H.264/AVC에서 화면간 예측 모드의 부호화 효율 개선에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 H.264/AVC과 같은 비디오 부호화 표준의 화면간 부호화 방법에서 추정된 움직임 벡터의 부호화 효율을 개선하는 방법에 관한 것이다. 기존의 H.264/AVC에서는 움직임 추정을 수행하는 경우, 참조 영상의 해상도를 가로와 세로로 각각 4배씩 보간하여 움직임 벡터를 1/4 화소단위의 정밀도로 움직임 추정을 수행한다. 참조 영상의 해상도를 증가시켜 움직임 추정을 수행하면 예측 에러가 줄어들지만, 움직임 벡터의 부호화 비트가 증가하는 문제점이 발생한다. 반대로, 참조 영상의 해상도를 감소시켜 움직임 추정을 수행하면 움직임 벡터의 부호화 비트가 감소하지만, 예측 에러가 증가하는 문제점이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 움직임 벡터의 정밀도를 영상의 국부적인 특성에 따라 매크로블록 단위마다 적응적으로 변화시켜 최적의 움직임 벡터 정밀도를 결정하여 부호화하는 방법을 제안한다. 또한, 적응적으로 변화하는 움직임 벡터의 정밀도에 따라 최적의 보간 필터를 사용하여 참조 영상을 보간하는 방법을 제안한다. 제안된 방법을 사용하여 부호화하면 움직임 벡터의 부호화 비트의 낭비를 막고, 예측 에러도 줄어들어 부호화 효율을 높일 수 있다. 제안하는 방법을 사용하여 부호화 하는 경우 H.264/AVC와 비교하여 평균 16.52% BD-Rate가 감소한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The conventional video coding standards have motion compensation and motion estimation methods, which use an interpolation scheme to increase the reference picture's resolution in order to achieve coding efficiency. Increasing the resolution of the reference picture reduces textural information using the detailed motion compensation method; however, it increases not only motion information by increasing the precision of the motion vector, but also the complexity of motion estimation by increasing the number of searching points and memory usage. The conventional video coding standards use invariant precision of the motion vector, which does not consider local characteristics of various sequences and images, including whether they use a highly complex texture or large motions. Furthermore, the more developed the display devices and video content markets, the more increased the resolution of the sequences and images. The higher resolution sequences and images have various characteristics. In order to consider these various characteristics, this paper proposes an adaptive motion vector precision scheme using various candidates and an optimal interpolation filtering scheme. The simulation results show that the proposed schemes reduce the BD-rate by 16.52%, on average, compared to H.264/AVC.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 = 11
• 제2장 기존의 화면간 예측 부호화 방법 = 13
• 1. H.264/AVC에서의 화면간 예측 부호화 방법 = 13
• 가. 최적의 모드 결정 = 13
• 나. 움직임 추정 = 14
• 다. 움직임 보상 = 15
• 2. KTA의 화면간 예측 부호화 방법 = 16
• 가. 1/8 정밀도 움직임 추정 및 보상 = 16
• 나. 적응적 보간 필터 = 17
• 3. 기존의 화면간 예측 부호화 방법들의 문제점 및 해결방안 = 20
• 제3장 제안하는 적응적 화면간 예측 부호화 방법 = 23
• 1. 움직임 추정 단계 = 26
• 2. 움직임 보상 단계 = 28
• 가. 3단계 보간 필터 = 29
• 나. 개선된 8-Tap 보간 필터 = 30
• 다. 확장된 적응적 보간 필터 = 30
• 라. 적응적 보간 필터와 개선된 8-Tap 보간 필터 = 31
• 3. 예측에러 부호화 단계 = 33
• 4. 엔트로피 부호화 단계 = 33
• 가. 움직임 벡터 차분값 부호화 = 33
• 나. 움직임 벡터 정밀도에 대한 부가정보 부호화 = 38
• 5. 율-왜곡 비용 계산 단계 = 41
• 제4장 실험 결과 및 분석 = 42
• 1. 실험 조건 = 42
• 2. 움직임 벡터 정밀도 선택 비율 = 43
• 3. 성능비교 = 47
• 가. 적응적 움직임 벡터 정밀도에 따른 성능 비교 = 48
• 나. 보간 필터에 따른 성능 비교 = 51
• 1) 개선된 8-Tap 보간 필터를 사용한 경우 = 51
• 2) 확장된 적응적 보간 필터를 사용한 경우 = 54
• 3) 적응적 보간 필터와 개선된 8-Tap 보간 필터를 사용한 경우 = 56
• 제5장 결론 = 58
• 참고문헌 = 60