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매크로블록의 움직임 특성을 고려한 H.264/AVC 고속 부호화 모드 결정
안용조(Ahn Yong-Jo),남정학(Nam Jung-Hak),심동규(Sim Dong-Gyu) 한국방송공학회 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.
ASIP를 이용한 다중 비디오 복호화기 설계 및 최적화
안용조(Yong-Jo Ahn),강대범(Dae-Beom Kang),조현호(Hyun-Ho Jo),지봉일(Bong-Il Ji),심동규(Dong-Gyu Sim),엄낙웅(Nak-Woong Eum) 大韓電子工學會 2011 電子工學會論文誌-CI (Computer and Information) Vol.48 No.1
본 논문은 다양한 비디오 표준의 복호화가 가능한 프로세서를 설계하고, MPEG-2, MPEG-4 및 AVS(Audio video standard)를 이용하여 프로세서의 성능을 검증하였다. 일반적으로 하드웨어 비디오 복호화기는 고속의 복호가 가능하나 설계 및 수정이 어렵다. 반면, 소프트웨어기반의 경우에는 구현이 상대적으로 수월하고 수정이 용이하나, 동작 성능이 낮아 기대하는 속도를 얻기 어렵다. 본 연구에서는 두 가지 연구 설계방법의 장점을 동시에 충족시키는 방법으로 ASIP(Application specific instruction-set processor) 프로세서를 설계하였다. 또한, 비디오 복호화기의 공통 모듈을 연구하여 8개의 모듈로 나누었고, 각 모듈에 공통적으로 적용할 수 있는 다수의 멀티미디어 전용 명령어를 프로세서에 추가하였다. 비디오 복호화기를 위해 개발된 프로세서는 Synopsys 플랫폼 시뮬레이터와 FPGA 보드에서 성능을 평가하였다. 결과적으로 MPEG-2, MPEG-4 및 AVS에 적용하여 평균 37%의 복호 속도를 향상시켰다. In this paper, we present a multi-media processor which can decode multiple-format video standards. The designed processor is evaluated with optimized MPEG-2, MPEG-4, and AVS (Audio video standard). There are two approaches for developing of real-time video decoders. First, hardware-based system is much superior to a processor-based one in execution time. However, it takes long time to implement and modify hardware systems. On the contrary, the software-based video codecs can be easily implemented and flexible, however, their performance is not so good for real-time applications. In this paper, in order to exploit benefits related to two approaches, we designed a processor called ASIP(Application specific instruction-set processor) for video decoding. In our work, we extracted eight common modules from various video decoders, and added several multimedia instructions to the processor. The developed processor for video decoders is evaluated with the Synopsys platform simulator and a FPGA board. In our experiment, we can achieve about 37% time saving in total decoding time.
CU 깊이 우선 결정 기반의 HEVC 고속 부호화 방법
유성은(SungEun Yoo),안용조(Yong-Jo Ahn),심동규(DongGyu Sim) 大韓電子工學會 2012 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.49 No.3
본 논문은 HEVC 인코딩 속도 향상을 위한 고속 CU (Coding Unit) 결정 방법을 제안한다. 본 논문에서는 계산 복잡도 감소와 속도향상을 위하여 CU, PU (Prediction Unit), 그리고 TU (Transform Unit)의 결정을 두 단계로 나누어 실시한다. 첫 번째 단계에서는 LCU (Largest Coding Unit)내 각 CU의 깊이를 결정하며, 이때 2N×2N PU의 선택 비율이 높다는 통계적 특성을 고려하여 2N×2N PU만을 사용한다. 두 번째 단계에서는 첫 번째 단계에서 결정된 CU의 깊이 정보를 이용하여, 해당 깊이에서 정확한 PU와 TU를 결정한다. 또한, 두 번째 과정에서는 보다 효율적인 복잡도 감소 효과를 얻기 위하여 제안하는 스킵을 이용한 CU 조기 종료 알고리듬 이용한다. 제안하는 방법은 모든 깊이에서, 모든 종류의 PU와 TU의 결정을 통한 부호화 과정을 거치지 않기 때문에 계산 복잡도 감소 효과를 얻을 수 있으며, 기존의 HEVC 레퍼런스 소프트웨어인 HM3.3 대비 약 2% 정도의 비트율이 증가하면서, 약 50%의 복잡도 감소 효과를 얻을 수 있었다. In this paper we propose the fast CU (Coding Unit) mode decision method. To reduce computational complexity and save encoding time of HEVC, we divided CU, PU (Prediction Unit) and TU (Transform Unit) decision process into two stages. In the first stage, because 2Nx2N PU mode is mostly selected among 2Nx2N, Nx2N, 2NxN, NxN PU modes, proposed algorithm uses only 2Nx2N PU mode deciding depth of each CU in the LCU (Largest CU). And then, proposed method decides exact PU and TU modes at the depth level which is decided in the first stage. In addition, early skip decision rule is applied to the proposed method to obtain more efficient computational complexity reduction. The proposed method reduces computational complexity of the HEVC encoder by simplifying a CU depth decision method. We could obtain about 50% computational complexity reduction in comparison with HM 3.3 HEVC reference software while bitrate compressed by the proposed algorithm increases only 2%.