KR100790149B1 - 비디오 인코딩 데이터율 제어 방법 - Google Patents

비디오 인코딩 데이터율 제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100790149B1
KR100790149B1 KR1020060070856A KR20060070856A KR100790149B1 KR 100790149 B1 KR100790149 B1 KR 100790149B1 KR 1020060070856 A KR1020060070856 A KR 1020060070856A KR 20060070856 A KR20060070856 A KR 20060070856A KR 100790149 B1 KR100790149 B1 KR 100790149B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
quantization parameter
frame
adjusting
rate control
data rate
Prior art date
Application number
KR1020060070856A
Other languages
English (en)
Inventor
이창현
김재석
이성주
오윤제
주영훈
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020060070856A priority Critical patent/KR100790149B1/ko
Priority to US11/880,969 priority patent/US20080025392A1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100790149B1 publication Critical patent/KR100790149B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/24—Systems for the transmission of television signals using pulse code modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/85—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using pre-processing or post-processing specially adapted for video compression
    • H04N19/86—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using pre-processing or post-processing specially adapted for video compression involving reduction of coding artifacts, e.g. of blockiness
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/115—Selection of the code volume for a coding unit prior to coding
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/124—Quantisation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/134—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or criterion affecting or controlling the adaptive coding
    • H04N19/142—Detection of scene cut or scene change
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/60—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding
    • H04N19/61—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding in combination with predictive coding

Abstract

본 발명은 비디오 인코딩 데이터율 제어 방법에 있어서, 현재 프레임에서 장면 전환이 일어나는지 판단하는 제1과정과, 제1과정의 판단 결과, 장면 전환이 일어난 것으로 판단되면, 현재 가용 비트가 미리 설정된 기준치 이상인지 판단하는 제2과정과, 제2과정의 판단 결과, 현재 가용 비트가 상기 기준치 이상인 것으로 판단되면, 양자화 파라미터를 미리 설정된 제1조건에 따라 조정하는 제3과정을 수행한다.
비디오, 인코딩, 양자화, 장면 전환, 실시간

