The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences (한국통신학회논문지)

The Korean Institute of Commucations and Information Sciences (한국통신학회)
권호 표지

Packet Loss Recovery for H.264 Video Transmission Over the Interne

인터넷 상에서의 H.264 비디오 전송을 위한 패킷 손실 복원에 관한 연구

  • 하호진 (연세대학교 전기전자공학부) ;
  • 김영용 (연세대학교 전기전자공학부) ;
  • 임창훈 (건국대학교 인터넷미디어공학부)
  • Published : 2007.10.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

This paper presents an efficient packet loss resilient scheme for real-time video transmission over the Internet. By analyzing the temporal and spatial dependencies in inter- and intra-frames, we assign forward error correction codes (FEC) across video packets for minimizing the effect of error concealment and error propagation from packet loss. To achieve optimal allocation of FEC codes, we formulate the effect of packet loss on video quality degradation as packet distortion model. Then we propose an unequal FEC assignment scheme with low complexity based on packet correction rate, which uses the packet distortion model and includes channel status information. Simulation results show that the proposed FEC assignment scheme gives substantial improvement for the received video quality in packet lossy networks. Furthermore the proposed scheme achieves relatively smaller degradation of video quality with higher packet loss rates.

본 논문은 인터넷에서 실시간 비디오 전송을 위하여 패킷 손실을 복원하기 위한 알고리즘을 제안한다. 인터와 인트라 프레임에 존재하는 시간축과 공간축의 의존성을 분석함으로써, 패킷 손실로 인한 에러 은닉과 에러 전파에 의한 비디오 화질의 왜곡을 최소화하도록 순방향 에러 정정 코드 (forward error correction, FEC)를 비디오 패킷에 할당한다. 최적의 FEC 패킷을 할당하기 위해서, 우선 패킷 손실로 인한 비디오 화질 저하의 크기를 패킷 왜곡 모델로 정형화한다. 그리고 주어진 채널환경과 패킷 왜곡 모델을 이용하여 적은 계산으로 패킷 정정 율에 비례하는 FEC 패킷 할당 알고리즘을 제안한다. 실험 결과에서, 제안된 알고리즘은 패킷 손실 네트워크 환경에서 많은 비디오 화질 향상을 가져왔으며, 패킷 손실 율의 증가에도 상대적으로 적은 화질 감소를 얻을 수 있었다.

Keywords

References

  1. Y. Wang, Q. Zhu, 'Error control and concealment for video communication: A review', Proc. IEEE vol.86, no.5, pp.974-997, 1998 https://doi.org/10.1109/5.664283
  2. M. Gallant, and F. Kossentini, 'Rate-distortion optimized layered coding with unequal error protection for robust internet video', IEEE Trans. Circuit Syst. Video Technol., vol.11, no.3, pp.357-372, Mar. 2001 https://doi.org/10.1109/76.911161
  3. J. Kim, R. M. Mercereau, and Y. Altunbasak, 'Error-resilient image and video transmission over the Internet using unequal error protection', IEEE Trans. Image Processing, vol.12, no.2, pp.121-131, Mar. 2003 https://doi.org/10.1109/TIP.2003.809006
  4. Y. Liu and O. Yu, 'Adaptive unequal loss protection for scalable video streaming over IP networks', IEEE Trans. Consumer Electronics, vol.51, no.4, Nov. 2005
  5. T. Wiegand, G. J. Sullivan, G. Bjontegaard, and A. Luthra, 'Overview of the H.264/AVC video coding standard,' IEEE Trans. Circuit Syst. Video Technol., vol.13, no.7, pp. 560-576, 2003 https://doi.org/10.1109/TCSVT.2003.815165
  6. 김범준, 김동민, 이재용, '재전송 손실 복구를 통한 TCP SACK의 성능향상 모델링 및 분석,' 한국 통신 학회 논문지, 제 27권 7B호, 2004
  7. A. E. Mohr, E. A. Riskin, and R. E. Ladner, 'Unequal loss protection: graceful degradation of image quality over packet erasure channels through forward correction', IEEE J. Select. Areas Commun., vol.18, no.6, pp.819-828, 2000 https://doi.org/10.1109/49.848236
  8. F. Hartanto and H. R. Sirisena, 'Hybrid error control mechanism for video transmission in the wireless IP networks', in selected Papers of 10th IEEE Workshop on Local and Metropolitan Area Networks, pp. 126-132, 2001
  9. J. Goshi, A. Mohr, R. E. Lander, E. A. Riskin and A. Lippman, 'Unequal loss protection for H.263 compress video,' IEEE Trans. Circuit Syst. Video Technol., vol.15, no.3, pp.412-419, Mar. 2005 https://doi.org/10.1109/TCSVT.2004.842613
  10. N. Feamster and H. Balakrishnan, 'Packet loss recovery for streaming video', in Proc. IEEE Int. Packet Video Workshop, Pittsburgh, Apr. 2002
  11. X. Yang, C. Zhu, Z. G. Li, X. Lin and N. Ling, 'An unequal packet loss resilience scheme for video over the Internet', IEEE Trans. Multimedia, vol.7, no.4, pp.753-765, 2005 https://doi.org/10.1109/TMM.2005.846782
  12. E. N. Gilbert, 'Capacity of a burst-noise channel', Bell Systems Technical Journal, vol.39, no.5, pp.1253-1265, 1999
  13. Z. G. Li, C. Zhu, N. Ling, G. N. Feng, S. W and F. Pan, 'A unified architecture for real-time video-coding system,' IEEE Trans. Circuit Syst. Video Technol., vol.13, no.6, pp.472-486, 2003 https://doi.org/10.1109/TCSVT.2003.813420
  14. Q. Qu, Y. Pei, J. W. Modestino, X. Tian, and B. Wang, 'Cross-layer QoS control for video communications over wireless ad hoc networks,' EURASIP J. Wireless Commun. Networks, no.5, pp.743-756, 2005
  15. http://iphome.hhi.de/suehring/tml/index.htm, H.264/AVC Software Coordination