저 복잡도 보간 필터 뱅크 기반의 새로운 비디오 압축 방법

남정학(Jung-Hak Nam),조현호(Hyun-Ho Jo),심동규(Dong-Gyu Sim),최병두(Byeong-Doo Choi),조대성(Dae-Sung Cho) 大韓電子工學會 2010 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.47 No.5

H.264/AVC 표준은 이전의 압축 표준들에 비하여 높은 부호화 성능을 얻었지만 코덱의 복잡도도 동시에 증가하였다. 또한 최근에 VCEG에서 개발 중인 KTA 소프트웨어의 다양한 기술들은 코덱의 복잡도를 더욱 가중시키고 있다. 특히, 움직임 보상을 위한 적응적 보간 필터 기술은 부호화 효율에만 초점을 두고 개발되었기 때문에 표준 필터에 비하여 2배 이상 높은 복잡도를 가진다. 이에 본 논문에서는 부호화 성능 및 복호화 속도를 향상하는 저 복잡도의 보간 필터 뱅크를 제안하였다. 부호화 효율을 위한 적응적 보간 필터와 저 복잡도 복호화를 위한 고정된 단순 필터를 필터 뱅크로 구성하고, 매크로블록 단위 또는 프레임 단위로 최적의 보간 필터를 선택하여 움직임 보상 수행하였다. 실험 결과, 제안한 방법이 KTA에서 제안되었던 적응적 보간 필터 대비 유사한 부호화 효율을 가지며, 디코더 전체 속도의 약 12% 감소를 얻었다. The H.264/AVC standard obtained better performance than previous compression standards, but it also increased the computational complexity of CODEC simultaneously. Various techniques recently included at the KTA software developed by VCEG also were increasing its complexity. Especially adaptive interpolation filter has more complexity than two times due to development for coding efficiency. In this paper, we propose low-complexity filter bank to improve speed up of decoding and coding gain. We consists of filter bank of a fixed-simple filter for low-complexity and adaptive interpolation filter for high coding efficiency. Then we compensated using optimal filter at each macroblock-level or frame-level. Experimental results shows a similar coding efficiency compared to existing adaptive interpolation filter and decoding speed of approximately 12% of the entire decoder gained.

슬라이스 기반 비디오 코덱 병렬화 기법

남정학(Jung-Hak Nam),지봉일(Bong-il Ji),조현호(Hyun-Ho Jo),심동규(Dong-Gyu Sim),조대성(Dae-Sung Cho) 大韓電子工學會 2010 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.47 No.6

최근 멀티미디어 서비스에 대한 사용자들의 고화질, 고해상도 요구에 따라 비디오 코덱의 연산량이 크게 증가되었기 때문에, 모바일 장치 멀티미디어 장치에서 실시간 영상 서비스를 위해서는 많은 속도 개선이 필요하다. 이에 새롭게 등장한 멀티 코어 플랫폼을 이용한 코덱 병렬화에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 본 논문에서는 비디오 코덱을 슬라이스 기반으로 병렬화 하는 방법을 제안한다. 병렬화를 위한 새로운 병렬 슬라이스(parallel slice)를 정의하고, 부호화 효율을 고려하여 병렬 슬라이스에 적합한 부호화 순서를 제안한다. 또한, 제안하는 슬라이스간의 동기화 시간을 최소화하기 위하여 복호화 가능 여부를 각각의 슬라이스에서 판단하는 동기화 방법을 제안한다. 제안하는 병렬화 슬라이스를 H.264/AVC에 적용하여 CIF 영상에 대해서 3.4%의 비트율 증가에 27.5%의 병렬화 속도 개선을 얻었으며, 720p 영상에 대해서는 2.7%의 비트율 증가에 40.7%의 병렬화 속도 개선을 얻었다. Recently, we need to dramatically speed up real-time video encoding and decoding on mobile devices because complexity of video CODEC is significantly increasing along with the demand for multimedia service of high-quality and high-definition videos by users. A variety of research is conducted for parallelism of video processing using newly developed multi-core platforms. In this paper, we propose a method of parallelism based on slice partition of video compression CODEC. We propose a novel concept of a parallel slice for parallelism and propose a new coding order to be adequate to the parallel slice which keeps high coding efficiency. To minimize synchronization time of multiple parallel slices, we also propose a synchronization method to determinate whether the parallel slice could be independently decoded or not. Experimental results shows that we achieved 27.5% (40.7%) speed-up by parallelism with bit-rate increase of 3.4% (2.7%) for CIF sequences (720p sequences) by implementing the proposed algorithm on the H.264/AVC.