Description

비디오 인코딩 데이터율 제어 방법{RATE CONTROL OF SCENE-CHANGED VIDEO ENCODER}
도 1은 본 발명이 적용되는 비디오 인코더 장치의 블록 구성도.
도 2는 일반적인 비디오 인코딩 데이터율 제어 동작의 일 예시 흐름도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 인코딩 데이터율 제어 동작의 흐름도.
본 발명은 장면 전환시 비디오 인코딩(encoding)에 관한 기술로서, 특히 비트율이 낮고 프레임율이 높은 환경에서 특히 유용하게 적용될 수 있는 비디오 인코딩 데이터율 제어를 위한 방법에 관한 것이다.
비디오 신호의 전송이나 저장시에 높은 영상 화질을 유지하면서 낮은 데이터 레이트나 적은 저장 영역을 얻기 위한 다양한 디지털 비디오 압축 기술이 제안되어 왔다. 이러한 비디오 압축 기술은 H.261, H.263, H.264, MPEG-2, MPEG-4 등과 같은 국제 표준 규격들이다. 이러한 압축 기술은 이산 코사인 변환(DCT: Discrete Cosine Transform) 기법이나 모션 보상(MC: Motion Compensation) 기법 등에 의해, 비교적 높은 압축률을 달성하고 있다. 이러한 비디오 압축 기술은 비디오 데이터의 스트림이 다양한 디지털 네트워크, 예를 들면, 휴대전화 네트워크, 컴퓨터 네트워크, 케이블 네트워크, 위성 네트워크 등에 효율적으로 전달되도록 적용되고 있다. 또한 하드디스크, 광디스크, 디지털 비디오 디스크(DVD) 등의 기억 매체에도 효율적으로 저장되도록 적용되어 있다.
고화질을 위해서는, 비디오 인코딩시 많은 양의 데이터를 요구하게 된다. 그러나, 비디오 데이터를 전달하는 통신 네트워크는 인코딩에 적용할 수 있는 데이터 레이트를 제한할 수 있다. 예를 들어, 위성방송 시스템의 데이터 채널이나 디지털 케이블 텔레비전 네트워크의 데이터 채널은 일반적으로 고정 비트 레이트(CBR: Constant Bit Rate)로 데이터를 보내고 있다. 또한 디스크와 같은 저장 매체의 저장 용량도 한정되어 있다.
따라서, 비디오 인코딩 프로세스는 화질과 이미지 압축에 필요한 비트 수를 적절히 트레이드 오프하게 된다. 또한 비디오 인코딩은 비교적 복잡한 처리를 요구하므로, 예를 들어 소프트웨어로 이를 구현하려고 할 경우에는, 비디오 인코딩 프로세스는 비교적 많은 CPU 사이클을 필요로 하게 된다. 더욱이 이를 실시간 처리로 재생하려고 하면, 시간적인 제약이 인코딩 수행시의 정밀함을 제한하게 되며, 이에 따라 달성할 수 있는 화질이 제한된다.
이와 같이, 비디오 인코딩 데이터 레이트 컨트롤은 실제 사용환경에서 중요한 사안이며, 되도록이면 처리 방식의 복잡도와 전송 데이터 레이트를 줄이면서도 고화질을 얻도록 하기 위한 비디오 인코딩 데이터 레이트 컨트롤 방식이 제안되고 있다. 특히, 주어진 비트 자원이 제한된 비디오 인코딩시 데이터율 제어(rate control)는 성능에 큰 영향을 미친다. 데이터율 제어가 잘되면 코딩된 비디오는 품질이 좋으며, 각 프레임에 따른 비디오 품질의 변화가 적고, 주어진 프레임율과 인코딩된 프레임율 사이의 차이가 적으며, 인코딩 버퍼 레벨이 안정된다.
현재까지 비디오 코덱의 성능은 H.264/AVC가 가장 우수하다. H.264/AVC의 데이터율 제어는 JVT(joint video team: ITU-T Video Coding Experts Group and ISO/IEC 14496-10 AVC Moving Picture Experts Group, Z. G. Li, F. Pan, K. P. Lim, G. Feng, X. Lin, and S. Rahardja, "Adaptive basic unit layer rate control for JVT", JVT-G012-r1, 7th Meeting Pattaya Ⅱ, Thailand, Mar. 2003.)에서 제안한 방식을 따른다. 상기 JVT에는 비디오 프레임 인코딩시 양자화 파라미터(QP: Quantization Parameter)를 조절하여 데이터율을 제어하는 기본적인 기술이 개시되고 있다.
H.264/AVC의 RDO(Rate Distortion Optimization) 과정에 따르면 인터(Inter) 프레임에서도 매크로블록(macroblock)별로 인트라 모드(Intra mode)가 선택되어진다. 특히 장면 전환과 같이 앞선 프레임과의 유사성이 없는 영상 프레임에서는, 설령 해당 프레임이 인터 프레임이었다 해도 대부분 매크로블록은 인트라 모드가 선택되어 진다. 인터 프레임에서 장면 전환이 나타나면 인코딩 데이터율 제어에 의해 예측되어진 비트보다 훨씬 많은 비트를 사용해야 비디오 품질 저하를 막을 수 있다. 즉, 인코딩 데이터율 제어시, 장면 전환을 고려치 않으면 심각한 성능 저하를 가져올 수 있게 된다.
따라서, H.264/AVC 이전 대다수 비디오 인코딩 데이터율 제어 방식에서는 장면 전환이 발생한 프레임에 가급적 많은 비트를 할당하여 비디오 품질 저하 등, 성능 저하를 막으려고 하였다.
