본 논문에서는 다중 표현(Multiple Description)과 비트율-왜곡 연산자(rate-distortion operator)를 이용하여 에러가 발생하기 쉬운 환경에서 사용될 수 있는 강인한 동영상 압축 알고리듬을 제안한다. 하나의 비디오 스트림을 두 개의 연관된 표현 (description)으로 나누기 위해 과잉 비트율-왜곡(redundancy rate-distortion : RRD) 기준을 사용하였다. 제안하는 방법은 새로 추가한 비트율-왜곡 연산자와 새로 제안된 최적화 방법을 통해 기존의 RRD 기반 방법들보다 최적화 성능을 향상시킬 수 있다. 또한 실질적인 에러 환경을 고려한 새로운 왜곡 측정법(distortion measure)을 정의하였다. 제안하는 다중 표현 동영상 압축기는 H.263 표준을 기반으로 하기 때문에 각각의 표현은 H.263 표준 디코더를 사용하여 독립적으로 디코딩 될 수 있다. 또한, 기존의 방법과는 달리 손실된 표현에 대한 복잡한 예측과정이 없어도 간단한 병합 과정을 통해 여러 개의 표현을 하나의 스트림으로 디코딩 할 수 있다. 모의 실험 결과, 제안하는 다중 표현 동영상 압축 방법은 기존의 다중 표현 분할(multiple description split) 방법보다 모든 비트율에서 더 좋은 성능을 보임을 알 수 있다.

동영상 부호화를 위한 새로운 방법으로 DCT 기반의 임베디드 제로트리 부호화와 연속되는 프레임에서의 최적 비트 배분을 위한 기법을 제안한다. 국제 표준화된 기존 부호화 알고리즘의 구조를 충분히 이용하면서 부호화 효율을 개선시키기 위해, 움직임 검출 및 보상과 DCT 복합 영상 부호화 구조 기반의 임베디드 제로트리 부호화 기법을 적용한다. 이를 위해 먼저, DCT 변환 계수를 복호 영상에 미치는 중요도에 따라 트리 구조로 재배치한 후, 임베디드 제로트리 부호화 알고리즘을 수정해서 적용한다. 이때, 주어진 전체 비트율에 대해, 연속되는 각 프레임에 최적의 비트가 배분되도록 해서 최상의 복호 영상을 얻기 위한 최적 비트율 제어기법을 제안한다. 또한, 각 프레임의 비트율 및 부호화 오차를 균일하게 제어해서 각 프레임마다 균일한 품질의 영상이 얻어지도록 한다. 제안 알고리즘의 객관적인 성능을 평가하기 위해 다양한 테스트 영상에 대해, 모의실험 결과를 제시하고, 그 성능의 우수성을 입증한다.

이동 보상 예측과 DCT 기법을 이용하는 비디오 부호화에서 전형적인 데이터 분할 (data partitioning) 기법은 움직임 정보와 매크로블록 헤더를 texture 정보와 분리시키는 것이다. 이 방식은 에러가 있는 환경에서 비디오의 전송에 효율적이다. 그러나, 화면내 부호화 프레임 (Intra frame)의 경우에는 따로 분리시킬 움직임 정보가 없기 때문에 DCT 계수의 손실은 치명적이다. 그리고 화면간 부호화 프레임 (Inter frame)의 경우에도 DCT 계수 부분에 에러가 발생하면, 패킷 내의 모든 DCT 계수를 버리게 되므로 이로 인한 화질 저하가 발생한다. 본 논문에서는 비디오의 에러내성(error-resilient) 전송을 위한 DCT 계수의 효율적인 분할 기법과 부호화 기법을 제안한다. 양자화된 DCT 계수는 짝수-근사(even-value approximation) 부분과 그 나머지 부분으로 분리된다. 모의실험을 통해 제안 방식이 기존의 기법에 비해 우선순위 (선순위) 분할 데이터 부분에서 더 좋은 화질을 제공하고, 에러환경에서도 에러에 더 강인한 성능을 나타냄을 보였다

