• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.514-521
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• 2016

HEVC 비디오 압축 표준은 기존 비디오 표준보다 더 다양한 블록 구조와 예측 모드를 사용함으로써 우수한 부호화 성능을 제공하나, 최적의 블록 크기 및 예측 모드를 결정하기 위한 RDO(Rate Distortion Optimization)과정으로 인해 연산량이 많다는 단점을 가진다. 이를 개선하기 위해 본 논문에서는 화면 내 예측 수행 전 CU영역의 모멘트 값을 계산하고 이를 CU영역의 텍스쳐 복잡도로 이용하여 CU의 분할 여부를 결정하는 모멘트 기반의 고속 CU크기 결정 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 기존의 방법을 차용하여 CU영역의 밝기 값에 대한 분산 값을 계산하여 영역의 텍스쳐 평평도를 추정하고, 추가로 CU영역의 밝기 값에 대한 비대칭도를 계산하여 CU영역을 이루는 밝기 값 분포의 비대칭성 정도를 측정한 뒤 이를 조합하여 기존 방법보다 더 정밀하게 텍스쳐 복잡도를 측정하였으며, 이를 RDO과정 중 현재 CU의 분할 여부를 결정하는데 이용하여 기존의 부정확한 CU분할 여부 결정 방법을 개선시킨 고속 CU크기 결정 방법을 제안한다. 제안 방법의 실험 결과는 기존 방법 대비 4.2%의 BD-rate 감소를 보여주며, HM-10.0과 비교하여 BD-rate는 1.1% 증가하였고, 인코딩 시간이 32% 절감되었다.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제18권2호
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• pp.235-244
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• 2022

Many new techniques have been adopted in HEVC (High efficiency video coding) standard, such as quadtree-structured coding unit (CU), prediction unit (PU) partition, 35 intra-mode, and so on. To reduce computational complexity, the paper proposes two optimization algorithms which include fast CU depth range decision and fast PU partition mode decision. Firstly, depth range of CU is predicted according to spatial-temporal correlation. Secondly, we utilize the depth difference between the current CU and CU corresponding to the same position of adjacent frame for PU mode range selection. The number of traversal candidate modes is reduced. The experiment result shows the proposed algorithm obtains a lot of time reducing, and the loss of coding efficiency is inappreciable.

• ETRI Journal
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• 제35권2호
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• pp.270-280
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• 2013

A fast intra-prediction method is proposed for High Efficiency Video Coding (HEVC) using a fast intra-mode decision and fast coding unit (CU) size decision. HEVC supports very sophisticated intra modes and a recursive quadtree-based CU structure. To provide a high coding efficiency, the mode and CU size are selected in a rate-distortion optimized manner. This causes a high computational complexity in the encoder, and, for practical applications, the complexity should be significantly reduced. In this paper, among the many predefined modes, the intra-prediction mode is chosen without rate-distortion optimization processes, instead using the difference between the minimum and second minimum of the rate-distortion cost estimation based on the Hadamard transform. The experiment results show that the proposed method achieves a 49.04% reduction in the intra-prediction time and a 32.74% reduction in the total encoding time with a nearly similar coding performance to that of HEVC test model 2.1.

• 전자공학회논문지
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• 제53권2호
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• pp.89-96
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• 2016

MPEG-H HEVC/ITU-T H.265는 quadtree 구조의 CU (Coding Unit)를 갖는 최신의 비디오 부호화 표준 기술이다. HEVC 부호화기는 모든 가능한 CU 구조에 대해서 Rate-distortion 최적화 과정을 통하여 최적 부호화 성능의 CU depth를 구할 수 있지만, 그 과정에 매우 많은 계산량을 필요로 한다. 본 연구에서는 컴퓨터 비젼 분야에서 잘 알려진 blob detection을 통하여 특징점을 찾는 과정이 저역 필터를 거치는 것과 같은 효과를 가진다는 것과 CU depth의 결정에는 영상의 고주파수 에너지 분포를 고려하는 것이 중요하다는 사실에 착안하여, blob detection 방법을 사용하여 추출된 특징점을 사용하여 HEVC 부호화기의 인트라 예측의 계산 복잡도를 낮추고자 한다. 실험을 통하여 all intra의 경우 0.45%의 BDBR 저하만으로 20% 정도의 부호화 시간을 절감할 수 있음을 보인다.