그러나, 비트율이 낮고 프레임율이 높아 프레임당 가용(可用) 비트(available bit per frame)가 적은 응용분야에서는, 이러한 방식대로 비디오 인코딩 데이터율 제어를 할 경우에는 상당한 문제가 발생할 수 있다. 즉, 가용 비트가 적은 응용분야에서 장면전환 발생시 해당 프레임에 많은 비트를 할당하면 남은 프레임의 성능 저하를 피할 수 없게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 주어진 비트율이 낮고 프레임율이 높아 가용 비트가 적은 응용분야에서 장면 전환 발생시에도, 성능 저하를 최소화할 수 있도록 하기 위한 실시간용 비디오 인코딩 데이터율 제어 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 비디오 인코딩 데이터율 제어 방법에 있어서, 현재 프레임에서 장면 전환이 일어나는지 판단하는 제1과정과, 상기 제1과정의 판단 결과, 장면 전환이 일어난 것으로 판단되면, 현재 가용 비트가 미리 설정된 기준치 이상인지 판단하는 제2과정과, 상기 제2과정의 판단 결과, 현재 가용 비트가 상기 기준치 이상인 것으로 판단되면, 양자화 파라미터를 미리 설정된 제1조건에 따라 조정하는 제3과정을 수행함을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 비디오 인코더 장치의 블록 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명이 적용되는 비디오 인코더 장치는 비디오 프레임 시퀀스를 입력받으며 출력으로서는 압축된 비디오 데이터를 출력하는 일반적인 H.264/AVC(Advanced Video Coding) 인코더(10)를 구비할 수 있다. 또한 프레임들을 저장하는 프레임 저장 메모리(20)와, 인코더(10)의 데이터 레이트 제어를 위한 양자화 파라미터(QP: Quantization Parameter) 제어 동작을 수행하는 인코더 QP 제어기(30)를 구비한다.
먼저, 인코더(10)의 구성 및 동작을 보다 상세히 설명하면, 인코더(10)는 주파수 변환기(104), 양자화기(106), 엔트로피 코더(108), 인코더 버퍼(110), 역양자화기(116), 역주파수 변환기(114), 모션추정/보상기(120) 및 필터(112)를 포함한다.
현재 프레임이 인터 프레임(예를 들어 P프레임일 경우)이라면, 모션추정/보상기(120)는 프레임 저장 메모리(20)에 버퍼링되어 있는 이전 프레임의 재구성된 프레임인 기준 프레임에 대한, 현재 프레임내(內) 매크로블록의 모션을 추정하고 보상한다. 프레임은 원 영상의 예를 들어 16x16 픽셀에 대응하는 매크로블록의 단위로 처리된다. 각 매크로블록은 인트라(intra) 또는 인터(inter) 모드로 부호화된다. 모션추정시에는 부가 정보로서 모션 벡터와 같은 모션 정보를 출력하고, 모션보상시에는 모션정보를 재구성된 이전 프레임에 적용하여 모션보상된 현재 프레임을 생성한다. 이와 같이 모션보상된 현재 프레임의 매크로블록(예측 매크로블록)과 원래의 현재 프레임의 매크로블록간의 차이분이 주파수 변환기(104)로 제공된다.
주파수 변환기(104)는 공간 도메인의 비디오 정보를 주파수 도메인(예를 들어 스펙트럼) 데이터로 변환한다. 이때 주파수변환기(104)는 통상 이산 코사인 변환(DCT: Discrete Cosine Transform)을 수행하여 매크로블록단위로 DCT 계수 블록을 생성한다.
양자화기(106)는 상기 주파수 변환기(104)에서 출력되는 스펙트럼 데이터 계수의 블록을 양자화한다. 이때 양자화기(106)는 통상 프레임별 기반으로 가변되는 스텝-크기로 스펙트럼 데이터에 일정한 스칼라 양자화를 적용한다. 이러한 양자화기(106)는 데이터 레이트 컨트롤을 위해 프레임별로 양자화 파라미터(QP)의 가변 정보를 인코더 QP 제어기(30)의 QP조정부(34)로터 제공받게 된다.
엔트로피 코더(108)는 해당 매크로블록의 특정 부가 정보(예를 들어, 모션 정보, 공간 보외법 모드, 양자화 파라미터)를 비롯하여, 양자화기(106)로부터의 출력을 압축한다. 통상적으로 적용되는 엔트로피 코딩 기술은, 산술 코딩, 허프만 코딩, 런 랭스(run-length) 코딩, LZ(Lempel Ziv) 코딩 등이 있다. 엔트로피 코더(108)는 통상 다른 종류의 정보에 다른 코딩 기술을 적용한다.
엔트로피 코더(108)에서 압축된 비디오 정보는 인코더 버퍼(110)에 버퍼링된다. 인코더 버퍼(110)의 버퍼 레벨 지시자는 데이터 레이트 조절을 위해 인코더 QP 제어기(30)로 제공된다. 인코더 버퍼(110)에 저장된 비디오 정보는 예를 들어 고정된 전송율로 인코더 버퍼(110)로부터 출력 및 삭제된다.
한편, 상기에서 재구성된 현재 프레임이 후속 모션추정/보상에 필요한 경우, 역양자화기(116)는 양자화된 스펙트럼 계수에 대해 역양자화를 수행한다. 역주파수 변환기(114)는 주파수 변환기(104)의 동작을 역으로 수행하여, 역양자화기(116)의 출력으로부터 예를 들어 역DCT 변환을 통해 역차이 매크로블록이 생성된다. 이는 신호 손실 등의 영향으로 원래의 차이 매크로블록과 동일하지 않다.