3차원 영상을 위한 깊이 영상 압축 방법

남정학(Jung Hak Nam),황능주(Neung Joo Hwang),조광신(Gwang Shin Cho),심동규(Dong Gyu Sim),이수연(Soo Youn Lee),방건(Gun Bang),허남호(Nam Ho Hur) 한국방송·미디어공학회 2010 방송공학회논문지 Vol.15 No.5

Recently, a need to encode a depth image has been raising with the deployment of 3D video services. The 3DV/FTV group in the MPEG has standardized the compression method of depth map image. Because conventional depth map coding methods are independently encoded without referencing the color image, coding performance of conventional algorithms is poor. In this letter, we proposed a novel method which rearranged modes of depth blocks according to modes of corresponding color blocks by using a correlation between color and depth images. In experimental results, the proposed method achieves bits reduction of 2.2% compared with coding method based on JSVM.

비디오 압축을 위한 선택적인 보간 필터

남정학(Jung-Hak Nam),조현호(Hyun-Ho Jo),심동규(Dong-Gyu Sim),이수연(Soo-Youn Lee) 대한전자공학회 2012 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.49 No.1

H.264/AVC 표준의 제정 이후에도 ITU-T VCEG 에서는 KTA 소프트웨어를 바탕으로 부호화 효율을 향상시키기 위해 유망한 비디오 압축 기술들을 계속 연구해 왔다. 최근에는 ISO/IEC MPEG과 ITU-T VCEG은 공동으로 JCT-VC를 결성하여 H.264/AVC 대비 두 배 높은 차세대 영상 압축 표준인 HEVC를 진행 중에 있다. 다양한 차세대 부호화 기술 중에 움직임 예측을 위한 적응적 영상 보간 기술은 높은 부호화 성능을 보이지만, 많은 계산량과 다양한 영상에 대한 에러 특성을 반영하지 못하는 문제점이 있다. 본 논문에서는 영상에 따른 보간 필터의 특성을 파악하고, 이를 기반으로 다양한 에러 특성을 반영하는 효과적인 고정 보간 필터뱅크를 제안한다. 실험 결과, 제안하는 방법은 KTA의 고정 방향성 보간 필터(FDIF)와 HEVC의 방향성 보간 필터(DIF) 대비 각각 0.7%와 1.3%의 부호화성능 향상을 얻었다. Even after establishment of H.264/AVC standard, the video coding experts group (VCEG) of ITU-T has researched on development of promising coding techniques to increase coding efficiency based on the key technology area (KTA) software. Recently, the joint collaboration team video coding (JCT-VC) which was composed of the VCEG and the motion picture experts group (MPEG) of ISO/IEC is developing a next-generation video standard namely HEVC intended to gain twice efficiency than H.264/AVC. An adaptive interpolation technique, one of various next-generation techniques, reported higher coding efficiency. However, it has high computational complexity and does not deal with various error characteristics for videos. In this paper, we investigate characteristics of interpolation filters and propose an effective fixed interpolation filter bank including diverse properties of error. Experimental results is shown that the proposed method achieved bitrate reduction by 0.7% and 1.3% compared to fixed directional interpolation filter (FDIF) of the KTA and the directional interpolation filter (DIF) of the HEVC test model, respectively.

