HEVC 변환 계수 부호화 기술

임성창,김종호,김휘용,최진수,김진웅 한국방송공학회 2010 방송과 미디어 Vol.15 No.4

2010년1월부터 영상 부호화 표준의 양대 표준화 단체인 MPEG과 VCEG에서는 JCT-VC라는 공동 협력팀을 구성하여 H.264/AVC 표준보다 2배 가량의 부호화 효율 향상을 목표로 한 HEVC 표준을 개발하고 있다. 가장 최근인 2010년10월 중국 광저우에서 개최된 3차 회의에서 부호화 기술들의 평가를 통해 HEVC 표준의 기반이 될 HM 1이 결정되었다. 본 고에서는 엔트로피 부호화 기술 중 변환 계수 주사 기술, 병렬 문맥 처리 기술, 변환 계수 부호화 기술을 위주로 HEVC 표준화에 제안되고 있는 기술 및 HM 1에 포함된 기술에 대해서 설명한다.

생활폐기물 자동집하시설의 개념과 전기설비 설계사례

임성창,Im, Seong-Chang 한국전기기술인협회 2009 電力技術人 Vol.323 No.-

Wave 부호 기반 전자서명 기법의 효율적 검증 연구

임성창,최성봉,조기환,이형태 한국통신학회 2022 韓國通信學會論文誌 Vol.47 No.7

자율주행 차량 네트워크와 같이 전송된 데이터의 무결성을 실시간으로 보장해야 하는 상황이 증가함에 따라 전자서명의 서명뿐만 아니라 검증에 소요되는 시간이 중요해지고 있다. 본 논문에서는 부호기반 전자서명인 Wave의효율적인 검증 방법에 대하여 연구한다. 이를 위하여, 먼저 Wave 전자서명의 검증 과정에 최근 Boschini, Fiore, Pagnin이 제시한 전자서명 검증 알고리즘의 효율적인 검증 방법으로의 변환 방법을 적용할 수 있음을 확인한다. 또한, 적용한 결과의 구현을 통하여 온라인 검증 시간의 성능 향상 효과를 살펴본다. 본 논문의 구현 결과에 따르면, 128비트 안전성을 갖는 Wave 전자서명에 대하여 오프라인 계산을 수행해두면, 이를 이용하여 온라인 검증 속도를 기존의 Wave 전자서명에 비해 약 12배 향상시킬 수 있음을 확인한다. In this paper, we study an efficient verification way of Wave code-based signatures. To this end, we first identify that the recent generic transformation for efficient verification, proposed by Boschini, Fiore, and Pagnin, can be applied to the verification algorithm of Wave signatures. Then, we provide various implementation results of efficient verification of Wave signatures. According to our experimental results, for 128-bit security, the online phase of our efficient verification outperforms that of the original Wave signatures by a factor of about 12 times, with the help of additional offline computation.

다시점 비디오 부호화를 위한 개선된 움직임/변이 벡터 예측

임성창(Sung-Chang Lim),이영렬(Yung-Lyul Lee) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.45 No.2

일반적으로 움직임 벡터는 한 카메라에서 촬영된 영상 속에서의 객체의 움직임 정보를 나타내고, 변이 벡터는 서로 다른 카메라에서 촬영된 영상 간 객체의 위치 차이를 나타낸다. 기존의 H.264/AVC에서는 단일 시점 영상을 위한 비디오 부호화 기술이기 때문에 변이 벡터를 고려하지 않는다. 하지만, 다시점 비디오 부호화 기술은 H.264/AVC를 기반으로 하여 시점 간 예측 구조를 지원하기 때문에, 다른 시점에서의 영상을 참조할 때는 움직임 벡터 대신 변이 벡터가 고려된다. 따라서, 본 논문에서는 다시점 비디오 부호화 기술을 위해 전역 변이 벡터 대체 방법과 확장된 주변 블록 예측 방법을 이용하여 개선된 움직임/변이 벡터 예측 방법을 제안한다. 제안하는 방법을 통해서 움직임 벡터 탐색 범위를 ±16으로 설정하고, 전역 변이 벡터 탐색 범위를 ±32으로 설정한 경우 평균 1.07%의 BD (Bjøntegaard delta)-비트율 감소를 얻었으며, 전역 변이 벡터 탐색 범위를 ±64로 설정한 경우 평균 1.32%의 BD-비트율 감소를 얻을 수가 있었다. Generally, a motion vector and a disparity vector represent the motion information of an object in a single-view of camera and the displacement of the same scene between two cameras that located spatially different from each other, respectively. Conventional H.264/AVC does not use the disparity vector in the motion vector prediction because H.264/AVC has been developed for the single-view video. But, multi-view video coding that uses the inter-view prediction structure based on H.264/AVC can make use of the disparity vector instead of the motion vector when the current frame refers to the frame of different view. Therefore, in this paper, we propose an improved motion/disparity vector prediction method that consists of global disparity vector replacement and extended neighboring block prediction. From the experimental results of the proposed method compared with the conventional motion vector prediction of H.264/AVC, we achieved average 1.07% and 1.32% of BD (Bjøntegaard delta)-bitrate saving for ±32 and ±64 of global vector search range, respectively, when the search range of the motion vector prediction is set to ±16.

