H.264 동영상 압축을 위한 부 화소 단위에서의 고속 움직임 추정 방법

Abstract

움직임 추정은 H.264의 비디오 코딩 과정에서 가장 많은 연산량을 차지하는 중요한 처리과정이다. 움직임 추정 과정에서 정수배 화소 단위에서의 탐색에 비하여, 1/2 화소 (half-pixel)와 1/4 화소 (quarter-pixel) 단위까지의 움직임 추정은 영상압축률을 높일 수 있지만, 계산의 복잡도가 늘어나는 문제가 있다. 본 논문에서는 각 블록간의 절대 오차 값인 SAD (Sum of Absolute Difference)가 최소 점을 기준으로 포물선 모양의 분포를 나타내는 특성 및 1/2 단위와 1/4 단위의 화소 보간 특성을 이용하여 움직임 추정 과정에서 탐색 점을 줄임으로써 처리속도를 증가시키고, 계산의 복잡도를 줄이는 알고리듬을 제안하였다. 제안한 방법에서는, 정수 화소 단위에서의 가장 작은 SAD를 갖는 점을 기준으로 주위 8점 가운데 두 번째로 SAD가 작은 점을 찾아 해당 방향으로 1/2 화소 단위의 움직임 추정을 행하였고, 1/4 화소 단위에서도 1/2 화소단위에서 두 번째로 SAD가 작은 점 방향으로 움직임 추정을 실행하였다. 그 결과 기존 알고리듬에 비해 비교적 화질에 변화가 없고, 인코더 처리과정 에서 약 20%의 빠른 속도로 처리하는 결과를 보였다.

Motion Estimation (ME) is an important part of video coding process and it takes the largest amount of computation in video compression. Half-pixel and quarter-pixel motion estimation can improve the video compression rate at the cost of higher computational complexity. In this paper, we suggest a new efficient low-complexity algorithm for half-pixel and quarter pixel motion estimation. It is based on the experimental results that the sum of absolute differences(SAD) shows parabolic shape and thus can be approximated by using interpolation techniques. The sub-pixel motion vector is searched from the minimum SAD integer-pixel motion vector. The sub-pixel search direction is determined toward the neighboring pixel with the lowest SAD among 8 neighbors. Experimental results show that more than 20% reduction in computation time can be achieved without affecting the quality of video.