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스크린 콘텐츠 영상 압축을 위한 화소 영역 양자화 방법
남정학,유종훈,심동규,오승준 大韓電子工學會 2012 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.49 No.4
최근 스크린 콘텐츠 영상에 대한 제작 및 서비스가 확대됨에 따라, 이를 위한 새로운 압축 기술의 필요성이 대두되고 있다. 차세대 비디오 압축 표준에서도 스크린 콘텐츠 영상을 위한 특별한 부호화 기술 표준을 고려하고는 있지만 아직까지는 초보적인 단계에 있다. 본 논문에서는 스크린 콘텐츠 영상의 특성을 파악하여 이러한 종류의 영상에 대한 부호화 성능 향상을 위한 화소 영역의 양자화 방법을 제안한다. 제안하는 양자화 방법은 차분 신호를 변환 부호화 하지 않고 직접 화소 영역에서 양자화를 수행하며, 스크린 콘텐츠의 특성에 기반을 두고 양자화된 차분 신호에 대한 적응적인 계수 예측 기술과 화소 영역 양자화를 위한 인-루프 필터를 적용한다. 실험 결과, 제안하는 방법은 임의 접근 모드, 저지연 모드와 인트라 모드에서는 각각 평균 4.4%, 5.1%와 4.9%의 부호화 성능을 얻었다. Expanding services and productions for screen content videos recently, necessity of new compression techniques is emerging. The next-generation video coding standard is also considering specified coding tools for screen content videos, but it is still preliminary stage. In this paper, we investigate the characteristics of screen content videos for which we propose the quantization in spatial domain to improve coding efficiency. The proposed method directly employs quantization for residual signal without any transformations. The proposed method also applies adaptive coefficients prediction and in-loop filter for quantized residual signals in spatial domain based on the characteristics of screen content videos. As a results, the proposed method for the random access, the low-delay and the all-intra modes achieve bit-saving about 4.4%, 5.1%. and 4.9%, respectively.
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남정학,심동규,강경옥,이영렬,오승준,안창범,박호종,서정일 대한전자공학회 2006 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.43 No.6
The state-of-the-art H.264/AVC standard was designed for the lossy video coding so that it could not yield the best performance for lossless video coding. In this paper, we propose two efficient intra lossless coding methods by embedding a pixel-wise prediction into the H.264/AVC. One is based on the pixel-wise prediction for the residual signal of the H.264/AVC intra prediction and the other suggests a newly additional intra prediction mode for the conventional intra prediction. We found that the proposed lossless coding algorithms could achieve approximately 12%~25% more bit saving compared to the H.264/AVC FRExt high profile for several test sequences in terms of a compression ratio. 최신 비디오 압축 표준인 H.264/AVC는 손실 압축을 근간으로 고안되었기 때문에 무손실 압축 방식에서는 최고의 효율을 얻을 수 없다. 본 논문에서는 H.264/AVC에 화소 단위의 예측을 적용한 두 가지 효과적인 인트라 무손실 부호화 방법을 제안한다. H.264/AVC의 인트라 후에 생성된 차분영상에 대해서 화소 단위 예측 방법과 기존의 인트라 예측 방법에 추가적인 인트라 예측 모드로서 화소 단위 예측 방법을 제안한다. 제안된 무손실 부호화 알고리즘은 대부분의 테스트 영상에서 기존의 H.264/AVC FRExt high profile과 비교하여 약 12%~25% 정도 향상된 압축률을 얻을 수 있다.
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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.
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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.
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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.
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