비트율 제어의 특성을 이용하여 연산량을 줄인 MPEG-4 움직임 추정 기법

Abstract

This paper has proposed a new way to reduce the computation in the MPEG-4 motion estimation algorithm. As part of efforts to find out a new motion estimation, the motion estimation and the rate control that are two major elements affecting the image quality in MPEG-4 video compaction were firstly reviewed. Next, the quantization parameter of the rate control and the search range of the motion estimation were analyzed. As results of many simulations for this paper, the more the search range of the motion against the given quantization parameter was expanded, the more the number of production bit was reduced with the growth of the PSNR. In particular, in the event that the quantization parameter, the higher the rate of the production bit reduction. While in the case of the quantization parameter between 12 and 31, the rate of the production bit reduction was decreased. According to the increase of the quantization parameter, the volume of the PSNR was increased. Expanding search range resulted in the decrease of the number of the bit and the increase of the PSNR, which had better effect under the higher quantization parameter or little effect under the lower quantization required in a low quantization parameter condition. A new way that was proposed tin this paper is to reduce the motion search range when a quantization parameter is low. As a result of simulations based on this finding, the operation volume of the motion estimation could be down a quarter at maximum. At this time, the decrease of the PSNR was almost at naught or very little. ;본 논문에서는 MPEG-4 움직임 추정의 연산량을 줄이기 위하여 새로운 움직임 추정 기법을 제안하였다. 먼저, MPEG-4 영상 압축의 화질에 영향을 미치는 두가지 과정인 움직임 추정과 비트율 제어에 대하여 고찰하고, 비트율 제어의 양자화 계수와 움직임 추정의 탐색 범위를 결합해서 분석하였다. 시뮬레이션 결과, 주어지 S양자화 계수에 대해서 움직임 탐색 범위가 증가할수록 생성 비트수는 감소하고, PSNR은 증가하였다. 특히 양자화 계수가 4~12일 때는 양자화 계수가 증가할수록 생성 비트수 감소율이 증가하고 양자화 계수가 12~31일 때에는 생성 비트수 감소율은 감소하였으며, 양자화 계수가 증가함에 따라 PSNR 증가량은 커졌다. 시뮬레이션 결과를 분석한 결과, 탐색 범위를 늘림으로서 나타나는 비트수 감소와 PSNR 증가는 양자화 계수가 클수록 큰 효과를 가지며, 양자화 계수가 작을 때에는 그다지 큰 효과를 보지 못하였다. 따라서 양자화 계수가 작은 범위에서는 탐색 범위를 그다지 넓게 할 필요가 없다는 것을 발견하였다. 이를 이용하여 양자화 계수가 작을 때 움직임 탐색 범위를 줄이는 움직임 추정 기법을 제안하였다. 제안하는 새로운 움직임 추정 기법을 시뮬레이션한 결과, 움직임 추정의 연산량을 최고 1/4까지 줄일 수 있었으며, 이 때의 PSNR 저하는 무시할 정도로 작았다.