화상통신에서의 오류전파 제어를 위한 보조모션벡터 코딩 기법

이주경,최태욱,정기동,Lee, Joo-Kyong,Choi, Tae-Uk,Chung, Ki-Dong 한국정보처리학회 2002 정보처리학회논문지B Vol.9 No.5

인터넷을 통해 동영상을 전송할 때, 네트워크의 상태에 따라 패킷 손실이 발생할 수 있다. 패킷 손실이 발생하면 해당 프레임 뿐 아니라, 그 프레임을 참조하는 다른 프레임의 화질에도 영향을 미치는 오류전파가 발생한다. 본 논문에서는 전송 중 패킷 손실로 인한 오류전파를 최소화하기 위한 부호화 기법인 AMV(Auxiliary Motion Vector)를 제안한다. AMV 기법에서 부호기는 한 개의 매크로블록을 압축하기 위해 여러 프레임과의 움직임 예측을 수행한 후, 상위 두 개의 매칭블록을 선택한다. 두 블록 중 압축 대상 매크로블록과 더 유사한 블록을 움직임 보상에 이용하며 이 블록을 참조블록 또는 기본블록이라 한다. 나머지 블록을 보조블록이라 하며 참조블록이 손실된 경우 복호기가 참조블록의 대체용으로 이용한다. 보조블록의 정보는 압축된 매크로블록의 헤더에 블록의 모션벡터와 프레임 번호를 삽입함으로써 전송된다. 이 기법은 다른 기법에 비해 압축에 이용되는 참조블록의 수를 최소화하고 보조블록을 이용하여 오류를 요구함으로써 오류전파가 발생하는 범위와 그 강도를 줄이는 장점이 있다. 제안된 기법의 코덱을 구현하기 위해 H.263 표준 소스를 수정하였으며, 다양한 패킷 손실율의 트레이스를 생성하기 위해 시뮬레이션 툴인 NS-2를 이용하였다. 실험 결과 제안된 기법은 전체적으로 H.253 표준에 비하여 높은 성능을 나타냈으며 특히 화면의 변화가 적은 경우 패킷 손실율이 높을수록, 변화가 심한 경우 패킷 손실율이 낮을수록 높은 성능을 나타내었다. In this paper, we propose a video sequence coding scheme called AMV (Auxiliary Motion Vector) to minimize error propagation caused by transmission errors over the Internet. Unlike the conventional coding schemes the AMY coder, for a macroblock in a frame, selects two best matching blocks among several preceding frames. The best matching block, called a primary block, is used for motion compensation of the destination macroblock. The other block, called an auxiliary block, replaces the primary block in case of its loss at the decoder. When a primary block is corrupted or lost during transmission, the decoder can efficiently and simply suppress error propagation to the subsequent frames by replacing the block with an auxiliary block. This scheme has an advantage of reducing both the number and the impact of error propagations. We implemented the proposed coder by modifying H.263 standard coding and evaluated the performance of our proposed scheme in the simulation. The simulation results show that AMV coder is more efficient than the H.263 baseline coder at the high packet loss rate.

DMB 서비스를 위한 DCT 기반 MPEG-2/H.264 비디오 트랜스코더 시스템 구조

이주경,권순영,박성호,김영주,정기동,Lee Joo-Kyong,Kwon Soon-Young,Park Seong-Ho,Kim Young-Ju,Chung Ki-Dong 한국정보처리학회 2005 정보처리학회논문지B Vol.12 No.6

