Codificação de vídeo baseada em DCT-3D
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPel - Guaiaca |
Texto Completo: | http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/6891 |
Resumo: | Nos padrões de codificação de vídeos digitais híbridos, o vídeo a ser codificado, um sinal tridimensional, é dividido em quadros, sinais bidimensionais e, posteriormente, em blocos que são utilizados como unidade processamento. Entretanto Transformadas Tridimensionais, como a DCT-3D, podem ser utilizadas na exploração de correlação de informações de acordo com a composição natural do vídeo, um sinal tridimensional. Com o uso da DCT-3D é possível explorar a correlação de informações espaciais e temporais em uma única etapa de processamento. Desse modo, a DCT-3D pode ser utilizada como alternativa à Estimação de Movimento, etapa de maior esforço computacional dos codificadores atuais. Neste cenário, a DCT-3D pode contornar a ineficiência da estimação de movimento em cenários de movimentos não-translacionais, além de ser uma alternativa de menor esforço computacional. Para avaliar o uso de transformada tridimensional no processo de codificação de vídeos digitais, foi desenvolvido um codificador de vídeo, em C/C++, que utiliza como unidade base de processamento volumes de tamanho 8x8x8, compostos de blocos de tamanho 8x8 ao longo de oito quadros consecutivos. O codificador desenvolvido apresenta suporte às principais ferramentas de codificação suportadas pelos codificadores de vídeos baseados em sinais bidimensionais, entretanto, adaptadas para o suporte ao processamento de sinais tridimensionais. O codificador proposto apresenta seis configurações de codificação, são elas: Espacial, Diferencial, FS, FS+, RD-All e RD-Fast. Resultados experimentais foram comparados com o software de referência do padrão H.264, o JM, utilizando ferramentas similares às utilizadas no codificador proposto. Vídeos com maiores taxas de quadros por segundo apresentaram os resultados mais eficientes. As configurações Espacial, Diferencial e RD-Fast, destacam-se por apresentar baixo esforço computacional com redução de mais de 95% no tempo de codificação. Por sua vez, as configurações com Predição Interquadros FS e FS+ apresentam tempo de codificação similares ao JM utilizado. A configuração RD-Fast alcança bom compromisso entre tempo e eficiência de codificação demonstrando redução de mais de 95% no tempo de codificação ao custo de 67% de aumento no BD-Rate. Observa-se que a aplicação de transformadas tridimensionais é um alternativa promissora para codificação de baixa complexidade mas melhorias em outras etapas do codificador são necessárias para que a abordagem seja competitiva com codificadores atuais. |
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2021-01-21T02:15:08Z2021-01-21T02:15:08Z2020-05-29MELO, Mateus Santos de. Codificação de Vídeo baseada em DCT-3D. Orientador: Bruno Zatt. 2020. 109 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Centro de Desenvolvimento Tecnológico, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2020.http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/6891Nos padrões de codificação de vídeos digitais híbridos, o vídeo a ser codificado, um sinal tridimensional, é dividido em quadros, sinais bidimensionais e, posteriormente, em blocos que são utilizados como unidade processamento. Entretanto Transformadas Tridimensionais, como a DCT-3D, podem ser utilizadas na exploração de correlação de informações de acordo com a composição natural do vídeo, um sinal tridimensional. Com o uso da DCT-3D é possível explorar a correlação de informações espaciais e temporais em uma única etapa de processamento. 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Observa-se que a aplicação de transformadas tridimensionais é um alternativa promissora para codificação de baixa complexidade mas melhorias em outras etapas do codificador são necessárias para que a abordagem seja competitiva com codificadores atuais.In the current hybrid video coding standards, the input video is divided into frames, bidimensional signals, and then divided into blocks, used as processing units. However, three-dimensional transforms, like 3D-DCT, can explore the correlations following the natural video composition, a three-dimensional signal. Spatial and temporal correlations can be directly exploited within 3D-DCT. Thus, the 3D-DCT can be an alternative to Motion Estimation, the most intense step in the current video encoders. The 3D-DCT can overcome some of the Motion Estimation drawbacks observed in non-translational motion and low complexity scenes. In this work, a new encoder was developed in C/C++ to exploit the three-dimensional transform in video coding. The encoder uses 8x8x8 volumes as processing units, built with 8x8 blocks from eight consecutive frames. The proposed video encoder supports some of the most important tools adopted in modern video encoders, however with three-dimensional support. The proposed video encoder has six coding settings: Spatial, Differential, FS, FS+, RD-All, and RD-Fast. The experimental results are compared against JM, the H.264 reference software, with coding tools similar to those used in the proposed encoder. The most efficient results are presented in high frame rate scenarios. The Spatial, Differential, and RD-Fast settings are low-complexity solutions, saving more than 95% of the encoding time. On the other hand, the JM, FS, and FS+ present similar encoding times. The RD-Fast presents the best tradeoff between time and coding efficiency as it saves 95% of encoding time whereas increasing the BD-Rate in 67%. In fact, the three-dimensional transform shows to be a promising alternative for low-complexity video coding. However, it needs more study and further improvements to be competitive with modern video encoders in terms of coding efficiency.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESporUniversidade Federal de PelotasPrograma de Pós-Graduação em ComputaçãoUFPelBrasilCentro de Desenvolvimento TecnológicoCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOComputaçãoCodificação de vídeoDCT-3DQuantizaçãoVideo codingCodificação de vídeo baseada em DCT-3DVideo Coding based on 3D-DCTinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://lattes.cnpq.br/9379461887145589http://lattes.cnpq.br/8251926321102019Porto, Marcelo Schiavonhttp://lattes.cnpq.br/5741927083446578Palomino, Daniel Munari Vilchezhttp://lattes.cnpq.br/3163503973303585Zatt, BrunoMelo, Mateus Santos deinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFPel - Guaiacainstname:Universidade Federal de Pelotas (UFPEL)instacron:UFPELTEXTDissertacao_Mateus_Santos_de_Melo.pdf.txtDissertacao_Mateus_Santos_de_Melo.pdf.txtExtracted texttext/plain171807http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/6891/6/Dissertacao_Mateus_Santos_de_Melo.pdf.txtf5e77ed175c18dce27301cc9c9ea586fMD56open accessTHUMBNAILDissertacao_Mateus_Santos_de_Melo.pdf.jpgDissertacao_Mateus_Santos_de_Melo.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1209http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/6891/7/Dissertacao_Mateus_Santos_de_Melo.pdf.jpg7022c1613cf990e9b62b1effa30f14f3MD57open accessORIGINALDissertacao_Mateus_Santos_de_Melo.pdfDissertacao_Mateus_Santos_de_Melo.pdfapplication/pdf17054324http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/6891/1/Dissertacao_Mateus_Santos_de_Melo.pdf6f494d81d9cd2478b4f210d5391c328eMD51open accessCC-LICENSElicense_urllicense_urltext/plain; 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