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Fast LDPC Decoding using Bit Plane Correlation in Wyner-Ziv Video Coding
오양근,심혁재,전병우,Oh, Ryanggeun,Shim, Hiuk Jae,Jeon, Byeungwoo The Institute of Electronics and Information Engin 2014 전자공학회논문지 Vol.51 No.4
와이너 지브(Wyner-Ziv) 비디오 압축은 리소스 제한적인 부호화기를 사용하는 다양한 어플리케이션에 있어 상당히 유용하지만, 와이너 지브 복호화기는 상당량의 복잡도를 요구하는 문제점을 가지고 있다. 이러한 복잡도의 주요 원인으로는 LDPC 채널 복호과정을 꼽을 수 있는데, 이는 점진적으로 요구되는 패리티량에 따라 매번 반복적인 채널 복호과정을 거치기 때문이라 할 수 있다. 본 논문에서는 이러한 복잡도의 문제를 해결하기 위해 비트 플레인을 두 개의 그룹으로 나누고, 각 그룹의 패리티 요구량의 예측치를 비트 플레인 간의 상관관계에 근거하여 계산한다. 따라서 제안된 와이너 지브 복호화기는 예측된 최소 패리티 예측량에 따른 패리티를 전송 받은 이후 반복적인 복호 과정을 거치게 된다. 본 제안 방법을 적용할 경우 LDPC 복호 과정의 71% 정도의 시간을 절약할 수 있다. Although Wyner-Ziv (WZ) video coding proves useful for applications employing encoders having restricted computing resources, the WZ decoder has a problem of excessive decoding complexity. It is mainly due to its iterative LDPC channel decoding process which repeatedly requests incremental parity data after iterative channel decoding of parity data received at each request. In order to solve the complexity problem, we divide bit planes into two groups and estimate the minimum required number of parity requests separately for the two groups of bit planes using bit plane correlation. The WZ decoder executes the iterative decoding process only after receiving parity data corresponding to the estimated minimum number of parity requests. The proposed method saves about 71% of the computing time in the LDPC decoding process.
박대윤(Park, Daeyun),심혁재(Shim, Hiuk Jae),전병우(Jeon, Byeungwoo) 한국방송·미디어공학회 2011 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2011 No.11
분산비디오압축(DVC, Distributed Video Coding) 기술은 부호화기의 복잡한 과정을 복호화기로 이동시킴으로써 경량화 비디오 부호화를 위한 새로운 방법으로 주목 받고 있다. 하지만 복호화기에서 채널 복호 과정과 움직임 추정/보상 과정이 수행됨으로써 복호화기의 복잡도가 상당히 증가하게 되며, 이에 복호화기 채널 복호 과정을 고속화하기 위한 방법이 지속적으로 제안되고 있다. 그러나 채널 복호 과정이 고속화될수록 움직임 추정/보상에 소요되는 계산량이 상대적으로 증가하게 되어, 이에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 논문에서는 상대적으로 증가하는 움직임 추정/보상 과정에 적응적 탐색 영역 방법을 적용하여 DVC 복호화기를 고속화하는 알고리즘을 제안한다. 제안 방법은 고정된 탐색 영역을 사용한 보조 정보 생성 방법과 비교하여 평균 76%의 시간절감이 가능하며, 성능저하는 BDBR이 약 0.31% 증가하는 정도로 크지 않다.
