[논문]T-DMB/AT-DMB 비디오 서비스를 위한 스케일러블 부호화기 모델에 따른 복잡도 및 성능 분석

김진수; 김규석; 김필중; 이시웅; 김재곤; 최해철

doi:10.6109/jkiice.2007.11.11.2015

T-DMB/AT-DMB 비디오 서비스를 위한 스케일러블 부호화기 모델에 따른 복잡도 및 성능 분석
Complexity and Performance Analysis of SVC(Scalable Video Coding) Encoder Models for T-DMB/AT-DMB Video Service 원문보기

한국해양정보통신학회논문지 = The journal of the Korea Institute of Maritime Information & Communication Sciences, v.11 no.11, 2007년, pp.2015 - 2020

김진수 (한밭대학교 정보통신전문대학원 멀티미디어공학과) , 김규석 (한밭대학교 정보통신전문대학원 멀티미디어공학과) , 김필중 (한밭대학교 정보통신전문대학원 멀티미디어공학과) , 이시웅 (한밭대학교 정보통신전문대학원 멀티미디어공학과) , 김재곤 (한국항공대학교 항공전자 및 정보통신공학부) , 최해철 (한국전자통신연구원 전파방송연구단 방송미디어연구그룹)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 고품질-DMB(Advanced Terrestrial-DMB) 비디오 서비스를 제공하기 위해 SVC(Scalable Video Coding) 부호화기 법을 다룬다. SVC 기저계층으로 T-DMB 서비스와 호환이 되도록 하면서, 향상계층은 공간 확장성을 통하여 AT-DMB 비디오 서비스를 제공할 수 있다. 그러나 SVC 부호화 기법은 매우 복잡하므로, 이를 구현하기 위해서는 SVC 부호화기의 복잡도에 따른 성능 분석이 필요하다. 본 논문에서는 SVC 부호화 파라미터에 따른 성능 변화를 조사하고, 이를 기반으로 3가지 부호화기 모델에 따른 복잡도 및 성능 특성을 모의실험을 통하여 비교 분석한다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper presents the SVC(Scalable Video Coding) scheme which enables the AT-DMB(Advanced Terrestrial-DMB) video service in enhancement layer, while keeping the current T-DMB video service in base layer. But, it is very complicate to implement the SVC encoder and so it is necessary to analyze the complexity and performance for SVC encoder#s structures and coding parameters. In this paper, through computer simulations, SVC coding parameters are tested and then, based on these results, three types of SVC encoder models are compared from the viewpoint of the complexity and performance.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

실험결과 공통설정에서의 LoopHlter는 사용하면 수 행시 간은 비슷하나 비트율이나 PSNR의 성능이 좋아진 다. 또한 SearchFuncFullPele 움직 임 예측시 적합한 블 록을 결정하는 계산 방법을 나타낸 것이다. 총 4가지의 변수를 가지고 비교를 해보았는데 그 중 HADAMARD 계산방법을 사용할 경우 수행시간은 오래 걸리지만 비 트율과 PSNR이 향상되는 것을 알 수 있다.
그러나 보다 나은 화질의 디지털 방송 서 비스와 광대 역 네 트워크의 이동 멀티미디어 서비스 기술의 발달로 인하여 현재 의 T-DMB 서비 스와 호환성 을 유지 하면서 우수한 품질의 고품질-DMB (AT-DMB) 표준 개발에 대한 연구가 시급히 요구되고 있다. 본 논문에서는 현재 국내에서 제공되고 있는 T-DMB의 표준 규격 인 H.264/AVC 베 이스라인 프로파일/레벨 L3을 기저계층(BL: Base Layer)으로 제공하면서, 향상계층 (EL: Enhancement Layer)으로 AT-DMB 서비스를 제공할 수 있는 SVC(H.264/AVC Adm.3)에 대하여 부호화 파라미 터 및 부호화 모델에 따른 복잡도 및 성능 분석을 연구하였다. 먼저, II장에서는T-DMB, AT-DMB에 대해서 알아보고 IE장에서는 현재 서비스되고 있는 T-DMB 비디오 서비 스의 부호화 파라미터와 AT-DMB 비디오 서비스의 부 호화 파라미터 의 선택에 따른 성능 변화를 조사하고, 동 시 에 계산량을 조사 분석 한다.
본 논문은 T-DMB/AT-DMB 비디오 서비스를 위한 스케일러블 부호화기 모델에 따른 복잡도 및 성능 분석 에 대하여 실험해 보았다. 실험결과 복잡도가 가장 큰 complex 모델은 medium 모델 보다 수행 시간이 약 60배 이상 소요되 나 0.

