H.264/AVC에 있어서 랜덤 에러에 강인한 시방향 에러 은닉 알고리듬

Abstract

H.264/AVC(Advance Video Coding)는 ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG)과 ISO/IEC Motion Picture Expert Group (MPEG)에 의해 공동으로 제정된 최신 동영상 부호화 표준으로, 다양한 새로운 부호화 기법들을 적용하여 MPEG-2, MPEG-4, H.263과 같은 이전의 표준들과 비교하여 높은 부호화 성능을 가진다. 특히, H.264/AVC는 국내의 DMB (Digital Media Broadcasting), IPTV (Internet Protocol Television) 등과 같은 다양한 응용 환경에서 채택되고 있다. 또한, 스마트 폰, 터치 패드 등과 같은 다양한 모바일 기기의 보급이 늘어감에 따라 이러한 기기에서의 H.264/AVC를 이용한 영상 데이터 스트리밍 (streaming)의 수요 또한 늘고 있다. 그러나, 다양한 응용환경에서 유무선 통신 네트워크를 통하여 압축된 영상을 전송하는 동안에 채널상의 문제로 인한 에러가 발생한 경우 영상 압축 기법의 특성으로 인한 급격한 화질 저하 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 전송 에러가 발생했을 때 에러 전파 방지와 손실된 영상의 화질 개선을 위한 에러 내성 기법이나 에러 은닉 기법과 같은 에러 제어 방법이 요구된다. 특히, 에러 내성 기법과 같이 추가적인 정보 및 대역폭을 요구하지 않고 복호화 단에서 독립적으로 구현될 수 있는 에러 은닉 기법은 무선환경에서 그 중요성이 점점 높아지고 있다. 본 논문은 H.264/AVC을 위한 랜덤 에러에 강인한 시방향 에러 은닉 알고리듬을 제안한다. 제안하는 알고리듬은 화면간 부호화된 프레임에서 랜덤한 에러가 발생했을 때 손실된 매크로 블록의 상황에 따라 효율적인 움직임 벡터 후보군을 선정하여 효과적인 은닉을 수행한다. 또한, 움직임 벡터간의 높은 움직임 유사도와 손실 없이 복호된 화소가 가지고 있는 높은 신뢰성을 이용한 기법들을 이용하여 더욱 정확한 은닉이 가능하다. 실험 결과 제안하는 알고리듬은 기존의 알고리듬들과 비교하여 최대 2.45dB의 PSNR 성능 향상을 가져 온다.|H.264/AVC is the new video compression standard of the ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG) and the ISO/IEC Motion Picture Expert Group (MPEG). Due to the adoption of various new coding tools, H.264/AVC has high performance compared with the previous standards such as MPEG-2, MPEG-4, H.263, etc. Especially, H.264/AVC is adopted in various applications such as DMB (Digital Media Broadcasting) and IPTV (Internet Protocol Television). Also, as the supply of various mobile devices such as smart-phone and touch-pad increases, the demand of video streaming using H.264/AVC increases. However, if channel errors occur during transmission of compressed video, the quality degradation occurs due to the characteristic of the video compression process. For this reason, error control techniques to prevent error propagation and error concealment techniques to improve the video quality are needed. In particular, the importance of the error concealment technique that can be implemented independently without an additional information and bandwidth at the decoder side is increasing in wireless communications. In this thesis, we propose a robust temporal error concealment algorithm against random errors for H.264/AVC. The proposed algorithm effectively conceals error by selecting the candidate motion vector group considering the patterns of the lost macro blocks when a random error occurs in the inter-coded frame. Also, the proposed algorithm can enhance the accuracy of recovering of the lost macro blocks by using the techniques taking the high similarity between motion vectors and the high confidence of the information into consideration. The experimental results show that the proposed algorithm improves PSNR up to 2.45 dB compared with previous algorithms.; H.264/AVC is the new video compression standard of the ITU-T Video Coding Experts Group (VCEG) and the ISO/IEC Motion Picture Expert Group (MPEG). Due to the adoption of various new coding tools, H.264/AVC has high performance compared with the previous standards such as MPEG-2, MPEG-4, H.263, etc. Especially, H.264/AVC is adopted in various applications such as DMB (Digital Media Broadcasting) and IPTV (Internet Protocol Television). Also, as the supply of various mobile devices such as smart-phone and touch-pad increases, the demand of video streaming using H.264/AVC increases. However, if channel errors occur during transmission of compressed video, the quality degradation occurs due to the characteristic of the video compression process. For this reason, error control techniques to prevent error propagation and error concealment techniques to improve the video quality are needed. In particular, the importance of the error concealment technique that can be implemented independently without an additional information and bandwidth at the decoder side is increasing in wireless communications. In this thesis, we propose a robust temporal error concealment algorithm against random errors for H.264/AVC. The proposed algorithm effectively conceals error by selecting the candidate motion vector group considering the patterns of the lost macro blocks when a random error occurs in the inter-coded frame. Also, the proposed algorithm can enhance the accuracy of recovering of the lost macro blocks by using the techniques taking the high similarity between motion vectors and the high confidence of the information into consideration. The experimental results show that the proposed algorithm improves PSNR up to 2.45 dB compared with previous algorithms.