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『H.264 AVC 알고리즘 이해와 프로그램 분석』.H.264/AVC는 그 성능이 우수하여 현재 전 세계적인 차세대 동영상 압축 기술로 평가받는다. 이 책은 H.264/AVC 참조 소프트웨어 버전 16.0를 기반으로 구성한 개정판으로, H.264/AVC에서 사용하고 있는 여러 알고리즘에 대한 원리를 명확하게 이해하고 알고리즘들을 구현한 참조 소프트웨어의 세밀한 구조 및 동작에 대한 분석을 하고 있다.

제1장 영상 압축과 국제 표준
1.1 영상 정보의 압축 부호화
1.1.1 디지털 데이터의 압축
1.1.2 중복 정보의 제거
1.1.3 동영상 압축 부호화 표준
1.1.4 MPEG 국제 표준
1.1.5 H.261/H.263 국제 권고
1.2 H.264/AVC 동영상 압축 표준
1.2.1 연합 비디오 팀 구성
1.2.2 H.264/AVC 비디오 부호화 표준
1.2.3 프로파일과 레벨
1.2.4 정수 DCT 변환과 양자화
1.2.5 비트율-왜곡 최적화
1.2.6 매크로블록 모드 결정
1.2.7 문맥 기반 적응적 가변 길이 부호화
1.2.8 문맥 기반 적응적 이진 산술 부호화
1.2.8.1 이진화
1.2.8.2 문맥 모델링
1.2.8.3 잔여 데이터의 부호화 과정
1.2.8.4 테이블 기반 이진 산술 부호화

제2장 H.264/AVC 부호기 소프트웨어 분석
2.1 소프트웨어 다운로드 및 입력 파일 변수 설정
2.2 H.264/AVC 부호기 주요 데이터 구조
2.2.1 4×4 인트라 예측 모드를 위한 버퍼
2.2.2 16×16 인트라 예측 모드를 위한 버퍼
2.2.3 8×8 인트라 예측 모드를 위한 버퍼
2.2.4 인트라 색차 예측 모드를 위한 버퍼
2.2.5 움직임 보상을 위한 화소 값의 저장
2.2.6 잔여 영상의 화소 값 저장
2.2.7 움직임 벡터 저장
2.3 H.264/AVC 부호기의 주요 함수
2.3.1 인터 모드를 위한 움직임 예측 및 P8×8 모드결정
2.3.1.1 PartitionMotionSearch 함수
2.3.1.2 sub_macroblock_mode_decision 함수
2.3.2 최종 모드 결정87