제안 방법

3.2의 결과를 바탕으로 Simple, Medium, Complex 모델을 설정하여 복잡도를 측정하였다. 표 5 는 모델 설정 을 위한 파라미터들의 설정 값을 나타낸 것이다.
현재 국내 T-DMB는 CAVLC를 사용하기 때문에 BLe CAVLCS. 고정하고ELe 변수를 변화시켜 비교를 하였다. 실험 결과 CABAC를 사용하면 수행시 간과 PSNRe 크게 차이가 없지만 비트율이 줄어든다.
공통설정에서 크게 3가지 파트로 나누어 실험을 하였 고 마찬가지로 계층설정도 3가지 파트로 나누어 실험하였다. 표 2 는 파트별 파라미 터 분류를 나타낸다.
SVC의 복잡한 기 능들이 많이 있으나 본 실험에 서 는 위의 세 가지 사항을고려해서 실험을 하였다. 또한기 저 계 층은 CIF급에 30Hz, 약 400Kbps의 목표 비 트량으로 부호화 하며, 향상계층은 4CIF(704x576)급에 3아Iz, 약 LIMbps로 부호화 하였다. 그림 1 은 T-DMB/AT-DMB를 위한 GOP 순세1］를 나타낸 것이고, 그림 2는 T-DMB/AT-DMB를 위한 Encoder 구조를 나타낸 것이다.
본실험에서는 비교의 기준이 되는 Anchor를 먼저 설 정 하였다. 또한 SVC는 최소 두 가지 설정을 해야 한다.

대상 데이터

본 실험을 위하여 SVC 코덱은 JVT 공식 Reference Software 인 Joint Scalable Video Model (JSVM) 9.1 [2]을 사용하였다. 본 실험을 위하여 사용된 실험영상의 정보를 표 1 에 보였다.

성능/효과

ldB내외의 거의 비슷한 압축성능을 가지면서, 약 60배나적은수행시 간의 감소 효과를 나타내었다. 3.2의 분석 결과를 견주어 보면 Block Search와 같이 수행시간에 관계없이 최 고의 압축률을 갖는 부호화 방식을 모두 포함하여도 Medium 모델에 비해 0.2dB 이상의 성능을 갖지 못한다. 따라서 제안한 Medium모델이 0.
Medium모델이 Complex모델에 비해 O.ldB내외의 거의 비슷한 압축성능을 가지면서, 약 60배나적은수행시 간의 감소 효과를 나타내었다. 3.
1)에 맞 게 부호화 되어야 한다. 두 번째는 DMB망에서 DMB 단 말의 성능 제 약으로 인해 SVC가지 원하는 화질 신축성 (Scalability) 중 복잡도가 큰 FGS(Ene Granular Scalability) 에 대한 실시간 복호는 고려하지 않는다. 세 번째 GOP 순 서는 B프레임을 제외하고 I프레임과 P프레임으로 구성 한다.
2dB 이상의 성능을 갖지 못한다. 따라서 제안한 Medium모델이 0.2dB 이하의 약소한 압축 성능 감소 내에서 수행시간이 두드러지게 감소시킬 수 있는 장점 을 확인할 수 있다. 그림 3 은 비트율의 합과PSNR 평 균을 나타낸 모델이고 그림 4 는 BL과 EL을 나타낸 것이다.
고정하고ELe 변수를 변화시켜 비교를 하였다. 실험 결과 CABAC를 사용하면 수행시 간과 PSNRe 크게 차이가 없지만 비트율이 줄어든다. SVC관련 파라미터인 InterLayerPed는 공간적 계 층간[3] 참조를 위한 파라미 터 이다.
본 논문은 T-DMB/AT-DMB 비디오 서비스를 위한 스케일러블 부호화기 모델에 따른 복잡도 및 성능 분석 에 대하여 실험해 보았다. 실험결과 복잡도가 가장 큰 complex 모델은 medium 모델 보다 수행 시간이 약 60배 이상 소요되 나 0.2dB이 하의 약소한 압축 성 능 향상을 나타낸다. 그러므로medium 모델과 같이 수행시간 대비 성 능 효율이 좋은 모델이 AT-DMB의 성능 향상시킬 수 있을 것으로 본다.
또한 SearchFuncFullPele 움직 임 예측시 적합한 블 록을 결정하는 계산 방법을 나타낸 것이다. 총 4가지의 변수를 가지고 비교를 해보았는데 그 중 HADAMARD 계산방법을 사용할 경우 수행시간은 오래 걸리지만 비 트율과 PSNR이 향상되는 것을 알 수 있다. 계층설정에서 의 부호화모드 관련 파라미 터 SymbolMode는 부호화 시 CAVLC와 CABAC에 관한 파라미 터 이다.

후속연구

그러므로medium 모델과 같이 수행시간 대비 성 능 효율이 좋은 모델이 AT-DMB의 성능 향상시킬 수 있을 것으로 본다. 본 논문에서 분석한 결과는 AT-DMB 비 디오 서비스를 위한 SVC 부호화기의 표준 규격 설정에 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

참고문헌 (3)

전동산, 곽상민 외 5인, '지상파 DMB 고도화 망에서 의 스케일러블 비디오 부호화 기술,' 전자공학회논문지-TC, 44권, 1호, pp.1-9, Jan. 2007

원문보기 상세보기
Joint Video Team, 'JSVM Software Manual (version JSVM 9.1),' ITU-T document, June 2007
Segall, C. A, Sullivan, G. J, 'Spatial Scalability Within the H.264/AVC Scalable Video Coding Extension,' IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, vol. 17 no. 9, pp.1121-1135, Sept. 2007

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