Descripcion y Objetivos

En los últimos años se ha experimentado un espectacular aumento de los contenidos multimedia. Desde los teléfonos móviles hasta los televisores, pasando por los ordenadores, tabletas o videoconsolas, existen multitud de dispositivos que tienen unas capacidades multimedia muy marcadas. Hoy en día, los usuarios demandan un acceso rápido y creciente a estos contenidos, de los que el vídeo es parte fundamental. El tráfico multimedia cada vez es mas importante en Internet. Actualmente, este tráfico suma el 80% del tráfico total, y se espera que para 2022 crezca hasta el 85%.

Los codecs de vídeo minimizan el tamaño ocupado por los vídeos intentando alterar su calidad lo menos posible, pero este proceso es muy costoso computacionalmente. Afortunadamente, muchos de estos códecs, el código del codicador puede ser paralelizado, y el auge de las arquitecturas paralelas ha hecho esta opcion muy interesante. Debido a que el aumento de la potencia de cómputo de los núcleos de proceso de las Unidades Centrales de Proceso (CPU) se ha ralentizado desde hace algún tiempo, se han impuesto nuevas alternativas que mitigan este estancamiento.

Es por ello que surgen los procesadores multinucleo, donde varios núcleos conviven en un único procesador. Sin embargo, en los últimos años, un nuevo dispositivo ha atraído mucho la atención de los programadores: las Unidades de Procesamiento Grafico (GPU). Estos elementos, pensados inicialmente para procesos gráficos, se  flexibilizaron, consiguiendo ejecutar codigo de proposito general, proporcionando mayores capacidades de cómputo que las CPUs contemporaneas, dando lugar a General Purpose GPU (GPGPU).

El objetivo de este TFM, por tanto es el de paralelizar alguna parte de un codificador de vídeo en una arquitectura heterogénea basada en GPU para conseguir reducir el coste computacional y mantener las mejores prestaciones de calidad y tasa de bits del vídeo codificado

 

Metodología y Competencias

Para el desarrollo del TFM se seguirán los siguientes pasos/etapas:
- Revisión de los conceptos básicos sobre codificación de vídeo
- Revisión de los conceptos de OpenCL

- Desarrollo de un algoritmo paralelo para llevar a la GPU sobre el codificador VVC
- Optimización de los códigos OpenCL de la aplicación
- Evaluación de rendimiento 

- Escritura de la memoria

Este TFM permite completar las siguientes competencias:

[CE4]    Capacidad para modelar, diseñar, definir la arquitectura, implantar, gestionar, operar, administrar y mantener aplicaciones, redes, sistemas, servicios y contenidos informáticos.

[CE10]    Capacidad para comprender y poder aplicar conocimientos avanzados de computación de altas prestaciones y métodos numéricos o computacionales a problemas de ingeniería.

[CE15]    Capacidad para la creación y explotación de entornos virtuales, y para la creación, gestión y distribución de contenidos multimedia.

[CE16]  Realización, presentación y defensa, una vez obtenidos todos los créditos del plan de estudios, de un ejercicio original realizado individualmente ante un tribunal universitario, consistente en un proyecto integral de Ingeniería en Informática de naturaleza profesional en el que se sinteticen las competencias adquiridas en las enseñanzas.

 

Medios a utilizar

Los medios software como son las librerías son de acceso público y los medios hardware como las máquinas donde ejecutar la aplicación se dispone de varias de ellas en el i3a, donde el alumno tendrá acceso. 

 

Bibliografía

[1]  ITU-T and ISO/IEC JTC 1, Versatile Video Coding, Rec. ITU-T H.266 and ISO/IEC 23090-3 (VVC), July 2020.

[2]  B. Bross et al., "Overview of the Versatile Video Coding (VVC) Standard and its Applications". IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, doi: 10.1109/TCSVT.2021.3101953. 2021.

[3]  VTM software repository, vesion VTM-7.0. Available online: https://vcgit.hhi.fraunhofer.de/jvet/VVCSoftware_VTM.2021.

[4] https://es.wikipedia.org/wiki/OpenCL