Exploitation of Auxiliary Motion Vector in Video Coding for Robust Transmission over Internet

In this paper, we propose a video sequence coding scheme called AMV (Auxiliary Motion Vector) to minimize error propagation caused by transmission errors over the Internet. Unlike the conventional coding schemes the AMY coder, for a macroblock in a frame, selects two best matching blocks among several preceding frames. The best matching block, called a primary block, is used for motion compensation of the destination macroblock. The other block, called an auxiliary block, replaces the primary block in case of its loss at the decoder. When a primary block is corrupted or lost during transmission, the decoder can efficiently and simply suppress error propagation to the subsequent frames by replacing the block with an auxiliary block. This scheme has an advantage of reducing both the number and the impact of error propagations. We implemented the proposed coder by modifying H.263 standard coding and evaluated the performance of our proposed scheme in the simulation. The simulation results show that AMV coder is more efficient than the H.263 baseline coder at the high packet loss rate.

화상통신에서의 오류전파 제어를 위한 보조모션벡터 코딩 기법

인터넷을 통해 동영상을 전송할 때, 네트워크의 상태에 따라 패킷 손실이 발생할 수 있다. 패킷 손실이 발생하면 해당 프레임 뿐 아니라, 그 프레임을 참조하는 다른 프레임의 화질에도 영향을 미치는 오류전파가 발생한다. 본 논문에서는 전송 중 패킷 손실로 인한 오류전파를 최소화하기 위한 부호화 기법인 AMV(Auxiliary Motion Vector)를 제안한다. AMV 기법에서 부호기는 한 개의 매크로블록을 압축하기 위해 여러 프레임과의 움직임 예측을 수행한 후, 상위 두 개의 매칭블록을 선택한다. 두 블록 중 압축 대상 매크로블록과 더 유사한 블록을 움직임 보상에 이용하며 이 블록을 참조블록 또는 기본블록이라 한다. 나머지 블록을 보조블록이라 하며 참조블록이 손실된 경우 복호기가 참조블록의 대체용으로 이용한다. 보조블록의 정보는 압축된 매크로블록의 헤더에 블록의 모션벡터와 프레임 번호를 삽입함으로써 전송된다. 이 기법은 다른 기법에 비해 압축에 이용되는 참조블록의 수를 최소화하고 보조블록을 이용하여 오류를 요구함으로써 오류전파가 발생하는 범위와 그 강도를 줄이는 장점이 있다. 제안된 기법의 코덱을 구현하기 위해 H.263 표준 소스를 수정하였으며, 다양한 패킷 손실율의 트레이스를 생성하기 위해 시뮬레이션 툴인 NS-2를 이용하였다. 실험 결과 제안된 기법은 전체적으로 H.253 표준에 비하여 높은 성능을 나타냈으며 특히 화면의 변화가 적은 경우 패킷 손실율이 높을수록, 변화가 심한 경우 패킷 손실율이 낮을수록 높은 성능을 나타내었다.