In digital broadcasting, services such as digital satellite TV, cable TV and digital terrestrial TV, several video programs are compressed by MPEG-2, and then simultaneously transmitted over a conventional CBR (Constant Bit Rate) broadcasting channel. In this paper, we propose a joint quality control scheme to be able to accurately control the relative picture quality among the video programs, which is achieved by simdt;,nL'Ously controlling the video encoders to generate the VBR (Variable Bit Rate) compressed video streams. Our quality control scheme can prevent the video buffer overflow and underflow by total target bit allocation process, and also exactly control the relative picture quality in terms of PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) between some programs requiring higher picture quality and others by rate-distortion modification. Furthermore we present a rate-distortion estimation method for MPEG-2 video, which is base of our joint quality control, and verify its performance by experiments. The most attractive features of this estimation method are as follows: 1) computational complexity is low because main operation for the estimation is to calculate the histogram of OCT coefficients into quantizer; 2) estimation results are very accurate enough to be applied to the practical MPEG-2 video coding applications. Simulation results show that the proposed joint quality control scheme accurately controls the relative picture quality among the video progran1s transmitted over a single channel as well as provides more consistent and higher picture quality than independent coding scheme that encodes each program independently.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.32
no.9C
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pp.849-860
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2007
Because the H.264/AVC standard adopts the variable length coding algorithm, the rate of encoded video bitstream fluctuates a lot as time flows, though its compression efficiency is superior to that of existing standards. When a video is transmitted in real-time over networks with fixed low-bandwidth, it is necessary to control the bit rate which is generated from encoder. Many existing rate control algorithms have been adopting the quadratic rate-distortion model which determines the target bits for each frame. We propose a new rate control algorithm for H.264/AVC video transmission over networks with fixed bandwidth. The proposed algorithm predicts quantization parameter adaptively to reduce video distortion using the quadratic rate-distortion model, which uses the target bit rate and the mean absolute difference for current frame considering pixel difference between macroblocks in the previous and the current frame. On video samples with high motion and scene change cases, experimental results show that (1) the proposed algorithm adapts the encoded bitstream to limited channel capacity, while existing algorithms abruptly excess the limit bit rate; (2) the proposed algorithm improves picture quality with $0.4{\sim}0.9dB$ in average.
In video compression standards such as MPEG and H.263. rate control is one of the key components for good coding performance. This paper presents a simple adaptive rate control scheme using a piecewise linear approximation model. While conventional buffer control approach is performed by adjusting the quantization parameter linearly according to the buffer fullness. the proposed approach uses a piecewise linear approximation model derived from logarithmic relation between the quantization parameter and bitrate in data compression. In addition. a forward analyzer performed in the spatial domain is used to improve image quality. Simulation results demonstrate that the proposed method provides better performance than the conventional one and reduces the fluctuation of the PSNR per frame while maintaining the quality of the reconstructed frames at a relatively stable level.
Proceedings of the Korean Society of Broadcast Engineers Conference
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2010.11a
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pp.14-17
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2010
Following the proliferation of three-dimensional video contents and displays, many terrestrial broadcasting companies prepare for starting stereoscopic 3DTV service. In terrestrial stereoscopic broadcast, it is a difficult task to code and transmit two video sequences while sustaining as high quality as 2DTV broadcast attains due to the limited bandwidth defined by the existing digital TV standards such as ATSC. Thus, a terrestrial 3DTV broadcasting system with heterogeneous video coding systems is considered for terrestrial 3DTV broadcast where the left image and right images are based on MPEG-2 and H.264/AVC, respectively, in order to achieve both high quality broadcasting service and compatibility for the existing 2DTV viewers. Without significant change in the current terrestrial broadcasting systems, we propose a joint rate control scheme for stereoscopic 3DTV service. The proposed joint rate control scheme applies to the MPEG-2 encoder a quadratic rate-quantization model which is adopted in the H.264/AVC. Then the controller is designed for the sum of two bit streams to meet the bandwidth requirement of broadcasting standards while the sum of image distortions is minimized by adjusting quantization parameter computed from the proposed optimization scheme. Besides, we also consider a condition on quality difference between the left and right images in the optimization. Experimental results demonstrate that the proposed bit rate control scheme outperforms the rate control method where each video coding standard uses its own bit rate control algorithm in terms of minimizing the mean image distortion as well as the mean value and the variation of absolute image quality differences.
