A new quantization matrix is proposed for large sized HDTV image. By the rate and distortion tradeoff, an optimal quantization matrix is designed, and to implement in Real time Encoding/Decoding System (REDS), the scaleable quantization matrix has to be used. Because image dependent quantization matrices are not suitable for real time processing, a new quantization matrix that can be used image-independently, is proposed. And the performance of the proposed quantization matrix is simulated with 31 HDTV images with size of 1920×1080. The simulation results represent the visible blockiness of the reconstructed images with proposed quantization matrix is less than those with conventional JPEG default quantization matrix. Also, the PSNR to entropy graphs represent the proposed quantization matrix achieves better quality than the conventional matrix.
Also the quantization matrix is embedded in Discrete Cosine Transform (DCT) to implement in REDS. Therefore, there are no additional cycles to perform the quantization, and it makes REDS can be perform the encoding/decoding processing in real-time.
HDTV 영상은 데이터의 방대한 양에 의해 저장을 위해서는 압축 과정을 거쳐야 하며, 특히 많은 양의 데이터를 처리해야 하므로 높은 압축률이 필요하다. Real-time Encoding/Decoding System (REDS)는 이 압축 및 복원 과정을 실시간으로 처리하기 위해 범용 Digital Signal Processor (DSP)인 TI사의 TMS320C80 (MVP) 8개를 이용하여 병렬 처리 구조로 설계된 시스템이다.
REDS 에서는 HDTV 영상의 고화질을 보존하기위해 시간적 상관성에 대한 압축은 없이, 공간적 상관성에 대해서만 압축 및 복원 과정을 처리하고, 이 과정은 이산 여현 변환과 양자화 그리고 Entropy Coding의 압축 과정과 그 역으로 구성된 복원 과정으로 구성된다. 영상의 압축 및 복원 과정에서 화질의 열화가 가장 큰 영향을 미치는 과정이 양자화 과정이며, 이 양자화 과정은 압축 비율과 화질의 열화에 대해 상반된 영향을 준다.
본 논문에서는 기존의 규격으로 사용되는 JPEG에서 제시한 양자화기에 비해 같은 압축 비율에서도 화질의 열화가 적은 양자화기를 제안하였다. 하나의 영상에 대해 압축 비율과 화질 열화에 대해 각각을 절충하여, 같은 압축 비율에서 가장 좋은 화질을 얻을 수 있도록 양자화기를 구성하였다. 실시간 압축/복원을 위해서는 하나의 양자화기를 이용하여 원하는 압축 비율에 따라 양자화기를 정수배하여 사용한다. 따라서 각각의 영상으로부터 구한 양자화기를 모든 영상에 대해 화질의 열화가 고르게 되도록 산술적 평균을 이용하여 하나의 양자화기를 구성하였다. 이 양자화기의 성능은 1920×1080 의 크기를 갖는 HDTV 영상에 대해 시뮬레이션 했을 때, 기존의 JPEG 양자화기에 비해 주관적인 점이나, 압축비와 화질의 비교 그래프에서 모두 더 좋은 결과를 얻을 수 있었다.
이 양자화기는 이산 여현 변환과 함께 압축 및 복원 과정을 구성하고, 실시간 처리를 위해 이산 여현 변환 과정에 양자화 과정을 포함하도록 이산 여현 변환 과정을 수정하였다. 이 수정된 이산 여현 변환 알고리즘은 Chen의 이산 여현 변환을 수정한 것으로 MVP의 병렬 처리 구조에 적합하도록 addition과 multiplication을 분리하여 처리하도록 한 것으로, 이 multiplication 과정에 양자화 과정을 포함시켜, 압축 및 복원 과정을 실시간으로 처리할 수 있도록 하였다.
