계산량 제어가 가능한 문턱치 기반 고속 움직임 예측 알고리즘

김종남 한국융합신호처리학회 2019 융합신호처리학회 논문지 (JISPS) Vol.20 No.2

Tremendous computation of full search or lossless motion estimation algorithms for video coding has led development of many fast motion estimation algorithms. We still need proper control of computation and prediction quality. In the paper, we suggest an algorithm that reduces computation effectively and controls computational amount and prediction quality, while keeping prediction quality as almost the same as that of the full search. The proposed algorithm uses multiple thresholds for partial block sum and times of counting unchanged minimum position for each step. It also calculates the partial block matching error, removes impossible candidates early, implements fast motion estimation by comparing times of keeping the position of minimum error for each step, and controls prediction quality and computation easily by adjusting the thresholds. The proposed algorithm can be combined with conventional fast motion estimation algorithms as well as by itself, further reduce computation while keeping the prediction quality as almost same as the algorithms, and prove it in the experimental results. 비디오 압축을 위한 움직임 예측의 전 영역 탐색 및 무손실 방법의 많은 계산량은 고속 움직임 예측 알고리즘 개발을 이끌어 왔다. 여전히 계산량과 예측 화질의 적절한 제어가 필요하며, 본 논문에서는 전 영역 탐색 기반의 방법과 비교하여 예측 화질은 거의 유지하면서 효율적으로 계산량을 줄이고, 동시에 화질과 연산량 제어가 가능한 고속 움직임 예측 방법을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 부분 블록에러합과 각 단계별 최소 에러 위치 변동의 문턱치들을 이용하여, 각 후보 지점에 대하여 부분 블록 에러 합을 계산하고, 이를 일련의 문턱치들 적용하여 불가능한 후보들을 조기에 제거하고, 각 단계별 최소 에러 지점의 최 적 후보의 불변동 횟수를 비교 판단하여 고속의 움직임 예측을 구현하며, 문턱치를 조절하여 화질과 연산량을 쉽게 제어한다. 제 안하는 알고리즘은 단독으로 사용할 뿐만 아니라 기존의 고속 알고리즘들과 결합하여 사용해도 예측 화질 대비 우수한 연산량 감소를 얻을 수 있으며, 실험 결과에서 이를 검증한다.

EVRC 음성 압축기의 계산량 감소

박호종 광운대학교 신기술연구소 1999 신기술연구소논문집 Vol.28 No.-

본 논문에서는 국내 CDMA, PCS 시스템의 표준 음성 압축기로 사용되고 있고 IMT-2000의 표준 음 성 압축기 후보로 추진되고 있는 EVRC 음성 압축기의 계산량감소를 위한 새로운 코드북 검색 방법을 제안한다. 제안된 방법은 두 단계 검색 과정을 가지며, 첫 단계에서는 완전 순차적 검색 방법을 통하여 매우 빠르게 대략적인 코드 벡터를 찾는다. 두 번째 단계에서는 앞에서 선택된 코드 벡터의 각 펄스의 중요도를 계산하여 역할이 적은 펄스를 제거하고 새로운 펄스로 교환하는 펄스 교환 과정을 통하여 코드 벡터의 성능을 향상시킨다. 제안된 방법은 표준에서 사용하는 코드북 검색 방법의 1/2 이하의 계산량만을 가지고 표준보다 더 우수한 성능의 코드 벡터를 찾으며, 다양한 음성 신호를 이용한 모의 실험을 통하여 이 결과를 확인하였다. This paper proposes new codebook search method with reduced complexity for EVRC speech coder which Is the standard speech coder for Korean CDMA and PCS systems and a candidate for IMT-2000. The proposed method is based on two-stage search. At the first stage, a coarse codevector is selected using a vert fast sequential search scheme. At the second stage, pulse replacement procedure is conducted, which measures the contribution of each pulse in the selected codevector and replaces the least important pulse with a new pulse, resulting in better codevector as the procedure is repeated. The proposed method requires less than half of the computaional complexity compared to the method described in the EVRC standard, but finds better codevector than the standard does, which is confirmed by the simulation using various speech data.

