Abstract
In video coding, it is important to improve the average picture quality as well as to maintain cosistent picture quality between consecutive pictures. In this paper, we propose a distortion-rate estimation method for MPEG-2 video and a forward rate control method, using the proposed estimation result, to be able to obtain the improved and consistent picture quality of CBR (Constant Bit Rate) encoded MPEG-2 video. The proposed distortion-rate estimation enable us to predict the distortion and the bits generated from an encoded picture at a given quantization step size and vice versa. The most attactive features of proposed distortion-rate estimation are its accuracy and low computational complexity enough to be applied to the practical video coding. In addition, the proposed rate control first determined a quantization parameter per frame by following procedure: distortion-rate estimation, target bit allocation, distortion constraint and VBV(Video Buffer Verification) constraint. And then this quantization parameter is applied to the encoding so that improved and consisten picture quality can be obtained. Furthermore the proposed rate control method can solve the error propagation problem caused by scene change or anchor picture degradation by using the B-picture skipping and the guarantee of the minimum bit allocation for the anchor picture. Experimental results, comparing the proposed forward rate control method with TM5 method, show that the proposed method makes more improed and consistent picture quality than TM5.
비디오 부호화에 있어서 평균화질의 향상뿐만 아니라 이웃한 영상들간에 일관된 화질을 유지하는 것은 매우 중요하다. 본 논문에서는 MPEG-2 비디오에 대한 왜곡-비트율 추정방식과 이 추정결과를 이용히여 일정 비트율(CBR)로 부호화되는 MPEG-2 비디오가 일관된 화질을 유지하면서도 향상된 평균화질을 얻도록 하는 순방향 비트율 제어방식을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 왜곡-비트율 추정은 부호화에 사용되는 양자화 스텝 크기에 따라한 영상에서 발생하는 비트량과 왜곡을 예측하거나, 역으로 발생하는 비트량이나 왜곡에 대한 양자화 스텝 크기를 예측할 수 있다. 제안된 추정 방식의 장점은 실제의 비디오 부호화 응용에 적용할 수 있을 만큼 계산량이 적고 정확하다는 것이다. 한편 제안된 비트율 제어는 프레임 단위로 왜곡-비트율 추정, 목표 비트 할당, 왜곡 제한 그리고 VBV(Video B Buffer Verification) 제한 절차에 의해서 부호화에 적용할 양자화 파라메터를 결정하고, 이 양자화 파라메터를 적용하여 영상을 부호화 함으로써 일관되고도 향상된 화질을 유지한다. 또한 화면전환이나 기준영상의 화질열화 등에 의하여 화질저하가 오래 지속되는 문제를 B-picture 제거와 기준영상에 대하여 최소 비트량 할당을 보장함으로써 해결한다. 그리고 제안된 순방향 비트율 제어방식과 MPEG-2의 TM5(Test Model 5)에서 제안한 비트율 제어를 비교한 실험 결과들을 통하여 제안된 방식이 영상들 간에 일관된 화질을 유지할 뿐만 아니라 평균화질도 향상 됨을 확인한다.