HEVC 의 메모리 요구량 감소를 위한 시간적 움직임 벡터 절삭

임성창(Sung-Chang Lim),김휘용(Hui Yong Kim),김종호(Jongho Kim),이진호(Jinho Lee),전동산(Dong-San Jun),최진수(Jin Soo Choi) 한국방송·미디어공학회 2011 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2011 No.7

본 논문에서는 시간적 움직임 벡터 성분 값을 절삭하여 시간적 움직임 벡터를 저장하는데 필요한 메모리 요구량을 감소하는 방법에 대해서 제안한다. HEVC 에서 시간적 움직임 벡터는 움직임 병합 모드와 향상된 움직임 벡터 예측 방법에서 부호화 효율 향상을 위해서 사용되고 있다. 하지만 부호화해야 할 원본 영상의 공간적 해상도 및 비트 심도가 증가함에 따라 메모리에 저장할 시간적 움직임 벡터의 데이터뿐만 아니라 메모리 접근 대역폭도 크게 증가한다. 따라서 본 논문에서는 시간적 움직임 벡터 성분의 비트 심도를 조절한 후 메모리에 저장하는 방법에 대해서 제안한다. 제안하는 방법을 HM 2.0 에 구현하고 HEVC 표준화에서 사용되는 임의접근 및 저지연 실험 조건에서 실험했을 때, 평균 0.2%의 비트율 손실을 보이지만, 필요한 메모리 요구량을 약 반 정도 줄일 수 있다.

영상 부호화 효율 향상을 위한 화면내 예측 오프셋 보상

임성창(Sung-Chang Lim),이하현(Hahyun Lee),최해철(Haechul Choi),정세윤(Seyoon Jeong),김종호(Jongho Kim),최진수(Jin Soo Choi) 한국방송·미디어공학회 2009 방송공학회논문지 Vol.14 No.6

In this paper, an intra prediction offset compensation method is proposed to improve intra prediction in H.264/AVC. In H.264/AVC, intra prediction based on various directions improves the coding efficiency by removing spatial correlation between neighboring blocks. In details, neighboring pixels in reconstructed block can be used as intra reference block for the current block to be coded when intra prediction method is used. In order to reduce further the prediction error of the intra reference block, the proposed method introduces an intra prediction offset which is determined in the sense of the rate-distortion optimization and is added to the conventional intra prediction block. Besides the intra prediction offset compensation, the coefficient thresholding method which is used for inter coding in JM 11.0, is used for chroma component in intra block, which leads the improvement of the luma coding efficiency of the proposed method. In experiments, we show that the proposed method achieves average 2.45% in High Profile condition and maximum 4.41% of bitrate reduction relative to JM 11.0.

잔여 신호의 상관성에 기반한 선택 변환

임성창(Sung-Chang Lim),김대연(Dae-Yeon Kim),이영렬(Yung-Lyul Lee) 대한전자공학회 2008 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.45 No.3

기존의 영상 부호화 표준들보다 높은 압축 성능을 얻기 위해 부호화 효율 측면에서 우수한 기술들이 가장 최근에 완성된 영상 부호화 표준인 H.264/AVC에 채택되었다. 가변 블록 단위의 움직임 예측/보상과 다양한 방향성을 통한 화면 내 예측 방법 등의 영상 부호화 기술들의 발달에도 불구하고, 이산 여현 변환은 초기 영상 부호화 표준에서부터 계속적으로 사용되고 있다. 일반적으로 실제 영상 신호가 부호화될 때 생성되는 잔여 신호의 상관 계수 값은 0.5 미만이다. 하지만, 이러한 상관 계수값의 범위는 이산 여현 변환이 최적의 성능을 나타내는 범위가 아니며, 상관 계수의 범위가 -0.5에서 0.5일 경우 차선의 변환인 이산 정현 변환이 이산 여현 변환과 함께 영상 부호화에 사용될 수가 있다. 본 논문에서는 이산 정현 변환과 H.264/AVC에서의 정수 여현 변환 중 최적의 변환을 율-왜곡 최적화 과정을 이용하여 선택적으로 사용하는 선택 변환을 제안한다. 제안하는 방법을 통해 H.264/AVC의 JM 10.2와 비교하여 상대적으로 높은 비트율에서 최대 0.71 ㏈의 BD-PSNR 향상을 얻을 수가 있었다. Many predominant video coding tools in terms of coding efficiency were adopted in the latest video coding standard, H.264/AVC. Regardless of development of these predominant video coding tools such as the variable block-size motion estimation/compensation, intra prediction based on various directions, and so on, the discrete cosine transform has been continuously used starting from the early video coding standards. Generally, the correlation coefficient of the residual signal is usually less than 0.5 when this residual signal is actually encoded. In this interval of correlation coefficient, the discrete cosine transform does not show the optimal coding gain, and the discrete sine transform which is a sub-optimal transform when the correlation coefficient is in the interval from -0.5 to 0.5 can be used in conjunction with the discrete cosine transform in the video coding. In this paper, an alternative transform that alternatively uses the discrete sine transform and integer cosine transform in H.264/AVC by using rate-distortion optimization is proposed. The proposed method achieves a BD-PSNR gain of up to 0.71 ㏈ compared to H.264/AVC JM 10.2 at relatively high bitrates.

