Adaptive Initial QP Determination Algorithm for Low Bit Rate Video Coding

In Video coding, the first frame is encoded in intra mode which generates a larger number of bits. In addition, the first frame is used for the inter mode encoding of the following frames. Thus the intial QP for the first frame of GOP affects the first frame as well as the following frames. Traditionally, the initial QP of a GOP is determined by the initial QP of the previous GOP and the average QP of the inter mode frames. In case of JM, the initial QP of a GOP is adjusted as the initial QP being less than the average QP of inter mode frames by two. However, this method is not suitable for the low bit rate video coding. In this paper, the linear relationship between the optimal QP and the ratio of the PSNR of the first frame and the average PSNR of the inter mode frames is first investigated and the linear model is proposed based on the results of the investigation. The proposed model calculate the optimal initial QP using the encoding results of the previous GOP. It is shown by experimental results that the new algorithm can predict the optimal initial QP more accurately and generate the PSNR performance better than that of the existing JM algorithm.

저전송률 비디오 압축에서 적응적 초기 QP 결정 알고리즘

비디오 코딩에서 GOP의 첫 번째 프레임은 많은 비트를 발생시키는 인트라 모드로 압축되고 다음 프레임의 인터모드 압축에 사용되기 때문에 첫 프레임을 위한 초기 QP 값은 첫 프레임뿐만 아니라 이후 프레임에도 영향을 주게 된다. 일반적으로 GOP의 초기 QP 값은 이전 GOP의 인터 모드로 압축된 프레임의 평균 QP 값과 이전 GOP의 초기 QP 값에 의해 결정된다. 기존 방식인 JM의 경우 초기 QP 값이 인터 모드 평균 QP 값보다 2 정도 작게 설정 되도록 하고 있는데, 이것은 저전송률 비디오 코딩에 맞지 않다. 본 논문에서는 GOP의 초기 QP 값과 인터 모드로 압축된 프레임의 평균 QP 값의 비와 최적 초기 QP 값 사이에 존재하는 선형 관계를 분석하고 이를 바탕으로 선형 모델을 제안한다. 제안된 선형 모델은 이전 GOP의 인코딩 결과를 이용하여 현재 GOP의 초기 QP 값을 계산한다. 실험 결과는 제안하는 방법이 기존의 JM 알고리즘에 비해 정확하게 최적의 초기 QP 값을 예측하고 PSNR 성능도 더 우수함을 보여준다.