Rate Control based on linear relation for H.264/MPEG-4 AVC

The main purpose of rate control is to achieve the highest video quality when bandwidth or storage capacity is limited. For this purpose, we need a rate control algorithm which is adaptively controlled by the motion information of sequences, scene change, buffer capacity and time-varing bandwitdh channels. A rate-control method in the encoder requires the accurate estimation of target bit for each frame and the low end-to-end delay for transmitting video data by intelligent selection of encoding parameters. In this paper, we suggest three kinds of linear relation in the encoder to satisfy the characteristics of rate control. The first relation is that between the percentage of zero quantized transformed coefficients(p) and coded bits. Second relation is that between the PSNR of encoded frame and its Quantization parameter(QP). Finally, we can find out a linear approximation between QP and p. According to the experimental analysis, the proposed method results in an efficient rate control in terms of the bit estimation, the buffer capacity, and PSNR compared with the existing rate control in the H.264 JM 9.3.

선형 관계를 이용한 H.264/MPEG-4 AVC 비트율 제어 방법

제한된 채널 대역폭이나, 저장 공간의 한계가 있는 경우 일정한 화질의 영상을 얻기 위해서는 영상의 움직임, 화면전환, 버퍼 용량, 채널 대역폭등의 변화에 순간, 순간 적응할 수 있는 비트율 제어 방법이 필요하다. 각 프레임마다 목표한 비트수를 얼마나 정확하게 예측할 수 있는지, 또는 버퍼에 의한 영상 지연 시간을 얼마나 짧게 할 수 있는지 등이, 효율적인 부호화기를 구성하는데 필요한 기술들이다. 따라서 본 논문에서는 비디오 부호화기에서 찾을 수 있는 여러 가지 선형 관계를 이용하여 위의 요구 조건을 만족하는 비트율 제어 방법을 제안한다. 제안된 방법에서는 3가지의 선형 관계에 대해서 설명을 한다. 첫 번째로, 비트수(R)와 양자화 된 변환 계수 중 Zero의 비율(p)과의 관계. 두 번째, PSNR과 양자화변수(QP) 사이의 관계, 그리고 마지막으로 QP와 p에서의 선형적 특성을 찾을 수 있었다. 제안된 비트율 제어 방법과 H.264/MPEG-4 AVC JM9.3의 비트율 제어 방법을 비교 실험하여 본 결과, 제안된 방법에서 정확한 비트수 예측, 낮은 버퍼 충만도, 높은 PSNR을 관찰 할 수 있었다.