Journal of KIISE:Software and Applications (한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용)

Korean Institute of Information Scientists and Engineers (한국정보과학회)
권호 표지

MPEG-4 Video Frame-based Bitrate Control using 2D History Pool and Sliding Window

2차원 히스토리 풀과 슬라이딩 윈도우를 이용한 MPEG-4 비디오 프레임 기반 비트 생성율 제어 방법

  • 박광훈 (경희대학교 전자정보학부 컴퓨터공학전공) ;
  • 이윤진 (경희대학교 전자정보학부 컴퓨터공학전공)
  • Published : 2002.06.01
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Abstract

This paper introduces the MPEG-4 video frame-based bitrate control methodology using two dimensional history pool and a sliding window. Proposed method preferentially clusters the encoded results according to the image characteristics and stores those results into the 2 dimensional history pool. Among the stored results in the pool, the sliding window collects the encoded results whose characteristics are very similar to the image frame to be encoded. Feedback regression is finally carried out bated on the collected results. Therefore proposed method can actively adapt to the rapid varying image characteristics by reducing the occurrences of the extrapolations when determining the quantization steps. Proposed method has better performances than the MPEG-4 frame-based bitrate control algorithm by evaluating with the actually encoded bits per frame, encoded PSNR's, and frame skips.

본 논문에서는 2차원 히스토리 풀과 슬라이딩 윈도우를 이용한 MPEG-4 비디오 프레임 기반 비트 생성을 제어 방법을 제안한다. 제안된 방법은 먼저 영상 특성에 따라 코딩 결과를 분류하여 2차원 히스토리 풀에 저장한다. 슬라이딩 윈도우를 이용하여 코딩하려는 영상 프레임의 특성과 비슷한 특성을 갖는 코딩 결과들을 풀에 저장된 결과로부터 수집한다. 마지막으로 수집된 코딩 결과를 이용하여 귀환회귀를 수행하는 방법이다. 제안된 방법을 이용하면 양자화 스텝 결정 시 외삽이 발생되는 경우를 줄여줌으로써 급변하는 영상 특성 변화에 적극적으로 대처할 수 있다. 제안된 비트 생성을 제어 방법은 기존의 MPEG-4 프레임 기반 비트 생성을 제어 방법에 비해 전송선로의 제약을 만족하는 프레임 당 발생된 비트량, 피크 신호 대 잡음비 그리고 프레임 스킵 수의 비교에 있어서 성능이 우수함을 확인하였다.

Keywords

References

  1. W. Ding, B. Liu, 'Joint encoder and channel rate control of VBR video over ATM networks,' Proceedings of the Society of Photo-optical Instrumentation Engineers, issue 2668 pp. 392-407, 1996
  2. W. Li, J.-R. Ohm, M. v Schaar, H. Jiang, S. Li, 'MPEG-4 Video Verification Model version18.0,' ISO/IEC/JTCI/SC29/WG11 N3908, 2001
  3. T. Chiang and Y.-Q. Zhang, 'A New Rate Control Scheme Using Quadratic Rate Distortion Model,' IEEE Transactions on circuits and systems for video technology, vol. 7, no. 1, pp. 246-250, 1997 https://doi.org/10.1109/76.554439
  4. S.-G. Ryoo, S.-J. Kim, Y.-S. Seo, 'Rate Control Tool: Based on Human Visual Sensitivity(HVS) for Low Bitrate Coding,' ISO/IEC/JTCI/SC29/WG11 MPEG96/00566, 1996
  5. Y. M. Chien, 'Suboptimal quantization cotrol emplying approximate distortion-rate relations for motion video coding,' SPIE vol. 3024, pp. 138-148, 1997 https://doi.org/10.1117/12.263220
  6. L. Wang, 'Rate control for MPEG video coding,' Singnal Processing, Image Communication, vol. 15, no. 6, pp. 493-511, 2000 https://doi.org/10.1016/S0923-5965(99)00009-0
  7. T. Y. Kim, B. H. Roh, J. K. Kim, 'An accurate bit-rate control for real-time MPEG video encoder,' Singal Processing, Image Communication, vol. 15, no. 6, pp. 479-492, 2000 https://doi.org/10.1016/S0923-5965(99)00008-9
  8. H. Sun, W. Kwok, M. Chien, and C. H. John, 'MPEG Coding Performance Improvement by Jointly Optimizing Coding Mode Decisions and Rate Control,' IEEE Transactions on circuits and systems for video technology, vol. 7, no. 3, pp. 449-458, 1997 https://doi.org/10.1109/76.585924
  9. D. Bagni, G. A. Mian, S. Tono, 'Efficient Intra-frame Encoding and improved Rate Control in H.263 compatible format,' Progress in Connectionist-Based Information Systems, pp. 767-774, 1997
  10. H.-J. Lee, T. Chiang and Y.-Q. Zhang, 'Multiple-VO rate control and B-VO rate control,' ISO/IEC/JTCI/SC29/WG11 MPEG97/M2554, 1997
  11. J. W. Lee, 'New MPEG-2 rate control algorithm based on motion estimation statistics,' SPIE vol. 3309, pp. 395-404, 1997 https://doi.org/10.1117/12.298349
  12. J. I. Ronda, M. Eckert, S. Rieke, F. Jaureguizar, A. Pacheco, 'Advanced rate control for MPEG-4 Coders,' SPIE vol. 3309, pp. 383-394, 1997 https://doi.org/10.1117/12.298348
  13. J. I. Ronda, M. Eckert, F. Jaureguizar, N. Garcia, 'Rate control and bit allocation for MPEG-4,' IEEE Trans. On Circuits and Systems for Video Technology, v. 9, pp. 1243-1258, 1999 https://doi.org/10.1109/76.809159