Improved AR-FGS Coding Scheme for Scalable Video Coding

In this paper, we propose an efficient method for improving visual quality of AR-FGS (Adaptive Reference FGS) which is adopted as a key scheme for SVC (Scalable Video Coding) or H.264 scalable extension. The standard FGS (Fine Granularity Scalability) adopts AR-FGS that introduces temporal prediction into FGS layer by using a high quality reference signal which is constructed by the weighted average between the base layer reconstructed imageand enhancement reference to improve the coding efficiency in the FGS layer. However, when the enhancement stream is truncated at certain bitstream position in transmission, the rest of the data of the FGS layer will not be available at the FGS decoder. Thus the most noticeable problem of using the enhancement layer in prediction is the degraded visual quality caused by drifting because of the mismatch between the reference frame used by the FGS encoder and that by the decoder. To solve this problem, we exploit the principle of cyclical block coding that is used to encode quantized transform coefficients in a cyclical manner in the FGS layer. Encoding block coefficients in a cyclical manner places 'higher-value' bits earlier in the bitstream. The quantized transform coefficients included in the ealry coding cycle of cyclical block coding have higher probability to be correctly received and decoded than the others included in the later cycle of the cyclical block coding. Therefore, we can minimize visual quality degradation caused by bitstream truncation by adjusting weighting factor to control the contribution of the bitstream produced in each coding cycle of cyclical block coding when constructing the enhancement layer reference frame. It is shown by simulations that the improved AR-FGS scheme outperforms the standard AR-FGS by about 1 dB in maximum in the reconstructed visual quality.

확장형 비디오 부호화(SVC)의 AR-FGS 기법에 대한 부호화 성능 개선 기법

본 논문에서는 H.264의 확장형(scalable extension) 부호화 기법인 SVC(Scalable Video Coding)에서 채택하고 있는 AR-FGS(Adaptive Reference FGS) 기법의 재생화면 화질 향상을 위한 효과적인 방법을 제안한다. 표준 FGS(Fine Granularity Scalability) 기법에서는 FGS 계층의 부호화 성능 향상을 위하여 기본계층(base layer) 재생화면과 향상계층(enhancement layer) 참조화면에 대해 가중평균(weighted average)을 적용하여 FGS 부호화를 수행하는 AR-FGS 기법을 채택하고 있다. 그러나, 향상계층 부호화 정보가 비트스트림 절삭(bitstream truncation)에 의하여 FGS 복호기에 전달이 되지 못 할 경우 FGS 부호기와 복호기에 이용이 되는 참조화면의 차이로 인하여 움직임 보상 과정에서 오류의 전파(error drift)가 발생하여 FGS 계층에서 화질 저하를 초래하게 된다. 이를 해결하기 위하여 본 논문에서는 FGS 계층에서 움직임 보상에 이용될 예측신호를 구하기 위해 활용이 되는 향상계층 참조화면을 효과적으로 생성하기 위하여 사이클 블록 부호화(cyclical block coding)의 원리를 이용한다. 사이클 블록 부호화에서는 FGS 계층의 복호화 화질에 큰 영향을 미치는 중요 양자화 변환계수(quantized transform coefficient)를 초기 부호화 사이클에 포함시킴으로써 우선적으로 부호화 및 전송이 되게 하는 부호화 기술이다. 양자화 변환계수가 사이클 블록 부호화에 포함되는 순서가 앞설 경우 대역폭 감소로 인한 비트스트림 절삭이 적용될 때에도 복호기에 우선적으로 전달될 확률이 상대적으로 높다. 이러한 원리를 바탕으로 사이클 블록 부호화에 서 각 사이클 별로 생성되는 비트스트림이 향상계층 참조화면의 생성에 기여하는 중요도에 따라 그 가중치를 다르게 조절함으로써 특정 부호화 사이클에서 생성된 비트스트림 정보가 절삭에 의해 FGS 복호기에 전달되지 못하더라도 복호화 시 그 영향을 최소화하여 화질 저하를 줄이는 방법을 제안한다. 제안된 방법을 이용하여 개선된 AR-FGS 기법을 구현할 경우 기존의 표준 방법에 비하여 재생화면의 화질이 최대 1dB 안팎으로 개선이 됨을 실험을 통해 확인하였다.