현재 프레임이 인터 프레임일 경우에는, 재구성된 상기 역차이 매크로블록은 상기 모션추정/보상기(120)의 예측 매크로블록과 합쳐져서 재구성된 매크로블록을 생성하게 된다. 재구성된 매크로블록들은 프레임 저장 메모리(20)에 다음 프레임을 예측하는데 이용하기 위해 기준 프레임으로 저장된다. 이때 상기 재구성된 매크로블록은 원래의 매크로블록의 왜곡된 버전이므로 일부 실시예에서는 디블록킹(deblocking) 필터(112)를 재구성된 프레임에 적용하여, 매크로블록간 불연속성을 원활하게 한다.
한편, 인코더(10)의 QP를 제어하는 인코더 QP 제어기(30)에는 본 발명의 특징에 따라 프레임 저장 메모리(20)에 저장된 현재 프레임 및 기준 프레임 등을 통해 실시간으로 장면전환을 검출하는 장면전환 검출부(32)를 구비한다. 장면전환 검출부(32)에서 장면 전환을 검출하게 되면, 이에 대한 정보는 QP조정부(34)로 제공 되며, QP조정부(34)는 이에 따라 장면 전환 검출시에 양자화기(106)의 양자화 파라미터를 적절히 조정하여 현재 프레임의 장면 전환에 적절히 대응할 수 있도록 한다.
상기에서 장면전환 검출부(32)는 장면 전환 검출을 위해, 이웃하는 프레임간의 유사성을 찾기 위한 기법으로는 상관(Correlation), 통계적 순차 분석(Statistical sequential analysis), 히스토그램(Histogram) 등의 방식을 사용한다. 또한 이외에도 현재 프레임과 기준 프레임간의 샘플(픽셀)간 오차 정보를 이용하여 장면 전환을 검출할 수도 있다. 히스토그램을 이용한 장면 전환 검출 기술의 예로는 본 발명의 출원인에 의해 선출원된 특허 출원번호 제2002-39579호(명칭: 장면전환검출장치 및 그 방법, 발명자: 김문철, 출원일: 2002.7.9)에 개시된 바를 들 수 있다.
한편, 상기 QP조정부(34)는 기본적으로 현재 전송환경에 따라 GOP의 현재 프레임별 압축할 타겟 비트(the number of Target-bits)를 추정하여 양자화 파라미터(QP)를 적절히 조정하게 되는데, 이러한 타겟 비트 추정 및 QP 조정방식은 상기 JVT(Joint Video Team: ITU-T Video Coding Experts Group and ISO/IEC 14496-10 AVC Moving Picture Experts Group)에 개시된 바와 유사할 수 있다. 그러나, 상기 QP조정부(34)는 타겟 비트가 음수 또는 양수일 때의 동작을 수행하는 프로그램 모듈과 더불어, 본 발명의 특징에 따라 장면 전환 검출시에 따른 동작을 처리하는 프로그램 모듈을 구비하게 된다.
도 2는 일반적인 비디오 인코딩 데이터율 제어 동작의 일 예시 흐름도로서, 상기 JVT에 개시된 바와 같다. 도 2를 참조하여 먼저 일반적인 비디오 인코딩 데이터율 제어 동작에 대해 설명하기로 한다. 먼저 302단계에서 해당 프레임의 타겟 비트를 추정하게 되는데, 현재(i번째) 프레임의 타겟 비트 Tb,i는 하기 수학식 1에 따라 구해질 수 있다.
Figure 112006054236909-pat00001
상기 수학식 1에서, NPr,i는 현재(i번째) 프레임을 인코딩하기 전의 코딩되지 않은 P 프레임 수를 가리키며, β와 Γ는 상수(통상 각각 0.5 와 0.75)이다. br은 미리 설정된 비트 레이트 [bit/sec], fr은 미리 설정된 프레임 레이트 [frame/sec]이다. CBF(Current Buffer Fullness)와 TBL(Target Buffer Level)에 대해서는, CBFi는 현재(i번째) 프레임이 코딩된 후 버퍼에 채워진 상태 값이며, TBLi는 현재(i번째) 프레임의 타겟 버퍼 레벨이다.
또한, 상기에서 Rb,i는 하기 수학식 2와 같다.
Figure 112006054236909-pat00002
상기 수학식 2에서 Np는 해당 GOP의 총 P 프레임 수이며, br,i 및 Gb,i는 각각 활용 가능한 채널 대역폭 및 i번째 프레임에서 발생된 비트를 나타낸다.
즉, 상기 302단계에서, 상기 수학식 1, 2에서와 같이, 현재(i번째) 프레임의 타겟 비트 Tb,i를 추정하게 되며, 이후 그에 따라 양자화 파라미터(QP)를 계산하게 된다. 그런데, 상기와 같이 타겟 비트를 추정할 경우에 해당 계산 값이 비교적 정상적인 상태에서는 양수(positive)이다. 그러나, 상기 수학식 1의 각 변수들 중에서 CBF의 값이 매우 커지게 되거나 하는 등의 상태가 되면(즉 버퍼가 일정 수준이상 차게 되면), 해당 타겟 비트 값은 음수(negative)가 된다. 이와 같이 타겟 비트를 추정한 값이 음수일 경우에 비정상적인 상태로 간주하게 된다.
304단계에서는, 상기 302단계에서 추정한 타겟 비트가 양수인지를 확인하여, 양수일 경우에는 이후 306단계로 진행하며, 음수일 경우에는 310단계로 진행한다. 306단계에서는 해당 타겟 비트의 추정 값에 따른 QP를 계산한다. 이후 308단계에서는 상기 306단계에서 계산한 QP를 이전 QP와 비교하여 그 증감 정도가 미리 설정된 범위 예를 들어, -2 ~ +2 사이로 제한한다. 이후 312단계에서는 현재 증가된 QP가 미리 설정된 최대 허용치(예를 들어 51)를 초과하지 않도록 제한한다.
