Common video coding standards such as MPEG and H.261 employ transform techniques, i.e., discrete cosine transform (DCT), for coding efficiency. Due to rapid development of VLSI technology, real-time manipulation of digital video, e.g., down conversion, filtering, inverse motion compensation, etc, are required. However, there are two major obstacles to achieve these tasks: computational complexity of video compression/decompression and high rates of data to be manipulated. They limit real-time implementation of traditional algorithms that first decompress the data, then perform the manipulation(s) in the decompressed domain, and finally compress it again if necessary. Hence, there has been a great effort in recent years to develop fast algorithms that perform these tasks directly in the transform domain and thereby avoid the need of full decompression or at least its computational bottleneck.
This thesis proposes an efficient algorithm for down conversion of MPEG compressed videos. Existing schemes suffer from significant motion compensation error due to the field information loss during down conversion. To overcome this shortcoming, the proposed scheme employs a hybrid structure for video down conversion. In this scheme, 1-D down conversion in the transform domain is performed horizontally, and then the other 1-D down conversion is done vertically to conserve the field information during motion compensation. More specifically, the scheme uses modified IDCT basis functions for horizontal decimation and adopts a FIR filter in MPEG-2 TM5 for vertical decimation. Comparing with a down conversion scheme in the spatial domain, the proposed scheme requires a half of full frame memory and shows almost the same visual quality.
MPEG, H.261과 같은 일반적 동영상 표준은 압축 효율을 위해 DCT를 이용한다. VLSI의 발달에 의해 디지탈 영상의 실시간 처리 즉 축소 전환, 필터링, 움직임 보상등이 요구된다. 그러나 2가지 주요한 문제가 있다. 즉 동영상의 압축과 역압축시 필요한 많은 계산량과 높은 비트율이다. 이러한 것이 데이터를 역압축하고 영상의 처리를 한 후 필요하면 다시 압축하는 일반적인 방법의 실시간 구현을 어렵게 한다. 그래서 최근에 변환 영역에서 직접 이러한 처리를 하는 빠른 알고리즘 개발에 대한 연구가 많이 수행되어 왔다. 이렇게 함으로써 완전히 역압축을 하지 않거나 최소한의 계산량만을 요구하게 한다. 본 논문에서는 MPEG의 압축 동영상의 축소 전환을 위한 효율적인 알고리즘을 제안한다. 기존의 많은 방법은 축소 전환에 의해 필드 정보를 잃어버림에 의해 큰 움직임 보상 오차를 가지고 있다. 이러한 단점을 피하기 위해 제안된 방법은 동영상의 축소 전환을 위해 혼합된 구조를 이용한다. 이 방법에서, 변환 영역에서 필드 정보를 보존하기 위해 단지 수평방향의 축소만을 하고 공간 영역에서 수직방향의 축소를 수행한다. 또한 이 방법은 수평 방향의 축소를 위해 변형된 IDCT 기저함수를 이용하고 수직방향의 축소를 위해서는 MPEG-2 TM5에서 제시된 FIR 필터를 이용한다. 공간 영역에서 모든 축소를 다 수행하는 방법과 비교하여 제안된 방법은 1/2의 메모리를 요구하며 거의 비슷한 화질을 보여준다.
