H.264/AVC의 화면 내 예측을 위한 분산과 서브 샘플링된 화소 기반의 고속 모드 결정 기법

Abstract

최근 통신 기술과 디스플레이 장치의 발전으로 고해상도 영상의 수요가 증가하고 있다. 또한 SNS(social networking service)를 통해 고해상도 영상 데이터를 다른 사용자들에게 전하는 본격적인 영상 통신 시대가 도래하고 있다. 이러한 시대적 요구에 맞게 고성능 압축 기술은 더욱 필요하게 되었다. 현재 동영상 압축 기술로 채택되고 있는 국제 표준 H.264/AVC는 MPEG-4와 같은 이전 비디오 표준에 비해 다양한 고성능 기술들을 사용하여 보다 효율적으로 비디오 데이터를 압축하기 위한 목적으로 ISO/IEC MPEG(moving picture experts group)과 ITU-T VCEG(video coding experts group)이 공동으로 제정한 새로운 국제 표준이다. H.264/AVC에는 움직임 예측을 위한 1/4 화소 단위의 움직임 예측, 가변 블록 크기, 다중 참조 프레임, 인트라/인터 예측, 율-왜곡 최적화(rate-distortion optimization: RDO)등과 같은 최신 기술들이 적용되어 있다. 하지만 이러한 진보된 기술들로 인해 H.264/AVC는 이전 부호화 방식에 비해 높은 성능을 보이지만 부호화기의 복잡도는 더 많이 증가하는 단점이 있다. 본 논문에서는 H.264/AVC의 부호화기의 복잡도를 줄이기 위해 고속 화면 내 예측 모드 결정 알고리듬을 제안한다. 제안된 예측 모드 결정 알고리듬은 먼저 분산을 이용해 작은 화소 단위의 예측을 이용할지 여부를 결정하여 예측 단계 전체를 스킵하는 방법을 사용하며 또한 서브 샘플링 된 화소 들을 이용하여 각 예측 방향에 따른 기울기를 계산하여 현재 블록의 방향성과 가장 부합하는 예측 후보 모드들을 선택하는 방법으로 부호화기의 복잡도를 감소시킨다. 본 논문에서는 제안하는 알고리듬의 성능을 입증하기 위하여 주관적 화질 및 기존 알고리듬과의 객관적인 성능 분석을 PSNR과 bit-rate로 평가한다. 다양한 실험에서 제안된 방법을 적용한 결과 부호화 효율과 화질 열화는 거의 변화가 없으면서 부호화 시간에서는 상당한 감소가 있음을 확인할 수 있다.