한편, 상기 304단계에서는 추정한 타겟 비트가 음수일 경우에 진행한 310단계에서는 QP를 이전 QP에서 무조건 미리 설정된 증가치, 예를 들어 2증가 시킨 후 상기 312단계로 진행하게 된다. 이와 같이 QP를 증감시켜, 결과적으로 해당 프레임의 총 비트 수를 감소시키거나 늘리는 효과를 얻게 된다.
이러한 타겟 비트 추정 및 QP 조정방식은 상기 JVT에 개시된 바와 동일할 수 있으나, 상기 JVT에는 영상의 장면 전환에 대해서는 고려하지 않았다. 이와는 달리, 본 발명에서는 같은 GOP내의 인터 프레임에서 장면 전환이 일어날 것으로 예측되어지면 일반적인 비디오 인코딩 데이터율 제어 방식을 따르지 않고 하기 수학식 3과 같이 대처하여 동작한다.
Figure 112006054236909-pat00003
상기 수학식 3에서, 여러 변수들을 정리하면 아래와 같다.
- Qi : i번째 프레임의 양자화 파라미터(QP)
- Q0 : 초기 인트라 및 인터 프레임의 QP
- br : 타겟 비트 레이트
- fr : 타겟 프레임 레이트
즉, 본 발명에서는 해당 프레임에서 장면 전환이 일어날 것으로 판단되면, 현재 가용 비트(br/fr)를 확인하여 현재 가용 비트가 예를 들어 400 미만으로 극히 적은 것으로 판단될 경우에는 QP를 예를 들어 [이전 QP + 4]나 Q0 중 큰 값을 선택하여 큰 값으로 유지하게 된다. 그 이외의 경우에는 작은 값, 예를 들어 Q0나 [이전 QP + 4] 중 작은 값을 선택하여 작은 값으로 유지한다. 도 3을 참조하여 이러한 동작을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 인코딩 데이터율 제어 동작의 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 먼저 332단계에서는 현재 프레임에 장면 전환이 일어났는지(또는 일어날 것으로 예측되는지) 확인하여, 장면 전환이 일어났을 경우에는 이후 356단계로 진행한다.
356단계에서는 현재 가용 비트가 기준치(예를 들어 400) 미만으로 극히 적은지를 판단하여, 극히 적은 것으로 판단될 경우에는 358단계로 진행하며, 그렇지 않은 것으로 판단될 경우에는 357단계로 진행한다. 358단계에서는 QP를 이전 QP에 4를 증가시킨 것과 초기 QP(Q0) 중 큰 값을 선택하며, 357단계에서는 QP를 Q0와 [이전 QP + 4] 중 작은 값을 선택한다. 상기 357, 358단계 이후에는 342단계에서는 현재 증가된 QP가 미리 설정된 최대 허용치(예를 들어 51)를 초과하지 않도록 제한한다.
한편, 상기 332단계에서 판단 결과 현재 프레임에서 장면 전환이 일어나지 않았을 경우에는 이후 333단계로 진행하는데, 이하의 동작은 상기 도 2에 도시된 동작과 유사하다. 즉 333단계에서 해당 프레임의 타겟 비트를 추정하게 되는데, 현재(i번째) 프레임의 타겟 비트 Tb,i는 상기 수학식 1에 따라 구해진다. 이후 334단계에서는 상기 추정한 타겟 비트가 양수인지를 확인하여, 양수일 경우에는 이후 336단계로 진행하며, 음수일 경우에는 340단계로 진행한다. 336단계에서는 해당 타겟 비트의 추정 값에 따른 QP를 계산한다. 이후 338단계에서는 상기 336단계에서 계산한 QP를 이전 QP와 비교하여 그 증감 정도를 -2 ~ +2 사이로 제한한후 상기 342단계로 진행한다. 또한 340단계에서는 QP를 이전 QP에서 무조건 2증가 시킨 후 상기 342단계로 진행하게 된다.
상기와 같은 본 발명에 따른 인코딩 데이터율 제어 방식의 유효성을 알아보기 위하여, 임의의 테스트 시퀀스 영상, 일명 'MissAmerica+Carphone'과 'Akiyo+Container'을 각각 50 프레임씩 연결시켜 새로운 영상을 만들었다. 이에 따라 새로운 영상은 50번째 프레임마다 장면 전환이 발생한다. 이후 하기 표 1과 같이, JVT와 본 발명에 따른 방식을 수행한 결과를 PSNR(Peak Signal to Noise Ratio) 등을 확인하여 비교하였다.
Figure 112006054236909-pat00004
상기 표 1에서 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 비디오 인코딩 데이터율 제어 방법은 장면 전환이 있는 영상에 대해 비디오 품질이 0.4~0.9dB정도 개선되고 프레임당 비디오 품질의 변화가 줄어들며, 타겟 비트율과 인코딩 비트율 사이의 비트율 차이도 JVT와 비교하여 적으므로 우수하였다. 또한 버퍼 레벨도 JVT 방법에 비해 안정적으로 나왔다.
상기와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 인코딩 데이터율 제어 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 비디오 인코딩 데이터율 제어 방식은 주어진 비트율이 낮고 프레임율이 높아 가용 비트가 적은 응용분야에서 장면 전환 발생시에도, 성능 저하를 최소화할 수 있다.

