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Heuristic-based Algorithms and Hardware Designs for Fast Intra-picture Prediction in AV1 Video Coding.
dc.creator | Corrêa, Marcel Moscarelli | |
dc.date.accessioned | 2023-04-04T00:38:19Z | |
dc.date.available | 2023-04-03 | |
dc.date.available | 2023-04-04T00:38:19Z | |
dc.date.issued | 2023-02-14 | |
dc.identifier.citation | CORRÊA, Marcel Moscarelli. Heuristic-based Algorithms and Hardware Designs for Fast Intra-picture Prediction in AV1 Video Coding. 2023. 126f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) - Centro de Desenvolvimento Tecnológico, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2023. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/9237 | |
dc.description.abstract | Video coding for compression purposes is paramount for any application or service based on digital video. Without compression, modern digital content requires a prohibitively large amount of data. A video coding format defines the format for video content representation in a compressed form, to be used conveniently for storage or transmission. Video formats are, typically, standardized and have video encoders and decoders made for them, in both software and hardware. This thesis presents hardware-friendly algorithms capable of reducing the number of operations of the video encoder mode decision process in the intra-picture prediction module, one of its most time-consuming modules. Additionally, it also presents intra-picture prediction hardware designs, optimized for both low power and high energy efficiency, implementing the proposed algorithms. All software and hardware solutions described in this thesis target the AOMedia Video 1 (AV1) format, which is state-of-the-art in open-source and royalty-free video coding. All algorithms proposed were evaluated in the AV1 reference software using common test conditions, and all hardware designs were described in VHDL and synthesized to TSMC 40nm standard-cells technology. The encoding efficiency and encoding time results for the proposed algorithms, as well as the gate count and energy consumption results for the hardware designs, confirm that solutions developed during this Ph.D. project meet the requirements of current video technology, such as coding of Ultra-High Definition (UHD) resolutions at high speeds and high visual quality. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Sem bolsa | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
dc.subject | Codificação de vídeo | pt_BR |
dc.subject | Predição intra | pt_BR |
dc.subject | Decisão de modo | pt_BR |
dc.subject | AV1 | pt_BR |
dc.subject | Arquitetura em hardware | pt_BR |
dc.subject | Video coding | pt_BR |
dc.subject | Intra prediction | pt_BR |
dc.subject | Mode decision | pt_BR |
dc.subject | Hardware design | pt_BR |
dc.title | Heuristic-based Algorithms and Hardware Designs for Fast Intra-picture Prediction in AV1 Video Coding. | pt_BR |
dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/8820221510460074 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/9604735363839730 | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 | Corrêa, Guilherme Ribeiro | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/1389878856201800 | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co2 | Palomino, Daniel Munari | |
dc.contributor.advisor-co2Lattes | http://lattes.cnpq.br/3163503973303585 | pt_BR |
dc.description.resumo | A codificação de vídeo para fins de compressão é indispensável para qualquer aplicação ou serviço baseado na manipulação de vídeos digitais. Sem compressão, conteúdo de vídeo digital moderno requer uma quantidade proibitiva de dados. Um formato de codificação de vídeo define o formato de representação do conteúdo de vídeo em uma forma comprimida, para ser utilizada de maneira conveniente para armazenamento e transmissão. Formatos de vídeo são tipicamente padronizados e têm codificadores e decodificadores de vídeo desenvolvidos para eles, implementados tanto em software quanto em hardware. Esta tese apresenta algoritmos apropriados para implementação em hardware, capazes de reduzir o número de operações associadas à etapa de decisão de modo da predição intraquadros em um codificador de vídeo, que é um dos módulos do codificador que mais consome recursos de processamento. Ainda, esta tese também apresenta arquiteturas em hardware que implementam os algoritmos propostos, otimizadas para baixa potência dissipada e alta eficiência energética. Todas as soluções de software e hardware descritas nesta tese têm como alvo o formato AOMedia Video 1 (AV1), que é o estado da arte em formatos de vídeo abertos e livres de royalties. Todos os algoritmos propostos foram testados no software de referência do codificador AV1, utilizando-se condições comuns de teste deste campo de pesquisa, e todas as arquiteturas de hardware foram descritas em VHDL e sintetizadas para tecnologia TSMC 40nm. Os resultados de eficiência de compressão e tempo de codificação dos algoritmos propostos e, também, os resultados de custo em portas lógicas e consumo de energia das arquiteturas de hardware, confirmam que as soluções desenvolvidas durante este projeto de doutorado atendem as demandas das tecnologias atuais de vídeo, como a codificação de resoluções Ultra-High Definition (UHD) em alta velocidade e alta qualidade visual. | pt_BR |
dc.publisher.department | Centro de Desenvolvimento Tecnológico | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Computação | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Agostini, Luciano Volcan |
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PPGC: Dissertações e Teses [230]
Dissertações e teses.