강원대 부속농장에 적합한 벼의 육묘기간

남정학(Jung Hak Nam),홍순관(Soon Kwan Hong),조윤상(Youn Sang Cho),신영범(Young Boum Shin) 강원대학교 농업과학연구소 1993 강원 농업생명환경연구 Vol.5 No.-

저 복잡도 비디오 복호화기를 위한 디블록킹 필터

조현호(Hyun-Ho Jo),남정학(Jung-Hak Nam),정광수(Kwang-Su Jung),심동규(Dong-Gyu Sim),조대성(Dae-Sung Cho),최웅일(Woong-Il Choi) 大韓電子工學會 2010 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.47 No.3

본 논문은 저 복잡도 비디오 복호화기를 위한 디블록킹 필터를 제안한다. 휴대전화와 같은 모바일 장치에서 많이 사용되는 H.264/AVC Baseline 프로파일은 MPEG-4 Visual 보다 압축 성능은 두 배 이상 높지만, 1/4-픽셀 보간 필터, 적응적 엔트로피 모델 및 디블록킹 필터를 사용함에 따라 복호화기의 복잡도가 높다는 문제점이 있다. 본 논문에서는 H.264/AVC의 부호화 성능은 유지하면서 복호화기의 복잡도를 감소시키기 위하여 저 복잡도 디블록킹 필터를 제안한다. 본 논문에서 제안된 저 복잡도 디블록킹 필터는 BS (Boundary Strength)값에 대해 CBP (Coded Block Pattern)값을 이용하여 계산함으로써, 기존의 방법보다 분기문의 수를 49% 감소시켰다. 또한, 인트라 매크로블록 경계에서 적용되는 강한 필터링 (Strong Filtering)에 대해 필터링의 적용 범위를 두 픽셀로 제한하였다. 실험 결과, 제안하는 저 복잡도 디블록킹 필터는 H.264/AVC Baseline 프로파일에 비해 BDBitrate를 -0.02% 감소 시켰고, 디블록킹 필터의 복잡도는 42%, 복호화기 전체의 복잡도는 8.96% 감소 시켰다. This paper presents deblocking filter for low-complexity video decoder. Baseline profile of the H.264/AVC used for mobile devices such as mobile phones has two times higher compression performance than the MPEG-4 Visual but it has a problem of serious complexity as using 1/4-pel interpolation filter, adaptive entropy model and deblocking filter. This paper presents low-complexity deblocking filter for decreasing complexity of decoder with preserving the coding efficiency of the H.264/AVC. In this paper, the proposed low-complexity deblocking filter decreased 49% of branch instruction than conventional approach as calculating value of BS by using the CBP. In addition, a range of filtering of strong filter applied in intra macroblock boundaries was limited to two pixels. According to the experimental results, the proposed low-complexity deblocking filter decreased -0.02% of the BDBitrate comparison with baseline profile of the H.264/AVC, decreased 42% of the complexity of deblocking filter, and decreased 8.96% of the complexity of decoder.

매크로블록의 움직임 특성을 고려한 H.264/AVC 고속 부호화 모드 결정

안용조(Ahn Yong-Jo),남정학(Nam Jung-Hak),심동규(Sim Dong-Gyu) 한국방송·미디어공학회 2010 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2010 No.7

H.264/AVC는 율-왜곡 계산에 기반한 화면 내 예측과 화면 간 예측을 통하여 높은 압축효율을 나타낸다. 그러나 모든 예측 모드의 율-왜곡 값을 계산하여 하나의 최적의 모드를 구하는 기존의 방법은 높은 계산량을 가지며 부호화에 걸리는 시간을 현저히 증가시킨다. 이러한 높은 계산량을 갖는 모든 예측모드의 율-왜곡 계산을 보완하기 위하여, 본 논문에서는 매크로블록의 움직임 특성을 고려한 고속 부호화 모드 결정 방법을 제안한다. 각각의 매크로블록을 부호화하기 위해 미리 계산되는 SKIP모드에 대한 율-왜곡 값을 바탕으로 두 가지 문턱 값을 사용하여 움직임의 특성을 판단한다. 움직임의 특성에 따라 매크로블록은 3가지 분류로 나뉘게 되며, 각 분류에 따라 경쟁 모드를 적응적으로 선별하여 최적의 모드를 선택한다. 이러한 움직임 특성을 고려한 선택적 부호화 모드 결정을 통하여 부호화 효율의 큰 손실 없이 계산량을 감소시킴으로서 H.264/AVC의 고속 부호화가 가능한 x.264 대비 MMX를 사용하였을 때 16%, MMX를 사용하지 않았을 때 22%의 속도향상을 가져왔다.