• 방송공학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.484-492
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• 2016

High efficiency video coding (HEVC)은 H.264/AVC와 같은 이전 비디오 압축 표준 보다 더 높은 압축 효율을 갖는 최신 비디오 압축 표준이다. 화면 내 예측에서 최대 압축 단위 (LCU)들은 quadtree 구조를 통해 64x64부터 8x8까지의 크기를 갖는 더 작은 압축 단위 (CU)들로 나누어지고, 이들은 다시 예측 단위 (PU)들로 나누어진다. 가능한 크기까지 CU를 분할하면서 RDO (Rate Distortion Optimization) 과정을 통해 최적의 CU 분할 형태가 선택된다. 이 과정에서 HEVC는 많은 계산량을 필요로 한다. 본 논문에서는 HEVC의 계산량을 줄이기 위해, FAST (Features from Accelerated Segment Test) 코너 검출을 이용하여 화면 내 예측을 위한 고속 CU depth 결정 방법 (FCDD)을 제안한다. 제안하는 방법은 기존의 HEVC와 비교하여 약 0.7%의 BDBR 만큼의 적은 압축 성능 감소와 함께 부호화기에서 약 53.73%의 계산 시간을 감소시켰다.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제16권4호
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• pp.959-974
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• 2020

High efficiency video coding (HEVC) employs quadtree coding tree unit (CTU) structure to improve its coding efficiency, but at the same time, it also requires a very high computational complexity due to its exhaustive search processes for an optimal coding unit (CU) partition. With the aim of solving the problem, a fast CU size decision optimal algorithm based on neighborhood prediction is presented for HEVC in this paper. The contribution of this paper lies in the fact that we successfully use the partition information of neighborhood CUs in different depth to quickly determine the optimal partition mode for the current CU by neighborhood prediction technology, which can save much computational complexity for HEVC with negligible RD-rate (rate-distortion rate) performance loss. Specifically, in our scheme, we use the partition information of left, up, and left-up CUs to quickly predict the optimal partition mode for the current CU by neighborhood prediction technology, as a result, our proposed algorithm can effectively solve the problem above by reducing many unnecessary prediction and partition operations for HEVC. The simulation results show that our proposed fast CU size decision algorithm based on neighborhood prediction in this paper can reduce about 19.0% coding time, and only increase 0.102% BD-rate (Bjontegaard delta rate) compared with the standard reference software of HM16.1, thus improving the coding performance of HEVC.

• 대한전자공학회논문지SP
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• 제49권3호
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• pp.40-50
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• 2012

본 논문은 HEVC 인코딩 속도 향상을 위한 고속 CU (Coding Unit) 결정 방법을 제안한다. 본 논문에서는 계산 복잡도 감소와 속도향상을 위하여 CU, PU (Prediction Unit), 그리고 TU (Transform Unit) 의 결정을 두 단계로 나누어 실시한다. 첫번째 단계에서는 LCU (Largest Coding Unit)내 각 CU의 깊이를 결정하며, 이때 $2N{\times}2N$ PU의 선택 비율이 높다는 통계적 특성을 고려하여 $2N{\times}2N$ PU만을 사용한다. 두 번째 단계에서는 첫 번째 단계에서 결정된 CU의 깊이 정보를 이용하여, 해당 깊이에서 정확한 PU와 TU를 결정한다. 또한, 두 번째 과정에서는 보다 효율적인 복잡도 감소 효과를 얻기 위하여 제안하는 스킵을 이용한 CU 조기 종료 알고리듬 이용한다. 제안하는 방법은 모든 깊이에서, 모든 종류의 PU와 TU의 결정을 통한 부호화 과정을 거치지 않기 때문에 계산 복잡도 감소 효과를 얻을 수 있으며, 기존의 HEVC 레퍼런스 소프트웨어인 HM3.3 대비 약 2% 정도의 비트율이 증가하면서, 약 50% 의 복잡도 감소 효과를 얻을 수있었다.

