Transcript H.261

What is H.261?
9715291
장지훈
ISDN(종합정보통신망)
ISDN에서 규정하고 있는 채널
B채널 - 64Kbps, 음성 및 팩스 등 기본 정보 전
송
 H채널 - 384Kbps, 동영상 및 고속데이터 전송
 D채널 - 16Kbps or 64Kbps, 제어신호용

H.261개관
H.261은 종합정보통신망(ISDN: Integrated Services
Digital Network)을 이용한 영상전화 및 영상회의를
위한 동영상 압축방식이다
N-ISDN의 실시간 쌍방향 영상 통신용으로 개발.
H.261은 동화상 비디오의 압축과 부호화기법에 대한
표준으로서 높은 압축률(100:1~2000:1)과 실시간 압
축을 지원한다.
H.261은 영상압축의 기술적 내용뿐 아니라 표준화를
하는 효과적 프로세스로서도 MPEG의 탄생에 모태역
할을 했던 것이다.
응용분야: 영상회의/전화, 단방향 통신의 원격감시, 저
장 미디어를 이용한 간이 주문형 비디오.
H.261은 시간 중복성을 제거하기 위해 화상간의 예측
기법을 사용하며, 공간 중복성을 제거하기위해 DCT
변환
기법을
사 용 하 며 , 동 작 보 상 (motion
compensation)기법도 옵션으로 추가할 수 있다.
H.261은 영상전화및 영상회의를 위한 동영상 압축표
준이다. 따라서 H.261이 다루는 화면은 기본적으로
사람의 얼굴과 어깨가 포함되는 소위 Head-and-Sh
oulder 영상이다. 영상전화기의 경우 보통 카메라가
고정되어 있고 그 앞에서 화자가 화면에 나타나는 상
대 얼굴을 보며 대화한다. 이 때의 영상은 고정된 배
경과 약간의 얼굴 움직임(특히 눈과 입의 움직임이 큼)
으로 특징지워진다. 따라서 장면전환이 없이 이웃하는
화면간 상관도가 매우 높고 화면간 부호화가 매우 효
율적이다.
H.261은 intra frame과 inter frame의 영상데이터 압
축 모드를 지원한다.
H.261에서 첫 화면은 모든 매크로블록을 화면내 부
호화하고(Ⅰ화면), 그 이후의 화면은 앞 화면으로부터
순방향 예측 부호화하여(P화면) 압축효율을 높이고
있다. 즉 화면의 구성은 IPPP-의 형태가 된다. P화면
은 각 매크로블록 마다 움직임 추정 및 보상을 한 후
화면내 부호화(인트라 모드)와 화면간 부호화 (인터
모드)중 보다 압축이 많이 되는 것을 선택한다.
Intra Frame & Inter Frame
intra frame 방식은 입력화상이 인접한 다른 화상과는
독립접으로 DCT 부호화 된다. 이것은 MPEG의 I
frame 부호화와 비슷하며, JPEG coding과도 비슷하
다.
inter frame 방식은 이전의 화상으로부터 현재의 화상
을 예측하는 기법이다. 즉, 이전의 화상과 현재의 화
상과의 차이만을 부호화한다. 이것은 MPEG의 P
frame과 비슷하다.
Intra frame(I frame)과 Inter frame(P frame) 두가지 형태 프레임이 있
다. 부호화 할 경우 Intra frame은 이웃하는 프레임들과 상관없이 독립
적으로 부호화하고, inter frame은 이웃하는 I 또는 P frame을 참조하는
예측 프레임이다.
Intra Frame Cording
I-프레임은 기본적으로 I frame은 JPEG 을 사용하고,
앞 또는 뒤의 다른 프레임과는 관계없이 독립적으로
단 하나의 영상으로 부호화되기 때문에 I frame은
accessing point를 제공한다.
macroblock은 원 영상의 Y(루미넌스)에 대한 16*16
pixel이다. 1 macroblock은 보통 4Y block, 1Cr, 1Cb
block으로 구성된다.
양자화는 모든 DCT계수에 대한 상응하는 값들로 양
자화된다.
H.261 데이터 블록 구조
Inter Frame Coding
P frame은 이전 프레임을 참조하는 예측 프레임이다.
P 프레임은 연속되는 이미지들의 전체 이미지가 바뀌
는 것이 아니라 이미지의 블럭들이 옆으로 이동한다
는 점에 착안한것이다. 즉,이전의 화면과 현재의 화면
의 차이가 매우 적은 것을 이용하여 차이값만을 부호
화하는 것이다.
이전 영상은 참조 프레임(reference frame)이라 부르
고 부호화되는 이미지는 target frame이라 부르며, 실
제로, 이 두 프레임의 차이가 부호화된다.
H.261알고리즘
1)Macro block : 매크로블럭에 루미넌스에 대한 움직임 보상에의한 정
보압축(frame간 정보예측)
2)Macro block을 8*8 Block으로 세분화 한후 DCT에 의한 정보를 압축
3)Macro block화 하는 단계에서의 정보예측과 8*8 block화 하는단계에
서의 DCT에 의한 정보 압축의 발생편중을 이용하여 Huffman code에
기초한 Entropy coding을 시행
4)DCT 계수의 양자화 제어에 의해 전체 부호발생량을 제어
즉, DCT 변환기법으로 공간중복성을 제거 하고, 화상
간 예측기법을 시간중복성을 제거함으로써 압축을 효
율적으로 행할수 있으며, intra frame coding으로
frame내의 공간적 압축을, inter frame coding으로
frame간의 시간적 압축을 하여 동작보상기법을 이용
한다.
동작보상(Motion Compensation) : 이 기법은 동화상
의 압축에서만 사용할 수 있는 방법으로서, 배경은 고
정되어 있고, 전경의 물체가 하나 움직이고 있다고 보
는것이다. 움직이는 물체의 이동위치만을 기술하면
되고 배경은 변화 없을 것이기 때문에 다시 배경을 기
술할 필요는 없는 것이다.
물론 실제 동화상이 그렇게 간단할리는 없다. 따라서 실제로는 각각의그
림을 일정 너비의 구역으로 가른 후 각 구역이 직전 그림의 어느구역과
비슷한지를 찾음으로써 구현한다. 각각의 구역은 보통 높이와 폭이 각각
8 pixel길이 인것을 사용하며, 이러한 8*8 구역을 블럭이라고 부른다.
동작 보상 기법은 압축이 복원보다 힘들고 오래 걸리는 기법이다.
압축시에는 직전 그림의 어느 블럭과 가장 비슷한지를 알아야 가장 훌륭
한 압축 성능을 얻을 수 있는데, 이렇게 하기 위해서는 각 블럭마다 직전
그림의 모든 블럭과 비교 해 보아야 하므로 엄청난 양의 계산이 필요하게
된다.
복원시에는 압축된 데이타에서 지정하는 직전 그림의 블럭을 가져다 쓰
면 되므로 압축할 때와 같은 엄청난 탐색은 불필요하게 된다. 물론 이러
한 계산 복잡도 때문에 실제의 경우 직전 그림의 모든 블럭과 비교하는
것은 피한다.