부표본화를 이용한 효율적인 정화소 움직임 추정

Abstract

H.264/AVC는 기존의 비디오 압축 표준에 비해 고화질로 고압축 효율을 보여주며 다양한 프로파일과 레벨을 지원하여 응용 범위가 더욱 커졌다. 이러한 장점은 다양한 압축 기술, 통신 기술, 에러 보정 기술의 채택으로 가능하게 되었다. 하지만 이러한 기술은 실시간 부호화기 설계를 더욱 복잡하게 만들고 있다. 특히 전체 부호화기 연산량의 60% 이상을 차지하는 움직임 추정은 H.264/AVC 실시간 부호화기 구현의 큰 걸림돌임에 틀림없다. 움직임 추정 알고리즘은 그 응용에 따라 여러 방법으로 연구가 진행되었는데 H.264/AVC의 표준 범위 내에서 화질의 열화를 최소로 하고 연산량을 감소시키는 것이 일반적인 최대 연구 목표이다. 최근 발표된 고속 움직임 추정 알고리즘은 완전 탐색 알고리즘과 비슷한 화질과 압축률을 보이고 그 연산량도 절반 이상 감소 시켰다. 하지만 복잡하고 다양한 연산을 수행해야하며 연산 과정에 다양한 분기들로 인해 하드웨어 구현이 더욱 어려워졌다. 하드웨어 구현의 최대 이점은 단순한 연산을 반복적으로 빠르게 수행한다는 것인데 이러한 이점을 살리기가 힘들어진 것이다. 제안하는 정화소 움직임 추정 알고리즘은 하드웨어 설계에 최적화하기 위해 부표본화를 이용하여 연산의 단순함을 유지시키고 연산량을 대폭 감소시켰다. 또한 부표본화 오차로 인한 화질 열화를 막기 위해 국부 탐색을 수행하게 하였다. 다양한 실험을 통하여 복잡도, 연산량, 화질 열화, 압축율의 타협점을 찾았고 공정한 성능평가를 위해 H.264/AVC JM 참조 소프트웨어에 알고리즘을 구현하였다. 또한 공통 실험 조건을 수행하였다. 그 결과 제안하는 알고리즘은 완전 탐색 알고리즘보다 95%의 연산량을 감소시켰지만 화질 열화와 압축율 감소는 상당히 적음을 보였다. 또 최근 발표된 부표본화 기법을 적용한 다른 알고리즘과 비교해 화질과 연산량 모두 개선되었음을 보였다.