Multi-View Video System using Single Encoder and Decoder

단일 엔코더 및 디코더를 이용하는 다시점 비디오 시스템

  • Kim Hak-Soo (Dept. of Computer, Info. & Telecom, Kangwon National Univ.) ;
  • Kim Yoon (Dept. of Computer, Info. & Telecom, Kangwon National Univ.) ;
  • Kim Man-Bae (Dept. of Computer, Info. & Telecom, Kangwon National Univ.)
  • 김수학 (강원대학교 컴퓨터정보통신공학과) ;
  • 김윤 (강원대학교 컴퓨터정보통신공학과) ;
  • 김만배 (강원대학교 컴퓨터정보통신공학과)
  • Published : 2006.03.01

Abstract

The progress of data transmission technology through the Internet has spread a variety of realistic contents. One of such contents is multi-view video that is acquired from multiple camera sensors. In general, the multi-view video processing requires encoders and decoders as many as the number of cameras, and thus the processing complexity results in difficulties of practical implementation. To solve for this problem, this paper considers a simple multi-view system utilizing a single encoder and a single decoder. In the encoder side, input multi-view YUV sequences are combined on GOP units by a video mixer. Then, the mixed sequence is compressed by a single H.264/AVC encoder. The decoding is composed of a single decoder and a scheduler controling the decoding process. The goal of the scheduler is to assign approximately identical number of decoded frames to each view sequence by estimating the decoder utilization of a Gap and subsequently applying frame skip algorithms. Furthermore, in the frame skip, efficient frame selection algorithms are studied for H.264/AVC baseline and main profiles based upon a cost function that is related to perceived video quality. Our proposed method has been performed on various multi-view test sequences adopted by MPEG 3DAV. Experimental results show that approximately identical decoder utilization is achieved for each view sequence so that each view sequence is fairly displayed. As well, the performance of the proposed method is examined in terms of bit-rate and PSNR using a rate-distortion curve.

인터넷을 통한 데이터 전송 기술의 발전은 다양한 실감 콘텐츠를 확산시키는 역할을 하고 있고, 이러한 실감 콘텐츠의 하나로 다시점 비디오가 연구되고 있다. 다시점 비디오는 여러 대의 카메라로부터 획득한 영상을 사용자에게 전달해 원하는 시점에서 영상을 시청할 수 있도록 하는 차세대 영상이다. 다시점 영상을 공급하기 위해서는 일반적으로 카메라 개수와 같은 개수의 엔코더와 디코더가 필요하며, 또한 상대적으로 큰 전송 대역폭을 필요로 한다. 본 논문에서는 상기 문제점을 해결하기 위해서 단일 엔코더와 디코더만을 이용하는 다시점 비디오 시스템을 제안한다. 부호화에서는 다시점 YUV 비디오를 GOP 단위로 믹싱하여 l 개의 YUV 스트립을 만든 후에, 단일 H.264/ AVC 엔코더로 부호화하여 압축 비트열을 생성한다. 또한 복호화도 단일 디코더 및 이를 제어하는 스케줄러로 구성된다. 스케줄러는 디코더 이용률과 프레임 스킵을 활용하여 각 시점 영상들이 동등한 복호화 프레임 개수를 가지게 한다. 또한 프레임 스킵에서는 비용 함수를 이용하여 H.264/AVC 프로화일에 따른 효율적인 프레임 선택 방법을 제안한다. 다양한 메인 및 베이스라인 프로화일 다시점 영상들을 활용하여 제안 방법의 성능을 검증하였다. 실험 결과는 각 시점 영상이 동등한 디코더 이용률을 얻는 것을 보여준다. 또한 rate-distortion 커브를 이용하여 제안한 방식과 동시 방식의 성능을 검증하였다.

Keywords

References

  1. 허남호, 이광순, 유웅식, 이진환, 안충현, 'An HDTV-compatable 3DTV broadcasting system,' ETRI Journal, Vol. 26, No. 2, Apr. 2004
  2. 강훈종, 김대희, 윤국진, 조숙희, 안충현, '3차원 비디오 처리 기술 동향,' 전자통신동향분석, 제19권 제4호, 2004년 8월
  3. 이영렬, 이용기, '3DAV 기술 동향' 전자공학회지, 제32권 9호, 2005년 9월
  4. S. Lee, K. Lee, C. Han, J. Yoo, M. Kim and J. Kim, 'View-switchable stereoscopic HD video over IP networks for next generation broadcasting,' SPIE Photonic East, Vol. 6016, Oct. 24-26 2005
  5. A. Vetro, W. Matusik, H. Pfister, J. Xin, 'Coding approaches for end-to-end 3D TV systems,' Pciture Coding Symposium, Dec. 2004
  6. MPEG/ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 'Call for Proposals on Multi-view Video Coding,' N7327, Poznan, Poland, July 2005
  7. MPEG/ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 'Description of Core Experiments in MVC,' N7798, Bangkok, Thailand, Jan. 2006
  8. MPEG/ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 'Mutiview Coding using AVC,' M12945, Bangkok, Thailand, Jan. 2006
  9. 김태완, 김제우, 송혁, 김용환, 정혁구, 최병호 '다시점 영상 전송을 위한 효 율적인 (De)Steamer,' 16회 신호처리학술대회논문집, 16권 1호, 2003
  10. Q. Zhang, W. Zhu and Y-Q Zhang, 'Resource allocation for multimedia streaming over the Internet,' IEEE Trans. on Multimedia, Vol. 3, No. 3, Sep. 2001
  11. 이용주 '다시점영상처리를 위한 역다중화기의 설계, 연세대학교 전기 전자공학과 석사논문
  12. Ulrich Fecker and Andre Kaup, 'Transposed Picture Ordering for Dynamic Light Field Coding,' ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 MPEG2004/M10929, Redmond USA, July 2004
  13. I. Richardson, H.264 and MPEG-4 video compression, Wiley, 2003
  14. 정제창 (역), H.264/AVC 비디오 압축 표준, 홍릉과학출판사
  15. MPEG/ISO/IEC JTC1/SC29/WG11, 'Requirements on Multi-view Vdeo Coding,' N6501, Redmond, USA, July 2004
  16. K. Chebrolu and R. Rao, 'Selective frame discard for interactive video,' IEEE International Conference on Communications, Vol. 7, pp. 4097-4102, June 2004
  17. Z.-L Zhang, S. Nelakuditi, R. Agarwal, and R. Tsang, 'Efficient selective frame discard algorithms for stored video delivery across resource constrained networks,' IEEE INFOCOM, 1999