| dc.creator | Bender, Isis Duarte | |
| dc.date.accessioned | 2023-05-08T13:49:38Z | |
| dc.date.available | 2023-05-08T13:49:38Z | |
| dc.date.issued | 2023-03-23 | |
| dc.identifier.citation | BENDER, 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.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/9357 | |
| dc.description.abstract | The 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.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 | AV1 | pt_BR |
| dc.subject | Complexidade | pt_BR |
| dc.subject | Controle adaptativo | pt_BR |
| dc.subject | Video coding | pt_BR |
| dc.subject | Complexity | pt_BR |
| dc.subject | Adaptative control | pt_BR |
| dc.title | Controle Adaptativo de Complexidade do Codificador AV1 baseado em Frente de Pareto e Aprendizado de Máquina. | pt_BR |
| dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
| dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/5741927083446578 | pt_BR |
| dc.contributor.advisor-co1 | Corrêa, Guilherme Ribeiro | |
| dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/1389878856201800 | pt_BR |
| dc.contributor.advisor-co2 | Agostini, Luciano Volcan | |
| dc.contributor.advisor-co2Lattes | http://lattes.cnpq.br/9604735363839730 | pt_BR |
| dc.description.resumo | Os 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.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 | Porto, Marcelo Schiavon | |