Claims (9)

  1. 비디오 인코딩 데이터율 제어 방법에 있어서,
    현재 프레임에서 장면 전환이 일어나는지 판단하는 제1과정과,
    상기 제1과정의 판단 결과, 장면 전환이 일어난 것으로 판단되면, 현재 프레임당 사용가능한 비트가 미리 설정된 기준치 이상인지 판단하는 제2과정과,
    상기 제2과정의 판단 결과, 현재 프레임당 사용 가능한 비트가 상기 기준치 이상인 것으로 판단되면, 양자화 파라미터를 미리 설정된 제1조건에 따라 조정하는 제3과정을 포함함을 특징으로 하는 비디오 인코딩 데이터율 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제3과정에서 상기 미리 설정된 제1조건에 따라 조정하는 것은 상기 양자화 파라미터를 이전 양자화 파라미터에 4를 증가시킨 것과 초기 양자화 파라미터 중 작은 값을 선택하는 것임을 특징으로 하는 비디오 인코딩 데이터율 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2과정의 판단 결과, 현재 프레임당 사용 가능한 비트가 상기 기준치 이상이 아닌 것으로 판단되면, 상기 양자화 파라미터를 미리 설정된 제2조건에 따라 조정하는 제4과정을 더 포함함을 특징으로 하는 인코딩 데이터율 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제4과정에서 상기 미리 설정된 제2조건에 따라 조정하는 것은 상기 양자화 파라미터를 이전 양자화 파라미터에 4를 증가시킨 것과 초기 양자화 파라미터 중 큰 값을 선택하는 것임을 특징으로 하는 비디오 인코딩 데이터율 제어 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조정된 양자화 파라미터가 미리 설정된 최대 허용치를 초과하지 않도록 제한하는 제5과정을 더 포함함을 특징으로 하는 비디오 인코딩 데이터율 제어 방법.
  6. 비디오 인코딩 데이터율 제어 방법에 있어서,
    현재 프레임에서 장면 전환이 일어나는지 판단하는 제1과정과,
    상기 제1과정의 판단 결과, 장면 전환이 일어난 것으로 판단되면, 현재 프레임당 사용가능한 비트가 미리 설정된 기준치 이상인지 판단하는 제2과정과,
    상기 제2과정의 판단 결과, 상기 현재 프레임당 사용가능한 비트가 상기 기준치 이상일 경우에는 양자화 파라미터를 미리 설정된 제1조건에 따라 조정하며, 상기 현재 프레임당 사용가능한 비트가 상기 기준치 이상이 아닐 경우에는 상기 양자화 파라미터를 미리 설정된 제2조건에 따라 조정하는 제3과정과,
    상기 제1과정의 판단 결과, 장면 전환이 일어난 것으로 판단되지 않을 경우에는 현재 프레임의 타겟 비트를 추정하는 제4과정과,
    상기 추정한 타겟 비트에 따른 양자화 파라미터를 계산하는 제5과정과,
    상기 제5과정에서 계산한 양자화 파라미터를 이전 양자화 파라미터와 비교하여 미리 설정된 범위로 제한하여 조정하는 제6과정과,
    상기 제4, 제6과정에서 조정한 양자화 파라미터가 미리 설정된 최대 허용치를 초과하지 않도록 제한하여 조정하는 제7과정을 포함함을 특징으로 하는 비디오 인코딩 데이터율 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제3과정에서 상기 미리 설정된 제1조건에 따라 조정하는 것은 상기 양자화 파라미터를 이전 양자화 파라미터에 4를 증가시킨 것과 초기 양자화 파라미터 중 작은 값을 선택하는 것임을 특징으로 하는 비디오 인코딩 데이터율 제어 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제3과정에서 상기 미리 설정된 제2조건에 따라 조정하는 것은 상기 양자화 파라미터를 이전 양자화 파라미터에 4를 증가시킨 것과 초기 양자화 파라미터 중 큰 값을 선택하는 것임을 특징으로 하는 비디오 인코딩 데이터율 제어 방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제5과정에서 추정한 타겟 비트에 따른 양자화 파라미터를 계산하는 것은
    상기 추정한 타겟 비트가 양수일 경우에는 해당 타겟 비트의 추정 값에 따라 상기 양자화 파라미터를 계산하는 단계와,
    상기 추정한 타겟 비트가 음수일 경우에는 미리 설정된 증가치로 이전 양자화 파라미터를 증가시켜 양자화 파라미터를 조정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 비디오 인코딩 데이터율 제어 방법.
KR1020060070856A 2006-07-27 2006-07-27 비디오 인코딩 데이터율 제어 방법 KR100790149B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060070856A KR100790149B1 (ko) 2006-07-27 2006-07-27 비디오 인코딩 데이터율 제어 방법
US11/880,969 US20080025392A1 (en) 2006-07-27 2007-07-25 Method and apparatus for controlling video encoding data rate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060070856A KR100790149B1 (ko) 2006-07-27 2006-07-27 비디오 인코딩 데이터율 제어 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100790149B1 true KR100790149B1 (ko) 2008-01-02

