Tecnologías Específicas

Tecnologías de la Información

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. Además, la implementacion de varios de sus algoritmos esta sujeto al pago de royalties debido a la esistencia de patentes por parte de las empresas que comercialicen y usen estos codecs. Debido a ello, recientemente ha apecido una alternativa liderada por empresas del sector como Amazon, ARM, Cisco, Google (Youtube), Intel, Microsoft, Mozilla, Netflix and NVIDIA, conocida como Alliance for Open Media . Dicha colaboracion ha diseñado un nuevo codec conocido como AV1 que pretende ser una alternativa a HEVC.

La idea de este TFG es estudiar el funcionamiento y las prestaciones del nuevo codec AV1 diseñado por AOM asi como 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 relevante 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 disponen en la mayoría de procesadores, incluso adaptarlo para procesadores de bajo consumo o ARM. Otras opciones de mejora pueden ser, adaptar su funcionalidad para que se pueda ejecutar en una GPU, en un multicore o en un sistemas heterogéneo. Por tanto, esta linea de trabajo puede derivar en más de un TFG. Open and royalty-free codec for next-generation
ultra high definition media

 

Metodología y Competencias

- Fase 1: Estudio del funcionamiento y las características del codec AV1 a tratar. Esta fase consiste en la lectura de trabajos, manuales, etc... que detallan cómo funciona el codec AV1.

- Fase 2: Estudio del código. Se procederá a estudiar el código del codificador de AV1 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

Este TFG permite completar la competencia específica [TI6] de la Intensificación de Tecnologías de la Información.

 

Medios a utilizar

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

 

Bibliografía

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

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

[3] https://hevc.hhi.fraunhofer.de/

[5] http://aomedia.org/