광대역 AMR 음성 압축기를 위한 효율적인 코드북 검색 방법

김윤희,박호종 한국음향학회 2003 韓國音響學會誌 Vol.22 No.4

Wideband speech communications with 7㎑ bandwidth can provide high-quality speech services that are almost impossible with current narrow-band speech communications with 3.4 ㎑ bandwidth, and AMR wideband codec was recently developed for these services. The performance of AMR wideband codec is excellent due to its wideband information and partially to ACELP structure, but it requires high computational complexity especially in codebook search. In this paper, to solve this problem, an efficient codebook search method for AMR wideband codec is proposed. The proposed method first determines the coarse initial codevector, then improves the performance of codevector by replacing a poor pulse in codevector with better one iteratively. Simulations show that AMR wideband codec with proposed codebook search method has higher performance with much less computational cost than conventional AMR wideband codec. 3.4 ㎑ 대역폭을 가지는 협대역 음성 통신의 품질 한계를 극복하여 새로운 고품질 음성 서비스를 제공하기 위하여 7㎑ 대역폭을 가지는 광대역 음성 통신 시스템이 개발중이며, 광대역 음성 신호의 효율적인 압축을 위하여 광대역 AMR 음성 압축기가 개발되었다. 광대역 AMR음성 압축기는 ACELP 구조를 가지며 뛰어난 음질을 제공하지만 최적의 코드벡터를 찾기 위하여 매우 많은 계산량이 필요한 단점을 가진다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 논문에서는 광대역 AMR 음성 압축기의 코드북을 효율적으로 검색하는 새로운 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 대략적으로 초기 코드벡터를 구하고, 코드벡터의 각 펄스의 중요도를 계산하여 중요도가 낮은 펄스를 제거하고 새로운 펄스를 찾는 과정을 통하여 코드벡터의 성능을 점차적으로 향상시키는 기법을 사용한다 제안한 방법을 광대역 AMR 음성 압축기에 적용하여 성능을 측정하였으며, 매우 적은 계산량으로 기존의 방법보다 약간 우수한 성능을 제공하는 것을 확인하였다.

벡터양자화에서 계산량과 압축률의 개선

정일화(Il Hwa Jung),홍충선(Choong Seon Hong),이대영(Dai Young Lee) 한국정보처리학회 2000 정보처리학회논문지 Vol.7 No.11

In this paper, new image vector quantization method for improvement computation cost and compression ratio is proposed. A proposed method could saved the computation cost of codebook generation and encoding using partial codebook search, partial codevector elements, and interruption criterion. And, to improve compression ratio of codebook index lossless coding, codebook rearrangement and variable length coding scheme are used.

간소화된 최소 오차 엔트로피 학습법과 적응 등화 알고리듬

김남용,권기현 한국통신학회 2023 韓國通信學會論文誌 Vol.48 No.3

최소오차엔트로피(MEE)는 비가우시안 잡음하의 채널등화, 신호처리, 분류, 상태추정, 그리고 머신러닝 등에 성공적으로 적용되어왔다. 그러나 MEE를 구현하기에는 MEE자체가 지닌 이중합산 과정의 과중한 계산량이 어려움으로 작용한다. 이 문제를 해결하기 위해 통계적 기대치 또는 샘플 평균 과정 대신 순시값 자체를 활용하여 더이상 이중합산 과정이 없는 새로운 MEE 성능기준을 제안하였다. 또한, 제안한 MEE 성능기준을 TDL등화기 구조에 적용한 가중치 갱신 알고리듬을 소개하였다. 그리고 충격성 잡음하의 다중 경로 페이딩 채널을 위한 적응 등화실험을 통해, 제안한 MEE 성능기준 및 가중치 갱신 알고리듬의 효능을 입증하였다.

