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Descripcion y Objetivos

HEVC ha sido desarrollado por el JCT-VC para reemplazar a su predecesor, el estándar H.264/AVC. El objetivo principal de HEVC es mejorar significativamente los prestaciones de Rate-Distortion (RD) comparado con H.264/AVC para hacer posible nuevas aplicaciones, como las resoluciones mayores que las de Alta Defición (HD) (como 4K, 3840x2160 píxeles, y 8K, 7680x4320 píxeles). Este seguramente sea el evento más significativo de la compresión de vídeo digital en una década. Con el esfuerzo colaborativo de muchos expertos, HEVC puede proveer aproximadamente el doble de compresión que los estándares hasta ahora usados manteniendo la misma calidad, a costa sin embargo de costes computacionales extremadamente superiores.

El codificador de referencia, el denominado HM es un codificador/decodificador que implementa toda la funcionalidad del estándar pero es muy costoso computacionalmente ya que, entre otras cosas, no está optimizado. Desde un punto de vista comercial sería interesante disponer de codificadores de vídeo HEVC eficientes con vistas de alcanzar tiempo real en la codificación y que puedan ser integrados en sistemas de codificación de vídeo comerciales. En este punto, recientemente han aparecido muchas alternativas como x265 [4] o HHI [5]. Por otro lado , hay una iniciativa llamada HOMER (Hevc Open Mpeg EncodeR) [6] que nació desde una iniciativa española que ha liberado un codificador de HEVC escrito en C y licenciado bajo licencia LGPL, disponible en github [7].

La idea de este TFG es la de aportar alguna funcionalidad al codificador opensource con vistas a mejorar sus prestaciones o reducir el tiempo de codificación. En el grupo de investigación RAAP de la UCLM ha propuestos varias mejoras al estándar HEVC que puede ser llevadas fácilmente a este codificador. Tales mejoras podrIan ser implementar un algoritmo Look-Ahead que no es más que realizar un preanalisis a la secuencia en bruto para obtener ciertas información relevevante con la que posteriormente se podrá reducir el proceso de codificación; otras propuestas de mejorar pueden ir en la linea de implementar ciertos módulos con instrucciones vectoriales que disponenen la mayoría de procesadores, incluso adaptarlo para procesadores de bajo consumo o ARM. Otras opciones de mejora pueden ser, adapatar su funcionalidad para que se pueda ejecutar en una GPU, en un multicore o en un sistemas heterogénea. Por tanto, esta linea de trabajo puede derivar en más de un TFG. 

 

Metodología y Competencias

- Fase 1: Estudio del funcionamiento y las características del estándar a tratar. Esta fase consiste en la lectura de trabajos, manuales, apuntes, etc... que explican y detallan cómo funcionan las técnicas de codificación y el estándar HEVC.

- Fase 2: Estudio del código. Se procederá a estudiar el código del codificador HOMER de HEVC y lanzar ejecuciones con él. Realizar un estudio de su coste computacional y de sus prestaciones de compresión y calidad. 

- Fase 3: Propuesta e implementación de un algoritmo de mejora.

- Fase 4: Ejecución de las pruebas y escritura de la memoria. Ejecutar todas las pruebas necesarias para obtener las prestaciones. Debido a que estas pruebas necesitaban bastante tiempo para ejecutarse, se comenzará paralelamente la escritura de la memoria.

- Fase 5: Recogida de datos y finalización de la memoria. Una vez finalizadas todas las pruebas, se recogerán  datos y se procesarán para su inclusión de éstas en la memoria. Con los datos preparados, se realizará un análisis de los mismos para obtener las conclusiones para finalizar la memoria

 

Medios a utilizar

Todo el equipamiento está disponible en el grupo de investigación RAAP del i3a

 

Bibliografía

[1]  ITU-T and ISO/IEC JTC 1: Advanced Video Coding for Generic Audiovisual Services. ITU-T Rec. H.264/AVC and ISO/IEC 14496-10 (including SVC extension). March 2010.

[2]  High Efficiency Video Coding (HEVC): Algorithms and Architectures Vivienne Sze, Madhukar Budagavi, Gary J. Sullivan, Springer. 2014

[3]  High Efficiency Video Coding (HEVC): Coding Tools and Specification Mathias Wien, Springer. 2015 

[4] http://x265.org/

[5] http://www.hhi.fraunhofer.de/departments/video-coding-analytics/products-technologies/hevc-software-and-hardware-solutions/hevc-4k-real-time-software-encoder.html

[6] http://homerhevc.com/

[7] https://github.com/jcasal-homer/HomerHEVC