DMB 서비스를 위해 제공되는 대부분의 비디오 컨텐츠는 MPEG-2 규격으로 압축된 채 제공되므로 실제 서비스를 위해서 H.264 규격으로 트랜스코딩을 수행해야 한다. 현재 사용되는 트랜스코딩 방식은 MPEG-2 비트열(bit-stream)의 디코딩과 H.264 규격으로의 인코딩 과정을 연속적으로 수행하는 픽셀 기반 직렬 구조형 (CPDT, Cascaded Pixel-Domain Transcoding Architecture)이다. 이 방식은 두 표준의 소스 코드를 수정 없이 사용할 수 있으므로 구현이 용이하지만 변환을 위한 처리 시간이 길고 디코딩과 인코딩을 반복하므로 화질의 열화가 발생 할 수 있다. 본 논문에서는 MPEG-2로 압축된 비디오 비트열을 H.264로 트랜스크딩 할 때 변환 시간을 향상할 수 있는 DCT 기반의 열린 회로형 트랜스코더 구조(DCT-OPEN)와 변환시간은 CPDT와 유사하지만 화질면에서 우수한 DCT 기반 닫힌 회로형 트랜스코더(DCT-CLOSED) 구조를 제안한다. 제안된 구조에서는 CPDT 방식과 달리 압축 과정의 중간 단계인 DCT(Discrete Cosine Transform)를 이용하여 변환을 수행한다. 이때, MPEG-2와 H.264의 DCT 단위와 방법이 상이하므로 [l, 2]에서 제안된 방식을 이용하여 DCT 간의 변환을 수행한다. 제안된 구조의 성능 평가를 위해 MPEG-2 TM5하 H.264 JM8 코덱을 수정하여 다양한 구조를 구현하였으며 실험 결과 DCT-OPEN의 경우 CPDT에 비하여 계산 복잡도에서 우수하지만 PSNR 성능은 낮게 나타났으며 DCT-CLOSED의 경우 계산 복잡도는 높으나 화질에서 우수한 것으로 나타났다. Most of the multimedia contents for DBM services art provided as MPEG-2 bit streams. However, they have to be transcoded to H.264 bit streams for practical services because the standard video codec for DMB is H.264. The existing transcoder architecture is Cascaded Pixel-Domain Transcoding Architecture, which consists of the MPEG-2 dacoding phase and the H.264 encoding phase. This architecture can be easily implemented using MPEG-2 decoder and H.264 encoder without source modifying. However. It has disadvantages in transcoding time and DCT-mismatch problem. In this paper, we propose two kinds of transcoder architecture, DCT-OPEN and DCT-CLOSED, to complement the CPDT architecture. Although DCT-OPEN has lower PSNR than CPDT due to drift problem, it is efficient for real-time transcoding. On the contrary, the DCT-CLOSED architecture has the advantage of PSNR over CPDT at the cost of transcoding time.

신뢰성있는 웨이블릿 비디오 전송을 위한 패킷화 기법

이주경,강진미,김충길,정기동,Lee, Joo-Kyong,Kang, Jin-Mi,Kim, Chung-Kil,Chung, Ki-Dong 한국정보처리학회 2003 정보처리학회논문지B Vol.10 No.5

Since Wavelet Transform decomposes a video frame into subbands with various frequencies and resolutions, the reconstructed video qualify at a receiver fluctuates according to the location of transmission errors within frames. This deteriorates the whole visual duality of the video. Specifically, for a wavelet based video which exploits the motion estimation prediction scheme, the transmission errors of a subband not only have a bad effect on other subbands within a same frame but also propagates to the subsequent frames. In this paper, we propose BDP(Block Based Dispersive Packetization) scheme, for a wavelet based video stream, which maintains constant video quality despite packet location that a transmission error occurs. To evaluate the performance of the proposed scheme, we use MRME(Multi-Resolution Motion Estimation) scheme to compress a video in Inter coding mode and Gilbert´s error model to generate the error patterns in wireless network environment. The simulation results show that BDP is more efficient than BP (Block based Packetization) or DP (Dispersive Packetization) in both PSNR and visual quality. 웨이블릿 변환(Wavelet Transform)된 비디오는 주파수와 해상도가 다근 부대역으로 분해되므로 전송 오류가 발생한 패킷의 위치에 따라 복원된 프레임 간 화질 편차가 크게 된다. 복원된 프레임의 화질 변화가 클수록 사용자가 느끼는 비디오의 화질은 떨어진다. 특히, 움직임 예측을 이용한 웨이블릿 비디오의 경우, 특정 부대역에서 발생한 오류는 같은 프레임의 다른 부대역 뿐 아니라 이후 프레임의 화질에도 지속적인 영향을 미치게 된다. 본 논문에서는 웨이블릿 기반 비디오를 네트워크로 전송하기 위해 패킷화론 수행할 때, 오류발생 패킷의 위치에 관계없이 일정한 화질을 유지하며 오류 은닉이 쉬운 블록기반 패킷화 기법인 BDP(Block based Dispersive Packetization)를 제안한다. 본 논문은 MRME(Multi-Resolution Motion Estimation)글 적용하여 압축된 비디오와 무선 네트워크에서의 오류 발생 모델을 이용하여 성능평가를 수행하였다. 실험결과 제안된 기법은 프레임을 일정한 블록으로 분할하여 순차적으로 패킷화하는 BP나 픽셀단위로 분산하는 DP기법에 비해 주ㆍ객관적인 성능 모두 뛰어남을 알 수 있었다.