작업영역의 동적 할당을 통한 고화질 애니메이션의 병렬 렌더링

이윤석(Yunseok Rhee) 한국컴퓨터정보학회 2008 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.13 No.1

고화질 입체 영상의 효과적인 재생을 위해 PC 클러스터를 활용한 여러 형태의 병렬화 기법이 제안되었지만, 영상을 구성하는 객체의 분포가 균일하지 않은 경우 충분한 성능을 발휘하지 못하였다. 본 연구에서는 POV-Ray 렌더러를 채택한 PC 클러스터 기반의 병렬 렌더링 시스템을 구축하고, 병렬화 성능을 높이기 위한 효과적인 부하 균형 기법을 개발하였다. 특히 애니메이션을 구성하는 연속 프레임 작업에서 프레임 간의 연관성(coherence)이 높다는 사실에 근거하여, 임의 프레임의 각 분할 영역에 소요된 계산량을 바탕으로 다음 프레임의 부하 분포를 예측하고 이에 맞게 각 프로세서의 작업 영역을 재조정하는 기법을 제안하였다. 제안 기법의 성능을 평가하기 위해, 충분하지는 않지만 2개의 실제 애니메이션 데이터에 대한 적용 결과, 정적 분할에 비해 약 40% 가량의 성능 향상을 보였다. 또한 다양한 부하 분포에 대한 각 기법의 성능을 추정하기 위해 수행한 모의실험에서, 정적 분할 기법에 대해 부하균형, 확장성 측면에서 우월한 것으로 예측되었다. Even though many studies on parallel rendering based on PC clusters have been done, most of those did not cope with non-uniform scenes, where locations of 3D models are biased. In this work, we have built a PC cluster system with POV-Ray, a free rendering software on the public domain, and developed an adaptive load balancing scheme to optimize the parallel efficiency. Especially, we noticed that a frame of 3D animation are closely coherent with adjacent frames, and thus we could estimate distribution of computation amount, based on the computation time of previous frame. The experimental results with 2 real animation data show that the proposed scheme reduces by 40% of execution time compared to the simple static partitioning scheme.

자동차의 엔진소음 감쇠를 위한 효율적인 적응제어기에 대한 연구

권오상,Kwon, Oh-Sang 한국전자통신학회 2014 한국전자통신학회 논문지 Vol.9 No.9

본 논문에서는 자동차의 무게 감소, 탑승자의 안락함과 정숙함, 그리고 연비의 향상 등을 위해 소음을 저감하는데 있어 흡음재와 차음재를 사용하는 기존의 수동적인 방법을 사용하지 않고 능동적으로 감소시키는 방법을 제안하였다. 제안한 방법은 기존의 능동소음 제어기를 향상시킨 것으로서 양방향 제어 알고리듬을 사용하는 새로운 제어기이다. 제안한 알고리듬은 계산양의 증가가 거의 없고, 구현이 간단하고 안정적이며, 수학적으로도 해석이 용이한 장점이 있다. 자동차 엔진소음에 대한 모의실험을 통해 양방향 제어기의 소음감쇠 성능을 순방향제어기와 역방향제어기의 성능에 대해 비교한 결과 시간영역과 주파수영역에서 양방향제어기의 소음감쇠 성능이 우수함을 확인하였으며, 임펄스성의 간섭이 유입되거나 2차 경로의 응답이 변화하는 경우에도 가장 좋은 성능을 보여주었다. In this paper, a new active noise control method was proposed to decrease a weight of car, and to increase a fuel efficiency and to provide passengers' comfort and calmness, instead of a passive noise control method such as sound absorbing and insulating materials. The proposed method is an enhanced active noise controller operating by a bidirectional control algorithm. The algorithm is simple to implement and available to analyze mathematically with nearly equivalent complexity of computation. Through simulations for engine noises of a car, the proposed controller was verified that its performances of time and frequency domain were superior to those of both feedforward and feedback controllers, and it had better capability of controlling the noises when the impulsive disturbance was flow in and the response of secondary path was varied.

