Transmitting digital video over Internet or wireless channels encounters two major problems: bandwidth fluctuation and packet-loss or errors. It is very desirable to have a video-coding scheme that can adapt to the channel conditions and recover gracefully from packet-losses or errors. Some of the possible solutions to these problems are scalability and error-resilient coding.
In this dissertation, we investigate two major issues related to error resilient scalability coding. For error resilience, a new method of data partitioning of DCT coefficients is introduced, and a new fine granular scalability (FGS) coding scheme in DCT domain is proposed for scalability
Firstly, we propose an efficient data partitioning and coding algorithm for an error-resilient transmission of DCT coefficients in error prone environment. In the typical data partitioning used in the conventional coding standards such as H.263++ and MPEG-4, motion and macroblock header information is separated from the texture information. It can be an effective tool for the transmission of video over error prone environment. For Intra-coded frames, however, the loss of DCT coefficients is fatal because there is no other information to reconstruct the corrupted macroblocks by errors. In the same way, when errors occur to DCT coefficients of a video packet in Inter-coded frames, all texture information in that packet is discarded. This results in the poor image quality of high priority part. Many ideas have been proposed to further divide the DCT coefficients into two parts for error-resilience in terms of 'spectral separation'. In the spectral separation method, DCT-transformed data are separated by assigning a fixed number of visually significant DCT coefficients to a high priority part, and the remaining coefficients to a low priority part. While the spectral separation can provide an error resilient transmission with small overhead, the main drawback is a significant decrease of the image quality at the high priority part, compared with that of the bitstreams without data partitioning for an equivalent bit-rate. To overcome this problem we partition the quantized DCT coefficients into an even-value approximation and the remainder parts. We also propose a simple and an efficient coding method for odd remainder part. It is shown that the proposed algorithm provides a better image quality than the conventional methods with small overhead.
Additionally, we propose a novel layered-coding scheme based on fine granularity scalability (FGS) with reduced bit-rate of the enhancement stream. In the proposed coding scheme, the enhancement-layer signal is obtained directly in DCT domain with two-cascaded qunatizers to control the number of enhancement layers regardless of the image quality of base-layer video. Moreover, by taking the enhancement layer signal as the difference between the first quantizer output and the decision level (not the reconstruction level) of the second quantizer, the distribution of the enhancement signal becomes more concentrated to zero values, and the sign information of the enhancement signal becomes the same as that of the base-layer signal at the same position. These result in the reduced bit-rate, or in other words, the improved coding efficiency. It is shown by simulations that proposed algorithm provides better image quality of enhancement video than MPEG-4 FGS with equivalent bit-rate.
인터넷과 무선 통신 기술이 급속하게 발전함에 따라, 이러한 망을 통한 다양한 종류의 비디오 전송 환경이 존재하게 되었다. 여러 종류의 전송 환경에서 비디오 전송의 가장 큰 문제점은 크게 두가지로 요약되는데, 하나는 전송시의 데이터 손실이고, 다른 하나는 시간에 따른 대역폭의 변화이다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 대표적인 기술로 에러에 강인한 부호화 기법(error resilient coding)과 계층형 부호화 기법 (Layered coding)과 이 있다. 본 논문에서는 영상 전송시 발생할 수 있는 데이터 손실과 시간에 따른 대역폭의 변화에 대한 문제를 에러에 강인한 부호화 기법과 계층형 부호화 기법을 통해 효과적으로 해결하고자 한다.
본 논문에서는 에러에 강인한 신축형 부호화 기법을 위해 두가지 방식을 고려한다. 먼저 에러에 강인한 부호화를 위해 새로운 데이터 분할기법(data partitioning)과, 계층형 부호화 방식을 위해 미세단위 신축형 부호화 기법(FGS : Fine Granularity Scalability)을 제안한다.
첫번째로, 에러가 있는 전송환경에서 비디오의 효율적인 전송을 위해 DCT 계수에 대한 데이터 분할기법을 제안한다. 이 방식은 재양자화(re-quantization)에 기초를 두고 있으며, 짝수-근사화(even-approximation)라고 정의되는 새로운 방식을 통해 기존의 데이터 분할 방식의 가장 큰 문제점인 중요부분의 화질저하를 대폭적으로 향상시킨다. 그리고 나머지 부분(remainder part)의 효율적인 부호화 방식을 통해 부호화 효율도 높인다. 이 방법을 위해서 나머지 부분을 위한 새로운 부호화표를 제시한다.
두번째로, 계층형 부호화를 위해 새로운 미세단위 신축형 부호화(FGS: Fine Granularity Scalability) 방식을 제안한다. 미세단위 신축형 부호화의 가장 큰 단점인 전체 부호화 비트수의 증가를 줄이기 위해 향상계층(enhancement layer)을 생성하는 새로운 방식을 제안한다. 즉, 향상계층 신호를 생성함에 있어서 양자화기의 재구성값(reconstruction level)을 이용하지 않고 결정값(Decision level)을 이용함으로써, 향상계층 신호를 부호화 할 때 부호화 효율을 높인다. 그리고 연속된 두개의(cascaded) 양자화기를 두어 기본계층의 화질에 관계없이 향상계층의 수를 조절할수 있도록 하는 새로운 구조를 제안한다.