잡음 모델 선택을 이용한 Wyner-Ziv 비디오 압축
박천호(Chunho Park),심혁재(Hiuk Jae Shim),전병우(Byeungwoo Jeon) 대한전자공학회 2009 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.46 No.4
최근 경량화 비디오 부호화를 위함 분산 비디오 부호화 기술 (DVC: Distributed Video Coding)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, Wyner-Ziv 부호화 기술은 이의 대표적인 기술로써 각광받고 있다. Wyner-Ziv (WZ) 부호화기는, 영상을, 기존의 인트라 부호화기를 이용하는 키 (Key) 프레임과 WZ 부호화를 하는 WZ 프레임으로 나누어 독립적으로 부호화 한다. WZ 복호화기로 전송된 키 프레임은 복원된 뒤 키 프레임 사이의 WZ 프레임을 추정하는데 사용되며 추정된 WZ 프레임을 보조정보 (Side Information)라고 한다. 보조정보는 WZ 프레임에 대한 정보가 없는 상태에서 추정되므로 필연적으로 WZ 프레임과 다르며 WZ 복호화기에서는 보조정보와 WZ 프레임과의 차이를 가상의 채널 잡음으로 간주한다. WZ 복호화 과정은 가상의 채널잡음을 WZ 복호화기 내에 존재하는 채널코드를 이용하여 제거함으로써 이루어지므로 채널 정보를 정확히 아는 것은 채널코드의 에러정정능력에 큰 영향을 미친다. WZ 복호화기에서는 추정된 WZ 영상만이 존재하므로 정확한 잡음의 양을 알 수 없으며, 일반적으로 선형 움직임에 근거한 키 프레임 간의 차를 하나의 예측 수단으로 사용한다. 또한 이와 같이 예측이 갖는 불확실성으로 채널코드의 효율이 저하되는 것을 막기 위하여 주변의 잡음과 비교를 통한 잘못된 잡음을 정정하는 방법도 제안되었다. 하지만 이런 방법들이 모든 프레임이나 비트 플레인에 존재하는 잡음을 제대로 측정한다고 할 수는 없다. 따라서 본 논문에서는 여러 개의 후보 잡음 모델을 생성한 후, 복호화 과정에서 가장 효율적인 모델을 선택하는 방법을 제안한다. 제안 방법에 대한 실험결과는 최대 0.8 dB의 PSNR이득을 보여준다. Recently the emerging demands of the light-video encoder promotes lots of research efforts on DVC (Distributed Video Coding). As an appropriate video compression method, DVC has been studied, and Wyner-Ziv (WZ) video compression is its one representative structure. The WZ encoder splits the image into two kinds of frames, one is key frame which is compressed by conventional intra coding, and the other is WZ frame which is encoded by WZ coding. The WZ decoder decodes the key frame first, and estimates the WZ frame using temporal correlation between key frames. Estimated WZ frame (Side Information) cannot be the same as the original WZ frame due to the absence of the WZ frame information at decoder. As a result, the difference between the estimated and original WZ frames are regarded as virtual channel noise. The WZ frame is reconstructed by removing noise in side information. Therefore precise noise estimation produces good performance gain in WZ video compression by improving error correcting capability by channel code. But noise cannot be estimated precisely at WZ decoder unless there is good WZ frame information, and generally it is estimated from the difference of corresponding key frames. Also the estimated noise is limited by comparing with frame level noise to reduce the uncertainty of the estimation method. However these methods cannot provide good noise estimation for every frame or each bit plane. In this paper, we propose a noise nodel selection method which chooses a better noise model for each bit plane after generating candidate noise models. Experimental result shows PSNR gain up to 0.8 ㏈.
와이너 지브 부호화에서의 키 픽처 선택에 따른 영향 분석
은현(Hyun Eun),심혁재(Hiuk Jae Shim),전병우(Byeungwoo Jeon) 한국방송·미디어공학회 2011 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2011 No.7
분산 비디오 기술의 대표적인 기술 중 하나는 와이너 지브 부호화 기술이다. 종래 와이너 지브 부호화 기술에서는 낮은 복잡도의 부호화기를 얻기 위하여 일반적으로 인트라 부호화된 키 픽처를 사용한다. 하지만 인트라 부호화 방법은 공간적 중복성분만을 제거하기 때문에, 정적인 영상에서 부호화 효율이 매우 떨어지게 되어, 전체적인 율 왜곡 성능을 저하시킨다. 본 논문에서는 움직임 벡터를 (0, 0)으로 간주한 제로 모션 키 픽처를 이용하여 공간적 중복성분 이외에 시간적 중복성분 또한 제거하여 부호화 효율 상향을 위한 방법에 대한 종래 인트라 키 픽처 대비 율 왜곡 성능을 비교하여 보이고, 제로 모션 키 픽처 부호화의 복잡도가 기존 인트라 부호화 방법과 유사한 것을 보였다. 실험결과 기존 방법에 비해 유사한 복잡도를 갖으면서, 정적인 영상에서 최대 56%의 비트율 이득을 얻었다.
조현명(Hyon Myong Cho),심혁재(Hiuk Jae Shim),전병우(Byeungwoo Jeon) 한국방송·미디어공학회 2010 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2010 No.11
영상 촬영기능을 갖는 휴대 단말의 보편화로 비디오 압축 방식의 새로운 접근 방법의 필요성이 대두되고 있다. 부호화기의 복잡도가 낮은 장점을 가진 분산 비디오 압축 기술은 이러한 필요성에 부합하는 기술로서 활발히 연구가 이루어지고 있는 분야이다. 본 논문은 분산 비디오 압축 기술에서 사용하고 있는 균일 양자화와 Deadzone을 알아보고, Deadzone의 크기를 조절하는 방법을 제안하여 율 왜곡 성능을 개선시키고, 제안 방법의 효과를 분석하였다.