창(Sung-Chang Lim),이하현(Hahyun Lee),최해철(Haechul Choi),정세윤(Seyoon Jeong),김종호(Jongho Kim),최진수(Jin Soo Choi) 한국방송·미디어공학회 2009 방송공학회논문지 Vol.14 No.6
In this paper, an intra prediction offset compensation method is proposed to improve intra prediction in H.264/AVC. In H.264/AVC, intra prediction based on various directions improves the coding efficiency by removing spatial correlation between neighboring blocks. In details, neighboring pixels in reconstructed block can be used as intra reference block for the current block to be coded when intra prediction method is used. In order to reduce further the prediction error of the intra reference block, the proposed method introduces an intra prediction offset which is determined in the sense of the rate-distortion optimization and is added to the conventional intra prediction block. Besides the intra prediction offset compensation, the coefficient thresholding method which is used for inter coding in JM 11.0, is used for chroma component in intra block, which leads the improvement of the luma coding efficiency of the proposed method. In experiments, we show that the proposed method achieves average 2.45% in High Profile condition and maximum 4.41% of bitrate reduction relative to JM 11.0.
상위 깊이 부호화 단위의 움직임 정보를 이용한 고속 참조영상 결정 방법
이상용(Sang Yong Lee),김재곤(Jae-Gon Kim),최해철(Haechul Choi),김휘용(Hui Yong Kim),임성창(Sung-Chang Lim),최진수(Jin Soo Choi) 한국방송·미디어공학회 2011 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2011 No.7
MPEG 과 VCEG 의 공동협력팀인 JCT-VC(Joint Collaboration Team on Video Coding)에서는 H.264/AVC 보다 두 배 이상의 높은 부호화 효율을 목표로 HEVC(High Efficiency Video Coding) 표준화를 진행하고 있다. HEVC 표준화에서는 압축 효율뿐만 아니라 부호화기의 복잡도도 중요하게 고려되고 있다. 본 논문에서는 HEVC 부호화기의 높은 복잡도를 줄이기 위하여 상위 깊이의 부호화 단위(Coding Unit: CU)의 움직임 정보를 이용하여 현재 부호화하는 예측단위(Prediction Unit: PU)의 참조영상의 후보의 수를 제한하는 고속 부호화 알고리즘을 제안한다. 모의실험을 통하여 제안한 알고리즘은 HM3.0 에 비해 평균 10.8% 정도의 부호화 시간을 감소시키며, 이때 평균 비트율은 0.5%로 부호화 효율의 감소가 미미함을 확인 하였다.
HEVC 인트라 부호화를 위한 특징점 기반의 고속 CU Depth 결정
김남욱(Namuk Kim),임성창(Sung-Chang Lim),고현석(Hyunsuk Ko),전병우(Byeungwoo Jeon) 대한전자공학회 2016 전자공학회논문지 Vol.53 No.2
MPEG-H HEVC/ITU-T H.265는 quadtree 구조의 CU (Coding Unit)를 갖는 최신의 비디오 부호화 표준 기술이다. HEVC 부호화기는 모든 가능한 CU 구조에 대해서 Rate-distortion 최적화 과정을 통하여 최적 부호화 성능의 CU depth를 구할 수 있지만, 그 과정에 매우 많은 계산량을 필요로 한다. 본 연구에서는 컴퓨터 비젼 분야에서 잘 알려진 blob detection을 통하여 특징점을 찾는 과정이 저역 필터를 거치는 것과 같은 효과를 가진다는 것과 CU depth의 결정에는 영상의 고주파수 에너지 분포를 고려하는 것이 중요하다는 사실에 착안하여, blob detection 방법을 사용하여 추출된 특징점을 사용하여 HEVC 부호화기의 인트라 예측의 계산 복잡도를 낮추고자 한다. 실험을 통하여 all intra의 경우 0.45%의 BDBR 저하만으로 20% 정도의 부호화 시간을 절감할 수 있음을 보인다. The High Efficiency Video Coding (MPEG-H HEVC/ITU-T H.265) is the newest video coding standard which has the quadtree-structured coding unit (CU). The quadtree-structure splits a CU adaptively, and its optimum CU depth can be determined by rate-distortion optimization. Such HEVC encoding requires very high computational complexity for CU depth decision. Motivated that the blob detection, which is a well-known algorithm in computer vision, detects keypoints in pictures and decision of CU depth needs to consider high frequency energy distribution, in this paper, we propose to utilize these keypoints for fast CU depth decision. Experimental results show that 20% encoding time can be saved with only slightly increasing BDBR by 0.45% on all intra case.