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방송통신 융합 서비스에 적합한 Scalable HEVC 원문보기

방송과 미디어 = Broadcasting and media magazine, v.20 no.1, 2015년, pp.31 - 42  

최진혁 (한밭대학교) ,  최해철 (한밭대학교)

초록
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근래의 무선망 및 인터넷의 초고속화에 따라 다양한 멀티미디어 서비스가 활성화되고 있으며, 특히 방송 통신 융합망의 등장으로 인해 압축 부호화 기술만을 개발하던 시기와 달리 멀티미디어의 생성, 전송 및 소비 환경의 다양한 조건들에서 QoS(Quality of Service)를 보장하기 위해 비디오 부호화의 스케일러빌러티를 제공하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 고에서는 스케일러블 비디오 부호화의 개요에 대해 설명하고, 차세대 압축 표준인 HEVC(High Efficiency Video Coding)를 기반으로 시간적, 공간적, 화질적 스케일러빌러티를 제공하는 SHVC(Scalable HEVC)의 표준화와 이를 이용한 기술 개발 동향을 소개한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 결국, 이러한 문제들로 인하여 SVC는 화상회의 등 시장에서 제한적으로 사용되었을 뿐 전반적으로 사용되지는 못하였다. SHVC에서는 SVC 의 문제점들을 극복하고자 HEVC의 표준화 기간 중에 AHG(Ad-Hoc Group)을 수립하고 SHVC와 HEVC의 표준화 기간이 일부 겹치도록 하는 등 HEVC 전체 구조를 설계하는데 스케일러블 부호화 방식으로의 확장성을 고려하고자 노력하였다. 또한, SVC의 단점인 구현의 복잡도를 줄이고 부호화 효율을 높이기 위해 복호하고자 하는 최상위 계층이 참조하는 모든 하위계층을 복호하는 다중루프 복호화 방식을 채택하였으며, HEVC의 블록 레벨 부호화 툴(tool)을 수정하지 않고 구현이 용이하도록 하위 계층 영상을 상위 계층의 참조 영상 리스트에 추가하는 참조 영상 인덱스 접근 방식을 채택하였다[7].
  • 본 고에서는 스케일러블 비디오 부호화의 개요에 대해 살펴보고, 스케일러블 비디오 부호화의 최신 표준인 SHVC의 표준화 동향에 대해 기술한다. 그리고 SHVC에 표준으로 채택된 기술 중시간/공간/화질적 스케일러빌러티를 제공하기 위한 대표적인 기술에 대해 설명하며, 마지막으로 SHVC를 이용하는 연구 기술 동향에 대해 소개한다.
  • 다음으로 공간/시간/화질적 스케일러빌러티가 어떠한 기술로 가능한지에 대해 살펴본다. 우선 공간적 스케일러빌러티는 작은 영상 크기의 비디오 시퀀스부터 큰 영상 크기의 시퀀스들을 각 공간적 계층에 입력하여 부호화하는 다 계층 부호화 기법에 기반한다.
  • 본 고에서는 스케일러블 비디오 부호화의 개요에 대해 살펴보고, 스케일러블 비디오 부호화의 최신 표준인 SHVC의 표준화 동향에 대해 기술한다. 그리고 SHVC에 표준으로 채택된 기술 중시간/공간/화질적 스케일러빌러티를 제공하기 위한 대표적인 기술에 대해 설명하며, 마지막으로 SHVC를 이용하는 연구 기술 동향에 대해 소개한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
스케일러블 비디오 부호화의 특징은? 스케일러블 비디오 부호화는 여러 개의 비디오 계층을 하나의 비트열로 부호화하며, 각 층은 각각의 비트율, 프레임율, 영상 크기 및 화질 등을 갖고 있다. 즉 비디오를 공간/시간/화질적 차원의 임의 값을 가지는 비트열로 부호화하며, 그 세 가지 차원의 조합에 따라 폭넓은 스케일러빌러티를 제공할 수 있다. 기술적 관점에서, 하나의 스케일 러블 비트스트림은 두 개 혹은 그 이상의 의존적인 계층으로 구성될 수 있다.
스케일러빌러티 기능을 지원하는 과거의 국제 비디오 부호화 표준은 무엇이 있는가? 스케일러빌러티 기능을 지원하는 과거의 국제 비디오 부호화 표준은 MPEG-2, H.263, MPEG-4 Part 2 Visual 및 H.264/AVC기반의 SVC (Scalable Video Coding)[3] 등이 있다. 2007년 배포된 SVC는 복호 대상인 최상위 계층만을 복호하고, 하위 계층들은 계층 간 예측에 필요한 최소의 정보만을 복호하는 단일 루프 복호화 방식을 채택 하여 연산량 및 메모리 사용량을 줄였지만 그로 인한 구현의 복잡도는 매우 증가하였다.
시간적 스케일러빌러티는 어떤 기능인가? 시간적 스케일러빌러티는 비디오의 프레임율 (FPS: Frame Per Second)을 조절할 수 있는 기능이다. <그림 3>과 같은 Hierarchical B picture 구조는 시간적 스케일러빌러티를 지원하는 대표적인 예측 방법이다.
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참고문헌 (13)