Overview of ECM

전상훈,임성창,강정원,김재곤 한국방송·미디어공학회 2024 방송과 미디어 Vol.29 No.1

ISO/IEC MPEG과 ITU-T VCEG이 공동으로 설립한 비디오 부호화 표준화 단체인 JVET(Joint Video Experts Team)은 2021년 1월부터 VVC 표준 이후의 새로운 비디오 부호화 표준(가칭: Beyond VVC)을 위한 후보 기술 탐색실험을 진행하고 있으며, 본고에서는 Beyond VVC의 기술 탐색실험을 위한 탐색모델 소프트웨어인 ECM(Enhanced Compression Model)의 개발 과정과 채택된 기술들의 주요 기술적 특징을 살펴보고 각 분야별 채택 기술을 간략히 소개한다.

고효율 비디오 압축 기술

최해철,임성창,이하현,최진수 대한전자공학회 2009 전자공학회지 Vol.36 No.4

선형 관계를 이용한 H.264/MPEG-4 AVC 비트율 제어 방법

나형율,임성창,이영렬 대한전자공학회 2006 電子工學會論文誌-SP (Signal processing) Vol.43 No.1

The main purpose of rate control is to achieve the highest video quality when bandwidth or storage capacity is limited. For this purpose, we need a rate control algorithm which is adaptively controlled by the motion information of sequences, scene change, buffer capacity and time-varing bandwitdh channels. A rate-control method in the encoder requires the accurate estimation of target bit for each frame and the low end-to-end delay for transmitting video data by intelligent selection of encoding parameters. In this paper, we suggest three kinds of linear relation in the encoder to satisfy the characteristics of rate control. The first relation is that between the percentage of zero quantized transformed coefficients(ρ) and coded bits. Second relation is that between the PSNR of encoded frame and its Quantization parameter(QP). Finally, we can find out a linear approximation between QP and ρ. According to the experimental analysis, the proposed method results in an efficient rate control in terms of the bit estimation, the buffer capacity, and PSNR compared with the existing rate control in the H.264 JM 9.3. 제한된 채널 대역폭이나, 저장 공간의 한계가 있는 경우 일정한 화질의 영상을 얻기 위해서는 영상의 움직임, 화면전환, 버퍼 용량, 채널 대역폭등의 변화에 순간, 순간 적응할 수 있는 비트율 제어 방법이 필요하다. 각 프레임마다 목표한 비트수를 얼마나 정확하게 예측할 수 있는지, 또는 버퍼에 의한 영상 지연 시간을 얼마나 짧게 할 수 있는지 등이, 효율적인 부호화기를 구성하는데 필요한 기술들이다. 따라서 본 논문에서는 비디오 부호화기에서 찾을 수 있는 여러 가지 선형 관계를 이용하여 위의 요구 조건을 만족하는 비트율 제어 방법을 제안한다. 제안된 방법에서는 3가지의 선형 관계에 대해서 설명을 한다. 첫 번째로, 비트수(R)와 양자화 된 변환 계수 중 Zero의 비율(ρ)과의 관계, 두 번째, PSNR과 양자화변수(QP) 사이의 관계, 그리고 마지막으로 QP와 ρ에서의 선형적 특성을 찾을 수 있었다. 제안된 비트율 제어 방법과 H.264/MPEG-4 AVC JM9.3의 비트율 제어 방법을 비교 실험하여 본 결과, 제안된 방법에서 정확한 비트수 예측, 낮은 버퍼 충만도, 높은 PSNR을 관찰 할 수 있었다.