잡음환경에서 독립성분 분석과 암묵신호분리 알고리즘의 성능비교

오상훈,최승진,이수영,O, Sang-Hun,Cichocki, Andrzej,Choe, Seung-Jin,Lee, Su-Yeong 대한전자공학회 2002 電子工學會論文誌-CI (Computer and Information) Vol.39 No.2

여러 가지의 독립성분분석 및 암묵신호분리 알고리즘들이 개발되었지만, 아직 이러한 알고리즘들의 성능비교가 철저히 이루어지지는 못 하였다. 이 논문은 이 알고리즘들 중에서 뛰어난 알고리즘들을 센서 잡음에 대한 강인성, 계산 복잡도, 혼합 행렬의 조건, 센서 수, 학습패턴 수 등 여러 측면에서 비교한다. 또한, 알고리즘들의 성능 비교에 유용한 문제들도 제시한다. 이 비교결과는 이 알고리즘들의 EEG/MEG 분석, 음성신호분리 등과 같은 실질적 응용에 큰 도움이 될 것이다. Various blind source separation (BSS) and independent component analysis (ICA) algorithms have been developed. However, comparison study for BSS/ICA algorithms has not been extensively carried out yet. The main objective of this paper is to compare various promising BSS/ICA algorithms in terms of several factors such as robustness to sensor noise, computational complexity, the conditioning of the mixing matrix, the number of sensors, and the number of training patterns. We propose several benchmarks which are useful for the evaluation of the algorithm. This comparison study will be useful for real-world applications, especially EEG/MEG analysis and separation of miked speech signals.

실용적 LTJ 적응필터에 관한 연구

유재하,김한웅 안성산업대학교 2002 論文集 Vol.34 No.-

In this paper, calculation method for the components of transformation matrix J(n) and K(n) in the LTJ(Lattice Transversal Joint) adaptive filter was explained in detail. And it is shown that the LTJ adaptive filter can be used practically in applications of digital speech communication such as hands-free communication. In case of G.723.1 speech CODEC, additional complexity over transversal filter is only 15%.

수중음향통신을 위한 선형등화기의 최적화에 관한 연구

이태진(Tae-Jin Lee),김기만(Ki-Man Kim) 한국항해항만학회 2012 한국항해항만학회지 Vol.36 No.8

본 논문에서는 저전력 수중음향통신 시스템을 구현하기 위해 선형 등화기에 최적화된 탭 길이를 결정하는 기법을 제안하였다. 먼저 선형 등화기에서 탭 길이와 결정지연과의 관계를 조사하였다. 이 결과를 토대로 일정 이상 MSE(Mean Square Error) 성능을 만족하는 탭 길이에 대하여 분산을 구하고 이를 활용하여 최적의 결정 지연 범위가 추정된다. 또한 탭 길이에 따른 최적의 결정지연을 결정하기 위해 MSE 그래프를 도출하였으며, 이를 통해 최적의 값을 얻어냈다. 모의실험을 수행한 결과 최대의 탭 길이에서보다 40% 적은 탭 길이로도 충분한 성능을 보여주었으며, 동해 해상시험에서 획득한 데이타에 적용한 결과 탭 계수가 충분히 수렴했다고 볼 수 있는 최대 길이의 탭보다 33% 적은 탭 길이로 충분한 성능을 보여주었음을 확인하였다. In this paper, the method that reduce a computation time by optimizing computation process is proposed to realize low-power underwater acoustic communication system. At first, dependency of decision delay on tap length of linear equalizer was investigated. Variance is calculated based on this result, and the optimal decision delay bound is estimated. In addition to decide optimal tap length with decision delay, we extracted the MSE(Mean Square Error) graph. From the graph, we obtained variance value of the MSE-decision delay, and estimated the optimum decision delay range from the variance value. Also, using the extracted optimal parameters, we performed a simulation. According to the result, the simulation employing optimal tap length, which is only 40% of maximum tap length, showed a satisfactory performance comparable to simulation employing maximum tap length. We verified that the proposed method has 33% lower tap length than maximal tap length via sea trial.