NOD(News - On - Demand) 데이터의 저장 기법

이주경(Joo-Kyong Lee),박용운(Yong-Woon Park),김영주(Young-Ju Kim),정기동(Ki-Dong Chung) 한국정보과학회 1997 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.24 No.2Ⅳ

NOD(News-On-Demand) 데이터는 VOD(Vide-On-Demand) 데이터에 비하여 동영상, 음성, 이미지, 텍스트 등과 같이 데이터의 형태가 다양하며 데이터 접근에 있어서 시간적, 공간적 지역성이 VOD에 비해 매우 높은 반면 일정한 단위를 주기로 계속 데이터가 생성된다. 따라서, 모든 뉴스 데이터를 디스크에 저장한다면 디스크의 낭비와 비용의 증가를 초래하게 된다. 본 논문에서는 이러한 NOD 데이터의 특징을 분석하고, 사용자의 뉴스 데이터 접근 패턴을 이용하여 시간적 지역성이 높은 데이터를 디스크에, 그렇지 못한 데이터를 테이프에 보관하는 NOD 데이터의 특성을 고려한 데이터의 저장기법인 TBSM과 RBSM을 제안한다.

MPEG-2/H.264 트랜스코더를 위한 DCT 기반 Intra 예측기법

이주경 ( Joo-kyong Lee ),정기동 ( Ki-dong Chung ) 한국정보처리학회 2006 한국정보처리학회 학술대회논문집 Vol.13 No.2

H.264 코딩시 Intra 모드는 다양한 모드 즉, 매크로블록(MB) 당 16개의 4x4 블록 각각에 대한 9가지의 4x4 모드와 4가지의 16x16 모드의 오류 값을 계산하여 최상의 모드를 선택하게 된다. 이와 같은 픽셀 기반의 예측 기법을 DCT 기반의 MPEG-2/H.264 트랜스코더에 적용할 경우 DCT 변환의 특성으로 인하여 모드 예측을 위한 계산량이 높아지는 단점이 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 MPEG2 DCT를 H.264의 정수형 DCT로 변환한 후, DCT 계수의 특징을 이용하여 Intra 모드를 결정하는 기법을 제안한다. 이때, 계수의 특징이 모호하여 모드를 결정하기 어려운 경우는 몇 가지 모드를 선택하여 오류 값을 계산하여 모드를 결정한다. 현재 정밀한 실험은 진행 중이며, 여러 동영상의 첫 Intra 프레임에 대한 실험을 수행한 결과 MB의 모드 결정의 정확도는 프레임 내 이미지의 특징에 영향을 많이 받았다. 예를 들면 Mobile과 같이 프레임 내의 픽셀 간 에지가 많이 존재하는 프레임은 추가적인 모드 결정을 사용하지 않아도 93%정도의 정확도를 보였으며 Akiyo, Foreman과 같이 이웃한 픽셀간 유사도가 상대적으로 높은 경우는 약 80% 정도의 순수 정확성을 보였다. 그러나 모드 판단이 모호한 경우의 모드도 결정한다면 90%이상의 정확도를 보일 것으로 예상된다. 향후 이미지의 특성에 따라 모드를 결정하는 값을 유동적으로 설정하는 기법을 연구하여 정확도를 높이는 연구를 수행하도록 하겠다.

화상통신에서의 오류전파 제어를 위한 보조 모션벡터 압축 기법

이주경(Joo-Kyong Lee),최태욱(Tae-Uk Choi),정기동(Ki-Dong Chung) 한국정보과학회 2002 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.29 No.1A

