[논문]토큰 시퀀스 정보를 이용한 MPEG RVC 프레임워크 기능부 구현

박민수; 김현규; 이승욱; 장의선

토큰 시퀀스 정보를 이용한 MPEG RVC 프레임워크 기능부 구현
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박민수 (한양대학교) , 김현규 (한양대학교) , 이승욱 (한양대학교) , 장의선 (한양대학교)

본 논문에서는 MPEG RVC(Reconfigurable Video Coding) 프레임워크에서의 효율적인 복호화기 생성을 위한 토큰 정렬 방법을 제안한다. MPEG RVC 프레임워크는 현존하는 비디오 표준을 모듈 단위로 나누어 그에 대한 입력 및 출력의 동작을 명시하고 있다. 현재의 RVC 프레임워크 표준은 각 기능부(functional unit)들의 입력 및 출력의 행동만을 서술할 뿐 특정 비디오 코덱에서 고유적으로 정의하는 각 기능부 사이에 소비되는 토큰의 계산 모델(model of computation)을 제공하지 않는다. 이러한 점은 계산 모델이 다른 환경에서 RVC 프레임워크 솔루션을 개발하는데 큰 어려움으로 작용한다. 따라서 효율적인 RVC 복호화기의 구성을 위해 복호화 기술 정보 상의 명백한 토큰 정렬 정보를 이용하여 RVC 프레임워크의 기능부들 사이의 행동을 결정지어 주는 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 토큰 정렬에 의해 계산 모델을 명확하게 해주고 개발자로 하여금 코덱 개발 단계에서의 디버깅 및 테스팅에 따른 부담을 줄여줄 것이다.

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문제 정의

이러한 문제들은 RVC 프레임워크의 본래 목적인 비디오 코덱의 쉬운 구성 및 검증을 근본적으로 힘들게 한다. 따라서 본 논문에서는 위에 서술한 문제들을 해소하기 위해 RVC 프레임워크에서의 토큰 정렬 정보의 필요성을 주장한다. 토큰 정렬 방법의 추가는 RVC 프레임워크에서의 각 기능부들의 계산 모델을 명확하게 해줄 것이다.
본 논문에서는 RVC 프레임워크에서의 토큰 정렬에 따른 문제와 그 문제를 해결할 수 있는 토큰 정렬 방법에 대해서 제안하였다. 토큰 정렬 방법을 이용하여 RVC 프레임워크에서 발생하는 재사용, 상호 운용, 디버깅 및 테스팅 문제가 해결 가능함을 보여주었다.

제안 방법

우리는 동일한 IS 기능부를 이용하여 두 개의 서로 다른 토큰 정렬 방식을 사용하여 그 처리 속도를 측정, 비교하였다. 토큰 정렬 방식을 적용하는 과정에서, 우리가 제안하는 토큰 정렬 정보 및 스케줄러에 기반한 설계가 적용되었다.
우리는 이렇게 기능부 내부에서 제어되던 토큰 입출력 과정을 외부에서 부가 정보로 제공하는 방식을 제안한다. 보다 구체적으로는, 기능부 내부 토큰의 입력 및 출력 제어 과정을 외부의 스케줄러가 제어하도록 하는 방법이다.
제 2장에서 제시한 토큰 정렬에 따른 문제를 해결하기 위해 그림 5처럼 각 기능부를 감싸는 토큰 스케줄러를 고안하였다. 그림에서는 기능부가 토큰의 입력이 발생하기 전에 토큰 스케줄러를 한 단계 거치면서 해당 기능부가 필요로 하는 토큰을 스케줄러가 상황에 맞게 기능부로 보내주는 역할을 하게 된다.
토큰 정렬 기술의 실제 구현 가능성을 탐색하고자, 우리는 상기에 언급하였던 토큰 정렬 기술의 장점들 가운데 토큰 정렬 순서가 실제 기능부 동작 시간에 끼치는 영향을 평가하였다.
우리는 동일한 IS 기능부를 이용하여 두 개의 서로 다른 토큰 정렬 방식을 사용하여 그 처리 속도를 측정, 비교하였다. 토큰 정렬 방식을 적용하는 과정에서, 우리가 제안하는 토큰 정렬 정보 및 스케줄러에 기반한 설계가 적용되었다. 비교에 사용된 비트스트림은 다음과 같다:

성능/효과

1) 기능부의 재사용(reuse) 불가: 데이터 입력 및 출력 규약이 다른 경우 같은 기능을 가진 기능부 간에 호환성을 보장할 수 없다.
2) 다른 플랫폼에서의 기능부 상호 운용(interoperability) 불가: 계산 모델이 다른 플랫폼에서 특정 기능부의 정상 동작 여부를 보장 할 수 있는 방법이 없다.
3) 모듈 단위 디버깅 및 동일성 테스트의 어려움: 위의 두 가지 요소로 인해 표준화 된 방법으로 기능부의 정상 동작 여부를 검증하고 디버깅 및 테스팅하는 것이 불가능하다.
이를 통하여 상술하였던 기능부 재사용 문제를 해결한다. 또한, 스케줄러로 하여금 플랫폼 독립적인 외부 정보를 읽어 토큰 정렬을 수행하도록 함으로써 플랫폼의 계산 모델에 따라 토큰 입출력 방법이 바뀌는 것을 예방한다. 이는 기능부의 플랫폼 간 상호 운용 또한 가능하도록 한다.
토큰 정렬 방법을 이용하여 RVC 프레임워크에서 발생하는 재사용, 상호 운용, 디버깅 및 테스팅 문제가 해결 가능함을 보여주었다. 또한, 실험을 통해 토큰 정렬에 따라 기능부의 처리 속도가 영향을 받는다는 것을 확인 할 수 있었다.
표 2에서 보여지듯, 결함 표본의 토큰 정렬 방식을 따를 경우 표준 표본의 경우보다 처리 시간이 두 배 이상 느리다는 것을 볼 수 있다. 이 결과로부터, 토큰을 적합한 방식으로 정렬, 제공하는 것이 특정 기능부의 수행 시간에 큰 영향을 줄 수 있음이 확인된다. 따라서 토큰 정렬 정보를 최적화된 방법으로 제공하는 것을 통해 코덱의 복호화 시간을 단축할 수 있는 가능성 또한 시사된다.
이는 AC_PRED_DIR 토큰이 입력 되지 않으면 IS 기능부는 동작을 하지 않고 해당 토큰이 입력될 때까지 대기를 한다는 것을 나타낸다. 이러한 이유에서 해당 기능부는 적합한 방식으로 토큰이 전달되지 않을 경우 전체적인 복호화 과정에서 상당한 오버로드를 줄 것으로 예상되었다.
본 논문에서는 RVC 프레임워크에서의 토큰 정렬에 따른 문제와 그 문제를 해결할 수 있는 토큰 정렬 방법에 대해서 제안하였다. 토큰 정렬 방법을 이용하여 RVC 프레임워크에서 발생하는 재사용, 상호 운용, 디버깅 및 테스팅 문제가 해결 가능함을 보여주었다. 또한, 실험을 통해 토큰 정렬에 따라 기능부의 처리 속도가 영향을 받는다는 것을 확인 할 수 있었다.

후속연구

따라서 본 논문에서는 위에 서술한 문제들을 해소하기 위해 RVC 프레임워크에서의 토큰 정렬 정보의 필요성을 주장한다. 토큰 정렬 방법의 추가는 RVC 프레임워크에서의 각 기능부들의 계산 모델을 명확하게 해줄 것이다.

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