동영상 압축에서 움직임 보상은 뛰어난 압축 효율을 보이는 반면에 어느 한 시점에서 오류가 발생할 경우 그 시점 이후로 계속해서 오류가 확산된다는 단점이 있다. 인트라 업데이트 방법은 이러한 오류의 확산을 차단하는 방법이다. 그러나 인트라 업데이트 방법은 압축의 효율을 떨어뜨린다는 단점이 있다. 본 논문에서는 오류의 영향과 비트율 제어를 함께 고려하여 인트라 업데이트를 할 수 있는 방법을 제안한다. 제안된 방법은 비트율과 왜곡의 값을 추정하고 라그랑지안 최적화를 통해 부호화 모드와 양자화 파라메터를 선택하는 방법으로 MPEG-4 코덱에 적용하여 실험하였다. 실험 결과는 제안된 방법이 기존의 방법보다 패킷 손실과 같은 오류 환경에서 더 좋은 화질을 나타내는 것을 보여준다.

이동 통신의 급속한 발전으로 고품질 영상 서비스가 요구됨에 따라 이동 통신 환경과 같은 에러에 노출된 채널환경 하에서 고품질 영상 서비스를 제공하기 위한 에러 강인 기술의 필요성이 증가되고 있다. 이러한 에러 강인 기술을 복호화기에서 효과적으로 활용하기 위해서는 정확한 에러 검출이 선행되어야 하기 때문에, 본 논문에서는 연성 워터마크 삽입 기술을 이용한 실시간 영상 통신 환경 하에서의 간단하고, 효율적인 에러 검출 방법을 제안한다. 제안하는 에러 검출 방법은 화질 저하를 최소로 하면서 에러 검출을 효과적으로 하기 위해서 선택된 변환 계수의 최하위 비트에만 워터마크를 삽입한다. 제안된 에러 검출 방법은 비트 스트림에 추가적인 비트 없이 사용할 수 있어 매우 효율적으로 실행될 수 있으며, 무선 채널 환경과 같이 에러에 영향받기 쉬운 영상 통신에서 사용할 수 있다.

본 논문에서는 압축된 비디오 비트스트림이 전송시 전송 에러에 의해 발생되는 화질 열화를 복원하기 위한 시간적 에러 은닉 기법에 대해 논의한다. 또한, 손실된 블록의 주변 블록이 가지는 움직임을 동일 움직임 여부에 따라 분류함으로써 손실된 블록의 움직임 벡터를 복원하는 새로운 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서는 손실 블록의 주변 블록들의 동일 움직임을 분석하여 손실 블록의 움직임을 잘 예측할 수 있도록 하기 위해서, 손실 블록의 이웃 블록들의 움직임 벡터는 각 움직임 벡터의 방향에 따라 분류되고, 각 분류된 클래스의 대표 움직임 벡터는 후보 움직임 벡터군에 포함된다. 후보 움직임 벡터군에 속한 각 움직임 벡터에 의해 예측된 블록과 손실 블록 주변간의 왜곡을 측정하여, 최소의 왜곡을 가지는 블록의 움직임 벡터가 선택된다. 실험 결과는 제안된 방법이 다른 손실 블록 복구 알고리즘보다 더 좋은 결과를 나타낸다.

네트워크 혼잡으로 인한 패킷 손실은 인터넷 망에서는 필수 불가결이고, 압축된 비디오 비트 스트림을 인터넷 망에 전송할 경우 공-시간적 도메인상에 에러 전파을 야기하므로 화질에 심각한 화질열화를 초래한다. 본 논문에서는 수신측에서 손상된 영상 일부분을 복구하기 위하여 새로운 에러 은닉 알고리즘인 EBMA(Edge Detection on Boundary Matching Algorithm)를 제안한다. 기존 BMA는 부호화된 인접한 블록의 움직임벡터들이 상당히 높은 유사도 혹은 상관도(correlation)를 갖고 있다는 점과 손실블록과 인접블록 경계에 존재하는 화소간의 유사도를 이용하기 때문에 비교적 신뢰할 수 있지만, 손실블록과 정확히 복원된 인접블록 화소간의 방향성을 고려 하지않는 단점이 있다. 따라서 제안한 알고리즘은 에지영역을 검출하고, 검출된 에지영역에서 방향성을 조사하므로 기존 BMA 방법 보다 성능이 향상되었다. 실험결과는 제안한 알고리즘이 기존 BMA 및 MBMA 방법보다 계산 및 화질측면에서 우월하였을 뿐만 아니라, PSNR 값과 주관적인 화질상에서도 좋은 결과를 나타내었다.

