H.264/AVC에서의 개선된 에러은닉 기법

Abstract

최근 이슈가 되고 있는 위성/지상파 DMB의 표준인 H.264/AVC는 이전의 부호화 표준들(MPEG-2, MPEG-4 Part2, H.263)에는 없던 새로운 부호화 도구들이 추가 되었으며, 이를 통해 보다 높은 압축 효율을 가진다. 추가된 여러 부호화 도구들 중 가변 블록 움직임 예측 및 보상은 4×4단위 블록까지의 움직임 추정을 가능케 하여 이전의 부호화 표준들보다 더 세밀하게 움직임을 추정할 수 있다. 또한, 이 도구는 인접한 블록들의 움직임벡터 사이의 상관도를 높이는 결과를 가져오며, 이러한 특징은 움직임벡터 복원을 통한 에러은닉기법에 효율적으로 사용될 수 있다. 본 논문은 H.264/AVC에서 매크로 블록 모드 추정 기법과 옵티컬 플로워에 기반하여 움직임 벡터를 복원하는 에러은닉 방법을 이용한 H.264/AVC에서의 개선된 에러 은닉 기법을 제안한다. 인접한 블록들의 모드를 이용하여 손실된 매크로 블록의 모드를 예측하고 인접 블록의 움직임 벡터들과, 옵티컬 플로워를 이용하여 구한 손실된 블록 주위의 화소의 속도 벡터들의 평균값들을 후보 벡터로 선정하고 이를 OBMA에 적용하여 최소의 비용값을 가지는 벡터값을 손실된 매크로 블록의 움직임 벡터로 복원하므로 제안하는 알고리듬을 완성한다. 실험결과 본 논문에서 제안하는 알고리듬은 다양한 비트율및 다양한 매크로 블록 오류율에서 이전에 사용되었던 시방향 복사 방법뿐만 아니라 JM10.1에 구현되어 있는 에러은닉 기법, 그리고 독립적으로 사용된 매크로 블록 모드 추정 기반 에러 은닉 기법과 옵티컬 플로워에 기반한 에러 은닉 기법보다 주관적 및 객관적 화질이 높은 것으로 나타난다.; VCGE (Video Coding Experts Group) of ITU-T and MPEG (Moving Picture Expert Groupt) of ISO/IEC co-worked to establish the H.264/AVC video compression standard. For improvement of coding efficiency, the H.264/AVC standard adopts new coding tools which are not used in previous coding standards. Using these coding tools, H.264/AVC has achieved significant compression performance in terms of rate-distortion. One of the new coding tools in H.264/AVC, tree structure motion compensation, enables to compensate the motion up to 4x4 block size. Using this fact, it gives us to estimate finer motion. Also, it leads to high correlation between neighbor blocks, so this feature could be used for the error concealment to find motion vector of lost macroblcok. In this thesis, we proposed an improved error concealment algorithm for H.264/AVC video compression using macroblock mode estimation technique and motion vector recovery algorithm based on optical flow in H.264. To recover the motion vector of lost macroblock, our algorithm estimates the lost macroblock mode using variable sizes of neighbor macroblocks and sets motion vectors of neighbor blocks and the average of velocity vectors of neighbor pixels of lost blocks as the candidate motion vectors to calculate the cost by using OBMA, and we recover the motion vector of lost blocks with the motion vector which has the minimum cost. As a result, simulation results show that the proposed method dramatically improves the visual quality of damaged image sequences compared to existing H.264/AVC temporal error concealment methods in terms of objective and subjective video quality.