There have been many demands for the real-time image compression. The image compression systems have a wide range of application. MPEG-2, which is the most recent moving picture compression standard, targets for the high quality video and audio communication. But real-time encoding is hard to implement because it needs a large amount of computations. KICS (KAIST Image Computing System) is being developed to realize the real-time MPEG-2 encoding and decoding with parallel architecture of multiple general-purpose DSP, TMS320C80, called multimedia video processor (MVP).
The discrete cosine transform (DCT) and motion estimation need many arithmetic operations compared to other algorithms in MPEG-2. In this thesis, the DCT algorithm is implemented and tested through the MVP simulator. The functions of the MVP is analyzed and the DCT algorithm is fully optimized to the MVP environment. This thesis analyzes various fast DCT algorithms and implements two among them. The possibility of real-time system is verified and the required number of the processors, called PP, is decided for real-time MPEG-2 encoding and decoding.
동영상압축은 원격수술이나 강의 또는 각종 감시 시스템 등 여러 분야에서 그 활용 범위를 넓혀 가고 있다. CD-ROM 규격에 맞는 동 영상 압축을 목표로 하던 MPEG은 시대적 요청에 따라 고화질 동 영상 규격을 목표로 하는 MPEG-2 표준안을 설정하게 되었다. 현재 KICS(KAIST Image Computing System)라 불리는 실시간 처리 MPEG-2 부호화기/복호화기 시스템이 개발 중인데 Texas Instrument 사의 TMS320C80 5개를 병렬로 구성하여 모듈 단위의 프로세싱을 하도록 설계되어 있다. 동 영상 압축 표준안의 압축 알고리즘은 크게 이산여현변환과 움직임 추정으로 이루어지는데, 본 시스템에서의 실시간 구현 가능성을 검토하고 구체적인 방향을 설정하기 위해 이산 여현변환을 구현해 보았다. 알고리즘은 Chen과 Lee의 알고리즘을 채택하였으며, 범위를 넘어서는 복원 값을 한계치로 맞춰 주는 알고리즘을 포함하는 역 이산여현변환을 테스트하였다. 두 알고리즘의 정밀도는 큰 차이가 없었으며 전체적으로 Lee의 알고리즘과 같이 덧셈과 곱셈 연산이 골고루 섞여 있는 알고리즘이 TMS320C80에서 구현하는 데 효율적이다. Chen의 알고리즘은 블럭과 그 다음 블럭의 계산을 동시에 수행하여 최적화된 8×8 블럭 이산여현변환을 구현하려 하였으나 구현상의 문제가 많아 싸이클 수 감소에 많은 문제를 안고 있다. Lee의 알고리즘으로 역 이산여현변환을 구현할 경우 MPEG-2규격의 영상 30 프레임을 처리하는 데 소요되는 시간이 2.6초 정도로서 복호화 과정에서는 3개의 PP를 사용하고 부호화 과정에서는 6개의 PP를 사용하면 MPEG-2시스템에서 요구하는 이산여현변환을 실시간으로 구현할 수 있다. 이외에 시스템상의 알고리즘 모듈간에 동기화가 중요시되는 바, 앞으로 많은 연구가 필요하다고 할 수 있다.