동영상 압축 비트열은 전송 오류에 매우 민감하다. 만일 전송열 패킷이 손실되거나 손상되어 수신되면, 현재 복호하는 화면 뿐만 아니라, 연속적으로 복호될 화면들에도 화질 저하를 초래한다. 오류은닉 기술은 오류가 없이 수신된 영상 정보를 이용하여 손상된 부분을 은폐하여 화질 저하를 최소화시키는 기법이다. 한가지 방법은 손상된 매크로블록의 움직임 벡터를 추정하고 추정된 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보상함으로써 손상된 부분을 은닉시키는 방법이 있다. 본 논문에서는 매크로블록의 왜곡 모델을 제시하여 손상된 매크로블록의 추정된 움직임 벡터로 움직임 보상하여 은폐하는 방법이 타당함을 증명한다. 오류은닉의 성능을 향상시키기위해 옵티컬 플로우 기반의 움직임 벡터 추정 방법을 제안하고 다른 움직임 벡터 복원에 의한 오류은닉 방법들과 성능을 비교한다. 또한 제안된 방법은 기존의 방법들보다 계산량이 적은 장점이있다.

전송 오류율이 높은 이동통신 환경에서 동영상 서비스를 제공하려면 전송오류에 대한 검출 및 은닉이 필요하다. 본 논문에서는 MPEG-4 동영상 비트열을 구성하는 비디오 패킷 데이터가 손실되었을 때, 수신단에서 간단히 손상된 영상을 복구해낼 수 있는 적응적 오류은닉 방법을 제안한다. 제안된 방법은, 손실된 비디오 패킷에 포함되었을 매크로블록의 개수가 영상의 움직임 특성을 반영한다는 사실을 이용하여, 블록 반복 및 움직임 보상을 적응적으로 사용하므로써 영상 오류를 은닉하게 된다. 실험 결과, 제안 방법은 영상에 존재하는 움직임 특성에 따라 효과적으로 사용됨을 알 수 있었다. 일반적으로 손쉽게 사용될 수 있는 블록 반복 은닉 방법 혹은 움직임 보상 은닉 방법과 비교하여 최대 1dB 이상의 화질 개선이 있었으며, 주관적 화질 측면에서도 우수한 결과를 얻었다.

최근 이동 무선망을 통한 발전된 비디오 응용 서비스에서 비디오 스트림의 크기를 효과적으로 줄이는 트랜스코더가 필요로 하게 되었다. 이러한 트랜스코더는 화소공간뿐만 아니라 DCT 공간상에서도 가능하다. 본 논문에서는 화소공간과 DCT 공간을 활용하여 시각적 화질을 유지하면서 영상 크기를 효과적으로 줄이는 새로운 고속 복합 트랜스코더를 제안하였다. 또한 부호화 모드 결정과 움직임 벡터 재산출 방법을 제안하였다. 대표적인 실험용 비디오 시퀀스에 적용하였을 때 기존의 공간영역 트랜스코딩 방법과 유사한 시각적 화질을 유지하면서도 계산량을 감소시킬 수 있었다.