표준 비디오 압축 기법은 프레임 간의 시간적, 공간적 중복성을 이용하여 데이터를 압축한다. 압축된 프레임이 인터넷을 통하여 전송되는 중에 네트워크의 상태에 따라 패킷의 손실이 발생할 수 있다. 이러한 오류가 발생하면 손실된 블록을 포함하는 프레임의 화질 뿐 아니라, 이 프레임을 참조하여 압축된 이후의 프레임에도 영향을 미친다. 본 논문에서는 전송오류가 발생한 경우, 디코더에서의 오류전파를 최소화하기 위해 보조 모션벡터를 이용한 압축 기법을 제안한다. 즉, 여러 개의 후보 프레임 중 현재 압축하려는 매크로블록과 가장 가까운 값을 가진 두 개의 매크로 블록을 선택하여 그 위치를 기본 모션벡터와 보조 모션벡터로 지정한다. 이때, 두 모션벡터는 서로 다른 프레임에 속한다. 디코더에서 압축해제를 위해 참조하는 기본 모션벡터의 프레임이 손실된 경우, 보조모션 벡터를 이용하여 원래의 화질에 가깝게 디코딩 할 수 있다. 이 기법은 오류제어를 위한 피드백 채널이 필요하지 않으며, 네트워크상의 전송오류 발생시 표준 H.263 압축보다 높은 성능을 보인다.

웨이블릿 코덱에서의 Inter - Intra 움직임 예측 기법

이주경(Joo-Kyong Lee),김충길(Chung-gil Kim),강정구(Jeong-Gu Kang),정기동(Ki-Dong Chung) 한국정보과학회 2003 한국정보과학회 학술발표논문집 Vol.30 No.1C

웨이블릿 변환에 기반한 동영상 코덱에서의 움직임 예측 기법은 DCT 기반 코덱과 유사하게 이전 프레임과의 움직임 예측을 통하여 수행된다. 그러나, 현재 프레임이 이전 프레임을 참조하므로 네트워크상의 전송시 이전 프레임에 발생한 오류가 전달되는 오류 전파의 문제도 발생하게 된다. 본 논문에서는 웨이블릿 변환된 프레임의 특성을 이용하여 최상위 레벨의 LL 부대역만 이전 프레임과의 움직임 예측을 수행하고, 나머지 부대역에 대하여 프레임 내의 상위레벨의 부대역이 하위 부대역을 참조하여 예측 및 보상을 수행하여 오류전파의 가능성을 최소화하는 Inter-Intra ME 동영상 코덱을 제안한다. 제안된 움직임 예측을 사용하여 MAD(Mean-Absolute Differences)를 측정한 결과, 프레임간 변화가 심한 경우에는 제안된 기법과 이전 프레임의 부대역을 참조한 기법 사이의 압축율은 유사하게 나타났으며, 변화가 적은 경우에는 이전 프레임을 참조하는 것의 압축율이 높게 나타났다. 그러나, 네트워크 전송시 발생하는 오류전파에는 제안된 기법의 성능이 우수한 것으로 나타났다.

무선 채널의 비트 에러에 강한 웨이블릿 비디오 코딩 기법

이주경(Joo-Kyong Lee),정기동(Ki-Dong Chung) 한국정보과학회 2003 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.30 No.6

웨이블릿 기반 비디오는 DCT 기반 비디오에 비해 전송오류에 더 민감하다. 즉, 어떤 프레임의 부대역에 오류가 발생하면 같은 프레임의 다른 부대역뿐 아니라 그 프레임을 창조하는 이후 프레임의 복원에도 영향을 주어 비디오의 화질이 감소하게 된다. 본 논문에서는 프레임 간 참조를 수행하는 웨이블릿 비디오의 오류 전파를 중이기 위해 프레임 내 참조 기법을 제안한다. 제안된 기법에서는 LL 부대역을 제외한 나머지 부대역에서 같은 프레임의 하위 부대역을 참조하여 다른 프레임으로의 오류전파를 줄인다. 우선 채널에서의 비트 에러 패턴을 이용하여 모의실험을 수행한 결과 화면의 움직임이 빠른 비디오에서는 제안된 기법의 성능이 압축율에 관계없이 우수하였으며 화연의 움직임이 거의 없는 비디오에서는 비트율이 높은 경우에 성능이 높은 것으로 나타났다. A wavelet-based video stream is more susceptible to the network transmission errors than DCT-based video. This is because bit-errors in a subband of a video frame affect not only the other subbands within the current frame but also the subsequent frames. In this paper, we propose a video source coding scheme called IPC(Intra Prediction Coding) scheme in order to reduce the error propagation to the subsequent frames. In the proposed. scheme, a subband except LL subband in the current frame refers to the lower-level subband within the same frame. This reduces the error propagation to subsequent frames. We evaluated the performance of our proposed scheme in the simulated wireless network environment. As a result of tests, it was shown that the proposed algorithm shows better performance than MRME in a heavy motion image sequence while IPC outperforms MRME at a high bit-rate in small motion image sequence.