• 방송공학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.405-414
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• 2014

HEVC는 재귀적 쿼드 트리 구조를 갖는 CU를 부호화에 적용함으로써 높은 부호화 효율을 얻었다. 그러나 이러한 재귀적 쿼드 트리 구조는 HEVC의 부호화 복잡도를 매우 증가시키는 결과를 가져왔다. 본 논문에서는 이러한 재귀적 쿼드 트리 구조 안에서 빠른 CU 결정이 가능한 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 CTU 부호화가 이루어지기 전에 미리 초기 CU 크기를 예측하고, CU 부호화 과정에서 CBF와 PU 모드 예측 비용을 이용한 조건을 확인하여 고속 CU 결정이 이루어지도록 한다. 또한 인터 PU 모드 예측과정에서 얻은 CBF값들을 이용하여 인트라 모드 예측 생략이 가능하다. 실험결과, 제안한 알고리즘의 조건에 포함된 가중치값에 따라 최대 평균 49.91%, 37.97%의 부호화 시간 감소 효과를 얻을 수 있었다.

• 방송공학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.340-347
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• 2015

HEVC(High Efficiency Video Coding)는 재귀적 쿼드트리 분할구조의 부호화단위(CU: Coding Unit)와 각 CU에서 다양한 예측단위(PU: Prediction Unit)를 제공하고, 율-왜곡 기반으로 최적의 CU 분할구조와 PU 모드를 결정함으로써 높은 부호화 효율을 얻을 수 있는 반면 복잡도 또한 크게 증가하는 문제가 있다. 본 논문에서는 부호화기의 복잡도를 감소시키기 위해 상위깊이의 부호화 정보를 이용한 다음 세 가지의 PU 모드 고속 결정 기법을 제안한다. 첫 번째 방법은 상위깊이 CU의 sub-CBF(Coded Block Flag)를 이용하여 현재깊이 CU에서의 PU 모드를 조기 결정하여 PU 탐색을 고속화 한다. 두 번째 방법은 화면내(Intra) 예측 고속화를 위하여 상위 CU의 sub-Intra 율-왜곡 비용을 이용하여 현재깊이에서의 화면내 예측을 생략한다. 마지막 방법으로는 화면내 예측 고속화를 위하여 현재 CU의 sub-CBF를 함께 사용하여 하위깊이에서의 화면내 예측을 생략한다. 실험결과 제안 방법은 HM 14.0 대비 각각 1.2%, 0.11%, 0.9%의 BD-rate 증가에 31.4%, 2.5%, 23.4%의 부호화 시간 감소 효과를 얻을 수 있었다. 제안된 3가지 방법은 화면간 및 화면내 예측에 적용되는 것으로 결합하여 적용될 수 있으며, 이 경우 1.9%의 BD-rate 증가에 34.2%의 부호화 시간 감소를 얻었다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권3호
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• pp.1195-1211
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• 2016

The emerging video coding standard High Efficiency Video Coding (HEVC) has shown almost 40% bit-rate reduction over the state-of-the-art Advanced Video Coding (AVC) standard but at about 40% computational complexity overhead. The main reason for HEVC computational complexity is the inter prediction that accounts for 60%-70% of the whole encoding time. In this paper, we propose several fast coding unit (CU) encoding schemes based on the Merge mode and motion estimation information to reduce the computational complexity caused by the HEVC inter prediction. Firstly, an early Merge mode decision method based on motion estimation (EMD) is proposed for each CU size. Then, a Merge mode based early termination method (MET) is developed to determine the CU size at an early stage. To provide a better balance between computational complexity and coding efficiency, several fast CU encoding schemes are surveyed according to the rate-distortion-complexity characteristics of EMD and MET methods as a function of CU sizes. These fast CU encoding schemes can be seamlessly incorporated in the existing control structures of the HEVC encoder without limiting its potential parallelization and hardware acceleration. Experimental results demonstrate that the proposed schemes achieve 19%-46% computational complexity reduction over the HEVC test model reference software, HM 16.4, at a cost of 0.2%-2.4% bit-rate increases under the random access coding configuration. The respective values under the low-delay B coding configuration are 17%-43% and 0.1%-1.2%.