스케일러블 비디오 부호화를 위한 효율적인 엔트로피 부호화 방법

최효민(Hyo Min Choi),남정학(Jung Hak Nam),심동규(Dong Gyu Sim),최병두(Byeong Doo Choi),조대성(Dae Sung Cho) 한국방송·미디어공학회 2010 방송공학회논문지 Vol.15 No.5

Generally existing video codec employs entropy coding to deal with residual signals with considering temporal and spatial properties. Scalable Video Coding(SVC) which is extension of H.264/AVC has three technical concepts for removing redundancies between inter-layers. In spite of using novel prediction method between inter-layers in SVC, it is still using same entropy coding method to residual signals. According to the studies, the residual obtained by inter-layer prediction technique has different features of residual signal acquired by spatial or temporal prediction technique. In this paper, we propose an efficient entropy coding method which codes the residual signal obtained by inter-layer prediction with regarding its features adequately. We re-designed the Coded Block Pattern(CBP) table suitably for inter-layer texture prediction. The experiments show that the proposed method can further reduce the BD-Bitrate up to average 2.20% in 4CIF and 1.14% in CIF resolution compared to the existing JSVM 9.18.

고화질 비디오의 부호화 효율성 증대와 연산 복잡도 감소를 위한 디블록킹 필터

정광수(Kwang Su Jung),남정학(Jung Hak Nam),조현호(Hyun Ho Jo),심동규(Dong Gyu Sim),오승준(Seoung Jun Oh),정세윤(Sey Yoon Jeong),최진수(Jin Soo Choi) 한국방송·미디어공학회 2010 방송공학회논문지 Vol.15 No.4

In this paper, we propose a de-blocking filter for improvement of coding efficiency and computational complexity reduction on a high definition video coding. Recently, the H.264/AVC standard-based research for high definition video coding method is under way because the amount of used of high definition videos is on the increase. The H.264/AVC de-blocking filter is designed for low bitrate video coding and it improves not only the subjective quality but also coding efficiency by minimizing the blocking artifact. However, the H.264/AVC de-blocking filter that strong filtering is performed is not suitable in a high definition video coding which occurs relatively low blocking artifact. Also, the conventional de-blocking filter has high computational complexity in decoder side. The computational complexity of the proposed method is reduced about maximum 8.8% than conventional method. Furthermore, the coding efficiency of the proposed method is about maximum 7.3% better than H.264/AVC de-blocking filter.

적응적 V2V 엔트로피 부호화 방법

유은경(Ryu, Eun-kyung),남정학(Nam, Jung-hak),박시내(Park, Sea-nae),심동규(Sim, Dong-gyu) 한국방송·미디어공학회 2011 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2011 No.7

본 논문은 HEVC 표준화 회의 중 빈 단위 병렬화 위해 제안된 V2V 기술을 바탕으로 슬라이스 내에서 적응적으로 발생 확률 예측을 통하여 압축 효율을 높이는 기술을 제안한다. 기존의 V2V 기술은 슬라이스 단위로 확률 양자화 간격과 대표 확률 결정하여 다수개의 빈 코더에 매핑하여 병렬 엔트로피 부호화를 수행하였다. 제안하는 방법은 V2V 기술에서 슬라이스 보다 작은 단위의 확률적 특성을 고려하여 슬라이스 내에서 대표확률의 선택을 적응적으로 결정한다. 대표 확률의 적응적인 선택은 이전의 부호화된 빈의 실제 심볼의 확률을 이용하며, 이로 인해 슬라이스 보다 작은 단위의 국부적 특성을 확률 양자화기에 반영할 수 있다. 실험 결과, 제안하는 방법을 위해 실험된 현재 부호화 빈의 발생확률은 이용하여 최적의 확률을 얻는 실험은 기존의 V2V 기술 대비 0.1%의 부호화 효율을 얻었다