비트율 제어는 제한된 대역폭 내에서 더 좋은 화질을 제공하기 위해 필요로하는 비디오 부호화의 구성요소이다. 본 논문에서는 저 전송률 환경에서의 모델기반 율제어 기법의 개선 방안에 대하여 연구하였다. H.263 TMN8과 MPEG-4 VMl6은 비트율-왜곡 분석관점에서 접근한 모델기반 비트율 제어 알고리즘으로 양자화가 수행될 데이터의 특성 분포를 단일 모델로 정의하여 해석한다. 이는 실제적인 데이터 분포 특성을 지나치게 간략화하기 때문에 부호화 효율을 떨어뜨리는 원인이 될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 SAD값을 이용해 의미 있는 영역을 구하고, 이전 프레임의 양자화 변수들을 반영하여 양자화 변수를 결정하는 방법을 제안한다.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SP
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v.44
no.1
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pp.26-39
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2007
In recent years, rate control is an important technique in real time video communication applications using H.264/AVC. Many existing rate control algorithms employ the quadratic rate-distortion model, which is determine the target bits for each P frame. In this paper, a new rate control algorithm for transmission of H.264/AVC video bit stream through CBR(Constant Bit Rate) channel is proposed. The proposed algorithm predicts an adaptive QP(Quantization Parameter) for improving video distortion, due to high motion and abruptly scene change, which target bit rate and MAD(Mean of Absolute Difference) for current frame considering image complexity variance between previous and current frames. Additionally, it uses frame skip technique to maintain bit stream within a manageable range and protect buffer from overflow or underflow. Experimental results show that the proposed method gives a quality improvement of about 0.5dB when compared to previous rate control algorithm. Also our proposed algorithm encodes the video sequences with less frame skipping compared to the existing rate control for H.264/AVC.
Proceedings of the Korean Society of Broadcast Engineers Conference
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2004.11a
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pp.65-70
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2004
본 논문에서는 화면간 상관성을 이용한 최적의 비트 할당 알고리즘을 제안한다 제안된 알고리즘은 기존의 Q2 비트율 제어 알고리즘을 기반으로 하며, 인트라(Intra) 화면에 대한 비트할당과 인터(Inter) 화면에 대한 비트 할당으로 구성된다. 일반적으로 비디오 시퀀스(Sequence)의 각 화면들은 서로 많은 상관성을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 점을 고려하여, 다른 화면들의 화질에 상대적으로 더 많은 영향을 미칠 수 있는 중요한 화면을 선택하고, 선택된 화면들은 각각의 중요도에 따라 더 많은 비트가 할당되어 화질이 향상된다. 선택된 화면의 화질 향상은 이 화면으로부터 움직임 예측과 움직임 보상을 하는 다른 화면의 화질까지도 향상시킨다. 본 논문에서 제안된 방법은 MPEG-4비디오를 비롯하여 최근에 만들어진 H.264/AVC 부호화 표준에서도 좋은 결과를 보였다.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.32
no.4C
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pp.411-417
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2007
The rate control is an essential component in video coding to provide better quality under given coding constraints, such as channel capacity, frame rates, etc. In general, source data cannot be described as a single distribution in a video coding, hence it can cause an exhaustive approximation problem. It drops a coding efficiency under weak channel environments, such as mobile communications. In this paper, we design a new quantization parameter decision model that is based on a rate-distortion function of generalized Gaussian distribution. In order to adaptively express various source data distribution, we decide a shape parameter by observing a ratio of samples, which have a small value. For experiment, the proposed algorithm is implemented into H.264/AVC video codec, and its performance is compared with that of MPEG-2 TM5, H.263 TMN8 rate control algorithm. As shown in simulation results, the proposed algorithm provides an improved quality rather than previous algorithms and generates the number of bits closed to the target bits.
Proceedings of the Korean Society of Broadcast Engineers Conference
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2011.07a
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pp.99-101
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2011
본 논문에서는 WiMAX 의 신호세기(CINR: Carrier to Interference + Noise Ratio)의 변화와 예측 방법에 대해 연구한다. WiMAX 와 같은 무선 네트워크에서는 신호세기가 불규칙하게 변화하기 때문에 비디오 스트리밍시 에러나 지연이 발생할 수 있다. CINR 은 클라이언트 측의 가용 대역폭을 결정하는 중요한 요소이다. 하지만 기존의 RTCP(Real-time Transport Control Protocol)를 이용한 비트율 제어는 RTT(Round Trip time), PLR(Packet Loss Rate) 등의 정보를 사용하기 때문에 부정확하거나 지연이 발생될 수 있다. 이를 보완하기 위한 CINR 을 직접 비트율 제어에 사용하는 방법에 대해 연구하기에 앞서, 본 논문에서는 CINR 을 분석하고 미래의 값을 예측하는 방법에 대해 연구한다. 본 논문의 분석을 통해 CINR 의 예측을 비교적 정확하게 수행할 수 있다면 앞으로의 가용 대역폭을 비교적 정확하게 예측할 수 있고 효율적인 비디오 스트리밍 시스템을 제안할 수 있다.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.41
no.10
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pp.1155-1166
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2016
In this paper, we propose a new embedded video compression scheme which uses three-dimensional rate-distortion optimization based block coder. After the proposed scheme removes temporal redundancy by applying the motion compensated temporal filtering(MCTF) on input video frames, two dimensional discrete wavelet transform is applied on video frames to remove spatial redundancy. The three-dimensional wavelet coefficients generated in this way are sorted according to their expected rate-distortion slope and encoded by using the three-dimensional block partition coding method. The proposed scheme also uses both the effective color video coding method which maintains embedded features, and the efficient bit-rate control method. Experimental results demonstrate that the proposed scheme not only produces embedded bit-streams, but also outperforms existing video compression schemes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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