Journal of Broadcast Engineering (방송공학회논문지)

The Korean Institute of Broadcast and Media Engineers (한국방송∙미디어공학회)
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Adaptive Hard Decision Aided Fast Decoding Method using Parity Request Estimation in Distributed Video Coding

패리티 요구량 예측을 이용한 적응적 경판정 출력 기반 고속 분산 비디오 복호화 기술

  • Shim, Hiuk-Jae (School of Information and Communication Engineering, Sungkyunkwan University) ;
  • Oh, Ryang-Geun (School of Information and Communication Engineering, Sungkyunkwan University) ;
  • Jeon, Byeung-Woo (School of Information and Communication Engineering, Sungkyunkwan University)
  • 심혁재 (성균관대학교 정보통신공학부) ;
  • 오양근 (성균관대학교 정보통신공학부) ;
  • 전병우 (성균관대학교 정보통신공학부)
  • Received : 2011.03.31
  • Accepted : 2011.06.23
  • Published : 2011.07.31
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Abstract

In distributed video coding, low complexity encoder can be realized by shifting encoder-side complex processes to decoder-side. However, not only motion estimation/compensation processes but also complex LDPC decoding process are imposed to the Wyner-Ziv decoder, therefore decoder-side complexity has been one important issue to improve. LDPC decoding process consists of numerous iterative decoding processes, therefore complexity increases as the number of iteration increases. This iterative LDPC decoding process accounts for more than 60% of whole WZ decoding complexity, therefore it can be said to be a main target for complexity reduction. Previously, HDA (Hard Decision Aided) method is introduced for fast LDPC decoding process. For currently received parity bits, HDA method certainly reduces the complexity of decoding process, however, LDPC decoding process is still performed even with insufficient amount of parity request which cannot lead to successful LDPC decoding. Therefore, we can further reduce complexity by avoiding the decoding process for insufficient parity bits. In this paper, therefore, a parity request estimation method is proposed using bit plane-wise correlation and temporal correlation. Joint usage of HDA method and the proposed method achieves about 72% of complexity reduction in LDPC decoding process, while rate distortion performance is degraded only by -0.0275 dB in BDPSNR.

분산 비디오 압축 기술은 부호화기의 복잡한 과정을 복호화기로 이동시킴으로써 저복잡도 부호화기를 가능하게 한다. 하지만 WZ 복호화기는 움직임 예측/보상 과정뿐만 아니라 채널 복호 과정까지 수행하기 때문에 복호화 과정의 높은 복잡도가 문제점으로 지적되고 있다. LDPC 부호의 복호화는 상당히 반복적인 과정으로 수행되기 때문에 그 수행 횟수만큼 복잡도가 늘어나는데, 실제로 이러한 반복적인 복호 과정은 전체 WZ 복호화 복잡도의 60% 이상을 차지하고 있기 때문에 복잡도 절감의 주요 대상이다. 따라서 이러한 복잡도 절감을 위해 과거에 HDA(Hard Decision Aided) 방법을 적용하는 방법이 제안되었다. HDA 방법은 해당 패리티에 대한 복호 과정의 복잡도를 상당량 줄여주지만, 채널 복호가 성공하기에 부족한 패리티량에 대해서도 여전히 복호 과정을 수행하는 문제점을 가지고 있다. 따라서 이러한 소모적인 과정을 줄임으로써 추가적인 복잡도 절감 효과를 얻을 수 있다. 이에 본 논문에서는 비트 플레인 간의 상관도와 시간적 상관도에 기반하여 최소 연산으로 패리티 요구량을 예측하는 방법을 제안한다. 제안 방법과 HDA 방법을 함께 적용할 경우 채널 복호 과정에서는 평균 72% 정도의 고속 복호가 가능하며, 저하되는 율 왜곡 성능은 -0.0275 dB (BDPSNR) 정도로상당히 낮다.

Keywords

References

  1. A. Aaron, R. Zhang, and B. Girod, "Wyner-Ziv Coding of Motion Video," Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers, pp. 240-244, Pacific Grove, CA, USA, November 2002.
  2. R. Puri and K. Ramchandran, "PRISM: A New Robust Video Coding Architecture Based on Distributed Compression Principles," 40th Allerton Conference on Communication, Control and Computing, pp. 1-10, Allerton, USA, October 2002.
  3. F. Pereira, C. Brites, J. Ascenso, and M. Tagliasacchi, "Wyner-Ziv video coding: A review of the early architectures and further developments," IEEE Intl. Conf. on Multimedia and Expo, pp. 625-628, Hannover, Germany, June 2008. https://doi.org/10.1109/ICME.2008.4607512
  4. D. Varodayan, A. Aaron, and B. Girod, Rate-adaptive codes for distributed source coding, EURASIP Signal Processing Journal, Special Section on Distributed Source Coding, Vol. 86, no. 11, pp. 3123-3130, November 2006.
  5. J. Ascenso, C. Brites, and F. Pereira, "Improving frame interpolation with spatial motion smoothing for pixel domain distributed video coding," 5th EURASIP Conf. on Speech and Image Processing, Multimedia Communications and Services, Smolenice, Slovak Republic, June 2005.
  6. 고봉혁, 심혁재, 전병우, "복호 신뢰도에 기반하여 점진적으로 보조정보를 향상시키는 변환영역 Wyner-Ziv 부호화 방법", 방송공학회 논문지, 제13권 제6호 892-904쪽, 2008년 11월. https://doi.org/10.5909/JBE.2008.13.6.892
  7. 심혁재, 전병우, "분산 비디오 압축 기술", 전자공학회지, 제36권 4호, 91-105쪽, 2009년 4월.
  8. http://www.img.lx.it.pt/-discover/home.html
  9. 오량근, 심혁재, 전병우, "적응적 경판정 출력을 이용한 고속 분산 비디오 복호화 기술", 대한전자공학회논문지, 제 47권, SP편, 제6호, 66-74쪽, 2010년 11월.
  10. R. Y. Shao, S. Lin and M. P. C. Fossorier, "Two simple stopping criteria for turbo decoding," IEEE Trans. Comm, vol. 47, pp. 1117-1120, Aug. 1999. https://doi.org/10.1109/26.780444
  11. R. P.Westerlaken, S. Borchert, R. K. Gunnewiek, and R. L. Lagendijk, "Analyzing symbol and bit plane-based LDPC in distributed video coding," In Proc. Int'l Conf. Image Processing (ICIP), 2007.
  12. C. Brites, J. Ascenso and F. Pereira, "Improving transform domain Wyner-Ziv coding performance," IEEE International Conf. on Acoustics, Speech and Signal Processing, pp. 525-528, Toulouse, France, May 2006. https://doi.org/10.1109/ICASSP.2006.1660395
  13. C. Brites, F. Pereira, "Encoder Rate Control for Transform Domain Wyner-Ziv Video Coding", Int. Conf. on Image Processing (ICIP'2007), San Antonio, TX, USA, Sep. 2007.
  14. G. Bjontegaard, "Calculation of Average PSNR Differences Between RD-curves", document VCEG-M33, ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG) Meeting, Austin, TX, Apr. 2-4, 2001.

Cited by

  1. Performance Comparison of Fast Distributed Video Decoding Methods Using Correlation between LDPCA Frames vol.12, pp.4, 2012, https://doi.org/10.5392/JKCA.2012.12.04.031
  2. Fast Side Information Generation Method using Adaptive Search Range vol.17, pp.1, 2012, https://doi.org/10.5909/JEB.2012.17.1.179