Multiple Description Coding of H.264/AVC Motion Vector under Data Partitioning Structure and Decoding Using Multiple Description Matching

데이터 분할구조에서의 H.264/AVC 움직임 벡터의 다중표현 부호화와 다중표현 정합을 이용한 복호화

  • Yang, Jung-Youp (Sungkyunkwan University, School of Information and Communication Engineering) ;
  • Jeon, Byeung-Woo (Sungkyunkwan University, School of Information and Communication Engineering)
  • 양정엽 (성균관대학교 정보통신공학부) ;
  • 전병우 (성균관대학교 정보통신공학부)
  • Published : 2007.11.25

Abstract

When compressed video data is transmitted over error-prone network such as wireless channel, data is likely to be lost, so the quality of reconstructed picture is severely decreased. It is specially so in case that important information such as motion vector or macroblock mode is lost. H.264/AVC standard includes DP as error resilient technique for protecting important information from error in which data is labeled according to its relative importance. But DP technique requires a network that supports different reliabilities of transmitted data. In general, the benefits of UEP is sought by sending multiple times of same packets corresponding to important information. In this paper, we propose MDC technique based on data partitioning technique. The proposed method encodes motion vector of H.264/AVC standard into multiple parts using MDC and transmits each part as independent packet. Even if partial packet is lost, the proposed scheme can decode the compressed bitstream by using estimated motion vector with partial packets correctly transmitted, so that achieving improved performance of error concealment with minimal effect of channel error. Also in decoding process, the proposed multiple description matching increases the accuracy of estimated lost motion vector and quality of reconstructed video.

부호화된 동영상 데이터를 전송할 때 발생하는 전송 채널상의 에러로 손실된 정보는 수신측의 복호화 된 영상의 화질을 크게 열화 시킨다. 특히 움직임 벡터나 매크로 블록 모드 정보와 같이 중요도가 높은 정보가 손실될 경우, 에러로 인한 이러한 화질 저하는 더욱 심각하다. 이러한 문제를 해결하기 위한 에러 강인 기술의 하나로, 압축동영상 정보의 중요도에 따라 정보를 분할하여 중요도가 높은 정보를 더욱 강하게 보호할 수 있는 데이터 분할 기술이 제안되었다. 그러나 실제 채널 망의 경우 전송 데이터의 서로 다른 중요도를 지원할 수 있도록 하기 위해 일반적으로는 중요한 정보의 경우 동일 패킷을 여러 번 보내는 방식으로 UEP 효과를 얻도록 한다. 본 논문은 이러한 전송환경 하에 동일한 패킷을 중복 전송하는 종래의 기법에 비해 전송 데이터 량을 감소시키면서도 전송 데이터 량 대비 화질을 증가시키기 위하여, H.264/AVC 표준의 데이터 분할 기술에 다중 표현 부호화 기술을 적용하여 데이터 분할 기술의 성능을 향상시키는 새로운 부호화와 복호화 방법을 제안한다. 제안된 방법은 데이터 분할된 H.264/AVC 표준의 움직임 벡터 정보를 효율적으로 다중 표현 부호화하고 독립적인 패킷으로 분할 전송함으로써 전송 에러에 의해 일부의 패킷을 손실하더라도 올바르게 전송된 패킷만으로 유사한 움직임 벡터 정보를 추정함으로써 에러 은닉 기술의 성능을 향상시키고 채널 에러의 영향을 최소화시킨다. 또한 제안된 다중표현 정합 알고리즘을 사용하여 움직임 벡터의 추정정확도를 향상시켜 복원영상의 화질을 개선한다.

Keywords

References

  1. JVT of ISO/IEC MPEG and ITU-T VCEG, Draft ITU-T Recommendation and Final Drift International Standard of Joint Video Specification (ITU-T Rec. H.264, ISO/IEC 14496-10 AVC), 2003
  2. Iain E. G. Richardson, H.264 and MPEG-4 Video Compression: Video Coding for Next-generation Multimedia, John Wiley, 2003
  3. S. Wenger, H.264/AVC over IP, IEEE Trans. on Circuits and Systems for Video Technology, Vol. 13, No.7, pp.645-656, 2003 https://doi.org/10.1109/TCSVT.2003.814966
  4. Y. Wang, S. Wenger, J. Wen, and A. K. Katsaggelos, Error resilient video coding techniques, IEEE Signal Processing Magazine, Vol. 17, No. 4, pp. 61-82, 2000 https://doi.org/10.1109/79.855913
  5. 양정엽, 최웅일, 최광표, 전병우, 에러 환경에서의 H.264 Data Partitioning 기술 성능 분석, 제17회 영상처리 및 이해에 관한 워크샵, pp. 16-21, 2005
  6. V. K. Goyal, Multiple description coding: Compression meets the network, IEEE Signal Processing Magazine, Vol. 18, No. 5, pp. 74-93, 2001 https://doi.org/10.1109/79.952806
  7. N. S. Jayant, Subsampling of a DPCM speech channel to provide two 'self-contained' half-rate channels, Bell Syst. Tech. J., Vol. 60, No. 4, pp. 501-509, 1981 https://doi.org/10.1002/j.1538-7305.1981.tb03069.x
  8. V. A. Vaishampayan, Design of multiple description scalar quantizers, IEEE Trans. Information Theory, Vol.39, pp.821-834, 1993 https://doi.org/10.1109/18.256491
  9. Y. Wang et al., Multiple description coding using pairwise correlating transforms, IEEE Trans. Image Processing, Vol. 10, pp. 351–366, 2001
  10. V. K. Goyal and J. Kovacevic, Generalized multiple description coding with correlating transforms, IEEE Trans. Inform. Theory, Vol. 47, pp. 2199–2224, 2001
  11. 김일구, 조남익, 비트율-왜곡 최적화된 DCT 계수 분할을 이용한 다중표현 동영상 압축방법, 대한전자공학회논문지, 39권, SP-6호, pp. 565-573, 2002
  12. A. Reibman et al., Multiple description coding for video using motion compensated prediction, IEEE Trans. on Circuits and Systems for Video Technology, pp. 193–204, 2002
  13. Y. Wang and S. Lin, Error resilient video coding using multiple description motion compensation, IEEE Trans. on Circuits and Systems for Video Technology, Vol. 12, pp. 438 –453, 2002
  14. G. Roth, R. Sjoberg, G. Liebl, T. Stockhammer, V. Varsa, and M. Karczewicz, Common test condition for RTP/IP over 3GPP/3GPP2, ITU-T SG16 Document, VCEG-N80, 2001
  15. E. N. Gilbert, Capacity of a burst-noise channel, Bell Syst. Tech. J., Vol. 39, pp. 1253-1265, 1960 https://doi.org/10.1002/j.1538-7305.1960.tb03959.x