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dc.creatorBender, Isis Duarte
dc.date.accessioned2023-05-08T13:49:38Z
dc.date.available2023-05-08T13:49:38Z
dc.date.issued2023-03-23
dc.identifier.citationBENDER, Isis Duarte. Controle Adaptativo de Complexidade do Codificador AV1 baseado em Frente de Pareto e Aprendizado de Máquina. Orientador: Marcelo Schiavon Porto. 2023. 203 f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) – Centro de Desenvolvimento Tecnológico, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttp://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/9357
dc.description.abstractThe encoders, responsible for the compression of the digital videos, enable the use of this type of media, as they reduce the data rate, maintaining the image quality. The continuous development and Improvements to digital video coding standards are essential to boost applications based on this type of media, making the market, constantly look for new algorithms and coding standards that reach high compression efficiency. Given this scenario, the AOM (Alliance for Open Media) developed AV1 (AOMedia Video 1), video encoder with a high compression ratio. However, advanced tools and enhancements present in AV1 have a high computational cost, leading to a high coding time. Therefore, the main objective of this work is to contribute with strategies for adaptive complexity control of the AV1 encoder, aiming to optimize the relationship between time and coding efficiency for HD 1080 and UHD 4K resolution videos. For this, a study on the complexity of AV1 coding was carried out, where different points of control were obtained from the analysis of AV1 coding parameters. From this, the Baseline Version of the controller was developed and used to evaluate the viability of developing the adaptive AV1 complexity controller. To improve the dynamic control capacity of the controller, a new version of the controller was developed, called CCAM. In it, machine learning models were used to predict the coding time and classify the input video according to its characteristics. The average error results obtained with the CCAM controller range from 0.11 to 1.88 percentage points at HD 1080 resolution and from 0.14 to 3.33 percentage points at UHD 4K resolution, for a range of encoding time reduction from 10% to 70%. The average BD-Rate values obtained for the CCAM controller in HD 1080 and UHD 4K resolutions are between 2.63% and 54.57% and 2.08% and 38 .30%, respectively. Furthermore, results of a subjective quality assessment indicate a minimal degradation in the subjective quality of the compressed sequences from the CCAM controller developed. It should also be noted that the controllers proposed in this thesis are the first solutions in the literature for the adaptive control of the complexity of the AV1 encoder.pt_BR
dc.description.sponsorshipSem bolsapt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Pelotaspt_BR
dc.rightsOpenAccesspt_BR
dc.subjectCodificação de vídeopt_BR
dc.subjectAV1pt_BR
dc.subjectComplexidadept_BR
dc.subjectControle adaptativopt_BR
dc.subjectVideo codingpt_BR
dc.subjectComplexitypt_BR
dc.subjectAdaptative controlpt_BR
dc.titleControle Adaptativo de Complexidade do Codificador AV1 baseado em Frente de Pareto e Aprendizado de Máquina.pt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5741927083446578pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Corrêa, Guilherme Ribeiro
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1389878856201800pt_BR
dc.contributor.advisor-co2Agostini, Luciano Volcan
dc.contributor.advisor-co2Latteshttp://lattes.cnpq.br/9604735363839730pt_BR
dc.description.resumoOs codificadores, responsáveis pela compressão dos vídeos digitais, viabilizam a utilização deste tipo de mídia, pois reduzem a taxa de dados, mantendo a qualidade da imagem. O contínuo desenvolvimento e as melhorias dos padrões de codificação de vídeos digitais são essenciais para impulsionar aplicativos baseados neste tipo de mídia, fazendo com que o mercado, constantemente, procure novos algoritmos e padrões de codificação que alcancem alta eficiência de compressão. Diante deste cenário, a AOM (Alliance for Open Media) desenvolveu o AV1 (AOMedia Video 1), codificador de vídeo com uma alta taxa de compressão. No entanto, as ferramentas avançadas e os aprimoramentos presentes no AV1 apresentam um alto custo computacional, acarretando um elevado tempo de codificação. Diante disso, o principal objetivo deste trabalho é contribuir com estratégias para o controle adaptativo de complexidade do codificador AV1, visando otimizar a relação entre tempo e eficiência de codificação para vídeos de resolução HD 1080 e UHD 4K. Para isso, um estudo sobre a complexidade do codificação do AV1 foi realizado, onde diferentes os pontos de controle foram obtidos a partir da análise de parâmetros de codificação do AV1. A partir disso, a Versão Baseline do controlador foi desenvolvida e usada para avaliar a viabilidade do desenvolvimento do controlador adaptativo de complexidade AV1. Visando o aperfeiçoamento da capacidade de controle dinâmico do controlador, uma nova versão do controlador foi desenvolvida, chamada de CCAM. Nela, modelos de aprendizado de máquina foram utilizados para a predição do tempo de codificação e classificação do vídeo de entrada conforme suas características. Os resultados de erro médio obtidos com controlador CCAM variam de 0,11 a 1,88 pontos percentuais na resolução HD 1080 e de 0,14 a 3,33 pontos percentuais na resolução UHD 4K, para uma faixa de redução de tempo de codificação de 10% a 70%. Já os valores de BD-Rate médio, obtidos para controlador CCAM nas resoluções HD 1080 e UHD 4K, encontram-se entre 2,63% e 54,57% e 2,08% e 38,30%, respectivamente. Além disso, resultados de uma avaliação subjetiva de qualidade apontam uma mínima degradação na qualidade subjetiva das sequências comprimidas a partir do controlador CCAM desenvolvido. Cabe destacar ainda que os controladores propostos nesta tese são as primeiras soluções existentes na literatura para o controle adaptativo de complexidade do codificador AV1.pt_BR
dc.publisher.departmentCentro de Desenvolvimento Tecnológicopt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Computaçãopt_BR
dc.publisher.initialsUFPelpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.contributor.advisor1Porto, Marcelo Schiavon


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