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H.264/AVC 컨텐츠의 공간해상도 트랜스코딩을 위한 고속 모드 결정 방법

Fast Mode Decision for Spatial Transcoding of H.264/AVC Contents

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. SP, 신호처리, v.43 no.3 = no.309, 2006년, pp.43 - 53  

권상구 (성균관대학교 정보통신공학부) ,  정봉수 (성균관대학교 정보통신공학부) ,  전병우 (성균관대학교 정보통신공학부)

초록
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무선 네트워크 기술이 발전함에 따라, 모바일 환경을 통한 멀티미디어 컨텐츠 공급이 증가하고 있는 추세이지만, 공급자가 시시각각 변화하는 네트워크 상황과 다양한 사용자의 단말기 종류를 모두 고려하여 적당한 컨텐츠를 공급하는 것은 매우 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위해 트랜스코딩 기술이 제안되었지만 계산 복잡도가 크다. 본 논문에서는 다양한 트랜스코딩 기술 중 하나인 공간해상도 트랜스코딩 기술에서 2:1 화면 축소를 대상으로 H.264에서 매크로블록의 모드 결정 과정 중에 필연적으로 발생하는 계산 복잡도를 줄이기 위해 입력 비트스트림에서 얻은 매크로블록의 모드, 움직임 벡터, 그리고 차-영상 에너지 정보를 이용한 고속 모드 결정 방법을 제안한다. 제안한 고속 모드 결정 방법은 입력 정보들을 비교하여 재-부호화할 매크로블록의 가능한 모드 종류를 제한하여, 모드 결정 과정에서 소모되는 시간을 단축시키는 방법이다. 실험 결과는 영상에 따라 약간의 차이는 있으나 제안한 방법이 일반 부호화 과정에 비해 평균적으로 PSNR은 약 0.04dB 손실이 발생하고 비트율은 약 1.6% 증가하나, 부호화 속도에서는 약 2.66배 빨라짐을 보여준다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

As wireless network technology has advanced, demands for multimedia contents through mobile environment have tendered to upward. Since network situation is changing every moment and types of user terminals are diverse, it is difficult for a content provider to consider network situation and type of ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 264/AVC 공간해상도 축소 트랜스코딩을 위한 고속 모드 결정 방법을 제안하였다. 고속모드 결정 방법은 입력된 매크로블록의 모드, 움직임 벡터, 그리고 차-영상 에너지 정보를 이용하여 재-부호화할 매크로블록의 모드 결정에 필요한 계산상의 복잡도를 감소시키는데 그 목적이 있다. 제안된 고속 모드 결정법은 일반적인 부호화 방법에 비교하여 영상의 화질이나 압축률의 저하가 크게 없이 재-부호화하는 과정에서 2.
  • 일반적으로 차-영상의 에너지는 화소 단위 영역이나 DCT 영역에서 power spectral density로 구하게 되지만, 이런 경우 많은 계산량이 필요하게 되고 또한 차- 영 상 에너지가 광범위하게 분포하여 분석하는데 어려움이 따르게 된다. 따라서 간단한 계산을 통하여 적절한 에너지 범위를 알기 위해 매크로블록의 차-영상에서 Non-zero DCT 계수 값들의 수로 차-영상의 에너지를 나타내고자 한다. Non-zero DCT 계수가 존재한다는 것은 그 영역에서 에너지가 발생한다는 것을 의미하기때문에서 Non-zero DCT 계수로 에너지를 표현하였다.
  • 따라서 본 논문에서는 H.264/AVC 비트스트림의 2:1 공간해상도 변환 트랜스코딩 기술에서 계산량을 감소시키기 위해 입력된 4개의 매크로블록의 모드, 움직임 벡터, 그리고 차-영상 에너지 정보들을 통해 도출된 최적 매크로 블록 모드의 확률적 분포를 기반으로, 매크로 블록의 모드 결정시 최적 모드 하나를 선택하거나 발생가능한 모드 형태를 제한하여 모드 결정에 필요한 계산량을 줄이는 고속 매크로블록 모드 결정법을 제안한다. 일반적으로 차-영상의 에너지는 화소 단위 영역이나 DCT 영역에서 power spectral density로 구하게 되지만, 이런 경우 많은 계산량이 필요하게 되고 또한 차- 영 상 에너지가 광범위하게 분포하여 분석하는데 어려움이 따르게 된다.
  • 마지막으로 입력된 매크로블록 중 인트라 매크로 블록이 존재하지 않을 경우, 입력된 영상과 재-부호화할 영상의 확률적 상관성을 관찰해 본 결과에 대해 살펴본다. 이 경우에는 재-부호화할 매크로블록의 모드가 P16X16인 경우가 많이 발생하고, 그 다음으로 P16x8과, P8xl6이 많이 발생함을 알 수 있다.
  • 본 논문에서는 H.264/AVC 공간해상도 축소 트랜스코딩을 위한 고속 모드 결정 방법을 제안하였다. 고속모드 결정 방법은 입력된 매크로블록의 모드, 움직임 벡터, 그리고 차-영상 에너지 정보를 이용하여 재-부호화할 매크로블록의 모드 결정에 필요한 계산상의 복잡도를 감소시키는데 그 목적이 있다.
  • 본 논문에서는 입력 비트스트림의 정보를 이용하여 단지 재-부호화할 매크로블록의 모드 결정에 대해서만 알아보았다. 제안된 고속 모드 결정 방법과 더불어 입력된 정보를 이용하여 움직임 벡터를 찾는데 드는 시간을 단축하는 기존의 방법과 병행하여 사용한다면, 더 많은 속도의 개선이 있을 것으로 예상된다.
  • 본 논문은, 제안된 고속 모드 결정법에 대해 자세히 설명하기 전에 II장에서 공간해상도 트랜스코딩 기술과 H.264/AVC 표준에서의 부호화 모드 기술에 대해 간략하게 설명한 후, m장에서 입력된 정보에 대한 분석 및 출력 매크로블록의 최적 모드에 대한 확률적 상관성을 알아본다. IV장에서는 HI장에서 도출해낸 확률적 상관성을 토대로 제안한 고속 모드 결정 방법을 살펴본 후, V장에서는 제안된 방법에 대한 모의실험결과를 설명하고, 마지막 장에서는 제안 방법에 대한 결론으로 마친다.
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참고문헌 (12)