Family

ID=38986248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060070856A KR100790149B1 (ko) 2006-07-27 2006-07-27 비디오 인코딩 데이터율 제어 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20080025392A1 (ko)
KR (1) KR100790149B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100961742B1 (ko) 2008-12-15 2010-06-07 충북대학교 산학협력단 Ｈ.264/ａｖｃ의 매크로블록 단위 비트율 제어 방법

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8687702B2 (en) * 2008-10-27 2014-04-01 Advanced Micro Devices, Inc. Remote transmission and display of video data using standard H.264-based video codecs
US8897365B2 (en) * 2008-11-19 2014-11-25 Nvidia Corporation Video rate control processor for a video encoding process
US8605791B2 (en) * 2008-11-21 2013-12-10 Nvidia Corporation Video processor using an optimized slicemap representation
US9237343B2 (en) * 2012-12-13 2016-01-12 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Perceptually coding images and videos
US10356405B2 (en) * 2013-11-04 2019-07-16 Integrated Device Technology, Inc. Methods and apparatuses for multi-pass adaptive quantization
US10284849B2 (en) * 2015-04-13 2019-05-07 Qualcomm Incorporated Quantization parameter (QP) calculation for display stream compression (DSC) based on complexity measure
GB201614356D0 (en) 2016-08-23 2016-10-05 Microsoft Technology Licensing Llc Media buffering
EP3493535B1 (en) * 2017-11-29 2020-09-09 Mitsubishi Electric R & D Centre Europe B.V. Method for controlling a video encoder of a video camera installed on a moving conveyance
CN111757107B (zh) * 2020-06-29 2024-03-05 北京百度网讯科技有限公司 一种视频编码方法、装置、设备及介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030082818A (ko) * 2002-04-18 2003-10-23 삼성전자주식회사 실시간 가변 비트율 제어를 수행하는 부호화 장치 및 방법
JP2004072143A (ja) 2002-08-01 2004-03-04 Sony Corp 符号化装置および符号化方法、プログラム、並びに記録媒体
JP2004072144A (ja) 2002-08-01 2004-03-04 Sony Corp 符号化装置および符号化方法、プログラム、並びに記録媒体

