본 논문에서는 차분변화에 이은 Run-length 부호화와 RDH(Run-length Dynamic Huffman Codding)에 의한 가역 부호화 방식을 제안하였다. 단계적 전송 기능을 부가하기 위하여 비트 플랜을 사용하였으며, 시스템 구성의 간결성을 위해야 단일 주사 방식의 Run-length 부호에 기초한 부호와 방식을 적용하였다. 특히, 하위 비트열에 대한 압축률을 개선하기 위해 가변형의 RDHC가 유효함을 보였으며, 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 그 성능을 비교.분석 하였다. 그 결과 2차 차분변환후 VFRL(Variable to Fixed Run-Length) 부호화가 무변환, 그레이변환 및 1차 차분변환 방법에 비해 평균 1.271, 0.77 및 0.629 [bit/pixel]씩 향상되었다. 또한, 2차 차분변환에 이은 RDHC의 결과는 VFRL, Dynamic Huffman, Arthmetic 및 LZE부호화 보다 0.76, 0.37, 0.22 및 0.68[bit/pixel]씩 향상되어 비교적 간단한 시스템의 구성으로 각종 유니버샬 부호에 비해 높은 압축 효과를 얻었다.
비트 값의 반전을 이용하여 정규 허프만 코드의 선택적인 암호화 방법을 제안하였다. 심벌들을 일정한 크기의 블록으로 나누어 블록안의 각 심벌들을 정규 허프만 코딩으로 압축한다. 블록별로 원 코드로 보낼 것인지 암호화하여 보낼것인지 결정하고 암호화 블록은 전제 비트들의 값을 반전시키고 암호화하지 않는 블록들은 원 코딩 데이터를 암호화 정보와 함께 전송한다. 수신측에서 압축된 데이터를 암호화 정보를 이용하여 해독가능하다.
Journal of Information Science Theory and Practice
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제4권4호
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pp.64-74
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2016
In this paper we define a two parametric new generalized useful average code-word length $L_{\alpha}^{\beta}$(P;U) and its relationship with two parametric new generalized useful information measure $H_{\alpha}^{\beta}$(P;U) has been discussed. The lower and upper bound of $L_{\alpha}^{\beta}$(P;U), in terms of $H_{\alpha}^{\beta}$(P;U) are derived for a discrete noiseless channel. The measures defined in this communication are not only new but some well known measures are the particular cases of our proposed measures that already exist in the literature of useful information theory. The noiseless coding theorems for discrete channel proved in this paper are verified by considering Huffman and Shannon-Fano coding schemes on taking empirical data. Also we study the monotonic behavior of $H_{\alpha}^{\beta}$(P;U) with respect to parameters ${\alpha}$ and ${\beta}$. The important properties of $H_{{\alpha}}^{{\beta}}$(P;U) have also been studied.
본 논문은 한글 텍스트 데이터에 대한 부호화 효율을 극대화시키는 관점에서 예외 부호화를 통해 최적의 허프만 부호를 얻는 다. 한글 코드는 표준 완성형과 유니 코드를 대상으로 하였으며 같은 허프만 부호를 부여하였다. 현재 우리나라의 디지털 TV는 한글 문자를 압축하지 않고 전송하는 형태이며. 본격적인 데이터 방송이 시작되면 한글 데이터가 차지하는 전송량으로 인한 심자 한 문제가 야기된다. 본 논문에서는 데이터 방송에서 문제가 되는 전송량을 줄이기 위해 한글 진용 퇴적의 허프만 부호를 생성한 다. 미국의 ATSC 표준을 바탕으로 한 디지털 TV 국내 표준에 적용하기 위해 프로그램 및 시스템 프로토콜(PSIP) 구조를 제안한 다. 결과로서. 발생확률 0.0043 이하의 확률을 갖는 문자를 예외 부호화하여 최대 47%의 압축율을 얻는 기법을 제안하였다.
허프만 코드는 영상이나 비디오 전송뿐만 아니라 여러 분야에서 광범위하게 사용되고 있는 데이터 압축 알고리즘으로서, 실시간 데이터의 양이 증가함에 따라 효율적인 디코딩 알고리즘에 관한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 호프만 디코딩을 위해 균형 트리를 형성하여 효율적인 이진 검색을 수행하는 구조를 제안하고 타 구조와의 성능을 비교하였다. 제안하는 구조는 길이가 다른 코드워드 간의 크기 비교를 가능하게 하는 정의를 사용하여 비어있는 내부 노드를 포함하지 않는 완전 균형 트리를 구성하므로, 디코딩 테이블을 위해 필요로 하는 메모리의 크기에 있어 매우 우수한 구조이다. 실제 영상 데이터를 사용하여 실험한 결과, 256개의 심볼 set에 대해 제안하는 구조는 매우 적은 수의 테이블 엔트리를 요구하며, 디코딩 성능은 최소 1번, 최대 5번, 평균 2.41번의 메모리 접근을 소요함을 보았다.
허프만 코드를 네트워크를 통하여 전송할 때 다수의 버스트 에러를 검출하고 정정하는 방법을 제안하였다. 양방향으로 디코딩이 가능한 코드를 사용하였으며 금지된 심벌을 스트링에 삽입하여 일정한 블록마다 오류의 발생여부를 점검할 수 있게 하였고 비트를 추가하여 데이터의 크기는 증가하였으나 오류정정이 가능 하도록 하였다. 제안된 방법은 전체 파일 크기는 증가하나 실시간으로 오류를 검출하고 정정할 수 있다.