  1. J. Xin, C. W. Lin, and M. T. Sun, 'Digital Video Transcoding', Proceedings of the IEEE, Vol. 93, Issue 1, pp. 84-97, January 2005 

  2. 권혁균, 이영렬, 'H.264에서 MPEG-4로 빠른 트랜스코딩,' 전자공학회 논문지 제 41권 CI편 제6호, 91-99쪽, 2004년 11월 

  3. 이상선, 이영렬, 'MPEG-4에서 H.264로 빠른 트랜스코딩,' 전자공학회 논문지 제 41권 SP편 제5호, 275-282쪽, 2004년 9월 

  4. B. Shen, I. K. Sethi, and V. Bhaskaran, 'Adaptive Motion Vector Resampling for Compressed Video Down-Sampling,' IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, vol. 9, pp. 929-936, September 1999 

  5. Y. Tan, H. Sun, and Y. Liang, 'On the Methods And Applications of Arbitrarily Downsizing Video Coding,' Proceedings of 2002 IEEE International Conference on Multimedia and Expo, vol. 1, pp. 609-612, August 2002 

  6. J. Xin, M. Sun, B. Choi, and K. Chun, 'An HDTV -to-SDTV Spatial Transcoder,' IEEE Transactions on Circuits and Systems for video Technology, vol. 12, no. 11, pp. 998-1008, November 2002 

  7. S. H, Jang and N. jayant, 'An Adaptive Non-linear Motion Vector Resampling Algorithm For Down-scaling Video Transcoding,' Proceedings of 2003 International Conference on Multimedia and Expo, vol. 2, pp. 229-232, July 2003 

  8. Y. P. Tan and H. Sun, 'Fast Motion Re- Estimation for Arbitrary Downsizing Video Transcoding using H.264/ AVC Standard,' IEEE Transactions on Consumer Electronics, vol. 50, pp 887-894, August 2004 

  9. Zhang, Y. Lu, Q. Huang, and W. Gao, 'Mode Mapping Method For H.264/AVC Spatial Dwonscaling Transcoding,' Proceedings of 2004 IEEE International Conference on Image Processing, vol. 4, pp 2781-2784, October 2004 

  10. C. Li, C. Wang, and T. Chiang, 'A Fast Downsizing Video Transcoder Based on H.264/AVC Standard,' Lecture Notes in Computer Science, vol. 3333, pp. 215 - 223, November 2004 

  11. Joint Video Team (JVT) of ISO/IEC MPEG & ITU-T VCEG, 'Draft ITU-T Recommendation and Final Draft International Standard of Joint Video Specification (ITU-T Rec. H.264 & ISO/IEC 14496-10 AVC), Doc. JVT-G050rl, March 2003 

  12. 이제윤, 전병우, 'H.264 동영상 압축을 위한 고속부호화 모드 결정 방법,' 전자공학회 논문지 제 41권 SP편 제6호, 165-173쪽, 2004년 11월 

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