  1. 최해철, 강정원, 배성준, 유정주. "스케일러블 비디오 부호화 표준화 동향", 한국통신학회지 제24권 제4호, 2007.4, 5-14 

  2. A. Vetro, C. Christopoulos, and H. Sun. "Video transcoding architectures and techniques: An overview", IEEE Signal Processing Mag., vol. 20, pp. 18-29, Mar. 2003. 

    상세보기 crossref

  3. H. Schwarz, D. Marpe, and T. Wiegand 'Overview of the scalable video coding extension of the H.264/AVC standard', IEEE Trans. on Circuits and Systems for Video Technology 17(9), pp.1103-1120, July 2007. 

    상세보기 crossref

  4. G. J. Sullivan, J.-R. Ohm, W.-J. Han, and T. Wiegand, 'Overview of the High Efficiency Video Coding (HEVC) Standard', IEEE Trans. on Circuits and Systems for Video Technology 22(12), pp.1649-1668, Dec. 2012. 

    상세보기 crossref

  5. J. Chen, J. Boyce, Y. Ye, M. M. Hannuksela, G. J. Sullivan, and Y.-K. Wang 'High Efficiency video coding (HEVC) scalable extension Draft 7' JCT-VC document JCTVC-R1008, Jan. 2014. 

  6. Y. Wang, and M. Hannuksela, "Signaling of scalability information," Joint Video Team Doc. JVTP061, July 2005. 

  7. 이진호, 강정원, 이하현, 최진수. "SHVC 표준 기술 동향", TTA journal/no.152, 2014년, pp. 60-65 

  8. ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11 and ITU-T SG 16 WP3 "Joint Call for Proposals on Scalable Video Coding Extensions of High Efficiency Video Coding (HEVC),"ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 N12957, 2012.7 

  9. J. Chen, J. Boyce, Y. Ye, M. M. Hannuksela, G. J. Sullivan, and Y.-K. Wang 'High Efficiency video coding (HEVC) scalable extension Draft 5' JCT-VC document JCTVC-P1008, Jan. 2014. 

  10. J. Chen, J. Boyce, Y. Ye, M. M. Hannuksela, 'Scalable HEVC (SHVC) Test Model 7 (SHM7)' JCT-VC document JCTVCR1007, Jan. 2014. 

  11. V. Seregin, Y. He, 'Common SHM test conditions and software reference configurations' JCT-VC document JCTVCP1009, Jan. 2014. 

  12. 오종규, 원용주, 이진섭, 김용환, 백종호, 김준태. "A Study of Development of Transmission Systems for Next-generation Terrestrial 4K UHD & HD Convergence Broadcasting", JBE Vol. 19, No. 6, Nov. 2014. 

  13. W. Hamidouche, G. Cocherel, J. Le Feuvre, M. Raulet and O. Deforges. "4K REAL TIME VIDEO STREAMING WITH SHVC DECODER AND GPAC PLAYER", IEEE International Conference, July 2014 

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