고속으로 압축변환을 하기 위해 DCT(Discrete Cosine Transform) 영역에서 영상의 해상도를 줄이는 MPEG-2 복호기를 제안한다. 제안하는 복호기는 움직임 보상을 하기 전에 DCT 영역에서 영상의 해상도를 줄이며 해상도가 줄어든 영상에 대해서 DCT 영역에서 움직임 보상을 수행한다. 본래 해상도의 영상 (N${\times}$CN)에서는 1/2화소 정밀도의 움직임 보상을 해야 하지만 해상도가 반으로 줄어든 영상(N/2${\times}$N/2)에 대해서는 1/4화소 정밀도의 움직임 보상을 수행해야 한다. 하지만 해상도가 줄어든 영상에 대해 1/4화소 정밀도의 움직임 보상을 수행하면 영상이 흐릿해지는 현상이 발생할 수 있다. 본 논문에서는 해상도를 줄인 영상에 대해 계산시간 뿐만 아니라 DCT 영역에서의 움직임 보상 시에 발생 할 수 있는 흐려짐도 줄일 수 있는 방법을 제안한다. 실험 결과는 제안한 방법이 높은 해상도의 영상을 낮은 해상도의 영상으로 효율적으로 복호할 수 있는 알고리즘이라는 것을 보여준다.

현재 단대단(End-to-End) 비디오 서비스의 질을 높이기 위해 많은 연구가 각 계층별로 진행되고 있다. 전송계층에서의 오류 제어(Error Control), 네트워크계층에서의 QoS (Quality of Service)모델, 표현 및 응용계층에서의 오류 강인성(Error resilience)/오류 은닉(Error concealment) 등이 연구 개발되고 있다. 그러나 계층 간의 연관성이 높은 부분에서의 통합을 통한 성능향상에 관한 연구는 그 필요성과 효율에 비해 아직도 미흡하다. 본 논문은 QoS 서비스 모델하에서의 적응적 FEC(Forward Error Correction) 적용 및 우선순위에 따른 비디오패킷(VP ,VideoPacket)을 통하여 효율적인 계층화 비디오 스트리밍을 단대단 QoS성능의 향상에 관점을 맞추어 제안한다. 제안하는 방식은 최소 화질 보장과 같은 효율에서 보다 적은 가격에서의 서비스를 제공할 수 있다. 이를 위하여 통합형 서비스(IntServ, IS, Integrated Service) 의 자원예약을 사용하는 방법과 높은 가격의 자원 예약을 사용하지 않는 차별화 서비스(DiffServ, DS, Differentiated Service)를 적용했으며 이에 보장형 서비스의 특징을 공통을 가지기 위해 계층화 FEC를 적용하였으며 적절한 가격의 조절을 위하여 비디오패킷을 통한 데이터 분할을 적용하였다. 본 논문은 또한 최종 사용자의 만족도를 PSNR(Picture Signal to Noise Ration)과 PSNR에서 표현하지 못하는 부분의 평가를 위해 손상프레임율(DFR, Damaged Frame Ratio)과 오류프레임율(EFR,Error Frame Ratio)을 제안 이를 통해 평가하고자 한다. 제안하는 방식의 실험 결과는 비디오 코딩계층과 전송 계층, 네트워크 계층의 결합된 성능이며 이는 또한 화질의 개선뿐만 아니라 사용자의 가격문제에 대하여서도 비교 분석하였다.

VoIP 음성 패킷 손실에 대한 대응 방안으로 제시되고 있는 매체 종속 FEC 기법은 통화 품질을 개선시키는 효과를 갖는데 반하여 한 프레임에 해당하는 추가지연이 발생하는 단점을 갖는다. 본 논문에서는 패킷 손실 복원에 사용되는 잉여 정보로 미래 프레임의 LSF 성분을 사용함으로써, 전송 지연을 줄이고 통화 품질을 개선할 수 있는 LSF FEC 기법을 제안하고 그 성능을 평가한다. 성능 평가를 위해서 VoIP에서 사용하는 ITU-T G.723.1, G.729 코덱을 Gilbert 손실 모델에 적용하고, PESQ 음질 측정 알고리즘을 사용하여 각 손실률 별로 MOS를 추정하는 방법을 사용한다. 본 논문에서 제안한 기법은 기존의 매체 종속 FEC 기법에 비해서 6.5ms∼27ms 이상의 지연 감소 효과를 가지고 있는 것으로 나타났으며, FEC를 적용하지 않은 경우와의 복원 음성 품질 비교 시뮬레이션 결과, 5% 정도의 현실적인 손실 환경에서 MOS 0.1 이상의 음질 개선 효과를 보였다.