DFS를 이용한 추가 메모리를 요구하지 않는 제로트리 압축기법

김충길,이주경,정기동,Kim, Chung-Kil,Lee, Joo-Kyong,Chung, Ki-Dong 한국정보처리학회 2003 정보처리학회논문지B Vol.10 No.5

SPIHT는 수행속도가 빠르고 효율적인 웨이블릿 기반의 이미지 압축 알고리즘으로 잘 알려져 있다. 그러나, SPIHT는 알고리즘 수행에 필요한 제로트리 및 계수의 상태를 저장하기 위하여 리스트 구조를 사용하고 있어 추가 메모리론 요구하며, 비트율의 증가에 따라 메모리 요구량이 증가하는 단점을 가진다. 본 논문에서는 SPIHT 알고리즘을 수행하는데 있어 추가 메모리를 요구하지 않는 MZP-DFS 알고리즘을 제안한다. 제안된 기법은 깊이우선 순서에 따라 공간트리를 탐색하고 테스트 함수 및 복원 계수의 LSB를 이용함으로써 추가 메모리를 제거하였으며 SPIHT와 동일한 성능을 가진다. MZP-DFS는 추가 메모리를 요구하지 않기 때문에 하드웨어 제작비용을 절감할 수 있으며, 각각의 공간트리를 병렬적으로 수행할 수 있기 때문에 실시간 이미지 압축에 적합하다. SPIHT algorithm is a wavelet based fast and effective technique for image compression. It uses a list structure to store status information which is generated during set-partitioning of zero-tree. Usually, this requires lots of additional memory depending on how high the bit-rate is. Therefore, in this paper, we propose a new technique called MZP-DFS, which needs no additional memory when running SPIHT algorithm. It traverses a spatial-tree according to DFS and eliminates additional memory as it uses test-functions for encoding and LSB bits of coefficients for decoding respectively. This method yields nearly the same performance as SPIHT. This may be desirable in hardware implementation because no additional memory is required. Moreover. it exploits parallelism to process each spatial-tree that it can be applied well in real-time image compression.

임베디드 시스템을 위한 신뢰성 있는 NAND 플래시 파일 시스템의 설계

이태훈,박송화,김태훈,이상기,이주경,정기동,Lee Tae-hoon,Park Song-hwa,Kim Tae-hoon,Lee Sang-gi,Lee Joo-Kyong,Chung Ki-Dong 한국정보처리학회 2005 정보처리학회논문지 A Vol.12 No.7

NAND 플래시 메모리는 저전력 소비, 비휘발성, 읽기 속도의 항상 등의 장점이 있다. 그러나 제자리 덮어쓰기(in-place-update)가 불가능하고 지우는 횟수에 제한이 있으며 페이지 단위로 연산이 수행되는 단점이 있다. 이러한 NAND 플래시 메모리를 위한 전용 파일 시스템으로 YAFFS가 개발되었지만 여러 가지 문제점이 존재한다. 본 논문에서는 빠른 복구를 위한 기법, 효율적인 데이터 갱신 기법 그리고 균등한 메모리 사용을 위한 플레인 지움 정책을 사용하는 파일 시스템을 제안한다 전원 오류 발생시, 로그 정보를 사용하여 빠른 복구를 지원한다. 그리고 플래시 메모리의 효율적인 사용을 위해 데이터 쓰기 양을 최소화하고 이를 위해 새로운 메타 데이터 구조를 제안한다. 또한 플레인 지움 정책은 플래시의 균등 사용과 임베디드 시스템의 제한된 자원을 고려하여 연산을 최소화한다. 제안된 기법들의 성능을 실험을 통해 증명하고 그 결과를 분석한다. NAND flash memory has advantages of non-volatility, little power consumption and fast access time. However, it suffers from inability that dose not provide to update-in-place and the erase cycle is limited. Moreover, the unit of read and write operations is a page. A NAND flash file system called YAFFS has been proposed. But YAFFS has several problems to be addressed. In this paper, the Reliable Flash File System(RFFS) for NAND flash memory is designed and evaluated. In designing a file system the following four issues must be considered in particular for the design: (i) to minimize a repairing time when the system fault occurs, (ii) to balance the number of block erase operations by offering wear leveling policy, and (iii) to reduce turnaround time of memory operations by reducing the amount of data written. We demonstrate and evaluate the performance of the proposed schemes.