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5214507A (en) * 1991-11-08 1993-05-25 At&T Bell Laboratories Video signal quantization for an mpeg like coding environment
JP3954656B2 (ja) * 1994-09-29 2007-08-08 ソニー株式会社 画像符号化装置及び方法
US5745178A (en) * 1996-01-22 1998-04-28 Lucent Technologies Inc. Global rate control for model-assisted coding of low bit rate video
US6263020B1 (en) * 1996-12-24 2001-07-17 Intel Corporation Method and apparatus for bit rate control in a digital video system
US20030012287A1 (en) * 2001-03-05 2003-01-16 Ioannis Katsavounidis Systems and methods for decoding of systematic forward error correction (FEC) codes of selected data in a video bitstream
US7046729B2 (en) * 2002-08-27 2006-05-16 Ess Technology, Inc. Bit rate control for motion compensated video compression system
US7697608B2 (en) * 2004-02-03 2010-04-13 Sony Corporation Scalable MPEG video/macro block rate control

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030082818A (ko) * 2002-04-18 2003-10-23 삼성전자주식회사 실시간 가변 비트율 제어를 수행하는 부호화 장치 및 방법
JP2004072143A (ja) 2002-08-01 2004-03-04 Sony Corp 符号化装置および符号化方法、プログラム、並びに記録媒体
JP2004072144A (ja) 2002-08-01 2004-03-04 Sony Corp 符号化装置および符号化方法、プログラム、並びに記録媒体

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100961742B1 (ko) 2008-12-15 2010-06-07 충북대학교 산학협력단 Ｈ.264/ａｖｃ의 매크로블록 단위 비트율 제어 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20080025392A1 (en) 2008-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100790149B1 (ko) 비디오 인코딩 데이터율 제어 방법
US7653129B2 (en) Method and apparatus for providing intra coding frame bit budget
KR101518358B1 (ko) 비디오 코딩에서 프레임 복잡성, 버퍼 레벨 및 인트라 프레임들의 위치를 이용하는 버퍼 기반의 비율 제어
US6037987A (en) Apparatus and method for selecting a rate and distortion based coding mode for a coding system
EP1549074A1 (en) A bit-rate control method and device combined with rate-distortion optimization
US7925108B2 (en) Encoding device and dynamic image recording system having the encoding device
EP1727371A1 (en) Method for controlling the encoder output bit rate in a block-based video encoder, and corresponding video encoder apparatus
EP1445958A1 (en) Quantization method and system, for instance for video MPEG applications, and computer program product therefor
US20050069211A1 (en) Prediction method, apparatus, and medium for video encoder
US20060171456A1 (en) Video encoding methods and systems with frame-layer rate control
US20090097546A1 (en) System and method for enhanced video communication using real-time scene-change detection for control of moving-picture encoding data rate
US8451891B2 (en) Rate control method for video encoder using Kalman filter and FIR filter
US20050036548A1 (en) Method and apparatus for selection of bit budget adjustment in dual pass encoding
KR100834625B1 (ko) 비디오 인코딩 데이터율 제어를 위한 실시간 장면 전환검출 방법
US8442113B2 (en) Effective rate control for video encoding and transcoding
KR100800838B1 (ko) 비디오 인코딩 데이터율 제어 방법
KR100708182B1 (ko) 동영상 부호화기의 비트율 제어 장치 및 방법
KR100790148B1 (ko) 실시간 영상 복잡도 측정 방법
KR101336445B1 (ko) 비디오 인코딩 데이터율 제어 방법
KR101490521B1 (ko) 동영상 부호화 데이터율 제어를 위한 실시간 장면 전환검출 방법, 이를 이용한 영상통화 품질 향상 방법, 및영상통화 시스템
KR20010104058A (ko) 동영상 부호화기의 부호화 모드에 따른 적응적 양자화기
KR100480698B1 (ko) 엠펙 인코딩 방법
JP2007116655A (ja) 動画像符号化装置
KR100774455B1 (ko) 실시간 비디오 전송 응용을 위한 비트율 조절장치
Sun et al. A novel incremental rate control scheme for H. 264 video coding

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121129

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131128

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141127

Year of fee payment: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee