A Temporal Error Concealment Algorithm with Adaptive Block Size in the H.264/AVC Standard

H.264에서의 시방향(時方向) 에러은닉 기법

  • 김동형 (한양대학교 전자통신전파공학과 영상처리 및 신호처리 연구실) ;
  • 정제창 (한양대학교 전자전기컴퓨터 공학부)
  • Published : 2005.02.28

Abstract

For the improvement of coding efficiency, the H.264 standard uses new coding tools. Using these coding tools, H.264 has achieved significant improvements from rate-distortion point of view. The adoption of these tools enables a macroblock in H.264 to have more information, sixteen motion vectors, four reference frames and a macroblock mode. In this paper, we present an efficient temporal error concealment algorithm by using not only motion vectors and reference frames but also macroblock mode of neighbor macroblocks. Our algorithm conceals the macroblock error with variable sizes, $16{\times}16,\;16{\times}8,\;8{\times}16,\;8{\times}8$ depending on the macroblock modes of neighbor macroblocks. Simulation results show that the proposed method increase the objective quality regardless of bit-rate and block error rate.

H.264/AVC 동영상 부호화 표준에서는 새로운 부호화 도구들이 추가되었으며 이를 통하여 보다 높은 압축 효율을 보인다. 추가된 부호화 도구들로 인하여 H.264내의 매크로블록은 이전의 부호화 표준들에 비하여 보다 많은 정보를 포함한다. H.264 부호화 표준에서는 하나의 매크로블록이 최대 16개까지의 서로 다른 움직임벡터를 가질 수 있으며 최대 4개의 서로 다른 참조프레임을 가질 수 있다. 또한 다양한 블록크기로의 움직임 추정하며 이는 매크로블록 모드로서 정의된다. 따라서 H.264내의 매크로블록은 기존보다 많은 움직임벡터를 가질 뿐만 아니라 기존에는 없던 참조프레임과 매크로블록 모드의 정보를 새로이 포함하고 있다. 본 논문은 H.264 부호화 표준의 특성을 고려하여 매크로블록이 포함하고 있는 다양한 크기의 움직임 벡터 및 참조 프레임 뿐 아니라 주변 매크로 블록들의 모드를 이용하여 서로 다른 블록 크기로 에러를 은닉함으로써 매크로블록이 포함하고 있는 정보를 최대한 활용하고 이를 통한 효율적인 에러은닉 알고리듬을 제안한다. 제안하는 알고리듬은 기존의 시방향 에러은닉 기법과 비교하여 적은 연산양만을 가지면서도 비트율에 관계없이 향상된 객관적 화질을 나타낸다.

Keywords

References

  1. JVT G050rl, 'Draft ITU-T recommendation and final draft international standard of joint video specification (ITU-T Rec. H.264/ISO/IEC 14496-10 AVC),' May 2003
  2. Thomas Wiegand, Heiko Schwarz, Anthony Joch, Faouzi Kossentini, 'Rate-Constrained Coder Control and Comparison of Video Coding Standard,' IEEE Trans. Circuits and Systems for Video Technology, vol. 13, pp. 688-703, July 2003 https://doi.org/10.1109/TCSVT.2003.815168
  3. L. H. Kieu and D. N. Ngan, 'Cell-loss concealment techniques for layered video codecs in an ATM networks,' IEEE Trans. Image Processing, vol. 3, no. 5, pp. 666-677, 1994 https://doi.org/10.1109/83.334978
  4. J. Suh and Y. Ho, 'Recovery of motion vectors for error concealment,' IEEE TENCON, pp. 750-753, June 1999
  5. D, Kwon and P. Driessen, 'Error concealment techniques for H.263 video transmission,' IEEE, pp. 276-279, February 1999
  6. Young H. Jung, Yong-goo Kim, and Yoonsik Choe, 'Robust error concealment algorithm using iterative weighted boundary matching criterion,' Proc. ICIP, pp. 384-387, 2000
  7. Jinghong Zheng and Lap-Pui Chau, 'A motion vector recovery algorithm for digital video using lagrange interpolation,' IEEE Trans. on Broadcasting, vol. 49, pp. 383-389, Dec. 2003