압축 과정 중에 빠른 처리율을 보여주는 렘펠-짚 알고리즘의 결합에 의하여 채널 전송율은 증가한다. 영상정보의 압축 과정동안 처리율을 향상시키기 위하여 ICMEP 알고리즘을 제안하였으며 HDTV에 적용시켜 엔트로피 부호화기를 설계하였으며 이를 검증하였다. ICMEP 엔트로피 암호기는 top-down 방식을 이용하여 설계하였으며 VHDL을 이용하여 회로 합성 및 모의실험을 수행하였다. 모의실험 결과, 구현된 ICHEP 엔트로피 부호화기는 메모리 포화방지 및 압축률 증가로 인하여 전체적인 시스템 효율이 향상됨을 확인하였다.
본 논문에서는 2D DWT(Discrete Wavelet Transform)를 이용하여 디지털 영상압축기를 FPGA에서 실시간 동작이 가능하도록 설계하였다. 구현된 웨이블릿을 이용한 영상압축기는 필터링을 수행하는 커널부와 양자화 및 허프만 코딩을 수행하는 양자화/허프만 코더부, 외부 메모리와의 인터페이스를 위한 메모리 제어부, A/D 컨버터로부터 영상을 받아들이기 위한 입력 인터페이스부, 불규칙적인 길이의 허브만 코드값을 32비트의 일정길이로 구성하는 출력 인터페이스부, 메모리와 커널사이 데이터를 정렬하는 메모리 커널 버퍼부, PCI와의 연결을 위한 PCI 입/출력부 그리고 그 밖에 타이밍을 맞추기 위한 여러 작은 모듈들로 구성된다. 열방향 읽기 동작을 행방향 읽기 동작으로 수행하기 위한 메모리 사상방식을 사용하여 외부 메모리에 영상을 저장하고 열방향의 수직 필터링 시 효율적으로 데이터를 메모리로부터 읽을 수 있게 한다. 전체적인 동작은 A/D 컨버터의 필드 신호에 동기하여 전체 하드웨어는 필드 단위로 파이프라인 동작을 하고 필드 단위의 동작은 DWT의 웨이블릿 필터링 레벨에 따라서 동작이 구분된다. 구현된 하드웨어는 APEX2KC EP20K600CB652-7의 FPGA 디바이스에서 11119(45%)개의 LAB와 28352(9%)개의 ESB를 사용하여 하나의 FPGA내에 사상될 수 있었고 부가적인 외부 회로의 필요없이 단일 칩으로써 웨이블릿을 이용한 영상압축을 수행할 수 있었다. 또한 33MHz의 속도에서 초당 30 프레임의 영상을 압축할 수 있어 실시간 영상 압축이 가능하였다.
스칼라 양자화기는 구현이 간단하기 때문에 각종 영상부호화기법에서 많이 사용되고 있다. 스칼라 양자화기는 큰 양자화 계단크기를 사용하여 데이터양을 많이 줄일 수 있으나, 반대로 복원된 영상화질이 많이 나빠지는 단점이 있다. 본 논문에서는 양자화 계단크기를 그대로 유지하면서 양자화 복원 레벨 개수를 증대시킴으로 인해 부호화 성능이 개선될 수 있는 방법을 제안한다. 동시에 양자화 복원 레벨 개수가 증대됨에 따라 복원 레벨 영역에 해당되는 심볼 정보를 추가적으로 전송해 주어야 하는 문제점이 발생하며, 이를 해결하기 위하여 부가 심볼 정보를 감소시키는 방법도 제안한다. H.264 동영상 부호화에서 화면내 부호화 화면에는 4${\times}$4(수평방향 4화소, 수직방향 4화소) 블록단위로 복원 영역의 심볼 정보에 허프만 부호화를 적용하고, 화면간 부호화 화면에는 매크로블록내의 8${\times}$8블록과 4${\times}$4블록에 대해 복원 영역의 심볼 정보를 허프만 부호화한다. 이를 통하여 양자화 복원 레벨 개수 증대로 발생되는 부가정보를 줄임으로써 같은 부호화율에서 부호화성능이 개선됨을 보인다.
가변길이 부호는 정보원(source)의 통계적인 특성을 이용하여 부호화 효율을 높이지만. 잡음이 심한 전송환경에선 비트에 대한 오류가 발생하면 심각하게 손상되는 단점을 가진다. 이러한 가변길이 부호의 문제를 해결하기 위해 양방향 가변길이 부호가 제안되었다. 양방향 가변길이 부호는 순방향과 역방향으로 복호가 가능하여 전송 오류로 인해 손상된 비디오 비트열에서 데이터를 복구할 수 있다. 부호의 자유거리(free distance)는 부호자체가 전송 오류에 얼마나 강인한지를 보여주는 척도로 사용된다. 양방향 가변길이 부호의 자유거리(free distance)의 최소 값은 1이므로 비디오 비트열 손상 자체를 방지할 수는 없다 본 논문에서는 자유거리(free distancs)의 최소 값을 증가시켜 전송오류에 더욱 강인한 새로운 양방향 가변길이 부호의 선계 기법을 제안한다. 제안된 알고리즘은 주어진 Huffman 부호와 평균부호길이 함수의 특성을 이용하여 자유거리의 조건을 만족하면서 동시에 부호화 효율을 높여 기존의 알고리즘보다 향상된 성능을 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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