A Study on Efficient CABAC Coding based on Transform Coefficient Distribution = 변환 계수 분포를 이용한 효율적인 CABAC 부호화 방법

국문 초록 (Abstract)

최근, ITU-T와 ISO/IEC에 의해 조직된 JCT-VC에서 HEVC 버전 1을 발표하였다. HEVC는 많은 새로운 기술들을 채택하였고 H.264/AVC 대비 동일 화질에서 최대 약 50%의 비트를 절약한다.
CABAC은 HEVC의 main profile에 채택된 중요한 기술 중 하나이다. CABAC은 다양한 통계적 특성을 사용하기 위해 이진화 과정, 문맥 모델링 과정, 산술 부호화 과정을 사용한다.
그 중에서도, 문맥 모델의 적절한 선택은 CABAC의 부호화 효율을 향상시키는데 매우 중요하다. 각 syntax 요소들이 부호화 될 때, 문맥 모델이 결정된다. 그리고 결정된 확률이 문맥모델에 의해 결정된 확률에 축적된다. 하지만 DC계수가 TU내에서 0인지 여부를 알려주는 syntax 요소가 매우 중요한 정보임에도 불구하고 다른 syntax 요소들과 유사하게 부호화 된다.
따라서 본 논문에서는, 잔차 계수 부호화 과정에서 사용되는 몇몇 syntax 요소들의 문맥 모델이 DC계수가 0인지 여부를 알려주는 syntax 요소에 따라 변경된다.
제안된 알고리즘은 참조 소프트웨어인 JEM3.0에 구현되었으며 제안된 알고리즘의 실험 결과는 휘도 신호에서 최대 0.3%의 비트 절감효과를 가진다. 평균 복잡도는 인코더와 디코더에서 거의 변화가 없다

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

JCT-VC (Joint Collaborative Team on Video Coding) organized by ITU-T and ISO/IEC has released High Efficiency Video Coding (HEVC) as an international standard for UHD video compression. HEVC adopted many new technologies and saves the bitrate up to about 50% compared to H.264/AVC at the same perceptual quality.
The context adaptive binary arithmetic coding (CABAC) is one of the important technologies adopted in the main profile of HEVC. CABAC employs binarization process, context modeling, and arithmetic coding process to use the various statistical characteristics of video signal.
Especially, the appropriate selection of context modeling is very important to improve the coding efficiency of CABAC. Each syntax element has a predetermined context model and is coded with a probability to be updated adaptively by the value of context.
In this thesis, a new context modeling is proposed for the significance flag specifying whether the transform coefficient is zero or not. In the proposed modeling, after the last non-zero coefficient of TU is encoded, the significance flag for DC is encoded. Then, the other significance flags for remaining AC coefficients are encoded according to the context model using the significance of DC and the location of the last non-zero coefficient.
Experimental results show that the proposed algorithm has coding efficiency gain of up to 0.3% in luminance compared to the conventional algorithm in HEVC, under the negligible complexity increment of both encoder and decoder.