본 논문에서는 AMR과 EVRC 음성부호화기를 위한 새로운 파라미터 직접 변환 방식의 상호부호화 알고리듬을 제안한다. 상호부호화를 위하여 부가적인 복호화, 부호화 과정을 거쳐야하는 기존의 Tandem 방식과 달리 제안된 파라미터 직접 변환 방식에서는 양 음성부호화기가 음성을 부호화하기 위하여 공통적으로 사용하는 파라미터들이 직접 변환된다. 제안된 알고리듬은 파라미터 복호화, 프레임 분류, 모드 결정, 그리고 두가지 프레임형을 위한 상호부호화기로 구성된다. 상호부호화기는 LSP, 프레임 에너지, 적응 코드북을 위한 피치 지연, 고정 코드북 벡터, 그리고 양 코드북의 이득을 변환한다. 제안된 알고리듬을 다양한 방법으로 평가해본 결과 기존의 Tandem 방식과 비교하여 계산량과 지연 시간을 줄이면서도 동등한 음질을 구현함을 확인할 수 있었다.

본 논문은 케이블 채널 등화에 이용 가능한 빠른 수렴 특성을 갖는 블라인드 결정 궤환 등화기를 제안한다. 전방향 및 궤환 필터로 구성되는 기존의 블라인드 결정 궤환 등화기는 에러 전파 문제를 피하기 위해 전방향 필터 계수가 충분히 수렴된 후, 궤환 필터 계수가 갱신되므로 정상 상태에 수렴하는데 많은 훈련시간이 걸리는 단점을 갖는다. 이런 단점을 극복하기 위해 제안된 등화기는 수신신호와 입력신호의 통계적 특성을 나타내는 대표값 사이의 최소 거리를 이용하는 새로운 비용함수를 전방향 필터에 적용하였다. 또한 계수 갱신에 이용되는 LMS 알고리즘의 수렴 상수를 등화기 출력에 따라 적응적으로 변화시킴으로써 궤환 필터의 수렴 속도를 향상시켰다. 제안된 등화기의 성능을 공인된 케이블 채널 환경하에서 모의실험 하였다. 그 결과, 제안된 등화기는 기존의 블라인드 등화기보다 빠른 수렴속도를 보였으며, SER 성능 비교에서도 기존의 블라인드 등화기보다 더 나은 결과를 나타내었다. 제안된 등화 기술을 유무선 멀티미디어 전송환경, 8-VSB 혹은 64-QAM 방식을 이용하는 지상파 HDTV 등에 적용하는 것을 기대할 수 있다.

본 논문은 유럽형 디지털 TV의 표준인 Digital Video Broadcasting(DVB) 수신기에 사용되는 비터비 디코더의 새로운 아키텍처를 제한하였다. OFDM system의 multiple carrier에서 각각의 sub-carrier에 Channel State Information(CSI)를 추정하여, 각 symbol의 bit-metric을 구할 때 가중치를 주는 방식으로 적용하였다. 가중치를 적용한 bit-metric은 심볼 디인터리버와 비트 디인터리버를 통과한 후에 비터비 디코더에 전달된다. 즉, CSI는 두개의 인터리버를 거친 후에도 그에 상응하는 비트에 정확히 적용될 수 있음을 말한다. 본 논문에서 제안한 새로운 아키텍쳐는 Rayleigh fading 채널에서 6~13dB의 상당한 성능의 향상을 보임을 변조 방식에 따라 시뮬레이션을 통해 보였다. 이 결과는 기존의 방식에 비하여 3.7~10.3dB 더 나은 성능이다.