Scalable video transcoding for mobile communications

Mobile multimedia contents have been introduced in the market and their demand is growing every day due to the increasing number of mobile devices and the possibility to watch them at any moment in any place. These multimedia contents are delivered over different networks that are visualized in mobile terminals with heterogeneous characteristics. To ensure a continuous high quality it is desirable that this multimedia content can be adapted on-the-fly to the transmission constraints and the characteristics of the mobile devices. In general, video contents are compressed to save storage capacity and to reduce the bandwidth required for its transmission. Therefore, if these compressed video streams were compressed using scalable video coding schemes, they would be able to adapt to those heterogeneous networks and a wide range of terminals. Since the majority of the multimedia contents are compressed using H.264/AVC, they cannot benefit from that scalability. This paper proposes a technique to convert an H.264/AVC bitstream without scalability to a scalable bitstream with temporal scalability as part of a scalable video transcoder for mobile communications. The results show that when our technique is applied, the complexity is reduced by 98 % while maintaining coding efficiency

Video adaptation for mobile digital television

Mobile digital television is one of the new services introduced recently by telecommunications operators in the market. Due to the possibilities of personalization and interaction provided, together with the increasing demand of this type of portable services, it would be expected to be a successful technology in near future. Video contents stored and transmitted over the networks deployed to provide mobile digital television need to be compressed to reduce the resources required. The compression scheme chosen by the great majority of these networks is H.264/AVC. Compressed video bitstreams have to be adapted to heterogeneous networks and a wide range of terminals. To deal with this problem scalable video coding schemes were proposed and standardized providing temporal, spatial and quality scalability using layers within the encoded bitstream. Because existing H.264/AVC contents cannot benefit from scalability tools, efficient techniques for migration of single-layer to scalable contents are desirable for supporting these mobile digital television systems. This paper proposes a technique to convert from single-layer H.264/AVC bitstream to a scalable bitstream with temporal scalability. Applying this approach, a reduction of 60% of coding complexity is achieved while maintaining the coding efficiency

Digital recording of performing arts: formats and conversion

B

A Matlab-Based Tool for Video Quality Evaluation without Reference

This paper deals with the design of a Matlab based tool for measuring video quality with no use of a reference sequence. The main goals are described and the tool and its features are shown. The paper begins with a description of the existing pixel-based no-reference quality metrics. Then, a novel algorithm for simple PSNR estimation of H.264/AVC coded videos is presented as an alternative. The algorithm was designed and tested using publicly available video database of H.264/AVC coded videos. Cross-validation was used to confirm the consistency of results

Methods and Tools for Image and Video Quality Assessment

Disertační práce se zabývá metodami a prostředky pro hodnocení kvality obrazu ve videosekvencích, což je velmi aktuální téma, zažívající velký rozmach zejména v souvislosti s digitálním zpracováním videosignálů. Přestože již existuje relativně velké množství metod a metrik pro objektivní, tedy automatizované měření kvality videosekvencí, jsou tyto metody zpravidla založeny na porovnání zpracované (poškozené, například komprimací) a originální videosekvence. Metod pro hodnocení kvality videosekvení bez reference, tedy pouze na základě analýzy zpracovaného materiálu, je velmi málo. Navíc se takové metody převážně zaměřují na analýzu hodnot signálu (typicky jasu) v jednotlivých obrazových bodech dekódovaného signálu, což je jen těžko aplikovatelné pro moderní komprimační algoritmy jako je H.264/AVC, který používá sofistikovené techniky pro odstranění komprimačních artefaktů. V práci je nejprve podán stučný přehled dostupných metod pro objektivní hodnocení komprimovaných videosekvencí se zdůrazněním rozdílného principu metod využívajících referenční materiál a metod pracujících bez reference. Na základě analýzy možných přístupů pro hodnocení video sekvencí komprimovaných moderními komprimačními algoritmy je v dalším textu práce popsán návrh nové metody určené pro hodnocení kvality obrazu ve videosekvencích komprimovaných s využitím algoritmu H.264/AVC. Nová metoda je založena na sledování hodnot parametrů, které jsou obsaženy v transportním toku komprimovaného videa, a přímo souvisí s procesem kódování. Nejprve je provedena úvaha nad vlivem některých takových parametrů na kvalitu výsledného videa. Následně je navržen algoritmus, který s využitím umělé neuronové sítě určuje špičkový poměr signálu a šumu (peak signal-to-noise ratio -- PSNR) v komprimované videosekvenci -- plně referenční metrika je tedy nahrazována metrikou bez reference. Je ověřeno několik konfigurací umělých neuronových sítí od těch nejjednodušších až po třívrstvé dopředné sítě. Pro učení sítí a následnou analýzu jejich výkonnosti a věrnosti určení PSNR jsou vytvořeny dva soubory nekomprimovaných videosekvencí, které jsou následně komprimovány algoritmem H.264/AVC s proměnným nastavením kodéru. V závěrečné části práce je proveden rozbor chování nově navrženého algoritmu v případě, že se změní vlastnosti zpracovávaného videa (rozlišení, střih), případně kodéru (formát skupiny současně kódovaných snímků). Chování algoritmu je analyzováno až do plného vysokého rozlišení zdrojového signálu (full HD -1920 x 1080 obrazových bodů).The doctoral thesis is focused on methods and tools for image quality assessment in video sequences, which is a very up-to-date theme, undergoing a rapid evolution with respect to digital video signal processing, in particular. Although a variety of metrics for objective (automated) video sequence quality measurement has been developed recently, these methods are mostly based on comparison of the processed (damaged, e.g. with compression) and original video sequences. There are very few methods operating without reference, i.e. only on the processed video material. Moreover, such methods are usually analyzing signal values (typically luminance) in picture elements of the decoded signal, which is hardly applicable for modern compression algorithms such as the H.264/AVC as they use sophisticated techniques to remove compression artifacts. The thesis first gives a brief overview of the available metrics for objective quality measurements of compressed video sequences, emphasizing the different approach of full-reference and no-reference methods. Based on an analysis of possible ideas for measuring quality of video sequences compressed using modern compression algorithms, the thesis describes the design process of a new quality metric for video sequences compressed with the H.264/AVC algorithm. The new method is based on monitoring of several parameters, present in the transport stream of the compressed video and directly related to the encoding process. The impact of bitstream parameters on the video quality is considered first. Consequently, an algorithm is designed, employing an artificial neural network to estimate the peak signal-to-noise ratios (PSNR) of the compressed video sequences -- a full-reference metric is thus replaced by a no--reference metric. Several neural network configurations are verified, reaching from the simplest to three-layer feedforward networks. Two sets of video sequences are constructed to train the networks and analyze their performance and fidelity of estimated PSNRs. The sequences are compressed using the H.264/AVC algorithm with variable encoder configuration. The final part of the thesis deals with an analysis of behavior of the newly designed algorithm, provided the properties of the processed video are changed (resolution, cut) or encoder configuration is altered (format of group of pictures coded together). The analysis is done on video sequences with resolution up to full HD (1920 x 1080 pixels, progressive)