제3장 H.264/AVC 부호기 구조 및 주요 알고리즘
3.1 프로파일과 레벨
3.2 베이스라인 프로파일
3.2.1 디블록킹 필터
3.2.1.1 디블록킹 필터의 동작
3.2.1.2 경계 강도
3.2.1.3 디블록킹 필터의 적용 여부 결정
3.2.2 변환과 양자화
3.2.2.1 DCT
3.2.2.2 4×4 잔여 블록의 변환과 양자화
3.2.2.2.1 4×4 DCT로부터의 4×4 정수 DCT 유도
3.2.2.2.2 역변환
3.2.2.2.3 양자화
3.2.2.2.4 역양자화
3.2.2.3 16×16 인트라 모드에서 4×4 휘도 DC 계수 블록의 변환과 양자화
3.2.2.4 2×2 색차 DC 계수 블록의 변환과 양자화
3.2.2.5 계수 재배열
3.3 메인 프로파일
3.3.1 B 슬라이스
3.3.1.1 참조 영상
3.3.1.2 예측 방식
3.3.1.3 양방향 예측
3.3.1.4 다이렉트 예측
3.3.2 가중치 예측
3.3.3 인터레이스 영상
3.4 확장 프로파일
3.4.1 SP와 SI 슬라이스
3.4.2 데이터 분할 슬라이스
3.5 움직임 예측 및 모드 결정 방법
3.5.1 인터 모드와 인트라 모드
3.5.2 H.264/AVC의 매크로블록 모드 결정 방법
3.5.2.1 비트율-왜곡 최적화 기법
3.5.2.2 H.264/AVC 부호기의 복잡도
3.5.2.3 H.264/AVC의 모드 결정 과정
3.5.2.4 참조 소프트웨어의 고속 모드 결정 방법
3.5.3 가변 부호화 비트율을 위한 고속 인터 모드 결정 방법
3.5.3.1 양자화 계수에 따른 모드 분포의 변화
3.5.3.2 부 최적 모드 결정 방법의 이용
3.5.3.3 가변 부호화 비트율을 위한 고속 모드 결정 방법
3.5.4 H.264/AVC의 고속 움직임 예측 방법
3.5.4.1 UMHexagonS
3.5.4.1.1 초기 탐색점 예측 (initial search point prediction)
3.5.4.1.2 Unsymmetrical-Cross Search
3.5.4.1.3 Uneven Multi-Hexagon-grid Search
3.5.4.1.4 Extended Hexagon-based Search (EHS)
3.5.4.1.5 소스 코드
3.5.4.2 Center Biased Fractional Pel Search (CBFPS)
3.5.4.2.1 H.264/AVC의 계층적 부화소 탐색 방법
3.5.4.2.2 CBFPS 방법의 탐색 단계
3.5.4.2.3 소스 코드
3.6 비트율 제어
3.6.1 예비 지식
3.6.1.1 Chicken and Egg Dilemma
3.6.1.2 기본단위(basic unit)의 정의
3.6.1.3 유동 트래픽 모델 (A Fluid Flow Traffic Model)
3.6.1.4 왜곡 예측을 위한 선형 모델 (A Linear Model for MAD Prediction)
3.6.2 H.264/AVC 비트율 제어 알고리즘
3.6.2.1 비트율 제어의 전체 흐름
3.6.2.2 GOP 단위 비트율 제어
3.6.2.2.1 GOP 내의 비트 총합
3.6.2.2.2 각 GOP의 초기 양자화 변수 설정
3.6.2.3 화면 단위 비트율 제어
3.6.2.3.1 부호화 이전 단계
3.6.2.3.1.1 B-화면 양자화 변수 결정
3.6.2.3.1.2 P-화면 양자화 변수 결정
3.6.2.3.2 부호화 이후 단계
3.6.2.4 기본 단위 비트율 제어
3.7 엔트로피 코딩
3.7.1 문맥 기반 적응적 가변 길이 부호화
3.7.1.1 가변 길이 부호화(Variable Length Coding, VLC)
3.7.1.2 Exp-Golomb 엔트로피 부호화
3.7.1.2.1 unsigned Exp-Golomb codes에 대한 매핑 과정
3.7.1.2.2 singed Exp-Golomb codes에 대한 매핑 과정
3.7.1.2.3 coded block pattern (cbp)에 대한 매핑 과정
3.7.1.2.4 절삭형 Exp-Golomb codes에 대한 매핑 과정
3.7.1.3 문맥 기반 적응적 가변 길이 부호화
3.7.1.3.1 Coefficients와 trailing ones의 ? 부호화
3.7.1.3.2 각각의 trailing one의 부호 부호화
3.7.1.3.3 남아있는 0이 아닌 coefficients의 level 부호화
3.7.1.3.4 마지막 coefficient 앞에 존재하는 모든 0의 수 부호화
3.7.1.3.5 각 0의 위치 부호화
3.7.2 문맥 기반 적응적 이진 산술 부호화
3.7.2.1 문맥 기반 적응적 이진 산술 부호화 구조
3.7.2.2 문맥 기반 적응적 이진 산술 부호화
3.7.2.2.1 이진화
3.7.2.2.2 단항 및 절삭형 단항 이진화 방법
3.7.2.2.3 k차 Exp-Golomb 이진화 방법
3.7.2.2.4 고정 길이 이진화 방법
3.7.2.2.5 기본 이진화의 연결 방법
3.7.2.2.6 예외적인 이진화 방법
3.7.2.3 문맥 모델링
3.7.2.3.1 매크로블록 타입, 예측 모드, 조절 정보의 부호화
3.7.2.3.2 매크로블록과 서브 매크로블록의 부호화
3.7.2.3.3 매크로블록 스킵 플래그
3.7.2.3.4 매크로블록 타입
3.7.2.3.5 예측 모드의 부호화
3.7.2.3.6 Luma 4×4에 대한 인트라 예측 모드
3.7.2.3.7 Chroma에 대한 인트라 예측 모드
3.7.2.3.8 참조 화면 인덱스244
3.7.2.3.9 움직임 벡터 차 성분
3.7.2.3.10 제어 정보의 부호화
3.7.2.3.11 매크로블록 기반 양자화 변수 변화
3.7.2.3.12 슬라이스 끝 플래그
3.7.2.3.13 매크로블록 페어 필드 플래그
3.7.2.4 잔여 데이터의 부호화 과정
3.7.2.4.1 부호화 블록 패턴
3.7.2.4.2 부호화 블록 플래그
3.7.2.4.3 변환 계수의 스캔
3.7.2.4.4 중요한 맵
3.7.2.4.5 레벨 정보
3.7.2.5 잔여 데이터의 문맥 모델링
3.7.2.5.1 부호화 블록 패턴의 문맥 모델링
3.7.2.5.2 부호화 블록 플래그의 문맥 모델링
3.7.2.5.3 중요한 맵의 문맥 모델링
3.7.2.5.4 레벨 정보의 문맥 모델링
3.7.2.6 확률 평가
3.7.2.6.1 확률 상태 업데이트
3.7.2.7 테이블 기반 이진 산술 부호화
3.7.2.7.1 이진 산술 부호화
3.7.2.7.2 정규 부호화 모드에서 구간 세분화
3.7.2.7.3 재정규화

제4장 복호기 구조와 알고리즘
4.1 복호기 구조
4.2 복호 전체 루틴
4.3 복호기 초기화 과정
4.3.1 H.264/AVC 파일 열기
4.3.2 startcode와NALU type
4.3.3 SPS 복호
4.3.4 PPS 복호
4.3.4.1 PPS 복호 예제
4.3.5 슬라이스 복호
4.4 매크로블록 복호 과정
4.4.1 매크로블록의 초기화 start_macroblock()
4.4.2 NAL에서 매크로블록의 데이터 읽어 오기 read_one_macroblock()
4.4.2.1 NAL에서 데이터 읽어 오기
4.4.2.2 read_one_macroblock() 함수
4.4.2.3 readMotionInfoFromNAL() 함수
4.4.2.4 NAL에서 부호화 블록 패턴과 DCT 계수 읽어 오기
4.4.3 매크로블록 복호 decode_one_macroblock()
4.5 H.264/AVC 비디오 비트스트림
4.5.1 NAL 단위 구문
4.5.2 SPS RBSP 구문
4.5.3 스케일링 인덱스 구문
4.5.4 PPS RBSP 구문
4.5.5 RBSP 슬라이스 추적 비트 구문
4.5.6 매크로블록 계층 구문
4.5.7 잔여 데이터 의미론법
4.5.8 잔여 블록에 대한 CAVLC 복호
4.5.9 잔여 블록에 대한 CABAC 복호

제5장 H.264/AVC 응용을 위한 코덱 최적화
5.1 H.264/AVC 복호기 최적화
5.1.1 FFMPEG 구동
5.1.1.1 Tool 설치
5.1.1.2 FFMPEG 다운로드
5.1.1.3 FFMPEG 구동
5.1.2 FFMPEG에 구현된 H.264/AVC 복호기 구조
5.1.3 SIMD 명령어를 이용한 최적화
5.1.3.1 IDCT 관련 최적화
5.1.3.2 디블록킹 필터 최적화
5.1.3.3 움직임 보상 함수 최적화
5.2 H.264/AVC 부호기 최적화
5.2.1 x264 구동
5.2.2 알고리즘 최적화
5.2.2.1 고속 모드 결정
5.2.2.2 고속 움직임 예측
5.2.3 x264 구조

참고문헌
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